KR101788479B1 - PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템 - Google Patents

PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101788479B1
KR101788479B1 KR1020160178362A KR20160178362A KR101788479B1 KR 101788479 B1 KR101788479 B1 KR 101788479B1 KR 1020160178362 A KR1020160178362 A KR 1020160178362A KR 20160178362 A KR20160178362 A KR 20160178362A KR 101788479 B1 KR101788479 B1 KR 101788479B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lte
base station
user terminal
network
cell
Prior art date
Application number
KR1020160178362A
Other languages
English (en)
Inventor
장경희
진완
이쉬티아크 아마드
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020160178362A priority Critical patent/KR101788479B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101788479B1 publication Critical patent/KR101788479B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
    • H04J11/0023—Interference mitigation or co-ordination
    • H04J11/005—Interference mitigation or co-ordination of intercell interference
    • H04J11/0053—Interference mitigation or co-ordination of intercell interference using co-ordinated multipoint transmission/reception
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/345—Interference values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J2211/00—Orthogonal indexing scheme relating to orthogonal multiplex systems
    • H04J2211/003—Orthogonal indexing scheme relating to orthogonal multiplex systems within particular systems or standards
    • H04J2211/005—Long term evolution [LTE]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 기지국 간 협력 및 셀 간 간섭관리기술인eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템이 개시된다. 동일 주파수 대역을 사용하는 이종망(HetNet)이 공존하는 환경에서의 동일채널간섭 관리 방법에 있어서, 상기 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서, 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 LTE-R 기지국을 결정하는 단계, 결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload)되도록 제어하는 단계, 및 상기 PS-LTE 사용자 단말이 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 발생하는 PS-LTE 기지국으로부터의 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination)기반 협력 스케줄링에 기초하여 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING CO-CHANNEL INTERFERENCE BASED ON eICIC/FeICIC WITH COORDINATED SCHEDULING FOR THE COEXISTENCE OF PS-LTE AND LTE-R NETWORKS}
본 발명의 실시예들은 서로 다른 이종망(HetNet), 즉, LTE-R(LTE based high speed Railway: 철도망) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE: 안전망) 망이 공존하는 환경에서 이종망에 해당하는 기지국간 협력 및 셀 간 간섭관리기술을 통해 동일채널간섭을 관리하는 기술에 관한 것이다.
한국에서는 국가 재난안전망 프로젝트가 2014년부터 16억 달러를 들여 시작되었는데, 700MHz 주파수 대역이 LTE 기반 재난안전망(public safety LTE network, 이하, 'PS-LTE 망'이라 칭함.)에 할당되었다. 그리고, 동일한 700MHz 대역이 PS-LTE 기반 철도망(LTE-based high-speed Railway network, 이하, 'LTE-R 망'이라 칭함.)과 LTE-A 기반 해상망(LTE-M)에도 할당되었다. PS-LTE 망의 대상 사용자는 경찰, 소방공무원, 군인, 해경, 응급 의료 관계자, 지방자치단체 등 8대 필수기관 등이고, LTE-R 망은 열차 승무원들과 열차 제어를 위한 통신 서비스를 제공하기 위해 이용된다. 철도 무선 통신과 함께 열차를 제어하는 것은 안전성 및 철도 운영의 안전에 직결되기 때문에, LTE-R 망과 PS-LTE 망이 같은 주파수를 사용한다면 동일채널간섭(co-channel interference)을 제어하는 기술이 시급하게 요구된다.
한국공개특허 제 10-2005-0110692호는 통신 시스템에서 동일 채널 간섭을 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 다운링크 프레임을 유사 크기의 리소스 블록들로 분할하고, 각 동일 채널 섹터는 각각에 할당된 리소스 블록의 시작부터 전송되도록 스케줄링함으로써, 동일채널간섭을 감소시키는 기술을 개시하고 있다.
[1] H. Claussen, S. Green, "Efficient modeling of channel maps with correlated shadow fading in mobile radio systems," in Proc. IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Berlin, Germany, Sept. 2005, pp. 512-516 [2] L Hentila, P Kyosti, M Kaske, M Narandzic, MATLAB implementation of the WINNER phase II channel model ver1.1, 2007. [3] Radio Frequency (RF) system scenarios, 3GPP TR 36.942 v12.0, 2014. [4] 3GPP, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall descriptions (Release 12), 3GPP TS 36.300 (2015).
본 발명은 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크 환경에서 eICIC 또는 FeICIC 협력통신기법과 무선억세스망(RAN, Radio Access Network) 공유(sharing) 기술을 사용하여 사용자 단말에 발생 가능한 동일채널간섭을 감소 또는 제거하는 기술에 관한 것이다.
또한, LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크 환경에 위치하는 사용자 단말들을 대상으로 위에 언급한 기술과 함께 CS-CoMP 기반 전송을 수행하여 LTE-R 셀 경계에 위치하는 사용자 단말들의 성능(예컨대, 처리량(throughput))을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
동일 주파수 대역을 사용하는 이종망(HetNet)이 공존하는 환경에서의 동일채널간섭 관리 방법에 있어서, 상기 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서, 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 LTE-R 기지국을 결정하는 단계, 결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload)되도록 제어하는 단계, 및 상기 PS-LTE 사용자 단말이 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 발생하는 PS-LTE 기지국으로부터의 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반 협력통신에 기초하여 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 동일채널간섭을 제어하는 단계는, 상기 eICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말을 대상으로 데이터가 전송되도록 상기 LTE-R 기지국의 스케줄링을 제어하고, 상기 LTE-R 기지국에서 상기 데이터가 전송되는 동안 상기 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말로의 데이터 전송에 이용된 자원의 사용을 중단(mute)하도록 상기 LTE-R 기지국과 셀이 중첩되는 PS-LTE 기지국의 스케줄링을 제어할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 동일채널간섭을 제어하는 단계는, 상기 FeICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말을 대상으로 데이터가 전송되도록 상기 LTE-R 기지국의 스케줄링을 제어하고, 상기 LTE-R 기지국에서 상기 데이터가 전송되는 동안 상기 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말로의 데이터 전송에 이용된 자원을 제한적으로 사용하여 기정의된 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말들로 데이터가 전송되도록 상기 PS-LTE 기지국의 스케줄링을 제어할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말은 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말보다 상대적으로 높은 우선순위가 부여됨에 따라, 상기 PS-LTE 사용자 단말보다 채널 상태(CSI)가 좋은 자원을 먼저 할당받을 수 있다.
동일 주파수 대역을 사용하는 이종망(HetNet)이 공존하는 환경에서의 동일채널간섭 관리 시스템에 있어서, 상기 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 LTE-R 기지국을 결정하는 결정부, 및 결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload)되도록 제어하고, 상기 PS-LTE 사용자 단말이 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 발생하는 PS-LTE 기지국으로부터의 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반 협력통신에 기초하여 제어하는 간섭 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명은 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크 환경에서 eICIC 또는 FeICIC 협력통신기법을 이용하여 사용자 단말에 발생 가능한 동일채널간섭을 감소 또는 제거할 수 있다.
또한, LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크 환경에 위치하는 사용자 단말들을 대상으로 CS-CoMP 기반 전송을 수행하여 LTE-R 셀 경계에 위치하는 사용자 단말들의 성능(예컨대, 처리량(throughput))을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭 관리 방법의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭 관리 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 사용자 단말이 LTE-R 망을 공유하는 경우에 LTE-R 기지국의 스케줄링 제어를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC/FeICIC에 기초하여 동일채널간섭을 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 네트워크 환경이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC/FeICIC에 기초하여 동일채널간섭을 제어하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, eICIC를 이용하는 경우에 사용자 단말을 식별하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, FeICIC를 이용하는 경우에 사용자 단말을 식별하는 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP에 기초하여 자원을 스케줄링하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 단말을 대상으로 자원 스케줄링을 수행하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, RAN 공유 시 사용자 단말의 SINR 분포를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭을 제어하지 않는 경우에 LTE-R 사용자 단말의 SINR을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC가 이용된 경우에 LTE-R 사용자 단말의 SINR을 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, SINR Threshold에 따른 사용자 단말의 아웃티지 확률을 도시한 그래프이다
도 15는 본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자 단말의 수신 간섭에 대한 CDF를 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, RAN 공유를 통해 PS-LTE 사용자 단말의 평균처리량을 도시한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 사용자 단말의 SINR에 따른 스펙트럼 효율을 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예들은 동일한 주파수 대역을 사용하는 PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크 환경에서 PS-LTE 망을 이용하는 사용자 단말들과 LTE-R 망을 이용하는 사용자 단말들이 이종망의 기지국으로부터 수신되는 신호 및 이웃하는 LTE-R 기지국으로부터 수신되는 신호로 인해 발생하는 동일채널간섭(Co-channel Interference)을 감소 또는 제거하는 기술에 관한 것이다. 특히, 다운링크(DownLink) 채널에 대한 간섭을 처리하는 기술에 관한 것이다.
본 실시예들에서, PS-LTE 망과 LTE-R 망은 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반 협력통신기법을 이용하여 동일채널간섭을 제어할 수 있다. eICIC기반 협력통신기법은 ICIC(Inter-Cell Interference Control)의 향상된(enhanced) 기법으로서, ABS(Almost Blank Subframes) 서브프레임을 이용하여 추가적으로 시간 영역에서의 기지국간 간섭을 제어하는 기법을 나타낼 수 있다. 그리고, FeICIC 기반 협력통신기법은 eICIC 기법의 향상된(enhanced) 기법으로서, ABS 서브프레임 동안 상대적으로 낮은 전력으로 데이터 트래픽이 전송되는 것을 허용하여 기지국간 간섭을 제어하는 기법을 나타낼 수 있다.
본 실시예들에서, PS-LTE 망에 속하는 기지국들과 LTE-R 망에 속하는 기지국들은 서로 다른 범위의 커버리지를 가질 수 있으며, PS-LTE 망에 속하는 PS-LTE 기지국에 해당하는 셀과 LTE-R 망에 속하는 LTE-R 기지국에 해당하는 셀이 서로 중첩될 수 있으며, 중첩되는 영역 내에 적어도 하나의 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말이 위치할 수 있다. 예를 들어, PS-LTE 기지국의 셀 커버리지(cell coverage)가 LTE-R 기지국의 셀 커버리지보다 매우 큰 경우를 가정할 수 있다. 그리고, LTE-R 기지국에 의해 서비스되는 셀 경계에 위치하는 사용자 단말들(예컨대, LTE-R 기지국이 관리하는 셀과 PS-LTE 기지국이 관리하는 셀이 중첩되는 영역에 위치하는 사용자 단말들)이 PS-LTE 기지국으로부터 수신되는 신호로 인한 간섭을 제어하기 위해, ABS 및 PR(Power Reduced)-ABS 기법이 이용될 수 있다.
ABS는 LTE-R 사용자 단말들과 특정 PS-LTE 사용자 단말들이 LTE-R 기지국이 셀 커버리지를 확장한 영역(Cell Range Expansion, CRE 영역) 내에 위치한 경우에 LTE-R 기지국관련 신호를 제외한 나머지 신호(예컨대, PS-LTE 기지국의 신호)가 전송되지 않도록 하는 기법을 나타낼 수 있다. PR-ABS는 ABS 구간 동안 기정의된 낮은 전력으로 데이터를 실어서 전송하는 기법을 나타낼 수 있다. 그리고, 본 실시예들에서, 기지국의 셀 커버리지를 확장하는 CRE(Cell Range Expansion)는 PS-LTE 사용자 단말들을 LTE-R 기지국으로 오프로드(offload) 시키기 위해 이용될 수 있다. 즉, CRE는 PS-LTE 사용자 단말이 더 강한 신호를 송신하는 PS-LTE 기지국 대신 LTE-R 기지국을 선택하도록 보정값을 주는 기법으로서, LTE-R 기지국의 셀 커버리지 확장을 위해 이용될 수 있다.
본 실시예들에서, CoMP(Coordinated Scheduling Coordinated Multipoint)는 서로 다른 지점이나 서로 다른 셀들 간의 협력통신을 수행하는 기법으로서, JT(joint transmission), DPS(dynamic point selection), CS(coordinated scheduling), CB(coordinated beamforming) 등이 이용될 수 있다. 본 실시예들에서는 LTE-R 망과 PS-LTE 망의 공존을 위해 CS-CoMP를 이용하는 경우를 가정할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 실제 신호 처리를 하지 않고 시스템 레벨의 시뮬레이션(System Level Simulation)에서 BLER을 획득하기 위해 15개 MCS 레벨의 AWGN 채널 하의 링크 레벨 시뮬레이션(Link Level Simulation)을 통해 얻어진 곡선이 이용될 수 있다. 그리고, 페이딩 채널에서 BLER을 예측하기 위해 AWGN 등가 SINR(AWGN-equivalent SINR)이 고려될 수 있다. 또한, 전송 블록(Transport Block) 각각에 다중의 서브캐리어들의 SINR을 맵핑시키기 위해 중립적인 정보를 기반으로 하는 MIESM(Mutual Information based Exponential SINR mapping)이 이용될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 특정 사용자 단말(UE)에 방해가 되는 간섭 기지국은, 상기 특정 사용자 단말(UE)이 속하는 기지국의 이웃 기지국에 해당할 수 있다. 예컨대, 상기 특정 사용자 단말(UE)이 LTE-R 기지국에 접속된 단말인 경우, LTE-R 기지국과 인접하는 이웃 LTE-R 기지국, PS-LTE 기지국 등이 상기 간섭 기지국에 해당할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 동일채널간섭을 제어하기 위한 스케줄링 제어는 PS-LTE 망 및 LTE-R 망 각각이 속하는 기지국들을 중앙 관리하는 중앙 제어 장치(Center Controller)에서 수행될 수 있다. 예컨대, 중앙 제어 장치는 동일채널간섭 관리 시스템으로 표현될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 액티브 RAN 공유(active RAN sharing)를 이용하여 LTE-R 기지국이 PS-LTE 기지국의 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말들을 위해 셀 커버리지를 향상시킬 기지국으로 이용될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크에서 사용되는 노테이션(notation)은 아래의 표 1과 같을 수 있다.
Figure 112016126975315-pat00001
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 1의, K-tier(K=1) PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크는, M개(M=7)의 PS-LTE 기지국들(eNB)들과 N개(N=4)의 LTE-R 기지국들을 포함하고, PS-LTE 기지국에 해당하는 사이트(site) 내에 LP개의 6각형 섹터들
Figure 112016126975315-pat00002
이 포함되고, LTE-R 기지국에 해당하는 사이트(site) 내에 LR개의 6각형 섹터들
Figure 112016126975315-pat00003
이 포함됨을 가정한다. 그리고, PS-LTE와 LTE-R 망의 사이트간 거리(ISD)는 각각 4km와 1km임을 가정할 수 있다. 즉, PS-LTE 기지국 간의 거리는 4 km이고, LTE-R 기지국 간 거리는 1km가 되도록 PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크에 각 기지국들이 배치됨을 가정할 수 있다.
도 1에서는, 하나의 PS-LTE 기지국(101)과 4개의 LTE-R 기지국들(102)이 PS-LTE 망의 중앙 사이트(center site)에 중첩되는 시나리오를 가정할 수 있다. PS-LTE 망의 중앙 사이트는 관심지역 (Region of Interest, ROI, 110)으로서, 관심지역(ROI)은 4개의 LTE-R 기지국(102), 그리고, 4개의 LTE-R 기지국(102)이 속하는 사이트와 중첩되는 하나의 PS-LTE 기지국(101)을 포함할 수 있다. 관심지역(ROI)에 해당하는 PS-LTE 기지국이 커버하는 셀에는 3개의 섹터들이 포함되고, LTE-R 기지국이 커버하는 셀에는 2개의 섹터들이 포함될 수 있다. 예컨대, LTE-R 기지국은 선로(rail)의 양쪽에 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
이때, PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 네트워크 환경에서 각 채널 링크에 대한 전파 손실을 계산하기 위한 채널 이득 G는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016126975315-pat00004
수학식 1에서, Antenna_Gain은 안테나 이득, PathLoss는 경로 손실, Shdowing은 사용자 단말과 기지국 사이 장애물에 의한 쉐도잉, Fading은 페이딩을 나타낼 수 있다. 여기서, 경로손실(pathloss, L)은 캐리어 주파수 범위가 150MHz에서 1,500MHz까지를 지원하는 하타 모델(Hata rural model)에 기초할 수 있다.
예컨대, 700MHz 대역에서 하타 모델 기반의 경로 손실 L(R)은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016126975315-pat00005
수학식 2에서, R은 기지국과 사용자 단말 간의 거리를 km 단위로 나타낸 것이고, f는 캐리어 주파수를 MHz 단위로 나타낸 것이고, Hb는 기지국의 안테나 높이를 m 단위로 나타낸 것을 의미할 수 있다.
다시 수학식 1에서, 사용자 단말과 기지국 사이에 장애물에 의한 쉐도잉(shadowing)은 평균이 0dB이고, 표준편차가 6dB인 로그정규분포(lognormal distribution)를 가짐을 가정한다. 같은 기지국들로부터 거리가 x만큼 떨어져 다른 위치에 배치된 서로 다른 두 개의 사용자 단말들(UE)로의 경로에 대한 쉐도잉 상관계수는
Figure 112016126975315-pat00006
로 표현될 수 있다. 여기서, 페이딩은 위의 비특허문헌 [1] H. Claussen , S. Green, "Efficient modeling of channel maps with correlated shadow fading in mobile radio systems," in Proc . IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Berlin, Germany, Sept. 2005, pp. 512-516.에서 설명하고 있는 correlated shadow fading map이 사용되고, 사이트간 상관 계수는 0.5임을 가정한다. 그리고, 위의 비특허문헌 [2] L Hentila , P Kyosti , M Kaske , M Narandzic , MATLAB implementation of the WINNER phase II channel model ver1 .1, 2007.에서 설명하고 있는 위너 II 채널 모델(WINNER II channel model)이 이용될 수 있다. 즉, 신호의 고속 페이딩(fast fading) 요소는 위너 II 채널 모델에 따라 생성될 수 있으며, 이에 따라 고속 페이딩은 위너 II 채널 모델의 D1 및 D2a 시나리오에 따라 발생될 수 있다.
수직 및 수평 컷(cut)에 의한 3D 안테나 패턴이 기지국에서 사용될 수 있으며, 안테나 패턴은 아래의 수학식 3에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016126975315-pat00007
수학식 3에서, 안테나 패턴을 계산하기 위해 사용된 파라미터들은 위의 비특허문헌 [3] Radio Frequency (RF) system scenarios, 3GPP TR 36.942 v12.0, 2014.에서 설명하고 있는 파라미터들을 따르며, Av는 수직 컷(cut), AH는 수평 컷(cut)을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00008
는 수직 평면과 수평 평면 상에서 섹터 안테나 방향을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00009
는 수직 평면과 수평 평면 상에서 기지국과 사용자 단말 간 전송 경로 방향 간의 각도를 나타낼 수 있다. 그리고,
Figure 112016126975315-pat00010
는 -3dB 수평 빔폭,
Figure 112016126975315-pat00011
는 -3dB 수직 빔폭을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00012
는 백워드 감쇄(backward attenuation)을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00013
는 사이드 로브 수직 감쇄(side love vertical attenuation)를 나타낼 수 있다.
Figure 112016126975315-pat00014
는 전체 감쇄를 나타낼 수 있다. 예컨대, 수학식 3에서,
Figure 112016126975315-pat00015
로 설정되고,
Figure 112016126975315-pat00016
로 설정될 수 있다. 그리고, 안테나 이득은 아래의 수학식 4에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112016126975315-pat00017
도 1의 LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크 환경에서 시스템 모델의 물리계층(physical layer)은 사용자 단말(UE)의 처리량(throughput)을 계산하기 위해 MCS(modulation and coding scheme)에 해당하는 전송 블록(transport block, TB) 각각에 대한 BLER(block error rate)을 획득하기 위해 고려될 수 있다. 이때, 사용자 단말(UE)로의 다운링크 전송환경을 나타내는 채널 품질 지수(channel quality indicator, CQI)에 대한 피드백을 필요로 하는 AMC(adaptive modulation and coding) 기법이 이용될 수 있다. 여기서, 각 CQI 지수는 특정 MCS(modulation and coding scheme)에 대응할 수 있다. 예컨대, 다양한 MCS 레벨을 사용하여 서로 다른 스펙트럼 효율이 달성될 수 있으며, MCS 레벨은 BLER을 위해 해당 전송 블록(TB)과 SINR(signal to interference-plus-noise ratio)을 결정하는 요소로서 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭 관리 방법의 동작을 도시한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭 관리 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3에서, 동일채널간섭 관리 장치(300)는 송수신부(310), 결정부(320), 및 간섭 제어부(330)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2의 각 단계들(210 내지 230)은 동일채널간섭 관리 장치(300)의 구성 요소들, 즉, 송수신부(310), 결정부(320), 및 간섭 제어부(330)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 동일채널간섭 관리 장치(300)는 중앙집중형(centralized) 또는 분산형(distributed) 방식인 CRAN(Cloud Radio Access Network)이나 제어국 형태로 구현될 수 있다.
210 단계에서, 결정부(320)는 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서, 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기 LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 하는 LTE-R 기지국을 결정할 수 있다. 이때, LTE-R 망의 공유, 즉, RAN 공유(RAN sharing)을 위해 필요한 정보들(예컨대, PS-LTE 기지국 및 LTE-R 기지국 각각에 해당하는 CQI 정보)이 미리 공유되어 저장 및 유지될 수 있다. 여기서, 셀 커버리지를 확장하고자 하는 LTE-R 기지국을 결정하는 동작은 도 5를 참고하여 후술하기로 한다.
220 단계에서, 간섭 제어부(330)는 결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload)되도록 제어할 수 있다. 예컨대, PS-LTE 사용자 단말은 자신이 속한 PS-LTE 기지국에 해당하는 셀과 중첩되는 셀에 해당하는 LTE-R 기지국에 접속함으로써 오프로드될 수 있다.
230 단계에서, 간섭 제어부(340)는 상기 PS-LTE 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속함에 따라 발생하는 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 기반의 협력통신 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반의 협력통신에 기초하여 제어할 수 있다. 예컨대, PS-LTE 사용자 단말이LTE-R 기지국에 접속함에 따라 기존의 PS-LTE 기지국으로부터 수신되는 신호가 간섭으로 작용할 수 있다. 이에 따라, 상기 간섭을 eICIC 또는 FeICIC 기반의 기지국 간 협력통신에 제어할 수 있으며, 간섭 제어는 도 5 및 도 6을 참고하여 후술하기로 한다. 이때, eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 기반의 협력통신 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반의 협력통신 시 이용되는 전력 세팅은 위의 비특허문헌 [4] 3GPP , Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E- UTRA ) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E- UTRAN ); Overall descriptions (Release 12), 3GPP TS 36.300 ( 2015)에서 정의하고 있는 전력 세팅을 따르는 것을 가정할 수 있다.
이하에서는 도 4를 참고하여, RAN 공유를 이용하는 경우의 LTE-R 기지국에서의 스케줄링에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 사용자 단말이 LTE-R 망을 공유하는 경우에 LTE-R 기지국의 스케줄링 제어를 도시한 흐름도이다.
특히, 도 4에서는, LTE-R 사용자 단말의 MSC(mission critical service) 요구에 따라 열차 제어의 안정성을 고려하여, RAN 공유 시 LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말을 PS-LTE 기지국보다 최우선 순위로 고려하여 가장 좋은 채널을 LTE-R 사용자 단말에게 먼저 할당하고, 이후에 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말로 전송할 비트가 존재하지 않으면 비로소 PS-LTE 사용자 단말을 위한 자원 스케줄링을 수행하도록 제어될 수 있다. 예컨대, 도 4의 RAN 공유 시 스케줄링 프로세스는 LTE-R 기지국에 의해 수행될 수 있다.
PS-LTE 망과 LTE-R 망이 공존하는 환경에서, PS-LTE 기지국이 관리하는 셀(예컨대, ROI에 해당하는 셀)이 LTE-R 기지국이 관리하는 셀보다 범위가 매우 크기 때문에 PS-LTE 기지국의 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말은 PS-LTE 기지국으로부터 수신되는 신호보다 LTE-R 기지국으로부터 더 강한 세기로 신호를 수신할 수 있다. 이러한 경우에, 기지국들 간에 RAN 공유(RAN Sharing)를 수행하면, 상기 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말들이 LTE-R 기지국에 접속할 수 있어 동일채널간섭이 감소되고, LTE-R 기지국의 자원 활용도가 높아질 수 있다.
그리고, 도 4에서는, LTE-R 사용자 단말들은 선로(rail)를 따라 이동하고, LTE-R 기지국으로부터 고전력으로 신호를 수신하기 때문에, 도 4에서는 PS-LTE 망이 LTE-R 사용자 단말들을 대상으로 RAN 공유(RAN Sharing)를 지원하는 것은 고려하지 않고, PS-LTE 사용자 단말들을 대상으로 LTE-R 망의 RAN 공유(RAN Sharing)를 지원하는 것을 가정한다.
410 단계에서, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말에 대한 메트릭 행렬(metric matrix)을 계산할 수 있다. 즉, LTE-R 사용자 단말로 전송할 데이터의 자원할당을 위한 메트릭을 계산할 수 있다.
420 단계에서, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말로 전송할 비트가 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
LTE-R 사용자 단말로 전송해야 할 비트가 존재하는 경우, LTE-R 사용자 단말이 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말보다 우선순위가 높으므로, LTE-R 사용자 단말로 먼저 가장 좋은 채널이 할당될 수 있다. 이를 위해, 430 단계에서, LTE-R 기지국은 임의로 선택된 특정 자원 블록 b(RB b)이 이미 할당되었는지 여부를 확인할 수 있다.
이때, 상기 특정 자원 블록 b(RB b)이 아직 할당되지 않은 경우, 440 단계에서, LTE-R 기지국은 채널 상태 정보(CSI)에 기초하여 가장 채널 상태가 좋은 자원(PRB)을 결정할 수 있으며, 이를 위하여 상기 410 단계에서 계산한 메트릭을 활용할 수 있다. 여기서, 채널 상태 정보(CSI)는 LTE-R 기지국에 접속된 사용자 단말들로부터 피드백될 수 있다.
450 단계에서, LTE-R 기지국은 결정된 자원(PRB)을 LTE-R 사용자 단말에 할당할 수 있다.
다시 420 단계에서, LTE-R 사용자 단말로 전송해야 할 비트가 더 이상 존재하지 않는 경우, 460 단계에서, LTE-R 기지국은 PF 스케줄링(proportional fail scheduling)에 기초하여 PS-LTE 사용자 단말들을 대상으로 스케줄링을 위한 자원을 할당할 수 있다. 즉, LTE-R 기지국은 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말로 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 430 단계에서, 상기 특정 자원 블록 b(RB b)이 이미 할당된 경우, 470 단계에서, LTE-R 기지국은 자원(RB) b를 스케줄링하지 않고, 440 단계에서, 채널 상태가 가장 좋은 다른 자원을 LTE-R 사용자 단말을 위해 할당할 수 있으며, 440 단계에서, 이를 위하여 상기 410 단계에서 계산한 메트릭을 활용할 수 있다.
이상의 도 4에서 설명한 바와 같이, RAN 공유 시 LTE-R 기지국이 LTE-R 사용자 단말의 우선 순위를 고려하여 PS-LTE 사용자 단말로 자원을 스케줄링함으로써, LTE-R 사용자 단말의 MCS(mission critical service) 요구는 만족하면서 PS-LTE 기지국의 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말을 위해 LTE-R 기지국의 자원 활용도를 증가시킬 수 있다. 이때, PS-LTE 사용자 단말은 기존의 PS-LTE 기지국으로부터도 신호를 수신할 뿐만 아니라, LTE-R 기지국으로부터도 신호를 수신함에 따라 동일채널간섭이 발생할 수 있는데, 이는 시간 영역(time domain)에서 eICIC 및 FeICIC에 기초하여 제어될 수 있다. 그리고, LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말은 선로(rail)를 따라 이동하므로 PS-LTE 기지국보다 이웃 LTE-R 기지국으로부터 강한 간섭 전력을 수신할 수 있는데, 이는 CS CoMP 기반의 협력통신을 이용하여 제어될 수 있다. 예컨대, 이웃 LTE-R 기지국에서 CS CoMP 기반의 스케줄링을 수행함으로써, 이웃 LTE-R 기지국에 의한 간섭이 제어될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC/FeICIC에 기초하여 동일채널간섭을 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 네트워크 환경이다.
도 5를 참고하면, eICIC 기반 협력통신기법을 이용하는 경우, PS-LTE 기지국에서 사용자 단말로 데이터를 전송하는 서브프레임 구간 중 기정의된 ABS 구간(501)에서는 어떤 데이터도 전송되지 않을 수 있다. 즉, ABS 구간(501)동안 LTE-R 기지국에서 데이터를 전송하는 LTE-R 사용자 단말 및 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말로는 어떤 데이터도 전송되지 않도록 PS-LTE 기지국이 제어될 수 있다. 예컨대, PS-LTE 기지국은 상기 ABS 구간(501)동안 상기 LTE-R 기지국에서 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말로 데이터 전송을 위해 사용한 자원의 사용을 중단(mute)함으로써, 어떤 데이터도 ABS 구간(501)동안 상기 단말들로 전송하지 않을 수 있다.
FeICIC 기반 협력통신이 이용되는 경우, 기정의된 PR-ABS(Power-reduced ABS) 구간(502)동안 LTE-R 기지국에 의해 서비스되는 사용자 단말들(즉, LTE-R 사용자 단말 및 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말)로의 간섭을 상대적으로 낮은 수준으로 유지하면서 중앙에 위치한 PS-LTE 사용자 단말들(520)에게 데이터가 전송되도록 PS-LTE 기지국(510)이 제어될 수 있다. 예를 들어, PS-LTE 기지국(510)은 PR-ABS 구간(502) 동안 LTE-R 기지국(530)에서 서비스되는 PS-LTE 사용자 단말(540) 및 LTE-R 사용자 단말(550)에 간섭 신호로 작용하지 않도록 기정의된 전력 이하로 전송 전력을 줄여서 PS-LTE 사용자 단말(520)로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, PS-LTE 사용자 단말(540)이 LTE-R 기지국(530)으로 오프로드하지 않은 경우에 eICIC에 기반하는 ABS 또는 FeICIC에 기반하는 PR-ABS를 이용 시, LTE-R 기지국의 셀 경계에 위치하는 사용자 단말들에게만 이득이 발생할 수 있다. 이에 따라, LTE-R 기지국의 셀 커버리지 확장(CRE)을 기반으로 PS-LTE 사용자 단말(540)이 LTE-R 기지국(530)으로 오프로드됨에 따라, PS-LTE 사용자 단말(540)이 LTE-R 기지국(530)으로부터 높은 간섭을 받는 것으로부터 보호될 수 있다. 예컨대, LTE-R 기지국의 RSRP(Reference Signal Received Power)에 기정의된 바이어스(bias) 값이 더해져 PS-LTE 사용자 단말이 LTE-R 기지국으로 오프로드 될 수 있으며, 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말 역시 ABS/PR-ABS 이득을 획득할 수 있다. 이때, 오프로드될 셀 선택을 위한 기준은 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016126975315-pat00018
수학식 5에서, 기지국 i가 PS-LTE 기지국(M)에 해당하면, PS-LTE 기지국 i의 바이어스 값은 0dB로 설정될 수 있다. 그리고, 상기 기지국 i가 LTE-R 기지국(K)에 해당하면, LTE-R 기지국 i의 바이어스 값은 0dB 보다 큰 값(기정의된 기준 바이어스값)으로 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC/FeICIC에 기초하여 동일채널간섭을 제어하는 동작을 도시한 흐름도이다.
PS-LTE 기지국들에 기정의된 기준값 이상으로 높은 부하(load)가 발생되는 경우에, 더 많은 PS-LTE 사용자 단말들이 오프로드 되도록 LTE-R 기지국의 셀 커버리지가 확장될 수 있다. 이때, 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말들이 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 오프로드되지 않은 나머지 PS-LTE 사용자 단말들은 PS-LTE 기지국으로부터 보다 나은 채널의 상태로 데이터를 제공받을 수 있다. 그러면, 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말들은 PS-LTE 기지국들로부터 동일채널간섭을 받을 수 있으며, PS-LTE 기지국에 의한 동일채널간섭은 ABS 또는 PR-ABS를 이용하여 제어될 수 있다.
610 단계에서, LTE-R 망을 공유(즉, RAN sharing)하기 위해 PS-LTE 기지국 및 LTE-R 기지국들은 자신의 바이어스 값을 초기화할 수 있다. 예컨대, 위의 수학식 5에 기초하여 LTE-R 기지국의 셀 커버리지를 확장시키기 위해 기정의된 바이어스 값들로 초기화될 수 있다.
620 단계에서, 서브프레임을 전송하고자 하는 사용자 단말이 식별될 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말이 기정의된 사용자 그룹들
Figure 112016126975315-pat00019
,
Figure 112016126975315-pat00020
,
Figure 112016126975315-pat00021
,
Figure 112016126975315-pat00022
,
Figure 112016126975315-pat00023
중 어디에 해당하는지 여부가 식별될 수 있다. 여기서, 사용자 단말을 식별하는 자세한 동작은 도 7 및 도 8을 참고하여 후술하기로 한다.
630 단계에서, 현재 서브프레임이 ABS 구간에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다. 예컨대, eICIC를 이용하는 경우, 식별된 사용자 단말로 전송하고자 하는 현재 서브프레임이 ABS 구간에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다. 다른 예로, FeICIC가 이용되는 경우, 식별된 사용자 단말로 전송하고자 하는 현재 서브프레임이 PR-ABS 구간에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다.
이때, 사용자 단말로 전송하려는 다수의 서브프레임들을 생성하는 과정에서 서브프레임들 중 ABS/PR-ABS 구간에 해당하는 서브프레임들의 인덱스가 미리 저장될 수 있으며, 인덱스 비교를 통해 현재 서브프레임의 인덱스가 상기 AVS/PR-ABS 구간에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다.
640 단계에서, 현재 서브프레임이 ABS 구간에 해당하는 것으로 확인되면, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말 및 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말들로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, PS-LTE 기지국은 상기 ABS 구간동안 상기 LTE-R 기지국에서 서비스하는 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말로 어떠한 데이터도 전송하지 않을 수 있다.
다른 예로, 현재 서브프레임이 PR-ABS 구간에 해당하는 것으로 확인되면, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말 및 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말들로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, PS-LTE 기지국은 상기 ABS 구간동안 PS-LTE 기지국에 해당하는 셀 커버리지의 중앙 영역 내에 위치하는 사용자 단말(UCM)들을 대상으로 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, PS-LTE 기지국으로부터 중앙 영역은 상기 LTE-R 기지국에서 서비스되는 LTE-R 사용자 단말 및 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말로 PS-LTE 기지국의 신호가 간섭으로 작용하지 않는 전송 전력의 세기가 도달하는 범위로 기정의될 수 있다.
650 단계에서, LTE-R 기지국의 셀 경계에 위치하는 사용자 단말로부터 CS CoMP 지원이 요청되었는지 여부가 확인될 수 있다.
660 단계에서, CoMP 지원이 요청된 것으로 확인되면, LTE-R 기지국들은 상기 요청한 사용자 단말을 대상으로 CoMP를 지원하는 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, CS CoMP가 이용될 수 있으며, CS CoMP를 이용하는 자세한 동작은 도 9 및 도 10을 참고하여 후술하기로 한다.
다시 630 단계에서, 현재 서브프레임이 ABS 구간에 해당하지 않는 것으로 확인되면, PS-LTE 기지국은 PS-LTE 사용자 단말들(UM)을 대상으로 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그리고, LTE-R 기지국은 LTE-R 기지국의 중앙 영역 내에 위치하는 사용자 단말들(UCK)을 대상으로 데이터 전송을 수행할 수 있다.
현재 서브 프레임이 PR-ABS 구간에 해당하지 않는 것으로 확인되는 경우에도, ABS 구간에 해당하지 않는 경우와 마찬가지로, PS-LTE 기지국은 PS-LTE 사용자 단말들을 대상으로 데이터 전송을 수행하고, LTE-R 기지국은 LTE-R 기지국의 중앙 영역 내에 위치하는 사용자 단말들을 대상으로 데이터 전송을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, eICIC를 이용하는 경우에 사용자 단말을 식별하는 동작을 도시한 흐름도이다.
710 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속된 사용자 단말인지 여부가 확인될 수 있다.
예를 들어 PS-LTE 망에 속하는 사용자 단말들 및 LTE-R 망에 속하는 사용자 단말들을 대상으로 랜덤하게 선택된 어느 하나의 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속된 사용자 단말인지 여부가 확인될 수 있다. 예컨대, LTE-R 기지국에 접속된 LTE-R 사용자 단말 또는 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말인지 여부가 확인될 수 있다. 여기서, 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말의 경우, 오프로드 시 해당 LTE-R 기지국 인덱스와 함께 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말의 인덱스가 서로 매칭되어 저장 및 관리될 수 있다.
720 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속된 것으로 확인됨에 따라, 특정 사용자 단말의 SINR(즉, SINRU)이 기정의된 기준 SINR(즉, SINRThreshold)보다 큰지 여부가 확인될 수 있다. 여기서, 기준 SINR은 eICIC를 이용하여 동일채널간섭을 제어하기 위해 미리 설정될 수 있다.
730 단계에서, 사용자 단말의 SINR(SINRU)이 상기 기준 SINR(SINRThreshold)보다 크면, 사용자 단말은
Figure 112016126975315-pat00024
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국의 셀 커버리지 중 중앙 영역 내에 위치하는 사용자 그룹으로 결정될 수 있다.
740 단계에서, 사용자 단말의 SINR(SINRU)이 상기 기준 SINR(SINRThreshold)보다 크지 않으면, 해당 사용자 단말이
Figure 112016126975315-pat00025
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국이 셀 커버리지를 확장함에 따라 확장된 셀 내에 위치하는 사용자 그룹으로 결정될 수 있다.
다시 710 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속되지 않은 것으로 확인됨에 따라, 750 단계에서, 특정 사용자 단말이 에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 PS-LTE 기지국에 의해 서비스되는 PS-LTE 사용자 단말로 식별될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, FeICIC를 이용하는 경우에 사용자 단말을 식별하는 동작을 도시한 흐름도이다.
810 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속된 사용자 단말인지 여부가 확인될 수 있다.
820 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속된 것으로 확인됨에 따라, 특정 사용자 단말의 SINR이 기정의된 기준 SINRThreshold1보다 큰지 여부가 확인될 수 있다. 여기서, 기준 SINRThreshold1은 FeICIC를 이용하여 동일채널간섭을 제어하기 위해 미리 설정될 수 있다.
830 단계에서, 사용자 단말의 SINR이 상기 기준 SINRThreshold1보다 크면, 사용자 단말은
Figure 112016126975315-pat00027
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국의 셀 커버리지 중 중앙 영역 내에 위치하는 사용자 그룹으로 결정될 수 있다.
840 단계에서, 사용자 단말의 SINR이 상기 기준 SINRThreshold1보다 크지 않으면, 해당 사용자 단말이
Figure 112016126975315-pat00028
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국이 셀 커버리지를 확장함에 따라 확장된 셀 내에 위치하는 사용자 그룹으로 결정될 수 있다.
다시 810 단계에서, 특정 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속되지 않은 것으로 확인됨에 따라, 850 단계에서, 특정 사용자 단말의 SINR이 기정의된 기준 SINRThreshold2보다 큰지 여부가 확인될 수 있다. FeICC기반의 협력통신의 경우, PR-ABS 구간 동안 PS-LTE 기지국 역시 LTE-R 기지국에 의해 서비스되는 사용자 단말들로 간섭영향을 주지 않는 범위 내에서 전송 전력을 줄여서 PS-LTE 사용자 단말들로 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, FeICIC를 이용하는 경우, PS-LTE 기지국에서 PR-ABS 구간 동안 데이터를 전송해도 될 중앙 영역 내에 해당하는 단말인지 여부가 분류될 필요가 있으며, 상기 분류를 위해 기준 SINRThreshold2가 미리 정의될 수 있으며, 기준 SINRThreshold1과 기준 SINRThreshold2는 서로 다른 값으로 설정될 수 있다.
특정 사용자 단말의 SINR이 기준 SINRThreshold2보다 큰 것으로 확인됨에 따라, 860 단계에서, 특정 사용자 단말이
Figure 112016126975315-pat00029
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 PS-LTE 기지국의 중앙 영역(cell center) 내에 위치하여 PR-ABS 구간 동안 PS-LTE 기지국에 의해 서비스되는 PS-LTE 사용자 단말로 식별될 수 있다.
특정 사용자 단말의 SINR이 기준 SINRThreshold2보다 크지 않은 것으로 확인됨에 따라, 870 단계에서, 특정 사용자 단말이
Figure 112016126975315-pat00030
에 해당하는 것으로 식별될 수 있다. 즉, 특정 사용자 단말이 서브프레임들 중 PR-ABS 구간을 제외한 일반적인 구간동안 PS-LTE 기지국으로부터 데이터를 전송 받을 수 있는 PS-LTE 사용자 단말로 식별될 수 있다.
도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같이, 사용자 단말의 SINR에 기초하여 사용자 단말이 어떤 사용자 그룹에 해당하는지 여부가 식별될 수 있으며, 사용자 단말의 SINR은 해당 기지국으로 피드백될 수 있다. 이에 따라, 사용자 단말의 식별은 개별 기지국에서 수행될 수 있으며, eICIC를 이용하는 경우 및 FeICIC를 이용하는 경우에 일반 서브프레임 (normal subframe) 동안 사용자 단말의 SINR은 아래의 수학식 6에 기초하여 계산될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016126975315-pat00031
수학식 6에서,
Figure 112016126975315-pat00032
는 자원(PRB) n에 대한 PS-LTE 기지국의 전송 전력을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00033
는 자원(PRB) n에 대한 LTE-R 기지국의 전송 전력을 나타낼 수 있다. 이때, 이웃 PS-LTE 기지국 i로부터 사용자 단말 u로의 수신 간섭 및 이웃 LTE-R 기지국 j로부터 사용자 단말 u로의 수신 간섭은 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112016126975315-pat00034
그리고, ABS 구간 동안 LTE-R 기지국에 의해 서비스되는 사용자 단말의 SINR은 아래의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112016126975315-pat00035
수학식 8에 따르면, ABS 구간 동안에는 이웃 LTE-R 기지국에 의한 수신 간섭만이 존재할 수 있다. PR-ABS 구간 동안 사용자 단말의 SINR은 아래의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112016126975315-pat00036
수학식 9에서,
Figure 112016126975315-pat00037
는 일반 서브프레임 (normal subframe) 동안 최대 전송 전력 대비 전력 감소 레벨을 나타내며, dB 단위로 표현될 수 있다. 그리고, eICIC에 기반하여 동일채널간섭을 제어한 경우의 시스템 전체 처리량(throughput)과 FeICIC에 기반하여 동일채널 간섭을 제어한 경우의 상기 처리량은 각각 아래의 수학식 10 및 11과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112016126975315-pat00038
[수학식 11]
Figure 112016126975315-pat00039
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP에 기초하여 자원을 스케줄링하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9에서는 DCM(Dynamic Coordinated Muting) 기반의 CS CoMP를 이용하여 자원(PRBs)을 스케줄링하는 동작에 대해 설명하기로 한다. CS CoMP 기반의 자원 스케줄링은 LTE-R 기지국들 및 PS-LTE 기지국들을 중앙에서 제어하는 동일채널간섭 관리 시스템(300)에서 수행될 수 있다. 즉, CS CoMP에 기초하여 각 기지국에 특정 자원이 할당되고, 특정 자원의 사용이 중단(mute) 여부가 결정될 수 있다. 여기서, CS CoMP는 PS-LTE 기지국과 LTE-R 기지국들 간 뿐만 아니라 각 PSTE 및 LTE-R 기지국 간에서도 사용될 수 있다.
이때, 사용자 단말의 CoMP 지원(CoMP assistance) 요청 여부에 따라 사용자 단말을 위한 MCS(Modulation and Coding Scheme)이 결정될 수 있다. 예를 들어, LTE-R 기지국은 사용자 단말(예컨대, LTE-R 사용자 단말, 또는 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말)이 CoMP 지원(CoMP assistance)이 필요한지 여부를 식별할 수 있다. CoMP 지원이 필요한 것으로 확인되면, LTE-R 기지국은 상기 사용자 단말의 CoMP 지원과 관련된 정보들을 동일채널간섭 관리 시스템(300)으로 전송할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말의 채널상태정보(CSI), 처리량(throughput), CoMP 지원 요청 등을 해당 사용자 단말의 식별 정보와 함께 정보들을 동일채널간섭 관리 시스템(300)으로 전송할 수 있다. 그러면, 동일채널간섭 관리 시스템(300)은 LTE-R 기지국에서 사용자 단말로의 서비스에 이용되는 자원(PRBs)을 다른 기지국들에서 이용하지 못하도록 중단(mute) 처리할 수 있다. CS CoMP를 이용하여 자원을 할당 및 중단 처리하는 동작은 도 9의 각 단계들을 설명하면서 자세히 설명하기로 한다.
910 단계에서, CoMP 사이트가 초기화될 수 있다. 여기서, CoMP 사이트(site)는 LTE-R 사이트들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1을 참고하면, CoMP 사이트는 도 1의 4개의 LTE-R 사이트들(102)을 포함할 수 있다.
920 단계에서, CoMP 사이트 내에 위치하는 사용자 단말들로부터 피드백(feedback)되는 SIR(signal-to-interference ratio)에 기초하여 자원을 할당하기 위한 CS CoMP 스케줄링이 수행될 수 있다.
CS CoMP 스케줄링을 위해 먼저 CoMP 협력 세트(CoMP cooperating set, 이하, 'CoMP 세트'라 칭함.)가 미리 생성될 수 있다. CoMP 세트는 직접 또는 간접적으로 물리적 다운링크 공유 채널(physical DL shared channel, PDSCH)에 참여하여 사용자 단말로 데이터를 전송하는 지리적으로 떨어진 포인트들(points), 또는 기지국들(eNBs)의 집합을 나타낼 수 있다. 즉, CoMP 세트는 LTE-R 기지국들을 포함할 수 있으며, 상기 기지국들은 여러 개의 전송 포인트들(Transmission Points, TPs)을 나타낼 수 있다.
930 단계에서, CoMP 사이트 내에 위치하는 사용자 단말들 중 CoMP 지원(CoMP assistance)이 필요한 사용자 단말이 결정될 수 있다. 즉, 협력 스케줄링이 필요한 사용자 단말이 결정될 수 있다. 그러면, 결정된 사용자 단말에 방해가 되는 간섭 기지국이 결정될 수 있다. 이때, 사용자 단말들로부터 피드백되는 SIR과 기정의된 기준 SIR에 기초하여 협력 스케줄링, 즉, CoMP 지원이 필요한 사용자 단말이 결정될 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식 12에 기초하여 CoMP 지원이 필요한 사용자 단말이 결정될 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112016126975315-pat00040
수학식 12에서,
Figure 112016126975315-pat00041
는 사용자 단말 u와 간섭 셀 j(예컨대, 사용자 단말 u에 수신 간섭을 주는 이웃 LTE-R 기지국)의 SIR(Signal to interference ratio)를 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00042
는 기정의된 기준 SIR을 나타낼 수 있다.
수학식 12에 따르면, SIR이 기준 SIR 보다 큰 사용자 단말이 CoMP 지원이 필요한 사용자 단말로 결정될 수 있다. 예컨대, LTE-R 기지국에서 서비스되는 LTE-R 사용자 단말 및 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말을 대상으로, SIR이 기준 SIR보다 큰 사용자 단말이 CoMP 지원이 필요한 사용자 단말로 결정될 수 있다. LTE-R 기지국들은 고전력으로 신호를 전송하고, LTE-R 사용자 단말들은 선로(rail)을 따라 이동하므로 이웃 LTE-R 기지국으로부터 강한 신호 간섭을 영향받을 수 있다. 마찬가지로, 셀 경계에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말 역시 PS-LTE 기지국의 셀 커버리지가 LTE-R 기지국의 셀 커버리지보다 매우 크기 때문에 PS-LTE 기지국이 LTE-R 기지국으로 오프로드한 경우, PS-LTE 기지국보다는 이웃 LTE-R 기지국으로부터 강한 수신 신호 간섭을 받을 수 있다. 이에 따라, SIR이 기준 SIR 보다 큰 경우, CoMP 지원이 필요한 것으로 결정될 수 있다.
940 단계에서, CoMP 지원이 필요한 사용자 단말이 결정됨에 따라, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말들을 위한 자원(PRB) 스케줄링을 수행할 수 있다. 즉, LTE-R 사용자 단말의 우선순위가 PS-LTE 사용자 단말보다 높기 때문에, LTE-R 기지국은 LTE-R 사용자 단말에 먼저 가장 좋은 채널의 자원을 할당할 수 있다.
950 단계에서, 상기 CoMP 지원이 필요한 것으로 결정된 단말이 LTE-R 사용자 단말임에 따라, 960 단계에서, 상기 결정된 LTE-R 사용자 단말에 해당하는 간섭 기지국(aggressor eNB)이 상기 LTE-R 사용자 단말에 주어진 자원(PRBs)에 대한 스케줄링을 중단(mute)하도록 제어될 수 있다.
즉, LTE-R 사용자 단말이 CoMP 지원이 필요한 경우, 언제든지 LTE-R 사용자 단말에 최우선으로 가장 좋은 채널이 먼저 할당되고, 이웃 LTE-R 기지국은 상기 LTE-R 사용자 단말에 할당된 자원(PRBs)의 사용을 중단(mute)할 수 있다. 여기서, CoMP 지원이 필요한 LTE-R 사용자 단말로의 데이터 전송이 완료될 때까지 상기 LTE-R 기지국에 간섭을 주는 이웃 LTE-R 기지국들은 상기 자원의 사용을 중단(mute)할 수 있다. 이처럼, CS CoMP 기반의 협력통신은 사용자 단말이 기지국들에서 수신하는 전파의 방향이나 타이밍 등을 기지국끼리 통신을 통해 조절해서 쏘는 것으로서, 특정 사용자 단말이 CoMP 지원을 받는 것으로 결정되면 자연히 이웃 LTE-R 기지국은 잠시 송출을 중단(mute)하는 것을 나타낼 수 있다.
다시 950 단계에서, CoMP 지원이 필요한 사용자 단말이 LTE-R 사용자 단말이 아닌 경우, 970 단계에서, 다른 기지국들(예컨대, 이웃 LTE-R 기지국)은 LTE-R 사용자 단말에 주어진 자원(PRBs)에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다. 이처럼, LTE-R 사용자 단말을 우선적으로 고려하고, 특히, CoMP 지원이 필요한지 여부까지 고려하여 자원을 할당하고 난 이후, PS-LTE 단말을 위한 CoMP 전송이 고려될 수 있다.
980 단계에서, CoMP 세트 내의 나머지 PS-LTE 사용자 단말들에 대해서는 협력 규칙이 적용될 수 있다. 여기서, PS-LTE 사용자 단말을 위한 스케줄링은 도 10을 참고하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 단말을 대상으로 자원 스케줄링을 수행하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
1010 단계에서, CoMP 세트에 참여한 기지국들 중 어느 하나의 기지국이 랜덤하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식 13에 기초하여 PF 스케줄링을 위해 랜덤하게 어느 하나의 기지국이 선택될 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112016126975315-pat00043
수학식 13에서,
Figure 112016126975315-pat00044
는 자원 a가 사용자 단말 u에 할당될 비율을 나타내고,
Figure 112016126975315-pat00045
는 사용자 단말의 평균 처리량(average throughput)을 나타낼 수 있다.
1020 단계에서, 선택된 기지국(eNB)이 PS-LTE 사용자 단말을 위해 스케줄링 가능한 자원(PRB)을 가지고 있는지 여부가 확인될 수 있다.
1030 단계에서, 선택된 기지국(eNB)이 PS-LTE 사용자 단말을 위해 스케줄링 가능한 자원(PRB)을 가지고 있는 것으로 확인됨에 따라, 선택된 현재 기지국에서 PS-LTE 사용자 단말로 스케줄링 하려는 자원이 결정될 수 있다. 예컨대, 사용자 단말 i(즉, PS-LTE 사용자 단말)로 자원(PRB) b를 스케줄링할지 여부가 결정될 수 있다.
1040 단계에서, 상기 PS-LTE 사용자 단말의 간섭 측정 결과인 SIR을 확인하고, SIR 및 기준 SIR에 기초하여 상기 PS-LTE 사용자 단말이 CoMP 지원 (CoMP assistance)이 필요한지 여부가 확인될 수 있다.
1050 단계에서, PS-LTE 사용자 단말에 CoMP 지원이 필요한 것으로 확인되면, 간섭 기지국(예컨대, 이웃 LTE-R 기지국)이 상기 PS-LTE 사용자 단말에 주어진 자원(PRB b)에 대한 스케줄링을 중단(mute)하도록 제어될 수 있다. 즉, 상기 PS-LTE 사용자 단말이 CoMP 지원이 필요한 것으로 확인됨에 따라 상기 자원(PRB) b를 간섭 기지국들(예컨대, 이웃 LTE-R 기지국)에 다시 할당할 수 없지만, 나머지 기지국들에서는 여전히 상기 자원(PRB) b가 사용될 수 있다.
1060 단계에서, PS-LTE 사용자 단말에 CoMP 지원이 필요하지 않은 것으로 확인되면, CoMP 세트 내의 기지국들은 상기 PS-LTE 사용자 단말에 주어진 자원(PRB b)에 대한 스케줄링을 계속 수행할 수 있다.
이때, CoMP 세트 내의 모든 기지국들이 더 이상 스케줄링할 자원(PRBs)을 가지고 있지 않거나, 또는 데이터 전송을 위해 CoMP 지원이 필요한 사용자 단말이 존재하지 않을 때까지 CoMP 세트 내에서 어느 하나의 기지국을 랜덤하게 선택하고, PS-LTE 사용자 단말을 위한 스케줄링이 수행될 수 있다(1010 내지 1060 단계).
이처럼, 이웃 셀이 CoMP 지원(CoMP assistance)이 필요한 사용자 단말(UE)을 위해 특정 자원(PRB)을 중단(mute)하면, MCS(modulation and coding scheme) 레벨은 이웃 셀로부터 간섭이 없다는 가정하에 결정되며, 결국 결정된 MSC 레벨에 해당하는 자원들(RBs)에 대한 더 높은 스펙트럼의 효율성이 달성될 수 있다.
그리고, CoMP 세트는 LTE-R 기지국들만 포함하고 있으며, LTE-R 기지국들은 선로를 따라 위치하기 때문에, 최대 하나의 이웃 LTE-R 기지국이 사용자 단말(UE)에게 높은 간섭을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 각 사용자 단말은 두 개의 채널 상태 정보 프로세스(channel state information, CSI process)로 구성될 수 있다. CSI process-0는 모든 셀들이 동일한 전송 자원 요소들로 전송할 때, 일반적인 채널 품질 지수(CQI)지표를 얻기 위해 구성되고, CSI process-1은 가장 강한 간섭 셀이 중단(mute)될 때 사용자 단말에게 얻어지는 이득을 반영할 수 있다. 그리고, CSI process-1은 이웃 LTE-R 기지국들이 참조신호 전송을 위해 서로 다른 자원을 사용하는 것을 허용함에 따라 달성될 수 있다. CoMP 지원을 받는 사용자 단말들을 위한 MCS(modulation and coding scheme) 레벨은 CSI process-1을 기반으로 측정된 채널 품질(CQI)에 기초하여 결정될 수 있다. 그리고, 상기 두 개의 CSI 프로세스들은 사용자 단말이 받는 간섭 평가를 위해 이용될 수도 있다.
이하에서는 LTE-R 망과 PS-LTE 망이 공존하는 네트워크에서 eICIC 또는 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 수행하고 CS CoMP에 기초하여 자원 할당을 스케줄링하는 경우의 성능 평가를 시뮬레이션 결과를 기반으로 설명하고자 한다. 성능 평가에서는, RAN 공유(RAN sharing) 및 RAN 비공유(without RAN sharing)가 고려되었으며, SLS(system level simulation)가 이용될 수 있다. SLS에서 이용된 주요 파라미터들은 아래의 표 2와 같을 수 있다.
Figure 112016126975315-pat00046
성능 평가를 위한 시뮬레이션에서, 풀 버퍼 트래픽 (full buffer traffic) 대신 VoIP(voice over Internet protocol)나 비디오 같은 현실적인 트래픽 모델이 고려될 수 있다. 그리고, LTE-R 사용자 단말에 대해서는 오직 VoIP만이 열차 제어 신호의 트래픽 모델로 사용될 수 있다. eICIC와 FeICIC 적용 시 프레임 당 3개의 ABSs/PR-ABSs를 고려하였으며, LTE-R CRE 바이어스 값은 둘 다 6 dB가 적용될 수 있다. CRE 지역에서의 높은 간섭을 피하기 위해 PS-LTE 기지국이 중앙 영역에 위치한 사용자 단말들에게 PR-ABS동안 데이터를 전송할 때 7 dB 의 전력 감소를 사용할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, RAN 공유 시 사용자 단말의 SINR 분포를 도시한 도면이다.
RAN 공유(RAN sharing)를 위한 셀 선택은 아래의 수학식 14와 같이, 기지국 z로부터 사용자 단말 u로 수신되는 참조 신호 세기
Figure 112016126975315-pat00047
에 기초하여 수행될 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112016126975315-pat00048
도 11에 따르면, LTE-R 기지국에 해당하는 셀들이 중앙에 위치한 PS-LTE 기지국들의 두 섹터들의 커버리지의 거의 절반을 차지하고 있는 것을 확인할 수 있는데, 이는 PS-LTE 사용자 단말들이 균등 분포되어 있을 때, 거의 절반의 사용자 단말이 LTE-R 기지국에 접속하게 될 것임을 시사해줄 수 있다. 또한 LTE-R 사용자 단말이 선로(rail)를 따라 이동하고, 일반적으로 LTE-R 기지국에 접속함으로써 더 좋은 채널 품질을 경험하게 됨을 나타낼 수 있다. 이때, LTE-R 사용자 단말들이 셀 경계로 이동하게 되어, PS-LTE 기지국에 가까워지면, PS-LTE 기지국에 의해 높은 간섭을 겪게 됨을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 동일채널간섭을 제어하지 않는 경우에 LTE-R 사용자 단말의 SINR을 도시한 그래프이다.
도 12에서, LTE-R 사용자 단말의 위치를 나타내는 x좌표 및 y좌표 중 x좌표는 선로를 따라 이동하니까 일정하다고 가정하고, y좌표를 도 12의 x축에 나타낼 수 있다. 그러면, 도 12를 위치 변동에 따른 LTE-R 사용자 단말의 SINR을 보여줄 수 있다. 도 12에서 다양한 색상의 마커들(marker)이 위치 변화에 따른 LTE-R 사용자 단말의 서비스 사이트를 나타내기 위해 이용될 수 있다.
도 12에 따르면, 이웃 섹터 사이의 셀 경계에 있을 때와 이웃 사이트 사이의 셀 경계에 있을 때, LTE-R 사용자 단말이 높은 간섭과 나쁜 채널 상태를 겪는 것을 확인할 수 있다. 도 12에서 초록 동그라미로 표시된 바와 같이, 200~300m 범위에서, LTE-R 사용자 단말이 받는 SINR이 -5 dB 이하일 확률이 높은 것을 확인할 수 있다. 왜냐하면 해당 지역이 이웃 LTE-R 사이트 간의 셀 경계일 뿐만 아니라 중앙 PS-LTE 기지국과 가깝기 때문이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어서, CS CoMP 및 eICIC가 이용된 경우에 LTE-R 사용자 단말의 SINR을 도시한 그래프이다.
도 13을 참고하면, CS CoMP와 eICIC를 적용함에 따라 셀 경계에서 사용자 단말의 수신 간섭이 완화되어 LTE-R 사용자 단말의 SINR이 크게 증가되는 것을 확인할 수 있다. 더욱이, ABS동안 PS-LTE 기지국으로부터의 간섭이 없기 때문에 LTE-R 사용자 단말은 FeICIC 보다 eICIC기법을 사용함으로써 더 좋은 채널 품질을 서비스 받게 될 수 있다. 이때, 서브프레임들 중 단 30%만 ABS 구간에 해당하고, 나머지 대부분의 시간은 일반 서브프레임 (normal subframe)에서 SINR이 측정되기 때문에 FeICIC와 CS CoMP을 사용한 곡선도 도 13과 유사하게 나타날 수 있다. 그리고, 주요한 성능 향상은 이웃 LTE-R 기지국간에 CS CoMP를 통해 달성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 있어서, SINR Threshold에 따른 사용자 단말의 아웃티지 확률을 도시한 그래프이고, 도 15는 본 발명의 일실시예에 있어서, 사용자 단말의 수신 간섭에 대한 CDF를 도시한 그래프이다.
도 14에 따르면, 사용자 단말들을 위한 채널 품질은 RAN 공유(RAN sharing)을 이용한 경우에 RAN 비공유(without RAN sharing) 시 보다 크게 향상됨을 확인할 수 있다. 도 14에서, SINR 임계치(threshold)가 -5dB일 때, 약 20%의 PS-LTE 사용자 단말들이 RAN 공유를 하지 않으면 아웃티지(outage)됨을 확인할 수 있다. 그리고, LTE-R RAN을 공유하는 시나리오 2의 경우, 약 3%의 PS-LTE 사용자 단말만이 아웃티지됨을 확인할 수 있다. 즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 신호 세기가 향상되고 간섭 세기가 감소되었기 때문에 PS-LTE 사용자 단말의 아웃티지 확률이 3%로 낮아 질 수 있다. 그리고, 도 14에서, eICIC 및 CS CoMP를 이용하고 RAN을 공유하는 시나리오 3과 FeICIC 및 CS CoMP를 이용하고 RAN을 공유하는 시나리오 4의 경우, 채널 품질이 매우 크게 향상되고, ABS/PR-ABS와 CS CoMP 적용에 따라 아웃티지 확률이 시나리오 2의 51.5%와 비교했을 때 2dB의 SINR 임계치에서 각각 6.1%와 9.4%로 낮아짐을 확인할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, RAN 공유를 통해 PS-LTE 사용자 단말의 평균처리량을 도시한 그래프이다.
도 16을 참고하면, 50%의 CDF(cumulative distribution function) 곡선에서 사용자 단말의 평균처리량(UE throughput)은 7.3% 증가됨을 확인할 수 있다. 상기 증가에는 두 가지 이유가 존재할 수 있다. 하나는 PS-LTE 사용자 단말을 위한 채널 품질이 더 좋아진 것이고, 나머지 하나는 RAN 공유(RAN sharing)를 통해 PS-LTE 사용자 단말들에게 더 많은 자원들이 가용될 수 있기 때문이다. 즉, PS-LTE 기지국이 높은 부하상태 일 때, LTE-R 기지국들은 RAN 공유(RAN sharing)을 이용해 PS-LTE 사용자 단말들을 오프로드할 수 있고, 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말 및 오프로드되지 않고 남아 있는 PS-LTE 사용자들은 더 나은 서비스를 제공받을 수 있다. 도 16의 시나리오 3에서는 CRE와 ABS를 통해 셀 경계에서 처리량 성능이 향상됨을 확인할 수 있다. CRE를 통해 보다 많은 PS-LTE 사용자 단말들이 LTE-R 기지국으로 오프로드될 수 있다. 그러면, PS-LTE 기지국과 동일 대역을 재사용하는 PS-LTE 섹터 당 두 개의 LTE-R 기지국들(4개의 섹터)이 존재할 수 있기 때문에, 많은 PS-LTE 사용자 단말들이 LTE-R 기지국에 의해 제공되는 서비스에 접속하는 것이 허용될 수 있다. 그리고, ABS를 통해 상기 사용자 단말들은 PS-LTE 기지국에 의해 서비스 될 때보다 더 나은 채널 상황을 겪게 될 수 있다. 그리고, 시나리오 4는 FeICIC와 CS CoMP가 적용된 것으로서, 모든 시나리오들 중에서 최고의 성능을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 시나리오 3과 비교했을 때, FeICIC를 사용하여 PS-LTE 기지국의 자원 활용이 향상될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, PS-LTE 사용자 단말의 SINR에 따른 스펙트럼 효율을 나타낼 수 있다.
도 17에서, x축은 PS-LTE 사용자 단말의 SINR, y축은 사용자 단말의 스펙트럼 효율성을 나타낸 것으로서 사용 채널 당 데이터 비트(bit/cu)로 표현할 수 있다. 스펙트럼 효율은 MCS(modulation and coding scheme) 레벨과 BLER (block error rate)에 의해 결정될 수 있다. 물리 계층에서 AMC 기법을 사용함으로써, BLER을 10% 안으로 보장하기 위한 정책을 기반으로 MCS 레벨을 선택할 수 있다.
도 17에 따르면, 시나리오 3의 최대 스펙트럼 효율이 다른 시나리오들 보다 높음을 확인할 수 있다. 즉, PS-LTE 기지국의 중단(muting)과 CS CoMP를 통해 더 나은 채널 품질이 제공될 수 있고, 결국 더 높은 MCS 레벨이 사용자 단말들을 위해 선택될 수 있기 때문이다. 시나리오 4에서는 PR-ABS동안 PS-LTE 기지국들의 데이터 전송이 LTE-R 기지국에 의해 서비스되는 사용자 단말들에게 간섭이 되어서 최대 스펙트럼 효율이 시나리오 3보다 낮아짐을 확인할 수 있다. 전체적으로, SINR에 따른 모든 시나리오를 위한 스펙트럼 효율성 곡선은 거의 겹치는데 이는 동일한 AMC 기법이 LTE망에서 모든 사용자 단말들에게 사용될 수 있기 때문이다.
이상의 시뮬레이션 결과를 통해, RAN 공유(RAN sharing)를 사용하는 경우가 안하는 경우보다 아웃티지 확률이 17% 감소하고, 50%번째 사용자 단말의 처리량이 7% 증가됨을 알 수 있다. 그리고, 철도 제어 신호의 안정성 증대와 더 향상된 PS-LTE 사용자 단말의 성능을 위해, 시간 영역에서 eICIC와 CoMP를 결합하거나, FeICIC와 CoMP를 결합하여 적용한 시나리오 3 및 시나리오 4의 경우, SINR 임계치 2dB에서 아웃티지 확률이 간섭 관리 기법을 사용하지 않은 시나리오 2의 아웃티지 확률 51.5% 보다 각각 6.1%와 9.4%로 낮아짐을 확인할 수 있다. 그리고, PR-ABS동안 PS-LTE 기지국들이 여전히 데이터를 전송하기 때문에, 시나리오 4가 최고의 평균처리량 성능을 가짐을 확인할 수 있다. eICIC를 이용하여 동일채널간섭을 제어하는 시나리오 3에서 ABS 동안 PS-LTE 기지국들의 완전한 중단(muting) 덕분에 LTE-R 사용자 단말을 위한 채널 품질이 매우 많이 향상될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 동일 주파수 대역을 사용하는 이종망(HetNet)이 공존하는 환경에서의 동일채널간섭 관리 방법에 있어서,
    상기 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서, 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 하는 LTE-R 기지국을 결정하는 단계;
    결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload) 되도록 제어하는 단계; 및
    상기 PS-LTE 사용자 단말이 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 발생하는 PS-LTE 기지국으로부터의 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination) 기반 협력통신에 기초하여 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 FeICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 PS-LTE 기지국에서, 상기 PS-LTE 기지국에 속하는 PS-LTE 사용자 단말들은 해당 단말의 SINR과 미리 정의된 기준 SINR에 기초하여 기정의된 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과 상기 셀 중심에 위치하지 않는 PS-LTE 사용자 단말로 분류되고,
    상기 동일채널간섭을 제어하는 단계는,
    상기 FeICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말을 대상으로 데이터가 전송되도록 상기 LTE-R 기지국의 스케줄링을 제어하고,
    상기 LTE-R 기지국에서 상기 데이터가 전송되는 동안, 상기 PS-LTE 기지국에서 PS-LTE 사용자 단말로 데이터를 전송하는 서브 프레임 구간 중 기정의된 PR(Power Reduced)-ABS 구간 동안 전송 전력을 상대적으로 낮게 조정하여 상기 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말로 데이터가 전송되고, 상기 셀 중심에 위치하지 않는 PS-LTE 사용자 단말로 데이터가 전송되지 않도록 상기 PS-LTE 기지국의 스케줄링을 제어하는 것
    을 특징으로 하는 동일채널간섭 관리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동일채널간섭을 제어하는 단계는,
    상기 LTE-R 기지국에서 상기 데이터가 전송되는 동안 상기 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말로의 데이터 전송에 이용된 자원을 제한적으로 사용하여 기정의된 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말들로 데이터가 전송되도록 상기 PS-LTE 기지국의 스케줄링을 제어하는 것
    을 특징으로 하는 동일채널간섭 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말은 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드된 PS-LTE 사용자 단말보다 상대적으로 높은 우선순위가 부여됨에 따라, 상기 PS-LTE 사용자 단말보다 채널 상태(CSI)가 좋은 자원을 먼저 할당받는 것
    을 특징으로 하는 동일채널간섭 관리 방법.
  5. 동일 주파수 대역을 사용하는 이종망(HetNet)이 공존하는 환경에서의 동일채널간섭 관리 시스템에 있어서,
    상기 동일 주파수 대역을 사용하는 LTE-R(LTE based high speed Railway) 망과 PS-LTE(Public Safety LTE) 망이 공존하는 네트워크 환경에서, 상기 PS-LTE 망과 상기 LTE-R 망이 중첩되는 영역에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과의 상기LTE-R 망 공유(RAN sharing)를 위해 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하고자 하는 LTE-R 기지국을 결정하는 결정부; 및
    결정된 상기 LTE-R 기지국으로 상기 PS-LTE 사용자 단말이 오프로드(offload)되도록 제어하고, 상기 PS-LTE 사용자 단말이 상기 LTE-R 기지국으로 오프로드됨에 따라 발생하는 PS-LTE 기지국으로부터의 동일채널간섭을 eICIC(enhanced Inter-Cell Interference Control) 또는 FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interference Coordination)기반 협력통신에 기초하여 제어하는 간섭 제어부
    를 포함하고,
    상기 FeICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 PS-LTE 기지국에서, 상기 PS-LTE 기지국에 속하는 PS-LTE 사용자 단말들은 해당 단말의 SINR과 미리 정의된 기준 SINR에 기초하여 기정의된 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말과 상기 셀 중심에 위치하지 않는 PS-LTE 사용자 단말로 분류되고,
    상기 간섭 제어부는,
    상기 FeICIC 기반 협력통신을 이용하는 경우, 상기 LTE-R 기지국에 속하는 LTE-R 사용자 단말 및 PS-LTE 사용자 단말을 대상으로 데이터가 전송되도록 상기 LTE-R 기지국의 스케줄링을 제어하고,
    상기 LTE-R 기지국에서 상기 데이터가 전송되는 동안, 상기 PS-LTE 기지국에서 PS-LTE 사용자 단말로 데이터를 전송하는 서브 프레임 구간 중 기정의된 PR(Power Reduced)-ABS 구간 동안 전송 전력을 상대적으로 낮게 조정하여 상기 PS-LTE 기지국의 셀 중심에 위치하는 PS-LTE 사용자 단말로 데이터가 전송되고, 상기 셀 중심에 위치하지 않는 PS-LTE 사용자 단말로 데이터가 전송되지 않도록 상기 PS-LTE 기지국의 스케줄링을 제어하는 것
    을 특징으로 하는 동일채널간섭 관리 시스템.
KR1020160178362A 2016-12-23 2016-12-23 PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템 KR101788479B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160178362A KR101788479B1 (ko) 2016-12-23 2016-12-23 PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160178362A KR101788479B1 (ko) 2016-12-23 2016-12-23 PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101788479B1 true KR101788479B1 (ko) 2017-10-23

Family

ID=60298925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160178362A KR101788479B1 (ko) 2016-12-23 2016-12-23 PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101788479B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11310749B2 (en) 2019-03-22 2022-04-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmit power control apparatus and method in multi-rat dual connectivity based on overlap of master and secondary node transmissions
US11528664B2 (en) 2019-01-02 2022-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd Device and method for controlling transmission power of electronic device in wireless communication system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jin-Kyu Choi et al.; Challenges of LTE high-speed railway network to coexist with LTE public safety network; 2015 17th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT): 1-3 July 2*
Md. Shipon Ali; An Overview on Interference Management in 3GPP LTE-Advanced Heterogeneous Networks; International Journal of Future Generation Communication and Networking; Vol. 8, No. 1 (2015)*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11528664B2 (en) 2019-01-02 2022-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd Device and method for controlling transmission power of electronic device in wireless communication system
US11930456B2 (en) 2019-01-02 2024-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd Device and method for controlling transmission power of electronic device in wireless communication system
US11310749B2 (en) 2019-03-22 2022-04-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmit power control apparatus and method in multi-rat dual connectivity based on overlap of master and secondary node transmissions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lopez-Perez et al. On the expanded region of picocells in heterogeneous networks
US9319167B2 (en) Technique for inter-cell interference coordination in a heterogeneous communication network
US9497681B2 (en) Methods in base stations, base stations, computer programs and computer program products
Ahmad et al. LTE-railway user priority-based cooperative resource allocation schemes for coexisting public safety and railway networks
KR101641106B1 (ko) 계층 셀에서의 매크로 기지국, 소형 기지국 및 단말의 통신 방법
US8880088B2 (en) Signalling for interference management in HETNETs
KR101877775B1 (ko) 무선통신 시스템에서 기지국 간 협업 통신을 위한 간섭 제거 코드를 할당하는 방법 및 장치
KR101970279B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 상향 링크 전력 제어장치 및 방법
EP2733975B1 (en) Method for coordinating inter-cell interference in heterogeneous network and heterogeneous network
US20110158187A1 (en) Radio resource assignment method and base station device
KR101305722B1 (ko) Ｍｉｍｏ 송신을 위한 셀 선택
Jiming et al. Adaptive soft frequency reuse scheme for in-building dense femtocell networks
Kimura et al. De-centralized dynamic ICIC using X2 interfaces for downlink LTE systems
Chen et al. Co-channel interference management using eICIC/FeICIC with coordinated scheduling for the coexistence of PS-LTE and LTE-R networks
Kuang et al. A measurement‐based study of handover improvement through range expansion and interference coordination
Giambene et al. Soft frequency reuse schemes for heterogeneous LTE systems
Daeinabi et al. Performance evaluation of cell selection techniques for picocells in LTE-advanced networks
KR101788479B1 (ko) PS-LTE와 LTE-R 네트워크의 공존을 위해 eICIC 및 FeICIC 기반 협력 스케줄링을 이용하여 동일채널간섭을 관리하는 방법 및 시스템
CN110710134A (zh) 无线通信中飞行器的抗干扰
US9078273B2 (en) Base station, communication terminal, usable radio resource setting method, and base station control program
KR101602266B1 (ko) 셀관리장치 및 셀관리장치의 동작 방법
Wang et al. Uplink power control in LTE heterogeneous networks
KR101785874B1 (ko) Ps-lte 망과 lte-r 망이 공존하는 환경에서 협력 통신 기법들을 이용한 lte-r 사용자 우선순위 기반의 자원 할당 및 간섭 관리 방법과 장치
Essassi et al. Dynamic fractional power control for LTE uplink
Jiang et al. Carrier aggregation based interference coordination for LTE-A macro-pico HetNet

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant