KR101859579B1 - 이종 셀 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

이종 셀 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 셀 무선 통신 시스템에서 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 제1 유형 기지국 및 제2 유형 기지국을 포함하는 이종 셀 무선 통신 시스템에서 제1 유형 기지국이 자원 할당하는 방법은, 상기 제1 유형 기지국이 사용하는 주파수 할당 대역(FA; Frequency Assignment) 중 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA를 추정하는 추정 단계 및 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA 중 어느 하나에 속하는 부채널(sub-channel)을 제1 유형 단말에 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이종 셀 시스템의 채널 용량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

이종 셀 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR RESOURCE ALLOCATION OF HETROGENEOUS CELL WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이종 셀 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 이종 셀을 포함하는 무선 통신 시스템에서 셀 간 간섭을 줄일 수 있는 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 시스템 이용자들은 더 좋은 무선 환경에서 대용량 데이터 전송 서비스를 제공받기를 요구하고 있다. 더 좋은 무선 환경을 위해서는 가정 또는 사무실과 같은 실내 음영지역 문제를 해소하고 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하여 야 한다. 그에 따라 대용량 데이터 전송 서비스를 가능하게 하는 초소형 펨토 셀(펨토 기지국)에 대한 연구가 늘어나고 있다.
펨토 기지국은 저전력에서 동작하며, 비교적 작은 반경(10~50 m)을 갖는 옥내용 기지국이다. 펨토 기지국은 사용자 단말까지 이르는 거리가 짧기 때문에 펨토 기지국은 실내 환경 통신 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. 하지만 매크로 셀 안에 다수의 펨토 셀이 위치하여 작동할 경우 기존과는 다른 셀 구조로 인해 여러 가지 기술적인 문제들이 발생한다. 그 중에서 가장 중요한 문제 중 하나가 매크로 셀 - 펨토 셀 간 이종 셀 간섭 문제이다.
이종 셀 간섭 문제를 해결하는 가장 간단한 방안은 전체 주파수 자원(dedicated channel)을 둘로 분리하는 방법이다. 이 방식에 따르면 전체 주파수 자원 중 일부는 매크로 셀에서만 사용되고, 나머지는 펨토 셀에서만 사용되도록 할당된다. 이 기법은 간단하게 간섭을 완화 시킬 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 이 기법에 따르면 한 주파수 자원이 매크로 셀과 펨토 셀 중 어느 한쪽에서만 이용될 수 있어 자원의 효율성이 떨어진다. 관련 분야 연구자들은 이러한 자원의 효율성 문제를 해결하기 위해 매크로 셀과 펨토 셀이 동일한 주파수 자원(co-channel)을 사용하면서 이종 셀 간 간섭을 완화하는 방안에 대한 연구를 진행하고 있다.
이에 관련된 종래의 간섭 완화 기법으로는 변형된 주파수 재사용 기법이 알려져 있다. 이 기법은 부분적 주파수 재사용(fractional frequency reuse; FFR) 기법을 적용한 매크로 셀 구조에 적용된다. 이 기법에 따르면 펨토 기지국은 펨토 셀 위치에 따라 매크로 셀이 사용하지 않는 직교한(orthogonal) 주파수 할당 대역(frequency assignment; FA) 자원을 사용한다. 이러한 기법을 통해 이종 셀 간섭의 영향이 완화될 수 있다. 하지만 펨토 셀의 위치에 따라 사용할 수 있는 FA 자원이 고정적이기 때문에 펨토 셀의 주파수 재사용률(reuse rate)이 떨어지는 단점이 있다.
또 다른 종래의 간섭 완화 기법으로는 매크로 기지국으로부터의 하향링크 간섭 정보를 이용하여 간섭이 가장 작은 부채널(sub-channel)을 펨토 사용자 단말(펨토 단말)에게 할당하는 기법이 알려져 있다. 그러나 이 기법은 펨토 사용자 단말의 성능 최대화만을 고려하여 인접한 매크로 사용자 단말을 펨토 기지국 간섭으로부터 보호하지 못한다는 단점이 있다. 즉, 매크로 사용자 단말이 실내 지역이나 매크로 셀 경계지역과 같이 매크로 기지국의 신호가 미약하게 도달하는 곳에 위치하는 경우, 인접한 펨토 셀이 상기 매크로 기지국 신호의 존재를 검출하지 못한다. 그에 따라 펨토 셀은 해당 부채널을 상기 매크로 셀이 사용하고 있지 않는다고 오판단(miss detection)하여 상기 부채널을 사용하게 된다. 펨토 셀이 상기 부채널을 사용하면, 펨토 셀이 송수신하는 상기 부채널 신호가 상기 인접 매크로 단말에게 간섭을 크게 미친다. 또한 서빙(serving) 펨토 단말의 성능을 최대화 하기 위해 송신 전력을 최대로 사용할 경우, 인접 매크로 단말뿐만 아니라 인접 펨토 사용자 단말로의 간섭 영향이 커진다. 따라서 채널 환경에 따라 송신 전력을 적절하게 조절하는 것이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인접 매크로 기지국 사용자를 보호하면서, 이종 셀 시스템의 채널 용량을 최대화할 수 있는 자원 할당 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 제1 유형 기지국 및 제2 유형 기지국을 포함하는 이종 셀 무선 통신 시스템에서 제1 유형 기지국이 자원 할당하는 방법은, 상기 제1 유형 기지국이 사용하는 주파수 할당 대역(FA; Frequency Assignment) 중 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA를 추정하는 추정 단계 및 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA 중 어느 하나에 속하는 부채널(sub-channel)을 제1 유형 단말에 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 유형 기지국은 상기 제2 유형 단말의 상향 링크 및 하향 링크 전송이 미리 설정된 시간 이상 동일한 FA 내에서 수행되도록 부채널을 할당할 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 제1 유형 기지국 및 제2 유형 기지국을 포함하는 이종 셀 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 제1 유형 기지국은, 상기 제1 유형 기지국이 사용하는 주파수 할당 대역(FA; Frequency Assignment) 중 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA를 추정하는 사용 FA 결정부 및 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 FA 중 어느 하나에 속하는 부채널(sub-channel)을 제1 유형 단말에 할당하는 부채널 할당부를 포함할 수 있다. 상기 제2 유형 기지국은 상기 제2 유형 단말의 상향 링크 및 하향 링크 전송이 미리 설정된 시간 이상 동일한 FA 내에서 수행되도록 부채널을 할당할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인접 매크로 기지국 사용자를 보호하면서, 이종 셀 시스템의 채널 용량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 이종 셀 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 매크로 셀의 부채널 할당 방식을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 기지국(300)의 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 단말(400)의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 기지국(300)의 자원 할당 과정의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 펨토 단말(400)의 자원 할당 과정의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 휴대 단말기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 이종 셀 시스템의 구성도이다. 도 1의 시스템 구성도는 일종의 시스템 모델이며, 반드시 도 1과 동일한 이종 셀 시스템에만 본 발명이 적용되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 이종 셀 시스템은 매크로 기지국(101), 복수의 매크로 단말(103), 펨토 기지국(105) 및 펨토 사용자 단말(107)을 포함한다. 여기서는 매크로 기지국/사용자 단말 및 펨토 기지국/사용자 단말의 예를 들었으나, 본원 발명의 사상에 크게 벗어나지 않는 한 다른 이종 셀 시스템에 대해서도 본원 발명이 적용될 수 있다.
이하 본 명세서에서 '사용자'라는 표현은 '사용자 단말(User Equipment)' 또는'단말'을 의미한다. 즉 '매크로 사용자'는 '매크로 사용자 단말' 또는 '매크로 단말'을 의미하며, '펨토 사용자'는 '펨토 사용자 단말' 또는 '펨토 단말'을 의미한다.
전체 채널 대역 WT(109)은 NFA개의 FA(frequency assignment; 113)로 구성된다. 각 FA(113)는 NSC개의 부채널(sub-channel; 111)로 이루어진다. 매크로 기지국(101)은 전체 채널 대역(109)을 사용한다. 매크로 기지국(101)은 각 부채널(111)을 상기 매크로 단말(103)들에게 할당한다. 예를 들면, 매크로 기지국(101)은 다중 사용자 이득을 최대화 하기 위해 각 부채널(111)을 채널 상태가 가장 좋은 매크로 단말 하나에게 할당할 수 있다. 9개의 펨토 기지국(105)들은 반경 Rf를 가지고, (3x3)의 정방형 구조의 펨토 셀 그룹(115)을 구성한다. 각 펨토 셀 그룹(115)은 매크로 셀 내에 균등(uniform)하게 분포한다고 가정한다. 펨토 기지국(105)은 전체 FA 중 하나의 FA를 사용 FA로 결정하며 사용 FA 내의 floor(ρfNSC) (0≤ρf≤1)개의 부채널을 펨토 단말(107)에게 할당한다. 여기서 floor(x)는 x보다 작거나 같은 최대 정수를 반환하는 함수이다.
상기 매크로 단말(103)이 펨토 셀의 간섭 영향 지역, 예를 들어 펨토 셀 내 혹은 근방에 위치한다고 가정한다. 이 경우 상기 매크로 단말(103)은 상기 펨토 기지국(105) 고유의 신호, 예를 들어 프리엠블(preamble) 신호를 검출하여 펨토 셀의 간섭 영향 지역에 자신이 위치하는지 인지한다. 상기 매크로 단말(103)과 상기 펨토 셀이 서로 상이한 FA(113)를 사용하면 이종 셀 간섭 영향이 없다. 하지만 상기 매크로 단말(103)과 상기 펨토 셀이 동일 FA(113)를 사용하면 상기 매크로 단말(103)는 상기 펨토 기지국(105)으로부터의 간섭 영향을 받는다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 매크로 셀의 부채널 할당 방식을 도시한 도면이다.
매크로 기지국(203)은 매크로 단말 1(201)이 펨토 셀 간섭 지역에 위치한다고 가정한다. 펨토 셀 간섭지역에 위치하는 매크로 단말(201)은 상기 매크로 단말 1(201)이 펨토 셀의 간섭 지역에 위치한다는 정보(최소 1 비트)를 매크로 기지국(203)에게 알린다. 상기 매크로 기지국(203)은 상기 매크로 단말 1(201)이 펨토 셀 간섭 영향 지역을 벗어날 때까지 상기 매크로 단말의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA내에서 수행되도록 부채널을 할당한다. 예를 들어, 도 2와 같이 매크로 단말 1(201), 매크로 단말 2(205), 매크로 단말 3(207) 중 매크로 단말 1(201)이 펨토 셀 간섭지역에 위치한다고 가정한다. 이 경우 매크로 기지국(203)은 상기 매크로 단말 1(201)의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA인 FA1 내에서 미리 설정된 시간 이상 계속 수행되도록 부채널을 할당한다. 여기서 미리 설정된 시간은 예를 들면, 1분, 15초 등 비교적 긴 시간이 될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면 매크로 단말 1(201)은 펨토 셀 간섭 지역에서 벗어났다고 판단할 때 펨토 셀의 간섭 지역에 위치하지 않는다는 정보(최소 1 비트)를 매크로 기지국(203)에 송신할 수 있다. 이 정보를 수신한 매크로 기지국(203)은 상기 매크로 단말 1(201)의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA인 FA1 내에서 계속 수행되도록 하는 제한 없이 부채널을 할당한다.
매크로 단말의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA에서 일정 시간 이상 계속 수행될 경우 매크로 단말의 상향링크 신호를 검출하여 해당 매크로 단말의 하향링크 신호의 FA를 추측할 수 있다.
변형 예에 따르면, 매크로 단말 1(201)이 펨토 셀의 간섭 지역에 위치한다는 정보(최소 1 비트)의 송신 절차가 생략될 수 있다. 대신에, 매크로 기지국(203)은 매크로 기지국(203)으로부터 서비스를 제공받는 각 매크로 단말들에 대하여 각 매크로 단말의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA내에서 수행되도록 부채널을 할당할 수 있다. 즉, 매크로 단말(201)의 위치에 관계 없이 매크로 단말 1(201)의 상/하향링크 신호 전송이 계속해서 FA1에서 수행되도록 하고 매크로 단말 2(205)의 상/하향링크 신호 전송이 계속해서 FA2에서 수행되도록 하며, 매크로 단말 3(207)의 상/하향링크 신호 전송이 계속해서 FA3에서 수행되도록 할 수 있다.
다른 변형 예에 따르면, 매크로 단말(201)이 펨토 셀의 간섭 지역에 위치한다는 정보(최소 1 비트)의 송신 절차 없이 매크로 기지국(203)이 다른 방식으로 매크로 단말(201)이 펨토 셀의 간섭 지역에 위치하는지 여부를 검출할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 기지국(300)의 블록구성도이다. 도 3을 참조하면, 펨토 기지국(300)은 수신부(301), 채널 센싱부(303), 사용 FA 결정부(305), 부채널 할당부(307), 송신 전력 조절부(309) 및 전송부(311)를 포함한다. 수신부(301)는 상향링크 신호 전송 구간에서의 수신 샘플을 채널 센싱부(303)로 전달한다. 채널 센싱부(303)는 수신한 상기 상향링크 신호 전송 구간에서의 수신 샘플을 이용하여 상기 인접 매크로 단말이 사용하는 부채널을 검출한다. 예를 들어, 채널 센싱부(303)가 에너지 검출기(energy detector)를 이용하여 채널 센싱을 수행할 때, 부채널 n에 대한 펨토 기지국의 수신 신호 Rn는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00001
여기서 J0은 인접 매크로 단말 신호가 존재하지 않는 가정 상황(hypothesis)을 나타낸다. J1은 인접 매크로 단말 신호가 존재하는 가정 상황을 나타낸다. Vn는 잡음을, Sn은 인접 매크로 단말 신호를, Hn은 인접 매크로 단말과 상기 펨토 기지국 사이의 채널을 나타낸다. 상기 채널 센싱부(303)는 하기 수학식 2와 같이 MT개의 수신 신호 에너지 샘플을 이용하여 검사 함수(test statistic) Yn를 도출한다.
Figure 112011050458727-pat00002
채널 센싱부(303)는 하기 수학식 3과 같이 상기 도출된 검사 함수를 임계값(threshold value)과 비교하고, 부채널 n에 대한 센싱 결과 un를 사용 FA 결정부(305)로 전달한다.
Figure 112011050458727-pat00003
사용 FA 결정부(305)는 특정 FA 내의 부채널을 인접 매크로 단말이 사용하고 있는지 판단한다. 사용 FA 결정부(305)는 이러한 판단을 위해 상기 인접 매크로 단말의 상/하향링크 신호 전송이 일정 시간 이상 동일 FA 내에서 수행된다는 가정(도 2 참조)과 입력 받은 부채널 n에 대한 센싱 결과 un를 이용할 수 있다. 부채널 n에 대한 센싱 결과 un은 인접 매크로 단말의 상향 링크 신호에 따라 달라진다. 상술한 바와 같이 매크로 단말의 상/하향링크 신호 전송이 동일 FA 내에서 수행된다고 가정하였다. 따라서, 사용 FA 결정부(305)는 부채널 n에 대한 센싱 결과 un를 기초로 인접 매크로 단말의 하향 링크 신호가 해당 부채널이 속한 FA에 포함되는지 여부를 추정할 수 있다.
사용 FA 결정부(305)가 특정 FA 내의 일부 부채널을 인접 매크로 단말이 사용한다고 판단하면, 사용 FA 결정부(305)는 상기 부채널을 포함하는 FA에 접근을 하지 않을 수 있다. 즉, 인접 매크로 단말이 FA 내의 하나의 부채널이라도 사용한다고 판단된 경우 해당 부채널을 포함하는 FA에 접근하지 않는다. 이 방식에 따르면, 각 FA에 대한 인접 매크로 단말 검출 결과에 따라 사용 FA를 결정할 수 있다. 각 FA에 대한 인접 매크로 단말 검출 결과 Df는 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00004
여기서
Figure 112011050458727-pat00005
은 각 FAf (f=1, ..., NFA)를 인접 매크로 단말이 사용하고 있지 않는 가정 상황을 나타낸다.
Figure 112011050458727-pat00006
는 각 FAf (f=1, ..., NFA)를 인접 매크로 단말이 사용하고 있는 가정 상황을 나타낸다.
사용 FA 결정부(305)는 사용 FA를 결정하기 위해 하기 수학식 5와 같이 가용 FA 집합 FAop을 초기화할 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00007
이어서, 사용 FA 결정부(305)는 각 FA에 대해 하기 수학식 6과 같이 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA를 원소로 하는 가용 FA 집합을 구성하여 전송부(311)에 전달할 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00008
사용 FA 결정부(305)는 가용 FA 집합 중 하나를 사용 FA로 결정한다. 가용 FA 집합 내의 원소가 하나 이상 존재하는 경우, 즉 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재하는 경우 위의 방식만으로 사용 FA를 결정할 수 있다.
다만, 가용 FA 집합 내의 원소가 존재하지 않는 경우가 문제가 된다. 즉, 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재하지 않는 경우에는, 하기 수학식 7와 같이 각 FAf내의 부채널을 통해 수신된 에너지의 합이 가장 작은 FA를 사용 FA로 결정하여 그 사용 FA의 식별 정보를 전송부(311)에 전달한다. 각 FAf내의 부채널을 통해 수신된 에너지의 합은 상기 수학식 2를 이용하여 검출할 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00009
수학식 7에 의하여 결정된 FA를 펨토 단말이 이용할 경우 주변 매크로 단말에 주는 간섭이 최소치에 가까워질 것을 기대할 수 있다.
전송부(311)는 수신한 사용 FA 정보, 즉 펨토 단말이 사용할 FA의 식별 정보를 펨토 단말에게 송신한다. 해당 펨토 단말은 수신한 사용 FA 정보에 따라 해당 FA 내에서 선호하는 부채널 정보, 즉 선호 부채널 식별 정보를 펨토 기지국(300)에 전달한다. 수신부(301)는 상기 선호 부채널 식별 정보를 수신하여 부채널 할당부(309)에 전달한다. 부채널 할당부(309)는 수신부(301)을 통해 전달받은 선호 부채널 식별 정보를 전송부(311)로 송신한다. 선호 부채널 식별 정보에는 floor(ρfNSC)개의 부채널이 포함될 수 있다. 송신전력 조절부(309)는 상기 펨토 단말로부터 전달받은 펨토 기지국의 필요 송신 전력 레벨 정보를 이용하여 상기 펨토 기지국의 송신 전력 레벨을 조절하여 전송부(311)로 전달한다. 전송부(311)는 수신한 선호 부채널 식별 정보 및 송신 전력 레벨 정보를 이용하여, 상기 펨토 단말에게 신호를 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 단말(400)의 블록 구성도이다. 펨토 단말(400)은 사용 FA내의 선호 부채널과 펨토 기지국의 필요 송신 전력 정보를 기지국에 궤환(송신)할 수 있다.
도 4를 참조하면, 펨토 단말(400)은 수신부(401), 신호대간섭비 측정부(403), 부채널 선택부(405), 필요 송신 전력 측정부(407) 및 궤환부(409)를 포함한다. 수신부(401)는 펨토 기지국으로부터 사용 FA 정보, 즉 펨토 단말(400)이 사용할 FA의 식별 정보를 수신하여 신호대간섭비 측정부(403)에 송신한다. 신호대간섭비 측정부(403)는 하기 수학식 8과 같이 사용 FA내의 부채널에 대한 신호대간섭비
Figure 112011050458727-pat00010
를 측정하여 부채널 선택부(405)로 전달한다.
Figure 112011050458727-pat00011
여기서 nOP는 사용 FA내의 부채널 색인(index)를 나타낸다.
Figure 112011050458727-pat00012
는 사용 FA내의 부채널 nOP에 대한 상기 펨토 기지국으로부터의 채널 이득(channel gain)을 나타낸다.
Figure 112011050458727-pat00013
은 사용 FA내의 부채널 nOP에 대한 간섭 신호의 세기를 나타낸다. 부채널 선택부(405)는 입력 받은 사용 FA내의 부채널 nOP에 대한 신호대간섭비를 이용하여 사용 FA내의 선호하는 floor(ρfNSC)개의 부채널을 선택한다. 부채널 선택부는 선택된 부채널의 식별 정보, 즉 선호 부채널 식별 정보를 필요 송신 전력 측정부(407)와 궤환부(409)으로 전달한다. 예를 들면, 부채널 선택부(405)는 펨토 단말의 채널 용량을 최대화 하기 위해 신호대간섭비가 가장 큰 floor(ρfNSC)개의 부채널을 선호 부채널로 선택할 수 있다.
필요 송신 전력 측정부(407)는 펨토 기지국의 최소 송신 전력을 도출한다. 펨토 기지국(300)은 필요 송신 전력 측정부(407)가 수신한 선호 부채널 식별 정보에 상응하는 부채널을 통해 펨토 단말에게 신호를 전송한다. 필요 송신 전력 측정부(407)는 상기 신호를 전송할 때 동일한 부채널을 사용하는 인접 펨토 셀 간 간섭을 완화하기 위해 필요한 최소 송신 전력을 도출한다. 예를 들어, 펨토 단말의 신호대간섭비가 δ(dB)가 되도록 하기 위해 상기 펨토 기지국(300)이 각 부채널에 할당해야 하는 최소 송신 전력은 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011050458727-pat00014
여기서 α는 상기 펨토 단말과 상기 펨토 기지국 사이의 경로 손실을 나타내며, pmax와 pmin는 각각 상기 펨토 기지국이 사용할 수 있는 최대 송신 전력량과 최소 송신 전력량을 나타낸다.
궤환부(409)는 선호 부채널 식별 정보 및 상기 펨토 기지국의 필요 송신 전력 정보를 펨토 기지국에게 궤환(송신)한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 펨토 기지국의 자원 할당 과정의 순서도이다. 펨토 기지국(300)은 501 단계에서 상기 수학식 1 내지 수학식 3을 참조하여 설명한 방식에 따라 각 FA 내의 부채널에 대한 채널 센싱 결과를 도출한다. 503 단계에서 펨토 기지국(300)은 상기 501단계에서 도출한 각 FA 내의 부채널에 대한 채널 센싱 결과를 기반으로 상기 수학식 6을 참조하여 설명한 바와 같이 가용 FA 집합을 생성한다. 단계 505에서 펨토 기지국(300)은 상기 503단계에서 도출한 가용 FA 집합을 기반으로 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재하는지 여부를 판단한다. 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재할 경우 과정은 단계 507로 진행하고, 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재하지 않을 경우 과정은 단계 509로 진행한다.
펨토 기지국(300)은 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재할 경우 507단계에서 가용 FA 집합 원소 중 하나를 사용 FA로 결정한다. 펨토 기지국(300)은 인접 매크로 단말이 사용하지 않는 FA가 존재하지 않을 경우 509단계에서 상기 수학식 7을 참조하여 설명한 바와 같이 각 FAf 내의 부채널을 통해 수신된 에너지의 합이 가장 작은 FA를 사용 FA로 결정한다.
511단계에서 펨토 기지국(300)은 상기 507 단계 또는 509 단계에서 결정된 사용 FA의 식별 정보를 펨토 단말(400)에게 전달한다. 펨토 기지국(300)은 513단계에서 상기 펨토 단말로부터 사용 FA 내의 선호 부채널의 식별 정보와 필요 송신 전력 정보를 수신한다. 선호 부채널 식별 정보와 필요 송신 전력 정보를 결정하는 방법에 대해서는 도 4를 참조하여 전술하였다. 515단계에서 펨토 기지국(300)은 상기 513단계에서 수신한 필요 송신 전력과 사용 FA 내의 선호 부채널 식별 정보를 기반으로 상기 펨토 기지국의 송신 전력을 조절한다. 펨토 기지국(300)은 상기 조절된 전력 및 상기 사용 FA 내의 선호 부채널을 이용하여 상기 펨토 단말(400)에게 신호를 전송한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 펨토 단말(400)의 자원 할당 과정의 순서도이다. 펨토 단말(400)은 601단계에서 상기 수학식 8을 참조하여 설명한 바와 같이 사용 FA내의 부채널에 대한 신호대간섭비를 측정한다. 603단계에서 펨토 단말(400)은 상기 601단계에서 측정된 신호대간섭비를 기반으로 사용 FA 내의 선호하는 floor(ρfNSC)개의 부채널을 도출한다. 605단계에서 펨토 단말(400)은 수학식 9를 참조하여 상술한 바와 같이 상기 펨토 기지국(300)의 상기 선호하는 부채널에서의 필요 송신 전력을 도출한다. 607단계에서 펨토 단말(400)은 상기 도출된 선호하는 부채널과 상기 펨토 기지국의 필요 송신 전력 정보를 펨토 기지국에게 궤환(송신)한다.
상술한 본 발명의 자원 할당 방식은 펨토 셀 및 매크로 셀을 포함한 이종 셀 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 다만, 펨토 셀 및 매크로 셀을 포함한 이종 셀 무선 통신 시스템은 예시적인 것으로, 본 발명의 성격에 반하지 않는 한도에서 다른 이종 셀 무선 통신 시스템에도 본 발명의 장원 할당 방식이 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 비교적 커버리지가 좁은 제1 유형 기지국(제1 유형 셀) 및 비교적 커버리지가 넓은 제2 유형 기지국(제2 유형 셀)을 포함하는 이종 셀 무선 통신 시스템에도 본 발명을 적용할 수 있다. 상술한 실시 예는 제1 유형 기지국이 펨토 기지국이고, 제2 유형 기지국이 매크로 기지국인 경우를 설명한 것이다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (12)

  1. 제1 유형 기지국 및 제2 유형 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 상기 제1 유형 기지국이 자원 할당하는 방법에 있어서,
    인접 제2 유형 단말로부터 상기 제2 유형 기지국에 전송되는 상향링크 전송 신호에 기반하여 시스템 대역폭을 구성하는 복수개의 주파수 할당 (frequency assignment: FA) 중에서 상기 인접 제2 유형 단말에 할당된 제1 FA를 확인하는 단계;
    상기 제1 FA에 기반하여 상기 제1 FA와 중첩되지 않는 사용 가능한 FA를 결정하는 단계;
    제1 유형 단말로부터 선호 부채널에 대한 정보 및 송신 전력 정보를 수신하는 단계;
    상기 선호 부채널에 대한 정보에 기반하여 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA 중 어느 하나와 관련된 부채널(sub-channel)을 상기 제1 유형 단말에 할당하는 단계;
    상기 사용 가능한 FA가 존재하지 않는 경우, 부채널의 에너지의 합이 가장 작은 FA와 관련된 부채널을 상기 제1 유형 단말에 할당하는 단계; 및
    상기 송신 전력 정보에 기반하여 상기 제1 유형 단말에 할당된 부채널을 통해 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 인접 제2 유형 단말이 상기 제1 유형 기지국의 간섭 영역에 위치한 경우, 상기 사용 가능한 FA를 결정하기 위해 상기 제2 유형 기지국의 하향링크 전송을 위한 부채널은 상기 인접 제2 유형 단말의 상향링크 전송을 위한 부채널이 할당된 상기 제1 FA에 할당된 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용 가능한 FA를 결정하는 단계는,
    상기 제1 유형 기지국이 사용하는 주파수 대역과 관련된 부채널에서 상기 인접 제2 유형 단말의 신호를 센싱하는 단계; 및
    센싱된 상기 인접 제2 유형 단말의 상기 신호를 이용하여 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA를 확인하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용 가능한 FA를 결정하는 단계는,
    상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA 중 선택된 어느 하나의 FA, 또는 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA에 속하는 부채널의 에너지의 합이 가장 작은 FA를 사용 FA로서 결정하는 단계; 및
    상기 사용 FA의 식별 정보를 상기 제1 유형 단말에 송신하는 단계를 더 포함하는 자원 할당 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 유형 단말은 펨토 단말이고, 상기 제1 유형 기지국은 펨토 기지국이며, 상기 제2 유형 단말은 매크로 단말이고 상기 제2 유형 기지국은 매크로 기지국임을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제1 유형 기지국 및 제2 유형 기지국을 포함하는 이종 셀 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하는 상기 제1 유형 기지국에 있어서,
    인접 제2 유형 단말로부터 상기 제2 유형 기지국에 전송되는 상향링크 전송 신호에 기반하여 시스템 대역폭을 구성하는 복수개의 주파수 할당 (frequency assignment: FA) 중에서 상기 인접 제2 유형 단말에 할당된 제1 FA를 확인하고, 상기 제1 FA에 기반하여 상기 제1 FA와 중첩되지 않는 사용 가능한 FA를 결정하는 FA 결정부;
    제1 유형 단말로부터 선호 부채널에 대한 정보 및 송신 전력 정보를 수신하고, 상기 선호 부채널에 대한 정보에 기반하여 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA 중 어느 하나와 관련된 부채널(sub-channel)을 상기 제1 유형 단말에 할당하고, 상기 사용 가능한 FA가 존재하지 않는 경우, 부채널의 에너지의 합이 가장 작은 FA와 관련된 부채널을 상기 제1 유형 단말에 할당하는 부채널 할당부; 및
    상기 송신 전력 정보에 기반하여 상기 제1 유형 단말에 할당된 부채널을 통해 신호를 전송하는 송신부를 포함하고,
    상기 인접 제2 유형 단말이 상기 제1 유형 기지국의 간섭 영역에 위치한 경우, 상기 사용 가능한 FA를 결정하기 위해 상기 제2 유형 기지국의 하향링크 전송을 위한 부채널은 상기 인접 제2 유형 단말의 상향링크 전송을 위한 부채널이 할당된 상기 제1 FA에 할당된 것을 특징으로 하는 제1 유형 기지국.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유형 기지국이 사용하는 주파수 대역과 관련된 부채널에서 상기 인접 제2 유형 단말의 신호를 센싱하는 채널 센싱부를 더 포함하고,
    상기 FA 결정부는 센싱된 상기 인접 제2 유형 단말의 상기 신호를 이용하여 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA를 확인하는 것을 특징으로 하는 제1 유형 기지국.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 FA 결정부는 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA 중 선택된 어느 하나의 FA, 또는 상기 인접 제2 유형 단말이 사용하지 않는 상기 사용 가능한 FA에 속하는 부채널의 에너지의 합이 가장 작은 FA를 사용 FA로서 결정하고,
    상기 사용 FA의 식별 정보를 상기 제1 유형 단말에 송신하는 전송부를 더 포함하는 제1 유형 기지국.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1 유형 단말은 펨토 단말이고, 상기 제1 유형 기지국은 펨토 기지국이며, 상기 제2 유형 단말은 매크로 단말이고 상기 제2 유형 기지국은 매크로 기지국임을 특징으로 하는 제1 유형 기지국.
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