KR102013193B1 - 소형셀 운용 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

매크로셀 내 복수의 소형셀이 공존하는 네트워크에서 소형셀 운용 장치는 단말의 요청 전송률을 수신하면, 상기 복수의 소형셀 중 온(ON) 되어 있는 소형셀들로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여용량 정보를 수집하고, 상기 온 되어 있는 소형셀들 중 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 하나의 소형셀을 선택한 후, 선택된 소형셀과 상기 단말간 연결 설정을 수행하도록 상기 선택된 소형셀을 제어한다.

Description

소형셀 운용 방법 및 장치{METHDO AND APPARATUS FOR OPERATING SMALL CELLS}
본 발명은 소형셀 운용 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 매크로셀과 소형셀이 공존하는 네트워크에서 사용자 QoS(Quality of Service)를 보장하면서 효과적인 에너지 절감을 위한 소형셀 운용 방법 및 장치에 관한 것이다.
LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템에서는 단말의 이중 연결성(Dual connectivity) 기능을 지원한다. 이중 연결성은 매크로(macro) 기지국과 연결 설정된 단말이 매크로셀(macro cell) 커버리지 내에서 이동하면서 추가로 연결된 소형셀(small cell)을 통해 서비스를 제공 받을 수 있도록 한다. 또한 LTE-A 시스템에서는 소형셀의 배치가 밀집됨에 따라 에너지 절감 측면에서 소형셀을 오프(off)시키는 기능을 제공한다.
기존의 소형셀 기반 에너지 절감 알고리즘들은 주로 단일 반송파의 개별 소형셀을 기준으로 동작한다. 예를 들면, 소형셀 내 단말이 없다거나, 소형셀 내 단말이 있어도 단말의 수가 적어서 에너지 절감을 위해 전송 전력을 줄여 가면서 인접 셀로 핸드오버를 유도하여 해당 소형셀을 오프한다.
그러나 소형셀들은 매크로셀 내에서 중첩되어 배치될 가능성이 높고, 이러한 경우 단말은 소형셀을 통해 고속 데이터를 제공받을 수 있으며, 많은 통신 수요가 발생하는 핫 스팟(hotspot)과 같은 특정 지역의 소형셀은 다중 반송파를 운용할 가능성이 높다. 그런데, 단일 반송파의 개별 소형셀을 기준으로 동작하는 기존의 방식으로는 이러한 환경에서 사용자 QoS를 보장하면서 효과적인 에너지 절감을 제공하기에는 고려되지 않은 요소들이 많다.
따라서, 다중 반송파를 지원하는 소형셀은 비면허 대역을 포함하여 여러 개의 반송파를 추가하는 것이 가능하고, 에너지 절감 측면에서 변동하는 셀 부하에 따라 적절한 개수의 반송파를 운용하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 매크로셀과 소형셀이 중첩된 네트워크 환경에서 단말의 QoS를 보장하면서 전체적인 네트워크 효율성을 증대시킬 수 있는 소형셀 운용 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 매크로셀 내 복수의 소형셀이 공존하는 네트워크에서 상기 복수의 소형셀을 운용하는 방법이 제공된다. 소형셀 운용 방법은 단말의 요청 전송률을 수신하는 단계, 상기 복수의 소형셀 중 온(ON) 되어 있는 소형셀들로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여용량 정보를 수집하는 단계, 상기 온 되어 있는 소형셀들 중 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 하나의 소형셀을 선택하는 단계, 그리고 선택된 소형셀과 상기 단말간 연결 설정을 수행하도록 상기 선택된 소형셀을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 선택하는 단계는 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량을 바탕으로, 상기 단말의 요청 전송률을 충족시키기 위해 필요한 PRB(physical resource block)의 개수가 가장 작은 소형셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 단말로부터 측정된 인접한 소형셀들의 채널 정보를 수신하는 단계, 상기 인접한 소형셀들의 채널 정보를 이용하여, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 SINR을 계산하는 단계, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 SINR이 큰 반송파부터 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하는 단계, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 계산된 달성 목표 전송률을 이용하여 상기 반송파별 사용 가능한 무선자원의 크기를 나타내는 무선자원 할당 계수를 계산하는 단계, 그리고 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 계산된 해당 소형셀의 각 반송파의 무선자원 할당계수의 합 중 가장 작은 값을 가지는 소형셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하는 단계는 상기 SINR이 큰 반송파 순서로 반송파를 정렬하는 단계, 그리고 정렬된 순서에 따라, 상기 SINR이 큰 반송파의 달성 목표 전송률은 상기 단말의 요청 전송률로 결정하고, 다음 순서에 해당하는 반송파의 달성 목표 전송률은 결정된 반송파의 달성 목표 전송률을 뺀 값으로 결정하는 단계를 단계를 포함할 수 있다.
상기 반송파별 무선자원 할당 계수를 계산하는 단계는 각 반송파에 대해, 상기 각 반송파의 SINR과 상기 각 반송파의 달성 목표 전송률을 토대로 상기 각 반송파의 필요 용량을 계산하는 단계, 그리고 상기 반송파별 잔여 용량과 상기 반송파별 필요 용량 중 작은 값을 상기 반송파별 무선자원 할당 계수로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소형셀 운용 방법은 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하여 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계는 상기 후보 소형셀들 각각에 대해, 추가할 반송파의 SINR을 계산하는 단계, 그리고 상기 후보 소형셀들 중에서 해당 후보 소형셀의 반송파들의 평균 SINR이 가장 큰 소형셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추가할 반송파의 SINR은 해당 후보 소형셀의 다른 반송파들의 평균 SINR로 사용될 수 있다.
상기 소형셀 운용 방법은 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 인접한 오프 상태의 소형셀들 중에서 온 상태로 변경을 시도할 적어도 하나의 후보 소형셀을 결정하는 단계, 그리고 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계는 상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 온 상태로 변경 시에 다른 단말로의 간섭 정도가 허용 가능하고, 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소형셀 운용 방법은 어느 하나의 소형셀에 연결된 단말로부터 해제 요청을 수신하는 단계, 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있지 않다면, 해당 소형셀의 오프 절차를 수행하는 단계, 그리고 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있다면, 상기 해당 소형셀이 운용 중인 반송파 중에 비어 있는 반송파를 오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 매크로셀 내 복수의 소형셀이 공존하는 네트워크에서 상기 복수의 소형셀을 운용하는 장치가 제공된다. 소형셀 운용 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 복수의 소형셀 중 온(ON) 되어 있는 소형셀들로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여용량 정보를 수집하고, 상기 온 되어 있는 소형셀들 중 해당 소형셀의 반송파별 잔여 용량으로 단말의 요청 전송률을 만족하는 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하며, 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하거나 오프되어 있는 소형셀을 온 시켜 상기 단말과 연결 설정할 소형셀을 선택한다. 그리고 상기 송수신기는 상기 프로세서와 연결되며, 상기 복수의 소형셀을 운용하기 위해 필요한 무선신호를 상기 복수의 소형셀 및 상기 단말과 송수신한다.
상기 프로세서는 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량을 바탕으로, 상기 단말의 요청 전송률을 충족시키기 위해 필요한 PRB(physical resource block)의 개수가 가장 작은 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 단말로부터 측정된 인접한 소형셀들의 채널 정보를 이용하여, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 SINR을 계산하고, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 SINR이 큰 반송파부터 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하며, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 계산된 달성 목표 전송률을 이용하여 상기 반송파별 사용 가능한 무선자원의 크기를 나타내는 무선자원 할당 계수를 계산한 후, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 계산된 해당 소형셀의 반송파별 무선자원 할당 계수의 합 중 가장 작은 값을 가지는 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 각 반송파에 대해, 상기 각 반송파의 SINR과 상기 각 반송파의 달성 목표 전송률을 토대로 상기 각 반송파의 필요 용량을 계산하고, 상기 반송파별 잔여 용량과 상기 반송파별 필요 용량 중 작은 값을 상기 반송파별 무선자원 할당 계수로 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하여 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 후보 소형셀들 각각에 대해, 추가할 반송파의 SINR을 계산하고, 상기 후보 소형셀들 중에서 해당 후보 소형셀의 반송파들의 평균 SINR이 가장 큰 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 인접한 오프 상태의 소형셀들 중에서 온 상태로 변경을 시도할 적어도 하나의 후보 소형셀을 결정하고, 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 온 상태로 변경 시에 다른 단말로의 간섭 정도가 허용 가능하고, 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택할 수 있다.
상기 프로세서는 어느 하나의 소형셀에 연결된 단말로부터 해제 요청을 수신하면, 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있지 않다면, 해당 소형셀의 오프 절차를 수행하고, 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있다면, 상기 해당 소형셀이 운용 중인 반송파 중에 비어 있는 반송파를 오프시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 매크로셀과 소형셀이 중첩된 네트워크 환경에서 에너지 절감을 위한 소형셀 선택 및 소형셀이 운용하는 반송파의 효율적인 온/오프 운용 방법을 제공함으로써, 단말의 QoS 요구사항을 보장하고 전체적인 네트워크 효율성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 매크로셀과 소형셀이 중첩된 네트워크 환경을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 방법의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 매크로셀과 소형셀이 중첩된 네트워크 환경을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 매크로셀과 소형셀이 중첩된 네트워크는 사용자의 QoS(Quality of Service)를 만족시키기 위해 매크로셀(10) 내에 다수의 소형셀(21~25)이 중첩되어 있다. 소형셀(21~25)은 최소 10m에서 수백 미터 정도의 커버리지를 가질 수 있으며, 사용범위 및 용도에 따라, 펨토셀(FemtoCell), 피코셀(PicoCell), 메트로셀 및 마이크로셀(MetroCell & MicroCell) 등으로 분류가 되며, 설치 지역 및 그 서비스 목적에 따라 가정(Home), 기업(Enterprise), 도심지역(Urban), 도시외곽지역(Rural) 등으로 나뉠 수 있다.
소형셀(21~25)을 각각 관리하는 소형 기지국(210~250)은 매크로셀(10)을 관리하는 매크로 기지국(100)과 다른 주파수 대역을 사용하여 단말에게 서비스를 제공할 수 있다.
단말은 매크로 기지국(100)과 소형 기지국(210~250)을 통해 상향링크 및 하향링크 데이터를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 매크로셀(10)과 소형셀(21~25)이 공존하는 네트워크에서 단말은 매크로 기지국(100)과 단말이 위치한 소형셀(예를 들면, 21) 내의 소형 기지국(210)이 제공하는 무선 자원을 동시에 사용하여 통신을 수행할 수 있다. 단말은 매크로 기지국(100)과 소형 기지국(210)에 동시적인 연결성을 갖도록, 이중 연결(Dual Connectivity)을 설정할 수 있다. 또한 매크로셀(10)과 소형셀(21~25)이 공존하는 네트워크는 밀집된 소형셀 배치에서 셀 운용에 소모되는 에너지를 절약하고 불필요한 간섭을 없애기 위해 소형셀의 온/오프(ON/OFF) 기능을 제공한다.
SON(Self Organizing Network) 서버(300)는 소형셀의 유지비용을 낮추는 기능을 수행하며, 주위의 셀과 연동하여 필요한 정보를 획득하여 스스로 운용에 필요한 작업들을 수행하며, 자가 설정(Self-Configuration), 자가 최적화(Self-Optimization), 자가 치유(Self-Healing) 기능을 수행한다. SON 서버(300)는 매크로 기지국(100)과 소형 기지국(210~270)을 관리하며, 소형셀 내에 연결된 단말이 존재하지 않는 경우, 해당 소형 셀을 오프시키는 것으로 결정할 수 있다.
즉, 소형 기지국(210~270)은 SON 서버(300)의 제어에 따라서, 서빙할 단말이 해당 소형셀 내에 존재하는 경우에만 해당 소형셀을 온(ON) 상태로 유지하고, 그렇지 않은 경우 해당 소형셀을 오프(OFF) 상태로 변경하며, 서빙할 단말이 주변에 존재하는 경우 다시 오프 상태의 셀을 온 상태로 전환할 수 있다. 도 1에서는 소형 기지국(260, 270)이 오프 상태인 것으로 도시하였다.
또한 SON 서버(300)는 소형 기지국(210~270)이 다중 반송파를 운용하는 경우에, 반송파의 온/오프(ON/OFF)를 결정할 수 있다. 반송파의 온/오프(ON/OFF)는 반송파의 활성화/비활성화를 의미할 수 있다.
도 1에서는 소형셀을 운용하는 주체가 SON 서버(300)인 것으로 설명하였지만, 경우에 따라 다른 서버가 해당 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들어, OAM (Operations, Administration and Management) 서버, RRM(Radio resource management) 엔티티, 혹은 상위의 어떤 관리 서버 등이 소형셀을 운용할 수 있다. 도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 소형셀 운용 장치(400)는 매크로 기지국(100)에 새로운 단말이 진입하였거나 단말이 데이터 베어러 설정을 요청할 경우, 데이터 전송을 담당할 소형셀을 선택하거나 소형셀이 운용하는 반송파의 온/오프를 결정한다. 여기서, 소형셀 운용 장치(400)는 SON 서버(300) 자체일 수도 있고, SON 서버(300) 내 소형셀을 운용하는 기능을 가진 장치를 의미할 수 있다. 또한 소형셀 운용 장치(400)는 소형셀과 인터페이스를 갖고 있는 매크로 기지국(100)의 RRM 엔티티와 연계하여 운용될 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 단말 j가 시스템에 요청하는 단말 j의 요청 전송률을 수신한다(S202). 단말 j의 요청 전송률을 RREQ라 한다. 또한 소형셀 운용 장치(400)는 각 소형 기지국으로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여 용량 정보(C)를 수집한다(S204). 소형셀 m의 반송파별 잔여 용량 정보는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017013341464-pat00001
여기서, Cm,n은 소형셀 m의 n번째 반송파의 잔여용량 정보를 나타내며, Cm,n은 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112017013341464-pat00002
여기서, Bm,n은 n번째 반송파의 대역폭이며, PRB(physical resource block)는 데이터를 전송하는 자원 할당 단위이다.
소형셀 운용 장치(400)는 단말 j로 인접한 소형셀의 채널 측정 정보를 요청하고(S206), 단말 j로부터 온 상태에 있는 인접한 소형셀의 채널 측정 정보를 단말 j가 연결된 소형 기지국을 통해 수신한다(S208). 채널 측정 정보는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 계산에 사용되는 측정값들을 포함할 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 단말 j로부터 측정된 인접한 소형셀의 채널 측정 정보를 바탕으로, 각 소형셀의 반송파별 SINR을 계산한다(S210). 각 소형셀의 반송파별 SINR은 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112017013341464-pat00003
여기서, SINR(m,n)은 m번째 소형셀의 i번째 반송파에 대한 SINR을 의미하고, Lm,n은 m번째 소형셀의 i번째 반송파에 대한 경로 손실을 포함한 채널의 이득(gain)이며, Pm,n은 m번째 소형셀의 i번째 반송파의 송신 전력을 나타낸다. Lx,y는 x번째 소형셀의 n번째 반송파에 대한 채널의 이득이며, Px,m는 x번째 소형셀의 n번째 반송파의 송신 전력을 나타낸다. No는 백색 가우시안(white Gaussian) 잡음을 나타낸다.
다음, 소형셀 운용 장치(400)는 각 소형셀의 반송파별 달성 가능한 전송률을 계산한다(S212). m번째 소형셀의 n번째 반송파의 잔여용량을 통해 달성 가능한 전송률(Rm,n)은 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112017013341464-pat00004
소형셀 운용 장치(400)는 현재 온되어 있는 각 소형셀의 반송파별 달성 가능한 전송률을 바탕으로, 단말 j의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 검색하고, 단말 j의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 포함하는 기지국 집합(B)을 생성한다(S214).
소형셀 운용 장치(400)는 단말 j의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하는 경우(S216), 기지국 집합(B) 내 소형셀들 중에서 단말 j의 요청 전송율을 충족시키기 위해 필요한 PRB(physical resource block) 개수가 가장 작은 소형셀을 선택한다(S218). 이를 위해 소형셀 운용 장치(400)는 기지국 집합(B) 내 소형셀 각각에 대해 SINR이 큰 반송파부터 순차적으로 정렬한 뒤, 순차적으로 정렬된 각 반송파를 통해 달성하고자 하는 전송률 RREQ,n을 계산하고, 해당 반송파에서 가능한 할당 계수 Am,n을 수학식 5와 같이 결정할 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 각 반송파를 통해 달성하고자 하는 달성 목표 전송률 RREQ,n을 수학식 5와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112017013341464-pat00005
여기서, RREQ,1은 RREQ와 같다.
소형셀 운용 장치(400)는 각 반송파의 달성 목표 전송률 RREQ,n을 토대로 해당 반송파에서 사용 가능한 무선자원의 크기를 나타내는 무선자원 할당 계수 Am,n을 수학식 6과 같이 결정할 수 있다. 즉, Am,n은 단말 j가 m번째 소형셀의 n번째 반송파를 통해 서비스 될 때 그 반송파에서 사용되어지는 무선자원의 크기로서, 전체 대역폭이 Bm,n일 때, Bm,n에서 요구되는 대역폭의 일부로, 수학식 2와 같이 전체 대역폭을 가용한 PRB의 비율로 곱한 값으로, 이 값은 송수신에 필요한 기준 신호(reference signal), 보호 구간(guard interval) 등의 무선자원도 포함된 값이다.
Figure 112017013341464-pat00006
그리고 소형셀 운용 장치(400)는 각 소형셀의 반송파별 무선자원 할당 계수를 토대로, 각 소형셀에서 사용 가능한 전체 무선자원 할당 계수를 계산한다. 즉, 소형셀 m의 Am은 단말 j가 소형셀 m을 통해 서비스 될 때, 소형셀 m에서 사용 가능한 전체 무선자원의 크기를 나타내며, 수학식 7과 같이 각 반송파에서의 무선자원 할당 계수의 합으로 계산된다.
Figure 112017013341464-pat00007
여기서, k는 RREQ,k+1 ≤ 0을 만족하는 최소값이다.
다음, 소형셀 운용 장치는 단말 j의 요청 전송율을 충족시키기 위해 필요한 전체 PRB(physical resource block) 개수가 가장 작은 소형셀을 선택하기 위해, 수학식 8에 도시된 조건을 만족하는 기지국 j*를 선택한다.
Figure 112017013341464-pat00008
소형셀 운용 장치(400)는 소형셀을 선택하고 나면, 단말 j와 선택된 소형셀간 연결이 설정되도록 선택된 소형셀 및 매크로 기지국(100)을 제어한다(S220). 예를 들어, 소형셀 운용 장치(400)가 소형셀을 온하게 되면, 소형셀의 디스커버리 기준 신호(discovery reference signal)의 주기에 관한 정보 및 무선 신호 측정 요청 등을 매크로 기지국(100)을 통해 단말 j에게 전달하며, 단말 j와 선택된 소형셀간 이중 연결 설정을 위해, 매크로 기지국(100)이 단말 j와 선택된 소형셀간 이중 연결 설정을 지원한다.
한편, 소형셀 운용 장치(400)는 단말 j의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않을 경우, 온 상태에 있는 소형셀 중에서 오프 상태에 있는 반송파를 추가하여 단말의 요청 전송률을 만족시킬 수 있는 소형셀이 있는지 확인한다(S222). 추가할 반송파의 개수는 1 이상일 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 반송파를 추가하여 단말의 요청 전송률을 만족시킬 수 있는 소형셀이 있는 경우, 추가할 반송파의 SINR을 계산한다(S224). 소형셀 운용 장치(400)는 동작과 복잡도를 줄이기 위해 추가할 반송파의 SINR을 해당 소형셀에서 이미 온 되어 있는 반송파들의 평균 SINR로 사용할 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 반송파를 추가하여 단말의 요청 전송률을 만족시킬 수 있는 소형셀들 중에서 반송파들의 평균 SINR이 가장 큰 소형셀을 선택한다(S226). 이때 평균 SINR은 현재 온 되어 있는 반송파의 평균 SINR일 수도 있고, 추가할 반송파를 실제 온 시켜서 측정된 SINR과 이미 온 되어 있는 반송파들의 SINR의 평균값일 수도 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 소형셀을 선택하고 나면, 단말 j와 선택된 소형셀간 연결이 설정되도록 선택된 소형셀을 제어한다(S220).
다음, 도 3을 참고하면, 소형셀 운용 장치(400)는 반송파를 추가하여도 말의 요청 전송률을 만족시킬 수 있는 소형셀이 없거나, 단말 j의 요청 전송율을 만족시키기 어려운 경우, 인접한 오프(OFF) 상태의 소형셀 중에서 온(ON) 상태로 변경을 시도할 적어도 하나의 후보 소형셀을 결정한다(S302). 온(ON) 상태로 변경을 시도할 후보 소형셀은 단말 j의 채널 측정 정보 및 소형셀의 위치 정보, 그리고 소형셀이 온(ON)되었을 경우 인접한 소형셀에 발생하는 간섭 히스토리 정보 등을 바탕으로 결정될 수 있다.
소형셀 운용 장치(400)는 온(ON) 상태로 변경을 시도할 수 있는 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 후보 소형셀을 선택한 후(S304), 선택된 후보 소형셀을 임시적으로 전원을 켜도록 제어하고(power on)(S306), 기존에 서비스 중인 단말들이 느끼는 간섭 정도가 큰지 즉, 피간섭(victum) 단말이 존재하는지 판단한다(S308).
소형셀 운용 장치(400)는 피간섭 단말이 존재하지 않거나, 간섭 정도가 허용 가능한 수준이면(S310), 해당 후보 소형셀이 단말 j의 요청 전송률을 만족시킬 수 있는지 확인한다(S310).
소형셀 운용 장치(400)는 해당 후보 소형셀이 단말 j의 요청 전송률을 만족시킬 수 있다면, 해당 후보 소형셀을 온 상태로 변경시키고, 해당 후보 소형셀이 단말 j와 연결 설정을 수행하도록 제어한다(S312).
한편, 소형셀 운용 장치(400)는 피간섭 단말이 존재하거나, 간섭 정도가 허용 가능한 수준이 아니면, 다른 후보 소형셀이 존재하는지 확인한 후(S314), 다른 후보 소형셀 중에서 하나의 후보 소형셀을 선택하고(S316), 단계(S306~S312)를 수행한다.
또한 소형셀 운용 장치(400)는 해당 후보 소형셀이 단말 j의 요청 전송률을 만족시킬 수 없다면, 다른 후보 소형셀이 존재하는지 확인한 후(S314), 다른 후보 소형셀 중에서 하나의 후보 소형셀을 선택하고(S316), 단계(S306~S312)를 수행gkf 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 방법의 다른 일 예를 나타낸 도면으로, 단말 혹은 베어러 해제 요청 시 소형셀 운용 방법을 나타낸다.
도 4를 참고하면, 소형셀 운용 장치(400)는 단말 디태치(detach) 요청 혹은 베어러 해제 요청을 수신하면(S402), 단말이 현재 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있는지 확인한다(S404).
소형셀 운용 장치(400)는 단말이 현재 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있지 않다면, 해당 소형셀의 오프 절차를 수행한다(S406).
한편, 소형셀 운용 장치(400)는 단말이 현재 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있으면, 해당 소형셀이 다중 반송파를 운용하는지 확인한다(S408).
소형셀 운용 장치(400)는 해당 소형셀이 다중 반송파를 운용하는 경우, 해당 소형셀의 반송파 재배열(carrier rearrangement) 절차를 수행한다(S410). 반송파 재배열 절차는 운용하는 반송파의 개수를 줄일 수 있는지를 판단하기 위한 것이다.
소형셀 운용 장치(400)는 해당 소형셀의 다중 반송파 중에서 어떤 단말에게도 할당되지 않고 비어 있는 반송파가 있는지 확인하고(S412), 비어 있는 반송파를 오프(OFF)한다(S414).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소형셀 운용 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 소형셀 운용 장치(400)는 프로세서(410), 송수신기(420) 및 메모리(430)를 포함한다.
프로세서(410)는 도 2 내지 도 4에서 설명한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 동작할 수 있다. 프로세서(410)는 메모리(430)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 프로세서(410)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
송수신기(420)는 프로세서(410)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(430)는 프로세서(410)와 연결되어, 프로세서(410)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(430)는 프로세서(410)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다. 메모리(430)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 매크로셀 내 복수의 소형셀이 공존하는 네트워크에서 셀 운용 장치가 상기 복수의 소형셀을 운용하는 방법으로서,
    단말의 요청 전송률을 수신하는 단계,
    상기 복수의 소형셀 중 온(ON) 되어 있는 소형셀들로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여용량 정보를 수집하는 단계,
    상기 온 되어 있는 소형셀들 중 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 하나의 소형셀을 선택하는 단계, 그리고
    선택된 소형셀과 상기 단말간 연결 설정을 수행하도록 상기 선택된 소형셀을 제어하는 단계
    를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 선택하는 단계는
    상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량을 바탕으로, 상기 단말의 요청 전송률을 충족시키기 위해 필요한 PRB(physical resource block)의 개수가 가장 작은 소형셀을 선택하는 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 선택하는 단계는
    상기 단말로부터 측정된 인접한 소형셀들의 채널 정보를 수신하는 단계,
    상기 인접한 소형셀들의 채널 정보를 이용하여, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 SINR을 계산하는 단계,
    상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 SINR이 큰 반송파부터 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하는 단계,
    상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 계산된 달성 목표 전송률을 이용하여 상기 반송파별 사용 가능한 무선자원의 크기를 나타내는 무선자원 할당 계수를 계산하는 단계, 그리고
    상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 계산된 해당 소형셀의 각 반송파의 무선자원 할당계수의 합 중 가장 작은 값을 가지는 소형셀을 선택하는 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하는 단계는
    상기 SINR이 큰 반송파 순서로 반송파를 정렬하는 단계, 그리고
    정렬된 순서에 따라, 상기 SINR이 큰 반송파의 달성 목표 전송률은 상기 단말의 요청 전송률로 결정하고, 다음 순서에 해당하는 반송파의 달성 목표 전송률은 결정된 반송파의 달성 목표 전송률을 뺀 값으로 결정하는 단계를 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 반송파별 무선자원 할당 계수를 계산하는 단계는
    각 반송파에 대해, 상기 각 반송파의 SINR과 상기 각 반송파의 달성 목표 전송률을 토대로 상기 각 반송파의 필요 용량을 계산하는 단계, 그리고
    상기 반송파별 잔여 용량과 상기 반송파별 필요 용량 중 작은 값을 상기 반송파별 무선자원 할당 계수로 결정하는 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하여 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 소형셀 운용 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계는
    상기 후보 소형셀들 각각에 대해, 추가할 반송파의 SINR을 계산하는 단계, 그리고
    상기 후보 소형셀들 중에서 해당 후보 소형셀의 반송파들의 평균 SINR이 가장 큰 소형셀을 선택하는 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 추가할 반송파의 SINR은 해당 후보 소형셀의 다른 반송파들의 평균 SINR로 사용되는 소형셀 운용 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 인접한 오프 상태의 소형셀들 중에서 온 상태로 변경을 시도할 적어도 하나의 후보 소형셀을 결정하는 단계, 그리고
    적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 소형셀 운용 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 선택하는 단계는
    상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 온 상태로 변경 시에 다른 단말로의 간섭 정도가 허용 가능하고, 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 선택하는 단계를 포함하는 소형셀 운용 방법.
  11. 제1항에서,
    어느 하나의 소형셀에 연결된 단말로부터 해제 요청을 수신하는 단계,
    상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있지 않다면, 해당 소형셀의 오프 절차를 수행하는 단계, 그리고
    상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있다면, 상기 해당 소형셀이 운용 중인 반송파 중에 비어 있는 반송파를 오프시키는 단계
    를 더 포함하는 소형셀 운용 방법.
  12. 매크로셀 내 복수의 소형셀이 공존하는 네트워크에서 상기 복수의 소형셀을 운용하는 장치로서,
    상기 복수의 소형셀 중 온(ON) 되어 있는 소형셀들로부터 각 소형셀의 반송파별 잔여용량 정보를 수집하고, 상기 온 되어 있는 소형셀들 중 해당 소형셀의 반송파별 잔여 용량으로 단말의 요청 전송률을 만족하는 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하며, 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하거나 오프되어 있는 소형셀을 온 시켜 상기 단말과 연결 설정할 소형셀을 선택하는 프로세서, 그리고
    상기 프로세서와 연결되며, 상기 복수의 소형셀을 운용하기 위해 필요한 무선신호를 상기 복수의 소형셀 및 상기 단말과 송수신하는 송수신기
    를 포함하는 소형셀 운용 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 프로세서는 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량을 바탕으로, 상기 단말의 요청 전송률을 충족시키기 위해 필요한 PRB(physical resource block)의 개수가 가장 작은 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 프로세서는 상기 단말로부터 측정된 인접한 소형셀들의 채널 정보를 이용하여, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 SINR을 계산하고, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 SINR이 큰 반송파부터 순차적으로 달성 목표 전송률을 계산하며, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 반송파별 계산된 달성 목표 전송률을 이용하여 상기 반송파별 사용 가능한 무선자원의 크기를 나타내는 무선자원 할당 계수를 계산한 후, 상기 인접한 소형셀들 각각에 대해 계산된 해당 소형셀의 반송파별 무선자원 할당 계수의 합 중 가장 작은 값을 가지는 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 프로세서는 각 반송파에 대해, 상기 각 반송파의 SINR과 상기 각 반송파의 달성 목표 전송률을 토대로 상기 각 반송파의 필요 용량을 계산하고, 상기 반송파별 잔여 용량과 상기 반송파별 필요 용량 중 작은 값을 상기 반송파별 무선자원 할당 계수로 결정하는 소형셀 운용 장치.
  16. 제12항에서,
    상기 프로세서는 상기 온 되어 있는 소형셀들의 반송파별 잔여 용량으로 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 반송파를 추가하여 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 후보 소형셀들 중에서 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 프로세서는 상기 후보 소형셀들 각각에 대해, 추가할 반송파의 SINR을 계산하고, 상기 후보 소형셀들 중에서 해당 후보 소형셀의 반송파들의 평균 SINR이 가장 큰 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  18. 제12항에서,
    상기 프로세서는 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀이 존재하지 않는 경우, 인접한 오프 상태의 소형셀들 중에서 온 상태로 변경을 시도할 적어도 하나의 후보 소형셀을 결정하고, 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 하나의 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 후보 소형셀 중에서 온 상태로 변경 시에 다른 단말로의 간섭 정도가 허용 가능하고, 상기 단말의 요청 전송률을 만족하는 소형셀을 상기 단말과 연결 설정할 소형셀로 선택하는 소형셀 운용 장치.
  20. 제12항에서,
    상기 프로세서는 어느 하나의 소형셀에 연결된 단말로부터 해제 요청을 수신하면, 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있지 않다면, 해당 소형셀의 오프 절차를 수행하고, 상기 단말이 연결된 소형셀에 다른 단말이 연결되어 있다면, 상기 해당 소형셀이 운용 중인 반송파 중에 비어 있는 반송파를 오프시키는 소형셀 운용 장치.
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