KR102083352B1 - 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀 형성장치 및 방법 - Google Patents

가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀 형성장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하는 장치 및 방법을 제안한다.
이를 위해 복수의 가상 셀 각각에서 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실들과 사용자 특성들의 공유에 의해, 임의의 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대한 피드백 할당량을 계산한다. 상기 계산된 피드백 할당량에 관한 정보는 상기 선택된 하나 또는 복수의 사용자 단말에게 제공된다.

Description

가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀 형성장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMATING VIRTUAL CELL IN A VIRTUAL CELL NETWORK SYSTEM}
본 발명은 가상 셀 네트워크 시스템 (Virtual Cell Network System, 이하 ‘VCN 시스템’이라 칭함)에서 가상 셀 형성장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 VCN 시스템에서 채널 피드백을 기반으로 가상 셀을 형성하는 가상 셀 형성장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 무선통신시스템의 성능은 송신 단에서 채널 정보를 이용함으로써, 향상될 수 있다. 하지만 상향링크 (Up-link)와 하향링크 (Down-link)에서 서로 상이한 주파수를 사용하는 주파수 분할 (FDD; Frequency Division Duplexing) 방식을 기반으로 하는 무선통신시스템 (이하 ‘FDD 시스템’이라 칭함)은 상향링크의 채널과 하향링크의 채널이 독립적이다. 이러한 이유로 FDD 시스템에서는 수신 단에서 송신 단으로 채널 정보가 제공되어야 한다.
일 예로 FDD 시스템의 수신 단에서는 자신의 제한된 피드백 용량을 고려하여 채널 정보를 양자화하고, 상기 양자화된 정보를 송신 단에게 제공한다. 이 경우 FDD 시스템에서의 송신 단은 양자화 오차가 존재하는 불완전한 채널 정보를 제공받을 수 있다. 이러한 불완전한 채널 정보는 시스템의 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있었다.
특히 상술한 원인에 의해 발생하는 성능 저하는 간섭 채널에서 크게 나타날 수 있다. 따라서 FDD 시스템에서는 송신 단 간의 간섭 채널에서 제한된 피드백 용량을 효율적으로 사용하는 기술이 요구된다.
일반적으로 간섭 채널에서의 피드백 기술은 대부분 송신 단과 수신 단이 미리 정해져 있는 경우를 고려하고 있다.
예컨대 셀룰러 시스템의 경우, 기지국 별로 서비스를 제공할 사용자 단말들이 미리 정해져 있다. 따라서 기지국에는 미리 정해진 사용자 단말에 대한 서비스를 위한 다양한 피드백 기법들의 적용이 제안될 수 있다.
일 예로 셀룰러 시스템의 경우, 송신단과 수신단이 미리 정해진 상황에서 모든 사용자 단말들은 채널 정보를 양자화하여 일정 량을 피드백 정보로써 기지국에게 제공한다. 상기 기지국은 모든 사용자 단말들로부터 제공되는 피드백 정보들을 기반으로 전체 데이터 전송률의 합이 최대가 될 수 있도록 적어도 하나의 사용자 단말을 선택한다.
하지만 상술한 셀룰러 시스템에서 사용자 단말을 선택하는 등의 방안은 특정 VCN 시스템에 동일하게 적용하는 것은 적합하지 않다. 상기 특정 VCN 시스템은 하나의 물리적인 공간 (예컨대 마크로 기지국 (Micro Base Station)에 의해 서비스되는 마크로 셀 (Micro Cell)) 내에서 다수의 분산 소형 기지국 (Distribute Small Base Station)이 다수의 사용자 단말들을 공유하는 형태의 시스템이 될 수 있다.
즉 VCN 시스템에서는 각 사용자 단말이 어떤 분산 소형 기지국에게 어떻게 채널 정보를 피드백 해야 하는 지에 대해 정확하게 규명하고 있지 않다. 각 사용자 단말은 여러 분산 소형 기지국들 중 하나의 분산 소형 기지국으로부터 서비스를 받을 수 있기 때문에, 어떤 채널 정보를 양자화하여 피드백 해야 할 지를 결정하는 것은 매우 어려운 일이다.
그 외에 기존에는 사용자 단말과 데이터의 속성을 고려하기 않고, 사용자 단말 별로 균등하게 피드백 정보량을 할당함으로써, 피드백 시에 불필요한 자원 낭비가 발생할 수 있다.
상술한 어려움을 해소하기 위해서는 VCN 시스템에서 핵심 기술이라 할 수 있는 가상 셀 형성 기법과 효율적으로 결합할 수 있는 피드백 기법을 마련하는 것이 절실할 것으로 예상된다. 즉 VCN 시스템에서 불완전한 채널 정보로 인한 성능 손실이 최소화되도록 가살 셀 형성 및 피드백 비트 할당 방안이 마련되어야 할 것이다.
뿐만 아니라 무선통신시스템 상에서 다양한 콘텐트들 (contents)과 다양한 서비스들이 제공되는 최근의 추세를 고려할 시, 사용자 단말의 속성을 추가적으로 고려하여 피드백 기법을 설계할 필요가 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템에서 가상 셀 형성을 위해 선택된 사용자 단말 별로 피드백 비트를 할당하는 가상 셀 형성장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템에서 가상 셀이 형성될 때 피드백으로 인한 성능 저하를 최소화할 수 있도록 가상 셀 형성과 결합하여 동작하는 채널 피드백 기법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템에서 가상 셀 형성을 위해 선택된 사용자 단말에 대한 피드백 비트를 해당 사용자 단말의 속성, 전송 데이터의 형태, 서비스의 형태 중 적어도 하나를 고려하여 할당하는 가상 셀 형성장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템에서 보다 많은 사용자 단말이 자신이 원하는 전송 속도를 얻을 수 있도록, 가상 셀 형성을 위해 선택된 사용자 단말의 속성에 맞게 피드백 비트를 할당하는 가상 셀 형성장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템의 가상 셀 형성 시에 사용자 단말의 속성과 서비스의 형태를 추가로 고려하여 더 많은 사용자 단말들의 요구를 충족시켜줄 수 있는 피드백 기법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 VCN 시스템에서 하나의 분산 소형 기지국에 접속한 다수의 사용자 단말들이 하나의 상향 피드백 링크를 분배하여 피드백 정보를 상기 분산 소형 기지국으로 전달하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하는 방법은, 상기 복수의 가상 셀 각각에서 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실들과 사용자 특성들의 공유에 의해, 임의의 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대한 피드백 할당량을 계산하는 과정과, 상기 선택된 하나 또는 복수의 사용자 단말에게 계산된 피드백 할당량에 관한 정보를 제공하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하는 장치는, 상기 복수의 가상 셀 각각에서 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실들과 사용자 특성들의 공유에 의해, 임의의 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대한 피드백 할당량을 계산하는 계산부와, 상기 선택된 적어도 하나의 사용자 단말에게 계산된 피드백 할당량에 관한 정보를 제공하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서 제안된 가상 셀 형성 및 피드백 기법은 가상 셀 형성 및 피드백 할당을 동시에 수행하도록 함으로써, 피드백 손실을 고려한 효율적인 가상 셀 형성이 가능하도록 하였다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 추정되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 추정되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 할당 기법이 요구되는 VCN 시스템의 일 예를 보이고 있는 도면;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 서비스 제공 절차를 보이고 있는 도면;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 신호 처리 절차에 대한 일 예를 보이고 있는 도면;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 신호 처리 절차에 대한 다른 예를 보이고 있는 도면;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 사용자 단말에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 분산 소형 기지국에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 CMU에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 분산 소형 기지국에서 서비스를 제공할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말을 위해 피드백 할당량을 계산하는 무선 통신 서비스 제공장치의 구성을 보이고 있는 도면;
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서 사용자의 선택과 피드백 비트 할당을 동시에 수행하는 일 예를 보이고 있는 도면;
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서 사용자의 선택과 피드백 비트 할당을 동시에 수행하는 다른 예를 보이고 있는 도면;
도 11은 본 발명의 실시 예에서 제안한 피드백 비트 할당 방안의 실험에 의한 성능을 보이고 있는 도면.
이하 본 발명에 따른 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 또한, 본 발명에 대한 설명의 편의를 위하여 정의하고 있는 개체들의 명칭들을 동일하게 사용할 수 있다. 하지만 설명의 편의를 위해 사용된 명칭들이 본 발명에 따른 권리를 한정하는 것은 아니며, 유사한 기술적 배경을 가지는 시스템에 대해 동일 또는 용이한 변경에 의해 적용이 가능함은 물론이다.
후술될 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서는 VCN 시스템에서 효율적인 가상 셀 형성 및 피드백 비트 할당을 위해, 기존에 고려된 정보 외에 사용자 단말의 속성, 전송 데이터의 형태, 서비스의 형태 중 적어도 하나를 추가로 고려하는 방안에 대해 구체적으로 설명할 것이다.
이를 위해, VCN 시스템에서의 피드백 기법을 설계함에 있어, 각 사용자 단말이 필요로 하는 서비스의 종류와 품질 외에 각 사용자 단말의 속성을 추가로 고려하여, 사용자 단말을 몇 가지의 타입으로 분류할 것이다. 이때 각 사용자 단말의 속성을 추가로 고려하는 것은 사용자 단말을 분류할 시에 더 많은 사용자 단말들의 요구를 충족시켜 줄 수 있도록 하기 위함이다.
먼저 후술될 본 발명의 실시 예에서 VCN 시스템이 가상 셀을 형성하고, 상기 형성된 가상 셀을 대상으로 채널 피드백 기술을 적용할 시에 고려해야 할 사항들을 정리한다.
첫 번째로 VCN 시스템에서는 각 기지국이 서비스할 사용자 단말이 미리 정해져 있지 않으므로, 서비스할 사용자 단말의 선택에 의한 가상 셀 형성과 동시에 상기 선택한 사용자 단말 별로의 피드백 비트 할당을 진행할 수 있어야 한다. 즉 VCN 시스템에서는 피드백 손실을 고려한 가상 셀의 형성이 가능하여야 한다. 이는 피드백을 위해 사용자 단말에 의해 사용되는 자원의 낭비를 방지할 것이다.
두 번째로 VCN 시스템에서는 서비스할 사용자 단말의 선택에 의해 가상 셀을 형성하므로, 상기 선택된 사용자 단말 (서비스를 받을 사용자 단말)만이 피드백 정보를 보고하도록 한다. 이는 다중 사용자 단말들을 동시에 서비스할 시에 증가하는 간섭을 절감시킬 수 있어, 상대적으로 정확한 피드백이 이루어지는 통신 환경을 제공할 것이다.
세 번째로 VCN 시스템에서 선택된 사용자 단말 (서비스를 받을 사용자 단말)만이 피드백 정보를 보고하도록 함으로써, 모든 사용자 단말들이 피드백 하는 경우에 비해, 상대적으로 많은 피드백을 위한 비트를 선택된 사용자 단말에게 할당할 수 있다. 이는 사용자 단말에 의해 상대적으로 구체적이면서도 정확한 피드백 정보를 보고할 수 있는 통신 환경을 제공할 것이다.
네 번째로 VCN 시스템에서 서비스를 받을 사용자 단말 (선택된 사용자 단말)의 특성, 서비스 종류 및 특성 등을 고려하여 상기 서비스를 받을 사용자 단말 별 피드백 비트 수를 차별적으로 할당하도록 한다. 이는 하나의 상향링크 제어 채널을 공유하는 선택된 사용자 단말들이 변경되는 VCN 시스템에서의 특성에 적응적으로 대응하는 것이 가능하도록 할 것이다.
앞에서 정리된 사항들을 만족시키기 위해, 제안될 실시 예들에서는 가상 셀 형성과 상기 가상 셀 형성을 위해 선택된 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 피드백 비트의 할당을 동시에 진행할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
특히 가상 셀 형성을 위해 적어도 하나의 사용자 단말을 선택할 시에는 각 사용자 단말의 속성과 서비스 받을 데이터의 종류 등을 고려하도록 한다.
예컨대 제공 받고자 하는 서비스의 품질 (일 예로, 요금제에 의해 Priority user, Normal user 등으로 분류될 수 있음), 서비스 받을 데이터의 속성 (일 예로, Video service, Voice service 등으로 분류될 수 있음), 기록 영역 (Queue)의 크기 등을 고려하여 사용자 단말들을 등급 별로 분류한다.
그리고 각 사용자 단말 등급에서 최대로 얻을 수 있는 데이터 전송률 (이하 “최대 데이터 전송률”이라 칭함)을 설정한다. 일 예로 사용자 단말 등급을 ‘First grade’, ‘Second grade’, ‘Third grade’로 분류할 경우, 상기와 같이 분류된 등급 별 최대 전송 율을 ‘1Mbps’, ‘0.5Mbps’, ‘0.1Mbps’로 설정할 수 있다.
한편 상술한 조건을 고려하여, 모든 분산 소형 기지국에서 서비스를 제공하고자 하는 사용자 단말에게 제공할 데이터 전송률이 최대가 될 수 있도록, 상기 서비스를 제공하고자 하는 사용자 단말들 각각에 대한 피드백 비트의 수를 할당한다. 이는 사용자 단말의 속성과 서비스 형태를 고려할 때에 가능할 것이다. 여기서 피드백 비트의 수는 코드-북 크기 (codebook size), 양자화 (quantization)의 정확도와 직접적인 관련을 가진다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 할당 기법이 요구되는 VCN 시스템의 일 예를 보이고 있다. 즉 도 1에서는 VCN 시스템에서 사용자 단말의 속성과 서비스의 종류를 고려하여 피드백 할당이 이루어져야 하는 이유를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 마크로 기지국(120)은 마크로 셀(120) 내에 위치하는 사용자 단말에 대한 무선 통신 서비스를 지원한다. 상기 마크로 셀(120)에는 적어도 하나의 가상 셀이 형성될 수 있다. 예컨대 상기 적어도 하나의 가상 셀은 분산 소형 기지국에 의해 형성된다. 즉 상기 마크로 셀(120) 내에는 적어도 하나의 분산 소형 기지국이 위치하고, 상기 적어도 하나의 분산 소형 기지국에 의해 가상 셀이 형성된다.
상기 적어도 하나의 분산 소형 기지국에 의해 형성되는 가상 셀에는 하나 또는 복수의 사용자 단말들이 위치한다. 상기 가상 셀에 위치하는 하나 또는 복수의 사용자 단말들 중 일부 또는 전부는 상기 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과의 링크를 설정한다. 여기서 링크를 설정하는 것은 해당 분산 소형 기지국으로부터 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있는 연결을 이루어짐을 의미한다.
예컨대 도 1에서는 마크로 셀(120) 내에 세 개의 가상 셀들(140, 150, 160)이 형성된 경우를 가정하고 있다. 이때 상기 세 개의 가상 셀들(140, 150, 160)은 세 개의 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)에 의해 형성된다. 즉 제1분산 소형 기지국(142)에 의해 제1가상 셀(140)이 형성되고, 제2분산 소형 기지국(152)에 의해 제2가상 셀(150)이 형성되며, 제3분산 소형 기지국(162)에 의해 제3가상 셀(160)이 형성된다.
상기 세 개의 가상 셀들(140, 150, 160) 각각에는 복수의 사용자 단말들이 위치한다. 즉 상기 제1가상 셀(140)에는 6명의 사용자들에 상응한 사용자 단말들이 위치하고, 상기 제2가상 셀(150)에는 7명의 사용자들에 상응한 사용자 단말들이 위치하며, 상기 제3가상 셀(160)에는 6명의 사용자들에 상응한 사용자 단말들이 위치한다.
상기 제1 내지 제3가상 셀(140, 150, 160) 중 하나의 가상 셀에 위치하는 사용자 단말은 자신이 위치하는 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과의 링크를 설정할 수 있다. 물론 가상 셀에 위치하는 사용자 단말이라고 하더라도, 자신이 위치하는 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과의 링크를 설정하지 않을 수 있다. 이러한 사용자 단말은 분산 소형 기지국이 아닌 마크로 기지국(130)과의 링크를 설정하고, 이를 통해 무선 통신 서비스를 제공받을 수도 있다.
하지만 도 1에서는 설명의 편의를 위해, 가상 셀에 위치하는 모든 사용자 단말들은 자신이 위치한 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과의 링크를 설정함을 가정하도록 한다.
상기 제1 내지 제3분산 소형 기지국(142, 152, 162) 각각은 자신의 서비스 영역, 즉 가상 셀(140, 150, 160)에 위치하는 사용자 단말들의 타입을 고려하여 복수의 그룹으로 분류한다. 상기 사용자 단말의 타입은 해당 사용자 단말에서 필요로 하는 전송 속도, 즉 요구 전송 속도가 될 수 있다. 이 경우 요구 전송 속도에 의해 사용자 단말들을 A 타입, B 타입, C 타입으로 나뉠 수 있다.
예컨대 제1 내지 제3분산 소형 기지국(142)은 자신에 의해 형성된 가상 셀에 위치하는 사용자 단말들을 하기 <표 1>과 같이 분류한다.
분산 소형 기지국 구분
(가상 셀 구분)		 사용자 타입 구분
(요구 전송 속도)		 사용자 단말 수
제1분산 소형 기지국
(제1가상 셀)		 A (1Mbps) 2
B (0.5Mbps) 3
C (0.1Mbps) 1
제2분산 소형 기지국
(제2가상 셀)		 A (1Mbps) 1
B (0.5Mbps) 3
C (0.1Mbps) 3
제3분산 소형 기지국
(제3가상 셀)		 A (1Mbps) 1
B (0.5Mbps) 2
C (0.1Mbps) 3
상기 <표 1>에서는 요구 전송 속도를 기반으로 사용자 단말들을 그룹 A, B, C 중 하나로 분류하는 것을 가정하였다. 하지만 사용자 단말들을 구분하기 위한 분류 기준이 반드시 요구 전송 속도로 한정되는 것은 아니다. 즉 분류 기준은 요구 전송 속도 외에 사용자 단말 별로 요구하는 서비스의 종류 또는 전송할 데이터의 종류 등이 될 수도 있다.
상술한 바와 같이 상기 사용자 단말들은 필요로 하는 전송속도나 서비스의 차등에 따라, 여러 타입으로 분류된다. 상기 사용자 단말들은 여러 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)로부터 각기 다른 거리에 놓여져 있다. 따라서 하나의 사용자 단말은 여러 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)로부터 신호를 수신할 수 있는데, 이때 수신한 신호들 각각의 경로 손실 (path loss)은 다를 수 있다.
따라서 사용자 단말 별 경로 손실을 사용하여 서비스할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대한 피드백 비트를 할당할 수 있다. 상기 사용자 단말 별 경로 손실은 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)이 사용자 단말들로부터 전송되는 기준 신호 (Reference Signal)를 수신하고, 상기 수신한 기준 신호를 기반으로 측정할 수 있다. 여기서 상기 기준 신호로 사용자 단말에 의해 긴 주기 (long term)로 전송되는 파일럿 신호가 사용될 수 있다.
한편 각 가상 셀 (140, 150, 160)에서 서비스할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대한 피드백 할당량 (일 예로 피드백 비트 수)을 계산하기 위해, 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)에 의해 측정된 경로 손실들을 공유하는 것이 바람직하다. 즉 각 가상 셀에서 서비스할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대해 할당할 피드백 비트 수를 계산할 시, 다른 가상 셀에서 측정된 사용자 단말 별 경로 손실을 고려할 수 있도록 한다.
상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)에 의해 측정된 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성 (일 예로 채널 특성)을 공유하는 방안은, 각 가상 셀에서 서비스할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대해 할당할 피드백 비트 수를 계산하는 주체가 누구인지에 따라 다르게 구현될 수 있다.
일 예로 사용자 단말을 선택하여 피드백 비트 수를 계산하는 주체가 중앙 관리 유닛 (CMU: Central Management Unit)(110)인 경우, 분산 소형 기지국들(142, 152, 162) 각각은 자신이 측정한 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 CMU(110)로 제공한다. 이로써 상기 CMU(110)는 모든 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)에 의해 측정된 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 수집할 수 있다.
이 경우 상기 CMU(110)은 모든 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)로부터 수집한 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 충분히 고려하여, 분산 소형 기지국들(142, 152, 162) 각각에 연결된 사용자 단말들 중 서비스를 제공할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택할 수 있다. 그리고 상기 CMU(110)는 상기 선택한 적어도 하나의 사용자 단말 별 피드백 할당량, 즉 피드백 비트 수를 계산한다.
상기 CMU(110)는 상기 선택된 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 정보 (이하 “단말 선택 정보”라 칭함)와, 상기 선택된 적어도 하나의 사용자 단말에 대해 계산한 피드백 할당량 (이하 “피드백 할당 정보”라 칭함)를 해당 분산 소형 기지국으로 제공한다.
다른 예로 사용자 단말을 선택하여 피드백 비트 수를 계산하는 주체가 각 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)인 경우, 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 자신이 측정한 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 다른 분산 소형 기지국들과 서로 교환한다. 이로써, 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 다른 분산 소형 기지국들이 측정한 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 공유할 수 있게 된다.
상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 상술한 절차에 의해 공유하게 된 경로 손실 및 사용자 단말 별 특성을 충분히 고려하여, 자신과 링크가 설정된 사용자 단말들 중 서비스를 제공할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택한다. 그리고 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말을 위한 피드백 할당량, 즉 피드백 비트 수를 계산한다.
상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 자신이 선택한 사용자 단말에 관한 정보, 즉 단말 선택 정보를 상기 CMU(110)로 제공한다. 추가로 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에 대해 계산한 피드백 할당 정보를 상기 CMU(110)에게 제공할 수도 있다.
상술한 두 가지의 예들에서 공유가 이루어진 사용자 별 경로 손실과 특성을 기반으로 사용자 단말을 선택하거나 상기 선택된 사용자 단말을 위한 피드백 할당량을 계산하는 것은 동일하게 적용될 수 있다.
예컨대 하나의 분산 소형 기지국을 위한 총 피드백 량 (총 피드백 할당량)이 B1 비트로 주어질 때, 상기 하나의 분산 소형 기지국과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말들 중 보다 많은 사용자 단말들이 필요로 하는 전송 속도를 만족시킬 수 있도록 피드백 비트를 할당하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 사용자 단말 별로 측정한 경로 손실, 특성 및 총 피드백 할당량 외에 자신과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말들의 타입, 요구하는 서비스 타입, 데이터 전송 량 등을 충분히 고려하여야 한다. 상기 총 피드백 량은 분산 소형 기지국 별로 다르게 주어질 수 있다. 즉 상기 분산 소형 기지국 별로 주어지는 총 피드백 량은 해당 분산 소형 기지국에서 선택된 사용자 수와, 상기 선택된 사용자의 타입, 서비스의 종류 등을 고려하여 결정할 수 있다.
상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)은 상술한 두 가지의 예들 중 어느 하나에 의해 획득한 단말 선택 정보 및 피드백 할당 정보를 자신과 링크가 설정된 모든 사용자 단말들 또는 선택된 적어도 하나의 사용자 단말에게 제공한다.
상기 사용자 단말들은 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162) 중 어느 하나의 분산 소형 기지국과 링크를 설정한다. 상기 사용자 단말들은 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)이 경로 손실을 측정할 수 있도록, 긴 주기의 기준 신호를 전송한다.
상기 사용자 단말들은 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162) 중 자신과 링크를 설정하고 있는 분산 소형 기지국으로부터 단말 선택 정보와 피드백 할당 정보를 제공받는다. 상기 단말 선택 정보에 의해 선택된 사용자 단말은 상기 분산 소형 기지국들(142, 152, 162)에 의해 전송되는 기준 신호를 수신하고, 상기 수신한 기준 신호의 품질 등을 기반으로 피드백 정보를 생성한다. 상기 선택된 사용자 단말은 생성한 피드백 정보를 앞서 제공받은 피드백 할당 정보, 즉 할당된 피드백 비트 수를 사용하여 자신과 링크가 설정된 분산 소형 기지국으로 전송한다.
예컨대 상기 선택된 사용자 단말은 피드백 할 채널 정보를 양자화하고, 상기 양자화된 채널 정보를 자신이 링크를 설정하고 있는 분산 소형 기지국으로 전송한다.
그 후 상기 선택된 사용자 단말은 링크가 설정된 분산 소형 기지국에 의한 유저 서비스, 무선 통신 서비스를 이용한다. 즉 분산 소형 기지국은 선택된 사용자 단말로부터 제공되는 양자화된 채널 정보를 기반으로 다중 안테나를 이용하여 선택된 여러 사용자 단말들을 한번에 서비스한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 서비스 제공 절차를 보이고 있다.
도 2를 참조하면, 각 분산 소형 기지국은 사용자 단말들의 속성을 고려하여 자신이 서비스할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 적어도 하나의 사용자 단말 별로 피드백 비트를 할당한다. 상기 각 분산 소형 기지국은 할당한 피드백 비트를 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에게 알려준다 (a). 도시하지는 않았으나 사용자 단말들은 분산 소형 기지국이 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말을 위해 피드백 비트를 할당할 시에 사용할 경로 손실을 측정할 수 있도록, 기준 신호를 전송한다.
상기 각 분산 소형 기지국은 앞서 선택한 사용자 단말이 피드백 정보, 즉 채널 정보를 생성할 수 있도록 파일럿 신호를 방송한다 (b). 상기 선택된 사용자 단말들은 분산 소형 기지국에 의해 방송되는 파일럿 신호를 수신하고, 상기 수신한 파일럿 신호를 기반으로 채널 정보를 생성한다. 그리고 상기 선택한 사용자 단말들은 생성한 채널 정보를 자신에게 할당된 피드백 비트로 양자화하고, 상기 양자화한 채널 정보를 자신을 선택한 분산 소형 기지국으로 피드백 한다 (c). 그렇지 않고 상기 선택한 사용자 단말들은 양자화한 채널 정보를 전체 분산 소형 기지국들로 피드백 할 수도 있다.
상기 분산 소형 기지국 각각은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말로부터 수신한 양자화된 채널 정보를 기반으로 다중 안테나에 의해 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 서비스를 동시에 제공한다 (d).
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 신호 처리 절차에 대한 일 예를 보이고 있다. 즉 VCN 시스템을 구성하는 CMU에 의해 분산 소형 기지국 별 사용자 단말 선택 및 피드백 할당량이 계산되고, 이를 기반으로 서비스를 제공하는 절차에 대해 정의하고 있다.
도 3을 참조하면, 사용자 단말들은 긴 주기에 의해 기준 신호를 전송하고, 분산 소형 기지국들은 상기 사용자 단말들에 의해 전송되는 기준 신호를 수신한다 (310단계). 예컨대 상기 분산 소형 기지국들은 자신과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말에 의해 전송되는 기준 신호만을 수신하거나 이와 무관하게 사용자 단말들에 의해 전송되는 모든 기준 신호를 수신할 수도 있다.
상기 분산 소형 기지국들은 수신한 기준 신호의 세기 등을 기반으로 각 사용자 단말의 경로 손실에 상응한 값 (이하 ‘경로 손실 값’이라 칭함)을 측정하고, 상기 측정한 경로 손실 값에 의해 채널 특성 등을 예측한다 (312단계).
상기 분산 소형 기지국들은 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실 값과 특성의 공유를 위해, 자신이 측정한 사용자 단말들의 경로 손실 값과 특성을 CMU로 제공한다 (314단계). 따라서 상기 CMU는 모든 분산 소형 기지국들에 의해 측정된 사용자 단말들의 경로 손실 값 및 특성을 수집할 수 있다.
상기 CMU는 모든 분산 소형 기지국들로부터 수집한 각 사용자 단말의 경로 손실 값과 특성을 기반으로 각 분산 소형 기지국 별로 선택된 사용자 단말 및 상기 선택된 사용자 단말에 대한 피드백 할당량을 계산한다 (316단계).
예컨대 상기 CMU는 모든 분산 소형 기지국들로부터 수집한 각 사용자 단말의 경로 손실 값과 특성을 기반으로 각 사용자 단말에서 얻어지는 평균 신호 대 간섭 및 잡음 비 (SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)를 계산한다. 그 후 상기 CMU는 사용자 단말들의 평균 SINR, 사용자 단말들의 속성 등을 고려하여 각 분산 소형 기지국이 선택할 적어도 하나의 사용자 단말을 결정한다. 그리고 상기 CMU는 각 분산 소형 기지국에 의해 선택될 사용자 단말 별 피드백 할당량을 계산한다. 여기서 상기 계산되는 피드백 할당량은 채널 정보를 양자화하여 보고하기 위해 사용될 피드백 비트의 수가 될 수 있다.
상기 CMU는 각 분산 소형 기지국에서 선택할 적어도 하나의 사용자 단말에 관한 정보, 단말 선택 정보 및 상기 선택한 사용자 단말에 할당할 피드백 정보, 즉 피드백 할당 정보를 각 분산 소형 기지국에게 제공한다 (318단계).
상술한 바에 의해 각 분산 소형 기지국은 자신이 선택할 적어도 하나의 사용자 단말 각각에 대한 피드백 비트를 할당할 수 있다.
상기 각 분산 소형 기지국은 단말 선택 정보에 의해 확인된 자신이 서비스할 사용자 단말에게 서비스 사용이 허락되었음을 통보하고, 이를 위해 할당된 피드백 할당 정보를 제공한다 (320단계).
상기 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말이 채널 정보를 생성할 수 있도록, 기준 신호를 전송한다 (322단계). 상기 각 분산 소형 기지국에 의해 선택된 사용자 단말은 자신을 선택한 분산 소형 기지국에 의해 전송되는 기준 신호를 수신할 수 있다. 상기 선택된 사용자 단말은 피드백 정보의 생성을 위해 필요하다고 판단할 시, 자신을 선택한 분산 소형 기지국 외에 인접한 다른 분산 소형 기지국에 의해 전송된 기준 신호뿐만 아니라 마크로 기지국에 의해 전송되는 기준 신호까지도 수신할 수 있다.
상기 사용자 단말들은 자신을 선택한 분산 소형 기지국으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 피드백 정보를 생성한다 (324단계). 예컨대 상기 사용자 단말들은 수신한 기준 신호의 세기를 기반으로 하향링크 채널 품질을 예측하고, 상기 예측한 하향링크 채널 품질에 의해 채널 정보를 구성하며, 상기 구성한 채널 정보를 양자화한다. 상기 사용자 단말은 채널 정보를 양자화할 시에 자신을 선택한 분산 소형 기지국에 의해 할당된 피드백 비트 수를 고려한다. 즉 상기 사용자 단말들은 채널 정보의 양자화에 의해, 앞서 할당 받은 피드백 비트 수의 양자화된 채널 정보가 생성될 수 있도록 한다. 상기 사용자 단말들은 양자화된 채널 정보를 피드백 정보로 사용한다.
상기 사용자 단말들은 생성한 피드백 정보를 자신이 무선 통신 서비스를 받게 될 분산 소형 기지국, 즉 자신을 선택한 분산 소형 기지국으로 피드백 한다 (326단계).
마지막으로 상기 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말로부터 피드백 되는 피드백 정보를 기반으로 여러 사용자 단말들에 대한 무선 통신 서비스를 동시에 제공한다 (328단계).
예컨대 상기 분산 소형 기지국들은 피드백 정보를 기반으로 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 무선 통신 서비스를 제공하거나 이와 무관하게 주변 사용자 단말에 대해서도 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다. 하지만 간섭 등으로 인한 VCN 시스템의 성능 저하를 고려할 시, 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 사용자 단말을 대상으로 서비스를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서의 신호 처리 절차에 대한 다른 예를 보이고 있다. 즉 VCN 시스템을 구성하는 분산 소형 기지국 별로 사용자 단말 선택 및 피드백 할당량에 대한 계산이 이루어지고, 이를 기반으로 서비스를 제공하는 절차에 대해 정의하고 있다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말들은 긴 주기에 의해 기준 신호를 전송하고, 분산 소형 기지국들은 상기 사용자 단말들에 의해 전송되는 기준 신호를 수신한다 (410단계). 예컨대 상기 분산 소형 기지국들은 자신과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말에 의해 전송되는 기준 신호만을 수신하거나 이와 무관하게 사용자 단말들에 의해 전송되는 모든 기준 신호를 수신할 수도 있다.
상기 분산 소형 기지국들은 수신한 기준 신호의 세기 등을 기반으로 각 사용자 단말의 경로 손실 값을 측정하고, 상기 측정한 경로 손실 값에 의해 채널 특성 등을 예측한다 (412단계).
상기 분산 소형 기지국들은 자신이 사용자 단말 별로 측정한 경로 손실 값을 다른 분산 소형 기지국들에 제공한다 (414단계). 따라서 상기 분산 소형 기지국들은 모든 분산 소형 기지국들에 의해 측정된 사용자 단말들의 경로 손실 값 및 특성을 수집할 수 있다. 이는 각 분산 소형 기지국에서 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 값들이 모든 분산 소형 기지국들에 의해 공유될 수 있도록 한다.
상기 분산 소형 기지국들은 다른 분산 소형 기지국들에 의해 측정된 경로 손실 값들에 대한 수집이 이루어지면, 자신이 측정한 경로 손실 값과 상기 수집한 경로 손실 값을 기반으로 자신이 서비스를 제공할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 피드백 할당량을 계산한다 (414단계).
예컨대 상기 분산 소형 기지국들은 다른 분산 소형 기지국들로부터 수집한 사용자 단말들의 경로 손실 값과 특성을 기반으로 각 사용자 단말에서 얻어지는 SINR을 계산한다. 그 후 상기 분산 소형 기지국들은 사용자 단말들의 평균 SINR, 사용자 단말들의 속성 등을 고려하여 자신이 서비스할 적어도 하나의 사용자 단말을 결정한다. 그리고 상기 분산 소형 기지국들은 상기 결정된 적어도 하나의 사용자 단말이 양자화에 의해 피드백 정보를 보고하기 위한 피드백 할당량을 계산한다. 여기서 상기 계산되는 피드백 할당량은 양자화된 채널 정보를 보고하기 위해 사용될 피드백 비트 수가 될 수 있다.
상기 분산 소형 기지국들은 자신이 서비스를 위해 선택한 단말에 관한 단말 선택 정보를 CMU로 제공한다 (416단계). 이로써 상기 CMU는 각 분산 소형 기지국에 의해 무선 통신 서비스가 제공될 사용자 단말을 인지할 수 있어, 분산 소형 기지국들에 대한 관할을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
상기 분산 소형 기지국들은 자신이 서비스할 사용자 단말에게 서비스 사용이 허락되었음을 통보하고, 이를 위해 할당된 피드백 할당 정보를 제공한다 (418단계).
상기 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말이 채널 정보를 생성할 수 있도록, 기준 신호를 전송한다 (422단계). 상기 각 분산 소형 기지국에 의해 선택된 사용자 단말은 자신을 선택한 분산 소형 기지국에 의해 전송되는 기준 신호를 수신할 수 있다. 상기 선택된 사용자 단말은 피드백 정보의 생성을 위해 필요하다고 판단할 시, 자신을 선택한 분산 소형 기지국 외에 인접한 다른 분산 소형 기지국에 의해 전송된 기준 신호뿐만 아니라 마크로 기지국에 의해 전송되는 기준 신호까지도 수신할 수 있다.
상기 사용자 단말들은 자신을 선택한 분산 소형 기지국으로부터 수신한 기준 신호를 기반으로 피드백 정보를 생성한다 (422단계). 예컨대 상기 사용자 단말들은 수신한 기준 신호의 세기를 기반으로 하향링크 채널 품질을 예측하고, 상기 예측한 하향링크 채널 품질에 의해 채널 정보를 구성하며, 상기 구성한 채널 정보를 양자화한다. 상기 사용자 단말은 채널 정보를 양자화할 시에 자신을 선택한 분산 소형 기지국에 의해 할당된 피드백 비트 수를 고려한다. 즉 상기 사용자 단말들은 채널 정보의 양자화에 의해, 앞서 할당 받은 피드백 비트 수의 양자화된 채널 정보가 생성될 수 있도록 한다. 상기 사용자 단말들은 양자화된 채널 정보를 피드백 정보로 사용한다.
상기 사용자 단말들은 생성한 피드백 정보를 자신이 무선 통신 서비스를 받게 될 분산 소형 기지국, 즉 자신을 선택한 분산 소형 기지국으로 피드백 한다 (424단계).
마지막으로 상기 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말로부터 피드백 되는 피드백 정보를 기반으로 여러 사용자 단말들에 대한 무선 통신 서비스를 동시에 제공한다 (426단계).
예컨대 상기 분산 소형 기지국들은 피드백 정보를 기반으로 자신이 선택한 적어도 하나의 사용자 단말에 대한 무선 통신 서비스를 제공하거나 이와 무관하게 주변 사용자 단말에 대해서도 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다. 하지만 간섭 등으로 인한 VCN 시스템의 성능 저하를 고려할 시, 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 사용자 단말을 대상으로 서비스를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 사용자 단말에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다. 여기서 사용자 단말은 마크로 셀 내의 가상 셀에서 분산 소형 기지국과의 링크가 설정된 사용자 단말을 대상으로 한다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말은 긴 주기의 기준 신호를 전송한다 (510단계). 상기 사용자 단말에 의해 전송되는 기준 신호는 분산 소형 기지국에서 상기 사용자 단말과 설정된 링크에서의 경로 손실을 측정하는데, 사용될 것이다.
상기 사용자 단말은 상기 분산 소형 기지국에 의해 제공되는 단말 선택 및 피드백 할당 결과를 수신한다 (512단계). 예컨대 상기 단말 선택 및 피드백 할당 결과는 단말 선택 정보와 피드백 할당 정보에 의해 제공될 수 있다. 이때 상기 단말 선택 정보는 상기 분산 소형 기지국과의 무선 통신 서비스가 허락된 사용자 단말의 식별 정보가 될 수 있다. 상기 피드백 할당 정보는 피드백 정보를 전송하기 위해 단말 선택 정보에 의해 식별된 사용자 단말에게 사용이 허락된 피드백 비트 수가 될 수 있다.
상기 사용자 단말은 분산 소형 기지국으로부터 전송되는 기준 신호를 수신한다 (514단계). 상기 사용자 단말은 자신이 링크를 설정하고 있는 분산 소형 기지국 외에 다른 분산 소형 기지국에 의해 전송되는 기준 신호를 수신할 수도 있다.
상기 사용자 단말은 분산 소형 기지국으로부터 수신한 기준 신호의 품질 (일 예로 신호 세기 등)을 기반으로 하향링크에 상응한 채널 정보를 구성하고, 상기 채널 정보를 사용이 허락된 피드백 비트 수를 고려하여 양자화함으로써, 피드백 정보를 생성한다 (516단계).
상기 사용자 단말은 상기 생성한 피드백 정보를 분산 소형 기지국으로 전송한다 (518단계). 이로써 상기 사용자 단말은 분산 소형 기지국으로부터의 사용자 서비스를 제공받을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 분산 소형 기지국에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다. 도 6에서의 제어 흐름은 분산 소형 기지국이 마크로 셀 내의 가상 셀에 위치하는 복수의 사용자 단말들을 사용자 타입을 고려하여 복수의 그룹으로 분류하였음을 전제로 한다.
도 6을 참조하면, 분산 소형 기지국은 자신과 링크를 설정하고 있는 복수의 사용자 단말들로부터 긴 주기로 전송되는 기준 신호를 수신한다 (610단계). 상기 분산 소형 기지국은 사용자 단말로부터 수신한 기준 신호에 의해 경로 손실을 계산한다 (612단계). 일 예로 무선 링크에서의 경로 손실은 SINR 등에 의해 정의될 수 있으며, 상기 SINR의 계산은 이미 주지의 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 분산 소형 기지국은 자신이 서비스할 사용자 단말의 선택 및 피드백 할당량의 계산을 자체적으로 수행하도록 설정되었는지를 판단한다. 여기서 자체적으로 수행한다는 것은 분선 소형 기지국이 자신이 서비스할 사용자 단말을 직접 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대해 피드백 할당량을 직접 계산함을 의미한다 (도 4에 의한 실시 예). 다른 설정으로는 마크로 셀 내에 위치하는 복수의 분산 소형 기지국을 관리하는 CMU에서 각 분산 소형 기지국이 서비스할 사용자 단말을 선택하고, 이에 따른 피드백 할당량을 계산하는 것을 의미한다 (도 3에 의한 실시 예).
상기 분산 소형 기지국은 자체 피드백 할당이 설정되어 있지 않으면, 각 사용자 단말에 대해 계산한 경로 손실 및 사용자 특성에 관한 정보를 CMU로 전송한다 (616단계).
예컨대 상기 사용자 특성은 사용자를 분류하는 등급이 될 수 있으며, 상기 등급에 의해 사용자 단말을 분류한 그룹 별로 최대 전송 속도 (일 예로 1Mbps, 0.5Mbps, 0.1Mbps)를 달리 설정할 수 있다. 상기 사용자를 분류하는 등급은 서비스의 품질, 서비스 받을 데이터의 속성, 무선 통신 서비스를 위해 구비하고 있는 큐 (queue)의 크기 등에 의해 정의될 수 있다.
일 예로 상기 서비스의 품질은 사용자가 이용하고 있는 요금제에 의해 ‘First grade’, ‘Second grade’, ‘Third grade’로 분류될 수 있다. 그리고 서비스 받을 데이터의 속성은 사용자가 이용할 서비스의 타입이 될 수 있다. 일 예로 데이터의 속성은 비디오 서비스, 음성 서비스 등으로 분류할 수 있다.
상기 분산 소형 기지국은 CMU로부터 자신이 서비스할 사용자 단말에 관한 정보인 단말 선택 정보와, 상기 서비스할 사용자 단말을 위한 피드백 할당 정보를 수신한다 (618단계). 상기 CMU가 단말 선택 정보와 피드백 할당 정보를 결정하는 구체적인 설명은 후술될 것이다.
상기 분산 소형 기지국은 자체 피드백 할당이 설정되어 있으면, 다른 분산 소형 기지국에 의해 사용자 단말 별로 계산된 경로 손실 및 사용자 특성을 미리 알고 있거나 직접 수집할 수 있어야 한다. 즉 하나의 마크로 셀 내에 위치하는 가상 셀들에 대응한 분산 소형 기지국들은 자신이 선택한 사용자 단말에 대한 정보와, 피드백 할당량에 대한 정보를 다른 분산 소형 기지국들과 공유할 수 있어야 한다.
따라서 상기 분산 소형 기지국은 타 분산 소형 기지국들에 의해 사용자 단말 별로 계산된 경로 손실 및 사용자 특성에 관한 정보를 수집한다 (620단계). 상기 경로 손실 및 사용자 특성에 관한 정보는 분산 소형 기지국 간의 직접 통신에 의해 수집될 수 있을 뿐만 아니라 CMU를 통해 공유될 수도 있다. 만약 CMU를 통해 공유되도록 하기 위해서는 분산 소형 기지국이 경로 손실 및 사용자 특성에 관한 정보를 CMU로 제공하고, 상기 CMU가 이를 취합하여 각 분산 소형 기지국으로 전달하는 절차를 더 마련하는 것이 바람직하다.
상기 분산 소형 기지국은 자신이 계산한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성과, 다른 분산 소형 기지국으로부터 수집한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 이용하여 자신이 서비스할 사용자 단말을 선택한 후, 상기 선택한 사용자 단말을 위한 피드백 할당량을 계산한다 (622단계). 상기 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말을 위한 피드백 할당량을 결정하는 구체적인 방안에 대해서는 후술하도록 한다.
상기 분산 소형 기지국은 사용자 할당 통보와 피드백 할당 정보 (예컨대 피드백 정보를 전송하기 위해 사용할 비트 수)를 사용자 단말로 전송한다 (624단계). 이때 상기 사용자 할당 통보와 피드백 할당 정보의 전송은 자신과 링크를 설정하고 있는 모든 사용자 단말에게 전달하거나 서비스를 위해 선택한 사용자 단말에 한하여 전달할 수도 있다. 그렇지 않고 사용자 할당 통보는 모든 사용자 단말에게 전달하고, 피드백 할당 정보는 서비스를 위해 선택한 사용자 단말에게만 전달할 수도 있다. 여기서 상기 사용자 할당 통보는 무선 통신 서비스를 이용할 수 있도록 허락되었음을 선택된 사용자 단말에게 알리는 것을 의미한다.
상기 분산 소형 기지국은 선택된 사용자 단말 또는 자신과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말들이 채널 정보를 얻기 위해 하향링크 품질을 측정할 수 있도록 기준 신호를 전송한다 (626단계). 상기 분산 소형 기지국은 자신이 전송한 기준 신호에 의해 사용자 단말, 특히 선택된 사용자 단말이 생성한 피드백 정보를 수신한다 (628단계). 예컨대 상기 피드백 정보는 기준 신호의 품질에 의해 측정한 하향링크에 상응한 채널 정보를 양자화함으로써 생성될 수 있다.
상기 분산 소형 기지국은 서비스하기 위해 선택된 사용자 단말로부터 수신한 피드백 정보를 이용하여 해당 사용자 단말에 대한 사용자 서비스를 제공한다 (630단계).
한편 상술한 도 6에서의 제어 흐름은 도 3과 도 4에 따른 두 가지의 실시 예들을 동시에 고려하고 있으나, 상기 두 가지의 실시 예들 중 하나의 실시 예만을 고려한 동작도 가능함은 물론이다. 예컨대 도 6에서 보이고 있는 단계들 중 614단계, 620단계 및 622단계를 생략하고, 612단계에서 616단계로 진행하고, 618단계에서 624단계로 진행하는 흐름에 의한 동작은 도 3에 따른 첫 번째 실시 예에 상응할 것이다. 하지만 도 6에서 보이고 있는 단계들 중 614단계, 616단계 및 618단계를 생략하고, 612단계에서 620단계로 진행하고, 622단계에서 624단계로 진행하는 흐름에 의한 동작은 도 4에 따른 두 번째 실시 예에 상응할 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 서비스를 지원하기 위해 CMU에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다. 도 7에서의 제어 흐름은 각 분산 소형 기지국에서 서비스할 사용자 단말의 선택 및 상기 선택된 사용자 단말을 위한 피드백 할당량의 계산을 CMU가 처리하는 실시 예에 한하여 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, CMU는 분산 소형 기지국들로부터 사용자 특성 및 경로 손실에 관한 정보를 수신한다 (710단계). 상기 분산 소형 기지국들은 CMU가 관리하는 마크로 셀 내에 위치하는 가상 셀들을 형성하는 분산 소형 기지국들이다. 따라서 상기 CMU는 마크로 셀에 위치하는 모든 분산 소형 기지국에 의해 사용자 단말 별로 계산된 경로 손실과, 사용자 특성을 모두 수집할 수 있다.
상기 CMU는 모든 분산 소형 기지국들로부터 수집한 각 사용자 단말의 경로 손실과 사용자 특성을 기반으로 각 분산 소형 기지국 별로 서비스를 제공할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말에 대한 피드백 할당량을 계산한다 (712단계).
예컨대 상기 CMU는 모든 분산 소형 기지국들로부터 수집한 각 사용자 단말의 경로 손실과 사용자 특성을 기반으로 각 사용자 단말에서 얻어지는 평균 신호 대 간섭 및 잡음 비 (SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)를 계산한다. 그 후 상기 CMU는 사용자 단말들의 평균 SINR, 사용자 단말들의 속성 등을 고려하여 각 분산 소형 기지국이 선택할 적어도 하나의 사용자 단말을 결정한다. 그리고 상기 CMU는 각 분산 소형 기지국에 의해 선택될 사용자 단말 별 피드백 할당량을 계산한다. 여기서 상기 계산되는 피드백 할당량은 채널 정보를 양자화하여 보고하기 위해 사용될 피드백 비트의 수가 될 수 있다.
상기 CMU는 각 분산 소형 기지국에서 선택할 적어도 하나의 사용자 단말에 관한 정보에 해당하는 단말 선택 정보 및 상기 선택한 사용자 단말에 할당할 피드백 정보에 해당하는 피드백 할당 정보를 각 분산 소형 기지국에게 전송한다 (714단계).
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 분산 소형 기지국에서 서비스를 제공할 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말을 위해 피드백 할당량을 계산하는 무선 통신 서비스 제공장치의 구성을 보이고 있다. 도 8에서 보이고 있는 구성은 도 3에 따른 실시 예의 구현을 위해서는 CMU에 구비되는 것이 바람직하나 도 4에 따른 실시 예의 구현을 위해서는 분산 소형 기지국에 구비되는 것이 바람직할 것이다.
하지만 적용할 실시 예와 무관하게 도 8에서 보이고 있는 무선 통신 서비스 제공장치의 구성은 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하기 위한 동작을 수행한다.
도 8을 참조하면, 통신부(810)는 유선 또는 무선 자원을 이용하여 외부 장치와 유선 또는 무선 링크를 설정하고, 상기 설정된 링크를 통해 상기 외부 장치와의 정보를 교환한다.
만약 상기 통신부(810)가 분산 소형 기지국에 위치한다면, 상기 통신부(810)는 무선 자원을 이용하여 사용자 단말들과 무선 링크를 설정하고, 상기 설정된 무선 링크를 통해 상기 사용자 단말들과의 정보를 교환한다. 그리고 상기 통신부(810)는 유선 자원을 이용하여 CMU와 유선 링크를 설정하고, 상기 설정된 유선 링크를 통해 상기 CMU와의 정보를 교환한다.
일 예로 상기 분산 소형 기지국에 구비된 통신부(810)는 사용자 단말들로부터 전송되는 기준 신호, 피드백 정보 등을 수신하거나 상기 사용자 단말들로 사용자 할당 통보 및 기준신호, 피드백 비트 할당 정보 (피드백 할당량에 관한 정보) 등을 송신한다. 그리고 상기 통신부(810)는 사용자 단말 별 경로 손실과 사용자 특성에 관한 정보를 CMU로 송신하거나 상기 CMU로부터 단말 선택 정보와 피드백 할당 정보를 수신한다.
하지만 상기 통신부(810)가 CMU에 위치한다면, 상기 통신부(810)는 유선 자원을 이용하여 분산 소형 기지국들과 유선 링크를 설정하고, 상기 설정한 유선 링크를 통해 상기 분산 소형 기지국들과의 정보를 교환한다.
일 예로 상기 CMU에 구비된 통신부(810)는 분산 소형 기지국들로부터 전송되는 사용자 단말 별 경로 손실과 사용자 특성에 관한 정보 또는 단말 선택 정보를 수신하거나 단말 선택 정보와 피드백 할당 정보를 상기 분산 소형 기지국들로 송신한다.
계산부(820)는 모든 분산 소형 기지국들로부터 수집된 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 기반으로 분산 소형 기지국에서 서비스할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말 각각에 대한 피드백 할당량을 계산한다.
예컨대 상기 계산부(820)는 임의의 가상 셀에서 할당 가능한 전체 피드백 비트 수의 한도 내에서 상기 임의의 가상 셀에 위치하는 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 고려할 때, 상기 임의의 가상 셀에서 최대 전송 속도를 제공할 수 있도록, 상기 가상 셀에 위치하는 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택한다.
그리고 상기 계산부(820)는 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 상기 피드백 할당량으로 계산한다.
일 예로 상기 계산부(820)는 해당 사용자 단말에 대해 제공할 서비스 품질에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정할 수 있다.
다른 예로 상기 계산부(820)는 해당 사용자 단말에서 서비스 받고자 하는 데이터의 속성에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로 상기 계산부(820)는 해당 사용자 단말에 무선 통신 서비스를 위해 구비하고 있는 큐 (queue)의 크기에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정할 수도 있다.
상기 계산부(820)는 분산 소형 기지국을 위해 선택한 사용자 단말에 관한 정보 (단말 할당 정보)와, 상기 선택한 사용자 단말 각각에 대해 계산한 피드백 할당량에 관한 정보 (피드백 할당 정보)를 상기 통신부(810)를 통해 사용자 단말로 제공하거나 해당 분산 소형 기지국으로 제공한다.
상술한 바를 위해, 상기 계산부(820)는 CMU와 분산 소형 기지국 중 어디에 위치하는지에 따라 다른 동작에 의해 동일한 목적을 달성할 수 있다.
먼저 계산부(820)가 CMU에 위치하는 경우, 상기 계산부(820)는 통신부(810)를 통해 모든 분산 소형 기지국들로부터 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 수집할 수 있다. 상기 계산부(820)는 상기 수집한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 고려하여 각 분산 소형 기지국에서 서비스할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말 별로 피드백 할당량을 계산한다. 상기 계산부(820)는 분산 소형 기지국 별로 선택한 사용자 단말에 관한 정보 (단말 할당 정보)와, 상기 선택한 사용자 단말에 대해 계산한 피드백 할당량에 관한 정보 (피드백 할당 정보)를 상기 통신부(810)를 통해 해당 분산 소형 기지국으로 제공한다.
다음으로 계산부(820)가 분산 소형 기지국에 위치하는 경우, 상기 계산부(820)는 상기 분산 소형 기지국과 링크를 설정하고 있는 사용자 단말들을 사용자 타입에 의해 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 분류한 각 그룹에서 요구하는 데이터 전송률을 결정한다.
상기 계산부(820)는 상기 통신부(810)를 통해 사용자 단말들로부터 수신한 기준 신호에 의해 각 사용자 단말의 경로 손실을 측정한다. 또한 상기 계산부(820)는 상기 통신부(810)를 통해 다른 분산 소형 기지국들에 의해 측정된 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 수집한다.
상기 계산부(820)는 자신이 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성과, 상기 다른 분산 소형 기지국들로부터 수집한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 함께 고려하여 자신이 서비스할 적어도 하나의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 사용자 단말 별로 피드백 할당량을 계산한다. 상기 계산부(820)는 선택한 사용자 단말에 관한 정보 (단말 할당 정보)와, 상기 선택한 사용자 단말에 대해 계산한 피드백 할당량에 관한 정보 (피드백 할당 정보)를 상기 통신부(810)를 통해 사용자 단말들로 제공한다.
상기 계산부(820)가 사용자 단말을 선택하거나 피드백 할당량을 계산하기 위해 고려하는 사용자 특성은 앞서 정의된 바와 같이 사용자 타입에 의해 사용자 단말들을 분류한 각 그룹에서 요구하는 데이터 전송률이 될 수 있다.
상술한 바에서 확인된 바와 같이 본 발명의 실시 예를 위해서는 분산 소형 기지국에서 서비스할 사용자 단말의 선택 및 성기 선택된 사용자 단말을 위한 피드백 비트를 할당하는 방안이 마련되어야 할 것이다. 즉 VCN 시스템에서 일정량의 피드백 비트를 사용자 단말에게 할당하여 얻을 수 있는 이득을 최대화할 수 있도록, 가상 셀 형성 및 피드백 할당을 동시에 수행할 수 있는 방안이 제안되어야 한다.
하기 설명에서는 편의를 위해, ‘사용자 (User)’라는 용어로 통일하여 사용하나, 여기서 ‘사용자 (User)’는 ‘사용자 단말’을 대신하는 의미가 될 수 있음에 유념하여야 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서 사용자의 선택과 피드백 비트 할당을 동시에 수행하는 일 예를 보이고 있다. 도 9에서는 하나의 분산 소형 기지국이 네 명의 사용자에 상응한 사용자 단말들과 링크를 설정한 상황에서 총 8 비트의 피드백 비트들을 순차적으로 할당하는 것을 가정한다.
도 9를 참조하면, 네 명의 사용자들 (User 1, 2, 3, 4) 각각은 서로 다른 특성에 의해 분류되었다. 즉 네 명의 사용자들 각각은 서비스 형태 또는 사용자 속성 등을 고려하여 결정된 제한 속도 (최대 전송 속도, Max Rate)가 서로 상이하다. 예컨대 상기 네 명의 사용자들은 제한 속도가 높은 순서에 의해 나열하면, 제1사용자 (User 1), 제4사용자 (User 4), 제2사용자 (User 2), 제3사용자 (User 3)이 된다.
그리고 상기 각 사용자에 대해 결정된 제한 속도를 얻기 위해 요구되는 피드백 비트의 수도 서로 상이하다. 또한 하나의 피드백 비트로 인해, 각 사용자가 얻을 수 있는 데이터 전송률의 증가 폭이 다르다. 뿐만 아니라 피드백 없이 기본적으로 얻을 수 있는 데이터 전송률의 증가 폭 또한 사용자마다 서로 다르다.
따라서 피드백 비트를 순차적으로 할당할 때, 순차적으로 선택된 하나의 피드백 비트를 어느 사용자에게 할당하는 것이 가장 많은 전송률 상승을 얻을 수 있는지를 고려하는 것이 바람직하다.
상기한 피드백 할당 룰에 의해 전체 8 비트의 피드백 비트들을 순차적으로 할당하면, 상기 8 비트의 전체 피드백 비트들은 도면에 부여된 인덱스의 순서에 따라 할당될 것이다. 즉 첫 번째와 두 번째 피드백 비트는 제1사용자에게 할당되고, 세 번째 피드백 비트는 제4사용자에게 할당되며, 네 번째 피드백 비트는 제3사용자에게 할당되고, 다섯 번째 피드백 비트는 제4사용자에게 할당된다. 그리고 여섯 번째와 일곱 번째 피드백 비트는 제2사용자에게 할당되며, 마지막 여덟 번째 피드백 비트는 제4사용자에게 할당된다.
상술한 바에 따라 모든 피드백 비트들을 할당할 시, 제1사용자에게 두 비트, 제2사용자에게 2비트, 제3사용자에게 한 비트, 제4사용자에게 세 비트가 할당되었음을 확인할 수 있다. 해당 예에서는 모든 사용자들에게 피드백 비트가 할당되었다. 이는 모든 사용자 단말들이 선택되었음을 의미한다. 하지만 특정 사용자 단말이 피드백 비트의 할당으로 인한 데이터 전송률 증가 폭이 상대적으로 낮을 시에는 상기 특정 사용자 단말에 대해서는 피드백 비트가 할당되지 않을 것이다. 이 경우 상기 특정 사용자 단말은 서비스를 위해 선택되지 않은 것으로 간주될 수 있다.
정리하면, 하나의 피드백 비트를 할당하기 위한 시점에서 가장 데이터 전송률의 증가 폭이 큰 사용자에게 해당 피드백 비트를 할당한다. 이는 VCN 시스템에서 일정량의 피드백 비트를 사용자 단말들을 대상으로 한 비트씩 할당해 나감으로써, 일정한 피드백 비트로 얻을 수 있는 이득을 최대화시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 VCN 시스템에서 사용자의 선택과 피드백 비트 할당을 동시에 수행하는 다른 예를 보이고 있다. 도 10에서는 두 개의 분산 소형 기지국이 다섯 명의 사용자에 상응한 사용자 단말들과 링크를 공유하는 상황에서 총 11 비트의 피드백 비트들을 순차적으로 할당하는 것을 가정한다.
도 10을 참조하면, 총 11 비트의 피드백 비트들을 순차적으로 선택하고, 상기 하나의 비트를 선택한 시점에서 해당 피드백 비트를 어느 분산 소형 기지국에서 어떠한 사용자가 사용하도록 하는 것이 가장 큰 데이터 전송률의 상승 폭을 얻을 수 있는지를 결정한다. 그리고 상기 결정에 의해 선택된 분산 소형 기지국에서 선택된 사용자가 피드백 정보의 전송을 위해 해당 피드백 비트를 사용하도록 할당한다. 단지 각 사용자에 대한 피드백 비트 할당은 하나의 분산 소형 기지국에 한해 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대 제1사용자에 대해서는 제1분산 소형 기지국에서 만 사용할 수 있도록 피드백 비트들을 할당하고, 제2사용자에 대해서는 제2분산 소형 기지국에서 만 사용할 수 있도록 피드백 비트들을 할당한다.
그 일 예로 11 번째 피드백 비트를 할당할 시에 제2분산 소형 기지국에서 제2사용자에게 할당하는 것보다 제3사용자에게 할당하는 것이 데이터 전송률의 상승 폭에 있어서는 유리하다. 하지만 이미 제3사용자에 대한 피드백 비트들은 제1분산 소형 기지국에서 사용될 수 있도록 할당된 상황이므로, 차선으로써 제2분산 소형 기지국에서 제2사용자에게 할당하는 것으로 결정된다.
결과적으로 피드백 비트 할당이 끝났을 때, 제1분산 소형 기지국에서는 제1사용자와 제3사용자가 선택되었고, 상기 선택된 제1 및 제3사용자에 대해서는 2 비트와 3 비트의 피드백 비트가 할당되었다. 그리고 제2분산 소형 기지국에서는 제2사용자와 제4사용자가 선택되었고, 상기 선택된 제2사용자와 제4사용자에 대해서는 4 비트와 2 비트의 피드백 비트가 할당되었다.
다른 예로 각 분산 소형 기지국에 대해 할당할 총 피드백 비트 수가 미리 설정될 수도 있다. 즉 제1분산 소형 기지국에게 5 비트의 피드백 비트들을 할당하고, 제1분산 소형 기지국에게 6 비트의 피드백 비트들을 할당하는 것으로 미리 설정할 수 있다. 이 경우에는 가장 큰 데이터 전송률 증가를 얻도록 피드백 비트를 순차적으로 할당하는 중, 제1분산 소형 기지국 또는 제2분산 소형 기지국에 대해 미리 설정된 피드백 비트 수가 할당되었다면, 해당 분산 소형 기지국에 대해서는 더 이상 피드백 비트를 할당하지 않는다. 즉 특정 분산 소형 기지국에 미리 설정된 비트 수의 피드백 비트 할당이 완료될 시, 남은 피드백 비트는 나머지 분산 소형 기지국을 대상으로만 할당을 계속한다.
상술한 예시와 같이 피드백 비트를 할당하는 방안을 일반화시켜 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서는 사용자 단말들이 SINR에 따라 각 분산 소형 기지국에 결합 (association)된 후, 각 분산 소형 기지국이 자신과 결합한 적어도 하나의 사용자 단말에게 피드백 비트를 할당함을 가정한다.
여기서 분산 소형 기지국은 N 개 있고, 사용자 단말은 총 K 개임을 가정한다. 그러면 k 번째 사용자 단말이 n 번째 분산 소형 기지국으로부터 서비스를 받기 위해, bk 비트의 피드백 비트를 할당 받음으로써, 얻을 수 있는 전송 속도는 하기 <수학식 1>로 정의된다.
Figure 112013059900023-pat00001
여기서 h kn은 k 번째 사용자 단말과 n 번째 분산 소형 기지국 간의 채널 특성을 나타내고,
Figure 112013059900023-pat00002
는 k 번째 사용자 단말이 n 번째 분산 소형 기지국으로부터 겪는 경로 손실을 나타내고,
Figure 112013059900023-pat00003
는 k 번째 사용자 단말이 겪는 n 번째 분산 소형 기지국으로부터 서비스 받을 때 받는 평균적인 간섭의 세기를 나타내며, v kn는 n 번째 분산 소형 기지국이 k 번째 사용자 단말을 위하여 사용하는 빔-포밍 벡터를 나타낸다.
만약 k 번째 사용자 단말이 필요로 하는 전송 속도를 각각
Figure 112013059900023-pat00004
라고 가정할 때, 구해야 할 피드백 할당은 하기 <수학식 2>에서 보이고 있는 문제로부터 얻어진다.
Figure 112013059900023-pat00005
상기 <수학식 2>에 의해 정의되는 피드백 할당을 위해 해결하여야 하는 문제는 바로 풀기 어렵다. 따라서 k 번째 사용자 단말이 n 번째 분산 소형 기지국으로부터 서비스 받을 때, 피드백으로 인한 전송 속도의 손실에 대한 상한 치 (upper bound)는 하기 <수학식 3>에 의해 구할 수 있다.
Figure 112013059900023-pat00006
여기서 k 번째 사용자 단말이 n번째 분산 소형 기지국으로부터 서비스 받을 때, 평균적으로 얻을 수 있는 SINR은
Figure 112013059900023-pat00007
에 의해 정의될 수 있다.
상기 <수학식 3>에 의한 결과를 사용하여 각 사용자 단말이 얻을 수 있는 데이터 전송률의 하한 치 (lower bound)는 하기 <수학식 4>에 의해 구할 수 있다.
Figure 112013059900023-pat00008
상기 <수학식 3>과 상기 <수학식 4>를 이용하면, 상기 <수학식 2>에서의 문제는 하기 <수학식 5>와 같이 변형함으로써, 피드백 할당 문제를 풀 수 있게 된다.
Figure 112013059900023-pat00009
상기 <수학식 5>에서
Figure 112013059900023-pat00010
가 피드백 비트 수의 오목 (concave) 함수인 단조 증가 함수로 주어지므로, 이 속성을 이용하여 순차적 피드백 할당 기법을 제안할 수 있다.
예컨대 상기 순차적 피드백 할당 기법은 사용자 단말들에게 피드백 비트를 1 비트씩 증가시키면서 피드백 비트를 할당하는 방법이다. 각 사용자 단말의 경로 손실에 따라 사용자 단말을 1 비트씩 증가시키면서 얻을 수 있는 사용자 단말의 전송 속도는 앞에서 서술하였듯이 하기 <수학식 6>과 같이 근사화 시킬 수 있다.
Figure 112013059900023-pat00011
상기 <수학식 6>은 피드백 비트의 함수로서 쉽게 도출될 수 있다.
이를 이용하여 각 분산 소형 기지국에서 사용자 단말에게 1 비트씩 추가로 할당하였을 때, 각 사용자 단말이 얻을 수 있는 데이터 전송 율의 증가 량을 구할 수 있다. 따라서 1 비트씩 추가로 피드백 비트를 할당하였을 때 얻어지는 성능의 증가 량을 비교해가면서 피드백 비트를 할당하게 된다. 이 때 각 사용자 단말은 일정 수준의 전송 속도 이상을 얻을 수 없게 되므로, 일정량 이상의 피드백을 할당하면 더 이상 추가로 피드백 비트를 할당하여도 전송 속도의 이득이 없는 것을 알 수 있다.
다시 한번 강조하지만, 제안한 가상 셀 형성 및 피드백 기법은 일정량의 피드백 비트를 사용자에게 할당하여 얻을 수 있는 이득을 최대화할 수 있도록 가상 셀 형성 및 피드백 할당을 동시에 수행한다.
만약 어떤 분산 소형 기지국이 3 개의 사용자 단말 각각에 대한 경로 손실이 (1.85, 1.25, 1.65)이고, 사용자 단말 별 전송 속도 제한이 (6, 2, 1)이라고 가정한다. 이때, 제안한 방식에 의해 구해진 피드백 할당 결과는 하기 <표 2>와 같이 정리될 수 있다.
0~5 dB 6~7 dB 8 dB 9~15 dB 16 dB ~
Proposed FB
allocation		 (7,8,9) (7,9,8) (8,9,7) (8,10,6) (9,9,6)
상기 <표 2>에 의해 보여지고 있는 결과를 이용하여 구한 성능은 도 11에 의해 잘 보여지고 있다. 도 11에서 살펴볼 수 있듯이 제안한 방법이 기존에 동등한 분배 방식의 피드백 보다 더 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 변형에 의한 실시가 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 뿐만 아니라 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (20)

  1. 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 가상 셀 각각에서 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실들과 사용자 특성들의 공유에 의해, 임의의 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산하는 과정과,
    상기 선택된 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 상기 계산된 피드백 비트 수에 관한 정보를 제공하는 과정을 포함하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피드백 비트 수를 계산하는 과정은,
    상기 가상 셀 네트워크를 구성하는 중앙 관리 유닛이 상기 복수의 가상 셀들을 형성하는 분산 소형 기지국들 각각에 의해 측정된 사용자 단말 별 경로 손실들과 사용자 특성들을 수집하고,
    상기 수집한 경로 손실들과 사용자 특성들을 고려하여 각 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피드백 비트 수를 계산하는 과정은,
    상기 임의의 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국에서 다른 분산 소형 기지국이 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 수집하고,
    상기 수집한 경로 손실 및 사용자 특성과, 자신이 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 고려하여 자신이 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 특성은 상기 임의의 가상 셀에 위치하는 복수의 사용자 단말들을 사용자 타입에 의해 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 각 그룹에서 요구하는 데이터 전송률임을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 단말 별 경로 손실은 해당 사용자 단말에 의해 전송되는 기준 신호의 수신에 의해 측정됨을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 임의의 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국에서 기준 신호를 전송하고, 상기 임의의 가상 셀에 대해 선택된 하나 또는 복수의 사용자 단말로부터 상기 전송한 기준 신호를 기반으로 생성되어 할당된 피드백 비트 수로 양자화된 채널 정보를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 피드백 비트 수를 계산하는 과정은,
    상기 임의의 가상 셀에서 할당 가능한 전체 피드백 비트 수의 한도 내에서 상기 임의의 가상 셀에 위치하는 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 고려할 때, 상기 임의의 가상 셀에서 최대 전송 속도를 제공할 수 있도록, 상기 가상 셀에 위치하는 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하며,
    상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 상기 할당된 피드백 비트 수로 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수는 해당 사용자 단말에 대해 제공할 서비스 품질에 의해 결정됨을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수는 해당 사용자 단말에서 서비스 받고자 하는 데이터의 속성에 의해 결정됨을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수는 해당 사용자 단말에 무선 통신 서비스를 위해 구비하고 있는 큐 (queue)의 크기에 의해 결정됨을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공방법.
  11. 하나의 매크로 셀 내에 복수의 가상 셀들이 위치하는 가상 셀 네트워크 시스템에서 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국과 링크를 설정한 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 사용자 단말에 대해 무선 통신 서비스를 제공하는 장치에 있어서,
    상기 복수의 가상 셀 각각에서 사용자 단말 별로 측정된 경로 손실들과 사용자 특성들의 공유에 의해, 임의의 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산하는 계산부와,
    상기 선택된 적어도 하나의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 상기 계산된 피드백 비트 수에 관한 정보를 제공하는 통신부를 포함하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 계산부는,
    상기 가상 셀 네트워크를 구성하는 중앙 관리 유닛이 상기 복수의 가상 셀들을 형성하는 분산 소형 기지국들 각각에 의해 측정된 사용자 단말 별 경로 손실들과 사용자 특성들을 수집하고,
    상기 수집한 경로 손실들과 사용자 특성들을 고려하여 각 가상 셀에서 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 계산부는,
    상기 임의의 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국에서 다른 분산 소형 기지국이 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 수집하고,
    상기 수집한 경로 손실 및 사용자 특성과, 자신이 측정한 사용자 단말 별 경로 손실 및 사용자 특성을 고려하여 자신이 무선 통신 서비스를 제공할 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하고, 상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말 각각에 대해 할당되는 피드백 비트 수를 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 특성은 상기 임의의 가상 셀에 위치하는 복수의 사용자 단말들을 사용자 타입에 의해 복수의 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 각 그룹에서 요구하는 데이터 전송률임을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계산부는, 해당 사용자 단말에 의해 전송되는 기준 신호의 수신에 의해 상기 사용자 단말 별 경로 손실을 측정함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 통신부는,
    상기 임의의 가상 셀을 형성하는 분산 소형 기지국에서 기준 신호를 전송하고, 상기 임의의 가상 셀에 대해 선택된 하나 또는 복수의 사용자 단말로부터 상기 전송한 기준 신호를 기반으로 생성되어 할당된 피드백 비트 수로 양자화된 채널 정보를 수신함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  17. 제11항에 있어서, 상기 계산부는,
    상기 임의의 가상 셀에서 할당 가능한 전체 피드백 비트 수의 한도 내에서 상기 임의의 가상 셀에 위치하는 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 고려할 때, 상기 임의의 가상 셀에서 최대 전송 속도를 제공할 수 있도록, 상기 가상 셀에 위치하는 사용자 단말들 중 하나 또는 복수의 사용자 단말을 선택하며,
    상기 선택한 하나 또는 복수의 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 상기 할당된 피드백 비트 수로 계산함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 계산부는, 해당 사용자 단말에 대해 제공할 서비스 품질에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 계산부는, 해당 사용자 단말에서 서비스 받고자 하는 데이터의 속성에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 계산부는, 해당 사용자 단말에 무선 통신 서비스를 위해 구비하고 있는 큐 (queue)의 크기에 의해 상기 각 사용자 단말이 요구하는 최대 전송 속도를 지원하기 위한 요구 피드백 비트 수를 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 서비스 제공장치.
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