KR102117750B1 - Method and system for setting cell coverage based on blockage-aware - Google Patents

Method and system for setting cell coverage based on blockage-aware Download PDF

Info

Publication number
KR102117750B1
KR102117750B1 KR1020180042368A KR20180042368A KR102117750B1 KR 102117750 B1 KR102117750 B1 KR 102117750B1 KR 1020180042368 A KR1020180042368 A KR 1020180042368A KR 20180042368 A KR20180042368 A KR 20180042368A KR 102117750 B1 KR102117750 B1 KR 102117750B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base station
directional
obstacle
cell coverage
user terminal
Prior art date
Application number
KR1020180042368A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190103909A (en
Inventor
김성륜
김승환
Original Assignee
연세대학교 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 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Publication of KR20190103909A publication Critical patent/KR20190103909A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102117750B1 publication Critical patent/KR102117750B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24Cell structures
    • H04W16/28Cell structures using beam steering
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02Arrangements for optimising operational condition

Abstract

장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명은 장애물에 의해 블로킹되기 쉬운 밀리미터파의 특성을 역으로 이용하여 다수의 기지국에서 방사되는 빔간 간섭을 방지하고, 전송 속도를 향상시킬 수 있다. 또한 다수의 사용자가 밀집되기 쉬운 건물 주변의 기지국이 건물 방향으로만 셀 커버리지를 설정함으로써, 각 기지국의 부하를 균등하게 조절할 수 있다. 뿐만 아니라, 다수의 기지국 중 장애물 방향으로 선택된 기지국에 의해 설정되는 셀 커버리지의 크기를 결정하는 방법을 제공하여, 각각의 기지국의 셀 커버리지를 용이하게 조절할 수 있다.Provides a method and system for setting obstacle-based cell coverage. The present invention can prevent inter-beam interference emitted from a plurality of base stations by using the characteristics of millimeter waves that are easily blocked by obstacles, and improve the transmission speed. In addition, the base station around the building where multiple users are likely to be densely set the cell coverage only in the direction of the building, so that the load of each base station can be equally adjusted. In addition, by providing a method for determining the size of the cell coverage set by the base station selected in the obstacle direction among the plurality of base stations, it is possible to easily adjust the cell coverage of each base station.

Figure R1020180042368
Figure R1020180042368

Description

장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR SETTING CELL COVERAGE BASED ON BLOCKAGE-AWARE}METHOD AND SYSTEM FOR SETTING CELL COVERAGE BASED ON BLOCKAGE-AWARE}

본 발명은 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 밀리미터파 네트워크에서 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cell coverage setting method and system, and more particularly, to an obstacle recognition-based cell coverage setting method and system in a millimeter wave network.

이동 통신 기술의 발전으로 인해 기존에 비해 다양한 서비스가 모바일 기기를 통해 제공되고 있으나, 더욱 다양한 서비스와 높은 서비스 품질에 대한 요구가 증대되고 있다. 이로 인해 모바일 데이터 사용량이 급속도로 증가되고 있으며, 기존의 이동 통신 시스템에서 이용하는 주파수 대역으로는 요구되는 서비스 품질을 만족시키기 어려워지고 있는 실정이다.Due to the development of mobile communication technology, various services are provided through mobile devices, but the demand for more various services and high service quality is increasing. Due to this, mobile data usage is rapidly increasing, and it is difficult to satisfy the required service quality with the frequency band used in the existing mobile communication system.

이에 최근에는 이동 통신 기술에 밀리미터파(millimeter-wave)를 이용하는 기술이 연구되고 있다. 이동 통신 시스템이 밀리미터파를 이용하는 경우, 6GHz 주파수를 이용하는 기존의 이동통신에 비해 20 ~ 100배 큰 대역폭으로 1000 배의 전송 속도 증가를 가져올 수 있다.Accordingly, recently, a technique using a millimeter-wave in mobile communication technology has been studied. When a mobile communication system uses millimeter wave, a transmission speed increase of 1000 times can be obtained with a bandwidth of 20 to 100 times larger than that of a conventional mobile communication using a 6 GHz frequency.

그러나 밀리미터파는 고주파 신호의 특성 상 경로 손실(Path Loss)로 인한 감쇠가 커서 신호의 도달 거리가 짧으며, 특히 인체나 건물과 같은 장애물에 의해 신호가 블로킹(blocking)되기 쉽다는 한계가 있다. 이로 인해 개별 기지국(Base Station: BS)이 사용자 단말(user equipment: UE)로 서비스를 제공할 수 있는 거리가 짧아 커버리지(Coverage)가 좁다는 단점이 있다.However, the millimeter wave has a limitation that a signal is easily blocked by an obstacle such as a human body or a building due to a large attenuation due to path loss due to the characteristics of a high frequency signal. Due to this, there is a disadvantage that the coverage is narrow due to a short distance that an individual base station (BS) can provide a service to a user equipment (UE).

이러한 밀리미터파를 이용하는 이동 통신 시스템의 단점을 극복하기 위해 최근에는 소형 기지국을 다수로 설치하고, 소형 기지국 각각이 빔 포밍 기법을 적용하여 빔의 메인 로브(beam main lobe)를 좁게 형성하도록 함으로써, 빔의 도달 거리를 향상시키는 기법이 연구되고 있다. 즉 지향성을 높여 소형 셀의 커버리지를 보완하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 이러한 기법은 빔의 도달 거리의 증가로 인해, 인접한 소형 기지국에서 방사된 빔과 중첩되는 영역을 발생시킬 수 있어, 간섭(Interference)이 발생할 수 있다. 빔간 간섭이 발생하면 SINR(Signal to Interference Noise Ratio)이 감소하여 통신 성능이 감소하는 문제가 있다.In order to overcome the shortcomings of the mobile communication system using the millimeter wave, a number of small base stations are recently installed, and each of the small base stations applies a beamforming technique to form a narrow beam main lobe, thereby forming a beam. Techniques for improving the reach of are being studied. That is, a method of supplementing the coverage of the small cell by increasing the directivity has been studied. However, such a technique may generate an area overlapping with a beam emitted from an adjacent small base station due to an increase in a beam's reach, and interference may occur. When inter-beam interference occurs, a signal to interference noise ratio (SINR) decreases and communication performance decreases.

만일 모든 기지국 각각이 상호 상태를 인지한다면, 빔간 간섭을 회피할 수 있도록 빔을 형성하거나 채널을 변경하는 등의 제어를 할 수 있으나, 이를 위해서는 대량의 정보 교환을 위한 백홀 용량과 함께 매우 복잡한 연산을 요구하여, 소형 기지국에 적용하기에는 한계가 있다.If each base station recognizes the mutual state, it is possible to control such as forming a beam or changing a channel so as to avoid inter-beam interference, but for this, a very complex operation is performed with a backhaul capacity for a large amount of information exchange. Requested, there is a limit to apply to a small base station.

한국 등록 특허 제10-1675688호 (2016.11.07 등록)Korean Registered Patent No. 10-1675688 (Registered on Nov. 7, 2016)

본 발명의 목적은 장애물에 의해 블로킹되기 쉬운 밀리미터파의 특성을 역으로 이용하여 빔간 간섭을 방지하고, 전송 속도를 향상시킬 수 있는 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an obstacle recognition-based cell coverage setting method and system capable of preventing inter-beam interference and improving transmission speed by using the characteristics of millimeter waves that are easily blocked by obstacles.

본 발명의 다른 목적은 다수의 사용자가 밀집되기 쉬운 건물에 인접한 기지국이 건물 방향으로 빔을 포밍하여 방사하도록 하여, 다수의 기지국 각각의 부하를 균등하게 조절할 수 있는 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a method and system for establishing a cell coverage based on obstacle recognition that enables a base station adjacent to a building where multiple users are likely to be densely formed to emit and radiate a beam in the direction of the building, so as to equally control the load of each of the plurality of base stations. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 장애물의 크기 및 장애물 주변의 단말 상태에 따라 다수의 기지국 중 장애물 방향으로 빔을 방사할 기지국을 선택하고, 선택된 기지국에 의해 방사될 빔의 폭을 결정할 수 있는 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to select a base station to radiate a beam in the direction of the obstacle among a plurality of base stations according to the size of the obstacle and the state of the terminal around the obstacle obstacle recognition base that can determine the width of the beam to be emitted by the selected base station It is to provide a method and system for setting cell coverage.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커버리지 설정 방법은 다수의 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서, 미리 저장된 기지국 위치와 장애물의 위치 및 크기 정보를 이용하여, 상기 다수의 기지국 중 상기 장애물로부터 기설정된 범위 이내의 포함되는 후보 지향성 기지국을 판별하는 단계, 및 상기 후보 지향성 기지국 중 적어도 하나는 상기 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정하고, 설정된 셀 커버리지 내의 상기 사용자 단말과 통신을 수행하는 지향성 기지국으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object in a mobile communication system including a plurality of base stations, using the pre-stored base station position and the location and size information of the obstacle, the plurality of base stations Determining a candidate directional base station included within a predetermined range from the obstacle, and at least one of the candidate directional base stations sets cell coverage in the obstacle direction and performs communication with the user terminal in the set cell coverage And selecting as a directional base station.

상기 후보 지향성 기지국을 판별하는 단계는 상기 장애물의 전체 길이 중 상기 지향성 기지국에서 방사된 빔이 조사될 범위를 지정하기 위한 지향성 바이어스를 설정하는 단계, 및 상기 다수의 기지국 중 상기 장애물로부터 상기 지향성 바이어스에 대응하는 범위 이내의 적어도 하나의 기지국을 후보 지향성 기지국으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining the candidate directional base station includes setting a directional bias for designating a range to which a beam emitted from the directional base station is radiated among the entire length of the obstacle, and the directional bias from the obstacle among the plurality of base stations. And selecting at least one base station within a corresponding range as a candidate directional base station.

상기 지향성 기지국으로 선택하는 단계는 상기 적어도 하나의 후보 지향성 기지국 전체가 상기 지향성 기지국으로 동작하는 경우에 상기 사용자 단말의 통신 성공 확률을 나타내는 SIR 커버리지를 계산하는 단계, 상기 SIR 커버리지가 기설정된 문턱값 이상이면, 상기 사용자 단말의 전송 속도를 최대화하는 최적 지향성 바이어스를 계산하는 단계, 상기 후보 지향성 기지국 각각이 상기 최적 지향성 바이어스에 대응하는 조향각을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 조향각이 각 후보 지향성 기지국의 기설정된 최소 조향각 이상이면, 상기 후보 지향성 기지국을 지향성 기지국으로 선택하고, 상기 계산된 조향각에 따라 셀 커버리지를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.The selecting of the directional base station includes calculating SIR coverage indicating a probability of communication success of the user terminal when all of the at least one candidate directional base station operates as the directional base station, and the SIR coverage is equal to or greater than a preset threshold value. Calculating the optimal directional bias to maximize the transmission speed of the user terminal, calculating each of the candidate directional base stations with a steering angle corresponding to the optimal directional bias, and calculating the steering angle of each candidate directional base station If it is equal to or greater than the set minimum steering angle, it may include selecting the candidate directional base station as a directional base station and setting cell coverage according to the calculated steering angle.

상기 지향성 기지국으로 선택하는 단계는 상기 SIR 커버리지가 문턱값 미만이면, 상기 지향성 바이어스를 변경하여 다시 후보 지향성 기지국을 선택하는 단계, 및 상기 계산된 조향각이 적어도 하나의 후보 지향성 기지국의 최소 조향각 미만이면, 최소 조향각 미만인 후보 지향성 기지국을 상기 후보 기지국에서 제외하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of selecting the directional base station may include selecting the candidate directional base station again by changing the directional bias if the SIR coverage is less than a threshold, and if the calculated steering angle is less than the minimum steering angle of at least one candidate directional base station, The method may further include excluding a candidate directional base station having a minimum steering angle from the candidate base station.

상기 다수의 기지국 중 상기 지향성 기지국으로 선택되지 않은 기지국은 장애물에 무관하게 전방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있는 전방향성 기지국으로 설정될 수 있다.A base station that is not selected as the directional base station among the plurality of base stations may be set as an omni-directional base station capable of beamforming in all directions regardless of an obstacle.

상기 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법은 상기 적어도 하나의 지향성 기지국이 상기 기준 신호를 송신하는 단계, 상기 사용자 단말로부터 상기 기준 신호에 대응하는 파일럿 신호가 수신하는 지향성 기지국이 상기 사용자 단말과 통신하는 단계, 상기 다수의 기지국 중 상기 적어도 하나의 지향성 기지국을 제외한 전방향성 기지국이 상기 기준 신호를 수신하지 못한 사용자 단말로부터 송신되는 역파일럿 신호를 수신하는 단계, 상기 역파일럿 신호를 수신한 상기 전방향성 기지국이 상기 사용자 단말로 응신 신호를 송신하는 단계, 및 상기 사용자 단말로부터 상기 응신 신호에 대응하는 파일럿 신호를 수신하는 전방향성 기지국이 상기 사용자 단말과 통신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of setting the cell coverage based on obstacle recognition in the mobile communication system, the at least one directional base station transmits the reference signal, and the directional base station that receives a pilot signal corresponding to the reference signal from the user terminal communicates with the user terminal. Communicating, receiving an inverse pilot signal transmitted from a user terminal that has not received the reference signal by an omni-directional base station excluding the at least one directional base station among the plurality of base stations, and transmitting the inverse pilot signal The directional base station may further include transmitting an acknowledgment signal to the user terminal, and communicating with the user terminal by an omni-directional base station receiving a pilot signal corresponding to the acknowledgment signal from the user terminal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 시스템은 다수의 기지국 중 미리 저장된 기지국 위치와 장애물의 위치 및 크기 정보에 따라 선택되며, 장애물로부터 기설정된 범위 이내 배치되어, 상기 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정하고, 설정된 셀 커버리지 내의 사용자 단말과 통신을 수행하는 적어도 하나의 지향성 기지국, 및 상기 다수의 기지국 중 상기 지향성 기지국을 제외한 기지국으로서, 상기 지향성 기지국에 의해 설정된 셀 커버리지 외부의 사용자 단말과 통신을 수행하는 적어도 하나의 전방향성 기지국을 포함할 수 있다.The obstacle recognition-based cell coverage setting system according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is selected according to the pre-stored base station position and the position and size information of the obstacle among a plurality of base stations, and is arranged within a predetermined range from the obstacle , At least one directional base station that sets cell coverage in the obstacle direction and performs communication with a user terminal within the set cell coverage, and a cell coverage set by the directional base station as a base station excluding the directional base station among the plurality of base stations It may include at least one omni-directional base station for communicating with an external user terminal.

따라서, 본 발명의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법 및 시스템은 장애물에 의해 블로킹되기 쉬운 밀리미터파의 특성을 역으로 이용하여 다수의 기지국에서 방사되는 빔간 간섭을 방지하고, 전송 속도를 향상시킬 수 있다. 또한 다수의 사용자가 밀집되기 쉬운 건물 주변의 기지국이 건물 방향으로만 셀 커버리지를 설정하도록 함으로써, 각 기지국의 부하를 균등하게 조절할 수 있다. 뿐만 아니라, 다수의 기지국 중 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정할 기지국을 선택하고, 선택된 기지국에 의해 설정되는 셀 커버리지의 크기를 결정하는 방법을 제공하여, 각각의 기지국의 셀 커버리지를 용이하게 조절할 수 있다. 특히 다수의 빌딩이 밀집되어 있는 도심의 야외에서 간섭을 줄이고 전송 속도를 향상시켜 통신 성능을 향상시키는 셀 커버리지 설정 방법을 제공할 수 있다.Therefore, the obstacle recognition-based cell coverage setting method and system of the present invention can prevent inter-beam interference emitted from multiple base stations and improve transmission speed by using the characteristics of millimeter waves that are easily blocked by obstacles. In addition, by allowing a base station around a building where multiple users are likely to be concentrated to set cell coverage only in the direction of the building, the load of each base station can be equally adjusted. In addition, among a plurality of base stations, it is possible to easily adjust the cell coverage of each base station by selecting a base station to set cell coverage in an obstacle direction and determining a size of the cell coverage set by the selected base station. In particular, it is possible to provide a cell coverage setting method for improving communication performance by reducing interference and improving transmission speed in an outdoor area of a city center where many buildings are concentrated.

도1 및 도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도3 내지 도5 는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법에서 지향성 기지국의 선택에 따른 셀 커버리지의 변화를 나타내는 도면이다.
도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 바이어스의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도7 은 지향성 바이어스에 대응하는 지향성 기지국 선택 영역의 일예를 나타낸다.
도8 은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법에 따라 설정된 지향성 기지국 및 전방향 기지국이 사용자 단말과 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
1 and 2 are diagrams for explaining the concept of an obstacle recognition-based cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are diagrams illustrating a change in cell coverage according to selection of a directional base station in a method for setting a cell coverage based on obstacle recognition according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the definition of directional bias according to an embodiment of the present invention.
7 shows an example of a directional base station selection area corresponding to a directional bias.
8 shows a method for setting a cell coverage based on obstacle recognition according to an embodiment of the present invention.
9 illustrates a method in which a directional base station and an omni-directional base station set according to an obstacle recognition-based cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention communicate with a user terminal.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. And, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as "... part", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware. And software.

도1 및 도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.1 and 2 are diagrams for explaining the concept of an obstacle recognition-based cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도2 에서는 일예로 2개의 기지국(BS1, BS2)의 셀 커버리지내에 3개의 사용자 단말(UE1, UE2, UE3)이 위치하는 경우를 가정하여 도시하였다.1 and 2 illustrate, for example, a case in which three user terminals UE1, UE2, and UE3 are located in cell coverage of two base stations BS1 and BS2.

2개의 기지국(BS1, BS2)은 각각 미리 지정된 셀 커버리지 내에서 내에서 레퍼런스 신호를 송신한다. 이에 3개의 사용자 단말(UE1, UE2, UE3) 각각은 레퍼런스 신호를 수신하고, 수신된 레퍼런스 신호로부터 최대 수신 전력(Reference Signals Received Power: RSRP)을 송출한 기지국을 판별하여 판별된 기지국으로 연결 요청 메시지를 전송한다. 그리고 연결 요청 메시지를 수신한 기지국이 연결 요청 메시지를 전송한 사용자 단말로 채널 등의 자원을 할당하고, 이후 자원이 할당된 사용자 단말은 대응하는 기지국과 통신을 수행할 수 있다.The two base stations BS1 and BS2 each transmit a reference signal within within a predetermined cell coverage. Accordingly, each of the three user terminals (UE1, UE2, and UE3) receives a reference signal and determines a base station that has transmitted Reference Signals Received Power (RSRP) from the received reference signal to connect to the determined base station. To send. Then, the base station receiving the connection request message allocates resources such as a channel to the user terminal that has transmitted the connection request message, and then the user terminal to which the resource is allocated can communicate with the corresponding base station.

도1 을 참조하면, 제1 사용자 단말(UE1)이 제1 기지국(BS1)을 통해 통신을 수행하는 반면, 제2 사용자 단말(UE2)이 제2 기지국을 통신을 수행하는 경우, 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2) 각각은 제1 및 제2 사용자 단말(UE1, UE2)과 용이하게 통신을 수행할 수 있도록 사용자 단말 방향으로 빔을 포밍할 수 있다. 즉 제1 기지국(BS1)은 제1 사용자 단말(UE1) 방향으로 빔을 포밍하고, 제2 기지국(BS2)은 제2 사용자 단말(UE2) 방향으로 빔을 포밍할 수 있다.Referring to FIG. 1, when the first user terminal UE1 communicates through the first base station BS1, while the second user terminal UE2 communicates with the second base station, the first and first terminals Each of the two base stations BS1 and BS2 may form a beam in the direction of the user terminal to facilitate communication with the first and second user terminals UE1 and UE2. That is, the first base station BS1 may form a beam in the direction of the first user terminal UE1, and the second base station BS2 may form a beam in the direction of the second user terminal UE2.

이 경우, 도1 에 도시된 바와 같이, 제1 기지국(BS1)에서 방사된 빔이 제1 사용자 단말(UE1)을 지나 제2 사용자 단말(UE2)까지 도달할 수 있다. 즉 제2 사용자 단말(UE2)의 위치에서는 제1 기지국(BS1)에서 방사된 빔과 제2 기지국(BS2)에서 방사된 빔이 서로 중첩되고, 신호 간섭이 발생한다. 따라서 제2 사용자 단말(UE2)의 SINR(Signal to Interference Noise Ratio)이 크게 감소하게 된다.In this case, as shown in FIG. 1, the beam emitted from the first base station BS1 may pass through the first user terminal UE1 and reach the second user terminal UE2. That is, in the position of the second user terminal UE2, the beam emitted from the first base station BS1 and the beam emitted from the second base station BS2 overlap each other, and signal interference occurs. Accordingly, the signal to interference noise ratio (SINR) of the second user terminal UE2 is greatly reduced.

그러나 도2 에 도시된 바와 같이, 장애물(Blockage)(BLK)에 인접한 제1 기지국(BS1)이 장애물 방향만을 지향하도록 셀 커버리지가 제한된다면, 제1 기지국(BS1)과 제2 기지국(BS2)에서 방사되는 빔이 서로 중첩되는 영역이 발생되지 않아, 간섭을 회피할 수 있다. 또한 밀리미터파의 특성에 따라 제1 기지국(BS1)에서 방사된 빔은 장애물(BLK)을 투과하지 못하므로, 장애물(BLK) 맞은 편에 배치된 기지국(미도시)에서 방사되는 빔과의 간섭 또한 회피할 수 있다.However, as shown in Figure 2, if the cell coverage is limited so that the first base station (BS1) adjacent to the obstacle (Blockage) (BLK) is directed to only the obstacle direction, the first base station (BS1) and the second base station (BS2) An area where the emitted beams overlap each other is not generated, so that interference can be avoided. In addition, because the beam emitted from the first base station BS1 does not transmit the obstacle BLK according to the characteristics of the millimeter wave, interference with the beam emitted from the base station (not shown) disposed opposite the obstacle BLK also Can be avoided.

다만, 도2 에서와 같이, 제1 기지국(BS1)이 장애물 방향으로 고정된 셀 커버리지가 설정되면, 제1 기지국(BS1)은 제3 사용자 단말(UE3)과 통신을 수행할 수 있는 반면, 제1 사용자 단말(UE1)과는 통신을 수행할 수 없다. 따라서 제1 및 제2 사용자 단말(UE1, UE2)은 도1 과 달리, 모두 제2 기지국(BS2)과 통신을 수행해야 한다.However, as shown in FIG. 2, when the cell coverage fixed in the obstacle direction of the first base station BS1 is set, the first base station BS1 can communicate with the third user terminal UE3, whereas the 1 Communication with the user terminal UE1 cannot be performed. Therefore, the first and second user terminals UE1 and UE2 must communicate with the second base station BS2, unlike in FIG. 1.

제1 사용자 단말(UE1)에서 제1 기지국(BS1)과의 RSRP(Reference Signals Received Power)가 제2 기지국(BS2)과의 RSRP에 비해 더 크다는 점을 고려할 때, 비효율적인 것으로 판단할 수도 있다. 그러나 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)에서 방사된 빔에 의한 간섭이 발생하지 않으므로 SINR이 크게 감소하여, 결과적으로 제2 사용자 단말(UE2)뿐만 아니라 제1 사용자 단말(UE1)에도 더욱 안정적이고 효과적인 통신을 제공할 수 있다.Considering that the reference signal received power (RSRP) with the first base station (BS1) in the first user terminal (UE1) is greater than the RSRP with the second base station (BS2), it may be determined to be inefficient. However, since interference due to the beams emitted from the first and second base stations BS1 and BS2 does not occur, SINR is greatly reduced, and as a result, not only the second user terminal UE2 but also the first user terminal UE1 is more stable. And can provide effective communication.

한편, 도2 에서와 같이, 제1 기지국(BS1)이 장애물 방향으로 셀 커버리지가 고정되면, 전 방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있는 제2 기지국(BS2)의 셀 커버리지에 비해 제1 기지국(BS1)의 셀 커버리지의 크기가 매우 작게 된다. 즉 각 기지국(BS1, BS2)에 대응하는 셀 커버리지의 크기 차이가 크게 발생할 수 있다. 그러나 일반적으로 빌딩과 같은 장애물 주위에 상대적으로 다수의 사용자가 위치하는 반면, 그 외의 영역에는 상대적으로 소수의 사용자가 위치한다. 따라서 각 기지국(BS1, BS2)에 대응하는 셀 커버리지의 크기 차이에도 불구하고, 각 기지국(BS1, BS2)은 오히려 균등한 부하를 가질 수 있다. 즉 제1 기지국(BS1)에 집중되는 부하를 경감시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, when the cell coverage of the first base station BS1 is fixed in an obstacle direction, the first base station BS1 is compared to the cell coverage of the second base station BS2 capable of beamforming in all directions. ), the size of the cell coverage becomes very small. That is, a difference in size of cell coverage corresponding to each of the base stations BS1 and BS2 may occur. However, in general, a relatively large number of users are located around obstacles such as buildings, while a relatively small number of users are located in other areas. Therefore, despite the difference in the size of the cell coverage corresponding to each base station (BS1, BS2), each base station (BS1, BS2) can have a rather equal load. That is, the load concentrated on the first base station BS1 can be reduced.

도3 내지 도5 는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법에서 지향성 기지국의 선택에 따른 셀 커버리지의 변화를 나타내는 도면이다.3 to 5 are diagrams illustrating a change in cell coverage according to selection of a directional base station in a method for setting a cell coverage based on obstacle recognition according to an embodiment of the present invention.

도3 내지 도5 에서는 설명의 편의를 위해 3개의 기지국(BS1 ~ BS3)만을 도시하였으나, 다수의 기지국이 배치될 수 있다.3 to 5, for convenience of description, only three base stations BS1 to BS3 are shown, but a plurality of base stations may be arranged.

도3 은 모든 기지국(BS1 ~ BS3)이 전방향으로 사용자 단말과 통신을 수행하는 전방향성(omni-directional) 기지국(O-BS)으로 동작하는 경우의 셀 커버리지를 나타내고, 도4 는 제1 기지국(BS1)이 장애물 방향을 지향하여 사용자 단말과 통신을 수행하는 지향성(Directional) 기지국(D-BS)으로 동작하는 경우의 셀 커버리지를 나타낸다. 그리고 도5 는 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)이 장애물 방향을 지향하는 지향성 기지국(D-BS)으로 연계하여 동작하는 경우의 셀 커버리지를 나타낸다.FIG. 3 shows cell coverage when all base stations BS1 to BS3 operate as omni-directional base stations (O-BS) that communicate with user terminals in all directions, and FIG. 4 is a first base station Cell coverage when (BS1) operates as a directional base station (D-BS) that communicates with a user terminal in the direction of an obstacle. And Figure 5 shows the cell coverage when the first and second base stations (BS1, BS2) operates in conjunction with a directional base station (D-BS) that points the obstacle direction.

우선 도3 을 참조하면, 모든 기지국(BS1 ~ BS3)이 전방향성 기지국(O-BS)로 동작하므로, 다수의 기지국(BS1 ~ BS3) 각각은 장애물(BLK)과 무관하게 기지정된 셀 커버리지 내의 단말에 대해서 빔 포밍을 이용하여 통신을 수행한다. 그러나 이때 포밍된 빔은 다른 기지국의 셀 커버리지까지 방사될 수 있으며, 이로 인해 다른 기지국에서 방사된 빔과의 간섭이 발생할 수 있다.First, referring to FIG. 3, since all base stations BS1 to BS3 operate as omni-directional base stations (O-BS), each of a plurality of base stations BS1 to BS3 is a terminal within a cell coverage specified regardless of an obstacle BLK The communication is performed using beamforming. However, at this time, the formed beam may be radiated to the cell coverage of the other base station, which may cause interference with the beam emitted from the other base station.

도3 에서는 제1 기지국(BS1)에서 방사된 빔이 제2 기지국(BS2)의 셀 커버리지에 위치하는 사용자 단말(UE)에 도달되는 경우를 나타내었다. 이 경우, 제2 기지국(BS2)의 사용자 단말(UE) 중 일부는 빔간 간섭으로 인해 SINR이 크게 감소하게 되므로 통신 품질이 크게 낮아지게 된다.3 illustrates a case in which the beam emitted from the first base station BS1 reaches the user terminal UE located in the cell coverage of the second base station BS2. In this case, some of the user terminals (UE) of the second base station (BS2) due to the inter-beam interference is significantly reduced SINR, the communication quality is significantly lowered.

또한 빌딩과 같은 장애물(BLK) 주변에는 다수의 사용자가 위치하게 되는 경우가 많다. 특히 도심의 야외와 같은 경우, 사용자들이 도로나 공터에 비해 빌딩 주변에 밀집하여 위치하는 경우가 빈번하게 발생한다. 본 발명에서는 장애물(BLK)로부터 일정 거리(dc) 이내에 다수의 사용자가 집중되어 위치하는 영역을 사용자 집중 영역(User concentrated area)(An)이라 하고, 이외의 영역을 사용자 비집중 영역(User non-concentrated area)(Ar)이라 한다.In addition, many users are often located around obstacles such as buildings (BLK). In particular, in the case of the outdoors in the city, it is often the case that users are densely located around the building compared to roads or empty spaces. In the present invention, an area in which a large number of users are concentrated within a certain distance (dc) from an obstacle BLK is referred to as a user concentrated area (An), and other areas than a user non-concentrated area (User non- concentrated area) (Ar).

따라서 특정 기지국(도3 에서는 제1 기지국(BS1))의 셀 커버리지에 빌딩과 같은 장애물(BLK)이 배치된 경우, 해당 기지국이 통신해야 하는 사용자 단말(UE)의 수가 다른 기지국에 비해 매우 많다. 즉 특정 기지국의 부하가 다른 기지국에 비해 크게 증가된다.Accordingly, when an obstacle BLK such as a building is disposed in the cell coverage of a specific base station (the first base station BS1 in FIG. 3), the number of user terminals (UEs) that the base station must communicate with is very large compared to other base stations. That is, the load of a particular base station is significantly increased compared to other base stations.

이에 도4 에서는 3개의 기지국(BS1 ~ BS3) 중 제1 기지국(BS1)을 장애물(BLK) 방향만 지향하는 지향성 기지국(D-BS)으로 선택하고, 제1 기지국(BS1)이 장애물(BLK) 방향으로 지향하여 셀 커버리지를 구성하도록 한다. 즉 제1 기지국(BS1)은 장애물(BLK) 방향으로만 빔을 포밍한다. 따라서 제1 기지국(BS1)은 주로 장애물(BLK) 주변의 사용자 집중 영역(An)의 사용자 단말(UE)과 통신을 수행하게 되며, 부하가 경감된다.Accordingly, in FIG. 4, the first base station BS1 among the three base stations BS1 to BS3 is selected as a directional base station (D-BS) that only directs the obstacle BLK direction, and the first base station BS1 is the obstacle BLK. Directing in the direction to configure the cell coverage. That is, the first base station BS1 forms the beam only in the direction of the obstacle BLK. Therefore, the first base station BS1 mainly communicates with the user terminal UE in the user concentration area An around the obstacle BLK, and the load is reduced.

또한 밀리미터파는 상기한 바와 같이, 장애물(BLK)에 의해 블로킹될 수 있으므로, 주로 장애물(BLK)의 일면측의 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 사용자 단말(UE)과 통신을 수행하게 되고, 장애물(BLK)의 타면측의 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 사용자 단말(UE)에 대해서는 간섭을 발생시키지 않는다. 따라서 부하를 경감함과 동시에 다른 기지국에서 방사된 빔과 간섭을 발생하지 않는다.In addition, as described above, since the millimeter wave may be blocked by the obstacle BLK, communication with the user terminal UE located in the user concentration area An on one side of the obstacle BLK is mainly performed. No interference is generated with respect to the user terminal UE located in the user concentration area An on the other side of the (BLK). Therefore, it reduces the load and does not generate interference with beams emitted from other base stations.

다만 제1 기지국(BS1)이 장애물(BLK) 방향으로 지향하여 셀을 구성하는 경우, 도3 에 비해 제1 기지국(BS1)의 셀 커버리지의 크기가 작아지게 되며, 이로 인해 특정 위치의 사용자 단말이 통신 서비스를 제공받지 못하는 네트워크 커버리지 홀(network coverage hole)이 발생할 수 있다.However, when the first base station BS1 configures the cell by pointing in the direction of the obstacle BLK, the size of the cell coverage of the first base station BS1 is smaller than that of FIG. 3, which causes the user terminal at a specific location to A network coverage hole that does not receive communication service may occur.

이에 본 발명에서는 다른 기지국(BS2, BS3)들이 제1 기지국(BS1)에서 축소된 셀 커버리지로 셀 커버리지를 확장할 수 있도록 함으로써, 네트워크 커버리지 홀이 발생되는 것을 방지한다. 네트워크 커버리지 홀의 발생을 방지하는 상세한 방법은 후술하도록 한다.Accordingly, in the present invention, by allowing other base stations BS2 and BS3 to expand the cell coverage from the first base station BS1 to the reduced cell coverage, network coverage holes are prevented from occurring. A detailed method for preventing the occurrence of network coverage holes will be described later.

한편, 도4 를 다시 참조하면, 제1 기지국(BS1)이 지향성 기지국(D-BS)으로서, 장애물(BLK) 방향으로의 셀 커버리지를 형성함에도 제1 기지국(BS1)의 셀 커버리지 내의 사용자 단말(UE) 수가 다른 기지국(BS2, BS3)에 비해 많다. 즉 제1 기지국(BS1)의 부하가 여전이 높다는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 4 again, the first base station BS1 is a directional base station (D-BS), even though forming the cell coverage in the direction of the obstacle BLK, the user terminal in the cell coverage of the first base station BS1 ( The number of UEs is higher than that of other base stations (BS2, BS3). That is, it can be seen that the load of the first base station BS1 is still high.

이에 도5 에서는 제1 기지국(BS1)뿐만 아니라 제2 기지국(BS2) 또한 장애물(BLK) 방향으로 지향하는 지향성 기지국(D-BS)으로 선택한다. 따라서 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)이 모두 지향성 기지국(D-BS)으로서 장애물(BLK) 방향으로 셀 커버리지를 형성한다.Accordingly, in FIG. 5, not only the first base station BS1 but also the second base station BS2 is selected as a directional base station (D-BS) which is directed in the direction of the obstacle BLK. Therefore, both the first and second base stations BS1 and BS2 form cell coverage in the direction of the obstacle BLK as a directional base station (D-BS).

제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)이 장애물(BLK)의 일면측의 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 사용자 단말(UE)과 통신을 수행하므로, 제1 기지국(BS1)의 부하를 더욱 경감 시킬 수 있다. 즉 각 기지국의 부하를 균등하게 조절하는 로드 밸런싱(Load Balancing)을 수행할 수 있다.Since the first and second base stations BS1 and BS2 communicate with the user terminal UE located in the user concentration area An on one side of the obstacle BLK, the load of the first base station BS1 is further increased. It can be alleviated. That is, it is possible to perform load balancing (Load Balancing) to equally adjust the load of each base station.

이때 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)는 동일하게 장애물(BLK)의 일면측의 사용자 집중 영역(An)에 셀 커버리지를 형성하게 됨에 따라, 셀 커버리지가 중첩될 수 있다. 즉 빔이 중첩되어 간섭이 발생될 수 있다. 그러나 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)은 지향성 기지국(D-BS)으로서 고정된 셀 커버리지를 가지며, 다른 기지국과의 간섭을 고려할 필요가 없이, 상호 간섭에 대해서만 고려하면 된다. 즉 제1 및 제2 기지국(BS1, BS2)은 백홀 용량이나 복잡한 연산을 필요로 하지 않고, 적은 양의 정보 교환으로 상호 상태를 인지할 수 있다. 따라서 중첩된 셀 커버리지 내에서 빔의 중첩을 방지하도록 빔을 포밍하거나, 채널 또는 시간을 조절하여 간섭을 방지할 수 있다.In this case, as the first and second base stations BS1 and BS2 form the cell coverage in the user concentration area An on one side of the obstacle BLK, the cell coverage may overlap. That is, interference may occur due to overlapping beams. However, the first and second base stations BS1 and BS2 have fixed cell coverage as a directional base station (D-BS), and need not consider interference with other base stations, but only mutual interference. That is, the first and second base stations BS1 and BS2 do not require backhaul capacity or complicated calculation, and can recognize mutual states by exchanging small amounts of information. Therefore, it is possible to form a beam to prevent overlap of beams within overlapped cell coverage, or to prevent interference by adjusting a channel or time.

도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 바이어스의 정의를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the definition of directional bias according to an embodiment of the present invention.

도6 에서 장애물(BLK)은 길이가 dl이고 너비가 dw(여기서, dl > dw) 인 직사각형의 부울 모델(Boolean model)인 것으로 가정하고, 기지국 또는 셀 커버리지 제어 장치는 기지국의 위치와 주변 장애물(BLK)의 위치 및 크기에 대한 정보가 지리 정보로서 미리 획득되어 저장된 것으로 가정한다. 특히 기지국 또는 셀 커버리지 제어 장치는 각 기지국에서 가장 가까운 장애물의 두 개의 정점의 위치(도2의 (a1, b1), (a2, b2))를 인지하고 있는 것으로 가정한다.In FIG. 6, the obstacle BLK is assumed to be a rectangular Boolean model having a length of dl and a width of dw (where dl> dw), and the base station or cell coverage control device is configured to determine the location of the base station and surrounding obstacles ( It is assumed that information on the location and size of BLK) has been previously acquired and stored as geographic information. In particular, it is assumed that the base station or the cell coverage control apparatus recognizes the positions of the two vertices ((a1, b1), (a2, b2) in FIG. 2) of the obstacle closest to each base station.

상기한 바와 같이, 밀리미터파는 빌딩과 같은 장애물이 존재 시 대부분 차단되지만, 장애물(BLK)의 양측단에서는 지향성 기지국(D-BS)에서 방사된 빔이 일부 차단되지 않고, 다른 기지국의 셀 커버리지까지 간섭할 수 있다. 이는 장애물(BLK)을 이용하여 빔간 간섭을 회피하고자 하는 본 발명의 목적에 적합하지 않다.As described above, the millimeter wave is mostly blocked when an obstacle such as a building is present, but the beams emitted from the directional base station (D-BS) are not partially blocked at both ends of the obstacle BLK and interfere with cell coverage of other base stations. can do. This is not suitable for the purpose of the present invention to avoid inter-beam interference using an obstacle (BLK).

또한 장애물 주변의 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 사용자 단말(UE)의 개수를 확인할 수 없어, 다수의 기지국 중 몇 개의 기지국을 지향성 기지국(D-BS)으로 설정할지 판단하기 어렵다. 경우에 따라서 너무 많은 기지국이 지향성 기지국(D-BS)으로 설정되는 경우, 인접한 사용자 단말을 간섭하는 빔간 간섭을 오히려 증가시킬 수도 있다.In addition, since the number of user terminals (UE) located in the user concentration area An around the obstacle cannot be determined, it is difficult to determine how many of the base stations are set as directional base stations (D-BS). In some cases, if too many base stations are set as directional base stations (D-BS), inter-beam interference interfering with adjacent user terminals may be increased.

이에 본 발명에서는 지향성 바이어스(directional bias)(β)를 제공한다. 지향성 바이어스(β)는 지향성 기지국(D-BS)의 장애물(BLK) 방향 셀 커버리지의 각도를 조절하는 값으로, 도6 에 도시된 바와 같이, 장애물(BLK)의 전체 길이(dl) 중 지향성 기지국(D-BS)에서 방사된 빔이 조사될 범위(βdl)를 지정한다. 따라서 지향성 바이어스(β)는 0 ≤ β ≤ 1의 값을 갖는 실수(real number)로 설정될 수 있다(β ∈ [0; 1]).Accordingly, the present invention provides a directional bias (β). The directional bias β is a value that adjusts the angle of cell coverage in the obstacle BLK direction of the directional base station D-BS, as shown in FIG. 6, the directional base station among the total length dl of the obstacle BLK Specifies the range (βdl) to which the beam emitted from (D-BS) is irradiated. Therefore, the directional bias β may be set to a real number having a value of 0 ≤ β ≤ 1 (β ∈ [0; 1]).

지향성 바이어스(β)가 0이면, 지향성 기지국(D-BS)이 장애물(BLK) 방향으로 셀 커버리지를 설정하지 않게 되므로, 모든 기지국(BS)은 전방향성 기지국(O-BS)으로 설정된다. 그에 반해 지향성 바이어스(β)가 1이면, 장애물(BLK) 주변의 기설정된 범위 이내의 모든 기지국(BS)은 지향성 기지국(D-BS)으로 설정된다.When the directional bias β is 0, since the directional base station D-BS does not set the cell coverage in the direction of the obstacle BLK, all base stations BS are set as omni-directional base stations (O-BS). On the other hand, if the directional bias β is 1, all the base stations BS within a predetermined range around the obstacle BLK are set as the directional base stations D-BS.

이때 지향성 바이어스(β)가 1인 경우에도 모든 기지국(BS)이 아닌, 장애물(BLK) 주변의 기설정된 범위 이내의 기지국이 지향성 기지국(D-BS)으로 설정되는 것은 각 기지국에 설정된 최소 빔 조향각(θ)을 갖기 때문이다.At this time, even if the directional bias β is 1, the base station within a predetermined range around the obstacle BLK, rather than all the base stations BS, is set as a directional base station (D-BS). It is because it has (θ).

기지국은 빔 포밍시에 빔의 조향각(

Figure 112018036190697-pat00001
)를 조절하여 빔의 폭을 조절할 수 있다. 그러나 기지국은 기지정된 최소 조향각(θ)보다 좁게 빔의 폭을 조절 할 수 없다. 이는 최소 조향각(θ)이 각 기지국의 안테나 종류와 크기 등과 같이 기지국의 구성에 연관되기 때문이다.The base station steers the beam at the time of beamforming (
Figure 112018036190697-pat00001
) To adjust the width of the beam. However, the base station cannot adjust the width of the beam narrower than the predetermined minimum steering angle θ. This is because the minimum steering angle θ is related to the configuration of the base station such as the antenna type and size of each base station.

도7 은 지향성 바이어스에 대응하는 지향성 기지국 선택 영역의 일예를 나타낸다.7 shows an example of a directional base station selection area corresponding to a directional bias.

도6 을 참조하여, 도7 의 지향성 기지국 선택 영역을 설명한다. 도6 에 도시된 바와 같이, 제1 기지국(BS1)이 장애물(BLK)에 인접하여 위치하는데 반해, 제2 기지국(BS2)는 장애물(BLK)와 이격되어 위치한다. 따라서 제1 기지국(BS1)과 제2 기지국(BS2)이 장애물(BLK)에서 동일한 길이(Bdl)에 대해 셀 커버리지를 형성하도록 지향성 바이어스(β)가 설정되더라도, 장애물(BLK)에 인접하여 위치하는 제1 기지국(BS1)은 상대적으로 넓은 조향각(

Figure 112018036190697-pat00002
)으로 빔을 포밍하게 되는 반면, 제2 기지국(BS2)은 좁은 조향각(
Figure 112018036190697-pat00003
)으로 빔을 포밍해야 한다. 그리고 제2 기지국(BS2)의 지향성 바이어스(β)에 대응하는 조향각(
Figure 112018036190697-pat00004
)이 최소 조향각(θ)이 보다 작으므로, 제2 기지국(BS2)은 조향각(
Figure 112018036190697-pat00005
)으로 빔을 포밍할 수 없다. 따라서 제2 기지국(BS2)이 장애물(BS) 방향으로 빔을 방사하는 경우, 빔은 장애물(BLK)의 반대편까지 도달하게 되어 다른 기지국에서 방사된 빔에 대해 간섭을 유발하게 된다.6, the directional base station selection area of FIG. 7 will be described. 6, the first base station BS1 is located adjacent to the obstacle BLK, while the second base station BS2 is located spaced apart from the obstacle BLK. Therefore, even if the directional bias β is set such that the first base station BS1 and the second base station BS2 form cell coverage for the same length Bdl in the obstacle BLK, it is located adjacent to the obstacle BLK. The first base station BS1 has a relatively wide steering angle (
Figure 112018036190697-pat00002
), while the second base station BS2 has a narrow steering angle (
Figure 112018036190697-pat00003
) To form the beam. And the steering angle corresponding to the directional bias (β) of the second base station (BS2) (
Figure 112018036190697-pat00004
), the minimum steering angle θ is smaller, so the second base station BS2 has a steering angle (
Figure 112018036190697-pat00005
) To form the beam. Therefore, when the second base station BS2 emits a beam in the direction of the obstacle BS, the beam reaches the opposite side of the obstacle BLK, causing interference to the beam emitted from another base station.

이러한 빔 포밍의 최소 조향각(θ)의 문제는 단지 장애물(BLK)과의 거리뿐만 아니라, 배치 위치 및 장애물의 배치 각도에도 연관된다. 예를 들어, 기지국이 장애물(BLK)과 동일한 거리에서 중앙 정면에 위치하는 경우와 측면에 위치하는 경우, 각 기지국에서 지향성 바이어스(β)에 대응하는 조향각(

Figure 112018036190697-pat00006
)은 서로 상이하게 획득될 것이다.The problem of the minimum steering angle θ of the beam forming is related not only to the distance from the obstacle BLK, but also to the placement position and the placement angle of the obstacle. For example, when the base station is located at the center front and at the side at the same distance as the obstacle BLK, the steering angle corresponding to the directional bias β at each base station (
Figure 112018036190697-pat00006
) Will be obtained differently from each other.

따라서 지향성 기지국(D-BS)은 각 기지국의 위치와 최소 조향각(θ) 그리고 장애물(BLK)의 위치와 크기 및 장애물 배치 각도 등에 의해 선택되어야 한다.Therefore, the directional base station (D-BS) should be selected by the position and the minimum steering angle θ of each base station, the position and size of the obstacle BLK, and the obstacle placement angle.

장애물(BLK)의 양측 모서리의 위치가 도6 에 나타난 바와 같이, ((a1, b1), (a2, b2))이고, 기지국의 위치가 (x, y)일 때, 지향성 바이어스(β)에 대응하는 조향각(

Figure 112018036190697-pat00007
)은 수학식 1로 계산될 수 있다.When the positions of both edges of the obstacle BLK are ((a1, b1), (a2, b2)) as shown in FIG. 6, and the position of the base station is (x, y), the directional bias (β) Corresponding steering angle (
Figure 112018036190697-pat00007
) May be calculated by Equation 1.

Figure 112018036190697-pat00008
Figure 112018036190697-pat00008

도7 은 평균 LOS 볼 모델(Line Of Sight ball model)을 이용하여, 지향성 바이어스(β)에 대응하는 지향성 기지국 선택 영역(region of D-BS)을 나타낸 것으로써, 지향성 기지국 선택 영역 내의 기지국들이 지향성 기지국(D-BS)으로 선택될 수 있으며, 그 외의 기지국은 전방향성 기지국(O-DB)이 된다.7 shows a directional base station selection region (region of D-BS) corresponding to a directional bias (β) using an average LOS ball model (Line Of Sight ball model), in which the base stations in the directional base station selection region are directional It can be selected as a base station (D-BS), and other base stations are omni-directional base stations (O-DB).

여기서 가장 먼 거리의 지향성 기지국(D-BS)은 삼각함수를 이용하여

Figure 112018036190697-pat00009
로 계산될 수 있다. 그리고 지향성 기지국(D-BS)이 사용자 단말(UE)로 메인 로브 신호(main lobe signal)를 전송할 수 있는 메인 로브 신호 거리(Rβ)는
Figure 112018036190697-pat00010
로 계산된다. 여기서, RL은 평균 LOS 거리를 나타낸다. 따라서 메인 로브 신호 거리(Rβ)는 평균 LOS 거리(RL)보다 작다(Rβ < RL).Here, the farthest directional base station (D-BS) uses a trigonometric function
Figure 112018036190697-pat00009
Can be calculated as And the main lobe signal distance (Rβ) that the directional base station (D-BS) can transmit the main lobe signal to the user terminal (UE) is
Figure 112018036190697-pat00010
Is calculated as Here, RL represents the average LOS distance. Therefore, the main lobe signal distance Rβ is smaller than the average LOS distance RL (Rβ <RL).

한편 본 발명에서는 지향성 바이어스(β)를 0 ≤ β ≤ 1의 범위 이내에서 평균 전송속도(average rate)를 최대화하기 위한 값으로 최적화함으로써, 간섭을 줄이면서 통신 성능을 극대화할 수 있도록 지향성 기지국(D-BS)을 선택할 수 있도록 한다.On the other hand, in the present invention, by optimizing the directional bias (β) to a value for maximizing the average transmission rate (average rate) within the range of 0 ≤ β ≤ 1, the directional base station (D) to maximize communication performance while reducing interference -BS).

본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법은 지향성 바이어스(β)를 최적화하기 위해, 우선 사용자 집중 영역(An) 및 사용자 비집중 영역(Ar) 각각에 대한 SIR(signal to interference ratio) 커버리지(Sn(β), Sr(β))를 계산한다. SIR 커버리지는 통신 성공 확률에 대한 값으로, SIR 커버리지를 계산하는 공식은 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.In order to optimize the directional bias (β), the obstacle recognition-based cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention first includes a signal to interference ratio SIR for each of the user-focused area (An) and the user-unfocused area (Ar). ) Calculate coverage (Sn(β), Sr(β)). SIR coverage is a value for the probability of communication success, and the formula for calculating SIR coverage is a well-known technique and will not be described in detail here.

그리고 계산된 사용자 집중 영역(An) 및 사용자 비집중 영역(Ar) 각각에 대한 SIR 커버리지(Sn(β), Sr(β))를 이용하여 사용자 단말(UE)의 SIR 커버리지를 수학식 2로 계산한다.Then, the SIR coverage of the user terminal UE is calculated by using Equation 2 using the SIR coverages Sn(β) and Sr(β) for each of the calculated user-focused area An and the user-non-concentrated area Ar. do.

Figure 112018036190697-pat00011
Figure 112018036190697-pat00011

여기서 γc는 사용자 집중율로서, 사용자 단말(UE)이 장애물(BLK)에 근접하여 위치하는 시간 비율을 의미한다. 사용자 집중율(γc)은 장애물(BLK)의 주변 사용자 단말(UE)의 집중 현상을 반영하기 위해 이용되는 값으로, 사용자 단말(UE)이 장애물(BLK)의 주위 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 평균 시간 비율 또는 사용자 단말(UE)이 임의의 시간에 사용자 집중 영역(An)에 위치할 확률로 계산될 수 있다. 사용자 집중율(γc)은 기존에 알려진 기법으로 획득될 수 있는 값으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 사용자 집중율(γc)은 0 ≤ γc ≤ 1 사이의 값을 가지며, 사용자 집중율(γc)이 0이면(γc = 0), 사용자 단말(UE)이 항상 장애물(BLK)로부터 멀리 떨어져 있으며, 사용자 집중율(γc)이 1이면(γc = 1), 사용자 단말(UE)이 항상 장애물 주변에 위치한다.Here, γc is a user concentration rate, and refers to a ratio of time at which the user terminal UE is located close to the obstacle BLK. The user concentration ratio γc is a value used to reflect the concentration phenomenon of the user terminal UE around the obstacle BLK, and the user terminal UE is located in the user concentration area An around the obstacle BLK The average time ratio may be calculated as a probability that the user terminal UE is located in the user concentration area An at any time. The user concentration ratio (γc) is a value that can be obtained by a known technique, and detailed description is omitted here. The user concentration ratio γc has a value between 0 ≤ γc ≤ 1, and when the user concentration ratio γc is 0 (γc = 0), the user terminal UE is always far from the obstacle BLK, and the user If the concentration rate (γc) is 1 (γc = 1), the user terminal (UE) is always located around the obstacle.

그리고 수학식 2에 따라 사용자 단말(UE)의 SIR 커버리지가 문턱값 이상이면, 즉 사용자 단말(UE)의 통신 성공 확률이 문턱값 이상이면, 평균 전송 속도를 최대화하기 위한 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00012
)를 수학식 3에 따라 계산하여 획득한다.And if the SIR coverage of the user terminal (UE) is greater than or equal to the threshold according to Equation 2, that is, if the probability of communication success of the user terminal (UE) is greater than or equal to the threshold, the optimal directivity bias for maximizing the average transmission rate (
Figure 112018036190697-pat00012
) Is obtained by calculating according to equation (3).

Figure 112018036190697-pat00013
Figure 112018036190697-pat00013

여기서 Nn 및 Nr은 각각 사용자 집중 영역(An) 및 사용자 비집중 영역(Ar)에서 사용자 단말(UE)의 수를 나타내며, 통계적 방법 등을 이용하여 미리 획득될 수 있다.Here, Nn and Nr represent the number of user terminals UE in the user-focused area An and the user-non-concentrated area Ar, respectively, and may be obtained in advance using a statistical method.

수학식 3에 따라 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00014
)가 획득되면, 선택된 모든 지향성 기지국(D-BS)이 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00015
)에 대응하는 셀 커버리지에 따라 장애물(BLK) 방향으로 빔을 포밍하도록 한다. 이때, 지향성 기지국(D-BS) 중 적어도 하나의 최소 조향각(θ)가 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00016
)에 대응하는 조향각보다 크다면, 해당 지향성 기지국(D-BS)은 전방향성 기지국(D-BS)로 전환되어야 하며, 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00017
)를 다시 계산하여 획득한다.Optimal directivity bias according to equation (3)
Figure 112018036190697-pat00014
) Is obtained, all selected directional base stations (D-BS) have the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00015
) To form the beam in the direction of the obstacle BLK according to the cell coverage corresponding to. At this time, the minimum steering angle θ of at least one of the directional base stations (D-BS) is the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00016
), the corresponding directional base station (D-BS) should be converted to an omni-directional base station (D-BS), and the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00017
) Is calculated again.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for setting cell coverage based on obstacle recognition according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도8 은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법을 나타낸다.8 shows a method for setting a cell coverage based on obstacle recognition according to an embodiment of the present invention.

도8 을 참조하면, 지향성 기지국을 선택하는 방법은 우선 장애물(BLK) 주변 기설정된 지향성 기지국 선택 영역에 포함된 모든 기지국을 후보 지향성 기지국으로 선택한다(S110). 이때, 지향성 기지국 선택 영역은 도7 에서 설명한 바와 같이, 장애물(BLK)의 중심 위치로부터

Figure 112018036190697-pat00018
의 거리 이내에 배치된 모든 기지국이 포함될 수 있으며, 지향성 바이어스(β)는 최대값인 1로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 8, a method of selecting a directional base station first selects all base stations included in a predetermined directional base station selection area around an obstacle BLK as a candidate directional base station (S110). At this time, the directional base station selection area, as described in Figure 7, from the center position of the obstacle (BLK)
Figure 112018036190697-pat00018
All base stations deployed within a distance of may be included, and the directional bias β may be set to a maximum value of 1.

그리고 기지국과 장애물의 위치 및 장애물의 크기에 관한 정보는 지리 정보로서 백홀을 통해 셀 커버리지 설정 장치 또는 각각의 기지국에 저장될 수 있다.In addition, information regarding the location of the base station and the obstacle and the size of the obstacle may be stored in the cell coverage setting device or each base station through geographic information as a backhaul.

지향성 바이어스(β)가 최대값인 1로 초기화되었으므로, 모든 후보 지향성 기지국은 장애물 전체 길이(dl)에 대응되도록 셀 커버리지를 설정하고, 지향성 바이어스(β)에 대응하는 조향각(

Figure 112018036190697-pat00019
)을 수학식 1에 따라 계산할 수 있다.Since the directional bias β is initialized to the maximum value of 1, all candidate directional base stations set cell coverage to correspond to the total obstacle length dl and the steering angle corresponding to the directional bias β.
Figure 112018036190697-pat00019
) Can be calculated according to Equation 1.

이후, 사용자 단말(UE)의 통신 성공 확률을 나타내는 SIR 커버리지를 수학식 2에 따라 계산한다(S120). 즉 후보 지향성 기지국 모두가 장애물(BLK) 방향으로 셀 커버리지를 설정하는 조건에서 임의의 위치의 사용자 단말(UE)의 통신 성공 확률을 계산한다. 여기서 임의의 위치는 사용자 집중 영역(An) 및 사용자 비집중 영역(Ar)을 포함하는 영역에서 사용자 단말(UE)의 위치를 의미한다.Thereafter, the SIR coverage indicating the probability of communication success of the user terminal UE is calculated according to Equation 2 (S120). That is, under the condition that all candidate directional base stations set cell coverage in the direction of the obstacle BLK, the probability of communication success of the user terminal UE at any position is calculated. Here, the arbitrary position means the position of the user terminal (UE) in the area including the user concentration area (An) and the user non-concentration area (Ar).

그리고 계산된 SIR 커버리지가 기설정된 문턱값 이상인지 판별한다(S130).Then, it is determined whether the calculated SIR coverage is greater than or equal to a preset threshold (S130).

만일 SIR 커버리지가 문턱값 미만이면, 지향성 바이어스(β) 값을 변경한다(S140). 이때 지향성 바이어스(β) 값은 기설정된 단위(예를 들면 0.1)로 줄어들도록 변경될 수 있다. 그리고 변경된 지향성 바이어스(β)에 따라 후보 지향성 기지국을 다시 선택한다(S110).If the SIR coverage is less than the threshold, the directional bias β value is changed (S140). At this time, the directional bias β value may be changed to decrease to a predetermined unit (eg, 0.1). Then, the candidate directional base station is selected again according to the changed directional bias β (S110).

그러나 SIR 커버리지가 문턱값 이상이면, 수학식 3에 따라 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00020
)를 계산한다(S150). 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00021
)가 계산되면, 각각의 후보 지향성 기지국은 계산된 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00022
)에 대응하는 셀 커버리지를 설정하고, 이에 따른 조향각을 계산한다(S160). 그리고 계산된 조향각이 기설정된 최소 조향각(θ) 이상인지 판별한다(S170).However, if the SIR coverage is greater than or equal to the threshold, the optimal directivity bias according to Equation (3)
Figure 112018036190697-pat00020
) Is calculated (S150 ). Optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00021
) Is calculated, each candidate directional base station calculates the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00022
Cell coverage corresponding to) is set, and a steering angle is calculated accordingly (S160). Then, it is determined whether the calculated steering angle is greater than a predetermined minimum steering angle θ (S170).

모든 후보 지향성 기지국에서 계산된 조향각이 최소 조향각(θ) 이상이면, 후보 지향성 기지국은 모두 지향성 기지국으로 결정되고, 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00023
)에 대응하는 셀 커버리지를 설정한다(S180).If the steering angle calculated by all candidate directional base stations is equal to or greater than the minimum steering angle (θ), all candidate directional base stations are determined as directional base stations, and the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00023
Cell coverage corresponding to) is set (S180).

반면, 계산된 조향각이 최소 조향각(θ) 미만이면, 해당 기지국은 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00024
)를 만족하는 빔을 포밍할 수 없다. 즉 셀 커버리지를 설정할 수 없다. 따라서 후보 지향성 기지국에서 제외된다(S190). 그리고 나머지 후보 지향성 기지국을 기반으로 SIR 커버리지부터 다시 계산한다(S120).On the other hand, if the calculated steering angle is less than the minimum steering angle (θ), the corresponding base station is the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00024
) Cannot be formed. That is, cell coverage cannot be set. Therefore, it is excluded from the candidate directional base station (S190). Then, SIR coverage is calculated again based on the remaining candidate directional base stations (S120).

상기한 바와 같이 도8 에 도시된 지향성 기지국을 선택하여 셀 커버리지를 설정하는 방법은 백홀을 통해 다수의 기지국과 연결되는 별도의 셀 커버리지 설정 장치를 통해 수행되거나, 다수의 기지국 각각이 후보 지향성 기지국과 백홀을 통해 상호 정보 교환 방식으로 수행될 수 있다. 그리고 셀 커버리지 설정 장치는 통신 시스템 제어 서버일 수 있으며, 매크로 기지국일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.As described above, the method of selecting the directional base station shown in FIG. 8 to set the cell coverage is performed through a separate cell coverage setting apparatus connected to a plurality of base stations through a backhaul, or each of the plurality of base stations is a candidate directional base station. It can be performed through a mutual exchange of information through a backhaul. In addition, the cell coverage setting device may be a communication system control server or a macro base station, but is not limited thereto.

따라서 도8 에 도시된 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법은 기설정된 범위 이내의 후보 지향성 기지국 중에서 SIR 커버리지와 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00025
)를 만족할 수 있는 지향성 기지국을 선택하고, 선택된 지향성 기지국이 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정할 수 있도록 함으로써, 빔간 간섭을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 평균 전송 속도를 높일 수 있어 통신 성능을 향상 시킬 수 있다.Therefore, the obstacle recognition-based cell coverage setting method illustrated in FIG. 8 includes SIR coverage and optimal directivity bias among candidate directional base stations within a predetermined range (
Figure 112018036190697-pat00025
By selecting a directional base station that satisfies) and allowing the selected directional base station to set cell coverage in the direction of an obstacle, it is possible to remove inter-beam interference and increase the average transmission speed, thereby improving communication performance. .

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법에 따라 설정된 지향성 기지국 및 전방향 기지국이 사용자 단말과 통신을 수행하는 방법을 나타낸다.9 illustrates a method in which a directional base station and an omni-directional base station set according to an obstacle recognition-based cell coverage setting method according to an embodiment of the present invention communicate with a user terminal.

도8 에 의해 지향성 기지국이 선택되고, 각 지향성 기지국의 셀 커버리지가 설정되면, 도9 에 도시된 바와 같이, 선택된 지향성 기지국(D-BS)은 각각 기준 신호를 송신한다(S210). 이때 지향성 기지국(D-BS) 각각은 장애물(BLK) 방향으로 최적 지향성 바이어스(

Figure 112018036190697-pat00026
)에 대응하여 설정된 셀 커버리지 내에서 기준 신호를 송신한다.When the directional base stations are selected by FIG. 8, and the cell coverage of each directional base station is set, as shown in FIG. 9, the selected directional base stations (D-BS) respectively transmit a reference signal (S210). At this time, each of the directional base stations (D-BS) is an optimal directional bias (BLK) direction (
Figure 112018036190697-pat00026
), the reference signal is transmitted within the set cell coverage.

장애물(BLK) 주변의 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 적어도 하나의 사용자 단말(UE)은 기준 신호가 수신되는지 판별한다(S220). 만일 기준 신호가 수신되면, 수신된 기준 신호 중 최대 전력의 기준 신호를 송신한 지향성 기지국(D-BS)을 선택하여 파일럿 신호를 전송한다(S230). 이에 파일럿 신호를 수신한 지향성 기지국(D-BS)가 사용자 단말(UE)와 통신을 수행한다(S240).At least one user terminal UE located in the user concentration area An around the obstacle BLK determines whether a reference signal is received (S220 ). If a reference signal is received, a pilot signal is transmitted by selecting a directional base station (D-BS) that transmits a reference signal of maximum power among the received reference signals (S230). Accordingly, the directional base station (D-BS) receiving the pilot signal performs communication with the user terminal (UE) (S240).

반면, 기준 신호를 수신하지 못한 것으로 판별되면, 사용자 단말(UE)은 역 파일럿 신호를 송신한다(S250). 이때 사용자 단말(UE)은 전방향으로 역 파일럿 신호를 브로드캐스팅할 수 있다. 이는 장애물(BLK)에 의해 차단되거나, 지향성 기지국(D-BS)의 셀 커버리지가 제한됨으로 인해 발생할 수 있는 네트워크 커버리지 홀이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.On the other hand, if it is determined that the reference signal has not been received, the user terminal UE transmits an inverse pilot signal (S250). At this time, the user terminal (UE) may broadcast an inverse pilot signal in all directions. This is to prevent a network coverage hole from being generated by an obstacle BLK or a cell coverage of the directional base station (D-BS) is limited.

그리고 역 파일럿 신호를 수신한 전방향성 기지국(O-BS)은 역 파일럿 신호에 대응하는 응신 신호를 송신하고, 사용자 단말(UE)은 전방향성 기지국(O-BS)으로부터 응신 신호가 수신되는지 판별한다(S260).Then, the omni-directional base station (O-BS) receiving the inverse pilot signal transmits an acknowledgment signal corresponding to the inverse pilot signal, and the user terminal (UE) determines whether the acknowledgment signal is received from the omni-directional base station (O-BS). (S260).

만일 응신이 수신되면, 사용자 단말(UE)은 수신된 응신 중 최대 전력으로 수신된 응신을 송신한 전방향성 기지국(O-BS)을 선택하여 파일럿 신호를 송신한다(S270). 그리고 파일럿 신호를 수신한 전방향성 기지국(O-BS)은 사용자 단말(UE)와 통신을 수행한다(S280).If an acknowledgment is received, the user terminal UE selects an omni-directional base station (O-BS) that transmits the acknowledgment received at the maximum power among the received responses and transmits a pilot signal (S270). Then, the omni-directional base station (O-BS) receiving the pilot signal performs communication with the user terminal (UE) (S280).

그러나 응신 신호가 수신되지 않으면, 사용자 단말(UE)은 다시 지향성 기지국(D-BS)으로부터 기준 신호가 수신되는지 판별한다(S220).However, if an acknowledgment signal is not received, the user terminal UE again determines whether a reference signal is received from the directional base station (D-BS) (S220).

따라서 도9 에서와 같이, 지향성 기지국(D-BS) 또는 전방향성 기지국(O-BS)은 사용자 단말 과 통신을 수행할 수 있으며, 네트워크 커버리지 홀이 발생되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 9, a directional base station (D-BS) or an omni-directional base station (O-BS) can perform communication with a user terminal and prevent network coverage holes from being generated.

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer program stored in a medium for execution on a computer. The computer readable medium herein can be any available medium that can be accessed by a computer, and can also include any computer storage medium. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and ROM (readable) Dedicated memory), RAM (random access memory), CD (compact disk)-ROM, DVD (digital video disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

UE: 사용자 단말
D-BS: 지향성 기지국
O-BS: 전방향성 기지국
BLK: 장애물
UE: User terminal
D-BS: directional base station
O-BS: Omni-directional base station
BLK: Obstacle

Claims (11)

다수의 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서,
미리 저장된 기지국 위치와 장애물의 위치 및 크기 정보를 이용하여, 상기 다수의 기지국 중 상기 장애물로부터 기설정된 범위 이내의 포함되는 후보 지향성 기지국을 판별하는 단계; 및
상기 후보 지향성 기지국 중 적어도 하나는 상기 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정하고, 설정된 셀 커버리지 내의 사용자 단말과 통신을 수행하는 지향성 기지국으로 선택하는 단계; 를 포함하고,
상기 후보 지향성 기지국을 판별하는 단계는
상기 장애물의 전체 길이 중 상기 지향성 기지국에서 방사된 빔이 조사될 범위를 지정하기 위한 지향성 바이어스를 설정하는 단계; 및
상기 다수의 기지국 중 상기 장애물로부터 상기 지향성 바이어스에 대응하는 범위 이내의 적어도 하나의 기지국을 후보 지향성 기지국으로 선택하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
In a mobile communication system comprising a plurality of base stations,
Determining a candidate directional base station included within a predetermined range from the obstacle among the plurality of base stations by using the pre-stored base station location and the location and size information of the obstacle; And
At least one of the candidate directional base stations sets cell coverage in the obstacle direction, and selects a directional base station performing communication with a user terminal in the set cell coverage; Including,
The step of determining the candidate directional base station
Setting a directional bias for designating a range to which a beam emitted from the directional base station of the entire length of the obstacle is to be irradiated; And
Selecting at least one base station within a range corresponding to the directional bias from the obstacle among the plurality of base stations as a candidate directional base station; Obstacle recognition-based cell coverage setting method of a mobile communication system comprising a.
삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 지향성 바이어스는
0 ≤ β ≤ 1의 값을 갖는 실수이고, 초기값이 미리 지정되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 1, wherein the directional bias
A method of setting cell coverage based on obstacle recognition in a mobile communication system, wherein the initial value is a real number having a value of 0 ≤ β ≤ 1.
제3 항에 있어서, 상기 후보 지향성 기지국으로 선택하는 단계는
상기 지향성 바이어스에 대응하여 상기 장애물로부터
Figure 112018036190697-pat00027
(여기서, θ는 최소 조향각, β는 지향성 바이어스, dl은 장애물의 길이이다.) 거리 이내의 기지국을 상기 후보 지향성 기지국으로 선택하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 3, wherein selecting the candidate directional base station
From the obstacle in response to the directional bias
Figure 112018036190697-pat00027
(Where θ is a minimum steering angle, β is a directional bias, and dl is a length of an obstacle.) A method of setting cell coverage based on obstacle recognition in a mobile communication system, characterized in that a base station within a distance is selected as the candidate directional base station.
제4 항에 있어서, 상기 지향성 기지국으로 선택하는 단계는
상기 적어도 하나의 후보 지향성 기지국 전체가 상기 지향성 기지국으로 동작하는 경우에 상기 사용자 단말의 통신 성공 확률을 나타내는 SIR 커버리지를 계산하는 단계;
상기 SIR 커버리지가 기설정된 문턱값 이상이면, 상기 사용자 단말의 전송 속도를 최대화하는 최적 지향성 바이어스를 계산하는 단계;
상기 후보 지향성 기지국 각각이 상기 최적 지향성 바이어스에 대응하는 조향각을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 조향각이 각 후보 지향성 기지국의 기설정된 최소 조향각 이상이면, 상기 후보 지향성 기지국을 지향성 기지국으로 선택하고, 상기 계산된 조향각에 따라 셀 커버리지를 설정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 4, wherein the step of selecting as the directional base station
Calculating SIR coverage indicating a probability of communication success of the user terminal when all of the at least one candidate directional base station operates as the directional base station;
Calculating the optimal directional bias to maximize the transmission speed of the user terminal when the SIR coverage is equal to or greater than a preset threshold;
Each of the candidate directional base stations calculating a steering angle corresponding to the optimal directional bias; And
If the calculated steering angle is equal to or greater than a predetermined minimum steering angle of each candidate directional base station, selecting the candidate directional base station as a directional base station and setting cell coverage according to the calculated steering angle; Obstacle recognition-based cell coverage setting method of a mobile communication system comprising a.
제5 항에 있어서, 상기 지향성 기지국으로 선택하는 단계는
상기 SIR 커버리지가 문턱값 미만이면, 상기 지향성 바이어스를 변경하여 다시 후보 지향성 기지국을 선택하는 단계; 및
상기 계산된 조향각이 적어도 하나의 후보 지향성 기지국의 최소 조향각 미만이면, 최소 조향각 미만인 후보 지향성 기지국을 상기 후보 지향성 기지국에서 제외하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 5, wherein the step of selecting as the directional base station
If the SIR coverage is below a threshold, changing the directional bias to select a candidate directional base station again; And
If the calculated steering angle is less than a minimum steering angle of at least one candidate directional base station, excluding a candidate directional base station having a minimum steering angle from the candidate directional base station; Obstacle recognition-based cell coverage setting method of a mobile communication system further comprising a.
제5 항에 있어서, 상기 조향각(
Figure 112018036190697-pat00028
)은
수학식
Figure 112018036190697-pat00029

(여기서 θ는 최소 조향각, β는 지향성 바이어스, (x, y)는 기지국의 위치, ((a1, b1), (a2, b2))는 장애물의 양측 에지 위치를 나타낸다.)
에 따라 계산되고,
상기 SIR 커버리지(S)는
수학식
Figure 112018036190697-pat00030

(여기서, Sn(β), Sr(β)는 장애물 주변 기설정된 거리 이내의 사용자 집중 영역(An)과 이외의 사용자 비집중 영역(Ar) 각각에서의 SIR 커버리지를 나타내고, γc는 사용자 단말(UE)이 사용자 집중 영역(An)에 위치하는 시간 비율로서 사용자 집중율을 나타낸다.)
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
According to claim 5, The steering angle (
Figure 112018036190697-pat00028
)silver
Equation
Figure 112018036190697-pat00029

(Where θ is the minimum steering angle, β is the directional bias, (x, y) is the location of the base station, ((a1, b1), (a2, b2)) represents the position of both edges of the obstacle.)
Is calculated according to,
The SIR coverage (S)
Equation
Figure 112018036190697-pat00030

(Wherein, Sn (β), Sr (β) represents the SIR coverage in each of the user concentration area (An) within the predetermined distance around the obstacle and the other non-concentration area (Ar), γc is the user terminal (UE ) Is the percentage of time that is located in the user concentration area (An).
Obstacle recognition based cell coverage setting method of a mobile communication system, characterized in that calculated by.
제7 항에 있어서, 상기 최적 지향성 바이어스(
Figure 112018036190697-pat00031
)는
수학식
Figure 112018036190697-pat00032

(여기서 Nn 및 Nr은 각각 사용자 집중 영역(An) 및 사용자 비집중 영역(Ar)에서 사용자 단말(UE)의 수를 나타낸다.)
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 7, wherein the optimal directional bias (
Figure 112018036190697-pat00031
)
Equation
Figure 112018036190697-pat00032

(Nn and Nr represent the number of user terminals (UE) in the user-focused area (An) and the user non-focused area (Ar), respectively.)
Obstacle recognition based cell coverage setting method of a mobile communication system, characterized in that calculated by.
제1 항에 있어서, 상기 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법은
상기 다수의 기지국 중 상기 지향성 기지국으로 선택되지 않은 기지국은 장애물에 무관하게 전방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있는 전방향성 기지국으로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 1, wherein the method for setting cell coverage based on obstacle recognition in the mobile communication system is
A method for setting cell coverage based on obstacle recognition in a mobile communication system, characterized in that a base station not selected as the directional base station among the plurality of base stations is set as an omni-directional base station capable of performing beamforming in all directions regardless of an obstacle.
제9 항에 있어서, 상기 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법은
상기 적어도 하나의 지향성 기지국이 기준 신호를 송신하는 단계;
상기 사용자 단말로부터 상기 기준 신호에 대응하는 파일럿 신호가 수신하는 지향성 기지국이 상기 사용자 단말과 통신하는 단계;
상기 다수의 기지국 중 상기 적어도 하나의 지향성 기지국을 제외한 전방향성 기지국이 상기 기준 신호를 수신하지 못한 사용자 단말로부터 송신되는 역파일럿 신호를 수신하는 단계;
상기 역파일럿 신호를 수신한 상기 전방향성 기지국이 상기 사용자 단말로 응신 신호를 송신하는 단계; 및
상기 사용자 단말로부터 상기 응신 신호에 대응하는 파일럿 신호를 수신하는 전방향성 기지국이 상기 사용자 단말과 통신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 방법.
The method of claim 9, wherein the method for setting the cell coverage based on obstacle recognition in the mobile communication system is
The at least one directional base station transmitting a reference signal;
A directional base station receiving a pilot signal corresponding to the reference signal from the user terminal communicating with the user terminal;
Receiving an inverse pilot signal transmitted from a user terminal that does not receive the reference signal by an omni-directional base station excluding the at least one directional base station among the plurality of base stations;
Transmitting an acknowledgment signal to the user terminal by the omni-directional base station receiving the inverse pilot signal; And
An omni-directional base station receiving a pilot signal corresponding to the response signal from the user terminal communicating with the user terminal; Obstacle recognition-based cell coverage setting method of a mobile communication system further comprising a.
다수의 기지국 중 미리 저장된 기지국 위치와 장애물의 위치 및 크기 정보에 따라 선택되며, 장애물로부터 기설정된 범위 이내 배치되어, 상기 장애물 방향으로 셀 커버리지를 설정하고, 설정된 셀 커버리지 내의 사용자 단말과 통신을 수행하는 적어도 하나의 지향성 기지국; 및
상기 다수의 기지국 중 상기 지향성 기지국을 제외한 기지국으로서, 상기 지향성 기지국에 의해 설정된 셀 커버리지 외부의 사용자 단말과 통신을 수행하는 적어도 하나의 전방향성 기지국; 을 포함하고,
상기 지향성 기지국은
상기 기지국 위치와 상기 장애물의 위치 및 크기 정보에 따라, 상기 장애물의 전체 길이 중 기지국에서 방사되는 빔이 조사되는 범위를 지정하기 위해 설정되는 지향성 바이어스에 대응하는 범위 이내에 배치되는 장애물 인지기반 셀 커버리지 설정 시스템.
It is selected according to the location and size information of a base station and an obstacle stored in advance among a plurality of base stations, is disposed within a predetermined range from an obstacle, sets cell coverage in the direction of the obstacle, and performs communication with a user terminal in the set cell coverage At least one directional base station; And
At least one omni-directional base station performing communication with a user terminal outside of cell coverage set by the directional base station, as a base station excluding the directional base station among the plurality of base stations; Including,
The directional base station
According to the base station position and the position and size information of the obstacle, the obstacle recognition-based cell coverage setting is arranged within a range corresponding to a directional bias set to designate a range in which the beam emitted from the base station is radiated out of the entire length of the obstacle system.
KR1020180042368A 2018-02-28 2018-04-11 Method and system for setting cell coverage based on blockage-aware KR102117750B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180024589 2018-02-28
KR1020180024589 2018-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190103909A KR20190103909A (en) 2019-09-05
KR102117750B1 true KR102117750B1 (en) 2020-06-02

Family

ID=67949794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180042368A KR102117750B1 (en) 2018-02-28 2018-04-11 Method and system for setting cell coverage based on blockage-aware

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102117750B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021230448A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for secure beamforming in wireless communication networks
CN114499616A (en) * 2022-01-29 2022-05-13 重庆邮电大学 Resource allocation method for relieving cellular network interference
CN116032340A (en) * 2022-12-27 2023-04-28 中国联合网络通信集团有限公司 Base station signal parameter adjusting method, base station and storage medium

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053584A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社Nttドコモ Radio base station, radio communication system, and radio communication method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160081742A (en) * 2014-12-30 2016-07-08 한국전자통신연구원 Apparatus and method for user terminal-adaptive beam control
KR101675688B1 (en) 2015-05-29 2016-11-22 연세대학교 산학협력단 Method and System for Distributed Cell Association in Heterogenous Network
KR20170073507A (en) * 2015-12-18 2017-06-28 한국전자통신연구원 Method and apparatus for controlling and switching beam by using video image information and location information, and method and apparatus for transmitting beam
KR102042105B1 (en) * 2016-04-08 2019-11-07 한국전자통신연구원 Apparatus and Method for Analyzing Interference between Heterogeneous Wireless System considering Geographical Features

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053584A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 株式会社Nttドコモ Radio base station, radio communication system, and radio communication method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jeffrey G. Andrews et al, "Modeling and Analyzing Millimeter Wave Cellular Systems", IEEE Transactions on Communications, Vol.65, Issue 1, pp.403-430 (2017.01.31.) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190103909A (en) 2019-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10555299B2 (en) Method and apparatus for transmitting signal in beam forming-based communication system
Bae et al. Architecture and performance evaluation of MmWave based 5G mobile communication system
EP1418779B1 (en) Communication control method and apparatus in mobile communication system
US8718541B2 (en) Techniques for optimal location and configuration of infrastructure relay nodes in wireless networks
US5564121A (en) Microcell layout having directional and omnidirectional antennas defining a rectilinear layout in a building
US11108477B2 (en) Method and apparatus for determining broadcast beam weighted value in wireless communications system
US20140057618A1 (en) Configuring Power Distribution Within Cooperation Areas of Cellular Communication Networks
EP3718235B1 (en) Customizing transmission of a system information message
US11196463B2 (en) Method and apparatus for beamforming control in a wireless communication network
KR102117750B1 (en) Method and system for setting cell coverage based on blockage-aware
SG188981A1 (en) Automatic network design
EA007568B1 (en) System and method utilizing dynamic beam forming for wireless communication signals
US9258785B2 (en) Uplink signal transmitting and receiving method and device in a wireless communication system
US10263679B2 (en) Method for supporting beamforming in communication network
US20030060205A1 (en) Cell and sector optimization system and methods
Fokin Interference suppression using location aware beamforming in 5G ultra-dense networks
Jiang et al. Self-organizing relay stations in relay based cellular networks
Leone et al. Towards reliable mmWave 6G RAN: Reconfigurable surfaces, smart repeaters, or both?
Kim et al. Millimeter-wave interference avoidance via building-aware associations
Banday et al. SINR analysis and interference management of macrocell cellular networks in dense urban environments
CN107484248B (en) Data transmission method, macro base station and user equipment
JP2600448B2 (en) Radio channel allocation control method in mobile communication
KR101850776B1 (en) Relay positioning method in relay network
Hriba Analysis of millimeter-wave networks: Blockage, antenna directivity, macrodiversity, and interference
KR20150102730A (en) Method and Device for Receiving in Coherent Optical Communication System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant