KR102247920B1

KR102247920B1 - 분산 안테나 시스템을 이용한 이종 무선 액세스 네트워크의 성능 개선을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102247920B1
Application number: KR1020197022104A
Authority: KR
Inventors: 샨카르 벤카트라만; 쿠람 피 쉬이크
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2021-05-03
Also published as: JP5961682B2; US9020555B2; US20150319711A1; EP2700174A1; US9693321B2; EP2700174A4; CN106851805A; CN103797717B; KR102006373B1; EP2700174B1; JP2016197888A; CN106102155A; CN106851805B; EP3291450A1; KR20190100343A; KR20140021645A; JP2014517557A; EP3291450B1; CN106102155B; WO2012138769A1

Abstract

사용자 기기(16)로 통신하는 옥내 분산 안테나 시스템들(8)의 성능을 동적으로 최적화하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 사용자 기기는 다운링크 데이터 레이트, 수신 신호의 품질 및 사용자 기기의 위치와 같은 다운링크 신호들을 기술하는 정보를 평가한다. 서비스 모듈(30)이 이 정보를 수집하고 안테나 유닛들(20) 각각의 최적화된 전력 레벨을 결정한다. 서비스 모듈(30)은 바람직한 일 실시예에서 오직 한 개의 안테나 유닛 전력 레벨이나 분산 안테나 시스템(8) 내 안테나 유닛들의 부분집합을 최적화할 수 있다. 이때 안테나 유닛들(20) 중 하나 이상이 최적화된 전력 레벨들로 다운링크 신호들을 전송한다. 최적화된 전력 레벨은 바람직한 일 실시예에서 초기 전력 레벨보다 낮을 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 시스템은 다중 캐리어 기지국들(300)의 성능을 증진시킨다.

Description

분산 안테나 시스템을 이용한 이종 무선 액세스 네트워크의 성능 개선을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMANCE ENHANCEMENT IN HETEROGENEOUS WIRELESS ACCESS NETWORK EMPLOYING DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 무선 전화와 관련된 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분산 안테나 시스템 및 관련 방법을 이용하는 무선 시스템에 관한 것이다.

현대의 무선 전화 시스템들은 흔히 셀 영역 안에서 사용자들과 통신하기 위해 분산 안테나 시스템(distributed antenna systmes(DAS))을 이용한다. DAS를 위한 전송 전력은 네트워크용량을 증진하기 위해 최적화되어야 한다. 그러나, 종래의 무선 시스템들은 셀 영역 안에서 사용자들의 실시간 요건들에 기반하여 셀 용량을 최적화시키지 않는다.

따라서, 분산 안테나 시스템들을 이용하여 무선 전화 시스템들의 성능을 최적화시킬 필요가 있다.

제1양태에서, 본 발명은 분산 안테나 시스템의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 방법을 제공하며, 그 방법은 분산 안테나 시스템 내 복수의 개별 안테나 유닛들로 공통 다운링크 신호를 제공하는 단계 및 수집된 사용자 정보에 기반하여 시스템 성능을 개선하기 위해 안테나 유닛들의 이득을 가변하는 단계를 포함한다.

바람직한 일 실시예에서, 분산 안테나 시스템의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 방법은 사용자 기기(UE)로부터 UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 피크 데이터 레이트를 포함하는 다운링크 신호들을 기술하는 정보를 수집하는 단계를 더 포함한다. 정보를 수집하는 단계는 UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 최대 지속가능 데이터 레이트를 수집하는 단계 및 QoS(Quality of Service) 문턱치를 초과하는 QoS를 가진 UE들의 개수를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 안테나 유닛들의 이득을 가변하는 단계는 다중 경로 간섭을 줄이기 위해 하나 이상의 안테나 유닛들의 이득을 줄이는 단계를 포함할 수 있다. 안테나 유닛들의 이득을 가변하는 단계는 분산 안테나 시스템의 총 이득을 가변하는 단계를 포함할 수 있다. 안테나 유닛들의 이득을 가변하는 단계는 개별 안테나 유닛의 링크 이득을 가변하는 단계를 포함할 수 있다. 안테나 유닛들은 내부 벽들에 의해 분리된 옥내 공간들 안에서 그룹화될 수 있으며, 안테나 유닛들의 이득을 가변하는 단계는 안테나 유닛들의 그룹들의 이득을 독립적으로 가변하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 분산 안테나 시스템의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 방법을 제공하며, 그 방법은 물리적으로 분리된 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛으로부터 사용자 기기(UE)로 제1전력 레벨을 가진 공통 다운링크 신호들을 전송하는 단계, UE에 의해 보고된 다운링크 신호들을 기술한 정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 정보에 기반하여 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛의 다운링크 전송 전력이 업데이트되어야 할 때를 결정하는 단계, 및 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛으로부터 제2전력 레벨을 가진 다운링크 신호들을 전송하는 단계를 포함한다. 분산 안테나 시스템의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 방법의 바람직한 일 실시예에서, 다운링크 신호들을 기술하는 정보를 수집하는 단계는 바람직하게, UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 다운링크 데이터 레이트들을 수집하는 단계, UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 신호 품질 정보를 수집하는 단계, 및 UE에 의해 보고된 위치 정보를 수집하는 단계를 포함한다. 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛의 다운링크 전송 전력이 업데이트되어야 할 때를 결정하는 단계는 수집된 정보에 기반하여 현재의 평균 용량을 추정하는 단계 및 상기 현재의 평균 용량을 이전 평균 용량과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 현재의 평균 용량이 이전 평균 용량보다 적을 때 제2전력 레벨은 제1전력 레벨보다 낮을 수 있다. 현재의 평균 용량이 이전 평균 용량보다 많을 때 제2전력 레벨은 제1전력 레벨보다 높을 수 있다. 상기 방법은 제2전력 레벨을 최대 전력 문턱치와 비교하는 단계, 및 제2전력 레벨이 최대 전력 레벨을 초과할 때, 제2전력 레벨을 제1전력 레벨로 줄이는 단계를 더 포함할 수 있다. 다운링크 신호들을 기술하는 정보를 수집하는 단계는 UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 피크 데이터 레이트들을 수집하는 단계, UE에 의해 보고된 다운링크 신호들의 최대 지속가능 데이터 레이트들을 수집하는 단계, 및 QoS(Quality of Service) 문턱치를 초과하는 QoS를 가진 UE들의 개수를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛의 다운링크 전송 전력이 업데이트되어야 할 때를 결정하는 단계는 수집된 정보에 기반하여 현재의 평균 용량을 추정하는 단계 및 상기 현재의 평균 용량을 이전 평균 용량과 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛은 옥내에 위치될 수 있다. 다운링크 신호는 단일 섹터 캐리어 신호를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 분산 안테나 시스템을 제공하며, 분산 안테나 시스템은 다운링크 신호를 제공하는 분산 안테나 시스템 서비스 모듈 및 다운링크 신호를 수신하기 위해 전송 케이블을 통해 상기 분산 안테나 시스템 서비스 모듈에 연결되고, 다운링크 신호를 무선 전송하도록 구성되는 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛을 포함하며, 상기 제1안테나 유닛 및 제2안테나 유닛은 물리적으로 분리될 수 있다. 분산 안테나 시스템 서비스 모듈은 안테나 유닛들로부터 다운링크 신호들을 수신하고 안테나 유닛들로 업링크 정보를 전송하는 복수의 사용자 기기(user equipment(UEs))로부터 수집된 정보에 기반하여 제1 및 제2안테나 유닛들의 전송 전력 레벨들을 제어하도록 구성된다.

분산 안테나 시스템의 바람직한 일 실시예에서, 제1 및 제2안테나 유닛들은 옥내에 위치되어 단일 공간의 각각의 서비스 영역들을 커버한다. 분산 안테나 시스템은 전송 케이블을 통해 상기 분산 안테나 시스템 서비스 모듈에 연결되며 상기 다운링크 신호를 무선 전송하도록 구성된 제3안테나 유닛 및 제4안테나 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3안테나 유닛 및 제4안테나 유닛은 벽들을 통해 제1 및 제2안테나 유닛들로부터 분리되는 제2공간 안에서 물리적으로 분리된다. 분산 안테나 시스템 서비스 모듈은 제3 및 제4안테나 유닛들로부터 다운링크 신호들을 수신하고 제2공간 내 안테나 유닛들로 업링크 정보를 전송하는 복수의 사용자 기기(UEs)로부터 수집된 정보에 기반하여 제3 및 제4안테나 유닛들의 전송 전력 레벨들을 제어하도록 구성될 수 있다.

다른 양태로서, 본 발명은 분산 안테나 시스템의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 캐리어들 상에서 동작하는 다중 캐리어 기지국으로부터 개별 캐리어 부하 정보를 수집하는 단계 및 수집된 캐리어 부하 정보에 기반하여 복수의 캐리어들 중 적어도 한 캐리어에 대한 다운링크 전송 전력을 적어도 하나의 다른 캐리어와 다른 값으로 가변하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 다운링크 전송 전력을 가변하는 단계는 복수의 캐리어들 중 한 캐리어가 미리정의된 문턱치보다 큰 캐리어 부하를 가지는지 여부를 판단하는 단계 및 미리정의된 문턱치보다 큰 캐리어 부하를 가진 캐리어의 다운링크 전송 전력을 증가시키는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 복수의 캐리어들에 대한 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들을 결정하는 단계 및 미리정의된 문턱치보다 큰 캐리어 부하를 가진 캐리어의 다운링크 전송 전력의 가용 잉여 증가분을 결정하는 단계를 더 포함함이 바람직하다. 미리정의된 문턱치보다 큰 캐리어 부하를 가진 캐리어의 다운링크 전송 전력을 증가시키는 단계는 상기 결정된 다운링크 전송 전력의 가용 증가분과 같거나 적은 양만큼 다운링크 전송 전력을 증가시키는 단계를 더 포함함이 바람직하다. 다운링크 전송 전력을 증가시키는 단계는 복수의 캐리어들에 대한 총 가용 전력 레벨을 결정하는 단계, 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들 및 수집된 캐리어 부하 정보에 기반하여 비례 인자를 결정하는 단계 및 총 가용 전력 레벨 및 비례 인자의 곱을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 총 가용 전력 레벨을 결정하는 단계는 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들 및 수집된 캐리어 부하 정보에 바람직하게 기반한다. 상기 방법은 수집된 캐리어 부하가 캐리어 부하 문턱치보다 적을 때 다운링크 전송 전력을 기본 값들로 리셋하는 단계를 더 포함함이 바람직하다. 상기 방법은 캐리어 부하를 가진 캐리어가 제2 미리정의된 문턱치를 초과하는 시간을 판단하는 단계 및 캐리어 부하를 가진 캐리어가 제2 미리정의된 부하 문턱치를 초과하는 시간을 시간 히스테리시스 문턱치와 비교하는 단계를 더 포함함이 바람직하다. 상기 방법은 복수의 캐리어들로부터 수집된 캐리어 부하 정보에 기반하여 캐리어들의 순위 리스트를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 다운링크 전송 전력을 가변시키는 단계는 상기 캐리어들의 순위 리스트 안에서 가장 높은 순위의 캐리어들에 대한 다운링크 전송 전력을 가변시키는 단계를 더 포함한다.

다른 양태에서, 본 발명은 복수의 캐리어들을 가진 다중 캐리어 통신 신호들을 수신하는 다중 캐리어 기지국을 포함하는 무선 시스템을 제공하며, 상기 다중 캐리어 기지국은 다중 캐리어 통신 신호들을 증폭하는 하나 이상의 다중 캐리어 증폭기 시스템들을 포함한다. 무선 시스템은 기지국에 결합되어 다운링크 신호를 제공하는 하나 이상의 안테나들, 및 복수의 캐리어들 중 적어도 하나의 캐리어에 대한 다운링크 전송 전력을 적어도 하나의 다른 캐리어와 상이한 값으로 가변시키는 전력 관리 제어 유닛을 더 포함한다.

바람직한 실시예에서, 전력 관리 제어 유닛은 복수의 캐리어들의 부하 정보를 수집하고, 다운링크 전송 전력 레벨들의 값들을 다중 캐리어 증폭기 시스템들로 제공하는 부하 수집 수단을 포함한다. 부하 수집 수단은 네트워크에 연결될 수 있고 네트워크로부터 부하 정보를 수집한다. 부하 수집 수단은 다른 대안으로서, 다중 캐리어 기지국에 연결될 수 있고 다중 캐리어 기지국으로부터 부하 정보를 수집한다. 제어 유닛은 캐리어들에 대한 전력 레벨 제어 신호들을 생성하도록 구성된 전력 관리 결정 엔진을 더 포함함이 바람직하며, 상기 전력 레벨 제어 신호들은 수집된 부하 정보에 기반한다.

다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 캐리어들을 가진 다중 캐리어 통신 신호들을 수신하는 다중 캐리어 기지국을 포함하는 무선 분산 안테나 시스템을 제공하며, 상기 다중 캐리어 기지국은 다중 캐리어 통신 신호들을 증폭하는 하나 이상의 다중 캐리어 증폭기 시스템들을 포함한다. 무선 분산 안테나는 복수의 개별 안테나 시스템들을 가지며 다중 캐리어 기지국에 연결되어 다운링크 신호를 제공하는 분산 안테나 시스템, 및 다중 캐리어 기지국에 연결되어 복수의 캐리어들의 부하 정보를 수집하고 서로 다른 값들의 다운링크 전송 전력을 다중 캐리어 증폭기 시스템들로 제공하는 제어 유닛을 더 포함한다.

바람직한 일 실시예에서, 제어 유닛은 다중 캐리어 기지국으로부터 부하 정보를 수집하도록 더 구성된다. 다른 대안으로서, 제어 유닛은 네트워크로부터 부하 정보를 수집하도록 더 구성된다. 제어 유닛은 복수의 캐리어들로부터 부하 정보를 수집하는 분산 안테나 시스템 관리 서버, 및 캐리어에 대한 전력 레벨 제어 신호들을 생성하는 전력 관리 결정 엔진을 더 포함함이 바람직하다. 전력 관리 결정 엔진은 수집된 부하 정보 및 다운링크 전력 동작 파라미터들에 기반하여 전력 레벨 제어 신호들을 결정하도록 구성됨이 바람직하다. 상기 무선 시스템은 복수의 제2캐리어들을 가진 제2다중 캐리어 통신 신호들을 수신하고, 그 제2다중 캐리어 통신 신호들을 증폭시키는 하나 이상의 제2증폭기들을 포함하는 제2다중 캐리어 기지국, 및 복수의 제2개별 안테나 시스템들을 가지며, 제2다중 캐리어 기지국에 연결되어 제2다운링크 신호를 제공하는 제2분산 안테나 시스템을 더 포함함이 바람직하다. 제어 유닛은 제2다중 캐리어 기지국에 연결됨이 바람직하고 복수의 제2캐리어들로부터 부하 정보를 수집하며 다운링크 전송 전력의 값들을 복수의 제2캐리어들로 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징 및 양태들이 이하의 상세한 설명에서 설명된다.

도 1은 본 발명에 따라 여러 개의 옥내 룸들에 서비스하는 분산 안테나 시스템(DAS)의 도면이다.
도 2는 분산 안테나 시스템 내 원격 안테나 유닛들의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 기지국 서브시스템에 의해 제어되는 DAS의 도면이다.
도 4는 캐리어들로부터 부하 정보를 수집하고 캐리어들에 대한 전송 전력 레벨들을 결정하는 제어 유닛 및 기지국 서브시스템들의 개략적 블록도이다.
도 5는 캐리어들의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다.
도 6a는 캐리어들의 부하 순위 리스트를 생성하는 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다.
도 6b는 캐리어 부하를 추정하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다.
도 6c는 캐리어들 각각의 잉여 전력을 판단하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다.

휴대 전화, 스마트폰, 또는 다른 모바일 장치들과 같은 사용자 기기에 통신하기 위한 옥내 분산 안테나 시스템들의 성능을 동적으로 최적화하기 위한 시스템 및 관련 방법들을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 옥내 분산 안테나 시스템들과 관련된 주요 문제가 다중 경로 페이딩(fading)이다. 일 실시예에서, 사용자 기기는 다운링크 데이터 레이트, 수신 신호의 품질 및 사용자 기기의 위치와 같이, 안테나 유닛들에 의해 전송된 다운링크 신호들을 기술하는 정보를 평가한다. 서비스 모듈은 이러한 정보를 수집하고 안테나 유닛들 각각에 대해 최적화된 전력 레벨들을 결정한다. 서비스 모듈은 바람직한 실시예에서, 분산 안테나 시스템 내 오직 하나의 안테나 유닛 또는 안테나 유닛들의 부분집합을 최적화할 수 있다. 그러면 안테나 유닛들 중 하나 이상이 최적화된 전력 레벨들로 다운링크 신호들을 전송한다. 바람직한 실시예에서 최적화된 전력 레벨은 감소할 수 있다. 결과적으로, 옥내 분산 안테나 시스템들의 성능은 개선된다.

현재의 모바일 통신 네트워크들은 개선된 효율성 및 성능을 요구한다. 그러한 목적들은 피크 사용 시간대에 네트워크 용량을 늘리고, 신호 품질 및 네트워크 적용범위를 유지하면서 모바일 데이터 장치들의 데이터 레이트를 개선하며, 공동 위치의 무선 서비스들에 대해 유해한 간섭을 줄임으로써 달성될 수 있다. 현재의 스마트폰들은 음성 신호 및 데이터 신호 모두를 송수신하는데, 이것은 동적으로 가변되는 무선 트래픽에 대응하도록 무선 시스템에 추가적 요구를 하게 된다. 게다가 통신 매체가 음성에서 주문형 데이터로 급속히 천이함에 따라 기술적으로 진보되고 진화한 통신 표준들이 무선 서비스 제공자에 대해 추가적 요구를 가지게 한다.

네트워크 용량을 향상시키고 대규모 사무소 빌딩, 병원, 경기장, 쇼핑몰 및 대학 캠퍼스와 같은 야외 시설들에서 데이터 레이트(데이터 속도)를 높이기 위해, 분산 안테나 시스템(distributed antenna systems(DAS))이 보다 나은 신호 적용범위를 제공하도록 옥내 장소들에서 사용되어 왔다. 통상적 DAS는 원하는 지역에 걸쳐 산재되고 기지국 신호들이 DAS 네트워크 상에 연결되는 도너 노드로 파이버나 콕스(coax)를 통해 다시 연결되는 소형 서비스 안테나들의 집합이다. DAS 기술은 매크로 셀 사이트를 보다 작은 구역들로 구획함으로써 캐리어들이 적용 영역들의 갭 및 매크로 네트워크 내 데드(dead) 스팟들을 줄일 수 있게 한다.

DAS 네트워크들의 전통적 배치는 DAS 안테나 유닛들이나 노드들 및 그 안테나 유닛들이 캐리어별 고정 타깃 전력 레벨로 동작하는 원격 유닛들의 스태틱(static) 엔지니어링을 필요로 한다. 이러한 전통적 방식은 주어진 영역 내에서 소정 적용 품질(quality of coverage)을 제공한다. 전통적 배치들은 엔지니어링 실행의 일부로서 매크로 신호 경로 손실 및 신호 세기들만을 고려하며, 시스템 파라미터들을 특정 배치 상황들이나 특정 용량에 대해 미세 조정하는 능력이 없다.

전통적 DAS 시스템들(수동 및 능동 모두)에서, -75dBm의 수신 신호 레벨이 DAS 시스템들의 일반적 설계 지침으로서 사용되었다. 그러나 이러한 수신 신호 레벨들이 어떤 동작 조건들 하에서 현저한 다중 경로로 이어지는 경우, 직교성이 개선될 수 있다면 수신 신호 레벨을 -75dBmdptj -85dBm로 줄이는 것이 매우 바람직하다. 이것은 특정 환경 및 동작 요건 하에서 직교성을 증가시키기 위해 수신 신호 레벨들(또는 경로 손실)을 최적화한다는 목적을 가지고 개별 액세스 노드들에서 원격으로 이득/송신기 전력(및 기타 동작 파라미터들)을 제어할 수 있는 DAS 시스템을 필요로 한다.

3G 시스템들 같은 삼세대 시스템들이나 3.5G HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access) 시스템들은 1.8, 3.6, 7.2 및 14.0Mbit/s(초당 메가비트들)의 다운링크 속도를 지원한다. 보다 높은 다운링크 속도들이 HSPA+에서 이용가능하며, 이것은 3GPP 표준들의 출시버전 9에 42Mbit/s 및 84Mbit/s까지의 다운링크 속도를 제공한다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 10MHz의 대역폭 이상을 가지는 시스템들에 대해 CDMA(Code Division Multiple Access) 대비 내재된 이점들을 제공한다. 10 내지 20MHz 범위의 대역폭들이 MIMO(Multiple Input Multiple Output)나 AAS(Adaptive Antenna Systems)와 같은 진보한 안테나 구조들을 통해 얻어질 수 있다. 극단적으로 높은 피크 데이터 레이트가 얻어질 수 있는데, 이는 OFDM이 CDMA 프로토콜에 기반하는 것들보다 낮은 복잡도의 계산을 요하기 때문이다. HSDPA는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)의 WCDMA에 사용되는 변조방식 및 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 고급 변조 기법을 이용한다. 무선 채널의 상태에 따라, 서로 다른 수준의 포워드 에러 정정(즉, 채널 코딩) 또한 사용될 수 있다. 예를 들어 3/4 코딩 레이트는 전송된 비트의 3/4이 사용자 비트들이고 비트들의 1/4이 에러 정정 비트들일 것을 요한다. 최적 변조 및 코딩 레이트를 선택하고 신속히 업데이트하는 프로세스를 링크 적응이라 지칭한다.

HSDPA 적응의 추가 이점은 WCDMA와의 완전 호환성이며, 그에 따라 그것이 보다 새로운 WCDMA 네트워크들에서 소프트웨어 전용 업그레이드로서 배치될 수 있다. 초기에, 출시버전 5의 HSDPA 가능 기기들이 3.6Mbps 피크 레이트로 전송할 수 있을 것이다. HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access)로도 불리는 EUL(enhanced uplink protocol)의 출시버전 6는 개선된 처리율, 감소된 대기시간(latency) 및 증가된 용량을 제공할 것이다. EUL 및 E-DCH(Enhanced Dedicated Channel)는 5.8Mbps까지의 데이터 레이트를 제공한다. HSDPA 및 EUL의 결합을 HSPA라 부른다. 피크 데이터 레이트 및 용량을 추가로 올리기 위해, 3GPP 출시버전 7은 다운링크 시 MIMO 64QAM을 지원하고 업링크 시 16QAM을 지원하는 HSPA 에볼루션(HSPA+로도 불림)을 소개하였다. 출시버전 8은 65QAM 및 MIMO의 결합이나 64QAM 변조기법을 통한 듀얼 캐리어들을 이용하는 것을 통해 42Mbps의 다운링크 비트레이트를 지원한다.

높은 데이터 레이트들을 지원하는 이러한 기술들은 스케줄링 기반 시스템들의 처리율을 극대화하기 위해, 무선 환경에서 각각의 통신 링크를 위한 채널 용량을 충분히 활용하는 무선 링크 적응을 필요로 한다. 종래의 높은 데이터 레이트의 무선 링크들이 기본적으로 옥외 상황에 배치되었었다. 옥내 무선 시스템들은 늘어난 경로 손실들 및 E-DCH에 의해 지원되는 신호 처리 기법들에 복잡함을 발생시키는 급속도로 변화되는 다중 경로 신호들로 인해 추가적인 어려움을 제시한다. E-DCH는 도시, 교외, 및 시골의 환경에서 주로 사용하기 위해 개발되었다.

이러한 옥내(빌딩 내) 배치 문제들을 다루기 위해, 본 발명의 실시예들은 동작 파라미터들에 기반하여 동적 시스템 최적화를 가능하게 하는 원격으로 관리 가능한 능동 DAS를 제공한다. 그러한 동작 파라미터들은 비한정적인 것으로서, 소정 QoS(Quality of Service) 레벨들에서의 피크 데이터 레이트, 지속가능 최대 데이터 레이트, UE들(User Equipment)의 개수를 포함한다. DAS 시스템들은 HSPA 내 협업 멀티 코드 최적화를 이용하여 성능 유연성을 보여준다. HSPA 7.2 프로토콜을 이용하는 시스템들은 코드 직교성의 완전한 효과를 얻기 위해 다중 경로 간섭 없이 환경 안에서 바람빅하게 동작한다.

본 발명의 실시예들은 종래의 DAS 시스템들과 대조된다. 출시버전 7의 HSPA 상의 MIMO와 같은 종래의 접근방식들은 다중 경로 효과를 보상하기 위해 전송 신호 세기가 증가될 것을 제안한다. 본 발명의 실시예들은 비한정적인 것으로서 Wi-Fi, WiMax, 및 기타 개발중인 기술들과 같은 다른 RATs(Radio Access Technologies)에 적용될 수 있다. RATs는 중립 호스트 능동 DAS 안에서, 특히 무선 액세스 로딩 및 밸런싱을 하는 높은 트래픽 상황에서 구현될 수 있으며, 다중 모드 다중 대역 UE들이 다른 경우 단일 무선 액세스 구현을 통해서는 가능하지 않은 고수준 QoS를 제공하면서 쉽게 입수될 수 있다. 게다가 경기장에서와 같은 어떤 배치들에 대해 DAS 시스템은 특히 분할된 셀(즉, 섹터화된 DAS)을 가질 때 선택된 영역들 안의 이득을 최소화해야 한다. 중복 구역들 내에서의 이득을 선택적으로 제어하는 기능이 섹터간 간섭을 줄일 것이다.

본 발명의 실시예들은 총 DAS 이득 및 안테나별 경로 상에서의 링크 이득을 가변시킴으로써 경로 상에서 안테나별 EIRP를 최적화할 수 있는 유연한 원격 관리 시스템을 포함한다. 또한 실시예들은 시스템 성능을 극대화하기 위해 유효 채널을 변경한다는 목적으로 개별 리피터 이득을 (저전력 진웨이브(zinwave) 노드들의 경우에서와 같이) 가변시킬 수 있다. 따라서, 상술한 한계를 피하면서 개선된 무선 서비스 수단을 제공하는 능동 DAS 시스템 및 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

시뮬레이션은 능동 DAS 시스템이 종래의 시스템들과 비교할 때 개선된 성능을 보인다는 것을 제시한다. HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel) 상에서 수신된 신호에 대한 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio)이 이하의 수식에서 주어진다.

여기서, α는 직교성 팩터이고, Pown은 서비스 기지국 또는 안테나로부터의 총 수신 전력이고, P_HS-DSCH=는 HS-DSCH 채널 상의 총 수신 전력이고, P_others는 다른 기지국으로부터의 총 수신 전력이며, SF₁₆은 16의 확산 팩터이다.

수학식 1 및 직교성 팩터 α는 HSPA 네트워크의 성능 분석 시 잘 설정된 파라미터들이다. 다중경로 환경은 확산 코드들의 직교성에 영향을 미칠 수 있고, 그 결과 다른 코드들로부터 셀 내 간섭을 일으킨다. 이것의 영향이 상기 수학식의 분모에서 (1-α)*P_OWN으로 캡처된다. 다른 코드로부터의 전력이 SINR, 결과적으로 처리율 낮추는 자기 간섭을 일으킬 수 있다.

상기 표 1은 DAS의 효과를 예시한 시뮬레이션이다. Ec/lo는 직교성 팩터 a의 영향을 포함하지 않는 칩별 에너지 대 간섭의 비율(SINR의 다른 척도)을 나타낸다. 직교 팩터가 고려될 때, 직교성 결핍의 영향이 표 1에 예시된다. Ec/lo가 통상적으로 -16dB에서 -13dB 범위에 있는 매크로 네트워크에 있어서, 처리율은 기술된 대로이다. 그러나 DAS 네트워크에서 Ec/lo는 리피터들로 인해 통상적으로 더 커서 -10dB이 될 것이다. 그러나 최선의 성능을 얻기 위해 직교성 팩터 역시 낮아야 한다. 가용 링크 이득이 62%-200%의 범위로 개선되었다는 것을 알아야 한다.

표 1은 두 세개의 양태들을 예시한다. 첫째, DAS 배치의 한 가지 이점은 (DAS 전력이 -10dB Ec/lo를 제공하도록 세팅된 경우) HSPA 네트워크의 성능을 개선한다. 둘째, 표 1은 높은 정도의 직교성을 가진 배치를 한다는 이점을 예시한다. 이러한 두 양태들은 최대 성능이 구현될 때까지 DAS 전력 증폭기의 전력을 자동 조정하는 DAS 시스템의 중요성을 강조한다.

도 1은 본 발명에 따라 여러 개의 옥내 룸들에 서비스하는 DAS 시스템(8)의 도면이다. DAS 시스템(8)은 DAS 서비스 모듈(30) 및 원격 안테나 유닛들(20a 및 22a)와 같은 여러 원격 안테나 유닛들을 포함한다. DAS 서비스 모듈(30)은 외부 통신을 위해 광섬유 피드(10)에 연결되는 제어기(60), 및 전용 제어 및 감시 채널(12)을 포함한다. GPS 안테나(34) 및 도너 서비스 안테나(32) 역시 제어기(60)에 연결된다. 제어기는 62a와 같은 인터페이스들에 연결되며, 그 인터페이스들은 케이블들(24a-24f)을 통해 원격 안테나 유닛들에 연결된다.

실내들(18a-18d)은 예컨대 사무실 빌딩 내 여러 층들과 같은 닫힌 공간이나 어떤 층의 윤곽을 나타낸다. 실내들(18a-18d)은 벽들(36a-36d)과 같은 내부 장애물들을 가질 수 있다. 이러한 비한정적 예에서, 18d와 같은 각각의 실내는 원격 안테나 유닛들(20d 및 22d)과 같은 두 개의 원격 안테나 유닛들을 가질 수 있다. 그러나 어떤 실내 전체에 걸쳐 위치된 하나 이상의 원격 안테나 유닛들의 사용이 고려된다. 20d 및 22d와 같은 원격 안테나 유닛들은 UE(16c 및 16d)와 같은 UE들과 통신한다.

이러한 원격 안테나 유닛들 각각은 어떤 실내 안에서 UE에 도달하기 전에 다중 경로를 이동하는 다운링크 신호들을 전송한다. 결과적으로 UE는 건설적이거나 파괴적인 간섭을 일으킬 수 있는 전송된 신호들의 중첩된 여러 사본들을 수신할 수 있다. 이러한 다중 경로 간섭은 사용자가 그 실내 안에서 이동할 때 사용자에게 제공되는 서비스 품질에 크게 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 UE(16b)는 각기 경로들(40a 및 40c)를 통해 원격 안테나 유닛들(20d 및 22d)로부터 바로 다운링크 신호들을 수신한다. 그 외에 UE(16b)는 각기 경로들(40b 및 40d)을 통해 벽들(36a 및 36b)에 의해 부분 반사되었던 다운링크 신호들을 또한 수신한다. 그러므로, UE(16b)로의 서비스 품질은 경로들(40a-40c)을 지났던 다운링크 신호들의 전반적 간섭에 좌우된다. 사용자는 실내(18d) 안에서 이동하면서 서로 다른 수준의 서비스 품질을 경험할 수 있다.

다른 상황들에 있어서, UE에 의해 수신된 다운링크 신호들은 섀도윙(shadowing)의 결과로서 감쇠될 수 있다. 예를 들어 UE(16c)는 신호가 벽(36c)을 통과하여 이동하기 때문에 원격 안테나 유닛(20d)으로부터 감쇠된 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 원격 안테나 유닛(22d)으로부터의 다운링크 신호의 세기는 UE(16)가 개구(38)를 통해 다운링크 신호를 수신하기 때문에 보다 강할 수 있다. 마찬가지로 UE(16a)는 원격 안테나 유닛(20a)으로부터 보다 강한 전송 신호를 수신할 것인 바, 이는 경로(40f)가 장애물이 없는 경로이기 때문이다. UE(16a)는 원격 안테나 유닛(22a)으로부터 보다 약한 전송 신호를 수신할 것이며, 이는 경로(40e)가 벽(36e)으로 막혀있기 때문이다.

따라서 다중 원격 송신기들을 이용해 단일 캐리어를 지원하는 DAS 네트워크(8)는 지원되는 기술 및 환경에 기반하여 각각의 원격 안테나에 대한 전송 전력 레벨을 최적화할 수 있다. 다운링크 속도나 채널 품질과 관련한 UE들이나 이동국으로부터의 피드백 정보가 소정 영역을 서비스하는 각각의 DAS 클러스터에 대해 요청된다. 이러한 피드백 정보는 서비스되는 클러스터 내 평균 데이터 레이트를 결정하기 위해 분석된다. DAS 네트워크가 매크로 신호를 반복하는 경우, 이동국들로부터의 GPS 신호가 DAS에 의해 서비스되는 영역에 대해서만 분석을 제한하도록 사용될 수 있다. 클러스터를 서비스하는 모든 DAS 원격 안테나 유닛들로부터의 다운링크 전송 전력은 P_initial로부터 단계적으로 증가된다. 알고리즘은 클러스터 용량이 포화될 때까지 전력을 계속해서 증가시킨다. 이러한 알고리즘은 단일 섹터 신호를 반복하는 클러스터나 동일 주파수의 재사용을 구현하는 클러스터에 대해 활용될 수 있다.

도 2는 분산 안테나 시스템 내 원격 안테나 유닛들의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다. 기본적으로 이 프로세스는 UE들로부터 신호 정보를 수집하여 시스템의 평균 용량 C_i를 판단한다. 이전 반복 이후로 용량이 개선되었으면, 전송 전력 P_tx가 증가하고 다음 신호 정보 집합이 수집된다. 한편, 평균 용량 C_i가 이전 반복 이후 개선되지 않았으면, 전송 전력 P_tx는 감소된다. 전송 전력 P_tx는 최대 전력 레벨 P_max을 초과할 수 없다.

구체적으로 상기 프로세스는 단계 210에서 시작한다. 전송 전력 P_tx가 초기 전력 레벨 P_initial로 세팅되고 초기 용량 C_i-1이 0으로 세팅된다(단계 212). UE(16b 및 16c)와 같은 UE들로부터 신호 정보가 수집된다(단계 214). 신호 정보는 비한정적으로, 다운링크 데이터 레이트, UE에 의해 수신된 다운로드 신호 품질, UE의 위치 정보, 피크 데이터 레이트, 다운링크 신호들의 최대 지속가능 데이터 레이트들 및/또는 QoS(Quality of Service) 문턱치를 초과하는 QoS를 가지는 UE들의 개수를 포함할 수 있다. 평균 용량 C_i가 DAS 클러스터에 대해 수집된 신호 정보에 기반하여 추정된다(단계 216). 현재 추정 용량 C_i가 이전 평균 용량 C_i-1와 비교된다(단계 218). 시스템의 평균 용량이 개선되었으면, 프로세스는 단계 220으로 진행한다. 용량이 개선되지 않았으면, 프로세스는 전송 전력 P_tx를 감소시키는 단계 224로 진행하고 단계 226에서 종료된다. 전송 전력 P_tx은 증가되고 P_tx+ΔP로 세팅된다(단계 220). 일 실시예에서, 전송 전력 P_tx는 원격 안테나 유닛들(20d 및 22d)과 같은 모든 원격 안테나 유닛들에 대해 증가된다. 바람직한 실시예에서 전송 전력 P_tx는 원격 안테나(20d)나 모든 원격 안테나 유닛들의 부분집합과 같은 단 하나의 원격 안테나에 대해 증가된다. 전송 전력 P_tx는 이제 최대 전송 전력 P_max와 비교된다(단계 222). 최대 전송 전력 P_max는 개별 원격 안테나 유닛에 대한 최대 전력이거나, 원격 안테나 유닛들의 집합에 대한 최대 전송 전력이거나, DAS 시스템(8)의 최대 전송 전력일 수 있다. 전송 전력 P_tx이 최대 전송 전력 P_max보다 적으면, 프로세스는 단계 214로 진행한다. 그렇지 않으면, 프로세스는 224로 진행한다. 전송 전력 P_tx가 감소되고 P_tx-ΔP로 세팅된다(단계 224). 상기 프로세스는 단계 226에서 종료한다.

위에서 논의한 바와 같이, 옥내, 즉 산란 환경의 존재는 이롭지 않다. 게다가 이웃 원격 안테나 유닛들로부터의 신호들이 다중 경로 페이딩에 가세될 수 있다. 그러한 상황에 있어서, 실질적으로 각각의 원격 안테나 유닛으로부터의 다운링크 전송 전력을 전반적인 확산을 최소화하는 레벨로 감소시키는 것이 이로울 수 있다.

실시예들은 대역 선택적 전력 관리를 이용하여 이종 시스템 성능을 최적화하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 일 실시예에서, 캐리어들 각각의 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들 및 부하 용량이 수집된다. 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들은 각각의 캐리어에 대한 최소, 최대, 공칭 및 현재의 전송 전력 레벨들을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 부하 및 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들에 기반하여 캐리어들에 대해 최적화된 다운링크 전송 전력 레벨들을 결정한다. 선택된 캐리어들에 대한 전송 전력 레벨들은 캐리어 부하 용량이 최적화될 때까지 증가된다. 전력 레벨들은 이후, 캐리어 부하들이 감소될 때 기본 성능 파라미터들로 줄어들 수 있다.

전통적으로, DAS 네트워크들은 낮은 신호 세기를 경험하는 구간들에서 매크로 셀룰라 신호 적용성을 개선하도록 배치된다. 이러한 시스템들은 경기장 및 회합 센터와 같이 과중한 트래픽 배치 시 균일한 적용성을 제공하기 위해서도 활용되어 왔다. 이러한 두 가지 경우들 중 어느 경우에서나, 특히 중립적 호스트 배치들에 있어서, DAS 네트워크가 다중 캐리어들 및 다중 기술들에 맞추는 것이 일반적인 관행이다. 이것은 대역별 전력 증폭기들이나, 다른 대안으로서 기지국 설비로부터/로 신호를 중계하기 위해 사용되는 여러 광대역 저전력 증폭기들을 활용함으로써 달성될 수 있다. 대부분의 적용예들에서, 각각의 캐리어는 동작 중에 유지되는 미리 설정된 전력 레벨 출력을 가진다.

이종 시스템 성능은 대역 선택적 전력 관리를 이용하여 최적화될 수 있다. 이하에서 기술되는 기법들은 MIMO를 포함하거나 포함하지 않고 2G에서 4G까지의 다중 기술들을 지원하는 DAS 네트워크들에서의 전력 관리를 통한 성능 최적화 및 미래의 기술들과 캐리어들을 지원하기 위해 현재의 DAS 네트워크들의 기능 개선을 다룬다.

그러한 DAS 시스템들의 배치 및 프로비저닝은 앞으로의 확장에 필요한 어떤 마진을 유지하는 것 외에, 각각의 기술 마다 고르게 양호한 적용성을 제공하기 위해 각각의 캐리어에 요구되는 전력을 결정하는 것을 기반으로 한다. 그러한 지원 전략은 지원을 요하는 기술들의 수가 증가함에 따라 비효율적이 된다. 본 발명은 추가 캐리어들이 감소된 비용으로 수용될 수 있도록 비용 효율적 방식으로 그러한 문제의 해법을 제공한다.

또한, 다중 캐리어들이 배치됨에 따라, 각각의 캐리어 상의 부하는 사용자 사용 패턴의 변화 및 새 기술들의 채택으로 인해 균일하지 않을 수 있다. 소정 기술들에 대해 최소 적용성을 유지하기 위해 이전 캐리어들이 여전히 지원될 필요가 있을 수 있다. 캐리어들 간의 사용성 및 용량의 비균일성은 캐리어들에 대한 지능적 전력 관리에 의해 보다 많은 사용을 경험하는 기술들에 대해 보다 큰 용량 및 처리율을 제공하기 위해 활용될 수 있다.

도 3은 라인들(301)을 통한 하나 이상의 다중 캐리어 기지국 서브시스템들(300)과 통신 가능하게 연결되는 DAS 시스템(8)을 도시한다. 도 4는 다중 캐리어 기지국 서브시스템들(300) 중 하나의 개략적 블록도를 제시한다. 하나 이상의 다중 기지국 서브시스템들(300)은 네트워크(305)에 연결된 제1 다중 캐리어 서브시스템(302a)을 포함할 수 있다. 다중 캐리어 기지국 서브시스템(300)은 또한, 역시 네트워크(305)에 연결되고 일반적으로 "n"과 같이 302n으로 예시되는 다른 다중 캐리어 서브시스템들을 가질 수 있다. 제1 다중 캐리어 서브시스템(302a)은 캐리어 트랜시버들(331a 및 332a)로 표현된 하나 이상의 캐리어 트랜시버들을 포함한다. 캐리어 트랜시버들(331a 및 332a)은 도 3에서 라인들(301)로 묘사된 라인들(301)을 통해 DAS 시스템에 음성 및 데이터 통신 신호들을 제공하는 제1 다중 캐리어 전력 증폭기 듀플렉싱 시스템(335a)에 연결된다. 마찬가지로, "n 번째" 다중 캐리어 서브시스템(302n)은 캐리어 트랜시버들(331n 및 332n)로 표현된 하나 이상의 캐리어 트랜시버들을 포함한다. 캐리어 트랜시버들(331n 및 332n)은 라인들(301n)을 통해 음성 및 데이터 통신 신호들을 제공하는 해당 다중 캐리어 전력 증폭기 듀플렉싱 시스템(335n)에 연결된다.

다중 캐리어 기지국 서브시스템들(300)은 DAS 관리 서버(342) 및 전력 관리 결정 엔진(344)을 가진 제어 유닛(340)을 더 포함한다. DAS 관리 서버(342)는 신호 라인들(310a, 311a, 310n 및 311n)을 통해 제1서브시스템(301a) 및 제n서브시스템(301n)과 같은 기지국 서브시스템들 중 하나 이상으로부터 부하 정보를 수집한다. 일 실시예에서 DAS 관리 서버(342)는 예컨대 링크(306)를 통해 네트워크(305)로부터 부하 정보를 수집할 수 있다. 이하에 논의되는 바와 같이 DAS 관리 서버(342)는 수집된 부하 정보에 기반하여 캐리어들의 순위 리스트를 결정한다. 전력 관리 결정 엔진(344)은 제어 라인들(320a, 320n, 320a, 및 320n)을 통해 캐리어들 각각의 전력 레벨들을 결정한다.

각각의 DAS 전력 증폭기(PA)에서 이용가능한 총 전력을 P_total로 나타낸다. 캐리어 'c'의 총 공칭 전력 예산은 P_{c_norminal}로서 나타낼 수 있다. 캐리어 'c'의 최소 전력 예산은 P_{c_min}으로, 최대는 P_{c_max}로 나타낼 수 있다.

각각의 캐리어는 P_{c_norminal}, P_{c_min}, 및 P_{c_max}의 값들로 구성된다. 또한, 캐리어가 단일 송신 안테나를 이용하는지 (MIMO 가능 캐리어들을 위해) 두 개의 송신 안테나들을 이용하는지 여부에 기반하여 다른 값들이 설정될 수 있다. 파라미터들은 전력 이득으로 달성되는 용량 이득들에 기반하는 기술에 따라 운영될 수 있다.

DAS 관리 서버는 캐리어별 사용 효율에 기반하여 순위 리스트를 결정하기 위해 캐리어들에 걸쳐 서비스를 제공하는 모든 기지국들로부터 부하 정보 "Lc"를 수집한다. 일 실시예에서 DAS 관리 서버는 예컨대 네트워크로부터 부하 정보를 수집할 수 있다. 다른 대안으로서, 캐리어별 평균 RF 신호 전력을 측정하고 그것을 사정된(calibrated) 총 부하 측정치와 비교함으로써 캐리어별 부하의 측정치가 결정될 수 있다.

전력 관리 알고리즘은 특정 캐리어 상의 부하가 미리 설정된 문턱치 L_high를 초과할 때 시스템 부하의 변화에 응하여 수동적으로나 자동적인 방식으로 트리거될 수 있다. 자동 트리거는 또한, 현재의 부하 이벤트가 지속되고 이전 트리거에 대한 시스템 응답이 정상 상태에 도달한 후 어떤 재분배 분석이 발생하는 것을 보장하기 위한 히스테리시스를 포함할 수 있다.

전력 차용 및 전력 분배에 적당한 캐리어들의 리스트가 다음과 같이 식별된다. 캐리어들은 부하에 기반하는 두 개의 리스트들 중 하나에 사전 할당될 수 있다. L_{c_current}< L_low이면 캐리어는 "전력 분배"의 리스트에 추가될 수 있다. L_{c_current}> L_high이면 캐리어는 "전력 차용"의 리스트에 추가될 수 있다.

전력 관리 결정 엔진은 P_c를 다음과 같이 결정한다. 총 잉여 전력이 P_surplus=P_{surplus_1}+P_{surplus_2}+...+P_{surplus_n}으로 주어지고, 각각의 캐리어에 대한 P_{surplus_c}는 P_{surplus_c}=max(0, P_{c_current}- max(P_{c_min}, f(Lc)* P_{c_nominal}))로 주어지며, f(Lc)는 부하 Lc를 지원하는데 요구되는 전력 스케일링 팩터를 나타내고, P_{c_min}은 캐리어 'c'에 대한 최소 적용범위를 보장하기 위해 사용되는 문턱치이다.

캐리어 c에 대해 요구되는 전력 부스트는 P_{c_req} = min((P_{c_max}- P_{c_current}), max((f(Lc) - 1 )*P_{c_nominal},0))으로 주어지며, 이때 f(Lc)는 공칭 부하 아래에서 1에 해당하는 현재의 사용효율(utilization)을 나타낸다.

각각의 캐리어에 대해, 실제 전력 부스트는 P_{c_boost}=f*P_surplus로 주어지고, 여기서 f=P_{c_req}/(P_{1_req}+P_{2_req}+...P_{n_req})이며 캐리어 c의 상대 전력 수요를 나타낸다.

실시예들에서, 재분배 전력에 대한 실질적 공식화는 한 캐리어에 대한 전력 분배를 다른 것에 비해 우선시하기 위한 가중 팩터들을 포함할 수도 있는 다른 구현예들을 이용하여 행해질 수도 있을 것이다.

분배 리스트 내 각각의 캐리어 마다, P_c=P_{c_current}+P_{c_boost}이다.

각각의 캐리어에 할당된 적정 이득들은 이때, 캐리어별 적정 전력이 VVA(Variable Voltage Attenuator)와 같이 이 분야에서 잘 알려진 기법들을 이용하여 전달될 수 있도록 각각의 신호를 스케일링하는 전력 증폭기의 입력단에서 가령 어떤 가변 신호 감쇠 수단 형식으로 구현될 수 있다.

전력 재분배는 어떤 캐리어들 상에서 시간에 민감한 부하가 감소할 때 기본 파라미터들로 되돌아갈 수도 있을 것이다.

실시예들은 다른 보다 과중하게 사용되는 캐리어들에서의 성능 및 용량을 개선하기 위해 일부 캐리어들에서 보다 낮은 사용 효율(및 필요 용량)을 절충하는 데 사용될 수 있다. 실시예들은 (MIMO 가능 또는 고차 QAM을 이용하는 것들과 같은) 고전력으로부터 이익을 얻을 수 있는 캐리어들을 선택적으로 부스팅함으로써 전반적 네트워크 성능을 바람직하게 개선할 수 있다.

실시예들은 또한 추가 캐리어들을 도입하려는 시도로서 기존 DAS의 오버 프로비저닝 및 관리를 가능하게 한다. 일부 캐리어들에 의해 혹은 소정 주기에서 사용되지 않는 잉여 전력이 전략으로서 새로운 DAS 업그레이드를 지연시킬 필요가 있는 다른 것들에 지능적으로 할당될 수 있다.

도 5는 상기 일반적 내용에 따라 캐리어들의 다운링크 전송 전력을 최적화하기 위한 프로세스의 예를 도시한 흐름도이다. 자동 전력 재분배가 단계 510에서 개시된다. 캐리어들 각각에 대한 최소, 최대, 공칭 및 현재의 전송 전력 레벨들과 같은 다운링크 전송 전력 동작 파라미터들이 결정된다(단계 512). 각각의 DAS 전력 증폭기(PA)에 대한 총 전력을 Ptotal로 나타낸다. 캐리어 'c'의 총 공칭 전력 레벨은 P_{c_nominal}로 나타낸다. 캐리어 'c'의 최소 전력 레벨들 및 최대 전력 레벨들은 각각 P_{c_min} 및 P_{c_max}로 나타낸다.

위에서 논의된 바와 같이 각각의 캐리어는 P_{c_norminal}, P_{c_min}, 및 P_{c_max}의 값들로 구성된다. 일 실시예에서, 캐리어가 단일 송신 안테나를 이용하는지 (MIMO 가능 캐리어들을 위해) 두 개의 송신 안테나들을 이용하는지 여부에 기반하여 이들 파라미터들의 다른 값들이 설정될 수 있다. 파라미터들은 어떤 전력 이득으로 달성되는 용량에 대한 기술 및 개선에 기반하여 결정되어야 한다.

DAS 관리 서버(342)는 일 실시예에서 캐리어별 사용 효율에 기반하여 수집된 부하 정보를 판단하기 위해 캐리어들에 걸쳐 서비스를 제공하는 모든 기지국들로부터 부하 정보 "Lc"를 수집한다(단계 514). DAS 관리 서버(342)는 일 실시예에서 링크(306)를 통해 네트워크(5)로부터 캐리어 부하 정보를 수집할 수 있다. 이러한 비한정적 예들에서, 수집된 부하 정보는 순위 리스트나 전체 부하 측정치에서의 구성 비율과 같은 다양한 형태로 나타낼 수 있다.

예를 들어, 도 6a는 캐리어들의 부하 순위 리스트를 생성하는 프로세스의 예를 도시한 흐름도를 묘사한다. 프로세스는 단계 610에서 시작하며, 모든 기지국들(BS)로부터 캐리어들 전체에 대한 부하 정보가 수집된다(단계 612). 부하 정보에 기반하여 캐리어들의 순위 리스트가 생성되고(단계 614) 프로세스가 종료된다(단계 616).

다른 대안으로서, 도 6b에 도시된 바와 같이 캐리어별 평균 RF 신호 전력을 측정하고 그것을 사정된(calibrated) 총 부하 측정치와 비교함으로써 캐리어별 부하의 측정치가 결정될 수 있다. 프로세스가 시작되고(단계 620), 캐리어별 평균 RF 신호 전력(Pc)이 산출된다(단계 622). Lc의 추정치가 Pcurrent 및 Pfull_load의 비율에 기반하여 산출된다(단계 624). 이 프로세스는 단계 626에서 종료한다.

이제 도 5를 참조할 때, 일 실시예에서 시스템 부하의 특정 변화에 응하여, 예컨대 특정 캐리어 상의 부하 L_c가 미리 설정된 문턱치 L_high를 초과할 때 전력 관리 제어가 트리거될 수 있다(단계 516). 트리거는 또한, 일 실시예에서 현재의 부하 이벤트가 지속되고 이전 트리거에 대한 시스템 응답이 정상 상태에 도달한 후 어떤 재분배 분석이 발생하는 것을 보장하기 위한 히스테리시스를 포함할 수 있다(단계 518). 예를 들어 L_c가 L_high보다 큰 것으로 검출된 후 경과되는 시간 T_c가 판단되고 미리결정된 문턱치 T_hysteresis와 비교된다(단계 518). 일 실시예에서 T_c는 L_c가 L_high 이하로 떨어질 때 0으로 리셋된다. T_hysteresis는 전송 전력 레벨들의 변경을 요구학 위해 부하가 L_high를 초과해야 하는 시간의 정도이다. 이 특성은 시스템이 캐리어 부하의 즉각적 변동에 반응하지 않게 한다. T_c가 T_hysteresis보다 크면, 프로세스는 단계 520으로 계속된다. 그렇지 않은 경우, 프로세스는 부하 정보가 캐리어들로부터 수집되는 단계 514로 돌아간다.

일 실시예에서, 전력 관리 제어가 다음과 같이 전송 전력의 증가를 결정하기 위해 진행된다. 먼저, 총 잉여 P_surplus가 결정된다(단계 520). 여기 사용되는 것과 같이 잉여 및 총 잉여 전력 레벨들은 한 캐리어의 가용 전력 및 다중 캐리어들에 대한 총 가용 전력을 각기 일컫는다. 예를 들어 한 캐리어의 가용 전력은 현재의 전송 전력 및 주어진 영역 안에서 전송할 캐리어에 대해 요구되는 최소 전력 레벨 간의 차이로 나타낼 수 있다.

도 6c는 캐리어들 각각의 잉여 전력(즉, 가용 전력)을 판단하기 위한 프로세스의 비한정적 예를 도시한 흐름도이다. 프로세스는 단계 630에서 시작하며, 캐리어 지정 파라미터 c 및 Psurplus의 값이 0으로 세팅되는 단계 632로 진행한다. 캐리어 지정 파라미터 c가 캐리어들의 총 수 Num_Carriers과 비교된다(단계 634). 캐리어 지정 파라미터 c가 캐리어들의 총 수 Num_Carriers보다 적으면, P_surplus가 산출된다(단계 636). 그렇지 않으면, 프로세스는 종료된다(단계 640).

총 잉여 전력은 식 P_surplus=P_{surplus_1}+P_{surplus_2}+...+ P_{surplus_n}으로 주어지며, 이때 각각의 캐리어에 대한 P_surplus는 전송 전력 정보에 기반하여 P_{surplus_c}=max(0,P_{c_current}-max(P_{c_min}, f(L_c)*P_{c_nominal}))로 결정될 수 있고, 여기서 f(L_c)는 부하 Lc를 지원하는데 필요로 되는 전력 스케일링 팩터를 나타내고 P_{c_min}은 캐리어 'c'의 최소 적용범위를 보장하기 위해 사용되는 문턱치이다. f(L_c)는 공칭 부하 아래에서 1에 해당하는 현재의 사용 효율을 나타낸다. 일 실시예에서 f(L_c)는 f(L_c)=L_c/L_nominal로 표현될 수 있다.

캐리어 지정 파라미터 c가 1씩 증가되고(단계 638), 프로세스는 단계 634로 돌아간다.

도 5를 참조할 때, 각각의 캐리어에 대해 요청되는 전력 부스트 P_{c_req}가 결정된다(단계 522). 캐리어 c에 대해 요청된 전력 부스트 P_{c_boost}는 식 P_{c_req}=min((P_{c_max}- P_{c_current}), max((f(L_c) - 1 )*P_{c_nominal},0))로 주어질 수 있다.

각각의 캐리어에 대해 실제 전력 부스트 P_{c_boost}가 결정되고(단계 524), 그것은 식 P_{c_boost}=f*P_surplus로 주어질 수 있고, 여기서 f=P_{c_req}/ (P_{1_req}+ P_{2_req}+ ... P_{n_req})는 캐리어 c에 의해 요구되는 상대 전력을 나타내는 비례 인자이다. 전력 재분배를 위한 실시예들은 또한 한 캐리어에 대한 전력 분배를 다른 것에 비해 우선시하기 위한 가중 팩터들을 포함할 수도 있는 다른 방법들을 포함할 수도 있다.

전력 분배 리스트 내 각각의 캐리어에 대한 캐리어 전력 P_c은 P_c = P_{c_current}+ P_{c_boost}로 리셋된다(단계 526). 전력 제어는 이제 단계 514로 돌아간다.

일 실시예에서 각각의 캐리어에 할당되는 적정 이득들이 캐리어별 적정 전력이 전달될 수 있도록 각각의 신호를 스케일링하는 전력 증폭기의 입력단에서의 어떤 가변 신호 감쇠와 같은 다양한 방법들을 통해 제어될 수 있다. 예를 들어 제어 라인들(320a, 321 a, 320n, 및 321n)이 여기서, 주어진 캐리어에 대한 다중 캐리어 증폭기 듀플렉싱 시스템(335a 및 335n)의 이득을 변경하기 위해 활성화될 수 있다. 전력 재분배는 어떤 캐리어들 상에서 시간에 민감한 부하가 감소될 때 기본 파라미터들로 되돌아갈 수도 있을 것이다.

본 발명은 기본적으로 분산 안테나 시스템으로부터 휴대 전화나 스마트폰들과 같은 사용자 기기로 전송되는 다운링크 신호들을 위해 전송 전력 레벨들을 동적으로 최적화하기 위한 시스템 및 수단들로서 기술되었다. 이와 관련하여, 다운링크 신호들을 위한 전송 전력 레벨들을 최적화하기 위한 시스템 및 수단들이 예시 및 설명의 목적으로 제시된다. 또한, 그 설명은 여기에 개시된 형식으로 본 발명을 한정하도록 의도된 것이 아니다. 따라서, 이하의 관련 기술의 가르침, 숙련도 및 지식에 부합하는 변형 및 수정은 본 발명의 범위 안에 있다. 본 명세서에 기술된 실시예들은 여기 개시된 본 발명을 실시하기 위해 알려진 모드들을 설명하며 당업자들이 본 발명을 균등하거나 대안적 실시예들 및 본 발명의 특정 적용예(들)이나 사용(들)에 의해 필요하다고 여겨지는 다양한 변형들을 사용하여 본 발명을 활용할 수 있도록 추가적으로 의도된다.

Claims

원격 안테나 유닛을 구비한 분산 안테나 시스템(distributed antenna systmes(DAS))의 제어기로서,
상기 제어기는, 적어도 하나의 사용자 기기로부터 수신된 신호 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 원격 안테나 유닛으로부터 상기 적어도 하나의 사용자 기기로 전송된 공통 다운링크 제어 신호를 통해 상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 다운링크 데이터 레이트에 기초하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 다운링크 신호 품질 정보에 기초하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 정보는 QoS(Quality of Service) 문턱치를 초과하는 QoS를 가진 사용자 기기의 개수에 기초하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 간섭 추정에 기초하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 위치 정보에 기초하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 모든 상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것을 포함하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 개별 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것을 포함하는
제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 섹터간 간섭(inter-sector interference)을 줄이도록 중복 구역 내에서의 상기 다운링크 전송 전력 레벨을 선택적으로 제어하는 것을 포함하는
제어기.
분산 안테나 시스템(DAS)으로서,
사용자 기기와 통신하는 원격 안테나 유닛과,
상기 사용자 기기 중 적어도 하나로부터, 상기 원격 안테나 유닛 중 적어도 하나를 통해서 신호 정보를 수신하는 수신기를 포함하는 제어기
를 포함하고,
상기 제어기는 상기 신호 정보를 사용하여, 상기 원격 안테나 유닛 중 하나 이상에서의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하기 위해 상기 원격 안테나 유닛으로부터 상기 사용자 기기로 전송되는 공통 다운링크 제어 신호를 결정하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 사용자 기기 중 적어도 하나에 의해 보고되는 다운링크 데이터 레이트에 기초하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 사용자 기기 중 적어도 하나에 의해 보고되는 다운링크 신호 품질 정보에 기초하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 정보는 QoS 문턱치를 초과하는 QoS를 가진 사용자 기기의 개수에 기초하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 사용자 기기 중 적어도 하나에 의해 보고되는 간섭 추정에 기초하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 사용자 기기 중 적어도 하나에 의해 보고되는 위치 정보에 기초하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 원격 안테나 유닛의 상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 모든 상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것을 포함하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 개별 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것을 포함하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것은, 섹터간 간섭을 줄이도록 중복 구역 내에서의 상기 다운링크 전송 전력 레벨을 선택적으로 제어하는 것을 포함하는
DAS.
제 10 항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 신호 정보에 적어도 부분적으로 기초해서, 상기 원격 안테나 유닛 중 적어도 하나의 이득을 줄여서 다중 경로 간섭을 줄이기 위한 공통 다운링크 신호를 결정하는
DAS.
제어기로 하여금 방법을 수행함으로써 원격 안테나 유닛을 구비한 분산 안테나 시스템에서 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하게 하도록 구성된 명령어를 포함하는 프로그램을 기록한 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로서,
상기 방법은,
적어도 하나의 사용자 기기로부터 수신된 신호 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 원격 안테나 유닛으로부터 상기 적어도 하나의 사용자 기기로 전송된 공통 다운링크 제어 신호를 통해 상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계를 포함하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 다운링크 데이터 레이트에 기초하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 다운링크 신호 품질 정보에 기초하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 신호 정보는 QoS 문턱치를 초과하는 QoS를 가진 사용자 기기의 개수에 기초하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 간섭 추정에 기초하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 신호 정보는 상기 적어도 하나의 사용자 기기에 의해 보고되는 위치 정보에 기초하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 원격 안테나 유닛의 상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계는, 모든 상기 원격 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계를 포함하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계는, 개별 안테나 유닛의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계를 포함하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
제 20 항에 있어서,
상기 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 단계는, 섹터간 간섭을 줄이도록 중복 구역 내에서의 다운링크 전송 전력 레벨을 제어하는 것을 포함하는
컴퓨터-판독 가능 저장 매체.