KR20050019293A

KR20050019293A - Ｏｆｄｍ 셀룰러 환경에서 셀간 간섭 저감을 위한부반송파 할당방법

Info

Publication number: KR20050019293A
Application number: KR1020030056951A
Authority: KR
Inventors: 노동욱; 안준기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-03
Also published as: CN1759582A; JP2006522503A; JP4553893B2; KR100965338B1; CN1759582B; US20050047259A1; EP1623549A4; EP1623549A1; WO2005018186A1; US7379741B2

Abstract

본 발명은 OFDM기술이 적용된 다중 셀구조에서 셀간 간섭을 줄이기 위한 부반송파 할당방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 셀간 간섭이 큰 셀(또는 섹터)들에 서로 배타적인 부반송파를 할당하고, 각 셀은 셀 경계 근처에 위치하여 높은 송신전력을 요구하는 단말들에게 서로 배타적인 부반송파를 우선적으로 할당함으로써 셀 사이의 데이터 전송 부반송파들이 겹치는 영역을 줄여 셀 사이의 간섭을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

ＯＦＤＭ 셀룰러 환경에서 셀간 간섭 저감을 위한 부반송파 할당방법{SUB-CARRIERS ALLOCATING METHOD FOR INTER-CELLS INTERFERENCE REDUCTION IN OFDM CELLULAR ENVIRONMENTS}

본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기술에 관한 것으로서, 특히 OFDM 셀룰러 환경에서 셀간의 간섭을 줄이기 위한 부반송파 할당방법에 관한 것이다.

지금까지 AMPS (Advanced Mobile Phone System)과 같은 아날로그 방식부터 최신의 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)와 같은 디지털 방식에 이르기까지 다양한 이동통신 표준 기술들이 개발되어 왔다. 이러한 이동통신 환경에서 제한된 무선자원을 여러 사용자가 동시에 사용하기 위해서는 다중화방법이 필수적이다. 여기서 다중화란 하나의 회선 또는 전송로(유선의 경우 1조의 케이블, 무선의 경우 1조의 송수신기)를 분할하여 독립된 신호를 동시에 송수신할 수 있는 다수의 통신로(채널)를 구성하는 기술을 의미한다.

대표적인 다중화 방식으로는 하나의 회선을 다수의 주파수 대역으로 분할하여 다중화하는 주파수 분할 다중화 방식(FDM; Frequency Division Multiplexing)과, 하나의 회선을 다수의 아주 짧은 시간간격(time interval)으로 분할하여 다중화하는 시분할 다중화 방식(TDM; Time Division Multiplexing) 이 있다. 초기의 1세대 아날로그 이동통신 표준인 AMPS에서는 주파수 분할 다중화 방식(FDM) 이 사용되었으며, 2세대 디지털 이동통신 표준인 IS-95에서는 부호 분할 다중화방식(CDM; Code Division Multiplexing) 방식이 적용되었다. 그리고, 차세대 표준인 3세대 이동통신 표준인 cdma2000 및 WCDMA에서도 부호 분할 다중화 방식이 사용되고 있다.

이동통신에서 멀티미디어 데이터의 수요가 계속적으로 증가함에 따라, 대용량의 데이터를 효과적으로 전송하기 위한 다중화 방법의 개발이 요구되어 왔으며, 이러한 고속 데이터 전송에 적합한 다중화 방법의 하나로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기술이 제안되었다.

상기 OFDM은 대역폭 당 전송속도의 향상 및 다중경로(multipath) 간섭을 방지하기 위한 디지털 변조 방식이다. OFDM은 유럽의 디지털 오디오 방송(DAB)용으로 개발되었으며 1996년부터 상용 방송이 개시되었다. OFDM의 특징은 상당히 많은 수의 부반송파(sub-carrier)를 사용하는 다 반송파 변조 방식이라는 점과 각 부반송파가 서로 직교 관계에 있다는 점을 들 수 있다.

도 1에는 OFDM에 적용된 부반송파들이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와같이, OFDM에서 다수의 부반송파들은 서로 직교 관계에 있기 때문에 각 부반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 서로영향을 미치지 않는다(상관없다). OFDM은 보통의 주파수 분할 다중화(FDM)에 비해 훨씬 더 많은 반송파의 다중화가 가능하기 때문에 주파수 이용 효율이 높다. 또한, OFDM은 각 반송파에 직/병렬 변환된 부호화 데이터를 할당하여 디지털 변조하기 때문에 반송파를 많게 하면 대역폭 당 전송 속도를 높일 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 이동통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 여기서, 셀이란 이동 통신에서 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 보통 이동통신에서는 이러한 셀 즉, 각 구역 내에 소출력의 기지국을 설치하여 차량 전화 및 휴대 전화 통신을 중계하게 된다. 이러한 셀 구조의 예는 도 2에 도시되어 있다.

그런데, OFDM 기술은 이동통신 환경인 다중 셀 (multi cell)환경이 아닌 단일 셀(single cell) 환경에서 주로 적용되어 왔다. 따라서, OFDM 기술을 이동통신 환경 즉, 다중 셀 구조에서 사용하기 위해서는 셀간 간섭(intercell interference)과 같은 문제들이 효과적으로 해결되어야 한다. 하지만, 이에 대한 연구가 아직 미진하기 때문에 본 특허에서 OFDM이 다중 셀 환경에서 적용될 때 특히 순방향 링크에 발생하는 셀간 간섭을 줄이기 위한 방법을 제안하도록 한다.

이후, 이동통신환경에 OFDM기술이 적용되는 경우 셀간 간섭을 기술하면 다음과 같다.

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)은 서로 직교인(orthogonal) 다수의 부반송파(sub-carrier)를 통해 신호를 전송하는 방식이라고 할 수 있다. 이러한 OFDM을 사용한 시스템에서 전송률을 높이기 위해서는 사용 가능한 모든 부반송파들을 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 여러 셀이 고려되는 이동통신환경에 OFDM기술이 적용될 경우에도 각 셀마다 모든 부반송파들을 사용하여 최대의 용량을 얻을 수 있지만 모든 셀들이 모든 부반송파를 사용하게 되면 필연적으로 간섭이 발생하게 된다. 예를 들어, 도 2와 같은 다중 셀 환경을 고려 해 보자.

각 셀마다 OFDM 전송방식이 적용되며, 각 셀마다 할당된 주파수 대역이 같다고 가정하자. 이러한 환경에서 각 셀마다 모든 부반송파들을 사용하게 되면, 모든 셀들이 동일한 주파수 대역을 통해 신호를 전송하게 되므로 셀들간의 간섭이 필연적으로 발생한다.

도 2에서 정 중앙의 셀에 위치하는 단말은 주변의 모든 셀들로부터 간섭을 받는다. 도 2와 같은 다중셀 환경에서, 일반적으로 정 중앙의 셀과 접한 총 6개의 셀들을 첫번째 링(ring)이라고 하고, 첫번째 링을 둘러싼 12개의 셀들을 두번째 링이라고 한다. 따라서, 정 중앙의 셀에 위치하는 단말은 첫번째 링의 6개 셀과 두번째 링의 12개 셀들로부터 간섭을 받게 된다.

도 2의 다중 셀 구조에서 셀간 간섭에 대하여 살펴보자.

도 2에서 정 중앙의 셀로 들어오는 간섭은 첫번째 링의 셀들로부터의 간섭이 제일 큰 영향을 끼치고, 두 번째 링의 셀들로부터의 간섭이 두 번째로 큰 영향을 미치게 된다.이것은 전파의 세기가 거리의 승수에 비례하여 감소하기 때문인데, 이를 다음과 수학식으로 간단히 표시할 수 있다.

----------------------------식(1)

여기서, 와 는 각각 송신전력 및 수신전력을 나타내고, d는 송신기와 수신기사이의 거리를 뜻한다. 또한, n 값은 채널모델에 따라 다른 값을 갖는데, 보통 3 또는 4의 값을 갖는다.

상기 식(1) 을 통해 유추할 수 있듯이, 다른 셀로부터 오는 전력은 거리에 따라 민감하게 변화한다. 만약, 도 2에서 모든 셀들의 송신전력이 P값으로 일정하고, n이 4이고, 셀 중심 간의 거리를 d라고 가정할 경우, 첫번째 링의 셀로부터 오는 간섭의 세기는 다음 식(2)와 같이 나타낼 수 있다.

----------------------식(2)

그리고, 두 번째 링의 셀로부터 오는 간섭의 세기는 식(2)에 근거하여 다음 식(3)과 같이 나타낼 수 있다.

----------------------식(3)

상기 식(2)와 식(3)으로부터 두 번째 링의 셀로부터의 간섭은 첫번째 링의 셀로부터의 간섭의 밖에 안됨을 알 수 있다. 따라서, 다중 셀상에서 셀간 간섭의 대부분은 첫번째 링의 셀들로부터 기인함을 알 수 있다.

그리고, 앞의 예에서는 계산의 편의를 위해 거리만을 고려하였을 뿐 실제 이동통신 환경에서 고려되어야 할 페이딩(fading) 즉, Log-normal과 같은 long-term fading 이나 Rayleigh나 Rician같은 short-term fading은 고려되지 않았다. 그런데, 실제로 페이딩(fading)이 고려된다 하더라도 동일한 결론에 도달하기 때문에, 도 3에 도시된 바와같이, 본 특허에서는 다중 셀 환경에서 간섭을 고려할 때 첫번째 링들의 셀들만을 고려하기로 한다.

한편, 전술한 도 2 및 도 3의 셀 구조는 각 셀들이 무지향성 안테나(omni-directional antenna)를 사용한 경우이다. 그런데, 일반적으로 이동통신 셀 환경에서는 방향성 안테나를 사용하고, 각 셀들을 섹터(sector)로 구분하여 시스템을 구성하게 된다. 일반적으로 섹터는 120°또는 60°방향성 안테나를 사용하며 구성되며, 도 4에 도시된 바와같이 각각 한 셀당 3개 및 6개의 섹터가 생성된다.

따라서, 섹터 개념을 셀 구조에 도입하면 셀의 간섭성분에도 변화가 생긴다. 즉, 섹터를 구성하기 위해 방향성 안테나를 사용할 경우 한 셀 내에서 서로 다른 방향을 갖는 섹터들끼리의 간섭은 생기지 않는다. 예를 들어 도 4에서, 120°섹터인 경우에는 섹터들간에 신호의 전송방향이 물리적으로 분리되기 때문에 한 셀내의 3개의 섹터들간의 간섭은 발생되지 않는다. 동일한 이치로, 60°섹터인 경우도 한 셀 내의 6개의 섹터들간의 간섭은 발생되지 않는다.

이와 같이 섹터를 사용하게 되면 각 섹터간에 간섭이 생기지 않기 때문에 한 셀 내의 각 섹터들이 동일한 주파수대역을 모두다 점유하여 사용할 수 있게 되어, 좀더 효율적인 주파수 사용이 가능하다. 이 경우 주파수 효율은 이론적으로 120°인 경우는 최대 3배, 60°인 경우는 최대 6배정도까지 증가한다.

또한 섹터는 셀 내의 간섭뿐만 아니라 셀들간의 간섭에도 영향을 끼친다. 도 3에 도시된 셀 구조에 섹터를 도입한 경우 셀들간의 간섭의 변화를 살펴보기로 한다.

먼저, 120°섹터를 고려할 경우 도 5에 도시된 바와같이, 한 셀에 3개의 섹터가 생성된다. 각 섹터마다 120°방향성 안테나를 사용하기 때문에 전송은 120°이내로 제한된다. 이를 도식적으로 나타내기 위하여 각 섹터마다 방향성 안테나의 전송방향의 중앙을 화살표로 나타내었다. 도 5에서 관심 있는(목표 : Target) 섹터를 중앙 셀의 오른쪽 하단 섹터라고 가정하고 체크무늬로 표시하였으며, 상기 목표섹터에 간섭을 끼치는 6개의 섹터를 사선으로 표시하여 나타내었다.

일반적으로 셀들간의 간섭이 문제가 되는 지역은 셀 경계 근처이다. 그 이유는 전송신호가 식 (1)에 도시된 바와같이, 거리에 반비례하기 때문에 셀 경계근처에서는 원하는 셀(또는 섹터)로부터의 수신전력(신호의 세기)이 매우 작아지며, 수신전력이 매우 작아지면 조그만 간섭성분이 조금만 생겨도 신호에 큰 영향을 주기 때문이다.

따라서, 셀 경계 근처가 간섭의 영향을 가장 크게 받기 때문에 도 5의 섹터 구조에서 섹터들간의 간섭은 셀 경계 근처에서 가장 많이 고려해야 한다. 예를 들어, 도 5에서 목표섹터인 중앙의 셀의 오른쪽 하단 섹터에서, 가장 크게 간섭의 영향을 받는 부분은 셀 가장자리가 된다. 즉, 도 5에서 간섭을 주는 6개의 섹터들 중에서 목표섹터의 경계 근처에 가장 가까운 2개의 섹터에 의한 간섭이 제일 크게 된다.

도 6에는 목표섹터에 가장 강한 간섭을 주는 2개의 섹터를 표시하였으며, 앞으로는 120°섹터가 사용된 경우 도 6과 같이 가장 강한 간섭을 주는 섹터만 고려하기로 한다.

도 7은 60°섹터가 사용된 경우 섹터들간의 간섭을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와같이, 60°섹터가 사용된 경우는 120°섹터가 사용된 경우와 비슷하게 6개의 섹터들로부터 간섭성분이 들어온다. 또한 셀들간의 간섭이 가장 크게 영향을 받는 셀 경계 근처를 고려하여, 실질적으로 간섭이 가장 큰 섹터를 나타내면 도 8과 같다.

OFDM에서 셀간 간섭을 줄이기 위한 종래의 방법은 크게 주파수 도약(FH; Frequency Hopping)방법과 동적채널할당(DCA : Dynamic Channel Allocation)방법으로 대별된다. 이때, 무지향성 안테나가 사용된 경우는 도 3, 120°섹터가 사용된 경우는 도 6, 그리고 60°섹터가 사용된 경우는 도 8도와 같이, 가장 간섭이 강한 셀(또는 섹터)들을 고려하기로 가정한다.

먼저, 주파수도약(FH)방법은 한 셀(또는 섹터)에서 부반송파(sub-carrier)의 사용(전송)순서를 시간에 따라서 임의로 변경하는 방식이다. 이때 셀간 간섭을 줄이기 위해, 간섭이 가장 강한 셀(또는 섹터)에서 부반송파의 변경순서가 가능한 서로 겹치지 않도록 구성한다. 그런데, 주파수도약(FH)방법은 부 반송파 사용에 여유가 있는 경우에는 셀간 간섭이 줄어들지만, 각 셀(또는 섹터)에서 모든 부반송파를 사용하는 경우는 특정 셀들이 동일한 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 가능성이 높기 때문에 필연적으로 간섭이 발생하게 된다. 따라서, 주파수도약(FH)방법은 각 셀(또는 섹터)에서 모든 부반송파를 사용하는 경우에는 간섭을 줄이지 못하는 단점이 있다.

그리고, 동적채널할당(DCA)방법은 한 셀(또는 섹터)에서 각 사용자의 각 부반송파의 신호대 간섭잡음비(SINR; Signal to Interference Noise Ratio)의 세기를 측정 보고 받아서, 각 사용자에 대해 신호대 간섭잡음비가 큰, 즉 채널 상태가 좋은 부반송파들을 사용하여 신호를 전송함으로써 데이터 송신 전력을 줄여서 결과적으로 간섭을 줄이는 방법이다.

그런데, 상기 동적채널할당(DCA)은 직접적으로 셀간 간섭을 줄이거나 회피하는 기술은 아니며, 특히 각 단말(사용자)로부터 신호대 간섭잡음비를 보고받기 위한 피드백 신호가 복잡한 단점이 있다.

본 발명의 목적은 OFDM 셀룰러환경에서 셀간 간섭을 효과적으로 줄일 수 있는 부반송파 할당방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 소정 타입의 안테나가 사용되는 이동통신 셀 환경에 있어서, 본 발명에 따른 부반송파 할당방법은 시스템에서 셀간 간섭이 가장 큰 셀들을 선택하는 단계와; 전체 부반송파 Set을 선택된 셀들의 수만큼 상호 배타적으로 구분하여, 복수의 부반송파 Subset을 구성하는 단계와; 상기 복수의 부반송파 Subset을 각 셀들에 할당하는 단계로 구성된다.

바람직하게, 상기 시스템은 무선망 제어기인 것을 특징으로 한다

바람직하게, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 동일한 부반송파 Set을 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 무지향성 안테나가 사용된 경우 7개의 셀이다. 또한, 120°방향성 안테나가 사용된 경우 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 3개의 섹터이며, 60°방향성 안테나가 사용된 경우 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 2개의 섹터를 나타낸다.

상기 본 발명에 따른 부반송파 할당방법은 각 셀에서 단말에 의해 요구되는 부반송파의 총수를 구하는 단계와; 구해진 부반송파의 총수를 부반송파 Subset의 원소수와 비교하는 단계와; 비교결과에 따라 각 셀에서 각 단말을 위한 부반송파 Subset의 원소를 다르게 할당하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 크면 각 셀은 각 단말이 요구하는 송신전력을 고려하여 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 각 셀은 요구전력이 큰 단말부터 우선적으로 부반송파 Subset내에서 할당하고, 나머지 단말들에게는 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 작으면 각 셀은 부반송파 Subset내에서 모든 단말들에게 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 각 셀은 자신에게 설정된 임계값보다 큰 송신전력이 요구되는 단말부터 우선적으로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 부반송파 할당방법은 시스템에서 각 셀로 부반송파 Subset을 할당하는 단계와; 각 셀에서, 단말에 의해 요구되는 부반송파의 총수를 구하는 단계와; 부반송파의 총수를 부반송파 Subset의 원소수와 비교하는 단계와; 비교결과에 따라 각 셀에서 각 단말을 위한 부반송파 Subset의 원소를 다르게 할당하는 단계로 구성된다.

바람직하게, 상기 시스템은 무선망 제어기인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 부반송파 Subset 할당단계는 셀간 간섭이 가장 큰 셀들을 선택하는 단계와; 전체 부반송파 Set을 선택된 셀들의 수만큼 상호 배타적으로 구분하여, 복수의 부반송파 Subset을 구성하는 단계와; 상기 복수의 부반송파 Subset을 각 셀들에 할당하는 단계를 포함한다.

상기 부반송파 할당방법은 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 크면 각 셀은 단말이 요구하는 송신전력을 계산하는 단계와; 상기 송신전력이 큰 단말들부터 우선적으로 부반송파 Subset내에서 부반송파를 할당하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게, 상기 각 셀은 나머지 단말들에게는 Subset이외의 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 작으면 각 셀은 부반송파 Subset내에서 단말들에게 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 OFDM이 다중 셀환경에서 적용될 때 순방향 링크에서 발생하는 셀간 간섭을 줄이기 위하여 이웃한 셀들의 데이터를 송신하는 부반송파들을 최대한 겹치지 않게 하는 방법을 제안한다. 또한, 부득이하게 데이터 송신이 겹치는 부반송파들에서의 간섭을 줄이기 위해 부반송파의 할당을 전송신호의 크기에 따라 달리하는 방법을 제안한다.

일반적으로 OFDM이 이동통신 환경의 순방향 링크에 적용된 경우 사용자 서비스를 제공하기 하기 위한 다중화를 위하여 부반송파들을 다수의 단말(사용자)에게 할당하게 된다. 각 단말(사용자)들에게 할당된 부반송파들은 각 부반송파들의 채널상태에 따라 다른 송신전력이 가해지게 된다. 즉, 채널 상태가 나쁜 부반송파를 통해 신호를 전송해야 하는 경우는 나쁜 채널상태를 보상하기 위하여 더욱 높은 전력으로 송신하여야 한다. 이렇게 함으로써 시스템에서 요구되는 일정한 비트오류확률(BER; Bit Error Rate) 또는 프레임오류확률(FER; Frame Error Rate)을 유지함으로써 서비스에서 요구하는 QOS(Quality Of Service)를 만족시킬 수 있게 된다.

먼저, 도 3과 같은 무지향성 안테나를 사용하는 경우를 살펴보자.

무지향성 안테나가 사용될 경우에는 첫번째 링 즉, 중앙의 셀(이하 Target 셀이라 칭함) 및 주변의 간섭을 끼치는 6개의 셀들을 포함하여 총 7개의 셀들이 고려된다. 이때, 7개의 셀들은 모두 동일한 주파수 대역을 사용한다고 가정한다.

도 9는 시스템에서 각 셀들에게 부반송파를 할당하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 9에 도시된 바와같이, OFDM을 사용하는 시스템 즉 무선망 제어기(Radio Network Controller : RNC)는 먼저 다종 셀 구조에서 사용된 안테나 타입을 판별하여(S10), 사용된 안테나 타입에 따라 목표셀(Target cell) 및 그 Target cell에 가장 큰 간섭영향을 미치는 셀들을 선택한다(S11).

일단 부반송파 할당을 위한 셀 Set이 선택되면, RNC는 부반송파 Set(집합) 즉, 전체 주파수 대역을 구분하여 상기 선택된 셀 수만큼의 부반송파 Subset(부분집합)을 구성한다(S12). 이때, 중요한 점은 부반송파 Subset(부분집합)가 서로 겹치지 않도록 구분되어야 한다는 것이다. 따라서, 무지향성 안테나가 사용된 경우에는 상호 배타적인 7개의 부반송파 Subset이 구성될 것이다. 이때, 실제로 상호 배타적인 부반송파 Subset이 반드시 인접한 반송파들로 구성될 필요는 없다.

일단 7개의 부반송파 Subset이 구성되면, 도 10에 도시된 바와같이,RNC는 선택된 7개의 셀들에게 차례로(또는) 임의로 상호 배타적인 7개의 부반송파 Subset을 할당한다(S13). 즉, RNC는 전체 부반송파 Set중에서 상호 배타적인(mutually exclusive) 부반송파 Subset을 각 셀에게 할당하게 된다.

120°방향성 안테나가 사용된 경우 즉 120°섹터 셀인 경우도 같은 원리로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당할 수 있다. 120°섹터 셀인 경우 RNC는 도 6에 도시된 3개의 섹터들 간에 서로 겹치지 않도록 상호 배타적인 부반송파 부분집합을 할당한다. 이러한 할당의 예를 도 11에 나타내었다.

또한, 60°방향성 안테나가 사용된 경우 즉, 60섹터 셀인 경우도 같은 원리로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당한다. 60섹터 셀인 경우에는 도 8과 같은 2개의 섹터들간에 서로 겹치지 않도록 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당하며, 구체적인 할당 예는 도 12에 도시하였다.

일반적으로 간섭의 영향을 가장 크게 받는 단말(사용자)들은 셀 경계 근처의 단말(사용자)들이다. 셀 경계 근처의 단말들은 송신기로부터의 거리가 멀어서 수신전력이 낮아지게 되므로 높은 송신 전력을 요구하게 되어 다른 셀의 단말들에게 더욱 큰 간섭을 일으키게 된다. 따라서, 셀 경계 근처가 간섭의 영향을 가장 크게 받기 때문에 섹터들간의 간섭은 셀 경계 근처에서 가장 많이 고려해야 한다.

도 13은 각 셀에서 부반송파 Subset의 할당 예를 나타낸 순서도이다.

도 13에 도시된 바와같이, RNC에 의해 각 셀(또는 섹터)에 부반송파 Subset이 할당되면, 각 셀(또는 섹터)은 사용할 부반송파의 총수, 다시 말하면 목표 셀(또는 섹터) 내의 전체 단말(사용자)이 요구하는 부반송파의 총수를 구한다(S20).

일단 단말들이 요구하는 부반송파의 총수가 구해지면 각 셀(또는 섹터)은 부반송파의 총수가 상호 배타적인 부반송파 Subset의 원소수를 초과하는지 체크한다(S21). 만일 요구되는 부반송파 총수가 상호 배타적인 부반송파 Subset의 원소수를 초과하면, 각 셀(또는 섹터)은 각 단말들이 요구하는 송신전력을 계산 한 다음(S22) 요구전력이 큰 단말부터 우선적으로 상호 배타적인 부반송파 Subset내에서 부반송파를 할당하고, 나머지 단말들에게는 부반송파 Subset이외의 부반송파를 할당한다(S23).

또한, 다른 실시예로서 각 셀(섹터)은 각 단말이 요구하는 송신전력을 계산 한 후 자신에게 설정된 임계값보다 큰 송신전력이 요구되는 단말부터 우선적으로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당할 수도 있다.

반면에 요구되는 부반송파 총수가 셀에 할당된 상호 배타적인 부반송파 Subset의 원소수보다 작으면, 각 셀(또는 섹터)은 상호 배타적인 부반송파 Subset내에서 모든 단말들에게 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당한다(S24).

이와 같은 부반송파 할당을 통하여 각 셀은 할당된 상호 배타적인 부반송파 Subset을 통하여 데이터 전송 서비스를 원하는 단말에게 데이터를 전송할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 요구되는 부반송파 개수의 총합이 상호 배타적인 부반송파 부분집합의 원소 개수를 초과할 경우 셀간 간섭을 더욱 줄이기 위하여 각 단말(사용자)가 요구하는 송신전력을 고려하여 부반송파를 할당할 수 있다. 즉, 각 단말의 송신전력 요구값이 정해진 임계값(threshold value)을 넘으면, 그러한 단말은 상호 배타적인 부반송파 Subset내에서 할당하고, 임계값을 넘지 않는 단말은 상호 배타적인 부반송파 Subset밖에서 할당하게 된다. 이를 통해, 정해진 임계값을 초과하는 큰 송신전력을 갖는 부반송파들이 각 셀(섹터)들간에서 서로 겹치지 않게 되는 것이다. 즉, 높은 송신전력을 요구하는 단말들간의 부반송파가 서로 겹치지 않게 됨으로써 간섭의 영향이 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명은 셀룰러 OFDM 시스템의 순방향 링크에서 이웃하는 셀(또는 섹터)들은 각각 우선적으로 서로 배타적인 부반송파에 실어 데이터를 송신을 함으로써 셀 사이의 데이터 전송 부반송파들이 겹치는 영역을 줄여 셀 사이의 간섭을 줄일 수 있는 효과가 있다. .

또한, 본 발명은 셀 경계 근처에 위치하여 높은 송신 전력을 요구하는 단말들에게 서로 배타적인 부반송파를 우선적으로 할당함으로써 셀간 간섭을 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.

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. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 OFDM에서 사용되는 부반송파를 나타낸 도면.

도 2는 이동통신 환경에서의 일반적인 다중 셀 구조를 나타낸 도면.

도 3은 무지향성 안테나가 사용된 셀 구조에서 중심의 목표셀과 가장 큰 간섭을 미치는 셀들을 나타낸 도면.

도 4는 무지향성 및 지향성안테나가 사용된 경우의 섹터구성을 나타낸 도면.

도 5는 120°섹터구조에서 섹터들간의 간섭을 나타낸 도면.

도 6은 도 5에서 목표섹터에 가장 강한 간섭을 주는 섹터를 나타낸 도면.

도 7은 60°섹터구조에서 섹터들간의 간섭을 나타낸 도면.

도 8은 도 7에서 목표섹터에 가장 강한 간섭을 주는 섹터를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 기술에 따라 시스템에서 각 셀들에게 부반송파를 할당하는 방법을 나타낸 순서도.

도 10은 무지향성 안테나가 사용된 경우 상호 배타적인 부반송파 Subset할당방법을 나타낸 도면.

도 11은 120°안테나가 사용된 경우 상호 배타적인 부반송파 Subset할당방법을 나타낸 도면.

도 12는 60°안테나가 사용된 경우 상호 배타적인 부반송파 Subset할당방법을 나타낸 도면.

도 13은 본 발명의 기술에 따라 각 셀에서 각 단말을 위한 부반송파 Subset을 할당하는 예를 나타낸 순서도.

Claims

소정 타입의 안테나가 사용되는 이동통신 셀 환경에 있어서,

시스템에서 셀간 간섭이 가장 큰 셀들을 선택하는 단계와;

전체 부반송파 Set을 선택된 셀들의 수만큼 상호 배타적으로 구분하여, 복수의 부반송파 Subset을 구성하는 단계와;

상기 복수의 부반송파 Subset을 각 셀들에 할당하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제1항에 있어서, 상기 시스템은 무선망 제어기인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법
제1항 있어서, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 동일한 부반송파 Set을 사용하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제1항 있어서, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 무지향성 안테나가 사용된 경우 7개의 셀인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제1항 있어서, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 120°방향성 안테나가 사용된 경우에는 3개의 섹터인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제1항 있어서, 상기 셀간 간섭이 가장 큰 셀들은 60°방향성 안테나가 사용된 경우에는 2개의 섹터인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제1항에 있어서, 상기 각 셀에서 단말에 의해 요구되는 부반송파의 총수를 구하는 단계와; 구해진 부반송파의 총수를 부반송파 Subset의 원소수와 비교하는 단계와; 비교결과에 따라 각 셀에서 각 단말을 위한 부반송파 Subset의 원소를 다르게 할당하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제7항에 있어서, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 크면 각 셀은 각 단말이 요구하는 송신전력을 고려하여 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제8항에 있어서, 상기 각 셀은 요구전력이 큰 단말부터 우선적으로 부반송파 Subset내에서 할당하고, 나머지 단말들에게는 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제7항에 있어서, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 작으면 각 셀은 부반송파 Subset내에서 모든 단말들에게 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제8항에 있어서, 상기 각 셀은 자신에게 설정된 임계값보다 큰 송신전력이 요구되는 단말부터 우선적으로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
시스템에서 각 셀로 부반송파 Subset을 할당하는 단계와; 각 셀에서, 단말에 의해 요구되는 부반송파의 총수를 구하는 단계와; 부반송파의 총수를 부반송파 Subset의 원소수와 비교하는 단계와; 비교결과에 따라 각 셀에서 각 단말을 위한 부반송파 Subset의 원소를 다르게 할당하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법
제12항에 있어서, 상기 시스템은 무선망 제어기인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법
제12항에 있어서, 상기 부반송파 Subset 할당단계는 셀간 간섭이 가장 큰 셀들을 선택하는 단계와; 전체 부반송파 Set을 선택된 셀들의 수만큼 상호 배타적으로 구분하여, 복수의 부반송파 Subset을 구성하는 단계와; 상기 복수의 부반송파 Subset을 각 셀들에 할당하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제12항에 있어서, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 크면 각 셀은 단말이 요구하는 송신전력을 계산하는 단계와; 상기 송신전력이 큰 단말들부터 우선적으로 부반송파 Subset을 할당하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제15항에 있어서, 상기 각 셀은 나머지 단말들에게는 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제15항에 있어서, 상기 각 셀은 자신에게 설정된 임계값보다 큰 송신전력이 요구되는 단말부터 우선적으로 상호 배타적인 부반송파 Subset을 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.
제12항에 있어서, 상기 부반송파의 총수가 상기 부반송파 Subset의 원소수보다 작으면 각 셀은 부반송파 Subset내에서 단말들에게 부반송파를 할당하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당방법.