KR20060003122A - 이동통신시스템의 동작 방법, 이동통신시스템 및 기지국 - Google Patents

이동통신시스템의 동작 방법, 이동통신시스템 및 기지국 Download PDF

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KR20060003122A
KR20060003122A KR1020057022287A KR20057022287A KR20060003122A KR 20060003122 A KR20060003122 A KR 20060003122A KR 1020057022287 A KR1020057022287 A KR 1020057022287A KR 20057022287 A KR20057022287 A KR 20057022287A KR 20060003122 A KR20060003122 A KR 20060003122A
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Abstract

본 발명은 이동통신시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 가입자국(MS1, MS2)으로 전송되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위한 전력 증폭기(PA1; PA2)가 제공된다. 상기 전력 증폭기의 작업부하의 치수(M1; M2)가 검출되어, 이동통신시스템의 중앙제어유닛(RNC)으로 전송된다.

Description

이동통신시스템의 동작 방법, 이동통신시스템 및 기지국{METHOD FOR OPERATING A MOBILE RADIO TELEPHONE SYSTEM, MOBILE RADIO TELEPHONE SYSTEM AND BASE STATION}
본 발명은 이동통신시스템의 동작 방법, 이동통신시스템 및 이동통신시스템의 기지국에 관한 것이다.
이동통신시스템은 네트워크 측(network-side) 무선국들이 가입자국과의 무선 접속을 유지하는 무선통신시스템이다. 하나 이상의 네트워크 측 무선국에 의해 공급되는 다수의 무선 셀들을 갖는 다수의 셀룰러 이동통신시스템이 공지되어 있다. GSM, UMTS, IS-95 및 CDMA2000에 따른 표준이 그 예에 속하며, 이 외에도 다수가 공지되어 있다. 이러한 시스템은 통상적으로 각 무선 셀 마다 하나의 기지국을 갖는다. 이와 같은 무선 셀은 중앙 무선 네트워크 제어기(BSC 또는 RNC)와 접속된다.
UMTS 표준에서는, 각각의 무선 셀에서 무선 셀 내에 존재하는 기지국의 전력 증폭기(power amplifier)의 현 출력 성능(current output power)과 무선 셀의 출력 성능의 최대 허용치 간의 비가 어떠한 방식으로 더 우위의(higher-ranking) 무선 네트워크 제어기로 전달될 수 있는가가 공지되어 있다. 이러한 정보는 무선 셀의 작업부하(working load)를 평가하기 위해 필요하다. 한 무선 셀의 최대 용량(capacity)은 이용가능한 무선 리소스에 의해 제한된다. 무선 리소스는 이용가능한 주파수 대역폭 및 무선 셀의 전체 송신전력(total transmit power)의 최대 허용치에 의해 결정된다. 인접한 무선 셀들이 너무 심하게 간섭(interference)받는 것을 막기 위해, 각 셀 마다 송신전력의 최대 허용치가 결정된다.
본 발명의 목적은 무선 셀에서 이용가능한 무선 리소스의 활용(utilization)을 개선할 수 있는, 이동통신시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립 청구항들에 따른 방법, 이동통신시스템 및 기지국에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속항들의 대상이다.
이동통신시스템을 동작시키기 위한 본 발명에 따른 방법은 가입자국으로 전송되는 신호들을 증폭시키기 위한 전력 증폭기를 제공한다. 전력 증폭기의 작업부하의 치수가 검출되어, 이동통신시스템의 중앙제어유닛(central control unit)으로 전송된다.
전력 증폭기는 예컨대 이동통신시스템의 기지국의 구성 요소일 수 있다. 하나의 무선 셀이 다수의 송신 위치(transmitter location)를 가질 경우에는, 각 송신 위치가 하나 이상의 전력 증폭기를 갖는다.
무선 셀의 작업부하의 검출과 관련한 전술한 종래기술과 달리, 본 발명에 따르면 특정 전력 증폭기의 개별 작업부하가 검출되어, - 예컨대 무선 네트워크 제어기일 수 있는 - 중앙제어유닛으로 전달된다. (무선 셀 내에 단지 하나의 증폭기만이 제공될 경우) 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치는 상기 전력 증폭기가 배치되어 있는 상응하는 무선 셀의 전체 송신전력의 최대 허용치와 차이가 나는 경우가 빈번하다. 각 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치는 통상적으로 상기 전력 증폭기가 과부하(overloading)를 받거나 그 성능 특성(performance characteristic)의 비선형 영역(non-linear region)에서 동작하여 왜곡(distortion)이 야기되는 것을 막을 수 있을 정도의 크기로 정해진다. 이와 반대로, 무선 셀의 송신전력의 최대 허용치는 인접 무선국들로부터의 방사(emission)가 크게 나쁜 영향을 받지 않을 정도의 크기로 정해진다. 이 경우 간섭을 제한하는 것이 중요하다. 그러므로 무선 셀의 송신전력의 최대 허용치는 네트워크 측에서 결정된다.
본 발명은 임의의 이동통신시스템에서 적용될 수 있다.
각 무선 셀 마다 다수의 전력 증폭기가 존재할 경우에는, 본 발명에 의해 특히 전체 무선 셀의 작업부하의 치수 및 이동통신시스템의 네트워크 측에 있는 개별 증폭기의 작업부하의 치수가 이용될 수 있다. 중앙제어유닛 내 리소스 할당(resource allocation)이 계획되면, 전력 증폭기가 최대한 균일하게 부하를 받을 수 있도록 리소스 할당이 구현될 수 있다.
특히 동일한 접속의 신호들이 두 개 이상의 증폭기 및 관련 안테나에 의해 동시에 동일한 가입자국으로 전송되는 방식의 송신 다이버시티(transmit diversity)가 하나의 무선 셀 내에 제공될 경우에는 하나의 무선 셀 내에 다수의 전력 증폭기가 사용될 수 있다. 따라서 송신 다이버시티가 접속의 단지 일부만을 위해 사용되는 반면 다른 접속을 위해서는 단지 하나의 증폭기 만이 사용될 수 있음으로써, 증폭기의 불균일한 작동부하가 야기될 수 있다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 전력 증폭기는 이동통신시스템의 무선 셀 내에 배치되고 중앙제어유닛은 무선 셀 외부에 배치된다. 따라서 중앙제어유닛으로 전송되는 치수들은 중앙제어유닛 또는 다른 네트워크 측 소자들에 의해 구현되는 개별 전력 증폭기에 대한 접속 할당을 위한 토대를 형성할 수 있다. 중앙제어유닛은 무선 네트워크 제어기일 수 있다.
본 발명의 한 개선예에서는, 전력 증폭기의 작업부하의 치수가 바람직하게는 전력 증폭기에 의해 실제로 이용가능한 출력 성능 및 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치에 따라 좌우된다. 예컨대 이러한 두 개의 값은 서로 연관되기 때문에, 검출된 치수 및 중앙제어유닛으로 송신된 치수가 이에 맞게 "표준화되고(standardized)" 작업부하의 백분율 레벨(percentage level)을 규정한다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 가입자국으로 전송되는 신호들의 증폭을 위한 다수의 전력 증폭기가 제공되고, 전력 증폭기의 작업부하를 위한 하나 이상의 치수가 검출된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 각 전력 증폭기의 작업부하를 위한 치수가 검출될 수 있다. 이로 인해, 개별 증폭기의 작업부하 레벨에 대한 리소스 할당 관련 유닛의 매우 상세한 정보들이 허용된다.
이에 대한 대안으로서, 전력 증폭기의 작업부하에 대한 어떠한 치수가 최대값을 가지며 최대값을 갖는 이러한 치수가 어떻게 중앙제어유닛으로 전송되는지를 결정할 수도 있다. 중앙제어유닛이 이러한 정보를 증폭기들 중 하나의 작업부하의 가장 임계적인 레벨(the most critical level)에 대해 전달한다.
적어도 전력 증폭기의 작업부하의 치수 이외에도 상기 전력 증폭기가 배치되어 있는 무선 셀의 작업부하의 치수가 검출될 경우에, 그리고 무선 셀의 작업부하의 치수가 마찬가지로 중앙제어유닛으로 전송되는 것이 바람직하다. 이는 특히 전술한 단락에 기술된 실시예의 경우에 바람직하다. 따라서 상기 두 개의 치수를 이용하여, 적어도 하나의 증폭기 만이 작업부하의 임계 범위(critical range)에 도달하는지 아니면 무선 셀이 그 용량 한계치(capacity limit)에 이미 근접하는지가 네트워크 측에서 결정될 수 있다. (각 무선 셀 마다 다수의 증폭기가 제공될 경우에는) 개별 전력 증폭기에 대한 출력 성능의 최대 허용치의 합계가 증폭기가 배치되어 있는 상응하는 무선 셀의 전체 송신전력의 최대값 보다 훨씬 높게 나타나는 경우가 빈번하다. 이는 전력 증폭기가 작동시 상이한 크기의 부하를 받을 수 있기 때문이다. 각 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치는 통상적으로 증폭기가 과부하를 받지 않을 정도의 크기로 결정된다. 이와 반대로, 무선 셀의 송신전력의 최대 허용치(하기에서는 상응하는 무선 셀의 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치의 합계로 표기됨)는 인접 무선 셀들의 방사에 크게 불리한 영향을 끼치지 않을 정도의 크기로 결정된다.
한 바람직한 실시예에 따르면, 무선 셀의 작업부하의 치수는 무선 셀의 모든 전력 증폭기에 의해 실제로 이용가능한 출력 성능의 합계 및 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치의 합계에 따라 좌우된다. 뒤에 언급된 인자(전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치의 합계)는 마지막 단락에 언급된 무선 셀의 송신전력의 최대 허용치이다. 이러한 실시예에서는, 무선 셀의 작업부하의 치수로서 뒤에 언급된 인자(전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치의 합계)를 표준화함으로써 무선 셀의 백분율 작업부하의 치수가 나타난다.
무선 셀의 작업부하의 치수는 전력 증폭기의 작업부하의 치수와 동시에 전송되거나 또는 상기 두 개의 치수가 상이한 시점에 중앙제어유닛으로 전송될 수 있다. 예컨대 후자의 경우(두 개의 치수가 상이한 시점에 중앙제어유닛으로 전송되는 경우)는 하나의 전력 증폭기의 작업부하의 치수 또는 무선 셀의 작업부하의 치수가 더 큰 값을 갖도록 결정함으로써 이루어질 수 있고, 그 결과에 따라 전력 증폭기의 작업부하의 치수 또는 무선 셀의 작업부하의 치수가 중앙제어유닛으로 전송된다. 이로 인해, 중앙제어유닛이 각각의 경우에 가장 임계적인 작업부하 레벨(전체적으로 하나의 증폭기 또는 하나의 무선 셀의 가장 임계적인 작업부하 레벨)에 대한 정보를 제공하도록 보장된다. 이와 동시에 중앙제어유닛에 대한 전송 리소스가 절약되는데, 그 이유는 작업부하의 두 개의 치수가 동시에 전송되지 않기 때문이다.
특히 중앙제어유닛에 전송되는 작업부하 치수를 고려하여 전력 증폭기에 전송되는 신호 분포를 결정하는 것이 바람직하다. 이는 예컨대 중앙제어유닛에 의해 수행될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 다수의 전력 증폭기가 존재할 경우에 이용가능한 전력 증폭 리소스가 최대한 균일하게 사용될 수 있다.
작업부하의 본 발명에 따른 치수는 바람직하게는 반복해서 검출되어 중앙제어유닛으로 전송될 수 있다. 이러한 검출 및 전송은 주기적으로 또는 중앙제어유닛에 의한 요청으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 이동통신시스템 및 본 발명에 따른 기지국들은 본 발명에 따른 방법 및 실시예 및 개선예를 실시하기 위해 필수적인 수단 및/또는 구성부품들을 갖는다. 또한, 이러한 수단이 기지국의 구성 요소가 아니거나 또는 단지 일부만을 형성하는 본 발명의 실시예들도 가능하다.
도 1에 도시된 실시예들을 참고로 본 발명을 더 자세히 살펴보면 아래와 같다.
도 1은 기지국(BS)에 의해 공급되는 UMTS 이동통신시스템의 무선 셀(C)을 도시한 도면이다.
도 1은 기지국(BS)에 의해 공급되는 UMTS 이동통신시스템의 무선 셀(C)을 도시한다. 기지국은 로컬 유닛(BS') 및 이러한 로컬 유닛(BS')과 접속되는 떨어져 놓인 두 개의 안테나 유닛(A1, A2)에 의해 형성된다. 기지국(BS)은 가입자국(MS1, MS2)과의 접속을 유지할 수 있으며, 상기 가입자국(MS1, MS2)에 의해 상응하는 신호들(S1, S2)이 전송될 수 있다. 이 경우에, 제 1 신호(S1)가 제 1 안테나 유닛(A1) 및 동시에 제 2 안테나 유닛(A2)에 의해 송신 다이버시티 방식에 따라 제 1 가입자국(MS1)으로 전송된다. 그러나 단지 하나의 안테나 유닛에 의해 접속이 유지될 수도 있다. 예컨대 제 2 신호(S2)는 단지 제 1 안테나 유닛(A1)에 의해 제 2 가입자국(MS2)으로 전송된다.
각각의 안테나 유닛(A1, A2)은 전력 증폭기(PA1, PA2)를 가지며, 상기 전력 증폭기(PA1, PA2)는 관련 안테나에 의해 방사되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위해 사용된다. 또한, 기지국(BS)의 로컬 유닛(BS')은 무선 네트워크 제어기(RNC) 형태의 중앙제어유닛과 접속되며, 상기 무선 네트워크 제어기(RNC)는 다른 무선 셀의 다수의 유사한 기지국들과 접속된다(도시되지 않음).
각각의 증폭기(PA1, PA2)에 대해 기지국(BS)이 무선 네트워크 제어기(RNC)에 대한 작업부하 치수(Mn)를 아래와 같이 검출한다:
Mn=Pn/Pnmax(n=1, 2),
이때 Pn은 증폭기(PAn)의 현 출력 성능 및/또는 송신전력이며, Pnmax는 출력 성능의 최대 허용치이다.
또한, 기지국(BS)은 두 개의 치수(M1, M2) 중에서 최대값을 갖는 치수를 아래와 같이 검출한다:
MPA=max(M1; M2).
기지국(BS)은 이러한 최대값(MPA)을 무선 네트워크 제어기로 전송한다. 다른 실시예에서는, 두 개의 치수(M1, M2)가 무선 네트워크 제어기로 전달될 수도 있다.
또한, 기지국(BS)에서 무선 셀(C)의 작업부하 치수가 검출되어, 마찬가지로 무선 네트워크 제어기로 전달된다:
MC=(P1+P2)/PCmax,
이때 PCmax는 무선 셀 내에서 허용가능한 송신전력 최대값이며, 상기 최대값은 무선 네트워크 제어기(RNC)에 의해 미리 정해진 것이다.
이 예에서, 무선 네트워크 제어기는 무선 셀의 최대 허용 전력(PCmax) 또는 하나의 전력 증폭기의 최대 허용 전력(Pnmax)의 초과에 의해 무선 셀(C)의 작동이 위협받을 수 있는지의 여부를 검출할 수 있다.
이러한 실시예에서, 작업부하의 치수(Mn, MC)가 주기적으로 검출되어 제어기(RNC)로 전달된다. 따라서 무선 네트워크 제어기(RNC)는 무선 셀(C)의 무선 리소스가 가능한한 최적으로 분포될 수 있게 하여, 전력 증폭기(PAn) 당 출력 성능의 최대 허용치(Pnmax) 및 무선 셀(C)의 송신전력의 최대 허용치(PCmax)가 초과되는 것을 막을 수 있다. 전송되는 적합한 신호들(S1, S2)과의 특정 개수의 접속들이 전력 증폭기에 할당되는 방식으로 리소스 분포가 이루어질 수 있다. 예컨대 제 1 전력 증폭기(PA1)의 작업부하가 너무 높게 나타나면, 제 1 가입자국(MS1)과의 접속의 신호들(S1)이 더 이상은 다이버시티 모드로 전송되지 않고 제 2 증폭기(PA2)에 의해서만 전송되도록 제어기(RNC)에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방식으로 제 1 전력 증폭기(PA1)의 부하가 경감된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 두 개의 치수(MPA, MC)가 동시에 무선 네트워크 제어기(RNC)로 전송되지는 않는다. 그 대신, 아래의 공식에 따르면, 이러한 두 개의 치수로부터 추가의 파라미터가 산출되어, 이 파라미터가 무선 네트워크 제어기로 전송된다:
TCP=max(MC; MA).
즉, 이러한 두 개의 값 중에서 더 큰 값만이 무선 네트워크 제어기(RNC)로 전송된다. 이를 통해 기지국(BS)과 무선 네트워크 제어기(RNC) 사이에서 요구되는 전송 용량 및/또는 신호화 노력(signaling effort)이 감소될 수 있다.
또한, 전력 증폭기(PA1, PA2)가 기지국(BS)의 로컬 유닛(BS') 내에서 안테나와 별도로 배치될 수도 있다. 이는 능동 안테나(active antenna)와 다른 수동 안테나(passive antenna)로 공지되어 있으며, 이때 전력 증폭기(도 1에 도시됨)는 안테나 상에 직접 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 기지국(BS) 내에 하나의 전력 증폭기를 갖는 두 개 이상의 안테나가 제공될 수 있다.

Claims (12)

  1. 이동통신시스템의 동작 방법으로서,
    가입자국(MS1, MS2)으로 전송되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위한 전력 증폭기(PA1; PA2)가 제공되고,
    상기 전력 증폭기의 작업부하(working load)의 치수(dimension)(M1; M2)가 검출되어, 이동통신시스템의 중앙제어유닛(RNC)으로 송신되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전력 증폭기(PA1; PA2)가 이동통신시스템의 무선 셀(C) 내에 존재하고,
    상기 중앙제어유닛(RNC)이 상기 무선 셀 외부에 존재하는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전력 증폭기(PA1; PA2)의 작업부하의 치수(M1; M2)가 상기 전력 증폭기에 의해 실제로 이용가능한 출력 성능(P1, P2) 및 상기 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용치(P1max, P2max)에 의해 좌우되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가입자국(MS1, MS2)으로 전송되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위한 다수의 전력 증폭기(PA1, PA2)가 제공되고,
    상기 전력 증폭기의 작업부하의 하나 이상의 치수(MPA; M1, M2)가 검출되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전력 증폭기(PA1, PA2) 각각의 작업부하의 치수(M1, M2)가 검출되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전력 증폭기(PA1, PA2)의 작업부하의 어떠한 치수(M1, M2)가 최대값을 갖는지가 결정되며, 최대값을 갖는 치수(MPA)가 상기 중앙제어유닛(RNC)으로 전송되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 전력 증폭기의 작업부하의 하나 이상의 치수(M1, M2) 이외에도 상기 전력 증폭기(PA1, PA2)가 배치되어 있는 상기 무선 셀(C)의 작업부하의 치수(MC)가 검출되며,
    상기 무선 셀의 작업부하의 치수(MC)가 마찬가지로 상기 중앙제어유닛(RNC)으로 전송되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 무선 셀(C)의 작업부하의 치수(MC)가 상기 무선 셀의 모든 전력 증폭기(PA1, PA2)에 의해 실제로 이용가능한 출력 성능(P1, P2)의 합계 및 상기 전력 증폭기의 출력 성능의 최대 허용 합계(PCmax)에 따라 좌우되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 하나의 전력 증폭기(PA1, PA2)의 작업부하의 치수(M1, M2) 또는 상기 무선 셀(C)의 작업부하의 치수(MC) 중 어떤 치수가 최대값을 갖는지가 결정되고,
    그 결과에 따라, 상기 전력 증폭기의 작업부하의 치수 또는 상기 무선 셀의 작업부하의 치수가 상기 중앙제어유닛(RNC)으로 전송되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙제어유닛(RNC)으로 전송되는 작업부하의 치수를 고려하여, 상기 전력 증폭기(PA1, PA2)로 전송되는 신호들(S1, S2)의 분포에 대해 결정되는, 이동통신시스템의 동작 방법.
  11. 이동통신시스템으로서,
    가입자국(MS1, MS2)으로 전송되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위한 하나 이상의 전력 증폭기(PA1; PA2),
    상기 전력 증폭기의 작업부하의 치수(M1, M2)를 검출하기 위한 유닛, 및
    이동통신시스템의 중앙제어유닛(RNC)으로 상기 치수를 전송하기 위한 유닛을 포함하는, 이동통신시스템.
  12. 이동통신시스템의 기지국(BS)으로서,
    가입자국(MS1, MS2)으로 전송되는 신호들(S1, S2)의 증폭을 위한 하나 이상의 전력 증폭기(PA1, PA2),
    상기 전력 증폭기의 작업부하의 치수(M1, M2)를 검출하기 위한 유닛, 및
    이동통신시스템의 중앙제어유닛(RNC)으로 상기 치수를 전송하기 위한 유닛을 포함하는, 이동통신시스템의 기지국.
KR1020057022287A 2003-05-22 2004-05-05 이동통신시스템의 동작 방법, 이동통신시스템 및 기지국 KR20060003122A (ko)

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