KR20070061419A - 이동 통신 시스템에서 셀 커버리지 변경 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 셀 커버리지 변경 방법에 관한 것이다.

이동 통신 시스템에서, 소정 셀의 반경을 확인한다. 그리고 확인된 셀의 반경에 따라, 데이터 구간과 심볼간의 간섭을 피하기 위한 순환 접두부로(CP: Cyclic Prefix) 이루어지는 데이터 심볼에서, 상기 순환 접두부의 크기를 변경시킨다. 특히 셀의 반경이 좁아질수록 순환 접두부 크기를 작게 하고, 상기 셀의 반경이 넓어질수록 순환 접두부 크기를 크게 할 수 있다.

따라서 셀 환경에 따라 순환 접두부의 크기를 동적으로 할당함으로써, 부가적인 하드웨어의 변경을 최소화하면서 셀의 영역 확장 등과 같은 효과를 얻을 수 있다.

순환접두부, 셀커버리지, 셀반경

Description

이동 통신 시스템에서 셀 커버리지 변경 방법{method for changing cell coverage in mobile communication system}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 네트워크 환경을 나타낸 도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 커버리지 변경 방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치의 구조도이다.

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동 통신 시스템에서 기지국의 셀 커버리지(cell coverage)를 변경하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템에서 하나의 기지국이 서비스하는 영역을 셀(cell)이라고 하며, 셀을 다수개의 영역으로 나누어서 서비스하는 경우 각각의 영역을 섹터라고 한다. 기지국의 셀을 설계함에 있어서 기지국의 위치와 개수 등을 최적화하는 과정은 비용과 전파사용 측면에서 매우 중요한데, 이를 위해서 기초가 되는 것이 각 기지국이 차지하는 셀 커버리지라고 할 수 있다. 각 셀은 그 크기에 따라서 피코셀, 마이크로셀, 매크로셀 등으로 구분될 수 있다.

휴대 인터넷 시스템과 같은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템에서는 셀의 반경을 일정하게 결정하고, 최대 전송 속도 등을 고려하여 프레임의 길이, 전송지연과 다중경로지연을 고려한 순환 접두부(CP:Cyclic Prefix)의 길이 등의 시스템 파라미터를 설정한다. 휴대 인터넷 시스템에서는 셀 반경을 최대 1Km로 고정하고 있다.

그러나 셀을 이용하는 사용자의 분포 및 밀집도, 트래픽 량 등의 소정 변수에 따라 셀을 분할하는 등의 변경이 이루어져야 하는데, 고정된 시스템 파라미터를 사용하면 상기 변수들의 변화에 상관없이 셀의 크기가 고정되는 문제점이 있다. 이러한 경우에는 시스템의 설치 및 운용에서 효율성이 저하된다.

셀 커버리지를 확장하는 종래의 기술로는 대한 민국 특허 출원 공개 번호 10-2004-0011653호에 기술된 "채널 특성에 적응적인 직교 주파수 분할 다중 통신 방법 및 장치"가 있다. 이 기술은 IFFT/FFT의 반송파의 개수를 예를 들어, 2048, 1024, 512 등과 같이 다양한 수로 조절하여 셀의 영역을 확장 또는 축소하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 OFDM시스템에서 IFFT/FFT의 반송파의 개수를 조절함에 따라 주파수 대역의 변화가 수반되고, 그 결과 이동 단말에서 데이터 복조를 위한 복조기의 구조와 동작 제어가 복잡해지는 문제점이 있다. 또한 IFFT/FFT의 반송파의 개수를 고정한 시스템에는 적용할 수 없다.

그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 통신 시스템에서 반 송파의 개수를 일정하게 유지하면서 셀 환경에 따라 셀의 커버리지를 변경하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀 커버리지 변경 방법은, 이동 통신 시스템에서 셀 커버리지를 변경하는 방법에서, 상기 셀의 반경을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 셀의 반경에 따라, 데이터 구간과 심볼간의 간섭을 피하기 위한 순환 접두부로 이루어지는 데이터 심볼에서, 상기 순환 접두부의 크기를 변경시키는 단계를 포함한다.

이러한 특징을 가지는 본 발명에서, 상기 셀의 반경이 좁아질수록 순환 접두부 크기가 작아지며, 상기 셀의 반경이 넓어질수록 순환 접두부 크기가 커질 수 있다. 여기서 순환 접두부의 크기는 순환 접두부 크기와 데이터 구간의 시간적 비율을 나타내는 순환 접두부 시간일 수 있다. 또한 본 발명의 셀 커버리지 변경 방법은 이동 통신 시스템에서 기지국들을 제어하는 제어국에서 수행될 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.

첨부한 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 구조를 나타낸 것으로, 기본적으로 가입자 단말기(200)가 기지국(100,100')에 연결되어 있으며, 기지국(100,100')은 제어국(300)을 통하여 다른 네트워크와 연결된다. 무선 휴대 인터넷 등의 이동 통신 시스템에서 가입자 단말기(200)와 기지국(100, 100')은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA라고 함)방식으로 통신을 수행할 수 있으며, 이 방식에 한정되지는 않는다.

본 발명의 실시 예에서는 고정된 반송파 개수를 유지하면서, 순환 접두부(CP: Cyclic Prefix)의 크기를 셀 커버리지의 크기에 따른 시스템 파라미터로 설정한다. 여기서는 셀 커버리지의 크기 즉, 셀 반경에 따라 변경되는 순환 접두부 크기를 나타내는 변수로, 순환 접두부 크기와 데이터 구간의 시간적 비율을 나타내는 순환 접두부 시간(CP_IND)을 사용하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 순환 접두부 크기 자체가 사용될 수도 있다.

시스템 파라미터의 설정은 이동 통신 시스템을 관리하는 제어국에서 수행한다. 제어국에서 설정된 시스템 파라미터는 기지국의 변복조를 수행하는 장치로 전달되어 데이터 변복조시에 사용된다. 또한 제어국은 시스템 파라미터를 방송 채널을 통하여 기지국내의 모든 가입자 단말기(200)로 전송한다. 따라서 가입자 단말기(200)에서는 수신된 시스템 파라미터를 데이터 변복조시의 파라미터로 설정하여 사용한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조를 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 프레임은 도 2에서와 같이, 크게 채널 추정을 위한 프리앰블 심볼, 제어 심볼 그리고 데이터 심볼을 포함한다. TDD 시스템에서는 순방향링크에서 역방향링크로의 전환과 역방향링크에서 순방향 링크로의 전환을 위하여 TTG(Transmit/receive Transition Gap), RTG(Receive/transmit Transition Gap)를 포함한다.

다양한 셀 커버리지가 공존하기 위해서는 프리앰블 심볼과 제어 심볼은 공통적인 심볼 크기를 갖고 있어야 한다. 하나의 데이터 심볼은 데이터 구간과 심볼간의 간섭을 피하기 위한 순환 접두부로 구성된다. 도 2에서 예1)은 본 발명의 실시 예에서 셀 커버리지에 따라 순환 접두부가 12.5usec로 설정되어 있는 경우를 나타내고, 예2)는 순환 접두부가 25.0usec로 설정되어 있는 경우를 나타낸다. 이 순환접두부는 이전 심볼의 신호가 전송지연과 다중경로지연이 발생하여 다음 심볼에 영향을 주는 것을 방지하기 위한 최소의 구간이다.

순환 접두부는 다음 수학식 1과 같은 방법으로 결정된다.

위와 같이, 순환 접두부는 셀 반경에 따른 최대 왕복지연시간(RTDelay)과 다중 경로에 의해서 발생할 수 있는 최대 다중경로지연(MPDelay) 시간의 합으로 결정된다.

현재 무선 휴대 인터넷 시스템에서는 1024개의 반송파를 가지고, 셀의 반경을 1Km로 설정하였으며 10MHz 대역에서 시스템의 최대 전송 속도를 약 30Mbps로 설정하고 있다. 다음 표 1은 무선 휴대 인터넷 시스템에 사용되는 파라미터들의 값을 나타낸 예시도이다.

이러한 변수값에 따라 최대 왕복지연시간은 6.6 usec가 발생하며, 다중경로지연 시간도 6usec 정도로 설정하고 있다. 위의 수학식 1에 따라 순환 접두부는 12.8usec 이다. 이 경우 약 102.4usec인 데이터 구간의 1/8 인 12.8usec가 순환접두부로 할당된다.

본 발명의 실시 예에서는 검출되는 셀 반경에 따라 최대 왕복지연시간 및 최대 다중 경로 지연 시간이 달라짐으로써, 결과적으로 순환 접두부 크기가 달라진다. 다음 표 2는 본 발명의 실시 예에서, 셀 크기에 따라 다르게 설정되는 순환 접두부를 나타낸 예이며, 특히 셀 반경에 따라 다르게 설정된 순화 접두부 시간(CP_IND)을 나타낸다.

본 발명의 실시 예에서는 이러한 순환 접두부 시간 즉, 순환 접두부 크기의 변화에 따라 심볼 전체의 길이가 변화함으로써, TTG 및 RTG 값도 변화되는 길이에 따라 별도로 설정하여, 순방향 링크와 역방향 링크가 중복되는 구간이 없도록, 상향링크의 동기와 하향링크의 동기를 정렬한다.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 커버리지 변경 방법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 커버리지 변경 방법의 흐름도이다. 본 발명의 실시 예에서는 제어국(300)에서 셀 커버리지 변경을 수행하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

대기 과정에서 모든 셀 또는 특정 셀에 대하여 시스템 파라미터를 설정하기 위하여, 첨부한 도 3과 같이, 먼저 가장 선호하거나 시스템 영역에서 가장 보편적으로 사용하는 기준 파라미터를 설정한다. 대부분의 기지국은 시스템 파라미터를 기준 파라미터로 설정한다(S100∼S110). 예를 들어, 셀의 반경은 기준 반경(R_REF, 예를 들어 1Km)으로 설정되고, 기준 데이터 심볼(DataSYM_REF, 예를 들어 100usec), 기준 순환 접두부 크기(CP_REF, 예를 들어 12.5usec), 기준 순환 접두부 시간(CP_IND_REF, 예를 들어 1/8)의 기준 파라미터들이 시스템 파라미터로 설정된다.

하지만, 셀 커버리지의 확장이 필요하거나 셀 커버리지를 축소할 필요가 있는 경우 다음과 같은 과정을 수행한다.

먼저 셀의 반경(R_new)을 확인한다(S120). 그리고 확인된 셀의 반경(R_new)을 설정된 다수의 설정 범위와 비교하여 어느 범위에 포함되는지를 판단하고, 판단 결과에 따라 확인된 셀의 반경(R_new)이 포함되는 설정 범위에 따라 순환 접두부 시간을 결정한다. 본 발명의 실시 예에서는 셀의 반경이 좁아질수록 순환 접두부 시간을 기준 순환 접두부 시간보다 짧게 설정하고, 셀의 반경이 넓어질수록 순환 접두부 시간을 순환 접두부 시간보다 길게 설정한다.

구체적으로, 확인된 셀의 반경(R_new)이 제1 설정 범위(여기서 제1 설정 범위는 기준 셀 반경의 1/4×R_REF 이하인 경우를 나타내며, 예를 들어 0.25km이하인 경우)에 포함되는 경우(S130), 상기 셀 반경(R_new)의 순환 접두부 시간(CP_IND_NEW)을 기준 순환 접두부 시간의 1/4배로(1/4×CP_IND_REFE)로 설정한다(S140).

또한 확인된 셀의 반경(R_new)이 제2 설정 범위(여기서 제2 설정 범위는 기준 셀 반경의 1/4×R_REF 보다 크고 1/2×R_REF 이하인 경우를 나타내며, 예를 들어 0.25km보다 크고 0.5km 이하인 경우)에 포함되는 경우(S150), 상기 셀 반경(R_new)의 순환 접두부 시간(CP_IND_NEW)을 기준 순환 접두부 시간의 1/2배로(1/4×CP_IND_REFE)로 설정한다(S160).

또한 확인된 셀의 반경(R_new)이 제3 설정 범위(여기서 제3 설정 범위는 기준 셀 반경의 1/2×R_REF 보다 크고 R_REF 이하인 경우를 나타내며, 예를 들어 0.5km보다 크고 1km 이하인 경우)에 포함되는 경우(S170), 상기 셀 반경(R_new)의 순환 접두부 시간(CP_IND_NEW)을 기준 순환 접두부 시간(CP_IND_REFE)으로 설정한다(S180).

또한 확인된 셀의 반경(R_new)이 제4 설정 범위(여기서 제4 설정 범위는 기준 셀 반경 R_REF 보다 크고 2×R_REF 이하인 경우를 나타내며, 예를 들어 1km보다 크고 2km 이하인 경우)에 포함되는 경우(S190), 상기 셀 반경(R_new)의 순환 접두부 시간(CP_IND_NEW)을 기준 순환 접두부 시간의 2배(2×CP_IND_REFE)로 설정한다(S200).

또한 확인된 셀의 반경(R_new)이 제5 설정 범위(여기서 제5 설정 범위는 기준 셀 반경 2×R_REF 보다 큰 경우를 나타내며, 예를 들어 2km 보다 큰 경우)에 포함되는 경우(S210), 상기 셀 반경(R_new)의 순환 접두부 시간(CP_IND_NEW)을 기준 순환 접두부 시간의 4배(4× CP_IND_REFE)로 설정한다(S220).

위에 기술된 바와 같이, 제어국(300)에서 셀의 반경에 따라 순환 접두부 시간을 다르게 결정하고, 결정된 순환 접두부 시간을 포함하는 시스템 파라미터가 기지국(100)으로 전달된다(S230).

여기서 lKm는 최대 반경이라고 할 수 있으며, 0,5km는 최소 반경이라고 할 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.

한편 위의 실시 예에서는 셀 반경에 따라 순환 접두부 시간을 바로 변경하였지만, 예를 들어 셀 반경에 따라 순환 접두부 크기를 다르게 설정하고, 설정된 순환 접두부 크기에 따라 데이터 구간에 대한 순환 접두부 크기의 비율을 나타내는 순환 접두부 시간을 변경시킬 수 있다.

추후 기지국(100)에서는 시스템 파라미터에 따라 송신하고자 하는 신호 또는 수신되는 신호를 처리하며, 또한 방송 채널을 통하여 시스템 파라미터를 포함하는 메시지를 기지국내의 모든 가입자 단말기로 전송한다. 따라서 가입자 단말기는 전송된 시스템 파라미터를 토대로 변복조 장치를 동작시켜 송수신되는 신호를 처리한다. 이에 따라 모든 시스템은 동일한 파라미터로 동작하게 된다.

한편 위에 기술된 바와 같은 셀 커버리지 변경 방법에 따라 설정되는 순환 접두부 크기를 포함하는 시스템 파라미터에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는 신호를 변조하여 송신한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 이동 통신 시스템에서 송신 장치의 개략적인 구조를 나타낸다. 특히 도 4는 송신 장치에서 데이터 송신을 위한 변조 기능을 주로 수행하는 요소를 중점으로 도시하였다.

첨부한 도 4에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는 복소수의 데이터를 수신하여 저장하는 데이터 수신부(10), 저장된 데이터를 IFFT(inverse fast fourier transform) 처리하여 출력하는 IFFT부(20), 순환 접두부 저장부(30), 변조 제어부(40), 신호 변환부(D/A, 50) 및 무선 신호 처리부(60)를 포함한다.

데이터 수신부(10)는 심볼 단위로 소정 개수(예를 들어, 1024개)의 복소수의 데이터를 수신하여 저장하며, IFFT부(20)는 저장된 데이터를 IFFT 처리하여 출력한다. 무선 신호 처리부(60)는 심볼 신호를 무선 신호로 처리하여 무선 구간 상으로 전송한다.

변조 제어부(40)는 제어국(300)으로부터 제공된 위에 기술된 바와 같은 시스템 파라미터를 토대로 데이터 변조를 제어한다. 구체적으로 IFFT 수행이 완료된 후, IFFT 처리된 데이터에 심볼간의 간섭을 방지하면서 직교성을 유지하기 위한 순환 접두부를 추가하여 하나의 심볼을 형성한다. 이를 위하여 변조 제어부(40)는 IFFT 처리된 데이터의 후반부에서 시스템 파라미터에 포함된 순환 접두부 크기(예를 들어 순환 접두부 시간으로, 셀 반경에 따라 동적으로 변경되는 값을 가짐) 만큼의 데이터를 CP 저장부(30)에 저장하거나, 바로 신호 변환부(40)로 순차적으로 먼저 전달한다. 그리고 순환 접두부 크기에 해당하는 만큼의 데이터 전달이 완료된 다음에, 다시 IFFT 처리된 데이터를 전반부에서 후반부까지 순차적으로 신호 변환부(40)로 전달함으로써, 하나의 심볼을 형성한다. 따라서 상기 순환 접두부 크기에 해당하는 만큼의 데이터로 이루어진 순환 접두부가 형성되고 이어서 데이터가 배열되어 있는 형태의 하나의 심볼이 형성된다.

위에 기술된 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

위에 기술된 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 셀 커버리지를 용이하게 변경할 수 있다. 특히 반송파의 개수를 일정하게 유지하면서 셀 환경에 따라 셀의 커버리지를 확장하거나 축소할 수 있다.

Claims (8)

1. 이동 통신 시스템에서 셀 커버리지를 변경하는 방법에서,

   상기 셀의 반경을 확인하는 단계; 및

   상기 확인된 셀의 반경에 따라, 데이터 구간과 심볼간의 간섭을 피하기 위한 순환 접두부로 이루어지는 데이터 심볼에서, 상기 순환 접두부의 크기를 변경시키는 단계

   를 포함하는 셀 커버리지 변경 방법.
2. 제1항에 있어서

   상기 변경된 순환 접두부의 크기를 포함하는 시스템 파라미터를 설정하는 단계; 및

   상기 설정된 시스템 파라미터를 이동 통신 시스템내의 해당 기지국으로 전달하는 단계

   를 더 포함하고, 상기 기지국의 장치들이 상기 시스템 파라미터에 따라 동작하는 셀 커버리지 변경 방법.
3. 제2항에 있어서

   상기 기지국이 상기 설정된 시스템 파라미터를 포함하는 메시지를 가입자 단말기들에게 전송하고 가입자 단말기의 장치들이 상기 시스템 파라미터에 따라 동작 하여, 기지국과 단말기들이 동일한 시스템 파라미터를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀 커버리지 변경 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 셀의 반경이 좁아질수록 순환 접두부 크기를 작게 설정하고 상기 셀의 반경이 넓어질수록 순환 접두부 크기를 크게 설정하는 셀 커버리지 변경 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 데이터 심볼을 포함하는 하나의 프레임은 순방향링크에서 역방향링크로의 전환과 역방향링크에서 순방향 링크로의 전환을 위하여 TTG(Transmit/receive Transition Gap), RTG(Receive/transmit Transition Gap)를 포함하며, 상기 셀의 반경에 따라 상기 TTG 및 RTG의 값이 각각 변경되는 것을 특징으로 하는 셀 커버리지 변경 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 순환 접두부의 크기를 변경시키는 단계는 상기 셀의 반경에 따라 순환 접두부 크기와 데이터 구간의 시간적 비율을 나타내는 순환 접두부 시간을 변경시키는 셀 커버리지 변경 방법.
7. 제6항에 있어서

   상기 순환 접두부의 크기를 변경시키는 단계는

   상기 셀의 반경이 포함되는 범위를 확인하는 단계;

   상기 셀의 반경이 시스템에서 설정한 최대 반경과 최소 반경내에 포함되는 경우에는 상기 셀의 반경의 순환 접두부 시간을 기준 순환 접두부 시간으로 설정하는 단계;

   상기 셀의 반경이 시스템에서 설정한 최대 반경을 초과하는 경우에는 상기 셀의 반경의 순환 접두부 시간을 기준 순환 접두부 시간의 증가 배수로 설정하여, 상기 순환 접두부 시간을 증가시키는 단계; 및

   상기 셀의 반경이 시스템에서 설정한 최소 반경을 초과하는 경우에는 상기 셀의 반경의 순환 접두부 시간을 기준 순환 접두부 시간의 감소 배수로 설정하여, 상기 순환 접두부 시간을 감소시키는 단계

   를 셀 커버리지 변경 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서

   상기 셀 커버리지 변경 방법은 기지국들을 제어하는 제어국에서 수행되는 것을 특징으로 하는 셀 커버리지 변경 방법.

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