KR20070121947A - 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀 간섭을 줄이기 위한장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀 간섭을 줄이기 위한장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 FCS(Fast Cell Site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 주변 셀들로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 셀들의 채널 상태를 확인하는 수신부와, 상기 셀들의 채널 상태, 부하 상태 및 상기 셀을 후보 셀 집합에 포함하는 경우 얻을 수 있는 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 후보 셀 집합 생성부와, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 채널 상태에 따라 서비스를 제공받을 셀을 선택하는 기지국 선택부를 포함하여, 셀 가장자리에 위치하는 단말의 경우, 열악한 링크 상황 때문에 발생하는 주변 셀들의 채널 간섭의 영향을 줄여 선택적 다이버시티(Site Selection Diversity) 이득을 통해 성능을 향상시킬 수 있고, 성능 분석을 통해 후보 셀 집합을 생성하여 인접 셀의 간섭을 회피하는 FCS기법에 적합한 후보 셀 집합을 생성할 수 있다.
FCS(Fast Cell site Selection), 후보 셀 집합, 성능 이득, 인접 셀 간섭 회피

Description

광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀 간섭을 줄이기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AVOIDING INTERFERENCE OF NEIGHBOR-CELL IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL}
도 1은 통상적인 광대역 무선통신시스템에서 FCS를 수행하기 위한 구조를 도시하는 도면,
도 2는 통상적인 광대역 무선 통신시스템의 셀 영역에서 단말의 위치에 따른 순시 SINR의 변화를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 셀 가장자리에 위치하는 단말의 간섭을 줄이기 위한 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 후보 셀 집합을 생성하기 위한 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 광역 스케줄러의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간 섭을 줄이기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 블록구성을 도시하는 도면,
도 13은 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템의 단말에서 후보 셀 집합을 생성하기 위한 블록구성을 도시하는 도면,
도 14는 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 블록구성을 도시하는 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하는 도면, 및
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하는 도면.
본 발명은 광대역 무선 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 광대역 무선 통신시스템에서 셀 가장자리에 위치하는 단말(Mobile Station)들의 인접 셀의 간섭을 줄여 수신 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 광대역 무선 통신시스템에서 셀 가장자리에 위치하는 단말의 경우, 기지국(Base Station)으로부터 멀리 떨어져 위치하여 큰 경로 손실 때문에 상기 기지국에서 송신한 신호의 전력이 크게 감쇄된다. 이 경우, 상기 기지국의 송신 신호를 수신하는 상기 단말은 인접 셀에서 오는 간섭 신호로부터 큰 영향을 받게 된다.
따라서, 상기 광대역 무선 통신시스템은 핸드 오버(Hand-Over) 기법을 이용하여 셀 가장자리에 위치하는 단말들이 좀더 좋은 링크를 보장해주는 기지국과 연결을 맺어 서비스를 제공받을 수 있도록 단말의 이동성을 보장한다.
상기 핸드 오버 기법은, 상기 셀 가장자리에서 이동중인 단말이 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : 이하, SINR이라 칭함)의 평균값을 측정하여 상기 평균 SINR을 기준으로 각 기지국과 단말 사이의 링크 상태를 판단하여 핸드오버 여부를 판단한다. 즉, 상기 단말의 이동에 따른 기지국 선택이 채널의 단기 상태(Short term Statistics)인 고속 페이딩(Fast Fading) 변화에 비하여 상대적으로 자주 일어나지 않는다. 따라서 상기 채널의 장기 상태(Long term Statistics)인 경로 손실과 쉐도잉(Shadowing)에 관계된 평균 SINR만으로 상기 핸드오버의 필요성을 판단할 수 있다.
이에 반하여 FCS(Fast Cell site Selection)기법은 셀 가장자리에 있는 단말 이 채널의 고속 페이딩까지 고려한 순시 SINR에 따라 링크 상황이 좋은 셀(또는 섹터)을 선택하여 상기 단말의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 기법을 의미한다. 상기 단말이 셀 가장자리에 위치하는 경우, 서빙 셀과 인접 셀과의 거리가 비슷하다고 가정할 수 있기 때문에 상기 서빙 셀과 인접 셀로부터 수신되는 각각의 신호의 평균 수신 전력은 비슷하게 되고 독립적인 고속 페이딩을 겪게 된다. 따라서, 상기 셀 가장 자리에 위치하는 단말은 상기 FCS기법을 통해 매 순간 링크 상황이 가장 좋은 셀을 선택하여 데이터를 수신함으로써 선택적 다이버시티(Selection Diversity) 이득을 얻을 수 있다.
도 1은 통상적인 광대역 무선통신시스템에서 FCS를 수행하기 위한 구조를 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 상기 셀 가장자리에 위치하는 단말(130)은 주변 셀들의 링크 상태(예 : 평균 SINR)를 고려하여 FCS기법을 수행하기 위한 후보 셀 그룹(예 : 기지국1(110), 기지국2(120))을 결정한다.
이후, 상기 단말(130)은 상기 후보 셀 그룹에 포함되는 모든 셀들로부터 수신되는 신호의 순시 SINR을 측정하여 가장 채널 환경이 좋은 링크를 제공하는 셀을 하향링크 신호를 제공받을 셀로 선택한다. 예를 들어, 상기 단말(130)은 첫 번째 데이터는 상기 기지국 1(110)로부터 수신받고 두 번째와 세 번째 데이터는 상기 기지국 2(120)로부터 수신받는다.
상술한 바와 같이 상기 FCS기법은 셀 가장자리에 위치하는 단말이 순시 SINR을 측정하여 가장 채널 환경이 좋은 링크를 제공하는 셀을 선택하여 데이터를 제공 받으므로 선택적 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
하지만, 상기 단말이 셀 가장자리에 위치하는 경우, 인접 셀의 간섭 신호(Other-Cell Interference : 이하, OCI라 칭함)로 인해 순시 SINR이 급격하게 변하는 문제점이 있다.
도 2는 통상적인 광대역 무선 통신시스템의 셀 영역에서 단말의 위치에 따른 순시 SINR의 변화를 나타내는 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명은 단말이 셀 중심(예 : d=300m)에 위치하는 경우와 셀 가장자리(예 : d=2300m)에 위치하는 경우의 순시 SINR의 변화를 나타낸다. 이때, 상기 순시 SINR은 평균 SINR로 정규화하여 나타낸다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 먼저 상기 단말이 셀 중심에 위치하는 경우, 주변 셀 들과의 거리는 멀기 때문에 상기 주변 셀 들의 신호가 경로 손실로 인해 상기 서빙 셀과 통신을 수행하는 신호에 영향을 적게 준다. 즉, 상기 셀 중심에 위치하는 단말은 OCI의 영향을 적게 받으므로 상기 셀 중심에 위치하는 단말의 순시 SINR의 변화는 크지 않다.
반면에 상기 단말이 셀 가장자리에 위치하는 경우, 상기 단말은 서빙 셀과의 거리와 주변 셀 들과의 거리가 비슷하므로 각각의 셀로부터 수신되는 신호의 크기가 비슷할 수 있다. 따라서, 상기 셀 가장자리에 위치하는 단말은 OCI에 큰 영향을 받으므로 상기 셀 가장자리에 위치하는 단말의 순시 SINR의 변화는 크게 나타난다.
상술한 바와 같이 상기 FCS기법을 사용하는 단말은 순시 SINR을 이용하여 채널 환경이 좋은 링크를 제공하는 셀을 선택하여 데이터를 제공받는다. 하지만, 상 기 단말은 셀 가장자리에 위치하는 경우, 상기 OCI의 영향으로 순시 SINR의 변화가 심하여 채널 상태를 확인하는 시점과 실제 데이터를 전송하는 시점의 채널 상태가 다르게 나타날 수도 있다. 즉, 주변 셀들의 간섭 신호로 인해 채널 환경에 따라 데이터를 전송하기 위한 정확한 셀을 선택하지 못하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 통신시스템에서 주변 셀들의 간섭신호 영향을 줄여 단말의 수신 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 주변 셀의 간섭신호의 영향을 줄여 단말의 수신 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 FCS기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 서빙 셀을 제외한 후보 셀 집합에 포함되는 셀들에서의 간섭 신호의 영향을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 FCS기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 서빙 셀을 제외한 후보 셀 집합에 포함되는 셀들이 서빙 셀에서 단말에게 할당한 주파수 대역을 사용하지 않도록 제어하여 간섭신호의 영향을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말 장치는, 주변 셀들로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 셀들의 채널 상태를 확인하는 수신부와, 상기 셀들의 채널 상태, 부하 상태 및 상기 셀을 후보 셀 집합에 포함하는 경우 얻을 수 있는 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 후보 셀 집합 생성부와, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 채널 상태에 따라 서비스를 제공받을 셀을 선택하는 기지국 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국 장치는, 단말 또는 주변 기지국들로부터 신호를 수신받는 수신부와, 상기 단말로부터 후보 셀 집합(Active Set) 승인 요청신호가 수신되면, 부하(Loding) 상태를 고려하여 상기 후보 셀 집합 승인 여부를 결정하는 후보 셀 집합 관리부와, 상기 단말로부터 상기 데이터 요청 신호가 수신되면, 상기 단말과의 채널 상태를 고려하여 상기 단말로 스케줄링을 수행하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 후보 셀 집합(Active Set)을 구성하기 위한 방법은, 상기 주변 셀들의 평균 전력을 측정하여 상기 평균 전력이 가장 큰 셀을 선택하는 과정과, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가할 경우의 채널 용량을 산출하여 성능 이득을 산출하는 과정과, 상기 산출된 성능 이득을 기준 값과 비교하여 상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 클 경우, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 제 4 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말의 동작 방법은, 주변 셀들의 평균 전력과 셀의 부하상태 및 소정 셀을 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 과정과, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들의 채널 상태를 확인하여 스케줄러로 전송하는 과정과, 상기 후보 셀 집합에 포함된 셀로부터 제어채널을 통해 데이터 스케줄링 정보가 수신될 경우, 상기 제어 채널에 포함된 주파수 대역 정보에 따라 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 스케줄러의 동작 방법은, 단말로부터 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 과정과, 상기 스케줄링을 통해 상기 단말로 서비스를 제공할 셀과 주파수 대역 정보가 선택되면, 상기 선택된 셀 이외의 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 주파수 대역을 할당하지 않는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 6 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말의 동작 방법은, 주변 셀들의 평균 전력과 셀의 부하상태 및 소정 셀을 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 과정과, 상기 후 보 셀 집합에 포함되는 셀로부터 주파수 대역 정보가 수신되는지 확인하는 과정과, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들의 상기 주파수 대역의 채널 상태를 확인하여 채널 상태가 가장 좋은 셀을 선택하는 과정과, 상기 주파수 대역을 통해 상기 선택된 셀로 데이터 요청 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 7 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국의 동작 방법은, 후보 셀 집합(Active Set)에 포함되는 주변 셀들과 협의를 통해 단말에 할당할 주파수 대역을 결정하여 상기 단말로 전송하는 과정과, 상기 단말로부터 데이터 요청 신호 또는 채널 상태 정보 신호가 수신되는 경우, 상기 주파수 대역을 통해 상기 단말로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 8 견지에 따르면, FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국의 동작 방법은, 단말로부터 데이터 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 데이터 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보와 요청 주파수 대역 정보를 확인하는 과정과, 상기 확인된 채널 상태 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 과정과, 상기 스케줄링을 통해 상기 요청받은 주파수 대역을 상기 단말에 할당하는 경우, 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 주파수 대역을 사용하지 않도록 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명의 FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 주변 셀의 간섭 신호가 셀 가장자리에 위치하는 단말에 미치는 영향을 줄이기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 직교주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 사용하는 무선통신시스템을 예를 들어 설명하며, 다른 다중 접속 방식 기반의 통신시스템에도 동일하게 적용 가능하다. 또한, 이하 설명에서 서빙 셀은, 후보 셀 그룹에 포함되는 셀 들 중 채널 환경이 가장 좋은 링크 즉, 순시(Instantaneous) SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 가장 좋은 링크를 제공하는 셀을 의미한다. 여기서, 상기 후보 셀 그룹은, 상기 단말이 데이터를 수신받을 수 있는 셀들의 집합을 의미한다.
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 셀 가장자리에 위치하는 단말의 간섭을 줄이기 위한 구조를 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 셀 가장자리에 위치하는 단말(330)은 주변 셀들의 링크 상태(예 : 평균 SINR)를 고려하여 FCS기법을 수행하기 위한 후보 셀 집합(예 : 기지국 1(310), 기지국 2(320))을 구성한다.
이후, 상기 단말(330)은 상기 후보 셀 그룹에 포함되는 모든 셀들로부터 수 신되는 신호의 순시 SINR을 측정하여 가장 채널 환경이 좋은 링크를 제공하는 셀을 서빙 셀로 선택한다. 이때, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 상기 서빙 셀을 제외한 나머지 셀들은 상기 서빙 셀에서 상기 단말에 할당한 주파수 대역을 사용하지 않는다. 예를 들어, 상기 단말(330)이 상기 기지국 1(310)로부터 데이터를 수신받는 경우, 상기 기지국 2(320)는 상기 기지국 1(310)에서 상기 단말(330)에 할당한 주파수 대역을 사용하지 않는다.
따라서, 상기 단말(330)에 주변 셀의 인접 신호의 영향을 줄일 수 있다.
상기 도 3에서 상기 단말(330)이 각 셀의 순시 SINR에 따라 링크 적응(Link Adaptation)적으로 셀을 선택하기 위한 후보 셀 집합의 생성은 하기 도 4에 도시된 방법을 이용하여 생성한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 활성 셀 집합을 생성하기 위한 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 단말은 401단계에서 후보 셀 그룹 집합(Ω)과 상기 후보 셀 그룹 집합의 채널 용량(C(Ω))을 초기화하고, 주변 셀들의 동기를 획득한다. 이때, 상기 단말은 주변 셀의 ID(Identification)을 확인하여, 각 셀들의 신호를 구분한다. 또한, 상기 후보 셀 그룹 집합은 공집합으로 초기화하고, 상기 채널 용량을 0으로 초기화한다.
상기 주변 셀들의 동기를 획득한 후, 상기 단말은 403단계로 진행하여 각 셀들로부터 수신되는 신호를 이용하여 각 셀 신호의 평균 전력을 측정한다.
이후, 상기 단말은 405단계로 진행하여 후보 셀 집합에 포함되지 않는 셀들 중 상기 평균 전력이 가장 큰 셀(i)을 선택한다.
상기 평균 전력이 가장 큰 셀을 선택한 후, 상기 단말은 407단계로 진행하여 상기 선택된 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량 상계(Channel Capacity Upper bound)를 산출한다. 여기서, 상기 채널용량 상계는 하기 <수학식 1>을 이용하여 산출한다.
Figure 112006044495196-PAT00001
여기서, 상기 n은 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀의 개수를 나타내고, 상기 k는 단말 인덱스를 나타낸다. 또한, 상기
Figure 112006044495196-PAT00002
는 하기 <수학식 2>와 같이 나타낸다.
Figure 112006044495196-PAT00003
여기서, 상기
Figure 112006044495196-PAT00004
는 상기 단말(k)가 얻을 수 있는 최대 순시 SINR을 나타낸다. 또한, 상기
Figure 112006044495196-PAT00005
는 후보 셀 집합(Ω)에 포함되는 상기 n개의 셀의 평균 전력값으로 이루어진 집합
Figure 112006044495196-PAT00006
에서 i개를 선택하는 모든 조합에 대하여 조화평균(Harmonic mean)을 산출한 값으로 이루어진 집합(
Figure 112006044495196-PAT00007
)의 j번째 원소를 나타낸다.
상기 셀(i)을 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량을 산출한 후, 상기 단말은 409단계로 진행하여 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 성능 이득을 산출하여 미리 정해진 기준 값과 비교한다. 여기서, 상기 기준 값은, 상기 셀(i)이 상기 후보 셀 집합에 포함될 경우 얻을 수 있는 이득과 비용(Cost)을 고려하여 정해진다. 또한, 상기 성능 이득은 하기 <수학식 3>을 이용하여 산출한다.
Figure 112006044495196-PAT00008
여기서, 상기 C(Ω)는 현재 후보 셀 그룹 집합이 Ω일 때, 즉, 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시키지 않았을 경우의 채널 용량을 나타내고, 상기 C(Ω∪i)는 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량을 나타낸다.
만일, 상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 클 경우(ξ > 기준값), 상기 단말은 411단계로 진행하여 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 추가한 후, 상기 405단계로 되돌아가 상기 후보 셀 집합에 추가할 셀이 더 존재하는지 확인한다.
한편, 상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 작거나 같을 경우(ξ ≤ 기준값), 상기 단말은 상기 후보 셀 집합을 유지시키고, 즉, 상기 셀(i)을 추가시키기 않고 본 알고리즘을 종료한다.
미 도시되었지만, 상기 단말은 상기 도 4에 도시된 바와 같이 후보 셀 집합 을 생성한 후, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀의 기지국에 상기 후보 셀 집합에 포함되었음을 알린다. 이때, 각 기지국은 자신의 부하(Loading) 상태를 확인하여 상기 후보 셀 집합의 승인 여부를 결정한다. 즉, 상기 기지국이 큰 부하에 걸려있는 경우, 상기 단말에 후보 셀 집합의 승인을 거부한다.
이 경우, 상기 단말은 상기 후보 셀 집합의 승인이 거부된 상기 기지국을 상기 후보 셀 집합에서 제거하여 최종 후보 셀 집합을 생성한다.
또한, 상기 후보 셀 집합은 매 순간 수행될 수도 있고 일정 주기마다 수행될 수도 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 후보 셀 집합을 생성한다 이후, 상기 후보 셀 집합에서 서빙 셀 이외의 다른 셀들의 간섭 신호가 상기 단말에 미치는 영향을 줄이기 위해 상기 서빙 셀에서 상기 단말에 할당한 주파수 대역을 상기 다른 셀들이 사용하지 않도록 한다. 이를 위해서 이하 설명은 두 가지 방법을 제시한다. 또한, 이하 설명에서 채널 상태 정보는 각 셀의 순시 SINR을 의미한다.
먼저, 여러 기지국의 상위에 상기 기지국들의 스케줄링을 권장하는 스케줄러(Centralized Scheduler)를 구비하는 네트워크 구조의 경우, 상기 후보 셀 집합이 상기 공통된 스케줄러에 의해 스케줄링 될 수 있다. 즉, 상기 스케줄러가 상기 단말의 채널 상태와 각 셀의 부하 상태를 고려하여 FCS를 수행하도록 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간 섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 단말은 501단계에서 후보 셀 집합을 구성한다. 예를 들어, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 각 셀의 평균 전력과 성능이득 및 각 기지국의 부하에 따라 후보 셀 집합을 구성한다.
상기 후보 셀 집합을 구성한 후, 상기 단말은 503단계로 진행하여 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들로부터 수신되는 신호를 매 순간 측정하여 각 셀들의 채널 상태를 확인한다.
상기 각 셀들의 채널 상태를 확인한 후, 상기 단말은 505단계로 진행하여 상기 각 셀들의 채널 상태 정보(Channel Quality Information)를 상기 스케줄러로 전송한다.
이후, 상기 단말은 507단계로 진행하여 상기 각 셀의 기지국의 제어 채널로부터 자신의 데이터가 스케줄링 되었는지 확인한다. 여기서, 상기 제어 채널은 기지국의 스케줄링 결과를 알려주는 모든 종류의 기지국 신호를 의미한다.
만일, 상기 후보 셀 중 한 셀에서 자신의 데이터가 스케줄링 되었으면, 상기 단말은 509단계로 진행하여 상기 제어 채널 신호에 포함된 주파수 대역 정보에 따라 상기 서빙 셀로부터 상기 데이터를 수신받는다. 이후, 상기 단말은 본 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 광역 스케줄러의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 스케줄러는 601단계에서 상기 단말로부터 각 셀들의 채널 상태 정보가 수신되는지 확인한다.
만일, 상기 각 셀들의 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 스케줄러는 603단계로 진행하여 상기 채널 상태 정보를 바탕으로 스케줄링을 수행하여 상기 단말로 서비스를 제공하기 위한 서빙 셀과 주파수 대역을 결정한다. 이때, 상기 스케줄러는 상기 서빙 셀에서 단말로 서비스하기 위해 할당한 주파수 대역은 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들에게 할당하지 않는다.
이후, 상기 스케줄러는 605단계로 진행하여 상기 스케줄링된 정보를 상기 서빙 셀의 기지국에 전송한 후, 상기 스케줄러는 본 알고리즘을 종료한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명에서 후보 셀 집합은 기지국 1(703), 기지국 2(705)가 포함되는 것으로 가정하여 설명한다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 단말(701)은 주변 기지국들로부터 수신되는 신호를 이용하여 후보 셀 집합을 생성한다(711단계). 여기서, 상기 후보 셀 집합을 생성한 후, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 기지국들(예 : 기지국 1(703), 기지국 2(705))과 승인 절차를 수행하여 최종 후보 셀 집합을 생성한다.
이후, 상기 단말(701)은 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 기지국들(703, 705)로부터 수신되는 신호를 이용하여 각 셀의 채널 상태를 측정한 후(713단계), 상기 측정된 채널 상태 정보를 상기 스케줄러(707)로 전송한다(715단계).
상기 단말(701)로부터 채널 상태 정보를 수신받은 상기 스케줄러(707)는 상기 각 기지국(703, 705)의 채널 상태 정보를 바탕으로 스케줄링을 수행하여 상기 단말(701)로 서비스를 제공하기 위한 서빙 셀(예 : 기지국 1(703))과 주파수 대역을 결정한다. 이때, 상기 스케줄러는 상기 기지국 1(703)에서 상기 단말(701)로 서비스하기 위해 할당한 주파수 대역은 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 기지국들(705)에게 할당하지 않는다(717단계).
이후, 상기 스케줄러(707)는 상기 스케줄링된 정보를 상기 각 기지국들(703, 705)로 전송한다(719단계).
상기 스케줄러(707)부터 스케줄링 정보를 제공받은 각 기지국들(703, 705)은 상기 스케줄링 결과에 따라 데이터 전송을 수행한다(721단계). 이때, 상기 기지국 2(705)는 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 기지국 1(703)이 단말(701)에 할당된 주파수 대역을 사용하지 않는다. 상기 단말(701)은 후보 셀 그룹의 각 기지국의 제어채널을 확인하여 자신의 데이터가 스케줄링 되었으면 데이터를 수신받는다(721단계).
다음으로 상기 후보 셀 집합에 포함된 각 셀들이 독립적으로 스케줄링이 수행되는 경우, 상기 FCS기법을 수행하기 위해 상기 단말에서 측정된 채널 상태를 바탕으로 상기 단말이 서빙 셀을 선택한다. 이때, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들 간에서의 간섭을 회피하기 방법이 필요하다. 이하 설명은 각 셀들간 협의를 통해 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 미리 정한 후, 상기 셀들간 간섭을 회피하 는 방식과 상기 단말에서 각 셀들의 채널 상태를 확인하여 서빙 셀과 주파수 대역을 선택한 후, 상기 각 셀들간 정보 교환을 통하여 간섭을 회피하는 방식을 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 단말에서 상기 서빙 셀과 주파수 대역을 확인한 후, 상기 서빙 셀에는 상기 채널 상태 정보 신호를 전송하고, 남은 후보 셀들에게는 상기 주파수 대역에 스케줄링 금지 요청 신호를 전송하여 간섭을 회피할 수도 있다.
먼저, 상기 각 셀들간 협의를 통해 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 결정한 후, 상기 각 셀들간 간섭을 회피하기 위한 상기 단말과 기지국의 동작은 하기 도 8과 도 9에 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 상기 단말은 801단계에서 후보 셀 집합을 구성한다. 예를 들어, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 각 셀의 평균 전력과 성능이득 및 각 기지국의 부하에 따라 후보 셀 집합을 구성한다.
이후, 상기 단말은 803단계로 진행하여 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들로부터 주파수 대역 정보가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들은 협의를 통해 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 미리 결정하여 상기 단말로 상기 주파수 대역 정보를 전송한다. 따라서, 상기 단말은 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들로부터 상기 주파수 대역 정보가 수신되는지 확인한다.
상기 주파수 대역 정보가 수신되면, 상기 단말은 805단계로 진행하여 상기 후보 셀 집합에 포함된 모든 셀들로부터 수신되는 신호를 측정하여 각 셀의 상기 주파수 대역의 채널 상태를 확인한다. 이후, 상기 확인된 각 셀의 채널 상태에 따라 채널 상태가 가장 좋은 셀을 서빙 셀로 선택한다.
상기 서빙 셀을 선택한 후, 상기 단말은 807단계로 진행하여 상기 서빙 셀의 상기 주파수 대역의 채널 상태 정보를 상기 서빙 셀로 전송한다.
이후, 상기 단말은 809단계로 진행하여 상기 서빙 셀의 제어 채널에서 스케줄링 결과를 확인하여, 자신의 데이터가 스케줄링 되었으면, 상기 할당받은 주파수 대역에서 데이터를 수신받는다. 이후, 상기 단말은 본 알고리즘을 종료한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 상기 기지국은 901단계에서 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들과 협의를 통해 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 결정한다. 여기서, 상기 기지국은 후보 셀 집합 정보를 상기 단말로부터 제공받거나, 다른 셀과의 통신을 통하여 제공받는다.
상기 단말에 할당할 주파수 대역을 결정한 후, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 상기 결정된 주파수 대역 정보를 상기 단말로 전송한다.
이후, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 단말로부터 채널 상태 정보 신호가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 단말은 상기 기지국을 후보 셀 집합으로 지정한 단말은 의미한다.
만일, 상기 채널 상태 정보 신호가 수신되면, 상기 기지국은 907단계로 진행 하여 상기 단말에 할당한 주파수 대역을 이용하여 상기 단말로 상기 요청 데이터를 전송한다. 이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 채널 상태 정보 신호가 수신되지 않으면, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들과 협의를 통해 결정한 상기 단말에 할당한 주파수 대역은 사용하지 않는 대역으로 인식한다. 즉, 상기 단말에 할당한 주파수 대역은 사용하지 않는다. 이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
다음으로, 상기 단말에서 서빙 셀과 주파수 대역을 선택한 후, 상기 단말의 스케줄링 금지 요청 신호를 통하여 간섭을 회피하거나, 상기 각 셀들간 정보 교환을 통하여 간섭을 회피하기 위한 상기 단말과 기지국은 하기 도 10과 도 11에 도시된 바와 같은 동작을 수행한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 먼저 상기 단말은 1001단계에서 후보 셀 집합을 구성한다. 예를 들어, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 각 셀의 평균 전력과 성능이득 및 각 기지국의 부하에 따라 후보 셀 집합을 구성한다.
상기 후보 셀 집합을 구성한 후, 상기 단말은 1003단계로 진행하여 상기 후보 셀 집합에 포함되는 각 셀들로부터 수신되는 신호를 측정하여 채널 상태가 가장 좋은 셀(=서빙 셀)과 주파수 대역을 선택한다.
상기 서빙 셀과 주파수 대역을 선택한 후, 상기 단말은 1005단계로 진행하여 서빙 셀로 데이터 요청 신호를 전송한다. 여기서, 상기 데이터 요청 신호에는 단말이 원하는 주파수 대역과 상기 주파수 대역의 채널 상태 정보를 포함하도록 한다. 만일, 상기 각 후보 셀들간 정보 교환을 통하여 간섭을 회피하지 않는 경우, 상기 단말은 서빙 셀로 상기 채널 상태 정보 신호를 전송하고, 남은 각 후보 셀에는 상기 주파수 대역에 스케줄링 금지 요청 신호를 전송하여 간섭을 회피할 수 있다.
이후, 상기 단말은 1007단계로 진행하여 상기 서빙 셀로부터의 제어 채널을 확인한 후 자신의 데이터가 스케줄링 되었으면 상기 주파수 대역에서 데이터를 수신받은 후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 11을 참조하면, 먼저 상기 기지국은 1101단계에서 단말로부터 데이터 요청 신호가 수신되는지 확인한다. 여기서, 상기 데이터 요청 신호에는 상기 셀의 채널 상태 정보 및 주파수 대역 정보가 포함되어 있다.
만일, 상기 데이터 요청 신호가 수신되면, 상기 기지국은 1103단계로 진행하여 상기 제공받은 채널 상태 정보와 미리 정해진 스케줄링 조건에 따라 스케줄링을 수행한다. 즉, 상기 요청한 주파수 대역을 상기 단말에 할당할 것인지 미리 정해진 스케줄링 조건에 의하여 스케줄링을 수행하여 결정한다.
상기 요청한 주파수 대역을 상기 단말에 할당할 것으로 스케줄링되면, 상기 기지국은 1105단계로 진행하여 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 주파수 대역을 통해 상기 단말로 데이터를 전송한다.
만일, 상기 단말이 상기 주파수 대역에 스케줄링 금지 요청 신호를 전송하지 않는 경우, 다른 셀의 간섭을 회피하기 위하여 상기 기지국은 1107단계로 진행하여 상기 단말에 할당한 주파수 대역을 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들이 사용하지 않도록 상기 다른 셀들에게 상기 주파수 대역 정보를 전송한다. 이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
이하 설명은 상기 셀 가장자리에 위치하는 단말에 미치는 주변 셀들의 간섭 신호의 영향을 줄이기 위한 단말과 기지국 장치를 예를 들어 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 단말의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 12에 도시된 바와 같이 상기 단말은 수신부(1201), 수신신호 확인부(1203), 후보 셀 집합 생성부(1205), 후보 셀 집합 관리부(1207), 기지국 선택부(1209), 및 송신부(1211)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 수신부(1201)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 주파수 하향변환하여 기지대역 신호로 변환한 후, 미리 정해진 변조 방식과 부호율에 따라 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding)를 수행한다.
상기 수신 신호 확인부(1203)는 상기 수신부(1201)로부터 제공되는 신호의 각 셀의 신호의 채널 상태(예 : SINR)를 확인하여 상기 후보 셀 집합 생성부(1205) 와 상기 기지국 선택부(1209)로 전송한다.
상기 후보 셀 집합 생성부(1205)는 평균 전력 산출부(1301), 채널 용량 산출부(1303) 및 후보 셀 재구성부(1305)를 포함하여 후보 셀 집합을 구성한다.
상기 평균 전력 산출부(1301)는 상기 수신 신호 확인부(1203)로부터 제공되는 각 셀의 채널 상태 정보에 따라 각 셀 신호의 평균 전력을 산출한다. 이후, 평균 전력 산출부(1301)는 상기 후보 셀 집합에 포함되지 않는 셀들 중 상기 평균 전력이 가장 큰 셀(i)을 선택하여 상기 채널 용량 산출부(1303)로 제공한다.
상기 채널 용량 산출부(1303)는 상기 <수학식 1>을 이용하여 상기 평균 전력 산출부(1301)에서 선택된 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량(C(Ω∪i))을 산출한다.
상기 후보 셀 재구성부(1305)는 상기 채널 용량 산출부(1303)로부터 제공받은 결과를 이용하여 상기 셀(i)이 상기 후보 셀 집합에 포함될 경우의 성능 이득을 산출한다. 이후, 상기 후보 셀 재구성부(1305)는 상기 산출된 성능 이득을 미리 정해진 기준 값과 비교하여 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킬 것인지 여부를 결정한다. 예를 들어, 만일 상기 성능이득이 상기 기준 값보다 클 경우, 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시킨다. 한편, 상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 작거나 같을 경우, 상기 셀(i)을 상기 후보 셀 집합에 포함시키지 않는다. 여기서, 상기 기준 값은, 상기 후보 셀 집합에 셀이 추가됨에 따라 얻을 수 있는 이득과 비용(Cost)을 고려하여 결정된다.
상기 후보 셀 집합 관리부(1207)는 상기 후보 셀 집합 생성부(1205)에서 구 성된 후보 셀 집합의 각 셀과 승인 절차를 수행하여 상기 각 셀의 승인 여부에 따라 최종 후보 셀 집합을 생성한다. 여기서, 각 셀은 상기 후보 셀 집합 승인 요청이 오면 각 셀의 부하 상태를 측정하여 상기 후보 셀 집합의 승인 여부를 결정한다. 예를 들어, 상기 셀의 부하가 큰 경우, 승인을 거부하고, 상기 셀의 부하가 작은 경우, 승인을 허락한다.
또한, 상기 후보 셀 집합 관리부(1207)는 상기 최종 결정된 후보 셀 집합을 기존 후보 셀 집합과 비교하여 새로 추가된 셀과 연결을 맺고, 새로운 후보 셀 집합에 포함되지 않은 셀들과 연결을 해제하는 기능을 수행한다.
상기 기지국 선택부(1209)는 상기 후보 셀 집합 관리부(1207)로부터 제공받은 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 상기 수신 신호 확인부(1203)로부터 제공받은 각 셀의 채널 상태 정보를 확인하여 채널 상태가 가장 좋은 셀(=서빙 셀)을 선택한다. 여기서, 상기 기지국 선택부(1209)는 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들이 공통된 스케줄러를 통해 스케줄링되는 경우, 모든 후보 셀에 대한 채널 상태를 송신해야 하므로 채널 상태가 가장 좋은 셀(=서빙 셀)을 선택하지 않는다.
상기 송신부(1211)는 안테나를 통해 상기 기지국 선택부(1209)에서 선택된 서빙 셀로 데이터 요청 신호 또는 채널 상태 정보를 전송한다.
도 14는 본 발명에 따른 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 줄이기 위한 기지국의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 14에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 수신부(1401), 수신 신호 확인부(1403), 후보 셀 집합 관리부(1405), 대역 결정부(1407), 스케줄러(1409) 및 송신부(1411)를 포함하여 구성된다.
상기 수신부(1401)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 주파수 하향변환하여 기지대역 신호로 변환한 후, 미리 정해진 변조 방식과 부호율에 따라 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding)를 수행한다.
상기 수신 신호 확인부(1403)는 상기 수신부(1401)로부터 제공되는 신호를 구분한다. 예를 들어, 상기 단말로부터 채널 상태 정보 및 데이터 요청 신호, 상기 후보 셀 집합 승인 요청 신호, 및 상기 단말에 할당하기 위한 주파수 대역 협의 신호를 구분한다.
상기 후보 셀 집합 관리부(1405)는 상기 수신 신호 확인부(1403)로부터 후보 셀 집합 승인 요청 신호를 제공받으면, 상기 셀의 부하상태를 확인하여 후보 셀 집합 승인의 승인 여부를 결정한다. 예를 들어, 상기 셀의 부하가 크면, 상기 후보 셀 집합 승인을 거절하고, 상기 셀의 부하가 작으면, 상기 후보 셀 집합 승인을 허락한다.
상기 대역 결정부(1407)는 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들과 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 협의하는 경우, 상기 단말에 할당할 주파수 대역을 결정한다.
상기 스케줄러(1409)는 상기 수신 신호 확인부(1403)와 대역 결정부(1707)로부터 제공받은 채널 상태 정보 및 주파수 대역 정보에 따라 스케줄링을 수행한다.
상기 송신부(1411)는 안테나를 통해 후보 셀 집합 관리부(1405)로부터 제공받은 후보 셀 집합 승인 여부 및 상기 스케줄러(1409)의 스케줄링 결과에 따라 상 기 단말로 데이터를 전송한다. 또한, 상기 송신부(1411)는 상기 스케줄러에서 상기 요청받은 주파수 대역을 상기 단말로 할당하도록 스케줄링하는 경우, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 단말로 할당한 주파수 대역을 사용하지 않도록 제어신호를 전송한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 중심 셀로부터 단말이 떨어져 있는 거리를 나타내고, 세로축은 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 나타낸다.
상기 도 15에 도시된 바와 같이 2티어(tier) 다중 셀 환경(19셀)에서하드 핸드오버(Hard Handover) 기법과 FCS기법 상기 하드 핸드오버에서 간섭 회피를 하는 기법 및 본 발명에 다른 FCS에서 간섭 회피를 수행하는 경우의 단말과 중심 셀과의 거리에 따른 주파수 효율을 나타낸다. 이때, 도 15a는 후보 셀 집합에 두 개의 셀이 포함되고, 도 15b는 상기 후보 셀 집합에 세 개의 셀이 포함되는 것을 가정하여 설명한다. 이때, 상기 주파수 효율은 이상적인 링크 적응(Ideal Link Adaptation)을 가정하고, 새넌 용량(Shannon's Capacity)에 따라 산출한다. 또한, 상기 단말의 최대 주파수 효율은 4.5 bps/Hz로 제한하고, 상기 단말의 수신 SINR은 -5dB이하일 경우 사용불능(outage)으로 정의한다.
상기 도 15a와 도 15b를 참조하면 상기 FCS기법은 하드 핸드오버에 비하여 셀 가장자리에서 효율적이다. 더욱이 본 발명에 따라 상기 FCS기법에서 간섭 회피를 수행하는 경우, 주파수 효율이 더욱 좋아진다.
또한, 상기 도 15a와 도 15b를 비교하면, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀의 수가 증가할수록 상기 본 발명에 따른 성능 이득이 더욱 증가한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 성능 변화 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 중심 셀로부터 단말이 떨어져 있는 거리를 나타내고, 세로축은 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 나타낸다.
도 16에 도시된 바와 같이 후보 셀 집합에 2개 또는 3개의 셀이 포함되는 경우, 성능 상계(Performance Upper bound)와 실제 성능 실험 결과를 나타낸다.
상기 후보 셀 집합에 포함된 셀이 3개인 경우 상기 성능 상계가 실제 성능 실험 결과에 근사한 성능을 나타낸다. 상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀이 2개인 경우, 셀의 가장자리로 갈수록 상기 성능 상계가 실제 성능 실험의 결과에 비해 낮은 성능을 나타내지만, 성능 차이가 미비하기 때문에 상기 성능 상계를 이용하여 본 발명을 구현할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 회피하면서 FCS기법을 수행함으로써, 셀 가장자리에 위치하는 단말의 경우, 열악한 링크 상황 때문에 발생하는 주변 셀들의 채널 간섭의 영향을 줄여 선택적 다이버시티(Site Selection Diversity) 이득을 통해 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 성능 분석을 통해 후보 셀 집합을 생성하여 인접 셀의 간섭을 회피하는 FCS기법에 적합한 후보 셀 집합을 생성할 수 있다.

Claims (30)

  1. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말 장치에 있어서,
    주변 셀들로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 셀들의 채널 상태를 확인하는 수신부와,
    상기 셀들의 채널 상태, 부하 상태 및 상기 셀을 후보 셀 집합에 포함하는 경우 얻을 수 있는 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 후보 셀 집합 생성부와,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 채널 상태에 따라 서비스를 제공받을 셀을 선택하는 기지국 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 상태는, 순시(Instantaneous) 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio)를 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합 생성부는,
    상기 셀들의 채널 상태를 이용하여 가장 큰 평균전력을 갖는 셀을 선택하는 평균전력 산출부와,
    상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시킬 경우의 채널 용량을 산출하는 채널 용량 산출부와,
    상기 산출된 채널 용량을 이용하여 성능이득을 산출한 후, 상기 성능 이득을 기준 값과 비교하여 상기 선택된 셀을 후보 셀 집합에 추가할지 여부를 판단하는 후보 셀 집합 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 평균전력 산출부는,
    상기 채널 상태를 이용하여 상기 주변 셀들의 평균 전력을 산출하고,
    상기 후보 셀 집합에 포함되지 않는 셀들 중 평균 전력이 가장 큰 셀을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합 구성부는,
    상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 클 경우, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시키고,
    상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 작거나 같을 경우, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시키지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들로 후보 셀 집합 승인 요청 신호를 전송하여 상기 셀들이 승인 요청 수락 여부에 따라 상기 후보 셀 집합을 구성하는 후보 셀 집합 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    상기 후보 셀 집합에 소정 셀을 추가할 경우 얻을 수 있는 이득과 비용(Cost)을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국 선택부는,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 채널 상태가 가장 좋은 셀을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    단말 또는 주변 기지국들로부터 신호를 수신받는 수신부와,
    상기 단말로부터 후보 셀 집합(Active Set) 승인 요청신호가 수신되면, 부하(Loding) 상태를 고려하여 상기 후보 셀 집합 승인 여부를 결정하는 후보 셀 집합 관리부와,
    상기 단말로부터 상기 데이터 요청 신호가 수신되면, 상기 단말과의 채널 상태를 고려하여 상기 단말로 스케줄링을 수행하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합 관리부는,
    상기 부하가 큰 경우, 상기 후보 셀 집합의 승인을 거부하고,
    상기 부하가 작을 경우, 상기 후보 셀 집합의 승인을 허락하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 스케줄러는,
    상기 단말로부터 데이터 요청 신호가 수신되면, 상기 데이터 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보와 요청 주파수 대역 정보를 확인하여, 스케줄링을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 스케줄링을 통해 상기 요청받은 주파수 대역을 상기 단말로 할당하는 경우, 상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 주파수 대역을 사용하지 않도록 신호를 전송하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 다른 기지국들과 협의하여 상기 단말로 할당할 주파수 대역을 결정하는 대역 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 후보 셀 집합(Active Set)을 구성하기 위한 방법에 있어서,
    상기 주변 셀들의 평균 전력을 측정하여 상기 평균 전력이 가장 큰 셀을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가할 경우의 채널 용량을 산출하여 성능 이득을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 성능 이득을 기준 값과 비교하여 상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 클 경우, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 성능 이득이 상기 기준 값보다 작거나 같을 경우, 상기 선택된 셀을 상기 후보 셀 집합에 추가시키지 않는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들로 후보 셀 집합 승인 요청 신호를 전송하는 과정과,
    상기 소정 셀이 승인 요청을 허락하지 않으면 상기 셀을 상기 후보 셀 집합에서 제외시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 기준 값은,
    상기 후보 셀 집합에 셀을 추가할 경우 얻을 수 있는 이득과 비용(Cost)을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말의 동작 방법에 있어서,
    주변 셀들의 평균 전력과 셀의 부하상태 및 소정 셀을 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 과정과,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들의 채널 상태를 확인하여 스케줄러로 전송하는 과정과,
    상기 후보 셀 집합에 포함된 셀로부터 제어채널을 통해 데이터 스케줄링 정보가 수신될 경우, 상기 제어 채널에 포함된 주파수 대역 정보에 따라 상기 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 각 셀의 채널 상태는, 순시(Instantaneous) 신호대 간섭 및 잡음비 (Signal to Interference and Noise Ratio)를 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 스케줄러의 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 채널 상태 정보가 수신되면, 상기 채널 상태 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 과정과,
    상기 스케줄링을 통해 상기 단말로 서비스를 제공할 셀과 주파수 대역 정보가 선택되면, 상기 선택된 셀 이외의 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 주파수 대역을 할당하지 않는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 선택된 셀로 상기 단말과 주파수 대역 정보를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 후보 셀 집합(Active Set)에 포함되는 모든 셀들의 채널 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 순시(Instantaneous) 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 단말의 동작 방법에 있어서,
    주변 셀들의 평균 전력과 셀의 부하상태 및 소정 셀을 후보 셀 집합에 포함시킬 경우의 성능이득을 고려하여 후보 셀 집합(Active Set)을 생성하는 과정과,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀로부터 주파수 대역 정보가 수신되는지 확인하는 과정과,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들의 상기 주파수 대역의 채널 상태를 확인하여 채널 상태가 가장 좋은 셀을 선택하는 과정과,
    상기 주파수 대역을 통해 상기 선택된 셀로 데이터 요청 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 후보 셀 집합에 포함되는 셀들 중 상기 선택되지 않은 셀들로 상기 주파수 대역에 대한 스케줄링 금지 요청 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 채널 상태는, 순시(Instantaneous) 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio)를 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국의 동작 방법에 있어서,
    후보 셀 집합(Active Set)에 포함되는 주변 셀들과 협의를 통해 단말에 할당할 주파수 대역을 결정하여 상기 단말로 전송하는 과정과,
    상기 단말로부터 데이터 요청 신호 또는 채널 상태 정보 신호가 수신되는 경우, 상기 주파수 대역을 통해 상기 단말로 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 단말로부터 데이터 요청 신호 또는 채널 상태 정보 신호가 수신되지 않을 경우, 상기 단말에 할당한 주파수 대역을 사용하지 않도록 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. FCS(Fast Cell site Selection)기법을 사용하는 광대역 무선 통신시스템에서 간섭 신호를 회피하기 위한 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말로부터 데이터 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 데이터 요청 신호에 포함된 채널 상태 정보와 요청 주파수 대역 정보를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 채널 상태 정보를 이용하여 스케줄링을 수행하는 과정과,
    상기 스케줄링을 통해 상기 요청받은 주파수 대역을 상기 단말에 할당하는 경우, 후보 셀 집합에 포함되는 다른 셀들로 상기 주파수 대역을 사용하지 않도록 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 순시(Instantaneous) 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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