KR20090070639A - 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법은 복수의 기지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 구분하여 커버하고, (a) 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 단계, (b) 상기 측정된 CINR과 제1 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 제1 기준값 이하이면 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 서로 다른 주파수 대역을 할당하는 제2 스킴을 주파수 중복 사용 플랜으로 결정하는 단계, 및 (c) 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치{Method and Apparatus for Frequency Reuse in Wireless Communication System}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 IEEE 802.16d/e, WiBro, WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기지국 시스템에서 효율적인 트래픽 전송을 위한 주파수 중복 사용(reuse) 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적인 무선 통신 시스템은 PSS(Portable Subscriber Station: 단말), RAS(Radio Access Station: 기지국), 중계기(repeater) 및 소정 컨텐츠 서버 등을 포함한다. 상기 소정 컨텐츠 서버는 상기 단말에 대한 가입자를 관리하거나 상기 단말에 필요한 콘텐츠를 제공하며, 상기 기지국은 상기 소정 컨텐츠 서버와 연결되어 음성통화, 디지털 방송, 디지털 미디어 다운로드, 업로드 등의 통신 서비스를 상기 단말에 제공한다. 상기 중계기는 상기 기지국의 통신 중계만으로는 신호 감도가 떨어지는 음영지역을 커버하도록 상기 기지국 및 단말을 연결하여 상기 PSS가 충분한 신호 감도를 유지할 수 있도록 한다.

근래의 무선 통신 시스템은 무선 자원량이 한정되어 있기 때문에 통신 서비 스의 용도에 맞게 주파수를 적절히 할당할 필요가 있는데, 특히, 기지국 신호들 간의 간섭을 피하도록 기지국들의 거리가 이격된다는 전제에서 주파수를 중복 사용하는 방법을 사용한다. 이때, 기지국이 복수의 섹터로 구분되는 경우, 상기 복수의 섹터들은 동일 주파수를 동시에 사용하거나 서로 다른 주파수를 사용하도록 설계될 수 있다.

도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 1은 기지국에서 복수의 주파수 대역을 사용하는 스킴(scheme)을 나타낸다. 보다 구체적으로, 종래의 기지국(RAS)이 사용하는 무선 통신 시스템은 하나의 기지국이 커버할 수 있는 영역을 복수의 섹터로 분할하고, 각 분할된 섹터에 각각 서로 다른 주파수 대역을 할당하여 기지국 및 단말 간의 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국(RAS)은 제1 섹터(110)에서 할당된 주파수 FA(Frequency Assignment)1로 단말과 통신하고, 제2 섹터(120)에서 할당된 주파수 FA2로 단말과 통신하며, 제3 섹터(130)에서 할당된 주파수 FA3으로 단말과 통신한다. 이 때, 상기 기지국의 제1 섹터(110), 제2 섹터(120), 및 제3 섹터(130) 각각은 서로 다른 주파수 대역이 할당되어 트래픽을 송수신한다.

도 1과 같은 종래의 무선 통신 시스템은, 각 섹터가 서로 다른 주파수를 사용하기 때문에 섹터 사이의 경계 부분이나 다른 기지국과의 셀 경계 부분에서 간섭으로 인한 CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio) 저하가 거의 없어서 셀 커버리지가 커지는 장점이 있으나, 각 섹터에서 사용할 수 있는 주파수 대역폭은 사용가능한 전체 주파수 대역이 분할되어 하나의 좁은 대역으로 한정되기 때문에, 도 2에서 설명하는 스킴의 무선 통신 시스템과 비교할 때 시스템 용량이 저하되는 단점이 있다.

도 2는 복수의 섹터에 동일한 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국(RAS)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같은 스킴을 사용하는 무선 통신 시스템은, 기지국(RAS)의 각 섹터에서 하나의 주파수 대역을 사용하여 단말과의 통신을 중계한다. 즉, 도 3과 같이, 무선 통신 시스템에서는 각 섹터에서 모두 하나의 브로드한(broad) 주파수 대역을 사용하여 트래픽을 송수신함으로써, 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 방식의 와이맥스 시스템에서는 데이터 프레임의 프리앰블(preamble) 및 FCH(Frame Control Header) 뒤에 실리는 MAP 메시지를 6번 반복함으로써, 단말에서 MAP 메시지의 수신 에러를 줄일 수 있도록 한다.

그러나, 도 2와 같은 스킴을 적용하는 경우, 섹터 간의 경계부분(210) 또는 인접한 셀과의 경계부분(220)에서 신호 간섭이 빈번하게 발생될 수 있다. 따라서 각 섹터에서 동일한 주파수 대역을 이용하여 통신을 수행함으로 인해 인접한 섹터 또는 셀들 간의 경계 부분에서 신호 간섭이 빈번하게 발생하게 되고, 이러한 신호 간섭으로 인해 단말의 CINR저하 및 통신 품질이 떨어지는 문제가 발생한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기지국과 단말 간의 통신 신호 세기에 따라 각 섹터에서 하나의 전체 주파수 대역을 사용하는 스킴과 상기 전체 주파수 대역에서 분할된 복 수의 주파수 대역을 사용하는 스킴을 탄력적으로 적용하는 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 기지국과 단말 간의 CINR을 기반으로 셀 및 섹터 간의 신호 간섭을 고려하여 서로 다른 주파수 중복 사용 플랜(plan)을 독립적으로 적용함으로써, 셀 커버리지(coverage)와 시스템 용량을 최대화할 수 있는 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법은 복수의 기지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 구분하여 커버하고, (a) 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 단계, (b) 상기 측정된 CINR과 제1 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 제1 기준값 이하이면 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 서로 다른 주파수 대역을 할당하는 제2 스킴을 주파수 중복 사용 플랜으로 결정하는 단계, 및 (c) 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법은 복수의 기지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서, (a) 상기 기지국들이 관리하는 해당 커버리지 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 단계, (b) 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜 을 확인하고, 상기 측정된 CINR과 기준값을 비교한 후, 상기 복수의 기지국들이 독립적으로 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 단계, 및 (c) 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명주파수 중복 사용 장치는 무선 통신 시스템의 기지국에 포함되는 주파수 중복 사용 장치에 있어서, 상기 기지국들이 관리하는 해당 커버리지 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 CINR 측정부, 상기 측정된 CINR과 기준값을 비교한 후, 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 FR 결정부, 및 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 스케쥴러를 포함하고, 상기 복수의 기지국 각각은 독립적으로 주파수 중복 사용 플랜을 결정하고, 적용하는 것을 특징으로 한다.

위에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, 기지국과 단말 간의 CINR에 따라 제1 스킴 또는 제2 스킴을 탄력적으로 적용함으로써, 낮은 주파수 중복 사용 계수와 높은 주파수 중복 사용 계수의 장점을 최대한 반영할 수 있고, 그 단점은 최소로 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, 셀 또는 섹터 간의 신호 간섭을 고려한 주파수 중복 사용 플랜(plan)에 따라 제1 스킴 또는 제2 스킴을 탄력적으로 적용함으로써 셀 커버리지(coverage)와 시스템 용량 최대화 등 통신환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, 셀 또는 섹터 간의 신호 간섭을 고려한 주파수 중복 사용 플랜(plan)을 각 기지국에서 독립적으로 적용함으로써 셀 커버리지(coverage)와 시스템 용량 최대화 등 통신환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주파수 중복 사용 방법 및 장치는, WiBro, Mobile WiMAX 표준 규격 등에 따른 고품질의 휴대 인터넷 서비스를 끊김없이 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 후술하는 실시예들에 의해 권리범위가 특별히 제한되거나 한정되도록 해석되어서는 아니될 것이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 각 기지국은 단말로부터 CINR을 측정하고, 측정된 CINR에 따라 복수의 커버리지 영역들 모두에 하나의 전체 주파수 대역(FA1 + FA2 + FA3 …)을 할당하는 제1 스킴을 적용하거나, 상기 복수의 커버리지 영역들에 상기 전체 주파수 대역으로부터 분할된 서로 다른 서브 주파수 대역(FA1, FA2, FA3…) 각각을 할당하는 제2 스킴을 탄력적이면서도 독립적으로 적용한다. 여기서, 기지국은 WiBro, Moble WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 스킴을 적용하는 기지국을 예로 들어 설명된다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 프 레임 단위로 도시한 도면으로서, 상기 도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예 따른 주파수 중복 방법을 설명한다.

먼저, 도 3 내지 도 6의 기지국은 인접하게 위치하고, 각각의 셀을 커버한다. 또한, 상기 셀은 3개의 섹터로 구분되고, 상기 기지국은 상기 섹터들에 대한 주파수 플랜을 프레임 단위로 탄력적으로 적용한다.

도 3은 n번째 프레임에서의 주파수 중복 사용 플랜을 나타내고 있다. 도 3을 살펴보면, n번째 프레임에서 제1 셀(310), 제3 셀(330), 제4 셀(340), 및 제 7 셀(370)은 하나의 주파수가 할당된 제1 스킴이 적용되고, 제2 셀(320), 제5 셀(350), 및 제6 셀(360)은 각 섹터에 서로 다른 주파수가 할당된 제2 스킴이 적용된 모습이 보여진다. 이는 n-1번째 프레임에서 제1 셀(310), 제3 셀(330), 제4 셀(340), 및 제7 셀(370)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 양호하다는 의미이며, 제2 셀(320), 제5 셀(350), 및 제6 셀(360)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 불량하다는 의미를 나타낸다. 또한, n-1번째 프레임에서 제2 셀(320), 제5 셀(350), 및 제6 셀(360)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 양호한 경우에도 n번째 프레임에서 제2 스킴이 적용될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 자세히 후술한다.

상기 불량 및 양호는 기지국에서 측정된 CINR 값과 기 설정된 기준값을 비교하여 판단된다. 예컨대, 상기 기지국은 상기 측정된 CINR값이 제1 기준값(Th1)보다 낮으면 불량으로 판단하고, 상기 측정된 CINR값이 제1 기준값(Th1)보다 높고 제2 기준값(Th2)보다 낮으면 양호로 판단하도록 설정될 수 있다. 또한, 상기 측정된 CINR값이 제2 기준값(Th2) 보다 높으면 상당한 양호로 판단하도록 설정될 수 있다. 이 때, 상기 제2 기준값(Th2)은 상기 제1 기준값(Th1)보다 높은 값으로 설정된다.

도 4는 n번째 프레임의 바로 다음 프레임인 n+1번째 프레임에서의 주파수 중복 사용 플랜을 나타내고 있다. 도 4를 살펴보면, n+1번째 프레임에서 제1 셀(310) 및 제3 셀(330)은 n번째 프레임과 마찬가지로 제1 스킴이 적용되고, 제2 셀(320)은 n번째 프레임과 마찬가지로 제2 스킴이 그대로 적용된다. 이는 n번째 프레임에서 제1 셀(310) 및 제3 셀(330)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 계속해서 양호하고, 제2 셀(320)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR도 계속해서 양호함을 의미한다.

반면, 제4 셀(340) 및 제7 셀(370)은 주파수 중복 사용 플랜이 제1 스킴에서 제2 스킴으로 변경되고, 제5 셀(350) 및 제6 셀(360)은 제2 스킴에서 제1 스킴으로 변경된다. 이는 이전 프레임인 n번째 프레임에서 제4 셀(340) 및 제7 셀(370)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 제1 기준값보다 낮은 값으로 측정되고, 그에 따라 상기 제4 셀(340)을 관리하는 제4기지국 및 상기 제7 셀(370)을 관리하는 제7기지국에서 통신 상태를 불량으로 판단하고, n+1번째 프레임에 적용되는 스킴을 제2 스킴으로 변경한 결과이다. 또한, n번째 프레임에서 제5 셀(350) 및 제6 셀(360)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 제2 기준값보다 높은 값으로 측정되고, 그에 따라 상기 제5 셀(350)을 관리하는 제5기지국 및 상기 제6 셀(360)을 관리하는 제6기지국에서 통신 상태를 상당한 양호로 판단하고, n+1번째 프레임에 적용되는 스킴을 제1 스킴으로 변경한 결과이다.

도 5는 n+2번째 프레임에서의 주파수 중복 사용 플랜을 나타내고 있다. 도 5를 살펴보면, n+2번째 프레임에서 제1 셀(310) 및 제5 셀(350)은 n+1번째 프레임과 마찬가지로 제1 스킴이 적용되고, 제2 셀(320) 및 제7 셀(370)은 n+1번째 프레임과 마찬가지로 제2 스킴이 그대로 적용된다. 이는 이전 프레임인 n+1번째 프레임에서 제1 셀(310) 및 제5 셀(350)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 계속해서 양호하고, 제2 셀(320) 및 제7 셀(370)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR도 계속해서 양호함을 의미한다.

반면, 제3 셀(330) 및 제6 셀(360)은 주파수 중복 사용 플랜이 제1 스킴에서 제2 스킴으로 변경되고, 제4 셀(340)은 제2 스킴에서 제1 스킴으로 변경된다. 이는 n+1번째 프레임에서 제3 셀(330) 및 제6 셀(360)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 제1 기준값보다 낮은 값으로 측정되고, 그에 따라 상기 제3 셀(330)을 관리하는 제3기지국 및 상기 제6 셀(360)을 관리하는 제3기지국에서 통신 상태를 불량으로 판단하고, n+2번째 프레임에 적용되는 스킴을 제2 스킴으로 변경한 결과이다. 또한, n+1번째 프레임에서 제4 셀(340)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 제2 기준값보다 높은 값으로 측정되고, 그에 따라 상기 제4 셀(340)을 관리하는 제4기지국에서 통신 상태를 상당한 양호로 판단하고, n+2번째 프레임에 적용되는 스킴을 제1 스킴으로 변경한 결과이다.

도 6은 n+3번째 프레임에서의 주파수 중복 사용 플랜을 나타내고 있다. 도 6을 살펴보면, n+3번째 프레임에서 제1 셀(310), 제4 셀(340) 및 제5 셀(350)은 제1 스킴이 적용되고, 제3 셀(330), 제6 셀(360), 및 제7 셀(370)은 제2 스킴이 그대로 적용된다. 이는 이전 프레임인 n+2번째 프레임에서 제1 셀(310), 제4 셀(340), 및 제5 셀(350)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR이 계속해서 양호하다는 의미이며, 제3 셀(330), 제6 셀(360), 및 제7 셀(370)에 위치한 단말들로부터 각각 측정된 CINR도 계속해서 양호하다는 의미이다.

반면, 제2 셀(320)은 n+1번째 프레임에서 측정된 CINR이 제2 기준값 보다 높은 값으로 측정되고, 그에 따라 상기 제2 셀(320)을 관리하는 제2기지국에서 통신 상태를 상당한 양호로 판단하여 n+2번째 프레임에 적용되는 스킴을 제2 스킴에서 제1 스킴으로 변경된다.

도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법이 적용된 데이터 프레임의 구조를 도시한 도면으로서, 상기 도 7 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예 따른 주파수 중복 방법을 보다 상세히 설명한다. 상기 데이터 프레임은 프리앰블(preamble), 다운로드 서브 프레임(DL Subframe), 및 업로드 서브 프레임(UP Subframe) 등을 포함한다.

도 7은 상기 제2 셀(320)에 적용되는 주파수 중복 사용 플랜에 따라 프레임 단위로 구성되는 데이터 프레임 구조를 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 상기 제2 셀(320)은 상기 n번째 프레임(410), n+1번째 프레임(420), 및 n+2번째 프레임(430)에서 각 섹터에 서로 다른 주파수를 사용하는 제2 스킴이 적용되므로, 상기 제2 셀(320)을 관리하는 기지국은 각 섹터에 서로 다른 주파수 대역을 할당하고, 다운로드 서브 프레임을 각 섹터에 대응되는 세그먼트(DL Segment)로 구분하여, 각 섹터에서 서로 다른 주파수를 이용하도록 상기 데이터 프레임을 구성한다. 예컨대, 제1 섹터(322)는 제1 세그먼트(412, 422, 432)에 대응되는 제1 서브 주파수 대역(FA1)을 이용하고, 제2 섹터(324)는 제2 세그먼트(414, 424, 434)에 대응되는 제2 서브 주파수 대역(FA2)를 이용하고, 제3 섹터(326)는 제3 세그먼트(416, 426, 436)에 대응되는 제3 서브 주파수 대역(FA3)를 이용하도록 주파수 대역별로 구분하여 상기 데이터 프레임을 구성한다.

또한, 제2 셀(320)은 상기 n+3번째 프레임(440)에서 하나의 전체 주파수를 사용하는 제1 스킴이 적용되므로, 상기 제2 셀(320)을 관리하는 기지국은 하나의 전체 주파수 대역(FA1 + FA2 + FA3)을 할당하고, 다운로드 구간에서 하나의 전체 주파수를 이용하도록 다운링크 서브 프레임(442)을 구성한다.

도 8은 상기 제3 셀(330)에 적용되는 주파수 중복 사용 플랜에 따라 프레임 단위로 구성되는 데이터 프레임 구조를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 상기 제3 셀(330)은 상기 n번째 프레임(510) 및 n+1번째 프레임(520)에서 하나의 전체 주파수를 사용하는 제1 스킴이 적용되므로, 상기 제3 셀(330)을 관리하는 기지국은 하나의 전체 주파수 대역(FA1 + FA2 + FA3)을 할당하고, 다운로드 서브 프레임(500)을 하나의 전체 주파수를 이용하도록 다운로드 서브 프레임(542)을 구성한다.

또한, 제3 셀(330)은 상기 n+2번째 프레임(530) 및 n+3번째 프레임(540)에서 각 섹터에 서로 다른 주파수를 사용하는 제2 스킴이 적용되므로, 상기 제3 셀(330)을 관리하는 기지국은 각 섹터에 서로 다른 주파수 대역을 할당하고, 다운로드 서브 프레임을 각 섹터에 대응되는 세그먼트(DL Segment)로 구분하여, 각 섹터에서 서로 다른 주파수를 이용하도록 상기 데이터 프레임을 구성한다. 예컨대, 제1 섹 터(332)는 제1 세그먼트(532, 542)에 대응되는 제1 서브 주파수 대역(FA1)을 이용하고, 제2 섹터(324)는 제2 세그먼트(534, 544)에 대응되는 제2 서브 주파수 대역(FA2)를 이용하고, 제3 섹터(326)는 제3 세스먼트(536, 546)에 대응되는 제3 서브 주파수 대역(FA3)를 이용하도록 주파수 대역별로 구분하여 상기 데이터 프레임을 구성한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 장치는 WiBro, Mobile WiMAX 표준 규격 등에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 스킴을 사용하는 휴대 인터넷 시스템 또는 무선 통신 시스템의 기지국에 적용되며, 설명의 편의상 3개의 기지국을 설정하여 예를들어 설명하지만, 이에 한정되지는 아니한다.

도 9를 참조하면, 주파수 중복 사용 장치(600, 700, 800)는 상기 기지국에 포함되며, 상기 기지국 각각이 커버하는 셀에 위치하는 단말들과 각각 통신을 수행한다. 또한, 주파수 중복 사용 장치는 각각 CINR 측정부, FR(Frequency Reuse) 적용부, 및 스케쥴러(scheduler)를 포함한다.

CINR 측정부(610)은 각각 자신이 커버하는 셀에 위치하는 단말들로부터 주기적으로 통신하면서 단말이 측정한 다운링크의 CINR을 보고받는다. 또한, 상기 CINR 측정부(610)는 상향 링크에서 상기 단말이 보내는 신호의 세기를 측정하여 업링크의 CINR 정보를 획득할 수도 있다.

상기 FR 적용부(620)는 현재 해당 기지국에서 적용하고 있는 주파수 중복 사 용 플랜을 확인하고, 상기 측정된 CINR과 기준값(Th1 또는 Th2)을 비교하여 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다. 이때, 해당 셀에서 적용하고 있는 주파수 중복 사용 플랜이 제1 스킴인 경우, 상기 FR 적용부(620)는 상기 제1 기준값과 상기 CINR 측정부가 단말로부터 보고받은 CINR을 비교하고, 해당 셀에서 적용하고 있는 주파수 중복 사용 플랜이 제2 스킴인 경우, 상기 FR 적용부(620)는 상기 제1 기준값과 상기 단말로부터 보고받은 CINR을 비교하여 주파수 중복 사용 플랜(PLAN)을 결정한다.

또한, 상기 스케쥴러(630)는 선택적으로 복수의 섹터들 모두에 대하여 사용가능한 하나의 전체 주파수 대역을 할당하거나, 복수의 섹터들 각각에 서로 다른 주파수 대역을 할당하여 통신을 수행하도록 프레임을 스케쥴링한다.

본 발명에서의 각 셀의 주파수 중복 사용 장치들(600, 700, 800)은 서로 연동하여 동작하지 아니하고, 독립적으로 주파수 중복 사용 플랜을 적용한다. 예컨대, 제1 기지국 및 제3 기지국은 해당 기지국의 CINR 측정부에서 측정된 CINR을 기초로 제1 스킴을 적용하고, 제2 기지국은 해당 기지국의 CINR 측정부에서 측정된 CINR을 기초로 제2 스킴을 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법은 각 기지국별로 별도로 수행된다.

먼저, 상기 CINR 측정부에서 해당 커버리지 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정한다(S902). 이어서, 현재 적용하고 있는 스킴을 판단하여(S904), 현재 적용하고 있는 스킴이 제1 스킴이면 상기 측정된 CINR과 제1 기준값(Th1)을 비교하고(S906), 현재 적용하고 있는 스킴이 제2 스킴이면 상기 측정된 CINR과 제2 기준값(Th2)을 비교한다(S908).

상기 단계 S906에서 상기 측정된 CINR값이 제1 기준값(Th1) 보다 높으면 상기 RF 적용부에서 양호로 판단하고, 적용 스킴을 그대로 제1 스킴으로 유지한다(S910). 반면, 상기 측정된 CINR값이 제1 기준값(Th1) 보다 낮으면 상기 RF 적용부에서 불량으로 판단하고, 커버리지 확대를 위하여 적용 스킴을 제1 스킴에서 제2 스킴으로 변경한다(S912).

상기 단계 S908에서 상기 측정된 CINR값이 제2 기준값(Th2) 보다 낮으면 상기 RF 적용부에서 불량으로 판단하고, 적용 스킴을 그대로 제 2 스킴을 유지한다(S912). 반면, 상기 측정된 CINR값이 제2 기준값(Th2)보다 높으면 상기 RF 적용부에서 상당한 양호로 판단하고, 시스템 용량 확대를 위하여 적용 스킴을 제2 스킴에서 제1 스킴으로 변경한다(S910).

이러한 주파수 중복 사용 방법은 각 기지국에서 주파수 중복 사용 플랜을 결정함에 따라 각 기지국에서의 연산량이 증가하는 반면, 커버리지 확장 및 CINR 개선 등 통신환경을 개선하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법을 사용하여 개선된 효과는 아래 표1에 수치적으로 확인할 수 있다. 상기 제1 기준값은 10 dB를 적용하고, 상기 제2 기준값은 20 dB를 적용하였다.

[표1]

상기 표1에 의하면, 제1 스킴만을 적용하는 경우에는 처리량(Thoughput)이 5.95 Mbds 로 제2 스킴만을 적용하는 경우의 처리량 3.59 Mbds 와 비교하여 늘어나는 반면, CINR은 제1 스킴만을 적용하는 경우 6.41 dB 로서 제2 스킴만을 적용하는 경우 11.56 dB 과 비교하여 나빠진다. 그러나, 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법을 사용하는 경우 제1 스킴과 제2 스킴이 적용된 비율이 51%와 49%로 나타나고, 처리량은 5.84 Mbps 로 제1 스킴만을 적용하는 경우와 거의 유사하며, CINR은 8.73 dB 로서, 제1 스킴만을 적용하는 경우와 비교하여 2 dB 이상의 이득이 발생함을 알 수 있다. 일반적으로 CINR 이득이 2 dB 이상 발생할 경우 10% 내지 20% 정도의 커버리지가 확장되는 효과가 나타난다.

따라서, 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 장치 및 방법은 주파수 중복 사용 플랜의 독립적인 운용을 통해 대역폭을 확장하여 시스템 용량을 증대시키고 신호 간섭을 개선하여 셀 커버리지를 확대시키는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예로서, 하나의 기지국에서 셀을 3섹터로 나누어 3섹터 전체에 하나의 전체 주파수 대역을 사용하여 통신하는 스킴과 각 섹터에 상기 전체 주파수 대역 중 서로 다른 3개의 서브 주파수 대역을 사용하여 통신하는 스킴을 설 명하였으나, 본 발명의 다른 실시예로서, 인접하는 3개의 기지국 셀들이 커버하는 통신 영역에서 동일한 방법으로 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 주파수 중복 사용 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 통하여 실시될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 3섹터에 서로 다른 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 3섹터에 동일한 주파수를 이용하여 통신을 중계하는 종래의 기지국을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 n번째 프레임의 주파수 중복 사용 방법을 도시한 도면

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 n+1번째 프레임의 주파수 중복 사용 방법을 도시한 도면

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 n+2번째 프레임의 주파수 중복 사용 방법을 도시한 도면

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 n+3번째 프레임의 주파수 중복 사용 방법을 도시한 도면

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법이 적용된 제1 데이터 프레임의 구조를 도시한 도면

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법이 적용된 제2 데이터 프레임의 구조를 도시한 도면

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 중복 사용 방법을 설명하기 위 한 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

600: 주파수 중복 사용 장치

610: CINR(Carrier to Interference & Noise Ratio) 측정부

620: FR(Frequency Reuse) 적용부

630: 스케쥴러(scheduler)

Claims (24)

1. 복수의 기지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서,

   상기 무선 통신 시스템은 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역을 구분하여 커버하고,

   (a) 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 단계;

   (b) 상기 측정된 CINR과 제1 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 제1 기준값 이하이면 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역에 서로 다른 주파수 대역을 할당하는 제2 스킴을 주파수 중복 사용 플랜으로 결정하는 단계; 및

   (c) 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

   이전 프레임의 주파수 중복 사용 플랜을 확인하여 상기 이전 프레임의 중복 주파수 사용 플랜이 제1 스킴인 경우 상기 측정된 CINR을 제1 기준값과 비교하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,

   상기 측정된 CINR과 제2 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 제2 기준값을 초과하면 상기 제1 영역, 제2 영역, 및 제3 영역 모두에 하나의 전체 주파수 대역을 할당하는 제1 스킴을 주파수 중복 사용 플랜으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

   이전 프레임의 주파수 중복 사용 플랜을 확인하여 상기 이전 프레임의 중복 주파수 사용 플랜이 제2 스킴인 경우 상기 측정된 CINR을 제2 기준값과 비교하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 기지국은 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 독립적으로 수행하여 상기 주파수 중복 사용 방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 커버리지 영역은 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역이며, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역은 상기 셀에서 분할된 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 영역은 상기 복수의 기지국 중 어느 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역이며, 상기 제2 영역 및 제3 영역은 상기 기지국의 인접 기지국들이 커버하는 셀 영역인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법.
8. 복수의 기지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서의 주파수 중복 사용 방법에 있어서,

   (a) 상기 기지국들이 관리하는 해당 커버리지 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 단계;

   (b) 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜을 확인하고, 상기 측정된 CINR과 기준값을 비교한 후, 상기 복수의 기지국들이 독립적으로 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 단계; 및

   (c) 상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 커버리지 영역은 하나의 기지국이 커버하는 셀 영역 또는 상기 셀 영역을 복수로 분할한 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 주파수 중복 사용 플랜은 상기 커버리지 영역에 하나의 주파수 대역을 할당하는 제1 스킴 또는 상기 커버리지 영역에 서로 다른 주파수를 할당하는 제2 스킴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 기준값은 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하고, 상기 측정된 CINR이 제1 기준값 이하이면 불량으로 판단하고, 상기 측정된 CINR이 제2 기준값 이상이면 상당한 양호로 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 기준값은 제1 기준값을 포함하고,

    상기 (b) 단계는 상기 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜이 제1 스킴인 경우 상기 측정된 CINR과 상기 제1 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 상기 제1 기준값 이하이면 제2 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 (b) 단계는 상기 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜이 제1 스킴인 경우 상기 측정된 CINR과 상기 제1 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 상기 제1 기준값을 초과하면 제1 스킴을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 주파 수 중복 사용 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 기준값은 제2 기준값을 포함하고,

    상기 (b) 단계는 상기 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜이 제2 스킴인 경우 상기 측정된 CINR과 상기 제2 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 상기 제2 기준값을 초과하면 제1 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 (b) 단계는 상기 이전 프레임에 적용된 주파수 중복 사용 플랜이 제2 스킴인 경우 상기 측정된 CINR과 상기 제2 기준값을 비교하여 상기 측정된 CINR이 상기 제2 기준값 이하이면 제2 스킴을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
17. 무선 통신 시스템의 기지국에 포함되는 주파수 중복 사용 장치에 있어서,

    상기 기지국들이 관리하는 해당 커버리지 영역에 위치하는 단말로부터 CINR을 측정하는 CINR 측정부;

    상기 측정된 CINR과 기준값을 비교한 후, 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 FR 결정부; 및

    상기 결정된 주파수 중복 사용 플랜을 프레임에 적용하는 스케쥴러를 포함하고,

    상기 복수의 기지국 각각은 독립적으로 주파수 중복 사용 플랜을 결정하고, 적용하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 커버리지 영역은 상기 각 기지국이 관리하는 셀 영역 또는 상기 셀 영역을 복수로 분할한 섹터 영역인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
19. 제17항에 있어서,

    상기 주파수 중복 사용 플랜은 상기 커버리지 영역에 하나의 주파수 대역을 할당하는 제1 스킴 또는 상기 커버리지 영역에 서로 다른 주파수를 할당하는 제2 스킴 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 FR 적용부는 이전 프레임에서 상기 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR을 측정하면 상기 기준값 중 제1 기준값과 비교하고, 상기 제2 스킴이 적용되는 동안 상기 CINR을 측정하면 상기 기준값 중 제2 기준값과 비교하여 상기 주파수 중복 사용 플랜을 결정하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
21. 제20항에 있어서,

    상기 FR 적용부는 상기 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 측정된 CINR 이 제1 기준값 이하인 경우 제2 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
22. 제21항에 있어서,

    상기 FR 적용부는 상기 제1 스킴이 적용되는 동안 상기 측정된 CINR 이 제1 기준값을 초과하면 제1 스킴을 유지하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
23. 제20항에 있어서,

    상기 FR 적용부는 상기 제2 스킴이 적용되는 동안 상기 측정된 CINR 이 제2 기준값을 초과하면 제1 스킴으로 변경하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.
24. 제23항에 있어서,

    상기 FR 적용부는 상기 제2 스킴이 적용되는 동안 상기 측정된 CINR 이 제2 기준값 이하이면 제2 스킴을 유지하는 것을 특징으로 하는 주파수 중복 사용 장치.

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