KR20090103159A - 크로스 타임 슬롯을 고려한 ｃｄｍａ 시스템의 동적채널할당 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

크로스 타임 슬롯이 발생하는 환경에서, 인접 셀 간에 일어나는 간섭을 최소화할 수 있는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치가 개시된다. CDMA 시스템의 동적 채널 할당 방법은, 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 단계, 및 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 기준 셀 내에 있는 가까운 그룹의 이동국들과 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 단계를 포함한다. CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치는, 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 그룹 설정부 및, 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 기준 셀 내에 있는 가까운 그룹의 이동국들과 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 채널 할당부를 포함한다.

Description

크로스 타임 슬롯을 고려한 ＣＤＭＡ 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치{METHOD FOR DYNAMIC CHANNEL ALLOCATION CONSIDERING CROSS TIME SLOT IN CDMA SYSTEM AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 크로스 타임 슬롯을 고려한 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 크로스 타임 슬롯이 발생하는 경우, 인접 셀 간에 일어나는 간섭을 최소화하고, 시스템 성능을 향상시키며, 인접한 셀들 간에 간섭 영향을 줄여 비대칭 서비스를 효과적으로 제공할 수 있는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

이동통신서비스는 1980년대 후반부터 서비스되기 시작한 아날로그 셀룰러 방식의 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)에서 제공하는 낮은 품질의 음성 통화 위주의 제1 세대 이동통신서비스로부터 시작하여 지속적으로 발전하고 있다.

디지털 셀룰러 방식의 GSM(Global System for Mobile), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access) 등의 제2 세대 이동통신서비스에서는, 향상된 음성 통화 및 저속(14.4 Kbps) 데이터 서비스가 가능하다.

제2 세대 이동통신서비스는 인터넷 서비스, 동영상을 포함한 멀티미디어 서비스가 가능한 제3 세대 이동통신서비스로 발전하였다. 제3 세대 이동통신서비스로는, TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA 2000 등이 있다.

고속의 데이터 전송을 포함하는 멀티미디어 서비스를 위한 제3 세대 이동통신서비스에서는, 예상되는 서비스 비용, QoS(Quality of Service), 시스템의 효율성 등을 고려하여 목적에 맞게 무선자원의 관리 방법이 결정된다.

동적채널 할당(DCA: Dynamic Channel Allocation)은 무선자원을 관리하기 위한 방법 중의 하나로, 무선주파수 채널 그룹을 특성 셀에 고정적으로 할당하는 것이 아니라, 통화 요구가 발생했을 때 해당 셀에서 사용 중인 채널과 인접 셀에서 사용중인 채널과의 간섭이 허용 범위 내에 있는 채널을 선택하여 채널을 할당하는 방식이다. 동적채널 할당은 채널을 효율적으로 사용할 수 있으며, 트래픽이 적은 경우에 효과적인 채널 할당 방식이다.

특히, TD-SCDMA 시스템과 같이 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 시스템은, 동적채널 할당 시 트래픽 양에 따라 하향(순방향) 링크와 상향(역방향) 링크에 할당되는 타임 슬롯(T/S: Time Slot)의 수를 조절함으로써, 상향/하향 링크 간의 트래픽 양이 서로 다른 비대칭(Asymmetric) 서비스에 효과적으로 대처할 수 있다.

이러한 시스템에서는, 각각의 셀에 속한 사용자들에게 제공되는 서비스에 따라 상향/하향 트래픽 양이 달라질 수 있으며, 트래픽 양을 고려한 동적채널 할당 시 인접한 셀들 간에 크로스 타임 슬롯이 발생하여 상향/하향 타임 슬롯의 스위칭 포인트(Switching Point)가 달라질 수 있다.

그런데, 크로스 타임 슬롯이 발생하여 인접한 셀들의 스위칭 포인트가 서로 달라지게 되면, 인접한 셀들 간에 심각한 간섭이 발생할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 셀 간 간섭을 설명하기 위한 도면이다.

도 1과 도 2는 FDD(Frequency Division Duplexing) 시스템, 혹은 모든 셀이 동일한 타임 슬롯을 함께 운영하여 같은 스위칭 포인트를 사용하는 TDD(Time Division Duplexing) 시스템의 상향/하향 링크에서 발생하는 인접 셀 간섭을 각각 나타낸 것이다. 시스템의 이동국(MS: Mobile Station)과 기지국(BS: Base Station)을 기준으로, 신호 경로 및 간섭 경로가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2의 경우, 간섭을 발생시키는 간섭원과 간섭을 겪는 피 간섭원 사이의 거리가 어느 정도 이상 확보되어 심각한 인접 셀 간섭은 피할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, TDD 시스템에서 상향과 하향의 트래픽 양이 서로 다른 비대칭 서비스를 제공하다 보면, 인접한 셀의 스위칭 포인트가 달라질 수 있다. 예컨대, 동일한 시간대의 타임 슬롯이 한 셀에는 하향 링크로 할당되고, 인접 셀에는 상향 링크로 할당되는 경우가 발생하는데, 이를 크로스 타임 슬롯(Cross T/S)이라고 한다.

이러한, 크로스 타임 슬롯에서 발생할 수 있는 인접 셀 간섭이 도 3에 도시되어 있다. 크로스 타임 슬롯에서는, 기지국(BS)과 기지국(BS) 사이의 간섭과, 이동국(MS)과 이동국(MS) 간의 간섭이 발생할 수 있다. 기지국(BS)과 기지국(BS) 사이의 간섭은 어느 정도 거리가 확보된다고 할 수 있다.

그러나, 도 3에서 알 수 있는 것처럼, 기준 셀의 이동국(MS)이 셀 경계에 위치하고, 인접 셀의 이동국(MS)도 셀 경계에 위치하는 경우, 이동국(MS)과 이동국(MS) 간의 간섭이 일어나면, 인접 셀의 이동국(MS)이 전송하는 신호가 바로 기준 셀에 있는 이동국(MS)의 간섭원으로 작용하게 된다. 이때, 인접 셀의 이동국(MS)이 셀 경계 지역에 위치하기 때문에 상당히 큰 값의 신호를 전송할 뿐 아니라, 간섭원으로 작용하는 이동국(MS)과 간섭을 겪는 이동국(MS) 사이의 거리가 가까워 아주 심각한 간섭이 발생할 수 있다.

이와 같이, 각 셀의 트래픽 상황에 따라 타임 슬롯의 스위칭 포인트를 셀마다 달리하면, 비대칭 서비스에는 효과적으로 대처할 수 있으나, 이로 인하여 인접 셀 간의 심각한 간섭을 초래할 위험이 높아지고, 그에 따라 시스템 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 크로스 타임 슬롯이 발생하는 경우, 인접 셀 간에 일어나는 간섭을 최소화하고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 인접한 셀들 간에 간섭 영향을 줄여 비대칭 서비스를 효과적으로 제공할 수 있는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 자신의 셀에 인접한 복수 개의 셀 모두로부터 발생하는 간섭을 효율적으로 반영할 수 있는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법은, 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 단계; 및 상기 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 셀 내에 있는 상기 가까운 그룹의 이동국들과 상기 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치는, 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 그룹 설정부; 및 상기 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 셀 내에 있는 상기 가까운 그룹의 이동국들과 상기 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 채널 할당부를 포함한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치는, 크로스 타임 슬롯이 발생하는 경우, 인접 셀 간에 일어나는 간섭을 최소화하여 비대칭 서비스를 효과적으로 제공하고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치는, 자신의 셀에 인접한 복수 개의 셀 모두로부터 발생하는 간섭을 효율적으로 반영하여 동적채널을 할당할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 셀 간 간섭을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 구성도.

도 5는 도 4에 적용되는 타임 슬롯의 구성을 예시한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치를 개략적으로 보인 구성도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법을 나타낸 흐름도.

도 8은 도 7의 동적채널 할당 단계를 설명하기 위한 도면.

도 9 내지 도 11은 도 8의 동적채널 할당 단계를 도출하는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 12는 도 7의 그룹 설정 단계를 설명하기 위한 도면.

도 13은 도 7에 나타난 영역별 인접 셀의 결정 단계를 설명하기 위한 도면.

도 14는 도 13의 영역별 인접 셀을 도 7의 동적채널 할당 단계에 적용하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

300: 기지국(BS: Base Station) 310: 그룹 설정부

320: 셀 정의부 321: 영역 분산부

322: 인접 셀 결정부 330: 채널 할당부

331: 링크 조사부 332: 크로스 채널 선택부

333: 노멀 채널 선택부 400: 이동국(MS: Mobile Station)

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치에 대하여 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 구성도로서, TDD 방식의 CDMA 시스템을 이루는 무선 접속망(RAN: Radio Access Network)의 구성을 보이고 있다.

도 4를 참조하면, CDMA 시스템의 무선 접속망은 핵심 망(CN: Core Network)(100)과, 핵심 망(100)에 유선으로 연결된 여러 개의 무선망 제어기(RNC: Radio Network Controller)(200), 무선망 제어기(200)와 유선으로 연결되어 있는 여러 개의 기지국(300), 기지국(300)과 무선으로 연결된 사용자들의 이동국(400)들로 구성되어 있다.

무선망 제어기(200)는 유선을 통해 연결된 기지국(300)들을 제어하는 역할을 한다. 각 기지국(300)은 적어도 하나의 셀(Cell)을 가지며, 각 셀마다 위치하는 복수의 이동국(400)과 무선망을 통해 연결된다. 시스템은 전체 서비스 지역을 여러 개의 기지국(300)에 대해 분할하여 하나의 기지국(300)에 의한 소규모 서비스 지역인 셀 단위로 만든다. 여기서, 셀은 각 기지국(300)에 의한 서비스 영역(Coverage Area)을 의미한다.

특히, 무선망 제어기(200)는 셀들의 타임 슬롯, 예컨대, 셀 별 상향 링크 및 하향 링크의 개수, 스위칭 포인트의 위치 등을 제어하며, 관련 데이터들을 관리한다. 그리고, 관련 데이터들을 각 셀의 기지국(300)으로 전송함으로써, 각 셀이 인접 셀과의 링크 방향을 비교하고, 그에 따라 동적채널 할당을 수행할 수 있도록 한다.

기지국(300)은 안테나, 송수신기, 제어 부분을 포함하며, 핵심 망(100)의 무선 교환국과 이동국(400) 간을 연결시켜 준다. 기지국(300)의 주요 기능으로는, 발/착신 신호 송출, 통화 채널 지정 및 감시, 자기 진단 등이 있다.

특히, 기지국(300)은 이동국(400)과의 사이에 형성되는 상향 링크(Up-link)및 하향 링크(Down-link)를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 기지국(300)과 이동국(400) 사이에는 여러 종류의 상향/하향 채널들이 할당될 수 있다.

이동국(400)은 사용자 정보 및 상위 계층의 시그널링 정보를 상향 채널을 통해 기지국(300)으로 전송한다. 기지국(300)은 이동국(400)으로부터 전송되는 사용자 정보 및 상위 계층의 시그널링 정보를 무선망 제어기(200)를 통해 핵심 망(100)으로 전송한다.

반대로, 핵심 망(100)으로부터 전송되는 사용자 정보 및 상위 계층의 시그널링 정보들은 무선망 제어기(200)를 통해 기지국(300)으로 제공된다. 기지국(300)은 핵심 망(100)으로부터 제공되는 사용자 정보 및 상위 계층의 시그널링 정보들을 하향 채널을 통해 이동국(400)으로 전달한다.

도 4의 CDMA 시스템은 한정된 채널의 사용 효율을 향상시키기 위해 상향/하향 송수신을 시간으로 구별하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용하며, 대표적으로 TD-SCDMA 시스템을 적용할 수 있다. TDD의 경우, 다중 접속 간섭을 최소화하여 시스템 성능을 향상시키기 위해 스마트 안테나를 적용하는 것이 효율적이다.

스마트 안테나를 사용하게 되면, 각각의 이동국(400)에 서로 다른 빔을 형성하게 된다. 즉, 스마트 안테나 시스템에서, 기지국(300)은 고정된 방향으로 방사 빔(Beam)을 형성하는 대신, 배열 안테나에 입사하는 신호의 도래 방향에 기초하여 해당 사용자에게만 지향성의 빔을 방사한다.

지향성의 빔은 원하는 사용자가 있는 곳에서는 보강 간섭이 일어나도록 하고, 원치 않는 사용자가 있는 곳에서는 간섭 신호로 작용하여 상쇄 간섭이 일어나도록 한다. 이것이 빔 성형(Beam forming) 기술이라고 불린다.

기지국(300)의 스마트 안테나 시스템은 각각의 빔에 대한 각도 정보(DoA: Direction of Antenna)를 조절하여 원하는 방향(θ)으로 최대의 이득을 얻으며, 간섭파를 감쇄(Nulling)시켜 배열 안테나의 출력 신호의 신호대비 잡음 및 간섭(SINR: Signal to Interference plus Noise Ratio)을 최대화한다.

또한, 기지국(300)은 무선망 제어기(200)로부터 제공되는 정보를 통해 인접 셀들 사이에 크로스 타임 슬롯이 발생되는 것을 인지한다. 그리고, 크로스 타임 슬롯이 발생했을 때, 인접 셀 간의 간섭을 최소로 하기 위하여, 동적채널 할당에 있어 크로스 타임 슬롯으로 인해 심각한 간섭을 초래하는 상향/하향 링크를 서로 다른 타임 슬롯에 할당하게 된다.

여기서, 여러 개의 셀들이 CDMA 시스템을 이루는 셀룰러(Cellular) 구조에서는, 임의의 기준 셀(Reference Cell)에 인접한 셀(Adjacent Cell)들이 복수 개가 되므로, 동적채널 할당 시, 이들 복수 개의 인접 셀들로부터 발생하는 간섭이 고려되어야 한다.

동적채널 할당에 있어서는, 특정 셀 내에 있는 임의의 사용자에게 어떤 채널을 할당할지 여부보다 어떤 타임 슬롯을 부여할 것인가 여부가 보다 중요한 문제가 된다.

예컨대, 사용자들이 인접한 셀들의 셀 경계 지역에 서로 근접하게 위치한 경우, 크로스 타임 슬롯이 발생하는 환경에서는 인접한 셀들 간에 심각한 간섭이 발생할 수 있다. 그러므로, 사용자들이 인접한 셀들의 셀 경계 지역에 서로 근접하게 위치한 경우에는, 인접한 셀들에 위치한 두 개의 기지국(300)이 링크 방향에 따라 심각한 간섭을 유발할 수 있는 사용자들에게 서로 다른 타임 슬롯의 채널을 할당하여 해당 사용자들의 신호를 동시에 처리하지 않고, 따로 처리한다.

이와 같이, 인접 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위한 선행 과정으로, 기지국(300)은 셀 내에 있는 이동국(400)들을 자신으로부터 가까이 있는(Near) 그룹과 멀리 있는(Far) 그룹으로 구분한다.

아울러, 셀 내에서 스마트 안테나에 대해 비슷한 위치에 있는 사용자들, 즉, 이동국(400)들을 영역별로 구분하고, 링크 방향과 각 이동국(400)의 위치에 따라 동적으로 타임 슬롯의 채널을 할당하게 된다. 이때, 스마트 안테나의 각도 정보(DoA: Direction of Antenna)가 이용된다.

도 5는 도 4에 적용되는 타임 슬롯의 구성을 예시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 하나의 무선 프레임(340)은 10㎳의 길이를 가지며, 5㎳의 길이를 가지는 두 개의 서브 프레임(341)들로 구성된다. 하나의 무선 프레임(340)을 구성하는 두 개의 서브 프레임(341)들은 동일한 구조를 가진다.

하나의 서브 프레임(341)은 7개의 타임슬롯들(TS0 내지 TS6)과 DwPTS((Down-link Pilot Time Slot), UpPTS(Up-link Pilot Time Slot) 및 GP(Guard Period)(342)으로 구성된다. 각 타임 슬롯은 상향(Up-link) 타임 슬롯 혹은 하향(Down-link) 타임 슬롯으로 사용된다. 도 5에서 위로 향하는 화살표는 상향 타임 슬롯들을 나타내며, 아래로 향하는 화살표는 하향 타임 슬롯들을 나타낸다.

하나의 서브 프레임(341)을 구성하는 타임 슬롯들을 상향/하향에 몇 개씩 사용할 것인가는 기지국(300) 내의 상향/하향 전송 데이터의 비율에 의해 설정된다.

하지만, 하나의 서브 프레임(341)을 구성하는 7개의 타임 슬롯들(TS0 내지 TS 6) 중 첫 번째 타임슬롯(TS0)은 항상 하향 타임 슬롯으로 사용되어야 하며, 두 번째 타임슬롯(TS1)은 항상 상향 타임 슬롯으로 사용되어야 한다.

한편, DwPTS와 GP, 그리고 UpPTS는 첫 번째 타임 슬롯(TS0)과 두 번째 타임 슬롯(TS1) 사이에 존재한다. DwPTS는 이동국(400)이 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정(Channel Estimation)을 수행하는데 사용되고, UpPTS는 기지국(300)이 채널 추정과 이동국(400)과의 상향 동기를 맞추는데 사용된다. GP는 인접한 첫 번째 타임 슬롯(TS0)과 두 번째 타임 슬롯(TS1)이 각각 하향 타임 슬롯과 상향 타임 슬롯으로 사용됨으로 인해, 첫 번째 타임 슬롯(TS0)을 통해 전송되는 하향 전송 신호의 다중경로 지연으로 두 번째 타임 슬롯(TS1)을 통해 전송되는 상향 전송 신호에서 생기는 간섭을 방지하기 위해 사용된다.

TDD 방식에서는, 상향/하향 전송의 변환을 위해 하나의 서브 프레임 내에 두 개의 스위칭 포인트들(SP1, SP2)이 요구된다. 스위칭 포인트들(SP1, SP2)은 하향 타임 슬롯과 상향 타임 슬롯의 전환점에 존재하게 된다. 두 개의 스위칭 포인트들(SP1, SP2) 중 첫 번째 스위칭 포인트(SP1)는 DwPTS와 UpPTS 사이에 고정되어 있고, 두 번째 스위칭 포인트(SP2)는 상향/하향 전송 데이터의 비율에 따라 두 번째 타임 슬롯(TS1)과 마지막 타임 슬롯(TS6) 사이의 임의의 위치에 존재한다.

도시되지는 않았으나, 하나의 타임 슬롯은 두 개의 데이터 영역들과 미드엠블 영역, 그리고, 보호구간(Guard Period)으로 이루어져 있다. 미드엠블 영역을 통해 전송되는 미드엠블(Midamble)은 하향 타임 슬롯인 경우와 상향 타임 슬롯인 경우에 따라 다른 역할을 가진다. 하향 타임 슬롯의 경우, 미드엠블은 이동국(400)이 기지국(300)으로부터 어떤 채널들이 전송되는지 여부와 기지국(300)의 채널 환경이 어떠한지 추정하는데 사용된다. 상향 타임 슬롯의 경우, 미드엠블은 기지국(300)에서 어떤 이동국(400)이 채널을 전송하고 있는지 여부와, 이동국(400)과 기지국(300) 간의 채널 환경을 추정하는데 사용된다. 또한, 상향 링크에 있어, 이동국(400)에 고유한 미드엠블이 할당되는 경우에는 기지국(300)이 미드엠블에 의해 이동국(400)을 구분할 수 있다.

보호 구간은 현재 전송되고 있는 타임 슬롯과 그 다음에 전송되는 타임 슬롯 사이를 구별해 주기 위한 구간이다. 예컨대, 상향 타임 슬롯 뒤에 하향 타임 슬롯이 오거나, 그 반대의 경우, 서로 간에 간섭이 일어나지 않도록 해주는 역할을 한다.

상향/하향 링크 간의 트래픽 양이 서로 다른 비대칭 서비스에서는, 트래픽 양에 따라 상향/하향에 할당되는 타임 슬롯의 수를 조절하여 두 번째 스위칭 포인트(SP2)의 위치를 바꾸는 방식으로, 비대칭 서비스에 효과적으로 대처할 수 있다.

특히, 다양한 멀티미디어 서비스가 제공되면, 셀 별로 트래픽 양이 다양화되므로, 셀 별로 상향/하향에 할당된 타임 슬롯의 수를 동적으로 할당하여 TDD 방식이 적용된 시스템의 장점을 최대화할 수 있다.

이러한 경우, 각각의 셀에 속한 사용자들에게 제공되는 서비스에 따라 상향/하향 트래픽 양이 달라질 수 있으며, 인접한 셀들에서 상향/하향 타임 슬롯의 스위칭 포인트가 서로 달라져 크로스 타임 슬롯이 발행할 수 있다.

이와 같이, 크로스 타임 슬롯이 발생하게 되면, 인접한 셀들 사이에 심각한 간섭이 발생할 수 있다. 그러므로, 기지국(300)은 크로스 타임 슬롯의 발생 시 심각한 인접 셀 간섭을 초래하는 링크들을 구분하여 서로 다른 타임 슬롯에 할당함으로써, 간섭의 영향을 최소로 하고, 효과적인 비대칭 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예는 모든 셀들에 동일한 타임 슬롯의 스위칭 포인트가 적용되어 크로스 타임 슬롯에 의한 영향을 특별히 고려할 필요가 없는 경우보다는, 다양한 멀티미디어 서비스를 효과적으로 수용하기 위해서, 셀 별로 다른 타임 슬롯의 스위칭 포인트가 적용되어 크로스 타임 슬롯이 발생하는 경우에 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치를 개략적으로 보인 구성도이다.

간섭 양을 결정하는 중요 요소는 전송 전력, 간섭원과 피 간섭원 간의 거리이다. 이들 두 가지 요소는 기지국(300)으로부터 이동국(400)까지의 거리에 의해서 결정되는데, 기준 셀 내에서 이동국(400)이 기지국(300)에 가깝게 위치한다면 전송 전력은 적을 것이고, 인접 셀까지의 거리도 멀어 간섭 영향은 적을 것이다.

이와는 반대로, 이동국(400)이 기지국(300)으로부터 멀리 떨어져 있다면 전송 전력도 커지고, 인접 셀까지의 거리도 가까워 간섭 영향이 커지게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 셀 내의 이동국들을 셀에 가까이 위치한 이동국(400)들-가까운 그룹-과, 셀에서 멀리 떨어져 있는 이동국(400)들-먼 그룹-으로 구분하여 타임 슬롯을 할당한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치는 그룹 설정부(310)와 채널 할당부(330)를 포함하는 기지국(300)을 구비한다.

그룹 설정부(310)는 기준 셀(Reference Cell) 내에 있는 이동국(400)들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분한다.

셀 정의부(320)는 기준 셀 내에 있는 이동국(400)들이 위치한 영역에 따라 영역별로 인접 셀(Adjacent Cell)을 정의하는 것으로, 영역 분산부(321)와 인접 셀 결정부(322)를 포함한다. 하나의 기준 셀을 둘러싸는 여러 개의 인접 셀들이 있으므로, 각 이동국(400)이 자신의 위치에 따라 가장 많은 영향이 예상되는 하나의 인접 셀을 영역별 인접 셀로 지정하는 것이다.

영역 분산부(321)는 기준 셀을 복수 개의 영역으로 구분하고, 인접 셀 결정부(322)는 각 영역에서 가장 인접해 있는 영역별 인접 셀을 결정한다. 여기서, 영역의 구분과 영역별 인접 셀의 결정 시, 스마트 안테나의 입사각 범위, 즉, 스마트 안테나에서 나오는 주 빔(Beam)의 각도가 기준이 될 수 있다.

채널 할당부(330)는 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 기준 셀 내에 있는 가까운 그룹의 이동국(400)들과 먼 그룹의 이동국(400)들을 분리하여 타임 슬롯의 채널에 각각 할당한다.

여기서, 채널 할당부(330)는 영역별 인접 셀과 기준 셀의 링크 방향과, 각 이동국(400)이 가까운 그룹과 먼 그룹 중 어느 그룹에 속하는지에 따라, 각 타임 슬롯에 할당될 이동국(400)을 선택한다.

이를 위하여, 채널 할당부(330)는 링크 조사부(331)와 크로스 채널 선택부(332), 노멀 채널 선택부(333)를 포함한다.

링크 조사부(331)는 타임 슬롯별로 기준 셀과 인접 셀, 특히, 영역별 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향(Same Direction)인지 반대 방향(Opposite Direction)인지 여부를 확인한다.

크로스 채널 선택부(332)는 기준 셀과 영역별 인접 셀의 링크 방향이 반대 방향이 되는 크로스 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 가까운 그룹의 이동국(400)들을 우선 할당하고, 하향 링크에는 먼 그룹의 이동국(400)들을 우선 할당한다.

노멀 채널 선택부(333)는 기준 셀과 영역별 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향이 되는 노멀 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 먼 그룹의 이동국(400)들을 할당하고, 하향 링크에는 가까운 그룹의 이동국(400)들을 할당한다.

크로스 채널 선택부(332)와 노멀 채널 선택부(333)의 채널 할당 방식은 도 8의 간섭 시나리오 및 도 13의 영역별 인접 셀의 결정 방식을 적용한 것으로, 이는 해당 도면에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법에 대하여 첨부된 도 7 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.

S100 단계는 기준 셀 내의 이동국(400)들을 기지국(300)에 대한 위치에 따라 가까운 그룹과 먼 그룹으로 묶는 그룹 설정 단계이다.

S100 단계에서, 기지국(300)은 기준 셀 내에 있는 이동국(400)들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분한다.

S200 단계는 이동국(400)의 기준 셀 내 위치에 따라 영역별로 인접 셀을 결정하는 단계이다.

S200 단계에서, 기지국(300)은 기준 셀 내에 있는 이동국(400)들이 위치한 영역에 따라 각 이동국(400)의 영역별 인접 셀을 정의한다.

S200 단계는 S210 단계 및 S220 단계로 세분화될 수 있다.

S210 단계에서, 기지국(300)은 기준 셀을 복수 개의 영역으로 구분한다.

S220 단계에서, 기지국(300)은 스마트 안테나의 각도 정보(DoA), 즉, 스마트 안테나에서 나오는 주 빔의 각도를 기준으로 하여 각 영역에서 가장 인접해 있는 영역별 인접 셀을 결정한다.

S300 단계는 동적채널의 할당 단계이다.

S300 단계에서, 기지국(300)은 기준 셀과 영역별 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 기준 셀 내에 있는 가까운 그룹의 이동국(400)들과 먼 그룹의 이동국(400)들을 타임 슬롯의 채널에 각각 동적으로 할당한다.

이때, 영역별 인접 셀과 기준 셀의 링크 방향과, 각 이동국(400)이 가까운 그룹과 먼 그룹 중 어느 그룹에 속하는지에 따라, 각 타임 슬롯에 할당될 이동국(400)이 선택된다.

S300 단계는 S310 단계 내지 S330 단계로 세분화될 수 있다.

S310 단계에서, 기지국(300)은 타임 슬롯별로 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향인지 반대 방향인지 여부를 확인한다.

S310 단계의 확인 결과, 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향이 반대 방향이 되는 크로스 타임 슬롯(Cross T/S)이 발생한 경우, 기지국(300)은 S320 단계로 진행하여 상향 링크에 가까운 그룹의 이동국(400)들을 우선 할당하고, 하향 링크에 먼 그룹의 이동국(400)들을 우선 할당한다.

S310 단계의 확인 결과, 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향이 되는 노멀 타임 슬롯이 발생한 경우, 기지국(300)은 S330 단계로 진행하여 상향 링크에 먼 그룹의 이동국(400)들을 할당하고, 하향 링크에 가까운 그룹의 이동국(400)들을 할당한다.

도 8은 도 7의 동적채널 할당 단계에 적용되는 알고리즘을 설명하기 위한 도면으로서, 인접한 셀들에서, 이동국(400)의 위치에 따른 그룹별 간섭 모델을 예시하고, 인접한 셀들에 대한 바람직한 채널 할당 방식을 표로 도시하고 있다.

참고로, 도 8 내지 도 11에서, 실선 화살표는 링크(Link) 방향을, 점선 화살표는 간섭(Interference) 방향을 각각 나타내며, 'Down'은 셀이 하향 링크인 상태를, 'Up'은 셀이 상향 링크인 상태를 각각 나타낸다.

도 8 내지 도 11의 표는 채널 할당 방식을 정리한 것이다. 표에서, 'Same'은 한 타임 슬롯에서 두 인접 셀의 링크가 모두 같은 방향으로 할당되는 노멀 타임 슬롯의 경우를, 'Opposite'는 한 타임 슬롯에서 두 인접 셀의 링크가 서로 다른 방향으로 할당되는 경우를 각각 지칭한다. 'UL'은 상향 링크의 셀을, 'DL'은 하향 링크의 셀을 지칭하며, 'N'은 셀에 가까운 그룹에 속하는 이동국(400)을 할당한다는 의미이고, 'F'는 셀에 먼 그룹의 이동국(400)을 할당한다는 의미이다.

도 8의 간섭 모델에서, 링크 방향(Link)과 간섭 방향(Interference)은 도시된 바와 같이 예측할 수 있는데, 간섭 모델의 링크 방향(Link)과 간섭 방향(Interference)을 판단하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 셀룰러 시스템에서, 인접 셀 간의 간섭 모델은 두 인접 셀의 링크 방향이 동일한 경우(Same)와 반대인 경우(Opposite)에서 각각 다르게 나타난다.

두 인접 셀의 링크 방향이 같은 노멀 타임 슬롯(Normal T/S)의 경우에는, 도 1 및 도 2와 같은 간섭이 고려될 수 있다.

즉, 두 인접 셀이 모두 상향 링크인 경우에는 간섭은 도 1과 같이 이동국(MS)→기지국(BS)의 방향으로 발생한다. 이러한 경우에는, 인접 셀의 이동국(MS)이 간섭원이고, 기준 셀의 기지국(BS)이 피 간섭원이 된다. 그런데, 이동국(MS)의 신호 크기가 기지국(BS)에 비해 크지 않고, 간섭원과 피 간섭원의 거리가 충분히 확보되는 점 등을 고려했을 때 큰 영향이 없다고 할 수 있다.

하지만, 두 인접 셀이 모두 하향 링크인 경우에는, 도 2에서와 같이 인접 셀의 기지국(BS)이 간섭원이 되고, 기준 셀의 이동국(MS)이 피 간섭원이 된다. 만약, 셀의 경계에 이동국(MS)들이 위치하는 경우 인접 셀의 기지국(BS)은 큰 전력으로 신호를 송출하게 되고, 송출된 강한 신호가 간섭으로 작용한다. 이동국(MS)의 위치가 셀의 경계에 있는 경우, 자신의 기지국(BS)에서 수신되는 신호가 충분히 크지 않을 수 있으므로, 인접 셀의 기지국(BS)에서 들어오는 간섭은 그 영향이 크다고 할 수 있다.

두 인접 셀의 링크 방향이 다른(Opposite) 크로스 타임 슬롯(Cross T/S)의 경우에는, 도 3과 같은 간섭이 고려될 수 있다.

이러한 경우, 간섭은 이동국(MS)-이동국(MS) 간, 또는 기지국(BS)-기지국(BS) 간에 발생하게 된다. 도 3에서, 왼쪽 셀은 상향 링크이고, 오른쪽 셀은 하향 링크이다. 이동국(MS)-이동국(MS) 간 간섭은 왼쪽 셀의 이동국(MS)에서 오른쪽 셀의 이동국(MS)으로 간섭을 주게 된다.

두 이동국(MS)들이 셀의 경계에 위치하는 경우, 간섭을 주는 왼쪽 셀의 이동국(MS)은 자신의 기지국(BS)과 거리가 멀기 때문에 강한 신호를 송출하게 된다. 이때, 수신 모드에 있는 오른쪽 셀의 이동국(MS)은 근접한 거리에서 큰 간섭 신호를 받게 된다.

또한, 왼쪽 셀의 기지국(BS)이 수신 모드인 경우(상향), 오른쪽 셀의 기지국(BS)에서 송출하는 전력 또한 간섭으로 수신된다. 기지국(BS)의 송출 전력을 고려할 때, 기지국(BS)-기지국(BS) 간의 간섭은 이동국(MS)에서 받는 것 보다 크다고 할 수 있다. 이러한 경우, 만약 왼쪽 셀의 이동국(MS)이 셀의 경계에서 멀리 위치하고 있으면 기지국(BS)으로 수신되는 신호의 크기는 작아지게 되고, 상대적으로 큰 간섭의 영향을 받게 된다.

결과적으로, 인접한 두 셀의 간섭 시나리오에서, 가장 큰 영향을 예상할 수 있는 시나리오는, 두 시스템의 링크 방향이 같은 경우(Same), 구체적으로, 두 시스템이 모두 하향 링크인 경우 기지국(BS)→이동국(MS)인 시나리오이고, 두 시스템의 링크 방향이 서로 반대인 경우(Opposite), 이동국(MS)→이동국(MS)인 시나리오라고 할 수 있다.

따라서, 기지국(300)은 심각한 간섭이 예상되는 최악의 시나리오(예컨대, 도2나 도 3과 같은 경우)들을 피할 수 있도록 도 8과 같은 간섭 모델을 고려하여 동적채널 할당을 수행함으로써, 인접 셀 간 간섭을 최소화한다. 예컨대, 도 2에서와 같이, 인접한 두 셀들의 타임 슬롯이 모두 하향 링크인 경우, 해당 타임 슬롯에 셀 경계 영역에 있는 이동국(400)이 할당되지 않도록 한다.

구체적으로, 도 8의 표를 참조하면, 기준 셀의 링크가 인접 셀과 같은 방향(Same, 예컨대, 링크 방향이 Up-Up인 두 셀들이 좌우로 인접, 또는 링크 방향이 Down-Down인 두 셀들이 좌우로 인접)이 되는 타임 슬롯에서, 하향 링크(DL)에는 가까운 그룹(N: Near Group)에 속하는 이동국(400)들이 할당되고, 상향 링크(UL)에는 먼 그룹(F: Far Group)에 속하는 이동국(400)들이 할당된다.

그리고, 기준 셀의 링크가 인접 셀과 반대 방향(Opposite, 예컨대, Down-Up, 또는 Up-Down)이 되는 타임 슬롯에서, 하향 링크(DL)에는 먼 그룹(F)이 할당되고, 상향 링크(UL)에는 가까운 그룹(N)이 할당된다.

도 9 내지 도 11은 도 8의 동적채널 할당 단계를 도출하는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 인접한 셀들에서, 이동국(400)의 위치에 따른 그룹별 간섭 모델이 유형별로 도시되어 있다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 도 8이 간섭을 최소화하는데 가장 효율적인 모델로 선택되는 과정이 다음과 같이 설명될 수 있다.

도 9, 도 10, 도 11은 인접한 두 셀의 동일 타임 슬롯을 같은 방향(상향 링크 또는 하향 링크)에 할당하는 경우(Same)와, 서로 다른 방향(예컨대, 한 셀이 하향 링크이면, 인접 셀은 상향 링크)에 할당하는 경우(Opposite)에 대하여, 먼 그룹(F)과 가까운 그룹(N)을 달리 할당했을 때의 간섭 영향이 나타나 있다.

도 9는 인접 셀과 같은 방향이 되는(Same) 타임 슬롯에 상향 링크(UL)/하향 링크(DL) 모두 가까운 그룹(N)이 할당되고, 반대 방향(Opposite)이 되는 타임 슬롯에 상향 링크(UL)/하향 링크(DL) 모두 먼 그룹(F)이 할당되었을 때의 간섭 모델이다.

도 9에서, 링크 방향이 반대가 될 때(Opposite), 이동국(400)-이동국(400) 간의 심각한 간섭이 초래될 수 있는 경우가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 채널 할당 방식은 바람직하지 못하다고 할 수 있다.

도 10은 인접 셀과 같은 방향이 되는(Same, 예컨대, Up-Up, 또는 Down-Down) 타임 슬롯에 상향/하향(UL/DL) 모두 먼 그룹(F)이 할당되고, 반대 방향이 되는(Opposite, 예컨대, Down-Up, 혹은 Up-Down) 타임 슬롯에 상향/하향(UL/DL) 모두 가까운 그룹(N)이 할당되었을 때의 간섭 모델이다.

도 10에서, 인접한 두 셀의 링크가 반대 방향(Opposite)일 때, 두 셀의 타임 슬롯에 가까운 그룹(N)의 이동국(400)이 각각 할당되므로, 송수신기, 즉, 한 셀 내에 있는 기지국(300)과 이동국(400) 간의 거리가 짧아 적은 전력을 송신하게 된다. 그리고, 간섭원과 피 간섭원, 즉, 한 셀의 이동국(400)과 인접 셀의 이동국(400) 간의 거리도 멀게 형성되어 간섭 영향이 줄어들 수 있다.

그러나, 같은 방향에서는, 송수신기 간의 거리가 멀어 큰 전력을 송신하게 되고, 간섭원과 피 간섭원 간의 거리도 가까워 간섭 영향이 크다고 할 수 있다(예컨대, 오른쪽 하단에 있는 두 개의 하향 링크 셀 Down-Down, GP).

특히, 하향 링크에서 발생하는 간섭의 경우, 인접 기지국(300)의 신호가 간섭원으로 작용하게 되어 큰 간섭을 겪게 된다. 이때, 원하는 수신기, 즉, 기준 셀 내의 이동국(400)이 먼 그룹에 속해 있어서 큰 전력을 사용하게 되고, 간섭을 받게 되는 이동국(400)도 인접 셀의 경계에 있어, 간섭원과 피 간섭원 간의 거리도 가까워 상대적으로 큰 간섭의 영향을 받게 된다.

도 11은 인접 셀과 같은 방향이 되는(Same) 타임 슬롯의 하향 링크(DL)에 먼 그룹(F)이, 상향 링크(UL)에 가까운 그룹(F)이 각각 할당되고, 반대 방향이 되는(Opposite) 타임 슬롯의 하향 링크(DL)에 가까운 그룹(N)이, 상향 링크(UL)에 먼 그룹(F)이 각각 할당되었을 때의 간섭 모델을 나타낸다.

도 11의 간섭 모델에 따르면, 도 10의 간섭 모델에 비하여, 같은 방향(Same, 예컨대, Up-Up, Down-Down)에서 이동국(400)-이동국(400) 간의 간섭 영향이 더 줄어드는 반면, 반대 방향(Opposite, 예컨대, Down-Up, Up-Down)에서 이동국(400)-이동국(400) 간의 간섭 영향은 더 늘어날 것이다.

또한, 도 11의 간섭 모델도 도 10의 간섭 모델과 마찬가지로, 같은 방향(Same)의 하향 링크에서 인접 기지국(300)이 이동국(400)에 미치는 영향이 크게 나타날 수 있음을 알 수 있다. 이에 반하여, 도 8의 간섭 모델은, 도 9 및 도 10의 간섭 모델에 비해서 같은 방향(Same)의 하향 링크(DL)에서 간섭을 크게 줄일 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 도 9 내지 도 11의 간섭 시나리오는, 인접 셀 간에 큰 간섭의 영향을 주는 경우가 반드시 포함되어 있다. 그러나, 도 8의 간섭 시나리오에서는, 도 9 내지 도 11과 같이 큰 간섭을 주는 상황이 발생하지 않는다.

또한, 도 8의 간섭 시나리오에 따르면, 두 인접 셀의 링크 방향이 다른 경우(Opposite), 타임 슬롯이 상향 링크(UL)인 셀에서는, 기지국(300)이 채널을 할당할 이동국(400)을 자신과 가까운 곳에 위치시킴으로써, 인접 셀의 기지국(300)으로부터 수신되는 간섭의 영향을 상대적으로 쉽게 극복할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예는, 셀 내에서 서비스를 원하는 모든 이동국(400)들을 특정 타임 슬롯에 할당하는데 있어서, 인접 셀들의 링크 방향이 반대가 되는(Opposite) 크로스 타임 슬롯이 발생했을 때, 심각한 영향을 줄 수 있는 이동국(400)-이동국(400)간의 간섭을 고려하여 간섭원과 피 간섭원 간의 거리를 확보함으로써, 그 영향을 완화하는 동적채널 할당 방식을 제안한다.

또한, 인접 셀들의 링크 방향이 다를 때(Opposite), 이동국(400)-이동국(400) 간의 거리가 확보된다고 가정하면, 같은 링크 방향일 때(Same), 인접 기지국(300)이 이동국(400)에 미치는 기지국(300)-이동국(400) 간섭이 가장 심각하기 때문에, 해당 간섭값을 최소로 할 수 있도록 기지국(300)이 도 8의 간섭 모델에 기반하여 동적채널 할당 알고리즘을 수행한다.

이러한 동적채널 할당 알고리즘을 다시 정리하면 다음과 같다.

먼저, 기지국(300)은 수신 전력 등을 바탕으로 기준 셀 내의 이동국(400)들을 가까운 그룹(N)과 먼 그룹(F)으로 구분한다. 그리고, 기준 셀의 링크 방향이 인접 셀과 같은 방향(Same)인지 다른 방향(Opposite)인지 여부를 확인한다.

이후, 인접 셀과 반대 방향이 되는(Opposite) 타임 슬롯의 상향 링크(UL)에는 가까운 그룹(N)을, 하향 링크(DL)에는 먼 그룹(F)을 우선 할당한다. 그리고, 인접 셀과 같은 방향이 되는(Same) 타임 슬롯의 상향 링크(UL)에는 먼 그룹(F)을, 하향 링크(DL)에는 가까운 그룹(N)을 할당한다.

여기서, 하나의 기준 셀에 인접하는 셀은 복수 개가 있을 수 있으므로, 실제적인 셀룰러 환경에서는 하나의 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향이 같은(Same) 방향의 노멀 타임 슬롯인지, 혹은 반대 방향(Opposite)의 크로스 타임 슬롯인지 판단하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는, 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향이 같은지 혹은 반대인지 여부를 판단하기 위한 영역별 인접 셀을 결정하기 위하여, 스마트 안테나의 방향을 이용한다.

예컨대, 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하는 과정에서, 셀은 자신의 기지국(300)과 이동국(400) 사이를 이어주는 안테나 방향과, 자신의 기지국(300)과 인접 기지국(300)들을 이어주는 안테나 방향 사이의 각도가 가장 적은 인접 기지국(300)을 주된 간섭원으로 선정한다. 그리고, 자신의 기지국(300)과 인접 기지국(300)의 타임 슬롯을 비교하여 링크 방향이 같은지(Same) 혹은 다른지(Opposite) 여부를 확인한 후 확인 결과에 따라 채널을 할당하게 된다.

기준 셀 내에서 이동국(400)이 있는 위치에 따라 영역별로 인접 셀을 판단하는 방법은 도 13에서 보다 상세히 설명한다.

도 12는 도 7의 그룹 설정 단계를 설명하기 위한 도면으로서, 기준 셀 내에 있는 임의의 이동국(MS_N, MS_F)이 기지국(BS)으로부터 먼 그룹에 속하는지, 혹은 가까운 그룹에 속하는지 여부를 구분하는 방법을 예시하고 있다.

기지국(BS)이 가까운 그룹과 먼 그룹을 구분하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있을 수 있으며, 수신 전력을 이용하는 대표적인 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.

예컨대, TD-SCDMA 시스템에서, 기지국(BS)은 시스템의 동기화를 위해 하향 링크인 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)를 통하여 파일럿 신호를 보낸다(Broadcasting). 그러면, 도 12에서와 같이, 기지국(BS)과의 거리가 다른 두 이동국(MS_N, MS_F)은 각각 다른 크기의 신호를 수신하게 되고, 각 이동국(MS_N, MS_F)은 수신 신호에 대한 정보를 기지국(BS)으로 피드백(Feed-Back)한다. 기지국(BS)은 수신된 피드백 신호를 바탕으로 기지국(BS)과 이동국(MS_N, MS_F)의 거리를 추정하게 된다.

이동국들(MS_N, MS_F)을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 다른 방법으로는, 이동국(MS_F)이 핸드오버(Hand-over) 위치에 존재할 때 해당 이동국(MS_F)을 먼 그룹의 사용자로 구분하는 방법이 있을 수 있다. 이동국(MS_F)은 자신의 기지국(BS)과의 신호 크기 레벨이 일정 수준 이하로 내려갔을 때, 인접 셀의 기지국과 새로운 연결을 시도하게 되는데, 이러한 이동국(MS_F)은 먼 그룹의 사용자로 구분하고, 그렇지 않은 이동국(MS_N)은 가까운 그룹의 사용자로 구분하는 것이다.

도 13은 도 7에 나타난 영역별 인접 셀의 결정 단계를 설명하기 위한 도면으로서, 이동국(MS)의 위치에 따른 인접 셀의 결정 방법을 예시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 이동국(MS_A)의 위치에 기반한 채널 할당을 수행하게 되면, 인접 셀의 링크 방향에 따라 채널 할당 알고리즘(대표적으로, 도 8의 표에 나타난 채널 할당 알고리즘)이 가변적으로 적용된다. 그러나, 실제적인 시스템을 고려할 때 인접 셀은 하나만 있는 것이 아니고, 기준 셀(RC)을 기준으로 여러 셀들(AC1 내지 AC6)이 둘러싸게 된다. 이러한 경우, 기준 셀(RC)에 있는 이동국(MS_A)의 채널을 할당할 때 어떠한 셀을 기준으로 링크 방향이 동일한지 혹은 다른지를 결정해야 하는지 판단하는 것이 어렵다. 또한, 하나의 셀(예컨대, AC6)만을 기준으로 할 경우 그 셀과 반대되는 방향(예컨대, RC 내에서 AC3와 근접한 영역)에서는 간섭이 심해지는 시나리오가 발생할 수도 있다.

따라서, 도 13에 도시된 것처럼, 시스템은 하나의 기준 셀(RC)을 6개의 영역으로 구분하여 영역별 인접 셀을 결정하고, 각 영역에서 가장 인접한 셀(AC1 내지 AC6 중 하나의 셀)을 기준으로 링크가 동일한지 혹은 반대인지를 판정하게 된다.

여기서, 영역 구분이나, 영역별로 가장 인접한 셀은 스마트 안테나의 입사각(DoA)을 기준으로 결정될 수 있다. 도 13과 같은 육각형 셀 구조를 가정할 경우, 스마트 안테나의 입사각(DoA)이 약 60°이내인 범위가 셀 내에서 하나의 영역으로 구분될 수 있다.

만약, 셀을 6개의 영역으로 나눌 경우 도 13의 이동국(MS_A)은 각도 상으로 가장 인접한 첫 번째 인접 셀(AC1)의 링크 방향을 기준으로 기준 셀(RC)과 인접 셀(AC1)의 링크 방향이 동일한지 혹은 반대인지 여부를 결정한다.

즉, 기준 셀(RC)은 자신과 첫 번째 인접 셀(AC1)의 링크 방향을 보고, 도 8의 표를 적용하여 상향 또는 하향 링크에 해당하는 규칙으로 해당 이동국(MS_A)에 각 타임 슬롯의 채널을 할당하게 된다.

도 14는 도 13의 영역별 인접 셀을 도 7의 동적채널 할당 단계에 적용하는 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 8 내지 도 11의 간섭 모델에서, 셀룰러 구조는 비교적 단순한 구조로 가정되어 있으나, 도 13 부분에서 상술한 바와 같이, 실제의 셀 구조는 훨씬 복잡하게 이루어진다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에서는, 기준 셀(RC) 내에서 서로 다른 영역에 있는 임의의 이동국들(MS1, MS2)이 각각 어떤 셀을 인접 셀(예컨대, AC1, 혹은 AC2)로 볼 것인지 여부를 결정한 후, 도 8과 같은 동적채널 할당 알고리즘을 적용하게 된다.

도 14에서는, 도 8과 같은 동적채널 할당 알고리즘을 적용하기 위하여, 이동국(MS1, MS2)의 위치에 따라 영역별(R1, R2) 인접 셀(AC1, AC2)을 결정하는 방식이 예시되어 있다.

기지국(BS)은 스마트 안테나의 각도 정보(DoA, θ1, θ2)를 기준으로 기준 셀(RC)을 복수 개의 영역(R1, R2 등)으로 구분한다. 그리고, 각도 정보(DoA)에 따라 인접한 셀들(AC1, AC2)이 기준 셀(RC)의 각 영역에 있는 이동국(MS1, MS2)에게 어느 정도까지 영향을 줄 것인가를 대략 추정하여 영역별로 가장 많은 영향을 줄 것으로 예상되는 인접 셀을 판단한다.

이때, 스마트 안테나에서 나오는 주 빔의 각도 범위(DoA, θ1, θ2 등)에 따라 영역이 구분되고, 영역별 인접 셀이 결정된다.

실제적으로, 기준 셀(RC)은 여러 개의 인접 셀들(상하, 좌우, 사선 방향 등)을 갖지만, 각 인접 셀(AC1, AC2)은 사용자, 즉, 이동국(MS1, MS2)의 위치에 따라 기준 셀(RC)의 몇몇 사용자에게만 영향을 주게 된다. 그러므로, 사용자 입장에서는 하나의 인접 셀을 지정할 수 있으며, 지정된 인접 셀만을 고려하여 크로스 타임 슬롯인지, 혹은 노멀 타임 슬롯인지 여부를 결정하는 효율적인 기준을 세울 수 있다.

도 14를 참조하면, 스마트 안테나의 입사각이 제1 범위(θ1)에 속하는 제1 영역(R1)에 제1 이동국(MS1)이 위치하고, 스마트 안테나의 입사각이 제2 범위(θ2)에 속하는 제2 영역(R2)에 제2 이동국(MS2)이 위치한다.

제1 이동국(MS1)의 채널을 할당할 때, 시스템은 기준 셀(RC)과, 제1 영역(R1)에 대한 인접 셀(AC1)의 링크 방향을 비교하여 노멀 타임 슬롯인지, 크로스 타임 슬롯인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 도 8과 같은 동적채널 할당 알고리즘을 적용한다.

마찬가지로, 제2 이동국(MS2)의 채널을 할당할 때, 시스템은 기준 셀(RC)과, 제2 영역(R2)에 대한 인접 셀(AC2)의 링크 방향을 비교하여 노멀 타임 슬롯인지, 크로스 타임 슬롯인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 도 8과 같은 동적채널 할당 알고리즘을 적용한다.

본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 TD-SCDMA 시스템을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 스마트 안테나가 적용되고, TDD 방식을 사용한 동적채널 할당으로 인해 크로스 타임 슬롯이 발생할 수 있는 모든 CDMA 시스템에 확대 적용될 수 있다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명은 동적채널 할당을 수행하는 이동 통신 기술에 유용하게 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치는, 크로스 타임 슬롯이 발생하는 경우, 인접 셀 간에 일어나는 간섭을 최소화하여 비대칭 서비스를 효과적으로 제공하고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법 및 그 장치는, 자신의 셀에 인접한 복수 개의 셀 모두로부터 발생하는 간섭을 효율적으로 반영할 수 있다.

Claims (12)

1. 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 단계; 및

   상기 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 셀 내에 있는 상기 가까운 그룹의 이동국들과 상기 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 단계

   를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 채널 할당 단계에서 링크 방향을 비교하기 이전에, 상기 기준 셀 내에 있는 이동국들이 위치한 영역에 따라 영역별 인접 셀이 정의되는 단계

   를 더 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 영역별 인접 셀의 정의 단계는,

   상기 기준 셀을 소정 개수의 영역으로 구분하는 단계; 및

   스마트 안테나에서 나오는 주 빔의 각도를 기준으로 각 영역에서 가장 인접해 있는 상기 영역별 인접 셀을 결정하는 단계

   를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 채널 할당 단계에서,

   상기 영역별 인접 셀과 상기 기준 셀의 링크 방향과, 각 이동국이 상기 가까운 그룹과 상기 먼 그룹 중 어느 그룹에 속하는지에 따라, 각 타임 슬롯에 할당될 이동국이 선택되는 것을 특징으로 하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 채널 할당 단계는,

   타임 슬롯별로 상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향인지 반대 방향인지 여부를 확인하는 단계; 및

   상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 반대 방향이 되는 크로스 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 상기 가까운 그룹의 이동국들을 우선 할당하고, 하향 링크에는 상기 먼 그룹의 이동국들을 우선 할당하는 단계

   를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향이 되는 노멀 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 상기 먼 그룹의 이동국들을 할당하고, 하향 링크에는 상기 가까운 그룹의 이동국들을 할당하는 단계

   를 더 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 방법.
7. 기준 셀 내에 있는 이동국들을 가까운 그룹과 먼 그룹으로 구분하는 그룹 설정부; 및

   상기 기준 셀과 인접 셀의 링크 방향을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 기준 셀 내에 있는 상기 가까운 그룹의 이동국들과 상기 먼 그룹의 이동국들을 타임 슬롯의 채널에 각각 할당하는 채널 할당부

   를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 기준 셀 내에 있는 이동국들이 위치한 영역에 따라 영역별 인접 셀을 정의하는 셀 정의부

   를 더 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 셀 정의부는,

   상기 기준 셀을 소정 개수의 영역으로 구분하는 영역 분산부; 및

   스마트 안테나에서 나오는 주 빔의 각도를 기준으로 각 영역에서 가장 인접해 있는 상기 영역별 인접 셀을 결정하는 인접 셀 결정부

   를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 채널 할당부는,

    상기 영역별 인접 셀과 상기 기준 셀의 링크 방향과, 각 이동국이 상기 가까운 그룹과 상기 먼 그룹 중 어느 그룹에 속하는지에 따라, 각 타임 슬롯에 할당될 이동국을 선택하는 것을 특징으로 하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 채널 할당부는,

    타임 슬롯별로 상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향인지 반대 방향인지 여부를 확인하는 링크 조사부; 및

    상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 반대 방향이 되는 크로스 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 상기 가까운 그룹의 이동국들을 우선 할당하고, 하향 링크에는 상기 먼 그룹의 이동국들을 우선 할당하는 크로스 채널 선택부

    를 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 기준 셀과 상기 인접 셀의 링크 방향이 같은 방향이 되는 노멀 타임 슬롯의 경우, 상향 링크에는 상기 먼 그룹의 이동국들을 할당하고, 하향 링크에는 상기 가까운 그룹의 이동국들을 할당하는 노멀 채널 선택부

    를 더 포함하는 CDMA 시스템의 동적채널 할당 장치.