KR20100020612A - 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법 Download PDF

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KR20100020612A
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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법에 관한 것이다.
본 발명에서, 기지국은 초기 설정 과정 또는 하향링크 전송구간의 일부 시간 구간 동안 타 기지국의 프리앰블 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국을 검출하거나, 이동국이 검출한 근접 간섭 기지국의 정보를 이동국으로부터 보고 받는다. 그리고, 근접 간섭 기지국이 검출되면, 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정한다. 그리고, 간섭 기지국의 셀에 근접한 셀 경계 지역의 이동국에게 간섭 회피 대역 내 부채널을 할당한다.
간섭, SINR, CINR, 프리앰블, 간섭 회피, OFDMA

Description

이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법{Method for interference avoidance in mobile communication system}
본 발명은 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 정보통신표준개발지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-P1-01-06K51, 과제명: WiBro Evol. 표준화 기술 연구].
일반적인 부분 주파수 재사용 방식을 이용한 간섭 회피 대역 할당 방법은 셀 경계에 위치한 사용자에 대하여 인접한 셀 또는 섹터로부터의 간섭을 줄임으로써 셀 경계 사용자에 대한 전송률과 서비스 품질을 높일 수 있다. 그러나, 이러한 간섭 회피 방식은 다음과 같은 문제점을 갖는다.
먼저, 인접한 섹터에서 서로 다른 셀 경계 대역을 사용하도록 적절한 셀 및 섹터 배치가 이루어져야 한다. 그러나, 실제 무선 환경은 정육각형 셀들로 구성되지 않으므로 셀 배치의 어려움이 발생하게 된다.
또한, 섹터에서 셀 경계 사용자가 증감하여 셀 경계 대역을 증가시키거나 감소시킬 때, 대역 중첩을 피하기 위해 인접한 섹터들과 백본망을 통한 시그널링을 통해 섹터 간의 대역 조절 과정을 수행하거나 제어국에 의한 대역 조정이 필요하다.
또한, 펨토셀(femtocell) 또는 홈 기지국과 같이 매크로셀 내에서 수십 또는 수백의 펨토셀이 구성될 경우, 많은 펨토셀과 매크로셀 사이에 또는 수 많은 펨토셀들 사이에 백본망을 통한 시그널링에 의해 셀경계 대역을 배치하거나 조정해야 한다.
또한, 여러 개의 이동 기지국에 의하여 특정 지역을 서비스하는 경우 셀 배치는 기지국의 이동에 의하여 변화하기 때문에 셀 배치 과정에서 셀 경계 대역을 미리 정할 수 없으며 이동 기지국 사이에 빈번한 시그널링에 의하여 셀 경계 대역을 조정해야 한다. 또한, 이동 기지국 사이에 시그널링이 불가능할 경우 셀 경계 사용자를 위한 간섭 회피 방법을 적용할 수 없게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동통신 시스템에서의 효율적인 간섭 회피 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이동통신 시스템에서의 기지국의 간섭 회피 방법은,
근접 간섭 기지국을 검출하는 단계; 상기 근접 간섭 기지국이 검출되면, 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정하는 단계; 및 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비를 기준으로 셀 경계 이동국에 상기 간섭 회피 대역 내 부채널을 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기지국간 또는 기지국과 제어국 간에 백본망을 통한 시그널링의 수행 없이도 근접 기지국 간의 간섭을 감소시키는 것이 가능하여 전송 효율을 높이는 효과가 있으며, 셀 경계에 위치한 사용자의 서비스 품질을 향상시키는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node-B), eNB(Evolved Node-B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법에 대하여 설명하기에 앞서 종래 기술에 따른 간섭 회피 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템에서의 부분 주파수 재사용 방식을 이용한 간섭 회피 대역 할당의 일 예를 도시한 것으로서, 각 셀이 3개의 섹터로 나누어져 서비스되는 경우를 나타낸다. 이 경우, 이동통신 시스템에서 사용되는 전체 사용 대역은, 주파수 재사용률이 1이고 셀 내부 사용자를 위한 대역(셀 내부 대역)과 주파수 재사용률이 1/3인 셀 경계 사용자를 위한 대역(셀 경계 대역)으로 나누어 사용되는 경우를 예로 든 것이다.
도 1을 보면, 셀 내부에 위치한 사용자는 R로 표시된 셀 내부 대역의 무선 자원(또는 채널)을 할당 받아 사용하며, 이 대역은 주파수 재사용률(Frequency Reuse Factor, FRF)이 1이고 모든 셀 또는 섹터에서 제한 없이 사용된다.
반면에, 셀 경계에 위치한 사용자는 A, B, C로 표기된 셀 경계 대역 중 각 섹터에 대응하는 일부 대역을 사용한다. 셀 경계에서는 인접 섹터 또는 셀로부터의 간섭이 심하게 발생하여, 간섭을 회피하기 위한 방법으로 각 섹터는 셀 경계 대역 중 서로 다른 일부 대역을 사용한다.
도 1을 보면, 중앙에 위치한 셀의 섹터A(Sector A)는 셀 경계 대역 중 A 대역을 사용하고, 섹터 A와 인접한 섹터 B(Sector B)와 섹터 C(Sector C)는 섹터 A와의 간섭을 회피하기 위해 셀 경계 대역 중 A 대역을 사용하지 않거나 제한된 전력으로 사용한다. 여기서, A 대역은 섹터 A를 위한 셀 경계 대역(cell edge Band Width, cell edge BW)이 되고, 섹터 B와 섹터 C에서는 사용이 제한된 제한 대역(restricted BW)이 된다. 마찬가지로, 섹터 B는 셀 경계 대역 중 B 대역을 셀 경계 사용자를 위하여 사용하고, B 대역은 섹터 A와 섹터 C에서는 섹터 B와의 간섭을 회피하기 위해 사용하지 않거나 제한된 전력으로 사용된다. 즉, B 대역은 섹터 B에 서는 셀 경계 대역이 되고 섹터 A와 섹터 C에서는 제한 대역이 되어 B 대역에 대하여 섹터 A와 섹터 C는 섹터 B에 간섭을 발생시키지 않거나 제한된 간섭이 발생하도록 한다.
이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
한편, 아래에서는 하나의 셀이 하나 또는 복수의 섹터로 구성되는 것이 가능하고, 이에 따라 하나의 셀을 제어하는 기지국이 하나 또는 복수의 섹터를 제어하는 것 또한 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 대역 설정의 일 예를 도시한 것이다.
도 2를 보면, 우선 기지국은 근접 간섭 기지국을 검출한다(S101). 이러한, 근접 간섭 기지국 검출 방법으로는 다음과 같이 여러 가지 방법이 있을 수 있다.
첫 번째 방법으로는 기지국이 근접한 다른 기지국에서 전송되는 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국을 검출하는 방법이 있다.
이 방법을 사용하는 경우, 처음으로 전원이 인가되어 초기 설정 과정을 수행하는 기지국은, 하향링크로 신호를 전송하기 전에 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출한다. 반면에, 초기 설정 과정을 수행하고 이동국에게 이미 서비스를 제공 중인 기지국은 주기적으로 하향링크 전송 구간의 일부 시간 구간 동안 하향링크 신호 전송을 중지하고, 다른 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출한다.
이와 같이, 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출한 기지국은, 해당 신호들의 수신신호세기(Received Signal Strength)가 임계값 이상인 경우 해당 기지국을 근접한 간섭 기지국으로 판단한다.
두 번째 방법으로는 이동국이 근접 간섭 기지국을 검출하고, 보고 메시지를 통해 기지국에게 이를 보고하는 방법이 있다.
이동국은 셀 탐색 및 핸드오프를 위해 서비스 기지국 이외에 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호에 대한 검출을 시도한다. 그리고, 검출된 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호의 수신신호세기가 임계값 이상이거나, 검출된 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호의 캐리어 대 간섭 및 잡음비(Carrier-to-Inteference-and-Noise Ratio, CINR)가 임계값 이상인 경우, 해당 타 기지국을 근접 간섭 기지국으로 판단한다. 그리고, 서비스 기지국에 근접 간섭 기지국의 존재를 알리는 보고 메시지를 전달한다. 여기서, 서비스 기지국은 이동국이 속하는 셀을 제어하는 기지국을 의미한다. 또한, 보고 메시지는 검출된 근접 간섭 기지국의 기지국 ID, 프리앰블 신호의 수신신호세기, 프리앰블 신호의 CINR 등의 정보를 포함하여 기지국에 근접 간섭 기지국의 존재를 알릴 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 전술한 바와 같이 이동국이 셀 탐색 및 핸드오프를 위해 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국을 검출하는 방법 이외에, 서비스 기지국이 근접 간섭 기지국의 검출을 이동국으로 요청하면, 이동국이 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국을 검출하는 방법 또한 가능하다. 이 경우, 이동국은 전술한 바와 마찬가지로 검출된 근접 간섭 기지국의 기지국 ID, 프리앰블 신호의 수신신호세기, 프리앰블 신호의 CINR 등의 정보를 포함하는 보고 메시지를 서비스 기지국으로 전송한다.
전술한 바와 같이 근접 간섭 기지국이 검출되면, 기지국은 미리 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정한다(S102). 여기서, 모든 기지국은 근접 간섭 기지국이 존재하는 경우, 공통된 규칙을 통해 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역에 간섭 회피 대역을 지정한다. 즉, 기지국 간의 시그널링이 없으므로, 모든 기지국은 간섭 회피를 위하여 미리 정해진 동일한 대역 내에 간섭 회피 대역을 지정한다.
한편, 간섭 회피 대역의 크기는 각 기지국 별로 검출된 근접 간섭 기지국의 수, 해당 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 수신신호세기 및 프리앰블 신호의 CINR에 비례하여 설정된다. 따라서, 각 기지국은 검출된 근접 간섭 기지국의 수가 증가하거나 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 수신신호세기가 증가하면 간섭 회피 대역의 크기를 증가시키고, 근접 간섭 기지국의 수가 감소하거나 근접 간섭 기지국의 신호세기가 감소하면 간섭 회피 대역의 크기를 감소시킨다. 한편, 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 CINR은 페이딩에 의해 시간적으로 빠르게 변화할 수 있으므로, 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 CINR에 따라 간섭 회피 대역의 크기를 변경하고자 하는 경우에는, 수 프레임 또는 수십 프레임의 긴 시간에 걸쳐 측정된 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 평균 CINR을 사용한다. 따라서 간섭 회피 대역의 증감은 시간적으로 수십 프레임 이상의 시간에 걸쳐 수행된다.
도 3은 간섭 회피 대역 설정의 일 예를 도시한 것으로서, 전체 사용 대역은 다수의 논리적인 부채널로 나뉜다. 또한, 각 부채널은 주파수 축 또는 시간 축에서 분산되어 있는 부반송파들로 구성되는 분산 부채널(distributed subchannel) 또는 연속되어 있는 부반송파들로 구성되는 지역 부채널(localized subchannel)이 될 수 있다. 이러한 부채널을 구성하는 방법은 본 발명의 요지를 벗어나며, 당업자에게 널리 알려진 사실이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 3을 보면, 근접 간섭 기지국이 없는 경우, 기지국은 전체 사용 대역의 모든 부채널을 제한 없이 사용한다. 반면에, 근접 간섭 기지국이 검출되면, 기지국은 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역에 간섭 회피 대역을 지정한다. 도 3을 예로 들면, 기지국은 전체 사용 대역 중 마지막 부채널부터 역순으로 일정 수의 부채널을 간섭 회피 대역을 지정한다. 한편, 기지국은 근접 간섭 기지국의 수가 변경되거나 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 수신신호세기가 변경되어 간섭 회피 대역의 크기를 증감하고자 하는 경우, 전체 사용 대역 중 간섭 회피 대역으로 할당되지 않은 마지막 부채널부터 역순으로 일정 수의 부채널을 간섭 회피 대역으로 더 지정하거나, 간섭 회피 대역으로 지정된 순서의 역순으로 일정 수의 부채널의 간섭 회피 대역 지정을 해제한다.
한편, 전체 사용 대역 중 마지막 부채널부터 역순으로 일정 수의 부채널을 간섭 회피 대역으로 할당하는 방법은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 전체 사용 대역 중 다른 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 지정하는 것 또한 가능하다.
다시, 도 2를 보면, 간섭 회피 대역이 설정되면, 기지국은 설정된 간섭 회피 대역에 대한 정보를 방송 메시지나 제어 채널을 통하여 이동국에게 전달한다(S103). 여기서, 간섭 회피 대역으로 설정된 부채널이 분산 부채널인 경우, 간섭 회피를 위해서는 근접한 기지국에서 동일한 부채널 구성 방식을 사용해야 한다.
한편, 간섭 회피 대역이 설정되면, 기지국은 자신이 서비스 중인 이동국이 서비스 기지국인 자신에 대해 측정한 프리앰블 신호의 CINR을 기준으로 해당 이동국에 부채널을 할당한다(S104). 즉, 기지국은 이동국이 자신에 대해 측정한 프리앰블 신호의 CINR을 기준으로 이동국에 비 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당할 것인지 아니면 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당할 것인지 결정한다.
서비스 받고 있는 이동국은 주기적으로 서비스 기지국에 대한 프리앰블 신호의 CINR을 측정하여 서비스 기지국으로 보고한다. 이를 수신한 기지국은 자신이 서비스 중인 이동국이 자신에 대해 측정한 프리앰블 신호의 CINR이 임계값 이하이면, 해당 이동국이 셀 경계 지역 또는 간섭 지역에 위치한 것으로 판단하고 해당 이동국에 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당한다. 반면에, 이동국이 자신에 대해 측정한 프리앰블 신호의 CINR이 임계값보다 크면, 기지국은 해당 이동국이 셀 내부에 위치한 것으로 판단하고 해당 이동국에 주파수 재사용 대역 즉, 주파수 재사용률이 1인 비 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당한다. 이제 아래에서는 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당 받은 이동국을 '셀 경계 이동국'이라 명명하여 사용하고, 비 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당 받은 이동국을 '셀 내부 이동국'이라 명명하여 사용한다.
한편, 셀 경계 이동국에게 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당하는 방법을 좀더 자세히 살펴보면 아래와 같다.
셀 경계 이동국은 주기적으로 하향링크의 간섭 회피 대역 내의 부채널에 대한 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-Inteference-and-Noise ratio, SINR)를 측정하여 서비스 기지국에 보고한다. 여기서, 부채널에 대한 SINR은 서비스 기지국의 프리앰블 신호 중 부채널과 동일한 주파수로 수신되는 프리앰블 신호의 수신전력과 해당 부채널을 통해 수신된 신호의 간섭 및 잡음 전력의 비로 측정하거나, 해당 부채널을 통해 수신되는 파일럿 신호의 수신전력과 해당 부채널을 통해 수신된 신호의 간섭 및 잡음 전력의 비로 측정할 수 있다. 이와 같이 하향링크의 간섭 회피 대역 내의 부채널에 대한 SINR은 기지국에서 전송하는 프리앰블 신호 또는 부채널의 파일럿 신호에 의해 측정이 가능하다. 그러나, 상향링크의 경우, 이동국이 해당 부채널을 통해 신호를 전송하는 것이 아니므로, 상향링크의 부채널에서의 SINR을 측정하기 위해서는, 이동국은 기지국의 요청에 따라 또는 주기적으로 데이터 전송에 상관없이 상향링크 파일럿 신호 또는 사운딩(sounding) 신호를 전송한다. 그리고, 기지국은 수신된 상향링크 파일럿 신호 또는 사운딩 신호를 이용하여 각 부채널의 상향링크 SINR을 측정한다.
전술한 바와 같이 하향링크 및 상향링크의 간섭 회피 대역 내의 부채널에 대한 SINR을 획득한 기지국은, 하향링크 및 상향링크 각각에 대해 SINR이 임계값 이상인 부채널들 중 가장 큰 SINR을 갖는 부채널부터 차례대로 이동국에게 할당한다. 이는, SINR이 임계값보다 작은 부채널은 근접 간섭 기지국에서 사용되고 있음을 의 미하기 때문이다. 한편, 근접 간섭 기지국에서의 간섭 신호의 세기는 시간에 따라 변경된다. 따라서, 기지국은 이동국에게 부채널을 할당하기 위해 시간적으로 여러 프레임에 걸쳐 평균화된 부채널 별 SINR을 사용한다.
한편, 간섭 회피 대역에서 근접 기지국 간의 경쟁적인 전력 증가 및 간섭 증가를 피하기 위해, 각 부채널 별로 사용될 수 있는 최대 전송 전력 또는 허용 가능한 최대 수신 SINR은 해당 부채널의 SINR에 대하여 반비례하게 설정된다. 즉, 기지국은 SINR이 높은 부채널은 타 셀로부터의 간섭이 적은 것으로 판단하여 높은 최대 전송 전력 또는 높은 허용 가능한 수신 SINR을 기준으로 간섭 회피 대역의 부채널을 할당한다. 반면에, SINR이 낮은 부채널은 타 셀로부터의 간섭이 큰 것으로 판단하여, 낮은 최대 전송 전력 또는 낮은 허용 가능한 수신 SINR을 기준으로 간섭 회피 대역의 부채널을 할당한다.
한편, 셀 내부 이동국의 수 또는 셀 내부 이동국에 의한 부하가 증가하여 모든 비 간섭 회피 대역이 사용 중인 경우, 기지국은 셀 내부 이동국에 대해서도 간섭 회피 대역의 부채널을 할당할 수 있다. 이 경우, 간섭 회피 대역에서 사용될 수 있는 최대 전송 전력 또는 허용 가능한 최대 수신 SINR은 서비스 기지국에 대한 채널 이득과 간섭 기지국의 채널 이득에 대한 비에 비례하게 설정된다. 즉, 서비스 기지국의 채널 이득이 간섭 기지국의 채널 이득에 비하여 매우 크면 해당 이동국이 간섭 기지국에 대하여 멀리 떨어져 있는 경우이므로, 높은 최대 전송 전력 또는 높은 허용 가능한 수신 SINR을 기준으로 간섭 회피 대역의 부채널을 이동국에 할당한다. 반면에, 서비스 기지국의 채널 이득이 간섭 기지국의 채널 이득에 비해 작으 면, 해당 이동국이 상대적으로 간섭 기지국에 근접하였음을 의미하므로, 간섭 기지국으로부터의 간섭을 적게 하기 위하여 낮은 최대 전송 전력 또는 낮은 허용 가능한 수신 SINR을 기준으로 간섭 회피 대역의 부채널을 이동국에 할당한다.
한편, 특정 기지국의 부하가 높거나 해당 기지국의 셀 경계 지역의 이동국이 많은 경우, 해당 기지국에 의하여 간섭 회피 대역이 모두 점유될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 이를 방지하기 위하여 근접 간섭 기지국을 검출한 모든 기지국이 자신의 셀에서 간섭 회피 대역의 사용률이 임계값을 넘지 않도록 조정한다.
또한, 간섭 회피 대역 중 SINR이 높은 일부 부채널을 간섭 회피 예약 대역으로 선택한다. 그리고, 하향링크의 경우 각 기지국은 실제 데이터 전송에 의한 사용 유무에 관계없이 간섭 회피 예약 대역을 통해 파일럿 신호 또는 더미(dummy) 데이터 신호를 전송하고, 상향링크의 경우에는, 실제 데이터 전송에 의한 사용 유무에 관계없이 간섭 회피 예약 대역을 통해 파일럿 신호 또는 더미(dummy) 데이터 신호를 전송하도록 셀 경계 이동국에게 요청한다. 여기서, 더미 데이터 신호는 실제 데이터 정보를 포함하지 않은 신호로서, 기 설정된 신호 형식으로 전송된다.
한편, 각 기지국은 일정 시간 동안 SINR이 높은 부채널들 중 일부 부채널들을 간섭 회피 예약 대역으로 선택한다. 여기서, 부채널의 SINR의 변화에 따라 간섭 회피 예약 대역으로 선택되는 부채널은 변경될 수 있으나, 기지국은 간섭 회피 예약 대역 선택 시 수십 프레임의 비교적 긴 시간 동안 측정된 각 부채널 별 SINR을 기준으로 간섭 회피 예약 대역을 선택하므로 간섭 회피 예약 대역의 변경이 빠르게 진행되지는 않는다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에서는 간섭 회피 예약 대역을 통해 주기적으로 또는 항상 파일럿 신호 또는 더미 데이터 신호가 전송되도록 함으로써, 근접 간섭 기지국에서 해당 부채널에 대한 SINR을 측정하면 해당 부채널을 간섭 회피 예약 대역으로 선택한 셀에 의한 간섭으로 인하여 SINR은 낮은 값으로 측정된다. 따라서 근접 간섭 기지국은 해당 부채널에서의 사용을 피하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 일 예를 도시한 것으로서, 매크로셀들로 이루어진 셀룰러 시스템을 예로 든 것이다.
한편, 아래에서는 도 4의 중앙에 위치한 섹터 A를 기준으로 간섭 회피 대역을 설정하고 할당하는 방법에 대하여 설명한다.
도 4를 보면, 새롭게 설치된 섹터 A의 기지국은 전원이 인가되면 초기 설정 과정에서 하향링크로 신호를 전송하기 이전에 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출함으로써 근접 간섭 기지국을 검출한다. 그리고, 근접 간섭 기지국이 검출되면, 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역 즉, 일부 부채널들을 간섭 회피 대역으로 설정한다. 간섭 회피 대역이 설정되면, 섹터 A의 기지국은 초기 설정 절차를 수행하고 하향링크로 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 전송하면서 서비스를 개시한다.
한편, 이미 이전에 설치되어 서비스를 제공 중인 근접 기지국들은 근접 간섭기지국을 검출하기 위해 주기적으로 하향링크 전송 구간에서 신호 전송을 잠시 중단하고 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출하거나, 이동국으로부터 검 출된 근접 간섭 기지국의 정보를 보고 받는다. 이에 따라, 근접 간섭 기지국을 검출한 근접 기지국들은 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정한다. 여기서, 각 기지국에 의해 선택된 간섭 회피 대역은 미리 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역에 위치한다.
한편, 각 기지국은 이동국으로부터 수신한 자신에 대한 프리앰블 신호의 CINR과 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신호의 수신신호세기 및 CINR에 대한 정보를 기준으로 셀 경계 이동국을 선택한다. 그리고, 셀 경계 이동국으로부터 보고된 간섭 회피 대역에 포함된 부채널 별 SINR을 기준으로 간섭 회피 대역 내의 일부 부채널을 이동국에 할당하고 해당 부채널을 통해 서비스를 제공한다. 여기서, 각 기지국은 공통된 간섭 회피 대역을 셀 경계 이동국에 할당 시, 간섭 회피 대역 내에 포함된 각 부채널의 SINR을 기준으로 사용하므로, 각 셀은 서로 다른 부채널을 사용할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 다른 일 예를 도시한 것으로서, 매크로셀 내에 다수의 소형 펨토셀(femtocell)이 구성되는 셀룰러 시스템을 예로 든 것이다.
도 5를 보면, 새롭게 설치되는 펨토셀의 기지국은 하향링크 신호를 전송하기 이전에 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출함으로써 근접 간섭 기지국을 검출한다. 그리고, 근접 간섭 기지국이 검출되면, 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정한다. 간섭 회피 대역이 설정된 이후에는 펨토셀 설치 절차에 따른 설치 과정이 수행되고 해당 펨토셀의 기 지국이 하향링크로 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 전송하면서 서비스를 개시한다.
한편, 새롭게 설치된 펨토셀 이외에 이전에 설치된 근접한 펨토셀의 기지국은 근접 간섭 기지국을 검출하기 위해 주기적으로 하향링크 전송 구간에서 신호 전송을 잠시 중단하고 타 기지국의 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호의 검출을 시도한다. 또한, 이동국으로부터 검출된 근접 간섭 기지국의 정보를 보고 받을 수 있다. 한편, 하향링크 전송구간에서 잠시 신호 전송을 중단하기 어려운 매크로셀의 경우에는 이동국의 보고 메시지에 의해서만 근접 간섭 기지국을 검출하는 것이 가능하다.
근접 간섭 기지국이 검출된 펨토셀 또는 매크로셀의 기지국은 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역 내에 간섭 회피 대역을 설정한다. 여기서, 모든 근접한 기지국에서 선택된 간섭 회피 대역은 동일한 대역이 된다.
한편, 간섭 회피 대역을 설정한 펨토셀 또는 매크로셀의 기지국은 이동국으로부터 보고 받은 자신의 프리앰블 신호의 CINR과 간섭 기지국의 수신신호세기 및 CINR을 기준으로 셀 경계 이동국을 결정한다. 그리고, 셀 경계 이동국에게 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당하고 서비스를 제공한다. 한편, 각 기지국은 공통된 간섭 회피 대역 내에서 셀 경계 이동국에 대하여 각 부채널의 SINR을 기준으로 부채널을 할당함으로, 각 셀은 서로 다른 부채널을 사용할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 또 다른 일 예를 도시한 것으로서, 종래 기술에 따른 부분 주파수 재사용 방식과 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 방법을 모두 사용하는 경우를 도시한 것이다.
도 6에서는, 매크로셀들 간에는 종래 기술에 따른 부분 주파수 재사용 방식이 적용되고, 매크로셀과 펨토셀 사이 또는 펨토셀 사이에서는 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 방식이 사용된다.
도 6을 보면, 매크로셀 A, B, C는 서로 근접한 셀이고, 매크로셀 A 내에는 펨토셀 D가 위치한다.
매크로셀 A, B, C 간의 셀 경계에서는 기존의 부분 주파수 재사용 방식에 따라 셀 배치 과정에서 정하여진 부채널이 사용된다. 예를 들어, 매크로셀 A에 속하고, 매크로셀 B 또는 매크로셀 C로부터 간섭을 받는 이동국에게 매크로셀 A의 기지국은 A 대역 내의 부채널을 할당하고, 매크로셀 B와 매크로셀 C에서는 A 대역을 사용하지 않거나 제한적으로 사용한다. 마찬가지로, 매크로셀 C에 속하고, 매크로셀 A 또는 매크로셀 B로부터 간섭을 받는 이동국에게 매크로셀 C의 기지국은 C 대역 내의 부채널을 할당하고, 매크로셀 A와 B는 C 대역을 사용하지 않거나 제한적으로 사용한다.
한편, 펨토셀 D의 기지국은 초기 설정 과정에서 하향링크 신호를 전송하기 이전에 타 기지국의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국인 매크로셀 A와 C를 검출할 수 있다. 또한, 펨토셀 D의 기지국은 주기적으로 하향링크 전송구간의 일부 구간에서 타 기지국 프리앰블 또는 파일럿 신호를 검출함으로써 근접 간섭 기지국인 매크로셀 A와 C를 검출하거나, 이동국으로부터 매크로셀 A와 C 가 근접 간섭 기지국으로 검출되었음을 보고 받을 수 있다.
근접 간섭 기지국이 검출되면, 펨토셀 D의 기지국은 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역 즉, D 대역을 간섭 회피 대역으로 설정한다. 그리고, 매크로셀에 속한 이동국이 펨토셀 D와의 셀 경계에 위치하거나, 펨토셀 D에 속한 이동국이 매크로셀과의 셀 경계에 위치하는 경우, 해당 이동국에게 D 대역 내의 부채널을 할당한다. 따라서, 해당 이동국은 D 대역의 부채널을 통해 서비스를 이용할 수 있다. 여기서, 펨토셀 D의 기지국은 간섭 회피 대역 중 SINR이 가장 높은 부채널, 즉 간섭이 가장 적은 부채널을 셀 경계 이동국에게 할당함으로써 셀 간의 간섭을 회피할 수 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 또 다른 일 예를 도시한 것으로서, 이동 기지국에서의 간섭 회피 방법을 적용한 예를 도시한 것이다.
도 7을 보면, 이동 기지국 B는 이동 기지국 A에 근접하고 있다. 한편, 각 이동 기지국은 주기적으로 하향링크 일부 구간에 신호 전송을 중단하고 타 기지국의 프리앰블 신호를 검출하여 근접 간섭 기지국을 검출하거나, 이동국으로부터 검출된 근접 간섭 기지국에 대한 정보를 보고 받는다. 따라서, 이동 기지국 B가 이동 기지국 A에 근접함에 따라 이동 기지국 B는 이동 기지국 A의 근접 간섭 기지국으로, 이동 기지국 A는 이동 기지국 B의 근접 간섭 기지국으로 검출될 수 있다.
이동 기지국은 근접 간섭 기지국이 검출되면, 정해진 규칙에 따라 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역에 간섭 회피 대역을 설정한다. 그리고, 근접 간섭 기 지국의 셀에 근접한 셀 경계 지역의 이동국에게 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 방법은 기지국간 또는 기지국과 제어국 간에 백본망을 통한 시그널링의 수행 없이도 인접 기지국 간의 간섭을 감소시키는 것이 가능하여 전송 효율을 높이는 효과가 있다. 특히, 셀 경계에 위치한 사용자의 서비스 품질을 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 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 실시예에 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.
도 1은 일반적인 이동통시 시스템에서의 부분 주파수 재사용 방식을 이용한 간섭 회피 대역 할당의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 대역 설정의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 일 예를 도시한 것으로서, 매크로셀들로 이루어진 셀룰러 시스템을 예로 든 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 다른 일 예를 도시한 것으로서, 매크로셀 내에 다수의 소형 펨토셀이 구성되는 셀룰러 시스템을 예로 든 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 또 다른 일 예를 도시한 것으로서, 종래 기술에 따른 부분 주파수 재사용 방식과 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 회피 방법을 모두 사용하는 경우를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 간섭 회피 방법을 적용한 또 다른 일 예를 도시한 것으로서, 이동 기지국에서의 간섭 회피 방법을 적용한 예를 도시한 것이다.

Claims (13)

  1. 이동통신 시스템에서의 기지국의 간섭 회피 방법에 있어서,
    근접 간섭 기지국을 검출하는 단계;
    상기 근접 간섭 기지국이 검출되면, 전체 사용 대역 중 공통된 일부 대역을 간섭 회피 대역으로 설정하는 단계; 및
    상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비를 기준으로 셀 경계 이동국에 상기 간섭 회피 대역 내 부채널을 할당하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    초기 설정 과정 중 하향링크 신호를 전송하기 이전에 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호의 수신신호세기가 임계값 이상이면, 상기 타 기지국을 상기 근접 간섭 기지국으로 판단하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    주기적으로 하향링크 전송구간의 일부 시간 구간 동안 신호 전송을 중단하고, 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호의 수신신호세기가 임계값 이상이면, 상기 타 기지국을 상기 근접 간섭 기지국으로 판단하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 기지국에서 서비스를 제공하는 이동국으로부터 상기 근접 간섭 기지국의 기지국 아이디, 프리앰블 신호의 수신신호세기, 프리앰블 신호의 캐리어 대 간섭 및 잡음비를 포함하는 보고 메시지를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이동국은 주기적으로 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호를 검출하고, 상기 검출된 타 기지국의 프리앰블 신호 및 파일럿 신호의 수신신호세기가 임계값 이상이면, 상기 타 기지국을 상기 근접 간섭 기지국으로 판단하는 것을 특징으로 하는 간섭 회피 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    검출된 상기 근접 간섭 기지국의 수, 상기 근접 간섭 기지국의 프리앰블 신 호의 수신신호세기 및 캐리어 대 간섭 및 잡음비를 기준으로 상기 간섭 회피 대역의 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    상기 기지국에서 서비스를 제공받는 이동국으로부터 상기 기지국에 대한 프리앰블 신호의 캐리어 대 간섭 및 잡음비를 보고받는 단계;
    상기 기지국에 대한 프리앰블 신호의 캐리어 대 간섭 및 잡음비가 임계값 이하이면, 상기 이동국을 상기 셀 경계 이동국으로 판단하는 단계; 및
    상기 기지국에 대한 프리앰블 신호의 캐리어 대 간섭 및 잡음비가 상기 임계값보다 크면, 상기 이동국을 셀 내부 이동국으로 판단하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비를 획득하는 단계; 및
    신호 대 간섭 및 잡음비가 큰 부채널부터 상기 셀 경계 이동국에 할당하는 단계
    를 더 포함하는 간섭 회피 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    하향링크의 경우, 상기 셀 경계 이동국으로부터 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비를 주기적으로 수신하는 단계; 및
    상향링크의 경우, 상기 셀 경계 이동국으로부터 수신되는 파일럿 신호 및 사운딩 신호의 신호를 이용하여 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비를 측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 셀 경계 이동국은 각 부채널 별로 동일한 주파수로 프리앰블 신호의 수신전력과 해당하는 부채널을 통해 수신되는 신호의 간섭 및 잡음 전력의 비로 상기 신호 대 간섭 및 잡음비를 측정하는 것을 특징으로 하는 간섭 회피 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 상기 셀 경계 이동국에 할당하는 단계는,
    상기 간섭 회피 대역 내의 부채널에서 사용될 수 있는 최대 전송 전력 및 허용 가능한 최대 수신 신호 대 간섭 및 잡음비를 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널 별 신호 대 간섭 및 잡음비에 반비례하게 설정하는 단계
    를 더 포함하는 간섭 회피 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국은 자신의 셀에서 상기 간섭 회피 대역의 사용률이 임계값을 넘지 않도록 조정하는 단계
    를 더 포함하는 간섭 회피 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    신호 대 간섭 및 잡음비를 토대로 상기 간섭 회피 대역 중 일부 부채널을 간섭 회피 예약 대역으로 선택하는 단계;
    하향링크의 경우, 상기 간섭 회피 예약 대역을 통해 파일럿 신호 또는 더미 데이터 신호를 전송하는 단계; 및
    상향링크의 경우, 상기 간섭 회피 예약 대역을 통해 파일럿 신호 또는 더미 데이터 신호를 전송하도록 이동국에게 요청하는 단계
    를 더 포함하는 간섭 회피 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭 회피 대역을 제외한 비 간섭 회피 대역이 모두 사용중인 경우, 셀 내부 지역의 이동국에게 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당하는 단계
    를 더 포함하는 간섭 회피 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 셀 내부 지역의 이동국에게 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널을 할당하는 단계는,
    상기 셀 내부 지역의 이동국이 상기 간섭 회피 대역 내의 부채널에서 사용할 수 있는 최대 전송 전력 및 허용 가능한 최대 수신 신호 대 간섭 및 잡음비를, 상기 기지국에 대한 채널 이득과 상기 기지국과 근접한 간섭 기지국의 채널 이득의 비에 비례하게 설정하는 단계
    를 포함하는 간섭 회피 방법.
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