KR20100038558A - 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치 - Google Patents

계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 매크로 기지국의 영역 내에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드(edge-band)를 저장하는 과정과, 상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 상기 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재하는지 검사하는 과정과, 상기 단말이 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재할 시, 상기 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 단말로 할당하는 과정을 포함하여, 펨토 셀의 경계에 있는 매크로 단말의 전송 자원을 펨토 단말의 전송자원과 직교하게 설정함으로써 간섭을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 펨토 셀이 추가적인 대역을 사용하지 않고 상기 매크로 셀의 주파수 대역을 재사용할 수 있다.
펨토 셀, 매크로 셀, 간섭, 주파수 대역, FFR(Fractional Frequency Reuse)

Description

계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING INTERFERENCE IN HIERARCHICAL CELL STRUCTURE WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 매크로 셀의 영역 내에 펨토 셀이 존재하는 경우, 펨토 셀이 매크로 셀에 미치는 간섭을 최소화시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 셀룰러 방식의 무선통신 시스템에서 기지국 간의 이동 혹은 열악한 채널 상태로 인해 발생될 수 있는 전파 음영 지역의 문제를 해결하면서 높은 수준의 데이터 서비스를 많은 제공하기 위해 펨토 셀(Femto-cell) 개념이 제안되고 있다. 상기 펨토 셀은 매크로 셀(macro-cell)에 비해 매우 작은 셀 영역을 가지며, 하나의 매크로 셀 영역 내에는 다수의 펨토 셀이 설치될 수 있다.
상기 매크로 셀과 펨토 셀은 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수도 있고, 동 일한 주파수 대역을 사용할 수도 있다. 여기서, 상기 매크로 셀과 펨토 셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 경우에는 각 셀이 사용하는 주파수 대역 밖으로 누출(out-of-band emission)되는 신호에 의해서만 간섭이 발생되기 때문에, 펨토 셀을 적은 전력으로 운영하여 상기 간섭 문제를 해결할 수 있으나, 추가적인 주파수 대역을 사용해야하므로 주파수 대역에 대한 효율이 낮은 문제가 있다. 반면, 상기 매크로 셀과 펨토 셀이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우에는 주파수 대역을 추가적으로 사용할 필요가 없는 장점이 있으나, 상기 매크로 셀과 펨토 셀 간의 많은 간섭이 발생되는 문제점이 있다.
종래에는 셀 간 간섭을 제어하기 위해 다양한 기법이 제공되고 있으며, 그 대표적인 예로 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법이 있다. 상기 FFR 기법은 셀 전체 효율을 최대한 유지하면서 셀 경계 부분의 효율을 향상시키기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 셀의 영역을 내부 영역과 외부 영역으로 분리한 후, 셀 내부 영역의 주파수 재사용율을 1로 하고 셀 외부 영역의 주파수 재사용율을 3으로 설정하여 각 셀의 외부 영역을 위한 주파수 대역이 서로 직교(orthogonal)성을 띄도록 하는 것이다. 즉, 상기 셀 외부 영역을 위한 주파수 대역을 3개의 부분 대역으로 나눈 후, 각 셀의 외부 영역에서 서로 직교성을 띄도록 부분 대역을 사용한다.
하지만, 상기와 같은 FFR 기술은 서로 비슷한 크기의 셀들이 수평적으로 연속되어 존재하는 수평 셀 구조(horizontal cell layout)를 위한 것으로서, 상기 매크로 셀 내에 펨토 셀이 존재하는 계층적 셀 구조에서는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 펨토 셀이 매크로 셀에 미치는 간섭을 최소화시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 주파수 대역 할당 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 매크로 셀로부터 서비스를 받으면서 펨토 셀에 근접한 단말에 소정 주파수 대역을 할당하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 매크로 기지국의 방법은, 상기 매크로 기지국의 영역 내에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드(edge-band)를 저장하는 과정과, 상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 상기 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재하는지 검사하는 과정과, 상기 단말이 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재할 시, 상기 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 단말로 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 펨토 기지국의 방법은, 사용 가능한 전체 주파수 대역에서 상기 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하는 과정과, 상기 에지 밴드에 대한 사용을 제한하여 상기 펨토 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 단말의 방법은, 기 설정된 주기마다 상기 단말이 펨토 기지국의 인접 영역에 존재하는지 여부를 나타내는 정보를 측정 및 수집하는 과정과, 상기 측정 및 수집된 정보를 매크로 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 매크로 기지국으로부터 자원을 할당받는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 매크로 기지국의 장치는, 상기 매크로 기지국의 영역 내에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드(edge-band)를 저장하는 저장부와, 상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 상기 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재하는지 검사하고, 상기 단말이 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재할 시, 상기 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 단말로 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 펨토 기지국의 장치는, 사용 가능한 전체 주파수 대역에서 상기 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하는 에지 밴드 관리부와, 상기 에지 밴드에 대한 사용을 제한하여 상기 펨토 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말에 대한 자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 단말의 장치는, 기 설정된 주기마다 상기 단말이 펨토 기지국의 인접 영역에 존재하는지 여부를 나타내는 정보를 측정 및 수집하는 정보 측정부와, 상기 측정 및 수집된 정보를 매크로 기지국으로 보고하는 보고부와, 상기 매크로 기지국으로부터 할당되는 자원을 확인하는 할당 자원 확인부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 매크로 셀로부터 서비스를 받으면서 펨토 셀에 근접한 단말에 대해 소정 주파수 대역을 할당함으로써, 펨토 셀의 경계에 있는 매크로 단말의 전송 자원을 펨토 단말의 전송자원과 직교하게 설정함으로써 간섭을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 펨토 셀이 추가적인 대역을 사용하지 않고 상기 매크로 셀의 주파수 대역을 재사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 주파수 대역 할당을 위해 종래에 사용되는 피드백 정보들을 이용하므로 다른 정보들을 추가적으로 피드백하지 않아도 되며, 단일 반송파(Single-carrier) 뿐만 아니라 다중 반송파(Multi-carrier) 시스템에서도 효율적인 동작이 가능하다. 상기 다중 반송파 시스템에서는 에지 밴드를 반송파 단위로 지정함으로써, 에지 밴드 내에 모든 제어 채널과 데이터 채널을 포함시켜 모든 채널을 간섭 없이 수신할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 종래의 FFR 기술과 동시에 적용할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명에서는 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 펨토 셀이 매크로 셀에 미치는 간섭을 최소화시키기 위한 주파수 대역 할당 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다. 여기서, 상기 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템은 셀 크기가 서로 다른 통신 시스템들이 공존하는 무선통신 시스템을 의미하는 것으로서, 본 발명에서는 매크로 셀과 펨토 셀을 예를 들어 설명하지만, 셀 크기가 다른 모든 무선통신 시스템에 적용할 수 있다.
이하 본 발명에서는 매크로 셀의 영역 내에 펨토 셀이 존재하고, 상기 매크로 셀과 펨토 셀이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우를 가정하여 설명하며, 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말을 매크로 단말이라 하고, 펨토 기지 국으로부터 서비스를 제공받는 단말을 펨토 단말이라고 한다.
일반적으로, 상기 매크로 셀과 펨토 셀이 존재하는 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 상기 매크로 셀과 펨토 셀은 서로 간에 간섭을 미치게 된다.
도 2는 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 셀과 펨토 셀 간의 간섭 유형을 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 매크로 셀과 펨토 셀 간의 간섭은 크게 네 가지 종류로 구분할 수 있다. 첫 번째, 상기 매크로 기지국(200)이 매크로 단말(202)로 하향링크 신호 송신(220) 시에 펨토 단말(212)에 미치는 간섭(232)이 있으며, 두 번째, 상기 매크로 단말(202)이 매크로 기지국(200)으로 상향링크 신호 송신(220)시에 상기 펨토 기지국(210)에 미치는 간섭(234)이 있다. 세 번째, 펨토 기지국(210)이 펨토 단말(212)로 하향링크 신호 송신(222) 시에 매크로 단말(202)에 미치는 간섭(236)이 있으며, 마지막으로, 상기 펨토 단말(212)이 펨토 기지국(210)으로 상향링크 송신(222) 시에 매크로 기지국(200)에 미치는 간섭(238)이 있다.
여기서, 일반적으로 상기 매크로 기지국(200)과 펨토 단말(212) 간의 간섭(232, 238)보다 상기 펨토 기지국(210)과 매크로 단말(202) 간의 간섭(234, 236)을 최소화시키는 것이 중요하게 여겨지고 있다. 이는 기본적인 통신 커버리지를 제공하는 매크로 셀이 안정적으로 동작하는 것이 상기 매크로 셀에 추가적으로 배치되는 펨토 셀보다 중요하기 때문이다.
따라서, 이하 본 발명에서는 펨토 기지국과 매크로 단말 간의 간섭을 최소화 시키기 위한 기술에 관해 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단일 반송파를 사용하는 경우에 주파수 대역 할당 구조를 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 매크로 셀과 펨토 셀이 사용하는 전체 주파수 대역에서 일부 주파수 대역을 에지 밴드(edge-band)(320, 322)로 지정하여, 펨토 셀에 인접한 매크로 단말이 상기 에지 밴드를 사용하도록 하고, 상기 펨토 셀에서는 상기 에지 밴드를 사용하는 것을 제한한다. 여기서, 각각의 펨토 셀은 서로 다른 주파수 위치 및 크기를 갖는 에지 밴드를 지정할 수 있으며, 상/하향링크를 위해 서로 다른 위치 및 크기의 에지 밴드를 지정할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 각 펨토 셀 별로 에지 밴드를 지정한 후, 매크로 기지국(300)이 특정 펨토 기지국(302)의 셀과 인접한 영역에 위치한 매크로 단말(304)로 상기 특정 펨토 기지국(302)이 지정한 에지 밴드를 할당하여 데이터를 송수신하도록 하고, 상기 특정 펨토 기지국(302)은 상기 에지 밴드를 사용하지 않거나 낮은 전력으로 사용함으로써, 서로 간에 간섭이 완화되도록 한다.
상기 에지 밴드는 상기 도 3에 도시된 바와 같은 단일 반송파 시스템은 물론이며, 다중 반송파 시스템에서도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 다중 반송파 시스템에서는 반송파 단위로 에지 밴드(420, 422)를 지정할 수 있다. 상기 다중 반송파 시스템에서 상기 반송파 단위의 에지 밴드를 사용할 경우, 상기 단일 반송파 시스템에 비해 더 효과적으로 간섭을 완화시킬 수 있다. 즉, 상기 단일 반송파 시스템에서 일부 주파수 대역을 에지 밴드로 사용할 경 우, 상기 에지 밴드를 통해 모든 제어 채널을 송수신하는 것은 채널 설계 측면에서 어려운 문제점이 있으므로, 상기 에지 밴드를 통해서 데이터 채널과 일부 제어채널만을 송수신할 수 있는 반면, 상기 다중 반송파 시스템에서는 각 반송파가 독립적으로 모든 제어 채널을 가질 수 있으므로 상기 에지 밴드로 지정된 반송파만을 사용하더라도 모든 제어 채널과 데이터 채널을 간섭 없이 사용할 수 있을 것이다.
또한, 일반적으로 하나의 매크로 셀 내에는 다수의 펨토 셀이 존재하므로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 펨토 셀이 다른 주파수 위치에 에지 밴드를 설정함으로써, 전체 주파수 대역의 부하(load)를 분산시킬 수 있다. 즉, 상기 각 펨토 셀의 에지 밴드가 서로 다르게 지정되면, 상기 펨토 셀에 인접한 매크로 단말들에 할당되는 주파수 대역도 한 곳에 집중되지 않고, 인접한 펨토 셀에 따라 다른 주파수 위치에 분산된다. 이때, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 각 펨토 셀 별로 서로 다른 주파수 위치에 에지 밴드를 설정할 수도 있으며, 상기 도 6에 도시된 바와 같이 매크로 셀의 일정 영역 내에 존재하는 펨토 셀들 간에 그룹을 형성하여 그룹별로 서로 다른 주파수 위치에 에지 밴드를 설정할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 주파수 대역 할당을 위한 신호 흐름을 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 각각의 펨토 기지국들(720)은 750단계에서 에지 밴드로 사용할 주파수 대역을 선택한다. 이때, 상기 각 펨토 기지국은 단일 반송파를 사용하는 경우에 상기 단일 반송파를 이루는 소정 수의 부 반송파(sub carrier) 를 에지 밴드로 선택할 수 있으며, 다중 반송파를 사용하는 경우에는 소정 수의 반송파를 에지 밴드로 선택할 수 있다. 이후, 상기 펨토 기지국들(720)은 752단계에서 자신을 포함하고 있는 매크로 기지국(700)으로 상기 선택된 에지 밴드에 대한 정보를 보고한다. 이때, 상기 매크로 기지국(700)은 자신의 영역에 속한 펨토 기지국들(720)로부터 에지 밴드에 대한 정보를 수신하여 저장한다.
이후, 상기 매크로 기지국(700)으로부터 서비스를 제공받는 매크로 단말(710)은 간섭 제어를 위하여 소정 주기마다 자신이 펨토 셀과 인접해 있는지 여부 혹은 인접한 펨토 셀의 종류 등을 나타내는 정보들을 확인한다. 즉, 상기 매크로 단말(710)은 소정 주기마다 각 기지국으로부터의 신호대 간섭잡음 비(Signal to Interference Noise Ratio)를 측정하거나 현재 자신의 위치 혹은 영역을 나타내는 정보를 수집한다. 이후, 상기 매크로 단말(710)은 754단계에서 상기 간섭 제어를 위해 확인된 정보들을 상기 매크로 기지국(700)으로 보고한다. 여기서, 상기 매크로 단말(710)은 매크로 기지국으로부터 상기 매크로 기지국에 속한 펨토 셀들을 나타내는 펨토 기지국 후보 리스트를 미리 수신함으로써, 상기 후보 리스트에 포함된 펨토 기지국들에 대해 SINR을 주기적으로 측정할 수 있다.
상기 매크로 기지국(700)은 756단계에서 상기 매크로 단말(710)로부터 수신된 정보들을 바탕으로 상기 매크로 단말(710)이 펨토 기지국과 인접해 있는지 여부를 확인하고, 인접해 있다면 어떤 펨토 기지국과 인접해 있는지 확인한다. 상기 매크로 단말(710)이 특정 펨토 기지국(720)과 인접해 있는 경우, 상기 매크로 기지국(700)은 758단계에서 상기 특정 펨토 기지국(720)의 에지 밴드를 확인한다.
이후, 상기 매크로 기지국(700)은 760단계에서 상기 확인된 에지 밴드를 상기 매크로 단말(710)로 할당한 후, 762단계에서 상기 할당된 에지 밴드를 통해 상기 매크로 단말(710)과 데이터를 송수신한다.
한편, 상기 펨토 기지국들(720)은 자신에게 접속 중인 펨토 단말(730)이 존재하는 경우, 770단계에서 에지 밴드를 고려하여 해당 펨토 단말(730)에게 자원을 할당한 후, 772단계에서 상기 할당된 에지 밴드를 통해 상기 펨토 단말(730)과 데이터를 송수신한다. 여기서, 상기 펨토 기지국들(720)은 상기 펨토 단말(730)에 상기 에지 밴드를 제외한 주파수 대역만을 할당하거나 채널 상태가 좋아 낮은 전력으로 신호 송수신이 가능한 펨토 단말에 대해 상기 에지 밴드를 할당한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 펨토 기지국은 801단계에서 에지 밴드로 사용할 주파수 대역을 선택한다. 이때, 상기 각 펨토 기지국은 단일 반송파를 사용하는 경우에 상기 단일 반송파를 이루는 소정 수의 부 반송파(sub carrier)를 에지 밴드로 선택할 수 있으며, 다중 반송파를 사용하는 경우에는 소정 수의 반송파를 에지 밴드로 선택할 수 있다.
이후, 상기 펨토 기지국은 803단계에서 자신이 속한 매크로 기지국으로 상기 선택된 상기 선택된 에지 밴드에 대한 정보를 보고한 후, 805단계에서 상기 에지 밴드를 고려하여 자신에게 접속 중인 펨토 단말에게 자원을 할당한다. 여기서, 상 기 펨토 기지국은 상기 펨토 단말에 상기 에지 밴드를 제외한 주파수 대역만을 할당할 수도 있으며, 채널 상태가 좋지 않은 펨토 단말들에 대해서는 상기 에지 밴드를 제외한 주파수 대역만을 할당하고 채널 상태가 좋아 낮은 전력으로 신호 송수신이 가능한 펨토 단말에 대해서는 상기 에지 밴드를 할당할 수도 있다.
이후, 상기 펨토 기지국은 807단계에서 상기 할당된 에지 밴드를 통해 상기 펨토 단말과 데이터를 송수신하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 매크로 기지국은 901단계에서 펨토 기지국으로부터 에지 밴드에 대한 정보를 수신하고, 903단계에서 수신된 에지 밴드에 대한 정보를 펨토 기지국 별로 저장한다.
이후, 상기 매크로 기지국은 905단계에서 매크로 단말로부터 간섭 제어를 위한 정보가 수신되는지 검사한다. 상기 간섭 제어를 위한 정보가 수신될 시, 상기 매크로 기지국은 907단계에서 상기 수신된 정보를 분석하여 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해있는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 간섭 제어를 위한 정보는 매크로 단말이 각 기지국으로부터 수신한 신호의 SINR 혹은 상기 매크로 단말의 위치 혹은 영역 정보일 수 있다. 즉, 상기 매크로 기지국은 상기 매크로 단말로부터 펨토 기지국들에 대한 SINR이 수신될 시, 상기 SINR이 임계값 이상인지 검사하여 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해있는지 여부를 판단할 수 있으며, 상 기 매크로 단말로부터 위치 정보가 수신될 시, 상기 매크로 단말의 위치와 펨토 기지국의 거리가 임계값 이하인지 검사하여 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 상기 매크로 단말로부터 영역 정보가 수신될 시, 상기 매크로 기지국은 상기 영역이 펨토 기지국에 인접한 영역인지 검사하여 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해있는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 위치 정보를 이용할 경우, 상기 매크로 기지국은 각 펨토 기지국의 위치 정보를 미리 저장하고 있어야 하고, 상기 영역 정보를 이용할 경우 상기 매크로 기지국은 도 4에 도시된 바와 같이, 자신의 영역에 존재하는 펨토 기지국들을 인접한 펨토 기지국들을 그룹화하고 각 그룹이 차지하는 지리적인 영역에 대한 정보를 미리 저장하고 있어야 한다. 물론, 이때 각 그룹에 속한 펨토 기지국들은 서로 동일한 에지 밴드를 가질 것이다.
만일, 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해 있을 시, 상기 매크로 기지국은 909단계로 진행하여 상기 매크로 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하여 상기 매크로 단말에 할당하고 하기 911단계로 진행한다. 여기서, 상기 매크로 단말이 인접한 펨토 기지국이 복수 개 인 경우, 상기 매크로 기지국은 상기 SINR이 가장 크거나 거리가 가장 가까운 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 매크로 단말에 할당할 수도 있으며, 상기 인접한 복수 개의 펨토 기지국들의 에지 밴드들이 중첩되는 주파수 대역을 상기 매크로 단말에 할당할 수도 있다.
반면, 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해 있지 않을 시, 상기 매크로 기지국은 913단계로 진행하여 일반적인 방식에 따라 상기 매크로 단말에 주파수 대 역을 할당한다. 이후, 상기 매크로 기지국은 911단계에서 상기 할당된 에지 밴드 혹은 주파수 대역을 통해 상기 매크로 단말과 데이터 송수신을 수행하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 단말은 1001단계에서 자신의 서빙 기지국이 매크로 기지국인지 여부를 검사한다.
만일, 상기 서빙 기지국이 매크로 기지국일 시, 상기 단말은 1003단계에서 기 설정된 보고 주기가 되는지 검사한다. 상기 단말은 상기 기 설정된 보고 주기가 되지 않을 시 하기 1009단계로 진행하고, 상기 기 설정된 보고 주기가 될 시 1005단계에서 펨토 기지국과의 간섭 제어를 위한 정보를 측정한 후, 1007단계로 진행하여 상기 측정된 간섭 제어를 위한 정보를 상기 매크로 기지국으로 보고한다. 여기서, 상기 단말은 상기 간섭 제어를 위한 정보로 각 기지국으로부터 수신한 신호의 SINR 혹은 상기 단말 자신의 위치 혹은 영역 정보 등을 측정할 수 있다. 이때, 상기 단말은 상기 서빙 매크로 기지국으로부터 상기 매크로 기지국에 속한 펨토 셀들을 나타내는 펨토 기지국 후보 리스트를 미리 수신함으로써, 상기 후보 리스트에 포함된 펨토 기지국들에 대해 SINR을 주기적으로 측정하여 보고할 수 있다. 이때 상기 SINR 보고는 일반적으로 핸드오버를 위해서 수행되는 것으로서, 별도의 추가적인 측정이나 절차를 수행하지 않고, 상기 핸드오버를 위한 SINR 보고를 그대로 이용할 수 있다.
이후, 상기 단말은 1009단계에서 상기 서빙 기지국인 매크로 기지국으로부터 자원이 할당되는지 검사하고, 상기 자원이 할당되지 않을 시, 상기 1003단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행하며, 상기 자원이 할당될 시 1011단계에서 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 펨토 기지국과 데이터 송수신을 수행 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
반면, 상기 서빙 기지국이 매크로 기지국이 아닌 펨토 기지국일 시, 상기 단말은 1013단계에서 상기 펨토 기지국으로부터 자원이 할당되는지 검사하고 상기 자원이 할당될 시, 상기 1011단계에서 할당된 자원을 이용하여 상기 펨토 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 펨토 기지국은 듀플렉서(1100), 송신부(1110), 수신부(1120), 스케줄러(1130), 에지 밴드 선택 및 저장부(1140), 에지 밴드 보고부(1150)를 포함하여 구성된다.
상기 듀플렉서(1100)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 송신부(1110)로부터 제공받은 송신신호를 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터의 수신신호를 수신부(1120)로 제공한다.
상기 송신부(1110)는 스케줄러(1130)로부터 제공되는 전송 신호를 고주파 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(1100)로 제공하고, 상기 수신부(1120)는 상기 듀플렉서(1100)로부터 제공받은 수신신호를 기저대역 신호로 변환한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템에서 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 경우, 상기 송신부(1110)는 부호화기, OFDM 변조기, 디지털/아날로그 변환기 및 RF처리기를 포함하여 구성되며, 상기 수신부(1120)는 RF처리기, 아날로그/디지털 변환기, OFDM 복조기, 복호화기를 포함하여 구성된다.
상기 스케줄러(1130)는 펨토 단말들로 서비스를 제공하기 위한 스케쥴링을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 스케줄러(1130)는 상기 에지 밴드 선택 및 저장부(1140)에서 제공된 에지 밴드를 고려하여 상기 펨토 단말들에 대한 자원 할당을 수행한다. 즉, 상기 스케줄러(1130)는 상기 펨토 단말에 상기 에지 밴드를 제외한 주파수 대역만을 할당할 수도 있으며, 채널 상태가 좋지 않은 펨토 단말들에 대해서는 상기 에지 밴드를 제외한 주파수 대역만을 할당하고 채널 상태가 좋아 낮은 전력으로 신호 송수신이 가능한 펨토 단말에 대해서는 상기 에지 밴드를 할당할 수도 있다.
상기 에지 밴드 선택 및 저장부(1140)는 상기 펨토 기지국이 에지 밴드로 사용할 주파수 대역을 선택하여 저장한다. 이때, 상기 각 펨토 기지국은 단일 반송파를 사용하는 경우에 상기 단일 반송파를 이루는 소정 수의 부 반송파(sub carrier)를 에지 밴드로 선택할 수 있으며, 다중 반송파를 사용하는 경우에는 소정 수의 반 송파를 에지 밴드로 선택할 수 있다. 또한, 이때 상기 에지 밴드는 사업자 혹은 사용자에 의해 설정될 수도 있다.
상기 에지 밴드 보고부(1150)는 상기 에지 밴드 선택 및 저장부(1140)에서 선택된 에지 밴드에 대한 정보를 자신이 속한 매크로 기지국으로 보고한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 매크로 기지국은 듀플렉서(1200), 송신부(1210), 수신부(1220), 스케줄러(1230), 보고 정보 관리부(1240), 저장부(1250), 펨토 기지국 보고 수신부(1260)를 포함하여 구성되며, 상기 저장부(1250)는 에지 밴드 DB(1252)를 포함하여 구성된다.
상기 듀플렉서(1200)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 송신부(1210)로부터 제공받은 송신신호를 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터의 수신신호를 수신부(1220)로 제공한다.
상기 송신부(1210)는 스케줄러(1230)로부터 제공되는 전송 신호를 고주파 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(1200)로 제공하고, 상기 수신부(1220)는 상기 듀플렉서(1200)로부터 제공받은 수신신호를 기저대역 신호로 변환한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템에서 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 경우, 상기 송신부(1210)는 부호화기, OFDM 변조기, 디지털/아날로그 변환기 및 RF처리기를 포함하여 구성되며, 상기 수신부(1220) 는 RF처리기, 아날로그/디지털 변환기, OFDM 복조기, 복호화기를 포함하여 구성된다.
상기 스케줄러(1230)는 매크로 단말들로 서비스를 제공하기 위한 스케쥴링을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 스케줄러(1230)는 상기 보고 정보 관리부(1240)를 통해 수신된 정보들을 바탕으로 상기 매크로 단말들에 대한 자원 할당을 수행한다. 자세히 말해, 상기 스케줄러(1230)는 상기 보고 정보 관리부(1240)를 통해 매크로 단말로부터 간섭 제어를 위한 정보를 수신하여 상기 매크로 단말이 펨토 기지국에 인접해 있는지 여부를 확인하고, 펨토 기지국에 인접해 있을 시 상기 저장부(1250)를 통해 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하여 상기 에지 밴드를 상기 매크로 단말의 자원으로 할당한다.
상기 보고 정보 관리부(1240)는 상기 수신부(1220)를 통해 매크로 단말로부터 수신되는 메시지에서 간섭 제어를 위한 정보를 분석하여 상기 스케줄러(1230) 혹은 저장부(1250)로 제공한다. 여기서, 상기 간섭 제어를 위한 정보는 상기 매크로 단말이 각 기지국으로부터 수신한 신호의 SINR 혹은 상기 매크로 단말 자신의 위치 혹은 영역 정보일 수 있다.
상기 저장부(1250)는 상기 매크로 기지국의 전반적인 동작을 위한 프로그램 및 각종 데이터를 저장하며, 상기 에지 밴드 DB(1252)를 포함함으로써, 상기 매크로 기지국의 영역에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드를 저장한다. 이때, 상기 펨토 기지국들의 에지 밴드는 펨토 기지국 별로 서로 다른 주파수 대역일 수 있으며, 인접한 펨토 기지국들끼리 동일한 주파수 대역일 수 있다.
상기 펨토 기지국 보고 수신부(1260)는 상기 매크로 기지국의 영역에 속한 펨토 기지국들로부터 각 펨토 기지국의 에지 밴드에 대한 정보를 수신하여 상기 저장부(1250)로 제공한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 듀플렉서(1300), 송신부(1310), 수신부(1320), 보고 정보 관리부(1330), 보고 정보 측정부(1340), 자원할당 확인부(1350)를 포함하여 구성된다.
상기 듀플렉서(1300)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 송신부(1310)로부터 제공받은 송신신호를 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터의 수신신호를 수신부(1320)로 제공한다.
상기 송신부(1310)는 보고정보 관리부(1330)로부터 제공되는 전송 신호를 고주파 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(1300)로 제공하고, 상기 수신부(1320)는 상기 듀플렉서(1300)로부터 제공받은 수신신호를 기저대역 신호로 변환하여 보고 정보 측정부(1340) 혹은 자원 할당부(1350)로 제공한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템에서 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 경우, 상기 송신부(1310)는 부호화기, OFDM 변조기, 디지털/아날로그 변환기 및 RF처리기를 포함하여 구성되며, 상기 수신부(1320)는 RF처리기, 아날로그/디지털 변환기, OFDM 복조기, 복호화기를 포함하여 구성된다.
상기 보고 정보 관리부(1330)는 상기 단말의 서빙 기지국이 매크로 기지국인지 팸토 기지국인지 여부를 확인하고, 상기 서빙 기지국이 매크로 기지국일 경우, 기 설정된 주기마다 상기 보고 정보 측정부(1340)를 제어하여 간섭 제어를 위한 정보를 상기 매크로 기지국으로 보고하기 위한 기능을 제어한다.
상기 보고 정보 측정부(1340)는 상기 보고 정보 관리부(1330)의 제어에 따라 기 설정된 주기마다 펨토 기지국과의 간섭 제어를 위한 정보를 측정 및 수집하여 상기 보고 정보 관리부(1330)로 제공한다. 상기 보고 정보 측정부(1340)는 상기 간섭 제어를 위한 정보로 SINR을 측정할 수도 있고, 상기 단말 자신의 위치 정보를 수집할 수도 있다. 이때, 상기 보고 정보 측정부(1340)는 서빙 매크로 기지국으로부터 상기 서빙 매크로 기지국에 속한 펨토 셀들을 나타내는 펨토 기지국 후보 리스트를 미리 수신하여 저장함으로써, 상기 후보 리스트에 포함된 펨토 기지국들에 대해 SINR을 주기적으로 측정할 수 있다. 또한, 상기 보고 정보 측정부(1340)는 상기 GPS(Global Positioning System: 위성 위치 확인시스템) 수신기(미도시)를 통해 GPS 위성에서 송출된 전파를 수신하여 상기 단말의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 자원할당 확인부(1350)는 상기 수신부(1320)를 통해 수신된 MAP에서 상기 단말 자신에게 할당된 자원을 확인하고, 상기 할당된 자원을 통해 상기 서빙 매크로 기지국과 데이터 송수신을 수행하도록 한다.
상술한 설명에서는, 펨토 기지국이 자신의 에지 밴드를 설정하여 매크로 기지국에 알렸으나, 상기 매크로 기지국이 자신의 영역에 포함된 펨토 기지국들의 에 지 밴드를 설정하여 알릴 수도 있으며, 사업자에 의해 지정될 수도 있다.
또한, 상술한 본 발명은 종래의 FFR 방식과 함께 사용할 수 있을 것이다. 즉, 계층적 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 매크로 셀과 펨토 셀 간에는 본 발명에서 제시한 방식을 사용하며, 상기 매크로 셀 간에는 FFR 방식을 사용할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선통신 시스템에서 FFR 기법을 도시하는 도면,
도 2는 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 셀과 펨토 셀 간의 간섭 유형을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단일 반송파를 사용하는 경우에 주파수 대역 할당 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 다중 반송파를 사용하는 경우에 주파수 대역 할당 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 하나의 매크로 셀에 속한 다수의 펨토 셀을 위한 주파수 대역 할당 구조를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 하나의 매크로 셀에 속한 다수의 펨토 셀을 위한 주파수 대역 할당 구조를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 주파수 대역 할당을 위한 신호 흐름을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 매크로 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 계층적 구조의 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (6)

  1. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 매크로 기지국의 방법에 있어서,
    상기 매크로 기지국의 영역 내에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드(edge-band)를 저장하는 과정과,
    상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 상기 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재하는지 검사하는 과정과,
    상기 단말이 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재할 시, 상기 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 단말로 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 펨토 기지국의 방법에 있어서,
    사용 가능한 전체 주파수 대역에서 상기 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하는 과정과,
    상기 에지 밴드에 대한 사용을 제한하여 상기 펨토 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말에 대한 자원을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 단말의 방법에 있어서,
    기 설정된 주기마다 상기 단말이 펨토 기지국의 인접 영역에 존재하는지 여부를 나타내는 정보를 측정 및 수집하는 과정과,
    상기 측정 및 수집된 정보를 매크로 기지국으로 보고하는 과정과,
    상기 매크로 기지국으로부터 자원을 할당받는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 매크로 기지국의 장치에 있어서,
    상기 매크로 기지국의 영역 내에 속한 펨토 기지국들의 에지 밴드(edge-band)를 저장하는 저장부와,
    상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 상기 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재하는지 검사하고, 상기 단말이 펨토 기지국에 인접한 영역에 존재할 시, 상기 단말이 인접한 펨토 기지국의 에지 밴드를 상기 단말로 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 펨토 기지국의 장치에 있어서,
    사용 가능한 전체 주파수 대역에서 상기 펨토 기지국의 에지 밴드를 확인하는 에지 밴드 관리부와,
    상기 에지 밴드에 대한 사용을 제한하여 상기 펨토 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말에 대한 자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 계층적 셀 구조를 갖는 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 단말의 장치에 있어서,
    기 설정된 주기마다 상기 단말이 펨토 기지국의 인접 영역에 존재하는지 여부를 나타내는 정보를 측정 및 수집하는 정보 측정부와,
    상기 측정 및 수집된 정보를 매크로 기지국으로 보고하는 보고부와,
    상기 매크로 기지국으로부터 할당되는 자원을 확인하는 할당 자원 확인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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