KR20100061046A - 소형 기지국의 주파수 선택 장치 및 방법 - Google Patents

소형 기지국의 주파수 선택 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 동적 주파수 할당 장치 및 방법에 관한 것으로서, 시스템 FA(Frequency Assignment)들에 대해, 복수의 매크로 기지국으로부터 각각 수신신호세기(Received Signal Strength Indication: 이하 'RSSI'라 함)를 측정하여, 매크로 기지국에 대한 간섭의 영향이 가장 작은 FA를 가용 FA셋으로 설정하고, 유효 FA 세트에 대해, 인접 기지국으로부터 수신한 전력, 간섭전력 및 노이즈 전력의 합이 최소가 되도록 하는 FA를 초기 주파수로 설정함으로써, 옥외 기지국에 대한 영향을 최소화하면서 옥내 기지국 환경에 적응적이며 시스템 용량을 최대화할 수 있는 이점이 있다.
소형 기지국, 주파수 할당, FA, 수신 전력

Description

소형 기지국의 주파수 선택 장치 및 방법{METHOD FOR SELECTING FREQUENCY ALLOCATION OF FEMTO BASE STATION}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 소형 기지국에서 매크로 셀에 대한 영향을 최소화시키고, 소형 기지국 용량을 최대화할 수 있는 주파수를 자동으로 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 광대역 무선통신 시스템에서는 매크로(Macro) 기지국을 보완하기 위해 소형 기지국을 증설하는 방안을 고려하고 있다. 상기 소형 기지국은 매크로 기지국의 서비스 영역이 아니거나 신호가 미약하여 서비스 질이 취약한 지역에 설치하는 홈(Home) 또는 SOHO(Small Office Home Office)용 기지국으로, 홈 또는 오피스(Office)용 기지국과 기업(Enterprise)용 기지국으로 분류된다. 상기 소형 기지국은 상기 매크로 기지국과 같이 단말에게 휴대인터넷 서비스를 제공하며, 다만, 홈 또는 SOHO 등 소규모 실내에 최적화된 저출력과 소용량 및 저렴한 가격 등의 특징을 가진다.
상기 소형 기지국의 저출력, 소용량 및 저렴한 가격 등의 특징으로, 설치되는 소형기지국의 수가 기하급수적으로 증가할 것으로 예상된다. 이에 따라, 소형 기지국의 빈번한 설치 및 제거에 적합한 지속적인 망 최적화가 필요하게 되었고, 이는 곧 네트워크 설치비용 감소를 위한 기지국 자동 설치(automatic installation) 기능 및 주변 소형 기지국들의 형상 변경을 판독하고 적응할 수 있는 기능을 요구한다. 이를 위해, 현재 차세대이동통신 표준에서는 자동 구성(Self Organization Network또는 Self Configurable Network)으로 명명하여 표준화가 진행중이다.
여기서, 상기 기지국 자동 설치 및 자동 망 최적화 기능을 가지는 소형 기지국은 초기 설치시 혹은 운용 중에 주변 무선 환경에 적응적으로 동작하도록, 설치 환경에 따라 적응적으로 사용 FA(Frequency Allocation), 송신전력(Tx Power), 셀 아이디(Cell ID) 등을 결정하여 단말에게 서비스를 제공해야 한다.
이러한 소형 기지국은 매크로 기지국과 동일한 시스템 규격으로 운용될 수 있기 때문에, 가급적이면 매크로 셀에 영향을 주지 않거나, 최소화해야 한다. 이 조건이 만족되지 않고서 많은 소형 기지국이 설치될 경우, 소형 기지국으로 인해 발생하는 간섭의 영향으로 매크로 기지국이 정상적으로 동작하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 소형기지국의 용량을 최대화하면서, 매크로 셀에 대한 영향을 최소화하도록 FA를 자동으로 선택하는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 설치시 또는 운용중에 매크로 셀에 대한 간섭을 감소시킬 수 있는 소형 기지국의 FA 선택 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 운용중에 소형 기지국의 전체 용량을 최대화할 수 있도록 자동적으로 FA를 선택하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 유효 주파수를 설정하는 방법으로서,
시스템 FA(Frequency Assignment)들에 대해, 복수의 매크로 기지국으로부터 각각 수신신호세기(Received Signal Strength Indication : 이하 'RSSI'라 함)를 측정하는 단계, 시스템 FA 각각에 대해 최대 RSSI를 가지는 매크로 BS를 선택하는 단계와, 상기 선택된 매크로 BS의 RSSI을 소정의 제1 값과 비교하여, 유효 FA세트를 결정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
여기서, 상기 유효 FA 세트 결정단계는 상기 선택된 매크로 BS의 RSSI가 소정값보다 작을 경우, 해당 매크로 BS의 FA를 유효 FA 세트로 설정하는 것을 포함한다.
또한, 상기 유효 FA 세트 결정단계는, 상기 선택된 매크로 BS의 RSSI가 소정값보다 클 경우, 모든 시스템 FA 중에 매크로 BS의 RSSI가 최소인 FA를 유효 FA세트에 포함한다.
그리고, RSSI가 최소인 FA와의 차이값이 소정의 제2 값보다 작은 조건을 만족하는 매크로 BS의 FA를 유효 FA에 포함시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 측면에 의하면, 무선통신 시스템에서 소형 기지국 설치시 초기 주파수를 선택하는 방법으로서, 유효 FA 세트에 대해, 인접 기지국으로부터 수신한 전력, 간섭전력 및 노이즈 전력의 합이 최소가 되도록 하는 FA를 초기 주파수로 선택하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 제3 측면에 의하면, 무선통신 시스템에서 소형 기지국 운용시 사용 주파수를 변경하는 방법으로서, 유효 FA 세트 중 인접 기지국으로부터 수신한 전력, 간섭전력 및 노이즈 전력의 합이 최소가 되도록 하는 FA를 사용 주파수로 선택하는 방법을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 옥내에 소형 기지국 설치 및 운용 시, 옥내외 기지국의 동일 주파수 간섭이 가장 작도록 주파수를 할당함으로써, 옥외 기지국에 대한 영향을 최소화하면서 옥내 기지국 환경에 적응적이며 시스템 용량을 최대화할 수 있는 이점이 있다.
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 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 복수의 FA를 이용하여 단말과 통신하는 매크로 기지국이 존재하는 통신 시스템에서 소형 기지국의 주파수를 동적으로 할당하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 기지국과 소형 기지국이 공존하는통신 시스템에서 복수의 매크로 기지국(100, 120, 200, 220) 및 단말(300, 320), 소형 기지국(400)으로 구성된 네트워크를 개략적으로 도시한 도이다.
매크로 기지국들(100, 120, 200,220)은 단말의 동기 설정 및 통신 수행을 위해 필요한 정보를 프리앰블에 포함시켜 주기적으로 송신한다.
소형 기지국(400)은 가정 내 설치되어 전원 온(ON)이 되면, 자동으로 네트워크 관리 시스템(Network Management System: NMS)으로부터 IP(Internet Protocol) 설정 및 인증, 등록, 이미지 다운로드 등의 시스템 초기 설정에 필요한 정보를 수신한다. 또한, 소형 기지국(400)은 사용 FA를 선택해야 하는데, FA를 선택하는 단계에 대한 상세설명은 도 2를 참조한다.
도 1을 참조하면, 소형 기지국 설치시 매크로 셀 영역 내 단말 MS11과 MS22에 간섭 영향을 줄 수 있다. 설명의 편의를 위해, 본 발명은 매크로 기지국이 4개, 단말이 2개, 사용 FA가 2개인 경우를 가정하고 있으나, 이는 예시에 불과하며, 매크로 기지국의 수, 펨토 기지국의 수, 단말의 수 및 사용 FA의 수는 더 확장 가능하다.
매크로 기지국 m11, m12(100, 120)은 단말 MS11(300)과 FA1을 이용하여 통신을 수행하고, 매크로 기지국 m21, m22(200, 220)는 단말 MS22(320)과 FA2를 이용하여 통신을 수행하는 상태에서, 소형 기지국(130)은 초기 설치시 또는 동작 중에 FA1 혹은 FA2 2개 중 1개를 선택하여야 한다. 도 1에서, Pmxx는 mxx기지국으로부터 수신되는 수신 전력을 나타낸다.
본 발명에서 매크로 셀에 대한 간섭을 최소화할 수 있는 기본 원리는 다음과 같다.
매크로 기지국(100)이 FA1을 이용하여 단말MS11(120)과 통신할 때, 매크로 기지국(100)의 서비스 영역 내에 존재하는 단말 MS11(12)에 대한 소형 기지국 설치 전/후의 수신 SINR은 다음과 같다. 하기 수학식 1은 소형 기지국 설치전의 수신 SINR을 나타내고, 하기 수학식 2는 소형 기지국 설치후의 수신 SINR을 나타낸다. 여기서, 소형 기지국이 FA1을 사용하는 경우를 가정한 것으로, 만약 소형 기지국이 FA2를 이용할 경우에는 FA1을 이용하여 통신을 수행하는 단말 MS11(12)에는 간섭을 주지 않기 때문에, 소형 기지국 설치 전/후의 수신 SINR에는 영향을 주지 않는다.
[수학식 1]
Figure 112008082425991-PAT00001
[수학식 2]
Figure 112008082425991-PAT00002
여기서, Pm11은 FA1을 이용하는 매크로 기지국 m11(100)으로부터 단말에 수신되는 수신전력, Pm12은 FA1을 이용하는 매크로 기지국 m12(110)으로부터 단말에 수신되는 수신전력, Pf11은 소형 기지국(130)이 FA1을 이용할 경우 단말에 수신되는 간섭전력, N은 열잡음(thermal noise)전력을 나타낸다.
소형 기지국의 설치로 인한 간섭 영향을 설치 전/후의 SINR 비율로 정의하면 하기 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure 112008082425991-PAT00003
따라서, 매크로(macro) 셀로의 간섭을 최소화하기 위해서 즉, 매크로 단말의 SINR 손실을 최소화 하기 위해서는 하기 수학식 4를 최소화 하도록 소형 기지국의 FA를 선택하여야 한다.
[수학식 4]
Figure 112008082425991-PAT00004
결론적으로, 도 1의 환경에서 매크로 셀로의 간섭을 최소화시키기 위해, 소형 기지국이 사용해야 할 FA는 다음 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure 112008082425991-PAT00005
상기 수학식 5에서, Pm12+N은 FA1에서 소형 기지국으로부터의 수신 전력을 제외한 NI(Noise and Interference) 전력을 나타내고, Pm22+N은 FA2에서 소형 기지국으로부터의 수신 전력을 제외한 NI(Noise and Interference) 전력을 나타낸다.
소형 기지국으로부터의 수신 전력을 제외한 NI 전력은 소형 기지국 설치/전 후에 거의 동일한 값을 값을 가지므로, Pf를 최소가 되는 FA를 선택할 경우, 매크로 셀로의 간섭이 최소화될 수 있다. 즉, 각 FA별로 소형 기지국으로부터의 수신전력이 최소가 되기 위해서는, 소형 기지국과 가장 거리가 먼 매크로 셀의 FA를 소형 기지국의 FA로 사용하면 된다.
특히, 동일 FA를 사용하는 다수의 매크로 셀이 존재할 경우, 수신신호 전력이 가장 큰 매크로 기지국을 선택하면, 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국 중 소형 기지국에 가장 가까운 매크로 기지국을 선택할 수 있다. 그리고, 선택된 매크로 기 지국들 중 가장 수신신호 전력이 작은 매크로 기지국의 FA를 이용할 경우, 소형 기지국과 가장 거리가 먼 매크로 기지국의 FA를 이용하게 되므로, 매크로 셀에 대한 간섭이 최소가 되는 FA를 선택할 수 있다.
한편, 본 발명에서 소형기지국의 용량을 최대화시키는 기본 원리는 다음과 같다. N개의 소형 기지국 전체의 용량은 각 소형 기지국의 평균 용량의 합으로 나타낼 수 있다. 이 경우 다음 수학식 6과 같이 표현 가능하다.
[수학식 6]
Figure 112008082425991-PAT00006
위에서 Tavg,n은 n번째 소형 기지국 의 평균용량으로 다음 수학식 7로 표현 가능하다. 각 지점의 용량 (throughput)은 SINR의 함수이다.
[수학식 7]
Figure 112008082425991-PAT00007
위 수식에서 Prx,n(x,y)는 단말이 (x,y)위치에서 n번째 소형 기지국으로부터 수신하는 수신전력, Im(x,y)는 단말이 (x,y)위치에서 수신되는 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로기지국으로부터의 수신전력의 합을 나타낸다. gl,m은 n번째 소형 기지국과 m번째 FA가 동일 FA인 경우 1, 그렇지 않은 경우 0을 나타내는 indicator function으로 다음 수학식 8과 같이 같다.
[수학식 8]
Figure 112008082425991-PAT00008
그러므로, 다수의 소형기지국의 용량을 최대화 시키기 위한 FA 셋은 다음 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
Figure 112008082425991-PAT00009
위 수학식 9의 함수 내 분모인 NI 전력은 셀 내에서 매우 동일한 값을 갖는다. 이는, 쉐도잉(shadowing) 효과를 제거한 경우 유효하다. 따라서, 이를 소형 기지국이 직접 주변 기지국으로부터 수신하는 신호의 합으로 대치 가능하다. 이 경우 NI 전력은 위치 (x,y)에 따라 변하는 값이 아닌 n번째 소형 기지국 셀 내에서 상수로 상기 수학식 9를 최대화 시키는 FA 집합(set)은 변화가 없어 이를 다음 수학식 10과 같이 변형 가능하다.
[수학식 10]
Figure 112008082425991-PAT00010
상기 수학식 10에서 Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 l번째 소형 기지국의 신호를 측정한 RSSI를 나타낸다. 적분(integral) 부분은 셀 영역 크기에 관계없이 일정한 값 (상수)을 가지므로, 다음 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112008082425991-PAT00011
결론적으로 상기 수학식 11을 만족하는 FA를 선택하면, 소형 기지국의 용량을 최대화하는 FA를 선택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 소형 기지국에서 FA를 선택하는 절차를 도시한 도이다.
복수의 매크로 기지국들은 복수의 FA를 이용하여 단말과 통신을 수행하고 있는 상태에서, 소형 기지국(130)이 새로 설치될 때, 소형 기지국은 다음과 같이 가용 FA 셋을 결정한 후, 초기 FA를 선택하는 단계와, 운용 중 FA를 튜닝하는 단계에서 사용 FA를 선택할 수 있다.
도 2를 참조하면, 먼저 소형 기지국(130)은 NMS(Network Management System)으로부터 수신한 시스템 FA 셋(set) 중에서 소형 기지국이 이용할 수 있는 FA의 집합인 가용 FA 셋을 결정한다(S200).
그 후, 소형 기지국(130)은 가용 FA 셋 중에서 매크로 셀에 대한 영향을 최 소화하면서 실내 용량을 최대화할 수 있는 초기 FA를 선택한다(S210).
또한, 소형기지국의 운용 중, 가용 FA셋에서 주기적으로 매크로 셀에 대한 영향을 최소화하면서 실내 용량을 최대화할 수 있는 FA를 탐색하여, 사용 FA를 변경할 수 있다(S220).
가용 FA 선택 방법은 이하 도 3를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 소형 기지국에서 가용 FA셋을 결정하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 3를 참조하면, 먼저 소형 기지국의 전원이 온이 될 때, 상기 소형 기지국은 매크로 기지국들로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 모든 FA(Frequency Assignment) 각각에 대한 RSSI를 측정한다(S301).
그리고, 상기 소형 기지국은 시스템 FA 중 각 FA별로, 최대 매크로 BS의 RSSI값을 구한다(S302). 이는 각 FA별로 소형 기지국이 가장 큰 간섭을 주게 될 매크로 BS를 선택하기 위함이다.
이후, 상기 소형 기지국은 각 FA마다 RSSI의 최대값을 기설정된 문턱값(ThFA,min)과 비교한다(S303). 여기서 문턱값은 소형 기지국이 해당 매크로 기지국의 주파수를 이용하더라도 매크로 셀에 대한 간섭 영향을 무시할 수 있는 값으로, 시스템에서 미리 설정되고, 경우에 따라 변경이 가능하다.
그리고, 상기 소형 기지국은 상기 비교결과, RSSI가 문턱값(ThFA,min)보다 작은 FA가 존재하는지 여부를 판단하고(S304), RSSI가 문턱값(ThFA,min)보다 작은 모든 FA를 가용 FA 셋에 포함시킨다.(S305). 이와 같이, 가용 FA 셋을 결정한다.
그러나, RSSI가 문턱값(ThFA,min)보다 작은 FA가 존재하지 않을 경우, 상기 소형 기지국은 각 FA별로 최대 RSSI를 서로 비교하여 최소 RSSI를 갖는 FA를 가용 FA셋에 포함시킨다(S306).
그 후, 상기 소형 기지국은 상기 최소 RSSI를 갖는 FA의 RSSI와 다른 FA의 최대 RSSI의 차이값이 임계값(ThFA,dif) 보다 작은 모든 FA를 가용 FA 셋에 포함시킨 후(S307), 소형 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
다음으로, 도 2의 Step 2(초기 FA 결정 방법)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 3과 같이 가용 FA셋을 결정한 후, 소형 기지국은 단말이 보고한 매크로 기지국의 RSSI를 이용하여 소형 기지국의 쉐도우 인자를 제거한다. 동작 중인 소형 기지국의 경우, 단말에게 측정/보고를 요구할 수 있으나, 새로 파워 온 한 소형 기지국은 측정/보고를 요구할 단말이 없으므로, 상기 수학식 11은 다음 수학식 12와 같이 변형된다. 다음 식에서 k번째 초기 FA를 선택하여야 하고, 나머지 소형기지국의 경우 운용 중이므로, 사용하는 FA를 변경할 수 없다. k번째 소형 기지국의 가용 FA 셋을 Fa,k로 표현한다. 그러면, k 번째 소형 기지국의 초기 FA 는 다음과 같이 결정된다.
[수학식 12]
Figure 112008082425991-PAT00012
위 수학식 12에서 sn은 n번째 소형 기지국의 수신 쉐도잉 팩터(shadowing factor)를 나타낸다. 운용 중인 소형 기지국에 대해서는 이미 추정된 쉐도잉 팩터(shadowing factor)를 사용하지만, 지금 파워온(power on)하는 k번째 소형 기지국에 대해서는 정보가 없으므로, 1을 사용한다. 즉 이를 다음 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112008082425991-PAT00013
다음으로, 도 2의 Step 3(운용 중 FA 결정 방법)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
기본 아이디어는 step 2와 마찬가지로 상기 수학식 11을 기본으로 하고 있다. 그러나, 본 단계의 step 2와의 차이점은 다음 2가지가 있다.
- Step 2에서는 k-번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor) 값이 존재하지 않아 1을 사용하였으나, 본 단계에서는 추정된 k-번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)를 사용한다.
- step 2는 k-번째 소형 기지국의 FA만을 변화시키면서 수학식 11을 최적화 하나, 본 단계에서는 모든 N개의 FA를 변화시키면서 수학식 11을 최적화 한다.
다시 말하면, N 개의 소형 기지국 모두 가용 FA 셋 안에 2개의 FA를 갖는 경우 step 2에서는 2개의 FA 경우에 대해 수학식 11의 summation을 계산하나, 본 step 3에서는 2^N 의 경우에 대해 수학식 11의 summation을 계산한다. 복잡도를 줄이기 위해 Tabu's search와 같은 heuristic 알고리즘을 사용할 수 있다.
위 2가지 사항을 반영하여 식으로 나타내면 다음 수학식 14와 같다.
[수학식 14]
Figure 112008082425991-PAT00014
위에서 {f}는 N개의 소형 기지국 가 사용할 수 있는 FA의 집합 (FA sequence)을 나타낸다. 그리고, {Fa,k} 는 N 개의 소형 기지국의 AvailableFASet의 집합을 의미한다.
즉, 새로 설치된 소형 기지국과 기존 망 내 소형 기지국들을 운용하는 도중, 해당 소형 기지국들의 FA별 수신 전력을 바탕으로 동일 FA간 수신 전력의 합이 최소가 되도록, 즉 동일 FA간 간섭이 작도록 소형 기지국들(408, 409)의 FA를 변경할 수 있다. 이로써, 옥내 기지국의 용량이 최대가 되도록 주파수를 할당할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 소형 기지국은 RF(Radio Frequency)수신기(402), OFDM복조기(404), 부반송파디매핑기(406), 심벌복조기(408), 복호화기(410), 신호세기측정기(412), 제어부(414), 유선통신기(416)를 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 RF수신기(402)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(404)는 상기 RF수신기(402)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(406)는 주파수 영역에 매핑된 복소심벌을 처리 단위로 분류하여 추출한다. 상기 심벌복조기(408)는 복소심벌들을 복조하여 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(410)는 상기 비트열을 채널 복호화(channel decoding)하여 정보 비트열을 복원한다.
상기 신호세기측정기(412)는 다른 기지국들 및 단말들로부터의 수신 신호 세기를 측정한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 신호세기측정기(312)는 다른 기지국들(매크로 기지국 및 소형 기지국)에 의해 송신되는 프리앰블 신호에 대해, FA 별 RSSI를 측정한다.
상기 제어부(414)는 상기 소형 기지국의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들 어, 상기 제어부(414)는 네트워크 관리 시스템(NMS)으로부터의 명령에 따라 최적화 절차를 수행하도록 제어한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어부(414)는 도 2와 같은 절차를 통해 FA를 최적화한다.
우선, 초기화(파워 온)시, 상기 제어부(414)는 각 FA별 최대 RSSI를 선택하고, 상기 선택된 최대 RSSI 각각을 기준값과 비교하여, 기준값보다 작은 RSSI에 대응하는 적어도 하나의 FA를 가지고 가용 FA 셋을 구성한다. 그리고 상기 제어부(414)는 상기 가용 FA 셋에 속한 FA들을 가지고 수학식 12를 수행하여, 모든 소형 셀들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 결정한다. 그리고 이렇게 결정된 FA를 가지고 통신을 시작한다. 이후, 운용중에 상기 제어부(414)는 이벤트 혹은 주기적으로 FA를 최적화한다. 즉, 상기 제어부(414)는 모든 소형 셀들의 가용 FA 셋들에 속하는 모든 FA들을 가지고 수학식 14를 수행하여, 모든 소형 셀들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 선택한다.
상기 유선통신기(416)는 유선망을 통해 연결된 망 객체(network entity)들과의 통신을 위한 인터페이스를 제공한다. 예를 들어, 상기 유선통신기(416)는 네트워크 관리 시스템(NMS)으로부터 수신되는 최적화 수행에 필요한 정보(다른 기지국들의 정보)를 상기 제어부(414)에게 제공한다. 또한, 상기 유선통신기(416)는 상기 제어부(414)로부터 제공되는 최적화 결과 정보를 상기 네트워크 관리 시스템으로 송신할 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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 옥내 환경에 설치된 소형 기지국 망 구성을 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라, 소형 기지국에서 FA를 선택하는 단계를 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 기지국에서 가용 FA 셋 결정과정을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (11)

  1. 무선통신 시스템에서 소형 기지국의 유효 주파수를 설정하는 방법으로서,
    시스템 FA(Frequency Assignment)들에 대해, 복수의 매크로 기지국으로부터 각각 수신신호세기(Received Signal Strength Indication: 이하 'RSSI'라 함)를 측정하는 단계;
    시스템 FA 각각에 대해 최대 RSSI를 가지는 매크로 기지국을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 매크로 기지국의 RSSI을 소정의 제1 값과 비교하여, 가용 FA 집합을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가용 FA 집합 결정단계는,
    상기 선택된 매크로 BS의 RSSI가 소정값보다 작을 경우, 해당 매크로 BS의 FA를 가용 FA 집합에 포함시키는 것을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가용 FA 집합 결정단계는,
    모든 매크로 기지국들의 RSSI가 소정값보다 클 경우, 측정된 RSSI들 중 최소값에 대응되는 FA를 가용 FA세트에 포함시키는 단계를 포함하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가용 FA 집합 결정단계는,
    상기 가용 FA 집합에 포함된 FA의 최대 RSSI와 다른 FA의 최대 RSSI의 차이값이 소정의 제2 값보다 작은 조건을 만족하는 FA를 상기 가용 FA 집합에 포함시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 무선통신 시스템에서 소형 기지국 설치시 초기 주파수를 선택하는 방법으로서,
    가용 FA 집합에 대해, 인접 기지국으로부터 수신한 전력, 간섭전력 및 노이즈 전력의 합이 최소가 되도록 하기 수학식을 만족하는 FA를 초기 주파수로 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
    Figure 112008082425991-PAT00015
    여기서, Fa,k는 가용 FA 집합을 나타내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)을 나타내고, k번째 소형 기지국에 대한 쉐도잉 팩터(sk)는 '1'로 설정됨.
  6. 무선통신 시스템에서 소형 기지국 운용시 사용 주파수를 변경하는 방법으로서,
    가용 FA집합에 대해, 인접 기지국으로부터 수신한 전력, 간섭전력 및 노이즈 전력의 합이 최소가 되도록 하기 수학식을 만족하는 FA를 사용 주파수로 선택하는, 방법.
    Figure 112008082425991-PAT00016
    여기서, {f}는 N개의 소형 기지국들이 사용할 수 있는 FA들의 집합을 나태내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소 형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)를 나타냄.
  7. 소형 기지국에서 FA(frequency allocation)을 최적화하기 위한 방법에 있어서,
    초기화 시, 모든 FA에 대해 주변 매크로 기지국들로부터의 수신전력(RSSI)을 측정하고, 각 FA마다 최대 RSSI를 선택하며, 상기 선택된 RSSI들 각각과 기준값을 비교하여, 기준값보다 작은 FA들을 가용 FA집합으로 구성하는 과정과,
    상기 가용 FA집합에 속한 FA들 각각에 대해, 하기 수식과 같은 연산을 수행하여, 모든 소형 기지국들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 결정하는 과정과,
    Figure 112008082425991-PAT00017
    여기서, Fa,k는 가용 FA 집합을 나타내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지 국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)을 나타내고, k번째 소형 기지국에 대한 쉐도잉 팩터(sk)는 '1'로 설정되며,
    상기 결정된 FA를 가지고 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    운용 중, 주변 소형 기지국들의 가용 FA 집합들에 속한 FA들 각각에 대해, 하기 수식과 같은 연산을 수행하여, 모든 소형 기지국들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 결정하는 과정과,
    Figure 112008082425991-PAT00018
    여기서, {f}는 N개의 소형 기지국들이 사용할 수 있는 FA들의 집합을 나태내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소 형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)을 나타내며,
    상기 결정된 FA로 천이하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 소형 기지국에서 FA(frequency allocation)을 최적화하기 위한 장치에 있어서,
    주변 매크로 기지국 및 주변 소형 기지국의 수신전력(RSSI)를 측정하는 수신세기 측정기와,
    초기화 시, 주변 매크로 기지국들로부터의 수신전력(RSSI) 중 각 FA마다 최대 RSSI를 선택하며, 상기 선택된 RSSI들 각각과 기준값을 비교하여, 기준값보다 작은 FA들을 가용 FA집합으로 구성하며, 상기 가용 FA 집합 중 하나를 초기 FA로 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 가용 FA집합에 속한 FA들 각각에 대해, 하기 수식과 같은 연산을 수행하여, 모든 소형 기지국들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 결정하는 것을 특징 으로 하는 장치.
    Figure 112008082425991-PAT00019
    여기서, Fa,k는 가용 FA 집합을 나타내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)을 나타내고, k번째 소형 기지국에 대한 쉐도잉 팩터(sk)는 '1'로 설정됨.
  11. 제9항에 있어서,
    운용 중, 주변 소형 기지국들의 가용 FA 집합들에 속한 FA들 각각에 대해, 하기 수식과 같은 연산을 수행하여, 모든 소형 기지국들의 용량을 최대로 하는 하나의 FA를 결정하고, 상기 결정된 FA로 천이하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008082425991-PAT00020
    여기서, {f}는 N개의 소형 기지국들이 사용할 수 있는 FA들의 집합을 나태내고, n,k,l은 소형 기지국의 인덱스를 나타내며, gn,l은 n번째 소형 기지국과 l번째 소형 기지국이 동일 FA를 사용하는지 여부를 나타는 인덱스이며, Prx,n,l은 n번째 소형 기지국에서 측정된 l번째 소형 기지국 신호의 RSSI를 나타내고, Im,n은 n번째 소형 기지국과 동일 FA를 사용하는 매크로 기지국으로부터의 수신전력을 합을 나타내고, N은 열잡음 전력을 나타내며, sn는 n번째 소형 기지국의 쉐도잉 팩터(shadowing factor)을 나타냄.
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