KR20100113137A

KR20100113137A - 셀의 세트를 포함하는 셀룰러 네트워크에서 무선 주파수 스펙트럼으로부터의 대역폭 할당 방법

Info

Publication number: KR20100113137A
Application number: KR1020107018874A
Authority: KR
Inventors: 지펭 타오; 쿤 후 테오; 유-정 창; 수에홍 마오
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-10-20
Also published as: CN101940019A; JP2010541300A; WO2009099076A1; EP2248367A1

Abstract

본 방법은 셀의 세트를 포함하는 셀룰러 네트워크에서 무선 주파수 스펙트럼으로부터 대역폭을 할당한다. 각 셀은 셀 내의 이동국의 세트에 서비스하는 기지국을 포함한다. 각 기지국 주위의 에리어(area)는 중앙 영역 및 경계 영역으로 분할된다. 각 기지국에서, 셀간 간섭 조정(ICIC) 프로토콜에 따라, 중앙 영역 내에서 사용하기 위한 대역폭이 예약되고, ICIC 프로토콜 및 기지국 협력(BSC) 프로토콜에 따라, 경계 영역 내에서 사용하기 위한 대역폭이 예약된다. 그 후 대역폭 예약에 따라, 중앙 영역 및 경계 영역에서 이동국이 기지국과 통신할 때, 대역폭이 이동국에 할당된다.

Description

셀의 세트를 포함하는 셀룰러 네트워크에서 무선 주파수 스펙트럼으로부터의 대역폭 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING BANDWIDTH FROM RADIO FREQUENCY SPECTRUM IN CELLULAR NETWORK INCLUDING SET OF CELLS}

본 발명은 일반적으로 무선 셀룰러 네트워크에서의 동적 무선 리소스 할당에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 셀간 간섭(inter-cell interference)을 감소시키는 것에 관한 것이다.

OFDMA

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)는, 다수의 무선 네트워크, 예컨대 공지의 IEEE 802.11a/g 및 IEEE 802.16/16e 표준에 따라 설계된 네트워크의 물리층(PHY)에서 사용되는 변조 기술이다. 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)은 OFDM에 근거하는 다중 접속 프로토콜이다. OFDMA에서는, 송수신기가 동시에 통신할 수 있도록, 직교 톤(orthogonal tone)(서브채널 또는 주파수)의 별개의 세트 및 타임 슬롯이 기지국(BS)에 의해 복수의 송수신기 또는 이동국(MS)에 할당된다. OFDMA는, 무선 리소스 할당에서의 그 효율성 및 가변성에 기인하여, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 및 IEEE 802.16m 표준에 근거하여 네트워크화된 것 등의 다수의 차세대 셀룰러 네트워크에서 폭넓게 채용된다.

OFDMA 리소스 할당

무선 주파수(RF)는 주파수 대역 내의 전파의 진폭, 주파수 및 위상의 조합을 변동시키는 것에 따라 정보를 반송할 수 있다. 무선 스펙트럼의 사용은 많은 정부기관에 의해 주파수 할당을 통하여 규제된다.

여기서 사용 및 정의된 바와 같이, 대역폭(bandwidth)은 무선 주파수 스펙트럼의 일부를 의미한다. 예컨대, IEEE 802.11a는, 8개의 중복되지 않는 채널을 제공하는, 5GHz의 U-NII 주파수 대역의 대역폭을 사용하고, 802.g는 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 대역의 대역폭을 사용하지만, 802.11a와 동일한 OFDM 기반의 전송 방식을 사용한다. IEEE 802.16a는 802.16으로 개정되었고, 멀티포인트 통신에 대하여 2~11GHz 대역의 대역폭을 사용하며, 802.16e는 확대·축소 가능(scalable)한 OFDMA 데이터를 사용하고, 최대 2048개의 서브캐리어로 1.25MHz와 20MHz 사이의 채널 대역폭을 지원하며, 802.16m은 20MHz 이상의 RF 대역폭에서 동작할 것으로 예상된다.

대역폭 및 시간은 무선 통신에서 2개의 부족한 리소스이며, 따라서 효율적인 할당 방법이 필요하다. 무선 애플리케이션 및 가입자 송수신기, 즉 이동국(MS)의 급속한 성장은, 네트워크 용량을 증가시키고 배치 비용을 삭감할 수 있는 양호한 무선 리소스 관리(RRM) 방법을 요구한다. 그 결과, OFDMA를 위한 효율적인 무선 리소스 할당 프로토콜을 개발하는 것이 무선 통신에 대해 매우 중요하다.

기본적인 과제는 넓은 지리적 영역에서 다수의 송수신기(사용자, 노드, 또는 단말로도 알려져 있음)에 대하여 한정된 이용 가능 RF 스펙트럼의 대역폭을 할당하는 것이다. 일반적으로, 기지국이 리소스를 할당한다. 즉, 동일한 주파수 스펙트럼은 복수의 지리적 영역 또는 셀에서 사용될 수 있다. 이것은, 인접하는 셀의 송수신기 또는 이동국(MS)이 동시에 동일한 스펙트럼을 사용하면, 필연적으로 셀간 간섭(ICI)을 초래할 것이다. 실제로, ICI는 무선 셀룰러 네트워크에 대해 성능을 제한하는 주요 요인인 것으로 보인다.

스펙트럼 효율을 최대로 하기 위해, OFDMA 셀 배치에서 하나의 주파수 재이용 계수가 사용된다, 즉, 동일한 스펙트럼이 BS 및 MS에 의해 동시에 재이용된다. 불행하게도, 이러한 높은 스펙트럼 효율은 불가피하게 ICI를 초래한다. 따라서, 양호한 ICI 관리 프로토콜이 요구된다.

싱글셀에 대해, 종래의 할당 방법의 대부분이, 각 MS가 셀내 간섭을 피하기 위해 다른 서브채널을 사용한다는 가정 하에 전력 또는 스루풋을 최적화한다. 즉, 셀내의 모든 MS는 신호를 송수신하기 위해 별개의 서브캐리어를 사용한다. 따라서, 간섭이 있을 수 없다.

싱글셀 리소스 할당에서의 다른 중요한 가정은, BS가 서브채널에 대한 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 취득하고 있다는 것이다. BS로부터 MS로의 다운링크(DL) 채널에서, SNR은 보통 MS에 의해 추정되어 BS에 피드백된다. MS로부터 BS로의 업링크 채널에서, BS는 MS로부터 수신한 신호에 근거하여 SNR을 직접 추정할 수 있다.

멀티셀 시나리오에서, 간섭은 복수의 셀 내의 BS 및 MS에 일어날 수 있고, 리소스 할당 전에는 알려지지 않는 간섭물의 거리, 위치 및 점유 채널 상태 등의 다양한 요인에 의존하기 때문에, 신호대 간섭잡음비(signal-to-interference-and-noise ratio, SINR)를 취득하는 것은 어렵다. 이것은 ICI의 상호 의존성을 초래하여, 리소스 할당 문제를 복잡하게 한다. 따라서, SINR의 포괄적이고 완전한 지식이 필요없는 실제적인 멀티셀 리소스 할당 방법이 바람직하다.

셀간 간섭 조정(Inter-Cell Interference Coordination, ICIC)

셀간 간섭 조정(ICIC)은 BS로부터 비교적 먼 셀의 영역, 즉 셀 경계에서의 영역에서 효과적으로 ICI를 감소시킬 수 있는 프로토콜이다. ICIC는 다른 셀과 관련되는 셀의 경계 부근의 MS에 별개의 채널 리소스를 할당함으로써 달성된다. 경계 MS는 ICI가 높아지는 경향이 매우 강하기 때문에, 경계 MS 사이의 채널 할당의 조정에 의해, 전체적인 ICI를 상당히 감소시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, ICIC는 동일한 리소스를 지리적으로 멀리 떨어진 MS에 할당하는 것에 의해 ICI 간섭을 감소시켜, 간섭에 기인하는 경로 손실이 감소된다.

그러나, ICIC는 BS로부터 셀 중앙의 MS로의 송신에 의해 생기는 간섭을 고려하지 않기 때문에, 경계 MS에 대한 리소스 충돌을 피하는 것에만 근거하는 ICIC는 DL(다운링크) 통신에 대해 한정된 성능 이득만을 제공한다.

공간 분할 다중 접속(SDMA)

공간 분할 다중 접속(SDMA)은 프리코딩 및 다중 사용자 스케줄링에 의한 다입력 다출력(MIM0) 기술을 이용함으로써 다중 사용자 채널 접속을 제공한다. SDMA는 셀 내의 MS의 위치의 공간 정보를 이용한다. SDMA에 의해, 신호의 방사 패턴은 특정 방향에서 가장 높은 이득을 얻도록 구성된다. 이것은 종종 빔 포밍(beam forming) 또는 빔 스티어링(beam steering)이라고 불린다. 빔 포밍은 지향성 신호 송신 또는 수신을 위한 신호 처리 기술이다. 빔 포밍은 간섭을 이용하여 신호의 지향성을 변화시킨다. 송신시에, 빔 포머(former)는 신호의 위상 및 상대적 진폭을 제어하여, 건설적(constructive) 간섭 및 파괴적(destructive) 간섭의 패턴을 생성한다. 수신시에, 다른 안테나로부터의 정보는 예상된 방사 패턴이 우선적으로 관찰되도록 결합된다.

SDMA를 지원하는 BS는 동일한 리소스를 사용하여 복수의 이동국으로 동시에 신호를 송신한다. SDMA는 공간 다중화를 가능하게 하기 때문에, 네트워크 용량을 증가시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고, ICI는 SDMA가 사용되어도 여전히 중요한 과제로 남는다.

기지국 협력(Base Station Cooperation, BSC)

기지국 협력(BSC)은, 복수의 BS가 빔 포밍을 사용하여 동일한 리소스 즉 시간 및 주파수를 공유하면서 단일의 MS에 동시에 신호를 송신하는 것을 가능하게 한다.

BSC는, BS가 협력하여 신호를 MS에 송신하게 하기 위해 SDMA 기술을 이용한다. BSC는, 특히, 복수의 BS의 송신 범위 내에 있는 경계 MS에 대해 사용된다. 이 경우, 여기서, 다른 BS로부터의 간섭 신호가 유용한 신호의 일부로 된다. 따라서, BSC는 공간 다이버시티 및 ICI 감소의 두 가지 이점을 갖는다.

다이버시티 세트

일반적으로, 각 MS는 앵커 또는 서빙 BS라고 불리는 하나의 BS를 등록하고, 그 BS와 통신한다. 그러나 핸드오버 등의 어떤 시나리오에서는, 복수의 BS와의 동시 통신이 발생할 수 있다. 이 목적을 충족시키기 위해 다이버시티 세트는 IEEE 802.16e 표준에 정의된다. 다이버시티 세트는 앵커 BS 및 MS의 통신 범위내에 있는 인접하는 BS를 추적한다. 또한, 다이버시티 세트의 정보는 MS에서 유지 및 업데이트된다.

매크로 다이버시티 핸드오버(Macro Diversity Handover, MDHO)

매크로 다이버시티 핸드오버(MDHO) 중, 핸드오버(HO) 영역에서 복수의 기지국이 동일한 신호를 단일의 MS에 송신한다. 매크로 다이버시티는 수신 신호 강도를 증가시키고, HO 영역에서의 페이딩(fading)을 감소시킨다. MS가 하나의 셀로부터 경계 영역을 통해 다른 셀로 이동할 때 MDHO가 사용된다. 이행(transfer)은, BS로부터 MS로의 다운링크(DL)를 사용하고, BS가 동일한 정보의 복수의 사본을 MS에 송신하여, MS에서 RF 결합 또는 다이버시티 결합 중 하나를 실행할 수 있게 함으로써 달성된다.

MS로부터 BS로의 업링크(UL)에서, 이행은, 2 이상의 BS가 HO 영역 내의 MS로부터의 동일한 신호를 수신하여 선택 다이버시티가 '최선의(best)' 업링크를 사용할 수 있게 함으로써 달성된다. MDHO는 동일한 리소스가 복제 신호를 위해 사용되는 경우에도 ICI를 감소시킬 수 있다. 즉, MS는, 그렇지 않은 경우 다른 MS에 의해 사용될 수 있는 2개 이상의 셀로부터의 리소스를 사용하기 때문에, MDHO는 리소스를 낭비한다.

본 발명의 목적은 무선 셀룰러 네트워크에서의 동적 무선 리소스 할당시에 셀간 간섭을 감소시키는 것이다.

본 발명의 실시예는, 간섭 관리 프로토콜, 즉 셀간 간섭 조정(ICIC) 및 기지국 협력(BSC)을 포함하는 무선 네트워크에서의 리소스 할당 방법을 제공한다.

셀 에리어(cell area)는 셀 중앙 영역 및 셀 경계 영역으로 분할된다. 셀 중앙 영역은 기지국 부근인 반면, 경계 영역은 기지국으로부터 멀다. 경계 영역은 섹터의 세트, 예컨대 3개로 더 분할된다. 기지국이 영역 내의 이동국(MS)의 위치뿐 아니라 그 에리어의 일반적인 기하학적 구조를 아는 것으로 가정된다.

셀의 중앙 영역 및 경계 영역에서, MS로의 대역폭 할당을 위해 최소 대역폭이 예약된다. 따라서, 대역폭 전체를 소비하는 것이 회피되고, MS는 불필요하게 액세스가 거부되는 일이 없다. 보증되는 대역폭의 정확한 양은 실제 설계에 따라 달라지고, 그에 따라 조정될 수 있다.

중앙 영역 내의 MS에 대하여 ICIC가 사용된다. 경계 영역내의 MS에 대하여 2개의 간섭 관리 프로토콜, ICIC 및 BSC가 지원된다. ICIC에 대해 고정 대역폭이 할당되고, BSC에 대해 가변 대역폭이 할당된다. BSC의 대역폭에서의 가변성은, 트래픽 부하, 즉 서비스되는 MS의 수의 변경에 적합할 수 있다. 선택적으로, 필요하다면, BSC 대역폭을 부분적으로 또는 전체적으로 ICIC의 사용으로 전환할 수 있다.

그러나 BSC 대역폭에서의 적용은, 동일한 BSC에 관여되지 않는 섹터내에 스펙트럼 중복을 초래할 수 있고, 따라서 ICI가 발생할 수 있다. 그러나 이 영향은, 비 BSC 협력 섹터를 분리하는 셀 경계 영역의 섹터 분할에 기인하여 이 특정 리소스 할당 프로토콜에서 최소한의 것이다.

본 발명에 의하면, 간섭 관리 프로토콜, 즉 셀간 간섭 조정(ICIC) 및 기지국 협력(BSC)을 포함하는 무선 네트워크에서의 리소스 할당 방법을 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 무선 리소스 할당 프로토콜의 개략도,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인접하는 셀에서 구현되는 ICIC 스펙트럼 할당의 개략도,
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인접하는 셀에서 구현되는 BSC 스펙트럼 할당의 개략도,
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 재이용 설계의 개략도,
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 대역폭 재이용 설계의 개략도,
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 대역폭 재이용 설계의 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, ICIC 시나리오에 대한, 2개의 이동국 및 2개의 기지국을 갖는 셀룰러 네트워크의 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, BSC 프로토콜에 대한, 2개의 이동국 및 2개의 기지국을 갖는 셀룰러 네트워크의 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 분할의 개략도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소스 할당 방법의 흐름도이다.

리소스 할당

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 무선 리소스 할당 구조를 도시한다. 도 1a는 셀룰러 네트워크의 7개의 셀(100)을 도시한다. 도면을 간략화하기 위해, 각 셀에서 서비스되는 에리어는 육각형(100)을 갖도록 도시된다. 이것은 셀 형상과 비슷한 것이며, 예컨대, 셀 내의 지리, 위상(토폴로지), 및 건물 등의 구조물에 따라 다른 형상이 가능한 것이 이해된다.

각 셀의 대략 중앙에 기지국(110)이 존재한다. 기지국은 셀내의 이동국(MS)(111)에 서비스한다. 종래 기술에서 공지되고, 또한 도 4에 도시된 바와 같이, BS는 네트워크의 인프라스트럭쳐(400) 또는 백본(backbone)을 사용하여 서로 조정할 수 있는 것으로 이해된다.

도 1a의 배치는 8개 이상의 셀로 일반화될 수 있다. 여기서, 주파수 재이용 계수는 1이다. 즉, 각 셀은 네트워크에 할당된 대역폭 전체를 사용한다. 셀 1 내지 셀 7에 대해, 각 셀 에리어는 셀 중앙 영역(D)(101) 및 복수의 셀 경계 영역(102)으로 지리적으로 분할된다.

여기서 정의되는 바와 같이, 셀 에리어(cell area)는 셀 전체에 관련되고, 영역(region)은 에리어의 분할이다. 도시된 실시예에서, 셀 에리어는 중앙 영역 및 예컨대 3개의 셀 경계 영역으로 분할된다. 그러나 다른 분할이 가능함이 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 대역폭 할당의 목적을 위한 다양한 분할이 영역 내의 기지국 및 이동국에 효과적으로 적용된다.

셀 중앙 영역(101)은 인접하는 셀로부터 더 멀고, 따라서, 셀 중앙 영역 내의 이동국으로의 송신은 인접하는 셀 내의 이동국에 대한 셀간 간섭(ICI)을 적게 한다. 대조적으로, 셀 경계 영역(102)은 인접하는 셀의 경계 영역에 접하고, 따라서, 경계 영역 내의 이동국으로의 송신은 더 강한 ICI를 초래하여 더 강한 ICI를 겪을 수 있다.

즉, 경계 영역에서의 (이동국으로의) 리소스 할당은, ICI가 감소되도록 보다 주의깊게 관리되어야 한다. ICI는, ICIC 또는 기지국 협력(BSC) 등의 ICI 관리 프로토콜과 결합하여, 경계 영역에 대한 계획을 실행하는 것에 의해 감소될 수 있다.

구체적으로는, ICIC는 중복되지 않는 대역폭 리소스를 인접하는 셀 경계 영역, 예컨대, A1, A2, 및 A3 또는 B1, B6, 및 B7 또는 C1, C4, 및 C5 내의 이동국에 할당하는 것에 의해 달성된다. 도 1b는 중복되지 않는 리소스를 나타내는데, 다른 사선 표시는 중복되지 않는 대역폭 할당을 나타낸다.

그에 비해, BSC는 동일한 대역폭 리소스를, 인접하는 셀 경계 영역내에 존재하고 동일한 BSC 동작에 관련되는 이동국에 할당함으로써 달성된다. 이것은 도 1c에 도시된다. 이러한 무선 리소스 할당 프로토콜은 ICIC 및 BSC 양쪽의 관리 프로토콜을 동시에 사용할 수 있게 하는 것을 주의한다.

대역폭 할당

도 2a~도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 대역폭 할당 프로토콜을 나타낸다. 여기서 사용 및 정의되는 바와 같이, 대역폭은 무선 주파수 스펙트럼의 일부분을 의미한다. 이들 도면에서, 수평축은 이용 가능한 대역폭을 나타내고, 수직축은 중앙 영역(D) 및 경계 영역(ABC)을 나타낸다. 영역에 대한 대역폭 할당을 설명할 때, 각각의 영역에서의 기지국과 이동국과의 사이의 통신에 예약된 대역폭이 할당되는 것을 의미하는 것이 이해된다.

처음에, 계획하는 동안, 기지국은 서로 통신하고 그들 기지국의 지리적 관계 및 다양한 영역을 결정할 수 있다. 이 계획 단계중에 결정되는 대역폭 예약은, 후에 이동국이 다양한 영역에 드나들 때 그들의 MS에 할당될 수 있다.

도 2a에 나타내는 각 셀에서, 이용 가능한 네트워크 대역폭 전체가 두 부분으로 분할되는데, 제 1 부분은 셀 중앙 영역(201) 내의 이동국에 대해 예약되고, 제 2 부분은 셀 경계 영역(202) 내의 이동국에 대해 예약된다.

이들 두 부분 사이의 비율은 트래픽 부하에 따라 달라지고, 부하가 달라짐에 따라 동적으로 조절할 수 있다. 여기서는, 비율이 1:1로 되는, 셀 경계 영역 및 셀 중앙 영역에 대한 동일한 대역폭 예약이 도시된다. 셀 중앙 영역은 모든 셀에 대하여 대역폭 D를 사용한다. 셀 중앙 영역은 ICI가 문제로 되지 않도록 지리적으로 분리된다고 가정된다.

다른 셀 에리어의 셀 경계 영역의 이동국에 대한 할당은, ICIC를 달성하거나, 또는 BSC를 가능하게 하기 위해, 또는 그들 모두를 위해 주의깊게 설계된다.

도 2a에 나타낸 바와 같이, 이러한 셀 경계 영역에 대한 대역폭 할당은 양쪽의 프로토콜, 즉 ICIC(고정)(203) 및 BSC(가변)(204)의 사용을 가능하게 한다.

도 2a에서, 동일한 열에 도시된 영역의 이동국은 동일한 대역폭을 할당받는다. ICIC(203)를 달성하기 위해, 인접하는 섹터 내의 이동국은 ICI를 감소시키기 위해 별개의 주파수 대역을 할당받는다. 예컨대, 영역 A1(205), A2(206), 및 A3(207)은 물리적으로 연속한 영역이며, 이들 영역 내의 이동국은 별개의 주파수 대역을 할당받는다. 이와 같은 것은 영역 B1, B6, B7 및 영역 C1, C4, C5에 대하여 마찬가지이다.

BSC(204)를 달성하기 위해, 인접하는 영역, 예컨대 A1(205), A2(206), A3(207) 내의 이동국은 BSC 프로토콜을 가능하게 하기 위해 동일한 대역폭을 할당받는다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 할당 가능한 주파수 대역의 크기는 각 다른 영역내의 트래픽 부하에 동적으로 적응될 수 있다. BSC를 사용하는 트래픽 부하가 존재하지 않는 극단적인 경우에는, 예컨대 영역 A1(251), A2(252), 및 A3(253)의 이동국은, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 다른 영역에 영향을 미치지 않고 BSC로부터 ICIC로 전환할 수 있다. BSC 프로토콜은 복수의 안테나를 필요로 하고, ICIC는 그렇지 않기 때문에, 이 가변성은 매우 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는, ICIC는 간섭 관리를 위한 주요 수단이고 BSC는 보조적 수단이라고 볼 수 있다.

도 2c는 별도의 할당 가능성을 도시한다. 도 2a와의 차이는 셀 경계 영역에 대한 ICIC 대역폭 할당에 있다. 구체적으로는, 임의의 인접하는 셀, 예컨대 셀 1, 2, 및 3이 별개의 대역폭을 갖도록, 대역폭이 처음에 셀 경계 영역에 할당된다. 그렇게 함으로써, 가장 강한 간섭을 갖는 이동국, 예컨대 영역 A1(271), A2(272), A3(273) 내의 이동국이 별개의 주파수 대역에서 통신한다. 그 후 임의의 나머지의 대역폭이 셀 중앙 영역(내의 이동국)에 할당된다.

ICIC 시나리오

도 3은 2개의 BS(301, 302) 및 2개의 MS(303, 304)를 갖는, ICI 시나리오를 위한 네트워크를 도시한다. 도 3에서, 하나의 셀 경계 MS(303)는 그 BS(301)와 통신중이고, 다른 셀 경계 MS(304)는 그 BS(302)와 통신중이다. 그들의 근접성에 기인하여, MS(303, 304)는, 동시에 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우, 간섭(306, 307)을 야기할 수 있다. 따라서, ICIC 프로토콜은, 그 간섭이 최소화되도록, 그들의 2개의 간섭 신호를 다른 주파수 대역 상에 분리한다.

BSC 시나리오

도 4는 2개의 MS 및 2개의 BS를 갖는 BSC 시나리오를 도시한다. 비 BSC(non-BSC)의 경우에는, 2개의 셀 경계 MS(403, 404)는 그들의 BS(각각 401, 402)와 개별적으로 통신한다. BSC를 이용하는 것에 의해, 간섭할 가능성이 있는 신호(405~408)는 유용한 신호로 전환되고, 따라서, MS가 2개의 BS와 동시에 통신하는 것을 가능하게 함으로써 ICI를 억제한다.

도 4에 도시된 2개의 MS, 2개의 BS의 네트워크는, 기지국이 BSC 동작을 지원할 수 있는 복수의 안테나를 갖는 한, 동일한 시간 및 주파수 리소스에서 동작할 수 있다.

싱글셀의 분할

도 5는 싱글셀 에리어(501) 및 그것의 셀 중앙 영역(502)을 도시한다. 셀 중앙 영역(502)의 크기는, 도 2a에 도시된 바와 같은 셀 중앙 영역(201)과 셀 경계 영역(202) 사이의 대역폭 할당에 영향을 미친다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, MS가 셀 내에 대략 균일하게 분산되고, 각 이동국이 동일한 트래픽 부하를 갖는 경우, 총 네트워크 대역폭에 대한 셀 중앙 영역(502)의 대역폭 비율(BR)은 셀 에리어(501)에 대한 셀 중앙 영역(502)의 크기의 비율에 비례한다. r 및 a의 일부 예시값 및 그 결과의 BR이 아래의 표 A에 열거된다.

셀 경계 영역 내의 MS를 위한 BSC에 대한 용량 이득은, r/a가 증가함에 따라 증가한다. 도 2a, 도 2b, 도 2c는 0.5의 BR을 사용하는데, 이것은 r/a가 2/3와 동일한 경우에 대략 대응한다.

도 6은 셀룰러 네트워크에서 대역폭을 예약 및 할당하는 일반적인 방법의 단계를 도시한다.

계획 단계 중, 기지국(601)은 인프라스트럭쳐(605)를 사용하여 네트워크의 토폴로지를 결정한다.

토폴로지는 각 기지국을 위한 에리어로 분할되고(620), 각 에리어는 중앙 영역(621) 및 경계 영역(622)으로 더 분할된다. 경계 영역은 섹터의 세트로 더 분할될 수 있다.

ICIC 프로토콜에 따라 각 중앙 영역을 위한 대역폭이 사용을 위해 예약되고(630), 한편, ICIC 및 BSC 프로토콜에 따라 경계 영역이 사용을 위해 대역폭을 예약한다(640). ICIC를 위해 예약된 대역폭은 고정적이며, BSC를 위해 예약된 대역폭은 가변적이다.

대역폭 리소스(645)가 예약된 후, 이동국(602)이 네트워크의 다양한 영역에 들어갈 때, 대역폭 리소스는 이동국(602)에 할당될 수 있다. 예약된 리소스(645)는 동적으로 업데이트되고(660), 변화하는 트래픽 부하 및 네트워크 토폴로지에 적합하도록 재할당될 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예의 예로서 설명했지만, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 다른 적용 및 변경이 이루어질 수 있는 것은 이해될 것이다. 따라서, 첨부의 특허청구의 범위의 목적은 본 발명의 참된 정신 및 범위 내에 들어가는 모든 변형 및 변경을 포함하는 것이다.

100 : 셀 101 : 셀 중앙 영역
102 : 셀 경계 영역 110 : 기지국
111 : 이동국

Claims

셀의 세트를 포함하는 셀룰러 네트워크에서 무선 주파수 스펙트럼으로부터 대역폭을 할당하는 방법으로서,
각 셀은 상기 셀 내의 이동국의 세트에 서비스하는 기지국을 구비하고,
상기 방법은,
각 기지국 주위의 에리어(area)를 중앙 영역 및 경계 영역으로 분할하는 단계와,
각 기지국에서, 셀간 간섭 조정 프로토콜에 따라 상기 중앙 영역 내에서 할당하기 위한 대역폭을 예약하는 단계와,
각 기지국에서, 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜(Inter-Cell Interference Coordination Protocol) 및 기지국 협력 프로토콜(Base Station Cooperation Protocol)에 따라 상기 경계 영역 내에서 할당하기 위한 대역폭을 예약하는 단계와,
상기 중앙 영역 및 상기 경계 영역 내의 이동국이 상기 기지국과 통신할 때, 상기 예약된 대역폭을 상기 이동국에 할당하는 단계
를 포함하는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 분할하는 단계는 상기 네트워크의 인프라스트럭쳐를 사용하는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 상기 경계 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경계 영역에서의 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위한 상기 대역폭과, 동일 셀의 상기 경계 영역에서의 상기 기지국 협력 프로토콜을 위한 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
특정 셀의 상기 중앙 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 인접하는 셀의 상기 경계 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
특정 셀의 상기 중앙 영역에서 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 인접하는 셀의 상기 경계 영역에서 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 중첩(overlap)되는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 경계 영역에서 상기 기지국 협력 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해서도 또한 사용되는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
각 경계 영역을 섹터의 세트로 분할하는 단계와,
상기 이동국이 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 사용할 때, 다른 셀 내의 인접하는 경계 영역을 위해 별개의 대역폭을 예약 및 할당하는 단계와,
상기 이동국이 상기 기지국 협력 프로토콜을 사용할 때, 다른 셀 내의 인접하는 경계 영역을 위해 동일한 대역폭을 예약 및 할당하는 단계
를 더 포함하는 대역폭 할당 방법.
제 8 항에 있어서,
특정 셀의 상기 중앙 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 동일한 셀의 상기 섹터의 세트를 위해 예약되는 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 섹터의 세트에 대해 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 동일한 셀의 상기 섹터의 세트에 대해 상기 기지국 협력 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 중앙 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 인접하는 셀의 상기 경계 영역 내의 상기 섹터의 세트를 위해 예약되는 상기 대역폭은 별개인 대역폭 할당 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 중앙 영역에서 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭과, 인접하는 셀의 상기 경계 영역에서 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 중첩되는 대역폭 할당 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 경계 영역 내의 상기 섹터의 세트에 대한 상기 기지국 협력 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해서도 또한 사용되는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 셀간 간섭 조정 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 고정적이며, 상기 기지국 협력 프로토콜을 위해 예약되는 상기 대역폭은 가변인 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 영역 및 상기 경계 영역을 위해 예약되는 상기 대역폭의 비율은 트래픽 부하에 따라 결정되는 대역폭 할당 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 비율은 상기 트래픽 부하가 변동함에 따라 동적으로 조절되는 대역폭 할당 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 비율은 상기 중앙 영역 및 상기 경계 영역의 크기에 따라 달라지는 대역폭 할당 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동국은 상기 셀의 세트의 상기 중앙 영역과 상기 경계 영역 사이에서 이동하고, 상기 할당은 동적으로 업데이트되는 대역폭 할당 방법.