KR20110133722A - 상향링크 성능 개선 방법 및 그를 위한 펨토 기지국 - Google Patents

상향링크 성능 개선 방법 및 그를 위한 펨토 기지국 Download PDF

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KR20110133722A KR1020100053271A KR20100053271A KR20110133722A KR 20110133722 A KR20110133722 A KR 20110133722A KR 1020100053271 A KR1020100053271 A KR 1020100053271A KR 20100053271 A KR20100053271 A KR 20100053271A KR 20110133722 A KR20110133722 A KR 20110133722A
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Abstract

본 발명은 펨토 기지국(femto base station)이 주변의 강한 간섭(interference)으로 인하여 상향 링크의 성능이 저하되는 것을 개선하기 위한 방법 및 그를 위한 펨토 기지국에 관한 것이다. 본 발명의 펨토 기지국은, 펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭값(interference value)값을 주기적으로 측정하는 간섭 측정부, 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)을 저장하는 저장부, 측정된 셀 간섭값(cell interference value)을 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하는 제어부, 제어부의 제어하에, 측정된 셀 간섭값이 간섭 임계값보다 클 경우 셀 간섭값과 간섭 임계값을 이용하여 감쇠값(Attenuation value)을 산출하는 감쇠 산출부 및 감쇠 산출부에서 감쇠값이 산출되었을 경우 감쇠값을 이용하여 송신 전력을 산출하는 전력 산출부를 포함한다.

Description

상향링크 성능 개선 방법 및 그를 위한 펨토 기지국{METHOD FOR UPLINK PERFORMANCE IMPROVING AND FEMTO BASE STATION FOR THE SAME}
본 발명은 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 분야에 관한 것으로, 특히 펨토 기지국(femto base station)이 주변의 강한 간섭(interference)으로 인하여 상향 링크의 성능이 저하되는 것을 개선하기 위한 방법 및 그를 위한 펨토 기지국에 관한 것이다.
종래에는 펨토 기지국(femto base station) 근처에서 강한 간섭(interference)이 존재하는 경우, 펨토 기지국은 수신단에서의 수신 허용 범위를 초과하여 정상적인 송신 출력값을 산출하지 못한다. 이는 펨토 기지국의 수신 허용 범위가 비용 및 여러 조건으로 인하여 제한되기 때문에 발생하는 상황이다.
이러한 간섭이 없거나 미미한 경우에는 펨토 기지국의 송신 전력값 산출에 영향을 미치지 않는다. 하지만 다수의 펨토 기지국이 배치될 경우에 펨토 기지국에 속한 펨토 단말(femto user equipment)이 아닌 단말에 의해 간섭 현상이 발생할 수 있다.
일반적으로 기지국은 신호를 수신할 수 있는 범위가 제한되어 있다. 이러한 특정 범위내의 신호만을 인식하고 그 신호를 바탕으로 기지국의 송신 전력을 결정한다. 즉, 도 1에서 보이는 바와 같이 특정 펨토 기지국(SU)으로부터 원거리에 간섭원(IF)이 존재하는 경우, 펨토 기지국(SU)의 송신 범위(Rx range)는 적절한 간섭신호를 인식하여 여분의 범위만큼을 활용하여 송신 전력을 결정한다. 그러나, 도 2에서 보이는 바와 같이 펨토 기지국(SU)의 근거리에 간섭원(IF)이 존재하는 경우, 펨토 기지국(SU)의 송신 범위는 간섭신호로 인하여 거의 최대치(Max. Range)에 도달하거나 최대치를 초과하여 여분이 존재하지 않는 경우가 발생한다. 이러한 경우 펨토 기지국은 통신이 불가능한 상태가 된다.
펨토 기지국 근처에 강력한 간섭원이 존재하는 경우에 해당 펨토 기지국은 송신 전력의 여분이 존재하지 않게 되므로, 해당 펨토 기지국은 사실상 제로(zero) 수준의 신호를 송출하고, 해당 펨토 기지국이 관리하는 단말은 사실상 적정 수준의 MCS(modulation and coding rate scheme)나 SINR(signal to interference and noise ratio)을 할당받을 수 없게 된다. 이 경우 해당 펨토 기지국이 관리하는 영역은 통화 불능 지역이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 펨토 기지국(femto base station)이 주변의 강한 간섭(interference)으로 인하여 상향 링크의 성능이 저하되는 것을 개선하기 위한 방법 및 그를 위한 펨토 기지국을 제공한다.
본 발명의 펨토 기지국은, 펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭값(interference value)값을 주기적으로 측정하는 간섭 측정부; 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)을 저장하는 저장부; 상기 측정된 셀 간섭값(cell interference value)을 상기 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하는 제어부; 상기 제어부의 제어하에, 상기 측정된 셀 간섭값이 상기 간섭 임계값보다 클 경우 상기 셀 간섭값과 상기 간섭 임계값을 이용하여 감쇠값(Attenuation value)을 산출하는 감쇠 산출부; 및 상기 감쇠 산출부에서 상기 감쇠값이 산출되었을 경우 상기 감쇠값을 이용하여 송신 전력을 산출하는 전력 산출부를 포함한다.
또한 본 발명의 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법은, a) 펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭(interference)값을 측정하는 단계; b) 상기 셀 간섭값(cell interference value)을 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하는 단계; c) 상기 셀 간섭값이 상기 간섭 임계값보다 큰 경우 상기 셀 간섭값을 이용하여 감쇠값(attenuation value)을 산출하는 단계; 및 d) 상기 산출된 감쇠값을 이용하여 상기 펨토 기지국의 송신 전력을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 펨토 기지국(femto base station)에 강한 간섭(interference)이 존재하는 경우에도 통신이 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 알고리즘은 미리 설정된 임계값(threshold)을 기준으로 임계값 이상에서만 동작하게 하고, 임계값 이하에서는 정상적인 동작을 유도하므로 적절한 성능 결과를 기대할 수 있다.
도 1은 간섭원이 펨토 기지국으로부터 원거리에 위치하는 경우를 보이는 예시도.
도 2는 간섭원이 펨토 기지국으로부터 근거리에 위치하는 경우를 보이는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 성능 개선을 위한 절차를 보이는 플로우챠트.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 산출을 위한 펨토 기지국의 수신 전력을 보이는 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 구성을 보이는 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 성능 개선을 위한 절차를 보이는 플로우챠트이다.
펨토 기지국은 매 프레임(frame) 마다 방송 채널(broadcast channel)을 활용하여 펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭(interference)값을 측정한다(S110). 이때, 각 펨토 기지국은 해당 셀 간섭값(cell interference value)을 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하여(S120) 확정된 셀 간섭값이 간섭 임계값보다 작은 경우 즉, 셀 주변에 강한 간섭원이 존재하지 않는 경우 펨토 기지국의 신호대잡음비(SINR; signal to interference and noise ratio)를 검사하여(S130), 펨토 기지국의 송신 출력(Tx power)을 산출한다(S140). 그러나, 측정된 셀 간섭값이 간섭 임계값보다 클 경우 즉, 셀 주변에 강한 간섭원이 존재하는 경우는 해당 셀 간섭값과 간섭 임계값을 이용하여 감쇠값(Attenuation value)을 계산한다(S150). 산출된 감쇠값은 해당 펨토 기지국과 펨토 단말(serving user)간의 송신 출력(Tx power) 계산에 적용된다(S140).
간섭 임계값(
Figure pat00001
; interference threshold value)은 수학식 1에서와 같이 산출할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 1에서
Figure pat00003
은 펨토 기지국에서 요구되는 신호대 잡음비를 나타내고,
Figure pat00004
는 열잡음의 최대값을 나타내며 시스템 고유의 특성값으로 일종의 하드웨어(hardware) 특성값을 나타낸다. 수학식 1에서 산출한 간섭 임계값(
Figure pat00005
)과 측정된 셀 간섭값을 이용하여 수학식 2에서와 같이 감쇠값(α)을 산출할 수 있다.
Figure pat00006
수학식 2에서 β는
Figure pat00007
의 급격한 변화를 방지하기 위한 보정값을 나타내고,
Figure pat00008
는 해당 펨토 기지국의 셀 간섭값(cell interference value)을 나타낸다.
또한, 펨토 기지국은 수학식 2에서 계산된 감쇠값(α)과 수학식 3을 이용하여 송신 전력(P)을 산출할 수 있다.
Figure pat00009
수학식 3에서 L은 경로 손실값을 나타내고, C/N은 해당 순간에 측정된 SINR 연관값을 나타내고, NI는 측정된 간섭량을 나타내고, R은 변조(modulation) 값 설정시 사용되는 반복 횟수를 나타내고, Offset SSpress는 단말에서 조정되는 교정값을 나타내고, Offset BSpress는 기지국에서 조정되는 교정값을 나타내고, α는 감쇠(attenuation)를 고려한 보정값을 나타낸다.
수학식 3에서 산출한 송신 전력(P)은 상향 링크 전력 제어(uplink power control)를 고려한 감쇠 전력(attenuation power)으로 정의할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송신 전력(P) 산출을 위한 펨토 기지국의 수신 전력을 보이는 예시도이다. 감쇠 전력은 펨토 기지국(fBS)과 펨토 단말(fUE)간의 링크(link)에 기반을 둔 송신 전력(P)이므로, 펨토 기지국(fBS)의 자원 여분 상황을 고려하여야 한다. 펨토 기지국(fBS)은 펨토 단말(fUE)에서 산출된 송신 전력(P)을 전달받은 후 다시 셀 간섭값을 측정한다. 펨토 기지국(fBS)은 다시 측정한 셀 간섭값(i)과 수신 범위(Rx range)의 여분을 고려하여 펨토 기지국(fBS)이 신호를 전송할 수 있는 최대 신호대 잡음비(SINR_atten)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 수신 범위(Rx range) 여분은 열잡음 최대값(
Figure pat00010
)에서 펨토 기지국(fBS)으로 보고된 셀 간섭값(i)을 제외한 값을 의미한다. 펨토 기지국(fBS)은 다음의 수학식 4를 이용하여 송신 신호대잡음비(Tx_SINR)를 산출할 수 있다.
Figure pat00011
수학식 4에서 SINR_atten은 수학식 3을 이용하여 산출된 송신 전력(P)을 이용하여 측정된 신호대 잡음비를 나타내고, SINR_avaiable은 도 4의 수신 신호의 전력(sp) 대비 셀 간섭값(i)을 나타낸다. 즉, 송신 신호대잡음비(Tx_SINR)는 송신 전력(P)을 이용하여 측정된 신호대 잡음비와 수신 신호의 전력(sp)에 대비한 셀 간섭값(i) 중 더 큰 값으로 산출된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펨토 기지국의 구성을 보이는 블록도이다. 본 발명의 펨토 기지국(100)은 간섭 측정부(110), 저장부(120), 제어부(130), 감쇠 산출부(140) 및 전력 산출부(150)를 포함한다.
간섭 측정부(110)는 펨토 기지국(100)이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭(interference)값을 주기적으로 측정한다. 또한, 간섭 측정부(110)는 펨토 단말(미도시)에서 산출된 송신 출력을 전달받은 후 셀 간섭값을 측정한다.
저장부(120)는 관리자에 의해 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)을 저장한다.
제어부(130)는 간섭 측정부(110)에서 측정된 셀 간섭값(cell interference value)을 저장부(120)에 저장된 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하여 셀 간섭값이 간섭 임계값보다 작은 경우 즉, 셀 주변에 강한 간섭원이 존재하지 않는 경우 펨토 기지국(100)의 신호대잡음비(SINR; signal to interference and noise ratio)를 산출한다.
감쇠 산출부(140)는 제어부(130)의 제어하에 셀 간섭값이 간섭 임계값보다 클 경우 즉, 셀 주변에 강한 간섭원이 존재하는 경우는 해당 셀 간섭값과 간섭 임계값을 이용하여 감쇠값(Attenuation value)을 산출한다.
전력 산출부(150)는 제어부(130)에서 산출된 펨토 기지국(100)의 신호대잡음비를 이용하여 송신 출력(Tx power)을 산출한다. 또한, 전력 산출부(150)는 감쇠 산출부(140)에서 감쇠값이 산출되었을 경우 산출된 감쇠값을 이용하여 송신 출력을 산출한다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
110: 간섭 측정부 120: 저장부
130: 제어부 140: 감쇠 산출부
150: 전력 산출부

Claims (12)

  1. 펨토 기지국에 있어서,
    펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭값(interference value)값을 주기적으로 측정하는 간섭 측정부;
    기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)을 저장하는 저장부;
    상기 측정된 셀 간섭값(cell interference value)을 상기 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하는 제어부;
    상기 제어부의 제어하에, 상기 측정된 셀 간섭값이 상기 간섭 임계값보다 클 경우 상기 셀 간섭값과 상기 간섭 임계값을 이용하여 감쇠값(Attenuation value)을 산출하는 감쇠 산출부; 및
    상기 감쇠 산출부에서 상기 감쇠값이 산출되었을 경우 상기 감쇠값을 이용하여 송신 전력을 산출하는 전력 산출부를 포함하는 펨토 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 셀 간섭값(cell interference value)이 상기 간섭 임계값(interference threshold value)보다 작을 경우 상기 펨토 기지국의 신호대잡음비(SINR; signal to interference and noise ratio)를 산출하는 기능을 더 구비하고,
    상기 전력 산출부는, 상기 펨토 기지국의 신호대잡음비를 이용하여 송신 전력을 산출하는 기능을 더 구비하는 펨토 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간섭 임계값은, 상기 펨토 기지국에서 요구되는 신호대 잡음비 및 하드웨어 특성값인 열잡음 최대값을 고려하여 산출하는 펨토 기지국.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 셀 간섭값은, 방송 채널을 활용하여 측정하는 펨토 기지국.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀 간섭값을 고려한 최대 신호대 잡음비(SINR_atten) 및 유용 신호대 잡음비(SINR_available) 중 큰 값을 송신 신호대 잡음비(Tx_SINR)로 산출하는 펨토 기지국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최대 신호대 잡음비는 상기 송신 전력을 이용하여 측정된 신호대 잡음비를 나타내고, 상기 유용 신호대 잡음비는 수신 신호의 전력 대비 셀 간섭값임을 특징으로 하는 펨토 기지국.
  7. 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법에 있어서,
    a) 펨토 기지국이 관리하는 셀(Cell)에서의 간섭(interference)값을 측정하는 단계;
    b) 상기 셀 간섭값(cell interference value)을 기 설정된 간섭 임계값(interference threshold value)과 비교하는 단계;
    c) 상기 셀 간섭값이 상기 간섭 임계값보다 큰 경우 상기 셀 간섭값을 이용하여 감쇠값(attenuation value)을 산출하는 단계; 및
    d) 상기 산출된 감쇠값을 이용하여 상기 펨토 기지국의 송신 전력을 산출하는 단계를 포함하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    e) 상기 셀 간섭값이 상기 간섭 임계값보다 작은 경우 상기 펨토 기지국의 신호대잡음비(SINR; signal to interference and noise ration)를 산출하는 단계; 및
    f) 상기 신호대잡음비를 이용하여 상기 펨토 기지국의 송신 출력(Tx power)을 산출하는 단계를 더 포함하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 간섭 임계값은, 상기 펨토 기지국에서 요구되는 신호대 잡음비 및 하드웨어 특성값인 열잡음 최대값을 고려하여 산출하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 셀 간섭값은, 방송 채널을 활용하여 측정하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 셀 간섭값을 고려한 최대 신호대 잡음비(SINR_atten) 및 유용 신호대 잡음비(SINR_available) 중 큰 값을 송신 신호대 잡음비(Tx_SINR)로 산출하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최대 신호대잡음비는 상기 송신 전력을 이용하여 측정된 신호대 잡음비를 나타내고, 상기 유용 신호대잡음비는 수신 신호의 전력 대비 셀 간섭값임을 특징으로 하는 펨토 기지국의 상향 링크 성능 개선 방법.
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