KR20120033600A - 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 3GPP LTE 시스템에서 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링을 수행하기 위한 단말 및 기지국의 동작 방법 및 장치에 대한 것이다. 구체적으로, 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 기지국의 하향링크 신호 전송을 제어함에 있어서, 이웃 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로부터 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 수신한 후, 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선 순위를 가지는 경쟁 숫자를 이웃 기지국들에 방송하고, 시간 단위 n+1에, 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련된 기지국간 경쟁 관련 정보를 전송한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하도록 함으로써, 팸토 기지국과 같은 복수의 기지국을 포함하는 LTE 시스템에서 효율적인 하향링크 스케줄링을 구현할 수 있다.

Description

경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링 방법{Contention Based Scheduling Method of Downlink Signal Transmission}

이하의 설명은 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 3GPP LTE 시스템에서 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링을 수행하기 위한 단말 및 기지국의 동작 방법 및 장치에 대한 것이다.

무선 통신 시스템에서의 기지국들은 상호 간의 간섭을 줄이기 위하여 주파수, 전력 혹은 코드 자원을 이용하였다.

주파수를 이용하여 기지국 간 간섭을 제어하는 기법은 인접한 기지국끼리 서로 다른 주파수를 할당하여 물리적으로 간섭을 미치지 않게 하는 기법이다. 전력 자원을 이용하여 기지국 간 간섭을 제어하는 기법은 기지국 혹은 단말 상호 간의 심각한 간섭을 일으키지 않기 위해 일정 수준 이상의 전력을 사용하지 않음으로써 간섭을 제어하는 기법이다. 코드 자원을 이용하여 기지국 간 간섭을 제어하는 기법은, 기지국마다 다른 코드와 준직교한(quasi-orthogonal) 코드를 할당하여 각 기지국들이 신호를 송신할 경우 할당받은 고유한 코드를 곱하여 전송함으로써 간섭을 줄이는 기법이다. 이 중 주파수를 이용한 간섭을 제어하는 기법은 각 기지국에 할당한 주파수를 완전히 구분되게 할당하는 방식과 부분적으로는 겹치게 하되 셀 가장자리에 있는 사용자에게 전송할 경우에만 구분된 주파수를 사용하는 방식으로 나눌 수 있다. 또한 주파수, 전력 혹은 코드 자원을 독립되게 하나씩만을 이용하여 간섭을 제어하는 것이 아닌 혼합된 간섭 제어 방식도 널리 이용되고 있다.

근래의 무선 통신 시스템은 음성 통화를 넘어 멀티미디어 지원을 위한 고속의 전송률과 서비스 질을 보장하기 위한 추세로 발전하고 있다. 데이터의 전송률은 전송 전력과 전송에 사용되는 주파수 대역폭에 따라 달라지게 되는데, 최근 주파수 자원의 활용성(재사용성)을 증대시키기 위한 방안으로 펨토 기지국 또는 팸토셀 기지지국(이하 FAP)이 주목받고 있다.

도 1은 펨토 기지국이 추가된 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 펨토 기지국이 추가된 무선 통신 시스템은 펨토 기지국(110), 매크로 기지국(120), 펨토 네트워크 게이트 웨이(femto network gateway, 이하 "FNG"라 함)(130), 접속 서비스 망(access service network, 이하 "ASN"라 함)(140) 및 연결 서비스 망(connectivity service network, 이하 "CSN"라 함)(150)을 포함할 수 있다. 매크로 기지국(120)은 종래의 무선 통신 시스템의 일반적인 기지국을 의미한다.

펨토 기지국(110)은 매크로 기지국(120)의 소형 버전으로 매크로 기지국의 기능을 대부분 수행할 수 있다. 펨토 기지국(110)은 TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol) 네트워크에 직접 접속하여 매크로 기지국(120)과 같이 독립적으로 작동하며 커버리지는 0.1 ~ 30m 정도이고, 하나의 펨토 기지국(110)이 수용할 수 있는 단말은 10~20개 정도이다. 펨토 기지국(110)은 매크로 기지국(120)과 같은 주파수를 사용할 수도 있고 다른 주파수를 사용할 수도 있다.

펨토 기지국(110)은 매크로 기지국(120)과 R1 인터페이스를 통해 연결 되어, 매크로 기지국(120)의 하향링크 채널을 수신할 수 있고, 펨토 기지국(110)은 매크로 기지국(120)으로 제어 신호(control signal)를 전송할 수 있다.

펨토 기지국(110)은 매크로 기지국(120)이 커버하지 못하는 실내 또는 음영 지역을 커버할 수 있고, 높은 데이터 전송을 지원할 수 있다. 펨토 기지국(110)은 매크로셀 내에 오버레이(overlay) 형태로 설치될 수도 있고, 매크로 기지국(120)이 커버하지 않는 지역에 논-오버레이(non-overlay) 형태로 설치될 수 도 있다.

펨토 기지국(110)은 두 가지 타입으로 분류된다. 첫 번째 타입은 CSG(closed subscriber group) 펨토 기지국이고, 두 번째 타입은 OSG(open subscriber group) 펨토 기지국이다. CSG 펨토 기지국은 자신에게 접근할 수 있는 단말들을 그룹핑해서 CSG ID(identification)를 부여하고, CSG ID를 부여 받은 단말만 CSG 펨토 기지국에 접속할 수 있다. OSG 펨토 기지국은 모든 단말이 접속할 수 있는 기지국이다.

FNG(130)는 펨토 기지국(110)을 제어하는 게이트웨이로서 ASN(140) 및 CSN(150)과 Rx 인터페이스 및 Ry 인터페이스를 통해 연결되어 있다. 펨토 기지국(110)은 FNG(130)를 통해 CSN(150)으로부터 서비스를 받을 수 있고, 펨토 기지국(110)에 접속되어 있는 단말은 인증, IMS 등의 기능을 FNG(130) 또는 CSN(150)으로부터 서비스 받을 수 있다. CSN(150)은 단말에게 인터넷, VoIP 등과 같은 응용서비스의 연결을 제공하고 인증 및 과금 기능을 제공하고, ASN(140)은 매크로 기지국(120)을 제어하고 매크로 기지국(120)과 CSN(150)의 연결을 관리한다.

상술한 펨토 기지국은 작은 서비스 커버리지를 가지는 초소형 기지국으로서, 단위 면적당 기지국의 숫자는 증가하고 기지국 당 사용자의 수가 현저하게 줄어들어 각 사용자에게 할당되는 주파수 자원이 증가하는 효과가 있다. 하지만 펨토 기지국은 사용자들에 의해 구매, 설치되는 기지국으로서, 기지국이 배치되는 위치가 예측하기 힘들 뿐 아니라 변동적이다. 더욱이 펨토 기지국의 보급이 늘어남에 따라 펨토 기지국은 조밀하게 분포하게 됨으로써 상호 간의 간섭은 기존 기지국(이동통신사업자에 의해 운용되는)들 간의 간섭보다 더욱 클 것으로 예상된다. 또한 이동통신사업자에 의해 운용되는 기존의 기지국들과는 달리, 펨토 기지국들은 직접적인 연결링크가 존재하지 않기 때문에, 전송 전력 또는 코드기반의 기존 간섭제어 기법이나 기지국 간의 직접적인 협력을 통해 간섭문제를 해결하기는 매우 어렵다.

이를 해결하기 위해 이웃 기지국간 경쟁 기반으로 기지국의 하향링크 신호 전송을 스케줄링하는 기술이 논의되고 있으나, 3GPP LTE 시스템 기반으로 상술한 방식이 어떻게 동작할 수 있는지에 대한 추가적인 논의가 필요하다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 이하의 설명에서는 경쟁 기반으로 하향링크 신호 전송을 효율적으로 스케줄링하는 방법을 제공하고자 한다.

특히, 3GPP LTE 기반 시스템에서 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링을 수행하기 위한 단말 및 기지국, 그리고 이들의 효율적인 동작 방법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 기지국의 하향링크 신호 전송을 제어하는 방법에 있어서, 상기 이웃 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로부터 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 수신하는 단계; 상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선 순위를 가지는 경쟁 숫자를 상기 이웃 기지국들에 방송하는 단계; 및 상기 시간 단위 n+1에, 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련된 기지국간 경쟁 관련 정보를 전송한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법을 제안한다(단, n은 정수).

바람직하게, 상기 기지국간 경쟁 관련 정보는 MIB(Mater Information Block)에 포함되어 전송될 수 있다.

또한, 상기 기지국간 경쟁 관련 정보는, 해당 기지국이 경쟁 모드로 동작하는지 여부를 나타내는 정보, 및 상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보는, 상기 경쟁 숫자 자체, 상기 특정 단말과 상기 이웃 기지국들에 상기 경쟁 숫자 추출용으로 동일하게 저장된 함수의 입력값, 및 상기 경쟁 숫자가 전송되는 채널 정보 중 어느 하나일 수 있다.

상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보가 상기 경쟁 숫자가 전송되는 채널 정보를 나타내는 경우, 상기 기지국간 경쟁 관련 정보는 상기 PBCH를 통해, 상기 경쟁 숫자는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 수신될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서 상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 톤(Tone) 신호 형태로 K번 반복하여 상기 이웃 기지국들에 방송하도록 설정될 수 있다(단, K는 자연수).

또한, 상기 이웃 기지국들에 방송하는 단계에서, 상기 이웃 기지국들 중 상기 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어를 수행하지 않는 기지국들의 존재를 알리는 정보를 추가적으로 방송할 수 있다.

한편, 상기 이웃 기지국들의 개수를 L, 상기 이웃 기지국들 중 k번째 이웃 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 d, 경로 손실 지수를 α, 안테나 이득을 A, 상기 톤 신호를 인지하기 위한 문턱 전력을 P_th라 할 경우, 상기 k번째 이웃 기지국의 톤 신호 전송 전력은,

와 같이 나타낼 수 있으며(단, k = 0, 1, .., L-1), 상기 톤 신호 전송 전력은,

와 같이 결정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 마스터 정보 블록(MIB)은, 하향링크 시스템 정보, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 관련 정보, SFN(System Frame Number), 및 상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하며, 상기 기지국간 경쟁 관련 정보는, 해당 기지국이 경쟁모드를 지원하는지 여부를 나타내는 1비트 정보, 해당 기지국이 경쟁모드로 동작하는지 여부를 나타내는 1비트 정보, 해당 기지국이 시간 단위 n에서 하향링크 신호를 전송하는지 여부를 나타내는 1비트 정보를 포함할 수 있다.

상기 기지국간 경쟁 관련 정보는, 상기 경쟁 숫자 정보를 MIB에 더 포함할 수도; 상기 경쟁 숫자 정보를 MIB에 더 포함하되, 복수의 PBCH에 분할되어 수신될 수도; MIB에는 상기 경쟁 숫자가 전송되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 위치 정보를 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면에서는 특정 기지국이 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 제어되는 방식으로 하향링크 신호를 전송하는 방법에 있어서, 상기 이웃 기지국들 중 특정 기지국이 시간 단위 n+1에서의 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 전송하는 단계; 상기 특정 단말로부터 방송된, 상기 이웃 기지국들 각각의 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자 정보를 수신하는 단계; 및 상기 특정 기지국이 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련되는 경우, 상기 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호를 전송하는 단계를 포함하는 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 방법을 제안한다(단, n은 정수).

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는 특정 단말 장치에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 기지국의 하향링크 신호 전송을 제어하는 단말 장치에 있어서, 상기 이웃 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로부터 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 수신하는 수신 모듈; 및 상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 상기 이웃 기지국들에 방송하는 전송 모듈을 포함하며, 상기 수신 모듈은, 상기 시간 단위 n+1에, 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련된 기지국간 경쟁 관련 정보를 전송한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 단말 장치(단, n은 정수)를 제안한다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 제어되는 방식으로 하향링크 신호를 전송하는 기지국 장치에 있어서, 시간 단위 n+1에서의 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 전송하는 전송 모듈; 및 상기 특정 단말로부터 방송된, 상기 이웃 기지국들 각각의 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자 정보를 수신하는 수신 모듈을 포함하며, 상기 전송 모듈은 상기 특정 기지국이 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련되는 경우, 상기 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호를 전송하는 기지국 장치(단, n은 정수)를 제안한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들에 따를 경우 경쟁 기반으로 하향링크 신호 전송을 효율적으로 스케줄링할 수 있으며, 특히, 3GPP LTE 기반 시스템에서 별도의 채널을 규정함이 없이 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 스케줄링을 수행하기 위한 단말 및 기지국, 그리고 이들의 효율적인 동작 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로, 각 기지국은 LTE 시스템에서 규정된 PBCH를 이용하여 경쟁 관련 정보를 전송하고, 단말은 가장 큰 우선순위를 가지는 경쟁 숫자 자체만을 방송하므로, 각 기지국이 경쟁에서 이겼는지 여부를 알려주는 방식에 비해 시그널링 오버헤드가 감소할 수 있다.

또한, 각 단말이 경쟁정보(인접기지국의 경쟁 숫자 중 가장 큰 숫자, 경쟁방식을 지원하지 않는 기지국 또는 경쟁모드로 동작하지 않는 기지국의 존재여부)를 K번에 걸쳐 반복적으로 전송하는 경우, 각 기지국들은 주위에 경쟁방식을 지원하지 않는 단말들의 상향링크 전송이 있더라도, 경쟁방식을 지원하는 단말들이 방송하는 숫자의 추출에 있어 신뢰성이 증가한다.

경쟁모드의 기지국이 잘못된 결과를 유추하는 경우는, 해당 기지국이 이겼을 때 졌다고 판단하거나, 졌을 때 이겼다고 판단할 때이므로, 만약 기지국이 이겼을 때(인접 기지국들의 경쟁 숫자보다 높은 경쟁숫자를 생성했을 때), 주위의 경쟁모드를 지원하지 않는 단말이 K번 연속 특정 주파수(subcarrier)에 간섭을 주어 기지국이 잘못된 가장 높은 경쟁 숫자를 추출하더라도, 그 숫자가 해당 기지국이 생성한 숫자보다 높을 때만 졌다고 판단한다. 반대로, 기지국이 졌을 때라면(인접 기지국의 경쟁숫자가 더 높다면), 주위 경쟁모드를 지원하지 않는 단말이 어느 서브캐리어 위치에 간섭을 주더라도 기지국은 단말이 전송한 가장 높은 숫자를 추출할 수 있으므로 졌다는 판단을 하게 된다. 따라서, 주위의 경쟁모드를 지원하지 않는 단말이나 경쟁영역의 밖에 있는 단말들이 방송한 톤 신호에 의한 간섭이 있어 경쟁모드의 기지국이 정확하지 않은 톤 신호를 수신하더라도 경쟁의 결과에 미치는 영향을 줄일 수 있다.

도 1은 펨토 기지국이 추가된 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 이동통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 MIB(Master information Block)가 방송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 통해 본 발명의 일 실시형태에 따른 경쟁 관련 정보를 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태 따른 MIB의 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 경쟁 숫자 정보를 여러 MIB에 나누어 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 경쟁 숫자 정보를 PDCCH를 통해 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 단말이 인접 기지국들에 방송하는 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 단말이 경쟁 정보를 복수회 반복하여 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 경쟁 기반 하향링크 스케줄링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기지국들 및 단말의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명에 따른 경쟁 기반 스케줄링 기법의 정확도를 검증하기 위한 모의 실험 결과를 나타내는 도면들이다.
도 15는 본 발명의 각 실시형태들에 따라 스케줄링을 수행하는 단말 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 16은 본 발명의 각 실시형태들에 따라 하향링크 신호 전송을 수행하는 기지국 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

이동통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

상술한 바와 같이 이하의 설명에서는 경쟁 기반으로 하향링크 신호 전송을 효율적으로 스케줄링하는 방법을 제공하고자 한다. 이를 위해 본 발명의 발명자는 2009년 9월 9일에 미국 출원된 미국출원번호 12/556,361(이하 '361출원)를 통해 기지국간의 경쟁과 경쟁결과에 따른 채널 액세스방법을 제안하였다. 본 '361 출원에서 본 발명의 발명자는 기지국이 조밀하게 분포되어 있는 환경에서 기지국간의 간섭문제 해결방안을 제시하였다. 상기 '361 출원 발명에 대해 간단히 설명하면, 각 기지국은 경쟁 주기마다 경쟁을 위해 임의의 숫자(이하 경쟁숫자)를 선택하고, 선택된 경쟁숫자가 주위의 간섭영역에 있는 기지국들이 선택한 경쟁숫자보다 우선순위가 클 때 경쟁에서 이겼다고 판단하여 채널에 액세스하는 방법이다. 따라서 간섭영역에 있는 기지국들은 동시에 채널에 액세스하지 않아 상호 간섭을 유발하지 않으며, 경쟁숫자를 임의로 선택하기 때문에 각 기지국들은 확률적으로 공평하게 채널에 액세스할 수 있게 된다.

한편, 상기 '361 출원 발명에서는 기지국간의 경쟁을 위해서는 단말의 도움이 필요하였고, 기지국과 단말이 경쟁관련 정보를 교환하기 위해서는 BBC/BIC 채널 쌍이 필요하였다. '361 출원 발명에 있어서 BBC(BS Bidding Channel)는 각 기지국이 단말들에게 경쟁숫자를 알려주기 위한 채널이고, BIC(BS Indicator Channel)는 기지국들의 경쟁숫자에 따른 경쟁결과를 각 단말이 기지국들에게 알려주기 위한 채널이다. 각 기지국은 경쟁정보 교환을 위해 서로 독립된 BBC/BIC의 채널 쌍을 사용하여야 하지만, 이는 차세대 무선통신시스템에서 가장 높은 점유율을 가질 것으로 예상되는 LTE(Long Term Evolution)에 정의되어 있지 않은 채널로서, 상술한 '361출원 발명을 LTE 시스템에 어떻게 적용시킬 것인지에 대한 고찰이 필요하다.

즉, 이하의 설명은 '361 출원 발명의 기술을 LTE시스템 하에서 신규 채널 없이 경쟁기반 기지국 자원할당기법을 동작시키기 위한 방법을 제공하며, 이를 좀더 구체화시키는 방법에 대한 것이다. 또한, LTE시스템 하에 동작하지만 경쟁기반 자원할당기법을 지원하지 않는 기지국 또는 단말들이 존재할 때, 상황에 따라 적응적으로 경쟁기반 자원할당 방법(또는, 경쟁모드) 또는 기존의 자원할당 방법(또는, 일반모드: 경쟁 없이 항상 채널에 액세스하는 방법)으로 동작하는 기지국과 단말을 제공하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 실시형태에서는 LTE 시스템의 PBCH를 이용하여 각 이웃 기지국들이 경쟁 관련 정보를 전송하고, 이를 수신한 단말이 경쟁 숫자 중 가장 우선순위가 높은 숫자를 톤 신호로서 방송하여 경쟁 기반 스케줄링을 수행하는 것을 제안한다.

도 2는 이동통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 MIB(Master information Block)가 방송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 통해 본 발명의 일 실시형태에 따른 경쟁 관련 정보를 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

LTE 시스템에서 시스템 정보(system information)은 MIB(Master information Block)과 하나 또는 그 이상의 SIB(System Information Block)으로 구분될 수 있다. MIB는 시스템에서 셀로부터 획득하는 다른 정보를 위해 필요한 가장 핵심적이고, 가장 빈번히 전송되는 파라미터들을 포함한다. SIB는 상기 MIB에 포함되어 전송되는 시스템 정보 이외의 정보를 포함하여 전송된다.

도 2에 도시된 바와 같이 하나의 MIB(201)는 24 비트 필드로 구성되며, 14 비트의 정보를 포함하고, 10 비트의 여유 비트를 가진다. 상기 14 비트는 하향링크 대역폭 정보(3 비트), PHICH(Physical HARQ Indicator Channel) 관련 정보(3비트) 및 SFN(System Frame Number) 8비트를 전송하는데 이용된다. 보다 구체적인 사항은 3GPP TS 36.331 V9.2.0을 참조할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 상기 MIB(201)의 10 비트의 여유 비트를 통해 경쟁 기반 스케줄링에 이용되는 경쟁 관련 정보를 전송하는 것을 제안하며, 구체적인 경쟁 관련 정보 형식에 대해서는 이하에서 후술하기로 한다. 한편, 상기 24 비트의 MIB에는 도 2에 도시된 바와 같이 16 비트의 CRC(202)가 부착되어 전송될 수 있다.

한편, CRC가 부착된 MIB는 이후 채널 코딩 및 레이트 매칭(S201) 과정을 거치게 되며, 이를 통해 40 ms의 PBCH를 통해 전송 가능한 비트 수에 맞게 된다. LTE 시스템에서 일반적인 CP(Cyclic Prefix)가 이용되는 경우, 채널 코딩 및 레이트 매칭이 수행된 MIB는 1920 비트 길이를 가지게 된다.

상술한 바와 같이 채널 코딩 및 레이트 매칭(S201)이 수행된 MIB는 PBCH가 전송되는 40 ms 전송 시간 간격 내에 4회 반복되어 전송될 수 있도록 4등분되게 되며(S202), 이와 같이 4등분된 MIB 각각은 동기 채널(P-SCH와 S-SCH)이 전송된 OFDM 심볼에 바로 후속하는 4개 OFDM 심볼을 통해 전송되게 된다.

한편, 상술한 PBCH를 통해 전송되는 경쟁 관련 정보의 구체적인 형태에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태 따른 MIB의 구조의 일례를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 MIB는 14 비트 정보를 이용하여 하향링크 시스템 대역폭 및 PHICH 전송 구조 정보를 전송한다. 한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 MIB의 10비트 여유 필드를 이용하여 다음과 같은 경쟁 관련 정보를 전송하는 것을 제안한다.

(1) MIB 여유비트 중 1개의 비트는 디폴트(Default) 비트로서 해당기지국이 경쟁모드를 지원하는 기지국인지 여부를 나타낼 수 있다. 만일, 해당 기지국이 경쟁 모드를 지원하는 기지국인 경우, 해당 필드를 '1'로 표시하여 경쟁 모드를 지원하지 않는 레거시 기지국의 해당 필드가 0으로 설정되어 있는 것과 구분되도록 할 수 있다. 단말은 이를 통해 커버리지 내에 레거시 기지국의 존재 여부를 알 수 있다.

(2) MIB 여유비트 중 다음 1개의 비트는 경쟁 모드 지시자(이하 CM-지시자) 비트로서 설정하여, 해당 기지국이 현재 경쟁모드로 동작하고 있는지를 나타낼 수 있다.

(3) MIB 여유비트 중 다음 1개의 비트는 자원 할당 지시자(이하 RA-지시자) 비트로서 해당기지국이 이전 프레임의 경쟁 결과에 따라 이번 스테이지 n(예를 들어, 프레임 n)에서 채널을 사용하는지 여부를 나타내도록 설정할 수 있다.

상술한 경쟁 정보 중 경우에 따라 디폴트(Default) 비트는 생략될 수 있다. 디폴트 비트가 생략되는 경우, 단말은 이웃 기지국들이 경쟁 모드로 동작하는지 일반모드로 동작하는지만을 고려할 수 있으며, 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국은 일반 레거시 기지국으로 고려할 수도 있다.

한편, 기지국이 다음 스테이지 n+1(예를 들어, 프레임 n+1)을 위해 경쟁에 사용할 임의의 숫자(이하, 경쟁숫자)는 도 3에 도시된 바와 같이 나머지 7비트 또는 그 이하의 비트 수를 이용하여 직접 전송할 수 있다. 다만, LTE 시스템에서 MIB의 유보 비트 10비트를 전부 사용하여 전송하는 방식 이외에 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 다음과 같은 방식을 제안한다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 경쟁 숫자 정보를 여러 MIB에 나누어 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서는 하나의 MIB에서 여유 비트 10비트 중 2비트만을 기지국이 하향링크 신호 전송을 위한 경쟁 관련 정보를 전송하는데 이용하는 것을 제안한다. 즉, 첫번째 MIB에서 2비트는 상술한 CM 지시자 및 RA 지시자를 전송하는데 이용하고, 이후 전송되는 복수개의 MIB의 2비트를 통해 경쟁 숫자를 나누어 전송하는 것을 제안한다. 도 4에 도시된 예에서는 경쟁 숫자 '011011'이 3개 MIB에 나누어 전송되는 것을 도시하고 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 경쟁 숫자 정보를 PDCCH를 통해 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에서는 MIB의 일부 비트에서 경쟁 숫자 정보가 전송되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 위치 정보를 전송하고, 경쟁 숫자는 PDCCH의 특정 위치를 통해 전송하는 방법을 제안한다. 경쟁 숫자 정보는 PDCCH를 통해 서브캐리어의 해당하는 위치에 톤 신호로서 전송할 수 있다. 구체적으로 LTE 시스템에서 하향링크 제어 정보는 슬롯 내 최대 3개 OFDM 심볼까지 전송될 수 있으며, 하향링크 제어 정보 중 PDCCH는 이 구간에서 채널 측정을 위한 참조 신호(Reference Signal), 하향링크 제어 구간의 크기를 나타내는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), 및 PHICH가 전송되지 않는 자원 요소(Resource Element)를 통해 전송될 수 있다. 바람직한 실시형태에서 경쟁 숫자 정보를 전송하는 톤 신호는 PDCCH의 참조 신호(Reference symbol)가 매핑되지 않는 세번째 심볼을 사용하여 전송하는 것을 제안한다. 한편, 도 5는 MIB의 여유 비트 10 비트 중 3개 비트가 디폴트 비트, CM 지시자, RA 지시자에 이용되는 것을 도시하고 있으나, 상술한 바와 같이 디폴트 비트는 생략될 수도 있다. 또한, MIB에서 경쟁 숫자가 전송되는 PDCCH 위치 정보를 나타내는 비트 수는 특별히 한정될 필요는 없다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 상술한 경쟁 숫자 자체를 전송하는 것이 아니라, 이웃 기지국과 단말 사이에 미리 결정된 함수에 경쟁 숫자 추출을 위한 시드(seed) 값만을 전송하는 방식 역시 제안한다.

한편, 이웃 기지국들 각각으로부터 상술한 바와 같은 경쟁 관련 정보를 수신한 단말은 다음과 같이 동작하는 것을 제안한다.

단말은 인접한 모든 기지국들의 경쟁관련 방송 정보를 수신한 후, 톤 신호를 이용해 단말이 보내야 할 경쟁관련 정보들을 방송(broadcast)할 수 있다. 구체적으로 단말은 셀 탐색과정에서(또는, 셀 탐색과정과 같은 방법으로) 인접 기지국들의 PCI(Physical Cell ID)를 획득한 후, 이를 이용하여 인접 기지국들이 경쟁 관련 정보를 전송하는 PBCH들을 수신할 수 있다. 인접 기지국들로부터 PBCH를 수신하는 방법을 상술한 경쟁 관련 정보 전송 방식에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 기지국들이 경쟁 숫자를 PBCH 자체를 통해 전송하는 경우, 단말은 PBCH 수신만으로 각 기지국들의 경쟁 숫자를 추출할 수 있다. 한편, 기지국들이 PBCH를 통해서는 경쟁 숫자를 전송하는 PDCCH의 위치 정보만을 전송하는 경우, 단말은 PBCH를 통해 획득된 PDCCH 위치에서 경쟁 숫자 정보를 수신할 수 있다.

단말은 이와 같이 수신한 경쟁 숫자들 중 가장 우선 순위가 높은 숫자를 이웃 기지국들에 방송할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 경쟁기반 분산 기지국 스케줄링 기법은 단말을 통한 경쟁을 활용한 기지국간의 간접적인 협력이라고 볼 수 있다. 경쟁모드를 지원하는 기지국들은 서로간의 경쟁결과에 따라, 경쟁에서 진 기지국들은 한 스테이지(경쟁결과에 따른 자원할당 단위) 동안 채널을 사용 또는 양보하게 되는데, 경쟁모드를 지원하지 않는 기지국이 주위에 있다면, 경쟁결과에 따라 채널을 사용했음에도 불구하고 낮은 신호 대비 간섭 및 노이즈 비율 때문에 성능향상이 높지 않을 수 있다. 더욱이, 경쟁모드로 동작하는 기지국들은 경쟁결과에 따라 채널을 양보하기 때문에 채널사용 빈도가 낮아지므로, 오히려 항상 채널을 사용하는 일반모드로 동작했을 때보다 기지국의 용량이 더 낮아질 수 있다. 즉, 경쟁모드 기지국과 일반 기지국(또는 일반모드 기지국)이 공존하는 경우 경쟁모드 기지국은 항상 손해를 보게 된다.

반면, 주위에 일반기지국이 존재할 때마다 경쟁 모드를 지원하는 기지국들이 항상 일반 모드로 동작하게 된다면, 결국은 대부분의 기지국은 일반 모드로 동작하게 되어, 기지국 간의 협력을 유도할 수 없게 된다. 따라서, 경쟁모드를 지원하는 기지국들은 적절한 기준을 가지고 경쟁모드/일반모드 선택을 해야 할 것이다.

따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서 단말은 기지국이 경쟁 기반 스케줄링 모드로 동작할 것인지 여부를 결정하기 위한 정보로서 경쟁 기반 스케줄링을 지원하지 않는 기지국의 존재 또는 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국의 존재 여부를 상기 방송 신호에 포함하여 전송하는 것을 제안한다. 이를 이용하여 경쟁 모드로 동작하고 있는 기지국들은 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국의 수가 소정 임계치 이상인 경우, 경쟁 모드에서 일반 모드로 변경되도록 설정될 수 있다. 다만, 본 발명에 있어서 기지국의 경쟁 모드/일반 모드를 변경하는 구체적인 기준은 특정 방식에 한정될 필요는 없다. 즉, 본 발명에서는, 경쟁모드를 지원하는 기지국들은 주위에 경쟁모드로 동작하지 않는(또는 경쟁모드를 지원하지 않는) 기지국의 존재 여부를 알 수 있어 적응적으로 경쟁모드/일반모드 선택을 할 수 있는 점을 제안하고자 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 단말이 인접 기지국들에 방송하는 신호를 설명하기 위한 도면이다.

도 6의 좌측에 도시된 바와 같이 단말은 각 인접 기지국의 PCI들을 획득하고, 인접 기지국들로부터 수신한 PBCH 정보에 기반하여 해당 기지국이 경쟁 모드로 동작하는지 여부를 나타내는 CM 지시자와 각 기지국의 경쟁 숫자 정보를 획득할 수 있다. 본 실시형태에서는 인접 기지국이 팸토 기지국(HeNB)인 경우를 가정하여 도시하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 경쟁 숫자가 가장 큰 경우, 다음 스테이지에서 해당 기지국이 하향링크 신호 전송 경쟁에서 이기는 것을 가정한다.

도 6의 예에서는 셀 식별자 35, 38, 49, 94가 커버리지 내에 존재하며, 셀 식별자 94을 가지는 기지국은 경쟁 모드로 동작하지 않으며, 셀 식별자 38을 가지는 기지국이 가장 높은 우선순위의 경쟁 숫자를 전송한 경우를 도시하고 있다.

이 경우, 본 실시형태에 따른 단말은 톤 신호로서 도 6에 도시된 바와 같이 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 방송하는 것을 제안한다. 만일, 가장 큰 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 전송한 기지국이 복수인 경우, 단말은 이를 알리는 정보 역시 방송하는 것이 바람직하다.

이와 같이 단말이 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 이웃 기지국들에 방송함으로써 이웃 기지국들은 자신이 전송한 경쟁 숫자보다 단말이 방송한 경쟁 숫자가 높은 경우, 해당 스테이지에서 자신이 경쟁에서 진 것으로 판단하고 하향링크 신호 전송을 유보할 수 있다. 한편, 가장 큰 우선순위를 가진 경쟁 숫자를 전송한 기지국(식별자 38을 가지는 기지국)은 자신이 경쟁에서 이긴 것을 알고, 해당 스테이지에서 하향링크 신호를 전송할 수 있다. 만일, 가장 큰 우선순위를 가진 경쟁 숫자가 자신이 전송한 경쟁 숫자와 같고, 해당 숫자를 전송한 기지국이 복수개인 경우, 부차적인 수단(예를 들어, 하향링크 신호 전송을 쉰 프레임 수)을 고려하여 하향링크 신호를 전송할 기지국을 결정할 수도 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 상술한 바와 같이 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국 존재 여부를 톤 정보에 포함하여 전송하는 것을 제안한다. 도 6의 예에서 셀 식별자 94를 가지는 기지국은 경쟁 모드로 동작하지 않고 있기 때문에 단말은 이와 같이 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국의 존재를 나타내는 정보를 해당 톤 신호에 포함하여 전송할 수 있다. 기지국은 이러한 정보를 고려하여 자신의 경쟁 모드/일반 모드를 선택할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 단말의 톤 정보가 전송되는 상향링크 채널은 특별히 한정될 필요가 없다. 다만, 이웃 기지국들로부터 특별한 자원 할당 없이, 이웃 기지국들 전체가 인지할 수 있는 채널인 것이 적합하며, 이러한 측면에서 PRACH(Physical Random Access Channel)을 통한 전송이 바람직할 수 있다.

또한, 이웃 기지국들의 개수를 L, 상기 이웃 기지국들 중 k번째 이웃 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 d, 경로 손실 지수를 α, 안테나 이득을 A, 상기 톤 신호를 인지하기 위한 문턱 전력을 P_th라 할 경우,

k번째 이웃 기지국의 톤 신호 전송 전력은,

와 같이 나타낼 수 있으며,(단, k = 0, 1, .., L-1), 이때 톤 신호 전송 전력은,

와 같이 결정될 수 있다. 이는 단말이 방송하는 경쟁 정보를 모든 인접 기지국들이 수신할 수 있는 범위 내에서 최소한의 전력으로 전송하는 것을 의미한다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 단말이 경쟁 정보를 방송하는 톤 신호를 복수회 반복하여 전송하는 것을 제안한다.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 단말이 경쟁 정보를 복수회 반복하여 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7에서는 단말이 도 6과 관련하여 상술한 톤 신호를 4번 반복하여 전송하는 것을 도시하고 있으나, 그 구체적인 숫자는 제한될 필요는 없다. 본 실시형태에 따른 단말은 톤 신호를 k번 반복하여 전송하고, 이웃 기지국들은 단말로부터 동일한 정보를 k번 반복하여 수신하는 경우에만 해당 경쟁 신호를 신뢰하고 동작하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 단말이 경쟁 정보를 4번 반복하여 전송하도록 설정된 경우, 기지국이 동일한 톤 신호가 4번 반복되어 전송되지 않는 경우, 이는 경쟁 모드를 지원하지 않는 단말에 의한 간섭 신호로 간주하여 무시할 수 있다. 또한, 시스템 상황에 따라 기지국에서 동일한 신호의 반복 수신 횟수는 반드시 단말이 반복 전송한 횟수와 동일하지 않더라도(예를 들어, 3번 이상만 반복 수신하더라도), 이를 경쟁 신호로 해석하여 동작하도록 설정될 수도 있다.

상술한 동작과 동시에, 단말은 자신이 속한 기지국의 RA-지시자 비트가 1이면, 이번 스테이지 n의 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 해독 및 해당하는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 하향링크 데이터를 받거나, PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 또는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 반면에 RA-지시자 비트가 0이면, 단말은 하향링크 채널을 듣지도, 상향링크 채널에 액세스 하지도 않는다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 동작을 하향링크/상향링크 시간 영역 관점에서 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 경쟁 기반 하향링크 스케줄링 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8의 실시형태에서는 하나의 스테이지가 4개 프레임으로 구성되는 경우를 도시하고 있다. 즉, 프레임 1 내지 4 동안 이웃 기지국들은 PBCH를 통해 특정 단말에 경쟁 관련 정보를 전송할 수 있다. 바람직하게, 상기 경쟁 관련 정보는 하향링크 대역폭 정보, PHICH 구조 정보 및 SFN(system frame number)를 전송하는 MIB를 통해 전송되며, 이를 수신한 단말은 가장 큰 경쟁 숫자 정보 및 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국 정보를 방송할 수 있다.

이와 같은 단말의 방송 정보에 기반하여 기지국들은 다음 스테이지, 즉 프레임 5 내지 프레임 8에서의 자원 할당을 수행할 수 있다. 또한, 단말이 방송한 비 경쟁 모드 기지국의 존재에 따라 다음 스테이지에서 경쟁 모드로 동작할 것인지, 일반 모드로 동작할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 기지국의 용량, 인지된 주위 상황에 따라 적응적으로 경쟁 모드/일반 모드를 선택하여 동작할 수 있다.

도 8에서 4개 프레임을 1 스테이지로 설정한 것은 예시적인 것이며, 1 스테이지를 구성하는 프레임 개수 또는 서브프레임 개수를 다양하게 설정될 수 있다. 또한 동작방식을 주파수 분할 듀플렉스(Frequency division duplex;이하 FDD) 기반으로 표현하였으나, 시간 분할 듀플렉스(Time division duplex;이하 TDD)방식에도 적용될 수 있다. 아울러, 단말의 경쟁정보 전송 횟수도 한번으로 표현되었으나, 신뢰성 향상을 위해 여러 번 반복되어 전송될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기지국들 및 단말의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 의한 각 기지국과 각 단말들의 경쟁방법을 나타낸 도면으로서, 각 기지국(1)은 경쟁을 위해 임의의 숫자를 선택하여 방송할 수 있다. 예를 들어, 각 기지국들은 55, 11, 38을 경쟁 숫자로서 방송할 수 있다.

그리고 각 단말은 인접하는 모든 기지국이 방송한 숫자를 듣고, 가장 큰 숫자를 방송한다. 예를 들어, 각 단말은 커버리지 내에서 기지국이 전송한 경쟁 숫자들 중 가장 큰 숫자로서, 55, 55, 11, 38, 38을 방송할 수 있다.

기지국들 중 가운데 위치한 기지국(2)의 입장에서 보면, 주위의 단말들(3)이 방송한 숫자를 듣고, 자신(2)이 선택한 숫자보다 큰 숫자를 듣게 되면 경쟁에서 졌다고 판단한다. 이때 각 단말이 방송하는 정보가 어떻게 가운데 기지국(2)에게 전달되는지는 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 단말은 자신이 들은 가장 큰 숫자를 주파수축의 해당하는 위치에 톤 신호로 방송한다. 동시에 인접 기지국 중 경쟁모드로 동작하지 않는 기지국이 있다면 역시 이를 알리는 위치에 톤 신호를 방송한다. 이에 기초하여 각 기지국은 다음 스테이지에서의 하향링크 신호 전송 및 경쟁 모드/일반 모드를 선택할 수 있다.

도 11 내지 도 14는 본 발명에 따른 경쟁 기반 스케줄링 기법의 정확도를 검증하기 위한 모의 실험 결과를 나타내는 도면들이다.

도 11은 본 모의 실험의 가정으로서 50개의 기지국과 기지국당 1-4개의 단말들이 존재하는 무선 통신 시스템 상황을 도시한 도면이다. 도 11에서 가로축과 세로축은 모두 미터 단위 거리를 나타낸다.

도 12는 상기 도 11의 모의실험 환경에서 모든 기지국과 단말이 경쟁모드를 지원할 때, 각 기지국이 단말이 방송한 가장 큰 경쟁 숫자를 잘못 추출한 상대빈도(CDF)와, 그에 따라 경쟁결과를 잘못 유추한 상대빈도를 나타내고 있다. 잘못된 경쟁결과는 이겼다고 판단해야 하는 기지국이 졌다고 판단하거나, 졌다고 판단해야 하는 기지국이 이겼다고 판단함을 말한다.

기지국이 주위 단말들이 보낸 가장 큰 경쟁 숫자를 잘못 추출할지라도 경쟁결과는 변하지 않을 수도 있으므로(예를 들어, 가장 큰 경쟁 숫자를 잘못 추출하였지만, 잘못 추출한 숫자 역시 자신이 전송한 숫자보다 큰 경우), 잘못된 경쟁결과가 발생하는 상대빈도는 가장 큰 경쟁숫자를 잘못 추출한 상대빈도보다 낮다.

도 13은 도 11의 모의실험 환경에서 20%의 기지국과 20%의 단말이 경쟁모드를 지원하지 않을 때, 기지국 당 잘못된 경쟁결과가 발생하는 상대빈도를 나타내고 있다. 경쟁모드를 지원하지 않는 단말의 상향링크 트래픽 발생확률은 0.5로 가정하였다. 도 13에서 K는 단말이 톤 신호를 반복하는 횟수를 나타낸다. 즉, K=1은 단말이 가장 큰 경쟁 숫자 정보를 1번만 방송하는 경우를, K=4는 단말이 가장 큰 경쟁 숫자 정보를 4번 반복 방송하는 경우를, K=10은 단말이 10번 반복하여 전송하는 경우를 나타낸다. 도 13을 통해 단말의 반복 횟수가 1에서 4로 증가하는 경우 큰 성능 향상을 가지고 오지만, 4에서 10으로 증가하는 경우에는 성능 향상이 크지 않음을 볼 수 있다.

도 14는 도 11의 모의실험 환경에서 50%의 기지국과 50%의 단말이 경쟁모드를 지원하지 않을 때, 기지국 당 잘못된 경쟁결과가 발생하는 상대빈도를 나타내고 있다. 경쟁모드를 지원하지 않는 단말의 상향링크 트래픽 발생확률은 0.5로 가정하였다. 도 14에서 역시 K는 단말이 톤 신호를 반복하는 횟수를 나타낸다. 도 14의 경우 단말의 반복 횟수가 4에서 10으로 증가하는 경우 성능 향상을 가져옴을 알 수 있다. 즉, 단말의 반복 횟수는 경쟁 모드를 지원하지 않는 기지국/단말의 비율과 같은 시스템 상황을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

한편, 이하에서는 상술한 바와 같은 실시형태들을 수행하기 위한 단말 및 기지국 장치 구성에 대해 설명한다.

도 15는 본 발명의 각 실시형태들에 따라 스케줄링을 수행하는 단말 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 15를 참조하면, 단말 장치는 수신 모듈(810), 프로세서(820), 메모리 유닛(830) 및 전송 모듈(840)을 포함할 수 있다.

수신 모듈(810)은 기지국으로부터 오는 모든 하향링크 신호를 수신할 수 있다. 특히, 본 발명의 각 실시형태에 따른 단말의 수신 모듈(810)은 이웃 기지국들 각각으로부터 전송되는 PBCH를 수신할 수 있다. 또한, 경쟁 숫자 정보가 PDCCH를 통해 전송되는 경우, 단말의 수신 모듈은 PBCH를 통해 수신한 경쟁 숫자 정보가 전송되는 PDCCH 위치 정보에 기반하여 PDCCH를 통해 경쟁 숫자 정보를 수신할 수 있다.

프로세서(820)는 스케줄링 모듈(821)을 포함할 수 있다. 프로세서(820)는 또한 이웃 기지국들로부터 수신한 경쟁 관련 정보에 기반하여 최대 경쟁 숫자를 결정하는 최대 경쟁 숫자 결정 모듈(822) 및 경쟁 모드로 동작하지 않는 지기국 존재 여부를 판별하는 모듈(823)을 추가적으로 포함할 수도 있다.

메모리 유닛(830)은 기지국으로부터 수신한 임의의 숫자 정보 등의 각종 정보를 소정 시간 동안 저장할 수 있다.

전송 모듈(840)은 프로세서(820)의 판정 결과에 따라 최대 경쟁 숫자 정보 및 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국 존재를 나타내는 톤 신호를 방송할 수 있다. 만일, 톤 신호가 K번 반복하여 전송하도록 설정된 경우, 전송 모듈은 이 톤 신호를 K 번 반복하여 전송한다.

도 16은 본 발명의 각 실시형태들에 따라 하향링크 신호 전송을 수행하는 기지국 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.

도 16을 참조하면, 기지국 장치는 전송 모듈(910), 수신 모듈(920), 프로세서(930)를 포함할 수 있다.

수신 모듈(920)은 단말로부터 방송된 최대 경쟁 숫자 정보 및 경쟁 모드로 동작하지 않는 기지국 존재 여부를 나타내는 톤 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이 단말로부터 수신한 신호를 바탕으로 프로세서(930)는 다음 스테이지에서 하향링크 신호를 전송할 것인지 여부를 결정하고(931), 경쟁 모드/일반 모드를 선택할 수 있다(932).

만일, 기지국이 해당 스테이지에서 하향링크 신호를 전송하는 경우 전송 모듈(910)은 단말로 전송되는 하향링크 신호(PDCCH/PDSCH)를 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 경쟁기반 분산적 기지국 시간 스케줄링 방식은 기지국이 밀집하게 분포된 상황에서 효과적인 시간 자원의 분배를 통하여 효율적이고 효과적으로 간섭 제어를 분산적으로 수행함으로써 전체적인 네트워크의 용량을 증대시킬 수 있다. 또한, LTE 시스템에 규정된 채널만을 이용함으로써 추가적인 채널 정의에 따른 오버헤드를 줄일 수 있다. 아울러, 기지국이 시스템 상황에 따라 경쟁 모드/일반 모드를 선택적으로 적용할 수 있도록 함으로써 추가적인 성능 향상을 가능하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (15)

1. 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 기지국의 하향링크 신호 전송을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 이웃 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로부터 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 수신하는 단계;
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선 순위를 가지는 경쟁 숫자를 상기 이웃 기지국들에 방송하는 단계; 및
   상기 시간 단위 n+1에, 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련된 기지국간 경쟁 관련 정보를 전송한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
   (단, n은 정수)
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보는 MIB(Mater Information Block)에 포함되어 전송되는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보는,
   해당 기지국이 경쟁 모드로 동작하는지 여부를 나타내는 정보, 및
   상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보를 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보는,
   상기 경쟁 숫자 자체, 상기 특정 단말과 상기 이웃 기지국들에 상기 경쟁 숫자 추출용으로 동일하게 저장된 함수의 입력값, 및 상기 경쟁 숫자가 전송되는 채널 정보 중 어느 하나인, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 경쟁 숫자 추출을 위한 정보는 상기 경쟁 숫자가 전송되는 채널 정보를 나타내며,
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보는 상기 PBCH를 통해, 상기 경쟁 숫자는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 수신되는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 톤(Tone) 신호 형태로 K번 반복하여 상기 이웃 기지국들에 방송하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
   (단, K는 자연수)
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 이웃 기지국들에 방송하는 단계에서,
   상기 이웃 기지국들 중 상기 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어를 수행하지 않는 기지국들의 존재를 알리는 정보를 추가적으로 방송하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 이웃 기지국들의 개수를 L, 상기 이웃 기지국들 중 k번째 이웃 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 d, 경로 손실 지수를 α, 안테나 이득을 A, 상기 톤 신호를 인지하기 위한 문턱 전력을 P_th라 할 경우,
   상기 k번째 이웃 기지국의 톤 신호 전송 전력은,
   

   

   와 같이 나타내며(단, k = 0, 1, .., L-1),
   상기 톤 신호 전송 전력은,
   

   

   
   와 같이 결정되는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 마스터 정보 블록(MIB)은,
   하향링크 시스템 정보, PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 관련 정보, SFN(System Frame Number), 및 상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하며,
   상기 기지국간 경쟁 관련 정보는,
   해당 기지국이 경쟁모드를 지원하는지 여부를 나타내는 1비트 정보,
   해당 기지국이 경쟁모드로 동작하는지 여부를 나타내는 1비트 정보,
   해당 기지국이 시간 단위 n에서 하향링크 신호를 전송하는지 여부를 나타내는 1비트 정보를 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국간 경쟁 관련 정보는,
    상기 경쟁 숫자 정보를 더 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국간 경쟁 관련 정보는 상기 경쟁 숫자 정보를 더 포함하며,
    상기 경쟁 숫자 정보는 복수의 PBCH에 분할되어 수신되는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국간 경쟁 관련 정보는,
    상기 경쟁 숫자가 전송되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 위치 정보를 더 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 제어 방법.
13. 특정 기지국이 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 제어되는 방식으로 하향링크 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 이웃 기지국들 중 특정 기지국이 시간 단위 n+1에서의 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 전송하는 단계;
    상기 특정 단말로부터 방송된, 상기 이웃 기지국들 각각의 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 특정 기지국이 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련되는 경우, 상기 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 경쟁 기반 하향링크 신호 전송 방법.
    (단, n은 정수)
14. 특정 단말 장치에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 기지국의 하향링크 신호 전송을 제어하는 단말 장치에 있어서,
    상기 이웃 기지국들 중 하나 이상의 기지국으로부터 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 수신하는 수신 모듈; 및
    상기 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자를 상기 이웃 기지국들에 방송하는 전송 모듈을 포함하며,
    상기 수신 모듈은, 상기 시간 단위 n+1에, 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련된 기지국간 경쟁 관련 정보를 전송한 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는, 단말 장치.
    (단, n은 정수)
15. 특정 단말에 이웃하는 이웃 기지국들간 경쟁을 통해 제어되는 방식으로 하향링크 신호를 전송하는 기지국 장치에 있어서,
    시간 단위 n+1에서의 하향링크 신호 전송에 대한 기지국간 경쟁 관련 정보를 포함하는 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 전송하는 전송 모듈; 및
    상기 특정 단말로부터 방송된, 상기 이웃 기지국들 각각의 기지국간 경쟁 관련 정보를 통해 추출된 경쟁 숫자 중 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자 정보를 수신하는 수신 모듈을 포함하며,
    상기 전송 모듈은 상기 특정 기지국이 상기 가장 높은 우선순위를 가지는 경쟁 숫자와 관련되는 경우, 상기 시간 단위 n+1에서 하향링크 신호를 전송하는, 기지국 장치.
    (단, n은 정수)

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