KR20120084598A - 다중 펨토셀 환경에서 분산적 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

다중 펨토셀 환경에서 분산적 자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120084598A
KR20120084598A KR1020110006041A KR20110006041A KR20120084598A KR 20120084598 A KR20120084598 A KR 20120084598A KR 1020110006041 A KR1020110006041 A KR 1020110006041A KR 20110006041 A KR20110006041 A KR 20110006041A KR 20120084598 A KR20120084598 A KR 20120084598A
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Abstract

본 발명은 다중 펨토셀이 공존하는 무선 통신 시스템에서 펨토셀 간의 간섭 영향을 최소화하도록 고려하면서 사용자의 전송 서비스 요구 수준 (quality of service: 이하 QoS)를 보장할 수 있게 분산적으로 자원을 할당하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 펨토셀 사용자는 인접한 펨토셀로부터 프리앰블(preamble) 또는 파일럿(pilot) 신호로부터 인접 펨토셀의 ID와 평균 수신 전력을 추정하여, 사용자가 상기 인접 펨토셀의 간섭 하에서 QoS 만족 여부를 판단하고 이를 서빙 펨토셀로 보고한다. 만약 QoS가 만족되지 못하는 경우 서빙 펨토셀은 상기 인접 펨토셀이 자신과 같은 대역을 제한적으로 사용하도록 하고, 만약 대역이 부족하여 상기 인접 펨토셀이 상기 방법을 통해 자원 할당이 불가한 경우에는 시간적으로 분배하여 상기 인접 펨토셀이 사용할 수 있도록 한다. 본 발명은 다중 펨토셀 사이에 간섭이 존재하는 환경에서 상기 기술한 바와 같이 인접 펨토셀들의 사용자를 고려하여 자원을 할당함으로써, 새롭게 서비스를 요구하는 사용자가 기존의 사용자에게 큰 간섭을 유발하는 것을 방지하고, 기존의 사용자는 가능한 범위 내에서 다른 사용자에게 자원을 나누어 줌으로써 사용자들의 QoS를 보장하고 시스템의 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 펨토셀 환경에서 분산적 자원 할당 방법 및 장치 {APPARATUS AND METHOD OF DISTRIBUTED RESOURCE ALLOCATION IN MULTI-FEMTOCELL ENVIRONMENTS}
본 발명은 다중 펨토셀이 공존하는 무선 통신 시스템에서 펨토셀 간의 간섭 영향을 최소화하도록 고려하면서 사용자의 전송 서비스 요구 수준 (quality of service: 이하 QoS)를 보장할 수 있게 분산적으로 자원을 할당하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
펨토셀은 실내 음영지역을 해소하고 보다 효율적인 무선 환경을 제공하여 높은 데이터 전송 서비스를 보장하기 위한 실내 초소형 기지국이다. 사용자에 의해 임의의 위치에 설치되는 펨토셀들이 좁은 지역 내에 다수가 설치되면 인접한 펨토셀 간에 심한 간섭 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 각 펨토셀에 할당할 수 있는 자원이 한정적인 경우가 대부분이기 때문에, 주어진 자원을 효율적으로 사용하여 간섭을 최소화 시키는 것이 필요하다.
다중 펨토셀간 간섭을 제어하고 효율적으로 자원을 할당하기 위하여 발생 가능한 간섭을 확률적으로 제어하는 기법들이 제안되었다. 종래의 802.11 WLAN에서 사용되었던 시간축의 slotted ALHOA 를 주파수 축으로 변형한 F-ALOHA 기법은 복잡도(complexity)를 낮출 수 있는 장점이 있지만 간섭을 확률적으로 제어하기 때문에 사용자 수가 많아지고 가용 대역이 감소하면 만족스러운 성능을 보장하지 못할 수 있다. 이를 해결하기 위해 사용자의 간섭 환경을 측정하고 이에 따라 최적의 자원을 할당하는 기법이 제안되었다. 상기 기법은 새롭게 접속하는 사용자가 간섭 세기 측정 결과를 기반으로 간섭 정보를 만들어 이를 서빙 펨토셀로 보고하고 상기 펨토셀은 여러 사용자들로부터 보고받은 간섭 정보를 기반으로 시스템 성능을 극대화 하도록 대역을 할당한다. 실험적으로 상기 기법은 F-ALOHA대비하여 주파수 효율을 향상시킬 수 있으나, 새로운 사용자가 인지하지 못하는 인접 펨토셀의 사용자에게 서빙 펨토셀이 간섭을 줄 수 있는 숨은 노드(hidden terminal) 문제를 고려하지 않았다. 실내 지역에 많은 수의 펨토셀이 분포하게 될수록 상기 숨은 노드 문제는 시스템 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 상기 숨은 노드 문제는 새로 접속하는 사용자는 인접 펨토셀 사용자의 존재 유무를 알 수가 없기 때문에 종래의 접근 방법으로는 해결하기 힘들다는 특징이 있다.
본 발명은 상기 종래의 발명들의 문제점을 해결하기 위해, 인접 펨토셀의 기존 사용자에게 큰 간섭을 미치는 대역을 제외한 나머지 대역 중에서 대역을 할당하며, 만약 사용 가능한 대역이 충분하지 못하여 주파수 자원 할당이 어려운 경우에는 사용되고 있는 주파수 자원을 시간적으로 분배하여 모든 사용자의 QoS를 달성할 수 있도록 하여 숨은 노드 문제를 해결함과 동시에 사용자들의 최저성능 보장을 통해 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 다중 펨토셀간 분산 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
다수의 펨토셀이 공존하는 무선 통신 시스템에서 발생 가능한 다중 펨토셀간 간섭을 제어하여 숨은 노드 문제를 해결함과 동시에 사용자들의 QoS를 보장하는 분산적 자원 할당 기법을 제안하고자 한다.
본 발명은 자원을 할당하려는 펨토셀이 인접 펨토셀의 기존 사용자에게 큰 간섭을 미치는 대역을 제외한 나머지 대역 중에서 대역을 할당하며, 만약 사용 가능한 대역이 충분하지 못하여 주파수 자원 할당이 어려운 경우에는 사용되고 있는 주파수 자원을 시간적으로 분배하여 모든 사용자의 QoS를 달성할 수 있도록 하여 사용자들의 최저성능 보장을 통해 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 다중 펨토셀간 분산 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
다수의 펨토셀이 공존하는 무선 통신 시스템에서는 펨토셀간 간섭이 시스템 성능을 저하시키는 주된 요인이 되고, 종래의 무선 인지 기술을 통해 이를 회피한다고 해도 숨은 노드 문제를 해결하기 어렵다. 본 발명은 다중 펨토셀 환경에서 간섭이 존재할 경우의 인접 펨토셀 사용자의 요구 QoS 만족 여부를 고려하여 새로운 사용자가 기존 사용자에게 간섭을 유발하는 것을 방지하고 자원의 시간적 분배를 고려하여 새로운 사용자가 자원을 할당 받지 못하는 경우에는 여유가 되는 기존 사용자가 새로운 사용자에게 자원을 분배해 줌에 따라 다중 펨토셀간 발생 가능한 간섭을 억제하여 숨은 노드 문제를 해결함과 동시에 사용자들의 QoS를 보장할 수가 있다.
도 1. 본 발명의 실시 예에 따른 다중 펨토셀 시스템 모델
도 2. 본 발명의 실시 예에 따른 분산적으로 간섭을 회피하여 주파수 자원을 할당하는 방법을 도시한 도면
도 3. 본 발명의 실시 예에 따른 분산적으로 주파수 자원을 시간 축으로 분배하는 방법을 도시한 도면
도 4. 본 발명의 실시 예에 따른 펨토셀 사용자의 절차를 도시한 도면
도 5. 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 기지국의 절차를 도시한 도면
도 6. 본 발명의 실시 예에 따른 분산적 자원 할당 절차를 도시한 도면
도 7. 본 발명의 실시 예에 따른 펨토셀 사용자의 분산적 자원 할당 장치에 대한 구성 블록도
도 8. 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 기지국의 분산적 자원 할당 장치에 대한 구성 블록도
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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
도 1은 고려하고 있는 다중 펨토셀 환경을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면,
Figure pat00001
개의 펨토 기지국(101)으로 이루어진 다중 펨토셀 시스템에서 상기 펨토 기지국(101)은 다수의 펨토셀 사용자(102)에게
Figure pat00002
개의 부채널(sub-channel) (103) 중 하나를 선택하여 서비스한다. 펨토 기지국(101)들은 유선 백홀망(back haul network)(104)을 통해 코어 네트워크(105)로 연결되어 있고, 또한 인접 펨토셀로 정보의 교환이 가능한 구조를 가진다고 가정한다. 또한 실내 지역을 고려하는 경우, 펨토 기지국(101)은 각 방마다 균등하게 분포되어 설치되고(uniformly distributed), 펨토셀
Figure pat00003
에는
Figure pat00004
명의 사용자(102)가 임의의 위치에 균등하게 분포되어 있다고 가정한다. 상기 펨토셀 사용자가 인접 펨토셀과 서로 다른 부채널(103)을 사용하게 되면 다중 펨토셀간 간섭 영향이 없지만, 같은 부채널(103)을 사용하게 되면 상기 사용자는 상기 인접 펨토셀로부터 간섭 영향을 받는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 분산적으로 간섭을 회피하여 주파수 자원을 할당하는 방법을 나타낸 것이다. 펨토셀
Figure pat00005
(201)의 기존 사용자
Figure pat00006
(203) 주위에 펨토셀
Figure pat00007
(202)를 포함한
Figure pat00008
개의 펨토셀이 있을 때, 상기 사용자
Figure pat00009
(203)의 평균 SINR은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00010
여기서
Figure pat00011
는 펨토셀
Figure pat00012
로부터의 수신 전력을,
Figure pat00013
는 펨토셀
Figure pat00014
와 상기 사용자
Figure pat00015
사이의 경로 감쇄를,
Figure pat00016
(
Figure pat00017
)는 펨토셀
Figure pat00018
의 부채널
Figure pat00019
에 대한 할당 인덱스를,
Figure pat00020
은 복소 가우시안 잡음(complex white Gaussian noise)의 분산을 의미한다. 설명의 편의를 위해
Figure pat00021
(=
Figure pat00022
)를 사용자
Figure pat00023
의 펨토셀
Figure pat00024
로부터의 평균 수신 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; 이하 SNR)로 정의한다. 상기 펨토셀
Figure pat00025
가 부채널
Figure pat00026
을 사용한다고 가정하여 상기 펨토셀
Figure pat00027
로부터 간섭을 받았을 경우의 SINR은 하기 [수학식 2]와 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00028
상기 추정된 SINR을 토대로 사용자
Figure pat00029
가 인접 펨토셀
Figure pat00030
로부터 부채널
Figure pat00031
을 통해 간섭을 받게 되는 경우를 가정해도 요구 QoS를 만족시킬 수 있는지를 판단하는 간섭 허용 정보
Figure pat00032
(205)를 다음과 같이 결정한다.
Figure pat00033
여기서
Figure pat00034
는 사용자
Figure pat00035
의 요구 QoS을 만족시킬 수 있는 기준 SINR을 의미한다. 상기 간섭 허용 정보
Figure pat00036
는 상기 사용자
Figure pat00037
가 펨토셀
Figure pat00038
로부터 간섭을 받아도 요구되는 QoS를 만족할 경우에는 0, 만족하지 못할 경우에는 1의 값을 가진다. 사용자
Figure pat00039
는 상기 간섭 허용 정보
Figure pat00040
의 값이 변경될 경우에만 상기
Figure pat00041
를 펨토셀
Figure pat00042
로 보고한다.
펨토셀
Figure pat00043
는 사용자
Figure pat00044
명의 간섭 허용 정보를 기반으로 허가 대역 정보
Figure pat00045
(206)를 결정한다. 상기 허가 대역 정보
Figure pat00046
는 펨토셀
Figure pat00047
에서 부채널
Figure pat00048
을 사용했을 때 펨토셀
Figure pat00049
의 사용자들에게 QoS를 보장하지 못하는 간섭 영향을 끼칠 경우, 상기 부채널
Figure pat00050
을 사용하지 못 하도록 하는 정보로, 하기 [수학식 4]와 같이 결정할 수 있다. 즉,
Figure pat00051
는 부채널
Figure pat00052
에 대해 모든 사용자들의 간섭 허용 정보 값이 0인 경우에만 0이 된다.
Figure pat00053
여기서
Figure pat00054
는 운용 상황에 따라 정해져야 할 임계값이다. 상기 허가 대역 정보
Figure pat00055
는 펨토셀
Figure pat00056
이 새로운 사용자
Figure pat00057
에게 자원 할당을 하는 경우 인접 펨토셀을 배려하기 위한 펨토셀
Figure pat00058
의 요청에 의해 전송된다.
펨토셀
Figure pat00059
에 새롭게 접속하는 사용자
Figure pat00060
는 각 부채널의 평균 수신 SINR을 측정하여 자신의 QoS를 만족시킬 수 있는 선호대역 집합을 하기 [수학식 5]와 같이 결정하고,
Figure pat00061
상기 선호대역 집합
Figure pat00062
의 원소를 SINR값이 가장 높은 순으로 정렬하여 (즉,
Figure pat00063
이 되도록) 이를 펨토셀
Figure pat00064
로 보내며, 상기 펨토셀
Figure pat00065
는 상기 선호대역 집합
Figure pat00066
과
Figure pat00067
개의 인접 펨토셀들의 상기 허가 대역 정보
Figure pat00068
를 기반으로 하기 [수학식 6]과 같이 부채널
Figure pat00069
(208)을 선택한다.
Figure pat00070
여기서
Figure pat00071
는 운용 상황에 따라 정해져야 할 임계값이다. 상기 선택된 부채널
Figure pat00072
은 인접 펨토셀의 기존 사용자들에게 강한 간섭을 미치는 대역을 제외한 최적의 주파수 대역을 의미하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분산적으로 주파수 자원을 시간 축으로 분배하는 방법을 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 상기 도 2와 같은 환경 하에서 펨토셀
Figure pat00073
(302)가 새로운 사용자
Figure pat00074
(304)에게 상기 [수학식 6]에 따라 자원을 할당하였으나, 상기 사용자
Figure pat00075
의 QoS를 만족시키지 못할 경우 상기 펨토셀
Figure pat00076
는 인접 펨토셀들 (일례로
Figure pat00077
(301))로 선호대역에 대한 자원의 시간적 분배를 요청한다. 일례로, 새로운 사용자
Figure pat00078
의 QoS를 보장할 수 있는 부채널
Figure pat00079
이 존재하면 상기 부채널을 할당하여 전송하지만, 선호대역 집합
Figure pat00080
에 속한 허가 대역이 존재하지 않는 경우 (즉,
Figure pat00081
) 인접 펨토셀들
Figure pat00082
로
Figure pat00083
에 대한 시간대역 분배를 요청한다.
상기 요청을 받은 상기 인접 펨토셀
Figure pat00084
는 상기 선호대역 집합
Figure pat00085
의 부채널 (일례로
Figure pat00086
(
Figure pat00087
))을 사용하는 자신의 사용자 중 최소 요구 QoS보다 큰 QoS를 갖는 사용자
Figure pat00088
(303)의 상기 부채널
Figure pat00089
에 대한 시간 자원을 QoS 초과 분량에 해당하는 기간 (일례로, [수학식 7]과 같이 결정되는
Figure pat00090
기간) 만큼 또는 상기 인접 펨토셀
Figure pat00091
가 상기 부채널
Figure pat00092
을 사용하지 않는 기간 동안에 상기 펨토셀
Figure pat00093
이 상기 부채널
Figure pat00094
을 상기 사용자
Figure pat00095
에게 할당(305)할 수 있다.
Figure pat00096
여기서
Figure pat00097
는 사용자
Figure pat00098
의 채널 용량(Capacity)을 의미한다. 만약 상기 인접 사용자
Figure pat00099
가 부채널
Figure pat00100
을 시간적으로 분배 해주기 어렵거나 (즉,
Figure pat00101
), 상기
Figure pat00102
시간 동안 서비스를 하여 상기 사용자
Figure pat00103
의 최저 요구 성능을 보장할 수 없는 경우 (즉,
Figure pat00104
)에는 분배를 하지 않는다. 상기 사용자
Figure pat00105
의 선호대역
Figure pat00106
중 시간적으로 분배 가능한 대역이 없는 경우 상기 사용자
Figure pat00107
는 서비스 받을 수 있는 자원이 생길 때 까지 대기한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펨토셀 사용자의 절차를 도시한 도면이다. 기존에 서비스를 받고 있는 사용자의 경우에는 인접 펨토셀의 프리앰블 및 파일럿 신호를 수신하여 자신의 서빙 펨토셀 및 간섭 펨토셀의 평균 수신 전력을 측정(401)한다. 인접 펨토셀들 중 수신 전력이 높은 인접 펨토셀들을 잠재적인 간섭원으로 인지하여 상기 인접 펨토셀들로부터 간섭을 받았을 경우를 가정하여 SINR을 추정하고 이를 토대로 간섭 허용 정보를 결정(402)하여 서빙 펨토셀로 보고(403)한다. 새로운 사용자의 경우에는 SINR 측정을 통해 자신의 QoS를 만족할 수 있는 선호대역 집합을 결정(404)하고 상기 선호대역 집합 정보를 서빙 펨토셀로 보고(405)한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 기지국의 절차를 도시한 도면이다. 새로운 사용자가 없는 펨토셀은 자신의 기존 사용자들로부터 보고된 간섭 허용 정보를 기반으로 허가 대역 정보를 결정(501)한다. 상기 허가 대역 정보는 인접 펨토셀의 요청이 있을 경우 전송(502)해주고 상기 인접 펨토셀이 상기 허가 대역 정보를 고려하여 주파수 자원을 할당할 수 없어 자원을 시간적으로 분배 요청할 경우 자신의 사용자 QoS를 고려하여
Figure pat00108
만큼의 자원을 시간적으로 분배(503)해 준다. 새로운 사용자의 접속 요청이 있는 펨토셀은 인접 펨토셀로 허가 대역 정보를 요청(504)하고, 상기 허가 대역 정보와 사용자로부터의 선호대역 정보를 바탕으로 최적의 부채널
Figure pat00109
을 선택(505)하여, 상기 허가 대역 정보를 만족하는 선호 부채널
Figure pat00110
이 존재하지 않으면(506) 인접 펨토셀로 자원을 시간적으로 분배 요청(507)한다. 상기 인접 펨토셀로부터 부채널
Figure pat00111
에 대하여
Figure pat00112
만큼의 시간자원을 분배 받으면 이를 새로운 사용자에게 할당하여 서비스(508)하지만 상기 인접 펨토셀 이 자원이 부족하거나 할당된 자원을 사용해도 상기 사용자의 최저 요구 성능을 만족시키기 어려우면 가용한 자원이 생길 때 까지 대기한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분산적 자원 할당 절차를 도시한 도면이다. 펨토셀
Figure pat00113
의 사용자
Figure pat00114
는 펨토셀
Figure pat00115
의 프리앰블 및 파일럿 신호로부터 [수학식 2]와 같이 SINR을 추정(601)한다. 그리고 QoS만족 여부에 따라 [수학식 3]과 같이 결정된 간섭 허용 정보
Figure pat00116
를 펨토셀
Figure pat00117
에게 보고(602)하고 상기 펨토셀
Figure pat00118
는 자신의 사용자들의 간섭 허용 정보를 종합하여 [수학식 4]와 같이 허가 대역 정보를 결정(603)한다. 이 환경에서 펨토셀
Figure pat00119
의 새로운 사용자
Figure pat00120
는 [수학식 5]와 같이 결정된 자신의 선호대역 정보를 펨토셀
Figure pat00121
에게 보고(604)하고, 상기 펨토셀
Figure pat00122
는 펨토셀
Figure pat00123
에게 허가 대역 정보를 요청(605)한다. 상기 펨토셀
Figure pat00124
로부터 상기 허가 대역 정보
Figure pat00125
를 받은(606) 상기 펨토셀
Figure pat00126
는 상기 허가 대역 정보에 의거하여 사용자의 QoS를 만족시키는 대역이 있는지를 확인(607)하고 없을 경우엔 상기 펨토셀
Figure pat00127
에게 자원의 시간적 배분 요청(608)을 보낸다. 상기 607단계에서 [수학식 5]와 같이 결정된 자원이 있거나 상기 펨토셀
Figure pat00128
로부터 상기 [수학식 7]만큼 시간 자원을 분배(609) 받았으면, 이를 사용자
Figure pat00129
에게 할당(610)하여 데이터를 전송(611)한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 펨토셀 사용자(700)의 분산적 자원 할당 장치에 대한 구성 블록도를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 펨토셀 사용자(700)는 수신부(701)와 선호 부채널 선택부(702)와 평균 수신 전력 측정부(703)와 간섭 허용 정보 결정부(704)와 궤환부(705)를 포함한다. 먼저 수신부(701)에서는 사용자의 수신 프리앰블 및 파일럿 신호를 평균 수신 전력 측정부(703)로 전달한다. 평균 수신 전력 측정부(703)에서는 상기 수신 신호에 대한 평균 수신 전력을 측정하여 이를 기존 사용자의 경우 간섭 허용 정보 결정부(704)로, 새로운 사용자의 경우 선호 부채널 선택부(702)로 각각 전달한다. 상기 간섭 허용 정보 결정부(704)에서는 상기 [수학식 3]처럼 간섭 허용 정보를 결정하고, 상기 선호 부채널 선택부(702)에서는 대역별로 측정된 SINR을 기반으로 상기 [수학식 4]와 같이 선호대역 집합을 결정한다. 사용자는 상기 선호대역 정보 또는 간섭 허용 정보를 궤환부(705)로 전달하여 펨토 기지국으로 상향링크를 통해 전송하게 된다.
도 8은 본 발명의 본 발명의 실시 예에 따른 펨토 기지국(800)의 분산적 자원 할당 장치에 대한 구성 블록도를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 펨토 기지국(800)은 수신부(801)와 허가 대역 정보 결정부(802)와 자원 할당부(803)와 시간자원 분배 결정부(804)와 궤환부(805)를 포함한다. 허가 대역 정보 결정부(802)에서는 수신부(801)로부터 받은 사용자의 간섭 허용 정보를 기반으로 허가 대역 정보를 결정하고 상기 정보를 인접 펨토셀의 요청이 있을 시 전송부(805)로 전달하여 백홀망을 통해 전송하게 된다. 자원 할당부(803)에서는 인접 펨토셀로부터 수신된 허가 대역 정보와 사용자로부터 수신된 선호대역 정보를 통해 대역을 할당해 주고, 할당 가능한 대역이 없는 경우에는 주위의 인접 펨토셀들로 백홀망을 통해 자원의 시간적 분배 요청을 한다. 상기 시간자원 분배 요청을 받은 펨토셀은 시간자원 분배 결정기(804)에서 인접 펨토셀의 선호대역과 같은 대역을 사용하는 자신의 사용자 중 요구 QoS를 초과하여 만족하는 사용자가 존재할 경우 자원을 시간적으로 분배하여 이 정보를 상기 요청한 펨토셀에게 전송부(805)를 통해 백홀망으로 전송한다.

Claims (5)

  1. 다중 펨토셀이 공존하는 무선 통신 시스템에서 사용자에게 자원을 분산적으로 할당하는 방법 및 그 장치에 있어서,
    사용자가 사용 선호대역을 결정하는 방법 및 결정부,
    상기 사용자가 인접 펨토셀이 사용 가능한 간섭 허용 대역을 결정하는 방법 및 결정부,
    상기 결정된 인접 펨토셀이 사용 가능한 대역 정보를 이용하여 인접 펨토셀의 운용을 방해하지 않으면서 펨토셀이 자신의 사용자에게 자원을 할당하는 방법 및 할당부를 포함하는 방법 및 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자가 사용 선호대역을 결정하는 방법 및 결정부는,
    사용자가 각 부채널의 QoS를 측정하여 자신의 QoS를 만족시킬 수 있는 부채널들을 QoS 가 높은 순서로 정렬하여 선호대역을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    일례로 SINR을 상기 QoS의 기준값으로 사용하는 경우, 펨토셀
    Figure pat00130
    의 사용자
    Figure pat00131
    는 사용 가능한
    Figure pat00132
    개 부채널의 각 평균 수신 SINR값을 측정하여 자신의 QoS를 만족시킬 수 있는 선호대역을 하기 식과 같이 선택하고,
    Figure pat00133

    상기 결정된 선호대역 집합
    Figure pat00134
    의 원소를 SINR값이 가장 높은 순으로 정렬하여 (즉,
    Figure pat00135
    이 되도록) 선호대역 집합
    Figure pat00136
    을 결정할 수 있다. 여기서
    Figure pat00137
    는 사용자
    Figure pat00138
    가 부채널
    Figure pat00139
    을 사용할 때 얻을 수 있는 SINR 값이고,
    Figure pat00140
    는 사용자
    Figure pat00141
    의 QoS를 만족시킬 수 있는 최소 SINR값이다.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자가 인접 펨토셀이 사용 가능한 간섭 허용 대역을 결정하는 방법 및 결정부는,
    상기 사용자에 인접한 펨토셀이 상기 사용자와 같은 대역을 사용한다고 가정했을 경우 상기 사용자 자신의 QoS가 만족되는 지를 추정하여 인접한 펨토셀이 사용 가능한 대역을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    일례로 SINR을 상기 QoS의 기준값으로 사용하는 경우, 상기 사용자
    Figure pat00142
    는 인접하고 있는 펨토셀이 부채널
    Figure pat00143
    을 같이 사용하는 경우 이들로부터 받게 될 간섭을 고려한 자신의SINR을, 모든 인접 펨토셀
    Figure pat00144
    (
    Figure pat00145
    ) 에 대해서 하기 식과 같이 추정하고,
    Figure pat00146

    상기 사용자
    Figure pat00147
    가 펨토셀
    Figure pat00148
    로부터 간섭을 받아도 요구되는 QoS를 만족할 경우(즉,
    Figure pat00149
    )에는 0, 그렇지 못할 경우에는 1의 값을 갖도록 하기 식과 같이 인접 펨토셀
    Figure pat00150
    의 부채널
    Figure pat00151
    에 대한 사용 허가 정보를 결정할 수 있다.
    Figure pat00152

    여기서
    Figure pat00153
    는 사용자
    Figure pat00154
    의 펨토셀
    Figure pat00155
    로부터의 평균 수신 SNR을,
    Figure pat00156
    (
    Figure pat00157
    )는 펨토셀
    Figure pat00158
    의 부채널
    Figure pat00159
    의 사용 여부 표시를 나타낸다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자가 속해 있는 펨토셀이 상기 간섭 허용 대역 결정 정보를 기반으로 인접 펨토셀이 사용 가능한 대역 정보를 결정하는 방법 및 결정부는,
    상기 청구항 3 에서 결정된 상기 사용자의 간섭 허용 대역 결정 정보로부터 상기 사용자의 최소 요구 QoS가 만족되는 대역을 인접 펨토셀의 사용 허가 대역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    일례로, 펨토셀
    Figure pat00160
    는 부채널
    Figure pat00161
    에 대한 자신의 사용자들의 간섭 허용 정보를 보고 받아 인접 펨토셀
    Figure pat00162
    가 사용 가능한 대역 정보
    Figure pat00163
    를 하기 식과 같이 결정할 수 있으며,
    Figure pat00164

    이를 받은 인접 펨토셀
    Figure pat00165
    는
    Figure pat00166
    가 0인 경우 부채널 대역
    Figure pat00167
    을 자신의 사용자에게 할당할 수 있다. 여기서
    Figure pat00168
    는 운용 상황에 따라 정해져야 할 임계값이다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 인접 펨토셀이 사용 가능한 대역 정보를 이용하여 인접 펨토셀의 운용을 방해하지 않으면서 펨토셀이 자신의 사용자에게 자원을 할당하는 방법 및 할당부는,
    상기 4항에서 결정된 인접 펨토셀의 사용 허가 대역 정보를 기반으로 상기 인접 펨토셀에게 큰 영향을 주는 부채널 대역을 제외하고 상기 2항에서 결정된 상기 사용자의 선호대역 정보에 따라 최적의 조건을 갖는 부채널을 상기 펨토셀 자신의 사용자에게 자원을 할당해 주는 과정과,
    상기 자원 할당 과정에서 할당할 자원이 모자라는 경우, 상기 인접 펨토셀이 사용하고 있는 대역을 시간 분할 방식으로 상기 펨토셀이 사용자에게 할당하는 과정을 포함하는 방법 및 장치.
    일례로, 펨토셀
    Figure pat00169
    는 자신의 사용자
    Figure pat00170
    들의 선호대역 집합
    Figure pat00171
    과
    Figure pat00172
    개의 인접 펨토셀들의 상기 사용 허가 대역 정보
    Figure pat00173
    를 이용하여 하기 식과 같이 상기 사용자
    Figure pat00174
    에게 부채널
    Figure pat00175
    을 할당할 수 있으며,
    Figure pat00176

    만약 상기 과정에서 상기 사용자
    Figure pat00177
    에게 할당할 수 있는 부채널이 없으면, 상기 사용자
    Figure pat00178
    의 선호대역 집합
    Figure pat00179
    을 사용하는 상기 인접 펨토셀
    Figure pat00180
    들에게 상기 선호대역 집합
    Figure pat00181
    의 시간대역 분배를 요청하고, 요청을 받은 상기 인접 펨토셀
    Figure pat00182
    는 상기 선호대역 집합
    Figure pat00183
    의 부채널 (일례로
    Figure pat00184
    (
    Figure pat00185
    ))을 사용하는 자신의 사용자 중 최소 요구 QoS보다 큰 QoS를 갖는 사용자
    Figure pat00186
    의 상기 부채널
    Figure pat00187
    에 대한 시간 자원을 QoS 초과 분량에 해당하는 기간 (일례로, 하기 식과 같이 결정되는
    Figure pat00188
    기간) 만큼 또는 상기 인접 펨토셀
    Figure pat00189
    가 상기 부채널
    Figure pat00190
    을 사용하지 않는 기간 동안에 상기 펨토셀
    Figure pat00191
    이 상기 부채널
    Figure pat00192
    을 상기 사용자
    Figure pat00193
    에게 할당할 수 있다.
    Figure pat00194

    만약 상기 인접 사용자
    Figure pat00195
    가 부채널
    Figure pat00196
    을 시간적으로 분배 해주기 어렵거나 (즉,
    Figure pat00197
    ), 상기
    Figure pat00198
    시간 동안 서비스를 하여 상기 사용자
    Figure pat00199
    의 최저 요구 성능을 보장할 수 없는 경우 (즉,
    Figure pat00200
    )에는 분배를 하지 않는다. 상기 사용자
    Figure pat00201
    의 선호대역
    Figure pat00202
    중 시간적으로 분배 가능한 대역이 없는 경우 상기 사용자
    Figure pat00203
    는 서비스 받을 수 있는 자원이 생길 때까지 대기한다. 여기서
    Figure pat00204
    는 운용 상황에 따라 정해져야 할 임계값이고
    Figure pat00205
    는 사용자
    Figure pat00206
    의 채널 용량(Capacity)을 의미한다.
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