KR20120087423A - 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통한 간섭 제어 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통한 간섭 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통한 간섭 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법은, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합을 결정하는 과정과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정하는 과정과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통한 간섭 제어 장치 및 방법{METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLING INTERFERENCE BASED ON INFORMATION EXCHANGE BETWEEN BASE STATIONS IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 간섭 제어에 관한 것이며, 특히 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통해 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 조절하여 전체 시스템 측면에서 셀 간 간섭을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)의 서비스들을 사용자에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템은 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 진화하고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템 및 3GPP(3rd Generation Partnership Project)/3GPP2 LTE(Long Term Evolution) 통신 시스템이다.
이러한 연구는 주파수 효율(spectral efficiency)을 높이는 측면에서 접근되고 있으며, 일반적으로 주파수 효율은 주파수 재사용율이 1일 경우에 극대화된다고 널리 알려져 있다. 그러나, 주파수 재사용율이 1일 경우, 동일 주파수 채널이 모든 기지국에서 재사용되어 셀간 큰 간섭이 발생하며, 이러한 상황에서는 각 기지국이 송신 전력을 높이더라도 셀간 간섭 역시 커지기 때문에 용량이 늘어나지 않게 된다. 따라서, 주파수 효율을 높이기 위해서는 셀간 간섭을 효과적으로 제어하는 것이 중요하다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 제안된 기법이 FFR(Fractional Frequency Reuse) 기법으로, 이는 인접 기지국간 주파수 자원 분배를 통해 셀간 간섭을 효과적으로 제어할 수 있는 기법이다.
도 1은 종래 기술에 따른 FFR 기법에서 인접한 3개 섹터의 주파수 할당 패턴을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 주파수 자원 중 일부 자원은(Non-Segmented PUSC zone)(100)은 3개 섹터 α, β, γ에 의해 모두 사용되는 자원으로서, 셀간 간섭의 영향을 많이 받지 않는 셀 중간지역에 위치하는 사용자들에게 주로 할당된다. 주파수 자원 중 나머지 자원(Segmented PUSC zone)(110)은 3개 섹터 α, β, γ에 의해 서로 겹치지 않게 사용되는 자원으로서, 셀간 간섭의 영향을 많이 받는 셀경계 지역에 위치하는 사용자들에게 주로 할당된다. 즉, 상기 나머지 자원(110)에서 하나의 섹터에 의해 사용되는 자원은, 해당 섹터를 할당받은 셀경계 지역에 위치하는 사용자들에게 간섭을 주지 않기 위해 인접 섹터에 의해 사용되지 않는다. 이와 같이, FFR 기법은 SINR 향상을 통해 셀경계 지역 사용자들의 수율을 향상시킬 수 있다.
하지만, FFR 기법은 인접 섹터간 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 망 설치 시에 미리 결정해 놓아야 한다. 따라서, 망 설치 시, 셀 환경에 맞게 FFR을 위한 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 설정하고, 망 설치 후, 셀 환경이 변화할 경우 셀 플래닝(cell planning)을 통해 수동으로 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 변경해야하는 번거로운 작업이 필요한 문제점이 있다.
또한, 셀 환경의 변화가 없더라도, 순시적으로 셀 경계 또는 셀 중간 지역에 사용자들이 집중될 경우, 이에 맞게 순시적으로 FFR 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 변경해야할 필요가 있다. 예를 들어, 셀 중간 지역에 사용자들이 집중될 경우, 셀 내 모든 사용자들이 간섭의 영향을 작게 받으므로, 전체 주파수 자원을 Non-Segmented PUSC zone으로 운용하는 것이 최적이다. 또 다른 예로, 셀 경계 지역에 모든 사용자들이 위치할 경우, 셀 내 모든 사용자들이 간섭의 영향을 크게 받으므로, Non-Segmented PUSC zone으로 운용되는 자원을 줄이고 Segmented PUSC zone으로 운용되는 자원을 늘리는 것이 최적이다. 그러나, 종래 FFR 기법은 미리 결정하여 설정된 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 사용하므로 순시적인 사용자의 분포에 따라 적응적으로 주파수 할당 패턴 및 전력 레벨을 조절하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통한 간섭 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통해 셀 환경 또는 실시간 사용자 분포에 따라 적응적으로 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 조절하여 전체 시스템 측면에서 셀 간 간섭을 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 기지국 간 교환하고, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 적응적으로 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법은, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합을 결정하는 과정과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정하는 과정과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치는, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정하는 수율 이득량 결정부와, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합을 결정하고, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 전력 레벨 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 통신 시스템에서 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 기지국 간 교환하고, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 적응적으로 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정함으로써, 셀 환경 또는 실시간 사용자 분포에 따라 적응적으로 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 조절하여 전체 시스템 측면에서 셀 간 간섭을 제어할 수 있으며, 하향링크 전송 전력의 낭비를 효율적으로 최소화하고, 데이터 통신 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 FFR 기법에서 인접한 3개 섹터의 주파수 할당 패턴을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국에서 인접 기지국들과의 정보 교환을 통해 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 방법을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국(또는 인접 기지국)의 구성 장치를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국들 간 정보를 교환하는 방법을 도시한 신호 흐름도, 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국에서 인접 기지국들과의 정보 교환을 통해 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 방법을 도시한 신호 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 통신 시스템에서 기지국 간 정보 교환을 통해 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 조절하여 전체 시스템 측면에서 셀 간 간섭을 제어하기 위한 방안에 대해 설명하기로 한다. 특히, 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 기지국 간 교환하고, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 적응적으로 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 방안에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국에서 인접 기지국들과의 정보 교환을 통해 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 서빙 기지국은 201단계에서 셀 내 서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득한다. 여기서, 상기 서빙 기지국은, 서빙 단말들에게 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기를 측정하여 보고할 것을 요청하고 상기 서빙 단말들로부터 이를 보고받음으로써, 상기 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 신호세기 정보는, 예를 들어 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 정보가 될 수 있다.
이후, 상기 서빙 기지국은 203단계에서 상기 획득된 서빙 단말별 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 인접 기지국의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량을 결정한다.
이를 위해, 먼저 상기 서빙 기지국은, 상기 획득된 서빙 단말별 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 하기 <수학식 1> 내지 <수학식 6>과 같이, 서빙 단말별로, 현재의 채널 상태(CQI: Channel Quality Information)값, 인접 기지국이 하향링크 전력 레벨을 상승시켰을 경우의 채널 상태값, 서빙 기지국이 하향링크 전력 레벨을 상승시켰을 경우의 채널 상태값 결정하고, 각 채널상태 값들에 따라 각 서빙 단말에 적용 가능한 MPR(Modulation order Product code Rate)값을 결정한다. 여기서, 상기 MPR은 같은 크기의 무선자원으로 송신할 수 있는 정보량의 비율을 나타내는 정보로서, 이는 성능을 대변하는 값이 된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
여기서, 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 6>에서, i는 서빙 단말의 인덱스를 나타내고, k는 서빙 기지국 인덱스를 나타내며, m은 인접 기지국 인덱스를 나타낸다. 또한,
Figure pat00007
와
Figure pat00008
는 각각 서빙 단말로부터 획득한 서빙 기지국에 대한 RSSI 정보와 인접 기지국에 대한 RSSI 정보를 의미하고,
Figure pat00009
은 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 가우시안 잡음의 파워를 나타내며, 일반적으로 -174dBm/Hz 의 전력 밀도를 갖는다.
즉, 상기 <수학식 1>은, 서빙 단말 i에 대하여, 현재의 채널 상태값을 나타내고, 상기 <수학식 2>는 서빙 단말 i에 대하여, 인접 기지국 m이 하향링크 전력 레벨을 상승시켰을 경우의 채널 상태값을 나타내며, 상기 <수학식 3>은 서빙 단말 i에 대하여, 서빙 기지국 k가 하향링크 전력 레벨을 상승시켰을 경우의 채널 상태값을 나타낸다. 또한, 상기 <수학식 4> 내지 <수학식 6>은, 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>의 각 채널 상태값에 따라 서빙 단말 i에 적용 가능한 MPR값을 나타낸다. 여기서, 서빙 단말 i에 적용 가능한 MPR값을 구하는 함수는, 서비스 목적 및 서비스 환경 등에 따라 셰논 용량(Shannon Capacity)을 이용하거나, 고정된 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨에 대응하는 테이블 참조를 이용하는 형태로 다양하게 구성이 가능하다.
여기서, 상기 서빙 기지국은 상기 결정된, 각 채널 상태값에 따라 서빙 단말 i에 적용 가능한 MPR값을 이용하여, 하기 <수학식 7>과 같이, 서빙 단말 i에 대하여, 인접 기지국 m에 대한 수율 민감도
Figure pat00010
, 즉 인접 기지국 m의 하향링크 전력 레벨 상승에 따라 서빙 단말 i에게 발생할 수 있는 수율 손해량을 결정할 수 있다.
Figure pat00011
여기서, a는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능하다.
이후, 상기 서빙 기지국은 205단계에서 백홀 통신을 통해 인접 기지국으로 해당 수율 손해량에 대한 정보를 전송한다. 여기서, 인접 기지국으로 전송하는 수율 손해량에 대한 정보는, 상기 인접 기지국에 대해 결정된 서빙 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 포함하여 구성된다.
여기서, 인접 기지국 m에 대해 결정된 서빙 단말들의 수율 손해량의 평균값은 하기 <수학식 8>과 같이 결정할 수 있다.
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
는 서빙 기지국 k가 계산하여 인접 기지국 m으로 전송하는 값으로서, 인접 기지국 m에 대해 결정된 서빙 단말들의 수율 손해량의 평균값을 나타낸다. 여기서, NumMS는 셀 내 서빙 단말들의 총 개수를 나타낸다.
이후, 상기 서빙 기지국은 207단계에서 백홀 통신을 통해 인접 기지국으로부터, 서빙 기지국의 하향링크 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량에 대한 정보가 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 인접 기지국으로부터 수신되는 수율 손해량에 대한 정보는, 상기 서빙 기지국에 대해 결정된 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 평균값, 즉
Figure pat00014
에 대한 정보를 포함하여 구성된다. 여기서,
Figure pat00015
는 인접 기지국 m이 계산하여 서빙 기지국 k로 전송하는 서빙 기지국 k에 대한 수율 민감도를 의미한다.
상기 207단계에서, 백홀 통신을 통해 인접 기지국으로부터, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량에 대한 정보가 수신됨이 판단될 시, 상기 서빙 기지국은 209단계에서 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합을 결정한다.
여기서, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합은 하기 <수학식 9>와 같이 결정한다.
Figure pat00016
이후, 상기 서빙 기지국은 211단계에서 상기 획득된 서빙 단말별 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 서빙 기지국의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정한다.
여기서, 상기 서빙 기지국은 상기 결정된, 각 채널 상태값에 따라 서빙 단말 i에 적용 가능한 MPR값을 이용하여, 하기 <수학식 10>과 같이, 서빙 단말 i에 대하여, 서빙 기지국 k에 대한 수율 민감도
Figure pat00017
, 즉 서빙 기지국 k의 하향링크 전력 레벨 상승에 따라 서빙 단말 i에게 발생할 수 있는 수율 이득량을 결정할 수 있다.
Figure pat00018
여기서, b는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능하다.
이후, 상기 서빙 기지국은 213단계에서 셀 내 서빙 단말들 중 기 선택되지 않은 하나의 서빙 단말을 선택한다.
이후, 상기 서빙 기지국은 215단계에서 상기 선택된 서빙 단말에 대해 상기 결정된 수율 이득량이, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합보다 큰지 여부를 검사한다. 즉, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 상기 선택된 서빙 단말의 수율 이득량
Figure pat00019
이, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 모든 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합
Figure pat00020
보다 큰지 여부를 검사한다.
상기 215단계에서, 상기 선택된 서빙 단말에 대해 상기 결정된 수율 이득량이, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합보다 큼이 판단될 시, 상기 서빙 기지국은 217단계에서 상기 선택된 서빙 단말에 대하여 전력 레벨의 상승을 결정하고, 219단계로 진행한다.
반면, 상기 215단계에서, 상기 선택된 서빙 단말에 대해 상기 결정된 수율 이득량이, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합보다 크지 않음이 판단될 시, 상기 서빙 기지국은 221단계에서 상기 선택된 서빙 단말에 대하여 전력 레벨의 하강을 결정하고, 상기 219단계로 진행한다.
이후, 상기 서빙 기지국은 상기 219단계에서 셀 내 모든 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨 결정을 완료하였는지 여부를 검사한다.
상기 219단계에서, 셀 내 모든 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨 결정을 완료하지 않았음이 판단될 시, 상기 서빙 기지국은 상기 213단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다.
반면, 상기 219단계에서, 셀 내 모든 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨 결정을 완료하였음이 판단될 시, 상기 서빙 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. 이에 따라, 상기 서빙 기지국은 상기 결정된 서빙 단말들별 전력 레벨을 이용하여, 스케줄링된 서빙 단말에 대한 하향링크 전력 제어를 수행할 수 있다. 이와 같이 결정된 서빙 단말들별 전력 레벨은 시스템 수율 측면에서의 이득을 최대화하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국(또는 인접 기지국)의 구성 장치를 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 서빙 기지국은, 수신부(300), 수율 손해량 결정부(302), 백홀 통신부(304), 수율 이득량 결정부(306), 전력 레벨 결정부(308), 스케줄러(310)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 수신부(300)는 셀 내 서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득한다. 여기서, 서빙 단말들은 서빙 기지국의 요청에 따라 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기를 측정하여 보고할 수 있으며, 이에 따라 상기 수신부(300)는 서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 신호세기 정보는, 예를 들어 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 정보가 될 수 있다.
상기 수율 손해량 결정부(302)는 상기 획득된 서빙 단말별 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 인접 기지국의 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량을 결정한다.
상기 백홀 통신부(304)는 백홀 통신을 통해 인접 기지국으로, 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 전송한다. 여기서, 인접 기지국으로 전송하는 수율 손해량에 대한 정보는, 상기 인접 기지국에 대해 결정된 서빙 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 백홀 통신부(304)는 백홀 통신을 통해 인접 기지국으로부터, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 수신한다. 여기서, 인접 기지국으로부터 수신되는 수율 손해량에 대한 정보는, 상기 서빙 기지국에 대해 결정된 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 포함하여 구성된다.
상기 수율 이득량 결정부(306)는 상기 획득된 서빙 단말별 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정한다.
상기 전력 레벨 결정부(308)는 백홀 통신을 통해 모든 인접 기지국으로부터 수신한, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 모든 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 셀 내 모든 서빙 단말들에 대하여 적응적으로 전력 레벨의 상승 또는 하강을 결정한다. 예를 들어, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합보다 큰 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 상승을 결정하고, 모든 인접 기지국으로부터의 수율 손해량의 합보다 크지 않은 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 하강을 결정한다. 이와 같은 서빙 단말들에 대한 전력 레벨 결정은 매 프레임마다 수행할 수 있으며, 운영 방침에 따라 수 프레임 마다 주기적으로 또는 비주기적으로 수행될 수 있다.
상기 스케줄러(310)는 셀 내 서빙 단말들을 대상으로 하향링크 스케줄링을 수행하고, 상기 결정된 서빙 단말들별 전력 레벨을 이용하여, 스케줄링된 서빙 단말에 대한 하향링크 전력 제어를 수행한다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 언급된 수학식들
Figure pat00021
와
Figure pat00022
는, 하기 <수학식 11>과 같이 표현될 수도 있으며, 운용 목적에 따라 성능(Throughput)을 최대화하는 형태 또는 PF(Proportional Fair) 메트릭을 최대화하는 형태 등과 같이 해당 목적을 만족시키는 다양한 형태의 수학식으로 표현이 가능하다.
Figure pat00023
Figure pat00024

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국들 간 정보를 교환하는 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 제1 기지국(410)으로부터 서비스를 받는 제1 단말들(400)은 제1 기지국(410)으로, 제1 기지국(410)(즉, 제1 단말들(400)의 서빙 기지국)과, 인접한 제2 기지국(420)(즉, 제1 단말들(400)의 인접 기지국)에 대한 신호세기 정보를 전송한다(401단계). 상기 제1 기지국(410)은 셀 내 제1 단말들(400)에게 제1 기지국(410)과, 인접한 제2 기지국(420))에 대한 신호세기를 측정하여 보고할 것을 요청할 수 있으며, 이에 따라 제1 단말들(400)은, 제1 기지국(410)과, 인접한 제2 기지국(420))에 대한 신호세기를 측정하여 제1 기지국(410)으로 보고할 수 있다. 여기서, 상기 신호세기 정보는, 예를 들어 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 정보가 될 수 있다.
이후, 상기 제1 기지국(410)의 수율 손해량 결정부(412)는 셀 내 제1 단말들(400)로부터 수신된 제1 기지국(410)과 인접한 제2 기지국(420)에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 제2 기지국(420)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제1 단말들(400)의 수율 손해량을 결정한다(403단계). 여기서, 상기 제2 기지국(420)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제1 단말들(400)의 수율 손해량은 상기 <수학식 7>을 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 상기 제1 기지국(410)의 수율 손해량 결정부(412)는 상기 제2 기지국(420)에 대해 결정된 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값을 결정하고(405단계), 상기 결정된 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 상기 제1 기지국(410)의 백홀 통신부(414)로 출력한다(407단계). 여기서, 상기 제2 기지국(420)에 대해 결정된 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값은 상기 <수학식 8>을 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 상기 제1 기지국(410)의 백홀 통신부(414)는 백홀 통신을 통해 상기 결정된 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 제2 기지국(420)으로 전송한다(409단계).
이후, 상기 제2 기지국(420)의 백홀 통신부(422)는 상기 제1 기지국(410)으로부터의 상기 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 상기 제2 기지국(420)의 수율 손해량 결정부(424)로 출력한다(411단계).
이에 따라, 상기 제2 기지국(420)의 수율 손해량 결정부(424)는 제2 기지국(420)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제1 단말들(400)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 획득할 수 있다(413단계).
동일한 방법으로, 제2 기지국(420)으로부터 서비스를 받는 제2 단말들(430)은 제2 기지국(420)으로, 제2 기지국(420)(즉, 제2 단말들(430)의 서빙 기지국)과, 인접한 제1 기지국(410)(즉, 제2 단말들(430)의 인접 기지국)에 대한 신호세기 정보를 전송한다(415단계). 상기 제2 기지국(420)은 셀 내 제2 단말들(430)에게 제2 기지국(420)과, 인접한 제1 기지국(410))에 대한 신호세기를 측정하여 보고할 것을 요청할 수 있으며, 이에 따라 제2 단말들(430)은, 제2 기지국(420)과, 인접한 제1 기지국(410))에 대한 신호세기를 측정하여 제2 기지국(420)으로 보고할 수 있다. 여기서, 상기 신호세기 정보는, 예를 들어 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 정보가 될 수 있다.
이후, 상기 제2 기지국(420)의 수율 손해량 결정부(424)는 셀 내 제2 단말들(430)로부터 수신된 제2 기지국(420)과 인접한 제1 기지국(410)에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 제1 기지국(410)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제2 단말들(430)의 수율 손해량을 결정한다(417단계). 여기서, 상기 제1 기지국(410)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제2 단말들(430)의 수율 손해량은 상기 <수학식 7>을 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 상기 제2 기지국(420)의 수율 손해량 결정부(424)는 상기 제1 기지국(410)에 대해 결정된 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값을 결정하고(419단계), 상기 결정된 제1 기지국(410)에 대해 결정된 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 상기 제2 기지국(420)의 백홀 통신부(422)로 출력한다(421단계). 여기서, 상기 제1 기지국(410)에 대해 결정된 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값은 상기 <수학식 8>을 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 상기 제2 기지국(420)의 백홀 통신부(422)는 백홀 통신을 통해 상기 결정된 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 제1 기지국(410)으로 전송한다(423단계).
이후, 상기 제1 기지국(410)의 백홀 통신부(414)는 상기 제2 기지국(420)으로부터의 상기 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 상기 제1 기지국(410)의 수율 손해량 결정부(412)로 출력한다(425단계).
이에 따라, 상기 제1 기지국(410)의 수율 손해량 결정부(412)는 제1 기지국(410)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 제2 단말들(430)의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 획득할 수 있다(427단계).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 서빙 기지국에서 인접 기지국들과의 정보 교환을 통해 서빙 단말의 하향링크 전송 전력 레벨을 결정하기 위한 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 인접 기지국들(520)은 백홀 통신을 통해 서빙 기지국(510)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 해당 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 서빙 기지국(510)으로 전송한다(501단계).
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 백홀 통신부(518)는 상기 인접 기지국들(520)로부터의 해당 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 상기 서빙 기지국(510)의 수율 손해량 결정부(512)로 출력한다(503단계).
이에 따라, 상기 서빙 기지국(510)의 수율 손해량 결정부(512)는 서빙 기지국(510)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 해당 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 평균값에 대한 정보를 획득할 수 있다(505단계).
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 수율 손해량 결정부(512)는 모든 인접 기지국들(520)으로부터의 수율 손해량의 합을 결정하고(507단계), 상기 결정된 모든 인접 기지국들(520)으로부터의 수율 손해량의 합에 대한 정보를 상기 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 결정부(516)로 출력한다(509단계). 여기서, 모든 인접 기지국들(520)으로부터의 수율 손해량의 합은 상기 <수학식 9>를 이용하여 결정할 수 있다.
한편, 상기 서빙 기지국(510)으로부터 서비스를 받는 서빙 단말들(500)은 서빙 기지국(510)으로 서빙 기지국(510)과 인접 기지국들(520)에 대한 신호세기 정보를 전송한다(511단계). 상기 서빙 기지국(510)은 셀 내 서빙 단말들(500)에게 서빙 기지국(510)과 인접 기지국들(520)에 대한 신호세기를 측정하여 보고할 것을 요청할 수 있으며, 이에 따라 서빙 단말들(500)은, 서빙 기지국(510)과 인접 기지국들(520)에 대한 신호세기를 측정하여 서빙 기지국(510)으로 보고할 수 있다. 여기서, 상기 신호세기 정보는, 예를 들어 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 정보가 될 수 있다.
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 수율 이득량 결정부(514)는 셀 내 서빙 단말들(500)로부터 수신된 서빙 기지국(510)과 인접 기지국들(520)에 대한 신호세기 정보를 기반으로, 서빙 기지국(510)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들(500)의 수율 이득량을 결정한다(513단계). 여기서, 상기 서빙 기지국(510)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들(500)의 수율 이득량은 상기 <수학식 10>을 이용하여 결정할 수 있다.
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 수율 이득량 결정부(514)는 상기 서빙 기지국(510)의 하향링크 전력 레벨 상승(예를 들어, 3dB 상승)에 따른 서빙 단말들(500)의 수율 이득량에 대한 정보를 상기 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 결정부(516)로 출력한다(515단계).
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 결정부(516)는, 각 서빙 단말(500)별로, 해당 서빙 단말의 수율 이득량과, 모든 인접 기지국(520)으로부터의 수율 손해량의 합을 비교한다. 즉, 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말의 수율 이득량과, 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 상승에 따른 모든 인접 기지국(520) 내 단말들의 수율 손해량의 합을 비교한다.
이후, 상기 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 결정부(516)는, 각 서빙 단말(500)별로, 상기 비교 결과에 따라 각 서빙 단말(500)에 대하여 전력레벨의 상승/하강을 결정한다. 예를 들어, 상기 서빙 기지국(510)의 전력 레벨 결정부(516)는, 해당 서빙 단말의 수율 이득량이, 모든 인접 기지국(520)으로부터의 수율 손해량의 합보다 큼이 판단된다면, 해당 서빙 단말에 대하여 전력 레벨의 상승을 결정하고, 해당 서빙 단말의 수율 이득량이, 모든 인접 기지국(520)으로부터의 수율 손해량의 합보다 크지 않음이 판단된다면, 해당 서빙 단말에 대하여 전력 레벨의 하강을 결정한다.
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.
수신부 300, 수율 손해량 결정부 302, 백홀 통신부 304, 수율 이득량 결정부 306, 전력 레벨 결정부 308, 스케줄러 310

Claims (12)

  1. 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합을 결정하는 과정과,
    서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득하는 과정을 더 포함하며,
    여기서, 상기 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량은, 하기 수학식을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
    Figure pat00025

    Figure pat00026

    Figure pat00027

    Figure pat00028

    Figure pat00029

    여기서, i는 서빙 단말의 인덱스를 나타내고, k는 서빙 기지국 인덱스를 나타내며, m은 인접 기지국 인덱스를 나타낸다.
    Figure pat00030
    는 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말 i의 수율 이득량을 나타낸다. 또한,
    Figure pat00031
    와
    Figure pat00032
    는 각각 서빙 단말로부터 획득한 서빙 기지국에 대한 신호세기 정보와 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 의미하고,
    Figure pat00033
    은 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 가우시안 잡음의 파워를 나타낸다. b는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능함.
  3. 제 1 항에 있어서,
    인접 기지국으로부터, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 과정은,
    상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합보다 큰 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 상승을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합보다 크지 않은 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 하강을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 해당 인접 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득하는 과정을 더 포함하며,
    여기서, 상기 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량은, 하기 수학식을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 동작 방법.
    Figure pat00034

    Figure pat00035

    Figure pat00036

    Figure pat00037

    Figure pat00038

    여기서, i는 서빙 단말의 인덱스를 나타내고, k는 서빙 기지국 인덱스를 나타내며, m은 인접 기지국 인덱스를 나타낸다.
    Figure pat00039
    는 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말 i의 수율 손해량을 나타낸다. 또한,
    Figure pat00040
    와
    Figure pat00041
    는 각각 서빙 단말로부터 획득한 서빙 기지국에 대한 신호세기 정보와 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 의미하고,
    Figure pat00042
    은 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 가우시안 잡음의 파워를 나타낸다. a는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능함.
  7. 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 결정하는 수율 이득량 결정부와,
    서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합을 결정하고, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합과, 상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량을 비교하여, 서빙 단말별 전력 레벨을 결정하는 전력 레벨 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득하는 수신부를 더 포함하며,
    여기서, 상기 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 이득량은, 하기 수학식을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치.
    Figure pat00043

    Figure pat00044

    Figure pat00045

    Figure pat00046

    Figure pat00047

    여기서, i는 서빙 단말의 인덱스를 나타내고, k는 서빙 기지국 인덱스를 나타내며, m은 인접 기지국 인덱스를 나타낸다.
    Figure pat00048
    는 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말 i의 수율 이득량을 나타낸다. 또한,
    Figure pat00049
    와
    Figure pat00050
    는 각각 서빙 단말로부터 획득한 서빙 기지국에 대한 신호세기 정보와 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 의미하고,
    Figure pat00051
    은 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 가우시안 잡음의 파워를 나타낸다. b는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능함.
  9. 제 7 항에 있어서,
    인접 기지국으로부터, 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 수신하는 백홀 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치..
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 전력 레벨 결정부는,
    상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합보다 큰 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 상승을 결정하고,
    상기 결정된 서빙 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 인접 기지국 내 단말들의 수율 손해량의 합보다 크지 않은 수율 이득량을 가지는 서빙 단말들에 대하여 전력 레벨의 하강을 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량을 결정하는 수율 손해량 결정부와,
    상기 결정된 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량에 대한 정보를 해당 인접 기지국으로 전송하는 백홀 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    서빙 단말들로부터 서빙 기지국과 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 획득하는 수신부를 더 포함하며,
    여기서, 상기 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말들의 수율 손해량은, 하기 수학식을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서 간섭 제어를 위한 서빙 기지국의 장치.
    Figure pat00052

    Figure pat00053

    Figure pat00054

    Figure pat00055

    Figure pat00056

    여기서, i는 서빙 단말의 인덱스를 나타내고, k는 서빙 기지국 인덱스를 나타내며, m은 인접 기지국 인덱스를 나타낸다.
    Figure pat00057
    는 인접 기지국의 전력 레벨 상승에 따른 서빙 단말 i의 수율 손해량을 나타낸다. 또한,
    Figure pat00058
    와
    Figure pat00059
    는 각각 서빙 단말로부터 획득한 서빙 기지국에 대한 신호세기 정보와 인접 기지국에 대한 신호세기 정보를 의미하고,
    Figure pat00060
    은 시스템 대역폭(bandwidth)에 따라 결정되는 가우시안 잡음의 파워를 나타낸다. a는 가중치로서, 서비스 목적에 따라 적절히 조절 가능함.
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