KR20130068240A - 무선 자원 할당 방법 - Google Patents

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KR20130068240A
KR20130068240A KR1020110135204A KR20110135204A KR20130068240A KR 20130068240 A KR20130068240 A KR 20130068240A KR 1020110135204 A KR1020110135204 A KR 1020110135204A KR 20110135204 A KR20110135204 A KR 20110135204A KR 20130068240 A KR20130068240 A KR 20130068240A
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배형득
오상철
유병한
박남훈
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법에 관한 것이다. 본 발명의 무선 자원 할당 방법은, 매크로 기지국과의 거리에 따라 1차 비율을 선택하는 단계, 전송 전력값과 1차 비율에 따라 2차 비율을 선택하는 단계, 그리고 2차 비율에 따라 가입자용 무선 자원과 비가입자용 무선 자원을 할당하는 단계로 구성된다.

Description

무선 자원 할당 방법{METHOD OF ASSIGNING WIRELESS RESOURCE}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더 상세하게는 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법에 관한 것이다.
무선 모바일 네트워크(wireless mobile netwok)는 이동성(mobility)을 갖는 무선 통신 단말에 끊김없는(seamless) 무선 통신 서비스를 제공한다. 무선 모바일 네트워크는 복수의 기지국들로 구성된다.
각 기지국은 하나의 셀을 운영한다. 기지국은 담당 셀 내에 위치한 무선 통신 단말과 무선 통신을 수행한다. 무선 통신 단말이 하나의 셀(소스 셀, source cell)로부터 다른 하나의 셀(목표 셀, target cell)로 이동할 때, 목표 셀의 기지국은 무선 통신 단말과 통신을 수립하고, 소스 셀의 기지국은 무선 통신 단말과 통신을 종료한다. 이와 같은 동작은 핸드오버(HO, Hand Over)라 불린다. 핸드 오버에 의해, 무선 모바일 네트워크는 무선 통신 단말에 끊김없는(seamless) 무선 통신 서비스를 제공한다.
상용화된 무선 모바일 네트워크로, GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multiple Access), WCDMA (Wideband CDMA), CDMA 2000, WiMAX (World interoperability for Microwave Access), LTE (Long Term Evolution) 등이 있다.
본 발명의 목적은 감소된 간섭 및 향상된 효율을 갖는 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법은, 매크로 기지국과의 거리에 따라 1차 비율을 선택하는 단계; 전송 전력값과 상기 1차 비율에 따라 2차 비율을 선택하는 단계; 그리고 상기 2차 비율에 따라 가입자용 무선 자원과 비가입자용 무선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 펨토 기지국은 혼합형 액세스 모드(hybrid access mode)를 갖는다.
실시 예로서, 상기 1차 비율을 선택하는 단계는, 매크로 기지국의 전송 전력값 및 위치 정보를 수신하는 단계; 상기 수신된 정보에 따라 상기 매크로 기지국의 셀 반경을 추정하는 단계; 상기 매크로 기지국과의 거리를 획득하는 단계; 그리고 상기 셀 반경 및 거리에 따라 상기 1차 비율을 선택하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 1차 비율은 상기 거리의 지수승에 비례하고, 상기 셀 반경의 지수승에 반비례한다.
실시 예로서, 상기 1차 비율은 상기 1차 비율의 최소값 및 최대값을 고려하여 선택된다.
실시 예로서, 상기 1차 비율은 경로 손실(path loss)을 고려하여 선택된다.
실시 예로서, 상기 셀 반경은 상기 매크로 기지국의 전송 전력값의 지수승에 반비례하고, 사용자 장치가 기준 신호를 수신하는데 요구되는 최소 전력값의 지수승에 비례한다.
실시 예로서, 상기 2차 비율을 선택하는 단계는, 상기 전송 전력값에 따라 조정 변수를 계산하는 단계; 상기 조정 변수를 상기 1차 비율과 연산하는 단계; 그리고 상기 연산 결과를 상기 2차 비율로 선택하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 조정 변수는 상기 전송 전력값에 비례한다.
실시 예로서, 상기 조정 변수는 상기 전송 전력값의 최소값과 최대값을 고려하여 계산된다.
실시 예로서, 상기 조정 변수는 상기 조정 변수의 최소값과 최대값을 고려하여 계산된다.
실시 예로서, 상기 조정 변수는 상기 조정 변수의 최대값과 최소값의 차이에 반비례한다.
실시 예로서, 상기 조정 변수는 상기 1차 비율과 곱해진다.
실시 예로서, 상기 무선 자원을 할당하는 단계는, 상기 무선 자원 중 상기 2차 비율에 해당하는 부분을 상기 비가입자용 무선 자원으로 할당하는 단계; 그리고 상기 무선 자원 중 나머지 부분을 상기 가입자용 무선 자원으로 할당하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 비가입자용 무선 자원은 가입자보다 비가입자에게 우선적으로 할당되고, 상기 가입자용 무선 자원은 상기 비가입자보다 상기 가입자에게 우선적으로 할당된다.
본 발명에 따르면, 펨토 기지국은 매크로 기지국과의 거리에 따라 가입자용 및 비가입자용 할당 비율을 조정하고, 전송 전력값에 따라 가입자용 및 비가입자용 할당 비율을 추가적으로 조정한다. 따라서, 감소된 간섭 및 향상된 효율을 갖는 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 네트워크를 보여준다.
도 2는 혼합형 액세스 모드의 펨토 기지국 및 사용자 장치들을 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 자원 할당 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 3의 1차 비율 선택 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 도 3의 2차 비율 선택 방법을 보여주는 순서도이다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러(celluar) 네트워크(100)를 보여준다. 도 1을 참조하면, 셀룰러 네트워크(100)는 매크로 기지국들(110, 120, 130) 및 펨토 기지국들(140, 150)을 포함한다. 매크로 기지국들(110, 120, 130) 및 펨토 기지국들(140, 150)은 사용자 장치들(UE1, UE2, UE3, User Equipments)과 무선 송수신을 수행할 수 있다.
매크로 기지국들(110, 120, 130)은 각각 매크로 셀들(111, 121, 131)을 형성할 수 있다. 펨토 기지국들(140, 150)은 각각 펨토 셀들(141, 151)을 형성할 수 있다. 매크로 셀들(111, 121, 131) 각각의 크기는 펨토 셀들(141, 151) 각각의 크기보다 클 수 있다.
매크로 셀들(111, 121, 131)은 셀룰러 네트워크(100)의 기본 셀 구조를 형성할 수 있다. 펨토 셀들(141, 151)은 매크로 셀들에 의해 형성된 기본 셀 구조 내에서, 음영 지역 또는 사용자 장치들(UE1, UE2, UE3, User Equipment)의 밀도가 높은 지역 등을 추가적으로 커버(cover)할 수 있다. 매크로 셀들(111, 121, 131)을 형성하는 매크로 기지국들(110, 120, 130)은 eNB (evolved Node B)라 불린다. 펨토 셀들(141, 151)을 형성하는 펨토 기지국들(140, 150)은 HeNB (Home evolved Node B)라 불린다.
셀룰러 네트워크(100)는 크기가 다른 복수의 셀들을 포함한다. 즉, 셀룰러 네트워크(100)는 이기종 네트워크(Heterogeneous Network)일 수 있다.
펨토 기지국들(140, 150) 각각은 개방형 액세스(open access) 모드, 폐쇄형(CSG, Closed Subscriber Group) 모드, 또는 혼합형 액세스(hybrid access) 모드를 가질 수 있다.
개방형 액세스 모드를 갖는 기지국의 셀에서, 사용자 장치들(UE1, UE2, UE3)은 제약 없이 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
폐쇄형(CSG) 모드를 갖는 기지국의 셀에서, 사용자 장치들(UE1, UE2, UE3) 중 권한을 갖는 사용자 장치는 무선 통신 서비스를 제공받고, 권한이 없는 사용자 장치는 무선 통신 서비스를 제공받을 수 없다.
혼합형 액세스 모드를 갖는 기지국의 셀에서, 사용자 장치들(UE1, UE2, UE3) 중 권한을 갖는 사용자 장치는, 즉 가입된 사용자 장치는 가입자용 무선 자원을 할당받아 무선 통신 서비스를 제공받는다. 권한이 없는 사용자 장치, 즉 비가입된 사용자 장치는 비가입자용 무선 자원을 할당받아 무선 통신 서비스를 제공받는다.
예시적으로, 펨토 기지국(150)은 혼합형 액세스 모드를 가질 수 있다.
기지국들(110~150)은 S1 인터페이스 또는 X2 인터페이스를 통해 서로 통신할 수 있다. 기지국들(110~150)은 초기 설치 시에 등록된 위치 정보를 각각 저장할 수 있다.
도 2는 혼합형 액세스 모드의 펨토 기지국(150) 및 사용자 장치들(UE4~UE6)을 보여준다. 예시적으로, 사용자 장치(UE4)는 가입된 사용자 장치(UE4)이고, 사용자 장치들(UE5, UE6)은 비가입된 사용자 장치들(UE5, UE6)일 수 있다.
가입된 사용자 장치(UE4)는 펨토 기지국(150)으로부터 가입자용 무선 자원을 할당받아 통신을 수행한다. 비가입된 사용자 장치들(UE5, UE6)은 펨토 기지국(150)으로부터 비가입자용 무선 자원을 할당받아 통신을 수행할 수 있다. 그런데, 비가입된 사용자 장치(UE5)가 펨토 기지국(150)과 통신할 때, 펨토 기지국(150)이 보유한 비가입자용 무선 자원이 소진될 수 있다. 이때, 비가입된 사용자 장치(UE6)는 펨토 기지국(150)으로부터 무선 자원을 할당받을 수 없다. 비가입된 사용자 장치(UE6)는 펨토 기지국(150)보다 원거리에 위치한 매크로 기지국(120, 도 1 참조)으로부터 자원할 할당받아 통신할 수 있다. 펨토 기지국(150)의 통신은 매크로 기지국(120)과 사용자 장치(UE6) 사이의 통신에 간섭으로 작용할 수 있다.
종래에, 펨토 기지국(150)의 무선 자원 할당은 임의적인 방법으로 수행되었다. 따라서, 사용자 장치(UE6)와 같이 펨토 기지국(150)으로부터 간섭을 받으며 원거리의 매크로 기지국(120)과 통신하는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 혼합형 액세스 모드를 갖는 펨토 기지국(150)의 무선 자원 할당 방법이 기재된다. 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국(120)과의 거리 및 전송 전력에 기반하여, 가입자용 무선 자원과 비가입자용 무선 자원의 할당 비율을 조절할 수 있다. 펨토 기지국(150)은 자신의 전송 전력이 비가입된 사용자 장치(UE5, UE6)에 주는 간섭의 영향, 그리고 비가입된 사용자 장치(UE5, UE6)가 매크로 기지국(120)과 통신하는 서비스 품질(QoS)을 고려하여, 무선 자원 할당 비율을 조절할 수 있다.
예를 들어, 간섭의 영향이 증가하고 서비스 품질이 감소할 때, 펨토 기지국(150)은 비가입자용 무선 자원 할당 비율을 증가시킬 수 있다. 간섭의 영향이 감소하고 서비스 품질이 증가할 때, 펨토 기지국(150)은 비가입자용 무선 자원 할당 비율을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 자원 할당 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, S110 단계에서, 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국(120)과의 거리에 따라 1차 비율을 선택한다. S120 단계에서, 펨토 기지국(150)은 자신의 전송 전력값과 1차 비율에 따라 2차 비율을 선택한다. S130 단계에서, 펨토 기지국(150)은 2차 비율에 따라 무선 자원을 할당한다.
도 4는 도 3의 1차 비율 선택 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, S111 단계에서, 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국의 전송 전력값 및 위치 정보를 수신한다. 예를 들어, 펨토 기지국(150)은 S1 인터페이스 또는 X2 인터페이스를 통해 매크로 기지국(120)의 하향링크 전송 전력값과 위치 정보를 수신할 수 있다. 펨토 기지국(150)은 하향링크 수신기를 구비하고, 하향링크 수신기를 이용하여 매크로 기지국(120)으로부터 송신되는 하향링크 전송 전력값과 위치 정보를 수신할 수 있다.
S113 단계에서, 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국(150)의 셀 반경을 추정한다. 매크로 기지국의 셀 반경은 수학식 1에 따라 추정될 수 있다.
Figure pat00001
여기에서, Ptx _m은 매크로 기지국(120)의 전송 전력값이고, K는 캐리어의 파장과 연관된 상수이고, n은 경로 손실 지수(path loss exponent)이고, γ(gamma)는 사용자 장치가 기준 신호(reference signal)을 수신하는데 요구되는 최소 전력값이다.
S115 단계에서, 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국(120)까지의 거리를 계산한다. 기지국들(110~150)은 셀룰러 네트워크(100)에 등록될 때, 자신의 위치 정보를 저장한다. 펨토 기지국(150)은 자신의 위치 정보와 매크로 기지국(120)으로부터 수신되는 위치 정보를 이용하여, 펨토 기지국(150)과 매크로 기지국(120) 사이의 거리(D)를 계산한다.
S117 단계에서, 펨토 기지국(150)은 셀 반경(Rtx _m)과 매크로 기지국(120)과의 거리에 따라 1차 비율(α)을 선택한다. 1차 비율(α)은 수학식 2에 따라 계산되고 선택될 수 있다.
Figure pat00002
여기에서, X는 1차 비율(α)의 최소값이고, Y는 1차 비율(α)의 최대값이다.
1차 비율은 매크로 기지국(120)의 셀 반경(Rtx _m)에 대한 펨토 기지국(150)과 매크로 기지국(120) 사이의 거리의 비율에 따라 결정된다. 이 비율이 높아질수록, 펨토 기지국(150)은 매크로 기지국(120)의 셀(121)의 외곽에 위치할 수 있다. 즉, 펨토 기지국(150)이 매크로 기지국(120)의 셀(121)의 외곽에 위치할수록, 펨토 기지국(150)은 비가입자용 무선 자원의 할당 비율(1차 비율(α))을 증가시킨다. 즉, 펨토 기지국(150)의 셀(151) 내에 위치한 사용자 장치가 매크로 기지국(120)과 통신하기 어려울수록, 펨토 기지국(150)은 비가입자용 무선 자원의 할당 비율(1차 비율(α))을 증가시킨다.
1차 비율(α)은 최소값(X) 및 최대값(Y)을 더 고려하여 계산될 수 있다. 1차 비율(α)의 최소값(X) 및 최대값(Y)은 펨토 기지국(150)이 설치될 때 설정되는 값일 수 있다. 1차 비율(α)의 최소값(X) 및 최대값(Y)은 펨토 기지국(150)의 운영자에 의해 임의로 설정 및 변경되는 값일 수 있다.
도 5는 도 3의 2차 비율 선택 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 3, 그리고 도 5를 참조하면, S121 단계에서, 펨토 기지국(150)은 전송 전력값에 따라 조정 변수(β)를 계산한다. 조정 변수(β)는 수학식 3에 따라 계산될 수 있다.
Figure pat00003
여기에서, A는 펨토 기지국(150)의 전송 전력값의 최소값이고, B는 펨토 기지국(150)의 전송 전력값의 최대값이다. U는 조정 변수(β)의 최소값이고, V는 조정 변수(β)의 최대값이다. 조정 변수(β)의 최소값(U)과 최대값(V)은 펨토 기지국(150)의 운영자에 의해 임의로 설정 및 변경되는 값일 수 있다.
S123 단계에서, 펨토 기지국(150)은 조정 변수(β)를 1차 비율(α)과 연산한다. 예를 들어, 펨토 기지국(150)은 조정 변수(β)와 1차 비율(α)을 서로 곱할 수 있다.
S125 단계에서, 펨토 기지국(150)은 연산 결과를 2차 비율로 선택한다. 펨토 기지국(150)은 무선 자원 중 2차 비율에 해당하는 부분을 비가입자용으로 할당하고, 나머지를 가입자용으로 할당할 수 있다.
조정 변수(β)는 펨토 기지국(150)의 전송 전력값에 비례한다. 펨토 기지국(150)의 전송 전력값이 증가할수록, 펨토 기지국(150)이 사용자 장치(UE6)에 미치는 간섭이 증가할 수 있다. 즉, 간섭의 영향이 증가할수록, 펨토 기지국(150)은 더 많은 무선 자원을 비가입자용으로 할당할 수 있다.
상술된 바와 같이, 펨토 기지국(150)은 사용자 장치(UE6)와 매크로 기지국(120) 사이의 통신이 어려울수록, 그리고 펨토 기지국(150)이 미치는 간섭의 영향이 증가할수록, 더 많은 무선 자원을 비가입자용으로 할당한다. 펨토 기지국(150)이 통신 환경에 따라 적응적으로 무선 자원을 할당하므로, 감소된 간섭 및 향상된 효율을 갖는 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법이 제공된다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100; 셀룰러 네트워크 110, 120, 130; 매크로 기지국들
111, 121, 131; 매크로 셀들 140, 150; 펨토 기지국들
141, 151; 펨토 셀들 UE1~UE6; 사용자 장치들

Claims (15)

  1. 펨토 기지국의 무선 자원 할당 방법에 있어서:
    매크로 기지국과의 거리에 따라 1차 비율을 선택하는 단계;
    전송 전력값과 상기 1차 비율에 따라 2차 비율을 선택하는 단계; 그리고
    상기 2차 비율에 따라 가입자용 무선 자원과 비가입자용 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펨토 기지국은 혼합형 액세스 모드(hybrid access mode)를 갖는 무선 자원 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 비율을 선택하는 단계는,
    매크로 기지국의 전송 전력값 및 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 정보에 따라 상기 매크로 기지국의 셀 반경을 추정하는 단계;
    상기 매크로 기지국과의 거리를 획득하는 단계; 그리고
    상기 셀 반경 및 거리에 따라 상기 1차 비율을 선택하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 비율은 상기 거리의 지수승에 비례하고, 상기 셀 반경의 지수승에 반비례하는 무선 자원 할당 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 비율은 상기 1차 비율의 최소값 및 최대값을 고려하여 선택되는 무선 자원 할당 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 비율은 경로 손실(path loss)을 고려하여 선택되는 무선 자원 할당 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 셀 반경은 상기 매크로 기지국의 전송 전력값의 지수승에 반비례하고, 사용자 장치가 기준 신호를 수신하는데 요구되는 최소 전력값의 지수승에 비례하는 무선 자원 할당 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 비율을 선택하는 단계는,
    상기 전송 전력값에 따라 조정 변수를 계산하는 단계;
    상기 조정 변수를 상기 1차 비율과 연산하는 단계; 그리고
    상기 연산 결과를 상기 2차 비율로 선택하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조정 변수는 상기 전송 전력값에 비례하는 무선 자원 할당 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 조정 변수는 상기 전송 전력값의 최소값과 최대값을 고려하여 계산되는 무선 자원 할당 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 조정 변수는 상기 조정 변수의 최소값과 최대값을 고려하여 계산되는 무선 자원 할당 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 조정 변수는 상기 조정 변수의 최대값과 최소값의 차이에 반비례하는 무선 자원 할당 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 조정 변수는 상기 1차 비율과 곱해지는 무선 자원 할당 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 자원을 할당하는 단계는,
    상기 무선 자원 중 상기 2차 비율에 해당하는 부분을 상기 비가입자용 무선 자원으로 할당하는 단계; 그리고
    상기 무선 자원 중 나머지 부분을 상기 가입자용 무선 자원으로 할당하는 단계를 포함하는 무선 자원 할당 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비가입자용 무선 자원은 가입자보다 비가입자에게 우선적으로 할당되고, 상기 가입자용 무선 자원은 상기 비가입자보다 상기 가입자에게 우선적으로 할당되는 무선 자원 할당 방법.
KR1020110135204A 2011-12-15 2011-12-15 무선 자원 할당 방법 KR20130068240A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150029454A (ko) * 2013-09-10 2015-03-18 에스케이텔레콤 주식회사 호접속제어장치 및 호접속제어장치의 동작 방법

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KR20150029454A (ko) * 2013-09-10 2015-03-18 에스케이텔레콤 주식회사 호접속제어장치 및 호접속제어장치의 동작 방법

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