KR20140077541A - 셀 간 간섭 제어 기반의 협력 다중 송수신의 동적 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 협력 다중 송수신 방법을 개시한다. 본 명세서는 셀 영역의 내부를 신호의 세기 또는 기지국으로부터의 거리를 기준으로 셀 중심 구역, 셀 중간 구역 및 셀 외곽 지역을 나누는 것, 상기 셀 중간 구역에서는 제1 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 셀 외곽 구역에서는 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하며, 상기 셀 중심 구역에서는 상기 제1 주파수 대역 또는 상기 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하는 것에 관한 설명을 포함한다. 이때 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역은 협력 다중 송수신 기술을 적용시킬 수 있는 범위를 기초로 상기 셀에서 사용가능한 주파수 대역을 분할하여 결정될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

셀 간 간섭 제어 기반의 협력 다중 송수신의 동적 운용 방법{METHOD FOR DYNAMIC MANAGING OF CoMP BASED ON ICIC}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것이며, 보다 자세하게는 이동통신 시스템에서 간섭을 제어하고 셀 외곽 사용자의 성능을 높이는 기술에 관한 것이다.

이동통신 시스템에 간섭을 제어하는 기술은 핵심 기술이다. 넓은 대역폭의 주파수를 사용하면 많은 자원을 효율적으로 분배할 수 있으나, 다른 무선 통신 시스템과의 충돌의 문제가 발생할 수 있다. 결국 주어진 주파수 대역 내에서 얼마만큼 효율적으로 간섭을 제어하는 지 여부가 중요하다.

간섭 제어 기술의 중 대표적인 기술이 셀 간 간섭제어 (Inter cell interference coordination : ICIC) 기술이다. OFDM 방식의 다중 접속을 사용하는 4세대 이후의 이동통신 시스템에서는 셀 내부의 간섭이 발생하지 않으므로 다른 셀로부터 발생하는 간섭을 어떻게 제어할 것인지에 초점을 맞추고 있다.

ICIC는 셀 간 간섭이 특정 셀의 외곽에 위치한 사용자에게 큰 영향을 주기 때문에 셀의 외곽에 위치한 사용자들의 서비스 품질을 높여주기 위한 노력의 일 예로 이해될 수도 있다.

이와 관련하여 활발히 연구중인 기술중 하나가 CoMP(Coordinated Multi Point Transmission/Reception)기술이다. CoMP는 하나의 사용자가 여러 개의 기지국과 동시에 통신을 함으로써 서비스의 품질을 높이는 기술이다.

CoMP는 여러 개의 기지국(전송점)과 사용자가 동시에 데이터를 주고 받는 JP(Joint Processing) 방식이 있는데, 주파수 재분할 방식의 ICIC와 충돌이 발생하는 문제의 소지가 있다.

셀 외곽 사용자의 서비스 품질을 높여주기 위하여, ICIC가 적용되어 있는 시스템 상에서 상충되지 않는 CoMP 기술의 운용 방식이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 사용자 부하에 따라서 동적으로 CoMP를 운영하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 신호를 송수신하는 방법은 셀 영역의 내부를 신호의 세기 또는 기지국으로부터의 거리를 기준으로 셀 중심 구역, 셀 중간 구역 및 셀 외곽 지역을 나누는 단계 및 상기 셀 중간 구역에서는 제1 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 셀 외곽 구역에서는 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하며, 상기 셀 중심 구역에서는 상기 제1 주파수 대역 또는 상기 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하는 단계를 포함한다. 상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역은 협력 다중 송수신 기술을 적용시킬 수 있는 범위를 기초로 상기 셀에서 사용가능한 주파수 대역을 분할하여 결정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 셀 외곽을 ICIC 지역과 CoMP지역으로 분할하여 관리할 수 있고, 셀 외곽 사용자에게 보다 높은 수준의 서비스를 제공할 수 있으며, 시스템 성능과 효율을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 단말의 분포의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 각 사용자에게 할당되는 주파수 대역의 일 예를 나타낸다.
도 3은 JP 방식을 사용해 서비스를 수신하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 4는 JP 방식을 사용해 서비스를 수신하는 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이하에서, 이동통신 시스템은 셀 간 간섭을 제어하기 위하여 FFR(Frequency Fraction Reuse) 방식으로 ICIC(Inter cell interference coordination) 기술을 적용하는 시스템일 수 있다. 단 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며 다른 방식으로 ICIC를 적용하는 시스템에도 본 발명이 유사하게 적용될 수 있다.

이하에서 사용자는 적어도 하나의 단말(User Equipment) 장치를 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 단말의 분포의 일 예를 나타낸다.

도 1을 참조하면, FFR 방식의 ICIC가 적용되는 시스템에서, 셀 간 간섭은 셀 외곽에 있는 사용자(UE2, UE4, UE6)에게 큰 영향을 미치는 반면 셀 중심에 있는 사용자들(UE1, UE3, UE5)에게는 거의 영향이 없다. FFR 방식에서 셀 중심의 사용자들은 할당된 주파수 대역을 모두 사용하고 셀 외곽에 있는 사용자들은 사전에 정의된 제한된 주파수 대역에 대해서만 서비스를 받을 수 있다.

따라서, FFR 기술은 셀마다 구역별(110, 120, 130)로 다른 주파수를 사용하여 인접한 셀과의 간섭을 없앨 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 각 사용자에게 할당되는 주파수 대역의 일 예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, UE1, UE3, UE5는 셀 중심에 있는 사용자이므로 할당된 주파수 대역 전체를 사용할 수 있다. 반면, UE2는 제1 구역(110)만 사용할 수 있고, UE4는 제2 구역(120)만 사용할 수 있고, UE6은 제3 구역(130)만 사용할 수 있다.

이와 같이 주파수를 할당하는 ICIC를 통하여, 셀 외곽에 있는 사용자(UE2, UE4, UE6)들은 셀 간 간섭을 완화 시킬 수 있다.

ICIC 방식을 통하여 셀간 발생하는 간섭이 완화되어 셀 외곽에 위치하고 있는 사용자들(UE2, UE4, UE6)은 보다 높은 수준의 서비스를 제공받을 수 있다.

단, 셀 외곽에 위치하고 있는 사용자들(UE2, UE4, UE6)은 할당받을 수 있는 주파수 대역폭이 제한된다.

협력 다중 송수신(Coordinated Multi Point Transmission/Reception : CoMP)은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법 중 하나이다.

CoMP는 JP(Joint Processing) 방식과 CSCB(Coordinated Scheduler and Coordinated Beamformer) 방식의 두 가지 방식으로 구분된다. CSCB는 빔 포밍(beam forming)을 통한 ICIC 방식이다. 물리 계층 파라미터인 PMI(precoding metrix index)에 대한 점유 여부를 기지국간에 공유하여 특정 시점에 특정 기지국이 사용하고 있는 PMI를 다른 주변 셀들은 양보를 함으로써 간섭을 줄여 성능을 높여준다.

JP는 사용자가 동시에 같은 데이터를 하나 이상의 기지국과 송수신하는 방식이다. 동일한 주파수 대역의 동일한 자원을 사용하며, 사용자는 n개의 기지국과 동시에 통신할 경우 하나의 기지국일 경우 대비 n배의 성능 향상의 효과를 누릴 수 있다.

이제,본 발명에 따라서 ICIC 기반의 CoMP의 동적 운용 방법을 설명한다. 편의상 CoMP는 JP 방식의 CoMP를 기초로 설명한다. 물론, 본 발명은 CSCB 방식의 CoMP도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3은 JP 방식을 사용해 서비스를 수신하는 방법의 일 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, UE1(350)은 제2 셀(321)의 내부 이며 외곽에 위치하며, 제1 셀(311)의 외곽에 위치한다.

만약 CoMP를 사용하지 않는다면, 셀 간 간섭에 의해서 UE1(350)은 제1 셀(311)의 외곽 지역(120)에 할당된 주파수 영역을 통해 서비스를 제공 받는다.

JP 방식의 CoMP를 이용하면, UE1(350)은 제2 셀(321)로부터 서비스를 수신하며, 제1 셀(311)로부터도 서비스를 동시에 수신한다. 데이터를 전송하는 전송점들은 완벽하게 동기화가 된 데이터를 동일한 자원을 활용해서 전송한다. 즉, 제1 셀(311)에서 제2 셀(321)의 외곽 지역(120)에 위치하고 있는 사용자들에게 간섭을 발생시키지 않도록 사용이 제한되었던 주파수 대역을 활용한다.

제1 셀(311)에서 UE1(350)에게 사용이 제한되었던 주파수 대역을 통해 신호를 전송함에 따라, 다른 외곽 지역(110, 130)에서 사용이 제한되었던 주파수 대역을 사용하게 되고, 이때 제3 셀(331)의 외곽 지역(120)에 위치하고 있는 단말에게 간섭의 영향을 끼칠 수 있다.

도 4는 JP 방식을 사용해 서비스를 수신하는 방법의 다른 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, UE2(460)는 제 3셀(431)의 외곽 지역(120)에 있음에도 불구하고 ICIC 기술에 의해서 제1 셀(411)로부터의 간섭이 원칙적으로 차단되지만, UE1(450)에 적용되는 CoMP로 인하여 제1 셀(411)로부터 간섭을 받을 수 있다. 이로 인해서 서비스 품질이 낮아질 수 있으며, 이러한 현상은 주파수 분할을 많이 할수록, 즉, 셀 외곽이 더 세분화될 수록 심각하다.

도 5는 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 일 예를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 셀에서 서비스를 제공하는 구역을 셀 중심 구역(500), 셀 중간 구역(510,520,530), 셀 외곽(540)의 세 구역으로 나누어 주파수를 서로 다르게 할당할 수 있다. 이하에서, 셀 중간 구역을 ICIC 구역, 셀 외곽 구역을 CoMP 구역이라 한다. 일 예로, 셀 영역의 내부를 신호의 세기 또는 기지국으로부터의 거리를 기준으로 셀 중심 구역, 셀 중간 구역 및 셀 외곽 지역을 나눌 수 있다.

단말은 셀 중심 구역(510)은 모든 주파수 대역을 사용하여 신호를 수신할 수 있다.

셀 외곽에서는 JP 방식의 CoMP 기술을 이용하여 하나의 사용자가 다수의 기지국과 동시에 통신을 한다. 사용자의 이동하는 경우, 기존의 소프트 핸드오버와 같이 자연스럽게 다른 셀로의 이동이 가능하다.

따라서 ICIC 구역과 CoMP 구역의 구분함에 있어서, CoMP 구역을 더 외곽지역으로 할당한다. 그렇지 않으면 CoMP로 서비스를 받던 사용자가 외곽의 ICIC 지역에 진입함으로써 CoMP 서비스가 종료되고 다른 셀로 이동함에 따라 별도의 핸드오버 알고리즘이 적용되는 번거로움이 발생할 수 있기 때문이다.

ICIC 구역과 CoMP 구역에서 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호가 전송된다.

즉, 셀 중간 구역에서는 제1 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 셀 외곽 구역에서는 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하며, 셀 중심 구역에서는 제1 주파수 대역 또는 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신할 수 있다.

이와 같이, 셀 중심 구역, ICIC 구역 및 CoMP 구역으로 나누는 것은 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 셀 중심 구역의 사용자들은 기지국과의 가까운 거리 그리고 간섭의 영향도 적고 다른 셀로 미치는 간섭 역시 미비하므로 전체 주파수 대역에 대해서 서비스를 제공 받을 수 있다.

그리고. ICIC 구역의 사용자들은 셀 중심보다 채널의 상태도 좋지 않고 간섭의 영향도 크므로 셀간 주파수 할당을 통하여 간섭을 줄여 서비스 품질을 높일 수 있다.

또한, CoMP 구역의 사용자들(즉, 셀의 최외곽에 있는 사용자들)은 서비스를 받는 기지국과의 거리가 멀기 때문에 큰 서비스 품질의 향상을 기대하기 어려우므로, 주변의 다른 기지국과 동시에 통신하여 서비스 품질을 높일 수 있다.

이때, 본 발명에 따라서 셀마다 세 개의 구역으로 구분할 때, 셀 중심으로부터 거리에 따른 구분은 셀의 전개 과정에서 사전에 결정될 수 있으며, 이때 시스템 운용 중에 동적으로 변경되지 않는다.

도 6은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 다른 예를 나타낸다. 셀의 구역별로 주파수 대역의 할당 방법이 변경된다.

도 6을 참조하면, CoMP 구역(640)은 오직 CoMP만을 위해서 할당된 주파수 대역이다. ICIC 구역(610,620,630)은 ICIC를 위해 할당된 주파수 대역이며, CoMP 구역의 주파수 대역과 구별된다.

단, ICIC 지역에 있던 사용자가 CoMP 지역으로 이동하고 CoMP를 위해 추가로 데이터 전송을 할 기지국이 현재 해당 사용자를 위해 할당할 수 있는 CoMP 주파수 대역이 없는 경우, 사용자는 ICIC 지역에서 서비스를 제공 받던 방식 그대로 서비스를 제공 받을 수 있다.

즉, CoMP 구역은 CoMP 기술을 적용시킬 수 있는 기지국의 존재여부에 따라서 할당여부가 동적으로 결정될 수 있다. 즉, ICIC 구역과 CoMP 구역에 할당되는 주파수를 각 지역의 부하에 따라 동적으로 변경될 수 있다.

예를 들어, 셀에서 사용가능한 주파수 대역을 CoMP 기술을 적용시킬 수 있는 범위를 기초로 분할하여, 일정 부분을 ICIC구역에 할당하고 다른 부분을 CoMP에 할당할 수 있다.

이를 위하여, 기지국은 사용자로부터 전송되는 수신 신호 세기 등을 기초로 사용자와 기지국과의 거리를 파악할 수 있다.

또한, 각 기지국은 분포되어 있는 사용자들의 서비스 요구 사항 등을 복합적으로 고려하여 ICIC 구역과 CoMP 구역의 부하를 계속하여 체크한다.

도 7은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 각 기지국은 CoMP 지역에 할당되는 주파수 대역을 소정의 임계값(threshold)까지 할당할 수 있다. 일 예로, CoMP 구역에서 부하가 증가할 경우 CoMP 지역에 할당되는 주파수 대역을 임계값까지 늘릴 수 있다.

다른 예로, 특정 시점에서, CoMP 구역 내 사용자의 수가 증가하고 ICIC 구역 내 사용자가 상대적으로 적다면, CoMP 구역에 할당되는 주파수 대역을 늘려줄 수 있다.

또한, 각 셀마다 CoMP 지역에 할당되는 주파수 대역을 조절하기 위한 임계값을 다르게 가질 수 있다. 하지만, 특정 셀에서 CoMP 지역에 할당되는 주파수 대역 변경을 요청하였다면, 주변에 있는 (CoMP 전송에 동참하는) 모든 셀들을 가능하다면 그 값에 일치하도록 설정한다. JP 기술의 특성상 사용하는 자원이 동일하기 때문이다. 모든 기지국은 이러한 요청을 주변 셀에 할 수 있다.

특정 기지국에 의해서 확장이 된 주파수 영역은 상기 특정 기지국의 요청에 의해서만 해제될 수 있다. 이를 위해서 주변셀로의 CoMP 협조 요청을 위한 메시지에는 이러한 요청을 구분할 수 있는 ID가 포함된다.

도 8은 본 발명에 따라서 CoMP를 동적으로 운용하는 방법의 또 다른 예를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 제1 기지국은 주변의 다수의 셀로부터 CoMP 관련 주파수 요청을 수신한다(S800). 일 예로, 제2 기지국은 CoMP 부하가 임계치보다 큰 경우에 CoMP 주파수 대역을 확장하는 요청을 할 수 있다.

CoMP 주파수 확장이 가능하지 않다면(S805), 요청을 무시하고 다음 요청을 수신할 때까지 대기한다.

CoMP 주파수 확장이 가능하다면(S805) 새로운 CoMP 주파수 대역을 설정한다(S810). 일 예로, 주변 셀의 응답이 'Yes'일 때 새로운 CoMp 주파수 대역이 설정될 수 있다.

예를 들어, 제1 셀이 제2 셀 또는 제3 셀으로부터 CoMP 주파수 확장 요청을 수신하였고, 그 값은 각각 'x', 'y'(x>y라 가정한다)라 가정하자. 이 경우 제1 셀은 CoMP를 위한 주파수를 'x'로 설정한다. 'y'에 대한 해제 요청이 온 경우라면 'x'에 대한 요청은 유효하므로 'x'만큼의 주파수 대역을 계속해서 확보한다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
   셀 영역의 내부를 신호의 세기 또는 기지국으로부터의 거리를 기준으로 셀 중심 구역, 셀 중간 구역 및 셀 외곽 지역을 나누는 단계; 및
   상기 셀 중간 구역에서는 제1 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 셀 외곽 구역에서는 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하며, 상기 셀 중심 구역에서는 상기 제1 주파수 대역 또는 상기 제2 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하는 단계를 포함하며,
   상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역은,
   협력 다중 송수신 기술을 적용시킬 수 있는 범위를 기초로 상기 셀에서 사용가능한 주파수 대역을 분할하여 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.

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