KR20140077646A

KR20140077646A - 다중 셀 협력통신에서 기지국 선택 방법

Info

Publication number: KR20140077646A
Application number: KR1020120146686A
Authority: KR
Inventors: 조성철; 김근영; 이주열; 이승환
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-24

Abstract

다중 셀 협력 통신 네트워크의 기지국에서 최적 서빙 기지국을 선택하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 다중 셀 협력 통신 네트워크에 포함된 기지국은 효율적으로 특정 단말에 대한 최적 서빙 기지국을 선택할 수 있고, 또한, 단방향 협력 통신이 구현된 네트워크의 경우에도 기지국의 효율적인 최적 서빙 기지국 선택 방법을 제공할 수 있다.

Description

다중 셀 협력통신에서 기지국 선택 방법 {Method for selection of base station in multi-cell cooperative communication}

본 발명은 다중 셀 협력 통신 네트워크에서 효율적으로 최적 서빙 기지국을 선택하는 방법에 관한 것이다.

셀룰러(cellular) 통신 환경에서 각 단말은 데이터를 송수신하기 위하여 적어도 하나의 기지국에 등록되어 있다. 단말의 전원이 켜진 순간 등 단말이 최초로 동작할 때, 단말은 초기 셀 탐색 과정을 수행한다. 초기 셀 탐색 과정은 고유의 식별 부호를 가진 기지국별로 미리 정해진 패턴의 신호를 통해서 단말과 기지국 사이의 정해진 절차에 의해 진행될 수 있다. 이후, 단말은 서빙 기지국에 등록되고, 서빙 기지국과 상하향 링크를 설정함으로써 데이터를 송수신 할 수 있다.

셀룰러 통신 시스템의 특성상 셀 경계 주변에서 각 셀들이 동일한 주파수 자원을 사용할 수 있고, 이 경우 상호 간섭이 존재할 수 있다. 최근, 시스템 용량을 증대시키기 위하여 셀룰러 통신 시스템에서는 매크로(macro) 셀에서 탈피하여 소형 셀을 지향하고 있으며, 매크로 셀 내에 다양한 크기의 소형 셀이 존재하는 형태로 네트워크가 진화하고 있어 셀 간 간섭 전보다 더 중요한 문제로 부각되고 있다.

셀 간 간섭을 극복하고 셀 경계에 위치하는 단말의 성능 향상을 위해, 인접하는 기지국 사이의 상호 협력을 통하여 데이터를 전송하는 방식이 제안되고 있다. 이러한 방식에는 셀 경계에 위치하는 특정 단말에 인접한 기지국이 동시간에 동일한 데이터를 전송하는 방식과, 각 서빙 기지국은 단말을 향한 첨예한 빔을 형성하여 간섭을 줄이고 단말에서 서빙 기지국으로부터 수신할 신호의 세기를 극대화하는 방식이 있다.

셀 간 간섭을 극복하기 위한 위와 같은 방식의 기술은 상호 협력을 위해 교환하는 정보의 양이 증가하고 복잡한 계산을 필요로 한다는 측면에서 문제가 있다. 또한, 단말이 자신의 서빙 기지국을 효율적으로 선택할 때 기존의 기지국 패턴 신호의 수신 세기를 기반으로 한 초기 셀 탐색 방식도 한계가 있다.

한편, 서빙 기지국은 기지국에 등록된 단말로부터 전송되는 단말의 위치정보, 채널 상태 포함한 단말의 다양한 상태 정보 및 백홀(backhaul)로 연결된 인접 기지국의 단말 운용 상태 정보를 기반으로 결정될 수 있다.

이때, 셀 경계에 위치한 단말은 인접 기지국에서 송신되는 신호에 의해 간섭을 받을 수 있고 동시에 다른 단말의 간섭원으로 작용할 수 있다. 인접한 두 기지국 사이에서 하나의 기지국에는 많은 수의 단말이 등록되어 있고, 다른 하나의 기지국에는 적은 수의 단말이 등록되어 있을 때, 많은 수의 단말이 등록된 기지국을 서빙 기지국으로 하는 단말의 사용자는 체감 품질 저하를 경험할 수 있다. 특히 매크로 기지국이 복수의 소형 셀을 포함하는 경우, 소형 셀 기지국의 송신 전력이 낮기 때문에 단말의 원활한 배치 운용이 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 다중 셀 협력 통신 네트워크의 기지국에서 최적 서빙 기지국을 선택하는 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 단말에 대한 서빙 기지국을 기지국에서 선택하는 방법이 제공된다. 상기 서빙 기지국 선택 방법은 상기 단말로부터 상기 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보를 수신하는 단계, 상기 기지국의 인접 기지국으로부터 상기 인접 기지국이 운용하고 있는 단말에 대한 운용 단말 정보 및 상기 운용 단말의 위치 정보를 수신하는 단계, 그리고 상기 단말로부터 수신한 상기 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보와, 상기 인접 기지국으로부터 수신한 상기 운용 단말 정보 및 상기 운용 단말의 위치 정보를 바탕으로 상기 단말에 대한 서빙 기지국을 선택하는 단계를 포함한다.

이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 다중 셀 협력 통신 네트워크에 포함된 기지국은 효율적으로 특정 단말에 대한 최적 서빙 기지국을 선택할 수 있다. 또한, 단방향 협력 통신이 구현된 네트워크의 경우에도 기지국의 효율적인 최적 서빙 기지국 선택 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국을 선택하고 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 셀룰러 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국을 선택하고 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 소형 셀을 포함한 매크로 셀 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말로 데이터를 송신할 기지국이 단말의 서빙 기지국을 변경하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말이 등록된 기지국에 서비스 개시를 요청하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), UE(user equipment) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국을 선택하고 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 셀룰러 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1(A)을 참조하면, 셀룰러 무선통신 시스템에서 기지국A에는 단말A-1, 단말A-2, 단말A-3이 등록되어 있고, 기지국B에는 단말B-1, 단말B-1가 등록되어 있다. 단말A-1과 단말B-1은 셀 경계에 위치하여 인접 셀에서 송수신되는 신호에 의해 간섭을 크게 받을 수 있다. 기지국A와 기지국B는 등록된 단말로부터 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보(channel statement information, CSI)를 수신하며, 서로를 연결하는 백홀을 통해 데이터 송수신이 가능하다.

이 때 단말A-1을 서비스하는 기지국이 변경될 수 있다.

도 1(B)를 참조하면, 기지국B는 각 단말의 위치 정보 및 기지국A 및 B의 단말운용 상태 정보를 기반으로 단말A-1이 기지국B를 서빙 기지국으로 변경할 수 있도록 한다.

이후, 기지국A는 단말A-2와 단말A-3만 서비스하게 되므로 송신 전력을 낮추어서 단말A-2와 단말A-3에게 데이터를 전송한다. 기지국B는 단말A-1의 등록을 마친 후 단말A-1에 데이터를 전송할 송신 전력의 크기를 설정한다.

도 1(B)를 참조하면, 기지국A의 셀 커버리지(coverage)는 좁아지고, 기지국B의 셀 커버리지는 넓어졌다. 이때 각 기지국은, 제어채널에 대한 송신 전력은 기존의 셀 커버리지(coverage)를 확보할 수 있도록 설정하고, 데이터 채널에 대한 송신 전력만 셀 커버리지에 따라서 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서빙 기지국을 선택하고 서빙 기지국의 송신 전력을 결정하는 소형 셀을 포함한 매크로 셀 시스템을 나타낸 도면이다.

매크로 셀은 무선 시스템의 용량을 늘리기 위하여 소형 셀을 포함하고 있다. 통상 소형 셀의 기지국은 매크로 셀의 기지국에 비하여 낮은 송신 전력으로 데이터를 송신하기 때문에, 특정 단말이 소형 셀의 근처에 있음에도 매크로 셀의 기지국에 등록될 수 있다. 매크로 셀의 용량 증대를 위해서는 매크로 셀과 소형 셀 사이에서 단말이 적절하게 나뉘어서 각 셀의 기지국에 등록될 필요가 있다.

도 2(A)를 참조하면, 단말C 및 단말D는 소형 셀의 근처에 있지만, 매크로 셀의 기지국에 의해서 서빙되고 있음을 알 수 있다. 따라서 아래 도 3 및 도 4에 도시된 프로세스를 통하여 서빙 기지국을 소형 셀의 기지국으로 변경할 수 있다. 도 2(B)는 소형 셀의 기지국이 단말C 및 단말D를 등록한 경우를 도시한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말로 데이터를 송신할 기지국이 단말의 서빙 기지국을 변경하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

도 1b 및 도 3을 참조하면, 단말A-1으로 송신할 데이터가 있는지 판단(S301)한 기지국A는 단말 A-1으로 송신할 데이터가 있는 경우, 단말A-1에게 단말A-1의 위치 정보 및 채널 상태 정보를 요청하여(S302) 수신하고(S305), 백홀을 통하여 기지국B로부터 기지국B의 단말 서비스 운용 상태 정보 및 서빙 단말의 위치 정보를 요청하여(S303) 수신한다(S304). 이때, 단말A-1에 대한 요청과 기지국B에 대한 요청은 기지국A에서 동시에 수행될 수 있다.

이후, 기지국A는 단말A-1으로부터 수신된 위치 정보 및 채널 상태 정보와, 기지국B로부터 수신된 단말 서비스 운용 상태 정보 및 서빙 단말의 위치 정보를 바탕으로 단말A-1에 대한 최적의 서빙 기지국을 결정한다(S306).

이후, 기지국A는 결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국인지 판단한다(S307).

결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국이라면, 즉, 기지국A가 최적 서빙 기지국으로 결정된 경우라면, 기지국A는 단말A-1에게 채널을 할당하고, 데이터를 전송할 수 있다(S308).

하지만, 결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국이 아리라면(예를 들어 기지국B), 기지국A는 최적 서빙 기지국으로 단말A-1의 등록을 요청한다(S309). 이후, 기지국A는 기지국B(최적 서빙 기지국)로부터 단말 등록 절차에 부합하는 코드 등을 수신하면(S310), 수신된 코드 등을 단말A-1으로 전달한다(S311). 또한, 기지국A는 기지국B에게 백홀 등을 통하여 단말A-1에 관한 정보를 전달한다(S312). 마지막으로 기지국B는 단말A-1에게 채널을 할당하고, 데이터를 전송할 수 있다(S313).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단말이 등록된 기지국에 서비스 개시를 요청하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

도 1b 및 도 4를 참조하면, 기지국A는 단말A-1으로부터 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보를 수신하고, 서비스 요청 메시지도 수신한다(S401). 이후, 기지국A는 기지국B에 현재 운용하고 있는 단말에 대한 단말 운용 정보 및 해당 단말의 위치 정보를 요청하여(S402), 수신한다(S403).

이후, 기지국A는 단말A-1으로부터 수신된 위치 정보 및 채널 상태 정보와, 기지국B로부터 수신된 단말 서비스 운용 상태 정보 및 서빙 단말의 위치 정보를 바탕으로 단말A-1에 대한 최적의 서빙 기지국을 결정한다(S404).

이후, 기지국A는 결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국인지 판단한다(S405).

결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국이라면, 즉, 기지국A가 최적 서빙 기지국으로 결정된 경우라면, 기지국A는 단말A-1에게 채널을 할당하고, 데이터를 전송할 수 있다(S406).

하지만, 결정된 최적 서빙 기지국이 단말A-1을 등록하고 있던 기지국이 아리라면(예를 들어 기지국B), 기지국A는 최적 서빙 기지국으로 단말A-1의 등록을 요청한다(S407). 이후, 기지국A는 기지국B(최적 서빙 기지국)로부터 단말 등록 절차에 부합하는 코드 등을 수신하면(S408), 수신된 코드 등을 단말A-1으로 전달한다(S409). 또한, 기지국A는 기지국B에게 백홀 등을 통하여 단말A-1에 관한 정보를 전달한다(S410). 마지막으로 기지국B는 단말A-1에게 채널을 할당하고, 데이터를 전송할 수 있다(S411).

본 발명의 실시예는 기지국A와 기지국B가 단방향으로 협력 통신을 구현하는 경우에도 적용될 수 있다. 기지국A와 기지국B가 단방향 협력 네트워크를 구성하는 경우, 두 기지국 중 한 기지국은 데이터를 제공하는 기지국(앞으로 'donor 기지국'이라 함)이 되고, 다른 한 기지국은 수신하는 기지국(앞으로 'acceptor 기지국'이라 함)이 될 수 있다.

이 경우, donor 기지국에서는 특정 단말로부터 최적 서빙 기지국에의 서비스 단말 등록 요청이 있는 경우, 최적 서빙 기지국이 특정 단말을 등록할 수 있도록 acceptor 기지국에 특정 단말의 등록을 위한 메시지를 함께 제공할 수 있다. 예를 들어, 특정 단말의 등록을 위한 메시지는 특정 프리앰블(preamble)을 지칭하는 메시지가 될 수 있다.

반대로 특정 단말이 acceptor 기지국에 donor 기지국에의 서비스 단말 요청을 한 경우, acceptor 기지국은 donor 기지국으로부터 수신한 단말의 등록을 위한 메시지를 특정 단말로 전송함으로써, 특정 단말과 donor 기지국 사이의 단말 등록 절차가 수행될 수 있도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

단말에 대한 서빙 기지국을 기지국에서 선택하는 방법으로서,
상기 단말로부터 상기 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보를 수신하는 단계,
상기 기지국의 인접 기지국으로부터 상기 인접 기지국이 운용하고 있는 단말에 대한 운용 단말 정보 및 상기 운용 단말의 위치 정보를 수신하는 단계, 그리고
상기 단말로부터 수신한 상기 단말의 위치 정보 및 채널 상태 정보와, 상기 인접 기지국으로부터 수신한 상기 운용 단말 정보 및 상기 운용 단말의 위치 정보를 바탕으로 상기 단말에 대한 서빙 기지국을 선택하는 단계
를 포함하는 서빙 기지국 선택 방법.