KR20170072814A - 다중 빔 다중 fa 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

다중 빔 다중 fa 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다중 빔 다중 FA(Frequency allocation) 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은, 각 빔의 FA별로 기준 신호를 송신하고, 기준 신호를 토대로 하는 무선 채널 상태 정보를 단말로부터 수신한다. 이후, 수신된 무선 채널 상태 정보를 토대로 단말에 제1 빔의 제1 FA를 할당하고, 단말에 할당된 제1 빔의 제1 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력과, 제1 빔의 인접 빔의 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력을 각각 조절한다.

Description

다중 빔 다중 FA 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치 {Method and apparatus for allocating uplink resource to terminal in multi-beam and multi FA environment}
본 발명은 상향링크 자원 할당에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 다중 빔 다중 FA 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트 단말 사용이 기하급수적으로 증가하고 있고 앞으로 예상되는 서비스도 현재보다는 훨씬 높은 전송률을 요구할 것으로 예측되고 있다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 현재 5세대 이동통신 시스템 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 특히 5세대 이동통신 시스템에 적용될 후보 기술 중 하나로 밀리미터파 주파수 대역을 이동통신 시스템에 적용하는 방안이 고려되고 있다.
밀리미터파 주파수 대역은 현재 가용한 주파수 자원 부족으로 인해 5세대 이동통신 시스템에 적용될 여지가 많지만, 전파 특성상 회절 및 투과에 의한 전파손실이 크고 특히 강우감쇠 손실이 크다는 단점이 있다. 하지만, 지향성이 뛰어나며 광대역 전송이 가능하고 안테나 및 송수신장치의 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점이 있다. 밀리미터파 주파수 대역을 이동무선통신에 적용할 경우 1GHz 이상의 넓은 대역폭을 다수의 FA(Frequency allocation)로 나누어 사용할 수 있고, 빔 형성 기술을 이용하여 공간 자원까지 활용할 수 있기 때문에 무선 용량을 획기적으로 높일 수 있는 기술로 예상되고 있다.
기지국이 특정 단말에 상향링크 자원을 할당할 때 다수의 FA들 중에서 특정 FA를 선택하여 할당하는데, 일반적으로 상향링크에 할당되는 특정 FA 선택은 각 FA의 무선채널상태를 기반으로 기지국에 의해 결정된다. 이때, 다중 빔 다중 FA 환경에서 기지국이 상향링크로 단말 자원을 할당할 경우, 다수의 빔과 다수의 FA 간의 로드(load) 분산이 적절하게 이루어지기 위한 방법을 필요로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다중 빔 다중 FA 환경에서 효율적인 로드 분산이 가능한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징에 따른 상향링크 자원 할당 방법은, 다중 빔 다중 FA(Frequency allocation) 환경에서 기지국이 단말에 상향링크 자원을 할당하는 방법에서, 각 빔의 FA별로 기준 신호를 송신하는 단계; 상기 기준 신호를 토대로 하는 무선 채널 상태 정보를 단말로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 무선 채널 상태 정보를 토대로 단말에 제1 빔의 제1 FA를 할당하는 단계; 및 상기 단말에 할당된 제1 빔의 제1 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력과, 상기 제1 빔의 인접 빔의 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력을 각각 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 빔 다중 FA 환경에서, 기지국이 상향링크 자원을 단말에 할당하는 경우, 단말 할당량에 따라 FA별로 하향링크 기준 신호를 조절하고, 이를 기반으로 하여 상향링크 자원을 단말에 할당함으로써, 특정 빔 내에서 다수의 FA들 간의 로드를 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 또한, 빔 가장자리에 위치한 단말에 대하여, 빔 간 로드를 분산시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다중 빔 다중 FA 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 개념을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 장치의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 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 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 사용자 장비(user equipment, UE), 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB 또는 eNB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, eNode, ABS, 노드B, eNodeB, eNB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔 다중 FA(Frequency allocation) 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다중 빔 다중 FA 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 기지국의 3차원 빔 형성 안테나를 통해 다중 빔이 서비스되고, 각 빔이 다수의 CC(Component carrier) 즉, FA(Frequency allocation)로 구성되어 운용되면서, 특정 빔 서비스 영역을 커버하고 있는 다중 빔 다중 FA 밀리미터파 이동무선 환경에서, 다중 빔 다중 FA 밀리미터파 이동통신 시스템이 구성된다.
기지국의 안테나는 다수의 송신 안테나로 구성되며, 각 송신 안테나는 독립적으로 운용되고 3차원 빔을 형성하여 특정 빔 서비스 영역에 위치한 단말로 신호를 송신한다. 이때, 각 빔은 특정 빔 서비스 영역을 커버하도록 다수의 FA로 구성되며, 다수의 빔은 기지국 섹터에 해당하는 전체 서비스 영역(기지국 섹터 서비스 영역)을 커버한다.
도 1에 예시되어 있는 바와 같은 다중 빔 다중 FA 밀리미터파 이동무선시스템에서, 단말은 기지국으로부터 하향링크 방향으로 송신되는 기준 신호를 기반으로 무선 채널 상태를 측정하여 기지국에 보고하며, 기지국은 단말로부터 보고된 무선 채널 상태를 기반으로 단말에 대해 상향링크 자원을 할당할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 개념을 나타낸 예시도이다.
다중 빔 다중 FA 밀리미터파 이동통신 시스템에서 3차원 빔을 형성하는 기지국 환경을 고려하여, 예를 들어, 3개의 빔이 각각 N개의 FA(FA0~FAN-1)로 나누어지고, 독립적으로 기지국 기준 신호를 송신하는 경우를 가정한다.
본 발명의 실시 예에서는 기지국이 단말로 전송하는 기준 신호의 송신 전력을 조절하며, 각 빔의 FA에 대한 단말 할당량에 따라 기준 신호의 송신 전력을 제1 설정값 또는 제2 설정값에 따라 조절한다.
제1 및 제2 설정값은 구체적으로, 다음과 같이 산출될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Tx는 기준 신호의 송신 전력에 대하여 설정된 오프셋 값을 나타내고, m은 할당 단말의 개수(할당 단말수)를 나타내고, k는 인접 빔(간섭 빔이라고도 명명됨)의 개수(인접빔수)를 나타낸다.
각 빔의 모든 FA에 대해 동일한 송신 전력으로 기준 신호를 송신하고 있다가, 특정 시점에 각 빔의 각 FA에 대한 단말 할당량에 따라 기준 신호의 송신 전력을 조절한다.
첨부한 도 2에 예시되어 있듯이, 각 빔의 N개의 모든 FA에 대해 동일한 전력으로 기준 신호가 송신되고, 특정 시점에 빔 1의 FA0가 단말 0에 할당될 경우(도 2의 (a) 참조), 할당된 빔 1의 FA0를 통해 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 미리 결정된 제1 설정값(Tx × 1, m=1) 만큼 낮춘다. 이때, 인접 빔에 해당하는 빔 0의 FA0와 빔 2의 FA0를 통하여 각각 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 제2 설정값(Tx/2 × 1, k=2, m=10) 만큼 높인다(도 2의 (b) 참조).
빔 1의 FA0가 단말 0 및 단말 1에 할당되고 빔 1의 FA1이 단말 2에 할당된 경우, 빔 1의 FA0를 통하여 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 제1 설정값(Tx × 2, m=2)만큼 낮추고, 빔 1의 FA1을 통하여 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 제1 설정값(Tx × 1, m=1) 만큼 낮춘다. 그리고 인접 빔에 해당하는 빔 0의 FA0와 빔 2의 FA0를 통하여 각각 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 제2 설정값(Tx/2 × 2, k=2, m=2)만큼 높이고, 빔 0의 FA1와 빔 2의 FA1을 통하여 각각 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 제2 설정값(Tx/2 × 1, k=2, m=1) 만큼 높인다(도 2의 (c) 참조). 이때, 특정 FA에 대한 기지국 기준신호의 송신전력이 낮아짐으로 인해 발생할 수 있는 빈번한 빔간 스위칭 및 FA간 스위칭을 방지하기 위해, 기지국은 특정 빔 FA에 대해 낮추어진 송신전력만큼 오프셋 값을 더하여 무선 채널 상태를 보정한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 방법의 흐름도이다.
다중 빔 다중 FA 밀리미터파 이동통신 시스템에서, 도 3에서와 같이, 기지국은 각 빔의 FA들을 통하여 기준 신호를 송신하며(S100), 이 경우, 각 빔의 FA들을 통하여 송신되는 기준 신호들은 동일한 송신 전력으로 독립적으로 송신된다. 본 발명의 실시 예에서, 기준 신호는 FA마다 무선 채널 상태를 측정하기 사용되는 용도로 정해져 있는 신호를 나타낸다.
단말은 수신된 기준 신호를 기반으로 무선 채널 상태를 측정하여 이에 해당하는 무선 채널 정보를 기지국으로 송신한다. 기지국은 단말로부터 무선 채널 정보를 수신하고(S110), 무선 채널 정보를 토대로 단말에 대해 상향링크 자원을 할당한다. 즉, 무선 채널 정보를 토대로 특정 빔의 특정 FA를 상향링크 신호 전송을 위하여 단말에 할당한다(S120).
그리고 단말에 할당된 특정 빔의 특정 FA를 통하여 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력과, 특정 빔에 인접한 빔들의 FA를 통하여 송신되는 기지국 기준 신호의 송신 전력을 조절한다.
구체적으로, 기지국은 단말에 할당된 특정 빔 특정 FA에 대한 기준 신호의 송신 전력을 제1 설정값(오프셋값 × 할당단말수)만큼 낮추고(S130), 인접 빔들에 해당하는 FA의 기준 신호 송신 전력을 제2 설정값((오프셋값/인접빔수) × 할당단말수)만큼 높인다(S140). 이후, 조절된 송신 전력으로 기준 신호를 전송한다.
이와 같이 상향링크 단말할당량에 따라 FA 별로 기준 신호의 송신 전력을 조절함으로써, 단말에 할당된 특정 빔의 특정 FA에 대해서는 송신 전력이 낮아져서 결과적으로 서비스 영역이 좁아지고, 상대적으로 인접 빔들의 특정 FA에 대해서는 송신 전력이 높아져 서비스 영역이 넓어지는 현상이 발생한다. 이에 따라, 추후 상향링크에 할당될 단말에 대하여, 특정 빔 내에서는 FA간에 로드가 적절하게 분산되는 효과를 얻을 수 있으며, 빔 가장자리에 있는 단말들의 경우에는 빔간 로드가 분산되는 효과를 얻을 수 있다.
이후, 기지국은 위의 단계(S120)에서 특정 빔의 특정 FA가 할당된 단말로부터 보고되는 무선 채널 상태 정보에 대해서는, 단계(S130)에서 낮추어진 송신 전력만큼의 보정 오프셋 값을 더하여 무선채널 상태정보를 보정한다(S150). 이러한 보정에 의해, 특정 FA에 대한 송신 전력이 낮아져서 단말에서의 해당 FA를 통한 신호의 수신 전력이 낮아짐으로 인해 빈번한 FA간 스위칭 및 빔 간 스위칭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 장치의 구조도이다.
첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 자원 할당 장치(1)는, 프로세서(10), 메모리(20) 및 송수신부(30)를 포함한다.
프로세서(10)는 위의 도 2 및 도 3을 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.
메모리(20)는 프로세서(10)와 연결되고 프로세서(10)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(20)는 프로세서(10)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다.
프로세서(10)는 메모리(20)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(10)와 메모리(20)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 다중 빔 다중 FA(Frequency allocation) 환경에서 기지국이 단말에 상향링크 자원을 할당하는 방법에서,
    각 빔의 FA별로 기준 신호를 송신하는 단계;
    상기 기준 신호를 토대로 하는 무선 채널 상태 정보를 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 무선 채널 상태 정보를 토대로 단말에 제1 빔의 제1 FA를 할당하는 단계; 및
    상기 단말에 할당된 제1 빔의 제1 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력과, 상기 제1 빔의 인접 빔의 FA를 통한 기준 신호의 송신 전력을 각각 조절하는 단계
    를 포함하는, 상향링크 자원 할당 방법.
KR1020160171976A 2015-12-17 2016-12-15 다중 빔 다중 fa 환경에서 단말에 대한 상향링크 자원 할당 방법 및 장치 KR20170072814A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114390648A (zh) * 2020-10-20 2022-04-22 上海大唐移动通信设备有限公司 节能方法、网络设备、装置及存储介质

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