KR20170143432A - 무선 통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

한 쪽 방향으로 지향성 빔을 각각 형성하는 복수의 기지국이 정해진 경로를 따라 배치되어 있는 무선 통신 시스템에서, 각 기지국은 상기 경로를 따라 움직이는 이동체에 탑재된 TE가 해당 기지국의 셀 영역에 진입하면, 상기 TE와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 TE와의 거리를 이용하여, 기지국간 셀 경계 영역에서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 해당 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMISSION POWER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 각 기지국에서 단방향 빔을 사용하는 선형 셀룰러 통신 시스템에서 셀 경계에서의 핸드오버 실패 확률을 줄이기 위한 송신 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰러 무선 통신 시스템은 공간 상에 분포하고 있는 사용자 단말의 무선 접속을 지원하기 위해 다수의 기지국을 일정 간격을 두고 배치한다. 사용자 단말은 이동성을 가질 수 있으며 이에 따라 현재 접속한 기지국에서 인접 기지국으로 접속을 변경하는 핸드오버(Handover)를 필요로 하게 된다. 현재 셀룰러 무선 통신 시스템에서의 핸드오버는 사용자 단말이 기지국으로부터의 신호 세기를 측정한 값을 바탕으로 측정된 신호 세기가 큰 기지국에 접속하는 형태로 이루어진다. 예를 들어, LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 등의 측정값을 이용하여 핸드오버를 수행한다.
신호 세기에 기반한 핸드오버는 현재 셀의 신호 세기 값과 인접 셀의 신호 세기 값을 비교하여 인접 셀의 신호 세기가 현재 셀의 신호 세기보다 일정 값 이상 커지면 실행하게 된다. 신호 세기는 기지국으로부터 멀어질수록 감소하기 때문에 핸드오버가 이루어지는 셀 경계 지역에서는 현재 셀의 신호 세기와 인접 셀의 신호 세기가 모두 상당히 감소하여 있는 상태가 된다. 그러므로 감쇄된 신호간 신호 세기를 비교하는 과정이 수행된다.
정해진 경로를 이동하는 열차 또는 차량에 설치된 단말에 무선 접속을 지원하기 위하여 선형 셀룰러 무선 통신 시스템이 사용될 수 있다. 선형 셀룰러 무선 통신 시스템은 통상적인 셀룰러 무선 통신 시스템과는 다르게 폭이 좁은 선형 공간에만 무선 접속을 지원하면 되므로, 기지국은 적당한 간격을 두고 철도 또는 도로를 따라 일렬로 배치된다. 이 경우 기지국에 지향성 안테나를 적용하여 좁은 빔 폭을 발생시켜 신호가 철도 또는 도로에 집중하도록 할 수 있다. 이때 각 기지국 안테나에서는 단말의 이동 방향 또는 이동 방향의 반대 방향으로 한 쪽 방향의 지향성 빔을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 단말은 기지국간 이동 시에도 일정한 방향에서 수신되는 빔만 처리하면 되므로 이동성과 관련한 신호 처리 및 RF(radio frequency) 처리에 유리하게 된다.
그러나 각 기지국에서 단방향 빔을 사용하는 선형 셀룰러 무선 통신 시스템의 경우 핸드오버를 위해 측정하는 서빙 셀의 신호 세기와 인접 셀의 신호 세기 값의 차이가 상당히 커지는 문제가 발생하게 된다. 예를 들면, 열차가 철도를 따라 설치된 기지국들 중에서 어느 한 기지국에 가까워지면서, 해당 기지국으로부터 단말에 수신되는 신호 세기가 커지고 결국 수신 신호 세기는 매우 큰 값이 된다. 그러나 열차가 해당 기지국을 지나치게 되면, 단말은 다음 위치의 기지국으로부터 신호를 수신하게 되는데, 다음 위치의 기지국은 단말로부터 먼 거리에 위치해 있기 때문에 다음 위치의 기지국으로부터 단말에 수신되는 신호 세기는 매우 작은 값이 된다. 이와 같이, 선형 셀룰러 무선 통신 시스템의 경우 셀의 수신 신호 세기가 매우 큰 값에서 매우 작은 값으로 또는 최소값에서 최대값으로 급격히 변동하기 때문에 서빙 셀의 신호 세기와 인접 셀의 신호 세기의 차이가 매우 커지게 되고, 두 신호 세기의 차이가 매우 커져 두 신호가 송수신기의 동작 영역(dynamic range) 안에 들어오지 않으면 서빙 셀의 신호와 인접 셀의 신호를 동시에 측정할 수 없다. 따라서, 서빙 셀의 신호 세기와 인접 셀의 신호 세기를 동시에 측정하여 핸드오버 여부를 결정하는 기존 방식을 적용하기가 어렵다.
본 발명이 해결하려는 과제는 핸드오버 시 셀 경계에서 서빙 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호 세기가 클 경우 발생하는 핸드오버 실패 확률을 줄일 수 있는 무선 통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 한쪽 방향으로 지향성 빔을 각각 형성하는 복수의 기지국이 정해진 경로를 따라 배치되어 있는 무선 통신 시스템에서 각 기지국의 송신 전력 제어 방법이 제공된다. 송신 전력 제어 방법은 상기 경로를 따라 움직이는 이동체에 탑재된 TE(terminal equipment)가 해당 기지국의 셀 영역에 진입하면, 상기 TE와의 거리를 추정하는 단계, 그리고 상기 추정된 TE와의 거리를 이용하여, 기지국간 셀 경계 영역에서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 해당 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 제어하는 단계는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 동일한 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값까지 상기 거리에 비례하여 상기 송신 전력을 서서히 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 반대 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값부터 상기 거리에 반비례하여 상기 송신 전력을 서서히 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 최대가 되는 지점을 포함한 일부 구간에서만 상기 송신 전력을 낮추는 단계를 포함할 수 있다.
상기 송신 전력을 제어하는 단계는 상기 거리에 따라서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 기지국의 수신 신호 세기가 일정한 값을 가지도록, 상기 송신 전력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추정하는 단계는 직전 기지국에서 추정한 속도를 적용하여 상기 거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 직전 기지국 이전의 기지국과 상기 직전 기지국간 거리와 상기 직전 기지국에 상기 TE가 접속한 시간을 이용하여 상기 직전 기지국에서 상기 TE의 속도가 추정될 수 있다.
상기 추정하는 단계는 직전에 위치한 기지국에서 추정한 속도 및 가속도를 적용하여 상기 거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 경로를 따라 정해진 간격으로 배치되어 있는 기지국의 송신 전력 제어 장치가 제공된다. 송신 전력 제어 장치는 안테나, 그리고 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 상기 경로를 향하여 한 쪽 방향으로 지향성 빔을 형성한다. 그리고 상기 프로세서는 상기 경로를 따라 움직이는 이동체에 탑재된 TE(terminal equipment)가 상기 안테나의 영역에 진입하면, 상기 TE와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 TE와의 거리를 이용하여, 상기 기지국과 인접 기지국간 셀 경계 영역에서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 기지국과 상기 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어한다.
상기 프로세서는 상기 셀 경계 지역에서 상기 기지국의 송신 전력을 감소시고, 상기 인접 기지국의 송신 전력을 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 동일한 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값까지 상기 거리에 비례하여 상기 송신 전력을 서서히 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 반대 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값부터 상기 거리에 반비례하여 상기 송신 전력을 서서히 감소시킬 수 있다.
상기 프로세서는 상기 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 최대가 되는 지점을 포함한 일부 구간에서만 상기 송신 전력을 낮출 수 있다.
상기 프로세서는 직전 기지국에서 추정한 속도 및 가속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 거리를 추정할 수 있다.
상기 직전 기지국 이전의 기지국과 상기 직전 기지국간 거리와 상기 직전 기지국에 상기 TE가 접속한 시간을 이용하여 상기 직전 기지국에서 상기 TE의 속도가 추정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 선형 셀룰러 무선 통신 시스템에서 핸드오버 시 셀 경계에서 서빙 셀과 인접 셀간 수신 신호 세기 차이를 줄여줄 수 있다. 따라서, 인접 셀의 수신 신호 세기 검출 실패로 인한 핸드오버 실패 확률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1과 같은 환경에서 TE의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 제어를 통한 TE에서의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 제어를 통한 TE에서의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
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 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), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 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), 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(femto 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, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다. 또한 기지국은 RRH(remote radio head)로 지칭될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 기지국이 철도 또는 도로와 같이 정해진 경로를 따라 선형으로 배치된 형태를 따른다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서, 기지국은 서비스 영역 내에 설치되어 RF 신호를 증폭하여 안테나로 전송하는 복수의 RRH(remote radio head)와 복수의 RRH와 연결되어 디지털 신호 처리를 담당하는 디지털 유닛(Digital Unit, DU)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 복수의 RRH가 정해진 경로를 따라 선형으로 배치된다. 이하에서는 복수의 RRH가 정해진 경로를 따라 선형으로 배치되어 있는 것으로 설명한다.
이와 같은 무선 통신 시스템에서 단말은 정해진 공간 내에서만 이동하게 되며, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어는 단말은 정해진 공간 내에서만 이동하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
각 RRH는 좁은 빔 폭을 발생시켜 신호가 경로 상에 집중되도록 지향성 안테나를 가질 수 있다. 각 RRH는 이동체의 이동 방향 또는 이동 방향의 반대 방향으로 지향성 빔을 발생시키는 지향성 안테나를 가질 수 있다. 도 1에서는 각 RRH가 이동체의 이동 방향과 반대 방향으로 지향성 빔을 형성하는 일 예를 도시하였다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말은 이동체 예를 들면, 열차 내부의 단말장치(terminal equipment, TE)를 통해 기지국과 통신을 수행한다. 열차에 탑재되는 TE 또한 경로를 따라 설치된 RRH의 방향으로 좁은 폭의 빔을 형성하는 적어도 하나의 지향성 안테나를 가질 수 있다.
각 RRH는 고유의 위치 값을 가지며 도 1에서 l(n)은 n번째 RRH의 위치를 의미한다. RRH간 거리 r(n)은 n-1번째 RRH와 n번째 RRH 사이의 거리로 정의될 수 있다. 즉, r(n)=l(n)-l(n-1)이다. 또한 TE가 n-1번째 RRH로부터 n번째 RRH로 핸드오버 한 후 n+1번째 RRH로 핸드오버하기까지의 시간, 즉 n번째 RRH에 접속하고 있는 동안의 시간을 Δt(n)으로 정의한다.
일반적으로 열차의 운행 특징은 역에서 출발 시 정지 상태에서 일정 가속도로 가속을 하고 이후 일정 속도로 달리며 다시 역에 정차하기 위해 일정 가속도로 감속을 한다. 또한 속도 변화 자체가 크지 않으므로 RRH간 거리, 접속 시간 등을 이용하여 별도의 열차 제어 정보의 획득 없이 열차의 속도 또는 가속도를 측정할 수 있으며 이를 이용하여 핸드오버 성능을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 특징을 이용하여 원활한 셀간 핸드오버를 가능하게 하는 전력 제어 및 핸드오버 시점의 결정 방법을 제안한다.
도 2는 도 1과 같은 환경에서 TE의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
각 RRH에서의 송신 전력 제어가 없는 경우, 모든 RRH에서 일정한 송신 전력을 사용하게 되고, 열차 위치에 따른 TE의 수신 전력 분포는 도 2와 같이 나타나게 된다. 즉, TE가 각 RRH의 위치에 가까워질수록, 해당 RRH로부터 수신되는 신호 세기는 커지고, 해당 RRH로부터 멀어지면 해당 RRH로부터 수신되는 신호 세기는 작아진다. 이 경우, RRH간 경계 즉, 셀 경계 지점에서 서빙 셀의 RRH로부터의 수신 신호 세기는 매우 큰 값이 되고, 핸드오버할 타겟 셀의 RRH로부터의 수신 신호 세기는 매우 작은 값이 된다. 이와 같이, 서빙 셀의 RRH와 타겟 셀의 RRH로부터의 수신 신호 세기 차이가 매우 커지게 되어, 원활한 핸드오버가 힘들어지게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 추정된 TE의 위치에 따라 RRH의 송신 전력을 제어하는 방법을 사용한다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 제어를 통한 TE에서의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1과 같이 열차가 빔을 마주보는 방향으로 진행하는 경우, 각 RRH는 TE가 셀 영역에 들어오는 순간 송신 전력을 크게 하고, TE가 셀 영역을 나갈 시점까지 송신 전력을 점차 줄이는 방식으로 송신 전력을 제어한다.
한편, 열차가 빔을 마주보는 반대 방향으로 진행하는 경우, 각 RRH는 TE가 셀 영역에 들어오는 순간 송신 전력을 작게 하고, TE가 셀 영역을 나갈 시점까지 송신 전력을 점차 증가시키는 방식으로 송신 전력을 제어한다.
이와 같이 함으로써, 최종적으로 도 3에 도시한 바와 같이 TE에서의 수신 신호 세기가 일정하게 유지될 수 있다.
이와 같은 송신 전력 제어를 통해 셀 경계 영역에서 서빙 셀의 수신 신호 세기를 낮출 수 있으므로, 셀 경계 영역에서 강한 서빙 셀의 신호 때문에 타겟셀의 신호를 검출하지 못하는 현상을 완화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 타겟 셀의 수신 신호 세기가 설정된 임계값을 초과하는 경우에, 타겟 셀로 핸드오버 시키는 방식이 적용될 수 있다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 제어를 통한 TE에서의 수신 전력 분포의 일 예를 나타낸 도면이다.
각 RRH는 TE가 셀 영역에 들어온 초기에는 전력 제어를 하지 않다가 TE에서의 수신 신호 세기가 커지는 소정의 구간 동안에만 송신 전력을 낮출 수 있다. 소정의 구간은 TE에서의 수신 신호 세기가 설정된 임계값을 초과하는 구간부터 TE에서의 수신 신호 세기가 최대값이 되는 셀 경계 지점까지의 구간을 나타낸다.
그러면, TE에서 수신되는 각 RRH의 신호 세기는 도 5에 도시한 바와 같이 소정의 구간 동안 일정한 수준을 유지하게 된다.
이와 같이, TE의 위치 기반 전력 제어를 적용하기 위해서는 우선 거리에 따른 수신 신호 감쇄를 알아야 한다. 경로 감쇄(Path-loss) 모델에 따르면 n번째 RRH의 송신 전력이 Pn이라고 가정할 경우 수신 신호의 전력 값은 해당 RRH로부터의 거리 d에 따라 감소하는 형태를 가지며 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 상수 a와 b의 값은 채널 환경에 따라 정해지는 값이다. a와 b의 값은 변동이 크지 않으므로 낮은 빈도로 추정하여 사용할 수 있다. 그러므로 일정한 수신 전력 값 Q의 달성을 위한 n번째 RRH에서의 송신 전력 제어는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에 의하면, RRH의 송신 전력은 RRH로부터의 거리 d의 함수로 되어 있으며, 최대 송신 전력 Pmax를 넘길 수 없다. 그러므로 d의 값을 알면 최적의 전력 제어가 가능해진다.
한편, 도 1과 같이 열차가 빔을 마주보는 방향으로 진행하게 되면 RRH의 커버리지 영역에서 d가 점점 작아지는 형태가 되고, 반대로 열차가 빔을 마주보는 반대 방향으로 진행하게 되면 d는 점점 커지는 형태가 된다. 그러면, 거리 d를 추정하는 방법에 대해 설명한다.
거리 d는 속도를 적분한 값으로 나타낼 수 있다. 즉 n번째 RRH의 구간에 진입한 순간의 위치에서 n번째 RRH까지의 거리를 d0라고 하고, 속도를 v라고 하면 수학식 3과 같은 관계가 성립된다.
Figure pat00003
여기서, 열차가 n번째 RRH의 빔을 마주보는 방향으로 진행하는 경우 d0=r(n)이고, 열차가 n번째 RRH의 빔을 마주보는 반대 방향으로 진행하게 되면, d0=0이다. 속도 v는 열차가 빔을 마주보는 방향으로 진행하게 되면 음수이고 반대로 빔을 마주보는 반대 방향으로 진행하게 되면 양수이다. 속도 v는 열차 특성 상 대부분의 구간에서 큰 변화 없이 거의 일정하게 유지되지만 초반 가속 및 감속 구간에서 가속도 a에 의해 결정된다. 즉, 수학식 4와 같은 관계가 성립된다.
Figure pat00004
위의 관계를 이용하여 정확한 속도 및 가속도 값을 알면, RRH에서 정확한 전력 제어가 가능하게 되어, TE에서 일정한 수신 신호 전력을 유지할 수 있다. 이때 열차 통신의 특성을 이용하여 속도 및 가속도를 추정할 수도 있다.
열차가 큰 속도 변화 없이 운행된다면, 각 RRH 구간에서의 속도는 일정하고, 가속도는 0이라고 가정할 수 있다. 이 경우, n번째 RRH 구간에서의 속도는 (n-1)번째 RRH 구간에서 추정한 속도를 그대로 적용시킬 수 있다.
(n-1)번째 RRH 구간에서 추정한 속도는 수학식 5와 같이 (n-1)번째 RRH 구간의 거리 r(n-1)을 (n-1)번째 RRH와의 접속 시간 Δt(n-1)로 나눈 값이 된다.
Figure pat00005
n번째 RRH는 (n-1)번째 RRH 구간에서 추정한 속도를 n번째 RRH 구간에서의 속도로 적용하고, n번째 RRH 구간에서의 속도를 이용하여 거리 d와 송신 전력을 계산할 수 있다.
만약, 속도가 일정하지 않은 가속 구간 또는 감속 구간을 가진다고 가정하면, 가속 구간 및 감속 구간에서는 가속도가 0이 아니며, 일정한 가속도를 가지게 된다. 이 경우, 가속도는 앞에서 설명한 속도 추정 방법을 통해 인접한 RRH 구간에서의 속도 변화를 추정하고, 추정된 속도 변화를 시간으로 나누어줌으로써 추정될 수 있다. (n-1)번째 RRH 구간에서 가속도는 수학식 6과 같이 추정될 수 있다.
Figure pat00006
각 RRH는 직전 RRH의 구간에서 추정한 가속도를 해당 RRH의 구간에 그대로 적용하고, 이 가속도를 이용하여 거리 d를 추정하고, 추정된 거리 d를 이용하여 송신 전력을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5에서는 설명의 편의상 n번째 RRH에서 송신 전력을 제어하는 방법을 설명한다.
도 5를 참고하면, n번째 RRH는 TE가 n번째 RRH의 구간에 진입하면, TE와의 거리를 추정한다(S510). n번째 RRH는 수학식 3과 같은 방법으로 거리를 추정할 수 있으며, 거리를 추정하기 위해 앞에서 설명한 바와 같이 직전 RRH 구간에서의 TE의 속도 및/또는 가속도를 이용할 수 있다.
n번째 RRH는 TE와의 추정된 거리를 이용하여 송신 전력을 결정한다(S520). n번째 RRH는 TE와의 추정된 거리에 비례하여 설정된 최대 송신 전력 값까지 송신 전력을 증가시킴으로써, TE에서 n번째 RRH로부터의 수신 신호 전력이 일정하도록 한다. 예를 들어, n번째 RRH는 n번째 RRH로부터의 수신 신호 전력이 일정하도록 수학식 2와 같은 방법을 사용하여 TE와의 추정된 거리에 따라서 송신 전력을 제어할 수 있다.
n번째 RRH는 TE의 방향으로 결정된 송신 전력의 빔을 송출할 수 있다(S530).
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 송신 전력 제어 장치(600)는 프로세서(610), 송수신기(620) 및 메모리(630)를 포함한다. 송신 전력 제어 장치(600)는 기지국 또는 기지국의 디지털 유닛에 구현될 수 있다. 프로세서(610)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예들에 따른 방법이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(610)는 도 1 내지 도 5를 토대로 설명한 바와 같이 TE와의 추정된 거리를 이용하여 송신 전력을 결정한다. 즉 프로세서(610)는 핸드오버 경계 지역에서 TE에 의해 측정되는 인접한 두 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어한다. 임계값은 인접한 두 기지국간의 수신 신호 세기 차이로 인해 핸드오버 실패가 발생하지 않는 값으로 설정될 수 있다.
송수신기(620)는 프로세서(610)와 연결되어 TE와 무선신호를 송신 및 수신한다. 송수신기(620)는 서로 다른 방향으로 지향성 빔을 형성하는 두 안테나를 포함할 수 있다.
메모리(630)는 프로세서(610)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(610)는 메모리(630)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(610)와 메모리(630)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(620)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
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 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 한쪽 방향으로 지향성 빔을 각각 형성하는 복수의 기지국이 정해진 경로를 따라 배치되어 있는 무선 통신 시스템에서 각 기지국의 송신 전력 제어 방법으로서,
    상기 경로를 따라 움직이는 이동체에 탑재된 TE(terminal equipment)가 해당 기지국의 셀 영역에 진입하면, 상기 TE와의 거리를 추정하는 단계, 그리고
    상기 추정된 TE와의 거리를 이용하여, 기지국간 셀 경계 영역에서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 해당 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어하는 단계
    를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제어하는 단계는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 동일한 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값까지 상기 거리에 비례하여 상기 송신 전력을 서서히 증가시키는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제어하는 단계는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 반대 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값부터 상기 거리에 반비례하여 상기 송신 전력을 서서히 감소시키는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 제어하는 단계는 상기 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 최대가 되는 지점을 포함한 일부 구간에서만 상기 송신 전력을 낮추는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 송신 전력을 제어하는 단계는 상기 거리에 따라서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 기지국의 수신 신호 세기가 일정한 값을 가지도록, 상기 송신 전력을 제어하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 추정하는 단계는 직전 기지국에서 추정한 속도를 적용하여 상기 거리를 추정하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 직전 기지국 이전의 기지국과 상기 직전 기지국간 거리와 상기 직전 기지국에 상기 TE가 접속한 시간을 이용하여 상기 직전 기지국에서 상기 TE의 속도가 추정되는 송신 전력 제어 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 추정하는 단계는 직전에 위치한 기지국에서 추정한 속도 및 가속도를 적용하여 상기 거리를 추정하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 경로를 따라 정해진 간격으로 배치되어 있는 기지국의 송신 전력 제어 장치로서,
    상기 경로를 향하여 한 쪽 방향으로 지향성 빔을 형성하는 안테나, 그리고
    상기 경로를 따라 움직이는 이동체에 탑재된 TE(terminal equipment)가 상기 안테나의 영역에 진입하면, 상기 TE와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 TE와의 거리를 이용하여, 상기 기지국과 인접 기지국간 셀 경계 영역에서 상기 TE에 의해 측정되는 상기 기지국과 상기 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 설정된 임계값을 넘지 않도록, 송신 전력을 제어하는 프로세서
    를 포함하는 송신 전력 제어 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 프로세서는 상기 셀 경계 지역에서 상기 기지국의 송신 전력을 감소시고, 상기 인접 기지국의 송신 전력을 증가시키는 송신 전력 제어 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 프로세서는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 동일한 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값까지 상기 거리에 비례하여 상기 송신 전력을 서서히 증가시키는 송신 전력 제어 장치.
  12. 제9항에서,
    상기 프로세서는 상기 이동체의 이동 방향이 빔 형성 방향과 반대 반향인 경우에, 설정된 최대 송신 전력 값부터 상기 거리에 반비례하여 상기 송신 전력을 서서히 감소시키는 송신 전력 제어 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 프로세서는 상기 기지국과 인접 기지국간의 수신 신호 세기 차이가 최대가 되는 지점을 포함한 일부 구간에서만 상기 송신 전력을 낮추는 송신 전력 제어 장치.
  14. 제9항에서,
    상기 프로세서는 직전 기지국에서 추정한 속도 및 가속도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 거리를 추정하는 송신 전력 제어 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 직전 기지국 이전의 기지국과 상기 직전 기지국간 거리와 상기 직전 기지국에 상기 TE가 접속한 시간을 이용하여 상기 직전 기지국에서 상기 TE의 속도가 추정되는 송신 전력 제어 장치.
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