WO2015030320A1 - 액티브 안테나 시스템을 이용하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법 - Google Patents

액티브 안테나 시스템을 이용하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법 Download PDF

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WO2015030320A1
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active antenna
interference
cells
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박상우
김하성
송형준
이종식
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KT Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
    • H04J11/0023—Interference mitigation or co-ordination
    • H04J11/005—Interference mitigation or co-ordination of intercell interference

Definitions

  • the present invention relates to a digital signal processing apparatus and a wireless communication system for controlling interference at a cell boundary using an active antenna system, and a cell boundary interference control method.
  • a base station in a wireless communication system includes a digital signal processor and a wireless signal processor in one physical system.
  • a radio frequency (RF) configuration and an antenna configuration for processing a radio signal are remotely separated to configure a radio signal processing unit (hereinafter referred to as a radio unit (RU)), and a plurality of RUs are connected to one digital signal.
  • RF radio frequency
  • RU radio unit
  • a network structure based on a Cloud Communication Center (CCC) that connects to a processing unit (hereinafter referred to as "DU") is used.
  • PCI physical cell identifier
  • the method of using the passive antenna has a limitation in reducing cell overlap, thereby causing a large cell boundary interference.
  • the present invention provides a digital signal processing apparatus and a wireless communication system for controlling interference at a cell boundary by dividing an additional cell at the cell boundary using an active antenna when the interference at the cell boundary increases, and cell boundary interference. It is to provide a control method.
  • a digital signal processing device connected to the core system and processing a wireless digital signal; And an active antenna that is physically separated from the digital signal processing device and capable of antenna tilting and beamforming for vertical cell division, and converts and amplifies a digital signal received from the digital signal processing device. And a plurality of active antenna systems including a wireless signal processing device for transmitting a signal transmitted from a terminal through the active antenna and transmitting the received signal to the digital signal processing device, wherein the digital signal processing device includes the active antenna.
  • the cells formed by the active antenna are two, and when the interference between the two cell boundaries increases, the two cells are divided into three cells to control the interference between the two cell boundaries.
  • two of the three cells are inner cells formed by inner beams of two active antennas, and one cell is an outer cell shaped by outer beams of the two active antennas. cell).
  • the digital signal processing apparatus is characterized by setting the same physical cell identification (PCI) for the two inner cells, one outer cell is set to a different PCI than the two inner cells.
  • PCI physical cell identification
  • an inter-cell boundary serving as a reference for switching between the first mode and the second mode.
  • the interference of is characterized in that the number of users located at the inter-cell boundary.
  • the digital signal processing apparatus may switch from the first mode to the second mode when the number of users located at the cell boundary becomes greater than or equal to a threshold number of users.
  • the user located at the inter-cell boundary is characterized in that the user when the SINR calculated using the Key Performance Indicator (KPI) received from the terminal of the user is smaller than the threshold SINR.
  • KPI Key Performance Indicator
  • a digital signal processing device that is physically separated from a plurality of wireless signal processing devices installed in a service area and processes wireless signals, and which processes wireless signals from the plurality of wireless signal processing devices, wherein the antenna tilts for vertical cell division. And a signal transmitted from a terminal through an active antenna system including an active antenna capable of beamforming and the wireless signal processing unit, merged and transmitted to a core system, and separating the signal transmitted from the core system to provide the active antenna system.
  • Signal processing unit for transmitting to the terminal through;
  • An interference calculator for calculating interference between cell boundaries based on signal strength values of terminals transmitted through the active antenna system; And dividing the previous cell into more cells by forming an additional cell at the boundary of cells formed by the active antenna system when the interference of the cell boundary calculated by the interference calculator is greater than or equal to a threshold.
  • a mode setting unit for controlling interference at the cell boundary.
  • the mode setting unit may include a first mode for forming one cell by one active antenna system and an inner cell using an inner beam of one active antenna, and an outer beam using an outer beam. It is characterized by controlling the mode switching between the two modes.
  • the interference calculating unit may calculate an SINR using a KPI received from a terminal, and determine whether the user of the corresponding terminal is located at a cell boundary using the calculated SINR, and the mode setting unit determines the interference calculating unit.
  • the amount of interference at the cell boundary is determined based on the number of users located at the cell boundary determined by the cell boundary.
  • the mode setting unit may control the switching from the first mode to the second mode when the number of users located at the cell boundary is greater than or equal to the threshold user, and the number of users located at the cell boundary is the threshold number of users. In the smaller case, switching from the second mode to the first mode is controlled.
  • a method of controlling interference at a cell boundary may include:
  • Active antenna system where the active antenna system converts and amplifies digital signals received from an active antenna capable of antenna tilting and beamforming for vertical cell division, and from a digital signal processing device connected to the core system and processing wireless digital signals. And a wireless signal processing apparatus for transmitting to the terminal through the active antenna and receiving a signal transmitted from the terminal through the active antenna and transmitting the signal to the digital signal processing apparatus based on the signal received from the terminal. Calculating a magnitude of interference at an intercell boundary; And controlling the interference at a cell boundary by dividing the previous cell into more cells by forming an additional cell at the boundary of cells formed by the active antenna when the magnitude of the interference is greater than or equal to a threshold magnitude.
  • Cell division is characterized in that one cell formed by the active antenna forms an inner cell using the inner beam of the active antenna, and an outer cell is formed using the outer beam.
  • the calculating may include receiving a KPI from the terminal and calculating an SINR based on the received KPI; And calculating the number of users of the terminal whose calculated SINR is smaller than the threshold SINR.
  • the controlling of the interference may include determining whether the calculated number of users is greater than or equal to a threshold number of users; If it is determined that the calculated number of users is equal to or greater than the threshold number of users, operating in a second mode of dividing a cell using an inner beam and an outer beam of the active antenna; And if it is determined that the calculated number of users is smaller than the threshold number of users, operating in a first mode of forming one cell with one active antenna.
  • the operation of the second mode may further include determining whether the wireless communication system is operating in the first mode; Determining to switch to the second mode when it is determined that the wireless communication system is operating in the first mode; Calculating coverage of cells to be divided based on the number of users; Forming cells with the active antenna system based on the calculated coverage of the cells; And performing signal processing on the formed cells.
  • the operation of the first mode may further include determining whether the wireless communication system is operating in the second mode; Determining to switch to the first mode when it is determined that the wireless communication system is operating in the second mode; Forming two cells using two active antennas; And performing signal processing on the formed cells.
  • interference at the cell boundary can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of reducing throughput of a system due to interference at a cell boundary in a typical wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a concept of controlling interference at a cell boundary in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the DU shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for controlling interference at a cell boundary according to an embodiment of the present invention.
  • a terminal is a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), a user equipment (User Equipment). It may also refer to a user equipment (UE), an access terminal (AT), and the like, and may include all or some functions of a terminal, a mobile terminal, a subscriber station, a portable subscriber station, a user device, an access terminal, and the like.
  • a base station includes an access point (AP), a radio access station (RAS), a node B (Node B), an advanced node B (evolved NodeB, eNodeB), transmission and reception It may also refer to a base transceiver station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) -BS, and the like. It may also include.
  • AP access point
  • RAS radio access station
  • Node B node B
  • evolved NodeB evolved NodeB, eNodeB
  • BTS base transceiver station
  • MMR mobile multihop relay
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of reducing throughput of a system due to interference at a cell boundary in a typical wireless communication system.
  • the left side shows a state where the number of users at the cell boundary is small and the interference at the cell boundary is small, and the right side cell
  • the increase in the number of users at the boundary indicates an increase in interference at the cell boundary.
  • the interference at the cell boundary also increases due to the increase in the number of users at the cell boundary. Due to the limitation of passive antennas, interference control is limited, resulting in reduced throughput at cell boundaries.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a concept of controlling interference at a cell boundary in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • two cells 20 and 30 are respectively provided by active antenna systems 110 and 120 that support vertical cell splitting.
  • the active antenna systems 110 and 120 perform beamforming and sector division operations through control by the same DU 200.
  • the wireless communication system operates when the number of users at the cell boundary is small on the left side.
  • the first mode the number of users of the cell boundary increases, and the two cells 20 and 30 are divided into three cells 40, 50 and 60 through cell miniaturization and division, thereby interfering with the previous cell boundary.
  • the inner cells 40 and 50 formed close to the active antenna systems 110 and 120 use the same PCI, that is, PCI1, but the outer cells formed at the boundary of the previous cell ( 60) uses another PCI, PCI2.
  • the same PCI as the inner cells 40 and 50 may be used.
  • 4CRS or the like can be used to reduce interference at the cell boundary.
  • the interference at the cell boundary has less overlapping area than the existing cell as described in FIG. Can provide.
  • the first mode and the second mode can be switched between each other. That is, when it is determined by the DU 200 that the number of users at the cell boundary increases by more than a predetermined number, the active antenna systems 110 and 120 switch from the first mode to the second mode under the control of the DU 200.
  • three cells 40, 50, and 60 are formed, and wireless communication service for a user located in each of the cells 40, 50, and 60 is provided.
  • the active antenna systems 110 and 120 use the inner beams of the active antenna system 110 120 to service the two inner cells 40 and 50, respectively, and the outer antenna 60 for one outer cell 60.
  • the external beams of the active antenna systems 110 and 120 are used for service.
  • the inner cell 40 is formed by the inner beam of the active antenna system 110
  • the inner cell 50 is formed by the inner beam of the active antenna system 120
  • the outer cell 60 is two It is formed by both external beams of the active antenna system 110, 120.
  • the outer cell 60 may be formed by the outer beam of any one of the two active antenna systems 110 and 120, there is a disadvantage such as power loss according to the distance from the active antenna systems 110 and 120. It is desirable to form using two external beams of two active antenna systems 110 and 120. In this case, a technique such as joint transmission may be used for the outer cell 60.
  • two inner cells and two outer beams of the two active antenna systems 110 and 120 may be used to form a total of two inner cells and a total of two outer cells.
  • the cell boundary formed by the total of four cells may increase, thereby increasing the cell boundary interference, it is preferable to form three cells 40, 50, and 60.
  • the control of the DU 200 is performed.
  • the active antenna systems 110 and 120 switch from the second mode to the first mode to form two cells 20 and 30 again and provide a wireless communication service for a user located in each cell 20 and 30. can do.
  • the wireless communication system enables switching between the first mode and the second mode in real time according to the increase or decrease of the number of users at the cell boundary.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • a wireless communication system includes active antenna systems 110 and 120, a digital signal processing unit (DU) 200, and a core system 300. .
  • the active antenna systems 110 and 120 and the DU 200 form a signal processing system for wireless communication.
  • three or more active antenna systems 110 and 120 may be connected to one DU 200.
  • two active antenna systems 110 and 120 are provided for convenience of description. Will be assumed to be connected.
  • one active antenna system 110 will be described here.
  • the active antenna system 110 is an active antenna 111 capable of antenna tilting and beamforming for vertical cell division and a part of processing a radio signal, and receives a digital signal received from the DU 200 according to a frequency band.
  • a RU 112 converts and amplifies a frequency (RF) signal, transmits the signal through the active antenna 111, and processes the signal received through the active antenna 111 to the DU 200.
  • the active antenna 111 may include electrical tilting, cell splitting, separate Tx / Rx tilting, carrier specific tilting, and system. Support for system specific tilting, operator specific tilting, and the like, since the active antenna 111 is well known, a detailed description thereof will be omitted herein.
  • the RU 112 controls the active antenna 111 at the request of the DU 200.
  • the RU 112 may control the active antenna 111 at the request of the DU 200 to perform vertical cell division.
  • the DU 200 performs processing such as encryption and decryption of the wireless digital signal, and is connected to the core system 300. Unlike the RU 112, the DU 200 is a server that is not installed in a service target area but mainly installed in a centralized communication station, and is a virtualized base station.
  • the existing communication base station includes a processing unit corresponding to each of the RU 112 and the DU 200 in one physical system, and one physical system is installed in the service area.
  • the system according to the embodiment of the present invention physically separates the RU 112 and the DU 200, and only the RU 112 is installed in the service area.
  • the core system 300 handles the connection between the DU 200 and the external network, and includes an exchanger (not shown).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the DU 200 shown in FIG. 3.
  • the DU 200 includes a transceiver 210, 220, a signal processor 230, a cell shape storage 240, a cell boundary interference calculator 250, and a mode setting unit 260. It includes.
  • a general configuration and operation of the DU 200 which are not related to the features of the present invention are omitted. That is, the DU 200 performs a process of encrypting and decrypting a wireless digital signal, and controls the RUs 112 and 122 under the control of the RUs 112 and 122 and the core system 300. Of course it can include more.
  • the transceiver 210 transmits and receives radio signals to and from the active antenna systems 110 and 120.
  • the radio signal is a signal strength value received from the terminal RU (112, 122), for example, Signal to Interference plus Noise Rato (SINR), Key Performance Indicator (KPI), Reference Signal Received Power (RSRP), RSSI (Received) Signal Strength Indicator (RS), Reference Signal Received Quality (RSRQ), and the like.
  • SINR Signal to Interference plus Noise Rato
  • KPI Key Performance Indicator
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSSI Receiveived
  • RS Reference Signal Received Quality
  • RSSI Reference Signal Received Quality
  • the transceiver 220 transmits and receives a signal with the core system 300.
  • the signal processor 230 is connected between the transceiver 210 and the transceiver 220 to perform signal transmission between the active antenna systems 110 and 120 and the core system 300.
  • the signal processor 230 separates signals transmitted from the core system 300 through the transceiver 220 into the two active antenna systems 110 and 120, and also the two active antenna systems 110 and 120. It is separated by cells formed by the transmission to the active antenna system (110, 120) through the transceiver 210.
  • the signal processor 230 merges the signals transmitted from the two active antenna systems 110 and 120 through the transceiver 210 and transmits the signals to the core system 300 through the transceiver 220.
  • the cell shape storage unit 240 stores information related to the cells 20, 30, 40, 50, and 60 formed by the two active antenna systems 110 and 120. In particular, the cell shape storage unit 240 stores information related to two cells 20 and 30 in the first mode and stores information related to three cells 40, 50 and 60 in the second mode. .
  • the cell related information may include cell coverage, the number of users in a cell, active antenna 111 control information for forming two cells 20 and 30 by operating in a first mode, and a mode between a first mode and a second mode.
  • the mode switching reference value which is a reference for switching, and coverage information for each interference size used to set the coverage of the outer cell 60 formed when switching to the second mode.
  • the mode switching reference value according to an embodiment of the present invention is the number of users whose SINR is smaller than the threshold SINR, and the amount of interference is the number of users whose SINR is smaller than the threshold SINR.
  • the cell boundary interference calculator 250 calculates the interference of the cell boundary based on the signal strength value received through the transceiver 210.
  • the signal strength value according to the embodiment of the present invention is, for example, KPI, and the interference at the cell boundary corresponds to the number of users of the terminal whose SINR calculated through the received KPI is smaller than the threshold SINR.
  • the mode setting unit 260 is a mode in which the cell boundary interference calculated by the cell boundary interference calculation unit 250, that is, the number of users of the terminal whose SINR is smaller than the threshold SINR is stored in the cell shape storage unit 230.
  • the switching reference value is equal to or higher than that, the mode switching from the first mode to the second mode is determined. That is, when the number of users located at the boundary between the two cells 20 and 30 increases beyond the mode switching reference value and the interference increases, the first mode is switched from the second mode to the second mode.
  • the interference of the cell boundary becomes smaller than the mode switching reference value while being set and operated in the second mode, the mode switching from the second mode to the first mode is determined.
  • the mode setting unit 260 may be formed by the two active antenna systems 110 and 120 based on the coverage information for each interference size stored in the cell shape storage unit 230. Coverage of the four cells 40, 50, 60 is determined. However, when the first mode is determined, the coverage of the two cells 20 and 30 to be formed by the two active antenna systems 110 and 120 is determined.
  • the mode setting unit 260 determines coverage information of two cells 20, 30 or three cells 40, 50, and 60 that are determined, and two cells 20, 30, or three cells 40, 50. 60 stores cell shape information related to the cell shape storage unit 230.
  • the mode setting unit 260 controls the active antenna systems 110 and 120 to form two internal cells 40 and 50 and one external cell 60 according to the switching to the second mode.
  • the control information is transmitted to the active antenna systems 110 and 120 through the signal processor 230.
  • the mode setting unit 260 may provide the signal processor 230 with control information for controlling the active antenna systems 110 and 120 to form the two cells 20 and 30 according to the switching to the first mode. Transfer to the active antenna system (110, 120) through.
  • the mode setting unit 260 performs control so that the signal processing unit 230 performs separation and merging of the signals according to the set first mode or the second mode.
  • the cell boundary interference calculator 250 of the DU 200 calculates an SINR using a signal strength value, for example, KPI, received from the terminal through the active antenna systems 110 and 120 (S100).
  • a signal strength value for example, KPI
  • the cell boundary interference calculation unit 250 calculates the number of users of the terminal whose SINR calculated is smaller than the threshold SINR (S110).
  • the calculated number of users may be determined as the number of users located in the boundary region of the cell.
  • the mode setting unit 260 stores the number of users located at the cell boundary calculated by the cell boundary interference calculation unit 250 in the cell shape storage unit 240 and performs the mode switching according to the embodiment of the present invention. It is determined whether the mode switching reference value, that is, the reference information, that is, the number of threshold users or more (S120).
  • the mode setting unit 260 determines to switch to the second mode due to the increased interference of the cell boundary (S140) and is stored in the cell shape storage unit 230.
  • the coverage of the three cells 40, 50, and 60 to be formed in the second mode is determined based on the existing information (S150).
  • the mode setting unit 230 may also set PCI allocated to the three cells 40, 50, and 60.
  • the two inner cells 40 and 50 need to set the same PCI as the two previous cells 20 and 30, but the other one needs to set a different PCI for the outer cell 60 so that one of the spare PCI PCI is selected and configured.
  • all three cells 40, 50, and 60 can set the same PCI, but in this case, interference occurs at the boundary of the three cells 40, 50, and 60. Therefore, existing methods for controlling such interference, for example, 4CRS can be applied.
  • the mode setting unit 260 transmits control information for controlling the active antenna systems 110 and 120 to the active antenna systems 110 and 120 to form three cells 40, 50, and 60. (S160). Accordingly, the active antenna systems 110 and 120 control the active antennas 111 and 121 according to the control information from the mode setting unit 260 of the DU 200 to intersect the two internal cells 40 and 50 with the two. One outer cell 60 is formed.
  • the mode setting unit 260 stores shape information of the three cells 40, 50, and 60 formed in the cell shape storage unit 240 (S170).
  • the mode setting unit 260 transmits a signal to the signal processor 230 for signal transmission between the three cells 40, 50, and 60 and the core system 300 through the two active antenna systems 110 and 120.
  • the control is performed (S180).
  • two cells 20 and 30 are formed to provide a wireless communication service, thereby increasing the number of users at the boundary of the two cells 20 and 30 so that interference of the cell boundary is greatly increased.
  • the two cells 20 and 30 are divided into two inner cells 40 and 50 and one outer cell 60 to provide wireless communication for each cell 40, 50 and 60. Interference at the cell boundary is reduced, thereby improving throughput of the cell boundary as well as overall throughput.
  • step S130 when the operation mode of the wireless communication system is operating in the second mode in step S130, when the cell boundary interference is large, the operation of the second mode is continuously maintained.
  • step S120 when it is determined in step S120 that the number of users located at the cell boundary is smaller than the threshold number of users, it indicates that the interference at the cell boundary is small and the operation should be performed in the first mode.
  • the mode setting unit 260 determines to switch to the first mode due to the reduction of interference at the cell boundary (S200), and is stored in the cell shape storage unit 230.
  • the coverage of the two cells 20 and 30 to be formed in the first mode is determined based on the existing information (S210).
  • the mode setting unit 230 may also set PCI allocated to the two cells 20 and 30.
  • the two internal cells 20 and 30 may set the same PCI as the internal cells 40 and 50 among the previous three cells 40, 50 and 60.
  • the mode setting unit 260 transmits control information for controlling the active antenna systems 110 and 120 to the active antenna systems 110 and 120 to form the two cells 20 and 30 (S220). ). Accordingly, the active antenna systems 110 and 120 control the active antennas 111 and 121 according to control information from the mode setting unit 260 of the DU 200 to form two cells 20 and 30. .
  • the mode setting unit 260 stores shape information of the two cells 20 and 30 formed in the cell shape storage unit 240 (S230).
  • the mode setting unit 260 controls the signal processor 230 for signal transmission between the two cells 20 and 30 and the core system 300 through the two active antenna systems 110 and 120. To perform (S240).
  • two inner cells 40 and 50 and one outer cell 60 are formed for interference control due to increased interference at the cell boundary.
  • the second mode is switched back to the first mode using the two cells 20 and 30, and thus the general operation of the two cells 20 and 30 is performed. It may provide a form of wireless communication.
  • step S190 when the operation mode of the wireless communication system is operating in the first mode in step S190, when the interference of the cell boundary is small, the operation of the first mode is continuously maintained.

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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

액티브 안테나 시스템을 이용하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법이 개시된다. 이 시스템은 코어 시스템에 연결되어 있으며, 무선 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치; 및 상기 디지털 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되어 있으며, 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와, 상기 디지털 신호 처리 장치로부터 수신한 디지털 신호를 변환 및 증폭하여 상기 액티브 안테나를 통해 단말로 전송하고, 상기 액티브 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 처리 장치로 전달하는 무선 신호 처리 장치를 포함하는 복수의 액티브 안테나 시스템을 포함한다. 상기 디지털 신호 처리 장치는 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀간 경계의 간섭이 증가하는 경우 셀의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어한다.

Description

액티브 안테나 시스템을 이용하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법
본 발명은 액티브 안테나 시스템을 이용하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서의 기지국은 크게 디지털 신호 처리부와 무선 신호 처리부가 하나의 물리적 시스템 내에 함께 포함된다. 그러나 이러한 시스템은 모든 처리부를 포함하는 기지국을 셀에 다 설치하여야 하므로 셀 설계의 최적화에 한계점이 있어서 무선 용량의 개선이 어려웠다. 이를 개선하기 위해 무선 신호를 처리하는 RF(Radio Frequency) 구성과 안테나 구성만을 원격으로 분리하여 무선 신호 처리 장치(Radio Unit, 이하 "RU"라 함)를 구성하고, 복수 개의 RU를 하나의 디지털 신호 처리 장치(Digital Unit, 이하 "DU"라 함)에 연결하는 CCC(Cloud Communication Center) 기반의 망 구조가 사용된다.
이러한 망 구조의 무선 통신 시스템에서 패시브(passive) 안테나를 이용하는 2개의 셀이 하나의 물리 셀 식별자(Physical Cell Identification, 이하 "PCI"라 함)를 공통으로 사용하여 셀 내의 사용자에 대한 무선 통신 서비스를 제공하고 있다.
그러나, 종래의 무선 통신 시스템에서 패시브 안테나를 사용하는 방식은 셀 중첩을 줄이는데 한계가 있고, 이로 인한 셀 경계의 간섭이 크다.
이러한 셀 경계의 간섭을 줄이기 위해 4CRS(Cell-specified Reference Signal) 등의 기술이 사용되지만 패시브 안테나를 사용하는 방식에서의 셀 중첩으로 인해 그 효과가 미비하다는 문제점이 있다.
따라서, CCC 기반의 무선 통신 시스템에서 셀 경계의 간섭을 제어하기 위한 효율적인 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀 경계의 간섭이 증가하는 경우 액티브 안테나를 사용하여 셀 경계에 추가의 셀을 분할함으로써 셀 경계의 간섭을 제어하는 디지털 신호 처리 장치 및 무선 통신 시스템, 그리고 셀 경계 간섭 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 무선 통신 시스템은,
코어 시스템에 연결되어 있으며, 무선 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치; 및 상기 디지털 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되어 있으며, 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와, 상기 디지털 신호 처리 장치로부터 수신한 디지털 신호를 변환 및 증폭하여 상기 액티브 안테나를 통해 단말로 전송하고, 상기 액티브 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 처리 장치로 전달하는 무선 신호 처리 장치를 포함하는 복수의 액티브 안테나 시스템을 포함하고, 상기 디지털 신호 처리 장치는 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀간 경계의 간섭이 증가하는 경우 셀의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀은 2개이고, 상기 2개의 셀 경계의 간섭이 증가하는 경우 상기 2개의 셀을 3개의 셀로 분할하여 상기 2개의 셀 경계의 간섭을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3개의 셀 중 2개의 셀은 2개의 액티브 안테나의 내부 빔에 의해 형성되는 내부 셀(inner cell)이고, 하나의 셀은 상기 2개의 액티브 안테나의 외부 빔에 의해 형셩되는 외부 셀(outer cell)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 신호 처리 장치는 2개의 내부 셀에 대해 동일한 PCI(Physical Cell Identification)를 설정하고, 1개의 외부 셀은 상기 2개의 내부 셀과 상이한 PCI를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 셀을 분할하기 전의 동작 모드를 제1 모드로 정의하고, 셀을 분할한 후의 동작 모드를 제2 모드로 정의하는 경우, 상기 제1 모드와 제2 모드 사이의 전환의 기준이 되는 셀간 경계의 간섭은 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 신호 처리 장치는 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상이 되는 경우 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로의 전환을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자는 해당 사용자의 단말로부터 수신되는 KPI(Key Performance Indicator)를 사용하여 산출되는 SINR이 임계 SINR보다 작은 경우의 사용자인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 신호 처리 장치가 상기 제2 모드로 동작하는 중에 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수보다 작아지는 경우 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로의 전환을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 디지털 신호 처리 장치는,
서비스 영역에 설치되어 무선 신호를 처리하는 복수의 무선 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되어 있으며, 상기 복수의 무선 신호 처리 장치로부터의 무선 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치로서, 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와 상기 무선 신호 처리 장치를 포함하는 액티브 안테나 시스템을 통해 단말로부터 전달되는 신호를 병합하여 코어 시스템으로 전달하고, 상기 코어 시스템으로부터 전달되는 신호를 분리하여 상기 액티브 안테나 시스템을 통해 단말로 전달하는 신호 처리부; 상기 액티브 안테나 시스템을 통해 전달되는 단말의 신호 세기값을 통해 셀간 경계의 간섭을 산출하는 간섭 산출부; 및 상기 간섭 산출부에 의해 산출되는 셀간 경계의 간섭이 임계값 이상이 되는 경우 상기 액티브 안테나 시스템에 의해 형성되어 있는 셀들의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 모드 설정부를 포함한다.
여기서, 상기 모드 설정부는 하나의 액티브 안테나 시스템에 의해 하나의 셀을 형성하는 제1 모드와 하나의 액티브 안테나의 내부 빔을 사용하여 내부 셀을 형성하고, 외부 빔을 사용하여 외부 빔을 형성하는 제2 모드 사이의 모드 전환을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 간섭 산출부는 단말로부터 수신되는 KPI를 이용하여 SINR을 산출하고, 산출된 SINR을 사용하여 해당 단말의 사용자가 셀 경계에 위치하는 지의 여부를 판단하고, 상기 모드 설정부는 상기 간섭 산출부에 의해 판단되는 셀 경계에 위치하는 사용자의 수에 의해 셀 경계의 간섭의 크기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모드 설정부는 상기 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상인 경우에 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로의 전환을 제어하고, 상기 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수보다 작은 경우에 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로의 전환을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 셀 경계의 간섭 제어 방법은,
액티브 안테나 시스템－여기서 액티브 안테나 시스템은 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와, 코어 시스템에 연결되어 있으며 무선 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치로부터 수신한 디지털 신호를 변환 및 증폭하여 상기 액티브 안테나를 통해 단말로 전송하고, 상기 액티브 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 처리 장치로 전달하는 무선 신호 처리 장치를 포함함－을 통해 단말로부터 수신되는 신호에 기초하여 셀간 경계의 간섭의 크기를 산출하는 단계; 및 상기 간섭의 크기가 임계 크기 이상인 경우 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀들의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 셀의 분할은 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 하나의 셀을 상기 액티브 안테나의 내부 빔을 사용하여 내부 셀을 형성하고, 외부 빔을 사용하여 외부 셀을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 산출하는 단계는, 상기 단말로부터 KPI를 수신하고, 수신된 KPI를 바탕으로 SINR을 산출하는 단계; 및 산출된 SINR이 임계 SINR보다 작은 단말의 사용자 수를 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 간섭을 제어하는 단계는, 산출되는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상인지를 판단하는 단계; 상기 산출되는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 액티브 안테나의 내부 빔과 외부 빔을 사용하여 셀을 분할하는 제2 모드로 동작하는 단계; 및 상기 산출되는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수보다 작은 것으로 판단되는 경우, 하나의 액티브 안테나로 하나의 셀을 형성하는 제1 모드로 동작하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제2 모드로 동작하는 단계는, 상기 무선 통신 시스템이 상기 제1 모드로 동작 중인지를 판단하는 단계; 상기 무선 통신 시스템이 상기 제1 모드로 동작 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 제2 모드로의 전환을 결정하는 단계; 상기 사용자의 수에 기초하여 분할할 셀들의 커버리지를 산출하는 단계; 산출되는 셀들의 커버리지에 기초하여 상기 액티브 안테나 시스템을 통해 셀들을 형성하는 단계; 및 형성된 셀들에 대한 신호 처리를 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 모드로 동작하는 단계는, 상기 무선 통신 시스템이 상기 제2 모드로 동작 중인지를 판단하는 단계; 상기 무선 통신 시스템이 상기 제2 모드로 동작 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 모드로의 전환을 결정하는 단계; 두 개의 액티브 안테나를 사용하여 두 개의 셀을 형성하는 단계; 및 형성된 셀들에 대한 신호 처리를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 셀 경계의 간섭을 감소시킬 수 있다.
이로 인해, 셀 경계의 스루풋은 물론 무선 통신 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 셀 경계의 간섭으로 인한 시스템의 스루풋 감소가 발생하는 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 셀 경계의 간섭을 제어하는 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 DU의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 경계의 간섭 제어 방법의 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, 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" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 단말(terminal)은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(base station, BS)은, 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 셀 경계의 간섭으로 인한 시스템의 스루풋(throughput) 감소가 발생하는 개념을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선 통신 시스템에서 2개의 셀(20, 30)이 동일한 PCI를 사용하고 있는 상태에서, 좌측은 셀 경계의 이용자 수가 적어서 셀 경계의 간섭이 적은 상태를 나타내고, 우측은 셀 경계의 이용자 수가 증가하여 셀 경계의 간섭이 증가한 상태를 나타낸다.
도 1에 도시된 2개의 셀(20, 30)은 동일한 PCI를 사용하므로, 셀 경계에서 간섭으로 인하여 제어 및 데이터 채널의 정상적인 디코딩이 어렵게 된다. 이를 위해 하향 CoMP(Coordinated Multi-Point), 4CRS 등의 기술이 적용되지만, CoMP의 경우에는 셀 내의 자원 낭비가 심하고, 4CRS의 경우에는 오버헤드 증가로 인해 스루풋 감소가 발생된다.
이와 같이, 2개의 셀(20, 30)에 대해 각각 패시브 안테나가 사용된 RU(21, 31)에 의해 무선 통신 서비스가 제공되므로, 셀 경계의 이용자 수 증가로 인해 셀 경계의 간섭 또한 증가하게 되더라도 패시브 안테나의 한계로 인해 간섭 제어가 제한되어 있어 셀 경계에서의 스루풋 감소가 발생하게 된다.
이하, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 셀 경계의 간섭을 제어하는 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서는 두 개의 셀(20, 30)이 각각 수직적 셀 분할(vertically cell splitting)을 지원하는 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 의해 무선 통신 서비스를 제공받고, 이러한 액티브 안테나 시스템(110, 120)은 동일한 DU(200)에 의한 제어를 통해 빔포밍 및 섹터 분할 동작을 수행한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 2개의 셀(20, 30)이 동일한 PCI를 사용하고 있는 상태에서, 좌측은 셀 경계의 이용자 수가 적은 경우에 무선 통신 시스템이 동작하는 제1 모드를 나타내고, 우측은 셀 경계의 이용자 수가 증가하여 2개의 셀(20, 30)이 셀 소형화 및 분할을 통해 3개의 셀(40, 50, 60)로 분할되어 이전의 셀 경계의 간섭이 제어되도록 무선 통신 시스템이 동작하는 제2 모드를 나타낸다. 이 때, 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 가까이 형성되는 내부 셀(inner cell)(40, 50)은 동일한 PCI, 즉 PCI1을 사용하지만, 이전의 셀 경계에 형성되는 외부 셀(outer cell)(60)은 다른 PCI, 즉 PCI2를 사용한다. 물론, 외부 셀(60)에 할당한 여분의 PCI가 부족한 경우에는 내부 셀(40, 50)과 동일한 PCI가 사용될 수 있다. 이러한 경우에는 4CRS 등의 기술을 이용하여 셀 경계의 간섭을 감소시킬 수 있으며, 이 때의 셀 경계의 간섭은 도 1에서 설명한 바와 같은 기존 셀에 비해 중첩 지역이 적기 때문에 기존 대비 높은 셀 경계 스루풋을 제공할 수 있다.
한편, 상기한 제1 모드 및 제2 모드는 상호 간의 전환이 가능하다. 즉, DU(200)에 의해 셀 경계의 이용자 수가 일정 수 이상으로 증가하는 것으로 판단되는 경우에는 DU(200)의 제어에 의해 액티브 안테나 시스템(110, 120)이 제1 모드에서 제2 모드로 전환하여 3개의 셀(40, 50, 60)을 형성하고 각 셀(40, 50, 60)에 위치하는 사용자에 대한 무선 통신 서비스를 제공한다. 이 때, 액티브 안테나 시스템(110, 120)은 2개의 내부 셀(40, 50)에 대한 서비스를 위해 각각 액티브 안테나 시스템(110 120)의 내부 빔을 사용하고, 1개의 외부 셀(60)에 대한 서비스를 위해 액티브 안테나 시스템(110, 120)의 외부 빔을 사용하게 된다. 즉, 내부 셀(40)은 액티브 안테나 시스템(110)의 내부 빔에 의해서 형성되고, 내부 셀(50)은 액티브 안테나 시스템(120)의 내부 빔에 의해서 형성되지만, 외부 셀(60)은 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)의 외부 빔 모두에 의해 형성된다. 여기서, 외부 셀(60)이 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120) 중 어느 하나의 외부 빔에 의해서도 형성될 수 있지만 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로부터의 거리에 따른 전력 손실 등의 불이익이 있으므로 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)의 두 외부 빔을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 외부 셀(60)에 대해서는 동시 전송(Joint Transmission) 등의 기술이 사용될 수 있다.
한편, 상기에서 셀 경계의 사용자가 증가되는 경우 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)의 2개의 내부 빔과 2개의 외부 빔을 사용하여 총 2개의 내부 셀과 총 2개의 외부 셀을 형성할 수도 있으나, 이 경우 총 4개의 셀에 의해 형성되는 셀 경계가 증가하여 이로 인한 셀 경계의 간섭이 증가될 수 있으므로, 3개의 셀(40, 50, 60)을 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템이 제2 모드로 동작하는 중에, DU(200)에 의해 셀 경계의 이용자 수가 일정 수 미만으로 감소하는 것으로 판단되는 경우에는 DU(200)의 제어에 의해 액티브 안테나 시스템(110, 120)이 제2 모드에서 제1 모드로 전환하여 다시 2개의 셀(20, 30)을 형성하고 각 셀(20, 30)에 위치하는 사용자에 대한 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 셀 경계의 사용자 수의 증감에 따라 제1 모드와 제2 모드 사이의 전환이 실시간으로 가능하게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 액티브 안테나 시스템(110, 120), 디지털 신호 처리 장치(digital unit, DU)(200) 및 코어 시스템(300)을 포함한다. 액티브 안테나 시스템(110, 120) 및 DU(200)는 무선 통신의 신호 처리 시스템을 이룬다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 하나의 DU(200)에 셋 이상의 액티브 안테나 시스템(110, 120)이 접속될 수 있으나, 여기에서는 설명의 편의를 위해 2개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)이 접속되는 것으로 가정하여 설명한다. 또한, 2개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)은 그 구조 및 기능이 동일하므로 여기에서는 하나의 액티브 안테나 시스템(110)을 예로 들어 설명한다.
액티브 안테나 시스템(110)은 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나(111) 및 무선 신호를 처리하는 부분으로서 DU(200)로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 무선 주파수(radio frequency, RF) 신호로 변환하고 증폭하여 액티브 안테나(111)를 통해 송출하고 액티브 안테나(111)를 통해 수신되는 신호를 처리하여 DU(200)로 전달하는 RU(112)를 포함한다. 여기서, 액티브 안테나(111)는 수직적 셀 분할 이외에도 전기적 틸팅(electrical tilting), 셀 분할(cell splitting), 분리된 Tx/Rx 틸팅(sparate Tx/Rx tilting), 캐리어용 틸팅(carrier specific tilting), 시스템용 틸팅(system specific tilting), 운용자용 틸팅(operator specific tilting) 등을 지원하며, 이러한 액티브 안테나(111)에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
한편, RU(112)는 DU(200)의 요청에 따라 액티브 안테나(111)에 대한 제어를 수행한다. 예를 들어, RU(112)는 DU(200)의 요청에 따라 액티브 안테나(111)를 제어하여 수직적 셀 분할을 수행할 수 있다.
DU(200)는 무선 디지털 신호를 암호화 및 복호화 등의 처리를 수행하며, 코어 시스템(300)에 연결되어 있다. DU(200)는 RU(112)와 달리 서비스 대상 지역에 설치되는 것이 아니라 주로 통신 국사에 집중화되어 설치되는 서버로서, 가상화된 기지국이다.
기존의 통신 기지국은 이러한 RU(112) 및 DU(200) 각각에 대응하는 처리부를 하나의 물리적 시스템 내에 포함하고, 하나의 물리적 시스템이 서비스 대상 지역에 설치된다. 이에 반하여 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 RU(112) 및 DU(200)를 물리적으로 분리하고, RU(112)만 서비스 대상 지역에 설치된다.
코어 시스템(300)은 DU(200)와 외부 망의 접속을 처리하며, 교환기(도시하지 않음) 등을 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 DU(200)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, DU(200)는 송수신부(210, 220), 신호 처리부(230), 셀 형상 저장부(240), 셀 경계 간섭 산출부(250) 및 모드 설정부(260)를 포함한다. 도 4에서는 설명의 편의상 본 발명의 특징과 관련 없는 DU(200)의 일반적인 구성 및 그 동작에 대한 설명은 생략하였다. 즉, DU(200)는 무선 디지털 신호를 암호화 및 복호화 등의 처리를 수행하며, RU(112, 122)와 코어 시스템(300)의 제어에 따라 RU(112, 122)에 대한 제어를 수행하는 구성을 더 포함할 수 있음은 당연하다.
송수신부(210)는 액티브 안테나 시스템(110, 120)과 무선 신호를 송수신한다. 이러한 무선 신호는 RU(112, 122)가 단말로부터 수신하는 신호 세기값, 예를 들어 KPI(Key Performance Indicator)인 SINR(Signal to Interference plus Noise Rato), RSRP(Reference Signal Received Power), RSSI(Received Signal Strength Indicator), RSRQ(Reference Signal Received Quality) 등의 값을 포함할 수 있다.
송수신부(220)는 코어 시스템(300)과 신호를 송수신한다.
신호 처리부(230)는 송수신부(210)와 송수신부(220) 사이에 접속되어 액티브 안테나 시스템(110, 120)과 코어 시스템(300) 사이의 신호 전달을 수행한다. 특히, 신호 처리부(230)는 송수신부(220)를 통해 코어 시스템(300)으로부터 전달되는 신호를 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)별로 분리하고, 또한 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 의해 형성되는 셀별로 분리하여 송수신부(210)를 통해 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로 전달한다. 이와 반대로, 신호 처리부(230)는 송수신부(210)를 통해 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로부터 전달되는 신호를 병합하여 송수신부(220)를 통해 코어 시스템(300)으로 전달한다.
셀 형상 저장부(240)는 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 의해 형성되는 셀(20, 30, 40, 50, 60)과 관련된 정보를 저장한다. 특히 셀 형상 저장부(240)는 제1 모드의 경우에는 두 개의 셀(20, 30) 관련 정보를 저장하고, 제2 모드의 경우에는 세 개의 셀(40, 50, 60) 관련 정보를 저장한다. 여기서 셀 관련 정보로는 셀 커버리지, 셀 내 사용자 수, 제1 모드로 동작하여 두 개의 셀(20, 30)을 형성하기 위한 액티브 안테나(111) 제어 정보, 제1 모드와 제2 모드 사이의 모드 전환의 기준이 되는 모드 전환 기준값, 제2 모드로 전환시 형성되는 외부 셀(60)의 커버리지를 설정하는데 사용되는 간섭 크기별 커버리지 정보 등이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 모드 전환 기준값은 사용자 단말의 SINR이 임계 SINR보다 작은 임계 사용자 수이고, 간섭 크기는 SINR이 임계 SINR보다 작은 사용자의 수가 된다.
셀 경계 간섭 산출부(250)는 송수신부(210)를 통해 수신되는 신호 세기값을 통해 셀 경계의 간섭을 산출한다. 본 발명의 실시예에 따른 신호 세기값은 예를 들어 KPI이고, 셀 경계의 간섭은 수신되는 KPI를 통해 산출되는 SINR이 임계 SINR보다 작은 값을 갖는 단말의 사용자의 수가 해당된다.
모드 설정부(260)는 셀 경계 간섭 산출부(250)에 의해 산출되는 셀 경계의 간섭, 즉 SINR이 임계 SINR보다 작은 값을 갖는 단말의 사용자 수가 셀 형상 저장부(230)에 저장되어 있는 모드 전환 기준값 이상이 되는 경우에 제1 모드에서 제2 모드로 모드 전환을 결정한다. 즉, 2개의 셀(20, 30) 사이의 경계에 위치하는 사용자 수가 모드 전환 기준값 이상으로 많아져 간섭이 증가하는 경우에 제1 모드에서 제2 모드로 전환된다. 이와 반대로, 제2 모드로 설정되어 동작되는 중에 셀 경계의 간섭이 모드 전환 기준값보다 작아지게 되면 제2 모드에서 제1 모드로 모드 전환을 결정하게 된다.
또한, 모드 설정부(260)는 제2 모드로 결정되는 경우에는 셀 형상 저장부(230)에 저장되어 있는 간섭 크기별 커버리지 정보에 기초하여 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 의해 형성될 3개의 셀(40, 50, 60)의 커버리지를 결정한다. 그러나, 제1 모드로 결정되는 경우에는 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)에 의해 형성될 2개의 셀(20, 30)의 커버리지를 결정한다.
또한, 모드 설정부(260)는 결정되는 2개의 셀(20, 30) 또는 3개의 셀(40, 50, 60)의 커버리지 정보와 2개의 셀(20, 30) 또는 3개의 셀(40, 50, 60)과 관련된 셀 형상 정보를 셀 형상 저장부(230)에 저장한다.
또한, 모드 설정부(260)는 제2 모드로의 전환에 따라 2개의 내부 셀(40, 50)과 1개의 외부 셀(60)을 형성하기 위해 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 제어하기 위한 제어 정보를 신호 처리부(230)를 통해 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로 전달한다. 또한, 모드 설정부(260)는 제1 모드로의 전환에 따라 2개의 셀(20, 30)을 형성하기 위해 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 제어하기 위한 제어 정보를 신호 처리부(230)를 통해 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로 전달한다.
또한, 모드 설정부(260)는 설정되는 제1 모드 또는 제2 모드에 따라 신호 처리부(230)가 신호의 분리 및 병합을 수행하도록 제어를 수행한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 셀 경계의 간섭 제어 방법에 대해 설명한다.
먼저, DU(200)의 셀 경계 간섭 산출부(250)는 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 통해 단말로부터 수신되는 신호 세기값, 예를 들어 KPI를 사용하여 SINR을 산출한다(S100).
그 후, 셀 경계 간섭 산출부(250)는 산출되는 SINR이 임계 SINR보다 작은 값을 갖는 단말의 사용자 수를 산출한다(S110). 이때 산출되는 사용자의 수가 셀의 경계 지역에 위치하는 사용자의 수로 판단될 수 있는 것이다.
다음, 모드 설정부(260)는 셀 경계 간섭 산출부(250)에 의해 산출되는 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 셀 형상 저장부(240)에 저장되어 있으면서 본 발명의 실시예에 따른 모드 전환의 기준이 되는 정보인 모드 전환 기준값, 즉 임계 사용자 수 이상인지를 판단한다(S120).
만약 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상인 것으로 판단되는 경우에는 셀 경계의 간섭이 커서 제2 모드로 동작하여야 하는 것을 나타내므로, 현재 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제1 모드인지를 확인한다(S130).
만약 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제1 모드인 경우에는 모드 설정부(260)는 셀 경계의 간섭 증가로 인해 제2 모드로 전환을 결정하고(S140), 셀 형상 저장부(230)에 저장되어 있는 정보에 기초하여 제2 모드에서 형성될 3개의 셀(40, 50, 60)의 커버리지를 결정한다(S150). 이 때, 모드 설정부(230)는 3개의 셀(40, 50, 60)에 할당되는 PCI도 설정할 수 있다. 2개의 내부 셀(40, 50)은 이전의 2개의 셀(20, 30)과 동일한 PCI를 설정하면 되지만, 나머지 하나의 외부 셀(60)에 대해서는 다른 PCI를 설정하여야 하므로 여분의 PCI 중에서 하나의 PCI를 선택하여 설정하게 된다. 이 때, 여분의 PCI가 없는 경우에는 3개의 셀(40, 50, 60)에게 모두 동일한 PCI를 설정할 수 있지만, 이 경우에는 3개의 셀(40, 50, 60)의 경계에서의 간섭이 발생하기 때문에 이러한 간섭을 제어하기 위한 기존의 방식들, 예를 들어 4CRS 등을 적용할 수 있다.
그 후, 모드 설정부(260)는 3개의 셀(40, 50, 60)을 형성하기 위해 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 제어하기 위한 제어 정보를 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로 전달한다(S160). 따라서, 액티브 안테나 시스템(110, 120)은 DU(200)의 모드 설정부(260)로부터의 제어 정보에 따라 액티브 안테나(111, 121)를 제어하여 2개의 내부 셀(40, 50)과 그 사이의 1개의 외부 셀(60)을 형성하게 된다.
그리고, 모드 설정부(260)는 형성되는 3개의 셀(40, 50, 60)의 형상 정보를 셀 형상 저장부(240)에 저장한다(S170).
그 후, 모드 설정부(260)는 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 통해 3개의 셀(40, 50, 60)과 코어 시스템(300) 사이의 신호 전송을 위해 신호 처리부(230)에 대한 제어를 수행한다(S180).
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 2개의 셀(20, 30)을 형성하여 무선 통신 서비스를 제공하는 중에 2개의 셀(20, 30)의 경계에 사용자 수가 증가하여 셀 경계의 간섭이 크게 증가하게 되는 경우 2개의 셀(20, 30)을 두 개의 내부 셀(40, 50)과 하나의 외부 셀(60)로 분할하여 형성하여 각각의 셀(40, 50, 60)에 대한 무선 통신을 제공함으로써 셀 경계의 간섭이 감소되고, 이로 인해 셀 경계의 스루풋은 물론 전체 스루풋이 향상될 수 있다.
한편, 상기 단계(S130)에서 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제2 모드로 동작 중인 경우에는 셀 경계의 간섭이 큰 경우에는 계속하여 제2 모드의 동작을 유지하게 된다.
또한, 상기 단계(S120)에서 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수보다 작은 것으로 판단되는 경우에는 셀 경계의 간섭이 작아서 제1 모드로 동작하여야 하는 것을 나타내므로, 현재 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제2 모드인지를 확인한다(S190).
만약 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제2 모드인 경우에는 모드 설정부(260)는 셀 경계의 간섭 감소로 인해 제1 모드로 전환을 결정하고(S200), 셀 형상 저장부(230)에 저장되어 있는 정보에 기초하여 제1 모드에서 형성될 2개의 셀(20, 30)의 커버리지를 결정한다(S210).
이 때, 모드 설정부(230)는 2개의 셀(20, 30)에 할당되는 PCI도 설정할 수 있다. 2개의 내부 셀(20, 30)은 이전의 3개의 셀(40, 50, 60) 중 내부의 셀(40, 50)과 동일한 PCI를 설정하면 된다.
그 후, 모드 설정부(260)는 2개의 셀(20, 30)을 형성하기 위해 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 제어하기 위한 제어 정보를 액티브 안테나 시스템(110, 120)으로 전달한다(S220). 따라서, 액티브 안테나 시스템(110, 120)은 DU(200)의 모드 설정부(260)로부터의 제어 정보에 따라 액티브 안테나(111, 121)를 제어하여 2개의 셀(20, 30)을 형성하게 된다.
그리고, 모드 설정부(260)는 형성되는 2개의 셀(20, 30)의 형상 정보를 셀 형상 저장부(240)에 저장한다(S230).
그 후, 모드 설정부(260)는 두 개의 액티브 안테나 시스템(110, 120)을 통해 2개의 셀(20, 30)과 코어 시스템(300) 사이의 신호 전송을 위해 신호 처리부(230)에 대한 제어를 수행한다(S240).
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 셀 경계의 간섭 증가로 인한 간섭 제어를 위해 2개의 내부 셀(40, 50)과 1개의 외부 셀(60)을 형성하여 무선 통신 서비스를 제공하는 중에 셀 경계, 특히 외부 셀(60) 내의 사용자의 수가 감소하여 셀 경계의 간섭이 감소하게 되는 경우 다시 2개의 셀(20, 30)을 사용하는 제1 모드로 전환되어 2개의 셀(20, 30)에 대한 일반적인 형태의 무선 통신을 제공할 수 있다.
한편, 상기 단계(S190)에서 무선 통신 시스템의 동작 모드가 제1 모드로 동작 중인 경우에는 셀 경계의 간섭이 작은 경우에는 계속하여 제1 모드의 동작을 유지하게 된다.
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 (17)

  1. 코어 시스템에 연결되어 있으며, 무선 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치; 및
    상기 디지털 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되어 있으며, 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와, 상기 디지털 신호 처리 장치로부터 수신한 디지털 신호를 변환 및 증폭하여 상기 액티브 안테나를 통해 단말로 전송하고, 상기 액티브 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 처리 장치로 전달하는 무선 신호 처리 장치를 포함하는 복수의 액티브 안테나 시스템
    을 포함하고,
    상기 디지털 신호 처리 장치는 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀간 경계의 간섭이 증가하는 경우 셀의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀은 2개이고, 상기 2개의 셀 경계의 간섭이 증가하는 경우 상기 2개의 셀을 3개의 셀로 분할하여 상기 2개의 셀 경계의 간섭을 제어하는 무선 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3개의 셀 중 2개의 셀은 2개의 액티브 안테나의 내부 빔에 의해 형성되는 내부 셀(inner cell)이고, 하나의 셀은 상기 2개의 액티브 안테나의 외부 빔에 의해 형셩되는 외부 셀(outer cell)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리 장치는 2개의 내부 셀에 대해 동일한 PCI(Physical Cell Identification)를 설정하고, 1개의 외부 셀은 상기 2개의 내부 셀과 상이한 PCI를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    셀을 분할하기 전의 동작 모드를 제1 모드로 정의하고, 셀을 분할한 후의 동작 모드를 제2 모드로 정의하는 경우, 상기 제1 모드와 제2 모드 사이의 전환의 기준이 되는 셀간 경계의 간섭은 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리 장치는 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상이 되는 경우 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로의 전환을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 셀간 경계에 위치하는 사용자는 해당 사용자의 단말로부터 수신되는 KPI(Key Performance Indicator)를 사용하여 산출되는 SINR이 임계 SINR보다 작은 경우의 사용자인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리 장치가 상기 제2 모드로 동작하는 중에 상기 셀간 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수보다 작아지는 경우 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로의 전환을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 서비스 영역에 설치되어 무선 신호를 처리하는 복수의 무선 신호 처리 장치와 물리적으로 분리되어 있으며, 상기 복수의 무선 신호 처리 장치로부터의 무선 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치에 있어서,
    수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와 상기 무선 신호 처리 장치를 포함하는 액티브 안테나 시스템을 통해 단말로부터 전달되는 신호를 병합하여 코어 시스템으로 전달하고, 상기 코어 시스템으로부터 전달되는 신호를 분리하여 상기 액티브 안테나 시스템을 통해 단말로 전달하는 신호 처리부;
    상기 액티브 안테나 시스템을 통해 전달되는 단말의 신호 세기값을 통해 셀간 경계의 간섭을 산출하는 간섭 산출부; 및
    상기 간섭 산출부에 의해 산출되는 셀간 경계의 간섭이 임계값 이상이 되는 경우 상기 액티브 안테나 시스템에 의해 형성되어 있는 셀들의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 모드 설정부
    를 포함하는 디지털 신호 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모드 설정부는 하나의 액티브 안테나 시스템에 의해 하나의 셀을 형성하는 제1 모드와 하나의 액티브 안테나의 내부 빔을 사용하여 내부 셀을 형성하고, 외부 빔을 사용하여 외부 빔을 형성하는 제2 모드 사이의 모드 전환을 제어하는 디지털 신호 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 간섭 산출부는 단말로부터 수신되는 KPI를 이용하여 SINR을 산출하고, 산출된 SINR을 사용하여 해당 단말의 사용자가 셀 경계에 위치하는 지의 여부를 판단하고,
    상기 모드 설정부는 상기 간섭 산출부에 의해 판단되는 셀 경계에 위치하는 사용자의 수에 의해 셀 경계의 간섭의 크기를 판단하는
    것을 특징으로 하는 디지털 신호 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모드 설정부는 상기 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상인 경우에 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로의 전환을 제어하고,
    상기 셀 경계에 위치하는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수보다 작은 경우에 상기 제2 모드에서 상기 제1 모드로의 전환을 제어하는
    것을 특징으로 하는 디지털 신호 처리 장치.
  13. 무선 통신 시스템이 셀 경계의 간섭을 제어하는 방법에 있어서,
    액티브 안테나 시스템－여기서 액티브 안테나 시스템은 수직적 셀 분할을 위한 안테나 틸팅 및 빔포밍이 가능한 액티브 안테나와, 코어 시스템에 연결되어 있으며 무선 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리 장치로부터 수신한 디지털 신호를 변환 및 증폭하여 상기 액티브 안테나를 통해 단말로 전송하고, 상기 액티브 안테나를 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 처리 장치로 전달하는 무선 신호 처리 장치를 포함함－을 통해 단말로부터 수신되는 신호에 기초하여 셀간 경계의 간섭의 크기를 산출하는 단계; 및
    상기 간섭의 크기가 임계 크기 이상인 경우 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 셀들의 경계에 추가의 셀을 형성하는 방식으로 이전의 셀을 보다 많은 셀로 분할하여 셀 경계의 간섭을 제어하는 단계
    를 포함하며,
    상기 셀의 분할은 상기 액티브 안테나에 의해 형성된 하나의 셀을 상기 액티브 안테나의 내부 빔을 사용하여 내부 셀을 형성하고, 외부 빔을 사용하여 외부 셀을 형성하는 것인 셀 경계의 간섭 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 단말로부터 KPI를 수신하고, 수신된 KPI를 바탕으로 SINR을 산출하는 단계; 및
    산출된 SINR이 임계 SINR보다 작은 단말의 사용자 수를 산출하는 단계
    를 포함하는 셀 경계의 간섭 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 간섭을 제어하는 단계는,
    산출되는 사용자의 수가 임계 사용자 수 이상인지를 판단하는 단계;
    상기 산출되는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수 이상인 것으로 판단되는 경우, 상기 액티브 안테나의 내부 빔과 외부 빔을 사용하여 셀을 분할하는 제2 모드로 동작하는 단계; 및
    상기 산출되는 사용자의 수가 상기 임계 사용자 수보다 작은 것으로 판단되는 경우, 하나의 액티브 안테나로 하나의 셀을 형성하는 제1 모드로 동작하는 단계
    를 포함하는 셀 경계의 간섭 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 모드로 동작하는 단계는,
    상기 무선 통신 시스템이 상기 제1 모드로 동작 중인지를 판단하는 단계;
    상기 무선 통신 시스템이 상기 제1 모드로 동작 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 제2 모드로의 전환을 결정하는 단계;
    상기 사용자의 수에 기초하여 분할할 셀들의 커버리지를 산출하는 단계;
    산출되는 셀들의 커버리지에 기초하여 상기 액티브 안테나 시스템을 통해 셀들을 형성하는 단계; 및
    형성된 셀들에 대한 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 셀 경계의 간섭 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 모드로 동작하는 단계는,
    상기 무선 통신 시스템이 상기 제2 모드로 동작 중인지를 판단하는 단계;
    상기 무선 통신 시스템이 상기 제2 모드로 동작 중인 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 모드로의 전환을 결정하는 단계;
    두 개의 액티브 안테나를 사용하여 두 개의 셀을 형성하는 단계; 및
    형성된 셀들에 대한 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 셀 경계의 간섭 제어 방법.
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