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WO2010067998A2 - 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법 Download PDF

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WO2010067998A2
WO2010067998A2 PCT/KR2009/007272 KR2009007272W WO2010067998A2 WO 2010067998 A2 WO2010067998 A2 WO 2010067998A2 KR 2009007272 W KR2009007272 W KR 2009007272W WO 2010067998 A2 WO2010067998 A2 WO 2010067998A2
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WO
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base station
channel
frequency band
femto base
femto
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PCT/KR2009/007272
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WO2010067998A3 (ko
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김영용
윤강진
임재원
고정하
박경민
김병훈
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엘지전자주식회사
연세대학교 산학협력단
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    • H04W84/045—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using private Base Stations, e.g. femto Base Stations, home Node B

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method for transmitting neighbor information between neighboring base stations and allocating radio resources.
  • Femtocell refers to a very small mobile communication base station used indoors, such as home or office.
  • a femtocell is connected to an IP network, which is widely used in homes and offices, and provides a mobile communication service by accessing a core network of a mobile communication system through an IP network.
  • the user of the mobile communication system may be provided with a service through an existing macro-cell outdoors, and may be provided with a femtocell indoors.
  • Femtocell improves indoor coverage of mobile communication system by compensating for deterioration of existing macro-cell service in buildings, and provides high-quality services to specific users. Voice services and data services can be provided.
  • the method of allocating a frequency band of a femtocell disposed in the cell coverage of a macrocell includes a co-channel method, a partial co-channel method, and a dedicated channel method.
  • the common channel method the same frequency band as that of the macro cell is allocated to the frequency band of the femtocell. It is important to control transmission power of the femtocell to reduce interference that may occur when the macrocell and the femtocell use the same frequency band.
  • the partial co-channel method allocates some frequency bands of macrocells to a common channel used with a femtocell. When interference occurs in a common channel, the user of the macrocell receives service through a frequency band other than the common channel. Interference can be reduced.
  • the dedicated channel method is a method in which the macrocell and the femtocell use different frequency bands, and can greatly alleviate interference between the macrocell and the femtocell, but may not efficiently use limited frequency resources.
  • femtocells are small base stations purchased by users and installed in their offices or homes, it is difficult for mobile operators to restrict the femtocell deployment. Therefore, there is a need for a method for reducing interference between randomly placed femtocells.
  • the transmission power of the femtocell may be limited, but this decreases the femtocell coverage and may deteriorate the femtocell's service.
  • Using different frequency bands between adjacent femtocells can greatly mitigate interference between femtocells and ensure femtocell coverage.
  • Each femtocell should be able to utilize the maximum frequency resources while using different frequency bands between adjacent femtocells.
  • An object of the present invention is to provide a radio resource allocation method and a method for transmitting adjacent information in which adjacent femtocells can use different frequency bands.
  • a radio resource allocation method includes a channel indicator indicating a frequency band used by a neighboring base station from a gateway managing at least one base station connected to a core network of a wireless communication system through an IP network.
  • Receiving step, the remaining frequency bands other than the frequency band indicated by the channel indicator in the entire frequency band is designated as a useful channel list, wherein the entire frequency band is divided into a plurality of frequency bands, the channel indicator indicates each frequency band And a step of selecting at least one frequency band as its own channel from the useful channel list.
  • a method for transmitting neighbor information using a gateway for managing a plurality of base stations includes receiving first channel information from any one of the plurality of base stations; And transmitting second channel information to at least one of the plurality of base stations in response to the second channel information, wherein the second channel information includes a channel indicator indicating a frequency band used by an adjacent base station.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless communication system.
  • FIG. 2 illustrates radio resources allocated to a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a method of adjusting cell coverage of a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a radio resource allocation method and neighbor information transmission method of a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless communication system.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various communication services such as voice and packet data.
  • a general wireless communication system includes a user equipment (UE) and a base station (BS).
  • the terminal may be fixed or mobile, and may be referred to in other terms, such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device.
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • a base station generally refers to a fixed station for communicating with a terminal, and may be referred to as other terms such as Node-B, Base Transceiver System, and Access Point.
  • One or more cells may exist in one base station.
  • the base station may be divided into a femto base station 20 and a macro base station 60 according to a cell coverage or deployment scheme.
  • the cell of the femto base station 20 has a smaller size than the cell of the macro base station 60. All or some of the cells of the femto base station 20 may overlap with the cells of the macro base station 60.
  • the femto base station 20 may be called by other terms such as a femto-cell, a home node-B, and a closed subscriber group (CSG).
  • the macro base station 60 may be referred to as a macro-cell by distinguishing it from a femtocell.
  • the femto base station 20 is connected to a femto gateway 30 through an Iuh interface.
  • Iuh interface means an interface between the femto base station 20 and the femto gateway 30 through the IP network.
  • the femto gateway 30 is an entity managing at least one femto base station 20.
  • the femto gateway 30 may perform registration, authentication, and security procedures of the femto base station 20 so that the femto base station 20 may access the core network 90 of the wireless communication system.
  • the macro base station 60 is connected to a radio network control (RNC) 70 via an Iub interface.
  • the RNC 70 is an entity managing at least one macro base station 60 and connects the macro base station 60 to the core network 90.
  • the macro base station 60 is connected to the core network 90 by a dedicated line, while the femto base station 20 is connected to the core network 90 through an IP network.
  • a terminal connected to the femto base station 20 is called a femto UE 10, and a terminal connected to the macro base station 60 is called a macro UE 50.
  • the femto terminal 10 may be a macro terminal 50 through a handover to a macro base station, and the macro terminal 50 may be a femto terminal 10 through a handover to a femto base station.
  • downlink means transmission from the base station to the terminal
  • uplink means communication from the terminal to the base station.
  • a transmitter may be part of a base station and a receiver may be part of a terminal.
  • a transmitter may be part of a terminal and a receiver may be part of a base station.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single-Carrier FDMA
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • FIG. 2 illustrates radio resources allocated to a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • a portion of the frequency band of the macro base station may be used jointly with the femto base station. This is called a partial co-channel method.
  • a frequency band jointly used by a macro base station and a femto base station is called a common channel region, and a frequency band used only by the macro base station is called a macro channel region.
  • the broadcast channel (BCH) of the macro base station is allocated to the macro channel region.
  • System information of the macro base station is transmitted through a broadcast channel, and the femto base station may receive system information of the macro base station as necessary.
  • the partial co-channel scheme is shown as the frequency band allocation scheme of the femto base station for the macro base station, this is not a limitation and a co-channel scheme or a dedicated channel scheme may be applied.
  • the common channel method divides the entire frequency band of the macro base station from the femto base station, and the dedicated channel method uses a frequency band different from the frequency band used by the macro base station.
  • the present invention can be applied to the frequency band allocation method of the femto base station to the macro base station such as the co-channel, partial co-channel and dedicated channel method in such a way that the adjacent femto base station does not overlap each other using the frequency band used by the femto base station have.
  • the adjacent femto base station means a femto base station having a cell region overlapping each other.
  • the entire frequency band of the femto base station is divided into a plurality of frequency bands.
  • One frequency band includes at least one subcarrier.
  • the frequency band may be a basic unit of radio resources allocated to the terminal.
  • the frequency band may correspond to a resource block or a subchannel consisting of a plurality of subcarriers.
  • the frequency band may be a basic unit of radio resources allocated to one femto base station.
  • One frequency band may include a plurality of resource blocks or a plurality of subchannels.
  • the frequency band may be a channel for providing a wireless communication service for one user, and each frequency band may be indicated by a channel indicator.
  • the channel indicator is an indicator for distinguishing a plurality of frequency bands.
  • the channel indicator may be configured with an index indicating each frequency band.
  • the femto base station informs the femto gateway of the frequency band used by the channel indicator, and the femto gateway informs the femto base station of the frequency band used by the other femto base station using the channel indicator.
  • the femto gateway can grasp the frequency band information used by the femto base stations connected to it using a channel indicator, and can inform the femto base stations by using the channel indicator when adjacent femto base stations use the same frequency band.
  • the femto base station may inform the radio resource allocated to the terminal using a channel indicator.
  • FIG. 3 illustrates a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to an embodiment of the present invention.
  • the femto gateway collects channel information and interference information of the femto base station (S110).
  • the femto gateway can know the channel information of the femto base station by receiving a channel indicator for the frequency band that the femto base station is using or wants to use from the femto base station.
  • the femto gateway can know the location information of the femto base stations through the IP network, and can predict the interference between the femto base stations when adjacent femto base stations use the same frequency band.
  • the femto gateway transmits a channel indicator for the frequency band used by the femto base station adjacent to the femto base station (S120).
  • the femto gateway may inform the channel indicator of the frequency band used by the adjacent femto base station in response to a frequency band request from the femto base station accessing the femto gateway for the first time through self organization.
  • the femto gateway may inform the femto base station periodically or incidentally about a channel indicator for a frequency band used by adjacent femto base stations.
  • the femto base station designates the remaining frequency bands other than the frequency bands used in the adjacent femto base station as available channel lists available to the femto base station (S130).
  • the useful channel list means a list of frequency bands that can be used by the femto base station.
  • the useful channel list may consist of channel indicators indicating frequency bands belonging to the frequency band of the femto base station.
  • the femto base station selects a frequency band to be used from among frequency bands included in the useful channel list (S140).
  • the femto base station may arbitrarily select a frequency band to use in the useful channel list.
  • the femto base station may select a frequency band having a good channel state that is not in use by measuring a signal from a neighboring base station or a neighboring terminal from a useful channel list.
  • the femto base station may select a frequency band having a good channel state from the useful channelless according to the measurement report of the terminal.
  • the femto base station reports the selected frequency band to the femto gateway (S150).
  • the femto base station reports the channel indicator for the selected frequency band to the femto gateway. That is, when the frequency band used by the femto base station is changed, the femto base station may transmit a channel indicator for the changed frequency band to the femto gateway.
  • the femto base station may transmit the channel indicator for the frequency band used by the femto base station periodically or at the request of the femto gateway to the femto gateway.
  • the femto gateway transmits a channel indicator for a frequency band used by an adjacent femto base station to the femto base station so that adjacent femto base stations do not use the same frequency band.
  • the useful channel list of the femto base station is a frequency band excluding a frequency band used by the neighboring femto base station, and the femto base station may use a frequency band different from the frequency band used by the neighboring femto base station using the useful channel list.
  • the first femto base station 121 is adjacent to the second femto base station 122, and the second femto base station 122 ) Are adjacent to the third femto base station 123, and the third femto base station 123 and the first femto base station 121 is not adjacent.
  • the useful channel list of the third femto base station 123 is ⁇ 1,2,4,5 ⁇ . If the first femto base station 121 selects and uses the frequency band ⁇ 1,2 ⁇ from the useful channel list and the third femto base station 123 selects and uses the frequency band ⁇ 4 ⁇ from the useful channel list, the second femto base station is used.
  • the useful channel list of 122 is ⁇ 3,5 ⁇ .
  • the femto gateway informs the first femto base station 121 and the third femto base station 123.
  • the useful channel list of the first femto base station 121 and the third femto base station 123 is changed to ⁇ 1, 2, 4 ⁇ .
  • FIG. 5 shows a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to another embodiment of the present invention.
  • a femto base station should have a useful channel list in order to use a different frequency band from an adjacent femto base station.
  • a femto base station performing initial autoconfiguration must newly configure a useful channel list.
  • the useful channel list may need to be updated, such as when interference with neighboring femto base stations increases or a new neighbor femto base station appears.
  • the femto base station When the femto base station needs to newly configure or update the useful channel list, the femto base station transmits the cell ID of the neighbor cell femto base station to the femto gateway (S210).
  • the femto base station may obtain the neighbor cell list through channel measurement or measurement report from the terminal.
  • the neighbor cell list may consist of a cell ID of the neighbor femto base station.
  • the femto gateway When the femto gateway receives the cell ID of the neighbor femto base station from the femto base station transmits a channel indicator for the frequency band used in the neighbor femto base station to the femto base station (S220). Since the femto gateway knows the frequency band used by the femto base station managed by the femto gateway, it can inform the channel indicator of the frequency band used by the femto base station corresponding to the cell ID of the adjacent femto base station. The femto base station may make a useful channel list including frequency bands excluding frequency bands used in adjacent femto base stations in all frequency bands, and may select and use an appropriate frequency band from the useful channel list.
  • Equation 1 shows a method of generating a useful channel list.
  • Aj is a frequency band that can be used by femto base station j
  • N is the entire frequency band of the femto base station
  • NCj is a cell ID group of the femto base station adjacent to femto base station j
  • Ui means a frequency band used by the femto base station i do. That is, the useful channel list consists of the remaining frequency bands except for the frequency bands used by the adjacent femto base stations in all frequency bands.
  • FIG. 6 shows a method of transmitting neighbor information using a femto gateway according to another embodiment of the present invention.
  • the femto base station-A reports information on a frequency band used by selecting from a useful channel list to the femto gateway (S310).
  • the femto base station-A may report information on a frequency band to be used by using a channel indicator.
  • the femto base station-A may transmit channel indicators for all frequency bands used by the femto base station-A, or may transmit channel indicators for a changed frequency band newly used or discontinued.
  • the femto gateway transmits information on the change of the frequency band of the femto base station-A to the femto base station-B adjacent to the femto base station-A (S320).
  • Information on the change of the frequency band of the femto base station-A may be transmitted using a channel indicator.
  • the femto base station-B excludes the channel indicator for the frequency band newly used by the femto base station-A from the useful channel list or adds the channel indicator for the frequency band which the femto base station-A has stopped using. That is, the femto base station may update its own useful channel list by acquiring change information of a frequency band used by an adjacent femto base station through a femto gateway.
  • a fixed number of frequency bands in all frequency bands may be divided and allocated to the femto base station.
  • an adaptive channel allocation method a method of allocating a frequency band of a femto base station using a useful channel list is called an adaptive channel allocation method
  • a fixed channel assignment method a method of allocating a fixed number of frequency bands to each femto base station is called a fixed channel assignment method.
  • the adaptive channel allocation scheme can utilize radio resources more efficiently than the fixed channel allocation scheme.
  • the frequency band group allocated to the femto base station j is called Kj and the group of frequency bands used by the femto base station j as an average is Uj
  • the relationship between the allocated frequency band and the frequency band used is expressed by the following equation. It can be represented as 2.
  • NCj is a cell ID group of femto base stations adjacent to femto base station j.
  • the frequency band group Uj used on average by the femto base station j becomes a subset of the allocated frequency band group Kj.
  • the remaining bands except for the frequency bands allocated to the adjacent femto base stations may be allocated to the femto base station, and thus the frequency band group Kj allocated by the femto base station may be expressed as Equation 3 below.
  • the frequency band group Kj allocated to the femto base station according to the fixed channel allocation scheme becomes a subset of the frequency band group Aj allocated to the femto base station according to the adaptive channel allocation scheme. This is because the fixed channel allocation method is based on the frequency band allocated to the adjacent femto base station, while the adaptive channel allocation method determines the useful channel list based on the frequency band actually used by the adjacent femto base station.
  • each femto base station can use the frequency band according to its traffic amount, so that radio resources can be used more efficiently.
  • FIG. 7 illustrates a method of adjusting cell coverage of a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • channel states of a macro base station and a femto base station are divided into a busy state and an idle state.
  • the busy state means that the number of frequency bands secured in the useful channel list of the base station is less than or equal to the number of frequency bands for guaranteeing the quality of service.
  • the criteria for determining the busy state is determined by the ratio of the number of frequency bands used to the number of frequency bands obtained in the useful channel list, or when the number of frequency bands obtained in the useful channel list is smaller than the minimum number of frequency bands. Can be done.
  • the idle state refers to a case where the quality of service can be guaranteed by securing a sufficient frequency band in the useful channel list of the base station.
  • the channel state of the macro base station may be transmitted to the femto base stations through the system information or transmitted through the femto gateway.
  • the channel state of the femto base station is managed by the femto gateway and may be transmitted from the femto gateway to the femto base station.
  • the femto base station checks whether its channel state is busy (S410). The femto base station checks whether a frequency band sufficient for satisfying the quality of service requested by the terminal is secured in the useful channel list.
  • the femto base station checks the channel state of the macro base station (S420). This is to determine whether the macro base station can continuously provide a service for the terminal that is out of the cell coverage of the femto base station when the femto base station reduces the cell coverage to secure more frequency bands of the useful channel list.
  • the femto base station can know the channel state of the macro base station through the system information of the macro base station transmitted periodically or incidentally. Alternatively, the channel state of the macro base station may be transmitted to the femto base station through the femto gateway. If the channel state of the macro base station is not busy, the femto base station reduces the cell coverage. If the macro base station is busy, the femto base station does not reduce the cell coverage.
  • the femto base station When the channel state of the macro base station is not busy, the femto base station reduces the transmission power from P j to P j - ⁇ P 1 and sets max ⁇ P j - ⁇ P 1 , P min ⁇ .
  • ⁇ P 1 is an offset that reduces the transmission power of the femto base station and may be given as a constant value or a ratio value.
  • P min may be a predetermined value as the minimum transmission power of the femto base station.
  • the UE located in the reduced cell coverage of the femto base station performs handover to the macro base station with stronger signal strength and receives service from the macro base station.
  • the femto base station can secure more frequency bands in the useful channel list, and can provide a higher quality service to a specific user.
  • the femto base station checks whether the channel state is idle (S440). The femto base station checks the type of service provided to the terminal and checks whether sufficient frequency bands are secured in the useful channel list. The femto base station increases the cell coverage when the channel state is idle and does not increase the cell coverage when the channel state is not idle.
  • the femto base station When the channel state of the femto base station is idle, the femto base station increases the transmission power from P j to P j + ⁇ P 2 and sets it to max ⁇ P j + ⁇ P 2 , P max ⁇ (S450).
  • ⁇ P 2 is an offset that increases the transmission power of the femto base station and may be given as a constant value or a proportional value.
  • P max may be a predetermined value as the maximum transmit power of the femto base station. When cell coverage is increased by increasing the transmission power, the femto base station can serve more users.
  • ⁇ P 1 may be set to a value larger than ⁇ P 2 .
  • the load of the femto base station can be compensated by the macro base station, and the femto base station readjusts the relationship with the adjacent femto base station to secure more frequency bands. It can improve the quality of service.
  • the femto base station when one femto base station reduces cell coverage in an environment in which the femto base station is dense, other adjacent femto base stations can secure more frequency bands in the useful channel list.
  • FIG. 8 shows a radio resource allocation method and neighbor information transmission method of a femto base station according to an embodiment of the present invention.
  • femto base station A performs a self organization process (S510).
  • the autoconfiguration process is a process in which a femto base station is turned on to perform an initial configuration for providing a wireless communication service by performing authentication, registration, and supplementary procedures through a femto gateway.
  • the femto base station A transmits a neighbor cell list to the femto gateway to the femto gateway (S520).
  • the neighbor cell list may be a cell ID of the neighbor femto base station located around the femto base station A.
  • the neighbor cell list may be secured by the femto base station through signal measurement or provided from an upper layer in an automatic configuration process.
  • the femto gateway transmits an occupied channel indicator for the frequency band occupied by the femto base station corresponding to the neighbor cell list transmitted by the femto base station A (S530).
  • Occupied channel indicator may include the cell ID of the adjacent femto base station.
  • the femto base station A can know the frequency band used by the adjacent femto base station through the occupied channel indicator.
  • the femto base station A generates a useful channel list (S540).
  • the femto base station A includes the remaining frequency bands except the frequency band occupied by the adjacent femto base station in the useful channel list.
  • the femto base station A selects a frequency band to provide a service to the terminal from the frequency bands included in the useful channel list (S550).
  • the femto base station A may determine the number of frequency bands according to a service requested by the terminal, and allocates the selected frequency band to the terminal.
  • the femto base station A informs the femto gateway of the selected frequency band by using a channel indicator (using channel indicator) (S560).
  • the use channel indicator indicates the frequency band selected by the femto base station A.
  • the usage channel indicator may include the cell ID of femto base station A. Meanwhile, the frequency band used by the femto base station A may be released.
  • the use channel indicator may include a 1-bit indicator indicating use and release of each frequency band.
  • the femto gateway informs the femto base station B of the frequency band selected by the femto base station A through the occupied channel indicator (S570).
  • the occupied channel indicator may include the cell ID of the femto base station A.
  • the occupied channel indicator may include a 1-bit indicator indicating use and release of each frequency band.
  • the femto base station B previously has a useful channel list, and receives the occupied channel indicator for the femto base station A from the femto gateway (S580).
  • the femto base station B excludes or adds the frequency band selected by the femto base station A from the useful channel list. If the occupied channel indicator indicates that the femto base station A uses the frequency band, the femto base station B excludes the frequency band from the useful channel list.
  • femto base station A instructs to release the frequency band
  • femto base station B adds the frequency band to the useful channel list.
  • the femto base station A may select a new frequency band from the useful channel list to allocate to the terminal (S590).
  • the femto base station A transmits a use channel indicator indicating a new frequency band to the femto gateway (S600).
  • the femto base station B may also select the same frequency band from the useful channel list to allocate to the terminal (S610).
  • the femto base station B also transmits a use channel indicator indicating the selected frequency band to the femto gateway (S620).
  • the femto gateway When the femto gateway receives the use channel indicator for the same frequency band from two adjacent femto base stations A and B, it detects a collision of frequency bands between adjacent femto base stations (S630). When the femto gateway detects a collision of frequency bands between adjacent femto base stations, it transmits the occupied channel indicator to any one femto base station (S640).
  • the femto gateway may give priority to the use of the frequency band to the femto base station which first transmitted the use channel indicator. Alternatively, the femto gateway may give priority to frequency band use according to the number of frequency bands occupied by each femto base station and service state. When femto base station A is given priority to use of a new frequency band, the femto gateway sends the occupied channel indicator to femto base station B.
  • the femto base station B selects another frequency band to be allocated to the terminal (S650).
  • femto base stations A and femto base stations B adjacent to each other can be prevented from using the same frequency band, interference between adjacent femto base stations can be reduced.
  • the femto base station can check the frequency band used by the adjacent femto base station through the femto gateway at any time and update the useful channel list, thereby securing the appropriate frequency band for the service to be provided to the user and continuing the adjacent measurement. This can reduce the burden to be performed.
  • a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), or the like according to software or program code coded to perform the function.
  • ASIC application specific integrated circuit

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Abstract

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 IP 네트워크를 통하여 무선통신 시스템의 핵심망에 접속하는 적어도 하나의 기지국을 관리하는 게이트웨이로부터 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 단계, 전체 주파수 대역에서 상기 채널 지시자가 지시하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 유용 채널 리스트로 지정하되, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 구분되고 상기 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 이루어지는 단계 및 상기 유용 채널 리스트에서 적어도 하나의 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 포함한다. 인접 기지국이 사용하는 주파수 대역을 파악하여 사용되지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용할 수 있으므로 인접 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있고 한정된 무선자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인접 기지국 간에 인접 정보를 전송하고 무선자원을 할당하는 방법에 관한 것이다.
통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 무선통신 시스템에 적용되고 있다. 무선용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법 중 하나로 셀의 크기를 작게 만드는 방법이 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 하나의 기지국이 서비스해야 하는 사용자의 수가 줄어들므로, 기지국은 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당할 수 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 다수의 사용자에게 보다 좋은 상태의 대용량 서비스를 제공할 수 있다.
최근, 가정이나 사무실에 설치되는 펨토셀(femto-cell) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 펨토셀은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 이동통신 기지국을 의미한다. 펨토셀은 가정이나 사무실에 보급되어 있는 IP 네트워크와 연결되며, IP 네트워크를 통하여 이동통신 시스템의 핵심망(core network)에 접속하여 이동통신 서비스를 제공한다. 이동통신 시스템의 사용자는 실외에서 기존의 마크로셀(macro-cell)을 통하여 서비스를 제공받고, 실내에서는 펨토셀을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 펨토셀은 기존의 마크로셀(macro-cell)의 서비스가 건물 내에서 악화되는 점을 보완하여 이동통신 시스템의 실내 커버리지(coverage)를 개선하고, 정해진 특정 사용자만을 대상으로 서비스를 제공할 수 있으므로 높은 품질의 음성 서비스 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
마크로셀의 셀 커버리지 내에 배치되는 펨토셀의 주파수 대역을 할당하는 방식에는 공동채널(co-channel) 방식, 부분공동채널(partial co-channel) 방식 및 전용채널(dedicated channel) 방식이 있다. 공동채널 방식은 마크로셀과 동일한 주파수 대역을 펨토셀의 주파수 대역으로 할당하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀이 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 발생할 수 있는 간섭을 줄이기 위한 펨토셀의 전송전력 제어가 중요하다. 부분공동채널 방식은 마크로셀의 일부 주파수 대역을 펨토셀과 함께 사용하는 공동채널로 할당하는 방식으로, 공동채널에서 간섭이 발생하면 마크로셀의 사용자는 공동채널 이외의 주파수 대역을 통하여 서비스를 받으므로서 간섭을 줄일 수 있다. 전용채널 방식은 마크로셀과 펨토셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀 간의 간섭을 크게 완화할 수 있으나 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하지 못할 수 있다.
펨토셀은 사용자가 구매하여 자신의 사무실이나 가정에 설치하는 소형 기지국이므로, 이동통신 사업자가 정책적으로 펨토셀의 배치를 제한하기 어렵다. 따라서 임의로 배치되는 펨토셀 간의 간섭을 줄일 수 있는 방법이 필요하다. 펨토셀 간의 간섭을 줄이기 위하여 펨토셀의 전송전력을 제한할 수 있으나, 이는 펨토셀의 커버리지를 줄어들게 하므로 펨토셀의 서비스를 악화시킬 수 있다. 인접한 펨토셀 간에 서로 다른 주파수 대역을 사용하면 펨토셀 간의 간섭을 크게 완화할 수 있고 펨토셀의 커버리지를 보장할 수 있다. 인접한 펨토셀 간에 서로 다른 주파수 대역을 사용하면서 각각의 펨토셀은 최대한의 주파수 자원을 이용할 수 있어야 한다.
펨토셀 간의 간섭을 줄이고 최대한의 주파수 자원을 이용할 수 있도록 인접한 펨토셀들이 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인접한 펨토셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수 있는 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 IP 네트워크를 통하여 무선통신 시스템의 핵심망에 접속하는 적어도 하나의 기지국을 관리하는 게이트웨이로부터 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 단계, 전체 주파수 대역에서 상기 채널 지시자가 지시하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 유용 채널 리스트로 지정하되, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 구분되고 상기 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 이루어지는 단계 및 상기 유용 채널 리스트에서 적어도 하나의 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 복수의 기지국을 관리하는 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법은 상기 복수의 기지국 중에서 어느 하나의 기지국으로부터 제1 채널정보를 수신하는 단계 및 상기 제1 채널정보에 대한 응답으로 상기 복수의 기지국 중에서 적어도 어느 하나의 기지국으로 제2 채널정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 채널정보는 인접기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함한다.
인접 기지국이 사용하는 주파수 대역을 파악하여 사용되지 않는 주파수 대역을 선택하여 사용할 수 있으므로 인접 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있고 한정된 무선자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 4는 인접한 펨토 기지국들이 무선자원을 이용하는 일예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 셀 커버리지를 조정하는 방법을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선통신 시스템은 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 존재할 수 있다.
기지국은 셀 커버리지 또는 배치 방식에 따라 펨토 기지국(femto BS; 20) 및 마크로 기지국(macro BS; 60)으로 구분될 수 있다. 펨토 기지국(20)의 셀은 마크로 기지국(60)의 셀보다 작은 크기를 가진다. 펨토 기지국(20)의 셀의 전부 또는 일부는 마크로 기지국(60)의 셀과 겹칠 수 있다. 펨토 기지국(20)은 펨토셀(femto-cell), 홈노드-B(home node-B), CSG(closed subscriber group) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 마크로 기지국(60)은 펨토셀과 구분하여 마크로셀(macro-cell)로 불릴 수 있다.
펨토 기지국(20)은 Iuh 인터페이스를 통하여 펨토 게이트웨이(femto gateway; 30)에 연결된다. Iuh 인터페이스는 IP 네트워크를 통한 펨토 기지국(20)과 펨토 게이트웨이(30) 간의 인터페이스를 의미한다. 펨토 게이트웨이(30)는 적어도 하나의 펨토 기지국(20)을 관리하는 개체(entity)이다. 펨토 게이트웨이(30)는 펨토 기지국(20)이 무선통신 시스템의 핵심망(core network; 90)에 접속할 수 있도록 펨토 기지국(20)의 등록, 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다. 마크로 기지국(60)은 Iub 인터페이스를 통하여 RNC(radio network control; 70)에 연결된다. RNC(70)는 적어도 하나의 마크로 기지국(60)을 관리하는 개체로서, 마크로 기지국(60)을 핵심망(90)에 접속시킨다. 마크로 기지국(60)은 핵심망(90)과 전용선으로 연결되는 반면, 펨토 기지국(20)은 IP 네트워크를 통하여 핵심망(90)에 연결된다.
펨토 기지국(20)에 접속하는 단말을 펨토 단말(femto UE; 10)이라 하고, 마크로 기지국(60)에 접속하는 단말을 마크로 단말(macro UE; 50)이라 한다. 펨토 단말(10)은 마크로 기지국으로의 핸드오버를 통하여 마크로 단말(50)이 될 수 있고, 마크로 단말(50)은 펨토 기지국으로의 핸드오버를 통하여 펨토 단말(10)이 될 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 마크로 기지국의 주파수 대역의 일부가 펨토 기지국과 공동으로 사용될 수 있다. 이를 부분공동채널(partial co-channel) 방식이라 한다. 마크로 기지국과 펨토 기지국이 공동으로 사용하는 주파수 대역을 공동채널 영역이라 하고, 마크로 기지국만이 사용하는 주파수 대역을 마크로 채널 영역이라 하자. 마크로 기지국의 브로드캐스트 채널(broadcast channel; BCH)은 마크로 채널 영역에 할당된다. 마크로 기지국의 시스템 정보는 브로드캐스트 채널을 통하여 전송되는데, 필요에 따라 펨토 기지국은 마크로 기지국의 시스템 정보를 수신할 수 있다.
여기서는 마크로 기지국에 대한 펨토 기지국의 주파수 대역 할당방식으로 부분공동채널 방식을 나타내었으나, 이는 제한이 아니며 공동채널 방식 또는 전용채널 방식이 적용될 수 있다. 공동채널 방식은 마크로 기지국의 전체 주파수 대역을 펨토 기지국과 나누어 사용하는 방식이고, 전용채널 방식은 마크로 기지국이 사용하는 주파수 대역과 다른 주파수 대역을 펨토 기지국이 사용하는 방식이다. 본 발명은 펨토 기지국이 사용하는 주파수 대역을 인접한 펨토 기지국이 서로 겹치지 않게 사용하는 방식으로 공동채널 방식, 부분공동채널 방식 및 전용채널 방식 등 마크로 기지국에 대한 펨토 기지국의 주파수 대역 할당방식에 모두 적용될 수 있다. 인접한 펨토 기지국은 셀 영역이 서로 겹치는 관계의 펨토 기지국을 의미한다.
펨토 기지국의 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 나뉜다. 하나의 주파수 밴드는 적어도 하나의 부반송파를 포함한다. 주파수 밴드는 단말에게 할당하는 무선자원의 기본 단위일 수 있다. 예를 들어, 주파수 밴드는 복수의 부반송파로 이루어지는 자원블록(resource block) 또는 서브채널(subchannel)에 대응될 수 있다. 또는 주파수 밴드는 하나의 펨토 기지국에게 할당되는 무선자원의 기본 단위일 수 있다. 하나의 주파수 밴드는 복수의 자원블록 또는 복수의 서브채널을 포함할 수 있다. 주파수 밴드는 하나의 사용자에 대한 무선통신 서비스가 제공되는 채널이라 할 수 있으며, 각 주파수 밴드는 채널 지시자(channel indicator)에 의해 지시될 수 있다. 채널 지시자는 복수의 주파수 밴드를 구별하는 지시자이다. 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 구성될 수 있다. 펨토 기지국은 자신이 사용하는 주파수 대역을 채널 지시자를 이용하여 펨토 게이트웨이로 알리고, 펨토 게이트웨이는 다른 펨토 기지국이 사용하는 주파수 대역을 채널 지시자를 이용하여 펨토 기지국으로 알린다. 펨토 게이트웨이는 자신에게 접속한 펨토 기지국들이 사용하는 주파수 밴드 정보를 채널 지시자를 이용하여 파악할 수 있으며, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용할 때 이를 채널 지시자를 이용하여 펨토 기지국들에게 알려줄 수 있다. 펨토 기지국은 단말에게 무선자원을 할당할 때 채널 지시자를 이용하여 단말에게 할당된 무선자원을 알려줄 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국의 채널정보 및 간섭정보를 수집한다(S110). 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로부터 펨토 기지국이 사용하고 있거나 사용하길 원하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 수신하여 펨토 기지국의 채널정보를 알 수 있다. 펨토 게이트웨이는 IP 네트워크를 통하여 펨토 기지국들의 위치정보를 알 수 있으며, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하는 경우 펨토 기지국 간의 간섭을 예측할 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송한다(S120). 펨토 게이트웨이는 자동 구성(self organization)을 통하여 처음으로 펨토 게이트웨이에 접속하는 펨토 기지국으로부터의 주파수 밴드 요청에 대한 응답으로 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 채널지시자로 알려줄 수 있다. 또는 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국들이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 주기적 또는 사건 발생적으로 펨토 기지국에게 알려 줄 수 있다.
펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드를 펨토 기지국이 이용할 수 있는 유용 채널 리스트(available channel list)로 지정한다(S130). 유용 채널 리스트는 펨토 기지국이 사용할 수 있는 주파수 밴드의 리스트를 의미한다. 유용 채널 리스트는 펨토 기지국의 주파수 대역에 속하는 주파수 밴드들을 지시하는 채널지시자로 구성될 수 있다.
펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 포함되는 주파수 밴드 중에서 자신이 사용할 주파수 밴드를 선정한다(S140). 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에서 사용할 주파수 밴드를 임의로 선택할 수 있다. 또는 펨토 기지국은 인접 기지국 또는 인접한 단말로부터의 신호를 측정하여 사용되고 있지 않는 채널 상태가 좋은 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 선택할 수 있다. 또는 펨토 기지국은 단말의 측정보고에 따라 채널 상태가 좋은 주파수 밴드를 유용 채널 리스에서 선택할 수 있다.
펨토 기지국은 선정한 주파수 밴드를 펨토 게이트웨이로 보고한다(S150). 펨토 기지국은 새로이 사용할 주파수 밴드를 선정한 경우, 선정한 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 게이트웨이로 보고한다. 즉, 펨토 기지국은 자신이 사용하는 주파수 밴드가 변경된 경우 변경된 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송할 수 있다. 펨토 기지국은 주기적으로 또는 펨토 게이트웨이의 요청에 따라 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송할 수 있다.
펨토 게이트웨이가 펨토 기지국으로부터 채널 지시자를 통하여 채널정보를 수집하는 단계(S110)부터 펨토 기지국이 선정한 주파수 밴드를 채널지시자로 보고하는 단계(S150)까지의 과정이 반복되면서, 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하는 것이 방지되고 각각의 펨토 기지국이 최대한의 무선자원을 활용할 수 있다.
도 4는 인접한 펨토 기지국들이 무선자원을 이용하는 일예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 기지국으로 전송하여 인접한 펨토 기지국들이 동일한 주파수 밴드를 사용하지 않도록 한다. 펨토 기지국의 유용 채널 리스트는 인접 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 제외한 주파수 밴드이며, 펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 이용하여 인접 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드와 다른 주파수 밴드를 사용할 수 있다.
마크로 기지국(160)의 셀 내에 3개의 펨토 기지국(121, 122, 123)이 배치될 때, 첫 번째 펨토 기지국(121)은 두 번째 펨토 기지국(122)과 서로 인접하고, 두 번째 펨토 기지국(122)은 세 번째 펨토 기지국(123)과 서로 인접하며, 세 번째 펨토 기지국(123)과 첫 번째 펨토 기지국(121)은 인접하지 않는다고 하자. 펨토 기지국이 사용할 수 있는 주파수 밴드의 범위가 {1,2,3,4,5}라고 할 때, 두 번째 펨토 기지국(122)이 주파수 밴드 {3}을 사용하는 경우 첫 번째 펨토 기지국(121)과 세 번째 펨토 기지국(123)의 유용 채널 리스트는 {1,2,4,5}가 된다. 첫 번째 펨토 기지국(121)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {1,2}를 선택하여 사용하고 세 번째 펨토 기지국(123)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {4}를 선택하여 사용하면 두 번째 펨토 기지국(122)의 유용 채널 리스트는 {3,5}가 된다.
만일, 두 번째 펨토 기지국(122)이 유용 채널 리스트에서 주파수 밴드 {5}를 추가로 선택하여 사용하는 경우, 펨토 게이트웨이는 이를 첫 번째 펨토 기지국(121) 및 세 번째 펨토 기지국(123)으로 알려준다. 첫 번째 펨토 기지국(121) 및 세 번째 펨토 기지국(123)의 유용 채널 리스트는 {1,2,4}로 바뀐다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 펨토 기지국은 인접 펨토 기지국과 서로 다른 주파수 밴드를 사용하기 위해서 유용 채널 리스트를 가지고 있어야 하는데, 초기 자동구성을 수행하는 펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 새로이 구성하여야 한다. 또는 인접 펨토 기지국과의 간섭이 커지거나 새로운 인접 펨토 기지국이 나타나는 등 유용 채널 리스트를 갱신할 필요가 있을 수 있다.
펨토 기지국은 유용 채널 리스트를 새로이 구성하거나 갱신할 필요가 있는 경우 펨토 게이트웨이로 인접셀 펨토 기지국의 셀 ID를 전송한다(S210). 펨토 기지국은 채널 측정 또는 단말로부터의 측정보고를 통하여 인접셀 리스트를 획득할 수 있다. 인접셀 리스트는 인접 펨토 기지국의 셀 ID로 이루어질 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국으로부터 인접 펨토 기지국의 셀 ID를 수신하면 인접 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드에 대한 채널지시자를 펨토 기지국으로 전송한다(S220). 펨토 게이트웨이는 자신이 관리하는 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 알고 있으므로 인접 펨토 기지국의 셀 ID에 해당하는 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 채널지시자로 알려줄 수 있다. 펨토 기지국은 전체 주파수 밴드에서 인접 펨토 기지국에서 사용되는 주파수 밴드를 제외한 주파수 밴드로 이루어지는 유용 채널 리스트를 만들 수 있으며, 유용 채널 리스트에서 적절한 주파수 밴드를 선택하여 사용할 수 있다.
수학식 1은 유용 채널 리스트를 생성하는 방법을 나타낸다.
수학식 1
Figure PCTKR2009007272-appb-M000001
여기서, Aj는 펨토 기지국j가 사용할 수 있는 주파수 밴드, N은 펨토 기지국의 전체 주파수 밴드, NCj는 펨토 기지국j에 인접 펨토 기지국의 셀 ID 그룹, Ui는 펨토 기지국i에 의해 사용되는 주파수 밴드를 의미한다. 즉, 유용 채널 리스트는 전체 주파수 밴드에서 인접 펨토 기지국에 의해 사용되는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드로 이루어진다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 펨토 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 펨토 기지국-A는 유용 채널 리스트에서 선택하여 사용하는 주파수 밴드에 대한 정보를 펨토 게이트웨이로 보고한다(S310). 펨토 기지국-A는 사용하는 주파수 밴드에 대한 정보를 채널 지시자를 이용하여 보고할 수 있다. 펨토 기지국-A는 자신이 사용하는 모든 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송할 수도 있고, 새로이 사용하거나 사용을 중단한 변경된 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 전송할 수도 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국-A에 인접한 펨토 기지국-B로 펨토 기지국-A의 주파수 밴드의 변경에 대한 정보를 전송한다(S320). 펨토 기지국-A의 주파수 밴드의 변경에 대한 정보는 채널지시자를 이용하여 전송될 수 있다. 펨토 기지국-B는 유용 채널 리스트에서 펨토 기지국-A가 새로이 사용하는 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 제외시키거나 펨토 기지국-A가 사용을 중단한 주파수 밴드에 대한 채널 지시자를 추가시킨다. 즉, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국에서 사용하는 주파수 밴드의 변경 정보를 펨토 게이트웨이를 통하여 획득하여 자신의 유용 채널 리스트를 갱신할 수 있다.
한편, 전체 주파수 밴드에서 고정된 개수의 주파수 밴드를 펨토 기지국에게 나누어 할당할 수 있다. 본 발명에 따라 유용 채널 리스트를 이용하여 펨토 기지국의 주파수 밴드를 할당하는 방식을 적응적 채널할당 방식이라고 할 때, 고정된 개수의 주파수 밴드를 각 펨토 기지국에게 할당하는 방식을 고정적 채널할당 방식이라고 한다. 적응적 채널할당 방식은 고정적 채널할당 방식보다 무선자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
고정적 채널할당 방식에서 펨토 기지국j가 할당받은 주파수 밴드 그룹을 Kj라 하고 펨토 기지국j가 평균적으로 사용하는 주파수 밴드의 그룹을 Uj라 할 때, 할당받은 주파수 밴드와 사용하는 주파수 밴드의 관계는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2009007272-appb-M000002
NCj는 펨토 기지국j에 인접 펨토 기지국의 셀 ID 그룹이다. 펨토 기지국j가 평균적으로 사용하는 주파수 밴드 그룹 Uj는 할당받은 주파수 밴드 그룹 Kj의 부분집합이 된다.
고정적 채널할당 방식에서도 인접한 펨토 기지국에 할당된 주파수 밴드를 제외한 나머지 밴드가 펨토 기지국에게 할당될 수 있으므로, 펨토 기지국이 할당받은 주파수 밴드 그룹 Kj는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2009007272-appb-M000003
수학식 1 내지 3을 비교하면, 고정적 채널할당 방식에 따라 펨토 기지국에 할당되는 주파수 밴드 그룹 Kj는 적응적 채널할당 방식에 따라 펨토 기지국에 할당되는 주파수 밴드 그룹 Aj의 부분 집합이 된다. 이는 고정적 채널할당 방식이 인접한 펨토 기지국에게 할당된 주파수 밴드를 기준으로 하는 반면 적응적 채널할당 방식은 인접한 펨토 기지국이 실제로 사용하고 있는 주파수 밴드를 기준으로 유용 채널 리스트를 결정하기 때문이다. 적응적 채널할당 방식에 따라 주파수 밴드가 할당되면 각 펨토 기지국은 자신의 트래픽(traffic)량에 맞추어 주파수 밴드를 사용할 수 있으므로 무선자원이 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
펨토 기지국이 밀집한 지역에서는 어느 하나의 펨토 기지국의 트래픽량이 갑자기 증가하였을 경우에는 충분한 주파수 밴드를 확보하지 못할 수 있다. 이러한 경우에는 펨토 기지국의 커버리지를 줄여서 인접한 펨토 기지국과의 인접관계를 조정하여 서비스 품질을 보장할 수 있는 충분한 주파수 밴드를 확보할 수 있다. 이하, 유용 채널 리스트의 주파수 밴드를 충분히 확보할 수 있도록 펨토 기지국의 커버리지를 조정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 셀 커버리지를 조정하는 방법을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 마크로 기지국 및 펨토 기지국의 채널 상태를 busy 상태 및 idle 상태로 구분한다. busy 상태는 기지국의 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드의 수가 서비스 품질을 보장하기 위한 주파수 밴드의 수보다 적거나 같은 경우를 의미한다. busy 상태를 결정하는 기준은 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드 수에 대한 사용하고 있는 주파수 밴드의 수의 비로 정해지거나, 정해진 최소 주파수 밴드 수보다 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드의 수가 적은 경우로 정해질 수 있다. idle 상태는 기지국의 유용 채널 리스트에 충분한 주파수 밴드를 확보하여 서비스 품질을 보장할 수 있는 경우를 의미한다. 마크로 기지국의 채널 상태는 시스템 정보를 통하여 펨토 기지국들에게 전송되거나 펨토 게이트웨이를 통하여 전송될 수 있다. 펨토 기지국의 채널 상태는 펨토 게이트웨이에 의해 관리되며 펨토 게이트웨이로부터 펨토 기지국에게 전송될 수 있다.
펨토 기지국은 자신의 채널 상태가 busy 상태인지를 확인한다(S410). 펨토 기지국은 단말이 요청하는 서비스 품질을 만족시키기에 충분한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 확보하고 있는지를 확인한다.
펨토 기지국은 채널 상태가 busy 상태인 경우, 마크로 기지국의 채널 상태를 확인한다(S420). 이는 펨토 기지국이 유용 채널 리스트의 주파수 밴드를 보다 많이 확보하기 위하여 셀 커버리지를 줄였을 때 펨토 기지국의 셀 커버리지에서 벗어나는 단말을 마크로 기지국이 지속적으로 서비스를 제공할 수 있을지를 확인하기 위해서이다. 펨토 기지국은 주기적 또는 사건 발생적으로 전송되는 마크로 기지국의 시스템 정보를 통하여 마크로 기지국의 채널 상태를 알 수 있다. 또는 마크로 기지국의 채널 상태는 펨토 게이트웨이를 통하여 펨토 기지국에게 전송될 수 있다. 마크로 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아니면 펨토 기지국은 셀 커버리지를 줄이고, busy 상태이면 펨토 기지국은 셀 커버리지를 줄이지 않는다.
마크로 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아닌 경우, 펨토 기지국은 전송전력을 Pj에서 Pj-ΔP1로 줄여서 max{Pj-ΔP1, Pmin}로 설정한다. ΔP1은 펨토 기지국의 전송전력을 줄이는 오프셋으로 일정한 값 또는 비율적인 값으로 주어질 수 있다. Pmin은 펨토 기지국의 최소 전송전력으로 미리 정해진 값일 수 있다. 펨토 기지국의 줄어든 셀 커버리지에 위치하는 단말은 신호 강도가 더욱 강한 마크로 기지국으로 핸드오버를 수행하여 마크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는다. 펨토 기지국의 셀 커버리지가 줄어들면 인접하는 펨토 기지국의 수가 줄어들므로 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 보다 많은 주파수 밴드를 확보할 수 있다. 또한, 펨토 기지국으로부터 마크로 기지국으로 핸드오버한 사용자에게 할당된 주파수 밴드가 회수되므로 펨토 기지국은 유용 채널 리스트에 보다 많은 주파수 밴드를 확보할 수 있으며, 특정 사용자에게 더욱 품질 높은 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 펨토 기지국의 채널 상태가 busy 상태가 아닌 경우, 펨토 기지국은 채널 상태가 idle 상태인지 확인한다(S440). 펨토 기지국은 단말에게 제공되는 서비스의 종류를 확인하고 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드가 충분한지 확인한다. 펨토 기지국은 채널 상태가 idle 상태인 경우에는 셀 커버리지를 늘리고 idle 상태가 아닌 경우에는 셀 커버리지를 늘이지 않는다.
펨토 기지국의 채널 상태가 idle 상태인 경우, 펨토 기지국은 전송전력을 Pj에서 Pj+ΔP2로 증가시켜서 max{Pj+ΔP2, Pmax}로 설정한다(S450). ΔP2는 펨토 기지국의 전송전력을 증가시키는 오프셋으로 일정한 값 또는 비율적인 값으로 주어질 수 있다. Pmax은 펨토 기지국의 최대 전송전력으로 미리 정해진 값일 수 있다. 전송전력을 증가시켜 셀 커버리지가 넓어지면 펨토 기지국은 보다 많은 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다. 펨토 기지국이 셀 커버리지를 줄일 때는 큰 폭으로 줄이고 셀 커버리지를 늘릴 때는 작은 폭으로 늘려서 펨토 기지국의 셀 커버리지 조정을 보다 안정적으로 수행할 수 있다. 즉, ΔP1은 ΔP2보다 큰 값으로 정해질 수 있다.
펨토 기지국이 마크로 기지국의 채널 상태를 확인하여 셀 커버리지를 줄임으로써, 펨토 기지국의 부하가 마크로 기지국에 의해 보완될 수 있고, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국과의 관계를 재조정하여 보다 많은 주파수 밴드를 확보하여 서비스 품질을 높일 수 있다. 또한, 펨토 기지국이 밀집한 환경에서 하나의 펨토 기지국이 셀 커버리지를 줄이면 인접한 다른 펨토 기지국들도 보다 많은 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 확보할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 무선자원 할당방법 및 인접정보 전송방법을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 펨토 기지국 A는 자동구성(self organization) 과정을 수행한다(S510). 자동구성 과정은 전원이 켜진 펨토 기지국이 펨토 게이트웨이를 통하여 인증, 등록 및 보완절차를 수행하여 무선통신 서비스를 제공하기 위한 초기 설정을 수행하는 과정이다.
펨토 기지국 A는 펨토 게이트웨이로 인접셀 리스트(neighbor cell list)를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S520). 인접셀 리스트는 펨토 기지국 A의 주위에 위치한 인접 펨토 기지국의 셀 ID일 수 있다. 인접셀 리스트는 자동구성 과정에서 펨토 기지국이 신호측정으로 통하여 확보하거나 상위 계층으로부터 제공받을 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 A가 전송한 인접셀 리스트에 해당하는 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드에 대한 점유 채널 지시자(occupied channel indicator)를 전송한다(S530). 점유 채널 지시자는 인접한 펨토 기지국의 셀 ID를 포함할 수 있다. 펨토 기지국 A는 점유 채널 지시자를 통하여 인접한 펨토 기지국이 사용하고 있는 주파수 밴드를 알 수 있다.
펨토 기지국 A는 유용 채널 리스트를 생성한다(S540). 펨토 기지국 A는 인접한 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드를 제외한 나머지 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 포함시킨다.
펨토 기지국 A는 유용 채널 리스트에 포함된 주파수 밴드 중에서 단말에게 서비스를 제공할 주파수 밴드로 선택한다(S550). 펨토 기지국 A는 단말이 요청하는 서비스에 따라 주파수 밴드의 수를 정할 수 있고, 선택한 주파수 밴드를 단말에게 할당한다.
펨토 기지국 A는 선택한 주파수 밴드를 사용 채널 지시자(using channel indicator)로 펨토 게이트웨이로 알려준다(S560). 사용 채널 지시자는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 지시한다. 사용 채널 지시자는 펨토 기지국 A의 셀 ID를 포함할 수 있다. 한편, 펨토 기지국 A가 사용하던 주파수 밴드를 해제할 수도 있는데, 사용 채널 지시자는 각 주파수 밴드의 사용 및 해제를 지시하는 1bit의 지시자를 포함할 수 있다.
펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 펨토 기지국 A에 인접한 펨토 기지국 B에게 점유 채널 지시자를 통하여 알려 준다(S570). 이때, 점유 채널 지시자는 펨토 기지국 A의 셀 ID를 포함할 수 있다. 점유 채널 지시자는 각 주파수 밴드의 사용 및 해제를 지시하는 1bit의 지시자를 포함할 수 있다.
펨토 기지국 B는 이전에 유용 채널 리스트를 가지고 있는 상태이며, 펨토 게이트웨이로부터 펨토 기지국 A에 대한 점유 채널 지시자를 수신하여 유용 채널 리스트를 갱신한다(S580). 펨토 기지국 B는 펨토 기지국 A가 선택한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 제외 또는 추가시킨다. 점유 채널 지시자가 펨토 기지국 A가 주파수 밴드의 사용을 지시하면 펨토 기지국 B는 해당 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 제외시킨다. 펨토 기지국 A가 주파수 밴드의 해제를 지시하면 펨토 기지국 B는 해당 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에 추가시킨다.
펨토 기지국 A는 단말에게 할당하기 위하여 유용 채널 리스트에서 새로운 주파수 밴드를 선택할 수 있다(S590). 펨토 기지국 A는 새로운 주파수 밴드를 지시하는 사용 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S600). 이때, 펨토 기지국 B도 단말에게 할당하기 위하여 동일한 주파수 밴드를 유용 채널 리스트에서 선택할 수 있다(S610). 펨토 기지국 B도 선택한 주파수 밴드를 지시하는 사용 채널 지시자를 펨토 게이트웨이로 전송한다(S620).
펨토 게이트웨이는 인접한 2개의 펨토 기지국 A 및 B로부터 동일한 주파수 밴드에 대한 사용 채널 지시자를 수신하면 인접한 펨토 기지국 간의 주파수 밴드의 충돌을 검출한다(S630). 펨토 게이트웨이는 인접한 펨토 기지국 간의 주파수 밴드의 충돌을 검출하면 어느 하나의 펨토 기지국에게 점유 채널 지시자를 전송한다(S640). 펨토 게이트웨이는 먼저 사용 채널 지시자를 전송한 펨토 기지국에게 주파수 밴드 사용에 대한 우선권을 부여할 수 있다. 또는 펨토 게이트웨이는 각 펨토 기지국이 점유하고 있는 주파수 밴드의 수 및 서비스 상태에 따라 주파수 밴드 사용에 대한 우선권을 부여할 수도 있다. 펨토 기지국 A에게 새로운 주파수 밴드의 사용의 우선권을 부여하는 경우, 펨토 게이트웨이는 펨토 기지국 B로 점유 채널 지시자를 전송한다.
펨토 기지국 B는 단말에게 할당할 다른 주파수 밴드를 선택한다(S650).
서로 인접한 펨토 기지국 A 및 펨토 기지국 B가 서로 동일한 주파수 밴드를 사용하는 것을 방지할 수 있으므로 인접한 펨토 기지국 간의 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 펨토 기지국은 인접한 펨토 기지국이 사용하는 주파수 밴드에 정보를 펨토 게이트웨이를 통하여 수시로 파악하여 유용 채널 리스트를 갱신할 수 있으므로, 사용자에게 제공할 서비스에 적절한 주파수 밴드를 확보할 수 있으며 인접측정을 지속적으로 수행하여야 하는 부담을 줄일 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. IP 네트워크를 통하여 무선통신 시스템의 핵심망에 접속하는 적어도 하나의 기지국을 관리하는 게이트웨이로부터 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 단계;
    전체 주파수 대역에서 상기 채널 지시자가 지시하는 주파수 대역을 제외한 나머지 주파수 대역을 유용 채널 리스트로 지정하되, 상기 전체 주파수 대역은 복수의 주파수 밴드로 구분되고 상기 채널 지시자는 각 주파수 밴드를 지시하는 인덱스로 이루어지는 단계; 및
    상기 유용 채널 리스트에서 적어도 하나의 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 선정된 주파수 밴드를 상기 게이트웨이로 보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 게이트웨이로 상기 인접기지국의 셀 ID를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 인접기지국의 셀 ID에 해당하는 인접기지국이 사용하는 주파수 대역을 지시하는 채널 지시자를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 게이트웨이로부터 상기 선정된 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 수신하면 상기 유용 채널 리스트에서 다른 주파수 밴드를 자신의 채널로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 유용 채널 리스트에 확보된 주파수 밴드의 수를 정해진 기준과 비교하여 전송전력을 조절하는 오프셋 값만큼 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법.
  6. 무선통신 시스템에서 복수의 기지국을 관리하는 게이트웨이를 이용한 인접정보 전송방법에 있어서,
    상기 복수의 기지국 중에서 어느 하나의 기지국으로부터 제1 채널정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 채널정보에 대한 응답으로 상기 복수의 기지국 중에서 적어도 어느 하나의 기지국으로 제2 채널정보를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 채널정보는 인접기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 채널정보는 상기 제1 채널정보를 전송하는 기지국에 인접하는 기지국의 셀 ID인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제2 채널정보는 상기 제1 채널정보를 전송하는 기지국에 인접하는 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함하여 상기 제1 채널정보를 전송한 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
  9. 제6 항에 있어서, 상기 제1 채널정보는 상기 제1 채널정보를 전송하는 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
  10. 제6 항에 있어서, 상기 제1 채널정보는 상기 제1 채널정보를 전송하는 기지국이 사용하는 주파수 대역 중 변경된 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서, 상기 제2 채널정보는 상기 제1 채널정보를 전송하는 기지국이 사용하는 주파수 밴드를 지시하는 채널 지시자를 포함하여 상기 제1 채널정보를 전송한 기지국에 인접한 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 인접정보 전송방법.
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