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KR101310901B1 - 셀룰러 시스템에서 전송전력 제어방법 - Google Patents

셀룰러 시스템에서 전송전력 제어방법 Download PDF

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KR101310901B1 KR1020090124876A KR20090124876A KR101310901B1 KR 101310901 B1 KR101310901 B1 KR 101310901B1 KR 1020090124876 A KR1020090124876 A KR 1020090124876A KR 20090124876 A KR20090124876 A KR 20090124876A KR 101310901 B1 KR101310901 B1 KR 101310901B1
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권동승
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한국전자통신연구원
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Abstract

셀룰러 시스템에서 기지국의 전송전력 제어방법은 기지국 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신하는 단계, 기준신호의 수신전력을 이용하여 기지국과 주변 기지국 사이의 전파환경을 추정하는 단계 및 전파환경에 기초하여 전송전력을 결정하여 기지국의 셀 영역을 조절하는 단계를 포함한다.
전송전력, 기준신호, 전력제어

Description

셀룰러 시스템에서 전송전력 제어방법{METHOD FOR CONTROLING TRANSMISSION POWER IN CELLULAR SYSTEM}
본 발명은 셀룰러(cellular) 시스템에서의 전송전력 제어방법에 관한 것이다.
셀룰러 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 가진다. 도 1은 셀룰러 시스템을 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 셀룰러 시스템에서 한 셀(Cell 1)은 복수의 셀들(Ce11 2, Cell 3, Cell 4, Cell 5, Cell 6 및 Cell 7)로 둘러싸여 있다. 한 셀은 기지국(Base Station; BS)과 적어도 하나의 단말(User Equipment; UE)을 포함한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
셀은 하나의 기지국이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 다중 셀(multi cell)은 적어도 하나의 셀을 가지는 기지국이 복수로 배치되어 이루어질 수 있다. 단말에게 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(Serving BS)이라 하고, 서 빙 기지국 주변에 위치하는 기지국을 주변 기지국(Neighbor BS)이라 한다. 서빙 기지국의 셀을 서빙 셀(Serving Cell)이라 하고, 주변 기지국의 셀을 주변 셀(Neighbor Cell)이라 한다.
일반적인 셀룰러 시스템에서 복수의 기지국들은 균일하게 배치되고, 각 셀 영역은 육각형의 벌집 모양으로 구분된다. 복수의 기지국들을 배치하기 위한 오프라인 작업은 기지국의 최대 전송전력, 사용자 밀집도, 지형 및 기지국의 최대 용량 등을 고려하여 수행된다. 임의의 단말은 기준신호를 이용하여 복수의 기지국들로부터의 수신전력을 측정하고, 수신전력이 가장 강한 기지국에 접속한다. 기준신호는 예를 들면 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템에서의 P-CPICH(Primary Common Pilot CHannel) 신호 또는 WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템에서는 프리엠블(preamble) 신호이다. 각 기지국은 식별자(indicator)를 포함하여 기준신호를 전송한다. 단말은 기준신호를 검출하여 기지국을 찾고, 복수의 기지국들로부터의 수신전력을 비교하여 접속할 기지국을 선택한다.
한편, 일반적인 셀룰러 시스템과 달리, 복수의 기지국들이 비균일하게 배치되거나 기지국의 위치가 바뀔 수 있는 시스템 운용이 필요한 분야가 발생되고 있다. 군사용 전술 통신 시스템에서의 기지국(이하, 군용 기지국이라 한다)들이 그 예이다. 각 부대별로 하나의 군용 기지국이 배치될 수 있다. 각 부대는 전술적인 요소 지역에 배치되고, 각 부대를 담당하는 군용 기지국은 부대 주둔 지역 내에 위 치할 수 있다. 또한, 부대의 이동에 따라 군용 기지국의 위치가 바뀔 수 있다. 따라서, 군용 기지국은 일반적인 셀룰러 시스템에서와 같은 균일한 배치를 가지기 어려울 수 있다. 군용 기지국들 간에는 무선 메쉬 네트워크가 형성되어 있다. 또한, 정밀한 측정치를 요구하는 군용 시스템의 특성에 따라, 군용 기지국은 위성을 활용한 GPS(Global Positioning System)를 장착하여 위치 및 시간정보를 얻는 것이 일반적이다.
도 2는 복수의 기지국들이 비균일하게 배치된 셀룰러 시스템을 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 기지국의 위치는 점으로 표시되고, 각 기지국이 서로 동일한 전송전력으로 송신할 때의 셀 영역은 원으로 표시되고 있다. 기지국의 비균일한 배치로 인하여, 주변 기지국 간에 커버리지(Coverage)가 중첩되는 영역이 많이 발생하게 된다. 또한, 셀 사이에 아웃티지(outage) 영역도 많이 발생하게 된다. 이에 따라, 셀간 간섭(inter-cell interference) 및 기지국과 단말 간의 거리에 따른 경로손실(pathloss)이 클 수 있다. 셀간 간섭 및 경로손실로 인하여 전송률 및 전송 속도가 저하될 수 있다.
따라서, 복수의 기지국들이 서로 비균일하게 배치되거나 기지국의 위치가 바뀔 수 있는 셀룰러 시스템에서 셀 영역을 가변적으로 운용할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 기지국들이 서로 비균일하게 배치되거나 기지국의 위치가 바뀔 수 있는 셀룰러 시스템에서 셀 영역을 가변적으로 운용할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 셀룰러 시스템에서 기지국의 전송전력 제어방법은 기지국 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신하는 단계, 기준신호의 수신전력을 이용하여 기지국과 주변 기지국 사이의 전파환경을 추정하는 단계 및 전파환경에 기초하여 전송전력을 결정하여 기지국의 셀 영역을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 셀룰러 시스템의 제어국에서의 복수의 기지국의 전송전력 제어방법은 복수의 기지국으로부터 각 기지국의 위치를 수신하는 단계, 각 셀 영역을 조절하기 위하여 각 기지국의 위치를 고려하여 각 기지국의 전송전력을 결정하는 단계 및 전송전력에 대한 제어정보를 각 기지국에게 알려주는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 기지국은 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신하는 기준신호 수신부, 수신된 기준신호를 이용하여 전송전력을 계산하는 전송전력 계산부 및 미리 설정된 전력으로 주변 기지국으로 기준신호를 전송하도록 하고, 전송전력 계산부에서 계산된 전송전력에 기초하여 셀 내의 단말로 신호를 전송하도록 하는 전력 제어부를 포함한다.
복수의 기지국들이 서로 비균일하게 배치되거나 기지국의 위치가 바뀔 수 있는 셀룰러 시스템에서 셀 영역을 가변적으로 운용하여, 셀간 간섭 및 경로손실을 줄일 수 있다. 또한, 셀간 간섭 및 경로손실로 인한 전송률 및 전송속도의 저하를 막을 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 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.
본 명세서에서, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 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, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다. 기지국은 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-BS등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 셀 영역이 조절된 셀룰러 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 점으로 표시되는 복수의 기지국들은 서로 비균일하게 배치되어 있고, 셀 커버리지의 중첩 영역 및 아웃티지(outage) 영역이 최소화되어 있다. 이를 위하여, 전송전력 제어가 고려될 수 있다. 각 기지국이 하향링크 전송을 위하여 서로 다른 크기의 전송전력을 사용하면, 서로 다른 크기의 셀 영역이 형성될 수 있다. 따라서, 각 기지국이 하향링크 전송을 위하여 적절한 크기의 전송전력을 사용하면, 셀 커버리지의 중첩 영역 및 아웃티지 영역이 최소화될 수 있다.
이하, 기지국에서 셀 영역을 조절하기 위해서 전송전력을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀룰러 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 셀룰러 시스템은 복수의 기지국(100-1, 100-2, 100-3)과 제어국(300), 그리고 복수의 기지국(100-1, 100-2, 100-3)과 제어국(300)을 위성통신으로 연결하는 위성(200)을 포함한다.
기지국(100-1, 100-2, 100-3)은 각각의 위치를 측정하고, 측정된 위치를 위성(200)으로 전송한다. 위성(200)은 기지국들의 위치를 제어국(300)에 알려준다. 제어국(300)은 위성(200)으로부터 전달받은 기지국들의 위치를 고려하여 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)의 전송전력을 결정한다. 제어국(300)은 결정한 전송전력에 대한 제어정보를 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)으로 전송한다. 전송전력에 대한 제어정보는 전송전력의 크기를 포함할 수 있다. 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)은 제어국(300)으로부터 수신한 전송전력 제어정보에 기초하여 단말로 하향링크 전송을 수행한다.
도 4에서는 위성통신(200)을 이용하는 셀룰러 시스템을 예시하고 있지만, 다른 방식의 셀룰러 시스템을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 제어국(300)이 기지국(100-1, 100-2, 100-3)들과 무선 또는 유선으로 연결되어 있거나, 복수의 기지국(100-1, 100-2, 100-3)이 메쉬 네트워크(mesh network)로 연결되어 있는 경우에 하나의 기지국을 제어국(300)으로 활용하면, 제어국(300)을 이용한 중앙 제어 방식이 가능하다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 중앙 제어 방식으로 전송전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)은 각각의 위치를 측정하고(S100, S101, S102), 측정된 위치를 제어국(300)으로 전송한다(S110, S111, S112).
제어국(300)은 수신한 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)의 위치를 고려하여 각 기지국의 전송전력을 결정한다(S120). 예를 들어, 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)이 모두 밀집하여 위치하면, 제어국(300)은 모든 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)의 전송전력을 낮게 설정할 수 있다. 다른 예로, 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)이 서로 멀리 떨어져 위치하면, 제어국(300)은 모든 기지국들(100-1, 100-2, 100-3)의 전송전력을 높게 설정할 수 있다. 또 다른 예로, 일부 기지국들(100-1, 100-2)이 밀접하여 위치하고 나머지 기지국(100-3)이 일부 기지국들(100-1, 100-2)에 대하여 멀리 떨어져 위치하면, 제어국(300)은 일부 기지국들(100-1, 100-2)의 전송전력을 상대적으로 낮게 하고, 나머지 기지국(100-3)의 전송전력을 상대적으로 높게 할 수 있다.
제어국(300)은 단계 S120에서 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)의 전송전력을 결정하기 위하여, 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)의 위치뿐만 아니라, 채널상태를 더 고려할 수도 있다. 채널상태는 SNR(Signal to Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), CQI(Channel Quality Indicator), QoS(Quality of Service) 등의 정보 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.
제어국(300)은 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)의 전송전력에 대한 제어정보를 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)으로 전송한다(S130, S131, S132). 각 기지국(100-1, 100-2, 100-3)은 제어국(300)으로부터 수신한 전송전력 제어정보에 기초하여 자신의 전송전력을 설정한다(S140, S141, S142).
도 5의 전송전력 제어과정은 기지국의 위치 변경에 따라 주기적 또는 비주기적으로 반복될 수 있다. 또는, 전송전력 제어는 영구적(persistent) 또는 반영구 적(semi-persistent)이거나, 이벤트-트리거링(event-triggering)될 수도 있다.
이와 같이, 중앙 제어 방식의 전력제어 방법에 따르면, 중앙(제어국)에서 제공되는 전송전력 제어정보에 기초하여 기지국이 전송전력(즉, 셀 영역)을 결정하므로, 기지국이 새롭게 설치되어 운용을 시작하거나 기지국이 저속으로 이동할 때 셀 영역의 중첩 및 아웃티지 발생이 최소화될 있다.
한편, 중앙 제어 방식으로 전송전력을 제어할 수 없는 경우에는 각 기지국에서 전송전력을 결정할 수 있다. 이러한 전송전력 제어방식을 분산 제어 방식이라 한다. 중앙 제어 방식으로 전송전력을 제어할 수 없는 경우로는 예를 들면 기지국이 위치 추정 장치를 가지지 않는 경우, 기지국이 빠른 속도로 이동하는 경우, 기지국에 위성 통신 장치가 없는 경우, 기지국들이 메쉬 네트워크로 연결되어 있지 않는 경우 등이 있다. 아래에서는 분산 제어 방식에 대해서 도 6 내지 도 11을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국의 개략적인 블록도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 분산 제어 방식으로 전송전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 주변 기지국으로부터 수신한 기준신호를 이용하여 전송전력을 계산하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 기지국(400)은 기준신호 수신부(410), 전송전력 계산부(420), 전력 제어부(430), 신호 발생부(440) 및 신호 증폭부(450)를 포함한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 기준신호 수신부(410)는 주변 기지국들로부터 기준신호(Reference Signal, RS)를 수신한다(S200). 기준신호는 채널 추정을 위하 여 사용되는 신호로, 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 신호이다. 기준신호는 주 공통 파일럿 채널(Primary Common Pilot Channel) 또는 프리앰블(Preamble)을 통하여 전송될 수 있다. 기지국(400)도 주변 기지국들로 기준신호를 전송한다. 기준신호 수신부(410)는 기준신호를 주변 기지국으로부터 직접 수신하거나, 기지국(400)과 유선 또는 무선으로 연결된 수신장치를 거쳐 수신할 수 있다. 기지국과 연결된 수신장치는 셀룰러 시스템에서 사용하는 일반적인 단말이거나 수신 전용 단말일 수 있다.
기지국(400) 및 주변 기지국은 미리 설정된 동일한 전력으로 기준신호를 전송한다. 복수의 기지국들은 서로 다른 무선자원을 통하여 기준신호를 전송할 수 있다. 여기서, 무선자원은 시간 자원, 주파수 자원 및 코드 자원 가운데 적어도 하나일 수 있다. 또한, 기준신호에는 이를 전송한 기지국을 구별할 수 있도록 식별자가 할당될 수 있고, 이 식별자는 셀 식별자를 이용하여 기지국 별로 서로 다르게 생성될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참고하면, 전송전력 계산부(420)는 수신한 기준신호를 이용하여 기지국(400)의 전파환경을 추정한다(S210). 전파환경은 기지국들의 위치, 기지국들 간의 거리, 채널상태 등일 수 있다. 채널 상태는 SNR(Signal to Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), CQI(Channel Quality Indicator), QoS(Quality of Service) 등의 정보 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.
전송전력 계산부(420)는 추정된 전파환경에 기초하여 전송전력을 계산한 다(S220).
기지국(400)의 전력 제어부(430)는 계산된 전송전력에 기초하여 기지국의 전력을 제어한다(S230). 전력 제어부(430)는 기지국(400)이 기준신호를 기준신호 전 송을 위하여 미리 설정된 전력으로 전송하도록 한다. 전력 제어부(430)는 기지국(400)이 기준신호를 제외한 일반 신호를 단계 S220에서 계산한 전송전력으로 전송하도록 한다.
기지국(400)의 신호 발생부(440)의 기준신호 발생부(441)에서는 주변 기지국들의 전파환경 추정에 이용되는 기준신호를 생성하고, 일반신호 발생부(442)에서는 기준신호를 제외한 일반 신호를 생성하며, 신호 증폭부(450)는 전력 제어부(430)의 제어에 대응하는 전송전력으로 일반 신호를 증폭시킨다(S240). 일반 신호는 기지국(400)과 셀 내에 있는 단말들 간의 제어신호 또는 데이터 신호이다.
이에 따라, 기지국은 주변 기지국들과의 위치 관계를 비롯한 전파환경에 기초하여 전송전력을 제어할 수 있고, 효율적으로 셀 영역을 조절할 수 있다. 이상의 전송전력 제어과정은 기지국의 위치 변경에 따라 주기적 또는 비주기적으로 반복될 수 있다. 또는, 전송전력 제어는 영구적(persistent) 또는 반영구적(semi-persistent)이거나, 이벤트-트리거링(event-triggering)될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 주변 기지국이 전송하는 기준신호와 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호 사이의 상관값을 구한다(S300).
기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 상관값을 미리 설정된 임계 값(Threshold)과 비교한다(S310). 임계값은 셀 공통(Cell Common) 또는 셀 특정(Cell Specific)일 수 있고, 기지국(400)에 일정 수준 이상의 영향을 미치는 유효 기지국의 존재 여부를 판단하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 상관값이 임계값보다 크면 유효 기지국이 존재하고, 상관값이 임계값보다 작으면 유효 기지국이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 유효 기지국이 존재한다고 판단하면 유효 기지국으로부터 수신한 기준신호의 수신전력을 수신전력 테이블에 저장한다(S320). 단계 S300으로부터 단계 S320은 주변 기지국마다 진행될 수 있다. 기지국은 유효 기지국이 존재하지 않는다고 판단하면 독립된 셀로 행동할 수 있다.
기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 테이블에 저장된 기준신호의 수신전력을 이용하여 전송전력을 결정한다(S330).
일반적으로, 전송전력과 수신전력 사이에는 수학식 1의 관계가 성립한다.
Figure 112009077531411-pat00001
여기서, Pt는 전송전력, Pr은 수신전력, PL은 경로손실(Pathloss), AGt는 전송 안테나 이득, AGr은 수신 안테나 이득이다. 경로손실은 전송 안테나와 수신 안테나의 높이, 전송 기지국과 수신 기지국 사이의 거리 및 주파수의 함수로 표현될 수 있다.
수학식 1에 따라, 전송전력 계산부(420)는 전송전력을 결정하기 위하여 기지 국 간의 경로손실(PL)을 계산한다(S331).
일반적으로, 도심지역에서 기지국과 단말 사이의 경로손실은 코스트(cost) 모델에 따라 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009077531411-pat00002
여기서, hbs는 기지국의 높이이고, hms는 단말의 높이이며, d는 기지국과 단말 사이의 거리이고, f는 중심 주파수이다. C는 상수로서 3이다. 예를 들어, hbs=32m, hms=1.5m, f=1900MHz라 하면, 수학식 2는 아래 수학식 3과 같은 거리의 함수로 나타낼 수 있다.
Figure 112009077531411-pat00003
수학식 2 및 수학식 3은 단말과 기지국 간에 적용되는 식이지만, 수학식 2 및 수학식 3을 단말 대신 주변 기지국을 사용하는 형태로 변형하여 기지국과 기지국 간에도 적용할 수 있다.
수학식 3과 같은 거리에 따른 경로손실은 도 9의 그래프로 나타낼 수 있다. 도 9에서 가로축은 거리이고, 세로축은 경로손실을 나타낸다. 대부분의 경로손실은 도 9의 그래프와 유사한 형태를 가진다. 경로손실을 나타내는 수식은 기지국이 설 치된 지역의 전파(propagation) 환경에 따라 다르게 표현될 수 있다. 따라서, 기지국의 위치에 따라, 경로손실을 나타내는 수식이 변경될 수 있다. 누적된 실험결과와 경험에 따라 수학식 3은 적절히 변경될 수 있다.
아래 수학식은 경로손실을 나타내는 또 다른 식이다.
Figure 112009077531411-pat00004
여기서, Pt ,r은 기준신호 전송전력이고, Pr ,r은 기준신호 수신전력이다. 기준신 호 전송전력은 복수의 기지국들 간에 동일하도록 미리 설정되어 있고, 송신 안테나 이득 및 수신 안테나 이득도 미리 알려져 있으므로, 수학식 4로부터 기준신호의 경로손실이 측정될 수 있다.
기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 측정된 경로손실을 이용하여 기지국 간의 거리를 추정한다(S332). 기지국 간의 거리는 도 9의 그래프에 대입하여 추정될 수 있다.
기지국(400)의 전송전력 계산부(420)는 추정된 기지국 간의 거리를 이용하여 셀 영역을 조절하고(S333), 셀 경계에서 원하는 크기의 수신전력이 되도록 전송전력을 결정한다(S334). 아래 수학식은 두 기지국 사이의 중간 지점에서 원하는 크기의 수신전력이 되도록 전송전력을 결정한다.
Figure 112009077531411-pat00005
여기서, Pt ,k는 k번째 기지국의 전송전력이고, Pce는 셀 경계에서 원하는 수신전력의 크기이며, PL(d/2)는 두 기지국 사이의 중간 지점에서의 경로손실이다. PL(d/2)는 도 9의 그래프를 이용하여 추정될 수 있다.
두 기지국 사이의 중간 지점보다 어느 한 기지국에 더 가까운 지점을 셀 경계로 하고자 할 경우, 아래 수학식이 이용될 수도 있다.
Figure 112009077531411-pat00006
여기서, Pt ,k는 k번째 기지국의 전송전력이고, Pce는 셀 경계에서 원하는 수신전력의 크기이며, PL(dx)는 기지국 간 거리의 x(0<x<1)배에 해당하는 거리에서의 경로손실이다. PL(dx)는 도 9의 그래프를 이용하여 추정될 수 있다.
임의의 기지국 주변에 복수의 유효 기지국들이 있는 경우, 셀 영역 결정을 위한 전송전력은 복수의 유효 기지국들 가운데 적어도 하나를 기준으로 계산될 수 있다. 예를 들어, 기준신호 수신전력이 최소인 유효 기지국이 기준으로 되거나, 기준신호 수신전력이 최대인 유효 기지국이 기준으로 될 수 있다. 또는, 테이블에 저장된 복수의 기준신호 수신전력의 평균값이 기준으로 될 수도 있다.
다음, 기준신호를 전송하는 방법에 대해서 도 10 및 도 11을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준신호 전송을 위한 구간을 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준신호 전송을 위한 구간이 삽입된 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
각 기지국으로부터 전송되는 기준신호를 식별하기 위하여, 일정 범위 내에 있는 기지국들 간에는 서로 동일한 자원이 할당되지 않도록 할 필요가 있다. 기준신호 전송을 위한 자원은 기지국 별로 미리 할당되어 있을 수 있다.
도 10을 참조하면, 기준신호 전송을 위한 전체 시간 자원(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9) 가운데 일부 시간 자원(P1, P4, P8)이 3개의 기지국(BS1, BS2, BS3)에 의하여 사용되고 있다. 예를 들어, 기지국(BS1)의 기준신호 전송을 위하여 시간 자원(P1)이 사용되고, 기지국(BS2)의 기준신호 전송을 위하여 시간자원(P4)가 사용되며, 기지국(BS3)의 기준신호 전송을 위하여 시간자원(P8)이 사용되고 있다. 이에 따라, 새로운 기지국은 나머지 시간 자원(P2, P3, P5, P6, P7, P9) 가운데 일부 시간 자원을 선택하여 기준신호를 전송할 수 있다.
도 10에서, 시간 자원을 기준으로 기준신호 전송을 위한 구간 할당을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 시간 자원뿐만 아니라 주파수 자원, 코드 자원을 이용하여 기준신호 전송을 위한 구간을 할당할 수 있다. 또한, 시간 자원, 주파수 자원, 코드 자원 가운데 2 이상을 결합하여 기준신호 전송을 위한 구간을 할당할 수도 있다.
도 11을 참조하면, 셀 영역 제어 프레임(Cell Coverage Control Frame, CCC 프레임)은 일반 프레임 사이에 주기적 또는 비주기적으로 삽입된다. 일반 프레임은 슈퍼프레임(Superframe), 무선프레임(Radioframe), 프레임(frame), 서브프레 임(Subframe), 슬롯(Slot) 가운데 하나의 단위일 수 있다. 일반 프레임은 기지국과 단말 간의 일반적인 제어신호와 데이터 신호가 전송되는 영역이다.
CCC 프레임은 기준신호 전송을 위한 구간 및 셀 영역 제어 메시지 전송을 위한 구간을 포함한다. 기준신호 전송을 위한 구간은 예를 들면 도 10에서 예시하는 구간일 수 있다. 각 기지국은 CCC 프레임 내 기준신호 전송을 위한 구간을 통하여 주변 기지국으로 기준신호를 전송하거나 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신한다. 기준신호 전송을 위한 구간 가운데 일부가 기지국 별로 할당되어 있다. 각 기지국은 CCC 프레임 내 셀 영역 제어 메시지 전송을 위한 구간을 통하여 셀 영역 제어에 필요한 메시지를 전송하거나 수신한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 셀룰러 시스템을 도시한 예시도이고, 도 2는 복수의 기지국들이 비균일하게 배치된 셀룰러 시스템을 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 셀 영역이 조절된 셀룰러 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 셀룰러 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 중앙 제어 방식으로 전송전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국의 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 분산 제어 방식으로 전송전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 주변 기지국으로부터 수신한 기준신호를 이용하여 전송전력을 계산하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 거리에 따른 경로손실을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준신호 전송을 위한 구간을 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준신호 전송을 위한 구간이 삽입된 프레임 구조를 나타내는 도면이다.

Claims (14)

  1. 셀룰러 시스템에서 기지국의 전송전력 제어방법에 있어서,
    상기 기지국 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신하는 단계;
    상기 기지국이 전송하는 기준신호와 상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준 신호 사이의 상관(correlation) 값을 구하고, 상기 상관값을 미리 설정된 임계(threshold)값과 비교하여 주변 기지국의 존재 여부를 판별하는 단계;
    상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호의 수신전력을 이용하여 상기 기지국과 상기 주변 기지국 사이의 전파환경을 추정하는 단계; 및
    상기 전파환경에 기초하여 전송전력을 결정하여 상기 기지국의 셀 영역을 조절하는 단계를 포함하는 전송전력 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전파환경은 상기 기지국과 상기 주변 기지국 간의 거리를 포함하는 전송전력 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호는 기지국 별로 서로 다른 무선자원에 할당되어 있는 전송전력 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선자원은 시간 자원, 주파수 자원, 코드 자원 가운데 적어도 하나인 전송전력 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호는 기지국을 구별하기 위한 식별자를 포함하는 전송전력 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국이 전송하는 기준신호와 상기 주변 기지국이 전송하는 기준신호는 동일한 크기의 전력으로 전송되는 전송전력 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전파환경을 추정하는 단계는,
    상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호의 수신전력으로부터 상기 기지국과 상기 주변 기지국 간의 경로손실을 구하는 단계; 및
    상기 경로손실로부터 상기 기지국과 상기 주변 기지국 간의 거리를 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 셀 영역을 조절하는 단계는,
    추정한 거리를 이용하여 셀 영역을 조절하는 단계; 및
    조절한 셀 영역의 경계에서 원하는 크기의 수신전력을 얻도록 전송전력을 결정하는 단계를 포함하는 전송전력 제어방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 주변 기지국으로부터 기준신호를 수신하는 기준신호 수신부;
    수신된 기준신호를 이용하여 전송전력을 계산하는 전송전력 계산부; 및
    미리 설정된 전력으로 상기 주변 기지국으로 기준신호를 전송하도록 하고, 상기 전송전력 계산부에서 계산된 전송전력에 기초하여 셀 내의 단말로 신호를 전송하도록 하는 전력 제어부를 포함하며,
    상기 전송전력 계산부는 상기 기지국이 전송하는 기준신호와 상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호 사이의 상관(correlation) 값을 구하고, 상기 상관 값을 미리 설정된 임계(threshold)값과 비교하여 주변 기지국의 존재 여부를 판별하는 기지국.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기준신호 수신부는 상기 주변 기지국으로부터 기준신호를 직접 수신하거나, 상기 기지국과 연결된 수신장치를 통하여 수신하는 기지국.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전송전력 계산부는 상기 주변 기지국으로부터 수신되는 기준신호로부터 상기 기지국과 상기 주변 기지국 간의 거리를 추정하고, 추정된 거리로부터 셀 영역을 조절하며, 상기 셀 영역의 경계에서 원하는 크기의 수신전력을 얻도록 상기 전송전력을 계산하는 기지국.
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