KR101752921B1 - 다중 셀 협력 송신 방법 및 장치 - Google Patents

다중 셀 협력 송신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 셀 협력 송신 방법 및 장치를 제공한다. 상기 방법은, 서빙 셀 내에 위치하고 인접 기지국들 중 적어도 하나에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 단말로의 기지국 협력 통신을 위해, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 서비스할 수 있는 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 상기 인접 기지국들 중에서 선택하거나, 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 대응하는 적어도 하나의 세컨더리 셀을 선택하는 과정과, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정과, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에게, 상기 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 상기 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 전달하는 과정과, 상기 채널 상태 및 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 과정과, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 과정을 포함한다.

Description

다중 셀 협력 송신 방법 및 장치{MULTI-CELL COOPERATIVE TRANSMISSION METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 셀 협력 송신(Cooperative transmission)을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰러 통신 환경에서 인접한 셀들이 동일한 주파수를 사용하는 경우, 셀 경계 영역에서 심각한 간섭이 발생하게 된다. 셀간 간섭을 줄이고 셀 경계의 용량을 향상하는 기술은 여러 가지가 있는데, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long-Term Evolution) 표준 규격과 IEEE 802.16e/16m 표준 규격에서는, 각 셀에 존재하는 단말(Mobile Station: MS)들의 트래픽 및 간섭을 고려하여 장기간(long-term)으로 주파수 자원 별 송신 전력을 조절하여 셀간 간섭을 줄이는 셀간 간섭 일원화(inter-cell interference coordination: ICIC) 기술을 지원한다. ICIC는 인접 셀에서 특정 주파수 자원을 통해 신호를 송신하지 않거나 그 주파수 자원에 대한 신호의 송신 전력을 줄임으로써 셀 경계에 있는 단말들에 대한 간섭을 줄일 수 있지만, 자원할당 및 송신 전력 만으로 셀간 간섭을 줄이므로 용량 향상에 한계가 있다.
보다 발전된 기술로, 셀 경계에 있는 단말(이하 경계 단말이라 칭함)의 순간적인 채널 및 트래픽 상황을 고려하여 인접 셀들이 협력하는 일원화된 다중-기지국(Coordinated Multi-Point: CoMP) 송수신(Transmission/Reception) 혹은 다중 셀(Multi-cell) 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 기술이 있다.
CoMP 기술 중에서도 일원화된 스케쥴링/일원화된 빔포밍(Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming: CS/CB) CoMP 방식은, 여러 기지국(Base Station: BS)들이 안테나 빔포밍을 통해 단말들과 통신할 때 각 단말 별로 서빙 기지국의 신호는 최대가 되고 인접한 기지국들로부터의 간섭 신호는 최소화가 되도록 각 기지국들의 안테나 빔포밍을 선택하여, 경계 단말의 용량을 높인다. 여기서 CS/CB CoMP 협력 기지국들은 자신의 단말에 대해서만 데이터를 전송하고 인접 협력 셀의 단말에게는 데이터를 전송하지 않는다. 또 다른 종류의 CoMP 기술인 협력 처리(Joint Processing: JP) CoMP 방식은, 인접한 여러 기지국들이 셀 경계에 있는 한 단말에게 실질적으로 동시에 동일한 정보를 전송하여, 경계 단말의 용량을 높인다. 추가적으로 전체 셀 용량을 높이기 위해 여러 기지국들이 여러 단말들에게 동시에 사용자 신호를 전송할 수도 있다. 그러므로 JP CoMP 협력 기지국들은 자신의 단말뿐만 아니라 인접 협력 셀 단말에 대한 데이터도 전송한다.
이와 같은 CoMP 기술은 ICIC 기술에 비해 셀 경계 및 셀 평균 용량을 더 높일 수 있는 장점이 있으나, 기지국 협력을 위해 백홀(Backhaul)로 전달받아야 하는 정보의 양이 많고 자원 할당을 위한 스케쥴링 및 CoMP 신호처리 계산이 복잡하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 복수의 안테나를 갖는 인접한 여러 셀/기지국들이 협력하여 셀 경계에 있는 단말의 용량을 향상하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 복잡도가 낮고 구현이 간단한 CoMP 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 셀/기지국간 협력을 위해 단말에 대한 자원할당, 송신 안테나 값의 계산을 간단히 하고 실제 셀룰러 환경에서 구현이 용이한 기지국 협력 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 기지국 협력을 위한 CoMP 단말의 무선 자원은 CoMP 단말의 서빙 기지국에 의해 할당하고, 인접한 기지국들은 서빙 기지국의 무선 자원 할당에 따르는 기지국 협력 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 여러 개의 셀들을 포함하는 슈퍼 셀의 경계에 있는 단말의 신호 송신을 위하여 슈퍼 셀 단위의 기지국들이 협력하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은; 서빙 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신 방법에 있어서, 서빙 셀 내에 위치하고 인접 기지국들 중 적어도 하나에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 단말로의 기지국 협력 통신을 위해, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 서비스할 수 있는 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 상기 인접 기지국들 중에서 선택하거나, 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 대응하는 적어도 하나의 세컨더리 셀을 선택하는 과정과, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정과, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에게, 상기 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 상기 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 전달하는 과정과, 상기 채널 상태 및 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 과정과, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 과정을 포함한다.
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본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은; 서빙 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신 방법에 있어서, 인접 기지국에 의해 관리되는 인접 셀 내에 위치하고 서빙 셀에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태에 대한 채널 정보와 상기 인접 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 제1 단말에게 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하는 과정과, 상기 채널 상태와 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 과정과, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 인접 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 과정을 포함한다.
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본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는; 다중 셀 협력 송신을 위해 서빙 셀을 관리하는 기지국 장치에 있어서, 서빙 셀 내에 위치하고 인접 기지국들 중 적어도 하나에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말을 식별하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말로의 기지국 협력 통신을 위해, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 서비스할 수 있는 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 상기 인접 기지국들 중에서 선택하거나, 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 대응하는 적어도 하나의 세컨더리 셀을 선택하고, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 무선 자원을 할당하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태 및 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 프로세서와, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에게, 상기 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 상기 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 전달하고, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 송신기를 포함한다.
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본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는; 다중 셀 협력 송신을 위해 서빙 셀을 관리하는 기지국 장치에 있어서, 인접 기지국에 의해 관리되는 인접 셀 내에 위치하고 상기 서빙 셀에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태에 대한 채널 정보와 상기 인접 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 제1 단말에게 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 수신기와, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하고, 상기 채널 상태와 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 프로세서와, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 인접 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 송신기를 포함한다.
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본 발명은 CoMP 구현이 간단하고 백홀 오버헤드(Backhaul overhead)와 백홀 지연(Backhaul delay)가 작아 CoMP 성능을 향상시킨다. 또한 CoMP 자원할당 과정을 간단하고 쉽게 구현할 수 있으며, CoMP 처리부간 핸드오버를 제거하여 핸드오버 오버헤드를 감소시킨다.
도 1은 기지국 협력으로 단말들에게 신호를 송신하는 네트워크 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 2는 실제 셀룰러 환경에서 CoMP 기술의 복잡도 문제를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 기지국 협력으로 단말에게 신호를 전송하는 네트워크 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입들의 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입별 주파수 대역 구분의 일 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입별 주파수 대역 구분의 다른 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입들의 다른 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 협력 절차를 나타낸 신호 흐름도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기지국 협력 전송을 위한 기지국 장치의 구성 예를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 셀 구조의 기지국 협력을 위한 네트워크 구조의 일 예를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 셀 구조의 기지국 협력을 위한 네트워크 구조의 다른 예를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 명세서에서는 무선 셀룰러 통신 시스템에서의 다중 셀 협력 송신 동작을 설명함에 있어서 IEEE 802.16e/m을 기반으로 하는 통신 표준을 참조할 것이다. 그러나 본 발명에 따른 동작이 특정 통신 프로토콜 혹은 시스템 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진 당업자에게 있어서 자명한 사항임은 물론이다.
CoMP 기술은 통상 기지국이 단말들에게 송신하는 신호 중에서 특정 단말을 위한 사용자 데이터의 송신시에 상기 특정 단말의 채널 상황에 맞추어 적용될 수 있다. 각 셀 고유의 정보를 포함하는 공통 제어 신호는, 여러 셀들에서 협력하여 전송되는 것보다 각 셀 별로 따로 전송되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 프라이머리 셀/기지국은 단말의 서빙 셀/기지국으로써, 단말에게 사용자 데이터와 공통 제어 신호를 모두 전송하는 셀/기지국을 의미한다. 세컨더리 셀/기지국은 CoMP 협력을 위하여 상기 단말의 사용자 데이터를 송신하거나 상기 단말에 대한 간섭을 최소화하는 인접 셀/기지국 혹은 간섭(Inferring) 셀/기지국을 의미한다.
도 1은 기지국 협력으로 단말들에게 신호를 송신하는 네트워크 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 3개의 기지국들(121,122,123)은 서로 간에 일부 중첩될 수 있는 고유의 셀#1,#2,#3(111,112,113)을 가지며, 자신의 셀 내에 위치하거나 인접 셀에 위치하는 단말들(131~136)에게 신호를 송신한다. 단말들(131~136)은 자신의 서빙 기지국으로부터 실선으로 표시된 신호를 수신하는 동시에, 인접 협력 기지국으로부터 점선으로 표시된 신호를 수신한다. 일 예로 단말#1(131)과 단말#2(132)는 기지국#1(121)에 속하는 셀#1(111)의 경계에 위치하고 있으며, 기지국#1(121)로부터 사용자 데이터 신호와 공통 제어 신호를 수신하며, 동시에 인접한 셀#2(112)의 기지국#2(122) 및 셀#3(113)의 기지국#3(123)으로부터 CoMP 기술에 기반한 사용자 데이터 신호들을 수신한다. 기지국#1(121)은 단말#1(131) 및 단말#2(132)의 서빙 기지국 혹은 프라이머리 기지국이 되며, 기지국#2(122) 및 기지국#3(123)은 단말#1(131) 및 단말#2(132)의 인접 기지국 혹은 세컨더리 기지국이 된다. 마찬가지로 단말들(133~136)은 기지국 협력을 통해 3개의 기지국들(121~123)로부터 신호를 수신할 수 있다.
이와 같이 기지국 협력을 통해 복수의 기지국들로부터 신호를 수신하는 단말을 CoMP 단말이라 칭하며, CoMP 단말에게 실질적으로 동시에 신호를 전송하는 기지국들을 협력 기지국(Cooperative BS)들이라 칭한다. 기지국 협력을 위해서 협력 기지국들은 마치 하나의 기지국처럼 동작하면서, 모든 협력 기지국들과 단말간 채널 정보에 기반하여 자원을 할당하고 송신 안테나 가중치(Transmit Antenna Weights)를 계산할 수 있다. 기지국들은 지역적으로 떨어져 있으므로, 채널 정보와 같이 협력에 필요한 각종 정보는 백홀(Backhaul)을 통해 기지국들 간에 교환되어야 하며, 각 협력 기지국은 CoMP 단말의 선정, 자원 할당 및 송신 안테나 가중치에 대한 계산을 한꺼번에 수행하고, 그 결과를 다시 다른 협력 기지국에게 전달해야 한다.
이러한 동작을 각 협력 기지국이 동시에 수행하여 서로 공유하는 것은 매우 어려우므로 복수의 협력 기지국들을 위한 일원화된 처리 기능을 수행하기 위해 CoMP 관리부(Management Entity)(110)가 제공된다. CoMP 관리부(110)은 기지국 협력을 위한 처리 기능, 즉 단말 선정 및 자원할당을 위한 스케쥴링(Scheduling)과, 송신 안테나 가중치의 계산 등을 수행하는 개체로서, CoMP 기지국 클러스터(cluster)는 CoMP 관리부(110)와 연결되어 협력하는 기지국들의 그룹을 의미한다. 도시된 예의 경우 CoMP 기지국 클러스터는 기지국#1,#2,#3(121~123)을 포함한다. CoMP 관리부(110)은 시스템 구현에 따라 별개의 개체로 구성되거나 혹은 어느 하나의 기지국 내에 위치할 수 있다.
도 2는 실제 셀룰러 환경에서 CoMP 기술의 복잡도 문제를 설명하기 위한 도면이다. 도시한 바와 같이 실제 셀룰러 환경에서는 매우 많은 셀들이 서로 간에 인접해 있으며, 협력하는 셀들의 조합들도 매우 많고 다양하다. 이는 기지국 협력이 더 복잡해짐을 의미한다.
도 2를 참조하면, 셀 A0(230)의 주위에는 6개 셀(B0, C0, B1, C1, C2, B6)이 인접해 있다. 셀 A0(230)이 인접한 셀들과 협력할 경우 단말의 위치에 따라 여러 CoMP 협력 셀 조합이 구성될 수 있다. 여기에서는 셀 A0(230)이 인접 셀들과 협력하는 5가지의 조합들 S1~S5(220,222,224,226,228)을 도시하였다. 조합 S1(220)은 A0(230),B0,C2가 협력하여 서비스하는 단말들을 포함하며, 조합 S2(222)는 A0(230),B1,C2가 협력하여 서비스하는 단말들을 포함하고, 조합 S3(224)은 A0(230),B1,C1이 협력하여 서비스하는 단말들을 포함하고, 조합 S4(226)는 A0(230),B6,C1이 협력하여 서비스하는 단말들을 포함하고, 조합 S5(228)는 A0(230),B6,C0가 협력하여 서비스하는 단말들을 포함한다.
상기 조합 S1~S5(220~228)은 복수의 기지국들(즉 기지국 클러스터)과 연결되어 동작하는 CoMP 관리부들(210,212,214,216,218)에 의해 각각 관리된다. 각 CoMP 관리부(210~218)는 해당하는 기지국 클러스터로부터 각종 정보를 받아서 스케쥴링 및 송신 안테나 가중치의 계산 등을 수행하고, 그 결과를 다시 기지국 클러스터의 협력 기지국들에게 전달한다. 일 예로 S1 CoMP 관리부(210)은 조합 S1(220)의 단말들을 기지국 협력을 통해 서비스하는 A0(230),B0,C2의 협력 기지국들과 연결되어 동작하며, 상기 협력 기지국들로부터 상기 조합 S1(220)의 단말들에 대한 채널 정보를 수신하여 스케쥴링 및 송신 안테나 가중치를 계산하고, 그 결과를 상기 협력 기지국들로 제공한다. 그러면 상기 협력 기지국들은 상기 제공된 결과의 자원 할당 정보 및 송신 안테나 가중치에 근거하여 상기 조합 S1(220)의 단말들에게 실질적으로 동시에 신호를 송신한다.
CoMP 관리부(210~218)가 동작하기 위해서는 많은 정보를 기지국들과 교환해야 하므로 백홀 오버헤드가 증가할 수 있다. 또한 CoMP 관리부(210~218)에서 계산한 결과를 다시 기지국들에게 전달해야 하므로 백홀 지연이 증가하는데, 이러한 백홀 지연은 단말들이 이동하는 환경에서 CoMP 성능을 저하되는 원인이 될 수 있다.
하나의 셀 내에서도 단말의 위치에 따라 상기 단말을 위한 최적 CoMP 기지국 클러스터가 다르게 구성될 수 있으며, 각 셀은 복수의 CoMP 기지국 클러스터에 관여될 수 있다. 그러므로 한 셀과 관련되어 CoMP 관리부에서 수행한 스케쥴링 결과는 상기 셀과 관련된 다른 CoMP 관리부의 스케쥴링에 영향을 준다. 이는 CoMP 관리부들끼리 서로 스케쥴링 정보를 교환해야 함을 의미한다.
더욱이 단말이 이동하는 경우 단말의 위치에 따라 CoMP 기지국 클러스터가 변경되므로 CoMP 관리부 간의 핸드오버 동작이 요구될 수 있다. 각 CoMP 관리부별로 담당하는 단말에 대한 지리적 영역은 셀 영역들과 완전히 상이하므로 CoMP 관리부간 핸드오버는 종래의 셀간 핸드오버와는 별도로 추가로 발생하여 전체 시스템의 복잡도를 증가시키게 된다.
후술되는 실시예에서는 구현의 복잡도를 감소시키면서 복수의 기지국들이 협력하여 단말에게 신호를 전송할 수 있는 개선된 CoMP 기술을 제공한다. CoMP 단말에 대한 무선 자원은 상기 CoMP 단말의 서빙 기지국에 의해 할당되며, 인접한 협력 기지국, 즉 세컨더리 기지국은 서빙 기지국의 자원 할당 결과에 따라 서빙 기지국과 협력하여 CoMP 단말에게 신호를 송신한다. 즉, 서빙 기지국은 자신의 셀 경계에 위치하는 CoMP 단말에 대한 자원을 할당하고 그 결과를 세컨더리 기지국들에 전달한다. 이때 서빙 기지국의 자원 할당은 세컨더리 기지국의 자원 할당에 의해 영향을 받지 않으므로 간단하게 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 기지국 협력으로 단말에게 신호를 전송하는 네트워크 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 3개의 기지국들(321,322,323)은 서로 간에 일부 중첩될 수 있는 고유의 셀#1,#2,#3(311,312,313)을 가지며, 자신의 셀 내에 위치하거나 인접 셀에 위치하는 단말들(331~334)에게 신호를 송신한다. 셀#1(311) 내에 위치하는 단말들#1,#2(331,332)는 셀#1(311) 내에서의 위치에 따라 경계 단말(Cell Edge MS)(331)과 내부 단말(Cell Inner MS)(332)로 분류된다. 셀#1(311)의 기지국#1(321)은 경계 단말(331)과 내부 단말(332)에게 동일한 시간/주파수 자원을 사용하여 신호를 전송하며, 상기 단말들(331,332)의 서빙 기지국, 즉 프라이머리 기지국이 된다. 기지국#1(321)은 경계 단말(331)에 대한 무선 자원을 할당하고, 그 결과를 기지국#2,#3(322,323)에게 전달한다.
인접한 셀#2(312)와 셀#3(313) 내에도 각각 단말#3,#4(333,334)가 존재하며, 단말#3,#4(333,334)는 각각 기지국#2(322)와 기지국#3(323)의 내부 단말이 된다. 셀#2(312)의 기지국#2(322)는 단말#1(331)과 자신의 내부 단말(333)에게 동일한 시간/주파수 자원을 사용하여 신호를 전송하며, 마찬가지로 셀#3(313)의 기지국#3(323)은 단말#1(331)과 자신의 내부 단말(334)에게 동일한 시간/주파수 자원을 사용하여 신호를 전송한다. 이때 기지국#2,#3(322,323)은 기지국#1(321)의 자원 할당 결과에 따라 단말#1(331)에게 신호를 송신한다. 이로써 기지국들(321~323)과 CoMP 관리부 간의 정보 교환을 포함하는 일원화된 스케쥴링을 수행할 필요없이 간단하게 기지국 협력 송신이 가능하게 된다.
셀#1(311) 내의 경계 단말(331)은 CoMP 단말이 되며, 기지국들(321~323)은 상기 CoMP 단말(331)의 신호를 송신하기 위해서는 서로 협력하지만 각 내부 단말들(332,333,334)에 대해서는 서로 협력하지 않는다. 기지국들(321~323)의 송신 안테나 개수가 충분히 많을 경우, 셀#1(311)의 경계에는 복수개의 CoMP 단말들이 존재할 수 있고, 내부 단말도 복수개가 있을 수 있다. 또한 기지국#1(321)은 경계 단말(331)의 채널 정보를 협력 기지국들(322,323)에게 전달하여 공유하지만, 내부 단말들(332,333,334)의 채널 정보는 기지국들(321~323) 간에 서로 공유되지 않는다.
경계 단말(331)과 내부 단말(332 또는 333 또는 334)에게 신호를 전송하기 위한 송신 안테나 가중치는, 예를 들어 단일 셀 다중 사용자(Single-Cell Multi-user) MIMO 기법에 의해 계산될 수 있다. 상기 단일 셀 다중 사용자 MIMO 기법은, 경계 단말(331)에 대해 채널이 서로 직교이거나 직교에 가까워서 상기 경계 단말(331)에 미치는 간섭이 무시할 만큼 작은 내부 단말을 선정하고, 상기 선정된 내부 단말과 상기 경계 단말(331)의 채널에 대해 ZF(Zero-Forcing) 또는 MMSE(Minimum Mean Squared Error) 방식의 송신 안테나 가중치를 계산한다. 송신 안테나 가중치는, CoMP 클러스터 내 모든 협력 기지국을 고려하여 한꺼번에 계산하는 대신, 각 기지국 별로 따로 계산되므로, 계산의 복잡도를 줄일 수 있다. 또한 CoMP 송신 안테나 가중치를 하나의 개체(일 예로서 CoMP 관리부)에서 계산해서 다른 기지국으로 전달하지 않으므로 백홀 지연과 오버헤드를 줄일 수 있다.
또한 JP CoMP 혹은 CS/CB CoMP가 구현될 수 있다. JP CoMP를 구현할 경우, 기지국#1,#2,#3(321,322,323)은 각각 내부 단말(332,333,334)과 CoMP 단말(331)에게 동시에 데이터 신호를 전송한다. CS/CB CoMP를 구현할 경우, 기지국#1(321)은 내부 단말(332)와 CoMP 단말(331)에게 동시에 데이터를 전송하고, 기지국#2,#3(322,323)은 각각 자신의 내부 단말(333,334)에게만 데이터를 전송하고 CoMP 단말(331)의 데이터는 전송하지 않음으로써, 간섭을 감소시킨다.
CoMP 단말의 무선자원을 사용하여 협력 기지국이 자신의 (셀 내부) 단말에게 데이터를 전송할 때 CoMP 단말에 미치는 간섭을 충분히 작게 할 수 없는 경우, 협력 기지국은 CoMP 단말에게 할당된 무선 자원을 비워(blank) 두고 데이터를 전송하지 않을 수 있다. 이와 같은 경우는 예를 들어 협력 기지국의 송신 안테나 개수가 부족하여 CoMP 단말로의 간섭이 크거나, 또는 단말들이 모두 셀 경계에 있거나 또는 경계에 가까운 지역에 위치하거나, 채널 특성상 CoMP 단말에 미치는 간섭이 많은 단말만 존재하거나, 또는 채널 값의 정확도가 낮아서 정확한 송신 안테나 가중치의 계산이 어려운 경우가 있다.
도 3에서는 CoMP 단말이 셀#1(311)에 존재하는 경우를 도시하여 설명하였으나, 상기 CoMP 단말은 동일한 CoMP 클러스터의 다른 셀들, 즉 셀#2,#3(312,313)에 존재할 수 있다. 셀#2(312) 내에 존재하는 경우 셀#2(312)가 상기 CoMP 단말을 위한 CoMP 기지국 클러스터의 프라이머리/서빙 셀이 되고, CoMP 단말이 셀#3(313) 내에 존재하는 경우 셀#3(313)이 상기 CoMP 단말을 위한 CoMP 기지국 클러스터의 프라이머리/서빙 셀이 된다. 즉, 하나의 CoMP 클러스터 내에서는 하나의 셀에만 CoMP 단말이 존재한다.
인접한 기지국들은 자신의 CoMP 단말들에 대해 서로 다른 주파수 및 시간 자원을 사용한다. 일 예로서 셀룰러 환경에서 자원 할당을 용이하게 하기 위해 기지국/셀을 복수개의 타입으로 구분하고 셀/기지국 타입 별로 서로 다른 서브밴드 혹은 시간구간을 할당할 수 있다. 즉 전체 주파수 대역은 셀 타입의 개수만큼의 서브밴드들(혹은 시간구간들 혹은 시간-주파수 자원 영역들)로 분할되며, 각 서브밴드는 해당하는 셀 타입의 프라이머리 서브밴드로 지정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입들의 예를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 각 셀은 A 타입, B 타입 혹은 C 타입으로 지정되며, 각 타입의 셀은 서로 다른 서브밴드 혹은 시간구간을 사용하여 CoMP 단말을 서비스한다. 바람직한 실시예로서, 셀 타입 지정은 어느 한 셀과 인접하는 6개 셀들이 동일한 셀 타입을 가지지 않도록 이루어진다. 모든 셀들은 자신의 인접 셀들과 서로 중복되지 않는 프라이머리 서브밴드를 가진다. 그러나 상기 인접 셀들의 프라이머리 서브밴드는 중복될 수 있다. 예를 들어, A0의 인접 셀인 B0, B1, B6은 모두 서브밴드2를 프라이머리 서브밴드로 사용한다. 그러므로 셀 A0의 기지국은 서브밴드2에서 내부 단말을 선정할 때 셀 B0, B1, B6의 경계 단말들에 대한 자원할당과 간섭 영향을 모두 고려해야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입별 주파수 대역 구분의 일 예를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 전체 시스템 대역(500)은 3개의 서브밴드(510,512,514)로 구분되며, 각 서브밴드(510~514)는 각 셀 타입에 대해 해당 셀의 CoMP 단말을 서비스하기 위해 사용되는 프라이머리 서브밴드로 지정된다. 즉, 타입 A 셀들에 대해서는 서브밴드1(510)이 프라이머리 서브밴드로 지정되고, 나머지 서브밴드 2,3(512,514)은 세컨더리 서브밴드로 지정된다. 타입 B 셀들에 대해서는 서브밴드2(512)가 프라이머리 서브밴드로 지정되고, 서브밴드 1,3(510,514)은 세컨더리 서브밴드로 지정된다. 타입 C 셀들에 대해서는 서브밴드3(514)이 프라이머리 서브밴드로 지정되고, 서브밴드 1,2(510,512)는 세컨더리 서브밴드로 지정된다.
각 셀의 기지국은 자신의 프라이머리 서브밴드에서 자신의 CoMP 단말에 대한 자원을 지정하고, 자신의 세컨더리 서브밴드에서는 인접 셀에서 결정한 자원할당 결과에 따라 인접 셀과 협력한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입별 주파수 대역 구분의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 전체 시스템 대역(600)은 CoMP 대역(620)과 비-CoMP 대역(622)으로 구분되며, CoMP 대역(620)은 3개의 서브밴드(610,612,614)를 포함하고, 비-CoMP 대역(622)은 1개의 서브밴드(616)를 포함한다. CoMP 대역(620)의 각 서브밴드(610,612,614)는 도 5에서와 유사하게 각 셀 타입에 대한 프라이머리 서브밴드로 지정된다. 비-CoMP 대역(622)은 모든 셀에서 CoMP 기술을 적용하지 않는 단일 셀 신호 전송 방식으로 단말에게 신호를 전송하는데 사용된다. 여기에서는 비-CoMP 대역(622)이 1개의 서브밴드(616)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 시스템 구현에 따라 1개 혹은 그 이상의 서브밴드가 비-CoMP 대역(622)으로 지정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 타입들의 다른 예를 도시한 것으로서, 도시한 바와 같이 각 셀은 7개의 타입으로 구분된다. 이 경우 전체 시스템 대역은 CoMP를 지원하기 위한 7개의 서브밴드를 적어도 포함하며, 각 서브밴드는 각 셀 타입에 대한 프라이머리 서브밴드로 지정된다. 추가적으로 전체 시스템 대역에는 7개의 셀 타입에 대한 7개의 서브밴드 이외에, 비-CoMP 대역을 더 포함할 수 있다. 도시된 예에서 각 셀과 인접하는 6개의 셀들은 모두 서로 다른 셀 타입을 갖도록 지정되므로, 각 셀과 인접한 셀들의 프라이머리 서브밴드가 서로 겹치지 않는다. 그러므로 이 경우 각 셀의 기지국은 해당 서브밴드에서 내부 단말을 선정할 때 해당 셀의 CoMP 단말만을 고려할 수 있다.
도 5와 도 6은 CoMP 단말을 지원하기 위한 주파수 영역의 자원 할당에 대해 설명하였으나, 동일한 방법의 자원 할당이 시간 영역 혹은 2차원 시간-주파수 영역에 대해서도 적용될 수 있음은 물론이다. 즉, 전체 시간 영역(프레임 또는 슈퍼 프레임)을 복수의 서브프레임 또는 시간 슬롯으로 나누고, 프라이머리 서브프레임/시간 슬롯을 셀 타입 별로 서로 다르게 할당할 수 있다.
자원 할당이 시간-주파수 영역에 대해 이루어지는 경우, 도 4를 참조하여 자원 할당의 일 예를 설명하면 하기와 같다. 즉, 전체 셀들은 A, B, C와 0, 1, 2로 구분되며, 셀 타입 A, B, C는 서로 다른 주파수 자원의 프라이머리 서브밴드를 가지도록 지정되고, 셀 타입 0, 1, 2는 서로 다른 시간 자원의 프라이머리 서브프레임을 가지도록 지정된다. 이 경우 각 셀과 인접한 셀들의 프라이머리 서브밴드/서브프레임 자원 조합은 서로 중복되지 않는다. 그러므로 각 셀의 기지국은 각 서브밴드/서브프레임에서 내부 단말을 선정할 때 해당 셀의 CoMP 단말에 대한 자원할당 및 간섭만을 고려할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 협력 절차를 나타낸 신호 흐름도이다. 기지국#0은 도시된 단말의 서빙 기지국이자 프라이머리 기지국이 되며, 기지국#1은 단말의 인접 기지국이자 세컨더리 기지국이 된다. 단말은 기지국#0의 경계 단말이자 CoMP 단말이 된다. 여기에서는 하나의 단말과 하나의 서빙 기지국 및 하나의 인접 기지국만을 도시하였으나, 시스템 내에 존재하는 각 기지국이 자신의 셀 내에 위치하는 모든 단말들 각각 및 인접한 다수의 기지국들에 대하여 도시된 기지국 협력 절차를 수행할 수 있음은 물론이다.
도 8을 참조하면, 과정 802에서 단말은 자신의 서빙 셀 및 인접한 간섭 셀들에 대한 채널 정보를 포함한 각종 정보를 자신의 서빙 기지국에게 보고한다. 상기 채널 정보 및 각종 정보는 기준 신호 수신 전력(Reference Signal Received Power: RSRP), 수신 신호 세기 지시자(Received Signal Strength Indicator: RSSI), 채널 품질 정보(Channel Quality Information: CQI), 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator: PMI), 랭크 지시자(Rank Indicator: RI), 채널 전송 기능(Channel Transfer Function), 단말의 위치 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
과정 804에서 서빙 기지국은 상기 보고된 정보를 기반으로 상기 단말이 경계 단말인지 내부 단말인지를 판정한다. 예를 들어 상기 단말이 보고한 위치 정보를 사용할 경우, 서빙 기지국으로부터 단말까지의 거리가 셀 반경에 비해 미리 정해지는 임계값 미만인 경우 내부 단말로 판정하고, 상기 임계값 이상인 경우 경계 단말로 판정한다. 다른 예로서, 상기 단말이 보고한 채널 정보를 사용할 경우, 서빙 기지국은 서빙 셀의 신호 크기 대 인접 셀들의 간섭 및 잡음 크기의 비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR)를 계산하고, 상기 SINR이 미리 정해지는 임계값 이상인 경우 내부 단말로 판정하고, 상기 임계값 미만인 경우 경계 단말로 판정한다. 상기 단말이 내부 단말로 판정된 경우, 서빙 기지국은 전형적인 스케쥴링 기법에 의해 상기 단말을 세컨더리 서브밴드/서브프레임에서 서비스한다. 하기에서는 상기 단말이 경계 단말, 즉 CoMP 단말로 판정된 경우 상기 경계 단말로의 신호 전송을 위해 여러 기지국이 협력하는 동작을 설명한다.
과정 806에서 서빙 기지국은 상기 경계 단말로의 신호 전송을 위해 협력할 인접한 세컨더리 셀/기지국을 결정한다. 일 예로서 미리 정해지는 임계값보다 큰 수신 신호 세기(RSRP 또는 RSSI)를 가지는 인접 셀은 상기 단말에 대한 세컨더리 셀로 결정된다. 다른 실시예로서 상기 결정은 서빙 셀의 수신 신호 세기에 대한 각 인접 셀의 수신 신호 세기의 비율을 임계값과 비교함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 실시예로서 단말의 위치 정보에 근거하여, 단말과 일정 거리 이내에 위치한 인접 기지국들의 셀들이 세컨더리 셀들로 결정될 수 있다.
과정 808에서 서빙 기지국 #0은 자신의 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 상기 경계 단말들을 위한 무선 자원을 할당하고, 적절한 변조 및 부호화 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS)을 결정한다. 과정 810에서 서빙 기지국은 상기 프라이머리 서브밴드/서브프레임을 통해, 상기 경계 단말에 대한 무선 자원 할당 정보와 채널 정보를 상기 경계 단말에 대해 결정된 적어도 하나의 세컨더리 기지국 #1에게 전달한다. 상기 기지국간에 전달되는 채널 정보는 상기 경계 단말이 보고한 서빙 셀 및 인접 셀들에 대한 채널 정보를 포함한다.
각 기지국은 자신의 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서는 CoMP 단말에 대해 프라이머리 기지국으로서 동작하지만, 자신의 세컨더리 서브밴드/서브프레임에서는 CoMP 단말에 대해 세컨더리 기지국으로서 동작한다. 따라서 과정 812 및 814에서 상기 서빙 및 세컨더리 기지국의 각각은, 자신의 세컨더리 서브밴드/서브프레임에서 인접 셀들의 CoMP 단말들에 미치는 간섭 영향을 고려하여 상기 인접 셀들의 CoMP 단말들에 할당된 것과 동일한 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 자신의 적어도 하나의 내부 단말을 선정하고, 상기 내부 단말을 위한 MCS 및 무선 자원을 할당한다. 또한, 상기 서빙 및 세컨더리 기지국의 각각은 자신의 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 동시에 전송할 수 있는 단말 수를 고려하여 자신의 CoMP 단말들에 할당된 것과 동일한 무선 자원을 통해 신호를 전송할 적어도 하나의 내부 단말을 선정하고 상기 내부 단말을 위한 MCS 및 무선 자원을 할당할 수 있다.
과정 816에서 서빙 기지국 #0은 상기 경계 단말의 채널 정보를 참조하여 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 상기 경계 단말에게 신호를 전송하기 위한 송신 안테나 가중치를 계산한다. 마찬가지로 과정 818에서 세컨더리 기지국 #1은 상기 경계 단말의 채널 정보를 참조하여, 상기 서빙 기지국의 프라이머리 서브밴드/서브프레임과 동일한 자신의 세컨더리 서브밴드/서브프레임에서 상기 서빙 기지국의 경계 단말에게 신호를 전송하기 위한 송신 안테나 가중치를 계산한다. 도시하지 않을 것이지만, 과정 816 및 818에서 상기 서빙 및 세컨더리 기지국의 각각은 자신의 내부 단말들을 위한 송신 안테나 가중치를 계산할 수 있다. 이후 과정 820에서 서빙 기지국 및 세컨더리 기지국은 동일한 서브밴드/서브프레임의 자원에서 상기 각자 계산된 송신 안테나 가중치를 이용하여 상기 서빙 기지국의 경계 단말에게 신호를 전송한다. 이로써 경계 단말은 복수의 기지국들로부터 기지국 협력에 의한 신호를 수신하게 된다. 또한 상기 서빙 및 세컨더리 기지국의 각각은 자신의 내부 단말들에게 해당 할당된 자원과 송신 안테나 가중치를 사용하여 신호를 전송한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 각 기지국은 경계 단말들을 위한 신호를 자신의 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 전송하고, 내부 단말들을 위한 신호를 전체 주파수 대역 혹은 전체 시간 영역에서 전송한다. 도 4와 도 5의 예를 들어 설명하면, 도 4에서 타입 A 셀은 서브밴드1을 프라이머리 서브밴드로 지정하여 상기 서브밴드1을 통해 자신의 경계 단말과 내부 단말에게 신호를 전송하고, 세컨더리 서브밴드인 서브밴드2,3을 통해 자신의 내부 단말들에게 신호를 전송한다. 타입 B 셀은 서브밴드2를 프라이머리 서브밴드로 지정하여 상기 서브밴드1을 통해 자신의 경계 단말과 내부 단말에게 신호를 전송하고, 세컨더리 서브밴드인 서브밴드1,3을 통해 자신의 내부 단말들에게 신호를 전송한다. 마지막으로 타입 C 셀은 서브밴드3을 프라이머리 서브밴드로 지정하여 상기 서브밴드3을 통해 자신의 경계 단말과 내부 단말에게 신호를 전송하고, 세컨더리 서브밴드인 서브밴드1,2를 통해 자신의 내부 단말들에게 신호를 전송한다.
상기와 같은 기지국 협력 동작은 각 기지국의 내부에 구비된 CoMP 관리부에 의해 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기지국 협력 전송을 위한 기지국 장치의 구성 예를 나타낸 것이다. 여기에서는 CoMP 관리부(930)를 구성하는 다수의 구성요소들을 도시하였으나, 도시된 구성요소들 중 하나 혹은 그 이상이 메모리에 저장된 소프트웨어 프로그램과 상기 프로그램을 실행하는 프로세서로 구현될 수 있음은 자명한 것이다.
도 9를 참조하면, 기지국 디지털부(Digital Unit: DU)(910)는 CoMP 송신부(Transmitter Unit)(911), 수신부(Receiver Unit)(912), CoMP 관리부(Management Unit)(930)으로 이루어져 있으며, CoMP 송신부(911)와 수신부(912)는 N개의 송신 안테나들을 구비하는 RF(Radio Frequency)부(921~921N)과 연결되어 무선으로 단말과 통신한다.
수신부(912)는 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 단말이 송신한 신호를 수신하여 사용자 데이터와 제어 정보를 백홀을 통해 무선 네트워크로 전달한다. 또한 상기 수신된 신호로부터 추출된 자신의 셀과 인접 간섭 셀에 대한 단말의 채널 정보를 CoMP 관리부(930)의 경계/내부 단말 판정부(931)로 전달한다. 이때 필요에 따라서 단말의 위치 정보가 함께 전달될 수 있다. 경계/내부 단말 판정부(931)은 상기 채널 정보 및 위치 정보를 바탕으로 각 단말이 경계 단말인지 내부 단말인지를 결정한다. 세컨더리 셀 결정부(932)는 경계 단말의 인접 간섭 셀에 대한 채널 정보를 바탕으로 상기 경계 단말로의 신호 송신을 위해 협력할 인접 셀들인 세컨더리 셀들을 결정하고, 상기 경계 단말이 보고한 자신의 셀에 대한 채널 정보와 세컨더리 셀에 대한 채널 정보를 경계 단말 자원 할당부(933)에 전달한다.
경계 단말 자원 할당부(933)은 경계 단말로 전송할 데이터의 양을 나타내는 버퍼 상태 정보를 바탕으로 상기 경계 단말에게 송신할 데이터가 있을 경우 프라이머리 서브밴드/서브프레임의 자원을 상기 경계 단말로의 데이터 송신을 위해 할당하고, 상기 할당 결과를 나타내는 자원 할당 정보 및 채널 정보를 내부 단말 자원 할당부(935)로 전달하는 동시에 백홀을 통해 다른 기지국으로 전달한다. 내부 단말 자원 할당부(935)는 경계 단말 자원 할당부(933)로부터 프라이머리 서브밴드/서브프레임에 할당된 경계 단말에 대한 자원 할당 정보 및 채널 정보를 받고, 백홀을 통해 인접 기지국들로부터 자신의 세컨더리 서브밴드/서브프레임에 지정된 해당 인접 기지국들의 CoMP 단말들에 대한 자원할당 및 채널 정보를 전달받는다. 내부 단말 자원 할당부(935)는 프라이머리 서브밴드/서브프레임 또는 세컨더리 서브밴드/서브프레임을 통해 신호를 수신할 적어도 하나의 내부 단말을 선정하고 상기 내부 단말을 위한 MCS 및 무선자원을 할당한다.
CoMP 안테나 가중치 계산부(936)는 경계/내부 단말 판정부(931)로부터 제공된 경계 단말과 내부 단말의 채널 정보를 바탕으로, 경계 단말 및 내부 단말을 위해 최적화된 CoMP 송신 안테나 가중치를 계산한다. 내부 단말 자원 할당부(935)는 내부 단말을 선정하기 위해서 사용되는 알고리즘에 따라 다음 내부 단말을 선정하기 위해 각 내부 단말에 대해 계산된 송신 안테나 가중치를 필요로 할 수 있다.
CoMP 송신부(911)는 백홀을 통해 다른 기지국의 제어 정보 및 사용자 데이터를 수신하며, 경계 단말 자원 할당부(933)과 내부 단말 자원 할당부(935)의 자원 할당 결과 및 안테나 가중치 계산부(936)에서 계산된 송신 안테나 가중치를 이용하여, 자신의 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 자신의 셀 경계 단말과 자신의 내부 단말들에게 동시에 신호를 전송한다. 또한 자신의 세컨더리 서브밴드/서브프레임에서 인접 셀들의 셀 경계 단말들과 자신의 내부 단말들에게 동시에 신호를 전송한다.
이상에서는 각 셀이 CoMP 동작을 위한 지리적인 단위 커버리지가 되는 경우의 실시예를 설명하였으나, 기지국의 구현 수준 및 백홀의 상황에 따라 복수의 셀을 CoMP를 위한 하나의 단위 커버리지(coverage)로 지정함으로써 CoMP 성능을 보다 높이는 것이 가능하다. 즉, 3 섹터 또는 3 셀을 물리적으로 동일한 위치 및 장비 안에 구현하는 경우, 3 섹터/셀에 대한 자원할당 스케쥴링을 하나의 셀에서와 같이 수행하도록 구현할 수 있다. 또한 백홀의 성능과 구현 상황에 따라 보다 더 많은 셀에 대한 스케쥴링 및 안테나 가중치 계산을 한꺼번에 수행할 수 있다. 본 발명의 확장된 실시예에 따른 기지국 협력 방법에서는 기지국 및 백홀의 구현 상황에 따라 복수의 고정된 셀 조합을 CoMP 동작을 위해 미리 정해지는 커버리지(이하 슈퍼 셀이라 칭함)로 결합하고, 슈퍼 셀 단위로 기지국 협력을 수행한다. 각 슈퍼 셀은 하나의 CoMP 관리부를 포함하여 상기 CoMP 관리부에 의해 슈퍼 셀 내의 모든 셀의 송신 안테나 가중치 계산 및 단말에 대한 자원할당을 하나의 셀에서와 같이 한꺼번에 수행한다. 그리고 슈퍼 셀의 경계에 있는 단말들의 신호 송신을 위해서는 앞서에서 설명한 바와 같이 복수의 슈퍼 셀들이 서로 협력한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 셀 구조의 기지국 협력을 위한 네트워크 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 각 슈퍼 셀은 A, B, C로 표기된 3개의 셀로 구성되며, 복수의 슈퍼 셀은 0,1,2로 표기된 3개의 슈퍼 셀 타입으로 분류된다. 이 경우, 각 슈퍼 셀 타입에는 서로 다른 프라이머리 서브밴드/서브프레임이 지정되며, 각 슈퍼 셀은 포함되는 3개의 셀들 내에서 하나 혹은 그 이상의 경계 단말들을 선정하고, 상기 경계 단말들에 대해 해당 프라이머리 서브밴드/서브프레임에서 자원을 할당한다. 또한 슈퍼 셀들은 상기 경계 단말들에 대한 자원할당 정보 및 채널 정보를 서로 교환한 다음, 자신의 내부 단말들을 선정하고 선정된 경계 단말들 및 내부 단말들에게 신호를 송신한다. 이때 각 슈퍼 셀 내의 내부 단말에 대한 자원할당 및 송신 안테나 가중치의 계산은 해당 슈퍼 셀에 포함되는 3개의 셀들(A, B, C)을 한꺼번에 고려하여 수행한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 셀 구조의 기지국 협력을 위한 네트워크 구조의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 각 슈퍼 셀은 A, B, C, D, E, F, G로 표기된 7개의 셀로 구성되며, 복수의 슈퍼 셀은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6으로 표기된 7개의 슈퍼 셀 타입으로 분류된다. 각 슈퍼 셀 타입에는 서로 다른 프라이머리 서브밴드/서브프레임이 지정되며, 각 슈퍼 셀은 7개 셀의 협력을 한꺼번에 처리하는 CoMP 관리부를 가진다. 슈퍼 셀들의 CoMP 관리부들은 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 서로 협력한다.
이상에서 설명한 확장된 기지국 협력 방식은, 슈퍼 셀 내 단말들에 대한 자원할당 및 신호 송신을 위해 각 슈퍼 셀 내 모든 셀들이 협력하고, 각 슈퍼 셀의 경계에 있는 단말들에 대한 신호 송신을 위해서 슈퍼 셀 단위로 프라이머리 혹은 세컨더리 형태로 협력하므로, 슈퍼 셀 내 통화 성능과 슈퍼 셀 경계의 통화 성능을 동시에 높일 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (34)

  1. 서빙 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신 방법에 있어서,
    서빙 셀 내에 위치하고 인접 기지국들 중 적어도 하나에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 제1 단말로의 기지국 협력 통신을 위해, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 서비스할 수 있는 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 상기 인접 기지국들 중에서 선택하거나, 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 대응하는 적어도 하나의 세컨더리 셀을 선택하는 과정과,
    상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에게, 상기 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 상기 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 전달하는 과정과,
    상기 채널 상태 및 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 제1 단말로부터 보고된 상기 서빙 기지국 및 상기 인접 기지국들에 대한 채널 정보와 상기 적어도 하나의 제1 단말의 위치 정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 할당하는 과정은,
    상기 서빙 셀의 일부 단말들을 서비스하기 위한 프라이머리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제1 자원 영역과, 상기 서빙 셀의 나머지 단말들을 서비스하기 위한 세컨더리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제2 자원 영역을 포함하는 전체 시스템 자원 중, 상기 제1 자원 영역 내에서 상기 무선 자원을 할당하며,
    상기 제2 자원 영역은 인접 셀들 내의 단말들을 서비스하기 위한 상기 인접 기지국들의 프라이머리 자원으로 지정되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 단일 셀 신호 전송 방식으로 단말에게 신호를 전송하기 위해 사용되는 적어도 하나의 제3 자원 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 주파수 영역, 시간 영역 혹은 시간-주파수 영역으로 구성됨을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    인접 셀들 내의 단말들에 미치는 간섭 영향을 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 할당된 무선 자원을 통해서 동시에 신호를 전송할 수 있는 단말 개수를 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 과정은,
    상기 서빙 기지국과 상기 적어도 하나의 제1 단말간의 거리와, 상기 서빙 셀의 신호 크기 대 인접 셀들의 간섭 및 잡음 크기의 비 중 적어도 하나에 따라, 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 셀은,
    상기 적어도 하나의 제1 단말에 의한 각 인접 셀의 수신 신호 세기 혹은 상기 서빙 셀의 수신 신호 세기에 대한 각 인접 셀의 수신 신호 세기의 비율 혹은 상기 적어도 하나의 제1 단말과 각 인접 셀 간의 거리 중 적어도 하나에 근거하여 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 서빙 셀 및 상기 세컨더리 셀 각각은,
    하나 혹은 그 이상의 섹터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  11. 서빙 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신 방법에 있어서,
    인접 기지국에 의해 관리되는 인접 셀 내에 위치하고 서빙 셀에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태에 대한 채널 정보와 상기 인접 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 제1 단말에게 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하는 과정과,
    상기 채널 상태와 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 인접 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 무선 자원은,
    상기 서빙 셀의 일부 단말들을 서비스하기 위한 프라이머리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제1 자원 영역과, 상기 서빙 셀의 나머지 단말들을 서비스하기 위한 세컨더리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제2 자원 영역을 포함하는 전체 시스템 자원 중, 상기 제2 자원 영역 내에서 할당되며,
    상기 제2 자원 영역은 상기 인접 셀 내의 단말들을 서비스하기 위한 상기 인접 기지국의 프라이머리 자원으로 지정되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 단일 셀 신호 전송 방식으로 단말에게 신호를 전송하기 위해 사용되는 적어도 하나의 제3 자원 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 주파수 영역, 시간 영역 혹은 시간-주파수 영역으로 구성됨을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 인접 셀 내의 단말들에 미치는 간섭 영향을 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 할당된 무선 자원을 통해서 동시에 신호를 전송할 수 있는 단말 개수를 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀 각각은,
    하나 혹은 그 이상의 섹터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 셀 협력 송신 방법.
  18. 다중 셀 협력 송신을 위해 서빙 셀을 관리하는 기지국 장치에 있어서,
    서빙 셀 내에 위치하고 인접 기지국들 중 적어도 하나에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말을 식별하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말로의 기지국 협력 통신을 위해, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 서비스할 수 있는 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 상기 인접 기지국들 중에서 선택하거나, 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 대응하는 적어도 하나의 세컨더리 셀을 선택하고, 상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 무선 자원을 할당하고, 상기 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태 및 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 프로세서와,
    상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에게, 상기 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보 및 상기 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 전달하고, 상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 제1 단말로부터 보고된 서빙 기지국 및 상기 인접 기지국들에 대한 채널 정보와 상기 적어도 하나의 제1 단말의 위치 정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 서빙 셀의 일부 단말들을 서비스하기 위한 프라이머리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제1 자원 영역과, 상기 서빙 셀의 나머지 단말들을 서비스하기 위한 세컨더리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제2 자원 영역을 포함하는 전체 시스템 자원 중, 상기 제1 자원 영역 내에서 상기 무선 자원을 할당하며,
    상기 제2 자원 영역은 인접 셀들 내의 단말들을 서비스하기 위한 상기 인접 기지국들의 프라이머리 자원으로 지정되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 단일 셀 신호 전송 방식으로 단말에게 신호를 전송하기 위해 사용되는 적어도 하나의 제3 자원 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 주파수 영역, 시간 영역 혹은 시간-주파수 영역으로 구성됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    인접 셀들 내의 단말들에 미치는 간섭 영향을 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  24. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 할당된 무선 자원을 통해서 동시에 신호를 전송할 수 있는 단말 개수를 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  25. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    서빙 기지국과 상기 적어도 하나의 제1 단말간의 거리와, 상기 서빙 셀의 신호 크기 대 인접 셀들의 간섭 및 잡음 크기의 비 중 적어도 하나에 따라, 상기 적어도 하나의 제1 단말을 식별되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세컨더리 기지국 혹은 상기 적어도 하나의 세컨더리 셀은,
    상기 적어도 하나의 제1 단말에 의한 각 인접 셀의 수신 신호 세기 혹은 상기 서빙 셀의 수신 신호 세기에 대한 각 인접 셀의 수신 신호 세기의 비율 혹은 상기 적어도 하나의 제1 단말과 각 인접 셀 간의 거리 중 적어도 하나에 근거하여 선택되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  27. 제 18 항에 있어서, 상기 서빙 셀 및 상기 세컨더리 셀 각각은,
    하나 혹은 그 이상의 섹터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  28. 다중 셀 협력 송신을 위해 서빙 셀을 관리하는 기지국 장치에 있어서,
    인접 기지국에 의해 관리되는 인접 셀 내에 위치하고 상기 서빙 셀에 의해 서비스될 수 있는 적어도 하나의 제1 단말에 의해 측정된 채널 상태에 대한 채널 정보와 상기 인접 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 제1 단말에게 할당된 무선 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 상기 인접 기지국으로부터 수신하는 수신기와,
    상기 서빙 셀 내에 위치하고 상기 적어도 하나의 제1 단말과의 단일 셀 다중 사용자 다중 입출력(MIMO) 전송을 지원할 수 있는 채널을 가지는 적어도 하나의 제2 단말을 식별하고, 상기 채널 상태와 상기 서빙 셀 내의 간섭을 참조하여 상기 적어도 하나의 제1 단말과 상기 적어도 하나의 제2 단말의 단일 셀 다중 사용자 MIMO 전송을 위한 송신 안테나 가중치들을 계산하는 프로세서와,
    상기 계산된 송신 안테나 가중치들을 이용하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 상기 적어도 하나의 제1 단말을 위한 신호 및 상기 적어도 하나의 제2 단말을 위한 신호를, 상기 인접 기지국에 의한 다중 셀 협력 송신과 동시에 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 무선 자원은,
    상기 서빙 셀의 일부 단말들을 서비스하기 위한 프라이머리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제1 자원 영역과, 상기 서빙 셀의 나머지 단말들을 서비스하기 위한 세컨더리 자원으로 지정된 적어도 하나의 제2 자원 영역을 포함하는 전체 시스템 자원 중, 상기 제2 자원 영역 내에서 할당되며,
    상기 제2 자원 영역은 상기 인접 셀 내의 단말들을 서비스하기 위한 상기 인접 기지국의 프라이머리 자원으로 지정되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 단일 셀 신호 전송 방식으로 단말에게 신호를 전송하기 위해 사용되는 적어도 하나의 제3 자원 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 전체 시스템 자원은, 주파수 영역, 시간 영역 혹은 시간-주파수 영역으로 구성됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 인접 셀 내의 단말들에 미치는 간섭 영향을 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  33. 제 28 항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 할당된 무선 자원을 통해서 동시에 신호를 전송할 수 있는 단말 개수를 고려하여 상기 할당된 무선 자원을 통해 신호를 전송할 적어도 하나의 단말을 선정하고, 상기 선정된 단말을 위한 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  34. 제 28 항에 있어서, 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀 각각은,
    하나 혹은 그 이상의 섹터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
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