KR20110088124A - 인지 무선 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

인지 무선 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원에서는 인지 무선 시스템(cognitive radio system)의 부 기지국의 제어 방법이 제안된다. 구체적으로, 주 기지국이 주 사용자에게 주 채널을 통하여 데이터를 송신하고, 상기 부 기지국이 부 사용자에게 부 채널을 통하여 데이터를 송신하는 단계, 상기 부 채널로 송신되는 신호로 인하여 상기 부 기지국과 상기 주 사용자 간에 간섭 채널이 발생한 경우, 주 사용자로부터 상기 간섭 채널을 통하여 ACK/NACK 응답 신호를 수신하는 단계, 및 상기 응답 신호를 이용하여, 상기 부 사용자에게 상기 부 채널을 통하여 송신하는 데이터의 송신 전력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, ACK/NACK 신호를 이용하여 이종 시스템 간에 전력 조절을 위한 피드백 과정을 생략할 수 있다. 또한 이종 시스템의 동시 서비스 유지를 위하여 보조 채널뿐만 아니라 후보 채널까지 사용 가능하도록 확장하여 부족한 채널을 효율적으로 늘릴 수 있다.

Description

인지 무선 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치{Method for controlling secondary base station in cognitive radio system and apparatus therefor}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 인지 무선(cognitive radio; CR) 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
IEEE 802.22 WRAN(Wireless Rural Access Network)은 광활한 지역에서 무선 인터넷 접속이 가능하게 하기 위하여 VHF(Very High Frequency)/UHF(Ultra High Frequency) 대역의 TV 대역 중 사용되지 않는 채널을 활용하여 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL)이나 케이블 모뎀과 동급의 서비스를 제공할 수 있도록 하는 통신 표준을 지칭한다.
도 1a 및 도 1b는 IEEE 802.22 WRAN의 프로토콜 기준 모델(Protocol Reference Model)을 도시하는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, IEEE 802.22 WRAN의 프로토콜 기준 모델(Protocol Reference Model)은 PHY/MAC 무선 인터페이스 모듈(air interface module)과 스펙트럼 운용(Spectrum Manager; SM) 모듈로 구성되어 있다. 이 중, 스펙트럼 운용 모듈은 인지 무선(Cognitive Radio; CR) 시스템의 스펙트럼 관리를 위한 감지(Sensing), QP관리, 채널 관리, 전송 전력 제어(Transmit Power Control; TPC) 등을 관리한다. SSF(Spectrum Sensing Function)는 Spectrum sensing 구현 함수로써, CPE(Consumer Premise Equipment)와 BS(Base Station)가 감지 알고리즘을 통해 얻은 SSF(Spectrum Sensing Function) 출력정보를 BS에게 보내면 BS에서는 이 정보들을 취합하여 이용 가능한 채널들을 분류한다.
CPE가 감지 리시버를 이용하여 가능한 모든 채널을 주기적, 또는 비주기적으로 감지한 결과를 BS에 보고를 하면, 이 정보를 바탕으로 스펙트럼 운용 모듈에서 채널의 상태를 결정한다. 스펙트럼 운용 모듈은 동작 채널(operating channel)을 선택하고, 하나 이상의 보조 채널(backup channel)들 및 우선 순위를 결정한다. 채널 세트는 현재 WRAN 셀 내에서 BS와 CPE들이 통신할 때 사용되는 채널인 동작 채널, WRAN이 다른 채널로 바뀔 때 즉시 동작 상태로 즉시 변할 수 있는 보조 채널, 또한, 보조 채널로 바뀔 수 있는 후보 채널(candidate channel), 주 사용자(incumbent user)에 의해 사용된 점유 채널(occupied channel), 정의되지 않는 미분류 채널(unclassified channel) 등으로 구분할 수 있다.
도 2는 채널 세트 변경 개념도를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 참조 번호 1과 같이 동작 채널 세트, 보조 채널 세트 또는 후보 채널 세트에 포함된 채널들 중 적어도 하나의 채널은 주 사용자가 출연함에 따라 점유 채널 세트로 천이될 수 있다. 이때 주 사용자가 점유 채널을 반환하면 참조 번호 2와 같이 후보 채널 세트로 천이된다.
또한, 보조 채널 세트에 포함된 채널들 중 채널 상태가 가장 좋지 않은 채널은, 그 채널 상태가 보조 채널 세트로 신규 변경된 채널의 채널 상태보다 좋지 않다면, 참조 번호 3과 같이 후보 채널 세트로 천이된다. 동작 채널 세트에 포함된 채널은 WRAN으로서의 사용 중지에 의하여 반환되며, 그 채널 상태가 보조 채널 세트로 신규 변경된 채널의 채널 상태보다 좋지 않다면, 참조 번호 4와 같이 후보 채널 세트로 천이된다.
나아가, 보조 채널 세트에 포함된 채널이 WRAN 서비스 제공을 위하여 할당되는 경우 참조 번호 5와 같이 동작 채널 세트로 천이한다. 후보 채널 세트에 포함된 채널의 상태가 보조 채널 세트에 포함된 채널들의 채널 상태보다 우수한 경우에는 참조 번호 6와 같이 보조 채널 세트로 천이된다.
마지막으로, 동작 채널 세트에 포함된 채널은 WRAN으로서의 사용 중지에 의하여 반환되며, 그 채널 상태가 보조 채널 세트로 신규 변경된 채널의 채널 상태보다 좋다면, 참조 번호 7와 같이 보조 채널 세트로 천이된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 인지 무선 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인지 무선 시스템의 부 기지국(S-BS)의 제어 방법은, 주 기지국(P-BS)이 주 사용자(P-CPE)에게 주 채널(P-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하고, 상기 부 기지국이 부 사용자(S-CPE)에게 부 채널(S-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하는 단계; 상기 부 채널로 송신되는 신호로 인하여 상기 부 기지국과 상기 주 사용자 간에 간섭 채널(S-DATA-2)이 발생한 경우, 주 사용자로부터 상기 간섭 채널을 통하여 ACK/NACK(acknowledge/ negative acknowledgment) 응답 신호를 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호를 이용하여, 상기 부 사용자에게 상기 부 채널을 통하여 송신하는 데이터의 송신 전력을 조절하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 ACK/NACK 응답 신호를 수신하는 단계는 상기 간섭 채널에서 발생하는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 송신 전력을 조절하는 단계는 상기 부 사용자로 송신하는 신호의 송신 전력을 계속적으로 감소시키는 단계; 및 상기 주 사용자로부터 ACK(acknowledge) 응답을 수신한 경우, 상기 ACK 응답의 수신 직전의 송신 전력을 상기 송신 전력으로 설정하는 단계를 포함한다.
보다, 바람직하게는, 상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 부적합한 경우, 부 사용자로부터 주 사용자(incumbent user)의 발생 통보를 수신하는 단계; 가용 보조 채널(backup channel) 또는 가용 후보 채널(candidate channel)을 검색하는 단계; 및 상기 부 사용자가 서비스되는 주파수 대역을 상기 검색된 채널의 TVWS(TV White Space) 채널로 주파수 대역으로 변경하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 적합한 경우, 상기 부 사용자의 이전 동작 채널(operating channel)을 점유 채널(occupied channel)로 반환하고, 상기 변경된 TVWS 채널을 동작 채널로 변경하여 상기 부 사용자의 서비스를 수행하는 단계를 더 포함한다.
상술한 바와는 달리, 상기 송신 전력을 조절하는 단계는, 상기 부 사용자로 송신하는 신호의 송신 전력을 계속적으로 증가시키는 단계; 상기 신호로 인하여 상기 주 사용자에게 간섭이 발생하고, 상기 간섭이 기 설정된 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하는 단계; 및 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신한 경우, 상기 NACK 응답을 수신 직전의 송신 전력을 상기 송신 전력으로 설정하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인지 무선 시스템의 기지국 장치는, 부 사용자(S-CPE)에게 부 채널(S-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하는 송신 모듈; 상기 부 채널로 송신되는 신호로 인하여 상기 기지국 장치와 주 사용자(P-CPE) 간에 간섭 채널(S-DATA-2)이 발생한 경우, 주 사용자로부터 상기 간섭 채널을 통하여 ACK/NACK(acknowledge/ negative acknowledgment) 응답 신호를 수신하는 수신 모듈; 상기 응답 신호를 이용하여, 상기 부 사용자에게 상기 부 채널을 통하여 송신하는 데이터의 송신 전력을 조절하는 송신 전력 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수신 모듈은 상기 간섭 채널에서 발생하는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하고, 상기 수신 모듈은 상기 간섭 채널에서 발생하는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신한다.
여기서 상기 기지국 장치는 스펙트럼 운용 모듈을 더 포함하며, 상기 스펙트럼 운용 모듈은 상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 부적합한 경우, 가용 보조 채널(backup channel) 또는 가용 후보 채널(candidate channel)을 검색하고, 상기 부 사용자가 서비스되는 주파수 대역을 상기 검색된 채널의 TVWS(TV White Space) 채널로 주파수 대역으로 변경하는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 스펙트럼 운용 모듈은 상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 적합한 경우, 상기 부 사용자의 이전 동작 채널(operating channel)을 점유 채널(occupied channel)로 반환하고, 상기 변경된 TVWS 채널을 동작 채널로 변경하여 상기 부 사용자의 서비스를 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 인지 무선 시스템에서 부 기지국의 제어 방법 및 이를 위한 장치에 의하는 경우, ACK/NACK 신호를 이용하여 이종 시스템 간에 전력 조절을 위한 피드백 과정을 생략할 수 있다. 또한 이종 시스템의 동시 서비스 유지를 위하여 보조 채널뿐만 아니라 후보 채널까지 사용 가능하도록 확장하여 부족한 채널을 효율적으로 늘릴 수 있다
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 IEEE 802.22 WRAN의 프로토콜 기준 모델(Protocol Reference Model)을 도시하는 도면.
도 2는 채널 세트 변경 개념도를 설명하는 도면.
도 3은 일반 모드(normal mode)에서의 슈퍼 프레임 구조를 도시하는 도면.
도 4는 공존 모드(coexistence mode)에서의 슈퍼 프레임 구조를 도시하는 도면.
도 5는 시간-주파수 영역에서 프레임 구조를 나타내는 예시도.
도 6은 일반적인 정적 주기(Quiet Periods; QP)와 이에 대응하는 감지 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공존 모델을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부 기지국의 송신 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부 기지국의 송신 전력 제어 방법을 설명하기 위한 다른 도면.
도 10은 도 8의 부 기지국의 송신 전력 제어 방법에 의하여 송신 전력을 감소시킨 경우 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위한 제어 방법.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 변경된 채널 세트 변경 개념도를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
도 3은 일반 모드(normal mode)에서의 슈퍼 프레임 구조를 도시하는 도면이며, 도 4는 공존 모드(coexistence mode)에서의 슈퍼 프레임 구조를 도시하는 도면이다.
우선 도 3을 참조하면, 일반 모드에서는 하나의 WRAN 셀이 하나의 TV 채널을 사용하고, 슈퍼 프레임의 모든 프레임을 사용한다. 이와 달리 도 4의 공존 모드에서는 동일 TV 채널을 여러 개의 WRAN 셀이 공유하여 사용하고, 각각의 WRAN 셀은 하나 이상의 다른 프레임을 사용한다.
도 5는 시간-주파수 영역에서 프레임 구조를 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 하나의 프레임은 하향링크 스트림(Downlink Stream; DS), 상향링크 스트림(Uplink Stream; US), 자기-공존 윈도우(Self-Coexistence window; SCW)로 구성되어 있다. 상향링크 스트림에서 긴급 공존 상태(Urgent Coexistence Situation; UCS) 지시(notification) 슬롯은 셀에서 긴급한 주 사용자를 알려줄 때 사용한다. 동시에 존재하는 각 WRAN의 구성 요소를 전송하기 위해 사용되는 자기-공존 윈도우는 각 프레임의 마지막에 위치해 있으며, 2~3개의 OFDM(Orthogonal Frequency Devision Multiplexing) 심볼로 이루어진 공존 비콘 프로토콜(Coexistence Beacon Protocol; CBP) 패킷을 전송한다.
도 6은 일반적인 정적 주기(Quiet Periods; QP)와 이에 대응하는 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 종래 WRAN 시스템에서는 주 사용자(Incumbent user)를 알아내기 위해서 정적 주기(Quiet Periods; QP)를 설정하고, 인트라-프레임(intra-frame) 정적 주기 구간 동안에는 매 프레임 마다 고속 감지를 수행하며, 인터-프레임(inter-frame) 정적 주기 구간에는 정밀 감지를 통해 주 사용자의 채널 진입 및 점유 여부를 확인하게 된다.
만약 주 사용자가 있거나 진입하게 될 경우 부 사용자(secondary user)는 주 사용자의 채널을 도 2의 점유 채널 세트로 이동 시키게 된다. 이와 같은 방식은 스펙트럼 감지 기능(SSF, Spectrum Sensing Fuction)를 통해 이뤄지므로 다소 정확한 채널을 측정하여 결과를 반영할 수 있는 이점이 있으나, 감지하는 시간이 오래 걸리게 된다.
다른 방법은 부 사용자의 서비스 중에 갑작스런 주사용자의 진입으로 인하여 데이터 오류가 발생할 경우, 긴급 공존 상태 지시 슬롯을 통해 셀 내에서 주사용자가 발생함을 알리고, BS는 스펙트럼 운용 모듈을 통해 채널 상태를 동작 세트에서 점유 세트로 천이시킨다.
정적 주기를 이용하여 주 사용자의 TV 공백 공간(TV White Space; TVWS)를 검색할 경우 시간이 오래 걸리는 단점이 있으며 주 사용자의 진입으로 인한 간섭을 피하기 위해 해당 채널을 바로 풀고 다른 채널로 진입해야 하는 문제가 있다. 만약 보조 채널 세트에 적절한 채널이 없다면 서비스의 단절을 피할 수 없게 된다. 또한 후보 채널 세트는 바로 동작 채널로 사용하지 못하는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 TVWS를 사용하는 주 사용자가 부 사용자의 간섭에 의해 NACK이 발생될 경우, 주 사용자의 NACK 정보를 이용하여 주 사용자에게 미치는 간섭량을 최소화 하는 수준까지 부 사용자의 전력 제어를 하며, 이와 연계하여 스펙트럼 운용 모듈은 부 사용자가 사용하는 채널을 주 사용자와 같은 TVWS 채널을 이용하거나, 주 사용자에 미치는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우 점유 채널 세트로 천이시키는 방안을 제안한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공존 모델을 도시하는 도면이다. 특히 도 7에서 제 1 시스템은 주 기지국(P-BS)와 주 사용자(P-CPE)를 포함하며, 제 1 시스템과는 상이한 제 2 시스템은 부 기지국(S-BS)과 부 사용자(S-CPE)를 포함한다.
도 7을 참조하면, P-BS으로부터 P-CPE로 P-DATA-1 채널을 통하여 신호를 전송할 때, P-CPE는 ARQ 혹은 HARQ의 송신에 대한 ACK/NACK 정보를 P-DATA-1 채널을 통하여 P-BS로 전송하게 된다. 이 때 S-BS이 S-CPE와 통신을 위하여 S-DATA-1 채널을 통하여 신호를 전송하는 경우, S-BS로부터 P-CPE 간에도 S-DATA-2와 같은 채널이 형성된다. S-DATA-2와 같은 채널을 통하여 S-BS로부터 P-CPE로 전송되는 신호는 결국 P-CPE 입장에서는 간섭으로 인식될 수 있다.
도 7과 같이 하나의 시스템이 다른 시스템과 공존하는 경우에 부 사용자 즉, S-BS와 S-CPE간의 통신으로 인하여 주 사용자 즉, P-CPE에게 간섭이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 NACK이 발생할 경우, 도 8 및 도 9에 S-BS와 S-CPE간의 전송 전력 제어와 도 10과 같은 스펙트럼 운용을 수행하는 것을 제안한다.
우선, S-BS와 S-CPE간의 송신 전력 제어 방법에 관하여 살펴본다.
S-DATA-2 채널에 대한 채널 이득 값을 h라 할 경우, S-BS의 전송 전력과 P-CPE 수신기에서의 간섭량에 대한 문턱 값(Rth)에 대한 관계는 아래 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure pat00001
PS - BS는 S-BS에서의 전송 전력이다. 전력을 높일수록 전송률이 높아지므로 문턱 값(Rth)에 가깝게 PS - BS를 제어한다. 이를 위해 P-CPE는 P-CPE와 S-BS간에 채널인 S-DATA-2에 관한 정보를 S-BS로 피드백해야 한다. 이를 효율적으로 제어하기 위해 P-CPE는 S-BS로 S-DATA-2 채널을 통하여 ACK/NACK 응답 정보를 피드백한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부 기지국의 송신 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, S-BS로부터 S-CPE로의 전송 전력이 문턱 값(Rth)보다 크게 되면 S-DATA-2 채널이 형성이 되고 P-CPE는 NACK을 발생시키게 된다. 이 경우, P-CPE는 NACK 응답을 S-BS로 송신하게 된다.
S-BS는 P-CPE로부터 수신한 NACK 응답을 확인하게 되면, S-CPE으로 감소된 전력(PS - BS-Δ)으로 요청 메시지(REQ MESSAGE)를 송신하여 정적 주기에서의 스펙트럼 감지를 지시하고, S-CPE로부터 보고 메시지(REP MESSAGE)를 수신할 수 있다.
요청 메시지 송신으로 인한 스펙트럼 감지는 P-CPE의 점유 채널, 보조 채널 및 후보 채널을 검색하기 위함이며, 이를 통하여 S-CPE가 불필요하게 정적 주기를 할당하여 채널을 낭비할 필요가 없게 된다.
S-BS는 P-CPE로부터 ACK이 발생할 때까지 S-CPE로 하여금 반복적인 전력 감소(예를 들어, PS - BS, PS - BS-Δ, PS - BS-2Δ 순으로 반복적 감소)를 수행하도록 하며, P-CPE에 대한 간섭량을 줄이면서 최대 전송전력을 찾을 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부 기지국의 송신 전력 제어 방법을 설명하기 위한 다른 도면이다. 특히 도 9는 도 8과는 달리 초기 전송 전력(Pint)에서 전력을 증가시키는 경우를 도식화한 것이다.
S-BS로부터 S-CPE에 S-DATA-1이 전송될 때, P-CPE에 간섭이 없을 경우 P-CPE는 ACK이 발생하게 된다. 그럼 다음 S-DATA-1 전송 시 증가된 전력(PINT+Δ)을 적용한다. 이 후, S-BS는 S-CPE로 S-DATA-1 전송 시 계속적으로 전력을 증가(예를 들어, PINT, PINT+Δ, PINT+2Δ와 같이 증가)시킨다.
그러나 도 9의 P3=P2+Δ, 즉 Pint+2Δ와 같이 S-BS로부터 S-CPE로의 전송 전력이 문턱 값(Rth)보다 크게 되면 S-DATA-2 채널이 형성이 되고, P-CPE는 NACK을 S-BS로 전송하게 된다. 이때 S-BS는 S-CPE로의 전송 전력으로 바로 이전 전송 전력을 선택하면 된다. 즉, P2=PINT+Δ로 S-DATA-1를 S-CPE로의 전송 전력으로 설정한다.
한편, 부 사용자의 서비스를 유지하기 위한 송신 전력의 최소 값의 제한이 존재한다. 그러나, 도 8의 부 사용자의 전력 제어 방법에 의하여 송신 전력을 감소시킨 경우, 상기 최소 값 이하로 송신 전력이 감소하여 설정될 수 있다. 도 10은 도 8의 부 기지국의 송신 전력 제어 방법에 의하여 송신 전력을 감소시킨 경우 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위한 제어 방법이다.
도 10을 참조하면, S-CPE는 S-BS에게 단계 1000에서 긴급 공존 상태 지시 슬롯을 통해 주 사용자가 발생하였음을 통보한다. 이에 따라, 단계 1005에서 S-BS는 가용한 보조 채널을 검색하고, 단계 1010에서 가용 보조 채널이 존재하는지 판단한다.
가용 보조 채널이 존재하지 않는 경우, 단계 1015에서 가용 후보 채널이 존재하는 지 판단하며, 가용 후보 채널도 존재하지 않는 경우 단계 1005로 돌아가 가용한 보조 채널 및 후보 채널을 계속적으로 검색한다.
가용 보조 채널 또는 가용 후보 채널이 존재하는 경우, 단계 1020에서 검색된 채널의 유효한 TVWS 채널로 주파수 밴드를 변경하고, 이 때 주파수 밴드가 변경된 채널에서는 단계 1025에서 도 8 또는 도 9에 도시된 부 기지국의 송신 전력 제어 방법을 다시 적용한다. 계속하여, 단계 1030에서는 제어된 송신 전력량이 부 사용자의 서비스에 적합한지 판단한다.
제어된 송신 전력량이 부 사용자의 서비스에 부적합한 경우, 단계 1005로 돌아가 가용한 보조 채널 또는 후보 채널을 검색한다.
한편, 제어된 송신 전력량이 부 사용자의 서비스에 적합한 경우, 이전 동작 채널을 점유 채널로 반환하고, 단계 1035에서 주파수 밴드가 변경된 채널을 동작 채널로 변경하여 서비스를 시작한다.
도 10에 도시된 동작을 수행하기 위해 기존 스펙트럼 운용 구조인 도 2를 도 11과 같이 변경하는 것이 바람직하다. 즉, 도 11은 본 발명의 실시예에 따라 변경된 채널 세트 변경 개념도를 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 참조 번호 8과 같이 후보 채널 세트에 포함된 채널도 전부 사용자 전력량 제어 방법을 통하여 동작 채널 세트로 포함될 수 있음을 나타낸다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 바와 같은 인지 무선 시스템의 운용 방법은 IEEE 802.22 WRAN 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.22 WRAN 시스템 이외에도 유사한 이종 시스템의 동시 서비스를 지원할 수 있는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (11)

  1. 인지 무선 시스템(cognitive radio system)의 부 기지국(S-BS)의 제어 방법으로서,
    주 기지국(P-BS)이 주 사용자(P-CPE)에게 주 채널(P-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하고, 상기 부 기지국이 부 사용자(S-CPE)에게 부 채널(S-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하는 단계;
    상기 부 채널로 송신되는 신호로 인하여 상기 부 기지국과 상기 주 사용자 간에 간섭 채널(S-DATA-2)이 발생한 경우, 주 사용자로부터 상기 간섭 채널을 통하여 ACK/NACK(acknowledge/ negative acknowledgment) 응답 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 응답 신호를 이용하여, 상기 부 사용자에게 상기 부 채널을 통하여 송신하는 데이터의 송신 전력을 조절하는 단계를 포함하는,
    제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 ACK/NACK 응답 신호를 수신하는 단계는,
    상기 간섭 채널에서 발생하는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하는 단계를 포함하는,
    제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조절하는 단계는,
    상기 부 사용자로 송신하는 신호의 송신 전력을 계속적으로 감소시키는 단계; 및
    상기 주 사용자로부터 ACK(acknowledge) 응답을 수신한 경우, 상기 ACK 응답의 수신 직전의 송신 전력을 상기 송신 전력으로 설정하는 단계를 포함하는,
    제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 부적합한 경우,
    부 사용자로부터 주 사용자(incumbent user)의 발생 통보를 수신하는 단계;
    가용 보조 채널(backup channel) 또는 가용 후보 채널(candidate channel)을 검색하는 단계; 및
    상기 부 사용자가 서비스되는 주파수 대역을 상기 검색된 채널의 TVWS(TV White Space) 채널로 주파수 대역으로 변경하는 단계를 더 포함하는,
    제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 적합한 경우,
    상기 부 사용자의 이전 동작 채널(operating channel)을 점유 채널(occupied channel)로 반환하고, 상기 변경된 TVWS 채널을 동작 채널로 변경하여 상기 부 사용자의 서비스를 수행하는 단계를 더 포함하는,
    제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 조절하는 단계는,
    상기 부 사용자로 송신하는 신호의 송신 전력을 계속적으로 증가시키는 단계;
    상기 신호로 인하여 상기 주 사용자에게 간섭이 발생하고, 상기 간섭이 기 설정된 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하는 단계; 및
    상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신한 경우, 상기 NACK 응답을 수신 직전의 송신 전력을 상기 송신 전력으로 설정하는 단계를 포함하는,
    제어 방법.
  7. 인지 무선 시스템(cognitive radio system)의 기지국 장치로서,
    부 사용자(S-CPE)에게 부 채널(S-DATA-1)을 통하여 데이터를 송신하는 송신 모듈;
    상기 부 채널로 송신되는 신호로 인하여 상기 기지국 장치와 주 사용자(P-CPE) 간에 간섭 채널(S-DATA-2)이 발생한 경우, 주 사용자로부터 상기 간섭 채널을 통하여 ACK/NACK(acknowledge/ negative acknowledgment) 응답 신호를 수신하는 수신 모듈;
    상기 응답 신호를 이용하여, 상기 부 사용자에게 상기 부 채널을 통하여 송신하는 데이터의 송신 전력을 조절하는 송신 전력 제어 모듈을 포함하는,
    기지국 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수신 모듈은,
    상기 간섭 채널에서 발생하는 간섭량이 문턱 값을 초과하는 경우, 상기 주 사용자로부터 NACK 응답을 수신하는,
    기지국 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어 모듈은,
    상기 부 사용자로 송신하는 신호의 송신 전력을 계속적으로 감소시키고, 상기 수신 모듈이 상기 주 사용자로부터 ACK(acknowledge) 응답을 수신한 경우, 상기 ACK 응답의 수신 직전의 송신 전력을 상기 송신 전력으로 설정하는,
    기지국 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국 장치는 스펙트럼 운용 모듈을 더 포함하며,
    상기 스펙트럼 운용 모듈은,
    상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 부적합한 경우, 가용 보조 채널(backup channel) 또는 가용 후보 채널(candidate channel)을 검색하고, 상기 부 사용자가 서비스되는 주파수 대역을 상기 검색된 채널의 TVWS(TV White Space) 채널로 주파수 대역으로 변경하는
    기지국 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 운용 모듈은,
    상기 설정된 송신 전력이 상기 부 사용자에게 서비스를 제공하기에 적합한 경우, 상기 부 사용자의 이전 동작 채널(operating channel)을 점유 채널(occupied channel)로 반환하고, 상기 변경된 TVWS 채널을 동작 채널로 변경하여 상기 부 사용자의 서비스를 수행하는,
    기지국 장치.
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