광대역 무선통신 시스템의 기지국 및 그 제어방법 document_id A220623069020

초고속 데이터 전송율을 제공하는 광대역 무선통신 시스템은 W-LAN의 환경을 벗어나서 이제 W-MAN(무선맨)의 환경으로 발전하고 있으며, 그 중심에 IEEE802.16 Wireless-MAN이 자리 메김하고 있다. BWA(Broadband Wireless Access, 광대역 무선 액세스)를 지향하는 IEEE802.16 Wireless-MAN은 멀티미디어 서비스를 제공하고, 초고속의 전송율을 제공하여 휴대 인터넷 서비스 등에 매우 적합한 표준화 모델이다. 또한, 단말기의 이동성을 제공하는 표준문서인 IEEE802.16e의 개발로서 기존의 3G 이동통신 시스템을 대변할 수 있는 차세대 이동통신 시스템으로 발전하고 있다. CDMA 기술을 바탕으로 하는 현재의 3G 이동통신 시스템과 달리 OFDM/OFDMA 기술을 바탕으로 하는 광대역 무선통신 시스템은 3.5G 또는 차세대 통신 기술인 4G 이동통신 기술로 넘어가는 Pre-4G 이동통신 기술로 발전할 것으로 기대되고 있다. 무선 MAN 시스템은 BWA 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도를 지원한다. 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 "OFDMA"이라 기재하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 또한 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템이다. 한편, WiMax 및 Wibro에 대해서 간략히 설명하면, WiMax(World Interoperability for Microwave Access)는, 휴대 인터넷의 기술 표준을 목표로 인텔사가 주축이 되어 개발한 기술 방식 IEEE 802.16d로서, 광대역 무선 접속 장비의 호환성과 상호 운용성을 향상시키고 인증하기 위해 설립된 비영리 단체인 WiMAX의 이름에서 유래하였다. 건물 밖으로 인터넷 사용 반경을 대폭 넓힐 수 있도록 기존의 무선 LAN(802.11a/b/g) 기술을 보완한 것으로 약 30마일(48km) 반경에서 70MB/s 속도로 데이터 전송을 보장하나, 이동 시에 기지국과 기지국 간 핸드오버(handover)를 보장하지 못하는 단점이 있다. 반면, IEEE802.16e 시스템은 고정 광대역 무선통신 시스템(FBWA)인 IEEE802.16-2004 시스템을 기본 표준규격으로 하여 이동성 기능을 추가한 광대역 이동통신 시스템의 표준규격으로, 언제 어디서나 이동하면서 초고속인터넷을 이용할 수 있다. 이는 흔히, Wibro라고 불리는 것으로, 휴대폰과 무선랜의 중간 영역에 해당한다. 도1은 종래 발명의 일실시예에 따른, 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템의 구조에 대한 설명도이다. 도1에 도시된 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템의 구조는, 특히, IEEE 802.16a 및 IEEE 802.16e에서 고려하고 있는 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식을 사용하는 광대역 무선통신 시스템의 구조를 도식적으로 설명하기 위한 설명도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템은 단일 셀(single cell) 구조를 가지며, 기지국(1)과 상기 기지국(1)이 관리하는 다수의 가입자 단말기들(2~4)로 구성된다. 상기 기지국(1)과 상기 가입자 단말기들(2~4)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 광대역 무선통신 시스템의 최초 초기화에 필요한 망설계 파라미터는, Preamble Index (DL IDcell, Segment ID) 및 UL_Permbase가 있다. 여기서, Preamble Index는 Idcell과 Segment ID로 구성되는 PN Sequence 집합으로 이의 용도는 단말이 기지국을 구분하고 Downlink의 동기화를 위해 사용되는 파라미터로 단말과 시스템의 통신에 절대적으로 필요한 인자이다. 이 Preamble Index가 동일한 기지국이 인접해 있을 경우 Downlink에서 단말은 큰 간섭을 경험하게 되고 이로 인해 최악의 경우 통신이 불가능하게 될 수 있다. 따라서, WiBro 망 설계시 기본적으로 고려해야 하는 인자이나 WiBro(wiMAx) 규격은 총 114개의 Preamble Index를 정의하고 있고 IDcell 값은 32개까지만 재사용 가능하도록 정의되어 있어 실질적으로 서비스 망을 구성하는 경우 3 Sector Cell 11개 이상 사용되는 경우 지역적으로 분리하여 망 설계를 하여야 하는 불편함을 가지고 있다. 한편, UL_Permbase는 Preamble Index와 유사하게 Uplink에서 간섭을 제어하기 위해 사용되는 인자로 UL_Permbase가 인접셀간 동일할 경우 단말은 동일한 Ranging Code를 사용하여 두 기지국에 동시 접속을 시도할 가능성이 커지고 또한 동일한 위치에 자원이 할당되어 기지국 Uplink에서 간섭 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 성능의 열화를 가져오게 된다. UL_Permbase 또한 0~69의 70개까지 사용하여 재사용이 불가피하며 이에 따른 지역적으로 분리하여 망설계를 하여야 하는 불편함을 가지고 있다. 한편, 현재 대부분의 광대역 무선통신 시스템은 초기화시 원격지에 위치한 기지국 관리 시스템인 EMS(Element Management System)에 저장되어 있는 초기화 정보(S/W, 초기 파라미터 등)를 다운로드 받아 시스템을 재시동하여 서비스를 제공하게 되어 있는데 이때 필요한 망설계 정보는 미리 설계된 인자의 숫자로 먼저 설정하여 주어야 하며 위에서 언급한 선(先)설계 기법이 필요하게 된다. 이는 망의 설계 뿐 아니라 시스템 초기화 후에도 실제 Field의 상황을 실측하여 오류 되는 파라미터를 최적화하여 시스템 파라미터를 수정하여야 하는 부담을 가지고 있다. 또한, 핸드오버할 경우, 단말이 사용하는 Neighbor list의 경우 사전에 전파환경의 예측이 불가능한 사항으로 실제 Field에서 측정되는 인접셀의 전파세기를 측정하여 기지국 파라미터로 반영하여야 하므로 이에 따른 최적화에 필요한 인적/물적 Resource를 요구하게 된다. 이러한 문제점은 상대적으로 큰 커버리지(coverage)를 가져서 Cell수가 작은 Macro 기지국보다는 작은 커버리지를 가지므로 해서 Cell 수가 많은 Pico, Femto 기지국을 운용하게 되는 경우 더욱 심각해 질 수 있다.