KR101524607B1 - 무선 통신 시스템의 이동 릴레이 셀 선택 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이동릴레이 및 상기 이동릴레이에 속한 이동단말들로 이루어지는 이동무선망의 기지국 협업 스캐닝 방법이, 이동릴레이 및 이동단말의 협업 기반 스캐닝 기간을 결정하여 서빙기지국에 스캔을 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 스캔 응답시 이동릴레이 및 각 이동단말이 스캔할 인접기지국들을 할당하는 과정과, 상기 스캔시작 시간에서 이동릴레이 및 이동단말들이 각각 대응되는 인접기지국에 RF 스위칭되어 스캐닝하는 과정과, 상기 이동단말들의 스캐닝 결과를 수집하여 상기 서빙기지국에 보고하는 과정으로 이루어진다.
스캔, 이동무선망, 이동릴레이, 핸드오버

Description

무선 통신 시스템의 이동 릴레이 셀 선택 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR SELECTING CELL OF MOBILE RELAY IN WIRELESS NETWORK}
본 발명은 이동 릴레이(Mobile relay)를 사용하는 광대역무선망(BWA: Broadband Wireless Network)에서 이동 릴레이와 이동단말이 협업을 통해 셀 재선택을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.16e Mobile WiMAX에서 정의한 셀 재선택(Cell Reselection) 과정은 이동단말(MS; Mobile Station)이 서빙기지국(serving Base Station)에서 주기적으로 전송한 MOB_NBR-ADV를 통해 전달된 망 토폴로지 정보를 이용하여 인접기지국(neighbor Base Station)의 신호를 측정하여 핸드오버 예상 기지국(target Base Station)을 선택하는 과정이다.
도 1은 무선통신 시스템에서 이동단말의 셀 선택 절차를 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 참조번호 110은 서빙기지국이며, 참조번호120은 인접기지국이고, 참조번호130은 이동 단말기이다. 그리고 참조번호 141은 이동단말130 에서 측정되는 서빙기지국110의 CINR(carrier to noise ratio)이며, 참조번호143은 이동단말130에서 측정되는 인접기지국120의 CINR이고, 참조번호145는 이동단말130이 셀 선택을 위한 스캔을 시작하는 임계값(scanning threshold)이며, 참조번호147은 이동단말130의 이동 방향을 표시한다.
상기 도 1에서 이동단말130이 이동하면서 스캐닝임계값이 되면, 이동단말130은 171과 같이 스캐닝을 위한 MOB_SCN-REQ를 서빙기지국110에 전송하며, 서빙기지국110은 이에 따라 173과 같이 인접기지국120을 선택할 수 있는 응답정보 MOB_SCN-RSP 정보를 전송한다. 이후 이동단말130은 인접기지국120의 175와 같은 동기(synchronization)에 의해 인접기지국130을 선택하게 된다.
상기 도 1과 같이 셀 재선택 과정은 특정 조건을 만족할 경우, 이동단말이 서빙기지국에 요청하여 시작되거나 이동 단말의 요청 없이 서빙기지국이요청하여 시작될 수 있다. 셀 재선택 과정 중 부가적으로 인접기지국과의 결합 레인징(association ranging)을 통하여 물리계층 파라미터와 예상 서비스 수준, 망 정보와 같은 정보를 획득할 수 있으며 표준에서 제시하고 있는 결합 방법은 무조정 결합, 조정 결합, 망 보조 결합 알림 등의 방법들이 있을 수 있다.
먼저 무조정 결합(Association without coordination)을 살펴보면, 인접기지국은 이동단말에 대한 정보가 없기 때문에 이동단말에게 경쟁기반의 레인징만을 제공할 수 있다. 기지국이 레인징 코드를 성공적으로 수신하면 레인징 상태(ranging status)를 'success'로 설정한 RNG-RSP를 전달하며 이동단말이 결합 레인징과 관련된 서빙기지국 ID와 이동 단말의 MAC 주소와 같은 TLV(Type Length Value)을 가진 RNG-REQ를 전송할 수 있는 자원을 할당한다.
두 번째로 조정 결합(Association with coordination)을 살펴보면, 조정 결합은 서빙기지국이 이동단말과 인접기지국간의 결합에 필요한 정보를 조정하는 결합방법이다. 서빙기지국은 인접기지국과의 결합레인징에서 사용할 레인징코드 또는 레인징에 요구되는 자원, 레이징 시작 시간 등과 같은 파라미터를 전달할 수 있다. 기지국이 레인징 코드를 성공적으로 수신하면 무조정 결합과 동일한 과정을 수행한다.
세 번째로 망 보조 결합 알림(Network assisted association reporting)을 살펴보면, 망 보조 결합 알림은 이동 단말이 인접 기지국에게 경쟁기반으로 또는 비경쟁 기반으로 RNG-REQ전송하며 무조정 결합 또는 조정 결합과 동일하다. 그러나 인접기지국에서 이동 단말로 전달되는 RNG-RSP는 서빙기지국을 통하여 이동단말로 전달된다. 이때 서빙기지국은MOB_ASC_REPORT을 이용하여 인접 기지국 관련 정보를 이동 단말에게 전달한다.
도 2는 이동 단말이 스캐닝을 요청하였을 때의 스케닝 절차를 나타내고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 이동 단말이 MOB_SCN-REQ를 이용하여 서빙 기지국에 스캐닝에 필요한 파라미터를 전달하면, 서빙기지국은 MOB-SCN-RSP를 이용하여 스캐닝 기간, 스캐닝 시작시간, 스캐닝 결과를 알리는 방법, 인접 기지국 정보 등을 이동단말에 전달한다. 이후 서빙 기지국에서 지정한 프레임(M 프레임)이 경과하면, 이동단말은 설정된 프레임(N 프레임) 동안 인접기지국 BS1, BS2 들과 동기하며, 설 정된 프레임(P 프레임) 동안 대기한 후 다시 설정된 프레임(N 프레임) 동안 인접기지국 BS1, BS2 들과 동기 동작을 수행한다. 상기 도 2는 스캔 반복 횟수가 2(iteration=2)인 경우의 동작 절차를 도시하고 있다.
또한 IEEE 802.16j에서 정의하고 있는 이동 릴레이는 버스, 기차와 같은 이동체에 설치되어 주변에 위치한 이동단말에게 서빙기지국과의 무선 연결 서비스를 제공한다. 이동릴레이는 이동 단말과 동일하게 이동에 의한 서비스의 단절을 막기 위한 핸드오버를 수행할 수 있으며, 셀 재선택 과정도 동일하게 수행된다. 또한, 이동 릴레이는 릴레이 서비스를 제공받고 있는 이동 단말의 스캐닝 정보를 서빙 기지국으로부터 MOB_SCN-INFO를 통하여 획득할 수 있으며 이러한 정보는 이동 릴레이와 이동 단말간의 스케줄링에 사용된다.
도 3은 이동 릴레이를 포함하는 이동 무선망의 예를 도시하는 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 이동 무선망(Moving network)은 이동 릴레이RS와 상기 이동 릴레이 RS에 연결된 이동 단말 MS(도 3에서는 MS1 및 MS2)들이 동일한 패턴으로 이동하는 망으로, 이동 릴레이 RS의 측면에서 이동 단말 MS 들은 고정된 것으로 보이나, 기지국 BS의 측면에서는 이동하는 것으로 보여 핸드오버와 같은 기능이 제공될 필요가 있다. 또한 이동릴레이와 이동단말이 동일한 이동패턴을 가지고 있기 때문에 거의 유사한 시간에 핸드오버를 수행할 수 있다.
이동 무선망에 속한 이동 단말 MS들은 이동 릴레이 RS와 서빙기지국 BS 간의 연결 상태와 무관하게 이동 릴레이 RS와 연결을 유지한다. 그러나 이동 릴레이 RS 는 고정 릴레이(fixed relay station)와 달리 이동 단말 MS와 동일하게 핸드오버를 수행하므로, 주기적인 셀 재선택 과정을 수행해야만 한다.
도 4는 종래의 이동 무선망에서 이동릴레이 RS와 이동단말 MS 간의 셀 선택 기법의 개념을 도시하는 도면이다. 그리고 도 5는 종래의 이동 무선망에서 이동릴레이 RS와 이동단말 MS의 셀 선택 절차를 도시하는 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 기지국 BS는 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 이동릴레이 RS와 통신한다. 그리고 이동릴레이 RS는 상기 기지국 BS와 기지국 재선택을 위한 정보(MOB_SCN_REQ, MOB_SCN_RSP)들을 통신하며, 또한 이동단말 MS와 기지국 BS 간에 데이터를 중계한다. 이때 상기 이동릴레이 RS가 인접 기지국을 탐색하는 경우, 이동릴레이 RS는 인접 기지국의 RF로 스위칭한 후, 인접기지국을 스캐닝한다. 이때 상기 이동릴레이RS가 인접 기지국을 스캐닝하는 동안 이동단말 MS는 통신이 단절된다.
상기 도 4와 같이 이동 릴레이가 셀 재선택 과정을 수행하는 동안 이동 단말은 기지국으로부터 패킷을 수신할 수 없으며, 마찬가지로 기지국도 이동 단말로부터 패킷을 수신 받을 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 이동 릴레이가 셀 재선택 과정 없이 기지국으로부터 전송된 인접기지국 정보를 이용하여 셀을 재선택하는 경우, 정보의 정확성이 감소하여 서비스의 전체적인 품질이 감소할 우려가 있으며 시스템의 복잡도도 증가할 수 있다. 또한 이동 단말과 이동 릴레이가 셀 재선택 과정을 겹치게 수행하는 경우 스캐닝에 의한 지연이 증가하여 이동 단말의 서비스 품질이 감소할 수 있으며 망 자원의 효율성도 감소시 킬 수 있다.
상기 도 5는 상기 도 4와 같이 이동릴레이RS가 인접 기지국을 스캐닝하는 경우, 이동 무선망에서 이동릴레이 RS와 이동단말 MS가 연속적으로 셀 재선택 과정을 수행하는 경우 발생할 수 있는 서비스 단절 시간 증가 문제의 예를 나타내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 이동 무선망에 속한 이동단말의 셀 재선택 과정을 제거할 경우 이동단말이 이동 무선망에서 나오는 경우 인접 셀에 대한 정보가 없어서 핸드오버의 실패율이 증가할 수 있다.
상기한 바와 같이 종래의 이동 무선망에서 이동릴레이가 셀을 선택하는 방법은 이동릴레이와 서빙 기지국 간에 스캐닝 정보를 통신하고, 이에 따라 정해진 시간에서 정해진 횟수 동안 스캔을 수행하여 핸드오버 기능을 수행한다. 그러나 상기와 같은 스캐닝 방법은 이동릴레이가 인접 기지국들을 스캔하며, 이런 스캔 동작을 수행하는 동안 이동단말들은 통신을 수행하지 못하여 서비스가 단절된다. 이런 경우 스캔하여야 할 인접 기지국들이 많으면, 상기 이동릴레이의 스캔 시간이 길어질 수 있으며, 또한 불필요한 무선 자원을 낭비시킬 수 있다. 그리고 이동릴레이가 단독으로 인접기지국들을 스캔하므로 인접기지국의 다양한 스캔 결과를 수집할 수 없다.
본 발명은 이동 무선망에서 이동단말과 이동릴레이가 셀 재선택 과정을 수행할 때 이동 릴레이의 셀 재선택 과정의 수행으로 인한 이동 단말의 서비스 단절 문제를 해결하고 이동단말과 이동릴레이의 비효율적인 셀 재선택 과정을 수행하는 문제를 극복하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 이동릴레이와 이동단말이 동일하게 이동하는 이동 무선망에서 이동릴레이가 잠재적인 핸드오버 수행을 위한 스캐닝을 수행하는 동안, 이동릴레이와 이동 무선망에 속한 이동단말기가 협업을 통하여 스캐닝을 수행하는 방안을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동릴레이 및 상기 이동릴레이에 속한 이동단말들로 이루어지는 이동무선망의 기지국 협업 스캐닝 방법이, 이동릴레이 및 이동단말의 협업 기반 스캐닝 기간을 결정하여 서빙기지국에 스캔을 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 스캔 응답시 이동릴레이 및 각 이동단말이 스캔할 인접기지국들을 할당하는 과정과, 상기 스캔시작 시간에서 이동릴레이 및 이동단말들이 각각 대응되는 인접기지국에 RF 스위칭되어 스캐닝하는 과정과, 상기 이동단말들의 스캐닝 결과를 수집하여 상기 서빙기지국에 보고하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 이동릴레이 및 상기 이동릴레이에 속한 이동 단말들로 이루어지는 이동무선망을 구비하는 광역 무선망의기지국 스캐닝 방법이, 이동릴레이가 이동릴레이 및 이동단말의 협업 기반 스캐닝 기간을 결정하여 서빙기지국에 스캔을 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 스캔 요구에 응답하여 상기 이동릴레이에 스캔응답신호를 전송하는 과정과, 상기 이동릴에이가 상기 스캔 응답 정보에 따라 이동릴레이 및 각 이동단말이 스캔할 인접기지국들을 할당하는 과정과, 스캔시작 시간에서 이동릴레이 및 이동단말들이 각각 대응되는 인접기지국에 RF 스위칭되어 스캐닝하는 과정과, 상기 이동릴레이가 이동단말들의 스캐닝 결과를 수집하여 상기 서빙기지국에 보고하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 이동무선망을 구비하는 광역 무선망의 기지국 스캐닝 시스템이, 스캐닝 요구시 상기 이동무선망의 스캔 응답정보를 전송하며, 수집되는 스캐닝 결과값에 따라 인접기지국을 선택하는 서빙기지국과, 이동무선망에 의해 스캐닝되는 인접기지국들과, 이동릴레이와 이동단말들로 구성되어 상기 인접기지국들을 스캐닝하는 이동무선망으로 구성되며,
상기 이동무선망은, 상기 이동릴레이의 할당에 의해 설정된 인접기지국에 접속하여 스캐닝하는 이동단말들과, 이동릴레이 및 이동단말의 협업 기반 스캐닝 기간을 결정하여 상기 서빙기지국에 스캔을 요구하하며, 상기 서빙기지국의 상기 스캔 응답 정보에 따라 이동릴레이 및 각 이동단말이 스캔할 인접기지국들을 할당하고, 스캔시작 시간에서 이동릴레이 및 이동단말들이 각각 대응되는 인접기지국에 RF 스위칭되어 스캐닝하며, 이동단말들의 스캐닝 결과를 수집하여 상기 서빙기지국에 보고하는 상기 이동릴레이로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 이동릴레이와 이동단말이 동일하게 이동하는 이동 무선망에서 이동릴레이가 잠재적인 핸드오버 수행을 위한 스캐닝을 수행하는 동안 이동단말의 통신이 단절되는 문제를 해결하기 위하여 이동릴레이와 이동 무선망에 속한 이동단말기가 협업을 통하여 스캐닝을 수행하는 방안을 제안한다. 본 발명에서는 이동릴레이와 이동단말이 동일한 시간에 스캐닝을 수행하고 동일한 시간에 스캐닝을 완료하도록 설정하여 이동 단말이 이동릴레이의 스캐닝에 의한 통신 단절 문제를 해결한다. 또한 이동릴레이와 이동단말이 인접기지국에 대한 스캐닝을 수행하여 스캐닝에 소요되는 시간을 감소시켜 불필요한 무선자원의 낭비를 감소시킨다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명은 이동 무선망(moving network)에서 이동 릴레이의 셀 재선택 과정에 의한 이동 단말의 서비스 단절 문제를 해결하기 위한 방안에 관하여 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 광역무선망은 이동릴레이와 적어도 하나의 이동단 말로 구성되는 이동무선망을 구비하며, 상기 이동무선망을 구비하는 광역무선망에서 이동무선망의 인접 기지국을 스캐닝할 때, 이동릴레이와 이동단말이 서로 협동하여 인접기지국의 수신신호품질을 측정하는 기술을 제안한다.
여기서 이동릴레이와 이동단말이 서로 협동하여 수신신호품질을 측정하는데 있어서, 이동릴레이와 이동단말이 서로 다른 인접기지국에 대한 수신신호품질을 측정할 수 있다. 그리고 상기 이동릴레이와 이동단말이 서로 다른 인접기지국에 대한 수신신호품질을 측정하는데 있어서, 미리 저장된 이동릴레이와 이동단말의 수신신호품질 측정 차 정보를 이용할 수 있다.
그리고 상기 수신신호 품질 측정 차와 스캐닝 기간, 스캐닝 시작 시간을 서빙기지국을 포함한 접속망이 제어할 수 있으며, 또한 상기 수신신호 품질 측정 차와 스캐닝 기간, 스캐닝 시작 시간을 이동릴레이가 제어할 수 있다.
그리고 상기 이동릴레이가 제어하는데 있어서 이동단말이 측정한 인접기지국의 수신신호 품질 정보를 취합하여 서빙기지국에 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광역무선망은 이동릴레이와 적어도 하나의 이동단말로 구성되는 이동무선망을 구비하며, 상기 이동무선망을 구비하는 광역무선망에서 이동무선망의 인접 기지국을 스캐닝할 때, 이동릴레이와 이동단말이 동일한 시간 동안 인접기지국의 수신신호품질을 측정하는 방안을 제안한다.
여기서 이동릴레이와 이동단말이 동일한 시간 동안 인접기지국의 수신신호품질을 측정하는데 있어서, 이동 릴레이가 스캐닝 시간을 제어할 수 있다. 그리고 상기 이동릴레이가 스캐닝 시간을 제어하는데 있어서, 이동릴레이가 직접 이동단말에 게 스캐닝 필요 정보를 전송할 수 있다. 또한 상기 이동릴레이가 직접 이동단말에게 스캐닝 필요 정보를 전송하는데 있어서, 개별 이동단말에게 각각 스캐닝 필요 정보를 전송할 수 있다. 또한 상기 이동릴레이가 직접 이동단말에게 스캐닝 필요 정보를 전송하는데 있어서, 이동단말에게 방송방식(broadcasting)으로 정보를 전송할 수 있다.
여기서 이동릴레이와 이동단말이 동일한 시간 동안 인접기지국의 수신신호품질을 측정하는데 있어서, 서빙기지국이 스캐닝 시간을 제어할 수 있다. 그리고 상기 서빙기지국이 스캐닝 시간을 제어하는데 있어서, 서빙기지국이 직접 각 단말에게 스캐닝 필요 정보를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 셀 재선택 과정의 개념을 도시하는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 이동릴레이 RS는 주기적으로 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 또는 RSSI(Received Signal Strength Indicator)와 같은 신호 세기를 측정하며, 측정된 신호의 세기가 일정 수준 이하로 감소할 경우 이동 릴레이 RS와 연결된 기지국(이하 서빙기지국(serving base station)) SBS에 MOB_SCN-REQ를 사용하여 스캐닝을 요청한다. 상기 MOB_SCN-REQ는 스캐닝을 할 기지국, 스캐닝 시작시간, 스캐닝 구간(scan duration: N frame), 스캔 대기 기간(interleaving interval: P frame), 반복 횟수(iteration: n times), 스캐닝 방법, 리포트 방식 등의 정보가 포함될 수 있다. 그러면 상기 서빙기지국 SBS는 이에 대한 응답으로 스캐닝에 필요한 파라미터를 생성하여 상기 이동릴레이 RS에 MOB_SCN-RSP로 전송한다. 상기 MOB_SCN-RSP에는 상기 MOB_SCN-REQ에 대한 응답정보(start frame= M frame, scan duration=N frame, interleaving interval= P frame, iteration=n times 등)와, RS의 스캐닝 방법에 따라 결합(association)에 관련된 추가 정보(예를들면, rendezvous time, CDMA mode, transmission opportunity 등)가 포함될 수 있다.
서빙기지국 SBS로부터 스캐닝에 필요한 파라미터를 수신한 이동 릴레이 RS는 스캐닝을 수행한다. 또한 동일한 시간에 서빙기지국SBS는 이동 릴레이RS가 이동 무선망에 속한 단말기MS1-MS3에게 자신이 스캐닝을 수행할 인접기지국을 분배하여 전송한다. 이때, 이동 릴레이RS와 이동 무선망에 속한 단말기MS1-MS3은 동일한 시간에 스캐닝을 수행하여 동일한 시간에 스캐닝이 종료하도록 할당한다. 스캐닝을 수행한 정보는 기지국 또는 이동 릴레이에게 전달되며 가장 신호 품질이 좋은 인접기지국에 대하여 잠재적으로 핸드오버를 수행할 때, 핸드오버 예상 기지국으로 설정한다. 이와 같은 과정을 통하여 이동 무선망에 속한 단말기는 이동 릴레이의 스캐닝에 의한 통신의 단절 문제를 해결하며 이동 릴레이의 스캐닝에 요구되는 시간을 감소시킨다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동 단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 이동 릴레이RS는 이동 릴레이RS와 이동단말의 협업 기반 스캐닝 기간을 계산한 후, 711단계에서 서빙기지국 SBS에 스캔에 필요한 파라 미터들을 포함하는 스캔요구신호 MOB_SCN-REQ를 전송한다. 그러면 서빙 기지국SBS는 713단계에서 상기 MOB_SCN-REQ에 대한 응답 메시지인 MOB_SCN-RSP를 이동 릴레이RS에 전달한다. 여기서 상기 MOB_SCN-RSP에는 스캔시작시간(start frame: M frame), 스캔 주기(scan duration : N frame), 스캔 휴지 기간)(interleaving interval :P frame), 스캔 반복 횟수(iteration times: n times) 등이 포함된다. 또한 이동단말 MS1-MS3도 상기 이동 릴레이 RS와 협업하여 인접기지극 NBS 들을 스캔하기 위하여 상기 MOB_SCN-RSP를 전달받는다. 이때 상기 MOB_SCN-RSP는 이동 릴레이RS 또는 서빙기지국 SBS에서 수신할 수 있다. 이때 상기 이동 릴레이RS가 상기 MOB_SCN-RSP를 전달하는 경우 상기 이동단말 MS1-MS3은 717단계에서 이를 수신하며, 상기 서빙 기지국SBS가 상기 MOB_SCN-RSP를 전달하는 경우 상기 이동단말 MS1-MS3은 715단계에서 이를 수신한다. 그리고 상기 이동단말MS들은 상기 MOB_SCN-RSP 수신시, 719단계에서 이를 상기 이동 릴레이RS에 통보한다. 이후 상기 이동 릴레이RS 및 이동단말 MS들은 각각 721단계 및 723단계에서 RF 스위칭 동작을 수행하여 각각 설정된 인접기지국NBS에 접속을 시도하며, 725단계 및 727단계에서 각각 접속된 인접기지국NBS의 신호를 스캔하여 동기 동작을 수행하게 된다. 이때 상기 이동릴레이RS 및 이동단말MS들은 동일한 인접 기지국NBS에 접속될 수 있으며, 또한 각각 다른 설정된 인접 기지국NBS에 연결될 수도 있다.
상기한 바와 같이 이동릴레이 RS와 이동 무선망에 속한 이동단말(상기 도 6의 경우 이동단말은 MS1-MS3이 될 수 있음)은 동일한 시간에 스캐닝을 수행하도록 스케쥴링된다. 이때 상기 이동 릴레이RS가 서빙기지국SBS로부터 MOB_SCN-REQ에 대 한 응답으로 MOB_SCN-RSP를 수신할 때, 이동무선망에 속한 이동단말 MS1-MS3에게 상기 MOB_SCN_RSP를 전달한다.
이후 이동 릴레이RS 또는 서빙 기지국SBS는 상기 이동릴레이RS와 이동단말 MS들이 수행한 스캐닝 정보를 사용하여 동기 절차를 수행한다. 이때 이동릴레이RS와 이동단말MS들의 수신신호 품질의 차를 극복하기 위하여 기준 기지국에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고 이를 토대로 측정된 수신신호 품질 차를 고려하여 스캐닝 정보를 재생성한다. 그러면 이동릴레이RS 또는 기지국에서 스캐닝 정보를 이용하여 인접 기지국을 선택할 때 정확한 스캐닝 정보를 토대로 이를 결정할 수 있다.
도 8은 제안하는 셀 재선택 과정을 수행하기 위한 이동릴레이RS와 이동단말MS들의 셀 재선택 절차를 도시하는 도면이다. 상기 도 8에서는 인접기지국(neighbor BS; NBS)는 3개(NBS1-NBS3)이고, 이동단말(mobile station; MS)은 2개(MS1-MS2)인 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
상기 도 8을 참조하면, 이동릴레이RS가 811단계에서 스캔요구신호 MOB_SCN_REQ(neighbor BS1(NBS1), neighbor BS2(NBS2), neighbor BS3(NBS3), scan duration 등의 정보들을 포함할 수 있음)를 서빙기지국SBS에 전달하면, 서빙기지국SBS는 이에 대한 응답 신호인 MOB_SCN_RSP를 생성하여 813단계에서 이동 릴레이RS에 이를 전달한다. 이하의 설명에서는 상기 이동릴레이RS가 MOB_SCN_RSP를 이동단말MS에 전달하는 것으로 가정하여 설명한다. 그러면 상기 이동릴레이RS는 각각 815단계 및 817단계에서 상기 수신된 MOB_SCN_RSP를 이동단말 MS1 및 MS2에 전달한 다.
이후 상기 이동단말MS1,MS2 및 이동기지국 RS는 820단계에서 서빙기지국 SBS의 신호세기 SINR을 측정한다. 즉, 상기 단말 MS2, MS1 및 이동기지국RS는 각각 823단계 - 827단계에서 서빙기지국SBS의 신호를 수신하여 SINR을 측정한다. 여기서 상기 서빙기지국은 상기 기준기지국의 기지국이 될 수 있다. 이때 상기 기준기지국의 신호 수신세기를 측정하는 이유는 이동단말들 및 이동릴레이RS에서 수신되는 신호의 품질 차를 측정하기 위함이다. 즉, 이동단말MS1, MS2와 이동릴레이RS는 동일한 하나의 기지국(기준기지국, 여기서는 서빙기지국이 될 수 있음)에 대해서 스케닝을 수행한 뒤, 이를 이용하여 단말들 및 이동릴레이가 상기 기준기지국에 대한 수신신호 품질의 차를 측정할 수 있도록 한다.
또한 상기 이동릴레이RS 및 이동단말MS1, MS2들은 각각 스캐닝할 인접기지국 NBS들이 결정된 상태가 된다. 이때 스캐닝할 인접기지국의 결정은 서빙 기지국SBS에서 결정할 수 있으며, 또한 이동릴레이RS가 상기 서빙기지국SBS에서 전달되는 인접 기지국 정보에 따라 할당하여 설정할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 이동릴레이RS가 이동단말MS가 스캐닝을 수행할 인접기지국들을 할당하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 상기 도 8에서는 이동릴레이RS가 인접기지국NBS1을 스캐닝하고, 이동단말MS1이 인접기지국MBS2를 스캐닝하며, 이동단말MS2가 인접기지국NBS3을 스캐닝하는 것으로 가정하고 있다. 따라서 스캐닝 시작 시간이 되면, 상기 이동릴레이RS, 이동단말MS1, 이동단말MS2는 830단계에서 각각 설정된 인접기지국 NBS1, NBS2, NBS3의 SINR을 측정한다. 이런 경우, 상기 이동릴레이RS 및 이동단말MS1,MS2 들은 각각 833단계 - 837단계에서 인접기지국NBS1-NBS3들의 출력을 동시에 스캐닝하게 됨을 알 수 있다. 상기 스캐닝 주기가 종료되면, 상기 이동단말MS1 및 MS2는 각각 843단계 및 841단계에서 자신이 수집한 인접기지국NBS1, NBS2들의 스캐닝 결과 값 및 기준기지국의 측정값을 이동릴레이 RS에 전달한다. 그러면 상기 이동릴레이RS는 845단계에서 상기 단말MS1, MS2 및 자신이 측정한 인접기지국 및 기준기지국의 SINR 값을 분석하여 그 차이를 보상하는 SINR 매핑(mapping) 동작을 수행하며, 847단계에서 상기 SINR 매핑된 기준기지국(여기서는 서빙기지국) 및 각 인접기지국NBS1-NBS3의 스캔 결과값을 서빙기지국SBS에 전송한다. 여기서 상기 847단계는 이동릴레이RS가 수행할 수 있고 또한 수행하지 않을 수도 있다.(optional), 즉, 상기 이동릴레이RS의 핸드오버는 이동릴레이RS에 의해 수행될 수 있으며, 또한 상기 이동릴레이RS의 보고에 의해 서빙기지국SBS가 결정할 수도 있다.
상기한 바와 같이 이동단말MS들과 이동릴레이RS는 동일한 하나의 기지국(기준기지국, 여기서는 서빙기지국SBS으로 가정한다)에 대해서 스케닝을 수행한 뒤, 기준기지국에 대한 단말MS들 및 이동릴레이RS의 수신신호 품질의 차를 측정한다. 그 다음 이동 릴레이RS와 이동 단말MS들은 각기 다른 기지국(여기서는 인접기지국NBS들이 될 수 있음)에 대한 스케닝을 수행한다. 마지막으로 이동단말MS들은 스케닝한 결과를 이동릴레이RS 또는 서빙기지국SBS에 전달합니다. 이동단말MS들로부터 스케닝 정보를 획득한 이동릴레이RS 또는 서빙기지국SBS는 이동릴레이RS가 기준기지국에 대해서 측정한 수신신호품질과 이동단말MS들이 기준기지국에 대해서 측정한 수신신호 품질의 차를 계산하고 이동 단말MS들이 다른 기지국(인접기지국 NBS)들에 대해서 측정한 수신신호 품질을 보상한다.
상기와 같은 이동릴레이RS 및 이동단말MS들이 협업하여 인접기지국NBS들을 스캐닝하면, 동일한 시간에 이동릴레이RS 및 이동단말MS들이 스캐닝 동작을 수행하게 되어 이동릴레이RS의 스캐닝에 의한 이동단말MS의 서비스 단절 문제를 해결할 수 있다. 그리고 이동릴레이RS와 이동단말MS가 협업을 통하여 스캐닝을 수행하므로 스캐닝 시간을 감소시킬 수 있다. 또한 이동릴레이RS와 이동단말MS의 스캐닝을 일치시켜 이동무선망의 가용한 자원을 증가시킬 수 있고, 이동단말MS의 서비스 단절시간을 감소시켜 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제안하는 셀 재선택 과정의 동작 과정은 다음과 같다. 먼저 이동 릴레이와 이동 단말들의 협업기반 스캐닝 기간을 계산한다. 두 번째로 이동 릴레이와 이동단말들이 각각 할당된 인접기지국들의 스캐닝을 수행한다. 세 번째로 이동 릴레이와 이동단말들의 수신 신호 품질 차에 대한 정보를 획득한다. 네 번째로 이동릴레이 및 이동단말들의 스캐닝 결과 수집하여 인접기지국을 선택한다.
먼저 상기 이동 릴레이와 이동 단말기들의 협업기반 스캐닝 기간 계산 방법을 살펴본다.
본 발명의 실시예에서 제안하는 이동 릴레이와 이동 단말의 협업 기반 셀 재선택 기법을 수행하기 위하여 이동 릴레이는 스캐닝에 요구되는 시간을 다음과 같이 계산한다.
Figure 112008078899722-pat00001
상기 <수학식 1>에서
Figure 112008078899722-pat00002
은 RF 채널을 변경하는데 필요한시간이며,
Figure 112008078899722-pat00003
는 인접기지국의 신호를 스캐닝하는데 필요한 시간이다.
Figure 112008078899722-pat00004
는 스캐닝을 수행하는 인접기지국의 수를 나타내며
Figure 112008078899722-pat00005
는 스캐닝 반복 횟수이고
Figure 112008078899722-pat00006
는 이동 무선망에서 이동릴레이에 속한 이동 단말의 수를 나타낸다.
두 번째로 이동릴레이와 이동단말기는 스캐닝 동작을 수행한다.
상기 이동릴레이는 잠재적인 핸드오버에 필요한 인접기지국 정보를 획득하기 위하여 서빙기지국에게 주기적으로 또는 특정 조건을 만족할 경우 스캐닝 기간을 상기 <수학식 1>을 이용하여 계산하고 MOB_SCN-REQ를 이용하여 서빙 기지국에게 셀 재선택 과정을 요청한다. 그리고 상기 서빙기지국은 이동릴레이로부터 스캐닝을 요청 받을 경우 MOB_SCN-RSP를 통하여 스캐닝에 필요한 정보를 전송한다. 이때 셀 재선택 과정에 필요한 정보는 스캐닝 기간, 스캐닝 시작 시간, 스캐닝 반복 횟수, 스캐닝 휴지기간(interleaving interval), 보고 방법(report type) 등이다. 이동 릴레이는 MOB_SCN-RSP를 서빙기지국으로부터 수신하면 동일한 정보를 이동 무선망에 연결된 이동 단말들에게 모두 전달한다.
이때, 스캐닝이 필요한 인접기지국들 중에서 기준 기지국을 선택하고 나머지 인접기지국은 다음 두가지 방법으로 나누어 각 이동단말MS 들에 MOB_SCN-RSP를 전달한다. 첫 번째 방법은 이동릴레이와 이동단말들이 동일한 인접기지국에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정한다. 첫 번째 방법은 이동릴레이와 이동단말들이 서로 다른 인접기지국들에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정한다. 두 번째 방법은 이동릴레이와 이동단말들이 스캐닝하는 인접기지국들을 겹치도록 설정한다.
이때, 서빙기지국이 생성하는 스캐닝에 필요한 정보를 이동릴레이가 생성할 경우, 상기 서빙기지국은 이동릴레이에게 전체 인접기지국들에 대하여 스캐닝을 수행하도록 MOB_SCN-RSP를 전송하며, 스캐닝 기간은 이동릴레이가 설정한 기간으로 유지한다. 이동릴레이는 이동단말들에게 이동릴레이와 동일한 인접기지국에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정하거나, 또는 서로 다른 인접기지국에 대하여 스캐닝을 수행하도록 인접기지국 스캐닝을 스케줄링한다. 이때, 스캐닝 기간과 스캐닝 시작 시간은 이동릴레이와 이동단말들이 동일한 시간에 스캐닝을 시작하고 동일한 시간에 스캐닝을 종료하도록 설정하고, 보고 방법(report type)은 이벤트 트리거 보고 방법(event-triggered report)으로 설정한다. 이것은 이동 무선망에 속한 단말기들이 스캐닝을 수행한 정보를 이동 릴레이또는 서빙기지국이 획득하기 위함이다.
세 번째로 이동 릴레이와 이동단말기들의 수신 신호 품질 차에 대한 정보를 획득한다.
상기 이동 단말들과 이동 릴레이의 수신 신호 품질 측정에 대한 차이에 관한 정보를 획득하기 위하여, 상기 이동 단말들과 이동 릴레이가 기준 기지국으로부터 측정한 수신 신호 세기의 차를 하기의 <수학식 2>와 같이 계산한다.
Figure 112008078899722-pat00007
상기 <수학식 2>에서
Figure 112008078899722-pat00008
는 이동 릴레이가 기준 기지국에서 측정한 수신 신호 세기를 나타내며,
Figure 112008078899722-pat00009
는 이동 무선망에 속한
Figure 112008078899722-pat00010
번째 이동 단말이 기준 기지국에서 측정한 수신 신호 세기를 나타낸다. 이동 릴레이 또는 서빙기지국은 각 이동 단말들과 이동 릴레이의 수신 신호 세기 차에 해당하는
Figure 112008078899722-pat00011
를 유지하며 스캐닝마다 갱신한다. 그리고 협업 기반 스캐닝을 수행한 후, 하기 <수학식 3>과 같이 수신 신호 차를 보상한다.
Figure 112008078899722-pat00012
상기 <수학식 3>에서
Figure 112008078899722-pat00013
는 이동 무선망에 속한
Figure 112008078899722-pat00014
번째 이동 단말이
Figure 112008078899722-pat00015
번째 인접기지국에 대하여 측정한 수신 신호 세기이다.
네 번째로 이동릴레이는 스캐닝 결과 수집하여 그 결과를 서빙기지국에 보고하여 기지국을 재선택한다.
상기 이동릴레이와 이동단말들이 수행한 인접기지국들의 스캐닝 결과는 서빙기지국에게 모두 전송되거나, 또는 이동릴레이가 이동단말들이 수행한 인접기지국의 스캐닝 결과를 취합하여 서빙기지국에게 전송한다. 만약 이동단말들과 이동릴레 이가 서로 다른 인접기지국들에 대하여 스캐닝을 수행할 경우, 이동단말들과 이동릴레이의 수신 신호 품질 차에 대한 정보를 이용하여 보상한다. 이와 같은 방법으로 수집된 인접기지국들의 스캐닝 결과는 잠재적으로 핸드오버를 수행할 때 핸드오버 예상 기지국 설정에 사용된다. 또한 스캐닝 수행 시간을 감소시키기 위하여 수신신호 품질세기가 높은 순으로 정렬하여 정렬된 순서로 스캐닝을 수행하며, 일정수준 이하의 인접기지국은 인접기지국 정보에서 제거한다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동단말MS들과 이동 릴레이RS의 협업 기반 셀 재선택 기법의 순서도를 도시하는 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 이동릴레이RS는 921단계에서 이동 릴레이RS와 이동 단말MS 들의 협업 기반 셀 재선택 기법을 수행하기 위하여 스캐닝에 요구되는 시간을 상기 <수학식 1>을 이용하여 계산한다. 즉, 이동릴레이RS는 잠재적인 핸드오버에 필요한 인접기지국 정보를 획득하기 위하여 서빙기지국SBS에게 주기적으로 또는 특정 조건을 만족할 경우 스캐닝 기간을 상기 <수학식 1>을 이용하여 계산한다. 이후 상기 이동 릴레이RS는 913단계에서 MOB_SCN-REQ를 이용하여 서빙 기지국SBS에게 셀 재선택 과정을 요청한다. 그리고 상기 서빙기지국SBS는 이동릴레이RS로부터 스캐닝을 요청 받을 경우 MOB_SCN-RSP를 통하여 스캐닝에 필요한 정보를 전송한다. 이때 셀 재선택 과정에 필요한 정보는 스캐닝 기간, 스캐닝 시작 시간, 스캐닝 반복 횟수, 스캐닝 휴지기간(interleaving interval), 보고 방법(report type) 등이다.
이때 이동 릴레이RS는 915단계에서 상기 MOB_SCN-RSP를 서빙기지국SBS로부터 수신하면, 917단계에서 동일한 정보를 이동 무선망에 연결된 이동 단말MS에게 모두 전달한다. 이때 상기 이동릴레이RS는 스캐닝이 필요한 인접기지국NBS 중에서 기준 기지국을 선택하고, 나머지 인접기지국들은 이동단말MS에 할당하는 MOB_SCN-RSP를 각 이동단말MS 들에 전달한다. 이때 인접 기지국들을 이동단말들에 할당하는 방법은 이동릴레이RS와 이동단말MS 들이 동일한 인접기지국NBS에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정하는 방법과, 이동릴레이RS와 이동단말MS 들이 서로 다른 인접기지국NBS 들에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정하는 방법, 그리고 이동릴레이RS와 이동단말MS 들이 스캐닝하는 인접기지국NBS들을 겹치도록 설정하는 방법들 중에 어느 한 설정 방법을 사용할 수 있다.
이때, 서빙기지국SBS가 생성하는 스캐닝에 필요한 정보를 이동릴레이RS가 생성할 경우, 상기 서빙기지국SBS는 이동릴레이RS에게 전체 인접기지국NBS 들에 대하여 스캐닝을 수행하도록 MOB_SCN-RSP를 전송하며, 스캐닝 기간은 이동릴레이RS가 설정한 기간으로 유지한다. 이동릴레이RS는 이동단말MS 들에게 이동릴레이RS와 동일한 인접기지국NBS에 대하여 스캐닝을 수행하도록 설정하거나, 또는 서로 다른 인접기지국NBS에 대하여 스캐닝을 수행하도록 인접기지국 스캐닝을 스케줄링한다. 이때, 스캐닝 기간과 스캐닝 시작 시간은 이동릴레이RS와 이동단말MS 들이 동일한 시간에 스캐닝을 시작하고 동일한 시간에 스캐닝을 종료하도록 설정하고, 보고 방법(report type)은 이벤트 트리거 보고 방법(event-triggered report)으로 설정한다. 이것은 이동 무선망에 속한 단말기들이 스캐닝을 수행한 정보를 이동 릴레이RS 또는 서빙기지국SBS가 획득하기 위함이다.
이후 상기 이동릴레이RS는 919단계에서 할당된 인접기지국과 접속하여 스캐닝 동작을 수행한다. 이때 상기 스캐닝 동작을 수행할 때 이동 릴레이RS와 이동단말기MS 들의 수신 신호 품질 차에 대한 정보를 획득한다. 상기 이동 단말MS 들과 이동 릴레이RS의 수신 신호 품질 측정에 대한 차이에 관한 정보를 획득하기 위하여, 상기 이동 단말MS 들과 이동 릴레이RS가 기준 기지국으로부터 측정한 수신 신호 세기의 차를 상기 <수학식 2>와 같이 계산하며, 상기 <수학식 3>에 의해 수신신호의 차를 보상한다.
상기와 같이 이동 릴레이RS 및 이동 단말MS는 스캐닝 동작을 수행하면서 각각 할당된 인접기지국NBS의 수신신호 품질을 측정한다. 그리고 인접 기지국 NBS의 스캐닝을 종료하면, 각 이동단말MS는 이를 상기 이동릴레이RS에 보고하며, 상기 이동릴레이RS는 921단계에서 이를 감지한다. 이동릴레이RS는 923단계에서 상기 이동단말MS의 스캐닝 결과 수집하여 처리한다. 이때 상기 이동릴레이RS와 이동단말MS 들이 수행한 인접기지국NBS 들의 스캐닝 결과는 서빙기지국에SBS게 모두 전송되거나, 또는 이동릴레이RS가 이동단말MS 들이 수행한 인접기지국NBS의 스캐닝 결과를 취합하여 서빙기지국SBS에게 전송한다. 만약 이동단말MS 들과 이동릴레이RS가 서로 다른 인접기지국NBS 들에 대하여 스캐닝을 수행할 경우, 이동단말MS 들과 이동릴레이RS의 수신 신호 품질 차에 대한 정보를 이용하여 보상한다. 이와 같은 방법으로 수집된 인접기지국NBS 들의 스캐닝 결과는 잠재적으로 핸드오버를 수행할 때 핸드오버 예상 기지국 설정에 사용된다. 또한 스캐닝 수행 시간을 감소시키기 위하여 수신신호 품질세기가 높은 순으로 정렬하여 정렬된 순서로 스캐닝을 수행하며, 일 정수준 이하의 인접기지국은 인접기지국 정보에서 제거한다.
도 10은 본 발명에서 제안하는 이동단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법의 성능을 평가하기 위한 셀 설치도이다. 도 11과 도 12는 각각 본 발명에서 제안하는 이동 단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법에서 결합과정을 수행할 경우와 그렇지 않을 경우의 스캐닝 지연 성능을 분석한 도면이다. 도 13는 이동 단말과 이동 릴레이가 스캐닝을 통하여 인접기지국의 수신 신호 세기를 측정한 도면이다. 도 14는 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동단말과 이동 릴레이의 협업기반 셀 재선택 기법에서 수신 신호 세기 차를 보상하였을 경우의 수신 신호 세긴 측정 정확도를 나타내는 도면이다.
먼저 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동 단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법의 성능을 평가하기 위하여, 상기 도 10과 같이 셀을 배치하였으며 성능 분석에 사용된 파라미터는 다음과 같다.
Figure 112008078899722-pat00016
도 11은 기존의 스캐닝 방법을 사용하였을 경우와 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동릴레이 및 이동 단말의 협업에 따른 스캐닝 기법을 적용하였을 경우의 스캐닝 지연을 측정한 도면이다. 그리고 도 12는 이동 릴레이가 인접 기지국 중 하나의 기지국에 대하여 경쟁기반으로 스캐닝을 수행할 경우에 발생하는 스캐닝 지연을 나타낸 도면이다. 기존의 스캐닝 지연은 하기 <수학식 4>와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112008078899722-pat00017
기존의 스캐닝 방법은 인접기지국의 수에 비례하여 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 제안하는 협업 스캐닝에서는 이동릴레이와 이동단말의 수신신호 품질 차를 측정하기 위하여 이동 단말기와 이동 릴레이가 동일한 시간 동안 스캐닝을 수행하도록 분배되기 때문에 스캐닝 지연이 감소하며, 또한 인접 기지국의 수가 이동 단말의 수에 2의 배수로 증가할 때마다 스캐닝 지연이 증가하는 것을 볼 수 있다.
기존 스캐닝에서는 상기 도 11 에서와 동일하게 인접 기지국의 수에 비례하여 선형으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 스캐닝을 수행할 때 선택적으로 수행하는 결합을 수행할 경우의 스캐닝 지연이 결합을 수행하지 않는 스캐닝에 비해 매우 큰 것을 볼 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서 제안하는 협업기반 스캐닝에서는 이동 릴레이와 이동 단말에게 동일한 시간 동안 스캐닝을 수행하도록 시간을 설정하므로 이동 릴레이는 하나의 인접기지국에게 결합 기반의 스캐닝을 수행하고, 나머지 이동 단말들은 이동릴레이가 결합 기반의 스캐닝을 수행하는 동안 다른 인접 기지국에 대한 스캐닝을 수행하므로, 결합 기반의 스캐닝의 스캐닝 지연 과 동일한 시간의 스캐닝이 지연이 발생하는 것을 볼 수 있다. 두 번째로 이동 단말의 스캐닝 수행으로 인한 스캐닝의 정확성을 평가하기 위하여 이동 릴레이와 이동 단말의 거리에 따른 스캐닝의 정확성을 평가하였다. 먼저 이동 릴레이와 이동 단말이 20m 떨어져 있을 때의 인접 기지국 별 수신 SNR을 측정하였으며, 도 13과 같이 으며 이동 릴레이와 이동 단말의 측정 수신 SNR이 거의 유사한 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 그러나 일부의 경우 약 10dB의 수신 신호차가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이동 릴레이와 이동 단말기의 수신 신호 세기 차를 보상할 필요가 있다.
도 14는 본 발명에서 제안한 수신 신호 세기의 차를 보상하였을 경우와 그렇지 않을 경우의 수신 신호 세기측정 정확도를 나타낸 도면이다. 여기서 스캐닝 정확도는 하기 <수학식 5>와 같이 계산된다.
Figure 112008078899722-pat00018
상기 <수학식 5>에서
Figure 112008078899722-pat00019
는 이동 릴레이가
Figure 112008078899722-pat00020
번째 인접기지국에 대하여 직접 측정한 수신신호세기를 나타낸다. 상기 도 14에 도시된 바와 같이 이동 단말기와 이동 릴레이의 상대적인 거리가 작을 경우 스캐닝의 정확도가 매우 높으며 보상을 했을 경우 최소 95%이상의 정확성을 확보할 수 있다. 그러나 상대적인 거리가 증가할수록 스캐닝 정확도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 SNR이 높 을 경우 비교적 정확한 정확도를 보이나 SNR이 낮을 경우 적은값의 측정 오차에서도 정확도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이동 무선망에서 협업기반의 스캐닝을 수행할 경우 높은 SNR로 측정된 인접 기지국에 대한 추가적인 스캐닝을 수행할 경우 보다 높은스캐닝 정확도를 확보할 수 있을 것이다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 무선통신 시스템에서 이동단말의 셀 선택 절차를 설명하기 위한 도면
도 2는 이동 단말이 스캐닝을 요청하였을 때의 스케닝 절차를 도시하는 도면
도 3은 이동 릴레이를 포함하는 이동 무선망의 예를 도시하는 도면
도 4는 종래의 이동 무선망에서 이동릴레이 RS와 이동단말 MS 간의 셀 선택 기법의 개념을 도시하는 도면
도 5는 종래의 이동 무선망에서 이동릴레이 RS와 이동단말 MS의 셀 선택 절차를 도시하는 도면
도 6은 본 발명의 실시예에서 제안하는 셀 재선택 과정의 개념을 도시하는 도면
도 7은 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동 단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법의 개념을 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에서 제안하는 셀 재선택 과정을 수행하기 위한 이동릴레이RS와 이동단말MS들의 셀 재선택 절차를 도시하는 도면
도 9는 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동단말MS들과 이동 릴레이RS의 협업 기반 셀 재선택 기법의 순서도를 도시하는 도면
도 10은 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법의 성능을 평가하기 위한 셀 설치도이다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동 단말과 이동 릴레이의 협업 기반 셀 재선택 기법에서 결합과정을 수행할 경우와 그렇지 않을 경우 의 스캐닝 지연 성능을 분석한 도면
도 13는 이동 단말과 이동 릴레이가 스캐닝을 통하여 인접기지국의 수신 신호 세기를 측정한 도면
도 14는 본 발명의 실시예에서 제안하는 이동단말과 이동 릴레이의 협업기반 셀 재선택 기법에서 수신 신호 세기 차를 보상하였을 경우의 수신 신호 세긴 측정 정확도를 나타내는 도면

Claims (16)

  1. 이동 무선망의 이동 릴레이가 협업 스캐닝을 하는 방법에 있어서,
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 서빙 기지국에게 전송하는 단계;
    상기 서빙 기지국으로부터 스캐닝 응답을 수신한 경우, 인접 기지국을 상기 이동 릴레이 및 적어도 하나의 이동 단말에게 할당하는 단계;
    상기 적어도 하나의 이동 단말에게 할당된 인접 기지국을 알리는 메시지를 상기 적어도 하나의 이동 단말에게 전송하는 단계;
    상기 이동 릴레이에게 할당된 인접 기지국 및 상기 이동 단말에게 할당된 인접 기지국을 스캐닝하는 단계; 및
    스캐닝 결과를 상기 서빙 기지국에게 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 할당된 인접 기지국을 스캐닝하는 단계는,
    기준 기지국의 수신 신호 세기를 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 기준 기지국의 수신 신호 세기를 상기 적어도 하나의 이동 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 이동 릴레이와 상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 수신 신호 세기들 간의 차를 계산하는 단계; 및
    상기 차를 이용하여 스캐닝 결과를 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인접 기지국을 할당하는 단계는,
    상기 이동 릴레이와 상기 이동 단말에게 다른 인접 기지국을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 광역 무선 시스템의 기지국이 협업 스캐닝을 지원하는 방법에 있어서,
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 이동 릴레이로부터 수신하는 단계;
    상기 스캐닝 요청에 대한 응답으로 상기 이동 릴레이에게 스캐닝 응답을 전송하는 단계; 및
    상기 이동 릴레이로부터 상기 이동 릴레이의 스캐닝 결과 및 상기 이동 릴레이에서 수집된 스캐닝 결과를 수신하는 단계;를 포함하고,
    상기 스캐닝 응답 및 상기 스캐닝 결과에 기반하여 상기 기지국에 의해 인접기지국은 상기 이동 릴레이와 적어도 하나의 이동 단말에게 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이동 릴레이와 상기 이동 단말에게 다른 인접 기지국을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스캐닝 결과는 미리 계산된 상기 이동 릴레이와 상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 수신 신호 세기들 간의 차에 기반하여 보상되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이동 릴레이는 스캐닝 기간과 스캐닝 시작 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 광역 무선 시스템의 기지국이 협업 스캐닝을 지원하는 방법에 있어서,
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 이동 릴레이로부터 수신하는 단계;
    상기 이동 릴레이 및 적어도 하나의 이동 단말에게 인접 기지국을 할당하는 단계;
    상기 스캐닝 요청에 대한 응답으로 상기 이동 릴레이에게 스캐닝 응답을 전송하는 단계; 및
    상기 이동 릴레이로부터 상기 이동 릴레이의 스캐닝 결과 및 상기 이동 릴레이에서 수집된 스캐닝 결과를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 협업 스캐닝을 하는 이동 무선망의 이동 릴레이에 있어서,
    서빙 기지국 또는 단말 중 적어도 하나와 신호를 송수신하는 통신부; 및
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 서빙 기지국에게 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 스캐닝 응답을 수신한 경우, 인접 기지국을 상기 이동 릴레이 및 적어도 하나의 이동 단말에게 할당하고, 상기 적어도 하나의 이동 단말에게 할당된 인접 기지국을 알리는 메시지를 상기 적어도 하나의 이동 단말에게 전송하고, 상기 이동 릴레이에게 할당된 인접 기지국 및 상기 이동 단말에게 할당된 인접 기지국을 스캐닝하고, 스캐닝 결과를 상기 서빙 기지국에게 전송하는 것을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 릴레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 할당된 인접 기지국을 스캐닝하는 것은,
    기준 기지국의 수신 신호 세기를 측정하고, 상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 기준 기지국의 수신 신호 세기를 상기 적어도 하나의 이동 단말로부터 수신하고, 상기 이동 릴레이와 상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 수신 신호 세기들 간의 차를 계산하고, 상기 차를 이용하여 스캐닝 결과를 보상하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 릴레이.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인접 기지국을 할당하는 것은
    상기 이동 릴레이와 상기 이동 단말에게 다른 인접 기지국을 할당하는 것을 특징으로 하는 이동 릴레이.
  12. 협업 스캐닝을 지원하는 광역 무선 시스템의 기지국에 있어서,
    이동 릴레이 또는 단말 중 적어도 하나와 신호를 송수신하는 통신부; 및
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 이동 릴레이로부터 수신하고, 상기 스캐닝 요청에 대한 응답으로 상기 이동 릴레이에게 스캐닝 응답을 전송하고, 상기 이동 릴레이로부터 상기 이동 릴레이의 스캐닝 결과 및 상기 이동 릴레이에서 수집된 스캐닝 결과를 수신하는 제어부;를 포함하고,
    상기 스캐닝 응답 및 상기 스캐닝 결과에 기반하여 상기 기지국에 의해 인접기지국은 상기 이동 릴레이와 적어도 하나의 이동 단말에게 할당되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제12항에 있어서, 상기 이동 릴레이와 상기 이동 단말에게 다른 인접 기지국을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스캐닝 결과는 미리 계산된 상기 이동 릴레이와 상기 적어도 하나의 이동 단말에서 측정된 수신 신호 세기들 간의 차에 기반하여 보상되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제14항에 있어서, 상기 이동 릴레이는 스캐닝 기간과 스캐닝 시작 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 협업 스캐닝을 지원하는 광역 무선 시스템의 기지국에 있어서,
    이동 릴레이 또는 단말 중 적어도 하나와 신호를 송수신하는 통신부; 및
    협업 스캐닝 기간과 함께 스캐닝 요청을 이동 릴레이로부터 수신하고, 상기 이동 릴레이 및 적어도 하나의 이동 단말에게 인접 기지국을 할당하고, 상기 스캐닝 요청에 대한 응답으로 상기 이동 릴레이에게 스캐닝 응답을 전송하고, 상기 이동 릴레이로부터 상기 이동 릴레이의 스캐닝 결과 및 상기 이동 릴레이에서 수집된 스캐닝 결과를 수신하는 것을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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