KR101751741B1 - 이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 초기 레인징을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 초기 레인징을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 망(heterogeneous network)을 포함하는 무선 접속 시스템에서 초기 레인징(initial ranging)을 수행하기 위한 것으로, 단말의 동작은, 영역 확장을 적용한 기지국의 가중치를 고려하여 서빙 셀을 선택하는 과정과, 상기 서빙 셀의 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 수신하는 과정과, 상기 서빙 셀과의 채널 품질이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 레인징 코드 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 선택하는 과정과, 선택된 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 수행하는 과정을 포함한다.

Description

이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 초기 레인징을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR INITIAL RANGING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING HETEROGENEOUS NETWORK}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 이종 망(heterogeneous network)을 포함하는 무선 접속 시스템에서 초기 레인징(initial ranging)을 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 시스템에서 데이터 통신의 수요 및 다양한 통신 서비스의 증가로 인하여 송신 용량을 증대시키기 위한 다양한 방안이 제안되고 있다. 그 중 하나의 방안으로서, 이종 망(Heterogeneous Network)에 대한 기술이 연구되고 있다. 상기 이종 망은 여러 가지의 위상, 셀 커버리지(Cell Coverage) 및 특성들을 가지는 기지국들이 혼용되어 운영되는 통신 시스템을 의미한다.
도 1은 이종 망 시스템의 구성을 예를 도시하고 있다. 상기 도 1을 참고하면, 서로 다른 크기의 셀 커버리지를 갖는 매크로 셀(100) 및 적어도 하나의 피코(pico) 셀(102, 104, 106)이 오버레이(overlay) 되어 운영된다. 또한, 상기 도 1에 도시되지 아니하였으나, 상기 이종 망의 상기 매크로 셀(100) 내에 적어도 하나의 펨토(femto) 셀이 더 포함될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 피코셀 및 상기 펨토 셀을 '소형 셀'로 통칭한다.
상기 이종 망은 매크로 셀 내에 존재하는 소형 셀에서 송신 자원을 재활용하여 시스템 전체의 송신 용량을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 매크로 셀에서 10MHz 전송 대역을 활용하는 환경에서 10MHz의 전송 대역을 갖는 하나의 소형 셀을 설치할 경우, 이상적으로 총 20MHz의 전송 대역이 확보될 수 있다. 즉, 하나의 매크로 셀에 N개의 소형 셀을 설치할 경우, 이상적으로 기존 전송 대역의 N배에 해당하는 전송 대역이 확보될 수 있다. 다시 말해, 전송률이 N배만큼 상승하는 효과가 기대될 수 있다.
하지만, 실제 환경에서 하나의 매크로 셀 내에 N개의 소형 셀을 설치하더라도, 이종 셀들 간의 간섭 혹은 단말들의 불균일한 분포로 인해 N배의 전송률을 얻지 못한다. 즉, 실제 이종 망 시스템의 경우, 매크로 셀 및 소형 셀 간의 간섭, 소형 셀들 간 간섭으로 인하여 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한, 소형 셀들에 대한 단말들의 불균일한 분포로 인해 활용되지 못하는 자원이 발생할 수 있으므로, 성능 저하가 발생할 수 있다.
상기 이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 셀들 간 간섭 및 부하(load) 불균형으로 인한 성능 저하를 최소화하기 위해, 셀 선택에 있어서 소형 셀의 커버리지(coverage)를 증가한 효과를 야기하는 영역 확장(Range Expansion) 기법이 사용될 수 있다. 상기 영역 확장 기법은 셀 선택을 위한 채널 품질 비교 시 해당 셀의 채널 품질에 일정 가중치를 부가함으로써 해당 셀의 선택 가능성을 높이는 기술이다. 하지만, 셀 선택 시 채널 품질에 가중치를 부가함으로 인해, 단말은 실제 채널 품질이 열악한 셀을 서빙 셀로 선택할 수 있다. 열악한 채널 품질에도 불구하고 서빙 셀로 선택한 경우, 필수적으로 수신하여야 할 제어 신호, 방송 채널 등에 대해서도 수신할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 영역 확장 기법을 적용한 지역에 위치하는 단말이 초기 접속을 시도하는 경우, 최소한의 통신 품질을 보장하기 위한 대안이 제시되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 최소한의 통신 품질을 보장하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 영역 확장 기법을 적용한 지역에 위치하는 단말의 초기 접속을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 낮은 채널 품질이 예상되는 경우를 위해 할당된 레인징 프리앰블 코드를 이용하여 초기 접속을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 낮은 채널 품질이 예상되는 단말에 대하여 간섭 낮은 자원을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 영역 확장을 적용한 기지국의 가중치를 고려하여 서빙 셀을 선택하는 과정과, 상기 서빙 셀의 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 수신하는 과정과, 상기 서빙 셀과의 채널 품질이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 레인징 코드 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 선택하는 과정과, 선택된 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 송신하는 과정과, 상기 레인징 코드 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 수신하는 과정과, 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 단말이 상기 임계치 이하의 채널 품질을 가짐을 인지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 영역 확장을 적용한 기지국의 가중치를 고려하여 서빙 셀을 선택하는 제어부와, 상기 서빙 셀의 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 수신하는 모뎀을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 서빙 셀과의 채널 품질이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 레인징 코드 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 선택하고, 선택된 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 송신하는 모뎀과, 상기 레인징 코드 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들 중 하나가 수신되면, 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 단말이 상기 임계치 이하의 채널 품질을 가짐을 인지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선통신 시스템에서 영역 확장(Range Expansion) 기술에 의해서 낮은 품질의 채널을 가진 셀로 초기 레인징 후, 채널 상태가 양호한 자원만을 선택적으로 사용함으로써 단말의 전력 소모를 방지하고, 전체 시스템 송신 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 이종 망 시스템의 구성을 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말 분포 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 영역 확장 기법에 따른 서비스 영역 확장을 도시하는 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 간섭 조화를 위한 자원 사용 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 열화 예상 레인징 코드 할당 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 열화 예상 레인징 코드 할당의 다른 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 초기 접속을 위한 신호 교환을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 이종 망을 포함하는 무선통신 시스템에서 영역 확장 기법을 적용한 지역에 위치하는 단말이 초기 접속을 시도하는 경우, 최소한의 통신 품질을 보장하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 IEEE 802.16m 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따른 시스템이라도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말 분포 예를 도시하고 있다. 상기 도 2를 참고하면, 매크로 기지국(200)의 셀(202) 내에 다수의 피코셀들(211 내지 213)이 존재한다. 단말들(220 내지 224)은 각 셀에 대한 신호 세기 측정하고, 측정된 신호 세기의 양호도에 따라 서빙 셀을 선택할 수 있다. 이에 따라, 단말A(221)은 피코셀A(210)를, 단말F(225)는 피코셀C(212)를 서빙 셀로 선택한다. 따라서, 상기 피코셀A(210) 및 상기 피코셀C(212)는 상기 단말A(221) 및 상기 단말F(225)로 자원을 할당할 수 있다. 하지만, 서빙 셀로 선택되지 아니한 피코셀B(211) 및 피코셀D(213)는 자원을 할당할 수 없다. 따라서, 상기 피코셀B(211) 및 상기 피코셀D(213)로 인해 전송 가능한 자원의 양은 증가하였으나, 실제 전송률의 향상은 기대할 수 없다. 상술한 바와 같이, 상기 이종 망 내에 단말에 자원을 할당하지 못하는 피코셀이 많은 경우 상기 이종 망 전체의 전송 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
상기 도 2를 참고하여 설명한 바와 같은 문제점을 극복하기 위한 방안으로서, 상기 이종 망 내에서 좁은 서비스 영역을 갖는 소형 기지국의 서비스 영역을 임의로 확장하여 더 많은 사용자를 서비스할 수 있도록 하는 영역 확장(Range Expansion) 기술이 적용될 수 있다. 상세히 설명하면, 다수의 단말들에 서비스해야 하는 셀과 소수의 단말들에 서비스하고 있는 셀이 인접한 경우, 시스템은 소수의 단말만을 서비스하고 있는 셀에 대하여 가중치(biased value)를 부가함으로써, 서빙 셀로의 선택을 유도한다. 이로 인해, 각 셀이 평균적인 서비스 단말 분포를 가지게 된다. 상기 영역 확장 기법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 영역 확장 기법에 따른 서비스 영역 확장을 도시하고 있다. 상기 도 3을 참고하면, 셀A(310)는 상대적으로 넓은 지역을 서비스하며, 해당 영역 내에 서비스해야 할 단말의 수가 많다. 셀B(320)는 상대적으로 좁은 지역을 서비스하며, 해당 영역 내에 서비스해야 할 단말의 수가 적다. 예를 들어, 상기 셀A(310)는 매크로 셀, 상기 셀B(320)는 피코 셀, 펨토 셀, 소형 셀 중 하나일 수 있다. 단말K(330)가 상기 셀A(310) 및 상기 셀B(320) 중 서빙 셀을 선택하는 과정 중에 있다. 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 단말K(330)에 의해 측정된 상기 셀A(310)에 대한 수신 신호 세기를 x, 상기 셀B(320)에 대한 수신 신호 세기를 y라 칭한다.
일반적으로, 상기 단말K(330)은 상기 x 및 상기 y 중 더 큰 값에 대응되는 셀을 서빙 셀로 선택한다. 다시 말해, x가 y보다 크면, 상기 단말K(330)는 상기 셀A(310)을 선택하고, y가 x보다 크면, 상기 단말K(330)는 상기 셀B(320)을 선택한다. 즉, 상기 단말K(330)는 x 및 y를 비교한다. 하지만, 상기 셀B(320)에 영역 확장이 적용됨으로써 가중치 a가 부가되는 경우, 상기 단말K(330)는 x 및 y×a를 비교한다. 다시 말해, x가 y×a보다 크면, 상기 단말K(330)는 상기 셀A(310)을 선택하고, y×a가 x보다 크면, 상기 단말K(330)는 상기 셀B(320)을 선택한다. 비록 상기 단말K(330)가 상기 셀A(310)로부터 더 우수한 품질의 채널을 할당받을 수 있더라도, 상기 셀A(310)가 상기 단말K(330)로 제공할 자원을 확보하지 못할 수 있다. 이 경우, 채널 품질이 열악하더라도, 상기 단말K(330)은 상기 셀B(320)에 접속함으로써 상대적으로 더 많은 자원을 할당받을 수 있다.
상술한 영역 확장 기법 적용 시, 높은 가중치로 인해 매우 열악한 채널 품질을 가지는 셀이 서빙 셀로 선택될 수 있다. 이 경우, 열악한 채널 품질로 인하여 필수적으로 수신해야하는 제어 신호, 방송 채널 등을 수신할 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 셀B(320)와 중첩된 커버리지(coverage)를 가지는 상기 셀A(310)는 특정 부프레임(subframe) 또는 특정 부밴드(subband)/부채널(subchannel)에서 낮은 전력으로 신호를 전송하거나, 신호를 전송하지 않음으로써 셀들간의 간섭의 완화를 꾀할 수 있다. 상술한 바와 같이 낮은 전력의 신호 전송 또는 신호 미전송을 통한 간섭 완화를 '간섭 조화(Interference coordination)'라 한다. 예를 들어, 이하 도 4a 및 이하 도 4b와 같은 방식이 가능하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 간섭 조화를 위한 자원 사용 예를 도시하고 있다. 상기 도 4a를 참고하면, 매크로 셀(410)은 일부 부프레임을 신호를 전송하지 아니하는 침묵(muting) 부프레임으로 운용한다. 이에 따라, 상기 침묵 부프레임 구간에서, 피코 셀(420)은 낮은 간섭을 겪는 부프레임들을 확보할 수 있다. 상기 도 4b를 참고하면, 매크로 셀(460)은 특정 주파수 영역(예 : 특정 부밴드 또는 부채널)에서 낮은 전력을 가지는 신호를 전송하거나, 또는, 신호를 전송하지 아니한다. 이에 따라, 피코 셀(470)은 상기 특정 주파수 영역에서 낮은 간섭을 겪는다. 따라서, 상기 피코 셀(470)은 상기 특정 주파수 영역(475)을 열악한 채널 품질을 가지는 단말을 지원하기 위해 사용할 수 있다.
상기 영역 확장 기법을 적용받는 셀에 대하여 단말이 초기 접속을 시도할 수 있다. 이 경우, 상기 단말이 간섭 조화되지 않은 시간 구간 동안 상기 초기 접속을 시도하면, 불필요한 전력 소모만 발생할 뿐 성공적인 초기 접속이 보장되지 아니한다. 따라서, 본 발명은 다음과 같은 초기 접속 절차를 제안한다.
일반적인 단말의 초기 셀 선택 방법을 설명하면 다음과 같다. 기지국은 프리앰블(preamble) 등의 신호를 하향링크(downlink) 전송한다. 단말은 가장 양호한 채널 상태를 가지는 동기화 채널(synchronization channel)의 레인징 프리앰블 코드(preamble code)를 검출함으로써 동기화(synchronization)를 시도하고, 셀 ID(IDentifier)를 획득한다. 상기 기지국은 프레임 헤더(frame header)를 통해 자신의 셀에 대한 시스템 정보를 전송하고, 상기 단말은 상기 프레임 헤더를 수신함으로써 상기 기지국의 시스템 정보를 획득한다. 이후, 상기 기지국은 방송 채널(broadcast channel) 등을 통해 부가적인 정보, 예를 들어, 랜덤 억세스(random access) 채널의 위치 등을 송신하고, 상기 단말은 상기 랜덤 억세스 채널을 이용하여 초기 엔트리(initial entry) 접속(access)을 시도한다. 상기 랜덤 억세스 채널은 초기 레인징 채널(initial ranging channel)로 지칭될 수 있다.
본 발명은 영역 확장에 의해서 단말이 최종적으로 선택한 서빙 셀의 채널 감도 및 수신 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 낮아서 원활한 통신을 기대할 수 없는 경우, 안정적인 통신을 보장하고 전송 효율을 높일 수 있는 방안을 제안한다. 본 발명의 실시 예에 다른 초기 접속 절차는 다음과 같다.
제1단계에서, 단말은, 초기 진입을 시도에 앞서 수신하는 신호들, 예를 들어, 프레임 헤더, 방송 채널 등을 통해, 해당 셀 및 다른 인접 셀들에 대한 영역 확장에 따른 가중치(biased value) 정보를 획득한다. 예를 들어, 특정 기지국이 송신하는 시스템 정보는 영역 확장을 적용받는 이웃 기지국들의 목록 및 상기 이웃 기지국들의 가중치 값들을 포함할 수 있다. 다른 예로, 각 기지국은 자신이 영역 확장을 적용받는지 여부 및 가중치 값을 송신할 수 있다. 그리고, 상기 단말은 주변 기지국들에 대한 수신 신호 세기, 채널 품질 등을 측정하고, 상기 가중치 정보를 고려하여 서빙 셀을 선택한다.
제2단계에서, 기지국은 동기화 채널, 프레임 헤더, 방송 채널, 데이터 채널 등을 송신한다. 초기 진입을 시도하는 단말은 상기 동기화 채널을 이용하여 하향 링크 동기화 및 해당 셀 식별 정보를 확인하고, 상기 프레임 헤더 및 상기 방송 채널을 통해 서빙 셀과의 통신을 위한 시스템 정보를 수집한다. 여기서, 상기 시스템 정보는 해당 셀의 레인징 코드 셋(set) 정보를 포함한다. 이때, 상기 기지국은 상기 프레임 헤더 또는 상기 방송 채널을 통해 임계치 정보, 레인징 프리앰블(ranging preamble) 코드에 대한 추가 정보를 송신한다.
상기 임계치는 초기 진입 단말이 해당 서빙 셀과 통신을 수행하기 부적당하다고 판단하는 기준 값이다. 영역 확장된 셀을 서빙 셀로 선택한 단말이 초기 진입을 시도하기 전, 상기 임계치 미만의 수신 SINR이 예상되면, 상기 단말은, 이하 설명될 과정에 따라, 기지국에 의해 지정된 레인징 프리앰블 코드를 사용하여 초기 레인징 절차를 수행함으로써, 상기 임계치 미만의 수신 SINR이 예상됨을 기지국에 알린다.
상기 레인징 프리앰블 코드에 대한 추가 정보는 상기 임계치 미만의 수신 SINR이 예상되는 단말이 초기 레인징을 시도할 때 사용하게 될 레인징 프리앰블 코드를 지시한다. 예를 들어, 시스템은 기존의 레인징 프리앰블 코드의 일부를 별도의 그룹으로 설정하고, 상기 별도의 그룹에 속한 레인징 프리앰블 코드들을 상기 임계치 미만의 수신 SINR이 예상되는 단말이 사용하도록 정의할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 임계치 미만의 수신 SINR이 예상되는 단말이 사용하도록 정의된 레인징 프리앰블 코드를 '열화 예상 레인징 코드(poor-expected-ranging code)'라 지칭한다.
예를 들어, 상기 열화 예상 레인징 코드는 이하 도 5와 같이 정의될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 열화 예상 레인징 코드 할당 예를 도시하고 있다. 상기 도 5를 참고하면, #0 내지 #z-1의 z개의 레인징 프리앰블 코드들이 존재한다. 시스템은 #n 내지 #z-1의 레인징 프리앰블 코드들을 상기 열화 예상 레인징 코드로 할당한다. 이에 따라, 기지국은 상기 열화 예상 레인징 코드의 할당 정보를 상기 프레임 헤더 또는 상기 방송 채널을 통해 송신한다. 예를 들어, 상기 열화 예상 레인징 코드의 할당 정보는 상기 열화 예상 레인징 코드들의 값을 명시하는 정보, 상기 열화 예상 레인징 코드들의 인덱스 범위를 나타내는 정보, 상기 n 값, 상기 n-z 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 열화 예상 레인징 코드는 추가적인 정보를 표현하기 위해 다수의 그룹들로 나누어질 수 있다. 예를 들어, 상기 열화 예상 레인징 코드는 서빙 셀보다 큰 수신 신호 세기에 대응되는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑될 수 있다. 다시 말해, 상기 열화 예상 레인징 코드는 단말에게 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑될 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 열화 예상 레인징 코드 할당의 다른 예를 도시하고 있다. 상기 도 6을 참고하면, 상기 열화 예상 레인징 코드로 할당된 #n 내지 #z-1의 레인징 프리앰블 코드들 중, #n 내지 #m-1의 레인징 프리앰블 코드들은 그룹1로, #m 내지 #l-1 레인징 프리앰블 코드은 그룹2로 지정될 수 있다. 각 그룹은 서빙 셀의 주변 기지국들에 대응된다. 상기 단말이 임계치 미만의 수신 SINR을 예상한 경우, 선택한 서빙 셀보다 큰 수신 신호 세기를 다른 셀이 존재할 가능성이 크다. 이 경우, 상기 단말은 상기 큰 수신 신호 세기에 대응되는 다른 셀을 지시하는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 사용함으로써, 상기 큰 수신 신호 세기에 대응되는 다른 셀을 서빙 기지국으로 알릴 수 있다. 상기 그룹 분류를 알리는 정보는 상기 서빙 기지국의 방송 채널을 통해 전달될 수 있다. 예를 들어, 상기 서빙 기지국의 인근에 기지국#1, 기지국#2가 존재하는 경우, 상기 서빙 기지국은 방송 채널을 통해 기지국#1으로부터의 수신 신호 세기가 크고, 낮은 SINR이 예상되는 단말들은 상기 그룹1의 레인징 프리앰블 코드를 사용하여 초기 레인징을 시도하고, 기지국#2로부터의 수신 신호 세기가 크고, 낮은 SINR이 예상되는 단말들은 그룹 2의 레인징 프리앰블 코드를 사용하여 초기 레인징을 시도할 것을 지시할 수 있다.
제3단계에서, 상기 임계치 및 상기 영역 확장에 따른 별도의 레인징 프리앰블 코드 그룹 정보를 수신한 단말은 획득한 정보를 저장한다. 서빙 셀에 대하여 임계치 미만의 수신 SINR이 예상되면, 상기 단말은 상기 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 시도한다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이 열화 예상 레인징 코드가 그룹핑된 경우, 상기 단말은 가장 큰 간섭을 주는 셀에 대응되는 그룹 내에서 열화 예상 레인징 코드를 선택한다.
제4단계에서, 상기 열화 예상 레인징 코드를 수신한 서빙 기지국은 상기 단말이 영역 확장에 따른 낮은 SINR이 예상되는 단말임을 인지한다. 상기 서빙 기지국은 상기 단말로 레인징 응답 신호와 함께 낮은 SINR 예상에 대한 응답을 송신하고, 간섭 조화된 자원(예 : 프레임 또는 채널)에 대한 정보를 제공한다. 상기 간섭 조화된 자원은 상기 도 4a에 도시된 바와 같은 간섭 낮은 부프레임 또는 상기 도 4b에 도시된 바와 같은 간섭 낮은 주파수 영역을 포함한다. 상기 낮은 SINR이 예상되는 단말의 경우, 상기 서빙 기지국은 일반적인 데이터 채널에서도 원활한 통신을 보장할 수 없다. 따라서, 상기 서빙 기지국은 상기 단말에 대하여 일반적인 데이터 채널이 아닌 상기 간섭 조화된 자원을 통하여 통신을 수행한다.
상기 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 간섭 조화된 자원이 간섭 낮은 부프레임인 경우, 상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는 간섭 낮은 부프레임이 전송되는 시점, 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는 상기 단말에게 고유하게 할당될 간섭 조화된 부프레임의 전송 시점, 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 간섭 조화된 자원이 간섭 낮은 주파수 영역인 경우, 상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는 상기 간섭 낮은 부채널의 전송 시점, 주기, 부채널 인덱스 중 적어도 하나를 포함한다, 특히, 상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는 상기 단말에게 고유하게 할당될 간섭 조화된 부채널의 전송 시점, 주기, 부채널 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 단말에게 고유하게 할당될 간섭 조화된 자원의 전송 시점, 주기 등을 결정하기 위해, 상기 서빙 기지국은 상기 도 6과 같은 그룹 분류 정보를 이용할 수 있다.
제5단계에서, 상기 단말이 사용하게 될 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 송신한 상기 서빙 기지국은 통지한 자원 범위 내에서 상기 단말과 통신을 수행한다. 상기 단말에 대한 자원 할당은 상기 통지된 간섭 조화된 자원 내에서 이루어진다. 이에 따라, 상기 단말이 상기 통지된 자원 범위 외의 시간 구간 동안 디코딩(decoding) 연산을 중지함으로써 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
상술한 설명에서, SINR은 채널 품질을 나타내는 지표로서 사용되었다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템은 상기 SINR을 대체하여 SNR(Signal to Noise Ration), CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 등을 사용할 수 있다.
상술한 과정을 수식을 이용하여 정리하면 다음과 같다.
하기 <수학식 1>의 조건이 만족하는 경우, 초기 접속 대상 기지국으로부터의 수신 세기가 임계치 미만이므로 단말은 별도로 분류된 초기 레인징 프리앰블 코드 사용하고, 기지국은 간섭 조화된 프레임 또는 채널의 범위에서 상기 단말로 자원을 할당한다.
Figure 112011016590018-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 Thresholdlow expected SINR는 낮은 SINR이 예상됨을 판단하는 기준 값, 상기 SINRTarget Cell은 선택된 서빙 셀에 대하여 측정된 수신 SINR을 의미한다.
하기 <수학식 2>의 조건이 만족하는 경우, 초기 접속 대상 기지국으로부터의 수신 세기가 임계치 이상이므로 단말은 일반적인 초기 레인징 프리앰블 코드를 사용하고, 기지국은 일반적인 프레임 또는 채널의 범위에서 상기 단말로 자원을 할당한다.
Figure 112011016590018-pat00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 Thresholdlow expected SINR는 낮은 SINR이 예상됨을 판단하는 기준 값, 상기 SINRTarget Cell은 선택된 서빙 셀에 대하여 측정된 수신 SINR을 의미한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 초기 접속을 위한 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 7을 참고하면, 701단계에서, 단말(710)은 영역 확장을 적용받는 기지국들 가중치 정보를 획득한다. 예를 들어, 상기 가중치 정보는 적어도 하나의 기지국의 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 수신될 수 있다. 상기 가중치 정보는 구체적인 가중치 값을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 가중치 정보는 해당 셀의 부하 상태(loading status) 정보의 형태로 표현될 수 있다. 상기 가중치 정보사 부하 상태 정보의 형태로 표현되는 경우, 상기 단말(710)은 부하 정도를 나타내는 값으로부터 가중치 값을 산출한다. 이때, 상기 단말(710)은 상기 기지국(720)을 서빙 셀로 선택하며, 상기 기지국(720)은 영역 확장을 적용받는다.
703단계에서, 상기 단말(710)은 상기 가중치 정보를 고려하여 서빙 셀을 선택한다. 구체적으로 설명하면, 상기 단말(710)은 신호를 수신할 수 있는 주변 기지국들 각각의 채널 품질, 신호 세기 등을 측정하고, 상기 채널 품질을 비교하여 가장 채널 품질이 우수한 셀을 검색한다. 이때, 상기 단말(710)은 영역 확장을 적용받는 셀의 채널 품질에 가중치를 부가한다. 예를 들어, 상기 단말(710)은 각 주변 기지국의 동기화 채널을 검출하고, 상기 동기화 채널을 이용하여 채널 품질을 측정할 수 있다. 다른 예로, 상기 동기화 채널 외에 다른 참고 채널이 사용될 수 있다.
705단계에서, 상기 단말(710)은 상기 기지국(720)의 동기화 채널을 수신함으로써 상기 기지국(720)과의 동기를 획득한다. 상기 기지국(720)은 주기적으로 상기 동기화 채널을 송신하며, 상기 동기화 채널은 프레임 상의 고정된 위치에 존재한다. 707단계에서, 상기 단말(710)은 상기 기지국(720)의 프레임 헤더 또는 방송 채널을 통해 시스템 정보를 획득한다. 상기 시스템 정보는 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 포함한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 레인징 코드 분류 정보는 열화 예상 레인징 코드 할당 정보를 포함한다. 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 열화 예상 레인징 코드 할당 정보 그룹 분류에 대한 정보를 포함한다.
709단계에서, 상기 단말(710)은 상기 임계치 및 상기 기지국(720)에 대한 채널 품질을 비교한다. 이때, 본 발명은 상기 기지국(720)에 대한 채널 품질이 상기 임계치 미만임을 가정한다. 이에 따라, 상기 단말(710)은 낮은 수신 SINR을 겪을 것을 예상한다. 이에 따라, 711단계에서, 상기 단말(710)은 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 접속을 시도한다. 다시 말해, 상기 단말(710)은 랜덤 억세스(random access) 채널을 통해 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한다. 이때, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 상기 단말(710)은 가장 큰 간섭을 주는, 다시 말해, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 셀에 대응되는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드을 송신한다.
713단계에서, 상기 기지국(720)은 상기 열화 예상 레인징 코드를 검출하고, 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하는 레인징 응답을 송신한다. 상기 기지국(720)은 상기 랜덤 억세스 채널을 통해 수신되는 신호에 대한 상관(correlation) 연산을 통해 상기 열화 예상 레인징 코드를 검출할 수 있다. 단, 상기 기지국(720)은 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 상기 단말(710)을 식별할 수 없으므로, 수신된 코드, 검출된 시점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 레인징 응답의 수신자를 표현한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 레인징 응답은 상기 열화 예상 레인징 코드를 통해 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 레인징 응답은 상기 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하지 아니할 수 있다.
715단계에서, 상기 기지국(720)은 간섭 조화된 자원 정보를 송신한다. 상기 간섭 조화는 상기 기지국(720)과 중첩된 셀을 가지는 다른 기지국이 일정 시간/주파수 구간 동안 신호를 송신하지 아니하거나, 저전력을 사용함으로써 상기 기지국(720)으로의 간섭을 최소화하는 자원 관리 정책을 의미한다. 상기 간섭 조화된 자원 정보는 낮은 간섭을 겪는 부프레임/부채널이 전송되는 시점, 주기, 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 낮은 간섭을 겪는 부프레임/부채널이 전송되는 시점, 주기, 인덱스는 구체적인 값으로 표현되거나, 미리 약속된 프로파일(profile)로 표현되거나, 미리 정의된 테이블의 인덱스로 표현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말(710)로 송신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국(720)의 모든 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말(710)로 송신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국(720)의 모든 간섭 조화된 자원 중 상기 단말(710)에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보만을 포함할 수 있다.
만일, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 상기 기지국(720)은 상기 열화 예상 레인징 코드가 속한 그룹에 따라 상기 단말(710)에게 가장 큰 간섭을 주는 다른 셀을 식별할 수 있다. 동시에, 상기 간섭 조화가 다수의 다른 기지국들과 수행되는 경우, 상기 간섭 조화된 자원은 각 다른 기지국 별로 상이할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국(720)은 상기 단말(710)에게 상기 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 셀과의 간섭 조화만을 고려하여 상기 간섭 조화된 자원 정보를 생성한다.
상기 도 7에서, 상기 713단계 및 상기 715단계는 별도의 단계로 도시되었다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 다라, 상기 713단계 및 상기 715단계는 하나의 단계로 수행될 수 있다. 즉, 상기 기지국(720)은 상기 간섭 조화된 자원 정보를 상기 레인징 응답에 포함시킬 수 있다.
이후, 717단계에서, 상기 단말(710) 및 상기 기지국(720)은 상기 간섭 조화된 자원을 통해 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국(720)은 상기 간섭 조화된 자원의 범위 내에서 상기 단말(710)에게 자원을 할당한다. 그리고, 상기 단말(710)은 상기 간섭 조화된 자원 외의 구간에서는 신호 수신 및 디코딩 연산을 중지함으로써 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 초기 접속 절차를 진행하는 단말 및 기지국의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참고하면, 상기 단말은 801단계에서 영역 확장을 고려하여 서빙 셀을 선택한다. 즉, 상기 단말은 영역 확장을 적용받는 적어도 하나의 기지국의 가중치 정보를 획득하고, 주변 기지국들에 대한 수신 신호 세기들을 측정한 후, 상기 적어도 하나의 기지국의 수신 신호 세기에 가중치를 적용하고, 최대의 수신 신호 세기를 가지는 기지국을 서빙 셀로 선택한다. 예를 들어, 상기 단말은 상기 영역 확장을 적용받는 적어도 하나의 기지국 각각의 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 상기 가중치 정보를 수신하거나, 또는, 특정 기지국의 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 상기 영역 확장을 적용받는 적어도 하나의 기지국의 상기 가중치 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말은 각 주변 기지국의 동기화 채널을 검출하고, 상기 동기화 채널을 이용하여 채널 품질을 측정할 수 있다. 다른 예로, 상기 동기화 채널 외에 다른 참고 채널이 사용될 수 있다.
상기 서빙 셀을 선택한 후, 상기 단말은 803단계로 진행하여 상기 서빙 셀과의 동기를 획득하고, 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 수신한다. 즉, 상기 단말은 상기 서빙 셀의 동기화 채널을 검출함으로써 동기를 획득하고, 상기 서빙 셀의 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 상기 레인징 코드 분류 정보 및 상기 임계치 정보를 포함하는 시스템 정보를 획득한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 레인징 코드 분류 정보는 열화 예상 레인징 코드 할당 정보를 포함한다. 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 표현하기 위해 그룹핑된 경우, 열화 예상 레인징 코드의 그룹 분류에 대한 정보를 포함한다.
이어, 상기 단말은 805단계로 진행하여 서빙 셀의 채널 품질이 임계치 미만인지 판단한다. 즉, 상기 단말은 상기 서빙 셀의 채널 품질을 측정하고, 상기 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 획득한 상기 임계치와 상기 채널 품질을 비교한다.
만일, 상기 채널 품질이 상기 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 단말은 807단계로 진행하여 통상의 초기 레인징 과정을 수행하고, 서빙 셀과 통신을 수행한다. 즉, 상기 단말은 상기 열화 예상 레인징 코드가 아닌 초기 레인징을 위한 레인징 코드를 이용하여 초기 접속을 시도하고, 초기 접속을 위한 시그널링을 진행한 후, 통신을 수행한다.
반면, 상기 채널 품질이 상기 임계치보다 작은 경우, 상기 단말은 809단계로 진행하여 상기 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 시도한다. 다시 말해, 상기 단말은 열화 예상 레인징 코드로 할당된 레인징 프리앰블 코드들 중 하나를 랜덤 억세스 채널을 통해 송신한다. 이때, 상기 열화 예상 레인징 코드들이 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 상기 단말은 가장 큰 간섭을 주는 셀, 다시 말해, 가장 큰 수신 신호 세기에 대응되는 셀을 지시하는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드를 송신한다. 이때, 상기 가장 큰 간섭을 주는 셀을 판단하기 위해, 상기 단말은 상기 서빙 셀 선택시 측정된 수신 신호 세기들을 이용할 수 있다.
상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 후, 상기 단말은 811단계로 진행하여 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하는 레인징 응답을 수신한다. 상기 레인징 응답은 상기 단말이 송신한 코드, 송신 시점 중 적어도 하나를 이용하여 수신자를 표현할 수 있다. 또는, 상기 단말은 브로드캐스팅되는 상기 응답 메시지를 위한 자원 할당 정보를 먼저 확인한 후, 상기 레인징 응답을 수신할 수 있다. 또는, 상기 단말은 미리 정의된 자원을 통해 상기 레인징 응답을 수신할 수 있다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 레인징 응답은 상기 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하지 아니할 수 있다.
이어, 상기 단말은 813단계로 진행하여 간섭 조화된 자원 정보를 수신한다. 상기 간섭 조화는 상기 서빙 셀의 기지국과 중첩된 셀을 가지는 다른 기지국이 일정 시간/주파수 구간 동안 신호를 송신하지 아니하거나, 저전력을 사용함으로써 상기 서빙 셀의 기지국으로의 간섭을 최소화하는 자원 관리 정책을 의미한다. 상기 간섭 조화된 자원 정보는 간섭 조화된 부프레임/부채널이 전송되는 시점, 주기, 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 813단계에서 수신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 서빙 셀의 모든 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 813단계에서 수신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 서빙 셀의 모든 간섭 조화된 자원 중 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보만을 포함할 수 있다. 만일, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑됨으로써 상기 기지국이 상기 단말에게 가장 큰 간섭을 주는 다른 셀을 식별할 수 있는 경우, 상기 813단계에서 수신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 809단계에서 송신된 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 셀과의 간섭 조화만을 고려한 정보일 수 있다.
이후, 상기 단말은 815단계로 진행하여 간섭 조화된 자원 구간에 도래하는지 판단한다. 만일, 상기 간섭 조화된 자원 구간이 도래하지 아니하면, 상기 단말은 817단계로 진행하여 상기 서빙 셀로부터의 신호 수신 및 데이터 디코딩 연산을 중지한다. 반면, 상기 간섭 조화된 자원 구간이 도래하면, 상기 단말은 819단계로 진행하여 상기 서빙 셀로부터의 신호 수신 및 데이터 디코딩 연산을 개시한다. 즉, 상기 단말은 상기 간섭 조화된 자원 범위에서 통신을 수행한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참고하면, 상기 기지국은 901단계에서 동기화 채널을 송신하고, 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 송신한다. 상기 기지국은 주기적으로 상기 동기화 채널을 송신하며, 상기 동기화 채널은 프레임 상의 고정된 위치에 존재한다. 또한, 상기 기지국은 프레임 헤더, 방송 채널 중 적어도 하나를 통해 주기적으로 상기 레인징 코드 분류 정보 및 상기 임계치 정보를 포함하는 시스템 정보를 송신한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 레인징 코드 분류 정보는 열화 예상 레인징 코드 할당 정보를 포함한다. 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 열화 예상 레인징 코드 할당 정보 그룹 분류에 대한 정보를 포함한다. 이때, 상기 시스템 정보는 상기 기지국이 영역 확장을 적용받음을 나타내는 정보 및 가중치 정보를 더 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 초기 레인징 신호가 검출되는지 판단한다. 상기 기지국은 랜덤 억세스 채널을 통해 수신되는 신호에 대한 상관 연산을 통해 상기 초기 레인징 신호를 검출할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 상관 연산의 결과를 이용하여 검출된 초기 레인징 신호의 코드를 식별할 수 있다.
상기 초기 레인징 신호가 검출되면, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 초기 레인징 신호가 열화 예상 레인징 코드인지 판단한다. 다시 말해, 상기 기지국은 단말이 상기 901단계에서 송신된 열화 예상 레인징 코드 할당 정보에 따른 열화 예상 레인징 코드를 송신하였는지 판단한다. 만일, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 상기 기지국이 상기 열화 예상 레인징 코드를 통해 상기 단말에게 가장 큰 간섭을 주는 다른 셀을 식별할 수 있다.
만일, 상기 초기 레인징 신호가 상기 열화 예상 레인징 코드가 아니면, 상기 기지국은 907단계로 진행하여 통상의 레인징 절차를 수행하고, 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국은 상기 열화 예상 레인징 코드가 아닌 초기 레인징을 위한 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징 절차를 수행하고, 초기 접속을 위한 시그널링을 진행한 후, 통신을 수행한다.
반면, 상기 초기 레인징 신호가 상기 열화 예상 레인징 코드이면, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 단말이 상기 임계치 이하의 채널 품질을 가짐을 인지하고, 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하는 레인징 응답을 송신한다. 상기 기지국은 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 상기 단말을 식별할 수 없으므로, 수신된 코드, 검출된 시점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 레인징 응답의 수신자를 표현할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 상기 레인징 응답를 위한 자원 할당 정보를 먼저 브로드캐스팅한 후, 상기 레인징 응답 메시지를 송신할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 미리 정의된 자원을 통해 상기 레인징 응답 송신할 수 있다. 단, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 레인징 응답은 상기 낮은 채널 품질을 예상함을 인지했음을 알리는 정보를 포함하지 아니할 수 있다.
이어, 상기 기지국은 911단계로 진행하여 간섭 조화된 자원 정보를 송신한다. 상기 간섭 조화는 상기 서빙 셀의 기지국과 중첩된 셀을 가지는 다른 기지국이 일정 시간/주파수 구간 동안 신호를 송신하지 아니하거나, 저전력을 사용함으로써 상기 서빙 셀의 기지국으로의 간섭을 최소화하는 자원 관리 정책을 의미한다. 상기 간섭 조화된 자원 정보는 간섭 조화된 부프레임/부채널이 전송되는 시점, 주기, 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 911단계에서 송신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국의 모든 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 911단계에서 송신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국의 모든 간섭 조화된 자원 중 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보만을 포함할 수 있다. 만일, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑됨으로써 상기 기지국이 상기 단말에게 가장 큰 간섭을 주는 다른 셀을 식별할 수 있는 경우, 상기 911단계에서 송신되는 간섭 조화된 자원 정보는 상기 905단계에서 수신된 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 셀과의 간섭 조화만을 고려한 정보일 수 있다.
이후, 상기 기지국은 913단계로 진행하여 상기 간섭 조화된 자원의 범위에서 상기 단말에게 자원을 할당하고, 통신을 수행한다. 즉, 상기 간섭 조화된 자원 구간 외의 구간에서 상기 기지국은 상기 단말을 스케줄링 대상에서 제외한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1010), 모뎀(1020), 저장부(1030), 제어부(1040)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(1010)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1010)는 상기 모뎀(1020)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1010)는 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
상기 모뎀(1020)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(1020)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(1020)은 상기 RF처리부(1010)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 저장부(1030)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 시스템 설정 정보, 사용자 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1030)는 상기 제어부(1040)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1040)는 상기 단말의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1040)는 송신 패킷을 생성하여 상기 모뎀(1020)으로 제공하고, 상기 모뎀(1020)으로부터 제공되는 수신 패킷을 해석한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1040)는 초기 접속 절차를 진행하기 위한 기능들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1040)는 상기 단말이 상기 도 8에 도시된 바와 같이 동작하도록 제어한다.
상기 초기 접속 절차를 진행하기 위한 상기 제어부(1040)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 상기 제어부(1040)는 영역 확장을 적용받는 적어도 하나의 기지국의 가중치 정보를 획득하고, 상기 모뎀(1020)을 통해 주변 기지국들에 대한 수신 신호 세기들을 측정하고, 상기 적어도 하나의 기지국의 수신 신호 세기에 가중치를 적용하고, 최대의 수신 신호 세기를 가지는 기지국을 서빙 셀로 선택한다. 그리고, 상기 제어부(1040)는 상기 서빙 셀의 동기화 채널을 통해 동기를 획득하고, 시스템 정보를 수신함으로써 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 획득한다. 여기서, 상기 레인징 코드 분류 정보는 열화 예상 레인징 코드 할당 정보를 포함한다. 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 표현하기 위해 그룹핑된 경우, 열화 예상 레인징 코드의 그룹 분류에 대한 정보를 포함한다.
그리고, 상기 제어부(1040)는 상기 서빙 셀의 채널 품질을 측정하고, 상기 채널 품질 및 상기 임계치를 비교한다. 상기 채널 품질이 상기 임계치보다 작으면,상기 제어부(1040)는 랜덤 억세스 채널을 통해 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신하도록 제어한다. 이때, 상기 열화 예상 레인징 코드들이 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 상기 제어부(1040)는 가장 큰 간섭을 주는 셀, 다시 말해, 가장 큰 수신 신호 세기에 대응되는 셀을 지시하는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드를 송신한다. 이후, 상기 제어부(1040)는 레인징 응답 및 간섭 조화된 자원 정보를 수신한다. 상기 간섭 조화된 자원 정보는 간섭 조화된 부프레임/부채널이 전송되는 시점, 주기, 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(1040)는 상기 간섭 조화된 자원 범위에서 통신을 수행하도록 제어한다. 즉, 상기 간섭 조화된 자원 구간이 아닌 동안, 상기 제어부(1040)는 상기 모뎀(1020) 및 상기 RF처리부(1010)의 동작을 중지시킨다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(1110), 모뎀(1120), 백홀통신부(1130), 저장부(1140), 제어부(1150)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(1110)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1110)는 상기 모뎀(1120)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1110)는 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
상기 모뎀(1120)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(1120)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(1120)은 상기 RF처리부(1110)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 백홀통신부(1130)는 상기 기지국이 다른 노드들, 예를 들어, 매크로 기지국과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1130)는 상기 기지국에서 상기 다른 노드로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 상기 저장부(1140)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 시스템 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1140)는 상기 제어부(1150)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1150)는 상기 기지국의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1150)는 송신 패킷을 생성하여 상기 모뎀(1120) 또는 상기 백홀통신부(1130)로 제공하고, 상기 모뎀(1120) 또는 상기 백홀통신부(1130)로부터 제공되는 수신 패킷을 해석한다. 또한, 상기 제어부(1150)는 주기적으로 동기화 채널 및 레인징 코드 분류 정보 및 임계치 정보를 포함하는 시스템 정보를 송신하도록 제어한다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 레인징 코드 분류 정보는 열화 예상 레인징 코드 할당 정보를 포함한다. 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑된 경우, 열화 예상 레인징 코드 할당 정보 그룹 분류에 대한 정보를 포함한다. 이때, 상기 시스템 정보는 상기 기지국이 영역 확장을 적용받음을 나타내는 정보 및 가중치 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1150)는 단말의 초기 접속 절차를 진행하기 위한 기능들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1150)는 상기 기지국이 상기 도 9에 도시된 바와 같이 동작하도록 제어한다.
상기 초기 접속 절차를 위한 상기 제어부(1150)의 동작은 다음과 같다. 단말로에 의해 송신된 초기 레인징 신호가 검출되면, 상기 제어부(1150)는 상기 초기 레인징 신호가 열화 예상 레인징 코드인지 판단한다. 상기 초기 레인징 신호가 상기 열화 예상 레인징 코드이면, 상기 제어부(1150)는 상기 모뎀(1120) 및 상기 RF처리부(1110)를 통해 레인징 응답 및 간섭 조화된 자원 정보를 송신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국의 모든 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 간섭 조화된 자원 정보는 상기 기지국의 모든 간섭 조화된 자원 중 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보만을 포함할 수 있다. 만일, 상기 열화 예상 레인징 코드가 간섭을 주는 다른 셀을 알리기 위해 그룹핑됨으로써 상기 기지국이 상기 단말에게 가장 큰 간섭을 주는 다른 셀을 식별할 수 있는 경우, 상기 간섭 조화된 자원 정보는 수신된 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 셀과의 간섭 조화만을 고려한 정보일 수 있다. 이후, 상기 제어부(1150)는 상기 간섭 조화된 자원의 범위에서 상기 단말에게 자원을 할당하고, 통신을 수행하도록 제어한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (36)

  1. 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    채널 품질에 가중치가 부가된 기지국의 상기 가중치를 고려하여 서빙 셀(serving cell)을 선택하는 과정과,
    상기 서빙 셀의 레인징 코드(ranging code)의 분류 정보 및 상기 채널 품질에 대한 임계치를 지시하기 위한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 서빙 셀과의 채널 품질이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들(poor-expected-ranging code) 중 하나를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분류 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들을 다수의 그룹들로 분류한 결과를 지시하는 그룹에 대한 분류 정보를 포함하며,
    상기 다수의 그룹들 각각은, 상기 서빙 셀의 주변 기지국들 각각을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열화 예상 레인징 코드들 중 하나를 선택하는 과정은,
    상기 서빙 셀의 수신 신호 세기 보다 큰 수신 신호 세기에 대응되는 주변 기지국을 지시하는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서빙 셀로부터 간섭 조화된 자원(interference-coordinated resource)에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 간섭 조화된 부프레임 또는 간섭 조화된 부채널에서 신호가 전송되는 시점, 주기, 및 상기 간섭 조화된 부채널에 대한 인덱스(index) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 다른 기지국과의 간섭 조화를 고려한 정보임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    간섭 조화된 자원 구간이 아니면, 신호 수신 및 디코딩(decoding) 연산을 중지하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 서빙 셀은, 매크로 셀(macro cell)과 중첩된 커버리지(coverage)를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    레인징 코드(ranging code)의 분류 정보 및 채널 품질에 대한 임계치를 지시하기 위한 정보를 송신하는 과정과,
    상기 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들(poor-expected-ranging codes) 중 하나를 수신하는 과정과,
    상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 단말이 상기 임계치 이하의 채널 품질을 가짐을 인지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분류 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들을 다수의 그룹들로 분류한 결과를 지시하는 그룹에 대한 분류 정보를 포함하며,
    상기 다수의 그룹들 각각은, 서빙 셀(serving cell)의 주변 기지국들 각각을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 단말에게 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 간섭 조화된 부프레임 또는 간섭 조화된 부채널에서 신호가 전송되는 시점, 주기, 및 상기 간섭 조화된 부채널에 대한 인덱스(index) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 다른 기지국과의 간섭 조화를 고려한 정보임을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원 범위 내에서 상기 단말과 통신을 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 무선통신 시스템에서 단말에 대한 장치에 있어서,
    채널 품질에 가중치가 부가된 기지국의 상기 가중치를 고려하여 서빙 셀(serving cell)을 선택하도록 구성된 제어부와,
    상기 서빙 셀의 레인징 코드(ranging code)의 분류 정보 및 상기 채널 품질에 대한 임계치를 지시하기 위한 정보를 수신하도록 구성된 모뎀(modem)을 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 서빙 셀과의 채널 품질이 상기 임계치 미만인 경우, 상기 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들(poor-expected-ranging codes) 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 열화 예상 레인징 코드를 이용하여 초기 레인징을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 분류 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들을 다수의 그룹들로 분류한 결과를 지시하는 그룹에 대한 분류 정보를 포함하며,
    상기 다수의 그룹들 각각은, 상기 서빙 셀의 주변 기지국들 각각을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서빙 셀의 수신 신호 세기 보다 큰 수신 신호 세기에 대응되는 주변 기지국을 지시하는 그룹에 속한 열화 예상 레인징 코드를 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 모뎀은, 상기 서빙 셀로부터 간섭 조화된 자원(interference-coordinated resource)에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 간섭 조화된 부프레임 또는 간섭 조화된 부채널에서 신호가 전송되는 시점, 주기, 및 상기 간섭 조화된 부채널에 대한 인덱스(index) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 다른 기지국과의 간섭 조화를 고려한 정보임을 특징으로 하는 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 제어부는, 간섭 조화된 자원 구간이 아니면, 신호 수신 및 디코딩(decoding) 연산을 중지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 서빙 셀은, 매크로 셀(macro cell)과 중첩된 커버리지(coverage)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 무선통신 시스템에서 기지국에 대한 장치에 있어서,
    레인징 코드(ranging code)의 분류 정보 및 채널 품질에 대한 임계치를 지시하기 위한 정보를 송신하는 모뎀(modem)과,
    상기 분류 정보에 의해 지시되는 열화 예상 레인징 코드들(poor-expected-ranging codes) 중 하나가 수신되면, 상기 열화 예상 레인징 코드를 송신한 단말이 상기 임계치 이하의 채널 품질을 가짐을 인지하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 분류 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 열화 예상 레인징 코드들에 대한 할당 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드들을 다수의 그룹들로 분류한 결과를 지시하는 그룹에 대한 분류 정보를 포함하며,
    상기 다수의 그룹들 각각은, 서빙 셀(serving cell)의 주변 기지국들 각각을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 모뎀은, 상기 단말에게 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 간섭 조화된 부프레임 또는 간섭 조화된 부채널에서 신호가 전송되는 시점, 주기, 및 상기 간섭 조화된 부채널에 대한 인덱스(index) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 단말에게 할당될 간섭 조화된 자원에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 간섭 조화된 자원에 대한 정보는, 상기 열화 예상 레인징 코드에 의해 지시되는 다른 기지국과의 간섭 조화를 고려한 정보임을 특징으로 하는 장치.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 간섭 조화된 자원 범위 내에서 상기 단말과 통신을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

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