KR101904951B1

KR101904951B1 - 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 타겟 셀 검색 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101904951B1
Application number: KR1020130137755A
Authority: KR
Inventors: 조오현; 서은영; 이석용; 장상현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2018-10-08
Also published as: US20150131616A1; US9867091B2; EP2874437A1; KR20150055419A; EP2874437B1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 핸드오버(handover)에 관한 것으로, 기지국의 동작 방법은, 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 신뢰성(dependability)에 기초하여 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 결정하는 과정과, 상기 우선순위를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함한다. 또한, 본 발명은 상술한 실시 예와 다른 실시 예들도 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 타겟 셀 검색 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SEARCHING TARGET CELL FOR HANDOVER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 핸드오버(handover)에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서, 사용자가 이동함에도 불구하고, 단절 없이 서비스를 유지하기 위하여 접속된 기지국 또는 AP(Access Point)를 변경해야 하는 경우가 발생한다. 일반적으로, 상기 기지국 또는 상기 AP를 변경하는 것은 핸드오버(handover) 혹은 핸드오프(handoff)라 정의된다.

핸드오버를 통해 서비스 받는 기지국을 변경하고자 하는 경우, 가장 먼저 필수적으로 요구되는 동작은 어떤 기지국이 존재하는지 파악하는 과정이다. 다시 말해, 타겟 셀(target cell)의 검색이 요구된다. 이를 위해, 단말은 스캐닝(scanning)을 수행하며, 상기 스캐닝은 상기 단말이 망(network)에 참여하기 위해 호환 가능한 기지국을 찾는 동작을 의미한다. 기본적으로, 무선 랜(Wireless Local Area Network) 시스템의 경우, 상기 단말은 모든 가용한 채널(channel)들에서 상기 스캐닝을 수행한다. 상기 스캐닝은 핸드오버 과정을 지연시키는 큰 원인 중 하나이다.

따라서, 상기 스캐닝을 효율적으로 수행함으로써, 핸드오버 과정의 시간 지연을 감소시키기 위한 방안이 요구된다.

본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 효율적인 핸드오버(handover)를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 타겟 셀(target cell) 검색을 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 타겟 셀 검색에 소요되는 시간을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 주변 셀들의 우선순위를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 단말에 할당된 빔 방향에 기초하여 주변 셀들의 검색 우선순위를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 특정적으로 할당된 자원을 통해 핸드오버 절차를 진행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 신뢰성(dependability)에 기초하여 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 결정하는 과정과, 상기 우선순위를 포함하는 메시지를 단말로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 기지국으로부터 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 포함하는 메시지를 수신하는 과정과, 타겟(target) 기지국을 결정하기 위해, 상기 우선순위에 따라 상기 적어도 하나의 주변 기지국에 대한 검색을 수행하는 과정을 포함하며, 상기 우선순위는, 상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 신뢰성에 기초하여 결정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 신뢰성에 기초하여 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 결정하는 제어부와, 상기 우선순위를 포함하는 메시지를 단말로 송신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 기지국으로부터 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 포함하는 메시지를 수신하는 통신부와, 타겟 기지국을 결정하기 위해, 상기 우선순위에 따라 상기 적어도 하나의 주변 기지국에 대한 검색을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 우선순위는, 상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 신뢰성에 기초하여 결정된 것을 특징으로 한다.

무선 통신 시스템에서 주변 셀(cell)들 간 우선 순위를 결정함으로써, 단말이 핸드오버를 위한 타겟 노드를 결정하기 위해 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍(beamforming)에 의한 신호의 방향성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치에 따른 빔의 방향을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 CIR(Channel Impulse Response)의 예들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 다른 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 핸드오버(handover)를 수행할 타겟 셀target cell)을 검색하기 위한 기술에 대해 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 채널, 망 엔티티(network entity)를 나타내는 용어들은 설명의 편의를 위해 선택된 것이다. 따라서, 후술되는 용어에 발명이 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다. 예들 들어, 이하 '기지국'의 용어는 셀룰러(cellular) 시스템의 기지국은 물론 무선 랜(wireless Local Area Network) 시스템의 AP(Access Point)도 포함한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들은 빔포밍(beamforming)을 수행하는 통신 환경을 고려한다. 상기 빔포밍은 방향성을 부여함으로써 신호의 이득을 높이는 기법으로서, 송신 신호 또는 수신 신호에 적용될 수 있다.

송신 신호에 대하여 수행되는 송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 각 안테나로부터 송신되는 신호를 특정한 방향으로 집중시킨다. 다수의 안테나가 집합된 형태는 배열 안테나(array antenna), 배열 안테나에 포함되어 있는 각 안테나는 안테나 요소(antenna element)를 지칭될 수 있다. 상기 송신 빔포밍은, 신호의 전파 도달 거리를 증가시킬 수 있고, 또한, 해당 방향 외의 다른 방향으로 신호를 거의 전송하지 아니함으로써 다른 사용자에게 미치는 간섭을 크게 줄일 수 있다.

수신 측에서도 수신 배열 안테나를 이용하여 수신 신호에 대하여 수신 빔포밍이 수행될 수 있다. 상기 수신 빔포밍은, 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시킴으로써 해당 방향으로 들어오는 수신 신호 감도를 증가시키고, 해당 방향 외의 방향으로부터 수신되는 신호를 수신에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍에 의한 신호의 방향성을 도시한다. 상기 도 1을 참고하면, 안테나 모듈(module)(110)에 의해 빔포밍이 수행될 수 있다. 상기 안테나 모듈(110)은 다수의 안테나들 또는 다수의 안테나 요소들을 포함하는 배열 안테나를 포함할 수 있다. 각 안테나 또는 각 안테나 요소에서 방사되는 신호들의 위상 및 크기를 적절히 제어함으로써, 방향성을 가지는 다수의 빔들(121, 123, 125)이 생성될 수 있다.

상기 빔포밍 기법을 적용하는 경우, 기지국은 단말로 송신되는 신호를 빔포밍하기 위해 사용되는 빔의 방향성을 이용하여 상기 단말의 상대적 위치를 추정할 수 있다. 상기 빔의 방향성 및 단말의 위치의 상관 관계는 이하 도 2와 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치에 따른 빔의 방향을 도시한다. 상기 도 2를 참고하면, 기지국1(210-1), 기지국2(210-2), 기지국3(210-3) 각각이 4개의 빔들(B1 내지 B4)을 지원한다. 이때, 단말(220)이 상기 기지국2(210-2) 및 상기 기지국3(210-3)에 인접하여 위치한다. 상기 단말(220)이 상기 기지국2(210-2)의 빔 B4의 방향에 위치하므로, 상기 기지국2(210-2)는 상기 단말(220)로 송신되는 신호를 상기 빔 B4를 이용하여 빔포밍할 수 있다. 상기 빔포밍에 이용될 빔은 빔 훈련(beam training) 절차에 의해 결정될 수 있다. 반대로, 상기 기지국2(210-2)는, 상기 단말(220)로 송신되는 신호가 상기 빔 B4를 이용하여 빔포밍된다는 점으로부터, 상기 단말(220)이 상기 빔 B4의 방향에 위치하고 있음을 추정할 수 있다.

상기 단말(220)이 이동함에 따라 상기 기지국2(210-2)의 셀을 이탈하는 경우, 상기 단말(220)은 다른 기지국으로 핸드오버를 수행할 수 있다. 이때, 상기 기지국2(210-2)는 상기 단말(220)에 할당된 빔의 방향에 기초하여 상기 단말(220)의 상대적 위치를 추정하고, 추정된 위치에 인접한 다른 기지국을 판단할 수 있다. 상기 도 2의 경우, 상기 단말(220)이 상기 빔 B4를 할당받았으므로, 상기 기지국2(210-2)는 상기 단말(220)이 상기 빔 B4의 방향에 위치하고 있음을 추정할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국2(210-2)는 상기 빔 B4의 방향과 유사한 방향에 위치한 상기 기지국3(210-3)이 상기 단말(220)의 현재 위치에 인접하였음을 판단하고, 상기 단말(220)로 상기 기지국3(210-3)을 타겟 셀로서 우선적으로 검색할 것을 제안할 수 있다.

상술한 바와 같이, 할당된 빔의 방향에 기초하여 단말의 상대적인 위치가 추정될 수 있다. 그러나, 빔의 방향 및 상기 단말의 방향이 언제나 일치한다고 단정할 수 없다. 왜냐하면, 빔이 벽이나 다른 물체에 반사한 후 단말로 도달할 수 있기 때문이다. 따라서, 기지국은 할당된 빔의 방향 및 단말의 방향을 언제나 동일시할 수 없다. 그러므로, 본 발명의 실시 예에 따라, 기지국은 단말로부터 수신되는 신호를 이용하여 빔의 방향을 상기 단말의 방향으로 취급할 수 있는지 여부를 판단한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 기지국은 CIR(Channel Impulse Response)을 이용하여 빔의 방향에 대한 신뢰성(dependability)을 판단할 수 있다. 상기 CIR은, 채널을 하나의 회로로 가정할 때, 임펄스(impulse) 신호가 입력된 경우의 출력 신호를 의미한다. 상기 CIR을 통해, 기지국 및 단말 간 채널의 지연 확산(delay spread), 채널 이득, LOS(Line Of Sight) 성분 및 NLOS(Non-LOS) 성분의 구분 등이 분석될 수 있다.

기지국은 단말로부터 수신되는 미리 정의된 형태의 신호를 이용하여 상기 CIR을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 패킷의 전단에 포함되는 프리앰블(preamble), 샹향링크 채널 추정을 위한 사운딩(sounding) 신호, 미드앰블(midamble), 파일럿(pilot) 신호 등을 이용할 수 있다. 또는, 상기 기지국은 상기 CIR 측정을 위해 정의된 별도의 신호를 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 CIR의 예들을 도시한다. 상기 도 3은 신호에 대한 시간의 흐름에 따른 수신 시점 및 신호 크기를 도시한다. 무선 채널로 방사된 신호는 다중 경로들(multi path)을 통해 수신되므로, 하나의 송신 신호로부터 다수의 성분들이 서로 다른 시점에 수신된다. LOS 경로가 가장 짧은 경로이므로, LOS 성분이 가장 먼저 수신된다.

상기 도 3의 (a)를 참고하면, 5개의 신호 성분들(311 내지 315)이 나타난다. 가장 먼저 수신된 LOS 성분(311)이 나머지 NLOS 성분들(312 내지 315)보다 상대적으로 큰 크기를 가진다. 다시 말해, 상기 LOS 성분(311)이 우세하다(dominant). 이때, 상기 LOS 성분(311) 및 상기 NLOS 성분들(312 내지 315) 중 최대 크기의 NLOS 성분(313) 간 차이가 임계치를 초과하면, LOS 경로가 확보됨이 판단될 수 있다. 이에 따라, CIR 측정 결과 첫번째 성분이 가장 크고, 첫번째 성분 및 나머지 중 최대의 성분 간 차이가 임계치를 초과하면, 기지국은 LOS 경로가 확보되었음을 판단할 수 있다.

상기 도 3의 (b)를 참고하면, 6개의 신호 성분들(321 내지 326)이 나타난다. 가장 먼저 수신된 LOS 성분(321)이 나머지 NLOS 성분들(322 내지 326)보다 상대적으로 작은 크기를 가진다. 즉, 상기 도 3의 (b)와 같은 CIR은 LOS 경로로 신호가 원활히 전달되지 아니하는 상황을 의미한다. 예를 들어, 송신단 및 수신단 간 장애물이 존재하는 등의 이유로, 우회 경로를 통해서 수신된 빔이 최적의 성능을 나타내는 경우, 상기 도 3의 (b)와 같이 CIR이 측정될 수 있다. 이에 따라, CIR 측정 결과 첫번째 성분이 최대값을 가지지 아니하면, 기지국은 LOS 경로가 확보되지 아니함을 판단할 수 있다. 또는, 상기 CIR 측정 결과 첫번째 성분이 가장 크나, 첫번째 성분 및 나머지 중 최대의 성분 간 차이가 임계치 이하이면, 기지국은 LOS 경로가 확보되지 아니함을 판단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 기지국은 단말로부터 수신되는 신호를 이용하여 CIR을 측정하고, 상기 CIR 측정 결과에 기초하여 LOS 경로인지 여부를 판단할 수 있다. 기지국 및 단말 간 상기 LOS 경로로 통신을 수행함이 판단된 경우, 빔의 방향 및 단말의 방향이 일치할 가능성이 크다. 반대로, 상기 기지국 및 상기 단말 간 상기 LOS 경로로 통신을 수행하지 아니함이 판단된 경우, 다시 말해, NLOS 성분이 주요 수신 성분인 경우, 빔의 방향 및 단말의 방향이 서로 다를 가능성이 크다. 다시 말해, 상기 LOS 경로가 아니라 판단된 경우, 상기 빔의 방향 및 상기 단말의 방향이 일치함을 단정할 수 없을 뿐 아니라, 나아가, 상기 단말이 상기 빔의 방향과 다른 방향에 위치할 가능성이 크다.

본 발명의 실시 예에 따라, 기지국은 판단된 단말의 방향에 기초하여 주변 기지국들에 대한 검색 우선순위를 결정할 수 있다. 먼저, 상기 기지국은 상기 단말과의 채널에 대한 CIR을 측정하고, 상기 CIR 측정 결과에 기초하여 LOS 환경인지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 단말에게 할당된 빔이 LOS 경로를 통해 송신되는지 판단한다.

상기 LOS 환경이라 판단되면, 상기 기지국은 상기 빔의 방향을 신뢰할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국은 상기 단말이 상기 빔의 방향에 위치함을 판단하고, 상기 빔의 방향에 근접한 주변 기지국의 우선순위를 상대적으로 높게 설정한다. 이에 따라, 상기 단말은, 다른 기지국의 검색에 앞서, 상기 주변 기지국에 대한 검색을 먼저 시도할 것이다. 반면, 상기 LOS 환경이 아니라 판단되면, 상기 기지국은 상기 빔의 방향에 근접한 주변 기지국의 우선순위를 상대적으로 낮게 설정한다. 이에 따라, 상기 단말은, 상기 주변 기지국의 검색에 앞서, 다른 기지국에 대한 검색을 먼저 시도할 것이다.

상기 우선순위에 따라 단말의 검색 순서를 제어하기 위해, 상기 기지국은 결정된 우선순위를 포함하는 주변 기지국 정보를 상기 단말로 제공한다. 상기 우선순위를 포함하는 주변 기지국 정보는 데이터 트래픽의 형태로 전달되거나, 상기 주변 기지국 정보를 제공하기 위해 정의된 제어 메시지의 형태로 전달될 수 있다. 예를 들어, 3개의 주변 기지국들이 존재하는 경우, 상기 주변 기지국 정보는 하기 <표 1>과 같이 식별 정보, MAC(Media Access Control) 주소, 채널 정보, 우선순위 등의 항목들을 포함할 수 있다.

식별정보	MAC 주소	채널 정보	우선순위
AP1	00-00-00-00-00-00-00	1	5
AP2	00-00-00-00-00-00-01	3	3
AP3	00-00-00-00-00-00-02	4	3

상기 <표 1>에서, 상기 식별 정보는 주변 기지국들을 구분하는 정보, 상기 MAC 주소는 해당 주변 기지국의 물리적 주소, 상기 채널은 해당 주변 기지국이 통신을 위해 사용하는 주파수 대역을 지시하는 값, 상기 우선순위는 검색 우선순위를 의미한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 예를 도시한다. 상기 도 4는 무선 랜 시스템을 예시한다.

상기 도 4를 참고하면, 다수의 AP들(410-1 내지 410-9)이 비행기 내 IFE(In-Flight Entertainment) 시스템을 구성한다. 이 경우, 상기 다수의 AP들(410-1 내지 410-9)은 동일한 망(network) 제공자 또는 사업자에 의해 설치되므로, 상기 다수의 AP들(410-1 내지 410-9)은 주변 AP들에 대한 정보(예: 식별 정보, 위치 등)를 보유할 수 있다. 사무실 내 엔터프라이즈(enterprise) 망도 상기 도 4와 유사한 형태로 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다. 상기 도 5는 상기 도 4와 같은 무선 랜 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다.

상기 도 5를 참고하면, 501단계에서, 단말(520) 및 서빙 AP(510-1)는 데이터 송수신한다. 이때, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 단말(520)과의 빔 훈련 절차를 통해 적어도 하나의 빔을 할당하고, 할당된 빔을 이용하여 상기 단말(520)로 송신되는 신호를 빔포밍한다.

503단계에서, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 단말(520)로 비콘 프레임 요청(beacon frame request)을 송신한다. 즉, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 비콘 프레임 요청을 통해 채널 상황을 보고할 것을 요청한다. 상기 비콘 프레임 요청은 주기적으로 또는 미리 정의된 이벤트 발생에 따라 송신될 수 있다.

505단계에서, 상기 단말(520)은 비콘 보고(beacon report)를 송신한다. 즉, 상기 단말(520)은 상기 비콘 보고를 통해 현재의 채널 상황을 상기 서빙 AP(510-1)로 보고한다. 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 비콘 보고를 통해 핸드오버의 수행 여부를 판단할 수 있다. 상기 비콘 보고는 RCPI(Received Channel Power Indicator)를 포함할 수 있다. 상기 도 5에 도시된 실시 예의 경우, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 핸드오버를 수행할 것을 판단한다.

507단계에서, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 단말(520)로 사이트 보고(site report)를 송신한다. 즉, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 사이트 보고를 통해 상기 단말(520)이 검색할 적어도 하나의 주변 AP에 대한 정보를 제공한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 서빙 AP(510-1)는 상기 단말(520)에 할당된 빔, 다시 말해, 상기 단말(520)로 송신되는 신호를 빔포밍하기 위해 사용한 빔의 방향, 상기 단말(520)과의 통신 채널이 LOS 경로인지 여부에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변 AP의 우선순위를 결정한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 사이트 보고에 포함되는 상기 주변 AP에 대한 정보에 상기 우선순위를 포함시킨다.

509단계에서, 상기 단말(520)은 검색을 시도할 주변 AP를 결정한다. 이때, 상기 단말은 상기 사이트 보고를 통해 수신한 우선순위에 기초하여 검색을 시도할 주변 AP를 결정한다. 다시 말해, 상기 단말(520)은 가장 높은 우선순위를 가지는 주변 AP의 채널로 RF(Radio Frequency) 모듈을 조절(tuning)하고, 이하 단계들을 수행한다. 상기 도 5의 예시의 경우, 타겟 AP(510-2)가 상기 검색을 시도할 AP로 선택된다.

511단계에서, 상기 단말(520)은 상기 타겟 AP(510-2)로 프로브 요청(probe request)을 송신한다. 513단계에서, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 단말(520)에게 상기 단말(520)로 프로브 응답(probe response)를 송신한다. 상기 프로브 요청 및 상기 프로브 응답의 송수신은 검색 절차의 일부로서, 상기 프로스 요청 및 상기 프로브 응답에 의해 측정되는 채널 품질에 기초하여 핸드오버의 수행 여부가 결정될 수 있다. 상기 프로브 응답은 상기 타겟 AP(510-2)가 속한 SSID(Service Set Identifier), 상기 타겟 AP(510-2)의 식별 정보, 보안 설정, 채널 등의 정보를 포함한다. 만일, 상기 프로스 요청 및 상기 프로브 응답에 의해 측정되는 채널 품질이 핸드오버 조건을 충족하지 아니하면, 상기 단말(520)은 다음 우선순위의 주변 AP에 대한 검색을 시도할 수 있다. 단, 상기 도 5의 예시의 경우, 상기 타겟 AP(510-2)와의 채널 품질이 핸드오버 조건을 충족한다.

515단계에서, 상기 단말(520)은 상기 타겟 AP(510-2)로 인증 요청을 송신한다. 517단계에서, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 단말(520)로 인증 응답을 송신한다. 즉, 상기 단말(520) 및 상기 타겟 AP(510-2)는 인증 절차를 수행한다. 상기 인증 절차는 상기 단말(520)이 상기 타겟 AP(510-2)에 접속할 권한이 있는지 여부를 판단하는 절차이다. 상기 인증 절차의 구체적인 과정은 상기 타겟 AP(510-2)의 보안 설정에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 보안 설정은 개방 인증(open authentication), 공유 키 인증(shared key authentication) 중 하나일 수 있다. 상기 공유 키 인증의 경우, 상기 단말(520)은 상기 인증 요청을 통해 키 값을 송신하고, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 인증 응답을 통해 상기 키 값이 정당한 키 값과 일치하는지 여부, 즉, 접속을 허가하는지 여부에 대한 응답을 송신한다. 상기 개방 인증의 경우, 상기 단말(520)은 상기 인증 요청을 통해 키 값이 요구되지 아니하는지 여부의 확인을 요청하고, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 인증 응답을 통해 키 값이 요구되지 아니함을 확인시킨다.

519단계에서, 상기 단말(520)은 상기 타겟 AP(510-2)로 결합 요청을 송신한다. 521단계에서, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 단말(520)로 결합 응답을 송신한다. 즉, 상기 단말(520) 및 상기 타겟 AP(510-2)는 결합 절차를 수행한다. 상기 결합 절차는 상기 단말(520) 및 상기 타겟 AP(510-2) 간 연결을 설정하는 절차이다. 상기 결합 절차를 통해, 상기 타겟 AP(510-2)는 결합 승인 여부를 판단한다. 결합 승인 시, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 단말(520)에게 AID(Association IDentifier)를 할당하고, 상기 결합 응답을 통해 상기 AID를 송신한다. 반면, 결합 거부 시, 상기 타겟 AP(510-2)는 상기 결합 응답을 통해 실패 상태 코드를 송신한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 다른 예를 도시한다. 상기 도 6은 셀룰러 시스템을 예시한다.

상기 도 6을 참고하면, 다수의 기지국들(610-1 내지 610-3)이 인접하여 설치되어 있다. 상기 기지국들(610-1 내지 610-3)은 신호 송신 시 빔포밍을 수행한다. 예를 들어, 상기 기지국들(610-1 내지 610-3)은 밀리미터 파(mm wave) 대역의 주파수를 반송파로 사용할 수 있다. 상기 다수의 기지국들(610-1 내지 610-3)은 동일한 망 제공자 또는 사업자에 의해 설치되므로, 상기 다수의 기지국들(610-1 내지 610-3)은 주변 기지국들에 대한 정보(예: 식별 정보, 위치 등)를 보유할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다. 상기 도 7은 상기 도 6과 같은 셀룰러 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시한다.

상기 도 7를 참고하면, 701단계에서, 단말(720) 및 서빙 기지국(710-1)은 데이터 송수신한다. 이때, 상기 서빙 기지국(710-1)은 상기 단말(720)과의 빔 설정 절차를 통해 적어도 하나의 빔을 할당하고, 할당된 빔을 이용하여 상기 단말(720)로 송신되는 신호를 빔포밍한다. 예를 들어, 상기 빔 설정 절차는 상기 서빙 기지국(710-1)의 모든 송신 빔들 및 상기 단말(720)의 모든 수신 빔들 간 조합 가능한 모든 쌍(pair)들로 신호를 송수신함으로써 수행될 수 있다.

703단계에서, 상기 단말(720)은 상기 서빙 기지국(710-1)로 채널 상황 보고(report)를 송신한다. 상기 채널 상황 보고는 측정 보고(MR: Measurement Report)라 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 채널 상황 보고는 상기 서빙 기지국(710-1)에 대한 채널 품질을 포함하며, 적어도 하나의 주변 기지국에 대한 채널 품질을 더 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 채널 상황 보고는 상기 서빙 기지국(710-1)에 대한 채널 품질에 기초하여 판단된 이벤트(event)의 발생 또는 상기 서빙 기지국(710-1) 및 상기 적어도 하나의 주변 기지국에 대한 채널 품질들에 기초하여 판단된 이벤트의 발생 중 적어도 하나를 알릴 수 있다. 상기 도 7의 실시 예에서, 상기 서빙 기지국(710-1)은 상기 채널 상황 보고에 기초하여 상기 단말(720)의 핸드오버를 결정한다.

705단계에서, 상기 서빙 기지국(710-1)은 상기 단말(720)로 주변 기지국에 대한 정보를 송신한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 서빙 기지국(710-1)은 상기 단말(720)에 할당된 빔, 다시 말해, 상기 단말(720)로 송신되는 신호를 빔포밍하기 위해 사용한 빔의 방향, 상기 단말(720)과의 통신 채널이 LOS 경로인지 여부에 기초하여 상기 적어도 하나의 주변 기지국의 우선순위를 결정한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 주변 기지국에 대한 정보에 상기 우선순위를 포함시킨다. 상기 도 7의 실시 예의 경우, 상기 서빙 기지국(710-1)은 상기 핸드오버의 판단 후 상기 주변 기지국에 대한 정보를 송신한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 주변 기지국에 대한 정보는, 핸드오버의 판단과 무관하게, 주기적으로 송신될 수 있다.

707단계에서, 상기 단말(720)은 검색을 시도할 주변 기지국을 결정하고, 결정된 주변 기지국과 핸드오버 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말은 상기 사이트 보고를 통해 수신한 우선순위에 기초하여 검색을 시도할 주변 기지국을 결정한다. 상기 도 7의 실시 예의 경우, 타겟 기지국(710-2)가 상기 검색을 시도할 기지국으로 선택된다.

상술한 본 발명의 다양한 실시 예들과 같이, 기지국은 핸드오버를 수행할 단말로 빔 방향에 기초하여 결정된 주변 기지국들의 우선순위를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 주변 기지국들의 우선순위 결정에 더하여, 상기 기지국은 상기 빔 방향에 기초하여 상기 단말이 사전에(in advance) 송신 빔을 설정하도록 제어할 수 있다.

상기 단말에게 할당된 빔의 방향을 이용하여 상기 단말의 방향을 추정할 수 있으므로, 상기 기지국은 상기 단말 및 근접한 주변 기지국의 상대적 위치 관계 또한 추정할 수 있다. 따라서, 상기 기지국은 상기 단말이 상기 주변 기지국으로 신호를 송신 시 사용할 빔의 방향을 알리거나, 또는, 상기 단말에게 상기 주변 기지국의 상대적 또는 절대적 위치를 알릴 수 있다. 이로 인해, 상기 주변 기지국을 검색하기에 앞서, 상기 단말은 상기 주변 기지국을 위한 송신 빔을 설정할 수 있다.

이 경우, 상기 단말은 셀 검색을 위한 신호(예: 프로브 요청) 송신에 대하여 빔포밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 주변 기지국이 상기 단말이 송신한 신호를 성공적으로 수신할 가능성이 높아진다. 결과적으로, 검색의 성공 확률이 높아질 수 있고, 핸드오버 지연 시간이 더 감소될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.

상기 도 8을 참고하면, 상기 기지국은 801단계에서 단말과의 채널에 대한 CIR을 측정한다. 다시 말해, 상기 기지국은 빔 방향의 신뢰도, 즉, 상기 단말에게 할당된 빔 방향과 상기 단말의 방향의 일치 여부를 판단하기 위해, 상기 CIR을 측정한다. 상기 CIR은 상기 단말로부터 수신되는 신호를 이용하여 측정될 수 있다. 여기서, 상기 기지국은 상기 단말의 핸드오버가 필요하다고 판단된 후 상기 CIR을 측정하거나, 또는, 상기 핸드오버와 무관한 미리 정의된 조건에 의해 상기 CIR을 측정하거나, 또는, 주기적으로 상기 CIR을 측정할 수 있다.

상기 CIR을 측정한 후, 상기 기지국은 803단계로 진행하여 상기 단말과의 통신 채널이 LOS 경로인지 여부를 판단한다. 상기 기지국은 상기 CIR에 포함된 LOS 성분 및 NLOS 성분을 비교함으로써 상기 LOS 경로 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은, CIR의 첫번째 성분이 가장 크고, 첫번째 성분 및 나머지 중 최대의 성분 간 차이가 임계치를 초과하면, 상기 통신 채널이 상기 LOS 경로임을 판단할 수 있다.

만일, 상기 LOS 경로인 경우, 상기 기지국은 805단계로 진행하여 빔포밍 결과에 의해 결정된 빔의 물리적 방향을 확인한다. 상기 기지국은 상기 단말로 송신되는 신호에 대한 빔포밍을 수행하며, 상기 단말에게 할당된 빔의 방향을 확인한다. 상기 빔의 방향은 상기 단말의 접속 시 빔 훈련 절차를 통해 결정되며, 상기 단말이 상기 기지국에 접속되어 있는 동안 변경될 수 있다. 여기서, 상기 빔의 방향은 현재 상기 단말의 방향이 근접한 다른 주변 기지국을 결정하기 위한 것이므로, 상기 기지국은 상기 단말의 핸드오버가 판단된 후 상기 빔의 방향을 확인한다.

이어, 상기 기지국은 807단계로 진행하여 상기 빔의 방향에 근접한 주변 기지국에 높은 우선순위를 부여한다. 상기 LOS 환경이므로, 상기 단말에게 할당된 빔의 방향 및 상기 단말의 방향이 일치할 가능성이 크다. 이에 따라, 상기 기지국은 상기 빔의 방향에 근접한 주변 기지국에 다른 주변 기지국보다 상대적으로 더 높은 우선순위를 부여한다. 즉, 상기 기지국은 상기 빔포밍 결과에 의해 결정된 빔의 물리적인 방향을 상기 단말이 위치한 방향에 대입한다. 이때, 상기 기지국은 상기 빔의 방향 및 주변 기지국들의 방향 간 각도에 기초하여 상기 높은 우선순위를 부여할 주변 기지국을 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 빔의 방향에 대한 임계 범위 이하의 영역 내에 위치한 주변 기지국에게 높은 우선순위를 부여할 수 있다. 이에 더하여, 상기 기지국은 상기 각도는 물론 상기 주변 기지국들과의 거리 및 상기 단말과의 거리를 더 고려하여 상기 높은 우선순위를 부여할 주변 기지국을 결정할 수 있다. 상기 단말과의 거리는 상기 단말과의 채널 품질로부터 추정될 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 단말의 빔 할당 이력(history)를 더 고려하려 상기 높은 우선순위를 부여할 주변 기지국을 결정할 수 있다. 상기 빔 할당 이력이 상기 단말에게 할당된 빔들이 일정한 방향성을 가지고 변화함을 나타내는 경우, 상기 단말이 위치하는 방향이 보다 정확하게 추정될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 2와 같이, 단말에게 할당된 빔이 빔 B2, 빔 B3, 빔 B3 순으로 변경되는 경우, 기지국3(210-3)에 더 높은 우선순위가 부여되고, 기지국1(210-1)에 더 낮은 우선순위가 부여될 수 있다.

상기 803단계에서, 상기 LOS 경로가 아닌 경우, 상기 기지국은 809단계로 진행하여 상기 빔의 방향 및 상기 단말의 방향 간 불일치를 판단한다. 상기 통신 채널이 상기 LOS 경로가 아니라면, 상기 단말에게 할당된 빔으로 빔포밍된 신호는 직접 도달하지 아니하고 벽이나 다른 물체에 반사된 후 도달한다. 따라서, 상기 빔의 방향이 상기 단말이 위치한 방향이 아닐 가능성이 크다. 따라서, 상기 기지국은 상기 빔의 방향이 아닌 다른 방향에 상기 단말이 위치함을 판단할 수 있다.

이어, 상기 기지국은 811단계로 진행하여 빔의 방향에 근접한 주변 기지국에 낮은 우선순위를 부여한다. 상기 LOS 환경이 아니므로, 상기 단말에게 할당된 빔의 방향 및 상기 단말의 방향이 불일치할 가능성이 크다. 이에 따라, 상기 기지국은 상기 빔의 방향에 근접한 주변 기지국에 다른 주변 기지국보다 상대적으로 더 낮은 우선순위를 부여한다. 이때, 상기 기지국은 상기 빔의 방향 및 주변 기지국들의 방향 간 각도, 상기 주변 기지국들과의 거리 및 상기 단말과의 거리를 더 고려하여 상기 낮은 우선순위를 부여할 주변 기지국을 결정할 수 있다.

이후, 상기 기지국은 813단계로 진행하여 우선순위를 포함하는 주변 기지국에 대한 정보를 상기 단말로 송신한다. 다시 말해, 핸드오버를 수행하고자 하는 상기단말로 주변 기지국에 대한 정보를 전달할 때, 상기 기지국은 상기 단말에게 할당된 빔의 방향에 근접한 주변 기지국의 우선순위를 상기 LOS 경로인지 여부에 따라 부여한다. 상기 기지국은 상기 주변 기지국에 대한 정보를 상기 단말로 유니캐스트(unicast)하거나, 또는, 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 주변 기지국에 대한 정보를 핸드오버 판단 후 송신하거나, 또는, 주기적으로 송신할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.

상기 도 9를 참고하면, 상기 단말은 901단계에서 기지국으로부터 주변 기지국에 대한 정보를 수신한다. 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 주변 기지국들을 검색하기 위해 필요한 정보(예: 기지국 식별정보, 채널 정보 등)를 포함하며, 상기 주변 기지국들의 우선순위를 포함한다. 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 단말로 유니캐스트되거나, 또는, 브로드캐스트될 수 있다. 또한, 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 단말의 핸드오버 판단 후 수신되거나, 또는, 주기적으로 수신될 수 있다.

상기 주변 기지국에 대한 정보를 수신한 후, 상기 단말은 903단계로 진행하여 우선순위가 가장 높은 주변 기지국을 선택한다. 상기 우선순위가 가장 높은 주변 기지국은 상기 주변 기지국에 대한 정보를 송신한 서빙 기지국에 의해 결정된다. 상기 우선순위가 가장 높은 주변 기지국은 상기 단말에게 할당된 빔의 방향, 상기 서빙 기지국 및 상기 단말 간 통신 채널이 LOS 경로인지 여부 등에 기초하여 결정될 수 있다.

이어, 상기 단말은 905단계로 진행하여 선택된 주변 기지국에 대한 검색을 수행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 단말은 상기 선택된 주변 기지국의 채널로 RF 모듈을 조절(tuning)하고, 검색을 위한 신호를 송신한다. 예를 들어, 상기 단말은 프로브 요청을 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말은 상기 선택된 주변 기지국에서 송신되는 동기 신호의 검출을 시도할 수 있다.

상기 검색을 수행한 후, 상기 단말은 907단계로 진행하여 요구되는 QoS(Quality of Service)가 만족되는지 판단한다. 상기 요구되는 QoS는 핸드오버를 수행하기 위해 필요한 조건으로서, 채널 품질을 포함할 수 있다.

만일, 상기 QoS가 만족되지 아니하면, 상기 단말은 909단계로 진행하여 다음으로 높은 우선순위의 기지국을 선택한다. 즉, 상기 주변 기지국에 대한 정보는 다수의 주변 기지국들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 만일, 상기 주변 기지국에 대한 정보가 하나의 기지국에 대한 정보만을 포함하거나, 또는, 다음 우선순위의 주변 기지국이 존재하지 아니하는 경우, 상기 단말은 핸드오버를 포기하고, 본 절차를 종료할 수 있다. 상기 다음으로 높은 우선순위의 기지국이 선택된 경우, 상기 단말은 상기 905단계로 되돌아간다.

반면, 상기 QoS가 만족되면, 상기 단말은 911단계로 진행하여 핸드오버를 수행한다. 다시 말해, 상기 단말은 검색한 주변 기지국을 타겟 기지국으로 결정하고, 상기 타겟 기지국에 접속하기 위한 절차를 수행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 단말은 상기 타겟 기지국으로의 등록 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말은 인증 요청 및 결합 요청을 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말은 상기 서빙 기지국으로 상기 타겟 기지국과의 채널 품질을 보고하고, 상기 타겟 기지국에 접속하기 위한 절차를 수행할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.

상기 도 10을 참고하면, 상기 기지국은 1001단계에서 핸드오버를 수행할 단말과의 통신 채널이 LOS 경로인지 여부를 판단한다. 상기 기지국은 상기 단말과의 채널에 대한 CIR에 포함된 LOS 성분 및 NLOS 성분을 비교함으로써 상기 LOS 경로 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은, CIR의 첫번째 성분이 가장 크고, 첫번째 성분 및 나머지 중 최대의 성분 간 차이가 임계치를 초과하면, 상기 통신 채널이 상기 LOS 경로임을 판단할 수 있다.

상기 LOS 경로이면, 상기 기지국은 1003단계로 진행하여 상기 단말의 사전 빔 설정을 위한 빔 방향 정보를 송신한다. 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 검색할 주변 기지국을 위한 송신 빔을 사전에 설정하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 상기 주변 기지국으로 신호를 송신 시 사용할 빔의 방향, 또는, 상기 주변 기지국의 절대적 위치, 또는 상기 단말에 기준한 상기 주변 기지국의 상대적 위치 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.

상기 도 11을 참고하면, 상기 단말은 1101단계에서 사전 빔 설정을 위한 빔 방향 정보를 수신한다. 상기 단말은 핸드오버를 수행하고자 하며, 주변 기지국을 검색하고자 한다. 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 검색할 주변 기지국을 위한 송신 빔을 사전에 설정하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 상기 주변 기지국으로 신호를 송신 시 사용할 빔의 방향, 또는, 상기 주변 기지국의 절대적 위치, 또는 상기 단말에 기준한 상기 주변 기지국의 상대적 위치 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.

상기 빔 방향 정보를 수신한 후, 상기 단말은 1103단계로 진행하여 상기 사전 빔 설정에 의해 결정된 송신 빔을 이용하여 주변 기지국에 대한 검색을 수행한다. 즉, 상기 주변 기지국에 대한 검색에 앞서, 상기 단말은 상기 빔 방향 정보에 기초하여 상기 주변 기지국으로 송신될 신호를 빔포밍할 송신 빔을 결정한다. 그리고, 상기 단말은 상기 송신 빔으로 빔포밍을 수행한다. 이에 따라, 상기 단말은 셀 검색을 위한 신호(예: 프로브 요청)에 대하여 빔포밍을 수행할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.

상기 도 12를 참고하면, 상기 기지국은 RF(Radio Frequency)처리부(1210), 기저대역(baseband)처리부(1220), 백홀통신부(1230), 저장부(1240), 제어부(1250)를 포함한다.

상기 RF처리부(1210)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1210)는 상기 기저대역처리부(1220)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(1210)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 12에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 기지국은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1210)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1210)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1210)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부(1220)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1220)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1220)은 상기 RF처리부(1210)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.

상기 백홀통신부(1230)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1230)는 상기 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 상기 저장부(1240)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1240)는 상기 제어부(1250)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1250)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1240)는 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1230)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1240)는 상기 저장부(1240)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1250)는 특정 단말에 대한 주변 기지국들의 우선순위를 결정하는 우선순위결정부(1252)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1250)는 상기 기지국이 상기 도 8, 상기 도 10 중 하나에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1240)의 동작은 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1250)는 단말과의 채널에 대한 CIR을 측정하고, 상기 CIR을 이용하여 상기 단말과의 통신 채널이 LOS 경로인지 여부를 판단한다. 상기 LOS 경로인 경우, 상기 제어부(1250)는 상기 단말에게 할당된 빔의 물리적 방향에 근접한 주변 기지국에 높은 우선순위를 부여한다. 반면, 상기 LOS 경로가 아닌 경우, 상기 제어부(1250)는 상기 단말에게 할당된 빔의 방향에 근접한 주변 기지국에 낮은 우선순위를 부여한다. 이때, 상기 제어부(1250)는 상기 빔의 방향 및 주변 기지국들의 방향 간 각도, 상기 주변 기지국들과의 거리 및 상기 단말과의 거리, 상기 단말의 빔 할당 이력을 더 고려하여 상기 높은 우선순위 또는 낮은 우선순위를 부여할 주변 기지국을 결정할 수 있다. 이후, 상기 제어부(1250)는 상기 기저대역처리부(1220) 및 상기 RF처리부(1210)을 통해 상기 우선순위를 포함하는 주변 기지국에 대한 정보를 상기 단말로 송신한다. 상기 제어부(1250)는 상기 주변 기지국에 대한 정보를 상기 단말로 유니캐스트하거나, 또는, 브로드캐스트할 수 있다. 또한, 상기 제어부(1250)는 상기 주변 기지국에 대한 정보를 핸드오버 판단 후 송신하거나, 또는, 주기적으로 송신할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 통신 채널이 상기 LOS 경로인 경우, 상기 제어부(1250)는 상기 단말의 사전 빔 설정을 위한 빔 방향 정보를 송신할 수 있다. 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 검색할 주변 기지국을 위한 송신 빔을 사전에 설정하도록 제어한다. 예를 들어, 상기 빔 방향 정보는 상기 단말이 상기 주변 기지국으로 신호를 송신 시 사용할 빔의 방향을 알리거나, 또는, 상기 단말에 대한 상기 주변 기지국의 상대적 또는 절대적 위치를 알릴 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

상기 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF처리부(1310), 기저대역처리부(1320), 저장부(1330), 제어부(1340)를 포함하여 구성된다.

상기 RF처리부(1310)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1310)는 상기 기저대역처리부(1320)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 도 13에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1310)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1310)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1310)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부(1320)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 상기 RF처리부(1310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.

상기 저장부(1330)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1330)는 상기 제어부(1340)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1340)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 기저대역처리부(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 핸드오버의 수행에 앞서 타겟 기지국을 검색하는 절차를 제어하는 검색처리부(1342)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 단말이 상기 도 9, 상기 도 11 중 하나에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1340)의 동작은 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 상기 RF처리부(1310) 및 상기 기저대역처리부(1320)을 통해 서빙 기지국으로부터 주변 기지국에 대한 정보를 수신한다. 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 주변 기지국들을 검색하기 위해 필요한 정보(예: 기지국 식별정보, 채널 정보 등)를 포함하며, 상기 주변 기지국들의 우선순위를 포함한다. 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 단말로 유니캐스트되거나, 또는, 브로드캐스트될 수 있다. 또한, 상기 주변 기지국에 대한 정보는 상기 단말의 핸드오버 판단 후 수신되거나, 또는, 주기적으로 수신될 수 있다. 이후, 핸드오버를 수행하고자 하는 경우, 상기 제어부(1340)는 상기 주변 기지국에 대한 정보에 포함된 우선순위에 따라 검색할 주변 기지국을 선택한다. 상기 우선순위의 순서로 주변 기지국을 순차적으로 검색하는 중, 핸드오버 조건이 만족되는 주변 기지국이 발견되면, 상기 제어부(1340)는 핸드오버 절차를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 상기 RF처리부(1310) 및 상기 기저대역처리부(1320)을 통해 사전 빔 설정을 위한 빔 방향 정보를 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 주변 기지국에 대한 검색에 앞서, 상기 제어부(1340)는 상기 빔 방향 정보에 기초하여 상기 주변 기지국으로 송신될 신호를 빔포밍할 송신 빔을 결정한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 상기 송신 빔으로 빔포밍을 수행하도록 상기 RF처리부(1310)를 제어한다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

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

무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
단말로부터 신호를 수신하는 과정과,
상기 신호의 성분들 중 최초로 수신된 제1 성분의 제1 신호 세기 및 잔여 성분들의 신호 세기들 중 가장 큰 제2 신호 세기를 비교하여, 상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 임계 범위 내의 영역에 위치한 이웃 기지국의 우선 순위를 결정하는 과정과,
상기 우선 순위를 포함하는 메시지를 상기 단말에게 송신하는 과정을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 우선 순위를 결정하는 과정은,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크고, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기 간 차이가 임계값을 초과하는 경우, 상기 기지국 및 상기 단말 간 통신 채널이 LOS(line of sight) 경로임을 결정하는 과정과,
상기 통신 채널이 LOS 경로인 경우, 상기 이웃 기지국에게 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국보다 상대적으로 높은 우선 순위를 할당하는 과정을 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 우선 순위를 결정하는 과정은,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크지 않거나, 상기 차이가 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 기지국 및 상기 단말 간 통신 채널이 NLOS(non-line of sight) 경로임을 결정하는 과정과,
상기 통신 채널이 NLOS 경로인 경우, 상기 이웃 기지국에게 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국보다 상대적으로 낮은 우선 순위를 할당하는 과정을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말에게 상기 빔을 할당하기 위해, 빔 훈련(beam training)을 통해 상기 빔을 식별하는 과정과,
상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기를 결정하기 위해, 상기 기지국과 상기 단말 간 채널에 대한 CIR(channel impulse response)를 측정하는 과정을 더 포함하고,
상기 우선 순위는 상기 단말의 핸드오버 시 타겟 기지국을 탐색하기 위한 우선 순위인 방법.
제1항에 있어서, 상기 우선 순위는, 상기 기지국과 상기 단말 간의 거리, 상기 이웃 기지국과 상기 단말 간의 거리, 상기 단말의 빔 할당 이력(history) 중 적어도 하나에 더 기초하여 결정되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 메시지는,
상기 기지국을 포함하는 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 식별 정보;
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 MAC(media access control) 주소; 및
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 채널 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 단말이 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향에 대한 정보를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 빔 방향에 대한 정보는, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 절대적 위치, 상기 단말에 기준한 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 상대적 위치, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향 중 적어도 하나를 지시하는 방법.
무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
기지국에게 신호를 송신하는 과정과,
상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 임계 범위 내의 영역에 위치한 이웃 기지국의 우선 순위를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과,
상기 우선 순위에 기반하여, 복수의 이웃 기지국들 중에서 타겟 기지국을 식별하는 과정과,
상기 기지국에서 상기 식별된 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하고,
상기 우선 순위는, 상기 신호의 성분들 중 최초로 수신된 제1 성분의 제1 신호 세기 및 잔여 성분들의 신호 세기들 중 가장 큰 제2 신호 세기를 비교함으로써 결정되는 방법.
제8항에 있어서, 상기 메시지는,
상기 기지국을 포함하는 상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 식별 정보;
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 MAC(media access control) 주소; 및
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 채널 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 단말이 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 타겟 기지국을 식별하는 과정은,
상기 빔 방향에 대한 정보에 기초하여 결정된 송신 빔을 이용하여, 빔포밍(beamforming)된 검색을 위한 신호를 송신하는 과정을 더 포함하고,
상기 빔 방향에 대한 정보는,
상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 절대적 위치, 상기 단말에 기준한 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 상대적 위치, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향 중 적어도 하나를 지시하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 우선 순위는,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크고, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기 간 차이가 임계값을 초과하는 경우, 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국의 우선 순위보다 높고,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크지 않거나, 상기 차이가 상기 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국의 우선 순위보다 낮은 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서,
적어도 하나의 송수신기와,
상기 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단말로부터 신호를 수신하고,
상기 신호의 성분들 중 최초로 수신된 제1 성분의 제1 신호 세기 및 잔여 성분들의 신호 세기들 중 가장 큰 제2 신호 세기를 비교하여, 상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 임계 범위 내의 영역에 위치한 이웃 기지국의 우선 순위를 결정하고,
상기 우선 순위를 포함하는 메시지를 상기 단말에게 송신하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 우선 순위를 결정하기 위해,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크고, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기 간 차이가 임계값을 초과하는 경우, 상기 기지국 및 상기 단말 간 통신 채널이 LOS(line of sight) 경로임을 결정하고,
상기 통신 채널이 LOS 경로인 경우, 상기 이웃 기지국에게 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국보다 상대적으로 높은 우선 순위를 할당하도록 구성되는 장치.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 우선 순위를 결정하기 위해,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크지 않거나, 상기 차이가 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 기지국 및 상기 단말 간 통신 채널이 NLOS(non-line of sight) 경로임을 결정하고,
상기 통신 채널이 NLOS 경로인 경우, 상기 이웃 기지국에게 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국보다 상대적으로 낮은 우선 순위를 할당하도록 구성되는 장치.
제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 단말에게 상기 빔을 할당하기 위해, 빔 훈련(beam training)을 통해 상기 빔을 식별하고,
상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기를 결정하기 위해, 상기 기지국과 상기 단말 간 채널에 대한 CIR(channel impulse response)를 측정하도록 추가적으로 구성되고,
상기 우선 순위는 상기 단말의 핸드오버 시 타겟 기지국을 탐색하기 위한 우선 순위인 장치.
제12항에 있어서, 상기 우선 순위는, 상기 기지국과 상기 단말 간의 거리, 상기 이웃 기지국과 상기 단말 간의 거리, 상기 단말의 빔 할당 이력(history) 중 적어도 하나에 더 기초하여 결정되는 장치.
제12항에 있어서, 상기 메시지는,
상기 기지국을 포함하는 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 식별 정보;
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 MAC(Media Access Control) 주소; 및
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 채널 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 단말이 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향에 대한 정보를 송신하도록 추가적으로 구성되는 장치.
제17항에 있어서,
상기 빔 방향에 대한 정보는, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 절대적 위치, 상기 단말에 기준한 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 상대적 위치, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향 중 적어도 하나를 지시하는 장치.
무선 통신 시스템에서 단말의 장치에 있어서,
적어도 하나의 송수신기와,
상기 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
기지국에게 신호를 송신하고,
상기 단말에 할당된 빔의 방향에 대한 임계 범위 내의 영역에 위치한 이웃 기지국의 우선 순위를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하고,
상기 우선 순위에 기반하여, 복수의 이웃 기지국들 중에서 타겟 기지국을 식별하고,
상기 기지국에서 상기 식별된 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하고,
상기 우선 순위는, 상기 신호의 성분들 중 최초로 수신된 제1 성분의 제1 신호 세기 및 잔여 성분들의 신호 세기들 중 가장 큰 제2 신호 세기를 비교함으로써 결정되는 장치.
제19항에 있어서, 상기 메시지는, 상기 기지국을 포함하는 상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 식별 정보;
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 MAC(media access control) 주소; 및
상기 복수의 이웃 기지국들 각각에 대한 채널 정보 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 단말이 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향에 대한 정보를 수신하도록 추가적으로 구성되는 장치.
제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 타겟 기지국을 식별하기 위해,
상기 빔 방향에 대한 정보에 기초하여 결정된 송신 빔을 이용하여, 빔포밍(beamforming)된 검색을 위한 신호를 송신하도록 구성되고,
상기 빔 방향에 대한 정보는, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 절대적 위치, 상기 단말에 기준한 상기 적어도 하나의 이웃 기지국의 상대적 위치, 상기 적어도 하나의 이웃 기지국으로 신호를 송신하기 위해 사용될 빔 방향 중 적어도 하나를 지시하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 우선 순위는,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크고, 상기 제1 신호 세기 및 상기 제2 신호 세기 간 차이가 임계값을 초과하는 경우, 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국의 우선 순위보다 높고,
상기 제1 신호 세기가 상기 성분들의 신호 세기들 중에서 가장 크지 않거나, 상기 차이가 상기 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 임계 범위 밖에 위치한 다른 이웃 기지국의 우선 순위보다 낮은 장치.