KR101977924B1 - 이동통신 시스템에서의 동기 신호 송신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

이동통신 시스템에서 기지국은 이웃 셀의 개수에 따라서 동기 신호 주기 내에서 동기 신호 전송에 사용할 슬롯의 개수를 결정하고, 서빙 셀의 셀 식별자에 따라서 상기 결정된 개수의 슬롯 중 제1 슬롯에 동기 신호를 전송할 동기 신호 영역을 할당하며, 동기 신호 영역의 위치에 대응하여 상기 결정된 개수의 슬롯 중에서 상기 제1 슬롯을 제외한 나머지 슬롯에 어떤 신호도 전송하지 않는 예비 영역을 할당한다.

Description

이동통신 시스템에서의 동기 신호 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING SYNCHRONIZATION SIGNAL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서의 동기 신호 송신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 이웃 셀 탐색을 용이하게 하기 위한 동기 신호 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 단말은 기지국과 통신을 위해서 초기 단계에 시간 동기, 주파수 동기, 셀 식별자 획득 등의 과정을 포함한 셀 탐색(Cell Search)을 시작한다. 이어서 랜덤 접속(Random Access) 과정을 거치면서 단말과 기지국이 통신을 진행한다. 단말이 현재 통신을 진행 중인 기지국을 홈 셀(Home Cell)이라고 한다. 단말은 이동성이 있으며 홈 셀 영역에서 벗어나 인접한 기지국으로 이동할 수 있다. 이 경우 인접한 기지국을 이웃 셀(Neighbor Cell)이라고 한다.
단말은 홈 셀의 프레임 시작점을 측정하여 갱신하기도 하고 신호 품질을 측정하여 상향링크를 통해 보고함과 동시에 이웃 셀의 동기, 전력, 셀 식별자 등의 정보를 획득하여 기지국에 보고한다. 이웃 셀 탐색을 통해서 이웃 셀 리스트가 작성되면 기지국에서 핸드오버를 진행하게 될 타겟 셀(target cell)을 지정한다. 따라서 단말에서의 이웃 셀 탐색이 원활하게 이루어져야 핸드오버가 가능해진다.
이웃 셀 탐색은 기지국에서 보내는 동기 신호(Synchronization Signal)를 검출하는 과정이다. 이때 이웃 셀 탐색에 사용되는 지표 중의 하나가 SINR(Signal-to-Interference and Noise Ratio)이다. 이웃 셀 탐색의 과정에서는 이웃 셀의 동기 신호는 신호가 되며, 홈 셀의 동기 신호는 간섭이 된다. 통상적인 동기나 셀 탐색의 방법에서는 SINR이 -6~-3dB 정도까지 지원하는 것을 목표로 한다. SINR=-3dB는 신호의 파워에 비해서 간섭 및 노이즈 파워의 합이 2배가 되는 것을 나타낸다. SINR=-6dB는 신호의 파워에 비해서 간섭 및 노이즈 파워의 합이 4배가 되는 경우를 나타낸다.
그러나 이웃 셀 탐색 시에 단말이 셀 경계에 있더라도 SINR 값이 이 범위를 벗어나서 이웃 셀 탐색이 어려운 경우가 발생할 수 있다. 단말이 홈 셀에서 이웃 셀로 이동하는 과정에서 홈 셀의 신호 파워가 감소하지 않고 계속 증가하다가 갑자기 큰 폭으로 감소하는 경우가 있다. 이 경우, 단말은 셀 탐색 시에 홈 셀의 신호 파워가 매우 큰 간섭으로 작용하여, 홈 셀의 신호 파워가 갑자기 큰 폭으로 감소하는 시점에서 이웃 셀을 탐색하여 핸드오버를 하게 된다. 그러나 핸드오버를 시작하려 할 때 홈 셀과의 통신 품질이 크게 저하되어 핸드오버가 실패될 수 있다. 따라서 홈 셀의 신호 파워가 매우 큰 간섭으로 작용하는 경우에도 이웃 셀을 성공적으로 탐색할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하려는 과제는 서빙 셀의 신호 전력이 매우 큰 간섭으로 작용하는 경우에도 이웃 셀을 성공적으로 탐색하기 위한 이동통신 시스템에서의 동기 신호 송신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 기지국의 동기 신호 송신 방법이 제공된다. 동기 신호 송신 방법은 이웃 셀의 개수에 따라서 동기 신호 주기 내에서 동기 신호 전송에 사용할 슬롯의 개수를 결정하는 단계, 서빙 셀의 셀 식별자에 따라서 상기 결정된 개수의 슬롯 중 제1 슬롯에 동기 신호를 전송할 동기 신호 영역을 할당하는 단계, 그리고 상기 동기 신호 영역의 위치에 대응하여 상기 결정된 개수의 슬롯 중에서 상기 제1 슬롯을 제외한 나머지 슬롯에 어떤 신호도 전송하지 않는 예비 영역을 할당하는 단계를 포함한다.
각 슬롯은 시간 영역에서 복수의 전송 심볼을 포함하고, 상기 예비 영역은 상기 동기 신호 영역의 전송 심볼의 수보다 더 많은 전송 심볼을 포함할 수 있다.
상기 예비 영역은 상기 동기 신호 영역의 전송 심볼의 위치에 해당하는 전송 심볼과 시간상 이전 및 이후의 적어도 하나의 전송 심볼을 더 포함할 수 있다.
상기 동기 신호 영역을 할당하는 단계는 상기 셀 식별자를 상기 이웃 셀의 개수에 1을 더한 수로 모듈러한 결과에 따라서 상기 복수의 슬롯 중에서 상기 제1 슬롯을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동기 신호 전송에 사용할 슬롯의 개수를 결정하는 단계는 상기 동기 신호 전송에 사용할 슬롯의 개수를 상기 이웃 셀의 개수에 1을 더한 수로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동기 신호 송신 방법은 상기 동기 신호 영역에서 상기 동기 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 슬롯은 상기 이웃 셀의 제1 슬롯과 다른 슬롯일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 기지국의 동기 신호 송신 장치가 제공된다. 동기 신호 송신 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 동기 신호 주기 내의 복수의 슬롯 중에서 동기 신호 전송을 위해 사용될 슬롯의 개수를 결정하고, 상기 개수의 슬롯들 중에서 하나의 제1 슬롯에 동기 신호 영역을 할당하고, 나머지 슬롯에 어떤 신호도 전송하지 않는 예비 영역을 할당한다. 그리고 상기 송수신기는 상기 동기 신호 영역에서 동기 신호를 전송한다.
상기 프로세서는 셀 식별자 및 이웃 셀의 개수를 이용하여 상기 개수의 슬롯들 중에서 상기 제1 슬롯을 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 셀 식별자를 상기 이웃 셀의 개수에 1을 더한 수로 모듈러한 결과에 따라서 상기 개수의 슬롯들 중에서 상기 제1 슬롯을 결정할 수 있다.
상기 제1 슬롯은 상기 개수의 슬롯들 중에서 상기 이웃 셀에서 동기 신호 영역이 할당되는 제1 슬롯과 다른 슬롯일 수 있다.
각 슬롯은 시간 영역에서 복수의 전송 심볼을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 동기 신호 영역의 전송 심볼의 수보다 더 많은 전송 심볼이 포함되도록 상기 예비 영역을 할당할 수 있다.
상기 예비 영역은 상기 동기 신호 영역의 전송 심볼의 위치에 해당하는 전송 심볼과 시간상 이전 및 이후의 적어도 하나의 전송 심볼을 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 동기 신호 전송에 사용할 슬롯의 개수를 상기 이웃 셀의 개수에 1을 더한 수로 결정할 수 있다.
상기 동기 신호는 단말에서 이웃 셀 탐색을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 서빙 셀의 신호 전력이 매우 큰 간섭으로 작용하는 경우에도 안정적으로 이웃 셀 탐색을 할 수 있으며, 서빙 셀의 신호 전력과 이웃 셀의 신호 전력이 비슷한 상태에서도 이웃 셀 탐색의 성능을 높여주기 때문에 기존의 셀룰러 이동통신에 적용될 수 있다.
더 나아가, 지하철이나 열차와 같이 1차원적인 셀 구성을 가지며 6GHz 이상의 고주파 대역을 사용하는 이동통신 시스템의 경우에도 안정적인 이웃 셀 탐색의 성능을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 셀 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 셀 구성에서 단말이 측정한 서빙 기지국 및 이웃 기지국의 신호 전력을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 영역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 예비 영역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 셀의 예비 영역과 시간상 겹치는 이웃 셀의 동기 신호 영역을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동기 신호 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 셀 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 송신 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 동기 신호 송신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 셀 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 이동통신 시스템은 복수의 기지국(110, 120) 및 단말(200)을 포함한다.
기지국(110, 120)은 셀 내의 단말에게 통신 서비스를 제공한다. 기지국(110, 120)은 셀 내의 단말에서 셀 탐색을 수행할 수 있도록 주기적으로 동기 신호를 전송한다.
단말(200)은 이동성을 가지며, 서빙 셀에서 벗어나 인접 셀로 이동할 수 있다. 단말(200)이 기지국(110)의 셀 내에 위치하는 경우, 단말(200)은 기지국(110)과 연결을 설정하여 통신 서비스를 제공 받을 수 있다. 단말(200)이 현재 연결을 설정하여 통신을 하는 기지국(110)을 서빙 기지국(110)이라 하고, 기지국(110)과 인접한 기지국(120)을 이웃 기지국(120)이라 하며, 서빙 기지국(110)의 셀을 서빙 셀이라 하고, 이웃 기지국(120)의 셀을 이웃 셀이라 일컫는다.
단말(200)은 서빙 셀의 프레임 시작점을 측정하여 갱신하기도 하고, 주기적으로 이웃 셀에 대한 셀 탐색을 수행하고, 서빙 셀 및 이웃 셀의 신호 품질을 측정하여 상향링크를 통해 이웃 셀 리스트 및 신호 품질 측정 결과를 서빙 셀의 기지국(110)으로 보고한다. 신호 품질로는 예를 들면, SINR(Signal-to-Interference and Noise Ratio), RSRP(Reference Signal Received Power)나 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 등이 사용될 수 있다.
단말(200)은 이웃 기지국으로부터 전송된 동기 신호를 이용하여 셀 탐색을 수행할 수 있다. 단말(200)은 이웃 기지국으로부터 전송된 동기 신호를 이용하여 셀 식별자 및 신호 품질을 획득할 수 있다. 셀 탐색 과정에서 이웃 기지국으로부터 전송된 동기 신호는 신호에 해당하고, 서빙 기지국으로부터 전송된 동기 신호는 간섭(Interference)에 해당되며, 열 잡음(Thermal Noise)은 잡음에 해당된다.
단말(200)은 셀 탐색을 위해 이웃 기지국의 동기 신호로부터 SINR을 측정한다. 셀 탐색의 경우, SINR은 -6~-3dB 정도까지 지원하는 것을 목표로 한다. SINR=-3dB는 신호의 전력에 비해서 간섭 및 잡음의 전력의 합이 2배가 되는 것을 나타내며, SINR=-6dB는 신호의 전력에 비해서 간섭 및 잡음의 전력의 합이 4배가 되는 것을 나타낸다. 단말(200)은 이웃 기지국의 동기 신호로부터 측정된 SINR을 토대로 이웃 셀 리스트를 생성할 수 있다.
기지국(110)은 단말(200)로부터 보고된 이웃 셀 리스트 및 신호 품질 결과를 토대로 단말(200)이 핸드오버할 타겟 셀을 결정하고, 단말(200)로 타겟 셀로의 핸드오버를 명령한다. 통상적으로 핸드오버 결정을 위해서는 서빙 셀과 이웃 셀의 RSRP(Reference Signal Received Power)나 RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 사용한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 서빙 기지국(110)의 전파 영역과 이웃 기지국(120)의 전파 영역이 각각 A 및 B와 같이 설정되어 있고, 단말(200)이 P 위치에서 이웃 기지국(120)의 전파 영역 방향으로 이동하고 있다.
이와 같은 경우, 단말(200)에서 측정한 서빙 기지국(110)의 신호 전력과 이웃 기지국(120)의 신호 전력은 도 2와 같이 나타날 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 셀 구성에서 단말이 측정한 서빙 기지국 및 이웃 기지국의 신호 전력을 나타낸 도면이다. 도 2에서는 P 위치에서 1000m 떨어진 지점에 서빙 기지국(110)이 위치하고 P 위치에서 2000m 떨어진 지점에 이웃 기지국(120)이 위치해 있고, 단말(200)이 P 위치에서 이웃 기지국(120)의 방향으로 이동하면서 측정한 신호 전력을 도시하였다. 반송파 주파수는 32GHz, 방향 이득(directional gain)은 22dB, 3dB 빔 폭이 8°에서 거리에 따른 경로손실과 전파 특성을 고려하여 측정되었다.
도 2에 도시한 바와 같이, 단말(200)이 이웃 기지국(120)의 방향으로 이동하는 동안에 서빙 기지국(110)의 신호 전력은 서서히 증가하다가 갑자기 큰 폭으로 감소하게 되고, 이웃 기지국(120)의 신호 전력은 서서히 계속적으로 증가하게 된다. 따라서 단말(200)이 P 위치에서 이웃 기지국(120)의 방향으로 이동하는 과정에서 두 기지국(110, 120)의 신호 전력의 차이(Pdiff)는 (+) 값에서 급격히 음(-)의 값으로 변경된다.
통상적인 셀 탐색에서 SINR이 -6~-3dB 정도까지 지원할 수 있지만, 도 1과 같은 셀 구성의 경우 P 지점으로부터 1000m 지점이 되기 전에는 서빙 기지국의 신호 전력이 매우 큰 간섭으로 작용하여 이웃 셀 탐색이 어렵다. 그리고 단말(200)이 P 지점으로부터 1000m 지점을 지나면 서빙 기지국(110)의 수신 전력이 급격하게 감소되어 이웃 셀이 탐색되고, 단말(200)에서 핸드오버를 시작하게 된다. 그러나 단말(200)에서 핸드오버를 시작하려 할 때 서빙 기지국(110)과의 통신 품질이 크게 저하되어 핸드오버가 실패할 수 있다.
도 1과 같은 셀 구성은 6GHz 이하의 주파수 대역을 사용하는 이동통신 시스템 보다는 6GHz 이상의 고주파 대역을 사용하는 경우에 발생할 가능성이 높다. 6GHz 이상의 고주파 대역은 무선통신에 이용될 수 있으나, 주로 고정 백홀이나 근거리 통신 등과 같이 이동성이 낮은 무선통신에 적용되고 있다. 근래에 지하철, 고속열차와 같이 이동성이 높은 그룹이동체용 백홀 통신으로 6GHz 이상의 고주파 대역 혹은 밀리미터파 대역을 사용하려는 연구가 진행되고 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 셀 구성에 따라서 서빙 기지국의 신호 전력이 매우 큰 간섭으로 작용하는 경우에도 이웃 셀을 성공적으로 탐색할 수 있는 동기 신호 구조를 제안한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 동기 신호 주기가 복수의 슬롯(S0~S7)으로 구성되는 경우에, 서빙 셀 및 이웃 셀의 개수에 따라서 복수의 슬롯(S0~S7) 중 적어도 하나의 슬롯이 동기 신호 전송을 위해 사용된다. 셀 식별자와 서빙 셀과 이웃 셀의 개수를 합친 전체 셀 개수를 이용하여 동기 신호 전송을 위해 사용할 슬롯이 결정될 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 8개의 슬롯이 동기 신호 주기라고 가정하였다.
이웃 셀이 1개인 경우, 서빙 셀과 이웃 셀의 개수를 합치면 2가 된다. 따라서 복수의 슬롯(S0~S7) 중 2개의 슬롯이 동기 신호 전송을 위해 사용된다. 동기 신호 전송을 위해 사용되는 2개의 슬롯 중에서 하나는 동기 신호가 전송되는 슬롯이고, 나머지 하나는 어떤 신호도 전송되지 않는 예비 영역이 할당된 슬롯이다. 예비 영역이 할당되는 슬롯의 개수는 이웃 셀의 개수에 따라 결정된다.
이웃 셀이 1개인 셀 구성에서, 동기 신호 구조는 셀 식별자가 짝수인 경우와 홀수인 경우로 나눌 수 있으며, 도 3에서는 셀 식별자가 짝수인 경우의 동기 신호 구조를 도시하였고, 도 4에서는 셀 식별자가 홀수인 경우의 동기 신호 구조를 도시하였다.
도 3을 참고하면, 셀 식별자가 짝수인 경우에, 첫 번째 슬롯(S0)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 첫 번째 슬롯(S0)의 동기 신호 영역(310)에서 동기 신호가 전송된다. 그리고 첫 번째 슬롯(S0)의 동기 신호 영역에 대응하는 두 번째 슬롯(S1)의 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다.
도 4를 참고하면, 셀 식별자가 홀수인 경우, 동기 신호는 도 3과 반대의 구조를 가진다. 즉 두 번째 슬롯(S1)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 두 번째 슬롯(S1)의 동기 신호 영역(310)에서 동기 신호가 전송된다. 그리고 두 번째 슬롯(S1)의 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째 슬롯(S0)의 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다.
한편, 셀 식별자가 짝수인 경우에, 도 4에 도시한 바와 같은 동기 신호 구조를 가질 수 있고, 셀 식별자가 홀수인 경우에, 도 3에 도시한 바와 같은 동기 신호 구조를 가질 수 있다.
도 3 및 도 4에서, 슬롯은 일정한 시간을 주기로 반복되는 단위로써, 슬롯은 시간 영역에서 복수의 전송 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원 블록(resource block)을 포함한다. 자원 블록은 주파수 영역에서 다수의 부반송파를 포함한다. 전송 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 심볼, OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 전송 심볼의 수는 채널 대역폭이나 CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 일반(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 전송 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 전송 심볼을 포함한다. 예를 들어, LTE 시스템에서는 0.5ms의 시간 길이를 슬롯으로 정의하고 있다. 6GHz 이상의 고주파 영역에서는 전송 심볼의 길이가 매우 짧아질 수 있으며 이에 따라서 슬롯의 단위도 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어서, 100us 혹은 250us와 같은 짧은 시간 단위가 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 영역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 동기 신호는 적어도 하나의 전송 심볼에서 전송된다. 즉 동기 신호가 전송되는 동기 신호 영역(310)은 적어도 하나의 전송 심볼을 포함할 수 있다. LTE 시스템에서는 동기 신호로 PSS(primary synchronization signal)과 SSS(secondary synchronization signal)를 정의하고 있으며, SSS는 PSS가 전송되는 심볼의 바로 앞 심볼에서 전송되고 있다. 도 5에서는 두 종류의 동기 신호가 각각 전송되는 2개의 전송 심볼을 도시하였다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 예비 영역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 예비 영역(320)은 동기 신호 영역(310)보다 더 많은 전송 심볼을 포함한다. 예비 영역(320)을 위해 동기 신호 영역(310)보다 더 많은 전송 심볼을 할당하는 이유는 이웃 셀의 탐색을 용이하게 하기 위해, 현재 서빙 셀의 예비 영역(320)과 시간상 겹치는 이웃 셀의 동기 신호를 탐색하기 위한 것이다.
도 7 내지 도 9는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 서빙 셀의 예비 영역과 시간상 겹치는 이웃 셀의 동기 신호 영역을 나타낸 도면이다.
단말(200)이 속한 서빙 셀의 프레임 시작 시간과 이웃 셀의 프레임 시작 시간 사이의 차이를 Toffset이라고 했을 때, Toffset=0이라고 하면, 도 7에 도시한 바와 같이 서빙 셀의 예비 영역(320)의 가운데에 이웃 셀의 동기 신호 영역(310)이 위치하게 된다.
한편, Toffset이 0보다 크고 전송 심볼의 길이에 해당하는 Tsymb보다 작은 경우에는 도 8에 도시한 바와 같이 이웃 셀의 동기 신호 영역(310)은 서빙 셀의 예비 영역(320)에서 시간상 뒤쪽으로 치우치게 된다.
반대로, Toffset이 0보다 작고 -Tsymb보다 큰 경우에는 도 9에 도시한 바와 같이 이웃 셀의 동기 신호 영역(310)은 서빙 셀의 예비 영역(320)에서 시간상 앞쪽으로 치우치게 된다.
도 8 및 도 9의 경우, |Toffset|이 |Tsymb|보다 크지 않는다는 가정을 포함하고 있다. 만약, |Toffset|이 |Tsymb|보다 큰 경우가 발생한다면, 예비 영역(320)으로 더 많은 개수의 전송 심볼을 할당함으로써, 서빙 셀이 주는 간섭의 영향을 제거할 수 있다. 하지만 예비 영역(320)의 전송 심볼의 개수를 늘리는 것은 데이터 영역이 줄어드는 것을 의미하므로, 데이터 전송 효율을 저하시키게 된다. 따라서 이웃 셀 탐색 성능과 데이터 전송 효율을 고려하여 예비 영역(320)의 크기가 결정될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 동기 신호 구조는 하나의 이웃 셀을 고려한 것으로, 2개 이상의 이웃 셀을 고려한 동기 신호 구조에 대해서 도 10 및 도 11을 참고로 하여 설명한다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동기 신호 구조의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 10은 이웃 셀이 2개인 경우의 동기 신호 구조를 도시하였고, 도 11은 이웃 셀이 3개인 경우의 동기 신호 구조를 도시하였다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 예비 영역이 설정되는 슬롯의 개수가 결정된다.
도 10을 참고하면, 이웃 셀이 2개인 경우, 예비 영역이 설정되는 슬롯의 개수는 2개가 된다. 그리고 서빙 셀과 이웃 셀의 개수를 합친 전체 셀 개수에 따라서 동기 신호 전송을 위해 3개의 슬롯이 사용된다. 그리고 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00001
]와 전체 셀 개수에 따라서 3개의 슬롯 중에서 동기 신호 영역이 할당될 슬롯이 결정된다. 예를 들어, 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00002
]를 전체 셀 개수로 모듈러 연산한 결과 값에 따라서 동기 신호를 전송할 슬롯이 결정될 수 있다.
셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00003
]를 전체 셀 개수인 3으로 모듈러 연산한 결과 값이 0인 경우, 첫 번째 슬롯(S0)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 두 번째 슬롯(S1)과 세 번째 슬롯(S2)의 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다. 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00004
]를 3으로 모듈러 연산한 결과 값이 1인 경우, 두 번째 슬롯(S1)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째 슬롯(S0)과 세 번째 슬롯(S2)의 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다. 또한 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00005
]를 3으로 모듈러 연산한 결과 값이 2인 경우, 세 번째 슬롯(S2)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째 슬롯(S0)과 두 번째 슬롯(S1)의 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다.
이와 같은 방법으로, 이웃 셀의 개수에 따라서 예비 영역이 할당되는 슬롯이 결정되고, 셀 식별자와 서빙 셀과 이웃 셀의 개수를 합친 전체 셀 개수를 이용하여 동기 신호 영역이 할당되는 슬롯이 결정될 수 있다.
이러한 방법은 하향링크와 상향링크가 별도의 주파수 대역을 사용하는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이라면, 모든 슬롯이 하향링크로 할당되는 것이 가능하므로, 이웃 셀의 개수에 따라서 위에서 설명한 개념을 계속 확장할 수 있다. 하지만 TDD(Time Division Multiplexing) 방식의 경우, 상향링크와 하향링크로 할당되는 슬롯 영역에 제한이 발생한다. TDD 방식의 경우, 동기 신호 구조를 위해 도 3 및 도 4와 같이 2개의 슬롯까지는 가능할 수 있지만, 3개 이상의 슬롯은 가능하지 않을 수 있다. 이와 같이, 동기 신호 전송에 사용되는 슬롯의 개수에 제한이 발생하는 경우에는 동기 신호 전송을 위해 사용할 소정 개수의 슬롯을 각각 복수의 동일한 부슬롯으로 세분하고, 세분화된 부슬롯을 도 3 및 도 4에서 설명한 동기 신호 전송에 사용되는 슬롯에 대응시킬 수 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 이웃 셀이 3개인 경우, 예비 영역이 설정되는 부슬롯의 개수는 3개가 되고, 동기 신호가 전송되는 부슬롯은 1개가 된다. 즉 이웃 셀이 3개인 경우, 동기 신호 전송에 사용되는 부슬롯의 개수는 4개이다. 이때 하나의 슬롯을 2개의 부슬롯으로 나누는 경우에, 첫 번째 슬롯(S0)과 두 번째 슬롯(S1)이 동기 신호 전송에 사용될 수 있다.
첫 번째 슬롯의 부슬롯(SS0, SS1)과 두 번째 슬롯의 부슬롯(SS2, SS3)에 동기 신호 영역(310)과 예비 영역(320)을 할당하는 방법은 도 6에서 설명한 방법과 동일하다. 즉 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00006
]를 전체 셀 개수인 4로 모듈러 연산한 결과 값이 0인 경우, 첫 번째 부슬롯(SS0)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 두 번째 부슬롯부터 네 번째 부슬롯(SS1~SS3)의 각 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다. 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00007
]를 4로 모듈러 연산한 결과 값이 1인 경우, 두 번째 부슬롯(SS1)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째, 세 번째 및 네 번째 부슬롯(SS0, SS2, SS3)의 각 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다. 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00008
]를 4로 모듈러 연산한 결과 값이 2인 경우, 세 번째 부슬롯(SS2)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째, 두 번째 및 네 번째 부슬롯(SS0, SS1, SS3)의 각 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다. 셀 식별자[
Figure 112016001698993-pat00009
]를 4로 모듈러 연산한 결과 값이 3인 경우, 네 번째 부슬롯(SS3)에 동기 신호 영역(310)이 할당되고, 동기 신호 영역(310)의 위치에 대응하는 첫 번째 부슬롯부터 세 번째 부슬롯(SS0~SS3)의 각 위치에는 예비 영역(320)이 할당된다.
이러한 동기 신호 구조는 서로 다른 셀간에 시간 동기가 이루어진 시스템을 가정한다. 구체적인 셀 구성은 동기 구조와 밀접하게 연관된다. 만약 셀 구성이 단순하게 도로 혹은 열차의 선로를 따라서 1차원적으로 늘어선 경우라면, 셀 식별자를 짝수인 경우와 홀수인 경우로 번갈아 가면서 배치할 수 있다. 이러한 셀 구성은 도 3 및 도 4의 동기 신호 구조를 선택함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 즉, 짝수의 셀 식별자를 갖는 서빙 셀에 속한 단말은 이어지는 홀수의 셀 식별자를 갖는 이웃 셀을 용이하게 탐색할 수 있다. 물론 홀수의 셀 식별자를 갖는 서빙 셀에 속한 단말은 이어지는 짝수의 셀 식별자를 갖는 이웃 셀을 용이하게 탐색할 수 있다. 한편, 1차원적으로 늘어선 기지국이더라도 서로 반대 방향을 향하는 2개의 섹터를 가질 수 있다. 이 경우에도 도 3 및 도 4의 동기 신호 구조를 적용할 수 있다.
도 12 내지 도 14는 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 셀 구성을 나타낸 도면이다.
도 12를 참고하면, 한 기지국(110)의 위치에서 한 방향으로 셀이 형성되며, 기지국(110/120)은 서로 반대 방향으로 향하는 2개의 섹터(A1, A2/B1, B2)를 포함할 수 있다. 동일 기지국(110/120)에 속한 섹터들(A1, A2/B1, B2)에 짝수 혹은 홀수인 셀 식별자가 할당되며, 서로 다른 값의 셀 식별자가 할당된다. 그리고 이웃하는 셀의 섹터에는 상호 배타적으로 홀수와 짝수의 셀 식별자가 할당된다. 예를 들면, 기지국(110)의 두 섹터(A1, A2)에는 짝수의 서로 다른 셀 식별자(2k, 2k')이 할당하고, 기지국(120)의 두 섹터에는 홀수의 서로 다른 셀 식별자(2k+1, 2 k'+1)이 할당된다. 이렇게 하면, 이웃하는 셀의 두 섹터의 식별자(2k, 2k+1)는 서로 짝수와 홀수가 된다. 이런 셀 구성에서 오른쪽 방향 혹은 왼쪽 방향으로 이동하는 단말은 각각을 마주보는 방향의 셀을 서빙 셀로 하여 통신을 하며, 도 3 및 도 4의 동기 신호 구조를 사용할 수 있다.
그리고 도 10과 같은 동기 신호 구조는 도 13에서와 같이 한 방향으로 셀이 셀이 형성되며 셀 식별자가 3k, 3k+1 및 3k+2로 할당된 셀 구성에서 사용될 수 있으며, 도 11과 같은 동기 신호 구조는 도 14에서와 같이 셀 식별자가 4k, 4k+1, 4k+2 및 4k+3으로 할당된 셀 구성에서 사용될 수 있다.
이와 같은 방법으로 기지국에서 동기 신호를 전송하면, 단말의 셀 탐색 장치는 이웃 셀 탐색 시에 이미 서빙 셀에 대한 정보를 확보한 상태이므로 서빙 셀의 프레임 시작점과 서빙 셀의 동기 신호가 위치한 슬롯의 위치를 알고 있다. 따라서 이웃 셀을 탐색할 때에는 이웃 셀의 동기 신호 영역이 예상되는 윈도우 밖에 있는 상호 상관값(cross-correlation value) 또는 검출 메트릭(detection metric)에 해당하는 값을 제외함으로써 성능을 높임과 함께 구현 복잡도도 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 구조는 핸드오버 시에도 용이하게 사용될 수 있다. 서빙 셀과 이웃 셀의 전력 레벨 차이가 많이 나는 경우에는 이웃 셀의 기준 신호를 이용하여 RSRP나 RSRQ를 측정하기가 곤란하다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 구조를 이용하면 이웃 셀의 동기 신호를 이용하여 이웃 셀의 신호 품질을 용이하게 측정할 수가 있다. 따라서 이웃 셀의 전력 레벨에 비해 서빙 셀의 전력 레벨이 매우 큰 경우, 핸드오버를 결정하는 기준으로 RSRP나 RSRQ를 사용하지 않고 동기 신호를 이용해서 측정된 신호 품질이 사용될 수 있다. 또한 핸드오버를 결정하는 기준으로 기준 신호를 이용하여 측정된 RSRP나 RSRQ와 동기 신호를 이용하여 측정된 신호 품질 모두를 이용할 수도 있다. 이와 같이, 기준 신호를 이용하여 측정된 RSRP나 RSRQ와 함께 동기 신호를 이용하여 측정된 신호 품질은 핸드오버 결정에 용이한 파라미터가 될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 15를 참고하면, 동기 신호 송신 장치(1500)는 프로세서(1510), 송수신기(1520) 및 메모리(1530)를 포함한다. 동기 신호 송신 장치(1500)는 기지국(110, 120) 내에 구현될 수 있다.
프로세서(1510)는 하나의 동기 신호 주기 내의 복수의 슬롯 중에서 동기 신호 전송을 위해 사용될 슬롯을 결정하고, 셀 식별자 및 이웃 셀의 개수를 이용하여 동기 신호 전송을 위해 사용될 슬롯 중에서 동기 신호 영역을 할당할 슬롯과 예비 영역을 할당할 슬롯을 결정한다. 프로세서(1510)는 사용되는 동기 신호의 개수에 따라서 해당 슬롯 내 동기 신호 영역을 할당하고, 동기 신호 영역에 대응하여 해당 슬롯 내 예비 영역을 할당한다. 예비 영역에는 도 5 및 도 6에서 설명한 바와 같이 동기 신호 영역보다 더 많은 전송 심볼이 할당될 수 있다.
송수신기(1520)는 할당된 동기 신호 영역에서 동기 신호를 주기적으로 단말로 전송한다. 송수신기(1520)는 단말로부터 이웃 셀 리스트 및 신호 품질 정보를 수신할 수 있다.
메모리(1530)는 프로세서(1510)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1510)는 메모리(1530)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다.
프로세서(1510)와 메모리(1530)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1520)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 이동통신 시스템에서 기지국의 동기 신호 송신 방법으로서,
    서빙 셀로부터의 제1 동기 신호를 위한 동기 신호 영역과 인접 셀로부터의 제2 동기 신호를 위한 예비 영역을 구성하는 단계,
    상기 서빙 셀에 속하는 단말에게 상기 동기 신호 영역을 통해 상기 제1 동기 신호를 전송하는 단계, 그리고
    상기 서빙 셀에 속하는 단말에게 상기 예비 영역을 통해 그 어떠한 신호도 전송하지 않는 단계
    를 포함하고,
    상기 동기 신호 영역은 제1 시간 구간에 할당되고, 상기 예비 영역은 제2 시간 구간에 할당되며, 상기 제2 시간 구간에서 상기 예비 영역의 위치는 상기 제1 시간 구간에서의 상기 동기 신호 영역의 위치에 대응하고,
    상기 예비 영역은 상기 단말이 상기 인접 셀로부터 상기 제2 동기 신호를 수신하기 위한 영역이며,
    상기 예비 영역의 시간 길이는 상기 동기 신호 영역의 시간 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 동기 신호 송신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제1 시간 구간은 상기 서빙 셀로부터의 상기 제1 동기 신호를 위한 예비 영역이 배치되는 제3 시간 구간에 대응하고, 상기 제2 시간 구간은 상기 인접 셀로부터의 상기 제2 동기 신호를 위한 동기 신호 영역이 배치되는 제4 시간 구간에 대응하며, 상기 제3 시간 구간 및 상기 제4 시간 구간은 상기 인접 셀에 속한 단말에 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 신호 송신 방법.
  5. 제4항에서,
    복수의 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간의 차수는 상기 서빙 셀의 식별자를 상기 인접 셀의 개수에 1을 더한 수로 모듈러 연산을 수행하는 것에 의해 결정되는 동기 신호 송신 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 이동통신 시스템에서 서빙 기지국의 동기 신호 송신 방법으로서,
    서빙 기지국으로부터의 제1 동기 신호를 위한 동기 신호 영역과 상기 서빙 기지국에 의해 서비스되는 단말이 인접 기지국으로부터 제2 동기 신호를 수신하기 위한 예비 영역을 구성하는 단계,
    상기 동기 신호 영역을 통해 상기 단말에게 상기 서빙 기지국의 제1 동기 신호를 전송하는 단계, 그리고
    상기 예비 영역에서 상기 단말에게 그 어떠한 신호도 전송하지 않는 단계를 포함하고,
    상기 동기 신호 영역은 제1 시간 구간에 할당되고, 상기 예비 영역은 상기 제1 시간 구간과 다른 제2 시간 구간에 할당되며, 상기 제2 시간 구간에서 상기 예비 영역의 위치는 상기 제1 시간 구간에서의 상기 동기 신호 영역의 위치에 대응하고,
    상기 인접 기지국으로부터 상기 제2 동기 신호가 전송되는 상기 예비 영역은 상기 동기 신호 영역의 송신 심볼보다 시간 영역에서 연속적인 송신 심볼을 더 포함하는 동기 신호 송신 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에서,
    상기 제1 시간 구간은 상기 서빙 기지국으로부터의 상기 제1 동기 신호를 위한 예비 영역이 배치되는 제3 시간 구간에 대응하고, 상기 제2 시간 구간은 상기 인접 기지국으로부터의 상기 제2 동기 신호를 위한 동기 신호 영역이 배치되는 제4 시간 구간에 대응하며, 상기 제3 시간 구간 및 상기 제4 시간 구간은 상기 인접 기지국에 의해 서비스되는 단말에 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 신호 송신 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제10항에서,
    복수의 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간의 차수는 상기 서빙 기지국의 셀 식별자를 상기 인접 기지국의 개수에 1을 더한 수로 모듈러 연산을 수행하는 것에 의해 결정되는 동기 신호 송신 방법.
  15. 이동통신 시스템에서 단말이 동기 신호를 수신하는 방법으로서,
    서빙 셀로부터의 제 1 동기 신호를 위한 동기 신호 영역과 인접 셀로부터의 제2 동기 신호를 위한 예비 영역에 대한 정보를 획득하는 단계,
    상기 서빙 셀로부터 상기 동기 신호 영역을 통해 상기 제1 동기 신호를 수신하는 단계, 그리고
    상기 인접 셀로부터 상기 예비 영역을 통해 제2 동기 신호를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 동기 신호 영역은 제1 시간 구간에 할당되고, 상기 예비 영역은 상기 제1 시간 구간과 다른 제2 시간 구간에 할당되며, 상기 제2 시간 구간에서 상기 예비 영역의 위치는 상기 제1 시간 구간에서의 상기 동기 신호 영역의 위치에 대응하고,
    상기 서빙 셀로부터 상기 예비 영역을 통해서는 그 어떠한 신호도 전송되지 않으며,
    상기 예비 영역의 시간 길이는 상기 동기 신호 영역의 시간 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 동기 신호 수신 방법.
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