KR102468875B1

KR102468875B1 - 기지국장치 및 단말장치와, 그 장치들에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법

Info

Publication number: KR102468875B1
Application number: KR1020160140157A
Authority: KR
Inventors: 나민수
Original assignee: 에스케이텔레콤 주식회사
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2022-11-17
Also published as: KR20180045607A

Abstract

다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 시그널링(Signaling) 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는 페이징 기술을 개시하고 있다.

Description

기지국장치 및 단말장치와, 그 장치들에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법{BASE STATION AND TERMINAL DEVICE, AND PAGING CONTROL METHOD BASED ON MULTI-BEAM}

본 발명은, 아이들(Idle) 단말을 대상으로 수행하는 페이징(Paging) 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링(Signaling) 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는 페이징 기술에 관한 것이다.

현재, 통신 시스템에서는, 송신장치의 안테나 수 및 수신장치의 안테나 수를 다수 개 구비하는 것을 전제로 빔 포밍 기술 기반의 통신을 수행함으로써, 주파수나 파워를 추가로 사용하지 않더라도 송신안테나 수 및 수신안테나 수와 비례하는 전송용량 이득을 기대할 수 있는 다양한 기술들이 등장하였으며, 그 대표적인 기술로는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 있다.

MIMO 기술의 통신 시스템(이하, MIMO 시스템)에서 전송용량 이득을 얻는 가장 큰 부분은, 빔 포밍을 통한 다이버시티(Divercity) 이득과 멀티플렉싱(Multiplexing) 이득이다.

한편, 이동 통신 시스템에서는, 아이들(Idle) 상태로 동작하는 단말(이하, Idle 단말)에 통신 요구(예: 착신호)가 수신되는 경우, 통신 요구(예: 착신호)를 처리하기 위한 페이징 기술이 사용된다.

기존의 페이징 방식을 간단히 설명하면, 기지국은, 기 정의된 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위로 페이징을 위해 지정되는 무선자원에서, 각 단말 별로 페이징을 위한 자원(PO: Paging Occasion)을 할당해 둔다.

이에, Idle 상태로 동작하는 Idle 단말은, Idle 상태에서도 자신에 할당된 PO 자원에서 자신을 대상으로 하는 페이징신호가 수신되는지 모니터링하고, 기지국은, Idle 단말에 대한 통신 요구(예: 착신호)가 수신되면 해당 Idle 단말에 할당한 PO 자원에서 해당 Idle 단말을 대상으로 페이징신호를 전송하여 페이징을 수행하게 된다.

이때, 페이징 방식에서는, Idle 단말로 하여금 금번 페이징신호가 자신을 대상으로 하는 페이징신호임을 인지할 수 있게 하는 정보로서, 단말식별정보 예컨대 TMSI(Temporary Mobile Subscriber ID, 40bit) 또는 IMSI(International Mobile Subscriber Identity, 64bit)를 사용하고 있다.

이러한 기존의 페이징 방식을 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 적용하면, 기지국 입장에서 볼 때, 동일한 Idle 단말을 대상으로 하는 동일한 페이징신호를 다수(N개)의 안테나빔 별로 전송하게 되고, 이로 인해 페이징 시 무선구간에서의 시그널링(Signaling) 부하가 급격히 증가하는 상황이 발생한다.

또한, 기존의 페이징 방식을 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 적용하면, 단말 입장에서 볼 때, 자신에 할당된 PO 자원에서 다수(N개)의 안테나빔 모두에 대해 자신의 페이징신호가 수신되는지 여부를 모니터링해야 하고, 이에 앞서 Idel 상태에서 다수(N개)의 안테나빔 중 추후 페이징응답을 회신할 최적 안테나빔을 찾기 위한 동작(이하, RX Beam Sweeping)을 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위로 수행해야 하기 때문에, 배터리 소모가 급격히 증가하는 상황이 발생한다.

헌데, 현재의 MIMO 기술에서는, 이와 같은 페이징으로 인한 무선구간에서의 시그널링 부하 증가 및 단말의 배터리 소모 증가를 개선하기 위한 별도의 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.

이에, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화할 수 있는, MIMO 시스템에 적합한 새로운 페이징 방식(방안)이 요구된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는, MIMO 시스템에 적합한 새로운 페이징 방식(방안)을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 기지국장치는, 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호가 송신되는 다수의 안테나빔을 형성하는 안테나부; 페이징 대상 단말 별로 상기 다수의 안테나빔 중 최적 안테나빔을 확인하는 최적빔확인부; 및 페이징 대상 단말 별로 페이징신호를 페이징 대상 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 상기 다수의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 하는 페이징제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기지국장치에 접속된 단말 별로, 상기 다수의 안테나빔 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아 저장하는 단말별 빔관리부를 더 포함하며; 상기 최적빔확인부는, 상기 단말별 빔관리부에서 페이징 대상 단말에 대하여 저장하고 있는 빔식별자에 따른 적어도 하나의 안테나빔을, 최적 안테나빔으로 확인할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단말별 빔관리부는, 상기 기지국장치에 접속된 단말 중, 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 특정 단말로부터 보고되는 최신의 빔식별자로 상기 특정 단말의 기존 빔식별자를 업데이트할 수 있다.

바람직하게는, 상기 페이징제어부는, 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 최적 안테나빔을 통해 송신한 후 상기 특정 페이징 대상 단말로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우, 상기 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 상기 다수의 안테나빔 모두를 통해 송신하여 상기 특정 페이징 대상 단말에 대한 페이징을 재 시도할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 단말장치는, 기지국으로부터 다수의 안테나빔을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신하는 신호수신부; 상기 다수의 안테나빔 중 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 상기 기지국으로 보고하는 빔식별자보고부; 및 기 할당된 페이징 무선자원에서, 상기 다수의 안테나빔 중 상기 기지국에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 페이징제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 빔식별자보고부는, 상기 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되면, 상기 다수의 안테나빔에 대한 신호의 수신세기를 모니터링하여 최신의 빔식별자를 상기 기지국으로 재보고할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 기지국에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법은, 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 송신하는 다수의 안테나빔 중에서, 페이징 대상 단말 별로 최적 안테나빔을 확인하는 최적빔확인단계; 및 페이징 대상 단말 별로 페이징신호를 페이징 대상 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 상기 다수의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 하는 페이징단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기지국장치에 접속된 단말 별로, 상기 다수의 안테나빔 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아 저장하는 단말별 빔관리단계를 더 포함하며; 상기 최적빔확인단계는, 상기 페이징 대상 단말에 대하여 기 보고받아 저장하고 있는 빔식별자에 따른 적어도 하나의 안테나빔을, 상기 최적 안테나빔으로 확인할 수 있다.

바람직하게는, 상기 단말별 빔관리단계는, 상기 기지국장치에 접속된 단말 중, 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 특정 단말로부터 보고되는 최신의 빔식별자로 상기 특정 단말의 기존 빔식별자를 업데이트할 수 있다.

바람직하게는, 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 최적 안테나빔을 통해 송신한 후 상기 특정 페이징 대상 단말로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우, 상기 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 상기 다수의 안테나빔 모두를 통해 송신하여, 상기 특정 페이징 대상 단말에 대한 페이징을 재 시도하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 관점에 따른 단말에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법은, 기지국으로부터 다수의 안테나빔을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신하는 신호수신단계; 상기 다수의 안테나빔 중 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 상기 기지국으로 보고하는 빔식별자보고단계; 및 기 할당된 페이징 무선자원에서, 상기 다수의 안테나빔 중 상기 기지국에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 페이징신호모니터링단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되면, 상기 다수의 안테나빔에 대한 신호의 수신세기를 모니터링하여 최신의 빔식별자를 상기 기지국으로 재보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에, 본 발명의 기지국장치 및 단말장치와, 그 장치들에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 의하면, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는 페이징 방식(방안)을 실현함으로써, MIMO 시스템에서의 페이징 효율을 향상시키는 효과를 도출한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템을 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국장치의 구성을 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 구성을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따른 흐름을 기지국 관점에서 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따른 흐름을 단말 관점에서 보여주는 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템을 보여주는 예시도이다.

MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은, 주파수나 파워를 추가로 사용하지 않더라도 송신안테나 수 및 수신안테나 수와 비례하는 전송용량 이득을 기대할 수 있는 기술로서, 전송용량 이득을 얻는 가장 큰 부분은 빔 포밍을 통한 다이버시티(Divercity) 이득과 멀티플렉싱(Multiplexing) 이득이다.

이를 위해 MIMO 시스템에서 사용하는 빔 포밍 기술은 디지털 빔 포밍, 아날로그 빔 포밍, 하이브리드 빔 포밍 등으로 나뉜다.

디지털 빔 포밍의 경우 형성할 수 있는 빔의 개수가 RF 체인의 개수에 의해 결정되며, 디지털 빔 포밍에 의해 형성된 다수의 빔은, 수신단의 다이버시티를 향상시켜 신호품질(SINR: Signal to Interference Noise Ratio)를 높이는 수단으로 사용될 수 있고, 또한 다수 수신단을 다른 빔으로 분리시켜 각각 다른 신호를 수신하도록 하는 멀티플렉싱으로 사용될 수 있다.

반면, 아날로그 빔 포밍의 경우 아날로그 빔 포밍에 의해 형성된 다수의 빔은 수신단의 다이버시티를 향상시켜 신호품질(SINR)를 높이는 수단으로만 한정 사용될 수 있다.

결국, MIMO 시스템에서는, 전술한 바와 같이 안테나 개수만큼 RF 체인이 필요해 설치 비용이 증가하는 디지털 빔 포밍 기술과 성능 이득이 한정된 아날로그 빔 포밍 기술의 단점 때문에, 이들 두 빔 포밍 기술을 결합한 형태의 하이브리드 빔 포밍 기술을 주로 사용한다.

이에 따라, 이하에서는 본 발명에서도 하이브리드 빔 포밍 기술을 언급하여 설명하도록 하겠다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템으로, 기지국 및 단말 간에 신호를 송수신하는 이동 통신 시스템을 언급하겠다.

따라서, 기지국(100)은, 안테나를 다수 개 구비하며, 이를 통해 다수의 안테나빔을 형성하여 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 송수신할 수 있다.

또한, 단말1,2,3 역시, 안테나를 다수 개 구비하며, 이를 통해 다수의 안테나빔을 형성하여 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 송수신할 수 있다.

다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 기지국(100)이 형성하는 안테나빔의 개수(N)을 6개로 가정하겠다.

한편, 이동 통신 시스템에서는, Idle 상태로 동작하는 단말(이하, Idle 단말)에 통신 요구(예: 착신호)가 수신되는 경우, 통신 요구(예: 착신호)를 처리하기 위한 페이징 기술이 사용된다.

기존의 페이징 방식을 기지국(100)을 언급하여 설명하면, 기지국(100)은, 기 정의된 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위로 페이징을 위해 지정되는 무선자원에서, 각 단말 별로 페이징을 위한 페이징 무선자원(PO: Paging Occasion)을 할당해 둔다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 단말1,2,3을 언급하면, 기지국(100)은 각 단말1,2,3 별로 페이징을 위한 PO 자원을 할당하는 것이다.

이에, Idle 상태로 동작하는 Idle 단말은, Idle 상태에서도 자신에 할당된 PO 자원에서 자신을 대상으로 하는 페이징신호가 수신되는지 모니터링하고, 기지국(100)은, Idle 단말에 대한 통신 요구(예: 착신호)가 수신되면 해당 Idle 단말에 할당한 PO 자원에서 해당 Idle 단말을 대상으로 페이징신호를 전송하여 페이징을 수행하게 된다.

즉, 기지국(100)은, Idle 단말(예: 단말1)에 할당한 PO 자원에서, 해당 Idle 단말(예: 단말1)의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)를 포함하는 페이징신호(Paging Request Message)를 전송하여, 해당 Idle 단말(예: 단말1)과의 페이징을 수행하게 된다.

이러한 기존의 페이징 방식을 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 적용하면, 기지국(100)은 동일한 Idle 단말을 대상으로 하는 동일한 페이징신호를 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 별로 전송하게 된다.

예를 들어, 단말1,2,3 모두가 Idle 상태인 것으로 가정하고, 단말1,3에 대한 통신 요구(예: 착신호)가 수신되는 경우로 가정하면, MIMO 시스템에서 기지국(100)은, 기존의 페이징 방식을 따를 경우, 단말1에 할당한 PO 자원에서 단말1의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)를 포함하는 페이징신호(Paging Request Message)를 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 별로 전송하고, 단말3에 할당한 PO 자원에서 단말3의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)를 포함하는 페이징신호(Paging Request Message)를 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 별로 전송하는 것이다.

이와 같이, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 기존의 페이징 방식을 그대로 적용하게 되면, 기지국(100)은 작지 않은 사이즈의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)를 포함하는 동일한 페이징신호(Paging Request Message)를 안테나빔의 개수(N)만큼 전송하기 때문에, 페이징 시 무선구간에서의 시그널링(Signaling) 부하가 급격히 증가하는 상황이 발생한다.

또한, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 기존의 페이징 방식을 그대로 적용하게 되면, 단말1,3 입장에서 볼 때, 단말1,3 각각은 자신에 할당된 PO 자원에서 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두에 대해 자신의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)가 포함된 페이징신호(Paging Request Message)가 수신되는지 여부를 모니터링해야 하기 때문에, 페이징을 위한 배터리 소모가 급격히 증가하는 상황이 발생한다.

뿐만 아니라, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에 기존의 페이징 방식을 그대로 적용하게 되면, 단말1,3 입장에서 볼 때, Idel 상태에서 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 페이징응답(Paging Response Message)을 회신할 최적 안테나빔을 찾기 위한 동작(이하, RX Beam Sweeping)을 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위로 수행해야 하기 때문에, 페이징을 위한 배터리 소모가 급격히 증가하는 상황이 발생한다.

이에, 본 발명에서는, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간에서의 시그널링 부하 증가 및 단말의 배터리 소모 증가를 최소화할 수 있는, MIMO 시스템에 적합한 새로운 페이징 방식(방안)을 제안한다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에서 제안하는 페이징 방식(방안)을 실현하는 바람직한 실시예에 따른 기지국장치의 구성을 설명하겠다. 이때, 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 참조번호를 사용하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기지국장치(100)는, 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호가 송신되는 다수의 안테나빔을 형성하는 안테나부(110)와, 페이징 대상 단말 별로 상기 다수의 안테나빔 중 최적 안테나빔을 확인하는 최적빔확인부(130)와, 페이징 대상 단말 별로 페이징신호를 페이징 대상 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 상기 다수의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 하는 페이징제어부(140)를 포함한다.

그리고, 기지국장치(100)는, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 이동 통신 서비스를 제공하는 MIMO 기지국이다.

따라서, 기지국장치(100)는, 안테나부(110)를 기반으로, 다수의 안테나빔을 형성하여 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 송수신할 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6을 언급하여 설명하겠다.

최적빔확인부(130)는, 페이징 대상 단말 별로, 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 최적 안테나빔을 확인한다.

보다 구체적으로 설명하면, 기지국장치(100)는, 코어망(미도시)으로부터 착신호가 발생한 Idle 단말에 대한 페이징 요구를 수신하게 된다.

예를 들어, 단말1,2,3 모두 Idle 상태에서 단말1,2,3 각각에 대한 착신호가 발생한 경우로 가정하면, 기지국장치(100)는, 코어망으로부터 단말1,2,3에 대한 페이징 요구를 수신하게 된다.

이때, 코어망은, 단말1,2,3 각각의 단말식별정보로서 TMSI 또는 IMSI를 기반으로 단말1,2,3에 대한 페이징을 요구하며, 예를 들면, 단말1,2,3의 TMSI로 이루어진 TMSI 기반 리스트를 기지국장치(100)로 전송하여 단말1,2,3에 대한 페이징을 요구할 수 있다.

이 경우, 최적빔확인부(130)는, TMSI 기반 리스트에 포함된 각 TMSI의 단말1,2,3을 페이징 대상 단말로 하고, 페이징 대상 단말1,2,3 별로, 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 최적 안테나빔을 확인하면 된다.

이때, 페이징 대상 단말1,2,3 별로, 최적 안테나빔을 확인하는 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기지국장치(100)는, 기지국장치(100)에 접속된 단말 별로 최적 안테나빔에 대한 정보(빔식별자)를 관리하는 단말별 빔관리부(120)를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 단말별 빔관리부(120)는, 기지국장치(100)에 접속된 단말1,2,3 별로, 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아 저장한다.

이에, 최적빔확인부(130)는, 앞서 페이징 대상 단말로 확인한 단말1,2,3 별로, 단말별 빔관리부(120)에서 저장하고 있는 빔식별자에 따른 적어도 하나의 안테나빔을 최적 안테나빔으로 확인할 수 있다.

이때, 단말별 빔관리부(120)에서 단말 별로 저장되는 빔식별자(최적 안테나빔의 빔식별자)는, 단말의 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동이 반영된 최신의 것으로 관리되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 단말 별로 최신의 빔식별자(최적 안테나빔의 빔식별자)가 관리될 수 있는 구체적인 실시예를 설명하겠다.

먼저, MIMO 시스템에서 기지국장치(100)는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6을 통해 서로 다른 방향으로, 자신에 접속되는 단말을 대상으로 빔 동기화를 위한 BRS(Beam Reference Signal)를 비롯한 다양한 제어 신호들을 송신하는 동작(이하, TX Beam Sweeping)을, 기 정의된 주기(예: 5ms) 마다 수행한다.

이때, 본 발명에서 기지국장치(100)은, 이러한 TX Beam Sweeping 동작 시, 각 안테나빔 별로 상이하게 할당한 빔식별자를 함께 송신할 수 있다.

이렇게 되면, 기지국장치(100)에 접속되는 각 단말(예: 단말1,2,3)은, 초기 접속 시, 기지국장치(100)로부터 TX Beam Sweeping 동작에 따른 제어 신호들을 수신하여 빔 동기화를 비롯한 제어 기능들을 수행하는 과정(이하, TX Beam Sweeping 기반 제어 과정)에서, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정하여, 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 기지국장치(100)로 보고할 수 있다.

이에, 단말별 빔관리부(120)는, 기지국장치(100)에 초기 접속되는 단말1,2,3 별로, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 해당 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔(후술의 최적 안테나빔)에 대한 빔식별자를 보고받아 저장할 수 있다.

이때, 단말이 신호 수신세기를 기반으로 어떤 안테나빔의 빔식별자를 보고할 것인지에 대한 실시예는, 후술의 단말장치에 대한 구체적인 설명 시에 언급하겠다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 각 단말1,2,3의 초기 접속 시 보고된 빔식별자에 따라, 단말별 빔관리부(120)에는, 단말1에 대하여 안테나빔#1,#2의 빔식별자, 단말2에 대하여 안테나빔#2의 각 빔식별자, 단말3에 대하여 안테나빔#5,#6의 빔식별자가 저장되어 있다고 가정한다.

기지국장치(100)에 초기 접속 후 이동이 없는 단말(예: 단말1,6)이라면, 단말별 빔관리부(120)에 초기 접속 시 저장된 빔식별자(최적 안테나빔)는 업데이트 없이 관리될 것이다.

한편, 단말은, Idle 상태이든 Idle 상태가 아니든, 기지국장치(100)에 초기 접속한 이후 기지국장치(100) 내 안테나빔 간을 이동할 수 있으며, 안테나빔 간을 이동하게 되면 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호 수신세기가 달라지기 때문에 최적 안테나빔이 변경될 것이다.

이에, 본 발명에서는, 단말이 최적 안테나빔을 찾기 위한 RX Beam Sweeping을 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위마다 주기적으로 수행할 필요 없이, 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 시에만 수행하면 된다.

이하에서는, 단말이 기지국장치(100) 내 안테나빔 간을 이동함으로 인해 변경되는 최적 안테나빔(빔식별자)을 보고하는 실시예를 설명하겠다.

이하 설명에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국장치(100)의 안테나빔#2를 최적 안테나빔으로 하는 단말2가 안테나빔#4 영역 방향으로 이동하는 경우로 가정하여 설명하겠다.

제1실시예에 따르면, 기지국장치(100)로의 초기 접속 이후 각 단말1,2,3은, 앞서 자신이 기지국장치(100)로 보고한 빔식별자의 안테나빔 즉 최적 안테나빔의 신호 수신세기 만을 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 단말1은 자신의 최적 안테나빔 즉 안테나빔#1,#2의 신호 수신세기 만을 모니터링하고, 단말2는 자신의 최적 안테나빔 즉 안테나빔#2의 신호 수신세기 만을 모니터링하고, 단말3은 자신의 최적 안테나빔 즉 안테나빔#5,#6의 신호 수신세기 만을 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단하는 것이다.

이때, 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황에 대한 실시예는, 후술의 단말장치에 대한 구체적인 설명 시에 언급하겠다.

도 1에 따르면, 단말1,3은 이동이 없는 반면 단말2는 안테나빔#4 영역 방향으로 이동하기 때문에, 단말2 만이 안테나빔#2의 신호 수신세기를 기반으로 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는 것으로 판단될 수 있다.

이때 비로소, 단말2는 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 에 대한 신호의 수신세기를 모두 모니터링하여 최적 안테나빔을 찾기 위한 동작 즉 RX Beam Sweeping을 수행함으로써, 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국장치(100)로 보고할 수 있다.

이렇게 되면, 단말별 빔관리부(120)는, 기지국장치(100)에 접속된 단말1,2,3 중, 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 단말2로부터 보고되는 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)로 단말2의 기존 빔식별자(최적 안테나빔#2)를 업데이트할 것이다.

전술의 제1실시예는, Idle 상태인 단말에만 적용될 수도 있고, Idle 상태가 아닌 단말에도 적용될 수 있다.

한편, 제2실시예에 따르면, 기지국장치(100)로의 초기 접속 이후에도 각 단말1,2,3은, 매 주기(예: 5ms) 마다 또는 필요한 시점에 기지국장치(100)와 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정을 수행하는 것을 전제한다.

이 경우라면, 기지국장치(100)로의 초기 접속 이후 각 단말1,2,3은, 기지국장치(100)와 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 단말2는, 기지국장치(100)와 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링하여, 자신이 앞서 보고한 최적 안테나빔#2의 신호 수신세기를 기반으로 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

이에, 안테나빔#2의 신호 수신세기를 기반으로 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는 것으로 판단한 단말2은, RX Beam Sweeping을 수행하는 대신, 금번 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 측정 및 모니터링한 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별 신호 수신세기에 근거하여 최신의 빔식별자를 기지국장치(100)로 보고할 수 있다.

즉, 도 1에 따르면, 단말2가 안테나빔#4 영역 방향으로 이동하기 때문에, 단말2는 기지국장치(100)와 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서, 앞서 기지국장치(100)로 보고한 빔식별자(최적 안테나빔#2)와 다른 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국장치(100)로 보고할 수 있다.

이렇게 되면, 단말별 빔관리부(120)는, 기지국장치(100)에 접속된 단말1,2,3 중, 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 특정 단말 즉 단말2로부터 보고되는 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)로 단말2의 기존 빔식별자(최적 안테나빔#2)를 업데이트할 것이다.

전술의 제2실시예는, Idle 상태가 아닌 단말에만 적용될 수도 있고, Idle 상태의 단말에도 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 제1실시예 및 제2실시예에 따라, 단말별 빔관리부(120)에서 단말 별로 저장되는 빔식별자(최적 안테나빔의 빔식별자)는, 단말의 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동이 반영된 최신의 것으로 관리될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 단말별 빔관리부(120)에는, 각 단말 별로 최신의 빔식별자로서, 단말1에 대하여 안테나빔#1,#2의 빔식별자, 단말2에 대하여 안테나빔#3,#4 각각의 빔식별자, 단말3에 대하여 안테나빔#5,#6의 빔식별자가 저장되어 있다고 가정한다.

이 경우, 최적빔확인부(130)는, 페이징 대상 단말로 확인한 단말1,2,3 별로, 안테나빔#1,#2을 단말1의 최적 안테나빔으로 확인하고, 안테나빔#3,#4을 단말2의 최적 안테나빔으로 확인하고, 안테나빔#5,#6을 단말3의 최적 안테나빔으로 확인할 것이다.

페이징제어부(140)는, 페이징 대상 단말 즉 단말1,2,3 별로 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 한다.

즉, 페이징제어부(140)는, 단말1의 페이징신호를 단말1의 최적 안테나빔#1,#2을 통해 송신하고, 단말2의 페이징신호를 단말2의 최적 안테나빔#3,#4를 통해 송신하고, 단말3의 페이징신호는 단말3의 최적 안테나빔#5,#6을 통해 송신하는 것이다.

결국, 본 발명에 따른 기지국장치(100)는, 각 단말 별로 해당 단말에서 신호 수신세기가 우수한 최신/최적의 안테나빔(빔식별자)를 알고 있기 때문에, 단말1,2,3은 모두 동일한 PO 자원을 할당받은 경우로 가정하면, 단말1,2,3의 페이징신호 모두를 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두를 통해 동시에 송신하는 대신, 페이징 대상 단말1,2,3 각각의 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 각기 송신할 수 있다.

이렇게 되면, Idle 상태의 단말1,2,3 각각은, 자신에 할당된 PO 자원에서 자신의 페이징신호(Paging Request Message)가 수신되는지 모니터링하고 있다가, 자신의 최적 안테나빔을 통해 페이징신호를 수신하고 이에 대한 페이징응답(Paging Response Message)를 기지국장치(100)로 회신할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기지국장치(100)는, 각 단말 별로 최신/최적의 안테나빔(빔식별자)을 별도로 관리하는 기능을 정의하여, 최적 안테나빔 기반의 새로운 페이징 방식을 제안함으로써, 다수(N개)의 안테나빔 모두를 통해 동일한 페이징신호 송신하는 대신, 다수(N개)의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호를 분산 송신하여 시그널링(Signaling) 부하를 최소화할 수 있다.

한편, Idle 상태에서 단말 별 최신/최적의 안테나빔(빔식별자)이 관리되지 못할 수도 있으며, 이 경우 본 발명에 따라서 페이징 대상 단말1,2,3 각각의 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 각기 송신한 후, 페이징응답(Paging Response Message)이 미 수신되는 단말이 있을 수 있다.

이하에서는, 단말1,2,3 중, 단말3의 페이징응답이 미 수신된 경우로 가정하에 설명하겠다.

이 경우라면, 페이징제어부(140)는, 특정 페이징 대상 단말 예컨대 단말3의 페이징신호를 최적 안테나빔#5,#6을 통해 송신한 후 단말3로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우라고 할 수 있다.

이때, 페이징제어부(140)는, 페이징응답이 미 수신된 단말3의 페이징신호를 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두를 통해 송신하여 단말3에 대한 페이징을 재 시도하는 것이 바람직하다.

즉, 기지국장치(100)는, 본 발명에서 제안하는 최적 안테나빔 기반 페이징 방식으로 페이징을 수행하지 못한 단말에 대해서는, 기존의 페이징 방식으로 페이징을 재 시도함으로써, 기존 페이징 방식 수준의 페이징 무결성을 보장하여 성능 저하가 발생되지 않도록 하는 것이다.

한편, 본 발명의 기지국장치(100)는, 페이징 대상 단말에 대하여 최적의 안테나빔(빔식별자)이 아직 보고되지 않아 저장되어 있지 않은 상황이라면, 해당 단말의 페이징신호를 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두를 통해 송신하여 기존의 페이징 방식으로 페이징을 수행하면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 시그널링(Signaling) 부하는 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는 새로운 페이징 방식(방안)을 실현함으로써, MIMO 시스템에서의 페이징 효율을 향상시키는 효과를 도출한다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명에서 제안하는 페이징 방식(방안)을 실현하는 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 구성을 설명하겠다.

다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 시스템 환경을 가정하여 설명하겠다.

도 3에 도시된 바와 같이, 단말장치(200)는, 기지국(100)으로부터 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2...,#6을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신하는 신호수신부(210)와, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 기지국(100)으로 보고하는 빔식별자보고부(220)와, 기 할당된 페이징 무선자원(PO 자원)에서, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 기지국(100)에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 페이징제어부(230)를 포함한다.

신호수신부(210)는, 기지국(100)으로부터 6개의 안테나빔#1,#2...,#6을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신한다.

즉, 신호수신부(210)는, 기지국(100)으로부터 최대 6개의 안테나빔#1,#2...,#6을 통해 송신되는 신호를 동시에 수신할 수 있고, 기지국(100)으로부터 최소 1개 즉 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 어느 하나를 통해 송신되는 신호를 수신할 수 있다.

빔식별자보고부(220)는, 기지국(100)에서 서로 다른 방향으로 빔포밍하는 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중, 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 기지국(100)으로 보고한다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 단말장치(100)는, 기지국(100)에 초기 접속 시, 기지국(100)으로부터 TX Beam Sweeping 동작에 따른 제어 신호들을 수신하여 빔 동기화를 비롯한 제어 기능들을 수행하는, TX Beam Sweeping 기반 제어 과정을 진행한다.

이에, 빔식별자보고부(220)는, 기지국(100)에 초기 접속 시, 기지국(100)가 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정하고, 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 기지국(100)으로 보고할 수 있다.

예를 들면, 빔식별자보고부(220)는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정한 결과, 신호 수신세기가 가장 우수한 1개의 안테나빔에 대한 빔식별자만을 보고할 수도 있고, 또는 신호 수신세기가 가장 우수한 안테나빔부터 신호 수신세기가 우수한 순서대로 L개(L<N)의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고할 수도 있다.

또는, 빔식별자보고부(220)는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정한 결과, 신호 수신세기가 기 설정된 제1임계세기 이상인 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고할 수도 있고, 이 경우 제1임계세기 이상인 안테나빔이 없다면 보고하지 않으면 된다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 빔식별자보고부(220)가 기지국(100)으로 보고한 빔식별자는, 최적 안테나빔에 대한 빔식별자이므로 그 명칭을 혼용하여 사용하겠다.

이에, 본 발명의 단말장치(200)가 접속된 기지국(100)에는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 단말장치(200)에서 신호 수신에 최적인 안테나빔(최적 안테나빔)의 빔식별자를 보고받아 저장할 수 있다.

한편, 단말장치(200)는, Idle 상태이든 Idle 상태가 아니든, 기지국(100)에 초기 접속한 이후 기지국(100) 내 안테나빔 간을 이동할 수 있으며, 안테나빔 간을 이동하게 되면 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호 수신세기가 달라지기 때문에 최적 안테나빔이 변경될 것이다.

이에, 단말장치(200)가 기지국(100) 내 안테나빔 간을 이동함으로 인해 변경되는 최적 안테나빔(빔식별자)을 보고하는 실시예를 설명하면 다음과 같다.

이하에서는, 본 발명의 단말장치(200)가, 도 1에 도시된 바와 같이 기지국(100) 내 안테나빔 간 이동을 하게 되는 단말2인 것으로 가정하여 설명하겠다.

즉, 본 발명의 단말장치(200)는, 앞서 최적 안테나빔으로서 안테나빔#2의 빔식별자를 보고한 후, 안테나빔#4 영역 방향으로 이동하는 경우로 가정한다.

빔식별자보고부(220)는, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로, 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 판단한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제1실시예의 경우, 빔식별자보고부(220)는, 앞서 기지국(100)으로 보고한 빔식별자의 안테나빔 즉 최적 안테나빔의 신호 수신세기 만을 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 빔식별자보고부(220)는, 앞서 기지국(100)으로 보고한 최적 안테나빔 즉 안테나빔#2의 신호 수신세기 만을 모니터링하고, 안테나빔#2의 신호 수신세기가 기 정의된 제2임계세기 이하로 떨어지거나 또는 안테나빔#2의 신호 수신세기가 떨어지는 하락정도가 기 정의된 임계크기 이상이면, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이에, 빔식별자보고부(220)는, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단하면, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 에 대한 신호의 수신세기를 모두 모니터링하여 최적 안테나빔을 찾기 위한 동작 즉 RX Beam Sweeping을 수행함으로써, 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국(100)으로 재 보고할 수 있다.

한편, 제2실시예의 경우, 본 발명의 단말장치(200)는, 매 주기(예: 5ms) 마다 또는 필요한 시점에 기지국(100)과 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정을 수행하는 것을 전제한다.

이 경우라면, 빔식별자보고부(220)는, 기지국(100)과 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 빔식별자보고부(220)는, TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링한 결과 중, 앞서 기지국(100)으로 보고한 빔식별자 최적 안테나빔#2의 신호 수신세기를 기반으로, 안테나빔#2의 신호 수신세기가 기 정의된 제2임계세기 이하로 떨어지거나 또는 안테나빔#2의 신호 수신세기가 떨어지는 하락정도가 기 정의된 임계크기 이상이면, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이에, 빔식별자보고부(220)는, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단하면, RX Beam Sweeping을 수행하는 대신, 금번 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 측정 및 모니터링한 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별 신호 수신세기에 근거하여 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국장치(100)로 재 보고할 수 있다.

이렇게 되면, 기지국(100)에는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 단말장치(200)에서 신호를 수신하기에 가장 적합한 최적 안테나빔(빔식별자)가, 단말장치(200)의 안테나빔 간 이동에 따른 최신의 것으로 업데이트/관리될 것이다.

이렇게 되면, 단말 입장에서는, RX Beam Sweeping 동작 수행을 최대한 줄이면서도 페이징 시 페이징응답(Paging Response Message)을 회신할 최적 안테나빔을 미리 찾아둘 수 있기 때문에, 단말이 페이징을 위해 소모하는 전력(배터리)을 줄일 수 있고, 더불어 기지국(200)으로 하여금 단말 별 최신/최적의 안테나빔(빔식별자)을 관리할 수 있게 지원한다.

페이징제어부(230)는, 기 할당된 PO 자원에서, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 기지국(100)에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링한다.

즉, 페이징제어부(230)는, 자신에 할당된 PO 자원에서, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두에 대해 자신의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)가 포함된 페이징신호(Paging Request Message)가 수신되는지 여부를 모니터링하는 대신, 기지국(100)에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔#3,#4에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 것이다.

이렇게 되면, 단말 입장에서 신호 수신을 위해 모니터링해야 하는 빔포밍 영역이 줄어들기 때문에, 단말이 페이징을 위해 소모하는 전력(배터리)을 줄일 수 있다.

그리고, 페이징제어부(230)는, 페이징신호 수신 여부를 모니터링하다가 자신의 페이징신호를 수신하게 되면, 이에 대한 페이징응답(Paging Response Message)를 기지국(100)으로 회신함으로써, 이후의 페이징 절차를 수행할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 단말장치(200)는, RX Beam Sweeping 동작 수행을 최대한 줄이면서, 기지국(100)과 연동하여 최적 안테나빔 기반의 새로운 페이징 방식을 지원함으로써, 페이징을 위한 소모 전력을 최소화할 수 있다.

이에, 본 발명에서는, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는, MIMO 시스템에 적합한 새로운 페이징 방식(방안)을 실현함으로써, MIMO 시스템에서의 페이징 효율을 향상시키는 효과를 도출한다.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따른 흐름을 기지국 관점에서 설명하겠다. 설명의 편의 상, 기지국장치(100)를 언급하고 도 1의 시스템 상황으로 가정하여 설명하겠다.

먼저, 기지국장치(100)는, 기 정의된 페이징 사이클(DRX Cycle) 단위로 페이징을 위해 지정되는 무선자원에서, 각 단말 별로 페이징을 위한 무선자원(PO: Paging Occasion)을 할당해 둔다(S100). 이하에서는, 단말1,2,3에 동일한 PO 자원을 할당한 것으로 가정하겠다.

본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 기지국장치(100)는, 접속된 단말1,2,3 별로, 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아, 최적 안테나빔(빔식별자)를 저장한다(S110).

그리고, 본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 기지국장치(100)는, 기지국장치(100)에 접속된 단말1,2,3 중, 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 단말2로부터 보고되는 최신의 빔식별자로 기존 빔식별자를 업데이트할 것이다(S110).

이에, 기지국장치(100)에서 단말 별로 저장되는 빔식별자(최적 안테나빔의 빔식별자)는, 단말의 기지국장치(100) 내 안테나빔 간 이동이 반영된 최신의 것으로 관리될 수 있다.

본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 기지국장치(100)는, 착신호가 발생한 Idle 단말 즉 페이징 대상 단말이 있는지 확인한다.

예를 들어, 단말1,2,3 모두 Idle 상태에서 단말1,2,3 각각에 대한 착신호가 발생한 경우로 가정하면, 기지국장치(100)는, 코어망으로부터 단말1,2,3에 대한 페이징 요구를 수신하게 된다(S120).

이 경우, 기지국장치(100)는, TMSI 기반 리스트에 포함된 각 TMSI의 단말1,2,3을 페이징 대상 단말로 하고, 다수의 안테나빔 즉 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 중, 페이징 대상 단말1,2,3 별로 기 저장(관리)하고 있는 최적 안테나빔을 확인한다(S130).

예를 들면, 기지국장치(100)는, 페이징 대상 단말로 확인한 단말1,2,3 별로, 안테나빔#1,#2을 단말1의 최적 안테나빔으로 확인하고, 안테나빔#3,#4을 단말2의 최적 안테나빔으로 확인하고, 안테나빔#5,#6을 단말3의 최적 안테나빔으로 확인할 수 있다.

이후, 본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 기지국장치(100)는, 페이징 대상 단말 즉 단말1,2,3 별로 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 한다(S140).

즉, 기지국장치(100)는, 단말1의 페이징신호를 단말1의 최적 안테나빔#1,#2을 통해 송신하고, 단말2의 페이징신호를 단말2의 최적 안테나빔#3,#4를 통해 송신하고, 단말3의 페이징신호를 단말3의 최적 안테나빔#5,#6을 통해 송신하는 것이다.

결국, 본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 각 단말 별로 해당 단말에서 신호 수신세기가 우수한 최신/최적의 안테나빔(빔식별자)를 알고 있기 때문에, 단말1,2,3은 모두 동일한 PO 자원을 할당받은 경우로 가정하면, 단말1,2,3의 페이징신호 모두를 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두를 통해 동시에 송신하는 대신, 페이징 대상 단말1,2,3 각각의 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 각기 송신할 수 있다.

이에, 본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 기지국장치(100)는, S140단계에서 페이징 대상 단말 즉 단말1,2,3 별로 페이징신호를 해당 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신한 후, 페이징응답이 미 수신된 단말이 있는지 확인한다(S150).

이에, 기지국장치(100)는, 단말3의 페이징신호를 최적 안테나빔#5,#6을 통해 송신한 후 단말3로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우라고 확인하면(S150 Yes), 단말3의 페이징신호를 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두를 통해 송신하여 단말3에 대한 페이징을 재 시도하는 것이 바람직하다.

물론, 기지국장치(100)는, 단말1의 페이징신호를 최적 안테나빔#1,#2을 통해 송신하고 단말2의 페이징신호를 단말2의 최적 안테나빔#3,#4를 통해 송신한 후 단말1,2로부터의 페이징응답을 수신하면(S150 No), 회신된 단말1,2의 페이징응답을 근거로 이후의 페이징 절차를 수행할 것이다(S170).

이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따른 흐름을 단말 관점에서 설명하겠다. 설명의 편의 상, 단말장치(200)를 언급하고 도 1의 시스템 상황으로 가정하여 설명하겠다.

단말장치(200)는, 기지국(100)으로부터 페이징을 위한 PO 자원을 기 할당 받는다(S200).

본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 단말장치(200)는, 기지국(100)으로부터 수신되는 6개의 안테나빔#1,#2...,#6을 모니터링하여, 최적 안테나빔의 빔식별자를 기지국(100)에 보고한다(S210).

보다 구체적으로 설명하면, 단말장치(100)는, 기지국(100)에 초기 접속 시, 기지국(100)으로부터 TX Beam Sweeping 동작에 따른 제어 신호들을 수신하여 빔 동기화를 비롯한 제어 기능들을 수행하는, TX Beam Sweeping 기반 제어 과정을 진행한다.

이에, 본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 단말장치(200)는, 기지국(100)에 초기 접속 시, 기지국(100)가 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정하고, 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 기지국(100)으로 보고할 수 있다.

예를 들면, 단말장치(200)는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정한 결과, 신호 수신세기가 가장 우수한 1개의 안테나빔에 대한 빔식별자만을 보고할 수도 있고, 또는 신호 수신세기가 가장 우수한 안테나빔부터 신호 수신세기가 우수한 순서대로 L개(L<N)의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고할 수도 있다.

또는, 단말장치(200)는, 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 측정한 결과, 신호 수신세기가 기 설정된 제1임계세기 이상인 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고할 수도 있고, 이 경우 제1임계세기 이상인 안테나빔이 없다면 보고하지 않으면 된다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국(100)으로 보고한 빔식별자는, 최적 안테나빔에 대한 빔식별자이므로 그 명칭을 혼용하여 사용하겠다.

본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 단말장치(200)는, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로, 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 판단한다(S220).

보다 구체적으로 설명하면, 제1실시예의 경우, 단말장치(200)는, 앞서 기지국(100)으로 보고한 빔식별자의 안테나빔 즉 최적 안테나빔의 신호 수신세기 만을 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다(S220).

예컨대, 단말장치(200)는, 앞서 기지국(100)으로 보고한 최적 안테나빔 즉 안테나빔#2의 신호 수신세기 만을 모니터링하고, 안테나빔#2의 신호 수신세기가 기 정의된 제2임계세기 이하로 떨어지거나 또는 안테나빔#2의 신호 수신세기가 떨어지는 하락정도가 기 정의된 임계크기 이상이면, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이에, 단말장치(200)는, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단하면(S220 Yes), 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 에 대한 신호의 수신세기를 모두 모니터링하여 최적 안테나빔을 찾기 위한 동작 즉 RX Beam Sweeping을 수행함으로써, 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국(100)으로 재 보고할 수 있다(S210).

이 경우라면, 단말장치(200)는, 기지국(100)과 수행하는 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링하여, 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 기반으로 기 정의된 동일 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생되는지 여부를 판단할 수 있다(S220).

예컨대, 단말장치(200)는, TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별로 신호의 수신세기를 모니터링한 결과 중, 앞서 기지국(100)으로 보고한 빔식별자 최적 안테나빔#2의 신호 수신세기를 기반으로, 안테나빔#2의 신호 수신세기가 기 정의된 제2임계세기 이하로 떨어지거나 또는 안테나빔#2의 신호 수신세기가 떨어지는 하락정도가 기 정의된 임계크기 이상이면, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S220 Yes).

이에, 단말장치(200)는, 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생한 것으로 판단하면, RX Beam Sweeping을 수행하는 대신, 금번 TX Beam Sweeping 기반 제어 과정에서 측정 및 모니터링한 6개의 안테나빔#1,#2,#3,...,#6 별 신호 수신세기에 근거하여 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자(예: 최적 안테나빔#3,#4)를 기지국장치(100)로 재 보고할 수 있다(S210).

본 발명의 다수 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, 단말장치(200)는, 기 할당된 PO 자원에서, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 중 기지국(100)에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링한다(S230).

즉, 단말장치(200)는, 자신에 할당된 PO 자원에서, 6개의 안테나빔#1,#2...,#6 모두에 대해 자신의 단말식별정보(TMSI, 또는 IMSI)가 포함된 페이징신호(Paging Request Message)가 수신되는지 여부를 모니터링하는 대신, 기지국(100)에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔#3,#4에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 것이다.

그리고, 단말장치(200)는, 페이징신호 수신 여부를 모니터링하다가 자신의 페이징신호를 수신하게 되면, 이에 대한 페이징응답(Paging Response Message)를 기지국(100)으로 회신함으로써, 이후의 페이징 절차를 수행할 것이다(S240).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 안테나빔 기반 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서 페이징 시, 무선구간의 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력을 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는, MIMO 시스템에 적합한 새로운 페이징 방식(방안)을 실현함으로써, MIMO 시스템에서의 페이징 효율을 향상시키는 효과를 도출한다.

본 발명의 실시예에 따른 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명에 따른 기지국장치 및 단말장치, 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 따르면, MIMO 시스템에서 페이징 시, 시그널링 부하 및 단말의 소모 전력은 최소화하면서 성능 저하는 발생되지 않는 새로운 페이징 방식(방안)을 실현한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

1,2,3 : 단말
100 : 기지국장치
110 : 안테나부 120 : 단말별 빔관리부
130 : 최적빔확인부 140 : 페이징제어부

Claims

기지국장치로서,
서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호가 송신되는 다수의 안테나빔을 형성하는 안테나부;
페이징 대상 단말 별로 상기 다수의 안테나빔 중 최적 안테나빔을 확인하는 최적빔확인부; 및
페이징 대상 단말 별로 페이징신호를 페이징 대상 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 상기 다수의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 하는 페이징제어부를 포함하며,
최적 안테나빔의 신호 수신세기를 모니터링하여 특정 페이징 대상 단말에 대하여 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생된 것으로 판단되면, 상기 특정 페이징 대상 단말로부터 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자를 보고받는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기지국장치에 접속된 단말 별로, 상기 다수의 안테나빔 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아 저장하는 단말별 빔관리부를 더 포함하며;
상기 최적빔확인부는,
상기 단말별 빔관리부에서 페이징 대상 단말에 대하여 저장하고 있는 빔식별자에 따른 적어도 하나의 안테나빔을, 최적 안테나빔으로 확인하는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
제 2 항에 있어서,
상기 단말별 빔관리부는,
상기 기지국장치에 접속된 단말 중, 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 특정 단말로부터 보고되는 최신의 빔식별자로 상기 특정 단말의 기존 빔식별자를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
제 1 항에 있어서,
상기 페이징제어부는,
특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 최적 안테나빔을 통해 송신한 후 상기 특정 페이징 대상 단말로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우, 상기 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 상기 다수의 안테나빔 모두를 통해 송신하여 상기 특정 페이징 대상 단말에 대한 페이징을 재 시도하는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
기지국으로부터 다수의 안테나빔을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신하는 신호수신부;
상기 다수의 안테나빔 중 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 상기 기지국으로 보고하는 빔식별자보고부; 및
기 할당된 페이징 자원에서, 상기 다수의 안테나빔 중 상기 기지국에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 페이징제어부를 포함하며,
상기 빔식별자보고부는,
상기 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 모니터링하여 상기 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생된 것으로 판단되면, 상기 다수의 안테나빔에 대한 신호의 수신세기를 모니터링하여 최신의 빔식별자를 상기 기지국으로 재보고하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
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기지국장치에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 있어서,
서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 송신하는 다수의 안테나빔 중에서, 페이징 대상 단말 별로 최적 안테나빔을 확인하는 최적빔확인단계; 및
페이징 대상 단말 별로 페이징신호를 페이징 대상 단말의 최적 안테나빔을 통해 송신하여, 상기 다수의 안테나빔 별로 상이한 페이징신호가 송신되도록 하는 페이징단계를 포함하며,
최적 안테나빔의 신호 수신세기를 모니터링하여 특정 페이징 대상 단말에 대하여 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생된 것으로 판단되면, 상기 특정 페이징 대상 단말로부터 최적 안테나빔에 대한 최신의 빔식별자를 보고받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 기지국장치에 접속된 단말 별로, 상기 다수의 안테나빔 중 단말에서 측정한 신호 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 보고받아 저장하는 단말별 빔관리단계를 더 포함하며;
상기 최적빔확인단계는,
상기 페이징 대상 단말에 대하여 기 보고받아 저장하고 있는 빔식별자에 따른 적어도 하나의 안테나빔을, 상기 최적 안테나빔으로 확인하는 것을 특징으로 하는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 단말별 빔관리단계는,
상기 기지국장치에 접속된 단말 중, 상기 기지국장치 내 안테나빔 간 이동으로 인해 최적 안테나빔의 변경이 발생되는 특정 단말로부터 보고되는 최신의 빔식별자로 상기 특정 단말의 기존 빔식별자를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법.
제 7 항에 있어서,
특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 최적 안테나빔을 통해 송신한 후 상기 특정 페이징 대상 단말로부터의 페이징응답이 미 수신된 경우,
상기 특정 페이징 대상 단말의 페이징신호를 상기 다수의 안테나빔 모두를 통해 송신하여, 상기 특정 페이징 대상 단말에 대한 페이징을 재 시도하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법.
단말에서 수행되는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법에 있어서,
기지국으로부터 다수의 안테나빔을 통해 서로 다른 방향으로 빔포밍된 신호를 수신하는 신호수신단계;
상기 다수의 안테나빔 중 신호의 수신세기가 우수한 순서에 따른 적어도 하나의 안테나빔에 대한 빔식별자를 상기 기지국으로 보고하는 빔식별자보고단계; 및
기 할당된 페이징 자원에서, 상기 다수의 안테나빔 중 상기 기지국에 가장 최근 보고한 빔식별자에 따른 최적 안테나빔에 대해서만 페이징신호 수신 여부를 모니터링하는 페이징신호모니터링단계를 포함하며,
상기 최적 안테나빔의 신호 수신세기를 모니터링하여 상기 기지국 내 안테나빔 간 이동 상황이 발생된 것으로 판단되면, 상기 다수의 안테나빔에 대한 신호의 수신세기를 모니터링하여 최신의 빔식별자를 상기 기지국으로 재보고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 안테나빔 기반 페이징 수행 방법.
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