KR200343526Y1 - 복수의 셀에 비컨 신호를 송신하는 기지국 - Google Patents

Abstract

본 고안은 UTRA-TDD 및 기타 시스템에서 비컨 채널의 취득 성능을 향상시키는 시스템을 제공한다. 본 고안은 시간 차등형(time-staggered) 비컨 타임 슬롯을 사용하여 비컨 취득 성능을 향상시킨다. 본 고안은 섹터화된 셀에 적용될 수 있고, 또한 시간 맞춤형(time-aligned) 비컨 타임 슬롯을 사용하여 용인할 수 없는 비컨 취득 성능을 초래하는 불리한 배치 조건을 가진 곳에도 적용될 수 있다.

Description

복수의 셀에 비컨 신호를 송신하는 기지국{A BASE STATION FOR TRANSMITTING BEACON SIGNALS IN A PLURALITY OF CELLS}

본 고안은 복수의 타임 슬롯을 갖는 반복 프레임을 사용하여 복수의 셀에 비컨 신호를 송신하는 기지국에 관한 것이다.

신속하고 확실한 방식으로 모바일이나 고정된 무선 송수신기(WTRU: Wireless Tranmit/Receive Unit)가 비컨 채널을 취득할 수 있는 능력은 3세대(3G) 시분할 이중화(TDD: Time Division Duplex) 시스템의 중요한 기능이다. 방송 제어 채널(BCH:Broadcast Control cHannel)로서도 알려져 있는 비컨 채널은 다중 프레임 TDD 시스템의 특정 프레임 내에 있는 미리 정해진 슬롯으로 송신된다.

비컨 채널은 항상 BCH이지만, 페이징 인디케이터 채널(PICH) 또는 페이징 채널(PCH)과 같은 다른 채널도 비컨 채널로서 사용할 수도 있다. 그러나, 비컨 채널의 중요한 특성은 셀의 어느 곳에서도 비컨을 확실하게 수신할 수 있도록 비컨 채널을 고정된 (높은) 기준 전력 레벨로 송신해야만 한다는 것이다. 이것에 의해 WTRU는 알려진 비컨 채널로부터 경로 손실 추정을 판정할 수 있다. TDD 시스템의 장려된 배치에 있어서, 상당수의 기지국(BS)은 동일한 타임 슬롯에서 그들의 비컨 신호를 송신할 수 있으므로, 커버리지 영역내에 있는 모든 WTRU는 모든 비컨을 동시에 측정할 수 있다. 이어서 WTRU는 커버리지 영역내에서 각각의 BS로부터 수신한 전력을 비교하고 최고의 품질 신호를 갖는 BS와의 접속을 선택한다.

WTRU는 시스템 액세스 정보용, 또는 최종의 셀 핸드오버 또는 셀 재선택을 위해 기타 WTRU를 찾기 위한 비컨을 취득한다. 이웃하는 모든 BS 비컨을 동일한 타임 슬롯에서 갖는다는 장점은 또한 동일한 타임 슬롯의 고전력 신호 모두로부터 간섭을 받는다는 형태에서 단점이 된다.

비컨 채널은 고정된 높은 기준 전력에서 보내진 특정한 물리 채널로서 추가로 정해질 수 있고, 프레임 당 적어도 한번씩 보내는 특정한 예약형 직교 가변 확산 인자(OVSF) 코드를 사용한다. 비컨 채널을 포함하는 타임 슬롯(TS)을 비컨 TS라고 부른다.

TDD 시스템에서 비컨 타임 슬롯에 관한 2개의 일반적인 배치 시나리오가 있다. 첫번째 시나리오에 있어서, 단 하나의 타임 슬롯만 셀의 비컨 TS로서 할당한다. BCH를 포함하는 단일 비컨 TS는 그 프레임의 특정 타임 슬롯 위치 TS(k)에서 항상 발견된다. 두번째 시나리오에 있어서, 2개의 타임 슬롯을 셀의 비컨 TS로서 할당한다. BCH 비컨 정보는 프레임의 위치 TS(k)에서 전달되고, 그 프레임의 두번째 비컨 TS는 TS(k+8)에 위치한다. 두번째 비컨 TS는 보조 비컨으로서 알려져 있고 그 비컨은 기타 다운링크 채널 정보를 포함할 수 있다. 두번째 시나리오는 오늘날 전반적인 TDD 시스템의 배치를 나타낸다.

밀집한 지리적 영역에서 동일한 주파수로 동작하는 TDD 셀들은 최대 시스템 용량과 효율을 달성하기 위하여 리소스 정합 및 시간 동기화를 필요로 한다. TDD 셀의 비컨 TS의 배치는, 이웃하는 모든 셀이 동일한 타임 슬롯으로 전달되어, 그에 따라 시간 맞춤을 필요로 하는 방식을 사용한다. 시간 맞춤된 비컨의 주요 장점은 WTRU가 그 이웃하는 셀 BS와 현재 서비스를 제공하는 셀 BS을 동시에 측정할 수 있다는 점이다. WTRU는 보다 우수한 신호 레벨을 갖는 다른 BS를 찾아서 그 BS로 전환할 수 있으며, 그에 따라 WTRU는 그의 송신 전력을 저감시킬 수 있고 배터리 수명을 보존할 수 있다.

BCH 비컨의 취득 시간을 연구함에 있어서, 경로 손실에 기초한 간단한 기하학적 배치에서는 셀의 경계(2개의 이웃하는 BS의 거리와 같음)에서 WTRU는 0dB의 셀간 간섭과 셀 내부 간섭의 비율(Ioc/Ior)에 영향을 받는다고 한다. 셀 내부 간섭(Ior)은 WTRU와 통신하고 있는 BS로부터의 타임 슬롯에서 전체 수신된 신호 전력이다. 셀간 간섭(Ioc)은 모든 이웃하는 BS로부터의 동일한 TS에서의 전체 수신된신호 전력의 합이다. 셀 내부 간섭(Ior)은 그러므로 "유용한" 에너지이며, 즉 WTRU와 통신하고 있는 BS로부터의 신호이다. 셀간 간섭은 WTRU가 수신한, 다른 모든 BS로부터의 모든 원하지 않는 신호 에너지로 인한 간섭이며, 따라서 "유용한" 신호의 디코딩에 불리하다.

이 Ior/Ioc 비는 다수 사용자 검출기(MUD)의 성능의 중요한 파라미터이다. 주파수 분할 이중화(FDD)에서의 RAKE 수신기와 같이, 보다 고전적 신호 검출기에서 발견되는 아날로그 비는 Ec/Io이며, 여기서 "Ec"는 원하는 확산 코드의 칩 당 에너지이고, Io는 WTRU가 수신할 수 있지만 디코딩할 필요가 없는 그외 다른 확산 코드의 에너지의 합이다. 기하학적 경로 손실 상황이 단지 2개 이상의 가장 가까운 이웃까지 확장되기 때문에, Ior/Ioc 비는 계속해서 저하되어 -1.5dB에 근접할 것이다.

새도잉(shadowing) 및 페이딩(fading)은 통신을 악화시키고 더욱 산발적이게 할 것이다. 페이딩 환경에 있어서, 적당한 취득 시간으로 BCH를 적절하게 디코딩하기 위해서는 적어도 -1 내지 0dB 또는 더 높은 범위의 Ior/Ioc가 필요할 것으로 예상된다. 시간 맞춤형 BCH TS 통신 시스템의 경우, 셀 경계에서 WTRU의 약 25%와 모든 셀 영역내에 있는 15%는 Ior/Ioc < -1.5dB일 것이라고 분석되고 있다. 이것은 사용자의 서비스의 품질 인식에 불리한 결과를 주는 매우 열화된 BCH 비컨을 초래한다. Ior/Ioc 값이 저하됨에 따라, BCH 비컨 취득은 손상되고, 최악의 상황하에서 WTRU 동기화가 배치 영역의 실질적인 부분에서 불가능해질 것이다.

그러므로, 전술한 단점들을 극복하기 위해서 참신한 비컨 TS 사용 방식을 제공할 필요가 있다.

본 고안은 시간 차등형(time-staggered) 비컨 타임 슬롯을 사용해서 비컨 채널의 취득 성능을 향상시키는 시스템이다. 본 고안은 섹터화된 셀에 적용할 수 있고, 또한 시간 맞춤형(time-aligned) 비컨 타임 슬롯을 사용하여 용인할 수 없는 비컨 취득 성능을 초래하는 불리한 배치 조건을 가진 곳에서도 적용할 수 있다.

본 고안은 예시적으로 주어지는, 첨부 도면과 병행하여 이해될 양호한 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 보다 자세하게 이해될 수 있다.

도 1은 하나의 할당된 비컨(TS)을 가진 종래 기술의 통상적 타임 슬롯예를 도시하는 도면.

도 2는 최소 2개의 할당된 비컨(TS)을 가진 셀 섹터예를 도시하는 도면.

도 3은 셀 사이트 당 3개로 섹터화된 예를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

28 : 커버리지 영역

BS1, BS2, BS3, BS4 : 기지국

본 고안은 비컨 채널 취득 성능을 향상시기 위하여 사용될 수 있는 간섭 회피 전략을 채용한다. 본 고안은 TDD 시스템, 또는 비컨 채널의 시간 차등을 견딜 수 있는 셀을 가진 그외 다른 시스템에서 실시될 수 있다. 본 고안은 섹터형 셀 사이트 또는 비섹터형 셀 사이트를 이용한 영역에도 적용될 수 있다. 일반적으로, 본 고안은 오퍼레이터가 서비스를 제공하기 위하여 그 기지국을 어떻게 위치시키냐에 관계없이, 셀과 그 셀의 섹터의 특성과 관련된다. 본 명세서에서 도면에는 섹터형 셀만 도시하고 있지만, 하나의 기지국은 셀 또는 섹터의 중앙에 근접하게 위치될 때 하나의 셀 또는 섹터에 대응하는 것도 가능하다.

도 1은 종래 기술의 통상적인 비컨 TS(14)을 도시하고 있다. 비컨 TS(14)은 프레임(12)의 일부이다. 광대역 TDD에 있어서, 프레임은 15개의 타임 슬롯으로 이루어지고, 길이가 10 ms이지만, 다른 시스템에서는 다른 형태의 프레임 구조를 채용할 수도 있다. 예컨대, 협대역 TDD에서, 총 길이가 5ms인, 7개의 타임 슬롯의 그룹을 서브 프레임이라고 한다. 2개의 서브 프레임은 무선 프레임(10)의 다중 프레임 구조로 된 프레임으로 이루어진 길이 10ms의 무선 프레임(10)을 구성한다.

본 고안에 있어서, 비컨 TS은 셀간의 상호 간섭을 소정의 재사용 패턴에 따라 최소화하도록 섹터화된 셀에 할당된다. 최적의 재사용 패턴은 섹터형 또는 통상의 셀 사이트, 이용 가능한 비컨 TS의 개수, 및 무선 환경의 특성에 좌우된다. 다음의 설명은 예로서 TDD 시스템을 언급하지만, TDD 시스템은 편의로 선택된 것이다. 따라서, 본 고안은 TDD 시스템에 제한되는 것으로서 파악해서는 안된다.

시간 차등형 방식은 간단한 방식으로 이루어질 수 있는데, 종래 기술에서는 모든 셀 또는 섹터의 비컨을 모든 프레임마다 TS(k)와 TS(k+n)에 할당하였다. 본 고안은, 이들 셀 또는 섹터의 제1 그룹이 모든 프레임마다 TS(k)와 TS(k+n)에서 비컨을 갖고 이들 셀 또는 섹터의 제2 그룹은 모든 프레임마다 TS(m)과 TS(m+p)에서 비컨을 갖는 것과 이들 타임 슬롯 재사용 패턴의 임의의 확장을 제안한다. UTRA TDD 표준에서는 (GSM과 다르게) 비컨을 임의의 특정 타임 슬롯에서 고정하지 않는다. 비컨 채널(BCH)이 어떤 TS(k) - 여기서 k는 1내지 7 - 에 있어야 한다는 것을 나타낸다. 프레임에 두번째 비컨 TS이 있을 때, 그 비컨은 TS(k+8)에 있어야 한다.

본 고안의 제1 실시예를 도 2에 도시하고 있으며, 이 실시예에서는 공간적 차원의 셀 섹터링없이 2의 비컨 타임 슬롯 재사용값(refuse factor)을 사용한다. 커버리지 영역(28)에는 4개의 기지국(BS1, BS2, BS3, BS4)이 있다. 각 기지국(BS1∼BS4)에는 그것의 비컨 송신을 위해 상이한 차등형 타임 슬롯이 3개의 셀 중 하나로 할당된다. 제1 그룹의 BS는 그들의 비컨을 타임 슬롯 TS(k)와 TS(k+n) 각각으로 셀(20, 22)에 송신한다. 제2 그룹의 BS는 그들의 비컨을 타임 슬롯 TS(m)와 TS(m+p) 각각으로 셀(24, 26)에 송신한다. TS(k)는 시각 k에서의 타임 슬롯을 나타내고 TS(k+n)은 TS(k)로부터 n개의 타임 슬롯만큼 오프셋된 다른 타임 슬롯을 나타낸다. 동일한 방식이 셀 TS(m)과 TS(m+p)에도 적용된다.

셀(24)에 있는 WTRU는 그 WTRU가 BS1의 셀(24)에 위치하고 있는 동안에 활성화된다. 이 배치 시나리오에 있어서, 그 WTRU는 4개의 가능한 타임 슬롯 비컨[TS(k), TS(k+n), TS(m) 또는 TS(m+p)] 중 하나를 수신할 수 있고, 그 각각은 가능한 셀 위치를 나타낸다. 이 예에 있어서 간단하게 설명하면, 최상의 신호 품질로 수신된 비컨은 BS2가 TS(m)의 비컨 타임 슬롯으로 셀(24)에 송신한 것이다. 셀(24)에 있는 WTRU는 이 BCH 비컨을 취득하고 BS1를 통해 그의 통신을 확립한다. WRTU가 커버리지 영역(28)를 통과하여 이동할 때, 그 WTRU는 상이한 타임 슬롯에 있는 다른 비컨을 모니터할 수 있고 비컨 채널 신호에 따라 또다른 BS로 도약해야만 하는지의 여부를 결정한다.

WTRU가, 둘러싸고 있는 기지국(BS1∼BS4)이 동일한 타임 슬롯으로 모두 그들의 BCH 비컨을 송신하고 있는 위치로 이동하고 있다면, 그 WTRU는 전술한 Ior/Ioc 비율 문제로 인해 BCH를 취득하는 것이 어렵다는 것을 알게 될 것이다. 따라서, 이웃하는 셀의 비컨 채널의 상호 간섭이 저감된다면, 커버리지 영역에서의 모바일의 평균적으로 받는 Ior/Ioc가 개선되고 따라서 BCH 취득 시간도 개선될 것이다.

다른 실시예에 있어서, 셀 섹터화 또는 셀 당 3개의 섹터로의 공간 분할화,및 2회 재사용되는 안테나를 이용한 복수의 셀이 도 3에 도시되어 있다. 각 기지국(BS1∼BS4)은 비컨 신호를 3개의 섹터에 방송한다. 3개의 섹터는 2개의 TS(k) 섹터와 1개의 TS(m) 섹터, 또는 1개의 TS(k)와 2개의 TS(m) 섹터로 구성된다. BS1이 BCH 비컨을 섹터 31 또는 33에 송신할 때, BS1은 타임 슬롯 k로 비컨을 방송한다. 다른 방식으로, BS1이 섹터 32에 송신되고 있을 때, BS1은 타임 슬롯 m으로 비컨을 송신한다.

더욱이, 표준 매크로셀 사이트 외에도, 참신한 방법을 적용할 수 있는 특수한 셀 섹터화를 위한 추가의 실시예가 있다. 예를 들어, 스포츠 이벤트 또는 집회 등과 같이, 밀집된 장소에서의 사람들의 대형 모임을 위한 피코-BTS 셀은 강당에서의 좌석 열에 의한 섹터를 갖을 수 있다. 마이크로-BTS 셀은 거리의 북쪽을 나타내는 섹터와 남쪽을 나타내는 다른 섹터의, 2개의 다른 섹터로 거리를 커버할 수 있다.

본 고안은 무선 네트워크 계획으로써 비컨 취득 시간을 개선시킬 수 있는, UTRA-TDD 시스템 등의 시스템에서 비컨 TS 배치에 관한 매우 효과적이며 매우 간단한 간섭 회피 전략을 제공한다. 안테나 섹터를 재사용하여 본 고안을 적용함으로써, URTA-TDD 시스템 설계자는 복잡한 도시 보행자 WTRU 환경에서 만족할 수 있는 사용자 시스템 취득 인식뿐만 아니라 실용성있는 시스템을 작성할 수 있는 능력을 가능하게 한다. 주로 모바일이 임의의 타임 슬롯상에서 이웃하는 셀을 측정할 수 있어야만 하기 때문에, 본 고안은 UTRA UMTS 표준과 완전히 호환된다. 본 고안의 비컨 TS를 셀로의 할당은 시스템 동작 중에도 변경될 수 있고 섹터형 셀 사이트가이용 가능할 때 매우 효과적일 수 있다는 것을 알 수 있다.

전술한 본 고안은 WTRU 배터리 수명과 시스템 용량 면에서 장점을 가진 시간 맞춤형 비컨 TS 방식을 대체하려고 의도되지 않는다. 그러나, 시간 맞춤형 비컨 타임 슬롯 배치가, 커버리지 영역에서 WTRU의 실질적인 백분율에 관한 용인할 수 없는 비컨 취득 성능을 초래하는 배치 시나리오에 있어서, 본 고안은 무선 리소스 관리(RRM)를 위한 중요하면서, 구현하기 용이한 방법론을 나타낸다.

특정 처리 기능이 특정 구성 요소에 의해 수행되는 것으로 설명되고 있지만, 처리 기능의 성능은 원하는 네트워크 구성 요소들간에 배분될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 고안을 상세하게 개시하였지만, 본 고안은 거기에 제한되지 않고, 다양한 변화가, 첨부하는 청구범위가 정하는 본 고안의 기술 사상과 범위로부터 이탈하지 않고 그로부터 이루어질 수 있음이 분명하다.

본 고안은 무선 네트워크 계획으로써 비컨 취득 성능을 향상시킬 수 있는, UTRA-TDD 시스템 등의 시스템에서의 비컨 TS 배치에 관한 매우 효과적이면서 매우 간단한 간섭 회피 전략을 제공한다.

Claims (2)

1. 각각이 복수의 타임 슬롯을 갖는 반복 프레임을 사용하여 복수의 셀에 비컨 신호를 송신하는 기지국으로서,

   각각이 적어도 하나의 셀에 상기 비컨 신호를 송신하는 복수의 안테나를 포함하고, 상기 각각의 안테나는 상이한 타임 슬롯으로 상기 비컨 신호를 송신하는 것인 기지국.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 셀은 복수의 섹터를 포함하고, 상기 각각의 안테나는 상이한 타임 슬롯으로 상기 비컨 신호를 각 섹터내에 송신하는 것인 기지국.