KR20100000794A

KR20100000794A - 매크로 및 소형 셀을 가지는 통신 시스템의 주파수 재사용방법 및 이를 위한 시스템

Info

Publication number: KR20100000794A
Application number: KR1020080060422A
Authority: KR
Inventors: 이주현; 윤상보; 권성오
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-06

Abstract

본 발명은 매크로 및 소형 셀을 가지는 통신 시스템의 주파수 재사용 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 상기 매크로 셀을 관장하는 매크로 기지국; 상기 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀에 대해 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않도록 소형 기지국의 셀 식별자를 관리하는 코어 네트워크의 운용관리 서버; 상기 소형 셀들 중 어느 일 소형 셀을 관장하며 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않는 셀 식별자에 상응하는 소형 셀 식별자를 이용하여 상기 매크로 기지국이 속한 코어 네트워크의 운용관리 서버에 등록하는 소형 기지국; 및 상기 그룹 식별자 및 상기 셀 식별자에 상응하는 상기 소형 셀 식별자를 접속허용목록에 저장하는 사용자 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 위한 무선 통신 시스템 및 이러한 무선 통신 시스템의 주파수 재사용 방법을 제공한다.

femto, macro, cell identifier, cell search

Description

매크로 및 소형 셀을 가지는 통신 시스템의 주파수 재사용 방법 및 이를 위한 시스템{A method for frequency reuse in a communication system having macro cells and femto cell and a system thereof}

본 발명은 통신 시스템의 주파수 재사용 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로, 매크로 및 펨토 셀이 혼재된 무선 통신 시스템에서 주파수 재사용 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 통신 시스템의 주파수 재사용 방법 및 장치에 관한 것으로, 매크로 및 펨토 셀이 혼재된 무선 통신 시스템에서 주파수 재사용 방법 및 장치에 관한 것이다.

펨토(Femto)란 10-15 의 매우 작은 단위를 나타낸다. 펨토 셀(Femto Cell)이란 셀룰러 시스템에서 매우 작은 범위를 커버할 수 있는 셀을 의미하며, 이러한 펨토 셀을 관장하기 위한 기지국을 가칭 펨토 기지국이라고 칭한다. 펨토 기지국은 초소형/저전력 가정/사무실용으로 사용될 옥내 기지국을 의미한다. 펨토 셀은 피코 셀(pico cell)과도 동일한 의미로 사용되지만, 좀 더 기능이 진화된 의미로 사용이 되고 있다. 펨토 기지국은 브로드밴드 라우터에 연결되는 소형 셀룰러 기지국으로 기존의 2G는 물론 3G의 음성 및 데이터를 DSL 링크 등을 통해 이동통신사의 백본망으로 연결해 주는 역할을 한다.

한편, 3GPP LTE(Long Term Evolution : Release 8)에서 정의된 eNB(evolved NodeB) 및 home eNB(home evolved NodeB)라는 기지국을 정의한 바 있다. 이중 eNB는 일반적인 매크로 셀(macro cell)을 관장하는 매크로 기지국이며, home eNB는 펨토 셀을 관장하는 펨토 기지국이다.

기존의 셀 식별자(Physical Cell IDentity :PCID) 할당 및 셀 탐색 방식은 원래 소형기지국을 고려하지 않은 셀 환경에서 정의된 것이다. 만약 소형 기지국 설치가 매우 한정적이거나 매크로 셀과는 별도의 주파수대역(frequency allocation)에 도입되는 경우에는 소형 기지국에서도 매크로 기지국과 유사한 형태로 PCID를 할당하고 단말이 셀 탐색을 수행할 수 있다.

이것은, 셀 간 거리(Inter Site Distance: ISD)가 500m인 셀에서 섹터당 500개의 소형 기지국이 설치되는 것을 가정하고 있다. 이러한 경우, 역삼동과 같이 아파트가 밀집한 환경에서는 셀 반경이 400m 인 경우에 약 6000 세대가 거주하고 있으므로 소형기지국 사용률을 50%로 가정하면 섹터당 1000개의 소형기지국을 설치하는 경우도 발생한다. 이러한 밀집 환경에서는 도 2에 주어진 구조에 따라 동일한 주파수 대역에서 공용채널(co-channel)로 소형기지국이 PCID를 할당 받는 경우 LTE 규격에 정의된 섹터당 168개의 셀 그룹 아이디로는 최소 3회 이상 PCID가 중복되어 할당되며, 서로 다른 주파수 대역의 전용채널(dedicated channel)로 소형기지국을 도입하더라도 최소한 2회 이상 PCID가 중복되어 할당될 수 밖에 없다. 이렇게 동일 한 매크로 셀 내에서 동일한 PCID를 가지는 소형기지국이 존재하게 되면, 도 3에 주어진 종래의 셀 탐색 방식으로는 단말이나 매크로 기지국이 동일한 PCID를 갖는 소형기지국을 구분할 수 없어 매크로 기지국에서 소형 기지국으로 핸드오버가 어려운 문제가 발생한다.

이러한 문제를 완화하기 위해 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared CHannel: PDSCH)에서 SU-1(the most frequently repeated Scheduling Unit)으로 방송되는 시스템 정보에 포함된 글로벌 셀 식별자(Global Cell IDentity: GCID)를 복호하여 이를 통해 재사용된 셀 식별자(PCID)를 갖는 소형기지국들을 고유하게 구분하는 방식을 제안하고 있다. 이후 소형 기지국의 글로벌 셀 식별자를 소형 셀 식별자로 지칭한다. 그러나 SU-1의 시스템 정보는 최소한 8개의 라디오 프레임마다 한 번씩 전송될 수 있으므로 결국 기존의 셀 탐색을 수행한 다음, 매크로 기지국이 GCID를 보고하도록 요청하고, 다시 단말이 시스템 정보를 복호 후, 매크로 기지국에 보고하는 절차에 최대 80ms 이상이 필요하게 된다. 즉, 매크로 기지국에서 소형 기지국으로 핸드오버는 가능하나 PCID만을 이용하여 셀 탐색을 하는 경우에 비해 기존의 방식은 최소한 8배의 셀 탐색 시간이 필요하다는 것을 의미하여, 실제 핸드오버 시간은 이보다 더 길어질 수 있으므로 VoIP와 같이 연결성(connectivity) 필요로 하는 서비스에서 통화 중 핸드오버(active hand-in)는 여전히 지원이 불가능하다.

따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은, 매크로 기지국 및 매크로 기지국의 하부의 다수의 소형 기지국이 혼재된 무선 네트워크에서 계층적으로 소형 셀을 식별하기 위한 정보를 할당하여 더 많은 수의 소형 기지국을 수용할 수 있는 주파수 재사용 방법을 제공함에 있다. 또한, 매크로 기지국 및 소형 기지국의 셀 탐색 과정의 복잡도 및 지연을 해결함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀이 계층적으로 구성된 주파수 재사용을 위한 무선 통신 시스템은, 상기 매크로 셀을 관장하는 매크로 기지국; 상기 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀에 대해 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않도록 소형 기지국의 셀 식별자를 관리하는 코어 네트워크의 운용관리 서버; 상기 소형 셀들 중 어느 일 소형 셀을 관장하며 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않는 셀 식별자가 매핑된 소형 셀 식별자를 이용하여 상기 매크로 기지국이 속한 코어 네트워크의 운용관리 서버에 등록하는 소형 기지국; 및 상기 그룹 식별자 및 상기 셀 식별자가 매핑된 상기 소형 셀 식별자를 접근허용목록에 저장하는 사용자 단말을 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매크로 셀에 포함되는 소형 셀들을 구분하기 위한 소형 기지국의 주파수 재사용 방법은, 상기 소형 셀들 중 어느 일 소형 셀을 관장하는 소형 기지국이 상기 소형 기지국에 접속 허용된 사용자 단말로부터 인접 셀 리스트를 수신하는 과정과, 상기 소 형 기지국이 상기 인접 셀 리스트를 참조하여 상기 소형 기지국의 기 설정된 그룹 식별자 내의 소형 셀들과 중복되지 않는 셀 식별자가 매핑된 소형 셀 식별자를 이용하여 상기 매크로 기지국이 속한 이동통신사의 백본망에 등록하는 과정을 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀이 계층적으로 구성된 무선 통신 시스템에서 사용자 단말의 셀 탐색 방법은, 동기 채널에서 수신되는 신호를 통해 셀 식별자를 검출하는 과정과, 방송 채널을 통해 수신되는 신호가 그룹 식별자인지 판단하는 과정과, 상기 판단 결과, 그룹 식별자이면 접속허용목록에 저장된 상기 셀 식별자 및 상기 그룹 식별자에 상응하는 소형 셀 식별자를 이용하여 상기 매크로 기지국에 보고하는 과정을 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀이 계층적으로 구성된 무선 통신 시스템에서 사용자 단말의 접속허용목록 관리 방법은, 셀 식별자와 그룹 식별자를 검출하는 과정과, 검출된 그룹 식별자로부터 접속허용목록에 포함된 소형 기지국인지를 판단하는 과정과, 셀 식별자가 임시 셀 식별자인지를 판단하는 과정과, 검출된 셀 식별자와 그룹 식별자에 상응하는 소형 셀 식별자를 접속허용목록에 추가하는 과정과, 소형 셀 식별자에 해당하는 셀 식별자가 변경된 경우에 접속허용목록을 갱신하는 과정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 매크로 셀의 하부의 각 소형 셀들을 셀 그룹으로 묶고, 셀 그룹 내에서는 서로 다른 셀 식별자를 사용하여 그룹 내의 소형 기지국들을 구분하되, 어느 일 소형 셀 그룹에서 사용한 셀 식별자와 동일한 셀 식별자를 타 소형 셀 그룹에서 사용함으로써, 더 많은 수의 소형 셀들을 구분할 수 있다.

또한, 소형 기지국은 방송채널을 통해 그룹 식별자를 전송함으로써, 단말은 방송 채널을 통해 매크로 기지국과 소형 기지국의 구분할 수 있으며, 타 소형 기지국과의 구분을 할 수 있다.

또한, 그룹 식별자와 셀 식별자에 상응하는 소형 셀 식별자 정보를 단말의 접속허용목록에 함께 저장함으로써 글로벌 셀 식별자를 복호하여 소형 셀 식별자를 추출하기 위해 지연되는 시간을 단축시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템은, 코어 네트워크(Core Network)(400)와 코어 네트워크(400)에 연결되는 매크로 기지국(macro Base Station : macro-BS)(100), 코어 네트워크(400)와 ISP(Internet Service Provider)망(500)을 통해 연결되는 소형 기지국(femto Base Station : femto-BS)(200), 매크로 기지국(100) 및 소형 기지국(200)에 무선으로 접속하는 사용자 단말(User Equipment : UE, 이하, "단말"로 축약함)(300)을 포함한다.

매크로 기지국(100)은 매크로 셀(macro cell)을 관장하는 기지국으로, 매크로 셀은 일반적인 셀룰라(cellular) 시스템의 셀을 의미한다. 예컨대, 매크로 기지국(100)은 NodeB 또는 eNB(evolved NodeB)가 될 수 있다. 한편, 소형 셀은 펨토 셀(femto cell) 또는 이와 동급의 영역을 가지는 셀이며, 매크로 셀에 대응하여 매크로 셀의 영역 보다 작은 크기의 셀이다. 소형 셀은 일 주택 또는 일 주택의 하나의 방과 같은 소규모 환경을 지원하는 셀이다. 매크로 셀 내에는 다수의 소형 셀이 존재한다. 본 발명의 실시 예에서 소형 기지국(200)은 매크로 셀을 관장하는 매크로 기지국(100)에 대응하여 매크로 셀 내의 소형 셀을 관장하는 기지국이다. 이러한 소형 기지국(200)은 실내외 음영지역을 서비스 할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 수준의 데이터 서비스를 더 많은 사용자에게 제공하기 위한 것이다. 예컨대, 소형 기지국(200)은 HNB(home NodeB) 또는 HeNB(home evolved NodeB)가 될 수 있다.

여기서, 코어 네트워크(400)는 무선 사업자의 망을 의미한다. 코어 네트워크(400)는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving GateWay), P-GW(Packet Data Networ GateWay), SGSN(Serving GPRS Support Node), RNC(Radio Network Controller) 및 Secure GW(Secure GateWay)를 포함하는 구성이 될 수 있다. 한편, 코어 네트워크(400)는 MME, S-GW, P-GW 및 UMAN/GAN controller(Unlicensed Moblile Access Network/General Access Network controller)를 포함하는 구성이 될 수 있다.

코어 네트워크(400)는 본 발명의 실시 예에 따른 운용관리(Operations, Administration and Maintenance: OAM) 서버(410)를 포함한다. OAM 서버(410)는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 재사용을 위한 매크로 및 소형 기지국의 셀 식별자를 관리하는 역할을 수행한다.

특히, OAM 서버(410)는 기 설치된 소형 기지국이 등록한 재사용된 셀 식별자(PCID)와 모든 소형 기지국(200)의 고유정보인 그룹 식별자(GID) 및 소형 셀 식별자(GCID)를 저장하고, 신규 소형 기지국(200)의 설치 및 기 설치된 소형 기지국(200)의 재설치에 따라 셀 식별자와 그룹 식별자를 추가 혹은 갱신한다. 이에 따라, 특정 소형 기지국(200)이 특정 셀 식별자(PCID)의 재사용을 요청하면, 해당 셀 식별자(PCID)가 동일한 그룹 식별자(GID)를 가지는 타 소형 기지국의 셀 식별자(PCID)와 중복되는지 판단하여, 중복되지 않는 경우 해당 셀 식별자(PCID)를 재사용할 수 있도록 등록한다.

OAM 서버(410)는 코어 네트워크(400)에 존재하며, 상술한 코어 네트워크(400)의 구성 요소 중 어느 일 장치의 기능 모듈이 될 수 있다. 예컨대, MME의 기능 모듈이 될 수 있다. 또한, OAM 서버(410)는 코어 네트워크(400)에서 독립된 하나의 장치로 구성될 수도 있다.

매크로 기지국(100)은 MME 및 S-GW에 연결함으로써 코어 네트워크(400)에 접속한다. 이때, 매크로 기지국(100)은 S1 인터페이스를 이용하여 MME 및 S-GW와 통 신한다. 소형 기지국(200)은 ISP(Internet Service Provider)망(500)을 통해 코어 네트워크(400)에 접속한다. 한편, 소형 기지국(200)은 ISP망(600)을 거쳐 Secure GW에 연결함으로써 코어 네트워크(400)에 접속할 수 있다. 또한, 소형 기지국(200)은 ISP망(600)을 거쳐 UMAN/GAN controller를 통해 코어 네트워크(400)에 접속할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 매크로 셀 내에 다수의 소형 셀이 존재한다. 본 발명은 이러한 다수의 소형 셀들을 구분하기 위해 매크로 기지국(100)들이 사용하는 주파수를 재사용하기 위한 것이다.

매크로 기지국(100)은 다른 매크로 기지국과의 구분을 위하여 셀 식별자를 사용한다. 이러한 셀 식별자는 PCID가 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국(200)들을 구분하기 위해 할당되는 식별 정보들은 다음의 <표 1>과 같은 구조로 이루어진다.

재사용 그룹 식별자

셀 식별자

소형 셀 식별자

<표 1>에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 매크로 셀 내에 존재하는 소형 셀들을 구분하기 위한 식별 정보로 재사용 그룹 식별자(이하, "그룹 식별자"로 축약함), 셀 식별자 및 소형 셀 식별자를 포함한다.

기본 적으로 소형 셀 식별자는 소형 셀들을 고유하게 구분하기 위한 것이다. 소형 셀 식별자는 글로벌 셀 식별자(Global Cell IDentity: GCID)가 될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 소형 셀 식별자는 그룹 식별자 및 셀 식별자와 매핑되어 생성된다.

그룹 식별자(GID)는 동일한 매크로 셀 내에서 소형 기지국들이 재사용한 셀 식별자를 구분하기 위한 것이다.

상기 그룹 식별자는 기 존재하는 소형 기지국 사용자 그룹 식별자(Closed Subscriber Group IDentity: CSGID) 또는 트랙킹 영역 식별자(Tracking Area IDentity : TAID)가 될 수 있다. 여기서 상기 소형 기지국 사용자 그룹 식별자(CSGID)는 하나 이상의 소형 기지국들에 대해 접속이 허용된 사용자 단말들과 해당하는 소형 기지국들에게 주어지는 식별자로서 이를 접속허용목록에 저장하고 있는 단말들만 해당하는 소형 기지국 사용자 그룹 식별자(CSGID)를 갖는 소형 기지국들으로부터 서비스를 받을 수 있다. 그룹 식별자로 CSGID나 TAID를 사용하는 경우, CSGID나 TAID에 할당되는 비트의 일부 또는 전부를 재사용된 셀 식별자들의 그룹을 나타내는 정보로 이용할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 그룹 식별자로 CSGID를 예로 하여 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹 식별자는 다수의 인접한 소형 셀들을 그룹으로 식별하기 위한 정보를 포함한다.

또한, 셀 식별자는 동일한 그룹 식별자를 가지는 소형 셀들을 구분하기 위한 것으로, 이러한 소형 기지국(200)이 사용하는 셀 식별자는 매크로 기지국(100)들이 사용하는 셀 식별자를 재사용하는 것이다.

좀 더 자세히 설명하면, 매크로 셀은 타 매크로 셀과 구분하기 위한 셀 식별자를 가지며, 이러한 셀 식별자는 물리 셀 식별자(Physical Cell IDentity: PCID)가 될 수 있다. 소형 기지국(200)은 매크로 기지국이 사용하는 셀 식별자를 자신이 관장하는 소형 셀에 재사용 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 소형 기지국(200)은 재사용된 셀 식별자와 함께 그룹 식별자의 조합을 이용하여 소형 기지국(200)이 관장하는 소형 셀을 타 소형 셀과 구분한다. 즉, 소형 셀 식별자는 재사용 셀 식별자 및 그룹 식별자를 포함한다. 즉, 소형 셀들은 그룹 식별자를 통해 그룹으로 구분되며, 각 그룹 내에서 재사용된 셀 식별자로 구분된다.

그러면, 이러한 매크로 셀 및 소형 셀이 중첩된 셀룰러 시스템의 구조에 대해서 살펴보기로 한다. 또한, 이러한 셀룰러 시스템에서, 매크로 셀이 사용하는 셀 식별자를 소형 셀에 재사용하여 할당하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 매크로 셀 및 소형 셀의 계층적 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 도 2b의 소형 기지국에 셀 식별자를 재할당한 예를 도시한 도면이다.

도 2a에 매크로 셀의 일예를 도시하였다. 매크로 기지국(100)이 관장하는 매크로 셀(101)은 3개의 섹터로 구분된다. 여기서, 각 섹터에 셀 식별자(PCID)로 0, 1, 2가 할당되었다. 이때, 각 섹터 별로 제1 동기신호의 인덱스(

) 0, 1, 2를 할당하며, 인접 셀 간에는 168개의 제2 동기신호의 인덱스(

)를 서로 다르게 할당한다. 셀 식별자(PCID)는 상술한 제1 및 제2 동기 신호의 인덱스의 조합으로 생성된다. 이는 하기에서 더 자세히 설명할 것이다.

매크로 셀(101)의 각 섹터에는 다수개의 소형 셀들이 다수의 그룹으로 존재한다. 도 2b에 도 2a의 매크로 셀의 일 섹터 영역에 속하는 다수의 소형 기지국들의 그룹 식별자(GID)를 CSGID로 사용한 일예를 도시하였다.

도 2b를 참조하면, 셀 식별자(PCID) 1을 사용하는 섹터의 영역 내에 다수의 소형 셀들이 존재한다. 소형 셀들의 그룹인 제1 내지 제8 그룹(201 내지 211)을 구분하기 위해서, 각각 CSGID 0, CSGID 1, CSGID 36, CSGID 158, CSGID 367, CSGID 389, CSGID 475, 및 CSGID 580를 할당하였다.

여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따라 그룹 식별자(GID)로 CSGID를 사용할 경우를 상정한다. 그러면, 일 소형 기지국(200)은 같은 CSGID를 사용하는 타 소형 기지국(200)과는 다른 셀 식별자를 사용한다. 예컨대, 그룹 식별자로 CSGID 0을 사용하는 4개의 소형 기지국이 존재하며, 그룹 내의 각 소형 기지국은 각각 셀 식별자로 23, 24, 26, 및 27을 사용할 수 있다.

한편, 일 소형 기지국(200)은 다른 CSGID를 사용하는 타 소형 기지국(200)과는 같은 셀 식별자를 사용할 수 있다. 예컨대, 그룹 식별자로 CSGID 0을 사용하고, 셀 식별자로 23을 사용하는 소형 기지국(200)과 그룹 식별자로 CSGID 367을 사용하고, 셀 식별자로 23을 사용하는 소형 기지국(200)이 존재한다. 이는 같은 셀 식별자 23을 사용하더라도 그룹 식별자(CSGID 0 또는 CSGID 367)를 통해 서로 다른 소형 기지국(200)임을 구분할 수 있기 때문이다.

도 2c에 도 2a의 매크로 셀의 일 섹터 영역에 속하는 다수의 소형 기지국(200)들의 그룹 식별자를 할당한 다른 예를 도시하였다.

도 2c를 참조하면, 셀 식별자(PCID) 1을 사용하는 섹터의 영역 내에 다수의 CSG가 존재하며, 도 2b와 같이, 소형 셀들의 그룹인 제1 내지 제8 그룹이(201 내지 208)을 구분하기 위해서, 각각 CSGID 0, CSGID 1, CSGID 36, CSGID 158, CSGID 367, CSGID 389, CSGID 475, 및 CSGID 580을 할당하였다. 도 2c에서는 그룹 식별자(GID)로 CSGID를 사용하지 않으며, 새로운 그룹 식별자를 할당하는 경우를 상정한다. 이러한 그룹을 설명의 편의상 "재사용 PICD 그룹"이라 칭하기로 한다.

도시한 바와 같이, 제1 및 제2 재사용 PICD 그룹(210, 220)이 존재하며, 각각 그룹 식별자로 0, 1을 할당하였다. 그러면, 일 소형 기지국(200)은 같은 그룹 식별자를 사용하는 타 소형 기지국(200)과는 다른 셀 식별자를 사용한다. 예컨대, 그룹 식별자로 0을 사용하는 소형 기지국은 7개 존재하며, 각각 셀 식별자로 23, 24, 26, 27, 44, 93, 및 302를 사용한다.

한편, 일 소형 기지국(200)은 다른 그룹 식별자를 사용하는 타 소형 기지국(200)과는 같은 셀 식별자를 사용할 수 있다. 예컨대, 그룹 식별자로 0을 사용하고, 셀 식별자로 44를 사용하는 소형 기지국(200)과 그룹 식별자로 1을 사용하고, 셀 식별자로 44을 사용하는 소형 기지국이 존재한다. 이는 같은 셀 식별자 44를 사용하더라도 그룹 식별자(0 또는 1)를 통해 서로 다른 소형 기지국임을 구분할 수 있기 때문이다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 소형 셀 그룹 내에서는 서로 다른 셀 식별자를 사용하여 그룹 내의 소형 기지국(200)들을 구분한다. 또한, 셀 식별자가 같아도 그룹 식별자를 통해 서로 다른 소형 셀을 구분할 수 있으므로, 어느 일 소형 셀 그룹에서 사용한 셀 식별자와 동일한 셀 식별자를 타 소형 셀 그룹에서 사용할 수 있다.

매크로 셀에 속하는 소형 셀은 각 소형 셀 당 하나의 셀 식별자가 재사용한다고 가정한다. 이때, 소형 기지국이 매크로 기지국과 서로 다른 주파수 대역(frequency allocation)에 전용 채널(dedicated channel)로 할당되는 경우에는 소형 기지국의 셀 식별자는 인접 상위의 매크로 셀(또는 매크로 셀의 일 섹터)이 사용하지 않는 셀 식별자를 사용한다. 또한, 소형 기지국이 매크로 기지국과 동일 주파수 대역에서 공통채널에 할당되는 경우에는 인접 상위의 매크로 셀(또는 매크로 셀의 일 섹터)이 사용하지 않는 셀 식별자 중에서 인접 상위의 매크로 셀(또는 매크로 셀의 일 섹터)과 다른 제1 동기신호를 가지는 셀 식별자를 사용한다.

상술한 방법에 따라, 어느 일 매크로 셀에 속한 소형 기지국들의 식별 정보를 할당한 예가 도 3에 도시되었다. 특히, 도 2b에 따른 예를 개시하였다. 이를 참조하면, 소형 셀 그룹을 구분하기 위한 그룹 식별자(CSGID)와 각 소형 셀 그룹에 속한 소형 셀들을 구분하기 위한 셀 식별자(PCID)가 매핑되며, 그룹 식별자와 어느 일 셀 식별자(PCID)가 매핑되어 소형 셀 식별자(GCID)가 된다.

이와 같이, 소형 셀은 타 소형 셀과 구분하기 위한 식별 정보를 2개의 계층을 이용하여 사용한다. 즉, 상위 계층으로 그룹 식별자(CSGID)를 사용하며, 하위 계층으로 매크로 셀에서 사용된 셀 식별자(PCID)를 재사용한다. 표준에 정의된 셀 식별자(PCID) 보다 많은 소형 기지국(200)이 설치되는 경우, 하위 계층인 셀 식별자(PCID)는 매크로 셀 에서 중복되어 재사용될 수밖에 없지만 동일한 그룹 식별자(CSGID)를 갖는 상위계층에서는 중복되지 않게 할당할 수 있다. 따라서 도 3과 같이 그룹 식별자(CSGID)와 재사용된 셀 식별자(PCID)를 계층적 구조로 소형 셀 식별자(GCID)로 사용하면, 하위계층의 재사용된 셀 식별자(PCID)는 매크로 셀의 셀 식별자(PCID)와 중복되더라도 그룹 식별자(CSGID)를 통해 구분할 수 있다. 따라서 그룹 식별자(CSGID) 및 재사용된 셀 식별자(PCID)를 포함하는 식별 정보는 항상 고유한 값을 가지므로, 어느 일 소형 기지국은 타 소형 기지국과 구분될 수 있다. 따라서 그룹 식별자(CSGID) 및 재사용된 셀 식별자(PCID)의 계층적 식별 정보는 소형 셀 식별자(GCID)와 일대일 매핑된다.

그룹 식별자를 나타내는 정보의 크기가

비트이면,

개의 재사용 PCID 그룹을 구분할 수 있다. 여기서, 표준에 정의된 셀 식별자(PCID)의 수가

라고 가정한다. 그러면, 다수의 소형 셀들을 그룹 식별자를 이용하여 그룹으로 구분하고, 각 그룹 내에서는 셀 식별자를 중복으로 재사용하지 않도록 할당하면, 소형 셀에 할당할 수 있는 재사용된 셀 식별자(PCID)가

개로 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

단말(300)이 매크로 기지국(100) 또는 소형 기지국(200)과 통신을 통해 데이터 및 제어 정보를 수신하기 위해서는 동기(synchronization) 및 셀 선택(cell selection)이 먼저 이루어져야 한다. 동기 및 셀 선택을 위한 하향 링크 프레임에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하향 링크(DL, Down Link) 프레임 구조를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하향 링크 프레임은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 기반으로 한다. 도 4에는 하향 링크인 일 라디오 프레임(radio frame)에서 동기 채널(Synchronization CHannel: SCH) 및 물리계층 방송 채널(Physical Broadcasting CHannel: PBCH)의 전송 위치를 도시하였다. 이하, "물리계층 방송 채널"은 "방송 채널"로 축약한다.

일 라디오 프레임은 10개의 서브 프레임(subframe)을 가지며, 각 서브 프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 일 라디오 프레임의 길이는 10ms이며, 일 서브 프레임의 길이는 1ms이고, 일 슬롯의 길이는 0.5ms가 된다.

일 슬롯 내에는 CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 7 개 혹은 6개의 OFDM 심볼(symbol)이 전송된다. 도 2에서는 일반적인 CP 길이에 대해 7개의 OFDM 심볼이 전송되는 구조를 보이고 있다.

동기 채널은 제1 동기채널(Primary Synchronization CHannel: P-SCH) 및 제2 동기채널(Secondary Synchronization CHannel: S-SCH)을 포함하며, 제1 동기채널 및 제2 동기채널은 서브프레임 0과 5에 할당된다. 제1 및 제2 동기채널을 통해 각각 제1 동기 신호(P-SS, Primary Synchronization Signal) 및 제2 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)가 전송된다.

또한, 방송 채널은 서브프레임 0에 할당되며, 방송 채널을 통해 전송되는 신호는 4개의 OFDM 심볼에 연속하여 DC(direct current)를 중심으로 72개의 부반송파(subcarrier)를 통해 전송된다. 방송 채널로 전송되는 데이터는 셀 식별자에 의해 스크램블링(Scrambling) 되며, 방송 채널의 복호에 사용되는 기준 신호(Reference Signal: RS) 시퀀스는 셀 식별자로부터 생성된 초기값을 이용하여 생성된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 동기 채널 및 방송 채널을 통해 전송되는 신호를 이용하여, 셀 식별을 위한 정보를 획득할 수 있다.

제1 동기채널에서 전송되는 제1 동기신호의 인덱스(index)

와 제2 동기채널에서 전송되는 제2 동기신호의 인덱스

는 각각 섹터를 구분하기 위한 식별자 및 셀 그룹을 구분하기 위한 식별자의 역할을 수행한다. 여기서, 해당 셀의 셀 식별자(PCID)(

)는 다음의 <수학식 1>에 따라 정의된다.

, ,

따라서 3개의 섹터로 구성된 매크로 셀에는 각 섹터 별로 제1 동기신호 인덱스 0, 1, 2를 할당하며, 인접 셀 간에는 168개의 제2 동기신호 인덱스를 서로 다르게 할당한다.

본 발명의 실시 예에 따른 매크로 기지국(100)은 동기 채널을 통해 셀 식별자를 전송하고, 방송 채널을 통해 동기 채널로 전송한 셀 식별자와 같은 셀 식별자를 이용하여 스크램블링된 데이터와 기준신호를 전송한다. 반면, 소형 기지국(200)은 동기 채널을 통해 셀 식별자를 전송한다. 이때, 소형 기지국(200)이 전송하는 셀 식별자는 재사용된 셀 식별자이다. 또한, 소형 기지국(200)은 방송 채널을 통해 그룹 식별자를 이용하여 스크램블링된 데이터와 기준신호를 전송한다.

단말(300)은 동기채널을 통해 수신되는 제1 및 제2 동기신호에서 셀 식별자 를 추출한다. 단말(300)은 방송 채널을 통해 추출되는 신호가 셀 식별자인 경우, 수신한 셀 식별자를 매크로 기지국(100)의 셀 식별자로 인식한다. 반면, 단말(300)은 방송 채널을 통해 추출되는 셀 식별자가 상기 동기신호에서 추출된 셀 식별자가 아닌 경우, 접속이 허용된 소형 기지국에 대한 그룹 식별자인지 추가로 확인하고 접속허용목록에 포함된 그룹 식별자인 경우, 소형 기지국(200)의 재사용된 셀 식별자로 인식한다.

상술한 바와 같은 주파수 재사용을 위해, 소형 기지국(200)은 해당 소형 기지국에 접속이 허용된 단말(300)과 OAM 서버(410)를 통해 재사용 셀 식별자를 획득할 수 있다. 이러한 과정을 자가 설정(self configuration)이라 한다. 자가 설정을 위하여, 소형 기지국(200)은 해당 소형 기지국(200)에 접속 허용된 단말(300)로부터 인접 셀 정보(Neighbor Cell List : NCL)를 수신하여, 수신한 인접 셀 정보를 이용하여 자가 설정을 수행한다. 이러한 자가 설정 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 재사용을 위한 자가 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

소형 기지국(200)을 처음 설치하는 경우나 장소를 이동하여 재설치 하는 경우, 혹은 재시동하거나 사업자 망인 코어 네트워크(400)의 요청에 의해 셀 식별자(PCID)를 변경할 수 있다.

도 5의 설명에서, 그룹 식별자는 CSGID라고 가정한다. 도 2b 및 도 5를 참조하면, 소형 기지국(200)은 S501 단계에서 초기 설치 또는 재 설치인지 판단한다. 상기 판단 결과 초기 설치 또는 재설치이면, 소형 기지국(200)은 S503 단계에서 코 어 네트워크(400)의 OAM 서버(410)로부터 임시 셀 식별자를 수신한다.

그런 다음, 소형 기지국(200)은 S505 단계에서 임시 셀 식별자 및 그룹 식별자(CSGID)를 자신의 셀 식별자로 설정한다. 이에 따라, 소형 기지국(200)은 접속 허용된 단말(300)과 통신을 시작할 수 있다. 즉, 소형 기지국(200)은 임시 셀 식별자(PCID)로부터 제1 및 제2 동기신호를 선택하여 각각 제1 및 제2 동기채널을 통해 전송하고, 그룹 식별자를 방송 채널을 통해 전송한다. 소형 기지국(200)에 접속 허용된 단말들 중 어느 일 단말(300)은 이러한 동기 채널 및 방송 채널을 통해 동기(synchronization) 및 셀 선택(cell selection) 과정을 거친 후, 소형 기지국(200)으로 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 접속 허용된 단말들은 해당 소형 기지국(200)에 캠핑(camping)이 가능한 단말을 의미하며, 즉, 어느 일 소형 기지국(200)에 접속 허용된 다수의 단말(300)들은 하나의 CSG(Closed Subscriber Group)가 될 수 있다.

소형 기지국(200)은 S507 단계에서 단말(300)로부터 인접 셀 정보(NCL)를 수신한다. 그런 다음, 소형 기지국(200)은 S509 단계에서 수신한 인접 셀 정보(NCL)에서 유효한 재사용 셀 식별자를 선택한다. 인접 셀 정보(NCL)는 단말(300)과 인접한 셀의 셀 식별자(PCID)를 포함한다. 즉, 동일한 그룹 식별자를 갖는 소형 기지국들은 공간적으로 근접하기 때문에 단말(300)이 전달하는 인접 셀 정보(NCL)에는 동일 그룹 식별자(CSGID)를 갖는 소형 기지국(200)들에 대한 재사용된 셀 식별자(PCID)가 포함된다. 그러면, 소형 기지국(200)은 동일한 그룹 식별자(CSGID)를 가지는 소형 기지국(200)들이 사용하지 않는 재사용된 셀 식별자(PCID)를 선택한 다.

그런 다음, 소형 기지국(200)은 S511 단계에서 선택한 셀 식별자가 자신의 셀 식별자(PCID)로 등록되도록 OAM 서버(410)에 등록을 요청한다. 앞서 설명한 바와 같이, OAM 서버(410)는 기 설치된 소형 기지국(200)이 등록한 셀 식별자(PCID)를 저장하며, 모든 소형 기지국(200)의 고유정보인 그룹 식별자(CSGID) 및 소형 셀 식별자(GCID)를 저장한다. 따라서 소형 기지국(200)은 셀 식별자(PCID)의 중복 여부를 판단할 수 없으나, 이를 관리하는 OAM 서버(410)는 동일한 매크로 셀 내에서 셀 식별자(PCID)의 중복 여부를 판단할 수 있다. 따라서 소형 기지국(200)은 인접 셀 정보에서 유효한 셀 식별자 선택 시, 동일 그룹 식별자(CSGID) 내에서는 기 설치된 소형 기지국(200)이 사용하지 않는 셀 식별자(PCID)를 선택해야만 한다. 반면, 소형 기지국(200)은 타 그룹 식별자(CSGID) 또는 매크로 셀 내에서는 동일한 셀 식별자를 선택하여도 무관하다.

따라서 OAM 서버(410)는 소형 기지국(200)이 재사용하기 위해 요청한 셀 식별자를 동일한 그룹 식별자(CSGID)를 사용하는 소형 기지국(200)이 사용하지 않는 경우, 해당 셀 식별자(PCID)를 재사용하도록 등록하고, 이를 소형 기지국(200)에 알린다. 이에 따라, 소형 기지국(200)은 S513 단계에서 등록이 성공되었는지 판단한다.

상기 판단 결과 등록이 성공하면 소형 기지국(200)은 S515 단계에서 등록된 셀 식별자(PCID) 및 그룹 식별자(CGSID)를 이용하여 통신을 수행한다. 즉, 소형 기지국(200)은 단말(300)이 접속허용목록(white list)에 재사용된 셀 식별자(PCID)를 갱신할 수 있도록 알리거나, 재사용된 셀 식별자(PCID) 및 그룹 식별자(CSGID)를 적용하여 해당 단말(300)이 셀 재탐색을 통해 접속허용목록(white list)을 갱신하도록 한다.

그러면, 이러한 접속허용목록(white list)을 살펴보기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 접속허용목록의 일 예를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 접속허용목록(white list)은 일 소형 기지국(200)을 구분하기 위한 식별정보로 CSGID, PCID 및 GSID를 가진다. 여기서, 도 2b와 같이 그룹을 할당한 경우, CSGID는 그룹 식별을 위한 그룹 식별자로 사용되며, 도 2c와 같이 그룹을 할당한 경우, CSGID의 일부 비트(L-bit)를 재사용 PCID 그룹 식별자로 사용할 수 있다. PCID는 셀 식별자로 사용할 수 있으며, GCID는 소형 셀 식별자로 사용할 수 있다.

이와 같이, 접속허용목록(white list)은 각 소형 기지국의 그룹 식별자, 셀 식별자 및 소형 셀 식별자를 저장한 구조를 보인다. 본 발명의 실시 예에서, 그룹 식별자는 근접한 소형 기지국(200)들에 할당되며, 각 소형 기지국(200)은 자신의 그룹 식별자를 저장한다. 주파수 재사용 측면에서 소형 기지국(200)들은 매크로 기지국(300)들이 사용하는 셀 식별자를 재사용한다.

따라서 소형 기지국(200)들은 재사용된 셀 식별자 및 기 할당된 그룹 식별자로 타 소형 기지국과 구분될 수 있다. 또한, 재사용된 셀 식별자 및 기 할당된 그룹 식별자는 소형 셀 식별자와 일대일 매핑된다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따라 접속허용목록(white list)을 저장한 단말(300)은 소형 셀 식별자를 확인하지 않아 도 소형 기지국(200)들을 구분할 수 있다.

단말(300)은 기본적으로 USIM(Universal Subscriber Identity Module)에 접속허용목록(white list)을 저장할 수 있다. 이러한 접속허용목록(white list)의 그룹 식별자는 사업자 망이나 매크로 기지국(100)으로부터 전송 받거나 혹은 수동으로 수신 받아 저장할 수 있다.

초기의 접속허용목록(white list)에는 그룹 식별자로 사용 가능한 소형 기지국 사용자 그룹 식별자(CSGID)만 저장된다. 즉, 단말(300)이 소형 기지국(200)과 통신하기 전에는 접속허용목록(white list)에는 사용 가능한 소형 기지국 사용자 그룹(CSGID)만 저장된다. 그러나 단말(300)이 접속 허용된 소형 기지국(200)에 처음 접속하면, 해당 소형 기지국의 셀 식별자(PCID)와 소형 셀 식별자(GCID)를 검출하여 도 6과 구성된 접속허용목록(white list)에 그룹 식별자(CSGID)에 대응시켜 저장한다. 또한, 소형 기지국(200)이 재설치나 사업자 망의 요구에 의해 셀 식별자를 변경할 수 있으므로 도 6의 접속허용목록(white list)의 셀 식별자(PCID)를 갱신할 필요가 있다.

단말(300)의 접속허용목록(white list)을 갱신하는 방법에 대해서 살펴보기로 한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 접속허용목록(white list) 갱신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

단말(300)은 셀 탐색을 통해 접근허용정보를 갱신할 수 있다. 도 7을 참조하면, 단말(300)은 S701 단계에서 셀 탐색을 수행하여, 접속 허용된 소형 기지국(300)으로부터 셀 식별자 및 소형 셀 식별자를 검출한다. 여기서, 셀 식별자는 동기채널을 통해 검출하며, 소형 셀 식별자(GCID)는 PDSCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 검출할 수 있다.

그런 다음, 단말(300)은 S703 단계에서 수신한 소형 셀 식별자가 자신의 접속허용목록(white list)에 존재하는지 판단한다. 이때, 소형 셀 식별자는 초기 설치 시 할당되는 소형 셀 식별정보이다. 기 설치된 소형 기지국(200)인 경우, 단말(300)은 소형 셀 식별자를 접근허용정보에 저장한 상태이며, 그렇지 않은 경우, 소형 셀 식별자가 접근허용정보에 저장되지 않은 상태이다.

이러한 이유로 접근허용정보(white list)에 소형 셀 식별자가 존재하지 않으면, 단말(300)은 S705 단계에서 해당 소형 기지국(200)을 초기 설치된 소형 기지국(200)으로 판단하고, S707 단계에서 해당 소형 기지국(200)에 대한 식별을 위해 그룹 식별자(CSGID)에 수신한 소형 셀 식별자(GCID)를 대응시켜 저장한다. 한편, 이러한 이유로 접근허용정보(white list)에 소형 셀 식별자가 존재하면, 단말(300)은 S709 단계로 진행한다.

단말(300)은 S709 단계에서 기 검출한 셀 식별자가 임시 셀 식별자인지 판단한다. 셀 식별자는 초기 설치 또는 재설치 등 기타 이유로 할당 또는 변경될 수 있다. 또한, 단말(300)이 소형 기지국(200)에 접근하기 위해서는 소형 기지국의 동기를 획득해야 하며, 셀 탐색을 수행하여야 한다. 이때, 소형 기지국(200)은 임시 셀 식별자를 전송하여, 단말(300)이 해당 소형 기지국(200)에 접근할 수 있도록 한다. 임시 셀 식별자인 경우, 초기 설치 혹은 재설치된 소형 기지국을 위해 OAM 서버(410)에 기 설정된 값이다. 앞서 설명한 바와 같이, 소형 기지국(200)은 자가 설 정 시 임시 셀 식별자를 이용하여 단말(300)로부터 인접 셀 정보(NCL)를 수신한다.

따라서 수신한 셀 식별자가 임시 셀 식별자이면 단말(300)은 S711 단계에서 해당 소형 기지국(200)을 초기 설치 또는 재설치된 소형 기지국(200)이라고 판단하고, S713 단계에서 인접 셀 정보(NCL)을 소형 기지국(200)으로 전송한다. 소형 기지국(200)은 인접 셀 정보(NCL)를 통해 도 5에서 설명한 바와 같은 자기 설정 과정을 수행할 것이다. 이에 따라, 단말(300)은 S715 단계에서 소형 기지국(200)이 셀 식별자(PCID)를 자가 설정하고 OAM 서버(410)에 등록을 완료할 때까지 기 설정된 시간 동안 대기한 후, S701 단계의 셀 탐색을 다시 수행한다.

한편, S709 단계의 판단 결과 검출된 셀 식별자가 임시 셀 식별자가 아니면, 단말(300)은 S717 단계로 진행하여 수신한 소형 셀 식별자와 셀 식별자를 대응시켜 저장하여 접속허용목록(white list)을 갱신한다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 셀 탐색 방법에 대해서 설명하기로 한다. 종래의 셀 탐색 방식은 동기채널로 셀 식별자(PCID)를 검출한 다음, 방송채널로 검출된 셀 식별자(PCID)를 재확인하고, 다시 PDSCH로 전송되는 매 8 라디오 프레임마다 전송되는 SU-1정보를 복호해서 소형 셀 식별자(GCID)를 확인해야만 이러한 계층적 셀 및 셀 식별자 구조에 따른 가상의 셀 식별자 증가 효과를 얻을 수 있었다.

그러나 본 발명에서는 PDSCH로 전송되는 SU-1 정보의 복호에 따른 지연을 감소시키기 위해 매 프레임마다 전송되는 방송채널을 통해 그룹 식별자를 전송하고, 단말(300)이 동기채널과 방송채널을 통해 추출된 셀 식별자와 그룹 식별자에 대응 하는 소형 셀 식별자를 접속허용목록에서 바로 확인함으로써, 지연의 문제를 해결할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 매크로 기지국은 동기채널을 통해 셀 식별자를 전송하며, 단말이 이를 확인할 수 있도록 방송채널을 통해 동일한 셀 식별자를 전송한다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국(200)은 매 라디오 프레임마다 제1 및 제2 동기채널을 통해 제1 및 제2 동기신호로 셀 식별자를 전송하며, 방송 채널을 통해 그룹 식별자를 전송한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹 식별자의 전송 방법에 대해서 살펴보기로 한다.

첫째로, 소형 기지국(200)은 방송채널(PBCH)을 통해 전송되는 시스템 정보에

-비트의 그룹 식별자를 추가하여 전송할 수 있다. 시스템 정보는 기존에 504개의 셀 식별자(PCID)가 존재한다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 시스템 정보의 셀 식별자 대신, 2 내지 4 비트를 추가하여 2016~ 8064개의 그룹 식별자를 정의할 수 있다.

이때, 도 2b와 같이, CSGID를 그룹 식별자로 사용할 경우, 방송채널을 통해 해당 소형 기지국의 CSGID를 단말에 전송할 수 있다.

또한, 도 2c와 같이, 재사용 PCID를 그룹 식별자로 사용할 경우, CSGID는 약 27비트로 구성되어 있으므로 일부를 연속하여 혹은 특정 위치의 비트를 선택하여 "재사용 PCID 그룹 식별자로 활용할 수 있다.

둘째로, 방송채널로 전송되는 신호들의 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)에 기존의 셀 식별자 대신 그룹 식별자로 (

)를 삽입하는 방법이다. 방송채널로 전송되는 신호의 비트들은 다음의 <수학식 2>에 따라 스크램블링(scrambling)된다.

,

이때,

는 다음의 <수학식 3>에 따라 생성된다.

,

여기서, 이러한 방송채널의 스크램블링 시퀀스의 생성에 사용되는 시퀀스 생성기의 초기 값을

로 할당하여 전송하면, 단말(300)은 4개 라디오 프레임에 연속으로 전송되는 방송채널의 복호를 통해 그룹 식별자를 검출할 수 있다.

셋째로, 소형 기지국(200)은 방송채널(PBCH)을 통해 전송되는 기준 신호(Reference Signal)를 이용하여 그룹 식별자를 전송할 수 있다. 소형 기지국(200)은 기준 신호 중 셀 식별용 기준 신호(Cell-specific reference signals)로 사용되는 것을 변경하여 그룹 식별자를 전송할 수 있다. 이러한 그룹 식별자를 전송하기 위한 기준 신호(

)는 다음의 <수학식 4>에 따라 생성된다.

<수학식 4>에서

는 서브프레임(subframe)에서 OFDM 심볼의 인덱스이며,

는 라디오 프레임 내에서의 슬롯 인덱스이다. 이러한 기준 신호에 셀 그룹 식별자를 포함하기 위해서, 기준 신호 생성을 위한 시퀀스 생성(Sequence generation)시 시퀀스 생성기의 초기 값을 다음의 <수학식 5>에 따라 생성한다.

<수학식 5>에 따라 초기 값을 변경하여, 그룹별 기준신호(Group-specific RS)를 생성할 수 있다. 여기서,

는 그룹 식별자이다.

방송채널을 통해 전송되는 기준 신호는 매 라디오 프레임마다 전송되므로 셀 탐색을 10ms 단위로 완료할 수 있다.

소형 기지국(200)이 방송채널을 통해 전송되는 데이터에 셀 식별자를 포함시켜 전송하거나 소형 기지국이 스크램블링 시퀀스 생성에 그룹 식별자를 이용하는 경우, 단말(200)은 방송채널로부터 수신되는 신호를 복호하여 그룹 식별자를 획득할 수 있다. 또한, 소형 기지국(200)이 기준 신호 생성에 그룹 식별자를 이용하는 경우, 복호 전에도 기준 신호의 상관(correlation)을 통해 그룹 식별자를 검출할 수 있다.

이러한 방법은 단말(300)이 셀 탐색 과정에서 방송 채널(PBCH)을 수신되는 그룹 식별자를 매 프레임마다 검출할 수 있으므로, 접속허용목록(white list)에 저 장된 목표 소형 기지국의 소형 셀 식별자(GCID)를 바로 매크로 기지국에 보고할 수 있다. 이는 8 프레임마다 한번씩 수신할 수 있는 PDSCH를 통한 DBCCH 복호 후, 매크로 기지국에 보고하는 기존의 방법에 비해 셀 탐색 지연을 최대 1/8 까지 감소시킬 수 있다.

또한, 접속허용목록(white list)에 포함되지 않은 소형 기지국(200)은 셀 탐색 실패로 목표 소형 기지국에서 제외된다. 이에 따라, 핸드오버 시, 불필요한 핸드오버 요청을 하지 않게 되어 매크로 기지국(100)과의 시그널링 오버헤드(signaling overhead)를 감소시키는 효과도 얻을 수 있다.

상술한 방법에 따라 소형 기지국(200)이 동기채널 및 방송채널을 통해 셀 식별자 및 그룹 식별자를 전송하는 경우에, 단말(300)의 셀 탐색 방법에 대해서 설명하기로 한다. 특히, 단말(300)은 접속 허용된 소형 기지국(200)의 상위 계층에 있는 매크로 기지국(100)의 매크로 셀로 진입한 경우에만 해당 매크로 셀의 소형 기지국(200)을 탐색할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 매크로 기지국(100)은 동기채널을 및 방송 채널을 통해 셀 식별자를 전송한다. 한편, 소형 기지국(200)은 동기채널을 통해 셀 식별자를 전송하고, 방송 채널을 통해 그룹 식별자를 전송한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 단말(300)은 S801 단계에서 동기채널을 통해 동기신호를 수신하여 수신한 동기신호로부터 셀 식별자를 추출한다. 여기서, 동기 채널은 제1 및 제2 동기채널을 포함하며, 동기 신호는 제1 및 제2 동기신호를 포함한다. 즉, 단말(300)은 제1 및 제2 동기 신호의 인덱스로부터 셀 식별자를 추출한다. S801 단계를 좀 더 자세히 설명하면, 단말(300)은 제1 동기채널의 제1 동기 신호를 시간영역에서 상관(correlation)하여, 최대 상관 값을 가지는 FFT(Fast Fourier Transform) 시작 위치 및 제1 동기신호의 인덱스(

)를 검출한다. 그런 다음, 단말(300)은 제1 동기채널로부터 제2 동기채널의 채널을 추정한다. 이어서, 단말(300)은 추정한 제2 동기채널의 제2 동기 신호를 주파수영역에서 상관(correlation)하여, 최대 상관 값을 가지는 프레임 동기 위치를 획득하고, 제2 동기신호의 인덱스(

)를 검출한다. 제1 및 제2 동기신호의 인덱스를 검출한 단말(300)은 검출된 제1 및 제2 동기신호의 인덱스를 이용하여 <수학식 1>에 따라 셀 식별자를 추출한다.

이어서, 단말(300)은 S803 단계에서 방송채널로부터 수신되는 신호에서 셀 식별자를 검출한다. 이때, 단말(300)은 S805 단계에서 방송 채널을 통해 수신되는 신호에서 성공적으로 셀 식별자가 검출되는지 판단한다. 상기 판단 결과 방송채널에서 셀 식별자 검출이 실패하면 단말(300)은 S807 단계로 진행한다. 한편, 상기 판단 결과 셀 식별자 검출이 성공하면 단말(300)은 S821 단계로 진행한다.

앞서 설명한 바와 같이, 방송 채널을 통해서 매크로 기지국(100)은 셀 식별자를 전송하며, 소형 기지국(200)은 그룹 식별자를 전송한다. 따라서 단말(300)이 S805 단계에서 셀 식별자를 검출하면 동기채널을 통해 검출한 셀 식별자는 매크로 기지국의 셀 식별자가 된다. 한편, 단말(300)이 S805 단계에서 셀 식별자를 검출하 지 못하면, 동기채널을 통해 검출한 셀 식별자는 소형 기지국(200)이 재사용하는 셀 식별자가 될 수 있다.

한편, 방송채널에서 셀 식별자 검출이 실패하면, 단말(300)은 S807 단계에서 동기 채널을 통해 검출한 셀 식별자를 소형 기지국(200)의 셀 식별자로 판단하고, S809 단계에서 접속허용목록(white list)에 포함된 그룹 식별자를 갖는 소형 셀이 존재하는지 차례대로 검색한다.

접속허용목록에 존재하는 모든 그룹 식별자에 대해 방송채널 복호나 방송채널의 기준 신호를 추출하지 못하면, 단말(300)은 S819 단계에서 셀 탐색이 실패한 것으로 판단하고, S801 단계로 진행하여 셀 탐색을 다시 시작한다.

한편, 접속허용목록에 아직 탐색하지 않은 그룹 식별자가 존재하면, 단말(300)은 S811 단계에서 접속허용목록에서 탐색하지 않은 소형 셀의 그룹 식별자를 도출하고, S813 단계에서 도출된 그룹 식별자가 방송채널에 포함되어 있는지를 확인한다.

앞서 설명한 바와 같이, 소형 기지국(200)은 방송 채널을 통해 그룹 식별자를 전송한다. 이때, 그룹 식별자는 방송 채널을 통해 전송되는 시스템 정보에 포함되거나, 방송채널에서 전송되는 신호의 비트 중 일부에 포함되어 전송될 수 있다. 이러한 경우, 단말(200)은 방송채널로 수신되는 신호를 복호하여 그룹 식별자를 검출할 수 있다. 또한, 그룹 식별자는 방송채널을 통해 전송되는 셀 식별용 기준 신호에 포함되어 전송될 수 있다. 따라서 단말(300)은 방송채널을 통해 전송되는 기준신호를 복조하여 그룹 식별자를 검출할 수 있다.

다음으로, 단말(300)은 S815 단계에서 접속허용목록의 그룹 식별자와 방송채널을 통해 수신한 신호에서 검출한 그룹 식별자가 동일한지 판단한다.

S815 단계의 판단 결과 그룹 식별자가 동일하면 단말(300)은 S817 단계에서 동기 채널을 통해 검출한 셀 식별자와 방송 채널을 통해 검출한 그룹 식별자가 대응된 소형 셀 식별자를 셀 식별 정보로 사용하고, S825 단계로 진행하여 셀 식별 정보를 서빙 기지국으로 전송한다.

한편, S815 단계의 판단 결과 그룹 식별자가 동일하지 않으면, 단말(300)은 S809 단계로 진행하여 접속허용목록을 검색하여 탐색하지 않은 그룹 식별자가 존재하는지 검색한다.

상술한 바와 같이 단말(300)은 단말(300)은 S805 단계에서 방송 채널을 통해 수신되는 신호에서 성공적으로 셀 식별자가 검출되는지 판단한다.

셀 식별자 검출이 성공하면 단말(300)은 S821 단계에서 동기 채널에서 추출한 셀 식별자를 매크로 기지국의 셀 식별자로 판단하고, S823 단계에서 동기채널로 수신한 셀 식별자를 셀 식별 정보로 사용한다. 그런 다음 단말(300)은 S825 단계에서 셀 식별 정보를 서빙 기지국으로 전송한다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 일반적인 매크로 셀에 대한 셀 탐색 과정을 그대로 유지하면서 방송채널의 복호 또는 방송채널로부터 수신되는 기준 신호 검출을 통해 동기 채널을 통해 수신한 셀 식별자를 재확인 하는 과정(S805 단계)에서 CRC 오류가 발생하거나 기준신호 검출에 실패하면 단말(300)은 접속허용목록(white list) 내의 소형 기지국에 대한 탐색을 진행한다. 특히, 제안된 셀 탐색 절차는 접속허용목록(white list) 내의 소형 기지국만을 탐색하므로 기존에 불특정 다수의 소형 기지국을 탐색함으로써 발생하는 불필요한 셀 탐색 및 핸드오버 절차를 감소시킬 수 있으며, 셀 탐색 과정에서 매크로 기지국과 소형 기지국을 구분할 수 있다. 또한, 소형 기지국인 경우 하향링크공유채널(PDSCH)을 복호하여 추가로 시스템 정보(SU-1)를 확인하지 않고 접속허용목록(white list)에 저장된 해당 소형 기지국의 소형 셀 식별자 혹은 그룹 식별자와 셀 식별자를 서빙 기지국에 바로 전송하므로 핸드오버 지연을 감소시킬 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 구성을 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 매크로 셀 및 소형 셀의 계층적 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 도 2b의 소형 기지국에 셀 식별자를 재할당한 예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하향 링크 프레임 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 재사용을 위한 자가 설정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 접속허용목록의 일 예를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 접속허용목록(white list) 갱신 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도.

Claims

매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀이 계층적으로 구성된 주파수 재사용을 위한 무선 통신 시스템에 있어서,

상기 매크로 셀을 관장하는 매크로 기지국;

상기 매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀에 대해 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않도록 소형 기지국의 셀 식별자를 관리하는 코어 네트워크의 운용관리 서버;

상기 소형 셀들 중 어느 일 소형 셀을 관장하며 기 설정된 그룹 식별자 내의 타 소형 셀들과 중복되지 않는 셀 식별자에 대응되는 소형 셀 식별자를 이용하여 코어 네트워크의 운용관리 서버에 등록하는 소형 기지국; 및

상기 그룹 식별자 및 상기 셀 식별자에 대응하여 상기 소형 셀 식별자를 접속허용목록에 저장하는 사용자 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용을 위한 무선 통신 시스템.
매크로 셀에 포함되는 소형 셀들을 구분하기 위한 소형 기지국의 주파수 재사용 방법에 있어서,

상기 소형 셀들 중 어느 일 소형 셀을 관장하는 소형 기지국이 상기 소형 기지국에 접속 허용된 사용자 단말로부터 인접 셀 리스트를 수신하는 과정과,

상기 소형 기지국이 상기 인접 셀 리스트를 참조하여 상기 소형 기지국의 기 설정된 그룹 식별자 내의 소형 셀들과 중복되지 않는 셀 식별자가 매핑된 소형 셀 식별자를 이용하여 코어 네트워크의 운용관리 서버에 등록하는 과정과,

상기 소형 기지국이 상기 그룹 식별자 정보를 방송채널을 통해 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 매크로 셀에 포함되는 소형 셀들을 구분하기 위한 소형 기지국의 주파수 재사용 방법.
매크로 셀 영역에 속하는 다수의 소형 셀이 계층적으로 구성된 무선 통신 시스템에서 사용자 단말의 셀 탐색 방법에 있어서,

동기 채널에서 수신되는 신호를 통해 셀 식별자를 검출하는 과정과,

방송 채널을 통해 수신되는 신호를 통해 그룹 식별자인지 판단하는 과정과,

상기 판단 결과, 그룹 식별자이면 목표 기지국을 접근 허용된 소형 기지국으로 인식하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말의 셀 탐색 방법.