KR20100010466A

KR20100010466A - 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보 처리방법

Info

Publication number: KR20100010466A
Application number: KR1020090022471A
Authority: KR
Inventors: 권영현; 노민석; 곽진삼; 김동철; 문성호; 한승희; 이현우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-02-01
Also published as: KR101498296B1

Abstract

넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 계층적 셀 구조의 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법은 셀 ID(identifier)를 포함하는 제1 동기신호를 수신하는 단계, 및 상기 제1 동기신호의 주기는 일정하게 정해지고, 상기 정해진 제1 동기신호의 주기 동안 제2 동기신호를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 동기신호는 상기 제1 동기신호가 전송된 후 정해진 오프셋(offset) 이후에 전송되고, 상기 제1 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 넓은 범위의 셀의 ID이고 상기 제2 동기신호는 상기 작은 범위의 셀로부터 전송되는 동기신호이다.

Description

무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보 처리방법{Method of processing hierarchy cell information in wireless communication system}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계층적 셀 구조에서 셀 정보를 처리하는 방법에 관한 것이다.

통신의 발달과 멀티미디어 기술의 보급과 더불어 다양한 대용량 전송기술이 무선통신 시스템에 적용되고 있다. 무선용량을 증대시키기 위한 방법으로 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 방법이 있지만, 한정된 주파수 자원을 다수의 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당하는 것은 한계가 있다. 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 활용할 수 있는 방법 중 하나로 셀의 크기를 작게 만드는 방법이 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 하나의 기지국이 서비스해야 하는 사용자의 수가 줄어들므로, 기지국은 사용자에게 보다 많은 주파수 자원을 할당할 수 있다. 셀의 크기를 작게 만들면 다수의 사용자에게 보다 좋은 상태의 대용량 서비스를 제공할 수 있다.

최근, 가정이나 사무실에 설치되는 펨토셀(femto-cell) 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 펨토셀은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 이동통신 기지국을 의미한다. 펨토셀은 가정이나 사무실에 보급되어 있는 IP 네트워크와 연결되며, IP 네트워크를 통하여 이동통신 시스템의 핵심망(core network)에 접속하여 이동통신 서비스를 제공한다. 이동통신 시스템의 사용자는 실외에서 기존의 마크로셀(macro-cell)을 통하여 서비스를 제공받고, 실내에서는 펨토셀을 통하여 서비스를 제공받을 수 있다. 펨토셀은 기존의 마크로셀(macro-cell)의 서비스가 건물 내에서 악화되는 점을 보완하여 이동통신 시스템의 실내 커버리지(coverage)를 개선하고, 정해진 특정 사용자만을 대상으로 서비스를 제공할 수 있으므로 높은 품질의 음성 서비스 및 데이터 서비스를 제공할 수 있다.

마크로셀의 셀 커버리지 내에 배치되는 펨토셀의 주파수 대역을 할당하는 방식에는 공동채널(co-channel) 방식, 부분공동채널(partial co-channel) 방식 및 전용채널(dedicated channel) 방식이 있다. 공동채널 방식은 마크로셀과 동일한 주파수 대역을 펨토셀의 주파수 대역으로 할당하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀이 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 발생할 수 있는 간섭을 줄이기 위한 펨토셀의 전송전력 제어가 중요하다. 부분공동채널 방식은 마크로셀의 일부 주파수 대역을 펨토셀과 함께 사용하는 공동채널로 할당하는 방식으로, 공동채널에서 간섭이 발생하면 마크로셀의 사용자는 공동채널 이외의 주파수 대역을 통하여 서비스를 받으므로서 간섭을 줄일 수 있다. 전용채널 방식은 마크로셀과 펨토셀이 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 방식으로, 마크로셀과 펨토셀 간의 간섭을 크게 완화할 수 있으나 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하지 못할 수 있다.

펨토셀은 가정이나 사무실에서 개인적으로 설치하여 사용하는 기지국으로서, 인구 밀집지역에서 많은 수의 펨토셀이 밀집하여 설치될 수 있다. 이에 따라, 마크로셀과의 간섭뿐만 아니라 펨토셀 간의 간섭이 매우 증가될 수 있다. 더구나, 셀 ID(identifier)는 정해진 개수의 시퀀스를 사용하므로, 펨토셀이 밀집한 지역에서 셀 ID가 모두 사용될 수 있고, 더 이상의 펨토셀에게 셀 ID가 부여될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 셀 ID의 수를 늘리기 위해서는 셀 ID로 사용되는 시퀀스의 길이를 증가시킬 수 있지만, 증가된 셀 ID의 시퀀스 길이만큼 오버헤드가 증가한다.

마크로셀과 펨토셀의 셀 ID를 효율적으로 전송할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 계층적 셀 구조에서 셀 ID를 처리하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 계층적 셀 구조의 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법은 셀 ID(identifier)를 포함하는 제1 동기신호를 수신하는 단계, 및 상기 제1 동기신호의 주기는 일정하게 정해지고, 상기 정해진 제1 동기신호의 주기 동안 제2 동기신호를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 동기신호는 상기 제1 동기신호가 전송된 후 정해진 오프셋(offset) 이후에 전송되고, 상기 제1 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 넓은 범위의 셀의 ID이고 상기 제2 동기신호는 상기 작은 범위의 셀로부터 전송되는 동기신호이다.

계층적 셀 구조에서 셀 정보가 효율적으로 전송될 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패 킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 일반적인 무선통신 시스템은 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 존재할 수 있다.

기지국은 셀 커버리지 또는 배치 방식에 따라 펨토 기지국(femto BS; 20) 및 마크로 기지국(macro BS; 60)으로 구분될 수 있다. 펨토 기지국(20)의 셀은 마크로 기지국(60)의 셀보다 작은 크기를 가진다. 펨토 기지국(20)의 셀의 전부 또는 일부는 마크로 기지국(60)의 셀과 겹칠 수 있다. 이와 같이, 넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 구조를 계층적(hierarchy) 셀 구조라 한다.

펨토 기지국(20)은 펨토셀(femto-cell), 홈노드-B(home node-B), CSG(closed subscriber group) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 마크로 기지국(60)은 펨토셀과 구분하여 마크로셀(macro-cell)로 불릴 수 있다.

펨토 기지국(20)은 Iuh 인터페이스를 통하여 펨토 게이트웨이(femto gateway; 30)에 연결된다. Iuh 인터페이스는 IP 네트워크를 통한 펨토 기지국(20)과 펨토 게이트웨이(30) 간의 인터페이스를 의미한다. 펨토 게이트웨이(30)는 적어도 하나의 펨토 기지국(20)을 관리하는 개체(entity)이다. 펨토 게이트웨이(30)는 펨토 기지국(20)이 무선통신 시스템의 핵심망(core network; 90)에 접속할 수 있도록 펨토 기지국(20)의 등록, 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있다. 마크로 기지국(60)은 Iub 인터페이스를 통하여 RNC(radio network control; 70)에 연결된다. RNC(70)는 적어도 하나의 마크로 기지국(60)을 관리하는 개체로서, 마크로 기지국(60)을 핵심망(90)에 접속시킨다. 마크로 기지국(60)은 핵심망(90)과 전용선으로 연결되는 반면, 펨토 기지국(20)은 IP 네트워크를 통하여 핵심망(90)에 연결된다.

펨토 기지국(20)에 접속하는 단말을 펨토 단말(femto UE; 10)이라 하고, 마크로 기지국(60)에 접속하는 단말을 마크로 단말(macro UE; 50)이라 한다. 펨토 단말(10)은 마크로 기지국으로의 핸드오버를 통하여 마크로 단말(50)이 될 수 있고, 마크로 단말(50)은 펨토 기지국으로의 핸드오버를 통하여 펨토 단말(10)이 될 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 단말로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 계층적 셀 구조에서 마크로 셀 및 펨토셀 중 적어도 어느 하나의 프레임 구조일 수 있다.

도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임의 가장 앞서 배치될 수 있으며, 공용 제어 채널(Common Control Channel)이 할당된다. 공용 제어채널은 슈퍼프레임을 구성하는 프레임들에 대한 정보 또는 시스템 정보와 같이 셀 내의 모든 단말들이 공통적으로 활용할 수 있는 제어정보를 전송하기 위하여 사용되는 채널이다. 슈퍼프레임 헤더 내 또는 슈퍼 프레임 헤더에 인접하여 동기신호(synchronization signal)를 전송하기 위한 동기채널이 배치될 수 있다. 동기신호는 셀 ID(identifier)와 같은 셀정보를 나타낼 수 있다.

하나의 프레임은 8개의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 6 또는 7개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프 레임이 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.

서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition)을 포함한다. 주파수 구획은 적어도 하나의 물리적 자원유닛(Physical Resource Unit, PRU)으로 구성된다. 주파수 구획은 국부적(Localized) PRU 및/또는 분산적(Distributed) PRU를 포함할 수 있다. 주파수 구획은 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 또는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 서비스(Multicast and Broadcast Services, MBS)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.

PRU는 복수개의 연속적인 OFDM 심볼과 복수개의 연속적인 부반송파를 포함하는 자원할당을 위한 기본적인 물리적 유닛으로 정의된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 갯수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 서프프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다. 논리적 자원유닛(Logical Resource Unit, LRU)은 분산적(distributed) 자원할당 및 국부적(localized) 자원할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수개의 OFDM 심볼과 복수개의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.

논리적 분산 자원유닛(Logical Distributed Resource Unit, DRU)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 구획 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.

논리적 연속 자원유닛(Logical Contiguous Resource Unit, CRU)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.

도 3은 프레임 구조의 다른 예를 나타낸다. 계층적 셀 구조에서 마크로 셀 및 펨토셀 중 적어도 어느 하나의 프레임 구조일 수 있다.

도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함될 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP 구조에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일반적인 CP 크기를 사용하는 무선 프레임에서, 하나의 슬롯에는 7 OFDM 심볼이 포함될 수 있다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 일반적인 CP 크기는 144 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec).

P-SCH(Primary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. 2개의 P-SCH를 통하여 동일한 PSS(Primary Synchronization Signal)이 전송된다. P-SCH는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 영역(time domain) 동기 및/또는 주파수 영역 동기를 얻기 위해 사용된다. PSS로 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 무선통신 시스템에는 적어도 하나 의 PSS가 있다.

S-SCH(Secondary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH와 P-SCH는 인접하는(contiguous) OFDM 심볼에 위치할 수 있다. 2개의 S-SCH을 통하여 서로 다른 SSS(Secondary Synchronization Signal)이 전송된다. S-SCH는 프레임 동기 및/또는 셀의 CP 구성, 즉 일반적인 CP 또는 확장 CP(extended CP)의 사용 정보를 얻기 위해 사용된다. 하나의 S-SCH는 2개의 SSS를 사용한다. SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다. 즉, 하나의 S-SCH에는 2개의 m-시퀀스가 포함된다. 예를 들어, 하나의 S-SCH가 63 부반송파를 포함한다고 할 때, 길이 31인 m-시퀀스 2개가 하나의 S-SCH에 맵핑된다.

P-SCH 및 S-SCH은 물리계층 셀 ID(physical-layer cell identities)를 얻기 위해 사용된다. 물리계층 셀 ID는 168개의 물리계층 셀 ID 그룹 및 이에 속하는 3개의 물리계층 ID로 표현될 수 있다. 즉, 전체 물리계층 셀 ID는 504개이며, 0 내지 167 범위를 가지는 물리계층 셀 ID 그룹 및 각 물리계층 셀 ID 그룹에 포함되는 0 내지 2 범위를 가지는 물리계층 ID로 표현된다. P-SCH에는 물리계층 ID는 나타내는 3개의 ZC 시퀀스 원시 인덱스(root index)가 사용되고, S-SCH에는 물리계층 셀 ID 그룹을 나타내는 168개의 m-시퀀스 인덱스가 사용될 수 있다.

P-BCH(Physical-Broadcast Channel)은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치한다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼(0번째 OFDM 심볼부터 시작된다)에서 시작하여 P-SCH 및 S-SCH를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다. P-BCH 는 해당 기지국의 기본적인 시스템 구성(system configuration) 정보를 얻기 위해 사용된다. P-BCH는 40ms의 주기를 가질 수 있다.

이제, 계층적 셀 구조에서 셀 정보를 전송하는 방법에 대하여 설명한다. 계층적 셀 구조에서 넓은 범위의 셀을 마크로셀이라 하고, 이에 속하는 작은 범위의 셀을 펨토셀이라고 칭하여 설명한다. 그러나 본 발명은 마크로셀과 펨토셀에 한정되지 않으며, 마크로셀과 펨토셀은 유사한 기능을 수행하는 시스템에서 다양한 용어로 불릴 수 있다. 예를 들어, 펨토셀은 펨토셀보다 크고 마크로셀보다 작은 셀 범위를 가지는 피코셀(pico-cell)이나 마크로셀의 신호를 그대로 전달하는 릴레이 스테이션(relay station) 등에 대응될 수 있다.

펨토셀 ID를 구성하는 방법에는 (1) 기존의 마크로셀 ID로 사용되는 일부 시퀀스를 펨토셀 ID로 사용하는 방법과 (2) 펨토셀 ID를 위한 별도의 시퀀스를 마련하는 방법이 있다. 마크로셀 ID와 펨토셀 ID는 동일한 유형의 시퀀스를 사용할 수 있으며 동일한 전송주기의 동기채널을 통하여 전송될 수 있다. 단말은 동기채널을 통하여 전송되는 셀 ID의 시퀀스를 검출하여 수신된 셀 ID 시퀀스가 마크로셀 ID의 시퀀스에 속하는지 펨토셀 ID 시퀀스에 속하는지를 구분한다. 이러한 경우, 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 시퀀스에 제한이 있으며, 마크로셀의 동기신호와 펨토셀의 동기신호 간에 간섭이 증가될 수 있다.

기존의 마크로셀 ID로 사용되는 일부 시퀀스를 펨토셀 ID로 사용하는 경우, 단말은 현재 접속하고 있는 셀이 펨토셀인지 여부를 구분하지 않고 마크로셀과 동 일한 방식으로 접속할 수 있다. 따라서, 마크로셀을 위해 설계된 시스템의 파라미터 및 요구사항 등이 펨토셀을 위하여 그대로 사용될 수 있다. 반면, 펨토셀 ID를 위한 별도의 시퀀스를 마련하는 경우, 단말은 셀 탐색을 통하여 접속하고 있는 셀이나 인접한 셀이 마크로셀인지 펨토셀인지 여부를 알 수 있다. 이 경우, 단말은 마크로셀 및 펨토셀이 지원하는 시스템 파라미터나 요구사항 등을 적절히 선택할 수 있다. 즉, 기존의 마크로셀 ID로 사용되는 일부 시퀀스를 펨토셀 ID로 사용하는 방법에서는 펨토셀에 대한 추가적인 최적화에 어려움이 있지만, 펨토셀 ID를 위한 별도의 시퀀스를 마련하는 방법에서는 단말이 펨토셀만이 가지는 특성에 최적화하여 동작할 수 있다.

도 2에서 예시한 바와 같이 하나의 동기채널을 통하여 셀 ID가 전송될 수 있고, 도 3에서 예시한 바와 같이 둘 이상의 동기채널을 통하여 셀 ID가 전송될 수 있다. 동기채널은 적어도 하나의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 하나의 동기채널을 통하여 하나의 셀 ID의 파형이 전송되는 경우를 비계층적(non-hierarchy) 구조의 동기신호라 한다. 하나의 동기채널 또는 둘 이상의 동기채널을 통하여 둘 이상의 셀 ID의 파형이 전송되는 경우를 계층적 구조의 동기신호라 한다. 계층적 구조의 동기신호에는 서로 다른 정보들이 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 셀 탐색을 통하여 비계층적 구조의 동기신호 및 계층적 구조의 동기신호를 구분할 수 있다.

기존의 마크로셀 ID로 사용되는 일부 시퀀스를 펨토셀 ID로 사용하거나 펨토셀 ID를 위한 별도의 시퀀스를 마련하는 것과 같이 펨토셀 ID를 미리 정의하여 사용하는 경우, 펨토셀이 밀집하여 배치되는 환경에서 유용할 수 있는 셀 ID가 부족 하게 될 수 있다. 셀 ID의 부족을 방지하기 위해 셀 ID의 시퀀스의 수를 늘리게 되면, 단말의 셀 탐색 과정에서 동기신호 간에 추가적인 간섭이 발생할 수 있다. 또한, 제한된 동기채널을 통하여 더 많은 정보를 전송하고 간섭을 줄이기 위하여 펨토셀의 셀 커버리지를 줄여야 하는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 마크로셀이나 인접한 펨토셀의 셀 커버리지에 영향을 주지 않고 펨토셀 ID를 전송할 수 있는 방법이 필요하다.

제안하는 방법은 마크로셀의 배치 구조에 영향을 최소화하면서 펨토셀의 충분한 무선자원을 활용하여 펨토셀 ID를 전송하는 방법이다. 공동채널 방식이나 부분공동채널 방식에 따라 펨토셀은 마크로셀이 사용하는 무선자원을 전부 또는 일부를 사용할 수 있는 반면, 펨토셀이 지원하는 단말의 수는 마크로셀에 비하여 매우 적다. 예를 들어, 마크로셀은 수백명의 사용자를 지원하는 것을 가정하여 설계되지만 펨토셀은 10명 미만의 사용자를 지원하는 것을 가정하여 설계된다. 따라서, 펨토셀은 단말의 지원에 대한 부담이 적으며 다양한 오버헤드 감소 기법 등이 적용될 수 있다. 제안하는 방법에서 셀 ID는 계층적 구조의 동기신호를 통하여 전송될 수 있으며, 마크로셀 ID로 사용되는 시퀀스는 펨토셀의 그룹 ID로 사용될 수 있다. 즉, 펨토셀 그룹에 속하는 하나 이상의 펨토셀은 마크로셀 ID를 공용으로 사용할 수 있다. 펨토셀 그룹 ID는 마크로셀 ID와 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 펨토셀 그룹 ID가 마크로셀 ID와 동일한 경우, 마크로셀로부터 서비스를 제공받는 단말은 펨토셀에 영향을 받지 않고 마크로셀로부터 서비스를 제공받을 수 있다. 반면, 펨토셀 그룹 ID가 마크로셀 ID와 서로 다른 경우, 마크로셀로부터 서비스를 제공받는 단말은 펨토셀 그룹 ID에 의해 마크로셀 ID를 검출하는데 어려움을 겪을 수 있다. 모든 단말에 대하여 펨토셀로의 접속이 허용되는 경우에는 마크로셀에 접속한 단말은 펨토셀에 영향을 받지 않고 서비스를 제공받을 수 있으나, 펨토셀 간의 간섭을 줄이거나 펨토셀 간의 핸드오버를 위한 충분한 정보가 제공되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 제안하는 방법은 넓은 셀 영역을 가지는 마크로셀과 이와 연관된 작은 셀 영역을 가지는 펨토셀(피코셀, 릴레이 스테이션 등을 포함)에 있어서, 마크로셀에 영향을 최소화하면서 펨토셀 ID가 전송될 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 전송하는 방법을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID가 동일할 때, 마크로셀의 동기채널에서 정해진 오프셋(offset)의 위치에 펨토셀의 동기채널이 할당되어 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID가 구분될 수 있다. 즉, 마크로셀의 동기신호 및 펨토셀의 동기신호는 시간 영역의 오프셋을 가지고 동일한 신호로 전송될 수 있다. 마크로셀의 동기신호에는 마크로셀 ID와 같은 셀정보가 포함될 수 있다. 펨토셀의 동기신호에는 펨토셀 ID와 같은 셀정보가 포함될 수 있다. 마크로셀의 동기신호 및 펨토셀의 동기신호는 동일한 주기를 가지고 전송될 수 있으며, 이에 따라 마크로셀의 동기신호와 펨토셀의 동기신호의 오프셋은 동일하게 유지될 수 있다. 펨토셀의 동기신호가 전송되는 오프셋은 마크로셀의 동기신호 또는 브로드캐스트 정보에서 지시될 수 있다.

단말은 마크로셀의 동기신호로부터 정해진 오프셋에서 펨토셀의 동기신호를 검출하여 펨토셀의 존재 여부를 판단할 수 있다. 일반적으로 펨토셀은 무선 인터페이스(radio interface), GPS(global positioning system) 등을 통하여 마크로셀과 하향링크 동기를 맞춘다. 마크로셀과 펨토셀의 하향링크 동기가 맞추어지므로 단말은 마크로셀의 동기신호로부터 일정 오프셋에 위치하는 펨토셀의 동기신호를 정확하게 검출할 수 있다.

마크로셀 ID와 펨토셀 ID가 동일하고 동일한 시각에 전송되는 경우, 단말이 셀 가장자리에서 마크로셀에 대한 정보를 수신함에 있어서, 인접한 펨토셀에 의해 RSSI(received signal strength indication) 등을 측정하는데 어려움이 있을 수 있다. 제안하는 방식과 같이, 마크로셀의 동기신호와 펨토셀의 동기신호가 정해진 오프셋을 가지고 서로 다른 시각에 전송되면 셀 가장자리에서 인접한 마크로셀 및 펨토셀에 대한 정보를 획득함에 있어서 간섭을 최소화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 전송하는 방법을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID가 서로 다른 시퀀스를 사용하고, 마크로셀의 동기채널에서 정해진 오프셋(offset)의 위치에 펨토셀의 동기채널이 할당될 수 있다. 즉, 마크로셀의 동기신호 및 펨토셀의 동기신호는 시간 영역에서 오프셋을 가지고 서로 다른 신호로 전송될 수 있다. 이때, 펨토셀 그룹에 속하는 펨토셀들은 동일한 ID를 사용할 수 있다. 즉, 펨토셀 ID는 마크로셀 ID와는 구분되지만 동일한 펨토셀 그룹에 속하는 펨토셀들은 동일한 펨토셀 ID를 사용할 수 있다.

마크로셀 ID 및 펨토셀 ID가 서로 다른 시퀀스를 사용하므로 마크로셀의 동기신호 및 펨토셀의 동기신호는 동일한 위치에서 전송될 수 있으나, 마크로셀 ID와 펨토셀 ID 간의 간섭이나 셀 ID로 사용되는 시퀀스의 제한 등의 문제가 있다. 예를 들어, 마크로셀과 펨토셀의 동기신호의 오프셋 값이 0인 경우에는 2개의 동기신호가 동시에 전송될 수 있다. 이러한 경우, 단말은 마크로셀의 동기신호 주기 및 펨토셀의 동기신호 주기에 따라 2번의 동기신호를 수신할 필요가 없으며, 마크로셀의 동기신호 강도와 펨토셀의 동기신호 강도의 상대적인 크기를 쉽게 파악할 수 있다. 그러나, 마크로셀과 펨토셀의 동기신호의 오프셋 값이 0이 아닌 경우와 비교하여, 동기채널을 설계하는데 어려움이 있다. 예를 들어, 마크로셀 ID로 사용되는 시퀀스의 일부를 펨토셀 ID로 사용하거나, 마크로셀 ID의 시퀀스에 간섭이 적은 펨토셀 ID의 시퀀스를 사용하여야 한다. 이에 따라 마크로셀 ID와 펨토셀 ID 간의 간섭이나 셀 ID의 제한 등의 문제가 발생할 수 있다.

도시한 바와 같이, 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID가 서로 다른 시퀀스를 사용하면서 정해진 오프셋의 차이를 두고 전송되면 마크로셀 ID와 펨토셀 ID 간의 간섭이나 시퀀스의 제한 등의 문제가 해결될 수 있다. 그리고 펨토셀 ID로 기존의 마크로셀 ID와의 간섭을 고려할 필요없이 새로운 형태의 시퀀스가 사용될 수 있다. 단말은 정해진 오프셋의 위치에서 펨토셀 ID를 정확히 검출할 수 있다. 뿐만 아니라, 여러 개의 펨토셀이 인접한 경우에도 펨토셀마다 오프셋 값을 서로 달리 적용하여 펨토셀 간에 셀 ID를 구분할 수도 있다. 즉, 오프셋 값 자체가 추가적인 셀 정보가 될 수 있다. 오프셋 값은 마크로셀 또는 펨토셀의 동기신호 또는 브로드캐스트 정 보를 통하여 전송될 수 있다.

셀 ID로 사용되는 시퀀스는 마크로셀을 위한 시퀀스 및 펨토셀을 위한 시퀀스로 미리 정의될 수 있다. 따라서, 단말이 펨토셀의 셀 영역에서 전원이 켜져서 초기의 동기신호를 수신한 경우에도 미리 정의된 펨토셀 ID에 따라 자신이 펨토셀의 셀 영역 내에 있음을 알 수 있다. 만일, 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 위한 시퀀스가 구분되어 정의되어 있지 않은 경우에는 마크로셀 및 펨토셀의 셀 유형은 브로드캐스트 정보를 통하여 전송될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 마크로셀의 동기신호와 펨토셀의 동기신호가 오프셋을 갖지 않고 겹쳐서 전송되는 경우에는 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 구분하기 위한 추가적인 시퀀스가 필요하며, 이에 따라 단말이 셀 ID를 검출하는 복잡도가 증가하고 셀간 간섭이 증가 할 수 있다. 그리고, 마크로셀 및 펨토셀이 사용할 수 있는 ID에 제한이 있으며, 특히 펨토셀이 밀집한 환경에서 부여될 수 있는 펨토셀 ID의 제한에 따라 펨토셀의 설치에 제한이 생길 수 있다.

반면, 마크로셀의 동기신호와 펨토셀의 동기신호가 오프셋을 가지는 경우, 단말이 펨토셀의 동기신호를 알아내는데 어려움이 발생할 수 있다. 예를 들어, 마크로셀과 펨토셀이 하량링크 동기를 맞추고 있는 상태에서 단말이 마크로셀에서 펨토셀로 핸드오버하는 경우에는 마크로셀의 동기신호로부터 오프셋을 이용하여 펨토셀의 동기신호를 수신할 수 있다. 그러나 마크로셀이 존재하지 않고 펨토셀만이 존재하는 시스템 환경에서는 오프셋의 기준이 없으므로 단말이 펨토셀의 동기신호를 수신하는데 어려움이 발생할 수 있다. 펨토셀의 동기신호가 마크로셀의 동기신호와 동일한 파형을 사용하는 경우에는 단말은 펨토셀에 접속한 후 브로드캐스트 정보를 통하여 해당 셀이 펨토셀임을 알 수 있다. 펨토셀의 동기신호가 마크로셀의 동기신호와 서로 다른 파형을 사용하는 경우에는 단말은 펨토셀의 동기신호 파형을 인식하기 위한 추가적인 오버헤드가 발생할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 전송하는 방법을 나타낸다.

도 6을 참조하면, 펨토셀의 동기신호는 주요 동기신호(primary synchronization signal) 및 보조 동기신호(secondary synchronization signal)를 포함한다. 주요 동기신호가 전송되는 채널을 주요 동기채널이라 하고, 보조 동기신호가 전송되는 채널을 보조 동기채널이라 한다. 주요 동기신호는 마크로셀의 동기신호와 동시에 전송될 수 있다. 보조 동기신호는 주요 동기신호 또는 마크로셀의 동기신호로부터 일정한 오프셋을 가지고 전송될 수 있다. 즉, 주요 동기채널은 마크로셀의 동기채널에서 오프셋이 0인 위치에 할당되고, 보조 동기채널은 마크로셀의 동기채널에서 0보다 큰 오프셋의 위치에 할당될 수 있다.

주요 동기신호에는 마크로셀 ID와 동일한 펨토셀 ID가 포함될 수 있다. 또는 주요 동기신호에는 적어도 하나의 펨토셀을 포함하는 펨토셀 그룹의 ID가 포함될 수 있다. 보조 동기신호에는 펨토셀들을 구분하기 위한 다른 하나의 펨토셀 ID가 포함될 수 있다. 즉, 주요 동기신호를 통하여 전송되는 제1 펨토셀 ID는 마크로셀 또는 펨토셀 그룹을 구분하고, 보조 동기신호를 통하여 전송되는 제2 펨토셀 ID는 특정 펨토셀을 구분한다. 따라서, 펨토셀의 실제 ID는 주요 동기신호를 통한 제1 펨토셀 ID 및 보조 동기신호를 통한 제2 펨토셀 ID의 조합으로 판단된다. 주요 동기신호와 보조 동기신호의 시퀀스는 같은 유형의 시퀀스를 사용하거나 서로 다른 유형의 시퀀스를 사용할 수 있다. 주요 동기신호는 마크로셀의 동기신호의 시퀀스와 직교하는 시퀀스를 사용할 수 있고, 보조 동기신호는 마크로셀의 동기신호의 시퀀스와의 직교 여부과 상관없이 다른 시퀀스를 사용할 수 있다. 또한, 주요 동기신호와 보조 동기신호 간의 오프셋 값은 펨토셀마다 달지 정해질 수 있으며, 이를 통하여 추가적인 셀 정보를 나타낼 수 있다.

주요 동기신호에 마크로셀 ID와 동일한 펨토셀 ID가 포함되므로, 단말은 마크로셀 및 펨토셀을 구분하지 않고 수신되는 동기신호에 따라 시스템에 접속할 수 있다. 그리고, 단말은 보조 동기신호의 수신여부에 따라 자신이 접속한 시스템이 마크로셀인지 펨토셀인지 여부를 구분할 수 있으며, 보조 동기신호를 검출하여 특정 펨토셀을 구분할 수 있다. 단말은 보조 동기신호를 통하여 펨토셀 간의 핸드오버를 수행할 수 있고, 주요 동기신호를 통하여 마크로셀과 펨토셀 간의 핸드오버를 수행할 수 있다.

펨토셀은 마크로셀에 비하여 적은 수의 단말을 지원하므로 마크로셀보다 무선자원을 여유있게 사용할 수 있다. 따라서, 펨토셀은 주요 동기채널 및 보조 동기채널을 마련하여 마크로셀에 영향을 주지 않으면서 펨토셀 ID를 보다 효율적으로 전송할 수 있다. 즉, 펨토셀 ID를 전송하기 위하여 2개의 동기신호가 전송되므로 오버헤드가 증가하지만, 제1 펨토셀 ID는 마크로셀 ID와 호환되도록 전송되므로 마크로셀에 영향을 주지 않고, 제2 펨토셀 ID는 마크로셀이 존재하지 않는 시스템 환 경에서 펨토셀 ID를 정확하게 구분되도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 단말이 계층적 셀 정보를 처리하는 방법을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 단말은 동기신호를 수신한다(S110). 마크로셀 ID를 위한 시퀀스와 펨토셀 ID를 위한 시퀀스가 미리 정의되어 있는 경우, 단말은 수신된 동기신호를 디코딩하여 마크로셀의 동기신호인지 펨토셀의 동기신호인지 여부를 판단할 수 있다.

단말은 동기신호의 주기 동안 다른 동기신호를 검출한다(S120). 일반적으로 시스템에 따라 동기신호의 주기는 일정하게 정해져 있거나, 기지국이 시스템 정보를 통하여 동기신호의 주기를 단말에게 알려준다. 단말은 정해진 동기신호의 주기동안 다른 동기신호가 검출되는지 여부를 탐색한다. 동기신호의 주기동안 다른 동기신호가 검출되면 단말은 계층적 셀 구조의 시스템 환경에 위치하고 있음을 알 수 있다. 마크로셀의 동기신호가 수신된 후 정해진 오프셋 이후에 펨토셀의 동기신호가 수신될 수 있다. 단말은 마크로셀의 동기신호로부터 마크로셀 ID를 획득할 수 있고, 펨토셀의 동기신호로부터 펨토셀 ID를 획득할 수 있다. 또는 제1 펨토셀 ID를 수신한 후 정해진 오프셋 이후에 제2 펨토셀 ID를 수신할 수 있다. 따라서, 단말은 하나의 동기신호의 주기동안 마크로셀의 셀 정보 및 펨토셀의 셀 정보를 정해진 오프셋에 따라 수신하므로, 마크로셀과 펨토셀 간의 간섭없이 효율적으로 셀 정보를 수신할 수 있다.

단말은 수신한 마크로셀 ID 및 펨토셀 ID를 기반으로 핸드오버를 결정할 수 있다(S130).

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 3은 프레임 구조의 다른 예를 나타낸다.

Claims

넓은 범위의 셀 내에 작은 범위의 셀이 중복되어 배치되는 계층적 셀 구조의 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법에 있어서,

셀 ID(identifier)를 포함하는 제1 동기신호를 수신하는 단계; 및

상기 제1 동기신호의 주기는 일정하게 정해지고, 상기 정해진 제1 동기신호의 주기 동안 제2 동기신호를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제2 동기신호는 상기 제1 동기신호가 전송된 후 정해진 오프셋(offset) 이후에 전송되고, 상기 제1 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 넓은 범위의 셀의 ID이고 상기 제2 동기신호는 상기 작은 범위의 셀로부터 전송되는 동기신호인 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제2 동기신호는 상기 작은 범위의 셀의 ID를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제2 항에 있어서, 상기 제2 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 제1 동기신호에 포함되는 셀 ID와 동일한 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제2 항에 있어서, 상기 제2 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 제1 동기신호 에 포함되는 셀 ID와 서로 다른 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제2 동기신호의 주기는 상기 제1 동기신호의 주기와 동일한 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 동기신호는 상기 작은 범위의 셀로부터 전송되고 상기 제1 동기신호에 포함되는 셀 ID는 상기 작은 범위의 셀의 그룹 ID를 나타내는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 오프셋의 정보는 상기 제1 동기신호를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 오프셋의 정보는 브로드캐스트 정보를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 셀 정보를 처리하는 방법.