KR20100026920A - 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전 모드 지원 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전 모드 지원 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 펨토 기지국의 동작 방법은, 펨토 기지국이 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 수신하는 과정과, 상기 설정정보에 따라 상기 기준신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 주기적으로 전송하는 과정과, 상기 절전모드 수행 중, 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 과정과, 상기 프레임 통신 중 접속 신호가 수신되는지 검사하는 과정과, 상기 접속 신호가 수신될 경우, 상기 절전모드에서 동작(turn on)모드로 전환하는 과정을 포함한다.

매크로 셀, 펨토 셀, 절전모드, 기준신호, 다중 FA

Description

무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전 모드 지원 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING LOW POWER MODE OF FEMTO BS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 매크로(macro) 기지국과 펨토(femto) 기지국이 혼재되어 있는 무선통신시스템에서 기준 신호(reference signal)를 이용하여 펨토 기지국의 절전 모드를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 후보로 제안되고 있으며, 이 중에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법은 현재 가장 유력한 차세대 무선 통신 기술로 인정받고 있다. 향후 대부분의 무선통신 기술에서는 상기 OFDM 기술이 사용될 것으로 예상되며, 현재 3.5세대 기술이라고 불리는 IEEE 802.16 계열의 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network)에서도 상기 OFDM 기술을 표준규격으로 채택하고 있다.

상기 OFDM 방식은 다중 반송파(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하 는 방식이다. 즉, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(sub-carrier)들, 즉 다수의 부채널(sub-channel)들로 변조하여 전송하는 다중 반송파 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

셀룰러(cellular) 방식의 무선 통신 시스템의 경우, 셀 내의 지리적 요건 또는 단말과 기지국 간의 거리 또는 단말의 이동으로 인하여 채널 상태가 열악해져 단말과 기지국 간의 통신이 원활하게 수행되지 못하는 현상이 발생한다. 예를 들어, 기지국의 서비스 영역 내에서도 사무실 또는 가옥과 같은 밀폐된 건물에 의해 전파 음영 지역이 형성된다. 만일, 단말이 상기 전파 음영 지역에 위치하는 경우, 상기 기지국은 상기 단말과의 채널 상태가 열악하여 원활한 통신을 수행하지 못할 수 있다.

이에 따라 상기 무선 통신 시스템은 전파 음영 지역의 서비스 문제를 해결하면서 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위한 펨토 셀 서비스를 제공한다. 상기 펨토 셀은 사무실 또는 가옥 등과 같은 옥내에 설치된 광대역 망을 통해 이동 통신 코어 네트워크에 접속하는 소형 기지국에 의해 형성되는 작은 셀 영역을 의미한다. 상기 소형 기지국은 사용자가 직접 설치하는 소출력의 기지국으로, 마이크로(micro) 기지국, 자가 구성형(self configurable) 기지국, 소형(compact) 기지국, 실내(indoor) 기지국, 홈(home) 기지국, 펨토(femto) 기지국 등으로 불릴 수 있으며, 이하 설명에서는 상기 소형 기지국을 펨토 기지국이라 칭하기로 한다.

한편, 단말이 서비스를 제공받는 서빙 기지국으로부터 주변 다른 기지국의 커버리지 내로 진입하는 경우, 연속적인 서비스를 제공받기 위해서 핸드오버를 수행한다. 이때 단말은 새로 진입하는 기지국을 재선택하게 되는데, 기존에 핸드오버를 시도할 셀을 재선택하는 방법으로, IEEE 802.16e 시스템에서는 단말이 서빙 기지국으로부터 방송 정보를 통해 인접 기지국 리스트를 수신하고, 상기 인접 기지국 리스트를 이용하여 주변 기지국들을 탐색하여 핸드오버 대상 기지국을 결정한다. 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 별도의 인접 기지국 리스트 없이 전체 프리엠블에 대해서 스캐닝을 실시하여 핸드오버 대상 기지국을 선택하는 기법을 고려하고 있다.

도 1은 매크로 셀로 구성된 환경을 도시한 도면이고, 도 2는 매크로 셀과 펨토 셀이 혼재된 환경을 도시한 도면이다.

도 1과 도 2를 비교할 때, 매크로 기지국과 펨토 기지국이 혼재된 환경의 경우, 일반적인 매크로 기지국만으로 구성된 환경에 비해 인접 기지국의 수가 급격히 증가된다. 따라서, 많은 펨토 기지국들에 대한 인접 기지국 리스트를 방송하는 것은 과도한 무선 자원을 사용하는 오버헤드를 발생한다. 그러나 인접 기지국 리스트 없이, 단말이 다른 모든 FA에 대해 탐색(full search)을 수행하는 것은 많은 연산량을 요구하며, 다른 FA를 탐색하는 동안 발생하는 데이터 전송의 지연으로 인해 실시간 서비스를 제공하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 펨토 기지국은 주로 가정 또는 소규모 사무실 내에 설치되므로, 저전력 소비가 요구된다. 또한 펨토 기지국은 사용자에 의해 임의의 위치에 설치되므로, 인접 펨토 기지국간 상호 간섭이 발생될 수 있다. 그리고 펨토 기지국은 옥내 에 있는 사용자를 대상으로 서비스를 제공하므로, 옥내에 사용자 유무에 따라 서비스를 제공할 필요가 없는 경우가 빈번히 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 펨토 기지국은 저전력 모드 및 펨토 기지국간 간섭 감소를 위해 자동 동작/동작정지(autonomous turn on/off) 기능이 필요하다.

펨토 기지국이 동작 정지 상태에서 동작 상태로 자동 전환하기 위해서는 동작 모드에서뿐만 아니라 동작 정지 모드에서도 단말이 펨토 기지국의 존재를 감지할 수 있는 신호를 전송해야 하고, 단말은 펨토 기지국에 의해 전송되는 신호를 감지할 수 있어야 한다. 그런데, 펨토 기지국들이 서로 다른 FA를 사용하는 경우, 단말이 모든 FA에 대해 탐색하기 위해서는 핸드오버와 마찬가지로 동일한 문제점이 발생한다. 즉, 인접 기지국 리스트 없이, 단말이 다른 모든 FA에 대해 탐색을 수행하는 것은 많은 연산량을 요구하며, 다른 FA를 탐색하는 동안 발생하는 데이터 전송의 지연으로 인해 실시간 서비스가 어려운 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 셀의 절전 모드를 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국에 접속중인 단말이 절전모드 수행중인 펨토 셀로 접속하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 셀의 절전모드 지원을 위한 기준신호를 송수신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 절전모드 수행중인 펨토 기지국을 단말에서 인식하기 위한 기준신호를 송수신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 동작 방법에 있어서, 펨토 기지국이 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 수신하는 과정과, 상기 설정정보에 따라 상기 기준신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 주기적으로 전송하는 과정과, 상기 절전모드 수행 중, 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 과정과, 상기 프레임 통신 중 접속 신호가 수신되는지 검사하는 과정과, 상기 접속 신호가 수신될 경우, 상기 절전모드에서 동작(turn on)모드로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서, 기준신호 스케줄링 정보를 포함하는 설정정보를 수신하는 과정과, 상기 설정정보에 근거해서 상기 매크로 기지국의 동작 FA을 통해 펨토 기지국의 기준신호를 수신하는 과정과, 상기 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 과정과, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하는 과정과, 상기 스캐닝 결과를 이용해서 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국을 결정하는 과정과, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도하여 상기 펨토 기지국을 동작모드로 전환시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전모드를 지원하기 위한 방법에 있어서, 매크로 기지국이, 펨토 기지국이 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 주변의 펨토 기지국들로 전송하는 과정과, 펨토 기지국들이, 상기 설정정보에 따라 기준신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA 을 통해 오버레이하여 전송하는 과정과, 단말이, 상기 기준신호를 수신하고, 상기 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 과정과, 상기 단말이, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하는 과정과, 상기 스캐닝 결과 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국이 결정된 경우, 상기 단말이, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도하여 상기 펨토 기지국을 동작모드로 전환시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중 FA를 사용하는 무선통신시스템의 펨토 기지국에 있어서, 펨토 기지국이 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 수신하는 백홀 인터페이스부와, 상기 설정정보에 따라 상기 기준신호를 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 주기적으로 전송하며, 절전모드 수행중일 경우 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 통신부와, 상기 프레임 통신 중 접속신호가 수신되는지 검사하고, 상기 접속 신호가 수신될 경우 상기 절전모드에서 동작모드로 전환하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템의 단말 장치에 있어서, 기준신호 스케줄링 정보를 포함하는 설정정보를 매크로 기지국으로부터 수신하여 해석하는 제어메시지 해석기와, 상기 설정정보에 근거해서 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 펨토 기지국 의 기준신호를 수신하는 수신기와, 상기 수신된 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 기준신호 정보 해석기와, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하며, 상기 스캐닝 결과를 이용해서 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국을 결정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 매크로 셀과 펨토 셀이 혼재된 무선 통신 시스템에서, 펨토 기지국이 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준 신호(IWS)를 전송함으로써, 현재 매크로 기지국과 통신중인 단말이 FA 변경 없이 펨토 기지국의 신호를 포착할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 펨토 셀들에 대한 인접 기지국 리스트가 필요 없으므로, 인접 기지국 리스트에 따른 자원낭비를 제거할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 절전모드 수행중인 펨토 기지국을 단말에서 동작 FA 변경 없이 인식할 수 있는 이점이 있다. 또한 기준신호를 이용해서 포착된 주변 펨토 기지국들만 스캐닝 대상으로 하기 때문에, 단말의 부담을 줄일 수 있고, 스캐닝 구간을 줄임으로써 실시간 서비스를 지원할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 매크로 셀과 펨토 셀이 혼재된 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전 모드 지원을 위한 기준신호(IWS: Inter Working Signal)의 할당 및 상기 기준신호의 송수신 방안을 제안한다.

이하 설명에서, 상기 무선통신시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. 즉, 이하 설명은 다중반송파를 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 소형 기지국(펨토 기지국)이 설치되는 다른 무선통신시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 운용 개념을 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 매크로 기지국(30)은 FA1를 통해 통신을 수행하고, 매크로 기지국(30) 내의 펨토 기지국들(31 내지 33)은 FA1을 제외한 FA2부터 FAn까지의 FA들 중 하나를 사용하여 통신을 수행하며, 모든 기지국들은 동기화되었다고 가정한다. 상기 매크로 기지국(30)은 상기 펨토 기지국들(31 내지 33)에 의해 전송되는 기준 신호(IWS)를 위해 자원(FA1의 자원)을 할당하고, 상기 할당된 시간/주파수 자원에 대해서는 신호를 송신하지 않는다. 각 펨토 기지국(31,32,33)은 상기 FA1에 할당된 자원을 이용하여 IWS를 전송한다. 상기 매크로 기지국(30)으로부터 서비스를 제공받는 단말은 매크로 기지국(30)의 동작 FA(FA1)에서 각 펨토 기지국(31,32,33)의 IWS 신호를 수신한다. 만일, 모든 FA를 매크로와 펨토가 동시에 사용하는 경우, 매크로 기지국은 각 동작 FA의 정의된 시간/주파수 자원에 대해서 신호를 송신하지 않고, 펨토 기지국은 모든 FA의 정의된 자원에서 IWS을 송신할 수 있다.

본 발명에 따른 IWS의 구체적인 송수신 방안을 살펴보면 다음과 같다. 이하, IEEE 802.16m 기반의 시스템을 예를 들어 설명한다. 그러나, 상기 IEEE 802.16m 시스템은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예로, 본 발명은 다른 통신시스템에도 용이하게 적용될 수 있다.

도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시예에 따른 IWS를 위한 자원할당 개념을 보여준다.

우선, 펨토 기지국들(A,B,C)은 주변의 매크로 기지국(macro BS)과 동기화되어 있다. 매크로 기지국은 펨토 기지국에 대해 IWS를 전송하기 위한 시간/주파수 자원을 할당하고, 상기 할당된 자원 정보를 펨토 기지국에게 알린다. 펨토 기지국은 상기 할당된 자원을 이용하여 IWS를 송신하고, 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말은 동작 FA 변경 없이 상기 IWS를 수신한다. 즉, 상기 단말은 다른 FA의 스캐닝 없이 펨토 기지국의 존재를 검출할 수 있다.

도 4a는 펨토 기지국의 동작 FA에 따라 IWS 전송을 위한 시간/주파수 자원을 할당하는 경우이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 동일한 FA(f2)에서 동작하는 펨토 기지국들(A,C)은 매크로 기지국(macro BS)의 동작 FA(f1)상에 할당된 동일한 시간/주파수 자원(f1A)을 이용하여 IWS를 전송한다. 이때, 상기 IWS는 BCH(Broadcast Channel)의 보호 수준(protection level)으로 코딩되어 전송되며, 동일한 FA로 동작하는 펨토 기지국들의 IWS는 오버레이되어 전송될 수 있다. 그리고 단말은 IWS 구간에 각 펨토 기지국의 IWS 신호를 수신한다. 즉, 상기 단말은 f2를 위해 할당된 동일한 자원(f1A)을 통해 펨토 기지국 A의 IWS와 펨토 기지국 C의 IWS를 수신하고, f3을 위해 할당된 자원(f1B)을 통해 펨토 기지국 B의 IWS를 수신한다.

즉, 상기 도 4a의 실시예는, 동작 FA가 동일한 펨토 기지국들이 동일한 자원을 통해 IWS를 송신한다.

도 4b는 펨토 기지국의 동작 FA에 상관없이 IWS 전송을 위해 공통된 시간/주파수 자원을 할당하는 경우이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 펨토 기지국들(A,B,C)은 매크로 기지국(macro BS)의 동작 FA(f1)상에 펨토 기지국의 동작 FA와 무관하게 공통으로 할당된 시간/주파수 자원(f1A)을 이용하여 IWS를 전송한다. 이때, 상기 IWS는 BCH(Broadcast Channel)의 보호 수준(protection level)으로 코딩되어 전송되며, 모든 펨토 기지 국들의 IWS는 오버레이되어 전송될 수 있다. 그리고 단말은 IWS 구간에 펨토 기지국의 IWS 신호를 수신한다. 즉, 상기 단말은 공통으로 할당된 동일한 자원(f1A)을 통해 펨토 기지국 A, B, C의 IWS를 수신한다.

즉, 상기 도 4b의 실시예는 동작 FA에 상관없이 펨토 기지국들이 동일한 자원을 통해 IWS를 송신한다.

또 다른 실시 예에 따르면, 매크로 기지국과 펨토 기지국이 주파수 재사용(reuse) 1로 동작하는 경우, 즉 매크로 기지국과 펨토 기지국이 동일한 FA에서 동작하는 경우, 상기 펨토 기지국이 동일 FA에서 IWS를 송신할 수 있다.

도 4c는 매크로 기지국과 펨토 기지국 모두 동일한 FA로 동작하고, 펨토 기지국들이 상기 동일한 FA의 특정 자원에서 IWS를 송신하는 경우이다.

상술한 도 4a 내지 도 4c의 실시예를 적용함에 있어서, 단말이 다수의 펨토 기지국들로부터 수신되는 IWS들을 구별할 수 없는 모호성이 발생할 수 있다. 이러한 모호성을 제거하기 위해, 동일 자원을 통해 오버레이되어 전송되는 IWS들이 서로 구분되도록 할 수 있다. 예를 들어, 펨토 기지국별로 다른 스크램블링을 적용하거나, 서로 다른 부반송파 매핑 순서를 적용하는 등의 방법을 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IWS의 송신 예를 보여준다. 특히, 도 5는 IEEE 802.16m 프레임 구조를 가정한 것으로, FDD(Frequency Division Duplexing) 시스템에서 IWS 송신을 위한 프레임 구조를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, FDD 시스템의 경우, 아이들 시간(idle time)과 다중 서브프레임 전송을 고려하여, IWS는 수퍼 프레임의 바로 앞인, 수퍼 프레임 내 3번째 프레임(프레임#3) 및 상기 3번째 프레임내 7번째 서브프레임(서브프레임#7)을 통해 전송된다.

(a)는 매크로 기지국의 송신 프레임(수퍼프레임내 3번째 프레임)을 나타낸 것이고, (b)와 (c)는 펨토 기지국의 송신 프레임(수퍼프레임내 3번째 프레임)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 매크로 기지국은 펨토 기지국에 의해 IWS이 전송되는 동안 신호를 송신하지 않는다. 한편, 펨토 기지국은 동작 FA(f_Femto)에서 동작하며, 상기 7번째 서브프레임에서 상기 매크로 기지국의 동작 FA(f_Macro)로 천이하여 기 할당된 자원을 통해 IWS를 전송한다. 이와 같이, FA천이를 하는 경우는 펨토 기지국이 FA별로 별도의 캐리어(carrier)를 사용하는 경우이다. 만일, 하나의 IFFT가 다수 FA들의 전체 대역을 모두 커버한다면 캐리어를 하나 사용할 수 있으며 FA 천이는 필요하지 않다. 이런 경우, 상기 7번째 서브프레임에서, 상기 펨토 기지국은 상기 매크로 기지국의 동작 FA(f_Macro)를 통해 IWS를 송신함과 동시에 펨토 기지국의 동작 FA(f_Femto)을 통해 신호를 정상적으로 송신할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 IWS의 송신 예를 보여준다. 특히, 도 6은 TDD(Time Division Duplexing) 시스템에서 IWS 송신을 위한 프레임 구조를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, TDD 시스템의 경우, 마지막 하향링크(DL : Downlink) 서브 프레임은 불규칙(irregular) 서브프레임이므로 IWS을 위한 서브프레임으로 사용될 수 없다. 따라서, 아이들 시간(idle time)과 다중 서브프레임 전송을 고려하여, IWS는 수퍼 프레임 내 3번째 프레임(프레임#3) 및 상기 3번째 프레임내 마지막 DL 서브 프레임에서 하나 앞의 DL 서브 프레임(서브프레임#3)에서 전송된다.

(a)는 매크로 기지국의 송신 프레임(수퍼프레임내 3번째 프레임)을 나타내고, (b)와 (c)는 펨토 기지국의 송신 프레임(수퍼프레임내 3번째 프레임)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 매크로 기지국은 펨토 기지국에 의해 IWS가 전송되는 동안 신호를 송신하지 않는다. 한편, 펨토 기지국은 동작 FA(f_Femto)에서 동작하며, 상기 3번째 DL 서브프레임에서 상기 매크로 기지국의 동작 FA(f_Macro)로 천이하여 기 할당된 자원을 통해 IWS를 전송한다. 이와 같이, FA천이를 하는 경우는 펨토 기지국이 FA별로 별도의 캐리어(carrier) 사용하는 경우이다. 만일, 하나의 IFFT가 다수 FA들의 전체 대역을 모두 커버한다면 FA 천이는 필요하지 않다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 IWS를 전송하기 위한 프레임 구조를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 단말로서비스를제공하며, 미리 정해진 IWS구간 마다 널 신호(null signal)을 전송한다. 펨토 기지국(Femto BS)은 동작 FA(f_Femto)을 통해 단말로 서비스를 제공하며, 펨토 기지국의 동작 FA에 따라 미리 정해진 IWS 구간동안 상기 매크로 기지국의 동작 FA(f_Macro FA)를 통해 IWS를 전송한다. 이때, 동일 FA로 동작중인 펨토 기지국들은 IWS를 방송채널(BCH : Broadcast Channel)의 보호 수준(혹은 커버리지 수준)으로 코딩하여 동일한 자원을 통해 오버레이하여 전송한다. 이때 IWS는 상기 매크로 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말이 주변의 펨토 기지국의 신호 품질과 정보를 획득하기 위한 신호이다.

(a)는 매크로 기지국의 송신 프레임을 나타내고, (b)는 매크로 기지국의 동작 FA에 대응하는 펨토 기지국의 송신 프레임을 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, IWS는 수퍼 프레임 내 3번째 프레임(프레임#3) 및 상기 3번째 프레임내 마지막 DL 서브 프레임에서 하나 앞의 DL 서브 프레임(3번째 DL 서브프레임) 그리고 상기 3번째 서브프레임내 마지막 OFDAM심볼(5번째 OFDMA심볼)에서 전송될 수 있다. 이러한 IWS구간의 배치는 하나의 예일뿐, IWS구간의 위치는 당업자라면 용이하게 변경할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, IEEE 16m 기반의 프레임은 다수의 서브프레임들로 구성되어 있고, 하나의 서브프레임은 5, 6, 또는 7개의 OFDMA 심벌들로 구성될 수 있다. 상기 IWS를 위한 매크로 기지국의 널(null)신호 구간이 1 OFDMA 심벌이라면, 해당 널 신호구간은 6 또는 7 OFDMA 심벌로 구성된 서브 프레임의 마지막 OFDMA심벌에 위치될 수 있다. 즉, 해당 서브 프레임의 마지막 OFDMA심볼은 IWS를 위해 천공(puncturing)된다. 이 경우, 해당 서브프레임은 5 또는 6 OFDMA 심벌로 구성된 서브프레임으로 동작하여, IEEE 16m의 프레임 구성 및 동작을 방해하지 않는다. 즉, IWS을 위해 매크로 기지국 프레임에 널 신호를 부가하여도 IEEE 16m에 따른 정상 동작이 가능하다. 상기 천공된 OFDMA심볼 구간 동안, 펨토 기지국은 매크로 기지국의 FA에서 IWS를 송신한다. 그리고 단말은 다른 FA 스캐닝 없이 상기 펨토 기 지국의 IWS를 수신한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 전송주기를 도시한 것이다.

예를 들어, 펨토 기지국들에 의해 N개의 FA가 사용되고, 각 펨토 기지국이 IWS를 1초 동안 K번 전송할 때, n 번째 FA를 사용하는 펨토 기지국의 IWS 전송 수퍼 프레임은 다음과 같이 결정될 수 있다.

n=1,2,3,…,N

매 floor(50/K) 수퍼 프레임 마다 전송

(전송주기) = 20 * floor(50/K) ms

도 8의 (a)는 K=2인 경우, 상술한 결정 방법을 적용했을 때, n번째 FA를 사용하는 펨토 셀의 IWS의 전송 주기(IWS 전송 스케줄)을 나타낸 것이다. K=2인 경우, IWS는 25 수퍼 프레임마다 전송되며, 전송주기는 500ms가 된다. 여기서, 동작 FA가 다른 펨토 기지국들은 서로 다른 수퍼프레임에서 IWS를 전송한다

예를 들어, 하나의 수퍼프레임 구간 하나의 FA에 대한 IWS 신호를 전송한다면, 서로 다른 FA에 대한 IWS들은 서로 다른 자원 영역에서 전송되어야 한다. n번째 FA를 사용하는 펨토 기지국의 k번째 IWS 신호가 전송될 수퍼프레임 인덱스 SFN_n,k은 다음 수식과 같이 결정될 수 있다.

n=1,2,3,…,N

k=1,2,…,K during 1sec

SFN_n,k=floor(50/K)*(k-1)+floor(50/KN)*(n-1)

도 8의 (b)는 K=2이고, 전체 FA는 3(N=3) 인 경우, IWS의 전송구간(IWS전송 스케줄)을 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IWS신호의 정보구성 예를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, IWS신호는 프리앰블 정보(preamble information), 펨토 기지국 동작/동작중지 지시자(turn on/off indicator), CRC(Cyclic Redundancy Check)코드 등을 포함할 수 있다. 프리앰블 정보는 프리앰블 ID 전체 또는 프리앰블 ID의 일부가 될 수 있다. IWS를 통해 프리앰블 ID의 일부를 전송하는 경우, 단말은 모든 프리앰블에 대한 탐색 대신 IWS의 프리앰블 ID정보를 기반으로 일부 프리앰블만 탐색하여 탐색 부하를 줄일 수 있다. 펨토 기지국 동작/동작중지 지사자는 해당 펨토 기지국이 동작중지(turn-off) 모드인지 알 수 있다. 동작중지(Turn-off) 모드의 경우, 펨토 기지국은 미리 정해진 시간 슬롯에만 수퍼프레임을 통신한다. 도시된 바와 같이, IWS의 전체 정보비트의 수가 16비트이고, 코딩 방식으로 [QPSK 1/3 CC(convolution code), 6 repetition]을 사용할 경우, 상기 IWS 전송을 위해 총 144개의 부반송파(톤)들이 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 IWS 전송을 위한 OFDMA심볼 구조의 예를 도시하고 있다. 특히, 도 9와 같은 IWS를 사용하는 경우, 5/10/20 MHz의 각 대역폭에 따른 IWS 전송 OFDMA심볼의 설계 예를 보여준다.

도 10을 참조하면, IWS는 BCH 커버리지(예 : 1.5 km)와 동일하게 유지하기 위해 [QPSK, 1/3 CC, 6 repetition]이 적용된다. 대역폭 5 MHz의 경우, 1 OFDMA심볼을 통해서 최대 48 비트가 전송 가능하며(상기 정보량은 파일럿에 의해 제한될 수 있음), 2 안테나에 대해 [파일럿 톤 대 데이터 톤]의 비율이 1:2인 것으로 가정하면, 1 OFDMA 심볼을 통해 최대 2개까지 IWS가 전송될 수 있다. 마찬가지로, 대역폭 10MHz의 경우에는 최대 4개까지 IWS가 전송될 수 있으며, 20MHz의 경우에는 최대 8개까지 IWS가 전송될 수 있다.

상기한 바와 같이, 하나의 OFDMA심볼은 수개의 FA들(several FAs)에 대한 IWS들을 실을 수 있다. 동일 FA에서 동작하는 모든 펨토 기지국들은 BCH와 유사하게 서로 다른 퍼뮤테이션을 이용해서 동일 자원에서 IWS를 송신한다. 즉, IWS가 할당된 자원은 검출된 IWS가 속한 FA를 나타낸다. 예를 들어, IWS는 BCH의 커버리지와 동일한 데이터 보호 수준으로 전송될 수 있다. 또한, IWS가 전송되는 OFDMA심볼은 복조를 위한 파일롯을 포함할 수 있다.

앞서 도 7에서 설명된 바와 같이, 매크로 셀과 펨토 셀이 동기화되어 있으면, IWS와 매크로 셀의 신호는 시간 영역에서 완벽히 구별될 수 있다. 그러나 실제 통신 환경에서는 신호간 수신 동기 오차가 발생할 수 있으며, 이런 경우 서로간의 간섭이 작용할 수 있다.

신호간 수신 동기 오차가 발생하는 이유는 예를 들어 다음과 같다. 첫째로, 매크로 셀의 반경과 펨토 셀의 반경이 다르므로 전송 신호의 지연 시간이 다르다. 즉, 매크로 셀의 서비스 영역 내에 있고 펨토 셀의 주변에 위치된 단말에게 매크로 셀의 신호는 늦게 도달되고, 펨토 셀의 IWS는 빨리 도달되어 신호간의 간섭이 발생할 수 있다. 또한, 일반적으로 음영 지역을 제거하기 위해 매크로 셀의 서비스 영역내에 중계기(repeater)를 설치되는데, 이러한 중계기를 거쳐 전송된 신호에 의해 동기 오차가 발생될 수 있다. 또한, 단말이 IWS에 대해 동기를 맞추는 과정에서 오류가 발생할 수도 있다. 상기한 바와 같이, 펨토 셀에서 전송된 IWS와 매크로 셀의 전송 신호간의 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 간섭의 영향을 방지하기 위해 본 발명은 펨토 기지국이 IWS를 지연시켜 전송하는 방안을 제안하기로 한다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 피하기 위한 IWS 전송의 일 예를 도시하고 있다. 특히, 도 18은 CP 길이를 줄여서 시간 지연을 두고 IWS를 전송하는 경우를 나타낸 것이다.

도 18을 참조하면, 펨토 기지국이 CP (Cyclic Prefix)를 전체 OFDM 길이의 1/16로 전송하는 경우이다. 시스템의 기본적인 CP의 길이는 전체 OFDM 길이의 1/8이지만 CP의 길이를 1/16으로 줄이고 IWS를 지연하여 전송함으로써 매크로 기지국의 전송 신호와의 간섭을 피할 수 있다. 즉 도시된 바와 같이, CP 길이를 짧게 조정하여 남은 시간 자원을 고려해서 IWS의 앞과 뒤에 널(null) 구간을 배치함으로써, 수신 동기 오차에 의해 간섭을 피한다. 여기서, CP길이는 수신 성능과 관련이 있기 때문에, IWS 전송을 위한 CP 길이는 수신 성능을 고려해서 결정하는 것이 바 람직하다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 피하기 위한 IWS 전송의 다른 예를 도시하고 있다. 특히, 도 19는 CP 길이(비율)는 고정하고 시간 지연을 두고 IWS를 전송하는 경우를 나타낸 것이다.

만일, IWS의 전송 성능을 유지하기 위해서 CP 길이를 조정할 수 없으면, 시간영역에서의 IWS의 전체길이를 줄이고 그에 따라 확보된 시간만큼 IWS를 지연시켜 전송할 수 있다. 다시 말해, IWS의 시간영역에서의 전체 길이를 줄이고, 남은 시간 자연을 이용해서 널(null) 구간을 배치함으로써 수신 오차에 의한 간섭의 영향을 줄인다. 도시된 바와 같이, IWS의 앞부분에는 원 신호의 뒷부분 1/8에 해당되는 프리픽스(prefix)가 구성되고, 상기 IWS의 뒷부분에는 원 신호의 앞부분 1/8에 해당되는 포스트픽스(postfix)이 구성된다. 그리고, 남는 시간 자원을 이용해서 상기 IWS의 앞과 뒤에 널(null) 구간으로 배치함으로써, 수신 동기 오차에 따른 간섭 영향을 제거한다.

한편, 시간영역에서 IWS의 전체 길이를 줄이는 방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 20은 본 발명의 실시예에 있어서 IWS의 전체 길이를 줄이기 위한 방법을 도시한 것이다. 여기서, 도 20은 도 19를 위한 하나의 예시이다.

도 20에 도시된 바와 같이, IWS의 정보심볼들을 주파수 대역에서 홀수 또는 짝수 톤(부반송파)에만 할당하여 OFDM변조(IFFT연산)하면, 시간영역에서 동일한 신호가 2번 반복되어 발생된다. 즉, 본 발명은 2번 반복된 신호들 중 하나의 신호를 선택하고, 상기 선택된 신호에 프리픽스와 포스트픽스를 부가하여 IWS를 생성한다. 그리고, 남는 시간 자원을 가지고 상기 IWS의 앞과 뒤에 널 구간을 배치함으로써, 수신 동기 오차에 의한 간섭을 제거한다.

상술한 IWS를 이용해서 펨토 기지국의 절전모드 지원하기 위한 구체적인 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국에 접속중인 단말이 절전모드 수행중인 펨토 기지국으로 접속하기 위한 절차를 도시하고 있다.

도 11을 참조하면, 매크로 기지국(200)의 동작 FA는 FA1이고, 펨토 기지국(300)의 동작 FA는 FA2이다. 먼저, 펨토 기지국(300)은 1101단계에서 매크로 기지국으로부터 유선(또는 백홀)을 통해 또는 여타 방법에 의해 IWS 설정정보(configuration information)를 미리 획득한다. 그리고, 상기 매크로 기지국(200)은 1103단계에서 주기적인 방송정보(예 : BCH)를 통해 IWS 설정정보 및 펨토 기지국의 절전모드 정보(펨토 기지국이 절전(turn off)모드일 경우 수퍼프레임이 통신되는 시간슬롯 정보)를 단말(100)로 송신한다.

일 예로, 상기 IWS 설정정보는 각 FA에 대한 IWS 전송 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼 프레임 내 IWS구간 위치 (수퍼프레임 내 프레임위 치, 프레임내 서브프레임의 위치, 서브 프레임내 OFDMA심벌의 위치) 등을 포함할 수 있다. 만일, 도 4b와 같이 모든 펨토 기지국들이 동작 FA와 상관 없이 공통의 위치를 통해 IWS를 전송하는 경우, 상기 IWS 설정정보는 공통의 IWS 할당정보를 포함할 수 있다.한편, 상기 펨토 기지국(300)은 1105단계에서 상기 IWS 설정정보에 따라서 주기적으로 IWS를 상기 매크로 기지국(200)의 동작 FA(FA1)를 통해 송신하고, 상기 매크로 기지국(200)으로부터 서비스를 제공받는 단말(100)은 FA1을 통해 상기 펨토 기지국(300)에 의해 전송되는 상기 IWS를 수신한다. 상기 IWS는 프리앰블 정보, 절전 모드 지시자(turn on/off indicator), 펨토 기지국의 동작 FA 정보( IWS의 위치가 펨토 기지국의 동작 FA를 나타냄) 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 펨토 기지국이 깨어서 정상 동작하는 경우, 상기 절전모드 지시자는 0으로 설정되며, 이런 경우 펨토 기지국은 모든 시간 슬롯마다 수퍼프레임을 전송한다. 한편, 펨토 기지국이 간섭을 감소시키기 위해 동작중지(turn off) 모드(또는 절전모드)로 동작하는 경우, 상기 절전모드 지시자는 1로 설정되며, 이런 경우 펨토 기지국은 기 정해진 시간 슬롯마다 수퍼 프레임을 통신한다. 활성화된 수퍼프레임 구간동안 단말은 펨토 기지국을 깨우기 위해 레인징을 시도할 수 있다.

이후, 상기 단말(100)는 1107단계에서 상기 수신된 IWS로부터 프리앰블 아이디, 절전모드 지시자(turn on/off indicator), 펨토 기지국의 동작 FA 등의 정보를 획득하고, 주어진 기준에 따라 스캐닝을 실시할 타겟 펨토 기지국을 선택하여 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트(타겟 FA 및 프리앰블 아이디 포함)를 생성한다. 그리고 상기 단말(100)은 1109단계에서 상기 매크로 기지국(200)으로 타겟 펨토 기지국 후 보군 리스트를 포함하는 스캔 요청(scan request) 메시지를 전송한다. 그러면, 상기 매크로 기지국(200)은 1111단계에서 상기 단말(100)을 위한 스캔구간(scanning interval)을 할당하고, 상기 스캔구간 정보를 포함하는 스캔 응답(scan response) 메시지를 상기 단말(100)로 전송한다.

상기 절전모드 수행중인 펨토 기지국(300)는 1113단계에서 기 정해진 시간 슬롯에서 수퍼프레임을 통신한다. 한편, 상기 단말(100)은 1115단계에서 상기 스캔구간 동안 상기 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트를 이용하여 타겟 FA에서 동작하는 타겟 펨토 기지국을 스캐닝하고, 상기 스캐닝을 통해 상기 펨토 기지국(300)의 방송정보(예: 수퍼프레임 헤더)로부터 상기 펨토 기지국(300)의 식별자(BSID)를 획득한다.

그리고, 상기 단말(100)은 1117단계에서 상기 펨토 기지국(300)을 동작모드로 전환시킬지 결정한다. 동작모드로의 전환이 결정된 경우, 상기 단말은 1119단계에서 상기 획득된 펨토 기지국(300)의 BSID를 포함하는 스캔요청 메시지를 매크로 기지국(200)으로 전송한다. 그러면, 상기 매크로 기지국(200)은 상기 펨토 기지국(300)의 수퍼프레임 통신 구간을 고려하여 스캔구간을 할당하고, 상기 스캔구간 정보를 포함하는 스캔응답 메시지를 상기 단말(100)로 전송한다.

이후, 상기 단말(100)은 1123단계에서 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국(300)의 동작 FA로 천이하고, 기 정해진 수퍼프레임의 상향링크 서브 프레임을 통해 레인징을 시도한다. 다른 실시예로, 모든 펨토 기지국들이 공통의 레인징 구간을 가질수 있으며, 이런 경우 펨토 기지국은 수면모드에서도 상기 레인징 구간에 서 레인징 신호를 수신할 수 있다. 즉, 상기 단말은 상기 레이징 구간을 통해 수퍼 프레임에 상관없이 레이징 시도를 할 수 있다. 이런 경우, 단말이 레인징을 하기 위해 기 정해진 수퍼프레임의 상향링크 서브 프레임까지 대기함으로써 발생하는 시간 지연을 줄일 수 있다.

다음으로, 상기 펨토 기지국(300)은 1125단계에서 상기 레인징에 대한 응답으로 동작모드로 전환하고, 1127단계에서 매 시간슬롯마다 수퍼프레임을 정상적으로 통신한다. 이때, 상기 레인징을 이용해 펨토 기지국(300)을 동작모드로 전환하는 방법 외에, 단말(100)이 상기 획득된 BSID를 이용해서 상기 매크로 기지국(200)으로 상기 펨토 기지국(300)의 동작모드 전환을 요청할 수 있다. 펨토 기지국(300)의 동작모드 전환이 요청된 경우, 상기 매크로 기지국(200)은 백본망(백홀)을 통해 상기 펨토 기지국(300)으로 동작모드 전환을 지시할 수 있다.

상기 동작정지 모드(혹은 절전모드)에서 수퍼프레임을 송수신하는 시간 슬롯은 다음과 같이 결정될 수 있다. 일 예로, 모든 펨토 기지국들이 미리 결정된 시간 슬롯에서 동시에 수퍼프레임을 전송할 수 있다. 이런 경우, 매크로 기지국은 상기 미리 결정된 시간 슬롯 정보를 방송정보를 통해 단말로 전송해야 한다. 다른 예로, 펨토 기지국들을 그룹핑하고 그룹별로 수퍼프레임을 동시에 전송할 수 있다. 즉, 1초당 1회의 수퍼프레임을 통신하고 총 N번의 수퍼프레임 통신 기회가 있다고 가정한다. 이때, 펨토 기지국의 BSID를 N으로 모듈로 연산한 값과 해당 시간슬롯의 수퍼프레임 인덱스를 N으로 모듈로 연산한 값이 같을 경우, 해당 펨토 기지국들은 해당 시간슬롯에서 수퍼프레임을 통신할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 12를 참조하면, 먼저 매크로 기지국은 1201단계에서 IWS에 대한 스케줄링을 수행하고, 상기 IWS 설정정보(configuration information)를 생성한다. 상기 매크로 기지국은 주변(혹은 자신의 서비스 영역)에 존재하는 펨토 기지국들을 알 수 있으며, 상기 매크로 기지국의 동작 FA와 다른 FA들 각각에 대해 IWS 전송을 위한 스케줄링을 수행할 수 있다. 이때, 동일한 FA로 동작중인 펨토 기지국들은 동일한 자원을 통해 IWS를 오버레이하여 송신할수 있도록 스케줄링한다. 상기 IWS 설정 정보는, 각 FA에 대해 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 모든 펨토 기지국들이 동일한 자원을 통해 IWS를 오버레이하여 송신할수 있도록 스케줄링한다. 이런 경우, 상기 IWS 설정 정보는, 모든 펨토 기지국에 대해 공통인 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다.이후, 상기 매크로 기지국은 1203단계에서 상기 IWS 설정정보를 유선 혹은 다른 방법을 이용하여 주변의 펨토 기지국들로 전송한다.

그리고 상기 매크로 기지국은 1205단계에서 상기 IWS 설정정보를 단말로 방송한다. 이때, 상기 IWS 설정정보는 BCH(예 : 수퍼프레임 헤더)를 통해 단말로 방 송될 수 있다.

그리고, 상기 매크로 기지국은 1207단계에서 상기 IWS 설정정보에 근거해서, 이번 수퍼프레임이 IWS구간을 포함하는 수퍼프레임인지 확인한다. 만일, 이번 수퍼프레임이 IWS구간을 포함하는 경우, 상기 매크로 기지국은 1209단계로 진행하여 IWS구간을 포함하는 수퍼프레임을 생성한후 1213단계로 진행한다. 여기서, IWS구간은 어떠한 신호도 전송하지 않는 널신호(null signal) 구간이다. 만일, 이번 수퍼프레임이 IWS구간을 포함하지 않는 경우, 상기 매크로 기지국은 1211단계로 진행하여 IWS구간을 포함하지 않는 정상 수퍼프레임을 생성한후 상기 1213단계로 진행한다.

그리고 상기 매크로 기지국은 상기 1213단계에서 상기 생성된 수퍼프레임을 하향링크를 통해 송신한후, 다음 수퍼프레임을 검사하기 위해 상기 1207단계로 되돌아간다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 특히, 도 13은 동작중지 모드(또는 절전모드)에 따른 동작 절차를 나타낸 것이다.

도 13을 참조하면, 현재 절전모드 수행중인 펨토 기지국은 1301단계에서 매크로 기지국으로부터 백홀(백본망)을 통해 IWS 설정정보를 수신한다. 상기 IWS 설정 정보는, 각 다른 FA에 대해 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다.

이후, 상기 펨토 기지국은 1303단계에서 상기 IWS 설정정보와 상기 펨토 기지국의 동작 FA를 이용해서 IWS 전송 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링에 근거해서 이번 수퍼 프레임이 IWS 전송 수퍼프레임인지 검사한다.

만일, 이번 수퍼프레임이 IWS 전송 수퍼프레임이면, 상기 펨토 기지국은 1305단계로 진행하여 IWS 신호를 생성하고, 상기 IWS 신호를 상기 IWS구간동안 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 송신한후 1307단계로 진행한다. 여기서, 상기 IWS신호는 프리앰블 정보, 절전모드 지시자, CRC코드 등을 포함할 수 있다.

만일, 이번 수퍼프레임이 IWS 전송 수퍼프레임이 아니면, 상기 펨토 기지국은 상기 1309단계로 진행하여 이번 타임 슬롯이 수퍼프레임 전송을 위한 기 정해진 타임 슬롯인지 검사한다. 상기 기 정해진 타임 슬롯이 아닐 경우, 상기 펨토 기지국은 상기 1303단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다. 만일, 상기 기 정해진 타임 슬롯일 경우, 상기 펨토 기지국은 1309단계로 진행하여 수퍼프레임을 생성하고, 상기 생성된 수퍼프레임을 상기 펨토 기지국의 동작 FA를 통신한다.

그리고 상기 펨토 기지국은 1311단계에서 상기 수퍼프레임을 통신하는 동안 임의 단말로부터 레인징 신호가 수신되는지 검사한다. 즉, 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도하는 단말이 있는지 검사한다. 만일, 상기 수퍼프레임을 통신하는 동안 어떠한 접속 신호도 감지되지 않을 경우, 상기 펨토 기지국은 통신을 중지한후 상기 1303단계로 되돌아간다.

만일, 상기 수퍼프레임을 통신하는 동안 임의 단말의 레인징이 성공된 경우, 상기 펨토 기지국은 1313단계로 진행하여 동작모드로 천이하고, 매 시간 슬롯마다 수퍼프레임을 정상적으로 통신한다.

펨토 기지국은 IWS 전송 프래임/IWS 전송 구간과 무관하게 상기 레인징 구간동안 임의의 단말로부터 레인징 신호가 수신되는지 검사할 수 있다. 즉, 상기 펨토 기지국은 상기 레인징 구간 동안 접속을 시도하는 단말이 있는지 검사한다. 만일, 상기 레인징 구간 동안 어떠한 접속 신호도 감지되지 않을 경우, 상기 펨토 기지국은 통신을 중지한 후 상기 1303단계로 되돌아간다.

만일, 상기 레인징 구간동안 임의 단말의 레인징이 성공된 경우, 상기 펨토 기지국은 1313단계로 진행하여 동작모드로 천이하고, 매 시간 슬롯마다 수퍼프레임을 정상적으로 통신한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 14를 참조하면, 먼저, 단말은 1401단계에서 매크로 기지국으로부터 주기적으로 방송되는 IWS 설정정보를 수신한다. 여기서, 상기 IWS 설정 정보는, 각 다른 FA(매크로 기지국의 동작 FA와 다른 FA)에 대해 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 펨토 기지국들이 동작 FA에 상관없이 IWS를 위해 공통된 시간/주파수 자원을 사용하는 경우, 상기 상기 IWS 설정 정보는, 모든 펨토 기지국에 대해 공통 인 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다.

한편, 상기 단말은 1403단계에서 IWS 설정정보에 근거해서, 이번 수신된 수퍼프레임내 IWS 구간이 포함되어 있는지 검사한다. 상기 IWS구간이 포함되어 있으면, 상기 단말은 1405단계에서 상기 IWS 구간을 통해 수신된 IWS 신호를 디코딩하고, 에러검사(CRC)를 통해 상기 IWS가 성공적으로 수신되었는지 판단한다. 상기 IWS 신호의 수신이 실패된 경우, 상기 단말은 다음 수퍼프레임을 수신하기 위해 상기 1403단계로 되돌아간다.

반면, 상기 IWS 신호의 수신이 성공된 경우, 상기 단말은 1407단계로 진행하여 상기 수신된 IWS로부터 프리앰블 아이디, 절전모드 지시자(turn on/off indicator), 펨토 기지국의 동작 FA 등의 정보를 획득하고, 주어진 기준에 따라 스캐닝을 실시할 타겟 펨토 기지국을 선택하여 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트(타겟 FA 및 프리앰블 아이디 포함)를 생성한다. 여기서, 단말은 일정 시간구간 동안 적어도 하나의 IWS구간을 통해 수신된 IWS들로부터 획득된 타겟 FA와 프리앰블 아이디 및 신호품질 등을 이용해서 상기 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트를 구성할 수 있다.

이후, 상기 단말은 1409단계에서 상기 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트에 포함된 타겟 FA에서 동작하는 펨토 기지국을 스캐닝한다. 구체적으로, 상기 단말은 상기 타겟 펨토 기지국 후보군 리스트(스캐닝할 프리앰블 정보 및 FA정보 포함)를 매크로 기지국으로 전송하고, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 포함하는 스캔응답 메시지를 수신한다. 그리고 상기 단말은 상기 스캔 구간동안 상기 타겟 FA로 동작하는 주변 펨토 기지국을 스캐닝한다.

이후, 상기 단말은 1411단계에서 상기 스캐닝을 통해 측정된 펨토 기지국들의 신호세기들을 검사하고, 현재 절전모드 수행중인 펨토 기지국의 동작모드 전환이 요구되는지 검사한다. 한편, 상기 단말은 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국의 방송정보를 수신하여 기지국 식별자(BSID)를 획득한다. 만일, 절전모드 수행중인 펨토 기지국의 동작모드 전환이 요구될 경우, 상기 단말은 1413단계에서 상기 획득된 펨토 기지국의 BSID를 포함하는 스캔요청 메시지를 매크로 기지국으로 전송하고, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간 정보를 포함하는 스캔응답 메시지를 수신한다. 이때, 상기 매크로 기지국은 상기 펨토 기지국의 수퍼프레임 통신 구간을 고려하여 스캔구간을 할당할 수 있다.

이후, 상기 단말은 1415단계에서 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국의 동작 FA로 천이하고, 기 정해진 수퍼프레임의 상향링크 서브 프레임을 통해 상기 펨토 기지국으로 레인징을 시도한다. 다른 실시 예로, 모든 펨토 기지국이 공통의 레인징 구간을 가지는 경우, 상기 단말은 임의의 상기 공통의 레인징 구간을 통해 레이징을 시도한다. 그리고, 상기 단말은 1417단계에서 상기 레인징이 성공적으로 수행되었는지 검사한다. 상기 레인징이 실패된 경우, 상기 단말은 레인징을 다시 시도하기 위해 상기 1415단계로 되돌아간다. 상기 레인징이 성공된 경우, 상기 펨토 기지국은 동작모드로 천이하며, 이후 매 시간 슬롯마다 수퍼프레임을 정상적으로 통신한다. 이후, 상기 단말은 다시 매크로 기지국의 동작 FA로 전환하여 핸드오버 프로시저를 완료한 후, 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도할 수 있다.

다른 실시 예로, 모든 펨토 기지국이 공통의 레이징 구간을 가지는 경우, 단말이 IWS 또는 여타 방법을 통해 펨토 기지국의 존재를 검출하고, 상기 공통의 레이징 구간을 통해 레인징을 시도할 수 있다. 펨토 기지국은 절전 모드에서도 상기 레인징 구간에 대해서 단말의 레인징 시도를 검출한다. 상기 레인징 구간을 통해 단말의 레인징이 성공적으로 수행되면, 상기 펨토 기지국은 동작모드로 천이하며, 이후 매 시간 슬롯마다 수퍼프레임을 정상적으로 통신한다. 이후, 상기 단말은 다시 매크로 기지국의 동작 FA로 전환하여 핸드오버 프로시저를 완료한 후, 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국의 구성을 도시한 것다.

도 15는 송신부 위주로 도시한 것으로, 백홀 인터페이스부(1500), 스케줄러(1502), IWS설정정보 생성기(1504), 제어메시지 생성기(1506), 데이터 패킷 생성기(1508), 다중화기(1510), 부호기(1512), 변조기(1514), 프레임 매핑기(1516), OFDM변조기(1518), RF처리기(1520)을 포함하여 구성된다. 상기 매크로 기지국은 다수의 FA들을 지원하며, 이하 두 개의 FA(FA1, FA2)을 지원하는 것으로 설명한다. 또한, OFDM 변조기(1518)내 IFFT연산기가 상기 두 개의 FA들에 대한 전체 대역을 모두 커버하는 경우, RF처리기(1520)는 캐리어(carrier)를 하나 사용할 수 있다. 만일, RF처리기(1512)가 FA별로 캐리어를 사용한다면, FA 천이를 위한 동작이 필요하다.

도 15를 참조하면, 먼저 백홀 인터페이스부(1500)는 백홀을 통해 다른 기지국(매크로 기지국 및 펨토 기지국)과 통신한다. 즉, 백홀 인터페이스부(1500)는 다른 기지국으로부터 수신된 백홀 메시지를 해석하고, 송신 백홀 메시지를 생성하여 송신하는 기능을 수행한다.

스케줄러(1502)는 프레임 통신을 위한 자원 스케줄링을 수행한다. 여기서, 도 5 내지 도 7과 같은 IEEE 802.16m기반의 프레임 구조를 사용하는 것으로 가정한다. 본 발명에 따라 스케줄러(1502)는 펨토 기지국에 의해 전송되는 IWS 신호에 대한 스케줄링을 담당한다. 상기 스케줄러(1502)는 동일한 FA로 동작중인 펨토 기지국들은 IWS를 동일한 자원을 통해 오버레이하여 송신할 수 있도록 스케줄링한다. 다른 실시 예로, 상기 스케줄러(1502)는 펨토 기지국들이 동작 FA에 상관없이 IWS를 동일한 자원을 통해 오버레이하여 송신할 수 있도록 스케줄링한다.

IWS 설정정보 생성기(1504)는 IWS 스케줄링 결과에 따라 IWS 설정정보를 생성한다. 여기서, 상기 IWS 설정 정보는, 각 다른 FA(매크로 기지국의 동작 FA와 다른 FA)에 대해 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 상기 설정 정보는, 모든 펨토 기지국에 대해 공통인 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수 퍼프레임내 IWS구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함할 수 있다. 상기 IWS설정정보는 백홀을 통해 주변 펨토 기지국들로 제공되고, 무선을 통해 단말로 방송된다..

제어메시지 생성기(1506)는 송신 제어메시지를 생성한다. 여기서, 상기 제어메시지는 시스템 정보를 포함하는 방송채널 메시지(수퍼프레임 헤더 메시지 등), 자원할당 정보를 포함하는 맵(MAP)채널 메시지 등, 트래픽 패킷을 제외한 모든 제어메시지들을 포함하는 것으로 가정한다. 본 발명에 따라, 상기 제어메시지 생성기(1506)는 상기 IWS설정정보 생성기(1504)로부터의 IWS 설정정보를 포함하는 제어메시지를 생성한다. 예를 들어, 상기 IWS설정정보는 주기적으로 방송되는 방송채널(BCH) 메시지를 통해 송신될 수 있다.

데이터 패킷 생성기(1508)는 송신 데이터 패킷(혹은 데이터 버스트)을 생성한다. 다중화기(1510)는 상기 제어메시지 생성기(1506) 및 데이터 패킷 생성기(1508)로부터의 메시지(혹은 패킷)을 물리계층부로 전달한다.

물리계층의 부호기(1512)는 상기 다중화기(1510)로부터의 메시지(혹은 패킷)를 정해진 부호방식(예 : 부호 종류, 부호율 등)에 따라 부호화한다. 예를 들어, 상기 부호기(1512)는 CC(Convolutional Code), TC(Turbo Code), CTC(Convolutional Turbo Code), LDPC(Low Density Parity Check)부호 등을 사용할 수 있다. 변조기(1514)는 상기 부호기(1512)로부터의 부호비트(coded bits)을 변조방식에 따라 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를 들어, 상기 변조기(1514)는 QPSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM 등을 사용할 수 있다.

프레임 매핑기(1516)는 상기 변조기(1514)로부터의 변조심볼들을 미리 정해진 프레임 구조에 따라 정렬하고, 상기 정렬된 프레임 데이터를 OFDM변조기(1518)로 출력한다. 이때, 상기 IWS 스케줄링에 따라, 특정 수퍼프레임내 특정 프레임 및 상기 특정 프레임내 특정 서브프레임 그리고 상기 특정 서브프레임내 특정 OFDM심볼 구간, 즉 IWS 구간은 널(null)로 설정된다. 상기 IWS 구간은 펨토 기지국이 IWS신호를 송신하기 위한 구간이다.

OFDM변조기(1518)은 상기 프레임 매핑기(1516)로부터의 데이터를 OFDM변조하여 시간영역의 샘플데이터를 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT연산, CO부가 등을 포함하는 의미이다. RF처리기(1520)는 상기 OFDM변조기(1518)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 캐리어를 이용해 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 셀의 구성을 도시하고 있다.

도 16은 송신부 위주로 도시한 것으로, 백홀 인터페이스부(1600), 스케줄러(1602), 제어메시지 생성기(1604), IWS정보 생성기(1606), 데이터 패킷 생성기(1608), 다중화기(1610), 부호기(1612), 변조기(1614), 프레임 매핑기(1616), OFDM변조기(1618), RF처리기(1620)을 포함하여 구성된다. 상기 펨토 기지국은 다수의 FA들을 지원하며, 이하 두 개의 FA(FA1, FA2)을 지원하는 것으로 설명한다.

도 16을 참조하면, 먼저 백홀 인터페이스부(1600)는 백홀(백본망)을 통해 다 른 기지국(매크로 기지국 및 펨토 기지국)과 통신한다. 즉, 백홀 인터페이스부(1600)는 다른 기지국으로부터 수신된 백홀 메시지를 해석하고, 송신 백홀 메시지를 생성하여 송신하는 기능을 수행한다.

스케줄러(1602)는 프레임 통신을 위한 자원 스케줄링을 수행한다. 여기서, 도 5 내지 도 7과 같은 IEEE 802.16m기반의 프레임 구조를 사용하는 것으로 가정한다. 본 발명에 따라 스케줄러(1602)는 매크로 기지국으로부터 수신된 IWS 설정정보 및 상기 펨토 기지국의 동작 FA에 근거해서 IWS 전송을 위한 스케줄링을 수행한다. 여기서, 상기 IWS설정정보는 각 FA에 대해 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS 구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함한다. 다른 실시 예로, 상기 IWS설정정보는 모든 펨토 기지국에 대해 공통인 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS 구간 위치(수퍼프레임내 프레임 위치, 프레임내 서브프레임 위치, 서브프레임내 OFDMA심볼 위치) 등을 포함한다.

또한, 상기 스케줄러(1602)는 절전모드에 따른 수퍼프레임 통신 주기를 스케줄링하며, 상기 절전모드 수행 시 수퍼프레임을 주기적으로 전송할 수 있도록 해당 구성부를 제어한다. 또한, 절전모드 수행 중 수퍼프레임을 통신하는 동안 레인징이 검출될 경우, 상기 스케줄러(1602)는 동작모드로 천이하고, 매 시간슬롯마다 수퍼프레임을 전송할 수 있도록 해당 구성부를 제어한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 스케줄러(1602)에서 자원 스케줄링 및 제어 동작을 모두 수행하는 것으로 설명하였지만, 제어 동작은 별도의 제어기에서 수행될 수도 있다.

제어메시지 생성기(1604)는 송신 제어메시지를 생성한다. 여기서, 상기 제어메시지는 시스템 정보를 포함하는 방송채널 메시지(수퍼프레임 헤더 메시지 등), 자원할당 정보를 포함하는 맵(MAP)채널 메시지 등, 트래픽 패킷을 제외한 모든 제어메시지들을 포함하는 의미이다.

IWS정보 생성기(1606)는 프리앰블 정보, 절전모드 정보 등을 포함하는 IWS 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 IWS 정보는 도 9에 도시된 바와 같이, 프리앰블 정보, 펨토 기지국의 절전모드 지시자 및 CRC코드를 포함할 수 있다.

데이터 패킷 생성기(1608)는 송신 데이터 패킷(혹은 데이터 버스트)을 생성한다. 다중화기(1610)는 상기 제어메시지 생성기(1604), IWS정보 생성기(1605) 및 데이터 패킷 생성기(1808)로부터의 메시지(혹은 패킷)를 물리계층부로 전달한다.

물리계층부의 부호기(1612)는 상기 다중화기(1610)로부터의 메시지(혹은 패킷)을 정해진 부호방식(예 : 부호 종류, 부호율 등)에 따라 부호화하여 출력한다. 변조기(1614)는 상기 부호기(1612)로부터의 부호비트(coded bits)을 변조방식에 따라 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를 들어, 상기 부호기(1612) 및 상기 변조기(1614)는 상기 IWS정보 생성기(1606)에 의해 생성된 IWS정보를 [QPSK 1/3 CC, 6 repetition]에 의해 부호 및 변조하여 IWS신호를 생성할 수 있다.

프레임 매핑기(1616)는 상기 변조기(1614)로부터의 변조심볼들을 미리 정해진 프레임 구조에 따라 정렬하고, 상기 정렬된 프레임 데이터를 OFDM변조기(1518)로 출력한다. 이때, 상기 IWS 전송 스케줄링에 따라, 상기 IWS신호를 특정 수퍼프레임내 특정 프레임 및 상기 특정 프레임내 특정 서브프레임 그리고 상기 특정 서 브프레임내 특정 OFDM심볼 구간, 즉 IWS 구간에 설정한다.

OFDM변조기(1518)은 상기 프레임 매핑기(1516)로부터의 데이터를 OFDM변조하여 시간영역의 샘플데이터를 발생한다. RF처리기(1620)는 상기 OFDM변조기(1618)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 캐리어를 이용해 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다. 여기서, FA별로 캐리어를 사용하는 경우, 도 5와 도 6에 설명된 바와 같이, RF처리기(1620)는 특정 서브프레임 구간동안 펨토 기지국의 동작 FA에서 매크로 기지국의 동작 FA로 천이하고, 상기 특정 서브프레임내 IWS구간동안 상기 IWS신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 전송한다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하고 있다.

도 17은 수신부 위주로 도시한 것으로, RF처리기(1700), OFDM변조기(1702), 프레임 디매핑기(1704), 변조기(1706), 복호기(1708), 역다중화기(1710), 제어메시지 해석기(1712), IWS정보 해석기(1714), 데이터 패킷 처리기(1716) 및 제어기(1718)을 포함하여 구성된다. 상기 단말은 다수의 FA들을 지원하며, 이하 두 개의 FA(FA1,FA2)을 지원하는 것으로 설명한다. 또한, OFDM 복조기(1702)내 FFT연산기가 상기 두 개의 FA들에 대한 전체 대역을 모두 커버하는 경우, RF처리기(1700)는 캐리어(carrier)를 하나 사용할 수 있다. 만일, RF처리기(1700)가 FA별로 캐리어를 사용한다면, FA 천이를 위한 동작이 필요하다.

도 17을 참조하면, 먼저 RF처리기(1700)는 수신되는 RF대역의 신호를 캐리어를 이용해서 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(1702)는 상기 RF처리기(1700)로부터의 샘플데이터를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 여기서, OFDM복조는 CP제거, FFT연산 등을 포함하는 의미이다.

프레임 디매핑기(1704)는 상기 OFDM복조기(1702)로부터의 프레임 데이터에서 버스트(제어정보 버스트, 데이터 패킷 버스트 등)를 추출하고, 상기 버스트의 데이터를 퍼뮤테이션 방식 등을 참조하여 원래 순서로 정렬하여 출력한다. 복조기(1706)는 상기 프레임 디매핑기(1704)로부터의 버스트를 복조하여 출력한다. 복호기(1208)는 상기 복조기(1706)로부터의 복조된 데이터를 디코딩하여 출력한다.

본 발명에 따라 IWS구간을 포함하는 수퍼프레임이 수신된 경우, 상기 프레임 디매핑기(1704)는 상기 IWS구간의 신호를 추출하여 상기 복조기(1706)로 제공한다. 그러면, 상기 복조기(1706) 및 상기 복호기(1708)는 상기 IWS신호를 특정 부호방식(예 : QPSK 1/3 CC, 6repetition)에 따라 복조 및 복호하여 출력한다.

역다중화기(1710)는 상기 복호기(1708)로부터의 복호데이터를 제어메시지 해석기(1712), IWS정보 해석기(1714) 또는 데이터 패킷 처리기(1716)로 전달한다.

상기 제어메시지 해석기(1712)는 상기 역다중화기(1710)로부터의 수신 제어메시지(예 : 방송채널 메시지, 맵채널 메시지 등)을 규격에 따라 해석하고, 상기 제어메시지로부터 추출된 각종 제어정보를 제어기(1718)로 제공한다. 본 발명에 따라 IWS설정정보를 포함하는 제어메시지 수신 시, 상기 제어메시지 해석기(1712)는 상기 제어메시지로부터 IWS설정정보(FA별 IWS 수퍼 프레임 인덱스(시작 슬롯 및 전송 주기), 수퍼프레임내 IWS구간 위치 등)를 추출하여 상기 제어기(1718)로 제공한다. 그러면, 상기 제어기(1718)는 상기 IWS설정정보에 따라, 매크로 기지국과 통신 중에 해당 IWS구간에서 펨토 기지국의 IWS신호를 수신할 수 있도록 해당 구성부를 제어한다.

IWS정보 해석기(1714)는 상기 역다중화기(1710)로부터의 수신 IWS정보에 대해 에러검사(예 : CRC)를 수행하고, 에러검사가 통과된 경우 상기 IWS정보로부터 해당 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 절전모드 지시자 등을 추출하여 상기 제어기(1718)로 제공한다.

데이터 패킷 처리기(1716)는 상기 역다중화기(1716)로부터의 데이터 패킷을 규정된 프로토콜에 따라 처리하여 상기 제어기(1718)을 제공한다.

매크로 기지국과 통신 중에, 상기 펨토 기지국에 의해 전송된 IWS신호가 포착된 경우, 상기 제어기(1718)은 주변 펨토 기지국의 스캐닝을 매크로 기지국으로 요청하고, 스캔 구간을 할당받아 상기 주변 펨토 기지국을 스캐닝할 수 있다. 상기 스캐닝 결과 절전모드 수행중인 펨토 기지국의 웨이크업이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어기(1718)은 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국으로 레인징을 시도하여 상기 펨토기지국을 동작모드로 전환시킨다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 매크로 셀로 구성된 환경을 도시한 도면.

도 2는 매크로 셀과 펨토 셀이 혼재된 환경을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 운용 개념을 도시한 도면.

도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시예에 따른 IWS를 위한 자원할당 개념을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 송신 예를 보여주는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 송신 예를 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IWS를 전송하기 위한 프레임 구조를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IWS의 전송주기를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IWS신호의 정보구성 예를 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 IWS 전송을 위한 OFDMA심볼 구조를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국에 접속중인 단말이 절전모드 수행중인 펨토 기지국으로 접속하기 위한 절차를 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국의 동작 절차를 도시한 도면.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신 시스템에서 펨토 기지국의 동작 절차를 도시한 도면.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한 도면.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 매크로 기지국의 구성을 도시한 도면.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 셀의 구성을 도시한 도면.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시한 도면.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 피하기 위한 IWS 전송의 일 예를 도시한 도면.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 피하기 위한 IWS 전송의 다른 예를 도시한 도면.

도 20은 본 발명의 실시예에 있어서 IWS의 전체 길이를 줄이기 위한 방법을 도시한 도면.

Claims (36)

1. 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 동작 방법에 있어서,

   펨토 기지국이 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 수신하는 과정과,

   상기 설정정보에 따라 상기 기준신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 주기적으로 전송하는 과정과,

   절전모드 수행 중, 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 과정과,

   상기 프레임 통신 중 접속 신호가 수신되는지 검사하는 과정과,

   상기 접속 신호가 수신될 경우, 상기 절전모드에서 동작(turn on)모드로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 설정정보는, 각 FA에 대해 기준신호의 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

   상기 설정정보에 따라 동일 FA로 동작하는 펨토 기지국들은 기준신호를 동일 자원을 통해 오버레이하여 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 설정정보는 모든 펨토 기지국들을 위한 공통의 기준신호 전송주기 및 프레임내 위치정보 중 적어도 하나를 포함하며,

   상기 설정정보에 따라 모든 펨토 기지국들은 기준신호를 동일 자원을 통해 오버레이하여 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기준신호는 상기 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 상기 펨토 기지국의 절전모드 지시자 및 오류검사코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 생성 과정은,

   상기 기준신호는 방송채널의 커버리지 수준으로 코딩되어 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,

   기준신호 스케줄링 정보를 포함하는 설정정보를 수신하는 과정과,

   상기 설정정보에 근거해서 상기 매크로 기지국의 동작 FA을 통해 펨토 기지국의 기준신호를 수신하는 과정과,

   상기 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 과정과,

   상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하는 과정과,

   상기 스캐닝 결과를 이용해서 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국을 결정하는 과정과,

   상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도하여 상기 펨토 기지국을 동작모드로 전환시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 동작모드로 전화시키는 과정은,

   상기 펨토 기지국에 의해 주기적으로 통신되는 프레임을 통해 레인징을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 동작모드로 전환시키는 과정은,

   상기 펨토 기지국들에 대해 공통으로 정의된 레인징 영역을 통해 레인징을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 스캐닝할 타겟 기지국 정보는, 프리앰블 정보 및 FA정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 스캐닝을 통해 상기 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국의 식별자를 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 설정정보는, 각 FA에 대해 기준신호의 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 동일 FA를 사용하는 펨토 기지국들의 기준신호는 동일 자원을 통해 오버레이되어 수시되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제6항에 있어서,

    상기 설정정보는, 모든 펨토 기지국들을 위한 공통의 기준신호 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 모든 펨토 기지국들의 기준신호는 동일 자원을 통해 오버레이되어 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제6항에 있어서,

    상기 기준신호는 상기 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 상기 펨토 기지국의 절점모드 지시자 및 오류검사코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 절전모드를 지원하기 위한 방법에 있어서,

    매크로 기지국이, 펨토 기지국이 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 주변의 펨토 기지국들로 전송하는 과정과,

    펨토 기지국들이, 상기 설정정보에 따라 기준신호를 상기 매크로 기지국의 동작 FA을 통해 전송하는 과정과,

    단말이, 상기 기준신호를 수신하고, 상기 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 과정과,

    상기 단말이, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하는 과정과,

    상기 스캐닝 결과 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국이 결정된 경우, 상기 단말이, 상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국으로 접속을 시도하여 상기 펨토 기지국을 동작모드로 전환시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 동작모드로 전환시키는 과정은,

    상기 펨토 기지국에 의해 주기적으로 통신되는 프레임을 통해 레인징을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 동작모드로 전환시키는 과정은,

    상기 펨토 기지국들에 대해 공통으로 할당된 레인징 영역을 통해 레인징을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제14항에 있어서,

    상기 설정정보는, 각 FA에 대해 기준신호의 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 동일 FA를 사용하는 펨토 기지국들은 기준신호를 동일 자원을 통해 오버레이하여 송신하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 설정정보는, 모든 펨토 기지국들을 위한 공통의 기준신호 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 모든 펨토 기지국들은 기준신호를 동일 자원을 통해 오버레이하여 송신하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제14항에 있어서,

    상기 기준신호는 상기 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 상기 펨토 기지국의 절전모드 지시자 및 오류검사코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제14항에 있어서,

    상기 스캐닝할 타겟 기지국 정보는, 프리앰블 정보 및 FA정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제14항에 있어서,

    상기 스캐닝을 통해 상기 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국의 식별자를 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 다중 FA를 사용하는 무선통신시스템의 펨토 기지국에 있어서,

    펨토 기지국이 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 기준신호를 전송하기 위한 설정정보를 수신하는 백홀 인터페이스부와,

    상기 설정정보에 따라 상기 기준신호를 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 주기적으로 전송하며, 절전모드 수행중일 경우 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 통신부와,

    상기 프레임 통신 중 접속신호가 수신되는지 검사하고, 상기 접속 신호가 수신될 경우 상기 절전모드에서 동작모드로 전환하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토 기지국.
23. 제22항에 있어서,

    상기 설정정보는, 각 FA에 대해 기준신호의 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 동일 FA를 사용하는 펨토 기지국들의 기준신호들은 오버레이되어 전송되는 것을 특징으로 하는 펨토 기지국.
24. 제22항에 있어서,

    상기 설정정보는, 모든 펨토 기지국들을 위한 공통의 기준신호 전송주기 및 프레임내 위치정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라, 모든 펨토 기지국들의 기준신호들은 오버레이되어 전송되는 것을 특징으로 하는 펨토 기지국.
25. 제22항에 있어서,

    상기 기준신호는 상기 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 상기 펨토 기지국의 절전모드 지시자 및 오류검사코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 펨토 기지국.
26. 제22항에 있어서, 상기 통신부는,

    상기 기준신호를 방송채널의 커버리지 수준으로 코딩하고, 다른 펨토 기지국과 다른 방식으로 퍼뮤테이션하여 전송하는 것을 특징으로 하는 펨토 기지국.
27. 다중 FA를 사용하며, 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템의 단말 장치에 있어서,

    기준신호 스케줄링 정보를 포함하는 설정정보를 매크로 기지국으로부터 수신하여 해석하는 제어메시지 해석기와,

    상기 설정정보에 근거해서 상기 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 펨토 기지국의 기준신호를 수신하는 수신기와,

    상기 수신된 기준신호를 이용해서 스캐닝할 타겟 펨토 기지국 정보를 결정하는 기준신호 정보 해석기와,

    상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 타겟 펨토 기지국 정보를 이용해서 주변 펨토 기지국을 스캐닝하며, 상기 스캐닝 결과를 이용해서 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국을 결정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
28. 제27항에 있어서,

    상기 매크로 기지국으로부터 스캔구간을 할당받고, 상기 스캔구간 동안 상기 펨토 기지국에 의해 주기적으로 통신되는 프레임 혹은 공통의 레인징 구간을 통해 레인징을 시도하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
29. 제28항에 있어서,

    상기 스캐닝할 타겟 기지국 정보는, 프리앰블 정보 및 FA정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
30. 제28항에 있어서, 상기 제어기는,

    상기 스캐닝을 통해 상기 동작모드로 전환시킬 펨토 기지국의 식별자를 획득하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
31. 제28항에 있어서,

    상기 설정정보는, 각 FA에 대해 기준신호의 전송 주기 및 프레임내 위치 정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라 동일 FA로 동작하는 펨토 기지국들의 기준신호들은 동 일 자원을 통해 오버레이되어 수신되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
32. 제28항에 있어서,

    상기 설정정보는, 모든 펨토 기지국들을 위한 공통의 기준신호 전송주기 및 프레임내 위치정보 중 적어도 하나를 포함하며,

    상기 설정정보에 따라, 모든 펨토 기지국들의 기준신호들은 동일한 자원을 통해 오버레이되어 수신되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
33. 제28항에 있어서,

    상기 기준신호는 상기 펨토 기지국의 프리앰블 정보, 상기 펨토 기지국의 절점모드 지시자 및 오류검사코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
34. 매크로 셀과 펨토 셀이 공존하는 무선통신시스템에서 펨토 기지국의 동작 방법에 있어서,

    기준신호를 생성하는 과정과,

    상기 기준신호를 송신시점으로부터 설정시간만큼 지연시키는 과정과,

    설정정보에 따라 상기 지연된 기준신호를 매크로 기지국의 동작 FA를 통해 전송하는 과정과,

    절전모드 수행 중, 정해진 시간 슬롯마다 웨이크업하여 프레임을 통신하는 과정과,

    상기 프레임 통신 중 접속 신호가 수신되는지 검사하는 과정과,

    상기 접속 신호가 수신될 경우, 상기 절전모드에서 동작(turn on)모드로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제34항에 있어서, 상기 생성 과정은,

    기준신호의 정보를 OFDM변조하여 샘플데이터를 생성하는 과정과,

    상기 샘플데이터에 기준보다 짧은 CP를 삽입하여 상기 기준신호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제34항에 있어서, 상기 생성 과정은,

    기준신호의 정보를 홀수번째 혹은 짝수번째 톤에 매핑하여 OFDM변조하는 과정과,

    상기 OFDM변조후의 샘플데이터는 반복패턴을 가지며, 상기 반복패턴을 가지는 샘플데이터 중 일부를 선택하는 과정과,

    상기 선택된 샘플데이터의 앞과 뒤에 각각 프리픽스와 포스트픽스를 삽입하여 상기 IWS를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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