KR20100110526A - ＣｏＭＰ동작을 수행하는 이웃 셀이 이용하는 안테나 개수 추정 방법 - Google Patents

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Abstract

협력 멀티 포인트 (CoMP: Coordinated Multi-Point) 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 개수 추정 방법이 개시된다. 제 1 참조신호 수신 전력 측정 단계에서, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 제 1 안테나의 참조 신호를 수신하여 제 1 참조신호 수신 전력(RSRP: Reference Signal Received Power)을 측정한다. 참조신호 수신 전력 비교 단계에서, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 하나 이상의 추가 안테나의 참조 신호에 대한 하나 이상의 추가 참조신호 수신 전력을 상기 제 1 참조신호 수신 전력과 비교한다. 그리고, 추가 안테나를 통해 각 이웃 셀의 신호가 전송되는지 여부를 추정하는 단계에서, 비교 결과 제 1 참조신호 수신 전력과의 차이가 소정 임계값 보다 작게 되는 추가 참조신호 수신 전력에 대응하는 안테나를 통해 각 이웃 셀의 신호가 전송되는 것으로 추정한다.
핸드오버, LTE, 안테나 개수

Description

ＣｏＭＰ동작을 수행하는 이웃 셀이 이용하는 안테나 개수 추정 방법{METHOD OF ESTIMATING THE NUMBER OF ANTENA USED IN NEIGHBOR CELL PERFORMING CoMP OPERATION}
본 발명은 안테나 개수 추정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 개수를 추정하는 방법에 관한 것이다.
최근 3GPP LTE-A(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced; 이하 “LTE-A”라 함) 시스템 개발을 위한 표준화 작업이 활발히 진행 중이며, 이의 하위 버전인 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 “LTE”라 함)에 대해서는, 이미 초기 LTE 단말 및 기지국 개발이 이루어지고 있는 상황이다.
LTE 시스템뿐만 아니라 현재 개발 중인 모든 무선 통신 시스템에서 가장 중요시되는 특성 중 하나가 이동성(mobility)이다. 즉, 단말이 이동함에 따라 채널 특성이 변하고 이로 인해 통신상의 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 단말은 현재 자신이 속해 있는 셀과 이웃한 셀을 지속적으로 모니터링 하여 단말 및 셀과의 채널 품질 특성을 측정하고, 측정 결과에 따라 효과적으로 서비스를 받 는 셀을 변경할 수 있다.
도 1은 단말이 이동하여 이웃 셀의 커버리지(Coverage)로 진입하는 경우를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 단말이 시간 T1에서는 셀 A와 통신 중이었으나 시간 T2 일 때는 단말의 이동으로 인해 셀 A의 커버러지를 벗어나 셀 B의 커버리지 내로 이동하게 된다면 단말은 더 이상 셀 A와는 신뢰성 있는 통신을 하기 힘든 상황이 된다. 이때, 단말은 기존 셀 A와 통신 채널을 끊고 셀 B와의 통신 채널이 연결한다면 신뢰성 있는 통신이 가능할 것이다. 이러한 일련의 과정은, 단말이 저전력 소모 동작을 수행하면서 시스템 정보 및 페이징(paging) 정보를 확인하고 다시 잠드는 무선자원제어_유휴(RRC_Idle: Radio Resource Control_Idle) 상태이면 셀 재선택(cell reselection)이라고 하며, 이와 달리 단말이 통화중이거나 데이터 통신을 하고 있는 무선자원제어-접속(RRC_connected: Radio Resource Control_connected) 상태이면 핸드오버라고 할 수 있다.
이러한 셀 재선택 또는 핸드오버를 수행하기 위해 단말은 현재의 상태에 따라 특정한 주기를 가지고 단말 자신이 현재 속해 있는 셀과 그 셀 주위에 위치한 이웃 셀에 대한 채널 품질 상태를 지속적으로 측정하며 모니터링 하는 것이 바람직하다.
광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA: Wideband-Code Division Multiple Access) 시스템에서는 단말은 이웃 셀에 대해 안테나 개수 등의 이웃 셀의 정보를 알고 있다. 그러나, LTE 시스템에서는 이웃 셀에 대한 정보는 필수적인 사항이 아 닌 선택적인 사항으로 규정하고 있으며, 이에 따라 시스템 오버헤드(Overhead) 측면에서 많은 시스템이 이웃 셀의 안테나 개수 등의 정보를 별도로 시그널링 하지 않는 쪽으로 운영되는 경향이 있다.. 이와 같이, LTE 시스템에서 단말은 셀의 전송 안테나 개수에 따라 하향링크 파일럿의 구조를 알고 있지만, 단말 자신이 현재 속한 셀을 제외한 이웃 셀에 대한 안테나 개수 등의 이웃 셀의 정보를 알지 못할 수 있다.
또한, LTE 시스템에서 모든 셀들이 최소한 하나 이상의 안테나를 가지기 때문에, 종래에는 첫 번째 안테나에 대한 파일럿 신호 전력 값만을 이용하여 채널을 품질을 측정하였다. 그러나, 첫 번째 안테나에 대한 파일럿 신호 전력 값만을 이용하는 경우에는 전송 안테나의 개수가 2개 또는 4개를 가지는 셀 들에서의 채널 품질 측정은 정확성이 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, LTE 시스템에는 “sameRefSignalsInNeighbour”라는 파라미터를 규정하고 있다. 이 파라미터는 이웃 셀들이 현재 단말이 속한 셀과 동일한 파일럿 신호 구조를 가지는지 그렇지 않은지를 단말에게 알려주는 파라미터이다. “sameRefSignalsInNeighbour” 파라미터는 1 비트로 구성되는데, 예를 들어,‘0’이면 이웃 셀 들의 안테나 개수가 현재 단말이 속한 셀의 안테나 개수와 동일함을 나타내고, ‘1’이면 이웃 셀 들의 안테나 개수가 현재 단말이 속한 셀의 안테나 개수와 다름을 나타낼 수 있다. 그러나, “sameRefSignalsInNeighbour” 파라미터는 다수의 이웃한 셀들이 모두 동일한 안테나 구조를 가지는지 여부만을 알려 줄 수 있는 문제가 있다. 또한, 단말 입장에서 32개의 셀까지 채널 품질 상태를 지속적으 로 모니터링 해야 하는 환경하에서 “sameRefSignalsInNeighbour” 파라미터의 비트를 확장하는 것만으로는 전송 안테나 개수를 정확히 파악하는데 한계가 있다. 전술한 바와 같이, LTE 시스템에서 단말이 이웃 셀의 전송 안테나 개수 등을 정확히 파악하여 채널 품질을 측정하기 위한 방법이 지금까지 정의된 바가 없다.
CoMP(Coordinated Multi-Point) 시스템은 다중 셀 환경에서 협력적 MIMO 전송을 적용함으로써 셀 경계에 있는 사용자의 처리량 및 통신 성능을 개선하기 위한 시스템이다. 이러한 CoMP 시스템을 이용하면, 단말은 다중-셀 기지국(Multi-cell base-station)으로부터 공동으로 데이터를 지원받을 수 있는 장점이 있다. 그러나, 지금까지 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀들의 전송 안테나 개수를 파악하여 채널 상태를 측정하기 위한 방법이 제안된 바가 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 구조 추정 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 CoMP 동작을 수행하는 각 이웃 셀이 이용하는 안테나 개수를 추정하는 방법은, 단말이 상기 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 제 1 안테나의 참조 신호를 수신하여 제 1 참조신호 수신 전력(RSRP: Reference Signal Received Power)을 측정하는 단계; CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 하나 이상의 추가 안테나의 참조 신호에 대한 하나 이상의 추가 참조신호 수신 전력을 상기 제 1 참조신호 수신 전력과 비교하는 단계; 및 비교 결과 제 1 참조신호 수신 전력과의 차이가 소정 임계값 보다 작게 되는 추가 참조신호 전력에 대응하는 안테나를 통해 각 이웃 셀의 신호가 전송되는 것으로 추정하는 단계를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 단말이 추가 참조신호 수신 전력에 대응하는 안테나를 통해 신호가 전송되는 각 이웃 셀의 안테나 개수를 측정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 각 셀의 동기 채널을 통하여 각 셀이 참조 신호 전송에 이용하는 시퀀스 정보를 획득하는 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게는, 단말이 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 추정된 안테나 개수에 대응하는 각 안테나의 채널 품질에 기초하여 셀의 채널 품질을 측정하는 단계; 및 단말이 자신이 속한 셀의 채널 품질과 측정된 이웃 셀의 채널 품질을 비교하여 셀을 재선택하거나 또는 핸드오버 할 필요하다는 메시지를 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함한다.
또한, 이때 CoMP 동작을 수행하는 각 이웃 셀의 채널 품질 상태는 각 안테나의 채널 품질 값들을 평균 또는 가중 평균하여 측정되는 것이 바람직하다.
또한, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 각 안테나 별로 소정 시간 동안 누적된 참조신호 수신 전력을 이용하여 참조신호 수신 전력을 측정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안테나 개수 추정 방법에 의하면 각 단말이 효과적으로 각 셀의 안테나의 개수를 추정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 추정된 안테나 개수에 따라서 정확하게 각 셀의 채널 품질을 측정할 수 있으며, 이동하는 단말이 효과적으로 셀 재선택 또는 핸드오버를 할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이 해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하에 개시되는 기술은 다양한 통신 시스템에 사용될 수 있는데, 이러한 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 통신 시스템의 기술은 하향링크(Downlink) 또는 상향링크(Uplink)에 사용될 수 있다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(access point) 등의 용어로 대체될 수 있다. 또한, 이동 단말(MS: Mobile Station)은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 또는 단말(Mobile Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 또는 음성 서비스를 전송하는 노드를 말하고, 수신단은 데이터 또는 음성 서비스를 수신하는 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 단말로는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등이 이용될 수 있다.
이하에서 단말이 CoMP를 수행하는 각 이웃 셀의 안테나 개수를 효과적으로 추정하는 방법에 대해 기술한다.
CoMP(Coordinated Multi-Point) 시스템은 다중 셀 환경에서 개선된 MIMO 전송을 적용함으로써 셀 경계에 있는 사용자의 처리량을 개선하기 위한 시스템이다. CoMP 시스템을 적용하면 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭(Inter-Cell Interference)을 줄일 수 있다. 또한, 이러한 CoMP 시스템을 이용하면, 단말은 다중-셀 기지국(Multi-cell base-station)으로부터 공동으로 데이터를 지원받을 수 있다. 또한, 각 기지국은 동일한 무선 주파수 자원(Same Radio Frequency Resource)을 이용하여 하나 이상의 단말(MS1, MS2, … MSK)에 동시에 지원함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 CoMP 환경 하에서, 단말은 이동함에 따라 단말 및 셀 간의 채널 품질은 변할 수 있다. 즉, 특정 시점에서 단말에 대해 자신이 현재 속한 셀과의 채널 품질보다 더 좋은 채널 품질을 가지는 셀이 나타날 수 있다. 일정 시간 이상 단말 자신이 속한 셀과의 채널 품질 보다 양호한 채널 품질을 가진 셀이 나타난다면, 단말은 우수한 채널 품질을 가지는 셀과 통신을 하게 될 것이다. 이와 같이, 단말이 셀 재선택 또는 핸드오버를 하기 위해서는 일정 주기로 자신이 현재 속해 있는 셀과 그 셀 주위에 위치한 이웃 셀에 대한 채널 품질 상태를 지속적으로 측정하고 모니터링 할 수 있다.
LTE 시스템에서, 단말은 파일럿 신호의 전력에 해당하는 참조신호 수신 전력(RSRP: Reference Signal Received Power)를 이용하여 단말 자신 및 셀 간의 채 널 품질 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 참조신호 수신 전력이란 고려된 측정 주파수 대역폭 내에서 셀-특정(cell-specific) 기준 신호가 할당된 자원 요소에 분배된 전력을 선형 평균한 것을 말한다. 자원 블록 상의 각 자원 요소의 전력은 순환 전치부(CP: Cyclic Prefix)를 제외한 심볼의 유효한 구간으로부터 수신한 에너지로부터 결정될 수 있다. 이러한, 참조신호 수신 전력은 단말이 RRC_idle 상태 및 RRC_connected 상태 모두에서 단말에 적용될 수 있다. 또한, 단말에 의해 수신기 다이버시티가 이용되는 경우, 보고된 값은 모든 다이버시티 브렌치(diversity branch)의 전력 값들의 선형 평균과 균등하게 될 것이다.
단말은 각 셀들이 전송하는 파일럿 신호를 지정된 시간과 해당 대역폭에 대해 누적함으로써 셀의 참조신호 수신 전력을 측정할 수 있다. 단말이 속한 셀 및 이웃 셀이 존재하는 환경에서 단말은 기지국에서 내려주는 정보에 따라 자신이 속한 셀과 이웃한 셀에 대해 각각 RSRP를 측정할 수 있다.
LTE 시스템에서의 단말이 RRC_idle 상황에서 셀 재선택하기 위한 과정으로, 기지국으로부터 모니터링 해야 하는 이웃 셀의 리스트를 수신하면, 단말은 리스트에 포함된 모든 셀의 채널 품질을 사전에 정해진 주기로 측정하고 보고할 수 있다. 만약, 기지국으로부터 모니터링 해야 하는 이웃 셀의 리스트가 내려오지 않는 경우에는, 단말은 인트라 기지국 이웃 셀(동일한 반송주파수를 사용하는 이웃 셀(intra frequency neighbor cell)), 인터 기지국 이웃 셀(다른 반송주파수를 사용하는 이웃 셀 (inter frequency neighbor cell)), 다른 시스템을 사용하는 이웃 셀(inter RAT neighbor cell)에 대해 랜덤하게 셀의 채널 품질을 측정할 수 있고, 셀 재선택 과 관련된 이벤트가 발생할 경우에만 기지국으로 보고할 수 있다. 기지국으로부터 리스트가 내려오지 않을 경우, 단말이 속한 셀은 단말로 이웃 셀에 대한 반송주파수 및 시스템에 대한 정보를 전송할 수 있다.
상술한 셀 재선택 또는 핸드오버 상황에서, 단말은 채널의 품질이 특정 임계값 이상일 경우 이웃 셀을 관찰할 수 있으며, 채널 품질이 나빠져서 임계값 이하인 경우 이웃 셀을 관찰하는 것이 바람직하다.
단말이 RRC_connected 상황에서는 셀 재선택 과정과 유사한 핸드오버 동작을 수행할 수 있다. 셀 재선택과 마찬가지로 임계값 이상에서도 이웃 셀의 채널 품질을 관찰할 수 있다. 단말이 속한 셀과 그 이웃 셀에 대한 채널 품질을 측정하여 서로 비교했을 때 핸드오버를 위한 이벤트를 만족시킨다면 단말은 이 사실을 네트워크에 보고할 수 있다. 네트워크는 핸드오버가 필요하다고 판단되면 이웃 셀로부터 서비스를 받으라는 승인 메시지인 무선링크 설정 메시지를 단말에 전송하고, 단말은 그 메시지에 따라 현재 서비스를 받는 셀을 이웃 셀로 대체하고, 그에 대한 완료 메시지인 무선링크 설정 완료 메시지를 상위(예를 들어, 기지국)에 송신함으로써 핸드오버 절차를 완료할 수 있다. E-UTRAN(Evolved-Unversal Terrestrial Radio Access Network)은 예를 들어, “RRCConnectionReconfiguration” 와 같은 메시지를 이용하여 전용 채널을 통해 RRC_Connected 상태에서 단말에 적용 가능한 측정 구성(measurement configuration)정보를 제공한다. 단말은 E-UTRAN에 의해 제공된 측정 구성 정보와 일치하는 정보를 보고할 수 있다.
이하에서 단말이 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀로부터 파일럿 신호 전송에 이용되는 시퀀스 정보를 획득하는 과정에 대해 설명한다.
도 2는 LTE 시스템에서 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 형태의 하향링크 프레임 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 무선 프레임은 10개의 서브 프레임으로 구성될 수 있다. 즉, 하향링크 전송에 10개의 서브 프레임을 이용할 수 있다. 그리고, 하나의 서브 프레임은 2개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 하나의 슬롯은 6개 또는 7개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함할 수 있다. 구체적으로, 일반 순환 전치부(Normal CP)를 이용하는 구조의 경우에는 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함할 수 있고, 확장된 순환 전치부(Extended CP)를 이용하는 구조의 경우에는 하나의 슬롯은 6개의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다.
주 동기 채널(P-SCH: Primary-Synchronization CHannel) 및 부 동기 채널(S-SCH: Second-Synchronization CHannel)은 각각 하향링크 서브 프레임 중에서 첫 번째 서브 프레임의 첫 번째 슬롯 및 다섯 번째 서브 프레임의 첫 번째 슬롯에 할당될 수 있다. 그리고, 주 동기 신호는 첫 번째 슬롯 및 열 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 매핑될 수 있다. 그리고, 부 동기 신호는 첫 번째 슬롯 및 열 번째 슬롯에서 주 동기 신호가 매핑된 심볼 바로 전의 심볼에 매핑될 수 있다.
LTE 시스템에서 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 정보를 알지 못할 수 있다. 그러나, 단말은 기지국으로부터 이웃 셀 ID 정보를 포함하는 셀 ID 세트 정보를 받을 수 있다. 단말은 셀 ID 세트, 셀 들의 동기 채널을 통해 어떤 셀이 이웃 셀인지 구분할 수 있다.
LTE 시스템에는 504개의 물리 셀 ID(PCI: Physical Cell Identity)가 존재한다. 이 물리 셀 ID는 168개의 셀 ID 그룹으로 나누어지고, 각 셀 ID 그룹은 3개의 셀 ID를 가지고 있다. 이를 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00001
여기서,
Figure 112009020242823-PAT00002
는 물리 셀 ID 개수를 나타내고,
Figure 112009020242823-PAT00003
은 물리 셀 ID 그룹의 개수를 나타내고,
Figure 112009020242823-PAT00004
는 물리 셀 그룹 ID 내의 셀 ID의 개수를 나타낸다.
단말은 셀 들의 주 동기 채널을 통하여 셀 ID 그룹 내의 3개의 셀 ID 정보를 얻을 수 있고, 부 동기 채널을 통하여 168 개의 셀 ID 그룹 정보를 얻을 수 있다. 셀의 동기 채널을 통한 셀 ID 정보에 기반하여 단말은 각 셀이 이웃 셀인지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 단말은 셀 그룹 ID를 통해 각 이웃 셀 별로 참조 신호를 수신할 수 있다. 즉, 단말은 각 이웃 셀의 동기 채널로부터 각 이웃 셀이 파일럿 신호 전송에 이용하는 시퀀스 정보를 획득할 수 있다. 단말은 이웃 셀이라고 판단되면 채널 품질 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있다.
이때, 각 이웃 셀의 주 동기 채널 신호로 이용되는 시퀀스
Figure 112009020242823-PAT00005
은 다음 수학식 2에 따라 주파수 영역에서 자도프-츄(Zadoff-Chu) 시퀀스로부터 생성될 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00006
여기서, 자도프-츄(Zadoff-Chu) 루트 시퀀스 인덱스 u는 다음 표 1과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00007
 루트 인덱스(Root Index) u
0 25
1 29
2 34
표 1은 주 동기 신호(PSS; Primary Synchronization Signal)를 위한 루트 인덱스들을 나타낸 것으로서, 표 1의 루트 인덱스에 따라 주 동기 신호를 위한 시퀀스가 생성될 수 있다.
또한, 부 동기 신호(SSS; Second Synchronization Signal)로 이용하기 위한 시퀀스
Figure 112009020242823-PAT00008
는 2개의 31 길이 바이너리 시퀀스(two length-31 binary sequences)의 인터리빙된 연관(interleaved concatenation)이다. 연관 시퀀스는 주 동기 신호에 의해 소정의 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)와 스크램블링된다.
2개의 31 길이 시퀀스의 조합은 다음 수학식 3에 따라 서브 프레임 0 내지 서브 프레임 5 간에 다른 부 동기 신호를 정의할 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00009
여기서,
Figure 112009020242823-PAT00010
이고, 인덱스
Figure 112009020242823-PAT00011
및
Figure 112009020242823-PAT00012
은 다음 수학식 4에 따른 물리-계층 셀 ID 그룹
Figure 112009020242823-PAT00013
로부터 산출될 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00014
도 3은 LTE 시스템에서 다중 전송 안테나를 가지는 셀 들을 개략적으로 도시한 도면이다.
다중 안테나를 가지는 다수의 셀이 존재하는 협력 멀티 포인트(CoMP: Coordinate Multi-Point) 환경 하에서, 각각의 셀은 서로 다른 안테나 구성을 가질 수 있다. 도 3을 참조하면, LTE 시스템에서 각 셀(210, 220, 230, 240)은 서로 다른 안테나 구성을 가질 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃 셀 A(210)는 전송 안테나를 1개, 이웃 셀 B(220)는 전송 안테나를 2개, 이웃 셀 C(230)은 전송 안테나 4개, 단말이 속한 서빙 셀(240)은 2개의 안테나를 가질 수 있다.
도 4 내지 도 6은 각각 LTE 시스템에서 하향링크 파일럿 신호의 구조를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 각각 전송 안테나가 1개, 2개, 4개일 때의 참조 신호가 할당된 구조를 나타내고 있다. 즉, LTE 시스템에서는 안테나 개수에 따라 서로 다른 파일럿 신호(또는 참조 신호) 구조를 가진다. LTE 시스템에서 기지국의 전체 전송 전력은 일반적으로 고정되어 있다. 예를 들어, 전체 전송 전력을 1로 가정하면, 전송 안테나가 1개인 경우 모든 신호의 전력은 1개의 안테나에 할당될 수 있다. 그러나, 전송 안테나 개수가 2개 또는 4개인 경우, 전체 전송 전력이 고정되어 있으므로 각 안테나에서 전송되는 신호의 전력은 각각 0.5, 0.25로 분배될 수 있다.
파일럿 신호도 마찬가지로 전송 안테나 개수에 따라 각 안테나에 할당되는 전력이 분배될 수 있다. 따라서, 신뢰성 있는 채널 품질 측정을 위해서는 모든 안테나에 대한 파일럿 신호를 고려하여 각 안테나 별로 추정된 채널 품질을 누적하여 추정하는 것이 가장 효과적이다. 그러기 위하여 단말은 채널 품질 측정을 위한 모든 셀의 안테나 구조를 알고 있어야 한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, LTE 시스템에서 셀의 각 안테나 별로 파일럿 신호 전송 주파수, 시간, 파일럿 신호 위치는 송수신단 간에 고정되어 있으므로 단말은 셀의 전송 안테나 개수에 따른 하향링크 파일럿 신호의 구조를 알 수 있다. 그러나, 단말은 자신이 속한 셀을 제외한 이웃 셀의 전송 안테나 구조(예를 들어, 이웃 셀의 전송 안테나 개수)를 알지 못한다. 따라서, 단말이 이웃 셀의 전송 안테나 개수를 추정하는 과정이 필요하다.
이하에서 효과적으로 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 개수를 추정할 수 있는 방법을 설명한다.
페이딩(Fading)은 전자기파가 공간을 날아가면서 일어나는 것으로 매질의 시간적 변화에 따라 신호의 수신세력이 시시각각 변화하는 현상을 말한다. 페이딩 채널(Fading channel)은 시간 및 주파수에 따라 위상과 크기가 변하게 된다. 따라서, 송신 신호가 채널을 통과하는 시점에 따라 서로 다른 왜곡이 발생하여 채널 품질의 정확도가 떨어질 수 있다. 그러나, 순시적으로 측정된 채널 값을 지속적으로 누적하여 평균을 취하게 된다면 일정한 크기의 값으로 평균적으로 수렴할 수 있다. 예를 들어, 셀로부터 동일한 거리에 있는 두 단말기는 셀과의 순시적인 채널 상태는 서로 다르지만 채널 크기를 누적하여 평균을 비교한다면 통계적으로 유사한 값을 가질 것이다.
도 7은 단말이 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 개수를 추정하는 방법의 바람직한 수행 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단말은 각 셀의 동기 채널을 통하여 각 셀이 파일럿 신호 전송에 이용하는 시퀀스 정보를 획득할 수 있다(S710). 즉 단말은 기지국으로부터 수신한 이웃 셀 ID 정보를 포함하는 셀 ID 세트 정보, 각 셀의 주 동기 채널 및 부 동기 채널을 통하여 어떤 셀이 자신이 속한 셀과 이웃한 셀인지를 판단할 수 있다(S710).
그 후, 단말은 각 셀의 동기 채널을 통하여 각 셀이 파일럿 신호 전송에 이용하는 시퀀스 정보를 획득할 수 있다(S720).
그리고, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 각 이웃 셀 별로 공통인 제 1 안테나의 파일럿 신호에 대한 참조신호 수신 전력(RSRP: Reference Signal Received Power)을 측정할 수 있다(S730)
각 셀 들은 LTE 시스템에서 최소 1개 이상의 송신안테나를 가진다. 단말은 각 안테나로부터 수신한 파일럿 신호 및 각 셀의 이미 알고 있는 파일럿 신호를 상관 연산하여 상관 값을 출력할 수 있다. 즉, 동일한 거리에 있는 단말 및 셀 간의 평균 채널 크기 값은 유사하다는 사실에 기반하여, 단말은 모든 셀에 대해 2개 이상의 안테나가 존재한다고 가정하고, 동시에 2개 이상의 안테나에 대해 파일럿 신호 및 단말이 이미 알고 있는 파일럿 신호와 상관 연산을 수행하여 상관 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, LTE-A 시스템에서는 8개의 안테나가 존재할 수 있기 때문에, 8개 안테나에 대한 참조신호 수신 전력을 측정할 수 있다.
참조신호 수신 전력을 측정하기 위한 과정으로, 파일럿 신호를 상관 연산을 수행하는데 이에 대해 살펴본다. 예를 들어, X, Y라는 특정한 2개의 신호가 있고, 각 신호는 길이가 N이라고 가정하자. 그러면, 길이 N의 신호 X는 X0, X1,...XN-1 로 구성될 수 있고, 길이 N의 신호 Y는 Y0, Y1, ... YN-1 로 구성될 수 있다. 이때 두 신호의 상관 값(Correlation value)은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009020242823-PAT00015
X,Y 신호의 상관 값 =
X,Y 가 동일한 신호일 경우 상관 값은 양의 값의 합이 되므로 상대적으로 큰 값을 가질 것이며, 상관없이 서로 다른 값이라면 랜덤한 부호(양 또는 음의 부호)를 가지는 값들의 합이 되므로 상대적으로 작은 값을 가질 것이다.
특정 안테나가 존재한다고 가정하고, 그 안테나에 해당하는 파일럿 신호(X; 송수신단에서 서로 약속된 신호이므로 수신단은 이미 알고 있음) 및 수신되는 신호(Y)와 상관 연산을 수행할 수 있다. 이때, 파일럿 신호 X는 송신단 및 수신단 간에 서로 약속된 신호이므로 수신단에서는 이미 알고 있는 신호에 해당한다. 만약, 특정 셀에서 2개 이상의 안테나가 실제로 존재한다면, 제 1 안테나 이외의 추가 안테나에 대한 상기 X,Y 신호는 동일한 신호에 해당하고 상관 값이 상대적으로 큰 값을 갖는다. 만약 더 이상 안테나가 존재하지 않는다면 제 1 안테나 이외의 추가 안테나에 대한 파일럿 신호(X)와 그 파일럿과 상관없는 데이터신호(Y)와 상관이 취해질 것이므로 상대적으로 작은 값이 나올 것이다.
단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 첫 번째 안테나에 대한 파일럿 신호에 대해 상관 연산을 취하여 참조신호 수신 전력을 측정하고, 그 후 나머지 각 안테나에 대해서도 각 안테나에 대한 파일럿 신호 및 이미 알고 파일럿 신호를 상관 연산을 수행하여 참조신호 수신 전력을 측정할 수 있다. 이때, 첫 번째 안테나의 파일럿 신호로부터 측정한 참조신호 수신 전력을 제 1 참조신호 수신 전력, 나머지 각 안테나의 파일럿 신호로부터 측정한 참조신호 수신 전력을 각각 제 2 참조신호 수신 전력, 제 3 참조신호 수신 전력, … ,제 N 참조신호 수신 전력이라 할 수 있다. 이때, 참조신호 수신전력은 dBm 단위로 나타낼 수 있다.
단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 하나 이상의 추가 안테나의 참조 신호에 대한 하나 이상의 추가 참조신호 수신 전력을 상기 제 1 참조신호 수신 전력과 비교할 수 있다(S740). 이때, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 제 1 안테나의 참조신호를 수신하여 먼저 제 1 참조신호 수신 전력을 먼저 측정하고, 그 후 추가 안테나에 대한 참조신호를 수신하고 추가 참조신호 수신 전력을 측정하여 제 1 안테나의 참조신호 수신 전력과 비교할 수 있다. 또한 이와 달리, 단말이 각 안테나 별로 하나 이상의 추가 안테나의 참조 신호를 각각 수신한 후, 각 안테나의 참조신호 수신 전력을 측정하여 제 1 참조신호 수신 전력을 비교할 수 있다.
단말은 상기 비교 결과 상기 제 1 참조신호 수신 전력과의 차이가 소정 임계값 보다 작게 되는 추가 참조신호 전력에 대응하는 안테나를 통해 각 이웃 셀의 신호가 전송되는 것으로 추정한다(S750).
추가 참조신호 전력에 대응하는 안테나를 통해 각 이웃 셀의 파일럿 신호가 전송되는 것으로 추정되는 경우에, 단말은 제 1 참조신호 수신 전력값과 추가 안테나의 참조신호 수신 전력값의 차이에 기초하여 이웃 셀의 안테나 개수를 추정할 수 있다(S760).
즉, 제 2 참조신호 수신 전력, 제 3 참조신호 수신 전력, … , 제 N 참조신호 전력과 제 1 참조신호 전력과 차이를 각각 구한다. 그리고 그 차이 값이 특정 임계값보다 큰지 작은지에 대해 판단할 수 있다. LTE 시스템에서 모든 셀은 최소 1개 이상의 전송 안테나를 가지고 있기 때문에 제 1 참조신호 수신 전력을 기준으로 하여 다른 안테나의 존재 여부를 파악할 수 있다.
만약, CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀에 2개 이상의 안테나가 존재한다면, 제 1 안테나 이외의 추가적인 안테나에 대한 참조신호 수신 전력 값은 이용되는 안테나 개수에 따라 제 1 안테나의 참조 신호 전력과 유사할 것이다. 이와 달리, 이웃 셀에 1개의 안테나만 있을 경우에는 제 2 참조신호 수신 전력, 제 3 참조신호 수신 전력 값 등은 제 1 참조신호 수신 전력 값과 상이한 값을 가질 것이다.
즉, 두 번째 또는 그 이상의 안테나가 존재하는 경우 각 안테나를 통해 전송된 파일럿 신호와 단말에서 알고 있는 파일럿 신호와의 상관 연산을 취하여 누적 평균을 취하게 되면 첫 번째 안테나에 대한 상관 연산 값과 유사한 값을 가질 것이다. 안테나가 없는 경우에 단말이 알고 있는 파일럿 신호와 상관 연산을 수행하면, 일반 데이터 신호와 상관 연산이 수행되므로 첫 번째 안테나에 대한 상관 연산 결과와 크게 다를 것이다.
단말은 각 안테나 별로 일정 시간 동안 누적한 참조신호 수신 전력 값들을 평균하거나 가중 평균하는 등의 방법을 이용하여 해당 안테나의 참조신호 수신 전력을 측정할 수 있다. 이와 같이, 단말은 제 1 참조신호 수신 전력을 기준으로 하여 다른 참조신호 수신 전력을 비교함으로써 각 셀의 안테나 개수를 추정할 수 있다.
그 후 단말은 추정된 안테나 개수에 대응하는 각 안테나의 채널 품질에 기초하여 셀의 채널 품질을 측정할 수 있다(S770). 즉, 단말은 각 안테나의 채널 품질을 순시적으로 측정한 참조신호 수신 전력만으로 평가하는 것이 아니라, 일정기간 동안 참조신호 수신 전력을 누적하여 평균하는 방식 등으로 각 안테나의 채널 품질을 측정할 수 있다. 단말은 추정된 안테나 개수에 기초하여 각 안테나 별로 참조신호 수신 전력값을 단순 평균하거나 또는 가중 평균을 구하여 그 셀의 채널 품질상태를 파악할 수 있다. 이와 같이, 단말이 이웃 셀의 전송 안테나 개수를 파악할 수 있다면 보다 신뢰성 있고 정확한 채널 품질을 측정할 수 있다.
그 후, 단말은 자신이 속한 셀의 채널 품질과 측정된 이웃 셀의 채널 품질을 비교하여 셀을 재선택하거나 또는 핸드오버할 필요하다는 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다(S780). 단말은 셀 재선택 또는 핸드오버를 위해 자신이 속한 셀과 이웃 셀에 대한 채널 상태를 지속적으로 모니터링 해야 한다. 단말이 기지국으로부터 셀 재선택 또는 핸드오버할 셀에 대한 메시지를 수신하면, 그 메시지에 따라 현재 서비스를 받는 셀을 이웃 셀로 대체하고, 그에 대한 완료 메시지인 무선링크 설정 완료 메시지를 상위(예를 들어, 기지국)에 송신함으로써 핸드오버 절차를 완료할 수 있다.
상술한 내용과 같이, 단말은 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 안테나 개수를 파악하여 각 이웃 셀 및 단말 자신이 속한 셀의 채널 품질을 정확히 측정할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 1은 단말이 이동하여 이웃 셀의 커버리지(Coverage)로 진입하는 경우를 도시한 도면,
도 2는 LTE 시스템에서 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 형태의 하향링크 프레임 구조의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 LTE 시스템에서 다중 전송 안테나를 가지는 셀 들을 개략적으로 도시한 도면,
도 4 내지 도 6은 LTE 시스템에서 하향링크 파일럿 신호 구조를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 단말이 이웃 셀의 안테나 개수를 추정하는 방법의 바람직한 수행 과정을 도시한 흐름도이다.

Claims (8)

  1. CoMP(Coordinate Multi-Point) 동작을 수행하는 이웃 셀이 신호 전송에 이용하는 안테나 개수를 추정하는 방법에 있어서,
    단말이 상기 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 제 1 안테나의 참조 신호를 수신하여 제 1 참조신호 수신 전력(RSRP: Reference Signal Received Power)을 측정하는 단계;
    상기 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀 별로 하나 이상의 추가 안테나의 참조 신호에 대한 하나 이상의 추가 참조신호 수신 전력을 상기 제 1 참조신호 수신 전력과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 상기 제 1 참조신호 수신 전력과의 차이가 소정 임계값보다 작게 되는 추가 참조신호 수신 전력에 대응하는 안테나를 통해 각 이웃 셀의 신호가 전송되는 것으로 추정하는 단계를 포함하는, 안테나 개수 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 추가 참조신호 수신 전력에 대응하는 안테나를 통해 신호가 전송되는 상기 각 이웃 셀의 안테나 개수를 측정하는 단계를 더 포함하는, 안테나 개수 추정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단말은 CoMP 동작을 수행하는 각 셀의 동기 채널을 통하여 상기 각 셀이 참조 신호 전송에 이용하는 시퀀스 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는, 안테나 개수 추정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 추정된 안테나 개수에 대응하는 각 안테나의 채널 품질에 기초하여 셀의 채널 품질을 측정하는 단계; 및
    상기 단말이 자신이 속한 셀의 채널 품질과 측정된 이웃 셀의 채널 품질을 비교하여 셀을 재선택하거나 또는 핸드오버 할 필요하다는 메시지를 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 안테나 개수 추정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 CoMP 동작을 수행하는 각 이웃 셀의 채널 품질 상태는 각 안테나의 채널 품질 값들을 평균 또는 가중 평균하여 측정되는, 안테나 개수 추정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 단말은 상기 CoMP 동작을 수행하는 이웃 셀의 각 안테나 별로 소정 시간 동안 누적된 참조신호 수신 전력을 이용하여 상기 참조신호 수신 전력을 측정하는, 안테나 개수 추정 방법
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 단말은 상기 누적된 참조신호 수신 전력을 평균 또는 가중 평균한 값을 참조신호 수신 전력으로 측정하는, 안테나 개수 추정 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 참조신호 수신 전력은 상기 단말이 미리 알고 있는 각 안테나의 파일럿 신호 및 상기 이웃 셀의 각 안테나로부터 수신한 파일럿 신호를 상관 연산을 수행하여 측정되는, 안테나 개수 추정 방법.
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