KR20100136492A - 무선 커버리지 로브들을 제공하는 무선 전기통신들을 위한 피코셀 기지국 및 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법 - Google Patents

Abstract

각각 대응하는 무선 커버리지 로브를 제공하는 다중 방향성 안테나 소자들(48)을 갖는 기지국에서, 상기 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법이 제공된다. 상기 기지국은 피코셀 기지국(30)이다. 사용자 단말은 기지국(30)의 커버리지 에어리어 내에 위치된다. 기지국은 로브들의 상기 선택된 서브세트에 대하여 일정 기간 동안 조정된 신호 전력을 인가한다. 신호 전력이 검출되고 상기 검출된 신호 전력에 따른 정보가 제공된다. 기지국은 상기 정보를 사용하여 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브세트 내에 위치되는지의 여부를 결정한다. 그리고나서 로브들의 서브세트의 서브 그룹이 선택되고 선택된 서브 그룹에 사용자 단말이 위치되는지의 여부에 대한 대응하는 결정이 행해진다.

Description

무선 커버리지 로브들을 제공하는 무선 전기통신들을 위한 피코셀 기지국 및 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법{A PICOCELL BASE STATION FOR WIRELESS TELECOMMUNICATIONS PROVIDING RADIO COVERAGE LOBES, AND A METHOD OF IDENTIFYING WHICH SUBSET OF THE LOBES COVERS A USER TERMINAL}

본 발명은 전기통신들에 관한 것으로서, 특히 무선 전기통신들에 관한 것이다.

무선 전기통신 시스템들은 널리 공지되어 있다. 많은 그러한 시스템들은 무선 커버리지(radio coverage)가 셀(cell)들로 공지된 일단의 무선 커버리지 에어리어(area)들에 의해 제공되는 면에 있어서 셀룰러(cellular)이다. 무선 커버리지를 제공하는 기지국(base station)은 각각의 셀 내에 위치된다. 종래의 기지국들은 상대적으로 큰 지리학적 에어리어들에서 커버리지를 제공하므로 대응하는 셀들은 흔히 매크로셀(macrocell)들로 칭해진다.

매크로셀 내에 크기가 작은 크기의 셀들을 설정하는 것이 가능하다. 매크로셀들보다 더 작은 셀들은 때로는 마이크로셀 (microcell)들, 피코셀(picocell)들, 또는 펨토셀(femtocell)들로 칭해지지만, 매크로셀들보다 작은 셀들에 대해서 일반적으로 용어 피코셀들이 사용된다. 피코셀을 설정하는 하나의 방법은 매크로셀의 커버리지 에어리어 내에 상대적으로 제한된 범위 내에서 동작하는 피코셀 기지국을 제공하는 것이다. 피코셀 기지국을 사용하는 하나의 예는 건물 내에 무선 통신 커버리지를 제공하는 것이다.

피코셀 기지국은 비교적 낮은 송신 전력을 가지므로 각각의 피코셀은 매크로셀에 비해 작다.

피코셀 기지국들은 "백홀(backhaul)"로서 광대역 인터넷 프로토콜 접속들을 사용할 수 있는, 즉, 상기 피코셀 기지국들은 피코셀 기지국 게이트웨이(gateway)들을 통해 범용 모바일 전기통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System: UMTS) 코어 네트워크에 접속되고, 특히 각각의 게이트웨이는 운영자의 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP)을 통해 UMTS 모바일 스위칭 센터(Mobile Switching Center: MSC) 및 시그널링 게이트웨이 지원 노드(Signalling Gateway Support Node: SGSN)과 같은 코어 네트워크(core network) 컴포넌트들에 접속된다.

피코셀 기지국들은 주로 특정한 가정 또는 사무실에 속하는 사용자들을 대상으로 한다. 피코셀 기지국들은 사설 액세스(private access) 또는 공중 액세스(public access)일 수 있다. 사설 액세스 피코셀 기지국들에서, 액세스는 등록된 사용자들로만, 예를 들어 가족 구성원들 또는 특히 피고용인의 그룹들로만 제한된다. 공중 액세스 피코셀 기지국들에서, 다른 사용자들이 또한 피코셀 기지국을 사용할 수 있으나, 등록된 사용자들에 의해 수신되는 서비스 품질(Quality of Service)을 보호하기 위해 특정한 제한들을 두게 된다.

매크로셀들의 크기에 대략 동일한 에어리어 내에 많은 수의 피코셀들이 있을 수 있다. 따라서, 운영자의 커버리지 에어리어 내에 다수의 피코셀들이 존재하여, 매크로셀 네트워크들 내의 기지국들의 위치를 최적화하도록 행해지는 종래의 셀 플래닝(cell planning)이 비실용적으로 될 수 있다. 이는, 피코셀들이 예를 들어 최종 사용자들 또는 숙련되지 않은 개인들이 때때로 소위 "플러그 앤드 플레이(plug-and-play)" 방식으로 칭해지는 방식으로 자신의 사무실들 및 가정들에서 선택하는 피코셀 기지국들을 인스톨(install)함으로써 상기 최종 사용자들 또는 숙련되지 않은 개인들에 의해 통상적으로 배치될 때 특히 더욱 그러하다.

피코셀들이 배치되면, 모바일 사용자 단말이 검출하고 상호 동작하는 셀들의 수가 증가한다. 예를 들어, 길을 따라 이동하는 매크로셀 사용자는 흔히 피코셀 기지국들의 범위 내로 또는 벗어나면서 이동할 수 있어서, 피코셀들로 그리고 피코셀들로부터의 핸드오버 시도 프로세스들의 시퀀스를 야기할 수 있다. 이는 불리하게도 코어 네트워크 시그널링의 증가를 발생시키고 더 많은 수의 핸드오버 시도들로 인해 호출이 단절(drop)될 위험을 증가시킨다. 이는 피코셀들의 성능을 처리하는 데이터의 손상으로 이어질 수 있다. 네트워크 내에서 피코셀 기지국들의 수가 증가할수록, 피코셀 기지국들로 또는 피코셀 기지국들로부터의 핸드오버들을 처리하는데 더 많은 네트워크 자원들이 요구된다. 이는 매크로셀 에어리어 내에 배치될 수 있는 피코셀 기지국들의 수에 실제적인 제한을 가져온다.

핸드오버 시도들은 이동성 절차(mobility procedure)의 하나의 유형이고, 이동성 절차들(mobility procedures)은 매크로셀만을 갖는 절차와 비교해서 피코셀들을 포함하는 네트워크에서 더욱 빈번하게 된다. 그와 같은 이동성 절차들은 매크로셀 네트워크들을 위해 설계되었기 때문에, 전기통신 표준들은 예를 들어 피코셀 기지국들이 접속되는 UMTS 코어 네트워크들에서의 MSC들 및 SGSN들과 같은 다수의 네트워크 요소들이 포함되는 것을 필요로 할 수 있다. 매크로셀 네트워크들에서는 적절할지라라도, 피코셀들을 포함하는 네트워크에서는, 다수의 네트워크 요소들 간의 큰 수의 그러한 자원 집중 이동성 절차들이 불리하다.

제18차 연례 IEEE International Symposium on Personal, INdoor and Radio Communcations(PIMRC'07) 2007년에서 L.T.W.Ho에 의한 "Effects of User-Deployed, Co-Channel Femtocells on the Call Drop Probability in a Residential Scenario"라는 명칭의 논문에서 기술되는 바와 같이, 피코셀 기지국이 공적 공간들 내에 커버리지를 제공하는 경우, 핸도오버 시도들 및 유휴 모드 이동성과 같은 이동성 절차들이 크게 증가한다. 코어 네트워크 시그널링의 현저한 증가 외에도, 호출 단절 가능성이 용인할 수 없을 정도로 증가하는 결과를 발생시킬 것이다.

따라서, 피코셀 기지국들로부터 무선 커버리지를 최적화하도록 함으로써 피코셀 기지국들이 위치되어 있는 건물이 대부분 그리고 완전하게 커버되지만, 한편 커버리지는 예를 들어 건물 옆으로 등록되지 않은 사용자들이 지나가는 외부로 거의 확장되지 않도록 한다.

도 1(종래 기술)에 도시되는 바와 같이, 벽들에 의한 반사 및 감쇠로 인한 영향들을 무시함으로써, 단일 안테나(도시되지 않음), 즉 다이폴(dipole)을 갖는 공지되어 있는 피코셀 기지국(14)은 단면이 필수적으로 원형인 방사 패턴(즉, 무선 커버리지 에어리어)을 갖는다. 이 패턴은 건물(16)이 길고 가느다란 것과 같은 "다루기 어려운" 형상일 때 불리하다. 예를 들어, 전형적인 영국 테라스형 주택(예를 들어 길이가 13.5미터에 폭이 4.5미터)은 그러한 다루기 어려운 형상의 건물(16)이다. 무선 커버리지가 부족한 건물(16)의 에어리어들이 존재하는 반면에 상기 무선 커버리지가 인접하는 주택들(18) 내로 그리고 거리(20) 상으로 "누설"된다.

이 상황을 개선하는 하나의 공지되어 있는 방법은, 이득(즉, 전력) 및 그에 따라 선택된 방향들로의 커버리지 에어리어를 조정하는 것이 가능해지도록, 피코셀 기지국들에서 다중 안테나 어레이(array)들을 사용하는 것이다. 이는 이동성 절차들의 원하지 않은 증가를 발생시킬 건물 외의 보다 큰 커버리지가 없으면서도, 건물 내에 양호한 커버리지를 제공하는 능력을 개선한다.

다중 요소 안테나들을 사용하는데 있어서의 하나의 문제는 비용 제한으로 인해, 피코셀 기지국들에서의 종래의 수신기들이 RF 수신기, 검출기, 및 디코더(decoder) 중 단 하나의 수신 신호 프로세싱 경로("수신 체인(receive chain)")만을 가짐으로써, 상이한 방향들로부터의 신호들은 개별적으로 프로세싱될 수 없다는 점이다. 이는 수신기가 자신이 수신되었던 방향에 기반하여 신호들을 구별할 수 업다는 것을 의미한다. 수신기가 어느 방향(들) 이득이 증가되거나 감소되어야 하는지 결정할 정보가 부족함으로써, 유용한 방식으로 커버리지를 적응시키는 것이 어렵다.

다중 안테나들을 갖는 일부 무선 로컬 에어리어 네트워크 액세스 포인트(Wireless Local Area Network access point)들에 사용된 하나의 공지된 방식은 무작위로 다양한 미리 규정된 안테나 이득 구성들을 시도하고 가장 양호한 커버리지를 제공하는 안테나 이득 구성을 선택하는 것이다. 이 방식은 현재 송신에 대한 링크 품질을 개선시킬 수 있다. 그것이 "시행 착오(trial and error)" 방식으로 고려될 수 있기 때문에, 다루기 어렵게 형성된 건물 내에 양호한 커버리지를 신속하게 제공하는 것이 신뢰될 수 없다.

다중 방향성 안테나들 및 대응하는 섹터(sector)들(또한 "셀들(cells)"로서 공지되어 있는)을 갖는 매크로 셀룰러 기지국들에서 사용되는 다른 공지된 방식은 어레이의 각각의 안테나가 별개의 수신 체인을 갖는 것이다. 즉, 별개의 RF 수신기, 검출기 및 디코더가 각각의 섹터에 제공된다. 결과적으로, 상이한 방향들로부터의 신호들이 구별될 수 있다. 이 방식을 사용하면, 무선 커버리지 최적화가 가능해지지만, 각각의 섹터로부터의 신호들이 별개로 프로세싱되기 때문에 복잡성은 증가한다.

국제(P.C.T) 특허 공보 WO2004/114460는 일부 배경기술을 제공한다.

본 발명의 예는, 각각 대응하는 무선 커버리지 로브(lobe)를 제공하는 다중 양방향성 안테나 소자들을 갖는 무선 전기통신들을 위한 기지국에서, 상기 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법이다. 상기 기지국은 피코셀 기지국이다. 상기 방법은 다음의 방법들을 포함한다. 사용자 단말은 상기 기지국의 커버리지 에어리어 내에 위치된다. 상기 로브들의 서브세트가 선택된다. 상기 기지국은 상기 로브들의 상기 선택된 서브세트에 대하여 일정 기간 동안 조정된 신호 전력을 인가한다. 상기 신호 전력이 검출되고 상기 검출된 신호 전력에 따른 정보가 제공된다. 상기 기지국은 상기 정보를 사용하여 상기 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브세트 내에 위치되는지의 여부를 결정한다.

부가적인 단계는: 상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹을 선택하는 단계, 상기 기지국이 일정 기간 동안 상기 선택된 서브 그룹에 대하여 조정된 파일럿(pilot) 신호 전력을 인가하는 단계, 상기 사용자 단말이 수신된 파일럿 신호 전력을 검출하고 상기 검출된 신호 전력에 따른 정보를 상기 기지국에 보고하는 단계, 및 상기 기지국이 상기 정보에 따라 상기 사용자 단말이 상기 선택된 서브 그룹에 위치되는지의 여부를 결정하는 단계를 취한다.

다른 양태에서, 본 발명은 무선 전기통신들을 위한 피코셀 기지국을 제공하고,

상기 피코셀 기지국은 각각 대응하는 무선 커버리지 로브, 검출기, 제어기, 및 수신기를 제공하는 다중 방향성 안테나 소자들을 포함하고,

상기 검출기는 상기 로브들의 어느 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하도록 동작하고:

상기 검출기는 상기 로브들의 서브세트를 선택하도록 동작하는 선택기를 포함하고,

상기 제어기는 상기 로브들의 선택된 서브세트에 대하여 일정 기간 동안 신호 전력을 인가하도록 동작하고,

상기 수신기는 측정된 신호 전력의 정보를 수신하도록 동작하고,

상기 검출기는 상기 정보를 사용하여 상기 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브세트에 위치되는지의 여부를 결정한다.

상기 선택기는 또한 상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹을 선택하도록 동작하고, 상기 파일럿 신호 발생기는 또한 상기 선택된 서브 그룹에서 일정 기간 동안 파일럿 신호 전력을 조정하도록 동작하고, 상기 수신기는 사용자 단말에 의해 보고되는 상기 측정된 파일럿 신호 전력의 부가 정보를 수신하도록 동작하고, 상기 검출기는 상기 부가 정보를 사용하여 상기 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브그룹에 위치되는지의 여부를 결정한다.

바람직하게도, 상기 피코셀 기지국은, 상기 사용자 단말이 위치되는 로브를 상기 기지국이 결정할 때까지 상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹의 부가 서브 그룹(들)이 고려된 채로 상기 부가적인 단계들이 반복되도록, 동작한다.

바람직하게도, 상기 피코셀 기지국은, 상기 사용자 단말이 위치되는 로브를 결정하도록 동작하고, 상기 로브 내의 사용자 단말들로부터의 원하지 않는 핸드오버 시도들의 레이트(rate)를 미리 결정된 제한들 내에 유지하기 위해서 상기 사용자 단말이 위치되는 상기 로브의 크기를 변경하도록 동작하는 커버리지 최적화기를 추가로 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 어떠한 건물 내에도 양호한 커버리지가 신속하면서도 신뢰성 있게 제공될 수 있다.

도 1은 벽 감쇠(wall attenuation) 및 반사 효과들이 고려되지 않는, 단일 소자 안테나를 갖는 공지되어 있는 피코셀 기지국에 의한 커버리지를 도시한 도면(종래 기술).
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 통신 네트워크를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 피코셀 기지국 유닛과 관련되는 피코셀을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 피코셀 기지국 유닛을 도시한 도면.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 사용자 단말을 도시한 도면.
도 6은 도 4에 도시된 피코셀 기지국에 의해 파일럿 신호 이득들이 시간에 따라 어떻게 조정되는지를 도시한 도면.
도 7는 도 4에 도시된 피코셀 기지국에 의해 파일럿 신호 이득들이 어떻게 제어되는지를 도시한 흐름도.
도 8은 8개의 빔(beam)들(벽 효과들이 고려되지 않음)을 제공하는 다중 소자 안테나 어레이를 갖는 피코셀 기지국에 의해 최적화된 커버리지의 (도 1과 비교하기 위한) 도면.
도 9는 본 발명의 부가적인 실시예에 따른 피코셀 기지국에 의해 파일럿 신호 이득들이 시간에 따라 어떻게 조정되는지를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 부가적인 실시예에 따른 부가적인 피코셀 기지국을 도시한 도면.

본 발명의 실시예들은 이제 예를 통해 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 통신 시스템(20)에는, 무선 전기통신들을 위한 기지국(22)이 있다. 기지국은 흔히 매크로셀로 칭해지는 무선 커버리지 에어리어(24)를 갖는다. 매크로셀(24)의 지리학적 범위는 기지국(22)의 케이퍼빌리티(capability)들 및 주위의 지형에 좌우된다.

매크로셀(24) 내에, 피코셀 기지국 유닛(PCBSU)(30)은 피코셀(32) 내의 무선 통신들을 제공한다. 피코셀은 무선 커버리지 에어리어이다. 이 예에서, 피코셀(30)의 무선 커버리지 에어리어는 매크로셀(24)의 무선 커버 에어리어보다 훨씬 작다. 예를 들어, 피코셀(32)은 크기가 사용자의 가정에 대응한다.

다른 피코셀 기지국 유닛(PCBSU)(34)은 피코셀(36) 내에 무선 커버리지를 제공한다. 부가적인 피코셀(38)은 피코셀(40) 내에 무선 커버리지를 제공한다.

매크로셀(24) 내의 모바일 단말(44)이 공지된 방식으로 매크로셀 기지국(22)과 통신하는 것이 가능하다. 모바일 단말(44)이 자신이 등록되어 있는 피코셀(32)로 진입할 때, 즉 피코셀 기지국(30)내 통신을 위한 액세스 권리들을 가질 때 매크로셀로부터 피코셀로 모바일 단말과의 접속을 핸드오버하는 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 예에서, 모바일 단말(44)의 사용자는 피코셀(32)을 사용하기를 선호하는 사용자이다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 피코셀 기지국 유닛(30)은 피코셀(32)에서 파일럿 신호들(29)을 송신한다.

피코셀 기지국 유닛( PCBSU )

도 4에 도시되는 바와 같이, 피코셀 기지국은 각각 이득 제어기(50)에 접속되는 8개의 안테나 소자들(48)의 어레이(46)로 구성된다. 이득 제어기(50)는 각각의 안테나로/안테나로부터의 신호들에 인가되는 이득이 조정될 수 있도록 한다. PCBSU(30)는 송신을 위해 신호들을 이득 제어기(50)에 제공하는 송신 체인(52)을 포함한다. 송신 체인(52)은 파일럿 신호 발생기(54) 및 인코더(encoder)(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 PCBSU는 또한 무선 주파수 신호 수신기(도시되지 않음), 검출기(도시되지 않음), 및 디코더(도시되지 않음)를 포함하는 수신 체인(56)을 포함한다. 수신 체인(56)은 안테나들(48)에 의해 수신되고나서 이득 제어기(50)를 통해 수신 체인(56)으로 통과되는 신호들을 프로세싱한다.

송신 체인(52) 및 수신 체인(56) 이 둘은 상위 계층 프로세서(58)에 접속된다. 상위 계층 프로세서(58)는 무선 로브 검출기(62) 및 커버리지 최적화기(64) 이 둘 모두를 포함하는 자동 구성 제어기(60)를 포함한다. 상위 계층 프로세서(58)는 이더넷 또는 DSL 링크와 같은, 인터넷 프로토콜 광대역 접속(Internet Protocol broadband connection)("백홀(backhaul)")에 의해서 나머지의 전기통신 계에 접속된다.

피코셀 기지국 유닛(PCBSU)의 동작은 사용자 단말의 설명 이후에 후술될 것이다.

사용자 단말

도 5에 도시되는 바와 같이, 사용자 단말(44)은 마이크로폰(68) 및 스피커(70)에 접속되는 상위 계층 프로세서(66)를 포함한다. 송신 체인(72) 및 수신 체인(74)은 각각 상위 계층 프로세서(66)를 안테나(76)에 접속시킨다. 수신 체인(74)은 파일럿 신호 검출기(78)를 포함한다. 상위 계층 프로세서(66)는 측정 보고 발생기(80)를 포함한다. 파일럿 신호 검출기(78)는 사용자 단말(44)에 의해 수신되는 파일럿 신호들의 강도를 검출하도록 동작하고 측정 보고 발생기(80)는 피코셀 기지국 유닛으로의 송신을 위하여 송신 체인(72)을 통하여 안테나(76)로 통과되는 측정 보고 내의 정보를 포함하도록 동작한다.

커버리지를 개선

커버리지는 필수적으로 두 단계 방식으로 개선된다. 우선, 피코셀 기지국 유닛(30)의 어레이(46)의 각각의 안테나(48)가 무선 커버리지의 대응하는 "로브"(또한 빔으로 공지됨)를 제공하는 것을 염두해두면, 어떤 로브가 가장 양호하게 접속되는 사용자 단말(44)에 서비스하는지가 결정된다. 둘째로, 로브가 식별된 후에, 상기 로브의 크기는 원하지 않는 핸드오버 시도들이 발생하는 횟수에 따라 변한다(파일럿 신호 이득의 조정에 의해). 이는 이후에 더 자세히 설명된다.

가장 양호한 로브의 결정

건물에서 사용자 단말에 가장 양호한 로브의 결정은 로브들로의 일련의 이득 수정(gain modification)들에 의해 행해지고, 사용자 단말의 측정 보고 케이퍼빌리티를 사용한다. 사용자 단말은 자주 수신된 파일럿 신호 강도의 피코셀 기지국 유닛(30)에 피드백을 제공한다. 이 피드백은 측정 보고들 내에 있다.

사용자 단말에 의한 측정 보고는 당업자의 독자에게 공지되어 있고, 예를 들어 범용 모바일 전기통신 시스템(UMTS)과 같은 표준들에서 규정된다.

이 로브 결정 프로세스의 예는 도 6에 도시된다. 결정 시에, 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되었거나 또는 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되지 않았음을 나타내는 사용자 단말로부터의 측정 보고들은 피코셀 기지국 유닛(30)에 의해 사용된다.

도 6에 도시되는 바와 같이, 제 1 단계(도 6에 a로 도시됨)로서 송신되는 파일럿 신호 이득은 네 인접한 로브들(1, 2, 3, 4)의 세트의 각각에서 미리 결정된 양만큼 일시적으로 증가된다. 이 예에서, 사용자 단말(도 6에서 UE로 표시됨)은 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되었음을 나타내는 측정 보고를 송신한다. 따라서 피코셀 기지국 유닛(30)에서의 로브 검출기(62)는 사용자 단말이 이들 네 로브들(1, 2, 3, 4) 중 하나에 의해 커버된다고 결정한다.

제 2 단계(도 6에 b로 도시됨)로서, 피코셀 기지국 유닛(30)은 네 로브들(1, 2, 3, 4) 중 두 개의 이득을 일시적으로 증가시킴으로써 검색을 리파인(refine)한다. 이 예에서, 로브들(1, 2)의 이득이 증가된다. 이 예에서, 사용자 단말은 상기 두 로브들에 의해서 커버되지 않으므로, 사용자 단말은 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되지 않았음을 보고한다. 따라서 피코셀 기지국 유닛(30)에서의 로브 검출기(62)는 사용자 단말이 다른 두 로브들(3, 4) 중 하나에 의해 커버된다고 결정한다.

제 3 단계(도 6에 c로 도시됨)로서, 피코셀 기지국 유닛(30)은 나머지 두 "후보" 로브들(3, 4) 중 하나의 파일럿 신호 이득을 일시적으로 증가시킴으로써 더 부가적으로 검색을 리파인한다. 이 예에서, 이는 로브(3)에 대해서 행해졌고, 즉, "정확한" 로브는 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되었음을 나타내는 측정 보고를 사용자 단말이 송신하도록 선택되었다. 따라서, PCBSU(30)의 로브 검출기(62)는 자체의 현재 위치에서 사용자 단말에게 가장 양호하게 서비스하는 로브를 검출하였다.

커버리지 최적화

사용자 단말을 서비스하는 정확한 로브가 상술한 프로세스를 이용하여 식별된 후에, 후술되는 바와 같은 이동성 이벤트(event)들의 횟수에 기초하여 커버리지 개선 프로세스가 수행된다.

도 7은 PCBSU(30)의 자동 구성 제어기(60)의 커버리지 최적화기(64)가 파일럿 신호 발생기에 의해 발생되는 해당 로브의 파일럿 신호 이득을 제어하기 위해 어떻게 동작하는지를 도 4를 다시 참조하여 도시한다.

도 7에 도시되는 바와 같이, 로브에 대해, 디폴트 파일럿 신호 이득을 사용하여 파일럿 신호들을 송신(단계 205)할 때, 핸드오버 이벤트들이 모니터링되어(단계 210) 원하지 않는 핸드오버 이벤트들의 레이트가 검출되고 결정된다(단계 212). 원하지 않는 핸드오버 이벤트들, 즉, 원하지 않는 이동성 이벤트들의 레이트는 PCBSU를 사용하기 위해 등록되지 않은 모바일들로부터, 또는 간단히 말해서, 즉 특정 시간 기간 내에 PCBSU(30)로 핸드오버하고나서 매크로셀 사용자들이 지나갈 때 매크로셀 네트워크로 즉시 돌아오는 통과하는 매크로셀 사용자들로부터의 단위 시간당 그러한 이벤트들의 수이다. 등록된 모바일 사용자 단말들은 "가정" 사용자 단말 및 허용된 "방문자" 사용자 단말들 모두를 포함할 수 있다.

그러한 원하지 않는 핸드오버 이벤트들의 수를 허용가능하지 않은 레벨로 증가시키지 않고도 식별된 로브에 대한 실내 커버리지를 최대화하는 것이 목적이다.

따라서, 원하지 않는 이벤트들의 수가 시간(t1) 동안 n1 개의 이벤트들의 제 1 임계치에 도달하는지의 여부가 결정된다(단계 215). 만일 No라면, 파일럿 신호 이득은 미리 결정된 증분 △1만큼 증가된다(단계 220). 따라서 로브는 크기가 확장된다. 원하지 않는 이벤트들의 카운트가 재시작된다(단계들 210, 212).

제 1 임계치에 도달하면, 원하지 않는 이벤트들의 수가 시간(t2) 동안 n2 이벤트들의 제 2 임계치에 도달하는지의 여부가 결정된다(단계 225). 만일 Yes라면, 파일럿 신호 이득은 미리 결정된 감량 △2만큼 감소된다(단계 230). 따라서 로브는 크기가 감소된다. 만일 No라면, 파일럿 신호 이득은 감소되지 않는다.

그리고나서 원하지 않는 이벤트들의 카운팅이 재시작된다(단계들 210, 212).

측정 시간들(t1, t2) 및 이득 증분 △1 및 이득 감량 △2 모두는 시간에 걸쳐 적응된다. 이는 적절한 로브 크기들을 갖는 안정 상태에 도달하는 속도를 개선시켜서 건물 내부에서의 양호한 커버리지가 존재하고 외부에서는 커버리지가 거의 존재하지 않도록 할 것이다. 이는 또한 증가하고 감소하는 파일럿 신호 이득 사이의 빈번한 플립핑(flipping)을 방지할 것이다. 예를 들어, 처음에 t2가 낮아서 제 1의 원하지 않는 이동성 이벤트가 검출될 때까지 신속한 로브 크기 증가가 가능하고, 이 경우에 t2는 증가 레이트를 서서히 떨어뜨리기 위해 현저하게 증가된다.

도 8은 다양한 로브들에서 다양한 사용자 단말들이 식별되어서 로브들의 크기들이 조정되어 있는, 결과적인 커버리지의 예를 도시한다. 8개의 로브들(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)(파일럿 신호 이득들에 의해 규정되는)은 원하지 않는 핸드오버 이벤트들의 수를 허용 가능하지 않은 레벨로 증가시키지 않고도 건물(16') 내의 커버리지를 실제적으로 최대화하는 다양한 크기들을 취했음이 확인될 것이다. 거리(20') 내에 그리고 이웃하는 건물들(18') 내로의 PCBSU에 의한 현저한 무선 커버리지가 방지된다.

일부 변형예들

일부 다른 유사한 예들에서, 로브들의 예측 실험 및 강화 실험은 후술되는 바와 같이 착수될 수 있다.

로브들의 예측 "실험"

안정된 로브 패턴에 도달할 속도를 증가시키기 위한 하나의 선택사항은, 어떤 로브 또는 로브들이 실험 주기에서 제 1의 이득을 일시적으로 증가시키는지를 선택하기 위해서, 어떤 로브 또는 로브들에서 과거에 빈번한 원하지 않는 핸드오버들이 발생했는지에 대한 통계를 사용하는 것이다.

예를 들어, 상술한 가장 양호한 로브의 결정의 방법을 사용하는 과거 실험이 하나의 특정한 로브에서 90%의 핸드오버들이 발생하였음을 밝혔던 경우, 이 로브가 도 6에 도시되고 상술된 단계 (a) 이전에 자체적으로 먼저 테스트될 수 있다. 대부분의 경우들에 건물에 진입하는 사용자 단말은 파일럿 신호 이득의 임시 증가를 갖는 상기 로브 내에 위치될 것이므로 수신된 파일럿 신호 이득의 결과적인 증가를 나타내는 측정 보고를 제공할 것이다. 상기 경우들에서, 사용자 단말을 커버하는 정확한 로브가 식별될 때, 도 6과 관련되어 상술된 바와 같은 단계들 (a), (b), 및 (c)를 취할 필요가 없다.

강화 실험

일부 건물들 내에서, 벽들에 의한 신호 반사들은 수신된 신호에 기여할 수 있다. 이는 가장 양호한 로브의 결정 시에, 그럼에도 불구하고 사용자 단말이 위치되지 않은 로브의 파일럿 신호 이득을 일시적으로 증가시킴으로써 아무튼 사용자 단말이 결과적인 수신된 파일럿 신호 이득을 검출하여 보고하는 결과가 초래될 수 있음을 의미할 수 있다. 이는 특정한 위치에서 사용자 단말에 대한 가장 양호한 로브의 식별을 신뢰할 수 없게 하는 결과를 발생시킬 수 있다.

이는 가장 양호한 로브의 결정을 수신된 신호 이득의 증가가 검출되는지에 기반을 둠으로써 처리될 수 있다.

이 경우에, 도 9에 도시되는 바와 같이, 제 1 단계(도 9에서 a로 도시됨)로서 네 인접한 로브들이 우선 테스트된다. 특히, 송신되는 파일럿 신호 이득은 인접한 로브들(1, 2, 3, 4)의 세트의 각각에서 미리 결정된 양만큼 일시적으로 증가된다. 이 예에서, 사용자 단말(도 9에서 UE로 도시됨)은 수신된 파일럿 신호 이득의 증가가 검출되었음을 나타내는 측정 보고를 송신한다. 제 2 단계(도 9에서 b로 도시됨)로서 다른 네 로브들이 테스트된다. 특히, 송신되는 파일럿 신호 이득은 네 인접한 로브들(5, 6, 7, 8)의 세트의 각각에서 미리 결정된 양만큼 일시적으로 증가되고, 사용자 단말은 부가 측정 보고를 송신한다. 사용자에 의해 검출되는 파일럿 전력의 증가를 가장 높게 제공하는 로브들의 그룹은 사용자 단말이 위치되는 로브로 선택되고, 이 예에서는 로브들(1 내지 4)을 나타낸다.

피코셀 기지국 유닛은 검출된 파일럿 신호의 가장 높은 증가를 제공하는 것으로 결정된 로브들(이 예에서 로브들(1, 2, 3, 4))의 그룹을 부가적으로 테스트함으로써 검색을 리파인한다. 특히 제 3 단계(도 9에서 c로 도시됨)로서, 두 로브들, 즉 로브들(1, 2)로 구성되는 서브 그룹의 이득이 일시적으로 증가하고; 그 후에 제 4 단계(도 9에서 d로 도시됨)로서, 두 로브들, 즉 로브들(3, 4)로 구성된 다른 서브그룹의 이득이 일시적으로 증가된다. 다시 사용자 단말에 의해 수신되는 파일럿 신호 이득의 가장 높은 증가를 제공하는 서브그룹은 정확한 로브(이 경우에, 로브들(3 및 4))로서 선택된다.

피코셀 기지국 유닛은 선택된 서브세트 내에서 로브들을 테스트함으로써 더 부가적으로 검색을 리파인한다. 특히, 제 5 단계(도 9에서 e로 도시됨)로서, 로브들 중 하나(이 예에서 로브(3))의 파일럿 신호 이득이 증가된 후에 다른 로브(이 에에서 로브(4))의 파일럿 신호 이득이 증가된다. 사용자 단말에 의해 수신되는 파일럿 신호의 가장 높은 증가가 검출되는 로브는 사용자 단말이 위치되는 로브, 즉 자체의 현재 위치에서 가장 양호하게 서비스하는 로브로 취해진다.

이것이 상기 도 6과 관련하여 기술된 방식에 비해, 필요한 이득 수정 단계들의 수를 두배로 할지라도, 이는 더욱 신뢰성 있는 결과들을 제공한다.

다른 변형예

이 변형예는, 기본적으로 선택된 로브들로부터 수신되는 신호들이 선택된 로브들에서의 송신을 위한 신호들이라기보다는 이득 조정되는 신호들인 점을 제외하고, 도 4와 관련하여 기술된 예와 유사하다.

도 10에 도시되는 바와 같이, 피코셀 기지국은 이득 제어기(50')에 각각 접속되는 8개의 안테나 소자들(48')의 어레이(46')로 구성된다. 이득 제어기(50')는 각각의 안테나로부터 신호들을 수신하도록 인가되는 이득이 조정될 수 있도록 한다. PCBSU(30)는 무선 주파수 신호 수신기(도시되지 않음), 수신 신호 검출기(57) 및 디코더(도시되지 않음)를 포함하는 수신 체인(56)을 포함한다. 수신 체인(56')은 안테나(48')에 의해 수신되고 이득 제어기(50')를 통해 수신 체인(56)으로 통과되는 신호들을 프로세싱한다.

송신 체인(52') 및 수신 체인(56')은 상위 계층 프로세서(58)에 접속된다. 상위 계층 프로세서(58)는 무선 로브 검출기(62) 및 커버리지 최적화기(64) 이 둘 모두를 포함하는 자동구성 제어기(60')를 포함한다. 상위 계층 프로세서(58')는 이더넷 또는 DSL 링크와 같은 인터넷 프로토콜 광대역 접속("백홀")(66')에 의해 나머지의 전기통신 계에 접속된다.

피코셀 기지국 유닛(PCBSU)(30')의 동작은 사용자 단말이 업링크 신호를 기지국(30')으로 송신하고 로브들의 선택된 서브세트들에서의 수신 신호들이 이득 제어기(50')에 의해 이득 조정되는 것이다. 수신 신호들은 상술한 바와 같이, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 결정하기 위해, 선택된 로브들로부터의 수신 신호를 검출하는 것을 포함하는 수신 체인(56')에 의해 프로세싱된다. 로브들의 선택된 서브세트들의 서브 그룹들은 예를 들어 사용자 단말이 위치되는 특정한 로브를 식별하기 위해, 상술한 바와 같은 반복 방식으로 선택되고 "테스트"된다.

일반사항

본 발명은 본 발명의 필수적인 특성들로부터 벗어나지 않고 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다. 상술한 실시예들은 모든 면들에서 설명적인 것으로 고려되어야지 제한적인 것으로 고려되지 않아야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아닌, 첨부된 청구항에 의해서 표시된다.

30 : 피코셀 기지국 유닛(PCBSU) 48 : 8개의 안테나 소자들
50 : 이득 제어기 52 : 송신 체인
54 : 파일럿 신호 발생기 56 : 수신 체인
58 : 상위 계층 프로세서 60 : 자동 구성 제어기
62 : 무선 로브 검출기 64 : 커버리지 최적화기

Claims (12)

1. 대응하는 무선 커버리지 로브를 각각 제공하는 다중 양방향성 안테나 소자들을 갖는 무선 전기통신들을 위한 기지국에서, 상기 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법으로서, 상기 기지국은 피코셀 기지국인, 상기 방법에 있어서:
   상기 사용자 단말을 상기 기지국의 커버리지 에어리어 내에 위치시키는 단계,
   상기 로브들의 서브세트를 선택하는 단계,
   상기 기지국이 상기 로브들의 상기 선택된 서브세트에 대하여 일정 기간 동안 조정된 파일럿 신호 전력을 적용하는 단계,
   상기 사용자 단말이 수신된 파일럿 신호 전력을 검출하고 상기 기지국에 상기 검출된 신호 전력에 따른 정보를 보고하는 단계, 및
   상기 기지국이 상기 정보에 따라 상기 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브세트 내에 위치되는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하고,
   부가적인 단계들로서:
   상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹을 선택하는 단계,
   상기 기지국이 일정 기간 동안 상기 선택된 서브 그룹에 대하여 조정된 파일럿 신호 전력을 적용하는 단계,
   상기 사용자 단말이 수신된 파일럿 신호 전력을 검출하고 상기 검출된 신호 전력에 따른 정보를 상기 기지국에 보고하는 단계, 및
   상기 기지국이 상기 정보에 따라 상기 사용자 단말이 상기 선택된 서브 그룹에 위치되는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 사용자 단말은 증가된 수신 파일럿 전력을 검출 및 보고하고, 상기 기지국은 파일럿 전력이 증가된 상기 로브들의 선택된 서브세트 내에 상기 사용자 단말이 있는 것을 결정하는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조정된 신호 전력은 상기 기지국에서 상기 로브들의 선택된 서브세트로부터 수신된 신호에 적용되는 이득 조정에 의해 제공되는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 로브들의 선택된 서브세트는 상기 로브들의 절반인, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 부가적인 단계들은 반복되고, 상기 사용자 단말이 위치되는 로브를 상기 기지국이 결정할 때까지 상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹의 부가 서브 그룹(들)이 고려되는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 사용자 단말이 위치되는 로브를 결정하고,
   상기 로브 내의 사용자 단말들로부터의 원하지 않는 핸드오버 시도들의 레이트를 미리 결정된 범위 내에 유지하기 위해서 상기 사용자 단말이 위치되는 상기 로브의 크기를 변경하고,
   상기 사용자 단말들로부터의 원하지 않는 핸드오버 시도들은 상기 기지국에 등록되지 않은 사용자 단말들에 의한 것인, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 레이트가 제 1 임계치보다 낮은 경우, 상기 로브의 크기를 증가시키기 위해, 신호 전력은 상기 사용자 단말이 위치되는 것으로 결정된 로브에 대해 증가되는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 레이트가 제 2 임계치보다 높은 경우, 상기 로브의 크기를 감소시키기 위해, 상기 파일럿 신호 전력은 상기 사용자 단말이 위치되는 것으로 결정된 로브에 대해 감소되는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 기지국은 일정 기간 동안 상기 로브들의 선택된 서브세트에 대해 파일럿 신호 전력을 증가시키고, 그 후에, 상기 로브의 다른 서브세트에 대해 일정 기간 동안 신호 전력을 증가시키고,
   상기 방법은,
   상기 사용자 단말이 수신된 파일럿 신호 전력을 검출하고 어느 서브세트들이 상기 검출된 신호 전력의 더욱 큰 증가를 제공하는지에 대한 정보를 상기 기지국에 보고하는 단계, 및
   상기 기지국이 상기 정보에 따라 상기 로브들의 어느 서브세트에 상기 사용자 단말이 위치되는지를 결정하는 단계를 포함하는, 로브들의 어떤 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하는 방법.
10. 무선 전기통신들을 위한 피코셀 기지국에 있어서:
    상기 피코셀 기지국은 대응하는 무선 커버리지 로브, 검출기, 제어기, 및 수신기를 각각 제공하는 다중 방향성 안테나 소자들을 포함하고,
    상기 검출기는 상기 로브들의 어느 서브세트가 사용자 단말을 커버하는지를 식별하도록 동작하고:
    상기 검출기는 상기 로브들의 서브세트를 선택하도록 동작하는 선택기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 로브들의 선택된 서브세트에 대하여 일정 기간 동안 파일럿 신호 전력을 조정하도록 동작하고,
    상기 수신기는 사용자 단말에 의해 수신되고 측정된 파일럿 신호 전력의 정보를 수신하도록 동작하고,
    상기 검출기는 상기 정보에 따라 상기 사용자 단말이 상기 로브들의 선택된 서브세트에 위치되는지의 여부를 결정하고,
    상기 선택기는 상기 로브들의 서브세트의 서브 그룹을 선택하도록 추가로 동작하고,
    상기 제어기는 부가적인 기간 동안 상기 선택된 서브 그룹에 대해 부가적인 파일럿 신호들의 전력을 조정하도록 추가로 동작하고,
    상기 수신기는 상기 사용자 단말에 의해 상기 부가적인 기간에 수신되고 측정된 상기 파일럿 신호 전력에 따른 제 2 정보를 수신하도록 추가로 동작하고,
    상기 검출기는 상기 제 2 정보에 따라 상기 사용자 단말이 상기 선택된 서브그룹 내에 위치되는지의 여부를 결정하도록 추가로 동작하는, 피코셀 기지국.
11. 제 10 항에 있어서,
    파일럿 신호 발생기를 추가로 포함하고, 상기 신호 전력은 파일럿 신호 전력이고, 상기 수신기는 상기 사용자 단말에 의해 측정되고 보고된 파일럿 신호 전력의 정보를 수신하도록 동작하는, 피코셀 기지국.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 수신된 신호 이득을 조정함으로써 일정 기간 동안 신호 전력을 조정하도록 동작하고, 사용자 단말로부터 수신된 신호 전력은 상기 정보를 제공하기 위해 상기 기지국에서 측정되는, 피코셀 기지국.

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