KR20110039377A - 펨토셀 기지국을 위한 동기화 - Google Patents

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KR20110039377A
KR20110039377A KR1020117005064A KR20117005064A KR20110039377A KR 20110039377 A KR20110039377 A KR 20110039377A KR 1020117005064 A KR1020117005064 A KR 1020117005064A KR 20117005064 A KR20117005064 A KR 20117005064A KR 20110039377 A KR20110039377 A KR 20110039377A
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구앙 한
라지브 아그라왈
아난드 에스. 베데카르
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모토로라 모빌리티, 인크.
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Abstract

조정되지 않는 통신 네트워크들의 기지국들 간의 타이밍 동기화는, 하나의 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하는 단계와, 동기화 정보에 응답해서 다른 기지국의 클록을 조정하는 단계를 포함한다. 타이밍 동기화 정보는 근접 비조정 기지국들로부터 최강 동기화 신호로부터 식별될 수 있다. 타이밍 동기화는 클록 오프셋들 및 주파수 오프셋들을 수용할 수 있다.

Description

펨토셀 기지국을 위한 동기화{SYNCHRONIZATION FOR FEMTO-CELL BASE STATIONS}
본 발명은 무선 통신 네트워크에 관한 것으로, 특히, 펨토셀 기지국들의 동기화를 위한 메카니즘에 관한 것이다.
현재의 무선 통신 업계에서는, 각종 상이한 무선 통신 네트워크들 - 그 중 일부는 서로 오버랩함 - 을 제공하는 다수의 상이한 텔레커뮤니케이션 오퍼레이터들이 존재한다. 예를 들어, IEEE 802.11b, 블루투스TM, Wi-Fi, DECT(digital European cordless telephone) 표준, 또는 다른 애드혹 공유-스펙트럼 네트워크들과 같은 무선 LAN(local area network) 등의 조정되지 않는 네트워크들을 수반하는 시나리오에서(즉, 상이한 네트워크들 간에 중앙 스펙트럼 할당 권위자가 없는 경우), 이러한 상이한 통신 네트워크들은, 특히, 동일한 주파수 대역을 사용할 때, 서로 간섭할 가능성이 매우 높다.
실제로, 한 네트워크의 통신 디바이스들은 자신들이 다른 네트워크의 통신 디바이스들에 영향을 끼치고 있다는 사실을 모른다. 이러한 네트워크들은 해당 채널에서 측정된 간섭의 레벨에 따라 오퍼레이션을 위한 채널을 선택하는 동적 채널 방법들을 사용해서 통상 동작한다. 예를 들어, 상이한 TDD(Time Division Duplex) 시스템들이 한 대역에서, 인접 채널들에서, 또는 동일한 채널의 인접 사이트들에서 동작중인 경우, 하나의 네트워크가 송신중이고 관련없는 다른 네트워크가 수신중일 때, 시스템들 간에 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 간섭은, 오버랩하는 네트워크들 간에서, 예를 들어, 하나의 통신 네트워크(예를 들어, 매크로-셀)가 다른 통신 네트워크(예를 들어, 펨토셀)를 오버레이할 때, 특히 문제가 된다.
이러한 간섭은, 오버랩 통신 네트워크들이 동기화된 경우, 상당히 감소될 수 있었다. 그러나, 더 작은 비연결 네트워크들의 경우, 강제로 동기화하는 중심 메카니즘이 없어서, 네트워크들은 비조정 방식으로 동작했다. 이는, 예를 들어, Wi-Fi 등의 규제되지 않은 스펙트럼과 같이, 주파수 플래닝이 없는 TDD 시스템들의 경우 더욱 심해진다. 따라서, 이러한 비조정 시스템들은 리소스를 공유하는 각각의 네트워크의 유효 통신 리소스들에 대한 공정한 액세스를 가능케 하지 않는다 - 즉, 하나의 네트워크는 다른 네트워크가 적합하게 동작하는 것을 사실상 방지하도록 다른 네트워크의 품질을 저하시킬 수 있다.
동기화를 제공하는 한가지 기술은 기본 네트워크에 백홀 시스템(예를 들어, DSL 또는 케이블)을 통해 동기화 정보를 제공하는 것이다. 그러나, 로컬 백홀 커넥션(DSL 또는 케이블)은 예측할 수 없는 광범위한 지연을 야기할 수 있다. 또한, 텔레콤 오퍼레이터들은 이러한 백홀 커넥션에 대한 제어를 하지 않는다. 따라서, 동기화 신호를 송신하는데 사용될 수 없다.
동기화를 제공하는 다른 기술은 고 정밀도 로컬 기준 발진기(예를 들어, 오븐 온도 보상 수정 발진기)를 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 솔루션은 비용이 꽤 많이 들고, 가정 환경과 같은 더 작은 네트워크들에 대해서는 실제적이지 않다.
동기화를 제공하는 다른 기술은 각각의 펨토셀 기지국을 위한 GPS(Global Positioning System) 수신기들을 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 솔루션도 비용이 꽤 많이 들고, 가정 환경과 같은 더 작은 네트워크들에 대해서는 실제적이지 않다. 또한, 홈 네트워크는 대체로 실내에 설치되므로, GPS 수신기들이 적합하게 작동할 수 없다.
다른 대안은, 백홀 커넥션을 통해 소규모 지연 변화 및 대칭 다운링크/업링크 지연을 요구하는 IEEE 1588을 사용하는 것이다. 그러나, H(e)NB 백홀(DSL/케이블)이 이러한 요구 사항들을 만족시킬 수 있음을 보장할 수 없다.
따라서, 본 발명의 분야에서 안정된 타이밍 동기화를 제공할 필요가 있다. 특히, TDD 및 브로드캐스트 시스템들의 경우 업링크 및 다운링크 채널들 간의 교차 간섭을 방지하기 위해 오버레이 네트워크 셀들 간의 타임 동기화를 제공하는 것이 유익하다.
본 발명은 첨부된 청구항들에서 특히 명시된다. 그러나, 첨부 도면들과 관련해서 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명의 다른 특징들은 더욱 더 명백해질 것이며 본 발명은 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라, 다수의 기술들/네트워크들을 지원하는 무선 통신 시스템의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2는 통신 네트워크들에 존재할 수 있는 타이밍 에러들을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 명령 시퀀스를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
당업자는, 상업적으로 실행 가능한 실시예에서 유용하거나 필요한 널리 공지된 요소들은 본 발명의 각종 실시예들의 도시가 방해되지 않도록 도시되거나 기술되지 않음을 알 것이다.
본 발명은 한 네트워크의 BS가 다른 네트워크의 BS에 동기화를 제공할 수 있는 프레임워크를 제공한다. 특히, 본 발명은, BS가 근처에 있는 비조정 기반구조(infrastructure)에 자체 동기화할 수 있게 해준다. 본 발명은, 셀룰러 기지국들에 대한 적응성을 갖지만, 다른 통신 시스템들과도 관련된다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 펨토셀 기지국, 홈 기지국, 홈 노드 B, 및 H(e)NB는 동일한 엔티티로 언급된다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예들의 개념들을 지원하도록 적응된 기지국(BS1)(100)의 블록도가 도시되어 있다. 본 발명이 기지국과 관련해서 기술되더라도, 본 발명의 개념들은, 셀룰러 타입 네트워크들의 이동국들 등의 다른 무선 통신 유닛들, 또는 무선 블루트스TM 능력을 갖는 디바이스들, 또는 다른 무선 통신 네트워크들에서 통신하는 기능을 갖는 임의의 다른 디바이스에 동일하게 적용될 수 있다고 본 발명에서 예상된다.
BS1(100)는 BS 내의 수신기 및 송신기 체인 간의 아이솔레이션을 제공하는 듀플렉스 필터 또는 안테나 스위치에 결합될 수 있는 안테나를 가질 수 있다. 또는 BS는 송신(Tx) 및 수신(Rx) 기능들(도시되지 않음)에 대한 개별 안테나 구조들을 제공할 수 있다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 수신기(106)는 통상 서빙중인 사용자 장치(110) 또는 다른 기지국들(108)로부터 신호들을 수신할 수 있는 수신기 프론트엔드 회로(수신, 필터링 및 중간 또는 기저대 주파수 변환을 효과적으로 제공함)를 통상 포함한다. 수신기(106)는 신호 프로세서 기능(104)에 결합된다. 신호 프로세싱 기능으로부터의 출력은, 근처의 기지국(100)에 의해 서빙되는 사용자 장치(110)에 송신(114)을 제공하는 송신기(102)에 결합될 수 있다. 특히, 프로세서(104)에 응답해서, 송신 신호는 변조 회로를 통과하여, 송신기(102)의 전력 증폭기에 전달되어, Tx 안테나로부터 방사된다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 송신기/변조 회로(102) 및 수신기 프론트엔드 회로(106)는 주파수 업-컨버전 및 주파수 다운-컨버전 기능들을 포함한다. 프로세서 기능(104)은, 정보 및 측정치들을 저장하기 위한 메모리와, 기지국(100) 내의 오퍼레이션들(시간 종속 신호들의 송신 또는 수신)의 타이밍을 제어하기 위한 클록 또는 타이머를 포함할 수 있다.
물론, BS 유닛(100) 내의 각종 컴포넌트들은 본 발명의 개념들을 사용할 수 있는 임의의 적합한 기능 토폴로지(topology)로 배열될 수 있다. 또한, BS 유닛(100) 내의 각종 컴포넌트들은 분리 또는 통합 컴포넌트 형태로 구현될 수 있으며, 최종 구조는 단지 일반적인 설계 고려 사항들을 기반으로 한다. 본 발명의 동작 요구 사항들은, 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 그 기능은 단지 양호한 옵션인 소프트웨어 프로세서(또는 실제로 DSP(digital signal processor))로 구현된다고 본 발명에서 예상된다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 개념들은, 개별적으로 발전할 수 있지만, 서로에 대해 통신 습관들을 각각 조정할 방법이 없는 두개의 네트워크들이 존재하는 상황에 적용될 수 있다. 예를 들어, 다른 네트워크의 필요 사항들에 대한 이해 부족은, 상이한 기술들의 사용으로 인한 것일 수 있으며, 양 네트워크들이 동일한 기술을 사용할 때의 보안 이유들로 인한 것일 수 있으며, 또는 아마도 심지어는 각각의 네트워크의 사용 패턴들이 상이함으로 인한 것일 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제1 펨토셀 기지국(100)은 제2 매크로-셀 기지국을 통해 타이밍 동기화를 제공받는다. BS1(100) 및 사용자 장치(110)는 제1 통신 네트워크에서 동작할 수 있으며, BS2(108)는 제1 통신 네트워크에 의해 조정되지 않으며 제1 통신 네트워크를 오버레이할 수 있는 제2 통신 네트워크에서 동작할 수 있다. 제1 및 제2 네트워크들은, 네트워크들 간에 간섭이 발생할 수 있도록, 한 대역 내에서, 인접 채널들에서, 또는 통상 무선 셀 기반 통신 시스템들에서인, 동일한 채널의 동일하거나 인접한 사이트들에서 동작할 수 있다. 사용자 장치(110)는 양 통신 네트워크들에서 동작하도록 구성될 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명은, 펨토셀 커버리지를 제공하는, 홈 네트워킹, 홈 강화 노드 B(H(e)NB), 또는 HNB와 관련된다. 펨토셀은 매크로-셀 셀룰러 커버리지에 의해 오버레이되며, 홈 네트워크 및 셀룰러 네트워크는 조정되지 않는 TDD(Time Division Duplex) 시스템들이다. HNB의 주파수 정확도가 적어도 250ppb(parts per billion)일 필요가 있다고 무선 액세스 네트워크 표준 그룹들에서 승인되었다. 이와 같이 매크로 NB(50ppb)에 비해 관대한 요구 사항이더라도, 각각의 HNB를 위한 고 정확도 수정 발진기(예를 들어, OCXO)를 설치하는 것은, 펨토셀에 대한 엄중한 비용 요구 사항들로 인해 실제적이지 않다. 주파수 안정도 외에, TDD 오퍼레이션을 위해 타임 동기화도 요구된다. FDD(Frequency Division Duplex) 시스템들의 경우에도, 타임 동기화는 이웃 펨토셀들 간의 간섭 조정을 용이하게 해준다.
본 발명에 따라, 각각의 펨토셀은 근접 매크로-셀 기지국으로부터 싱크 버스트에 내부 발진기를 동기화하기 위해 통합 다운링크 수신기를 구현할 수 있다. 도 2를 참조하면, 매크로-셀 기지국으로부터의 동기화 버스트를 기반으로, 펨토셀 노드-B와 매크로-셀 기지국 간의 측정된 클록 차는 실제 클록 차 및 전파 지연, d2/c의 합과 동일하다. 펨토셀이 측정된 오프셋만큼 클록을 조정하게 함으로써, 클록 차는 전파 지연으로 감소되며, 정확하게 추정하기가 쉽지 않다. 그러나, 다행히도, 전파 지연을 교정할 필요가 없다. 예를 들어, 펨토셀은 통상 30 미터 이하의 제한된 통신 범위를 갖는다. 이 범위 내에서의 사용자 장치(UE)의 경우, 매크로-셀 기지국까지의 거리는 펨토셀까지의 거리와, 매크로-셀 기지국과 펨토셀 기지국 간의 거리를 더한 것과 유사하다:
(d2+d3-d1)/c ≤ 2d3/c = 0.2㎲
여기서, c=3×108 미터/초, d3=30 미터이다.
따라서, 펨토셀 기지국이 매크로-셀 기지국과 정확하게 타임 동기화되지 않더라도, 그 프레임들은 거의 동일한 순간에 UE에 도달할 것이다. UE가 펨토셀 기지국으로부터 30 미터 거리에 있다고 가정하면, 최대 매크로/펨토셀 타이밍 차는 0.2㎲이며, 이는 3㎲ TDD 모드 요구 사항 보다 훨씬 더 작다. 타임 동기화 정확도 분석은 도 2에 도시되어 있다. 쉐도잉(shadowing) 및 멀티패스(multipath)로 인해, 실제 타이밍 에러는 0.2㎲ 보다 더 클 수 있음을 주지해야 한다. 그러나, 3㎲ 타이밍 요구 사항을 초과할 가능성은 없다.
동작할 때, BS(100)의 수신기(106)는 제2 통신 네트워크로부터 동기화 정보를 수신하도록 동작할 수 있다. 이 동기화 정보는, 프리앰블(즉, WiMAX 시스템의 경우), 파일럿 신호, 동기화 버스트, 프레임 동기화 정보 등의 다수의 상이한 통신 시스템 형태들로 구성될 수 있다. 이 동기화 정보는 2개의 네트워크들의 기지국들 간에 존재하는 주파수 오프셋 및/또는 타이밍 차를 정정하기 위해 BS(100)에 의해 사용된다. 전파 지연들은 무시할만하다고 가정하면, 상술된 바와 같이, 홈 기지국은 타이밍 동기화를 제공하기 위해 매크로-셀 기지국의 타이밍과 매칭하도록 타이밍을 정렬할 필요만 있다. 또한, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국으로부터의 시그널링의 위상 차를 검출해서, 이를 사용해서 주파수 정정을 제공할 수 있다.
동기화 정보는 제2 통신 네트워크 자체(자율 모드)의 기지국(108)으로부터 직접 획득되거나 또는 양 네트워크들과 통신할 수 있는(사용자 보조 모드) 사용자 장치(110)의 측정치들을 통해 간접적으로 획득될 수 있다. 자율 모드에서, 매크로-셀 기지국이 동기화 신호를 브로드캐스트할 때, 홈 기지국 수신기는 리스너(listener)로서 작용한다. 따라서, 홈 기지국은 근접 매크로-셀 기지국으로부터 동기화 정보를 획득할 수 있다. 사용자 보조 모드(user assisted mode)에서, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국으로부터의 관련 파라미터들을 측정하고 이러한 파라미터들을 다시 홈 기지국에 보고할 것을 연결된 사용자 디바이스에 요청한다. 그 후, 홈 기지국은 사용자 보고 파라미터들을 기반으로 클록을 조정한다.
명확히 말해서, 자율 모드에서, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국으로부터의 신호를 청취(listen)해서, 이하의 일례에서 설명되는 바와 같이 자체적으로 동기화를 실행하는 기능을 갖는다: a) 턴 온될 때, 홈 기지국은 근접 매크로-셀 기지국들로부터 최강 동기화 신호(프리앰블)를 식별한다, b) 홈 기지국은 매크로-셀 기지국 프리앰블을 주기적으로 청취하고, 프리앰블을 기반으로, 주파수 오프셋을 정정하고, 매크로-셀 기지국으로부터 홈 기지국까지의 전파 지연과 클록 에러의 합인, 시간 차를 측정한다. 실제로, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국으로부터의 모든 동기화 신호를 청취할 필요는 없다. 홈 기지국의 클록이 더 정확할 수록, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국 동기화 신호를 좀더 덜 빈번하게 청취해도 된다. 상기 액션들은 기존 TDD 통신 시스템들에서 적합하지만, FDD 통신 시스템의 경우에도, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국으로부터 동기화 신호를 청취할 수 있도록 내장 모바일형 수신기를 필요로 한다.
특정 사용자 보조 모드에서, 홈 기지국은 이하의 일례에서 설명되는 바와 같이 홈 기지국 신호와 매크로-셀 기지국 신호 간의 타임 및/또는 주파수 오프셋들의 측정을 보조하도록 홈 기지국에 의해 서빙되는 펨토셀 사용자 장치를 사용한다: a) 홈 기지국은 사용자와 매크로-셀 기지국 간의 각종 동기화 관련 양들(전파 지연 등)을 측정하기 위해 펨토셀 기지국에 부착된 사용자 디바이스에 시그널링 메시지를 송신한다, b) 사용자 디바이스는 먼저 매크로 기지국과 동기화하고 요청된 양들을 측정한다, c) 사용자 디바이스는 홈 기지국과 매크로-셀 기지국 간의 주파수 오프셋 및 프레임 정렬 타임 오프셋을 계산할 수 있다, d) 사용자 디바이스는 측정치들 및/또는 계산된 오프셋들을 홈 기지국에 시그널링 메시지로 보고한다. 상기 시나리오에서, 펨토셀 사용자 장치에 의해 측정된 전파 지연은 환경이 변화함에 따라 변할 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 전파 지연 자체는 작아서, 이 변화는 무시할만함을 주지해야 한다. 또한, 사용자 디바이스가 커버리지 하에 있을 때마다, 홈 기지국은 전파 지연 측정치들을 요청할 수 있다.
홈 기지국이 자율 모드 및 사용자 보조 모드의 조합을 사용하는 혼합 모드 기법도 구상된다. 이 혼합 모드는 홈 기지국의 자체 측정치들 및 사용자 디바이스에 의해 보고된 측정치들을 기반으로 하며, 홈 기지국은 클록 및/또는 주파수를 조정할 수 있다.
이웃 펨토셀들이 매크로-셀 에지들에 배치되는 경우, 상이한 매크로-셀들에 동기화할 수 있음을 인식해야 한다. 매크로-셀들이 서로 타임 동기화되지 않는 경우(예를 들어, FDD 시스템), 이웃 펨토셀들은 타임 동기화될 수 없다. 이러한 문제점을 해결하는 한가지 방법은 다음과 같다. 홈 기지국이 매크로-셀 기지국에 동기화되면, 홈 기지국은 동기화된 매크로-셀 기지국의 셀 ID를 브로드캐스트하고, 이웃 홈 기지국이 브로드캐스트하는 셀 ID를 모니터링한다. 홈 펨토셀 기지국은 연관된 동기화 매크로 셀 ID 및 이웃 홈 기지국에 의해 브로드캐스트된 매크로 셀 ID의 값들을 주기적으로 비교한다. 이웃 펨토셀 홈 기지국이 상이한 매크로 셀 ID를 브로드캐스트하면, 홈 기지국은 이 상이한 매크로-셀 기지국에 다시 동기화해서, 이웃 펨토셀 기지국들은 동일한 매크로-셀 기지국에 동기화할 수 있다. 대안으로, 각각의 펨토셀은, 셀 ID, 동기화된 매크로-셀 기지국의 셀 ID, 이웃 펨토셀들의 셀 ID들 및 이웃 펨토셀들이 동기화된 매크로-셀 기지국들의 셀 ID들을 포함하는 메시지를 중앙 집중 제어기(예를 들어, 펨토셀 GW)에 송신할 수 있다. 그 후, 중앙 집중 제어기는 펨토셀이 동기화되어야 하는 희망 매크로-셀 기지국으로 응답할 수 있다. 또 다른 대안은, 오퍼레이터 구현에 좌우되는 네트워크의 모든 매크로-셀 기지국들을 타임 동기화하는 것이다. 펨토셀들의 클러스터 내의 타임 동기화가 내부 펨토셀 간섭을 감소시키기 위해 사용될 수 있음을 주지하여야 한다.
양호한 실시예에서, 홈 펨토셀들 및 셀룰러 매크로-셀들은 동일한 주파수 대역에서 동작하며, 홈 펨토셀들은 매크로-셀들의 오버레이 커버리지 아래에 배치된다. 그러나, 본 발명은 또한 홈 펨토셀들 및 셀룰러 매크로-셀들이 상이한 주파수 대역들에서 동작하는 경우에도 작용함을 주지해야 한다. 또한, 펨토셀 기지국은 근접 매크로 기지국들을 주기적으로 청취할 필요가 있기에, 다운링크 주파수를 사용해서 동시에 명백히 청취 및 송신할 수는 없다. 이러한 경우에, 펨토셀 기지국은, 다운링크 수신 모드에서 청취중일 때 사용자 장치 다운링크 수신을 디스에이블해야 한다. UMTS/HSPA 통신 시스템의 경우, 사용자가 압축 모드의 갭 기간일 때, 홈 기지국은 다운링크 측정을 달성한다. LTE/WiMAX 통신 시스템의 경우, 홈 기지국의 스케쥴러는 홈 기지국이 다운링크 측정을 실행하기 희망하는 시간 중에는 어떠한 송신도 스케쥴링하지 않는다.
본 발명에 의해 기술된 OTA(over-the-air) 동기화 기술은 주파수 및 타임 동기화를 달성하기 위해 저속한 발진기들(예를 들어, 500ppb/도의 온도 의존도의 5 ppm 주파수 에러를 갖는 발진기들)의 사용을 가능케 한다. 그러나, 250ppb 주파수 정확도 및 타이밍 정확도를 보장하기 위해, 펨토셀 기지국은, 특히, 혹독한 날씨 조건들에서, 동기화 오퍼레이션을 종종 실행할 필요가 있을 수 있다. 또한, 펨토셀이 실내에 배치되기 때문에, 저조한 실내 매크로-셀 네트워크 커버리지는 대량의 펨토셀 기지국 동기화 시간을 야기할 수 있다. 펨토셀 기지국이 동시에 동일한 주파수에서 청취 및 송신할 수 없기 때문에, 서비스 하의 UE들은 매크로-셀 기지국에 청취할 때마다 펨토셀 기지국으로부터 어떠한 송신도 검출할 수 없다. 사전 통지 없는 빈번한 서비스 인터럽션은 명백하게 UE 성능에 영향을 준다. 이러한 관점에 따라, 펨토셀 기지국은 매크로-셀 기지국에 청취하는 시간 기간 중에 사용자 다운링크 수신 및 업링크 송신을 디스에이블할 필요가 있다. 이하의 메카니즘은 HSPA/LTE 시스템들의 기능을 인에이블하도록 제안된다. 그러나, 본 명세서에 기술된 기술들은 다른 통신 시스템들(예를 들어, WiMAX)에서도 사용될 수 있다.
H(e)NB의 일부 UE들이 아이들 모드일 때, H(e)NB는 특정 페이징 경우에 때때로 UE들을 페이징한다. 이러한 페이징 경우들 및 H(e)NB가 매크로-셀 기지국에 동기화하는 시간 기간 간의 오버랩을 방지하기 위해, 일 실시예는: a) 새롭게 진입된 UE가 코어 네트워크에 의해 LAU(Location Area Update) 프로시져를 개시하는 경우, 각각의 H(e)NB의 로컬 유일 LAC(Location Area Code)를 제공하고, b) UE가 코어 네트워크로부터 LAU 수용 메시지를 수신한 후에, UE(또는 네트워크)는 페이징 경우를 통지하기 위해 H(e)NB에게 메시지를 송신하며, c) 모든 아이들 모드 UE들에 대해 충분히 긴 미사용 시간 기간의 존재를 보장하기 위해, 이러한 UE들의 페이징 사이클들은 비교적 크게 세팅된다. 예를 들어, 페이징 사이클들은 H(e)NB와 연관된 UE들에 대해 적어도 64(또는 심지어는 128) 무선 프레임들이다.
2개의 대안 솔루션들은 다음과 같다: 제1 대안은 펨토셀 기지국(H(e)NB) 하에서 모든 UE들이 펨토셀의 모든 UE들에 대해 동일한 페이징 경우들을 갖는 동일한 페이징 그룹에 할당되게 하는 것이다. 따라서, H(e)NB가 일반적인 미사용 시간 기간들을 식별하기가 훨씬 더 쉽다. 이러한 페이징 경우들은 일부 관련 네트워크 요소(예를 들어, UE들)에 의해 UE의 홈 기지국에 보고될 수 있다. 또 다른 대안은, 도 3에 도시된 바와 같이, H(e)NB에 아이들 모드 UE가 없도록, H(e)NB가 연결 모드의 임의의 UE에 RRC Connection Release 메시지(IEEE 802.16의 DREG-CMD)를 송신하는 것을 방지하는 것이다. H(e)NB는 서비스 하의 모든 UE의 UE 문맥을 저장할 필요가 있으며, UE들의 페이징 경우들을 전부 제어한다. 이러한 경우에, 홈 기지국은 특정량의 시간 동안 유효하지 않음을 UE들에게 통지하기 위해 메시지를 송신할 수 있다. H(e)NB 하의 UE들의 수가 굉장히 적기 때문에(예를 들어, 3-4), 모든 UE의 문맥을 저장하는 것은 많은 메모리를 요구하지 않음을 주지하여야 한다.
액티브 커넥션의 UE들의 경우, H(e)NB(resp. HNB)는 측정 갭 기간을 생성하기 위해 RRC(Radio Resource Control) Connection Reconfiguration(resp. Radio Bearer Reconfiguration) 메시지를 송신할 수 있다. 이 갭 기간은 최종 단계에서 식별된 미사용 기간에 포함될 수 있다. 또한, 엠프티 셀은 RRC Connection Reconfiguration(resp. Radio Bearer Reconfiguration) 메시지의 파트로서 측정 구성으로 UE들에게 제공될 수 있다. 일부 갭기간이 UE들에 대해 생성되는 동안, 엠프티 리스트를 수신할 때 어떠한 측정도 하지 않는다. 상술된 양 경우들에서, HNB는 측정 갭 기간 중에 매크로-셀 기지국에 동기화를 실행할 수 있다. 대안은, 일정 시간 기간 동안 청취 모드로 갈 것임을 나타내는 메시지를 H(e)NB가 모든 UE들에게 간단히 송신하게 하는 것이다. 이러한 사실을 알기에, UE들은 H(e)NB로부터 어떠한 송신도 기대하지 않으며, H(e)NB로 어떠한 업링크 송신도 하지 않는다.
이제 도 4를 참조하면, 플로우챠트가 제1 통신 네트워크에 의해 조정되지 않는 제2 통신 네트워크의 제2 기지국을 통해 제1 통신 네트워크의 제1 기지국의 타이밍 동기화를 위한 방법을 도시하는데, 상기 방법은, 이웃 또는 오버레이 매크로-셀 기지국의 ID 및 프레임 타이밍 동기화를 획득하는 제1 단계(402)를 포함한다. 특히, 홈 기지국은 이웃 매크로-셀 기지국들의 물리적 ID 및 프레임 동기화를 찾기 위해 셀 탐색을 실행한다. 실제로, 홈 기지국은 제2 기지국이 동기화 신호를 브로드캐스트할 때 청취하고, 통상 사용자 디바이스가 압축 모드의 갭 기간에 동작중일 때 발생할 수 있는, 사용자 디바이스 다운링크 수신 및 업링크 송신을 이 때에 디스에이블한다. 또한, 이 단계는, 제2 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하는 동안, 일반적인 사용자 디바이스 부재 시간 기간들을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로, 홈 기지국은 매크로-셀 기지국의 동기화 파라미터를 측정할 것을 홈 기지국에 부착된 사용자 디바이스에 요청할 수 있다. 그 후, 사용자 디바이스는 매크로-셀 기지국에 동기화하고, 동기화 파라미터를 측정하며, 동기화 파라미터에 대한 정보를 갖는 리포트를 홈 기지국에 송신한다. 그러면, 홈 기지국은 측정된 동기화 파라미터를 보고하는 리포트를 사용자 디바이스로부터 수신할 수 있다. 사용자 디바이스는 분석을 위해 홈 기지국에 실제 동기화 파라미터를 송신할 수 있다. 또는 사용자 디바이스는 홈 기지국과 매크로-셀 기지국 간의 프레임 정렬 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 계산함으로써 동기화 파라미터를 분석할 수 있으며, 계산된 오프셋들을 동기화 파라미터들로서 홈 기지국에 보고한다.
다음 단계(404)는 이웃 매크로-셀들을 측정해서 최강 신호 강도를 갖는 매크로-셀 기지국을 선택함으로써 최강 신호 강도를 갖는 이웃 매크로-셀들을 찾는 단계를 포함한다. 이는, 예를 들어, 근접 기지국들로부터 최강 동기화 신호 프리앰블을 식별함으로써 달성될 수 있다. 단계들(402, 404)은 최강 셀이 변화하는 경우 정규적으로(예를 들어, 하루 등의 긴 사이클 단위로) 실행된다. 상기 변화는 매크로-셀 기지국 송신 파워의 재구성, 새로운 매크로-셀 기지국들의 설치 등에 의해 야기될 수 있다.
다음 단계(406)는, 최강 신호 이웃 매크로-셀로부터의 동기화 정보에 응답해서 주파수 오프셋 및/또는 타이밍 차를 정정하는 단계를 포함한다. 타이밍 차는 동기화 정보에 응답해서 제1 기지국의 클록을 조정함으로써, 그리고, 특히, 매크로-셀 기지국으로부터 홈 기지국까지의 전파 지연과 클록 에러의 합으로서 시간 차를 측정함으로써 달성될 수 있다. 주파수 오프셋은 동기화 정보의 위상 차를 결정함으로써 달성될 수 있다.
다음 단계(408)는 홈 기지국이 타이머를 개시하는 단계를 포함한다. 타이머는, 동기화가 때때로 실행됨을 보장하기 위해 사용되며, 정확하게 주기적일 필요는 없다. 타이머의 값이 작을수록, 홈 기지국 클록 발진기에서 요구되는 주파수 정확도는 낮아져서, 비용이 감소된다. 한편, 타이머가 작을수록, 홈 기지국 성능은 저하된다.
다음 단계(410)는, 타이머가 만료될 때 서빙중인 UE들의 상태를 홈 기지국이 체크하는 단계를 포함한다.
다음 단계(412)는, 홈 기지국이 서빙하는 UE들 중 임의의 UE가 전용 채널(DCH)을 사용중인지를 결정한다.
사용중이지 않으면, 단계(416)에서, 홈 기지국은, DRX(discontinuous receive) 구성을 실행하기 위해 사용자들에게 RRC_Connection_Reconfiguration 메시지를 송신함으로써 UE가 DRX 모드 구성을 실행하게 한다. 홈 기지국은 DRX 사이클들 및 페이징 경우들을 체크함으로써 UE들에 대한 일반적인 미사용 시간 기간들을 식별한다. 그리고, 미사용 시간 기간들 중에 동기화를 실행한다. DRX 재구성 메시지를 수신하는 사용자들은, 양호한 커넥션 품질을 갖는 경우 주변 내부-주파수(내부-시스템) 매크로-셀들을 측정하지 않을 수 있다. 단지 갭 기간 중에 아이들 상태를 유지할 수 있다. 일반적인 충분히 긴 미사용 기간을 찾기가 쉬운 작업이 되도록 UE의 가용하지 않은 기간들이 충분히 많은 경우, 홈 기지국은 어떠한 DRX 재구성도 실행할 필요가 없을 수도 있음을 주지하여야 한다. 프로세스는 그 후 단계(406)로 진행한다.
사용중이면, 단계(414)에서, 홈 기지국은 DCH를 사용하는 UE들의 엠프티 리스트들을 갖는 측정 갭들을 생성한다. 갭 기간들, DRX 사이클들 및 페이징 경우들을 체크함으로써 UE의 일반적인 미사용 시간 기간들을 식별한다. 이러한 미사용 시간 기간들 중에 동기화를 실행하고, 그 후, 프로세스는 단계(406)로 진행한다.
선택적으로, 본 방법은 제1 기지국에 의해 제1 기지국이 동기화하는 제2 기지국의 식별을 브로드캐스트하는 단계; 및 제1 통신 네트워크의 이웃 기지국들에 의해 브로드캐스트된 제2 기지국 식별들과 식별 값을 주기적으로 비교하는 단계를 포함할 수 있으며, 이웃 기지국이 상이한 제2 기지국 식별을 브로드캐스트하면, 제1 기지국은 상이한 제2 기지국 식별을 갖는 제2 기지국에 다시 동기화한다.
홈 기지국에서 완전히 갖추어진 UE 수신기를 설치할 필요가 없음을 주지해야 한다. 홈 기지국은 단지 근접 매크로-셀 기지국들로부터의 동기화 신호들을 청취해야할 필요만 있다. 또한, 다운링크 수신기는 아마도 기존 기지국 트랜시버로부터의 일부 컴포넌트들을 재사용함으로써 구현될 수 있다. 그러나, 다수의 3GPP 컨트리뷰션 및 일부 펨토셀 시도들에 따라, 다운링크 수신기는 플러그 및 플레이 동작들을 지원하기 위해 홈 기지국의 필수품이 될 가능성이 높다. 예를 들어, 유일한 스크램블링 코드를 찾기 위해, 홈 기지국은 이웃 매크로-셀들에 의해 사용된 스크램블링 코드들을 검출할 필요가 있으며, 홈 기지국은 자신의 송신 파워를 설정하도록 이웃 매크로-셀들의 송신 파워를 측정할 필요가 있다.
유익하게, 다른 비조정 통신 네트워크에서 가까운 이웃들과의 기지국의 타이밍 동기화를 제공함으로써, 양 네트워크들은 감소된 간섭으로 동작할 수 있으며, 이는, 가능한 경우, 매우 적은 추가 비용으로 달성될 수 있다. 또한, 본 발명은, 서로 근접해 있는 네트워크들이 어떠한 중앙 관리 메카니즘 없이 조정되게 한다. 본 발명이 셀 기반 무선 통신 시스템의 기지국들과 관련해서 기술되었지만, 기술된 본 발명의 개념들은 임의의 타입들의 통신 유닛들 간에 간섭이 존재하는 임의의 무선 통신 시스템에 동일하게 적용될 수 있음을 알 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어들 및 표현들은, 본 명세서에서 특정 의미들이 달리 기재되지 않는 한, 상술된 바와 같이, 당업자들이 용어들 및 표현들에 부여한 일상적인 의미를 가짐을 알 것이다.
본 명세서에 도시되고 기술된 시퀀스들 및 방법들은 기술된 바와 상이한 순서로 실행될 수 있다. 도면에 도시된 특정 시퀀스들, 기능들 및 오퍼레이션들은 단지 본 발명의 하나 이상의 실시예들의 일례들로서, 다른 구현들이 당업자들에게 명백하다. 도면들은 당업자들에 의해 이해되고 적합하게 실행될 수 있는 본 발명의 각종 구현들을 설명하려는 의도이다. 동일한 목적을 달성하기 위해 계산되는 어떠한 배치도 도시된 특정 실시예들을 위해 대체될 수 있다.
본 발명은, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 임의의 조합을 포함하는 임의의 적합한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명은 하나 이상의 데이터 프로세서들 및/또는 디지털 신호 프로세서들에서 실행되는 컴퓨터 소프트웨어로서 부분적으로 선택적으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 요소들 및 컴포넌트들은 임의의 적합한 방법으로 물리적으로, 기능적으로, 논리적으로 구현될 수 있다. 실제로, 기능은 단일 유닛으로, 복수의 유닛들로 또는 다른 기능 유닛들의 파트로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 단일 유닛으로 구현되거나, 또는 상이한 유닛들 및 프로세서들 간에 물리적으로 기능적으로 분배될 수 있다.
본 발명은 일부 실시예들과 관련해서 기술되었지만, 본 명세서에 기재된 특정 형태로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부 청구항들에 의해서만 제한된다. 또한, 피처는 특정 실시예들과 관련해서 기술되는 것으로 나타날 수 있지만, 당업자는, 기술된 실시예들의 각종 피처들이 본 발명에 따라 조합될 수 있음을 알 것이다. 청구항들에서, 용어 "포함(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
또한, 개별적으로 열거되었지만, 복수의 수단들, 요소들 또는 방법 단계들은, 예를 들어, 단일 유닛 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 또한, 개별 피처들이 상이한 청구항들에 포함될 수 있지만, 이들은 가능한 유익하게 조합될 수 있으며, 상이한 청구항들의 포함(inclusion)은 피처들의 조합이 사용할 수 없거나 유익하지 않음을 의미하지 않는다. 또한, 청구항들의 한 카테고리의 피처의 포함(inclusion)은 상기 카테고리에 대한 제한을 의미하지 않으며, 오히려, 상기 피처가 다른 청구항 카테고리들에 적합하게 동일하게 적용될 수 있음을 나타낸다.
또한, 청구항들의 피처들의 순서는, 피처들이 실시되어야 하는 임의의 특정 순서를 나타내지 않으며, 특히, 방법 청구항의 개별 단계들의 순서는 단계들이 이 순서로 실행되어야만 함을 의미하지 않는다. 오히려, 단계들은 임의의 적합한 순서로 실행될 수 있다. 또한, 단수 참조문들(singular references)은 복수(plurality)를 배제하지 않는다. 따라서, "하나의(a, an)", "제1(first)", "제2(second)" 등은 복수를 배제하지 않는다.

Claims (25)

  1. 제1 통신 네트워크에 의해 조정되지 않는(uncoordinated) 제2 통신 네트워크의 제2 기지국을 통해 상기 제1 통신 네트워크의 제1 기지국의 타이밍 동기화를 위한 방법으로서,
    상기 제2 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하는 단계와,
    상기 동기화 정보에 응답해서 상기 제1 기지국의 클록을 조정하는 단계
    를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 상기 제2 기지국이 동기화 신호를 브로드캐스트할 때 상기 제1 기지국이 청취하는(listening) 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 상기 제1 기지국이 근접 제2 기지국들로부터 최강 동기화 신호 프리앰블(preamble)을 식별하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조정 단계는, 상기 제1 기지국의 주파수 오프셋을 정정하고, 상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 기지국까지의 전파 지연과 클록 에러의 합으로서 시간 차를 측정함으로써 타임 오프셋을 정정하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 획득 단계는,
    상기 제2 기지국의 동기화 파라미터를 측정하라고 상기 제1 기지국에 부착된 사용자 디바이스에 요청하는 부단계(substep)와,
    상기 측정된 동기화 파라미터를 보고하는 리포트를 상기 사용자 디바이스로부터 수신하는 부단계
    를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 디바이스를 상기 제2 기지국과 동기화하는 부단계와,
    상기 사용자 디바이스에 의해 상기 동기화 파라미터를 측정하는 부단계
    를 더 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 디바이스를 상기 제2 기지국과 동기화하는 부단계와,
    상기 사용자 디바이스에 의해 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국 간의 주파수 오프셋 및 프레임 정렬 타임 오프셋을 계산하는 부단계
    를 더 포함하고,
    상기 수신 부단계에서는 상기 계산된 오프셋들을 동기화 파라미터들로서 상기 제1 기지국에 보고하는, 타이밍 동기화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 획득 단계 중에 사용자 디바이스 다운링크 수신 및 업링크 송신을 디스에이블(disabling)하는 단계를 더 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 제2 기지국이 동일한 주파수 대역에서 동작하는, 타이밍 동기화 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 제2 기지국이 상이한 주파수 대역들에서 동작하는, 타이밍 동기화 방법.
  11. 제1 통신 네트워크에 의해 조정되지 않는 제2 통신 네트워크의 오버레이(overlaying) 제2 기지국을 통해 상기 제1 통신 네트워크의 제1 기지국의 타이밍 동기화를 위한 방법으로서,
    근접 제2 기지국들로부터 최강 브로드캐스트 동기화 신호 프리앰블을 식별함으로써 타이밍 동기화 정보를 획득하는 단계와,
    상기 제1 기지국의 주파수 오프셋을 정정하고, 상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 기지국까지의 전파 지연과 클록 에러의 합으로서 시간 차를 측정함으로써 상기 동기화 정보에 응답해서 상기 제1 기지국의 클록을 조정하는 단계
    를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는,
    동기화 정보를 획득하라고 상기 제1 기지국에 부착된 사용자 디바이스에 요청하는 부단계와,
    상기 사용자 디바이스를 상기 제2 기지국과 동기화하는 부단계와,
    상기 사용자 디바이스에 의해 적어도 하나의 동기화 파라미터를 측정하는 부단계와,
    상기 측정된 적어도 하나의 동기화 파라미터를 보고하는 리포트를 상기 사용자 디바이스로부터 송신하는 부단계
    를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정 부단계는, 상기 사용자 디바이스에 의해 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국 간의 주파수 오프셋 및 프레임 정렬 타임 오프셋을 상기 적어도 하나의 동기화 파라미터로서 계산하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계 중에 사용자 디바이스 다운링크 수신 및 업링크 송신을 디스에이블하는 단계를 더 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 상기 제2 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하는 동안 일반적인 사용자 디바이스 부재 기간(common user device absence time period)을 식별하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 상기 제2 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하기 위해 상기 제1 기지국에 의해 사용되기에 충분히 긴 일반적인(common) 시간 기간이 존재함을 보장하도록 DRX 파라미터들을 구성하기 위해 RRC_Connection_Reconfiguration 메시지를 사용자들에게 송신하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 사용자 디바이스가 압축 모드의 갭 기간에 동작중일 때 발생하는, 타이밍 동기화 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계 중에, 상기 제1 기지국은 어떠한 송신도 스케쥴링하지 않는, 타이밍 동기화 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, UE들에 대한 엠프티 셀 리스트(empty cell list)를 갖는 측정 갭을 생성하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 네트워크 요소가 UE 페이징 경우들(UE paging occasions)을 홈 기지국에 보고하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, 네트워크가 펨토셀(femto-cell)의 모든 UE들의 캠핑(camping)에 대한 동일한 페이징 경우를 할당하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 획득 단계는, RRC_Connection_Release 메시지를 송신하지 않음으로써 홈 기지국이 연결 모드에서 UE들을 유지하는 단계를 포함하는, 타이밍 동기화 방법.
  23. 제11항에 있어서,
    상기 홈 기지국은 특정량의 시간 동안 가용하지 않음을 UE들에게 통지하기 위한 메시지를 송신하는, 타이밍 동기화 방법.
  24. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기지국에 의해 상기 제1 기지국이 동기화하는 상기 제2 기지국의 ID(identification)를 브로드캐스트하는 단계와,
    상기 제1 통신 네트워크의 이웃 기지국들에 의해 브로드캐스트된 제2 기지국 ID들과 상기 ID의 값을 주기적으로 비교하는 단계
    를 더 포함하며,
    이웃 기지국이 상이한 제2 기지국 ID를 브로드캐스트하면, 상기 제1 기지국은 상이한 제2 기지국 ID를 갖는 제2 기지국에 다시 동기화하는, 타이밍 동기화 방법.
  25. 제1 통신 네트워크의 제1 기지국으로서 - 상기 제1 기지국은, 상기 제1 통신 네트워크에 의해 조정되지 않는 제2 통신 네트워크의 제2 기지국을 통해 자체 타이밍 동기화를 제공하도록 동작할 수 있음 - ,
    상기 제1 기지국의 타이밍을 유지하도록 동작하는 클록과,
    상기 제2 기지국으로부터 타이밍 동기화 정보를 획득하도록 동작하는 수신기와,
    상기 동기화 정보에 응답해서 상기 클록을 조정하도록 동작하며, 상기 클록과 상기 수신기에 연결된 프로세서
    를 포함하는, 제1 기지국.
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