KR20110045936A - 최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템 - Google Patents

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KR20110045936A KR1020090102694A KR20090102694A KR20110045936A KR 20110045936 A KR20110045936 A KR 20110045936A KR 1020090102694 A KR1020090102694 A KR 1020090102694A KR 20090102694 A KR20090102694 A KR 20090102694A KR 20110045936 A KR20110045936 A KR 20110045936A
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Abstract

셀간 협력을 위한 최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템이 제공된다. 통신 시스템은 중앙 장치 및 복수의 무선 접속 장치들을 포함하며, 복수의 무선 접속 장치들은 단말들의 분포, 채널들의 상태, 트래픽의 양 등을 기초로 복수의 무선 접속 장치들의 셀들을 통합하거나, 분리하여 가상 셀을 형성한다.
Figure P1020090102694
셀간 협력, 중앙 장치, 무선 접속 장치, 가상 셀

Description

최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM HAVING NETWORK ACCESS STRUCTURE}
아래의 실시예들은 셀간 협력을 위한 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다중 셀(또는 계층 셀) 환경에서 자율적으로 최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템의 성능을 개선하기 위하여 여러 연구 기관들 및 표준화 단체들은 다양한 기술들을 제안하고 있다. 보다 구체적으로, 연구 기관들 및 표준화 단체들은 일반적으로 하나의 기지국을 통하여 얻을 수 있는 성능 개선은 한계가 있으므로, 셀간 협력을 통하여 성능을 개선하는 기술들을 제안하고 있다.
셀 간 협력을 위한 통신 시스템의 구조는 다양하게 제안된 바 있으나, 일반적으로 지금까지 제안된 통신 시스템은 여러 한계들을 갖고 있었다. 예를 들어, 지금까지 제안된 통신 시스템은 핸드오버가 빈번하게 요구됨, 무선 자원의 사용 효율이 상대적으로 낮음 등의 한계들을 갖는다.
본 발명의 일실시예에 따른 중앙 장치는 협력 통신을 위해 복수의 무선 접속 장치들의 셀들 중 적어도 두 개의 셀들을 통합(merging)하여 적어도 하나의 가상 셀을 구성하거나, 상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들 각각을 분리하여 적어도 하나의 가상 셀을 구성하는 중앙 컨트롤러; 상기 구성된 적어도 하나의 가상 셀을 위하여 무선 자원 제어(Radio Resource Control: RRC) 계층, 매체 접근 제어(Media Access Control: MAC) 계층 및 물리(PHYsical) 계층에서의 신호 처리를 수행하는 제1 처리 모듈들; 및 상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들이 통합되는지 여부 또는 분리되는지 여부에 따라 상기 복수의 무선 접속 장치들에 포함된 제2 처리 모듈들-상기 제2 처리 모듈들 각각은 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 송수신함-을 포함하는 상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 제1 처리 모듈들을 연결하는 스위치를 포함한다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 복수의 무선 접속 장치들에 의해 서빙되는 단말들의 분포, 상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 단말들 사이의 채널들의 상태 또는 상기 단말들을 위한 트래픽의 양 중 적어도 하나를 고려하여 상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들을 통합 또는 분리할 수 있다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 복수의 무선 접속 장치들 및 상기 단말들 사이의 채널들의 상태에 대한 정보 및 상기 트래픽의 양에 대한 정보를 관리하는 데이터베이스를 포함할 수 있다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 단말들의 이동성과 관련된 정보를 수집하는 이동성 매니저를 포함할 수 있다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 가상 셀을 관리 및 제어하는 가상 셀 매니저를 포함할 수 있다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 가살 셀 사이에서 발생하는 간섭을 제어하는 셀간(intercell) 간섭 코디네이터를 포함할 수 있다.
상기 중앙 컨트롤러는 상기 단말들의 우선도(priority) 또는 요구되는 서비스 품질을 관리하는 QoS 매니저를 포함할 수 있다.
상기 스위치는 하나의 특정 가상 셀이 하나의 특정 무선 접속 장치의 셀을 기초로 구성된 경우, 상기 하나의 특정 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈 및 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나를 서로 연결할 수 있다.
상기 스위치는 제1 무선 접속 장치의 셀 및 제2 무선 접속 장치의 셀이 하나의 가상 셀로 통합되는 경우, 상기 제1 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈 및 상기 제2 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈을 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나와 서로 연결할 수 있다.
상기 무선 주파수 신호 및 기저 대역 신호 사이의 변환을 수행하는 RF 단은 상기 제1 처리 모듈들 또는 상기 제2 처리 모듈들 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 중앙 장치는 상기 무선 주파수 신호를 송/수신하거나, 상기 기저 대역 신호를 송/수신할 수 있다.
상기 스위치는 상기 복수의 무선 접속 장치들 중 제1 처리 모듈 및 제2 처 리 모듈 둘 다를 포함하는 특정 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 상기 특정 무선 접속 장치를 상기 중앙 컨트롤러에 직접 연결할 수 있다.
상기 스위치는 상기 특정 무선 접속 장치 및 제2 처리 모듈을 포함하는 다른 무선 접속 장치가 하나의 가상 셀을 형성하는 경우, 상기 특정 무선 접속 장치에 포함되는 제2 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈을 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나와 연결할 수 있다.
상기 스위치는 상기 복수의 무선 접속 장치들 중 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈 둘 다를 포함하는 특정 무선 접속 장치가 존재하고, 상기 특정 무선 접속 장치 및 제2 처리 모듈을 포함하는 다른 무선 접속 장치가 하나의 가상 셀을 형성하기 위하여 상기 특정 무선 접속 장치에 포함된 상기 제1 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 상기 제2 처리 모듈이 서로 연결된 경우, 상기 특정 무선 접속 장치에 포함된 상기 제1 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 상기 제2 처리 모듈을 상기 중앙 컨트롤러에 직접 연결할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동작 방법은 단말의 요구하는 데이터 전송률, 요구하는 서비스 품질, 채널의 상태 또는 간섭의 양 중 적어도 하나에 대한 정보를 적어도 둘의 무선 접속 장치들 중 적어도 하나로 전송하는 단계; 상기 단말에 대한 협력 통신을 위해 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들을 통합(merging)하여 가상 셀이 구성되거나, 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들 각각을 분리하여 가상 셀이 구성된 경우, 상기 가상 셀에 대한 정보를 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들 중 적어도 하나로부터 수신하는 단계; 및 상기 가상 셀에서 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들과 통신하기 위하여 초기화를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 가상 셀에 대한 정보는 상기 가상 셀의 식별자를 포함할 수 있다.
상기 단말의 동작 방법은 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들의 통합 또는 분리를 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 적절히 가상 셀을 구성함으로써 핸드오버가 일어나는 횟수를 줄일 수 있고, 무선 자원의 사용 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 처리 모듈들 및 제2 처리 모듈들을 중앙 장치 또는 무선 접속 장치들에 적절히 배치함으로써, 최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 다중 셀(계층 셀) 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 다중 셀(계층(hierarchical) 셀) 통신 시스템은 매크로 기지국, 펨토 기지국 1, 2, 3, 4 및 단말 A, B, C, D, E, F를 포함한다. 여기서, 펨토 기지국들은 릴레이들, 피코 기지국들 등과 같이 다양한 장치들로 대체될 수 있다.
일반적으로, 펨토 기지국들 각각은 작은 셀 커버리지를 작으므로, 펨토 셀 들 각각에 분포하는 단말들의 개수, 펨토 셀들 각각에서 발생하는 부하량은 불균등할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 펨토 기지국 1에는 세 개의 단말 A, B, C가 접속하는 반면, 펨토 기지국 4에는 어떤 단말도 접속하지 않음을 확인할 수 있다.
이 때, 더 많은 무선 자원을 필요로 하는 펨토 셀(예를 들어, 펨토 기지국 1의 셀)이 존재할 수 있는 반면, 충분한 잉여 자원을 갖는 펨토 셀들이 있을 수 있다. 예를 들어, 펨토 기지국 1의 셀에는 무선 자원이 부족할 수 있는 반면, 펨토 기지국 2, 3, 4의 셀들에서는 무선 자원이 남을 수 있다. 이러한 경우, 부하 균형화(load balancing)를 위하여 남아 있는 무선 자원을 활용할 수 있는 기술이 필요하다.
또한, 좋지 않은 채널을 갖는 단말이 존재할 수도 있으며, 이러한 단말의 용량을 개선하기 위하여 협력 통신을 수행할 필요가 있다. 예를 들어, 단말 E 및 펨토 기지국 3 사이의 채널의 상태가 좋지 않은 경우, 펨토 기지국 4는 펨토 기지국 3과 협력할 수 있다.
또한, 다중 셀 통신 시스템에서 펨토 셀들은 상대적으로 작은 셀 커버리지를 가지므로, 핸드오버가 빈번하게 일어날 수 있다. 핸드오버가 빈번하게 일어나는 것은 통신 시스템의 오버헤드를 증가시킬 수 있으므로, 핸드오버가 너무 빈번하게 일어나는 것을 방지하는 것이 좋다.
도 2는 협력 통신의 예로서 협력 멀티 포인트(Coordinated Multi-Point: CoMP) 송/수신을 수행하는 두 개의 기지국들을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 협력 멀티 포인트 송/수신을 수행하는 두 개의 기지국들(기지국 1(BS1), 기지국 2(BS2))은 백홀 링크를 통해 서로 연결되고, 협력한다. 이 때, 두 개의 기지국들 각각은 무선 자원 제어(Radio Resource Control: RRC) 계층에서 신호를 처리하기 위한 처리 모듈, 매체 접근 제어(Media Access Control: MAC) 계층에서 신호를 처리하기 위한 처리 모듈 및 물리(PHYsical) 계층에서의 신호를 처리하기 위한 처리 모듈, 무선 주파수 신호 및 기저 대역 신호 사이의 변환을 위한 RF 단 및 안테나 모듈을 포함한다. 즉, 두 개의 기지국들 각각은 서로 독립적으로 상술한 모듈들을 포함한다.
그러나, 협력 멀티 포인트 송/수신 기술만을 사용하는 경우, 다중 셀에서 단말들의 분포 및 부하량의 분포에 적응적으로 대처하기 어렵고, 단말이 이동함에 따라 빈번하게 핸드오버가 요구된다.
도 3은 협력 통신의 다른 예로서 Distributed Antenna System(DAS) 및 remote radio head(RRH)를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, DAS(310)는 물리적으로 서로 떨어진 안테나 모듈들을 포함한다. DAS(310)는 서로 떨어진 안테나 모듈들에 대하여 분산된 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 적용함으로써 셀간 간섭을 줄일 수 있다.
또한, RRH(320)는 RRC 계층에서 신호를 처리하기 위한 처리 모듈, MAC 계층에서 신호를 처리하기 위한 처리 모듈 및 PHY 계층에서의 신호를 처리하기 위한 처리 모듈로 구성된 기저 대역 장치(320의 왼쪽에 도시된)를 포함한다. 그리고, RRH(320)는 RF 단과 안테나 모듈을 각각 포함하는 두 개의 RF-안테나 장치들(320의 오른쪽에 도시된)을 포함한다.
이 때, DAS(310) 및 RRH(320)는 하나의 기지국을 단순히 확장한 형태를 가지므로, 이론적으로 하나의 기지국이 달성할 수 있는 최대 성능보다 높은 성능을 달성할 수 없다.
결국, 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 협력 멀티 포인트 송/수신 기술, DAS 및 RRH는 여러 한계들을 갖는다. 아래에서는 이러한 한계들을 개선하면서 최적화된 망접속 구조를 갖는 통신 시스템을 제안한다.
도 4 내지 도 6을 통하여 셀들을 분리 또는 통합함으로써 형성되는 가상 셀의 개념에 대해 간단히 설명한다. 그리고, 중앙 장치(central unit) 및 무선 접속 장치(Radio Access Unit, RAU)들의 구체적인 동작에 대해서는 도 7 내지 도 14를 통해 설명한다.
- 분리된 셀(separated cell)
도 4는 복수의 무선 접속 장치들 및 중앙 장치를 포함하는 다중 셀 통신 시스템에서, 셀들 각각에 가해지는 부하량이 균일하게 분포하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 접속 장치 1, 2, 3, 4는 중앙 장치와 연결되며, 무선 접속 장치(Radio Access Unit) 1, 2, 3, 4 각각은 하나의 (물리적) 셀을 형성한 다. 즉, RAU 1, 2, 3, 4 각각은 셀 1, 2, 3, 4 각각을 형성하며, 셀 1, 2, 3, 4은 서로 통합되거나 분리됨으로써 가상 셀을 형성할 수 있는데, 도 4에서 셀 1, 2, 3, 4은 각각은 서로 분리되어서 하나의 가상 셀을 형성한다. 다만, 셀들 각각에 가해지는 부하량이 균일한 경우에도, 도 4에 도시된 것과 다르게 무선 접속 장치들의 셀들 각각은 서로 통합되서 가상 셀을 형성할 수도 있다.
- 통합된 셀(merged cell)
도 5는 다중 셀 통신 시스템에서 특정 셀(무선 접속 장치 3의 셀)에 단말이 존재하지 않는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4를 통해 설명한 바와 마찬가지로, 무선 접속 장치 1, 2, 3, 4는 중앙 장치와 연결되며, 무선 접속 장치 1, 2, 3, 4 각각은 하나의 셀을 형성한다.
셀 1, 2, 4 각각에는 단말 A, B, C 각각이 존재하지만, 셀 3에는 어떠한 단말도 존재하지 아니한다. 이 때, 셀 1과 셀 3은 서로 통합되어서 하나의 가상 셀을 형성할 수 있다. 도 5에서 '점선'은 서로 통합된 셀을 의미한다.
이 때, RAU 3은 단말 A에 대한 용량이 개선될 수 있도록 RAU 1과 협력하여 단말 A를 서빙할 수 있다. 특히, 단말 A의 채널의 상태가 좋지 않거나, 단말 A가 높은 서비스 품질 또는 높은 데이터 전송률을 요구하는 경우, RAU 3는 RAU 1과 협력할 수 있다.
특히, 셀 1 및 셀 3이 하나의 가상 셀로 통합되는 경우, 단말 A가 셀 3으로 이동하더라도 핸드오버가 일어나지 않는다. 왜냐 하면, 셀 1 및 셀 3을 통합하는 가상 셀은 하나의 식별자를 사용하기 때문이다.
- 부분적으로 통합된 셀(Partially-merged cell)
도 6은 다중 셀 통신 시스템에서 다른 셀들보다 특정 셀에 작은 양의 부하가 걸리는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 셀 1, 2, 4 각각에는 두 개의 단말들이 존재하는 반면, 셀 3에는 하나의 단말이 존재함을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 셀 1에는 단말 A, B, 셀 2에는 단말 C, D, 셀 4에는 단말 F, E가 존재하는 반면에, 셀 3에는 단말 G가 존재한다.
단말들 각각에 의한 부하량이 동일하다면, 셀 1, 2, 4보다 셀 3에 작은 양의 부하가 걸리며, 셀 3은 잉여의 무선 자원을 가질 수 있다. 이 때, RAU 3은 단말 G를 서빙할 뿐만 아니라, 잉여의 무선 자원을 이용하여 단말 A, B를 RAU 1과 함께 서빙할 수 있다.
결국, 단말 A, B의 입장에서 셀 1 및 셀 3은 통합되는 반면, 단말 G의 입장에서 셀 1 및 셀 3 각각은 서로 독립된 셀로 간주된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 장치, 무선 접속 장치들 및 가상 셀들을 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈에 포함되는 기능들을 나타낸 도표 이다.
도 7을 참조하면, 중앙 장치(710)는 중앙 컨트롤러, 여러 개의 제1 처리 모듈들 및 스위치를 포함하며, 무선 접속 장치들(720) 각각은 제2 처리 모듈을 포함한다. 또한, 무선 접속 장치들(720)은 서로 통합되거나, 분리되어서 가상 셀들(730)을 형성한다. 보다 구체적으로, 무선 접속 장치(721)는 독립적으로 가상 셀 1(VC 1)을, 무선 접속 장치(722) 및 무선 접속 장치(723)은 서로 통합되어 가상 셀 2(VC 2)를, 무선 접속 장치(724), 무선 접속 장치(725)
및 무선 접속 장치(726)은 서로 통합되어 가상 셀 3(VC 3)을 형성한다.
도 8을 참조하면, 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈은 서로 다른 기능들을 수행할 수 있다.
첫 번째 예에 따르면, 제1 처리 모듈은 RRC 계층, MAC 계층, PHY 계층에서의 신호 처리를 수행하며, 제2 처리 모듈은 무선 주파수 신호 및 기저 대역 신호 사이의 변환을 수행하는 RF 단 및 무선 주파수 신호를 송/수신하는 안테나 모듈을 포함한다. 첫 번째 예에 따르는 경우, 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈 사이의 링크를 통해서는 기저 대역 신호가 지나간다.
두 번째 예에 따르면, 제1 처리 모듈은 RRC 계층, MAC 계층, PHY 계층에서의 신호 처리를 수행할 뿐만 아니라, RF 단을 포함한다. 반면에, 제2 처리 모듈은 안테나 모듈만을 포함한다. 이 때, 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈 사이의 링크를 통해서는 무선 주파수 신호가 지나간다.
다시 도 7을 참조하면, 중앙 장치(710)의 중앙 컨트롤러는 협력 통신을 위해 무선 접속 장치들(720)의 셀들 중 적어도 두 개의 셀들을 통합(merging)하여 적어도 하나의 가상 셀을 구성할 수 있다. 예를 들어, 중앙 컨트롤러는 무선 접속 장치(722) 및 무선 접속 장치(723)를 서로 통합하여 가상 셀 2(VC 2)를, 무선 접속 장치(724), 무선 접속 장치(725) 및 무선 접속 장치(726)를 서로 통합하여 가상 셀 3(VC 3)을 형성한다.
반면에, 중앙 컨트롤러는 무선 접속 장치들의 셀들 각각을 분리할 수 있는데, 도 7에서 가상 셀 1은 분리된 셀이다.
이 때, 중앙 컨트롤러는 무선 접속 장치들(720)에 의해 서빙되는 단말들의 분포, 무선 접속 장치들(720)과 단말들 사이의 채널들의 상태 또는 단말들을 위한 트래픽의 양 중 적어도 하나를 고려하여 통합 또는 분리 중 어느 하나를 결정할 수 있다. 예를 들어, 중앙 컨트롤러는 단말들의 핸드오버가 일어나는 횟수가 감소되도록, 단말들의 요구하는 서비스 품질이 최대한 만족하도록, 무선 자원의 사용 효율이 극대화되도록 가상 셀들을 구성할 수 있다.
중앙 컨트롤러에 의해 가상 셀이 구성되면, 스위치는 제1 처리 모듈들과 무선 접속 장치들(720)의 제2 처리 모듈들을 적절히 연결한다. 즉, 무선 접속 장치(721)는 분리된 셀로서 가상 셀 1을 형성하므로, 중앙 장치(710)에 포함된 하나의 제1 처리 모듈과 연결된다. 또한, 무선 접속 장치(722) 및 무선 접속 장치(723)는 서로 통합되어서 하나의 가상 셀 2를 형성하므로, 스위치는 무선 접속 장치(722) 및 무선 접속 장치(723)를 하나의 제1 처리 모듈과 연결한다. 뿐만 아니라, 무선 접속 장치(724), 무선 접속 장치(725) 및 무선 접속 장치(726) 또한 서로 통합되어서 하나의 가상 셀 3을 형성하므로 하나의 제1 처리 모듈과 연결된다.
이 때, 무선 접속 장치들(720)에 포함된 제2 처리 모듈들 및 그들과 적절히 연결된 제1 처리 모듈은 실질적으로 하나의 기지국으로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 무선 접속 장치(724), 무선 접속 장치(725) 및 무선 접속 장치(726) 및 상기 무선 접속 장치들(724, 725, 726)과 연결된 제1 처리 모듈은 가상 셀 3에서 마치 하나의 기지국처럼 동작할 수 있다. 마찬가지로, 무선 접속 장치(722) 및 무선 접속 장치(723) 및 상기 무선 접속 장치들(722, 723)과 연결된 제1 처리 모듈은 가상 셀 2에서 마치 하나의 기지국처럼 동작할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 장치를 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 중앙 장치는 백홀 인터페이스, 데이터베이스, 가상 셀 매니저, 이동성 매니저, 셀간 간섭 코디네이터, QoS 매니저, 제1 처리 모듈 인터페이스, 여러 제1 처리 모듈들 및 스위치를 포함한다.
백홀 인터페이스는 유선/무선을 통하여 다른 중앙 장치와 통신하기 위한 인터페이스를 제공한다.
또한, 데이터베이스는 복수의 무선 접속 장치들 및 단말들 사이의 채널들의 상태에 대한 정보 및 단말들을 위한 트래픽의 양에 대한 정보를 저장 및 관리한다. 뿐만 아니라, 데이터베이스는 무선 접속 장치들에 의해 서빙되는 단말들의 분포에 대한 정보(예를 들어, 단말들의 위치에 대한 정보)를 더 저장 및 관리할 수 있다. 데이터베이스에 저장된 정보는 가상 셀들을 형성하거나, 간섭 제어 기술들을 적용하는 데에 사용된다.
가상 셀 매니저는 형성된 가상 셀들을 관리한다. 보다 구체적으로, 가상 셀 매니저는 가상 셀들의 식별자들, 가상 셀들의 변화 등을 관리한다.
또한, 이동성 매니저는 가상 셀들 사이에서 단말들의 이동성과 관련된 정보, 가상 셀들의 변화로 인한 단말의 상대적인 위치 변화 등과 관련된 정보 등을 수집한다.
또한, 셀간 간섭 코디네이터는 형성된 가상 셀들 사이에서 발생하는 간섭을 제어한다. 특히, 셀간 간섭 코디네이터는 다양한 간섭 제어 기술들(예를 들어, 송신 전력 제어 기술, 간섭 정렬 기술, 다중 셀 MIMO 기술) 중 적절한 것을 선택 및 적용한다.
또한, QoS 매니저는 단말들의 우선도(priority) 또는 요구되는 서비스 품질을 관리한다. 즉, 단말들의 우선도 및 요구되는 서비스 품질은 다를 수 있는데, QoS 매니저는 그 단말들의 우선도 및 요구되는 서비스 품질에 대한 정보를 저장 및 관리한다. 이러한 정보는 다양한 간섭 제어 기술들 중 어느 하나를 선택하거나, 가상 셀들을 형성하는 과정에서 사용된다.
도 10은 제1 처리 모듈의 기능 및 제2 처리 모듈의 기능 모두를 수행하는 제3 처리 모듈을 포함하는 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 중앙 장치 및 무선 접 속 장치들의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 무선 접속 장치들(1021, 1022, 1023) 중 무선 접속 장치들(1021, 1022)는 제3 처리 모듈을 포함한다. 제3 처리 모듈은 제1 처리 모듈의 기능 및 제2 처리 모듈의 기능을 모두 수행할 수 있는 모듈로서, 보다 구체적으로 RRC 계층, MAC 계층, PHY 계층에서의 신호 처리를 수행할 수 있고, RF 단 및 무선 주파수 신호를 송/수신하는 안테나 모듈을 포함한다. 제3 처리 모듈을 이용하여 동작하는 무선 접속 장치는 하나의 독립된 기지국처럼 동작하며, 잘 알려진 피코 기지국, 펨토 기지국과 동일 또는 유사한 기능들을 수행한다.
무선 접속 장치(1021)는 분리된 셀로서, 하나의 가상 셀 1을 형성한다. 이 때, 무선 접속 장치(1021)는 제3 처리 모듈을 포함하고 있으므로, 중앙 장치(1010)의 제1 처리 모듈과 연결되지 않아도 된다. 따라서, 중앙 장치(1010)의 스위치는 무선 접속 장치(1021)를 직접 중앙 컨트롤러에 연결한다.
또한, 무선 접속 장치(1022) 및 무선 접속 장치(1023)는 서로 통합되어서 하나의 가상 셀 2를 형성한다. 이 때, 스위치는 무선 접속 장치(1022)의 제2 처리 모듈 및 무선 접속 장치(1023)의 제2 처리 모듈을 중앙 장치(1010)의 제1 처리 모듈과 연결한다. 이 때, 무선 접속 장치(1022)의 제2 처리 모듈 및 무선 접속 장치(1023)의 제2 처리 모듈 및 중앙 장치(1010)의 제1 처리 모듈은 서로 협력하여 가상 셀 2를 위한 실질적인 기지국의 기능을 수행한다.
도 11은 제1 처리 모듈의 기능 및 제2 처리 모듈의 기능 모두를 수행하는 제3 처리 모듈을 포함하고, 다른 무선 접속 장치에게 필요한 제1 처리 모듈의 기능을 대신 수행할 수 있는 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 중앙 장치 및 무선 접속 장치들의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 제2 처리 모듈뿐만 아니라 제3 처리 모듈을 포함하는 무선 접속 장치(1121)는 마스터로 동작하며, 제2 처리 모듈만을 포함하는 무선 접속 장치(1122)는 슬레이브로 동작한다.
즉, 무선 접속 장치(1121)에 포함된 제3 처리 모듈은 중앙 장치(1110)를 대신하여 무선 접속 장치(1122)에게 부족한 제1 처리 모듈의 기능을 대신 수행한다. 즉, 무선 접속 장치(1122)의 제2 처리 모듈 및 무선 접속 장치(1121)의 제3 처리 모듈은 무선 접속 장치(1121)의 스위치를 통해 서로 연결되며, 무선 접속 장치(1121)의 제3 처리 모듈은 중앙 장치(1110)의 스위치를 통하여 중앙 컨트롤러와 연결된다.
이 때, 중앙 장치(1110)의 제1 처리 모듈들의 도움이 없더라도, 무선 접속 장치(1121) 및 무선 접속 장치(1122)는 서로 협력하여 가상 셀 4를 위한 기지국의 기능들을 모두 수행할 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 것과 다르게, 무선 접속 장치(1121)는 중앙 컨트롤러의 기능들을 수행하기 위한 모듈을 포함할 수 있으며, 이러한 경우, 중앙 장치(1110)과 무선 접속 장치(1121)가 서로 연결되지 않을 수 있다.
도 12는 가상 셀들을 구성하기 위하여 서로 연결되는 두 개의 중앙 장치들 을 포함하는 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 두 개의 중앙 장치들(1210, 1220)은 서로 연결되어 여러 가상 셀들을 위한 동작을 수행할 수 있다.
무선 접속 장치(1231)는 분리된 셀로서, 가상 셀 1을 형성한다. 이 때, 무선 접속 장치(1231)는 제3 처리 모듈을 포함하고 있으므로, 독립적인 기지국으로 동작할 수 있으며, 스위치를 통하여 중앙 장치(1210)의 중앙 컨트롤러와 직접 연결된다.
또한, 무선 접속 장치들(1232, 1233, 1241)은 서로 통합되어 하나의 가상 셀 2를 형성한다. 이 때, 무선 접속 장치(1232)의 제2 처리 모듈 및 무선 접속 장치(1233)의 제2 처리 모듈은 중앙 장치(1210)의 스위치를 통하여 중앙 장치(1210)의 제1 처리 모듈과 연결된다. 또한, 무선 접속 장치(1241)는 제3 처리 모듈을 포함하고 있으므로, 중앙 장치(1220)의 중앙 컨트롤러와 직접 연결된다. 결국, 무선 접속 장치(1232) 및 무선 접속 장치(1233)가 하나의 독립된 기지국으로 동작할 수 있고, 무선 접속 장치(1241)가 다른 하나의 독립된 기지국으로 동작할 수 있다. 이 때, 두 개의 기지국들 각각은 중앙 장치들(1210, 1220)과 연결되며, 중앙 장치들(1210, 1220)은 서로 연결되므로, 세 개의 무선 접속 장치들(1232, 1233, 1241)을 통합하여 생성된 하나의 가상 셀 2는 두 개의 독립된 기지국들을 기초로 형성된 것으로 간주될 수도 있다.
또한, 무선 접속 장치(1242) 및 무선 접속 장치(1243)는 서로 통합되어 가상 셀 3을 형성할 수 있고, 무선 접속 장치(1242)에 포함된 제2 처리 모듈 및 무선 접속 장치(1243)에 포함된 제2 처리 모듈은 스위치를 통하여 중앙 장치(1220)의 제1 처리 모듈과 연결된다.
도 13은 중앙 장치 없이도 중앙 장치의 기능을 수행하는 무선 접속 장치들을 포함하는 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
여기서, 무선 접속 장치(1310) 및 무선 접속 장치(1330) 중 적어도 하나는 중앙 장치의 기능들을 수행할 수 있도록 설계되었음을 가정한다.
도 13을 참조하면, 중앙 장치 없어도 네 개의 무선 접속 장치들(1310, 1320, 1330, 1340)은 서로 통합되어 하나의 가상 셀 1을 형성할 수 있다. 이 때, 무선 접속 장치(1310) 및 무선 접속 장치(1330) 각각은 무선 접속 장치(1320) 및 무선 접속 장치(1340) 각각에 대한 마스터로 동작한다.
무선 접속 장치(1310) 및 무선 접속 장치(1320)는 서로 통합되어서 독립적인 하나의 기지국으로 기능할 수 있고, 무선 접속 장치(1330) 및 무선 접속 장치(1340) 역시 서로 통합되어서 독립적인 다른 하나의 기지국으로 기능할 수 있다. 이 때, 두 개의 기지국들은 서로 통합되어서 하나의 가상 셀 1을 형성한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 14와 관련하여 설명하기에 앞서, 단말은 RAU 2의 셀 커버리지에 속한다고 가정한다.
도 14를 참조하면, RAU 1은 단말에게 간섭을 끼친다. 이 때, 단말은 RAU 1로 인한 간섭을 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 단말은 RAU 2로부터 단말로의 채널을 측정할 수 있다.
그리고, 단말은 요구하는 데이터 전송률, 요구하는 서비스 품질, RAU 2로부터 단말로의 채널의 상태 또는 RAU 1로 인한 간섭의 양에 대한 정보를 RAU 2로 보고한다.
이러한 여러 정보들이 수집되면, 중앙 장치, RAU 1 및 RAU 2 중 적어도 하나는 RAU 1의 셀 및 RAU2의 셀을 하나의 가상 셀로 통합할 것인지 또는 두 개의 가상 셀들로 분리할 것인지 여부를 결정한다. 만약, 분리한다면, 단말은 RAU 2와 통상적인 방법에 따라 통신을 지속한다.
반대로, RAU 1의 셀 및 RAU2의 셀을 통합하는 것으로 결정된다면, RAU 2는 셀들의 통합을 알리기 위하여 메시지 'merging ready'를 전송한다. 이 때, 단말은 'merging ready'에 응답하여 'merging ACK'를 RAU 2로 전달한다.
그리고, RAU 2는 가상 셀에 대한 정보를 메시지 'merging cell info'로서 단말로 전송한다. 여기서, 가상 셀에 대한 정보 형성된 가상 셀의 식별자를 포함한다. 즉, 통합된 셀이 형성된 경우, RAU 1의 셀의 식별자 및 RAU2의 셀의 식별자는 가상 셀의 식별자로 통합된다. 따라서, 단말은 통합된 가상 셀에서 이동하더라도 핸드오버가 요구되지 않는다.
또한, 단말은 메시지 'merging cell info'에 응답하여 메시지 'merging cell info ACK'를 전송한다. 이후에, 중앙 장치, RAU 1 및 RAU 2는 셀들을 통합하 여 하나의 가상 셀을 형성한다. 그리고, RAU 1 및 RAU 2는 단말과의 통신을 위하여 다양한 유형의 제어 정보를 브로드캐스트하며, 그 제어 정보에 따라 통신 초기화 과정이 실행된다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 중앙 장치 및 무선 접속 장치들이 적용될 수 있는 예를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 건물 내에는 복수의 무선 접속 장치들이 설치되며, 그 무선 접속 장치들은 중앙 장치와 연결된다. 이 때, 중앙 장치는 인터넷과 연결된다.
본 발명의 실시예들은 도 15에 도시된 여러 무선 접속 장치들을 요구하는 건물 등에 잘 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 다중 셀(계층 셀) 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 협력 통신의 예로서 협력 멀티 포인트(Coordinated Multi-Point: CoMP) 송/수신을 수행하는 두 개의 기지국들을 나타낸 도면이다.
도 3은 협력 통신의 다른 예로서 Distributed Antenna System(DAS) 및 remote radio head(RRH)를 나타낸 도면이다.
도 4는 복수의 무선 접속 장치들 및 중앙 장치를 포함하는 다중 셀 통신 시스템에서, 부하량이 셀들 각각에 균일하게 분포하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 다중 셀 통신 시스템에서 특정 셀(무선 접속 장치 3의 셀)에 단말이 존재하지 않는 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 다중 셀 통신 시스템에서 다른 셀들보다 특정 셀에 작은 양의 부하가 걸리는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 장치, 무선 접속 장치들 및 가상 셀들을 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈에 포함되는 기능들을 나타낸 도표이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 장치를 나타낸 블록도이다.
도 10은 제1 처리 모듈의 기능 및 제2 처리 모듈의 기능 모두를 수행하는 제3 처리 모듈을 포함하는 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 중앙 장치 및 무선 접속 장치들의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 처리 모듈의 기능 및 제2 처리 모듈의 기능 모두를 수행하는 제3 처리 모듈을 포함하고, 다른 무선 접속 장치에게 필요한 제1 처리 모듈의 기능을 대신 수행할 수 있는 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 중앙 장치 및 무선 접속 장치들의 관계를 나타낸 도면이다.
도 12는 가상 셀들을 구성하기 위하여 서로 연결되는 두 개의 중앙 장치들을 포함하는 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 13은 중앙 장치 없이도 중앙 장치의 기능을 수행하는 무선 접속 장치들을 포함하는 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

Claims (18)

  1. 협력 통신을 위해 복수의 무선 접속 장치들의 셀들 중 적어도 두 개의 셀들을 통합(merging)하여 적어도 하나의 가상 셀을 구성하거나, 상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들 각각을 분리하여 적어도 하나의 가상 셀을 구성하는 중앙 컨트롤러;
    상기 구성된 적어도 하나의 가상 셀을 위하여 무선 자원 제어(Radio Resource Control: RRC) 계층, 매체 접근 제어(Media Access Control: MAC) 계층 및 물리(PHYsical) 계층에서의 신호 처리를 수행하는 제1 처리 모듈들; 및
    상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들이 통합되는지 여부 또는 분리되는지 여부에 따라 상기 복수의 무선 접속 장치들에 포함된 제2 처리 모듈들-상기 제2 처리 모듈들 각각은 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 송수신함-을 포함하는 상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 제1 처리 모듈들을 연결하는 스위치
    를 포함하는 중앙 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 복수의 무선 접속 장치들에 의해 서빙되는 단말들의 분포, 상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 단말들 사이의 채널들의 상태 또는 상기 단말들을 위 한 트래픽의 양 중 적어도 하나를 고려하여 상기 복수의 무선 접속 장치들의 셀들을 통합 또는 분리하는 중앙 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 복수의 무선 접속 장치들 및 상기 단말들 사이의 채널들의 상태에 대한 정보 및 상기 트래픽의 양에 대한 정보를 관리하는 데이터베이스
    를 포함하는 중앙 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 단말들의 이동성과 관련된 정보를 수집하는 이동성 매니저
    를 포함하는 중앙 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 적어도 하나의 가상 셀을 관리 및 제어하는 가상 셀 매니저
    를 포함하는 중앙 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 적어도 하나의 가살 셀 사이에서 발생하는 간섭을 제어하는 셀간(intercell) 간섭 코디네이터
    를 포함하는 중앙 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 컨트롤러는
    상기 단말들의 우선도(priority) 또는 요구되는 서비스 품질을 관리하는 QoS 매니저
    를 포함하는 중앙 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는
    하나의 특정 가상 셀이 하나의 특정 무선 접속 장치의 셀을 기초로 구성된 경우, 상기 하나의 특정 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈 및 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나를 서로 연결하는 중앙 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는
    제1 무선 접속 장치의 셀 및 제2 무선 접속 장치의 셀이 하나의 가상 셀로 통합되는 경우, 상기 제1 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈 및 상기 제2 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈을 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나와 서로 연결하는 중앙 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무선 주파수 신호 및 기저 대역 신호 사이의 변환을 수행하는 RF 단은 상기 제1 처리 모듈들 또는 상기 제2 처리 모듈들 중 어느 하나에 포함되는 중앙 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 무선 접속 장치들과 상기 중앙 장치는 상기 무선 주파수 신호를 송/수신하거나, 상기 기저 대역 신호를 송/수신하는 중앙 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 복수의 무선 접속 장치들 중 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈 둘 다를 포함하는 특정 무선 접속 장치가 존재하는 경우, 상기 특정 무선 접속 장치를 상기 중앙 컨트롤러에 직접 연결하는 중앙 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 특정 무선 접속 장치 및 제2 처리 모듈을 포함하는 다른 무선 접속 장치가 하나의 가상 셀을 형성하는 경우, 상기 특정 무선 접속 장치에 포함되는 제2 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 제2 처리 모듈을 상기 제1 처리 모듈들 중 어느 하나와 연결하는 중앙 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 복수의 무선 접속 장치들 중 제1 처리 모듈 및 제2 처리 모듈 둘 다를 포함하는 특정 무선 접속 장치가 존재하고, 상기 특정 무선 접속 장치 및 제2 처리 모듈을 포함하는 다른 무선 접속 장치가 하나의 가상 셀을 형성하기 위하여 상기 특정 무선 접속 장치에 포함된 상기 제1 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 상기 제2 처리 모듈이 서로 연결된 경우, 상기 특정 무선 접속 장치에 포함된 상기 제1 처리 모듈 및 상기 다른 무선 접속 장치에 포함된 상기 제2 처리 모듈을 상기 중앙 컨트롤러에 직접 연결하는 중앙 장치.
  15. 단말의 요구하는 데이터 전송률, 요구하는 서비스 품질, 채널의 상태 또는 간섭의 양 중 적어도 하나에 대한 정보를 적어도 둘의 무선 접속 장치들 중 적어도 하나로 전송하는 단계;
    상기 단말에 대한 협력 통신을 위해 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들을 통합(merging)하여 가상 셀이 구성되거나, 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들 각각을 분리하여 가상 셀이 구성된 경우, 상기 가상 셀에 대한 정보를 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들 중 적어도 하나로부터 수신하는 단계; 및
    상기 가상 셀에서 상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들과 통신하기 위하여 초기화를 수행하는 단계
    를 포함하는 단말의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가상 셀에 대한 정보는 상기 가상 셀의 식별자를 포함하는 단말의 동작 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 둘의 무선 접속 장치들의 셀들의 통합 또는 분리를 요청하는 단계
    를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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