KR20120016397A - 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법에 관한 것으로, 구체적으로 서빙 셀로부터 셀 탐색 간격 값을 시그널링 받는 단계, 상기 단말의 이동 속도에 기반한 제 1 스케일링 인자(K_v)와 상기 서빙 셀로부터 인접 셀들로의 반복적 이동 패턴에 기반한 제 2 스케일링 인자(K_p)를 설정하는 단계, 상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 작고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 빠른 경우(K_v<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 단계, 및 상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 크고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 높은 경우(K_p<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR OPTIMIZING CELL SCANNING INTERVAL FOR CELL RESELECTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법에 관한 것이다.

단말은 셀로부터 서비스를 제공받기 위하여 셀 선택 절차를 수행하고 망에 자신을 등록한다. 또한 단말의 이동성으로 인하여 단말과 셀간의 신호의 세기나 품질이 떨어지면 단말은 데이터의 전송 품질을 유지하기 위해 셀 재선택 절차를 수행한다.

셀 선택(Cell selection) 절차를 다음과 같이 두 가지로 구분할 수 있다.

첫째는 초기 셀 선택 과정(Initial Cell Selection)으로서, 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보를 가지고 있지 않은 경우에 수행된다. 이 경우 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색하여, 검색된 무선 채널 중에서 신호 품질이 가장 강한 무선 채널에 대응하는 셀을 선택한다.

둘째로, 저장된 정보를 활용하는 셀 선택 과정(Stored Information Cell Selection)으로서, 단말이 무선 채널에 관한 정보를 이미 저장하고 있고 있는 경우 수행된다. 이 경우 단말이 이미 무선 채널에 관한 정보를 가지고 있기 때문에, 상술한 초기 셀 선택 과정에 비하여 신속히 셀을 선택할 수 있다.

단말이 일단 셀 선택 절차를 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 셀간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이를 셀 재선택 절차(Cell Reselection Procedure)라고 한다.

셀 재선택 절차는, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다. 무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 절차에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다. 이와 같은 셀 재선택 절차는 셀의 무선 접속 기술(Radio Access Technology, RAT)과 주파수 특성에 따라 다음 표 1과 같이 구분될 수 있다.

Intra-frequency cell reselection	서빙 셀과 같은 RAT와 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택
Inter-frequency cell reselection	서빙 셀과 같은 RAT와 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택
Inter-RAT cell reselection	서빙 셀에서 사용 중인 RAT와 다른 RAT를 사용하는 셀을 재선택

도 1은 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 단말이 전원을 켰을 경우 단말의 동작을 도시하는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 단계 110에서 단말은 전원이 켜지면 자동적으로 또는 수동적으로 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(Public Land Mobile Network) 및 통신하기 위한 RAT(Radio Access Technology)를 선택한다. PLMN 및 RAT 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있고, 범용 가입자 식별 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM)에 저장되어 있는 정보를 이용할 수도 있다. 이 경우 단말은 단계 130과 같이 주기적으로 또는 비주기적으로 셀로부터 송신되는 신호 즉 기준 신호(reference signal) 또는 파일롯 신호(pilot signal)를 측정하여, 신호의 세기나 신호와 잡음/간섭의 비와 관련된 물리적 신호의 특성을 이용하여 셀 품질 정보를 산출한다.

이 후, 단계 120에서 상기 단말은 측정한 셀 품질 정보가 기준 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택하는 셀 선택(Cell Selection) 과정을 수행한다. 상기 기준 값은 데이터 송수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다.

그 후, 상기 단말은 상기 셀이 주기적으로 송신하는 시스템 정보를 수신하고, 이를 이용하여 단계 150에서 망(network)으로부터 서비스를 제공받기 위하여 자신의 정보(예, International Mobile Subscriber Identity, IMSI)를 망에 등록한다. 단말은 셀을 선택할 때 마다 망에 등록을 하는 것은 아니며, 단계 140 및 단계 170과 같이 SI로부터 받은 망의 정보(예, Tracking Area Identity, TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.

또한 단계 160에서 단말은 서빙 셀의 셀로부터 측정한 신호의 세기나 품질이 인접 셀의 셀로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 접속한 셀의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 재선택한다. 이 과정을 단계 120의 셀 선택(Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Reselection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건(예, 셀 선택 타이머)을 설정할 수 있다. 셀 선택 절차 및 셀 재선택 절차의 대상은 단말이 지원하는 모든 무선 접속 기술(Radio Access Technology, RAT)을 사용하는 셀들을 고려한다. 즉, 멀티 모드 디바이스에서 지원하는 모든 RAT을 사용하는 셀들이 셀 선택 절차 및 셀 재선택 절차의 대상이 될 수 있다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격을 최적화하는 셀 탐색 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법은 서빙 셀로부터 셀 탐색 간격 값을 시그널링 받는 단계; 상기 단말의 이동 속도에 기반한 제 1 스케일링 인자(K_v)와 상기 서빙 셀로부터 인접 셀들로의 반복적 이동 패턴에 기반한 제 2 스케일링 인자(K_p)를 설정하는 단계; 상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 작고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 빠른 경우(K_v<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 단계; 및 상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 크고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 높은 경우(K_p<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 크고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 느린 경우(K_v>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 작고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 낮은 경우(K_p>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상인 단말 장치는, 서빙 셀로부터 셀 탐색 간격 값을 수신하는 수신 모듈; 및 상기 단말의 이동 속도에 기반한 제 1 스케일링 인자(K_v)와 상기 서빙 셀로부터 인접 셀들로의 반복적 이동 패턴에 기반한 제 2 스케일링 인자(K_p)를 설정하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 작고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 빠른 경우(K_v<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하고, 상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 크고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 높은 경우(K_p<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프로세서는 상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 크고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 느린 경우(K_v>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 프로세서는 상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 작고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 낮은 경우(K_p>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 제 1 스케일링 인자(K_v)는 상기 단말의 현재 속도에 대한 상기 서빙 기지국에서의 단말의 평균 속도의 비율인 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 스케일링 인자(K_p)는

및

(단, N(TN_ij)는 서빙 셀 SN_i에서 타겟 셀 TN_j로의 이동횟수를 의미하고, N(E)는 탐색 대상 셀의 개수를 의미하며, M은 단말에서 현재 연결 가능한 셀의 총 개수를 의미)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법 및 이를 위한 장치에 의하는 경우, 단말의 이동 속도나 단말의 셀 간 이동 확률 패턴에 기반하여 셀 탐색 간격을 최적화함으로써, 단말의 불필요한 탐색을 줄일 수 있고, 나아가 단말의 전력 소모를 최적화할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 단말이 전원을 켰을 경우 단말의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 2는 단말이 셀 재선택 절차를 수행하기 위한 일반적인 셀 탐색 절차를 도시하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 송수신기의 블록도를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 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 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 주된 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말 또는 디바이스는 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말 또는 디바이스와 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

도 2는 단말이 셀 재선택 절차를 수행하기 위한 일반적인 셀 탐색 절차를 도시하는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 단계 201에서 휴지 상태에 있는 단말은 셀 재선택을 위하여 먼저 현재 서빙 셀의 신호 세기를 기준으로 하여 탐색 대상 셀을 결정한다. 다만, 현재 서빙 셀의 우선순위(priority) 보다 높은 우선순위를 갖는 셀에 대해서는 언제나 탐색 및 측정을 수행할 수 있다. 현재 서빙 셀의 신호 세기가 제 1 기준값(S_intrasearch)보다 작거나 같은 경우에 대해 인트라-주파수(intra-frequency) 셀 재선택에 대한 셀 탐색을 수행하기 위하여 탐색 대상 셀을 결정하며, 서빙 셀의 신호 세기가 제 2 기준값(S_{nonintrasearch})작거나 같은 경우라면, 인터-주파수(inter-frequency) 셀 재선택 및 이종망(inter-RAT) 간 셀 재선택에 대한 셀 탐색을 수행하기 위하여 탐색 대상 셀을 결정한다.

계속하여, 단말은 단계 202에서 현재 셀에서의 핸드오버 횟수를 기반으로 스케일링 인자인 상기 단말의 이동성(mobility)를 결정하며, 단계 203에서 상기 이동성에 기반하여 탐색 시간(T_reselection, T_measure 및 T_evaluate)의 스케일링을 수행할 수 있다. 여기서 T_measure는 대상 셀로부터 수신하는 신호의 측정 간격을 의미하며, T_reselection 및 T_evaluate는 셀 재선택을 위한 조건 판단 간격을 의미한다.

다만, 단계 204와 같이 서빙 셀로부터 시그널링되는 T_reselection 값이 존재하지 않는 경우, 즉 T_reselection 값이 0인 경우에는 단계 205와 같이 기본적으로 주어지는 T_measure 및 T_evalutate를 측정 및 탐색 간격으로 이용한다. 여기서 T_{reselection ,}T_measure 및 T_evalutate은 상술한 스케일링 인자인 단말의 이동성 값을 적용한 값을 의미한다.

또한, 서빙 셀로부터 주어지는 T_reselection 값이 존재하는 경우, 단계 206과 같이 T_measure 및 T_reselection를 측정 및 탐색 간격으로 이용한다. 마지막으로 단계 207에서는 결정된 측정 및 탐색 간격을 이용하여 해당 셀의 측정 및 탐색을 수행한다.

상술한 종래의 탐색 간격 스케일링 방법은 사용자의 패턴이 전혀 고려되고 있지 않아 반복되는 상황(예를 들어 출퇴근, 등하교)에 대하여도 항상 동일한 재선택을 수행하여 시스템 자원의 낭비와 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 나아가 단말의 이동 속도 또한 고려되지 않아서 불필요한 셀 탐색이 발생할 수 있거나, 적절한 셀 탐색이 이루어지지 않아 다음 셀로의 재선택이 일어나지 않고 지연되는 경우가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 단말의 이동 속도와 사용자의 패턴을 반영한 셀 재선택을 위한 셀 탐색 방법을 제안하고자 한다.

우선 단말의 이동 속도를 반영하기 위한 속도 관련 인자 K_v를 아래 수학식 1과 같이 정의한다.

상기 수학식 1에서 V_c는 현재 단말의 속도를 의미한다. 또한, V_mean은 현재 서빙 기지국에서의 평균적인 단말의 속도를 지시하며, 기지국에서 설정하여 단말로 시스템 정보 블록(System Information Block; SIB)을 통해 시그널링할 수 있으며, 혹은 단말 자체적으로 기 설정된 값을 사용하는 것도 고려할 수 있다.

상기 수학식 1을 살펴보면, K_v가 1보다 작다는 것은 현재 단말의 이동 속도가 평균적인 단말의 속도보다 빠르다는 의미로서, 상기 1보다 작은 인자 K_v를 셀 탐색 간격에 곱한다면 탐색 간격이 짧아진다. 즉, 단말은 셀 재선택을 위한 대상 셀을 더욱 자주 탐색한다. 또한 K_v가 1보다 크다는 것은 현재 단말의 이동 속도가 평균적인 단말의 속도보다 느리다는 의미로서, 상기 인자 K_v를 셀 탐색 간격에 곱한다면 탐색 간격이 길어진다.

다음으로, 사용자 패턴을 고려하기 위한 인자 정의한다. 단말은 자신의 이동 패턴 정보를 서빙 셀의 ID인 SN_i와 타겟 셀의 ID TN_ij에 대하여 MRU(Most Recently Used) 혹은 MU(Mostly Used)의 기법을 적용하여 저장한다. 아래 표 2는 버라이존 社에서 적용하고 있는 MRU 기법의 예를 나타낸다.

Day	Time	MU 순 SN	TN or # of reselections
Weekdays	8:00 18:00	SN_1 (Work location)	{TN_1, TN_2, …, TN5}
	18:00-19:00	SN_2 (Subway station)	>NCR_M
	19:00-7:00	SN_3 (Home)	{TN_6, TN_7}
	7:00-8:00	SN_4 (Subway station)	>NCR_M
Saturday	8:00-12:00	SN_1 (Work location)	{TN_1, TN_2, …, TN5}
	….	….	….
Sunday	….	….	….

상기 표 2를 참조하면, MRU 기법은 서빙 셀을 기준으로 재선택된 타겟 셀들에 관한 순서에 관한 정보만을 포함한다. 이러한 정보만으로는 특정 사용자의 반복적 이동 패턴을 셀 탐색 간격에 반영할 수 없으므로, 본 발명에서는 상기 순서에 관한 정보 이외에 이동 확률에 관한 정보를 포함하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 저장되는 정보는 서빙 셀의 ID SN_i에 대한 항목으로 구성되며, 각 항목은 {SN_i,{TN_i1, … , TN_ij, … ,TN_iN}} 과 같이 표현할 수 있다. 각 항목의 SN_i는 기 설정된 시간 동안 Z (기 설정 변수)이상 방문한 서빙 셀의 ID이고, 각 SN_i 항목에 대해 리스트의 형태로 저장되는 TN_ij는 SN_i로 부터 핸드오버했던 타겟 셀 j의 ID이다. 이 경우, UE가 SN_i에 있을 때, TN_ij로의 이동할 확률 P_{i ,j}를 구하면 다음 수학식 2와 같다. 단, SN_i에서 TN_ij로의 이동횟수는 N(TN_ij)로 표시한다.

또한, 탐색 대상인 셀과 같은 종류의 셀(인트라-주파수 셀 재선택의 경우에는 주변의 모든 인트라-주파수 셀, 인터-주파수 셀 재선택의 경우에는 주변의 인터-주파수 셀, 이종 망간 셀 재선택의 경우에는 주변의 이종 셀)들의 집합을 E, 그 개수를 N(E), 단말에서 현재 연결 가능한 셀의 총 개수를 M으로 정의하고, 상기 수학식 2를 이용하여 사용자 패턴을 고려하기 위한 인자 K_p를 정의하면 아래 수학식 3과 같다.

상기 수학식 3에서 K_P가 1보다 작다는 것은 단말이 자주 핸드오버 했다는 의미로서, 상기 인자 K_P를 셀 탐색 간격에 곱한다면 그 간격이 짧아진다. 즉, 더욱 자주 탐색한다. 또한, K_P가 1보다 크다는 것은 단말이 자주 핸드오버하지 않는다는 의미로서 상기 인자 K_P를 셀 탐색 간격에 곱한다면 그 간격이 길어진다.

이하에서는, 상술한 K_P 및 K_V를 이용하여 탐색 간격의 최적화 방안에 관하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 특히 도 3 및 도 4는 상술한 도 2의 단계 202 및 단계 203을 대체하기 위한 방안이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법을 설명하기 위한 도면이다. 특히 도 3은 셀 탐색 간격에 속도 관련 인자 K_v를 반영하는 방법을 설명한다.

도 3을 참조하면, 단말은 우선 단계 301에서 현재 서빙 셀의 신호 세기 S_serv를 임계치 S_{th _ serv}와 비교한다. S_serv가 S_{th _ serv}보다 작은 경우, 즉 서빙 셀의 신호 세기가 임계치보다 낮아 불안정하여 핸드오버 필요성이 높은 경우, 단계 302에서 K_v가 1보다 작은지 여부를 판단한다. 즉, 핸드오버 필요성이 높은 상황에서 단말의 이동 속도마저 빠르다면 안정적인 핸드오버를 위하여 셀 탐색을 더욱 자주 수행한다. 보다 구체적으로, 단계 302에서 K_v<1 이라면 단계 303에서 탐색 간격에 K_v를 반영 즉, 곱(multiply)을 통한 스케일링을 수행하여, 셀 탐색을 자주 수행한다. 그러나 단계 304와 같이 K_v>1 이라면 단말의 이동 속도가 평균 속도보다 느리다는 의미이므로, 굳이 셀 탐색을 자주 수행할 필요가 없어 이를 무시한다.

한편, S_serv가 S_{th _ serv}보다 큰 경우, 즉, 서빙 셀의 신호 세기가 충분히 좋은 상태인 경우에도, 단계 305에서 K_v가 1보다 작은지 여부를 판단한다. 이는 서빙 셀과의 연결 상태가 충분히 양호한 상태임에도 불필요한 셀 탐색을 지양하기 위함이다. 보다 구체적으로, K_v<1 이라면 서빙 셀의 신호 세기가 충분히 좋은 상태이며 단말의 이동 속도가 평균 속도보다 빠르다는 의미이므로, 단계 306과 같이 셀 탐색 간격을 늘리지 않고 기존 그대로 유지한다. 그러나, K_v>1 이라면 단계 307과 같이 탐색 간격에 K_v를 반영한다. 즉, 핸드오버 가능성이 적은 상황에서 단말의 이동 속도마저 느리므로, 불필요한 셀 탐색을 줄인다.

도 3과 같이 셀 탐색 간격에 단말의 속도 관련 인자 K_v를 반영함으로써, 서빙 셀의 신호 세기가 충분히 좋은 상태일 때에 불필요한 탐색 횟수를 줄이고, 신호 세기가 좋지 않고 속도가 상대적으로 빠른 경우라면 정확한 탐색을 수행하기 위해 그 횟수를 증가시킬 수 있다.

아래 수학식 4 및 수학식 5는 상술한 셀 탐색 간격 파라미터(T)에 도 3의 최적화 방법을 반영한 파라미터(T'')를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법을 설명하기 위한 다른 도면이다. 특히 도 3은 셀 탐색 간격에 사용자 패턴 관련 인자 K_P를 반영하는 방법을 설명하며, 나아가 속도 관련 인자 K_v가 선 반영되어 있는 것을 가정한다.

도 4를 참조하면, 단계 401에서 셀의 신호 세기를 비교함에 있어 서빙 셀의 신호세기를 사용하지 않고 주변 망의 신호 세기를 이용한다. 즉, 모든 주변 망의 신호 세기 S_j가 주변 망의 신호 세기 판단을 위한 임계치 S_th보다 작은 지의 여부를 판단하여, 핸드오버 가능성을 가늠한다. 따라서, S_j가 S_serv보다 작은 경우, 즉 주변 셀의 신호 세기가 임계치 S_th보다 낮아 핸드오버 가능성이 낮은 경우, 단계 402에서 K_p가 1보다 큰지 여부를 판단한다. 보다 구체적으로, 단계 402에서 K_p>1 이라면 핸드오버 가능성이 적은 상황에서 이동 확률도 적으므로, 단계 403과 같이 탐색 간격에 K_P 를 반영하여, 불필요한 셀 탐색을 줄인다. 그러나 단계 404와 같이 K_p<1 이라면 핸드오버 가능성이 적은 상황일지라도 단말의 이동 확률도 크다는 의미이므로, 셀 탐색 간격을 늘리지 않고 그대로 유지한다.

한편, S_j가 S_th 보다 큰 경우, 즉, 즉 주변 셀의 신호 세기가 임계치 S_th보다 커서 핸드오버 가능성이 큰 경우, 단계 405에서 K_p가 1보다 큰지 여부를 판단한다. K_p>1 이라면 이동 확률이 작다는 의미이므로, 굳이 셀 탐색을 자주 수행할 필요가 없어 단계 406과 같이 셀 탐색 간격을 늘리지 않고 기존 그대로 유지한다. 그러나, K_p<1 이라면 핸드오버 가능성이 큰 상황에서 이동 확률마저 크므로, 안정적인 핸드오버를 위하여 셀 탐색을 더욱 자주 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 단계 407과 탐색 간격에 K_p를 반영한다.

도 4와 같이 셀 탐색 간격에 사용자 패턴에 관한 인자 K_p를 반영함으로써, 자주 방문한 셀에 대한 탐색 횟수를 증가시키고, 이동 확률이 적은 셀에 관하여는 셀 탐색 횟수를 감소시킬 수 있다.

아래 수학식 6 및 수학식 7은 상술한 셀 탐색 간격 파라미터(T')에 도 4의 최적화 방법을 반영한 파라미터(T'')를 나타낸 것이다.

아래 표 3은 본 발명의 셀 탐색 방법을 이용한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 특히 표 3은 4km/h로 이동하고, 지정된 패턴을 반복하는 단말들에 대하여 그 신호세기와 탐색 및 실제로 셀 재선택이 일어난 횟수를 측정한 결과를 나타낸다.

	기존	제안
상대적 신호 세기의 전체 평균	-135.026	-135.027
총 탐색	1328953	610810
재선택	1120	1120
유효 탐색	0.0843%	0.1834%
전력소비총합 [W]	34152.778	15887.06

표 3을 참조하면, 단말의 서빙 망의 평균 세기는 종래의 셀 탐색 방법과 거의 동일하게 유지하고, 재선택 횟수 또한 동일하게 수행하면서도 셀 탐색 횟수는 2배 이상 줄어든 것을 보여준다. 또한 셀 탐색 횟수가 줄어들기 때문에 이에 따라 전력 소모도 또한 줄어드는 것을 알 수 있다. 이는 불필요한 셀 탐색이 줄어들고 실제 재선택이 일어나는 탐색에 대하여서는 패턴 정보와 속도 정보를 이용하여 효과적으로 수행함을 의미한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 송수신기의 블록도를 예시한다. 송수신기는 기지국 또는 단말의 일부일 수 있다.

도 5를 참조하면, 송수신기(500)는 프로세서(510), 메모리(520), RF 모듈(530), 디스플레이 모듈(540) 및 사용자 인터페이스 모듈(550)을 포함한다. 송수신기(500)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 송수신기(500)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(500)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(520)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다.

메모리(520)는 프로세서(510)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(530)은 프로세서(510)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(530)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(540)은 프로세서(510)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(540)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(550)은 프로세서(510)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

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 유닛 또는 기록 매체에 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 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 셀 재선택을 위한 셀 탐색 간격 최적화 방법에 있어서,
   서빙 셀로부터 셀 탐색 간격 값을 시그널링 받는 단계;
   상기 단말의 이동 속도에 기반한 제 1 스케일링 인자(K_v)와 상기 서빙 셀로부터 인접 셀들로의 반복적 이동 패턴에 기반한 제 2 스케일링 인자(K_p)를 설정하는 단계;
   상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 작고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 빠른 경우(K_v<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 단계; 및
   상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 크고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 높은 경우(K_p<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   셀 탐색 간격 최적화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 크고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 느린 경우(K_v>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   셀 탐색 간격 최적화 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 작고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 낮은 경우(K_p>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   셀 탐색 간격 최적화 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 스케일링 인자(K_v)는,
   상기 단말의 현재 속도에 대한 상기 서빙 기지국에서의 단말의 평균 속도의 비율인 것을 특징으로 하는,
   셀 탐색 간격 최적화 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 스케일링 인자(K_p)는,
   

   

   및

   

   
   (단, N(TN_ij)는 서빙 셀 SN_i에서 타겟 셀 TN_j로의 이동횟수를 의미하고, N(E)는 탐색 대상 셀의 개수를 의미하며, M은 단말에서 현재 연결 가능한 셀의 총 개수를 의미)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
   셀 탐색 간격 최적화 방법.
6. 서빙 셀로부터 셀 탐색 간격 값을 수신하는 수신 모듈; 및
   상기 단말의 이동 속도에 기반한 제 1 스케일링 인자(K_v)와 상기 서빙 셀로부터 인접 셀들로의 반복적 이동 패턴에 기반한 제 2 스케일링 인자(K_p)를 설정하는 프로세서를 포함하며,
   상기 프로세서는,
   상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 작고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 빠른 경우(K_v<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하고,
   상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 크고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 높은 경우(K_p<1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 서빙 셀로부터의 신호 강도가 제 1 임계치보다 크고, 상기 단말의 이동 속도가 평균 이동 속도보다 느린 경우(K_v>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 1 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 인접 셀로부터의 신호 강도가 제 2 임계치보다 작고, 상기 단말이 상기 서빙 셀로부터 이동 확률이 낮은 경우(K_p>1), 상기 셀 탐색 간격 값에 상기 제 2 스케일링 인자를 적용하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 스케일링 인자(K_v)는,
   상기 단말의 현재 속도에 대한 상기 서빙 기지국에서의 단말의 평균 속도의 비율인 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 스케일링 인자(K_p)는,
    

    

    및

    

    
    (단, N(TN_ij)는 상기 단말이 서빙 셀 SN_i에서 타겟 셀 TN_j로의 이동한 횟수를 의미하고, N(E)는 탐색 대상 셀의 개수를 의미하며, M은 단말에서 현재 연결 가능한 셀의 총 개수를 의미)에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.

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