KR20140024925A - 펨토 셀 장치 - Google Patents

Abstract

펨토 셀 장치는: 매크로 셀룰러 네트워크 노드와의 활성 호에서 사용자 단말로부터의 송신들을 수신하기 위한 수신기; 사용자 단말로부터 수신된 송신을 특징화하는 무선 주파수(RF) 서명을 결정하기 위한 분석자; 사용자 단말이 펨토 셀 장치를 사용하도록 인가되었는지를 결정하기 위해 RF 서명을 사용하도록 구성된 위임자; 및 사용자 단말이 위임자에 의해 펨토 셀 장치를 사용하도록 허가될 것이 결정될 때, 펨토 셀 장치가 사용자 단말에 대한 유효 후보 핸드오버 타겟인 것을 코어 네트워크에 통지하기 위한 통보자를 포함한다.

Description

펨토 셀 장치{FEMTO CELL DEVICE}

본 발명은 펨토 셀 장치들에 관한 것이다.

셀룰러 통신 네트워크들에서, 또한 펨토 셀들 또는 간단하게 펨토들로 불리는, 펨토 셀 장치들은 작은 커버리지 영역을 갖는 장치들이고 일반적으로 매크로 셀룰러 서비스들을 더 강화하기 위해 가정, 기업체 빌딩 및 공공 장소들에 배치된다. 펨토 셀 장치들은, 예를 들면, 매크로 셀 네트워크를 기반으로 하는 커버리지를 제공한다. 본 명세서에서, 용어 펨토 셀 장치, 펨토 셀, 펨토 및 펨토 기지국은 대체가능하게 사용될 수 있고 커버리지를 제공하는 장치를 말한다.

펨토 셀 장치들은 여러 이점들을 제공한다. 펨토 셀 커버리지 영역이 매크로 셀의 커버리지 영역에 비해 비교적 작기 때문에, 최종 사용자에 대한 데이터 레이트들은 오버라잉 매크로 셀 계층을 통해 달성된 것들보다 실질적으로 더 높을 수 있다. 이는 개선된 배터리 수명 및 최종 사용자 서비스 경험을 제공할 수 있다. 또한, 펨토 셀들은 다른 방식으로 매크로 셀들을 사용하는 최종 사용자들을 오프 로드해서 매크로 셀들의 성능 및 능력을 개선한다. 펨토 셀들을 채용함으로써, 최종 사용자들이 매크로 및 펨토 셀들에서 명백하게 동일한 3G 핸드셋을 사용할 수 있기 때문에, Wi-Fi 및 3G 기술들을 지원하기 위한 이중-모드 핸드셋들에 대한 필요가 제거된다.

제 1 세대 펨토 셀 장치 배치는 운영자에게 인가된 총 스펙터럼의 일부가 펨토 셀들에 예약되는 스펙트럼의 정적 할당에 의존한다. 이러한 형태의 스펙트럼 사용은 주의깊게 제작된 매크로 셀들이 펨토 장치 배치에 의해 강한 영향을 받지 않는 것을 보장하기 위해 매크로 셀들에 할당된 것과 서로 배타적이다. 그러나, 이러한 방식은 기간 해결책에 따라서와 같이 바람직하지 않다. 여러 지역들에서, 특히 몇몇 유럽 국가들에서, UMTS 기술들이 현재 배치되는 이용가능한 3G 스펙트럼이 매우 작고 UMTS에 요구된 단일의 5 ㎒ 캐리어에 종종 제한된다. 따라서, UMTS 펨토들에 대한 5 ㎒ 캐리어의 이러한 예약을 행하는 것은 매크로-셀 능력의 손실 때문에 불가능하거나 바람직하지 않다. 공중 인터페이스 표준들이 예를 들면, WiMAX에서 또는 LTE에 대해 20 ㎒와 같이 더 넓은 대역으로 진화하기 때문에, 정적 할당이 더 비용이 많이 들게 된다.

펨토 셀 장치들이 매크로-셀들이 사용하는 것과 동일한 스펙트럼을 동시에 사용하기 위한 하나의 해결책이 있다. 이러한 방식은 "동시의 동일-채널 재사용"이라고 불리지만 중요한 도전들을 내포하고, 이들 중 일부는 UMTS 동일-채널 펨토 셀들의 환경에서 처리된다. 동시의 동일 채널 재사용에 더하여, 펨토 배치들은 모든 가입자들의 작은 서브세트에 배타적인 액세스를 제공하도록 정렬될 수 있다. 예를 들면, 가정에 배치된 펨토에 대하여, 가족 멤버들에 속하는 그들의 핸드셋들은 펨토 장치를 사용하기 위해 배타적으로 허가될 수 있다. 반대로, 보통의 셀룰러 배치들에서, 일반적으로 네트워크에 대한 모든 가입자들이 모든 기지국을 사용하도록 허가된다.

동시의 동일-채널 재사용의 하나의 문제점은 펨토 셀 장치들의 조밀한 배치, 예를 들면, 매크로-셀당 배치되는 수천개의 펨토 셀들은 상당한 펨토-대-매크로 간섭 및 매크로-셀 용량 및 성능의 결과적인 감소를 초래할 수 있다는 것이다. 동부 런던 교외에서 펨토 배치의 실제 시뮬레이션 연구에서, 펨토-대-매크로 간섭은 적절한 전력 관리에 의해 제어될 수 있다는 것과 호 드롭들과 같은, 매크로-셀 성능 메트릭들상의 조밀한 펨토 배치의 영향이 덜 중대하게 될 수 있다는 것이 발견되었다.

조밀한 펨토 배치로부터 일어나는 다른 문제점은, 예를 들면, 핸드오버 및 위치 영역 갱신들과 같은 네트워크 시그널링, 및 예를 들면, 핸드오버 동안 데이터 평면 트래픽의 연관된 증가이다. 이는 두 개의 설계 요구 조건들로부터 발생한다. 먼저, 최종 사용자 핸드셋들은 변경을 요구하지 않아야 하고 핸드셋들은 펨토 셀 장치 기지국들과 매크로-셀 기지국들 사이를 구별하지 않아야 한다. 둘째로, 펨토 셀들이 위치 영역 코드 및 스크램블링 코드의 할당에 의해 레거시 매크로-셀룰러 아키텍처로 새로 장착될 수 있어야 한다.

최종 사용자 핸드셋들이 펨토 장치 기지국들과 매크로 기지국들 사이를 구별할 수 없기 때문에, 어느 펨토 셀들이 그들이 사용하도록 허가되었는지 및 그들로부터 배제된 것들을 또한 결정할 수 없다. 따라서, 핸드셋들이 임의의 펨토에 의해 제공된 서비스들을 사용하도록 시도할 것이고 많은 이러한 시도들은 펨토들상에 배타적인 액세스 제한들 때문에 실패한다. 상당한 양의 불필요한 시그널링 및 데이터 평면 트래픽이 배제된 펨토들을 사용하기 위해 시도하는 핸드셋들 및 그들의 이어지는 서비스 거부에 의해 생성된다.

매크로 네트워크상의 매크로 기지국에 접속된 사용자 장비(UE)가 펨토 셀에 핸드오버를 요청할 때, 매크로 네트워크에 목적지 펨토 셀의 스크램블링 코드가 공급된다. 이러한 스크램블링 코드는 보통 목적지 펨토 셀을 유일하게 식별하기에 충분하지 않다. 따라서, 스크램블링 코드를 갖는 모든 펨토 셀들은 핸드오버 요청을 수락하기를 시도한다. 이들이 그렇게 하게 하기 위해, 모든 데이터 평면 및 시그널링 평면 트래픽이 후보 목적지 펨토 셀들의 그룹들에게 전송되어야 한다. 이는 펨토 셀 백홀 요구 조건들에서 및 펨토 셀 무선 자원들에서 큰 오버헤드를 초래한다. 펨토 셀에 대한 모든 핸드오버는 동일한 스크램블링 코드를 갖는 각각의 펨토 셀이 모든 데이터 트래픽과 모든 시그널링 트래픽을 수신하고 각각의 펨토 셀이 핸드오버를 예상하여 무선 자원들을 할당하게 한다. 무선으로 암호 키들이 모든 후보 목적지 펨토 셀들과 공유되어야 하기 때문에, UE 접속의 프라이버시가 또한 침해될 수 있다.

현재, 핸드셋에 의해 보고된 매크로 셀 ID가 담당하는 지리적인 영역내 모든 펨토 셀 기지국은 핸드오버를 수락하는 것을 시도한다. 네트워크는 모든 요구된 물리 계층 파라미터들, 보안 증서들, 시그널링, 및 데이터 트래픽을 이들 펨토들에 전송한다. 이후, 각각의 펨토는 핸드오버를 수락하기를 시도한다. 단지 하나가 성공할 것이지만, 더욱 많은 것이 폭력적인 시도에 관련되었다.

도 1은 양측들에 집들이 늘어선 거리(1)를 도시한다. 거리(1)는 매크로 셀(3)을 갖는 단일 매크로 셀 기지국(2)에 의해 담당된다. 수 개의 집들(FM1 내지 FM7)은 설치된 펨토 셀을 갖는다. 펨토 셀들의 다운링크 방사는 집들로부터 거리(1)로 누설될 것이다. 따라서, 거리(1)를 따라 이동하는 UE는 펨토를 검출하고 그에 핸드오버하도록 요청할 수 있다. 매크로 셀 기지국(2)과의 활성 호에서 UE가 거리를 따라 움직이기 때문에, 매크로-셀 기지국(2)과 펨토 셀들(FM1 내지 FM7) 중 적어도 일부 사이의 앞뒤로의 핸드오버(핑-퐁)를 시도할 가능성이 있다. 각각의 핸드오버 시도는 시그널링 트래픽 및 데이터 평면 트래픽이 매크로 셀(3)에 의해 담당되는 영역의 모든 펨토 셀들에 전송되게 한다. 각각의 펨토 셀에 대한 백홀은 잠재적으로 불필요한 트래픽이 로딩되고 펨토 셀은 잠재적인 핸드오버를 수락하도록 무선 자원들을 예약해야 한다. UE는 거리(1)상의 펨토들 중 어느 것에도 액세스하는 것이 허가되지 않을 가능성이 있어서, 이러한 경우에 모든 핸드오버 시도들은 그들이 결국 거부될 것이기 때문에 자원들의 낭비이다.

본 발명은 상기 문제점들이 개선된 펨토 셀 장치들을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 따라, 펨토 셀 장치는: 매크로 셀룰러 네트워크 노드와의 활성 호에서 사용자 단말로부터의 송신들을 수신하기 위한 수신기; 사용자 단말로부터 수신된 송신들을 특징화하는 무선 주파수(RF) 서명을 결정하기 위한 분석자; 사용자 단말이 펨토 셀 장치를 사용하도록 인가되었는지를 결정하기 위해 RF 서명을 사용하도록 구성된 위임자; 및 사용자 단말이 위임자에 의해 펨토 셀 장치를 사용하도록 인가된 것으로 결정될 때, 펨토 셀 장치가 사용자 단말에 대한 유효 후보 핸드오버 타겟인 것을 코어 네트워크에 통지하기 위한 통보자를 포함한다.

사용자 단말에 의해 송신된 모든 신호는 공기중으로 방출되기 전에 동일한 아날로그 회로를 지난다. 이러한 회로는 효과적으로 구별되는 특징적인 서명 또는 '핑거프린트'를 일정하게 유지하고 송신된 신호상에 부과한다. 상이한 사용자 단말들의 각각의 송신 장치에 의해 생성된 무선파들의 작은 차이들을 특징화함으로써, 상이한 사용자 단말들 간을 구별하는 것이 가능하다. 특징화는 장치의 수신기에서 수신된 RF 신호 파형에 기초하고 사용자 단말에 대한 변경들이 요구되지 않는다. 따라서, RF 서명은 사용자 단말을 식별하기 위해 사용될 수 있고 식별은, 예를 들면, 사용자 단말이 특정 그룹내에 포함되는 경우를 구별하거나, 또는 더 개별적으로 이를 구별하기 위해 사용될 수 있다.

사용자 단말은 무선을 구비하고 펨토 셀을 사용할 수 있는 이동 핸드셋 또는 몇몇 다른 장치일 수 있다.

사용자 단말이 인가되지 않을 것으로 결정된 경우, 펨토 셀 장치는, 핸드오버가 완료되거나 또는 대안적으로 사용자 단말이 펨토 셀 장치를 액세스하도록 인가되지 않았다는 통지를 전송할 수 있을 때, 단순히 매크로 셀룰러 네트워크 노드에 수신확인 메시지를 전송하지 않을 수 있다.

장치의 수신기는 사용자 단말이 다른 엔티티와 활성 통신 중일 때, 송신들을 수신하도록 구성된다. 말하자면, 이동 핸드셋이 매크로 기지국과 활성 호 상태일 때, 상기 장치는 이동 핸드셋과 상기 장치 사이의 활성 호가 존재하지 않더라도 기지국에 대해 의도된 송신들을 또한 수신한다. 따라서, 상기 장치는 사용자 단말을 식별하기 위해 요구되는 데이터를 수동적으로 획득한다. 상기 장치는 사용자 단말 RF 핑거프린트를 사용하여 상기 장치가 사용을 위해 허가되었는지를 결정할 수 있도록 사용자 단말과 능동적으로 접속할 것을 요구하지 않는다.

본 발명에 따른 펨토 셀 장치는 유용한 무선 자원들의 연관된 소모를 갖는 잘못된 핸드오버 이벤트들의 수가 감소될 수 있게 한다. 또한, 펨토 셀들에 대한 백홀 요구 조건들에 대한 영향은, 시그널링 트래픽 및 잠재적인 오버헤드에서 상당한 감소가 있을 수 있기 때문에 이전 장치들에 비해 감소될 수 있다.

셀룰러 네트워크에서, 핸드오버는 보안 증서들, 업링크 스크램블링 코드 등이 목적지 기지국에 제공될 것을 요구한다. 펨토 식별의 모호성 때문에 많은 후보 목적지들이 있는 경우, 접속의 평면 텍스트 콘텐트가 후보로 고려될 모든 셀들에서 잠재적으로 잘못 검색될 수 있다. 허가된 사용자 단말들을 식별하고 사용자 단말이 허가되지 않을 때 가능한 후보들로서 펨토들을 거부함으로써, 후보 셀들의 수가 감소되고 프라이버시가 강화될 수 있다.

네트워크에서 핸드오버를 돕기 위해 RF 서명에 의한 사용자 단말 식별을 포함하는 일 실시예는 다음의 기술 형태들: 본 발명이 다른 무선 장치들에 적용될 수 있기 때문에 철저하지 않은 목록인, UMTS, WiMAX, WiFi, LTE 및 CDMA 중 어느 하나를 사용하여 실행된 것들에 적용할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에서, 데이터 저장 매체는 본 발명의 제 1 양태에 따라 장치에서 사용하기 위한 기준 RF 서명 데이터를 저장한다. 이는, 예를 들면, 장치에서 사용하기 위해 온라인으로 다운로드하여 이용가능할 수 있다.

본 발명은 유용한 무선 자원들의 연관된 소모를 갖는 잘못된 핸드오버 이벤트들의 수가 감소될 수 있게 하는 펨토 셀 장치를 제공한다. 또한, 펨토 셀들에 대한 백홀 요구 조건들에 대한 영향은, 시그널링 트래픽 및 잠재적인 오버헤드에서 상당한 감소가 있을 수 있기 때문에 이전 장치들에 비해 감소될 수 있다.

도 1은 종래 시나리오를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 펨토 셀 기지국을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 사용자 단말의 송신 체인을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 입력을 펨토 분류자에 제공하기 위한 특징 추출을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 펨토 분류자의 훈련 및 제어를 개략적으로 도시한 도면.

본 발명의 몇몇 실시예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 단지 예로써 여기에 설명될 것이다.

도 2를 참조하면, 펨토 셀이라고도 불리는, 펨토 기지국(4)은, UE(6)가 매크로 셀룰러 기지국(도시되지 않음)과의 활성 호 상태인 동안, 근처의 사용자 단말(6)의 송신을 검출하는 수신기(5)를 포함한다. 분석자(7)는 수신된 UE(6) 송신들상에 부과된 RF 서명을 결정한다. 결정된 UE RF 서명은 수신된 RF 서명을 저장소(9)에 보유되는 사용자 단말들에 대한 RF 서명 데이터와 비교하기 위한 비교기를 포함하는 위임자(8)로 전달된다. 저장된 RF 서명 데이터는 펨토 셀(4)을 사용하도록 허가되는 사용자 단말들과 연관된다. 비교기가 UE(6)에 대해 결정된 RF 서명과 저장된 서명 사이의 거의 충분한 매칭이 있다는 것을 결정하는 경우, UE는 펨토 기지국(4)을 사용하도록 허가되는 것으로 식별된다. 펨토 기지국(4)은 가능한 핸드오버 후보인 것을 통지하기 위한 메시지를 송신기(10)를 통해 매크로 셀 기지국에 전송한다.

제 2의 비허가 UE(11)로부터의 송신들이 수신기(5)에 의해 수신되고, (7)에서 분석되고, (8)에서 인증이 행해질 때, 비허가 UE(11)는 펨토 기지국(4)을 사용하도록 허가되지 않는 것으로 식별된다. 펨토 기지국(4)은 이러한 정보를 송신기(10)를 통해 매크로 셀 기지국으로 전달하도록 설정될 수 있다. 하나의 대안적인 장치에서, 펨토 기지국(4)은 비허가 제 2 UE(11)에 관하여 매크로 기지국에 상기 정보를 메시징하지 않는다. 이후 핸드오버 절차에서 UE(11)를 수신하기 위한 자원들을 준비하기 위한 요청을 매크로 기지국으로부터 수신한 경우, 예를 들면, 추가의 메시징이 요구되지 않는 핸드오버 요청을 수신확인하지 않음으로써, 또는 다른 방식으로, 분명한 거부 메시지를 전송함으로써 핸드오버를 수락하는 것을 거부한다.

RF 서명 데이터의 저장소(9)는 펨토 기지국(4) 그 자체내 위치되거나 또는 그에 접속될 수 있다.

이동 핸드셋인, 허가된 UE(6)에 의해 송신된 모든 신호는 수신 기지국에 무선으로 방출되기 전에 도 3에 개략적으로 도시된 동일한 유사한 회로를 지나간다. 이는 간략화된 도면이다: 도시되지 않는 다른 구성요소들이 존재할 수 있고 도시되는 하나보다 많은 구성요소들이 존재할 수 있다.

송신 체인 회로가 일정하게 머물기 때문에, 신호에 일정한 구별 특징을 고취한다. 수신기에서 검출가능할 수 있고 분류의 목적들을 위해 사용될 수 있는 몇몇 송신기 특징들의 불완전한 리스트가, 국부 발진기 장치(12), 증폭기 장치(13); 필터 장치(14); 및 품질에 의해 영향을 받는 특징들을 포함한다.

국부 발진기(12)의 안정성은 RF 신호의 중앙 주파수의 정확성을 결정한다. 또한, 그의 잡음 레벨은 RF 신호의 잡음 레벨을 결정한다. 이는 L0-구현을 식별하기 위해 사용될 수 있다.

증폭기(13)의 선형성은 그의 실행에 강하게 의존한다. 선형성, 출력 전력, 제 3 차 인터셉트 지점, 등의 차이들은 인접한 채널 전력, 에러 벡터 크기와 같은 신호 품질 측정치들에 크게 기여하고, 그러므로 개별적인 증폭기들과 카드들 사이를 구별할 수 있다.

필터(14)는 일반적으로 이동 핸드셋들에서 SAW-기술로 실행된다. 각각의 필터는 약간 상이하고, 제작자에 의해 변할 뿐만 아니라 배치(batch)마다 변한다. 필터의 각각의 실행은 특정 경계 한도들을 준수해야 하지만, 실행마다 이들 한도들 내에서 강하게 변할 수 있다. UMTS와 같은 광대역 신호에서, 필터들 사이를 구별하기에 충분한 정도로 필터 커브를 측정하는 것이 가능하고, 따라서 개별적인 카드들을 식별한다.

기판 제작 품질은 두 개의 동일하게 특정된 기판들이 실제로 RF 레벨에서 얼마나 유사한지에 영향을 줄 것이다. 구성 요소 픽 앤 플레이스, 구성요소 허용 오차들, 솔더링 재료들 일관성, 온도 변동들 등 모두는 최종 제품의 RF 성능에 영향을 미친다. 이들 제작 변수들이 광범위 내에서 변하는 경우, 그들은 회로의 RF 성능에서 상당한 차이로서 나타난다. 이는 제품 설비에서 시간마다, 또는 일주일마다 일어날 수 있다. 이는 동일한 기판을 생산하는 두 개의 상이한 제작 설비들 사이에서도 또한 일어날 수 있다.

활성 전용 채널(DCH) 호 동안, UE는 근처의 펨토 셀보다 그것이 접속된 매크로 셀에 더 큰 경로 손실을 가질 수 있다. 매크로 셀로의 업링크에서의 전력이 펨토로부터 다운링크에서의 전력보다 클 가능성이 있기 때문에, 핸드오버가 UE들에 의해 시도되기 훨씬 전에 서명 분류가 시작될 수 있다. 많은 경우들에서 펨토는 UE가 펨토의 존재를 검출하기 훨씬 전에 UE들 송신들을 받을 것이다. 이는 펨토에게 UE로부터 수신된 신호상에 시간 평균을 수행함으로써 그의 식별 능력을 정제하고 개선하는 능력을 제공한다.

제 1 분류 시나리오에서, 가능한 UE들의 개체수들이 먼저 C 클래스들로 분할된다. 이후 태스크가 후보 UE가 어느 클래스에 속하는지로 식별할 것이다. 펨토 기지국은 결과의 클래스에 기초하여 UE를 수락하거나 거부하도록 미리 프로그래밍된다. 이는 C 클래스들 사이를 구별하기 위해 분류자를 이용하는 인식 문제이다. 분류자는 각각의 클래스의 많은 상이한 예시들로 훈련된다.

제 2 분류 시나리오에서, 모든(또는 거의 모든) UE들은 유일한 특징들을 갖는 것이 가정된다. 이후, 태스크는 후보 UE가 한 세트의 수락가능한 UE들에 속하는지를 검증하는 것이다. 이는 검증 문제이고, 여기서 모델은 각각의 수락가능한 UE에 대해 구축되고 펨토 기지국에 저장된다. 후보 UE들은 각각의 저장된 모델과 비교되고 UE는 그가 미리 규정된 신뢰도를 충족하는 경우 수락되고, 그렇지 않은 경우 거부된다. 모델들은 각각의 수락가능한 UE들의 많은 상이한 예시들로 훈련된다.

UE 특징들은 제작시에 또는 UE에 의한 제 1 호 동안 추출된 특징 세트에서 나타내질 수 있다. 이러한 특징 세트는 모델들을 훈련시키고 후보 UE를 인식하거나 검증하기 위해 사용된다.

도 4를 참조하면, 분류를 위해 사용된 디지털 신호 처리(DSP)에서, UE(15)로부터의 DCH 송신은 펨토 RF 수신 장치(16)에 의해 수신된다. 이후, 수신된 신호는 ADC(17)에서 디지털화되고 데시메이터(18)에서 다운샘플링되고 필터링된다. 시간 신호의 진폭은 (19)에서 정규화되고 UE(15)와 펨토 수신 경로 사이의 임의의 주파수 오프셋이 보정된다. 이후 특징 추출이 개시된다. 특정 추출 엔진들(20 ... 21 .. 22)의 출력들은 특징 선택 및 분류 엔진 구성을 위해 분류자(23)로 공급된다.

사용될 수 있는 다수의 적절한 특징 추출 방법들이 있고, 그중 일부가 이하에 논의된다.

주파수 도메인에서의 특징 추출에 기초한 방법에서, 신호는 무선 채널을 통해 수신된다. 이는 상이한 길이들의 다수의 경로들을 가로지를 수 있어서 동일한 신호의 다수의 복사본들이 상이한 시간들에 수신기에 도착할 수 있다. 이들 다중 경로 신호들은 서로 겹친다. 이러한 효과를 처리하기 위해, 채널 추정 절차를 수행할 필요가 있고 이후 채널을 반전시켜서 신호가 다중 경로 채널을 통과하는 것처럼 처리될 수 있다. 채널이 추정될 수 있는 많은 방식들이 있다. 하나의 방식으로, 신호가 먼저 정규형, 즉, 복조된것으로서 수신되고, 심볼들이 추정된다. 이후, 심볼 값들은 디지털 대 아날로그 변환을 위해 준비된 기저대역 파형으로 다시 변환되고, 예를 들면, UMTS에서 변조가 I/Q 부분들상에 수행되고 파형 루트 레이즈드 코사인 필터링될 수 있다. 이후, 이러한 기저대역 파형은 고정밀도로 원래의 수신된 파형의 채널을 추정하기 위해 사용된다.

반전 후의 기대 신호와 추정 신호 사이에 큰 차이가 있는 경우, 심볼이 부정확하게 추정되었다는 것이 가정된다. 이러한 경우에, 수신된 신호의 다른 서브섹션이 후에 분석을 위해 사용된다.

채널 추정들이 준비될 때, 이후 채널 반전은 본래 송신된 신호의 새로운 신호 표현을 생성하도록 수행된다. 이러한 표현 신호는 이하에 설명된 후속 프로세싱에 대한 입력으로서 사용된다.

스펙트럼 분석은 복잡한 것을 더 단순하고, 더 기본적인 부분들로 분해하는 프로세스로서 고려될 수 있다. 시간 도메인에서보다 주파수 도메인에서 및 그 반대의 경우에서 몇몇 신호들이 더 쉽게 해석되고, 더 적은 규정될 정보를 취한다는 것을 주의하는 것이 유용하다. 신호 프로세싱에서, 푸리에 분석은 일반적으로 신호를 그의 합성 주파수(코사인 및 사인, 실수 및 허수) 성분들로 분해하는 것으로 간주된다. 이러한 분석은, 더 쉬운 검출 및/또는 제거를 위해 그들을 응집시킨, 복합적인 신호의 개별적인 성분들을 분리하기 위해 사용될 수 있다.

푸리에 변환은 무한 길이 연속 신호상에 작용하여 연속적인 스펙트럼을 생성하고, 여기서 스펙트럼은 상이한 주파수들에서 사인 및 코사인 크기값들의 세트이다. 컴퓨터들이 연속적이거나 무한한 길이 신호들로 작동할 수 없기 때문에, 이산 푸리에 변환(DFT)으로 알려진 푸리에 변환에 대한 근사가 대신에 사용된다. DFT는 유한 길이의 샘플링된 신호상에 작용하고 유한수의 이산 주파수들의 값들로 푸리에 스펙트럼을 생성한다. DFT는 샘플링된 신호에 포함된 주파수들을 분석하기 위한 신호 처리 및 관련된 분야들에서 널리 채용된다. 몇몇 주파수에서 대역 통과 신호를 정확하게 분해하기 위하여, 최고 주파수 성분보다 두 배 이상으로 샘플링되어야 한다. 일 예시에서, RF 신호는 12.5 samples/second의 샘플링 레이트에서 다운 컨버트되고 획득되고, 이는 0 내지 6.25 ㎒의 스펙트럼 범위에서 DFT 성분들을 초래한다.

신호의 이러한 한정된 샘플링은 원래의 연속 시간 신호와 상이한 스펙트럼 특징들을 갖는 불연속성을 갖는 절단 파형을 초래할 수 있다. 윈도우 함수는 몇몇 선택된 간격 외에서 0의 값이 되는 함수이다. 평활한 윈도우들을 적용하는 것은 절단 파형들의 전이 에지들을 최소화함으로써 샘플의 스펙트럼 특징들을 개선한다. 그러므로, 각각의 검출된 신호의 샘플링된 데이터는 먼저 윈도우된 중첩 시간 프레임들로 분리된다. 이러한 방식에서, 유한한 시퀀스는 FFT 알고리즘을 사용하여 변환을 위해 추출된다.

랜덤 파형의 푸리에 변환은 또한 랜덤하다. 그러므로, 스펙트럼 평균은 랜덤 잡음 및 일시적인 이벤트들의 효과들을 제거하기 위해 사용될 수 있고 주파수 콘텐트의 기반이 되는 신호들의 더 선명한 픽처를 생성할 수 있다. 예를 들면, 각각의 샘플 신호의 시간 도메인 샘플들이 샘플들의 중첩한 윈도우 세그먼트들로 분할될 수 있다. 이들 세그먼트들은 주파수 변환되고 결과의 주파수의 크기가 원하지 않는 잡음의 효과를 제거하고 랜덤 변동을 감소시키기 위해 평균된다. 이후, 각각의 샘플 신호에 대한 평균된 전력 스펙트럼은 분류자에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 구별될 클래스들은 데이터가 획득되는 상이한 기판들(또는 UE들)이다. 어느 기판으로부터 알려진 기판들의 세트 외에서 데이터가 획득되는지를 결정하기 위해 최근접 이웃(Nearest Neighbor; NN) 분류 알고리즘이 사용된다. NN 알고리즘에서, 훈련 샘플들은 클래스 레벨들에 기초하여 영역들로 분할되는 다차원의 특징 공간으로 맵핑된다. 클래스는 유클리드 거리 메트릭을 사용하여 가장 근접한 훈련 샘플의 클래스인 것이 예측된다. 분류 훈련 및 테스팅 단계들에서 사용된 데이터는 상이하다. 일단 특징들이 훈련 세트에서 모든 샘플에 대해 추출된다면, 평균 및 표준 편차가 정규화를 위해 계산된다. 훈련 세트에서 각각의 특징 크기는 개별적으로 스케일링되고 제로 평균 및 단위 분산을 갖도록 시프트된다. 이후, 이들 정규화 파라미터들은 테스트 세트에 적용된다.

일 실시예에서, 보팅 알고리즘(voting algorithm)이 또한 더 견고한 분류 알고리즘을 생성하도록 실행된다. UE가 인식되거나 샘플 신호들의 수에 기초하지 않았는지에 관한 최종 결정이 펨토에 의해 수신된다. 시스템은 각각의 샘플 신호에 대한 분류자의 출력을 취하고 대부분의 보트들을 갖는 클래스는 최종 결정이다. 이는 펨토에 의해 수신된 잡음이 있거나 오류가 있는 샘플 신호 데이터에 대해 견고성을 제공한다.

분류자는 UE들의 상이한 클래스들 사이를 구별할 수 있다. UE를 C 클래스들 중 하나에 할당하고 펨토를 액세스하도록 허용된 UE들의 수가 C보다 적음으로써, 핸드오버를 수락하기 위한 불필요한 시도들의 수가 감소될 수 있다. 분류자가 제공된 신뢰도로 UE의 송신을 분류할 수 없는 경우, 펨토는 핸드오버 수락 절차를 시작할 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 그의 UE들의 세트를 인식하도록 펨토를 훈련시키는 것은 DSP 및 신호 획득 장치(24)에 의해 생성된 피처들을 취하고, 분류자 엔진(25)과 함께, 피처들을 획득하고 분류 모델을 조정하는 것을 포함한다. 제어 시스템 및 학습 알고리즘(26)은 이러한 활동을 조정하기 위해 사용될 수 있다.

UE를 인식하도록 펨토를 훈련시킬 때, 다른 UE들은 셀에 진입하거나 이미 존재할 수 있다. UE가 펨토와 통신 중일 경우, 예를 들면, 훈련이 완료될 때까지 다른 UE들의 통신을 정지시킴으로써, 통신을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 다른 UE들은 다른 주파수 대역을 차지하는 다른 셀로 핸드오버될 수 있다. 개별적인 주파수 대역상의 셀은 펨토 또는 다른 기지국에 의해 호스팅될 수 있다. 다른 트래픽의 다른 주파수 대역으로의 전송은 DSP 및 훈련을 받는 UE에 대한 훈련 과정을 돕는 펨토에서 잡음 플로어를 감소시킬 것이다.

훈련은 관찰하의 UE에 임의의 신호를 송신할 것을 요청하는 것을 포함한다. 이는 상이한 시간들에서 및 수 개의 상이한 방식들로 달성할 수 있다. 예를 들면, 이는, 사용자 단말에의 제작시에, 예를 들면, 특정 모델의 UE에 대한 일반적인 인식 모델을 생성함으로써, 또는 개별적인 UE들에 대한 특정 인식 모델들을 생성함으로써, 실행될 수 있다. 이들 모델들은 오프라인으로 생성될 수 있고 이후 요구될 때 펨토에 다운로드될 수 있다. 그러나, 오프라인으로 생성된 모델은 실제 펨토의 수신기에 대한 측정들을 위해 상이한 수신기 장치를 사용할 수 있다. UE가 수 개의 펨토들을 액세스하도록 허가되는 경우, 하나의 훈련 모델은 다수의 펨토들사이에 공유될 수 있다. UE 측정들을 행하기 위해 사용된 수신기와 온라인으로 측정들을 행하기 위해 사용되는 펨토 사이의 차이를 고려하도록 펨토에 제공된 모델을 조정하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 펨토 수신기는 모델을 구성하기 위해 사용된 원래의 수신기에 대한 상이한 주파수 응답을 가질 수 있다. 상기 모델은 펨토 수신기를 매칭하도록 조정될 필요가 있을 수 있다. 대안적으로, 펨토 수신기 측정들은 모델을 매칭하도록 조정될 수 있다.

하나의 대안은 UE가 펨토에 등록할 때 모델을 생성하는 것을 포함한다. 펨토는 등록되는 UE로부터 송신들을 요청하고 UE에 대한 로컬 인식 모델을 구성한다.

하나의 방식에서, 전용 채널(DCH)이 있는 경우, 펨토는 UE가 전송하고 있는 전력 레벨을 제어한다. 상기 전력은 수락가능한 SNR이 펨토에서 달성되도록 조정될 수 있다. 그것이 RACH 프리앰블인 경우, RACH 프리앰블 전력 램핑 주기는 분류자를 훈련하기에 가장 적절한 데이터를 제공하도록 미세 조정될 수 있다. 미세 조정의 하나의 방법은 3GPP 25.331에서 정보 요소 10.3.6.54에 포함된 파라미터들을 조정하는 것이다. 이는 방송 채널들에 포함되고 UE에 의해 준비된다. 이는 UE 송신기 전력 단계가 조정되는 것을 허용하고 수신 확인이 펨토로부터 수신되지 않을 때 수행된 전력 단계들의 수가 조정되는 것을 허용한다.

RACH와 DCH를 분리하기 위한 다른 방식으로, 다른 무선으로부터의 기술들이 펨토 셀상에 교섭한다. 이는 개별적인 전력 제어가 다른 UE들 송신들에 대한 하나의 UE들 송신들의 실수를 회피하게 한다. 이는 RACH 프리앰블을 훈련 데이터로서 요청하는 경우 특히 중요하다. 상기 분리는 개별적인 스크램블링 코드를 사용하여 제 2 세트의 다운링크 채널들을 방출하는 UMTS 펨토에 의해 달성된다. 이러한 제 2 세트의 방송 채널들은 제 2 셀을 효과적으로 구축한다. 측정하에서 UE는 더 많은 분리된 측정 셋업을 획득하기 위해 이러한 제 2 셀에 핸드오버하도록 지시된다. 제 2 셀은 상이한 주파수 또는 동일한 주파수상에 있을 수 있다.

"프로세서들"로서 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함하는, 도면들에 도시된 다수의 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 복수의 개별적인 프로세서들에 의해 제공될 수 있고, 그의 각각이 공유될 수 있다. 더욱이, 용어 "프로세서"의 명시적인 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 참조하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 비휘발성 저장소를 제한 없이 암시적으로 포함할 수 있다. 종래 및/또는 관습형인, 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다.

본 발명은 그의 정신 또는 필수적인 특징들로부터 벗어나지 않는 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 예시적으로서 제한하지 않는 것으로 모든 양태들에서 고려되는 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞선 설명에 의해서라기보다는 첨부된 청구항들에 의해서 나타내진다. 청구항의 의미 및 동등함의 범위내에 있는 모든 변경들은 그들의 범위내에 포함되는 것이다.

4: 펨토 기지국 5 : 수신기
6 : UE 7 : 분석자
8 : 위임자 9 : 저장소
10 : 송신기

Claims (17)

1. 펨토 셀 장치에 있어서,
   매크로 셀룰러 네트워크 노드와의 활성 호에서 사용자 단말로부터의 송신들을 수신하기 위한 수신기; 상기 사용자 단말로부터 수신된 송신들을 특징화하는 무선 주파수(RF) 서명을 결정하기 위한 분석자; RF 서명을 사용하여 상기 사용자 단말이 상기 펨토 셀 장치를 사용하도록 허가되었는지를 결정하도록 구성된 위임자; 및 상기 사용자 단말이 상기 위임자에 의해 상기 펨토 셀 장치를 사용하도록 인가될 것이 결정될 때, 상기 펨토 셀 장치가 상기 사용자 단말에 대한 유효 후보 핸드오버 타겟인 것을 코어 네트워크에 통지하기 위한 통보자를 포함하는, 펨토 셀 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 통보자는, 상기 위임자가 상기 사용자 단말이 상기 펨토 셀 장치를 사용하도록 허가되지 않았다는 것을 결정할 때, 상기 장치가 후보 핸드오버 타겟이 아닌 것을 상기 코어 네트워크에 통지하는, 펨토 셀 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 위임자가 상기 사용자 단말이 상기 펨토 셀 장치를 사용하도록 허가되지 않았다고 결정할 때, 상기 장치는 상기 사용자 단말과 연관된 핸드오버 요청을 수신 확인하지 않는, 펨토 셀 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분석자는 상기 사용자 단말로부터 수신된 상기 송신들에 시간 평균을 수행하고 상기 RF 서명을 결정하는데 시간 평균된 송신들을 사용하는, 펨토 셀 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위임자는 상기 사용자 단말이 상기 RF 서명에 기초하여 어느 클래스에 포함되는지를 결정하고 상기 사용자 단말이 허가되는지를 결정하기 위해 상기 분류의 결과를 사용하는, 펨토 셀 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 위임자는 보팅 알고리즘(voting algorithm)을 상기 사용자 단말이 포함되는 클래스를 결정는데 적용하는, 펨토 셀 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위임자는 상기 RF 서명을 사용하여 상기 사용자 단말을 식별하고 상기 식별된 사용자 단말이 인가된 사용자 단말들의 세트에 포함되는지를 결정하는, 펨토 셀 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 사용자 단말과 연관된 기준 RF 서명 데이터를 저장하기 위한 저장소; 및 상기 결정된 RF 서명을 상기 저장된 기준 RF 서명 데이터와 비교하기 위한 비교기를 포함하는, 펨토 셀 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   최종 사용자가 상기 적어도 하나의 사용자 단말과 연관된 RF 서명 데이터를 상기 저장소에 추가하기 위한 수단을 포함하는, 펨토 셀 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치를 사용하도록 허가된 한 세트의 사용자 단말들에 추가될 후보 사용자 단말로부터 상기 수신기에서 수신을 위한 신호를 제공하기 위한 훈련 프로세서를 포함하는, 펨토 셀 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 훈련 프로세서는 상기 후보 사용자 단말로부터 수신을 위해 상기 신호를 제공할 때 다른 사용자 단말들과의 통신을 중지하는, 펨토 셀 장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 훈련 프로세서는 상기 후보 사용자 단말로부터 수신을 위한 상기 신호를 제공할 때, 다른 사용자 단말들을 다른 장치로 핸드오버하도록 구성되는, 펨토 셀 장치.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    훈련 동안 상기 후보 사용자 단말의 송신 전력을 조정하기 위한 수단을 포함하는, 펨토 셀 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 소스로부터 기준 RF 서명 데이터를 획득하기 위한 수단을 포함하는, 펨토 셀 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수신기 응답을 고려하도록 획득된 데이터를 조정하는 것을 포함하는, 펨토 셀 장치.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 모바일 핸드셋인, 펨토 셀 장치.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서 사용하기 위한 기준 RF 서명 데이터를 저장하는, 데이터 저장 매체.

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