KR20140030981A - 무선통신 시스템에서 레인징 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신 시스템에서 레인징 방법 및 장치 Download PDF

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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 레인징 방법 및 장치에 관한 것으로서, 단말의 레인징 방법은, 레인징을 수행할 적어도 하나의 기지국을 선택하는 과정과, 다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 과정과, 중앙 제어기로부터 상기 레인징 신호를 수신한 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신하는 과정을 포함하여, 단말이 레인징을 위한 적어도 하나의 기지국을 직접 선택함으로써, 불필요한 기지국과 레인징이 수행되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 선택된 다수의 기지국에 대해 공통 레인징 영역을 이용하여 동시에 레인징을 수행함으로써, 단말이 레인징 신호를 전송하는 횟수 및 레인징 절차에 소모되는 시간을 감소시킬 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 레인징 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR RANGING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에서 레인징 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 기지국에 대한 레인징 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 기지국(101) 혹은 중계국(111, 112)이 존재하는 무선통신 시스템에서 다수의 기지국(101) 및 중계국(111, 112)이 서로 간에 협력하여 단말(100)에 대한 통신 서비스를 제공하는 협력 통신에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에 따라, 협력 통신을 고려하여, 하나의 단말(100)이 다수의 기지국(101) 혹은 중계국(111, 112)에 대해 효율적으로 레인징을 수행하는 방안에 대한 연구가 필요시 되고 있다. 일반적으로, 레인징은 기지국과 단말 간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋을 맞추고 단말의 송신 파워를 정정하기 위한 절차를 의미한다.
최근에는 다수의 기지국과 레인징을 위해, 전용 레인징(dedicated ranging) 방식과 공통 레인징(Common ranging) 방식이 제공되고 있다. 전용 레인징 방식은 다수의 기지국 및 중계국 각각이 고유한 레인징 영역(ranging region)을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 방식을 의미한다. 즉, 전용 레인징 방식에서는 단말이 레인징을 수행하고자 하는 다수의 기지국 및 중계국을 선택한 후, 선택된 다수의 기지국 및 중계국 각각에 대한 고유한 레인징 영역을 이용하여 각각의 기지국 및 중계국에 대해 별도의 레인징 신호를 전송하여, 레인징 절차를 수행한다. 그러나, 이와 같은 전용 레인징 방식은 레인징을 수행할 기지국 혹은 중계국의 수에 따라 레인징을 수행하는데 소모되는 시간이 증가하는 단점이 있다.
반면, 공통 레인징 방식은 다수의 기지국 및 중계국이 레인징 영역을 서로 공유하고, 공유된 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 방식을 의미한다. 즉, 공통 레인징 방식에서는 단말이 공통 레인징 영역을 이용하여 다수의 기지국 및 중계국에 대해 하나의 레인징 신호를 전송하고, 기지국 및 중계국이 레인징 결과를 중앙 제어기로 전송하면, 중앙 제어기에서 레인징 결과를 바탕으로 단말의 레인징을 위한 다수의 기지국 및 중계국을 선택한다. 그러나, 이와 같은 공통 레인징 방식은 중앙 제어기에서 레인징 신호를 전송한 순간에 대한 단말과 기지국 혹은 단말과 중계국 사이의 채널 정보만을 알 수 있기 때문에, 레인징 신호를 전송한 순간에 페이딩(fading)에 의해 채널 상태가 왜곡된 경우, 중앙 제어기에서 적절한 기지국 혹은 중계국을 선택하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 공통 레인징 방식은 중앙 제어기에서 단말의 이동을 고려하지 않고, 레인징 결과만을 바탕으로 다수의 기지국 및 중계국을 선택하게 되므로, 단말로 서비스를 제공할 수 없는 위치의 기지국 및 중계국이 선택될 수 있는 문제점이 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 단말(100)이 이동 전에 공통 레인징 영역을 통해 레인징 신호를 전송한 결과, 중앙 제어기에서 기지국 1(101)과 중계국 1(111)을 선택하였으나, 실제로 단말(100)이 레인징 신호 전송 직후에 중계국 1(111)로부터 서비스를 제공받을 수 없고, 중계국 2(112)로부터 서비스를 제공받을 수 있는 위치로 이동하는 상황이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 무선통신 시스템에서 다수의 기지국 및 중계국에 대한 레인징 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 단말이 다수의 기지국 및 중계국을 선택하고, 선택된 다수의 기지국 및 중계국에 대해 공통 레인징 영역을 이용하여 동시에 레인징을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 단말이 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 단말이 선택된 다수의 기지국 및 중계국들 중에서 레인징이 성공되지 않은 적어도 하나의 기지국 및 중계국을 위하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 중앙 제어기가 단말의 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 바탕으로 단말이 선택한 다수의 기지국 및 중계국을 판단하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 단말의 레인징 방법은, 레인징을 수행할 적어도 하나의 기지국을 선택하는 과정과, 다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 과정과, 중앙 제어기로부터 상기 레인징 신호를 수신한 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 단말의 레인징을 위한 중앙 제어기의 방법은, 적어도 하나의 기지국으로부터 특정 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 결과를 수신하는 과정과, 상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 레인징을 위한 단말의 장치는, 신호를 송수신하는 송수신부와, 레인징을 수행할 적어도 하나의 기지국을 선택하고, 다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하고, 중앙 제어기로부터 상기 레인징 신호를 수신한 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신하기 위한 기능을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 단말의 레인징을 위한 중앙 제어기의 장치는, 신호를 송수신하는 송수신부와, 적어도 하나의 기지국으로부터 특정 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 결과를 수신하고, 상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하기 위한 기능을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무선통신 시스템에서 단말이 레인징을 위한 다수의 기지국 및 중계국을 선택함으로써, 불필요한 기지국 혹은 중계국과 레인징이 수행되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 선택된 다수의 기지국 및 중계국에 대해 공통 레인징 영역을 이용하여 동시에 레인징을 수행함으로써, 단말이 레인징 신호를 전송하는 횟수 및 레인징 절차에 소모되는 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 단말이 선택한 다수의 기지국 및 중계국의 성공 여부에 따라 레인징 코드 및 슬롯을 적응적으로 변경함으로써, 중앙 제어기에서 단말이 선택한 기지국 및 중계국을 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 다수의 기지국 혹은 중계국이 존재하는 무선통신 시스템을 예를 들어 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 공통 레인징 방식을 이용하는 경우에 선택된 기지국 셋을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징 절차를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말이 선택한 기지국 셋을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택하는 예를 도시하는 도면,
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징 신호를 수신한 각 기지국의 레인징 결과를 나타내는 도면,
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말이 선택한 기지국에 대한 인덱스를 예를 들어 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택하는 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말이 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 적응적으로 변경시키는 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 다수의 단말이 동시에 레인징을 시도하는 경우, 각 단말이 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 적응적으로 변경시키는 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 다수의 단말이 동시에 레인징을 시도하는 경우, 각 단말의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 충돌하는 예를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 다수의 단말이 동시에 레인징을 시도하는 경우, 각 단말의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 충돌하는 것을 방지하는 예를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 서로 다른 인덱스에 대해 동일한 레인징 코드 및 슬롯이 선택되는 예를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 레인징 절차를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 레인징 절차를 도시하는 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징을 위한 중앙 제어기의 절차를 도시하는 도면,
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블럭 구성을 도시하는 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 블럭 구성을 도시하는 도면, 및
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 중앙 제어기의 블럭 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명에서는 무선통신 시스템에서 다수의 기지국에 대해 레인징을 수행하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다. 이하 본 발명은 초기 레인징(initial Ranging), 주기적 레인징(Periodic Ranging), 대역요청 레인징(Bandwidth Request Ranging) 및 핸드오버 레인징(Handover Ranging)과 같은 모든 레인징에 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 또한, 이하 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 다수의 기지국이 존재하는 무선통신 시스템을 가정하였으나, 다수의 기지국 및 중계국이 존재하는 무선통신 시스템에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다. 즉, 이하 설명에서 다수의 기지국은 적어도 하나의 중계국을 포함하는 의미일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징 절차를 도시하고 있다. 여기서는, 기지국 a(301), 기지국 b(302) 및 기지국 c(303)의 동작만을 도시하였으나, 이하 설명은 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국 a 내지 f(301 내지 306)가 존재하는 경우를 가정하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 먼저 단말(300)은 310단계에서 다수의 기지국들(301 내지 306)로부터 하향링크 신호를 수신하고, 312단계에서 수신된 하향링크 신호(예: 하향링크 프리앰블)를 바탕으로 레인징을 수행할 기지국 셋을 선택한다. 여기서, 단말(300)은 하향링크 신호의 수신 세기, 하향링크 신호의 신호대 잡음비, 각 기지국의 부하 정보, 각 기지국의 타입 및 레인징 종류 중 적어도 하나를 바탕으로 기지국 셋을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말(300)은 초기 레인징을 위해 하향링크 신호 세기가 임계값 이상인 기지국들을 선택할 수 있다. 또 다른 예로, 단말(300)은 서비스를 제공받고 있는 중에 발생되는 레인징을 위해 수신된 하향링크 신호 세기가 임계값 이상인 기지국 및 간섭 량이 가장 기지국을 선택할 수도 있다. 이는, 어디까지나 본 발명의 실시 예로서, 본 발명의 기지국 셋은 종래에 잘 알려진 CoMP 셋(Coordinated Multi-Point set) 형성 방법, 셀 클러스터링(cell clustering) 방법, handoff 방법 등을 이용하여 선택할 수도 있다. 여기서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국 a 내지 f(301 내지 306)가 존재하는 상황에서, 단말(300)이 기지국 b(302), 기지국 c(303), 기지국 e(305), 기지국 f(306)을 기지국 셋으로 선택한 경우를 가정하여 설명한다.
이후, 단말(300)은 314단계에서 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택하고, 316단계로 진행하여 선택된 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 선택된 레인징 슬롯을 통해 전송한다. 본 발명에서 다수의 기지국들은 레인징 영역(ranging region) 즉, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 공유한다. 따라서, 단말(300)이 전송한 레인징 신호는 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 공유하는 다수의 기지국에서 탐지될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 레인징 신호의 초기 전송을 위해 미리 결정된 방식에 따라 혹은 임의적으로 인덱스가 10인 레인징 코드 및 인덱스가 2인 레인징 슬롯(502)을 선택하고, 공통 레인징 영역(500) 내에서 선택된 레인징 슬롯(502)을 통해 선택된 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 전송할 수 있으며, 이때 전송된 레인징 신호는 공통 레인징 영역(500)을 공유하는 다수의 기지국들(301 내지 306)에서 탐지될 수 있다. 추가로, 도시되지는 않았으나 단말(300)은 레인징 신호 전송을 위한 송신 전력을 결정한다. 이때 단말(300)은 선택된 기지국 셋에 포함된 각 기지국에 대한 경로 손실을 측정한 후, 가장 큰 경로 손실 값을 바탕으로 송신 전력을 결정할 수 있다. 예를 들어, 송신 전력은 기지국의 타겟 수신 전력에서 가장 큰 경로 손실 값을 차감하여 결정할 수 있다.
이후, 다수의 기지국들(301 내지 306) 중에서 레인징 신호를 수신한 기지국들(301,302,303,305,306)은 수신된 레인징 신호를 바탕으로 시간, 주파수 및 파워 조절이 필요한지 여부를 판단한다. 이때, 기지국들(301,302,303,305,306)은 시간, 주파수 및 파워 조절이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우 레인징이 성공된 것으로 결정하고, 시간, 주파수 및 파워 조절이 필요한 것으로 판단된 경우 레인징이 성공되지 않은 것으로 결정된 경우, 시간, 주파수 및 파워 조절을 위한 레인징 파라미터 조절 값을 생성한다. 이후, 기지국들(301,302,303,305,306)은 318단계에서 레인징 신호 수신 결과를 중앙 제어기(307)로 보고한다. 이때 레인징 신호 수신 결과는 레인징 응답 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 레인징 신호 수신 결과는 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 코드 인덱스와 레인징 슬롯 인덱스, 각 기지국의 레인징 성공 여부 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서 레인징 파라미터 조절 값은, 시간 조절 값, 주파수 조절 값, 파워 조절 값 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 기지국들(301 내지 306) 중에서 기지국 a, b, c, e 및 f(301,302,303,305,306)가 단말(300)의 레인징 신호를 수신한 결과, 기지국 b 및 e(302, 305)에 대한 레인징이 성공되고, 기지국 a, c 및 f(301, 303, 306)에 대한 레인징이 성공되지 않은 경우를 가정한다. 이 경우, 기지국 b 및 e(302, 305)는 단말(300)의 레인징 신호에 대한 레인징 코드 인덱스와 레인징 슬롯 인덱스, 레인징 성공을 나타내는 "success"를 포함하는 레인징 응답 신호를 중앙 제어기(307)로 전송할 수 있다. 반면, 기지국 a, c 및 f(301, 303, 306)는 단말(300)의 레인징 신호에 대한 레인징 코드 인덱스와 레인징 슬롯 인덱스, 레인징이 성공되지 않음을 나타내는 "continue" 및 레인징 파라미터 조절 값을 포함하는 레인징 응답 신호를 중앙 제어기(307)로 전송할 수 있다.
이후, 중앙 제어기(307)는 320단계에서 다수의 기지국들(301,302,303,305,306)로부터 수신되는 레인징 신호 수신 결과를 이용하여 각 기지국의 레인징 상태 즉, 레인징 성공 여부 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값을 확인한다. 이후, 중앙 제어기(307)는 322단계에서 다수의 기지국들(301,302,303,305,306)로 레인징 보고에 대한 응답 신호를 전송한다. 이때, 중앙 제어기(307)는 다수의 기지국들(301,302,303,305,306) 중에서 하나의 기지국(예: 기지국 a, 301)을 선택하고, 320단계에서 확인된 정보 즉, 레인징 결과 정보를 선택된 기지국으로 전송되는 응답 신호에 포함시켜, 레인징 결과 정보를 단말(300)로 전송해줄 것을 요청한다. 그러면, 레인징 결과 정보의 전송을 요청받은 기지국 a(301)는 322단계에서 레인징 결과 정보를 단말(300)로 전송한다. 여기서, 중앙 제어기(307)가 선택된 기지국 a(301)를 통해 단말(300)로 전송하는 각 기지국의 레인징 상태 정보는 도 6a에 도시된 바와 같이, 레인징이 성공된 기지국과 레인징이 성공되지 않은 기지국이 구분되도록 구성된다.
이후, 단말(300)은 324단계로 진행하여 기지국 a(301)로부터 수신된 레인징 결과 정보를 바탕으로 312단계에서 선택된 기지국 셋에 대한 레인징 성공 여부를 판단한다. 만일, 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공된 경우, 단말(300)은 이하 단계를 수행하지 않고 레인징 절차를 종료할 수 있다.
단말(300)은 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공되지 않은 경우, 326단계에서 판단결과를 바탕으로 선택된 기지국 셋 중에서 레인징이 성공되지 않은 기지국을 나타내는 인덱스를 결정한다. 즉, 단말(300)은 312단계에서 선택된 기지국 b(302), 기지국 c(303), 기지국 e(305) 및 기지국 f(306) 중에서 기지국 b 및 e(302, 305)에 대한 레인징은 성공되고, 기지국 c 및 f(303, 306)에 대한 레인징은 성공되지 않았음을 판단한다. 이후, 단말(300)은 중앙 제어기(307)와 미리 약속된 방식에 따라 기지국 c 및 f(303, 306)를 나타내는 인덱스를 결정한다. 이때, 단말(300)과 중앙 제어기(307)는 레인징 상태 정보가 "continue"인 기지국들에 대한 조합을 이용하여, 단말이 레인징을 계속 수행할 기지국을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 레인징 상태 정보가 "continue"인 기지국의 수가 3개인 경우, 총 23-1개 즉, 7개의 조합을 생성할 수 있으므로, 단말(300)과 중앙 제어기(307) 각각은 도 6b에 도시된 바와 같이. 1부터 7까지 2진법으로 표현한 테이블을 생성할 수 있다. 이후, 단말(300)은 레인징 상태 정보가 "continue"인 3개의 기지국을 나타내는 {BS a, BS c, BS f}를 테이블에 곱셈 연산하여, 7개의 기지국 조합을 생성하고, 생성된 7개의 기지국 조합 중에서 기지국 c 및 f(303, 306)를 나타내는 조합의 인덱스 3을 선택할 수 있다. 여기서, 단말(300)과 중앙 제어기(307) 간에 동일한 기지국 조합을 생성하기 위해서, 단말(300)과 중앙 제어기(307)는 중앙 제어기(307)에서 단말로(300) 전송된 레인징 상태 정보의 순서를 유지해야할 것이다.
이후, 단말(300)은 328단계로 진행하여 선택된 기지국 셋 중에서 레인징이 성공되지 않은 기지국들에 대한 레인징을 재수행하기 위해, 326단계에서 결정된 인덱스를 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택한다. 이때, 단말(300)은 하기 수학식 1을 이용하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, current code index 및 current slot index는 해당 레인징 절차를 수행하기 위해 선택된 현재 레인징 코드 인덱스 및 레인징 슬롯 인덱스를 의미한다. 또한, α는 레인징 코드 호핑 단위(ranging code hopping unit)를 의미하고 및 β는 레인징 슬롯 호핑 단위(ranging slot hopping unit)를 의미하는 것으로, α 및 β는 하향링크 제어 메시지를 통해 단말과 기지국 및 중앙 제어기가 공유하는 값이다. 또한, BS set index는 기지국 조합 인덱스를 의미하며, total number of codes 및 total number of slots는 다수의 기지국이 공유하는 레인징 코드의 총 수 및 레인징 슬롯의 총 수를 의미한다. 예를 들어, 단말(300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 단말(300)이 해당 레인징을 위해 최초에 선택한 레인징 코드의 인덱스가 10이고, 레인징 슬롯의 인덱스가 2이며, 기지국 조합 인덱스가 3이고, 레인징 코드 호핑 단위(α)가 4이고, 레인징 슬롯 호핑 단위(β)가 2인 경우, 단말(300)은 수학식 1을 바탕으로 재선택 레인징 코드 인덱스를 22(10+4*3)로 결정하고, 재선택 레인징 슬롯 인덱스를 8(2+2*3)로 결정할 수 있다.
이후, 단말(300)은 330단계에서 레인징 파라미터 조절 값을 바탕으로 시간, 주파수 및 송신 파워를 조절하여 재선택된 레인징 슬롯을 통해 재선택된 레인징 코드를 전송한다.
이후, 다수의 기지국들(301 내지 306) 중에서 레인징 신호를 수신한 기지국들(301,302,303,305,306)은 수신된 레인징 신호를 바탕으로 시간, 주파수 및 파워 조절이 필요한지 여부를 판단하여, 레인징 성공 여부를 결정한다. 이때, 레인징이 성공되지 않은 것으로 결정된 기지국은 시간, 주파수 및 파워 조절을 위한 레인징 파라미터 조절 값을 생성한다. 이후, 다수의 기지국들(301,302,303,305,306)은 332단계에서 레인징 신호 수신 결과를 중앙 제어기(307)로 보고한다. 이때 레인징 신호 수신 결과는 레인징 응답 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 레인징 신호 수신 결과는 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 코드 인덱스와 레인징 슬롯 인덱스, 각 기지국의 레인징 성공 여부 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값 중 적어도 하나를 포함한다. 여기서 레인징 파라미터 조절 값은, 시간 조절 값, 주파수 조절 값, 파워 조절 값 중 적어도 하나를 포함한다.
이후, 중앙 제어기(307)는 334단계에서 다수의 기지국들(301,302,303,305,306)로부터 수신되는 레인징 신호 수신 결과로부터 단말(300)이 재선택한 레인징 코드 인덱스 및 레인징 슬롯 인덱스를 확인하고, 확인된 레인징 코드 인덱스 및 레인징 슬롯 인덱스를 바탕으로 단말(300)이 레인징을 원하는 기지국 즉, 레인징 타겟 기지국을 판단한다. 여기서, 중앙 제어기(307)는 상술한 수학식 1을 바탕으로 기지국 조합 인덱스를 획득함으로써, 단말(300)의 레인징 타겟 기지국을 판단할 수 있다. 즉, 중앙 제어기(307)는 수학식 1에 포함된 파라미터들 중에서 기지국 조합 인덱스를 제외한 다른 파라미터들을 모두 알고 있으므로, 기지국 조합 인덱스를 계산해낼 수 있으며, 도 6b에 도시된 바와 같은 테이블을 통해 기지국 조합 인덱스가 나타내는 기지국들을 확인할 수 있다. 이후, 도시되지는 않았으나, 중앙 제어기(307)는 단말(300)의 레인징 타겟 기지국(예: 기지국 c 및 f, 303, 306)에 대한 레인징 결과 정보 즉, 해당 기지국의 레인징 성공 여부를 나타내는 레인징 상태 정보 및 레인징이 성공되지 않은 경우에 레인징 파라미터 조절 값을 확인한다. 여기서, 중앙 제어기(307)는 단말(300)이 레인징을 수행해야할 기지국을 판단한 상태이므로, 재선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 단말의 전용 레인징 코드 및 레인징 슬롯으로 할당할 수 있다.
이후, 중앙 제어기(307)는 338단계에서 다수의 기지국들(301,302,303,305,306)로 레인징 보고에 대한 응답 신호를 전송한다. 이때, 중앙 제어기(307)는 다수의 기지국들(301,302,303,305,306) 중에서 하나의 기지국(예: 기지국 a, 301)을 선택하고, 레인징 결과 정보를 선택된 기지국으로 전송되는 응답 신호에 포함시켜, 레인징 결과 정보를 단말(300)로 전송해줄 것을 요청한다. 그러면, 레인징 결과 정보의 전송을 요청받은 기지국 a(301)는 340단계에서 레인징 결과 정보를 단말(300)로 전송한다.
이후, 단말(300)은 342단계로 진행하여 기지국 a(301)로부터 수신된 레인징 결과 정보를 바탕으로 312단계에서 선택된 기지국 셋에 대한 레인징 성공 여부를 판단한다. 만일, 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공된 경우, 단말(300)은 본 발명에 따른 레인징 절차를 종료한다. 반면, 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공되지 않은 경우, 단말(300)이 상술한 324 단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행함으로써, 단말(300), 다수의 기지국들(301 내지 306) 및 중앙 제어기(307)는 324단계 내지 342단계를 반복하여 재수행한다.
상술한 설명에서는, 하나의 단말이 레인징을 수행하는 상황을 가정한 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 단말이 레인징을 재시도할 때마다 변경되는 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 중앙 제어기에서 명확하게 판단할 수 있다.
그러나, 실제 무선 환경에서는 다수의 단말이 동시에 레인징을 수행할 수 있다. 이에 따라, 다수의 단말이 동시에 레인징을 수행하는 경우, 다수의 단말에 대한 레인징 신호들이 충돌하는 것을 방지하기 위한 레인징 코드 및 슬롯 인덱스 선택 방식에 대해 추가적으로 설명하기로 한다. 여기서는, α 및 β 각각이 2인 경우를 가정하여 설명한다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 단말 A와 단말 B의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 선택된 경우, 단말 A와 단말 B에서 어떤 기지국 조합 인덱스를 선택하더라도, 단말 A와 단말 B의 재선택 레인징 코드 및 레인징 슬롯은 중복되지 않게 된다.
반면, 도 10에 도시된 바와 같이, 단말 A와 단말 B의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 선택된 경우를 가정하면, 단말 A가 기지국 조합 인덱스 1을 선택하는 경우의 재선택 레인징 코드 및 레인징 슬롯 인덱스와, 단말 B가 기지국 조합 인덱스 2를 선택하는 경우의 재선택 레인징 코드 및 레인징 슬롯 인덱스가 동일하게 결정될 수 있다. 이 경우, 단말 A와 단말 B의 재전송 레인징 신호가 충돌하는 상황이 발생될 수도 있으며, 중앙 제어기에서는 레인징 신호가 단말 A에 대한 것인지 단말 B에 대한 것인지 판단하기 어려워진다.
따라서, 이러한 상황을 방지하기 위해, 본 발명에서는 중앙 제어기가 다수의 단말이 동시에 레인징을 시도하는 상황을 감지하고, 다수의 단말이 동시에 레인징을 시도하는 상황이 감지된 경우, 다수의 단말에 대한 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 여부를 예측하고, 충돌이 예상되는 경우 해당 단말들 중 적어도 하나의 단말로 레인징 코드 및 레인징 슬롯 인덱스 결정에 이용될 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 제공하는 방식을 제시한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 단말 A와 단말 B의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 동일하게 설정될 가능성이 있는 경우, 단말 B로 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 제공한다. 그러면, 단말 B는 하기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 추가 고려하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택한다. 이에 따라, 단말 A와 단말 B의 레인징 코드 및 레인징 슬롯은 동일하게 설정되지 않고, 도 11에 도시된 바와 같이, 명확하게 구분될 수 있다.
하기 수학식 2는 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 고려한 레인징 코드 및 슬롯 재선택 방식을 나타낸다.
Figure pat00003
Figure pat00004
여기서, current code index 및 current slot index는 해당 레인징 절차를 수행하기 위해 선택된 현재 레인징 코드 인덱스 및 레인징 슬롯 인덱스를 의미한다. 또한, α는 레인징 코드 호핑 단위(ranging code hopping unit)를 의미하고 및 β는 레인징 슬롯 호핑 단위(ranging slot hopping unit)를 의미하는 것으로, α 및 β는 하향링크 제어 메시지를 통해 단말과 기지국 및 중앙 제어기가 공유하는 값이다. 또한, BS set index는 기지국 조합 인덱스를 의미하며, total number of codes 및 total number of slots는 다수의 기지국이 공유하는 레인징 코드의 총 수 및 레인징 슬롯의 총 수를 의미한다. 또한, code offset 및 slot offset은 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌을 회피하기 위해 중앙 제어기(307)로부터 수신된 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 의미한다. 여기서, 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋은 레인징 응답 신호를 통해 전송될 수도 있으며, 별도의 하향링크 제어신호를 통해 전송될 수도 있다.
추가로, 상술한 설명에서 α 및 β는 모든 기지국에 대해 동일한 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 중앙 제어기는 하기 수학식 3을 만족하는 α 및 β를 결정할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, Nc는 전체 레인징 코드 개수를 의미하며, Ns는 전체 레인징 슬롯 개수를 의미하고, M은 기지국 조합 개수를 의미하고, N은 자연수 집합을 의미한다.
상술한 수학식 3과 같이 α 및 β를 결정하는 것은, 하나의 인덱스에 대해 하나의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 매핑되게 하기 위함이다. 다시 말해, 도 12에 도시된 바와 같이, 레인징 코드 개수 및 슬롯 개수가 각각 12개 이고, α 및 β가 2인 경우, 기지국 조합 인덱스 1 내지 6까지는 재선택 레인징 코드 및 재선택 슬롯이 중복되지 않으나, 기지국 조합 인덱스가 7이상이 되면, 하나의 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 두 개의 기지국 조합 인덱스에 매핑되게 된다. 즉, 특정 레인징 코드 및 레인징 슬롯에 대해 기지국 조합 인덱스 1을 이용하는 경우와 기지국 조합 인덱스 7을 이용하는 경우에 동일한 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 재선택되게 된다. 이 경우, 중앙 제어기에서 단말이 선택한 기지국 조합 인덱스가 1인지 7인지 명확히 판단할 수 없으므로, 이러한 상황을 방지하기 위해, 상술한 수학식 3과 같은 방식을 이용하여 α 및 β를 결정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 레인징 절차를 도시하고 있다.
도 13을 참조하면, 단말(300)은 1301단계에서 다수의 기지국들(301 내지 306)로부터 하향링크 신호를 수신하여, 수신된 하향링크 신호(예: 하향링크 프리앰블)를 바탕으로 서비스를 제공받고자 하는 기지국 셋 즉, 레인징을 수행할 기지국 셋을 선택한다. 여기서, 단말(300)은 하향링크 신호의 수신 세기, 하향링크 신호의 신호대 잡음비, 각 기지국의 부하 정보, 각 기지국의 타입 및 레인징 종류 중 적어도 하나를 바탕으로 기지국 셋을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말(300)은 초기 레인징을 위해 하향링크 신호 세기가 임계값 이상인 기지국들을 선택할 수 있으며, 서비스를 제공받고 있는 중에 발생되는 레인징을 위해 수신된 하향링크 신호 세기가 임계값 이상인 기지국 및 간섭 량이 가장 기지국을 선택할 수도 있다. 이는, 어디까지나 본 발명의 실시 예로서, 본 발명의 기지국 셋은 종래에 잘 알려진 CoMP 셋(Coordinated Multi-Point set) 형성 방법, 셀 클러스터링(cell clustering) 방법, handoff 방법 등을 이용하여 선택할 수도 있다. 여기서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국 a 내지 f(301 내지 306)가 존재하는 상황에서, 단말(300)이 기지국 b(302), 기지국 c(303), 기지국 e(305), 기지국 f(306)을 기지국 셋으로 선택한 경우를 가정하여 설명한다.
이후, 단말(300)은 1303단계에서 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택하고, 1305단계로 진행하여 선택된 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 선택된 레인징 슬롯을 통해 전송한다. 본 발명에서는 다수의 기지국들이 레인징 영역(ranging region) 즉, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 공유함으로써, 다수의 기지국들이 단말(300)이 전송한 레인징 신호를 탐지할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 레인징 신호의 초기 전송을 위해 미리 결정된 방식에 따라 혹은 임의적으로 인덱스가 10인 레인징 코드 및 인덱스가 2인 레인징 슬롯(502)을 선택하고, 공통 레인징 영역(500) 내에서 선택된 레인징 슬롯(502)을 통해 선택된 레인징 코드를 포함하는 레인징 신호를 전송할 수 있으며, 이때 전송된 레인징 신호는 공통 레인징 영역(500)을 공유하는 다수의 기지국들(301 내지 306)에서 탐지될 수 있다. 추가로, 도시되지는 않았으나 단말(300)은 선택된 기지국 셋에 포함된 각 기지국에 대한 경로 손실을 측정한 후, 가장 큰 경로 손실 값을 바탕으로 레인징 신호에 대한 송신 전력을 결정할 수 있다. 예를 들어, 레인징 신호의 송신 전력은 기지국의 타겟 수신 전력에서 가장 큰 경로 손실 값을 차감하여 결정할 수 있다.
이후, 단말(300)은 1307단계에서 특정 기지국으로부터 다수의 기지국 각각에 대한 레인징 성공 여부를 나타내는 응답 신호를 수신한다. 여기서, 특정 기지국은 레인징 신호를 탐지한 다수의 기지국들 중에서 중앙 제어기에 의해 결정된 기지국일 수 있다.
이후, 단말(300)은 1309단계에서 특정 기지국으로부터 수신된 응답 신호를 바탕으로 1301단계에서 선택된 기지국 셋에 대한 레인징 성공 여부를 판단하여, 선택된 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공되었는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 단말(300)은 수신된 응답 신호를 분석하여 선택한 셋에 포함된 기지국 b(302), 기지국 c(303), 기지국 e(305), 기지국 f(306) 각각의 상태 정보가 "success"인지 혹은 "continue"인지 여부를 판단한다. 만일, 선택한 셋에 포함된 모든 기지국의 상태 정보가 "success"인 경우, 선택된 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공된 것으로 결정하고, 선택한 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국의 상태 정보가 "continue"인 경우, 선택된 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공되지 않은 것으로 결정한다. 만일, 선택된 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공된 경우, 단말(300)은 이하 단계를 수행하지 않고 본 발명에 따른 레인징 절차를 종료할 수 있다.
반면, 선택된 기지국 셋에 포함된 모든 기지국에 대한 레인징이 성공되지 않은 경우, 1313단계로 진행하여 선택된 기지국 셋 중에서 레인징이 성공되지 않은 기지국을 나타내는 인덱스를 결정한다. 예를 들어, 단말(300)은 선택된 기지국 b(302), 기지국 c(303), 기지국 e(305) 및 기지국 f(306) 중에서 기지국 c 및 f(303, 306)에 대한 레인징 상태 정보가 "continue"인 경우, 미리 약속된 방식에 따라 기지국 c 및 f(303, 306)를 나타내는 인덱스를 결정한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 수신된 응답 신호에서 레인징 상태 정보가 "continue"인 기지국의 수가 N개인 경우, 1부터 2N-1까지 수를 각각 2진법으로 나타내는 테이블을 생성할 수 있으며, 생성된 테이블과 레인징 상태 정보가 "continue"인 3개의 기지국을 나타내는 {BS a, BS c, BS f}를 곱셈 연산하여, 7개의 기지국 조합을 생성할 수 있다. 이후, 단말(300)은 생성된 7개의 기지국 조합 중에서 기지국 c 및 f(303, 306)를 나타내는 조합의 인덱스 3을 선택할 수 있다.
이후, 단말(300)은 1315단계에서 결정된 인덱스를 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택한다. 이때, 단말(300)은 수학식 1 혹은 수학식 2를 이용하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택할 수 있다. 여기서, 결정된 인덱스를 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택함은, 선택된 기지국 셋 중에서 레인징이 성공되지 않은 기지국들에 대한 정보를 중앙 제어기로 알리기 위함이다.
이후, 단말(300)은 1317단계에서 수신된 응답 신호에 포함된 레인징 파라미터 조절 값을 바탕으로 레인징 파라미터 조정 값에 따라 레인징 파라미터들을 조절하고, 1319단계로 진행하여 조절된 레인징 파라미터를 기반으로 재선택된 레인징 슬롯을 통해 재선택된 레인징 코드를 전송한다. 여기서, 레인징 파라미터는, 시간, 주파수 및 송신 파워를 의미한다.
이후, 단말(300)은 1307단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 레인징 절차를 도시하고 있다.
도 14를 참조하면, 각 기지국(301 내지 306)은 1401단계에서 단말로부터 레인징 신호를 수신하고, 1403단계로 진행하여 레인징 성공 여부를 결정한다. 즉, 각 기지국(301 내지 306)은 수신된 레인징 신호를 바탕으로 시간, 주파수 및 파워와 같은 레인징 파라미터의 조절이 필요한지 여부를 판단하여, 레인징 파라미터의 조절이 필요하지 않은 경우에는 레인징이 성공된 것으로 결정하고, 레인징 파라미터의 조절이 필요한 것으로 판단된 경우에는 레인징이 성공되지 않은 것으로 결정한다. 만일, 레인징이 성공된 경우, 각 기지국(301 내지 306)은 1407단계로 바로 진행한다.
반면, 레인징이 성공되지 않은 경우, 각 기지국(301 내지 306)은 1405단계에서 시간, 주파수 및 파워 조절을 위한 레인징 파라미터 조절 값을 생성한다. 이후, 기지국은 1407단계에서 레인징 결과를 중앙 제어기(307)로 보고한다. 이때 레인징 신호 수신 결과는 레인징 응답 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 레인징 신호 수신 결과는 단말(300)의 레인징 신호에 대한 레인징 코드 인덱스와 레인징 슬롯 인덱스, 해당 기지국의 레인징 성공 여부를 나타내는 레인징 상태 정보 및 레인징이 성공되지 않은 경우에 대한 레인징 파라미터 조절 값 중 적어도 하나를 포함한다.
이후, 각 기지국(301 내지 306)은 1409단계에서 중앙 제어기(307)로부터 응답 메시지를 수신하고, 1411단계에서 수신된 응답 메시지를 바탕으로 중앙 제어기(307)로부터 단말(300)로 응답 신호 전송이 지시되었는지 여부를 판단한다. 만일, 단말로의 응답 신호 전송이 지시되지 않았을 시, 기지국은 레인징 절차를 종료한다.
반면, 단말로의 응답 신호 전송이 지시되었을 시, 각 기지국(301 내지 306)은 1413단계로 진행하여 각 기지국의 레인징 결과 정보를 나타내는 응답 신호를 단말로 전송한다. 여기서, 레인징 결과 정보는 도 6a에 도시된 바와 같이, 레인징이 성공된 기지국과 레인징이 성공되지 않은 기지국이 구분되도록 구성되며, 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 정보를 포함한다.
이후, 각 기지국(301 내지 306)은 레인징 절차를 종료한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 레인징을 위한 중앙 제어기의 절차를 도시하고 있다.
도 15를 참조하면, 중앙 제어기(307)는 1501단계에서 적어도 하나의 기지국으로부터 단말의 레인징 신호에 대한 결과를 나타내는 신호를 수신한다. 여기서, 단말의 레인징 신호에 대한 결과를 나타내는 신호는 레인징 코드, 레인징 슬롯, 레인징 성공 여부, 레인징 파라미터 조절 값(예: 시간, 주파수 및 파워 조절 값) 중 적어도 하나를 포함한다.
이후, 중앙 제어기(307)는 1503단계로 진행하여 수신된 레인징 결과가 단말(300)로부터 초기 전송된 레인징 신호에 대한 결과인지 혹은 재전송된 레인징 신호에 대한 결과인지 여부를 판단한다. 여기서 중앙 제어기(307)는 기지국이 보고한 단말(300)에 대해 미리 저장된 레인징 코드 및 레인징 슬롯 정보가 존재하지 않을 시, 단말(300)로부터 초기 전송된 레인징 신호에 대한 결과인 것으로 판단하고, 미리 저장된 레인징 코드 및 레인징 슬롯 정보가 존재할 시, 단말(300)로부터 재전송된 레인징 신호에 대한 결과인 것으로 판단한다.
만일, 초기 전송된 레인징 신호에 대한 결과로 판단된 경우, 중앙 제어기(307)는 1505단계로 진행하여 수신 레인징 결과를 바탕으로 각 기지국의 레인징 성공 여부를 나타내는 레인징 상태 정보 목록 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값을 포함하는 응답 메시지를 생성한다.
이후, 중앙 제어기(307)는 1507단계에서 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 가능성을 감지한다. 즉, 중앙 제어기(307)는 다수의 단말이 초기에 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯들을 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택할 경우, 동일한 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택할 가능성이 있는지 여부를 검사한다. 예를 들어, 단말 A와 단말 B에서 선택 가능한 모든 기지국 조합 인덱스를 고려하여 단말 A가 재선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 단말 B가 재선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 서로 동일할 가능성이 있는지 여부를 검사한다. 만일, 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 가능성이 감지되지 않는 경우, 중앙 제어기(307)는 하기 1511단계로 바로 진행한다.
반면, 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 가능성이 감지되는 경우, 중앙 제어기(307)는 1509단계에서 다수의 단말들 중 적어도 하나의 단말로 레인징 신호 충돌 방지를 위한 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 할당하고, 할당된 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 해당 응답 메시지에 포함시킬 수 있다.
이후, 중앙 제어기(307)는 1511단계로 진행하여 단말의 레인징 신호 수신에 대한 결과를 전송한 적어도 하나의 기지국에 생성된 응답 메시지를 전송한다. 이때, 중앙 제어기(307)는 하나의 기지국을 선택하여 단말로 응답 메시지의 전송을 요청할 수 있다.
한편, 적어도 하나의 기지국으로부터 수신된 레인징 신호 수신 결과가 재전송된 레인징 신호에 대한 결과로 판단된 경우, 중앙 제어기(307)는 1513단계에서 미리 저장된 해당 단말의 초기 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 재전송 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 이용하여 단말이 레인징을 수행하고자 하는 기지국 셋을 결정한다. 즉, 중앙 제어기(307)는 수학식 1 혹은 수학식 2에 포함된 파라미터들 중에서 기지국 조합 인덱스를 제외한 다른 파라미터들을 모두 알고 있으므로, 기지국 조합 인덱스를 계산해낼 수 있으며, 계산된 기지국 조합 인덱스를 바탕으로 단말이 레인징을 수행하고자 하는 기지국 셋을 확인할 수 있다.
이후, 중앙 제어기는 1515단계에서 결정된 기지국 셋에 대한 레인징 성공 여부를 나타내는 레인징 상태 목록 및 결정된 기지국 셋 중 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값을 포함하는 응답 메시지를 생성한다. 이후, 중앙 제어기는 1507단계로 진행하여 이하 단계를 재수행한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 단말은 제어부(1600), 송수신부(1610) 및 저장부(1620)를 포함하여 구성되며, 특히 제어부(1600)는 레인징 제어부(1602)를 포함하여 구성된다.
제어부(1600)는 단말의 전반적인 동작을 제어 및 처리하며, 본 발명에 따라 레인징 제어부(1602)를 포함함으로써, 레인징 신호를 전송하기 기능을 제어 및 처리한다. 특히, 레인징 제어부(1602)는 기지국 셋 선택부(1603), 레인징 코드/슬롯 선택부(1604) 및 레인징 파라미터 제어부(1605)를 포함하여, 도 13에 도시된 바와 같은 레인징 절차를 수행하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
즉, 기지국 셋 선택부(1603)는 레인징을 수행할 기지국 셋을 선택한다. 여기서, 기지국 셋 선택부(1603)는 하향링크 신호의 수신 세기, 하향링크 신호의 신호대 잡음비, 각 기지국의 부하 정보, 각 기지국의 타입 및 레인징 종류 중 적어도 하나를 바탕으로 기지국 셋을 선택할 수 있다. 또한, 기지국 셋 선택부(1602)는 종래에 잘 알려진 CoMP 셋(Coordinated Multi-Point set) 형성 방법, 셀 클러스터링(cell clustering) 방법, handoff 방법 등을 이용하여 기지국 셋을 선택할 수 있다.
레인징 코드/슬롯 선택부(1604)는 레인징을 위한 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택한다. 레인징 코드/슬롯 선택부(1604)는 해당 레인징을 초기에 레인징 신호를 전송할 시, 임의로 혹은 미리 결정된 방식에 따라 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택할 수 있다. 반면, 레인징 코드/슬롯 선택부(1604)는 해당 레인징을 위한 레인징 신호를 재전송할 시, 수학식 1 혹은 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 초기에 선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯, 중앙 제어기에 의해 미리 결정된 α 및 β값, 레인징을 수행할 기지국을 나타내는 기지국 조합 인덱스, 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택한다.
레인징 파라미터 제어부(1605)는 기지국으로부터 수신된 레인징 응답 신호로부터 레인징 파라미터 조절값을 획득한 후, 획득된 레인징 파라미터 조절값에 따라 레인징 파라미터들을 조절한다. 여기서, 레인징 파라미터는 시간, 주파수 및 송신 파워를 의미한다.
송수신부(1610)는 제어부(1600)의 제어에 따라 기지국과 신호를 송수신하기 위한 기능을 처리한다. 예를 들어, 송수신부(1610)는 제어부(1600)의 제어에 따라 적어도 하나의 기지국으로부터 하향링크 프리앰블 신호를 수신하고, 레인징 신호를 송신하기 위한 기능을 처리한다.
저장부(1620)는 단말의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장하며, 레인징 신호 전송을 위해 필요한 각종 정보를 저장한다. 예를 들어, 다수의 기지국이 공유하는 레인징 코드 및 레인징 슬롯에 대한 정보를 저장하고, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택하기 위한 α 및 β값을 저장한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국의 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 기지국은 제어부(1700), 송수신부(1710) 및 저장부(1720)를 포함하여 구성되며, 특히 제어부(1700)는 레인징 제어부(1702)를 포함하여 구성된다.
제어부(1700)는 기지국의 전반적인 동작을 제어 및 처리하며, 본 발명에 따라 레인징 제어부(1702)를 포함함으로써, 도 14에 도시된 바와 같은 레인징 절차를 수행하기 기능을 제어 및 처리한다. 즉, 레인징 제어부(1702)는 단말로부터 레인징 신호가 수신되면, 시간, 주파수 및 파워와 같은 레인징 파라미터의 조절이 필요한지 여부를 판단하여, 레인징 성공 여부를 결정하고, 레인징 신호 수신에 대한 결과를 중앙 제어기로 보고하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 특히, 레인징 제어부(1702)는 레인징이 성공되지 않은 경우, 시간, 주파수 및 파워 조절을 위한 레인징 파라미터 조절 값을 생성하고, 생성된 레인징 파라미터 조절 값을 중앙 제어기로 보고하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
송수신부(1710)는 제어부(1700)의 제어에 따라 단말 및 중앙 제어기와 신호를 송수신하기 위한 기능을 처리한다. 예를 들어, 송수신부(1710)는 제어부(1700)의 제어에 따라 무선으로 단말의 레인징 신호를 수신하고, 레인징 신호 수신에 대한 결과를 백홀을 통해 중앙 제어기로 전송하기 위한 기능을 처리한다.
저장부(1720)는 기지국의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장하며, 레인징을 위해 필요한 각종 정보를 저장한다. 예를 들어, 저장부(1720)는 다수의 기지국이 공유하는 레인징 코드 및 레인징 슬롯에 대한 정보를 저장하고, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택하기 위한 α 및 β값을 저장할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 중앙 제어기의 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 중앙 제어기는 제어부(1800), 송수신부(1810) 및 저장부(1820)를 포함하여 구성되며, 특히 제어부(1800)는 레인징 제어부(1802)를 포함하여 구성된다.
제어부(1600)는 중앙 제어기의 전반적인 동작을 제어 및 처리하며, 본 발명에 따라 레인징 제어부(1801)를 포함함으로써, 단말의 레인징을 돕기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 즉, 레인징 제어부(1801)는 타겟 기지국 판단부(1802), 레인징 코드/슬롯 관리부(1803)를 포함하여, 도 15에 도시된 바와 같은 동작을 수행하여 단말의 레인징을 돕기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
즉, 타겟 기지국 판단부(1802)는 단말이 레인징을 수행하고자 하는 기지국을 판단하고, 판단된 기지국에 대한 레인징 성공 여부를 나타내는 레인징 상태 정보 및 판단된 기지국 중 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값을 해당 단말로 제공하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 이때, 타겟 기지국 판단부(1802)는 단말의 초기 선택 레인징 코드 및 레인징 슬롯, 재선택 레인징 코드 및 레인징 슬롯, 미리 결정된 α 및 β값, 코드 옵셋 및 슬롯 옵셋을 바탕으로 해당 단말이 레인징을 수행하고자 하는 기지국을 판단할 수 있다. 타겟 기지국 판단부(1802)는 단말이 레인징 신호를 초기 전송한 경우에는, 해당 단말의 타겟 기지국을 판단할 수 없으므로, 해당 단말의 레인징 신호 수신 결과를 보고한 모든 기지국의 레인징 결과를 단말로 제공하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
레인징 코드/슬롯 관리부(1803)는 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 가능성을 감지한다. 즉, 레인징 코드/슬롯 관리부(1802)는 다수의 단말이 초기에 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯들을 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택할 경우, 동일한 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택할 가능성이 있는지 여부를 검사한다. 예를 들어, 단말 A와 단말 B에서 선택 가능한 모든 기지국 조합 인덱스를 고려하여 단말 A가 재선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 단말 B가 재선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 서로 동일할 가능성이 있는지 여부를 검사한다. 만일, 레인징 코드 및 레인징 슬롯의 충돌 가능성이 감지되는 경우, 레인징 코드/슬롯 관리부(1803)는 다수의 단말들 중 적어도 하나의 단말로 레인징 신호 충돌 방지를 위한 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 할당하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
또한, 레인징 제어부(1803)는 단말의 레인징 코드 및 레인징 슬롯 재선택을 위한 α 및 β를 미리 결정하여 다수의 단말 및 다수의 기지국들과 공유하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 여기서 α 및 β는 수학식 3을 바탕으로 결정될 수 있다.
송수신부(1810)는 제어부(1600)의 제어에 따라 기지국과 신호를 송수신하기 위한 기능을 처리한다. 예를 들어, 송수신부(1810)는 제어부(1800)의 제어에 따라 적어도 하나의 기지국으로부터 레인징 신호 수신 결과를 나타내는 신호를 수신하고, 각 기지국의 레인징 결과를 기지국을 통해 단말로 송신하기 위한 기능을 처리한다.
저장부(1820)는 중앙 제어기의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장하며, 단말의 레인징을 돕기 위해 필요한 각종 정보를 저장한다. 예를 들어, 다수의 기지국이 공유하는 레인징 코드 및 레인징 슬롯에 대한 정보를 저장하고, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 재선택하기 위한 α 및 β값을 저장한다. 또한, 각 단말이 초기 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯 혹은 재선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯에 대한 정보를 저장한다.
상술한 설명에서는, 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 선택하는 방식에 대해 설명하였으나, 설계 방식에 따라 레인징 코드만을 선택하는 경우에도 동일한 방식으로 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 단말이 레인징 코드만을 선택한 후, 공통 레인징 영역을 통해 전송할 수 있으며, 중앙 제어기는 초기 선택된 레인징 코드 및 재선택된 레인징 코드를 바탕으로 단말이 레인징을 수행하고자 하는 기지국 셋을 확인할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선통신 시스템에서 단말의 레인징 방법에 있어서,
    레인징을 수행할 적어도 하나의 기지국을 선택하는 과정과,
    다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 과정과,
    중앙 제어기로부터 상기 레인징 신호를 수신한 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하는 과정은,
    레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 임의로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신한 후, 상기 응답 신호를 바탕으로 레인징을 재수행할 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 기지국을 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 재선택하는 과정과,
    재선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 바탕으로 레인징 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 응답 신호를 바탕으로 레인징을 재수행할 기지국을 결정하는 과정은,
    상기 응답 신호에 포함된 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 성공 여부를 바탕으로 상기 선택한 모든 기지국에 대한 레인징 성공 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과 상기 선택한 모든 기지국 중에서 레인징이 성공되지 않은 적어도 하나의 기지국이 존재할 시, 상기 레인징이 성공되지 않은 적어도 하나의 기지국을 레인징을 재수행할 기지국으로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 재선택하는 과정은,
    상기 결정된 기지국을 나타내는 기지국 조합 인덱스를 결정하는 과정과,
    현재 선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 기지국 조합 인덱스, 미리 결정된 레인징 코드 호핑 단위 및 레인징 슬롯 호핑 단위, 상기 중앙 제어기로부터 수신된 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋 중 적어도 하나를 이용하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 재선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선통신 시스템에서 단말의 레인징을 위한 중앙 제어기의 방법에 있어서,
    적어도 하나의 기지국으로부터 특정 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 결과를 수신하는 과정과,
    상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하는 과정은,
    상기 특정 단말의 레인징 신호가 초기 전송된 레인징 신호인지 여부를 확인하는 과정과,
    상기 특정 단말의 레인징 신호가 초기 전송된 레인징 신호일 시, 상기 수신된 모든 레인징 결과를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 레인징 결과는, 각 기지국의 레인징 성공 여부 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 특정 단말의 레인징 신호가 재전송된 레인징 신호일 시, 상기 특정 단말로부터 초기 전송된 레인징 신호와 재전송된 레인징 신호를 이용하여 상기 특정 단말이 레인징을 수행하고자 하는 적어도 하나의 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 기지국의 레인징 결과를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 특정 단말이 레인징을 수행하고자 하는 적어도 하나의 기지국은,
    상기 초기 전송된 레인징 신호의 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 재전송된 레인징 신호의 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 미리 결정된 레인징 코드 호핑 단위 및 레인징 슬롯 호핑 단위, 상기 특정 단말의 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋 중 적어도 하나를 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하는 과정은,
    상기 특정 단말이 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 다른 단말이 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 동일할 가능성이 있는지 여부를 판단하는 과정과,
    상기 동일할 가능성이 있는 경우, 상기 특정 단말로 레인징 코드 및 레인징 슬롯 재선택을 위한 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선통신 시스템에서 레인징을 위한 단말의 장치에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부와,
    레인징을 수행할 적어도 하나의 기지국을 선택하고, 다수의 기지국이 공유하는 공통 레인징 영역을 이용하여 레인징 신호를 전송하고, 중앙 제어기로부터 상기 레인징 신호를 수신한 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신하기 위한 기능을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는, 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 임의로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는, 레인징 결과를 포함하는 응답 신호를 수신한 후, 상기 응답 신호를 바탕으로 레인징을 재수행할 기지국을 결정하고, 상기 결정된 기지국을 바탕으로 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 재선택한 후, 재선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯을 바탕으로 레인징 신호를 전송하기 위한 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 응답 신호에 포함된 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 성공 여부를 바탕으로 상기 선택한 모든 기지국에 대한 레인징 성공 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 선택한 모든 기지국 중에서 레인징이 성공되지 않은 적어도 하나의 기지국이 존재할 시, 상기 레인징이 성공되지 않은 적어도 하나의 기지국을 레인징을 재수행할 기지국으로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 결정된 기지국을 나타내는 기지국 조합 인덱스를 결정하고, 현재 선택된 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 기지국 조합 인덱스, 미리 결정된 레인징 코드 호핑 단위 및 레인징 슬롯 호핑 단위, 상기 중앙 제어기로부터 수신된 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋 중 적어도 하나를 이용하여 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나를 재선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 무선통신 시스템에서 단말의 레인징을 위한 중앙 제어기의 장치에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부와,
    적어도 하나의 기지국으로부터 특정 단말의 레인징 신호에 대한 레인징 결과를 수신하고, 상기 특정 단말로 상기 적어도 하나의 기지국의 레인징 결과를 전송하기 위한 기능을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특정 단말의 레인징 신호가 초기 전송된 레인징 신호인지 여부를 확인하고, 상기 특정 단말의 레인징 신호가 초기 전송된 레인징 신호일 시, 상기 수신된 모든 레인징 결과를 상기 단말로 전송하기 위한 기능을 제어하며,
    상기 레인징 결과는, 각 기지국의 레인징 성공 여부 및 레인징이 성공되지 않은 기지국의 레인징 파라미터 조절 값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특정 단말의 레인징 신호가 재전송된 레인징 신호일 시, 상기 특정 단말로부터 초기 전송된 레인징 신호와 재전송된 레인징 신호를 이용하여 상기 특정 단말이 레인징을 수행하고자 하는 적어도 하나의 기지국을 결정하고, 상기 결정된 기지국의 레인징 결과를 상기 단말로 전송하기 위한 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 초기 전송된 레인징 신호의 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 재전송된 레인징 신호의 레인징 코드 및 레인징 슬롯 중 적어도 하나와 미리 결정된 레인징 코드 호핑 단위 및 레인징 슬롯 호핑 단위, 상기 특정 단말의 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋 중 적어도 하나를 이용하여 상기 특정 단말이 레인징을 수행하고자 하는 적어도 하나의 기지국을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특정 단말이 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯이 다른 단말이 선택한 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 동일할 가능성이 있는지 여부를 판단하고, 상기 동일할 가능성이 있는 경우, 상기 특정 단말로 레인징 코드 및 레인징 슬롯 재선택을 위한 코드 오프셋 및 슬롯 오프셋을 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
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