KR20140093953A - 무선 통신 네트워크 내의 중간 노드를 위한 핸드오버 - Google Patents

무선 통신 네트워크 내의 중간 노드를 위한 핸드오버 Download PDF

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KR20140093953A
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텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
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Abstract

본 발명은 도너 노드(3, 4) 및 적어도 하나의 서빙되는 노드(5, 6, 7, 8) 간의 정보를 릴레이 하도록 배열되는 중간 노드(1, 1')에 관한 것이고, 전기적으로 조종가능한 적어도 제1 및 제2 안테나 방사 로브를 이용하여 통신하는 서빙되는 안테나 배열(9)을 포함한다. 제1 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 제1 도너 노드(3, 3')로 배향된다. 제2 작동 모드 동안, 안테나 방사 로브들은 중간 노드(1, 1')가 제1 도너 노드(3, 3') 및 제2 도너 노드(4, 4') 모두와 접촉하도록 배향된다. 제3 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 제2 도너 노드(4, 4')로 배향된다. 제1 편파(P1)는 제2 작동 모드 동안 제2 도너 노드(4, 4')로 배향되는 각각의 로브(10, 10')와 관련되어 있고, 제2 편파(P2)는 제2 작동 모드 동안 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 각각의 로브(11, 11')와 관련되어 있다.
본 발명은 또한 이에 대응하는 방법에 관한 것이다.

Description

무선 통신 네트워크 내의 중간 노드를 위한 핸드오버{HANDOVER FOR AN INTERMEDIATE NODE IN A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 무선 통신 네트워크 내의 중간 노드에 관한 것이다. 중간 노드는 도너(donor) 노드 및 적어도 하나의 서빙되는(served) 노드 간의 정보를 릴레이 하도록 배열되고, 적어도 제1 안테나 방사 로브(lobe) 및 제2 안테나 방사 로브를 이용하여 각각의 도너 노드와 통신하도록 구성된 서빙되는 안테나 배열을 포함한다. 제1 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열이 모든 안테나 방사 로브들을 제1 도너 노드로 배향하도록 구성되게끔, 안테나 방사 로브들은 전기적으로 조종가능하다(steerable). 또한, 제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드와 교환된다고 결정되었을 때, 서빙되는 안테나 배열은 적어도 제1 안테나 방사 로브를 제2 도너 노드로 배향하도록 구성된다. 그 다음에, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드에 대한 핸드오버 절차들 중에, 중간 노드가 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드 모두와 접촉하게끔, 서빙되는 안테나 배열은 또한 적어도 제1 도너 노드로 배향되는 제2 안테나 방사 로브를 유지하도록 구성된다. 마지막으로, 제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열은 모든 안테나 방사 로브들을 제2 도너 노드로 배향하도록 구성된다.
본 발명은 또한 무선 통신 네트워크 내의 중간 노드에 대해 제1 도너 노드에서 제2 도너 노드로 변경하는 방법에 관한 것이다. 중간 노드는 도너 노드들 및 적어도 하나의 서빙되는 노드 간의 정보를 릴레이 하는데 사용되고, 중간 노드는 적어도 제1 안테나 방사 로브 및 제2 안테나 방사 로브를 이용하여 각각의 도너 노드와 통신한다. 안테나 방사 로브들은 전기적으로 조종가능하다. 상기 방법은,
제1 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사를 제1 도너 노드로 배향하는 단계;
제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드와 교환되려고 할 때, 적어도 제1 안테나 방사 로브를 제2 도너 노드로 배향하고, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드에 대한 핸드오버 절차들 중에, 중간 노드가 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드 모두와 접촉하도록, 적어도 제1 도너 노드로 배향되는 제2 안테나 방사 로브를 유지하는 단계; 및
제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들을 제2 도너 노드로 배향하는 단계
를 포함하는 방법이다.
리피터들(repeaters) 및 릴레이들(relays)은 커버리지 없는 지역 내에 커버리지를 제공하는 것과, 또한 예를 들어 셀 경계 및 실내와 같이 약한 신호 세기의 지역들에 증가된 데이터 레이트들을 제공하는 것에 효과적이다. 리피터는 물리 계층(physical layer) 내에서 작동하고 현재 노이즈 및 간섭을 포함하는 신호를 증폭하고 전달한다. 릴레이는 전형적으로 신호를 증폭하고 전달하기 전에 데이터를 디코딩하고(decode), 이는 간섭 및 노이즈가 전달되지 않을 것을 의미한다.
리피터들 및 릴레이들은 일반적으로 도너 기지국이라 불리는 기지국에 의해 서빙되고, 일반적으로 사용자 단말기들을 서빙한다. 도너 기지국과 통신하도록 의도된 리피터 또는 릴레이에서 안테나가 예를 들어 빔-포밍(beam-forming)을 이용하여 재구성가능한(reconfigurable) 경우, 현재 도너 기지국으로부터 또 다른 기지국으로 재구성가능 안테나의 빔을 포인팅(pointing)함으로써 도너 기지국이 변경될 수 있다. 이렇게 하는 이유는 예를 들어 현재 도너 기지국이 과부화되거나(overloaded) 고장날 수 있기 때문이다.
예를 들어 기차들 또는 선박들과 같은 움직이는 물체들 상에 놓인 리피터 및 릴레이들은 모바일 릴레이들이라 불린다. 열차 및 선박들이 한 셀로부터 또 다른 셀로 이동할 것이기 때문에, 모바일 릴레이들은 도너 기지국을 변경하여야 한다.
도너 기지국을 변경하기 위해 리피터들 또는 릴레이들에서 재구성가능 안테나를 사용할 때, 어떤 종류의 핸드오버가 필요하다. 리피터의 경우, 그 리피터에 의해 서빙되는 모든 사용자 단말기들은 현재 도너 기지국으로부터 새로운 도너 기지국으로 핸드오버를 행해야 한다. 도너 기지국의 변경이 너무 빠른 경우, 모든 사용자 단말기들은 이러한 핸드오버들의 수행에 필요한 시간을 갖지 못할 것이고 연결들은 드롭될(dropped) 것이다. 릴레이의 경우, 그 릴레이가 어떤 도너 기지국을 갖는지 상관없이 사용자 단말기들은 릴레이에 연결되어 있기 때문에, 그 릴레이에 의해 서빙되는 사용자 단말기들은 핸드오버들을 행할 필요가 없다. 즉, 릴레이가 기지국처럼 행동하기 때문에, 도너 기지국은 사용자 단말기들에게 투명하게 보인다. 그러나, 릴레이 그 자체는 현재 도너 기지국으로부터 새로운 도너 기지국으로 핸드오버를 행해야 한다.
US 2006229076은 기차와 같은 모바일 플랫폼 상의 무선 통신 단말기를 개시하고, 이는 기지국 트랜시버(base transceiver station) 간의 소프트 핸드오프들을 수행하는 방향성 안테나들(directional antennas)의 사용을 가능하게 한다. 안테나 컨트롤러는 제1 및 제2 로브를 생성하기 위해 빔-포밍 네트워크를 제어하고, 제1 로브는 도너 기지국으로 배향되어 있고 제2 로브는 더 높은 품질의 링크를 형성하는데 이용가능할 수 있는 하나 이상의 다른 기지국 트랜시버를 연속적으로 스캔하는데 사용된다.
그러나, 제2 로브에 원하는 유연성을 가지면서, 제1 로브에 대한 커버리지를 유지하기는 어렵다. 또한, 제2 로브가 갑자기 다른 기지국 트랜시버를 찾는 경우, 무선 내에 많은 간섭이 있을 것이다.
따라서, 종래 기술에 비교하여 릴레이 및 리피터에 대해 도너 기지국을 변경할 때, 리피터 또는 릴레이에 개선된 핸드오버를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 종래 기술에 비교하여 릴레이 및 리피터에 대해 도너 기지국을 변경할 때, 리피터 또는 릴레이에 향상된 핸드오버를 제공하는 것이다.
상기 목적은 무선 통신 네트워크 내의 중간 노드를 이용하여 얻어진다. 중간 노드는 도너 노드 및 적어도 하나의 서빙되는 노드 간의 정보를 릴레이 하도록 배열되고, 적어도 제1 안테나 방사 로브 및 제2 안테나 방사 로브를 이용하여 각각의 도너 노드와 통신하도록 구성된 서빙되는 안테나 배열을 포함한다. 제1 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열이 모든 안테나 방사 로브들을 제1 도너 노드로 배향하도록 구성되게끔, 안테나 방사 로브들은 전기적으로 조종가능하다. 또한, 제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드와 교환된다고 결정되었을 때, 서빙되는 안테나 배열은 적어도 제1 안테나 방사 로브를 제2 도너 노드로 배향하도록 구성된다. 그 다음에, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드에 대한 핸드오버 절차들 중에, 중간 노드가 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드 모두와 접촉하게끔, 서빙되는 안테나 배열은 또한 적어도 제1 도너 노드로 배향되는 제2 안테나 방사 로브를 유지하도록 구성된다. 마지막으로, 제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열은 모든 안테나 방사 로브들을 제2 도너 노드로 배향하도록 구성된다. 또한, 서빙되는 안테나 배열은 제1 편파(polarization) 및 제2 편파를 이용하여 통신하도록 배열된다. 제1 편파는 제2 작동 모드 동안 제2 도너 노드로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브와 관련되어 있고, 제2 편파는 제2 작동 모드 동안 제1 도너 노드로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브와 관련되어 있다.
상기 목적은 무선 통신 네트워크 내의 중간 노드에 대해 제1 도너 노드에서 제2 도너 노드로 변경하는 방법을 이용하여 얻어진다. 중간 노드는 도너 노드들 및 적어도 하나의 서빙되는 노드 간의 정보를 릴레이 하는데 사용되고, 중간 노드는 적어도 제1 안테나 방사 로브 및 제2 안테나 방사 로브를 이용하여 각각의 도너 노드와 통신한다. 안테나 방사 로브들은 전기적으로 조종가능하다. 상기 방법은,
제1 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사를 제1 도너 노드로 배향하는 단계;
제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드와 교환되려고 할 때, 적어도 제1 안테나 방사 로브를 제2 도너 노드로 배향하고, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드에 대한 핸드오버 절차들 중에, 중간 노드가 제1 도너 노드 및 제2 도너 노드 모두와 접촉하도록, 적어도 제1 도너 노드로 배향되는 제2 안테나 방사 로브를 유지하는 단계; 및
제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들을 제2 도너 노드로 배향하는 단계
를 포함하는 방법이다.
또한, 상기 방법은 제1 편파 및 제2 편파를 이용하여 통신하는 단계도 포함한다. 제1 편파는 제2 작동 모드 동안 제2 도너 노드로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브와 관련되어 있고, 제2 편파는 제2 작동 모드 동안 제1 도너 노드로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브와 관련되어 있다.
한 예에 따르면, 중간 노드는 리피터 또는 릴레이이다.
또 다른 예에 따르면, 서빙되는 노드는 적어도 하나의 사용자 단말기에 의해 구성된다.
또 다른 예에 따르면, 중간 노드는 적합한 제2 도너 노드가 있는지 여부를 평가하도록 배열된다. 상기 평가를 수행할 때, 중간 노드는 안테나 이득을 고려할 수 있다.
다른 예들은 종속항들에 개시되어있다.
본 발명의 주요 장점은 릴레이 또는 리피터와 같은 중간 노드에 대해 도너 기지국을 변경할 때 핸드오버들이 더 쉽게 만들어질 수 있다는 점이다. 이는 더 적은 콜들(calls)의 드롭 및 연결해제(disconnection)로 이어질 것이다. 이는 또한 중간 노드가 도너 기지국을 변경하도록 강요되는 부하 공유 액션들(load sharing actions)을 가능하게 한다. 서빙(serving) 도너 노드 및 후보 도너 노드의 수신 신호 세기를 충분히 긴 시간 동안 임계값(threshold) 내에서 유지함으로써, 중간 노드에 의해 서빙되는 모든 사용자 단말기들의 모든 핸드오버들을 완료할 시간을 가질 수 있다. 이는 사용자 단말기들이 정확하고 완전한 핸드오버를 수행할 시간을 가질 수 있는 것을 의미한다.
또한, 릴레이로 구성되는 중간 노드의 경우에, 연장된 핸드오버 시간은 더 복잡한 릴레이 핸드오버가 충분히 완료될 수 있게 한다. 연장된 핸드오버 시간은 또한 이러한 핸드오버 시간 동안 셀들을 재선택하는 유휴 사용자 단말기들(idle user terminals)에 대해 유용하다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 제1 작동 모드에서 건물에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 제2 작동 모드의 시작에서 건물에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 제2 작동 모드에서 건물에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 제3 작동 모드에서 건물에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 제1 작동 모드에서 움직이는 열차에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 제2 작동 모드에서 움직이는 열차에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 제3 작동 모드에서 움직이는 열차에 장착된 리피터/릴레이를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 플로우차트를 개략적으로 도시하는 도면.
3 세대 파트너십 프로젝트(The third generation partnership project: 3GPP)는 현재 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE) 개념의 표준화에 노력하고 있다. LTE는 무선 액세스 기술의 예로서 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 실시예들은 본질적으로 다른 무선 액세스 기술에도 동등하게 적용할 수 있다.
이하에서는, 리피터 또는 릴레이에 대해 설명될 것이기 때문에, 이러한 또는 유사한 디바이스들에 대해 중간 노드라는 용어가 사용될 것이다. 또한, 다른 무선 액세스 기술들에 대한 핸드오버 절차들은 일반적으로 알려진 것으로 간주되고, 그 세부 사항은 이하에서 더 논의되지 않을 것이다.
제1 예가 나타나는 도 1을 참조하면, 건물(17)이 있고, 그곳에는 무선 통신 네트워크(2) 내에 포함되는 중간 노드(1)가 있다. 중간 노드(1)는 제1 도너 노드(3) 및 건물(17) 내의 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8) 형태인 4개의 서빙되는 노드들 간의 정보를 릴레이 하기 위해 배열된다. 제1 도너 노드(3)는 서빙 도너 노드로서 기능한다.
중간 노드(1)는 제1 안테나 방사 로브(10) 및 제2 안테나 방사 로브(11)를 이용하여 제1 도너 노드(3)와 통신하도록 구성된 서빙되는 안테나 배열(9)을 포함하고, 안테나 방사 로브들(10, 11)은 전기적으로 조종가능하다. 서빙되는 안테나 배열(9)은 예를 들어 재구성가능 안테나에 의해 구성된다.
중간 노드는 중간 노드(1) 및 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8) 간의 통신에 사용되는 서빙 안테나 배열(18)을 더 포함한다. 서빙 안테나 배열(18)은 하나 이상의 고정된 그리고/또는 조종가능하는 안테나 방사 로브들을 갖는 임의의 적절한 타입이 될 수 있다.
제1 작동 모드 동안, 도 1에서 도시된 바와 같이, 중간 노드(1) 및 제1 도너 노드(3) 간의 통신이 안테나 방사 로브들(10, 11)을 이용하여 이루어지도록, 서빙되는 안테나 배열(9)은 서빙되는 안테나 배열(9)의 안테나 방사 로브들(10, 11)을 제1 도너 노드(3)로 배향하도록 구성된다.
제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드(3)가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드(4)와 교환되도록 결정된다. 그 다음에, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 서빙되는 안테나 배열(9)은 제1 안테나 방사 로브(10)를 제2 도너 노드(4)로 배향하고 제1 도너 노드(3)로 배향되는 제2 안테나 방사 로브(11)를 유지하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드(3) 및 제2 도너 노드(4)에 대한 핸드오버 절차들 중에 중간 노드(1)는 제1 도너 노드(3) 및 제2 도너 노드(4) 모두와 접촉하고 있다. 무선 통신 네트워크(2)는 어떤 무선 시스템이 사용되는지에 따라 종래에 공지된 방식으로 핸드오버 절차들을 수행하고, 여기서 핸드오버는 핸드오버 절차들 중에 제1 도너 노드(3) 및 제2 도너 노드(4) 모두와 접촉하는 중간 노드(1)를 이용하여 용이하게 된다.
릴레이에 의해 구성된 중간 노드(1)의 경우, 릴레이에 대한 하나의 도너 노드로부터 다음 도너 노드로의 핸드오버가 용이하게 되고, 리피터로 구성된 중간 노드(1)의 경우, 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)에 대한 하나의 도너 노드로부터 다음 도너 노드로의 핸드오버가 용이하게 된다.
제3 작동 모드 동안, 도 4에서 도시된 바와 같이, 서빙되는 안테나 배열(9)은 안테나 방사 로브들(10, 11)을 제2 도너 노드로 배향하도록 구성된다. 여기에서 핸드오버 절차들은 종료하고, 제3 작동 모드는 제1 작동 모드에 대응한다.
도너 노드들(3, 4)은 기지국들의 형태일 수 있고, 제1 도너 노드는 제1 작동 모드에서 서빙 기지국에 의해 구성되고, 제2 도너 노드는 후보 기지국에 의해 구성되고, 후보 기지국은 제3 작동 모드에서 핸드오버 완료 이후에, 서빙 기지국으로 전환된다. 서빙 기지국은 서빙 셀에 위치하고, 후보 기지국은 후보 셀에 위치한다.
본 발명에 따르면, 서빙되는 안테나 배열(9)은 제1 편파(P1) 및 제2 편파(P2)를 이용하여 통신하기 위해 배열된다. 제1 편파(P1)는 제1 안테나 방사 로브(10)와 관련되어 있고, 제2 편파(P2)는 제2 안테나 방사 로브(11)와 관련되어 있다.
이하에서, 제1 예의 더 상세한 버전을 설명한다. 이 버전에 따르면, 중간 노드(1)는 재구성가능 안테나(9)를 갖는 실외에서-실내로의(outdoor-to-indoor) 리피터에 의해 구성되고, 제1 도너 노드(3)는 제1 도너 기지국에 의해 구성되고, 이는 본 단계에서 리피터(1)에 대한 현재 도너 기지국이다. 예를 들어, 제1 도너 기지국(3)이 너무 많은 트래픽 때문에 과부화되어, 도너 기지국을 제2 도너 기지국(4)에 의해 구성되는 제2 도너 노드(4)로 변경하는 것이 리피터(1)에게 더 나을 것이고, 제2 도너 기지국(4)은 본 단계에서 선택된 후보 기지국에 의해 구성된다.
리피터(1)에서 재구성가능 안테나(9)의 두 편파들의 안테나 방사 로브들(10, 11)이 즉시 제2 도너 노드(4)로 배향된다면, 리피터(1)에 의해 서빙되는 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)는 제1 도너 기지국(3)으로부터 제2 도너 기지국(4)으로 핸드오버를 하기 위한 충분한 시간이 없을 것이고, 콜들은 드롭될 것이다.
대신에, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 재구성가능 안테나(9)의 제1 편파(P1)의 제1 안테나 방사 로브(10)는 제2 도너 기지국(4)으로 배향된다. 그 다음에, 리피터(1)에 의해 서빙되는 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)이 제1 도너 기지국(3)으로부터 제2 도너 기지국(4)으로 핸드오버들을 하는 것이 가능하다. 그러나, 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)은 전형적으로 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)에 최고의 신호들을 주는 기지국에 연결될 것이고; 따라서, 도 3에서 볼 수 있듯이, 제1 안테나 방사 로브(10)의 파워를 감소시키는 것이 필요할 수 있다.
안테나 재구성이 완료될 때, 제1 도너 기지국(3)이 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)로 핸드오버 절차를 개시하는 것도 가능하다. 도 4에서 볼 수 있듯이, 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)이 제1 도너 기지국(3)으로부터 제2 도너 기지국(4)으로 그들의 핸드오버들을 행할 때, 재구성가능 안테나(9)의 제2 편파(P2)의 제2 안테나 방사 로브(11)도 제2 도너 기지국(4)으로 배향된다.
제2 예에서, 도 5를 참조하면, 중간 노드(1')는 기차(12)에 배열되고 무선 통신 네트워크(2')에 포함된다. 중간 노드(1')는 제1 도너 노드(3') 및 (도시되지 않은) 기차 내의 사용자 단말기들 형태의 4개의 서빙되는 노드 간의 정보를 릴레이 하도록 배열된다.
중간 노드(1)는 제1 안테나 방사 로브(10') 및 제2 안테나 방사 로브(11')를 이용하여 제1 도너 노드(3')와 통신하도록 구성되고, 안테나 방사 로브들(10', 11')은 제1 예에서와 같은 방법으로 전기적으로 조종가능하다. 이러한 목적을 위해, 중간 노드(1')는 제1 예와 유사한, 도시되지 않은 안테나 배열을 갖는다.
대응하는 제1 작동 모드, 제2 작동 모드 및 제3 작동 모드는 도 5, 도 6, 및 도 7에 도시되고, 기차(12)가 D 방향으로 그 트랙을 따라 이동함에 따라, 제1 도너 노드(3')는 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드(4')와 교환된다.
본 발명에 따라서, 본 예에서도, 중간 노드(1')는 제1 편파(P1') 및 제2 편파(P2')를 이용하여 통신하기 위해 배열된다. 제1 편파(P1')는 제1 안테나 방사 로브(10')에 관련된 것이고, 제2 편파(P2')는 제2 안테나 방사 로브(11')에 관련된 것이다.
예를 들어, 더욱 상세하게는, 여기에서 중간 노드(1)는 이중 편파 재구성가능 안테나들(dual polarized reconfigurable antennas)을 갖춘 모바일 릴레이(1')에 의해 구성되고, 모바일 릴레이(1')는 기차(12) 상에 위치한다. 도 5에서, 모바일 릴레이(1')는 기지국에 의해 구성될 수 있는 제1 도너 노드(3')에 가장 가깝기 때문에, 안테나 방사 로브들(10', 11')은 제1 도너 노드(3')를 포인팅한다. 기차(12)가 철도를 따라 D 방향으로 움직임에 따라, 제1 도너 노드(3')에 대한 거리는 커지고, 제2 도너 노드(4')에 대한 거리는 짧아진다.
도 6에서, 모바일 릴레이(1')는 제1 도너 노드(3') 및 제2 도너 노드(4')에 대해 거의 같은 거리를 가진다. 이제, 모바일 릴레이(1')는 도너 기지국 변경하는 절차를 시작한다. 양 편파들의 안테나 방사 로브들(10', 11')이 동시에 제1 도너 노드(3')로부터 제2 도너 노드(4')로 재배향된다면, 제1 도너 노드(3')으로부터 제2 도너 노드(4')로의 릴레이에 대한 핸드오버는 어려울 것이다. 따라서, 도 6에 보여진 바와 같이 제1 안테나 방사 로브(10')가 우선 재배향된다. 이제 제1 도너 노드(3')으로부터 제2 도너 노드(4')로의 모바일 릴레이(1')에 대한 핸드오버가 행해질 수 있다. 핸드오버가 행해질 때, 안테나 방사 로브(10')는 또한 제1 도너 노드(3')으로부터 제2 도너 노드(4')로 재배향된다.
상기 두 예에 개시된 바와 같이, 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 서로 독립적으로 배향될 수 있고, 다른 편파들 및 가능하게는 다른 무선 체인들이 사용될 수 있기 때문에, 두 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11') 간의 간섭은 감소될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 기본 개념은, 중간 노드(1, 1')에서 재구성가능 안테나(9)를 사용함으로써 리피터들 및 릴레이들에 대한 도너 기지국들과 같은, 도너 노드들의 스무드한(smooth) 변화를 만드는 것이다. 스무드한 변화는 처음으로 제1 편파(P1, P1')의 빔을 현재 도너 기지국(3, 3')으로부터 새로운 도너 기지국(4, 4')으로 재배향함으로써 행해질 수 있다. 그러면, 중간 노드(1, 1')는 양 기지국들(3, 3'; 4, 4')과 양호한 연결을 가지고, 따라서 핸드오버들이 행해질 수 있다. 핸드오버가 행해진 후, 제2 편파(P2, P2')의 빔도 현재 도너 기지국(3, 3')으로부터 새로운 도너 기지국(4, 4')으로 재배향된다.
핸드오버 지시(indication)는 현재 셀 내의 현재 도너 기지국에 의해 또는 중간 노드(1, 1') 자체에 의해 결정될 수 있다.
중간 노드(1, 1')는 적합한 제2 도너 노드가 있는지 여부를 평가하기 위해, 후보 셀들 내의 후보 기지국들을 검색하기 위하여 제1 안테나 방사 로브(10, 10')를 규칙적으로 사용할 수 있다. 검색은 후보 셀들에 대한 방향을 고려하여 최적의 빔 형성기(beam former)를 발견함으로써, 또는 다수의 대체적 안테나 방사 로브들을 평가함으로써 행해질 수 있다. 후보 셀이 안테나 이득을 포함하는 적절한 무선 조건들을 갖춘 관련 셀을 구성할 때, 중간 노드(1, 1')는 핸드오버를 위한 준비가 되었다고 간주된다. 안테나 이득은 빔 형성(beamforming)의 가능성과 같은 특징들을 포함할 수 있다. 이는 이하의 몇몇의 다른 방법들에 의해 수행될 수 있다:
- 중간 노드(1, 1')의 지역화에 기초하여, 또한 반복적인 행동으로부터 이득을 얻는 방법이다. 특정한 추정된 위치에서, 중간 노드(1, 1')는 핸드오버가 가능한지에 대한 지시를 얻고, 대체적 안테나 방사 로브 평가를 개시한다. 지역화는 GPS(Global Positioning System) 또는 RF(Radio Frequency) 지문(fingerprinting)에 기초하고; 감지된 셀들의 조합은 대강의 위치 추정을 지시한다.
- 일반적으로 기차들, 버스들 등의 반복적인 행동과 같은 특정한 셀 천이들(transitions)에 대한 도너 기지국(3, 3') 또는 중간 노드(1, 1') 내의 과거의 핸드오버 실패 및 무선 링크 실패 통계에 기초하는 방법이다. 과거의 핸드오버 지시가 모든 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)에 대해 핸드오버를 완료하기에 너무 늦고 핸드오버 실패들을 야기한다고 간주되었다면, 핸드오버는 동일한 셀에 의해 서빙되는 다음 시간에 더 일찍 지시된다.
- 다른 기차들/버스들/자동차들에 의한 과거의 핸드오버로부터의 핸드오버 통계 및 가능하게는 지역화에 대한 정보에도 기초하는 방법이다. 그러한 정보는 도너 기지국(3, 3'), RNC(Radio Network Controller)와 같은 다른 무선 액세스 노드들, 코어 네트워크 노드, 또는 운영(operation) 및 유지(maintenance) 노드에 의해 집계되고 중간 노드(1, 1')로 전달될 수 있다.
따라서, 상기 평가를 수행할 때 중간 노드(1, 1')는 도너 노드의 과거의 변경들에 대한 통계를 포함하도록 배열된다. 예를 들어, 제1 자동차 및 제2 자동차가 도너 노드들인 A, B, C, 및 D를 이 순서대로 통과하고, 제1 자동차는 제2 자동차 보다 먼저 도너 노드들을 통과할 수 있다. 제1 자동차가 모든 도너 노드들 A, B, C 및 D를 통과하였을 때, 제2 자동차에 대한 도너 노드 C로부터 도너 노드 D로의 천이를 고려하면, 상기 과거 변화들에 대한 두 개의 주된 대안들이 있다:
1. 제1 자동차에 대해 도너 노드 C 및 D 간의 천이를 고려하는 것이다.
2. 제2 자동차에 대해 도너 노드 B 및 C 간의 천이를 고려하는 것이다.
상기 대안(1)은 주된 관심사이나, 어떤 자동차에 대한 이전의 핸드오버들 또한 정보를 포함하기 때문에, 물론 대안(2) 또한 관심사가 될 수 있다. 물론 이러한 대안들의 조합도 생각할 수 있다.
또한, 다른 대안들은 아마도 상기 제1 및 제2 대안들에 대한 덜 유용한 정보를 포함할지라도, 양 자동차들에 대한 더욱 이전의 천이들, 예를 들어, 제1 자동차에 대한 도너 노드 B 및 C 간의 천이, 그리고 제1 자동차에 대한 도너 노드 A 및 B 간의 천이를 포함할 수 있다.
재구성가능 안테나(9)는 그룹 핸드오버를 완료하기 위해, 충분히 긴 핸드오버 천이 시간을 가능하게 하도록 구성된다. 핸드오버 지시로부터 핸드오버 완료 지시까지의 시간은 이하의 하나 또는 조합으로 될 수 있다.
- 핸드오버 시간 정보에 기초하여 미리 결정된 시간. 핸드오버 시간 정보는 도너 기지국(3, 3') 내에서 결정되고 중간 노드(1, 1')에 대해 시그널링되거나(signaled) 중간 노드(1, 1') 자체에서 결정될 수 있다.
- 가능하게는 전용 센서 및 회로를 사용하여 중간 노드(1, 1')에 의해 추정되거나 예를 들어 도플러 이동 또는 도플러 확산 추정과 같은 무선 라디오 채널 내의 변화의 속도로부터 추정된, 기차 속도에 기초함.
- 일반적으로 기차들, 버스들 등의 반복적인 행동과 같은, 특정한 셀 천이들에 대한 도너 기지국 또는 중간 노드(1, 1') 내의 과거의 핸드오버 실패 통계 및 무선 링크 실패에 기초함. 과거의 핸드오버 시간이 모든 사용자 단말기들(5, 6, 7, 8)에 대해 핸드오버를 완료하기에 너무 짧고 핸드오버 실패들을 야기한다고 간주되었다면, 핸드오버 시간은 동일한 셀 교차점(the same cell to cell crossing)을 통과하는 다음 시간에 연장된다.
- 중간 노드(1, 1')의 지역화에 기초하여, 또한 반복적인 행동으로부터 이득을 얻음. 특정한 추정 위치에서, 중간 노드(1, 1')는 핸드오버 완료 지시를 개시한다. 지역화는 GPS 또는 RF 지문에 기초할 수 있고; 감지된 셀들의 조합은 대강의 위치 추정을 지시한다.
- 다른 기차들/버스들/자동차들에 의한 이전의 핸드오버로부터의 핸드오버 통계 및 가능하게는 또한 지역화에 대한 정보에 기초함. 그러한 정보는 도너 기지국, RNC 같은 다른 무선 액세스 노드들, 코어 네트워크 노드, 또는 운영 및 유지 노드에 의해 집계되고 중간 노드(1, 1')로 전달될 수 있다.
서빙되는 안테나 배열(9)에 대한 각각의 안테나 방사 로브는, 예를 들어 DOA 추정의 도움으로, 예를 들어 서빙, 도너, 기지국들 및 후보 기지국들의 다운링크 방향을 모니터링함으로써 생성될 수 있다. 후보 기지국들을 목표로 하는 안테나 방사 로브들은 또한 각각이 정기적으로 평가되는 다수의 고정된 안테나 방사 로브들로부터 선택될 수 있다.
안테나 방사 로브들은 또한, 다른 기차들/버스들/자동차들에 의한 이전의 핸드오버로부터의 핸드오버 통계, 생성된 안테나 방사 로브들 및 가능하게는 지역화에 대한 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 그러한 정보는 도너 기지국, RNC와 같은 다른 무선 액세스 노드들, 코어 네트워크 노드, 또는 운영 및 유지 노드에 의해 집계되고 중간 노드(1, 1')로 전달될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 또한 무선 통신 네트워크(2, 2') 내의 중간 노드(1, 1')에 대해 제1 도너 노드(3, 3')에서 제2 도너 노드(4, 4')로 변경하는 방법에 관한 것이다. 중간 노드(1, 1')는 도너 노드들(3, 4; 3', 4') 및 적어도 하나의 서빙되는 노드(5, 6, 7, 8) 간의 정보를 릴레이 하는데 사용된다. 중간 노드(1, 1')는 적어도 제1 안테나 방사 로브(10, 10') 및 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 이용하여 각각의 도너 노드(3, 4; 3', 4')와 통신하고, 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 전기적으로 조종가능하다. 상기 방법은,
제1 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제1 도너 노드(3, 3')로 배향하는 단계(13),
제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드(3, 3')가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드(4, 4')와 교환되려고 할 때, 적어도 제1 안테나 방사 로브(10, 10')를 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하고, 제2 작동 모드 동안, 제1 도너 노드(3, 3') 및 제2 도너 노드(4, 4')에 대한 핸드오버 절차들 중에, 중간 노드(1, 1')가 제1 도너 노드(3, 3') 및 제2 도너 노드(4, 4') 모두와 접촉하도록, 적어도 제1 도너 노드(3')로 배향되는 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 유지하는 단계(14), 및
제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하는 단계(15)
를 포함하는 방법이다.
상기 방법은,
제1 편파(P1) 및 제2 편파(P2)를 이용하여 통신하는 단계(16) - 제1 편파(P1)는 제2 작동 모드 동안 제2 도너 노드(4, 4')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(10, 10')와 관련되어 있고, 제2 편파(P2)는 제2 작동 모드 동안 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(11, 11')와 관련되어 있음 -
를 더 포함한다.
본 발명은 상기에 한정되지 않으나, 첨부된 특허청구 범위 내에서 자유롭게 달라질 수 있다. 예를 들어, 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 아날로그 제어 또는 디지털 제어를 이용하여 전기적으로 조종가능할 수 있다.
또한, 안테나 방사 로브들의 수는 달라질 수 있으나, 적어도 2개의 안테나가 있고, 일반적으로 제1 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열(9)은 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제1 도너 노드(3, 3')로 배향하도록 구성되고, 제2 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열(9)은 적어도 제1 안테나 방사로브(10, 10')를 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하도록 구성되고 적어도 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 유지하도록 구성된다. 또한, 제3 작동 모드 동안, 서빙되는 안테나 배열(9)은 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하도록 구성된다.
따라서, 제1 편파(P1)는 제2 작동 모드 동안 제2 도너 노드(4, 4')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(10, 10')와 관련되어 있고, 제2 편파(P2)는 제2 작동 모드 동안 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(11, 11')와 관련되어 있다.
편파들은 서로 다른 방향이고, 예를 들어 서로 직교한다. 직교의 용어는 수학적이고 정확한 용어로 해석되지 않고, 실질적으로 얻어지는 것의 한계 이내로 한다.
보조적 예로서, 본 청구항들에 포함되지는 않지만, 안테나 방사 로브들의 가리키는 방향들을 재배향 하는 대신, 가능하게는 가리키는 방향의 재배향과의 조합으로 안테나 방사 로드들의 편파들이 변경되는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 전술된 다양한 작동 모드들 동안 어떤 안테나 방사 로브 특성은 도너 노드들로 배향될 수 있고, 이러한 안테나 방사 로브 특징은 방향을 가리키는 안테나 방사 로브 및/또는 안테나 방사 로브 편파일 수 있다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 네트워크(2, 2') 내의 중간 노드(1, 1')로서, 상기 중간 노드(1, 1')는 도너 노드(3, 4) 및 적어도 하나의 서빙되는 노드(5, 6, 7, 8) 간의 정보를 릴레이 하도록 배열되고, 상기 중간 노드(1, 1')는 적어도 제1 안테나 방사 로브(10, 10') 및 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 이용하여 각각의 도너 노드(3, 4)와 통신하도록 구성된 서빙되는 안테나 배열(9)을 포함하고, 상기 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은,
    제1 작동 모드 동안, 상기 서빙되는 안테나 배열(9)이 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제1 도너 노드(3, 3')로 배향하도록 구성되고,
    상기 제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 상기 제1 도너 노드(3, 3')가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드(4, 4')와 교환된다고 결정되었을 때, 상기 서빙되는 안테나 배열(9)은 적어도 상기 제1 안테나 방사 로브(10, 10')를 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하도록 구성되고, 상기 제2 작동 모드 동안, 상기 제1 도너 노드(3, 3') 및 상기 제2 도너 노드(4, 4')에 대한 핸드오버 절차들 중에, 상기 중간 노드(1, 1')가 상기 제1 도너 노드(3, 3') 및 상기 제2 도너 노드(4, 4') 모두와 접촉하게끔, 적어도 상기 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 상기 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 유지하도록 구성되고,
    상기 제1 작동 모드에 대응하는, 제3 작동 모드 동안, 상기 서빙되는 안테나 배열(9)이 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하게끔 구성되도록, 전기적으로 조종가능하고,
    상기 서빙되는 안테나 배열(9)은 제1 편파(P1) 및 제2 편파(P2)를 이용하여 통신하도록 배열되는 것 - 상기 제1 편파(P1)는 상기 제2 작동 모드 동안 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(10, 10')와 관련되어 있고, 상기 제2 편파(P2)는 상기 제2 작동 모드 동안 상기 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(11, 11')와 관련되어 있음 - 을 특징으로 하는,
    중간 노드(1, 1').
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은, 아날로그 제어 또는 디지털 제어를 이용하여 전기적으로 조종가능한 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 리피터 또는 릴레이인 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서빙되는 노드는, 적어도 하나의 사용자 단말기(5, 6, 7, 8)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 적합한 제2 도너 노드가 있는지 여부를 평가하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 상기 평가를 수행할 때 안테나 이득(gains)을 고려하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 상기 평가를 수행할 때 도너 노드의 과거의 변경들에 대한 통계를 포함하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1, 1').
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 노드(1')는, 자동차(12)에 또는 자동차(12) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 중간 노드(1').
  9. 무선 통신 네트워크(2, 2') 내의 중간 노드(1, 1')에 대해 제1 도너 노드(3, 3')에서 제2 도너 노드(4, 4')로 변경하는 방법으로서, 상기 중간 노드(1, 1')는 도너 노드들(3, 4; 3', 4') 및 적어도 하나의 서빙되는 노드(5, 6, 7, 8) 간의 정보를 릴레이 하는데 사용되고, 상기 중간 노드(1, 1')는 적어도 제1 안테나 방사 로브(10, 10') 및 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 이용하여 각각의 도너 노드(3, 4; 3', 4')와 통신하고, 상기 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')은 전기적으로 조종가능하고, 상기 방법은,
    제1 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 제1 도너 노드(3, 3')로 배향하는 단계(13),
    상기 제1 작동 모드 다음으로, 제2 작동 모드 동안, 상기 제1 도너 노드(3, 3')가 핸드오버를 이용하여 제2 도너 노드(4, 4')와 교환되려고 할 때, 적어도 상기 제1 안테나 방사 로브(10, 10')를 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하고, 상기 제2 작동 모드 동안, 상기 제1 도너 노드(3, 3') 및 상기 제2 도너 노드(4, 4')에 대한 핸드오버 절차들 중에, 상기 중간 노드(1, 1')가 상기 제1 도너 노드(3, 3') 및 상기 제2 도너 노드(4, 4') 모두와 접촉하도록, 적어도 상기 제1 도너 노드(3')로 배향되는 상기 제2 안테나 방사 로브(11, 11')를 유지하는 단계(14); 및
    상기 제1 작동 모드에 대응하는 제3 작동 모드 동안, 모든 안테나 방사 로브들(10, 11; 10', 11')을 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향하는 단계(15)
    를 포함하고,
    상기 방법은,
    제1 편파(P1) 및 제2 편파(P2)를 이용하여 통신하는 단계(16) - 상기 제1 편파(P1)는 상기 제2 작동 모드 동안 상기 제2 도너 노드(4, 4')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(10, 10')와 관련되어 있고, 상기 제2 편파(P2)는 상기 제2 작동 모드 동안 상기 제1 도너 노드(3, 3')로 배향되는 각각의 안테나 방사 로브(11, 11')와 관련되어 있음 -
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 적합한 제2 도너 노드가 있는지 여부를 평가하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 상기 평가를 수행할 때 안테나 이득(gains)을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 상기 평가를 수행할 때 도너 노드의 과거의 변경들에 대한 통계를 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 노드(1, 1')는, 자동차(12)에서 또는 자동차(12) 내에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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