KR20150013460A - 무선 통신 시스템에서 셀 탐색을 위한 운영 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 셀 감지를 위한 운영 방법이 제공된다. 상기 방법은, 네트워크로부터 무선 핑거 프린트 정보를 획득하고, 인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 수행하여 인트라-주파수 측정 결과를 획득하고, 상기 무선 핑거 프린트 정보 및 상기 인트라-주파수 측정 결과를 기반으로 상관관계를 평가하고, 및 상기 상관관계에 대한 평가 결과를 기초로 셀 탐색 여부를 결정하는 것을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 셀 탐색을 위한 운영 방법 및 이를 지원하는 장치{OPERATION METHOD FOR SEARCHING FOR CELL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND DEVICE SUPPORTING SAME}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 셀 탐색을 위한 운영 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용한다. 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO(multiple input multiple output)를 채용한다. 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.

넓은 커버리지를 가지는 매크로 셀의 특정 위치에 서비스 영역이 작은 마이크로 셀(micro cell), 펨토 셀(femto cell), 피코 셀(pico cell)등이 설치될 수 있다. 이와 같이 매크로 셀과 작은 셀들이 혼재하는 네트워크를 헤테로 네트워크(heterogeneous network)라고 할 수 있다. 매크로 셀의 커버리지 내에 설치된 작은 셀을 통해 매크로 셀에 집중될 수 있는 트래픽이 작은 셀로 오프로드(offload) 될 수 있다. 이것은 매크로 셀에 대한 부하(load)를 감소시키고 네트워크의 용량(capacity)를 증가시킬 수 있다.

위와 같은 네트워크에 있는 단말은 매크로셀의 커버리지 내에 위치하며, 다른 주파수에서 운영중인 작은 셀을 감지하고, 이들에 대한 측정을 수행할 수 있다. 단말은 인터-주파수(inter-frequency) 측정을 수행하기 위해서는 측정 간격(measurement gap)이 사용될 수 있으며, 측정 간격의 사용은 서비스 중단(service interruption)을 야기할 수 있다. 헤테로네트워크 환경에서, 매크로 셀의 커버리지 내에는 많은 수의 작은 셀들이 존재할 수 있으며, 이들에 대한 측정을 모두 수행하는 것은 지나친 서비스 중단 현상을 야기하여, 단말에 제공되는 서비스의 품질을 심각하게 저하시킬 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무선 통신 시스템에서 셀 탐색을 위한 운영 방법과 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 셀 감지를 위한 운영 방법이 제공된다. 상기 방법은, 네트워크로부터 무선 핑거 프린트 정보를 획득하고, 인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 수행하여 인트라-주파수 측정 결과를 획득하고, 상기 무선 핑거 프린트 정보 및 상기 인트라-주파수 측정 결과를 기반으로 상관관계를 평가하고, 및 상기 상관관계에 대한 평가 결과를 기초로 셀 탐색 여부를 결정하는 것을 포함한다.

상기 무선 핑거 프린트 정보는 셀 식별자 리스트, 감지 임계값, 상관관계 임계값, 및 대상 주파수 리스트를 포함할 수 있다.

상기 상관관계를 평가하는 것은 상기 인트라-주파수 측정 결과 및 상기 셀 식별자 리스트 모두에 포함되고, 해당 측정 결과가 상기 감지 임계값보다 큰 셀의 개수를 가중 합(weighted summation)하고, 및 상기 가중 합 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것을 포함할 수 있다. 상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은 상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 상관관계를 평가하는 것은 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 하나의 셀에 대한 적어도 하나의 측정 품질과 특정 기준값간 차이 값들을 가중 합(weighted summation)하고, 및 상기 가중 합한 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것을 포함할 수 있다. 상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은 상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 인트라-주파수 측정에 의한 측정 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함할 수 있다. 상기 상관관계를 평가하는 것은 상기 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하면, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것을 포함할 수 있다. 상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은 상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 인트라-주파수 측정에 의한 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 셀 중 적어도 하나의 셀에 대한 측정 결과를 포함할 수 있다. 상기 상관관계를 평가하는 것은, 상기 적어도 하나의 셀 중 적어도 N개 이상의 셀에 대한 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하는 경우, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것을 포함할 수 있다. 상기 N은 1이상의 정수일 수 있다. 상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은 상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 개별적으로 적용되는 적어도 하나의 임계값으로 구성될 수 있다.

상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 공통적으로 적용되는 단일 임계값으로 구성될 수 있다.

상기 셀 탐색을 수행하는 것은 상기 무선 핑거프린트의 상기 대상 주파수 리스트에 지시되는 적어도 하나의 주파수에 대하여 인터-주파수(inter-frequency) 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 운영되는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부, 및 상기 RF부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 네트워크로부터 무선 핑거 프린트 정보를 획득하고, 인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 수행하여 인트라-주파수 측정 결과를 획득하고, 상기 무선 핑거 프린트 정보 및 상기 인트라-주파수 측정 결과를 기반으로 상관관계를 평가하고, 및 상기 상관관계에 대한 평가 결과를 기초로 셀 탐색 여부를 결정하도록 설정된다.

본 발명은 인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 기반으로 인터-주파수(inter-frequency)의 셀을 탐색할지 여부를 결정하고, 그에 따라 인터-주파수 측정을 할수있도록 하는 방법을 제안한다. 인터-주파수상에서 운영중인 작은 셀로 트래픽을 오프로드하는 것이 바람직한 네트워크 환경에서, 본 발명은 작은 셀 감지를 위해 요구되는 인터-주파수 측정 수행 횟수를 최적화시킬 수 있다. 이와 같은 운영을 통해 인터-주파수 측정을 위해 적용되는 측정 갭으로 인해 발생할 수 있는 서비스 중단(service interruption)이 감소되어, 단말에 제공되는 서비스 품질이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.
도 8은 기존의 측정 수행 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 단말에게 설정된 측정 설정의 일 예를 나타낸다.
도 10은 측정 식별자를 삭제하는 예를 나타낸다.
도 11은 측정 대상을 삭제하는 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 셀 탐색 절차를 위한 운영 방법의 일례를 타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸 블록도이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.

E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.

EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.

도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.

서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.

MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.

RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.

RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다.

사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.

RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있게 된다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.

전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 서브프레임 전송의 단위시간이다.

이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.

RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태, 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트랙킹 구역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.

단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다. ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다.

시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.

3GPP TS 36.331 V8.7.0 (2009-09) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB System Information Block)로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭(Bandwidth) 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.

일반적으로, 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 아래와 같이 세가지 타입으로 구분할 수 있다. 또한, 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 아래에서 먼저 서비스 타입을 서술하고, 이어 셀의 타입을 서술한다.

1) 제한적 서비스(Limited service): 이 서비스는 응급 호출(Emergency call) 및 재해 경보 시스템(Earthquake and Tsunami Warning System; ETWS)를 제공하며, 수용가능 셀(acceptable cell)에서 제공할 수 있다.

2) 정규 서비스(Normal service) : 이 서비스는 일반적 용도의 범용 서비스(public use)를 의미하여, 정규 셀(suitable or normal cell)에서 제공할 수 있다.

3) 사업자 서비스(Operator service) : 이 서비스는 통신망 사업자를 위한 서비스를 의미하며, 이 셀은 통신망 사업자만 사용할 수 있고 일반 사용자는 사용할 수 없다.

셀이 제공하는 서비스 타입과 관련하여, 셀의 타입은 아래와 같이 구분될 수 있다.

1) 수용가능 셀(Acceptable cell) : 단말이 제한된(Limited) 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 해당 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고, 단말의 셀 선택 기준을 만족시키는 셀이다.

2) 정규 셀(Suitable cell) : 단말이 정규 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 수용가능 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN(Public Land Mobile Network) 소속이어야 하고, 단말의 트랙킹 구역(Tracking Area) 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG 셀이라고 하면, 단말이 이 셀에 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다.

3) 금지된 (Barred cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 금지된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

4) 예약된 셀(Reserved cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 예약된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

도 4는 RRC 아이들 상태의 단말의 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 4는 초기 전원이 켜진 단말이 셀 선택 과정을 거쳐 네트워크 망에 등록하고 이어 필요할 경우 셀 재선택을 하는 절차를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 단말은 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(public land mobile network)과 통신하기 위한 라디오 접속 기술(radio access technology; RAT)를 선택한다(S410). PLMN 및 RAT에 대한 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있으며, USIM(universal subscriber identity module)에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다.

단말은 측정한 기지국과 신호세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(Cell Selection)(S420). 이는 전원이 켜진 단말이 셀 선택을 수행하는 것으로서 초기 셀 선택(initial cell selection)이라 할 수 있다. 셀 선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다. 셀 선택 이후 단말은, 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.

단말은 망 등록 필요가 있는 경우 망 등록 절차를 수행한다(S430). 단말은 망으로부터 서비스(예:Paging)를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다. 단말은 셀을 선택 할 때 마다 접속하는 망에 등록을 하는 것은 아니며, 시스템 정보로부터 받은 망의 정보(예:Tracking Area Identity; TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.

단말은 셀에서 제공되는 서비스 환경 또는 단말의 환경 등을 기반으로 셀 재선택을 수행한다(S440). 단말은 서비스 받고 있는 기지국으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 접속한 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다. 이 과정을 2번 과정의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Re-Selection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둔다. 셀 재선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다.

도 5는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S510). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S520). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.

단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S530).

도 6은 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다. RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 RB 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.

네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S610). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S620).

이하에서 PLMN(public land mobile network)에 대하여 설명하도록 한다.

PLMN은 모바일 네트워크 운영자에 의해 배치 및 운용되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운용한다. 각 PLMN은 MCC(Mobile Country Code) 및 MNC(Mobile Network Code)로 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다.

PLMN 선택, 셀 선택 및 셀 재선택에 있어서, 다양한 타입의 PLMN들이 단말에 의해 고려될 수 있다.

HPLMN(Home PLMN) : 단말 IMSI의 MCC 및 MNC와 매칭되는 MCC 및 MNC를 가지는 PLMN.

EHPLMN(Equivalent HPLMN): HPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.

RPLMN(Registered PLMN): 위치 등록이 성공적으로 마쳐진 PLMN.

EPLMN(Equivalent PLMN): RPLMN과 등가로 취급되는 PLMN.

각 모바일 서비스 수요자는 HPLMN에 가입한다. HPLMN 또는 EHPLMN에 의하여 단말로 일반 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태(roaming state)에 있지 않는다. 반면, HPLMN/EHPLMN 이외의 PLMN에 의하여 단말로 서비스가 제공될 때, 단말은 로밍 상태에 있으며, 그 PLMN은 VPLMN(Visited PLMN)이라고 불리운다.

단말은 초기에 전원이 켜지면 사용 가능한 PLMN(public land mobile network)을 검색하고 서비스를 받을 수 있는 적절한 PLMN을 선택한다. PLMN은 모바일 네트워크 운영자(mobile network operator)에 의해 배치되거나(deploy) 운영되는 네트워크이다. 각 모바일 네트워크 운영자는 하나 또는 그 이상의 PLMN을 운영한다. 각각의 PLMN은 MCC(mobile country code) 및 MNC(mobile network code)에 의하여 식별될 수 있다. 셀의 PLMN 정보는 시스템 정보에 포함되어 브로드캐스트된다. 단말은 선택한 PLMN을 등록하려고 시도한다. 등록이 성공한 경우, 선택된 PLMN은 RPLMN(registered PLMN)이 된다. 네트워크는 단말에게 PLMN 리스트를 시그널링할 수 있는데, 이는 PLMN 리스트에 포함된 PLMN들을 RPLMN과 같은 PLMN이라 고려할 수 있다. 네트워크에 등록된 단말은 상시 네트워크에 의하여 접근될 수(reachable) 있어야 한다. 만약 단말이 ECM-CONNECTED 상태(동일하게는 RRC 연결 상태)에 있는 경우, 네트워크는 단말이 서비스를 받고 있음을 인지한다. 그러나, 단말이 ECM-IDLE 상태(동일하게는 RRC 아이들 상태)에 있는 경우, 단말의 상황이 eNB에서는 유효하지 않지만 MME에는 저장되어 있다. 이 경우, ECM-IDLE 상태의 단말의 위치는 TA(tracking Area)들의 리스트의 입도(granularity)로 오직 MME에게만 알려진다. 단일 TA는 TA가 소속된 PLMN 식별자로 구성된 TAI(tracking area identity)및 PLMN 내의 TA를 유일하게 표현하는 TAC(tracking area code)에 의해 식별된다.

이어, 선택한 PLMN이 제공하는 셀들 중에서 상기 단말이 적절한 서비스를 제공받을 수 있는 신호 품질과 특성을 가진 셀을 선택한다.

다음은 단말이 셀을 선택하는 절차에 대해서 자세히 설명한다.

전원이 켜지거나 셀에 머물러 있을 때, 단말은 적절한 품질의 셀을 선택/재선택하여 서비스를 받기 위한 절차들을 수행한다.

RRC 아이들 상태의 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결 상태에 있던 상기 단말이 RRC 아이들 상태에 진입하면, 상기 단말은 RRC 아이들 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 상기 단말이 RRC 아이들 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택(Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 상기 셀 선택은 상기 단말이 상기 RRC 아이들 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.

이제 3GPP TS 36.304 V8.5.0 (2009-03) "User Equipment (UE) procedures in idle mode (Release 8)"을 참조하여, 3GPP LTE에서 단말이 셀을 선택하는 방법 및 절차에 대하여 상술한다.

셀 선택 과정은 크게 두 가지로 나뉜다.

먼저 초기 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 상기 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보가 없다. 따라서 상기 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색한다. 각 채널에서 상기 단말은 가장 강한 셀을 찾는다. 이후, 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다.

다음으로 단말은 저장된 정보를 활용하거나, 셀에서 방송하고 있는 정보를 활용하여 셀을 선택할 수 있다. 따라서, 초기 셀 선택 과정에 비해 셀 선택이 신속할 수 있다. 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다. 만약 이 과정을 통해 셀 선택 기준을 만족하는 적절한 셀을 찾지 못하면, 단말은 초기 셀 선택 과정을 수행한다.

상기 단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 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. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 상기 셀 재선택 과정은, 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 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.

위와 같이 무선 환경의 신호 특성에 따라 셀을 선택 또는 재선택하는 방법이 있으며, 셀 재선택시 재선택을 위한 셀을 선택하는데 있어서, 셀의 RAT와 주파수(frequency) 특성에 따라 다음과 같은 셀 재선택 방법이 있을 수 있다.

- 인트라-주파수(Intra-frequency) 셀 재선택 : 단말이 캠핑(camp) 중인 셀과 같은 RAT과 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택

- 인터-주파수(Inter-frequency) 셀 재선택 : 단말이 캠핑 중인 셀과 같은 RAT과 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택

- 인터-RAT(Inter-RAT) 셀 재선택 : 단말이 캠핑 중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택

셀 재선택 과정의 원칙은 다음과 같다

첫째, 단말은 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 이웃 셀(neighboring cell)의 품질을 측정한다.

둘째, 셀 재선택은 셀 재선택 기준에 기반하여 수행된다. 셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 이웃 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

인트라-주파수 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 랭킹이라는 것은, 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 가장 좋은 지표를 가지는 셀을 흔히 best ranked cell이라고 부른다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.

인터-주파수 셀 재선택은 네트워크에 의해 제공된 주파수 우선순위에 기반한다. 단말은 가장 높은 주파수 우선순위를 가진 주파수에 머무를(camp on) 수 있도록 시도한다. 네트워크는 브로드캐스트 시그널링(broadcast signaling)를 통해서 셀 내 단말들이 공통적으로 적용할 또는 주파수 우선순위를 제공하거나, 단말별 시그널링(dedicated signaling)을 통해 단말 별로 각각 주파수 별 우선순위를 제공할 수 있다. 브로드캐스트 시그널링을 통해 제공되는 셀 재선택 우선순위를 공용 우선순위(common priority)라고 할 수 있고, 단말별로 네트워크가 설정하는 셀 재선택 우선 순위를 전용 우선순위(dedicated priority)라고 할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면, 전용 우선순위와 관련된 유효 시간(validity time)를 함께 수신할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면 함께 수신한 유효 시간으로 설정된 유효성 타이머(validity timer)를 개시한다. 단말은 유효성 타이머가 동작하는 동안 RRC 아이들 모드에서 전용 우선순위를 적용한다. 유효성 타이머가 만료되면 단말은 전용 우선순위를 폐기하고, 다시 공용 우선순위를 적용한다.

인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 파라미터(예를 들어 주파수별 오프셋(frequency-specific offset))를 주파수별로 제공할 수 있다.

인트라-주파수 셀 재선택 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 이웃 셀 리스트(Neighboring Cell List, NCL)를 단말에게 제공할 수 있다. 이 NCL은 셀 재선택에 사용되는 셀 별 파라미터(예를 들어 셀 별 오프셋(cell-specific offset))를 포함한다

인트라-주파수 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 셀 재선택 금지 리스트(black list)를 단말에게 제공할 수 있다. 금지 리스트에 포함된 셀에 대해 단말은 셀 재선택을 수행하지 않는다.

이어서, 셀 재선택 평가 과정에서 수행하는 랭킹에 관해 설명한다.

셀의 우선순위를 주는데 사용되는 랭킹 지표(ranking criterion)은 수학식 1와 같이 정의된다.

여기서, R_s는 서빙 셀의 랭킹 지표, R_n은 이웃 셀의 랭킹 지표, Q_{meas ,s}는 단말이 서빙 셀에 대해 측정한 품질값, Q_{meas ,n}는 단말이 이웃 셀에 대해 측정한 품질값, Q_hyst는 랭킹을 위한 히스테리시스(hysteresis) 값, Q_offset은 두 셀간의 오프셋이다.

인트라-주파수에서, 단말이 서빙 셀과 이웃 셀 간의 오프셋(Q_{offsets ,n})을 수신한 경우 Q_offset=Q_{offsets ,n} 이고, 단말이 Q_{offsets ,n} 을 수신하지 않은 경우에는 Q_offset = 0 이다.

인터-주파수에서, 단말이 해당 셀에 대한 오프셋(Q_{offsets ,n})을 수신한 경우 Q_offset = Q_{offsets ,n} + Q_frequency 이고, 단말이 Q_{offsets ,n} 을 수신하지 않은 경우 Q_offset = Q_frequency 이다.

서빙 셀의 랭킹 지표(R_s)과 이웃 셀의 랭킹 지표(R_n)이 서로 비슷한 상태에서 변동하면, 변동 결과 랭킹 순위가 자꾸 뒤바뀌어 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택을 할 수 있다. Q_hyst는 셀 재선택에서 히스테리시스를 주어, 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택하는 것을 막기 위한 파라미터이다.

단말은 위 식에 따라 서빙 셀의 R_s 및 이웃 셀의 R_n을 측정하고, 랭킹 지표 값이 가장 큰 값을 가진 셀을 최선의 랭크(best ranked) 셀로 간주하고, 이 셀을 재선택한다.

상기 기준에 의하면, 셀의 품질이 셀 재선택에서 가장 주요한 기준으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 만약 재선택한 셀이 정규 셀(suitable cell)이 아니면 단말은 해당 주파수 또는 해당 셀을 셀 재선택 대상에서 제외한다.

이하에서, RLM(Radio Link Monitoring)에 대하여 설명하도록 한다.

단말은 PCell의 하향링크 무선 링크 품질을 감지하기 위해 셀 특정 참조 신호(cell-specific reference signal)을 기반으로 하향링크 품질을 모니터링한다. 단말은 PCell의 하향링크 무선 링크 품질 모니터링 목적으로 하향링크 무선 링크 품질을 추정하고 그것을 임계값 Qout 및 Qin과 비교한다. 임계값 Qout은 하향링크 무선 링크가 안정적으로 수신될 수 없는 수준으로서 정의되며, 이는 PDFICH 에러를 고려하여 가상의 PDCCH 전송(hypothetical PDCCH transmission)의 10% 블록 에러율에 상응한다. 임계값 Qin은 Qout의 레벨보다 더 안정적으로 수신될 수 있는 하향링크 무선 링크 품질 레벨로 정의되며, 이는 PCFICH 에러를 고려하여 가상의 PDCCH 전송의 2% 블록 에러율에 상응한다.

이제 무선 링크 실패(Radio Link Failure; RLF)에 대하여 설명한다.

단말은 서비스를 수신하는 서빙셀과의 무선 링크의 품질 유지를 위해 지속적으로 측정을 수행한다. 단말은 서빙셀과의 무선 링크의 품질 악화(deterioration)로 인하여 현재 상황에서 통신이 불가능한지 여부를 결정한다. 만약, 서빙셀의 품질이 너무 낮아서 통신이 거의 불가능한 경우, 단말은 현재 상황을 무선 연결 실패로 결정한다.

만약 무선 링크 실패가 결정되면, 단말은 현재의 서빙셀과의 통신 유지를 포기하고, 셀 선택(또는 셀 재선택) 절차를 통해 새로운 셀을 선택하고, 새로운 셀로의 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment)을 시도한다.

3GPP LTE의 스펙에서는 정상적인 통신을 할 수 없는 경우로 아래와 같은 예시를 들고 있다.

- 단말의 물리 계층의 무선 품질 측정 결과를 기반으로 단말이 하향 통신 링크 품질에 심각한 문제가 있다고 판단한 경우(RLM 수행 중 PCell의 품질이 낮다고 판단한 경우)

- MAC 부계층에서 랜덤 액세스(random access) 절차가 계속적으로 실패하여 상향링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.

- RLC 부계층에서 상향 데이터 전송이 계속적으로 실패하여 상향 링크 전송에 문제가 있다고 판단한 경우.

- 핸드오버를 실패한 것으로 판단한 경우.

- 단말이 수신한 메시지가 무결성 검사(integrity check)를 통과하지 못한 경우.

이하에서는 RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment) 절차에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 7은 RRC 연결 재확립 절차를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer #0)을 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러(radio bearer) 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층을 초기화 시킨다(S710). 또한, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 이와 같은 과정중에 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다.

단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다(S720). RRC 연결 재확립 절차 중 셀 선택 절차는 단말이 RRC 연결 상태를 유지하고 있음에도 불구하고, 단말이 RRC 아이들 상태에서 수행하는 셀 선택 절차와 동일하게 수행될 수 있다.

단말은 셀 선택 절차를 수행한 후 해당 셀의 시스템 정보를 확인하여 해당 셀이 적합한 셀인지 여부를 판단한다(S730). 만약 선택된 셀이 적절한 E-UTRAN 셀이라고 판단된 경우, 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재확립 요청 메시지(RRC connection reestablishment request message)를 전송한다(S740).

한편, RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRAN 이외의 다른 RAT을 사용하는 셀이라고 판단된 경우, RRC 연결 재확립 절차를 중단되고, 단말은 RRC 아이들 상태로 진입한다(S750).

단말은 셀 선택 절차 및 선택한 셀의 시스템 정보 수신을 통하여 셀의 적절성 확인은 제한된 시간 내에 마치도록 구현될 수 있다. 이를 위해 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 개시함에 따라 타이머를 구동시킬 수 있다. 타이머는 단말이 적합한 셀을 선택하였다고 판단된 경우 중단될 수 있다. 타이머가 만료된 경우 단말은 RRC 연결 재확립 절차가 실패하였음을 간주하고 RRC 아이들 상태로 진입할 수 있다. 이 타이머를 이하에서 무선 링크 실패 타이머라고 언급하도록 한다. LTE 스펙 TS 36.331에서는 T311이라는 이름의 타이머가 무선 링크 실패 타이머로 활용될 수 있다. 단말은 이 타이머의 설정 값을 서빙 셀의 시스템 정보로부터 획득할 수 있다.

단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락한 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 메시지(RRC connection reestablishment message)를 전송한다.

셀로부터 RRC 연결 재확립 메시지를 수신한 단말은 SRB1에 대한 PDCP 부계층과 RLC 부계층을 재구성한다. 또한 보안 설정과 관련된 각종 키 값들을 다시 계산하고, 보안을 담당하는 PDCP 부계층을 새로 계산한 보안키 값들로 재구성한다. 이를 통해 단말과 셀간 SRB 1이 개방되고 RRC 제어 메시지를 주고 받을 수 있게 된다. 단말은 SRB1의 재개를 완료하고, 셀로 RRC 연결 재확립 절차가 완료되었다는 RRC 연결 재확립 완료 메시지(RRC connection reestablishment complete message)를 전송한다(S760).

반면, 단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락하지 않은 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 거절 메시지(RRC connection reestablishment reject message)를 전송한다.

RRC 연결 재확립 절차가 성공적으로 수행되면, 셀과 단말은 RRC 연결 재설정 절차를 수행한다. 이를 통하여 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 전의 상태를 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.

이어서 RLF의 보고와 관련하여 설명하도록 한다.

단말은 네트워크의 MRO(Mobility Robustness Optimisation)를 지원하기 위하여 RLF가 발생하거나 핸드오버 실패(handover failure)가 발생하면 이러한 실패 이벤트를 네트워크에 보고한다.

RRC 연결 재확립 후, 단말은 RLF 보고를 eNB로 제공할 수 있다. RLF 보고에 포함된 무선 측정은 커버리지 문제들을 식별하기 위해 실패의 잠재적 이유로서 사용될 수 있다. 이 정보는 intra-LTE 이동성 연결 실패에 대한 MRO 평가에서 이와 같은 이벤트들을 배제시키고, 그 이벤트들을 다른 알고리듬들에 대한 입력으로 돌려 쓰기 위하여 사용될 수 있다.

RRC 연결 재확립이 실패하거나 또는 단말이 RRC 연결 재확립을 수행하지 못하는 경우, 단말은 아이들 모드에서 재연결한 후 eNB에대한 유효한 RLF 보고를 생성할 수 있다. 이와 같은 목적을 위하여, 단말은 가장 최근 RLF 또는 핸드오버 실패관련 정보를 저장하고, 네트워크에 의하여 RLF 보고가 불러들여지기까지 또는 상기 RLF 또는 핸드오버 실패가 감지된 후 48시간 동안, 이후 RRC 연결 (재)확립 및 핸드오버 마다 RLF 보고가 유효함을 LTE 셀에게 지시할 수 있다.

단말은 상태 천이 및 RAT 변경 동안 상기 정보를 유지하고, 상기 LTE RAT로 되돌아 온 후 다시 RLF 보고가 유효함을 지시한다.

RRC 연결 설정 절차에서 RLF 보고의 유효함은, 단말이 연결 실패와 같은 방해를 받았고, 이 실패로 인한 RLF 보고가 아직 네트워크로 전달되지 않았음을 지시하는 지시하는 것이다. 단말로부터의 RLF 보고는 이하의 정보를 포함한다.

- 단말에 서비스를 제공했던 마지막 셀 (RLF의 경우) 또는 핸드오버의 타겟의 E-CGI. E-CGI가 알려지지 않았다면, PCI 및 주파수 정보가 대신 사용된다.

- 재확립 시도가 있었던 셀의 E-CGI.

- 마지막 핸드오버 초기화시, 일례로 메시지 7 (RRC 연결 재설정)이 단말에 의해 수신되었을 시, 단말에 서비스를 제공했던 셀의 E-CGI.

- 마지막 핸드오버 초기화부터 연결 실패까지 경과한 시간.

- 연결 실패가 RLF에 의한 것인지 또는 핸드오버 실패로 인한 것인지를 지시하는 정보.

- 무선 측정들.

- 실패의 위치.

단말로부터 RLF 실패를 수신한 eNB는 보고된 연결 실패 이전에 단말에 서비스를 제공하였던 eNB로 상기 보고를 포워딩할 수 있다. RLF 보고에 포함된 무선 측정들은 무선 링크 실패의 잠재적인 원인으로서의 커버리지 이슈들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 이 정보는 intra-LTE 이동성 연결 실패의 MRO 평가로부터 이와 같은 이벤트들을 배제시기고 이들을 다른 알고리즘에 입력으로 다시 보내기 위하여 사용될 수 있다.

이하에서 측정 및 측정 보고에 대하여 설명한다.

이동 통신 시스템에서 단말의 이동성(mobility) 지원은 필수적이다. 따라서, 단말은 현재 서비스를 제공하는 서빙 셀(serving cell)에 대한 품질 및 이웃셀에 대한 품질을 지속적으로 측정한다. 단말은 측정 결과를 적절한 시간에 네트워크에게 보고하고, 네트워크는 핸드오버 등을 통해 단말에게 최적의 이동성을 제공한다. 흔히 이러한 목적의 측정을 무선 자원 관리 측정 (RRM(radio resource management) measurement)라고 일컫는다.

단말은 이동성 지원의 목적 이외에 사업자가 네트워크를 운영하는데 도움이 될 수 있는 정보를 제공하기 위해, 네트워크가 설정하는 특정한 목적의 측정을 수행하고, 그 측정 결과를 네트워크에게 보고할 수 있다. 예를 들어, 단말이 네트워크가 정한 특정 셀의 브로드캐스트 정보를 수신한다. 단말은 상기 특정 셀의 셀 식별자(Cell Identity)(이를 광역(Global) 셀 식별자라고도 함), 상기 특정 셀이 속한 위치 식별 정보(예를 들어, Tracking Area Code) 및/또는 기타 셀 정보(예를 들어, CSG(Closed Subscriber Group) 셀의 멤버 여부)를 서빙 셀에게 보고할 수 있다.

이동 중의 단말은 특정 지역의 품질이 매우 나쁘다는 것을 측정을 통해 확인한 경우, 품질이 나쁜 셀들에 대한 위치 정보 및 측정 결과를 네트워크에 보고할 수 있다. 네트워크는 네크워크의 운영을 돕는 단말들의 측정 결과의 보고를 바탕으로 네트워크의 최적화를 꾀할 수 있다.

주파수 재사용(Frequency reuse factor)이 1인 이동 통신 시스템에서는, 이동성이 대부분 동일한 주파수 밴드에 있는 서로 다른 셀 간에 이루어진다. 따라서, 단말의 이동성을 잘 보장하기 위해서는, 단말은 서빙 셀의 중심 주파수와 동일한 중심 주파수를 갖는 주변 셀들의 품질 및 셀 정보를 잘 측정할 수 있어야 한다. 이와 같이 서빙 셀의 중심 주파수와 동일한 중심 주파수를 갖는 셀에 대한 측정을 인트라-주파수 측정(intra-frequency measurement)라고 부른다. 단말은 인트라-주파수 측정을 수행하여 측정 결과를 네트워크에게 적절한 시간에 보고하여, 해당되는 측정 결과의 목적이 달성되도록 한다.

이동 통신 사업자는 복수의 주파수 밴드를 사용하여 네트워크를 운용할 수도 있다. 복수의 주파수 밴드를 통해 통신 시스템의 서비스가 제공되는 경우, 단말에게 최적의 이동성을 보장하기 위해서는, 단말은 서빙 셀의 중심 주파수와 다른 중심 주파수를 갖는 주변 셀들의 품질 및 셀 정보를 잘 측정할 수 있어야 한다. 이와 같이, 서빙 셀의 중심 주파수와 다른 중심 주파수를 갖는 셀에 대한 측정을 인터-주파수 측정(inter-frequency measurement)라고 부른다. 단말은 인터-주파수 측정을 수행하여 측정 결과를 네트워크에게 적절한 시간에 보고할 수 있어야 한다.

단말이 다른 RAT을 기반으로 한 네트워크에 대한 측정을 지원할 경우, 기지국 설정에 의해 해당 네크워크의 셀에 대한 측정을 할 수도 있다. 이러한, 측정을 인터-라디오 접근 방식(inter-RAT(Radio Access Technology)) 측정이라고 한다. 예를 들어, RAT는 3GPP 표준 규격을 따르는 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 및 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network)을 포함할 수 있으며, 3GPP2 표준 규격을 따르는 CDMA 2000 시스템 역시 포함할 수 있다.

도 8은 기존의 측정 수행 방법을 나타낸 흐름도이다.

단말은 기지국으로부터 측정 설정(measurement configuration) 정보를 수신한다(S810). 측정 설정 정보를 포함하는 메시지를 측정 설정 메시지라 한다. 단말은 측정 설정 정보를 기반으로 측정을 수행한다(S820). 단말은 측정 결과가 측정 설정 정보 내의 보고 조건을 만족하면, 측정 결과를 기지국에게 보고한다(S830). 측정 결과를 포함하는 메시지를 측정 보고 메시지라 한다.

측정 설정 정보는 다음과 같은 정보를 포함할 수 있다.

(1) 측정 대상(Measurement object) 정보: 단말이 측정을 수행할 대상에 관한 정보이다. 측정 대상은 셀내 측정의 대상인 인트라-주파수 측정 대상, 셀간 측정의 대상인 인터-주파수 측정 대상, 및 인터-RAT 측정의 대상인 인터-RAT 측정 대상 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 예를 들어, 인트라-주파수 측정 대상은 서빙 셀과 동일한 주파수 밴드를 갖는 주변 셀을 지시하고, 인터-주파수 측정 대상은 서빙 셀과 다른 주파수 밴드를 갖는 주변 셀을 지시하고, 인터-RAT 측정 대상은 서빙 셀의 RAT와 다른 RAT의 주변 셀을 지시할 수 있다.

(2) 보고 설정(Reporting configuration) 정보: 단말이 측정 결과를 언제 보고하는지에 관한 보고 조건 및 보고 타입(type)에 관한 정보이다. 보고 조건은 측정 결과의 보고가 유발(trigger)되는 이벤트나 주기에 관한 정보를 포함할 수 있다. 보고 타입은 측정 결과를 어떤 타입으로 구성할 것인지에 관한 정보이다.

(3) 측정 식별자(Measurement identity) 정보: 측정 대상과 보고 설정을 연관시켜, 단말이 어떤 측정 대상에 대해 언제 어떤 타입으로 보고할 것인지를 결정하도록 하는 측정 식별자에 관한 정보이다. 측정 식별자 정보는 측정 보고 메시지에 포함되어, 측정 결과가 어떤 측정 대상에 대한 것이며, 측정 보고가 어떤 보고 조건으로 발생하였는지를 나타낼 수 있다.

(4) 양적 설정(Quantity configuration) 정보: 측정 단위, 보고 단위 및/또는 측정 결과값의 필터링을 설정하기 위한 파라미터에 관한 정보이다.

(5) 측정 갭(Measurement gap) 정보: 하향링크 전송 또는 상향링크 전송이 스케쥴링되지 않아, 단말이 서빙 셀과의 데이터 전송에 대한 고려 없이 오직 측정을 하는데 사용될 수 있는 구간인 측정 갭에 관한 정보이다.

단말은 측정 절차를 수행하기 위해, 측정 대상 리스트, 측정 보고 설정 리스트 및 측정 식별자 리스트를 가지고 있다.

3GPP LTE에서 기지국은 단말에게 하나의 주파수 밴드에 대해 하나의 측정 대상만을 설정할 수 있다. 3GPP TS 36.331 V8.5.0 (2009-03) "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.5.4절에 의하면, 다음 표와 같은 측정 보고가 유발되는 이벤트들이 정의되어 있다.

단말의 측정 결과가 설정된 이벤트를 만족하면, 단말은 측정 보고 메시지를 기지국으로 전송한다.

도 9는 단말에게 설정된 측정 설정의 일 예를 나타낸다.

먼저, 측정 식별자 1(901)은 인트라-주파수 측정 대상과 보고 설정 1을 연결하고 있다. 단말은 셀내 측정(intra frequency measurement)을 수행하며, 보고 설정 1이 측정 결과 보고의 기준 및 보고 타입을 결정하는데 사용된다.

측정 식별자 2(902)는 측정 식별자 1(901)과 마찬가지로 인트라-주파수 측정 대상과 연결되어 있지만, 인트라-주파수 측정 대상을 보고 설정 2에 연결하고 있다. 단말은 측정을 수행하며, 보고 설정 2이 측정 결과 보고의 기준 및 보고 타입를 결정하는데 사용된다.

측정 식별자 1(901)과 측정 식별자 2(902)에 의해, 단말은 인트라-주파수 측정 대상에 대한 측정 결과가 보고 설정 1 및 보고 설정 2 중 어느 하나를 만족하더라도 측정 결과를 전송한다.

측정 식별자 3(903)은 인터-주파수 측정 대상 1과 보고 설정 3을 연결하고 있다. 단말은 인터-주파수 측정 대상 1에 대한 측정 결과가 보고 설정 1에 포함된 보고 조건을 만족하면 측정 결과를 보고한다.

측정 식별자 4(904)은 인터-주파수 측정 대상 2과 보고 설정 2을 연결하고 있다. 단말은 인터-주파수 측정 대상 2에 대한 측정 결과가 보고 설정 2에 포함된 보고 조건을 만족하면 측정 결과를 보고한다.

한편, 측정 대상, 보고 설정 및/또는 측정 식별자는 추가, 변경 및/또는 삭제가 가능하다. 이는 기지국이 단말에게 새로운 측정 설정 메시지를 보내거나, 측정 설정 변경 메시지를 보냄으로써 지시할 수 있다.

도 10은 측정 식별자를 삭제하는 예를 나타낸다. 측정 식별자 2(902)가 삭제되면, 측정 식별자 2(902)와 연관된 측정 대상에 대한 측정이 중단되고, 측정 보고도 전송되지 않는다. 삭제된 측정 식별자와 연관된 측정 대상이나 보고 설정은 변경되지 않을 수 있다.

도 11은 측정 대상을 삭제하는 예를 나타낸다. 인터-주파수 측정 대상 1이 삭제되면, 단말은 연관된 측정 식별자 3(903)도 또한 삭제한다. 인터-주파수 측정 대상 1에 대한 측정이 중단되고, 측정 보고도 전송되지 않는다. 그러나, 삭제된 인터-주파수 측정 대상 1에 연관된 보고 설정은 변경 또는 삭제되지 않을 수 있다.

보고 설정이 제거되면, 단말은 연관된 측정 식별자 역시 제거한다. 단말은 연관된 측정 식별자에 의해 연관된 측정 대상에 대한 측정을 중단한다. 그러나, 삭제된 보고 설정에 연관된 측정 대상은 변경 또는 삭제되지 않을 수 있다.

측정 보고는 측정 식별자, 서빙셀의 측정된 품질 및 주변 셀(neighboring cell)의 측정 결과를 포함할 수 있다. 측정 식별자는 측정 보고가 트리거된 측정 대상을 식별한다. 주변 셀의 측정 결과는 주변 셀의 셀 식별자 및 측정된 품질을 포함할 수 있다. 측정된 품질은 RSRP(Reference Signal Received Power) 및 RSRQ(Reference Signal Received Quality) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

측정 설정에 따라 단말이 측정을 수행함에 있어서, 추가적으로 고려되는 조건이 있을 수 있으며, 그 일례로 S-측정(S-Measure)이 있을 수 있다. 단말은 측정 설정에 의해 지시되는 측정 대상을 측정함에 있어서, S-측정에 따른 측정 조건이 만족되었는지 여부를 확인한다. S-측정은 S-측정 임계값이 측정 설정에 포함되어 단말에게 주어짐으로써 설정될 수 있으며, 단말은 S-측정 임계값과 주 서빙셀(PCell)의 품질(i.e. RSRP)를 비교할 수 있다. 단말은 주 서빙셀의 품질이 S-측정 임계값보다 높으면, 측정 설정에 의해 설정된 인트라-주파수/인터-주파수/인터-RAT 측정을 생략할 수 있다.

넓은 커버리지를 가지는 매크로 셀의 특정 위치에 서비스 영역이 작은 마이크로 셀(micro cell), 펨토 셀(femto cell), 피코 셀(pico cell)등이 설치될 수 있다. 이와 같이 매크로 셀과 작은 셀들이 혼재하는 네트워크를 헤테로 네트워크(heterogeneous network)라고 할 수 있다. 매크로 셀의 커버리지 내에 설치된 작은 셀을 통해 매크로 셀에 집중될 수 있는 트래픽이 작은 셀로 오프로드(offload) 될 수 있다. 이것은 매크로 셀에 대한 부하(load)를 감소시키고 네트워크의 용량(capacity)를 증가시킬 수 있다.

헤테로 네트워크에서, 단말은 작은 셀로 이동하기 위해서는 인터-주파수상에서 운영중인 작은 셀을 감지하고, 해당 셀에 대하여 측정을 수행할 필요가 있다. 작은 셀을 감지하고, 해당 셀을 측정하는 것을 포함하여 셀 탐색 절차(cell discovery procedure)라 할 수 있다.

한편, 작은 셀에 대한 인터-주파수 측정은 단말로 하여금 측정 갭을 적용할 것을 요구하며, 측정 갭의 사용은 서빙 주파수상의 서비스 중단(service interruption)을 야기할 수 있으며, 이는 서비스 품질의 열화를 가져올 수 있다. 따라서, 서비스 중단 또는 서비스 품질의 열화 없이 인터-주파수 상의 이웃 셀을 측정할 수 있도록 하는 셀 탐색 관련 운영 방법이 요구된다.

위와 같이 셀 탐색 절차와 관련된 효율적인 운영을 위해, 본 발명에서는 네트워크가 핑거프린트(fingerprint) 정보를 제공하고, 단말은 핑거프린트 정보를 기반으로 셀 탐색 절차와 관련된 동작을 운영하는 방법을 제안한다. 여기서 핑거프린트 정보란 인터-주파수에서 운영중인 작은 셀이 감지될 수 있는 영역을 지시하는 네트워크에 의하여 제공되는 정보일 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법을 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 단말은 네트워크로부터 무선 핑거프린트 정보를 수신한다(S1210).

무선 핑거프린트 정보는 셀 식별자 리스트를 포함할 수 있다. 셀 식별자 리스트에 포함된 셀 식별자는 감지될 것으로 예상되는 인트라-주파수 상의 작은 셀을 지시하는 것일 수 있다. 셀 식별자는 무선 핑거프린트 정보 내에 명시적으로(explicitly) 포함될 수 있다. 무선 핑거프린트 정보는 무선 핑거프린트 정보 내에서 명시적으로 지시되지 않을 수 있으며, 이 경우 무선 핑거프린트 정보 내에 암묵적으로(implicitly) 내장(embedded)될 수 있다.

무선 핑거프린트 정보는 감지 임계값(detection threshold)을 포함할 수 있다. 감지 임계값은 임계값들의 리스트로서 구현될 수 있다. 리스트 내 각 임계값은 셀 식별자 리스트에 의해 지시되는 각각의 셀과 관련될 수 있다. 또는, 감지 임계값은 단일 임계값으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 하나의 임계값이 모든 셀에 대해서 적용될 수 있다.

무선 핑거프린트 정보는 상관 임계값(correlation threshold)을 포함할 수 있다. 상관 임계값은 단말이 산정한 상관관계에 따라 셀 탐색 절차를 수행할지 여부의 결정하는 상관관계 평가의 기준이 되는 값일 수 있다.

무선 핑거프린트 정보는 하나 또는 그 이상의 대상 주파수(target frequency)를 더 포함할 수 있다. 대상 주파수는 단말의 셀 탐색 절차에 의해 감지될 수 있는 셀의 인터-주파수 주파수를 의미한다. 셀 탐색을 위한 대상 주파수는 무선 핑거프린트 정보에 명시적으로 포함될 수 있다. 셀 탐색을 위한 대상 주파수는 무선 핑거프린트 정보 내에서 명시적으로 지시되지 않을 수 있으며, 이 경우, 무선 핑거프린트 정보 내에 암묵적으로 내장될 수 있다.

무선 핑거 프린트 정보가 단말에 설정되는 구체적인 방법은 아래와 같을 수 있다.

1) 무선 핑거 프린트 정보는 단말마다 설정될 수 있다. 복수의 주파수들에 대해 공통적으로 적용될 수 있는 무선 핑거 프린트 정보가 네트워크에 의해 단말로 전송됨으로써 설정될 수 있다. 단말이 RRC_CONNECTED 상태인 경우, 단말은 측정 대상이 설정된 주파수에 대해서만 설정된 무선 핑거프린트 정보를 고려할 수 있다. 단말이 RRC_IDLE 상태인 경우, 단말은 셀 재선택 우선순위가 설정된 주파수에 대해서만 설정된 무선 핑거프린트 정보를 고려할 수 있다.

2) 무선 핑거 프린트 정보는 주파수마다 설정될 수 있다. 즉, 특정 주파수에서만 적용될 수 있는 무선 핑거 프린트 정보가 단말에게 제공될 수 있다. 이 경우, 단말이 특정 주파수로 운영중인 매크로 셀에서 무선 핑거 프린트 정보를 제공받고나서, 다른 주파수로 운영중인 작은 셀로 이동한 경우, 단말은 작은 셀의 주파수에서 적용될 수 있는 핑거 프린트 정보를 새로이 제공받을 필요가 있다. 또한, 특정 작은 셀은 자신의 운영 주파수 이외의 주파수에서 적용될 수 있는 핑거 프린트 정보를 제공하는 것도 가능할 수 있다.

3) 무선 핑거 프린트 정보는 셀마다 설정될 수 있다. 셀 탐색 절차를 통해 이웃 셀이 감지될 수 있는 경우, 각 이웃 셀들마다 개별적인 핑거프린트 정보가 제공될 수 있다. 셀 별로 핑거 프린트 정보가 설정된 경우, 네트워크는 셀 탐색 절차를 통해 발견될 수 있는 대상의 주파수를 제공할 수 있다.

단말은 무선 측정들의 측정 결과를 획득한다(S1220). 단말이 획득하는 측정 결과는 측정 설정의 측정 대상에 의해 지시되는 인터-주파수 측정에 따른 결과일 수 있다.

단말은 상관관계를 산정하고, 상관 관계를 기반으로 셀 탐색 절차를 수행할지 여부를 결정한다(S1230). 단말은 무선 측정 결과가 유효한 경우, 측정 결과들과 핑거프린트 정보간 상관관계를 산정할 수 있다. 상관관계는 무선 측정 결과의 측정 결과들과 무선 핑거프린트 정보에 의해 각각 특정될 수 있는 무선 프로파일(radio profile)간의 공통성(commonality)의 척도(measure)로서 정의될 수 있다. 단말은 상관 관계가 높다고 판단하는 경우, 인터-주파수에 대한 셀 탐색 절차를 수행하기로 결정할 수 있다.

보다 구체적으로, 인트라-주파수의 측정 결과들에 포함된 셀의 수가 다수인 경우, 셀 탐색 절차 수행 여부 결정을 위한 상관관계 평가 방법은 아래와 같이 구현될 수 있다.

- 상관관계 평가 방법 1: 단말은 특정 조건을 만족시키는 셀들의 개수를 가중 합한 값을 상관관계 값(correlation value)으로 산출할 수 있다. 이 때 단말은 1) 무선 핑거프린트 정보에 포함된 셀(무선 핑거프린트 정보에 포함된 셀 식별자에 의해 지시되는 셀), 2) 무선 측정의 측정 결과에 포함된 셀, 3) 해당 셀의 측정 결과가 무선 핑거프린트에 의해 지시되는 감지 임계값보다 큰 셀과 같은 상기 3가지 조건을 만족시키는 셀의 개수를 가중 합(weighted summation)할 수 있다. 셀의 개수를 가중합 하는 것은, 하기 수학식과 같이 구현될 수 있다.

(여기서, 상기 N은 셀의 총 개수이고, F_k는 k번째 셀이 상기 조건을 만족하면 1, 그렇지 않으면 0으로 설정되고, 상기 W_k는 상기 k번째 셀의 가중 합이다.)

상기 가중 합된 값이 무선 핑거프린트 값에서 지시하는 상관관계 임계값보다 크면, 단말은 상관관계가 높은 것으로 보고 셀 탐색 절차를 수행하기로 결정할 수 있다. 가중 합을 위해서 사용되는 가중 인자(weighted factor)는 각 셀마다 정의될 수 있으며, 그 값은 실수일 수 있다.

- 상관관계 평가 방법 2: 단말은 관련된 셀의 측정 품질관련된 차이값을 가중 합하여 상관관계 값으로 사용할 수 있다. 즉, 단말은 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 각 셀들에 대한 품질 측정값과 특정 기준값과간 차이 값들을 가중 합한 결과를 상관관계 값으로 설정할 수 있다. 상기 기준 값은 해당 셀이 측정되었을 때 기대되는 측정 결과값일 수 있다. 상기 기준 값은 핑거 프린트에 포함된 셀 리스트에 의해 지시되는 셀에 대하여 개별적으로 설정될 수 있다. 경우에 따라, 상기 기준 값은 무선 핑거프린트에 포함된 감지 임계값과 동일하게 설정될 수 있다. 상기 기준 값은 네트워크에 의해 설정되거나 또는 단말에 미리 설정된 특정 값일 수 있다. 가중 합을 위해서 사용되는 가중 인자(weighted factor)는 각 셀마다 정의될 수 있으며, 그 값은 실수일 수 있다. 품질 측정 값은 RSRP 또는 RSRQ 값이 사용될 수 있다. 산출된 상관관계 값이 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 상관관계 임계값보다 큰 경우, 단말은 상관관계가 높은 것으로 보고 셀 탐색 절차를 수행하기로 결정할 수 있다.

한편, 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 셀에 대하여 단말은 유효한 품질 측정 값을 획득하지 못할 수 있다. 이 경우, 단말은 상관관계 값을 산출하기 위하여, 해당 셀의 품질 측정 값은 디폴트 값(default value)로 하여 상관관계 값을 산출할 수 있다. 디폴트 값은 단말에 미리 설정되어 있거나 또는 무선 핑거프린트 정보에 포함되어 제공될 수 있다.

- 상관관계 평가 방법 3: 1) 무선 측정의 측정 결과가 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함하고, 2) 무선 측정의 측정 결과가 감지 임계값을 초과하는 경우, 단말은 상관 관계가 높은 것으로 보고, 셀 탐색을 수행하기로 결정할 수 있다.

- 상관관계 평가 방법 4: 1) 무선 측정의 측정 결과가 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 적어도 하나의 셀에 대한 측정 결과를 포함하고, 2) 무선 핑거프린트 정보에 의해 지시되는 셀의 측정 결과가 감지 임계값을 초과하는 경우, 단말은 상관 관계가 높은 것으로 보고, 셀 탐색을 수행하기로 결정할 수 있다.

단말이 복수의 주파수에 대하여 공통적으로 적용될 수 있는 무선 핑거프린트 정보를 제공받는 경우, 단말은 상관관계 값을 산정하기 위해 인트라-주파수 무선 측정들의 결과 및 인트라-주파수 무선 핑거프린트 정보를 기반으로 한 무선 측정들의 결과를 모두 활용할 수 있다. 이 경우, 상관관계는 해당 복수의 주파수들에 대하여 유효한 것으로 고려될 수 있다.

단말이 특정 주파수에 대하여 적용될 수 있는 무선 핑거프린트 정보를 제공받는 경우, 단말은 상관관계값을 산정하기 위해 위해 인트라-주파수 무선 측정들의 결과 및 인트라-주파수 무선 핑거프린트 정보를 기반으로 한 무선 측정들의 결과를 모두 활용할 수 있다. 이 경우, 상관관계는 해당 주파수에 대하여 유효한 것으로 고려될 수 있다.

단말이 셀 탐색 절차를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 셀 탐색 절차를 수행한다(S1240).

단말은 셀 탐색 절차로서, RRC_CONNECTED 상태에서 인터-주파수 측정 설정에 따른 인터-주파수 측정 및 보고를 수행하는 것과 같이 동작할 수 있다.

단말은 셀 탐색 절차로서, RRC_IDLE 상태에서 인터-주파수 측정 설정에 따른 인터-주파수 측정 및 보고를 수행하는 것과 같이 동작할 수 있다.

단말은 셀 탐색 절차로서, RRC_CONNECTED 상태 또는 RRC_IDLE 상태에서 특정 인터-주파수 또는 복수의 인터-주파수에 대하여 자동 셀 탐색(autonomous cell serach) 기능을 트리거하는 것과 같이 동작할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 셀 탐색 절차를 위한 운영 방법의 일례를 타내는 도면이다.

도 13에 있어서, 단말은 주파수 1에서 운영중인 매크로 셀을 서빙 셀로 하여 동작함을 가정한다. 매크로 셀의 커버리지 내에 피코 셀 1 및 피코 셀 2가 존재하며, 피코 셀 1은 주파수 2상에서, 그리고 피코 셀 3은 주파수 3 상에서 운영중임을 가정한다.

도 13을 참조하면, 매크로 셀은 단말에게 무선 핑거프린트 정보를 전송한다(S1310). 무선 핑거프린트 정보는 매크로 셀에 의해 브로드캐스트 되거나 또는 상기 단말로 유니캐스트 전송될 수 있다. 무선 핑거프린트 정보는 인터-주파수 상에서 작은 셀(e.g. pico cell)이 감지될 수 있는 영역에 대한 무선 프로파일을 나타낼 수 있다. 무선 핑거프린트 정보의 구체적인 예시는 도 11을 참조하여 상술한 무선 핑거프린트 정보의 구현과 같을 수 있다. 본 예시에서, 무선 핑거프린트 정보는 셀 리스트, 상기 셀 리스트 내 각 셀에 대한 감지 임계값으로서의 RSRP 값, 셀 탐색을 위한 대상 주파수를 포함하는 것을 가정한다.

단말은 인트라-주파수 측정을 수행한다(S1320).

인트라-주파수 무선 측정의 측정 결과들이 유효한 경우, 단말은 측정 결과들과 무선 핑거프린트 정보간 상관관계를 산정하고 셀 탐색 절차 수행 여부를 결정한다(S1330). 본 예시에서, 단말은 셀 탐색 절차 수행 여부를 결정하기 위해 도 12에서 상술한 상관관계 평가 방법 3에서 제안된 방법을 기반으로 할 수 있다. 이 경우, 단말은 측정된 결과들이 무선 핑거프린트 정보 내의 셀 리스트에 의하여 지시되는 모든 셀들에 대한 측정 결과들을 포함하고, 및 셀 리스트에 의해 지시된 셀들의 측정 결과들이 각각의 감지 임계값을 초과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 조건이 만족된 경우 셀 탐색 절차를 수행하도록 결정할 수 있다.

셀 탐색 절차를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 셀 탐색 절차를 개시할 수 있다(S1340). 단말은 무선 핑거프린트 정보에 포함된 대상 주파수들 상의 셀에 대한 탐색을 수행할 수 있다. 무선 핑거프린트 정보에 포함된 대상 주파수는 주파수 2를 지시하므로, 단말은 주파수 2상에서 운영중인 피코 셀 1에 대하여 셀 탐색을 수행할 수 있다. 이 경우, 단말은 피코 셀 1에 대한 측정 결과를 획득할 수 있다. 반면, 주파수 3상에서 운영중인 피코 셀 2에 대하여는 셀 탐색을 수행하지 않을 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하여 상술한 셀 탐색 절차는 단말의 S-측정 동작과 결합하여 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이 S-측정은 주 서빙셀의 측정 품질과 S-측정 임계값을 기반으로 측정 설정에 따른 인트라-주파수/인터-주파수/인터-RAT 측정을 수행할지 여부를 결정한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법에 S-측정관련 동작이 부가되면 에너지 측면상에서 보다 효율성을 가져올 수 있다.

S-측정은 설정되었지만 무선 핑거프린트 정보는 설정되지 않은 경우, 단말은 서빙 셀에 대한 측정 결과를 획득하고, 서빙 셀 품질이 S-측정 임계값보다 높으면 인터-주파수 측정 및 이웃 셀에 대한 인트라-주파수 측정을 생략할 수 있다.

이와 달리 S-측정과 무선 핑거프린트 정보가 모두 설정된 상황에서, 단말은 서빙 셀의 품질이 S-측정 임계값보다 높은 경우에도 인트라-주파수 측정을 수행할 수 있다. 기존 S-측정에 따르면, 단말의 이웃 셀에 대한 인트라-주파수 측정조차 생략될 수 있었으나, 생략될 경우 무선 핑거프린트 정보를 기반으로 한 단말의 운영이 저촉될 수 있기 때문이다.

또한, 서빙셀의 품질이 S-측정 임계값보다 높은 상황에서 상관관계 평가에 따라 셀 탐색 절차를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 무선 핑거프린트 정보 내의 대상 주파수를 제외한 인터-주파수에 대한 측정은 생략하고, 무선 핑거프린트 정보 내의 대상 주파수에 대해서는 인터-주파수 측정을 수행할 수 있다. 반면, 상관관계 평가에 따라 셀 탐색 절차를 수행하지 않기로 한 경우, 단말은 대상 주파수를 포함 인터-주파수 측정은 생략할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 운영 방법의 일례를 나타내는 도면이다.

도 14의 예시에 있어서, 단말은 주파수 1에서 운영중인 매크로 셀을 서빙셀로 하여 동작함을 가정한다. 매크로 셀의 커버리지 내에는 주파수 1상의 피코셀 1, 주파수 2상의 피코셀 2, 그리고 주파수 3 상의 피코셀 3이 존재함을 가정한다.

단말은 매크로셀로부터 측정 설정을 수신한다(S1410). 측정 설정은 S-측정과 관련된 동작을 위한 S-측정 임계값을 포함한다.

매크로 셀은 단말에게 무선 핑거프린트 정보를 전송한다(S1420). 무선 핑거프린트 정보의 구체적인 예시는 도 11을 참조하여 상술한 무선 핑거프린트 정보의 구현과 같을 수 있다. 본 예시에서, 무선 핑거프린트 정보는 셀 리스트, 상기 셀 리스트 내 각 셀에 대한 감지 임계값으로서의 RSRP 값, 셀 탐색을 위한 대상 주파수를 포함하는 것을 가정한다.

단말은 S-측정 임계값을 기반으로 S-측정 평가를 수행한다(S1430). 단말은 서빙 셀인 매크로셀에 대한 인트라-주파수 측정을 수행하고, 측정된 품질 값이 S-측정 임계값보다 높은지 여부를 확인한다. 본 예시에서, 매크로 셀의 측정 품질은 S-측정 임계값보다 높은 상황을 가정한다.

단말은 인트라-주파수 측정을 수행한다(S1440). S-측정 설정과 동시에 핑거 프린트 정보가 설정되었으므로, 단말은 S-측정 평가 결과에 상관 없이 이웃 셀에 대한 인트라-주파수 측정을 수행할 수 있다.

인트라-주파수 무선 측정의 측정 결과들이 유효한 경우, 단말은 측정 결과들과 무선 핑거프린트 정보간 상관관계를 산정하고 셀 탐색 절차 수행 여부를 결정한다(S1450). 상관관계 평가는 도 12를 참조하여 상술한 다양한 예시에 따라 구현될 수 있다.

셀 탐색 절차를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 셀 탐색 절차를 개시할 수 있다(S1460). S-측정 평가에 따라 인터-주파수 측정이 생략될 수 있지만, 상관관계 평가를 통해 셀 탑색을 수행하기로 결정하였으므로, 단말은 대상 주파수인 주파수 2상에서 운영중인 피코셀 2에 대한 인터-주파수 측정을 수행할 수 있다. 반면, 주파수 3에 대한 인터-주파수 측정은 생략할 수 있다.

도시된 예시와 달리, 상관관계 평가에 따라 셀 탐색을 수행하지 않기로 결정한 경우, 단말은 피코 셀 2 및 피코 셀 3에 대한 인터-주파수 측정을 모두 수행하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 인트라-주파수 측정을 기반으로 인터-주파수의 셀을 탐색할지 여부를 결정하고, 그에 따라 인터-주파수 측정을 할수있도록 하는 방법이 제공된다. 인터-주파수상에서 운영중인 작은 셀로 트래픽을 오프로드하는 것이 바람직한 네트워크 환경에서, 본 발명은 작은 셀 감지를 위해 요구되는 인터-주파수 측정 수행 횟수를 최적화시킬 수 있다. 이와 같은 운영을 통해 인터-주파수 측정을 위해 적용되는 측정 갭으로 인해 발생할 수 있는 서비스 중단(service interruption)이 감소되어, 단말에 제공되는 서비스 품질이 향상될 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸 블록도이다. 이 장치는 도 12 내지 14를 참조하여 상술한 본 발명의 실시예에 따른 셀 재선택 방법을 수행하도록 구현될 수 있다.

무선 장치(1500)는 프로세서(1510), 메모리(1520) 및 RF부(radio frequency unit, 1530)을 포함한다. 프로세서(1510)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서(1510)는 제공된 무선 핑거프린트 정보 및 인트라-주파수 측정 결과간 상관관계를 산정하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1510)는 산정된 상관관계를 기반으로 셀 탐색 절차를 수행할지 여부를 결정하고, 셀 탐색 절차를 수행할 수 있다. 프로세서(1510)는 도 12 내지 도 14를 참조하여 상술한 본 발명의 실시예를 구현하도록 설정될 수 있다.

RF부(1530)은 프로세서(1510)와 연결되어 무선 신호를 송신 및 수신한다.

프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 셀 감지를 위한 운영 방법에 있어서, 상기 방법은,
   네트워크로부터 무선 핑거 프린트 정보를 획득하고;
   인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 수행하여 인트라-주파수 측정 결과를 획득하고;
   상기 무선 핑거 프린트 정보 및 상기 인트라-주파수 측정 결과를 기반으로 상관관계를 평가하고; 및
   상기 상관관계에 대한 평가 결과를 기초로 셀 탐색 여부를 결정하는 것;을 포함하는 운영 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 무선 핑거 프린트 정보는,
   셀 식별자 리스트;
   감지 임계값;
   상관관계 임계값; 및
   대상 주파수 리스트;를 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 상관관계를 평가하는 것은,
   상기 인트라-주파수 측정 결과 및 상기 셀 식별자 리스트 모두에 포함되고, 해당 측정 결과가 상기 감지 임계값보다 큰 셀의 개수를 가중 합(weighted summation)하고; 및
   상기 가중 합 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
   상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
   상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 상관관계를 평가하는 것은,
   상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 하나의 셀에 대한 적어도 하나의 측정 품질과 특정 기준값간 차이 값들을 가중 합(weighted summation)하고; 및
   상기 가중 합한 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
   상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
   상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 인트라-주파수 측정에 의한 측정 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함하고,
   상기 상관관계를 평가하는 것은, 상기 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하면, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
   상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
   상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 인트라-주파수 측정에 의한 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 셀 중 적어도 하나의 셀에 대한 측정 결과를 포함하고,
   상기 상관관계를 평가하는 것은, 상기 적어도 하나의 셀 중 적어도 N개 이상의 셀에 대한 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하는 경우, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하되,
   상기 N은 1이상의 정수이고,,
   상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
   상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
7. 제 2항에 있어서, 상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 개별적으로 적용되는 적어도 하나의 임계값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 운영 방법.
8. 제 2항에 있어서, 상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 공통적으로 적용되는 단일 임계값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 운영 방법.
9. 제 2항에 있어서, 상기 셀 탐색을 수행하는 것은,
   상기 무선 핑거프린트의 상기 대상 주파수 리스트에 지시되는 적어도 하나의 주파수에 대하여 인터-주파수(inter-frequency) 측정을 수행하는 것을 포함함을 특징으로 하는 운영 방법.
10. 무선 통신 시스템에서 운영되는 무선 장치에 있어서, 상기 무선 장치는
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부; 및
    상기 RF부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서;를 포함하되, 상기 프로세서는,
    네트워크로부터 무선 핑거 프린트 정보를 획득하고,
    인트라-주파수(intra-frequency) 측정을 수행하여 인트라-주파수 측정 결과를 획득하고,
    상기 무선 핑거 프린트 정보 및 상기 인트라-주파수 측정 결과를 기반으로 상관관계를 평가하고, 및
    상기 상관관계에 대한 평가 결과를 기초로 셀 탐색 여부를 결정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선 장치.
11. 제 10에 있어서, 상기 무선 핑거 프린트 정보는,
    셀 식별자 리스트;
    감지 임계값;
    상관관계 임계값; 및
    대상 주파수 리스트;를 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.
12. 제 11항에 있어서, 상기 상관관계를 평가하는 것은,
    상기 인트라-주파수 측정 결과 및 상기 셀 식별자 리스트 모두에 포함되고, 해당 측정 결과가 상기 감지 임계값보다 큰 셀의 개수를 가중 합(weighted summation)하고; 및
    상기 가중 합 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
    상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
    상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.
13. 제 11항에 있어서, 상기 상관관계를 평가하는 것은,
    상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 하나의 셀에 대한 적어도 하나의 측정 품질과 특정 기준값간 차이 값들을 가중 합(weighted summation)하고; 및
    상기 가중 합한 값이 상기 상관관계 임계값보다 크면 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
    상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
    상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.
14. 제 11항에 있어서,
    상기 인트라-주파수 측정에 의한 측정 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함하고,
    상기 상관관계를 평가하는 것은, 상기 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하면, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하고,
    상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
    상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.
15. 제 11항에 있어서,
    상기 인트라-주파수 측정에 의한 결과가 상기 셀 식별자에 의해 지시되는 적어도 셀 중 적어도 하나의 셀에 대한 측정 결과를 포함하고,
    상기 상관관계를 평가하는 것은, 상기 적어도 하나의 셀 중 적어도 N개 이상의 셀에 대한 측정 결과가 상기 감지 임계값을 초과하는 경우, 상기 상관 관계가 높다고 판단하는 것;을 포함하되,
    상기 N은 1 이상의 정수이고,
    상기 셀 탐색 여부를 결정하는 것은,
    상기 평가된 상관관계가 높다고 판단된 경우, 셀 탐색을 수행하도록 결정하는 것;을 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.
16. 제 11항에 있어서, 상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 개별적으로 적용되는 적어도 하나의 임계값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
17. 제 11항에 있어서, 상기 감지 임계값은 상기 셀 식별자 리스트에 포함된 적어도 하나의 셀에 대하여 공통적으로 적용되는 단일 임계값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
18. 제 11항에 있어서, 상기 셀 탐색을 수행하는 것은,
    상기 무선 핑거프린트의 상기 대상 주파수 리스트에 지시되는 적어도 하나의 주파수에 대하여 인터-주파수(inter-frequency) 측정을 수행하는 것을 포함함을 특징으로 하는 무선 장치.

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