KR20150086167A - 스몰 셀 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스몰 셀이 전개된 환경에서 스몰 셀의 동작을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세히는 스몰 셀이 오프 상태에서 스몰 셀의 존재를 브로드캐스팅할 수 있는 디스커버리 신호 전송 제어와 스몰 셀 온오프 시간을 감소시키기 위한 스몰 셀 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기지국이 상태를 변경하는 방법에 있어서, 비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송하는 단계와 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신하는 단계 및 상태 변경 지시 신호에 기초하여 상기 활성화 상태로 변경을 수행하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

스몰 셀 제어 방법 및 그 장치{Methods for controlling the small cell and apparatuses thereof}

본 발명은 스몰 셀이 전개된 환경에서 스몰 셀의 동작을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세히는 스몰 셀이 오프 상태에서 스몰 셀의 존재를 브로드캐스팅할 수 있는 디스커버리 신호 전송 제어와 스몰 셀 온오프 시간을 감소시키기 위한 스몰 셀 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.

현재의 3GPP 계열의 LTE(Long Term Evolution), LTE-Advanced등의 이동 통신 시스템에서는 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 데이터를 송수신할 수 있는 고속 대용량의 통신 시스템이 요구되고 있다.

이러한 고속 대용량의 통신 시스템을 위해서 스몰 셀을 활용하여 단말의 용량을 늘릴 수 있는 기술이 요구된다.

특히, 다수의 단말이 밀집된 환경에서 해당 단말들의 데이터 수요를 충족하기 위해서 스몰 셀이 인접한 지역에 다수 전개될 수 있다. 이러한 환경에서 전력 소모의 방지 및 신호의 간섭을 최소화하기 위해서 특정 스몰 셀을 제공하는 기지국은 활성화 또는 비활성화 기능을 수반할 수 있다. 따라서, 단말이 스몰 셀을 제공하는 기지국의 활성화 또는 비활성화 상태를 인지하기 위한 구체적인 방법이 요구된다.

또한, 스몰 셀이 빈번하게 활성화 또는 비활성화되는 경우에 스몰 셀의 상태 변화에 대한 시간이 상대적으로 증가하면, 단말의 통신 효율이 감소할 수 있는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 단말이 스몰 셀이 비활성화 상태에 있는 경우에도 스몰 셀을 빠르게 검색할 수 있도록 스몰 셀의 디스커버리 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

또한, 본 발명은 스몰 셀을 제공하는 기지국이 빈번하게 활성화 또는 비활성화 상태로 상태 변경을 수행하는 경우에 그 시간을 감소시키고 빠르게 동기화를 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제안한다.

전술한 요구에 따라서, 본 발명은 기지국이 상태를 변경하는 방법에 있어서, 비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송하는 단계와 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신하는 단계 및 상태 변경 지시 신호에 기초하여 활성화 상태로 변경을 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 단말이 기지국의 활성화 상태를 변경하는 방법에 있어서, 비활성화 상태의 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신하는 단계와 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 전송하는 단계 및 활성화 상태의 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상태를 변경하는 기지국에 있어서, 비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송하는 송신부와 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신하는 수신부 및 상태 변경 지시 신호에 기초하여 활성화 상태로 변경을 수행하는 제어부를 포함하는 기지국장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 기지국의 활성화 상태를 변경하는 단말에 있어서, 비활성화 상태의 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신하는 수신부와 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 전송하는 송신부 및 활성화 상태의 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행하는 제어부를 포함하는 단말장치를 제공한다.

이상에서 설명한 본 발명은 단말이 스몰 셀이 비활성화 상태에 있는 경우에도 스몰 셀을 빠르게 검색할 수 있도록 스몰 셀의 디스커버리 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하여 스몰 셀이 비활성화 상태이더라도 단말이 스몰 셀의 존재를 빠르게 확인할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 스몰 셀을 제공하는 기지국이 빈번하게 활성화 또는 비활성화 상태로 상태 변경을 수행하는 경우에 그 시간을 감소시키고 빠르게 동기화를 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 PRS 시간-주파수 패턴을 예를 들어 도시한 도면이다.
도 5는 다수 셀의 PRS 시간-주파수 직교패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PRS를 이용한 스몰 셀 검색 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 무선단말과 스몰 셀 기지국 간 거리에 따른 셀 검색을 수행하는 과정을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지시 정보가 전송되는 서브프레임 관계를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 전술한 PRACH 이용 방법의 일 예에 따른 단말 및 기지국의 동작을 도시한 신호도이다.
도 10은 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 11은 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12는 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오에 대한 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.
도 14는 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii) 에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 EPDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC시그널링을 포함한다.

eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

본 명세서에서는 기지국이 제공하는 셀의 커버리지 반경에 기초하여 상대적으로 넓은 커버리지를 갖는 셀을 매크로 셀로 기재하고, 상대적으로 좁은 커버리지를 갖는 셀을 스몰 셀로 기재한다.

일 예로, 스몰 셀은 매크로 셀과 중첩 또는 별개로 구성될 수 있으며, 아래 도 1 내지 도 3의 시나리오와 같이 구성될 수 있다. 본 명세서에서의 스몰 셀 또는 매크로 셀은 각 기지국이 제공하는 셀을 의미할 수도 있고, 각 셀을 제공하는 기지국을 의미할 수도 있다. 즉, 스몰 셀은 스몰 셀 기지국이 제공하는 셀을 의미할 수도 있으며, 문맥에 따라서 스몰 셀을 제공하는 스몰 셀 기지국을 의미할 수도 있다. 또한, 본 명세서에서는 매크로 셀 기지국을 제 1 기지국 또는 NodeB로 기재하고, 스몰 셀 기지국을 제 2 기지국 또는 HNodeB로 기재할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 일 예를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 매크로 셀(102)과 스몰 셀(101)들은 동일한 캐리어 주파수(carrier frequency) F1을 가지며 제 1 기지국(110)과 제 2 기지국(132, 134, 136) 간에는 비이상적인 백홀(non-ideal backhaul)을 통해 연결된다. 스몰 셀들은 매크로 셀 커버리지 내에 오버레이되어(overlaid) 구축될 수 있다. 실외(outdoor) 스몰 셀 환경과 스몰 셀 클러스터가 고려된다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.

도 2와 같이 매크로 셀(202)과 스몰 셀(201)들은 서로 다른(different) 캐리어 주파수(carrier frequency, F1 및 F2)를 가지며 제 1 기지국(210)과 제 2 기지국(232, 234, 236) 간에는 비이상적인 백홀(non-ideal backhaul)을 통해 연결된다. 스몰 셀들은 매크로 셀 커버리지 내에 오버레이되어(overlaid) 구축될 수 있다. 실외(outdoor) 스몰 셀 환경 또는 실내(Indoor) 스몰 셀 환경과 스몰 셀 클러스터가 고려된다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크 구성의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 단지 하나 또는 그 이상의 캐리어 주파수(F1 또는 F2)들을 가진 스몰 셀들만이 존재하며, 스몰 셀을 제공하는 제 2 기지국(310, 312, 314) 간에는 비이상적인 백홀(non-ideal backhaul)을 통해 연결된다. 실내(Indoor) 스몰 셀 환경과 스몰 셀 클러스터가 고려된다.

즉, 도 1 및 도 2에서 살펴본 바와 같이 단말은 매크로 셀 및 스몰 셀과 이중 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 도 3과 같이 복수의 스몰 셀과 이중 연결되어 통신을 수행할 수도 있다.

도 1 내지 도 3의 시나리오에서 제 2 기지국은 각각 독립된(stand-alone) 기지국으로 동작할 수 있다. 즉, 제어 플레인(control plane) 데이터 전송을 위해 단말은 제 2 기지국과 하나의 RRC 연결(connection)을 설정할 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 SRBs(Signaling Radio Bearers)를 설정할 수 있다. 사용자 플레인 데이터 전송을 위해 단말은 제 2 기지국과 하나 또는 그 이상의 DRBs(Data Radio Bearers)를 가질 수 있다.

도 1 내지 도 3의 시나리오에서 단말은 제 1 기지국의 제어 하에서 하나 또는 그 이상의 제 2 기지국을 통해(또는 제 1 기지국과 하나 또는 그 이상의 제 2 기지국 간 협력을 통해) 사용자 플레인 데이터를 전송할 수 있다. 또는, 제 2 기지국(스몰 셀 기지국) 간 협력을 통해 사용자 플레인 데이터를 전송할 수도 있다.

즉, 제어 플레인(control plane) 데이터 전송을 위해 단말은 도 1 또는 도 2의 제 1 기지국 또는 도 3의 제 2 기지국(스몰 셀 기지국)과 하나의 RRC 연결(connection)을 설정하며, 하나 또는 그 이상의 SRBs(Signaling Radio Bearers)를 제 1 기지국 또는 제 1 기지국과 제 2 기지국을 통해 전달하도록 설정할 수 있다. 또한, 사용자 플레인 데이터 전송을 위해 단말은 도 1 또는 도 2의 제 1 기지국 또는 도 6의 제 2 기지국(스몰 셀 기지국)을 통해 하나 또는 그 이상의 DRBs(Data Radio Bearers) 를 구성할 수 있다. 또는 사용자 플레인 데이터 전송을 위해 단말은 제 1 기지국과 제 2 기지국을 통해 하나 또는 그 이상의 DRBs를 구성할 수도 있다.

본 발명은 전술한 도 1 내지 도 3의 스몰 셀 전개 시나리오에서 적용될 수 있는 스몰 셀 기지국의 제어 방법 및 장치에 대해서 설명한다.

스몰 셀은 매크로 셀과 비교하여 상대적으로 좁은 커버리지를 구성한다. 따라서, 특정 매크로 셀에 다수의 단말이 몰려 통신이 어려운 상황에서 스몰 셀을 통해서 통신을 수행할 수 있다.

다만, 스몰 셀은 매크로 셀과 커버리지가 중첩되거나 타 스몰 셀과 커버리지가 중첩될 수 있고, 이 경우 간섭 신호가 발생할 수 있다. 또한, 커버리지 내에 단말이 많이 존재하지 않는 경우 매크로 셀과 중첩되어 커버리지를 제공하기 때문에 불필요한 전력이 소모될 수도 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 스몰 셀은 활성화 및 비활성화로 상태를 변경할 수 있다. 스몰 셀이 활성화(온 상태) 상태에서는 단말과 일반적인 절차를 이용하여 통신을 수행할 수 있으나, 비활성화(오프 상태) 상태에서는 최소한의 디스커버리 신호만을 발생하며 단말과 통신을 수행하지 않고 전력 소모 및 간섭신호의 발생을 줄인다.

즉, 스몰 셀 기지국은 비활성화 상태에서 단말이 스몰 셀 기지국의 존재를 인식할 수 있는 디스커버리 신호만을 주기적으로 송신한다. 단말은 디스커버리 신호의 감지여부를 판단하여 스몰 셀 기지국의 존재여부를 확인하고, 스몰 셀 기지국이 활성화 상태로 변경되면, 스몰 셀 기지국을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예로 단말이 비활성화 상태의 스몰 셀 기지국의 존재 여부를 확인하는 방법 및 장치에 대해서 설명한다.

스몰 셀 기지국 검색

종래에는 이동통신시스템에서 무선단말의 MSE(Mobility State Estimation) 기반 및 참조신호의 RSRP(Reference Signal Received Power)/RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 이용한 핑거프린팅 기반 셀 검색 방법이 제안되었다.

구체적으로, 종래의 스몰 셀 검색 방법은 무선단말이 스몰 셀의 기지국(HNodeB)이 전송하는 참조신호(PSS: Primary Synchronization Signal, SSS: Secondary Synchronization Signal, CRS: Cell-specific Reference Signal)를 이용하는 방식에 관한 것으로서, 무선단말의 MSE 또는 참조신호의 RSRP를 이용한 핑거프린팅 방식에 기반을 두어 셀을 검색한다.

이러한 방식은 무선단말의 수신정보 피드백으로 인한 오버헤드와 에너지 소비가 크고, 사전에 여러 위치에서 참조신호 별 RSRP를 기록한 데이터베이스가 없는 환경에서는 사용할 수 없다. 또한, 측정 시간대(데이터베이스 측정 시간대와 셀 검색을 수행하는 시간대) 및 무선단말 기종 차이(데이터베이스 기록에 사용된 기기와 셀 검색을 수행하는 기기)에 의해 측위 정확도가 떨어지며, 이는 불필요한 셀 검색을 통한 과도한 에너지 소비로 이어진다. 이뿐만 아니라, 상기 참조신호(PSS, SSS, CRS)를 이용한 셀 검색은 인접 주파수 간 간섭과 인접 셀 간 간섭으로 인하여 셀 검색이 제한될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 이동통신시스템에서 스몰 셀의 기지국(HNodeB)이 PRS(Positioning Reference Signal)을 주기적으로 전송하고, PRS 신호를 수신하는 무선단말(UE)의 스몰 셀 검색 방법과 불필요한 에너지 소비와 채널 간 간섭을 최소화하기 위한 스몰 셀 관리 방법을 포함한다.

본 발명은 스몰 셀의 기지국(HNodeB)이 주기적으로 PRS를 전송하여 무선단말이 스몰 셀을 검색하고, 검색 결과에 따라 매크로 셀의 기지국(NodeB)이 스몰 셀을 효율적으로 관리하는 방법을 제안한다.

본 발명에서는 매크로 셀 기지국이 자신의 커버리지 내에 존재하는 각 스몰 셀 기지국에 자신(NodeB)과 인접 스몰 셀 기지국의 PRS 간 간섭을 최소화할 수 있도록, PRS 간 직교성을 유지하는 시간, 주파수, 코드를 할당한다. 시간, 주파수, 코드할당을 통해 PRS, 즉 셀 검색을 위한 참조신호 간 간섭을 줄임으로써 보다 효과적인 스몰 셀 검색이 가능하다. 그리고 매크로 셀 기지국은 자신의 커버리지 내에 위치한 무선 단말에게 모든 스몰 셀의 PRS 정보를 알려줌으로써 무선단말이 스몰 셀 검색을 가능하도록 한다.

무선단말은 스몰 셀 검색 결과를 다시 매크로 셀 기지국에게 알려주고, 이후 매크로 셀 기지국은 해당 스몰 셀 기지국(HNodeB)의 상태를 비활성화(standby/off) 모드에서 활성화(on) 모드로 변경시킴으로써 무선단말이 해당 스몰 셀 기지국(HNodeB)을 통해 데이터 통신이 가능하도록 한다. 무선단말이 스몰 셀 커버리지에 존재하지 않는 경우에 스몰 셀 기지국(HNodeB)은 대기모드를 유지함으로써 인접 셀 간 간섭과 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있다.

구체적으로 각 실시예를 설명한다.

각 셀의 기지국은 자신의 고유 코드로 구성된 PRS를 전송하지만, 인접한 셀과 동일한 시간-주파수 패턴 및 주기성을 갖는 PRS를 전송하는 경우에는 간섭이 발생하여 PRS 신호 검출 및 셀 검색이 어려울 수 있다. PRS 간 간섭은 셀마다 PRS의 패턴과 주기성을 달리함으로써 피할 수 있다. PRS의 패턴과 주기성은 셀 고유 ID와 Configuration Index를 통해 결정된다.

도 4는 PRS 시간-주파수 패턴을 예를 들어 도시한 도면이다.

구체적으로 예를 들어, 도 4는 표준(일 예로, 3GPP 표준 문서)에서 정의되는 PRS 패턴으로, 셀 ID를 6으로 나누었을 때, 나머지가 0인 경우에 주어지는 PRS의 패턴이다.

도 5는 다수 셀의 PRS 시간-주파수 직교패턴의 일 예를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 셀 ID 차이로 인해서 결과적으로 도 5와 같이 총 6개의 서로 다른 시간-주파수 패턴을 얻을 수 있다. 따라서, 인접 주파수 간 간섭을 무시하는 경우에, 총 6개의 PRS를 간섭 없이 동시에 전송할 수 있다.

기존의 매크로 셀 환경과 다르게 스몰 셀 환경은 좁은 지역에 다수의 스몰 셀이 밀집하기 때문에, 6개의 패턴만을 이용하는 경우에는 인접 셀 간 간섭으로 인하여 스몰 셀 검색이 제한될 수 있다. 따라서, PRS를 이용한 스몰 셀 검색을 위해서는 인접 스몰 셀의 PRS와 간섭을 최소화할 수 있도록 셀 ID와 Configuration Index를 할당하여야 한다.

본 발명에서는 매크로 셀의 기지국(eNodeB)이 자신의 커버리지 내에 위치한 모든 스몰 셀 기지국(HNodeB)의 위치와 전송파워 혹은 네트워크 관리자를 통해서 스몰 셀의 커버리지를 인지하고 있는 환경에서, 스몰 셀의 PRS 간 간섭을 최소화하기 위하여 인접 스몰 셀 간 중복 커버리지에 따라 스몰 셀 ID와 Configuration Index를 할당하는 방법을 제안한다.

본 발명은 다음의 단계를 따른다. 각 단계는 하나 이상의 단계로 분리되거나, 서로 다른 단계가 합쳐져서 수행될 수도 있으며, 일부의 단계가 생략되어 수행될 수도 있다. 이 경우에도 모두 본 발명의 세부 실시예에 포함될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PRS를 이용한 스몰 셀 검색 과정을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하여 본 발명의 각 단계를 순서에 따라서 설명한다.

1) 1단계: 스몰 셀을 위한 PRS 할당하는 단계

우선적으로 매크로 셀 기지국(600)은 인접한 스몰 셀을 Cluster로 구성하고, Cluster 내 스몰 셀 간 커버리지 중복이 가장 큰 6개의 스몰 셀 기지국(610)에게 서로 다른 시간-주파수 패턴을 가질 수 있도록 셀 ID를 생성한다(S610). 매크로 셀 기지국(600)은 생성된 셀 ID를 각 스몰 셀 기지국(610)에게 할당한다(S620). 나머지 스몰 셀에 대해서는 앞의 6개의 스몰 셀의 PRS와 다른 주기성 및 Subframe Offset를 가지도록 Configuration Index를 다르게 부여한다.

또한, PRS 고유 코드 간 직교성이 최대가 될 수 있는 Cell ID를 할당한다(S620). 하나의 Cluster에 다수의 스몰 셀이 존재하는 경우에는 Cluster를 다시 Sub-cluster로 나누고, Sub-cluster 수에 따라 전체 Resource Block 수를 나누어, 각각의 Sub-cluster가 서로 다른 Resource Block을 사용하여 PRS를 전송할 수 있도록 한다.

2) 2단계: 무선단말(620)에게 매크로 셀 커버리지 내에 위치한 모든 스몰 셀 기지국(610)의 PRS 정보를 전송하는 단계(S630).

무선단말(620)이 PRS를 이용하여 스몰 셀을 검색하기 위해서는 PRS의 패턴 정보(스몰 셀 ID, Configuration Index)를 알고 있어야 한다. 매크로 셀 기지국(600)은 자신의 커버리지에 있는 무선단말(620)에게 모든 스몰 셀 기지국(620)이 사용하는 PRS 정보를 알려주어, 무선단말(620)이 스몰 셀 검색이 가능하도록 한다.

3) 3단계: PRS를 이용한 스몰 셀 검색하는 단계

무선단말(620)은 매크로 셀 기지국(600)으로부터 수신한 스몰 셀의 PRS 정보를 이용하여 주위 스몰 셀을 검색한다(S650). 이때, 스몰 셀 기지국(610) 할당받은 셀 ID를 이용하여 PRS를 전송한다(S640). 단말(620)은 스몰 셀 검색과정에서 수신하는 PRS의 RSRP 및 RSRQ가 가장 우수한 스몰 셀의 아이디를 매크로 셀 기지국(600)에게 알린다(S660).

4) 4단계: 스몰 셀을 통한 데이터 통신수행 단계

매크로 셀 기지국(600)은 무선단말(620)로부터 스몰 셀 검색 결과에 따라 해당 스몰 셀 기지국(610)의 상태를 비활성화 상태(대기모드)에서 활성화 상태(전송모드)로 변경시킨다(S670). 구체적으로, 매크로 셀 기지국(600)은 스몰 셀 기지국(610)으로 상태 변경을 위한 신호를 전송한다(S670). 해당 신호는 기지국 간 인터페이스를 통해서 전송될 수 있다. 스몰 셀 기지국(610)은 매크로 셀의 상태 변경 신호에 기초하여 상태를 활성화 상태로 변경한다(S680). 스몰 셀의 상태 변경으로 무선단말(620)은 스몰 셀 기지국(610)과 데이터 통신을 수행한다(S690). 이후 무선단말이 스몰 셀을 벗어나는 경우에 해당 스몰 셀 기지국은 자신의 상태를 다시 비활성화 상태로 변환하여, 불필요한 에너지 소비와 인접 스몰 셀 간 간섭, 혹은 매크로 셀과의 간섭을 줄이도록 한다.

5) 5단계: PRS를 이용한 무선단말의 측위

추가적으로 무선단말은 PRS를 이용하여 스몰 셀을 검색함과 동시에 스몰 셀 기지국(HNodeB)으로부터 떨어진 거리를 추정할 수 있다. 이에 무선단말은 PRS 기반 거리추정을 이용하여 자신의 위치를 찾을 수 있다.

예를 들어, PRS를 이용하여 스몰 셀을 검색하는 과정은 다음과 같다.

종래의 셀 검색 방법은 무선단말의 이동상태 정보를 이용하거나 수신신호의 세기 혹은 품질을 데이터베이스의 값과 비교하고, 그 결과를 바탕으로 셀 검색 여부와 시간을 설정한다. 그러나 데이터베이스가 없거나 데이터베이스에 기록된 정보의 유효성이 낮고, 인접 주파수 간, 인접 셀 간 간섭에 의해 불필요한 셀 검색이 이루어질 수 있으며, 이로 인해 무선단말의 에너지 소비가 증가할 수 있다.

본 발명에서는 무선단말은 수신하는 PRS의 RSRP 혹은 RSRQ를 측정하여 이를 바탕으로 셀 검색을 수행함으로써 데이터베이스가 없는 환경에서도 셀 검색을 효율적으로 수행하고 에너지 소비를 줄일 수 있다. PRS는 종래의 셀 검색에서 사용된 참조신호(PSS, SSS, CRS)보다 높은 Frequency Reuse Factor를 사용하고, Inter-cell Interference Coordination 기법 적용이 가능하여 PSS, SSS, CRS에 비해 인접 주파수 간, 인접 셀 간 간섭의 영향이 줄어들어 보다 효율적인 셀 검색이 가능하다.

이를 위하여 스몰 셀의 기지국은 주기적으로 PRS를 전송한다. 무선단말은 수신하는 PRS의 RSRP 또는 RSRQ가 일정 임계값 이상인 경우에 셀 검색을 수행하고, 그 이하인 경우에는 셀 검색을 하지 않는다.

도 7은 무선단말과 스몰 셀 기지국 간 거리에 따른 셀 검색을 수행하는 과정을 도시하고 있다.

도 7은 무선단말(UE)이 스몰 셀 기지국(HNodeB)으로부터 수신하는 PRS의 RSRP 또는 RSRQ에 따른 셀 검색을 보인 예다. P1에 위치한 무선단말(720)은 RSRP 또는 RSRQ가 임계값 이상인 PRS를 수신하고, 스몰 셀 검색을 수행한다. 반면에 P2에 위치한 무선단말(725)은 임계값 이하의 PRS를 수신하여 스몰 셀 검색을 수행하지 않는다.

본 발명을 사용함으로써 무선단말은 스몰 셀 검색을 효율적으로 수행할 수 있으며, 에너지 소비를 줄일 수 있다. 또한, PRS를 사용하여 무선단말은 스몰 셀 기지국까지 거리를 추정할 수 있으며, 이를 이용하여 무선단말의 위치를 추정할 수 있다.

정리하면, 매크로 셀의 기지국(eNodeB)은 자신의 커버리지 내에 존재하는 스몰 셀의 위치와 커버리지를 고려하여 간섭이 최소화되도록 스몰 셀 ID와 Configuration Index를 할당하고, 이를 각 스몰 셀 기지국(HNodeB)에게 알려준다. 이후, 매크로 셀에 접근하는 무선단말에게 스몰 셀의 PRS 정보를 알려주어 무선단말이 PRS를 이용하여 스몰 셀 검색이 가능하도록 한다. 또한, 무선단말이 스몰 ㅅ셀 기지국에 인접하여 스몰 셀 기지국의 PRS 수신을 통해 스몰 셀 검색을 하였을 때, 무선단말은 매크로 셀 기지국에게 자신이 스몰 셀 기지국의 커버리지 내에 있음을 알리고, 이에 매크로 셀 기지국은 스몰 셀 기지국의 상태를 활성화모드로 변경하여, 무선단말이 스몰 셀 기지국을 통해 데이터 통신이 가능하도록 한다.

구체적으로 예를 들어, 본 발명은 이동통신시스템에서 Positioning Reference Signal을 이용한 스몰 셀 검색 및 관리 방법에 있어서, 매크로 셀의 기지국(eNodeB)이 자신의 커버리지 내에 존재하는 스몰 셀 기지국(HNodeB)의 PRS 패턴(스몰 셀 ID 및 Configuration Index)를 할당하는 단계와 eNodeB의 PRS 정보를 무선단말에게 알리는 단계와 무선단말이 PRS 정보를 이용하여 스몰 셀을 검색하는 단계 및 스몰 셀 검색 결과에 따라 HNodeB의 상태변경을 통한 무선단말과 HNodeB 간 데이터 통신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 검색 및 관리 방법을 제공할 수 있다.

또한, PRS를 위한 시간, 주파수, 코드를 할당하는 단계는, 스몰 셀 기지국(HNodeB)의 위치와 커버리지를 고려하여 인접 스몰 셀 간 간섭, 그리고 매크로 셀과의 간섭을 최소화하도록 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, PRS를 이용한 스몰 셀 검색단계는, 무선단말이 수신하는 PRS의 RSRP 및 RSRQ가 가장 우수한 스몰 셀 아이디를 eNodeB에게 알릴 수 있다.

또한, 스몰 셀을 통한 데이터 통신 단계는, 스몰 셀 검색 결과에 따라 eNodeB가 HNodeB의 상태를 대기모드에서 전송모드로 변경시켜 무선단말과 HNodeB 간 통신이 가능하도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명을 따르면 본 발명을 사용함으로써 무선단말은 스몰 셀 검색과 관리를 효과적으로 수행할 수 있으며, 에너지 소비를 줄일 수 있다. 또한, PRS를 사용함으로써 무선단말은 스몰 셀 기지국까지 보다 정확한 거리를 추정할 수 있어, 스몰 셀을 이용한 무선단말의 위치추정이 가능하다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 및 기지국은 PRS 신호를 이용하여 스몰 셀 기지국을 검색하고, 스몰 셀 기지국의 상태를 변경하여 통신을 수행할 수 있다. 이를 통해서 스몰 셀 기지국은 간섭 신호를 감소시키고, 소모 전력을 절약할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스몰 셀 기지국이 상태를 변경함에 있어서, 상태 변경 시간을 감소시킬 수 있는 방법에 대해서 제안한다.

스몰 셀 기지국 상태 변경 시간 감소 방법

본 발명이 적용될 수 있는 전술한 기술 중 캐리어 병합 기술 및 스몰 셀 기술에 대해서 간략히 설명한다.

캐리어 병합 기술이란, 서로 다른 주파수 대역을 동시에 이용하여 통신하는 것으로, LTE-A에서는 LTE에서 정의된 캐리어(carrier)를 component carrier(CC)로 정의하고 CC들을 묶어서 동시에 사용하는 캐리어 병합 기술이 요구되고 있다. 캐리어 병합 기술에서 단말은 복수의 캐리어를 동시에 사용하여 복수의 셀 또는 기지국과 통신을 수행할 수 있다.

스몰 셀이란, 기존의 기지국이 제공하는 매크로 셀과 비교하여 상대적으로 커버리지가 좁은 셀을 의미한다. 좁은 지역에서 다수의 단말이 밀집하거나, 특정 지역에서 데이터의 송수신 양이 증가할 수 있기 때문에, 이를 커버하기 위한 스몰 셀 기지국의 전개(deployment)가 고려되고 있다.

또한, 전술한 캐리어 병합 기술과 스몰 셀 기술이 함께 사용되어 매크로 셀을 제공하는 기지국과 스몰 셀을 제공하는 기지국이 각각 하나 이상의 셀을 단말에 제공할 수 있다. 단말은 제공된 복수의 셀을 통해서 매크로 셀을 제공하는 기지국 및 스몰 셀을 제공하는 기지국과 이중 연결을 구성할 수 있다. 이중 연결(dual connectivity)란, 단말이 복수의 기지국과 연결되어 통신을 수행하는 경우에 특정 무선 베어러가 복수의 기지국으로 스플릿(split)되어 구성되는 경우를 의미한다.

한편, 전술한 바와 같이 스몰 셀 기지국은 비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 송신하고, 단말은 디스커버리 신호를 수신하여 스몰 셀 기지국을 인지할 수 있다. 위에서는 디스커버리 신호가 PRS인 경우에 대해서 설명하였으나, 디스커버리 신호는 PSS, SSS, CRS 및 CSI-RS 중 적어도 하나 이상의 신호로 구성될 수도 있다.

이하에서는, 스몰 셀 기지국을 비활성화 상태로 설정하고, 필요한 경우에 활성화 상태로 설정하는 방법 및 장치에 대해서 설명한다. 즉, 단말이 스몰 셀의 활성화 또는 비활성화 여부를 인지하여 스몰 셀을 이용하여 통신을 수행할 수 있는 구체적인 절차를 제시한다.

단말은 전술한 바와 같이 스몰 셀 기지국의 활성화 또는 비활성화 상태를 인지할 필요가 있다. 만약, 스몰 셀 기지국이 존재하고, 활성화되어 있다면 단말은 스몰 셀 기지국을 이용함으로써 매크로 셀 기지국의 부하를 줄일 수 있기 때문이다.

본 발명의 각 실시예에 따른 단말의 스몰 셀 기지국 또는 스몰 셀 활성화 여부에 대한 확인 방법을 설명한다. 이하에서는 스몰 셀을 제공하는 기지국이 마스터 기지국과 다른 경우를 예를 들어 설명하나, 하나의 기지국이 복수의 셀을 제공하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.

단말은 현재 링크를 형성하여 통신을 수행하고 있는 기지국을 통해서 스몰 셀 기지국의 활성화 여부를 지시하는 정보를 수신할 수 있다.

구체적으로, 스몰 셀의 활성화 여부를 지시하는 정보는 DCI 포맷을 사용하여 수신될 수 있다. 일 예로, 스몰 셀 기지국의 활성화 여부를 지시하는 정보를 전송하는 DCI 포맷은 DCI 포맷 1C일 수 있다.

예를 들어, 스몰 셀 기지국의 활성화 여부를 지시하는 지시 정보는 단말의 PCell로 수신될 수 있다. 이를 통해서 단말은 스몰 셀 기지국의 활성화 여부를 인지할 수 있다. 만약, 단말이 사용 가능한 스몰 셀 기지국이 활성화되어 있다면, 단말은 해당 스몰 셀 기지국의 무선자원을 추가하여 통신을 수행할 수 있다.

또는 단말이 마스터 기지국 및 세컨더리 기지국과 캐리어 병합 상황에서 세컨더리 기지국의 추가적인 셀 활성화 여부를 지시하는 지시 정보를 수신할 수도 있다. 이 경우에 지시정보는 세컨더리 셀 그룹에 포함된 셀 중 어느 하나의 셀을 통해서 수신될 수도 있다.

전술한 지시 정보는 1bit로 구성되어 on/off 정보를 포함할 수 있다. 또는 단말이 해당 스몰 셀 기지국의 무선자원을 사용할 수 있는 지에 대한 정보도 함께 전송될 수도 있다. 또는 스몰 셀 기지국은 항상 비활성화 상태로 가정하고, 활성화 상태인 경우에만 활성화 지시 정보를 전송할 수도 있다. 이 경우 단말은 지시 정보가 수신되지 않으면, 스몰 셀 기지국이 비활성화 상태이거나 없는 것으로 판단할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지시 정보가 전송되는 서브프레임 관계를 예시적으로 도시한 도면이다.

지시 정보가 전송되는 구체적인 예를 들면, 지시 정보는 다음 라디오 프레임에서 스몰 셀 기지국의 활성화 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단말은 제 2 라디오 프레임이 시작하는 서브프레임이 n번째인 경우에 k번째 이전의 서브프레임에서 지시 정보를 수신할 수 있다. 일 예로, k가 4라면, 제 1 라디오 프레임의 6번째 서브프레임에서 지시정보가 전송될 수 있다. 해당 지시 정보는 제 2 라디오 프레임에서 스몰 셀 기지국의 활성화 여부를 지시할 수 있다.

기지국은 단말이 전술한 이중 연결을 구성하는 경우에도 활성화 여부를 지시하는 지시 정보를 전송할 수 있다. 일 예로 기지국은 상위계층 시그널링(RRC 신호)을 이용하여 지시 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 지시 정보는 단말에 구성된 세컨더리 셀 그룹 중에서 어느 하나의 셀을 통해서 전송될 수 있다. 지시 정보가 전송되는 셀은 세컨더리 셀 그룹에서 PUCCH를 전송하는 등의 기능을 수행할 수도 있다. 또는 지시 정보는 마스터 기지국이 제공하는 프라이머리 셀 그룹 중의 어느 하나의 셀을 통해서 전송될 수도 있다.

스몰 셀 기지국의 상태 변경 방법

스몰 셀 기지국도 스몰 셀 커버리지 내에 단말이 존재하는 경우 빠르게 활성화 상태로 상태변경을 수행할 필요가 있다. 만약, 스몰 셀 기지국이 비활성화 상태에서 커버리지 내에 단말이 존재하는 경우에 스몰 셀 기지국이 활성화 상태로 변경되어 무선자원을 제공하는 것이 효율적이기 때문이다.

특히, 스몰 셀 기지국이 활성화 상태로 변경되기 위한 절차가 다수의 신호에 의해서 진행된다면 단말의 데이터를 처리하는 데에 시간 지연이 발생할 수 있다. 따라서, 스몰 셀 기지국이 단말의 존재를 인지하여 빠르게 활성화 상태로 변경하기 위한 절차가 필요하다.

제1실시예

이를 위해서 본 발명의 스몰 셀 기지국은 단말 또는 마스터 기지국으로부터 스몰 셀 활성화 관련 신호를 수신할 수 있다.

일 예로, 마스터 기지국(매크로 셀 기지국)이 스몰 셀 기지국으로 단말의 존재여부를 지시해 줄 수 있다. 이 경우, 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국 간의 인터페이스(예를 들어, Xn인터페이스)가 이용될 수 있다. 스몰 셀 기지국은 매크로 셀 기지국으로부터 단말의 존재 여부 또는 스몰 셀 기지국을 통한 데이터 송수신 필요성에 관한 정보를 수신하여 활성화 상태로 변경할 수 있다.

다른 예로, 스몰 셀 기지국은 단말로부터 전송되는 신호를 감지하여 확인할 수도 있다. 다만, 이 경우 스몰 셀 기지국은 비활성화 상태에 있으므로 빠르게 인지할 필요가 있으며, 동기화 문제가 발생하지 않아야 한다. 따라서, PRACH가 사용될 수 있다. 구체적으로, 단말은 PRACH 전송하고, 스몰 셀 기지국은 PRACH 시퀀스를 감지하여 단말의 존재를 확인할 수 있다. 단말의 존재를 확인한 스몰 셀 기지국은 활성화 상태로 변경될 수 있다. 단말은 PRACH를 단말과 통신 중인 매크로 셀 기지국이 지시하는 경우에 전송할 수 있다. 이때, PRACH 전송을 지시하는 정보는 PDCCH를 통해서 전송될 수 있다. 스몰 셀 활성화와 관련된 PRACH 시퀀스는 랜덤 액세스를 위해서 생성되는 시퀀스와는 다른 형태로 생성될 수 있다. 또는 단말이 전송하는 스몰 셀 기지국 활성화를 위한 PRACH와 랜덤 액세스를 위한 PRACH는 구분될 수 있다. 예를 들어, 식별자 또는 시퀀스 생성의 차이에 의한 인덱스/구분자/표시정보 등이 포함될 수 있다.

또 다른 예로, 단말은 스몰 셀 기지국으로 전송하는 PRACH 신호를 이용하여 스몰 셀 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행할 수도 있다. 이를 통해서 단말은 스몰 셀 기지국을 활성화시킴과 동시에 스몰 셀 기지국의 무선자원을 이용하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 따라서, 단말의 무선자원 추가 동작의 절차가 감소할 수 있다. 구체적으로, 단말이 스몰 셀 기지국의 무선자원을 추가하는 방법은 무선랜 자원을 추가하는 과정과 유사할 수 있다. 즉, 단말은 스몰 셀 기지국의 디스커버리 신호를 감지하고, 전술한 PRACH와 같은 신호를 이용하여 스몰 셀 기지국을 활성화시킴과 동시에 랜덤 액세스 절차를 통해서 무선자원을 추가할 수 있다.

또 다른 예로, 스몰 셀 기지국을 활성화 또는 비활성화시키기 위한 신호로 기준 신호(Reference signal)가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 단말은 CRS, CSI-RS, PRS 등의 신호를 이용하여 스몰 셀 기지국의 활성화 상태를 빠르게 변경시킬 수도 있다. 또한, 이 경우에 단말은 매크로 셀 기지국의 명령 또는 지시 정보에 의해서 해당 절차를 수행할 수도 있다.

도 9는 전술한 PRACH 이용 방법의 일 예에 따른 단말 및 기지국의 동작을 도시한 신호도이다.

도 9의 경우에 단말은 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 이용하여 스몰 셀 기지국을 활성화하고, 랜덤 액세스 과정을 동시에 진행할 수도 있다. 따라서, 스몰 셀 활성화 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 즉, 단말은 마스터 기지국과 통신을 수행하고 있더라도 주기적 또는 마스터 기지국의 지시에 따라서 PRACH를 전송할 수 있다. 스몰 셀 기지국은 단말이 전송한 PRACH를 감지하여 활성화 상태로 변경하고, 단말에 무선자원을 제공할 수 있다.

도 9를 참조하면, 스몰 셀 기지국(900)은 디스커버리 신호를 전송한다(S910). 디스커버리 신호는 전술한 PRS 또는 PSS,SSS 및 CRS로 구성될 수 있다. 단말(910)은 디스커버리 신호를 수신하여 스몰 셀 기지국을 검색하고, 스몰 셀 기지국에 접속하기 위하여 비활성화 상태의 스몰 셀 기지국(900)의 상태를 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 전송한다(S920).

스몰 셀 기지국(900)은 수신된 상태 변경 지시 신호에 기초하여 비활성화 상태에서 활성화 상태로 상태를 변경한다(S930). 다른 예로, 단말(910)은 매크로 셀 기지국으로부터 상태 변경 지시 신호의 전송을 지시하는 신호를 수신하여 전술한 상태 변경 지시 신호를 전송할 수 있다.

한편, 단말(910)은 상태 변경 지시 신호를 PRACH를 통해서 전송할 수 있고, 이를 통해서 스몰 셀 기지국(900)은 활성화 상태로의 변경을 지시함을 수신함과 함께 단말(910)과 랜덤 액세스 절차를 수행할 수도 있다(S940).

단말(910)이 스몰 셀 기지국(900)에 랜덤 액세스 절차를 진행하여 완료되면, 통신을 수행할 수 있다(S950).

다른 예로, 스몰 셀 기지국이 단말의 PRACH를 수신하기 위해서 코어망으로부터 PRACH 관련 파라미터를 수신할 수 있다. 따라서, 해당 단말이 자신의 커버리지 내에 있는지 여부를 판단할 수 있고, 마스터 기지국에 접속하기 위한 PRACH인지 활성화를 지시하기 위한 PRACH인지를 구분할 수도 있다. 해당 구분할 수 있는 정보를 확인하기 위한 방법으로 코어망으로부터 수신되는 파라미터에 기초하여 구분할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 스몰 셀 기지국의 상태 정보를 수신하거나, 스몰 셀 기지국의 상태를 변경하기 위한 신호를 전송하는 방법을 위해서 스몰 셀을 디스커버리 하는 절차가 요구될 수 있다.

일 예로, 스몰 셀 기지국이 전력 소모 및 간섭 감소를 위해서 비활성화 있는 상태에도 단말은 디스커버리 신호를 통해서 스몰 셀 기지국의 존재를 확인할 필요가 있다.

이 경우, TDD 듀플렉스 모드에서는 inter-cell synchronization이 필요하다. TDD-FDD의 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 전술한 캐리어 병합, 스몰 셀 기술 및 이중 연결을 위해서 마스터 기지국(매크로 셀 기지국)과 세컨더리 기지국(스몰 셀 기지국)의 synchronization 방법이 필요하다. synchronization은 매크로 셀과 스몰 셀 사이, 하나의 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀 사이 및 스몰 셀 클러스터 사이에 수행될 필요가 있다.

만약, RRC 연결 상태의 단말이 마스터 기지국으로부터 세컨더리 기지국의 스몰 셀 디스커버리 신호에 대한 타이밍 정보를 수신할 수 있다면, 단말은 타이밍 서치를 위한 시간 및 전력 소모 낭비를 줄일 수 있다.

동기화 수행

전술한 요구에 따라서 본 발명의 단말은 마스터 기지국 또는 스몰 셀 기지국으로부터 스몰 셀 기지국의 디스커버리 신호를 모니터링하기 위한 타이밍 정보 또는 모니터링하기 위한 타이밍 정보를 도출할 수 있는 세부 정보를 수신할 수 있다.

도 10은 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오를 예시적으로 도시한 도면이다.

단말은 매크로 셀의 타이밍 정보에 기초하여 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출할 수 있다. 일 예로, 단말은 매크로 셀 수신 타이밍에 기초하여 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출한다. 이 경우, 도출되는 스몰 셀 디스커버리 신호의 값은 러프(rough)한 정보일 수 있으나, 타이밍 서치를 위한 시간 및 전력 소모 등을 줄이는 효과가 있다. 구체적으로, 단말은 RRC 연결 상태에서 마스터 기지국과 통신을 수행할 수 있다. RRC 연결 상태인 단말은 마스터 기지국이 제공하는 매크로 셀의 신호를 수신한다. 마스터 기지국과 단말의 거리차이에 의해서 마스터 기지국이 전송하는 다운링크 신호 전송 시간(T0)과 단말이 해당 다운링크 신호를 수신하는 수신시간(T2) 사이에 간격이 발생한다. 마스터 기지국과 세컨더리 기지국은 GPS/GNSS 또는 공통의 소스를 통해서 동기화가 가능하다. 단말은 세컨더리 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신할 수 있다. 단말과 세컨더리 기지국은 전술한 마스터 기지국과 단말의 거리와 비교할 때 상대적으로 가깝게 배치된다. 따라서, 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호 전송과 단말의 수신 사이의 시간 간격은 매우 작은 값으로 가정할 수 있다.

이 경우, 단말은 마스터 기지국으로부터 수신되는 신호의 타이밍 정보와 타이밍 advanced 값 정보 및 마스터 기지국과 세컨더리 기지국의 전송 신호 시간 차이 값 델타 T 정보에 기초하여 대략적인 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 T2-TA/2+델타T 수식을 이용하여 대략적인 디스커버리 신호의 타이밍을 도출할 수 있다.

단말은 전술한 수식을 계산하기 위한 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 마스터 기지국으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 단말은 마스터 기지국과 RRC 연결 상태에 있으므로, T2 및 TA 정보는 마스터 기지국으로부터 수신하거나 수신된 파라미터를 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 델타 T 정보는 마스터 기지국으로부터 수신할 수 있다. 구체적으로, 델타 T 정보는 상위계층 시그널링을 통해서 수신되거나, 마스터 기지국으로부터 수신되는 지시 정보 또는 파라미터 정보에 의해서 단말에 미리 설정된 값 중 선택될 수도 있다.

다른 예로, 단말은 마스터 기지국으로부터 디스커버리 신호를 모니터링하기 위한 타이밍 정보를 포함하는 신호를 수신할 수도 있다. 이 경우에 단말은 마스터 기지국으로부터 수신된 타이밍 정보에 기초하여 디스커버리 신호를 모니터링함으로써 모니터링 시간을 감축할 수 있는 효과가 있다.

또 다른 예로, 단말은 디스커버리 신호를 모니터링하기 위한 타이밍 정보를 계산함에 있어서 필요한 세부 정보를 수신할 수도 있다. 이 경우 단말은 세부 정보에 기초하여 디스커버리 신호의 모니터링 타이밍을 도출할 수 있다.

도 10의 경우 매크로 셀 기지국(마스터 기지국)과 스몰 셀 기지국은 위성 등 측위 정보를 이용하여 동기화를 수행할 수 있다.

도 11은 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오의 다른 예를 도시한 도면이다.

도 11과 같은 시나리오와 달리 스몰 셀이 위성 측위 정보(GPS/GNSS)를 이용할 수 없는 위치로 전개되는 경우도 발생할 수 있다. 예를 들어, 실내 환경 또는 높은 빌딩 주변의 핫 스팟 지역과 같이 음영 지역에 전개될 수도 있다. 이와 같은 경우에 전술한 도 10의 방법은 동일한 소스에 의한 매크로 셀과 스몰 셀의 전송 타이밍 정보를 이용하기에 어렵다.

따라서, 이 경우에 스몰 셀은 네트워크 리스닝을 통해서 매크로 셀과의 동기화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 마스터 기지국이 전송하는 기준 신호(CRS, CSI-RS, PRS 등)를 모니터링하여 동기화를 유지할 수 있다.

도 11을 참조하면, 세컨더리 기지국은 마스터 기지국이 전송하는 신호를 수신하는 타이밍과 유사한 타이밍에 디스커버리 신호를 송신할 수 있다. 단말과 세컨더리 기지국 간의 거리는 마스터 기지국과 단말 간의 거리에 비해서 상대적으로 매우 가깝게 형성되므로, 단말은 마스터 기지국 신호의 수신타이밍에 기초하여 디스커버리 신호를 탐색할 수 있다. 즉, 단말은 마스터 기지국 신호의 수신 타이밍과 타이밍 adjustment 델타 T 정보에 기초하여 디스커버리 신호를 모니터링할 수 있다.

다른 예로, 마스터 기지국은 세컨더리 기지국이 전송하는 디스커버리 신호를 모니터링하기 위한 타이밍 정보를 단말로 전송할 수도 있다.

또 다른 예로, 마스터 기지국은 디스커버리 신호를 모니터링하기 위한 타이밍 정보를 계산함에 있어서 필요한 세부 정보를 전송할 수도 있다. 단말은 세부 정보에 기초하여 디스커버리 신호의 모니터링 타이밍을 도출할 수 있다.

도 12는 단말이 스몰 셀 디스커버리 신호의 타이밍 정보를 도출하는 경우의 시나리오에 대한 또 다른 예를 도시한 도면이다.

도 12는 복수의 세컨더리 기지국이 구성되는 스몰 셀 클러스터의 경우에 디스커버리 신호 탐색 타이밍에 관한 실시예를 보여준다. 예를 들어, 단말은 세컨더리 기지국이 다수 전개된 상황에서 신호가 강한 스몰 셀의 PSS/SSS를 감지할 수 있다. 이 경우 단말은 하나의 스몰 셀 클러스터 내에 전개되는 스몰 셀의 디스커버리 신호를 탐지하기 위한 타이밍 기준으로 전술한 PSS/SSS를 이용할 수도 있다. 네트워크는 단말에게 동일한 디스커버리 세트로 동일 타이밍을 공유하는 PSS/SSS의 PCIs 셋을 지시해줄 수 있다.

따라서, 단말은 동일한 스몰 셀 클러스터 내에서 특정 셀의 신호(일 예로, PSS/SSS)에 기초하여 디스커버리 신호를 위한 감지 타이밍을 도출할 수 있다.

단말이 마스터 기지국과 RRC 연결 상태를 유지하는 경우에 단말은 마스터 기지국으로부터 전술한 동일 PSS/SSS 타이밍을 사용하는 PCIs 셋에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 단말은 가장 강한 PSS/SSS 신호를 수신하고, 해당 신호에 관련된 정보를 마스터 기지국으로 전송할 수 있다. 마스터 기지국은 단말로부터 신호에 관련된 정보를 수신하여 해당 신호와 연관된 세컨더리 기지국과 동일한 타이밍을 사용하는 PCIs 셋에 대한 정보를 전송할 수 있다. 또는 해당 PCIs 셋에 대한 정보는 단말에 미리 설정된 정보일 수도 있다.

다른 예로, 단말은 스몰 셀 클러스터의 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호를 수신함에 있어서, PSS, SSS, CRS, CSI-RS, PRS 등의 기준 신호 중 어느 하나 이상의 신호를 수신할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 단말은 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호의 타이밍을 도출하기 위해서 마스터 기지국의 신호 또는 세컨더리 기지국 중 일부 기지국의 신호를 이용할 수 있다. 단말은 해당 정보를 이용하여 특정 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호에 대한 대략적인 타이밍 정보를 알 수 있어서, 전력 및 시간에 대한 낭비를 줄일 수 있다.

또한, 앞서 설명한 단말이 스몰 셀 활성화 여부를 지시하는 정보를 수신하는 방법과 디스커버리 신호를 빠르게 수신하기 위한 각 실시예는 합쳐져서 수행될 수도 있다.

즉, 단말은 디스커버리 신호를 빠르게 수신하기 위해서 마스터 기지국 또는 세컨더리 기지국의 특정 신호를 이용할 수 있고, 해당 신호를 수신한 단말은 세컨더리 기지국의 활성화 정보를 수신할 수 있다.

일 예를 들어, 단말은 마스터 기지국으로부터 동일한 PSS/SSS를 사용하는 세컨더리 기지국의 PCI 셋에 대한 정보를 수신하고, 해당 PCI 셋 정보를 이용하여 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호를 감지할 수 있다. 단말은 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호가 감지되면, 마스터 기지국으로 해당 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호를 식별할 수 있는 식별정보를 포함하는 신호를 전송한다. 단말은 마스터 기지국으로부터 PRACH 관련 정보를 수신하여 해당 PRACH 관련 정보에 기초하여 세컨더리 기지국을 활성화 상태로 변경하기 위한 PRACH를 전송할 수 있다. 이를 통해서 단말은 빠르게 세컨더리 기지국의 디스커버리 신호를 감지하고, 세컨더리 기지국을 활성화시킬 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 기지국(1300)은 제어부(1310), 송신부(1320) 및 수신부(1330)를 포함한다.

제어부(1010)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 디스커버리 신호 생성 및 스몰 셀 상태 변경을 위한 전반적인 기지국의 동작을 제어한다.

또한, 제어부(1010)는 상태 변경 지시 신호에 기초하여 활성화 상태로 변경을 수행할 수 있고, 단말과 랜덤 액세스 절차를 통해서 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 그 외에도 전술한 본 발명의 각 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.

송신부(1320)는 비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송할 수 있다.

수신부(1330)는 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신할 수 있다.

그 외에도 송신부(1320)와 수신부(1330)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말 및 매크로 셀 기지구과과 송수신하는데 사용된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1400)은 수신부(1430), 제어부(1410) 및 송신부(1420)를 포함한다.

수신부(1430)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다. 또한, 수신부(1430)는 스몰 셀 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신하고, 매크로 셀 기지국으로부터 스몰 셀 상태변경 지시신호의 전송을 지시하는 신호를 수신할 수도 있다.

또한 제어부(1410)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 디스커버리 신호 수신 및 상태 변경 지시 신호의 생성과 전송에 따른 전반적인 단말의 동작을 제어한다.

또한, 제어부(1410)는 스몰 셀 기지국과의 랜덤 액세스 절차를 수행하는 전반적인 동작을 제어하고, 기존의 랜덤 액세스 채널과 구분되는 상태 변경 지시 신호를 포함하는 랜덤 액세스 채널 생성을 제어한다.

송신부(1420)는 기지국에 상향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다. 또한, 송신부(1420)는 스몰 셀 기지국으로 상태 변경 지시 신호 및 랜덤 액세스 채널을 전송할 수 있다.

그 외에도 단말은 전술한 본 발명을 수행하는 데에 따른 각 동작을 수행하는 구성을 포함할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 기지국이 상태를 변경하는 방법에 있어서,
   비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송하는 단계;
   상기 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신하는 단계; 및
   상기 상태 변경 지시 신호에 기초하여 상기 활성화 상태로 변경을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상태 변경 지시 신호는,
   매크로 셀 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 상태 변경 지시 신호는,
   기지국의 커버리지 내에 단말의 존재 여부 및 통신 요청 정보 중 하나 이상의 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상태 변경 지시 신호는,
   단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 상태 변경 지시 신호는,
   랜덤 액세스 채널을 통해서 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 랜덤 액세스 채널은,
   상기 상태 변경 지시 신호 정보를 지시하는 인덱스, 구분자 및 표시 정보 중 하나 이상의 구별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 랜덤 액세스 채널에 기초하여 상기 단말과 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 단말이 기지국의 활성화 상태를 변경하는 방법에 있어서,
   비활성화 상태의 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신하는 단계;
   상기 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 전송하는 단계; 및
   상기 활성화 상태의 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 상태 변경 지시 신호는,
   랜덤 액세스 채널을 통해서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 채널은,
    상기 상태 변경 지시 신호 정보를 지시하는 인덱스, 구분자 및 표시 정보 중 하나 이상의 구별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    매크로 셀 기지국으로부터 상기 상태 변경 지시 신호의 전송을 지시하는 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 상태를 변경하는 기지국에 있어서,
    비활성화 상태에서 디스커버리 신호를 전송하는 송신부;
    상기 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 상태 변경 지시 신호에 기초하여 상기 활성화 상태로 변경을 수행하는 제어부를 포함하는 기지국.
13. 기지국의 활성화 상태를 변경하는 단말에 있어서,
    비활성화 상태의 기지국으로부터 디스커버리 신호를 수신하는 수신부;
    상기 비활성화 상태를 활성화 상태로 변경하기 위한 상태 변경 지시 신호를 전송하는 송신부; 및
    상기 활성화 상태의 기지국과 랜덤 액세스 절차를 수행하는 제어부를 포함하는 단말.

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