KR20160056239A

KR20160056239A - 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160056239A
Application number: KR1020140156420A
Authority: KR
Inventors: 이남석; 최용석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2016-05-19

Abstract

이동통신 시스템에서 단말은 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 측정하여 기지국으로 보고하고, 기지국으로부터 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 선택된 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 수신하며, 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 타겟빔을 결정한 후 타겟빔의 프리엠블을 서빙빔을 통해 기지국으로 전송함으로써 타겟빔으로의 빔 스위칭을 요청하고, 기지국으로부터 서빙빔을 통해 프리엠블에 대한 응답을 수신한 후 타겟빔으로 스위칭한다.

Description

이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치{METHOD AND METHOD FOR BEAM SWITCHING IN MBOBILE COMMUNICATION NETWORK}

본 발명은 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 밀리미터파(millimeter wave: mmW) 주파수 대역을 사용하는 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 4G 이동 통신 시스템은 6GHz 미만의 대역에서 최대 100MHz 대역폭을 사용하고, MIMO(Multi-Input Multi-Output), 캐리어 집성(Carrier Aggregation), 협력 다중점 통신(CoMP) 등의 기술을 도입하여 최대 1Gbps의 전송 용량을 지원할 수 있다.

무선 트래픽의 수요는 폭발적으로 증가하고 있으며 이러한 트래픽 급증에 대비하여 보다 넓은 대역폭의 이용이 가능한 10GHz 이상의 밀리미터파 주파수 대역에 대한 이용이 고려되고 있다.

밀리미터파 주파수 대역 기반 광대역 이동 통신 시스템에서 하나의 셀은 1GHz 대역폭을 이용하는 다수의 빔을 사용한다. 이들 빔의 서비스 반경은 수십 m로써, 빔간 단말의 이동성이 빈번하게 발생한다. 따라서 단말의 이동에 따라 서비스의 단절을 최소화하기 위해서는 빠른 빔 스위칭이 요구된다.

본 발명이 해결하려는 과제는 밀리미터파 주파수 대역 기반 이동 통신 시스템에서 빠른 빔 스위칭을 제공할 수 있는 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

기지국의 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템에서 단말의 빔 스위칭을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 측정하는 단계, 상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 상기 서빙빔으로 보고하는 단계, 상기 기지국으로부터 상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 선택된 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 상기 서빙빔을 통해 수신하는 단계, 상기 서빙빔과 상기 후보빔의 신호 세기를 토대로 타겟빔을 결정하는 단계, 상기 서빙빔을 통해 상기 타겟빔의 프리엠블을 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 상기 서빙빔을 통해 상기 프리엠블에 대한 응답을 수신하는 단계, 그리고 상기 타겟빔으로 스위칭하는 단계를 포함한다.

상기 스위칭하는 단계는 설정된 스위칭 시간 내에 상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시키는 단계, 그리고 상기 타겟빔을 통해 상향링크 자원 할당 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 상향링크 승인은 상기 기지국이 상기 응답을 전송한 후 상기 스위칭 시간을 설정한 타이머가 만료될 때 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔을 통해 전송될 수 있다.

상기 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 수신하는 단계는 상기 기지국으로부터 상기 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 포함한 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 보고하는 단계는 상기 후보빔과 상기 서빙빔의 신호 세기의 차가 설정된 제1 임계값 이상이 되면 상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 타겟빔을 결정하는 단계는 상기 서빙빔보다 신호 세기가 설정된 제2 임계값 이상인 후보빔을 상기 타겟빔으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 응답은 상기 기지국으로부터 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 전송될 수 있다.

상기 랜덤 접속 응답은 타이밍 조절 값을 포함하며, 상기 방법은 상기 타이밍 조절 값에 따라서 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 빔 스위칭을 제어하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 단말로부터 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 상기 서빔빔을 통해 수신하는 단계, 상기 서빙빔과 상기 후보빔의 신호 세기를 토대로 후보 타겟빔을 선택하고, 상기 후보 타겟빔에 연관된 프리엠블을 할당하는 단계, 상기 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블의 정보를 상기 서빙빔을 통해 상기 단말로 전송하는 단계, 상기 단말로부터 빔 스위칭할 타겟빔과 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 수신하는 단계, 그리고 상기 프리엠블에 대한 응답을 상기 서빙빔을 통해 전송하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 응답을 전송한 후에 스위칭 시간을 설정한 타이머를 구동시키는 단계, 그리고 상기 타이머의 스위칭 시간이 만료되면 상향링크 자원 할당 정보를 상기 타겟빔을 통해 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블의 정보를 상기 단말로 전송하는 단계는 상기 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔을 결정하는 단계, 그리고 상기 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔의 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 프리엠블을 수신하는 단계는 상기 프리엠블을 이용하여 상기 단말의 상향링크 전송 시간을 조절하는 타이밍 조절 값을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함할 수 있다.

상기 랜덤 접속 응답을 전송하는 단계는 매체접속계층에서 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 기지국의 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템에서 단말의 빔 스위칭을 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 신호 품질 측정부, 타겟빔 결정부, 스위칭부, 그리고 송수신부를 포함한다. 상기 신호 품질 측정부는 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 측정하고, 상기 후보빔과 상기 서빙빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고를 생성한다. 상기 타겟빔 결정부는 상기 기지국에 의해 결정된 후보 타겟빔에 연관된 프리엠블의 정보를 수신하고, 상기 서빙빔과 후보빔의 측정된 신호 세기를 토대로 상기 후보 타겟빔 중에서 빔 스위칭할 타겟빔을 결정하고, 결정한 타겟빔의 프리엠블을 통해 상기 타겟빔으로의 빔 스위칭을 요청한다. 상기 스위칭부는 상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시킨다. 그리고 상기 송수신부는 상기 서빙빔 및 상기 타겟빔을 통해서 상기 기지국과 통신한다.

상기 타겟빔 결정부는 상기 타겟빔에 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 전송할 수 있다.

상기 장치는 타이밍 조절 값에 따라서 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 조절하는 송신 시간 조절부를 더 포함하고, 상기 스위칭부는 상기 서빙빔을 통해 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔에 연관된 프리엠블에 대한 응답을 수신한 후 설정된 스위칭 시간 내에 상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시키며, 상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함할 수 있다.

상기 스위칭부는 상기 기지국이 상기 응답을 전송한 후 상기 스위칭 시간을 설정한 타이머 만료 시 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔을 통해 상향링크 자원 할당 정보를 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 빔 스위칭을 제어하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 송수신부, 후보 타겟빔 결정부, 그리고 스위칭 제어부를 포함한다. 상기 송수신부는 서빙빔 및 타겟빔을 통해서 상기 단말과 통신한다. 상기 후보 타겟빔 결정부는 상기 단말로부터 상기 서빙빔을 통해 수신한 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 후보 타겟빔을 결정하고, 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블을 할당하며, 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 전송한다. 그리고 상기 스위칭 제어부는 상기 단말로부터 타겟빔의 프리엠블을 통해서 상기 타겟빔으로의 빔 스위칭 요청에 따라서 타겟빔의 프리엠블을 토대로 후보 타겟빔의 정보를 검색하여 타겟빔을 확인하고, 상기 타겟빔의 프리엠블에 대한 응답을 생성하여 상기 서빙빔을 통해 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 전송한다.

상기 장치는 상기 응답을 전송한 후 스위칭 시간을 설정한 타이머를 구동하고, 타이머의 스위칭 시간 만료 시 상향링크 자원 할당 정보를 상기 타겟빔을 통해 상기 단말로 전송하는 자원 할당부를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는 상기 프리엠블을 토대로 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 제어하는 타이밍 조절 값을 측정하고, 상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 단말의 이동에 따른 빠른 빔 스위칭을 지원함으로써 단말의 서비스 단절 및 데이터 손실을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 네트워크에서의 다중 빔을 나타낸 도면이다.
도 2는 LTE-A 시스템에서의 핸드오버 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 빔 스위칭 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 빔 스위칭을 제어하는 장치를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 네트워크에서의 다중 빔을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 이동 통신 네트워크는 기지국(100) 및 단말(200)을 포함한다.

기지국(100)은 셀 내 다중 빔(B1~B9)을 운용한다. 다중 빔(B1~B9)은 각각 하나의 고유한 식별자를 가지며, 각 빔(B1~B9)은 인접한 빔과 일부 영역이 중첩될 수 있다. 기지국(100)은 단말(200)과의 통신을 위해 10GHz 이상의 밀리미터파 주파수 대역을 사용하며, 각 빔(B1~B9)의 서비스 반경은 수십 m로써 1GHz 대역폭을 사용할 수 있다. 또한 각 빔은 FA(Frequency Allocation)별로 복수의 서브빔을 포함할 수 있다.

기지국(100)은 다중 빔(B1~B9) 중 단말(200)의 방향으로 향하는 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔으로 서비스를 제공한다.

단말(200)은 기지국(200)에 접속하여 서빙빔을 통해서 서비스를 제공 받는다. 이러한 단말(200)은 이동성을 가지며, 단말(200)의 이동에 따라서 빔간 이동이 발생한다. 현재 단말(200)이 서비스를 받고 있는 빔을 서빙빔이라 하고, 단말(200)이 이동할 빔을 타겟빔이라 한다.

기지국(100)은 단말(200)의 빔간 이동에 의한 서비스 단절을 최소화하기 위해 서빙빔에서 타겟빔으로의 빠른 빔 스위칭을 제어한다.

본 발명의 실시 예에 따른 빔 스위칭을 위한 방법 및 장치의 설명에 앞서 TE-A 시스템에서의 핸드오버 방법에 대해 먼저 설명한다.

도 2는 LTE-A 시스템에서의 핸드오버 방법을 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 단말(30)은 서빙 기지국(10)으로부터 서비스를 제공 받는다.

단말(30)은 서빙 기지국(10)과 주변 기지국에서 수신되는 신호의 세기를 측정한다. 신호의 세기 대신에 신호의 품질을 나타내는 다른 파라미터의 측정도 가능하다.

단말(30)은 측정된 신호 세기를 토대로 핸드오버 이벤트가 발생하면, 서빙 기지국(10)과 주변 기지국의 신호의 세기를 포함한 측정 보고(Measurement Reports)를 서빙 기지국(10)으로 전송한다(S210). 예를 들어, 단말(30)은 측정된 주변 기지국의 신호 세기가 서빙 기지국의 신호 세기보다 설정된 임계값 이상인 경우 핸드오버 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 측정 보고(Measurement Reports)를 서빙 기지국(10)으로 전송할 수 있다.

서빙 기지국(10)은 수신된 측정 보고(Measurement Reports)에 포함된 주변 기지국의 신호 세기를 토대로 단말(30)의 핸드오버를 결정하고, 핸드오버 할 타겟 기지국(20)을 결정한다.

서빙 기지국(10)은 타겟 기지국(20)과 핸드오버 준비 절차를 수행한다. 이러한 핸드오버 준비 절차를 통해서 타겟 기지국(20)은 단말(30)의 컨텍스트 정보를 기반으로 핸드오버 수락 여부를 판단하고, 핸드오버를 허용하는 경우 핸드오버를 위한 자원을 예약한다.

서빙 기지국(10)과 타겟 기지국(20) 사이에서 핸드오버 준비 절차가 완료되면, 서빙 기지국(10)은 무선자원제어(Radio Resource Control, 이하 RRC라 함) 재구성(RRCReconfiguration) 메시지를 단말(30)로 전송하여 핸드오버를 명령한다(S220). RRC 재구성(RRCReconfiguration) 메시지에는 타겟 기지국으로의 핸드오버를 위해 필요한 정보가 포함될 수 있으며, 예를 들어 타겟 기지국의 전용 프리엠블의 정보를 포함할 수 있다.

단말(30)은 타겟 기지국(20)의 전용 프리엠블을 타겟 기지국(20)으로 전송한다(S230).

타겟 기지국(20)은 프리엠블을 대한 랜덤 접속 응답(random access response, RAR)을 단말(30)로 전송한다(S240). RAR은 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 승인(UL grant) 및 타이밍 조절(Timing Advance, TA) 정보를 포함할 수 있다.

단말(30)은 RAR에 포함된 TA 정보를 바탕으로 상향링크 동기화를 수행하고, 할당된 상향 링크 자원을 이용하여 RRC 재구성 완료(RRCReconfigurationComplete) 메시지를 타겟 기지국(20)으로 전송한다(S250). 이러한 절차를 통해서 핸드오버 과정이 완료된다.

이러한 핸드오버 과정에서는 단말(30)의 핸드오버 결정을 서빙 기지국(10)에서 수행함으로써, 단말(30)의 이동 속도 및 갑작스런 신호 세기 및 품질 악화에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있다. 본 발명의 실시 예에서는 단말(210)의 이동 속도 및 갑작스런 신호 품질 변화를 고려한 빔 스위칭 방법을 제안한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 네트워크에서의 빔 스위칭 방법을 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 기지국(100)은 서빙빔을 통해 단말(200)로 서비스를 제공한다.

단말(200)은 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 측정한다. 단말(210)은 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 주기적으로 측정할 수 있다.

단말(200)은 측정된 신호 세기를 토대로 빔 스위칭 이벤트가 발생하면, 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고(Measurement Reports)를 서빙빔을 통해 기지국(100)으로 전송한다(S310). 예를 들어, 단말(200)은 타겟빔과 서비빔의 신호 세기의 차이가 설정된 임계값(M1) 이상이 되면, 빔 스위칭 이벤트가 발생한 것으로 판단하고 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고(Measurement Reports)를 서빙빔으로 전송할 수 있다.

기지국(100)은 서빙빔을 통해 수신된 측정 보고의 신호 세기를 바탕으로 후보 타겟빔을 결정하고, 후보 타겟빔에서 연속적인 서비스를 지원하기 위해 서빙빔에서 이용하는 서브빔의 수와 동일하게 주서브빔(primary subbeam)과 부서브빔(secondary subbeams)을 결정한다. 또한 기지국(100)은 후보 타겟빔에 연관된 전용 프리엠블을 할당한다.

기지국(100)은 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔의 정보(T-Beam: P-CC, S-CC)와 후보 타겟빔과 연관된 전용 프리엠블(dedicated preamble)을 포함한 RRC 재구성(RRCReconfiguration) 메시지를 단말(200)로 전송한다(S320).

단말(200)은 서빙빔과 타겟빔의 측정된 신호 세기의 차이를 토대로 빔 스위칭할 타겟빔을 결정한다. 단말(200)은 서빙빔과의 신호 세기의 차이가 설정된 임계값(M2) 이상인 타겟빔을 빔 스위칭할 타겟빔으로 결정할 수 있다. 임계값(M2)은 임계값(M1)보다 크게 설정될 수 있다.

단말(200)은 결정한 타겟빔과 연관된 전용 프리엠블을 서빙빔을 통해 기지국(100)으로 전송함으로써(S330), 타겟빔으로의 빔 스위칭을 요청한다.

기지국(100)은 수신된 전용 프리엠블을 이용하여 빔 스위칭을 요청한 단말(200)과 빔 스위칭할 타겟빔을 확인한다. 기지국(100)은 서빙빔에서 단말(200)로의 데이터 전송 서비스를 중지하고, 수신한 전용 프리엠블에 대한 RAR를 전송한다(S340). RAR은 프리엠블을 수신할 때 측정된 TA 정보를 포함한다. RAR은 매체접속계층에서 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 전송되지 않고 단말(200)의 식별자인 C-RNTI(Cell-RNTI)를 이용하여 단말(200)에게 전송된다.

즉 기지국(100)은 빔 스위칭을 요청하는 전용 프리엠블이 수신되면 전용 프리엠블을 토대로 단말(200)과 후보 타겟빔의 정보를 검색하여 단말(200)에서 빔 스위칭을 요청한 타겟빔을 확인한다. 그리고 기지국(100)은 서빙빔에서 데이터 전송 서비스를 중지한다.

단말(200)은 서빙빔을 통해서 RAR 메시지를 수신하면 스위칭 시간(T_switching) 내에 타겟빔으로 물리계층을 전환시키고 RAR에서 수신된 TA 정보에 따라 상향링크 전송 시간을 조절한다.

기지국(100)은 서빙빔을 통해 RAR를 전송한 후 스위칭 시간(T_switching)을 설정한 타이머를 구동한다. 타이머의 스위칭 시간(T_switching)이 만료되면 기지국(100)은 단말을 위한 상향링크 자원을 할당하고, 단말 식별자인 C-RNTI를 이용하여 상향링크 자원 할당 정보를 포함한 상향링크 승인(UL grant)을 타겟빔을 통해서 전송한다(S350).

단말(200)은 RAR 수신 후 타겟빔으로 전환하고 타겟빔으로 전송된 상향링크 승인(UL grant)을 통해 상향링크 자원을 할당 받는다.

단말(200)은 상향링크 자원을 할당 받으면, 빔 스위칭의 완료를 알리기 위해 RRC 재구성 완료(RRCReconfigurationComplete) 메시지를 할당된 상향 링크 자원을 통해 전송하고(S360), 타겟빔을 통해 서비스를 재개한다.

도 2와 같이, 기존 핸드오버 과정에서 단말(30)은 핸드오버 이벤트가 발생했을 때 측정 보고를 수행한다. 이 측정 보고 메시지를 전송하기 위한 상향 링크 자원 할당 과정이 필요하고 이에 따른 전송 시간 지연이 발생한다. 또한 서빙 기지국(10)에서 측정 보고를 받아 단말(30)의 핸드오버를 결정한 후 타겟 기지국(20)에 대해 핸드오버 준비를 수행하는 시간이 요구된다. 서빙 기기국(10)은 타겟 기지국(20)에서 단말(30)에 대한 핸드오버 준비가 완료되면 RRC 재구성 메시지를 전송하고 이를 수신한 단말(30)은 실제 핸드오버를 수행한다. 결국 단말(30)에서 측정 보고를 전송하고 RRC 재구성 메시지를 수신하여 핸드오버를 수행할 때까지 소요되는 시간이 길어지고, 이에 따라서 단말(30)의 이동 속도 및 신호의 품질 악화로 인한 핸드오버 실패가 발생할 가능성이 높다.

그러나 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국(100)이 측정 보고를 통해 미리 서빙 빔에서 타겟 빔으로의 핸드오버 준비를 미리 완료하고 이에 대한 정보를 RRC 재구성 메시지를 통해서 단말(200)에 전송한다. 그리고 실질적인 핸드오버 결정은 단말(200)에서 결정한다. 단말(200)에서 핸드오버 결정시 이를 서빙 빔에 알리기 위해 메시지를 전송하는 것이 아니라 전용 프리엠블을 전송한다. 이는 메시지 전송을 위한 상향 링크 할당 과정을 생략할 수 있어 빠른 핸드오버를 수행할 수 있어 핸드오버 실패가 발생할 가능성을 현저히 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 빔 스위칭 장치를 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 빔 스위칭 장치(400)는 신호 품질 측정부(410), 타겟빔 결정부(420), 스위칭부(430), 송신 시간 조절부(440) 및 송수신부(450)를 포함한다. 빔 스위칭 장치(400)는 단말(200)에 포함될 수 있다.

신호 품질 측정부(410)는 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 주기적으로 측정한다. 신호 품질 측정부(410)는 타겟빔과 후보빔의 신호 세기가 임계값(M1) 이상이 되면, 서빙빔과 타겟빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고를 생성하고, 측정 보고를 송수신부(450)를 통해 전송한다.

타겟빔 결정부(420)는 서빙빔을 통해서 기지국(100)으로부터 수신된 RRC 재구성(RRCReconfiguration) 메시지에 포함된 후보 타겟빔의 정보를 저장하고, 신호 품질 측정부(410)의 측정 결과를 토대로 후보 타겟빔 중에서 빔 스위칭할 타겟빔을 결정한다. 타겟빔 결정부(420)는 서빙빔과의 신호 세기의 차이가 설정된 임계값(M2) 이상인 빔을 빔 스위칭할 타겟빔으로 결정할 수 있다. 타겟빔 결정부(420)는 결정한 타겟빔과 연관된 프리엠블을 송수신부(450)를 통해 전송한다.

스위칭부(430)는 서빙빔을 통해서 기지국(100)으로부터 RAR을 수신하면 스위칭 시간(T_switching) 내에 타겟빔으로 물리계층을 전환한다. 스위칭부(430)는 타겟빔을 통해서 기지국(100)으로부터 수신된 상향링크 승인을 통해서 상향링크 자원을 할당 받고, 빔 스위칭 완료를 타겟빔을 통해 기지국(100)으로 전송한다.

송신 시간 조절부(440)는 기지국(100)으로부터 수신한 RAR에 포함된 TA 정보에 따라 상향링크 송신 시간을 조절한다.

송수신부(450)는 서빙빔 및 타겟빔을 통해서 기지국(100)과 신호, 데이터 및 메시지를 송수신한다. 송수신부(450)는 타겟빔으로의 핸드오버 이후에 상향링크 송신 시간에 따라서 데이터를 타겟빔을 통해 전송할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 빔 스위칭 장치 및 방법의 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 신호 품질 측정부(410), 타겟빔 결정부(420), 스위칭부(430) 및 송신 시간 조절부(440)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 송수신부(450)의 기능을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 빔 스위칭을 제어하는 장치를 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 기지국의 장치(500)는 후보 타겟빔 결정부(510), 스위칭 제어부(520), 자원 할당부(530) 및 송수신부(540)를 포함한다.

후보 타겟빔 결정부(510)는 단말(200)로부터 수신한 측정 보고의 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 후보 타겟빔을 결정한다. 후보 타겟빔 결정부(510)는 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔을 결정하고, 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블을 할당한다. 후보 타겟빔 결정부(510)는 후보 타겟빔의 서브빔 구성 정보와 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블의 정보를 포함하는 메시지를 생성하고 송수신부(540)를 통해 전송한다.

스위칭 제어부(520)는 단말(200)로부터 타겟빔의 프리엠블을 통해서 타겟빔으로의 빔 스위칭 요청을 수신하면, 타겟빔의 프리엠블을 토대로 후보 타겟빔의 정보를 검색하여 타겟빔을 확인하고, 프리엠블에 대한 RAR을 생성하여 송수신부(540)를 통해 전송한다. 스위칭 제어부(520)는 프리엠블을 수신할 때 TA 값을 측정하고, 측정한 TA 값을 포함하도록 RAR을 생성할 수 있다.

자원 할당부(530)는 타겟빔에서 단말(200)의 상향링크 자원을 할당한다. 자원 할당부(530)는 RAR을 전송한 후 스위칭 시간(T_switching)을 설정한 타이머를 구동하고, 타이머의 스위칭 시간이 만료되면 상향링크 자원 할당 정보를 포함한 상향링크 승인을 송수신부(540)를 통해 전송할 수 있다.

송수신부(540)는 서빙빔 및 타겟빔을 통해서 단말(200)과 신호, 데이터 및 메시지를 송수신한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 빔 스위칭을 제어하는 장치 및 방법의 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 후보 타겟빔 결정부(510), 스위칭 제어부(520) 및 자원 할당부(530)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 송수신부(540)의 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

기지국의 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템에서 단말의 빔 스위칭을 위한 방법으로서,
서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 측정하는 단계,
상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 상기 서빙빔으로 보고하는 단계,
상기 기지국으로부터 상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 선택된 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 상기 서빙빔을 통해 수신하는 단계,
상기 서빙빔과 상기 후보빔의 신호 세기를 토대로 타겟빔을 결정하는 단계,
상기 서빙빔을 통해 상기 타겟빔의 프리엠블을 전송하는 단계,
상기 기지국으로부터 상기 서빙빔을 통해 상기 프리엠블에 대한 응답을 수신하는 단계, 그리고
상기 타겟빔으로 스위칭하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에서,
상기 스위칭하는 단계는
설정된 스위칭 시간 내에 상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시키는 단계, 그리고
상기 타겟빔을 통해 상향링크 자원 할당 정보를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에서,
상기 상향링크 승인은 상기 기지국이 상기 응답을 전송한 후 상기 스위칭 시간을 설정한 타이머가 만료될 때 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔을 통해 전송되는 방법.
제1항에서,
상기 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 수신하는 단계는 상기 기지국으로부터 상기 후보 타겟빔의 프리엠블의 정보를 포함한 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에서,
상기 보고하는 단계는 상기 후보빔과 상기 서빙빔의 신호 세기의 차가 설정된 제1 임계값 이상이 되면 상기 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제5항에서,
상기 타겟빔을 결정하는 단계는 상기 서빙빔보다 신호 세기가 설정된 제2 임계값 이상인 후보빔을 상기 타겟빔으로 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제6항에서,
상기 응답은 상기 기지국으로부터 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 전송되는 방법.
제1항에서,
상기 랜덤 접속 응답은 타이밍 조절 값을 포함하며,
상기 타이밍 조절 값에 따라서 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 조절하는 단계
를 더 포함하는 방법.
셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 빔 스위칭을 제어하는 방법으로서,
상기 단말로부터 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 상기 서빔빔을 통해 수신하는 단계,
상기 서빙빔과 상기 후보빔의 신호 세기를 토대로 후보 타겟빔을 선택하고, 상기 후보 타겟빔에 연관된 프리엠블을 할당하는 단계,
상기 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블의 정보를 상기 서빙빔을 통해 상기 단말로 전송하는 단계,
상기 단말로부터 빔 스위칭할 타겟빔과 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 수신하는 단계, 그리고
상기 프리엠블에 대한 응답을 상기 서빙빔을 통해 전송하는 단계
를 포함하는 방법.
제9항에서,
상기 응답을 전송한 후에 스위칭 시간을 설정한 타이머를 구동시키는 단계, 그리고
상기 타이머의 스위칭 시간이 만료되면 상향링크 자원 할당 정보를 상기 타겟빔을 통해 전송하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제10항에서,
상기 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블의 정보를 상기 단말로 전송하는 단계는
상기 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔을 결정하는 단계, 그리고
상기 후보 타겟빔의 주서브빔과 부서브빔의 정보를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제9항에서,
상기 프리엠블을 수신하는 단계는 상기 프리엠블을 이용하여 상기 단말의 상향링크 전송 시간을 조절하는 타이밍 조절 값을 측정하는 단계를 포함하고,
상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함하는 방법.
제9항에서,
상기 랜덤 접속 응답을 전송하는 단계는 매체접속계층에서 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
기지국의 셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템에서 단말의 빔 스위칭을 위한 장치로서,
서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 측정하고, 상기 후보빔과 상기 서빙빔의 신호 세기를 포함한 측정 보고를 생성하는 신호 품질 측정부,
상기 기지국에 의해 결정된 후보 타겟빔에 연관된 프리엠블의 정보를 수신하고, 상기 서빙빔과 후보빔의 측정된 신호 세기를 토대로 상기 후보 타겟빔 중에서 빔 스위칭할 타겟빔을 결정하고, 결정한 타겟빔의 프리엠블을 통해 상기 타겟빔으로의 빔 스위칭을 요청하는 타겟빔 결정부,
상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시키는 스위칭부, 그리고
상기 서빙빔 및 상기 타겟빔을 통해서 상기 기지국과 통신하는 송수신부
를 포함하는 장치.
제14항에서,
상기 타겟빔 결정부는 상기 타겟빔에 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 전송하는 장치.
제15항에서,
타이밍 조절 값에 따라서 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 조절하는 송신 시간 조절부
를 더 포함하고,
상기 스위칭부는 상기 서빙빔을 통해 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔에 연관된 프리엠블에 대한 응답을 수신한 후 설정된 스위칭 시간 내에 상기 타겟빔으로 물리계층을 전환시키며,
상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함하는 장치.
제15항에서,
상기 스위칭부는 상기 기지국이 상기 응답을 전송한 후 상기 스위칭 시간을 설정한 타이머 만료 시 상기 기지국으로부터 상기 타겟빔을 통해 상향링크 자원 할당 정보를 수신하는 장치.
셀 영역을 복수의 빔 영역으로 나누고 복수의 빔을 이용하여 서비스하는 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 빔 스위칭을 제어하는 장치로서,
서빙빔 및 타겟빔을 통해서 상기 단말과 통신하는 송수신부,
상기 단말로부터 상기 서빙빔을 통해 수신한 서빙빔과 후보빔의 신호 세기를 토대로 후보 타겟빔을 결정하고, 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블을 할당하며, 후보 타겟빔과 연관된 프리엠블을 상기 서빙빔을 통해 전송하는 후보 타겟빔 결정부, 그리고
상기 단말로부터 타겟빔의 프리엠블을 통해서 상기 타겟빔으로의 빔 스위칭 요청에 따라서 타겟빔의 프리엠블을 토대로 후보 타겟빔의 정보를 검색하여 타겟빔을 확인하고, 상기 타겟빔의 프리엠블에 대한 응답을 생성하여 상기 서빙빔을 통해 상기 단말의 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 전송하는 스위칭 제어부
를 포함하는 장치.
제18항에서,
상기 응답을 전송한 후 스위칭 시간을 설정한 타이머를 구동하고, 타이머의 스위칭 시간 만료 시 상향링크 자원 할당 정보를 상기 타겟빔을 통해 상기 단말로 전송하는 자원 할당부
를 더 포함하는 장치.
제18항에서,
상기 스위칭 제어부는 상기 프리엠블을 토대로 상기 타겟빔에서의 상향링크 전송 시간을 제어하는 타이밍 조절 값을 측정하고,
상기 응답은 상기 타이밍 조절 값을 포함하는 장치.