KR20130129686A

KR20130129686A - 통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법 및 그에 따른 소형 기지국

Info

Publication number: KR20130129686A
Application number: KR1020120053740A
Authority: KR
Inventors: 정정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-11-29
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: EP2853110A4; EP2853110B1; EP2853110A1; KR101892927B1; WO2013176470A1; US20130310024A1; US10237752B2

Abstract

통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법에 있어서, 인접한 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점에서 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신하는 과정과, 적어도 하나의 단말을 통해서 활성화 신호를 수신한 경우, 상기 소형 기지국을 동작 모드로 운용하는 과정을 포함하며 상기 동작 모드는 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신하는 상태임을 나타낸다.

Description

통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법 및 그에 따른 소형 기지국{A METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF A COMPACT BASE STATION AND THE SMALL BASE STATION}

본 발명은 통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법 및 그에 따른 소형 기지국에 관한 것이다.

스마트 폰(smart phone) 등과 같은 단말의 이용으로 인해 이동통신 사용자들이 사용하는 평균 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이와 함께 더 높은 데이터 송신률에 대한 사용자들의 요구도 지속적으로 늘어나고 있다.

일반적으로 높은 데이터 송신률을 제공하는 방법으로는 더 넓은(Wide) 주파수 대역을 사용하여 통신을 제공하는 방법과 주파수 사용 효율을 높이는 방법이 있다. 여기서, 주파수 사용 효율을 높이는 방법의 경우, 더 높은 평균 데이터 송신률을 제공하는 것이 매우 어렵다. 그 이유는 현 세대의 통신 기술들이 이미 이론적인 한계치에 가까운 주파수 사용 효율을 제공하고 있기 때문에, 그 이상의 주파수 사용 효율을 높이는 기술 개량이 어렵기 때문이다. 따라서 데이터 송신률을 높이기 위해서 실현 가능한 방법으로, 더 넓은 주파수 대역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 방법을 고려해볼 수 있다. 이때, 가용 주파수 대역이 고려되어야 한다. 현재의 주파수 분배 정책 상 1GHz 이상의 광대역 통신이 가능한 대역은 한정적이며, 현실적으로 선택 가능한 주파수 대역은 30GHz 이상의 밀리미터파 대역뿐이다. 이런 높은 주파수 대역에서는 일반적인 셀룰라(cellular) 시스템들이 사용하는 2GHz 대역(이하, '셀룰라 주파수 대역'이라 칭하기로 함)과 달리 거리에 따른 신호감쇄가 매우 심하게 발생한다. 이러한 신호감쇄로 인해 일반적인 셀룰라 시스템과 동일한 전력을 사용하는 기지국의 경우 서비스를 제공하는 커버리지가 상당히 감소하게 된다. 이에 따른 문제를 해결하기 위해서 송수신 전력을 좁은 공간에 집중하여 안테나의 송수신 효율을 높이는 빔포밍(Beam Forming) 기법 등이 사용된다.

더욱이, 밀리미터파는 낮은 주파수 대역의 전파와 달리 직진성이 높고 투과성이 낮아서 기지국과 단말 사이의 통신 경로에 장애물이 위치하거나 단말이 격리된 방 안에 위치하는 경우 일반적인 셀룰라 주파수 대역 대비 전파의 송수신 성능이 상당히 저하되는 단점이 존재한다. 상기한 단점을 보완하기 위해서 매크로 기지국들 각각의 서비스 영역 내에 동작 가능한 소형 기지국(Compact Base station)들을 설치하는 방안 역시 고려된다. 여기서, 소형 기지국들은 매크로 기지국에 비해 송신 전력이나 통신 가능 영역의 크기가 작은 기지국들이다. 그리고, 상기 소형 기지국들은 예를 들어, 펨토(femto) 기지국, 피코(pico) 기지국, 옥내용 기지국, 셀 확장용 릴레이(relay) 및 자동 무선 헤드(RRH: Remote Radio Head) 등이 될 수 있다. 이 경우, 특정 상황 즉, 강우나 매크로 기지국의 신호 차단 등이 발생하기 전에는 매크로 기지국의 통신 가능 영역 내에 설치된 소형 기지국들이 상기 매크로 기지국과 서로 간섭을 일으키는 문제점이 발생한다. 따라서 매크로 기지국의 통신 가능 영역 내에 설치된 소형 기지국들을 특정 상황에서만 효율적으로 사용하는 방안이 요구된다.

본 발명은 매크로 기지국과 소형 기지국을 포함하는 통신 시스템에서 소형 기지국들의 동작을 제어하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명은 소형 기지국이 주기적으로 측정한 매크로 기지국의 신호와 특정 경계값을 비교한 결과와, 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내의 단말 존재 유무에 따라 상기 소형 기지국의 동작 여부를 결정하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법에 있어서, 인접한 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점에서 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신하는 과정과, 적어도 하나의 단말로부터 활성화 신호를 수신한 경우, 상기 소형 기지국을 동작 모드로 운용하는 과정을 포함하며 상기 동작 모드는 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신하는 상태임을 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 다른 방법은 통신 시스템에서 단말이 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법에 있어서, 인접한 매크로 기지국들 및 소형 기지국들의 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점 동안 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 수신한 경우, 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인하는 과정과, 상기 매크로 기지국과 연결된 상태인 경우, 상기 매크로 기지국에게 상기 소형 기지국의 활성화 요청을 송신하고, 상기 매크로 기지국과 연결되지 않은 상태인 경우, 상기 소형 기지국에게 활성화 요청을 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 통신 시스템에서 동작을 제어하는 소형 기지국에 있어서, 인접한 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와, 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점에서 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신하는 송신부와, 적어도 하나의 단말을 통해서 활성화 신호를 수신한 경우, 상기 소형 기지국을 동작 모드로 운용하는 동작 모드 결정부를 포함하며 상기 동작 모드는 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신하는 상태임을 나타낸다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는 통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 단말에 있어서, 인접한 매크로 기지국들 및 소형 기지국들의 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와, 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점 동안 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 수신한 경우, 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인하는 연결 상태 확인부와, 상기 매크로 기지국과 연결된 상태인 경우, 상기 매크로 기지국에게 상기 소형 기지국의 활성화 요청을 송신하고, 상기 매크로 기지국과 연결되지 않은 상태인 경우, 상기 소형 기지국에게 활성화 요청을 송신하는 송신부를 포함한다.

매크로 기지국과 소형 기지국을 포함하는 통신 시스템에서 소형 기지국이 주기적으로 측정한 매크로 기지국의 신호와 특정 경계값과의 비교 결과와, 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내의 단말 존재 유무에 따라 상기 소형 기지국의 동작 여부를 결정함에 의해서 매크로 기지국과의 간섭을 최소화하고 환경 변화에 관계 없이 연속적인 서비스를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 통신 시스템에서 2GHz 셀룰라 주파수 대역과 밀리미터파 대역을 송신 대역으로 사용하는 기지국들의 통신 가능 영역의 크기 차이의 일 예를 예시한 도면.
도 2는 일반적인 통신 시스템에서 비로 인한 신호 감쇄를 주파수 대역과 비의 강도 별로 도시한 도면.
도 3은 매크로 기지국들 각각의 통신 가능 영역 내에 소형 기지국들을 중첩하여 설치한 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에서 실시 예에 따른 빔포밍을 사용하는 통신 시스템에서 소형 기지국을 효율적으로 제어하기 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따라 휴면 모드로 운용중인 소형 기지국의 동작 흐름도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 동작 모드로 운용중인 소형 기지국의 동작 흐름도.
도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국의 구성도.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 단말의 구성도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 다음에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 통신 시스템에서 2GHz 셀룰라 주파수 대역과 밀리미터파 대역을 송신 대역으로 사용하는 기지국들의 통신 가능 영역의 크기 차이의 일 예를 예시한 도면이다. 여기서, 기지국들은 동일한 송신 전력을 사용한다고 가정하자. 그리고 설명의 편의상, 각 기지국의 통신 가능 영역을 직사각형의 형태로 도시하였다.

일반적으로 2GHz 셀룰라 주파수 대역에서 동작하는 셀룰라 통신 기반 기지국들은 500m에서 1500m 사이에서 통신 가능 영역들을 가지도록 설계된다. 이에 반해, 밀리미터파 대역에서 동작하는 기지국들은 상기 셀룰라 통신 기반 기지국들과 동일한 송신 전력을 사용하더라도 높은 경로 손실로 인해 200m에서 500m 정도의 통신 가능 영역들을 가지게 된다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 밀리미터파 대역에서의 기지국들의 밀도(110)는 동일한 면적에서 설치될 수 있는 셀룰라 통신 기반 기지국들의 밀도(100) 대비 다수의 배수 이상이 될 수 있다. 즉, 밀리미터파 대역에서 동작되는 기지국들의 수가 상기 동일 면적에서 셀룰라 통신 기반 기지국들에 비해 상대적으로 많음을 알 수 있다.

밀리미터파 대역은 앞서 설명한 높은 경로 손실 외에도 셀룰라 통신에 사용하기에 여러 가지 제약사항이 존재한다. 예를 들어, 밀리미터파 대역의 전파는 물 분자에 쉽게 에너지를 흡수당하는 특성이 있다. 상기 특성으로 인해서 밀리미터파 대역에서 동작하는 기지국이 야외에 설치된 경우, 비나 눈이 오는 날과 같이 통신 장해를 일으킬 수 있는 날은 맑은 날 대비 통신 가능 영역의 크기가 줄어드는 문제가 발생한다.

도 2는 일반적인 통신 시스템에서 비로 인한 신호 감쇄를 주파수 대역과 비의 강도 별로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 2Ghz 셀룰라 주파수 대역의 경우 비의 양과 관계 없이 1km 당 0.1dB 이하의 신호 감쇄 효과가 관찰된다. 이에 반해, 밀리미터파 통신에 주로 고려되는 30Ghz~40Ghz 대역과 70Ghz~80Ghz 대역은 시간당 25mm 정도의 강우가 내릴 경우, 1km 당 4.5dB~6.5dB와 10dB 정도의 신호 감쇄가 추가적으로 발생한다.

또한, 밀리미터파는 낮은 주파수 대역의 전파와 달리 직진성이 높고 투과성이 낮은 특징을 갖는다. 이로 인해서, 밀리미터파 대역에서 통신하는 기지국과 단말 사이의 통신 경로에 장애물이 위치하거나 단말이 격리된 방 안에 위치하는 경우 셀룰라 주파수 대역 대비 전파의 송수신 성능이 상당히 저하된다.

상기한 바와 같이 밀리미터파 대역에서 동작하는 통신 시스템은 비로 인한 신호 감쇄 효과와 낮은 전파 투과성 때문에 날씨나 장애물과 같은 주변 환경이 동적으로 변화하는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 경로 손실을 고려하여 더 많은 수의 기지국을 설치하는 것만으로는 원활할 통신을 지원하기 어렵다.

도 3은 매크로 기지국들 각각의 통신 가능 영역 내에 소형 기지국들을 중첩하여 설치한 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 일 예로, 5개의 매크로(macro) 기지국 즉, 매크로 기지국1 내지 5(300, 305, 310, 315, 320)를 이용하여 특정 영역에서 통신을 지원한다. 그리고, 추가적으로 소형 기지국1 내지 3(303, 313, 323)을 설치한 것을 도시하고 있다.

상기 소형 기지국1 내지 3(303, 313, 323)은 각각 상기 매크로 기지국1 내지 5(300, 305, 310, 315, 320) 대비 송신 전력이나 통신 가능 영역의 크기가 작은 기지국이다. 상기 소형 기지국들은 펨토 기지국, 피코 기지국, 마이크로 기지국, 옥내용 기지국과, 셀 확장용 릴레이 및 RRH 등이 될 수 있다.

일 예로, 상기 매크로 기지국1, 2, 3(300, 305, 310)에 대한 통신 가능 영역의 경계 영역과 중첩되는 상기 소형 기지국1(303) 및 소형 기지국2(313)이 설치된다. 이때, 특정 상황 즉, 강우나 매크로 기지국의 신호 차단 등이 발생하기 전에 상기 소형 기지국1(303) 및 소형 기지국2(313)이 동작하는 경우, 상기 기지국1, 2, 3(300, 305, 310)과 간섭을 야기시킬 수 있다.

그러므로, 이하, 본 발명에서는 비 또는 눈 등이 내리거나 장애물로 인해 갑작스럽게 매크로 기지국의 통신 가능 영역의 크기가 줄어든 경우에만 상기 소형 기지국들을 사용함으로써 매크로 기지국과의 간섭을 최소화하고 환경 변화에 관계 없이 연속적인 서비스를 제공하는 방안을 제안한다.

도 4는 본 발명에서 실시 예에 따른 빔포밍을 사용하는 통신 시스템에서 소형 기지국을 효율적으로 제어하기 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도4를 참조하면, 하나의 프레임(frame)(400)은 5ms의 길이를 가지며, 5개의 서브-프레임(sub-frame)들로 구성된다. 상기 서브-프레임들 각각은 기지국에서 단말을 향해 신호를 송신하는 다운링크(Down Link, 이하, 'DL'이라 함) 구간과 단말에서 기지국을 향해 신호를 송신하는 업링크(Up Link, 이하, 'IL'이라 칭함) 구간으로 나뉘어진다. 이때, DL 구간의 일부는 스케줄링 정보를 전송하기 위한 스케줄링 영역(402)으로 사용된다. 또한, DL구간의 다른 일부는 소형 기지국의 DL 참조 신호 송신을 위한 사운딩 채널(Sounding channel) 영역(405)으로 사용되고 UL 구간의 다른 일부는 단말이 소형 기지국에게 UL 활성화 신호를 송신하기 위한 활성화 채널(Activation channel) 영역(407)으로 사용된다. 상기 사운딩 채널 영역(405) 및 상기 활성화 채널 영역(407)은 프레임 구조 내에서 고정된 위치에 정의될 수 있다. 아니면, 상기 활성화 채널 영역(407)은 관리 시스템이 결정한 위치를 매크로 기지국과 소형 기지국들에게 전달하는 방식을 통해 어느 정도의 가변성을 고려하여 운용될 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에서는 소형 기지국이 매크로 기지국의 신호를 주기적으로 측정하고, 상기 측정된 매크로 기지국의 신호 세기를 이용하여 소형 기지국의 동작 유무를 결정한다. 구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국은 관리 시스템을 통해 사전에 설정된 신호 세기 측정 주기(t_macro_measurement) 마다 주변 매크로 기지국의 신호 세기를 측정한다. 상기 t_macro_measurement는 상기 소형 기지국의 위치나 주변 상황을 고려하여 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 소형 기지국이 벽으로 둘러쌓이거나 빈번하게 개폐되는 문으로 구분되는 방, 회의실 등에 위치하는 경우, 야외에 설치된 소형 기지국보다 매크로 기지국의 신호 세기의 측정 주기가 더 짧게 설정된다.

해당 t_macro_measurement에서 매크로 기지국의 신호를 측정한 상기 소형 기지국은 측정된 매크로 기지국의 신호 세기와 임계값을 비교한 결과를 사용하여 자신의 동작 여부를 결정한다. 즉, 상기 소형 기지국은 자신의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신할 수 있는 동작 모드(Operation mode)로 운용할지 아니면, 휴면 모드(dormant mode)로 운용할지를 결정한다.

상기 결정에 따라 동작 모드로 운용되는 상기 소형 기지국은 매크로 기지국의 신호 세기를 주기적으로 측정하는 동작과 함께, 도 5에 도시된 프레임 구조 내의 모든 자원 영역을 이용하여 자신의 통신 가능 영역에 위치한 단말과 신호를 송수신하는 동작을 수행한다. 동작 모드로 운용되는 상기 소형 기지국은 자신과 연결을 설정하여 통신을 수행 중인 단말들이 존재하는 경우를 인지하면, 매크로 기지국의 신호 세기를 주기적으로 측정하는 동작 대신, 상기 연결 상태를 갖는 단말들이 상기 매크로 기지국의 신호 세기를 측정하여 상기 소형 기지국으로 보고하도록 설정할 수도 있다. 이에 반해, 상기 결정에 따라 휴면 모드로 운용되는 소형 기지국은 신호를 송수신하는 동작을 일체 중단하고, 상기 매크로 기지국의 신호 세기만 주기적으로 측정하는 동작을 수행한다.

도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따라 휴면 모드로 운용중인 소형 기지국의 동작 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 500단계에서 상기 소형 기지국은 상기 t_macro_measurement의 주기마다 주변 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정한다. 505단계에서 상기 소형 기지국은 상기 측정한 매크로 기지국들의 신호 세기들 중 최대값과 관리 시스템을 통해 사전에 설정된 신호 세기의 임계값(thresh_macro)을 비교한다. 상기 비교 결과, 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 크거나 같은 경우, 500단계로 복귀하여 상기 휴면 모드를 유지한다.

상기 비교 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 작은 경우, 상기 소형 기지국은 510단계 내지 530단계에 대응되는 하기의 두 단계(제1-1 및 제1-2단계)의 과정을 거쳐서 동작 모드로 운용된다.

제1-1단계에서는 상기 소형 기지국이 도 4에 도시된 프레임(400) 내의 일부 자원을 이용하여 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 단말의 존재 여부를 판단한다.

제1-2단계에서 상기 소형 기지국은 1-1 단계에서 소형 기지국의 영역 내에 단말이 존재한다고 판단한 경우, 도 4에 도시된 프레임(400)의 구조에 대응하는 전체 자원 영역을 이용하여 자신의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 신호를 송수신하는 동작 모드로 천이하여 운용된다.

구체적으로, 510단계에서 상기 소형 기지국은 관리 시스템을 통해 사전에 설정된 참조 신호 송신 주기(t_sounding_period) 내에서 실제 참조 신호를 송신할 시점을 결정한다. 즉, 상기 소형 기지국은 상기 실제 참조 신호를 송신할 프레임을 무작위로 선택(random selection)한다. 참조 신호의 송신 시점을 무작위로 선택하는 것을 통해서 참조 신호를 송신하는 구간에서 소형 기지국 간의 간섭을 최소화하고 참조 신호의 수신 가능 범위를 확대할 수 있다. 그리고, 소형 기지국들 각각이 송신하는 참조 신호는 각 소형 기지국 별로 구분된다. 예를 들어, t_sounding_period가 '200ms'인 경우, 상기 소형 기지국은 200ms 기간 내에 존재하는 40개의 프레임들 중에서 하나 혹은 복수 개의 프레임들을 무작위로 선택한다. 상기 무작위 선택에는 소형 기지국의 식별자, 휴면 모드로 운용된 기간, 단말들의 호 도착(Paging pattern)에 관한 확률 모델 등이 고려될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 선택된 프레임이 1개인 경우를 가정하자. 그러면, 515단계에서 상기 소형 기지국은 자신의 통신 가능 영역 내에 자신과의 통신을 필요로 하는 단말이 존재하는지 판단하기 위하여 일 예로, 도 4의 프레임(400)의 구조 내에서 DL 참조 신호 송신을 위해 예비된 사운딩 채널 영역(405)으로 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신한다.

이후, 상기 소형 기지국은 520단계에서 상기 선택된 프레임 내에 정의된 활성화 채널 영역을 통해 임의의 단말로부터 송신된 활성화 신호의 수신을 대기한다.

이후, 525단계에서 상기 소형 기지국이 상기 활성화 채널 영역을 통해서 적어도 하나의 단말이 송신한 활성화 신호를 수신한 경우, 530단계로 진행한다. 530단계에서 상기 소형 기지국은 상기 제1-2단계로 천이한다. 즉, 상기 소형 기지국은 상기 휴면 모드에서의 상기 사운딩 채널 영역을 통해서 참조 신호를 송신하는 동작을 중단한다. 그리고, 프레임의 전 영역을 통해서 상기 적어도 하나의 단말과의 신호를 송수신하는 동작 모드 즉, 일반적인 기지국의 동작을 수행한다.

한편, 525단계에서 상기 소형 기지국이 상기 활성화 채널 영역을 통해 활성화 신호를 수신하지 못하였으나, 주변 매크로 기지국으로부터 네트워크를 통해 간접적으로 활성화 신호를 전달받은 경우에도, 상기 제1-2단계로 천이한다. 그리하여, 상기 소형 기지국은 상기 사운딩 채널 영역을 통해서 참조 신호를 송신하는 동작을 중단한다. 그리고 프레임의 전 영역을 통해서 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말과의 신호를 송수신하는 동작 모드 즉, 일반적인 기지국의 동작을 수행한다.

한편, 상기 소형 기지국이 상기 525단계에서 상기 활성화 채널 영역을 통해서 해당 단말의 활성화 신호를 수신하지 못하고, 주변 매크로 기지국으로부터 전달된 활성화 신호 역시 수신하지 못한 경우, 계속해서 휴면 모드의 동작을 유지 즉, 500단계 내지 505단계를 반복한다.

한편, 본 발명의 제2실시 예에 따라 동작 모드로 운용중인 소형 기지국은 일반적인 매크로 기지국과 같이 단말과 통신하면서, 추가적으로 상기 매크로 기지국의 신호 세기를 주기적으로 측정하는 동작을 수행한다. 이때, 동작 모드로 운용되는 상기 소형 기지국은 자신과 연결을 설정하여 통신을 수행 중인 단말들이 존재함을 인지하면, 상기 소형 기지국이 상기 매크로 기지국의 신호 세기를 주기적으로 측정하는 동작 대신, 상기 연결을 설정 중인 단말들이 상기 매크로 기지국의 신호 세기를 측정하여 상기 소형 기지국에게 보고하도록 설정할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 동작 모드로 운용중인 소형 기지국의 동작 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 600단계에서 상기 소형 기지국은 t_macro_measurement의 주기마다 주변 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정한다. 605단계에서 상기 소형 기지국은 상기 측정한 매크로 기지국들의 신호 세기들 중 최대값이 thresh_macro 보다 크거나 같고, 관리 시스템을 통해 사전에 설정된, 단말과의 통신을 수행하지 않은 임계 시간(t_deactivation) 동안 단말과의 통신을 수행하지 않은 조건을 만족하는 지 여부를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 작거나 상기t_deactivation 동안 단말과의 통신을 수행한 경우 중 적어도 하나를 만족할 경우, 상기 600단계로 복귀하여 상기 동작 모드를 유지한다.

상기 검사 결과 상기 조건을 모두 만족하는 경우, 상기 소형 기지국은 610단계 내지 630단계에 대응되는 하기의 두 단계(제2-1단계 및 제2-2 단계)의 동작을 거쳐서 휴면 모드로 운용된다.

제2-1단계에서는 본 발명의 실시 예에 따라 도 4와 같이 정의된 프레임 내의 일부 자원을 이용하여 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 단말이 존재하는지 여부를 판단한다.

제2-2단계에서 소형 기지국은 2-1 단계에서 소형 기지국의 영역 내에 단말이 존재하지 않는다고 판단한 경우, 모든 신호의 송신 동작을 중단하고, 휴면 모드로 동작한다.

구체적으로, 610단계에서 상기 소형 기지국은 상기 t_sounding_period 내에서 실제 참조 신호를 송신할 시점을 결정한다. 즉, 상기 소형 기지국은 상기 실제 참조 신호를 송신할 프레임을 무작위로 선택한다. 참조 신호의 송신 시점을 무작위로 선택하는 것을 통해서 참조 신호를 송신하는 구간에서 소형 기지국 간의 간섭을 최소화하고 참조 신호의 수신 가능 범위를 확대할 수 있다. 이때, 상기 소형 기지국이 송신하는 참조 신호는 다른 소형 기지국들의 참조 신호와 구분되는 신호이다. 상기 무작위 선택에는 소형 기지국의 식별자, 동작 모드로 운용된 기간, 단말들의 호 도착에 관한 확률 모델 등이 고려될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 선택된 프레임이 1개인 경우를 가정하자. 그러면, 615단계에서 상기 소형 기지국은 자신의 통신 가능 영역 내에 자신과의 통신을 필요로 하는 단말이 존재하는지 판단하기 위하여 일 예로, 도 4의 프레임(400)의 구조 내에서 DL 참조 신호 송신을 위해 예비된 사운딩 채널 영역(405)으로 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신한다.

이후, 상기 소형 기지국은 620단계에서 상기 선택된 프레임 내에 정의된 활성화 채널 영역을 통해 임의의 단말로부터 송신된 활성화 신호의 수신을 대기한다.

이후, 625단계에서 상기 소형 기지국이 상기 활성화 채널 영역을 통해서 적어도 하나의 단말이 송신한 활성화 신호를 수신하지 못하고, 주변 매크로 기지국으로부터 네트워크를 통해서 간접적으로 전달된 활성화 신호 역시 수신하지 못한 경우, 630단계에서 상기 소형 기지국은 단말과의 신호 송수신 동작을 일체 중단하고, 주변 매크로 기지국의 신호 세기를 주기적으로 측정하는 휴면 모드로 동작한다.

이하, 본 발명의 제3 실시 예에서는 앞서 설명한 소형 기지국들의 효율적인 제어를 돕기 위한 단말의 동작을 제안한다.

도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 단말의 동작 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 700단계에서 단말은 주변 기지국들의 신호 세기를 주기적으로 혹은 비 주기적으로 측정하고, 710단계로 진행한다. 여기서, 주변 기지국들은 매크로 기지국 및 소형 기지국들을 포함한다.

710단계에서 상기 단말은 측정한 신호 세기들 중 최대값이 미리 결정된 신호 세기의 임계 값(thresh_dormant_measurement) 보다 작은 조건을 만족하는지 확인한다. 여기서, thresh_dormant_measurement는 상기 단말이 위치한 영역에서 서비스를 제공하는 매크로 기지국으로부터 미리 수신하였거나, 상기 매크로 기지국과 미리 협의된 값이다. 또한, 상기 thresh_dormant_measurement는 상기 thresh_macro와 동일하게 설정되거나 상이하게 설정될 수도 있다.

상기 확인 결과 상기 조건을 만족하지 않을 경우, 즉, 상기 최대값이 상기 thresh_dormant_measurement 보다 크거나 같을 경우, 상기 단말은 동작을 종료한다.

상기 확인 결과 상기 조건을 만족하는 경우, 715단계에서 상기 단말은 t_sounding_period 동안 주변의 소형 기지국들의 사운딩 채널들로부터의 참조 신호의 수신을 대기한다. 720단계에서 적어도 하나의 참조 신호를 수신한 경우, 상기 단말은 725단계에서 상기 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인한다. 상기 확인 결과 상기 단말이 상기 매크로 기지국과 연결 상태가 아니고, 상기 매크로 기지국과 통신을 연결할 만큼 채널 상황이 좋지 않은 경우, 상기 단말은 도 4의 프레임(500)의 구조에서 활성화 채널 영역(407)을 통해 활성화 신호를 송신함으로써, 상기 소형 기지국의 활성화를 요청한다. 상기 활성화 신호는 상기 사운딩 채널을 통해서 수신한 소형 기지국의 식별자 또는 그에 대응하는 참조 신호이거나 사전에 하나의 형태로 정해진 신호일 수 있다. 상기 725단계의 확인 결과 상기 단말이 상기 매크로 기지국과 연결 상태이거나, 통신을 연결할 만큼 채널 상황이 좋은 경우, 735단계에서 상기 단말은 상기 매크로 기지국에게 상기 사운딩 채널을 통해서 수신한 소형 기지국의 식별자 또는 그에 대응하는 참조 신호를 송신함으로써, 상기 소형 기지국의 활성화를 요청한다.

만약, 상기 720단계에서 상기 단말이 상기 t_sounding_period 동안 적어도 하나의 참조 신호를 수신하지 않은 경우, 상기 단말은 동작을 종료한다.

이후, 상기 활성화 요청을 수신한 소형 기지국 또는 매크로 기지국은 대응하는 소형 기지국을 동작 모드로 운용하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국의 구성도이다.

도 8을 참조하면, 소형 기지국(800)은 수신부(805)와, 신호 세기 측정부(810)와, 소형 기지국의 동작 모드 결정부(815) 및 송신부(820)를 포함한다.

먼저, 본 발명의 제1실시 예에 따라 상기 소형 기지국(800)이 휴면 모드로 운용중인 경우를 설명하면, 상기 신호 세기 측정부(810)는 t_macro_measurement의 주기마다 주변 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하여 상기 소형 기지국의 동작 모드 결정부(815)로 전달한다. 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 수신한 신호 세기들 중 최대값과 thresh_macro를 비교한다. 상기 비교 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 크거나 같을 경우, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 소형 기지국을 휴면 모드를 유지한다.

상기 비교 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 작을 경우, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 소형 기지국 내에 단말이 존재하지 판단하여, 단말이 존재하는 경우 상기 소형 기지국을 동작 모드로 천이시킨다. 여기서 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 단말의 존재 여부를 판단하기 위해서 t_sounding_period 내에서 무작위로 선택한 적어도 하나의 프레임을 선택한다. 그리고, 상기 송신부(820)는 상기 선택된 프레임 내의 사운딩 채널 영역(일 예로, 도 4의 405)를 통해서 참조 신호를 송신한다.

이후, 상기 수신부(805)가 활성화 채널 영역(일 예로, 도 4의 407)을 통해서 임의의 단말로부터 활성화 신호를 수신하면, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 사운딩 채널 영역을 통해서 참조 신호를 송신하는 동작을 중단하고, 상기 단말과의 신호를 송수신하는 동작 모드로 상기 소형 기지국을 운용한다. 만약, 상기 수신부(805)가 상기 활성화 채널 영역을 통해서 활성화 신호를 수신하지 못했으나 주변 매크로 기지국으로부터 전달된 활성화 신호를 간접적으로 수신한 경우 역시 상기 동작 모드로 상기 소형 기지국을 운용한다.

먼저, 본 발명의 제2실시 예에 따라 상기 소형 기지국(800)이 동작 모드로 운용중인 경우를 설명하면, 상기 신호 세기 측정부(810)는 t_macro_measurement의 주기마다 주변 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하여 상기 소형 기지국의 동작 모드 결정부(815)로 전달한다. 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 수신한 신호 세기들 중 최대값과 thresh_macro를 비교한다. 상기 비교 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro 보다 작은 경우와, t_deactivation 동안 단말과의 통신을 수행한 경우 중 적어도 하나를 만족하는 경우, 상기 소형 기지국의 동작 모드를 유지한다.

상기 비교 결과 상기 최대값이 상기 thresh_macro보다 크거나 같을 경우와, t_deactivation 동안 단말과의 통신을 수행하지 않은 경우를 모두 만족하면, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 소형 기지국 내에 단말이 존재하지 판단하여, 단말이 존재하지 않는 경우, 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용한다. 이를 위해 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 단말의 존재 여부를 판단하기 위해서 t_sounding_period 내에서 무작위로 선택한 적어도 하나의 프레임을 선택한다. 그리고, 상기 송신부(820)는 상기 선택된 프레임 내의 사운딩 채널 영역(일 예로, 도 4의 405)를 통해서 참조 신호를 송신한다.

이후, 상기 수신부(805)가 활성화 채널 영역(일 예로, 도 4의 407)을 통해서 임의의 단말로부터 활성화 신호를 수신하면, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 사운딩 채널 영역을 통해서 참조 신호를 송신하는 동작을 중단하고, 상기 단말과의 신호를 송수신하는 동작 모드로 상기 소형 기지국을 운용한다. 만약, 상기 수신부(805)가 상기 활성화 채널 영역을 통해서 활성화 신호를 수신하지 못했으나 주변 매크로 기지국으로부터 전달된 활성화 신호를 간접적으로 수신한 경우 역시 상기 동작 모드로 상기 소형 기지국을 운용한다. 만약, 상기 수신부(805)가 상기 활성화 채널 영역을 통하거나 주변 매크로 기지국을 통해서 적어도 하나의 활성화 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 동작 모드 결정부(815)는 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용한다.

도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 단말의 구성도이다.

도 9를 참조하면, 단말(900)은 수신부(905)와, 신호 세기 측정부(910)와, 연결 상태 확인부(915) 및 송신부(920)를 포함한다.

상기 신호 세기 측정부(910)는 매크로 기지국 및 소형 기지국들을 포함하는 주변 기지국들의 신호 세기를 주기적으로 혹은 비주기적으로 측정한다.

상기 연결 상태 확인부(915)는 상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 상기 thresh_dormant_measurement 보다 작은 조건을 만족하는 지 확인한다. 여기서, thresh_dormant_measurement는 상기 단말의 위치한 영역의 서비스를 제공하는 매크로 기지국으로부터 미리 수신하였거나, 상기 매크로 기지국과 미리 협의된 값이다. 또한, 상기 thresh_dormant_measurement는 상기 thresh_macro와 동일하게 설정되거나 상이하게 설정될 수도 있다.

상기 확인 결과 상기 조건을 만족하는 경우, 상기 수신부(905)는 주변의 소형 기지국들의 사운딩 채널 영역(일 예로, 도 4의 405)을 통해서 수신되는 참조 신호의 수신을 대기한다. 그리고, 상기 수신부(905)가 적어도 하나의 참조 신호를 수신한 경우, 상기 연결 상태 확인부(915)는 상기 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인한다. 상기 확인 결과, 상기 매크로 기지국과 연결되지 않았거나 연결을 설정할 만큼 채널 상황이 좋지 않은 경우, 상기 송신부(920)는 상기 활성화 채널 영역(일 예로, 도 4의 407)을 통해서 상기 참조 신호에 대응하는 소형 기지국에게 활성화를 요청한다. 상기 확인 결과 상기 매크로 기지국과 연결되거나 연결을 설정할 만큼 채널 상황이 좋은 경우, 상기 송신부(920)는 상기 매크로 기지국에게 상기 소형 기지국의 활성화를 요청한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 소형 기지국은 특정 조건을 만족하는 경우에만 동작 모드로서 운용되고, 나머지 경우에 휴면 모드로 운용됨으로써, 매크로 기지국과의 간섭을 최소화하고 환경 변화에 관계없이 연속적인 서비스를 제공하는 효과가 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
인접한 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하는 과정과,
상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점에서 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신하는 과정과,
적어도 하나의 단말로부터 활성화 신호를 수신한 경우, 상기 소형 기지국을 동작 모드로 운용하는 과정을 포함하며
상기 동작 모드는 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신하는 상태임을 나타내는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 최대값이 상기 임계값 보다 크거나 같을 경우, 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용하는 과정을 포함하는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 최대값이 상기 임계값보다 크거나 같고, 임계 시간 동안 적어도 하나의 단말과의 통신이 수행되지 않은 경우, 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용하는 과정을 포함하는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 최대값이 상기 임계값보다 작거나 상기 임계 시간 동안 적어도 하나의 단말과의 통신을 수행한 경우, 상기 소형 기지국을 상기 동작 모드로 운용하는 과정을 포함하는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 휴면 모드는 상기 인접한 매크로 기지국들의 신호 세기만을 측정하며, 상기 단말들과 통신하지 않는 상태임을 나타내는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 소형 기지국은 상기 매크로 기지국들의 통신 가능 영역의 경계 영역 내에 설치되고, 송신 전력 및 통신 가능 영역이 상기 매크로 기지국들에 비해 소규모인 기지국임을 특징으로 하는 소규모 기지국의 동작 제어 방법.
통신 시스템에서 단말이 소형 기지국의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
인접한 매크로 기지국들 및 소형 기지국들의 신호 세기를 측정하는 과정과,
상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점 동안 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 수신한 경우, 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인하는 과정과,
상기 매크로 기지국과 연결되거나 연결이 가능한 상태인 경우, 상기 매크로 기지국에게 상기 소형 기지국의 활성화 요청을 송신하고, 상기 매크로 기지국과 연결되지 않고 연결이 불가능한 상태인 경우, 상기 소형 기지국에게 활성화 요청을 송신하는 과정을 포함하며;
상기 활성화 요청은 상기 소형 기지국에게 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신 가능한 상태로 동작하도록 요청하는 것임을 특징으로 하는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 소형 기지국은 상기 매크로 기지국들의 통신 가능 영역의 경계 영역 내에 설치되고, 송신 전력 및 통신 가능 영역이 상기 매크로 기지국들에 비해 소규모인 기지국임을 특징으로 하는 소규모 기지국의 동작 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 미리 결정된 시점은 해당 소형 기지국의 식별자와, 휴면 모드로 운용된 기간 및 단말들의 호 도착에 관한 확률 모델들 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 하는 소형 기지국의 동작 제어 방법.
통신 시스템에서 동작을 제어하는 소형 기지국에 있어서,
인접한 매크로 기지국들의 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와,
상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점에서 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 송신하는 송신부와,
적어도 하나의 단말로부터 활성화 신호를 수신한 경우, 상기 소형 기지국을 동작 모드로 운용하는 동작 모드 결정부를 포함하며
상기 동작 모드는 상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신하는 상태임을 나타내는 소형 기지국.
제10항에 있어서,
상기 동작 모드 결정부는,
상기 최대값이 상기 임계값 보다 크거나 같을 경우, 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용함을 특징으로 하는 소형 기지국.
제10항에 있어서,
상기 동작 모드 결정부는,
상기 최대값이 상기 임계값 보다 크거나 같고, 임계 시간 동안 적어도 하나의 단말과의 통신이 수행되지 않은 경우, 상기 소형 기지국을 휴면 모드로 운용함을 특징으로 하는 소형 기지국.
제12항에 있어서,
상기 동작 모드 결정부는,
상기 최대값이 상기 임계값 보다 작거나 상기 임계 시간 동안 적어도 하나의 단말과의 통신을 수행한 경우, 상기 소형 기지국을 상기 동작 모드로 운용하는 과정을 포함하는 소형 기지국.
제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 휴면 모드는 상기 인접한 매크로 기지국들의 신호 세기만을 측정하며, 상기 단말들과 통신하지 않는 상태임을 나타내는 소형 기지국.
제10항에 있어서,
상기 소형 기지국은 상기 매크로 기지국들의 통신 가능 영역의 경계 영역 내에 설치되고, 송신 전력 및 통신 가능 영역이 상기 매크로 기지국들에 비해 소규모인 기지국임을 특징으로 하는 소형 기지국.
통신 시스템에서 소형 기지국의 동작을 제어하는 단말에 있어서,
인접한 매크로 기지국들 및 소형 기지국들의 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와,
상기 측정한 신호 세기들 중 최대값이 임계값 보다 작을 경우, 미리 결정된 시점 동안 상기 소형 기지국의 식별자에 대응되는 참조 신호를 수신한 경우, 매크로 기지국과의 연결 상태를 확인하는 연결 상태 확인부와,
상기 매크로 기지국과 연결되거나 연결이 가능한 상태인 경우, 상기 매크로 기지국에게 상기 소형 기지국의 활성화 요청을 송신하고, 상기 매크로 기지국과 연결되지 않고 연결이 불가능한 상태인 경우, 상기 소형 기지국에게 활성화 요청을 송신하는 송신부를 포함하며;
상기 활성화 요청은 상기 소형 기지국에게상기 소형 기지국의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말들과 통신 가능한 상태로 동작하도록 요청하는 것임을 특징으로 하는 단말.
제16항에 있어서,
상기 소형 기지국은 상기 매크로 기지국들의 통신 가능 영역의 경계 영역 내에 설치되고, 송신 전력 및 통신 가능 영역이 상기 매크로 기지국들에 비해 소규모인 기지국임을 특징으로 단말.
제16항에 있어서,
상기 미리 결정된 시점은 해당 소형 기지국의 식별자와, 휴면 모드로 운용된 기간 및 단말들의 호 도착에 관한 확률 모델들 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 하는 단말.