KR101941505B1

KR101941505B1 - 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 서비스 제공 방법 및 장치와 그 시스템

Info

Publication number: KR101941505B1
Application number: KR1020120015372A
Authority: KR
Inventors: 라케쉬 타오리; 손영문; 강현정; 설지윤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2019-01-23
Also published as: EP2815518B1; EP2815518A4; WO2013122428A1; US20130208698A1; KR20130094039A; US9538437B2; EP2815518A1

Abstract

본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하는 방법 및 장치와 그 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 제1 기지국을 위한 통신 방법은, 단말과 통신을 위한 무선 링크를 설정하는 과정과, 셀에서 상기 단말과 통신하기 위해 상기 제1 기지국과 협력하는 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 기지국 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 대체 기지국을 선택하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제2 기지국과 상기 단말에게 상기 대체 기지국에 대한 정보를 전송하는 과정과, 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 사용될 자원을 상기 단말에게 할당하는 과정과, 상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정을 포함하고, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고, 상기 대체 기지국은 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제1 정보를 수신한 후 상기 제1 기지국으로 상기 제2 정보를 전송하며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 단말이 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 대체 기지국으로 전송된다.

Description

다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 서비스 제공 방법 및 장치와 그 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING A SERVICE IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH COOPERATIVE BASE STATIONS AND SYSTEM THEREOF}

본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 신뢰성 있는 서비스를 제공하는 방법 및 장치와 그 시스템에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신 시스템으로 발전하고 있다. 최근 3GPP의 HSDPA(high speed downlink packet access), HSUPA(high speed uplink packet access), 그리고 IEEE의 802.16 기반의 고속 무선 통신 시스템은 물론 LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution advanced)와 같은 4 세대 무선 통신 시스템과 같은 다양한 무선 통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다.

그리고 차세대 무선 통신 시스템에서는 대용량 데이터 서비스를 지원하기 위해서 예컨대, 밀리미터파(mmWave)와 같은 고주파 대역을 이용하는 무선 통신 시스템을 연구 중이다. 상기 고주파 대역을 사용하는 차세대 무선 통신 시스템의 경우, 단말과 기지국 간의 통신 가능 거리가 줄어들기 때문에 기지국의 셀 반경이 작아지게 되고, 그로 인해 단말의 서비스 영역을 확보하기 위해 설치되는 기지국의 개수가 증가하게 된다. 이 경우 단말의 이동성을 고려할 때, 기지국의 셀 반경이 줄어들고 기지국의 개수가 증가하게 되면, 단말의 셀 간 핸드오버 횟수가 증가하게 되고 단말의 핸드오버로 인한 시스템의 오버헤드가 증가한다. 그리고 상기 고주파 대역을 사용하는 차세대 무선 통신 시스템은 기존 무선 통신 시스템에 비해 단말의 이동 또는 단말의 주변의 장애물로 인해 단말과 기지국간의 무선 링크가 실패할 확률이 상대적으로 높을 것이다. 따라서 차세대 무선 통신 시스템에서 사용될 고주파 대역들의 특성을 고려하여 사용자에게 보다 효율적인 서비스를 제공하고, 제공되는 서비스의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 서비스의 신뢰성을 보장하는 방법 및 장치와 그 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 중단 없는 서비스를 제공하는 방법 및 장치와 그 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 주 기지국을 대체하는 대체 기지국을 선택하는 방법 및 장치와 그 시스템을 제공한다.

또한 본 발명은 클라우드 셀 기반의 무선 통신 시스템에서 주 기지국과 대체 기지국의 서비스 방법 및 장치와 그 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 제1 기지국을 위한 통신 방법은, 단말과 통신을 위한 무선 링크를 설정하는 과정과, 셀에서 상기 단말과 통신하기 위해 상기 제1 기지국과 협력하는 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 기지국 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 대체 기지국을 선택하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제2 기지국과 상기 단말에게 상기 대체 기지국에 대한 정보를 전송하는 과정과, 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 사용될 자원을 상기 단말에게 할당하는 과정과, 상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정을 포함하고, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고, 상기 대체 기지국은 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제1 정보를 수신한 후 상기 제1 기지국으로 상기 제2 정보를 전송하며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 단말이 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 대체 기지국으로 전송된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 제2 기지국을 위한 통신 방법은, 셀에서 단말과 통신하기 위해 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국에게 상기 제2 기지국에 대한 기지국 정보를 전송하는 과정과, 상기 제1 기지국으로부터 대체 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정과, 상기 제2 기지국이 상기 대체 기지국이고 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경(switch)을 나타내는 제1 정보를 수신한 경우, 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 전송하는 과정을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고, 상기 대체 기지국은 상기 제1 기지국을 상기 대체 기지국으로 변경하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국에 의해 선택되며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용하여 상기 단말로부터 수신된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 단말을 위한 통신 방법은, 셀에서 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국과 통신하기 위한 무선 링크를 설정하는 과정과, 상기 제1 기지국으로부터 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 선택된 상기 대체 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정과, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 제1 기지국에 의해 할당된 자원을 이용하여 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 제1 정보를 전송하는 과정과, 상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제1 기지국은, 무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기와, 적어도 하나의 다른 기지국과 통신하는 통신 인터페이스와, 단말과 통신을 위한 무선 링크를 설정하고, 셀에서 상기 단말과 통신하기 위해 상기 제1 기지국과 협력하는 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 기지국 정보를 수신하며, 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 대체 기지국을 선택하고, 상기 적어도 하나의 제2 기지국과 상기 단말에게 상기 대체 기지국에 대한 정보를 전송하며, 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 사용될 자원을 상기 단말에게 할당하고, 그리고 상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고, 상기 대체 기지국은 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제1 정보를 수신한 후 상기 제1 기지국으로 상기 제2 정보를 전송하며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 단말이 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 대체 기지국으로 전송된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제2 기지국은, 무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기와, 적어도 하나의 다른 기지국과 통신하는 통신 인터페이스와, 셀에서 단말과 통신하기 위해 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국에게 상기 제2 기지국에 대한 기지국 정보를 전송하고, 상기 제1 기지국으로부터 대체 기지국에 대한 정보를 수신하며, 그리고 상기 제2 기지국이 상기 대체 기지국이고 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경(switch)을 나타내는 제1 정보를 수신한 경우, 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 전송하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고, 상기 대체 기지국은 상기 제1 기지국을 상기 대체 기지국으로 변경하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국에 의해 선택되며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용하여 상기 단말로부터 수신된다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말은, 무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기와, 셀에서 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국과 통신하기 위한 무선 링크를 설정하고, 상기 제1 기지국으로부터 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 선택된 상기 대체 기지국에 대한 정보를 수신하며, 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 제1 기지국에 의해 할당된 자원을 이용하여 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 제1 정보를 전송하고, 그리고 상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어된다.

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본 발명에 따르면, 단말에게 주 기지국(또는 서빙 기지국)의 기능을 대체하는 대체 기지국인 ACM과의 레인징 기회를 미리 정해진 자원을 통해 할당함으로써 단말과 주 기지국간의 무선 링크 실패가 발생한 경우 ACM에게 주 기지국의 역할을 수행하게 할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 주 기지국의 변경이 예상 가능한 통신 환경은 물론 물론 주 기지국과 단말간의 무선 링크 상태가 급변하는(fluctuate severely) 무선 환경에서도 중단 없는 서비스 제공이 가능하다.

또한 본 발명에 의하면, 시스템에서 적은 오버헤드로도 주 기지국의 변경이 가능하며, 주 기지국을 대체하는 ACM은 주 기지국의 기능을 이전 주 기지국에게 용이하게 되돌려 줄 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 단말은 멤버 기지국들 중에서 단지 주 기지국과 ACM만 업 링크 동기를 유지하게 되므로 단말은 클라우드 셀 내 모든 멤버 기지국들과 동기를 유지해야 할 부담을 피할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀의 일 구성 예를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주 기지국이 ACM을 선택하는 절차를 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말과 ACM 간의 동기화를 위한 레인징 절차를 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 레인징 기회를 전달하는 프레임 구조를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 주 기지국을 변경하는 FMS 절차를 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 주 기지국을 변경하는 FMS 절차를 나타낸 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 나타낸 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.

본 발명의 실시 예는 다수의 기지국들이 협력하는 무선 통신 시스템에서 서비스의 신뢰성을 보장하기 위해 단말의 서빙 기지국으로 동작하는 주 기지국의 기능을 대체하는 대체 기지국(alternative base station)을 선택하는 방법과 같은 폴 백(fall back) 통신 서비스 방안을 제안한다.

이하 기술될 실시 예는 본 발명에서 정의하는 클라우드 셀 기반의 무선 통신 시스템을 예로 들어 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 다수의 기지국들이 협력하는 기존 무선 통신 시스템은 물론 P2P(Peer to Peer) 통신, D2D(Device to Device) 통신에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 다수의 기지국들이 협력하여 단말에게 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템에서 밀리미터파(mmWave)와 같은 고주파 대역을 통해 사용자에게 보다 효율적인 서비스를 제공하기 위한 클라우드(cloud) 셀 기반의 무선 통신 시스템을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서 상기 클라우드 셀은 단말과, 상기 단말에게 서비스를 제공하는 다수의 기지국들(이하, '멤버(member) 기지국'이라 칭함)을 포함하는 가상(virtual)의 셀로 이해될 수 있으며, 상기 밀리미터파 대역에서 동작한다.

본 발명의 실시 예에서 상기 클라우드 셀은, 빔 형성(beam forming)을 통해 데이터를 송수신하는 이른바 빔 형성된 시스템(beam formed system)에서 단말이 기지국과 통신하는 경우를 가정한다. 여기서 상기 단말이 초기에 접속한 기지국은 상기 단말에게 서비스를 제공하기 위해서 가상으로 구성되는 클라우드 셀의 마스터(master)(이하, '주 기지국')로 동작한다.

상기 주 기지국은 상기 멤버 기지국들 중 하나의 기지국이 될 수 있고, 상기 클라우드 셀 내의 다른 멤버 기지국들의 동작을 제어한다. 상기 멤버 기지국들 중 상기 주 기지국을 제외한 다른 멤버 기지국들은 슬레이브(slave)(이하, '보조 기지국')로 동작한다. 상기 멤버 기지국들은 각각 하나의 이상의 클라우드 셀에 속할 수 있다. 따라서 어떤 클라우드 셀에 속한 주 기지국은 적어도 하나의 다른 클라우드 셀에 속하는 주 기지국 또는 보조 기지국이 될 수 있으며, 마찬가지로 어떤 클라우드 셀에 속하는 보조 기지국은 적어도 하나의 다른 클라우드 셀에 속하는 주 기지국 또는 보조 기지국이 될 수 있다. 그리고 클라우드 셀 내의 멤버 기지국들은 서로 유선 혹은 무선을 통해서 물리적으로 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 클라우드 셀의 일 구성 예를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 클라우드 셀(100)은 단말(108)과, 단말(108)에게 데이터를 송신할 수 있는 예컨대, 3개의 멤버(member) 기지국들(102, 104, 106)을 포함한다. 클라우드 셀(100)을 구성하는 멤버 기지국들의 개수는 설명의 편의상 3개를 가정하며, 상기 멤버 기지국들의 개수는 가변 될 수 있다. 주 기지국(102)은 단말(108)에게 제어 신호와 데이터를 모두 송신할 수 있으며, 보조 기지국1, 2(104, 106)의 동작을 제어한다. 상기 보조 기지국1,2(104, 106)는 주 기지국(102)으로부터 특별한 지시를 수신하지 않은 경우, 단말(108)에게 제어 신호를 전송하지 않고, 데이터만을 송신할 수 있다. 다만 주 기지국(102)의 지시에 따라 보조 기지국도 단말에게 제어 정보를 전송할 수도 있다. 그리고 주 기지국(102)과 보조 기지국1, 2(104, 106)이 각각 단말(108)에게 송신하는 데이터는 동일한 데이터이거나 또는 서로 다른 데이터일 수 있다.

그리고 상기 주 기지국(102)과 보조 기지국1,2(104, 106)은 코어 망(core network)(110)에 직접 연결되고, 서로 간에 무선 또는 유선으로 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 상기 주 기지국(102)과 보조 기지국1, 2(104, 106)은 본 발명의 실시 예에 따라 단말(108)을 서빙(serving)하여 고주파 대역에서 신호 세기가 약한 무선 링크의 신뢰성(reliability)를 증가시킬 수 있으며, 단말(108)에게 신호 품질이 향상된 적어도 하나의 무선 링크를 제공함으로써 데이터 처리량을 증가시킬 수 있다. 상기 클라우드 셀(100)은 상기 단말(108)에게 고속 데이터 서비스 제공을 목적으로 구성되며, 해당 단말의 위치가 셀 가장자리가 아니더라도 클라우드 셀 구성이 가능함은 물론이다.

또한 상기한 클라우드 셀(100)에서 주 기지국(102)과 보조 기지국1, 2(104, 106)은 단말(108)에게 동시에 데이터를 송신하거나, 기지국 마다 시간 차이를 두고 데이터를 송신할 수도 있다. 그러나 상기한 클라우드 셀(100)에서 둘 이상의 멤버 기지국들을 항상 데이터 전송을 수행하는 것은 아니다. 그리고, 단말(108)은 상기 주 기지국(102)과 상기 보조 기지국1, 2(104, 106)에게 동시에 데이터를 송신하거나 또는 기지국 마다 시간 차이를 두고 데이터를 송신할 수 있다. 이 경우 단말(108)은 다수의 기지국들과 통신하기 위한 다중 RF 체인(multiple Radio Frequency chain)들을 구비할 수 있다. 그러나 단말(108)에게 반드시 다중 RF 체인이 요구되는 것은 아니며, 단말(108)이 하나의 RF 체인을 이용하는 경우, 각 기지국(102, 104, 106)과 시간 차이를 두고 데이터를 송수신할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예에서 클라우드 셀(100)은 단말(108)과 각 기지국(102, 104, 106) 간의 통신 상태에 따라 재구성될 수 있으며, 단말(108)과의 통신 시 지속적으로 지연이 발생되는 기지국은 해당 클라우드 셀(100) 에서 제외될 수 있다.

상기한 구성의 클라우드 셀(100)에서는 주 기지국(100)과 단말(108) 간에 무선 링크 실패(Radio Link Fail : RLF)의 영향을 최소화하는 방안이 요구된다.

기존 무선 통신 시스템에서 단말과 기지국간에 무선 링크 실패가 발생한 경우, 고속 핸드오버가 수행된다. 이 경우 고속 핸드 오버를 위해 매우 빈번한 측정과 시스템에서 고속 백 홀(High speed backhaul)이 수반된다.

본 발명의 실시 예에서는 클라우드 셀에서 단말과 주 기지국간에 무선 링크 실패가 발생한 경우, 주 기지국의 기능을 대체하는 대체 기지국으로 무선 링크를 변경하기 위한 고속 스위칭 방법(Fast Switching Mechanism : FSM)을 제안한다. 그리고 상기 클라우드 셀에서 상기 대체 기지국을 ACM(Alternative Cloud Master)이라 칭하기로 한다.

본 발명에서 상기 ACM은 클라우드 셀에서 단말과 주 기지국간에 무선 링크 실패가 발생한 경우 주 기지국을 대체하여 클라우드 셀을 제어하는 멤버 기지국으로 정의된다. 상기 ACM은 주 기지국에 의해 미리 지정되며, 주 기지국은 단말과 클라우드 셀의 다른 멤버 기지국들에게 상기 지정된 ACM의 정보를 전송한다. 무선 링크 실패 발생 시 주 기지국이 미리 지정한 ACM이 주 기지국을 대체하도록 하면, 단말과 주 기지국간의 무선 링크가 연결되지 않더라도 단말과 미리 지정된 ACM 간의 무선 링크 연결은 가능하므로 기존 무선 통신 시스템에서와 같이 고속 핸드오버에 따른 시스템의 오버헤드 증가를 방지할 수 있다.

상기 ACM은 반드시 지정되어야 하는 것은 아니며, 적용되는 통신 시스템, 통신 서비스가 제공되는 시나리오, 또는 채널 상태에 따라 ACM의 지정 방식을 다르게 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 제안하는 ACM은 무선 통신 시스템에서 단말에게 안정적인 통신 서비스를 제공하기 위한 폴 백(fall back) 서비스를 위한 것이며, 주 기지국은 단말이 미리 지정된 ACM과 주기적인 또는 비주기적인 레인징(ranging)을 수행할 수 있도록 단말에게 레인징 기회(ranging opportunity)를 할당한다. 여기서 상기 레인징은 단말과 기지국 간의 동기화 절차를 의미하며, 예컨대, IEEE 802.16 기반의 무선 통신 서비스에서 레인징 절차나 각종 무선 통신 시스템에서 이용되는 단말과 기지국간의 동기화 절차를 이용할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따라 선택된(지정된) ACM과의 동기화를 위해 단말에게 레인징 기회를 미리 할당하는 방법(또는 ACM으로의 전송 기회를 미리 할당하는 방법)은 상기한 클라우드 셀은 물론 기지국과 단말을 포함하는 전형적인 네트워크와 장치 대 장치(D2D(Device to Device) or P2P(Peer to Peer)) 통신에도 적용될 수 있다.

상기 전형적인 네트워크에 본 발명의 레인징 기회를 미리 할당하는 방법을 적용하면, 네트워크는 서빙 기지국 외에 미리 지정된 대체 기지국과의 레인징을 위한 기회를 단말에게 할당하거나 단말이 대체 기지국에게 데이터를 송신하도록 기회를 할당할 수 있다. 또한 상기 장치 대 장치 통신에 상기 레인징 기회를 미리 할당하는 방법을 적용하면, 장치 대 장치 통신을 이용하는 다수의 장치들 중 관리자 기능을 수행하는 장치(supervisor, group owner, or leader device)는 통신을 수행하던 상대 장치가 - 관리자 기능을 대체하도록 미리 지정된 - 다른 장치에게 데이터를 송신하도록 기회를 부여할 수 있다.

상기 레인징 기회를 미리 할당하는 방법에서 단말은 할당된 레인징 기회에 대한 응답으로 ACM에게 주 기지국의 기능을 대체하도록 동작을 요구하거나 또는 기존 주 기지국과의 무선 링크 상태가 양호하므로 그 대체 동작은 필요하지 않음을 나타내는 코드 정보를 송신할 수 있다. 상기 코드 정보는 단일 코드(single code)로 구현될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시 예에서 ACM에게 주 기지국의 기능을 대체하도록 동작을 요구함을 나타내는 경우, 상기 코드 정보는 FMS(Fast Master Switch) 코드로 정의하고, 기존 주 기지국과의 무선 링크 상태가 양호하므로 그 대체 동작은 필요하지 않음을 나타내는 경우, 상기 코드 정보는 OK 코드로 정의하기로 한다. 상기 코드 정보는 상기 FMS 코드와 상기 OK 코드를 나타낼 수 있도록 충분한 거리(distance)를 갖는 코드를 이용할 수 있다.

상기와 같이 단말이 ACM에게 코드 정보를 전송하여 주 기지국으로의 기능 대체가 요구되는 지 여부를 나타내는 방식은 상기한 클라우드 셀은 물론 기지국과 단말을 포함하는 전형적인 네트워크와 장치 대 장치 통신에도 적용될 수 있다.

이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 ACM 선택, 레인징 절차, 그리고 FMS 절차를 설명하기로 한다. 설명의 편의상 도 2 내지 도 5의 실시 예는 도 1의 클라우드 셀에서 수행됨을 가정한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주 기지국이 ACM을 선택하는 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 201 단계에서 단말(108)은 주 기지국(102)과 초기 접속을 위한 절차를 수행하여 주 기지국(102)과 단말(108) 간의 무선 링크가 설정된다. 이후 203 단계에서 단말(108)은 주기적 또는 비주기적으로 상기 무선 링크의 채널 품질을 측정하고, 주 기지국(102)으로 측정된 채널 품질을 보고한다. 205, 207 단계에서 보조 기지국1, 2(104, 106)는 ACM 선택 관련 기지국(BS) 정보를 주 기지국(102)으로 전송한다. 상기 ACM 선택 관련 기지국 정보는 ACM 선택을 위한 정보로서 해당 보조 기지국의 식별 정보, 위치 정보, 부하 정보, 그리고 성능(capability) 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

209 단계에서 주 기지국(102)는 단말(108)로부터 수신한 채널 품질 정보와 보조 기지국1, 2(104, 106)으로부터 수신한 상기 ACM 선택 관련 기지국 정보 중 적어도 하나를 이용하여 보조 기지국1, 2(104, 106) 중 단말(108)에게 보다 양호한 무선 링크 품질을 제공할 수 있는 ACM을 선택한다. 단말(108)의 무선 링크는 채널 상태는 물론 현재 주 기지국의 위치, 부하 또는 성능에 따라 그 상태가 변화될 수 있다. 상기 205, 207 단계에서 상기 ACM 선택 관련 기지국 정보의 전송은 주 기지국(102)의 전송 요청이 있거나 또는 주 기지국(102)의 요청이 없더라도 주기적 또는 비주기적으로 수행될 수 있다.

또한 상기 209 단계에서 ACM의 선택은 단말(108)의 초기 접속 시 한 번 수행되거나 또는 정해진 주기 마다 수행되거나 또는 무선 링크의 품질이 정해진 임계값 보다 낮아진 경우 수행될 수 있다.

이후 211 내지 215 단계에서 주 기지국(102)은 프론트 홀 또는 백 홀(front haul or back haul) 방식을 통해 보조 기지국1, 2(104, 106)에게 상기 선택된 ACM의 정보를 전송하고, 단말(108)에게 선택된 ACM의 정보를 시그널링한다. 보조 기지국1, 2(104, 106)과 단말(108)은 각각 수신한 ACM 정보를 통해 어느 기지국이 무선 링크 실패 발생 시 주 기지국(102)의 기능을 대체하는 ACM으로 선택되었는 지 확인할 수 있다. 그리고 도시되지는 않았으나, 211 단계 내지 215 단계에서 ACM 정보를 수신한 보조 기지국1, 2(104, 106)과 단말(108)은 주 기지국(102)으로 그 응답으로 확인 메시지를 전송할 수 있다.

도 2의 실시 예에서 상기 ACM 선택 관련 기지국 정보에 기지국의 위치 정보를 포함하는 경우, 밀리미터파 통신과 같은 고주파수 대역의 통신에서 최대 경로 다이버시티를 제공할 수 있다. 그리고 본 발명에서 하나의 클라우드 셀에서 ACM으로 선택된 기지국은 다른 클라우드 셀에서 ACM으로 선택될 수 있다. 그리고 상기한 실시 예에서 ACM은 하나를 선택하였으나, 통신 환경에 따라 상기 ACM을 복수 개 선택하는 것도 가능할 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말과 ACM 간의 동기화를 위한 레인징 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 301 단계에서는 ACM 선택 절차가 진행되며, 이는 도 2의 절차와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 편의상 301 단계의 ACM 선택 절차에서 보조 기지국2(106)가 ACM으로 선택되었음을 가정한다. 이후 303 단계에서 주 기지국(102)은 단말(108)이 ACM으로 선택된 보조 기지국2(106)과의 레인징을 정해진 스케쥴(정해진 주기 또는 시간 구간 등)에 따라 수행할 수 있도록 보조 기지국2(106)와 단기 스케쥴 정보를 교환한다. 이때 ACM으로 선택된 보조 기지국2(106)는 주 기지국(102)에 의해 할당된 레인징 기회(ranging opporturnity)를 수신할 시간을 스케쥴하게 된다.

그리고 305 단계에서 주 기지국(102)은 단말(108)에게 자원 할당 결과를 알려주는 MAP 메시지(또는 제어 메시지)에 레인징 기회(ranging opporturnity) 할당 정보를 포함하여 전송한다. 상기 MAP 메시지(또는 제어 메시지)는 프레임(or 서브프레임)의 앞 부분에 위치하지만, 다른 부분에 위치할 수도 있다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 레인징 기회 할당 정보를 전달하는 프레임 구조를 간략히 나타낸 것이다. 그러나 본 발명에서 레인징 기회 할당 정보가 반드시 도 4의 프레임 구조로 전송되는 것은 아님에 유의하여야 할 것이다. 예를 들어 상기 레인징 기회 할당 정보는 다운링크 제어채널을 통해 단말(108)에게 전송되거나, 또는 별도의 시그널링을 통해 전송하는 것도 가능하다.

도 4에서 참조 번호 401은 다운링크 전송구간(DL), 업링크 전송구간(UL)이 반복되는 프레임(or 서브프레임)이고, 403은 업링크 전송구간(UL)에서 서브프레임(or 슬롯)을 나타낸 것이다. 401이 프레임이면, 403은 서브프레임이 되고, 401이 서브 프레임이면, 403은 슬롯임을 가정한다. 본 발명의 실시 예에서 상기 레인징 기회 할당 정보는 예를 들어 ACM 선택 절차가 수행된 후, 단말(108)에게 첫 번째로 전송되는 또는 레인징을 위해 지정된 프레임(or 서브프레임)의 앞 부분에 위치된 MAP 메시지(405-1)를 통해 전송될 수 있다.

상기 레인징 기회 할당 정보는 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이, 업링크 전송구간(403)에서 레인징을 위해 할당된 자원(서브프레임 또는 슬롯)(407-1, 407-2,...)을 지시하며, 단말(108)은 할당된 자원을 이용하여 ACM과의 동기화를 위한 레인징을 수행하게 된다. 상기 레인징 기회는 전용 자원 또는 경쟁 기반으로 할당될 수 있다. 한편 다른 실시 예로 MAP 메시지(또는 제어 메시지)의 전송 시 마다 해당 프레임(or 서브프레임)에서 레인징을 위해 할당된 자원을 개별적으로 지시할 수도 있다. 상기 레인징 기회는 상기한 실시 예와 같이 전용으로 할당된 MAP 메시지를 이용하여 할당하거나 또는 일반적인 자원 할당 시 피기 백(piggy back) 정보를 통해 할당할 수 있다.

다시 도 3의 설명으로 돌아가서 305 단계의 MAP 메시지(또는 제어 메시지)는 레인징 기회 할당 정보와 함께 일반적인 자원 할당 정보를 포함한다. 307 단계에서 단말(108)은 상기 305 단계에서 수신한 자원 할당 정보를 확인하여 스케쥴된 업링크 데이터 전송을 수행한다. 그리고 309 단계에서 ACM으로 선택된 보조 기지국2(106)과의 동기화를 위해 단말(108)은 레인징 메시지를 전송한다.

상기 레인징 메시지는 주기적 또는 비주기적으로 보조 기지국2(106)에게 주 기지국(102)의 기능을 대체하도록 동작을 요구하거나 또는 주 기지국(102)과 단말(18)간의 무선 링크 품질이 양호하므로 주 기지국의 변경은 필요하지 않음을 나타내는 코드 정보를 포함한다. 도 3의 실시 예는 단말(108)과 주 기지국(102) 간의 무선 링크 품질이 양호한 상태임을 가정한다. 이 경우 단말(108)은 도 3의 예와 같이 전술한 OK 코드를 포함하는 레인징 메시지를 보조 기지국2(106)에게 전송하고, 상기 OK 코드를 확인한 보조 기지국2(106)는 단말(108)의 현재 무선 링크 상태는 주 기지국의 변경이 필요하지 않은 상태임을 인지한다.

상기 레인징 메시지를 통해 단말(108)로부터 OK 코드를 수신한 ACM은 주 기지국(102)에게 상기 수신한 OK 코드를 알려줄 수 있다. 그러면 주 기지국(102)은 단말(108)과의 무선 링크가 양호한 상태임을 인지할 수 있다. 또한 본 실시 예에서 단말(108)로부터 OK 코드를 수신한 보조 기지국2(106)는 업링크에서 단말(108)의 베스트 송신 빔과 ACM의 베스트 수신 빔의 방향(이하, 베스트 빔 정보)을 주 기지국(102)에게 알려줄 수 있다. 여기서 상기 베스트 송신 빔과 베스트 수신 빔의 방향은 가장 높은 또는 정해진 임계치 이상의 신호 세기를 갖는 빔의 방향을 의미한다. 그러면 주 기지국(102)은 단말(108)에게 상기 베스트 빔 정보를 전송하고, 이후 단말(108)은 주 기지국(102)과의 무선 링크 실패가 발생한 경우, 상기 수신한 베스트 빔 정보를 이용하여 보조 기지국2(106)를 통해 중단 없는 서비스를 제공 받을 수 있다. 여기서 상기 베스트 빔 정보는 단말(108)에게 데이터와 함께 피기 백 전송되거나 또는 별도의 시그널링을 통해 전송될 수 있다. 그리고 상기한 실시 예에서 주 기지국과 ACM은 원활한 서비스 제공을 위해 단말의 컨텍스트 정보에 대해 동기화될 수 있다.

311 단계에서 주 기지국(102)은 일반적인 자원 할당을 위한 MAP 메시지(또는 제어 메시지)를 다시 전송한다. 상기 레인징 기회 할당 정보는 상기 305 단계에서 전송되었으므로 상기 311 단계에서 MAP 메시지(또는 제어 메시지)는 상기 레인징 기회 할당 정보는 포함하지 않는다. 이후 단말(108)이 스케쥴된 업링크 데이터를 전송하고, 레인징을 수행하는 313, 315 단계의 동작은 307, 309 단계의 동작과 동일하다.

상기한 도 3의 실시 예에서는 한 번의 MAP 메시지 전송을 통해 레인징 기회 할당 정보를 단말에게 전송하므로 단말과 ACM 간의 동기화를 위해 필요한 시그널링 부하를 감소시킬 수 있다. 또한 단말은 레인징 절차를 통해 선택된 ACM과의 동기화를 수행하며, 클라우드 셀의 모든 멤버 기지국들과 업 링크 동기를 유지할 필요는 없다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 주 기지국을 변경하는 FMS 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 주 기지국(102)이 ACM을 선택하고, MAP 메시지를 통해 단말(108)에게 레인징 기회를 할당하고, 단말(108)이 ACM과의 레인징을 수행하는 501 단계 내지 509 단계의 동작은 도 3의 301 단계 내지 309 단계의 동작과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이후 511 단계에서 주 기지국(102)은 일반적인 자원 할당을 위한 MAP 메시지를 전송하고, 주 기지국(102)과 단말(108) 간의 무선 링크가 실패됨에 따라 513 단계에서 단말(108)의 스케쥴된 업링크 데이터 전송이 정상적으로 수행되지 않은 상황을 가정한다. 주 기지국(102)과의 무선 링크 실패를 감지한 단말(108)은 515 단계에서 ACM인 보조 기지국2(106)로 전송하는 레인징 메시지에 주 기지국의 기능을 대체하도록 동작을 요구하는 전술한 FMS 코드를 포함하여 전송한다.

상기 FMS 코드를 포함하는 레인징 메시지를 수신한 보조 기지국2(106)는 단말(108)과 주 기지국(102) 간의 무선 링크 실패를 인지하고, 517 단계 내지 521 단계에서 보조 기지국2(106)가 해당 클라우드 셀(100)에서 이전 주 기지국(102)을 대체하여 일시적으로 또는 지속적으로 새로운 주 기지국으로 동작할 것임을 다른 멤버 기지국들(102, 104)과 단말(108)에게 알리기 위한 주기지국 변경 확인 메시지(master switch confirm message)를 전송한다. 다른 실시 예로 상기 FMS 코드를 포함하는 레인징 메시지를 수신한 보조 기지국2(106)는 상기 새로운 주 기지국으로 동작할 지 여부에 대해 기존 주 기지국(102)으로부터 확인을 받아 동작하는 것도 가능할 것이다.

한편 본 실시 예에서 보조 기지국2(106)는 정해진 기간 동안 일시적으로 주 기지국의 기능을 수행하거나 또는 지속적으로 주 기지국의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 보조 기지국2(106)가 일시적으로 주 기지국의 기능을 수행하는 경우 보조 기지국2(106)는 상기 주기지국 변경 확인 메시지에 이를 나타내는 임시 코드(temporary code)를 포함하여 전송할 수 있다. 이 경우 보조 기지국2(106)는 단말(108)에게 기존 주 기지국(102)에 대한 레인징 기회를 할당하고, 단말(108)과 기존 주 기지국(102) 간의 실패된 무선 링크가 정해진 횟수의 시도 내에 정상으로 복구되는 지 확인한다. 그리고 상기 정해진 횟수 내에 상기 실패된 무선 링크가 정상으로 복구되면, 보조 기지국2(106)는 기존 주 기지국(102)에게 주 기지국의 기능을 반환하고, 다시 보조 기지국의 역할을 수행한다. 그러나 상기 정해진 횟수 내에 상기 실패된 무선 링크가 정상으로 복구되지 않으면, 보조 기지국2(106)는 계속하여 주 기지국의 기능을 수행한다.

또한 만약 보조 기지국2(106)가 주 기지국(102)의 지시에 의해 또는 통신 환경 등의 다른 이유로 인해 지속적으로(permanently)으로 주 기지국의 기능을 수행해야 하는 경우 보조 기지국2(106)는 상기 주기지국 변경 확인 메시지에 이를 나타내는 주기지국 변경 코드(master switch code)를 포함하여 전송할 수 있다.

상기한 임시 코드(temporary code)와 주기지국 변경 코드(master switch code)를 이용하는 실시 예는 선택적으로 수행될 수 있다.

한편 도시되지는 않았으나, 517 단계 내지 521 단계에서 상기 주기지국 변경 확인 메시지를 수신한 다른 멤버 기지국들(102, 104)과 단말(108)은 그 응답으로 새로운 주 기지국으로 동작하는 보조 기지국2(106)에게 확인 메시지를 전송할 수 있다.

이후 523 단계에서 새로운 주 기지국(106)은 단말(108)에게 일반적인 자원 할당을 위한 MAP 메시지를 전송하고, 525 단계에서 단말(108)은 할당된 자원을 이용하여 스케쥴된 업링크 데이터 전송을 수행한다. 한편 도시되지는 않았으나, 새로운 주 기지국(106)은 전술한 절차들을 통해 ACM을 다시 선택할 수 있으며, 새로운 주 기지국(106)과 단말(108) 간의 무선 링크 실패가 발생한 경우, 그 다시 선택된 ACM이 새로운 주 기지국으로 동작하도록 도 5의 절차를 수행할 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 무선 통신 시스템에서 주 기지국을 변경하는 FMS 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 주 기지국(102)이 ACM을 선택하고, MAP 메시지를 통해 단말(108)에게 레인징 기회를 할당하고, 단말(108)이 ACM과의 레인징을 수행하는 601 단계 내지 607 단계 및 611 단계의 동작은 도 3의 301 단계 내지 309 단계의 동작과 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6의 실시 예에서 단말(108)은 605 단계에서 주 기지국(102)으로 MAP 메시지를 수신한 후, 609 단계에서 주 기지국(108)과의 동기 유지, 베스트 빔 유지 등을 위해 주 기지국(108)으로부터 전송되는 제어 신호를 수신한다. 여기서 상기 제어 신호는 동기 유지를 위한 동기 채널 신호(sync channel signal), 베스트 빔 유지를 위한 기준 신호(reference signal) 또는 주 기지국(102)이 단말(108)에게 전송하는 각종 제어 신호가 될 수 있다. 그리고 단말(108)은 상기 607 단계에서 스케쥴된 업링크 데이터 전송과 상기 609 단계에서 제어 신호의 수신이 모두 정상적으로 수행되면, 611 단계에서 단말(108)은 OK 코드를 포함하는 레인징 메시지를 보조 기지국2(106)에게 전송하고, 상기 OK 코드를 수신한 보조 기지국2(106)는 단말(108)의 현재 무선 링크 상태는 주 기지국의 변경이 필요하지 않은 상태임을 인지한다.

이후 613 단계에서 주 기지국(102)은 단말(108)에게 일반적인 자원 할당을 위한 MAP 메시지를 전송하고, 615 단계에서 단말(108)은 스케쥴된 업링크 데이터 전송을 정상적으로 수행하였으나, 617 단계에서 주 기지국(102)으로부터 전송된 제어 신호가 정상적으로 수신되지 않은 상황을 가정한다. 상기 제어 신호의 수신 실패로 인한 무선 링크 실패를 감지한 단말(108)은 619 단계에서 ACM인 보조 기지국2(106)로 전송하는 레인징 메시지에 주 기지국의 기능을 대체하도록 동작을 요구하는 전술한 FMS 코드를 포함하여 전송한다. 이후 주 기지국을 변경하고, 상기 변경된 주 기지국(106)과 단말(108) 간의 데이터 전송이 수행되는 621 단계 내지 629 단계의 동작은 도 5의 517 단계 내지 525 단계의 동작과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 도 6의 실시 예는 일 예를 나타낸 것으로서, 상기 주 기지국(102)의 전송은 반드시 단말(108)의 업링크 데이터 전송 후에 수행되는 것은 아니며, 업링크 데이터 전송 전에 수행되거나 또는 업링크 데이터 전송이 없더라도 단말(108)은 주 기지국(102)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에서 단말(108)은 업링크 데이터 전송 실패 또는 제어 신호 수신 실패 중 적어도 하나의 상황이 발생되면, ACM으로 선택된 보조 기지국2(106)에게 FMS 코드를 포함하는 레인징 메시지를 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 7의 단말은 안테나(701), RF(Radio Frequency) 부(703), 송수신부(705), 및 제어부(707)를 포함한다.

설명의 편의를 위해 하나의 안테나(701)를 도시하였으나, 도 7의 단말은 하나 또는 복수의 안테나들을 이용할 수 있으며, RF 부(703)는 전술한 설명과 같이 하나 또는 복수의 RF 체인(도시되지 않음)을 구비할 수 있다. 송수신부(705)는 무선 통신 시스템에서 정해진 통신 방식에 따라 기지국과 데이터를 송수신하기 위한 송신 모듈과 수신 모듈을 포함한다. 상기 제어부(707)는 도 2에서 설명한 절차에 따라 주 기지국(102)과 접속하여 채널 품질을 보고하고, 주 기지국(102)으로부터 선택된 ACM 정보를 상기 송수신부(705)를 통해 수신하여 확인한다. 또한 상기 제어부(707)는 도 3의 절차에 따라 주 기지국(102)으로부터 자원 할당을 위한 메시지(예컨대, MAP 메시지 등)를 수신하면, MAP 메시지(또는 제어 메시지)에 포함된 레인징 기회 할당 정보를 확인한다.

그리고 상기 제어부(707)는 MAP 메시지를 통해 스케쥴된 자원을 이용하여 업링크 데이터를 주 기지국(102)으로 전송하고, 상기 레인징 기회 할당 정보에서 지정하는 서브프레임(or 슬롯)에서 ACM에게 동기화를 위한 레인징 메시지를 주기적 또는 비주기적으로 전송하도록 제어한다. 이때 상기 제어부(707)는 단말(108)과 주 기지국(102) 간의 무선 링크 상태가 양호한 경우(예컨대, 채널 품질이 정해진 임계 값 이상인 경우) 상기 레인징 메시지에 전술한 OK 코드를 포함하여 전송하도록 제어하고, 도 5 또는 도 6의 절차와 같이 단말(108)과 주 기지국(102) 간의 데이터 전송 실패 또는 제어 신호 수신 실패 등으로 인한 무선 링크 실패가 발생한 경우 상기 레인징 메시지에 FMS 코드를 포함하여 전송하도록 제어한다.

또한 상기 제어부(707)는 상기 FMS 코드를 포함한 레인징 메시지를 주 기지국(102)으로 전송한 후, 상기 ACM으로부터 주기지국 변경 확인 메시지를 수신한 경우 상기 ACM이 새로운 주 기지국으로 동작함을 인지한다. 이후 상기 제어부(707)는 상기 ACM이 전송하는 MAP 메시지를 수신하여 자원을 할당 받고, 업링크 데이터 전송을 수행하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 나타낸 도면으로서, 전술한 주 기지국과 보조 기지국은 도 8의 구성으로 구현될 수 있다.

도 8을 참조하면, 기지국은 안테나(801), RF 부(803), 송수신부(805), 통신 인터페이스(807), 그리고 제어부(809)를 포함한다. 도 8에서는 설명의 편의를 위해 하나의 안테나(801)를 도시하였으나, 도 8의 기지국은 하나 또는 복수의 안테나들을 이용할 수 있으며, RF 부(803)는 하나 또는 복수의 RF 체인(도시되지 않음)을 구비할 수 있다. 송수신부(805)는 무선 통신 시스템에서 정해진 통신 방식에 따라 단말과 데이터를 송수신하기 위한 송신 모듈과 수신 모듈을 포함한다. 상기 통신 인터페이스(807)는 클라우드 셀(100)에서 다른 멤버 기지국과 유선 또는 무선 통신을 수행하고, 코어 망(110)과의 통신을 위한 인터페이스를 포함한다.

도 8의 기지국이 주 기지국인 경우, 제어부(809)는 도 2의 ACM 선택 절차와 같이 단말(108)로부터 채널 품질 보고를 수신하고, 클라우드 셀(100)내 보조 기지국들(104, 406)로부터 ACM 선택 관련 정보들을 수신한다.

그리고 제어부(809)는 상기 채널 품질 보고와 ACM 선택 관련 정보를 이용하여 ACM을 선택하고, 선택한 ACM 정보를 단말(108)과 보조 기지국들(104, 106)에게 전송한다. 또한 상기 제어부(809)는 도 3의 레인징 절차와 같이 자원 할당을 위한 메시지(예컨대, MAP 메시지 등)에 레인징 기회 할당 정보를 포함하여 단말(108)에게 전송한다. 상기 레인징 기회 할당 정보는 정해진 MAP 메시지(또는 제어 메시지)를 통해 한 번 전송하여 시그널링 부하를 줄일 수 있다.

한편 단말(108)과의 무선 링크 실패가 발생한 경우, 도 5의 FMS 절차와 같이 제어부(809)는 ACM으로부터 전송되는 주기지국 변경 확인 메시지를 수신하여 해당 ACM이 새로운 주 기지국으로 동작하게 됨을 확인한다. 이때 전술한 실시 예와 같이 상기 주기지국 변경 확인 메시지는 임시 코드와 주기지국 변경 코드를 포함할 수 있으며, 상기 임시 코드가 포함된 경우 상기 제어부(809)는 해당 ACM이 일시적으로 주 기지국의 기능을 수행하는 것으로 판단하고, 상기 주기국 변경 코드가 포함된 경우 상기 제어부(809)는 해당 ACM이 지속적으로 주 기지국의 기능을 수행하는 것으로 판단한다.

도 8의 기지국이 보조 기지국 중 선택된 ACM인 경우, 제어부(809)는 도 2의 ACM 선택 절차와 같이 주 기지국(102)로부터 해당 보조 기지국이 ACM으로 선택되었음을 알리는 ACM 선택 정보를 수신한다. 그리고 제어부(809)는 상기 주 기지국(102)이 단말(108)에게 할당할 레인징 기회의 스케쥴링을 위한 스케쥴 정보를 주 기지국(102)과 교환한다. 이후 제어부(809)는 단말(108)에게 할당한 레인징 기회에 따라 상기 단말(108)로부터 전송되는 레인징 메시지를 수신한다.

제어부(809)는 단말(108)로부터 상기 OK 코드가 포함된 레인징 메시지가 수신된 경우, 주 기지국(102)에게 상기 OK 코드의 수신을 알려주고, 업링크에서 단말(108)의 베스트 송신 빔과 ACM의 베스트 수신 빔의 방향을 나타내는 베스트 빔 정보를 주 기지국(102)에게 제공할 수 있다. 또한 상기 제어부(809)는 단말(108)로부터 상기 FMS 코드가 포함된 레인징 메시지가 수신된 경우, 단말(108)과 주 기지국(102) 간의 무선 링크 실패를 인지하고, 새로운 주 기지국으로 동작할 것임을 다른 멤버 기지국들과 단말(108)에게 알리기 위한 주기지국 변경 확인 메시지를 전송한다. 이때 상기 주기지국 변경 확인 메시지는 임시 코드와 주기지국 변경 코드를 포함할 수 있다. 상기 임시 코드가 포함된 경우 해당 ACM이 일시적으로 주 기지국의 기능을 수행하는 경우이고, 상기 주기국 변경 코드가 포함된 경우 해당 ACM이 지속적으로 주 기지국의 기능을 수행하는 경우이다.

ACM이 주기지국의 기능을 수행하는 경우, 제어부(809)는 단말(108)로 자원 할당을 위한 일반적인 MAP 메시지를 전송하고, 단말(108)로부터 스케쥴된 업링크 데이터를 수신하도록 제어한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 장치와 시스템은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

상기한 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 상기한 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

예를 들어 상기한 실시 예에서는 단말에게 레인징 기회를 할당하는 방식을 예로 들어 설명하였으나, 레인징 기회 할당 대신에 ACM에게 스케쥴된 데이터 전송 기회를 할당하는 것도 가능할 것이다.

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무선 통신 시스템에서 제1 기지국을 위한 통신 방법에 있어서,
단말과 통신을 위한 무선 링크를 설정하는 과정;
셀에서 상기 단말과 통신하기 위해 상기 제1 기지국과 협력하는 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 기지국 정보를 수신하는 과정;
상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 대체 기지국을 선택하는 과정;
상기 적어도 하나의 제2 기지국과 상기 단말에게 상기 대체 기지국에 대한 정보를 전송하는 과정;
상기 대체 기지국과 동기화를 위해 사용될 자원을 상기 단말에게 할당하는 과정; 및
상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정을 포함하고,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고,
상기 대체 기지국은 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제1 정보를 수신한 후 상기 제1 기지국으로 상기 제2 정보를 전송하며,
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 단말이 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 대체 기지국으로 전송되는 통신 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 단말로부터 채널 품질 보고를 수신하는 과정을 더 포함하고,
상기 선택하는 과정은, 상기 수신된 채널 품질 보고와 상기 기지국 정보를 이용하여 상기 대체 기지국을 선택하는 과정을 포함하는 통신 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 기지국 정보는 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 각각에 대한 식별 정보, 위치 정보, 부하 정보, 및 성능 정보 중 적어도 하나를 포함하는 통신 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 자원은 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회를 위한 자원인 통신 방법.
제 46 항에 있어서,
상기 레인징 기회는 상기 제1 기지국에 의해 전송되는 자원 할당 메시지를 이용하여 상기 단말에게 할당되는 통신 방법.
무선 통신 시스템에서 제2 기지국을 위한 통신 방법에 있어서,
셀에서 단말과 통신하기 위해 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국에게 상기 제2 기지국에 대한 기지국 정보를 전송하는 과정;
상기 제1 기지국으로부터 대체 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정; 및
상기 제2 기지국이 상기 대체 기지국이고 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경(switch)을 나타내는 제1 정보를 수신한 경우, 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 전송하는 과정을 포함하며,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고,
상기 대체 기지국은 상기 제1 기지국을 상기 대체 기지국으로 변경하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국에 의해 선택되며,
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용하여 상기 단말로부터 수신되는 통신 방법.
제 48 항에 있어서,
상기 기지국 정보는 상기 제2 기지국에 대한 식별 정보, 위치 정보, 부하 정보, 및 성능 정보 중 적어도 하나를 포함하는 통신 방법.
제 48 항에 있어서,
상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회를 위한 레인징 메시지에 포함되고,
상기 제1 정보는 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 지시하는 제1 코드 정보를 포함하는 통신 방법.
제 50 항에 있어서,
상기 제1 기지국과 상기 단말에게 제2 정보를 전송하는 과정은, 상기 제1 코드 정보가 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 실패를 지시하는 경우, 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 상기 제2 정보를 전송하는 과정을 포함하는 통신 방법.
제 51 항에 있어서,
상기 제2 정보는 상기 제2 기지국이 상기 제1 기지국으로서 일시적으로 동작하는 지 또는 지속적으로 동작하는 지를 지시하는 제2 코드 정보를 포함하는 통신 방법.
제 50 항에 있어서,
상기 제2 기지국이 대체 기지국이고 상기 제1 코드 정보가 상기 제1 기지국의 상기 무선 링크의 상태가 정상 상태임을 지시하는 경우, 상기 제1 기지국으로 가장 높은 신호 세기를 갖는 상기 단말의 송신 빔의 방향과 상기 대체 기지국의 수신 빔의 방향을 지시하는 빔 정보를 전송하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
무선 통신 시스템에서 단말을 위한 통신 방법에 있어서,
셀에서 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국과 통신하기 위한 무선 링크를 설정하는 과정;
상기 제1 기지국으로부터 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 선택된 상기 대체 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정;
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 제1 기지국에 의해 할당된 자원을 이용하여 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 제1 정보를 전송하는 과정; 및
상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정을 포함하며,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되는 통신 방법.
제 54 항에 있어서,
상기 제1 기지국으로 상기 무선 링크에 대한 채널 품질 보고를 전송하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
제 54 항에 있어서,
상기 제1 기지국으로부터 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회 할당 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
제 56 항에 있어서,
상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회는 상기 제1 기지국이 전송하는 자원 할당 메시지를 이용하여 상기 단말에게 할당되는 통신 방법.
제 57 항에 있어서,
상기 전송하는 과정은, 상기 제1 기지국에 의해 할당된 상기 레인징 기회를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 상기 제1 정보를 전송하는 과정을 더 포함하며,
상기 제1 정보는 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 지시하는 코드 정보를 포함하는 통신 방법.
제 58 항에 있어서,
상기 무선 링크의 상태를 지시하는 상기 코드 정보를 포함하는 상기 제1 정보를 전송한 후, 상기 대체 기지국으로부터 자원 할당 메시지를 수신하고 데이터 전송을 수행하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
무선 통신 시스템에서 제1 기지국에 있어서,
무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기;
적어도 하나의 다른 기지국과 통신하는 통신 인터페이스; 및
단말과 통신을 위한 무선 링크를 설정하고,
셀에서 상기 단말과 통신하기 위해 상기 제1 기지국과 협력하는 적어도 하나의 제2 기지국으로부터 기지국 정보를 수신하며,
상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 대체 기지국을 선택하고,
상기 적어도 하나의 제2 기지국과 상기 단말에게 상기 대체 기지국에 대한 정보를 전송하며,
상기 대체 기지국과 동기화를 위해 사용될 자원을 상기 단말에게 할당하고, 그리고
상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고,
상기 대체 기지국은 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제1 정보를 수신한 후 상기 제1 기지국으로 상기 제2 정보를 전송하며,
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 단말이 상기 할당된 자원을 이용하여 상기 대체 기지국으로 전송되는 제1 기지국.
제 60 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 단말로부터 채널 품질 보고를 수신하고, 상기 수신된 채널 품질 보고와 상기 기지국 정보를 이용하여 상기 대체 기지국을 선택하는 것을 제어하도록 더 구성된 제1 기지국.
제 60 항에 있어서,
상기 기지국 정보는 상기 적어도 하나의 제2 기지국의 각각에 대한 식별 정보, 위치 정보, 부하 정보, 및 성능 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제1 기지국.
제 60 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회를 할당하도록 더 구성된 제1 기지국.
제 63 항에 있어서,
상기 레인징 기회는 상기 제1 기지국에 의해 전송되는 자원 할당 메시지를 이용하여 상기 단말에게 할당되는 제1 기지국.
무선 통신 시스템에서 제2 기지국에 있어서,
무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기;
적어도 하나의 다른 기지국과 통신하는 통신 인터페이스; 및
셀에서 단말과 통신하기 위해 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국에게 상기 제2 기지국에 대한 기지국 정보를 전송하고,
상기 제1 기지국으로부터 대체 기지국에 대한 정보를 수신하며, 그리고
상기 제2 기지국이 상기 대체 기지국이고 상기 단말로부터 상기 제1 기지국의 변경(switch)을 나타내는 제1 정보를 수신한 경우, 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 변경을 나타내는 제2 정보를 전송하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되고,
상기 대체 기지국은 상기 제1 기지국을 상기 대체 기지국으로 변경하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 상기 기지국 정보를 근거로, 상기 제1 기지국에 의해 선택되며,
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 단말에게 할당된 자원을 이용하여 상기 단말로부터 수신되는 제2 기지국.
제 65 항에 있어서,
상기 기지국 정보는 상기 제2 기지국에 대한 식별 정보, 위치 정보, 부하 정보, 및 성능 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제2 기지국.
제 65 항에 있어서,
상기 제1 정보는 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회를 위한 레인징 메시지에 포함되고,
상기 제어기는 상기 레인징 메시지에 포함된 상기 제1 정보를 검사하도록 더 구성되며, 상기 제1 정보는 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 지시하는 제1 코드 정보를 포함하는 제2 기지국.
제 67 항에 있어서,
상기 제1 코드 정보가 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 실패를 지시하는 경우, 상기 제어기는 상기 제1 기지국과 상기 단말에게 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 상기 제2 정보를 전송하는 것을 제어하도록 더 구성된 포함하는 제2 기지국.
제 68 항에 있어서,
상기 제2 정보는 상기 제2 기지국이 상기 제1 기지국으로서 일시적으로 동작하는 지 또는 지속적으로 동작하는 지를 지시하는 제2 코드 정보를 포함하는 제2 기지국.
제 67 항에 있어서,
상기 제2 기지국이 대체 기지국이고 상기 제1 코드 정보가 상기 제1 기지국의 상기 무선 링크의 상태가 정상 상태임을 지시하는 경우, 상기 제어기는 상기 제1 기지국으로 가장 높은 신호 세기를 갖는 상기 단말의 송신 빔의 방향과 상기 대체 기지국의 수신 빔의 방향을 지시하는 빔 정보를 전송하는 것을 제어하도록 더 구성된 제2 기지국.
무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
무선 네트워크에서 신호를 송수신하는 송수신기; 및
셀에서 적어도 하나의 제2 기지국과 협력하는 제1 기지국과 통신하기 위한 무선 링크를 설정하고,
상기 제1 기지국으로부터 상기 제1 기지국을 대체 기지국으로 변경(switch)하기 위한 상기 적어도 하나의 제2 기지국 중에서 선택된 상기 대체 기지국에 대한 정보를 수신하며,
상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 대체 기지국과 동기화를 위해 상기 제1 기지국에 의해 할당된 자원을 이용하여 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 제1 정보를 전송하고, 그리고
상기 대체 기지국으로부터 상기 제1 기지국의 상기 변경을 나타내는 제2 정보를 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 셀은 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 제2 기지국을 포함하며, 상기 셀은 상기 제1 기지국에 의해 제어되는 단말.
제 71 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 기지국으로 상기 무선 링크에 대한 채널 품질 보고를 전송하는 것을 제어하도록 더 구성된 단말.
제 71 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 기지국으로부터 상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회 할당 정보를 수신하고, 상기 대체 기지국으로 상기 레인징 기회 할당 정보를 근거로 메시지를 전송하는 것을 제어하도록 더 구성된 단말.
제 73 항에 있어서,
상기 대체 기지국과 동기화를 위한 레인징 기회는 상기 제1 기지국이 전송하는 자원 할당 메시지를 이용하여 상기 단말에게 할당되는 단말.
제 74 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 기지국에 의해 할당된 상기 레인징 기회를 근거로, 상기 대체 기지국으로 상기 제1 기지국의 상기 변경을 요청하는 상기 제1 정보를 전송하는 것을 제어하도록 더 구성되며,
상기 제1 정보는 상기 제1 기지국과 상기 단말 간의 상기 무선 링크의 상태를 지시하는 코드 정보를 포함하는 단말.
제 75 항에 있어서,
상기 무선 링크의 상태를 지시하는 상기 코드 정보를 포함하는 상기 제1 정보를 전송한 후, 상기 제어기는 상기 대체 기지국으로부터 자원 할당 메시지를 수신하고 데이터 전송을 수행하는 것을 제어하도록 더 구성된 단말.