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KR102234740B1 - 셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색 방법 및 장치 - Google Patents

셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색 방법 및 장치 Download PDF

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KR102234740B1
KR102234740B1 KR1020140083664A KR20140083664A KR102234740B1 KR 102234740 B1 KR102234740 B1 KR 102234740B1 KR 1020140083664 A KR1020140083664 A KR 1020140083664A KR 20140083664 A KR20140083664 A KR 20140083664A KR 102234740 B1 KR102234740 B1 KR 102234740B1
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Abstract

본 발명은 빔 포밍(beam forming) 셀룰러 통신 시스템의 단말과 기지국에서 셀 탐색을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 서빙 셀의 기지국에 의해 셀 탐색을 수행하는 방법은, 셀 내의 모든 단말들 각각의 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 과정과,상기 각 단말 별로 수신된 빔 포밍 능력에 대한 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 과정과,상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말로 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CELL SEARCHING IN CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 빔 포밍(beam forming) 셀룰러 통신 시스템의 단말과 기지국에서 셀 탐색을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰러 통신 시스템에서 단말은 셀 탐색을 통하여 인접 셀의 동기신호를 수신하고 인접 셀의 시간 및 주파수 동기를 확보하고 인접 셀의 번호(즉, 물리적인 셀 아이디(Physical Cell ID))를 비롯하여 필요에 따라 주요 셀 공통제어정보를 획득한다. 그리고 기지국은 셀 내 모든 방향으로 신호를 송수신 하는 안테나를 사용하여 동기신호와 셀 공통제어정보를 셀 내 모든 단말들에게 동시에 송신한다. 또한 단말은 전 방향 안테나를 사용하므로 서빙 기지국뿐만 아니라 인접 기지국들의 신호를 동시에 수신하며, 셀 탐색으로 인해 서빙 셀과의 통신에 아무런 지장을 받지 않는다.
그러나 단말은 추가적으로 서빙 셀을 인접 셀로 핸드오버(Handover)하는 결정을 내리기 위해서 인접 셀의 수신 전력을 측정해야 하는데, 단말의 구현 상황에 따라 인접 셀의 수신 전력을 측정하는 순간에는 서빙 셀의 신호를 디코딩 하지 못할 수도 있다. 그러므로 단말은 인접 셀의 수신 전력을 측정하기 위한 갭(Gap) 시간을 서빙 기지국에 요청하고, 상기 갭 시간 동안 단말은 서빙 셀과의 통신을 중단하고 인접 셀의 참조 신호(Reference Signal)의 수신 전력을 측정할 수 있다. 또한 단말은 서빙 셀이 사용하고 있는 주파수와 다른 주파수를 사용하는 셀 및 기지국을 검출하기 위해 갭 시간을 이용한다.
그러나 상기 단말이 갭 시간을 이용하는 경우, 인접 셀을 탐색하기 위해 서빙 셀에게 갭 시간 할당을 요청하고 응답을 받는 과정으로 인해 통신 효율이 저하된다. 특히, 셀 내 모든 단말들이 항상 셀 탐색을 수행하고자 할 때 갭 시간 할당 방법을 이용할 경우 통신 효율이 급격히 저하될 수 있다.
또 다른 예로, 기지국과 단말이 빔 포밍을 통하여 신호를 송수신하는빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 모든 기지국이 동일한 고정된 슬롯 시간 동안에 동기신호와 셀 공통제어정보를 송신할 때, 빔 포밍단말은 서빙 셀의 기지국과 인접 셀의 기지국이 어떤 방향의위치에있더라고 신호를 수신하기 위해서 수신 빔을 순차적으로 전환하면서 서빙 셀의 신호와 인접 셀의 신호를 수신하여 서빙 셀과 동기를 맞추고 인접 셀을 탐색한다. 이러한 종래 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 동기신호와 셀 공통제어정보를 위해 할당되는 슬롯 시간의 길이가 고정되어 있지 않은 경우, 단말은 셀 탐색 동작으로 인해 일부 서빙 셀의 신호를 수신하지 못하거나 인접 셀 탐색에 실패하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 종래 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 사용하는 빔 포밍 장치 및 방법이 각 셀마다 달라서 동기신호와 셀 공통제어정보를 위해 할당되는 슬롯 시간의 길이가 셀 마다 다른 경우에도 문제가 발생한다. 특히 인접 셀에서 할당되는 동기신호를 위한 슬롯 시간이 서빙 셀의 것보다 긴 경우, 단말은 인접 셀의 모든 동기신호를 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 그 결과 상기 인접 셀 탐색에 실패할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 모든 기지국에서 할당 가능한 동기 및 셀 공통제어정보 슬롯 길이의 최대 길이에 맞추어 셀 탐색 동작을 수행할 경우, 인접 셀 탐색은 항상 성공하지만 서빙 셀의 제어신호 또는 데이터를 수신하지 못하는 경우가 발생하므로 서빙 셀과의 통신에 장애가 발생할 수 있다.
따라서, 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 각 단말 별로 셀 탐색을 위한 셀 탐색 시간을 효율적으로 할당하여 셀 탐색을 수행하는 방안이 요구된다.
본 발명은 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색을 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색 시간을 효율적으로 결정하여 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국과 단말이 사용하는 빔 포밍 방법 및 구조가 고정되지 않고 서로 상이한 경우에도 단말이 효율적으로 셀 탐색을 수행할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 서빙 셀의 기지국에 의해 셀 탐색을 수행하는 방법은, 셀 내의 모든 단말들 각각의 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 과정과,상기 각 단말 별로 수신된 빔 포밍 능력에 대한 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 과정과,상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말로 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 송신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 단말에 의해 셀 탐색을 수행하는 방법은, 빔 포밍 능력에 대한 정보를 송신하는 과정과,셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 확인하는 과정과,상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 서빙 셀의 기지국으로부터 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 수신하는 과정과,상기 그룹 정보에 포함된 그룹 번호 값에 해당하는 프레임에서 인접 셀을 탐색하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 서빙 셀의 기지국에 의해 셀 탐색을 수행하는 장치는, 셀 내의 모든 단말들 각각의 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 수신부와,상기 각 단말 별로 수신된 빔 포밍 능력 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 제어부와,상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말로 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 송신하는 송신부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 통신 시스템에서 단말에 의해 셀 탐색을 수행하는 장치는, 빔 포밍 능력에 대한 정보를 송신하는 송신부와,셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 확인하는 제어부와,상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 서빙 셀의 기지국으로부터 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 수신하는 수신부와,상기 그룹 정보에 포함된 그룹 번호 값에 해당하는 프레임에서 인접 셀을 탐색하는 탐색부를 포함한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 송신부의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 2는 본 발명이 적용되는 도 1의 송신부에서 하나의 RF 유닛과 안테나 어레이 유닛의 구성을 상세히 나타낸 도면,
도 3은 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 수신부의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 4는 본 발명이 적용되는 도 3의 수신부에서 하나의 안테나 어레이 유닛과 하나의 RF 유닛의 구성을 상세히 나타낸 도면,
도 5는 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임(Frame) 구성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예가 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임에서 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯에 대한 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예가 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임에서 슬롯의 구성을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 서빙 셀과 인접 셀의 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯을 모두 수신하여 서빙 셀에 동기를 맞추면서 인접 셀도 탐색하기 위한 수신 빔 전환의 실시 예를 나타낸 도면,
도 9 내지 도 12는 서빙 셀과 인접 셀의 프레임 구성을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 장치의 구성을 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 주요한 요지는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 각 셀마다 요구되는 셀 탐색 시간을 결정하고, 상기 결정된 셀 탐색 시간동안 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에 대하여 설명한 후, 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국과 단말은 빔 포밍 방법을 사용하여 빔 이득만큼 신호의 수신 전력을 높일 수 있고, 좁은 빔으로 인해 간섭이 감소하여 통신 성능을 높이는 장점이 있다. 기지국은 셀 내 모든 단말들과 통신을 해야 하지만 기지국이 빔 포밍을 할 경우 어느 하나의 빔으로 통신을 할 수 있는 단말들이 셀 내 일부 영역으로 제한되고, 다른 위치의 단말들과 통신하기 위해서는 기지국이 다른 빔을 사용해야 한다. 그리고 기지국은 사용하는 빔 포밍 방법 및 장치의 복잡도에 따라 한 순간에 하나의 빔만을 생성하거나, 한 순간에 전체 빔들 중에서 일부 복수개의 빔만을 생성하거나, 또는 매 순간 모든 빔을 동시에 생성할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 기지국의 빔 포밍 환경에 제한을 두지 않으며 이 중에서 어떤 한가지 종류의 기지국만 존재하거나 일부 종류의 기지국이 공존하거나 또는 모든 종류의 기지국이 동시에 공존하는 경우를 모두 고려한다.
빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국은 특정 단말들만을 위한 제어신호 또는 데이터뿐만 아니라 동기 신호와 셀 공통제어정보와 같은 셀 내 모든 단말들이 공통적으로 수신해야 하는 신호도 빔 포밍을 통해 송신해야 한다. 그러므로 기지국이 한 번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성하는 경우, 기지국은 셀 내 모든 단말들이 수신해야 하는 신호를 빔을 전환하면서 반복적으로 송신한다. 이때 반복하는 수는 기지국이 생성하는 빔의 최대 수 또는 각 빔의 폭, 동시에 생성하는 빔의 수 등에 따라 달라진다.
그리고 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 단말은 복수개의 좁은 빔을 생성하여 모든 방향으로 신호를 송수신하여 기지국과 통신한다. 이때단말과 각 좁은 빔으로 통신하는 기지국은 신호의 송수신이 빔 폭과 방향에 의해 제한되며, 단말에 대한 기지국의 상대적 위치 및 방향에 따라 단말의 최적 빔은 달라진다. 상기 단말은 단말의 빔 포밍 장치 및 방법의 복잡도에 따라 한 순간에 하나의 빔만을 생성하거나, 한 순간에 전체 빔들 중에서 일부 복수개의 빔만을 생성하거나, 또는 모든 빔을 동시에 생성할 수 있는데, 본 발명의 실시 예에서는 단말의 빔 포밍 상황에 제한을 두지 않으며, 이 중에서 어떤 한가지 종류의 단말만 존재하거나 일부 종류의 단말이 공존하거나 또는 모든 종류의 단말이 동시에 공존하는 경우를 모두 고려한다.
또한 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 단말은 어느 하나의 셀 및 기지국을 서빙 셀 및 기지국으로 하여 통신하는 중에도 위치를 이동하므로 최적 셀 및 기지국이 변경될 수 있다. 그러므로 단말은 항상 새로운 셀 및 기지국을 찾는 셀 탐색 동작을 필수적으로 수행한다. 새로운 기지국은 단말로부터 어떤 방향에도 존재할 수 있으므로, 단말은 새로운 기지국을 찾기 위해 자신의 모든 방향의 빔으로 신호를 수신해야 한다. 그리고 단말이 한 번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 모든 방향으로 신호를 수신하기 위해 수신 빔을 전환하면서 반복적으로 수신한다. 이때 반복하는 수는 단말이 생성하는 빔의 폭 및 전체 빔의 수 및 동시에 생성하는 빔의 수 등에 따라 달라진다.　
도 1은 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 송신부의 구성을 간략하게 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 송신부는 L개의 인코더(Encoder) 유닛(102-1~102-L), L개의 변조기 유닛(104-1~104-L), 프리코더 유닛(106), M개의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(108-1~108-M), M개의 DAC(Digital to Analogue Converter) 유닛(110-1~110-M), M개의 RF(Radio Frequency) 유닛(112-1~112-M) 및 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M)을 포함한다. 여기서, L 및 M은 1이상인 자연수이다.
송신부에서 송신하고자 하는 비트들은 L개의 인코더 유닛(102-1~102-L)으로 입력되어 인코딩되고, 인코딩된 비트들은 L개의 변조기 유닛(104-1~104-L)으로 입력되어 심볼들로 변조된다. 상기 변조된 심볼들은 프리코더 유닛(106)으로 입력되어 프리코딩된다. 이때, 상기 프리코더 유닛(106)은 동시에 송신되는 복수의 송신 빔에 대하여 추가적인 빔 포밍을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 프리코더 유닛(106)은 OFDM 신호의 부반송파(subcarrier) n에서 L개의 송신 심볼들 s1 ,n, ..., sL,n을 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M)으로 송신하기 위해 다음 <수학식 1>과 같이 프리코딩할 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112014063215545-pat00001
상기 <수학식 1>에서, P n은 subcarrier n에 대한 M x L 프리코더 행렬(Precoder matrix)을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시 예는 설명의 편의를 위하여, 도 1의 프리코더 유닛(106)을 통한 빔 포밍 방식을 디지털 빔 포밍이라고 하고, M개의 RF(Radio Frequency) 유닛(112-1~112-M)을 통한 빔 포밍 방식을 아날로그 빔 포밍이라고 정의하기로 한다.
상기 프리코더 유닛(106)을 통해 각 subcarrier 별로 디지털 빔 포밍된 송신 신호 x1,n,..., xM ,n는 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M)으로 송신하기 위해 복수개의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(108-1~108-M) 각각을 통해 시간영역 신호로 변환된다. 이때, M개의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(108-1~108-M) 각각으로 입력되는 신호와 출력되는 신호 간의 관계는 아래의 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 2>
[ym ,1 ym ,2 ... ym ,N] = [xm ,1 xm ,2 ... xm ,N]F-1
<수학식 2>에서 F - 1는 N-point IFFT 행렬을 나타낸다.
따라서, 도 1의 송신부는 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍을 동시에 지원할 수 있다.
상기 M개의 IFFT 유닛(108-1~108-M) 각각에서 출력된 신호는 M개의 DAC 유닛(110-1~110-M) 각각으로 입력되어 아날로그 신호로 변경된다. 그리고 상기 각각 변경된 아날로그 신호는 M개의 RF 유닛(112-1~112-M) 각각으로 입력되어 원하는 주파수로 변환되어 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M) 각각을 통해 수신부로 송신된다. 여기서, 상기 M개의 RF 유닛(112-1~112-M) 중 하나와 복수개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M) 중 하나 간의 동작을 아래 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 도 1의 송신부에서 하나의 RF 유닛과 안테나 어레이 유닛의 구성을 상세히 보이고 있다. 일 예로, 도 2에서 하나의 RF 유닛과 안테나 어레이 유닛은 RF1 유닛(112-1)과 안테나 어레이 유닛(214-1)으로 도시하였으며, 다른 RF1 유닛과 안테나 어레이 유닛도 RF1 유닛(112-1)과 안테나 어레이 유닛(214-1)과 동일한 구성을 가진다.
도 2를 참조하면, RF1 유닛(112-1)은 입력된 신호의주파수를 변환하고, 안테나 어레이 유닛(214-1)은 신호의 위상을 변환한다. 상세하게, RF1 유닛(112-1)는 믹서(Mixer)(212), J개의 위상 변환기(214-1 ~ 214-J) 및 J개의 고전력 증폭기(216-1 ~ 216-J)를 포함한다. 그리고 안테나 어레이 유닛(114-1)은 J개의 안테나(222-1~222-J)를 포함한다.
상기 믹서(Mixer)(212)는 입력된 신호의 주파수를 원하는 송신 주파수 fc로 변경하고, J개의 위상 변환기(214-1 ~ 214-J)는 상기 주파수가 변경된 신호의 위상을 J개의 위상으로 변경하며, J개의 고전력 증폭기(216-1 ~ 216-J)는 위상 변경된 J개의 신호를 증폭한다. 그리고 상기 J개의 안테나(222-1~222-J)는 상기 J개의 증폭된 신호를 동시에 수신부로 송신한다.
여기서, 상기 도 2의 RF1 유닛(112-1) 및 안테나 어레이 유닛(114-1)을 통해 송신되는 신호는 한 순간에 하나의 빔을 형성하는데, 안테나의 수 J, 안테나의 배치 모양, 위상 변환기(214-1 ~ 214-J)의 값에 따라 빔의 폭과 방향이 결정된다. 도 2의 RF1 유닛(112-1) 및 안테나 어레이 유닛(114-1)은 위상 변환기(214-1 ~ 214-J)의 값을 변경하면 송신 빔 방향을 변경할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 수신부의 구성을 간략하게 보이고 있다.
도 3에 도시한 수신부의 구성은 도 1에 도시한 송신부의 구성에 대응된다. 즉, 도 3을 참조하면, 수신부는 M개의 안테나 어레이 유닛(302-1~302-M), M개의 RF 유닛(304-1~304-M), M개의 ADC 유닛(306-1~306-M), M개의 FFT 유닛(308-1~308-M), 빔 포밍 유닛(310), L개의 복조기 유닛(312-1~312-L) 및 L개의 디코더(Decoder) 유닛(314-1~314-L)을 포함한다.
송신부로부터 송신된 M개의 아날로그 신호는 복수개의 안테나 어레이 유닛(302-1~302-M) 및 복수개의 RF 유닛(304-1~304-M)을 통해 수신된다. 그리고 수신된 아날로그 신호는 복수개의 ADC(Analogue to Digital Converter) 유닛(306-1~306-M)을 통해 디지털 신호 r1 ,k, ..., rM ,k로 변환되고, 복수개의 FFT 유닛(308-1~308-M)을 통해 주파수 영역 신호 z1 ,n, ..., zM ,n로 변환된다. 여기서복수개의 FFT 유닛(308-1~308-M)이 상기 변환된 디지털 신호 rm ,1, ..., rm ,N를 N-point FFT를 하여 주파수 영역 OFDM 신호 zm ,1, ..., zm ,N로 변환하는 관계를 아래 <수학식 3>으로 나타낼 수 있다.
<수학식 3>
[zm ,1 zm ,2 ... zm ,N] = [rm ,1 rm ,2 ... rm ,N]F-1
상기 <수학식 3>에서 F는 N-point FFT 행렬을 나타낸다.
그리고 상기 OFDM 신호의 각 subcarrier n에서 빔 포밍(W n) 유닛(310)을 통해 수신 빔 포밍을 수행하는데, 다음 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112014063215545-pat00002
상기 <수학식 4>에서 각 subcarrier n의 빔 포밍(W n) 유닛(310)은 L x M 행렬로 구성된다.
상기 빔 포밍(W n) 유닛(310)을 통해 획득된 L개의 심볼은 복수개의 복조기 유닛(312-1~312-L)를 통해 복조되고, 상기 복조된 심볼들은 복수개의 디코더 유닛(314-1~314-L)을 통해 L개의 데이터로 동시에 검출된다.
이와 같은 방법을 통해 도 3의 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 수신부는 아날로그 빔 포밍과 디지털 빔 포밍을 동시에 지원할 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용되는 도 3의 수신부에서 하나의 안테나 어레이 유닛과 하나의 RF 유닛의 구성을 상세히 보이고 있다. 일 예로, 도 4에서 하나의 안테나 어레이 유닛과 RF 유닛은 안테나 어레이 유닛(302-1)과 RF1 유닛(304-1)으로 도시하였으며, 다른 안테나 어레이 유닛과 RF 유닛도 안테나 어레이 유닛(302-1)과 RF1 유닛(304-1)과 동일한 구성을 가진다.
도 4를 참조하면, 안테나 어레이 유닛(302-1)은 J개의 안테나(412-1~412-J)를 포함한다. 그리고 RF1 유닛(304-1)는 J개의 위상 변환기(424-1 ~ 424-J), 합산기(426) 및 믹서(428)를 포함한다.
상기 안테나 어레이 유닛(302-1)은 J개의 안테나(412-1~412-J)를 통해 신호를 동시에 수신한다. 그리고 RF1 유닛(304-1)에서 J개의 위상 변환기(424-1 ~ 424-J)는 각각 다른 위상으로 수신 신호를 변경하고, 합산기(426)는 위상 변경된 J개의 수신 신호를 하나로 합산하고, 믹서(428)는 상기 합산한 신호의 주파수를 수신부에서 원하는 주파수로 변경한다.
여기서 상기 안테나 어레이 유닛(302-1) 및 RF1 유닛(304-1)을 통해 수신되는 신호는 한 순간에 하나의 아날로그 수신 빔을 형성하는데, 안테나의 수 J, 안테나의 배치 모양, J개의 위상 변환기(424-1 ~ 424-J)의 값에 따라 빔의 폭과 방향이 결정된다. 상기 안테나 어레이 유닛(302-1) 및 RF1 유닛(304-1)은 J개의 위상 변환기(424-1 ~ 424-J)의 값을 변경하면 아날로그 수신 빔 방향을 변경할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 기지국과 단말에서 다양한 빔 포밍 구조 및 기술을 적용하는 환경을 고려한다. 도 1 및 도 3의 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 M=1이고 J>1인 경우, 즉 하나의 안테나 어레이만을 사용하는 경우, 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템은 디지털 빔 포밍을 수행하지 않고 아날로그 빔 포밍만을 수행하며, 특히 한 순간에 하나의 아날로그 빔만을 생성한다. 이 경우 빔 방향을 변경하기 위해서는 다른 송수신 순간에 복수개의 위상 변환기의 값을 변경한다. 또한 이 경우 한 스트림(stream)(L=1)의 데이터만 송수신 할 수 있다.
이와 반대로 도 1 및 도 3의 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 J=1이고 M>1 인 경우, 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템은 아날로그 빔 포밍을 수행하지 않고 디지털 빔 포밍만을 수행하며, 특히 항상 최대 빔 개수인 M개의 빔을 동시에 생성할 수 있다. 그러므로 이 경우 생성 가능한 모든 M 방향의 빔을 항상 동시에 생성할 수 있고, 최대 L (L≤M)개 스트림의 데이터를 동시에 송수신하므로 최대 데이터 전송 속도를 매우 크게 높일 수 있는 장점이 있다. 그리고 동일한 폭의 빔을 생성하는 조건에서 100% 디지털 빔 포밍 (J=1, M>1)만을 수행하는 셀룰러 통신 시스템이 100%아날로그 빔 포밍 (J>1, M=1)만을 수행하는 셀룰러 통신 시스템에 비해 동시에 더 많은 빔을 생성하여 더 높은 전송 속도로 데이터를 송수신할 수 있는 장점이 있다. 그러나 100% 디지털 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템은 100% 아날로그 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에 비해 구현 복잡도가 훨씬 높은 단점이 있다. 그러므로 실제 통신 환경에서는 100% 디지털 빔 포밍 (J=1, M>1) 셀룰러 통신 시스템과 100% 아날로그 빔 포밍 (J>1, M=1) 셀룰러 통신 시스템에 대한 중간 수준의 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템을 사용할 수도 있다. 예를 들어 M=2 또는 4로 제한하고 J= 32 또는 64등으로 하여 2 또는 4개의 좁은 빔을 동시에 생성하는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템도 고려할 수 있다. 또한 매크로(Macro) 셀 기지국은 시스템의 성능이 우선시되고 구현 복잡도와 가격이 높아도 문제가 되지 않을 수 있다. 그 반대로 피코(Pico) 셀 또는 펨토(Femto) 셀 기지국은 구현 복잡도 및 크기가 작고 가격이 저렴한 것이 더 중요하고 성능은 Macro 기지국보다 낮아도 문제가 되지 않을 수 있다. 그러므로 실제 환경에서는 빔 포밍 방식 및 기술, 구현 복잡도와 성능 등이 서로 다른 다양한 형태의 기지국들이 사용될 수 있다. 뿐만 아니라 단말들도 가격에 따라 서로 다른 형태의 빔 포밍 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예는 이와 같이 다양한 빔 포밍 구조 및 기술을 갖춘 기지국 및 단말이 공존하는 통신 환경을 고려한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임(Frame) 구성을 보이고 있다.
도 5를 참조하면, 기지국과 단말은 빔 포밍을 통하여 고정된 크기를 갖는 프레임(501)의 신호를 송수신한다. 하나의 프레임은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 부프레임(Subframe)들(503)로 구성되고, 하나의 부프레임은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 슬롯(Slot)들(505)로 구성된다. 그리고 하나의 슬롯은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 심볼(Symbol)(507)이 구성된다. 예를 들어, 상기 프레임(501)은 5개의 부프레임들로 구성되고, 하나의 부프레임(503)은 20개의 슬롯들로 구성되며, 하나의 슬롯(505)은 10개의 심볼들로 구성된다. 이때, 상기 슬롯(505)을 구성하는 심볼의 개수는 각 심볼에 포함되는 보호구간(CP: Cyclic Prefix)의 길이에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 프레임(501)이 5ms이면, 하나의 부프레임(503)은 1ms이고, 하나의 슬롯(505)은 50us이며, 하나의 심볼(507)은 5us이다.
도 5와 같은 프레임 구조에서 통신 시스템은 하향링크 (Downlink, DL)에서 상기 프레임을 동기신호(Synchronization Signal, SS) 및 셀 공통제어정보(Broadcast Channel, BCH) 슬롯, 빔 측정 슬롯 (Beam Measurement Slot), 제어 슬롯(Control Slot) 및 데이터 슬롯(Data Slot)으로 구분하여 구성한다. 여기서, 프레임, 부프레임과 슬롯의 크기는 고정되어 있지만, 하나의 부프레임을 구성하기 위해 선택되는 상기 슬롯들의 조합 및 수는 기지국의 하드웨어 용량(Hardware capability), 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 설치(deployment) 환경 및 단말의 수 등에 의해 달라질 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 프레임은 매 프레임에서 동기신호 및 셀 공통제어정보 중 적어도 하나를 포함하고 있다고 가정한다.
도 6은 본 발명의 실시 예가 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임에서 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯에 대한 구성을 보이고 있다.
셀 내에서 위치에 상관 없이 모든 단말들은 동기신호와 셀 공통제어정보를 수신할 수 있어야 한다. 즉 단말은 동기신호를 수신하여 셀과 동기를 획득하고 셀 ID에 대한 정보의 일부 또는 전부를 획득한다. 그리고 단말은 셀 공통제어정보를 수신하여 셀 ID에 대한 추가적인 정보와 셀의 신호를 수신하기 위해 필요한 다양한 정보를 획득한다.
그런데 기지국이 좁은 빔으로 신호를 송신할 경우 일부 제한된 셀 영역의 단말들만 동기신호와 셀 공통제어정보를 수신한다. 이를 해결하기 위해서(즉, 셀 내 모든 단말들이 상기 동기신호와 셀 공통제어정보를 수신하기 위해서), 기지국은 빔을 변경하면서 상기 동기신호와 셀 공통제어정보를 반복하여 여러 번 송신한다.
여기서 반복 송신해야 하는 회수는 기지국 빔의 수, 또는 빔 폭과 셀 넓이에 따라 달라진다. 또한 기지국이 복수의 안테나 어레이 (즉, M>1)를 구비하고 동시에 복수개의 빔을 송신할 수 있을 경우, 동시에 송신하는 빔 방향을 서로 다르게 선택하면 반복 송신하는 회수를 줄일 수 있다.
도 6에는 한 슬롯 시간 동안 각 빔으로 동기신호와 셀 공통제어정보를 연속하여 송신하는 실시 예를 나타내었다. 여기서, 동기신호와 셀 공통제어정보를 프레임 내 다른 시간에 분리해서 송신하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예에서는 편의상 동기신호와 셀 공통제어정보가 동일한 슬롯에서 전송되는 경우로 설명하지만, 본 발명의 실시 예는 동기신호와 셀 공통제어정보를 다른 시간 또는 다른 슬롯에 따로 송신하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한 도 6의 슬롯은 프레임에서 지정된 영역에 위치한다. 예를 들어, 기지국은 도 5의 부프레임 0의 슬롯 1에서 동기신호 및 셀 공통제어정보를 항상 송신한다. 그리고 도 6은 한 슬롯에서 송신 빔을 5번 전환하면서 동기신호 및 셀 공통제어정보를 송신하는 것을 나타낸다. 즉, 송신부는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 심볼 0과 1, 심볼 2와 3, 심볼 4와 5, ... 심볼 8과 9에서 송신 빔 0, 1, 2, 3, 4로 각각 송신한다. 송신부는 이와 같이 반복되어 송신되는 동기신호 및 셀 공통제어정보가 몇 번째로 송신된 것인지를 수신부가 식별할 수 있도록 동기신호 또는 셀 공통제어정보에 포함하여 전송한다. 각 프레임 내에서 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 수는 기지국에 따라 다를 수 있지만, 그 시작 위치는 프레임 내에서 고정되고, 연속적으로 존재한다고 가정한다. 예를 들어, 송신 빔을 10번 전환하면서 동기신호 및 셀 공통제어정보를 송신하고자 하는 경우, 부프레임 0에서 슬롯 1과 2를 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯으로 할당한다.
기지국이 모든 방향의 빔을 한번에 동시에 생성할 수 있거나, 또는 2~3회 만에 모두 생성할 수 있다면, 상기 동기신호 및 셀 공통제어정보를 위한 전용 슬롯을 지정하지 않고, 제어슬롯이나 데이터슬롯의 일부 심볼을 통해 송신할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예가 적용되는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 프레임에서 슬롯의 구성을 보이고 있다.
도 7을 참조하면, 프레임에서 하나의 슬롯에 포함된 심볼들은 제어 또는 데이터를 송신하고, 동기신호 및 셀 공통제어정보를 송신하는데 사용된다. 특히, 도 7의 프레임은 동기신호 및 셀 공통제어정보를 한번 만에 모든 빔 방향으로 송신하는 경우를 나타내고 있다.
단말은 셀 탐색을 통하여 셀의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 셀 번호 (Physical Cell ID)를 검출한다. 그리고 추가적으로 단말은 셀 공통제어정보를 수신하여 그 셀의 신호를 수신하기 위해 필요한 정보를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 도 6의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯 또는 도 7의 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신하여 셀 번호 또는 동기신호 번호가 c인 셀의 시간 동기를 획득하고 동시에 셀을 검출하는 과정의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
단말은 수신 빔 b를 사용하여 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯에 대한 후보 시간 구간에서 신호 y(b)k를 수신하고, 셀 또는 동기신호 번호 c로 생성된 동기 신호 s(c)k와 상관관계(correlation)를 수행하고, 수신 전력 P(b)k으로 정규화(normalize)한 메트릭(metric) 값 |U(c;b)k|2/P(b)k을 최대화 하는 시간 k(c;b)opt을 아래의 <수학식 5>와 같이 계산한다.
<수학식 5>
Figure 112014063215545-pat00003
상기 <수학식 5>에서 단말은 각 셀 또는 동기신호 번호 c에 대한 correlation 값 |U(c;b)k| 의 최대 크기 값이 소정의 기준 값 보다 큰 경우 그 셀 또는 동기신호 번호 c의 셀이 검출 된 것으로 판단할 수 있고, 작은 경우 그 셀 또는 동기신호 번호 c의 셀이 검출 되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
그 다음, 단말은 k(c;b)opt+NCP에서 k(c;b)opt+NCP+N-1의 신호 샘플에 대해 N-point FFT를 수행하고, 셀 공통제어정보를 수신하는 소정의 방법에 따라 셀 공통제어정보의 신호를 검출한다. 여기서 NCP는 CP(Cyclic Prefix)의 길이를 나타내고, N은 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex)심볼신호의 FFT 길이를 나타낸다.
단말이 셀 공통제어정보를 오류 없이 수신하면 예를 들어 몇 번째 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신하였는지를 확인하여 상기 셀의 프레임 시작 시점을 알 수 있으며, 추가적으로 상기 셀의 완전한 셀 번호를 포함하여 셀에 대한 다른 정보를 획득할 수 있다. 상기 셀 탐색 및 동기 획득 방법은 인접 셀(Neighbor Cell) 과 서빙 셀(Serving Cell)에 대해 동일하다.
단말이 빔 포밍을 통하여 신호를 송수신하는 경우 기지국 방향에 따라 최적 단말 빔이 달라진다. 한 단말에 대한 서빙 셀 기지국과 다수의 인접 셀 기지국들은 단말로부터의 방향이 서로 다르게 위치한다. 그러므로 단말이 서빙 셀과 통신을 하는 도중에 인접 셀을 탐색하기 위해서는, 수신 빔을 서빙 셀에 최적인 빔과 다른 빔으로 변경해야 한다. 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 일부 제한된 빔만 생성할 수 있는 경우, 셀 탐색을 위해 수신 빔을 변경하면 서빙 셀의 신호를 최적으로 수신하지 못하는 문제가 있다. 단말이 서빙 셀 프레임의 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신하면서도 서빙 셀의 각종 제어신호와 데이터를 문제 없이 수신할 수 있도록 하기 위해, 예를 들어 단말이 셀 탐색을 위한 수신 빔 전환을 상기 서빙 셀 프레임의 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯 구간으로 제한하고 그 이외의 시간에서는 서빙 셀에 최적인 빔을 사용하여 서빙 셀의 신호를 수신한다. 그런데 단말은 서빙 셀과 통신을 유지하기 위해서 서빙 셀에 동기를 맞추어야 하므로, 서빙 셀의 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯도 수신해야 한다. 그러므로 단말은 서빙 셀과 인접 셀들의 동기신호와 셀 공통제어정보 신호를 모두 수신하기 위해 예를 들어 한 프레임에서는 서빙 셀에 최적의 수신 빔으로 수신하여 서빙 셀과 동기를 맞추고 다른 프레임에서는 수신 빔을 순차적으로 전환하여 인접 셀을 탐색한다. 그러나 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 단말은 서빙 셀과 인접 셀의 신호를 동시에 수신할 수 있으므로 상기와 같은 셀 탐색 문제가 발생하지 않는다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 서빙 셀과 인접 셀의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 모두 수신하여 서빙 셀에 동기를 맞추면서 인접 셀도 탐색하기 위한 수신 빔 전환의 실시 예를 보이고 있다.
도 8을 참조하면, 프레임은 부프레임 0의 슬롯 1이 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯인 경우를 나타낸다. 단말은 서빙 셀에 최적의 빔인 Brx_Opt을 사용하여 신호를 수신하는데, 예를 들어 짝수 번째 프레임에서 단말은 부프레임0의 슬롯1도 빔 Brx_Opt으로 수신하여 서빙 셀에 동기를 맞추며, 동시에 빔 Brx_Opt으로 수신 되는 신호를 통해 다른 셀, 즉 인접 셀도 탐색한다. 홀수 번째 프레임에서 단말은 부프레임0의 슬롯1 시작 시점에서 수신 빔을 Brx_CS로 전환하여 인접 셀을 탐색하고, 슬롯 1 시간이 끝나면 수신 빔을 Brx_Opt으로 다시 전환하여 서빙 셀의 신호를 수신한다. 이 때 단말은 인접 셀의 위치 및 방향을 사전에 알 수 없으므로 프레임 1, 3, 5, ...등에서 수신 빔 Brx_CS을 프레임 0, 1, 2, ...등으로 순차적으로 변경하여 모든 방향의 신호를 수신한다. 그러나 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 단말은 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯을 서빙 셀에 최적의 빔Brx_Opt으로 수신하여 동기를 맞추는 동시에 다른 모든 방향의 빔으로 신호를 수신하여 인접 셀을 탐색할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 기지국이 다양한 안테나 구조 및 빔 포밍 방법을 사용하는 환경을 고려하며, 이 목적을 위해 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수가 하나로 고정되어 있지 않는 환경을 고려한다. 이와 같은 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 단말이 셀 탐색을 수행하기 위해서 단말은 서빙 셀과 인접 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보로 할당된 슬롯의 길이에 대한 정보를 수신해야 한다. 단말에게 이 정보가 제공 되지 않아서 단말이 셀 탐색하는 시간이 실제로 지정된 동기신호 및 셀 공통제어 슬롯과 다를 경우 문제가 발생한다. 단말이 실제보다 더 긴 시간 동안 셀 탐색을 수행할 경우 단말은 서빙 셀의 신호 중에서 일부를 수신하지 못하며, 그 반대로 더 짧은 시간 동안 셀 탐색을 수행하는 경우 인접 셀을 탐색하지 못할 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 실시 예에서는 단말이 서빙 셀 또는 인접 셀 또는 두 종류의 셀 모두에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯에 대한 정보를 수신하기 위한 수단을 제공한다.
또한 인접한 셀의 기지국들이 사용하는 안테나 구조 및 빔 포밍 방법이 서로 다를 경우 인접한 셀의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯 수가 서로 다를 수 있는데, 본 발명의 실시 예에서는 이런 환경도 고려한다. 예를 들어 Macro 셀과 Pico 셀이 공존하는 통신환경에서, Macro 기지국과 Pico 기지국은 가격 및 하드웨어 복잡도가 다를 수 있으므로 사용하는 안테나 구조 및 빔 포밍 방법이 다를 수 있다. 그러므로 단말은 셀 탐색을 수행하기 위해서 서빙 셀과 인접 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 길이에 대한 정보를 수신해야 한다. 서빙 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 길이가 인접 셀에서 지정한 상기 슬롯의 길이와 동일하거나 더 큰 경우, 단말은 서빙 셀에서 지정한 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯의 길이를 기준으로 셀 탐색을 수행하며, 이 경우 아무런 문제가 발생하지 않는다.
그러나 도 9와 같이 서빙 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 길이와 인접 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 길이가 상이할 경우 인접 셀 탐색에 실패하는 문제가 발생한다. 도 9 내지 도 12는 서빙 셀과 인접 셀의 프레임 구성을 보이고 있다.
도 9와 같이 서빙 셀에서 지정한 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯의 길이가 인접 셀에서 지정한 상기 슬롯의 길이보다 작은 경우, 한번에 일부 빔만 생성할 수 있는 단말이 서빙 셀의 슬롯 길이를 기준으로 인접 셀을 탐색하면 인접 셀 탐색에 실패하는 문제가 발생한다.
이와 반대로, 도 10과 같이 셀 탐색 시간을 인접 셀의 슬롯 길이를 기준으로 인접 셀을 탐색하는 경우, 상기 단말은 인접 셀 탐색에는 문제가 없지만 서빙 셀의 일부 신호를 수신하지 못하는 문제가 발생한다. 도 10에서 단말은 인접 셀 탐색을 위해 슬롯 2를 셀 탐색 구간에 추가 또는 확장하고 슬롯 1과 2 시간 동안 인접 셀의 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신하기 위해 수신 빔을 Brx_CS로 전환하므로 서빙 셀의 신호를 최적으로 수신하지 못한다. 만약 상기 슬롯 2에서 서빙 셀이 상기 단말에게 제어신호 또는 데이터를 송신할 경우 상기 단말은 이 제어신호 또는 데이터를 수신하지 못할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서는 서빙 셀의 동기신호 및 공통제어 정보 슬롯의 길이가 인접 셀의 것보다 작아도 단말이 셀 탐색과 서빙 셀과의 통신에 아무런 문제가 없도록 하는 수단을 제공한다.
기지국이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 경우, 도 7과 같이 제어슬롯 또는 데이터슬롯에서 동기신호 및 셀 공통제어정보를 한번 또는 2-3번만 송신하면 자신의 셀의 모든 영역으로 빔을 송신할 수 있다. 이러한 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 셀 간 동기가 정확히 일치 하지 않는 경우, 도 11과 같이 단말은 셀 탐색에 실패할 수 있다.
도 11에서 단말이 두 심볼 시간 동안 수신 빔을 Brx_CS로 전환하여 셀을 탐색하는데, 인접 셀의 신호가 먼저 도착하거나 나중에 도착하여 수신 빔 Brx_CS로 수신하는 시간 동안에는 인접 셀의 동기신호 및 공통제어 정보를 수신하지 못하고 셀 탐색에 실패하는 경우가 발생한다. 이 경우 도 12와 같이 셀 탐색 구간을 앞뒤로 확장하여 예를 들어 한 슬롯 구간으로 확장하면 인접 셀을 탐색할 수 있다. 그러나 이 경우 동기신호 및 셀 공통제어정보가 전송되는 서빙 셀의 제어슬롯 또는 데이터슬롯의 신호를 수신하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 기지국이 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 하나 또는 그 이상 송신하여도 단말이 수신한 인접 셀들 신호의 프레임 동기 시간이 서빙 셀의 신호의 프레임 동기 시간과 매우 다른 경우, 도 11과 동일한 문제가 발생하여 단말이 셀 탐색에 실패할 수 있다. 이 경우에도 셀 탐색 구간을 앞뒤로 확장해야 하는데, 인접 셀 탐색으로 인해 서빙 셀의 일부 신호를 수신하지 못하는 문제가 발생한다. 본 발명은 이와 같이 복수의 셀들의 프레임 동기 시간 차이가 커서 단말이 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수신을 위해 셀 탐색 시간 확장이 필요한 경우에도 셀 탐색과 서빙 셀과의 통신에 아무런 문제가 없도록 하는 수단을 제공한다.
상기 설명한 셀 탐색에 실패하는 경우의 문제를 해결하기 위하여, 이하, 본 발명의 실시 예에서는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 각 단말마다 요구되는 셀 탐색 시간을 결정하고, 상기 결정된 셀 탐색 시간 동안 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 보이고 있다.
도 13을 참조하면, 기지국은 매 프레임의 지정된 소정의 위치에서 동기신호 및 셀 공통제어정보 중 적어도 하나를 송신 빔을 전환하면서 적어도 한번 송신한다(1301). 즉, 기지국은 셀 내 모든 단말들이 동기신호 및 셀 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있도록 기지국의 안테나 구조 또는 빔 포밍 방법 및 셀 영역에 따라 필요하다면 송신 빔을 전환하면서 동기신호 또는, 동기신호 및 셀 공통제어정보를 반복하여 송신한다.
상기 기지국은 인접 셀의 기지국으로부터 매 프레임마다 송신되는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보를 수신한다(1303). 상기 수 또는 길이에 대한 정보는 네트워크를 통해 제공될 수도 있고 사업자가 직접 입력하는 정보일 수도 있다. 그리고 상기 인접 셀의 기지국은 서빙 셀의 기지국과 동일한 종류의 기지국이거나 다른 종류의 기지국일 수 있다.
상기 기지국은 상기 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 수 또는 길이에 대한 정보에서 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값을 확인한다(1305).
상기 기지국은 자신이 송신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 자신이 송신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보 및 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 셀 내의 모든 단말로 송신한다(1307). 이때, 상기 기지국은 상기 모든 단말로 송신하고자 하는 정보를 셀 공통제어정보의 일부로 브로드캐스트(broadcast)하거나, 또는 단말 각각에게 개별적인 제어정보로 송신할 수 있다.
그리고 상기 기지국은 자신의 셀에 속한 모든 단말들로부터 빔 포밍 능력(Capability)에 대한 정보를 수신한다(1309). 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시 생성 빔 수 등에 관한 정보, 상기 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 없으므로 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 또한 기지국은 각 단말에 대한 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보를 단말로부터 직접 수신할 수도 있고 핸드오버 과정에서 네트워크를 통해 인접 셀 및 기지국으로부터 전달 받을 수도 있다.
상기 기지국은 각 단말 별로 수신한 빔 포밍 능력에 대한 정보를 확인하여 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다(1311). 이때 상기 기지국은 시스템의 설정에 따라 상기 결정된 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 단말에게 통보할 수 있다. 상세하게, 상기 기지국은 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 단말은 셀 탐색을 위한 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 결정한다. 그리고 상기 기지국은 인접 셀에서 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 자신이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 단말들은 셀 탐색 시간을 인접 셀에서 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값으로 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 결정한다. 이때, 상기 기지국은 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장할 수 있다. 반대로 상기 기지국은 인접 셀에서 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 서빙 셀 기지국 자신이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이와 동일하거나 더 작더라도 기지국간 동기오차가 커서 단말이 인접 셀의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 모두 수신하지 못하는 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 단말들은 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장해야 한다고 결정한다. 상기 기재한 경우 외의 경우 기지국은 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없이 상기 서빙 셀에서 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 단말이 셀 탐색을 수행할 수 있다고 결정한다.
이후, 상기 기지국은 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말이 존재할 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말들을 G (G>1)개 그룹으로 구분하고, 그룹 수 G와 각 단말이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 정보를 각 단말로 송신한다(1313). 예를 들어 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말들을 G=2개 그룹으로 나누고, 단말이 속한 그룹번호 0 또는 1을 단말에게 송신한다. 그룹 수 G는 규격에 의해 한 값으로 고정될 수도 있으며, 이 경우 기지국이 단말에게 G에 대한 정보를 송신할 필요가 없다. 또한 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우, 즉, 예를 들어 단말에게 어떤 고유번호(MSID(Mobile Station ID) 혹은 RNTI(Radio Network Temporary ID))가 부여되었을 때 g값을 MSID 혹은 RNTI를 G로 나눈 나머지 값 (g = MSID%G 혹은 g = RNTI%G)으로 약속하는 경우, 기지국은 단말에게 그룹번호 g에 대한 정보를 알려주지 않을 수 있다. 3GPP 표준에는 여러 종류의 RNTI가 정의 되어 있는데, 그 중에서 예를 들어 Cell RNTI (C-RNTI)가상기 그룹번호 g를 생성하는데 사용될 수 있다.
그리고 기지국은 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 그룹번호가 g인 상기 단말들에 대해 확장된 셀 탐색 시간에는 제어정보 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다(1315). 예를 들어 G=2인 경우, 기지국은 짝수 번째 프레임 번호의 확장된 셀 탐색 시간 동안 그룹번호 g= 0인 단말들에 대해 제어신호 또는 데이터를 전송하지 않고, 홀수 번째 프레임 번호의 확장된 셀 탐색 시간 동안 그룹번호 g=1인 단말들에 대해 제어신호 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다. 또 다른 예를 들어 G=4인 경우, 기지국은 프레임 f=4k+g(k=0, 1, 2, ...)의 확장된 셀 탐색 시간 동안 그룹번호가 g인 단말들에 대해 제어신호 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다.
한편, 상기 기지국은 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않다고 결정된 단말에 대해서는 1313 단계 및 1315 단계의 동작들을 수행하지 않는다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 보이고 있다.
본 발명의 제2 실시 예는 기지국에서 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 규격에 의해 제한되어 있을 경우, 단말은 서빙 셀과 인접 셀에서 실제로 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이와는 상관없이 그 최대 길이를 기준으로 셀 탐색을 수행할 수 있다. 이때 기지국은 인접 셀의 기지국으로부터 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보를 수신할 필요가 없으며, 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보를 단말로 송신하지 않아도 된다. 또한 기지국은 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 추가로 확장할 수 있다. 특히 기지국들간 동기를 맞추지 않는 비 동기 시스템의 경우 단말이 셀 탐색 시간을 한 프레임으로 확장하여 셀 탐색을 수행할 수 있다.
도 14를 참조하면, 기지국은 매 프레임의 지정된 소정의 위치에서 동기신호 및 셀 공통제어정보 중 적어도 하나를 송신 빔을 전환하면서 적어도 한번 송신한다(1401). 즉, 기지국은 셀 내 모든 단말들이 동기신호 및 셀 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있도록 기지국의 안테나 구조 또는 빔 포밍 방법 및 셀 영역에 따라 필요하다면 송신 빔을 전환하면서 동기신호 또는, 동기신호 및 셀 공통제어정보를 반복하여 송신한다.
상기 기지국은 자신의 셀에 속한 모든 단말들로부터 빔 포밍 능력에대한 정보를 수신한다(1403). 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시 생성 빔 수 등에 관한 정보, 상기 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 없으므로 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 또한 기지국은 각 단말에 대한 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보를 단말로부터 직접 수신할 수도 있고 핸드오버 과정에서 네트워크를 통해 인접 셀 및 기지국으로부터 전달 받을 수도 있다.
상기 기지국은 각 단말 별로 수신한 빔 포밍 능력에 대한 정보를 확인하여 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다(1405). 상세하게, 상기 기지국은 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 단말은 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 결정하고, 그 밖의 모든 단말들은 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 결정한다. 그리고 기지국은 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다면 셀 탐색 시간의 확장에 대한 정보를 각 단말에게 전송할 수 있다. 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말은 규격에서 정의한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 길이의 최대 값을 기준으로 탐색을 수행할 수 있으며, 필요하다면 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차 시간을 앞과 뒤로 추가하여 셀 탐색을 수행할 수 있다. 특히, 비 동기 통신 시스템의 경우 상기 단말의 셀 탐색 구간을 한 프레임으로 확장할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말이 존재할 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말들을 G (G>1)개 그룹으로 구분하고, 그룹 수 G와 각 단말이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 정보를 각 단말로 송신한다(1407).
그리고 기지국은 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 그룹번호가 g인 상기 단말들에 대해 확장된 셀 탐색 시간에는 제어정보 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다(1409).
한편, 상기 기지국은 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않다고 결정된 단말에 대해 1407 단계 및 1409 단계의 동작들을 수행하지 않는다.
상기 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법에서 인접 셀의 기지국이 매 프레임마다 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보는 각 인접 셀 별로 한번만 수신하면 되고, 자신의 셀(즉, 서빙 셀)에 속한 단말에 대한 빔 포밍 관련 빔 포밍 관련 용량 정보도 각 단말 별로 한번만 수신하면 된다. 그리고 기지국이 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말의 그룹 g을 지정하는 것도 각 단말 별로 한번만 수행하여 단말에게 통보한다. 그 대신 상기 기지국은 각 프레임 f=Gk+g의 확장된 셀 탐색 시간에서 그룹 g의 단말에 대하여 제어신호 또는 데이터 자원할당을 하지 않는다.
종래의 단말이 인접 셀 측정을 위해 갭 시간을 요청하고 기지국이 갭 시간을 할당하는 과정은 상기 본 발명의 과정에 비해 더 많은 제어정보와 시간이 소요되며, 갭 시간 설정으로 인해 통신 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 확장된 셀 탐색 시간은 동기 시스템의 경우 보통 한두 슬롯, 즉 50~100us 정도면 충분하며 보통 수 ms ~ 수백 ms인 종래의 갭 시간에 비해 훨씬 짧아서 셀 탐색 시간의 확장으로 인한 통신효율 저하는 없다. 그러므로 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법은 종래의 갭 시간을 통한 인접 셀 측정 방법에 비해 더 간단하고 효율이 높은 장점이 있다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 보이고 있다. 도 15에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법은 도 13에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법에 대응된다.
도 15를 참조하면, 단말은 서빙 셀로부터 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보 및 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 수신한다(1501). 이때, 상기 단말은 상기 수 또는 길이에 대한 정보를 셀 공통제어정보의 일부로 수신할 수도 있고 또는 개별적인 제어정보로 수신할 수도 있다.
그리고 상기 단말은 빔 포밍 능력에 대한 정보를 기지국에 송신한다(1503). 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시 생성 빔 수 등에 관한 정보, 상기 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 없으므로 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보가 수신되었는지 확인한다(1505). 만약 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 수신하지 못한 경우, 직접 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다(1507). 상세하게, 상기 단말은 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 결정한다. 그리고 상기 단말은 인접 셀의 기지국로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있다면, 셀 탐색 시간을 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값으로 셀 탐색 시간을 확장해야 한다고 결정한다. 또한 단말은 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장하도록 결정할 수 있다. 그리고 단말이 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이와 동일하거나 더 작더라도 기지국간 동기오차가 커서 단말이 인접 셀의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 모두 수신하지 못하는 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있다면, 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장하도록 결정한다. 상기 경우 외의 경우 단말은 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없이 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있다.
상기 단말이 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 상기 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장을 위한 그룹 수 G(G>1)와 자신이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 그룹 정보를 수신한다(1509). 상기 G 값이 규격에 의해 하나로 고정되어 있는 경우, G 값을 기지국으로부터 수신하지 않을 수 있다. 또한 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우 단말은 기지국으로부터 그룹번호 g에 대한 정보를 수신하지 않는다.
다음으로, 상기 단말은 상기 수신된 그룹 정보를 근거로 서빙 셀의 신호를 수신하면서 인접 셀을 탐색한다(1511). 상세하게, 상기 단말이 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 상기 단말은 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 동기신호 혹은 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간과 확장된 셀 탐색 시간에서 셀 탐색을 수행한다. 프레임 번호 f가 f=g, G+g, 2G+g, 3G+g, ...로 증가할 때 상기 단말은 셀 탐색을 위해 사용하는 수신 빔 Brx_CS을 예를 들어 Brx_CS=0, 1, 2, 3, ...등으로 순차적으로 변경한다. 상기 단말은 그 밖의 프레임 번호에서 서빙 셀에 최적인 수신 빔 Brx_Opt을 사용하여 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. 예를 들어 G=2이고, 상기 단말의 그룹번호가 0인 경우, 상기 단말은 짝수 번째 프레임 번호의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯과 확장된 셀 탐색 시간 동안 수신 빔 Brx_CS으로 셀 탐색을 수행하고, 홀수 번째 프레임 번호의 신호는 서빙 셀에 최적의 수신 빔 Brx_Opt으로 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. 이와 반대로 상기 단말의 그룹번호가 1인 경우, 상기 단말은 홀수 번째 프레임 번호의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯과 추가 혹은 확장된 셀 탐색 시간 동안 수신 빔 Brx_CS으로 셀 탐색을 수행하고, 짝수 번째 프레임 번호의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 서빙 셀에 최적의 수신 빔 Brx_Opt으로 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. G=2일 때 단말 동작의 실시 예를 아래 <표 1>에서 나타내었다.
<표 1>
Figure 112014063215545-pat00004
반대로, 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않는 단말의 경우, 상기 그룹번호 g 를 수신하지 않고 서빙 셀이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 인접을 셀 탐색한다. 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 단말은 항상 서빙 셀에 동기를 맞추는 동시에 인접 셀을 탐색할 수 있다. 또한 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 단말은 서빙 셀에 동기를 맞추는 프레임과 인접 셀을 탐색하는 프레임을 서로 다르게 구분해야 하는데, 이 경우 단말은 서빙 셀에 이 구분 내용을 알리지 않고 수행한다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법을 보이고 있다. 도 16에 도시한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단말에서 셀 탐색을 수행하는 방법은 도 14에 도시한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법에 대응된다.
도 16을 참조하면, 단말은 빔 포밍 관련 용량 정보를 기지국에 송신한다(1601). 상기 빔 포밍 관련 용량 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시 생성 빔 수 등에 관한 정보, 상기 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 없으므로 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보가 수신되었는지 확인한다(1603). 만약 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 수신하지 못한 경우, 직접 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다(1605). 상세하게, 상기 단말은 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 결정한다. 그리고 상기 단말은 인접 셀의 기지국로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있다면, 셀 탐색 시간을 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값으로 셀 탐색 시간을 확장해야 한다고 결정한다. 또한 단말은 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장하도록 결정할 수 있다. 그리고 단말이 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값이 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이와 동일하거나 더 작더라도 기지국간 동기오차가 커서 단말이 인접 셀의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 모두 수신하지 못하는 경우, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있다면, 규격에서 허용하는 최대 기지국간 동기오차만큼 셀 탐색 시간을 앞과 뒤로 확장하도록 결정한다. 상기 경우 외의 경우 단말은 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없이 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있다.
상기 단말이 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 상기 단말은 기지국으로부터 셀 탐색 시간의 확장을 위한 그룹 수 G(G>1)와 자신이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 그룹 정보를 수신한다(1509). 상기 G 값이 규격에 의해 하나로 고정되어 있는 경우, G 값을 기지국으로부터 수신하지 않을 수 있다. 또한 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우 단말은 기지국으로부터 그룹번호 g에 대한 정보를 수신하지 않는다.
다음으로, 상기 단말은 상기 수신된 셀 탐색 관련 정보를 근거로 서빙 셀의 신호를 수신하면서 인접 셀을 탐색한다(1609). 상세하게 상기 단말이 셀 탐색의 시간 확장이 필요한 경우, 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로, 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간과 추가 또는 확장된 셀 탐색 시간에서 셀 탐색을 수행한다. 프레임 번호 f가 f=g, G+g, 2G+g, 3G+g, ...로 증가할 때 상기 단말은 셀 탐색을 위해 사용하는 수신 빔 Brx_CS을 예를 들어 Brx_CS=0, 1, 2, 3, ...등으로 순차적으로 변경한다. 상기 단말은 그 밖의 프레임 번호에서 서빙 셀에 최적인 수신 빔 Brx_Opt을 사용하여 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. 예를 들어 G=2이고, 상기 단말의 그룹번호가 0인 경우, 상기 단말은 짝수 번째 프레임 번호의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯과 추가 또는 확장된 셀 탐색 시간 동안 수신 빔 Brx_CS으로 셀 탐색을 수행하고, 홀수 번째 프레임 번호의 신호는 서빙 셀에 최적의 수신 빔 Brx_Opt으로 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. 이와 반대로 상기 단말의 그룹번호가 1인 경우, 상기 단말은 홀수 번째 프레임 번호의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯과 추가 또는 확장된 셀 탐색 시간 동안 수신 빔 Brx_CS으로 셀 탐색을 수행하고, 짝수 번째 프레임 번호의 동기신호 및 셀 공통제어정보 슬롯을 서빙 셀에 최적의 수신 빔 Brx_Opt으로 수신하여 서빙 셀의 동기를 획득하고 추가적으로 인접 셀을 탐색한다. G=2일 때 단말 동작의 실시 예를 상기 <표 1>에서 나타내었다.
한편, 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 단말은 셀 탐색의 시간 확장이 필요 없으며, 항상 서빙 셀에 동기를 맞추는 동시에 인접 셀을 탐색할 수 있다.
상기 본 발명의 실시 예에 단말이 셀 탐색을 수행하는 방법에 있어서, 서빙 셀 및 인접 셀 기지국이 매 프레임마다 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보는 각 서빙 셀 별로 한번만 수신하면 되고, 자신의 빔 포밍 관련 용량 정보도 서빙 셀에 한번만 송신하면 된다. 그리고 단말이 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지에 대한 정보와 상기 단말이 속한 그룹 g에 대한 정보를 수신하는 것도 각 서빙 셀 별로 한번만 수신한다. 그 대신 상기 단말은 각 프레임 f=Gk+g의 확장된 셀 탐색 시간에서 인접 셀을 탐색한다. 종래의 이동통신 시스템에서 단말이 인접 셀 측정을 위해 갭 시간을 요청하고 할당 받는 과정은 상기 본 발명의 과정에 비해 더 많은 제어정보와 시간이 소요되며, 갭 시간 지정으로 인해 통신 효율이 저하되는 문제가 있다. 그러므로 본 발명의 실시 예에서 단말 셀 탐색을 위한 제어정보의 송수신과 단말 동작은 종래의 갭 시간을 통한 인접 셀 측정 방법에 비해 더 간단하고 효율이 높은 장점이 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 장치의 구성을 보이고 있다.
도 17을 참조하면, 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 장치는 송신 디지털부(1710), 송신 RF부(1720), 송신 안테나(1730), 수신 안테나(1740), 수신 RF부(1750), 수신 디지털부(1760), 생성부(1770) 및 제어부(1780)를 포함한다. 도 17에 도시한 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 장치는 상기 도 1 및 도 3에 도시된 송신기 및 수신기에 포함된 각 유닛에 대응되고, 여기서 각 유닛의 동작은 상기 도 1 및 도 3에 대한 상세한 설명에 기재하였으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 송신 디지털부(1710)는 도 1에 도시된 L개의 인코더 유닛(102-1~102-L), L개의 변조기 유닛(104-1~104-L), 프리코더 유닛(106), M개의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(108-1~108-M), M개의 DAC(Digital to Analogue Converter) 유닛(110-1~110-M)을 포함한다. 그리고 상기 송신 디지털부(1710)는 송신하고자 하는 송신 비트를 입력받고, 입력된 송신 비트에 대하여 각 유닛에서 해당 동작을 수행하여 아날로그 비트로 출력한다.
상기 송신 RF부(1720)는 도 1에 도시된 M개의 RF(Radio Frequency) 유닛(112-1~112-M)을 포함하여, 송신 디지털부(1710)로부터 아날로그 비트를 입력받고 입력된 아날로그 비트의 주파수 및 위상을 원하는 주파수 및 위상으로 변환한 후, 변환한 신호를 고 전력 증폭기로 증폭한다.
상기 송신 안테나(1730)는 도 1에 도시된 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M)을 포함하여, 상기 증폭된 신호를 단말로 송신한다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 디지털부(1710)는 송신 RF부(1720)와 송신 안테나(1730)를 통해 단말에 대한 각종 제어신호와 데이터를 송신하고, 특히 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 단말로 송신한다.
그리고 수신 안테나(1740)는 도 3에 도시된 M개의 안테나 어레이 유닛(302-1~302-M)을 포함하여, 단말로부터 신호를 수신한다.
상기 수신 RF부(1750)는 도 3에 도시된 M개의 RF 유닛(304-1~304-M)을 포함하여 수신된 신호의 위상을 변환하고 위상이 변환된 신호를 합산하여 합산한 신호의 주파수를 원하는 주파수로 변경한다.
상기 수신 디지털부(1760)는 M개의 ADC 유닛(306-1~306-M), M개의 FFT 유닛(308-1~308-M), 빔 포밍 유닛(310), L개의 복조기 유닛(312-1~312-L) 및 L개의 디코더 유닛(314-1~314-L)을 포함한다. 그리고 수신 디지털부(1760)는 수신 RF부(1750)로부터 원하는 주파수로 변경된 신호를 입력받아 입력된 신호에 대하여 각 유닛에서 해당 동작을 수행하여 디코딩된 신호로 출력한다.
상기 생성부(1770)는 송신 아날로그 빔 및 수신 아날로그 빔에 대응하는 위상 변환 값들을 생성하고, 생성된 위상 변환 값들을 각각 송신 RF부(1720) 및 수신 RF부(1750)로 전달하여 아날로그 빔 포밍을 지원한다. 그러나 기지국의 빔 포밍 구조에 따라 상기 송신 RF부(1720) 및 수신 RF부(1750)에서 위상 변환기가 필요하지 않는 경우도 있으며, 이 경우 기지국은 생성부(1770)를 포함하지 않는다.
상기 제어부(1780)는 송신 디지털부(1710)의 디지털 송신 빔 포밍 및 수신 디지털부(1760)의 디지털 수신 빔 포밍을 제어하고, 생성부(1770)를 통해 송신 RF부(1720) 및 수신 RF부(1750)의 아날로그 빔 포밍을 제어한다. 또한 제어부(1780)는 도 13 및 도 14에 도시된 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 셀 탐색을 수행하는 동작들을 제어한다. 이러한 제어부(1780)는 하드웨어로 구현되거나, 소프트웨어로 구현되어 DSP 또는 CPU에서 실행될 수도 있으며, 일부는 하드웨어로 구현되고 일부는 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
상세하게, 제어부(1780)는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 다음과 같은 동작들을 제어한다. 상기 제어부(1780)는 단말로 송신하고자 하는 각종 제어신호 및 데이터를 위한 디지털 및 아날로그 송신 빔을 선택하고 제어하며, 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보에 대한 디지털 및 아날로그 송신 빔을 선택하고 제어한다. 그리고 상기 제어부(1780)는 인접 셀의 기지국이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보를 네트워크 또는 인접 셀의 기지국으로부터 수신하거나 또는 상기 수 또는 길이에 대한 정보를 사전에 기억하고 있는 기지국내 기억소자로부터 수신한다. 상기 제어부(1780)는 상기 수신한 수 또는 길이에 대한 정보로부터 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값을 확인한다. 상기 제어부(1780)는 자신이 송신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 자신이 송신한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보 및 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 셀 내의 모든 단말로 송신하기 위해 송신 디지털부(1710)로 전달한다. 그리고 상기 제어부(1780)는 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신한다. 여기서, 상기 제어부(1780)가 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 방법은 수신 디지털부(1760)을 통해 단말로부터 수신된 신호에서 빔 포밍 능력에 대한 정보를 검출하거나, 핸드오버 과정에서 인접 셀의 기지국 또는 네트워크로부터 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 상기 제어부(1780)는 각 단말 별로 수신한 빔 포밍 능력에 대한 정보를 확인하여 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하고, 필요에 따라 상기 결정된 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 단말에게 통보하기 위해 송신 디지털부(1710)로 전달한다. 여기서, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 방법은 도 13에 대한 설명에서 상세히 기재하였으므로 생략하기로 한다. 그리고 제어부(1780)는 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말이 존재할 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말들을 G (G>1)개 그룹으로 구분하고, 그룹 수 G와 각 단말이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 정보를 각 단말로 전송하기 위해 송신 디지털부(1710)로 전달한다. 상기 제어부(1780)는 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 그룹번호가 g인 상기 단말들에 대해 확장된 셀 탐색 시간에는 제어정보 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다. 반면 제어부(1780)는 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않다고 결정된 단말에 대해 그룹으로 구분하거나 셀 탐색 동작을 지원하기 위해 제어신호 또는 데이터 전송을 위한 스케줄링을 제한하지 않는다.
또한 제어부(1780)는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 다음과 같은 동작들을 제어한다. 제어부(1780)는 단말로 송신하고자 하는 각종 제어신호 및 데이터를 위한 디지털 및 아날로그 송신 빔을 선택하고 제어하며, 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보에 대한 디지털 및 아날로그 송신 빔을 선택하고 제어한다. 그리고 상기 제어부(1780)는 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신한다. 여기서, 상기 제어부(1780)가 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 방법은 수신 디지털부(1760)을 통해 단말로부터 수신된 신호에서 빔 포밍 능력에 대한 정보를 검출하거나, 핸드오버 과정에서 인접 셀의 기지국 또는 네트워크로부터 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 상기 제어부(1780)는 각 단말 별로 수신한 빔 포밍 능력에 대한 정보를 확인하여 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하고, 필요에 따라 상기 결정된 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 단말에게 통보하기 위해 송신 디지털부(1710)로 전달한다. 여기서, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 방법은 도 14에 대한 설명에서 상세히 기재하였으므로 생략하기로 한다. 그리고 제어부(1780)는 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말이 존재할 경우, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 단말들을 G (G>1)개 그룹으로 구분하고, 그룹 수 G와 각 단말이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 정보를 각 단말로 전송하기 위해 송신 디지털부(1710)로 전달한다. 상기 제어부(1780)는 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 그룹번호가 g인 상기 단말들에 대해 확장된 셀 탐색 시간에는 제어정보 또는 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다. 반면 제어부(1780)는 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않다고 결정된 단말에 대해 그룹으로 구분하거나 셀 탐색 동작을 지원하기 위해 제어신호 또는 데이터 전송을 위한 스케줄링을 제한하지 않는다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템의 단말에서 셀 탐색을 수행하는 장치의 구성을 보이고 있다.
도 18을 참조하면, 단말에서 셀 탐색을 수행하는 장치는 송신 디지털부(1810), 송신 RF부(1820), 송신 안테나(1830), 수신 안테나(1840), 수신 RF부(1850), 수신 디지털부(1860), 생성부(1870), 제어부(1880) 및 셀 탐색부(1890)를 포함한다. 도 18에 도시한 단말에서 셀 탐색을 수행하는 장치는 상기 도1 및 도 3에 도시된 송신기 및 수신기에 포함된 각 유닛에 대응되고, 여기서 각 유닛의 동작은 상기 도 1 및 도 3에 대한 상세한 설명에 기재하였으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 송신 디지털부(1810)는 도 1에 도시된 L개의 인코더 유닛(102-1~102-L), L개의 변조기 유닛(104-1~104-L), 프리코더 유닛(106), M개의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 유닛(108-1~108-M), M개의 DAC(Digital to Analogue Converter) 유닛(110-1~110-M)을 포함한다. 그리고 상기 송신 디지털부(1810)는 송신하고자 하는 송신 비트를 입력받고, 입력된 송신 비트에 대하여 각 유닛에서 해당 동작을 수행하여 아날로그 비트로 출력한다.
상기 송신 RF부(1820)는 도 1에 도시된 M개의 RF(Radio Frequency) 유닛(112-1~112-M)을 포함하여, 송신 디지털부(1810)로부터 아날로그 비트를 입력받고 입력된 아날로그 비트의 주파수 및 위상을 원하는 주파수 및 위상으로 변환한 후, 변환한 신호를 고 전력 증폭기로 증폭한다.
상기 송신 안테나(1830)는 도 1에 도시된 M개의 안테나 어레이 유닛(114-1~114-M)을 포함하여, 상기 증폭된 신호를 기지국으로 송신한다.
그리고 수신 안테나(1840)는 도 3에 도시된 M개의 안테나 어레이 유닛(302-1~302-M)을 포함하여, 기지국으로부터 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신한다.
상기 수신 RF부(1850)는 도 3에 도시된 M개의 RF 유닛(304-1~304-M)을 포함하여 수신된 신호의 위상을 변환하고 위상이 변환된 신호를 합산하여 합산한 신호의 주파수를 원하는 주파수로 변경한다.
상기 수신 디지털부(1860)는 M개의 ADC 유닛(306-1~306-M), M개의 FFT 유닛(308-1~308-M), 빔 포밍 유닛(310), L개의 복조기 유닛(312-1~312-L) 및 L개의 디코더 유닛(314-1~314-L)을 포함한다. 그리고 수신 디지털부(1860)는 수신 RF부(1850)로부터 원하는 주파수로 변경된 신호를 입력받아 입력된 신호에 대하여 각 유닛에서 해당 동작을 수행하여 디코딩된 신호로 출력한다.
상기 생성부(1870)는 송신 아날로그 빔 및 수신 아날로그 빔에 대응하는 위상 변환 값들을 생성하고, 생성된 위상 변환 값들을 각각 송신 RF부(1820) 및 수신 RF부(1850)로 전달하여 아날로그 빔 포밍을 지원한다. 그러나 단말의 빔 포밍 구조에 따라 상기 송신 RF부(1820) 및 수신 RF부(1850)에서 위상 변환기가 필요하지 않는 경우도 있으며, 이 경우 기지국은 생성부(1870)를 포함하지 않는다.
셀 탐색부(1890)는 수신 RF부(1850)를 통해 서빙 셀 및 인접 셀의 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보를 수신하여, 셀을 검출하고 동기를 획득하는 셀 탐색을 수행한다.
상기 제어부(1880)는 송신 디지털부(1810)의 디지털 송신 빔 포밍 및 수신 디지털부(1860)의 디지털 수신 빔 포밍을 제어하고, 생성부(1870)를 통해 송신 RF부(1820) 및 수신 RF부(1850)의 아날로그 빔 포밍을 제어한다. 또한 제어부(1880)는 도 15 및 도 16에 도시된 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 셀 탐색을 수행하는 동작들을 제어한다. 이러한 제어부(1880)는 하드웨어로 구현되거나, 소프트웨어로 구현되어 DSP 또는 CPU에서 실행될 수도 있으며, 일부는 하드웨어로 구현되고 일부는 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
상세하게, 제어부(1880)는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 다음과 같은 동작을 제어한다. 상기 제어부(1880)는 수신 디지털부(1860)를 통해 서빙 셀로부터 송신된 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보 및 상기 확인한 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 전달받는다. 그리고 제어부(1880)는 빔 포밍 능력에 대한 정보를 기지국으로 송신하기 위해 송신 디지털부(1810)로 송신한다. 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시 생성 빔 수 등에 관한 정보, 상기 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 없으므로 모든 방향으로 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고 상기 제어부(1880)는 수신 디지털부(1860)를 통해 기지국으로부터 송신된 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 전달받거나, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다. 여기서, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 방법은 도 15에 대한 설명에서 상세히 기재하였으므로 생략하기로 한다. 그리고 상기 제어부(1880)는 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 수신 디지털부(1860)를 통해 기지국으로부터 송신된 셀 탐색 시간의 확장을 위한 그룹 수 G(G>1)와 자신이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 그룹 정보를 전달받는다. 여기서 상기 G값이 규격에 의해 하나로 고정되어 있는 경우, 상기 제어부(1880)는 상기 G값을 수신 디지털부(1860)로부터 전달받지 않고 규격에 의해 고정된 값을 사용한다. 그리고 상기 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우, 상기 제어부(1880)는 그룹번호 g에 대한 정보를 수신 디지털부(1860)로부터 전달받지 않고 생성한다. 그리고 제어부(1880)는 상기 그룹 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 확장된 셀 탐색 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있도록 셀 탐색부(1890) 및 생성부(1870)를 제어한다. 반면, 상기 제어부(1880)는 상기 그룹 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않는 경우, 서빙 셀이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있도록 셀 탐색부(1890) 및 생성부(1870)를 제어한다. 이때, 상기 셀 탐색부(1890)는 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 항상 서빙 셀에 동기를 맞추는 동시에 인접 셀을 탐색할 수 있다. 또한 상기 셀 탐색부(1890)는 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 서빙 셀에 동기를 맞추는 프레임과 인접 셀을 탐색하는 프레임을 서로 다르게 구분해야 하는데, 이 경우 서빙 셀에 구분 내용을 알리지 않고 수행한다.
또한 제어부(1880)는 본 발명의 제2 실시 예에 따라 다음과 같은 동작을 제어한다. 제어부(1880)는 빔 포밍 능력에 대한 정보를 기지국으로 송신하기 위해 송신 디지털부(1810)로 송신한다. 그리고 제어부(1880)는 수신 디지털부(1860)를 통해 기지국으로부터 송신된 셀 탐색 시간의 확장 여부에 대한 정보를 전달받거나, 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정한다. 여기서, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 결정하는 방법은 도 16에 대한 설명에서 상세히 기재하였으므로 생략하기로 한다. 상기 제어부(1880)는 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 수신 디지털부(1860)를 통해 기지국으로부터 송신된 셀 탐색 시간의 확장을 위한 그룹 수 G(G>1)와 자신이 속한 그룹번호 g ∈{0, 1, 2, ..., G-1}에 대한 그룹 정보를 전달받는다. 여기서 상기 G값이 규격에 의해 하나로 고정되어 있는 경우, 상기 제어부(1880)는 상기 G값을 수신 디지털부(1860)로부터 전달받지 않고 규격에 의해 고정된 값을 사용한다. 그리고 상기 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우, 상기 제어부(1880)는 그룹번호 g에 대한 정보를 수신 디지털부(1860)로부터 전달받지 않고 생성한다. 그리고 제어부(1880)는 상기 그룹 정보를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 확장된 셀 탐색 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있도록 셀 탐색부(1890) 및 생성부(1870)를 제어한다. 즉, 제어부(1880)는 셀 탐색의 시간 확장이 필요한 경우, 프레임 번호 f를 G개의 그룹으로 구분하여, 예를 들어 f=Gk+g (k=0, 1, 2, ...)로, 나타내고, 그룹번호 g에 해당하는 프레임 번호에서 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간과 확장된 셀 탐색 시간에서 셀 탐색을 수행할 수 있도록 셀 탐색부(1890) 및 생성부(1870)를 제어한다. 반면, 상기 제어부(1880)는 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하지 않는 경우, 서빙 셀이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 동안 셀 탐색을 수행할 수 있도록 셀 탐색부(1890) 및 생성부(1870)를 제어한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 단말의 효율적인 셀 탐색을 제공한다. 즉, 종래의 단말이 인접 셀 측정을 위해 갭 시간을 요청하고 기지국이 갭 시간을 할당하는 과정은 상기 본 발명의 과정에 비해 더 많은 제어정보와 시간이 소요되며, 갭 시간 설정으로 인해 통신 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 확장된 셀 탐색 시간은 동기 시스템의 경우 보통 한두 슬롯, 즉 50~100us 정도면 충분하며 보통 수 ms ~ 수백 ms인 종래의 갭 시간에 비해 훨씬 짧아서 셀 탐색 시간의 확장으로 인한 통신효율 저하는 없다. 그러므로 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 셀 탐색을 수행하는 방법은 종래의 갭 시간을 통한 인접 셀 측정 방법에 비해 더 간단하고 효율이 높은 장점이 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 서빙 셀의 기지국은 단말에 대해 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지를 결정하고, 셀 탐색을 위한 그룹 g 값을 한번 지정하고 단말로 통보한다. 그리고 본 발명의 실시 예에서 각 셀은 인접 셀들이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보의 수 또는 길이에 대한 정보를 한번만 수신하면 되므로 셀간 정보 교환으로 인한 낭비가 없다. 또한 본 발명의 실시 예에서 각 서빙 셀은 자신의 셀에 속한 단말에 대한 빔 포밍 능력에 대한 정보를 한번만 수신하면 된다. 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말이 최초로 무선 네트워크에 접속할 때 서빙 셀과 통신을 하기 위해 단말이 제공하거나 인접 셀에서 핸드오버하여 이동할 때 인접 셀로부터 전달 받기도 한다. 특히 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는 단말과 서빙 셀이 통신을 하기 위해 원래 수신해야 하는 정보이며 본 발명의 실시 예에서 셀 탐색을 위해 추가로 필요한 정보가 아니다. 본 발명의 실시 예에서 셀 탐색 그룹 수 G 값을 규격으로 하나로 고정할 수도 있는데, 이 경우 기지국은 단말에게 알려줄 필요가 없으며, 하나로 고정되어 있지 않을 경우도 단말은 각 셀에서 그 값을 한번만 수신하면 된다. 또한 본 발명에서 그룹번호 g 값을 생성하는 규칙을 규격으로 정하는 경우, 즉, 예를 들어 단말에게 어떤 고유번호가 부여되었을 때 g값을 MSID 혹은 RNTI를 G로 나눈 나머지 값 (g = MSID%G 혹은 g = RNTI%G) 으로 약속하는 경우, 기지국은 단말에게 그룹번호 g에 대한 정보를 알려줄 필요가 없다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 서빙 셀의 셀 탐색 시간의 확장에 대한 정보와 필요하다면 g 값과 G값을 한번만 수신하면 셀 탐색에 필요한 모든 정보를 수신하여 셀 탐색을 할 수 있으며, 이 값들은 주어진 셀에서 수시로 변경되지 않고 고정된 값이므로 셀 탐색부의 하드웨어 구현 및 동작이 간단한 장점이 있다. 이에 비해 종래 갭 시간을 통한 셀 측정 기술은 갭 시간 할당 및 해제가 수시로 이루어 지고, 갭 시간 및 주기가 단말과 기지국의 조건에 의해 수시로 변경될 수도 있으므로 종래 단말은 셀 측정을 위한 장치를 매우 유연한 동작이 가능하도록 구현해야 하는 어려움이 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국이 사용할 수 있는 안테나 구조 또는 빔 포밍 방법을 한정하지 않으므로 각 셀에서 할당되는 동기신호 및 셀 공통정보를 위한 시간 길이가 하나로 제한되지 않는 경우에도 단말이 셀 동기를 확보하고 서빙 셀과의 통신을 하는데 아무런 지장 없이 인접 셀을 탐색하는 효과를 얻는다.
또한 본 발명의 실시 예에서 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국들이 사용하는 안테나 구조 또는 빔 포밍 방법이 서로 달라서 인접한 복수의 셀에 할당된 동기신호 및 셀 공통정보를 위한 시간 및 길이가 서로 일치하지 않는 경우에도 단말이 서빙 셀에 대한 동기를 확보하고 서빙 셀과의 통신을 하는데 아무런 지장 없이 인접 셀을 탐색하는 효과를 얻는다.
또한 단말은 가격 및 종류에 따라 최적의 빔 포밍 방법 및 안테나 구조가 다를 수 있는데, 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서안테나 구조 또는 빔 포밍 방법이 서로 다른 다양한 종류의 단말들이 동일한 셀에 공존해도 단말들이 서빙 셀과의 통신에 아무런 문제가 없이 인접 셀을 탐색하는 효과를 얻는다.
또한 본 발명의 실시 예에서 빔 포밍 셀룰러 통신 시스템에서 기지국들간 동기 오차가 차이가 커서 서로 인접한 복수의 셀들이 송신하는 동기신호 또는 동기신호 및 셀 공통제어정보 시간 구간이 크게 벗어나는 경우에도 단말이 서빙 셀에 대한 동기를 확보하고 서빙 셀과의 통신을 하는데 아무런 지장 없이 인접 셀을 탐색하는 효과를 얻는다.　
또한 본 발명의 실시 예는 비동기 통신 시스템에 대해서도 셀 탐색 수단을 제공하는데, 특히 비동기 통신 시스템을 위한 셀 탐색 방법 및 동작이 동기 통신 시스템의 경우와 동일하므로, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말은 하나의 셀 탐색부 및 제어부를 동기 시스템과 비 동기 시스템 모두에 대해 공통으로 사용할 수 있는 장점이 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 (40)

  1. 셀룰러 통신 시스템에서 서빙 셀의 기지국에 의해 셀 탐색을 수행하는 방법에 있어서,
    동기 신호 또는 공통 제어 정보 중 적어도 하나에 대한 정보를 인접 셀의 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 동기 신호 및 상기 서빙 셀의 기지국의 동기 신호, 또는 상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 공통 제어 정보 및 상기 서빙 셀의 기지국의 공통 제어 정보 중 적어도 하나를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별하는 과정과,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말에 대한 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 식별하는 과정과,
    상기 그룹 정보를 근거로, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케줄링을 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 스케줄링을 근거로, 상기 셀 탐색 시간으로부터 확장된 시간 동안, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 제어정보 또는 데이터의 전송이 침묵(muted) 됨을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말 각각의 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 셀 탐색 시간이 확장될 필요가 있는지 여부를 상기 수신한 단말별 빔 포밍 능력에 대한 정보를 기반으로 식별하는 과정과,
    상기 빔 포밍 능력에 관한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 생성한 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 및 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는, 상기 적어도 하나의 단말 각각 또는 상기 인접 셀의 기지국으로부터 수신됨을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 빔을 이용하여 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 단말로 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인접 셀의 기지국으로부터 매 프레임마다 송신되는 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 수 또는 길이에 대한 정보에서 상기 동기신호 및 공통제어 정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값을 식별하는 과정과,
    상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 식별된 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보와 상기 확인한 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 단말로 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 식별하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 식별하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 그리고 상기 적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값으로 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이와 동일하거나 작더라고 상기 서빙 셀의 기지국과 상기 인접 셀의 기지국 간의 동기오차가 커서 상기 적어도 하나의 단말이 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하지 못한 경우, 그리고 상기 적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 미리 정해진 최대 동기오차만큼 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말을 미리 정해진 개수의 그룹으로 구분하는 과정과,
    상기 그룹의 개수 및 상기 적어도 하나의 단말이 속한 그룹 번호 값 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 단말로 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 그룹 번호 값은,
    상기 적어도 하나의 단말의 고유번호를 상기 그룹의 개수로 나눈 나머지로 얻어지는 값임을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고유번호는
    MSID(Mobile Station ID) 또는 RNTI(Radio Network Temporary ID)임을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말에 대해 프레임 전체 시간 동안 제어정보 또는 데이터가 전송되지 않도록 스케줄링하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말에 대해 미리 정해진 최대 동기 신호, 또는 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 해당하는 시간 동안 제어정보 또는 데이터가 전송되지 않도록 스케줄링하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  12. 셀룰러 통신 시스템에서 단말에 의해 셀 탐색을 수행하는 방법에 있어서,
    셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별하는 과정과,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 서빙 셀의 기지국으로부터 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 수신하는 과정과,
    상기 그룹 정보에 포함된 그룹 번호 값에 해당하는 프레임에서 인접 셀을 탐색하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 동기 신호 및 상기 서빙 셀의 기지국의 동기 신호, 또는 상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 공통 제어 정보 및 상기 서빙 셀의 기지국의 공통 제어 정보 중 적어도 하나를 근거로 상기 탐색 시간의 확장이 필요한지 여부를 식별하는 과정과,
    상기 셀 탐색 시간으로부터 확장된 시간 동안 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 제어 정보 또는 데이터의 전송이 침묵되는 과정을 포함함을 특징으로하는 셀 탐색 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    빔 포밍 능력에 대한 정보를 전송하는 과정과,
    상기 빔 포밍 능력을 기반으로 상기 셀 탐색 시간이 확장될 필요가 있는지 여부를 식별하는 과정과,
    상기 빔 포밍 능력에 관한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 생성한 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 서빙 셀의 기지국으로부터 적어도 하나의 빔을 이용하여 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어 정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값, 및 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보와 상기 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 식별하는 과정은,
    상기 서빙 셀의 기지국으로부터 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 나타내는 정보를 수신하고,
    상기 수신된 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 나타내는 정보로부터 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 식별하는 과정은,
    상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 상기 단말은 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 식별하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 그리고 상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값으로 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하는 과정과,
    상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이와 동일하거나 작더라도 상기 서빙 셀의 기지국과 상기 인접 셀의 기지국 간의 동기오차가 커서 상기 단말이 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하지 못한 경우, 그리고 상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 미리 정해진 최대 동기오차만큼 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 그룹 정보는,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말을 구분한 그룹의 개수 및 상기 단말이 속한 그룹 번호 값 중 적어도 하나를 포함하는 셀 탐색 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 그룹 번호 값은,
    상기 단말의 고유번호를 상기 그룹의 개수로 나눈 나머지로 얻어지는 값임을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 고유번호는
    MSID(Mobile Station ID) 또는 RNTI(Radio Network Temporary ID)임을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  21. 셀룰러 통신 시스템에서 서빙 셀의 기지국에 의해 셀 탐색을 수행하는 장치에 있어서,
    동기 신호 또는 공통 제어 정보 중 적어도 하나에 대한 정보를 인접 셀의 기지국으로부터 수신하는 송수신부와,
    인접 셀의 기지국으로부터 전송된 동기 신호 및 상기 서빙 셀의 기지국의 동기 신호, 또는 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 공통 제어 정보 및 상기 서빙 셀의 기지국의 공통 제어 정보 중 적어도 하나를 근거로 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별하고,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말에 대한 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 식별하고,
    상기 그룹 정보를 근거로, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 스케줄링을 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 스케줄링을 근거로, 상기 셀 탐색 시간으로부터 확장된 시간 동안, 상기 적어도 하나의 단말에 대한 제어정보 또는 데이터의 전송이 침묵(muted)됨을특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    셀 내의 모든 단말 각각의 빔 포밍 능력에 대한 정보를 수신하고,
    상기 셀 탐색 시간이 확장될 필요가 있는지 여부를 상기 수신한 단말별 빔 포밍 능력에 대한 정보를 기반으로 식별하고,
    상기 빔 포밍 능력에 관한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 생성한 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 및 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 빔 포밍 능력에 대한 정보는,
    상기 단말들 각각 또는 상기 인접 셀의 기지국으로부터 수신됨을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    적어도 하나의 빔을 이용하여 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 상기 모든 단말들로 송신하는 것을 더 포함하는 셀 탐색 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인접 셀의 기지국으로부터 매 프레임마다 송신되는 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 적어도 하나의 정보를 수신하면, 상기 수신된 수 또는 길이에 대한 정보에서 상기 동기신호 및 공통제어 정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값을 확인하고,
    상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 확인한 수 또는 길이의 최대 값에 대한 정보, 및 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보와 상기 확인한 수 또는 길이의 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 단말로 송신하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 상기 적어도 하나의 단말은 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 식별하고,
    상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 그리고 상기 적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값으로 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하며, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이와 동일하거나 작더라고 상기 서빙 셀의 기지국과 상기 인접 셀의 기지국 간의 동기오차가 커서 상기 적어도 하나의 단말이 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하지 못한 경우, 그리고 상기 적어도 하나의 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 미리 정해진 최대 동기오차만큼 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말을 미리 정해진 개수의 그룹으로 구분하고, 상기 그룹의 개수와 상기 적어도 하나의 단말에 포함되는 상기 적어도 하나의 단말이 속한 그룹 번호 값 중 적어도 하나를 포함하는 상기 그룹 정보를 상기 적어도 하나의 단말로 송신함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 그룹 번호 값은,
    상기 적어도 하나의 단말의 고유번호를 상기 그룹의 개수로 나눈 나머지로 얻어지는 값임을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 고유번호는,
    MSID(Mobile Station ID) 또는 RNTI(Radio Network Temporary ID)임을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 단말에 대해 프레임 전체 시간 동안 제어정보 또는 데이터가 전송되지 않도록 스케줄링함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 단말에 대해 미리 정해진 최대 동기 신호, 또는 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 해당하는 시간 동안 제어정보 또는 데이터가 전송되지 않도록 스케줄링함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  32. 셀룰러 통신 시스템에서 단말에 의해 셀 탐색을 수행하는 장치에 있어서,
    서빙 셀의 기지국과 통신하도록 구성되는 송수신부와,셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별하고,,
    상기 송수신부를 통해 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 경우, 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 셀 탐색에 대한 그룹 정보를 수신하고,
    상기 그룹 정보에 포함된 그룹 번호 값에 해당하는 프레임에서 인접 셀을 탐색하는 제어부를 포함하고,
    상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 공통 제어 정보 및 상기 서빙 셀의 기지국의 공통 제어 정보 또는 상기 인접 셀의 기지국으로부터 전송된 동기 신호 및 상기 서빙 셀의 기지국의 동기 신호 중 적어도 하나를 근거로 셀 탐색 시간이 확장될 필요가 있는지 식별하고,
    상기 셀 탐색 시간으로부터 확장된 시간 동안 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 제어정보 또는 데이터를 전송하는 것을 침묵(mute)함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송수신기가 빔 포밍 능력에 대한 정보를 전송하도록 제어하고,
    상기 빔포밍 능력을 기반으로, 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지 식별하고,
    상기 빔 포밍 능력에 관한 정보는 단말의 안테나 구조, 빔 포밍 방법, 단말이 생성하는 총 빔 수에 관한 정보, 단말이 동시에 생성한 빔 수에 관한 정보, 및 단말이 동시에 모든 방향으로 빔을 생성할 수 있는지 또는 복수 번의 빔 전환이 필요한지에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송수신부가 서빙 셀의 기지국으로부터 적어도 하나의 빔을 이용하여 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하도록 제어함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  35. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송수신기가 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어 정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값, 및 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이에 대한 정보와 상기 최대 값 중 큰 값에 대한 정보 중 적어도 하나를 상기 서빙 셀의 기지국으로부터 수신하도록 제어함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  36. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 서빙 셀의 기지국으로부터 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 수신된 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 나타내는 정보로부터 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한지의 여부를 식별함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 있는 경우, 상기 단말은 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요 없다고 식별하고, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이보다 더 큰 경우, 그리고 상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값으로 상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별하고, 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이의 최대 값이 상기 서빙 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나의 수 또는 길이와 동일하거나 작더라도 상기 서빙 셀의 기지국과 상기 인접 셀의 기지국 간의 동기오차가 커서 상기 단말이 상기 인접 셀의 기지국에서 송신한 상기 동기신호 및 공통제어정보 중 적어도 하나를 수신하지 못한 경우, 그리고 상기 단말이 동시에 모든 방향의 빔을 생성할 수 없고 한번에 하나 또는 일부 복수개의 빔만을 생성할 수 있는 경우, 미리 정해진 최대 동기오차만큼 셀 탐색 시간의 확장이 필요하다고 식별함을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  38. 제 32 항에 있어서, 상기 그룹 정보는,
    상기 셀 탐색 시간의 확장이 필요한 적어도 하나의 단말을 구분한 그룹의 개수와 상기 단말이 속한 그룹 번호 값 중 적어도 하나를 포함하는 셀 탐색 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 그룹 번호 값은,
    상기 단말의 고유번호를 상기 그룹의 개수로 나눈 나머지로 얻어지는 값임을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 고유번호는,
    MSID(Mobile Station ID) 또는 RNTI(Radio Network Temporary ID)임을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
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