KR101199573B1 - 매크로셀 내 펨토셀 도입 시 효율적 셀 선택 및 핸드오프를 위한 단말 위치기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법 - Google Patents

매크로셀 내 펨토셀 도입 시 효율적 셀 선택 및 핸드오프를 위한 단말 위치기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법 Download PDF

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Abstract

매크로셀에 펨토셀이 도입된 환경에서 매크로셀의 기지국과 데이터를 송수신하는 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국 리스트를 관리하기 위해 기지국은 소정의 분할 기준을 적용하여 매크로셀을 분할하고, 매크로셀의 주변 매크로셀의 정보 및 분할된 각 영역에 도입된 펨토셀의 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지를 생성하여 주기적으로 단말로 전송한다. 이때, 단말은 매크로셀의 기지국으로부터 주기적으로 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 매크로셀 내에서의 현재 위치를 감지한다. 그리고, 단말은 기지국 공시 메시지를 이용하여 분할된 각 영역에 도입된 펨토셀의 정보 중 자신의 위치에 해당하는 펨토셀의 정보 및 주변 매크로셀의 정보를 획득하여 스캐닝한다.
매크로셀, 펨토셀, 핸드오프, 프리앰블, 동심원, 섹터, 파일럿 신호

Description

매크로셀 내 펨토셀 도입 시 효율적 셀 선택 및 핸드오프를 위한 단말 위치기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법{MANAGEMENT METHOD OF NEIGHBORING CELL LIST FOR EFFICIENT CELL SELECTION AND HANDOVER IN MACRO-CELL ENVIRONMENTS WITH FEMTO-CELL DEPLOYMENTS}
본 발명은 매크로셀 내 펨토셀 도입 시 효율적 셀 선택 및 핸드오프를 위한 단말 위치기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매크로셀(Macro-Cell) 내 복수의 펨토셀(Femto-Cell)이 도입된 환경에서 단말의 위치를 고려하여 효율적 셀 선택 및 핸드오프를 가능하게 할 수 있는 단말 위치 기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법에 관한 것이다.
통신 시장의 경쟁 심화와 수익성 저하, 소비자의 요구의 다양화로 인한 통신비 부담의 증가 및 유무선 통신 기술의 발달은 다양한 컨버젼스(Convergence) 서비스 출현 및 발전을 촉진 시킨다.
특히, 유무선 통합이라는 통신 시장의 흐름은 기존 가입자 이탈 방지와 함께 새로운 서비스를 만들어내는 패러다임으로 부각되고 있으며, 펨토셀(Femto-Cell)은 유무선 통합 중 FMC(Fixed Mobile Convergence)의 대표적인 기술이다. 펨 토셀은 아주 작은 규모의 셀을 칭하는 말로 펨토 기지국은 실내, 그 중에서도 일반 가정의 옥내에 주로 설치된다.
펨토셀은 반경 10m이하의 커버리지를 갖으며, 실내 커버리지를 확대하고 통화 품질을 향상시켜 다양한 유무선 융합 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. 또한, 펨토셀은 무선접속기술을 어떤 것으로 사용하는 가에 따라 성능과 용량에 많은 차이가 있는데, 주로 와이브로(Wireless Broadband Internet, WiBro), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communications) 및 3G LTE(Long Term Evolution) 시스템 등과 함께 사용된다.
이러한 펨토셀이 매크로셀 내에 복수(수십 내지 수백)개로 설치되어 기존의 무선 접속 기술의 핸드오프 방식이 펨토셀 도입 환경에 그대로 적용되는 경우, 펨토셀의 수가 증가하게 되며, 그에 따라 주변 셀(Neighbor Cell)의 수가 증가하게 되어 단말이 모든 기지국을 스캐닝하는데 소모하는 전력이 증가하게 되며, 늘어난 스캐닝 시간으로 인해 데이터 송수신의 지연이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 단말과 통신하고 있는 매크로셀 내의 기지국이 방송하는 메시지의 크기가 켜져서 오버해드가 매우 커지는 문제점이 있다.
따라서, 펨토셀이 도입된 환경에서 효율적인 셀 선택 및 핸드오프를 위해서 단말의 위치를 기반으로 하여 주변 기지국 리스트를 관리할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 매크로셀 내 펨토셀 도입된 환경에서 효율적인 셀 선택 및 핸드오프를 위해서 단말의 위치를 기반으로 하여 주변 기지국 리스트를 관리할 수 있는 단말 위치기반의 주변 기지국 리스트 관리 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 매크로셀에 펨토셀이 도입된 환경에서 상기 매크로셀의 기지국과 데이터를 송수신하는 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국 리스트를 관리하는 방법에 있어서,
상기 매크로셀의 기지국으로부터 주기적으로 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 상기 단말이 상기 매크로셀 내에서의 현재 위치를 감지하고 있는 경우, 상기 기지국은 상기 매크로셀을 소정의 분할 기준을 적용하여 분할하는 단계, 상기 기지국은 상기 매크로셀의 주변 매크로셀의 정보 및 상기 분할된 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지를 생성하여 주기적으로 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고 상기 단말은 상기 기지국 공시 메시지를 이용하여 상기 분할된 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보 중 자신의 위치에 해당하는 펨토셀의 정보 및 상기 주변 매크로셀의 정보를 획득하여 스캐닝하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 매크로셀에 펨토셀이 도입된 환경에서 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국을 관리하는 방법에 있어서,
상기 매크로셀의 기지국으로부터 주기적으로 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 상기 단말이 상기 매크로셀 내에서의 현재 위치를 감지하고 있는 경우,
상기 매크로셀을 소정의 분할 기준을 적용하여 복수의 동심원으로 분할하는 단계, 상기 매크로셀의 주변 매크로셀의 정보 및 상기 복수의 동심원의 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지를 생성하여 주기적으로 상기 단말로 전송하는 단계, 상기 복수의 동심원으로 분할된 상기 매크로셀을 상기 복수의 섹터로 분할하여 서로 간섭을 일으키지 않는 재활용 구간을 설정하는 단계, 그리고 상기 복수의 동심원 중 외곽에 위치하는 동심원에 도입된 상기 펨토셀이 사용하는 주파수 및 프리앰블을 상기 재활용 구간에 따라 재사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 매크로셀 내 펨토셀 도입 시 효율적인 핸드오프 지원이 가능하도록 하여 펨토셀 상용화에 기여할 수 있으며, 작은 송수신 전력으로 통신을 가능하도록 하여 전파 사각지대를 없앨 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국을 관리함에 따라 단말이 스캐닝해야 하는 범위 및 시간을 감소시킬 수 있다. 그에 따라 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 데이터 송수신 단절 구간을 감소시켜 처리율을 증가시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 종래 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 종래 매크로셀 시스템에서 주변 기지국으로 방송하는 메시지의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3은 종래 매크로셀 시스템에 펨토셀 도입한 일례를 개략적으로 나태는 도면이며, 도 4는 도 3에서 펨토셀의 도입에 따라 주변 기지국으로 방송하는 메시지의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 매크로셀 시스템(1)의 기지국(BS11-BS16)은 기지국을 연결하는 백본 네트워크(2)를 통하여 기지국(BS11)과 주변 기지국(BS12-BS16)에 대한 정보를 수집한다. 그리고 이를 주변 기지국 공시 기능(Neighbor Base Station Advertisement)(3)을 통하여 기지국(BS11)이 위치하는 매크로셀(11) 영역 내에 속하는 모든 단말(TM1-TM5)로 방송형태로 전달한다. 이때, 기지국(BS11)이 수집하고 방송하는 정보로는 주변 기지국(BS12-BS16)이 사용하고 있는 주파수와 각 기지국마다 할당되는 프리앰블(Preamble) 및 각 기지국의 식별자(Base Station Identification, BSID)가 포함된다. 여기서, 프리앰블(Preamble)이란 각 기지국이 사용하는 모든 프리앰블 패턴의 정보를 포함하며, 단말(TM1-TM5)은 이 프리앰블을 이용하여 자신과 통신할 기지국(BS11-BS16)을 찾는다.
이처럼 단말(TM1-TM5)이 프리앰블을 이용하여 주변 기지국(BS12-BS16)이 사용할 수 있는 모든 주파수를 조사하고, 그 중 해당 단말과 통신할 기지국을 찾는 과정을 스캐닝(Scanning)이라고 한다. 스캐닝은 단말(TM1-TM5)이 처음 매크로셀 시스템(1)에 연결될 때뿐만 아니라 매크로셀(11-17)사이를 이동하면서 새로운 기지국과 통신을 시작할 때도 필요한 과정이다. 또한, 스캐닝은 핸드오프 시 단말(TM1-TM5)이 주변 기지국(BS12-BS16)을 조사하여 가장 적절한 기지국을 선택하는데도 필요한 과정이다.
이때 기지국(BS11) 영역 내에 속하는 단말(TM1-TM5) 중 단말(TM1)이 핸드오프를 위한 스캐닝 시 주변 기지국(BS12-BS16)에 대한 정보를 가지고 있지 않은 경우, 단말(TM1)은 주변 기지국(BS12-BS16)에 대한 모든 프리앰블 패턴을 조사해야 하므로 핸드오프 시 스캐닝 시 간이 많이 소요되는 문제점이 발생한다. 이러한 스캐닝의 비효율성을 방지하기 위하여 기지국(BS11)은 주기적으로 도 2에 도시한 바와 같은 주변 기지국(BS12-BS16)에 대한 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지(Mobile Neighbor Advertisement, MON_NBR_ADV)(MSG1)를 단말(TM1)로 방송한다. 이러한 기지국 공시 메시지(MSG1)는 소정의 전송주기(T11)로 단말(TM1)에게 전송된다. 그러면, 단말(TM1)은 기지국 공시 메시지(MSG1)를 통해 주변 기지국(BS12-BS16)에 대한 정보를 파악하고, 자신(TM1)의 주변 기지국(BS12-BS16)만 스캐닝함으로써 스캐닝 소요시간을 단축한다.
특히, 매크로셀(11)과 매크로셀(14) 사이를 이동하는 단말(TM1)이 핸드오프 를 위해 주변 기지국(BS14)을 선택하는 경우, 단말(TM1)은 자신(TM1)의 주변 기지국(BS13)만 스캐닝함으로써 효율적으로 핸드오프를 수행할 수 있다. 그러나, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 이러한 매크로셀(11) 영역 내에 복수의 펨토셀(21-2n) 및 기지국(BS21-BS2n)이 설치되면, 주변 기지국(BS14) 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지(MSG1) 뿐만 아니라 복수의 펨토셀(21-2n)의 기지국(BS21-BS2n) 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지(MSG2)를 포함해야 하므로 단말(TM1)로 전송되는 정보가 증가하게 된다. 즉, 핸드오프를 대비하여 사전 동기를 맞추기 위해 스캐닝해야 할 주변 기지국의 수가 증가하며, 기지국(BS11)이 공시해야 할 기지국 공시 메시지(MSG1)가 커진다.
이와 같이, 종래의 무선 접속 기술의 핸드오프 방식을 펨토셀(21-2n)을 도입한 매크로셀(11) 환경에 적용하는 경우, 펨토셀(21-2n)의 수가 증가함에 따라 주변 셀(Neighbor Cell)의 수가 증가하게 되어 단말(TM1)이 모든 기지국(BS21-BS2n)을 스캐닝하는데 소모하는 전력이 증가되며, 늘어난 스캐닝 시간으로 인해 데이터의 송수신 지연이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 단말(TM1)과 통신하는 매크로셀(11)의 기지국(BS11)에서 방송되는 기지국 공시 메시지(MSG1)의 크기가 증가하여 맥(MAC) 오버헤드가 매우 커지는 문제점이 있다.
이하 이러한 문제점을 해결하기 위하여 매크로셀 내 펨토셀 도입된 환경에서 효율적인 셀 선택 및 핸드오프를 위해서 단말의 위치를 기반으로 하여 주변 기지국 리스트를 관리하는 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 동심원으로 이루어진 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5에 도시한 매크로셀 시스템에서 주변 기지국으로 공시하는 메시지의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 섹터로 나누어진 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템에서의 프리앰블 및 주파수를 재사용하는 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(BS110)은 주변 기지국(BS120-BS170)으로부터 전달받은 정보 및 복수의 펌토셀(FC21-FC2p)의 기지국으로부터 받은 정보를 구분하여 저장하며, 백본 네트워크(200)를 통해 주변 기지국(BS120-BS170) 및 복수의 펌토셀(FC21-FC2p)의 위치를 파악할 수 있는 것으로 가정한다. 그리고, 도 5에서는 매크로셀(110) 내에 도입된 복수의 펌토셀(FC21-FC2p) 중 동심원(R2)내에 위치하는 펨토셀(FC21-FC26)에만 도면 부호를 표시하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템(100)의 기지국(BS110)은 소정의 분할 기준(예를 들어, 전파의 세기)을 적용하여 동심원(R1, R2, R3...Rm)을 나누어 셀 티어링하며, 복수의 펨토셀(FC21-FC2p) 중 구분된 각 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 범위 내에 위치하는 펨토셀에 대한 정보만을 묶어 공시해야 할 기지국 공시 메시지(MSG100)를 구성한다. 그리고, 기지국(BS110)은 기지국 공시 메시지(MSG100)를 주기적으로 단말(TM200)로 전송한다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국 공시 메시지(MSG100)는 주변 기지국(BS120-BS170)의 정보를 포함하고 소정의 주기(T3)로 전달되는 매크로셀 메시지(MSG110) 및 매크로셀(110) 내에서 각 동심원(R1, R2, R3...Rm)에 도입된 펨토셀의 위치 정보를 포함하며 소정의 주기(T4)로 전달되는 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)를 포함하며, 그 일례는 도 6에 도시한 바와 같다. 여기서, 매크로셀 메시지(MSG110)는 단말(TM200)의 위치와 관계없이 매크로셀(110) 내에 존재하는 나머지 모든 단말(TM300)로도 전송된다. 즉, 단말(TM200)은 기지국 공시 메시지(MSG100)를 주기적으로 전송 받는 동안 매크로셀 메시지(MSG110)와 단말(TM200)이 포함된 동심원(R2)의 위치 메시지(MSG120_2)를 획득한다.
구체적으로, 단말(TM200)은 기지국(BS110)으로부터 주기적으로 전송되는 파일롯 신호 세기를 측정하여 기지국(BS110)과 자신(TM200) 사이의 거리를 검출하여 자신(TM200)이 매크로셀(110) 내에서 몇 번째 동심원(R2)에 속해 있는 지를 감지한다. 그리고, 단말(TM200)은 기지국(BS110)이 전송하는 기지국 공시 메시지(MSG100) 중 자신(TM200)이 속한 동심원(R2)내에 위치하는 펨토셀(FB21-FB26)의 정보를 포함하는 위치 메시지(MSG120_2)를 획득한다. 단말(TM200)은 획득한 위치 메시지(MSG120_2)에 포함된 펨토셀(FB21-FB26)만을 스캐닝하여 스캐닝 구간에 소용되는 시간과 전력을 줄인다.
다음은 매크로셀(110) 내의 동심원(R1, R2, R3...Rm) 중 동심원(R2)에 속한 단말(TM200)에서 기지국 공시 메시지(MSG100)를 획득하는 방법을 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀(110)의 기지국(BS110)은 단말(TM200)의 셀 접속 시 매크로셀 메시지(MSG110)가 언제 방송되는 지에 대한 정보 및 셀 접속 정보를 제공한다. 그러면, 단말(TM200)은 기지 국(BS110)에서 제공한 정보에 따라서 매크로셀 메시지(MSG110)를 획득한다. 즉, 단말(TM200)은 기지국(BS110)과의 통신을 통해서 셀 접속 정보와 함께 매크로셀 메시지(MSG110)가 언제 도착하는 지에 대한 도착시점(PT0) 및 매크로셀 메시지(MSG110)의 전송 주기를 전달받으며, 매크로셀 메시지(MSG110)의 도착 시점(PT0)에 따라 매크로셀 메시지(MSG110)를 획득할 수 있다.
단말(TM200)은 파일롯 신호의 세기를 통해 자신(TM200)이 동심원(R1, R2, R3...Rm) 중 몇 번째에 속했는지를 판단한 후 동심원 별로 정해진 시점에서 방송되는 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m) 중 자신(TM200)이 속한 동심원(R2)에 대한 위치 메시지(MSG120_2)를 획득한다. 구체적으로, 매크로셀 메시지(MSG110)의 방송 시점이 (PT0)이고, 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)의 전송주기가 (T4)이며, 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 전체 인덱스(Index)는 (TR1=1 내지 TRm=m)이므로, 단말(TM200)은 두 번째 동심원(R2)에 속한 단말(TM200)은 방송되는 위치 메시지(MSG120_2)를 획득해야 하는 시점[PT2 = PT0 + (T4 x TR2)]을 알 수 있다. 여기서, 동심원(R2)의 인덱스 TR1=2이며, 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)의 전송주기(T4)는 매크로셀 메시지(MSG110)가 전송되는 주기(T3)를 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 개수로 나누어 산출된다.
그리고, 단말(TM200)은 처음 매크로셀(110)의 기지국(BS110)과의 통신에서 위치 메시지(MSG120_2)를 수신해야 하는지에 대한 시점을 계산하는데 필요한 정보를 저장하며, 동심원(R2)의 펨토셀(FB21-FB26) 중 하나로 핸드오프를 한 후에도 저 장된 정보를 이용하여 필요한 정보가 방송되는 시점을 계산하여 기지국(BS110)으로부터 기지국 공시 메시지(MSG100)를 획득한다. 만약, 단말(TM200)이 동심원(R2)이 아닌 매크로셀(120)의 기지국(BS120)으로 핸드오프를 하게 되는 경우, 단말(TM200)은 매크로셀(110)의 기지국(BS110)과의 통신을 통해 획득한 정보는 삭제한다. 그리고, 단말(TM200)은 매크로셀(110)의 기지국(BS110)에서 위치 메시지(MSG120_2)가 방송되는 시점을 산출하기 위해 필요한 정보를 획득한 것과 동일한 방법으로 새로운 기지국(BS120)으로부터 위치 메시지의 방송 시점을 산출하는데 필요한 정보 획득하여 현재 단말(TM200)의 위치 메시지가 방송되는 시점을 산출하고, 그 시점에 맞추어 위치 메시지를 획득한다.
다른 예로 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템(100)의 기지국(BS110)은 자신을 중심으로 소정의 각도를 적용하여 섹터(S1, S2, S3...Sq)를 나누어 셀 섹터링하며, 복수의 펌토셀(FC21-FC2p) 중 구분된 각 섹터(S1, S2, S3...Sq)의 범위 내에 위치하는 펨토셀(FC21-FC210) 에 대한 정보만을 묶어 기지국(BS110)이 공시해야 할 기지국 공시 메시지(MSG100)를 구성한다. 그리고, 기지국(BS110)은 기지국 공시 메시지(MSG100)를 주기적으로 단말(TM200)로 전송한다. 도 7에서는 매크로셀(110)이 6개의 섹터(S1, S2...S6)로 구분되며, 단말(TM200)은 섹터(S6)에 위치에 위치하며, 섹터(S6)내에 위치하는 펨토셀(FC21-FC29)은 9개인 것으로 가정하여 설명한다. 그리고, 매크로셀(110) 내에 도입된 복수의 펌토셀(FC21-FC2p) 중 섹터(S6)내에 위치하는 펨토셀(FC21-FC29)에만 도면 부호를 표시하여 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 단말(TM200)은 매크로셀(110)을 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 구분하여 자신(TM200)의 위치를 감지하였던 것과 동일한 방법으로 기지국(BS110)과 주변 기지국(BS120-BS170)으로부터 파일롯 신호 세기를 측정하여 기지국(BS110)과 자신(TM200) 사이의 거리를 검출함에 따라 자신(TM200)이 매크로셀(110) 내에서 몇 번째 섹터(S6)에 속해 있는 지를 감지한다. 그리고, 단말(TM200)은 섹터(S1, S2...S6)에 대응하여 방송되는 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_6) 중 섹터(S6)내에 위치하는 펨토셀 정보를 포함하는 위치별 메시지(MSG120_6)를 획득한다.
이처럼 매크로셀(110)을 섹터(S1, S2, S3...Sq)로 나누는 경우에는 같은 면적으로 매크로셀(110)이 구분되므로 면적에 따라 펨토셀의 수가 증가하게 되어 섹터(S1, S2, S3...Sq)별 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)에 포함되는 펨토셀의 정보가 증가되는 문제점은 발생하지 않는다. 그러나, 도 5에 도시한 바와 같이 매크로셀(110)을 복수의 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 나누어 셀 티어링하는 경우, 매크로셀(110)의 중심에서 외곽으로 갈수록 셀의 반지름이 커지게 되어 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 면적이 넓어지게 되며, 그에 따라 동심원(R1, R2, R3...Rm) 내에 도입되는 펨토셀의 수도 증가하게 되어 각 동심원(R1, R2, R3...Rm)별 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)에 포함되는 펨토셀의 정보가 증가하게 되는 문제가 있다. 따라서, 매크로셀(110)을 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 구분하는 경우 셀 중심에서 외곽으로 갈수록 펨토셀의 정보가 증가하게 되는 문제를 해결하기 위하여 매크로셀(110)에 도입된 복수의 펌토셀(FC21-FC2p)이 사용하는 주파수와 프리앰블을 분할 된 영역에 따라 재사용하는 방식이 필요하다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 구분된 매크로셀(110)을 섹터(S1, S2, S3...Sq)로 나누어 서로 간섭을 일으키지 않는 범위 내에서 재활용 구간(A11-A15)별로 주파수와 프리앰블을 재사용한다. 본 발명의 실시예에서는 매크로셀(110)이 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 분할된 후 섹터(S1, S2, S3...Sq)로 분할되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 매크로셀(110)이 섹터(S1, S2, S3...Sq)로 분할한 후 동심원(R1, R2, R3...Rm)으로 분할하여 재활용 구간(A11-A15)을 설정할 수도 있다.
구체적으로, 매크로셀(110)에서 기지국(BS110)과 가까운 동심원(R1, R2)은 동일한 주파수와 프리앰블을 사용한다. 그러나, 매크로셀(110)의 외곽인 동심원(Rm-1,Rm)으로 갈수록 면적이 넓어짐에 따라 펨토셀의 정보도 증가하게 되므로, 기지국(BS110)은 서로 간섭을 일으키지 않는 범위 내에서 동심원(Rm-1,Rm)을 섹터링하여 재활용 구간(A11-A15)을 설정한다. 예를 들어, 기지국(BS110)은 동심원(Rm-1)을 여섯 개의 재활용 구간(A11-A16)으로 나누고, 서로 간섭을 일으키지 않는 범위에 위치하는 재활용 구간(A11,A14), 재활용 구간(A12,A15) 및 재활용 구간(A13,A16)에서 각각 동일한 주파수와 프리앰블을 사용한다. 동일하게, 기지국(BS110)은 동심원(Rm)을 여섯 개의 재활용 구간(A21-A26)으로 나누고, 서로 간섭을 일으키지 않는 범위에 위치하는 재활용 구간(A21,A24), 재활용 구간(A22,A25) 및 재활용 구간(A23,A26)에서 각각 동일한 주파수와 프리앰블을 사용한다. 그러면, 매크로셀(110)의 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 인덱스가 증가되더라도 주파수와 프리앰블의 재사용율도 함께 증가되므로 동심원(R1, R2, R3...Rm)별 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)에 포함되는 펨토셀의 정보를 감소시킬 수 있다.
이처럼 주파수와 프리앰블을 재사용하는 경우 도 6에 도시한 기지국 공시 메시지(MSG100)의 매크로셀 메시지(MSG110)는 주변 기지국(BS120-BS170)이 사용하는 주파수와 프리앰블의 인덱스 및 기지국(BS110)의 식별자를 포함하며, 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)는 동심원(R1, R2, R3...Rm)의 인덱스 또는 섹터(S1, S2, S3...Sq)의 인덱스, 동심원 또는 섹터에 도입된 펨토셀이 재사용하는 주파수와 프리앰블에 대한 인덱스 정보를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 위치 메시지(MSG120_1-MSG120_m)의 전송주기(T4)는 종래 도 2에 도시한 기지국 공시 메시지(MSG1)가 전송주기(T11)보다 짧게 설정되므로 기지국(BS110)이 공시하는 전체적인 방송 메시지의 양에는 변화가 없지만 많은 양을 여러 번 방송하는 것으로, 메시지 방송으로 인한 하향링크의 부하는 발생할 수 있으나, 단말(TM200)의 위치 탐색 시 소요되는 시간과 전력을 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템(100)에서는 기지국(BS110)을 중심으로 매크로셀(110)을 동심원(R1, R2, R3...Rm) 또는 섹터(S1, S2, S3...Sq)로 나누어 주변 기지국(BS120-BS170) 및 복수의 펌토셀(FC21-FC2p)을 관리함에 따라 단말(TM200)은 현재 자신의 위치에서 핸드오프 가능한 셀만 스캐닝하여 효율적으로 셀 선택 및 핸드오프를 수행하도록 할 수 있다. 즉, 단말(TM200) 은 매크로셀(110)의 기지국(BS110)으로부터 수신한 파일럿 신호의 세기를 통해 거리를 감지하며, 주변 기지국(BS120-BS170)으로부터 수신한 파일롯 신호 세기를 통해 방향을 감지하여 현재 자신(TM200)의 위치를 알 수 있으며, 이를 바탕으로 현재 자신(TM200)의 위치 주변의 기지국 정보가 공시되는 시점에만 스캐닝하므로 셀 선택 및 핸드오프 시 스캐닝해야 하는 범위 및 시간을 감소시켜 보다 효율적으로 셀 선택 및 핸드오프를 수행하도록 할 수 있다. 그에 따라 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 데이터 송수신 단절 구간을 감소시켜 데이터 처리율을 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예서는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 매크로셀 시스템에서 주변 기지국으로 방송하는 메시지의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 매크로셀 시스템에 펨토셀 도입한 일례를 개략적으로 나태는 도면이다.
도 4는 도 3에서 펨토셀의 도입에 따라 주변 기지국으로 방송하는 메시지의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 동심원으로 이루어진 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 매크로셀 시스템에서 주변 기지국으로 공시하는 메시지의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 섹터로 나누어진 매크로셀 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 매크로셀 시스템에서의 프리앰블 및 주파수를 재사용하는 일례를 나타내는 도면이다.

Claims (10)

  1. 매크로셀에 펨토셀이 도입된 환경에서 상기 매크로셀의 기지국과 데이터를 송수신하는 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국 리스트를 관리하는 방법에 있어서,
    상기 매크로셀의 기지국으로부터 주기적으로 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 상기 단말이 상기 매크로셀 내에서의 현재 위치를 감지하고 있는 경우,
    상기 기지국은 상기 매크로셀을 소정의 분할 기준을 적용하여 분할하는 단계,
    상기 기지국은 상기 매크로셀의 주변 매크로셀의 정보 및 상기 분할된 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지를 생성하여 주기적으로 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고
    상기 단말은 상기 기지국 공시 메시지를 이용하여 상기 분할된 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보 중 자신의 위치에 해당하는 펨토셀의 정보 및 상기 주변 매크로셀의 정보를 획득하여 스캐닝하는 단계
    를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할하는 단계는,
    상기 기지국이 상기 매크로셀을 상기 소정의 분할 기준을 적용하여 복수의 동심원으로 분할하는 단계, 또는
    상기 기지국이 상기 매크로셀을 상기 소정의 분할 기준을 적용하여 복수의 섹터로 분할하는 단계를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스캐닝하는 단계는,
    상기 매크로셀이 복수의 동심원으로 분할되는 경우,
    상기 기지국이 상기 복수의 동심원으로 분할된 매크로셀을 상기 복수의 섹터로 분할하여 서로 간섭을 일으키지 않는 재활용 구간을 설정하는 단계, 그리고
    상기 기지국이 상기 복수의 동심원 중 외곽에 위치하는 동심원에 도입된 상기 펨토셀이 사용하는 주파수 및 프리앰블을 상기 재활용 구간에 따라 재사용하는 단계를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단말로 전송하는 단계는,
    상기 주변 매크로셀의 정보를 포함하는 매크로셀 메시지를 생성하여 제1 주기로 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고
    상기 복수의 동심원 또는 상기 복수의 섹터에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 복수의 위치 메시지를 생성하여 상기 제1 주기보다 짧은 제2 주기로 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기를 상기 복수의 동심원 또는 상기 복수의 섹터의 개수로 나누어 산출하는 것을 특징으로 하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 복수의 위치 메시지는 상기 복수의 동심원 또는 상기 복수의 섹터별로 서로 다른 시점에 방송되는 것을 특징으로 하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  7. 매크로셀에 펨토셀이 도입된 환경에서 단말의 위치를 기반으로 주변 기지국을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 매크로셀의 기지국으로부터 주기적으로 전송되는 파일럿 신호를 수신하여 상기 단말이 상기 매크로셀 내에서의 현재 위치를 감지하고 있는 경우,
    상기 매크로셀을 소정의 분할 기준을 적용하여 복수의 동심원으로 분할하는 단계,
    상기 매크로셀의 주변 매크로셀의 정보 및 상기 복수의 동심원의 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 기지국 공시 메시지를 생성하여 주기적으로 상기 단말로 전송하는 단계,
    상기 복수의 동심원으로 분할된 상기 매크로셀을 상기 복수의 섹터로 분할하여 서로 간섭을 일으키지 않는 재활용 구간을 설정하는 단계, 그리고
    상기 복수의 동심원 중 외곽에 위치하는 동심원에 도입된 상기 펨토셀이 사용하는 주파수 및 프리앰블을 상기 재활용 구간에 따라 재사용하는 단계
    를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단말로 전송하는 단계는,
    상기 주변 매크로셀의 정보를 포함하는 매크로셀 메시지를 생성하는 단계,
    상기 복수의 동심원의 각 영역에 도입된 상기 펨토셀의 정보를 포함하는 복수의 위치 메시지를 생성하는 단계,
    상기 매크로셀 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    다음 매크로셀 메시지가 전송되기 전까지 상기 복수의 위치 메시지를 서로 다른 시점에서 모두 전송하는 단계를 포함하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 매크로셀 메시지는 상기 주변 매크로셀의 기지국이 사용하는 주파수와 프리앰블 인덱스 및 상기 매크로셀의 기지국의 식별자를 포함하며,
    상기 복수의 위치 메시지는 상기 복수의 동심원의 인덱스 또는 상기 섹터의 인덱스, 상기 복수의 동심원 또는 상기 섹터의 각 영역에 도입된 상기 펨토셀이 재사용하는 주파수와 상기 프리앰블의 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 위치 메시지는 상기 복수의 동심원 또는 상기 복수의 섹터별로 서로 다른 시점에 방송되는 것을 특징으로 하는 주변 기지국 리스트 관리 방법.
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