KR101617046B1 - 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 무선 장치 및 방법이 제공된다. 상기 무선 장치는 상기 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 적어도 하나의 셀의 신호 세기를 측정하고, 및 측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이고, 상기 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치보다 크면, 오버라이드 우선순위에 따라 셀 선택을 수행한다. 단말은 현재 머무르고 있는 CSG 셀의 품질이 악화되면, 다른 주파수에 있는 셀을 재선택할 수 있도록 하여, 더 좋은 품질의 서비스를 제공받을 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD OF PERFORMING CELL SELECTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용한다. 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO(multiple input multiple output)를 채용한다. 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.

셀 선택(cell selection) 과정은 단말이 서비스를 제공받기 위한 셀을 선택하는 과정이다. 셀 재선택(cell reselection)은 단말이 이미 셀 선택을 완료하여 셀을 선택한 상태에서 다시 셀을 선택하는 과정이다.

CSG(Closed Subscriber Group)은 특정 가입자에게만 제한된 접속을 허용함으로써, 보다 품질이 좋은 서비스를 제공하기 위해 도입된 것이다. CSG 서비스를 제공할 수 있는 기지국을 HNB(Home eNodeB)라 하고, CSG의 가입자들에게 공인된 서비스를 제공하는 셀(cell)을 CSG 셀이라 한다. 3GPP에서 CSG의 기본 요구 사항은 3GPP TS 22.220 V1.0.1 (2008-12) "Service requirements for Home NodeBs and Home eNodeBs (Release 9)"에서 개시되고 있다.

CSG 서비스가 지원되는 셀이라도, 채널 환경이 악화될 수 있다. 채널 환경이 악화된 셀에서 계속 CSG 서비스를 유지하면, 일반 셀에서 서비스를 받는 것 보다 서비스 품질이 더 나빠질 수 있다.

CSG를 지원하는 시스템에서, 셀 선택을 위해 채널 환경을 고려할 필요가 있다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 복수의 우선순위에 기반한 셀 선택을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 또한 CSG를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.

일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부, 복수의 주파수에 대한 기본 우선순위를 저장하는 메모리, 및 상기 RF부 및 메모리와 연결되어, 무선 인터페이스 프로토콜을 구현하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 적어도 하나의 셀의 신호 세기를 측정하고, 및 측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이고, 상기 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치보다 크면, 오버라이드 우선순위에 따라 셀 선택을 수행한다.

상기 프로세서는 측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG 셀이고, 상기 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치보다 작으면, 상기 기본 우선순위에 따라 셀 선택을 수행할 수 있다.

상기 오버라이드 우선순위는 상기 복수의 주파수 중 상기 CSG 셀이 포함되는 주파수에 가장 높은 우선순위를 줄 수 있다.

상기 적어도 하나의 셀은 주변 셀 및 서빙 셀을 포함할 수 있다.

상기 서빙 셀은 CSG 셀일 수 있다.

상기 기본 우선순위는 기지국으로부터 수신될 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 주파수에 대한 기본 우선순위를 설정하고, 상기 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 적어도 하나의 셀의 신호 세기를 측정하고, 및 측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이고, 상기 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치보다 크면, 오버라이드 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하는 것을 포함한다.

단말은 현재 머무르고 있는 CSG 셀의 품질이 악화되면, 다른 주파수에 있는 셀을 재선택할 수 있도록 하여, 더 좋은 품질의 서비스를 제공받을 수 있다. 또한, 단말이 CSG 셀로부터 실질적으로 충분히 좋은 품질을 제공받을 수 있을 때에만 해당 CSG 셀을 선택하게 되어, 단말의 서비스 품질을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 휴지 모드에서 셀을 선택하는 단말 동작에 대한 절차를 나타내는 예시도 이다.
도 5는 HNB 게이트웨이를 이용하여 HNB를 운용하는 망 구조를 나타내는 예시도 이다.
도 6은 단말이 기지국의 접속 모드를 확인하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 CSG 셀에서 머무를 때 셀 재선택의 일 예를 나타낸다.
도 8은 기존 기술의 문제점으로 인한 상황을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 선택을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명이 적용되는 다른 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다.
도 13은 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다.
도 14는 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.

E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.

EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이중에서 제 1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 망간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.

도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 데이터 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.

서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.

MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.

RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.

사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.

RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB)와 DRB (Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(RRC_CONNECTED)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC휴지상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.

전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 심볼(Symbol)들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원블록(Resource Block)들로 구성되며, 하나의 자원블록은 복수의 심볼들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 심볼들(가령, 첫 번째 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 1개의 서브프레임에 해당하는 1ms이다.

이하 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.

RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED state), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 휴지 상태(RRC_IDLE state)라고 부른다. RRC_CONNECTED 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 RRC_IDLE 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트랙킹 구역(Tracking Area) 단위로 핵심 망이 관리한다. 즉, RRC_IDLE 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC_CONNECTED 상태로 이동해야 한다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC_IDLE 상태에 머무른다. RRC_IDLE 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정 (RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED 상태로 천이한다. RRC_IDLE 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED (EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM- REGISTERED 상태가 된다.

단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다. ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다.

상기 시스템 정보(System Information)는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.

3GPP TS 36.331 V8.4.0 (2008-12) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB System Information Block)로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역(Bandwidth)같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.

일반적으로, 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 아래와 같이 세가지 타입으로 구분할 수 있다. 또한, 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 아래에서 먼저 서비스 타입을 서술하고, 이어 셀의 타입을 서술한다.

1) 제한적 서비스(Limited service): 이 서비스는 응급 호(Emergency call) 및 재해경보시스템(Earthquake and Tsunami Warning System; ETWS)를 제공하며, 수용가능 셀(acceptable cell)에서 제공할 수 있다.

2) 정규 서비스(Normal service) : 이 서비스는 일반적 용도의 범용 서비스(public use)를 의미하여, 정규 셀(suitable or normal cell)에서 제공할 수 있다.

3) 사업자 서비스(Operator service) : 이 서비스는 통신망 사업자를 위한 서비스를 의미하며, 이 셀은 통신망 사업자만 사용할 수 있고 일반 사용자는 사용할 수 없다.

셀이 제공하는 서비스 타입과 관련하여, 셀의 타입은 아래와 같이 구분될 수 있다.

1) 수용가능 셀(Acceptable cell) : 단말이 제한된(Limited) 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 해당 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고, 단말의 셀 선택 기준을 만족시키는 셀이다.

2) 정규 셀(Suitable cell) : 단말이 정규 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 수용가능 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN 소속이어야 하고, 단말의 트랙킹 구역(Tracking Area) 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG 셀이라고 하면, 단말이 이 셀에 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다.

3) 금지된 (Barred cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 금지된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

4) 예약된 셀(Reserved cell) : 셀이 시스템 정보를 통해 예약된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

도 4는 휴지 모드에서 셀을 선택하는 단말 동작에 대한 절차를 나타내는 예시도이다.

단말은 자신이 서비스 받고자 하는 PLMN(Public Land Mobile Network)과 RAT(Radio Access Technology)을 선택한다. PLMN과 RAT는 단말의 사용자가 선택을 할 수도 있으며, USIM에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다(S410).

상기 단말은 측정한 기지국과 신호세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(S420). 그리고, 상기 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.

상기 단말은 네트워크 등록이 필요하면, 네트워크로부터 서비스(예: 호출(Paging))를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다(S430, S440). 단말은 셀을 선택할 때 마다 접속하는 네트워크에 등록을 하는 것은 아니다. 예를 들어, 등록할 네트워크의 시스템 정보(예: 트랙킹 구역 식별자 (Tracking Area Identity; TAI))와 자신이 알고 있는 네트워크의 정보가 다른 경우에 네트워크에 등록을 한다.

상기 단말은 서비스 받고 있는 상기 기지국으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 상기 단말이 접속한 상기 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다(S450). 이 과정을 상기 단계 S420의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재 선택(Cell Reselection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재 선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둘 수도 있다.

다음은 단말이 셀을 선택하는 절차에 대해서 자세히 설명한다.

전원이 켜지거나 셀에 머물러 있을 때, 단말은 적절한 품질의 셀을 선택/재선택하여 서비스를 받기 위한 절차들을 수행한다.

RRC 휴지(RRC_IDLE) 상태인 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결(RRC_CONNECTED) 상태에 있던 상기 단말이 RRC_IDLE에 진입하면, 상기 단말은 RRC 휴지 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 상기 단말이 RRC 휴지 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택 (Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 상기 셀 선택은 상기 단말이 상기 RRC_IDLE 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.

이제 3GPP TS 36.304 V8.3.0 (2008-09) "User Equipment (UE) procedures in idle mode (Release 8)"을 참조하여, 단말이 셀을 선택하는 방법 및 절차에 대하여 상술한다.

단말은 초기에 전원이 켜지면 사용 가능한 PLMN을 검색하고 서비스를 받을 수 있는 적절한 PLMN을 선택한다. 이어, 선택한 PLMN이 제공하는 셀들 중에서 상기 단말이 적절한 서비스를 제공받을 수 있는 신호 품질과 특성을 가진 셀을 선택한다.

셀 선택 과정은 크게 두 가지로 나뉜다.

먼저 초기 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 상기 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보가 없다. 따라서 상기 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색한다. 각 채널에서 상기 단말은 가장 강한 셀을 찾는다. 이후, 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다.

다른 하나는 저장된 정보를 활용하는 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 무선 채널에 대해 상기 단말에 저장되어 있는 정보를 활용하거나, 셀에서 방송하고 있는 정보를 활용하여 셀 선택을 한다. 따라서 초기 셀 선택 과정에 비해 셀 선택이 신속할 수 있다. 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다. 만약 이 과정을 통해 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾지 못하면, 상기 단말은 초기 셀 선택 과정을 수행한다.

상기 셀 선택 과정에서 상기 단말이 사용하는 셀 선택 기준은 다음 수학식 1과 같다.

여기서, Srxlev = Qrxlevmeas - (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) + Pcompensation, Qrxlevmeas는 측정된 셀의 수신 레벨 (RSRP), Qrxlevmin는 셀에서의 최소 필요 수신 레벨(dBm), Qrxlevminoffset는 Qrxlevmin 에 대한 오프셋(offset), Pcompensation=max(PEMAX - PUMAX, 0) (dB), PEMAX는 단말이 해당 셀에서 전송해도 좋은 최대 전송 전력 (dBm), PUMAX는 단말의 성능에 따른 단말 무선 전송부(RF)의 최대 전송 전력(dBm)이다.

상기 수학식 1에서, 단말은 측정한 신호의 세기와 품질이 서비스를 제공하는 셀이 정한 특정 값보다 큰 셀을 선택한다는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 수학식 1에서 사용되는 파라미터들은 시스템 정보를 통해 브로드캐스트되고, 상기 단말은 이 파라미터 값들을 수신하여 셀 선택 기준에 사용한다.

셀 선택 기준을 만족하는 셀을 상기 단말이 선택하면, 상기 단말은 해당 셀의 시스템 정보로부터 해당 셀에서 상기 단말의 RRC_IDLE 모드 동작에 필요한 정보를 수신한다. 상기 단말이 RRC_IDLE 모드 동작에 필요한 모든 정보를 수신한 후, 네트워크로 서비스를 요청(예:Originating Call)하거나 네트워크로부터 서비스(예: Terminating Call)를 받기 위하여 휴지 모드에서 대기한다.

상기 단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 상기 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다.

무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.

위와 같이 무선 환경의 신호 특성에 따라 셀을 선택 또는 재선택하는 방법이 있으며, 셀 재선택시 재선택을 위한 셀을 선택하는데 있어서, 셀의 RAT와 주파수(frequency) 특성에 따라 다음과 같은 셀 재선택 방법이 있을 수 있다.

- Intra-frequency 셀 재선택 : 단말이 사용중인 셀과 같은 RAT과 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택

- Inter-frequency 셀 재선택 : 단말이 사용중인 셀과 같은 RAT과 다른 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택

- Inter-RAT 셀 재선택 : 단말이 사용중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택

셀 재선택 과정의 원칙은 다음과 같다

첫째, 단말은 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 주변 셀(neighboring cell)의 품질을 측정한다.

둘째, 셀 재선택은 셀 재선택 기준에 기반하여 수행된다. 셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 주변 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

Intra-frequency 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 랭킹이라는 것은, 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 가장 좋은 지표를 가지는 셀을 흔히 best ranked cell이라고 부른다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.

Inter-frequency 셀 재선택은 네트워크에 의해 제공된 주파수 우선순위에 기반한다. 단말은 가장 높은 주파수 우선순위를 가진 주파수에 머무를(camp on) 수 있도록 시도한다. 네트워크는 브로드캐스트 시그널링(broadcast signling)를 통해서 셀 내 단말들이 공통적으로 적용할 또는 주파수 우선순위를 제공하거나, 단말별 시그널링(dedicated signaling)을 통해 단말 별로 각각 주파수 별 우선순위를 제공할 수 있다.

Inter-frequency 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 파라미터(예를 들어 주파수별 오프셋(frequency-specific offset))를 주파수별로 제공할 수 있다.

Intra-frequency 셀 재선택 또는 inter-frequency 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 주변 셀 리스트(Neighbouring Cell List, NCL)를 단말에게 제공할 수 있다. 이 NCL은 셀 재선택에 사용되는 셀 별 파라미터(예를 들어 셀 별 오프셋(cell-specific offset))를 포함한다

Intra-frequency 또는 inter-frequency 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 셀 재선택 금지 리스트(black list)를 단말에게 제공할 수 있다. 금지 리스트에 포함된 셀에 대해 단말은 셀 재선택을 수행하지 않는다.

이어서, 셀 재선택 평가 과정에서 수행하는 랭킹에 관해 설명한다.

셀의 우선순위를 주는데 사용되는 랭킹 지표(ranking criterion)은 수학식 2와 같이 정의된다.

여기서, Rs는 서빙 셀의 랭킹 지표, Rn은 주변 셀의 랭킹 지표, Qmeas,s는 단말이 서빙 셀에 대해 측정한 품질값, Qmeas,n는 단말이 주변 셀에 대해 측정한 품질값, Qhyst는 랭킹을 위한 히스테리시스(hysteresis) 값, Qoffset은 2 셀간의 오프셋이다.

Intra-frequency에서, 단말이 서빙 셀과 주변 셀 간의 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qffoset=Qoffsets,n 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우에는 Qoffset = 0 이다.

Inter-frequency에서, 단말이 해당 셀에 대한 오프셋(Qoffsets,n)을 수신한 경우 Qoffset = Qoffsets,n + Qfrequency 이고, 단말이 Qoffsets,n 을 수신하지 않은 경우 Qoffset = Qfrequency 이다.

서빙 셀의 랭킹 지표(Rs)과 주변 셀의 랭킹 지표(Rn)이 서로 비슷한 상태에서 변동하면, 변동 결과 랭킹 순위가 자꾸 뒤바뀌어 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택을 할 수 있다. Qhyst는 셀 재선택에서 히스테리시스를 주어, 단말이 두 셀을 번갈아가면서 재선택하는 것을 막기 위한 파라미터이다.

단말은 위 식에 따라 서빙 셀의 Rs 및 주변 셀의 Rn을 측정하고, 랭킹 지표 값이 가장 큰 값을 가진 셀을 best ranked 셀로 간주하고, 이 셀을 재선택한다.

상기 기준에 의하면, 셀의 품질이 셀 재선택에서 가장 주요한 기준으로 작용하는 것을 확인할 수 있다. 만약 재선택한 셀이 정규 셀(suitable cell)이 아니면 단말은 해당 주파수 또는 해당 셀을 셀 재선택 대상에서 제외한다.

이제 CSG(Closed Subscriber Group)에 대해 기술한다.

CSG 서비스를 제공하는 기지국을 3GPP에서는 HNB(Home NodeB) 또는 HeNB(Home eNodeB)라고 부른다. 이후, 상기 HNB와 HeNB 둘을 총칭하여 NNB라고 일컫는다. 상기 HNB는 기본적으로 CSG에 속하는 멤버에게만 특화된 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 단 HNB의 동작 모드 설정에 따라 CSG 외에 다른 사용자들에게도 서비스를 제공할 수도 있다.

도 5는 HNB 게이트웨이(gateway; GW)를 이용하여 HNB를 운용하는 망 구조를 나타내는 예시도이다.

HNB들은 HNB GW를 통해 EPC에 연결되거나 직접 EPC에 연결된다. 여기서, 상기 HNB GW는 MME에게는 일반적인 BS처럼 보인다. 또한, 상기 HNB GW는 상기 HNB에게는 상기 MME처럼 보인다. 따라서, HNB와 HNB GW 사이에는 S1 인터페이스로 연결되며, 상기 HNB GW와 상기 EPC 역시 S1 인터페이스로 연결된다. 또한, HNB와 EPC가 직접 연결될 경우에도 S1 인터페이스로 연결된다. HNB의 기능은 일반적인 BS의 기능과 대부분 같다.

일반적으로 HNB는 이동통신망 사업자가 소유한 BS와 비교하여 무선 전송 출력이 낮다. 따라서 HNB가 제공하는 서비스 영역(coverage)는 BS가 제공하는 서비스 영역에 비하여 작은 것이 일반적이다. 이 같은 특성 때문에 서비스 영역 관점에서 종종 HNB가 제공하는 셀은 BS가 제공하는 매크로(macro) 셀과 대비하여 펨토(femto) 셀로 분류된다.

제공하는 서비스 관점에서, HNB가 CSG 그룹에게만 서비스를 제공할 때에, 이 HNB가 제공하는 셀은 CSG 셀이라고 일컫는다.

각 CSG는 각기 고유의 식별자를 가지고 있으며, 이 식별자를 CSG ID(CSG identity)라고 부른다. 단말은 자신이 멤버로 속한 CSG의 목록을 가질 수 있고, 이 CSG 목록은 단말의 요청 또는 네트워크의 명령에 의해 변경될 수 있다. 3GPP의 현재 사양에 의하면, 하나의 HNB는 한 개의 CSG를 지원할 수 있다.

단말은 자신이 멤버로 등록되어 있는 CSG의 목록을 가지고 있으며, 이를 CSG 화이트 리스트(white list)라 한다.

HNB는 자신이 지원하는 CSG의 CSG ID를 시스템 정보를 통해 전달하여, 해당 CSG의 멤버 단말만이 접속하도록 한다. 단말은 CSG 셀을 발견하였을 때, 이 CSG 셀이 어떤 CSG를 지원하는지를 시스템 정보에 포함된 CSG ID를 읽어서 확인할 수 있다. CSG ID를 읽은 단말은 자신이 해당 CSG 셀의 멤버일 경우에만, 즉 CSG ID에 해당되는 CSG가 자신의 CSG 화이트리스트에 포함되어 있을 경우에 해당 셀을 접속할 수 있는 셀로 간주한다.

HNB라고 해서 항상 CSG 단말에게 접속을 허용할 필요는 없다. HNB의 구성 설정에 따라 CSG 멤버가 아닌 단말의 접속도 허용할 수가 있다. 어떤 단말에게 접속을 허용할지는 HNB의 구성 설정에 따라 바뀌는데, 여기서 구성 설정은 HNB의 동작 모드의 설정을 의미한다. HNB의 동작 모드는 어떤 단말에게 서비스를 제공하는지에 따라 아래의 3가지로 구분된다.

1) 닫힌 접속 모드(Closed access mode) : 특정 CSG 멤버에게만 서비스를 제공하는 모드. HNB는 CSG 셀을 제공한다.

2) 오픈 접속 모드(Open access mode) : 일반 BS처럼 특정 CSG 멤버라는 제약이 없이 서비스를 제공하는 모드. HNB은 CSG 셀이 아닌 일반적 셀을 제공한다.

3) 하이브리드 접속 모드(Hybrid access mode) : 특정 CSG 멤버에게는 CSG 서비스를 제공할 수 있고, 비 CSG 멤버에게도 일반 셀처럼 서비스를 제공하는 모드. CSG 멤버 UE에게는 CSG 셀로 인식이 되고, 비 CSG 멤버 UE에게는 일반 셀처럼 인식이 된다. 이러한 셀을 하이브리드 셀(Hybrid cell)이라고 부른다.

HNB는 자신이 서비스하는 셀이 CSG 셀인 일반적인 셀인지를 단말에게 알려서, 단말이 해당 셀에 접속할 수 있는지 없는지를 알게 한다. 닫힌 접속 모드로 운영되는 HNB는 자신이 CSG 셀이라는 것을 시스템 정보를 통해 브로드캐스트한다. 오픈 접속 모드로 운영되는 HNB는 자신이 CSG 셀이 아니라는 것을 시스템 정보를 통해 브로드캐스트한다. 이와 같이 HNB는 자신이 서비스하는 셀이 CSG 셀인지 아닌지를 알려주는 CSG 지시자(CSG indicator)를 시스템 정보 속에 포함시킨다.

예를 들어, CSG셀은 CSG 지시자를 'TRUE'로 설정해서 브로드캐스트한다. 만약 서비스하는 셀이 CSG 셀이 아닌 경우에 CSG 지시자를 'FALSE'로 설정하거나 또는 CSG 지시자 전송을 생략하는 방법을 사용할 수도 있다. 단말은 일반 셀을 CSG 셀과 구분할 수 있어야 하기 때문에, 일반적 BS 역시 CSG 지시자 (예, 'FALSE'로 설정된 CSG 지시자)를 전송하여 단말이 자신이 제공하는 셀 타입이 일반적 셀임을 알게 할 수 있다. 또한, 일반적 BS는 CSG 지시자를 전송하지 않음으로 단말이 자신이 제공하는 셀 타입이 일반적 셀임을 알게 할 수도 있다.

표 1은 셀 타입 별로 해당 셀에서 전송하는 CSG 관련 파라미터를 나타낸다. CSG 관련 파라미터는 시스템 정보를 통해 전송될 수 있다.

	CSG 셀	일반 셀
CSG 지시자	'CSG 셀'이라고 가리킴	'non-CSG 셀'이라고 가리킴 또는 전송하지 않음
CSG ID	지원하는 CSG ID 전송	전송하지 않음

표 2는 셀 타입별 접속을 허용하는 단말의 종류를 나타낸다.

	CSG 셀	일반 셀
CSG를 지원하지 않는 단말	접속 불가	접속 가능
비CSG 멤버 단말	접속 불가	접속 가능
멤버 CSG 단말	접속 가능	접속 가능

도 6은 단말이 기지국의 접속 모드(access mode)를 확인하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

단말은 대상 셀이 어떤 타입의 셀인지 확인하기 위해 먼저 대상 셀의 시스템 정보에 있는 CSG 지시자를 확인한다(S510).

상기 CSG 지시자를 확인한 후에, 만약 상기 CSG 지시자가 대상 셀이 CSG 셀이라고 지시하고 있으면 상기 단말은 상기 해당 셀을 CSG 셀로 인식한다(S520, S530). 이후, 상기 단말은 자신이 대상 셀의 CSG 멤버인지 확인하기 위해 시스템 정보에 있는 CSG ID를 확인한다(S540).

상기 단말이 상기 CSG ID로부터 자신이 대상 셀의 CSG 멤버임을 확인하면, 해당 셀을 접속 가능한 CSG 셀로 인식한다(S550, S560). 상기 단말이 상기 CSG 식별자로부터 자신이 대상 셀의 CSG 멤버가 아니라는 것을 확인하면, 해당 셀을 접속 가능하지 않는 셀로 간주한다(S550, S570).

상기 첫 번째 단계에서 만약 상기 CSG 지시자가 대상 셀이 CSG 셀이 아니라고 지시하고 있으면, 상기 단말은 상기 대상 셀을 일반적 셀로 인식한다(S520, S580). 또한, 상기 단계 S510에서 CSG지시자가 전송되고 있지 않으면, 상기 단말은 상기 대상 셀을 일반적 셀로 인식한다.

일반적으로, 특정 주파수에서 CSG 셀과 매크로 셀이 동시에 운용될 수 있다. CSG 셀만 존재하는 주파수를 CSG 전용 주파수(CSG dedicated frequency)라고 한다. CSG 셀과 매크로 셀이 동시에 존재하는 주파수를 혼합 캐리어 주파수(mixed carrier frequency)라고 한다. 네트워크는 혼합 캐리어 주파수에서 특정 물리계층 셀 식별자를 CSG 셀 용으로 따로 예약해둘 수 있다. 물리계층 셀 식별자는 E-UTRAN 시스템에서는 PCI(Physical Cell Identity)라고 불리고, UTRAN에서는 PSC(Physical scrambling code)라고 불린다. 서술의 편의를 위해 물리계층 셀 식별자를 PCI로 표현한다.

CSG 셀은 현재 주파수에서 CSG용으로 예약된 PCI에 대한 정보를 시스템 정보를 통해 알려준다. 이 정보를 수신한 단말은, 해당 주파수에서 어떤 셀을 발견하였을 때 이 셀의 PCI로부터 이 셀이 CSG 셀인지 또는 CSG 셀이 아닐 수 있는지 판단할 수 있다. 이 정보를 단말이 어떻게 활용하는지 아래에서 두 가지 단말의 경우에 대해 살펴본다.

첫 번째로, CSG 관련 기능을 지원하지 않거나 자신이 멤버로 속한 CSG 목록을 가지고 있지 않은 단말의 경우, 이 단말은 셀 선택/재선택 과정에서 CSG 셀을 선택 가능한 셀로 간주할 필요가 없다. 이 경우 단말은 셀의 PCI만 확인하고, 만약 PCI가 CSG로 예약된 PCI라면 해당 셀을 셀선택/재선택 과정에서 바로 제외할 수 있다. 일반적으로 어떤 셀의 PCI는 단말이 물리계층이 해당 셀의 존재를 확인하는 단계에서 바로 알 수 있다.

두 번째로, 자신이 멤버로 속한 CSG 목록을 가진 단말의 경우, 상기 단말이 혼합 캐리어 주파수에서 주변의 CSG 셀들에 대한 목록을 알고 싶을 때에는, 전체 PCI 범위에서 발견되는 모든 셀의 시스템 정보의 CSG 식별자를 일일이 확인하는 대신, CSG 용으로 예약된 PCI를 가진 셀만 발견하면 해당 셀이 CSG 셀이라는 것을 알 수 있다.

이제, CSG 셀과 관련된 셀 재선택 과정을 살펴본다.

CSG 셀은 CSG 멤버 단말에게 보다 나은 CSG 서비스를 지원하기 위한 셀이다. 따라서, 단말이 CSG 셀에 머무르고(camp on) 있을 때에는, 단말이 서빙 주파수의 주파수 우선순위보다 더 높은 주파수 우선순위를 갖는 inter-frequency를 발견한다고 해서 inter-frequency의 셀을 재선택하는 것은 서비스 품질 면에서 바람직하지 않을 수 있다.

단말이 CSG에 머무르고 있을 때, 서빙 주파수보다 더 높은 주파수 우선순위를 가지는 inter-frequency로 셀 재선택을 수행하는 것을 막기 위해, 단말은 어떤 주파수의 CSG 셀이 그 주파수에서 셀 재선택 평가 기준에 따라 best ranked 셀로 판명이 되면, 해당 주파수의 주파수 우선순위를 다른 주파수보다 더 높다고 가정한다.

특정 주파수에 대해 네트워크가 지정할 수 있는 주파수 우선순위보다 더 높은 주파수 우선순위를 단말이 스스로 지정할 때, 이러한 주파수 우선순위를 '묵시적 최우선순위(implicit highest priority)'라고 부른다. 이렇게 하면, 단말이 셀 재선택을 할 때 가장 먼저 주파수 우선순위를 고려한다는 기존의 셀 선택에서의 규칙을 지키면서, 단말이 CSG 셀에 머무르는 것을 도울 수 있다.

도 7은 CSG 셀에서 머무를 때 셀 재선택의 일 예를 나타낸다.

초기에 단말은 CSG 셀에 머무르고 있다(S710).

서빙 셀이 CSG 셀이므로, 서빙 주파수에 묵시적 최우선순위를 준다(S720).

이어서, 서빙 셀과 주변 셀의 품질을 측정한다(S730).

측정 결과를 기반으로 정규 재선택 룰을 적용한다(S740). 단말은 먼저 서빙 주파수보다 더 높은 우선순위를 갖는 주파수에서 셀을 찾는다. 적당한 셀이 발견되지 않으면, 단말은 서빙 주파수와 동일한 우선순위를 갖는 주파수에서 best ranked 셀을 찾는다. 적당한 셀이 발견되지 않으면, 단말은 서비 주파수보다 낮은 우선순위를 갖는 주파수에서 최적의 셀을 찾는다.

재선택을 위한 새로운 셀이 발견되면, 그 셀로 재선택한다(S750, S760).

만약 CSG 셀에 있던 단말이 해당 주파수의 non-CSG 셀을 재선택하면, 단말은 CSG 셀의 묵시적 최우선순위 가정을 철회하고, 네트워크가 전달한 주파수 우선순위값을 셀 재선택 평가 때 사용한다.

만약 단말이 CSG 셀에 머무르고 있을 때, 동일한 주파수 우선순위를 갖는 주파수에서 best ranked 인 다른 CSG 셀을 발견한 경우, 단말이 그 CSG셀을 재선택할지 또는 현재 머무르고 CSG 셀에 남아있을지는 단말의 구현에 따른다.

상기와 같은 종래 기술에 의하면, 단말이 CSG 셀이 서빙 셀이면, 이 CSG 셀이 있는 주파수, 즉 서빙 주파수에서 이 CSG 셀이 셀 재선택 룰에 의해 best ranked 셀로 평가되는 한, 해당 주파수의 셀 재선택 우선순위를 다른 주파수의 셀 재선택 우선순위보다 더 높은 것으로 가정한다. 이는 가급적 단말이 해당 주파수의 CSG 셀에 머물면서 CSG 서비스를 받을 수 있도록 하기 위해서이다.

만약 단말이 머무르고 있는 CSG 셀의 품질이 단말의 측정 결과 서빙 주파수에서는 best ranked 셀로 평가되지만, 실제로 그 품질이 다른 주파수에 있는 셀들보다 나빠지는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 서빙 주파수가 간섭에 의해 전반적으로 품질이 떨어지는 경우, 비록 현재 단말이 머무르고 있는 CSG 셀의 품질은 서빙 주파수에서 여전히 best ranked이지만, 다른 주파수에 더 좋은 품질의 셀이 존재할 가능성이 높다.

도 8은 기존 기술의 문제점으로 인한 상황을 나타낸다.

제1 주파수(F1)에 3개의 셀(셀 1a, 1b, 1c)가 있고, 제2 주파수(F2)에 4개의 셀(셀 2a, 2b, 2c, 2d), 제3 주파수(F3)에 4개의 셀(셀 3a, 3b, 3c, 3d)가 있다고 하자. 단말은 현재 CSG 셀인 셀 1a에 머무르고 있고, 셀 1a가 서빙 셀이다.

현재 단말의 서빙 셀은 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에서 best ranked 셀이다. 따라서, 묵시적 최우선순위 가정에 의해 단말은 다른 주파수의 셀들을 셀 재선택에서 전혀 고려하지 않는다. 이로 인해, 단말은 비록 CSG 셀에 머물러 있지만, 실질적인 서비스 품질은 다른 셀로 재선택하는 것보다 더 나빠질 수 있다.

결과적으로, CSG 셀이 서빙 주파수에서 best ranked 셀일 때 무조건적으로 가장 높은 우선순위를 가정한다는 종래 셀 재선택 룰에 따르면, 서빙 주파수의 전체적인 품질이 악화될 때 오히려 다른 주파수로의 셀 재선택을 막아 서비스 품질의 악화를 초래할 수 있는 것이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 선택을 나타낸 흐름도이다.

단말은 기지국으로부터 수신되는 정보를 기반으로 기본(basic) 우선순위를 설정한다(S900). 기본 우선순위는 셀 선택을 위해 사용되는 복수의 주파수 각각에 대한 우선순위를 말하며, 시그널 우선순위(signalled frequency priority)라고도 한다.

단말은 서빙 셀 및 주변 셀에 대한 신호를 측정한다(S910). 서빙 셀은 CSG 셀일 수 있으나, 일반 셀일 수도 있다. 상기 측정 결과는 RSRP(Reference Signal Received Power) 및/또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 포함할 수 있다. 상기 측정 결과는, RSRP, RSRQ 이외에도 단말이 운용되는 이동통신 기술의 무선 채널 물리적 특성에 특화된 수치화 가능한 어떠한 결과라도 의미할 수 있다.

측정 결과, 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG 셀이면, 해당 CSG 셀의 측정 결과 Scsg를 CSG 임계치(threshold) Tcsg와 비교한다(S920, S930).

측정 결과가 가장 좋은 셀이 CSG 셀이 아니면, 기본 우선 순위를 적용한다(S950).

Scsg가 Tcsg 보다 크면, 오버라이드(overrided) 우선 순위를 적용한다(S940). 오버라이드 우선순위란 기 설정된 기본 우선순위에 상관없이 CSG 셀이 포함되는 주파수에 가장 높은 우선순위, 즉 묵시적 최우선순위를 주는 것을 말한다. Best ranked 셀이 CSG 셀이고, 그 측정결과가 Tcsg보다 크면 해당되는 CSG 셀로 셀 재선택을 수행한다(S960).

Scsg가 Tcsg 보다 작으면, 기본 우선 순위를 적용하고(S950), 셀 재선택을 수행한다(S960).

CSG 임계치 Tcsg는 기본 우선순위를 오버라이드하는 오버라이드 우선 순위를 적용하기 위한 값이다. 즉, 특정 주파수의 CSG 셀이 가장 좋은 셀이라도, 측정 결과가 CSG 임계치를 넘을 때에 오버라이드 우선 순위를 적용하는 것이다.

CSG 임계치 Tcsg는 시스템 정보와 같이 브로드캐스트 채널을 통해 전송되거나, 전용 채널(dedicated channel)을 통해 전송될 수 있다.

어떤 주파수에 있는 CSG 셀에 대한 측정 결과가 CSG 임계치 보다 낮을 경우에는, 해당 CSG 셀이 해당 주파수에서 셀 재선택 룰에 의해 best ranked 셀라고 평가되더라도, 단말은 해당 주파수의 우선 순위를 묵시적 최우선순위로 간주하지 않고, 기존에 설정된 기본 우선순위를 그대로 유지한다.

이제, 본 발명을 보다 구체적으로 이해하기 위해 아래에서 여러 가지 실시예들을 개시한다.

아래에서 다음과 같은 가정을 한다.

(1) 기본 우선순위로 3개의 주파수 F1, F2, F3 각각에 대한 주파수 우선순위가 기지국과 단말 양자에게 알려져 있다. 따라서 단말이 셀 재선택 절차를 수행하면 이 세 주파수에 있는 셀들 중 한 셀을 선택한다.

(2) 모든 셀은 정규 셀(suitable cell)이다.

(3) 단말은 현재 제1 주파수 F1에 있는 CSG 셀을 서빙 셀로 한다. 머무르고 있는 CSG 셀의 측정 결과를 Scsg라 한다.

(4) 단말이 머무르고 있는 F1의 CSG 셀은 F1에서 best ranked 셀이다.

(5) 각 셀의 측정 결과(measured quality)를 Smeas로 표기하고, Smeas의 값이 높을수록 품질이 좋은 셀을 의미한다.

(6) 주파수 우선순위의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가진다. 따라서, 기본 우선순위를 적용할 때, '1'의 우선순위 값을 갖는 주파수가 가장 높은 우선 순위가 되며, '0'의 우선순위 값을 갖는 주파수는 묵시적 최우선순위를 가진다.

(7) 가정 주파수 우선순위(Assumed frequency priority)는 단말이 셀 재선택 평가에 사용하는 실제적인 주파수 우선순위를 말한다.

도 10은 본 발명이 적용되는 일 예를 나타낸다. 기본 우선순위로 제2 주파수(F2)가 가장 높은 우선순위를 가지고, 제1 주파수(F1) 및 제3 주파수(F3)는 동일한 우선순위를 가진다고 하자.

현재 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에 있는 CSG 셀(셀 1a)가 best ranked 셀이다. 그러나, 이 셀의 품질은 CSG 임계치 이하므로, 묵시적 최우선순위 가정을 포기한다.

따라서, 단말은 제 1, 2, 3 주파수에 대해 각각 기본 우선순위를 적용하여, 셀 재선택을 수행한다. 따라서, 단말은 제1 주파수(F1) 보다 높은 우선순위를 갖는 제2 주파수(F2)에 있는 셀(셀 2a)을 선택할 수 있다. 선택된 셀 2a는 CSG 셀일 수도 있고, CSG 셀이 아닐 수도 있다. 만약 선택된 셀 2a이 CSG 셀이 아니면, 단말은 CSG 서비스를 제공 받지 못한다.

다음 표는 본 발명과 종래 기술에 따른 가정 주파수 우선순위를 비교한 것이다.

주파수 번호	기본 우선순위	가정 주파수 우선순위
		종래 기술	본 발명
F1	3	0	3
F2	2	2	2
F3	3	3	3

도 11은 본 발명이 적용되는 다른 예를 나타낸다. 도 10의 예와 달리,기본 우선순위로 제1 주파수(F1) 및 제3 주파수(F3)는 동일한 우선순위를 가지고, 제2 주파수(F2)가 가장 낮은 우선순위를 가진다고 하자.

현재 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에 있는 CSG 셀(셀 1a)가 best ranked 셀이다. 그러나, 이 셀의 품질은 CSG 임계치 이하므로, 묵시적 최우선순위 가정을 포기한다.

따라서, 단말은 제 1, 2, 3 주파수에 대해 각각 기본 우선순위를 적용하여, 셀 재선택을 수행한다. 따라서, 단말은 제3 주파수(F3)의 best ranked 셀인 셀 3a를 선택할 수 있다. 다음 표는 본 발명과 종래 기술에 따른 가정 주파수 우선순위를 비교한 것이다.

주파수 번호	기본 우선순위	가정 주파수 우선순위
		종래 기술	본 발명
F1	3	0	3
F2	4	4	4
F3	3	3	3

도 12는 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다. 도 10의 예와 달리, 제3 주파수(F3)의 best ranked 셀이 CSG 셀이다.

현재 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에 있는 CSG 셀(셀 1a)가 best ranked 셀이다. 그러나, 이 셀의 품질은 CSG 임계치 이하므로, 묵시적 최우선순위 가정을 포기한다.

또한, 제3 주파수(F3)의 best ranked 셀이 CSG 셀이지만, 이 셀의 측정 결과도 CSG 임계치 이하이다. 따라서, 제3 주파수(F3)에 대해서 묵시적 최우선순위 를 부여하지 않는다.

결과적으로, 단말은 제 1, 2, 3 주파수에 대해 기본 우선순위를 적용하여, 셀 재선택을 수행한다. 따라서, 단말은 현재 접속하고 있는 제1 주파수(F1)의 우선순위보다 높은 제2 주파수(F2)에 있는 셀(셀 2a)을 선택할 수 있다. 선택된 셀 2a는 CSG 셀일 수도 있고, CSG 셀이 아닐 수도 있다. 만약 선택된 셀 2a이 CSG 셀이 아니면, 단말은 CSG 서비스를 제공 받지 못한다.

다음 표는 본 발명과 종래 기술에 따른 가정 주파수 우선순위를 비교한 것이다.

주파수 번호	기본 우선순위	가정 주파수 우선순위
		종래 기술	본 발명
F1	3	0	3
F2	2	2	2
F3	3	0	3

이 시나리오는 CSG 임계치를 이용한 주파수 우선순위 결정이 서빙 주파수 뿐만 아니라 다른 주파수에도 적용될 수 있는 것을 보여주기 위한 것이다.

도 13는 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다. 도 12의 예와 달리, 제3 주파수(F3)에서 best ranked 인 CSG 셀의 품질이 CSG 임계치 Tcsg보다 높다.

도12에서와 마찬가지로, 현재 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에 있는 CSG 셀(셀 1a)가 best ranked 셀이다. 그러나, 이 셀의 품질은 CSG 임계치 이하므로, 묵시적 최우선순위 가정을 포기한다.

제3 주파수(F3)의 best ranked 셀이 CSG 셀인 동시에, 이 셀의 측정 결과가 CSG 임계치보다 높으므로, 제3 주파수(F3)에 대해서 묵시적 최우선순위를 부여하한다.

결과적으로, 단말은 제 1, 2 주파수에 대해 기본 우선순위를 적용하고 주파수 3에 대해서는 묵시적 최우선순위를 적용하여 셀 재선택을 수행한다. 따라서, 단말은 제3 주파수(F3)에 있는 셀 3a을 선택한다. 단말은 선택된 셀 3a에서 양질의 CSG 서비스를 제공받을 수 있다.

다음 표는 본 발명과 종래 기술에 따른 가정 주파수 우선순위를 비교한 것이다.

주파수 번호	기본 우선순위	가정 주파수 우선순위
		종래 기술	본 발명
F1	3	0	3
F2	2	2	2
F3	3	0	0

도 14은 본 발명이 적용되는 또 다른 예를 나타낸다. 서빙 셀의 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치를 넘어서는 경우이다.

현재 서빙 주파수인 제1 주파수(F1)에 있는 CSG 셀(셀 1a)가 best ranked 셀이다. 이 셀의 품질은 CSG 임계치 이상이므로, 단말은 제 1 주파수에 대해 묵시적 최우선순위를 계속 부여한다.

따라서, 현재 서빙 셀보다 더 좋은 품질을 가진 셀이 다른 주파수에 존재함에도 불구하고, 단말은 계속 현재 서빙 셀에 머무르면서 양질의 CSG 서비스를 제공받는다.

다음 표는 본 발명과 종래 기술에 따른 가정 주파수 우선순위를 비교한 것이다.

주파수 번호	기본 우선순위	가정 주파수 우선순위
		종래 기술	본 발명
F1	3	0	0
F2	2	2	2
F3	3	3	3

이 시나리오는 CSG 셀의 측정 결과가 CSG 임계치를 넘어서면, 단말의 동작이기존과 동일하다는 점을 보여주기 위한 실시예이다.

단말은 CSG 셀이 best ranked 셀이라고 해서 셀 재선택에서 최우선순위를 부여하지 않는다. 만약 단말이 CSG 셀에 접속해 있을 때, 서빙 CSG 셀의 품질이 악화되면 단말은 서빙 주파수에 대한 묵시적 최우선순위를 철회한다. 이에 따라, 단말은 셀 재선택 대상에서 배제되었던 다른 주파수들을 셀 재선택 대상으로 추가적으로 고려할 수 있게 된다. 단말은 품질이 나쁜 현재 CSG 셀을 떠나 다른 주파수에 있는 셀을 재선택할 수 있게 되어, 더 좋은 품질의 서비스를 제공받을 수 있다.

단말이 CSG 셀에 접속해 있지 않을 경우, 이웃 주파수에서 어떤 CSG 셀이 best ranked 셀이더라도 특정 품질 조건을 만족시키지 못하면, 단말은 해당 주파수에 묵시적 최우선순위를 부여하지 않는다. 단말은 어떤 주파수에서 CSG 셀의 실질적인 품질이 충분히 좋을 때에만 해당 주파수에 묵시적 최우선순위를 부여하는 것이다. 단말이 CSG 셀로부터 실질적으로 충분히 좋은 품질을 제공받을 수 있을 때에만 해당 CSG 셀을 선택하게 되어, 단말의 서비스 품질을 유지할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 장치를 나타낸다. 이는 단말의 일부일 수 있다. 무선 장치(1000)는 프로세서(1010), 메모리(1020) 및 RF부(1030)을 포함한다.

프로세서(1010)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1010)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(1010)는 복수의 주파수에 대해 신호 세기를 측정하고, 측정된 결과를 기반으로 셀 선택/재선택을 수행한다.

메모리(1020)는 프로세서(1010)와 연결되어, 셀 선택을 위한 우선순위를 저장한다.

RF부(1030)는 프로세서(1010)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

프로세서(1010)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1020)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1030)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1020)에 저장되고, 프로세서(1010)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1020)는 프로세서(1010) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1010)와 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 무선 장치에 있어서,
   무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부;
   복수의 주파수에 대한 기본 우선순위를 저장하는 메모리; 및
   상기 RF부 및 메모리와 연결되어, 무선 인터페이스 프로토콜을 구현하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
   상기 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 적어도 하나의 셀의 신호 세기를 측정하고;
   가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이며 상기 가장 좋은 측정 결과가 CSG 임계치보다 크면, 오버라이드 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하고;
   상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 상기 CSG 셀이지만 상기 가장 좋은 측정 결과가 CSG 임계치보다 크지 않거나 또는 상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 상기 CSG 셀이 아니면, 상기 기본 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하되,
   상기 오버라이드 우선순위는 상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에 가장 높은 우선순위를 갖도록 상기 기본 우선순위를 오버라이드하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 신호 세기가 측정되는 상기 적어도 하나의 셀은 서빙셀과 주변셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리에 저장되어 있는 상기 기본 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하는 것은
   상기 복수의 주파수 중 가장 높은 우선순위를 갖는 주파수에서, 가장 좋은 측정 결과를 갖는 셀을 선택하는 것을 포함하되,
   상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 셀은 상기 가장 높은 우선순위의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
4. 무선 통신 시스템에서 셀 선택 방법에 있어서,
   단말이 복수의 주파수에 대한 기본 우선순위를 설정하고;
   상기 단말이 상기 복수의 주파수 중 적어도 하나의 주파수에서 적어도 하나의 셀의 신호 세기를 측정하고;
   상기 단말이 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이며 상기 가장 좋은 측정 결과가 CSG 임계치보다 크면, 오버라이드 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하고;
   상기 단말이 상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 상기 CSG 셀이지만 상기 가장 좋은 측정 결과가 CSG 임계치보다 크지 않거나 또는 상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에서 동작하는 셀이 상기 CSG 셀이 아니면, 상기 기본 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하는 것을 포함하되,
   상기 오버라이드 우선순위는 상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 주파수에 가장 높은 우선순위를 갖도록 상기 기본 우선순위를 오버라이드하는 것을 특징으로 하는 셀 선택 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 단말에 설정되어있는 상기 기본 우선순위에 따라 셀 선택을 수행하는 것은
   상기 복수의 주파수 중 가장 높은 우선순위를 갖는 주파수에서 가장 좋은 측정 결과를 갖는 셀을 선택하는 것을 포함하되,
   상기 가장 좋은 측정 결과를 갖는 셀은 상기 가장 높은 우선순위의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 셀 선택 방법.
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