KR102091265B1 - 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 다중 셀 통신 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 다중 셀 통신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 다중 셀 접속에 대한 것으로, 단말의 동작 방법은, 제1안테나를 이용하여 접속할 제1기지국 및 제2안테나를 이용하여 접속할 제2기지국을 결정하는 과정과, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하는 과정과, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과의 통신을, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과의 통신을 수행하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 다중 셀 통신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MULTIPLE CELL COMMUNICATION USING BEAMFORMING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신 기법에 관한 것이다.
최근 스마트 폰(smart phone)을 비롯한 무선 인터넷 통신 기기의 급속한 보급에 따라, 이동 통신 데이터 수요가 연평균 약 50% 내지 200% 씩 급증하고 있다. 이와 같이 급증하는 이동 통신 데이터 수요에 대응하기 위해, 다양한 데이터 전송 속도 향상 기술이 개발되고 있다. 데이터 전송 속도를 높이는 다양한 방법들 중 가장 확실한 한 방법은 더 넓은 주파수 대역을 사용하는 것인데, 현재 이동 통신 시스템을 위해 사용되고 있는 주파수에서 더 넓은 주파수 대역을 확보하기가 매우 어렵다는 문제가 있다. 이에 비해, 28GHz, 38GHz 또는 그 이상의 높은 주파수 대역의 경우, 주파수 사용 빈도가 낮아서 수 백 MHz 내지 수 GHz 정도의 매우 넓은 주파수 대역을 쉽게 확보할 수 있다.
그러나, 무선 통신 신호는 주파수가 높아질수록 신호 감쇄가 증가하는 성질을 가지며, 28GHz 또는 그 이상의 초고주파는 신호 감쇄 정도가 매우 커서 셀(cell) 크기 및 서비스 영역을 크게 제한한다. 반면, 주파수가 높아질 수록 안테나의 크기가 작아지므로, 초고주파에서는 여러 개의 안테나 소자를 하나의 어레이(Array)로 통합하여 빔포밍(beamforming) 기술을 적용하기가 용이하며, 이에 따라, 빔포밍을 통한 이득을 매우 크게 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러므로, 초고주파에서 넓은 주파수 대역을 사용하여 데이터 전송 속도를 높이되, 초고주파 신호의 감쇄 문제를 빔포밍 안테나를 사용하여 해결하는 기술이 미래 초고속 이동 통신 시스템의 기술로서 사용될 것으로 예상된다.
따라서, 초고주파 대역의 넓은 주파수 대역에서 빔포밍을 기반으로 보다 효과적인 통신을 수행하기 위한 방안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 기반으로 보다 효과적인 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다수의 빔포밍 안테나들을 구비한 단말이 안테나 별로 최적 셀과 통신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 단일 셀 접속에서 다중 셀 접속으로 변환하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 셀 접속에서 단일 셀 접속으로 변환하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 동시에 다중 셀 접속을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 셀 접속 상태에서 어느 하나의 셀에 대한 접속을 해제하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 셀 접속 상태에서 모든 접속들을 해제하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 셀 접속 상태에서 최적 셀을 변경하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 제1안테나를 이용하여 접속할 제1기지국 및 제2안테나를 이용하여 접속할 제2기지국을 결정하는 과정과, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하는 과정과, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과의 통신을, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과의 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제1기지국의 동작 방법은, 단말의 제1안테나에 대한 서빙 셀로서 상기 단말과의 접속 절차를 수행하는 과정과, 상기 단말의 상기 제1안테나를 통해 상기 단말과 통신을 수행하는 과정을 포함하며, 상기 접속 절차를 수행하는 과정은, 상기 제1기지국 및 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 접속하고자 하는 제2기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 게이트웨이로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이의 동작 방법은, 단말이 제1안테나를 이용하여 제1기지국에 접속하고, 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하는 과정과, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국을 통해 상기 단말과 통신을 수행하는 과정을 포함하며, 상기 접속 절차를 수행하는 과정은, 상기 제1기지국으로부터 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서, 제1안테나를 이용하여 접속할 제1기지국 및 제2안테나를 이용하여 접속할 제2기지국을 결정하고, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하는 제어부와, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과 신호를 송수신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 제1기지국 장치에 있어서, 단말의 제1안테나에 대한 서빙 셀로서 상기 단말과의 접속 절차를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1기지국 및 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 접속하고자 하는 제2기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 게이트웨이로 송신하는 백홀 통신부와, 상기 단말의 상기 제1안테나를 통해 상기 단말과 신호를 송수신하는 무선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이 장치는, 단말이 제1안테나를 이용하여 제1기지국에 접속하고, 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1기지국으로부터 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국을 통해 상기 단말과 데이터를 송수신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 접속에 따르면, 단말은 안테나 별로 최적 셀과 통신함으로써 송수신 성능을 최적화할 수 있으며, 네트워크의 스케줄링 및 부하분산을 통해 성능이 최적화된다. 나아가, 무선 링크 품질에 따라 데이터 송신 경로 전환을 통한 스케줄링 이득 효과가 발생하며, 셀의 부하에 따라 경로를 분산하여 무선 네트워크 성능이 향상된다. 또한, 응용 프로그램 종류 및 QoS(Quality of Service) 수준을 고려하여 최적 서빙 셀로 데이터를 송신함으로써 서비스 품질이 높아진다.
또한, 셀 전환 영역에 대한 무선 링크 품질 보고 및 제어 정보를 단말의 최적 셀로 송수신하여 성능이 최대화된다. 이로 인해, 셀의 용량이 증가하며, 지연 시간이 최소화된다. 게이트웨이에서 셀을 선택할 때 셀 간 부하를 고려하므로 부하 분산 효과가 발생하며, 부하 분산 과정에서 단말 및 기지국의 전력 소모가 증가하거나 셀간 간섭이 증가하는 문제가 발생하지 아니한다.
또한, 각 기지국은 데이터 송수신을 위한 무선 자원에 대한 스케줄링을 할 때 다른 기지국과 협력하지 아니하므로, 네트워크 및 기지국의 구현 복잡도가 적다. 그리고, 각 기지국은 데이터 송수신을 위한 무선 자원에 대한 스케줄링을 할 때 다른 기지국의 무선 자원 할당 정보를 필요로 하지 아니하므로, 네트워크 및 기지국의 구현 복잡도 또한 적다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 안테나 특성을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 안테나 별 셀 영역의 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서빙 셀 선택 방안의 예들을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 네트워크 구성 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 사용자 플랜(user plane)에 해당하는 프로토콜 스택(Protocol Stack)을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 제어 플랜(control plane)에 해당하는 프로토콜 스택을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 송신 절차를 도시하는 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 패킷 및 신호를 송신하는 예들을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 송신 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 패킷 및 신호를 송신하는 예들을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치의 예를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 셀 접속 절차를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 셀 접속에서 다중 셀 접속으로의 변경 절차를 도시하는 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 또는 게이트웨이 지원이 없는 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하는 도면,
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 지원을 통한 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하는 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이 지원을 통한 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하는 도면,
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 교환 절차를 도시하는 도면,
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 교환 절차를 도시하는 도면,
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하는 도면,
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하는 도면,
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 1개 셀에 대한 접속 해제 절차를 도시하는 도면,
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 모든 셀에 대한 접속 해제 절차를 도시하는 도면,
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 기반으로 보다 효과적인 통신을 수행하기 위한 기술에 대해 설명한다.
종래의 이동 통신 시스템에서 단말에 구비된 안테나는 전방향(Omni-directional) 안테나로서, 모든 방향으로 신호를 고르게 송수신하는 특성을 갖는다. 하나의 단말에서 전방향 안테나를 다수 구비하는 경우, 기지국과 단말의 거리에 비해 동일 단말에서 복수 개 안테나 사이의 거리는 무시할 만큼 작다. 그러므로, 단말이 구비한 각 안테나에서 수신할 수 있는 기지국 신호의 주파수 및 시간 평균적인 크기는 차이가 없다. 다시 말해, 하나의 단말에서 서로 다른 안테나가 경험하는 셀 영역은 평균적으로 동일하다. 종래의 셀룰러 이동 통신 기술은 다수의 단말 안테나들에서 평균적으로는 동일한 셀 영역을 경험하는 특성을 전제로 개발되어 왔다.
본 발명에서 고려하는 빔포밍 안테나는 한 순간에는 하나의 빔을 생성하여 신호를 송신 또는 수신하고, 그 다음 순간에는 빔의 방향을 변경하여 신호를 송수신할 수 있다. 그러나, 안테나의 물리적 특성에 의해, 하나의 빔포밍 안테나가 형성할 수 있는 빔의 방향은 360도 전 방향을 커버(cover)할 수 없고, 일부 방향으로 제한된다. 단말은 모든 방향으로 신호를 송수신할 수 있어야 하므로, 빔 방향이 제한된 다수의 빔포밍 안테나들를 서로 다른 방향을 향하도록 배치함으로써, 상기 단말은 360도 전 방향으로 신호를 송수신할 수 있다. 본 발명은 이와 같이 다수의 빔포밍 안테나를 사용하는 단말기를 포함하는 미래 셀룰러 이동 통신 시스템의 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 안테나 특성을 도시하고 있다. 상기 도 1은 본 발명에서 고려하는 단말의 안테나 특성을 나타내며, 다수의 빔포밍 안테나들이 서로 다른 방향으로 배치된 예를 나타낸다.
상기 도 1을 참고하면, 각 안테나는 한 순간에 하나의 빔을 생성하여 신호를 송수신 하며, 다음 순간에 빔을 변경할 수 있다. 그러나, 각 안테나에서 생성하는 빔의 방향은 안테나의 설치 위치, 배치 방향 등에 의해 제한된다. 상기 도 1을 참고하면, 안테나#1(110)이 생성하는 빔들은 왼쪽 상단 방향으로 제한되고, 안테나#2(120)의 경우 오른쪽 상단 방향으로만 빔을 생성하며, 안테나#3(130)은 왼쪽 하단부분을, 안테나#4(140)는 오른쪽 하단부분을 각각 커버한다. 상기 도 1의 경우, 각 안테나에서 생성 가능한 빔들의 개수는 모두 N개로 동일하다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 각 안테나에서 생성 가능한 빔들의 개수는 상이할 수 있으며, 형성되는 빔 폭(beamwidth) 또한 상이할 수 있다.
단말은 기지국과 통신을 하기 위해서 각 안테나에서 생성할 수 있는 모든 빔을 사용하여 최적의 기지국을 찾는다. 그러나, 상기 도 1의 예시와 같이, 서로 다른 특성을 갖는 안테나들 각각이 생성하는 빔 범위가 다르므로, 각 안테나 별로 최적 기지국이 상이할 수 있다. 이 경우, 각 안테나 별 셀 영역을 나타내면 이하 도 2와 같다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 안테나 별 셀 영역의 예를 도시하고 있다. 상기 도 2는 단말이 다수의 빔포밍 안테나들을 구비하고, 각 안테나에서 형성되는 빔들의 방향이 서로 다를 때, 안테나 별 셀 영역을 나타낸다.
상기 도 2를 참고하면, 단말(200)의 안테나 A1은 왼쪽 방향으로 빔을 생성하고, 오른쪽 방향으로는 빔을 생성하지 아니한다. 상기 단말(200)의 안테나 A2는 오른쪽 방향으로만 빔을 생성하고, 왼쪽 방향으로는 빔을 생성하지 아니한다. 이 경우, 상기 단말(200)의 양쪽에 위치한 기지국들(210, 220)의 셀 영역이 안테나에 따라 다르게 결정될 수 있다. 상기 안테나 A1은 왼쪽에 위치한 기지국1(210)의 신호를 빔 이득만큼 증폭하여 수신할 수 있으나, 오른쪽에 위치한 기지국2(220)의 신호를 빔 패턴(beam pattern)에 따라 감쇄된 강도로 수신한다. 그 결과, 상기 안테나 A1에 있어서, 상기 기지국1(210)의 셀-1 영역(211)은 매우 크고, 상기 기지국2(220)의 셀-2의 영역(221)은 매우 작아진다. 반대로, 상기 안테나 A2는 상기 기지국2(220)의 신호는 빔 이득 만큼 증폭하여 수신할 수 있으나, 상기 기지국1(210)의 신호는 빔 패턴에 따라 감쇄된 강도로 수신한다. 결과적으로, 상기 안테나 A2에 있어서, 상기 기지국2(220)의 셀-2 영역(222)은 매우 크고, 상기 기지국1(210)의 셀-1의 영역(212)은 매우 작아진다.
상기 도 2와 같이, 다수의 빔포밍 안테나들을 구비한 상기 단말에 있어서, 안테나 별로 실질적인 셀 영역이 다르고, 동일한 위치에서도 안테나 별로 최적 기지국 및 셀이 다른 특성이 발생한다. 종래의 셀룰러 이동 통신 기술은 단말 안테나 별로 셀 영역이 평균적으로 동일하다는 특성에 근거하여 단말이 하나의 서빙 셀과 통신하는 것을 전제한다. 따라서, 종래의 기술은 안테나 별로 최적 셀이 달라질 수 있는 본 발명의 통신 환경에 적합하지 아니하므로, 새로운 셀룰러 이동 통신 기술이 필요하다.
이하 본 발명은 단말의 다수의 안테나들의 특성을 고려하여 서빙(serving) 셀을 선택하는 다중 셀 통신 기법을 설명한다. 나아가, 본 발명은 다중 셀 통신을 위한 네트워크 구조 및 각 네트워크 구성요소 별 기능을 설명하며, 다중 셀을 이용한 제어 메시지와 데이터의 송수신 기준을 설명한다. 또한, 본 발명은 단말의 위치에 따른 제어 메시지와 데이터 송수신을 방안을 설명하고, 다중 셀 통신을 위한 각 단계 별 동작 절차를 설명한다.
빔포밍 안테나 특성을 고려한 서빙 셀 선택 방법은 다양하게 정의될 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서빙 셀 선택 방안의 예들을 도시하고 있다.
상기 도 3의 (a)를 참고하면, 단말(300)은 모든 안테나와 셀들간의 무선품질을 고려하여 최고의 무선품질을 제공해 줄 수 있는 단일 서빙 셀을 선택하고, 상기 단일 서빙 셀을 통해 데이터와 제어 정보를 송수신한다. 상기 도 3의 (a)의 경우, 기지국1(310)이 선택되었다. 여기서, 상기 제어 정보는 각종 물리 계층 제어 채널(Physical layer control channel) 신호, MAC(Media Access Control) 및 RRC(Radio Resource Control) 제어 메시지를 포함한다. 상기 도 3의 (a)에 도시된 방식은 상기 단말(300)이 하나의 서빙 셀과 통신을 하는 종래의 셀룰러 이동 통신 방식과 유사하다.
상기 도 3의 (b)를 참고하면, 제어 정보와 데이터에 대한 서빙 셀이 서로 다르다. 상기 제어 정보는 상기 단말(300)의 모든 안테나를 고려하여 하나의 최적 셀을 통해 송수신되고, 상기 데이터는 상기 단말(300)의 안테나 별 최적 셀을 통해 송수신된다. 상기 도 3의 (b)의 경우, 제어 정보는 상기 기지국1(310)을 통해, 데이터는 상기 기지국1(310) 및 기지국2(320) 각각을 통해 송수신된다. 그러므로, 상기 제어 정보를 송수신하는 상기 기지국1(310)은 제어 정보 뿐만 아니라 데이터도 송수신한다. 그러나, 다른 셀인 상기 기지국2(320)는 데이터만을 송수신한다. 여기서, 상기 제어 정보는 각종 물리 계층 제어 채널 신호, MAC 및 RRC 제어 메시지를 포함한다. 상기 도 3의 (b)에 도시된 방식은, 데이터는 다수의 셀을 통해 송수신되나 제어 정보는 하나의 셀로만 송수신 한다는 점에서, 종래 기지국 협력(CoMP: Cooperative Multi-Point) 기술과 유사하다.
상기 도 3의 (c)를 참고하면, 상기 단말(300)은 안테나 별로 최적의 무선품질을 제공해 줄 수 있는 셀을 각 안테나의 서빙 셀로 선택한다. 상기 도 3의 (c)의 경우, 상기 기지국1(310)이 하나의 안테나에 대하여, 상기 기지국2(320)이 나머지 안테나에 대하여 서빙 셀로서 선택되었다. 이에 따라, 각 안테나는 대응되는 최적 셀과 제어 정보 및 데이터를 송수신한다. 즉, 각 안테나는 독립적으로 제어 정보 및 데이터를 송수신한다. 여기서, 제어 정보는 각종 물리 계층 제어 채널 신호, MAC 및 RRC 제어 메시지를 포함한다.
상기 도 3을 참고하여 설명한 예에서, 상기 물리 계층 제어 채널 신호는 데이터를 송수신하는데 필요한 물리계층 무선 자원 할당 정보, MCS(Modulation and Coding Scheme) 정보, 전력 제어 정보, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) ACK(Acknowledge)/NACK(Non-ACK) 관련 정보, CQI(Channel Quality Information), 빔포밍 안테나를 위한 안테나 및 빔 정보, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 또는 다중 안테나 방식 관련 정보, RACH(Random Access Channel) 중에서 적어도 하나를 포함한다.
하기 <표 1>은 상기 도 3을 참고하여 설명한 서빙 셀 선택 방식들의 비교를 나타낸다. 하기 <표 1>에서, 방식 1은 상기 도 3의 (a)를, 방식 2는 상기 도 3의 (b)를, 방식 3은 상기 도 3의 (c)를 의미한다.

방식 1
방식 2
방식 3
대상 제어/데이터 데이터 제어 정보 제어/데이터
서빙 셀 선택 기준
 모든 안테나 고려, 단일 셀 개별 안테나, 다수 셀 모든 안테나 고려, 단일 셀 개별 안테나, 다수 셀
전송속도/용량
 열세 우세 열세 우세
복잡도 단말 낮음 낮음 낮음
기지국 낮음 높음 낮음
네트워크 낮음 높음 낮음
상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 방식 1은 하나의 서빙 셀과 통신을 수행하는 것이고, 각 안테나 별로 최적 셀과 통신을 하는 것이 아니다. 따라서, 전송 속도 및 용량 측면에서는 최적의 성능이 달성되지 못한다. 그러나, 종래의 이동 통신 시스템과 유사하므로, 단말, 기지국 및 네트워크의 복잡도가 낮은 장점이 있다.
방식 2는 데이터를 안테나 별 최적 셀과 통신하므로, 전송 속도 및 용량 측면에서 최적의 성능을 달성한다. 그러나, 제어 정보, 특히, 물리 계층 제어 채널을 하나의 셀을 통해서 송수신해야 하는데, 안정적인 제어 정보 송수신을 위해서는 다수의 기지국들이 서로 물리 계층 무선 자원 할당 과정에서 협력하거나, 적어도 물리 계층 무선 자원 할당 정보를 교환해서 단말에게 알려 주어야 한다. 이러한 절차를 수행하는 경우, 기지국 및 네트워크의 복잡도가 매우 높아지는 문제가 있다.
방식 3은 각 안테나 별로 최적의 서빙 셀을 사용하여 데이터와 제어 정보를 송수신하므로, 전송 속도 및 용량 측면에서 최적의 성능을 달성한다. 또한, 각 셀은 독립적으로 통신을 하므로 구현 복잡도가 다소 낮은 장점이 있다. 예를 들어, 하나의 단말이 2개 안테나들을 통해 하나의 셀과 통신하는 것과, 하나의 단말이 동시에 두 셀과 통신하기 위한 구현 복잡도를 비교하면 다음과 같다. 동일한 데이터 전송 속도를 달성하는 조건을 기준으로 비교하면, 단말이 하나의 셀과 통신할 경우 2×2 MIMO 송수신 수단이 필요하지만, 하나의 단말이 2개 셀들과 데이터를 송수신하는 경우 2개의 1×1 SISO(Single Input Single Output) 송수신 수단이 필요할 뿐이다. 사용한 FEC(Forward Error Correction) 방식 및 MIMO 수신 기술에 따라 약간 상이할 수 있으나, 기본적으로 2개의 1×1 SISO를 위한 모뎀의 복잡도와 하나의 2×2 MIMO를 위한 모뎀의 복잡도는 유사하다. 그러므로, 최대 단말 안테나 개수 만큼의 셀과 동시에 통신하는 본 발명의 단말에 대한 구현은 하나의 셀로만 통신하는 종래의 단말에 비하여 더 복잡하거나 곤란하다고 할 수 없다.
따라서, 종합적으로 볼 때 상기 방식 3이 가장 효율적이라 할 수 있는 바, 이하 본 발명은 상기 방식 3을 적용하기 위한 다중 셀 통신 기법을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 통신 기법에 따르면, 단말은 안테나 별 최적 셀들과 제어 정보 및 데이터를 송수신한다. 따라서, 빔포밍 기지국 및 단말의 최고 성능이 달성 될 것으로 예상된다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 기지국은 단말에게 데이터를 송수신하기 위한 무선자원을 할당할 때 다른 기지국과 협력하거나 또는 각 기지국의 무선자원 할당 정보를 서로 교환하지 아니하고, 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크 및 기지국의 복잡도는 낮다. 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 경우도, 오직 하나의 셀과 통신하는 종래의 단말에 비하여 복잡도 증가가 극히 미미하다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 셀 통신을 위한 무선 네트워크 구조는 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 네트워크 구성 예를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 게이트웨이(Gateway)(460)는 다수의 기지국들(410, 420, 430)과 연결되어 있으며, 상기 기지국들(410, 420, 430) 및 코어 망(Core Network)에 대한 통로 역할을 수행한다. 상기 기지국들(410, 420, 430)은 일정 물리적 영역에서 셀(cell)을 구성하며, 상기 게이트웨이(460)와 S1 인터페이스(Interface)를 통해 연결된다. 또한, 상기 기지국들(410, 420, 430)은 인접 기지국과 X2 인터페이스를 통해 논리적으로 연결되고, 제어 신호 및 데이터를 교환할 수 있다. 상기 X2 인터페이스는, 단말(400)이 핸드오버(handover)를 수행할 때 데이터 전송의 끊김을 방지하기 위해, 상기 단말(400)의 서빙 기지국과 목표(target) 기지국 간 제어 정보와 데이터를 교환하는 것을 가능하게 한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 단말(400)은, 안테나 별 최적 셀의 선택 결과에 따라, 하나 또는 다수의 셀들에 동시에 접속하여 통신을 수행한다. 이를 위해, 상기 단말(400)은 하위 계층에서 안테나 별로 통신 수단을 구비해야 한다. 상기 단말(400)의 프로토콜 스택(Protocol Stack)을 살펴보면 이하 도 5와 같다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 사용자 플랜(user plane)에 해당하는 프로토콜 스택을 도시하고 있다. 레이어(Layer) 1은 PHY(Physical) 하부 계층으로 구성되고 레이어-2는 MAC(Medium Access Control), RLC(Radio Link Control), PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 하부 계층으로 구성되며, 레이어-3 이상은 IP(Internet Protocol), APP(Application) 계층으로 구성된다. 상기 단말은 안테나 별로 기지국(=셀)과 데이터를 송수신해야 하므로, 상기 레이어-1 및 상기 레이어-2는 단말에 구비된 안테나들의 개수 만큼 독립적으로 존재한다. 상기 레이어-1의 PHY 하부 계층은 비트 단위 데이터의 송수신 기능을 수행하고, 상기 레이어-2의 MAC 하부 계층은 논리적 채널과 전송 채널 간의 맵핑(mapping), MAC SDU(Service Data Unit)의 다중화/역다중화, 스케줄링 정보 보고, HARQ 오류 정정 기능을 수행하며, 상기 RLC 하부 계층은 ARQ(Automatic Repeat Request) 에러정정, RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation), 재조합(reassembly) 기능과 RLC PDU(Protocol Data Unit)의 재정렬(reordering) 기능을 수행한다. 그리고, 상기 PDCP 하부 계층은 데이터 헤더(Header)의 압축 및 해제, 핸드오버 시 PDCP SDU의 재전송 기능을 수행한다. 상기 레이어-3의 IP 계층은 IP 주소 기반의 데이터 송수신 기능을 수행하고, 상기 APP 계층은 종단 간(End-to-end)의 데이터 전송 및 응용 서비스를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 제어 플랜(control plane)에 해당하는 프로토콜 스택을 도시하고 있다.
상기 도 6을 참고하면, 레이어-1은 PHY 계층으로 구성되고, 레이어-2는 MAC, RLC, PDCP 계층으로 구성되고, 레이어-3은 RRC(Radio Resource Control), NAS (Non-Access Stratum) 계층으로 구성된다. 상기 단말은 안테나 별로 기지국(=셀)과 데이터를 송수신해야 하므로, 상기 레이어-1, 상기 레이어-2, 상기 레이어-3 중 RRC 계층은 단말에 구비된 안테나들의 개수 만큼 독립적으로 존재한다.
상기 레이어-1은 PHY 계층으로 제어 채널(control channel) 신호의 송수신기능을 수행한다. 상기 레이어-2의 MAC과 RLC 계층은 사용자 플랜과 동일한 기능을 수행한다. 그리고, 상기 PDCP 계층은 제어 정보의 암호화 및 무결성 검사 기능과 데이터의 무결성 검사 기능을 제공한다. 상기 레이어-3의 RRC 계층은 방송(Broadcast), 페이징(Paging), RRC 연결 관리(Connection management), RB(Radio Bearer) 제어, 이동성 제어(Mobility control), 측정 보고(Measurement reporting) 및 제어 기능을 수행하고, NAS 계층은 단말과 게이트웨이 간 제어 정보 교환에 사용되며 EPS(Evolved Packet System) 베어러 관리(bearer management), 인증(Authentication), 단말의 아이들(Idle) 모드 이동성 처리, 아이들 모드 단말의 페이징 기능, 보안 제어(Security control) 기능을 수행한다. 이때, 기지국은 NAS 제어 정보를 사용하지 아니하고, NAS 제어 정보의 중계 기능만을 수행한다.
본 발명의 무선 네트워크는 2단계의 스케줄링을 수행한다. 제1단계에서, 게이트웨이는 단말에게 데이터 패킷(Packet)을 전송할 하나의 셀을 선택하고, 선택된 셀의 기지국으로 데이터 패킷을 전달한다. 제2단계에서, 상기 기지국은 데이터 패킷을 단말에게 송신하기 위한 무선 자원을 할당하고, 레이어-2 처리 과정을 수행하고, 레이어-1 신호를 생성 및 송신한다. 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크의 게이트웨이는 각 단말이 접속한 하나 또는 다수의 셀들에 대한 정보, 예를 들어, 셀 ID 정보와 그 셀에 대한 정보, 예를 들어, 그 셀에 있는 단말의 무선 링크(link) 품질 정보 및 그 셀의 부하(load) 정보를 유지 및 관리한다. 예를 들어, 상술한 정보는 테이블(table)로서 관리될 수 있다. 이후, 상기 게이트웨이는 코어 망에서 송신된 데이터 패킷을 상기 단말에게 전달하기 위해 상기 단말의 다수의 서빙 셀들 중에서 하나의 셀을 선택하고, 선택한 하나의 셀의 기지국에게 하향링크 데이터 패킷을 전달한다. 상기 게이트웨이로부터 하향링크 데이터 패킷을 받은 기지국은 목표 단말에게 상기 하향링크 데이터 패킷을 전송한다.
상기 게이트웨이는 매 데이터 패킷 마다 소정의 스케줄링 기준에 따라 셀을 다시 선택할 수 있으며, 이때 선택되는 셀은 매 데이터 패킷 마다 달라질 수 있다. 상기 게이트웨이에서 셀을 선택하는 기준은 각 셀에서 단말의 무선 링크 품질 값, 셀의 부하 값, 데이터의 QoS(Quality of Service) 또는 지연(Delay) 요구 조건 중에서 적어도 하나를 포함한다. 각 셀의 기지국은 하향링크 데이터 패킷을 상기 단말에게 전송하기 위해 무선 자원을 할당하고, 물리 계층 신호를 생성 및 송신한다. 각 셀의 기지국은, 무선 자원을 할당하고 물리 계층 신호를 송신하는 과정에서, 다른 기지국과 협력할 필요가 없으므로, 독립적으로 동작한다. 상기 단말은 다수의 안테나를 사용하여 하나 또는 다수의 셀들로부터 제어 정보와 데이터 패킷을 수신한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 송신 절차를 도시하고 있다. 상기 도 7은 코어 망(770)으로부터 하향링크 데이터 #1 및 #2를 수신하는 경우로서, 하향링크 데이터 #1은 기지국1(710)(Cell-1)을 통해 단말(700)의 안테나#1으로 수신하고, 하향링크 데이터 #2는 기지국1(720)(Cell-2)를 통해 상기 단말(700)의 안테나#2로 수신하는 실시 예를 나타낸다.
상기 도 7을 참고하면, 701단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 상기 코어 망(770)으로부터 하향링크 데이터 #1을 수신한다. 상기 하향링크 데이터 #1은 상기 단말(700)을 목적지로 한다.
703단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 상기 하향링크 데이터 #1을 송신할 기지국을 선택한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(760)는 상기 단말(700)의 접속 셀 정보를 저장하고 있는 테이블을 기반으로 상기 하향링크 데이터 #1을 송신할 하나의 서빙 셀을 선택한다. 이때, 상기 게이트웨이(760)는 상기 테이블에 저장된 상기 단말(700)의 서빙 셀 별 무선 링크 품질 정보, 서빙 셀 별 부하 정보, 서빙 셀 별 서비스 정보, 서비스 유형 및 QoS 수준 중 적어도 하나 고려할 수 있다.
705단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 선택된 서빙 셀로 상기 하향링크 데이터 #1을 송신한다. 본 발명은 상기 기지국1(710)이 선택되었다 가정한다. 즉, 상기 게이트웨이(760)는 상기 기지국1(710)로 상기 하향링크 데이터 #1을 송신한다.
707단계에서, 상기 게이트웨이(760)로부터 하향링크 데이터 #1을 수신한 상기 기지국1(710)은 상기 하향링크 데이터 #1에 대한 레이어-2 처리를 수행한다. 이때, 상기 기지국1(710)은, PDCP 하부 계층에서, 데이터 패킷의 무결성 정보를 추가하고, 헤어의 압축을 수행할 수 있다. 또한, 상기 기지국1(710)은, RLC 하부 계층에서, 데이터 패킷을 연결(concatenation) 하거나 분할(fragmentation)할 수 있다.
709단계에서, 상기 기지국1(710)은 상기 하향링크 데이터 #1을 송신하기 위한 자원을 할당한다. 다시 말해, 상기 기지국1(710)은, MAC 하부 계층에서, 하향링크 데이터 #1 송신을 위한 시간 및 주파수 자원을 할당한다.
711단계에서, 상기 기지국1(710)은 상기 단말(700)으로 상기 하향링크 데이터 #1을 송신한다. 구체적으로, 상기 기지국1(710)은 레이어-1의 PHY 하부 계층에서 상기 하향링크 데이터 #1을 물리적 신호로 변환하고, 상기 물리적 신호를 상기 단말(700)의 안테나#1로 송신한다. 상기 단말(700)은 상기 안테나 2를 통해 상기 신호를 수신하고, 레이어-2처리를 수행한 후, 레이어-3로 전달한다.
713단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 상기 코어 망(770)으로부터 하향링크 데이터 #2를 수신한다. 상기 하향링크 데이터 #2은 상기 단말(700)을 목적지로 한다.
715단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 상기 하향링크 데이터 #2를 송신할 기지국을 선택한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(760)는 상기 단말(700)의 접속 셀 정보를 저장하고 있는 테이블을 기반으로 상기 하향링크 데이터 #2를 송신할 하나의 서빙 셀을 선택한다. 이때, 상기 게이트웨이(760)는 상기 테이블에 저장된 상기 단말(700)의 서빙 셀 별 무선 링크 품질 정보, 서빙 셀 별 부하 정보, 서빙 셀 별 서비스 정보, 서비스 유형 및 QoS 수준 중 적어도 하나 고려할 수 있다.
717단계에서, 상기 게이트웨이(760)는 선택된 서빙 셀로 상기 하향링크 데이터 #2를 송신한다. 본 발명은 상기 기지국2(720)가 선택되었다 가정한다. 즉, 상기 게이트웨이(760)는 상기 기지국2(720)로 상기 하향링크 데이터 #2를 송신한다.
719단계에서, 상기 게이트웨이(760)로부터 하향링크 데이터 #2를 수신한 상기 기지국2(720)는 상기 하향링크 데이터 #2에 대한 레이어-2 처리를 수행한다. 이때, 상기 기지국2(720)는, PDCP 하부 계층에서, 데이터 패킷의 무결성 정보를 추가하고, 헤어의 압축을 수행할 수 있다. 또한, 상기 기지국2(720)는, RLC 하부 계층에서, 데이터 패킷을 연결 하거나 분할할 수 있다.
721단계에서, 상기 기지국2(720)는 상기 하향링크 데이터 #2를 송신하기 위한 자원을 할당한다. 다시 말해, 상기 기지국2(720)는, MAC 하부 계층에서, 하향링크 데이터 #2 송신을 위한 시간 및 주파수 자원을 할당한다.
723단계에서, 상기 기지국2(720)는 상기 단말(700)으로 상기 하향링크 데이터 #2를 송신한다. 구체적으로, 상기 기지국2(720)는 레이어-1의 PHY 하부 계층에서 상기 하향링크 데이터 #2를 물리적 신호로 변환하고, 상기 물리적 신호를 상기 단말(700)의 안테나#2로 송신한다. 상기 단말(700)은 상기 안테나 2를 통해 상기 신호를 수신하고, 레이어-2 처리를 수행한 후, 레이어-3로 전달한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 패킷 및 신호를 송신하는 예들을 도시하고 있다.
하나의 단말이 2개 안테나들 A1 및 A2로 기지국1의 셀과 기지국2의 셀에 동시에 접속한 경우, 게이트웨이는 코어 망으로부터 받은 데이터 패킷들 P1, P2, P3, P4 등을 상기 기지국1 및 상기 기지국2를 통해 상기 단말에게 전달한다. 상기 단말의 2개 안테나들 및 셀에 대한 무선 링크 품질이 유사한 경우, 상기 게이트웨이는 두 기지국에 동일한 비율로 패킷을 전달할 수 있다.
상기 도 8은 상기 게이트웨이가 동일한 비율로 2개 기지국들을 선택하여 패킷을 송신하는 경우를 나타낸다. 상기 도 8의 예시를 참고하면, 상기 게이트웨이는 홀수 번째 패킷 P1, P3, P5 등을 상기 기지국1에게 전달하고, 짝수 번째 패킷 P2, P4, P6 등을 상기 기지국2에 전달한다. 이후, 상기 기지국1은 데이터 패킷을 상기 단말에게 송신하기 위한 무선 자원을 할당하고, 레이어-2 처리 과정을 거친 후, 레이어-1 신호 S1, S3, S5 등을 생성하고, 상기 단말에 송신한다. 유사하게, 상기 기지국2는 신호 S2, S4, S6 등을 단말에게 송신한다. 이와 같이, 상기 단말은 2개 안테나들로 데이터 패킷에 대한 신호를 수신하는데, 어느 한 순간에는 2개 셀들 중에서 하나의 셀로부터만 데이터 패킷을 수신하고, 또 다른 순간에는 2개 셀들로부터 동시에 서로 다른 패킷의 신호를 수신할 수 있다.
상기 하나의 셀로부터, 또는, 동시에 다수의 셀들로부터 신호를 수신하는 것은, 데이터 패킷의 크기, 패킷이 도착하는 속도, 각 셀의 무선 링크 품질 및 송신 속도 등에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 상기 도 8의 경우, 시간 t1 부터 t2이전까지의 시간 구간에서, 상기 기지국1만이 상기 단말에게 신호 S1을 송신한다. 그러나, 시간 t2부터 상기 기지국1이 신호 S1의 송신을 완료하기 전까지의 구간에서, 상기 기지국1 및 상기 기지국2 모두가 상기 단말에게 신호를 동시에 송신한다.
상기 도 9는, 상기 도 8과 달리, 단말 안테나 A1의 무선 링크 품질이 안테나 A2에 비해 더 우수한 경우, 상기 게이트웨이가 상기 기지국1 및 상기 기지국2으로 전달하는 데이터 패킷들을 약 2:1 비율로 분배한 예를 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따라, 단말은 필요에 따라서 주기적 또는 비주기적으로 적어도 하나의 서빙 셀의 무선 링크 품질에 대한 측정 정보를 기지국으로 전달한다. 이에 따라, 상기 기지국은 상기 단말의 적어도 하나의 서빙 셀의 최신 무선 링크 품질 정보를 게이트웨이에 전달하고, 상기 게이트웨이는 최신의 정보를 사용하여 테이블을 변경하고, 데이터 패킷 스케줄링을 수행한다. 여기서, 상기 무선 링크 품질 정보는 단말에 대한 평균적인 데이터 전송 속도, CQI, MCS(Modulation and Coding Scheme), 대역폭 중에 적어도 하나를 포함한다.
종래 3세대 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 망은 RNC(Radio Network Controller)에서 레이어-2 MAC PDU를 스케줄링하고, 기지국 또는 노드B(NodeB)에서 레이어-1 PHY 신호를 생성 및 송신한다. 종래 4세대 이동 통신의 기지국 협력 기술(CoMP)의 경우, 게이트웨이 또는 CoMP 스케줄러는 모든 협력 기지국 및 셀의 무선 자원을 스케줄링하여 선택한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 경우, 게이트웨이는 데이터 패킷을 송신할 하나의 셀을 선택하고, 선택된 셀의 기지국으로 데이터 패킷을 전달한다. 그리고, 상기 기지국은 데이터 패킷을 단말로 송신하기 위한 무선 자원을 할당하고, 레이어-2 처리 과정을 거치고 레이어-1 신호를 생성하여 송신한다. 즉, 본 발명은 종래 3세대 WCDMA 무선망과 다르며, 4세대 기지국 협력 기술과도 상이하다.
또한, 종래의 소프트 핸드오버(Soft-Handover) 기술은 다수의 셀들의 경계에 위치한 단말로 데이터를 송신함에 있어서 다수의 셀들이 동일한 데이터를 동시에 송신한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 경우, 하나의 단말과 통신하는 다수의 셀이 서로 다른 패킷을 단말로 송신하므로, 본 발명은 종래의 소프트 핸드오버와도 상이하다.
본 발명은 기지국과 단말이 하나의 주파수 반송파(Carrier)를 사용하는 경우에 대한 것이며, 기지국과 단말 모두 다수의 반송파를 동시에 사용하여 통신하는 종래의 반송파 집성(Carrier Aggregation) 기술과 상이하다.
본 발명은 단말이 다수의 안테나로 다수의 기지국과 통신하되, 동일한 무선접속 기술(Radio Interface Technology)을 사용하는 경우에 대한 것이며, 서로 다른 무선 접속 기술을 사용하여 서로 다른 다수의 시스템들에 동시에 접속하는, 예를 들어, 셀룰러 이동 통신 시스템 및 무선 랜 시스템에 동시에 접속하는 종래의 기술과 상이하다.
상술한 바와 같이, 게이트웨이에서 다수의 셀들에 동시에 접속해 있는 단말로의 데이터를 전달할 셀을 선택하기 위해서는 셀 선택 스케줄링(Scheduling) 알고리즘이 요구된다. 예를 들어, PF(Proportional Fair) 알고리즘을 변형한 알고리즘이 일 실시 예로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이에서 하향링크 데이터 전송하는 셀을 선택하는 스케줄링 알고리즘의 실시 예는 하기 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013062180331-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 c는 선택된 셀의 인덱스(index), 상기 Cu는 단말u가 접속한 셀들의 집합, Rc ,u[k]는 k번째 패킷을 셀c를 통해 단말u에게 전송할 때의 데이터 전송 속도, Tc ,u[k]는 k-1 번째 패킷까지 고려하여 셀c을 통해 단말u에게 전송한 데이터 양을 의미한다.
상기 <수학식 1>의 Tc,u[k]는 하기 <수학식 2>와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112013062180331-pat00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 Tc ,u[k]는 k-1 번째 패킷까지 고려하여 셀c을 통해 단말u에게 전송한 데이터 양, 상기 Pu[k]는 단말u를 위한 k번째 패킷의 크기, ρc[k]는 k번째 패킷을 전송할 때 셀c의 부하수준을 나타내는 지표로서, 0 내지 1 사이의 값, 상기 t0는 패킷 크기의 평균 값을 구하기 위한 이동 평균(moving average)의 시간 상수(time constant)를 의미한다.
상기 <수학식 2>에서, 상기 셀c에 대한 Rc ,u[k] 및 ρc[k] 값은 기지국, 즉, 셀c가 게이트웨이로 알려 주는 값이고, 상기 t0는 사업자가 게이트웨이를 운용할 때 선택할 수 있는 시스템 파라미터 값이다.
본 발명의 구체적인 실시 예에 따라, 상기 게이트웨이에서 셀을 선택하는 스케줄링 알고리즘에 있어서, 각 셀의 전송속도 값 Rc ,u[k], 부하수준 값 ρc[k]을 동시에 사용하여 전체 무선 망의 성능이 향상될 수 있다.
상향링크에서 단말은 매 데이터 패킷 마다 다수의 서빙 셀들 중 하나의 셀을 선택하고, 선택한 하나의 셀을 통하여 상향링크 데이터 패킷을 송신한다. 상향링크 데이터 패킷을 수신한 상기 기지국은 게이트웨이로 상기 데이터 패킷을 전달하고, 상기 게이트웨이는 다시 코어 망으로 데이터를 송신한다. 이때, 상기 단말에 의해 상향링크 데이터 패킷 송신을 위해 선택된 셀은 데이터 패킷 마다 달라질 수 있다. 이때, 상향링크 데이터를 수신하는데 있어서, 기지국들은 다른 기지국과 협력할 필요가 없다. 하나의 상향링크 데이터 패킷을 하나의 셀로 송신하는 과정이 완료되기 전, 상기 단말은 또 다른 상향링크 데이터 패킷을 또 다른 셀로 송신할 수 있다. 또는, 하나의 셀로 하나의 패킷을 송신 완료 후, 상기 단말은 다음 패킷을 동일한 셀 또는 다른 셀로 송신할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 송신 절차를 도시하고 있다. 상기 도 10은 단말(1000)로부터 상향링크 데이터 #1 및 #2가 발생하는 경우로서, 상향링크 데이터 #1은 상기 단말(1000)의 안테나#1로부터, 기지국1(1010)(Cell-1), 게이트웨이(1060)를 통해 코어 망(1070)으로 송신되고, 상향링크 데이터 #2은 상기 단말(1000)의 안테나#2로부터, 기지국2(1020)(Cell-2), 게이트웨이(1060)를 통해 상기 코어 망(1070)으로 송신되는 실시 예를 나타낸다.
상기 도 10을 참고하면, 1001단계에서, 상기 단말(1000)에서 상향링크 데이터 #1이 발생한다. 상기 상향링크 데이터 #1는 코어 망(1070)을 통해 외부 망으로 전송되는 데이터이다.
1003단계에서, 상기 단말(1000)은 상기 상향링크 데이터 #1를 송신할 최적 셀을 선택한다. 구체적으로, 상기 단말(1000)은 다수의 서빙 셀들 중 무선 링크 품질, 기지국 부하 중 적어도 하나를 고려하여 하나의 최적 셀을 선택한다. 상기 도 10의 경우, 본 발명은 상기 단말(1000)이 안테나#1/상기 기지국1(1010)을 최적 셀로 선택함을 가정한다.
1005단계에서, 상기 단말(1000)은 상기 기지국1(1010)으로 상기 상향링크 데이터 #1을 송신한다. 이를 위해, 상기 도 10에 도시되지 아니하였으나, 상기 단말(1000)은 상기 기지국1(1010)로 무선 자원의 할당을 요청하고, 할당된 자원을 통해 상기 상향링크 데이터 #1을 송신할 수 있다. 이때, 상기 단말(1000)은 레이어-2 및 레이어-1 처리를 통해 물리적 신호를 생성 후, 상기 신호를 송신한다.
1007단계에서, 상기 상향링크 데이터 #1을 수신한 상기 기지국1(1010)은 상기 상향링크 데이터 #1에 대한 레이어-2 처리를 수행한다. 이때, 상기 기지국1(1010)은, RLC 하부 계층에서, 상기 상향링크 데이터 #1에 대한 재조합(reassembly)을 수행하고, PDCP 하부 계층에서, 상기 상향링크 데이터 #1에 대한 헤더 압축 해제를 수행한다. 또한, 상기 기지국1(1010)은 무결성 검사를 수행하여 통과하지 못하는 경우 상기 상향링크 데이터 #1를 폐기할 수 있다.
1009단계에서, 상기 기지국1(1010)은 상기 게이트웨이(1060)로 상기 상향링크 데이터 #1을 송신한다. 1011단계에서, 상기 게이트웨이(1060)는 상향링크 데이터 #1을 상기 코어 망(1070)으로 송신한다.
1013단계에서, 상기 단말(1000)에서 상향링크 데이터 #2가 발생한다. 상기 상향링크 데이터 #2는 코어 망(1070)을 통해 외부 망으로 전송되는 데이터이다.
1015단계에서, 상기 단말(1000)은 상기 상향링크 데이터 #2를 송신할 최적 셀을 선택한다. 구체적으로, 상기 단말(1000)은 다수의 서빙 셀들 중 무선 링크 품질, 기지국 부하 중 적어도 하나를 고려하여 하나의 최적 셀을 선택한다. 상기 도 10의 경우, 본 발명은 상기 단말(1000)이 안테나#2/상기 기지국2(1020)를 최적 셀로 선택함을 가정한다.
1017단계에서, 상기 단말(1000)은 상기 기지국2(1020)로 상기 상향링크 데이터 #2를 송신한다. 이를 위해, 상기 도 10에 도시되지 아니하였으나, 상기 단말(1000)은 상기 기지국2(1020)로 무선 자원의 할당을 요청하고, 할당된 자원을 통해 상기 상향링크 데이터 #2을 송신할 수 있다. 이때, 상기 단말(1000)은 레이어-2 및 레이어-1 처리를 통해 물리적 신호를 생성 후, 상기 신호를 송신한다.
1019단계에서, 상기 상향링크 데이터 #2을 수신한 상기 기지국2(1020)는 상기 상향링크 데이터 #2에 대한 레이어-2 처리를 수행한다. 이때, 상기 기지국2(1020)는, RLC 하부 계층에서, 상기 상향링크 데이터 #2에 대한 재조합을 수행하고, PDCP 하부 계층에서, 상기 상향링크 데이터 #2에 대한 헤더 압축 해제를 수행한다. 또한, 상기 기지국2(1020)는 무결성 검사를 수행하여 통과하지 못하는 경우 상기 상향링크 데이터 #2를 폐기할 수 있다.
1021단계에서, 상기 기지국2(1020)는 상기 게이트웨이(1060)로 상기 상향링크 데이터 #2을 송신한다. 1023단계에서, 상기 게이트웨이(1060)는 상향링크 데이터 #2을 상기 코어 망(1070)으로 송신한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 패킷 및 신호를 송신하는 예들을 도시하고 있다.
도 11을 참고하면, 단말은 다수의 안테나들 A1 및 A2를 통해 기지국1 및 기지국2으로 각 상향링크 데이터 패킷을 송신한다. 상기 단말은 APP 레이어 데이터로부터 IP 패킷 P1, P2, P3 등을 생성한다. 이어, 상기 단말은 각 데이터 패킷을 상기 기지국1 또는 상기 기지국2로 송신하고, 이때, 매 패킷마다 하나의 기지국을 선택하여 데이터를 송신한다. 다시 말해, 상기 단말은 송신하고자 하는 패킷의 레이어-1 신호 S1, S3, S5 등 또는 S2, S4, S6 등을 생성하고 송신한다. 상기 기지국1 및 상기 기지국2는 상기 단말로부터 수신한 데이터 패킷 P1, P3, P5 등 또는 P2, P4, P6 등을 게이트웨이로 송신하고, 상기 게이트웨이는 상기 기지국1 및 상기 기지국2로부터 수신한 데이터 패킷을 코어 망으로 전달한다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말이 다수의 셀들 간을 이동할 때, 무선 네트워크 동작에 의해 데이터 및 제어 정보의 송수신 성능을 높이는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 위치의 예를 도시하고 있다.
다수의 안테나들을 구비한 하나의 상기 단말(1200)이 다수의 셀들과 통신을 수행하는 경우, 안테나에 따라 같은 기지국에 대한 셀 범위가 다르다. 따라서, 특정 위치에서는 상기 단말(1200)의 안테나 A1에 대하여는 셀의 내부이므로 무선 링크 품질은 매우 우수하나, 안테나 A2에 대하여는 셀 경계이므로 무선 링크 품질이 매우 열악할 수 있다. 상기 도 12에서, 지점B의 경우, 기지국1(1210)의 셀을 고려하면, 상기 단말은 상기 안테나 A1에 대하여는 셀 내부이지만, 상기 안테나 A2에 대하여는 셀 경계에 위치한다.
따라서, 상기 단말(1200)이 상기 지점B에 위치한 경우, 게이트웨이는 하향링크 데이터를 상기 기지국1(1210)의 셀-1(1210)을 통해 안테나 A1으로 송신하고, 안테나 A2에는 송신하지 아니함으로써, 셀 경계에서의 열악한 무선 링크 품질로 인해 전송률이 저하되는 문제를 해결한다. 또한, 상기 단말(1200)이 상기 지점B에 위치한 경우, 상기 단말(1200)은 상향링크 데이터를 안테나 A1 및 셀-1(1210)로 송신하고, 안테나 A2를 통하여 송신하지 아니한다.
상기 단말(1200)이 상기 지점F에 위치한 경우, 상기 지점B와 반대로, 안테나 A1에 대한 무선 링크 품질이 나빠서 데이터를 송신하지 않고, 안테나 A2 및 셀-2(1220)만을 통해 데이터를 송신함으로써, 셀 경계에서 데이터 송신 속도 저하 문제가 해결될 수 있다.
상기 도 12에서, 상기 단말(1200)이 지점C, 지점D, 지점E에 위치한 경우 안테나 A1의 최적 셀은 상기 셀-1(1210)이고, 안테나 A2의 최적 셀은 상기 셀-2(1220)이므로, 각 안테나는 최적의 서로 다른 셀들과 통신을 수행 한다.
상기 단말(1200)이 지점A에 위치한 경우, 상기 안테나 A1 및 상기 안테나 A2 모두 최적 셀이 상기 셀-1(1210)이며, 상기 단말(1200)은 2개 안테나들 모두를 이용하여 상기 셀-1(1210)과 통신을 수행한다. 반대로, 상기 단말(1200)이 지점G에 위치한 경우, 상기 안테나 A1 및 상기 안테나 A2 모두 최적 셀이 상기 셀-2(1220)이며, 상기 단말(1200)은 2개 안테나들 모두를 이용하여 상기 셀-2(1220)와 통신을 수행한다.
상기 단말(1200)이 지점C, 지점D, 지점E에 위치한 경우, 상기 단말(1200)은 2개 안테나들을 모두 이용하여 상기 셀-1(1210) 및 상기 셀-2(1220)에 동시에 접속한다. 따라서, 상기 단말(1200)의 데이터를 송신하기 위한 셀을 선택할 때 상기 셀-1(1210) 및 상기 셀-2(1220)의 부하에 기초하여 데이터를 분산시킴으로써, 셀 부하 분산(Cell load balancing) 효과가 추가적으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 단말(1200)이 접속하고 있는 2개 셀들에 대한 상기 단말(1200)의 무선 링크 품질이 동일하지만, 2개 셀들의 부하가 다르다면(예: 셀-1(1210) 부하는 60%, 셀-2(1220) 부하는 30%), 상기 게이트웨이 또는 상기 단말(1200)은 셀 부하에 반비례하여 패킷을 분배함으로써 (예: 셀-1(1210)은 33% 선택, 셀-2(1220)는 67% 선택), 2개 셀들 간의 부하를 조절 할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 부하 분산(load balancing)은 종래의 부하 분산 방식과 상이하다. 종래의 부하 분산 방식은 수락 제어(Admission Control)을 통해 셀의 부하를 조절한다. 대표적인 예로, 부하가 높은 어느 셀이 부하를 줄이기 위해, 기지국은 자신으로 핸드오버를 통해 옮겨 오려는 단말의 요청(admission)을 허락하지 않거나, 또는, 자신에게 속한 단말 중 일부를 강제적으로 인접 셀로 핸드오버시킨다. 이러한 종래의 방식에 따르면, 강제적으로 인접 셀로 핸드오버된 단말에 대한 상향 및 하향 신호의 전력을 모두 높여야 하므로, 단말 및 기지국 모두 전력 소모가 증가하고, 셀 간 간섭이 증가하는 문제가 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 부하 분산은 게이트웨이에서 셀 선택을 조절하여 셀 부하를 조절할 수 있으므로, 종래의 방식과 같은 문제점이 발생하지 아니한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 VoIP(Voice over IP)나 게임(Game) 용 데이터와 같은 패킷 크기가 작고 작은 지연에 민감한 어플리케이션(application)의 데이터를 상기 단말(1200)의 최적 셀로만 전달되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 12의 지점A, 지점B, 지점C에서 상기 단말(1200)의 최적 셀은 상기 셀-1(1210)이므로, 상기 게이트웨이 또는 상기 단말(1200)은 상기 VoIP 또는 상기 게임 데이터를 상기 셀-1(1210) 및 안테나 A1을 통해 송수신한다. 도 12의 지점E, 지점F 및 지점G에서 상기 단말(1200)의 최적 셀은 상기 셀-2(1220)이므로, 상기 게이트웨이 또는 상기 단말(1200)은 상기 VoIP 또는 상기 게임 데이터를 상기 셀-2(1220) 및 안테나 A2를 통해 송수신한다. 도 12의 지점 지점D는 상기 단말(1200)의 최적 셀이 변경되는 경계이므로, 상기 게이트웨이 또는 상기 단말(1200)은 VoIP 또는 게임 데이터를 송수신하는 경로를 변경한다.
여기서 최적 셀의 변경으로 인한 경로 변경은 종래의 핸드오버와 상이하다. 종래의 핸드오버는 단말이 서빙 기지국에서 목표 기지국으로 이동할 경우 서빙 기지국은 자신의 버퍼에 남아 있는 데이터를 목표 기지국으로 전달하고, 목표 기지국은 다시 상기 데이터를 송신하므로 송신 지연이 발생한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 경우, 상기 도 12의 지점 지점D에서 최적 셀이 변경되더라도, 이전의 최적 셀은 남아있는 데이터를 계속 송신하고, 최적 셀 변경 이후에는 새로운 최적 셀만이 데이터를 송수신한다. 즉, 기지국 간 데이터 전달이 불필요하므로, 전송 지연이 방지된다.
하기 <표 2>는, 상기 도 12에 도시된 상기 단말(1200)의 위치에서, 상술한 바와 같이 안테나의 무선 링크 품질을 고려하여 데이터를 송수신할 셀을 선택한 결과의 예를 나타낸다.

단말위치
A
B
C
D
E
F
G
안테나 A1 셀-1 셀-1 셀-1 셀-1 셀-1 - 셀-2
안테나 A2 셀-1 - 셀-2 셀-2 셀-2 셀-2 셀-2
상기 <표 2>에서, 지점B의 경우 안테나 A2가, 지점F의 경우 안테나 A1이 셀 경계에 위치하므로, 어느 셀도 선택되지 아니한다. 또한, 지점D는 각 안테나의 서빙 셀의 무선 링크 품질이 유사한 지점이므로, 지연에 민감한 서비스에 대하여는 셀 전환(cell switch)이 수행되는 지점이 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말이 다수의 안테나들을 이용하여 다수의 셀들과 데이터를 송수신할 때, 각 셀은 다른 셀과 독립적으로 데이터 및 제어 정보를 송수신한다. 그러나, 특정 제어 정보의 경우, 무선 링크 품질이 가장 우수한 셀을 통해 송수신하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 핸드오버 관련 제어 정보의 경우, 상기 핸드오버 관련 제어 정보는 셀 경계에서 송수신되는 것이 일반적이므로, 송수신의 신뢰성을 위해 무선 링크 품질이 가장 우수한 셀을 통해 송수신하는 것이 유리하다. 이하, 본 발명은 상기 핸드오버 관련 제어 정보를 예로 들어 설명한다.
상기 제어 정보의 안테나 별 독립성을 엄격하게 적용하면, 상기 단말(1200)이 상기 도 12의 지점B에 위치한 경우, 상기 단말(1200)은 안테나 A2의 셀을 변경하기 위해 측정 보고를 기지국으로 송신하고, 상기 기지국은 셀 변경을 지시하는 RRC 연결 재구성(Connection Reconfiguration) 메시지를 상기 단말(1200)로 송신해야 한다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 단말(1200)은, 안테나 별 서빙 셀과 무관하게, 핸드오버 관련 제어 정보를 무선 링크 품질이 가장 좋은 셀을 통해서 송수신한다. 구체적으로, 상기 단말(1200)은 셀을 변경하는 상기 안테나 A2를 통해 핸드오버 관련 제어 메시지를 송수신하지 아니하고, 상기 핸드오버 관련 제어 메시지를 무선 링크 품질이 좋은 안테나 A1 및 상기 셀-1(1210)을 통해 송수신한다. 이에 따라, 상기 셀-1(1210)은 이런 핸드오버 제어 메시지를 상기 셀-2(1220)로 X2 인터페이스를 통해 전달한다.
유사하게, 상기 단말(1200)이 상기 도 12의 지점F에 위치한 경우, 상기 단말(1200)은 안테나 A1에 대한 셀을 변경하고자 한다. 이때, 상기 단말(1200)은 핸드오버 제어 메시지를, 상기 안테나 A1이 아닌, 상기 안테나 A2 및 상기 셀-2(1220)를 통하여 송수신한다. 그리고, 상기 셀-2(1220)는 핸드오버 제어 메시지를 상기 셀-1(1210)으로 X2 인터페이스를 통해 전달한다.
상기 도 12의 그 밖의 지점에서는 핸드오버가 수행되지 아니하므로, 상기 단말(1200)은 안테나 별 독립적으로 제어 정보와 데이터를 송수신한다. 상술한 바와 같이 핸드오버 메시지를 항상 최적의 무선 링크를 갖는 안테나 및 셀을 통해 송수신함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 셀 경계에서 제어 정보에 대한 송신 속도를 높이고, 지연을 크게 감소시킬 수 있다.
하기 <표 3>은, 상기 도 12에 도시된 상기 단말(1200)의 위치에서, 상술한 바와 같이 안테나의 무선 링크 품질을 고려하여 제어 정보를 송수신할 셀을 선택한 결과의 예를 나타낸다.

단말위치
A
B
C
D
E
F
G
안테나 A1 셀-1 셀-1 셀-1 셀-1 셀-1 - 셀-2
안테나 A2 셀-1 - 셀-2 셀-2 셀-2 셀-2 셀-2
상기 <표 3>에서, 지점B의 경우 셀-1을 통해 셀-2에 대한 제어 정보가 송수신될 수 있고, 지점F의 경우 셀-2을 통해 셀-1에 대한 제어 정보가 송수신될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 핸드오버 관련 제어 메시지 외, 단말 및 게이트웨이 간에 교환되는 다른 제어 메시지도 최적 셀만을 통하여 송수신될 수 있다. 예를 들어, 단말 위치정보 갱신 메시지, 네트워크 접속 해제 요청 메시지 등이 상기 최적 셀만을 통해 송수신될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 셀 접속 절차를 도시하고 있다. 상기 도 13에 도시된 실시 예는, 상기 도 12에서 상기 단말(1300)이 지점A 또는 지점G에 위치한 경우 실시될 수 있다. 상기 도 13에 도시된 실시 예에 따르면, 단말(1300)은 안테나#1 및 안테나#2를 모두 고려하여 최적의 단일 셀을 선택하고, 초기 접속 절차를 수행한다.
상기 도 13을 참고하면, 1301단계에서, 상기 단말(1300)은 기지국1(1310)(셀-1) 및 기지국2(1320)(셀-2)로부터 SCH(Synchronization Channel) 및 BCH(Broadcast Channel)를 수신한다. 상기 단말(1300)은 상기 SCH를 수신함으로써 기지국 동기를 획득한다. 상기 단말(1300)은 상기 BCH를 통해 각 기지국의 시스템 정보를 획득한다.
1303단계에서, 상기 단말(1300)은 모든 안테나들을 고려하여 무선 신호 품질, 셀의 부하 수준 등에 기초하여 최적 셀을 선택한다. 도 13의 경우, 본 발명은 상기 기지국1(1310)이 선택된 경우를 가정한다.
1305단계에서, 상기 단말(1300)은 상기 기지국1(1310)로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH(Random Access Channel)을 통해 랜덤 억세스(Random Access) 절차를 수행한다. 상기 랜덤 억세스 절차는 경쟁 기반(contention-based)으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 단말(1300)은 랜덤 억세스 프리앰블(Preamble)을 상기 기지국1(1310)로 송신한다. 상기 기지국1(1310)이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국1(1310)은 랜덤 억세스 응답(Response)을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 상기 단말(1300)이 송신하는 프리앰블은 임의로 선택되므로, 다수의 상기 단말(1300)이 동일한 프리앰블을 이용하여 송신하는 경우 충돌이 발생할 수 있다.
1307단계에서, 상기 단말(1300)은 상기 기지국1(1310)로부터 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청(radio resource connection request) 메시지를 상기 기지국1(1310)로 송신한다. 도 13에서, 본 발명은 상기 단말(1300)이 셀-1(1310)을 선택하여 상기 셀1(1310)로 메시지를 송신하는 경우를 가정한다.
1309단계에서, 상기 기지국1(1310)은 상기 단말(1300)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1300)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 만일, 연결이 가능하지 아니하다 판단되는 경우, 이하 단계들을 수행되지 아니한다.
1311단계에서, 상기 단말(1300)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국1(1310)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1313단계에서, 상기 단말(1300)과 상기 기지국1(1310) 간 무선 자원 연결이 완료된 후, 상기 기지국1(1310)은 상기 단말(1300)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 게이트웨이(1360)로 송신한다. 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1300)의 식별자 및 상기 단말(1300)이 접속한 셀의 정보를 포함한다. 상기 도 13에서, 본 발명은 상기 단말(1300)이 셀-1(1310)에 접속하는 경우를 가정한다.
1315단계에서, 상기 게이트웨이(1360)는 상기 단말(1300)의 식별자 정보를 이용하여 HSS(Home Subscriber Server)(1380)로부터 상기 단말(1300) 인증을 위한 정보를 획득한다. 상기 HSS는 '인증 서버'로 지칭될 수 있다. 상기 단말(1300) 인증을 위한 정보는 RAND(RANDom number), AUTN(Authentication Token), XRES(Expected Response), KASME(Access Security Management Entity) 중 적어도 하나를 포함한다.
1317단계에서, 상기 단말(1300) 및 상기 HSS(1380)는 상기 HSS(1380)로부터 획득한 인증 정보에 기초하여 상호 인증 절차를 수행한다. 상기 게이트웨이(1360)가 송신하는 인증 요청 메시지를 통해, 상기 단말(1300)은 상기 HSS(1380)를 인증한 후, RES(Response)를 생성함으로써 인증 응답 메시지를 생성하고, 상기 인증 응답을 상기 게이트웨이(1360)로 송신한다. 상기 인증 응답을 수신한 상기 게이트웨이(1360)는 상기 RES 및 상기 XRES의 일치 여부를 확인하고, 일치하는 경우 상기 단말(1300)이 접속할 권한이 있다고 판단한다.
1319단계에서, 상기 단말(1300) 및 상기 게이트웨이(1360)는 상호 간 교환하는 메시지에 대한 보안 설정(예: 무결성, 암호화)를 위해 비무선 구간 보안 설정 절차를 수행한다. 여기서, 상기 비무선 구간 보안 설정은 단말과 게이트웨이간 직접 교환되는 NAS(Non-Access Stratum) 메시지의 무결성 및 암호화를 수행하기 위한 절차를 의미한다. 예를 들어, 상기 기지국(1360)은 상기 단말(1300) 또는 상기 게이트웨이(1360)로부터 수신한 NAS 메시지의 내용을 검사하지 않고, 단순히 재전송 기능만 수행한다. 상기 비무선 구간 보안 설정 절차는 상기 게이트웨이(1360)에서 보안설정 요청 메시지를 전송하면, 상기 단말(1300)이 상기 보안설정 요청 메시지를 수신하고, 보안설정 응답 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
1321단계에서, 상기 게이트웨이(1360)는 상기 HSS(1380)로부터 획득한 정보에 기초하여 무선 구간 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1323단계에서, 상기 게이트웨이(1360)는 상기 단말(1300)이 요청한 QoS 정보에 기초하여 베어러(Bearer) 정보를 설정한다. 상기 베어러 정보를 설정하는 구체적인 절차는 상기 게이트웨이(1360)의 스케줄링 정책 및 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1325단계에서, 상기 게이트웨이(1360)는 상기 기지국1(1310)로 초기 컨텍스트(context) 설정 요청 메시지를 송신한다. 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 상기 1321단계에서 생성된 상기 무선 구간 보안키 정보, 상기 1323단계에서 생성된 상기 베어러 정보를 포함할 수 있다.
1327단계에서, 상기 기지국1(1310)은 상기 무선 구간 보안키를 이용하여 상기 단말(1300)과 무선 구간 보안(예: 무결성, 암호화)을 설정 절차를 수행한다.
1329단계에서, 상기 단말(1300) 및 상기 기지국1(1310)은 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행한다. 상기 무선 자원 연결 재설정 절차를 통해, 상기 단말(1300) 및 기지국1(1310)은 무선 구간 품질 보고 주기 및 방법 등에 대한 정보를 교환한다.
1331단계에서, 상기 단말(1300)과 상기 기지국1(1310) 간 연결 재설정이 완료된 후, 상기 기지국1(1310)은 상기 게이트웨이(1360)로 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 송신한다.
1333단계에서, 상기 단말(1300)은 상기 게이트웨이(1360)로 접속 완료 메시지를 송신한다. 즉, 상기 단말(1300)은 상기 게이트웨이(1360)로 최종적인 네트워크 접속 완료를 통보한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 셀 접속에서 다중 셀 접속으로의 변경 절차를 도시하고 있다. 상기 도 14에 도시된 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1400)이 지점B에서 지점C로 이동하는 경우에 실시될 수 있다.
상기 도 14에 도시된 실시 예에 따르면, 안테나#1을 통해 셀-1(1410)에 접속한 상태에서 상기 단말(1400)이 이동하여 안테나#2의 최적 셀이 셀-2(1420)가 되는 경우, 상기 단말(1400)은 상기 안테나#2가 셀-2(1420)에 접속하기 위한 제어 메시지를, 무선 링크 품질이 좋은 안테나#1 및 상기 셀-1(1410)을 이용하여 송수신한다. 이로 인해, 셀 용량 감소를 방지하며 빠른 접속 속도가 지원될 수 있다.
상기 도 14를 참고하면, 1401단계에서, 상기 단말(1400)이 다수의 안테나들을 통해 단일 최적 셀에 접속한 경우로서, 상기 단말(1400)은 다수의 안테나들을 이용하여 하나의 서빙 셀을 통해 데이터를 송수신한다. 도 14에서, 본 발명은 상기 단말(1400)이 상기 기지국1(1410)(셀-1)에 접속한 경우를 가정한다.
1403단계에서, 상기 단말(1400)의 다수의 안테나 중 일부 안테나에 대한 무선 링크 품질이 임계치 이하로 저하되며, 상기 단말(1400)은 무선 링크 품질 저하를 인식한다. 예를 들어, 상기 단말(1400)은 해당 무선 링크에서 패킷 오류가 빈번하게 발생하거나, 수신 전력이 기준치 이하로 낮아지는지 여부를 판단함으로써, 상기 무선 링크 품질 저하를 인식할 수 있다. 상기 도 14에서, 본 발명은 상기 안테나#2의 무선 링크 품질이 임계치 이하로 저하되는 경우를 가정한다.
1405단계에서, 상기 단말(1400)은 무선 구간 품질 측정을 통해 품질이 저하된 안테나에 대한 최적 셀을 탐색한다. 상기 도 14에서, 본 발명은 상기 안테나#2에 대한 최적 셀을 탐색하는 것을 가정한다.
1407단계에서, 상기 단말(1400)의 무선 링크 품질이 저하된 상기 안테나#2는 링크 품질 저하 이벤트를 품질이 양호한 상기 안테나#1로 전달한다. 여기서, 상기 안테나#2에 대한 무선 구간 품질 측정 결과가 함께 전달된다.
1409단계에서, 상기 단말(1400)은 링크 품질이 양호한 상기 안테나#1를 이용하여 링크 품질 대리 보고 메시지를 상기 기지국1(1410)로 송신한다. 상기 링크 품질 대리 보고 메시지는 링크 품질이 저조한 안테나#2의 ID, 상기 안테나#2를 이용한 품질 측정 정보를 포함할 수 있다.
1411단계에서, 상기 기지국1(1410)은 상기 단말(1400)이 측정한 무선 링크 품질 정보에 기초하여 서빙 셀을 상기 기지국2(1420)로 변경할지 여부를 판단한다. 만일, 변경하지 아니할 것이 결정된 경우, 이하 단계들을 수행되지 아니한다. 상기 도 14에서, 본 발명은 상기 안테나#2의 서빙 셀을 상기 기지국2(1420) 변경할 것을 결정한 경우를 가정한다.
1413단계에서, 상기 기지국1(1410)이 상기 단말(1400)의 상기 안테나#2에 대한 서빙 셀 변경을 수용함에 따라, 상기 기지국1(1401)은 상기 기지국2(1420)로 셀 접속 요청 메시지를 송신한다.
1415단계에서, 상기 기지국2(1420)는 셀 접속 요청에 대한 수락 여부를 판단한다. 만일, 상기 셀 접속 요청이 수락되지 아니하면, 이하 단계들은 수행되지 아니한다. 상기 도 14에서, 본 발명은 상기 셀 접속 요청이 수락됨을 가정한다.
1417단계에서, 상기 기지국2(1420)에서 셀 접속 요청을 수용됨에 따라, 상기 기지국2(1420)는 셀 접속 요청 응답 메시지를 이전 서빙 셀인 상기 기지국1(1410)로 송신한다. 이때, 신규 셀인 상기 기지국2(1420)로의 접속 시간을 단축하기 위해, 상기 셀 접속 요청 응답 메시지는 전용(dedicated) 프리앰블 정보, 상기 기지국2(1420)의 BCH 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1419단계에서, 상기 기지국1(1410)은 셀 접속 지시 메시지를 상기 단말(1400)의 품질이 양호한 안테나로 송신한다. 상기 도 14의 경우, 상기 셀 접속 지시 메시지는 상기 안테나#1로 송신된다. 상기 셀 접속 지시 메시지는 상기 전용 프리앰블 정보, 상기 기지국2(1420)의 상기 BCH 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1421단계에서, 상기 셀 접속 지시 메시지를 수신한 상기 단말(1400)은 서빙 셀 변경 이벤트(event)를 품질이 저조한 상기 안테나#2로 전달한다. 상기 도 14에서, 본 발명은 상기 안테나#1이 상기 안테나#2로 이벤트를 전달함을 가정한다.
1423단계에서, 상기 단말(1400)의 품질 저조 상기 안테나#2는 기존의 서빙 셀인 상기 기지국1(1410)과의 접속을 해제하고, 신규 셀인 상기 기지국2(1420)과 동기화 절차를 수행한다.
1425단계에서, 상기 단말(1400)의 상기 안테나#2는 신규 셀로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH을 통해 랜덤 억세스 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말(1400)은 상기 1419단계에서 상기 기지국1(1410)로부터 수신한 상기 전용 프리앰블 및 상기 BCH 정보를 이용하여 다른 단말과 충돌이 없는 빠른 접속이 가능하다. 구체적으로, 상기 단말(1400)은 성기 전용 프리앰블 상기 기지국2(1420)로 송신한다. 상기 기지국2(1420)가 상기 전용 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국2(1420)는 랜덤 억세스 응답을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다.
1427단계에서, 상기 단말(1400)은 셀 접속 완료 메시지를 상기 기지국2(1420)로 송신한다. 다시 말해, 상기 단말(1400)은 상기 기지국2(14020)으로 셀 접속 완료를 알린다.
1429단계에서, 상기 단말(1400)은 다수의 안테나들을 이용하여 상향링크 데이터 분산 송신을 개시한다. 구체적으로, 상기 단말(1400)은 상기 안테나#1을 통해 일부 데이터를, 상기 안테나#2를 통해 나머지 데이터를 송신하도록 데이터를 분산 할당한다.
1431단계에서, 상기 단말(1400)은 다수의 안테나들을 이용하여 상향링크 데이터를 송신한다. 구체적으로, 상기 단말(1400)은 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1410)을 통해 상향링크 데이터를 송신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1420)를 통해 상향링크 데이터를 송신한다.
1433단계에서, 상기 기지국2(1420)는 하향링크 데이터 분산 송신을 위해 셀 추가 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1460)로 송신한다. 즉, 상기 기지국2(1420)는 상기 단말의 일부 안테나에 대한 서빙 셀이 변경되었음, 구체적으로, 상기 기지국2(1420)이 서빙 셀로서 추가되었음을 통지한다.
1435단계에서, 상기 게이트웨이(1460)는 하향링크 데이터 분산 송신을 개시한다. 즉, 상기 게이트웨이(1460)는 상기 기지국1(1410)을 통해 일부 데이터를, 상기 기지국2(1420)를 통해 나머지 데이터를 송신하도록 데이터를 분산 할당한다.
1437단계에서, 상기 게이트웨이(1460)에서 하향링크 데이터를 상기 기지국1(1410) 및 상기 기지국2(1420)로 분산 송신된다. 구체적으로, 상기 게이트웨이(1460)는 하향링크 데이터 일부를 상기 기지국1(1410)을 통해, 하향링크 데이터 나머지를 상기 기지국2(1420)을 통해 송신한다. 이에 따라, 상기 단말(1400)은 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1410)을 통해 하향링크 데이터를 수신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1420)를 통해 하향링크 데이터를 수신한다.
1439단계에서. 상기 게이트웨이(1460)는 상기 기지국2(1420)로 셀 추가 요청 응답 메시지를 송신한다. 즉, 상기 게이트웨이(1460)는 상기 기지국2(1420)로 상기 단말(1400)에 대한 서빙 셀이 추가되었음을 통지한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하고 있다. 상기 도 15에 도시된 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1500)이 지점D에 위치하는 경우에 실시될 수 있다. 상기 도 15에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(1500)은 안테나#1을 통해 셀-1(1510)에 접속하고 안테나#2를 통해 셀-2(1520)에 동시 접속한다.
상기 도 15를 참고하면, 1501단계에서, 상기 단말(1500)은 기지국1(1510)(셀-1) 및 기지국2(1520)(셀-2)로부터 SCH 및 BCH를 수신한다. 상기 단말(1500)은 상기 SCH를 수신함으로써 기지국 동기를 획득한다. 상기 단말(1500)은 상기 BCH를 통해 각 기지국의 시스템 정보를 획득한다.
1503단계에서, 상기 단말(1500)은 안테나 별 무선 신호 품질, 셀의 부하 수준 등을 고려하여 안테나 별 최적 셀을 선택한다. 도 15에서, 본 발명은 안테나#1에 대하여 상기 기지국1(1510)을 선택하고, 안테나#2에 대하여 상기 기지국2(1520)를 선택함을 가정한다.
1505단계에서, 상기 단말(1500)의 상기 안테나#1은 상기 기지국1(1510)(셀-1)로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH을 통해 랜덤 억세스 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1500)은 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국1(1510)로 송신한다. 상기 기지국1(1510)이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국1(1510)은 랜덤 억세스 응답을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 상기 단말(1500)이 송신하는 프리앰블은 임의로 선택되므로, 다수의 상기 단말(1500)이 동일한 프리앰블을 이용하여 송신하는 경우 충돌이 발생할 수 있다.
1507단계에서, 상기 단말(1500)은 상기 기지국1(1510)(셀-1)과 무선 구간 연결 설정을 위해 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1500)은 상기 기지국1(1510)로부터 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국1(1510)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국1(1510)은 상기 단말(1500)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1500)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1500)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국1(1510)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1509단계에서, 상기 단말(1500)의 상기 안테나#2은 상기 기지국2(1520)(셀-1)로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH을 통해 랜덤 억세스 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1500)은 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국2(1520)로 송신한다. 상기 기지국2(1520)가 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국2(1520)는 랜덤 억세스 응답을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 상기 단말(1500)이 송신하는 프리앰블은 임의로 선택되므로, 다수의 상기 단말(1500)이 동일한 프리앰블을 이용하여 송신하는 경우 충돌이 발생할 수 있다.
1511단계에서, 상기 단말(1500)은 상기 기지국2(1520)(셀-1)과 무선 구간 연결 설정을 위해 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1500)은 상기 기지국2(1520)로부터 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국2(1520)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국2(1520)는 상기 단말(1500)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1500)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1500)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국2(1520)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1513단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 기지국1(1510)간 무선 자원 연결이 완료된 후, 상기 기지국1(1510)은 상기 단말(1500)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1560)로 송신한다. 이때, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1500)의 식별자 및 상기 단말(1500)이 접속한 셀-1(1410)의 정보를 포함한다.
1515단계에서, 상기 단말(1500)과 상기 기지국2(1520)간 무선 자원 연결이 완료된 경우 상기 기지국1(1510)은 상기 단말(1500)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1560)로 송신한다. 이때, 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1500)의 식별자 및 상기 단말(1500)이 접속한 셀-2(1420)의 정보를 포함한다.
1517단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 상기 단말(1500)의 식별자 정보를 이용하여 HSS(1480)로부터 상기 단말(1500) 인증을 위한 정보를 획득한다. 상기 HSS는 ‘인증 서버’로 지칭될 수 있다. 상기 단말(1500) 인증을 위한 정보는 RAND, AUTN, XRES, KASME 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1519단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 무선 구간 품질, 셀의 부하 수준 등을 고려하여 최적 셀을 선택한다. 도 15의 경우, 본 발명은 상기 기지국1(1510)이 선택된 경우를 가정한다.
1521단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 HSS(1580)는 상기 HSS(1580)로부터 획득한 인증 정보에 기초하여 상호 인증 절차를 수행한다. 이때, 상기 인증 절차는 상기 기지국1(1510)을 통해 수행된다. 상기 게이트웨이(1560)가 송신하는 인증 요청 메시지를 통해, 상기 단말(1500)은 상기 HSS(1580)를 인증한 후, RES를 생성함으로써 인증 응답 메시지를 생성하고, 상기 인증 응답을 상기 게이트웨이(1560)로 송신한다. 상기 인증 응답을 수신한 상기 게이트웨이(1560)는 상기 RES 및 상기 XRES의 일치 여부를 확인하고, 일치하는 경우 상기 단말(1500)이 접속할 권한이 있다고 판단한다.
1523단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 게이트웨이(1560)는 상호 간 교환하는 메시지에 대한 보안 설정(예: 무결성, 암호화)를 위해 비무선 구간 보안 설정 절차를 수행한다. 여기서, 상기 비무선 구간 보안 설정은 단말과 게이트웨이간 직접 교환되는 NAS(Non-Access Stratum) 메시지의 무결성 및 암호화를 수행하기 위한 절차를 의미한다. 예를 들어, 상기 기지국(1560)은 상기 단말(1500) 또는 상기 게이트웨이(1560)로부터 수신한 NAS 메시지의 내용을 검사하지 않고, 단순히 재전송 기능만 수행한다. 상기 비무선 구간 보안 설정 절차는 상기 게이트웨이(1560)에서 보안설정 요청 메시지를 전송하면, 상기 단말(1500)이 상기 보안설정 요청 메시지를 수신하고, 보안설정 응답 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
1525단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 상기 HSS(1580)로부터 획득한 정보에 기초하여 무선 구간 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1527단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 상기 단말(1500)이 요청한 QoS 정보에 기초하여 베어러 정보를 설정한다. 상기 베어러 정보를 설정하는 구체적인 절차는 상기 게이트웨이(1560)의 스케줄링 정책 및 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1529단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 상기 기지국1(1510)로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 송신한다. 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 상기 1525단계에서 생성된 상기 무선 구간 보안키 정보, 상기 1527단계에서 생성된 상기 베어러 정보를 포함할 수 있다.
1531단계에서, 상기 기지국1(1510) 및 상기 단말(1500)은 상기 무선 구간 보안키를 이용하여 무선 구간 보안(예: 무결성, 암호화)을 설정 절차를 수행한다.
1533단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 기지국1(1510)은 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행한다. 상기 무선 자원 연결 재설정 절차를 통해, 상기 단말(1500) 및 기지국1(1510)은 무선 구간 품질 보고 주기 및 방법 등에 대한 정보를 교환한다.
1535단계에서, 상기 게이트웨이(1560)는 상기 기지국2(1520)로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 송신한다. 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 상기 1525단계에서 생성된 상기 무선 구간 보안키 정보, 상기 1527단계에서 생성된 상기 베어러 정보를 포함할 수 있다.
1537단계에서, 상기 기지국2(1520)는 상기 무선 구간 보안키를 이용하여 상기 단말(1500)과 무선 구간 보안(예: 무결성, 암호화)을 설정 절차를 수행한다.
1539단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 기지국2(1520)는 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행한다. 상기 무선 자원 연결 재설정 절차를 통해, 상기 단말(1500) 및 기지국2(1520)는 무선 구간 품질 보고 주기 및 방법 등에 대한 정보를 교환한다.
1541단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 기지국1(1510) 간에 연결 재설정이 완료된 후, 상기 기지국1(1510)은 상기 게이트웨이(1560)로 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 송신한다.
1543단계에서, 상기 단말(1500) 및 상기 기지국2(1520)간에 연결 재설정이 완료된 후, 상기 기지국2(1520)은 상기 게이트웨이(1560)로 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 송신한다.
1545단계에서, 상기 단말(1500)은 상기 기지국1(1410)을 통해 상기 게이트웨이(1560)로 접속 완료 메시지를 송신한다. 즉, 상기 단말(1500)은 상기 게이트웨이(1560)로 최종적인 네트워크 접속 완료를 통보한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 지원을 통한 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하고 있다. 상기 도 16에 도시된 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1600)이 지점D에 위치하는 경우에 실시될 수 있다.
상기 도 16에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(1600)은 안테나#1을 통해 기지국1(1610)(셀-1)에 접속하고, 안테나#2를 통해 기지국2(1620)(셀-2)에 접속한다. 상기 단말(1600)은 안테나 별 별도의 기지국을 통해 접속하는 것이 아니라, 하나의 대표 기지국을 선택하여 접속 관련 제어 메시지를 송수신하고, 기지국들(1610, 1620) 간 정보 교환을 통해 단일 기지국을 이용하여 빠르고 효율적인 접속 절차를 제공한다.
상기 도 16을 참고하면, 1601단계에서, 상기 단말(1600)은 기지국1(1610) 및 기지국2(1620)로부터 SCH 및 BCH를 수신한다. 상기 단말(1600)은 상기 SCH를 수신함으로써 기지국 동기를 획득한다. 상기 단말(1600)은 상기 BCH를 통해 각 기지국의 시스템 정보를 획득한다.
1603단계에서, 상기 단말(1600)은 모든 안테나들을 고려하여 무선 신호 품질, 셀의 부하 수준 등에 기초하여 최적 셀을 선택한다. 상기 도 16에서, 본 발명은 상기 안테나#1에 대하여 상기 기지국1(1610)을 최적 셀로, 상기 안테나#2에 대하여 상기 기지국2(1620)을 최적 셀로 선택함을 가정한다.
1605단계에서, 상기 단말(1600)은 안테나 별 무선 링크 품질, 셀의 부하 수준 등을 고려하여 대표 기지국을 선택한다. 상기 도 16에서, 본 발명은 상기 안테나#1을 통해 상기 기지국1(1610)을 상기 대표 기지국으로 선택함을 가정한다.
1607단계에서, 상기 단말(1600)의 상기 안테나#1은 상기 기지국1(1610)로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH을 통해 랜덤 억세스 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1600)은 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국1(1610)로 송신한다. 상기 기지국1(1610)이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국1(1610)은 랜덤 억세스 응답을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 상기 단말(1600)이 송신하는 프리앰블은 임의로 선택되므로, 다수의 상기 단말(1600)이 동일한 프리앰블을 이용하여 송신하는 경우 충돌이 발생할 수 있다.
1609단계에서, 상기 단말(1600)은 상기 기지국1(1610)과 무선 구간 연결 설정을 위해 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1600)은 상기 기지국1(1610)로부터 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국1(1610)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국1(1610)은 상기 단말(1600)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1600)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1600)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국1(1610)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다. 이때, 상기 무선 자원 연결 완료 요청 메시지는 상기 단말(1600)이 다수의 셀들에 접속을 요청함을 나타내는 정보를 포함한다.
1611단계에서, 상기 단말(1600) 및 상기 기지국1(1610)간 무선 자원 연결이 완료된 후, 상기 기지국1(1610)은 상기 단말(1600)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1660)로 송신한다. 상기 기지국1(1610)은 상기 단말(1600)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1660)로 송신한다. 이때, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1600)의 식별자 및 상기 단말(1600)이 접속하고자 하는 셀-1(1610) 및 셀-2(1620)의 정보를 포함한다. 또한, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1600)이 다수의 셀들에 접속을 요청함을 나타내는 정보를 포함한다. 즉, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 셀-1(1610) 및 상기 셀-2(1620)를 동시 접속하기 위한 정보를 포함한다.
1613단계에서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 단말(1600)의 식별자 정보를 이용하여 HSS(1680)로부터 상기 단말(1600) 인증을 위한 정보를 획득한다. 상기 HSS(1680)는 ‘인증 서버’로 지칭될 수 있다. 상기 단말(1600) 인증을 위한 정보는 RAND, AUTN, XRES, KASME 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1615단계에서, 상기 단말(1600) 및 상기 HSS(1680)는 상기 HSS(1680)로부터 획득한 인증 정보에 기초하여 상호 인증 절차를 수행한다. 이때, 상기 인증 절차는 상기 대표 기지국을 통해 수행된다. 상기 게이트웨이(1660)가 송신하는 인증 요청 메시지를 통해, 상기 단말(1600)은 상기 HSS(1680)를 인증한 후, RES를 생성함으로써 인증 응답 메시지를 생성하고, 상기 인증 응답을 상기 게이트웨이(1660)로 송신한다. 상기 인증 응답을 수신한 상기 게이트웨이(1660)는 상기 RES 및 상기 XRES의 일치 여부를 확인하고, 일치하는 경우 상기 단말(1600)이 접속할 권한이 있다고 판단한다.
1617단계에서, 상기 단말(1600) 및 상기 게이트웨이(1660)는 교환하는 메시지에 대한 보안설정(예: 무결성, 암호화)를 위해 비무선 구간 보안 설정 절차를 수행한다. 여기서, 상기 비무선 구간 보안 설정은 단말과 게이트웨이간 직접 교환되는 NAS(Non-Access Stratum) 메시지의 무결성 및 암호화를 수행하기 위한 절차를 의미한다. 예를 들어, 상기 기지국(1660)은 상기 단말(1600) 또는 상기 게이트웨이(1660)로부터 수신한 NAS 메시지의 내용을 검사하지 않고, 단순히 재전송 기능만 수행한다. 상기 비무선 구간 보안 설정 절차는 상기 게이트웨이(1660)에서 보안설정 요청 메시지를 전송하면, 상기 단말(1600)이 상기 보안설정 요청 메시지를 수신하고, 보안설정 응답 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
1619단계에서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 HSS(1680)로부터 획득한 정보에 기초하여 무선 구간 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 기지국1(1610)을 위한 보안키 및 상기 기지국2(1610)을 위한 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1621단계에서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 단말(1600)이 요청한 QoS 정보에 기초하여 베어러 정보를 설정한다. 여기서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 기지국1(1610)을 위한 베어러 정보 및 상기 기지국2(1610)을 위한 베어러 정보를 설정한다. 상기 베어러 정보를 설정하는 구체적인 절차는 상기 게이트웨이(1660)의 스케줄링 정책 및 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1623단계에서, 상기 게이트웨이(1660)는 상기 기지국1(1610)로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 송신한다. 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 상기 1619단계에서 생성된 상기 기지국1(1610) 및 상기 기지국2(1610)을 위한 무선 구간 보안키 정보, 상기 1621단계에서 생성된 상기 기지국1(1610) 및 상기 기지국2(1610)을 위한 베어러 정보를 포함할 수 있다.
1625단계에서, 상기 기지국1(1610)은 상기 기지국2(1620)로 컨텍스트 정보 전달 메시지를 송신한다. 상기 컨텍스트 정보 전달 메시지는 상기 기지국2(1620)를 위한 보안키, 베어러 정보를 포함할 수 있다. 즉, 상기 기지국1(1610)은 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지에 포함된 정보 중 상기 기지국2(1620)를 위한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 상기 기지국2(1620)로 송신한다.
1627단계에서, 상기 기지국2(1620)는 상기 단말(1600)이 상기 안테나#2를 통한 접속을 위한 무선 자원 정보 전달 메시지를 상기 기지국1(1610)로 송신한다. 상기 단말(1600)의 접속 시간을 단축하기 위해, 상기 무선 자원 정보 전달 메시지는 전용 프리앰블 정보, BCH 정보, 보안 알고리즘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1629단계에서, 상기 단말(1600) 및 상기 기지국1(1610)은 상기 무선 구간 보안키를 이용하여 무선 구간 보안(예: 무결성, 암호화) 설정 절차를 수행한다. 이때, 상기 무선 구간 보안은 상기 기지국1(1610)과의 무선 구간에 대하여는 물론, 상기 기지국2(1620)과의 무선 구간에 대하여도 설정된다.
1631단계에서, 상기 기지국1(1610)은 상기 단말(1600)의 안테나#1을 통해 상기 단말(1600)로 무선 자원 연결 재설정 메시지를 송신한다. 상기 무선 자원 연결 재설정 메시지는 상기 기지국2(1620)의 무선 자원 정보인 전용 프리앰블 정보, BCH 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1633단계에서, 상기 단말(1600)은 상기 안테나#1을 통해 무선 자원 연결 재설정 완료 메시지를 상기 기지국1(1610)으로 송신한다.
1635단계에서, 상기 단말(1600)은 상기 안테나#2을 통해 RACH 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말(1600)은 상기 1633단계에서 획득한 상기 기지국2(1620)에 대한 정보를 이용하여 상향링크 자원 할당을 위해 비경쟁기반의 RACH 절차를 수행할 수 있다.
1637단계에서, 상기 단말(1600)의 안테나#2는 상기 1637단계를 통해 할당된 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1600)은 상기 기지국2(1620)로부터 할당된 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국2(1620)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국2(1620)는 상기 단말(1600)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1600)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1600)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국2(1620)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1639단계에서, 상기 기지국2(1620)는 상기 기지국1(1610)로 컨텍스트 설정 완료 메시지를 송신한다. 다시 말해, 상기 기지국2(1620)는 상기 기지국1(1610)로 상기 단말(1600)의 셀 접속 완료를 통지한다.
1641단계에서, 상기 기지국1(1610)은 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 상기 게이트웨이(1660)로 송신한다.
1643단계에서, 상기 단말(1600)는 접속 완료 메시지를 상기 게이트웨이(1660)로 송신한다. 즉, 상기 단말(1600)은 다중 셀 접속 완료를 통지한다. 이때, 상기 단말(1600)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1610)을 통해 상기 접속 완료 메시지를 송신한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이 지원을 통한 다중 셀 동시 접속 절차를 도시하고 있다. 상기 도 17의 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1700)이 지점D에 위치하는 경우에 실시될 수 있다.
상기 도 17에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(1700)은 안테나#1을 통해 기지국1(1710)(셀-1)에 접속하고, 안테나#2를 통해 기지국2(1720)(셀-2)에 접속한다. 상기 단말(1700)은 안테나 별 별도의 기지국을 통해 접속하는 것이 아니라, 하나의 대표 기지국을 선택하여 접속 관련 제어 메시지를 송수신하고, 게이트웨이(1760)를 이용한 기지국들(1710, 1720) 간 정보 교환을 통해 단일 기지국을 이용하여 빠르고 효율적인 접속 절차를 제공한다.
상기 도 17을 참고하면, 1601단계에서, 상기 단말(1700)은 기지국1(1710) 및 기지국2(1720)로부터 SCH 및 BCH를 수신한다. 상기 단말(1700)은 상기 SCH를 수신함으로써 기지국 동기를 획득한다. 상기 단말(1700)은 상기 BCH를 통해 각 기지국의 시스템 정보를 획득한다.
1703단계에서, 상기 단말(1700)은 모든 안테나들을 고려하여 무선 신호 품질, 셀의 부하 수준 등에 기초하여 최적 셀을 선택한다. 상기 도 16에서, 본 발명은 상기 안테나#1에 대하여 상기 기지국1(1710)을 최적 셀로, 상기 안테나#2에 대하여 상기 기지국2(1720)을 최적 셀로 선택함을 가정한다.
1705단계에서, 상기 단말(1700)은 안테나 별 무선 링크 품질, 셀의 부하 수준 등을 고려하여 대표 기지국을 선택한다. 상기 도 16 에서, 본 발명은 상기 안테나#1을 통해 상기 기지국1(1710)을 상기 대표 기지국으로 선택함을 가정한다.
1707단계에서, 상기 단말(1700)의 상기 안테나#1은 상기 기지국1(1710)로부터 상향링크 자원을 획득하기 위해 RACH을 통해 랜덤 억세스 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1700)은 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국1(1710)로 송신한다. 상기 기지국1(1710)이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신하는 경우, 상기 기지국1(1710)은 랜덤 억세스 응답을 송신함으로써, 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 상기 단말(1700)이 송신하는 프리앰블은 임의로 선택되므로, 다수의 상기 단말(1700)이 동일한 프리앰블을 이용하여 송신하는 경우 충돌이 발생할 수 있다.
1709단계에서, 상기 단말(1700)은 상기 기지국1(1710)과 무선 구간 연결 설정을 위해 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1700)은 상기 기지국1(1710)로부터 할당받은 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국1(1710)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국1(1710)은 상기 단말(1700)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1700)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1700)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국1(1710)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1711단계에서, 상기 단말(1700) 및 상기 기지국1(1710)간 무선 자원 연결이 완료된 후, 상기 기지국1(1710)은 상기 단말(1700)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다. 상기 기지국1(1710)은 상기 단말(1700)의 네트워크 접속을 위해 초기 접속 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다. 이때, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 단말(1700)의 식별자 및 상기 단말(1700)이 접속한 셀-1(1710) 및 셀-2(1720)의 정보를 포함한다. 즉, 상기 초기 접속 요청 메시지는 상기 셀-1(1710) 및 상기 셀-2(1720)를 동시 접속하기 위한 정보를 포함한다.
1713단계에서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 단말(1700)의 식별자 정보를 이용하여 HSS(1780)로부터 상기 단말(1700) 인증을 위한 정보를 획득한다. 상기 HSS(1780)는 ‘인증 서버’로 지칭될 수 있다. 상기 단말(1700) 인증을 위한 정보는 RAND, AUTN, XRES, KASME 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1715단계에서, 상기 단말(1700) 및 상기 HSS(1780)는 상기 HSS(1780)로부터 획득한 인증 정보에 기초하여 상호 인증 절차를 수행한다. 이때, 상기 인증 절차는 상기 대표 기지국을 통해 수행된다. 상기 게이트웨이(1760)가 송신하는 인증 요청 메시지를 통해, 상기 단말(1700)은 상기 HSS(1780)를 인증한 후, RES를 생성함으로써 인증 응답 메시지를 생성하고, 상기 인증 응답을 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다. 상기 인증 응답을 수신한 상기 게이트웨이(1760)는 상기 RES 및 상기 XRES의 일치 여부를 확인하고, 일치하는 경우 상기 단말(1700)이 접속할 권한이 있다고 판단한다.
1717단계에서, 상기 단말(1700) 및 상기 게이트웨이(1760)는 교환하는 메시지에 대한 보안설정(예: 무결성, 암호화)를 위해 비무선 구간 보안 설정 절차를 수행한다. 여기서, 상기 비무선 구간 보안 설정은 단말과 게이트웨이간 직접 교환되는 NAS(Non-Access Stratum) 메시지의 무결성 및 암호화를 수행하기 위한 절차를 의미한다. 예를 들어, 상기 기지국(1760)은 상기 단말(1700) 또는 상기 게이트웨이(1760)로부터 수신한 NAS 메시지의 내용을 검사하지 않고, 단순히 재전송 기능만 수행한다. 상기 비무선 구간 보안 설정 절차는 상기 게이트웨이(1760)에서 보안설정 요청 메시지를 전송하면, 상기 단말(1700)이 상기 보안설정 요청 메시지를 수신하고, 보안설정 응답 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
1719단계에서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 HSS(1780)로부터 획득한 정보에 기초하여 무선 구간 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 기지국1(1710)을 위한 보안키 및 상기 기지국2(1710)을 위한 보안키를 생성한다. 상기 보안키 생성의 구체적인 절차는 보안 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1721단계에서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 단말(1700)이 요청한 QoS 정보에 기초하여 베어러 정보를 설정한다. 여기서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 기지국1(1710)을 위한 베어러 정보 및 상기 기지국2(1710)을 위한 베어러 정보를 설정한다. 상기 베어러 정보를 설정하는 구체적인 절차는 상기 게이트웨이(1760)의 스케줄링 정책 및 알고리즘에 따라 달라질 수 있다.
1723단계에서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 기지국2(1720)로 컨텍스트 정보 전달 메시지를 송신한다. 상기 컨텍스트 정보 전달 메시지는 상기 1721단계에서 생성된 상기 기지국2(1720)를 위한 무선 구간 보안키 정보, 상기 1723단계에서 생성된 상기 기지국2(1720)를 위한 베어러 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
1725단계에서, 상기 기지국2(1720)는 무선 자원 정보 전달 메시지를 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다. 상기 단말(1700)의 접속 시간을 단축하기 위해, 상기 무선 자원 정보 전달 메시지는 전용 프리앰블 정보, BCH 정보, 보안 알고리즘 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
1727단계에서, 상기 게이트웨이(1760)는 상기 기지국1(1710)로 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지를 송신한다. 상기 초기 컨텍스트 설정 요청 메시지는 상기 1719단계에서 생성된 상기 기지국1(1710)을 위한 무선 구간 보안키 정보, 상기 1721단계에서 생성된 상기 기지국1(1710)을 위한 베어러 정보, 상기 1725단계에서 획득된 상기 기지국2(1720)의 무선 자원 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 무선 자원 정보는 상기 전용 프리앰블 정보, 상기 BCH 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
1729단계에서, 상기 단말(1700) 및 상기 기지국1(1710)은 상기 무선 구간 보안키를 이용하여 무선 구간 보안(예: 무결성, 암호화) 설정 절차를 수행한다. 이때, 상기 무선 구간 보안은 상기 기지국1(1710)과의 무선 구간에 대하여는 물론, 상기 기지국2(1720)과의 무선 구간에 대하여도 설정된다.
1731단계에서, 상기 기지국1(1710)은 상기 단말(1700)의 안테나#1을 통해 상기 단말(1700)로 무선 자원 연결 재설정 메시지를 송신한다. 상기 무선 자원 연결 재설정 메시지는 상기 기지국2(1720)의 무선 자원 정보인 상기 전용 프리앰블 정보, 상기 BCH 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1733단계에서, 상기 단말(1700)은 상기 안테나#1을 통해 무선 자원 연결 재설정 완료 메시지를 상기 기지국1(1710)으로 송신한다.
1735단계에서, 상기 단말(1700)은 상기 안테나#2을 통해 RACH 절차를 수행한다. 이때, 상기 단말(1700)은 상기 1633단계에서 획득한 상기 기지국2(1720)에 대한 정보를 이용하여 상향링크 자원 할당을 위해 비경쟁기반의 RACH 절차를 수행할 수 있다.
1737단계에서, 상기 단말(1700)의 안테나#2는 상기 1637단계를 통해 할당된 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 확립 절차를 수행한다. 구체적으로, 상기 단말(1700)은 상기 기지국2(1720)로부터 할당된 상향링크 자원을 이용하여 무선 자원 연결 요청 메시지를 상기 기지국2(1720)로 송신한다. 그리고, 상기 기지국2(1720)는 상기 단말(1700)이 요청한 무선 자원 연결이 가능한지 여부를 판단하고, 가능하다 판단되면, 상기 단말(1700)로 무선 자원 연결 메시지를 송신한다. 상기 단말(1700)은 상기 무선 자원 연결 메시지를 통해 획득한 무선 자원 정보에 기초하여 무선 자원을 설정한 후, 상기 기지국2(1720)로 무선 자원 연결 완료 메시지를 송신한다.
1739단계에서, 상기 기지국2(1720)는 상기 기지국1(1710)로 컨텍스트 설정 완료 메시지를 송신한다. 다시 말해, 상기 기지국2(1720)는 상기 기지국1(1710)로 상기 단말(1700)의 셀 접속 완료를 통지한다.
1741단계에서, 상기 기지국1(1710)은 초기 컨텍스트 설정 응답 메시지를 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다.
1743단계에서, 상기 단말(1700)는 접속 완료 메시지를 상기 게이트웨이(1760)로 송신한다. 즉, 상기 단말(1700)은 다중 셀 접속 완료를 통지한다. 이때, 상기 단말(1700)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1710)을 통해 상기 접속 완료 메시지를 송신한다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하고 있다. 상기 도 18의 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1800)이 지점D를 통과할 때 실시될 수 있다.
상기 도 18에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(1800)은 안테나#1 및 셀-1(1810)을 통해 VoIP와 같은 지연에 민감한(delay-sensitive) 서비스를 이용하고, 안테나#2 및 셀-2(1820)를 통해 FTP(File Transfer Protocol)와 같은 일정 지연 허용되는(delay-tolerant) 서비스를 이용하는 경우, 상기 단말(1800) 이동에 따라 상기 안테나#1의 무선 링크 품질이 상기 안테나#2에 비해 떨어지면, 상기 안테나#1 및 상기 셀-1(1810)을 이용하여 제공받는 서비스 및 상기 안테나#2 및 상기 셀-2(1820)을 이용하여 제공받는 서비스의 트래픽 경로들을 상호 교환함으로써, 시스템은 사용자에게 높은 QoE(Quality of Experience)와 UX(User Experience)를 제공할 수 있다.
상기 도 18을 참고하면, 1801단계에서, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1810)을 통해 지연에 민감한 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 지연에 민감한 서비스는 VoIP 등의 실시간(real-time) 서비스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 지연에 민감한 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1810) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 20%를 점유한다.
1803단계에서, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1810)을 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 일정 지연 허용되는 서비스는 FTP 등의 비실시간(non real-time) 서비스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1810) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 80%를 점유한다.
1805단계에서, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1820)를 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 일정 지연 허용되는 서비스는 FTP 등의 비실시간 서비스를 의미한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1820) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 100%를 점유한다.
1807단계에서, 상기 단말(1800)의 상기 안테나#1의 무선 구간 신호 품질이 상기 안테나#2에 비해 저하되고, 상기 단말(1800)은 무선 링크 품질 저하를 인식한다. 예를 들어, 상기 단말(1800)은 해당 무선 링크에서 패킷 오류가 빈번하게 발생하거나, 수신 전력이 기준치 이하로 낮아지는지 여부를 판단함으로써, 상기 무선 링크 품질 저하를 인식할 수 있다.
1809단계에서, 상기 안테나#1의 신호 품질이 열악하므로, 상기 단말(1800)은 상대적으로 품질이 우수한 상기 안테나#2를 이용하여 접속된 상기 기지국2(1820)로 무선 링크 품질 보고 메시지를 송신한다. 상기 무선 링크 품질 보고 메시지는 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2의 무선 구간 품질 정보 및 각 안테나 별 서빙 셀 정보를 포함한다.
1811단계에서, 상기 기지국2(1820)는 상기 1809단계를 통해 획득한 품질 정보에 기초하여 상기 단말(1800)의 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2의 하향링크 데이터 송신 경로의 교환을 결정한다. 다시 말해, 상기 안테나#1의 신호 품질이 상기 안테나#2의 신호 품질보다 열악하므로, 상기 기지국2(1820)는 상기 지연에 민감한 서비스의 데이터 경로를 상기 안테나#2에 접속된 상기 기지국2(1820)로 변경할 것을 판단한다.
1813단계에서, 상기 기지국2(1820)는 무선 링크 교환 요청 메시지를 상기 안테나#1의 서빙 셀인 상기 기지국1(1810)로 송신한다.
1815단계에서, 상기 기지국1(1810)는 가용한 자원 정보에 기초하여 링크 교환 요청을 수락할지 판단한다. 만일, 상기 링크 교환 요청이 수락되지 아니하면, 이하 단계들은 수행되지 아니한다. 도 18에서, 본 발명은 상기 링크 교환 요청이 수락됨을 가정한다.
1817단계에서, 상기 링크 교환 요청이 수락됨에 따라, 상기 기지국1(1810)은 무선 링크 교환 요청 응답 메시지를 상기 기지국2(1820)로 송신한다. 즉, 상기 기지국1(1810)은 링크 교환이 수락됨을 알리는 무선 링크 교환 요청 응답 메시지를 송신한다. 만일, 상기 링크 교환이 수락되지 아니하면, 상기 기지국1(1810)은 링크 교환의 거부를 알리는 무선 링크 교환 요청 응답 메시지를 송신하고, 이하 단계들은 수행되지 아니할 수 있다.
1819단계에서, 상기 기지국2(1820)는 상기 단말(1800)의 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2에 대응하는 데이터 송신 경로를 교환하기 위해 경로 교환 요청 메시지를 상기 게이트웨이(1860)로 송신한다.
1821단계에서, 상기 게이트웨이(1860)는 하향링크 데이터 경로를 교환한다. 구체적으로, 상기 게이트웨이(1860)는 상기 기지국1(1810)으로 송신하던 지연에 민감한 서비스의 데이터를 상기 기지국2(1820)로 송신하고, 상기 기지국2(1820)로 송신하던 데이터를 상기 기지국1(1810)로 송신하도록, 경로 설정을 변경한다. 그리고, 상기 게이트웨이(1860)는 상기 기지국1(1820) 및 상기 기지국2(1820)를 통해 송수신될 트래픽의 비율을 조절한다.
1823단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1810)을 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1810) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 100%를 점유한다.
1825단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1820)를 통해 지연에 민감한 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 지연에 민감한 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1820) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 20%를 점유한다.
1827단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1800)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1820)를 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1820) 및 상기 단말(1800) 간 송수신되는 트래픽의 80%를 점유한다.
1829단계에서, 상기 게이트웨이(1860)는 상기 기지국2(1820)로 경로 교환 요청 응답 메시지를 송신한다. 즉, 상기 게이트웨이(1860)는 상기 기지국2(1820)로 경로 교환의 완료를 통지한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하고 있다. 상기 도 19의 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(1900)이 지점D를 통과할 때 실시될 수 있다.
상기 도 19에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(1900)은 안테나#1 및 셀-1(1910)을 통해 VoIP와 같은 지연에 민감한(delay-sensitive) 서비스를 이용하고, 안테나#2 및 셀-2(1920)를 통해 FTP와 같은 일정 지연 허용되는(delay-tolerant) 서비스를 이용하는 경우, 상기 셀-1(1910) 및 상기 셀-2(1920)의 부하 수준이 변경됨에 따라 상기 안테나#1 및 상기 셀-1(1910)을 이용하여 제공받는 서비스 및 상기 안테나#2 및 상기 셀-2(1920)을 이용하여 제공받는 서비스의 트래픽 경로들을 상호 교환함으로써, 시스템은 사용자에게 높은 QoE와 UX를 제공할 수 있다.
상기 도 19를 참고하면, 1901단계에서, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1910)을 통해 지연에 민감한 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 지연에 민감한 서비스는 VoIP 등의 실시간(real-time) 서비스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 지연에 민감한 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1910) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 20%를 점유한다.
1903단계에서, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1910)을 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 일정 지연 허용되는 서비스는 FTP 등의 비실시간(non real-time) 서비스를 포함할 수 있다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1910) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 80%를 점유한다.
1905단계에서, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1920)를 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터 경로를 제공받는다. 예를 들어, 상기 일정 지연 허용되는 서비스는 FTP 등의 비실시간 서비스를 의미한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1920) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 100%를 점유한다.
1907단계에서, 상기 기지국1(1910)는 셀 부하 정보 메시지를 상기 게이트웨이(1960)로 송신한다. 상기 셀 부하 정보 메시지는 상기 기지국1(1910)의 셀 부하 수준을 지시하는 정보를 포함한다. 이때, 상기 기지국1(1910)의 셀 부하 수준은 80%이다. 여기서, 상기 80%는 상기 기지국1(1910)의 전체 부하 용량 대비 사용 중인 부하 용량의 비율로서, 상기 단말(1900)에 의해 점유된 부하 및 다른 단말에 의해 점유된 부하를 모두 고려한 값이다. 이에 따라, 상기 게이트웨이(1960)는 상기 기지국1(1910)의 부하 수준에 대한 정보를 반영하여 상기 단말(1900)의 서빙 셀 관리 정보를 갱신한다.
1909단계에서, 상기 기지국2(1920)는 셀 부하 정보 메시지를 상기 게이트웨이(1960)로 송신한다. 상기 셀 부하 정보 메시지는 상기 기지국2(1920)의 셀 부하 수준을 지시하는 정보를 포함한다. 이때, 상기 기지국2(1920)의 셀 부하 수준은 20%이다. 여기서, 상기 20%는 상기 기지국2(1920)의 전체 부하 용량 대비 사용 중인 부하 용량의 비율로서, 상기 단말(1900)에 의해 점유된 부하 및 다른 단말에 의해 점유된 부하를 모두 고려한 값이다. 이에 따라, 상기 게이트웨이(1960)는 상기 기지국2(1920)의 부하 수준에 대한 정보를 반영하여 상기 단말(1900)의 서빙 셀 관리 정보를 갱신한다.
1911단계에서, 상기 게이트웨이(1960)는 하향링크 데이터 경로를 교환한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(1960)는 상기 기지국1(1910) 및 상기 기지국2(1920)의 부하 수준들을 비교하고, 상대적으로 적은 부하 수준을 가지는 상기 기지국2(1920)를 통해 상기 지연에 민감한 서비스를 제공할 것을 판단한다. 구체적으로, 상기 게이트웨이(1960)는 상기 기지국1(1910)으로 송신하던 지연에 민감한 서비스의 데이터를 상기 기지국2(1920)로 송신하고, 상기 기지국2(1920)로 송신하던 데이터를 상기 기지국1(1910)로 송신하도록, 경로 설정을 변경한다. 그리고, 상기 게이트웨이(1960)는 상기 기지국1(1920) 및 상기 기지국2(1920)를 통해 송수신될 트래픽의 비율을 조절한다.
1913단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(1910)을 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국1(1910) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 100%를 점유한다.
1915단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1920)를 통해 지연에 민감한 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 지연에 민감한 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1920) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 20%를 점유한다.
1917단계에서, 데이터 송신 경로 교환 결과에 따라, 상기 단말(1900)은 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(1920)를 통해 일정 지연 허용되는 서비스의 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 일정 지연 허용되는 서비스를 위한 트래픽은 상기 기지국2(1920) 및 상기 단말(1900) 간 송수신되는 트래픽의 80%를 점유한다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하고 있다. 상기 도 20의 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(2000)이 지점F에서 지점G로 이동할 때 실시될 수 있다.
상기 도 20에 도시된 실시 예에 따르면, 안테나#1로 접속된 최적 셀인 셀-1(2010)을 통해 서비스받는 중 상기 단말(2000)이 이동함에 따라 최적 셀을 셀-2(2020)로 변경하고자 하는 경우, 상기 단말(2000)은 상대적으로 무선 링크 품질이 좋은 상기 안테나#2 및 상기 셀-2(2020)를 통해 최적 셀 변경을 위한 제어 메시지를 대신 송신한다. 이에 따라, 셀 용량 증가 및 지연 시간 감소의 효과가 기대된다.
상기 도 20을 참고하면, 2001단계에서, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#1을 이용하여 기지국1(2010)에 접속하고, 상기 안테나#2를 이용하여 기지국2(2020)에 접속함으로써, 다중 셀 접속 상태이다. 다시 말해, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(2010)과 데이터를 송수신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(2020)와 데이터를 송수신한다.
2003단계에서, 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1의 무선 구간 품질이 임계치 이하로 저하되며, 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1의 무선 구간 품질이 임계치 이하로 저하됨을 인지한다.
2005단계에서, 상기 단말(2000)은 무선 구간 품질을 측정하여 안테나#1에 대한 최적 셀을 판단한다. 상기 도 20에서, 본 발명은 상기 안테나#1에 대한 최적 셀이 상기 기지국1(2010)로 판단됨을 가정한다.
2007단계에서, 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1은 링크 품질 저하 이벤트를 상대적으로 품질이 양호한 상기 단말(2000)의 상기 안테나#2로 전달한다. 이때, 무선 구간 품질 측정 결과도 함께 전달된다.
2009단계에서, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#2를 이용하여 링크 품질 대리 보고 메시지를 상기 안테나#2로 접속된 상기 기지국2(2020)로 송신한다. 상기 링크 품질 대리 보고 메시지는 상기 안테나#1의 무선 링크 품질 측정 정보를 포함한다. 상기 '대리 보고'는 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1의 무선 링크 품질 측정 정보를 상기 기지국2(2020)을 통해 우회적으로 전달함을 의미한다.
2011단계에서, 상기 기지국2(2020)는 정보 전달 메시지에 상기 기지국1(2010)로 송신한다. 상기 정보 전달 메시지는 상기 단말(2000)의 상기 안테나#2로부터 수신한 링크 품질 대리 보고 메시지를 포함한다.
2013단계에서, 상기 기지국1(2010)은 상기 안테나#1의 서빙 셀의 변경을 결정한다. 즉, 상기 기지국1(2010)은 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1의 서빙 셀을 상기 기지국2(2020)으로 변경할 것을 판단한다.
2015단계에서, 상기 기지국1(2010)은 셀 접속 요청 메시지를 상기 기지국2(2020)로 송신한다. 즉, 상기 기지국1(2010)은 상기 기지국2(2020)로 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1에 대한 서빙 셀이 되어 줄 것을 요청한다.
2017단계에서, 상기 기지국2(2020)는 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1에 대한 수락 제어를 수행한다. 다시 말해, 상기 기지국2(2020)는 상기 기지국2(2020)의 부하 수준, 접속 단말 개수, 가용 자원 등에 기초하여 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1에 대한 서빙 셀로 동작할 수 있는지 판단한다. 이때, 본 발명은 접속이 수락됨을 가정한다.
2019단계에서, 상기 기지국2(2020)는 셀 접속 요청 응답 메시지를 상기 기지국1(2010)로 송신한다. 다시 말해, 상기 기지국2(2020)는 상기 기지국1(2010)로 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1에 대한 접속이 수락됨을 통지한다. 만일, 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1에 대한 접속이 거부되면, 이하 단계들은 수행되지 아니할 수 있다.
2021단계에서, 상기 기지국1(2010)은 정보 전달 메시지를 상기 기지국2(2020)로 송신한다. 상기 정보 전달 메시지는 셀 재접속 대리 메시지를 포함한다. 상기 '대리'는 상기 단말(2000)로 송신될 재접속 메시지를 상기 기지국2(2020)을 통해 우회적으로 전달함을 의미한다.
2023단계에서, 상기 기지국1(2010)은 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1로 송신되는 데이터를 버퍼링(buffering)한다. 즉, 상기 기지국1(2010)는 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1를 이용한 신호 수신이 곤란해짐을 판단하고, 상기 안테나#1와의 접속 해제를 대비하여 상기 데이터를 버퍼링한다.
2025단계에서, 상기 기지국1(2010)은 버퍼링한 데이터를 상기 기지국2(2020)로 전달한다. 즉, 상기 기지국1(2010)은 상기 데이터를 상기 기지국2(2020)를 통해 송신하기 위해, 상기 버퍼링한 데이터를 전달한다.
2027단계에서, 상기 기지국2(2020)는 상기 셀 재접속 대리 메시지를 상기 단말(2000)의 상기 안테나#2로 송신한다. 즉, 상기 기지국2(2020)는 상기 단말(2000)로 안테나#2에 대한 서빙 셀을 변경할 것을 지시한다.
2029단계에서, 상기 단말(2000)의 상기 안테나#2는 셀 재접속 이벤트를 상기 단말(2000)의 상기 안테나#1로 전달한다. 이때, 재접속의 대상이 상기 기지국2(2020)임이 함께 지시된다.
2031단계에서, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#1에 대한 접속 정보를 삭제하고, 상기 기지국2(2020)에 대한 안테나 모드를 변경한다. 다시 말해, 상기 단말(2000)은 상기 기지국1(2010)과의 접속을 해제하고, 상기 기지국2(2020)에 대한 안테나 모드를 SISO 모드에서 MIMO 모드로 변경한다.
2033단계에서, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#2를 사용하여 안테나 설정 변경통보 메시지를 상기 기지국2(2020)로 송신한다. 즉, 상기 단말(2000)은 상기 기지국2(2020)에 대하여 상기 안테나#1이 추가로 할당되었음을 통지한다. 다시 말해, 상기 단말(2000)은 안테나 모드가 SISO 모드에서 MIMO 모드로 변경되었음을 통지한다.
2035단계에서, 상기 단말(2000)은 상향링크 데이터 분산 전송을 중단한다. 즉, 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2가 모두 상기 기지국2(2020)에 접속되어 있으므로, 상기 단말(2000)은 상기 상향링크 데이터를 분산하지 아니한다.
2037단계에서, 상기 단말(2000)은 다수의 안테나들을 이용하여 상기 기지국2(2020)을 통해 상향링크 데이터를 송수신한다.
2039단계에서, 상기 기지국2(2020)는 게이트웨이(2070)로 셀 삭제 요청 메시지를 송신한다. 다시 말해. 상기 기지국2(2020)는 상기 게이트웨이(2070)로 상기 단말(2000)과의 상기 안테나#1를 이용한 상기 기지국1(2010)과의 접속이 해제됨을 통지한다. 즉, 상기 기지국2(2020)는 하향링크 데이터의 분산 송신을 중단하기 위해 상기 단말(2000) 및 상기 기지국1(2010)의 접속 해제를 통지한다. 이에 따라, 상기 게이트웨이(2060)는 상기 단말(2000)의 서빙 셀 정보를 갱신한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(2060)는 각 단말이 접속한 하나 또는 다수의 셀들에 대한 정보를 나타내는 테이블에서, 상기 단말(2000)의 서빙 셀을 갱신, 다시 말해, 상기 단말의 서빙 셀에서 상기 기지국1(2010)을 삭제한다.
2041단계에서, 상기 게이트웨이(2060)는 상기 단말(2000)에 대한 하향링크 분산 전송을 중단한다. 즉, 상기 단말(2000)의 서빙 셀이 하나가 됨에 따라, 상기 게이트웨이(2060)는 하향링크 데이터의 분산을 중단한다.
2043단계에서. 상기 게이트웨이(2070)는 상기 기지국#2(2020)을 통해 상기 단말(2000)의 하향링크 데이터를 송신한다. 그리고, 상기 단말(2000)은 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2를 모두 이용하여 상기 기지국#2(2020)로부터 상기 하향링크 데이터를 수신한다. 즉, 상기 게이트웨이(2060)의 하향링크 데이터 분산 송신 중단에 따라, 상기 단말(2000)로의 하향링크 데이터는 모두 상기 기지국2(2020)을 통하여 송신된다.
2045단계에서, 상기 게이트웨이(2070)는 셀 삭제 요청 응답 확인 메시지를 상기 기지국2(2020)로 송신한다. 2047단계에서, 상기 기지국2(2020)는 상기 기지국1(2010)에 저장된 상기 단말(2000)의 컨텍스트를 삭제하도록 단말 컨텍스트 해제 메시지를 송신한다. 2049단계에서, 상기 기지국1(2010)은 상기 단말(2000)의 컨텍스트를 해제한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 최적 셀 변경 절차를 도시하고 있다. 상기 도 21의 실시 예는, 상기 도 12에서 단말(2100)이 지점F에서 지점G로 이동할 때 실시될 수 있다.
상기 도 21에 도시된 실시 예에 따르면, 안테나#1로 접속된 최적 셀인 셀-1(2110)을 통해 서비스받는 중 상기 단말(2100)이 이동함에 따라 최적 셀을 셀-2(2120)로 변경하고자 하는 경우, 상기 단말(2100)은 상대적으로 무선 링크 품질이 좋은 상기 안테나#2 및 상기 셀-2(2120)를 통해 최적 셀 변경을 위한 제어 메시지를 대신 송신한다. 이에 따라, 셀 용량 증가 및 지연 시간 감소의 효과가 기대된다.
상기 도 21을 참고하면, 2101단계에서, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1을 이용하여 기지국1(2110)에 접속하고, 상기 안테나#2를 이용하여 기지국2(2120)에 접속함으로써, 다중 셀 접속 상태이다. 다시 말해, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(2110)과 데이터를 송수신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(2120)와 데이터를 송수신한다.
2103단계에서, 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1의 무선 구간 품질이 임계치 이하로 저하되며, 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1의 무선 구간 품질이 임계치 이하로 저하됨을 인지한다.
2105단계에서, 상기 단말(2100)은 무선 구간 품질을 측정하여 안테나#1에 대한 최적 셀을 판단한다. 상기 도 21에서, 본 발명은 상기 안테나#1에 대한 최적 셀이 상기 기지국1(2110)로 판단됨을 가정한다.
2107단계에서, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1에 대한 무선 구간 품질 측정 결과를 기반으로 최적 셀을 결정한다. 다시 말해, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1에 대한 서빙 셀을 변경할 것을 판단한다. 이때, 본 발명은 상기 안테나#1에 대한 서빙 셀을 상기 기지국2(2120)으로 변경할 것을 판단함을 가정한다.
2109단계에서, 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1은 링크 품질 저하 이벤트를 상대적으로 품질이 양호한 상기 단말(2100)의 상기 안테나#2로 전달한다. 이때, 무선 구간 품질 측정 결과도 함께 전달된다.
2111단계에서, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#2를 이용하여 셀 접속 대리 요청 메시지를 상기 안테나#2로 접속된 상기 기지국2(2120)로 송신한다. 여기서, 상기 셀 접속 대리 요청 메시지는 상기 안테나#1에 대한 기존 서빙 셀이 상기 기지국1(2110)을 지시하는 정보를 포함한다. 상기 '대리'는 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1가 송신할 메시지를 상기 안테나#2를 통해 송신함을 의미한다.
2113단계에서, 상기 기지국2(2120)는 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1에 대한 수락 제어를 수행한다. 다시 말해, 상기 기지국2(2120)는 상기 기지국2(2120)의 부하 수준, 접속 단말 개수, 가용 자원 등에 기초하여 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1에 대한 서빙 셀로 동작할 수 있는지 판단한다. 이때, 본 발명은 접속이 수락됨을 가정한다.
2115단계에서, 상기 기지국2(2120)는 셀 접속 대리 요청 응답 메시지를 상기 기지국1(2110)로 송신한다. 다시 말해, 상기 기지국2(2120)는 상기 기지국1(2110)로 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1에 대한 접속이 수락됨을 통지한다. 상기 '대리'는 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1로 송신될 메시지를 상기 안테나#2로 송신함을 의미한다.
2117단계에서, 상기 기지국2(2120)는 데이터 재전송 요청 메시지를 상기 기지국1(2110)로 송신한다. 즉, 상기 기지국2(2120)는 상기 기지국1(2110)로 전달되는 데이터를 상기 기지국2(2120)로 재전달할 것을 요청한다.
2119단계에서, 상기 기지국1(2110)은 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1로 송신되는 데이터를 버퍼링한다. 즉, 상기 기지국1(2110)는 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1의 서빙 셀이 변경될 것을 판단하고, 상기 안테나#1와의 접속 해제를 대비하여 상기 데이터를 버퍼링한다.
2121단계에서, 상기 기지국1(2110)은 버퍼링한 데이터를 상기 기지국2(2120)로 전달한다. 즉, 상기 기지국1(2110)은 상기 데이터를 상기 기지국2(2120)를 통해 송신하기 위해, 상기 버퍼링한 데이터를 전달한다.
2123단계에서, 상기 단말(2100)의 상기 안테나#2는 셀 재접속 이벤트를 상기 단말(2100)의 상기 안테나#1로 전달한다. 이때, 재접속의 대상이 상기 기지국2(2120)임이 함께 지시된다.
2125단계에서, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1에 대한 접속 정보를 삭제하고, 상기 기지국2(2120)에 대한 안테나 모드를 변경한다. 다시 말해, 상기 단말(2100)은 상기 기지국1(2110)과의 접속을 해제하고, 상기 기지국2(2120)에 대한 안테나 모드를 SISO 모드에서 MIMO 모드로 변경한다.
2127단계에서, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#2를 사용하여 안테나 설정 변경통보 메시지를 상기 기지국2(2120)로 송신한다. 즉, 상기 단말(2100)은 상기 기지국2(2120)에 대하여 상기 안테나#1이 추가로 할당되었음을 통지한다. 다시 말해, 상기 단말(2100)은 안테나 모드가 SISO 모드에서 MIMO 모드로 변경되었음을 통지한다.
2129단계에서, 상기 단말(2100)은 상향링크 데이터 분산 전송을 중단한다. 즉, 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2가 모두 상기 기지국2(2120)에 접속되어 있으므로, 상기 단말(2100)은 상기 상향링크 데이터를 분산하지 아니한다.
2131단계에서, 상기 단말(2100)은 다수의 안테나들을 이용하여 상기 기지국2(2120)을 통해 상향링크 데이터를 송수신한다.
2133단계에서, 상기 기지국2(2120)는 게이트웨이(2170)로 셀 삭제 요청 메시지를 송신한다. 다시 말해. 상기 기지국2(2120)는 상기 게이트웨이(2170)로 상기 단말(2100)과의 상기 안테나#1를 이용한 상기 기지국1(2110)과의 접속이 해제됨을 통지한다. 즉, 상기 기지국2(2120)는 하향링크 데이터의 분산 송신을 중단하기 위해 상기 단말(2100) 및 상기 기지국1(2110)의 접속 해제를 통지한다. 이에 따라, 상기 게이트웨이(2160)는 상기 단말(2100)의 서빙 셀 정보를 갱신한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(2160)는 각 단말이 접속한 하나 또는 다수의 셀들에 대한 정보를 나타내는 테이블에서, 상기 단말(2100)의 서빙 셀을 갱신, 다시 말해, 상기 단말의 서빙 셀에서 상기 기지국1(2110)을 삭제한다.
2135단계에서, 상기 게이트웨이(2160)는 상기 단말(2100)에 대한 하향링크 분산 전송을 중단한다. 즉, 상기 단말(2100)의 서빙 셀이 하나가 됨에 따라, 상기 게이트웨이(2160)는 하향링크 데이터의 분산을 중단한다.
2137단계에서. 상기 게이트웨이(2170)는 상기 기지국#2(2120)을 통해 상기 단말(2100)의 하향링크 데이터를 송신한다. 그리고, 상기 단말(2100)은 상기 안테나#1 및 상기 안테나#2를 모두 이용하여 상기 기지국#2(2120)로부터 상기 하향링크 데이터를 수신한다. 즉, 상기 게이트웨이(2160)의 하향링크 데이터 분산 송신 중단에 따라, 상기 단말(2100)로의 하향링크 데이터는 모두 상기 기지국2(2120)을 통하여 송신된다.
2139단계에서, 상기 게이트웨이(2170)는 셀 삭제 요청 응답 확인 메시지를 상기 기지국2(2120)로 송신한다. 2141단계에서, 상기 기지국2(2120)는 상기 기지국1(2110)에 저장된 상기 단말(2100)의 컨텍스트를 삭제하도록 단말 컨텍스트 해제 메시지를 송신한다. 2143단계에서, 상기 기지국1(2110)은 상기 단말(2100)의 컨텍스트를 해제한다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 1개 셀에 대한 접속 해제 절차를 도시하고 있다. 상기 도 22에 도시된 실시 예는, 특정 안테나의 신호 품질이 저하되거나, 장애물로 인해 신호가 차단되는 경우 실시될 수 있다.
상기 도 22에 도시된 실시 예에 따르면, 안테나#2가 비활성화 되는 경우, 단말(2200)은 활성화 상태인 안테나#1 및 셀-1(2210)을 통해 안테나#2 및 셀-2(2220)을 통한 접속을 해제하는 시그널링을 수행한다.
상기 도 22를 참고하면, 2201단계에서, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#1을 이용하여 기지국1(2210)에 접속하고, 상기 안테나#2를 이용하여 기지국2(2220)에 접속함으로써, 다중 셀 접속 상태이다. 다시 말해, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(2210)과 데이터를 송수신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(2220)와 데이터를 송수신한다.
2203단계에서, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#2의 비활성화 이벤트를 인지하고, 상기 비활성화 이벤트를 상기 안테나#1로 전달한다. 특정 안테나의 비활성화 이벤트는 특정 안테나의 신호 품질이 저하되거나, 장애물로 인한 신호 차단 등으로 발생할 수 있다.
2205단계에서, 상기 단말(2200)의 상기 안테나#2의 통신불능 상태를 알리기 위해, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#1을 이용하여 셀 접속 해제 대리 요청 메시지를 상기 안테나#1과 접속된 상기 기지국1(2210)로 송신한다. 상기 셀 접속 해제 대리 요청 메시지는 접속 해제를 원하는 안테나, 즉, 상기 안테나#2의 ID, 상기 안테나#2를 이용하여 접속된 셀의 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
2207단계에서, 상기 기지국1(2210)은 상기 단말(2200)의 상기 안테나#2가 접속된 상기 기지국2(2220)로 정보 전달 메시지를 전달한다. 상기 정보 전달 메시지는 상기 2205단계에서 수신한 셀 접속 해제 대리 요청 메시지를 포함한다.
2209단계에서, 상기 기지국2(2220)는 상기 단말(2200)의 상기 안테나#2로 송신되던 데이터를 버퍼링(buffering)한다. 즉, 상기 기지국2(2220)는 상기 단말의 상기 안테나#2를 이용한 신호 수신이 곤란해짐을 판단하고, 상기 안테나#2와의 접속 해제를 대비하여 상기 데이터를 버퍼링한다.
2211단계에서, 상기 기지국2(2220)는 버퍼링한 데이터를 상기 기지국1(2210)로 전달한다. 즉, 상기 기지국2(2220)는 상기 데이터를 상기 기지국1(2210)을 통해 송신하기 위해, 상기 버퍼링한 데이터를 전달한다.
2213단계에서, 상기 기지국2(2220)는 상기 기지국1(2210)로 정보 전달 메시지를 송신한다. 상기 정보 전달 메시지는 셀 접속 해제 대리 요청 응답 메시지를 포함한다.
2215단계에서, 상기 기지국1(2210)은 상기 2213단계에서 획득한 셀 접속 해제 대리 요청 응답 메시지를 상기 단말(2200)의 상기 안테나#1로 송신한다.
2217단계에서, 상기 기지국2(2220)는 게이트웨이(2270)로 셀 삭제 요청 메시지를 송신한다. 다시 말해. 상기 기지국2(2220)는 상기 게이트웨이(2270)로 상기 단말(2200)과의 상기 안테나#2를 이용한 접속이 해제됨을 통지한다. 즉, 상기 기지국2(2220)는 하향링크 데이터의 분산 송신을 중단하기 위해 상기 단말(2200)과의 접속 해제를 통지한다.
2219단계에서, 상기 게이트웨이(2260)는 상기 단말(2200)의 서빙 셀 정보를 갱신한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(2260)는 각 단말이 접속한 하나 또는 다수의 셀들에 대한 정보를 나타내는 테이블에서, 상기 단말(2200)의 서빙 셀을 갱신, 다시 말해, 상기 단말의 서빙 셀에서 상기 기지국2(2220)을 삭제한다. 이에 따라, 상기 게이트웨이(2260)는 하향링크 데이터 분산 송신을 중단하게 된다.
2221단계에서, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(2210)과 데이터를 송수신한다. 즉, 상기 게이트웨이(2260)의 하향링크 데이터 분산 송신 중단에 따라, 상기 단말(2200)로 송신되는 데이터는 모두 상기 안테나#1을 통하여 수신된다.
2223단계에서, 상기 게이트웨이(2270)는 셀 삭제 요청 응답 메시지를 상기 기지국2(2220)로 송신한다. 2225단계에서, 상기 단말(2200)은 상기 안테나#2를 이용하여 점유하고 있던 자원을 해제한다. 2227단계에서, 상기 기지국2(2220)는 상기 단말(2200)의 상기 안테나#2에 대한 자원을 해제한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 모든 셀에 대한 접속 해제 절차를 도시하고 있다. 상기 도 21에 도시된 실시 예는, 단말(1300)이 전원을 오프(off)하는 경우 실시될 수 있다.
상기 도 21에 도시된 실시 예에 따르면, 상기 단말(2300)은 최적의 안테나와 대표 기지국을 선택하고, 상기 대표 기지국으로 접속 해제 요청 메시지를 송신하면, 게이트웨이(2360)는 현재 상기 단말(2300)이 접속한 서빙 셀의 목록을 확인하고, 상기 대표 기지국으로 접속 해제 메시지를 전달한다. 이에 따라, 상기 대표 기지국은 상기 단말(2300)로 무선 해제 요청 메시지를 송신하고, 상기 단말(2300)의 접속 셀 목록에 포함된 적어도 하나의 다른 셀로 자원 해제 메시지를 대신 전달한다.
상기 도 20을 참고하면, 2101단계에서, 상기 단말(2300)의 안테나#1 및 기지국1(2310)(셀-1) 간 무선 자원이 할당되어 있다. 2103단계에서, 상기 단말(2300)의 안테나#2 및 기지국2(2320)(셀-2) 간 무선 자원이 할당되어 있다.
2305단계에서, 상기 단말(2300)은 상기 안테나#1을 이용하여 기지국1(2310)에 접속하고, 상기 안테나#2를 이용하여 기지국2(2320)에 접속함으로써, 다중 셀 접속 상태이다. 다시 말해, 상기 단말(2300)은 상기 안테나#1을 이용하여 상기 기지국1(2310)과 데이터를 송수신하고, 상기 안테나#2를 이용하여 상기 기지국2(2320)와 데이터를 송수신한다.
2307단계에서, 상기 단말(2300)에서 다중 셀 접속 해제 이벤트가 발생하고, 상기 단말(2300)은 상기 다중 셀 접속 해제 이벤트 발생을 인지한다. 예를 들어, 상기 단말(2300)의 전원이 오프(off)된다. 2109단계에서, 상기 단말(2300)은 다수의 안테나들의 신호 품질, 접속된 셀의 부하 수준 등을 고려하여 대표 기지국을 선택한다.
2311단계에서, 상기 단말(2300)은 상기 기지국1(2310)으로 접속 해제 요청 메시지를 송신한다. 2113단계에서, 상기 기지국1(2310)은 상기 게이트웨이(2360)로 접속 해제 요청 메시지를 전달한다. 2115단계에서, 상기 게이트웨이(2360)는 접속 해제 응답 메시지를 상기 기지국1(2310)으로 송신한다. 2117단계에서, 상기 기지국1(2310)은 상기 2115단계에서 수신한 상기 접속 해제 응답 메시지를 상기 단말(2300)의 최적 안테나로 송신한다.
2319단계에서, 상기 게이트웨이(2360)는 상기 단말(2300)의 서빙 셀 목록을 확인한다. 다시 말해, 상기 게이트웨이(2360)는 상기 단말(2300)의 각 안테나가 접속된 셀들을 확인한다. 2121단계에서, 상기 게이트웨이(2360)는 상기 단말(2300)이 접속된 셀 목록을 포함하는 단말 자원 해제 명령 메시지를 상기 기지국1(2310)으로 송신한다. 2323단계에서, 상기 기지국1(2310)은 상기 단말(2300)로 무선 자원 해제 메시지를 송신한다. 2325단계에서, 상기 단말(2300)은 모든 자원을 해제한다.
2327단계에서, 상기 기지국1(2310)은 상기 단말(2300)로 할당되었던 자원을 반환하고, 상기 단말(2300)을 위한 자원이 남아 있는 상기 기지국2(2320)로 단말 자원 해제 메시지를 송신한다. 이때, 상기 기지국1(2310)은 상기 2321단계에서 수신된 자원 해제 명령 메시지에 포함된 셀 목록을 통해 상기 기지국2(2320)이 상기 단말(2300)을 위한 자원을 할당하였음을 알 수 있다.
2329단계에서, 상기 기지국2(2320)는 상기 단말(2300)로 할당되었던 자원을 반환한다. 2331단계에서, 상기 기지국2(2320)(셀-2)는 상기 게이트웨이(2360)로 단말 자원 해제 완료 메시지를 송신한다. 2333단계에서, 상기 게이트웨이(2360)는 상기 단말(2300)에 할당된 자원을 모두 해제한다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 24을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(2410), 기저대역(baseband)처리부(2420), 저장부(2430), 제어부(2440)를 포함한다.
상기 RF처리부(2410)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2410)는 상기 기저대역처리부(2420)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 RF처리부(2410)는 다수의 안테나들 각각을 위한 RF 체인(chain)들을 포함하며, 각 RF 체인은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2420)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 상기 RF처리부(2410)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(Orthogonal Frequency Division Muitplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2420)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 상기 RF처리부(2410)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부(2430)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 예를 들어, 상기 저장부(2430)는 안테나 별 무선 링크 품질 측정 정보 등을 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2430)는 상기 제어부(2440)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2440)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2440)는 상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(2440)는 다중 셀 접속에 관련된 절차를 처리하는 다중셀접속처리부(2442)를 포함한다. 상기 다중 셀 접속에 관련된 절차는 다중 셀 접속에 기반한 데이터 송신 및 수신 절차, 다중 셀 접속 절차, 접속 해제 절차, 최적 셀 교환 절차 등을 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(2440)는 상기 단말이 상기 도 7, 상기 도 10, 상기 도 13 내지 상기 도 23에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(2440)의 동작은 다음과 같다.
상기 제어부(2440)는 제1안테나를 이용하여 접속할 제1기지국 및 제2안테나를 이용하여 접속할 제2기지국을 결정하고, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하고, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과 신호를 송수신하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(2440)는, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과 무선 자원 연결 확립 절차를 수행하고, 상기 제1안테나를 이용하여 인증 절차를 수행하고, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과 무선 구간 보안 설정 절차, 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행하고, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과 무선 자원 연결 확립 절차, 무선 구간 보안 설정 절차, 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부(2440)는, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국과 무선 자원 연결 확립 절차를 수행하고, 상기 제1안테나를 이용하여 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국 모두에 대한 무선 구간 보안 설정 절차, 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행하고, 상기 제2안테나를 이용하여 상기 제2기지국과 무선 자원 연결 확립 절차를 수행하도록 제어한다.
상술한 바와 같이 다중 셀 접속 후, 상향링크 데이터를 송신하는 경우, 상기 제어부(2440)는 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국 중 하나의 기지국을 선택하고, 선택된 기지국에 대응하는 안테나를 이용하여 상기 선택된 기지국으로 상기 데이터를 송신하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(2440)는 지연에 민감한(delay-sensitive) 서비스의 데이터를 무선 링크 품질이 가장 우수한 안테나를 이용하여 대응되는 기지국을 통해 송수신한다. 이때, 무선 링크 품질이 가장 우수한 안테나가 변경되면, 상기 제어부(2440)는 무선 링크 품질이 가장 우수한 안테나를 이용하여 접속된 기지국으로 각 안테나의 무선 링크 품질을 보고한다. 그리고, 상기 제어부(2440)는 상기 지연에 민감한 서비스의 데이터에 대한 데이터 경로를 변경한다.
상기 특정 안테나의 무선 링크 품질이 임계치 이하로 저하되면, 상기 제어부(2440)는 다른 안테나를 이용하여 접속된 기지국으로 상기 무선 링크 품질 저하를 보고하는 메시지를 송신하고, 상기 특정 안테나의 자원을 해제하고, 상기 다른 안테나를 이용하여 접속된 기지국에 대한 통신 모드를 단일 안테나 모드에서 다중 안테나 모드로 변경한다.
또한, 하나의 안테나에 대한 제어 메시지의 시그널링이 필요한 경우, 상기 제어부(2440)는 상기 시그널링을 다른 안테나를 이용하여 접속된 제1기지국과 수행한다. 여기서, 상기 시그널링은, 핸드오버, 위치 갱신, 망 접속 해제 중 하나를 위한 시그널링을 포함한다. 모든 접속들을 해제하는 경우, 상기 제어부(2440)는 서빙 셀들 중 대표 기지국을 결정하고, 상기 접속들을 해제하기 위한 시그널링을 상기 대표 기지국에 대응하는 안테나를 이용하여 상기 대표 기지국과 수행한다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(2510), 기저대역처리부(2520), 백홀통신부(2530), 저장부(2540), 제어부(2550)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(2510)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2510)는 상기 기저대역처리부(2520)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 RF처리부(2410)는 다수의 안테나들 각각을 위한 RF 체인(chain)들을 포함하며, 각 RF 체인은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2520)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1320)은 상기 RF처리부(1310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(2520) 및 상기 RF처리부(2510)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2520) 및 상기 RF처리부(2510)는 무선 송신부, 무선 수신부, 무선 송수신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(2530)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(2530)는 상기 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 상기 저장부(2540)는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(2540)는 상기 제어부(2550)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2550)는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2540)는 상기 기저대역처리부(2520) 및 상기 RF처리부(2510)을 통해 또는 상기 백홀통신부(2530)를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2540)는 상기 저장부(2540)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(2550)는 단말의 다중 셀 접속을 지원하기 위한 다중셀접속처리부(2552)를 포함한다. 상기 다중셀접속처리부(2552)는 다중 셀 접속 관련 절차를 위한 시그널링을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2550)는 상기 기지국이 상기 도 7, 상기 도 10, 상기 도 13 내지 상기 도 23에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(2540)의 동작은 다음과 같다.
상기 제어부(2550)는 단말의 제1안테나에 대한 서빙 셀로서 상기 단말과의 접속 절차를 수행하고, 상기 단말의 상기 제1안테나를 통해 상기 단말과 신호를 송수신하도록 제어한다. 이때, 상기 제어부(2550)는 상기 기지국 및 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 접속하고자 하는 다른 기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 게이트웨이로 송신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(2550)는, 상기 게이트웨이로부터 상기 제1기지국과의 통신을 위한 제1컨텍스트(context) 정보 및 상기 제2기지국과의 통신을 위한 제2컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2기지국으로 상기 제2컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부(2550)는 상기 제2기지국으로부터 상기 단말 및 상기 제2기지국 간 무선 자원 연결 확립을 위해 사용될 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 단말로 상기 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부(2550)는 상기 제2기지국으로부터 상기 제1기지국과의 통신을 위한 제1컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제2기지국으로 상기 단말 및 상기 제1기지국 간 무선 자원 연결 확립을 위해 사용될 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부(2550)는 상기 게이트웨이로부터 상기 제1기지국과의 통신을 위한 컨텍스트 정보, 상기 단말 및 상기 제2기지국 간 무선 자원 연결 확립을 위해 사용될 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 단말로 상기 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다.
상기 단말로부터 상기 제1안테나 및 상기 제1기지국 간 제1무선 링크의 품질 및 상기 제2안테나 및 상기 제2기지국 간 제2무선 링크의 품질을 포함하는 메시지가 수신되면, 상기 제어부(2440)는 상기 제1무선 링크 및 상기 제2무선 링크의 품질들에 기초하여 상기 제1무선 링크에서 제공되는 서비스 및 상기 제2무선 링크에서 제공되는 서비스의 데이터 경로를 교환할 것을 판단하고, 상기 제2기지국으로 상기 데이터 경로의 교환을 요청하는 메시지를 송신한다. 또한, 상기 게이트웨이로부터 상기 제1안테나 및 상기 제1기지국 간 제1무선 링크에서 제공되는 서비스 및 상기 제2안테나 및 상기 제2기지국 간 상기 제2무선 링크에서 제공되는 서비스의 데이터 경로를 교환할 것을 요청하는 메시지가 수신되면, 상기 제어부(2550)는 상기 제2기지국으로 상기 데이터 경로의 교환을 요청하는 메시지를 송신한다.
상기 단말로부터 상기 제2기지국과의 무선 링크 품질을 포함하는 메시지가 수신되면, 상기 제어부(2550)는 상기 제2기지국으로 상기 제2기지국과의 무선 링크 품질을 포함하는 메시지를 송신한다. 상기 단말로부터 상기 제2기지국을 통해 상기 단말과의 접속 해제를 요청하는 메시지를 수신되면, 상기 제어부(2550)는 상기 제2기지국을 통해 상기 단말로 접속 해제의 요청에 응답하는 메시지를 송신하고, 상기 게이트웨이로 상기 단말과의 접속 해제를 통지하는 메시지를 송신한다. 상기 단말로부터 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국 모두의 접속 해제를 요청하는 메시지를 수신되면, 상기 제어부(2550)는 상기 게이트웨이로 상기 접속 해제를 요청하는 메시지를 송신하고, 상기 게이트웨이로부터 상기 단말의 자원 해제를 명령하는 메시지를 수신하고, 상기 단말에 대한 자원을 해제하고, 상기 제2기지국으로 상기 단말의 자원 해제를 명령하는 메시지를 송신한다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 게이트웨이의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 게이트웨이는 통신부(2610), 저장부(2620), 제어부(2630)를 포함하여 구성된다.
상기 통신부(2610)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 통신부(2610)는 상기 게이트웨이에서 다른 노드, 예를 들어, 기지국, 코어 망, 인증 서버 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(2620)는 상기 게이트웨이의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2620)는 단말들의 서빙 셀 관리 정보를 저장한다. 상기 서빙 셀 관리 정보는 상기 단말들 각각의 서빙 셀 목록, 서빙 셀 별 무선 링크 품질 정보, 서빙 셀 별 부하 수준 정보, 서빙 셀 별 서비스 정보, 제공되는 서비스의 유형 정보, 서비스의 QoS 수준 정보 등을 포함하며, 테이블의 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2620)는 상기 제어부(2630)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2630)는 상기 게이트웨이의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2620)는 상기 통신부(2610)를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2620)는 상기 저장부(2620)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(2630)는 단말의 다중 셀 접속을 지원하기 위한 다중셀접속처리부(2632)를 포함한다. 상기 다중셀접속처리부(2632)는 상기 단말의 하향링크 데이터에 대한 셀 레벨 스케줄링을 수행하고, 상기 저장부(2620)에 저장된 서빙 셀 관리 정보를 유지, 갱신, 관리한다. 예를 들어, 상기 제어부(2630)는 상기 게이트웨이이 상기 도 7, 상기 도 10, 상기 도 13 내지 상기 도 23에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(2620)의 동작은 다음과 같다.
상기 제어부(2630)는 단말이 제1안테나를 이용하여 제1기지국에 접속하고, 상기 단말이 제2안테나를 이용하여 제2기지국에 접속하기 위한 접속 절차를 수행하고, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국을 통해 상기 단말과 데이터를 송수신하도록 제어한다. 이때, 상기 제어부(2630)는 상기 제1기지국으로부터 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국에 대한 정보를 포함하는 메시지를 수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라. 상기 제어부(2630)는 상기 제1기지국으로 상기 제1기지국과의 통신을 위한 제1컨텍스트(context) 정보 및 상기 제2기지국과의 통신을 위한 제2컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부(2630)는 상기 제2기지국으로 상기 제2기지국과의 통신을 위한 제2컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 송신하고, 상기 제2기지국으로부터 상기 제2기지국과의 접속을 위해 사용될 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 수신하고, 상기 제1기지국으로 상기 제1기지국과의 통신을 위한 제1컨텍스트 정보, 상기 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다.
상기 단말로 하향링크 데이터를 송신하는 경우, 상기 제어부(2630)는 상기 단말의 안테나 별 무선 링크 품질, 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국의 부하 수준 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1기지국 및 상기 제2기지국으로 상기 하향링크 데이터를 분배한다. 또한, 상기 제어부(2630)는 지연에 민감한(delay-sensitive) 서비스의 데이터를 상대적으로 링크 품질이 우수한 안테나를 이용하여 접속된 셀을 통해 송수신하도록 제어한다.
상기 단말의 적어도 하나의 접속에 대한 해제를 통지하는 메시지가 수신되면, 상기 제어부(2630)는, 상기 서빙 셀 관리 정보에서 해제된 적어도 하나의 셀에 대한 정보를 삭제한다. 상기 단말의 각 무선 링크에서 제공되는 서비스들의 데이터 경로에 대한 교환을 요청하는 메시지가 수신되면. 상기 제어부(2630)는 상기 서빙 셀 관리 정보에서 상기 서빙 셀 별 서비스 정보를 갱신한다. 상기 제1기지국으로부터 상기 단말의 모든 접속들에 대한 해제를 통지하는 메시지가 수신되면, 상기 제어부(2630)는 상기 단말의 서빙 셀 목록을 확인하고, 상기 제1기지국으로 상기 서빙 셀 목록에 포함되는 기지국들의 자원 해제를 명령하는 메시지를 송신한다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (70)

  1. 무선 통신 시스템에서 복수의 안테나들을 포함하는 단말의 동작 방법에 있어서,
    상기 복수의 안테나들 중에서 제1 안테나를 이용하여 제1 기지국의 제1 셀과 통신을 수행하는 과정과,
    상기 복수의 안테나들 중에서 제2 안테나를 이용하여 제2 기지국의 제2 셀과 통신을 수행하는 과정과,
    상기 제1 셀에 대한 제1 채널 품질 및 상기 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 기반하여, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보의 전송을 위한 기지국을 식별하는 과정과,
    상기 식별된 기지국이 상기 제1 기지국인 경우, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보를 상기 제1 기지국에게 전송하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국으로의 접속 절차를 수행하는 과정을 더 포함하고,
    상기 접속 절차를 수행하는 과정은,
    무선 자원 연결 확립 절차를 수행하는 과정과,
    상기 복수의 안테나들 중에서 하나의 안테나를 이용하여 인증 절차를 수행하는 과정과,
    무선 구간 보안 설정 절차 및 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국으로의 접속 절차를 수행하는 과정을 더 포함하고,
    상기 접속 절차를 수행하는 과정은,
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국 중에서 대표 기지국을 식별하는 과정과,
    상기 대표 기지국과 대응하는 안테나를 이용하여 상기 대표 기지국과 무선 자원 연결 확립 절차를 수행하는 과정과,
    상기 대표 기지국과 대응하는 안테나를 이용하여 인증 절차를 수행하는 과정과,
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국의 각각에 대한 무선 구간 보안 설정 절차 및 무선 자원 연결 재설정 절차를 수행하는 과정과,
    상기 대표 기지국이 아닌 다른 기지국과 대응하는 안테나를 이용하여 상기 다른 기지국과 무선 자원 연결 확립 절차를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상향링크 통신을 위한 하나의 기지국을 선택하는 과정과,
    선택된 기지국에 대응하는 안테나를 이용하여 상기 선택된 기지국으로 상향링크 데이터를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    복수의 기지국들 중에서, 채널 품질이 가장 높은 셀에 대응하는 기지국을 식별하는 과정과,
    지연에 민감한(delay-sensitive) 서비스의 데이터를 상기 식별된 기지국을 통해 송수신하는 과정을 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 채널 품질이 제1 채널 품질보다 높은 경우, 상기 식별된 기지국이 아닌 다른 기지국에게 상기 제1 채널 품질 및 상기 제2 채널 품질을 포함하는 제어 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 지연에 민감한 서비스의 데이터를 상기 다른 기지국을 통해 송수신하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널 품질이 임계치 이하로 저하되는 경우, 상기 제1 채널 품질에 관한 측정 보고를 상기 제2 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 기지국으로부터 서빙 셀인 상기 제1 셀과 관련된 제어 신호를 수신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제어 신호는 핸드오버, 위치 갱신, 망 접속 해제 중 하나와 관련되는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 셀로의 접속이 해제되는 경우, 상기 제2 기지국에 대한 통신 모드를 단일 안테나 모드에서 다중 안테나 모드로 변경하는 과정을 더 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 안테나를 이용하여 상기 제2 기지국으로 상기 제1 안테나에 대한 셀 재접속을 요청하는 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 제2 안테나를 이용하여 상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 안테나에 대한 셀 재접속을 수락함을 통지하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제1 기지국에 접속하기 위해 할당된 안테나 자원을 해제하는 과정과,
    상기 제2 기지국에 대한 통신 모드를 단일 안테나 모드에서 다중 안테나 모드로 변경하는 과정을 더 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단말과 연결된 복수의 기지국들 중에서 대표 기지국을 식별하는 과정과,
    상기 대표 기지국에 대응하는 안테나를 이용하여 상기 대표 기지국과, 상기 복수의 기지국들의 접속들을 해제하기 위한 시그널링을 수행하는 과정을 더 포함하는 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 제1 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말의 복수의 안테나들 중에서 제1 안테나와 관련된, 상기 제1 기지국의 제1 셀을 통해 상기 단말과 통신을 수행하는 과정과,
    상기 단말로부터, 상기 복수의 안테나들 중에서 제2 안테나와 관련된, 제2 기지국의 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 관한 제어 정보를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 제어 정보는, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보의 전송을 위한 기지국으로서 상기 제1 기지국이 식별됨에 기반하여, 전송되고,
    상기 제1 기지국은, 상기 제1 셀에 대한 제1 채널 품질 및 상기 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 기반하여 식별되는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    접속 관련 정보를 획득하는 과정과,
    상기 접속 관련 정보에 기반하여 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국에 대한 접속 절차를 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 접속 관련 정보를 획득하는 과정은,
    게이트웨이로부터 상기 단말과 통신을 위하여 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국 각각에 대한 컨텍스트(context)정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제2 기지국으로 상기 제2 기지국에 관련된 컨텍스트 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정과
    상기 제2 기지국으로부터 상기 단말과 상기 제2 기지국 간 무선 자원 연결 확립을 위해 사용될 무선자원 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    제12항에 있어서,
    접속 관련 정보를 획득하는 과정과,
    상기 접속 관련 정보에 기반하여 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국에 대한 접속 절차를 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 접속 관련 정보를 획득하는 과정은,
    게이트웨이로부터 상기 단말과 통신을 위하여 상기 제1 기지국에 대한 컨텍스트(context) 정보 및 상기 단말과 상기 제2 기지국 간 무선 자원 연결 확립을 위해 사용될 무선 자원 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 채널 품질에 관한 측정 보고를 수신하는 과정과,
    상기 측정 보고는, 상기 제2 채널 품질이 임계치 이하로 저하되는 경우, 전송되는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    게이트웨이로부터 상기 제1 셀에 대한 서비스 및 상기 제2 셀에 대한 서비스의 데이터 경로를 교환할 것을 요청하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제2 기지국에게 상기 데이터 경로의 교환을 요청하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2 기지국에게 상기 제어 정보를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 대한 서빙 셀을 상기 제2 기지국으로 변경할 것을 판단하는 과정과,
    상기 제2 기지국으로 상기 제1 안테나에 대한 서빙 셀이 될 것을 요청하는 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 안테나에 대한 서빙 셀이 될 것을 수락하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제2 기지국을 통해 상기 단말로의 셀 재접속을 지시하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제2 기지국으로부터 상기 제1 안테나에 대한 서빙 셀 변경에 따른 데이터 전달을 요구하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제1 안테나를 이용하여 송신될 데이터를 버퍼링하는 과정과,
    상기 버퍼링된 데이터를 상기 제2 기지국에게 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 제2 기지국과의 접속 해제를 요청하는 제1 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 제2 기지국에게, 상기 제1 메시지에 대응하여, 접속 해제의 요청을 포함하는 제2 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 제2 기지국으로부터, 상기 제2 메시지에 응답하는 제3 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 단말에게 상기 접속 해제의 요청에 응답하는 제4 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국 모두의 접속 해제를 요청하는 메시지를 수신하는 과정과,
    게이트웨이로 상기 접속 해제를 요청하는 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 게이트웨이로부터 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국 모두에 대한 상기 단말의 자원 해제를 명령하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 단말에 대한 자원을 해제하는 과정과,
    상기 제2 기지국으로 상기 단말의 자원 해제를 명령하는 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
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  37. 무선 통신 시스템의 단말에 있어서,
    복수의 안테나들과 연결되는 적어도 하나의 송수신기와,
    상기 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 복수의 안테나들 중에서 제1 안테나를 이용하여 제1 기지국의 제1 셀과 통신을 수행하고,
    상기 복수의 안테나들 중에서 제2 안테나를 이용하여 제2 기지국의 제2 셀과 통신을 수행하고,
    상기 제1 셀에 대한 제1 채널 품질 및 상기 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 기반하여, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보의 전송을 위한 기지국을 식별하고,
    상기 식별된 기지국이 상기 제1 기지국인 경우, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보를 상기 제1 기지국에게 전송하도록 상기 적어도 하나의 송수신기를 제어하는 단말.
  38. 무선 통신 시스템의 제1 기지국에 있어서,
    적어도 하나의 송수신기와,
    상기 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    단말의 복수의 안테나들 중에서 제1 안테나와 관련된, 상기 제1 기지국의 제1 셀을 통해 상기 단말과 통신을 수행하고,
    상기 단말로부터, 상기 복수의 안테나들 중에서 제2 안테나와 관련된, 제2 기지국의 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 관한 제어 정보를 수신하도록 상기 적어도 하나의 송수신기를 제어하고,
    상기 제어 정보는, 상기 제2 채널 품질에 관한 제어 정보의 전송을 위한 기지국으로서 상기 제1 기지국이 식별됨에 기반하여, 전송되고,
    상기 제1 기지국은, 상기 제1 셀에 대한 제1 채널 품질 및 상기 제2 셀에 대한 제2 채널 품질에 기반하여 식별되는 기지국.
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