계층적 셀 구조의 무선 통신 시스템에서 시스템 정보 송수신 장치 및 방법

셀룰러(cellular) 방식의 무선 통신 시스템에서는 셀 내의 신호의 감쇄 또는 분산을 일으키는 지형적 요건 및 단말과 기지국 간의 거리 또는 단말의 이동으로 인하여 채널 상태가 열악해져 단말과 기지국 간의 통신이 원활하게 수행되지 못하는 현상이 발생한다. 예를 들어, 매크로 기지국의 서비스 영역 내에서도 밀폐된 건물 내부의 경우에는 전파 음영 지역이 형성될 수 있다. 만일, 단말이 상기 전파 음영 지역에 위치하는 경우, 상기 매크로 기지국은 상기 단말과의 원활한 통신을 수행하지 못하게 된다. 또한, 매크로 기지국의 서비스 영역 내에 상시 인구가 밀집하는 상업 지구나 공공 시설이 존재하는 경우 서비스 용량이 부족한 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 상기 매크로 기지국과 다수의 단말 간의 원활한 통신이 불가능한 상황이 발생한다. 상기 전파 음영 지역의 서비스 문제를 해결하면서 서비스 용량을 증가시키고 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위해, 상기 무선 통신 시스템은 매크로 기지국의 커버리지 내에서 핫존(hot-zone) 같은 소형 셀 서비스를 제공한다. 상기 핫존은 공공의 장소에 설치되어 다수의 사용자에게 서비스를 제공하므로 매크로 기지국의 서비스 영역에 간섭으로 작용한다. 여기서, 매크로 셀과 핫존이 혼재되어 있는 무선 통신 시스템은 하기 도 1에 도시된 바와 같이 계층적 셀 구조로 구성된다. 도 1은 종래 기술에 따른 매크로 셀과 핫존이 혼재하는 무선 통신 시스템의 계층적 셀 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 시스템은 매크로 셀(110)을 관장하는 매크로 기지국(101), 핫존(120, 130, 140)을 관장하는 핫존 기지국(102, 103, 104)들을 포함하여 구성된다. 여기서, 주파수 자원의 효율적인 사용을 위해 핫존 기지국(102, 103, 104)과 매크로 기지국(101)이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우, 핫존 기지국(102, 103, 104)과 매크로 기지국(101)의 서비스 영역의 경계에서 매크로 기지국(101)의 서비스는 간섭의 영향을 크게 받게 되며, 이에 따라 단말은 매크로 기지국(101)으로부터의 신호를 원활하게 수신하지 못하는 경우가 발생한다. 핫존이 존재하지 않는 무선 통신 시스템의 경우, 인접한 매크로 기지국(101)들의 서비스 영역의 경계에서 간섭이 발생하게 되면, 인접한 매크로 기지국(101)들 간에 셀 계획(cell planning) 및 섹터화(sectorization) 등을 적용하여 요구 사항 내에서 인접 셀간의 간섭 수준을 만족시킬 수 있다. 그러나 매크로 셀(110) 내에 핫존(120, 130, 140)이 존재하는 경우에는 존재하는 핫존(120, 130, 140)의 수가 매우 많으며 이들이 매크로 셀(110) 내에 포함되어 버리기 때문에 셀 계획을 통한 간섭의 제어가 불가능하다. 한편, 단말이 서비스를 제공받는 서빙(serving) 기지국의 영역에서 벗어나 인접 기지국의 영역 내로 진입하는 경우, 연속적인 서비스를 제공받기 위해서 단말은 인접 기지국으로 핸드오버를 수행하게 된다. 상기의 과정에서 단말은 서빙 기지국 및 핸드오버를 수행하고자 하는 인접 기지국(이하 '타겟(target) 기지국'이라 칭함)과 핸드오버 메시지를 주고 받는다. 종래 기술에 따른 802.16e 무선 통신 시스템에서 단말의 요청에 의한 핸드오버 시작 과정을 살펴보면 다음과 같다. 단말은 주기적으로 서빙 기지국과 인접 기지국들로부터 수신되는 프리앰블(preamble) 신호의 세기를 측정한다. 이때, 서빙 기지국의 신호 세기가 일정 세기 이하이며 인접 기지국의 신호 세기가 일정 세기 이상이면, 단말은 상기 인접 기지국을 타겟 기지국으로 결정하고 상기 서빙 기지국에게 핸드오버 요청(MOB_HO-REQ) 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 서빙 기지국은 백본(back-bone) 망을 통해 타겟 기지국으로 핸드오버 통보(HO-notification) 메시지를 전송하며, 상기 핸드오버 통보 메시지를 수신한 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 통보 응답(HO-notification-response) 메시지를 전송하고 핸드오버 과정을 미리 준비한다. 이때, 상기 서빙 기지국은 상기 단말로 핸드오버 요청에 대한 핸드오버 응답(MOB_HO-RSP) 메시지를 전송하고, 이를 수신한 상기 단말은 핸드오버를 결정하여 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 지시(MOB_HO-IND) 메시지를 전송한다. 이후, 상기 단말은 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버 동작을 시작한다. 매크로 셀로만 이루어진 무선 통신 시스템에서는 상기의 핸드오버 과정을 통해 셀간 경계에서도 단절 없는 통신이 가능하다. 그러나 매크로 셀과 핫존이 혼재되어 있는 계층적 셀 구조의 무선 통신 시스템에서는 셀간 경계에서 발생하는 문제를 핸드오버만으로는 해결할 수 없으며 그 원인은 다음과 같다. 우선, 매크로 셀 내에 많은 수의 핫존이 존재하는 문제가 있다. 그러므로 단말은 매크로 기지국의 서비스 영역 내에서도 이동에 따른 많은 핸드오버 과정을 수행하게 되며, 이에 따라 상기에서 보인 많은 수의 핸드오버 관련 메시지들이 단말과 서빙 기지국, 타겟 기지국 간에 전송된다. 이러한 메시지의 전송은 전체적인 시스템의 용량을 감소시키는 문제를 야기시킨다. 또한, 핫존의 커버리지(coverage)가 너무 작다는 문제가 있다. 핫존은 5~50m 사이의 반경의 커버리지에서 서비스를 제공하게 된다. 만약 단말이 빠른 속도로 핫존을 통과하게 되면 핸드오버 수행 시간에 비해 핫존 내에서의 경유 시간이 너무 짧기 때문에 핫존으로의 핸드오버 과정 동안 또는 핫존으로의 핸드오버 직후 연속적으로 다른 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행해야 되는 경우가 빈번히 발생할 수 있다. 그러므로 빠른 속도로 이동하는 단말이 핫존의 커버리지 내에 진입하더라도 핫존이 아닌 매크로 셀과 통신을 수행할 수 있는 방안이 마련되어야 한다. 상기의 경우와 같이 단말이 핫존 내에서 매크로 셀과의 통신을 수행하는 경우, 기지국은 효율적인 스케줄링을 통해 핫존에 의한 간섭의 영향이 적은 채널의 자원을 데이터의 전송을 위해 할당할 수 있으며, 하이브리드 자동 반복 요구(Hybrid Automatic Repeat reQuest : HARQ) 기법을 통해 데이터의 재전송이 가능하다. 이에 따라 데이터의 경우 셀간 경계에서도 단절 없는 통신이 가능하다. 그러나 프리앰블 신호 및 시스템 정보 등의 공용 제어 채널의 경우, 전송을 위한 자원 영역이 미리 정해져 있으므로 스케줄링을 통한 간섭 완화가 불가능하다. 또한 일정 기간 동안 상기 프리앰블 신호 및 시스템 정보 등이 수신되지 않는다면, 기지국과 단말의 통신이 단절되게 된다. 따라서, 단말이 핫존 내에서 매크로 셀과의 통신을 수행하는 경우, 단말이 상기 프리앰블 신호 및 시스템 정보 등을 효율적으로 획득할 수 있는 방안이 필요하다. 특히 공공 장소에 설치된 핫존은, 매크로 기지국의 서비스 영역에 크게 간섭을 일으켜 통신 서비스의 중단을 발생시킬 수 있으며, 나아가 시스템 용량의 저하를 야기한다. 따라서, 핫존의 간섭에 의해 매크로 기지국의 서비스가 중단되는 상황을 효과적으로 방지하기 위한 기술이 필요하다.