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KR100975715B1 - 이동통신 시스템에서의 핸드오프 결정 방법 및 이를 지원하는 시스템 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 핸드오프 결정 방법 및 이를 지원하는 시스템 Download PDF

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KR100975715B1
KR100975715B1 KR1020050055949A KR20050055949A KR100975715B1 KR 100975715 B1 KR100975715 B1 KR 100975715B1 KR 1020050055949 A KR1020050055949 A KR 1020050055949A KR 20050055949 A KR20050055949 A KR 20050055949A KR 100975715 B1 KR100975715 B1 KR 100975715B1
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권종형
조성현
김기호
천정훈
이옥선
박지현
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에서는 셀룰라 환경의 이동통신 시스템에서 특정 셀 또는 섹터 내 사용자의 통신환경 변화에 따른 핸드오프 과정이 발생한 경우 시스템에서의 핸드오프 발생 여부 판단의 정확도를 높이고 핸드오프 과정에 발생하는 데이터 전송 지연을 감소시키면서 가입자 단말기에 요구되는 연산을 감소시키는 핸드오프 과정을 제공한다.
이를 위해 특정 사용자의 핸드오프 과정 진입 여부는 기존의 통신을 관장하였던 해당 서빙 기지국 또는 서빙 섹터에 수신된 상기 사용자의 상향링크 신호 수준과 인접 기지국들 또는 인접 섹터들에 수신된 상기 사용자의 상향링크 신호 수준과 선택적으로 상기 서빙 기지국 또는 서빙 섹터의 하향링크 신호 수준을 상기 사용자가 상기 서빙 기지국 또는 서빙 섹터에 보고한 정보와 상기 인접 기지국 또는 인접 섹터의 하향링크 신호 수준을 상기 사용자가 상기 서빙 기지국 또는 서빙 섹터에 보고한 정보를 종합적으로 이용하여 상기 사용자의 핸드오프 발생 여부를 결정한다.
intercell handoff, sector handoff, network initiated handoff, network controlled handoff, uplink signal based handoff

Description

이동통신 시스템에서의 핸드오프 결정 방법 및 이를 지원하는 시스템{METHOD FOR DETERMINNING HANDOFF IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 통상적인 셀룰라 환경의 이동통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 전술한 핸드오프 방식 중 하나의 예로서 단말기 초기화 및 단말기 도움 핸드오프 방식의 대략적인 동작을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 사용 주파수 대역의 상향링크 채널 환경만을 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있는 도면.
도 4는 상기 도 3의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 전체 주파수 대역의 상향링크 채널 환경을 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있는 도면.
도 6은 상기 도 5의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
도 7은 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 상/하향링크 채널 환경을 동시에 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있는 도면.
도 8은 상기 도 7의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에서 제안하는 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있는 도면.
도 10은 상기 도 9의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
본 발명은 셀룰라 환경의 이동통신 시스템에서의 핸드오프 방법 및 이를 지원하는 시스템에 관한 것으로, 특히 상향링크 신호의 수준을 고려한 핸드오프 결정 방법 및 이를 지원하는 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 이동 단말(Mobile Station, 이하 "MS"라 칭함)은 이동이 용이함에 따라 특정 서비스 영역(셀 또는 섹터)에만 머무는 것이 아니라 다른 서비스 영역으로 이동한다. 이 경우 이동통신 시스템에서는 음성 또는 데이터 서비스의 지속적인 제공을 위해 핸드오프를 지원한다. 물론 핸드오프는 MS의 위치 이동만을 고려하지는 않는다. 예컨대 통신 환경의 변화, 서비스 영역 내에 위치하는 MS의 수 등이 추가로 고려될 수 있다.
상기 핸드오프는 통신 환경의 변화를 효율적으로 인식하여 최적의 기지국(Base Station, 이하 "BS"라 칭함)과의 통신 경로를 새로이 설정하는 절차라 할 수 있다. 즉 상기 핸드오프는 서빙 기지국(Serving BS)보다 통신 환경이 우수한 인접 기지국(Neighbor BS)이 존재할 시, 상기 인접 기지국으로 통신 경로를 형성하는 절차에 해당한다. 상기 서빙 기지국은 MS가 서비스를 제공받고 있는 기지국이며, 상기 인접 기지국은 상기 서빙 기지국에 위치한 MS가 이동하기에 용이한 기지국이다. 타깃 기지국(Target BS)은 MS가 인접 기지국들 중 핸드오프 하고자 하는 인접 기지국이다.
도 1은 통상적인 셀룰라 환경의 이동통신 시스템의 구조를 개략적으로 보이고 있다. 상기 도 1에서는 셀이 서비스 영역이다.
상기 도 1을 참조하면, 제1기지국(110)에 의한 제1서비스 영역 내에는 제1MS 내지 제3MS(112 ~ 116)가 위치한다. 상기 MS들 중 제3MS(116)는 상기 제1BS(110)로부터 제2BS(120)로의 핸드오프가 요구되는 지역(핸드오프 영역)에 위치한다. 상기 제1BS(110)는 상기 제3MS(116)의 서빙 기지국이며, 상기 제2BS(120)는 상기 제3MS(116)의 타깃 기지국이다.
통상적으로 핸드오프 방법은 하기와 같이 분류될 수 있다.
첫 번째로, 서빙 기지국과의 연결 해제 시점에 의해 Break-Before-Make(BBM) 핸드오프 방식과 Make-Before-Break(MBB) 핸드오프 방식으로 분류할 수 있다. 상기 BBM 핸드오프 방식은 핸드오프가 요구될 시 서빙 기지국과의 연결을 해제한 후 타깃 기지국과의 연결을 설정하는 방식이다. 상기 MBB 핸드 오프 방식은 타깃 기지국과의 연결을 설정할 때 까지 서비기지국과의 연결을 유지한다. 상기 MBB 핸드오프 방식은 핸드오프로 인한 핑퐁 현상을 방지하고, 공간적 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 상기 MS는 핸드오프 영역을 완전히 벗어난 후에서야 서빙 기지국과의 연결을 해제한다.
두 번째로, 핸드오프를 수행하는 주체에 따라 단말기 결정 핸드오프 방식과 네트워크 결정 핸드오프 방식, 단말기 도움 핸드오프 방식으로 분류할 수 있다. 즉 핸드오프 발생 여부와 타깃 기지국을 결정하는 주체에 의해 분류할 수 있다.
마지막으로 핸드오프 여부를 결정하기 위한 통신환경의 측정을 초기화하는 방법에 따라 단말기 초기화 핸드오프 방식과 기지국 초기화 핸드오프 방식으로 분류할 수 있다.
도 2는 전술한 핸드오프 방식 중 하나의 예로서 단말기 초기화 및 단말기 도움 핸드오프 방식의 대략적인 동작을 보이고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 서빙 기지국(Serving cell or Serving sector)과 연결된 MS는 주기적으로 인접 기지국(Neighbor cell or Neighbor sector)과의 하향링크에 대한 무선 채널 환경을 모니터링 한다(210단계, 212단계, 214단계). 상기 MS는 모니터링을 통해 상기 인접 기지국들로부터 신호의 세기를 측정한다. 통상적으로 상기 모니터링을 위해 파일럿 신호가 사용된다. 상기 MS는 임계 값 이상의 신호 세기가 측정되면, 서빙 기지국으로 핸드오프를 요청한다. 상기 MS는 상기 신호 세기가 측정된 인접 기지국의 식별자와 상기 신호의 세기를 서빙 기지국으로 보고한다.
상기 서빙 기지국은 상기 MS로부터 보고된 신호의 세기에 의해 핸드오프 여부를 결정한다. 그리고 상기 서빙 기지국은 상기 결정 사항을 상위 계층으로 보고하고, 핸드오프 수행 명령을 상기 MS로 전송한다.
이와 같이 하향링크의 무선 채널 환경을 기반으로 하는 핸드오프 방식은 동일 주파수 대역을 사용하는 기지국 간의 핸드오프 시에 사용된다. 즉 서쳐(searcher)와 핑거(finger)를 이용하여 코드 동기를 획득하는 이동통신 시스템에 주로 적용된다. 이는 MS가 서빙 기지국과의 데이터 통신 중에도 유휴 상태의 서쳐를 활용하여 인접 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기를 측정할 수 있기 때문이다. 따라서 추가적인 장치나 별도의 탐색 구간을 설정할 필요가 없다. 상기 탐색 구간은 인접 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하기 위한 구간이다.
하지만 인접 기지국간에 다른 주파수를 사용하거나 다중 반송파를 사용하는 광대역 무선 접속 시스템에서는 탐색 구간을 별도로 설정하여야 한다. 상기 탐색 구간은 서빙 기지국과의 데이터 송/수신이 이루어지지 않는 구간에서 설정한다. 그리고 하향링크의 무선 채널 환경을 탐색하기 위한 연산을 MS에서 수행하고, 상기 탐색 결과를 상기 서빙 기지국에 대한 상향링크 자원 할당을 통해 주기적으로 보고한다.
전술한 바와 같이 기존의 핸드오프 방식을 광대역 무선 접속 시스템에 적용하기 위해서는 별도의 탐색 구간을 설정하여야 한다. 뿐만 아니라 탐색 결과를 보고하기 위한 상향링크 자원을 할당 받아야 한다.
따라서 본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서의 상향링크 채널 환경을 기반으로 하여 핸드오프를 수행하는 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 다중 반송파를 사용하는 광대역 무선 접속 시스템에서 탐색구간 설정으로 인한 데이터 전송 지연을 감소시키는 핸드오프 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 다중 반송파를 사용하는 광대역 무선 접속 시스템에서 핸드오프와 관련하여 이동 단말에서 요구되는 연산을 감소시키는 핸드오프 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 서빙 기지국(또는 서빙 섹터)에서의 상향링크 채널 환경과 인접 기지국(또는 인접 섹터)에서의 상향링크 채널 환경을 기반으로 하여 핸드오프를 수행하는 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상향링크 채널 환경을 기반으로 하여 핸드오프를 수행함에 있어 하향링크 채널 환경을 선택적으로 고려하는 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공한다.
상기한 바를 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 이동통신시스템에서 서빙 기지국이 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호신호의 수준을 측정하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 적어도 하나의 인접 기지국에 대해 측정된 제2상향링크 신호의 수준을 보고 받는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 제1상향링크 신호의 수준과 상기 제2상향링크 신호의 수준을 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 과정에 의해 이동 단말의 핸드오프를 결정하는 방법을 제안한다.
바람직하기로는 이동 단말로부터 보고되는 하향링크 신호의 수준을 추가로 고려하여 이동 단말에 대한 핸드오프 여부를 결정하도록 한다.
보다 바람직하기로는 이동 단말로 현재 상향링크에서 사용하고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 수준을 추가로 고려하여 상기 이동 단말의 핸드오프 여부를 결정하도록 한다.
상기한 바를 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 이동통신시스템에서 인접 기지국이 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 수준을 측정하는 과정과, 상기 인접 기지국이 서빙 기지국으로부터 측정된 제2상향링크 신호의 수준을 보고 받는 과정과, 상기 인접 기지국이 상기 제1상향링크 신호의 수준과 상기 제2상향링크 신호의 수준을 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 과정에 의해 이동 단말의 핸드오프를 결정하는 방법을 제안한다.
바람직하기로는 이동 단말로부터 보고되는 하향링크 신호의 수준을 추가로 고려하여 이동 단말에 대한 핸드오프 여부를 결정하도록 한다.
보다 바람직하기로는 이동 단말로 현재 상향링크에서 사용하고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 수준을 추가로 고려하여 상기 이동 단말의 핸드오프 여부를 결정하도록 한다.
상기한 바를 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 이동 단말과, 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 수준을 측정하고, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 제2상향링크 신호의 수준을 보고 받고, 상기 제1상향링크 신호의 수준과 상기 제2상향링크 신호의 수준을 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국의 요청에 의해 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링을 통해 상기 제2상향링크 신호의 수준을 측정하고, 상기 측정된 제2상향링크 신호의 수준을 상기 서빙 기지국으로 보고하는 상기 적어도 하나의 인접 기지국을 포함하는 이동통신시스템을 제안한다.
상기한 바를 달성하기 위한 제4견지에 있어, 본 발명은, 이동 단말과, 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 수준을 측정하고, 서빙 기지국으로부터 제2상향링크 신호의 수준을 보고 받고, 상기 제1상향링크 신호의 수준과 상기 제2상향링크 신호의 수준을 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 적어도 하나의 인접 기지국과, 상기 인접 기지국의 요청에 의해 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링을 통해 상기 제2상향링크 신호의 수준을 측정하고, 상기 측정된 제2상향링크 신호의 수준을 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 보고하는 상기 서빙 기지국을 포함하는 이동통신시스템을 제안한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
후술 될 본 발명에서는 셀룰라 구조의 이동통신 시스템에서 MS의 이동성을 보장하기 위해 MS와 서빙 기지국(또는 서빙 섹터), MS와 인접 기지국들(또는 인접 섹터들)의 상향링크 신호 수준(상향링크 채널 환경)을 기반으로 핸드오프 발생 여부와 적절한 타깃 기지국(또는 타깃 섹터)을 결정하는 핸드오프 방법을 제안한다.
또한 본 발명에서는 핸드오프 오 동작을 방지하기 위해 상향링크 신호 수준이 임계 값 이하인 경우, 서빙 기지국에서 현재 MS가 사용하지 않는 주파수 대역 또는 전체 주파수 대역의 상향 링크 신호 수준 또는 서빙 기지국의 하향링크 신호 수준 중 적어도 하나를 추가적으로 고려하여 핸드오프 여부를 결정하도록 한다. 이를 위해 서빙 기지국이 MS에게 신호 수준 검색이 가능한 신호 패턴의 전송을 요청하거나 MS가 하향링크 신호 수준을 보고하도록 한다.
한편 핸드오프 방법은 핸드오프 초기화 주체, 핸드오프 발생 여부 결정에 사용되는 파라미터들, 그리고 핸드오프 발생 여부를 결정하는 주체에 따라 다양한 시나리오로 구분된다. 본 발명은 핸드오프 여부를 서빙 기지국에서 결정하는 경우와 타깃 기지국에서 결정하는 경우를 서로 다른 실시 예로써 구분하고 있다.
따라서 후술 될 상세한 설명에서는 첫 번째 실시 예로 서빙 기지국이 본 발명에서 제안하는 바에 의해 핸드오프 여부를 결정하는 방식에 대해 살펴 볼 것이다. 그리고 두 번째 실시 예로 타깃 기지국이 본 발명에서 제안하는 바에 의해 핸드오프 여부를 결정하는 방식에 대해 살펴 볼 것이다. 한편 후술 될 상세한 설명에서는 셀 간의 핸드오프만을 고려하고 있으나 섹터 간의 핸드오프에도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에게 자명한 사항일 것이다. 즉 후술 될 상세한 설명에서 서빙 기지국을 서빙 섹터, 인접 기지국을 인접 섹터 및 타깃 기지국을 타깃 섹터로 변경하여 적용할 수 있다.
A. 제1실시 예
이하 본 발명의 제1실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 제1실시 예에서는 서빙 기지국이 핸드오프 과정을 초기화하고, 인접 기지국의 도움으로 핸드오프 여부를 결정하는 핸드오프 방식이 제안될 것이다. 이를 위해 서빙 기지국은 상향링크의 채널 환경을 파악하고, 이를 이용하여 해당 MS의 핸드오프 여부를 결정한다. 상기 서빙 기지국은 해당 MS의 핸드오프 여부를 결정함에 있어 적어도 하나의 인접 기지국의 상향링크 채널 환경을 추가로 고려할 수 있다. 또한 상기 서빙 기지국은 상향링크의 채널 환경이 기대치 이하일 경우에는 해당 MS가 사용하지 않는 주파수 대역의 상향링크 채널 환경 뿐만 아니라 MS로부터 보고되는 하향링크의 채널 환경을 참조한다.
후술 될 본 발명의 제1실시 예에서는 대표적으로 서빙 기지국 및 인접 기지국에서 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프를 수행하는 동작을 설명할 것이다. 그리고 해당 MS가 사용하지 않는 주파수 대역의 상향링크 채널을 고려한 경우와, MS로부터 보고되는 하향링크의 채널 환경을 고려한 경우를 추가적으로 설명하도록 한다.
A-1. 사용 주파수 대역의 상향링크 채널만을 고려한 핸드오프
이하 서빙 기지국이 특정 MS에 의해 사용되는 주파수 대역에서 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프를 수행하는 동작을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
후술 될 설명을 간략하게 정리하면, 서빙 기지국은 자신에 속하는 전체 MS들 각각에 대응하여 상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정한 상향링크 신호의 세기에 의해 상향링크 신호의 수준을 계산한다. 그리고 상기 계산된 상향링크 신호의 수준에 의해 각 MS들에 대한 핸드오프 여부를 결정하여 핸드오프 초기화 과정을 수행한다. 상기 핸드오프 초기화 과정은 각 MS에 대응한 타깃 기지국을 결정하고, 상기 타깃 기지국과 상기 MS로 핸드오프 수행 명령을 전송하는 절차로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 사용 주파수 대역의 상향링크 채널만을 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 310단계에서 MS는 상향링크를 통해 서빙 기지국으로 데이터(이하 "상향링크 데이터"라 칭함)를 전송하고, 상기 서빙 기지국은 하향링크를 통해 상기 MS로 데이터(이하 "하향링크 데이터"라 칭함)를 전송한다.
상기 서빙 기지국은 312단계에서 자신에 속하는 전체 MS들과의 상향링크를 모니터링 함으로써, 각 MS 별 상향링크 신호의 수준(Pused)을 측정한다. 이 때 상향링크 신호의 수준은 상향링크 트래픽이 전송되는 구간의 신호 세기를 측정하고, 상향링크 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후에 특정 시간 구간 동안 누적하여 구할 수 있다. 또는 상기 MS로부터 전송되는 파일럿 신호의 세기를 측정하고, 상향링크 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후에 특정 시간 구간 동안 누적하여 구할 수도 있다.
상기 서빙 기지국은 314단계에서 앞서 계산된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작은지를 판단한다. 상기 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1 이상이라면, 채널 상황이 양호하다고 볼 수 있다. 이 경우 상기 서빙 기지국은 상기 310단계와 312단계를 계속하여 수행한다. 하지만 상기 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작으면, 채널 상황이 열화 되었다고 판단하여 핸드오프 과정이 초기화 된다. 즉 328단계에서 해당 MS에 대응한 타깃 기지국을 결정하고, 330단계 및 332단계에서 상기 타깃 기지국과 해당 MS로 핸드오프를 요청하는 메시지(HO_REQ)를 전송한다.
전술한 설명에서는 서빙 기지국이 해당 MS에 대한 타깃 기지국을 미리 결정하고 있는 것을 가정하고 있다. 그렇지 않고 해당 MS에 대한 타깃 기지국을 결정하기 위한 시그널링을 추가로 부여할 수 있다.
이 경우 상기 서빙 기지국은 상기 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작으면, 316단계 내지 318단계에서 인접 기지국들로 상향링크에 대한 모니터링을 요청하는 메시지(NBR_MON_REQ)를 전송한다. 상기 인접 기지국들은 해당 MS의 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다(320단계, 322단계).
상기 인접 기지국이 모니터링을 통해 해당 MS의 상향링크 신호를 측정하는 방법은 하기의 3가지로 제안될 수 있다.
첫 번째는 서빙 기지국이 해당 MS와 관련된 컨텍스트 정보(사용중인 상향링크 주파수, 시간 조정 정보(Time alignment information), CID 등)를 인접 기지국들에게 제공해줌으로써, 인접 기지국들이 해당 MS의 상향 링크 신호를 수신도록 하는 방법(Passive Mode)이다.
두 번째는 서빙 기지국이 해당 MS에게 상향링크로의 채널 사운딩(channel sounding)을 요청하고 서빙 기지국과 인접 기지국이 사운딩 신호를 기반으로 상향링크 신호를 측정하도록 하는 방법(Active Mode)이다.
마지막으로 보다 정밀한 상향링크 채널의 추정을 위해 타깃 기지국이 서빙 기지국으로부터 전달 받은 해당 MS의 컨텍스트 정보를 이용하여 해당 MS가 현재 사용하고 있는 자원을 자신의 셀 내에서 사용하지 않도록 하는 방법(Assisted Mode)이다.
상기 인접 기지국들은 전술한 방법들 중 하나를 택해 해당 MS에 대한 상향 링크 신호의 수준을 측정한다. 그리고 상기 측정된 상향링크 신호의 수준을 보고 메시지(NBR_MON_RSP)를 통해 상기 서빙 기지국으로 전송한다(324단계, 326단계).
상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국으로부터 보고된 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프 하는 MS 별로 적어도 하나의 타깃 기지국을 결정한다(328단계). 상향링크 신호의 수준이 상기 서빙 기지국의 상향링크 신호의 수준보다 소정 임계값 TH4만큼 큰 인접 기지국이 상기 타깃 기지국으로 결정된다. 상기 타깃 기지국으로 지정하기 위한 조건은 하기 <수학식 1>과 같이 정의될 수 있다.
PNeighbor - Pused > TH4
여기서 PNeighbor는 인접 기지국들로부터 보고된 상향링크 신호의 수준을 의미한다.
한편 특정 MS에 대응하여 전술한 조건을 만족하는 인접 기지국이 하나만 존재할 경우에는 상기 인접 기지국이 타깃 기지국으로 지정된다. 하지만 복수의 인접 기지국이 존재하는 경우에는 핸드오프 방식에 따라 하나 또는 복수의 인접 기지국들이 타깃 기지국으로 지정될 수 있다. 즉 BBM 핸드오프 방식의 경우에는 상기 복수의 인접 기지국들 중 상향링크 신호의 수준이 가장 좋은 인접 기지국만이 타깃 기지국으로 지정된다. 하지만 MBB 핸드오프 방식의 경우에는 상기 복수의 인접 기지국들이 모두 타깃 기지국으로 지정된다.
상기 서빙 기지국은 핸드오프 여부와 타깃 기지국이 결정되면, 해당 MS와 타깃 기지국으로 핸드오프를 요청하는 메시지(HO_REQ)를 전송한다(330단계, 332단계).
도 4는 상기 도 3의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있다. 상기 도 4에서 보이고 있는 제어 흐름은 서빙 기지국에 속하는 모든 MS들과의 시그널링에 동일하게 적용될 수 있다. 하지만 하기에서는 설명의 편의를 위해 하나의 MS를 대상으로 하고 있음에 유의하여야 한다.
상기 도 4를 참조하면, 서빙 기지국은 MS로부터 수신되는 상향링크 데이터로부터 상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 상향링크 신호의 세기에 의해 계산된 상향링크 신호의 수준에 의해 핸드오프 초기화 과정을 수행한다. 이때 필요에 따라 인접 기지국들의 상향링크 신호의 수준을 추가로 고려하도록 한다.
이를 위해 서빙 기지국은 410단계에서 상향링크 데이터를 수신하고, 하향링크 데이터를 전송한다. 그리고 상기 서빙 기지국은 412단계에서 상기 상향링크 데이터에 의해 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다. 상기 모니터링을 통해 상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 상향링크 신호의 세기를 이용하여 상향링크 신호의 수준(Pused)을 계산한다.
상기 상향링크 신호의 수준(Pused)은 상향링크 트래픽이 전송되는 구간에서 상향링크 신호 세기를 측정하고, 상향링크 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후에 특정 시간 구간 동안 누적함으로써 계산할 수 있다. 그렇지 않고 상기 MS로부터 전송되는 파일럿 신호의 세기를 측정하고, 상향링크 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후에 특정 시간 구간 동안 누적함으로써 계산할 수도 있다.
상기 서빙 기지국은 414단계에서 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작은지를 판단한다. 상기 임계값 TH1은 핸드오프가 필요할 정도의 신호 수준으로 정의될 수 있으며, 이는 사전에 미리 결정된다.
상기 서빙 기지국은 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 상기 임계값 TH1 이상이면, 현재의 채널 상태가 핸드오프가 필요하지 않을 정도로 양호하다 판단한다. 따라서 상기 410단계로 진행하여 상향링크 데이터를 수신하거나 하향링크 데이터를 전송한다.
하지만 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 상기 임계값 TH1보다 작으면, 상기 서빙 기지국은 핸드오프를 위한 초기화 과정을 수행한다. 즉 상기 서빙 기지국은 424단계에서 상기 MS와 타깃 기지국으로 핸드오프 명령을 전송한다. 이와 같이 서빙 기지국이 상향링크 신호의 수준만을 고려하여 핸드오프를 결정하기 위해서는, 상기 서빙 기지국이 인접 기지국들과 MS 간의 채널 상황을 알고 있다는 전제에서 가능하다.
그렇지 않고 서빙 기지국이 인접 기지국들과 MS 간의 채널 상황을 알고 있지 않다면, 상기 인접 기지국들과 MS 간의 채널 상황을 확인하기 위한 추가적인 절차가 필요하다. 이를 위해 상기 도 4에서는 인접 기지국들과 MS 간의 채널 상황을 확인하기 위한 과정을 추가로 개시하고 있다.
상기 서빙 기지국은 상향링크 신호의 수준(Pused)에 의해 핸드오프가 필요하다고 판단될 시, 416단계에서 인접 기지국들로 상기 MS와의 상향링크를 모니터링할 것을 요청한다. 이에 대응하여 상기 인접 기지국들은 상기 MS와의 상향링크를 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과를 상기 서빙 기지국으로 보고한다.
상기 서빙 기지국은 418단계에서 상기 인접 기지국들로부터의 모니터링 결과를 수신한다. 상기 서빙 기지국은 핸드오프 발생 여부와 적절한 타겟 기지국을 결정하기 위해서 서빙 기지국과 인접 기지국들의 상향 링크 신호의 수준을 사용한다.
상기 서빙 기지국은 상기 보고된 인접 기지국들의 상향링크 신호의 수준들 중 자신의 상향링크 신호의 수준(Pused)보다 임계값 TH4 이상 큰 수준의 상향링크 신호의 수준을 가지는 인접 기지국이 존재하는 지를 검사한다(420단계). 상기 조건을 만족하는 인접 기지국이 존재하지 않을 시에는, 상기 MS가 핸드오프 할 타깃 기지국이 존재하지 않으므로 상기 서빙 기지국은 상기 410단계로 리턴한다.
그렇지 않고 상기 조건을 만족하는 인접 기지국이 존재하면, 상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국을 상기 MS에 대한 타깃 기지국으로 지정한다. 상기 타깃 기지국은 BBM 핸드오프 방식에서는 하나의 인접 기지국이 지정되며, MBB 핸드오프 방식에서는 복수의 인접 기지국들이 지정될 수 있다.
상기 서빙 기지국은 상기 MS에 대한 타깃 기지국이 지정될 시, 424단계에서 상기 MS와 적어도 하나의 타깃 기지국으로 핸드오프 수행 요청 메시지(HO_REQ)를 전송한다. 상기 핸드오프 수행 요청 메시지를 수신한 상기 MS는 상기 타깃 기지국으로의 핸드오프를 수행한다. 그리고 상기 핸드오프 수행 요청 메시지를 수신한 상기 타깃 기지국은 핸드오프 절차를 통해 상기 MS에 대한 서비스를 개시한다.
A-2. 전체 주파수 대역의 상향링크 채널을 고려한 핸드오프
이하 서빙 기지국이 전체 주파수 대역에서 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프를 수행하는 동작을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
후술 될 설명을 간략하게 정리하면, 서빙 기지국에 속하는 특정 MS가 다중 반송파 시스템에서 전체 주파수 대역이 아닌 일부 주파수 영역만을 사용하는 사용자라면, 서빙 기지국은 핸드오프 여부를 결정함에 있어 일부 대역의 전파환경 열화를 핸드오프 상황 발생으로 오인하지 않도록 현재 사용하지 않는 주파수 대역(이하 "미 사용 주파수 대역"이라 칭함)의 상향링크 신호의 수준을 고려할 수 있다. 즉 상기 서빙 기지국은 현재 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 낮아질 경우, 현재 사용하지 않는 다른 주파수 대역의 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프 여부를 결정한다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 전체 주파수 대역의 상향링크 채널 환경을 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 5는 앞서 살펴본 도 3의 시그널링에서 미 사용 주파수 대역을 모니터링하고, 이를 통해 핸드오프 여부를 결정하는 단계(516단계, 518단계)가 추가되었다. 따라서 상기 도 3과 동일한 단계에 대한 구체적인 설명이 생략됨에 유의하여야 한다.
상기 도 5를 참조하면, 510단계에서 상/하향링크 데이터가 전송된다. 상기 서빙 기지국은 512단계에서 각 MS 별로 상향링크를 모니터링하여 상향링크 신호의 수준(Pused)을 측정한다. 상기 서빙 기지국은 514단계에서 상기 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작은 MS를 확인한다.
그리고 상기 서빙 기지국은 516단계에서 상기 확인된 MS들이 현재 사용하고 있지 않는 미 사용 주파수 대역을 모니터링 한다. 이를 위해 상기 서빙 기지국은 상기 확인된 MS들로 미 사용 주파수 대역을 통해 신호를 전송하여 줄 것을 요청한다. 상기 요청을 수신한 MS들은 자신이 사용하지 않고 있는 주파수 대역에서 상향링크 신호를 전송한다. 상기 서빙 기지국은 상기 요청에 대응하여 상기 MS들로부터 수신되는 상향링크 신호의 수준(Punused)을 측정한다. 상기 미 사용 주파수 대역의 상향링크 신호의 수준(Punused)은 상기 Pused를 계산하는 방법과 동일하게 측정할 수 있다.
상기 서빙 기지국은 미 사용 주파수 대역에 대한 모니터링을 완료하면, 518단계에서 각 MS들에 대한 핸드오프 초기화 여부를 판단한다. 예컨대 현재 상향링크 신호의 수준(Pused)과 상기 미 사용 주파수 대역의 상향링크 신호의 수준(Punused)의 평균치(Paverage)와의 차이가 임계값 TH3 보다 작을 경우에는 핸드오프 과정을 초기화한다. 이는 일부 주파수 대역을 사용하는 MS가 현재 상향링크로 사용하고 있는 주파수 대역이 주파수 선택적 페이딩 등의 영향으로 다른 주파수 대역을 할당 받아야 함에도 불구하고 핸드오프 과정이 필요한 것으로 오인됨을 방지하기 위한 선택적 과정이다.
상기 서빙 기지국은 핸드오프 초기화를 위해 인접 기지국들로 상향링크에 대한 모니터링을 요청하는 메시지(NBR_MON_REQ)를 전송한다(520단계, 522단계). 상기 인접 기지국들은 해당 MS로부터의 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다(524단계, 526단계). 상기 인접 기지국들은 상기 모니터링을 통해 측정된 상향 링크 신호의 수준을 보고 메시지(NBR_MON_RSP)를 통해 상기 서빙 기지국으로 전송한다(528단계, 530단계).
상기 서빙 기지국은 530단계에서 상기 인접 기지국으로부터 보고된 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프 하는 MS 별로 적어도 하나의 타깃 기지국을 결정한다. 상기 서빙 기지국은 핸드오프 여부와 타깃 기지국이 결정되면, 해당 MS와 타깃 기지국으로 핸드오프를 요청하는 메시지(HO_REQ)를 전송한다(534단계, 536단계).
도 6은 상기 도 5의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있다. 상기 도 6에서 보이고 있는 제어 흐름은 서빙 기지국에 속하는 모든 MS들과의 시그널링에 동일하게 적용될 수 있다. 하지만 하기에서는 설명의 편의를 위해 하나의 MS를 대상으로 하고 있음에 유의하여야 한다.
상기 도 6을 참조하면, 서빙 기지국은 610단계에서 상향링크 데이터를 수신하고, 하향링크 데이터를 전송한다. 그리고 상기 서빙 기지국은 612단계에서 상기 상향링크 데이터에 의해 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다. 상기 모니터링을 통해 상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 상향링크 신호의 세기를 이용하여 상향링크 신호의 수준(Pused)을 계산한다.
상기 서빙 기지국은 614단계에서 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 임계값 TH1보다 작은지를 판단한다. 상기 서빙 기지국은 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 상기 임계값 TH1 이상이면, 상기 610단계로 진행한다. 하지만 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(Pused)이 상기 임계값 TH1보다 작으면, 상기 서빙 기지국은 616단계에서 미 사용 주파수 대역에 대한 모니터링을 수행한다.
상기 미 사용 주파수 대역에 대한 모니터링을 위해 상기 서빙 기지국은 해당 MS로 미 사용 주파수 대역을 통해 상향링크 신호를 전송할 것을 요청한다. 그리고 상기 요청에 대응하여 상기 MS로부터 수신되는 상향링크 신호의 수준(Punused)을 계산한다. 그 후 상기 서빙 기지국은 618단계로 진행하여 핸드오프 초기화의 수행 여부를 결정한다. 상기 핸드오프 초기화의 수행 여부는 하기 <수학식 2>에 개시된 조건에 의해 결정할 수 있다.
Figure 112005034382324-pat00001
여기서 Paverage는 미 사용 주파수 대역의 상향링크 신호의 수준(Punused)의 평균치(Paverage)를 의미한다.
상기 조건을 만족하면, 상기 서빙 기지국은 620단계에서 인접 기지국들로 상기 MS와의 상향링크를 모니터링할 것을 요청한다. 상기 서빙 기지국은 622단계에서 상기 요청에 대응하여 상기 인접 기지국들로부터 모니터링 결과를 수신한다.
상기 서빙 기지국은 상기 모니터링 결과로 수신한 각 인접 기지국들의 상향링크 신호의 수준들 중 자신의 상향링크 신호 수준(Pused)보다 임계값 TH4 이상 큰 수준의 상향링크 신호의 수준을 가지는 인접 기지국이 존재하는 지를 검사한다(624단계).
상기 서빙 기지국은 상기 조건을 만족하는 인접 기지국을 상기 MS에 대한 타깃 기지국으로 지정한다. 그리고 상기 서빙 기지국은 626단계에서 상기 MS와 적어도 하나의 타깃 기지국으로 핸드오프 수행 요청 메시지(HO_REQ)를 전송한다.
A-3. 전체 주파수 대역의 상향링크 채널과 하향링크 채널을 고려한 핸드오프
이하 서빙 기지국이 전체 주파수 대역에서 하향링크 신호의 수준을 추가로 고려하여 핸드오프를 수행하는 동작을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
후술 될 설명을 간략하게 정리하면, 서빙 기지국은 핸드오프 발생 여부와 적절한 타깃 기지국을 결정하기 위해서 서빙 기지국과 인접 기지국의 상향 링크 신호의 수준과 서빙 기지국의 하향링크 신호의 수준을 함께 고려할 수 있다. 즉 상기 서빙 기지국은 상향링크 신호의 수준과 하향링크 신호의 수준의 평균 중에서 큰 값을 사용하여 핸드오프 여부를 결정한다.
이와 같이 상향링크와 함께 하향링크를 동시에 고려하는 것은 TDD 시스템의 상향링크와 하향링크 무선채널의 대칭성을 이용하여 특정 주파수 대역의 상향링크 채널 환경이 열화되는 현상을 핸드오프가 발생한 것으로 오인하는 것을 방지하기 위함이다.
도 7은 본 발명의 제1실시 예에서 제안하는 상/하향링크 채널을 동시에 고려한 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있다. 상기 도 7은 앞서 살펴본 도 3의 시그널링에서 하향링크 채널에 관한 정보를 획득하는 단계(724단계, 726단계)가 추가되었다. 따라서 상기 도 3과 동일한 단계에 대한 구체적인 설명이 생략됨에 유의하여야 한다.
상기 도 7을 참조하면, 710단계에서 상/하향링크 데이터가 전송된다. 상기 서빙 기지국은 712단계에서 각 MS 별로 상향링크를 모니터링하여 상향링크 신호의 수준(PUL_used)을 측정한다. 상기 서빙 기지국은 714단계에서 상기 상향링크 신호의 수준(PUL_used)이 임계값 TH1보다 작은 MS를 확인한다.
그리고 상기 서빙 기지국은 핸드오프 초기화를 위해 인접 기지국들로 상향링크에 대한 모니터링을 요청하는 메시지(NBR_MON_REQ)를 전송한다(716단계, 718단계). 상기 인접 기지국들은 해당 MS로부터의 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다(720단계, 722단계). 상기 인접 기지국들은 상기 모니터링을 통해 측정된 상향 링크 신호의 수준을 보고 메시지(NBR_MON_RSP)를 통해 상기 서빙 기지국으로 전송한다(728단계, 730단계).
한편 상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국에 해당 MS의 상향링크 신호의 수준 측정을 요구하는 것과 함께 해당 MS에게는 서빙 기지국과의 하향 링크 채널 상태 탐색을 요청한다. MS는 기지국과의 동기 유지를 위해 서빙 기지국으로부터의 프리앰블 또는 파일럿 신호를 주기적으로 수신해야 하며 서빙 기지국의 하향링크 채널 상태 탐색 요청에 따라 수신된 값들을 서빙 기지국에 보고한다. 이는 추가적인 검색 구간을 설정할 필요가 없다는 점에서 기존에 MS가 인접 기지국의 하향링크를 모니터링 하던 것과는 구분될 수 있다.
만약 상기 서빙 기지국의 요청에 앞서 MS가 유휴 모드(idle mode)에서 인접 기지국과의 하향 링크 신호 수준을 측정한 결과가 있고, 이 결과가 유효하다면 정확한 타깃 기지국의 지정을 위해 추가로 사용할 수 있다.
상기 MS는 상기 하향링크 모니터링 결과를 보고 메시지(DL_MEASUREMENT_REPORT)를 통해 상기 서빙 기지국으로 전송한다.
상기 서빙 기지국은 732단계에서 핸드오프 발생 여부와 적절한 타깃 기지국을 결정한다. 이를 위해 상기 서빙 기지국은 서빙 기지국의 상향링크 신호의 수준(PUL_used)과 인접 기지국의 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)과 서빙 기지국의 하향링크 신호의 수준(PDL)을 사용한다. 상기 핸드오프 발생 여부를 결정하는 조건은 하기 <수학식 3>으로 정의될 수 있으며, 적절한 타깃 기지국을 결정하는 조건은 하기 <수학식 4>로 정의될 수 있다.
Figure 112005034382324-pat00002
Figure 112005034382324-pat00003
상기 서빙 기지국은 상기 <수학식 3>의 조건을 만족할 시 해당 MS에 대해 핸드오프가 필요하다고 판단할 것이며, 상기 <수학식 4>의 조건을 만족하는 인접 기지국을 상기 MS에 대한 타깃 기지국으로 지정한다.
상기 서빙 기지국은 핸드오프 여부와 타깃 기지국이 결정되면, 해당 MS와 적어도 하나의 타깃 기지국으로 핸드오프를 요청하는 메시지(HO_REQ)를 전송한다(734단계, 736단계).
도 8은 상기 도 7의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있다. 상기 도 8에서 보이고 있는 제어 흐름은 서빙 기지국에 속하는 모든 MS들과의 시그널링에 동일하게 적용될 수 있다. 하지만 하기에서는 설명의 편의를 위해 하나의 MS를 대상으로 하고 있음에 유의하여야 한다.
상기 도 8을 참조하면, 서빙 기지국은 810단계에서 상향링크 데이터를 수신하고, 하향링크 데이터를 전송한다. 그리고 상기 서빙 기지국은 812단계에서 상기 상향링크 데이터에 의해 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다. 상기 모니터링을 통해 상향링크 신호 세기를 측정하고, 상기 상향링크 신호 세기를 이용하여 상향링크 신호의 수준(PUL_used)을 계산한다.
상기 서빙 기지국은 814단계에서 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_used)이 임계값 TH1보다 작은지를 판단한다. 상기 서빙 기지국은 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_used)이 상기 임계값 TH1 이상이면, 상기 810단계로 진행한다. 하지만 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_used)이 상기 임계값 TH1보다 작으면, 상기 서빙 기지국은 816단계에서 인접 기지국들로 해당 MS에 대한 상향링크를 모니터링 할 것을 요청한다. 상기 요청은 NBR_MON_REQ 메시지의 전송에 의해 이루어진다. 그리고 상기 서빙 기지국은 820단계에서 상기 MS로 하향링크 채널 상태에 대한 측정을 요청한다.
상기 인접 기지국들은 상기 MS와의 상향링크를 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과를 상기 서빙 기지국으로 보고한다. 그리고 상기 MS는 상기 서빙 기지국과의 하향링크를 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과를 상기 서빙 기지국으로 보고한다.
상기 서빙 기지국은 822단계에서 상기 인접 기지국들로부터의 모니터링 결과를 수신하며, 824단계에서 상기 MS로부터의 모니터링 결과를 수신한다. 상기 인접 기지국들로부터 보고되는 모니터링 결과는 상기 MS에 대응한 상향링크 신호의 수준에 관한 정보가 될 수 있다. 상기 MS로부터 보고되는 모니터링 결과는 상기 MS와 상기 서빙 기지국 간의 하향링크 신호의 수준에 관한 정보가 될 수 있다.
상기 서빙 기지국은 826단계에서 상기 인접 기지국들과 상기 MS로부터의 모니터링 결과와 자신이 측정한 상향링크 신호의 수준을 고려하여 핸드오프의 발생 여부 및 적어도 하나의 타깃 기지국을 결정한다. 즉 핸드오프의 초기화 수행 여부를 결정하게 된다. 상기 핸드오프의 발생 여부는 상기 <수학식 3>에 의해 판단될 수 있으며, 상기 타깃 기지국은 상기 <수학식 4>에 의해 결정될 수 있다.
상기 서빙 기지국은 핸드오프 초기화가 필요하다고 판단되면, 828단계로 진행하여 상기 MS와 앞서 결정된 적어도 하나의 타깃 기지국으로 핸드오프 수행 요청 메시지(HO_REQ)를 전송한다.
B. 제2실시 예
이하 본 발명의 제2실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
후술 될 본 발명의 제2실시 예에서는 인접 기지국이 핸드오프를 초기화하는 주체라는 점에서 앞서 살펴본 제1실시 예와 구별된다. 즉 제2실시 예에서 MS와 서빙 기지국 또는 인접 기지국과의 상/하향링크 신호의 수준을 최종적으로 취합하여 핸드오프를 결정하는 주체는 인접 기지국이다.
이를 위해 인접 기지국은 주기적으로 자신의 주변 셀에 속해 있는 MS들이 전송하는 상향링크의 채널 환경을 파악하고, 이를 이용하여 해당 MS의 핸드오프 절차를 초기화한다. 그리고 인접 기지국은 핸드오프 오 동작을 방지하기 위해 선택적으로 서빙 기지국과 MS 간의 하향링크 채널 상태와, 미 사용 주파수 대역의 상향링크 신호의 수준을 추가로 고려할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에서 제안하는 핸드오프 방식을 위해 수행되는 시그널링을 보이고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 서빙 기지국과 MS 간에서는 상향링크 데이터 및 하향링크 데이터가 전송된다(910단계, 912단계). 한편 인접 기지국들은 914단계에서 상기 MS와의 상향링크를 모니터링 한다. 상기 모니터링은 주기적 또는 비 주기적으로 수행될 수 있다. 상기 모니터링은 상기 MS와의 트래픽 채널 또는 상향링크 파일럿 신호를 대상으로 한다. 상기 인접 기지국들은 상기 모니터링을 통해 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)을 측정한다. 상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국이 상기 MS와의 상향링크 신호의 수준을 측정할 수 있도록 필요에 따라 상기 MS에 관련된 컨텍스트 정보를 제공한다. 이때 상기 서빙 기지국은 상기 MS의 서비스 품질(QoS)에 관한 정보를 함께 알려 줄 수 있다.
상기 인접 기지국들은 916단계에서 상기 측정한 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)이 임계값 TH2보다 큰지를 판단한다. 이는 핸드오프를 수행하기에 충분한 수준의 상향링크 신호가 상기 MS로부터 수신됨을 의미한다.
상기 인접 기지국들은 핸드오프를 수행하기에 충분할 정도의 상향링크 신호가 수신되면, 918단계에서 상기 서빙 기지국으로 상향링크 모니터링을 요청하는 메시지(UL_MEASUREMENT_REQ)를 전송한다.
상기 서빙 기지국은 상기 UL_MEASUREMENT_REQ 메시지가 수신되면, 상기 MS와의 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다. 그리고 상기 모니터링을 통해 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_serving)을 측정 보고 메시지(UL_MEASUREMENT_REPORT)를 통해 상기 인접 기지국들로 전송한다.
상기 인접 기지국들은 자신이 측정한 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)과 상기 서빙 기지국으로부터 제공된 상향링크 신호의 수준(PUL_serving)을 최종적으로 취합하여 핸드오프의 수행 여부를 결정한다(936단계). 이를 통해 핸드오프의 수행이 결정되면, 상기 인접 기지국은 상기 MS와 상기 서빙 기지국으로 핸드오프 수행 요청 메시지(HO_REQ)를 전송한다(938단계, 940단계).
한편 상기 인접 기지국은 하향링크 신호의 수준에 대한 고려가 필요할 경우, 922단계에서 상기 서빙 기지국으로 하향링크에 대한 모니터링을 요청할 수 있다. 이는 상기 인접 기지국이 하향링크 측정 요구 메시지(DL_MEASUREMENT_REQ)를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 것에 해당한다.
상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국으로부터 하향링크 측정 요구 메시지(DL_MEASUREMENT_REQ)가 수신되면, 이를 상기 MS로 전송한다(924단계). 상기 MS는 상기 서빙 기지국으로부터 하향링크 측정 요구 메시지(DL_MEASUREMENT_REQ)가 수신되면, 상기 서빙 기지국과 자신간에 형성된 하향링크를 모니터링 하고, 상기 모니터링을 통해 획득한 하향링크 신호의 수준을 측정 보고 메시지(DL_MEASUREMENT_REPORT)를 통해 상기 서빙 기지국으로 전송한다(926단계). 상기 서빙 기지국은 상기 MS로부터 상기 측정 보고 메시지(DL_MEASUREMENT_REPORT)를 수 신하면, 이를 상기 인접 기지국으로 전송한다(928단계). 이로써 상기 인접 기지국은 핸드오프의 초기화를 결정함에 있어, 상기 하향링크 신호의 수준을 고려할 수 있게 된다.
한편 상기 인접 기지국은 특정 주파수 대역의 상향링크 채널 상태를 모니터링 하고자 하는 경우, 상기 특정 주파수 대역의 신호를 전송하여 줄 것을 상기 MS에게 요청할 수 있다(930단계). 이때 상기 인접 기지국으로부터 상기 서빙 기지국으로 UL_SOUNDING_REQ 메시지가 전송된다. 상기 서빙 기지국은 상기 UL_SOUNDING_REQ 메시지가 수신되면, 이를 상기 MS로 전송한다(932단계). 상기 MS는 상기 UL_SOUNDING_REQ 메시지를 수신하면, 특정 주파수 대역에서 상향링크 신호를 상기 인접 기지국으로 전송한다(934).
이로써 상기 인접 기지국은 상기 특정 주파수 대역에서 수신되는 상향링크 신호의 수준을 측정할 수 있게 된다. 상기 인접 기지국은 상기 핸드오프의 초기화를 결정함에 있어, 상기 특정 주파수 대역에서 측정된 상향링크 신호의 수준을 추가로 고려한다.
도 10은 상기 도 9의 시그널링을 수행하기 위한 서빙 기지국의 제어 흐름을 보이고 있다. 상기 도 10에서 보이고 있는 제어 흐름은 서빙 기지국에 속하는 모든 MS들과의 시그널링에 동일하게 적용될 수 있다. 하지만 하기에서는 설명의 편의를 위해 하나의 MS를 대상으로 하고 있음에 유의하여야 한다. 그리고 상기 도 10에서는 상기 도 9에서 보이고 있는 옵션 사항들에 대해서는 고려하고 있지 않으나 상기 옵션 사항들을 반영하는 것은 당업자에게 자명 할 것이다.
상기 도 10을 참조하면, 인접 기지국은 1010단계에서 상향링크 데이터를 수신하고, 하향링크 데이터를 전송한다. 그리고 상기 인접 기지국은 1012단계에서 상기 상향링크 데이터에 의해 상향링크에 대한 모니터링을 수행한다. 상기 모니터링을 통해 상향링크 신호 세기를 측정하고, 상기 상향링크 신호 세기를 이용하여 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)을 계산한다.
상기 인접 기지국은 1014단계에서 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)이 임계값 TH2보다 큰지를 판단한다. 상기 임계값 TH2는 핸드오프가 가능한 정도의 신호 수준으로 정의될 수 있으며, 이는 사전에 미리 결정된다.
상기 인접 기지국은 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)이 상기 임계값 TH2 이하이면, 현재의 채널 상태가 핸드오프를 수행할 정도로 양호하지 않다고 판단한다. 따라서 상기 1010단계로 진행하여 상향링크 데이터를 수신하거나 하향링크 데이터를 전송한다.
하지만 상기 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)이 상기 임계값 TH2보다 크면, 상기 인접 기지국은 1016단계에서 서빙 기지국으로 상기 MS와의 상향링크를 모니터링할 것을 요청한다. 이에 대응하여 상기 서빙 기지국은 상기 MS와의 상향링크를 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과를 상기 인접 기지국으로 보고한다.
상기 인접 기지국은 1018단계에서 상기 서빙 기지국들로부터의 모니터링 결과를 수신한다. 상기 모니터링 결과는 상기 서빙 기지국에서의 상향링크 신호의 수준(PUL_serving)이다. 상기 인접 기지국은 핸드오프 발생 여부와 자신을 타겟 기지국으로 결정하기 위해서 자신이 측정한 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)과 상기 서빙 기지국에서 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_serving)을 사용한다.
상기 인접 기지국은 1020단계에서 자신이 측정한 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)이 상기 서빙 기지국에 의해 측정된 상향링크 신호의 수준(PUL_serving)보다 임계값 TH4 이상 큰지를 판단한다. 이는 하기 <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005034382324-pat00004
상기 인접 기지국은 상기 <수학식 5>의 조건을 만족하면, 자신을 상기 MS에 대한 타깃 기지국으로 지정한다. 그리고 상기 인접 기지국은 1022단계에서 상기 MS와 상기 서빙 기지국으로 핸드오프 수행 요청 메시지(HO_REQ)를 전송한다.
상기 타깃 기지국은 상기 MS로 핸드오프 수행 요청 메시지를 전송 시, 자신이 측정한 상향링크 신호의 수준(PUL_neighbor)을 함께 전송한다. 이는 중첩된 셀 구조일 경우 핸드오프 영역에는 다수 개의 인접 기지국들이 존재할 수 있어 다수 개의 타겟 기지국들이 동시에 하나의 MS로 핸드오프 요청 메시지를 전송하는 경우를 대비하기 위함이다. MBB 핸드오프 방식을 지원하는 경우에는 핸드오프를 요청한 모든 타깃 기지국들을 대상으로 하여 핸드오프를 수행할 수 있다. 하지만 BBM 핸드오프를 지원하는 경우에는 상기 MS가 상기 타깃 기지국들로부터 보고되는 상향링크 신호의 수준을 비교하여 하나의 타깃 기지국을 선택할 수 있도록 하기 위함이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에서는 주기적인 탐색구간 설정, 단말기에서의 연산, 상향링크를 통한 보고 등을 필요로 하는 인접 셀들로부터 수신된 하향링크 파일롯 신호 세기를 핸드오프 초기화 과정에 사용하지 않고, 상향 링크 신호의 수준을 기반으로 핸드오프 과정을 초기화하여 핸드오프 과정 중에 발생하는 데이터 전송 지연과 복잡도 증가, 상향링크 자원 낭비를 방지할 수 있는 핸드오프 초기화 방법을 제안하였다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 MS와 인접 기지국들과의 상향링크 신호의 수준을 핸드오프 여부를 결정하는 과정에 사용하여, 서빙 기지국과 MS 사이의 전파 환경이 열악한 경우 뿐만 아니라 더 양호한 전파 환경이 존재할 경우에도 핸드오프를 수행하는 핸드오프 방법을 제안한다. 이는 서빙 기지국의 상향링크 신호의 수준 만을 기반으로 하는 핸드오프 방법보다 셀 내의 평균적인 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 MS와 서빙 기지국 간의 상향링크 신호의 수준이 열악한 경우, MS가 하향링크 신호의 수준을 측정하여 서빙 기지국으로 보고하도록 한다. 따라서 서빙 기지국이 보고된 측정값을 고려하여 핸드오프 여부를 결정하는 과정을 추가적으로 사용하도록 한다. 이로써 주기적으로 인접 기지국에 대한 하향링크 신호의 수준을 검색하는 방법에 비해 탐색구간 설정으로 인한 전송지연을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 핸드오프 발생 여부를 정확하게 결정할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 제안한 상향링크 신호의 수준을 기반으로 하는 핸드오프 방법을 섹터 간 핸드오프 시에도 적용하여 MS와 서빙 섹터 간의 상향링크 신호의 수준과 MS와 인접 섹터 간의 상향링크 신호 수준 그리고 선택적으로 MS와 서빙 기지국 간의 하향링크 신호 수준을 기반으로 하는 섹터간 핸드오프 방법을 지원할 수 있도록 하였다.
전술한 본 발명의 실시 예에 의하면, 핸드오프로 인해 데이터 전송 시간이 지연되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 MS의 추가적인 연산과 장치를 방지할 수 있다. 또한 인접 기지국들과 MS 간의 하향링크 신호 수준을 주기적으로 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 자원의 낭비와 에러 발생에 따른 핸드오프 오 동작을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에서 제안된 핸드오프 방식은 다중사용자 다이버시티를 이용하는 OFDMA 시스템에서 서빙 기지국과 MS 간에 사용 중인 무선 채널의 환경이 주파수 선택적 채널 환경의 영향으로 열화되었음에도 불구하고 서빙 기지국에서 핸드오프 발생으로 오인하여 발생하는 성능 저하도 선택적으로 방지할 수 있어 다중사용자 다이버시티를 이용하는 광대역 무선 접속 방식을 사용하는 셀룰라 시스템에 이동성을 보장하기 위한 방법으로 적용 가능하다.

Claims (38)

  1. 이동통신시스템에서 이동 단말의 핸드오프를 결정하는 방법에 있어서,
    서빙 기지국이 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 서빙 기지국이 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 측정된 제2상향링크 신호의 세기를 보고 받는 과정과,
    상기 서빙 기지국이 상기 제1상향링크 신호의 세기와 상기 제2상향링크 신호의 세기를 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 과정을 포함하며,
    상기 서빙 기지국은 상기 제1 상향링크에서 사용되고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 상기 이동 단말에게 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1상향링크 신호의 세기는
    상기 상향링크를 통해 상기 이동 단말로부터 전송되는 파일럿 신호에 대한 모니터링을 통해 계산됨을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서빙 기지국은
    상기 제1상향링크 신호의 세기가 제1임계 값보다 작고, 상기 제2상향링크 신호의 세기가 상기 제1상향링크 신호의 세기에 비해 제2임계 값만큼 큰 경우 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 제1상향링크 신호의 세기에 비해 상기 제2임계 값만큼 큰 상기 제2상향링크 신호의 세기를 보고한 인접 기지국을 상기 이동 단말이 핸드오프 할 타깃 기지국으로 지정함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 상향 링크 신호의 세기는
    상기 상향링크 신호의 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후 소정 시간동안 누적하여 획득함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 이동 단말에 대한 핸드오프가 결정되면 상기 이동 단말과 상기 타깃 기지국으로 핸드오프를 수행할 것을 명령하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국이 제2상향링크 신호의 세기를 측정할 수 있도록 상기 이동 단말의 컨텍스트 정보를 상기 인접 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하며,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국이 사용중인 상향링크의 주파수, 시간 조정 정보(Time alignment information), CID(Caller Identification)를 포함하는 핸드오프 결정방법.
  12. 이동통신시스템에서 이동 단말의 핸드오프를 결정하는 방법에 있어서,
    인접 기지국이 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 인접 기지국이 서빙 기지국으로부터 측정된 제2상향링크 신호의 세기를 보고 받는 과정과,
    상기 인접 기지국이 상기 제1상향링크 신호의 세기와 상기 제2상향링크 신호의 세기를 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 과정을 포함하며,
    상기 인접 기지국은 상기 제1 상향링크에서 사용되고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 상기 이동 단말에게 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말의 핸드오프 여부를 결정함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1상향링크 신호의 세기는
    상기 상향링크를 통해 상기 이동 단말로부터 전송되는 파일럿 신호에 대한 모니터링을 통해 계산됨을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 인접 기지국은, 상기 제1상향링크 신호의 세기가 제1임계 값보다 크고 상기 제1상향링크 신호의 세기가 상기 제2상향링크 신호의 세기에 비해 제2임계 값만큼 큰 경우 자신을 상기 이동 단말에 대한 타깃 기지국으로 결정함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제12항에 있어서, 상기 상향링크 신호의 세기는
    상기 상향링크 신호의 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후 소정 시간동안 누적하여 획득함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 인접 기지국은, 상기 이동 단말에 대한 핸드오프가 결정되면 상기 핸드오프가 결정되었음을 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국으로 통보하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 핸드오프 결정방법.
  21. 이동통신시스템에 있어서,
    이동 단말과,
    상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 세기를 측정하고, 적어도 하나의 인접 기지국으로부터 제2상향링크 신호의 세기를 보고 받고, 상기 제1상향링크 신호의 세기와 상기 제2상향링크 신호의 세기를 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 서빙 기지국과,
    상기 서빙 기지국의 요청에 의해 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링을 통해 상기 제2상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 제2상향링크 신호의 세기를 상기 서빙 기지국으로 보고하는 상기 적어도 하나의 인접 기지국을 포함하며,
    상기 서빙 기지국은 상기 제1 상향링크에서 사용되고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 상기 이동 단말에게 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  22. 삭제
  23. 제21항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 상향링크를 통해 상기 이동 단말로부터 전송되는 파일럿 신호에 대한 모니터링을 통해 상기 제1상향링크 신호의 세기를 계산함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  24. 제21항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 제1상향링크 신호의 세기가 제1임계 값보다 작고, 상기 제2상향링크 신호의 세기가 상기 제1상향링크 신호의 세기에 비해 제2임계 값만큼 큰 경우 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 제1상향링크 신호의 세기에 비해 상기 제2임계 값만큼 큰 상기 제2상향링크 신호의 세기를 보고한 인접 기지국을 상기 이동 단말이 핸드오프 할 타깃 기지국으로 지정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  26. 제21항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 서빙 기지국의 요청에 의해 하향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 서빙 기지국은 상기 이동 단말로부터 보고되는 하향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  27. 삭제
  28. 제21항에 있어서, 상기 서빙 기지국과 상기 적어도 하나의 인접 기지국은, 상기 상향링크 신호의 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후 소정 시간동안 누적하여 상기 상향링크 신호의 세기를 획득함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  29. 제25항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 이동 단말에 대한 핸드오프가 결정되면 상기 이동 단말과 상기 타깃 기지국으로 핸드오프를 수행할 것을 명령함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  30. 제21항에 있어서, 상기 서빙 기지국은, 상기 이동 단말의 컨텍스트 정보를 상기 인접 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하며,
    상기 컨텍스트 정보는 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국이 사용중인 상향링크의 주파수, 시간 조정 정보(Time alignment information), CID(Caller Identification)를 포함하는 이동통신시스템.
  31. 이동통신시스템에 있어서,
    이동 단말과,
    상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링를 통해 제1상향링크 신호의 세기를 측정하고, 서빙 기지국으로부터 제2상향링크 신호의 세기를 보고 받고, 상기 제1상향링크 신호의 세기와 상기 제2상향링크 신호의 세기를 고려하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정하는 적어도 하나의 인접 기지국과,
    상기 인접 기지국의 요청에 의해 상기 이동 단말과의 상향링크에 대한 모니터링을 통해 상기 제2상향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 측정된 제2상향링크 신호의 세기를 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 보고하는 상기 서빙 기지국을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국은 상기 제1 현재 상향링크에서 사용되고 있지 않는 주파수 대역을 통해 신호를 전송할 것을 상기 이동 단말에게 요청하고, 상기 요청에 대응하여 수신되는 상향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말의 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  32. 삭제
  33. 제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인접 기지국은, 상기 상향링크를 통해 상기 이동 단말로부터 전송되는 파일럿 신호에 대한 모니터링을 통해 상기 제1상향링크 신호의 세기를 계산함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  34. 제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인접 기지국은, 상기 제1상향링크 신호의 세기가 제1임계 값보다 크고 상기 제1상향링크 신호의 세기가 상기 제2상향링크 신호의 세기에 비해 제2임계 값만큼 큰 경우 자신을 상기 이동 단말에 대한 타깃 기지국으로 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  35. 제31항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 적어도 하나의 인접 기지국의 요청에 의해 하향링크 신호의 세기를 측정하고, 상기 적어도 하나의 인접 기지국은 상기 이동 단말로부터 보고되는 하향링크 신호의 세기를 추가하여 상기 이동 단말에 대한 핸드오프를 결정함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  36. 삭제
  37. 제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인접 기지국과 상기 서빙 기지국은, 상기 상향링크 신호의 전력 제어나 송신 전력 변경에 의한 차이를 보상한 후 소정 시간동안 누적하여 상기 상향링크 신호의 세기를 획득함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
  38. 제34항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인접 기지국은, 상기 이동 단말에 대한 핸드오프가 결정되면 상기 핸드오프가 결정되었음을 상기 이동 단말과 상기 서빙 기지국으로 통보하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템.
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