KR100547723B1 - 이동통신시스템에서 인접 셀 경계 인식장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 다른 이동통신 시스템들 간의 핸드오버를 위해 이동 단말이 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 셀 경계를 인식하도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 프레임 동기를 위해 사용되는 기존의 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 새로이 정의하고, 경계 표시 기지국이 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나를 매 프레임마다 전송하도록 한다. 한편 이동 단말은 제2동기채널을 통해 경계 표시 코드 워드를 수신하면, 자신이 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계에 위치하고 있음을 인식하여 동기 방식을 지원하는 이동통신 망으로 핸드오버를 수행한다.
WCDMA, CDMA, secondary synchronization channel, dummy pilot, 경계 표시 코드 워드

Description

이동통신시스템에서 인접 셀 경계 인식장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IDENTIFICATION NEIGHBOR CELL BOUNDARY IN A MOBILE COMMUNCATION SYSTEM}
도 1은 서로 다른 이동통신시스템들과의 접속이 가능한 이동 단말기 구조의 일 예를 보이고 있는 도면.
도 2는 이동통신시스템에서 인접 셀의 경계를 인식하는 방법의 일 예를 보이고 있는 도면.
도 3은 비동기 방식의 이동통신시스템에서 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 동기채널의 구조를 보이고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 기지국이 경계 신호를 전송하기 위한 구조를 보이고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기의 동작을 보이고 있는 도면.
본 발명은 이동통신시스템에서의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 특 히 서로 다른 이동통신시스템 간의 핸드오버를 위해 셀 경계를 인식하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 음성 위주의 서비스를 제공하는 제2세대 이동통신 방식은 GSM(Global System for Mobile Communications), IS(Interim Standard)-95 등을 포함하고 있다. 상기 GSM은 1992년에 유럽을 중심으로 상용화되었으며, 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: 이하 "TDMA"라 칭함) 방식을 사용하여 서비스를 제공하고 있다. 한편, 상기 IS-95는 한국 및 미국을 중심으로 상용화되었으며, 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 "CDMA"라 칭하기로 한다.) 방식을 사용한다.
한편, 상기 제2세대 이동통신 방식에서 발전한 제3세대 이동통신 방식은 음성 서비스뿐만 아니라 패킷 서비스까지 지원하는 이동통신 방식을 지칭하고, CDMA 방식을 사용한다. 상기 제3세대 이동통신 방식은 기지국간의 비동기를 기반으로 하는 유럽 및 일본형 표준 방식인 3GPP(3rd Generation Project Partnership, 혹은 WCDMA)와 기지국간의 동기를 기반으로 하는 미국형 표준 방식인 3GPP2(3rd Generation Project Partnership 2, 혹은 CDMA2000)가 있다.
상기 제3세대 이동통신 방식에 의한 서비스가 상용화될 시 현재 상용화가 이루어진 상기 제2세대 이동통신 방식에 의한 서비스와 공존하게 되는 것은 자명할 것이다. 즉 상기 제3세대 이동통신시스템의 상용화 과정에서, 경제적인 부담으로 인해 제3세대 이동통신 망이 주요 권역들을 대상으로 하여 순차적으로 설치될 것이 다. 이와 같은 망 설치에 있어서 상기 제3세대 이동통신 방식을 지원하는 이동 단말기의 경우 상기 제3세대 이동통신 망을 벗어나게 되면 더 이상 서비스를 받을 수 없는 문제가 있을 수 있다. 따라서 제2세대 이동통신시스템과 제3세대 이동통신시스템은 서로 다른 주파수나 통신 방식을 사용함에 따라 상호 호환을 위한 방안이 마련되어야 할 것이다. 특히, 서로 다른 통신방식 또는 서로 다른 주파수를 사용하는 시스템들간의 상호 호환을 위해서는 가장 시급한 것이 핸드오버에 관한 것이다. 즉, 앞에서 살펴본 서로 다른 통신방식(FDD, WB-TDD, NB-TDD, GSM, cdma 2000 등) 또는 동일한 통신방식을 사용하나 서로 다른 주파수를 사용하는 시스템들은 여러 지역에서 인접하여 존재할 수 있다. 이러한 상황에서 이동 단말기가 소정 통신방식과 소정 주파수에 의해 현재 서비스를 받고 있는 기지국에서 벗어나 다른 통신방식 또는 다른 주파수를 사용하는 기지국 영역으로 이동한다면 글로벌 로밍(global roaming)을 위하여 상기 기지국들 간에 핸드오버가 필요하게 된다.
따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동통신시스템에서 셀 경계를 식별하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 통신 방식들을 지원하는 셀들이 혼재해 있는 이동통신 망에서 이동 단말이 다른 통신 방식을 지원하는 셀의 경계를 인지하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 서로 다른 주파수를 사용하는 셀들이 혼재해 있는 이동통신 망에서 이동 단말이 다른 주파수를 사용하는 셀의 경계를 인지하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제2세대 이동통신 망에 위치하는 이동 단말이 제3세대 이동통신 망의 경계를 인식하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제3세대 이동통신 망에서 이동 단말과 기지국간의 동기를 위해 사용되는 채널을 통해 이동 단말이 제3세대 이동통신 망의 경계를 인식하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 비동기 방식의 이동통신 망에서 프레임 동기를 위해 사용하는 제2동기채널을 통해 셀 경계를 구분하기 위한 특정 코드를 전송하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 비동기 방식의 이동통신 망에서 셀 경계를 구분하기 위해 기존의 코드와 차별화되는 특정 코드들을 새로이 정의하고, 이를 이용하여 이동 단말이 셀 경계를 인식하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과, 상기 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드를 제2동기채널을 통해 전송하는 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 이동 단말이 상기 경계 표시 코드 워드에 의해 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 인식하는 방법에 있어서, 제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 수신하는 과정과, 상기 제2동기채널 을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드가 수신되는 지를 확인하는 과정과, 상기 경계 표시 코드 워드의 수신을 확인할 시 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 방법에 있어서, 경계 표시 기지국이 슬롯 동기의 획득을 위한 제1동기채널과, 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 매핑된 제2동기채널을 매 프레임을 구성하는 각 슬롯들의 미리 결정된 위치에서 전송하는 과정과, 이동 단말이 제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드를 수신하면, 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 방법에 있어서, 경계 표시 기지국이 슬롯 동기의 획득을 위한 제1동기채널과, 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 매핑된 제2동기채널을 매 프레임을 구성하는 각 슬롯들의 미리 결정된 위치에서 전송하는 과정과, 이동 단말이 제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드를 수신하면, 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제4견지에 있어, 본 발명은 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 장치에 있어서, 슬롯 동기의 획득을 위한 제1동기채널과, 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 매핑된 제2동기채널을 매 프레임을 구성하는 각 슬롯들의 미리 결정된 위치에서 전송하는 경계 표시 기지국과, 제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드를 수신하면, 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 이동 단말을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다. 한편 통상적으로 이동통신시스템에서의 셀은 자신이 속한 기지국의 물리계층으로써의 역할만을 수행한다. 따라서 후술 될 본 발명의 실시 예에서 기지국과 셀을 서로 혼용하여 사용하거나 하나의 기지국이 하나의 셀에 대응하여 설명될 수 있음에 주의하여야 한다.
통상적으로 기지국들 간의 핸드오버는 주파수간 핸드오버(Inter frequency hand-over)와 무선 접근 기술간 핸드오버(Inter Radio Access Technologies(RAT) hand-over)로 구분될 수 있다. 상기 Inter-RAT hand-over는 서로 다른 통신방식을 사용하는 이동통신시스템들간의 핸드오버를 의미한다. 상기 Inter-RAT hand-over를 위해서는 핸드오버 대상이 되는 이동통신시스템의 기지국(이하 "타깃 기지국"이라 칭함) 상태를 이동 단말기가 모니터링 하는 것이 요구된다. 상기 타깃 기지국을 모니터링 하는 것을 "Inter-RAT 측정"이라 한다. 상기 Inter frequency hand-over는 이동통신시스템 내에서 서로 다른 주파수 간의 핸드오버를 의미한다. 즉, 같은 통신방식을 사용하는 이동통신시스템들의 기지국들이라 하더라도 서로 다른 주파수를 사용할 경우에 있어서의 핸드오버를 의미한다. 한편, 상기 Inter frequency hand-over를 위해서는 타깃 기지국 상태를 이동 단말기가 모니터링할 수 있어야 하는데, 상기 타깃 기지국의 상태를 모니터링 하는 것을 "Inter frequency 측정"이라 한다.
이와 같은 핸드오버를 지원하기 위해서는 하기와 같은 조건들이 만족되어야 할 것이다.
첫 번째로 서로 다른 이동통신시스템들과의 접속이 가능한 이동 단말기가 요구된다. 이러한 이동 단말기를 다중밴드 다중모드(MBMM; Multi Band Multi Mode) 단말이라 한다. 여기서 서로 다른 이동통신시스템들은 서로 다른 통신 방식을 지원하는 이동통신시스템들 또는 서로 다른 주파수를 사용하는 이동통신시스템들 중 하나가 될 수 있다.
두 번째로 MBMM 단말은 자신이 현재 속해 있는 셀에서 지원하는 통신 방식 또는 주파수를 확인할 수 있어야 한다. 이는 현재 속해 있는 셀을 통해 원하는 서비스를 제공 받기 위해 반드시 필요하다고 할 것이다. 예를 들어 MBMM 단말은 WCDMA 방식과 CDMA 방식이 공존하는 서비스 영역 또는 WCDMA 방식만이 존재하는 서비스 영역에서는 WCDMA 방식을 지원하는 셀에 접속하고, CDMA 방식만이 존재하는 서비스 영역에서는 CDMA 방식을 지원하는 셀에 접속한다.
세 번째로 MBMM 단말은 특정 통신 방식 또는 특정 주파수를 사용하는 셀의 경계를 인식할 수 있어야 한다. 이는 MBMM 단말이 보다 안정적인 서비스를 제공 받기 위해 핸드오버를 수행하는데 있어 반드시 필요하다 할 것이다. 예를 들어, 현재 CDMA 방식에 의해 서비스를 제공 받고 있는 MBMM 단말이 WCDMA 방식을 지원하는 셀의 경계에 도달하게 되면, 이를 인식하여 WCDMA 방식을 지원하는 셀로의 핸드오버를 수행하여야 한다. 한편 현재 WCDMA 방식에 의해 서비스를 제공 받고 있는 MBMM 단말이 상기 WCDMA 방식을 지원하는 셀의 경계를 인식하면, 보다 안정적인 서비스를 받기 위해 CDMA 방식을 지원하는 셀로의 핸드오버를 수행하여야 한다.
네 번째로 이동 통신 망에서는 MBMM 단말이 어떠한 통신 방식 또는 어떠한 주파수를 지원하는 이동통신시스템에 속하여 있든 지에 관계 없이 빠르게 호출 메시지(paging message)를 전송하고, 호를 연결할 수 있어야 한다.
이하 전술한 각 조건들 중 일부 조건들에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다. 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서는 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망과 CDMA 방식을 지원하는 망이 혼재하고 있는 형태를 가정한다. 즉 기존의 CDMA 방식을 지원하는 셀과 WCDMA 방식을 지원하는 셀 간의 핸드오버를 가정하고 설명할 것이다. 하지만 본 발명의 실시 예는 셀 경계의 구분이 필요한 모든 통신 방식들에 대해 적용이 가능함은 자명할 것이다.
이하 전술한 첫 번째 조건에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 앞서 살펴본 첫 번째 조건을 만족시키는 MBMM 단말의 일 예로써, WCDMA 방식과 CDMA 방식을 동시에 지원하는 MBMM 단말의 구조를 보이고 있다. 상기 도 1에서는 WCDMA 방식과 CDMA 방식을 겸용으로 지원하기 위한 공통 구성을 하나의 블록(130)으로 구성하고, 상기 WCDMA 방식과 상기 CDMA 방식 각각을 지원하기 위해 필요한 구성을 CDMA 접속 모듈(110)과 WCDMA 접속 모듈(120)로 구성하고 있다. 상기 CDMA 접속 모듈(110)은 MBMM 단말이 CDMA 방식에 의해서만 서비스가 제공되는 영역에 위치할 시 CDMA 방식에 의해 신호를 송/수신하기 위한 동작을 수행한다. 상기 WCDMA 접속 모듈(120)은 MBMM 단말이 WCDMA 방식에 의해서만 서비스가 제공되는 영역 또는 CDMA 방식과 WCDMA 방식이 혼재하는 영역에 위치할 시 WCDMA 방식에 의 해 신호를 송/수신하기 위한 동작을 수행한다. 따라서 상기 MBMM 단말은 WCDMA 방식에 의해 서비스가 이루어지는 영역으로 진입할 시에는 무조건 상기 WCDMA 모듈(120)을 사용한다. 하지만 상기 MBMM 단말은 CDMA 방식에 의해서만 서비스가 이루어지는 영역으로 진입할 시에는 상기 CDMA 모듈(110)이 사용될 수 있도록 한다. 상기 MBMM 단말이 상기 CDMA 모듈(110)과 상기 WCDMA 모듈(120)을 선택적으로 사용하는 구체적인 동작 예는 후술하도록 한다.
이하 전술한 두 번째 조건에 대해 살펴보면 다음과 같다.
통상적으로 WCDMA 방식의 이동통신시스템에서는 이동 단말이 경계 지역을 인식할 수 있도록 하기 위한 방안으로 크게 두 가지를 제안하고 있다. 그 하나가 더미 파일럿 신호(dummy pilot signal)를 이용하는 것이며, 나머지 하나가 경계 지역 기지국을 사용하는 것이다.
도 2는 더미 파일럿 신호를 이용하여 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템의 경계 지역을 표시하는 첫 번째 방안을 보여주고 있다. 상기 도 2에서 이동 단말(250)은 WCDMA 방식과 CDMA 방식이 혼재하는 영역(210)에서 기존에 WCDMA 방식에 의해 원하는 서비스를 제공 받고 있음을 가정한다. 더미 파일럿 신호를 이용하여 경계 지역을 알리기 위해 더미 파일럿 기지국(240)은 실제 호 연결을 위한 자원은 가지고 있지 않다. 단지 WCDMA 경계임을 이동 단말(250)에 알리기 위한 공통파일럿채널(CPICH; Common Pilot Channel) 신호를 전송한다. 통상적으로 상기 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서는 512가지의 스크램블링 코드(scrambling code)를 통해 셀의 CPICH를 구별할 수 있다. 이 중 몇 개의 스크램블링 코드들을 상기 더미 파일럿 기지국(240)의 CPICH 용으로 할당하는 것이다. 또한 상기 이동 단말(250)에도 해당 스크램블링 코드들이 더미 파일럿 기지국(240)을 가리키는 것임을 인식하게 한다. 따라서 CPICH에 사용된 스크램블링 코드가 더미 파일럿 용임을 인식한 상기 이동 단말(250)은 자신이 현재 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템의 경계(230)에 위치함을 인지할 수 있다. 상기 더미 파일럿 용 스크램블링 코드를 인식한 상기 이동 단말(250)은 안정적인 서비스를 제공 받기 위해 CDMA 방식을 지원하는 망(220)으로 핸드오버를 통해 이동한다. 전술한 첫 번째 방안은 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템의 경계 지역(230)을 확실히 표시할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 더미 파일럿을 송출하는 더미 파일럿 기지국(240)을 필요로 구비하여야 한다는 부담이 있다. 또한 상기 더미 파일럿 기지국을 별도로 구비하지 않더라도 상기 더미 파일럿 신호를 전송하는 기능을 기존의 기지국에 추가하여야 하는 문제가 있을 수 있다.
다른 방안은 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 경계 지역의 기지국이 자신이 경계 지역 기지국임을 이동 단말에 알려주도록 한다. 상기 이동 단말은 현재 WCDMA 방식에 의해 원하는 서비스를 제공 받고 있음을 가정한다. 상기 이동 단말은 해당 기지국으로부터 수신되는 파일럿 신호의 수신 세기가 미리 결정된 임계 값 이하로 약화되는 지를 감시한다. 만약 상기 파일럿 신호의 수신 세기가 상기 임계 값 이하로 약화되면, 상기 이동 단말은 CDMA 방식을 지원하는 이동통신 망으로 핸드오버를 통해 이동한다. 전술한 두 번째 방안은 별도의 더미 파일럿 기지국 을 사용하지 않고 CDMA 방식을 지원하는 이동통신 망으로 이동할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 간섭 신호(interference)가 급격히 변하는 무선 환경에서 파일럿 신호의 수신 세기를 이용할 경우 이동 단말이 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망과 CDMA 방식을 지원하는 이동통신 망을 계속 오가는 핑퐁(ping pong) 현상을 일으킬 수 있다.
앞서 살펴본 더미 파일럿의 기능은 이동통신 망에서 해당 FA(Frequency allocation)의 경계 지역(boundary)에 도달했음을 이동 단말에 알리는 역할을 수행한다. 따라서 이를 수신한 이동 단말은 같은 시스템의 다른 FA로의 핸드오버, 또는 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 CDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템으로의 핸드오버를 수행하게 된다.
기존에 CDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 더미 파일럿의 기능은 파일럿 채널 만을 전송하는 것으로 충분하였다. 그러나, WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서는 비동기 특성으로 인해 파일럿 채널인 CPICH 외에 별도로 동기채널(Synchronization Channel, 이하 "SCH"라 칭함)이 사용된다. 상기 SCH로는 제1동기채널(Primary Synchronization Channel, 이하 "P-SCH"라 칭함)과 제2동기채널(Secondary Synchronization Channel, 이하 "S-SCH"라 칭함)이 사용된다.
이하 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 특정 셀로부터의 CPICH를 획득하기 위한 절차에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 CPICH를 획득하기 위해서는 다단계 셀 탐색 알고리즘이 사용된다. 상기 다단계 셀 탐색 알고리즘을 구현하기 위해서는 우선 512개 스크램블링 코드들을 64개 코드 그룹들로 나누고, 상기 코드그룹들 각각에는 8개의 스크램블링 코드들을 할당한다. 그리고 셀 탐색을 용이하기 하기 위하여 P-SCH와 S-SCH 및 CPICH가 사용된다. 상기 P-SCH와 상기 S-SCH 및 상기 CPICH는 순방향 링크를 통해 기지국으로부터 이동국으로 제공되는 신호이다.
상기 다단계 셀 탐색 알고리즘은, P-SCH를 가지고 최대전력으로 수신되는 슬롯의 슬롯타임을 찾는 셀 탐색 1단계와, 상기 셀 탐색 1단계를 통해 슬롯 동기를 획득한 상태에서 S-SCH를 통해 프레임 동기(Frame Synchronization) 및 자신이 속한 기지국의 기지국 그룹 지정코드를 검출하는 셀 탐색 2단계와, 상기 셀 탐색 2단계에서 탐색된 프레임 동기 및 기지국 그룹 지정코드를 근거로 CPICH를 이용하여 기지국의 스크램블링 코드를 검출하여 이동 단말 자신이 속한 기지국을 최종적으로 탐색하는 셀 탐색 3단계로 이루어진다.
도 3은 순방향 채널로써 사용되는 프레임 구조를 나타낸 것으로 P-SCH와 S-SCH의 전송 예를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 한 프레임은 10ms로써 38400 chips의 길이를 가지며, 15개의 타임슬롯들(Slot#0 ~ Slot#14)로 구성되어 있다. 상기 타임슬롯들 각각은 0.67ms로써 2560 chips의 길이를 가진다. 상기 각 타임슬롯들의 맨 앞 256 chips 구간에서는 P-SCH와 S-SCH가 전송된다. 상기 두 채널간에는 직교성이 유지됨에 따라 서로 중첩되어 전송된다. CPICH에는 기지국마다 서로 다른 스크램블링 코드들이 사용되며, 상기 스크램블링 코드의 주기는 한 프레임의 길이와 같다. 상기와 같은 채널 구조를 갖는 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서는 서로 다른 스크램블링 코드로 218-1 주기의 골드 코드 중 한 프레임 길이 만큼만을 사용하며, 전체 가능한 골드 코드들 중 M(=512)개만을 사용한다.
상기 P-SCH에 사용되는 제1동기코드 acp는 모든 셀들이 동일하게 사용하며, 1슬롯의 1/10인 256칩 구간 동안 매 슬롯마다 반복해서 보낸다. 상기 P-SCH는 이동 단말이 수신신호의 슬롯 타이밍을 찾는데 이용한다. 즉, 이동 단말은 상기 P-SCH를 수신하여 제1동기코드인 acP에 의해 매 슬롯의 시작 시점을 알게 됨으로써, 슬롯 동기를 획득할 수 있다.(셀 탐색 1단계)
상기 S-SCH에는 기지국의 제2동기코드, 즉 기지국 그룹 지정 코드(acS i,0~acS i,14)가 매핑되어 전송된다. 상기 P-SCH에 의해 슬롯 동기를 획득한 이동 단말은 상기 S-SCH을 통해 기지국 그룹 지정코드와 프레임동기를 검출한다. 여기서, 상기 기지국 그룹 지정코드는 기지국이 속하는 셀 그룹을 결정하는 정보로서 콤마 프리 코드(COMMA FREE CODE)를 사용한다. 상기 콤마 프리 코드는 64개 코드 워드들로 구성되어 있다. 하나의 코드 워드는 15개의 심볼들로 구성되며, 상기 15개의 심볼들은 매 프레임마다 반복해서 전송된다. 그런데, 상기 15개의 심볼들의 값은 바로 전송되는 것이 아니라, 앞에서도 밝힌 바와 같이 상기 제2동기코드 acS i,0, ...., acS i,14 중 하나의 제2동기코드에 매핑되어 전송된다. 즉, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 슬롯마다 심볼 값 i에 해당되는 i번째 제2동기코드가 전송된다. 상기 콤마 프리 코드의 64개의 코드 워드들은 64개 코드그룹을 구분한다. 상기 콤마 프리 코드의 특징은 각 코드 워드들의 사이클릭 시프트(cyclic shift)가 유일하다는 점이다. 그러므로 여러 슬롯 구간 동안의 S-SCH에 대하여 제2동기코드들을 상관시키고, 이를 64개의 코드 워드들과 각각에 대한 15 사이클릭 시프트에 대하여 검사함으로써 코드그룹과 프레임 동기에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다. 여기서 상기 프레임 동기라 함은 확산대역시스템의 스크램블링 확산코드의 한 주기내의 타이밍 또는 위상에 대한 동기를 뜻한다. 현재 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서는 확산코드의 한 주기와 프레임의 길이가 10ms이므로, 이를 프레임 동기라 칭하기로 한다. 상기 이동 단말은 상기 프레임 동기를 획득함으로써, 프레임의 시작 시점을 알 수 있다.(셀 탐색 2단계)
전술한 셀 탐색 1단계와 셀 탐색 2단계의 수행에 의해 상기 이동 단말은 상기 P-SCH와 S-SCH를 통해 슬롯 동기와 기지국 그룹 지정코드 및 프레임 동기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 하지만, 상기 이동 단말은 아직 상기 획득한 기지국 그룹 지정코드에 따른 코드그룹내의 8개의 스크램블링 코드들 중에서 어느 것이 자신이 속하는 기지국의 스크램블링 코드인지를 알지 못하므로 부호동기는 완전히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서 상기 이동 단말은 CPICH 신호와 상기 코드그룹 내에 속한 8개의 스크램블링 코드들의 상관을 취함으로써, 상기 8개의 스크램블링 코드들 중에 어느 것이 자신이 사용할 스크램블링 코드인지를 식별할 수 있다. 이로써 해당 기지국의 CPICH를 획득하게 된다.(셀 탐색 3단계)
전술한 바와 같이 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 파일럿 신호인 CPICH를 획득하는 것은 다수의 채널을 필요로 한다. 특히 경계를 표시하기 위해 더미 파일럿 기지국이 다수의 채널들을 전송하는 것은 간섭(interference)의 증가, 전송 전력 필요량 증대 및 채널 요소(Channel element) 소요량 증대의 문제점을 갖는다. 또한 기존 스크램블링 코드를 규격이 규정하지 않은 특별한 용도로 쓰는 것은 글로벌 로밍(global roaming)을 불가능하게 한다.
따라서 후술될 본 발명에서는 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망에서 더미 파일럿 신호를 전송할 시, CPICH를 송출하지 않고, P-SCH 신호와 S-SCH 신호만을 사용하도록 한다. 이는 더미 파일럿 신호를 적은 자원으로 손쉽게 전송할 수 있다는 장점을 갖는다. 한편 이동 단말은 S-SCH 신호를 통해 더미 파일럿 기지국을 구분하고, WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계 지역에 도달하였음을 인지한다.
앞에서도 살펴보았듯이 이동 단말은 CPICH를 획득하기 위해 우선적으로 P-SCH와 S-SCH를 획득해야 한다. 본 발명에서는 상기 S-SCH를 통해 전송되는 기존의 64개 코드 워드들 대신 WCDMA 경계를 표시하기 위한 코드 워드를 상기 S-SCH를 통해 전송하도록 한다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 기존의 64개 코드 워드들과 별도로 WCDMA 경계를 표시하기 위한 7개의 코드 워드(이하 "경계 코드 워드"라 칭함)들을 새로이 정의한다. 상기 새로이 정의된 7개의 경계 표기 코드 워드들은 하기 <표 1>과 같다.
Figure 112004001567388-pat00001
상기 <표 1>에서 새로이 정의하고 있는 7개의 경계 표기 코드 워드들은 WCDMA 경계에 위치하는 기지국(이하 "경계 표시 기지국"이라 칭함)으로부터 S-SCH를 통해 전송하도록 한다. 상기 S-SCH를 통해 전송되는 코드 워드들은 1 이상 15 이하의 어떠한 사이클릭 시프트(cyclic shift)를 해도 서로 일치하지 않는 특성을 갖는다. 실제로 최소 3 연속의 숫자 만으로 64개의 수열을 구별할 수 있다. 상기 <표 1>에서 정의하고 있는 7개의 경계 표시 코드 워드들 또한 기존 64개의 코드 워드들과 함께 이러한 특성을 갖는다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
후술 될 본 발명의 실시 예에서는 경계 표시 기지국이 S-SCH를 통해 상기 <표 1>에서 정의하고 있는 7개의 경계 표시 코드 워드들 중 하나를 전송하도록 한다. MBMM 단말은 상기 S-SCH를 통해 전송되는 코드 워드가 상기 <표 1>에서 정의하 고 있는 경계 표시 코드 워드들 중 하나인 경계 표시 코드 워드인지를 확인한다. 만약 경계 표시 코드 워드이면, 상기 MBMM 단말은 자신이 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계에 위치하고 있음을 인식한다. 그 후 상기 MBMM 단말은 CDMA 방식을 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 위한 절차를 수행한다. 이때 상기 이동 단말은 현재 WCDMA 방식에 의해 서비스가 제공되고 있음을 가정한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 경계 표시 기지국의 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 4에서 보여지듯이 경계 표시 기지국은 채널 생성 및 전송 과정이 통상적인 기지국과 동일하며, P-SCH와 S-SCH를 전송하기 위한 모듈만을 갖는다.
상기 도 4를 참조하면, 채널 처리부(416)는 WCDMA 경계를 표시하기 위한 P-SCH 신호와 S-SCH 신호를 생성한다. 이때 상기 S-SCH 신호는 WCDMA 경계를 표시하기 위해 정의된 경계 표시 코드 워드들 중 하나의 코드 워드를 가진다. 즉 상기 채널 처리부(416)는 앞서 <표 1>로써 정의한 7가지의 경계 표시 코드 워드들 중 하나를 선택한다. 그리고, 상기 선택한 경계 표시 코드 워드를 구성하는 15개의 심볼들 각각은 S-SCH의 acs i,j(65 ≤ j ≤ 71) 값으로 매핑되어 매 프레임마다 전송된다. 주파수 변환부(414)는 상기 P-SCH 신호와 상기 S-SCH 신호를 입력하여 전송 주파수 대역으로 변환한다. 신호 송신 및 증폭부(412)는 상기 전송 주파수 대역으로 변환된 P-SCH 신호와 상기 S-SCH 신호를 증폭하여 안테나를 통해 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 MBMM 단말이 수행하는 동작을 보이고 있는 제어 흐름도이다. 즉 상기 도 5에서는 MBMM 단말이 S-SCH를 통해 WCDMA 경계 영역 임을 인식하기 위한 동작을 보이고 있다.
상기 도 5를 참조하면, MBMM 단말은 전원이 켜지거나 위치 이동으로 인해 다른 셀로의 핸드오버가 요구될 시 셀 서치 기능을 시작한다. 상기 셀 서치 기능이 시작되면, 상기 MBMM 단말은 510단계로 진행하여 슬롯 동기를 획득하기 위한 P-SCH를 수신한다. 상기 MBMM 단말은 상기 P-SCH에 의해 슬롯의 시작 시점을 찾아 슬롯 동기를 획득한다. 그 후 상기 MBMM 단말은 512단계로 진행하여 S-SCH를 수신하여 매 슬롯 마다 전송되는 1에서 15사이의 정수를 읽는다. 상기 S-SCH를 통해 연속된 3개의 슬롯들로부터 3개의 정수들을 획득하면, 기존의 64개 코드 워드들과 대조하여 동일한 코드 워드가 존재하는 지를 검사한다. 상기 검사를 통해 일치하는 코드 워드가 존재하면, 상기 S-SCH를 전송한 기지국은 WCDMA 경계를 표시하는 경계 표시 기지국이 아님을 의미한다. 이때 상기 검사를 통해 일치하는 코드 워드는 64보다 작거나 같은 코드 워드 번호를 가질 것이다(514단계). 따라서 상기 MBMM 단말은 516단계로 진행하여 CPICH를 획득하기 위한 통상적인 셀 서치 동작을 수행한다.
하지만 상기 MBMM 단말은 기존의 64개 코드 워드들 중 상기 획득한 3개의 정수들과 일치하는 코드 워드가 존재하지 않으면, 상기 S-SCH를 통해 전송된 코드 워드는 WCDMA 경계를 표시하기 위한 경계 표시 코드 워드로 간주될 수 있다. 보다 정확한 판단을 위해 상기 MBMM 단말은 상기 획득한 3개의 정수들을 WCDMA 경계를 표시하기 위해 정의된 7개의 경계 표시 코드 워드들과 대조하는 동작을 수행할 수도 있다. 상기 대조를 통해 상기 획득한 3개의 정수들이 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나와 일치한다면, 상기 S-SCH를 전송한 기지국은 WCDMA 경계를 표시하는 경계 표시 기지국임을 의미한다. 이때 상기 검사를 통해 일치하는 코드 워드는 64보다 큰 코드 워드 번호를 가질 것이다(514단계). 따라서 상기 MBMM 단말은 자신이 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계에 위치하고 있음을 인식하게 된다. 그 후 상기 MBMM 단말은 518단계로 진행하여 CDMA 망으로 이동하기 위한 절차를 수행한다.
상기 도 5를 참조하여 살펴본 동작은 MBMM 단말이 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망에 속하여 있는 상황을 가정하고 있는 것이다. 그렇지 않고 상기 MBMM 단말이 CDMA 방식을 지원하는 이동통신 망에 속하여 있는 상황에서 상기 경계 표시 코드 워드를 수신하게 되면, 상기 MBMM 단말은 WCDMA 방식을 지원하는 이동통신 망으로의 이동을 위한 절차를 수행하게 될 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 경계 표시 기지국에서 P-SCH와 S-SCH를 전송하는 것으로 충분하다. 단말은 S-SCH의 코드 워드를 인식하여 경계 표시 코드 워드에 해당할 경우 CDMA 망으로 이동한다. 이러한 본 발명으로 인한 효과는 다음과 같다.
첫 번째로 경계 표시 기지국은 P-SCH와 S-SCH를 전송하기 위한 자원만을 필요로 한다. 따라서 FA 당 2개의 채널 엘리먼트들을 갖추는 것으로 충분하다. 즉 CPICH를 위해 일반적으로 최대 전력의 10%를 할당해야 하는데, 이를 전송하지 않으므로 그만큼 필요 전력이 줄어든다. 이는 전력 소모량의 감소 및 전력 증폭기의 용량을 감소 시키는 효과로 이어진다.
두 번째로 WCDMA 경계를 표시하기 위한 CPICH를 송출할 필요가 없으므로 상기 CPICH를 전송하기 위한 전력만큼의 간섭을 감소시킬 수 있어 인접 셀의 용량을 증대 시킬 수 있다.
세 번째로 WCDMA 경계를 표시하기 위해 새로이 정의된 코드 워드들을 S-SCH를 통해 전송함에 따라 핸드오버에 따른 이동 단말의 오 동작을 방지할 수 있다.
네 번째로 기존에 더미 파일럿을 사용할 경우 8개의 스크램블링 코드들을 적용하기 위한 시간이 요구되었으나 본 발명에 의해 S-SCH를 이용하는 경우 이런 시간을 줄일 수 있어 빠른 속도로 이동하는 이동 단말의 경계 인식 속도를 향상시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과, 상기 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드를 제2동기채널을 통해 전송하는 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서 이동 단말이 상기 경계 표시 코드 워드에 의해 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 인식하는 방법에 있어서,
    제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 수신하는 과정과,
    상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드가 수신되는 지를 확인하는 과정과,
    상기 경계 표시 코드 워드의 수신을 확인할 시 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들은 64개로 구성되며,상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들은 1 이상 15이하의 어떠한 사이클릭 시프트를 수행하더라도 일치하지 않음을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 경계 표시 코드 워드들은 하기 <표 2>와 같이 지정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112004001567388-pat00002
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2동기채널을 통해 상기 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 수신되면, 상기 코드 워드에 의해 프레임 동기를 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경계 표시 코드 워드의 수신을 확인할 시 동기 방식을 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 방법에 있어서,
    이동 단말이 슬롯 동기를 획득하기 위해 요구되는 제1동기채널을 전송하는 과정과,
    프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드를 제2동기채널을 통해 매 프레임을 주기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들은 64개로 구성되며,상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들은 1 이상 15이하의 어떠한 사이클릭 시프트를 수행하더라도 일치하지 않음을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경계 표시 코드 워드들은 하기 <표 3>과 같이 지정됨 을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112004001567388-pat00003
  9. 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 방법에 있어서,
    경계 표시 기지국이 슬롯 동기의 획득을 위한 제1동기채널과, 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 매핑된 제2동기채널을 매 프레임을 구성하는 각 슬롯들의 미리 결정된 위치에서 전송하는 과정과,
    이동 단말이 제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드를 수 신하면, 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들은 64개로 구성되며,상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들은 1 이상 15이하의 어떠한 사이클릭 시프트를 수행하더라도 일치하지 않음을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 경계 표시 코드 워드들은 하기 <표 4>와 같이 지정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
    Figure 112004001567388-pat00004
  12. 제9항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 제2동기채널을 통해 상기 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 수신되면, 상기 코드 워드에 의해 프레임 동기를 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 경계 표시 코드 워드의 수신을 확인할 시 동기 방식을 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 비동기 방식을 지원하는 이동통신시스템에서의 경계 표시 기지국이 상기 비동기 방식을 지원하는 이동통신 망의 경계를 표시하는 장치에 있어서,
    슬롯 동기의 획득을 위한 제1동기채널과, 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들과 구분되는 경계 표시 코드 워드들을 지정하고, 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 매핑된 제2동기채널을 매 프레임을 구성하는 각 슬롯들의 미리 결정된 위치에서 전송하는 경계 표시 기지국과,
    제1동기채널을 수신하여 슬롯 동기를 획득한 후 상기 제2동기채널을 통해 상기 경계 표시 코드 워드들 중 어느 하나의 경계 표시 코드 워드를 수신하면, 상기 비동기 방식 외의 다른 통신 방식 또는 다른 주파수를 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행하는 이동 단말을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 프레임 동기의 획득을 위해 사용되는 코드 워드들은 64개로 구성되며,상기 코드 워드들과 상기 경계 표시 코드 워드들은 1 이상 15이하의 어떠한 사이클릭 시프트를 수행하더라도 일치하지 않음을 특징으로 하는 상기 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 경계 표시 코드 워드들은 하기 <표 5>와 같이 지정됨을 특징으로 하는 상기 장치.
    Figure 112004001567388-pat00005
  17. 제14항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 제2동기채널을 통해 상기 코드 워드들 중 어느 하나의 코드 워드가 수신되면, 상기 코드 워드에 의해 프레임 동기를 획득하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 이동 단말은 상기 경계 표시 코드 워드의 수신을 확인할 시 동기 방식을 지원하는 이동통신 망으로의 핸드오버를 수행함을 특징으로 하는 상기 장치.
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