KR100664208B1 - 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법에 관한 것으로, 특히 서빙셀이 단말 내부의 설정 문턱값을 만족할 정도로 채널 전계가 좋다면 서빙셀의 신호 대 잡음비가 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하는 경우에도 셀 재선택을 실행시키지 않음으로써 종래의 핑퐁현상을 방지할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 네트워크에서의 셀 선택/재선택 방법에 있어서, 서빙셀을 선택한 이동단말이 인접셀을 탐색하여 네트워크에서 요구하는 채널품질을 갖는 셀을 선택하고 순위를 결정하는 단계와, 상기 서빙셀의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하면 상기 이동단말이 상기 결정된 최우선 순위의 인접셀을 재선택하는 단계와, 상기 이동단말이 인접셀을 재선택한 후 상기 인접셀보다 상기 서빙셀의 수신감도가 크면 이동단말이 상기 서빙셀을 선택하는 단계와, 상기 서빙셀을 다시 선택한 이동단말이 상기 서빙셀의 수신감도 및 채널 품질이 이동단말 내부에 설정된 문턱값을 만족하는지 확인하는 단계와, 상기 서빙셀이 이동단말 내부에 설정된 조건을 만족하면 상기 서빙셀의 채널품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 않는 경우라도 이동단말이 셀 재선택을 실행하지 않는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법{METHOD FOR CELL RESELECTION IN NETWORK OF HIERARCHICAL CELL STRUCTURE}

도1은 계층적 셀 구조의 예시도.

도2는 종래의 셀 선택/재선택 과정을 보인 동작 순서도.

도3은 종래 기술에서의 핑퐁현상 과정을 보인 동작 순서도.

도4는 본 발명의 실시 예에서 셀 재선택 과정을 보인 동작 순서도.

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법에 관한 것이다.

무선이동통신 기술이 발전함에 따라 전파도달 범위와 시스템용량 그리고, 서로 다른 이동성을 갖는 사용자에 대한 서비스가 점차 중요한 관점이 되고 있다.

통상적으로 제3세대 이동통신방식은 음성 서비스뿐만 아니라 패킷 서비스까지 지원하는 이동통신방식을 지칭하며. 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭함) 방식을 사용한다.

상기 제3세대 이동통신방식은 기지국간의 비동기를 기반으로 하는 유럽 및 일본형 표준 방식인 3GPP(3rd Generation Project Partnership) 혹은 UMTS와, 기지국간의 동기를 기반으로 하는 미국형 표준 방식인 3GPP2(3rd Generation Project Partnership 2) 혹은 CDMA2000으로 구분된다.

상기 제3세대 이동통신방식 중에서 3GPP는 상/하향 송수신을 주파수로 구별하는 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing, 이하 'FDD'라 칭함) 방식과 상/하향 송수신을 시간으로 구별하는 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭함) 방식으로 나눌 수 있다.

상기 TDD 방식을 사용하는 이동통신시스템은 3.84Mcps(Mega chip per second)의 칩레이트(chip rate)를 사용하는 광대역 시분할 듀플렉싱(이하 'WB-TDD'라 칭함)과 1.28Mcps의 칩레이트를 사용하는 협대역 시분할 듀플렉싱(이하 'NB-TDD'라 칭함)으로 구분된다.

상기 제3세대 이동통신방식 이전의 제2세대 이동통신방식은 GSM(Global System for Mobile Communications), IS(Interim Standard)-95 등을 포함하고 있다.

상기 제2세대 이동통신방식 중에서 상기 GSM은 1992년에 유럽을 중심으로 상용화되었으며, 상기 GSM은 시분할 다중접속(Time Division Multiple Access, 이하 'TDMA'라 칭함) 방식을 사용하여 서비스를 제공하고 있다. 그리고 상기 제2세대 이동통신방식 중에서 상기 IS-95는 한국 및 미국을 중심으로 상용화되었으며, CDMA 방식을 사용하여 서비스를 제공하고 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 제2세대 이동통신시스템 및 상기 제3세대 이동통신시스템은 서로 다른 주파수나 통신 방식을 사용하고 있으며, 상기 서로 다른 이동통신시스템들은 여러 지역에서 인접하여 존재할 수 있다. 특히, 상기 제3세대 이동통신시스템에 의한 서비스가 상용화됨에 따라 상기에서 기술한 FDD나 WB_TDD, NB_TDD, GSM, cdma2000, IS-95 등의 서로 다른 방식을 지원하는 기지국들이 서로 인접하여 존재할 수 있다.

한편 상기 제3세대 이동통신시스템의 중요한 특징 중 하나가 상기 이동통신시스템에 사용되는 통신방식 혹은 주파수에 상관없이 글로벌 로밍(Global roaming) 서비스를 지원하는 것이라 할 것이다.

따라서 상기 제3세대 이동통신시스템들은 상기 기술한 제2세대 이동통신시스템 혹은 제3세대 이동통신시스템들로의 핸드오버를 지원해야 한다.

즉, 이동단말(UE)이 현재 서비스를 받고 있는 기지국 영역에서 벗어나 다른 통신방식 또는 주파수를 사용하는 기지국 영역으로 이동한다면 글로벌 로밍 서비스를 위해서는 상기 서로 다른 통신방식 또는 주파수를 지원하는 기지국들간의 핸드오버는 반드시 필요하게 된다.

상기한 바와 같이 통신 기술의 발전으로 인해 다양한 통신방식들에 의한 이동통신시스템들이 상용화됨에 따라 서로 다른 통신방식이 존재하는 이동통신환경에서는 서로 다른 통신방식 또는 주파수를 사용하는 이동통신시스템간의 핸드오버 방법들이 요구되게 되었다.

예로서, GSM(Global System for Mobile communication)망과 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)망이 동시에 존재하는 이동통신시스템을 가정하 면, 이동단말은 임의의 셀(cell) 내에서 이동하거나 다른 셀로 이동하여 기지국을 선택하게 된다. 즉, 이동단말은 인접한 셀의 기지국에 캠핑(camping)하여 해당 기지국으로부터 서비스를 제공받게 된다.

그런데 셀 크기가 작을수록 주파수 재사용 효율이 높아 용량증대를 꾀할 수 있고 적은 전력을 사용할 수 있는 장점을 가진다.

하지만 사용자의 수가 적은 지역이거나 혹은 상대적으로 유동성이 높은 지역에서는 많은 핸드오프를 요구하여 시스템 트래픽에 지나친 부담을 줄 수 있으므로 셀의 크기를 크게 설계하는 것이 경제적이다.

따라서 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 계층적 셀 구조(Hierarchical Cell Structure : HCS)의 이동통신시스템이 제안되었다.

계층적 셀 구조(이하 'HCS'라 약칭함)는 '중첩 셀 구조'라고도 하며, 작은 셀들이 큰 셀 위에 중첩된 구조로서, 다양한 멀티미디어 서비스를 위한 차세대 멀티미디어 이동통신에 적합할 것이다.

계층적 셀 구조에서 셀의 크기는 피코셀 -> 나노 셀 -> 마이크로 셀 -> 매크로 셀의 순서로 크다. 셀들은 부분적 또는 전체적으로 겹쳐질 수 있으며, 피코셀에서 가장 높은 데이터 전송속도를 가지며, 매크로 셀에서 가장 낮은 데이터 전송속도를 갖는다.

도1은 마이크로 셀(110) 내에 다수의 피코 셀(121~123)이 분포된 상황을 보인 예시도이다.

종래의 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 선택/재선택 과정을 도2의 동작 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 이동단말은 전원이 온된 경우 또는 초기화된 경우 셀(cell)을 탐색하여 탐색된 셀에서의 수신신호를 측정하고, 그 측정 결과, 신호 대 잡음비(Ec/No)가 양호하면서 수신신호코드 전력(Received Signal Code Power : RSCP)의 레벨이 가장 큰 셀을 선택하여, 상기 선택된 셀에 대한 신호 레벨이 네트워크의 시스템 정보에서 획득한 임계값(

,

) 이상이면 해당 셀을 서빙셀(serving cell)로 선택하게 된다.

이때, 서빙셀 선택한 후에 이동단말은 네트워크에서 시스템 정보를 획득하여 서빙셀의 'H critriea' 산출에 이용할 신호 대 잡음비의 기준값(

)을 인식하게 된다. 상기 'H critriea'는 HCS 환경 하에서 이동단말이 셀을 선택하는데 있어서의 기준값을 의미한다.

이후 HSC 환경에 위치하는 이동단말은 셀 재선택을 위해 인접셀을 탐색하게 된다.

3GPP 스펙의 HCS 환경에서 셀 재선택(Cell Reselection)을 위한 서빙셀과 인접셀의 순위결정(Ranking) 작업 시 'H critriea'를 적용하게 되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 셀 재선택으로 판단되면 인접셀에서의 수신신호를 측정하고, 각각의 셀에 대해 신호 대 잡음비가 양호하면 이동단말은 해당 셀을 선택 가능한 후보로 인식하게 된다. 이때, 선택 가능한 후보로 인식된 임의의 셀에 대해 'H critriea'를 만족한다라고 말한다. 즉, 'H critriea'를 만족한다함은 'H>0'인 상태를 의미한다.

상기

는 셀로부터 측정되는 신호 대 잡음비이고, 상기

는 네트워크가 지정하는 값으로 임의의 셀에 대해서 'H critriea' 측정을 위해서 임의로 내려 보내주는 신호 대 잡음비의 기준값을 의미한다.

이후 'H critriea'를 서빙셀과 인접셀이 모두 만족하는 경우에만 수신신호코드 전력(Received Signal Code Power : RSCP)에 따라 순위결정(ranking) 작업을 수행한다.

상기 과정으로 인접셀에 대한 순위를 결정한 후 이동단말은 서빙셀의 채널 품질이 저하되는 경우 상기 인접셀 중 가장 조건이 좋은 셀을 서빙셀로 재선택하게 된다.

이후 상기 셀 선택/재선택 과정에 의해 위치가 변경되면 이동단말을 그 변경된 위치를 등록하게 된다.

그러나, 종래에는 서빙셀의 수신신호 코드 전력(RSCP), 신호 대 잡음비(Ec/No)가 문턱값을 만족할 정도로 전계가 좋은 상황이라도 인접셀과 위치 영역 식별자(Location Area Identifier : LAI)가 다른 상황이고 서빙셀이 'H critriea'를 만족하지 않으면 셀 선택과 셀 재선택이 발생되면서 위치 등록 과정이 무한히 반복되는 핑퐁(ping-pong) 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

예를 들어, 종래 기술에서의 핑퐁현상을 도3의 신호 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

단계1. 셀A로 셀 선택이 발생되고, 그에 따른 위치 등록을 실행한다.

단계2. 상기 셀 선택 동안 'H critriea'에 의해 셀B로 셀 재선택이 발생되고 상기 위치 등록 과정이 중지된다.

단계3. 상기 셀 재선택으로 셀B에 대한 위치 등록이 완료된 후 단말은 아이들(idle) 상태가 된다.

단계4. 그러나, 셀A의 수신파워가 셀B 보다 강하기 때문에 셀A로 셀 선택을 수행하는 단계1을 반복 수행한다.

즉, 종래에는 전계가 좋은 상황이라도 'H critriea'가 만족되지 않는 경우에 상기 단계1~단계4의 과정이 무한 반복되는 핑퐁현상이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여, 서빙셀이 단말 내부의 설정 문턱값을 만족할 정도로 채널 전계가 좋다면 서빙셀의 신호 대 잡음비가 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하는 경우에도 셀 재선택을 실행시키지 않음으로써 종래의 핑퐁현상을 방지할 수 있도록 창안한 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 서빙셀의 수신신호코드 전력(RSCP)와 신호 대 잡음비가 이동단말 내부의 설정 문턱값을 만족할 정도로 전계가 좋다면 서빙셀의 신호 대 잡음비가 네트워크에서 요구하는 신호 대 잡음비의 기준값보다 작을지라도 셀 재선택을 실행시키지 않도록 함으로써 셀 선택/재선택 과정에서의 핑퐁현상 발생을 방지하도 록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 셀A와 셀B(셀A는 네트워크에서 요구하는 채널품질을 만족하지 않지만, 수신감도를 셀B보다 크고, 인접셀 중 셀B가 가장 수신감도가 크다고 가정)가 존재하는 네트워크에서의 셀 선택/재선택 방법에 있어서, 이동단말이 셀을 탐색하여 수신감도가 가장 큰 셀A를 서빙셀로 선택하는 제1 단계와, 서빙셀을 선택한 이동단말이 인접셀을 탐색하여 네트워크에서 요구하는 채널품질을 갖는 셀을 선택하고 순위를 결정하는 제2 단계와, 상기 서빙셀로 선택된 셀A의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하는 것을 확인한 상기 이동단말이 상기 결정된 최우선 순위의 셀B를 서빙셀로 재선택하는 제3 단계와, 상기 이동단말이 셀B를 재선택한 후 상기 셀B보다 수신감도가 큰 셀A를 서빙셀로 선택하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하는 셀A를 선택한 이동단말이 상기 셀A의 수신감도 및 채널 품질이 이동단말 내부에 설정된 문턱값을 만족하는지 확인하는 제5 단계와, 상기 제5 단계에서 셀A가 조건을 만족한다고 확인되면 이동단말이 셀 재선택을 실행하지 않는 제6 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기에 셀 선택 과정, 셀 재선택 과정, 다시 셀 선택 과정을 수행한 후 셀 재선택 과정을 실행하지 않도록 하는 동작을 기재하였으나, 셀 선택이 완료된 상황에서 서빙셀의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 않는 경우 인접셀과 서빙셀의 측정결과를 비교하여 서빙셀의 수신감도가 인접셀 보다 크면 상기 서빙셀의 수신감도와 채널품질이 이동단말 내부에 설정된 문턱값을 만족하는지 비교하여 셀 재선택 여부를 결정하도록 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기 설명 및 도면에서 구체적으로 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 이동단말의 내부에 설정되어 있는 수신신호코드 전력(RSCP)의 문턱값이 '25', 신호 대 잡음비(Ec/No)의 문턱값이 '15'이고, 네트워크의 시스템 정보에서 얻은 Ec/No의 기준값(

)가 '48'이며, 상기 이동단말에 셀A와 셀B가 인접하고 있는 경우 셀A는 수신신호코드 전력(RSCP)이 '30', Ec/No가 '20'이고, 셀B는 RSCP가 '20, Ec/No가 '10',

가 '0'이라고 가정하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 대한 동작 및 작용효과를 도4의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서도 일반적인 셀 선택 및 재선택 과정은 도2의 동작 순서도와 동일한 과정으로 이루어지며, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

전원이 온되거나 초기화된 이동단말은 셀을 탐색하여 탐색된 셀에서의 수신신호를 측정하고, 신호 대 잡음비(Ec/No)와 수신신호코드 전력(RSCP)가 시스템 정보에 포함된 문턱값(

,

)을 만족하면서 가장 채널 품질이 좋은 셀을 서빙셀로 선택한다. 상기 조건을 참조하면 셀A가 서빙셀로 선택된다.

이후 이동단말은 인접셀을 탐색하여 그때 탐색된 인접셀에서의 수신신호를 측정하고, 그 측정 결과에 따라 신호 대 잡음비(Ec/No)가 양호하여 'H critriea'의 조건을 만족(H>0)하는 인접셀에 대해서만 랭킹(ranking) 작업을 실행한다.

상기 랭킹 작업으로 상기 조건에 제시된 셀B가 가장 채널 품질이 좋은 셀로 확인되었다고 가정한다.

따라서 상기 조건에서 셀A에 대해 측정된 Ec/No가 '20'이고 시스템 정보로부터 얻은 기준값(

)이 '48'로 가정하였음으로 셀A의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하는 것이기 때문에 이동단말은 인접셀 중 가장 채널 품질이 좋은 셀B로 셀 재선택을 수행하고 이후 아이들(idle) 상태가 된다.

하지만, 셀A의 수신신호코드 전력(RSCP)이 셀B 보다 크므로 이동단말은 상기 셀A를 서빙셀로 다시 선택하게 된다.

이후 이동단말은 상기 가정조건과 같이 셀A의 채널 품질이 좋지 않기 때문에 셀 재선택을 실행할지를 결정하기 위하여, 셀A에서 측정한 신호 대 잡음비와 시스템 정보로부터 얻은 신호 대 잡음비의 기준값(

)의 연산을 수행함과 아울러 단말 내부에 설정되어 있는 수신신호코드 전력(RSCP)과 신호 대 잡음비(Ec/No)의 문 턱값과 셀A에서 측정한 수신신호코드 전력(RSCP)와 신호 대 잡음비(Ec/No)를 비교하게 된다.

이때 상기 조건에 따르면, 셀A에서 측정한 신호 대 잡음비와 시스템 정보로부터 얻은 신호 대 잡음비의 기준값(

)의 연산 결과(H critriea)가 '0'보다 작은 값이고, 셀A에서 측정한 값이 단말 내부에 설정되어 있는 문턱값 보다 큰 값임을 알 수 있다.

따라서, 셀A가 시스템 정보의 조건을 만족하지 못하지만, 단말 내부에 설정된 문턱값의 조건을 만족할 정도로 채널 전계가 양호한 상태로 확인됨으로 이동단말은 셀B로의 셀 재선택을 실행하지 않도록 함으로써 종래 기술에서 발생할 수 있는 핑퐁현상을 방지한다.

한편 상기에서 셀A가 서빙셀로 선택된 후 그 셀A의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 못하여 셀B를 재선택하는 과정을 수행하였지만, 인접셀의 탐색 과정에서 셀B의 수신신호코드 전력(RSCP)와 신호 대 잡음비(Ec/No)의 측정 결과를 이미 알고 있음으로, 셀 재선택 과정을 수행함이 없이 셀A와 셀B의 측정 결과를 비교한 후 셀A의 측정결과와 단말 내부의 설정 문턱값을 비교하여 상기 셀A의 채널 품질이 단말 내부의 문턱값을 만족할 정도로 좋다고 판단되면 불필요한 셀 재선택 과정을 수행하지 않도록 구현할 수 있다.

한편, 상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이 해할 수 있을 것이다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 서빙셀의 수신감도 및 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 조건을 만족하지 않을 경우라도 이동단말 내부에 설정되어 있는 설정값을 만족할 정도로 채널 전계가 양호하면 셀 재선택을 실행하지 않음으로써 종래 기술에서의 핑퐁현상을 방지할 수 있어 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 이동통신단말기에서의 셀 선택/재선택 방법에 있어서,

   서빙셀을 선택하고 인접셀에서의 수신신호를 측정하는 제1 단계와,

   상기 인접셀에 대한 측정 결과를 네트워크에서 요구하는 채널 품질과 비교하여 순위를 결정하는 제2 단계와,

   상기 서빙셀의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 채널 품질을 만족하지 못하는 경우 상기 최우선 순위의 인접셀을 선택하는 제3 단계와,

   상기 서빙셀의 수신감도가 인접셀의 수신감도 보다 크면 서빙셀을 다시 선택하는 제4 단계와,

   상기 다시 선택된 서빙셀이 네트워크에서 요구하는 채널 품질을 만족하지 못하는 상황이어서 셀 재선택이 필요하다고 판단되면 상기 서빙셀의 수신감도와 채널 품질이 단말 내부에 설정된 수신감도와 채널 품질의 설정값을 만족하는지 비교하는 단계와,

   상기 비교 결과, 이동통신단말기 내부의 설정값을 만족하면 셀 재선택을 실행하지 않는 단계를 실행하도록 구성함을 특징으로 하는 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법.
2. 이동통신단말기에서의 셀 선택/재선택 방법에 있어서,

   서빙셀을 선택하고 인접셀에서의 수신신호를 측정하는 단계와,

   상기 인접셀에 대한 측정 결과를 네트워크에서 요구하는 채널 품질의 기준값과 비교하여 순위를 결정하는 단계와,

   상기 서빙셀의 채널 품질이 네트워크에서 요구하는 채널 품질을 만족하지 못하는 경우 상기 서빙셀의 수신감도와 채널 품질이 이동통신단말기 내부에 설정된 수신감도와 채널 품질의 설정값을 만족하는지 비교하는 단계와,

   상기 비교 결과, 서빙셀의 수신감도와 채널 품질이 단말 내부의 설정값을 만족하면 셀 재선택을 실행하지 않는 단계를 실행하도록 구성함을 특징으로 하는 계측적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 셀 순위결정은 아래 수식에 따른 연산이 '0' 이상인 셀에 대해서만 실행하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법.

   

   상기

   

   는 셀로부터 측정되는 신호 대 잡음비이고, 상기

   

   는 네트워크가 지정하는 신호 대 잡음비의 기준값을 의미한다.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서빙셀의 신호 대 잡음비를 네트워크 시스템 정보에서 획득한 신호 대 잡음비의 기준값(

   

   )과 비교하여 서빙셀의 채널 품질을 확인하는 것을 특징으로 하는 계층적 셀 구조의 네트워크에서의 셀 재선택 방법.

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