KR100790133B1 - 통신 시스템에서 할당 주파수간 핸드오버 시스템 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 할당 주파수간 핸드오버 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서, 이동 단말기가 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 수신하고, 상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝한 후, 상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 인접 기지국의 기지국 식별자를 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 선택한다.
FA간 핸드오버, 기지국 식별자, 프리앰블 식별자

Description

통신 시스템에서 할당 주파수간 핸드오버 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A HANDOVER BETWEEN FREQUENCY ASSIGNMENT IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS 요구에 따른 핸드오버 동작을 도시한 신호 흐름도
도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 BS 요구에 따른 핸드오버 동작을 도시한 신호 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 FA간 핸드오버 동작을 개략적으로 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 FA간 핸드오 버시 MS 동작을 도시한 순서도
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 상이한 할당 주파수(FA: Frequency Assignment, 이하 'FA'라 칭하기로 한다)들을 사용하는 기지국간 핸드오버(handover)를 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들에게 고속의 대용량 데이터 송수신이 가능한 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 차세대 통신 시스템의 대표적인 예가 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템이다.
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그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들(111,113,130,151,153)을 포함한다. 여기서, 1개의 기지국은 다수개의 셀들을 관장할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 1개의 기지국이 1개의 셀만을 관장한다고 가정하기로 한다.
그런데, 상기 MS들(111,113,130,151,153) 중 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버 영역에 존재한다. 즉, 상기 MS(130)가 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 상기 MS(130)의 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경된다.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS 요구에 따른 핸드오버 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS 요구에 따른 핸드오버 동작을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 서빙 기지국인 제1기지국(210)은 MS(200)로 인접 기지국 광고(MOB_NBR_ADV: Mobile Neighbor Advertisement, 이하 'MOB_NBR_ADV'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(211단계). 여기서, 상기 MOB_NBR_ADV 메시지의 포맷(format)은 하기 표 1a 내지 표 1c에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00001
Figure 112005037073201-pat00002
Figure 112005037073201-pat00003
상기 표 1a 내지 표 1c에 나타낸 바와 같이, MOB_NBR_ADV 메시지는 다수의 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 네트워크 식별자를 나타내는 Operator ID와, 인접 기지국(neighbor BS)들의 개수를 나타내는 N_NEIGHBORS와, 상기 인접 기지국들의 식별자(ID: Identifier)를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 해당 인접 기지국에서 사용하고 있는 프리앰블 식별자, 상기 인접 기지국의 물리적 채널 번호인 FA 인덱스 등을 포함한다.
상기 MS(200)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 수신함에 따라 인접 기지국들에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 인접 기지국들에서 송신하는 기준 신호, 일 예로 프리앰블(preamble) 신호들의 품질, 일 예로 CINR들을 스캐닝하기를 원할 때 상기 제1기지국(210)으로 스캔 구간 할당 요구(MOB_SCN_REQ: Mobile Scanning Interval Allocation Request, 이하 'MOB_SCN_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(213단계). 여기서, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지의 포맷은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다. 구조는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00004
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 인접 기지국들로부터 송신되는 프리앰블 신호들의 CINR을 스캐닝하기를 원하는 스캔 구간을 나타내는 Scan Duration을 포함한다. 여기서, 상기 Scan Duration은 프레임 단위로 표현된다. 상기 MS(200)가 스캔 구간 할당을 요구하는 시점은 상기 프리앰블 신호의 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 제1기지국(210)은 상기 MS(200)의 스캐닝 동작을 위한 정보를 포함하고, 스캐닝 구간이 0이 아닌 스캔 구간 할당 응답(MOB_SCN_RSP: Mobile Scanning Interval Allocation Response, 이하 'MOB_SCN_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MS(200)로 송신한다(215단계). 여기서, 상기 MOB_SCN_RSP 메시지의 포맷은 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00005
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 대응하는 MOB_SCN_REQ 메시지를 송신한 MS의 연결 식별자(CID: connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)와, 스캔 구간을 나타내는 Duartion과, 스캔 동작을 시작하는 시점을 나타내는 Start Frame을 포함한다. 상기 스캔 구간은 상기 MS(200)가 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR 스캐닝을 수행하는 구간을 나타내며, 그 값이 0인 경우는 상기 제1기지국(210)에 의해 상기 스캔 구간 할당 요구가 거부됨을 나타낸다.
상기 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 MS(200)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지 수신을 통해 획득한 인접 기지국들에 대해서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 포함되어 있는 IE들, 즉 스캔 구간에 상응하게 그 프리앰블 신호들의 CINR 스캐닝을 수행한다(217단계).
상기 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR들을 스캐닝 완료한 후 상기 MS(200)가 현재 상기 MS(200) 자신이 속해있는 서빙 기지국을 변경해야함을 결정하면(219단계), 즉 상기 MS(200)가 현재의 서빙 기지국을 상기 제1기지국(210)과 상이한 새로운 기지국으로 변경해야함을 결정하면 상기 MS(200)는 상기 제1기지국(210)으로 MS 핸드오버 요구(MOB_MSHO_REQ: Mobile Station HandOver Request, 이하 'MOB_MSHO_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(221단계). 여기서, 상기 MS(200)가 현재 속해 있는 서빙 기지국이 아닌 새로운 기지국, 즉 상기 MS(200)가 핸드오버하여 새로운 서빙 기지국이 될 가능성이 있는 기지국을 '타겟 기지국(target BS)'이라 칭하기로 한다. 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지의 포맷은 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
Figure 112006049159299-pat00023
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 상기 MS(200)가 스캐닝한 결과를 포함한다. 상기 표 4에서, N_Recommended는 상기 MS(200)가 상기 인접 기지국들 각각에 대해서 프리앰블 신호의 CINR을 스캐닝한 결과 미리 설정한 임계 CINR 이상의 크기를 가지는 프리앰블 신호를 송신한 인접 기지국들의 개수를 나타내며, 결과적으로 상기 MS(200)가 핸드오버하기를 추천하는 인접 기지국들의 개수가 된다. 여기서, 상기 MS(200)가 핸드오버하기를 추천하는 인접 기지국을 '추천 인접 기지국'이라 칭하기로 한다. 또한, 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지는 상기 N_Recommended에서 나타내는 추천 인접 기지국들 각각에 대한 기지국 식별자를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 상기 추천 인접 기지국들 각각에 대한 프리앰블 신호의 CINR 평균값을 나타내는 BS CINR mean과, 상기 추천 인접 기지국들이 상기 MS(200)에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨(service level)을 나타내는 service level prediction과, 해당 추천 인접 기지국들 각각에서 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시각을 나타내는 Estimated HO Time을 포함한다.
상기 MOB_MSHO_REQ 메시지를 수신한 제1기지국(210)은 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지의 N_Recommended 정보로부터 상기 MS(200)가 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국들에 대한 추천 인접 기지국 리스트를 검출하게 된다(223단계). 여기서, 상기 추천 인접 기지국 리스트는 상기 MS(200)가 핸드오버하는 것이 바람직하다고 판단되어 추천한 인접 기지국들에 대한 정보를 포함하며, 상기 도 2에서는 설명의 편의상 상기 추천 인접 기지국 리스트에 제2기지국(220)과 제3기지국(230)이 포함된다고 가정하기로 한다. 상기 제1기지국(210)은 상기 추천 인접 기지국 리스트에 포함되어 있는 추천 인접 기지국들, 즉 제2기지국(220)과 제3기지국(230)으로 핸드오버 사전 통지(HO_PRE_NOTIFICATION, 이하 'HO_PRE_NOTIFICATION'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(225단계, 227단계). 여기서, 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지의 포맷은 하기 표 5에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00007
상기 표 5에 나타낸 바와 같이 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지는 다수의 IE들, 즉 백본 네트워크(backbone network)에서 기지국간 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 추천 인접 기지국들인 제2기지국(220) 혹은 제3기지국(230)으로 핸드오버하고자 하는 MS(200)의 식별자를 나타내는 MS unique ID와, 상기 MS(200)가 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시각을 나타내는 Estimated Time to HO와, 상기 MS(200)가 새로운 서빙 기지국이 될 타겟 기지국에게 요구하는 대역폭 정보인 Required BW와, 상기 MS(200)가 서비스 받고 있는 서비스 플로우의 아이디를 나타내는 SFID(Service Flow Identifier)와, 각 SFID별 서비스 레벨 정보를 나타내는, 즉 SFID별로 요구되는 QoS를 나타내는 Required QoS 등의 정보를 포함한다. 상기 MS(200)가 요구하는 대역폭 및 서비스 레벨은 상기 표 4에서 설명한 MOB_MSHO_REQ 메시지에 포함되어 있는 service level prediction과 동일하다.
상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지와 동일한 백본 네트워크에서 기지국간 교환되는 메시지들에 공통적으로 포함되는 일반적인 Global Header의 포맷은 하기 표 6에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00008
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, Global Header는 다수의 IE들 즉, 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Message Type과, 상기 송신되는 메시지를 송신하는 송신 기지국을 나타내는 Sender BS-ID와, 상기 송신되는 메시지를 수신하는 수신 기지국을 나타내는 Target BS-ID와, Time Stamp와, 상기 송신되는 메시지에 포함된 MS 레코드의 개수를 나타내는 Num Records를 포함한다.
상기 제2기지국(220)과 제3기지국(230) 각각은 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지를 수신하면, 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지에 대한 응답 메시지인 핸드오버 사전 통지 응답(HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE, 이하 'HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 제1기지국(210)으로 송신한다(229단계, 231단계). 여기서, 상기 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지의 포맷은 하기 표 7에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00009
상기 표 7에 나타낸 바와 같이 상기 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지는 다수의 IE들, 즉 백본 네트워크에서 기지국간 교환되는 메시지에 공통적으로 포함되는 Global Header와, 추천 인접 기지국들인 제2기지국(220) 혹은 제3기지국(230)으로 핸드오버하고자 하는 MS(200)의 식별자를 나타내는 MS unique ID와, 상기 제2기지국(220) 및 제3기지국(230) 각각으로 상기 MS(200)가 핸드오버할 경우 상기 제2기지국(220) 및 제3기지국(230) 각각이 제공 가능할 것으로 추정되는 대역폭을 나타내는 BW Estimated와 제공 가능할 것으로 추정되는 QoS를 나타내는 QoS Estimated를 포함한다.
한편, 상기 제2기지국(220) 및 제3기지국(230)으로부터 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지를 수신한 제1기지국(210)은 상기 제2기지국(220) 혹은 제3기지국(230)으로부터 수신한 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지를 분석하여 상기 MS(200)가 핸드오버할 경우 상기 MS(200)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 최적으로 제공해줄 수 있는 순서대로 상기 추천 인접 기지국들을 정렬한다. 상기 도 2에서는 상기 MS(200)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 최적으로 제공해줄 수 있는 순서가 상기 제3기지국(230), 제2기지국(220)의 순서라고 가정하기로 한다. 상기 도 2에서는 상기 제1기지국(210)이 상기 제2기지국(220) 및 제3기지국(230)을 모두 고려하여 정렬한 경우를 일 예로 하여 설명하였으나, 상기 MS(200)가 추천하는 다수의 추천 인접국들중 몇 개의 추천 인접 기지국들을 선택하여 그 선택한 추천 인접 기지국들을 정렬할 수도 있음은 물론이다. 따라서, 상기 제1기지국(210)이 상기 정렬한 추천 인접 기지국들 각각을 '추천 타겟 기지국(recommended target BS)'이라 칭하기로 한다.
이렇게, 추천 타겟 기지국들을 선택하고 정렬한 제1기지국(210)은 상기 MS(200)로 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 기지국 핸드오버 응답(MOB_BSHO_RSP: Mobile BS HandOver Response, 이하 'MOB_BSHO_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(233단계). 여기서, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지는 상기 정렬한 추천 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함하며, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지의 포맷은 하기 표 8에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00010
상기 표 8에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시각을 나타내는 Estimated HO start와, 제1기지국(210)이 정렬한 추천 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함한다. 또한, 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지의 N_Recommended는 추천 타겟 기지국들의 개수를 나타내며, 상기 N_Recommended에서 나타내는 추천 타겟 기지국들 각각에 대한 식별자를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 상기 추천 타겟 기지국들 각각이 MS(200)에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨을 나타내는 service level prediction을 포함한다.
상기 MOB_BSHO_RSP 메시지를 수신한 MS(200)는 상기 MOB_BSHO_RSP 메시지에 포함되어 있는 N_Recommended 정보를 분석하여 상기 MS(200) 자신이 핸드오버할 최종 타겟 기지국(final target BS)을 선택한다. 여기서, 상기 MS(200)는 상기 제3기지국(230)을 최종 타겟 기지국으로 선택하였다고 가정하기로 한다. 상기 핸드오버할 최종 타겟 기지국을 선택한 MS(200)는 상기 제1기지국(210)으로 MOB_BSHO_RSP 메시지에 대한 응답 메시지인 핸드오버 지시(MOB_HO_IND: Mobile Handover Indication, 이하 'MOB_HO_IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(235단계). 상기 MOB_HO_IND 메시지의 포맷은 하기 표 9에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00011
상기 표 9에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_HO_IND 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 MS(200)가 선택한 최종 타겟 기지국으로의 핸드오버를 결정하였는지 혹은 핸드오버를 취소하였는지 혹은 거부하였는지를 나타내는 HO_IND_type과, 핸드오버하기로 결정한 경우라면 MS(200)가 선택한 최종 타겟 기지국의 식별자를 나타내는 Target BS_ID와, 상기 MOB_HO_IND 메시지를 인증하기 위한 HMAC(Hashed Message Authentication Code) Tuple을 포함한다. 상기 HO_IND_type에서 MS(210)가 최종 타겟 기지국으로의 핸드오버를 수행하기로 하였다면 HO_IND_type=00을, 혹은 핸드오버를 취소하기로 하였다면 HO_IND_type=01, 혹은 핸드오버를 거부하기로 하였다면 HO_IND_type=10으로 세팅한 MOB_HO_IND 메시지를 전송하게 된다. 여기서, 상기 MOB_HO_IND=10이 세팅된 MOB_HO_IND 메시지를 수신한 제1기지국(210)은 상기 추천 타겟 기지국들을 새롭게 선택하여 상기 MS(200)에게 MOB_BSHO_RSP 메시지를 재전송한다.
상기 HO_IND_type=00을 포함하는 MOB_HO_IND 메시지를 수신한 제1기지국(210)은 상기 MS(200)가 상기 MOB_HO_IND 메시지에 포함되어 있는 최종 타겟 기지국, 즉 제3기지국(230)으로 핸드오버 할 것임을 인식한 후 상기 MS(200)와 현재 셋업되어 있는 연결(connection) 정보를 해제하거나 혹은 상기 MS(200)가 최종 선택한 타겟 기지국, 즉 제3기지국(230)으로부터 핸드오버가 완료되었다는 통보를 받을 때까지 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 MS(200)와 셋업되어 있는 연결 정보를 유지한다(237단계). 이렇게, 상기 제1기지국(210)에게 MOB_HO_IND 메시지를 송신한 후, 상기 MS(200)는 상기 제3기지국(230)과 나머지 핸드오버 동작을 수행한다.
상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MS 요구에 따른 핸드오버 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 BS 요구에 따른 핸드오버 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 BS 요구에 따른 핸드오버 동작을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 3을 설명하기에 앞서, 먼저 기지국 요구에 따른 핸드오버가 발생하는 경우는 상기 기지국 자신의 로드(load)가 과다해져서 인접 기지국들로 기지국 자신의 로드를 분산시키기 위해서나, 혹은 MS의 업링크(uplink) 상태 변화에 대응하기 위한 경우이다. 상기 도 3을 참조하면, 먼저 서빙 기지국인 제1기지국(310)은 MS(300)로 MOB_NBR_ADV 메시지를 송신한다(311단계). 상기 MS(300)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 수신함에 따라 인접 기지국들에 대한 정보를 획득할 수 있다.
한편, 상기 제1기지국(310)은 상기 제1기지국(310) 자신이 관리하고 있는 MS(300)의 핸드오버 필요성을 검출하게 되면(313단계), 인접 기지국들에게 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지를 송신한다(315단계, 317단계). 여기서, 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지는 상기 MS(300)의 새로운 서빙 기지국이 될 수 있는 타겟 기지국이 제공해야하는 대역폭 및 서비스 레벨에 대한 정보를 포함한다. 상기 도 3에서는 상기 제1기지국(310)의 인접 기지국들이 제2기지국(320) 및 제3기지국(330)이라고 가정하기로 한다.
상기 제2기지국(320) 및 제3기지국(330) 각각은 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지를 수신함에 따라 상기 HO_PRE_NOTIFICATION 메시지에 대한 응답 메시지로서 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지를 상기 제1기지국(310)에게 송신한다(319단계, 321단계). 상기 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지는 해당 기지국이 상기 제1기지국(310)이 요청한 핸드오버를 수행할 수 있는지 여부를 나타내는 응답(ACK/NACK)과 MS(300)에게 제공할 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보를 포함한다.
상기 제1기지국(310)은 상기 제2기지국(320)과 제3기지국(330) 각각으로부터 상기 HO_PRE_NOTIFICATION_RESPONSE 메시지를 수신하면 상기 MS(300)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 제공해줄 수 있는 추천 타겟 기지국들을 선택하여 상기 MS(300)가 핸드오버할 경우 상기 MS(300)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 최적으로 제공해줄 수 있는 순서대로 상기 추천 타겟 기지국들을 정렬한다. 상기 도 3에서는 상기 MS(300)가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 최적으로 제공해줄 수 있는 순서가 상기 제3기지국(330), 제2기지국(320)의 순서라고 가정하기로 한다.
상기 추천 타겟 기지국들을 정렬한 제1기지국(310)은 상기 추천 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함하는 기지국 핸드오버 요구(MOB_BSHO_REQ: Mobile BS HandOver Request, 이하 'MOB_BSHO_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MS(300)에게 송신한다(323단계). 여기서, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지의 포맷은 하기 표 10에 나타낸 바와 같다.
Figure 112005037073201-pat00012
상기 표 10에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지 타입을 나타내는 Management Message Type과 상기 추천 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함한다. 상기 표 10에서 N_Recommended는 상기 제1기지국(310)이 선택한 추천 타겟 기지국들의 개수를 나타내며, N_Recommended에서 나타내는 추천 타겟 기지국들 각각에 대한 식별자를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 상기 추천 타겟 기지국들 각각이 상기 MS(300)에게 제공 가능할 것으로 예상되는 서비스 레벨을 나타내는 service level prediction을 포함한다.
상기 MOB_BSHO_REQ 메시지를 수신한 MS(300)는 상기 제1기지국(310)에 의해 핸드오버가 요구되었음을 감지하고, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지에 포함되어 있는 N_Recommended 정보를 참고하여 핸드오버를 수행할 최종 타겟 기지국을 선택해야만 한다. 여기서, 상기 MS(310)는 최종 타겟 기지국을 선택하기 위해서는 상기 추천 타겟 기지국들 각각에서 송신하는 프리앰블 신호의 CINR을 스캐닝해야만 하는데, 따라서 상기 MS(310)는 상기 제1기지국(310)으로 MOB_SCN_REQ 메시지를 송신한다(325단계). 상기 MS(300)가 스캔 구간 할당을 요구하는 시점은 상기 프리앰블 신호의 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 제1기지국(310)은 상기 MS(300)가 스캐닝할 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 상기 MS(300)로 송신한다(327단계). 상기 스캐닝 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 상기 MS(300)는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지 수신을 통해 획득한 인접 기지국들과, 상기 MOB_BSHO_REQ 메시지 수신을 통해 획득한 추천 타겟 기지국들에 대해서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 포함되어 있는 파라미터들, 즉 스캔 구간에 상응하게 프리앰블 신호들의 CINR 스캐닝을 수행한다(329단계).
상기 MS(300)는 상기 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 결과에 상응하게 상기 MOB_BSHO-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 MS 핸드오버 응답(MOB_MSHO_RSP: MSS HandOver Response, 이하 'MOB_MSHO_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지에 상기 추천 타겟 기지국들에 대한 정보를 포함시켜 상기 제1기지국(310)으로 송신한다(331단계). 여기서, 상기 MOB_MSHO_RSP 메시지의 포맷은 하기 표 11에 나타낸 바와 같다.
Figure 112006049159299-pat00024
상기 표 11에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_MSHO_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버를 수행할 것으로 추정되는 시간을 나타내는 Estimated HO time과, 상기 추천 타겟 기지국들에 대한 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 결과 정보를 포함한다. 상기 표 11에서 N_Recommended는 상기 추천 타겟 기지국들의 개수를 나타내며, 상기 추천 타겟 기지국들 각각에 대해서 그 식별자를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 그 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 결과를 나타내는 BS S/(N+1)을 포함한다.
이후, 상기 MS(300)는 상기 추천 타겟 기지국들중 최종 타겟 기지국을 선택하고, 상기 제1기지국(310)으로 상기 최종 타겟 기지국으로 핸드오버할 것임을 지시하는 MOB_HO_IND 메시지를 송신한다(333단계). 상기 제1기지국(310)은 상기 MS(300)로부터 MOB_HO_IND 메시지를 수신하면, 상기 MS(300)가 상기 MOB_HO_IND 메시지에 포함되어 있는 최종 타겟 기지국으로 핸드오버할 것임을 재인식한 후 상기 MS(300)와 현재 셋업되어 있는 연결 정보를 해제하거나 상기 최종 타겟 기지국, 즉 제3기지국(330)으로부터 핸드오버 동작이 완료되었음을 통보받을 때까지 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 MS(300)와의 연결정보를 유지한다(335단계). 이렇게, 상기 제1기지국(310)에게 MOB_HO_IND 메시지를 송신한 후 상기 MS(300)는 상기 제3기지국(330)과 나머지 핸드오버 동작을 수행한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 MS 요구 혹은 BS 요구에 대한 핸드오버 동작을 제안하고 있다. 그러나, 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 핸드오버 동작은 기지국에서 사용하는 FA에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않은 상태이다. 따라서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국에서 사용하는 FA까지 고려하는 핸드오버 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 FA를 고려한 핸드오버 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 상이한 FA들을 사용하는 기지국들간 핸드오버 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 통신 시스템에서 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 시스템에 있어서, 이동 단말기와, 서빙 기지국과, 인접 기지국과, 국사를 포함하며, 상기 국사는, 서빙 기지국이 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 그 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하도록 제어하고, 상기 서빙 기지국이 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 송신하도록 제어한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템에서 이동 단말기의 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서, 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 수신하는 과정과, 상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝하는 과정과, 상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 인접 기지국의 기지국 식별자를 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 선택하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 통신 시스템에서 국사의 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서, 서빙 기지국이 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국 식별자와, 그 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하도록 제어하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 송신하도록 제어하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 통신 시스템에서 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서, 국사는 서빙 기지국이 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 그 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하도록 제어하고, 상기 서빙 기지국이 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 송신하도록 제어하는 과정과, 이동 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 상기 인접 기지국 정보를 수신하는 과정과, 상기 이동 단말기는 상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝하는 과정과, 상기 이동 단말기는 상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 기지국의 기지국 식별자를 상기 서빙 기지국에서 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 선택하는 과정을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 통신 시스템, 일 예로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 상이한 할당 주파수(FA: Frequency Assignment, 이하 'FA'라 칭하기로 한다)들을 사용하는 기지국(BS: Base Station)들간 핸드오버를 수행하는 시스템 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상이한 FA들을 사용하는 기지국들간 핸드오버시 별도의 스캐닝 구간(scanning interval)을 필요로 하지 않아 서빙 기지국(serving BS(Base Station))과의 통신이 단절되지 않는 핸드오버를 수행하는 시스템 및 방법을 제안한다. 본 발명에서는 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 방안은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 뿐만 아니라 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명에서는 기지국들이 전방향성 안테나(omni antenna)를 사용하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 방안은 기지국들이 섹터(sector) 구조를 가질 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 상기 '스캐닝 구간'과 '스캔 구간' 용어를 혼용하여 사용함에 유의하여야만 한다.
먼저 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 핸드오버는 핸드오버가 수행되는 서빙 기지국과 타겟 기지국(target BS)이 사용하는 FA들의 동일성 여부에 따라 FA내 핸드오버와 FA간 핸드오버로 구분된다. 즉, 서빙 기지국에서 사용하는 FA와 타겟 기지국에서 사용하는 FA가 동일할 경우의 핸드오버는 FA내 핸드오버가 되는 것이고, 상기 서빙 기지국에서 사용하는 FA와 타겟 기지국에서 사용하는 FA가 상이할 경우의 핸드오버는 FA간 핸드오버가 되는 것이다.
한편, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 FA간 핸드오버가 발생되는 경우를 고려하면 다음과 같다.
첫 번째 경우는 인접 국사에 동일 FA를 사용하는 기지국은 존재하지만, 핸드오버하고자 하는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)에 게 할당할 자원이 부족한 경우이다.
두 번째 경우는 인접 국사에 동일 FA를 사용하는 기지국 자체가 존재하지 않아 해당 FA로 핸드오버를 한다고 하더라도 서비스를 제공할 수 없는 경우이다. 상기 두 번째 경우와 같이 인접 국사에 동일 FA를 사용하는 기지국이 존재하지 않음으로 인해 발생하는 FA간 핸드오버 발생에 대한 가능성은 인접 기지국 광고(MOB_NBR_ADV: Mobile Neighbor Advertisement, 이하 'MOB_NBR_ADV'라 칭하기로 한다) 메시지를 통해 획득하는 인접 기지국(neighbor BS) 정보를 가지고 MS가 인지 가능하다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 서로 다른 기지국들에 대해 서로 다른 기지국 식별자(BS ID)를 할당할 수 있으며, 특히 각 기지국별로 할당된 기지국 식별자는 해당 기지국이 사용하는 FA와는 무관하게 결정된다. 또한, 본 발명의 종래 기술 부분의 도 2의 MS 요구에 따른 핸드오버 및 도 3의 BS 요구에 따른 핸드오버에서 서빙 기지국 및 타겟 기지국에 대한 구분은 상기 기지국 식별자로 가능함을 알 수 있다. 따라서 FA간 핸드오버 및 FA내 핸드오버시 서빙 기지국 및 타겟 기지국의 기지국 식별자를 결정하면 상기 도 2의 MS 요구에 따른 핸드오버 및 도 3의 BS 요구에 따른 핸드오버를 FA간 핸드오버 및 FA내 핸드오버에 대하여 동일하게 적용하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 FA내 핸드오버시 상기 도 2 및 도 3에서 설명한 핸드오버의 효율성을 증가시키는 방안을 고려할 수 있는데, 이를 위해 기준 신호(reference signal), 일 예로 프리앰블(preamble) 신호의 품질, 일 예로 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 스캐닝하는 동작에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
먼저, MS는 서빙 기지국에서 방송되는 MOB_NBR_ADV 메시지를 통해 인접 기지국 정보를 획득하고, 상기 인접 기지국 정보를 획득한 후 상기 인접 기지국들에 대해 스캐닝하고자 할 때 상기 서빙 기지국과 스캔 구간 할당 요구(MOB_SCN_REQ: Mobile Scanning Interval Allocation Request, 이하 'MOB_SCN_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지/스캔 구간 할당 응답(MOB_SCN_RSP: Mobile Scanning Interval Allocation Response, 이하 'MOB_SCN_RSP'라 칭하기로 한다) 메시지 송수신 동작을 통해 상기 서빙 기지국으로부터 스캔 구간을 할당받는다. 상기 MS는 상기 서빙 기지국으로부터 할당받은 스캔 구간동안 상기 서빙 기지국과의 통신을 중단하고 상기 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호 CINR 스캐닝을 수행한다. 즉, 상기 MS는 상기 스캔 구간동안 MOB_NBR_ADV 메시지를 통해 획득한 인접 기지국들의 기지국 식별자와 FA 및 프리앰블 식별자 정보에 상응하게 프리앰블 신호 CINR 스캐닝을 수행한다.
또한, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 서로 다른 시퀀스(sequence)를 가지는 다수의 프리앰블들을 제공하며, 상기 다수의 프리앰블들 각각은 고유한 프리앰블 식별자를 가진다. 여기서, 상기 프리앰블 식별자는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 규격에서 정의하고 있는 IDcell이 아니라 프리앰블 인덱스임에 유의하여야만 한다. 따라서 하나의 프리앰블 식별자가 하나의 기지국에 할당되고 이 정보가 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 통해 MS에 전달된다. 이와 같이 MS는 상기 FA 정보 및 프리앰블 식별자에 상응하게 해당 인접 기지국의 프리앰블 신호 CINR을 측정 한다. 또한, 해당 인접 기지국에 대하여 스캐닝한 CINR이 미리 설정한 임계 CINR 이상일 경우 해당 인접 기지국의 BS ID를 추천 인접 기지국 리스트에 등록시킴으로써 상기 추천 인접 기지국 리스트에 포함되어 있는 추천 인접 기지국들 중 어느 한 기지국을 최종 타겟 기지국(final target BS)으로 선택되도록 한다.
그런데, 상기 FA내 핸드오버의 경우 상기 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 동작을 효율적으로 수행할 수 있는 방안이 존재하는데 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 동작은 상기에서 설명한 바와 같이 상기 스캐닝 구간 동안 서빙 기지국과 MS간의 통신이 중단된다는 단점이 존재한다. 그런데, MS가 수신하는 신호는 선형 중첩의 원리에 의해 서빙 기지국의 프리앰블 신호와, 상기 서빙 기지국과 동일 FA를 사용하는 인접 기지국들의 프리앰블 신호를 함께 포함한다. 따라서 별도의 신호 처리 디바이스를 상기 MS에 구비할 경우 별도의 스캐닝 구간 없이도 MS는 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR 스캐닝 동작을 지속적으로 수행하는 것이 가능하게 된다.
즉, 동일 국사에 위치한, 서로 다른 FA를 사용하는 기지국들이 송신한 프리앰블 신호는 동일한 전파 경로를 통해 MS로 전달된다. 또한, 상이한 국사에 위치한 기지국들에서 송신한 프리앰블 신호들 역시 동일한 전파 경로를 통해 MS로 전달된다. 이 경우, MS에서 측정한 서빙 기지국의 프리앰블 신호 CINR은 모든 FA에 걸쳐 유사한 값을 가지게 되며, 특히 IEEE 802.16e 통신 시스템은 광대역 통신 시스템이므로 FA간 주파수 차에 의해 발생하는 CINR의 차는 무시할 수 있는 정도가 된다. 따라서, MS가 FA를 변경해 가며 모든 기지국들에 대하여 프리앰블 신호 CINR 스캐닝을 수행하는 대신 상기 별도의 장치를 통해 서빙 기지국의 FA에 대해서만 동시 스캐닝을 수행하고 이를 기반으로하여 핸드오버를 수행할 수 있게 되는 것이다. 특히, 본 발명에서는 상기 동시 스캐닝을 지원하기 위해서 비활성 FA를 통해서도 프리앰블 신호를 송신한다.
이렇게 별도의 스캐닝 구간 없이도 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR 스캐닝 동작을 지속적으로 수행하는 것이 가능하기 때문에 상기 MS는 서빙 기지국과 MOB_SCN_REQ/MOB_SCN_RSP 메시지 송수신 동작을 수행할 필요도 없어진다. 본 발명에서 제안하는 바와 같이 별도의 스캐닝 구간 없이 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR들을 스캐닝하는 동작을 '동시 스캐닝(Simultaneous Scanning)'이라 칭하기로 한다. 상기 동시 스캐닝 동작에서 상기 MS가 수신하는 신호에서 각 인접 기지국으로부터 수신되는 프리앰블 신호를 분리하여 그 CINR을 스캐닝하는 방식은 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이렇게, 동시 스캐닝이 가능하게 될 경우 별도의 스캐닝 구간이 필요없어짐으로 인해 서빙 기지국과의 통신 단절 현상이 제거되어 전체 시스템 성능이 향상된다.
그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 FA간 핸드오버 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 FA간 핸드오버 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 제1국사(400)는 3개의 FA들, 즉 제1FA와, 제2FA 및 제3FA를 사용한다고 가정하기로 하며, 제2국사(450)는 2개의 FA들, 즉 제1FA와 제2FA를 사용한다고 가정하기로 한다. 그리고, 상기 제1국사(400) 및 제2국사(450)에서 사용하는 FA들은 모두 활성화 상태에 있으며, 상기 활성화 상태란 해당 FA를 통해 기지국과 MS들간에 정상적인 데이터 송수신이 수행되고 있는 상태를 나타낸다. 또한, 상기 제1국사(400) 및 제2국사(450)는 지리적으로 동일한 위치에 서로 다른 FA들을 사용하는 다수의 기지국들을 포함한다. 즉, 상기 제1국사(400)는 제1FA를 사용하는 제1기지국과(410)와, 제2FA를 사용하는 제2기지국(420) 및 제3FA를 사용하는 제3기지국(430)을 포함하며, 상기 제2국사(450)는 제1FA를 사용하는 제4기지국(460)과 제2FA를 사용하는 제5기지국(470)을 포함한다. 또한, 상기 제2국사(450)는 상기 제3FA를 사용하는 기지국을 포함하지 않으므로, 상기 제2국사(450)에서 상기 제3FA는 비활성화 상태에 존재한다.
상기에서 설명한 바와 같은 동시 스캐닝을 지원하기 위해서는 상기 제2국사(450)는 비활성화 상태에 존재하는 제3FA를 통해서도 프리앰블 신호를 송신해야만 한다. 이 경우, 상기 제2국사(450)에서 상기 제3FA를 통해 송신하는 프리앰블 신호의 프리앰블 식별자는 상기 제2국사(450)에서 활성화 상태에 존재하는 FA를 통해 송신하는 프리앰블 신호의 프리앰블 식별자와 동일해야 한다. 만약, 동일 국사내에 활성 FA가 다수개 존재할 경우 상기 다수개의 활성 FA들 각각을 통해 송신되는 프리앰블 신호의 프리앰블 식별자는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있는데, 상기 프리앰블 신호의 식별자가 상이할 경우 비활성 FA를 통해 송신하는 프리앰블 신호의 프리앰블 식별자는 상기 상이한 프리앰블 식별자들 중 어느 한 프리앰블 식별자를 랜덤(random)하게 선택하여 결정된다. 본 발명에서는 MS의 동작 효율성 측면을 고려하여 동일 국사에 존재하는 기지국들은 동일한 프리앰블 식별자를 사용한다고 가정하기로 한다. 즉, 상기 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 제1국사(400)내의 제1기지국(410)과, 제2기지국(420) 및 제3기지국(430)은 프리앰블 식별자 X에 해당하는 프리앰블 신호를 송신하고, 제2국사(450)내의 제4기지국(460) 및 제5기지국(470)은 프리앰블 식별자 Y에 해당하는 프리앰블 신호를 송신한다. 또한, 상기 제2국사(450)는 비활성 FA인 제3FA를 통해 프리앰블 식별자 Y에 해당하는 프리앰블 신호를 송신한다.
그러면 여기서 MS 관점에서 FA간 핸드오버에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 제3기지국(430)이 상기 MS의 서빙 기지국이라고 가정하면, 상기 MS는 상기 제3기지국(430)에서 방송하는 MOB_NBR_ADV 메시지를 통해 검출한 인접 기지국 정보를 사용하여 인접 기지국들 각각에서 사용하는 프리앰블 식별자를 획득하고, 상기 인접 기지국들 각각에서 사용하는 프리앰블 식별자들을 포함하는 프리앰블 식별자 리스트를 생성할 수 있다. 여기서, 인접 기지국 정보는 상기 제4기지국(460) 및 제5기지국(470)의 정보를 포함하며, 따라서 상기 프리앰블 식별자 리스트는 상기 제4기지국(460) 및 제5기지국(470)에서 사용하는 프리앰블 식별자 Y를 포함한다.
이후, 상기 MS는 상기 생성한 프리앰블 식별자 리스트에 포함되어 있는 프리앰블 식별자들에 상응하는 프리앰블 신호들에 대해 동시 스캐닝을 수행하고, 결국 상기 제2국사(450)의 비활성 FA인 제3FA를 통해 송신된 프리앰블 신호의 CINR을 스캐닝하는 것이 가능하게 된다. 상기 제2국사(450)의 비활성 FA인 제3FA를 통해 송신된 프리앰블 신호의 CINR이 미리 설정되어 있는 임계 CINR 이상일 경우 상기 MS는 해당 프리앰블 식별자, 즉 프리앰블 식별자 Y를 사용하는 기지국들의 식별자들을 추천 인접 기지국 리스트(recommended neighbor BS list)로 생성한다. 특히, 상기 프리앰블 식별자 Y를 사용하는 기지국들의 식별자들은 활성 FA를 사용하는 기지국들의 식별자들이므로 상기 MS가 실제 핸드오버하는 것이 가능한 기지국들의 식별자들이된다. 만약, 동일 국사 내에 활성 FA들이 m개 존재하고, 해당 기지국들이 동일한 프리앰블 식별자를 사용할 경우 상기 m개의 기지국들의 기지국 식별자들중 랜덤하게 n(
Figure 112005037073201-pat00014
)개만을 선택하고, 상기 선택한 n개의 기지국 식별자들만을 상기 추천 인접 기지국 리스트에 포함시킬 수도 있다. 이와 같이 추천 인접 기지국 리스트가 생성됨에 따라 상기 MS는 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같은 핸드오버 동작을 수행하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 제4기지국(460) 및 제5기지국(470)이 서로 다른 프리앰블 식별자를 사용하고, 상기 제2국사(450)의 비활성 FA인 제3FA를 통해 송신하는 프리앰블 신호의 프리앰블 식별자가 상기 제4기지국(460) 및 제5기지국(470)에서 사용하는 프리앰블 식별자들 중 랜덤하게 선택한 어느 한 프리앰블 식별자일 경우 상기 MS가 생성하는 프리앰블 식별자 리스트는 동시 스캐닝을 수행할 필요가 없는 프리앰블 식별자가 포함되게 되고, 따라서 MS는 불필요한 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 동작을 수행하게 되는 경우가 발생할 수도 있다. 이와 같은 이유로 인해 본 발명에서는 동 일 국사내에 존재하는 기지국들은 동일한 프리앰블 식별자를 사용한다고 가정한 바 있다.
상기 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 FA간 핸드오버 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 일 예에 대해서 설명하면 다음과 같다.
상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면 상기 기지국은 활성 FA 프리앰블/트래픽(traffic) 신호 생성기(511)와, 활성 FA 상승 변환기(up converter)(513)와, 증폭기(515)와, 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(517)와, 비활성 FA 상승 변환기(519)와, 안테나(521)를 포함한다. 먼저, 활성 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(511)는 상기 활성 FA를 통해 송신할 프리앰블 신호 및 트래픽 신호를 생성하고, 상기 생성한 프리앰블 신호 및 트래픽 신호를 상기 활성 FA 상승 변환기(513)로 출력한다. 상기 활성 FA 상승 변환기(513)는 상기 활성 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(511)에서 출력한 신호를 입력하여 활성 FA의 주파수에 상응하게 상승 변환한 후 상기 증폭기(515)로 출력한다. 상기 증폭기(515)는 상기 활성 FA 상승 변환기(513)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 이득(gain)에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(521)를 통해 송신한다.
또한, 상기 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(517)는 상기 비활성 FA를 통해 송신할 프리앰블 신호를 생성하고, 상기 생성한 프리앰블 신호를 상기 비활성 FA 상승 변환기(519)로 출력한다. 상기 비활성 FA 상승 변환기(519)는 상기 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(517)에서 출력한 프리앰블 신호를 입력하여 상기 비활성 FA의 주파수에 상응하게 상승 변환한 후 상기 증폭기(515)로 출력한다. 상기 증폭기(515)는 상기 비활성 FA 상승 변환기(517)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 설정 이득에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(521)를 통해 송신한다.
상기 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 기지국은 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(611)와, 활성 FA 상승 변환기(613)와, 증폭기(615)와, 스위치(switch)(617)와, 비활성 FA 상승 변환기(619)와, 안테나(621)를 포함한다. 먼저, FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(611)는 상기 활성 FA 및 비활성 FA를 통해 송신할 프리앰블 신호와, 상기 활성 FA를 통해 송신할 트래픽 신호를 생성하고, 상기 생성한 프리앰블 신호 및 트래픽 신호를 상기 활성 FA 상승 변환기(613)로 출력하고, 상기 프리앰블 신호를 상기 스위치(617)로 출력한다. 상기 활성 FA 상승 변환기(613)는 상기 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(611)에서 출력한 신호를 입력하여 활성 FA의 주파수에 상응하 게 상승 변환한 후 상기 증폭기(615)로 출력한다. 상기 증폭기(615)는 상기 활성 FA 상승 변환기(613)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 이득에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(621)를 통해 송신한다.
또한, 상기 스위치(617)는 상기 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(611)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 비활성 FA 상승 변환기(619)로 스위칭한다. 상기 비활성 FA 상승 변환기(619)는 상기 스위치(617)의 스위칭에 따라 입력되는 신호를 상기 비활성 FA의 주파수에 상응하게 상승 변환한 후 상기 증폭기(615)로 출력한다. 상기 증폭기(615)는 상기 비활성 FA 상승 변환기(617)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 설정 이득에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(621)를 통해 송신한다.
상기 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 또 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 기지국은 활성 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(711)와, 활성 FA 상승 변환기(713)와, 증폭기(715)와, 안테나(717)와, 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(719)와, 비활성 FA 상승 변환기(721)와, 증폭기(723) 및 안테나(725)를 포함한다. 먼저, 활성 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(711)는 상기 활성 FA를 통해 송신할 프리앰블 신호 및 트래픽 신호를 생성하고, 상기 생성한 프 리앰블 신호 및 트래픽 신호를 상기 활성 FA 상승 변환기(713)로 출력한다. 상기 활성 FA 상승 변환기(713)는 상기 활성 FA 프리앰블/트래픽 신호 생성기(711)에서 출력한 신호를 입력하여 활성 FA의 주파수에 상응하게 상승 변환한 후 상기 증폭기(715)로 출력한다. 상기 증폭기(715)는 상기 활성 FA 상승 변환기(713)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 이득에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(719)를 통해 송신한다.
또한, 상기 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(719)는 상기 비활성 FA를 통해 송신할 프리앰블 신호를 생성하고, 상기 생성한 프리앰블 신호를 상기 비활성 FA 상승 변환기(721)로 출력한다. 상기 비활성 FA 상승 변환기(721)는 상기 비활성 FA 프리앰블 신호 생성기(719)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 비활성 FA의 주파수에 상응하게 상승 변환한 후 상기 증폭기(723)로 출력한다. 상기 증폭기(723)는 상기 비활성 FA 상승 변환기(721)에서 출력한 신호를 입력하여 미리 설정되어 있는 이득에 상응하게 증폭한 후 상기 안테나(725)를 통해 송신한다.
상기 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국 내부 구조의 또 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 FA간 핸드오버시 MS 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 FA간 핸드오버시 MS 동작을 도시한 순서도이다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 811단계에서 MS는 서빙 기지국에서 방송하는 MOB_NBR_ADV 메시지를 수신하여 인접 기지국 정보를 검출하고 813단계로 진행한다. 상기 813단계에서 상기 MS는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지로부터 검출한 인접 기지국 정보로부터 인접 기지국들 각각의 기지국 식별자 및 그 사용 프리앰블 식별자를 검출하고, 상기 검출한 프리앰블 식별자를 기반으로 하여 프리앰블 식별자 리스트를 생성한 후 815단계로 진행한다.
상기 815단계에서 상기 MS는 상기 프리앰블 식별자 리스트를 기반으로 하여 상기 MS가 CINR을 스캐닝하고자 하는 프리앰블 식별자를 선택하고 817단계로 진행한다. 상기 817단계에서 상기 MS는 상기 선택한 프리앰블 식별자에 상응하는 프리앰블 신호의 CINR을 스캐닝하고 819단계로 진행한다. 상기 819단계에서 상기 MS는 상기 스캐닝한 프리앰블 신호의 CINR이 미리 설정한 임계 CINR 이상인지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 스캐닝한 프리앰블 신호의 CINR이 미리 설정한 임계 CINR 이상이 아닐 경우 상기 MS는 상기 811단계로 되돌아간다. 만약, 상기 819단계에서 검사 결과 상기 스캐닝한 프리앰블 신호의 CINR이 미리 설정한 임계 CINR 이상일 경우 상기 MS는 821단계로 진행한다. 상기 821단계에서 상기 MS는 상기 프리앰블 식별자를 사용하는 인접 기지국들의 기지국 식별자를 추천 인접 기지국 리스트에 추가시킴으로써 해당 인접 기지국이 추후 타겟 기지국으로 선택 가능하도록 설정하고 상기 811단계로 되돌아간다.
한편, 상기 설명에서는 동시 스캐닝을 지원하기 위해서 비활성 FA를 통해서 프리앰블 신호 대신 파일럿 신호를 기준 신호로 송신할 수도 있다. 특히, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 프리앰블 이후의 2개의 OFDMA 심벌들에서 파일럿 심 벌의 위치는 항상 고정되어 있으며, 해당 파일럿 심벌에 사용되는 파일럿 신호 시퀀스는 상기 MOB_NBR_ADV 메시지를 통해 전달되는 프리앰블 식별자만을 가지고 상기 MS가 생성 가능하다. 이후의 상기 기지국 및 MS에서의 동작은 상기 프리앰블 신호를 기준 신호로 사용하였을 경우와 비교하여 상기 파일럿 신호를 기준 신호로 사용한다는 점을 제외하고는 동일하다. 이 경우, 상기 파일럿 신호를 송신하기 위해 필요한 송신 전력이 프리앰블 신호 송신에 필요로 되는 송신 전력보다 작기 때문에 비교적 작은 용량의 증폭기를 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행 가능하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, IEEE 802.16e 통신 시스템과 같은 BWA 통신 시스템에서 별도의 스캐닝 구간 없이도 FA간 핸드오버를 가능하게 하여 서빙 기지국과의 통신 단절 현상을 제거하여 통신 시스템 전체 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims (19)

  1. 통신 시스템에서 이동 단말기의 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서,
    서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 수신하는 과정과,
    상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝하는 과정과,
    상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 인접 기지국의 기지국 식별자를 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 선택하는 과정을 포함하는 FA간 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자는 상기 인접 기지국이 동일 국사내에 존재할 경우 동일하게 설정됨을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 방법.
  3. 통신 시스템에서 국사의 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서,
    서빙 기지국은 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하는 과정과,
    상기 서빙 기지국은 상기 인접 기지국이 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 이동 단말기로 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 상기 이동 단말기로 송신하도록 제어하는 과정을 포함하는 FA간 핸드오버 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 활성화 FA를 사용하는 기지국과 비활성화 FA를 사용하는 기지국이 동일 국사내에 존재할 경우 상기 기준 신호 식별자는 동일하게 설정됨을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 방법.
  5. 통신 시스템에서 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 방법에 있어서,
    국사는 서빙 기지국이 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하도록 제어하고, 상기 서빙 기지국이 상기 인접 기지국에서 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 이동 단말기로 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 상기 이동 단말기로 송신하도록 제어하는 과정과,
    상기 이동 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 상기 인접 기지국 정보를 수신하는 과정과,
    상기 이동 단말기는 상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝하는 과정과,
    상기 이동 단말기는 상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 기지국의 기지국 식별자를 상기 서빙 기지국에서 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 선택하는 과정을 포함하는 FA간 핸드오버 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자는 상기 인접 기지국이 동일 국사내에 존재할 경우 동일하게 설정됨을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 방법.
  7. 통신 시스템에서 할당 주파수(FA: Frequency Assignment)간 핸드오버 시스템에 있어서,
    이동 단말기와,
    서빙 기지국과,
    인접 기지국과,
    국사를 포함하며,
    상기 국사는,
    상기 서빙 기지국이 활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 활성화 FA를 사용하는 적어도 하나의 인접 기지국의 기지국 식별자와, 상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자를 포함하는 인접 기지국 정보를 방송하도록 제어하고, 상기 서빙 기지국이 상기 인접 기지국에서 상기 활성화 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 상기 이동 단말기로 송신하도록 제어하고, 비활성화 상태에 존재하는 적어도 하나의 FA를 통해 상기 기준 신호 식별자에 해당하는 기준 신호를 상기 이동 단말기로 송신하도록 제어함을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동 단말기는;
    상기 서빙 기지국으로부터 상기 인접 기지국 정보를 수신하고,
    상기 인접 기지국에서 송신하는 기준 신호를 스캐닝해야함을 검출하면, 상기 기준 신호 식별자에 상응하는 기준 신호를 스캐닝하고,
    상기 스캐닝한 기준 신호의 품질이 임계 품질 이상일 경우, 해당 기준 신호 식별자를 사용하는 기지국의 기지국 식별자를 상기 서빙 기지국에서 핸드오버 가능한 추천 인접 기지국의 기지국 식별자로 결정함을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인접 기지국이 사용하는 기준 신호의 기준 신호 식별자는 상기 인접 기지국이 동일 국사내에 존재할 경우 동일하게 설정됨을 특징으로 하는 FA간 핸드오버 시스템.
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