KR100689566B1

KR100689566B1 - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한핸드오프 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100689566B1
Application number: KR1020030014569A
Authority: KR
Inventors: 구창회; 손중제; 김소현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-03-08
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2007-03-02
Also published as: WO2004080102A1; EP1458210B1; CN1698390A; AU2004217200B2; JP4455505B2; CN100469026C; KR20040079603A; US7515559B2; EP1458210A1; CA2493427C; CA2493427A1; AU2004217200A1; RU2005102106A; RU2292669C2; JP2006515731A; US20040174845A1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서, 가입자 단말기가 속해있는 셀을 관리하는 제1 기지국으로부터 상기 셀과 인접한 다수의 셀과 관련된 다수의 주변 기지국들에 대한 주변 기지국 정보와, 상기 가입자 단말기에서 상기 제1기지국으로 데이터를 송신하기 위해 필요한 상향 링크 관련 정보를 수신하고, 상기 가입자 단말기와 상기 제1기지국 사이의 동기를 획득하기 위한 동기 정보를 상기 제1기지국으로 요구한 후, 상기 다수의 주변 기지국들에 대한 상기 주변 기지국 정보에 근거하여 상기 다수의 주변 기지국들을 모니터링하고, 상기 모니터링 결과에 상응하게 상기 다수의 주변 기지국들 중 어느 하나의 주변 기지국인 제2기지국과 핸드오프를 수행한다.

아이들 핸드오프, 초기 레인징, DL_MAP 메시지, UL_MAP 메시지, UCD 메시지, 주변 기지국들 관련 정보

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HANDOFF USING INITIAL RANGING IN BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 하향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 상향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 초기 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 비 핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 가입자 단말기가 핸드오프 영역에 존재할 때 초기 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도

도 9는 도 8의 가입자 단말기(800)의 동작 과정을 도시한 순서도

도 10은 도 8의 제1기지국(840)의 동작 과정을 도시한 순서도

도 11은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기 내부 구조를 도시한 블록도

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 "4G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 "QoS"라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들 에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3G: 3rd Generation, 이하 "3G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다. 한편, 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 "LAN"이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 "MAN"이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 그래서 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성을 전혀 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오프(handoff), 즉 셀 선택(cell selection) 역시 전혀 고려되고 있지 않다. 또한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 및 IEEE 802.16e에서 고려하고 있는 통신 시스템은 가입자 단말기와 기지국(BS: Base Station) 사이에 레인징(ranging) 동작을 수행하여 통신을 수행하는 시스템이다. 그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16a 및 IEEE 802.16e에서 고려하고 있는 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.

상기 도 1은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 특히 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 설명하기에 앞서, 상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도를 지원한다. 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 또한 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템으로서, 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에 대해서는 구체적으로 규정된 바가 존재하지 않는다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템은 단일 셀(single cell) 구조를 가지며, 기지국(100)과 상기 기지국(100)이 관리하는 다수의 가입자 단말기들(110),(120),(130)로 구성된다. 상기 기지국(100)과 상기 가입자 단말기들(110),(120),(130)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그러면 여기서 상기 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 하향 링크(downlink) 프레임(frame) 구조를 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 2는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 하향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 특히 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 하향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 하향 링크 프레임은 프리앰블(preamble) 영역(200)과, 방송 제어(broadcast control) 영역(210)과, 다수의 시간 분할 다중(TDM: Time Division Multiplex, 이하 "TDM"이라 칭하기로 한다) 영역들(220),(230)로 구성된다. 상기 프리앰블 영역(200)을 통해서는 기지국과 가입자 단말기간 상호 동기를 획득하기 위한 동기 신호, 즉 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)가 송신된다. 상기 방송 제어 영역(210)은 DL(DownLink)_MAP 영역(211)과, UL(UpLink)_MAP 영역(213)으로 구성된다. 상기 DL_MAP 영역(211)은 DL_MAP 메시지가 송신되는 영역으로서 상기 DL_MAP 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 "IE"라 칭하기로 한다)들을 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, DL_MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 PHY(PHYsical) Synchronization과, 하향 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 하향링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 "DCD"라 칭하기로 한다) 메시지의 구성(configuration) 변화에 상응하는 카운트(count)를 나타내는 DCD count와, 기지국 식별자(Base Station IDentifier)를 나타내는 Base Station ID와, 상기 Base Station ID 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of DL_MAP Elements n을 포함한다. 특히, 상기 표 1에 도시하지는 않았으나 상기 DL_MAP 메시지는 하기에서 설명할 레인징들 각각에 할당되는 레인징 코드들에 대한 정보를 포함한다.

또한, 상기 UL_MAP 영역(213)은 UL_MAP 메시지가 송신되는 영역으로서 상기 UL_MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, UL_MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 상향 링크 채널 식별자(Uplink Channel ID)를 나타내는 Uplink Channel ID와, 상향 링크 버스트 프로파일을 포함하고 있는 상향링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 "UCD"라 칭하기로 한다) 메시지의 구성 변화에 상응하는 카운트를 나타내는 UCD count와, 상기 UCD count 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of UL_MAP Elements n을 포함한다. 여기서, 상기 상향 링크 채널 식별자는 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 "MAC"이라 칭하기로 한다)-서브 계층(sublayer)에서 유일하게 할당된다.

또한, 상기 TDM 영역들(220),(230)은 가입자 단말기들별로 TDM/시간 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access, 이하 "TDMA"라 칭하기로 한다) 방식으로 할당된 타임 슬럿(time slot)들에 해당하는 영역들이다. 상기 기지국은 미 리 설정되어 있는 센터 캐리어(center carrier)를 이용하여 상기 기지국이 관리하고 있는 가입자 단말기들에 방송해야할 방송 정보들을 상기 하향 링크 프레임의 DL_MAP 영역(211)을 통해 송신한다. 상기 가입자 단말기들은 파워 온(power on)함에 따라 상기 가입자 단말기들 각각에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿(pilot) 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 "CINR"이라 칭하기로 한다)를 가지는 파일럿 채널 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 가입자 단말기 자신이 현재 속해있는 기지국으로 판단하고, 상기 기지국에서 송신하는 하향 링크 프레임의 DL_MAP 영역(211)과 UL_MAP 영역(213)을 확인하여 자신의 상향 링크 및 하향 링크를 제어하는 제어 정보 및 실제 데이터 송수신 위치를 나타내는 정보를 알게 된다.

또한, 상기 UCD 메시지 구조를 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, UCD 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 상향 링크 채널 식별자를 나타내는 Uplink Channel ID와, 기지국에서 카운트되는 Configuration Change Count과, 상향 링크 물리 채널의 미니 슬럿(mini-slot)의 크기를 나타내는 Mini-slot Size와, 초기 레인징을 이용한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 초기 레인징을 이용한 최초 백오프 윈도우(Initial backoff window) 크기를 나타내는 Ranging Backoff Start와, 상기 초기 레인징을 이용한 백오프의 종료점을 나타내는, 즉 최종 백오프 윈도우(Final backoff window) 크기를 나타내는 Ranging Backoff End와, contention data and requests을 위한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 최초 백오프 윈도우의 크기를 나타내는 Request Backoff Start와, contention data and requests을 위한 백오프의 종료점을 나타내는, 즉 최종 백오프 윈도우 크기를 나타내는 Request Backoff End를 포함한다. 여기서, 상기 백오프 값은 하기에서 설명할 레인징들이 실패할 경우 다음번 레인징을 위해 대기해야하는 일종의 대기 시간 값을 나타내며, 기지국은 가입자 단말기가 레인징에 실패할 경우 다음번 레인징을 위해 대기해야하는 시간 정보인 상기 백오프값을 상기 가입자 단말기로 송신해야만 하는 것이다. 일 예로 상기 Ranging Backoff Start와 Ranging Backoff End에 의한 값이 "10"으로 결정되면, 상기 가입자 단말기는 truncated binary exponential backoff 알고리즘에 의해서

번(1024번)의 레인징을 수행할 수 있는 기회를 패스한 이후에 다음번 레인징을 수행하여야만 하는 것이다.

상기 도 2에서는 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 하향 링크 프레 임 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 상향 링크 프레임 구조를 설명하기로 한다.

도 3은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 상향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 특히 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템의 상향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 설명하기에 앞서 상기 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용되는 레인징(ranging)들, 즉 초기 레인징(Initial Ranging)과, 유지 관리 레인징(Maintenance Ranging), 즉 주기적 레인징(Periodic Ranging)과, 대역 요청 레인징(Bandwidth Request Ranging)에 대해서 설명하기로 한다.

첫 번째로 초기 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 초기 레인징은 기지국이 가입자 단말기와 동기를 획득하기 위해 수행되는 레인징으로서, 상기 초기 레인징은 상기 가입자 단말기와 기지국간에 정확한 시간 오프셋(offset)을 맞추고, 송신 전력(transmit power)을 조정하기 위해 수행되는 레인징이다. 즉, 상기 가입자 단말기는 파워 온한 후 DL_MAP 메시지 및 UL_MAP 메시지/UCD 메시지를 수신하여 기지국과 동기를 획득한 후, 상기 기지국과 상기 시간 오프셋과 송신 전력을 조정하기 위해서 상기 초기 레인징을 수행하는 것이다. 여기서, 상기 IEEE 802.16a/IEEE 802.16e 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 상기 레인징 절차에는 레인징 서브 채널(sub-channel)들과 레인징 코드(ranging code)들이 필요하고, 기지국은 레인징들 목적, 즉 종류에 따라서 각각 사용 가능한 레인징 코드들을 할당한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같 다.

상기 레인징 코드는 먼저 소정 길이, 일 예로

비트(bits) 길이를 가지는 의사 랜덤 잡음(PN: Psuedorandom Noise, 이하 "PN"이라 칭하기로 한다) 시퀀스를 소정 단위로 세그멘테이션(segmentation)하여 생성된다. 일반적으로 53비트 길이를 갖는 레인징 서브 채널 2개가 한 개의 레인징 채널을 구성하고, 106비트 길이의 레인징 채널을 통해서 PN 코드를 세그먼테이션하여 레인징 코드를 구성한다. 이렇게 구성된 레인징 코드는 최대 48개(RC#1~RC#48)까지 가입자 단말기에게 할당될 수 있으며, 디폴트(default)값으로 가입자 단말기당 최소 2개의 레인징 코드들이 상기 3가지 목적의 레인징, 즉 초기 레인징과, 주기적 레인징 및 대역 요청 레인징에 적용된다. 이렇게, 상기 3가지 목적의 레인징들 각각에 상이한 레인징 코드들이 할당되는데, 일 예로 N개의 레인징 코드들이 초기 레인징을 위해 할당되고(N RC(Ranging Code)s for initial ranging), M개의 레인징 코드들이 주기적 레인징을 위해 할당되고(M RCs for maintenance ranging), L개의 레인징 코드들이 대역 요청 레인징에 할당된다(L RCs for BW-request ranging). 이렇게 할당된 레인징 코드들은 상기에서 설명한 바와 같이 DL_MAP 메시지를 통해 가입자 단말기들로 송신되고, 상기 가입자 단말기들은 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있는 레인징 코드들을 그 목적에 맞게 사용하여 레인징 절차를 수행한다.

두 번째로 주기적 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 주기적 레인징은 상기 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 가입자 단말기가 상기 기지국과 채널 상태 등을 조정하기 위해서 주기적으로 수행하는 레인징을 나타낸다. 상기 가입자 단말기는 상기 주기적 레인징을 위해 할당된 레인징 코드들을 이용하여 상기 주기적 레인징을 수행한다.

세 번째로 대역 요청 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 대역 요청 레인징은 상기 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 가입자 단말기가 상기 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(bandwidth) 할당을 요청하는 레인징이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 상향 링크 프레임은 초기 레인징 및 유지 관리 레인징, 즉 주기적 레인징을 이용한 Initial Maintenance Opportunities 영역(300)과, 대역 요청 레인징을 이용한 Request Contention Opportunities 영역(310)과, 가입자 단말기들의 상향 링크 데이터들을 포함하는 SS scheduled data 영역들(320)으로 구성된다. 상기 Initial Maintenance Opportunities 영역(300)은 실제 초기 레인징 및 주기적 레인징을 포함하는 다수의 접속 버스트(access burst) 구간들과, 상기 다수의 접속 버스트 구간들간 충돌이 발생할 경우 충돌(collision) 구간이 존재한다. 상기 Request Contention Opportunities 영역(310)은 실제 대역 요구 레인징을 포함하는 다수의 대역 요구(bandwidth request) 구간들과, 상기 다수의 대역 요구 구간들간의 충돌이 발생할 경우 충돌 구간이 존재한다. 그리고, 상기 SS scheduled data 영역들(320)은 다수의 SS scheduled data 영역(SS 1 scheduled data 영역 ~ SS N scheduled data 영역)들로 구성되며, 상기 다수의 SS scheduled data 영역(SS 1 scheduled data 영역 ~ SS N scheduled data 영역)들 각각 간에는 가입자 단말기 천이 갭(SS transition gap)이 존재한다.

상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기가 고정된 상태, 즉 가입자 단말기의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있다. 그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템이라고 규정하고 있으며, 따라서 상기 IEEE 802.16e 시스템은 다중 셀(multi cell) 환경에서의 가입자 단말기의 이동성을 고려해야만 한다. 이렇게 다중 셀 환경에서의 가입자 단말기 이동성을 제공하기 위해서는 상기 가입자 단말기 및 기지국의 동작의 변경이 필수적으로 요구된다. 그러나, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중셀과 가입자 단말기 이동성에 대해서 구체적인 방안을 제안하지 않고 있다. 따라서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 가입자 단말기의 이동성 지원을 위해 다중 셀 구조를 고려한 상기 가입자 단말기의 핸드오프에 대한 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템의 이동성 보장을 위한 핸드오프 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 기지국 방법은; 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법에 있어서, 셀 내의 가입자 단말기들로 주변 기지국들 관련 정보와, 상기 초기 레인징을 이용한 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기들에 할당되는 상향 링크 정보와, 상기 초기 레인징에 대한 백오프값을 방송하는 과정과, 이후 상기 가입자 단말기들중 임의의 제1가입자 단말기로부터 초기 레인징 요구를 감지하면, 상기 초기 레인징 요구에 응답하는 초기 레인징 응답을 상기 제1가입자 단말기로 송신하는 과정과, 상기 초기 레인징 응답을 송신한 후 미리 설정한 설정 시간동안 상기 제1가입자 단말기의 응답 여부를 판단하여 상기 제1가입자 단말기의 핸드오프 여부를 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 가입자 단말기 방법은; 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법에 있어서, 현재 속해있는 제1기지국으로부터 주변 기지국들 관련 정보와, 상기 초기 레인징을 이용한 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기에 할당되는 상향 링크 정보와, 상기 초기 레인징에 대한 백오프값을 수신하는 과정과, 상기 제1기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제1기지국으로 초기 레인징을 요구하는 과정과, 상기 초기 레인징을 요구한 후 상기 주변 기지국들 관련 정보에 상응하는 주변 기지국들을 모니터링하는 과정과, 상기 주변 기지국들을 모니터링하는 중에 상기 주변 기지국들 중 제2기지국으로 핸드오프해야 함을 감지하면, 상기 제2기지국으로부터 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보와, 백오프값을 수신하는 과정과, 상기 제2기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제2기지국으로 초기 레인징을 요구하 는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템에 있어서, 셀 내의 가입자 단말기들로 주변 기지국들 관련 정보와, 상기 초기 레인징을 이용한 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기들에 할당되는 상향 링크 정보와, 상기 초기 레인징에 대한 백오프값을 방송하고, 상기 가입자 단말기들중 임의의 가입자 단말기로부터 초기 레인징 요구를 감지하면, 상기 초기 레인징 요구에 응답하는 초기 레인징 응답을 상기 임의의 가입자 단말기로 송신하는 기지국과, 상기 기지국으로부터 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보와, 백오프값을 수신하고, 상기 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 기지국으로 초기 레인징을 요구하며, 상기 주변 기지국들 관련 정보에 상응하는 주변 기지국들을 모니터링하여 상기 주변 기지국들 중 상기 기지국과 다른 새로운 기지국으로 핸드오프해야 함을 감지하면, 상기 새로운 기지국으로부터 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보와, 백오프값을 수신하고, 상기 새로운 기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 새로운 기지국으로 초기 레인징을 요구하는 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설 명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 4를 설명하기에 앞서, 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템은 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성(mobility)을 고려하는 통신 시스템으로서 현재 구체적으로 제안된 바가 없다. 그런데, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하면 다중셀(multi cell) 구조와, 상기 다중셀간 가입자 단말기의 핸드오프(handoff), 즉 셀 선택(cell selection)을 고려할 수 있으며, 따라서 본 발명에서는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 상기 도 4와 같이 제안하기로 한다. 그리고, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가 지며, 즉 셀(400)과 셀(450)을 가지며, 상기 셀(400)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(410)과, 상기 셀(450)을 관장하는 기지국(440)과, 다수의 가입자 단말기들(411),(413),(430),(451),(453)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(410),(440)과 상기 가입자 단말기들(411),(413),(430),(451),(453)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 가입자 단말기들(411),(413),(430),(451),(453) 중 가입자 단말기(430)는 상기 셀(400)과 상기 셀(450)의 경계 지역, 즉 핸드오프 영역에 존재하며, 따라서 상기 가입자 단말기(430)에 대한 핸드오프를 지원해야만 상기 가입자 단말기(430)에 대한 이동성을 지원하는 것이 가능하게 된다.

이렇게 핸드오프를 지원하지 않던 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오프를 지원하기 위해서는 별도의 새로운 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 "MAC"이라 칭하기로 한다) 관리(management) 메시지를 새롭게 정의하거나, 혹은 현재 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에서 사용하고 있는 MAC 관리 메시지들, 일 예로 DL(DownLink)_MAP 메시지를 이용하여 상기 핸드오프 지원을 위한 핸드오프 관련 정보를 상기 가입자 단말기로 제공해야만 한다. 본 발명에서는 현재 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에서 사용하고 있는 DL_MAP 메시지를 이용하여 상기 핸드오프 관련 정보를 가입자 단말기에게 제공하기로 한다. 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 현재 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에서 사용하고 있는 DL_MAP 메시지는 단일 셀(single cell)만을 고려하고, 가입자 단말기의 이동성을 전혀 고려하지 않는 메시지이기 때문에 본 발명에 따른 핸드오프 관련 정보를 별도 의 영역(field)에 추가되는 형태로 수정되어야만 한다. 그러면 여기서 본 발명에 따른 핸드오프 관련 정보를 포함하는 DL_MAP 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 "IE"라 칭하기로 한다)들을 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, DL_MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 관리 메시지 타입(이하 "Management Message Type"라 칭하기로 한다)과, 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 물리 동기(이하 "PHY(PHYsical) Synchronization"라 칭하기로 한다)과, 하향 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 하향 링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 "DCD"라 칭하기로 한 다) 메시지의 구성(configuration) 변화에 상응하는 카운트(count)를 나타내는 DCD 카운트(이하 "DCD count"라 칭하기로 한다)와, 기지국 식별자(Base Station IDentifier)를 나타내는 기지국 식별자(이하 "Base Station ID"라 칭하기로 한다)와, 상기 Base Station ID 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of DL_MAP Elements n을 포함한다. 특히, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이 상기 DL_MAP 메시지는 본 발명에 따른 핸드오프 관련 정보가 mandatory로 포함된다. 여기서, 상기 핸드오프 관련 정보는 Number of Neighbor BS n에 포함되며, 상기 Number of Neighbor BS n은 상기 가입자 단말기가 핸드오프를 위해 지속적으로 모니터링하고 있어야 하는 주변 기지국(neighbor BS)들의 개수인 "n"에 대해서 반복적으로 기재된다. 그러면 여기서 상기 Number of Neighbor BS n을 살펴보면, 주변 기지국들 각각의 기지국 식별자(Base Station IDentifier)들을 나타내는 Neighbor list BS ID와, 상기 주변 기지국들 각각에서 사용하고 있는 센터 주파수(center frequency) 정보를 나타내는 Neighbor Frequency와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋(frame offset) 정보들을 나타내는 Neighbor Frame Offset과, 상기 주변 기지국들 각각의 아이들 핸드오프(Idle handoff) 지원 여부 정보를 나타내는 Idle HO support를 포함한다. 여기서, 상기 프레임 오프셋은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템이 하드 핸드오프(hard handoff)가 아닌 소프트 핸드오프(soft handoff)를 지원하게 될 경우 상기 주변 기지국들간 프레임 오프셋을 나타내는 것이다. 여기서, 상기 아이들 핸드오프는 실질적으로 가입자 단말기가 기지국과 실제 호를 설정하지 않은 상태에서 기지국을 재선택(re-selection)하는 핸드오프를 나타낸다. 즉, 상기 아이들 핸드오프는 실제 트래픽(traffic)이 존재하지 않는 상태에서 수행되는 핸드오프이다. 그리고, 상기 표 4에 도시하지는 않았으나 상기 DL_MAP 메시지는 레인징(ranging)들 각각에 할당되는 레인징 코드(ranging code)들에 대한 정보를 포함한다.

다음으로 본 발명에 따른 초기 레인징 과정을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 초기 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 가입자 단말기(500)는 파워 온(power on)됨에 따라 상기 가입자 단말기(500)에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿(pilot) 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 "CINR"이라 칭하기로 한다)를 가지는 파일럿 채널(pilot channel) 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가입자 단말기(500)는 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국(550)을 상기 가입자 단말기(500) 자신이 현재 속해있는 기지국(550)으로 판단하고, 상기 기지국(550)에서 송신하는 하향 링크(downlink) 프레임(frame)의 프리앰블(preamble)을 수신하여 상기 기지국(550)과의 시스템 동기를 획득한다(power on and system synchronization)(511단계). 여기서, 상기 가입자 단말기(500)가 파워 온해서 기지국(550)과 시스템 동기를 획득하는 과정까지의 스테이트(state)를 시스템 결정 스테이트(System Determination State)라고 정의하기로 한다.

이렇게 상기 가입자 단말기(500)와 기지국(550)간에 시스템 동기가 획득되면, 상기 가입자 단말기(500)는 상기 시스템 결정 스테이트에서 아이들 스테이트(Idle State)의 아이들 서브 스테이트(Idle Substate)로 천이하게 된다. 상기 아이들 스테이트는 아이들 서브 스테이트와 접속 서브 스테이트(Access Substate)로 구분되며, 상기 아이들 서브 스테이트 및 접속 서브 스테이트는 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 가입자 단말기(500)와 기지국(550)간에 시스템 동기가 획득되면, 상기 기지국(550)은 상기 가입자 단말기(500)로 DL_MAP 메시지와 상향 링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 "UCD"라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(513단계). 여기서, 상기 DL_MAP 메시지는 상기 표 4에서 설명한 바와 같은 정보들, 특히 레인징 코드 관련 정보와 핸드오프 관련 정보를 포함하며, 상기 UCD 메시지는 상기 종래 기술 부분의 표 3에서 설명한 바와 같은 정보들, 특히 백오프(backoff) 값을 포함한다. 그리고, 상기 기지국(550)은 상기 DL_MAP 메시지를 송신 시작하는 시점에서 상기 아이들 서브 스테이트로 천이한다.

상기 기지국(550)으로부터 DL_MAP 메시지와 UCD 메시지를 수신함에 따라 상기 가입자 단말기(500)는 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있는 정보들중 상기 핸드오프 관련 정보, 즉 주변 기지국들 관련 정보를 포함하는 Number of Neighbor BS n을 분석하여 주변 기지국들에 대한 정보, 즉 주변 기지국들 각각의 기지국 식별자들을 나타내는 Neighbor list BS ID와, 상기 주변 기지국들 각각에서 사용하고 있 는 센터 주파수 정보를 나타내는 Neighbor Frequency와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋 정보들을 나타내는 Neighbor Frame Offset과, 상기 주변 기지국들 각각의 아이들 핸드오프 지원 여부 정보를 나타내는 Idle HO support를 검출한다. 상기 가입자 단말기(500)는 상기 검출한 주변 기지국들 관련 정보를 상기 가입자 단말기(500) 내부 메모리(memory)에 저장한다(515단계). 결국, 상기 주변 기지국들 관련 정보는 상기 DL_MAP 메시지를 수신함에 따라 업데이트(update)되는 것이다. 상기 가입자 단말기(500)는 상기 주변 기지국들 관련 정보를 저장한 후 상기 주변 기지국들 각각의 파일럿 채널 신호들을 지속적으로 모니터링하여 현재 상기 가입자 단말기(500)가 속해있는 기지국(550)의 파일럿 채널 신호 세기보다 더 큰 세기의 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국이 있는지를 지속적으로 감시하게 된다(517단계). 상기 주변 기지국들 각각의 파일럿 채널 신호들을 모니터링하는 중에 상기 가입자 단말기(500)가 현재 속해있는 기지국(550)의 파일럿 채널 신호 세기보다 더 큰 세기의 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국을 검출하게 되면, 상기 가입자 단말기(500)는 핸드오프해야함을 감지한다. 상기 도 5에서는 상기 가입자 단말기(500)가 현재 속해있는 기지국(550)의 파일럿 채널 신호 세기가 주변 기지국들에서 송신하는 파일럿 채널 신호들의 세기보다 더 크다고 가정하기로 한다.

한편, 상기 기지국(550)은 상기 DL_MAP 메시지를 송신한 후 상기 가입자 단말기(500)로 UL_MAP 메시지를 송신한다(519단계). 여기서, 상기 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지는 실질적으로 하나의 하향 링크 프레임에 다중화되어 송신되므로 그 송신 순서가 순차적이 아닌 동시가 될 수 있으며, 상기 도 5에서는 설명의 편의상 상기 DL_MAP 메시지 송신을 설명하고, UL_MAP 메시지 송신을 설명함에 유의하여야 한다. 상기 가입자 단말기(500)는 상기 기지국(550)으로부터 상기 UL_MAP 메시지를 수신함에 따라, 상기 UL_MAP 메시지에 포함되어 있는 상향 링크 관련된 정보들 검출하고, 상기 검출한 상향 링크 관련 정보들을 상기 가입자 단말기(500) 내부 메모리에 저장한다(521단계). 여기서, 상기 상향 링크 관련 정보들 역시 상기 UL_MAP 메시지를 수신함에 따라 업데이트되는 것이다. 상기 가입자 단말기(500)는 상기 상향 링크 관련 정보를 저장한 후, 상기 기지국(550)으로 초기 레인징 요구(Initial Ranging Request) 메시지를 송신한다(523단계). 상기 가입자 단말기(500)는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신함에 따라 상기 아이들 서브 스테이트에서 접속 서브 스테이트로 천이하게 된다. 여기서, 상기 초기 레인징은 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 가입자 단말기(500)와 기지국간(550)에 정확한 시간 오프셋(offset)을 맞추고, 송신 전력(transmit power)을 조정하기 위해 수행되는 레인징이다. 또한, 상기 아이들 서브 스테이트는 상기 기지국(550)이 DL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 송신하는 과정부터 상기 초기 레인징 요구 메시지를 수신하는 과정까지의 스테이트를 나타낸다.

상기 가입자 단말기(500)는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신함과 동시에 T3 타이머(timer)를 구동 시작한다. 여기서, 상기 T3 타이머는 상기 기지국(550)으로부터 상기 초기 레인징 요구 메시지에 대한 응답 메시지인 초기 레인징 응답(Initial Ranging Response) 메시지 수신을 미리 설정한 설정 시간 동안 대기하기 위해 구동되는 타이머이다. 일 예로, 상기 T3 타이머의 초기 레인징 응답 메시지 대기를 위한 설정 시간은 최대 200ms로 설정될 수 있다. 만약, 상기 T3 타이머가 구동 완료(expire)되었음에도 불구하고 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않을 경우, 상기 가입자 단말기(500)는 상기 UCD 메시지에 포함되어 있던 백오프값에 상응하게 대기한 후 상기 기지국(550)으로 상기 초기 레인징 요구 메시지를 재송신하여 초기 레인징을 재시도한다(525단계). 한편, 상기 기지국(550)은 상기 가입자 단말기(500)로부터 상기 초기 레인징 요구 메시지를 수신하면 상기 아이들 서브 상태에서 접속 서브 스테이트로 천이한다. 상기 기지국(550)은 상기 초기 레인징 요구 메시지에 상응하여 초기 레인징 응답 메시지를 상기 가입자 단말기(500)로 송신한다(527단계). 여기서, 상기 접속 서브 스테이트는 상기 기지국(550)이 상기 초기 레인징 요구 메시지를 수신한 과정부터 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신한 과정까지의 스테이트를 나타낸다.

다음으로 본 발명에 따른 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 비 핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 가입자 단말기는 제1기지국(BS 1)으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신한다(611단계). 여기서, 본 발명에서는 가입자 단말기가 핸드오프를 위해 현재 가입자 단말기 자신이 속해있는 기지국 이외의 다수의, 일 예로 6개의 주변 기지국들을 모니터링하고 있기 때문에 상기 도 6에서는 설명의 편의상 상기 가입자 단말기가 현재 속해 있는 기지국을 제1기지국으로 칭하기로 한다. 상기 제1기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신함에 따라 상기 가입자 단말기는 초기 레인징 요구 메시지를 실제 송신하기 위한 물리 계층(physical layer) 데이터인 접속 프로브(이하"access probe"라 칭하기로 한다)를 상기 제1기지국으로 송신한다(613단계). 여기서, 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지를 송신하는 access probe를 제1access probe(access probe #1)라고 칭하기로 한다. 상기 제1access probe를 송신함과 동시에 상기 가입자 단말기는 상기 T3 타이머를 구동 시작시켜 상기 제1기지국으로부터 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하게 된다(615단계). 여기서, 상기 T3 타이머는 일 예로 최대 200ms를 대기한다고 가정하기로 한다. 또한, 상기 가입자 단말기는 상기 T3 타이머를 구동 시작함과 동시에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 지속적으로 수행한다(617단계).

한편, 상기 T3 타이머가 구동 완료할 상기 제1기지국으로부터 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기는 미리 설정되어 있는 백오프값에 상응하는 시간동안 대기한다(619단계). 상기 도 6에서는 상기 가입자 단말기가 비 핸드오프(non handoff) 영역에 존재하기 때문에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 수행한다할지라도 상기 제1기지국보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국이 검출되지 않기 때문에, 상기 가입자 단말기는 지속적으로 상기 제1기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신한다(612단계). 또한, 상기 T3 타이머의 대기 시간 및 상기 백오프값에 따른 대기 시간이 결과적으로는 접속 시도 구간(access attempt interval)이 된다(623단계). 물론, 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 상기 제1기지국으로부터 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신된다면 상기 가입자 단말기는 상기 초기 레인징을 이용한 더 이상의 동작을 수행하지 않으나, 상기 도 6에서는 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않은 경우를 가정한 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지가 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 수신되지 않았기 때문에 상기 백오프값에 따른 대기 시간 후에 상기 가입자 단말기는 상기 제1기지국으로 두 번째 초기 레인징 요구 메시지를 포함하는 access probe를 송신한다(625단계). 여기서, 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지를 송신하는 access probe를 제2access probe(access probe #2)라고 칭하기로 하며, 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력은 상기 제1access probe를 송신하는 송신 전력보다 미리 설정한 크기, 즉 전력 스텝(power step)만큼 크게 설정된다. 이렇게, 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력을 상기 제1access probe를 송신하는 송신 전력보다 크게 설정하는 이유는 상기 제1기지국과 상기 가입자 단말기간의 무선 채널 환경의 열악함을 극복하기 위함이다. 상기 제2access probe를 송신함과 동시에 상기 가입자 단말기는 상기에서 설명한 바와 같이 접속 시도 구간 동안의 동작, 즉 상기 T3 타이머를 세팅시켜 상기 제1기지국으로부터 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지 에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하고, 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지를 수신하지 못하면 설정되어 있는 백오프값에 상응하게 대기하는 등의 일련의 동작을 수행한다(627단계). 물론, 이 경우에도 상기 가입자 단말기가 비 핸드오프 영역에 존재하기 때문에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 수행한다할지라도(631단계) 상기 제1기지국보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국이 검출되지 않아서, 상기 가입자 단말기는 지속적으로 상기 제1기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신한다(629단계).

상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 해당 접속 시도 구간에서도 수신하지 못했을 경우 상기 가입자 단말기는 상기 제1기지국으로 세 번째 초기 레인징 요구 메시지를 포함하는 access probe를 송신한다(633단계). 여기서, 상기 세 번째 초기 레인징 요구 메시지를 송신하는 access probe를 제3access probe(access probe #3)라고 칭하기로 하며, 상기 제3access probe를 송신하는 송신 전력은 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력보다 상기 전력 스텝만큼 크게 설정된다. 이렇게, 상기 제3access probe를 송신하는 송신 전력을 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력보다 크게 설정하는 이유는 상기 제1기지국과 상기 가입자 단말기간의 무선 채널 환경의 열악함을 극복하기 위함이다. 상기 제3access probe를 송신함과 동시에 상기 가입자 단말기는 상기에서 설명한 바와 같이 접속 시도 구간 동안의 동작, 즉 상기 T3 타이머를 구동 시작시켜 상기 제1기지국으로부터 상기 세 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하고, 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 상기 세 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지를 수신하지 못하면 설정되어 있는 백오프값에 상응하게 대기하는 등의 일련의 동작을 수행한다(635단계).

상기 도 6에서는 비핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 설명하기로 한다.

상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 핸드오프 영역에 있는 가입자 단말기의 초기 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 가입자 단말기는 제1기지국(BS 1)으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신한다(711단계). 여기서, 본 발명에서는 가입자 단말기가 핸드오프를 위해 현재 가입자 단말기 자신이 속해있는 기지국 이외의 다수의, 일 예로 6개의 주변 기지국들을 모니터링하고 있기 때문에 상기 도 7에서는 설명의 편의상 상기 가입자 단말기가 현재 속해 있는 기지국을 제1기지국으로 칭하기로 한다. 상기 제1기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신함에 따라 상기 가입자 단말기는 초기 레인징 요구 메시지를 실제 송신하기 위한 물리 계층 데이터인 access probe를 상기 제1기지국으로 송신한다(713단계). 여기서, 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지를 송신하는 access probe를 제1access probe(access probe #1)라고 칭하기로 한다. 상기 제1access probe를 송신함과 동시에 상기 가입자 단말기는 상기 T3 타이머를 구동 시작시켜 상기 제1기지국으로부터 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하게 된다(715단계). 여기서, 상기 T3 타이머는 일 예로 최대 200ms를 대기한다고 가정하기로 한다. 또한, 상기 가입자 단말기는 상기 T3 타이머를 세팅함과 동시에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 지속적으로 수행한다(717단계).

상기 도 7에서는 상기 가입자 단말기가 핸드오프 영역에 존재하기 때문에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 수행하면 상기 제1기지국보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국이 검출된다. 여기서, 상기 제1기지국보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국을 제2기지국(BS 2)이라고 칭하기로 한다. 그러면, 상기 가입자 단말기는 상기 제2기지국을 검출함에 따라 상기 제1기지국으로부터 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 대기를 종료하고, 상기 제2기지국으로 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지를 포함하는 제1access probe를 송신한다(721단계). 여기서, 상기 T3 타이머의 대기 시간이 결과적으로는 접속 시도 구간이 된다(719단계). 또한, 상기 제2기지국으로 송신하는 제1access probe의 송신 전력은 상기 제1기지국으로 송신한 제1access probe의 송신 전력과 동일한데, 이는 기지국이 변경된다고 할지라도 상기 제1access probe의 송신 전력을 무조건 전력 스텝만큼 크게 설정하여 송신할 경우 상기 증가된 송신 전력을 가지는 제1access probe가 다른 신호들에 대한 간섭(interference)로 작용하는 것을 방지하기 위해서 이다. 상기 가입자 단말기는 상기 접속 시도 구간(719)에서 상기 제1기지국에서 기수신하였었던 주변 기지국 정보들을 이용하여 상기 제2기지국의 센터 주파수를 통해 상기 제2기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신하는 것이 가능하며, 따라서 상기 제2기지국과 동기한 후 상기 제2기지국으로 제1access probe를 송신하는 것이 가능한 것이다.

한편, 상기 가입자 단말기는 상기 제1access probe를 송신함과 동시에 상기 T3 타이머를 구동 시작시켜 상기 제2기지국으로부터 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하게 된다(723단계). 또한, 상기 가입자 단말기는 상기 T3 타이머를 구동 시작함과 동시에 상기 6개의 주변 기지국들에 대한 모니터링을 지속적으로 수행한다(725단계). 여기서, 상기 모니터링을 수행한다고 할 지라도 상기 제2기지국보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국이 검출되지 않기 때문에, 상기 가입자 단말기는 상기 제2기지국으로부터 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지 및 UCD 메시지를 수신한다(727단계). 상기 T3 타이머가 상기 200ms를 구동 완료할 동안 상기 제2기지국으로부터 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기는 미리 설정되어 있는 백오프값에 상응하는 시간동안 대기한다(719단계). 상기 T3 타이머의 대기 시간 및 상기 백오프값에 따른 대기 시간이 결과적으로는 접속 시도 구간이 된다(731단계). 물론, 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 상기 제2기지국으로부터 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신된다면 상기 가입자 단말기는 상기 초기 레인징을 이용한 더 이상의 동작을 수행하지 않으나, 상기 도 7에서는 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않은 경우를 가정한 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 첫 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지가 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 수신되지 않았기 때문에 상기 백오프값에 따른 대기 시간 후에 상기 가입자 단말기는 상기 제2기지국으로 두 번째 초기 레인징 요구 메시지를 포함하는 access probe를 송신한다(733단계). 여기서, 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지를 송신하는 access probe를 제2access probe(access probe #2)라고 칭하기로 하며, 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력은 상기 제1access probe를 송신하는 송신 전력보다 상기 전력 스텝만큼 크게 설정된다. 이렇게, 상기 제2access probe를 송신하는 송신 전력을 상기 제1access probe를 송신하는 송신 전력보다 크게 설정하는 이유는 상기 제2기지국과 상기 가입자 단말기간의 무선 채널 환경의 열악함을 극복하기 위함이다. 상기 제2access probe를 송신함과 동시에 상기 가입자 단말기는 상기에서 설명한 바와 같이 접속 시도 구간 동안의 동작, 즉 상기 T3 타이머를 구동 시작시켜 상기 제2기지국으로부터 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기하고, 상기 T3 타이머의 대기 시간 동안 상기 두 번째 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지를 수신하지 못하면 설정되어 있는 백오프값에 상응하게 대기하는 등의 일련의 동작을 수행한다.

다음으로 도 8을 참조하여 가입자 단말기가 핸드오프 영역에 있을 때 초기 레인징 과정을 설명하기로 한다.

상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 가입자 단말기가 핸드오프 영역에 존재할 때 초기 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저 가입자 단말기(800)는 파워 온됨에 따라(811단계) 상기 가입자 단말기(800)에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가입자 단말기(800)는 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국, 즉 제1기지국(BS1)(840)을 상기 가입자 단말기(800) 자신이 현재 속해있는 기지국으로 판단하고, 상기 제1기지국(840)에서 송신하는 하향 링크 프레임의 프리앰블을 수신하여 상기 제1기지국(840)과의 시스템 동기를 획득한다(813단계). 이렇게 상기 가입자 단말기(800)와 제1기지국(840)간에 시스템 동기가 획득되면, 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)로 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 송신한다(815단계, 817단계, 819단계). 여기서, 상기 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지는 실질적으로 하나의 하향 링크 프레임에 다중화되어 송신되므로 그 송신 순서가 순차적이 아닌 동시가 될 수 있으며, 상기 도 8에서는 설명의 편의상 순차적으로 DL_MAP 메시지가 송신되고, UL_MAP 메시지가 송신되고, 마지막으로 UCD 메시지가 송신된다고 설명함에 유의하여야 한다.

이렇게, 상기 제1기지국(840)으로부터 상기 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 수신한 가입자 단말기(800)는 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있 는 정보들중 상기 핸드오프 관련 정보, 즉 주변 기지국 관련 정보를 가지고 주변 기지국들을 지속적으로 모니터링하며(도시하지 않음), 상기 UL_MAP 메시지에 포함되어 있는 상향 링크 정보들과 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있는 레인징 코드 정보들을 이용하여 상기 제1기지국(840)으로 초기 레인징 요구 메시지를 송신한다(821단계). 상기 가입자 단말기(800)는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신함과 동시에 T3 타이머를 구동 시작한다(823단계). 여기서, 상기 T3 타이머는 미리 설정된 설정 시간 동안 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신한 후 제1기지국(840)으로부터 상기 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기한다. 상기 T3 타이머를 구동하는 중에 상기 제1기지국(840)보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국, 즉 제2기지국(880)이 검출되면(825단계) 상기 가입자 단말기(800)는 상기 제1기지국(840)으로부터의 초기 레인징 응답 메시지 수신 대기를 종료하고 상기 제2기지국(880)과의 시스템 동기를 획득한다(827단계).

이렇게 상기 가입자 단말기(800)와 제2기지국(880)간에 시스템 동기가 획득되면, 제2기지국(880)은 상기 가입자 단말기(800)로 DL_MAP 메시지와, UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 송신한다(829단계, 831단계, 833단계). 상기 제2기지국(880)으로부터 상기 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 수신한 가입자 단말기(800)는 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있는 정보들중 상기 핸드오프 관련 정보, 즉 주변 기지국 관련 정보를 가지고 주변 기지국들을 지속적으로 모니터링하며(도시하지 않음), 상기 UL_MAP 메시지에 포함되어 있는 상향 링크 정 보들과 상기 DL_MAP 메시지에 포함되어 있는 레인징 코드 정보들을 이용하여 상기 제2기지국(880)으로 초기 레인징 요구 메시지를 송신한다(835단계). 상기 가입자 단말기(800)는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신함과 동시에 T3 타이머를 구동 시작한다(837단계). 여기서, 상기 T3 타이머는 미리 설정된 설정 시간 동안 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신한 후 제2기지국(880)으로부터 상기 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지 수신을 대기한다.

한편, 상기 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)가 상기 제2기지국(880)으로 핸드오프한 사실을 감지할 수가 없기 때문에 상기 가입자 단말기(800)가 송신한 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지를 상기 가입자 단말기(800)로 송신한다(839단계). 여기서, 상기 제1기지국(840)은 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신할 때 상기 가입자 단말기(800)에 대해서 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 "CID"라 칭하기로 한다)를 할당하고, 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신한 후 상기 가입자 단말기(800)로부터 더 이상의 응답이 없을 경우 상기 CID를 제거하기 위해 CID 타이머를 구동 시작시킨다. 여기서, 상기 CID 타이머는 미리 설정된 설정 시간을 카운트하고, 상기 CID가 상기 설정 시간을 구동 완료하면 상기 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)에 할당했던 CID를 제거한다. 여기서, 상기 가입자 단말기(800)로부터 더 이상의 응답이 없을 경우 상기 CID를 제거하는 이유는 불필요한 무선 자원(radio resource) 낭비를 제거하기 위해서이다. 또한, 상기 가입자 단말기(800)는 상기 제2기지국(880)으로 핸드오프하였기 때문에 상기 제1기지국(840)에서 송신한 초기 레인징 응답 메시지는 검출하 지 못한다(undetected response)(843단계).

또한, 상기 제2기지국(880)은 상기 가입자 단말기(800)가 송신한 초기 레인징 요구 메시지에 대한 초기 레인징 응답 메시지를 상기 가입자 단말기(800)로 송신한다(845단계).한편, 상기 제2기지국(880) 역시 만약 상기 가입자 단말기(800)가 상기 제2기지국(880)이 아닌 또 다른 기지국으로 핸드오프할 경우, 상기 가입자 단말기(800)의 핸드오프 사실을 감지할 수가 없기 때문에 상기 가입자 단말기(800)에 대해서 CID를 할당하고, 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신한 후 상기 가입자 단말기(800)로부터 더 이상의 응답이 없을 경우 상기 CID를 제거하기 위해 CID 타이머를 구동 시작시킨다(849단계). 여기서, 만약 상기 CID가 상기 설정 시간을 구동 완료할 동안 상기 가입자 단말기(800)로부터 더 이상의 응답이 없을 경우에는 상기 제1기지국(840)과 마찬가지로 상기 제2기지국(880)은 상기 가입자 단말기(800)에 할당했던 CID를 제거한다. 한편, 상기 가입자 단말기(800)는 상기 제2기지국(880)에서 송신한 초기 레인징 응답 메시지를 검출하여 초기 레인징 절차를 완료한다(detected response)(847단계).

다음으로 도 9를 참조하여 상기 도 8에서 설명한 가입자 단말기(800)의 동작 과정을 설명하기로 한다.

상기 도 9는 도 8의 가입자 단말기(800)의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 9를 참조하면, 먼저 911단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 파워 온됨을 감지하면 913단계로 진행한다. 상기 913단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 가입자 단말기(800)에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링 하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가입자 단말기(800)는 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국, 즉 제1기지국(840)을 상기 가입자 단말기(800) 자신이 현재 속해있는 기지국으로 판단하고, 상기 제1기지국(840)에서 송신하는 하향 링크 프레임의 프리앰블을 수신하여 상기 제1기지국(840)과의 시스템 동기를 획득하고 915단계로 진행한다. 상기 915단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 제1기지국(840)으로부터 하향 링크를 통해 메시지가 수신되는지를 검사한다. 여기서, 상기 하향 링크를 통해 수신되는 메시지로는 상기 제1기지국(840)에서 방송(broadcast)하고 있는 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 나타낸다. 상기 검사 결과 상기 하향 링크를 통해 메시지가 수신되면 상기 가입자 단말기(800)는 917단계로 진행한다. 상기 917단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 하향 링크를 통해 수신한 메시지, 즉 상기 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 분석하여 주변 기지국들 관련 정보와, 상향 링크 관련 정보 및 시스템 정보를 검출한 후 업데이트(update)하고 919단계로 진행한다.

상기 919단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 업데이트된 정보들을 이용하여 상기 제1기지국(840)으로 초기 레인징 요구 메시지를 송신하고 921단계로 진행한다. 상기 921단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 송신함에 따라 T3 타이머를 구동 시작하고 923단계로 진행한다. 상기 923단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 업데이트된 주변 기지국들 관련 정보에 해당하는 주변 기지국들, 일 예로 6개의 주변 기지국들을 모니터링 시작하고 925단계 로 진행한다. 여기서, 상기 T3 타이머 구동 시작 및 주변 기지국들에 대한 모니터링 시작은 실질적으로 동일한 시점에서 수행되지만 설명의 편의상 상기 T3 타이머 구동 시작을 먼저 설명하고, 다음으로 주변 기지국들에 대한 모니터링 시작을 설명함에 유의하여야 한다. 상기 925단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 모니터링하고 있는 주변 기지국들중 핸드오프할 새로운 기지국이 검출되는지 검사한다. 여기서, 상기 핸드오프할 새로운 기지국이라 함은 상기 제1기지국(840)으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호 세기보다 더 큰 세기를 가지는 파일럿 채널 신호를 송신하는 기지국을 나타내며, 일 예로 상기 핸드오프할 새로운 기지국을 제2기지국(880)이라고 가정하기로 한다.

상기 검사 결과 상기 주변 기지국들중 핸드오프할 새로운 기지국이 검출되면 상기 가입자 단말기(800)는 927단계로 진행한다. 상기 927단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 새로운 기지국, 즉 제2기지국(880)과 시스템 동기를 획득하고 상기 915단계로 되돌아가서 상기 제2기지국(880)과 상기에서 설명한 바와 같은 동작들을 반복한다. 한편, 상기 925단계에서 검사 결과 상기 주변 기지국들중 핸드오프할 새로운 기지국이 검출되지 않으면 상기 가입자 단말기(800)는 929단계로 진행한다. 상기 929단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 제1기지국(840)으로부터 초기 레인징 응답 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 제1기지국(840)으로부터 초기 레인징 응답 메시지가 수신될 경우 상기 가입자 단말기(800)는 931단계로 진행한다. 상기 931단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 초기 레인징 응답 메시지가 수신됨에 따라 초기 레인징에 성공하였음으로 판단하고 종료한다.

상기 929단계에서 검사 결과 상기 제1기지국(840)으로부터 초기 레인징 응답 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기(800)는 933단계로 진행한다. 상기 933단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 T3 타이머의 구동이 완료되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 T3 타이머의 구동이 완료되지 않았을 경우 상기 가입자 단말기(800)는 상기 923단계로 되돌아간다. 만약 검사 결과 상기 T3 타이머의 구동이 완료되었을 경우 상기 가입자 단말기(800)는 935단계로 진행한다. 상기 935단계에서 상기 가입자 단말기(800)는 상기 초기 레인징 요구가 실패하였음으로 판단하고, 상기 초기 레인징 요구 메시지를 전력 스텝만큼 증가된 송신 전력으로 상기 제1기지국(840)으로 재송신한다. 여기서, 상기 도 9에서는 상기 초기 레인징 요구 메시지를 재송신한 후의 과정은 별도로 기재하지 않았으나 상기 초기 레인징 요구 메시지를 최초 송신했을 경우와 동일하게 동작함은 물론이다.

상기 도 9에서는 상기 가입자 단말기(800)의 동작 과정을 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 상기 도 8에서 설명한 제1기지국(840)의 동작 과정을 설명하기로 한다.

상기 도 10은 도 8의 제1기지국(840)의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 10을 설명하기에 앞서, 상기 도 8의 제1기지국(840) 및 제2기지국(880)은 실질적으로 동일하게 동작하며, 설명의 편의상 상기 제1기지국(840)을 일 예로 하여 설명함에 유의해야 한다. 상기 도 10을 참조하면, 먼저 1011단계에서 상기 제1기지국(840)은 하향 링크를 통해 DL_MAP 메시지와 UL_MAP 메시지와, UCD 메시지를 송신하고 1013단계로 진행한다. 상기 1013단계에서 상기 제1기지국(840)은 임의의 가입자 단말기, 일 예로 가입자 단말기(800)로부터 초기 레인징 요구 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 가입자 단말기(800)로부터 초기 레인징 요구 메시지가 수신되면 상기 제1기지국(840)은 1015단계로 진행한다. 상기 1015단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)에 대해 CID를 할당하고 1017단계로 진행한다. 상기 1017단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)로 상기 초기 레인징 요구 메시지에 상응하여 초기 레인징 응답 메시지를 송신하고 1019단계로 진행한다. 상기 1019단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신함에 따라 CID 타이머를 구동 시작시키고 1021단계로 진행한다.

상기 1021단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 가입자 단말기(800)로부터 응답이 존재하는지 검사한다. 여기서, 상기 가입자 단말기(800)로부터 응답이 존재함을 검사하는 것은 상기 제1기지국(840)이 상기 초기 레인징 응답 메시지를 송신한 후 상기 가입자 단말기(800)로부터 어떤 신호라도 수신되는지를 검사하는 것이다. 상기 검사 결과 상기 가입자 단말기(800)로부터 응답이 존재할 경우 상기 제1기지국(840)은 1023단계로 진행한다. 상기 1023단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 구동시킨 CID 타이머를 리셋(reset)시키고 상기 1011단계로 되돌아간다. 상기 1021단계에서 검사 결과 상기 가입자 단말기(800)로부터 응답이 존재하지 않을 경우 상기 제1기지국(840)은 1025단계로 진행한다. 상기 1025단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 CID 타이머의 구동이 완료되었는지를 검사한다. 상기 검사 결과 상 기 CID 타이머의 구동이 완료되지 않았을 경우 상기 제1기지국(840)은 상기 1021단계로 되돌아간다. 만약 상기 검사 결과 상기 CID 타이머의 구동이 완료되었을 경우 상기 제1기지국(840)은 1027단계로 진행한다. 상기 1027단계에서 상기 제1기지국(840)은 상기 CID 타이머를 리셋시키고 상기 1011단계로 진행한다.

다음으로 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기 구조를 설명하기로 한다.

상기 도 11은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기 내부 구조를 도시한 블록도이다.

상기 도 11을 설명하기에 앞서, 상기 가입자 단말기는 최초에 파워 온되면 상기 가입자 단말기에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 가입자 단말기 자신이 현재 속해있는 기지국으로 판단하여 동작하고 있다. 이렇게 특정 기지국과 동기된 후에 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 DL_MAP 메시지를 수신하게 되고, 상기 DL_MAP 메시지로부터 주변 기지국들 관련 정보를 인지하게 된다. 상기 도 11에서는 이렇게 상기 가입자 단말기가 상기 주변 기지국들 관련 정보를 인지한 후부터의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 안테나(antenna)(1111)를 통해 에어(air)상으로부터 파일럿 채널 신호가 수신되면, 상기 수신된 파일럿 채널 신호는 정합 필터(matched filter)(1113)로 전달된다. 상기 정합 필터(1113)는 상기 수신 파일럿 채널 신호를 현재 상기 가입자 단말기가 속한 기지국과 상기 주변 기지국들 관련 정보에 상응하게 정합 필터링한 후 파일럿 채널 신호 비교기(1115)로 출력한다. 여기서, 상기 정합 필터(1113)는 상기 가입자 단말기가 현재 속해 있는 기지국의 센터 주파수와, 상기 주변 기지국들, 일 예로 6개의 주변 기지국들 각각의 센터 주파수에 대해서 정합 필터링을 수행한다(frequency searching and detection for N, wherein N = number of frequency of neighbor base stations).

상기 파일럿 채널 신호 비교기(1115)는 상기 정합 필터(1113)에서 출력한 정합 필터링된 파일럿 채널 신호들, 즉 상기 가입자 단말기가 현재 속해있는 기지국의 정합 필터링된 파일럿 채널 신호와, 상기 주변 기지국들 각각의 정합 필터링된 파일럿 채널 신호들을 입력하여 그 크기를 비교한다. 상기 파일럿 채널 신호 비교기(1115)는 상기 비교 결과 가장 센 크기를 가지는 정합 필터링된 파일럿 채널 신호에 해당하는 센터 주파수 정보를 동기 획득기(initial system synchronization)(1117)로 출력한다. 상기 동기 획득기(1117)는 상기 파일럿 채널 신호 비교기(1115)에서 출력한 신호를 상기 센터 주파수 정보에 상응하게 시스템 동기를 획득한 후 타이밍 조정기(timing adjustment)(1119)로 출력한다. 상기 타이밍 조정기(1119)는 상기 동기 획득기(1117)에서 출력한 정보를 가지고 실제 시간 오프셋을 조정한 후 채널 추정기(channel estimator)(1121)로 출력한다. 상기 채널 추정기(1121)는 상기 타이밍 조정기(1119)에서 출력한 신호를 입력하여 채널 추정한다.

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, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템, 즉 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징을 이용한 아이들 핸드오프를 가능하게 한다는 이점을 가진다. 이렇게 초기 레인징을 이용한 아이들 핸드오프를 가능하게 함으로써 가입자 단말기의 이동성을 제공하며, 따라서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 고속의 전송 속도를 보장받으면서도 이동성까지 보장받을 수 있다는 이점을 가진다.

Claims

직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 기지국의 핸드오프 방법에 있어서,

상기 기지국이 관리하는 셀 내의 가입자 단말기들로 주변 기지국 정보와, 상기 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 방송하는 과정과,

이후 상기 가입자 단말기들중 임의의 가입자 단말기로부터 초기 레인징 요구를 감지하면, 상기 초기 레인징 요구에 응답하는 초기 레인징 응답을 상기 가입자 단말기로 송신하는 과정과,

상기 초기 레인징 응답을 송신한 후 미리 설정한 설정 시간동안 상기 가입자 단말기의 응답 여부를 판단하여 상기 가입자 단말기의 핸드오프 여부를 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 기지국의 핸드오프 방법.
제1항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 주변 기지국들 수와, 상기 주변 기지국들 각각을 나타내는 기지국 식별자들과, 상기 주변 기지국들 각각의 센터 주파수들을 포함함을 특징으로 하는 기지국의 핸드오프 방법.
제2항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들 각각이 상기 초기 레인징을 이용한 핸드오프를 지원하는지 여부를 나타내는 정보와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋들을 더 포함함을 특징으로 하는 기지국의 핸드오프 방법.
제1항에 있어서,

상기 가입자 단말기의 핸드오프 여부를 판단하는 과정은 상기 설정 시간 동안 상기 가입자 단말기로부터 응답이 존재하지 않을 경우 상기 가입자 단말기를 핸드오프하였다고 판단하는 것임을 특징으로 하는 기지국의 핸드오프 방법.
제4항에 있어서,

상기 가입자 단말기가 핸드오프하였을 경우 상기 가입자 단말기와 설정되어 있는 연결을 해제하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 기지국의 핸드오프 방법.
직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 가입자 단말기의 핸드오프 방법에 있어서,

상기 가입자 단말기가 속해있는 셀을 관리하는 제1 기지국으로부터 상기 셀과 인접한 다수의 셀과 관련된 다수의 주변 기지국들에 대한 주변 기지국 정보와, 상기 가입자 단말기에서 상기 제1기지국으로 데이터를 송신하기 위해 필요한 상향 링크 관련 정보를 수신하는 과정과,

상기 가입자 단말기와 상기 제1기지국 사이의 동기를 획득하기 위한 동기 정보를 상기 제1기지국으로 요구하는 과정과,

상기 다수의 주변 기지국들에 대한 상기 주변 기지국 정보에 근거하여 상기 다수의 주변 기지국들을 모니터링하는 과정과,

상기 모니터링 결과에 상응하게 상기 다수의 주변 기지국들중 어느 한 주변 기지국인 제2기지국과 핸드오프를 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제6항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 주변 기지국들 수와, 상기 주변 기지국들 각각을 나타내는 기지국 식별자들과, 상기 주변 기지국들 각각의 센터 주파수들을 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제7항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들 각각이 상기 동기 정보를 이용한 핸드오프를 지원하는지 여부를 나타내는 정보와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋들을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제6항에 있어서,

상기 주변 기지국들을 모니터링하는 과정은 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들을 모니터링하는 것임을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제9항에 있어서,

상기 핸드오프해야할 제2기지국을 검출하는 과정은; 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들중 상기 제1기지국으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호의 세기를 초과하는 세기가 존재할 경우 그 세기에 해당하는 파일럿 채널 신호를 송신한 주변 기지국을 상기 핸드오프해야할 제2기지국으로 검출하는 것임을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제6항에 있어서,

상기 제2 기지국으로 핸드오프해야함을 검출하면 상기 제1 기지국으로부터 상기 동기 정보 요구에 대한 응답을 대기하지 않는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제6항에 있어서,

상기 제2기지국으로 핸드오프해야함을 검출하면, 상기 가입자 단말기와 상기 제2기지국 사이의 동기를 획득하기 위한 동기 정보를 상기 제2기지국으로 요구하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제12항에 있어서,

상기 동기 정보 요구에 대한 응답이 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 제2기지국으로부터 수신되지 않을 경우 미리 설정한 백오프값에 상응하는 시간 후에 상기 제2기지국으로 상기 동기 정보를 재요구하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제13항에 있어서,

상기 제2기지국에 대한 동기 정보를 재요구시 상기 제2기지국에 대한 동기 정보를 최초로 요구할 때 사용한 송신 전력 보다 미리 설정한 설정값만큼 큰 송신 전력을 사용함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 가입자 단말기가 현재 속해있는 제1기지국에서 상기 제1기지국과 상이한 제2기지국으로 핸드오프할 경우 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법에 있어서,

상기 제1기지국 및 제2기지국은 주변 기지국 정보와, 상기 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기에 할당되는 상향 링크 정보를 방송하는 과정과,

상기 가입자 단말기는 상기 제1기지국에서 방송하는 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 수신하고, 상기 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제1기지국으로 초기 레인징을 요구하는 과정과,

상기 가입자 단말기는 초기 레인징을 요구한 후 상기 제1기지국으로부터 수신한 주변 기지국 정보에 상응하게 주변 기지국들을 모니터링하고, 상기 주변 기지국들을 모니터링하는 중에 상기 주변 기지국들 중 상기 제2기지국으로 핸드오프해야함을 감지하면, 상기 제2기지국에서 방송하는 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 수신하는 과정과,

상기 가입자 단말기는 상기 제2기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제2기지국으로 초기 레인징을 요구하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제15항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들의 수와, 상기 주변 기지국들 각각을 나타내는 기지국 식별자들과, 상기 주변 기지국들 각각의 센터 주파수들을 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제16항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들 각각이 상기 초기 레인징을 이용한 핸드오프를 지원하는지 여부를 나타내는 정보와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋들을 더 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제15항에 있어서,

상기 주변 기지국들을 모니터링하는 과정은 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들을 모니터링하는 것임을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제18항에 있어서,

상기 핸드오프해야할 제2기지국을 검출하는 과정은; 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들중 상기 제1기지국으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호의 세기를 초과하는 세기를 가지는 파일럿 채널 신호가 존재할 경우 그 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 상기 핸드오프해야할 제2기지국으로 판단하는 것임을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제15항에 있어서,

상기 제2기지국에 대한 초기 레인징 요구는 상기 제1기지국에 대한 초기 레인징 요구와 동일한 송신 전력을 가지고 수행됨을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제15항에 있어서,

상기 초기 레인징 요구에 대한 응답이 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 제2기지국으로부터 수신되지 않을 경우 상기 가입자 단말기는 미리 설정되어 있는 백오프값에 상응하는 시간 후에 상기 제2기지국으로 상기 초기 레인징을 재요구하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제21항에 있어서,

상기 제2기지국에 대한 초기 레인징 재요구시 상기 제2기지국에 대한 초기 레인징을 최초로 요구할 때 사용한 송신 전력 보다 미리 설정한 설정값만큼 큰 송신 전력을 사용함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제15항에 있어서,

상기 제1기지국은 상기 초기 레인징 요구를 감지하면, 상기 초기 레인징 요구에 응답하는 초기 레인징 응답을 상기 가입자 단말기로 송신하는 과정과,

상기 초기 레인징 응답을 송신한 후 미리 설정한 설정 시간동안 상기 가입자 단말기의 응답 여부를 판단하여 상기 가입자 단말기의 핸드오프 여부를 판단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제23항에 있어서,

상기 제1기지국이 가입자 단말기의 핸드오프 여부를 판단하는 과정은; 상기 설정 시간 동안 상기 가입자 단말기로부터 응답이 존재하지 않을 경우 상기 가입자 단말기가 핸드오프하였다고 판단하는 것임을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
제24항에 있어서,

상기 가입자 단말기가 핸드오프하였을 경우 상기 제1기지국은 상기 가입자 단말기와 설정되어 있는 연결을 해제하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 방법.
직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템에 있어서,

셀 내의 가입자 단말기들로 주변 기지국 정보와, 상기 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기들에 할당되는 상향 링크 정보를 방송하고, 상기 가입자 단말기들중 임의의 가입자 단말기로부터 초기 레인징 요구를 감지하면, 상기 초기 레인징 요구에 응답하는 초기 레인징 응답을 상기 임의의 가입자 단말기로 송신하는 기지국과,

상기 기지국에서 방송하는 상기 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 수신하고, 상기 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 기지국으로 초기 레인징을 요구하며, 상기 주변 기지국 정보에 상응하게 주변 기지국들을 모니터링하여 상기 주변 기지국들 중 상기 기지국과 다른 새로운 기지국으로 핸드오프해야 함을 감지하면, 상기 새로운 기지국에서 방송하는 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 수신하고, 상기 새로운 기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 새로운 기지국으로 초기 레인징을 요구하는 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템.
제26항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 주변 기지국들 수와, 상기 주변 기지국들 각각을 나타내는 기지국 식별자들과, 상기 주변 기지국들 각각의 센터 주파수들을 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템.
제27항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들 각각이 상기 초기 레인징을 이용한 핸드오프를 지원하는지 여부를 나타내는 정보와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋들을 더 포함함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템.
제26항에 있어서,

상기 가입자 단말기는 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들을 모니터링하여 상기 주변 기지국들을 모니터링함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템.
제29항에 있어서,

상기 가입자 단말기는 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들중 상기 기지국으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호의 세기를 초과하는 세기를 가지는 파일럿 채널 신호가 존재할 경우 그 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 상기 핸드오프해야할 새로운 기지국으로 판단함을 특징으로 하는 초기 레인징을 이용한 핸드오프 시스템.
직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 초기 레인징을 이용한 가입자 단말기의 핸드오프 방법에 있어서,

상기 가입자 단말기가 현재 속해있는 제1기지국에서 방송하는 주변 기지국들에 대한 주변 기지국 정보와, 상기 초기 레인징 정보를 포함하는 하향 링크 정보와, 상기 가입자 단말기에 할당되는 상향 링크 정보를 수신하는 과정과,

상기 제1기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제1기지국으로 초기 레인징을 요구하는 과정과,

상기 초기 레인징을 요구한 후 상기 주변 기지국 정보에 상응하게 상기 주변 기지국들을 모니터링하는 과정과,

상기 주변 기지국들을 모니터링하는 중에 상기 주변 기지국들 중 제2기지국으로 핸드오프해야 함을 감지하면, 상기 제2기지국에서 방송하는 하향 링크 정보와, 상향 링크 정보를 수신하는 과정과,

상기 제2기지국으로부터 수신한 초기 레인징 정보와 상향 링크 정보를 이용하여 상기 제2기지국으로 초기 레인징을 요구하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제31항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 주변 기지국들 수와, 상기 주변 기지국들 각각을 나타내는 기지국 식별자들과, 상기 주변 기지국들 각각의 센터 주파수들을 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제32항에 있어서,

상기 주변 기지국 정보는 상기 주변 기지국들 각각이 상기 초기 레인징을 이용한 핸드오프를 지원하는지 여부를 나타내는 정보와, 상기 주변 기지국들 각각의 프레임 오프셋들을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제31항에 있어서,

상기 주변 기지국들을 모니터링하는 과정은 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들의 세기들을 모니터링하는 것임을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제34항에 있어서,

상기 제2기지국으로 핸드오프해야함을 감지하는 과정은; 상기 주변 기지국들 각각으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호들중 상기 제1기지국으로부터 수신되는 파일럿 채널 신호의 세기를 초과하는 파일럿 채널 신호가 존재할 경우 그 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 상기 핸드오프해야할 제2기지국으로 판단하는 것임을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제31항에 있어서,

상기 제2기지국으로 핸드오프해야함을 감지하면 상기 제1기지국으로부터 상기 초기 레인징 응답을 대기하지 않는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제31항에 있어서,

상기 제2기지국에 대한 초기 레인징 요구는 상기 제1기지국에 대한 초기 레인징 요구와 동일한 송신 전력을 가지고 수행됨을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제31항에 있어서,

상기 초기 레인징 응답이 미리 설정한 설정 시간 동안 상기 제2기지국으로부터 수신되지 않을 경우 미리 설정되어 있는 백오프값에 상응하는 시간 후에 상기 제2기지국으로 상기 초기 레인징 요구를 재수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.
제38항에 있어서,

상기 제2기지국에 대한 초기 레인징을 재요구할 때 상기 제2기지국에 대한 초기 레인징을 최초로 요구할 때 사용한 송신 전력 보다 미리 설정한 설정값만큼 큰 송신 전력을 사용함을 특징으로 하는 가입자 단말기의 핸드오프 방법.