以下、本発明は、広帯域無線通信システムにおける端末の不必要なエントリー試み及び接続手順の遂行を防止するための技術について説明する。以下、本発明は、直交周波数分割多重接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access、以下、「OFDMA」とする)方式の無線通信システムを例に挙げて説明し、他の方式の無線通信システムにも同様に適用されることができる。
端末のエントリー試みを制限するために、本発明は、エントリー制限タイマー情報を交換するためのTLV(Type Length Value)を下の<表1>のように定義する。本発明で定義されるTLVは、多様なMAC(Media Access Control)管理メッセージ、例えば、RNG−RSP(RaNGing−ReSPonse)メッセージ、BSHO−REQ(Base Station HandOver−REQuest)メッセージ、BSHO−RSP(Base Station HandOver−ReSPonse)メッセージなどに含まれることができる。
<表1>に示したように、本発明によって端末のエントリーを制限するためのTLVは、タイマー値を表す。TLVの長さは1バイトであり、値は100ミリセカンド単位の時間を表現し、値が0の場合、エントリー制限時間が無限であるのを意味する。以下、説明の便宜上、本発明は、<表1>のようなTLVを「エントリー制限タイマーTLV」と称する。
本発明によるエントリー制限タイマーTLVを使用する場合、初期レンジング(initial ranging)手順による基地局と端末との間の信号交換を説明すれば、以下のとおりである。図1は、本発明による広帯域無線通信システムにおける初期レンジング手順時の信号の交換例を示している。
図1に示すように、端末110は、ネットワークエントリーのために基地局120にRNG−REQ(RaNGing−REQuest)メッセージを送信する(ステップ101)。
RNG−REQメッセージを受信した基地局120は、端末110が自身に接続したいことを認知し、エントリーを許容するか否かを決定する。エントリーの許容に対する判断の結果、基地局120は、自身へのエントリーを許容できないと判断する(ステップ103)。例えば、基地局120は、資源不足、サービス不可などの理由によって端末110のエントリーを許容できないと判断する。
これにより、基地局120は、端末110へエントリー制限タイマーTLVを含むRNG−RSPメッセージを送信する(ステップ105)。すなわち、基地局120は、自身へのエントリーを拒否することを知らせるための「abort」と設定されたレンジング状態TLV(ranging status TLV)及び自身へのエントリーを所定時間の間に禁止することを知らせるためのエントリー制限タイマーTLVを含むRNS−RSPメッセージを送信する。ここで、エントリー制限タイマーTLVは、エントリーを禁止する時間情報を含む。このとき、基地局は、RNG−RSPメッセージにダウンリンク周波数オーバーライドTLV(downlink frequency override TLV)を含めることができる。ダウンリンク周波数オーバーライドTLVは、端末に他のFA(frequency Allocation)を介したエントリー要請を導くためのものであって、端末に勧める他のFAの情報を含む。
エントリー制限タイマーTLVを含むRNG−RSPメッセージを受信した端末110は、自身のエントリー要請が拒否されたことを認知し、同時に、エントリー制限タイマーTLVを確認することによって、所定時間の間に基地局120へのエントリー試みが禁止されることを認知する(ステップ107)。
次に、端末110は、所定時間の間に基地局120へのエントリーを試みずに、接続可能な他の基地局をスキャニングする(ステップ109)。万一、RNG−RSPメッセージにダウンリンク周波数オーバーライドTLVが含まれている場合、端末110は、他のFA、すなわち、ダウンリンク周波数オーバーライドTLVにより指示されるFAで接続可能な基地局をスキャニングする。一方、RNG−RSPメッセージにダウンリンク周波数オーバーライドTLVが含まれていない場合、端末110は、同じFAで接続可能な基地局をスキャニングする。
図1に示した過程の後、端末110は、ステップ109でのスキャニングの後に再度ネットワークエントリー手順を行う。このとき、基地局120が最も適切な、すなわち、最も良好なチャネル状態を有する基地局と判断されても、端末110は、ステップ107にて確認された所定時間が経過していないと、基地局120へのエントリーを試みない。
本発明によるエントリー制限タイマーTLVを使用する場合、ハンドオーバ(handover)手順による基地局と端末との間の信号交換を説明すると、以下のとおりである。図2は、本発明による広帯域無線通信システムにおけるハンドオーバ手順時の信号の交換例を示している。
図2に示すように、端末210は、隣接基地局へのハンドオーバを行うために、サービング基地局220にMOB_MSHO−REQメッセージを送信する(ステップ201)。ここで、MOB_MSHO−REQメッセージは、ターゲット基地局230の情報を含む。
MOB_MSHO−REQメッセージを受信したサービング基地局220は、ターゲット基地局230にHO_pre_notification(HandOver_pre_notification)メッセージを送信する(ステップ203)。HO_pre_notificiatonメッセージは、端末210のエントリーに対して受け入れるか否かを確認するためのメッセージである。
HO_pre_notificationメッセージを受信したターゲット基地局230は、端末210のエントリーを受け入れることができると判断し、これを知らせるHO_pre_notification−RSP(HandOver_pre_notification−ReSPonse)メッセージを送信する(ステップ205)。
HO_pre_notification−RSPメッセージを受信したサービング基地局220は、エントリー制限タイマーTLVを含むMOB_BSHO−RSPメッセージを送信する(ステップ207)。すなわち、サービング基地局220は、端末210のエントリーを受け入れることができると応答したターゲット基地局230の情報及び自身へのエントリーを所定時間の間に禁止することを知らせるためのエントリー制限タイマーTLVを含むMOB_BSHO−RSPメッセージを送信する。
MOB_BSHO−RSPメッセージを受信した端末210は、ターゲット基地局230が自身のエントリーを受け入れることができることを認知し、同時に、エントリー制限タイマーTLVを確認することによって、所定時間の間はサービング基地局220へのエントリー試みが禁止されることを認知する(ステップ209)。
その後、ターゲット基地局230へのハンドオーバを決定した端末210は、ターゲット基地局230に対してハンドオーバを行うことをサービング基地局220に知らせるためのMOB_HO−INDメッセージを送信する(ステップ211)。
MOB_HO−INDメッセージを受信したサービング基地局220は、ターゲット基地局230に端末210の情報を提供する(ステップ213)。例えば、端末210の情報は、使用中のサービス情報、端末210の能力情報などを含む。
その後、端末210とターゲット基地局230とは、接続手順のためのメッセージを交換し初期接続を行う(ステップ215)。
図2に示す過程の後、端末210は、サービング基地局220へのハンドオーバを判断しても、ステップ209にて確認された所定時間が経過していないと、サービング基地局220へのハンドオーバ、すなわち、エントリーを試みない。換言すれば、所定時間が経過していないと、端末210は、サービング基地局220へのハンドオーバを中断する。
図2において、ターゲット基地局候補として一つのターゲット基地局のみが示されているが、これは説明の便宜のためであり、多数のターゲット基地局候補が存在できる。
以下、本発明は、上述したようにエントリーを制限するための基地局及び端末の構成及び動作手順を、図面を参照して詳細に説明する。
図3は、本発明の実施の形態による広帯域無線通信システムにおける基地局のブロック構成を示している。
図3に示すように、基地局は、RF(Radio Freuqency)受信機302、OFDM復調器304、副搬送波デマッパー306、シンボル復調器308、復号化器310、レンジングコード検出器312、メッセージ解析器314、MAC制御機316、メッセージ生成器318、符号化器320、シンボル変調器322、副搬送波マッパー324、OFDM変調器326、RF送信機328を備える。
RF受信機302は、アンテナを介して受信されるRF帯域信号をベースバンド信号にダウン変換する。OFDM復調器304は、RF受信機302から提供される信号をOFDMシンボル単位に区分した後、サイクリックプレフィックス(CP)を除去し、FFT(Fast Fourier Transform)演算を介して周波数領域にマッピングされた複素シンボルを復元する。副搬送波デマッパー306は、周波数領域にマッピングされた複素シンボルを処理単位に取り出す。例えば、副搬送波デマッパー306は、レンジング副搬送波にマッピングされた信号を取り出して、レンジングコード検出器312に提供する。シンボル復調器308は、複素シンボルを復調してビット列に変換する。復号化器310は、ビット列をチャネル復号化(channel decoding)して情報ビット列を復元する。
レンジングコード検出器312は、端末により送信されたレンジングコードを検出する。すなわち、レンジングコード検出器312は、レンジング副搬送波にマッピングされた信号を予め約束されたレンジングコードと相関演算することで、どのレンジングコードが送信されたかを検出する。
メッセージ解析器314は、端末から受信されるMAC管理メッセージを解析する。例えば、メッセージ解析器314は、端末のネットワークエントリーのためのRNG−REQメッセージを解析することによって、ネットワークエントリーを行おうとする端末を確認する。また、メッセージ解析器314は、端末のハンドオーバ要請のためのMOB_MSHO−REQメッセージを解析することによって、候補ターゲット基地局を確認し、端末により決定されたターゲット基地局情報を含むMOB_HO−INDメッセージを解析することによって、端末の情報を提供しなければならないターゲット基地局を確認する。
MAC制御機316は、基地局のMAC階層に対する全般的な機能を制御する。例えば、端末の初期レンジング試みの際、MAC制御機316は、無線資源余裕及びサービスが可能か否かなどに基づいて端末のエントリーを許容するか否かを判断する。また、端末のハンドオーバ要請の際、MAC制御機316は、ターゲット基地局に端末のハンドオーバに対して受け入れ可能か否かを確認するように制御する。
特に、本発明によって、MAC制御機316は、端末のエントリー試みの禁止を判断する。ここで、エントリーは、初期レンジング又はハンドオーバによる基地局接続を意味する。すなわち、端末の初期レンジングを介した自身へのエントリーを拒否する場合、MAC制御機316は、エントリー拒否された端末に所定時間の間に自身へのエントリー試みを禁止する。また、端末が隣接基地局にハンドオーバを行う場合、MAC制御機316は、ハンドオーバを行う端末に所定時間の間に自身へのエントリー試み、すなわち、自身へのハンドオーバ試みを禁止する。
メッセージ生成器318は、端末に送信されるMAC管理メッセージを生成する。例えば、メッセージ生成器318は、端末のレンジング試みに対する応答であるRNG−RSPメッセージ、端末のハンドオーバ要請に対する応答であるMOB_BSHO−RSPメッセージ、端末にハンドオーバを要請するためのMOB−BSHO−REQメッセージを生成する。特に、本発明によって、メッセージ生成器318は、所定時間自身へのエントリー試みを禁止することを表すパラメータ、すなわち、エントリー制限タイマーTLVを含むMAC管理メッセージを生成する。ここで、エントリーは、初期レンジング又はハンドオーバを介したエントリーを意味する。例えば、エントリー制限タイマーTLVは、RNG−RSPメッセージ、MOB_BSHO−RSPメッセージ、MOB_BSHO−REQメッセージなどに含まれることができ、<表1>のように構成される。MAC管理メッセージがRNG−RSPメッセージである場合、RNG−RSPメッセージは、エントリー制限タイマーTLV、エントリー拒否を表すパラメータ、エントリーを勧める他のFAを知らせるパラメータのうち、少なくとも一つを含む。また、MAC管理メッセージがMOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージである場合、MOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージは、エントリー制限タイマーTLV、ハンドオーバを受け入れることのできるターゲット基地局候補の情報のうち、少なくとも一つを含む。
符号化器320は、情報ビット列をチャネル符号化(channel coding)する。シンボル変調器322は、チャネル符号化されたビット列を復調して複素シンボルに変換する。副搬送波マッパー324は、複素シンボルを周波数領域にマッピングする。OFDM変調器326は、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)演算を介して周波数領域にマッピングされた複素シンボルを時間領域信号に変換し、CPを挿入してOFDMシンボルを構成する。RF送信機328は、ベースバンド信号をRF帯域信号にアップ変換し、アンテナを介して送信する。
図4は、本発明の実施の形態による広帯域無線通信システムにおける端末のブロック構成を示している。
図4に示すように、端末は、RF受信機402、OFDM復調器404、副搬送波デマッパー406、シンボル復調器408、復号化器410、信号強度測定器412、メッセージ解析器414、MAC制御機416、メッセージ生成器418、符号化器420、シンボル変調器422、副搬送波マッパー424、OFDM変調器426、RF送信機428を備える。
RF受信機402は、アンテナを介して受信されるRF帯域信号をベースバンド信号にダウン変換する。OFDM復調器404は、RF受信機402から提供される信号をOFDMシンボル単位に区分した後、CPを除去し、FFT演算を介して周波数領域にマッピングされた複素シンボルを復元する。副搬送波デマッパー406は、周波数領域にマッピングされた複素シンボルを処理単位に取り出す。例えば、ネットワークエントリー又はハンドオーバのための基地局スキャニングの際、副搬送波デマッパー406は、スキャニングのための信号、例えば、プリアンブル信号を取り出して信号強度測定器412に提供する。シンボル復調器408は、複素シンボルを復調してビット列に変換する。復号化器410は、ビット列をチャネル復号化して情報ビット列を復元する。
信号強度測定器412は、基地局からの受信信号強度を測定する。例えば、受信信号強度は、RSSI(Received Signal Strength Indication)、SNR(Signal to Noise Ratio)、SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)、CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)などで表現されることができる。
メッセージ解析器414は、基地局から受信されるMAC管理メッセージを解析する。例えば、メッセージ解析器414は、初期レンジング試みに対する応答であるRNG−RSPメッセージを解析することによって、初期レンジングを許容するか否かを確認し、ハンドオーバ要請に対する応答であるMOB_BSHO−RSPメッセージを解析することによって、ハンドオーバを受け入れることのできるターゲット基地局を確認し、端末にハンドオーバを要請するためのMOB−BSHO−REQメッセージを解析することによって、ハンドオーバに対して受け入れ可能なターゲット基地局を確認する。特に、本発明によるメッセージ解析器414は、所定時間の間に基地局へのエントリー試みを禁止することを表すパラメータ、すなわち、エントリー制限タイマーTLVを確認する。ここで、エントリーは、初期レンジング又はハンドオーバによる基地局接続を意味する。例えば、エントリー制限タイマーTLVは、RNG−RSPメッセージ、MOB_BSHO−RSPメッセージ、MOB_BSHO−REQメッセージなどに含まれることができ、<表1>のように構成される。
MAC制御機416は、端末のMAC階層に対する全般的な機能を制御する。例えば、端末の初期レンジング試みの際、MAC制御機416は、RNG−REQメッセージを生成及び送信するように制御する。また、ハンドオーバ要請の際、MAC制御機416は、収集されたターゲット基地局候補の情報を含むMOB_MSHO−REQメッセージを生成及び送信するように制御する。そして、MAC制御機416は、初期レンジング試みに対する応答であるRNG−RSPメッセージに含まれたレンジングを許容するか否かに対する情報に応じて、端末の動作を制御する。例えば、初期レンジングを介した基地局へのエントリーが拒否される場合、MAC制御機416は、ネットワークエントリーのための他の基地局をスキャニングするように制御する。また、MAC制御機416は、ハンドオーバ要請に対する応答であるMOB_BSHO−RSPメッセージに含まれたハンドオーバを受け入れ可能なターゲット基地局候補情報に応じて、端末の動作を制御する。すなわち、MAC制御機416は、ハンドオーバを受け入れ可能なターゲット基地局候補のうちの何れか一つのターゲット基地局を選択し、これを知らせるためのMOB_HO−INDメッセージを送信するように制御する。
特に、本発明によるMAC制御機416は、受信されたMAC管理メッセージに含まれたエントリー制限タイマーTLVが確認されると、エントリー禁止タイマーTLVにより指示される所定時間の間に、すなわち、タイマーの満了時点まで、MAC管理メッセージを送信した基地局へのエントリーを禁止する。例えば、RNG−RSPメッセージにエントリー制限タイマーTLVが含まれた場合、MAC制御機416は、所定時間の間、RNG−RSPを送信した基地局へのエントリー試み、すなわち、初期レンジング試みを禁止する。すなわち、ネットワークエントリーのために基地局をスキャニングした結果、レンジング応答メッセージを送信した基地局が再度選択された場合、MAC制御機416は、所定時間が経過していない場合、レンジング応答メッセージを送信した基地局を除いた残りの基地局のうち、何れか一つの基地局に初期レンジングを試みるように制御する。また、MOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージにエントリー制限タイマーTLVが含まれた場合、MAC制御機416は、所定時間の間にMOB_BSHO−RSPを送信した基地局へのエントリー試み、すなわち、ハンドオーバ試みを禁止する。
メッセージ生成器418は、基地局に送信されるMAC管理メッセージを生成する。例えば、メッセージ生成器418は、ハンドオーバ要請のためのMOB_MSHO−REQメッセージ、決定されたターゲット基地局情報を含むMOB_HO−INDメッセージ、初期レンジングのためのRNG−REQメッセージを生成する。
符号化器420は、情報ビット列をチャネル符号化する。シンボル変調器422は、チャネル符号化されたビット列を復調して複素シンボルに変換する。副搬送波マッパー424は、複素シンボルを周波数領域にマッピングする。OFDM変調器426は、IFFT演算を介して周波数領域にマッピングされた複素シンボルを時間領域信号に変換し、CPを挿入してOFDMシンボルを構成する。RF送信機428は、ベースバンド信号をRF帯域信号にアップ変換し、アンテナを介して送信する。
図5は、本発明の実施の形態による広帯域無線通信システムにおける基地局の動作手順を示している。
図5に示すように、基地局は、ステップ501にて端末が隣接基地局にハンドオーバを行うか、又は端末の初期ネットワークエントリーが拒否されるか否かを確認する。具体的に説明すると、端末のハンドオーバの際、基地局は、ターゲット基地局候補のうち、少なくとも一つのターゲット基地局候補が端末のハンドオーバを受け入れることができるか否かを確認する。又は、初期レンジングを介した端末のエントリー要請が発生した場合、基地局は、資源不足又はサービス不可の理由でエントリーが拒否されているか否かを確認する。
端末が隣接基地局にハンドオーバを行うか、又は端末の初期ネットワークエントリーが拒否されると、基地局は、ステップ503に進んで端末に対して所定時間の間に自身へのエントリー試みを禁止することを判断する。ここで、エントリーは、初期レンジング又はハンドオーバによる基地局接続を意味する。このとき、所定時間の長さは、具体的な実施の形態によって変わる。
端末のエントリー試みを禁止することを判断した後、基地局は、ステップ505に進んで、エントリー試みを禁止することを表すパラメータ、すなわち、エントリー制限タイマーTLVを含むMAC管理メッセージを生成する。例えば、エントリー制限タイマーTLVは、RNG−RSPメッセージ、MOB_BSHO−RSPメッセージ、MOB_BSHO−REQメッセージなどに含まれることができ、前述の<表1>のように構成される。MAC管理メッセージがRNG−RSPメッセージである場合、RNG−RSPメッセージは、エントリー制限タイマーTLV、エントリー拒否を表すパラメータ、エントリーを勧める他のFAを知らせるパラメータのうち、少なくとも一つを含む。また、MAC管理メッセージがMOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージである場合、MOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージは、エントリー制限タイマーTLV、ハンドオーバを受け入れることのできるターゲット基地局候補の情報のうち、少なくとも一つを含む。
以後、基地局は、ステップ507に進んで、ステップ505にて生成されたMAC管理メッセージを該当端末に送信する。
図6は、本発明の実施の形態による広帯域無線通信システムにおける端末の動作手順を示している。
図6に示すように、端末は、ステップ601にて基地局からMAC管理メッセージが受信されているかを確認する。
MAC管理メッセージが受信されると、端末は、ステップ603に進んで、MAC管理メッセージを解析することによって、エントリー試みを禁止することを表すパラメータ、すなわち、エントリー制限タイマーTLVが含まれているか否かを確認する。ここで、エントリーは、初期レンジング又はハンドオーバによる基地局接続を意味する。例えば、エントリー制限タイマーTLVは、RNG−RSPメッセージ、MOB_BSHO−RSPメッセージ、MOB_BSHO−REQメッセージなどに含まれることができ、前述の<表1>のように構成される。すなわち、端末は、RNG−RSPメッセージ、MOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージを解析することによって、エントリー制限タイマーTLVを確認する。万一、エントリー制限タイマーTLVが含まれていないと、端末は、ステップ607に進む。
これに対し、エントリー制限タイマーTLVが含まれていると、端末は、ステップ605に進んで、エントリー制限タイマーTLVにより指示された所定時間の間に、すなわち、タイマーの満了時点までMAC管理メッセージを送信した基地局へのエントリー試みを禁止するように設定する。これによって、端末は、ネットワークエントリーのためのスキャニングの結果、基地局が最適の基地局として選択されるか、又は、ハンドオーバのためのスキャニングの結果、基地局が最適の基地局として選択されても、所定時間が経過していないと、基地局へのエントリーを試みない。
次に、端末は、ステップ607に進んで、受信されたMAC管理メッセージに応じてMAC階層の動作を行う。例えば、MAC管理メッセージがRNG−RSPメッセージで、レンジング状態TLVが「abort」と設定されている場合、端末は、ネットワークエントリーのための基地局をスキャニングする。又は、MAC管理メッセージがMOB_BSHO−RSPメッセージ又はMOB_BSHO−REQメッセージである場合、端末は、ハンドオーバするターゲット基地局を選択し、サービング基地局として選択されたターゲット基地局の情報を送信する。
広帯域無線通信システムにおける端末の初期レンジング拒否及びハンドオーバの際、エントリー試みを禁止することを表すパラメータを利用して再エントリー試みを制限することによって、端末の不必要なエントリー試み及びエントリー手順の遂行が防止される。