KR100232543B1 - 셀룰러 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인접 기지국의 단말기 역방향 채널을 감시하여 핸드오프가 가장 유력시되는 기지국에 최적으로 주파수간 하드 핸드오프를 시켜주도록 한 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 제어국에서 핸드오프 시점을 판단하기 위한 각각의 정보를 분석하여 핸드오프 시점을 결정하고, 핸드오프로 판단되면 인접 기지국중 단말기가 사용중인 주파수를 미실장한 기지국을 선별한 후 그 선별된 기지국에 단말기 역방향 채널 상태 감시를 지시하는 메시지를 전송하며, 선별된 각각의 기지국으로부터 전송되는 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생률을 평가하여 최저 에러 발생율을 기록한 기지국을 핸드오프 대상 기지국으로 선정하고 단말기에 주파수간 하드 핸드오프를 지시함으로써, 최적의 하드 핸드오프를 구현하게 되는 것이다.

Description

셀룰러 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법

본 발명은 코드분할 다원접속방식(CDMA)에서 하드 핸드오프에 관한 것으로, 특히 현재 단말기가 사용중인 주파수를 미실장한 인접 기지국의 단말기 역방향 채널을 감시하여 핸드오프가 가장 유력시되는 기지국에 최적으로 주파수간 하드 핸드오프를 시켜주도록 한 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA 이동통신 시스템이나 셀룰러 이동통신 시스템에서 핸드오프(Handoff)는 이동국(단말기)이 현기지국(현재 서비스를 주관하고 있는 기지국)의 서비스 권역을 벗어나 인접 기지국의 서비스 권역으로 진입할 때 기지국과 이동국간의 통과가 지속되도록 하는 절차를 말한다.

이러한 핸드오프는 주지한 바와 같이, 현재 통과가 진행중인 기지국과 통화 중 저촉 받음이 없이 진입한 인접 기지국과 통화를 시작하는 핸드오프를 말하는 소프트 핸드오프와, 분리된 기지국간 상이한 할당 주파수 또는 상이한 프레임 오프셋을 갖는 채널간을 이동국이 이동할 때에 이루어지는 하드 핸드오프 등이 있다.

통상, CDMA 이동통신 시스템에서는 이동중인 단말기가 현재 기지국 영역에서 멀어짐으로 인해 단말기의 역방향 채널상태가 열화됨으로써 현재 사용중인 주파수의 파일롯을 인접 기지국에서 획득할 수 없을 경우 주파수간 하드 핸드오프를 시도하게 된다.

이러한 하드 핸드오프에는 모든 기지국에 공통주파수를 이용해서 셀내에서 공통주파수로의 하드 핸드오프를 실시한 후 소프트 애드(Soft Add : 두 기지국간의 양쪽 프레임을 검색하여 비트 에러율(BER)이 적은 쪽을 선택해주는 방법)를 해주는 방법이 있으며, 다른 방법으로는 가상 파일롯을 사용하는 방법이 있다.

이 중 첫번째 방법을 첨부한 도면 제1도 및 제2도에 의거 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제2도에 도시된 바와 같이, 공통주파수 F1과 또 다른 주파수 F2가 실장된 기지국(10)영역내에서 주파수 F2를 사용중인 단말기(40)가 공통주파수 F1만 실장된 기지국(20)으로 이동한다고 전제한다.

이때, 제어국(30)은 단말기(40)가 기지국(10)의 영역을 벗어남에 따라 단말기(40)에 의해 송신되는 전력측정 보고 메시지를 통해 전력이 특정 임계치 이하로 떨어질 경우 또는 프레임 오류 발생율이 일정치를 초과하게 될 경우, 또는 경로 지연(RTD : Roundary Trip Delay)이 발생한 경우에는 주파수간 하드 핸드오프가 필요하다고 판단을 하고, 기지국(10)내의 공통주파수인 F1으로 주파수간 하드 핸드오프를 지시하며, 기지국(10)은 주파수 F1을 사용하는 새로운 채널을 할당하여 이를 통해 단말기(40)의 역방향 채널을 획득케하고 기존에 F2로 사용되던 채널들의 자원을 해제한다.

공통주파수 F1으로 변경된 단말기(40)는 기지국(20)의 주파수 F1파일롯을 획득하게 되고, 파일롯 세기 측정 메시지를 통해 파일롯의 세기를 시스템에 통보함으로써 기지국(20)에 새로운 채널을 할당하고 단말기(40)의 활성집합에 새로운 파일롯을 추가하므로서 하드 핸드오프를 행하게 된다.

다음으로, 두번째 방법은, 제3도에 도시된 바와 같이, 기지국(20)의 인접기지국에는 실장되어 있으나 자신에게는 실장되어 있지 않은 주파수 성분들 모두에 대해 가상 파일롯을 각각 설치함으로써 기지국(10)에서 기지국(20)으로 이동하는 단말기(40)의 파일롯 세기 측정 메시지를 통해 핸드오프 시점과 목적지 기지국을 결정한 후 주파수 F2에서 기지국(20)의 주파수 F1채널로 하드 핸드오프를 지시하므로서 하드 핸드오프를 행하게 된다.

그러나 이러한 종래의 하드 핸드오프 방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫번째 하드 핸드오프 방법은, 평지 또는 전파환경이 우수한 지역에서는 전력측정 보고 메시지, 프레임 오류 발생률, 경로지연(RTD) 등의 신뢰할 수 있는 값을 얻을 수 있지만, 도심 지역등 열악한 전파 환경하에서는 난반사 및 전파 손실이 증대되어 핸드오프 시점을 결정하는 데 있어 상기와 같은 데이터를 신뢰할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 공통주파수가 모든 기지국에 있음으로 인해 기지국간 공통주파수의 간섭이 심해 그 주파수의 서비스 영역이 감소되는 문제점도 초래 하였다.

다음으로 두번째 하드 핸드오프 방법은, 한 기지국의 인접 기지국에 실장되어 있으나 자신에게 실장되지 않은 모든 주파수 성분에 대해 가상 파일롯을 설치해야하는 부담이 있으며, 아울러 가상 파일롯의 주파수 성분은 인접 기지국의 동일 주파수를 사용하는 단말기에 간섭으로 작용하는 문제점을 초래 하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 이동통신 시스템에서 핸드오프시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 현재 단말기가 사용하는 주파수를 미실장한 인접 기지국의 단말기 역방향 채널을 감시하여 핸드오프가 가장 유력시되는 기지국에 최적으로 주파수간 하드 핸드오프를 시켜주도록 한 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

좀 더 상세하게는, 다양한 방법에 의해 단말기 상태의 악화를 판단한 제어국은 단말기가 위치한 기지국의 인접 기지국들에 역방향 채널을 감시하도록 지시하고, 이러한 지시를 받은 기지국은 역방향 채널 전용 무선장치의 주파수를 단말기의 주파수로 세팅한 후 전용 트래픽 채널을 할당해 단말기의 역방향 채널을 감시하게 되며, 제어국은 기지국들로부터 수신한 역방향 채널 감시 데이터를 평가하여 핸드오프가 가장 유력시되는 기지국에 하드 핸드오프를 지시하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은, 임의의 주파수로 통화중인 단말기가 현재 기지국의 영역을 벗어나 동일한 주파수가 실장되지 않은 기지국으로 접근할시 하드 핸드오프를 지시하는 방법에 있어서, 제어국에서 핸드오프 시점을 판단하기 위한 전력 측정 보고 메시지, 잡음 레벨에 대한 비트당 에너지의 비 및 역방향 채널의 프레임 오류 발생률을 분석하여 핸드오프 여부를 판별하고, 그 판별결과 핸드오프로 결정되면 인접 기지국중 현재 단말기가 사용중인 주파수를 미실장한 기지국을 선별하는 과정과; 상기 선별한 기지국에 단말기 역방향 채널 상태 감시를 지시하는 메시지를 전송하는 과정과; 상기 과정후 선별된 각각의 기지국으로부터 전송되는 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생율을 평가하는 과정과; 상기 평가 결과 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생율이 가장 최소인 기지국을 핸드오프 대상 기지국으로 선정하고, 상기 단말기에 주파수간 하드 핸드오프를 지시하는 과정으로 이루어진다.

제1도는 일반적인 이동통신 시스템에서 제어국에 의한 기지국간을 이동하는 단말기의 제어 개략도.

제2도는 종래 이동통신 시스템에서 제1기지국에서 제2기지국으로 이동하는 단말기의 공통주파수를 이용한 핸드오프의 일실시예도.

제3도는 종래 이동통신 시스템에서 가상 파일롯을 이용한 핸드오프의 다른 실시예도.

제4도는 본 발명을 설명하기 위한 이동통신 시스템의 개략 구성도.

제5도는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법을 보인 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101∼107 : 기지국 108 : 단말기

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명에서 인접 기지국의 단말기 역방향 트래픽 채널 감시를 통한 주파수간 하드 핸드오프를 설명하기 위한 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 개략 구성도이다.

제5도는 본 발명에 의한 셀룰러 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 임의의 주파수의 파일롯을 획득하지 못한 상태에서 전력 측정 보고 메시지 또는 잡음 레벨에 대한 비트당 에너지 비로 핸드오프 시점을 판단하는 단계(ST1)와, 상기 핸드오프시 인접 기지국중 단말기가 사용중인 주파수를 미실장한 기지국을 선별하는 단계(ST2)와, 상기 선별된 기지국에 단말기 역방향 채널 상태 감시를 지시하는 메시지를 전송하는 단계(ST3)와, 상기 과정후 선별된 각각의 기지국으로부터 전송되는 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생율을 평가하는 단계(ST4)와, 상기 평가 결과에 따라 핸드오프 대상 기지국을 선정하고 상기 단말기에 주파수간 하드 핸드오프를 지시하는 단계(ST5)(ST6)로 이루어진다.

이와같이 이루어지는 본 발명에 의한 하드 핸드오프 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기지국(107)내에서 주파수 F2로 통화중인 단말기(108)가 현재 서비스를 수행하는 현기지국의 영역을 벗어나 동일한 주파수가 실장되지 않은 기지국, 예를 들면 기지국(101, 103, 104, 105)중 한 기지국으로 접근시 F2주파수의 파일롯을 획득하지 못한 상태에서 제어국은 단말기로부터 얻어지는 전력측정 보고 메시지 또는 잡음 레벨에 대한 비트당 에너지의 비(Eb/ No)나 역방향 채널의 프레임 오류 발생률에 따라 핸드오프 여부를 판단한다(ST1).

즉, 제어국은 단말기로부터 얻어지는 전력측정 보고 메시지를 통해 역방향 전력의 악화를 통보받거나, 상기 잡음 레벨에 대한 비트당 에너지의 비(Eb/No)가 핸드오프가 요구되는 Eb/No의 임계치(Et) 이하로 떨어지거나, 시스템에서 역방향 채널의 프레임 오류 발생률이 핸드오프가 요구되는 프레임 에러 발생률의 임계(Ft)보다 높다고 판단되는 시점에서 핸드오프로 판단한다(ST1).

이렇게 핸드오프로 판단되면, 기지국(107)의 인접기지국(101∼106)중 기지국(107)의 현재 사용중인 주파수 F2를 미실장한 기지국을 선별하며, 다음으로 그 선별된 기지국(101, 103, 104, 105)으로 특정 단말의 역방향 트래픽 채널의 감시를 지시하는 메시지를 전송한다(ST3).

상기와 같은 역방향 트래픽 채널의 감시를 지시받은 각각의 기지국은 역방향 채널 감시 전용으로 실장된 RF(Radio Frequency) 유닛과 트래픽 채널 엘리먼트를 역방향 채널감시 메시지에 요구된 주파수로 세팅하고, 지정된 단말기의 역방향 트래픽 채널의 감시를 일정시간 지속한 후 프레임 에러 발생률과 Eb/No값을 산출하여 상기 제어국으로 통보한다(ST4).

이렇게 각각의 기지국으로부터 전송된 프레임 에러 발생율을 수신한 제어국은 이들 중 최저 에러 발생율을 나타내는 기지국을 핸드오프할 기지국으로 선정하고, 그 선정한 기지국에 채널할당을 요구하게 된다(ST5).

이러한 과정으로 선정된 기지국이 채널을 할당하면 상기 단말기(108)에 주파수간 하드 핸드오프를 지시하게 되는 것이다(ST6).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 역방향 트래픽 채널의 감시를 통해 핸드오프 대상 기지국을 결정하기 때문에 현실적으로 단말기의 통화 상태를 최적으로 만들어 줄 수 있는 기지국으로 핸드오프를 결정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 하드 핸드오프에 의해 종래와 같이 가상 파일롯을 사용할 때 자신의 기지국에 설치되어 있지 않은 추가적인 주파수 성분들 모두에 대한 RF 유닛을 설치하는 데 따르는 경제적인 부담과 기지국의 복잡화도 해소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 통화중인 단말기가 현재 기지국 영역에서 멀어짐으로써 다른 기지국 영역으로 진입하여 연속적인 통화를 유지하기 위해 시도하는 핸드오프 방법에 있어서, 제어국에서 핸드오프 시점을 판단하기 위한 전력측정 보고 메시지, 잡음 레벨에 대한 비트당 에너지의 비 및 역방향 채널의 프레임 오류 발생률을 분석하여 핸드오프 여부를 판별하고, 그 판별결과 핸드오프로 결정되면 인접 기지국중 현재 단말기가 사용중인 주파수를 미실장한 기지국을 선별하는 과정과; 상기 선별한 기지국에 단말기 역방향 채널 상태 감시를 지시하는 메시지를 전송하는 과정과; 상기 과정후 선별된 각각의 기지국으로부터 전송되는 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생율을 평가하는 과정과; 상기 평가 결과 역방향 트래픽 프레임의 비트 오류 발생율이 가장 최소인 기지국을 핸드오프 대상 기지국으로 선정하고, 상기 단말기에 주파수간 하드 핸드오프를 지시하는 과정을 순차 실행시킴을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 하드 핸드오프 방법.