KR100525319B1 - Cdma 시스템을 위한 하드 핸드오프에서 다이버시티를 제공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Cdma 시스템을 위한 하드 핸드오프에서 다이버시티를 제공하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통신 네트워크에서, 네트워크 사용자는 적어도 하나의 기지국(B1A)을 통하여 다른 사용자(30)와 원격 유니트(125)를 이용하여 통신한다. 통신 네트워크는 제 1서비스 범위 지역을 가진 제 1기지국(B1A) 및 제 2서비스 범위 지역을 가진 제 2기지국(B2A)을 가진다. 통신이 제 2기지국(B2A)과 원격 유니트(125)사이에 형성되지 않은 상태에서, 원격 유니트(125)가 제 1서비스 범위 지역에 있으면서 동시에 제 2서비스 범위 지역에 있는 경우 원격 유니트(125)와 제 1기지국(B1A)사이에 통신을 제공하기 위하여 제 1기지국(B1A)은 원격 유니트(125)에 대하여 의도된 제 1액티브 통신 신호는 형성한다. 제 1기지국은 제 1안테나(130)로부터 제 1액티브 통신 신호를 전송한다. 기지국은 제 1액티브 통신 신호를 지연시켜 제 1지연 액티브 통신 신호를 생성하고 이를 제 2안테나(135)로부터 전송하는데, 상기 제 2안테나(135)는 제 1안테나(130)로 향하고 있어 제 1액티브 통신 신호 및 제 1지연 액티브 통신 신호가 원격 유니트에 독립적으로 페이딩이 인식되도록 한다. 제 1기지국(B1A)은 제 1액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 측정하여 원격 유니트(125)가 제 2서비스 범위 지역 내에 배치되어 있는 지를 식별하도록 한다.

Description

ＣＤＭＡ 시스템을 위한 하드 핸드오프에서 다이버시티를 제공하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING DIVERSITY IN HARD HANDOFF FOR A CDMA SYSTEM}
본 발명은 복수개의 기지국이 배치되어 있는 셀룰러 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상이한 셀룰러 시스템의 기지국들 사이에서 통신을 핸드오프하기 위한 새롭고 향상된 기술에 관한 것이다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조 기술의 사용은 많은 수의 시스템 사용자가 존재하는 통신을 용이하게 하기 위한 다양한 기술중 하나일 뿐이다. 시분할 다중 액세스(TDMA) 및 주파수 분할 다중 액세스(TDMA)가 공지되어 있을 지라도, CDMA는 이러한 다른 변조 기술을 능가하는 상당한 유용성을 가진다. 다중 액세스 통신 시스템에서의 CDMA기술의 사용은 본 명세서에서 참조문으로 인용한 “위성 또는 지상 중계기를 사용한 확산 스펙트럼 다중 액세스 통신 시스템”으로 등록된 미국 특허 제 4,901,307호에 개시되었다.
상기 언급된 특허에서, 다중 액세스 기술은 송수신기(또는 원격 유니트로 공지됨)를 구비한 복수의 이동 전화 시스템 사용자가 CDMA 확산 스펙트럼 통신 신호를 사용하여 위성 중계기 또는 ( 기지국 또는 셀-사이트로 공지된) 지상 기지국을 통해 통신하는 경우에 사용된다. CDMA 통신을 사용하여 주파수 스펙트럼은 여러번 재사용될 수 있다. CDMA 기술의 사용은 다른 다중 액세스 기술을 사용하여 얻을 수 있는 것 보다 매우 높은 스펙트럼 효율을 발생시키며, 이에 따라 시스템 사용자 용량의 증가를 허용한다.
미국내에서 사용되는 종래의 FM 셀룰러 전화 시스템은 일반적으로 AMPS(진보된 이동 전화 서비스 : Advanced Mobile Phone Service)로 불리고 있으며, 전자 산업 협회 표준(EIA/TLA-553)"이동국-지상국 호환성 설명“ 에 기술되어 있다. 이같은 종래의 FM 셀룰러 전화 시스템에 있어서, 가용 주파수 밴드는 일반적으로 30kHz의 대역폭을 가지는 채널들로 분할된다. 시스템의 서비스 지역은 지형적으로 기지국의 서비스 범위(coverage)의 지역으로 분할되며, 이것은 크기 면에서 다양하다. 가용 주파수 채널은 세트로 분할된다. 주파수 세트는 채널간 간섭(co-channel interference)의 가능성을 최소화하기 위한 방식으로 서비스 범위의 지역에 할당된다. 예를 들어 7개의 주파수 세트가 존재하고 서비스 범위의 지역이 균일하게 크기 설정된 6각형이 되는 시스템을 고려하도록 한다. 하나의 서비스 범위의 지역 내에서 사용되는 주파수는 가장 인접한 6개의 인접한 서비스 범위의 지역에서는 사용되지 않는다.
종래의 셀룰러 시스템에 있어서, 핸드오프 체제는 원격 유니트가 두개의 상이한 기지국의 서비스 범위의 지역 사이의 경계를 넘을 때에도 통신 접속이 계속되는 것을 허용한다. AMPS 시스템에 있어서, 한 기지국으로부터 다른 기지국으로의 핸드오프는, 원격 유니트로부터의 수신 신호 세기가 미리 결정된 임계값 아래로 떨어진다는 호출 통보를 액티브 기지국내의 수신기가 처리할 때, 시작된다. 낮은 신호 세기 표시는 원격 유니트가 기지국의 서비스 범위의 지역 경계에 인접하여 있어야 한다는 것을 의미한다. 신호 레벨이 미리 결정된 임계값 이하로 떨어질 때, 액티브 기지국은 인접한 기지국이 현재 기지국보다 양호한 신호 세기를 가지는 원격 유니트 신호를 수신하는 지의 여부를 결정하도록 시스템 제어기에 요구한다.
액티브 기지국의 질의에 응답하여 시스템 제어기는 핸드오프 요청과 함께 인접한 기지국으로 메시지를 전송한다. 액티브 기지국에 인접한 각각의 기지국은 자신이 동작하고 있는 채널 상에서 원격 유니트로부터의 신호를 찾는 특정 스캐닝 수신기를 사용한다. 인접한 기지국 중 하나가 적합한 신호 레벨을 시스템 제어기로 보고하면, 핸드오프는 현재 목표 기지국으로 레이블링된 인접한 기지국에 대해 시도된다. 이어 핸드오프는 목표 기지국에서 사용되는 채널 세트에서 유휴 채널 중인(idle channel)을 선택하므로써 시작된다. 제어 메시지는 원격 유니트로 전송되어 현재의 채널로부터 목표 기지국에 의해 지원되는 새로운 채널로 스위칭되도록 요구한다. 동시에 시스템 제어기는 액티브 기지국으로부터 목표 기지국으로 통화 접속을 스위칭한다. 이러한 절차는 하드 핸드오프로 불린다. “하드”라는 용어는 핸드오프의 “차단 후 접속” 특성을 표시하기 위해 사용된다.
종래의 시스템에 있어서 목표 기지국으로의 핸드오프가 성공적이지 않을 경우에 통화 접속은 중지(즉, 접속 해지)된다. 하드 핸드오프의 실패가 일어나는 많은 원인이 존재한다. 목표 기지국내에서 가용한 유휴 채널이 없는 경우에 핸드오프는 실패할 수 있다. 또한 원거리의 기지국과 통신을 위해 기지국이 동일한 채널을 사용하여 실제로 다른 원격 유니트 신호를 수신하고 있을 때 인접한 기지국 중 하나가 원격 유니트로부터의 신호 수신을 통보하는 경우에 핸드오프는 실패할 수 있다. 이러한 통보 에러는 그릇된 기지국으로 통화 접속이 전환되(transfer)는 것을 야기한다. 일반적으로 그릇된 기지국에서는 실제 원격 유니트로부터의 신호 세기가 통신을 유지하기에 충분하지 않다. 게다가, 원격 기지국이 채널을 스위칭하기 위한 명령을 수신하는 데에 실패한 경우에 핸드오프는 실패한다. 실제 동작 실험은 시스템의 안정성을 상당히 낮추는 핸드오프 실패가 종종 발생하는 것을 나타낸다.
종래의 AMPS 전화 시스템에서의 또 다른 일반적인 문제점은 원격 유니트가 연장된 시간 주기 동안 두개의 서비스 범위 지역 사이의 경계에 인접하여 있을 때에 발생한다. 이러한 상황에서 원격 유니트가 위치를 변경함에 따라 또는 서비스 범위의 지역 내에서 다른 반사 또는 감쇠 물체가 위치를 변경함에 따라, 신호 레벨은 각각의 기지국에 대해 변동(fluctuate)하는 경향이 있다. 신호 레벨의 변동은 “핑퐁” 상황을 야기하며, 상기 상황에서는 두 기지국 사이에서 앞뒤로 통화를 핸드오프하기 위한 반복된 요구가 이루어진다. 이같은 부가적인 불필요한 핸드오프는 통화가 우연히 끊어지는 가능성을 증가시킨다. 게다가, 핸드오프가 성공적일 지라도 반복된 핸드오프는 신호의 질에 악영향을 미친다.
본 명세서에서 참조문으로 인용한 1992년 3월 31일 출원되어 “CDMA셀룰러 통신 시스템 통신에서의 소프트 핸드오프를 제공하기 위한 방법 및 시스템”으로 등록된 미국 특허 제 5,101,501호에서, CDMA 통화의 핸드오프 동안에 하나 이상의 기지국을 통하여 원격 유니트와의 통신을 제공하기 위한 방법 및 시스템이 개시되었다. 셀룰러 시스템 내에서 이러한 타입의 핸드오프 통신을 사용하여, 셀룰러 시스템은 액티브 기지국에서 목표 기지국으로의 핸드오프에 의해 중단되지 않는다. 이러한 타입의 핸드오프는 “소프트” 핸드오프로 간주되며, 상기 소프트 핸드오프에서 제 1 액티브 기지국을 사용한 통신이 중단되기 이전에 제 2의 액티브 기지국이 되는 목표 기지국을 사용하여 동시 통신이 성립된다.
향상된 소프트 핸드오프 기술은, 1993년 11월 30일 출원되어 “CDMA 셀룰러 통신 시스템에서의 이동국 지원 소프트 핸드오프”로 등록되고 본 명세서에 이하 261 특허로 언급한 미국 특허 제 5,267,261호에 개시되어 있다. 261 특허의 시스템에 있어서, 소프트 핸드오프 절차는 시스템 내의 각각의 기지국에서 전송된 “파일롯” 신호의 세기를 원격 유니트에서 측정하는 것에 기초하여 제어된다. 이러한 파일롯의 세기 측정은 존속 가능한 기지국 핸드오프 후보의 식별을 용이하게 하므로써, 소프트 핸드오프를 돕는다.
보다 특별히, 261 특허의 시스템에 있어서, 원격 유니트는 인접한 기지국으로부터의 파일롯 신호의 신호 세기를 모니터링한다. 인접한 기지국의 서비스 범위 지역이 액티브 통신을 성립시키는 기지국의 서비스 범위 지역에 실질적으로 접할 것을 요구하지 않는다. 인접한 기지국 중 하나로부터의 파일롯 신호의 측정된 신호 세기가 소정의 임계값을 초과할 때, 원격 유니트는 액티브 기지국을 통해 시스템 제어기로 신호 세기 메시지를 전송한다. 시스템 제어기는 목표 기지국이 원격 유니트와의 통신을 성립시킬 것을 명령하고, 액티브 기지국을 통해 원격 유니트가 목표 기지국을 사용하여 동시적 통신을 성립시키는 한편 액티브 기지국을 사용한 통신을 유지하도록 요구한다. 이러한 처리는 추가의 기지국에 대해서 계속된다.
원격 유니트가 통신하고 있는 기지국 중 하나에 상응한 파일롯의 신호 세기가 미리 결정된 레벨 이하로 떨어진다는 것을 원격 유니트가 검출할 때, 원격 유니트는 액티브 기지국을 통해 해당 기지국의 측정된 신호 세기를 시스템 제어기로 통보한다. 시스템 제어기는 식별된 기지국을 통한 통신을 중단시키는 반면에 다른 액티브 기지국 또는 기지국들을 통해 통신을 유지하기 위해, 식별된 기지국 및 원격 유니트로 메시지를 전송한다.
상술한 기술이 동일한 시스템 제어기에 의해 제어되는 동일한 셀룰러 시스템 내의 기지국들 사이에서의 통화 전환에 매우 적합하지만, 다른 셀룰러 시스템의 기지국에 의해 서비스되는 서비스 범위의 지역으로 원격 유니트가 이동하므로써 보다 상이한 상황이 제공된다. 이같은 “시스템간의” 핸드오프에 있어서의 하나의 복잡화 요인은 각각의 시스템이 상이한 시스템 제어기에 의해 제어되고, 일반적으로 제1 시스템의 기지국들과 제 2 시스템의 시스템 제어기 사이에 직접 링크가 존재하지 않는다는 것이다. 이에 따라 두 개의 시스템은 핸드오프 처리 동안 하나 이상의 기지국을 통한 동시적 원격 유니트 통신을 수행하는 것으로부터 배제된다. 두 시스템 사이에 시스템간의 링크의 존재가 시스템간의 소프트 핸드오프를 용이하게 하기 위해 사용가능할 때라도, 종종 두 시스템의 유사하지 않은 특성은 상기 소프트 핸드오프 처리를 더욱 복잡하게 한다.
리소스가 시스템간의 소프트 핸드오프를 처리하기 위해 사용가능하지 않을 때, 하나의 시스템으로부터 다른 하나의 시스템으로 통화 접속의 “하드” 핸드오프를 수행하는 것은 서비스가 중단없이 유지되도록 하기 위한 경우에 중요하게 된다. 시스템간의 핸드오프는 시스템 사이의 통화 접속의 성공적인 전환을 쉽게 야기할 수 있는 시간 및 장소에서 수행되어야 한다. 예를 들어;
(i) 유휴 채널이 목표 기지국에서 사용가능할 때,
(ii) 원격 유니트가 목표 기지국 및 액티브 기지국 영역 내에 존재할 때, 및
(iii) 원격 유니트가 채널을 스위칭 하기 위한 명령을 수신하는 것을 확신하는 위치에 존재할 때에만 핸드오프는 수행된다.
이상적으로, 이같은 각각의 상호 시스템간의 하드 핸드오프는 다른 시스템의 기지국들 사이에서 “핑퐁” 핸드오프 요구에 대한 가능성을 최소화시키는 방식으로 처리되어야 한다.
현존하는 시스템간의 핸드오프 기술에 대한 이러한 그리고 추가적인 단점은 셀룰러 통신의 질을 손상시키고, 셀룰러 시스템이 계속적으로 증가됨에 따라 추가의 성능 감소가 예상된다. 이에 따라, 상이한 시스템의 기지국들 사이에 통화 핸드오프를 안정적으로 수행할 수 있는 시스템간의 핸드오프 기술에 대한 요구가 존재한다.
도 1은 셀룰러 WLL, PCS 또는 무선 PBX 시스템에 대한 실시예를 도시한다.
도 2는 제 1 (MSC-I) 및 제 2 (MSC-II) 이동 교환국에 의해 각각 제어되는 제 1 및 제 2 셀룰러 시스템으로 이루어진 셀룰러 통신 네트워크를 도시한다.
도 3은 두개의 지향성 마이크로 안테나 사이에서의 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크와 나란히 배열된 셀룰러 통신 시스템을 도시한다.
도 4a는 매우 이상화된, FM 시스템의 하드 핸드오프 영역을 도시한다.
도 4b는 매우 이상화된, CDMA 시스템의 하드 및 소프트 핸드오프 영역을 도시한다.
도 4c는 매우 이상화된, CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프에 상응하는 핸드오프 영역을 도시한다.
도 5는 내부적, 변환의 제 2 시스템 기지국 세트를 도시하며, 원격 유니트 측정 지향 하드 핸드오프 테이블의 기능을 설명하기 위해 사용된다.
도 6은 3개로 섹터 분할된 기지국에 대한 안테나 패턴을 도시한다.
도 7은 CDMA 대 CDMA의 동일 주파수 핸드오프에서의 검출 규칙 사용을 도시한다.
도 8은 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프에서의 검출 규칙 사용을 도시한다.
도 9는 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프를 제공하는 구성의 나란히 배열된 두 개의 기지국을 도시한다.
도 10은 CDMA 시스템으로부터 상이한 기술을 사용하는 서비스를 제공하는 시스템으로의 핸드오프를 도시한다.
도 11은 단일의 복수 섹터 분할된 기지국을 사용하여 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프를 제공하기 위한 대안적인 구성을 도시한다.
도 12는 수신 다이버시티를 포함하는 종래 기술의 기지국에 대한 블록도를 도시한다.
도 13은 경로 다이버시티를 제공하기 위한 전송 다이버시티를 가지는 경계 기지국의 블록도를 도시한다.
도 14는 하드 핸드오프를 수행하기 위해 나란히 배열된 기지국의 사용을 도시한다.
도 15는 하드 핸드오프를 수행하기 위한 서비스 범위 영역의 상당한 부분의 중첩을 가지는, 밀하게 위치된 기지국의 사용을 도시한다.
도 16은 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크에 의해 교차되는 CDMA 시스템의 “ 원뿔형 침묵 영역”의 사용을 도시한다.
도 17은 서비스 범위중 원뿔형 침묵 영역 및 마이크로파 링크의 서비스 범위 영역이 실질적으로 동일한 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크에 의해 교차되는 CDMA 시스템내의 "원뿔형 침묵 영역“의 사용을 도시한다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA)에서 CDMA로의 동일 주파수 하드 핸드오프의 특징은 소프트 핸드오프 프로세스에 의하여 통신이 이루어질 수 없는 기지국으로부터 상당한 양의 신호 에너지가 존재할 경우 원격 유니트와 기지국사이에 접속이 유지되어야 한다는 것이다. 사용할 수 없는 신호 에너지는 원격 유니트에 의하여 감지되는 신호의 신호 대 잡음비를 감소시킨다. 신호가 액티브 기지국에 대하여 페이딩되면, 신호 대 잡음비는 더욱 감소될 수 있다. 따라서 성능을 개선하기 위한 하나의 방법은 액티브 기지국에 대한 딥(deep) 페이딩의 가능성을 최소화하는 것이다. 본 발명은 원격 유니트에 대한 페이딩의 독립성을 제공하기에 충분한 간격으로 분리된 두 개의 상이한 안테나로부터 순방향 링크 신호를 두 번 전송함으로써 순방향 링크 공간 다이버시티를 제공한다.
본 발명의 상기 기술들은 도면을 참조한 아래와 같은 상세한 설명을 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.
셀룰러 전화 시스템, 무선 사설 교환 (PBX : Private Branch Exchange) 시스템, 무선 가입자 회선(WLL : Wireless Local Loop), 개인 통신 시스템(PCS : Personal Communication System) 또는 다른 아날로그의 무선 통신 시스템의 일 예가 도 1에 도시되었다. 도 1에 도시된 시스템은 많은 수의 원격 유니트와 다수의 기지국 사이에서의 통신을 용이하게 하기 위해, 다양한 다중 액세스 변조 기술을 사용한다. 시분할 다중 액세스(TDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 및 단일 사이드밴드에 압신된(companded) 진폭과 같은 진폭 변조(AM) 방식을 포함하여 많은 다중 액세스 통신 시스템 기술이 공지되어 있다. 그러나, CDMA의 확산 스펙트럼 변조 기술은 다중 액세스 통신 시스템을 위한 이러한 변조 기술을 능가하는 상당한 유용성을 가진다. 다중 액세스 통신 시스템에 있어서의 CDMA 기술의 사용은, 본 발명에서 참조문으로 인용한 1990년 2월 13일 출원되고 “위성 또는 지상 중계국을 사용한 확산 스펙트럼 다중 액세스 통신 시스템”으로 등록된 미국 특허 제 4,901,307호에 개시되었다. 명세서에 기술된 많은 아이디어는 설명된 바람직한 실시예가 CDMA 시스템을 참조하여 기술되었더라도, 다양한 통신 기술에 사용될 수 있다.
상술한 미국 특허 제 4,901,307호에서, 각각 송수신기를 가지는 다수의 이동 전화 시스템 사용자는 CDMA 확산 스펙트럼 통신 신호를 사용하여 위성 중계소 또는 지상 중계소를 통해 통신한다. CDMA의 사용은 다른 다중 액세스 기술을 사용하여 얻어질 수 있는 것보다 매우 높은 스펙트럼 효율을 야기한다.
일반적인 CDMA 시스템에 있어서, 각각의 기지국은 고유한 파일롯 신호를 전송한다. 바람직한 실시예에 있어서, 파일롯 신호는 공통의 의사 잡음(PN) 확산 코드를 사용하여 각각의 기지국에 의해 연속적으로 전송되는 무변조 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호이다. 각각의 기지국 또는 기지국 섹터는 다른 기지국에 대해 시간적으로 이격된 공통 파일롯 시퀀스 오프셋을 전송한다. 원격 유니트는 기지국으로부터 수신된 파일롯 신호의 코드 위상 오프셋에 기초하여 기지국을 식별한다. 상기 파일롯 신호는 또한 핸드오프 결정에서 사용되는 신호 세기 측정 기초 및 코히런스 복조에 대한 위상 기준을 제공한다.
도 1을 참조하여, 이동 교환국(MSC : Mobile Switching Center)으로 언급되는 시스템 제어기 및 교환국(10)은 일반적으로 기지국에 시스템 제어를 제공하기 위한 인터페이스 및 처리 회로를 포함한다. 제어기(10)는 또한 적합한 원격 유니트로 전송을 위하여, 공중 교환 전화망(PSTN : Public Switched Telephone Network)으로부터 적합한 기지국으로 전화 통화의 루트 설정(routing)을 또한 제어한다. 제어기(10)는 또한 원격 유니트로부터 적어도 하나의 기지국을 통해 PSTN으로의 루트 설정을 제어한다. 제어기(10)는 적합한 기지국을 통하여 원격 유니트 사이의 통화를 지시한다.
일반적인 무선 통신 시스템은 다수의 섹터를 구비한 소정의 기지국을 포함한다. 복수로 섹터 분할된(multi-sectored) 기지국은 복수의 독립적인 송신 및 수신 안테나뿐만 아니라 소정의 독립적인 처리 회로를 포함한다. 본 발명은 섹터 분할된 기지국의 각 섹터 및 단일 섹터의 독립 기지국에 동일하게 적합하다. 기지국이라는 용어는 기지국의 섹터 또는 단일 섹터의 기지국을 언급하는 것으로 가정된다.
제어기(10)는 전용 전화 회선, 광섬유 링크와 같은 다양한 수단 또는 마이크로파 통신 링크에 의해 기지국에 결합될 수 있다. 도 1은 전형적인 기지국(12,14,16) 및 전형적인 원격 유니트(18)를 도시한다. 원격 유니트(18)는 차량 전화기, 손바닥 크기의 휴대용 유니트, PCS 유니트 또는 고정 위치의 무선 가입자 회선 유니트일 수 있으며, 다른 임의의 순응형 음성 또는 데이터 통신 장치일 수 있다. 화살표(20A-20B)는 기지국(12)과 원격 유니트(18) 사이의 가능한 통신 링크를 도시한다. 화살표(22A-22B)는 기지국(14)과 원격 유니트(18) 사이의 가능한 통신 링크를 도시한다. 유사하게, 화살표(24A-24B)는 기지국(16)과 원격 유니트(18) 사이의 가능한 통신 링크를 도시한다.
기지국의 위치는 그들의 서비스 범위의 지역 내에 위치된 원격 유니트에 서비스를 제공하도록 설계된다. 원격 유니트가 비사용 중일 때, 즉 어떠한 통화도 진행중이지 않을 때, 원격 유니트는 근처의 각각의 기지국으로부터의 파일롯 신호를 계속적으로 모니터링한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파일롯 신호는 기지국(12,14,16)에 의해 각각 통신 링크(20B,22B,24B)를 통해 원격 유니트(18)로 전송된다. 일반적으로 “순방향 링크”의 용어는 기지국으로부터 원격 유니트로의 접속을 말한다. 일반적으로, “역방향 링크”의 용어는 원격 유니트로부터 기지국으로의 접속을 말한다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 원격 유니트(18)는 기지국(16)의 서비스 범위의 영역 내에 존재하는 것으로 간주된다. 원격 유니트(18)가 모니터링한 다른 파일롯 신호보다 높은 레벨로 기지국(16)으로부터의 파일롯 신호를 수신하는 경향이 있다. 원격 유니트(18)가 트래픽 채널 통신(즉, 전화 통화)을 시작할 때, 제어 메시지가 기지국(16)으로 전송된다. 통화 요구 메시지를 수신하여 기지국(16)은 제어기(10)에 신호로 알리고, 호출된 전화 번호를 전송한다. 제어기(10)는 계획된 수령인에게 PSTN을 통해 통화를 접속시킨다.
통화가 PSTN으로부터 시작된다면, 제어기(10)는 원격 유니트가 가장 최근에 자신의 존재를 등록한 위치에 근접하여 위치된 기지국 세트로 통화 정보를 전송한다. 기지국은 회답으로 페이징 메시지를 브로드케스팅한다. 의도된 원격 유니트가 그것의 패이징 메시지를 수신할 때, 유니트는 가장 인접한 기지국으로 전송되는 제어 메시지를 사용하여 응답한다. 제어 메시지는 제어기(10)에 원격 유니트와의 통신에 특정 기지국이 사용된다는 것을 통보한다. 제어기(10)는 초기에 통화를 이러한 기지국을 통해 원격 유니트로 발송한다.
원격 유니트(18)가 초기의 기지국, 예를 들어 기지국(16)의 서비스 범위의 영역 밖으로 이동한다면, 통신은 다른 기지국으로 전환된다. 통신을 다른 기지국으로 전환하는 절차는 핸드오프로 언급된다. 바람직한 실시예에 있어서, 원격 유니트는 핸드오프 처리를 시작하고 돕는다.
일반적으로 IS-95로 간단하게 언급되는, “듀얼 모드의 광대역 확산 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 이동국 - 기지국 호환성 표준(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System”, TIA/EIA/IS-95에 따라, “원격 유니트-지원(remote unit-assisted)” 핸드오프는 원격 유니트 자신에 의해 시작된다. 원격 유니트에는 탐색 수신기가 장착되며, 상기 수신기는 다른 기능을 수행하는 것 이외에 인접한 기지국의 파일롯 신호를 스캔하는 데에 사용된다. 인접한 기지국 중 하나, 예를 들어 기지국(12)으로부터의 파일롯 신호가 소정의 임계치보다 강하다고 판정되면, 원격 유니트(18)는 현재 기지국, 즉 기지국(16)으로 메시지를 전송한다. 정보는 기지국(16)을 통해 제어기(10)로 전달된다. 정보를 수신하여 제어기(10)는 원격 유니트(18)와 기지국(12) 사이에 접속을 개시한다. 제어기(10)는 기지국(12)이 리소스를 통화에 할당하도록 요구한다. 바람직한 실시예에 있어서, 기지국(12)은 채널 엘리먼트를 통화를 처리하기 위해 할당하고, 이같은 할당을 다시 제어기(10)로 보고한다. 제어기(10)는 원격 유니트에 기지국(16)을 통해 기지국(12)으로부터의 신호를 탐색하도록 알리고, 기지국(12)에 원격 유니트 트래픽 채널 파라미터를 알린다. 원격 유니트(18)는 기지국(12 및 16)을 통해서 통신한다. 이러한 처리 동안, 원격 유니트는 자신이 수신한 파일롯 신호의 신호 세기를 계속하여 식별 및 측정한다. 이러한 방식으로, 원격 유니트 지원의 핸드오프가 달성된다.
상술한 절차는 원격 유니트가 동시에 하나 이상의 기지국을 통해 통신하는 “소프트” 핸드오프로 간주될 수 있다. 소프트 핸드오프 동안, MSC는 원격 유니트가 통신하는 각각의 기지국으로부터 수신된 신호들을 조합 또는 선택한다. MSC는 PSTN으로부터의 신호를 원격 유니트가 통신하는 각각의 기지국으로 중계한다. 원격 유니트는 각각의 기지국으로부터 수신한 신호를 조합하여 총체적인 결과를 생성한다.
소프트 핸드오프의 절차를 관찰하면, MSC가 처리의 집중화된 제어를 제공하는 것이 분명하다. 원격 유니트가 동일한 셀룰러 시스템이 아닌, 즉 동일한 MSC에 의해 제어되지 않는 둘 이상의 기지국의 서비스 범위 영역 내에 우연히 위치한다면, 원격 유니트-지원 핸드오프는 보다 복잡하다.
도 2는 각각 제 1 및 제 2 이동 교환국(MSC-I-MSC-II) 제어하의 제 1 및 제 2 셀룰러 시스템을 포함하는 셀룰러 통신 네트워크(30)를 도시한다. MSC-I 및 MSC-II는 각각 전용 전화 회선, 광섬유 링크 또는 마이크로파 통신 링크와 같은 다양한 수단에 의해 제 1 및 제 2 셀룰러 시스템의 기지국에 결합된다. 도 2에 있어서, 제 1 시스템의 서비스 범위 지역(C1A- C1E)을 각각 규정하는 5개의 예시적인 기지국(B1A-B1E) 및 제 2 셀룰러 시스템의 서비스 범위 지역(C2A- C2E)을 각각 규정하는 5개의 예시적인 기지국(B2A-B2E)이 도시되었다.
설명을 위해, 서비스 범위의 지역(C1A- C1E, C2A- C2E) 및 연속적으로 유도된 도 3에 도시된 서비스 범위의 지역은 원형 또는 육각형으로 도시되었으며, 매우 이상화되었다. 실제 통신 환경에 있어서, 기지국의 서비스 범위 지역은 크기 및 형태에 있어서 다양하다. 기지국의 서비스 범위 지역은 이상화된 원형 또는 육각형 모양과는 상이하며, 서비스 범위 지역을 한정하는 서비스 범위 지역과 서로 중첩하는 경향이 있다. 게다가, 기지국은 또한 기술 분야에서 공지된 바와 같이 3개의 섹터로 섹터 분할될 수 있다.
이하, 서비스 범위의 지역들(C1C- C1E, C2C- C2E)이 제 1 및 제 2 셀룰러 시스템 사이의 경계에 근접하였기 때문에, 경계(border) 또는 전이(transition) 서비스 범위 지역으로 언급된다. 각각의 시스템내의 나머지 서비스 범위의 지역은 내부(internal) 또는 안쪽(interior) 서비스 범위 지역으로 언급된다.
도 2를 살펴보면, MSC-II는 기지국(B1A-B1E)으로의 통신을 위한 직접 액세스를 가지지 않으며, MSC-I는 기지국(B2A-B2E)과 통신을 위한 직접 액세스를 가지지 않다는 것을 알 수 있다. 도 2에서 도시된 바와 같이, MSC-I 및 MSC-II는 서로 통신할 수 있다. 예를 들어 "셀룰러 무선 원격 통신의 시스템간 동작(Cellular Radio Telecommunication Intersystem Operation)“으로 명명된 ELA/TIA/IS-41은 도 2의 시스템 간 데이터 링크에 의해 도시된 바와 같이 상이한 동작 영역의 스위칭 사이의 통신에 대한 표준을 정의한다. 기지국(B1C-B1E)중 하나 및 기지국(B2C-B2E)중 하나 사이에 소프트 핸드오프를 제공하기 위해, 대용량의 통화 신호 및 전력 제어 정보가 MSC-I 및 MSC-II 사이에서 전송되어야 한다. 교환기대 교환기 접속의 확대된 특성 및 대용량의 통화 신호와 전력 제어 정보는 과도한 지연을 야기하며, 과도한 리소스의 희생을 야기한다. 소프트 핸드오프를 제공하는 데 있어서의 다른 난점은 MSC-I에 의해 제어되는 시스템의 구조 및 MSC-II에 의해 제어되는 시스템의 구조가 대단히 상이하다는 것이다. 이에 따라, 본 발명은 시스템간의 소프트 핸드오프의 복잡성 및 비용을 방지하기 위하여 두 시스템 사이에 하드 핸드오프의 메카니즘을 제공한다.
하드 핸드오프를 위한 메카니즘은 여러 상황에서 사용될 수 있다. 예를 들어 MSC-II에 의해 제어되는 시스템은 신호를 통신하기 위해 CDMA를 사용하지 않고 대신에 FM, TDMA 또는 다른 방식을 사용할 수 있다. 이같은 경우에 있어서, 양쪽 시스템 모두 CDMA를 사용하여 동작하는 경우에만 소프트 핸드오프가 가능하기 때문에, MSC-1 에 의해 제어되는 시스템에서 시스템간 소프트 핸드오프 매커니즘이 제공되더라도 하드 핸드오프가 요구된다. 이에 따라 본 발명은 상이한 무선 인터페이스를 사용하는 두 시스템 사이의 원격 유니트를 핸드오프하기 위해 사용된다. 제 2 시스템은 하드 핸드오프 처리의 개시를 돕기 위해서 파일롯 신호 또는 다른 CDMA 비컨(beacon)을 전송하도록 수정될 필요가 있다. 파일롯 비컨을 사용하는 시스템은, 1995년 3월 30일 출원되어 공동 계류중인 “METHODE AND APPARATUS FOR MOBILE UNIT ASSISTED CDMA TO ALTERNATIVE SYSTEM HARD HANDOFF"로 명명된 미국 특허 출원 제 08/413,306호에 설명되었다. 대안적인 시스템은, 1995년 8월 31일 출원되어 공동 계류중인 ”SAME FREQUENCY, TIME-DIVISION-DUPLEX REPEATER"로 명명된 미국 특허 출원 번호 제 08/522,469호에 설명되었다. 시스템은 파일롯 비컨을 사용하며, 이것은 1995년 10월 13일 출원되어 공동 계류중인 "METHOD AND APPARATUS FOR HANDOFF BETWEEN DIFFERENT CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM"으로 명명된 미국 특허 출원 번호 제 08/322,817호에 설명되었다.
하드 핸드오프가 가용 다른 상황은 원격 유니트가 그것이 동작하는 주파수를 변화시키는 경우이다. 예를 들어 PCS 대역(band)내에서 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크가 CDMA 통신 시스템과 공존하여 동작할 수 있다. 도 3에 있어서, 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크(140)가 지향성 마이크로파 안테나(130)와 지향성 마이크로파 안테나(135) 사이에서 도시된다. 기지국(40,100,110)은 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크(140)에 의해 사용되는 주파수 대역의 사용을 회피하도록 요구될 수 있으며, 이에 의해 두 시스템 사이의 간섭을 회피할 수 있다. 지향성 마이크로파 안테나(130) 및 지향성 마이크로파 안테나(135)가 상당히 지향적이기 때문에, 포인트 대 포인트 마이크로파 링크(140)는 매우 좁은 필드를 가진다. 이와 같이, 기지국(115,120)과 같이 시스템의 다른 기지국 및 섹터(50,70)는 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크(140)와의 간섭 없이 동작할 수 있다. 따라서, 원격 유니트(125)는 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크(140)와 동일한 주파수 대역 내의 CDMA 채널 상에서 동작될 수 있다. 원격 유니트(125)가 현재 동작하는 주파수 상의 통신을 지원하지 않는 기지국(110)을 향하여 이동하는 경우, 기지국(115)에서 기지국(110)으로의 소프트 핸드오프를 수행하는 것은 가능하지 않다. 대신에, 기지국(115)은 원격 유니트(125)가 기지국(110)에 의해 지원되는 다른 주파수 대역으로 하드 핸드오프를 수행할 것을 명령한다.
하드 핸드오프가 사용될 수 있는 다른 상황은 원격 유니트가 보다 균등하게 부하를 분배하기 위해 그것이 동작하는 주파수를 변화시켜야 하는 경우이다. 예를 들어 PCS 대역 내에서, CDMA는 주파수 대역(f1) 및 주파수 대역(f2)과 같은 여러 주파수 대역의 트래픽 채널 신호를 사용하여 통신한다. 주파수 대역(f2)이 액티브 통신 신호를 사용 주파수 대역(f1)보다 과중하게 부하가 걸리는 경우, 주파수 대역(f2)에서의 액티브 통신 신호중 일부를 주파수 대역(f1)으로 이동하는 것이 유용하다. 부하 분담을 달성하기 위해, 주파수 대역(f2)에서 동작하는 하나 이상의 원격 유니트는 시스템 내부의 하드 핸드오프를 수행하므로써 주파수 대역(f1)내에서의 동작을 시작하도록 요구받는다.
하드 핸드오프를 수행하는 가장 안정적인 방법은 기지국(115)이 그 자신 내에서 대안적인 주파수로의 하드 핸드오프를 수행하도록 하는 것이다. 따라서, 소정의 포인트에서 원격 유니트(125)가 기지국(115)으로부터 보다 많고 안정적인 신호를 수신할 때, 기지국(115)은 원격 유니트(125)가 기지국(115)에 의해 지원되는 다른 주파수 상에서 동작하도록 요구한다. 기지국(115)은 전송을 시작하고, 새로운 주파수로 원격 유니트 전송 신호의 수신을 시도한다. 대안적으로 하드 핸드오프는 기지국(115)의 제 1 주파수와 기지국(110)의 제 2 주파수 사이에서 발생한다. 두 타입의 하드 핸드오프 중 어떠한 것도 시스템 간 통신을 요구하지 않는다.
도 2를 다시 참조하여, 지정된 원격 유니트로 전송을 위해, 제 1 이동 교환국(MSC-I)은 PSTN으로부터 적합한 기지국(B1A-B1E)으로의 전화 통화에 대한 루트 설정을 제어한다. MSC-I는 또한 서비스 범위 영역 내의 원격 유니트로부터 적어도 하나의 기지국을 통해 PSTN으로의 통화에 대한 루트 설정을 제어한다. MSC-II는 PSTN 및 기지국(B2A-B2E) 사이에서의 통화를 루트 설정하기 위해 기지국(B2A-B2E)의 동작을 제어하도록 동일한 방식으로 동작한다. 제어 메시지 및 유사 메시지가 IS-41과 같은 산업 표준 또는 후속 정정 표준을 사용하여 시스템간의 데이터 링크(34)를 통해 MSC-I 및 MSC-II 사이에서 통신된다.
원격 유니트가 내부 기지국의 서비스 범위 지역 내에 위치될 때, 원격 유니트는 인접한 기지국 세트로부터의 파일롯 신호 전송을 모니터링하도록 프로그래밍된다. 원격 유니트가 서비스 범위 영역(C1D)내에 위치되지만 서비스 범위 지역(C2D)에 접근하는 경우를 고려하도록 한다. 이러한 예에 있어서, 원격 유니트는 기지국(B2D)으로부터 유용한 신호 레벨을 수신하는 것을 시작하며 이어서 이것은 원격 유니트가 현재 통신하고 있는 기지국(B1D) 및 다른 임의의 기지국(들)으로 보고된다. 유용한 신호 레벨이 원격 유니트에 의해 수신되는 때는 수신 신호의 하나 이상의 계량 가능한 파라미터(예를 들어 신호 세기, 신호대 잡음비, 프레임 에러율, 프레임 소거율, 비트 에러율, 및/또는 상대적인 시간 지연)를 측정하므로써 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 측정은 원격 유니트에 의해 수신된 파일롯 신호의 세기에 기초한다. 이같은 원격 유니트에서 유용한 수신 신호 레벨을 검출하고 신호 세기 또는 양 메시지를 사용하여 이러한 검출을 기지국(B1D)에 보고한 이후, 기지국(B1D)으로부터 기지국(B2D)으로 동일한 주파수의 원격 유니트-지원 하드 핸드오프가 다음과 같이 진행될 수 있다;
(i) 기지국(B1D)은 기지국(B2D)으로부터 수신된 원격 유니트의 보고 신호 레벨을 MSC-I로 중계하며, MSC-1은 기지국(B2D)이 MSC-II에 의해 제어됨을 인지한다.
(ii) MSC-I는 시스템간의 데이터 링크(34)를 통해 MSC-II로부터 기지국(B2D)의 채널 리소스 및 두 시스템 사이에 시스템간의 트렁크 설비를 요구한다.
(iii) MSC-II는 시스템간의 데이터 링크(34)를 통해 MSC-I로 정보를 제공하므로써, 상기 요구에 응답하며, 이러한 정보는 통신이 설정되는 채널뿐만 아니라 다른 정보를 식별한다. 게다가, 제어기는 기지국(B2D)내에서 원격 유니트 및 트렁크 리소스와의 통신을 위한 지정 채널을 확보한다.
(iv) MSC-1은 새로운 채널 정보를 기지국(B1D)을 통해 원격 유니트에 제공하고, 원격 유니트가 기지국(B2D)과의 통신을 시작하는 시간을 규정한다.
(v) 규정된 시각에 원격 유니트와 기지국(B2D) 사이에 하드 핸드오프를 통해 통신이 설정된다.
(vi) MSC-II는 시스템으로의 원격 유니트의 성공적인 전환을 MSC-I에 인지시킨다.
이러한 방법의 한가지 난점은 원격 유니트로부터의 신호가 상기 시간에 통신을 지원하기에 충분한 레벨로 기지국(B2D)에 의해 수신되는 지의 여부를 알지 못한다는 것이다. MSC-I는 원격 유니트가 기지국(B2D)과의 통신을 설정하도록 요구한다. 유사하게, 기지국(B2D)은 원격 유니트로부터 유용한 수신 신호 레벨을 수신하지 않을 수도 있다. 결과적으로, 통화 접속은 MSC-II로의 전송 제어 절차 동안에 중단될 수 있다. 통화 접속이 중단되면, 확인 신호가 아닌 에러 메시지가 MSC-II로부터 MSC-I로 전송된다.
하드 핸드오프를 제공하는 데 있어서의 또 다른 난점은 CDMA 시스템의 서비스 범위 지역의 경계에 대한 특성이다. AMPS와 같은 FM 시스템에 있어서, 서비스 범위 지역의 중첩 영역은 다소 넓다. 서비스 범위 지역의 중첩 영역은 통신이 원격 유니트와 상이한 두개의 기지국 중 어느 하나 사이에서 지원되는 영역이다. FM 시스템에 있어서, 원격 유니트가 서비스 범위 지역의 중첩 영역 내에 위치할 때에만 하드 핸드오프가 성공적으로 발생하기 때문에, 이같은 서비스 범위의 중첩 영역은 넓어야 한다. 예를 들어, 도 4a는 매우 이상적인 FM 시스템을 도시하였다. 기지국(150) 및 기지국(165)은 순방향 및 역방향 링크 FM 통신을 원격 유니트(155)에 제공할 수 있다. ( 순방향 링크는 기지국으로부터 원격 유니트로의 접속을 일컫는다. 역방향 링크는 원격 유니트로부터 기지국으로의 접속을 일컫는다. ) 영역(160)내에서, 기지국(150) 및 기지국(165)으로부터의 신호 세기는 원격 유니트(155)와의 통신을 지원하기에 충분한 레벨이다. FM 시스템의 특성에 기인하여, 기지국(150, 165)은 원격 유니트(155)와 동시에 통신할 수 없다. 기지국(150)에서 기지국(165)으로의 하드 핸드오프가 영역(160) 내에서 발생할 때, 새로운 주파수는 기지국(150)과 원격 유니트(155) 사이의 통신을 위해 사용되는 것보다는 기지국(165)과 원격 유니트(155) 사이의 통신을 위해 사용된다. 기지국(165)은 기지국(150)에 의해 사용되는 소정의 주파수상에서는 절대 전송하지 않으며, 이에 따라 기지국(165)은 명목적으로 기지국(150) 및 그것이 통신하고 있는 임의의 원격 유니트 사이의 통신에 어떠한 간섭도 제공하지 않는다. 경계(182)는 이것을 넘어서 기지국(165)으로부터 원격 유니트(155)로의 통신이 가능하지 않게 되는 위치를 나타낸다. 유사하게 경계(188)는 이것을 넘어 기지국(150)으로부터 원격 유니트(155)로의 통신이 가능하지 않게 되는 위치를 나타낸다. 명백히 도 4a뿐만 아니라 도 4b 및 도 4c는 크기에 따라 도시되지 않았으며, 실제로 각각의 기지국의 총 서비스 범위 지역에 비해 서비스 범위의 중첩 영역이 상대적으로 좁다.
CDMA 소프트 핸드오프를 사용하여, 통신이 두개의 기지국 중 단지 하나에 의해서 완벽하게 지원될 수 있는 서비스 범위 지역의 중첩 영역이 존재한다는 것은 중요하지 않다. 소프트 핸드오프가 발생하는 영역에 있어서, 통신이 둘 이상의 기지국과 동시에 성립되는 경우에 안정적인 통신이 유지되는 것이 충분하다. CDMA 시스템에 있어서, 일반적으로 액티브 기지국 및 인접한 기지국은 동일한 주파수로 동작한다. 따라서, 원격 유니트가 인접한 기지국의 서비스 범위 지역으로 접근함에 따라, 액티브 기지국으로부터의 신호 레벨은 떨어지며, 인접한 기지국으로부터의 간섭 레벨이 증가한다. 인접한 기지국으로부터의 간섭이 증가하기 때문에, 소프트 핸드오프가 설정되지 않으면, 액티브 기지국과 원격 유니트 사이의 접속은 위태롭게 된다. 신호가 액티브 기지국에 대해 희미해지고 인접한 기지국에 대해 희미해지지 않는 경우에 접속은 특히 위태롭게 된다.
도 4b는 상당히 이상적인 CDMA 시스템을 도시한다. CDMA의 기지국(200) 및 CDMA 기지국(205)은 순방향 및 역방향 링크의 CDMA 통신을 원격 유니트(155)에 제공할 수 있다. 어두운 영역(170)내에서, 기지국(200) 또는 기지국(205) 중 어느 하나와 통신이 성립되는 경우에도, 두 기지국(200 및 205)으로부터의 신호 세기는 원격 유니트(155)와의 통신을 지원하기에 충분한 레벨이다. 경계(184)를 넘어서면 기지국(205)만을 통한 통신은 안정적이지 않다. 유사하게 경계(186)를 넘어서 기지국(200)만을 통한 통신은 안정적이지 않다.
영역(175A, 170 및 175B)은 원격 유니트가 기지국들(200,205) 사이에서 소프트 핸드오프되는 경향이 있는 영역을 도시한다. 두 기지국들(200,205)을 통해 통신을 성립시키는 것은, 기지국(205)에 대한 영역(175A)내의 원격 유니트와 통신 링크가 통신을 지원하기에 단독으로 안정적이지 않을 경우에도, 전반적인 안정성을 향상시킨다. 경계(180)를 넘어서면, 기지국(205)으로부터의 신호 레벨은 소프트 핸드오프에서 조차 원격 유니트(155)와의 통신을 지원하기에 충분하지 않다. 경계(190)를 넘어서면, 기지국(200)으로부터의 신호 레벨은 소프트 핸드오프에서 조차 원격 유니트(155)와의 통신을 지원하기에 충분하지 않다.
도 4a 및 도 4b는 서로에 관련하여 도시되었다는 것을 주지하여야 한다. 경계를 나타내기 위해 사용된 부호(180,182,184,186,188,190)는 기지국(150) 및 기지국(200)으로부터 거리 증가에 따라 값이 증가한다. 이와 같이, 경계들(180,190) 사이의 소프트 핸드오프 영역이 가장 넓다. 경계들(182,188) 사이의 FM 서비스 범위의 중첩 영역은 CDMA 소프트 핸드오프 영역 내에 위치한다. CDMA 하드 핸드오프 영역은 경계들(184,186) 사이의 가장 좁은 영역이다.
기지국(200)이 제 1 시스템에 속하고, 기지국(205)이 제 2 시스템에 속한다면, 기지국(200) 및 기지국(205)은 원격 유니트(155)와 동시에 통신 할 수 없다는 것을 주지하여야 한다. 따라서, 통신이 기지국(200)으로부터 기지국(205)으로 전환되기를 요구하는 경우, 기지국(200)으로부터 기지국(205)으로 하드 핸드오프가 수행될 것이 요구된다는 것을 주지하여야 한다. 하드 핸드오프가 높은 성공 가능성을 가지도록 원격 유니트는 영역(170)내, 경계들(184,186) 사이의 CDMA 하드 핸드오프 영역 내에 위치되어야 한다는 것이 주지되어야 한다. 하드 핸드오프 영역(170)은 매우 좁고 원격 유니트(155)가 하드 핸드오프 영역(170) 내부로 이동 및 외부로 이동하는 데에 걸리는 시간이 매우 작다는 점이 어려운 점이다. 게다가, 원격 유니트(155)가 하드 핸드오프 영역(170)내에 존재하는 지의 여부를 식별하는 것이 어렵다. 원격 유니트(155)가 하드 핸드오프 영역(170)내에 존재하는 지를 결정하면, 어떤 기지국으로 그리고 언제 하드 핸드오프가 발생되어야 하는 지가 결정되어야 한다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.
본 발명의 제 1 특징은 하드 핸드오프가 필요한 경우, 이를 성공적으로 수행할 수 있도록 서비스 범위 지역의 영역을 결정하고 하드 핸드오프가 시도되어야할 기지국을 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 도 3에 도시된 타일 형태로 배열된 육각형은 매우 이상적이다. 시스템이 실질적으로 사용될 때, 결과적인 서비스 범위 지역은 매우 다양한 모양을 가진다. 도 5는 기지국 세트에 대한 보다 현실적인 표현을 도시한다. 기지국(T1-T3) 및 기지국(I1-I3)은 시스템 1 제어기(212)에 의해 제어되는 제 1 통신 시스템의 일부이다. 기지국(I1-I3)은 동일한 시스템의 다른 기지국과 접하는 내부 기지국이다. 기지국(T1-T3)은 상이한 운영 시스템에 속하는 기지국의 서비스 범위 지역과 접하는 서비스 범위 지역을 가지는 전이 또는 경계 기지국이다. 기지국(S1-S3)은 시스템 2 제어기에 의해 제어되는 제 2 시스템의 일부이다. 기지국(S3), 기지국(I1-I3) 및 기지국(T2-T3)을 둘러싸는 최외각의 두꺼운 동심원은 기지국의 이상화된 서비스 범위 지역을 나타내며, 상기 지역에서는 해당 기지국과의 통신을 설정하는 것을 가능하게 한다. 기지국(S1-S2), 기지국(T1)을 둘러싸는 최외각의 두꺼운 물결형 라인은 해당 기지국의 보다 현실적인 서비스 범위 지역을 나타낸다. 예를 들어 물결형 라인(228)은 기지국(S1)의 서비스 범위 지역을 나타낸다. 서비스 범위 지역의 모양은 안테나가 설치된 높이, 수, 반사도 및 서비스 범위 지역내의 높은 빌딩의 높이뿐만 아니라 언덕 및 서비스 범위 지역 내의 다른 장애물과 같은 기지국이 위치한 지형에 의해 상당히 영향을 받는다. 현실적인 서비스 범위 지역은 도면을 간략화시키기 위해 각각의 기지국에 대해 도시하지는 않았다.
실제 시스템에 있어서, 소정의 기지국은 3개의 섹터와 같이 섹터 분할될 수 있다. 도 6은 세 개의 섹터 분할된 기지국에 대한 안테나의 패턴을 도시한다. 도면을 간략화하기 위해 3개의 섹터 분할된 기지국은 도 5에 도시되지 않았다. 본 발명의 개념은 섹터 분할된 기지국에 직접 적용될 수 있다.
도 6에서 서비스 범위 지역(300A)은 가장 가는 폭의 라인으로 표현된다. 서비스 범위 지역(300B)은 중간 폭의 라인으로 표현된다. 서비스 범위 지역(300C)은 가장 두꺼운 라인으로 표현된다. 도 6에 도시된 세 개의 서비스 범위 지역은 표준 지향성 다이폴 안테나를 사용하여 제조된 모양이다. 서비스 범위 지역의 에지는 원격 유니트가 상기 섹터를 통해 통신을 지원하기에 필요한 최소 신호 레벨을 수신하는 위치로서 생각될 수 있다. 원격 유니트가 섹터 내로 이동함에 따라, 원격 유니트에 의해 인지되는, 기지국으로부터 수신된 신호의 세기는 증가한다. 포인트(302)에서 원격 유니트는 섹터(300A)를 통해 통신한다. 포인트(303)에서 원격 유니트는 섹터(300A) 및 섹터(300B)를 통해 통신한다. 원격 유니트가 섹터의 에지를 지나 이동함에 따라, 상기 섹터를 통한 통신은 감쇄된다. 도 6의 기지국과 도시되지 않은 인접한 기지국 사이의 소프트 핸드오프 모드에서 동작하는 원격 유니트는 섹터들 중 하나의 에지에 인접하여 위치되기 쉽다.
도 3의 기지국(60)은 보다 이상적인 3개의 섹터 분할된 기지국을 도시한다. 기지국(60)은 세 개의 섹터를 포함하며, 각각은 기지국의 서비스 범위 지역의 120도 이상을 커버한다. 실선(55)으로 도시된 서비스 범위 지역을 가지는 섹터(50)는 거친 점선(75)으로 도시된 서비스 범위 지역을 가지는 섹터(70)의 서비스 범위 지역과 중첩한다. 섹터(50)는 또한 미세한 점선(85)으로 나타내어진 서비스 범위 지역을 가지는 섹터(80)와 중첩한다. 예를 들어 X로 도시된 바와 같은 위치(90)는 섹터(50) 및 섹터(70)의 서비스 범위 지역 모두 내에 위치된다.
일반적으로, 기지국은 기지국의 서비스 범위 지역 내에 위치된 원격 유니트로의 총 간섭 전력을 감소시킴과 동시에, 기지국을 통해 통신할 수 있는 원격 유니트의 수를 증가시키기 위해 섹터 분할된다. 예를 들어 섹터(80)는 위치(90)의 원격 유니트를 위해 의도된 신호를 전송하지 않으며, 이에 따라 섹터(80)내에 위치된 어떠한 원격 유니트도 기지국(60)을 통한 위치(90)의 원격 유니트의 통신에 의해 간섭되지 않는다.
위치(90)에 위치된 원격 유니트에 대해, 섹터(50,70) 및 기지국(115,120)이 총 간섭에 기여한다. 위치(90)의 원격 유니트는 섹터(50,70)와 소프트 핸드오프될 수 있다. 위치(90)의 원격 유니트는 동시에 기지국들(115,120) 모두를 사용하여 소프트 핸드오프될 수 있다.
원격 유니트-지원 소프트 핸드오프는 원격 유니트에 의해 측정된 여러 세트의 기지국의 파일롯 신호 강도에 기초하여 동작한다. 액티브 세트는 액티브 통신이 성립되는 기지국의 세트이다. 인접한 세트는 통신을 성립시키기에 충분한 신호 세기를 가질 확률이 높은 기지국을 포함한 액티브 기지국을 둘러싸는 기지국 세트이다. 후보 세트는 통신을 성립하기에 충분한 레벨의 파일롯 신호 세기를 가지는 기지국 세트이다.
통신이 초기에 성립될 때, 원격 유니트는 제 1 기지국을 통해 통신하며, 액티브 세트는 단지 제 1 기지국만을 포함한다. 원격 유니트는 액티브 세트, 후보 세트 및 인접한 세트내의 기지국의 파일롯 신호 세기를 모니터링한다. 인접한 세트내의 기지국의 파일롯 신호가 미리 결정된 임계 레벨을 초과할 때, 상기 기지국은 후보 세트에 추가되며, 원격 유니트의 인접 세트로부터 제거된다. 원격 유니트는 제 1 기지국으로 새로운 기지국을 식별하는 메시지를 전송한다. 시스템 제어기는 새로운 기지국과 원격 유니트 사이에 통신을 성립시킬 지의 여부를 결정한다. 시스템 제어기가 통신을 성립시킬 것을 결정하면, 시스템 제어기는 새로운 기지국으로 원격 유니트에 관련된 정보를 식별함과 동시에 메시지를 전송하고 그와 함께 통신을 성립하기 위한 명령을 전송한다. 메시지는 또한 제 1 기지국을 통해 원격 유니트로 전송된다. 메지시는 또한, 제 1 기지국 및 새로운 기지국을 포함하는 새로운 액티브 세트를 식별한다. 원격 유니트는 새로운 기지국으로 부터 전송된 정보 신호를 탐색하고 제 1 기지국을 통한 통신의 종결없이 통신은 새로운 기지국과 성립된다. 이러한 절차는 추가의 기지국과도 계속될 수 있다.
원격 유니트가 복수의 기지국을 통해 통신할 때, 액티브 세트, 후보 세트 및 인접한 세트의 기지국의 신호 세기를 계속하여 모니터링한다. 액티브 세트의 기지국에 해당하는 신호 세기가 미리 결정된 시간 주기 동안 미리 결정된 임계치 이하로 떨어지면, 원격 유니트는 이러한 사건을 보고하기 위한 메시지를 발생 및 전송한다. 시스템 제어기는 원격 유니트와 통신하는 적어도 하나의 기지국을 통해 이 신호를 수신한다. 시스템 제어기는 약한 파일롯 신호 세기를 가지는 기지국을 통한 통신을 중단시킬 것을 결정한다.
기지국을 통한 통신을 중단시킬 것을 결정하면, 시스템 제어기는 새로운 액티브 세트의 기지국을 식별하는 메시지를 생성한다. 새로운 액티브 세트는 통신이 중단되어질 기지국을 포함하지 않는다. 통신이 수립될 기지국은 원격 유니트로 메시지를 전송한다. 시스템 제어기는 또한 원격 유니트와의 통신을 중단시키기 위해 기지국으로 정보를 전달한다. 따라서 원격 유니트 통신은 새로운 액티브 세트 내에서 식별된 기지국을 통해서만 경로 설정된다.
원격 유니트가 소프트 핸드오프될 때, 시스템 제어기는 디코딩된 패킷을 각각의 기지국으로부터 수신하며, 상기 기지국은 액티브 세트의 일원이다. 신호 세트로부터, 시스템 제어기는 PSTN으로 전송을 위한 단일 신호를 생성한다. 각각의 기지국 내에서 공통 원격 유니트로부터 수신된 신호는 그들이 디코딩 되기 이전에 조합되며, 이에 따라, 수신된 복수 신호를 완전히 이용한다. 각각의 기지국으로부터의 디코딩된 결과는 시스템 제어기에 제공된다. 신호가 디코딩되면, 다른 신호와 쉽게 그리고 유용하게 조합될 수 없다. 바람직한 실시예에 있어서, 시스템 제어기는 다수의 디코딩된 신호들 사이에서 통신이 성립되는 일대 일 대응의 기지국을 선택하여야 한다. 가장 유용한 디코딩 신호는 기지국으로부터의 신호 세트에서 선택되며 나머지 신호는 버려진다.
소프트 핸드오프 이외에, 시스템은 또한 “소프터(softer)” 핸드오프를 사용할 수 있다. 소프터 핸드오프는 일반적으로 공통 기지국의 섹터들 사이의 핸드오프로 언급된다. 공통 기지국의 섹터가 매우 밀접하게 접속되기 때문에, 공통 기지국의 섹터들 사이의 핸드오프는 디코딩된 데이터의 선택이 아닌 디코딩되지 않은 데이터를 조합하므로써 수행된다. 본 발명은 소프터 핸드오프가 시스템 내에서 사용되거나 그렇지 않거나 균등하게 적용된다. 소프터 핸드오프의 절차는, 1993년 10월 10일 출원되어 포기된 미국 특허 출원 번호 08/144,903호의 연속 출원인, 1995년 3월 13일 출원되어 “METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOFF BETWEEN SECTORS OF A COMMON BASE STATION"로 명명된 미국 특허 출원 번호 제 08/405,611호에 개시되었다.
바람직한 실시예에 있어서, 선택 처리는 선택기 뱅크 서브시스템(SBS)내의 시스템 제어기에 의해 수행된다. SBS는 선택기 세트로 구성된다. 각각의 선택기는 하나의 원격 유니트를 위한 액티브 통신을 다룬다. 통화 접속의 중단에 있어서, 선택기는 다른 액티브 원격 유니트에 할당될 수 있다. 선택기는 모든 방식의 제어 기능을 원격 유니트 및 기지국 모두에 제공한다. 선택기는 기지국 메시지를 수신 및 송신한다. 이같은 메시지의 일 예는 기지국과 원격 유니트 사이에서 라운드 트립 지연이 임계 량만큼 변화할 때마다 기지국에 의해 전송되는 신호이다. 선택기는 또한 기지국이 원격 유니트로 메시지를 전송할 것을 명령한다. 이같은 메시지의 일례는 원격 유니트가 파일롯 세기 측정 메시지(PSMM)를 제공하도록 명령하는 것을 요구하는 기지국으로 전송된 메시지이다. 이러한 신호 모두의 사용은 아래에서 보다 완벽하게 설명된다. 대부분의 일반적인 실시예에 있어서, 핸드오프 처리를 제어하는 선택기일 필요는 없으며, 소정 방식의 통신 제어 유니트는 상기 선택기에 부여된 기능을 수행할 수 있다.
원격 유니트가 기지국과 통신 설정될 때, 기지국은 원격 유니트와 관련된 라운드 트립 지연(RTD)을 측정할 수 있다. 기지국은 만국 표준시에 기초하여 원격 유니트로의 자신의 전송을 시간에 따라 정렬시킨다. 신호는 기지국으로부터 무선 공중 링크를 통해 원격 유니트로 전송된다. 전송된 신호는 기지국에서 원격 유니트로 이동하는 데에 소정의 시간을 요구한다. 원격 유니트는 기지국으로 다시 전송하는 전송을 정렬시키기 위해, 기지국으로부터 수신한 신호를 사용한다. 기지국이 원격 유니트로부터 수신한 신호의 정렬 시간과 기지국이 원격 기지국으로 전송한 신호의 정렬 시간을 비교하므로써, 기지국은 라운드 트립 지연을 결정할 수 있다. 라운드 트립 지연은 기지국과 원격 유니트 사이의 거리를 추정하기 위해 사용된다. 바람직한 실시예에 따라, 기지국은 라운드 트립 지연이 미리 결정된 양 보다 많이 변화할 때마다 라운드 트립 지연을 선택기에 보고한다.
본 발명의 일 특징은 원격 유니트의 위치를 식별하기 위해, 원격 유니트와 액티브 및 후보 세트의 일원인 기지국 사이의 라운드 트립 지연을 사용하는 데에 있다. 원격 유니트와 후보 세트의 일원인 기지국 사이의 라운드 트립 지연을 얻는 것은 액티브 세트의 일원에 대한 라운드 트립 지연을 결정하는 것에 비해 다소 약간 복잡하다. 후보 세트의 일원인 기지국은 원격 유니트로부터 신호를 복조하지 않기 때문에, 라운드 트립 지연은 액티브 기지국에 의해 직접 측정될 수 없다.
후보 및 액티브 세트의 일원에 대한 파일롯 신호 정보를 포함하여 원격 유니트에서 기지국으로 전송된 메시지는 파일롯 세기 측정 메시지(PSMM)로 언급된다. PSMM은 기지국으로부터 요구에 응답하여 원격 유니트에 의해 전송되거나 또는 인접한 세트의 기지국에 대한 신호 세기가 임계치를 초과하거나 후보 세트의 기지국에 대한 신호 세기가 액티브 세트의 기지국 중 하나의 세기를 초과하거나 핸드오프 중지 타이머의 경과에 기인하여 원격 유니트에 의해 전송된다.
4개의 파라메터가 소프트 핸드오프 처리를 제어한다. 우선 파일롯 검출 임계치(T_ADD)는 후보 세트의 일원으로서 등록되기 위해, 인접한 세트의 일원인 기지국의 파일롯 신호가 초과하여야 하는 레벨을 지정한다. 파일롯 강하 임계치(T_DROP)는 액티브 또는 후보 세트의 일원인 기지국의 파일롯 신호 세기가 타이머를 트리거하기 위해 그 이하로 떨어져야만 하는 레벨을 지정한다. 트리거된 타이머의 기간은 T_TDROP에 의해 정의된다. T_TDROP에 의해 정의된 시간이 경과한 후, 파일롯 신호의 세기가 여전히 T_DROP 레벨 이하이면, 원격 유니트는 해당 기지국을 현재 속해있는 세트로부터 제거하기 시작한다. 후보 세트 대 액티브 세트의 비교 임계치(T_COMP)는 PSMM을 트리거시키기 위해 후보 세트의 일원에 대한 파일롯 신호 세기가 액티브 세트의 일원에 대한 파일롯 신호 세기를 초과하여야 하는 양을 설정한다. 이같은 4가지의 파라메터는 원격 유니트 내에 저장된다. 각각의 이러한 4개의 파라메터는 기지국으로부터 전송된 메시지에 의해 새로운 값으로 재프로그래밍될 수 있다.
PSMM은 본 발명에 관련된 두 가지의 정보를 포함한다. PSMM은 액티브 또는 후보 세트의 일원인 기지국에 해당하는 각각의 파일롯 신호에 대한 기록을 포함한다. 우선 PSMM은 신호 세기의 측정을 포함한다. 두번째로 PSMM은 파일롯 신호 위상의 측정을 포함한다. 원격 유니트는 후보 세트내의 각 파일롯 신호에 대한 파일롯 신호의 위상을 측정한다. 파일롯 신호 위상은 후보 파일롯 신호 중 가장 빨리 도달하는 유용한 다중 경로 성분의 위상을 액티브 세트의 일원 중 가장 빨리 도달하는 유용한 다중 경로 성분의 위상과 비교하므로써, 원격 유니트에서 측정된다. 파일롯 신호 위상은 관련 PN 칩으로 측정될 수 있다. 가장 빨리 도달하는 신호를 제공하는 액티브 세트의 기지국에 대한 파일롯 신호는 기준 파일롯 신호로 언급된다.
시스템 제어기는 파일롯 신호 위상을 다음 식을 사용하여 라운드 트립 지연에 대한 추정으로 변환시킨다.
여기에서 RTDcan1 = 후보 세트 내에 엔트리를 가지는 기지국의 라운드 트립 지연에 대한 계산된 추정;
RTDref = 기준 파일롯 신호에 대해 보고된 라운드 트립 지연;
PilotPhasecan1 = PN 칩의 단위로 PSMM에 보고된, 원격 유니트의 탐지된 만국 표준시에 관한 위상;
ChannelOffsetcan1 = 단위가 없는 숫자(number)인 액티브 기지국의 채널 오프셋;
PilotInc = 전 시스템(system wide)에 걸친 채널 당 PN 칩단위의 파일롯 시퀀스의 오프셋 인덱스 증가분이다. 기준 파일롯 신호에 대해 보고된 라운드 트립 지연(RTDref)은 해당 기지국에 의해 선택기에 제공된다. 기준 파일롯 신호에 대한 라운드 트립 지연은 원격 유니트와 후보 세트의 일원인 기지국 사이의 라운드 트립 지연을 추정하기 위한 기초로서 역할을 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 기지국은 원격 유니트가 파일롯 신호의 코드 위상 오프셋에 기초하여 기지국을 식별하도록 동일한 파일롯 시퀀스 오프셋을 전송한다는 것을 기억하여야 한다. 파일롯 시퀀스의 오프셋 인덱스 증가분(PilotInc)은 기지국 파일롯 신호를 오프셋시키는 코드 위상 오프셋 증가분이다. 후보 기지국의 채널 오프셋(ChannelOffsetcan1)은 어느 코드 위상이 후보 기지국에 할당되는 지를 지정한다. 후보 기지국의 관련 위상(PilotPhasecan1)은 기준 파일롯 신호와의 비교를 위해 PN 칩 단위로 원격 유니트에 의해 측정된 후보 기지국의 코드위상 오프셋이다. PilotPhasecan1은 PSMM으로 기지국에 보고된다. ChannelOffestcan1 및 PilotInc은 선택기에 알려진다.
시스템 내의 전송에 어떠한 지연도 없다면, 후보 기지국의 위상은 채널 오프셋(ChannelOffestcan1)과 전 시스템 파일롯 시퀀스의 오프셋 인덱스 증가분(PilotInc)의 곱이 된다. 시스템 내에 전송 지연이 존재하기 때문에, 원격 유니트는 기준 파일롯 신호와 액티브 기지국의 파일롯 신호를 상이하고 가변적인 지연을 통해 인지한다. 시스템 유도 PN 오프셋(ChannelOffsetcan1과 PilotInc의 곱)을 인지된 PN 오프셋에서 감산하는 것은 기준 파일롯 신호와 후보 기지국의 파일롯 신호 사이의 상대적인 오프셋을 생성한다. 상기 차가 음이면 기준 기지국과 원격 유니트 사이의 RTD는 액티브 기지국과 원격 유니트 사이의 RTD보다 크다. 원격 유니트에 의해 인지된 차는 단지 순방향 링크 관련 지연만을 반영한다. 순방향 링크 관련 지연은 풀 라운드 트립 지연을 계산하기 위해 두배가 된다.
예를 위해, 전 시스템 파일롯 시퀀스의 오프셋 인덱스 증가분이 64 PN 칩 이고 다음의 정보가 라운드 트립 지연 측정의 기초로 사용된다고 가정한다.
PilotPhaseref = 0 RTD = 137(기지국 Id = 12)
PilotPhaseref = 948 RTD = 244(기지국 Id = 14, 상대적인 오프셋 52 PN)
PilotPhaseref = 1009(기지국 Id = 16, 상대적인 오프셋 -15 PN )
바람직한 실시예에 있어서, 각각의 기지국 또는 기지국 선택기는 동일한 파일롯 시퀀스 오프셋을 시간 내에 전송하기 때문에, 기지국 식별은 파일롯 신호를 전송하기 위해 기지국에 의해 사용된 채널 PN 오프셋으로 고려될 수 있다. 더욱이 (도 1에 도시된 기지국으로 언급된 것으로 가정될 수 있는) 기지국(12,14)은 액티브 세트의 일원으로 가정되고, 기지국(12,14)에 의해 측정된 RTD 측정은 137 PN 칩과 244 PN 칩으로 각각 보고된다는 것을 가정하여야 한다.
기지국(14)에 대한 파일롯 위상 및 라운드 트립 지연 데이터의 우측은 계산된 상대 오프셋이 된다는 것을 주지하여야 한다. 기지국(14)의 측정된 파일롯 위상은 948 PN 칩이다. 기지국(14)의 고정된 오프셋은 기지국 ID(14)와 파일롯 시퀀스의 오프셋 증가분(64)의 곱으로 이것은 896 PN 칩과 동일하다. 측정된 파일롯 위상과 기지국의 파일롯 위상 오프셋 사이의 차는 기지국과 원격 유니트 사이의 상대 오프셋이 되며, 이것은 이러한 경우 52 PN 칩(948-896)이 된다. 기지국(14)이 액티브 세트의 일원으로 기지국(14)이 직접 라운드 트립을 측정하기 때문에, 기지국(14)과 원격 유니트 사이에 라운드 트립 지연을 계산하기 위해 이러한 수치들을 사용하는 것이 불필요하다.
그러나, 기지국(16)이 후보 세트의 일원이기 때문에, 어떠한 라운드 트립 지연 측정도 기지국(16)에 의해 수행되지 않으며, 상기의 식 1은 라운드 트립 지연을 결정하기 위해 사용되어야 한다. 기지국(16)에 대하여, 파라메터는 다음과 같다.
RTDref = 137 PN 칩;
PilotPhase can1 = 1009 PN 칩;
ChannelOffsetcan1 =16 ; 및
PilotInc = 채널당 64 PN 칩이다.
식 1에 이러한 수들을 직접 대입하면, 원격 유니트와 기지국(16) 사이의 107 PN의 라운드 트립이 계산된다. 상술한 바와 같이, 후보 기지국의 절대적 오프셋을 찾기 위해, ChannelOffsetcan1 및 PilotInc의 곱은 PilotPhase can1에서 감산되어 이러한 경우에는 -15PN 칩을 생성한다. 주목할 만한 점은 기지국(16)과 원격 유니트 사이의 라운드 트립 지연은 기지국(12)과 원격 유니트 사이의 라운드 트립 지연 보다 작다.
원격 유니트의 위치를 식별하는 제 1 방법은 원격 유니트의 MDHO(Measurement Directed Hard Handoff) 상태의 이용에 의존한다. 처리 충격을 최소화하기 위해, 시스템은 액티브 세트의 소정 일원이 전이 기지국으로 표시될 때에만 MDHO 상태로 진입한다. 다른 실시예에 있어서, 액티브 세트의 모든 일원의 기지국이 전이 기지국으로 변환될 때에만 시스템은 MDHO 상태로 진입한다. 제 3 실시예에 있어서, 액티브 세트 내에 단일 기지국이 존재하고 상기 기지국이 전이 기지국일 때에만 시스템은 MDHO 상태로 진입한다. 제 4 실시예에 있어서, 충분한 처리 리소스는 MDHO 상태가 항상 액티브 상태가 되도록 존재한다. MDHO 상태에 있어서, 선택기는 액티브 세트의 일원에 대한 라운드 트립 지연을 모니터링하고, 후보 세트의 일원인 기지국에 대한 라운드 트립 지연을 계산한다. MDHO 상태를 트리거하는 조건이 변경된 후에, MDHO 상태를 빠져나가게 된다.
MDHO 상태는 MDHO 테이블의 사용에 기초한다. MDHO 테이블에 있어서, 각각의 행은 서비스 범위 지역이 중첩 영역이 되는 서비스 범위 지역의 영역에 대한 섹션을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 서비스 범위 지역의 중첩 영역은 통신이 원격 유니트와 두개의 상이한 기지국 중 하나의 기지국 사이에서 지원될 수 있는 영역이다. 각각의 행은 기지국 식별 번호 쌍 및 라운드 트립 지연 범위에 대한 리스트를 포함한다. 상기 라운드 트립 지연 범위는 최대 및 최소 라운드 트립 지연의 기간에 대해 규정된다.
MDHO 테이블을 사용하기 위해, 네트워크 계획 툴 또는 실험 데이터 중 어느 하나가 각각의 영역에 대해 영역 세트 및 적합한 해당 동작을 식별하기 위해 사용된다. 대안적으로, 규칙에 기초한 또는 실험적인 시스템이 MDHO 테이블을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 도 5는 내부(interior), 전이(transition), 및 제 2 시스템 기지국의 세트를 도시하며, 원격 유니트 MDHO 테이블의 기능을 설명하기 위해 사용된다. 기지국을 둘러싼 흐린 라인은 라운드 트립 지연 측정 임계치를 나타낸다. 예를 들어 기지국(S2)을 둘러싸는 흐린 라인(222)은 기지국(S2)에서 흐린 라인(222) 상에 위치된 원격 유니트로의 직접 경로가 200 PN 칩의 라운드 트립 지연을 나타내는 위치를 나타낸다. 기지국(S2)을 둘러싸는 흐린 라인(220)은 기지국(S2)에서 흐린 라인(222) 상에 위치한 원격 유니트로의 직접 경로가 220 PN 칩의 라운드 트립 지연을 나타내는 위치를 나타낸다. 이에 따라 흐린 라인(200)과 흐린 라인(222) 사이에 위치된 임의의 원격 유니트는 200과 220 PN 칩 사이의 라운드 트립 지연을 나타낸다.
유사하게, 기지국(T1)을 둘러싸는 흐린 라인(226)은 기지국(T1)에서 흐린 라인(226) 상에 위치된 원격 유니트로의 직접 경로가 160PN 칩을 나타내는 위치를 나타낸다. 기지국(T1)을 둘러싸는 흐린 라인(224)은 기지국(T1)에서 흐린 라인(224) 상에 위치된 원격 유니트로의 직접 경로가 180PN 칩을 나타내는 위치를 나타낸다. 이에 따라 흐린 라인(224)과 흐린 라인(226) 사이에 위치된 임의의 원격 유니트는 160과 180 PN 칩 사이의 라운드 트립 지연을 나타낸다.
또한 기지국(S1)을 둘러싸는 흐린 라인(232)은 기지국(S1)에서 흐린 라인(232) 상에 위치된 원격 유니트로의 직접 경로가 170PN 칩을 나타내는 위치를 나타낸다. 기지국(S1)을 둘러싸는 흐린 라인(230)은 기지국(S1)에서 흐린 라인(230) 상에 위치된 원격 유니트로의 직접 경로가 180PN 칩을 나타내는 위치를 나타낸다. 이에 따라 흐린 라인(230)과 흐린 라인(232) 사이에 위치된 임의의 원격 유니트는 기지국(S1)에 대해 170과 180 PN 칩 사이의 라운드 트립 지연을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 원격 유니트와 기지국 사이의 직접 경로를 취하지 않는 다중 경로의 신호는 환경 내의 반사 엘리먼트에 의해 생성된다. 신호가 직접 경로를 취하지 않는다면, 라운드 트립 지연은 증가된다. 가장 빨리 도달하는 신호는 원격 유니트와 기지국 사이에 가장 짧은 경로를 취한 신호이다. 가장 빨리 도달하는 신호는 본 발명과 관련하여 라운드 트립 지연을 추정하기 위해 측정되는 신호이다.
여러 기지국들 사이의 라운드 트립 지연에 의해 특정 영역이 식별될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 예를 들어 서비스 범위의 영역(240,242)은 원격 유니트와 기지국(T1) 사이의 라운드 트립 지연이 160과 180 PN 칩 사이이고 원격 유니트와 기지국(S2) 사이의 라운드 트립 지연이 200과 220 PN 칩 사이라는 사실에 의해 식별될 수 있다. 서비스 범위 지역(242)은 기지국(S1)으로부터의 파일롯 신호가 모든 라운드 트립 지연에서 인지될 수 있다는 점에 의해, 더욱 한정된다. 영역(240)내에 위치되고 기지국(T1)과 통신하는 원격 유니트에 대한 적합한 동작은 CDMA 기지국(S2)으로의 동일한 주파수의 하드 핸드오프가 수행된다는 것을 가정하여야 한다. 추가로, 영역(242)에서 총 간섭은 매우 높아서 대안적인 방법은 기지국(S1)에 의해 지원되는 AMPS 시스템으로의 하드 핸드오프를 수행하는 것이다.
표 1은 예시적인 MDHO 테이블의 일부를 도시한다. 제 1 열은 어떠한 서비스 영역 중첩 지역들이 MDHO 테이블 내의 행에 해당하는지를 나타낸다. 예를 들어 서비스 범위의 영역(242)이 표 1상의 서비스 범위의 영역(N)에 해당하고, 서비스 범위의 영역(240)은 표 1상의 서비스 범위의 영역(N+1)에 해당한다. 서비스 범위 영역(242)내에 위치된 원격 유니트는 서비스 범위 영역(240)을 위해 주어진 파라메터들을 매칭시킨다. 예시적인 실시예에 있어서, MDHO 테이블은 숫자 순서로 배열되며, 주어진 파라메터를 매칭시키는 제 1 영역은, 영역(N)이 가능한 위치에서 제거된다면 유일한 방법이 주어진 세트의 파라메터가 영역(N+1)과 비교되는 것이 되도록, 선택된다. 제 2 열은 제 1 기지국 ID를 포함한다. 제 3 열은 행에 의해 지정된 서비스 범위의 영역에 해당하는 라운드 트립 지연의 범위를 포함한다. 제 4 및 제 5 열은 제 2 기지국 ID을 포함하고, 제 6 및 제 7 열은 라운드 트립 지연 쌍을 포함한다. 기지국 ID 및 라운드 트립 지연을 지정하는 더 많은 열이 요구에 따라 부가될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, MDHO 테이블은 선택기 뱅크 서브 시스템 제어기(SBSC)내에 저장된다. 상기 SBSC는 인접한 리스트 및 파일롯 오프셋 및 표준 동작을 위해 요구되는 다른 데이터를 제공하는 파일롯 데이터 베이스를 저장한다. 바람직한 실시예에 있어서, 선택기는 새로운 PSMM이 수신될 때 마다, 그리고 임의의 액티브 기지국에 대한 RTD 측정이 상당한 양만큼 변화할 때마다 SBSC가 MDHO 테이블을 액세스하도록 요구한다.
(coverage region : 서비스 범위 영역, BSid : 기지국 ID, RTD range : RTD 범위, Action : 동작, System ID : 시스템 ID, Target BSid : 목표 기지국 ID)
동작으로 레이블링된 열은 원격 유니트의 위치가 서비스 범위 영역들 중 하나에 맵핑될 때 취하여진 동작을 나타낸다.
여러 바람직한 동작의 타입이 존재하며 이는 다음과 같다.
시스템 간 기지국의 CDMA 대 AMPS 하드 핸드오프;
시스템 내부 기지국의 CDMA 대 AMPS 하드 핸드오프;
시스템 내부 기지국의 CDMA 대 CDMA 하드 핸드오프;
시스템 간 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수의 하드 핸드오프; 및
시스템 간 CDMA 대 CDMA의 동일한 주파수의 하드 핸드오프
원격 유니트의 위치를 식별하기 위해 보다 많은 라운드 트립 지연 정보가 요구된다면, T_ADD 및 T_DROP 임계치는 원격 유니트가 MDHO 상태에 있을 때에 수정될 수 있다. T_DROP 및 T_ADD 임계치 모두를 감소시킴으로써, 낮은 파일롯 신호 세기는 해당 기지국에 후보 및 액티브 세트의 일원의 자격을 부여하고, 제거되기 이전에는 낮은 파일롯 신호 세기는 후보 및 액티브 세트 내에 오래 머무른다. 후보 세트 및 액티브 세트 내에 리스팅된 증가된 개수의 기지국은 원격 유니트를 위치시키기 위해 사용될 수 있는 라운드 트립 지연 데이터 포인트의 개수를 증가시킨다. T_ADD 및 T_DROP을 감소시키는 것은 전 시스템은 핸드오프 상태의 각각의 원격 유니트가 두개의 기지국으로부터 시스템 리소스를 사용하는 부정적인 영향을 가진다. 각각의 기지국에 리소스를 보존하고, 성능을 최대화시키기 위해 핸드오프 상태의 원격 유니트의 개수를 최소화하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 바람직한 실시예에 있어서, T_ADD 및 T_DROP의 값은 전이 기지국내에서만 단지 감소한다. 또한 T_DROP 이하로 떨어진 이후에, T_TDROP에 의해 지정된 시간의 길이는 기지국이 액티브 세트 내에 머무르는 시간의 양을 증가시키기 위해 증가될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 제 2 시스템이 경계 기지국으로부터 CDMA 파일롯 신호를 제 1 시스템에서 사용되는 주파수로 전송하지 않는다면, 제 2 시스템은 하드 핸드오프 처리의 시작을 돕도록 파일롯 신호 또는 다른 CDMA 비컨을 전송하기 위해 수정된다. 상기 하드 핸드오프 처리는 상술한 미국 특허 출원 번호 08/413,306호 및 미국 특허 출원 번호 제 08/522,469호에서 상세히 설명되었다. 대안적인 실시예에 있어서, 시스템이 경계 기지국으로부터 CDMA 파일롯 신호를 전송하지 않을지라도, 제 2 시스템내의 경계 기지국은 파일롯 신호를 생성하지 않고, 기지국(S1-S3)에 해당하는 MDHO 테이블의 기지국 ID 열내에는 어떠한 엔트리도 존재하지 않는다. 파일롯 비컨 유니트는 또한 내부 기지국 상에서, 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크에 의해 영향을 받는 영역의 식별을 돕기 위해, 사용될 수 있다.
소정 상황에 있어서, 후보 기지국을 원격 유니트의 위치를 식별하기 위한 수단으로 사용하는 것을 제거하는 것도 가능하며, 이에 따라, 원격 유니트 위치를 결정하기 위한 액티브 기지국 정보만을 남겨둔다. 예를 들어 현명한 네트워크 계획을 사용하면, 액티브 세트의 일원에 대한 라운드 트립 지연만을 사용하여 효과적으로 서비스 범위 지역의 중첩 영역을 식별할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 도면을 간략화시키기 위해, 섹터 분할된 기지국은 도 5에 도시되지 않았다. 실제로, 섹터 분할의 존재는 원격 유니트가 위치되는 영역을 좁게하므로써, 위치 설정 처리를 돕는다. 예를 들어 도 3의 기지국의 형상을 주지하여야 한다. 라운드 트립 지연이 고려되기 전에, 기지국(60)의 서비스 범위 영역은 6개의 상이한 영역; (i) 섹터(50)에 의해서만 서비스 범위에 적용되는 영역, (ii) 섹터(50) 및 섹터(70)에 의해 서비스 범위에 적용되는 영역, (iii) 섹터(70)에 의해서만 서비스 범위에 적용되는 영역, (iv) 섹터(70) 및 섹터(80)에 의해 서비스 범위에 적용되는 영역, (v) 섹터(80)에 의해서만 서비스 범위에 적용되는 영역 및 (vi) 섹터(80) 및 섹터(50)에 의해서 서비스 범위에 적용되는 영역으로 분할된다. 네트워크 계획이 두개의 시스템 사이에서 경계를 따라 3개의 섹터 분할된 기지국들이 정렬되도록 사용된다면, 시스템 2의 경계 기지국내에서 파일롯 비컨의 사용 및 후보 기지국의 라운드 트립 지연 결정의 사용을 제거하는 것이 가능하다.
데시벨로 측정된 부하가 걸리지 않은 수신기 경로 잡음 및 데시벨로 측정된 원하는 파일롯 전력의 합이 임의의 상수와 동일하게 되도록, 시스템 내의 각각의 기지국은 초기에 보정된다. 보정 상수(calibration constant)는 기지국의 전 시스템에 대해 일정하다. 시스템이 부하가 걸리게 됨에 따라(즉 원격 유니트가 기지국과 통신을 시작함에 따라), 역방향 링크 핸드오프 경계는 효율적으로 기지국을 향하여 근접거리로 이동한다. 이에 따라, 순방향 링크에 대한 동일한 영향을 모사하기 위해서, 보상 네트워크는 부하 걸림이 증가함에 따라 파일롯 전력을 감소시키므로써, 기지국에서 수신된 역방향 링크 전력 및 기지국으로부터 전송된 파일롯 전력 사이에 일정한 관계를 유지한다. 순방향 링크 핸드오프 경계를 역방향 링크 핸드오프 경계와 균형을 유지하기 위한 처리는, "기지국 브리딩“으로 언급된다. 상기 기지국 브리딩은 1996년 8월 20일 출원되고 ”METHODE AND APPARATUS FOR BALANCING THE FORWARD LINK HANDOFF BOUNDARY TO THE REVERSE LINK HANDOFF BOUNDARY IN A CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM"으로 명명된 미국 특허 제5,548,812호에 개시되었다.
브리딩 처리는 MDHO 상태의 동작에 악영향을 미칠 수 있다. 도 4b를 참조하여, 기지국(200)에 의해 전송된 전력이 기지국(205)에 의해 전송된 전력과 비교하여 감소하면, 서비스 범위 영역의 중첩 경계는 기지국(200)에 인접하여 이동하고 더욱 기지국(205)으로부터 멀어진다. 신호 레벨은 임의의 한 위치의 원격 유니트와 기지국 사이의라운드 트립 지연에 영향을 미치지 않는다. 이에 따라 실제 경계가 변화될 때 MDHO 테이블은 핸드오프에 사용하는 동일한 위치를 계속하여 식별한다.
브리딩 문제를 다루기 위한 다양한 방법이 존재한다. 한 방법은 서비스 범위 지역의 중첩 영역이 유효한 독립적인 존재의 브리딩 상태로 유지되도록, MDHO 테이블 내에 저장된 서비스 범위 지역의 중첩 영역을 충분히 좁히는 것이다.
기지국 브리딩의 문제를 다루기 위한 제 2의 방법은 경계 기지국에서의 브리딩을 차단 하거나 제한하는 것이다. 브리딩 메카니즘은 순방향 링크 수행이 부하의 레벨에 대한 역방향 링크의 원래 반작용을 모사하도록 하기 위해 순방향 링크 신호에 영향을 미친다. 이에 따라, 브리딩의 제거는 경계가 역방향 링크에 대한 부하에 따라 변하고 이에 따라 부하는 시스템이 브리딩을 사용하지 않는 경우에도 팩터를 유지하는 위험을 제거하지 못한다.
기지국 브리딩에 대한 문제를 다루기 위한 제 3의 방법은 네트워크 계획을 통해서이다. 제 2 시스템의 경계 기지국이 트래픽 채널 신호(예를 들어 액티브 원격 유니트의 특정 신호)를 제 1 시스템의 경계 기지국에 의해 사용되는 주파수로 전송하지 않는다면, 브리딩 효과는 최소화된다. 경계 기지국이 파일롯 비컨으로부터 파일롯 신호를 전송한다면, 파일롯 비컨 유니트를 사용할 때 어떠한 트래픽 채널 신호도 발생되지 않기 때문에 브리딩 효과는 역시 최소화된다. 파일롯 비컨 유니트에 의해 출력되는 전력은 시간을 통해 일정하게 유지된다.
기지국 브리딩 문제를 다루기 위한 제 4의 방법은 규칙에 기초한 시스템의 사용을 통해서이다. 경계 기지국이 브리딩한다면, 브리딩 파라메터는 각각의 기지국으로부터 시스템 제어기로 전송된다. 시스템 제어기는 브리딩의 현재값에 기초하여 MDHO 테이블을 업데이트한다. 일반적으로, 시스템 제어기는 브리딩 효과를 반영하기 위해 MDHO 테이블내의 라운드 트립 지연값을 증가시킨다.
브리딩 효과는 대부분의 상황에서 거의 발생되지 않는다. 이러한 경계 영역은 전통적으로 기술 및 경제적 문제점의 소오스가 되기 때문에, 네트워크 계획은 일반적으로 두개의 시스템 사이의 경계를 낮은 트래픽 영역 내에 위치시키려고 한다. 트래픽 양이 낮아질수록 브리딩 효과는 작아진다.
소정의 경우에, MDHO 테이블을 저장 및 액세스하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 다른 방법이 핸드오프를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 대안적인 실시예에 있어서, 두개의 수단이 핸드오프를 트리거하기 위해 사용된다. 제 1 방법은 검출 규칙으로 불린다. 임의의 기지국(또는 기지국 섹터)이 기준 기지국(R)으로 지정된다. 원격 유니트가 기준 기지국의 서비스 범위 지역 내에 위치되고, 이것이 파일롯 신호(PB)의 트리거링에 대한 검출을 보고한다면, 선택기는 데이터 세트(R,PB)에 의해 결정된 목표 기지국과의 핸드오프를 트리거링한다. 검출 규칙은 일반적으로 항상 파일롯 비컨 유니트와 함께 사용되는 것은 아니다.
제 2 방법은 핸드-다운 규칙으로 불린다. 임의의 기지국이 경계 기지국으로 표시된다. 원격 유니트의 액티브 세트가 단지 하나의 기지국만을 포함하고, 상기 기지국이 경계 기지국이며 기준 파일롯 신호의 라운드 트립 지연이 임계치를 초과한다면, 선택기는 핸드오프를 트리거링한다. 대안적으로 원격 유니트의 액티브 세트가 기준 기지국인 단지 하나의 기지국만을 포함하고 기준 파일롯 신호의 라운드 트립 지연이 임계치를 초과한다면, 선택기는 핸드오프를 트리거링한다. 일반적으로, 임계치는 기지국 사이에서 변화하고, 액티브 세트의 나머지에 대해 독립적이다. 핸드-다운 동작은 현재 기준 파일롯에 의해 결정된다. 핸드다운 규칙은 측정 지향 핸드오프(MDHO)에 대한 규칙 세트 중 제 1 방법이다. 경계 기지국으로 지정된 기지국이 다른 시스템의 기지국의 서비스 범위 영역에 인접한 서비스 범위 지역을 가진다는 것이 필연적이지 않다는 것을 주지하여야 한다. 핸드 다운 규칙은 시스템 핸드오프 및 시스템 내부의 핸드오프 모두를 위해 사용될 수 있다.
검출 규칙 및 핸드 다운 규칙은 시스템의 물리적인 특성에 의존한다. 이러한 두 개의 규칙을 사용하는 것은 기지국의 배치, 멀티 섹터 분할된 기지국내에 섹터의 방향 설정 및 안테나의 물리적 배치와 같은 네트워크의 설계를 필요로 한다.
원격 유니트 또는 기지국이 경계 기지국내의 통화 개시를 시도한다면, 원격 유니트 및 기지국은 액세스 채널 상에서 메시지를 교환한다. 바람직한 실시예에 있어서, 오버헤드 채널 메니저는 기지국에 위치하며 액세스 채널을 제어한다. 오버헤드 채널 메니저는 발신 메시지로부터 계산된 라운드 트립 지연 추정을 검사한다. 라운드 트립 지연이 임계치를 초과할 경우, 오버헤드 채널 메니저는 기지국에 명령하는 이동 교환국이 원격 유닛에 서비스 재지정 메시지를 전송하는 것을 통보한다. 서비스 재지정 메시지는 AMPS-가능 원격 유니트가 AMPS 시스템 또는 다른 CDMA 주파수 또는 시스템으로 변경되도록 한다. 재지정 메시지는 또한 원격 유니트에 의해 요구되는 서비스의 타입에 의존한다. 음성 접속보다 데이터 접속이 요구된다면, AMPS 시스템은 상기 접속을 지원할 수 없다. 이러한 이유로, 동작은 원격 유니트의 성능과 상태에 일반적으로 의존하여야 한다. 일반적으로, 시스템 내의 각각의 원격 유니트는 그것의 성능을 지정하는 등급 지정을 가진다. 이러한 원격 유니트의 현재 상태는 기지국에 의해 질문되어지며, 되돌아오는 정보에 의존하여 결정된다.
도 7은 CDMA 대 CDMA의 동일한 주파수 핸드오프의 검출 규칙의 이용을 설명한다. 원격 유니트가 영역C1A/C2에서 시스템(S1)으로부터 시스템(S2)으로 이동한다고 가정한다. 원격 유니트가 C2로 접근함에 따라, 그것은 근처에 전송된 파일롯 신호를 인식하기 시작한다. 검출 규칙을 사용하여, C1A가 기준 기지국이면, 섹터는 서비스 범위 지역(C1A)과 나란히 놓여 있는 AMPS 기지국으로 핸드오프를 요구한다. 상술한 바와 같이, FM AMPS 시스템에서 다른 FM AMPS 시스템으로의 하드 핸드오프는 CDMA 시스템에서 동일한 주파수에서 동작하는 다른 CDMA 시스템으로의 하드 핸드오프 보다 매우 큰 물리적 영역에 대해 수행된다. 일대일의 맵핑 또는 경계 기지국내에 CDMA 기지국의 서비스 범위 지역과 AMPS 기지국의 서비스 범위 지역 사이에 적어도 실질적인 중첩이 존재하여야 한다는 것을 주지하여야 한다. FM AMPS 동작으로 스위칭되면, FM 시스템 사이의 성공적인 시스템간의 하드 핸드오프 가능성은 매우 높다.
도 8은 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프에 있어서, 검출 규칙 사용을 도시한다. 도 8에 있어서, 시스템(S2)에 해당하는 지역은 시스템(S2)이 주파수(f2)로 트래픽 채널 신호와 통신하지만 주파수(f1)로 트래픽 채널 신호와 통신하지 않는다. 도 8에 있어서, 시스템(S1)에 해당하는 지역은 주파수(f1)로 트래픽 채널 신호와 통신하지만 주파수(f2)로 트래픽 채널 신호와 통신하지 않는다. 시스템(S1) 또는 시스템(S2)중 하나 또는 두 시스템 모두의 경계 기지국에서 동작하는 파일롯 비컨 유니트가 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 파일롯 비컨 유니트가 존재한다면, 검출 규칙이 사용된다. 대안적으로 C1A 및 C1B가 액티브 세트내의 유일한 기지국이 된다면, 라운드 트립 지연 측정이 임계치를 초과하는 경우에 핸드 다운 규칙이 적용될 수 있다. 두 경우 모두에 있어서, 나란히 배치된 AMPS 기지국으로의 C1A 또는 C1B내에서 핸드오프가 이뤄질 수 있다.
도 8의 구조는 도 7의 구조보다 매우 유용하다. 도 4c는 두개의 상이한 CDMA 주파수를 사용한 핸드오프의 유용성을 도시한다. 도 4c는 도 4a 및 도 4b와 동일한 포맷을 따르는 상이한 두개의 CDMA 주파수를 사용한 핸드오프 영역에 대한 매우 이상화된 표현이다. 도 4c에 있어서, 기지국(205)은, 기지국(205)과 원격 유니트(155)로부터 발산하는 점선의 전송 화살표에 의해 표현된 것처럼 기지국(200)과 동일한 주파수 상에서 트래픽 채널 신호를 전송하지 않는다. 경계(189)는 원격 유니트(155)와 기지국(200) 사이에서 주파수(f1)로 안정적인 통신이 성립될 수 있는 포인트를 나타낸다. 경계(180)와 경계(189) 사이의 영역(176)은 기지국(205)에 파일롯 비컨 유니트가 장착되어 있는 경우 원격 유니트(155)가 기지국(205)으로부터의 파일롯 신호를 검출할 수 있음과 동시에 기지국(200)을 통해 통신할 수 있는 지역을 나타낸다.
도 4b 및 도 4c의 비교는 상이한 주파수 핸드오프의 이점을 제공한다. 기지국(205)이 파일롯 신호를 전송하지 않는다면, 기지국(200)과 원격 유니트(155) 사이의 신호에 대한 기지국(205)으로부터의 어떠한 간섭도 존재하지 않는다. 기지국(205)이 파일롯 신호를 전송한다면, 기지국(205)으로부터의 파일롯 신호에 기인한, 기지국과 원격 유니트(155) 사이의 신호에 대한 간섭 양은 기지국(205)이 트래픽 채널 신호를 전송한 경우에 발생되는 간섭보다 상당히 작다. 이에 따라 경계(189)는 경계(186) 보다 기지국(205)에 보다 근접할 수 있다.
경계(181)는 원격 유니트(155)와 기지국(205) 사이에 주파수(f2)로 안정적인 통신이 성립될 수 있는 포인트를 나타낸다. 경계(181)와 경계(190) 사이의 영역은, 기지국(200)에 파일롯 비컨 유니트가 장착된 경우 원격 유니트(155)가 기지국(200)으로부터의 파일롯 신호를 검출할 수 있음과 동시에 기지국(205)을 통해 통신할 수 있는 영역을 나타낸다. 다시, 경계(181)가 경계(184)보다 기지국(200)에 얼마나 많이 근접할 수 있는지를 알아야 한다. 경계(181)와 경계(189) 사이의 영역(174)은 주파수(f1)의 기지국(200)에서 주파수(f2)의 기지국(205)으로 또는 그역이 되는 통신의 핸드오프가 달성될 수 있는 지역을 나타낸다. 도 4b에 있어서 영역(174)이 영역(170)보다 얼마나 넓은지 보여준다. 넓은 영역(174)이 하드 핸드오프 처리에 더욱 유용하다. 동일한 주파수 또는 상이한 주파수의 경우에서 통신의 전환이 “차단 후 접속” 하드 핸드오프 특성을 가지기 때문에, 두개의 상이한 주파수가 사용된다는 사실은 하드 핸드오프 처리에 큰 영향을 미치지 않는다. 상이한 주파수의 경우에 대한 약간의 문제점은 원격 유니트가 제 2 주파수에서 제 2 주파수로 스위칭 동작을 위해 소정량의 시간을 요구한다는 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 기지국 및 원격 유니트 모두는 수신을 위해서보다는 송신을 위해서 상이한 주파수를 사용한다. 두개의 상이한 CDMA 동작 주파수 사이에서의 핸드오프를 설명하는 예에 있어서, 도 4c 및 다른 도면과 문자에 있어서, 문자 및 도면이 간략화를 목적으로 송신 및 수신 주파수 세트의 사용을 지정하는 단일 주파수(예를 들어 주파수(f1))를 언급하였더라도 핸드오프가 수행된 이후에 송신 및 수신 주파수 모두는 상이하다는 것을 주지하여야 한다.
도 8을 참조하여, 시스템(S2)의 모든 기지국이 주파수(f1)로 동작하는 것을 삼가할 필요가 없다. 시스템(S2)내의 경계 기지국 및 내부 기지국의 다음 층만이 주파수(f1)로 동작하는 것을 삼가하여야 할 필요만이 있다. 시스템(S2)의 내부 기지국은 CDMA 또는 FM 또는 TDMA 또는 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크 또는 임의의 다른 기능을 위해 주파수(f1)를 사용할 수 있다.
도 9는 두 시스템 사이의 전이 영역에 대한 또 다른 실시예를 도시한다. 도 9의 구조는 제 1 및 제 2 시스템의 서비스 제공자들 사이에 협력을 요구하며, 두 시스템이 동일한 서비스 제공자에게 속한 경우에 가장 잘 적용될 수 있다. 도 9는 나란히 놓인, 또는 실질적으로 나란히 배치되고(collocate), CDMA에서 CDMA로의 상이한 주파수 핸드오프를 제공하는 기지국(B1 및 B2)을 도시한다. 기지국(B1) 및 기지국(B2) 모두는 서비스 범위 지역(310)에 대한 서비스 범위를 제공하는 두개의 섹터 분할된 기지국이다. 시스템(S1)의 기지국(B1)은 두 섹터(α,β)내에서 주파수(f1)로 CDMA 서비스를 제공하며, 시스템(S2)의 기지국(B2)은 주파수(f2)로 두 섹터(α,β)에서 CDMA 서비스를 제공한다.
고속도로(312)가 서비스 범위 지역(310)을 가로지른다. 원격 유니트가 주파수(f1)를 사용하는 시스템(S1)으로부터 서비스 범위 지역(310)으로 이동함에 따라, 표준 내부 시스템 소프트 핸드오프가 기지국(B1), 섹터β로 통화 제어를 변환하기 위해 사용된다. 원격 유니트가 고속도로(312)를 따라 계속하여 아래로 이동함에 따라, 소프트 또는 소프터 핸드오프가 기지국(B1),섹터(β)로부터 기지국(B1) 섹터(α)로 통신을 전환하기 위해 사용된다. 기지국(B1)의 섹터(α)가 액티브 세트내의 유일한 섹터가 될 때, 핸드다운 규칙은 주파수(f2)의 기지국(B2)의 시스템(S2) 섹터(β)로 핸드오프 트리거링을 제공한다.
시스템(S2)에서 시스템(S1)으로 이동하는 원격 유니트를 위한 핸드오프는 기지국(B2)의 섹터(α)에서 기지국(B1)의 섹터(β) 사이에서 유사한 방식으로 발생한다. 기지국(B1)의 섹터(α)가 기지국(B2)의 섹터(β)와 나란히 배치되고, 기지국(B2)의 섹터(α)가 기지국(B1)의 섹터(β)와 나란히 배치되기 때문에, 각각의 경우에 있어서 하드 핸드오프는 원격 유니트가 목표 기지국의 서비스 범위 지역 내에 존재하지 않는 위험 없이 성공적으로 수행될 수 있다.
도 9의 구조는 여러 장점을 지닌다. 시스템(S2)에서 시스템(S1)로의 핸드오프가 수행되는 지역이 시스템(S2)에서 시스템(S1)으로의 핸드오프가 수행되는 지역과 동일하지 않기 때문에, “핑퐁” 상황에 대한 가능성은 최소가 된다. 예를 들어 시스템(S1)에서 시스템(S2)으로의 핸드오프가 수행되는 지역이 시스템(S2)에서 시스템(S1)으로 핸드오프가 수행되는 지역과 동일하다면, 핸드오프 영역으로 진입하여 이동을 정지하거나 상기 영역 내에서 움직이는 원격 유니트는 계속적으로 하나의 시스템으로 핸드오프되고 이어 다시 다른 시스템으로 핸드오프될 수 있다. 도 9의 구조는 공간 히스테리시스를 도입한다. 원격 유니트가 아래 절반의 서비스 범위 영역(310)내에서 시스템(S1)에서 시스템(S2)으로 제어를 변환한다면, 원격 유니트가 방향을 전환하지 않고 기지국(B2)의 섹터(α)가 원격 유니트의 액티브 세트의 일부가 되도록 서비스 범위 지역(310)의 상부 절반으로 완전히 다시 진입하지 않는 한, 원격 유니트는 제어를 다시 시스템(S1)으로 변환하지 않는다.
도 8의 구조를 사용한 것과 같이, 도 9의 구조에서 시스템(S2)내의 모든 기지국은 주파수(f1)를 사용하는 것을 삼가할 필요가 없다. 경계 기지국 및 시스템(S2)내의 내부 기지국의 다음 층만이 주파수(f1)를 사용하는 것을 삼가할 필요가 있다. 시스템(S2)의 내부 기지국은 CDMA 또는 FM 또는 TDMA 또는 포인트대 포인트 마이크로 링크 또는 다른 임의의 기능으로 전송하기 위해 주파수(f1)를 사용할 수 있다. 또한 기지국이 정확하게 두 개의 섹터만을 포함할 필요는 없고, 매우 많은 수의 섹터가 사용될 수 있다.
도 10은 CDMA 시스템이 상이한 기술을 사용하여 서비스를 제공하는 시스템과 인접한 상황을 도시한다. 이러한 상황은 도 8과 유사한 방식으로 다루어질 수 있다. 도 10은 미국 미시간의 디트로이트의 공간 토폴로지를 도시한다. 디트로이트는 한쪽에서는 캐나다와 접경한다. 강이 디트로이트와 캐나다의 경계를 정의한다. 몇 개의 다리가 두개의 국가를 연결하기 위해 강을 가로지른다.
강의 미국측에는 CDMA 시스템(S1)이 배치된다. 강의 캐나다측에는 TDMA 시스템(S2)이 배치된다. 미국 및 캐나다 모두 선택된 디지털 기술 이외에 AMPS 시스템을 동작시킨다. 디트로이트측의 시스템 상에서 이동하는 원격 유니트는 계속하여 CDMA 서비스 범위 내에 존재하며, 가능하다면 소프트 및 소프터 핸드오프 내에 있다, 그러나, 원격 유니트가 서비스 범위 지역(CA)의 섹터(α) 또는 서비스 범위 지역(CC)의 섹터(α)의 서비스 범위 지역 내에서 배타적으로 존재하는 것으로 밝혀질 때, 라운드 트립 지연이 미리 결정된 임계치를 초과한다면, 핸드 다운 규칙을 사용하여 각각 나란히 배열된 AMPS 기지국으로의 핸드오프가 트리거된다. 물 위의 원격 유니트는 선택된 RTD 임계치에 의존하여 CDMA 서비스 범위 지역 내에 머무르거나 또는 그렇지 않게 된다. 네트워크 계획은, AMPS기지국이 전이 섹터에 의존하여 유일하게 결정되고 이러한 섹터가 액티브 세트내의 유일한 섹터가 될 때 통화가 끊어지지 않도록, 안테나가 적절하게 방향 설정되어야 하며 기지국이 위치된다는 것을 보장하여야 한다.
도 14는 두개의 시스템을 동작시키는 케리어가 두개의 기지국을 나란히 배열할 수 있는 본 발명의 실시예를 도시한다. 도 14는 그래프적 표현이다. 서비스 범위 지역(C1A)은 주파수(f1)에서 동작하는 시스템(S1)내의 내부 기지국에 해당한다. 서비스 범위 지역(C1B)은 주파수(f1)에서 동작하는 시스템(S1)내의 전이 기지국에 해당한다. 파일롯 신호(P1)는 서비스 범위 지역(C2A)과 나란히 배치된 주파수(f1)에서 동작하는 파일롯 비컨이다. 서비스 범위 지역(C2A)은 주파수(f2)에서 동작하는 시스템(S2)내의 내부 기지국에 해당한다. 서비스 범위 지역(C2B)은 주파수(f2)에서 동작하는 시스템(S2)내의 전이 기지국에 해당한다. 파일롯 신호(P2)는 서비스 범위 지역(C1A)과 나란히 배치된 주파수(f2)에서 동작하는 파일롯 비컨이다.
도 14의 구조에 있어서, 원격 유니트가 시스템(S1)과 시스템(S2) 사이에서 이동함에 따라, C1B의 기지국과 C2B의 기지국 사이에서의 하드 핸드오프가 수행되어야 한다. 내부 기지국이 하드 핸드오프가 형성되는 주파수로 트래픽 채널 신호를 전송하지 않기 때문에, 주파수(f1)의 C1B의 기지국과 서비스 범위 지역(C1B 및 C2B) 내에 위치된 원격 유니트 사이에서의 통신 안정성은 높다. 유사하게, 주파수(f2)의 C2B의 기지국과 서비스 범위 지역(C1B 및 C2B)내에 위치된 원격 유니트 사이의 통신 안정성도 역시 높다.
도 14의 구조를 사용한 한 문제점은 서비스 범위 지역(C1B 및 C2B)의 병렬 배치(collocation)이다. 기지국의 병렬 배치는 일반적으로 두 시스템 오퍼레이터 사이에서의 소정 정도의 조정을 요구한다. 두 시스템이 상이한 케리어를 사용하여 동작한다면, 케리어는 물리적 설비를 공유하기를 원하지 않는다. 또한 병렬 배치는 규제의 문제점을 일으킨다. 도 15는, 서비스 범위 지역(C1B) 및 서비스 범위 지역(C2B)이 완전히 병렬 배치되지 않은 점을 제외하고, 도 14와 유사하다. 이러한 실시예의 원리는 두 기지국의 서비스 범위 지역이 실질적으로 중첩되는 경우에 적용된다. 공간 히스테리시스 영역은 대략 두개의 서비스 범위 지역이 서로로부터 오프셋되는 양만큼 줄어든다.
도 14 또는 도 15 중 어느 하나에 있어서, 동작은 동일하고 매우 간단하다. 시스템(S1)에서 시스템(S2)을 향하여 이동하는 원격 유니트는 초기에는 주파수(f1)를 사용하여 서비스 범위 영역(C1A)과 통신한다. 원격 유니트가 두개의 공동 배치된 서비스 범위 영역에 인접함에 따라, 주파수(f1)의 소프트 핸드오프가 서비스 범위 영역(C1B)으로 통신을 전환시키기 위해 사용된다. 원격 유니트가 계속하여 시스템(S2)을 향하는 경우, 원격 유니트는 파일롯 비컨(P1)으로부터의 파일롯 신호를 검출하기 시작한다. 액티브 세트가 서비스 범위(C1B)에 해당하는 기지국만을 포함하거나, 파일롯 신호(P1)의 파일롯 신호 세기가 소정의 임계치를 초과할 때, 서비스 범위 지역(C1B)에 해당하는 기지국으로부터 서비스 범위 지역(C2B)에 해당하는 기지국으로의 하드 핸드오프가 수행된다. 원격 유니트가 시스템(S2)을 계속하여 향함에 따라, 소프트 핸드오프는 서비스 범위 지역(C2B)에 해당하는 기지국과 서비스 범위 지역(C2A)에 해당하는 기지국 사이에서 통신 전환을 위해 사용된다. 상호 동작은 시스템(S2)에서 시스템(S1)으로의 핸드오프를 성취하기 위해 사용된다.
도 14 및 도 15의 구조는 공간 히스테리시스의 측정을 도입한다는 점에서 도 9의 구조와 유사하다. 예를 들어 시스템(S1)에서 시스템(S2)으로 이동하는 원격 유니트의 접속은 점선(356)으로 도시된다. 원격 유니트가 화살표(350)로 나타내어진 위치에 도달할 때 까지 서비스 범위 지역(C1B)에 해당하는 기지국에 의한 주파수(f1)로 시스템(S1)에 의해 서비스되도록 유지된다는 것을 주지하여야 한다. 유사하게, 시스템(S2)에서 시스템(S1)으로 이동하는 원격 유니트의 접속은 점선(354)으로 도시된다. 원격 유니트가 화살표(352)로 나타내어진 위치에 도달할 때 까지 서비스 범위 지역(C2B)에 해당하는 기지국에 의해 서비스되도록 유지된다는 것을 주지하여야 한다. 이에 따라, 화살표(350)와 화살표(352) 사이에서 원격 유니트에 통신을 제공하는 서비스는 원격 유니트가 상기 영역에 진입할 때 어떤 시스템이 통신을 제공하는 지에 의존한다. 원격 유니트는 두 시스템 사이의 핸드오프 없이 화살표(352)와 화살표(350) 사이 영역 내에서 이동한다.
도 4b를 참조하여, 하드 핸드오프의 딜레마에 대한 다른 해결 방법은 하드 핸드오프 영역(170)의 크기를 증가시키는 것이다. 영역이 매우 좁은 이유 중 하나는 페이딩 효과에 기인한다. 하드 핸드오프 영역(170)내에 위치된 원격 유니트는 기지국(200) 또는 기지국(205)과의 통신을 성립할 수 있기 때문에, 신호가 액티브 상태가 아닌 기지국에 대해 페이딩되지 않지만 액티브 기지국에 대해 페이딩된다면, 액티브 상태가 아닌 기지국으로부터의 간섭은 심각하게 된다. 상기 영역의 크기를 증가시키고 상기 영역 내에서의 통신 안정성을 증가시키기 위한 한 방법은 이러한 지역 내에서 원격 유니트가 겪게 되는 페이딩을 양을 최소화하는 것이다. 페이딩의 해로운 영향을 줄이기 위한 방법이 다이버시티이다. 3 가지의 중요 타입의 다이버시티; 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티 및 공간 다이버시티가 존재한다. 시간 및 주파수 다이버시티는 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서 자연적으로 존재한다.
경로 다이버시티로도 불리는 공간 다이버시티는 공통 신호의 다중 신호 경로에 의해 생성된다. 경로 다이버시티는 상이한 전파 지연을 가지고 도달하는 신호를 개별적으로 수신 및 처리함으로써, 확산 스펙트럼 처리를 통해 유용하게 사용될 수 있다. 경로 다이버시티 사용 예는 1992년 3월 31일 출원되어 “SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"으로 등록된 미국 특허 제 5,101,501호 및 1992년 4월 28일 출원되어 ”DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"으로 등록된 미국 특허 제 5,109,390호에 개시되었다.
다중 경로 환경의 존재는 광대역 CDMA 시스템에 경로 다이버시티를 제공한다. 두개 이상의 신호 경로가 단일 칩 구간 보다 큰 경로 지연의 응차(differential)를 가지고 생성된다면, 단일 기지국 또는 원격 유니트 수신기에서 신호를 개별적으로 수신하기 위해 두개 이상의 수신기가 사용될 수 있다. (요구된 하나의 칩 경로의 응차는 수신기내에서 시간의 트래킹(포착)을 수행하는 수단의 기능이다. ) 신호가 개별적으로 수신된 후, 이것들은 디코딩 처리 이전에 다이버시티 조합될 수 있다. 따라서 다수의 경로로부터의 총 조합된 에너지는 디코딩 처리에서 사용되므로, 디코딩 처리의 에너지 및 정확도를 증가시킨다. 다중 경로의 신호는 일반적으로 페이딩에서 독립성을 나타내며, 즉 상이한 다중 경로의 신호는 일반적으로 서로 페이딩되지 않는다. 따라서, 두개의 수신기의 출력이 다이버시티 조합된다면, 다중 경로 신호가 동일한 시간에 페이딩될 때에만 성능에 있어서의 상당한 손실이 발생한다.
도 4b를 참조하여, 기지국(200)이 액티브 기지국이라고 가정한다. 원격 유니트(155)에 의해 수신되는 기지국(200)으로부터의 별개의 두 신호 성분이 존재한다면, 별개의 두 신호는 독립적 또는 거의 독립적으로 페이딩된다. 이에 따라, 기지국(200)으로부터의 전체 신호는 단일 별개의 신호만을 수신할 때 발생하는 심각한 페이딩을 겪지 않게 된다. 결과적으로 기지국(205)으로부터의 신호가 기지국(200)에서 원격 유니트(155)로의 신호를 좌우하는 가능성은 희박하다.
자연적이고 통계적으로 전개된 다중 경로의 신호에 의존하는 것보다는, 다중 경로는 인공적으로 유도될 수 있다. 일반적인 기지국은 두개의 수신 안테나와 하나의 송신 안테나를 구비한다. 종종 송신 안테나는 수신 안테나 중 하나와 동일하다. 이같은 기지국 구조는 도 12에 도시되었다.
도 12에 있어서, 송신기(330)는 안테나(334)에 신호를 차례로 제공하는 다이플렉서(332)에 송신 신호를 제공한다. 안테나(334)는 제 1 수신 신호를 수신기(338)의 포트 1에 제공하고, 안테나(336)는 제 2 수신 신호를 수신기(338)의 포트 2에 제공한다. 수신기(338)내에서 포트 1 및 포트 2의 수신 신호는 개별적으로 수신되며, 유용성을 최대화하기 위한 디코딩 이전에 조합된다. 안테나(334) 및 안테나(336)는 각각의 안테나로부터 수신된 신호가 다른 것으로부터 수신된 신호와는 독립적으로 페이딩되는 방식으로 구성된다. 안테나(334,336)로부터의 수신 신호는 상이한 수신기로 제공되며, 신호가 수신기(338)내에서 복조되기 이전까지 조합되지 않기 때문에, 안테나(334)에서 수신된 신호가 안테나(336)에 의해 수신된 신호로부터 적어도 1 PN 칩 방향 정도 오프셋되는 것은 심각하지 않다.
도 12의 시스템에 다이버시티를 도입하기 위해, 제 2 다이플렉서(332)가 지연 라인을 통해 제 1 수신용 안테나에 송신 신호를 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 이같은 구조는 도 13에 도시되었다.
도 13에 있어서, 송신기(330)는 안테나(334)에 신호를 차례로 공급하는 다이플렉서(332)에 송신 신호를 공급한다. 게다가, 송신기(330)는 (가장 기본적인 실시예에서 원래 송신 신호와 동일한 신호를 포함하는) 송신 신호를 지연 라인(340), 다이플렉서(342) 및 안테나(336)에 제공한다. 도 12에서와 같이, 안테나(334) 및 안테나(336)는 원격 유니트의 각각의 안테나로부터 수신된 신호가 독립적으로 페이딩되도록 구성된다. 신호가 원격 유니트의 단일 안테나를 통해 수신되고 게다가 페이딩에 있어서 독립적이기 때문에, 원격 유니트가 신호를 개별적으로 분리할 수 있도록, 두 개의 신호는 시간 면에서 충분하게 분리되어야 한다. 원격 유니트가 신호를 구별할 수 있고 개별적으로 수신 및 복조할 수 있도록, 안테나(334)로부터의 신호에 관한 단일 칩 보다 큰 지연을 사용하여, 지연 라인은 안테나(336)에 의해 방사된 신호가 원격 유니트에 도달하도록 충분한 지연을 더한다. 바람직한 실시예에 있어서, 도 13의 다이버시티 기지국 구성은 경계 기지국내에서만 사용된다.
대안적인 실시예에 있어서, 지연 라인(340)은 이득 조정 엘리먼트를 포함한다. 이득 조정 엘리먼트는 안테나(334)에 의해 송신된 신호에 대해 안테나(336)에 의해 송신된 신호의 레벨을 조정하기 위해 사용된다. 이러한 구성의 장점은 안테나(336)로부터의 신호는 시스템 내의 다른 신호와 상당히 간섭하지 않는다는 것이다. 그러나, 안테나(334)로부터의 신호 레벨에 대한 안테나(336)로부터의 신호 레벨은 안테나(334)로부터의 신호가 페이딩될 때는 중요하다. 따라서 바람직한 실시예에 있어서, 안테나(334)로부터의 신호가 원격 유니트에 대해 강한 페이딩을 겪는다면, 안테나(336)로부터의 신호는 페이딩 기간동안 안정적인 통신을 제공하기 위해 상당히 커지게 된다.
적어도 하나의 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역 내에 위치될 때에만 안테나(336)로부터 신호를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 기술은 다음의 대안적인 실시예에도 적용될 수 있다.
상이한 실시예는 안테나(336)를 통해 송신하기 위한 상이한 신호 세트를 반송하는 개별적인 신호 통로를 생성한다. 이러한 실시예에 있어서, 기지국은 어떤 원격 유니트가 다이버시티를 필요로 하는 지를(즉 어떤 유니트가 하드 핸드오프 영역 내에 위치되는 지를) 결정한다. 안테나(336)를 통해 송신된 신호 세트는 단지 하드 핸드오프 영역내의 원격 유니트를 위한 트래픽 채널 신호 및 파일롯 신호를 포함한다. 대안적으로 페이징 및 동기 채널 송신도 역시 포함된다. 바로 위에서 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역 내에 위치될 때, 파일롯 및 안테나(336)로부터 다른 신호를 제공하는 것이 바람직하다. 다이버시티를 요구하는 원격 유니트는, 예를 들어 소정의 임계치보다 많은 송신 전력을 요구하는 원격 유니트를 검출하므로써, 또는 라운드 트립 지연에 기초하여 식별된다. 두개의 송신기의 사용은 송신된 전력의 순수 양을 감소시키며, 이에 따라, 기지국(205)과 통신하는 하드 핸드오프 영역(170)내의 원격 유니트와의 간섭을 포함하는 시스템에서의 간섭을 감소시킨다. 도 13에 있어서, 점선(348)은 상이한 세트의 신호를 반송하는 두개의 개별적인 신호 경로가 사용되는 제 2 실시예를 도시한다. 필수적인 두개의 신호 사이의 소정 지연이 송신기(330)내에 유도된다는 것이 가정된다.
제 2 라디에이터가 기지국과 나란히 배열될 필요가 없다는 것도 주지되어야 한다. 그것은 먼 거리 이격되거나 하드 핸드오프 경계에 인접하여 위치될 수도 있다. 대안적으로, 다이버시티 신호를 송신하기 위해 제 1 수신용 안테나를 사용하는 대신에, 신호는 별개의 안테나로부터 송신될 수도 있다. 별개의 안테나는 하드 핸드오프 영역 상에 에너지를 집중시키는 고지향성 스폿 안테나일 수 있다.
별개의 안테나와 함께 분리형 신호 경로를 사용하므로써 특히 유용한 구조가 달성될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 많은 다이버시티가 별개의 안테나에 의해 송신되어질 신호를 송신기(330)에 명목적으로 할당된 PN 오프셋과는 상이한 PN 오프셋에 할당하므로써, 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로, 기지국은 원격 유니트가 별개 안테나의 서비스 범위 지역으로 진입할 때, 더욱 소프트한 핸드오프를 수행한다. 별개의 PN 오프셋은 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역 내에 위치할 때 식별에 유용하다. 상기 실시예는 상이한 토폴로지의 다양성과 관련하여 동일한 결과를 제공하기 위해 수행될 수 있다.
시스템에 다이버시티를 도입하는 다양한 방법이 존재한다는 것을 주지하여야 한다. 예를 들어 페이딩의 효과는 다이버시티 안테나로부터의 신호의 위상에 대한동요에 의해 최소화될 수 있다. 위상의 동요는 채널 내에 강한 페이딩을 생성할 수 있는 다중 경로 신호의 진폭 및 위상의 정렬을 혼란시킨다. 이같은 시스템의 예가 1996년 7월 25일 출원되고 “ANTENNA SYSTEM FOR MULTIPATH DIVERSITY IN AN INDOOR MICROCELLULAR COMMUNICATION SYSTEM"으로 등록된 미국 특허 제 5,437,055호에 상세히 설명되었다.
페이딩의 악영향은 송신 전력을 제어하므로써 CDMA 시스템 내에서 소정 범위까지 추가로 제어될 수 있다. 기지국으로부터 원격 유니트에 의해 수신된 전력을 감소시키는 페이딩은 기지국에 의해 송신된 전력을 증가시킴으로써 보상될 수 있다. 전력 제어 기능은 시상수와 관련하여 동작한다. 전력 제어 루프의 시상수 및 페이딩의 시간 길이에 의존하여, 시스템은 기지국의 송신 전력을 증가시킴으로써 페이딩을 보상할 수 있다. 기지국으로부터 원격 유니트로 송신된 공칭 전력 레벨은
원격 유니트가 하드 핸드오프가 수행되는 영역 내에 위치할 때 증가될 수 있다. 다시, 증가된 전력 레벨을 요구하는 원격 유니트는 예를 들어 라운드 트립 지연에 기초하여 또는 임계치를 초과하는 파일롯 신호를 보고하므로써, 식별될 수 있다. 이러한 요구하는 원격 유니트에 대한 송신 전력만을 단지 증가시키므로써, 순수 송신 전력량은 감소되며 이에 따라 시스템 내의 전체 간섭을 감소시킨다.
도 3과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 하드 핸드오프가 수행되기를 요구하는 상황의 일례는 원격 유니트가 단일 시스템 내에서 동작하는 주파수를 변화시켜야만 하는 상황이다. 예를 들어, 이같은 핸드오프는 CDMA 통신 시스템과 공동 존재하여 동작하는 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크와의 간섭을 방지하거나 모든 트래픽 채널 신호를 단일 주파수로 변환하여 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프가 시스템의 경계에서 발생하도록 형성된다. 도 3에 있어서, 포인트 대 포인트 마이크로파 링크(140)는 지향성 마이크로파 안테나(130) 및 지향성 마이크로파 안테나(135) 사이에서 도시되었다. 지향성 마이크로파 안테나(130) 및 지향성 마이크로파 안테나(135)가 매우 지향적이기 때문에, 포인트 대 포인트 마이크로파 링크(140)는 매우 좁은 필드를 가진다. 이와 같이, 기지국(115 120) 및 섹터(50,70,80)와 같은 시스템의 다른 기지국은 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크(140)와의 간섭 없이 동작할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, CDMA 신호는 마이크로파 주파수로 전송되며, 이에 따라 시스템을 가로지르는 포인트대 포인트 링크는 상기 링크가 또한 마이크로파 주파수에서 동작하는 경우에만 간섭을 일으킨다. 대부분의 일반적인 실시예에서의 포인트 대 포인트 링크는 마이크로파 주파수로서 일반적으로 지정된 것 보다 높거나 낮은 주파수로 동작할 수 있다.
앞서 설명된 기술이 이같은 하드 핸드오프에 적용될 수 있다고 하더라도, 일반적으로 시스템 내부의 하드 핸드오프는 핸드오프가 달성되는 두개의 기지국이 동일한 제어기에 의해 제어되는 시스템간의 하드 핸드오프를 능가하는 장점을 가진다. 도 11은 단일의 복수 분할된 기지국을 사용하여 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프를 제공하기 위한 다른 구조를 도시한다. 기지국(B1A)과 기지국(B1B) 모두 섹터(α,β)로 레이블링된 두개의 지향성 섹터를 구비한다. 기지국(B1A)에 있어서, 섹터(α,β)는 주파수(f1)로 동작한다. 기지국(B1B)에 있어서, 섹터(α,β)는 주파수(f2)로 동작한다. 기지국(B1A) 및 기지국(B1B) 모두는 기지국의 지향성 섹터와는 다른 주파수로 동작하는 하나의 전방향성 섹터(γ)를 구비한다. 예를 들어 기지국(B1A)에서 섹터(γ)는 주파수(f2)로 동작하고 기지국(B1B)에서 섹터는 주파수(f1)로 동작한다.
도 11은 핸드 다운 규칙을 사용한다. 전방향성 섹터(γ)는 γ 섹터들이 액티브 세트내의 유일한 기지국이면 핸드오프가 라운드 트립 지연이 얼마건 간에 즉시 트리거링된다는 것을 의미하는 0의 라운드 트립 지연 임계치를 갖는 경계 섹터로서 표시된다. γ 섹터가 실제적으로 두 시스템 사이의 경계 기지국이 아니지만 원격 유니트의 견지에서 취하여진 동작은 동일하다는 것을 알아야 한다. 주파수(f1)의 시스템(S1)내의 인접한 서비스 범위 지역으로부터 기지국(B1A)으로 원격 유니트가 이동함에 따라, 소프트 핸드오프는 기지국(B1A)의 섹터(α)와 통신을 성립하는 데에 사용되며, 소프터 핸드오프 및 소프트 핸드오프는 기지국(B1A)의 섹터(β)로 접속을 전환하기 위해 사용된다. 이어 소프트 핸드오프는 경계 기지국으로 표시된, 기지국(B1B)의 섹터(γ)로 접속을 전환하기 위해 사용된다. 기지국(B1B)의 섹터(γ)가 액티브 세트의 유일한 멤버가 되자마자, 기지국(B1B)의 섹터(γ)로부터 기지국(B1B)의 섹터(β)로의 하드 핸드오프가 수행된다.
이러한 구조도 역시, 동작이 주파수(f2)로 전환되면 기지국(B1B)의 섹터(γ)가 액티브 세트의 유일한 멤버가될 정도로 원격 유니트가 기지국(B1A)의 섹터(γ)로 진입하지 않는 경우에는 동작은 주파수(f1)로 다시 전환되지 않는다는, 공간 히스테리시스를 도입한다는 것을 주지하여야 한다. 또한, 세개의 상이한 섹터를 사용하는 것에 대한 선택은 대부분의 복수 섹터 분할된 기지국이 세 개의 섹터로 이루어지고 이에 따라 사용가능하다 기지국 장비는 세 개의 섹터를 일반적으로 지원하는 점에 의존한다는 것을 주지하여야 한다. 이와 같이, 세개의 섹터를 사용한 디자인은 실제적이다. 물론 보다 많거나 작은 수의 섹터도 사용될 수 있다.
이같은 구조가 사용되는 두개의 상이한 타입의 상황이 존재한다. 도 11의 구조는 모든 트래픽이 주파수를 변환시켜야 하는 위치에서 사용될 수 있다. 이같은 경우에 있어서, 기지국(B1A)의 좌측에 대해 기지국은 주파수(f2)를 사용하지 않고, 기지국(B1B)의 우측에 대해 기지국은 주파수(f1)를 사용하지 않는다. 이같은 경우, 한 측으로 진입하고 다른 측으로부터 나오는 모든 원격 유니트는 주파수를 변환하여야 한다. 대안적인 상황에 있어서, 예를 들어 마이크로파 링크가 상기 지역 내에서 주파수(f1)의 사용을 금지하기 때문에, 기지국(B1B)의 우측에 대한 기지국은 단지 주파수(f2)만을 사용한다. 그러나, 기지국(B1A)의 좌측에 대한 기지국은 주파수(f1) 또는 주파수(f2) 상에서 동작할 수 있다. 이같은 경우에 있어서, 기지국(B1B)에서 기지국(B1A)으로 이동하는 모든, 일부 또는 어떠한 원격 유니트는 주파수(f2)에서 주파수(f1)로 변환하여야 한다.
포인트 대 포인트 마이크로파 링크 또는 일부 스펙트럼이 명확하게 되기를 요구하는 다른 영역을 다루는 제 2의 매우 상이한 방법은 도 16에 도시된다. 도 16에 있어서, “원뿔형 침묵 영역”은 빔(364,366)으로 도시된 포인트대 포인트의 마이크로파 링크(140) 주변에 형성된다. 원뿔형 침묵 영역은 그것을 검출하는 원격 유니트로 기준 신호로서 동작하는 파일롯 신호이다. 원격 유니트가 원뿔형 침묵 영역에 해당하는 파일롯 신호 검출을 보고할 때, 시스템 제어기는 후보 파일롯 신호가 존재할 수 있는 파일롯 신호 보다 파일롯 신호가 원뿔형 침묵 영역의 표시가 된다는 것을 공지한다. 시스템 제어기는 하드 핸드오프를 초기화하기 위한 자극으로서 원뿔형 침묵 영역에 해당하는 파일롯 신호의 수신을 사용한다. 일반적으로 다른 타입의 핸드오프가 수행될 지라도 수행된 핸드오프는 시스템 내부의 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프이다.
특히 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호가 임의의 기지국과도 관련이 없다는 것이 원뿔형 침묵 영역의 흥미로운 특징이다. 일반적으로, 원뿔형 침묵 영역 파일롯 신호는 지향성 마이크로파 안테나(130,135)와 나란히 배열된 파일롯 비컨 유니트에 의해 생성된다. 사용될 수 있는 두개의 상이한 원뿔형 침묵 영역 토폴로지가 존재한다. 도 16에 도시된 제 1 토폴로지에 있어서, 빔(364,366)은 실제로 포인트대 포인트의 마이크로파 링크(140)의 한 측을 가이드하는 좁은 송신 밴드이다. 도 17에 도시된 제 2 토폴로지에 있어서, 빔(360,362)은 파일롯 신호 전송의 서비스 범위 지역의 에지를 한정한다. 도 17에 있어서, 파일롯 신호의 서비스 범위 영역 및 포인트 대 포인트 마이크로파 링크(140)의 서비스 범위 지역은 실제적으로 동일한 영역에 중첩한다. 일반적으로, 빔(364,366)은 마이크로 안테나와는 별개인 두개의 개별 안테나에 의해 생성된다. 빔(360,362)은 마이크로파 신호로서 동일한 안테나에 의해, 상이하지만 동종의 안테나에 의해 또는 상기 마이크로파 안테나보다 약간 넓은 서비스 범위 지역을 정의하는 안테나에 의해 생성될 수 있다.
도 16의 제 1 토폴로지는 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크가 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호와 동일한 주파수에서 동작하더라도 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호가 포인트 대 포인트 마이크로파 링크와 간섭하지 않는다는 장점을 가진다. 제 1 토폴로지는, 원격 유니트가 신호를 검출하지 않고 주파수를 변화시키지 않고 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호 빔을 통과한다면, 접속이 중단되거나 또는 접속이 계속되어 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크에 대한 간섭을 형성하게 된다는 단점을 가진다. 또한 전력이 원격 유니트에 인가되는 동안에, 빔(364,366) 내에 위치된다면, 원격 유니트는 파일롯 신호를 검출할 수 없으며, 마이크로파 링크로의 간섭을 야기할 수 있다.
마이크로파 링크는 양방향성이며, 이같은 링크의 동작은 두개의 CDMA 주파수 채널을 요구한다. 일 실시예에 있어서, 두개의 CDMA 역방향 링크 채널은 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크를 제공하기 위해 제거된다. 두개의 상이한 순방향 링크의 원뿔형 침묵 영역 파일롯 신호는 포인트대 포인트의 마이크로파 링크를 위해 제거된 두개의 역방향 링크 채널 각각에 해당하는 원뿔형 침묵 영역 내에서 전송된다. 이러한 방식으로, 두개의 파일롯 신호는 포인트 대 포인트 마이크로파 링크 서비스 범위 지역을 주파수 다이버시티에 기인하여 두개의 지향성 안테나 사이의 실제 통신과의 간섭 없이 중첩시킨다.
제 3 실시예에 있어서, 파일롯 신호는 포인트 대 포인트 마이크로파 링크와의 상당한 양의 간섭을 야기하지 않고 포인트대 포인트의 마이크로파 링크와 동일한 주파수내에서 공존할 수 있다. CDMA 파일롯 신호는 광대역, 저 전력의 확산 스펙트럼 신호이다. 이러한 타입의 신호는 다른 타입의 통신 시스템에 대해서는 간단한 가우스 잡음으로 인지된다. 고유 CDMA 신호 특성은 상당한 간섭을 유도하지 않고 그것이 다른 통신 시스템과 유일하게 공존하게 한다.
포인트 대 포인트 마이크로파 링크 안테나 사이의 거리는 일반적인 기지국 사이의 거리 및 기지국이 한정하는 서비스 범위 지역의 에지 사이의 거리 보다 더 크다. 이에 따라, 원격 유니트가 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호를 인지하는 지연은 셀룰러 시스템에 일반적으로 관련된 지연보다 상당히 길게 된다. 이와 같이, 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호는 연속적인 파일롯 신호 오프셋 세트중 하나로서 인지될 필요가 있다. 예를 들어 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호 오프셋 내에 유도된 지연은 인지된 파일롯 신호 오프셋이 다음의 연속적인 파일롯 신호 오프셋에 맵핑되도록 하는 파일롯 신호 사이의 일반적인 오프셋보다 크다. 이러한 타입의 동작은 특정 시스템이 단지 모든 7번째 또는 8번째 PN 오프셋을 사용하기 때문에, 일반적으로 문제가 되지 않는다. 원뿔형 침묵 영역의 파일롯 신호가 예상되는 오프셋의 세트는, 그것이 인접한 다른 리스트의 엔트리를 탐색하는 것과 동일한 방식으로 원격 유니트가 이러한 신호에 대해 탐색하도록, 인접한 세트에 가산될 수 있다.
원뿔형 침묵 영역을 검출하면, 취하여진 동작은 액티브 통신이 성립되는 기지국에 의존한다. 동일한 원뿔형 침묵 영역이 많은 기지국의 서비스 범위 지역을 통과하기 때문에, 파일롯 신호 자신은 원격 유니트의 위치 또는 취해지도록 요구된 동작에 대한 매우 작은 정보를 제공한다. 핸드오프가 수행되는 기지국과 주파수는 파일롯 신호가 인지하는 순간의 액티브 세트의 일원인 기지국에 의존한다. 또한 취하여진 동작은 액티브 세트 및 후보 세트의 일원에 의해 결정된다. 부가적으로, 취하여질 동작은 원뿔형 침묵 영역 파일롯 신호에 대해 인지된 PN 오프셋에 기초한다. 또한 원뿔형 침묵 영역 파일롯 신호의 신호 세기가 제 2의 높은 임계치를 초과할 때 까지 취하여질 동작을 연기하는 것이 바람직하다. 원뿔형 침묵 영역 파일롯 신호는 소량의 정보를 제공하기 때문에, 동일한 파일롯 신호 오프셋은 다수의 상이한 포인트 대 포인트의 마이크로 링크를 보호하기 위해 시스템을 통해 사용될 수 있다. 도 16에 있어서, 모든 빔(364,366)은 4개의 상이한 PN 오프셋 또는 동일한 오프셋에서 동작할 수 있다.
두개의 포인트 대 포인트의 마이크로파 링크 안테나 사이의 거리가 길어진다면, 파일롯 신호의 서비스 범위를 연장시키기 위해 중계기를 사용하는 것이 필수적이다. CDMA 시스템에 중계기를 제공하기 위한 방법 및 장치는 1995년 8월 31일 출원된 “SAME FREQUENCY, TIME-DIVISION DUPLEX REPEATER"로 명명되어, 공동 계류중인 미국 특허 출원 번호 제 08/522,469호에 개시되었다.
대안적으로, 동일하거나 또는 다른 오프셋의 파일롯 시퀀스를 제공하는 일련의 안테나는 보다 좁고 정확하게 마이크로파 길이의 경로를 따라 인스톨될 수 있으며, 원뿔형 침묵 영역을 안정적으로 한정한다.
본 발명의 많은 개념이 조합될 수 있다. 예를 들어 검출 및 핸드다운 규칙이 시스템 내부 및 시스템간의 공간 히스테리시스 모두를 제공하는 물리적인 서비스 범위 지역 구성과 관련하여 사용될 수 있다. 상기 규칙은 또한 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프의 사용과 같은 최대의 이득을 제공하기 위해 다른 네트워크 계획 구조와 조합될 수도 있다. 소프트 핸드오프 처리를 제어하는 파라메터는 후보 및 액티브 세트의 기지국 수를 증가시키기 위해 조정될 수 있다. 기지국의 브리딩도 역시 조정될 수 있다. 원격 유니트의 MDHO 개념은 시스템 내부 및 시스템간의 공간 히스테리시스 모두를 제공하는 물리적 서비스 범위 지역의 구조와 조합될 수 있다. 그것은 또한 CDMA 대 CDMA의 상이한 주파수 핸드오프의 사용과 같은 최대 이득을 제공하기 위해 다른 네트워크 계획 구조와 조합될 수 있다.
바람직한 실시예에 대한 앞의 설명은 기술 분야의 당업자가 본 발명을 구현 또는 사용하도록 하기 위해 개시되었다. 이러한 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자에게는 용이하게 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 한정한 기본적인 원리는 독창적인 점을 사용하지 않고서도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 명세서에 도시된 실시예에 한정되는 것이 아니라, 원리 및 개시된 새로운 특징과 일관된 최대 범위와 일치된다.

Claims (63)

  1. 네트워크 사용자가 적어도 하나의 기지국을 경유하여 다른 사용자와 원격 유니트를 이용하여 통신하며, 제 1서비스 범위 지역을 가진 제 1기지국 및 제 2서비스 범위 지역을 가진 제 2기지국을 포함하는 통신 네트워크에서, 상기 원격 유니트가 제 1서비스 범위에 있으면서 동시에 제 2서비스 범위에 있고, 상기 제 2기지국과 상기 원격 유니트 사이에서 통신이 이루어지지 않았을 때 상기 원격 유니트와 상기 제 1기지국 사이에서 통신을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 제 1기지국에서 상기 원격 유니트에 대한 제 1액티브 통신 신호를 형성하는 단계;
    상기 제 1기지국으로부터 제 1안테나를 통해 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계;
    상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 상기 제1 기지국에서 측정하는 단계:
    제 1지연 액티브 통신 신호를 생성하도록 상기 제 1액티브 통신 신호를 지연시키는 단계;
    상기 제 1액티브 통신 신호 및 상기 제 1지연 액티브 통신 신호가 상기 원격 유니트에 의하여 수신될 때 독립적으로 페이딩되도록 제 2안테나를 통해 상기 제 1지연 액티브 통신 신호를 상기 제 1기지국으로부터 전송하는 단계;
    상기 원격 유니트로 향하지 않는 제 2액티브 통신 신호 세트를 제2 기지국에서 형성하는 단계; 및
    상기 제 2기지국으로부터 상기 제 2액티브 통신 신호 세트를 전송하는 단계를 포함하며,
    제2 안테나를 통해 제1 지연 액티브 통신 신호를 제1 기지국으로부터 전송하는 상기 단계는 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1액티브 통신 신호는 의사 잡음 칩 시리즈로 확산되는 스펙트럼 확산 신호이며, 각각의 칩은 고정 주기를 가지며,
    상기 지연 단계에서, 상기 제 1액티브 통신 신호는 적어도 상기 고정 주기만큼 지연되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1액티브 통신 신호 세트는 대안적인 통신 기술에 의하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역에 배치되기 때문에 상기 제 1안테나로부터 전송된 다른 액티브 통신 신호 세트에 비하여 증가된 레벨에서 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 기지국에 배치되지 않은 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1지연 액티브 통신 신호는 상기 제 1액티브 통신 신호보다 낮은 파워 레벨에서 상기 제 2안테나로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1기지국에서 상기 제 2안테나를 통해 상기 제 1지연 액티브 통신 신호를 전송하는 단계는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방에 배치될 때만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 네트워크 사용자가 적어도 하나의 기지국을 경유하여 다른 사용자와 원격 유니트를 이용하여 통신하며, 제 1서비스 범위 지역을 가진 제 1기지국 및 제 2서비스 범위 지역을 가진 제 2기지국을 포함하는 통신 네트워크에서, 상기 원격 유니트가 제 1서비스 범위에 있으면서 동시에 제 2서비스 범위에 있고, 상기 제 2기지국과 상기 원격 유니트 사이에서 통신이 이루어지지 않았을 때 상기 원격 유니트와 상기 제 1기지국 사이에서 통신을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 제 1기지국에서 상기 원격 유니트에 대한 제 1액티브 통신 신호를 형성하는 단계;
    상기 제 1기지국으로부터 제 1안테나를 통해 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계;
    상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 상기 제1 기지국에서 측정하는 단계;
    상기 제 1기지국으로부터 제 2안테나를 통해 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계;
    상기 제 1서비스 범위 지역을 형성하도록 상기 제 1 및 제 2안테나를 서로 커플링하는 단계;
    상기 원격 유니트에 의하여 수신되는 신호 페이딩 손실을 감소시키기에 충분한 레이트로 제 1안테나의 위상에 대한 상기 제 2안테나의 위상을 시간적으로 변경하는 단계;
    상기 원격 유니트로 전달되지 않는 제 2액티브 통신 신호 세트를 상기 제2 기지국에서 형성하는 단계; 및
    상기 제 2기지국으로부터 상기 제 2액티브 통신 신호 세트를 전송하는 단계 를 포함하며,
    제2 안테나를 통해 상기 제1 액티브 통신 신호를 제1 기지국으로부터 전송하는 상기 단계는 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제1액티브 통신 신호는 스펙트럼 확산 신호이며,
    상기 제 2액티브 통신 신호 세트는 대안적인 통신 기술에 의하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역에 배치되기 때문에 상기 제 1안테나로부터 전송된 다른 액티브 통신 신호 세트에 비하여 증가된 레벨에서 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 내에 배치될 때만 상기 제 2안테나로부터 파일롯 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 제 1액티브 통신 신호보다 낮은 파워 레벨에서 상기 제 2안테나를 통해 상기 제 1지연 액티브 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 제 2안테나로부터 파일롯 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 1기지국으로부터 제 2안테나를 통해 페이징 및 동기 채널 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 제 1안테나로부터 전송된 제 1파일롯 신호와 다른 PN 오프셋에서 상기 제 2안테나로부터 상기 파일롯 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 네트워크 사용자가 적어도 하나의 기지국을 경유하여 다른 사용자와 원격 유니트를 이용하여 통신하며, 제 1서비스 범위 지역을 가진 제 1기지국 및 제 2서비스 범위 지역을 가진 제 2기지국을 포함하는 통신 네트워크에서, 상기 원격 유니트가 제 1서비스 범위에 있으면서 동시에 제 2서비스 범위에 있고, 상기 제 2기지국과 상기 원격 유니트 사이에서 통신이 이루어지지 않았을 때 상기 원격 유니트와 상기 제 1기지국 사이에서 통신을 제공하는 방법에 있어서,
    상기 제 1기지국에서 상기 원격 유니트에 대한 제 1액티브 통신 신호를 형성하는 단계;
    상기 제 1기지국에서 제 1안테나를 통해 상기 제 1액티브 통신 신호를 전송하는 단계;
    상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 상기 제1 기지국에서 측정하는 단계;
    상기 제 1기지국에서 상기 원격 유니트에 대한 제 2액티브 통신 신호를 형성하는 단계;
    상기 제 1액티브 통신 신호 및 제 2액티브 통신 신호가 상기 원격 유니트에서 독립적 페이딩되고 상기 원격 유니트에 의하여 별도로 수신될 수 있도록 구성된 제 2안테나를 통해 상기 제 2액티브 통신 신호를 상기 제 1기지국으로부터 전송하는 단계;
    상기 원격 유니트와 통신하지 않는 상기 제 2기지국에서 액티브 통신 신호 세트를 형성하는 단계; 및
    상기 제 2기지국으로부터 상기 액티브 통신 신호 세트를 전송하는 단계를 포함하며,
    제2 안테나를 통해 상기 제2 액티브 통신 신호를 제1 기지국으로부터 전송하는 상기 단계는 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제 1액티브 통신 신호는 의사 잡음 칩 시리즈로 확산되는 스펙트럼 확산 신호이며, 상기 각각의 칩은 고정 주기를 가지며,
    상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호는 상기 제 2액티브 통신 신호가 적어도 하나의 고정 주기만큼 상기 제 1액티브 통신 신호로부터 시간적으로 오프셋되기 때문에 상기 원격 유니트에 의하여 별도로 수신가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 액티브 통신 신호 세트는 시간 분할 다중 액세스를 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 액티브 통신 신호 세트는 코드 분할 다중 액세스를 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 액티브 통신 신호 세트는 주파수 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역에 배치되기 때문에 상기 제 2액티브 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 20항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 20항에 있어서, 상기 제 1액티브 통신 신호보다 낮은 파워 레벨에서 상기 제 2안테나로부터 상기 제 2액티브 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 위치한 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 위치한 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 20항에 있어서, 상기 제 2안테나로부터 파일롯 신호를 전송하는 단계는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방에 배치될 때만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 20항에 있어서, 상기 제 2안테나로부터 파일롯 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 제 1기지국으로부터 상기 제 2안테나를 통해 페이징 및 동기 채널 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 제 2안테나로부터 전송된 파일롯 신호는 상기 제 1안테나로부터 전송된 제 1파일롯 신호와 다른 PN 오프셋을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 통신 네트워크에 있어서,
    제 1액티브 통신 신호를 형성하는 제 1안테나, 제 2액티브 통신 신호를 형성하는 제 2안테나, 및 상기 제 2액티브 통신 신호가 상기 제 1액티브 통신 신호에 대하여 시간적으로 오프셋되도록 상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나 사이에 배치된 지연 라인을 포함하는 제 1서비스 범위 지역을 한정하는 제 1액티브 기지국;
    제 2서비스 범위 지역을 한정하며, 통신 신호 세트를 형성하는 제 2타깃 기지국; 및
    상기 제 1 및 제 2서비스 범위 지역 내에 배치되며 상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호를 수신하는 원격 유니트를 포함하며,
    상기 제1 액티브 기지국은 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 이용하며, 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 상기 제2액티브 통신 신호를 형성하는 것을 특징으로 통신 네트워크.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호는 각각 고정 주기를 가진 의사 잡음 칩 시리즈로 확산된 스펙트럼 확산 신호이며,
    상기 제 1액티브 통신 신호는 적어도 상기 고정 주기만큼 상기 제 2액티브 통신 신호로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  37. 제 35항에 있어서, 상기 통신 신호 세트는 대안적인 통신 기술에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  38. 제 35항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치되며 상기 제 1액티브 기지국과 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  39. 제 35항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치되는 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  40. 제 35항에 있어서, 상기 제 2안테나는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치될 때만 상기 제 2액티브 통신 신호를 형성하는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  41. 제 35항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 상기 제 1액티브 통신 신호보다 낮은 파워 레벨에서 전송되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방에 배치될 때만 상기 제 2안테나에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  45. 통신 네트워크에 있어서,
    제 1액티브 통신 신호를 가진 제 1통신 신호 세트를 형성하고 제 2액티브 통신 신호를 가진 제 2통신 신호 세트를 형성하는 송신기, 제 1액티브 통신 신호 세트를 방출하는 제 1안테나, 및 제 2액티브 통신 신호 세트를 방출하는 제 2안테나를 포함하는 제 1서비스 범위 지역을 한정하는 제 1액티브 기지국;
    제 2서비스 범위 지역을 한정하며, 제 3통신 신호 세트를 형성하는 제 2타깃 기지국; 및
    상기 제 1 및 제 2서비스 범위 지역 내에 배치되며 상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호를 수신하는 원격 유니트를 포함하며,
    상기 제1 액티브 기지국은 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 이용하며, 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 상기 제2액티브 통신 신호를 제2 안테나를 통해 방출하는 것을 특징으로 통신 네트워크.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호는 각각 고정 주기를 가진 의사 잡음 칩 시리즈로 확산된 스펙트럼 확산 신호이며,
    상기 제 1액티브 통신 신호는 적어도 상기 고정 주기만큼 지연되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  47. 제 45항에 있어서, 상기 제 3통신 신호 세트는 대안적인 통신 기술에 의하여 변조되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  48. 제 45항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치되며 상기 제 1액티브 기지국과 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  49. 제 45항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치되는 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  50. 제 45항에 있어서, 상기 제 2 통신 신호 세트는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치될 때 상기 제 2안테나로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  51. 제 45항에 있어서, 상기 제 2 통신 신호 세트는 상기 제 1통신 신호 세트가 제 1안테나로부터 방출되는 것보다 낮은 파워 레벨에서 상기 제 2안테나로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  53. 제 51항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방에 배치될 때만 상기 제 2안테나에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  54. 제 53항에 있어서, 상기 제 2안테나는 상기 제 2서비스 범위 지역 근방 또는 내에 배치된 서비스 범위 지역을 가진 고지향성 스폿 안테나인 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  55. 제 45항에 있어서, 상기 제 2안테나는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 내에 배치될 때만 파일롯 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  56. 제 45항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 근방에 배치될 때 상기 제 2안테나로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  57. 제 45항에 있어서, 상기 제 2안테나는 파일롯 신호를 방출하는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  58. 제 45항에 있어서, 상기 제 1기지국은 상기 제 2안테나로부터 페이징 및 동기 채널 신호를 방출하는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  59. 제 45항에 있어서, 상기 제 2안테나로부터 전송된 상기 파일롯 신호는 상기 제 1안테나로부터 전송된 제 1파일롯 신호와 다른 PN 오프셋을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  60. 통신 네트워크에 있어서,
    제 1액티브 통신 신호를 형성하는 제 1안테나, 제 2액티브 통신 신호를 형성하는 제 2안테나, 및 상기 제 1서비스 범위 지역 내에서 인식되는 신호 페이딩을 감소시키도록 상기 제 1안테나와 상기 제 2안테나 사이에 배치된 위상 조정 메커니즘을 포함하며, 제1 서비스 범위 지역을 한정하는 제1 액티브 기지국;
    제 2서비스 범위 지역을 한정하며, 통신 신호 세트를 형성하는 제 2타깃 기지국; 및
    상기 제 1 및 제 2서비스 범위 지역 내에 배치되며 상기 제 1 및 제 2액티브 통신 신호를 수신하는 원격 유니트를 포함하며,
    상기 제1 액티브 기지국은 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 위치하는지 여부를 식별하기 위해서 상기 제1 액티브 통신 신호의 라운드 트립 지연을 이용하며, 상기 원격 유니트가 하드 핸드오프 영역에 존재하는 경우에만 상기 제2액티브 통신 신호를 제2 안테나를 통해 전송하는 것을 특징으로 통신 네트워크.
  61. 제 60항에 있어서, 상기 통신 신호 세트는 대안적인 통신 기술에 의하여 변조되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  62. 제 60항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 적어도 하나의 원격 유니트가 상기 제 2서비스 범위 지역 내에 배치될 때만 상기 제 2안테나로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
  63. 제 60항에 있어서, 상기 제 2액티브 통신 신호는 상기 제 1통신 신호 세트가 상기 제 1안테나로부터 방출되는 것보다 낮은 파워 레벨에서 상기 제 2안테나로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크.
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