KR100586230B1

KR100586230B1 - 파일럿 비콘 장치와 이를 이용한 핸드오프 신호 발생 방법

Info

Publication number: KR100586230B1
Application number: KR1020050030194A
Authority: KR
Inventors: 유기한
Original assignee: 주식회사 케이티프리텔
Priority date: 2005-04-12
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2006-06-07

Abstract

본 발명은 파일럿 비콘 장치와 이를 이용한 핸드오프 신호 발생 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 파일럿 비콘 장치를 구성할 때 오버헤드 신호만을 추출하므로 더미 주파수를 사용한다. 이와 같이 하면, 기지국의 가용 FA수가 줄어드는 것을 방지할 수 있으며, 핸드오프를 위한 별도의 채널을 생성할 필요가 없으므로 기지국의 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

파일럿 비콘, 핸드오프, 오버헤드

Description

파일럿 비콘 장치와 이를 이용한 핸드오프 신호 발생 방법{PILOT-BEACON, SIGNAL GENERATING METHOD FOR HAND-OFF USING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 파일럿 비콘 장치를 이용한 하드 핸드오프 방식을 나타낸 도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 파일럿 비콘 장치를 이용한 하드 핸드오프 방식을 나타낸 도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 오버헤드 추출기의 상세 구성도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모뎀의 구성을 상세하게 나타낸 도이다.

도 7은 다른 섹터까지 확장된 본 발명의 제2 실시예에 따른 모뎀의 구성을 상세하게 나타낸 도이다.

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 하드 핸드오프 를 수행하기 위한 파일럿 비콘 장치 및 이를 이용한 하드 핸드 오프 방법에 관한 것이다.

CDMA는 차세대 디지털 이동 통신 방식의 하나로, 스펙트럼 확산 기술을 채택한 방식이다. CDMA는 복수의 사용자가 같은 주파수 대역을 공유할 수 있는데, 사용자를 구분하는 데 사용자 통신 채널 고유의 의사 잡음 부호(PN code)를 사용한다. 송신 측에서는 클럭 주파수가 음성 데이터 주파수 대역폭의 수십 배 이상인 PN 부호를 음성 데이터에 곱하여 주파수 대역을 확산한다. 수신 측에서는 송신 시와 같은 PN 부호를 곱하면 대역폭이 원래의 폭으로 복귀하여 복조된다.

이러한 CDMA 방식은 시분할 다중 접속(TDMA) 방식이나 아날로그 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 방식에 비해 대역폭당 사용자 채널을 10~20배 증가시킬 수 있고, 송신 주파수가 광대역이므로 다중 경로 신호에 의한 주파수 선택성 페이딩에 강하며, 송신 시와 같은 PN 부호를 사용하지 않으면 복조되지 않기 때문에 비화성이 확보된다. 이와 같이 기존 방식보다 가입자 수용 용량을 증대시킬 수 있는 대용량이므로 대도시에 적합하고, 서비스 지역의 광역화에 따른 셀 수의 감소와 주파수 계획이 간단한 장점이 있다.

한편, CDMA 방식은 주파수(Frequency Assignment; FA)간의 이동이 자유롭지 못한 단점이 있다. 예를 들어 통화량이 집중되는 도심에 8FA 용량의 기지국이 설치되어 있는데, 도심에 비해 통화량이 적은 변두리 주택가에도 도심과 동일한 8FA 용량의 기지국이 설치되어 있는 경우가 많다. 이것은 CDMA 방식이 주파수간 이동이 자유롭지 못하기 때문에 도심구간에서 신뢰성이 부족한 주파수간 핸드오프가 발생 하지 않도록 무선망을 설계하기 때문에 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도심구간과 외곽지역이 FA수를 다르게 하고, 그 경계부분에서 FA간 하드 핸드오프를 지원한다.

일반적으로 하드 핸드오프를 지원하기 위해 파일럿(Pilot) 신호를 이용하는 방법이 사용되는데, 이 방식은 페이징(Paging) 신호가 없기 때문에 아이들(Idle) 핸드오프시 이동하려는 셀의 채널정보를 알 수 없기 때문에 많은 시간이 소요된다. 따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 오버헤드(Overhead) 전체를 전송하는 파일럿 비콘(Pilot-beacon) 장치를 사용한다.

파일럿 비콘 장치는 지역마다 주파수가 달라 이동 중 전화가 끊기는 현상을 방지하기 위한 중계 장비로서, 두 기지국 사이의 서비스 주파수가 다를 때 임의의 더미(Dummy) 신호를 만들어 마치 같은 주파수의 신호가 있는 것처럼 인식하게 하여 핸드오프를 하도록 하는 것이다.

도 1과 도 2는 종래 기술에 따른 파일럿 비콘 장치를 이용한 하드 핸드오프 방식을 나타낸 것이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 종래에는 기지국에서 다른 FA를 사용하여 오버헤드 신호를 발생시킨 후 증폭기(HPA/LPA)에서 주신호(F1)와 합친 후 전송하는 방식을 사용한다. 그러나 이 방식은 기지국이 더미로 사용할 수 있는 FA가 없는 경우에는 사용이 불가능하다. 예를 들어, 최대 4FA 기지국은 5FA 이상 사용하는 인접 기지국과의 핸드오프를 위해 기지국을 확장해야 한다. 그렇지 않으면 핸드오프용 오버헤드 채널을 별도로 생성해야 하므로 채널이 낭비되어 기지국의 용량이 감소하 는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널 복사를 이용한 파일럿 비콘을 이용하여 핸드오프를 지원하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 파일럿 비콘 장치는 기지국간의 하드 핸드오프를 지원하는 파일럿 비콘 장치로서,

송신기로부터 출력된 신호에 송신 주파수를 곱하여 제1 주파수를 가지는 주 신호를 출력하는 제1 곱셈기, 상기 송신기로부터 출력된 신호에서 오버헤드 신호-여기서, 오버헤드 신호는 파일럿 신호, 페이징 신호 및 동기 신호를 포함함-를 추출하는 오버헤드 추출기, 상기 오버헤드 추출기에서 출력되는 신호에 상기 송신 주파수를 곱해서 제2 주파수를 가지는 더미 신호를 출력하는 제2 곱셈기, 상기 제1 곱셈기에서 출력되는 주 신호와 상기 제2 곱셈기에서 출력되는 더미 신호를 혼합하여 출력하는 덧셈기 및 상기 덧셈기의 출력신호를 선형 증폭하여 송신용 안테나를 통해 외부로 방사하는 증폭기를 포함하며,

상기 오버헤드 추출기는,

입력되는 신호의 주파수를 중간 주파수로 변환하는 다운 컨버터, 상기 중간 주파수로 변환된 신호를 시스템 클럭에 따라 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터, 상기 디지털 신호로부터 오버헤드 신호를 추출하는 모뎀 및 상기 오버헤드 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터를 포함한다.

본 발명의 특징에 따른 핸드오프 신호 발생 방법은 기지국간의 하드 핸드오프를 지원하는 파일럿 비콘 장치를 이용하여 핸드오프를 수행하기 위한 신호를 발생시키는 방법으로서,

송신된 신호에서 오버헤드 신호-여기서, 오버헤드 신호는 파일럿 신호, 페이징 신호 및 동기 신호를 포함함-를 추출하는 단계, 상기 추출된 오버헤드 신호에 송신 주파수를 곱해서 무선 주파수를 가지는 더미신호로 변환하는 단계, 상기 더미신호를 주 신호-여기서 주 신호는 상기 송신된 신호에 상기 송신 주파수를 곱해서 얻어진 신호임-와 혼합하는 단계 및 상기 혼합된 신호를 선형 증폭하여 송신 안테나를 통하여 외부로 방사하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치에 대하여 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치는 곱셈기(10,20), 덧셈기(30) 및 증폭기(LPA, 40)를 포함한다.

기지국의 송신기(50)에서 송신된 신호는 곱셈기(10, 20)로 입력되고 주파수를 변경한 후 덧셈기(30)에서 이들 신호(F1, F2)를 합치고 LPA(40)에서 증폭한 후 송신 안테나를 통해 외부로 방사한다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치는 기존에 사용중인 FA를 복사하여 주파수만 바꾸어 주는 방식을 사용한다. 이러한 방식은 사용중인 채널을 이용하기 때문에 채널의 낭비를 방지할 수 있지만, 모든 채널을 복사하기 때문에 핸드오프에 불필요한 중복 통화채널이 LPA(40)로 입력되며, 따라서 LPA(40)의 부담이 가중될 수 있다.

그러므로 이러한 점을 보완하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에서는 핸드오프를 수행하기 위하여 사용되는 오버헤드 신호만을 추출하여 사용하는 방식을 제안한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치는 채널 복사를 통해 만들어진 신호가 LPA(500)로 입력되는 경로에 연결된 오버헤드 추출기(100)를 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치의 구성과 동일하다.

즉, 오버헤드 추출기(100)는 주 신호(F1)에서 만들어진 신호로부터 트래픽 신호를 제외한 오버헤드 신호 즉, 파일럿, 페이징, 동기 신호를 추출하고 이 신호를 곱셈기(200)에서 송신 주파수(F)와 합성하여 무선 주파수(Radio Frequency; RF)를 가지는 더미신호(F2)로 변환한 후 덧셈기(400)에서 주 신호(F1)와 합쳐서 전송 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 오버헤드 추출기(100)는 다운 컨버터(Down-converter)(110), A/D 컨버터(120), 모뎀(130), 프레이머(Framer)(140) 및 D/A 컨버터(150)를 포함한다.

기지국의 송신기(600)에서 출력된 신호는 오버헤드 추출기(100)에 입력되고 다운 컨버터(110)에서 RF 주파수가 IF(Intermediate Frequency) 주파수로 바뀐다. IF 주파수로 변환된 신호는 A/D 컨버터(120)로 입력되고, A/D 컨버터(120)는 이 신호를 시스템 클럭(160)을 이용하여 디지털 신호로 변환한다. 이때 변환된 디지털 신호는 오버헤드 신호와 트래픽 신호가 혼합된 신호이므로 모뎀(130)은 각각의 신호에 왈시코드(Walsh code)를 곱하여 오버헤드 신호만을 추출한다. 프레이머(140)는 각각의 오버헤드 신호들을 합치고, D/A 컨버터(150)는 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 변환한다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 모뎀의 구성 및 동작에 대하여 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모뎀(130)은 파일럿 신호 추출부(131), 페이징 신호 추출부(132) 및 동기신호 추출부(133)를 포함한다.

파일럿 신호 추출부(131)는 곱셈기(131a), QPSK(quadrature phase shift keying) 복조기(131b), 디지털 필터(131c), 곱셈기(131d) 및 QPSK 변조기(131e)를 포함한다. 마찬가지로, 페이징 신호 추출부(132)는 곱셈기(132a), QPSK 복조기(132b), 디지털 필터(132c), 곱셈기(132d) 및 QPSK 변조기(132e)를 포함하며, 동기신호 추출부(133)는 곱셈기(133a), QPSK 복조기(133b), 디지털 필터(133c), 곱셈기(133d) 및 QPSK 변조기(133e)를 포함한다.

이러한 구성을 가지는 모뎀의 동작을 살펴보면, A/D 컨버터(120)에서 디지털로 변환된 신호는 곱셈기(131a, 132a, 133a)로 입력되고, 곱셈기에서 각각의 왈시코드와 곱해진다.

CDMA 방식은 동일한 주파수를 여러 사람이 함께 사용하므로 주파수 단위의 채널 구분을 할 수 없다. 따라서 같은 주파수 내에서 각각의 통화를 위한 채널 구분이 필요하다. CDMA에서는 각각의 채널을 구분하기 위하여 서로가 직교성(Orthogonal)을 가진 왈시코드(Walsh Code)를 사용한다. 왈시코드에 의한 채널은 W0, W1, W2...W63 등의 64 종류로 구분하며, 파일롯 채널은 W0으로 동기 채널은 W32, 페이징 채널은 W1 ~ W7, 통화 채널은 W8 ~ W63(W32 제외)으로 구분하여 사용한다.

즉, 파일럿 신호 추출부(131)의 곱셈기(131a)는 디지털 신호와 파일롯 채널 왈시코드 W0를 곱하고, 페이징 신호 추출부(132)의 곱셈기(132a)는 디지털 신호와 페이징 채널 왈시코드 W1을 곱하며, 동기신호 추출부(133)의 곱셈기(133a)는 디지털 신호와 동기 채널 왈시코드 W32를 곱한다. 그리고, 각각의 신호를 QPSK 복조기(131b, 132b, 133b)에서 복조하면 각각의 복조기에서 파일럿 신호(Pilot), 페이징 신호(Paging) 및 동기 신호(Sync)가 출력된다.

다음, QPSK 복조기(131b, 132b, 133b)에서 출력된 신호는 협대역 디지털 필터(131c, 132c, 133c)를 통과하면서 광대역으로 넓게 퍼져있는 다른 신호들이 제거되고 필터링 과정에서 변경된 레벨이 보상된다.

그리고, 다시 곱셈기(131d, 132d, 133d)에서 각각의 채널에 대한 왈시코드를 곱해주면 광대역으로 대역폭이 넓어지며, QPSK 변조기(131e, 132e, 133e)에서는 이전에 복조된 신호를 변조하여 프레이머(140)로 출력한다. 그러면 프레이머(140)에서는 트래픽 신호가 제거된 오버헤드 신호(파일럿, 페이징, 동기 신호)만이 출력된다.

한편, 도 6은 하나의 섹터에 대한 모뎀과 프레임의 구성을 나타낸 것이며, 도 7은 다른 섹터까지 확장된 구성을 나타낸 것이다. 도 7에서 모뎀/프레이머의 세부 구성은 도 6에 도시한 것과 동일하다.

도 7에 도시한 바와 같이, 섹터별 신호 알파(α), 베타(β), 감마(γ)가 각각의 모뎀/프레이머(130/140)로 입력되며, 모뎀/프레이머(130/140)에서 섹터별 신호에 채널별 왈시 코드가 곱해져서 트래픽 신호가 제거된 오버헤드 신호만이 출력되고, 출력된 신호는 D/A 컨버터(150a, 150b, 150c)를 통과하면서 아날로그 신호로 바뀐다. 그리고 곱셈기(200a, 200b, 200c)에서 송신 주파수(F)와 곱해지면 무선주파수(F2)로 주파수가 변경된 더미신호가 출력된다.

한편, 도 7에서 주파수를 호핑하거나 주파수별로 오버헤드 추출기를 별도로 구현하면 다수의 주파수에 대해서도 오버헤드 신호를 추출할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 파일럿 비콘 장치를 이용하여 파일럿 채널(F2 주파수)에 동기 채널과 페이징 채널을 포함시키면, 이동국은 F2 더미 파일럿 채널로 넘어간 후 F2 더미 페이징 채널의 채널 리스트 메시지(channel list massage)를 통해 자연스럽게 F1으로 넘어갈 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 파일럿 비콘 장치를 구성할 때 오버헤드 신호만을 추출하므로 더미 주파수를 사용함으로써 기지국의 가용 FA수가 줄어드는 것을 방지할 수 있으며, 핸드오프를 위한 별도의 채널을 생성할 필요가 없으므로 기지국의 용량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 트래픽 신호를 제거하므로 채널 복사에 의한 증폭기의 부하 증가를 방지할 수 있으며, 파일럿 신호뿐만 아니라 페이징 신호와 동기 신호를 포함하는 오버헤드 신호 전체를 사용하므로 페이징 신호를 통해 채널 정보를 알 수 있다. 따라서 핸드오프시 장시간 소요되는 것과 핑퐁(Ping-pong) 현상을 방지할 수 있다.

Claims

기지국간의 하드 핸드오프를 지원하는 파일럿 비콘 장치에 있어서,

송신기로부터 출력된 신호에 송신 주파수를 곱하여 제1 주파수를 가지는 주 신호를 출력하는 제1 곱셈기;

상기 송신기로부터 출력된 신호에서 오버헤드 신호-여기서, 오버헤드 신호는 파일럿 신호, 페이징 신호 및 동기 신호를 포함함-를 추출하는 오버헤드 추출기;

상기 오버헤드 추출기에서 출력되는 신호에 상기 송신 주파수를 곱해서 제2 주파수를 가지는 더미 신호를 출력하는 제2 곱셈기;

상기 제1 곱셈기에서 출력되는 주 신호와 상기 제2 곱셈기에서 출력되는 더미 신호를 혼합하여 출력하는 덧셈기; 및

상기 덧셈기의 출력신호를 선형 증폭하여 송신용 안테나를 통해 외부로 방사하는 증폭기

를 포함하는 파일럿 비콘 장치.
제1항에 있어서,

상기 오버헤드 추출기는,

입력되는 신호의 주파수를 중간 주파수로 변환하는 다운 컨버터;

상기 중간 주파수로 변환된 신호를 시스템 클럭에 따라 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터;

상기 디지털 신호로부터 오버헤드 신호를 추출하는 모뎀; 및

상기 오버헤드 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터

를 포함하는 파일럿 비콘 장치.
제2항에 있어서,

상기 모뎀은,

상기 디지털 신호로부터 상기 파일럿 신호를 추출하는 파일럿 신호 추출부;

상기 디지털 신호로부터 상기 페이징 신호를 추출하는 페이징 신호 추출부; 및

상기 디지털 신호로부터 상기 동기 신호를 추출하는 동기 신호 추출부

를 포함하며,

상기 파일럿 신호 추출부, 페이징 신호 추출부 및 동기 신호 추출부는,

상기 디지털 신호에 상기 파일럿 신호, 페이징 신호, 동기 신호 채널에 해당하는 각각의 왈시코드를 곱하는 제3 곱셈기, 상기 곱셈기의 출력신호를 QPSK 복조하여 상기 파일럿 신호, 페이징 신호, 동기 신호를 각각 추출하는 QPSK 복조기, 상기 복조된 신호를 필터링하여 광대역 신호를 제거하는 디지털 필터, 상기 필터링된 신호에 상기 각각의 왈시코드를 곱하는 제4 곱셈기 및 상기 복조된 신호를 QPSK 변조하여 출력하는 QPSK 변조기를 포함하는

파일럿 비콘 장치.
제3항에 있어서,

상기 오버헤드 추출기는,

상기 파일럿 신호 추출부, 페이징 신호 추출부 및 동기 신호 추출부 각각의 QPSK 변조기로부터 출력되는 상기 파일럿 신호, 페이징 신호 및 동기 신호를 혼합하여 하나의 신호를 출력하는 프레이머

를 더 포함하는 파일럿 비콘 장치.
제1항에 있어서,

복수의 섹터가 존재하는 경우, 각각의 섹터에 해당하는 상기 오버헤드 추출기 및 상기 제2 곱셈기를 더 포함하며,

상기 오버헤드 추출기 및 상기 곱셈기는 상기 각각의 섹터별 신호로부터 오버헤드 신호를 추출하고 상기 송신 주파수를 곱해서 각각의 섹터별 더미 신호를 출력하는

파일럿 비콘 장치.
기지국간의 하드 핸드오프를 지원하는 파일럿 비콘 장치를 이용하여 핸드오프를 수행하기 위한 신호를 발생시키는 방법에 있어서,

송신된 신호에서 오버헤드 신호-여기서, 오버헤드 신호는 파일럿 신호, 페이징 신호 및 동기 신호를 포함함-를 추출하는 단계;

상기 추출된 오버헤드 신호에 송신 주파수를 곱해서 무선 주파수를 가지는 더미신호로 변환하는 단계;

상기 더미신호를 주 신호-여기서 주 신호는 상기 송신된 신호에 상기 송신 주파수를 곱해서 얻어진 신호임-와 혼합하는 단계; 및

상기 혼합된 신호를 선형 증폭하여 송신 안테나를 통하여 외부로 방사하는 단계

를 포함하는 핸드오프 신호 발생 방법.
제6항에 있어서,

상기 오버헤드 신호를 추출하는 단계는,

상기 송신된 신호의 주파수를 중간 주파수로 변환하고, 시스템 클럭에 따라 디지털 신호로 변환하는 단계;

상기 디지털 신호로부터 오버헤드 신호를 추출하는 단계; 및

상기 오버헤드 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계

를 포함하는 핸드오프 신호 발생 방법.
제7항에 있어서,

상기 디지털 신호로부터 오버헤드 신호를 추출하는 단계는,

상기 디지털 신호에 상기 파일럿 신호, 페이징 신호, 동기 신호 채널에 해당하는 각각의 왈시코드를 곱하는 단계;

상기 왈시코드가 곱해진 신호를 QPSK 복조하여 상기 파일럿 신호, 페이징 신 호, 동기 신호를 각각 추출하는 단계;

상기 복조된 신호를 필터링하여 광대역 신호를 제거하는 단계; 및

상기 필터링된 신호에 상기 각각의 왈시코드를 곱하고, 상기 복조된 신호를 QPSK 변조하여 출력하는 단계

를 포함하는 핸드오프 신호 발생 방법.
제6항에 있어서,

복수의 섹터가 존재하는 경우,

각각의 섹터에 해당하는 상기 오버헤드 신호를 추출하고, 상기 추출된 섹터별 오버헤드 신호에 송신 주파수를 곱해서 무선 주파수를 가지는 더미신호로 변환하며, 상기 섹터별 더미신호를 주 신호-여기서 주 신호는 상기 송신된 신호에 상기 송신 주파수를 곱해서 얻어진 신호임-와 혼합하는

핸드오프 신호 발생 방법.