KR100592597B1 - 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한핸드오버 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 이동국이 홈기지국과 현재 통화 설정중인 주파수(예: FA 2)를 완전히 단절하기 전에 압축 모드를 이용해 타겟 기지국으로부터 송신되는 새로운 주파수(즉, 상기 FA 2와는 다른 주파수로서 홈기지국과 타켓기지국의 공통주파수)(예: FA 1)의 신호 세기를 측정하여, 그 타켓기지국의 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면 먼저 홈 기지국 내에서 공통 주파수로(즉, FA 2에서 FA 1으로) 하드 핸드오버를 수행한 후, 그 공통주파수를 이용하여 홈 기지국과 타켓 기지국 간에 소프트 핸드오버를 수행함으로써, 순방향 및 역방향에서 신호의 단절이 없이 핸드오버를 가능하게 하는, 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 무선 통신 시스템에 적용되는 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 있어서, 홈 기지국과 통신을 하고 있는 이동국으로부터, 「상기 이동국이 순방향 압축 모드를 이용하여 측정한, '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수로 수신되는 타켓 기지국 신호의 세기'」를 전달받는 공통주파수 신호 세기 획득 단계; 상기 전달받은 타켓 기지국의 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면, 상기 홈 기지국 내에서 현재 통화 설정 중인 주파수에서 상기 '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수'로 하드 핸드오버를 수행하도록 하는 하드 핸드오버 단계; 및 상기 홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수를 이용하여, 상기 이동국이 홈 기지국과 타겟 기지국 사이에 소프트 핸드오버를 수행하도록 하는 소프트 핸드오버 단계를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선 통신 시스템 등에 이용됨.

하드 핸드오버, 소프트 핸드오버, 압축 모드, 공통 주파수, 가드 타임

Description

압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법{A Method for Handover using Compressed Mode and Common Frequency between Neighbor Cells}

도 1 은 일반적인 무선 통신 시스템의 구성도.

도 2 는 일반적인 압축 모드 전송 구조를 나타내는 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 대한 일실시예 흐름도.

도 4 는 본 발명에 따른 핸드오버에 사용되는 프레임 구조의 일실시예 구조도.

도 5 는 본 발명에 따른 핸드오버에 있어서 이동국, 홈 기지국, 타겟 기지국 및 기지국 제어기 사이의 시그널링 절차에 대한 일실시예 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 이동국 120 : 홈 기지국

130 : 타겟 기지국 140 : 기지국 제어기

본 발명은 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동국이 홈기지국과 현재 통화 설정중인 주파수(예: FA 2)를 완전히 단절하기 전에 압축 모드를 이용해 타겟 기지국으로부터 송신되는 새로운 주파수(즉, 상기 FA 2와는 다른 주파수로서 홈기지국과 타켓기지국의 공통주파수)(예: FA 1)의 신호 세기를 측정하여, 그 타켓기지국의 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면 먼저 홈 기지국 내에서 공통 주파수로(즉, FA 2에서 FA 1으로) 하드 핸드오버를 수행한 후, 그 공통주파수를 이용하여 홈 기지국과 타켓 기지국 간에 소프트 핸드오버를 수행함으로써, 순방향 및 역방향에서 신호의 단절이 없이 핸드오버를 가능하게 하는, 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 관한 것이다.

CDMA 셀룰라 시스템에서는 한 사업자의 모든 기지국이 같은 주파수를 사용할 수 있어, 핸드오버 시 주파수를 변환하지 않는 소프트 핸드오버를 사용할 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다.

소프트 핸드오버란, 이동국이 기지국들 간의 경계부에 있을 때, 즉 홈 기지국의 커버리지를 벗어나 인접 기지국의 커버리지로 진입하려할 때, 통화 주파수를 변경하지 않고 동일한 주파수를 사용하여 처음 기지국 및 인접 기지국과 동시에 송수신하다가, 홈 기지국의 신호 강도가 기준값 이하로 떨어지면 홈 기지국과의 연결은 끊고 상기 인접 기지국을 통하여 통화를 계속 유지할 수 있도록 하는 방법이다.

이러한 소프트 핸드오버 방법을 사용하면, 아날로그 시스템에서의 고질적인 문제점인 순단 현상을 제거하여 자연스러운 핸드오버가 가능하게 되고, 낮은 호 손 실률 및 높은 통화 품질을 유지하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 임의의 한 사업자가 망 설계의 경제성 및 투자의 효율성이란 관점에서 통화 밀도에 따라 인접 기지국들 간에 서로 다른 갯수의 주파수를 할당하는 경우, 즉 인접 기지국들 간의 사용 주파수의 수가 상이한 경우도 있을 수 있는데, 이러한 경우 홈 기지국의 특정 통화 주파수를 사용하던 이동국이 그와 동일한 통화 주파수를 구비하고 있지 않은 인접 기지국(이를 타겟 기지국이라 함)으로 이동하는 경우에는 소프트 핸드오버가 적용될 수 없다. 따라서, 이러한 경우에는 주파수 간 하드 핸드오버를 수행하여야 한다.

도 1 은 일반적인 무선 통신 시스템의 구성도로서, 임의의 두 기지국 사이에서 하드 핸드오버 상황이 발생하는 예를 도시한 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 타겟 기지국(130)은 현재 이동국(110)과 홈 기지국(120) 사이의 통화 주파수인 f₂를 지원하지 않는다. 이러한 상황에서 만일 이중 수신기(two receiver) 구조를 갖는 이동국(110)의 경우라면, 통화 주파수인 f₂를 통해 홈 기지국(120)과의 순방향 신호를 계속하여 복조하면서 새로운 주파수인 f₁의 신호 세기를 측정할 수도 있고, 또한 타겟 기지국 송신 신호의 동기를 획득할 수도 있다.

그러나, 이와 같은 이중 수신기는 단일 수신기(single receiver)에 비해 RF 하드웨어의 추가가 필요하기 때문에 단말기의 복잡도가 증대된다.

이와 같은 문제점의 해결을 위하여 2000년 9월에 배포된 3GPP(3rd Generation Parternership Project)의 비동기 W-CDMA(FDD) 규격(Release'99)에서는 압축 모드(compressed mode)를 정의한다.

도 2 는 일반적인 압축 모드 전송(compressed mode transmission) 구조를 나타내는 도면이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 3GPP 규격에서 1 프레임은 10msec 길이를 가지며 15개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다.

압축 프레임에서 트랜스미션 갭(Transmission Gap : 이하 'TG'라 함) 구간(230) 동안은 데이터의 전송이 허용되지 않는다. 대신, 압축 프레임에서 TG 구간 이외의 슬롯 영역(220)에서의 전송 전력을 정상 프레임(210)에서의 전력보다 높게 함으로써, 정상 프레임(210)에서와 프레임 에러 확률을 동일하게 유지할 수 있다.

도 2 에 도시된 압축 모드를 이용하여 단일 수신기 구조를 갖는 이동국은, 순방향 링크의 경우, 도 1 에 도시된 핸드오버 상황에서, 새로운 주파수인 f₁의 신호 세기를 탐색할 수 있게 된다. 즉, TG 구간 동안에는 현재 통화 설정 중인 f₂의 주파수를 끊고 주파수를 f₁으로 바꿔 f₁의 신호 세기를 측정한 후, TG 구간이 끝나면 다시 f₂주파수의 통화 채널을 복조할 수 있다.

다시 말해, 현재의 3GPP(FDD) 규격을 만족하는 이동국은, 도 1 에 도시된 바와 같은 핸드오버 상황 발생 시, 현재의 통화 설정을 완전히 차단하기 전에 순방향 링크의 새로운 주파수 f₁을 감시하는 것이 가능하며, f₁의 동기 채널 및 공통 파일롯 채널을 이용하여 타겟 기지국으로부터 송신되는 순방향 링크의 동기를 획득할 수 있어, 현재의 통화 설정을 끊고 새로운 주파수 f₁으로 하드 핸드오버를 하 더라도 순방향 링크의 통화 단절이 생기지 않게 된다.

하지만 역방향 링크의 경우, 이동국이 기존의 주파수 f₂를 차단하고 f₁으로 신호를 전송하기 전에는, 즉 하드 핸드오버가 일어나기 전에는 타겟 기지국이 받는 신호가 전혀 없기 때문에 하드 핸드오버가 일어나는 순간부터 역방향 링크의 동기를 맞추기 시작하여야 한다.

이러한 경우, 타겟 기지국에서 아무리 좋은 탐색기(searcher)를 사용한다 하더라도 역방향 링크의 동기를 획득하는데 적어도 1 프레임은 소요되기 때문에, 그 순간의 전송 프레임에 단절이 생긴다는 문제점이 있다.

또한, 3GPP W-CDMA(FDD) 방식은 기지국 간 비동기로 동작하기 때문에 이동국과 타겟 기지국 사이의 라운드 트립(round trip) 지연을 타겟 기지국이 알 수 있는 방법이 없으므로, 기지국의 셀 커버리지(coverage) 영역이 클 경우 탐색기가 탐색하여야 하는 탐색 구간(Search window size)이 매우 커져, 타겟 기지국의 동기 획득 시간은 여러 프레임 이상이 소요될 수도 있다.

이러한 때에는, 여러 프레임의 단절이 생길 수 있으며 심하면 통화가 끊어질 수도 있고, 또한 전력 제어가 제대로 수행되지 않아 타겟 기지국의 역방향 링크의 용량이 크게 저하될 수도 있는 문제점이 있다.

3GPP의 W-CDMA 규격(Release'99)에서는, 핸드오버 시 타겟 기지국의 시스템 프레임 넘버(System Frame Number : 이하 'SFN'이라 함)와 이동국의 커넥션 프레임 넘버(Connection Frame Number : 이하 'CFN'이라 함)의 차이를 망이 알고있는 경우에만 핸드오버가 가능하다.

따라서, 이동국은 핸드오버를 수행하기 전에 타겟 기지국의 순방향 링크의 공통 채널을 복조하여 타겟 기지국의 SFN 정보를 알아내어, 이것과 이동국의 CFN의 차이인 프레임 옵셋을 기지국 제어기에 보냄으로써 기지국 제어기가 정확한 핸드오버 시간을 결정할 수 있어, 비로소 핸드오버가 가능해진다.

상기의 동작은, 동일 주파수 사이의 소프트 핸드오버 시에는 문제될 바가 없으나, 타 주파수 사이의 하드 핸드오버 시에는 문제가 된다.

즉, 단일 수신기 이동국은 타겟 기지국의 SFN 정보를 획득하려면 순방향 링크의 압축 모드를 이용하여야 하지만, 3GPP의 W-CDMA 규격(Release'99)에서 SFN을 획득하기 위해서는 순방향 링크에서 적어도 50msec 이상의 연속된 복조 시간이 필요하기 때문에 압축 모드를 이용하여 SFN 정보를 획득하는 것은 불가능하다.

이 경우, 이동국은 기존의 주파수를 완전히 끊고 새로운 주파수로 넘어가서 SFN을 획득하여야 하기 때문에, 적어도 50msec 동안 부가적인 호의 단절이 생길 수 있다는 문제점이 있다.

기존에 제안된 또 한가지의 방법은, 단일 수신기 단말기의 경우 압축 모드를 사용하는 대신, 도 1 에 도시된 바와 같은 상황에서 타겟 기지국이, 현재 이동국이 홈 기지국과 통화를 설정하고 있는 주파수인 f₂에 대해 순방향 링크에서 의사 주파수(dummy frequency)를 발생시켜 이동국으로 하여금 타겟 기지국 수신 신호의 세기를 측정할 수 있게 하고, 이렇게 측정된 신호의 세기가 핸드오버 조건을 만족하면 주파수 사이의 핸드오버를 하는 방법이다.

하지만, 이러한 방법 또한 시스템에서 사용되는 모든 주파수에 대해 의사 주파수를 발생시켜야 하기 때문에 기지국의 복잡도가 증대되며, 실제로 핸드오버가 수행되어야 하는 주파수는 의사 주파수가 아니고 타겟 기지국의 실제 주파수이기 때문에 의사 주파수와 실제 주파수 간의 커버리지가 다를 경우에는 핸드오버 시 호의 단절이 생길 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이동국이 홈기지국과 현재 통화 설정중인 주파수(예: FA 2)를 완전히 단절하기 전에 압축 모드를 이용해 타겟 기지국으로부터 송신되는 새로운 주파수(즉, 상기 FA 2와는 다른 주파수로서 홈기지국과 타켓기지국의 공통주파수)(예: FA 1)의 신호 세기를 측정하여, 그 타켓기지국의 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면 먼저 홈 기지국 내에서 공통 주파수로(즉, FA 2에서 FA 1으로) 하드 핸드오버를 수행한 후, 그 공통주파수를 이용하여 홈 기지국과 타켓 기지국 간에 소프트 핸드오버를 수행함으로써, 순방향 및 역방향에서 신호의 단절이 없이 핸드오버를 가능하게 하는, 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선 통신 시스템에 적용되는 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 있어서, 홈 기지국과 통신을 하고 있는 이동국으로부터, 「상기 이동국이 순방향 압축 모드를 이용하여 측정한, '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수로 수신되는 타켓 기지국 신호의 세기'」를 전달받는 공통주파수 신호 세기 획득 단계; 상기 전달받은 타켓 기지국의 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면, 상기 홈 기지국 내에서 현재 통화 설정 중인 주파수에서 상기 '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수'로 하드 핸드오버를 수행하도록 하는 하드 핸드오버 단계; 및 상기 홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수를 이용하여, 상기 이동국이 홈 기지국과 타겟 기지국 사이에 소프트 핸드오버를 수행하도록 하는 소프트 핸드오버 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법의 일실시예 흐름도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 주파수 f₂를 이용하여 홈 기지국과 통신을 수 행하던(310) 이동국이 핸드오버를 하여야 할 경우, 순방향 링크의 압축 모드를 이용하여 공통 주파수인 f₁을 통해 타겟 기지국의 신호 세기를 측정한 후 기지국 제어기에 보고한다(320).

이 때, 신호의 세기를 보고받은 기지국 제어기는 상기 보고받은 신호의 세기가 핸드오버 조건을 만족하면, 먼저 홈 기지국 내에서 현재 설정 주파수 f₂와 공통 주파수 f₁사이에 하드 핸드오버를 수행하고(330), 다시 상기 하드 핸드오버된 공통 주파수 f₁을 이용하여 홈 기지국과 타겟 기지국 사이의 소프트 핸드오버를 수행함으로써(340) 핸드오버를 완료하게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 핸드오버에 사용되는 프레임 구조의 일실시예 구조도이다.

상기 도 3 을 통해 설명한 핸드오버의 과정에 있어, 홈 기지국 내에서 현재의 설정 주파수 f₂와 공통 주파수 f₁사이에 하드 핸드오버를 할 때 사용되는 프레임의 구조를 살펴보면, 도 4 에 도시된 바와 같이 f₂의 마지막 프레임(410)과 f₁의 첫번째 프레임(420)은 압축 프레임을 사용하며, 상기의 두 프레임 사이에는 이동국의 주파수 변환을 위한 가드 타임(Guard Time, 440)을 갖게 된다.

도 5 는 본 발명에 따른 핸드오버에 있어서 이동국, 홈 기지국, 타겟 기지국 및 기지국 제어기 사이의 시그널링 절차에 대한 일실시예 흐름도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 주파수 f₂를 통해 홈 기지국과 통화 설정 중(501)인 이동국은, 이중 수신기 혹은 단일 수신기의 경우 순방향 압축 모드를 이용하여 인접 기지국과의 공통 주파수인 f₁을 통해 타겟 기지국의 신호 세기를 측 정하여(502), 이를 기지국 제어기에게 보고한다(503).

이 때, 타겟 기지국의 칩 옵셋 정보도 기지국 제어기에게 함께 보고하게 되는데, 여기서 칩 옵셋은 타겟 기지국의 공통 파일롯 채널(CPICH)의 프레임 경계와 이동국의 트랜스포트 채널 프레임 경계의 차이로서, 0~38399 칩의 범위를 가지며 3GPP의 TS25.402(Release'99)에 정의되어 있다.

이동국으로부터 타겟 기지국의 신호 세기를 보고받은 기지국 제어기는, 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면 우선 이동국으로 하여금 홈 기지국 내에서 주파수 사이의 하드 핸드오버를 하도록 명령한다(504). 그러면, 기지국 제어기로부터 하드 핸드오버 명령을 받은 이동국과 홈 기지국은, 현재 통화 설정 중인 주파수 f₂로부터 인접 기지국과의 공통 주파수 f₁으로, 도 4 에 도시된 바와 같은 프레임 구조를 이용하여 하드 핸드오버를 수행하게 된다(505).

상기 하드 핸드오버를 완료한 이동국은, 타겟 기지국 제어기의 SFN 정보를 획득하라는 기지국 제어기의 명령이 있으면, 타겟 기지국의 브로드캐스팅 채널(Broadcasting Channel)을 복조하여 SFN 정보를 획득한 후(506), 획득된 SFN 값과 이동국의 CFN의 차이인 프레임 옵셋을 계산하여, 이 값을 기지국 제어기에게 보고한다(507).

여기서, 프레임 옵셋은 타겟 기지국의 SFN과 이동국의 CFN의 차이로서, 3GPP의 규격인 TS25.402(release'99)에 정의되어 있다.

상기 이동국으로부터 프레임 옵셋 정보를 전달받은 기지국 제어기는, 타겟 기지국으로 하여금 이동국과 소프트 핸드오버를 수행할 것을 명령하며(512), 이 때 칩 옵셋, 프레임 옵셋 및 이동국의 역방향 스크램블링 코드(SCID) 정보를 타겟 기지국에 전송한다(508). 또한, 이동국에도 소프트 핸드오버를 수행할 것을 명령하며, 이 때 새로운 순방향 링크에서 사용할 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)를 이동국에 알려준다(508).

이동국과 타겟 기지국은, 상기 기지국 제어기로부터 받은 정보를 이용하여 주파수 f₁을 통해 새로운 통화를 설정한다(509). 여기서, 타겟 기지국과 통화를 설정한 후(509) 이동국은, 기지국 제어기로부터 홈 기지국과의 통화를 중단하라는 명령을 받을 경우(513) 홈 기지국과의 통화를 중단하고 타겟 기지국과의 통화만을 설정함으로써(511) 핸드오버를 완료하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 인접 기지국과의 하드 핸드오버를 수행함에 있어, 부가적인 하드웨어를 구비함 없이 순방향 및 역방향에서 신호의 단절이 없는 핸드오버를 가능하게 함으로써, 보다 효율적이고 안전한 무선 통신 시스템을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 무선 통신 시스템에 적용되는 압축 모드 및 인접 기지국 간 공통 주파수를 이용한 핸드오버 방법에 있어서,

   홈 기지국과 통신을 하고 있는 이동국으로부터, 「상기 이동국이 순방향 압축 모드를 이용하여 측정한, '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수로 수신되는 타켓 기지국 신호의 세기'」를 전달받는 공통주파수 신호 세기 획득 단계;

   상기 전달받은 타켓 기지국 신호 세기가 핸드오버 조건을 만족하면, 상기 홈 기지국 내에서 현재 통화 설정 중인 주파수에서 상기 '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수'로 하드 핸드오버를 수행하도록 하는 하드 핸드오버 단계; 및

   상기 홈 기지국과 타겟 기지국의 공통주파수를 이용하여, 상기 이동국이 홈 기지국과 타겟 기지국 사이에 소프트 핸드오버를 수행하도록 하는 소프트 핸드오버 단계

   를 포함하는 핸드오버 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소프트 핸드오버 단계는,

   상기 하드 핸드오버가 완료된 후, 상기 '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통 주파수'를 통하여 획득된 타겟 기지국의 시스템 프레임 넘버(SFN)를 이용하여 계산된 프레임 옵셋 정보를 제공받아 소프트 핸드오버 수행을 명령하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하드 핸드오버 단계는,

   상기 이동국과 상기 홈 기지국 사이에 현재 통화 설정 중인 주파수의 마지막 프레임과 상기 '홈 기지국과 타겟 기지국의 공통 주파수'의 첫번째 프레임은 압축 프레임으로 동작하고, 상기 두 프레임 사이에는 상기 이동국의 주파수 변환을 위한 가드 타임(Guard Time)을 포함하는 프레임 구조를 사용하여 하드 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
4. 삭제

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