KR100777515B1 - 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드오프 방법(Handoff method)에 관한 것으로, 비동기식 코드분할다중접속 이동통신 시스템에서 기지국간의 안정적이고 빠른 핸드오프를 제공하기 위한 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법에 관한 것이다. 이와 같은 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법은 기지국을 제어하는 시스템 타이밍 제어부가 비동기식 핸드오프 수행시 얻어지는 기지국간 시간차이 정보를 수집하는 단계와, 상기 시스템 타이밍 제어부가 상기 수집된 시간차이 정보를 이용하여 보정 대상 기지국과 보정시간을 정하는 단계와, 상기 보정시간에 따라 상기 보정 대상 기지국의 기준시간을 조절하여 다른 기지국간 타이밍을 동기시키고 동기식 핸드오프를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.

핸드오프 방법

Description

비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법{Handoff method in asynchronous type mobile communication system}

도 1은 종래 기술에 따른 비동기식 코드분할 다중접속 방식의 핸드오프 방법을 설명하기 위한 비동기 무선 프레임 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 비동기식 이동통신 시스템의 기지국 시간 보정 방법을 설명하기 위한 플로우차트

도 3은 도 2에 나타낸 기지국 시간 동기 전/후의 핸드오프 방법을 선택하는 것을 설명하기 위한 플로우차트

도 4는 본 발명에 따른 기지국 우선 순위를 설명하기 위한 도면

본 발명은 핸드오프 방법{Handoff method}에 관한 것으로, 비동기식 코드분할다중접속 이동통신 시스템에서 기지국간의 안정적이고도 빠른 핸드오프를 제공하기 위한 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법에 관한 것이다.

차세대 코드분할다중접속(CDMA) 이동통신에 있어서 유럽과 일본을 중심으로 비동기식 시스템에 대한 표준화가 이루어지고 있다. 여기서 동기식과 비동기식이 란 신호를 보내는 측과 받는 측이 시간을 동일하게 맞추면 동기식이라고 하고 그렇지 않으면 비동기식이라 한다. 동기식의 원천 기술은 미국의 퀄컴사가 갖고 있으며 미국방식이라 한다. 비동기식은 에릭슨, 노키아 등 유럽 업체들이 원천 기술을 가지고 있어서 유럽방식이라고도 한다.

동기식은 미국이 지구 상공에 쏘아 올린 GPS 위성을 이용해 송신자와 수신자가 시간대를 맞춰 데이터를 송신한다. 이에 비해 비동기식은 송신자와 수신자가 시간을 맞추지 않고 기지국과 중계국만 거쳐 데이터를 주고받는다

즉 비동기식 CDMA 시스템이란 기지국간에 시간의 동기가 맞추어져 있지 않음을 말한다.

일반적으로 GPS(Global Positioning System) 수신이 안 되는 비동기식 CDMA 시스템 기지국으로의 소프트 핸드오프는 기지국간 동기가 맞추어져 있지 않으므로, 기지국간 동기가 맞춰진 동기식 CDMA 시스템의 기지국간 소프트 핸드오프보다 힘들다.

따라서 기본적으로 기지국간 시간이 맞추어져 있지 않은 비동기식 CDMA 시스템에서는 소프트 핸드오프를 위해서 많은 작업이 필요하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 비동기식 코드분할다중접속 시스템에서의 핸드오프 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 비동기식 코드분할 다중접속 방식의 핸드오프 방법을 설명하기 위한 비동기 무선 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

기존의 비동기 CDMA방식에 있어서 핸드오프 절차를 자세히 살펴보면 먼저 단 말기는 인접 기지국에서 오는 신호를 탐색하기 위하여 P-SCH(Primary Sync Channel)에 대해서 0.67msec 슬롯에 대해서 풀 서치(Full Search)를 수행하여야 한다.

즉 단말기는 전원을 켠 후 최초로 기지국 동기를 맞출 때와 같은 기지국 동기를 핸드오프를 위하여 주기적으로 수행하여야 하는 것이다.

일단 인접 기지국에 대한 P-SCH를 성공적으로 찾아내면 한 프레임 내의 15개 슬롯에 대해서 S-SCH(Secondary Sync Channel)를 체크하여 프레임 동기를 맞춘다. 이후 단말기는 BCCH를 통하여 서치(Search)된 기지국에 대한 정보를 알아내고 CPICH(Common pilot channel)로부터 해당 기지국의 파일럿 신호세기를 측정하여 핸드오프 요구를 할 수 있다. 여기에서 가장 힘든 단계는 역시 인접기지국으로부터 수신되는 P-SCH을 서치(Search)하는 것이다.

동기식 CDMA 시스템에서 인접 기지국에 대한 서치(Search)를 수행할 때 윈도우 사이즈(Window Size)는 보통 60 마이크로 초 정도인데 반해 비동기식 CDMA 시스템에서 서치(Search)해야 할 윈도우 사이즈는 0.67msec로써 동기식 CDMA에 비해 약 11배 정도 크다. 또한 뿐만 아니라 P-SCH를 서치함에 있어서 무선 프레임(radio frame)구조상 누적구간이 0.067msec로 아주 짧기 때문에 한 프레임에 대한 서치만으로는 정확한 타이밍(Timing)정보를 얻기가 힘들며 보다 안정적인 핸드오프 절차를 위해서는 여러 프레임 동안 서치(Search)를 수행하여야 한다.

따라서 비동기 CDMA 시스템에서는 서처(Searcher)로서 동기식 CDMA에서사용되고 있는 상관기(Correlator)를 쓰기는 힘들며 이보다 훨씬 복잡하고 전력을 많이 소모하는 매치드 필터(matched filter)를 써야 한다.

즉 종래 비동기식 CDMA 시스템에서 기지국간의 핸드오프 시에는 기지국간에 동기가 맞추어져 있지 않기 때문에 단말기 인근 기지국에 대한 서치(Search)를 수행할 때 CDMA 타이밍(Timing)에 대한 정보 없이 임의의 기지국 타이밍을 가정하여 기지국을 찾아내야 하고, 이 때문에 핸드오프 시 서로 다른 기지국에서 같은 데이터를 하나의 단말기로 보내야 하는데 이를 위해서 핸드오프를 수행하는 기지국간 프레임 타이밍을 맞추기 위한 알고리즘이 필요하게 된다. 이러한 일련의 작업들은 비동기 시스템의 핸드오프를 동기식 시스템에 비해서 복잡하고 어렵게 만들며, 그에 따라 핸드오프 실패 확률을 증가시키는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 비동기식 CDMA 시스템에서 GPS의 도움없이 기지국간의 핸드오프 통계를 이용하여 기지국간 시간을 보정하여 보다 빠르고 안정적인 핸드오프를 가능하게 하는 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법은 기지국을 제어하는 시스템 타이밍 제어부가 비동기식 핸드오프 수행시 얻어지는 기지국간 시간차이 정보를 수집하는 단계와, 상기 시스템 타이밍 제어부가 상기 수집된 시간차이 정보를 이용하여 기준 시간 보정이 필요한 보정 대상 기지국과 보정시간을 정하는 단계와, 상기 시스템 타이밍 제어부가 상기 보정시간에 따라 상기 보정 대상 기지국의 기준 시간을 보정하여 상기 보정 대상 기지국과 다른 기지국간 타이밍을 동기시키고 동기식 핸드오프를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.

삭제

그리고 상기 보정 대상 기지국과 보정시간을 정하는 단계는 각 기지국의 시간차이 정보의 수집량과 상기 각 기지국의 보정시간량을 각각의 임계치와 비교하는 단계, 및 상기 비교결과 상기 시간차이 정보의 수집량과 상기 보정시간량이 각각의 임계치를 초과하는 기지국을 보정 대상 기지국으로 정하고 상기 보정 대상 기지국의 보정 시간을 정하여 해당 보정 대상 기지국에 기준 시간 보정 명령을 전송하는 단계를 포함한다.

바람직하게 상기 보정 대상 기지국은 미리 정해진 우선순위를 가지며, 우선 순위가 낮은 기지국들의 기준 시간을 인접한 우선 순위가 높은 기지국들에 기준 시간에 맞춘다.

바람직하게, 상기 기지국간 기준 시간 동기 후에 상기 보정 대상 기지국은 동기화된 이웃 기지국 리스트를 단말기에게 브로드캐스팅한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 핵심은 비동기식 CDMA 시스템을 구성하는 기지국간 핸드오프 통계를 이용하여, 비동기식 CDMA 시스템 기지국들의 기준시간을 맞추어 나감으로써 핸드오프 시 마치 동기식 CDMA 시스템의 기지국처럼 핸드오프를 제공하도록 함에 있다.

즉 비동기식 CDMA 시스템 기지국들은 GPS 신호를 이용하지 않기 때문에 어떠한 절대적인 시간으로부터 자신을 동기시킬 수는 없다. 그러나 비동기식 CDMA 시스템의 기지국들은 망(NETWORK)으로 연결되어 있기 때문에 기지국의 상위 제어부인 시스템 타이밍 제어부(System Timing Controller : STC)의 명령에 의하여 동기를 맞추어 나갈 수는 있을 것이다.

이때 시스템 타이밍 제어부(STC)는 기지국간의 타이밍 차이를 계산함에 있어 기지국간 핸드오프 통계를 이용한다. 즉 기지국간의 핸드오프 통계를 통하여 기지국간 시간을 맞추어 나가는 것이다. 그 구체적인 방법은 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 비동기식 이동통신 시스템의 기지국 시간 보정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이고, 도 3은 도 2에 나타낸 기지국 시간 동기 전/후의 핸드오프 방법을 선택하는 것을 설명하기 위한 플로우차트이며, 도 4는 본 발명에 따른 기지국 우선 순위를 설명하기 위한 도면이다.

먼저 시스템의 초기 상태에서는 핸드오프에 대한 통계가 없고, 기지국간에 시간 동기가 맞추어져 있지 않은 상태이기 때문에 단말기로부터 핸드오프 요청이 발생하면, 시스템 타이밍 제어부(10)에서는 도 3에 나타낸 바와 같이 각 기지국마다 인접 기지국과 시간 동기가 맞추어 졌는지를 판단한다(S21).

판단결과(S21) 각 기지국마다 인접 기지국과 시간 동기가 맞추어지지 않은 경우에는 기존의 비동기식 핸드오프 방식을 그대로 이용하여 핸드오프를 수행한다(S22). 그러나, 기지국간에 시간 동기가 맞추어져 있는 상태에서는 단말기로부터 핸드오프 요청이 발생하면, 시스템 타이밍 제어부(10)에서는 도 3에 나타낸 바와 같이 각 기지국마다 인접 기지국과 시간 동기가 맞추어 졌는지를 판단하여(S21), 동기식 핸드오프 방식을 그대로 이용하여 핸드오프를 수행한다(S23).
즉, 판단결과(S21) 각 기지국마다 인접 기지국과 시간 동기가 맞추어진 경우에는 이후 기지국간 핸드오프가 진행될 때 시스템 측면에서 기지국간의 시간 차이를 한 프레임 내에서 알아낼 수 있고, 알아낸 기지국간 시간 차이 정보를 시스템 타이밍 제어부(STC)(10)에 저장한다(S10).

삭제

이러한 기지국간 시간 차이가 포함된 핸드오프 정보가 어느 정도 저장되면, 해당 기지국간에 시간 차이에 대한 믿을 만한 정보를 얻을 수 있게 된다.

그리고, 시스템 타이밍 제어부(STC)(10)는 기지국간의 타이밍 정보가 믿을만한 상태에서 기지국간 시간 차이가 커서 시간 보정이 필요하다고 판단되면(S11), 수집한 기지국간 시간 차이 정보를 이용하여 기지국들의 기준 시간을 보정하도록 명령을 보내게 된다(S12). 이때 필요로 하는 정보 수집량에 대한 한계와 시간 차이의 한계는 시스템의 핸드오프 파라미터에 따라 다를 수 있으므로 현장 경험(Field)에 따라 적절히 정한다.

삭제

또 도 4에 나타낸 바와 같이 기지국(30)간 기준 시간을 보정하도록 함에 있어서 기지국간에 우선 순위가 주어져야 한다. 즉 기지국(30)간에 시간차이가 존재할 때 우선 순위가 낮은 기지국(33-37)이 우선 순위가 높은 기지국(31,32)에 시간을 맞추는 것이다. 또 급격한 기준 시간의 변화는 기존에 수행중인 서비스에 영향을 줄 수 있기 때문에 피해야 하며 이를 위해서 단위 시간당 시간 변화량에도 경험(Field)에 따라 적절한 제한을 두어야 한다.

이러한 일련의 과정을 거치면서 우선 순위가 낮은 기지국들은 인접한 우선순이가 높은 기지국들에 시간을 맞추어 나가게 되며, 어느 정도 시간이 흘러서 주어진 시스템내에서 기지국간에 핸드오프가 충분히 이루어지고 나면 기지국간에 동기가 충분히 맞추어져 마치 동기식 시스템에서의 핸드오프처럼 빠르고 안정적으로 핸드오프를 수행할 수 있다.

임의의 주어진 기지국이 인접 기지국들과 타이밍이 맞추어 지면 해당 기지국 은 이웃 기지국 리스트 메시지(Neighbor list : 현재 활성군(active set)이나 후보군(Candidate set)에는 없지만 후보군이 될 수 있는 파이롯)를 통하여 동기식처럼 주변 기지국을 탐색(search)하도록 단말기(mobile terminal)에게 제어 정보를 브로드캐스팅(broadcasting)한다. 이때 단말기는 핸드오프를 위한 주변 기지국 탐색에 있어서 동기식 시스템에서의 방법대로 탐색을 수행하며, 만약을 대비하여 가끔식 주기적으로 비동기식 탐색을 수행하여 동기식 탐색 결과와 비교하여 동기식 탐색 방법에 이상이 없음을 확인할 수도 있다.

본 발명에 따른 핸드오프 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 비동기식 CDMA 시스템에서 기지국간의 동기를 맞춤으로써 기지국간 핸드오프 시도시 동기식 핸드오프 방법을 이용하므로 성공 확률을 빠르고 안정적으로 수행할 수 있다.

둘째, 기지국간 동기가 맞추어져 있으므로 비동기식 단말기를 이용하여 핸드오프를 수행할 때, 기지국의 순방향 및 역방향 채널들은 프레임 타이밍(프레임 동기)을 맞출 필요가 없으므로 보다 빠른 핸드오프를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 기지국을 제어하는 시스템 타이밍 제어부가 각 기지국이 인접 기지국과 동기가 맞추어진 상태에서 비동기식 핸드오프 수행시 얻어지는 기지국간 시간차이 정보를 수집하여 통계화하는 단계와;

   상기 시스템 타이밍 제어부가 상기 기지국간 시간차이 정보를 이용하여 기준 시간 보정이 필요한 보정 대상 기지국과 보정시간을 정하는 단계와;

   상기 시스템 타이밍 제어부가 상기 보정시간에 따라 상기 보정 대상 기지국의 기준시간을 조절하여 상기 보정 대상 기지국과 다른 기지국간 기준시간을 동기시키고 동기식 핸드오프를 수행하는 단계를 포함하는, 비동기식 이동 통신 시스템의 핸드오프 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보정 대상 기지국과 상기 보정 시간을 정하는 단계는,

   상기 시스템 타이밍 제어부가 각 기지국의 시간차이 정보의 수집량과 상기 각 기지국의 보정시간량을 각각의 임계치와 비교하는 단계, 및

   상기 비교결과 상기 시간차이 정보의 수집량과 상기 보정시간량이 각각의 임계치를 초과하는 기지국을 보정 대상 기지국으로 정하고 상기 보정 대상 기지국의 보정 시간을 정하여 해당 보정 대상 기지국에 기준 시간 보정 명령을 전송하는 단계를 포함하는 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보정 대상 기지국은 미리 정해진 우선순위를 가지며, 우선 순위가 낮은 기지국들의 기준 시간을 인접한 우선순위가 높은 기지국들에 기준 시간에 맞추는 것인, 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기지국간 기준시간 동기 후에 상기 보정 대상 기지국은 동기화된 이웃 기지국 리스트를 단말기에게 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는, 비동기식 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 방법.

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