KR100810247B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널 할당 방법및 장치 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널 할당 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 재사용 값을 1 또는 1에 근접한 값으로 하여 사용하는 시스템에서 채널을 할당하는 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서는 상기와 같은 시스템에서 핸드오버 단말의 원활한 채널 할당 장치 및 방법과 그 시스템을 제공한다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 핸드오버 단말의 주파수 할당 방법에 있어서, 단말은 타겟 기지국의 안전 채널 주파수들을 검사하고, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당을 요구하는 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 전송하는 과정과, 상기 단말의 서빙 기지국은 상기 단말로부터 안전 채널 주파수 요구 메시지 수신 시 요구된 채널들을 위한 주파수들을 포함하는 할당 메시지를 상기 단말로 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국은 상기 주파수 할당 정보에 따라 상기 타겟 기지국으로 채널 할당 요구 메시지를 전송하는 과정과,상기 타겟 기지국은 채널 할당 요구 메시지 수신 시 상기 단말에 상기 안전 채널 주파수들을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
OFDMA, 주파수 재사용, 핸드오버.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATION OF CHANNEL IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰라 시스템에서 주파수 재사용을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 현재 주파수 재사용 값을 1로 사용하고자 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 프레임 구성도,
도 3a는 본 발명의 제1실시 예에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프레임의 구성도,
도 3b는 본 발명의 제2실시 예에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프레임의 구성도,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명에 따른 안전 채널 주파수를 사용하여 단말이 핸드오버 시 동작을 설명하기 위한 개념도,
도 5는 본 발명이 적용되는 이동 가입자 단말(MSS)의 내부 블록 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 이동 가입자 단말에서 핸드오버 시 수행되는 동작의 제어 흐름도,
도 7a는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제1실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 흐름도,
도 7b는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제2실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 흐름도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 이동 가입자 단말에게 채널을 할당하기 위한 신호 흐름도.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 채널의 할당 방법 및 단말 장치에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널의 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상적으로 무선 통신 시스템은 단말까지 고정적인 유선 네트워크를 연결하여 사용할 수 없는 경우를 위해 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템은 기술의 발전에 따라 이동통신 시스템으로 발전하였다. 상기 이동통신 시스템의 대표적인 시스템이 셀룰라 시스템이다. 셀룰라 시스템이란, 무선 채널을 통해 단말과 통신을 수행하는 기지국과 상기 기지국과 유선 네트워크를 연결하기 위한 시스템이 다. 또한 이러한 셀룰라 시스템으로 대표적인 시스템은 코드분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 셀룰라 이동통신 시스템이 있다.
상기 셀룰라 시스템은 기본적으로 음성 통신을 제공하기 위해 개발되었으나, 현재에는 다양한 데이터 서비스를 제공할 수 있는 시스템들이 등장하기에 이르렀다. 각 사용자들마다 요구되는 데이터의 양이 증가하고 있으며, 보다 많은 데이터를 보다 빨리 전송할 수 있기를 원하고 있다. 따라서 코드분할 다중접속 방식을 사용하는 셀룰라 시스템에서 이를 지원하기 위해 다양한 연구가 이루어져 왔다.
한편, 사용자들에게 보다 많은 양의 데이터를 고속으로 제공하기 위해 코드분할 다중접속 방식과 다른 방식인 직교 주파수 다중 접속 시스템에 대한 연구가 한창 진행 중에 있다. 또한 상기 직교 분할 다중 접속 시스템을 상용화하기 위해 현재 많은 논의가 이루어지고 있다.
그러면 이하에서 상기한 직교 주파수 다중 접속 시스템에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 직교 주파수 다중 접속 방식은 직교성을 가지는 주파수를 사용하여 사용자들을 구분함으로써 각 사용자들에게 데이터를 전송할 수 있는 방식이다. 상기 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 이용하면, 코드분할 다중접속 방식에 비하여 높은 데이터 전송률을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그런데, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 경우에 주파수 재사용(frequency reuse) 값이 증가한다는 문제가 있다.
그러면 주파수 재사용에 대하여 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. 도 1은 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰라 시스템에서 주파수 재사용을 설명하기 위한 개념도이다. 여기서는, 주파수 재사용 값이 3인 경우를 예로 도시한 경우이다. 직교 주파수로 사용할 수 있는 값들을 캐리어 인덱스(Carrier Index)로 도시하였다. 상기 캐리어 인덱스는 사용자들을 구분할 수 있는 직교 주파수들의 집합을 도시한 것이다. 상기 직교성을 가지는 주파수들을 특정한 기지국에서 모두 사용할 수는 없다. 왜냐하면, 직교성을 가지는 주파수들을 한 기지국에서 모두 사용할 경우 기지국의 인접 지역에서 동일한 주파수를 사용하는 경우에 두 동일한 주파수간 간섭으로 인하여 데이터의 통신이 불가능하기 때문이다.
따라서 이를 해결하기 위해 상기 도 1에 도시한 바와 같이 특정한 기지국의 주변에서는 동일한 주파수를 사용하지 않도록 기지국에 서로 다른 주파수들을 할당하여야 한다. 참조부호 100은 중앙에 위치한 기지국이라 하면, 인접한 기지국들(110, 120, 130, 140, 150, 160)은 모두 다른 캐리어 인덱스를 가진다. 즉, 각 기지국들은 상호간 간섭이 발생하지 않도록 주파수들을 사용하는 것이다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, n1의 캐리어 인덱스에 해당하는 주파수를 사용하는 기지국들은 참조부호 110, 130, 150이며, 중앙에 위치한 기지국(100)은 n2의 캐리어 인덱스에 해당하는 주파수를 사용하고, n3의 캐리어 인덱스에 해당하는 주파수를 사용하는 기지국들은 참조부호 120, 140, 160이 된다. 이와 같이 6각형의 셀룰라 시스템을 가정하는 경우에 주파수 재사용 값은 3이 된다. 이는 3개의 기지국마다 동일한 주파수를 사용할 수 있음을 의미한다. 다른 의미로 전체 사용할 수 있는 주파수들 중 하나의 기지국에서 사용할 수 있는 주파수는 1/3의 주파수가 된다는 의미이기도 하다. 여기서는 기지국의 영역이 이상적인 6각 셀의 형태를 가지는 경우로 가정한 것이다. 그러나 실제 셀룰라 시스템에 채용되는 기지국은 6각 셀과 같은 형태를 가질 수 없다. 따라서 보다 많은 기지국들간 인접할 수 있게 된다. 따라서 실제로는 주파수 재사용 값은 3 이상의 값을 가지게 된다.
이와 같이 주파수 재사용 값이 커지면, 시스템에서 사용할 수 있는 주파수 자원이 감소하는 결과를 초래하는 문제가 있다. 이는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 사용할 수 있는 자원이 감소하며, 많은 사용자들을 수용할 수 없다는 문제가 있다.
그런데, 현재 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 채택하고자 하는 셀룰라 시스템에서는 주파수 재사용 값을 1로 사용할 수 있는 시스템 또는 1에 근접한 주파수 재사용 값을 사용하는 시스템을 고려하고 있다. 이러한 경우에 특정한 기지국에서 다른 기지국으로 핸드오버를 제공할 수 없다는 문제가 있다. 왜냐하면, 주파수 재사용 값을 1 또는 1에 근접한 값으로 사용하는 경우에 단말이 특정 기지국에서 다른 기지국으로 이동하게 되면, 이전 기지국에서 사용하던 주파수 자원과 다른 기지국에서 할당하는 주파수 자원을 모두 사용해야 하며, 이러한 경우에 특정한 주파수 자원간 간섭이 크게 증가하는 문제가 발생한다.
이를 상세히 설명하면, 핸드오버를 수행하는 단말은 단말이 이전에 속해 있던 기지국(이하 "서빙 기지국(Serving Base Station)"이라 함)과 통신을 위해 특정한 직교 주파수 자원을 할당받아 통신을 수행하고 있는 상태이다. 그리고, 핸드오 버 상황은 단말이 서빙 기지국에서 이동하여 다른 기지국(이하 "타겟 기지국(Target Base Station)"이라 함)으로 이동하는 경우이다. 이러한 경우에 타겟 기지국에서는 이미 동일한 주파수 자원을 다른 단말에게 할당하여 사용하고 있는 경우일 수 있다. 그러면, 핸드오버를 수행하는 단말과 타겟 기지국에 존재하는 다른 단말간에 동일한 주파수 자원을 사용하므로 매우 큰 간섭이 발생하게 된다. 이러한 경우 두 단말 모두 통신이 불가능해지는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 주파수 재사용 값을 1 또는 1에 근접한 값으로 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 시스템에서 핸드오버 시 주파수간 간섭을 없앨 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 재사용 값을 1 또는 1에 근접한 값으로 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 시스템에서 안정적인 핸드오버를 수행할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널 할당 방법에 있어서, 단말이 타겟 기지국의 안전 채널 주파수들을 검사하고, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당을 요구하는 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 서빙 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신한 서빙 기지국이 요구된 안전 채널 주파수들을 할당하고, 상기 할당된 안전 채널 주파수들의 정보를 포함하는 할당 메시지를 상기 단말로 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 할당된 안전 채널 주파수들의 정보에 따른 채널 할당 요구 메시지를 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 채널 할당 요구 메시지 수신한 상기 타겟 기지국이 상기 단말에 상기 안전 채널 주파수들을 할당하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 시스템에서 단말이 핸드오버를 수행하기 위한 채널 할당 방법에 있어서, 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하는 과정과, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당을 요구하기 위한 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 서빙 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지를 수신한 후, 다음 프레임에서 할당된 채널을 통해서 핸드오버를 수행하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM)방식을 사용하는 기지국들 중, 핸드오버 하고자 하는 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말과 통신하는 서빙 기지국을 포함하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 시스템에서 상기 서빙 기지국이 단말의 핸드오버를 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 단말로부터 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신하고, 다음 프레임에서 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지에 포함되는 상기 타겟 기지국을 위한 채널 리소스들을 상기 단말에게 할당하는 과정과, 상기 단말에게 안전 채널을 할당하기 위한 채널 할당 메시지를 생성하여 상기 타겟 기지국에서 상기 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM)방식을 사용하는 다수의 기지국들 중 핸드오버하고자 하는 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말과 통신하는 서빙 기지국을 포함하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 상기 시스템에서, 상기 단말은, 상기 타겟 기지국과 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호들의 신호대 잡음비(SNR)들을 측정하기 위한 SNR 측정부와, 상기 SNR측정부에 의해서 측정된 상기 SNR값들에 따라 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 선택하고, 핸드오버의 필요여부를 결정하여 핸드오버가 필요한 경우, 다음 프레임에서 상기 타겟 기지국의 안전 채널 할당을 요구하는 채널 할당 요구 메시지를 생성하는 제어기와, 상기 생성된 상기 채널 할당 요청 메시지를 변조하고 엔코딩하는 데이터 송신 처리부와, 상기 OFDM 방식을 사용하여 상기 데이터 송신 처리부의 출력 신호를 기지국으로 송신하는 무선부를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, 핸드오버하고자 하는 단말과, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 기지국들 중, 상기 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말의 서빙 기지국을 포함하는 통신시스템에서 상기 단말의 핸드오버를 공급하기 위한 채널 할당 장치에 있어서, 핸드오버 동안에 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하고, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당 요구를 위한 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 송신한 후, 상기 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지를 수신하고, 다음 프레임에서 상기 채널 할당 메시지에 할당된 채널을 사용하여 핸드오버를 수행하는 단말과, 상기 단말로부터 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신한 후, 상기 단말로 안전 채널 할당을 요구하는 채널 할당 요구 메시지를 생성하여 상기 타겟 기지국으로부터 송신한 후, 상기 타겟 기지국으로부터 상기 채널 할당 응답 메시지를 수신하고, 상기 수신된 채널 할당 응답 메시지에 따라서 상기 단말에게 할당될 안전 채널 주파수들을 선택하고, 상기 단말에게 상기 선택된 안전 채널 주파수들을 할당하고, 상기 할당된 안전 채널 주파수들을 사용하여 채널 할당 정보를 생성해서 상기 단말로 송신하는 상기 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 채널 할당 요구 메시지를 통해서 요구된 채널의 할당 여부를 결정하고, 상기 결정된 결과에 따라 채널 할당 응답 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 송신하고, 상기 요구된 채널이 할당가능하면, 상기 단말에게 상기 요구된 채널을 할당하는 상기 타겟 기지국을 포함한다.
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이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 현재 주파수 재사용 값을 1로 사용하고자 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 프레임 구성도이다. 이하 도 2를 참조하여 현재 주파수 재사용 값을 1로 사용하고자 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 프레임 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 도 2에서 세로 축은 사용 가능한 직교 주파수들의 인덱스들을 의미한다. 그리고 가로 축은 시간을 의미한다. n번째 프레임(210)과 n+1번째 프레임(220)은 서로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 도 2에서는 n번째 프레임에 대하여만 설명하기로 한다.
n번째 프레임은 크게 하향 링크(Downlink)(211)의 프레임 전송 구간과 상향 링크(Uplink)(216)의 프레임 전송 구간으로 구성된다. 여기서 "하향"이란, 기지국에서 단말로의 방향을 의미하며, "하향 링크"란, 기지국에서 단말로 설정되는 링크를 의미한다. 또한 "상향"이란, 단말에서 기지국으로의 방향을 의미하며, "상향 링크"란 단말에서 기지국의 방향으로 설정되는 링크를 의미한다. 상기 하향 링크(211)의 프레임 전송 구간과 상향 링크(216)의 프레임 전송 구간을 구분하기 위한 TTG(Tx/Rx Transition Gap)(215)을 가진다. 또한 프레임과 프레임간을 구분하며, 하향 링크(216)의 프레임 전송 구간과 상향 링크(211)의 프레임 전송 구간을 구분하기 위한 RTG(Rx/Tx Transition Gap)(218)를 가진다. 이와 같이 하향 링크(211)에서는 가장 먼저 제1프리앰블(Preamble 1) 신호의 전송 구간(211)과 제2프리앰블(Preamble 2)의 전송 구간(212)을 가진다. 상기 두 구간의 시간이 경과한 이후에 기지국은 특정한 단말로 데이터를 전송한다. 그리고, 상향 링크(216)에서는 단말이 기지국으로 데이터를 전송하는 구간이다. 이러한 상향 링크(216)의 데이터 전송 구간에서 가장 앞 부분에서는 핸드오버 또는 단말의 초기 접속 시에 필요한 레인징(Ranging) 처리 및 채널의 품질 지시자(CQI : Channel Quality Indicate)의 보고 및 수신된 프레임의 응답(ACK) 등을 수행하는 구간을 둘 수 있다. 이러한 구간은 상향 링크(216)의 데이터 전송 구간 중 어느 위치에 두어도 상관없으나, 바람 직하게는 상향 링크(216)의 데이터 전송 구간에서 가장 앞부분에 두는 것이 바람직하다.
현재 주파수 재사용 값을 1 또는 1에 근접한 값으로 사용하려는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 시스템은 이상에서 상술한 바와 같은 프레임 구조를 가지고 반복적으로 데이터의 송/수신이 이루어진다. 그런데, 상기한 바와 같이 데이터 전송을 수행하면, 종래기술에서 살핀 바와 같이 핸드오버 시에 동일한 주파수간 간섭으로 인하여 데이터 전송이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 주파수 재사용 값이 정확하게 1이 아닌 1에 근접한 방법으로 채널을 할당하는 방법을 통해 핸드오버 시에도 원활하게 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하는 방안을 제안한다.
본 발명에서는 안전 채널 주파수를 할당하여 핸드오버 중에 있는 단말에서 통신이 타겟 기지국내에 다른 단말로 간섭을 최소화 할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 안전 채널 주파수를 할당하는 방법에 따라 본 발명은 2가지 실시 예로 구분할 수 있다.
첫 번째 실시 예에서는 기지국에서 일정수의 프레임마다 안전 채널 주파수를 매 프레임마다 혹은 미리 설정된 일정 수의 프레임마다 가변하는 방법이다. 일 예로, 핸드오버 중에 있는 단말이 타겟 기지국으로 이동하는 경우 즉, 타겟 기지국으로 핸드오버가 진행중인 경우에 안전 채널 주파수를 고정하여 사용한다. 그 외의 경우에는 계속적으로 안전 채널 주파수를 가변하는 방법이다.
두 번째 실시 예로는 기지국은 인접한 기지국과 안전 채널의 주파수가 동일한 경우가 아닌 경우 계속 고정적으로 사용하는 방법이다. 이와 같이 안전 채널의 주파수를 고정적으로 사용함으로써 핸드오버를 수행하는 단말이 타겟 기지국으로 이동하는 경우에 상기 타겟 기지국과 계속적으로 통신을 수행할 수 있으며, 타겟 기지국의 다른 사용자에게 간섭이 미치지 않도록 할 수 있다. 또한 두 기지국간에 안전 채널로 사용하는 주파수 자원이 동일한 부분이 존재할 경우 백그라운드 신호 예를 들어 No.7 시그널링 등과 같은 방법을 이용하여 안전 채널의 주파수가 동일하게 사용되는 것을 방지하는 것이다. 이와 같이 하는 경우에도 제1실시 예와 동일한 효과를 가질 수 있다. 그러면 이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시 예와 제2실시 예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3a는 본 발명의 제1실시 예에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프레임의 구성도이다. 이하 도 3a를 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서의 프레임 구성과 그 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 도 3a에서 도 2와 동일한 부분은 동일한 참조부호를 사용하고 있다. 따라서 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서는 안전 채널 주파수를 여분으로 두는 방법을 제안하고자 한 것이다. 이러한 본 발명의 제1실시 예에 따르면, 안전 채널 주파수는 각 기지국들마다 서로 다른 패턴을 가지도록 하며, 매 프레임 혹은 미리 설정되어 있는 일정수의 프레임마다 가변되는 패턴을 가진다. 이러한 안전 채널을 통해 핸드오버가 완료될 때 까지 서빙 기지국과 통신을 수행하는 것이다. 그러면 이에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2에서 상술한 바와 같이 하향 링크(211)의 프레임 전송 구간의 가장 앞 부분에서는 가장 먼저 제1프리앰블(Preamble 1) 신호의 전송 구간(211)을 가진다. 상기 제1프리엠블이 전송된 이후에 제2프리앰블(Preamble 2)의 전송 구간(212)이 위치한다. 본 발명에서는 제2프리앰블의 전송 구간(212)에서 안전 채널 주파수를 알릴 수 있도록 구성한다. 즉, 제1프리앰블은 단말이 기지국과의 거리 측정 및 채널 상황을 측정하여 이를 기지국으로 보고하기 위해 사용되는 원래의 용도로 사용하는 것이다. 그리고, 제2프리앰블은 본 발명에 따라 인접한 기지국의 안전 채널 주파수 자원을 검출하기 위해 사용되는 것이다. 따라서 본 발명의 제1실시 예에 따른 안전 채널 주파수로 할당할 주파수들(310)에 전송할 데이터를 천공하여 제2프리앰블의 전송 구간(212)에서 실제로 데이터가 전송되지 않도록 한다. 즉, 다음 프레임에서 안전 채널 주파수로 할당할 주파수들(310)에 대하여만 전송할 데이터를 천공하여 전송하지 않고, 나머지 주파수 자원에 대하여는 제2프리앰블의 전송 구간(212)에서 실제로 전송할 데이터들을 그대로 전송하는 것이다. 이와 같이 제2프리앰블의 전송 구간(212)에서 데이터를 송신하지 않는 부분은 일정수의 다음 프레임에서 안전 채널의 주파수로 할당할 주파수 자원들이 된다.
이러한 방법을 통해 기지국은 일정수의 다음 프레임에서 사용하지 않고 핸드오버 시에 사용하기 위해 여분으로 두는 주파수 자원을 단말들에게 미리 알려주는 것이다. 이를 통해 단말은 일정수의 다음 프레임에서 사용되는 안전 채널을 확인할 수 있다.
다음으로 제2실시 예에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3b는 본 발명의 제2실시 예에 따라 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 프레임의 구성도이다. 이하 도 3b를 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서의 프레임 구성과 그 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 도 3b에서 도 2와 동일한 부분은 동일한 참조부호를 사용하고 있다. 따라서 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제2실시 예에서는 하나의 기지국은 인접 기지국과 동일한 안전 채널의 주파수 자원을 할당하고 있는 경우가 아니라면 계속적으로 동일한 안전 채널의 주파수 자원을 사용한다. 따라서 상기 도 3b에서는 동일한 주파수 자원이 계속 유지되는 경우를 도시하였다. 즉, n번째 프레임과 n+1번째 프레임에서 모두 동일한 안전 채널의 주파수 자원을 할당하여 사용하고 있다. 이는 다음 번의 프레임에서도 계속적으로 유지가 이루어지므로, 단말과 기지국은 보다 손쉽게 다음 프레임에서 안전 채널의 정보를 획득할 수 있다.
이러한 안전 채널 주파수들은 즉, 안전 채널의 수는 각 기지국들이 모두 동일한 개수를 사용할 수도 있으며, 각 기지국들마다 서로 다른 값을 가지도록 구성할 수도 있다. 본 발명에서는 이러한 안전 채널의 개수에 대하여는 특별한 제한을 두지 않기로 한다.
그러면 이하에서 상기 도 3a 또는 도 3b와 같은 프레임 구조를 통해 안전 채널 주파수 자원을 가지는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 단말이 핸드오버가 발생하는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명에 따른 안전 채널 주파수를 사용하여 단말이 핸드오버 시 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 그러면 상기 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명에 따른 안전 채널 주파수를 사용하여 단말이 핸드오버 시 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 또한 상기 도 4a 내지 도 4c에 도시한 기지국들은 유선상으로 직접 또는 다른 시스템을 통해 간접적으로 연결되어 있다. 이하에의 설명에서 기지국들은 유선상으로 직접 또는 간접적으로 연결된 것으로 설명한다.
제1기지국(BS1)(411)은 이동 가입자 단말(Mobile Subscriber Station : MSS)(401)과 직교 주파수 분할 다중 접속 방식으로 통신을 수행하는 기지국이다. 상기 제1기지국(411)의 통신 가능 영역을 참조부호 410으로 도시하였다. 이와 같이 제1기지국(411)의 통신 가능 영역(410)의 내부에서 이동 가입자 단말(401)은 도 3a 또는 도 3b에서 살핀 바와 같은 프레임 구조를 가지고 통신을 수행한다. 또한 상기 제1기지국(411)과 인접한 기지국인 제2기지국(BS2)(421)을 상기 도 4a에 도시하였다. 이와 같은 제2기지국(421)의 통신 가능 영역은 참조부호 420으로 도시하였다. 상기 이동 가입자 단말(401)은 하향 링크 및 상향 링크로 데이터의 송수신을 수행하면서, 이동하여 제1기지국(411)의 가장자리 영역으로 이동할 수 있다. 만일 상기 이동 가입자 단말이 제1기지국(411)의 가장자리 영역으로 계속 이동하는 경우 즉, 도 4b에 도시한 바와 같이 제1기지국(411)과 통신이 가능하며, 제2기지국(BS2)(421)과 통신이 가능한 영역으로 이동하는 경우에 이동 가입자 단말(401)은 핸드오버가 요청되어 졌음을 인지하게 된다. 이러한 핸드오버가 요청되었는 지에 대한 여부는 제1프리엠블 영역을 검사하거나 수신되는 파일럿 신호의 세기를 검사함으로써 알 수 있다. 즉, 이와 같이 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버의 필요를 인지하는 경우는 제1기지국(411)으로부터 수신되는 제1프리엠블 또는 파일럿 신호의 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)가 미리 설정된 임계값보다 낮아지거나 또는/및 인접한 제2기지국(421)으로부터 강한 신호를 수신하는 경우이다.
이러한 경우 이동 가입자 단말(401)은 제1기지국(411)으로부터 수신되는 신호와 제2기지국(421)으로부터 수신되는 신호를 이용하여 제2기지국(421)에서 다음 프레임에 안전 채널 주파수들을 검사한다. 그리고, 이동 가입자 단말(401)은 제2기지국(421)에서 다음 프레임에서 사용할 것으로 검사된 안전 채널 주파수를 제1기지국(411)으로 보고한다. 그러면 제1기지국(411)은 제2기지국(421)의 안전 채널 주파수들 즉, 단말이 보고한 안전 채널 주파수들을 다음 프레임에서 이동 가입자 단말(401)로 할당할 채널 주파수들로 설정한다. 이러한 과정 이후에 제1실시 예와 제2실시 예에서는 서로 다른 동작을 수행한다. 그러면 먼저 제1실시 예의 동작에 대하여 살펴보도록 한다.
제1실시 예에서 제1기지국(411)은 안전 채널 주파수들을 상기 이동 가입자 단말(401)에서 핸드오버 시에 사용할 것으로 제2기지국(421)으로 보고한다. 이에 따라 제2기지국(421)은 안전 채널 주파수를 상기 이동 가입자 단말(401)이 서빙 기지국과의 통신에 사용하도록 고정한다. 즉, 상기 단말의 핸드오버가 종료될 때까지 안전 채널 주파수 자원을 계속 변경하지 않고 사용할 수 있도록 하는 것이다. 그리고, 핸드오버가 종료되면, 다시 매 프레임마다 안전 채널 주파수 자원을 변경한다. 따라서 핸드오버가 종료될 시에도 제1기지국(411)은 제2기지국(421)으로 핸드오버 의 종료를 알려야만 한다.
한편, 제2실시 예에 따르면, 항상 동일한 안전 채널 주파수 자원을 할당하고 있으므로, 제1기지국(411)은 제2기지국(421)으로 보고 메시지를 전달할 필요가 없다. 따라서 제1기지국(411)은 핸드오버가 진행중인 단말에 대하여 보고된 주파수들을 할당하여 핸드오버 시에 계속적으로 통신을 수행하면 된다. 그리고, 핸드오버가 종료될 때에도 제1기지국(411)은 제2기지국(421)으로 핸드오버 종료 메시지를 전달할 필요가 없다.
이와 같이 핸드오버 상황에 따라 다음 프레임에서 안전 채널 주파수 자원을 할당받은 단말은 핸드오버가 완료되기 전까지 즉, 제1기지국(411)으로부터 할당받은 채널 자원을 이용하여 통신을 수행한다. 따라서 핸드오버가 완료되기 전에는 제2기지국(421)의 영역의 내부로 이동하는 경우에도 계속 제1기지국(411)과 통신을 수행한다. 이는 상기 도 4c에 도시한 바와 같다.
이와 같은 동작의 이후에 이동 가입자 단말(401)은 하기의 3가지 경우가 발생할 수 있다. 첫째로, 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버를 완료하여 타겟 기지국인 제2기지국(421)으로 완전히 이동하는 경우가 발생할 수 있다. 둘째로, 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버를 수행하는 중에 다시 소스 기지국인 제1기지국(411)의 영역으로 다시 이동하는 경우가 발생할 수 있다. 마지막으로 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버를 수행하는 중에 호를 차단하는 경우가 발생할 수 있다.
그러면 이하에서는 상기한 3가지 경우에 대하여 각각 살펴보기로 한다. 먼저 첫 번째 경우에 대하여 설명하기로 한다. 이동 가입자 단말(401)이 완전히 타겟 기 지국인 제2기지국(421)의 영역으로 이동하는 경우에 이동 가입자 단말(401)은 제1기지국(411)과 호를 해제하고, 제2기지국(421)과 채널을 설정하여 통신을 수행한다. 이는 제1실시 예와 제2실시 예에서 모두 동일하게 적용되는 사항이다. 즉, 상기 도 4d와 같이 제2기지국(421)과만 통신을 수행하는 정상상태가 된다. 이때, 제2기지국(421)은 제2기지국(421)에서 설정된 안전 채널이 아닌 다른 채널을 설정하여 통신을 수행하도록 하는 것이다.
다음으로 두 번째 경우에 대하여 설명하기로 한다. 상기 두 번째 경우는 도 4e에 도시한 바와 같은 경우가 된다. 상기 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버를 진행 중에 이동하여 소스 기지국인 제1기지국(411)의 영역으로 완전히 다시 이동한 경우가 된다. 상기 도 4e에서 참조부호 431은 이동 가입자 단말(401)이 다시 소스 기지국인 제1기지국(411)의 영역으로 완전히 이동하는 것을 도시한 것이다. 이와 같이 다시 제1기지국(411)의 영역으로 완전히 이동하게 되면, 이동 가입자 단말(401)은 핸드오버 상황이 종료되었음을 제1기지국(411)으로 보고한다. 이에 따라 제1기지국(411)은 현재 인접한 기지국인 제2기지국(421)의 안전 채널로 할당한 주파수가 아닌 다른 주파수들의 채널을 할당한다. 이를 통해서 다시 제2기지국(421)의 안전 채널에 대하여 다른 이동 가입자 단말이 핸드오버 시에 사용할 수 있도록 한다. 또한 제1실시 예의 경우에 제1기지국(411)은 핸드오버가 종료되었음을 상기 제2기지국(421)으로 알려야만 한다. 이를 통해 다시 안전 채널 주파수들을 매 프레임마다 변경하면서 설정할 수 있게 된다.
마지막으로 이동 가입자 단말(401)이 핸드오버 상황에서 호를 종료하는 경우 이다. 이러한 경우에 이동 가입자 단말(401)과 제1기지국(411)간 채널 해제 과정을 확인할 수 있다. 따라서 상기 이동 가입자 단말(401)에 할당된 채널 자원은 다시 할당 가능한 자원이 된다. 따라서 제1실시 예에서 제1기지국(411)은 채널 자원이 해제되었으므로, 제2기지국(421)으로 핸드오버 상황이 종료되었음을 알려야 한다. 이를 통해 다시 안전 채널 주파수들을 매 프레임마다 변경하면서 설정할 수 있게 된다.
그러면 이상에서 상술한 이동 가입자 단말의 동작과 기지국의 동작 등에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 이동 가입자 단말(MSS)의 내부 블록 구성도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명이 적용되는 이동 가입자 단말의 내부 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 이동 가입자 단말은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 단말이므로 직교 주파수를 이용하여 데이터의 송수신을 처리할 수 있는 무선부(512)에서 안테나(ANT)로부터 수신되는 신호를 무선 처리한다. 여기서 무선 처리란, 송신 대역으로 상승 변환하여 안테나(ANT)로 출력하고, 안테나(ANT)로부터 수신되는 신호를 하강 변환하여 출력하는 동작을 의미한다. 수신 신호의 대역 하강이 이루어진 신호는 SNR 측정부(513)와 데이터 수신 처리부(514)로 출력된다. 상기 데이터 수신 처리부(514)는 상기 도 3에서 살핀 바와 같이 제1프리앰블 신호와 제2프리엠블 신호를 변조 및 복호하여 제어부(511)로 출력한다. 또한 상기 데이터 수신 처리부(514)는 하향 링크의 데이터 전송 구간(214)으로 수신되는 데이터의 복조 및 복호를 수행하여 제어부(511)로 출력한다. 또한 무선부(512)는 상기 도 3a 및 도 3b에서 살핀 바와 같이 제2프리엠블로 수신되는 신호의 세기를 SNR 측정부(513)로 출력한다. 그러면 SNR 측정부(513)는 수신된 신호의 신호대 잡음비를 측정하여 제어부(511)로 출력한다. 여기서 SNR 측정부(513)에서 측정되는 신호에 대하여 살펴보기로 한다.
이동 가입자 단말은 제2프리엠블의 전송 구간(213)을 통해 수신되는 신호의 신호대 잡음비를 측정한다. 이러한 신호대 잡음비의 측정을 설명하면 하기와 같다. 이동 가입자 단말은 현재 서빙 기지국으로부터 수신되는 신호와 인접한 기지국으로부터 수신되는 신호를 모두 수신하게 될 것이다. 이때, 모든 주파수 대역에서는 서빙 기지국과 인접한 기지국이 모두 동일한 주파수 자원을 사용하고 있으므로, 제2프리엠블의 전송 구간(213)으로 데이터를 전송한다면, 신호대 잡음비가 낮게 측정될 것이다. 즉, 간섭(Interference) 현상이 강하게 발생하므로 SNR 측정부(513)로부터 수신되는 신호는 매우 높은 간섭 신호를 가지고 측정된다. 그런데, 인접한 기지국에서 다음 프레임에 안전 채널 주파수로 할당한 위치는 제2프리엠블의 전송 구간(213)에서 본 발명에 따라 천공되어 전송된다. 즉, 안전 채널로 설정된 주파수 인덱스로는 송신되는 신호가 없게 된다. 이는 제1실시 예와 제2실시 예가 모두 마찬가지의 경우가 된다. 다만 제1실시 예에서는 일정수의 프레임마다 안전 채널의 주파수가 변경되나, 제2실시 예에서는 항상 고정적인 안전 채널 주파수 자원을 가진다는 점에서 차이가 있다. 따라서 안전 채널 주파수 자원에 대하여는 양호한 SNR의 값을 가지고 측정이 이루어질 것이다. 이와 같이 양호한 값의 SNR 값을 가지는 주파수 자원이 바로 인접한 기지국에서 다음 프레임에서 또는 고정적으로 사용하는 안전 채널 주파수 자원으로 사용하는 주파수 인덱스가 된다. 따라서 SNR 측정부(513)는 측정된 SNR 값을 제어부(511)로 출력한다. 또한 상기 SNR 측정부(513)는 후술할 제어부(511)의 제어에 의해 서빙 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기와 인접한 기지국들 즉, 이동 가입자 단말의 액티브 셋으로 설정된 기지국들로부터 수신되는 신호의 세기를 검사하여 제어부(511)로 출력한다.
상기 이동 가입자 단말의 상기 데이터 송신 처리부(515)는 송신할 데이터의 부호화 및 변조를 수행하고 이를 무선부(512)로 출력함으로써 상향 링크를 통해 기지국으로 송신할 수 있다. 또한 데이터 송신 처리부(515)는 본 발명에 따라 핸드오버 시 타겟 기지국의 안전 채널 주파수 자원을 할당받기 위해 안전 채널 주파수 요구 메시지의 부호화 및 변조하여 송신하는 기능을 수행한다. 안전 채널 주파수 요구 메시지에 대하여는 후술되는 흐름도에서 다시 설명하기로 한다.
제어부(511)는 이동 가입자 단말의 제어에 대한 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명에 따라 SNR 측정부(513)에서 측정된 값을 이용하여 핸드오버의 필요 여부를 결정한다. 그리고 제어부(511)는 핸드오버가 필요한 경우 즉, 핸드오버 시 타겟 기지국의 안전 채널 주파수들을 검출한다. 그리고 이와 같이 검출된 타겟 기지국의 안전 채널 주파수들에 대하여 예약을 위해 서빙 기지국으로 전송할 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 데이터 송신 처리부(515)로 출력한다. 이외에도 제어부(511)는 데이터 통신을 위한 각종 제어를 수행한다. 이러한 제어에 대하여는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 부분이므로 생략하기로 한다.
상기 이동 가입자 단말의 외부 입출력부(516)는 이동 가입자 단말과 다른 단말을 연결하기 위한 입출력 인터페이스 장치이다. 그리고 메모리(517)는 본 발명에 따른 제어 데이터 및 기타 이동 가입자 단말에서 필요로 하는 각종 제어 데이터와 사용자 데이터 등을 저장하는 매체이다. 또한 표시부(518)는 이동 가입자 단말의 상태 및 처리 과정 등을 표시할 수 있는 부분으로 LCD 또는 다른 적절한 디스플레이 장치(display device) 등으로 구성할 수 있다. 그리고 키 입력부(519)는 사용자가 입력하는 키 신호를 발생하여 출력하는 부분이다.
도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따라 이동 가입자 단말에서 핸드오버 시 수행되는 동작의 제어 흐름도이다. 이하 도 6을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따라 이동 가입자 단말에서 핸드오버 시에 수행되는 동작의 제어 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이동 가입자 단말의 제어부(511)는 600단계에서 통신 모드를 수행한다. 여기서 통신 모드란, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식에 따라 하향 링크의 데이터를 수신하고, 상향 링크로 데이터를 송신하는 과정을 의미한다. 즉, 상기 도 3a 및 도 3b와 같은 프레임 형태로 데이터의 송/수신을 수행하는 과정이다. 이와 같이 통신 모드를 수행하는 중에 이동 가입자 단말의 제어부(511)는 602단계로 진행하여 핸드오버가 필요한가를 검사한다. 상기 핸드오버가 필요한가의 검사는 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기가 미리 설정된 임계값과 같거나 이하로 낮아지거나 또는/및 인접한 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기가 현재 서비스를 받고 있는 기지국의 신호 세기보다 강해지는가를 검사함으로써 알 수 있다. 이와 같은 검사결과 핸드오버가 필요한 경우 상기 제어부(511)는 604단계로 진행하여 SNR 측정부(513)를 제어하여 상기 도 3a 및 도 3b에서와 같이 제2프리엠블의 전송 구간(213)에 수신되는 신호의 SNR을 측정한다. 그런 후 제어부(511)는 606단계로 진행하여 SNR 측정부(513)에서 측정된 값을 이용하여 인접한 기지국들 중 타겟 기지국의 안전 채널 주파수를 검사한다.
상기 타겟 기지국의 안전 채널 주파수 검사는 상술한 도 5에서 설명한 바와 같은 방법으로 안전 채널의 주파수 인덱스를 검사할 수 있다. 이와 같이 안전 채널의 주파수 인덱스 값을 검사하여 안전 채널 주파수 인덱스를 확인하면, 608단계로 진행하여 상기 안전 채널 주파수를 할당해 줄 것을 요구하는 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성한다. 그런 후 제어부(511)는 생성된 메시지를 데이터 송신 처리부(515)로 출력하여 안전 채널 주파수 요구 메시지를 상향 링크를 통해 전송한다. 즉, 제어부(511)는 데이터 송신 치리부(515)를 제어하여 상기 생성된 메시지를 부호화 및 변조하고, 무선부(512)를 통해 상향 링크로 송신한다.
그런 후 이동 가입자 단말의 제어부(511)는 610단계로 진행하여 현재 데이터의 송/수신을 수행하는 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지가 수신되는가를 검사한다. 상기 검사 결과 채널 할당 메시지가 수신되면, 612단계로 진행하여 할당된 채널로 데이터 전송을 수행한다. 즉, 현재 서빙 기지국이 상기 타겟 기지국의 안전 채널 주파수 자원을 상기 이동 가입자 단말에서 사용할 주파수 자원으로 할당한다. 이에 따라 이동 가입자 단말은 타겟 기지국의 안전 채널 주파수 자원을 이용하여 서빙 기지국과 계속 통신을 수행하다. 이러한 과정을 통해 인접한 기지국의 다른 이동 가입자 단말에게 간섭을 주지 않으면서 핸드오버를 안전하게 수행할 수 있다.
또한 상기 핸드오버가 종료되는 경우에 즉, 앞에서 살핀 3가지 경우에 대하여 좀 더 설명하기로 한다. 이동 가입자 단말의 제어부(511)는 타겟 기지국의 영역으로 완전히 이동한 경우에 서빙 기지국으로 핸드오버 종료 메시지를 생성하여 전송한다. 즉, 제어부(511)는 핸드오버 종료 메시지를 생성하여 데이터 송신 처리부(515)로 출력한다. 그리고 제어부(511)는 상기 데이터 송신 처리부(515)를 제어하여 상향 링크를 통해 송신하기 위한 부호화 및 변조 처리의 제어를 수행하며, 무선부(512)를 제어하여 해당하는 주파수 자원을 통해 상향 링크로 전송하는 제어를 수행한다. 이후 타겟 기지국이었던 기지국에서 할당받은 채널 자원을 이용하여 데이터 통신을 수행한다.
한편, 핸드오버를 수행하는 중에 다시 서빙 기지국으로 진입하는 경우에 이동 가입자 단말의 제어부(511)에도 앞에서 설명한 바와 같이 핸드오버 종료 메시지를 송신한다. 다만 차이점은 서빙 기지국에서 다시 할당하는 채널 자원을 이용하여 데이터 통신을 수행한다는 차이점을 가진다.
마지막으로 호가 종료되는 경우에 이동 가입자 단말의 제어부(511)는 호 종료를 위한 메시지를 생성하고, 그에 따른 처리 과정들을 수행한다.
도 7a는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제1실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 흐름도이다. 이하 도 7a를 참조하여 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제1실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 과정에 대하여 상세히 살피기로 한다.
기지국은 700단계에서 통신모드를 수행한다. 이러한 통신 모드란, 상술한 도 3a 및 도 3b에서 살핀 바와 같이 하향 링크를 통해 이동 가입자 단말들로 데이터를 송신하고, 상향 링크를 통해 이동 가입자 단말들로부터 데이터를 수신하는 과정을 의미한다. 이와 같이 이동 가입자 단말들과 통신모드를 수행하는 중에 특정 이동 가입자 단말로부터 안전 채널 주파수 요구 메시지가 수신되는가를 검사한다. 즉, 상술한 도 6의 608단계에서 전송되는 안전 채널 주파수 요구 메시지가 상향 링크를 통해 수신되는가를 검사하는 것이다. 상기 702단계의 검사결과 이동 가입자 단말들 중 적어도 하나로부터 안전 채널 요구 메시지가 수신될 시 기지국은 704단계로 진행하여 타겟 기지국으로 안전 채널 요구 메시지를 전송한다. 즉, 이동 가입자 단말이 타겟 기지국의 안전 채널의 주파수로 검사한 결과 값을 해당하는 기지국으로 핸드오버 시에 사용할 채널 자원으로 할당할 것을 요구하는 것이다.
이와 같이 채널 자원의 할당을 요구한 후 기지국은 706단계로 진행하여 타겟 기지국으로부터 안전 채널 주파수 자원의 할당 여부에 대한 응답 신호가 수신되는가를 검사한다. 상기 검사결과 응답 신호가 수신되면, 기지국은 708단계로 진행하여 응답 신호에 따라 상기 기지국 자신이 다음 프레임에 상기 핸드오버가 진행중인 이동 가입자 단말에게 할당할 채널 자원을 할당한다. 즉, 기지국은 상기 응답 신호에 따라 상기 기지국에서 핸드오버가 진행중인 이동 가입자 단말에게 다음 프레임에서 사용하도록 할당할 채널 자원을 결정하는 것이다. 기지국은 핸드오버가 진행중인 이동 가입자 단말이 다음 프레임에서 사용할 채널 자원을 할당한 이후에 710단계로 진행하여 상기 단말이 요구한 주파수 자원들로 채널을 할당하고, 상기 할당한 채널 할당 메시지를 생성하여 이를 상기 핸드오버가 진행중인 이동 가입자 단말 에게 전달한다. 이러한 과정을 통해 이동 가입자 단말에게 타겟 기지국에서 안전 채널 주파수 자원으로 할당된 채널 자원을 핸드오버 시에 사용할 수 있도록 한다.
또한 상기 도 7a에서는 타겟 기지국으로 안전 채널을 요구하고 그에 대한 응답 신호를 수신한 이후에 이동 가입자 단말에게 안전 채널 할당 메시지를 생성하여 전송하는 것으로 도시하였다. 즉, 704단계와 706단계와 708단계 및 710단계의 순서로 제어 과정이 진행되는 것으로 가정하여 설명하였다. 이와 다르게, 이동 가입자 단말로부터 수신된 정보에 따라 서빙 기지국인 상기 기지국에서 요구된 채널 자원을 먼저 할당하고, 할당된 정보와 동일한 기지국 자원의 할당을 요구하는 메시지를 타겟 기지국으로 생성하여 전송하도록 할 수도 있다. 즉, 상기 708단계 및 710단계를 먼저 수행한 이후에 704단계 및 706단계를 수행하도록 구성할 수도 있다.
상기 도 7a에서 핸드오버가 종료되는 경우에 대한 설명은 하기의 도 7b에서 설명할 것이며, 도 7a의 제1실시 예와 제2실시 예에서 모두 동일하게 적용될 수 있다.
도 7b는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제2실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 흐름도이다. 이하 도 7b를 참조하여 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 본 발명의 제2실시 예에 따라 기지국에서 핸드오버 시의 제어 과정에 대하여 상세히 살피기로 한다.
기지국은 730단계에서 통신모드를 수행한다. 이러한 통신 모드란, 상술한 도 3a 및 도 3b에서 살핀 바와 같이 하향 링크를 통해 이동 가입자 단말들로 데이터를 송신하고, 상향 링크를 통해 이동 가입자 단말들로부터 데이터를 수신하는 과정을 의미한다. 이와 같이 이동 가입자 단말들과 통신모드를 수행하는 중에 특정 이동 가입자 단말로부터 안전 채널 주파수 요구 메시지가 수신되는가를 검사한다. 즉, 상술한 도 6의 608단계에서 전송되는 안전 채널 주파수 요구 메시지가 상향 링크를 통해 수신되는가를 검사하는 것이다. 상기 732단계의 검사결과 이동 가입자 단말들 중 적어도 하나로부터 안전 채널 요구 메시지가 수신될 시 기지국은 734단계로 진행하여 타겟 기지국으로 안전 채널 요구 메시지를 전송한다. 즉, 이동 가입자 단말이 타겟 기지국의 안전 채널의 주파수로 검사한 결과 값을 해당하는 기지국으로 핸드오버 시에 사용할 채널 자원으로 할당할 것을 요구하는 것이다.
이후 기지국은 736단계로 진행하여 상기 단말의 핸드오버가 종료되는가를 검사한다. 상기 736단계의 검사결과 이동 가입자 단말의 핸드오버가 종료되는 경우에 738단계로 진행한다. 상기 738단계로 진행하는 경우 기지국은 핸드오버의 종료가 이루어진 경우에 대하여 검사한다. 즉, 앞에서 살핀 3가지 경우 중 어떠한 경우에 해당하는가를 검사한다. 따라서 기지국은 상기 이동 가입자 단말이 다시 복귀하여 핸드오버가 종료된 경우 740단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 742단계로 진행하여 채널을 해제한다. 이때, 제1실시 예에 따르면, 핸드오버가 종료되었음을 타겟 기지국으로 알려야 한다. 그러나 제2실시 예에서는 핸드오버가 종료되었음을 알릴 필요가 없다.
또한 다시 원래의 기지국인 서빙 기지국으로 진입하면, 즉, 740단계로 진행하면, 기지국은 인접한 기지국의 안전 채널 주파수 자원이 아닌 다른 채널을 할당한다. 이는 제2실시 예에서 수행하는 과정이다. 그러나 제1실시 예에서는 핸드오버 가 완료되었음을 타겟 기지국으로 알려야 한다는 차이점을 가진다.
그러면 이상에서 설명한 동작을 전체적인 시스템의 입장에서 살펴보기로 한다. 도 8은 본 발명의 제1실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 이동 가입자 단말에게 채널을 할당하기 위한 신호 흐름도이다. 이하 도 8a을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 다른 직교 주파수 다중 접속 시스템에서 핸드오버를 수행하는 이동 가입자 단말에게 채널을 할당하는 경우를 전체적인 관점에서 살펴보기로 한다. 상기 도 8을 설명함에 있어, 서빙 기지국은 상기 도 4a 내지 도 4e에서 설명한 제1기지국(411)으로 가정하며, 타겟 기지국은 제2기지국(421)으로 가정하여 설명한다.
이동 가입자 단말(401)은 서빙 기지국인 제1기지국(411)과 통신을 수행하는 중에 800단계에서 핸드오버가 필요한가를 검사하고, 핸드오버 필요 시에 제2프리엠블의 전송 구간(212)에서 신호대 잡음비를 측정한다. 그리고, 이동 가입자 단말(401)은 측정된 신호대 잡음비를 근거로 하여 타겟 기지국(421)의 안전 채널 주파수 자원 요구 메시지를 생성한다. 이와 같이 안전 채널 주파수 자원을 요구하는 메시지를 생성한 이동 가입자 단말(401)은 802단계로 진행하여 타겟 기지국의 안전 채널의 주파수를 할당해 줄 것을 요구하는 메시지를 제1기지국(411)으로 전송한다. 그러면 제1기지국(411)은 804단계로 진행하여 요구된 채널 주파수와 동일한 채널 주파수 자원을 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지를 송신한 이동 가입자 단말(401)에게 전송한다. 이를 통해 이동 가입자 단말(401)이 다음 프레임에서 사용할 주파수 자원을 할당받게 된다.
상기 도 8에서 설명하는 흐름도에서는 앞의 도 7a에서 설명한 기지국의 동작과 순서를 바꿔서 동작하도록 구성한 것이다. 즉, 제1기지국(411)은 상술한 704단계 및 706단계를 나중에 수행하고, 먼저 708단계와 710단계를 수행하도록 구성한 것이다. 그러나 앞에서 설명한 도 7a와 같은 방법으로 동작하는 것이 보다 바람직한 실시 예가 될 것이다. 이와 같이 채널 할당 메시지를 이동 가입자 단말(401)로 전송한 제1기지국(411)은 806단계로 진행하여 상기 이동 가입자 단말(401)이 요구하여 상기 이동 가입자 단말(401)에 할당한 채널과 동일한 채널 자원을 사이 이동 단말에게 할당할 것을 요구하는 채널 할당 요구 메시지를 생성하여 제2기지국(421)인 타겟 기지국으로 전송한다. 그러면 제2기지국(421)인 타겟 기지국은 808단계에서 요구된 채널의 할당이 가능한가를 검사하고, 검사 결과를 할당 여부 메시지로 생성한다. 그런 후 제2기지국(421)은 810단계로 진행하여 채널 할당 요구 응답 메시지를 제1기지국(411)으로 전달한다.
이러한 과정을 통해 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 이동하는 핸드오버 단말에 대하여 안정적인 핸드오버를 제공할 수 있으며, 타겟 기지국의 다른 단말의 통신에 지장을 초래하지 않을 수 있다.
한편, 상기 도 8을 앞에서 설명한 도 7a와 대응되도록 다시 설명하면, 802단계가 수행된 이후 제1기지국(411)은 806단계를 수행하여야 한다. 그리고 808단계와 810단계가 진행되면, 제1기지국(411)은 그에 따라 핸드오버를 수행하는 이동 가입자 단말에게 할당할 수 있는 채널을 결정하는 과정을 가진다. 그리고 상기 결정된 바에 따라 제1기지국(411)은 이동 가입자 단말(401)로 채널 할당 메시지를 전송하 게 된다.
한편, 상기한 바와 같이 제2실시 예에 따르면, 상기 도 8에서 채널 할당 요구 메시지를 전송하는 806단계와 채널 할당의 가능 여부를 검사하는 808단계 및 810단계가 필요하지 않게 된다. 이는 제2실시 예에서는 특별한 경우 즉, 서로 다른 두 기지국간 안전 채널 주파수가 동일한 경우를 제외하면 항상 고정적인 안전 채널 주파수 자원을 사용하기 때문이다. 또한 도 8에서는 핸드오버의 종료 상황에 대하여 더 살피지 않았다. 핸드오버의 종료 상황에 대해서는 앞에서 이미 살핀 바와 동일하므로 여기서는 더 살피지 않기로 한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명을 적용하면, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 주파수 재사용 값을 1에 근접한 값으로 사용하면서도 핸드오버 시에 원활한 통신이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

Claims (20)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 채널 할당 방법에 있어서,
    단말이 타겟 기지국의 안전 채널 주파수들을 검사하고, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당을 요구하는 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 서빙 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신한 상기 서빙 기지국이 요구된 안전 채널 주파수들을 할당하고, 상기 할당된 안전 채널 주파수들의 정보를 포함하는 할당 메시지를 상기 단말로 송신하는 과정과,
    상기 서빙 기지국이 상기 할당된 안전 채널 주파수들의 정보에 따른 채널 할당 요구 메시지를 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 채널 할당 요구 메시지 수신한 상기 타겟 기지국이 상기 단말에 상기 안전 채널 주파수들을 할당하는 과정을 포함하는 채널 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안전 채널 주파수들을 할당하는 과정은,
    상기 타겟 기지국이 채널 할당 요구 응답 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 채널 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안전 채널 주파수들을 할당하는 과정은,
    상기 수신한 채널 할당 요구 메시지에 의해서 요구된 안전 채널 주파수의 할당이 가능한가를 검사하는 과정과,
    상기 검사결과 상기 요구된 안전 채널 주파수의 할당이 가능한 경우, 상기 요구된 안전 채널 주파수의 할당이 가능함을 나타내는 채널 할당 응답 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 다음 프레임에서 상기 안전 채널 주파수들을 상기 단말에게 할당하는 과정을 더 포함하는 채널 할당 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 단말은 프리엠블의 신호 대 잡음비를 사용하여 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  5. 청구항 1항에 있어서, 상기 단말은 상기 서빙 기지국으로부터 이전에 수신된 정보를 사용하여 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  6. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 시스템에서 단말이 핸드오버를 수행하기 위한 채널 할당 방법에 있어서,
    타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하는 과정과,
    상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당을 요구하기 위한 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 서빙 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지를 수신한 후, 다음 프레임에서 할당된 채널을 통해서 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하는 채널 할당 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 안전 채널 주파수들을 검사하는 과정은,
    프리엠블의 신호 대 잡음비를 사용하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 안전 채널 주파수들을 검사하는 과정은,
    상기 서빙 기지국으로부터 이전에 수신된 정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  9. 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM)방식을 사용하는 기지국들 중, 핸드오버 하고자 하는 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말과 통신하는 서빙 기지국을 포함하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 시스템에서 상기 서빙 기지국이 단말의 핸드오버를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 단말로부터 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신하고, 다음 프레임에서 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지에 포함되는 상기 타겟 기지국을 위한 채널 리소스들을 상기 단말에게 할당하는 과정과,
    상기 단말에게 안전 채널을 할당하기 위한 채널 할당 메시지를 생성하여 상기 타겟 기지국에서 상기 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 단말이 핸드오버를 종료하고 상기 서빙 기지국의 영역으로 진입할 경우, 상기 단말에게 할당된 채널을 해제하고, 상기 단말에게 새로운 채널을 할당하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 단말의 핸드오버가 종료되었음을 나타내는 정보를 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 단말의 핸드오버가 종료될 경우, 상기 단말에게 할당된 채널을 해제하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 단말의 핸드오버가 종료되었음을 나타내는 정보를 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 단말의 핸드오버 동안에 상기 단말이 호를 종료할 경우, 상기 단말에서 할당된 안전 채널을 해제하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 단말의 상기 핸드오버가 종료되었음을 나타내는 정보를 상기 타겟 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 제어 방법.
  16. 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM)방식을 사용하는 다수의 기지국들 중 핸드오버하고자 하는 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말과 통신하는 서빙 기지국을 포함하고, 직교 주파수들 중 소정 개수의 주파수들을 안전 채널 주파수로 할당하는 상기 시스템에서, 상기 단말은,
    상기 타겟 기지국과 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호들의 신호대 잡음비(SNR)들을 측정하기 위한 SNR 측정부와,
    상기 SNR측정부에 의해서 측정된 상기 SNR값들에 따라 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 선택하고, 핸드오버의 필요여부를 결정하여 핸드오버가 필요한 경우, 다음 프레임에서 상기 타겟 기지국의 안전 채널 할당을 요구하는 채널 할당 요구 메시지를 생성하는 제어기와,
    상기 생성된 상기 채널 할당 요청 메시지를 변조하고 엔코딩하는 데이터 송신 처리부와,
    상기 OFDM 방식을 사용하여 상기 데이터 송신 처리부의 출력 신호를 기지국으로 송신하는 무선부를 포함하는 단말.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지를 수신하면, 상기 채널 할당 메시지로부터 할당된 채널들을 통해서 상기 타겟 기지국과의 통신을 수행하도록 상기 무선부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 핸드오버 하고자 하는 단말과, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 기지국들 중, 상기 단말의 타겟 기지국과, 상기 단말의 서빙 기지국을 포함하는 통신시스템에서 상기 단말의 핸드오버를 공급하기 위한 채널 할당 장치에 있어서,
    핸드오버 동안에 상기 타겟 기지국을 위한 안전 채널 주파수들을 검사하고, 상기 검사된 안전 채널 주파수들의 할당 요구를 위한 안전 채널 주파수 요구 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 송신한 후, 상기 서빙 기지국으로부터 채널 할당 메시지를 수신하고, 다음 프레임에서 상기 채널 할당 메시지에 할당된 채널을 사용하여 핸드오버를 수행하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 안전 채널 주파수 요구 메시지를 수신한 후, 상기 단말로 안전 채널 할당을 요구하는 채널 할당 요구 메시지를 생성하여 상기 타겟 기지국으로부터 송신한 후, 상기 타겟 기지국으로부터 상기 채널 할당 응답 메시지를 수신하고, 상기 수신된 채널 할당 응답 메시지에 따라서 상기 단말에게 할당될 안전 채널 주파수들을 선택하고, 상기 단말에게 상기 선택된 안전 채널 주파수들을 할당하고, 상기 할당된 안전 채널 주파수들을 사용하여 채널 할당 정보를 생성해서 상기 단말로 송신하는 상기 서빙 기지국과,
    상기 서빙 기지국으로부터 수신된 채널 할당 요구 메시지를 통해서 요구된 채널의 할당 여부를 결정하고, 상기 결정된 결과에 따라 채널 할당 응답 메시지를 생성하여 상기 서빙 기지국으로 송신하고, 상기 요구된 채널이 할당가능하면, 상기 단말에게 상기 요구된 채널을 할당하는 상기 타겟 기지국을 포함하는 채널 할당 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 단말이 상기 안전 채널에 대해 사용 요구를 하지 않은 경우, 상기 서빙 기지국과 상기 타겟 기지국은 안전 채널 모드에서 정상 채널 모드로 천이하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 기지국들은 미리 설정된 시간에서 안전 채널들을 위한 주파수들 셋을 변경하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
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