KR100873834B1 - 다중 문턱값을 이용한 핸드오프 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템에서 다중 문턱값을 이용한 핸드오프 방법 및 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 서비스의 품질에 따라 각각 다른 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00001
)과 히스테리시스 마진(h)을 사용하여 불필요한 핸드오프를 줄이고, 전체 시스템의 네트워크 부하를 줄일 수 있는 핸드오프 방법 및 장치에 관한 것이다.
핸드오프, 서비스 품질, 다중 문턱값, 중계기

Description

다중 문턱값을 이용한 핸드오프 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HANDOFF USING MULTI-THRESHOLD}
도 1은 핸드오프가 일어나는 시스템의 환경을 나타낸 도면.
도 2은 본 발명에 따른 다중 문턱값(T Ai )을 설정하는 방법을 나타낸 도면.
도 3는 히스테리시스 마진(h)이 0dB 일 경우의 소프트웨어 검증 결과 그래프.
도 4은 히스테리시스 마진(h)이 3dB 일 경우의 소프트웨어 검증 결과 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 핸드오프 결정 장치의 일 실시예를 나타낸 구성 블록도.
도 6는 본 발명에 따른 핸드오프 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도.
본 발명은 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템에서 다중 문턱값을 이용한 핸드오프 방법 및 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 서비스의 품질에 따라 각각 다른 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00002
)과 히스테리시스 마진(Hysteresis margin : h )을 사용하여 불필요한 핸드오프를 줄이고, 전체 시스템의 네트워크 부하를 줄일 수 있는 핸드오프 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기가 특정 무선통신 구역에서 다른 인접 무선통신 구역으로 이동할 때, 통화를 끊어지지 않도록 기존의 구역에서 서비스 가능한 구역으로 연결을 넘겨주는 것을 핸드오버(Handover) 또는 핸드오프라고 한다.
셀룰러 이동통신 시스템에서 통화가 끊기는 확률을 낮추고 시스템의 품질을 유지하면서, 시스템의 전환에 대한 낭비를 줄이기 위해서는 잘 디자인된 핸드오프 방법이 필수적이다.
핸드오프는 하드 핸드오프(Hard handoff)와 소프트 핸드오프(Sotf handoff) 소프터 핸드오프(Softer handoff)의 3가지가 있다.
하드 핸드오프는 통화 중 기지국 간 이동시, 순간적인 통화 단절이 발생하지만 통화에 지장을 느끼지 못하는 순간 다음 기지국으로 통화를 다시 연결시켜 주는 핸드오프 방식이다. 즉, 기존의 기지국과의 연결을 단절하고 나서 새로운 기지국과의 연결을 시도하게 된다.
소프트 핸드오프는 복수의 기지국 신호를 동시에 잡는 중간 과정을 거쳐 통화를 연결시켜 주는 방식이다. 동일 주파수, 동일 교환기에 속해있는 기지국간의 핸드오프를 할 경우 기존의 통화 경로를 그대로 유지하면서, 새로운 통화를 지원하는 방식이다.
소프터 핸드오프는 앞의 소프트 핸드오프와 유사하나 동일 기지국의 섹터 간 소프트 핸드오프를 소프터 핸드오프라고 부른다.
핸드오프를 결정하는 기준은 기지국과 단말기의 거리, 기지국에서의 수신신호의 세기, 도착시간측정법(Time Of Arrival : TOA) 과 위성위치시스템 (GPS)를 이용한 위치 정보 등 여러 가지가 있다. 그 중에서 가장 많이 쓰이는 방식은 수신신호의 세기를 이용하는 방식이다. 수신신호를 이용할 때에는 절대 신호와 상대 신호를 이용하게 되는데, 그 방법은 다음과 같다.
먼저, 상대 신호를 이용한 핸드오프 방법은 지금 서비스 받고 있는 기지국보다 더 높은 신호를 가지고 있는 기지국을 만나게 되면 높은 쪽으로 접속을 옮기는 방법이다. 수신신호를 비교할 때에는 순시적인 값을 이용하는 것이 아니라, 평균을 낸 값의 차이를 가지고 핸드오프를 결정하게 된다. 이는 전파 음영 손실(Log normal shadowing)의 분산을 완화 시키고 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 의 효과를 없애기 위해 스무딩 필터(smoothing filter)를 거치게 되기 때문이다.
다음으로, 히스테리시스 마진이 적용된 핸드오프 방법이 있다. 이는 상대신호의 차이가 히스테리시스 마진보다 클 경우에만 핸드오프가 일어나게 하는 방법이다. 이는 수신된 신호의 파동(Fluctuation)에 의해 핸드오프가 반복적으로 일어나는 핑퐁효과(ping pong effect)를 줄이기 위함이다.
마지막으로, 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00003
)과 히스테리시스 마진(h)을 동시에 고려한 핸드오프 방법이다. 현재 기지국의 신호 강도가 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00004
)보다 낮을 조건과, 새로운 기지국과의 신호 강도의 차이가 히스테리시스 마진보다 클 경우의 조건이 동시에 만족될 때 핸드오프가 일어난다. 핸드오프를 결정하는 기준에 문턱값을 적용함으로써 서비스 받고 있는 신호의 크기가 충분히 큼에도 불구하고 발생하는 불필요한 핸드오프의 수를 줄이게 된다. 보다 구체적인 것은, Ning Zhang and Jack M. Holtzman et al. ‘Analysis of Handoff Algorithm Using Both Absolute and Relative Measurements’,IEEE Trans. On Vehicular Technology, Vol. 45, No.1, February 1996 에 개시되어 있다.
차세대 이동통신망에서는 다양한 요구를 하는 사용자가 늘어남에 따라 다수의 서비스가 존재하게 된다. 높은 데이터 전송률을 요구하는 멀티미디어 서비스와, 핸드폰을 이용한 인터넷 접속 서비스, 사진이나 동영상의 핸드폰을 이용한 전송, 기존의 음성통신과 문자 메시지 서비스 등 여러 종류의 서비스들이 공존하게 된다. 차세대 이동통신 단말기는 위와 같은 여러 가지 서비스를 통합하여 지원하고 있다. 하지만 기존의 기지국에서는 멀티미디어와 같은 높은 전송 데이터를 요구하는 서비스를 셀의 외각 영역에서는 지원하지 못한다. 이런 문제점이 있기 때문에 여러 가지 중계기를 이용하여 셀의 외각쪽에 있는 유저에게도 셀 중앙의 유저와 마찬가지로 같은 서비스를 받게 하는 균등 서비스 구역(Uniform service region)을 만들 수 있다.
도 1은 2개의 셀을 가지고 있는 셀룰러 시스템에 중계기가 설치된 환경이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 셀의 정 가운데 기지국이 위치한 육각 셀이 서로 마주보고 있는 상황에서 기지국과 셀의 가장 가장자리 정 중앙에 중계기가 고정으로 설치되어 있다.
두 기지국간의 거리를 D 라 하면, 앞에서 설명한 것과 같이 중계기A(RS A,130)는 기지국 A와 기지국 B의 동일선상 위에 기지국으로부터
Figure 112007012051145-pat00005
지점에 고정이 되어 있고, 중계기B(RS B,140)는
Figure 112007012051145-pat00006
지점에 설치가 되어 있다. 편의를 위해 중계기가 설치되어 있는 지점을
Figure 112007012051145-pat00007
라고 하였다.
이동 통신 단말기(100) 은 소스 기지국(Source station : BS A,110)에서 부터 타겟 기지국(Target station : BS B,120) 방향으로 일정한 속도를 가지고 이동을 하고 있고, 이동 통신 단말기(100)는 한번 서비스가 결정이 되면 소스 기지국(110)부터 타겟 기지국(120) 까지 이동하는 동안 서비스가 변하지 않는다고 가정한다.
위와 같이 중계기가 설치되어 있는 셀룰러 시스템 환경에서는 기존의 핸드오프 기법인 하나의 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00008
)과 히스테리시스 마진(h)을 이용한 핸드오프 기법을 모든 서비스에 적용하여 사용할 경우에 중계기의 도움 없이도 QoS를 만족시킬 수 있는 서비스의 BS-RS 간 불필요한 핸드오프의 횟수가 늘어나는 문제가 생기게 된다.
가장 높은 데이터를 요구하는 서비스의 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00009
)에 맞추어서 모든 서비스에게 같은 핸드오프 기법을 적용하게 되면 불필요한 핸드오프가 발생하게 된다. 낮은 데이터만 요구하는 서비스는 기지국만의 신호로도 서비스가 가능하게 되는데, 가장 높은 서비스의 기준을 적용하게 되면 중계기로의 핸드오프가 일어나게 된다.
반대로, 만약 가장 낮은 데이터를 요구하는 서비스의 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00010
)에 맞추어 핸드오프를 하게 되면, 불필요한 핸드오프는 일어나지 않겠지만, 높은 데이터를 요구하는 서비스는 통화가 끊어져 버리게 된다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 서비스마다 요구하는 서비스의 품질에 따라 각기 다른 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00011
)을 설정하고 현재 사용하고 있는 서비스의 품질에 따른 절대 문턱값을 기초로 하여 핸드오프를 결정하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 목적은 기지국 및 중계기를 포함하는 스테이션이 복수개 설치되어 있는 셀룰러 시스템에서 다중 문턱값(T Ai )을 이용한 핸드오프 기법을 이용하여 각각의 서비스의 품질을 유지하는 상태에서, 불필요한 핸드오프의 수를 줄일 수 있 는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다중 문턱값(T Ai )을 결정하는 기준으로 전파 음영 손실의 꼬리 확률(tail probability)을 이용하여 한번의 q-함수 계산과 산술연산으로 손쉽게 다중 문턱값(T Ai )을 구할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 핸드오프의 수를 줄임으로써 네트워크의 부담을 줄이고, 중계기 사용의 낭비를 줄여, 능력이 부족한 중계기를 효율적으로 사용할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템 환경에서 이동통신 단말기의 핸드오프를 결정하는 방법으로서, (a) 복수의 서비스들의 QoS 에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정하는 단계; (b) 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정하는 단계; (c) 상기 절대 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값과 상기 제1 및 제2 수신신호의 세기에 기초하여 상기 이동통신 단말기의 핸드오프를 수행하는 단계를 포함하는 핸드오프 결정 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 (c)는, 상기 제1 수신신호의 세기가, 상기 복수의 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값 이하인지를 판정하는 단계; 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인지를 판정하는 단계; 및 상기 제1 수신신호의 세기가 상기 절대 문턱값 이하이고, 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인 경우에, 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터 인접한 스테이션으로의 핸드오프를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템 환경에서 이동통신 단말기의 핸드오프를 결정하는 장치로서, 복수의 서비스들의 QoS 에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정하기 위한 절대 문턱값 연산부; 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정하기 위한 수신신호 측정부; 및 상기 절대 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값과 상기 제1 및 제2 수신신호의 세기에 기초하여 상기 이동통신 단말기의 핸드오프를 수행하는 핸드오프 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오프 결정 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 핸드오프 제어부는, 상기 제1 수신신호의 세기가, 상기 복수의 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값 이하인지 여부와, 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인지를 판정하는 판정부; 및 상기 판정부에 의해 상기 제1 수신신호의 세기가 상기 절대 문턱값 이하이고, 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상이라고 판정된 경우에, 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터 인접한 스테이션으로의 핸드오프를 수행하는 핸드오프 수행부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전술한 핸드오프 결정 장치를 포함하는 이동통신 단말기가 제공된다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 문턱값(T Ai )을 이용한 핸드오프 기술을 설명한다.
시스템이 총 N 개의 서비스가 존재하고 있다고 가정하게 되면, 각각의 서비스마다 통화가 끊기는 끊김 문턱값(T Di , where i=1,...,N, Dropping Threshold)이 존재하게 된다. 이는 각 서비스마다 요구하는 서비스 품질이 다르기 때문에 발생하게 된다.
도 2는 서비스 품질에 해당하는 끊김 문턱값(T Di ),과 α 라는 변수를 가지고 다중 문턱값(T Ai )을 구하는 방법을 나타낸다. 셀의 경계선 (D/2=1000m) 에서는 총 4개의 신호가 감지된다. 2개의 기지국과 2개의 중계기에서 발생하는 신호의 평균화된 세기가 도 2에 도시되어 있다. 서비스를 받고 있는 셀에서의 기지국 신호(Mean RSS_BS_A,201)와 중계기 신호(Mean RSS_RS_A,211) 타겟 셀에서의 기지국 신호(Mean RSS_BS_B,202)와 중계기 신호(Mean RSS_RS_212) 이렇게 4개의 신호가 셀 의 경계에 존재하게 된다.
전파 음영 손실은 로그 스케일(Log Scale)에서 보면 가우시안 분포(Gaussian Distribution)이며, 경로 손실(path-loss) 에 의해 감소된 신호에 더해지는 형태로 나타낼 수 있으며, 기지국과의 거리가 d인 지점에서 각 기지국 및 중계기로부터 받은 수신신호의 세기는 다음과 같이 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112007012051145-pat00012
여기서 K 1 은 기지국에서의 전송 세기이고, K 2 는 중계기에서의 전송 세기이다. 그리고 K 3 은 경로 손실에 의한 값인 37 이다. 이것이 의미하는 바는 경로 손실에 의해 감소하는 기울기가 3.7이라는 것이다. 그리고 전파 음영 손실은 u i (d), where i = 1,2,3,4 으로 나타낼 수 있으며 log 스케일에서, 각각의 가우시안 분포는 서로 독립적이고 평균값이 0 인 동일한 분포를 가진다.
그리고 중계기의 신호를 보면 RS_A 의 위치인 R 1 이전 영역과 RS_B 의 위치인 R 2 이후 영역에는 신호가 없다고 가정한다. 즉, 중계기의 목적은 작은 신호의 세기를 증폭시키기 위해 필요한 것이므로, 중계기와 기지국 사이에서는 이미 기지국에서 충분한 세기의 신호가 존재하기 때문에 중계기의 역할이 없어도 모든 서비스 의 품질을 만족할 수 있게 된다.
i 번째 서비스의 절대 문턱값(T Ai ,240)은 셀 경계선에서의 가우시안 분포(220)를 그릴 수 있고, i 번째 서비스의 끊김 문턱값(T Di ,230) 과 α(250)의 값을 가지고 구할 수 있다. 우선 가우시안 분포의 꼬리 확률을 구하는 것은 q-function으로 나타낼 수 있으며, 다음과 같이 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112007012051145-pat00013
여기서σ S 는 전파 음영 손실의 분산 값이다.
이 수학식이 뜻하는 것은 i 번째 서비스가 끊김 문턱값(T Di ,230) 과 절대 문턱값(T Ai ,240)을 가지고 있을 때 신호의 세기가 끊김 문턱값(T Di ,230) 이하가 될 확률이 α%(250) 의 값을 가지고 있음을 의미한다.
q-function 의 역을 취하여 식을 정리하면 다중 문턱값(T Ai )을 끊김 문턱값(T Di )과 α의 함수로 정리할 수 있는데, 이는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure 112007012051145-pat00014
여기서 Q -1 (α)는 q-function 의 역함수이다. Q -1 (α)의 값을 구하는 것은 많 은 연산을 필요로 하게 된다. 하지만 α의 값은 서비스 품질과 관련이 있으므로 시스템 구현시 고정되어 있거나 미리 정해져 있는 값 중에 하나를 선택하게 된다. 그러므로 Q -1 (α)을 테이블로 만들어 이용하게 되면 아주 적은 연산으로 다중 문턱값(T Ai )을 구할 수 있게 된다. 시뮬레이션에서 사용할 테이블은 아래의 표 1과 같다.
Figure 112007012051145-pat00015
α의 값이 커짐에 따라 Q -1 (α)의 값이 작아지는 것을 알 수 있다. α의 값이 고정이 되어 있을 때, 테이블의 값을 가지고 다중 문턱값(T Ai )을 구하게 되면 각각의 서비스마다 다른 다중 문턱값(T Ai )을 가지게 된다. 이 다중 문턱값(T Ai )을 가지고 핸드오프 기법을 적용하게 된다.
핸드오프 기법의 소프트웨어를 통한 검증을 하기 위한 변수들은 아래의 표 2에 정의되어 있다.
Figure 112007012051145-pat00016
기지국간의 거리는 2000m 이고, BS A로부터 500m 떨어진 지점과, 1500m 떨어진 지점에 각각 중계기가 설치되어 있다.
Figure 112007012051145-pat00017
위의 표 3은 소프트웨어를 통한 검증 시 쓰인 서비스의 종류이다. 총4개의 서비스가 존재하며, 각 서비스마다 끊김 문턱값(T Di )이 존재하게 된다. 서비스 1은 멀티미디어 통신 등 가장 높은 신호 세기(-88dBm)를 요구하는 서비스이며, 아래로 내려 갈수록 요구하는 서비스 품질이 낮아지며, 서비스 4의 경우에는 음성 통화 같은 상대적으로 낮은 신호 세기(-100dBm)만으로도 통화를 유지 할 수 있는 서비스이다.
절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00018
)은 -60dBm부터 -75dBm의 범위로 하였다. 기지국과 중계기의 전송 세기가 정해져 있으므로, 셀의 경계선에서 신호의 세기가 중계기간 -60dBm으로 같아지게 되고 기지국간 -68dBm으로 같아지게 된다. 모든 서비스가 같은 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00019
)을 가지고 실험을 하였다. 그리고 다중 문턱값(T Ai )은 <표 1>의 값과 <표 2>의 끊김 문턱값(T Di )으로 <수학식 3>을 이용하여 구하였다. 위의 <표 2>에서는 값이 0.001 일 경우의 다중 문턱값이다.
소프트웨어를 이용한 검증을 통해 두 개의 결과를 얻을 수 있었다.
도 3은 히스테리시스 마진(h)이 0dB 인 경우의 결과이고, 도4는 히스테리시스(h) 마진이 3dB 인 경우의 결과이다.
우선, 도 3을 보면 두 개의 그래프가 있다. 첫 번째 그래프(300)는 복수의 서비스에 대하여 하나의 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00020
)을 설정한 경우의 그래프이고, 두 번째 그래프(310)은 다중 문턱값(T Ai )을 사용하였을 때의 그래프이다. 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00021
)이 -60dBm(301)일 때에는 통화가 끊기는 확률(Call dropping probability : P d )은 낮지만, 핸드오프가 3.5번 정도로 많이 일어나게 된다. 핸드오프의 수를 줄이기 위해서, 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00022
)을 증가시키게 되면, 핸드오프의 수는 줄어 들지만 통화가 끊기는 확률(P d )은 늘어나게 된다. 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00023
)이 -75dBm(302)일 때에는 핸드오프의 수가 3.5에서 2.1정도로 줄어들게 되지만, 통화가 끊기는 확률(P d )이 0.025%까지 증가하는 것을 볼 수 있다. 이런 반비례적인 관계에서 다중 문턱값(T Ai )을 사용하여 통화가 끊기는 확률(P d )은 유지한 채 핸드오프의 수를 줄일 수 있다. α를 0.001로 하여 다중 문턱값(T Ai )을 설정한 경우(311)는 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00024
)이 -75dBm(301)일 경우에 비해 핸드오프의 수가 3.5에서 2.65로 줄어들었음을 알 수 있다. 또한, α를 0.01로 하여 다중 문턱값(T Ai )을 설정한 경우(312)는 통화가 끊기는 확률(P d )을 그대로 유지하면서도 핸드오프의 수를 2.5에서 1.7로 줄일 수 있다.
다음으로 히스테리시스 마진(h)을 3dBm으로 하여 실험한 도 4를 보게 되면, 앞에서와 같이 첫 번째 그래프(400)는 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00025
) 만을 사용한 핸드오프 기법의 그래프이고, 두 번째 그래프(410)는 다중 문턱값(T Ai )을 사용하였을 때의 그래프이다.
절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00026
)이 -60dBm(401)일 때와 비교하여, α를 0.001 로 하여 다중 문턱값(T Ai )을 설정한 경우(411)에는 통화가 끊기는 확률(P d )은 유지되고 핸드오프의 수가 3.5에서 2.6으로 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00027
)이 -75dBm(402)일 때에는 핸드오프의 수가 줄긴 하지만 통화가 끊기는 확률(P d )이 0.025로 높아지게 된다. α를 0.001로 하여 다중 문턱값(T Ai ) 을 설정한 경우(411)에는, 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00028
)의 그래프에서 통화가 끊기는 확률(P d )이 동일한 때와 비교해서 핸드오프의 수가 2.3에서 1.7로 줄어들게 됨을 알 수 있다.
위의 결과에서 보듯이 다중 문턱값(T Ai )을 사용한 핸드오프 기술을 사용함으로써 서비스의 품질을 유지하면서 핸드오프의 수를 줄일 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 핸드오프 결정 장치의 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 핸드오프 결정 장치(500)는 핸드오프 제어부(510), 절대 문턱값 연산부(520) 및 수신신호 측정부(530)을 포함한다.
절대 문턱값 연산부(520)는 복수의 서비스들의 QoS에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정한다. 즉, 절대 문턱값 연산부(520)는 높은 데이터 전송률을 요구하는 멀티미디어 서비스, 이동통신 단말기를 통한 인터넷 접속 서비스, 사진 또는 동영상의 전송 서비스, 기존의 음성 통신, 문자 메시징 서비스 등 복수의 서비스 각각에 대한 QoS에 따라 절대 문턱값을 계산한다. 구체적으로, 절대 문턱값 연산부(520)는 수학식
Figure 112007012051145-pat00029
에 의해 각 서비스 절대 문턱값들을 연산하게 된다. 이미 설명한 바와 같이, T Ai 는 i번째 서비스에 대한 절대 문턱값이고, T Di 는 i번째 서비스에 대한 끊김 문턱값이며, Q -1 (α)는 q-함수의 역함수이고, α는 i번째 서비스가 끊김 문턱값(T Di ) 및 절대 문턱값(T Ai )을 갖는 경우 수신신호의 세기가 끊김 문턱값(T Di ) 이하가 될 확률이며, σ S 는 전파음영손실의 분산이다.
수신신호 측정부(530)는 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정한다.
핸드오프 제어부(510)는 복수의 절대 문턱값들 중에서 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값과 상기 제1 및 제2 수신신호의 세기에 기초하여 상기 이동통신 단말기의 핸드오프를 수행한다. 핸드오프 제어부(510)는 판정부(511) 및 핸드오프 수행부(512)를 포함하는데, 판정부(511)는 제1 수신신호의 세기가 복수의 절대 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값 이하인지 여부와, 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인지를 판정하며, 핸드오프 수행부(512)는 판정부(511)에 의해 제1 수신신호의 세기가 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값 이하이고, 상기 제2 수신신호의 세기가 상기 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상이라고 판정된 경우에, 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터 인접한 스테이션으로의 핸드오프를 수행한다.
도 5에 도시된 핸드오프 결정 장치의 일 실시예에 의하면, 각 서비스의 품질을 유지하면서 불필요한 핸드오프의 수를 줄일 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 핸드오프 결정 방법의 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 핸드오프 결정 장치(500)는 복수의 서비스들의 QoS 에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정한다(S610). 이미 설명한 바와 같이, 절대 문턱값들은 수학식
Figure 112007012051145-pat00030
에 의해 결정되며, 여기서 T Ai 는 i번째 서비스에 대한 절대 문턱값이고, T Di 는 i번째 서비스에 대한 끊김 문턱값이며, Q -1 (α)는 q-함수의 역함수이고, α는 i번째 서비스가 끊김 문턱값(T Di ) 및 절대 문턱값(T Ai )을 갖는 경우 수신신호의 세기가 끊김 문턱값(T Di ) 이하가 될 확률이며, σ S 는 전파음영손실의 분산이다.
그리고, 핸드오프 결정 장치(500)는 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정한다(S620). 그 후, 핸드오프 결정 장치(500)는 제1 수신신호의 세기가, 복수의 문턱값들 중에서 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값 이하인지를 판정한다(S630). 그리고, 핸드오프 결정 장치(500)는 제2 수신신호의 세기가 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인지를 판정한다(S640).
제1 수신신호의 세기가 상기 절대 문턱값 이하이고, 제2 수신신호의 세기가 제1 수신신호의 세기보다 소정의 히스테리시스 마진 이상인 경우에, 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터 인접한 스테이션으로의 핸드오프를 수행한다(S650). 그렇지 않은 경우에는 인접한 스테이션으로의 핸드오프를 수행하지 않는다.
도 6에 도시된 핸드오프 방법의 일 실시예에 의하면, 각 서비스의 품질을 유지하면서 불필요한 핸드오프의 수를 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 문턱값(T Ai )을 이용한 이동통신 시스템에서의 핸드오프 방식을 이용함으로써 종래의 하나의 절대 문턱값(
Figure 112007012051145-pat00031
)을 이용한 핸드오프 기법과 비교할 때 서비스 품질(QoS)를 만족하면서 불필요한 핸드오프의 수를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 서비스의 품질이 바뀌게 되면 한 번의 계산으로 인해 같은 효과를 얻을 수 있는 다중 문턱값(T Ai )을 계산해 낼 수 있고, 기존의 핸드오프 기법에 다중 문턱값(T Ai )만 바꿔주게 되므로 곧바로 기존의 핸드오프 방법 및 장치에 적용이 가능하고 용이하게 변경 가능하다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템 환경에서 이동통신 단말기의 핸드오프를 결정하는 방법으로서,
    (a) 복수의 서비스들의 QoS 에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정하는 단계;
    (b) 현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정하는 단계;
    (c) 상기 절대 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값과 상기 제1 및 제2 수신신호의 세기에 기초하여 상기 이동통신 단말기의 핸드오프를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 절대 문턱값들은 각 서비스의 끊김 문턱값과 각 서비스의 QoS에 기초하여 결정되되,
    상기 절대 문턱값들은, 수학식
    Figure 112008045103487-pat00032
    에 의해 결정되며,
    여기서 TAi 는 i번째 서비스에 대한 절대 문턱값이고, TDi 는 i번째 서비스에 대한 끊김 문턱값이며, Q-1 (α)는 q-함수의 역함수이고, α는 i번째 서비스가 끊김 문턱값(TDi ) 및 절대 문턱값(TAi )을 갖는 경우 수신신호의 세기가 끊김 문턱값(TDi ) 이하가 될 확률이며, σS 는 전파음영손실의 분산인 것을 특징으로 하는 핸드오프 결정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 Q -1 (α)는 테이블로 제공되는 것을 특징으로 하는 핸드오프 결정 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 복수의 스테이션을 포함하는 셀룰러 시스템 환경에서 이동통신 단말기의 핸드오프를 결정하는 장치로서,
    복수의 서비스들의 QoS 에 대하여 핸드오프를 위한 각각의 절대 문턱값들을 결정하기 위한 절대 문턱값 연산부;
    현재 서비스 받고 있는 스테이션으로부터의 제1수신신호 및 인접한 스테이션으로부터의 제2 수신신호의 세기를 측정하기 위한 수신신호 측정부; 및
    상기 절대 문턱값들 중에서 상기 이동통신 단말기가 현재 사용중인 서비스의 QoS에 대한 절대 문턱값과 상기 제1 및 제2 수신신호의 세기에 기초하여 상기 이동통신 단말기의 핸드오프를 수행하는 핸드오프 제어부를 포함하며, 상기 절대 문턱값 연산부는 각 서비스의 끊김 문턱값과 각 서비스의 QoS에 기초하여 상기 절대 문턱값들을 결정하되,
    상기 절대 문턱값들은, 수학식
    Figure 112008045103487-pat00033
    에 의해 결정되며,
    여기서 TAi 는 i번째 서비스에 대한 절대 문턱값이고, TDi 는 i번째 서비스에 대한 끊김 문턱값이며, Q-1 (α)는 q-함수의 역함수이고, α는 i번째 서비스가 끊김 문턱값(TDi ) 및 절대 문턱값(TAi )을 갖는 경우 수신신호의 세기가 끊김 문턱값(TDi ) 이하가 될 확률이며, σS 는 전파음영손실의 분산인 것을 특징으로 하는 핸드오프 결정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 Q -1 (α) 는 테이블로 제공되는 것을 특징으로 하는 핸드오프 결정 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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