KR100960040B1 - 셀 기반의 시스템에서 중계국을 이용한 핸드오버 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀 기반의 시스템에서 중계국을 이용한 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 핸드오버 수행 방법은, 중계국이, 서빙 기지국과 인접 기지국의 방송 제어정보를 수신하는 과정과, 상기 중계국이, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅하는 과정과, 단말이, 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 수신하여 저장하는 과정과, 셀 중첩 지역으로 진입시, 상기 단말이, 상기 중계국으로부터 상기 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 과정과, 상기 단말이, 상기 수신된 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보로 디코딩하여 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 과정을 포함한다.

릴레이, 중계국, 방송정보, 핸드오버

Description

셀 기반의 시스템에서 중계국을 이용한 핸드오버 장치 및 방법{RELAY ASSISTED HANDOVER APPARATUS AND METHOD FOR CELLULAR RELAY SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 모델을 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 신호 전달 과정을 설명하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 인코딩 개념을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 구성을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 단말의 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 서빙 기지국, 단말, 중계국, 타겟 기지국 간의 신호 흐름을 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 공간 재사용도(spatial reuse) 개념을 적용한 중계국 배치의 예들을 보여주는 도면.

본 발명은 이동통신시스템에서 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 릴레이 기반의 시스템에서 중계국을 이용한 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 통신시스템은 음성 서비스 위주로 발전해왔으며, 점차 음성뿐만 아니라 데이터 서비스 및 다양한 멀티미디어 서비스도 가능한 통신시스템으로 발전하고 있다. 그러나 음성 위주의 통신시스템은 전송 대역폭이 비교적 작고, 사용료가 비싸므로 급증하는 사용자들의 서비스 욕구를 충족시키지 못하였다. 게다가 통신 산업의 발달과 인터넷 서비스에 대한 사용자의 요구 증가로 인하여 인터넷 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 통신시스템에 대한 필요성이 증대되었다. 이에 따라 급증하는 사용자들의 요구를 충족시킬 정도의 광대역을 갖고 효율적으로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선접속 시스템에 도입되었다.

상기 광대역 무선접속 시스템은 물리 채널(physical channel)을 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고 있다. 즉, 상기 광대역 무선접속 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사 용하기 때문에 다수의 부반송파(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 따라서, 상기 광대역 무선접속 시스템은 향후 4세대 무선통신시스템의 유력한 후보로 제안되고 있다.

한편, 셀룰라 기반의 이동통신시스템은 단말에게 끊김 없는 서비스를 제공하기 위해 핸드오버(handover)를 사용한다. 상기 핸드오버는 이동중에 있는 단말이 하나의 기지국 영역(셀 영역)에서 인접 기지국 영역으로 이동할 때, 이전 기지국과 단말 사이에 형성되어 있는 커넥션(connection)을 새로운 기지국으로 넘겨주는 기술이다.

이하, 광대역 무선접속 시스템의 하나인 IEEE 802.16 시스템에서의 핸드오버에 대해 살펴보기로 한다.

단말의 핸드오버를 지원하기 위해서 기지국은 네이버 광고(MOB_NBR_ADV : Mobile Neighbor Advertisement) 메시지를 이용해서 인접 기지국(neighbor BS)들에 대한 정보를 방송한다. 여기서, 상기 네이버 광고 메시지는 다수의 IE(Information Element)들을 포함하는데, 인접 기지국들 각각에 대한 식별자 및 물리적 채널 번호인 FA(Frequency Assignment) 인덱스 등을 포함한다. 단말은 기지국에서 방송되는 상기 네이버 광고 메시지의 정보를 이용해서 스캐닝을 수행하고, 스캐닝 결과에 따라서 핸드오버할 타겟 기지국을 결정한다. 상기 타겟 기지국이 결정되면, 단말은 타겟 노드의 프리앰블을 수신하여 동기를 획득하고, 상기 타겟 노드의 제어정보 메시지들(예 : DL-MAP, UL-MAP, DCD, UCD 등)을 수신하여 네트워크 재진입 절차에 필요한 정보를 획득하고, 이후 네트워크 재진입 절차를 완료한후 정상적인 통신을 수 행한다.

그런데, 이러한 핸드오버 절차에서 셀 경계(edge)에 위치된 단말은 기지국과의 거리에 의해 발생하는 신호 감쇠의 영향으로 기지국으로부터 정보를 제대로 수신하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 셀 경계에 위치된 단말이 핸드오버를 수행하기 위해서는 서빙 기지국뿐만 아니라 타겟 기지국의 정보를 제대로 수신해야 하는데, 기지국과의 거리를 인해 이러한 제어정보 메시지들을 수신하지 못하는 문제점이 있다. 최악의 경우, 핸드오버 절차를 제대로 수행하지 못해 서비스가 중단되는 문제점이 발생한다.

고주파 영역에서 동작하는 상기 광대역 무선접속 시스템의 경우, 높은 경로 손실로 인하여 전송률과 서비스 영역이 제한되는데, 이러한 문제를 해결하기 위하여 근래 다중홉(multi-hop)을 이용한 신호 전달 방식이 연구되고 있다. 다중홉을 이용한 기술은 중계국(RN : Relay Node)을 이용하여 데이터를 릴레이 함으로써 경로 손실을 줄여 고속 데이터 통신을 가능케 하며, 기지국으로부터 멀리 떨어진 단말(MS : Mobile Station)로도 신호를 전달함으로써 서비스 영역을 확장할 수 있다.

따라서, 이러한 릴레이 기술을 이용한다면, 중계국이 기지국으로부터의 제어정보 메시지를 손실 없이 단말로 전송할 수 있을 것이다. 또한 최근에, 핸드오버에 소요되는 시간 및 자원을 최적화하고자 하는 핸드오버 최적화 기술이 고려되고 있다. 만일 단말이 타겟 기지국으로 이동하기전 핸드오버 절차에 필요한 타겟 기지국의 제어정보를 미리 알 수 있다면, 핸드오버 최적화를 달성할 수 있을 것이다. 다시 말해, 핸드오버에 중계국을 이용할 경우, 핸드오버를 최적화할 수 있는 새로운 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 셀 기반의 시스템에서 중계국을 이용해서 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 셀 기반의 시스템에서 셀 경계에 위치된 단말로 인접한 기지국들의 제어정보를 손실없이 전달하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 셀 기반의 시스템에서 인접한 기지국들의 제어정보를 네트워크 인코딩하여 방송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 셀 기반의 시스템에서 핸드오버하는 단말이 타겟 기지국의 제어정보를 중계국으로부터 미리 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 중계국 장치에 있어서, 인접한 기지국들의 방송 제어정보를 수신하는 수신기와, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하는 인코더와, 상기 네트워크 인코딩된 정보를 브로드캐스팅하기 위한 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 단말 장치에 있어서, 서빙 기지국의 방송 제어정보를 저장하는 저장기와, 중계국으로부터 방송되는 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 수신기와, 상기 수신기로부터의 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 디코딩하여 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 핸드오버 수행 장치에 있어서, 서빙 기지국과 인접 기지국의 방송 제어정보를 수신하며, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅하는 중계국과, 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 방송 제어정보를 저장하며, 상기 중계국으로부터 수신되는 상기 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보로 디코딩하여 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 중계국의 통신 방법에 있어서, 인접한 기지국들의 방송 제어정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하는 과정과, 상기 네트워크 인코딩된 정보를 브로드캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서, 서빙 기지국으로부터의 방송 제어정보를 수신하여 저장하는 과정과, 셀 중첩 지역으로 진입시, 중계국으로부터 방송되는 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 과정과, 상기 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 디코딩하여 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 셀 기반의 시스템에서 핸드오버 수행 방법에 있어서, 중계국이, 서빙 기지국과 인접 기지국의 방송 제어정보를 수신하는 과정과, 상기 중계국이, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅하는 과정과, 단말이, 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 수신하여 저장하는 과정과, 셀 중첩 지역으로 진입시, 상기 단말이, 상기 중계국으로부터 상기 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 과정과, 상기 단말이, 상기 수신된 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보로 디코딩하여 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 발명에서는 셀 기반의 시스템에서 핸드오버에 중계국을 이용하기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다.

일반적으로, 단말은 서빙 기지국(serving BS)으로부터 주기적으로 방송되는 네이버 광고 메시지를 통해 주변 기지국들의 정보를 획득한다. 즉, 서빙 기지국은 광고 메시지를 통해 주변 기지국에서 제공 가능한 물리계층 프로파일(PHY Profile) 및 서비스 타입 등을 단말에 제공함으로써, 단말이 핸드오버 타겟 기지국을 결정하는데 참고할 수 있도록 한다. 한편, 핸드오버를 결정한 단말은 타겟 기지국으로 이동한후, 상기 타겟 기지국으로부터 방송되는 제어정보 메시지들(예 : DL-MAP, UL-MAP, DCD, UCD 등)을 수신하여 네트워크 재진입 절차에 필요한 정보를 획득하고, 이후 네트워크 재진입 절차를 완료한후 정상적인 데이터 통신을 수행한다. 특히, DCD(Downlink Channel Descriptor)메시지 및 UCD(Uplink Channel Descriptor)메시지는 실질적인 통신에 필요한 하향링크 및 상향링크 채널특성 정보를 포함하는 메시지로서, 단말이 타겟 기지국으로 접속하기 위해서 반드시 수신해야 한다.

이하, 본 발명은 두 기지국과 이동 단말이 정보를 교환함에 있어서 셀 중첩 지역에 위치하는 중계국을 이용해서 단말의 수신 효율을 높이는 방안에 대해 살펴본다. 또한, 타겟 기지국의 제어정보를 단말이 핸드오버하기 전 중계국으로부터 미리 획득하여 타겟 기지국과의 시그널링 절차를 단축시키는 방안에 대해 살펴보기로 한다. 또한, 중계국이 두 기지국의 제어정보를 단말로 전송함에 있어서 무선 자원의 효율적인 사용을 위해서 네트워크 인코딩(Network encoding) 기법을 접목하는 방안에 대해 살펴보도록 한다.

이하 설명은 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 셀 기반의 통신시스템이라면 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 모델을 개략적으로 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 두 개의 셀들이 인접해 있는 환경을 가정하기로 한다. 제1셀을 관장하는 제1기지국(BS 1)은 제1단말(MS 1)과 통신 중이다. 또한, 제2셀을 관장하는 제2기지국(BS 2)은 제2단말(MS 2)과 통신 중이다. 상기 제1기지국의 셀 영역에 위치한 상기 제1단말은 상기 제1기지국으로부터 방송되는 제어정보 메시지(예 : UCD/DCD 메시지)를 수신하여 저장한다. 또한, 상기 제2기지국의 서비스 영역에 위치한 상기 제2단말은 상기 제2기지국으로부터 방송되는 제어정보 메시지를 수신하여 저장한다.

한편, 상기 제1기지국의 서비스 영역과 상기 제2기지국의 서비스 영역이 중첩되는 지역에 위치된 중계국(RN)은 상기 제1기지국과 상기 제2기지국으로부터 방송되는 제어정보 메시지를 수신하며, 상기 메시지내 제어정보를 네트워크 인코딩하여 방송(broadcasting)한다.

이하, 상기 제1단말이 상기 제2기지국의 셀로 이동하는 핸드오버 상황을 가정하기로 한다. 상기 제1단말이 상기 제1기지국의 서비스 영역을 벗어나 셀 중첩 영역이 도달할 경우, 상기 제1단말은 상기 중계국에서 방송되는 네트워크 인코딩 정보를 수신하게 된다. 상기 네트워크 인코딩 정보는 제1기지국의 제어정보(A)와 상기 제2기지국의 제어정보(B)를 배타적 논리합(XOR : exclusive or)한 것이다. 따라서, 상기 제1단말은 미리 저장하고 있는 상기 제1기지국의 제어정보(A)를 가지고 상기 네트워크 인코딩 정보를 디코딩하여 상기 제2기지국의 제어정보를 획득한다. 그리고, 상기 제1단말은 이렇게 획득된 제어정보를 이용해서 상기 타겟 기지국으로의 접속을 시도한다. 즉, 타겟 기지국과의 핸드오버 절차에 필요한 제어정보를 미리 획득함으로써, 타겟 기지국과의 시그널링 절차를 단축시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 신호 전달 과정을 설명하고 있다.

도시된 바와 같이, 제1단계에서 상기 중계국은 인접한 두 기지국들(BS A, BS B)로부터 방송되는 제어정보를 수신하여 네트워크 인코딩한다. 이후, 제2단계에서 상기 중계국은 상기 네트워크 인코딩된 정보를 자신의 커버리지(coverage)내에 브로드캐스팅한다. 여기서, 상기 제1단계 및 제2단계는 시간 구간으로 구분될 수 있고, 다른 예로 주파수 대역으로 구분될 수도 있다. 또한, 상기 중계국은 상기 두 기지국들의 제어정보를 동일한 시간 구간에서 수신할 수 있고, 다른 예로 다른 시간 구간에서 수신할 수도 있다. 즉, 상기 두 기지국들과 상기 중계국간 통신은 규정된 프레임 구조에 기반하며, 본 발명에서는 중계국이 인접한 기지국들의 제어정보를 모두 수신하는 것으로 가정하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 인코딩 개념을 설명하고 있다.

도 3을 참조하면, 제1기지국(10)으로부터 방송되는 제어정보를 'A'라 하고, 제2기지국(20)으로부터 방송되는 제어정보를 'B'로 가정한다. 단말(30)이 상기 제1기지국(10)의 서비스 영역에 위치했을 때, 상기 단말(30)은 31단계에서 상기 제1기지국(10)으로부터 수신되는 신호를 전처리하여 기저대역 데이터로 변환한다. 그리고, 상기 단말(30)은 32단계에서 상기 기저대역 데이터를 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 제어정보(A)를 복원하고, 33단계에서 상기 복원된 제어정보(A)를 메모리에 저장한다.

한편, 상기 제1기지국(10)의 서비스 영역과 상기 제2기지국(20)의 서비스 영역에 중첩되는 지역에 위치된 중계국(40)은 상기 제1기지국(10)의 방송 신호와 상기 제2기지국(20)의 방송 신호를 모두 수신한다. 즉, 상기 중계국(40)은 41단계에서 상기 제1기지국(10)으로부터 수신되는 신호를 전처리하여 기저대역 데이터로 변환하고, 42단계에서 상기 기저대역 데이터를 복조 및 복호하여 제어정보(A)를 복원한다. 한편, 상기 중계국(40)은 43단계에서 제2기지국(20)으로부터 수신되는 신호를 전처리하여 기저대역 데이터로 변환하고, 44단계에서 상기 기저대역 데이터를 복조 및 복호하여 제어정보(B)를 복원한다.

이와 같이, 두 기지국들로부터 방송 제어정보가 모두 수신되면, 상기 중계국(40)은 45단계에서 상기 제어정보(A)와 상기 제어정보(B)를 네트워크 인코딩한다. 그리고, 상기 중계국(40)은 46단계에서 상기 네트워크 인코딩된 정보를 부호(encoding) 및 복조(modulation)하고, 47단계에서 후처리하여 브로드캐스팅한다.

한편, 상기 단말(30)이 셀 중첩 지역으로 이동할 경우, 상기 단말(30)은 상기 중계국(40)으로부터 방송되는 정보를 수신할 수 있다. 따라서, 상기 단말(30)은 34단계에서 상기 중계국(40)으로부터 수신되는 신호를 전처리하여 기저대역 데이터로 변환하고, 35단계에서 상기 기저대역 데이터를 복조 및 복호하여 상기 네트워크 인코딩된 정보(A+B)를 복원한다. 그리고, 상기 단말(30)은 36단계에서 상기 네트워크 인코딩된 정보를 미리 저장하고 있는 상기 제1기지국의 제어정보(A)로 네트워크 디코딩하여 상기 제2기지국(20)의 제어정보(B)를 획득한다. 이렇게 획득된 제2기지국(20)의 제어정보는 상기 단말(30)이 핸드오버 후 상기 제2기지국(20)으로 접속할 때 사용된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 중계국은 듀플렉서(400), RF수신기(402), OFDM복조기(404), 복조기(406), 복호기(408), 정보 저장기(410), 네트워크 인코더(412), 부호기(414), 변조기(416), OFDM변조기(418), RF송신기(420)를 포함한다. 이하 설명은 TDD(Time Division Duplexing)-OFDMA 시스템을 가정하여 살펴보기로 한다. 하지만, 본 발명은 FDD(Frequency Division Duplexing)-OFDMA 시스템, TDD와 FDD를 함께 사용하는 하이브리드 시스템 등 듀플렉싱 방식에 상관없이 용이하게 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 먼저 듀플렉서(400)는 듀플렉싱 방식에 따라 안테나로부터의 수신신호를 RF수신기(402)로 제공하고, RF송신기(420)로부터의 송신신호를 안테나로 제공한다. RF수신기(402)는 혼합기, 국부발진기, 필터 등의 구성들을 포함하며, 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역의 아날로그 신호를 디지털 샘플 데이터로 변환하여 출력한다.

OFDM복조기(404)는 상기 RF수신기(402)로부터의 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.

복조기(406)는 상기 OFDM복조기(404)로부터의 주파수 영역에 데이터에서 제1기지국의 데이터 및 제2기지국의 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터들 각각을 미리 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다. 도 1과 같은 환경을 가정할 때, 인접한 두 개의 기지국들로부터 동시에 신호를 수신하는 것으로 가정한 것이다. 복호기(408)는 상기 복조기(406)로부터의 데이터들 각각을 미리 정해진 방식으로 채널 복호(decoding)하여 인접한 두 개의 기지국들의 제어정보들(A와 B)을 복원한다.

정보 저장기(410)는 상기 복호기(408)로부터의 제1 및 제2 기지국의 제어정보를 저장하며, 소정 시점에 상기 저장된 두 기지국들의 제어정보들을 네트워크 인코더(412)로 제공한다.

상기 네트워크 인코더(412)는 상기 정보 저장기(410)로부터의 제1기지국의 제어정보(A)와 상기 제2기지국의 제어정보(B)를 네트워크 인코딩하여 출력한다. 여기서, 상기 네트워크 인코딩 방식으로 배타적 논리합(XOR) 방식을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 두 개의 제어정보들의 사이즈가 서로 상이할 수 있는데, 이런 경우 작은 크기의 제어정보에 대해서 필요한 사이즈만큼 제로(zero)를 패딩(padding)하여 배타적 논리합을 수행할 수 있다.

부호기(414)는 상기 네트워크 인코더(412)로부터의 네트워크 인코딩된 정보를 미리 정해진 방식으로 채널 부호화하여 출력한다. 예를 들어, 상기 부호기(414)는 길쌈부호기, 터보부호기, LDPC(Low Density Parity Check)부호기, CTC(Convolutional Turbo Code)부호기 등이 될 수 있다.

변조기(416)는 상기 부호기(414)로부터의 채널 부호화된 데이터를 소정 방식으로 변조하여 출력한다. 예를들어, 상기 변조기(416)는 QPSK(quadrature phase shift keying), 16QAM(quadrature amplitude modulation), 32QAM 등과 같은 변조방식을 사용할 수 있다.

OFDM변조기(418)는 상기 변조기(416)로부터의 데이터를 OFDM변조하여 시간영역의 샘플데이터를 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 삽입 등을 포함하는 의미이다.

RF송신기(420)는 상기 OFDM변조기(418)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 기저대역 아날로그 신호를 RF대역의 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(400)를 통해 안테나로 출력한다.

이와 같이, 중계국은 인접한 기지국들로부터 방송되는 제어정보들을 수신하고, 상기 수신된 제어정보들을 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅한다. 이와 같이, 네트워크 인코딩되는 정보는 기지국에서 방송되는 제어정보라면 어느 것이든 가능하며, 예를 들어 단말의 네트워크 진입에 필요한 UCD/DCD 정보일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 단말의 구성을 도시하고 있다.

본 발명과 관련된 구성 위주로 도시한 것으로, RF수신기(500), OFDM복조기(502), 복조기(504), 복호기(506), 서빙 기지국 정보 저장기(508) 및 네트워크 디코더(510)를 포함하여 구성된다.

도 5를 참조하면, 먼저 서빙 기지국 정보 저장기(508)는 서빙 기지국으로부터 수신된 제어정보(A)를 저장한다. 단말이 상기 서빙 기지국의 서비스 영역을 벗어나 셀 중첩 지역으로 이동하면 중계국의 방송 신호를 수신할 수 있다.

RF수신기(500)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역의 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(502)는 상기 RF수신기(500)로부터의 신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.

복조기(504)는 상기 OFDM복조기(502)로부터의 주파수 영역에 데이터에서 중계국의 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터를 미리 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다. 복호기(506)는 상기 복조기(504)로부터의 데이터를 미리 정해진 방식으로 채널 복호(decoding)하여 네트워크 인코딩된 정보를 복원한다.

상기 네트워크 디코더(510)는 상기 네트워크 인코딩된 정보(A+B)를 미리 알고 있는 서빙 기지국의 제어정보(A)로 네트워크 디코딩하여 타겟 기지국의 제어정보(B)를 복원한다. 이렇게 획득된 타겟 기지국의 제어정보는 상기 단말이 상기 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행할 때 또는 핸드오버 후 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시스템에서 서빙 기지국, 단말, 중계국, 타겟 기지국 간의 신호 흐름을 도시하고 있다.

도 6을 참조하면, 서빙 기지국(60)은 601단계에서 제어정보(A)를 브로드캐스팅한다. 셀 영역내 단말 및 중계국은 상기 브로드캐스팅되는 제어정보(A)를 수신할수 있다. 즉, 단말(61)이 상기 서빙 기지국(60)의 서비스 영역에 있다고 가정할 경우, 상기 단말(61)은 상기 제어정보(A)를 수신하여 저장한다. 이후, 단말(61)이 상기 서빙 기지국(60)의 서비스 영역을 벗어나 타겟 기지국(63)으로 핸드오버하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.

한편, 상기 타겟 기지국은 603단계에서 제어정보(B)를 서비스 영역으로 브로드캐스팅한다. 이때, 상기 단말(61)과 상기 중계국(62)은 상기 브로드개스팅되는 제어정보(B)를 수신할 수 있다. 여기서, 셀 경계에 위치된 상기 단말(61)은 상기 중계국(62)과 달리 기지국과의 링크품질(LOS(line of sight) 등)이 보장되지 않기 때문에, 기지국으로부터 브로드캐스팅되는 제어정보를 제대로 수신할 수 없다. 따라서, 상기 중계국(62)이 이러한 제어정보를 릴레이 전송한다.

상기 서빙 기지국(60)과 상기 타겟 기지국(63)으로부터 제어정보가 수신되면, 상기 중계국(62)은 605단계에서 상기 수신된 두 개의 제어정보들을 네트워크 인코딩하고, 607단계에서 상기 네트워크 인코딩된 정보(A+B)를 브로드캐스팅한다.

그러면, 상기 단말(61)은 609단계에서 상기 중계국(62)으로부터 수신되는 상기 네트워크 인코딩된 정보를 미리 저장하고 있는 상기 서빙 기지국(60)의 제어정보(A)를 이용해서 디코딩하여 상기 타겟 기지국(63)의 제어정보(B)를 획득한다.

이후, 상기 단말(61)은 611단계에서 핸드오버를 최종 결정하고, 613단계에서 상기 획득된 제어정보(B)를 이용해서 상기 타겟 기지국(63)과 네트워크 재진입 절 차를 수행한다. 이와 같이, 핸드오버하기 전에 미리 타겟 기지국(63)이 획득할 수 있으므로, 핸드오버후 단말(61)과 타겟 기지국(63) 사이의 시그널링 절차를 단축시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 먼저 중계국은 701단계에서 인접한 두 기지국들로부터 신호를 수신한다. 여기서, 단말이 상기 두 기지국 사이를 핸드오버하는 것으로 가정하고, 하나의 기지국을 서빙 기지국으로 그리고 나머지 기지국을 타겟 기지국으로 명하기로 한다.

상기 두 기지국들로부터 신호가 수신되면, 상기 중계국은 703단계에서 상기 수신된 신호에서 상기 서빙 기지국의 제어정보(A)와 상기 타겟 기지국의 제어정보(B)를 추출한다. 그리고, 상기 중계국은 705단계에서 상기 추출된 제어정보(A)와 제어정보(B)를 네트워크 인코딩하고, 707단계에서 상기 네트워크 인코딩된 정보를 자신의 서비스 영역으로 브로드캐스팅한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 8을 참조하면, 단말은 801단계에서 서빙 기지국으로부터 신호를 수신하고, 803단계에서 상기 수신된 신호에서 상기 서빙 기지국의 제어정보(A)를 추출하 여 저장한다. 여기서, 상기 제어정보는 기지국에서 방송되는 제어정보로서, 일 예로 UCD/DCD 정보일수 있다.

이후, 상기 서빙 기지국의 서비스 영역을 벗어나 타겟 기지국으로 이동하는 경우, 상기 단말은 805단계에서 셀 중첩 지역에서 중계국으로부터 방송되는 신호를 수신한다. 상기 중계국의 신호가 수신되면, 상기 단말은 807단계에서 상기 수신된 중계국의 신호에서 네트워크 인코딩된 정보(A+B)를 추출하여 저장한다.

그리고, 상기 단말은 809단계에서 상기 네트워크 인코딩된 정보를 미리 저장하고 있는 상기 서빙 기지국의 제어정보(A)를 이용해 디코딩하여 상기 타겟 기지국의 제어정보(B)를 획득하고, 811단계에서 상기 타겟 기지국의 제어정보(B)를 메모리에 저장한다.

이후, 상기 단말은 813단계에서 상기 타겟 기지국으로의 핸드오버를 최종 결정하고, 815단계에서 상기 타겟 기지국의 제어정보(B)를 이용해서 상기 타겟 기지국과 네트워크 재진입 절차를 수행한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 셀 기반의 시스템에서 공간 재사용도(spatial reuse) 개념을 적용한 중계국 배치의 예들을 보여준다.

본 발명에 따른 중계국이 신호를 전송할 때, 인접 채널(co-channel)간의 간섭을 줄이기 위해서는 공간 재사용도 개념을 이용한 배치가 필요하다. 도 9는 공간 재사용도가 2,3,6 일 때의 중계국 배치를 나타낸 것으로, 동일한 숫자의 중계국은 동일한 자원을 사용해서 신호를 전송할 수 있고 서로 인접해 있는 중계국들은 서로 다른 자원을 사용하여 신호를 전송한다. 공간 재사용도 팩터(factor)가 증가할수록 한정된 자원을 보다 많이 분할해야 하지만, 특정 자원을 공유하는 중계국이 줄어들기 때문에 중계국간 간섭을 줄일 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 상술한 실시예는 핸드오버 상황을 위주로 설명하고 있지만, 핸드오버 상황은 하나의 예로서 중계국은 핸드오버 상황에서 필요한 메시지뿐만 아니라 다른 종류의 메시지도 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅할 수 있다. 또한, 중계국에서 방송되는 제어정보는 UCD/DCD 정보 뿐만 아니라 다른 제어정보(예 : 상향링크 제어영역(CQI채널, ACK채널 등) 자원할당정보)일 수 있다. 만일, 중계국에서 인접 기지국들의 자원 할당 정보(MAP정보 정보)를 네트워크 인코딩하여 전송할 경우, 단말은 상기 인접 기지국들의 자원 할당 상태를 이용해서 소프트 핸드오버(또는 FBSS(Fast Base Station Switching) 타겟 기지국을 결정할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 중계국을 이용하여 핸드오버 상황에 놓인 단말에게 손실 없이 두 기지국들의 정보를 전송할 수 있는 이점이 있다. 더불어, 네트워크 인코딩 기법을 활용하여 보다 적은 무선 자원을 사용하여 신호를 전송할 수 있는 이점이 있다. 또한, 단말이 핸드오버 하기 전에 타겟 기지국의 정보를 획득할 수 있으므로, 타겟 기지국과의 시그널링 절차를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Claims (32)

1. 셀 기반의 시스템에서 중계국 장치에 있어서,

   인접한 기지국들의 방송 제어정보를 수신하는 수신기와,

   상기 수신된 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산하여 네트워크 인코딩하는 인코더와,

   상기 네트워크 인코딩된 정보를 브로드캐스팅하기 위한 송신기를 포함하며,

   상기 인접 기지국들의 방송 제어정보는 핸드오버하는 단말의 네트워크 재진입에 필요한 정보이거나, UCD(Uplink Channel Descriptor) 및 DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수신기는,

   안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF수신기와,

   상기 RF수신기로부터의 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)복조하여 주파수 영역의 데이터를 발생하는 OFDM복조기와,

   상기 OFDM복조기로부터의 주파수 영역의 데이터에서 상기 인접 기지국들의 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터를 복조하는 복조기와,

   상기 복조기로부터의 데이터를 복호하여 인접 기지국들의 방송 제어정보를 복원하는 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 송신기는,

   상기 네트워크 인코딩된 정보를 부호하기 위한 부호기와,

   상기 부호기로부터의 데이터를 변조하기 위한 복조기와,

   상기 변조기로부터의 데이터를 OFDM변조하여 시간영역의 데이터를 생성하는 OFDM변조기와,

   상기 OFDM변조기로부터의 데이터를 RF신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 RF송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 셀 기반의 시스템에서 단말 장치에 있어서,

   서빙 기지국의 방송 제어정보를 저장하는 저장기와,

   중계국으로부터 방송되는 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 수신기와,

   상기 수신기로부터의 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 디코딩하여 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 디코더를 포함하며,

   상기 네트워크 인코딩된 정보는 인접 기지국들의 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산하여 생성된 정보이며,

   상기 방송 제어정보는 네트워크 재진입에 필요한 정보이거나, UCD(Uplink Channel Descriptor) 및 DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 수신기는,

   안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF수신기와,

   상기 RF수신기로부터의 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)복조하여 주파수 영역의 데이터를 발생하는 OFDM복조기와,

   상기 OFDM복조기로부터의 주파수 영역의 데이터에서 상기 중계국의 데이터를 추출하고, 상기 추출된 데이터를 복조하는 복조기와,

   상기 복조기로부터의 데이터를 복호하여 상기 네트워크 인코딩된 정보를 복 원하는 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 셀 기반의 시스템에서 핸드오버 수행 장치에 있어서,

    서빙 기지국과 인접 기지국의 방송 제어정보를 수신하며, 상기 수신된 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산으로 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅하는 중계국과,

    상기 서빙 기지국으로부터 수신된 방송 제어정보를 저장하며, 상기 중계국으로부터 수신되는 상기 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보로 디코딩하여 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 단말을 포함하며,

    상기 네트워크 인코딩된 정보는 인접 기지국들의 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산하여 생성된 정보이며,

    상기 방송 제어정보는 네트워크 재진입에 필요한 정보이거나, UCD(Uplink Channel Descriptor) 및 DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 인접 기지국으로 핸드오버하는 경우, 상기 단말은, 상기 인접 기지국의 제어정보를 이용해서 네트워크 재진입 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 셀 기반의 시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서,

    서빙 기지국으로부터의 방송 제어정보를 수신하여 저장하는 과정과,

    셀 중첩 지역으로 진입시, 중계국으로부터 방송되는 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 과정과,

    상기 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 디코딩하여 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 과정을 포함하며,

    상기 네트워크 인코딩된 정보는 인접 기지국들의 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산하여 생성된 정보이며,

    상기 방송 제어정보는 네트워크 재진입에 필요한 정보이거나, UCD(Uplink Channel Descriptor)정보, DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보 및 MAP정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 인접 기지국으로 핸드오버하는 경우, 상기 획득된 인접 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 수신 과정은,

    안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하는 과정과,

    상기 기저대역 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)복조하여 주파수 영역의 데이터를 생성하는 과정과,

    상기 주파수 영역의 데이터에서 상기 중계국의 데이터를 추출하는 과정과,

    상기 추출된 데이터를 복조 및 복호하여 상기 네트워크 인코딩된 정보를 복원하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 삭제
20. 삭제
21. 셀 기반의 시스템에서 핸드오버 수행 방법에 있어서,

    중계국이, 서빙 기지국과 인접 기지국의 방송 제어정보를 수신하는 과정과,

    상기 중계국이, 상기 수신된 방송 제어정보들을 네트워크 인코딩하여 브로드캐스팅하는 과정과,

    단말이, 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보를 수신하여 저장하는 과정과,

    셀 중첩 지역으로 진입 시, 상기 단말이, 상기 중계국으로부터 상기 네트워크 인코딩된 정보를 수신하는 과정과,

    상기 단말이, 상기 수신된 네트워크 인코딩된 정보를 상기 서빙 기지국의 방송 제어정보로 디코딩하여 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 획득하는 과정을 포함하며,

    상기 네트워크 인코딩된 정보는 인접 기지국들의 방송 제어정보들을 배타적 논리합(XOR: exclusive or) 연산하여 생성된 정보이며,

    상기 방송 제어정보는 네트워크 재진입에 필요한 정보이거나, UCD(Uplink Channel Descriptor)정보, DCD(Downlink Channel Descriptor) 정보 및 MAP정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제21항에 있어서,

    상기 인접 기지국으로 핸드오버하는 경우, 상기 단말이, 상기 획득된 인접 기지국의 제어정보를 이용해서 네트워크 재진입 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제21항에 있어서,

    상기 단말이, 상기 인접 기지국의 방송 제어정보를 이용해서 핸드오버 타겟 기지국을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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