KR100970535B1 - 스마트 안테나를 갖는 이동국이 핸드오프를 수행하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

스마트 안테나를 갖는 이동국이 핸드오프를 수행하기 위한장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

소프트 핸드오프를 수행하도록 구성된 이동국이 제공된다. 상기 이동국은 수신기(108)와 스마트 안테나 모듈(107)을 포함한다. 상기 수신기는 서비스하는 기지국, 즉, 제 1 기지국 송신기에 의해 발생된 제 1 RF 신호와, 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 다수의 제 2 RF 신호를 포함하는 다수의 유사한 RF 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 스마트 안테나 모듈은 상기 제 2 기지국 송신기로부터의 유사한 RF 신호를 간섭 신호로서 분류한다. 덧붙이자면, 상기 이동국은 서비스하는 기지국에 의해 발생된 제 1 RF 신호가 제 1 임계치 이하일 때, 제 2 기지국 송신기로부터의 간섭 신호를 요망 신호로서 재-분류하기 위한 수단(106)을 포함한다. 상기 이동국은 또한 제 2 임계치를 포함하며, 상기 제 2 임계치에 의해, 제 1 RF 신호와 연계된 제 1 신호 강도와 상기 제 2 RF 신호와 연계된 제 2 신호 강도를 제 1 기지국으로 송신하는 인스트럭션이 트리거된다. 그 후, 이동국이 제 1 기지국 송신기로부터 상기 제 1 기지국 송신기에 의해 발생된, 그리고 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 유사한 RF를 동시에 복조하고 조합하는 인스트럭션을 수신한다.

Description

스마트 안테나를 갖는 이동국이 핸드오프를 수행하기 위한 장치 및 방법{PERFORMING SOFT, SOFTER OR SOFT SOFTER HANDOFF WITH A MOBILE STATION HAVING A SMART ANTENNA}
본 발명은 소프트 핸드오프(soft handoff)를 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 세부적으로는 본 발명은 간섭 RF 신호를 소프트 핸드오프 목적을 위한 요망 RF 신호로서 재-분류하도록 구성된 이동국(mobile station) 장치에 관한 것이다.
무선 네트워크에서 다중경로 페이딩(multipath fading)과 간섭(interference)은 극복하기 어려운 문제이다. 송신된 신호가 수신기로의 둘 이상의 경로를 취하고, 신호 중 일부가 위상이 일치하지 않은 채 도착할 때, 다중경로 페이딩이 발생하고, 이로 인하여 약한 신호, 또는 페이딩 신호가 초래된다. 간섭은 이동국과 기지국 간의 통신의 효율적인 성능을 끊거나, 방해하거나, 또 달리 저해시키는 전자기성 방해 요인이다.
다중경로 페이딩과 간섭에 대항하기 위해, 수신기는 레이크 수신기(rake receiver)와 스마트 안테나(smart antenna) 기법을 사용한다. 레이크 수신기는 다중경로를 선택적으로 복조(demodulate)할 수 있고, 이동국 수신기에서 이들을 코히 런트(coherent)하게 조합한다. 이동국 수신기에서의 각각의 레이크 수신기는 하나의 기지국으로부터의 단일 경로를 변조하기 위해 사용되거나, 레이크 수신기는 여러 다른 기지국으로부터의 하나의 신호 경로를 변조하기 위해 사용될 수 있다, 즉 소프트 핸드오프 시나리오의 경우에 사용될 수 있다. 레이크 수신기의 입력에서 보여지는 최적의 수신된 신호를 선택함으로써, 스마트 안테나는 레이크 수신기 성능을 증가시킨다.
이 특허의 목적을 위해, 용어 “스마트 안테나(smart antenna)”는 스마트 안테나 시스템 기법의 다양한 양태를 일컬으며, 그 예로는 지능형 안테나(intelligent antenna), 위상 배열(phased array), 공간 프로세싱, 빔 형성, 디지털 빔 형성, 적응성 안테나 시스템, 관련 적응성 RF 기법이 있다. 스마트 안테나 시스템의 예로는 캘리포니아 산호세에 소재지를 갖는 ArrayComm, Inc의 INTELLICELLR 스마트 안테나 솔루션이 있다. 특히, INTELLICELLR 스마트 안테나는 기지국에 의해 방사되고 수신되는 에너지를 관리하는 정교한 디지털 신호 프로세싱과 연결되는 안테나 어레이를 갖는다.
지금까지, 스마트 안테나 시스템은 기지국에서 이동국으로의 “가장 적합한” 신호를 통신하는 것에 초점을 맞춰왔다. 동작 중에, 이러한 스마트 안테나 시스템은 다수의 안테나 구성에서 RF 신호를 찾고, 그 후 어느 구성이 최적의 수신된 신호 품질을 도출하는지를 판단한다. 일반적으로, 스마트 안테나 시스템은 신호 품질을 높이기 위해 높은 간섭 레벨을 초래하는 안테나 구성을 피한다.
그러나 “소프트 핸드오프(soft handoff)”는 둘 이상의 기지국 송신기로부 터의 신호를 조합하여 수신기의 성능을 높이는 이점을 갖는다. 스마트 안테나 시스템은 담당 기지국으로부터 발생된 RF 신호를 제외한, 그 밖의 다른 임의의 기지국으로부터 발생된 신호를 간섭이라고 해석한다. 소프트 핸드오프 목적을 위해 사용될 수 있는 요망 RF 신호를 간섭으로 잘못 해석하는 것은 소프트 핸드오프의 이점이 완전히 사라지기 때문에, 성능을 저하시킬 수 있다.
소프트 핸드오프를 수행하도록 구성된 이동국(mobile station)이 공개된다. 상기 이동국은 수신기와 스마트 안테나 모듈을 포함한다. 상기 수신기는 제 1 기지국 송신기에 의해 발생된 다수의 제 1 RF 신호와, 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 다수의 제 2 RF 신호를 포함하는 다수의 유사한 RF 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제 1 기지국이 서비스하는 기지국(달리 표현하자면, "서빙 기지국")이다. 상기 스마트 안테나 모듈은 상기 서비스하는 기지국(서빙 기지국)으로부터의 제 1 RF 신호가 제 1 임계치를 초과할 때, 제 2 기지국 송신기로부터의 유사한 RF 신호를 간섭 신호로서 분류하기 위한 수단을 포함한다.
또한 이동국은 로직 컴포넌트를 포함하며, 상기 로직 컴포넌트는 서비스하는 기지국으로부터 발생된 제 1 RF 신호가 제 1 임계치 이하로 떨어질 때, 상기 제 2 기지국 송신기로부터의 간섭 신호를 요망 신호로서 재-분류한다. 또한 로직 컴포넌트는 제 2 임계치를 포함하며, 상기 제 2 임계치에 의해, 상기 제 1 RF 신호에 연계된 제 1 신호 강도와 상기 제 2 RF 신호와 연계된 제 2 신호 강도를 송신하기 위한 인스트럭션이 트리거된다. 그 후, 이동국의 송신기가 상기 제 1 신호 강도와 상기 제 2 신호 강도를 상기 서비스하는 기지국, 가령 제 1 기지국으로 송신하기 위한 인스트럭션을 수신한다.
그 후, 이동국은 제 1 기지국 송신기로부터, 상기 제 1 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 유사한 RF 신호들을 동시에 복조하고 조합하기 위한 인스트럭션을 수신한다. 이동국은 소프트 핸드오프, 또는 소프터 핸드오프, 또는 소프트 소프터 핸드오프, 또는 임의의 조합을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 1은 3개의 섹터를 갖는 기지국의 다이어그램이다.
도 2는 소프트 핸드오프와 소프터 핸드오프에 대한 위치를 도시하는 다이어그램이다.
도 3은 소프트 소프터 핸드오프 위치의 다이어그램이다.
도 4는 소프트 핸드오프 영역을 통해 이동하는 폰의 다이어그램이다.
도 5는 실패한 소프트 핸드오프가 나타나는 다이어그램이다.
도 6은 핸드오프를 수행하도록 구성된 스마트 안테나를 갖는 이동국이다.
도 7A은 핸드오프를 수행하도록 스마트 안테나를 갖는 이동국을 구성하기 위한 방법이다.
도 7B은 핸드오프를 수행하도록 스마트 안테나를 갖는 이동국을 구성하기 위한 방법이다.
본원에서 설명되는 장치, 시스템 및 방법에 의해, 스마트 안테나를 포함하는 이동국은 소프트 핸드오프(soft handoff)를 수행할 수 있다. 이 특허의 목적을 위해, 용어 “핸드오프(handoff)”는 제 1 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기에서 발생된 RF 신호의 동시 복조 및 조합을 일컫는다. 본 발명은 근처의 기지국에 의해 발생된 RF 신호가 간섭으로 취급되어야 하는지, 또는 소프트 핸드오프 목적을 위해 취급되어야 하는지를 판단하는 것에 관한 것이다. 동작 중에, 상기 방법은 다양한 안테나 구성과 연계된 다수의 RF 신호를 분석하고, 특정 안테나 구성으로부터의 신호가 소프트 핸드오프 모드에서 조합될 수 있는 RF 신호 성분을 갖는지를 판단한다.
용어 “소프트 핸드오프(soft handoff)”는 용어 소프트 핸드오버(soft handover), 소프터 핸드오프(softer handoff), 소프트 소프터 핸드오퍼(soft softer handoff) 및 이들의 조합과 바뀌어 사용될 수 있다. 소프트 핸드오프의 여러 다른 타입에 대한 더욱 상세한 설명은 추후 제공된다. 용어 “소프트 핸드오프”의 사용은 하나의 섹터, 또는 셀이 또 다른 섹터, 또는 셀로 재-연결되기에 앞서서, 하나의 섹터, 또는 셀로부터의 완전한 연결해제를 요구하는 하드 핸드오프(hard handoff), 또는 하드 핸드오버(hard handover)와 혼동되어서는 안될 것이다. 하드 핸드오프, 또는 하드 핸드오버는 다수의 섹터, 또는 기지국으로부터의 둘 이상의 신호를 동시에 복조하고 조합하지 않는다.
도 1을 참조하여, 3개의 섹터를 갖는 기지국의 다이어그램이 도시되어 있다. 각각의 섹터는 기지국 송신기를 갖는다. 상기 기지국(10), 또는 “셀(cell)”은 무선 커버리지(radio coverage)의 구역을 제공한다. 도시된 기지국(10)은 3개의 섹 터, 알파(α), 베타(β), 감마(γ)로 분할된다. 도시된 목적에서, 각각의 기지국 섹터는 120° 이상의 빔폭(beamwidth)으로 송신 및 수신되는 것이 일반적인 방향성 안테나를 포함한다. 기지국(10)의 경계는 육각형(12)과 원(14)에 의해 식별된다. 상기 육각형(12)은 기지국(10)의 각각의 섹터에 대한 “페이스(face)”, 또는 네트워크 경계를 설명하기 위해 사용된다. 셀은 직선 경계를 갖지 않고, 좀 더 둥글기 때문에, 상기 원(14)이 더 일반적인 방사 패턴을 보여주기 위해 사용된다.
도 2를 참조하면, 소프트 핸드오프가 발생하는 겹치는 서비스 영역을 갖는 두 개의 셀을 갖는 다이어그램이 도시된다. 도시된 제 1 기지국(20)은 3개의 섹터 α1, β1 및 γ1을 갖는다. 도시된 제 2 기지국(242)이 또한 3개의 연계된 섹터, 즉, α2, β2 및 γ2를 갖는다. 도시된 이동국(24)은 겹치는 서비스 영역(26)에 위치한다. 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 시스템에 있어서, 이 겹치는 영역이 “소프트 핸드오프”를 위한 장소가 된다.
소프트 핸드오프는 둘 이상의 기지국과 통신하며, 상기 둘 이상의 기지국으로부터 수신된 RF 신호를 동시에 복조하고 조합하는 이동국의 일반적인 컨셉이다. 도시된 CDMA 시스템에서, 네트워크는 이동국과의 기지국의 통신에 대한 제어를 갖는다. 네트워크에게 각각의 기지국에 대한 신호 강도의 정보를 제공함으로써, 이동국이 네트워크를 보조할 수 있다. 예를 들어, CDMA 시스템에서, 이동국은 특정 임계값을 넘는 신호 강도를 보고한다. 이동국에 의해 보고된 신호 강도를 바탕으로, 서비스하는 기지국은 이동국에게 소프트 핸드오프를 진행하도록 지시한다.
예를 들어, 이동국(24)이 제 1 기지국(20)의 섹터 γ1와 통신하고, 그 후 이동국(24)이 제 2 기지국(22)의 섹터 α2의 파일럿(pilot)을 검출한다고 가정된 경우, 이동국(24)이 제 1 기지국920)의 섹터 γ1, 제 2 기지국(22)의 섹터 α2과 동시에 통신할 때 소프트 핸드오프가 발생할 수 있다. 이동국(24)이 양 기지국과 통신하도록 하기 위한 충분한 신호 강도가 유지된다. CDMA 네트워크에서, 모든 기지국, 즉 셀 섹터에 의해, 동일한 주파수 채널이 사용되기 때문에, 소프트 핸드오프가 가능하다.
도 2는 또한 “소프터 핸드오프(softer handoff)”에 대한 위치를 도시하고 있다. 소프터 핸드오프는 하나의 기지국과 연계되어 있는 둘 이상의 기지국 송신기로부터의 신호를 동시에 복조하고 조합하는 이동국의 일반적인 컨셉이다. 예를 들어, 이동국(27)이 섹터 α1에서 제 1 안테나(도면상 나타나지 않음)와 통신하고 섹터 γ1에서 제 2 안테나(도면상 나타나지 않음)와 통신한다. 영역(28)은 α1 안테나와 γ1 안테나에 의해 송신되고 수신될 수 있는 신호가 겹치는 위치를 도시한다. 따라서 소프터 핸드오프는 이동국이 하나의 셀, 또는 기지국 내에서 두 개의 섹터와 통신 중일 때 발생한다.
도시 환경에서는, 소프트 핸드오프, 또는 소프터 핸드오프, 또는 이들의 조합이 CDMA 셀의 약 70%에서 발생할 수 있다. 해당업계 종사자라면 소프트 핸드오프와, 소프터 핸드오프와, 이들의 임의의 조합을 사용하는 그 밖의 다른 통신 수단이 있음을 알 것이다. 예를 들어, 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA)이 소프트 핸드오프와 소프터 핸드오프의 동일한 프로세스를 기능적으로 수행한다. 그러나 W-CDMA는 이러한 프로세스를 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버라고 일컬으며, CDMA 용어인 소프트 핸드오프와 소프터 핸드오프를 차용하지 않는다. 덧붙여, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 소프트 및 소프터 핸드오프를 수행하도록 구성될 수 있다.
그러나 GSM(Global System for Mobility) 등의 시 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 시스템은 “하드 핸드오버”, 또는 “하드 핸드오프”를 수행한다. 하드 핸드오프, 또는 하드 핸드오버는 하나의 섹터, 또는 셀로부터의 완전한 연결해제를 제공하고, 또 다른 섹터, 또는 셀로 재-연결한다. 하드 핸드오프, 또는 하드 핸드오버는 두 개의 기지국 송신기로부터의 둘 이상의 신호를 동시에 복조하고 조합하지 않는다.
하드 핸드오프에 배타적으로 의존하는 시스템은 끊어진 콜(dropped call)에 대하여 더 큰 가능성을 갖는데, 왜냐하면 이동국이 네트워크로 재연결되기에 앞서서, 완전한 연결해제가 일어나기 때문이다. 소프트 핸드오프는 완전한 연결해제를 일으키지 않으며, 연결해제 프로세스는 특히 신호 강도를 기반으로 하는 점진적인 프로세스이다. 소프트 핸드오프에 의해, 조합된 신호가 이동국에서의 신호/노이즈 비를 보강하고, 끊어진 콜의 빈도를 감소시킨다.
도 3을 참조하여, 소프트 소프터 핸드오프(soft softer handoff)가 도시된다. 도시된 이동국(30)이 3개의 서로 다른 기지국 및 6개의 서로 다른 섹터와 통신 할 수 있는 지점에 위치되어 있다. 소프트 소프터 핸드오프에서, 이동국과 통신하는 셋 이상의 기지국 송신기가 존재하고, 이때 두 개의 기지국 송신기가 기지국에서 서로 다른 섹터를 차지하며, 제 3의 기지국 송신기가 지리적으로 별도의 기지국에 위치한다. 해당업계 종사자라면 소프트 핸드오프와 소프터 핸드오프와 소프트 소프터 핸드오프의 다양한 여러 다른 조합이 존재할 수 있음을 인지할 것이다. 따라서 핸드오프의 종류는 호스트의 변수, 가령 이동국의 위치, 기지국의 위치, 섹터의 개수, 각각의 섹터와 기지국에 대한 커버리지 영역에 따라 좌우된다.
도 4를 참조하여, 소프트 핸드오프가 발생하는, 제 1 기지국(20)과 이동국(40) 사이의 통신이 도시된다. 이 도시된 통신은 CDMA 네트워크에서 발생한다. 제 1 기지국(20)과 이동국(40) 사이에서 발생할 통신을 위해, “활성 세트(active set)”의 요소가 존재하여야 한다. 상기 활성 세트에 의해, 하나 이상의 기지국 송신기와 이동국 간의 통신이 가능해진다. 상기 활성 세트는 파일럿 신호의 세트, 또는 이동국으로 서비스하는 기지국(20)에 의해 승인된 “파일럿”이다. 활성 세트에 셋 이상의 요소가 있을 때, 상기 이동국은 동시에 복조할 수 있고, 상기 활성 세트에서 각각의 요소로 송신할 수 있다.
도시된 소프트 핸드오프에서, 섹터 γ1의 T1에 위치하는 이동국(40)이 섹터 γ1과 α2의 사이의 교차 지역인 T2의 영역(42)으로 이동한다. 영역(42)에서, 이동국은 제 2 기지국(22)의 섹터 α2에 의해 발생되는 새로운 파일럿 신호를 측정한다. 제 2 기지국(22)의 섹터 α2로부터의 신호가 T_ADD 임계값(가령 -14dB)을 초과하는 경우, 이 새로운 파일럿 신호의 검출에 의해, PSMM(Pilot Strength Measurement Message)를 서비스하는 제 1 기지국(20)으로 전송하도록 이동국을 트리거링한다. 상기 PSMM은 제 2 기지국(22)의 섹터 α2와 연계된 현재 파일럿 강도와 함께, 제 1 기지국(20)에서의 서비스하는 섹터 γ1의 파일럿 강도를 나타낸다. 제 2 기지국(22)의 섹터 α2에 의해 발생되는 파일럿 신호는 이동국(20)이 PSMM을 발생시키도록 T_ADD 임계값을 초과해야 할 것이다. 해당업계 종사자라면, 이동국(40)과 제 1 기지국(20)과 제 2 기지국(22) 사이에서의 이러한 통신에 의해 소프트 핸드오프가 수행되는 방법이 설명됨을 이해할 것이다.
서비스하는 기지국(20)이 PSMM을 볼 때, 상기 서비스하는 기지국(20)은 “두개의 파일럿 모두를 허용할 것이다”라고 말하는 GHDM(general handoff message), 또는 UHDM(universal handoff message)를 전송한다. 상기 이동국(40)은 제 1 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기로부터의 신호를 동시에 복조하고 조합하기 시작한다.
신호가 T_DROP 임계값(가령 -16dB) 이하로 떨어지면, 상기 RF 신호는 폐기된다. 도시된 예제에서, 이동국은 6개까지의 기지국 송신기로부터의 RF 신호를 수신할 수 있다. T3에서 기지국이 제 2 기지국(22)에 가까워질수록, 제 1 기지국으로부터의 신호의 T_DROP으로 인해 새로운 PSMM을 트리거링한다. 상기 제 2 기지국(22)은 활성 세트에서 단지 하나의 요소, 즉 제 2 기지국만을 허용한다.
도 5를 참조하여, 이동국(50)이 스마트 안테나 모듈을 갖기 때문에 소프트 핸드오프의 수행이 실패한 시도가 도시된다. 도시된 스마트 안테나 모듈은 안테나 빔을 조향하고, 안테나 빔의 형태를 정하고, 빔에 널(null)을 삽입하여 간섭을 막는 디지털 신호 프로세서로서 내장된다. 도시된 이동국(50)이 섹터 γ1에서 제 1 기지국 송신기에 의해 발생되는 RF 신호와 섹터 α2에서 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 RF 신호 사이의 겹치는 장소로 이동한다. 상기 도시된 스마트 안테나 모듈은 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 신호를 거절하고, PSMM을 서비스하는 기지국으로 전송하지 않는다. 어떠한 PSMM도 없는 경우, 상기 서비스하는 기지국은 소프트 핸드오프가 발생하도록 할 수 없다. 소프트 핸드오프로서 사용될 수 있는 RF 신호가 간섭으로 해석되기 때문에, 스마트 안테나 모듈에 의해, 소프트 핸드오프는 발생하지 않는다.
도 6을 참조하여, 스마트 안테나 모듈과, 소프트 핸드오프를 수행하도록 구성된 로직 컴포넌트를 갖는 이동국이 도시된다. 도시된 제 1 안테나 요소(102)는 듀플렉서(104)와 기능적으로 연결되어 있고, 제 2 안테나 요소는 듀플렉서(105)와 기능적으로 연결되어 있다. 각각의 듀플렉서가 수신기(108) 및 송신기(110)와 기능적으로 통신한다. 스마트 안테나 모듈(107) 및 로직 컴포넌트(106)는 송신기(110) 및 수신기(108)로 통신 연결되어 있다. 도시된 실시예에서, 수신기(108)는 안테나(102) 및 안테나(103) 모두로부터 신호를 처리할 수 있고, 수신 안테나(102, 103)와 스마트 안테나 모듈(107)의 조합이 도시된 스마트 안테나를 제공한다.
수신기(108)는 하나 이상의 기지국 송신기에 의해 통신되는 다수의 RF 신호 를 수신하도록 구성되어 있다. 도시된 예제에서, 다수의 유사한 RF 신호가 서비스하는 기지국에 의해, 그리고 제 2 기지국 송신기에 의해 통신된다. 상기 서비스하는 기지국으로부터의 RF 신호가 제 1 임계값(가령 -10dB)을 초과하는 경우, 상기 스마트 안테나 모듈(107)이 제 2 기지국 송신기로부터의 유사한 RF 신호를 간섭 신호로서 분류한다.
도시된 스마트 안테나 모듈(107)은 조향(steering)이 실제로 발생하고 있지 않을 때, 하나의 안테나 구성으로부터 또 다른 안테나 구성으로의 조향이 이뤄지고 있는 것처럼 동작한다. 디지털 신호 프로세싱에 의해, 스마트 안테나가 다수의 여러 다른 안테나 구성이 동시에 처리될 수 있다. 대안적으로, 스마트 안테나 모듈은 자신의 안테나 구성을 전기적으로 변화시키는 안테나를 포함할 수 있고, 그래서 안테나가 실제로 조향 요소를 가지며, 조향된 빔을 생성한다.
예를 들어, 로직 컴포넌트(106)가 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP)에 내장된다. 상기 로직 컴포넌트(106)는 제 1 기지국, 즉 서비스하는 기지국으로부터의 유사한 RF 신호가 제 1 임계값(가령 -10.0dB) 이하일 때, 제 2 기지국 송신기로부터의 유사한 RF 신호를 요망 신호로서 재-분류하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 임계값 이하의 RF 신호는 -10.1dB이다. 서비스하는 기지국으로부터의 RF 신호가 이러한 제 1 임계값 이하로 떨어지는 경우, 로직 컴포넌트는, 서비스하는 기지국에 의해 발생된 제 1 RF 신호에 대한 제 1 신호 강도의 측정과, 제 2 기지국에 의해 발생된 제 2 RF 신호에 대한 제 2 신호 강도의 측정을 진행한다.
덧붙이자면, 상기 로직 컴포넌트(106)는 제 2 임계값(가령 -14dB)을 포함하 며, 상기 제 2 임계값에 의해, 제 1 신호 강도와 제 2 신호 강도를 송신기(110)를 통해 서비스하는 기지국으로 통신하도록 이동국(100)이 트리거된다. 상기 송신기(110)는 로직 컴포넌트(106)와 통신하고, 다수의 RF 신호를 하나 이상의 기지국으로 송신하도록 구성된다. 송신기(110)에 의해 통신되는 상기 다수의 RF 신호는 앞서 언급된 PSMM을 포함한다.
동작 중에, 제 2 기지국으로부터의 파일럿 신호 강도가 제 2 임계값을 초과할 때, 이동국으로부터 생성된 PSMM이 트리거된다. 도시된 예제에서, 제 2 임계값을 초과하는 제 2 기지국으로부터의 파일럿 신호 강도가 -13dB일 때, PSMM이 전송된다.
서비스하는 기지국은 이동국이 상기 서비스하는 기지국, 즉 제 1 기지국에 의해 발생된, 그리고 제 2 기지국에 의해 발생된 유사한 RF 신호를 동시에 복조하고 조합할 수 있게 하는 인스트럭션, 가령 UHDM을 전송한다.
소프트 핸드오프를 가능하게 하기 위한 방법이 더욱 상세하게 설명된다. 상기 방법은 이동국, 기지국 및 CDMA 네트워크와 통신한다. 예를 들어, 상기 방법은 앞서 언급된 로직 컴포넌트(106)와 스마트 안테나 모듈(107)에 내장된다. 대안적으로, 로직 컴포넌트(106)와 스마트 안테나 모듈(107)은, 다음에서 설명될 기능을 수행하는 하나의 단일 모듈(112)로 조합될 수 있다.
도 7A 및 7B를 참조하여, 소프트 핸드오프, 또는 소프터 핸드오프, 또는 둘 이상의 RF 신호를 동시에 복조하고 조합하는 것을 필요로 하는 임의의 핸드오프를 수행하기 위한, 스마트 안테나를 갖는 이동국을 구성하기 위한 방법(200)이 도시된 다. 앞서 언급된 바와 같이, 소프트 핸드오프는 제 1 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기에 의해 송신된 RF 신호를 동시에 복조하고 조합하는 것이다. 예를 들어, 추후 설명될 방법은 제 1 기지국 송신기(즉, 서비스하는 기지국)와 제 2 기지국 송신기의 일반적인 경우에 적용된다. 상기 서비스하는 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기는 동일한 기지국, 또는 별개의 기지국 상에 배치될 수 있다.
블록(202)에서 방법이 초기화되며, 이때 이동국은 스마트 안테나 모듈(107)을 갖는다. 먼저, 스마트 안테나 모듈(107)이 제 1 기지국 송신기와의 통신을 위해 최초 안테나 구성을 결정한다. 상기 스마트 안테나 모듈(107)은 앞서 언급된 바와 같이 이동국(100)에 내장된다.
블록(204)에서, 이동국은 이러한 최초 안테나 구성을 이용하여, 제 1 기지국 송신기, 즉 서비스하는 기지국과 통신한다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 제 1 기지국 송신기가 도시된 제 1 기지국의 섹터 중 하나를 차지한다. 우선, 이동국(100)은 상기 서비스하는 기지국 송신기로부터 통신을 단지 수신만하도록 구성되고, 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 유사한 RF 신호를 간섭으로서 식별하도록 구성된다.
결정 다이아몬드(206)에서, 이동국의 로직 컴포넌트가 제 1 기지국 송신기, 즉 서비스하는 기지국 송신기로부터의 신호의 품질이 허용될 수 있는 것인지의 여부를 판단한다. 결정 다이아몬드(232)에서 상기 이동국은 성공적인 핸드오프로 인한 핸드오프 모드에 있을 수 있으며, 이는 추후 설명된다. 도시된 실시예에서, 제 1 임계값이 확립된다. 예를 들어, 제 1 임계값은 -10dB이다. 서비스하는 기지국 송 신기로부터의 신호 강도가 -10dB을 초과하는 경우, 상기 방법은 이동국이 서비스하는 기지국과 계속 통신하고 제 2 기지국으로부터의 RF 신호를 간섭으로 분류하는 블록(204)으로 되돌아간다. 그러나 신호 강도가 제 1 임계값(-10dB) 이하로 떨어지는 경우, 방법은 블록(208)으로 진행한다.
블록(208)에서, 이동국은 하나 이상의 기지국과 연계되어 있는 각각의 안테나 구성으로부터 수신된 RF 신호의 샘플을 측정하는 것을 진행한다. 서비스하는 기지국 송신기에 대하여, 이동국은 서비스하는 기지국 송신기로부터의 신호 강도, 가령 파일럿 신호 강도를 측정하는 것을 진행한다. 덧붙이자면, 도시된 제 2 기지국 송신기와 그 밖의 다른 모든 검출 가능한 기지국 송신기에 대하여, 상기 이동국이 제 2 기지국 송신기와 나머지 각각의 기지국 송신기에 의해 발생된 파일럿 신호의 강도를 측정하는 것을 진행한다.
예를 들어, 이동국(100)의 로직 컴포넌트(106)는 각각의 안테나 구성에 대하여 측정치의 20ms 샘플을 저장하도록 구성될 수 있다. 각각의 20ms 샘플은 각각의 기지국 송신기에 대하여 신호 강도의 측정치를 포함할 것이다. 로직 컴포넌트(106)는 각각의 안테나 구성에서 각각의 기지국 송신기에 대한 파일럿의 강도를 판단하도록 구성된다.
블록(210)에서, 상기 이동국이 이 최적 안테나 구성에서 파일럿 신호의 신호 강도를 판단한다. 블록(212)에서, 이동국은 최소 간섭, 또는 가장 바람직한 신호 레벨, 또는 가장 바람직한 신호-대-노이즈 비를 갖는 안테나 구성으로의 “조향(steer)”을 진행한다. 이동국 상에 배치된 스마트 안테나는 서비스하는 기지국 송신기와의 통신을 위해 최적의 안테나 구성을 선택하도록 구성된다.
결정 다이아몬드(214)에서, 신호 품질이 이동국에게 허용가능한지의 여부를 판단한다. 예를 들어, 도시된 파일럿 신호 강도가 허용가능한지의 여부를 판단하기 위해, 임계값, 가령 -10dB이 사용된다. 상기 신호 품질이 -10dB 이상인 경우, 방법은 블록(212)에서의 안테나 구성이 사용되며, 이동국은 기지국 송신기로부터 신호를 계속 수신하는 블록(214)으로 진행한다.
그러나 이동국이 네트워크를 통과하여 이동함에 따라서, 신호 품질은 계속하여 -10dB 임계값 이하로 저하될 수 있다. 이럴 경우, 방법은 결정 다이아모드(214)에서 블록(216)으로 진행한다. 블록(216)에서, 방법은 이동국이 블록(208)에서의 측정치를 이용하여 각각의 안테나 구성에 대하여 여러 다른 기지국 송신기로부터의 신호 강도를 분석하는 것을 진행한다. 블록(208)에서 모든 안테나 구성으로부터의 데이터가 처리된 후, 로직 컴포넌트는 다른 안테나 구성이 전체 신호 품질이 개선될 수 있도록 충분히 강력한 파일럿 신호 강도를 그 밖의 다른 기지국 송신기로부터 검출할 수 있는지의 여부를 판단한다. 측정되는 신호 강도는 파일럿 신호, 또는 Ec/Io, 또는 RSSI, 또는 T2P를 포함한다.
블록(218)에서, 이동국은 간섭 신호 중 하나 이상이 핸드오프를 위해 조합되어야하는지의 여부를 판단한다. 소프트 핸드오프, 또는 소프터 핸드오프 모드에서 신호를 조합하기 위한 판단은 둘 이상의 임계값을 바탕으로 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 임계값 -10dB은 서로 다른 안테나 구성에서, 여러 다른 기지국으로부터의 파일럿 신호의 평가를 트리거링한다. 제 2 임계값은 -14dB의 T_ADD 임계 값일 수 있다. 제 2 기지국으로부터의 파일럿 신호 강도가 제 2 임계치를 초과할 때 PSMM이 발생된다. 하나의 예제에서, 제 2 기지국으로부터의 파일럿 신호 강도가 -13dB일 때 상기 PSMM이 전송된다. 따라서 제 2 임계값, 가령 T_ADD 임계값이 초과될 때 PSMM이 트리거링된다. 제 1 임계값, 가령 -10dB은 서비스하는 기지국과의 통신에 대응하고, 이동국(100)이 그 밖의 다른 안테나 구성을 평가해야하는지의 여부를 판단하기 위해 사용된다.
하나의 실시예에서, 로직 컴포넌트에 의해 다수의 안테나 구성이 평가될 수 있다. 이러한 안테나 구성의 각각에 대한 통계적 분석은 시간의 함수로서 수행될 수 있으며, 따라서 스냅 샷(snap shot)이 시간 T1, T2, T3 등에서 수집된다. 각각의 시간에서의 파일럿 신호의 강도가 측정되고 분석된다. 상기 파일럿 신호의 강도는 신호 강도가 하나의 기지국에 대하여 증가하고, 또 다른 기지국에 대해서는 감소하는 것을 확립할 수 있다. 따라서 신호 조합의 결정은 시간의 함수로서 신호 품질의 변화를 바탕으로 한다. 용어 “파일럿 신호의 강도”는 파일럿 신호의 강도의 측정치이며, 파일럿 강도 측정 메시지(PSMM)에 의해 생성되는 "메시지(message)"와 혼동되어서는 안된다.
이러한 분석을 수행하기 위해 100ms 내지 200ms가 걸릴 수 있다. RF 환경이 100ms 내지 200ms에서 변화할 수 있기 때문에, 핸드오프 수행의 여부를 판단하기 위한 방법은 100ms 내지 200ms 딜레이에 적응되어야 할 것이다. 추정의, 또는 통계적인, 또는 신경, 또는 그 밖의 다른 수학적 모델이 실시간, 또는 의사 실시간 기 반의 RF 환경 분석을 위해 요구될 수 있다.
블록(220)에서, 방법이 제 1 신호 강도 및 제 2 신호 강도를 제 1 기지국 송신기로 송신하는 것을 진행한다. 따라서 네트워크에게 하나 이상의 기지국 송신기로부터의 신호 강도에 대한 정보를 제공함으로써, 상기 이동국은 네트워크를 보조한다. 이동국에 의해 보고된 신호 강도를 바탕으로 하여, 서비스하는 기지국, 즉, 제 1 기지국이 다양한 자원을 이동국에게 할당할 수 있다. 기지국으로부터의 자원의 할당은 증가된 트래픽 채널 전력의 형태, 또는 핸드오프되라는 이동국으로의 커맨드의 형태일 수 있으며, 이는 다음에서 설명된다.
결정 다이아몬드(222)에서, 기지국에 의한 핸드오프가 가능한 지의 여부에 대한 결정이 이뤄진다. CDMA 시스템에서, CDMA 네트워크가 기지국과 이동국이 서로 통신하도록 하는 제어를 갖는다.
하나의 실시예에서, 상기 네트워크는 둘 이상의 기지국 송신기에 의해 통신되는 유사한 RF 신호가, 핸드오프 시나리오의 경우 조합될 필요가 있는“높은 우선순위”의 음성 신호라는 것을 판단할 수 있다. 이 높은 우선순위의 음성 신호는 이동국과 통신하는 각각의 기지국에 대하여 식별된다. 일반적으로, 그 후 음성 신호가 블록(226)으로 진행할 것이다.
또 다른 실시예에서, 상기 RF 신호는 핸드오프 시나리오의 경우 조합될 필요가 없는 “낮은 우선순위” 패킷으로서 식별될 수 있다. 왜냐하면 패킷 데이터 신호는 너무 많은 대역폭을 차지할 수 있기 때문이다. 패킷 데이터는 더욱 견고(robust)해지며, 데이터 패킷의 오염은 더욱 쉽게 교정될 수 있다. 일반적으로, 패킷 데이터는 음성 신호처럼 취급되지 않으며, 핸드오프는 허용되지 않고, 따라서 방법은 블록(224)로 진행할 것이다. 그러나 서비스의 품질(QoS: Quality of Service)이 패킷 데이터에 대해 높을 경우, 핸드오프는 허용될 수 있고, 방법은 블록(226)으로 진행한다.
또한 기지국은 핸드오프가 그 밖의 다른 이유로 허용되지 않는지를 판단할 수 있고, 그럴 경우 방법은 블록(224)에 의해 설명되는 이점 안테나 구성으로 복귀된다. 그러나 결정 다이아몬드(222)에서 핸드오프가 허용되는 경우, 방법은 서비스하는 기지국이 이동국으로 핸드오프 인스트럭션을 전송하는 블록(226)으로 진행한다. 일반적으로, 기지국은 동일한 UHDM을 몇 회에 걸쳐서 재-전송할 것이며, 이동국이 상기 메시지에 대한 받았다는 확인(acknowledge)을 하지 않는 경우, 상기 기지국은 콜을 해제할 것이다. 이러한 시나리오에서, 이동국은 본래의 안테나 구성으로 돌아오고, 네트워크로 할당된 상기 본래의 기지국을 이용하여 신호를 복조하는 선택사항을 갖는다. 상기 이동국은 항상 기지국에게 핸드오프 메시지가 완성되었다는 메시지로 대답한다.
그 후, 상기 방법은 이동국이 새로운 안테나 구성으로 조향하고, 새로운 활성 세트에 따라서 복조를 진행할 블록(228)으로 진행한다. 블록(230)에서, 이동국은 서비스하는 기지국 송신기, 즉 제 1 기지국에 의해 발생되는, 그리고 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 유사한 RF 신호를 동시에 복조하기 시작한다.
결정 다이아몬드(232)에서, 이동국은 핸드오프가 성공적이었는지의 여부를 판단한다. 예를 들어, 몇 가지 이유에서, 기지국의 새로운 활성 세트가 더 이상 충 분한 신호 강도를 갖고 검출될 수 없을 경우, 핸드오프 완성 메시지(Handoff Completion Message)가 기지국에 의해 수신되지 않을 것이며, 핸드오프는 발생하지 않을 것이다. 핸드오프가 성공적이지 않았다는 판단이 이뤄지는 경우, 상기 방법은 블록(234)에 의해 이전 안테나 구성으로 돌아간다.

Claims (22)

  1. 안테나로부터 복수의 RF 신호들을 수신하도록 구성된 수신기로서, 복수의 RF 신호들은 서빙 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기에 의해 송신되는 것을 특징으로 하는 상기 수신기와,
    복수의 RF 신호들을 분류하기 위한 제 1 이동국 임계치로서, 서빙 기지국으로부터의 복수의 RF 신호들이 제 1 이동국 임계치를 넘어설 경우, 제 2 기지국 송신기로부터의 RF 신호들이 이동국에 의해 간섭 신호로 분류되는 것을 특징으로 하는 상기 제 1 이동국 임계치와,
    상기 수신기에 통신가능하게 연결되어, 복수의 안테나 구조를 발생시키도록 구성된 스마트 안테나 모듈과,
    스마트 안테나 모듈에 통신가능하게 연결되어, 서빙 기지국으로부터의 RF 신호들이 제 1 이동국 임계치보다 작을 때 제 2 기지국 송신기로부터의 RF 신호들을 정상 신호로 재분류하도록 구성된 로직 컴포넌트와,
    제 1 이동국 임계치보다 작은 제 2 이동국 임계치로서, 제 2 이동국 임계치보다 크고 제 1 이동국 임계치보다 작을 경우, 이동국 송신기가 서빙 기지국에 파일롯 신호 강도 메시지 "PSSM"을 송신하도록 구성되고, 상기 PSSM은 서빙 기지국에 의해 발생되는 서빙 기지국 파일롯 강도와, 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 제 2 기지국 파일롯 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 2 이동국 임계치와,
    서빙 기지국과 제 2 기지국 송신기에 의해 결정되는 높은 우선순위 상태 및 낮은 우선순위 상태로서, 높은 우선순위 상태는 서빙 기지국으로부터 제 2 기지국 송신기로 핸드오프가 이루어지도록 음성 신호와 상관되고, 낮은 우선순위 상태는 핸드오프가 이루어지지 않도록 패킷 데이터와 상관되는 것을 특징으로 하는 상기 높은 우선순위 상태 및 낮은 우선순위 상태
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로직 컴포넌트는, 상기 서빙 기지국 송신기로부터 인스트럭션을 수신하여, 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 RF 신호들을 동시에 복조하고 조합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이동국은 소프트 핸드오프(soft handoff)에 대하여 구성되며, 이때, 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기가 서로 다른 기지국 위치 상에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 이동국은 소프터 핸드오프에 대하여 구성되며, 이때 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기는 모두 동일한 하나의 기지국 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이동국은 소프트 소프터 핸드오프(soft softer handoff)에 대하여 구성되며, 이때, 상기 이동국은 복수의 RF 신호와, 상기 이동국에 의해 수신되는 복수의 제 3 RF 신호를 발생시키는 제 3 기지국 송신기를 더 포함하고, 상기 제 3 기지국 송신기는 또 다른 기지국 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  6. 제 1 항에 있어서, 복수의 RF 신호는 복수의 음성 신호이며, 이때 상기 로직 컴포넌트는 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 복수의 RF 신호들을 동시에 복조하고 조합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  7. 제 1 항에 있어서, 복수의 RF 신호는 복수의 패킷 데이터이며, 이때 상기 로직 컴포넌트는 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 복수의 RF 신호들을 동시에 복조하고 조합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  8. 서빙 기지국 송신기와 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 복수의 RF 신호들을 수신하는 단계와,
    제 1 이동국 임계치로 복수의 RF 신호들을 분류하는 단계로서, 서빙 기지국으로부터의 RF 신호들이 제 1 이동국 임계치를 넘을 경우, 제 2 기지국 송신기로부터의 RF 신호들을 이동국에 의해 간섭 신호로 분류하는 단계와,
    복수의 안테나 구조를 발생시키도록 구성된 스마트 안테나 모듈과 통신가능하게 연결되는 로직 컴포넌트를 이용하여, 서빙 기지국 송신기로부터의 RF 신호들이 제 1 이동국 임계치보다 작을 경우 제 2 기지국 송신기로부터의 RF 신호들을 정상 신호로 재분류하는 단계와,
    제 2 이동국 임계치보다 크고 제 1 이동국 임계치보다 작을 경우 이동국 송신기로부터 서빙 기지국으로 파일롯 신호 강도 메시지 "PSSM"을 송신하는 단계로서, 제 2 이동국 임계치는 제 1 이동국 임계치보다 작고, PSSM은 서빙 기지국에 의해 발생되는 서빙 기지국 파일롯 강도와, 제 2 기지국 송신기에 의해 발생되는 제 2 기지국 파일롯 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 단계와,
    서빙 기지국 및 제 2 기지국 송신기에 의해 음성 신호에 대해 높은 우선순위 상태를, 패킷 데이터에 대해 낮은 우선순위 상태를 결정하는 단계로서, 높은 우선순위 상태에서는 서빙 기지국으로부터 제 2 기지국 송신기로 핸드오프가 이루어지고, 낮은 우선순위 상태에서는 핸드오프가 이루어지지 않도록 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 서빙 기지국 송신기로부터의 인스트럭션을 수신하여, 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 RF 신호들을 동시에 복조하고 조합하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은 소프트 핸드오프(soft handoff)를 수행하는 단계를 포함하며, 이때, 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기는 서로 다른 기지국 위치 상에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은 소프터 핸드오프(softer handoff)를 수행하는 단계를 포함하며, 이때 상기 서빙 기지국 송신기와 상기 제 2 기지국 송신기는 모두 하나의 동일한 기지국 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 방법은 상기 복수의 RF 신호와, 이동국에 의해 수신되는 복수의 제 3 RF 신호들을 발생시킨 제 3 기지국 송신기를 제공함으로서 소프트 소프터 핸드오프를 수행하는 단계를 추가로 포함하며,
    상기 제 3 기지국 송신기는 서로 다른 기지국 위치 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은 복수의 RF 신호들을 복수의 음성 신호로서 식별하는 단계와, 서빙 기지국 송신기 및 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 복수의 RF 신호들을 조합하고 동시에 복조하는 것을 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 방법은 복수의 RF 신호들을 복수의 패킷 데이터로 분류하는 단계와, 서빙 기지국 송신기 및 제 2 기지국 송신기에 의해 발생된 복수의 RF 신호들을 조합하고 동시에 복조하는 것을 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국을 위한 통신 방법.
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KR1020077022895A 2005-04-21 2006-04-20 스마트 안테나를 갖는 이동국이 핸드오프를 수행하기 위한장치 및 방법 KR100970535B1 (ko)

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