KR101041155B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신 수행 여부 판단장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신 수행 여부 판단장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신(location update) 절차에 관한 것으로, 단말은, 아이들 모드(idle mode) 시, 기지국으로부터 페이징 광고(paging advertisement) 메시지를 수신하는 수신기와, 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보를 확인하는 해석기와, 상기 페이징 그룹 식별 정보가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보와 상이한 경우, 페이징 그룹 변경에 따른 위치 갱신 절차의 수행 여부를 판단하는 판단기를 포함하여, 위치 갱신을 수행하기에 앞서 기지국과의 신호 세기를 바탕으로 위치 갱신 절차의 수행 여부를 판단함으로써, 위치 갱신 절차의 성공률을 높일 수 있다.
아이들 모드(idle mode), 페이징 그룹(paging group), 위치 갱신(location update)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신 수행 여부 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING OPERATION OF LOCATION UPDATE IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선통신 시스템에서 페이징 그룹(paging group) 변화로 인한 위치 갱신(location update) 수행 여부를 판단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 이용하여 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS' 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성과 QoS을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통 신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 시스템이다.
상기 802.16 시스템에서, 다수의 기지국들은 페이징 그룹(paging group)이라 불리는 논리적 그룹을 구성한다. 페이징 그룹은 아이들 모드(idle mode) 단말의 위치를 나타내는 단위이다. 즉, 아이들 모드 단말로의 하향링크(downlink) 트래픽(traffic)이 발생하는 경우, 상기 아이들 모드 상태인 단말에 대응되는 페이징 그룹 내의 모든 기지국들은 상기 아이들 모드 단말에 대한 페이징(paging)을 시도한다. 상기 페이징 그룹은 시스템 설계 단계에서 결정되며, 이동하는 아이들 모드 단말이 동일 페이징 그룹 내에서 대부분의 시간을 유지할 수 있도록 커야하고, 동시에, 페이징 부하가 적절한 수준을 유지할 수 있도록 작아야한다.
아이들 모드 단말에게 현재 속한 페이징 그룹을 알리기 위해, 모든 기지국들은 자신과 대응되는 페이징 그룹의 식별 정보인 PG_ID(Paging Group IDentifier)를 포함 하는 MOB_PAG_ADV(MOBile PAGing ADVertisement) 메시지를 주기적으로 송신한다. 상기 MOB_PAG_ADV 메시지는 일정한 주기에 따라 약속된 자원을 통해 송신되므로, 아이들 모드 단말은 상기 MOB_PAG_ADV 메시지를 수신할 수 있다. 이에 따라, 아이들 모드 단말은 수신되는 MOB_PAG_ADV 메시지에 포함된 PG_ID를 확인하고, 이전 확인된 PG_ID와 비교함으로써, 페이징 그룹의 변경 여부를 판단한다. 페이징 그룹이 변경되었다고 판단되는 경우, 아이들 모드 단말은 도 1과 같은 위치 갱신(location update) 절차를 수행한다. 다시 말해, 아이들 모드 단말은 MOB_PAG_ADV 메시지를 수신하여 페이징 그룹 변화를 인지한 후(101단계), 위치 갱 신을 위한 메시지, 즉, 위치 갱신을 목적으로 하는 RNG_REQ(RaNGing REQuest) 메시지를 기지국으로 송신하고(103단계), 상기 기지국으로부터 RNG_RSP(RaNGing REPonse) 메시지를 수신함으로써(105단계), 위치 갱신 절차를 수행한다.
단말이 서로 다른 페이징 그룹에 속한 기지국A의 셀에서 기지국B의 셀로 이동하는 경우, 단말에 의해 측정된 기지국A 및 기지국B로부터의 수신 신호 세기의 예는 도 2와 같다. 상기 도 2의 (a)와 같은 경우, 단말이 시점A(211)에서 MOB_PAG_ADV 메시지를 수신하여 페이징 그룹 변화를 인지하고, 시점B(213)에서 위치 갱신을 위한 RNG_REQ 메시지를 기지국B로 송신하고, 시점C(215)에서 기지국B로부터 RNG_RSP 메시지를 수신하는데 아무런 문제가 발생하지 않는다. 하지만, 상기 도 2의 (b)와 같은 경우, 단말이 시점A(231)에서 MOB_PAG_ADV 메시지를 수신하여 페이징 그룹 변화를 인지하고, 시점B(233)에서 RNG_REQ 메시지를 기지국B로 송신하지만, 상기 시점B(233)에서 채널 상태가 열악하여 상기 RNG_REQ 메시지가 유실될 수 있다. 또는, 상기 시점B(233)에서 RNG_REQ 메시지의 수신이 성공하더라도, 시점C(235)에서 송신되는 RNG_RSP 메시지가 유실될 수 있다. 즉, 단말은 위치 갱신을 실패하게 된다.
상술한 바와 같이, 아이들 모드 단말이 셀 간 이동에 따라 위치 갱신 절차를 수행하는데 있어서, 진입하는 셀의 기지국과의 채널 상태 변화로 인해 위치 갱신 절차가 실패되는 현상이 발생한다. 이로 인해, 단말에서의 불필요한 전력 소모 및 유실되는 메시지로 인한 무선 자원 낭비가 발생한다. 따라서, 위치 갱신 절차의 성공률을 향상시키기 위한 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 아이들 모드(idel mode) 단말의 위치 갱신(location update) 성공률을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신 절차 수행 여부를 판단하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 아이들 모드(idle mode) 시, 기지국으로부터 페이징 광고(paging advertisement) 메시지를 수신하는 수신기와, 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보를 확인하는 해석기와, 상기 페이징 그룹 식별 정보가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보와 상이한 경우, 페이징 그룹 변경에 따른 위치 갱신(location update) 절차의 수행 여부를 판단하는 판단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 아이들 모드 시, 기지국으로부터 페이징 광고 메시지를 수신하는 과정과, 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보를 확인하는 과정과, 상기 페이징 그룹 식별 정보가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보와 상이한 경우, 페이징 그룹 변경에 따른 위치 갱신 절차의 수행 여부를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
광대역 무선통신 시스템에서 페이징 그룹(paging group) 변경으로 인한 위치 갱신(location update)을 수행하기에 앞서 기지국과의 신호 세기를 바탕으로 위치 갱신 절차의 수행 여부를 판단함으로써, 위치 갱신 절차의 성공률을 높일 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신(location update) 절차의 수행 여부를 판단하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시 스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)수신기(302), OFDM복조기(304), 부반송파디매핑기(306), 복조 및 복호화기(308), 메시지해석기(310), 신호세기측정기(312), 위치갱신판단기(314), 메시지생성기(316), 부호화 및 변조기(318), 부반송파매핑기(320), OFDM변조기(322), RF송신기(324)를포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(302)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(304)는 상기 RF수신기(302)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(306)는 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들 중 단말 자신에게 할당된 자원에 매핑된 신호를 추출한다. 예를 들어, 단말이 아이들 모드인 경우, 상기 부반송파디매핑기(306)는 미리 알려진 페이징 광고 메시지를 포함하는 자원에 매핑된 신호를 추출한다. 여기서, 상기 페이징 광고 메시지는 MOB_PAG_ADV(MOBile PAGing ADVertisement) 메시지라 칭해지기도 한다. 상기 복조 및 복호화기(308)는 복소심벌들을 복조하여 비트열로 변환하고, 상기 비트열을 채널 복호화(channel decoding)하여 정보 비트열을 복원한다.
상기 메시지해석기(310)는 기지국으로부터 수신되는 MAC(Media Access Control) 관리 메시지들을 해석한다. 예를 들어, 단말이 아이들 모드인 경우, 상기 메시지해석기(310)는 주기적으로 수신되는 페이징 광고 메시지를 해석함으로써, 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별자(PG_ID : Paging Group_IDentifier)를 확인한다.
상기 신호세기측정기(312)는 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한다. 예를 들어, 상기 신호세기측정기(312)는 신호의 절대적 크기를 나타내는 수신 신호 세기 지표(RSSI : Received Signal Strength Indication) 및 신호의 상대적 크기를 나타내는 채널 품질을 측정한다. 여기서, 상기 채널 품질은 반송파 대 간섭 및 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio), 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR : Signal to Interference and Noise Ratio) 또는 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)를 의미한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 메시지해석기(310)에 의해 확인된 페이징 그룹 식별자가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별자와 다른 경우, 상기 신호세기측정기(312)는 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에 대한 신호 세기를 측정한다. 이때, 상기 신호세기측정기(312)는 신호 세기 측정을 위해 상기 페이징 광고 메시지를 이용하거나 또는 프리앰블(preamble) 신호를 이용할 수 있다.
상기 위치갱신판단기(314)는 상기 메시지해석기(310)에 의해 확인된 페이징 그룹 식별자에 따라 위치 갱신 절차 수행 여부를 판단한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 메시지해석기(310)에 의해 확인된 페이징 그룹 식별자가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별자와 다른 경우, 상기 위치갱신판단기(314)는 상기 신호세기측정기(312)에 의해 측정된 신호 세기를 기반으로 위치갱신 절차 수행 여부를 판단한다. 상세히 말하면, 페이징 그룹 식별자의 변화를 인지하면, 상기 위치갱신판단기(314)는 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에 대한 수신 신호 세기 지표 및 채널 품질이 각각의 임계치보다 크거나 같은지 확인한다. 만일, 수신 신호 세기 지표 및 채널 품질이 각각의 임계치보다 크거나 같으면, 상기 위치갱신판단기(314)는 위치 갱신 절차를 수행하도록 판단한다. 반면, 수신 신호 세기 지표 및 채널 품질이 각각의 임계치보다 작으면, 상기 위치갱신판단기(314)는 위치 갱신 절차를 수행하지 아니하도록 판단하고, 다음 페이징 광고 메시지의 수신을 대기한다.
상기 메시지생성기(316)는 기지국으로 송신할 MAC 관리 메시지들을 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 위치갱신판단기(314)에 의해 위치 갱신을 수행할 것을 판단한 경우, 상기 메시지생성기(316)는 위치 갱신을 목적으로하는 레인징 메시지를 생성한다.
상기 부호화 및 변조기(318)는 정보 비트열을 채널 부호화(channel coding)하고, 채널 부호화된 비트열을 변조하여 복소심벌들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(320)는 상기 복소심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(322)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소심벌들을 시간영역 신호로 변환하고, CP를 삽입하여 OFDM 심벌을 구성한다. 상기 RF송신기(324)는 기저대역 신호를 RF대역 신호로 상향변환하고, 안테나를 통해 송신한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 단말은 401단계에서 기 저장된 페이징 그룹 식별자와 다른 페이징 그룹 식별자를 포함하는 페이징 광고 메시지가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 페이징 광고 메시지가 수신되면, 상기 단말은 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별자를 확인한 후, 이전 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별자와 비교한다.
상기 페이징 그룹 식별자가 변화하면, 상기 단말은 403단계로 진행하여 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에 대한 채널 품질 및 수신 신호 세기 지표를 측정한다. 여기서, 상기 채널 품질은 반송파 대 간섭 및 잡음비, 신호 대 간섭 및 잡음비 또는 신호 대 잡음비를 의미한다. 이때, 상기 단말은 신호 세기 측정을 위해 상기 페이징 광고 메시지를 이용하거나 또는 프리앰블 신호를 이용할 수 있다.
이어, 상기 단말은 405단계로 진행하여 상기 403단계에서 측정된 상기 채널 품질 및 상기 수신 신호 세기 지표가 각각의 임계값보다 크거나 같은지 확인한다. 만일, 상기 채널 품질 및 상기 수신 신호 세기 지표 중 하나라도 각각의 임계값보다 작으면, 상기 단말은 아무런 동작도 수행하지 않고 상기 401단계로 되돌아간다. 즉, 상기 단말은 다음 페이징 광고 메시지의 수신을 대기한다.
반면, 상기 채널 품질 및 상기 수신 신호 세기 지표가 각각의 임계값보다 크거나 같으면, 상기 단말은 407단계로 진행하여 위치 갱신 절차를 수행한다. 즉, 상기 단말은 위치 갱신을 목적으로 하는 레인징 메시지를 생성하고, 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국으로 상기 레인징 메시지를 송신한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 광대역 무선통신 시스템에서 위치 갱신(location update) 절차 수행 시 신호 교환을 도시하는 도면,
도 2는 광대역 무선통신 시스템에서 셀 간을 이동하는 단말에서 측정되는 기지국들로부터의 수신 신호 세기 변화 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면.

Claims (18)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    아이들 모드(idle mode) 시, 기지국으로부터 페이징 광고(paging advertisement) 메시지를 수신하는 수신기와,
    상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보를 확인하는 해석기와,
    상기 페이징 그룹 식별 정보가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보와 상이한 경우, 페이징 그룹 변경에 따른 위치 갱신(location update) 절차의 수행 여부를 판단하는 판단기와,
    상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에 대한 수신 신호 세기 지표(RSSI : Received Signal Strength Indication) 및 채널 품질을 측정하는 측정기를 포함하며,
    상기 판단기는, 상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질이 각각의 임계값보다 작은 경우 상기 위치 갱신 절차를 수행하지 아니하도록 판단하고, 상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질이 각각의 임계값보다 크거나 같은 경우 상기 위치 갱신 절차를 수행하도록 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정기는, 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에서 송신된 프리앰블(preamble) 신호 또는 상기 페이징 광고 메시지를 이용하여 상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 갱신 절차를 수행하도록 판단된 경우, 위치 갱신을 위한 레인징(ranging) 메시지를 생성하는 생성기와,
    상기 레인징 메시지를 송신하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채널 품질은, 반송파 대 간섭 및 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio), 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR : Signal to Interference and Noise Ratio), 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    수신 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌 단위로 구분하고, CP(Cyclic Prefix)를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Tranform) 연산을 통해 부반송파별 신호를 복원하는 OFDM 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신기는, 아이들 모드(idle mode) 시, 상기 기지국으로부터 상기 페이징 광고 메시지를 주기적으로 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    아이들 모드(idle mode) 시, 기지국으로부터 페이징 광고(paging advertisement) 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 페이징 광고 메시지를 해석하여 상기 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보를 확인하는 과정과,
    상기 페이징 그룹 식별 정보가 이전 수신된 페이징 광고 메시지에 포함된 페이징 그룹 식별 정보와 상이한 경우, 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에 대한 수신 신호 세기 지표(RSSI : Received Signal Strength Indication) 및 채널 품질을 측정하는 과정과,
    상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질이 각각의 임계값보다 작은 경우, 위치 갱신 절차(location update)를 수행하지 아니하도록 판단하고, 다음 페이징 광고 메시지의 수신을 대기하는 과정과,
    상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질이 각각의 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 위치 갱신 절차를 수행하도록 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수신 신호 세기 지표 및 상기 채널 품질은, 상기 페이징 광고 메시지를 송신한 기지국에서 송신된 프리앰블(preamble) 신호 또는 상기 페이징 광고 메시지를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서,
    상기 위치 갱신 절차를 수행하도록 판단된 경우, 위치 갱신을 위한 레인징(ranging) 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 채널 품질은, 반송파 대 간섭 및 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio), 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR : Signal to Interference and Noise Ratio), 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    수신 신호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌 단위로 구분하고, CP(Cyclic Prefix)를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Tranform) 연산을 통해 부반송파별 신호를 복원하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 페이징 광고 메시지는, 상기 기지국으로부터 주기적으로 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
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