KR101367476B1

KR101367476B1 - 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법

Info

Publication number: KR101367476B1
Application number: KR1020070113033A
Authority: KR
Inventors: 이은종; 성두현; 정재훈; 조한규; 박규진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2014-02-25
Also published as: KR20090017379A; KR101447746B1; CN101647214A; CN101647214B; KR20090017378A

Abstract

무선통신 시스템에서 데이터 수신방법은 인접 셀의 채널 상태를 측정하여 기지국으로 보고하는 단계 및 상기 보고에 대한 응답으로 핸드오버 명령을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 상기 핸드오버 명령을 전송하는데 필요한 핸드오버 준비시간 동안 데이터를 수신하지 않는 수면주기(sleep period)를 취하고, 상기 핸드오버 준비시간 이후 상기 핸드오버 명령을 수신하기 위한 핸드오버 대기시간 동안 활동주기(awake period)를 취한다. 핸드오버 DRX(Discontinuous Reception) 레벨을 통하여 핸드오버의 지연을 줄일 수 있고, 불필요한 활동주기(awake period)를 최소화함으로써 단말의 배터리 소모를 줄일 수 있다. 또한, 핸드오버 DRX 레벨에서 셀 특정값을 부여하여 단말의 수면주기(sleep period)와 활동주기를 유연하게 조절할 수 있으므로 시스템의 특성에 따라 적응적으로 핸드오버를 수행할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 데이터 수신방법{Method for receiving data in wireless communication system}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 단말이 불연속적으로 데이터를 수신하는 데이터 수신방법에 관한 것이다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다.

3세대 이후의 시스템에서 고려되는 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 간섭이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)는 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.

일반적으로 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 배치된다. 하나의 셀은 다수의 섹터(sector)로 구분될 수 있다. 단말의 섹터 간 이동 또는 셀 간 이동에 따라 사용 주파수 대역이 바뀌거나 통신서비스를 제공하는 기지국이 변경될 수 있다. 이를 핸드오버(handover)라 한다. 핸드오버에는 단말이 기지국과 연속적인 통화상태에서 발생하는 통화 핸드오버(traffic handover)와 전원을 켠 정지상태에서 발생하는 정지 핸드오버(idle handover)가 있다. 정지상태는 단말의 전원은 켜져 있으나 실제로 데이터를 송수신하지 않는 상태로, 송수신할 데이터가 없는 상태에서 단말의 불필요한 배터리 소모를 줄이기 위하여 단말의 수신 전원을 일시적으 로 오프(off)시키는 것이다. 단말은 정지상태에서 주기적 또는 필요에 따라 수신 전원을 켜고 필요한 신호를 수신한다. 정지 핸드오버에서 단말이 수신 전원을 꺼두는 동안 핸드오버는 그 만큼 지연된다. 핸드오버의 지연을 피하기 위하여 단말이 전원을 자주 온(on)시키는 것은 불필요한 배터리 소모를 유발한다.

단말의 불필요한 배터리 소모를 줄이고 유연한 핸드오버가 이루어지도록 하는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 단말의 불필요한 배터리 소모를 줄이고 유연한 핸드오버가 될 수 있도록 하는 데이터 수신방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법은 인접 셀의 채널 상태를 측정하여 기지국으로 보고하는 단계 및 상기 보고에 대한 응답으로 핸드오버 명령을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 상기 핸드오버 명령을 전송하는데 필요한 핸드오버 준비시간 동안 데이터를 수신하지 않는 수면주기(sleep period)를 취하고, 상기 핸드오버 준비시간 이후 상기 핸드오버 명령을 수신하기 위한 핸드오버 대기시간 동안 활동주기(awake period)를 취한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법은 기지국으로 인접 셀의 채널상태에 대한 측정 보고를 전송하는 단계 및 상기 측정 보고의 전송 이후, 핸드오버 DRX(Discontinuous Reception) 레벨을 적용하여 핸드오버 명령을 수신하되, 상기 핸드오버 DRX 레벨은 상기 측정 보고를 전송한 때부터 상기 기지국이 핸드오버를 판단하여 상기 핸드오버 명령을 전송할 수 있는 최소시간 동안 수면주기를 취하는 핸드오버 준비시간 및 상기 핸드오버 명령을 수신하기 위하여 활동주기를 취하는 핸드오버 명령 대기시간을 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법은 단말로부터 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고를 수신하는 단계 및 상기 측정 보고를 기반으로 상기 단말의 핸드오버를 결정하여 핸드오버 명령을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 측정 보고의 수신 이후, 상기 단말이 상기 핸드오버 명령을 위한 핸드오버 준비 과정에 필요한 시간동안 데이터를 수신하지 않는 핸드오버 준비시간에서 데이터를 수신할 수 있는 핸드오버 명령 대기시간으로 들어가면 상기 핸드오버 명령을 전송한다.

핸드오버 DRX(Discontinuous Reception) 레벨을 통하여 핸드오버의 지연을 줄일 수 있고, 불필요한 활동주기(awake period)를 최소화함으로써 단말의 배터리 소모를 줄일 수 있다. 또한, 핸드오버 DRX 레벨에서 셀 특정값을 부여하여 단말의 수면주기(sleep period)와 활동주기를 유연하게 조절할 수 있으므로 시스템의 특성에 따라 적응적으로 핸드오버를 수행할 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.

도 2는 핸드오버 과정의 일예를 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 단말에게 무선통신 서비스를 제공하는 서빙기지국(serving BS)은 단말로 측정 제어(Measurement Control) 메시지를 전송한다(S110). 측정 제어 메시지는 핸드오버(handover; HO)를 위하여 단말에게 인접 셀의 채널상태를 측정하여 보고하도록 지시하는 메시지이다.

단말은 인접 셀의 채널상태를 측정하여 서빙기지국으로 측정 보고(Measurement Report) 메시지를 전송한다(S120). 측정 보고 메시지는 가장 근접한 하나의 인접 셀의 채널상태를 나타내거나, 다수의 인접 셀의 채널상태를 나타낼 수 있다. 또한 단말은 서빙기지국과의 하향링크 채널상태를 측정하여 함께 보고할 수 있다.

서빙기지국은 측정 보고 메시지를 기반으로 단말의 핸드오버 여부를 판단한다(S130). 서빙기지국의 채널상태보다 인접 셀의 채널상태가 더 좋은 경우 서빙기지국은 핸드오버를 결정할 수 있다. 단말을 핸드오버하기 결정한 서빙기지국은 타겟기지국(target BS)으로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송한다(S140).

타겟기지국은 핸드오버 요청에 대하여 해당 단말의 수용 여부를 제어한다(S150). 해당 단말을 수용하기로 결정한 타겟기지국은 서빙기지국으로 핸드오버 요청 승인(Handover Request ACK) 메시지를 전송한다(S160).

타겟기지국으로부터 핸드오버 요청 승인을 받은 서빙기지국은 단말로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 전송한다(S170). 핸드오버 명령 메시지는 단말에게 핸드오버가 수행됨을 알리는 메시지이다. 서빙기지국의 핸드오버 결정에서부터 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 과정을 핸드오버 준비(Handover preparation) 단계라 한다.

핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 서빙기지국과의 연결을 끊고 타겟기지국과 동기화하고(S180), 타겟기지국으로 핸드오버 확인(Handover Confirm) 메시 지를 전송한다(S190). 이후, 서빙기지국은 단말을 위해 버퍼링한 데이터를 제거하고 단말에게 할당한 무선자원을 없앤다. 타겟기지국은 단말의 데이터 전송을 위한 무선자원을 할당한다. 이를 핸드오버 실행(Handover execution) 단계라 한다. 이제, 타겟기지국이 단말에게 무선통신 서비스를 제공하는 서빙기지국이 되는데, 이를 핸드오버 완료(Handover completion) 단계라 한다.

도 3은 단말의 수신 모드의 레벨을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 단말의 수신 모드는 연속적으로 데이터를 수신하는 연속 수신(Continuous reception) 레벨, 불연속적으로 데이터를 수신하는 불연속수신(Discontinuous reception; DRX) 레벨로 동작할 수 있다. DRX 레벨은 제1 DRX(1st DRX) 레벨 및 제2 DRX(2nd DRX) 레벨을 포함한다.

수신 전원 오프(RX OFF)는 단말이 데이터를 수신할 수 없는 상태를 의미하고, RX OFF가 유지되는 시간 또는 RX OFF 상태를 수면주기(sleep period)라 한다. 수신 전원 온(RX ON)은 단말이 데이터를 수신할 수 있는 상태를 의미하고, RX ON이 유지되는 시간 또는 RX ON 상태를 활동주기(awake period)라 한다. 제2 DRX 레벨의 수면주기가 제1 DRX 레벨의 수면주기보다 더 길다. 상대적으로 수면주기가 짧은 제1 DRX 레벨을 단주기 DRX(short-DRX), 수면주기가 긴 제2 DRX 레벨을 장주기 DRX(long-DRX), 연속수신 레벨을 비 DRX(non-DRX)라 한다.

기지국으로부터 스케줄링 통지(Scheduling notification)를 받은, 즉 무선자원을 할당받은 단말은 연속수신 레벨로 전환하여 데이터를 수신한다. 기지국으로부터의 데이터 전송이 산발적이거나 정해진 비활성 시간(inactive time) 동안 데이터 전송이 없는 경우, 단말은 제1 DRX 레벨로 전환한다. 이때, 기지국이 제어메시지를 통하여 단말에게 제1 DRX 레벨로 전환하도록 알려줄 수 있는데, 이를 명확한 수신 레벨 전환(explicit reception level change)이라 한다. 또는 단말이 비활성 시간 이후에 스스로 제1 DRX 레벨로 전환할 수 있는데, 이를 묵시적 수신 레벨 전환(implicit reception level change)이라 한다. 제1 DRX 레벨에서 제2 DRX 레벨로의 전환도 명확한 수신 레벨 전환 또는 묵시적 수신 레벨 전환 방식으로 이루어질 수 있다. 연속수신 레벨(non-DRX)에서 제1 DRX 레벨(short-DRX)로의 전환에 적용되는 비활성 시간을 제1 비활성 시간(1st inactive time)이라 하고, 제1 DRX 레벨(short-DRX)에서 제2 DRX 레벨(long-DRX)로의 전환에 적용되는 비활성 시간을 제2 비활성 시간(2nd inactive time)이라 한다. 제1, 제2 비활성 시간은 미리 정해지거나 기지국이 알려줄 수 있다.

단말의 제1 DRX 레벨로의 전환 또는 제2 DRX 레벨로의 전환은 기지국에 의해 제어될 수 있다. 기지국은 단말에게 전송할 데이터의 버퍼 상태를 항상 모니터링하여 단말의 DRX 레벨을 제어할 수 있다. 기지국과 단말은 동기화를 통해 동일한 주기로 동작할 수 있으며, 단말의 제1 DRX의 구간(1st DRX interval)과 제2 DRX의 구간(2nd DRX interval)은 단말에게 전송되는 데이터의 유형 및 데이터 량에 따라 기지국에 의해 결정될 수 있다.

수면주기에 있는 단말은 주기적 또는 필요에 따라 수신 전원을 켜고, 즉 활동주기 상태가 되어 자신에게 전송되는 데이터가 있는지 여부를 확인한다. 단말은 활동주기 동안 채널을 모니터링하여 자신에게 할당되는 데이터가 없는 경우에는 다 시 수면주기로 되돌아간다. 수면주기의 길이에 따라 단말의 DRX은 제1 DRX 레벨과 제2 DRX 레벨로 복합적으로 동작할 수 있다.

이하, 단말의 수신 모드의 각 레벨에서의 핸드오버에 대하여 설명한다.

도 4는 장주기 불연속 수신(long-DRX)에서 핸드오버 과정을 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 단말(UE)은 서빙기지국(Serving BS)의 채널상태가 일정한 임계값 이하로 떨어지게 되면 인접 셀의 채널상태를 측정한다(Measurement). 인접 셀의 채널상태 측정은 수면주기(sleep period) 동안 수행될 수 있고, 활동주기(awake period) 동안에는 수행될 수 없다. 따라서, 비 DRX(non-DRX) 상태에 있는 단말은 서빙기지국으로부터 측정 구간(measurement gap)을 할당받아 인접 셀의 채널상태를 측정한다. DRX 상태에 있는 단말은 수면주기 동안 인접 셀의 채널상태를 측정할 수 있다. 장주기 DRX에서 단말은 충분한 수면주기를 가지고 있기 때문에 측정 구간 없이도 인접 셀의 채널환경을 충분히 측정할 수 있다.

인접 셀의 채널환경을 측정한 단말은 측정결과를 주기적 또는 정의된 이벤트에 의해 측정 보고 메시지를 서빙기지국으로 전송한다(Measurement report).

측정 보고 메시지를 수신한 서빙기지국은 이를 기반으로 자신의 채널환경과 인접 셀의 채널환경을 비교하여 단말의 핸드오버 여부를 결정한다(HO decision). 만일, 서빙기지국이 핸드오버를 할 필요가 없다고 판단한 경우에는 단말에게 어떠한 응답도 해주지 않는다. 서빙기지국으로부터 어떤 응답도 받지 못한 단말은 일정시간 후에 계속해서 인접 셀의 채널환경을 측정한다.

서빙기지국은 핸드오버 여부 결정 결과, 핸드오버를 수행해야 한다고 판단한 경우에는 타겟기지국(target BS)으로 핸드오버 요청 메시지를 전송한다(HO request).

핸드오버 요청 메시지를 수신한 타겟기지국은 해당 단말을 수용할 것인지 여부를 결정한다(Admission control).

타겟기지국이 해당 단말을 수용하는 것으로 결정하면 서빙기지국으로 핸드오버 요청 승인 메시지를 전송한다(Handover request ACK).

핸드오버 요청 승인 메시지를 수신한 서빙기지국은 단말에게 타겟기지국으로의 핸드오버 과정에 필요한 정보와 함께 핸드오버 프로시저가 시작됨을 알리는 핸드오버 명령 메시지를 전송한다(HO command).

핸드오버 여부 결정(HO decision)부터 핸드오버 명령 메시지 전송(HO command)까지를 핸드오버 준비단계라 한다. 핸드오버 준비단계 동안 단말은 서빙기지국 및 타겟기지국이 결정하는 핸드오버 여부 결과에 대해서는 알 수 없다. 단말은 활동주기 동안에만 핸드오버 명령 메시지를 수신할 수 있는데, 단말은 핸드오버 명령 메시지를 수신하기 전에 장주기의 수면주기로 들어간다. 따라서, 기지국은 단말에게 핸드오버 명령 메시지를 전송하기 위해 단말의 다음 활동주기까지 기다려야 한다. 데이터 전송이 거의 없는 장주기 DRX 일지라도 빠른 시간 내에 수행되어야 하는 핸드오버 과정이 이와 같은 장주기 수면주기로 인하여 지연된다. 즉, 장주기 DRX로 인하여 핸드오버가 지연되어 통신시스템의 성능에 좋지 않은 영향을 끼치게 된다.

도 5는 연속수신 레벨(non-DRX)에서 핸드오버 과정을 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고(Measurement report) 이후 연속수신 레벨로 전환하여 핸드오버 명령(HO command)을 기다릴 수 있다. 단말은 RX ON 상태를 유지하고 있으므로 서빙기지국의 핸드오버 명령을 곧바로 수신할 수 있다. 그러나, 핸드오버가 발생하지 않는 경우에는 단말의 수신 모드 레벨의 다수 전환에 따라 핸드오버가 지연될 수 있고 불필요한 배터리의 소모가 발생할 수 있다.

도 6은 연속수신 레벨(non-DRX)에서 핸드오버가 발생하지 않는 경우를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고(Measurement report) 이후 연속수신 레벨로 전환하여 핸드오버 명령(HO command)을 기다리는 경우에 핸드오버가 발생하지 않는 경우이다. 핸드오버 준비 단계에서 서빙기지국이 핸드오버를 하지 않기로 결정 하거나 타겟기지국이 단말의 수용을 허락하지 않은 경우, 서빙기지국은 단말로 핸드오버 명령을 전송하지 않는다.

실제로 인접 셀의 채널환경 측정(measurement) 및 측정 보고(measurement report)는 주기적으로 또는 정의된 이벤트에 의해 여러 번 발생할 수 있다. 이렇게 발생한 측정 보고를 수신한 서빙기지국은 매번 핸드오버를 하도록 결정하지 않는다. 따라서 측정 보고를 전송한 후, 단말의 DRX 레벨을 매번 연속수신 레벨로 전환하는 것은 단말이 불필요하게 긴 시간 동안 활동주기를 유지하는 것이다.

단말은 측정 보고를 전송함과 동시에 핸드오버 명령을 기다리기 위해 연속수신 레벨(non-DRX)로 전환한다. 한번 연속수신 레벨로 전환한 단말은 정의된 시간 동안 핸드오버 명령을 기다린다. 연속수신 레벨에서 단말은 인접 셀의 채널환경을 측정할 수 없으며, 매우 긴 시간 동안 불필요하게 배터리만을 소모하게 된다. 제1 비활성 시간(1st inactivity time)이 만료되면 단말은 단주기 DRX로 전환한다. 단주기 DRX에서 단말은 수면주기를 이용하여 인접 셀의 채널환경을 측정할 수 있다. 제2 비활성 시간(2nd inactivity time)이 지나면 단말은 장주기 DRX로 전환한다. 단말이 단주기 DRX 동안 인접 셀의 채널환경을 충분히 측정하지 못한 경우에는 장주기 DRX에서 충분한 측정 시간을 가지고 인접 셀의 채널환경을 측정할 수 있다. 이후, 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고를 다시 수행한다. 이러한 동작을 반복하여 수행하는 것은 불필요하게 단말의 배터리를 소모하게 만들 뿐만 아니라 인접 셀의 채널환경을 측정할 수 있는 시간을 단축시킴으로써 핸드오버를 지연시키는 결과를 가져온다.

도 7은 단주기 불연속 수신(short-DRX)에서 핸드오버 과정을 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고(Measurement report) 이후 단주기 DRX로 전환하여 핸드오버 명령(HO command)을 기다릴 수 있다. 단말은 짧은 시간의 수면주기를 가지므로 장주기 DRX에서의 핸드오버(도4 참조)에 비하여 핸드오버 명령을 보다 빨리 수신할 수 있다. 그러나, 핸드오버가 발생하지 않거나 핸드오버 명령 메시지에서 한번 이상의 에러가 발생하여 재전송을 요청하는 경우에는 핸드오버가 지연될 수 있고 불필요한 배터리의 소모가 발생할 수 있다.

도 8은 단주기 불연속 수신(short-DRX)에서 핸드오버가 발생하지 않는 경우 를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고(Measurement report) 이후 단주기 DRX로 전환하여 핸드오버 명령(HO command)을 기다리는 경우에 핸드오버가 발생하지 않는 경우이다. 서빙기지국이 핸드오버를 하지 않도록 결정한 경우, 단말은 최대 제2 비활성 시간(2nd inactivity time)동안 서빙기지국으로부터 전송될 수 있는 핸드오버 명령을 기다리게 되고 다음번의 인접 셀의 채널환경 측정이 지연될 수 있다. 그리고 단말이 서빙기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신하였지만 한 번 이상의 에러 감지로 재전송을 요청하는 경우, 서빙기지국은 단주기 DRX를 사용하는 단말의 활동주기 동안에만 메시지를 전송할 수 있으므로, 핸드오버가 지연될 수 있다.

일반적으로 DRX 레벨에서 사용하는 제1 비활성 시간(1st inactive time)은 대략 1초, 제2 비활성 시간(2nd inactive time)은 대략 4초 정도이다. 단말은 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고(Measurement report) 이후 단주기 DRX로 전환하거나 장주기 DRX로 전환하는 경우는 오랜 시간 동안 불필요하게 단말이 활동주기를 유지하는 문제가 발생한다. 단말이 오랜 시간 동안 활동주기에 있게 되면, 그 만큼 인접 셀의 채널환경을 재측정하는 시간이 지연되어, 측정 보고를 기반으로 핸드오버 시간을 결정하는 기지국은 단말의 핸드오버를 지연하여 결정할 수밖에 없다. 핸드오버의 지연은 무선링크 실패, 단말의 수신 성능 악화 등 무선통신 서비스의 품질을 저하시키는 원인이 된다.

이하, 데이터의 송수신이 거의 없는 단말이 장주기 DRX에서 핸드오버를 수행 할 때 배터리 소모를 줄일 수 있고 인접 셀의 채널상태를 빠르게 측정할 수 있으며 핸드오버의 지연을 줄일 수 있는 방법에 대하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 수신 모드의 레벨을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 단말의 수신 모드는 연속수신(Continuous reception) 레벨, 제1 DRX 레벨, 제2 DRX 레벨 및 핸드오버 DRX 레벨(제3 DRX 레벨)로 동작할 수 있다. 핸드오버 DRX 레벨은 제2 DRX 레벨에 있는 단말이 핸드오버를 효율적으로 할 수 있도록 정의되는 불연속수신 레벨이다. 핸드오버 DRX 레벨은 핸드오버 준비시간(HO preparation time) 및 핸드오버 명령 대기시간(HO command waiting time)을 포함한다. 핸드오버 준비시간은 서빙기지국의 핸드오버 결정에서부터 핸드오버 명령 메시지를 전송하는데 필요한 시간이다. 핸드오버 준비단계에서 소요되는 시간이다. 핸드오버 명령 대기시간은 핸드오버 명령을 수신하기 위하여 주어지는 일정 시간이다. 핸드오버 준비시간에 단말은 수신 전원 오프(RX OFF) 상태, 즉 수면주기(sleep period)를 가진다. 핸드오버 명령 대기시간에 단말은 수신 전원 온(RX ON) 상태, 즉 활동주기(awake period)를 가진다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 이용한 핸드오버 과정을 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨에서 핸드오버 준비시간(Tp) 및 핸드오버 명령 대기시간(Tc)은 타겟기지국에 대하여 특정값으로 설정될 수 있다. 서빙기지국은 인접 셀 리스트에 속하는 모든 셀에 대하여 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간에 해당하는 값을 미리 단말과 공유할 수 있다. 인접 셀 리스트 중에서 어느 셀에 해당하는 값을 사용할지는 측정 보고(measurement report)를 통하여 알려줄 수 있다. 즉, 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간은 어느 셀에 대하여 채널환경을 측정한 것인지에 따라 단말과 기지국이 동기화된다.

핸드오버 준비시간(Tp)은 다음과 같이 정의될 수 있다.

Handover Preparation Time(Tp) = measurement report propagation delay + HO decision processing delay + HO request message processing delay + HO request propagation delay + Admission control processing delay + HO request ACK processing delay + HO request ACK propagation delay + HO command processing delay + HO command propagation delay

즉, 핸드오버 준비시간(Tp)은 측정 보고 전송, 핸드오버 결정(HO decision), 핸드오버 요청(HO request) 메시지 처리, 핸드오버 요청 전송, 단말의 수용 여부 제어(admission control) 처리, 핸드오버 요청 승인 처리, 핸드오버 요청 승인 전송, 핸드오버 명령 처리 및 핸드오버 명령 전송에 소요되는 시간의 합이다. 핸드오버 준비 시간은 핸드오버 명령이 발생하기 전의 서빙기지국과 타겟기지국 사이의 핸드오버 여부를 결정하는데 걸리는 시간이다. 핸드오버 준비 시간 동안 단말은 수신할 메시지가 없으므로 수면주기로 들어갈 수 있다.

핸드오버 명령 대기시간(Tc)은 다음과 같이 정의될 수 있다.

Handover Command Waiting Time(Tc) = Number of HARQ process channel (n TTI) × 최대 재전송 횟수 = HARQ RTT × 최대 재전송 횟수

즉, 핸드오버 명령 대기시간(Tc)은 HARQ(Hybrid Automatic Request) 처리 채널의 수와 최대 재전송 횟수의 곱으로, HARQ를 위하여 주어지는 최대 재전송 횟수에 해당하는 시간으로 정의될 수 있다. 핸드오버 명령 대기시간은 HARQ를 이용한 핸드오버 명령 에러 복구(HO command error recovery)에 소요되는 시간으로 정의될 수 있다. 단말은 핸드오버 명령이 전송되는지 여부에 대하여 알 수 없으므로, 핸드오버 준비시간 이후 핸드오버 명령을 수신하기 위한 준비를 해야 한다. 핸드오버 명령 메시지는 높은 신뢰성을 요구하는 메시지로 아주 강인하게 구성되어 전송된다고 가정하면, HARQ에 의해 대부분의 에러를 복구할 수 있다. 또한 하향링크 데이터는 'n channel stop and wait'를 이용하여 전송되기 때문에 핸드오버 명령 대기시간은 n × HARQ 최대 재전송 횟수로 정의될 수 있다. 핸드오버 명령 대기시간 동안 핸드오버 명령 메시지를 수신하지 못한 경우, 단말은 핸드오버가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 제2 DRX 레벨(long-DRX)로 돌아간다.

일반적인 경우, 현재 설정된 제1 비활성 시간(1st inactive time)은 대략 1초(1000ms)정도이다. 그러나, 핸드오버 명령 대기시간은 하향링크 데이터가 'n channel stop and wait'를 이용하여 전송된다고 할 때, 핸드오버 명령 대기시간은 n × HARQ 최대 재전송 횟수(ms)가 된다. 이때, 핸드오버 커맨드 메시지가 HARQ 단에서 '7 channel stop and wait'와 최대 4회의 HARQ 재전송 횟수를 이용하여 전송된다고 가정했을 때, 핸드오버 명령 대기시간은 28ms가 된다. 이 값은 셀 특성에 따라 달라질 수 있으며, 셀에 따라 최대 50ms가 걸린다 가정하더라도 기존의 연속수신 레벨을 사용하는 경우보다 약 20배의 배터리 절약 효과를 가져올 수 있다.

이상, 제1 DRX 레벨에서 제2 DRX 레벨로 전환된 후, 제2 DRX 레벨에서 핸드오버 DRX 레벨로 전환되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 제1 DRX 레벨에서 핸드오버를 수행할 때 곧바로 핸드오버 DRX 레벨로 전환될 수 있다. 또한, 연속수신 레벨에서 핸드오버를 수행하는 경우에도 단말의 배터리 소모를 줄이기 위하여 핸드오버 DRX 레벨을 사용할 수도 있다.

도 11은 핸드오버 DRX 레벨을 이용한 핸드오버 과정의 다른 예를 도시한 것이다.

도 11을 참조하면, 단말은 장주기 DRX의 수면주기 동안 인접 셀의 채널환경을 측정(measurement)하여 기지국으로 측정 보고(Measurement report)를 전송한다. 측정 보고를 수신한 기지국은 항상 핸드오버를 결정하도록 하는 것은 아니며, 실제 핸드오버를 수행하기 위한 이벤트가 발생하기 전에 수차례의 측정 보고가 발생할 수 있다.

측정 보고를 전송한 단말은 항상 핸드오버 DRX 레벨을 수행한다. 즉, 측정 보고 후 핸드오버가 발생하지 않는 경우나 핸드오버가 발생하는 경우 모두 단말은 핸드오버 DRX 레벨을 수행한다.

측정 보고 후 핸드오버가 발생하지 않는 경우, 단말은 핸드오버 준비시간 동안 수면주기(sleep period) 상태를 유지하고, 핸드오버 명령 대기시간 동안 활동주기(awake period) 상태를 유지한다. 기지국으로부터 미리 정의된 핸드오버 DRX 레벨의 구간(interval) 동안 핸드오버 명령 메시지를 수신하지 않은 단말은 핸드오버가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 이전의 장주기 DRX 레벨로 되돌아가 장주기의 수면주기를 가지며 인접 셀의 채널상태를 측정한다.

측정 보고 후 핸드오버가 발생하는 경우, 단말은 핸드오버 명령 대기시간에 핸드오버 명령을 수신하여 핸드오버를 수행한다. 단말은 핸드오버 명령 메시지를 수신하자마자 나머지 핸드오버 과정을 수행하기 위하여 핸드오버 DRX 레벨에서 빠져 나와 연속수신 레벨(non-DRX)로 들어간다. 이때, 단말은 인접 셀의 채널상태 측정을 더 이상 수행할 필요가 없다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 도시한 것이다.

도 12를 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨(Handover DRX level)은 적어도 하나의 핸드오버 DRX 구간(HO DRX interval)을 포함한다. 핸드오버 DRX 구간은 핸드오버 준비 시간, 핸드오버 명령 대기시간 및 장주기 DRX 레벨을 포함한다. 즉, 단말이 인접 셀의 채널환경을 측정하여 하나의 측정 보고를 전송한 때부터 다음의 측정 보고를 전송할 때까지를 핸드오버 DRX 구간이라 한다. 단말이 첫 번째 측정 보고를 전송한 때부터 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신할 때까지를 핸드오버 DRX 레벨이라 한다.

핸드오버 DRX 구간이 반복되다가 핸드오버 명령을 수신하면 단말은 연속수신 레벨로 전환되어 나머지 핸드오버 과정을 수행한다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 도시한 것이다.

도 13을 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨은 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간을 포함하되, 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간 모두 활동 주기(awake period)를 유지한다.

핸드오버 준비시간은 대략 수십 ms(10~20ms) 정도의 시간이 될 수 있다. 짧은 시간이지만 단말이 기지국에 의해 정의된 수면주기(sleep period)에서 깨어나기 전에 빠른 시간 내에 처리된 핸드오버 명령이 기지국으로부터 전송될 준비가 될 수 있다. 핸드오버 준비시간 동안 단말이 수면주기에 있는 경우, 핸드오버 명령을 수신하는데 약간의 지연이 발생할 수 있다. 핸드오버 준비시간 동안 수면주기를 유지하여 배터리 소모를 줄이는데 이득보다 핸드오버 지연에 더 큰 영향을 미치게 되는 경우에는 핸드오버 준비시간 동안 수면주기를 유지할 필요가 없다. 따라서, 핸드오버 DRX 레벨에서 핸드오버 준비시간을 활동주기로 유지할 수 있다. 핸드오버 준비시간을 활동주기로 유지할 것인지, 수면주기로 유지할 것인지는 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 예를 들어, 서빙기지국과 타겟기지국으로의 셀 간 핸드오버는 처리시간이 오래 걸릴 수 있으나, 하나의 기지국에서 섹터 간의 핸드오버는 짧은 시간에 이루어질 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 도시한 것이다.

도 14를 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨은 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간을 포함하되, 핸드오버 준비시간은 일정 비율로 수면주기와 활동주기를 가질 수 있다.

핸드오버 준비시간 모두를 수면주기를 유지하거나 활동주기를 유지하는 것이 불필요한 경우, 핸드오버 준비시간 중 일부만을 활동주기(또는 수면주기)를 가지도 록 할 수 있다. 핸드오버 준비시간(Tp)의 상태는 수학식 1과 같이 조절할 수 있다.

Tp = α·Tp + β·Tp

여기서, α는 수면주기가 적용되는 비율, β는 활동주기가 적용되는 비율로서, α+β=1이고 0≤α≤1, 0≤β≤1 이다. α와 β를 조절하여 핸드오버 준비시간에서 수면주기와 활동주기를 조절할 수 있다. α와 β는 미리 정해지거나 단말이 조절할 수 있다. 또는 기지국이 α 또는 β를 정하여 단말에게 알려줄 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 도시한 것이다.

도 15를 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨은 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간을 포함하되, 핸드오버 명령 대기시간은 핸드오버 명령 에러 복구(HO command error recovery) 시간과 보호시간(Guard time, T_G)을 포함한다. 즉, 핸드오버 명령 대기시간에 보호시간을 더 포함시켜 핸드오버 명령 대기시간을 조절할 수 있다.

핸드오버 명령 대기시간은 핸드오버 명령 메시지를 지연 없이 정확하게 수신하여야 하는 중요한 시간이다. 무선통신환경뿐만 아니라 백본망(backbone network) 상에서 데이터 전송의 지연까지 고려하여 핸드오버 명령 대기시간을 설정할 필요가 있다. 이를 위해, 핸드오버 명령 대기시간에 보호시간을 더 포함시킬 수 있다. 보호시간은 시스템에 따라 미리 정해지거나 기지국이 정하여 단말에게 알려줄 수 있 다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3 불연속 수신 모드를 도시한 것이다.

도 16을 참조하면, 핸드오버 DRX 레벨(Handover DRX level)은 적어도 하나의 핸드오버 DRX 구간(HO DRX interval)을 포함한다. 핸드오버 DRX 구간은 핸드오버 준비 시간, 핸드오버 명령 대기시간 및 수면주기를 포함한다. 이때, 수면주기는 일정 시간 또는 변동되는 시간으로 정해질 수 있다. 즉, 단말이 인접 셀의 채널환경을 측정하여 하나의 측정 보고를 전송한 때부터 다음의 측정 보고를 전송할 때까지를 핸드오버 DRX 구간이라 하고, 단말이 첫 번째 측정 보고를 전송한 때부터 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신할 때까지를 핸드오버 DRX 레벨이라 한다.

이상, 핸드오버 DRX 레벨에서 핸드오버 준비시간 및 핸드오버 명령 대기시간이 서빙기지국과 타겟기지국 사이 및 서빙기지국과 단말 사이에서 수행되는 절차에 따라 특정값으로 정해질 수 있는 것으로 설명하였다. 즉, 하나의 인접 셀에 대한 특정값으로 DRX 레벨이 정해질 수 있다. 그러나, 단말이 다수의 인접 셀에 대한 채널상태를 측정 보고한 경우, 단말이 핸드오버 DRX 구간 또는 핸드오버 DRX 레벨을 설정할 때 다수의 인접 셀 중에서 어느 셀을 기반으로 설정할 것인지 모호해질 수 있다. 이러한 경우, 핸드오버 준비시간을 활동주기로 적용하고, 인접 셀 리스트에서 가장 긴 시간을 요구하는 셀을 기반으로 핸드오버 DRX 구간 또는 핸드오버 DRX 레벨을 설정할 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 핸드오버 과정의 일예를 도시한 흐름도이다.

도 3은 단말의 수신 모드의 레벨을 도시한 것이다.

도 8은 단주기 불연속 수신(short-DRX)에서 핸드오버가 발생하지 않는 경우를 도시한 것이다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 DRX 레벨을 도시한 것이다.

Claims

인접 셀의 채널 상태를 측정하여 기지국으로 보고하는 단계; 및

상기 보고에 대한 응답으로 핸드오버 명령을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 상기 핸드오버 명령을 전송하는데 필요한 핸드오버 준비시간 동안 데이터를 수신하지 않는 수면주기(sleep period)를 취하고, 상기 핸드오버 준비시간 이후 상기 핸드오버 명령을 수신하기 위한 핸드오버 대기시간 동안 활동주기(awake period)를 취하며,

상기 핸드오버 준비시간은 상기 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 타겟기지국으로 핸드오버를 요구하고, 상기 타겟기지국으로부터 핸드오버를 승인받는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 핸드오버 대기시간은 HARQ의 최대 재전송 횟수만큼의 재전송을 수행하는 시간인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
제1 항에 있어서, 상기 핸드오버 대기시간은 HARQ의 최대 재전송 횟수만큼의 재전송을 수행하는 시간 및 추가되는 보호시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
제1 항에 있어서, 상기 핸드오버 준비시간에서 상기 수면주기를 취하는 시간은 조절되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
기지국으로 인접 셀의 채널상태에 대한 측정 보고를 전송하는 단계; 및

상기 측정 보고의 전송 이후, 핸드오버 DRX(Discontinuous Reception) 레벨을 적용하여 핸드오버 명령을 수신하되, 상기 핸드오버 DRX 레벨은 상기 측정 보고를 전송한 때부터 상기 기지국이 핸드오버를 판단하여 상기 핸드오버 명령을 전송할 수 있는 최소시간 동안 수면주기를 취하는 핸드오버 준비시간 및 상기 핸드오버 명령을 수신하기 위하여 활동주기를 취하는 핸드오버 명령 대기시간을 포함하며,

상기 핸드오버 준비시간은 상기 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 타겟기지국으로 핸드오버를 요구하고, 상기 타겟기지국으로부터 핸드오버를 승인받는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
제6 항에 있어서, 불연속적으로 데이터를 수신하는 제1 DRX 레벨에서 상기 제1 DRX 레벨보다 데이터를 수신하지 않는 구간이 더 긴 제2 DRX 레벨로 전환한 다음에 상기 측정 보고를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
제6 항에 있어서, 상기 기지국으로부터 상기 핸드오버 명령을 수신하면 연속적으로 데이터를 수신하는 연속수신 레벨을 적용하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.
무선통신 시스템에서 데이터 수신방법에 있어서,

단말로부터 인접 셀의 채널환경에 대한 측정 보고를 수신하는 단계; 및

상기 측정 보고를 기반으로 상기 단말의 핸드오버를 결정하여 핸드오버 명령을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 측정 보고의 수신 이후, 상기 단말이 상기 핸드오버 명령을 위한 핸드오버 준비 과정에 필요한 시간동안 데이터를 수신하지 않는 핸드오버 준비시간에서 데이터를 수신할 수 있는 핸드오버 명령 대기시간으로 들어가면 상기 핸드오버 명령을 전송하며,

상기 핸드오버 준비시간은 기지국이 핸드오버 여부를 판단하여 타겟기지국으로 핸드오버를 요구하고, 상기 타겟기지국으로부터 핸드오버를 승인받는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 데이터 수신방법.