KR101463198B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 페이징 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 긴급 페이징 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 호 연결에 관한 것으로, 셀 내 단말로부터 긴급 호(emergency call)를 요청하는 도움 신호(help signal) 수신이 보고되면, 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 과정과, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 송신하는 과정을 포함하여, 비활성 모드(inactive mode) 단말들을 활성 모드(active mode)로 전환시킴으로써, 중계기로서 동작할 단말 선택을 위한 더 많은 후보 단말들을 확보할 수 있다.
Figure R1020080107512
긴급 호(emergency call), 비활성 모드(inactive mode), 페이징(paging)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 긴급 페이징 장치 및 방법{APPARATUS AND METHDO FOR EMERGENCY PAGING IN A BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTMEM}
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 페이징을 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
사용자에게 휴대성 및 이동성을 갖는 통신 서비스를 제공하기 위한 무선통신 시스템은 일정 지리적 범위를 담당하는 기지국들을 포함하여 구성된다. 상기 기지국들은 자신의 셀(cell) 내에 위치한 단말들과 무선 채널을 통해 통신을 수행하며, 접속 망(access network)의 기능을 수행한다. 따라서, 단말은 자신이 속한 셀을 담당하는 기지국에 접속함으로써 통신 서비스를 제공받을 수 있다.
단말이 통신 서비스를 제공받는데 있어서, 기지국은 필수적 역할을 수행한다. 따라서, 단말이 어느 기지국의 셀에도 포함되지 않는 지역에 위치한 경우, 상기 단말은 통신 서비스를 제공받을 수 없다. 또한, 지진 및 태풍과 같은 자연 재해 및 기타 다양한 사유로 인해 기지국이 기능을 발휘하지 못하게 되는 경우, 상기 기지국에 접속되어 있던 단말들은 통신 서비스를 제공받을 수 없게 된다. 이 경우, 단말을 통해 통신 서비스를 제공받기 위해, 상기 단말의 사용자는 동작하고 있는 기지국의 셀 영역으로 이동하여야 한다.
하지만, 반드시 통신을 수행해야 하지만, 이동이 곤란하거나 또는 이동에 소요되는 시간을 기다릴 수 없는 상황이 존재할 수 있다. 예를 들어, 자연 재해 및 범죄 사고 등의 위급 상황이 있을 수 있다. 상기 위급 상황은 실제 통신 환경에서 충분히 발생할 수 있으며, 이에 대한 대책으로서 긴급 호(emergency call) 서비스가 고려되고 있다. 일반적으로, 상기 긴급 호 서비스는 기지국에 접속할 수 없는 단말을 다른 단말을 통해 기지국과 다중 홉 중계 통신을 수행하게끔하는 방식으로 수행된다. 이를 위해, 중계기로서 동작할 다른 단말을 선택해야 한다. 이때, 상기 기지국에 접속할 수 없는 단말이 위치한 방향의 셀 가장자리에 위치한 단말들 중 하나가 상기 중계기로서 선택된다. 하지만, 채널 품질, 베터리 상태 등을 고려할 때, 상기 셀 가장자리에 위치한 단말들 중 상기 중계기로서 동작할 적절한 단말이 존재하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 긴급 호 연결은 실패된다. 따라서, 상기 긴급 호 연결의 성공률을 향상시키기 위해, 더 많은 후보 단말을 확보하기 위한 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 호(emergency call) 연결의 성공률을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 호를 위해 중계기로서 동작할 단말의 후보들을 확보하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 비활성 모드(inactive mode)의 단말들을 활성 모드(active mode)로 전환시킴으로써 긴급 호를 위해 중계기로서 동작할 단말의 후보들을 확보하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 특정 지리적 영역 내의 단말들을 페이징(paging) 하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 페이징(paging) 방법은, 셀 내 단말로부터 긴급 호(emergency call)를 요청하는 도움 신호(help signal) 수신이 보고되면, 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 과정과, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 비활성 모드(inactive mode) 단말의 활성 모드(active mode) 전환 방법은, 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지가 수신되면, 상기 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 과정과, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 비교하는 과정과, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 상기 자신의 인접 기지국 식별자 집합 중 동일한 기지국의 개수가 임계치 이상인 경우, 활성 모드로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 셀 내 단말로부터 긴급 호를 요청하는 도움 신호 수신이 보고되면, 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 제어부와, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 비활성 모드 중 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지가 수신되면, 상기 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 해석기와, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 비교하고, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 상기 자신의 인접 기지국 식별자 집합 중 동일한 기지국의 개수가 임계치 이상인 경우, 활성 모드로 전환하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광대역 무선통신 시스템에서 비활성 모드(inactive mode) 단말들을 활성 모드(active mode)로 전환시킴으로써, 중계기로서 동작할 단말 선택을 위한 더 많은 후보 단말들을 확보할 수 있다. 더욱이, 핸드오버(handover)를 위해 사용되는 인접 기지국 식별자 집합을 이용하여 특정 지역에 한정된 페이징(paging)을 수행함으로써, 시스템 전체의 작은 전력 소모만으로 긴급 호(emergency call) 연결의 성공률을 향상시킬 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 긴급 호를 위해 중계기로서 동작할 단말의 후보들을 확보하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식 의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 긴급 호(emergency call) 연결 과정이 적용되는 시스템을 가정한다.
자연재해 또는 사고 등에 의해 기지국이 동작 불능이 된 상황, 어떤 기지국의 셀(cell) 내에도 포함되지 못한 상황 등과 같이 기지국에 접속할 수 없는 단말은 통신을 수행할 수 없다. 하지만, 상기 단말의 사용자에게 긴급하게 통신 서비스가 필요한 경우, 긴급 호 연결을 통해 상기 단말은 통신 서비스를 제공받는다. 즉, 상기 긴급 호에 따르면, 상기 단말은 인접 셀의 가장자리에 위치한 다른 단말을 통해 상기 인접 셀의 기지국과 다중 홉 중계(multi-hop relay) 통신을 수행함으로써, 통신 서비스를 제공받는다.
예를 들어, 도 1과 같은 상황에서, 긴급 호를 필요로하는 단말A(110)는 셀의 가장자리에 위치한 단말B(120)를 이용하여 기지국(100)과 다중 홉 중계 통신을 수행한다. 이를 위해, 상기 단말A(110)는 긴급 호가 필요함을 알리기 위한 도움 신호(help signal)를 송신한다. 상기 도움 신호는 미리 약속된 형태를 지니므로, 상기 단말B(120)는 상기 도움 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 상기 단말B(120)는 상기 도움 신호를 검출하고, 상기 도움 신호가 수신되었음을 상기 기지국(100)으로 보고한다. 이에 따라, 상기 기지국(100)은 상기 도움 신호 지시자 메시지를 송신한 상기 단말B(120)을 중계기로 이용할 것을 결정한다. 이때, 상기 단말B(120) 외의 다른 적어도 하나의 단말이 상기 도움 신호의 수신을 상기 기지국(100)으로 보고한 경우, 상기 기지국(100)은 다수의 단말들을 대상으로 상기 중계기로서 동작할 단말을 선택한다.
상술한 긴급 호 연결 과정 중, 상기 기지국(100)은 각 단말의 채널 품질, 베터리 상태 등을 고려하여 상기 중계기로서 동작할 단말을 선택한다. 이때, 상기 기지국(100)의 셀 내에 비활성 모드(inactive mode)의 단말들이 존재할 수 있으며, 상기 비활성 모드 단말들은 상기 중계기로서 동작할 후보 단말이 되지 못한다. 왜냐하면, 상기 비활성 모드 단말들은 상기 도움 신호를 검출하지 못하고, 이에 따라, 상기 도움 신호 수신을 보고할 수 없기 때문이다. 하지만, 상기 비활성 모드 단말들 중 상기 중계기로서 동작하기에 가장 적절한 단말이 존재할 수 있다. 심지어, 모든 활성 모드 단말들이 상기 중계기로서 동작할 수 없고, 상기 비활성 모드 단말들 중 하나가 상기 중계기로서 동작할 수 있는 경우가 있을 수 있다. 따라서, 상기 기지국(100)은 페이징(paging)을 통해 상기 비활성 모드 단말들을 활성 모드로 전환시킴으로써, 더 많은 후보 단말들을 확보한다.
상기 더 많은 후보 단말들을 확보하는데 있어서, 상기 기지국(100)의 셀 내의 모든 비활성 모드 단말들을 활성 모드로 전환시킬 필요는 없다. 왜냐하면, 상기 중계기로서 동작 가능한 단말은 상기 단말A(110)의 방향의 셀 가장자리에 위치해야 하기 때문이다. 따라서, 상기 기지국(100)은 상기 단말A(110)의 방향의 셀 가장자리 부근위 위치한 비활성 모드 단말들만을 활성 모드로 전환시킨다. 다시 말해, 상기 기지국(100)은 특정 지역에 한정된 페이징을 통해 더 많은 후보 단말들을 확보한다. 상기 도 1을 참고하여 상기 특정 지역에 한정된 페이징의 수행 과정을 설명 하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위해, 이하 본 발명은 '긴급 호를 위한 특정 지역에 한정된 페이징'을 '긴급 페이징'라 칭한다.
상기 긴급 페이징을 위해, 상기 단말B(120)는 도움 신호 수신 보고 시 핸드오버(handover)를 위해 사용되는 인접 기지국 식별자 집합(set of NBSID : set of Neighbor Base Station IDentifier)을 함께 송신한다. 여기서, 상기 인접 기지국 식별자 집합은 상기 단말B(120)가 스캐닝(scanning)을 통해 확인된 연결 가능한 인접 기지국들의 식별자들을 의미하며, 다음과 같은 과정을 통해 획득되는 정보이다.
상기 기지국(100)은 트리거 메트릭(trigger metric)/ 트리거 조건(trigger condition)/ 트리거 액션(trigger action) 정보를 포함하는 DCD(Downlink Channel Descriptor) 메시지를 송신한다. 상기 DCD 메시지를 수신한 상기 단말B(120)가 상기 트리거 조건을 만족하고, 상기 트리거 액션 값이 0x3인 경우, 상기 단말B(120)는 MOB_SCN-REQ(MOBile SCaN REQuest) 메시지를 통해 인접 기지국의 스캐닝을 요청하고, 상기 기지국(100)은 MOB_SCN-RSP(MOBile SCaN ReSPonse) 메시지를 통해 응답한다. 이에 따라, 상기 단말B(120)는 인접 기지국들의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio) 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 값을 획득하기 위해 스캐닝을 수행한다. 상기 스캐닝을 통해, 상기 단말B(120)는 상기 인접 기지국들 각각의 기지국 식별자 및 상기 CINR 또는 상기 RSSI 등의 채널 품질 값을 수집한다. 여기서, 상기 채널 품질 값을 이용하여 연결 가능하다고 판단되는 인접 기지국들의 기지국 식별자들이 상기 인접 기지국 식별자 집합을 구 성한다.
상기 인접 기지국 식별자 집합은 경로 감쇄(path loss)에 의해 영항을 받는 정보이다. 따라서, 유사한 인접 기지국 식별자 집합을 갖는 단말들은 근거리에 위치할 가능성이 크다. 예를 들어, 도 2와 같은 경우, 영역A(210)에 위치한 단말들은 기지국A-섹터1(211), 기지국A-섹터2(212), 기지국B-섹터3(223)를 포함하는 인접 기지국 식별자 집합을 가질 가능성이 크다. 따라서, 상기 인접 기지국 식별자 집합은 각 단말의 지리적 위치를 파악하기 위한 정보로서 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 인접 기지국 식별자 집합의 특성을 이용하여, 상기 기지국(100)은 긴급 페이징을 수행한다. 먼저, 상기 단말B(120)로부터 도움 신호 수신 보고 및 인접 기지국 식별자 집합을 수신한 상기 기지국(100)은 상기 인접 기지국 식별자 집합의 정확도를 판단한다. 즉, 상기 기지국(100)은 상기 인접 기지국 식별자 집합이 특정 영역의 기지국들의 식별자들로 구성되었는지 확인하고, 오류 정보을 제거한다. 예를 들어, 상기 단말B(120)가 상기 도 2의 기지국B-섹터2(222)에 위치하며, 상기 단말B(120)로부터 수신된 인접 기지국 식별자 집합이 기지국A-섹터1(211), 기지국A-섹터2(212), 기지국B-섹터3(223), 기지국C-섹터2(232)를 포함하는 경우, 상기 기지국C-섹터2(232)는 위치적 연관성이 없으므로, 상기 기지국(100)은 상기 기지국C-섹터2(232)를 오류 정보라고 판단하고, 제거한다. 이후, 상기 기지국(100)은 오류 정보를 제거한 인접 기지국 식별자 집합을 긴급 페이징에 이용한다.
상세히 설명하면, 상기 기지국(100)은 비활성 모드 단말들로 송신되는 페이 징 메시지에 긴급 페이징임을 알리는 정보 및 상기 인접 기지국 식별자 집합을 포함시킨다. 여기서, 상기 긴급 페이징임을 알리는 정보는 새로이 정의된 별도의 필드를 이용하거나 또는 일반적인 페이징 메시지의 필드들 중 하나를 이용하여 표현된다. 예를 들어, 상기 기지국(100)은 일반적인 페이징 메시지에 포함되는 페이징 대상 단말의 식별 정보 필드를 미리 약속된 값으로 설정함으로써 상기 긴급 페이징임을 알릴 수 있다. 일반적으로, 상기 페이징 대상 단말의 식별 정보로서 MAC(Media Access Control) 주소가 이용되므로, 상기 기지국(100)은 긴급 페이징을 위해 지정된 MAC 주소를 이용할 수 있다. 이 경우, 상기 페이징 메시지 구성의 예는 하기 <표 1>과 같다.
Syntax Notes
MOB_PAG-ADV_Message_format(){
Management Message Type=62
Num_Paging_Group_IDs Number of Paging Group IDs in this message
For(i=0;i<Num_Paging_Group_IDs;i++){
Pagion Group ID
}
Num_MACs Number of MS MAC addreses
For(j=0;j<Num_MACs;j++){
if(MAC address==emergency call){
Num_NBSIDs Number of NBSID
for(k=0;k<Num_NBSIDs;k++){
NBSID
}
}
MS MAC Address hash The hash is obtatined by computing a CRC24 on the MS 48-bit MAC address. The polynomial for the calculation is 0x1864CFB
Action Code Paging action instruction to MS
0b00=No Action Required
0b01=Perform Ranging to establish location and acknowledge message
0b10=Enter Network
0b11=Reserved
Reserved
}
padding Padding bits to ensure octet aligned
TLV Encoded Information TLV specific
}
상기 <표 1>을 참고하면, 상기 긴급 페이징을 통해 활성 모드로 전환한 단말은 상기 도움 신호의 검출만을 수행하면 되므로, 상기 긴급 페이징 시 단말 단위의 페이징 시 포함되는 'Action Code' 필드는 사용되지 않는다.
상기 기지국(100)이 상기 긴급 페이징 메시지를 송신함에 따라, 비활성 모드 단말은 상기 페이징 메시지가 긴급 페이징을 위한 것임을 인식한다. 이에 따라, 상기 비활성 모드 단말은 상기 긴급 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합과 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 비교한다. 이때, 상기 비활성 모드 단말은 과거에 획득된 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 이용하거나, 또는, 재 스캐닝을 수행할 수 있다. 비교 결과, 미리 설정된 임계치 이상 개수의 식별자들이 일치하면, 상기 비활성 모드 단말은 활성 모드로 전환한 후, 상기 도움 신호의 검출을 시도한다.
상술한 긴급 페이징은 긴급 호 연결 과정의 일부로서 포함된다. 하지만, 상기 긴급 페이징이 상기 긴급 호 연결에만 사용 가능한 것은 아니며, 상기 긴급 호 연결 외의 절차에도 적용될 수 있다. 즉, 긴급 페이징을 수행하려는 기지국이 해당 지역에 위치한 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 획득할 수 있다면, 상술한 긴급 페이징을 수행할 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 긴급 페이징을 수행하는 기지국 및 단말의 동작 및 구성에 대해 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 페이징 절차를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 기지국은 301단계에서 셀 내의 단말로부터 도움 신호 수신이 보고되는지 확인한다. 이때, 상기 도움 신호 수신 보고와 함께 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합이 함께 수신된다.
상기 도움 신호 수신이 보고되면, 상기 기지국은 303단계로 진행하여 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다. 다시 말해, 상기 기지국은 긴급 페이징 시 비활성 모드 단말들의 활성 모드 전환 여부 판단의 기준인 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다.
이어, 상기 기지국은 305단계로 진행하여 상기 인접 기지국 식별자 집합 중 오류 정보를 제거한다. 다시 말해, 상기 기지국은 인접 기지국들 및 인접 기지국들의 섹터들의 지리적 위치 정보를 이용하여 상기 인접 기지국 식별자 집합 중 오류 정보를 제거한다. 즉, 상기 기지국은 상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들 또는 기지국 섹터들 중 위치적 연관성이 없는 기지국 또는 기지국 섹터를 제거한다.
이후, 상기 기지국은 307단계로 진행하여 긴급 페이징 메시지를 생성하고, 상기 긴급 페이징 메시지를 상기 비활성 모드 단말들로 송신한다. 다시 말해, 상기 기지국은 긴급 페이징임을 나타내는 정보 및 상기 인접 기지국 식별자 집합을 포함하는 페이징 메시지를 생성한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 <표 1>과 같이 긴급 페이징을 위해 지정된 특정 MAC 주소를 이용하여 긴급 페이징임을 나타내는 페이징 메시지를 생성한다. 그리고, 상기 기지국은 페이징 메시지를 위한 무선 자원을 통해 상기 긴급 페이징 메시지를 송신한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 활성 모드 전환 절차를 도시하고 있다. 상기 도 4는 비활성 모드 단말이 긴급 페이징으로 인해 활성 모드로 전환하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 상기 단말은 401단계에서 긴급 페이징 메시지가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 비활성 모드로 동작하며 주기적으로 페이징 메시지만을 수신하고 있는 상태이며, 페이징 메시지가 수신되면 상기 페이징 메시지에 긴급 페이징임을 알리는 정보가 포함되어 있는지 확인한다. 예를 들어, 상기 긴급 페이징임을 알리는 정보로서, 상기 <표 1>과 같이 긴급 페이징을 위해 지정된 특정 MAC 주소가 이용될 수 있다.
상기 긴급 페이징 메시지가 수신되면, 상기 단말은 403단계로 진행하여 상기 긴급 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다. 상기 인접 기지국 식별자 집합은 해당 단말의 연결 가능한 인접 기지국들의 목록을 나타내는 것으로서, 상기 긴급 페이징 메시지는 해당 지역에 위치한 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 포함한다. 즉, 상기 긴급 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합은 상기 단말의 활성 모드 전환 여부 판단을 위한 정보이다.
상기 인접 기지국 식별자 집합을 확인한 후, 상기 단말은 405단계로 진행하여 자신의 인접 기지국 식별자 집합과 상기 긴급 페이징 메시지를 통해 수신된 인접 기지국 식별자 집합을 비교한다. 이때, 상기 단말은 과거에 획득된 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 이용하거나, 또는, 재 스캐닝을 수행할 수 있다.
이어, 상기 단말은 407단계로 진행하여 비교 결과 임계치 이상의 기지국들이 일치하는지 확인한다. 즉, 상기 단말은 자신의 인접 기지국 식별자 집합과 상기 긴급 페이징 메시지를 통해 수신된 인접 기지국 식별자 집합이 기준치 이상으로 유사한지 확인한다.
만일, 상기 임계치 이상의 기지국들이 일치하면, 상기 단말은 409단계로 진행하여 활성 모드로 전환한다. 그리고, 미 도시되었지만, 상기 단말은 긴급 호를 필요로 하는 단말에 의해 송신되는 도움 신호의 검출을 시도한다. 반면, 상기 임계치 이상의 기지국들이 일치하지 않으면, 상기 단말은 비활성 모드를 유지할 것을 판단하고, 본 절차를 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5를 참고하면, 상기 기지국은 부호화기(502), 심벌변조기(504), 부반송파매핑기(506), OFDM변조기(508), RF(Radio Frequency)송신기(510), RF수신기(512), OFDM복조기(514), 부반송파디매핑기(516), 심벌복조기(518), 복호화기(520), 메시지생성기(522), 데이터버퍼(524), 메시지해석기(526), 제어부(528)를 포함하여 구성된다.
상기 부호화기(502)는 상기 메시지생성기(522) 및 상기 데이터버퍼(524)로부터 제공되는 정보 비트열을 채널 부호화(channel coding)한다. 상기 심벌변조기(504)는 채널 부호화된 비트열을 변조함으로써 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(506)는 상기 복소 심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(508)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Trasnform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 시간 영역 신호로 변환하고, CP(Cyclic Prefix)를 삽입함으로써 OFDM 심벌을 구성한다. 상기 RF송신기(510)는 기저대역 신호를 RF대역 신호로 상향 변환하고, 안테나를 통해 송신한다.
상기 RF수신기(512)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 상기 OFDM복조기(514)는 상기 RF수신기(512)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT(Fast Fourier Trasnform) 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(516)는 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 처리 단위로 분류한다. 상기 심벌복조기(518)는 복소 심벌들을 복조함으로써 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(520)는 상기 비트열을 채널 복호화(channel decoding)함으로써 정보 비트열을 복원한다.
상기 메시지생성기(522)는 상기 제어부(528)로부터 단말로 송신될 정보를 제공받고, 상기 정보를 포함하는 메시지를 생성한다. 예를 들어, 상기 메시지생성기(522)는 자원 할당 정보를 포함하는 맵 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 메시지생성기(522)는 긴급 페이징 메시지를 생성한다. 상기 긴급 페이징 메시지는 긴급 페이징임을 알리는 정보 및 활성 모드 전환 여부를 판단하기 위한 인접 기지국 식별자 집합을 포함한다. 예를 들어, 상기 메시지생성기(522)는 상기 <표 1>과 같이 긴급 페이징을 위해 지정된 특정 MAC 주소를 이용하여 긴급 페이징임을 나타내는 페이징 메시지를 생성한다.
상기 데이터버퍼(524)는 송수신되는 데이터를 임시 저장하고, 상기 제어부(528)의 제어에 따라 저장된 데이터를 출력한다. 상기 메시지해석기(526)는 단말로부터 수신되는 메시지를 해석함으로써 메시지에 포함된 정보를 확인하고, 확인된 정보를 상기 제어부(528)로 제공한다. 특히, 상기 메시지해석기(526)는 단말로부터의 도움 신호 수신 보고를 확인하고, 상기 도움 신호 수신 보고와 함께 수신되는 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다.
상기 제어부(528)는 상기 기지국의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(528)는 상기 기지국의 일반적인 데이터 수신 및 송신을 위한 기능을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 제어부(528)는 긴급 페이징을 수행한다. 상세히 설명하면, 긴급 호 연결 과정을 수행 중 셀 내 단말로부터 도움 신호 수신이 보고되면, 상기 제어부(528)는 도움 신호 수신을 보고한 단말의 인접 기지국 식별자 집합, 즉, 긴급 페이징 시 비활성 모드 단말들의 활성 모드 전환 여부 판단의 기준인 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다. 여기서, 상기 인접 기지국 식별자 집합은 긴급 호 연결 과정 수행중 단말로부터 도움 신호 수신 보고와 함께 수신된다.
그리고, 상기 제어부(528)는 상기 인접 기지국 식별자 집합 중 오류 정보를 제거한다. 다시 말해, 상기 제어부(528)는 인접 기지국들 및 인접 기지국들의 섹터들의 지리적 위치 정보를 이용하여 상기 인접 기지국 식별자 집합 중 오류 정보를 제거한다. 즉, 상기 제어부(528)는 상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들 또는 기지국 섹터들 중 위치적 연관성이 없는 기지국 또는 기지국 섹터를 제거한다. 이후, 상기 제어부(528)는 상기 오류 정보가 제거된 인접 기지국 식별자 집합을 상기 메시지생성기(522)로 제공하고, 긴급 페이징 메시지를 생성하도록 상기 메시지생성기(522)를 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6을 참고하면, 상기 단말은 RF수신기(602), OFDM복조기(604), 부반송파디매핑기(606), 심벌복조기(608), 복호화기(610), 메시지해석기(612), 채널품질측정기(614), 모드제어기(616)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(602)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 상기 OFDM복조기(604)는 상기 RF수신기(602)로부터 제공되는 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분한 후, CP를 제거하고, FFT 연산을 통해 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(606)는 주파수 영역에 매핑된 복소 심벌들을 처리 단위로 분류한다. 상기 부반송파디매핑기(606)는 채널품질 측정을 위해 신호를 추출하여 상기 채널품질측정기(614)로 제공하고, 트래픽 신호를 상기 심벌복조기(608)로 제공한다. 상기 심벌복조기(608)는 복소 심벌들을 복조함으로써 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(610)는 상기 비트열을 채널 복호화함으로써 정보 비트열을 복원한다.
상기 메시지해석기(612)는 기지국으로부터 수신되는 메시지를 해석함으로써 메시지에 포함된 정보를 확인하고, 확인된 정보를 상기 모드제어기(616)로 제공한다. 예를 들어, 상기 메시지해석기(612)는 매 프레임 수신되는 맵 메시지를 해석함으로써 자원 할당 정보를 확인한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 메시지해석기(612)는 비활성 모드 상태에서 긴급 페이징 메시지가 수신되는지 확인한다. 즉, 상기 메시지해석기(612)는 페이징 메시지가 수신되면 상기 페이징 메시지에 긴급 페이징임을 알리는 정보가 포함되어 있는지 확인한다. 예를 들어, 상기 긴급 페이징임을 알리는 정보로서, 상기 <표 1>과 같이 긴급 페이징을 위해 지정된 특정 MAC 주소가 이용될 수 있다. 만일, 상기 긴급 페이징 메시지가 수신되면, 상기 메시지해석기(612)는 상기 긴급 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인한다. 그리고, 상기 메시지해석기(612)는 상기 인접 기지국 식별자 집합을 상기 모드제어기(616)로 제공한다.
상기 채널품질측정기(614)는 기지국과의 채널 품질을 측정한다. 즉, 상기 채널품질측정기(614)는 상기 부반송파디매핑기(606)로부터 제공되는 신호를 이용하여 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), SNR(Signal to Noise Ratio) 중 하나를 측정한다. 또한, 상기 채널품질측정기(614)는 상기 모드제어기(616)의 제어에 따라 인접 기지국들과의 채널 품질을 측정하고, 채널 품질 측정 결과를 상기 모드제어기(616)로 제공한다.
상기 모드제어기(616)는 상기 단말의 모드를 제어한다. 다시 말해, 상기 모드제어기(616)는 활성 모드 및 비활성 모드 간 전환 및 각 모드에 대응되도록 동작하도록 상기 단말의 전반적인 기능을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 모드제어기(616)는 긴급 페이징에 따라 활성 모드로 전환한다. 즉, 상기 메시지해석기(612)에 의해 긴급 페이징 메시지의 수신이 확인되고, 상기 메시지해석기(612)로부터 인접 기지국 식별자 집합이 제공되면, 상기 모드제어기(616)는 자신의 인접 기지국 식별자 집합과 상기 긴급 페이징 메시지를 통해 수신된 인접 기지국 식별자 집합을 비교한다. 이때, 상기 모드제어기(616)는 과거에 획득된 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 이용하거나, 또는, 상기 채널품질측정기(614)를 통해 재 스캐닝을 수행할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 임계치 이상의 기지국들이 일치하는 경우, 상기 모드제어기(616)는 활성 모드로 전환한다.
상술한 긴급 페이징의 성능 분석을 위한 모의실험의 결과는 다음과 같다.
상기 모의실험은, 도 7에 도시된 바와 같이, 3개의 섹터들로 구성된 19개의 셀들을 고려하였다. 여기서, 각 셀의 반경은 1km이고, 1번 셀에 100명의 사용자가 있다고 가정하였다. 2번 내지 7번 셀 중 하나의 셀의 기지국이 임의로 기능 불능이되고, 기능 불능된 셀의 임의의 위치에 긴급 호를 요청하는 긴급 단말이 발생한다. 긴급 단말이 도움 신호를 송신하면, 상기 도움 신호를 검출하고 기지국에 도움 신호 수신을 보고하는 단말은 상기 1번 셀의 반경 750m~1km에 존재한다고 가정하였으며, 상기 긴급 단말에 인접한 단말들 중 임의의 하나의 단말이 선택된다. 상기 1번 셀의 모든 단말들은 기능 불능된 셀을 제외한 1번 내지 19번 셀들의 기지국으로부터의 채널 품질을 측정하며, 신호 세기가 일정 이상인 인접 기지국 식별자 집합을 가지고 있다. 기지국은 도움 신호 수신을 보고한 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 이용하여 페이징을 수행하고, 상기 1번 셀 내의 모든 단말들은 자신의 인접 기지국 식별자 집합 내의 기지국들이 도움 신호 수신을 보고한 단말의 인접 기지국 식별자 집합 내의 기지국들과 2개 이상 일치할 경우, 활성 모드로 전환한다. 긴급호 성공은 경로 손실, 링크 이득(link gain), 단말의 전력을 모두 고려했을 때, 긴급 단말로부터의 도움요청 신호 수신전력이 -3dB 이상일 때로 설정하였다.
도 8은 상술한 환경에서 도움 신호 수신을 보고한 단말이 속한 섹터 내에 있는 모든 단말들을 페이징한 경우 및 제안된 긴급 페이징의 경우의 긴급 호 연결 성공률을 비교하고 있다. 긴급 단말과 기지국의 거리가 멀어질수록 제안된 방안의 긴급 호 연결 성공률이 하락하는 것을 볼 수 있지만, 도움 신호 수신을 보고한 단말이 속한 섹터 내에 있는 모든 단말들을 페이징한 경우의 긴급 호 연결 성공률을 1로 스케일링(Scaling)했을 때, 제안된 긴급 페이징은 도움 신호 수신을 보고한 단말이 속한 섹터 내에 있는 모든 단말들을 페이징한 경우의 긴급 호 연결 성공률과 비교하여 전체적으로 92%이상의 성공률을 보이므로 긴급 호 연결에 큰 문제는 발생하지 않음이 확인된다. 또한, 페이징되는 단말의 개수는 도움 신호 수신을 보고한 단말이 속한 섹터 내의 전체 단말 중 5.5명 정도로 관찰되었다. 그러므로, 제안된 방안은 긴급 호 연결 성공률에는 큰 영향을 주지 않으면서, 효율성은 크게 향상시키는 것임이 확인되었다.
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 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 긴급 호가 필요한 상황의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 셀 배치의 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 페이징 절차를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 활성 모드 전환 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 긴급 페이징의 성능 분석을 위한 모의실험의 환경을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 긴급 페이징의 성능을 도시하는 도면,

Claims (14)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 페이징(paging) 방법에 있어서,
    셀 내 단말로부터 긴급 호(emergency call)를 요청하는 도움 신호(help signal) 수신이 보고되면, 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 과정과,
    상기 인접 기지국 식별자 집합 및 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 긴급 페이징임을 나타내는 정보는, 긴급 페이징을 위해 지정된 MAC(Media Access Control) 주소인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기지국 식별자 집합은, 상기 도움 신호 수신 보고와 함께 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들 또는 기지국 섹터들 중 위치적 연관성이 없는 기지국 또는 기지국 섹터를 제거하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 광대역 무선통신 시스템에서 비활성 모드(inactive mode) 단말의 활성 모드(active mode) 전환 방법에 있어서,
    긴급 페이징(emergency paging)임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지가 수신되면, 상기 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 과정과,
    상기 인접 기지국 식별자 집합 및 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 비교하는 과정과,
    상기 인접 기지국 식별자 집합 및 상기 자신의 인접 기지국 식별자 집합 중 동일한 기지국의 개수가 임계치 이상인 경우, 활성 모드로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 긴급 페이징임을 나타내는 정보는, 긴급 페이징을 위해 지정된 MAC(Media Access Control) 주소인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기지국 식별자 집합을 확인한 후, 상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들과의 채널 품질을 측정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    셀 내 단말로부터 긴급 호(emergency call)를 요청하는 도움 신호(help signal) 수신이 보고되면, 상기 단말의 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 제어부와,
    상기 인접 기지국 식별자 집합 및 긴급 페이징임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 긴급 페이징임을 나타내는 정보는, 긴급 페이징을 위해 지정된 MAC(Media Access Control) 주소인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인접 기지국 식별자 집합은, 상기 도움 신호 수신 보고와 함께 수신되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들 또는 기지국 섹터들 중 위치적 연관성이 없는 기지국 또는 기지국 섹터를 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    비활성 모드(inactive mode) 중 긴급 페이징(emergency paging)임을 나타내는 정보를 포함하는 페이징 메시지가 수신되면, 상기 페이징 메시지에 포함된 인접 기지국 식별자 집합을 확인하는 해석기와,
    상기 인접 기지국 식별자 집합 및 자신의 인접 기지국 식별자 집합을 비교하고, 상기 인접 기지국 식별자 집합 및 상기 자신의 인접 기지국 식별자 집합 중 동일한 기지국의 개수가 임계치 이상인 경우, 활성 모드(active mode)로 전환하는 제 어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 긴급 페이징임을 나타내는 정보는, 긴급 페이징을 위해 지정된 MAC(Media Access Control) 주소인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인접 기지국 식별자 집합을 확인한 후, 상기 인접 기지국 식별자 집합에 포함된 기지국들과의 채널 품질을 측정하는 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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