KR101467954B1 - 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신단말기 및 스마트 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 서빙셀(Serving Cell) 기지국으로부터 일정한 주기로 수신된 파일롯(Pilot) 신호의 신호 세기를 측정하며, 상기 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 전송하는 이동통신 단말기; 상기 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 상기 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 스마트 안테나 시스템; 및 상기 거리 정보를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 상기 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 서빙셀 기지국을 포함하되, 상기 이동통신 단말기는 상기 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 상기 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템을 제공한다.
핸드 오프, 핸드 오버, 스마트 안테나, 링크

Description

핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템{Method for Hand-Over, System, Base Station, Mobile Communication Terminal And Smart Antenna System Therefor}
본 발명은 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 이동통신 단말기가 핸드 오버를 요청하면, 기지국에서 스마트 안테나 시스템을 통해 수신한 이동통신 단말기와의 거리 정보 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하여 이동통신 단말기로 전송함으로써, 이동통신 단말기가 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하도록 하여 링크형성에 따른 시간 지연을 감소할 수 있는 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따 라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있는 추세이다.
현재 3 세대 이동통신 시스템이라 불리우는 광대역 부호분할 다중접속 방식 (Wideband Code Division Multiple Access : 이하 “WCDMA”라 칭함)은 음성 서비스 및 패킷 서비스를 지원하도록 3GPP에서 표준화 작업을 진행하였다.
WCDMA 방식은 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역이 분리되어 있는 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing : 이하 FDD 라 칭함) 방식과, 송,수신이 같은 주파수를 사용하는 시분할 듀플렉싱 (Time Division Duplexing : 이하 TDD 라 칭함) 방식으로 나뉘며, 다시 TDD 시스템은 3.84 Mcps (Mega Chips per second)의 칩레이트를 사용하는 광대역 시분할 듀플렉싱 (이하 WB-TDD 라 칭함) 와 1.28 Mcps 의 칩레이트를 사용하는 협대역 시분할 듀플렉싱 (이하 NB-TDD 라 칭함) 으로 구분된다. NB-TDD 방식은 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA: Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) 시스템이라고도 불리고 있다
하지만, TDD 방식을 사용하는 시분할 동기 코드 분할 방식 시스템은 SF(Spreading Factor) 가 높지 않으므로, IS-95 방식에서와 같이 소프트 핸드 오버(Soft Hand-over) 방식을 적용하기가 쉽지 않다. 따라서, GSM 계열의 TDMA 방식의 셀룰러 이동통신 시스템에서는 핸드 오버 발생시 하드 핸드 오버(Hard Hand-Over) 방식의 적용이 일반화되어 있다. 이러한 하드 핸드 오버 방식의 구현에 있어 서는 셀간 기지국 이동을 위한 통화단절 및 연결 대기 시간으로 인한 통화연결의 지연 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 이동통신 단말기가 핸드 오버를 요청하면, 기지국에서 스마트 안테나 시스템을 통해 수신한 이동통신 단말기와의 거리 정보 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하여 이동통신 단말기로 전송함으로써, 이동통신 단말기가 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하도록 하여 링크형성에 따른 시간 지연을 감소할 수 있는 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 서빙셀(Serving Cell) 기지국으로부터 일정한 주기로 수신된 파일롯(Pilot) 신호의 신호 세기를 측정하며, 상기 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 전송하는 이동통신 단말기; 상기 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 상기 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 스마트 안테나 시스템; 및 상기 거리 정보를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하 고, 상기 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 서빙셀 기지국을 포함하되, 상기 이동통신 단말기는 상기 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 상기 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 다수의 안테나 소자들을 이용하여 방위각의 특정 방향으로 신호를 송출하며, 상기 특정 방향으로부터 수신된 신호들을 선택적으로 검출하는 스마트 안테나; 상기 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하도록 제어하며, 상기 거리 정보를 서빙셀(Serving Cell) 기지국으로 전송하도록 제어하는 안테나 제어부; 및 상기 거리 정보를 저장하는 안테나 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버를 위한 스마트 안테나 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템과 연동하는 통신부; 상기 통신부를 이용하여 상기 스마트 안테나 시스템으로부터 수신된 거리 정보를 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하는 단말기 위치 산출부; 상기 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 타겟셀 기지국 선별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버를 위한 기지국을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 이동통신 단말기가 서빙셀(Serving Cell) 기지국으로부터 일정한 주기로 수신한 파일롯(Pilot) 신호의 신호 세기를 측정하며, 상기 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 전송하는 핸드 오버 요청 단계; 스마트 안테나 시스템에서 상기 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 상기 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 거리 정보 생성 단계; 상기 서빙셀 기지국에서 상기 거리 정보를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 상기 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 타겟셀 기지국 정보 전송 단계; 및 상기 이동통신 단말기가 상기 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 상기 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하는 핸드 오버 완료 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이동통신 단말기가 핸드 오버를 요청하면, 기지국에서 스마트 안테나 시스템을 통해 수신한 이동통신 단말기와의 거리 정보 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하여 이동통신 단말기로 전송함으로써, 이동통신 단말기가 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하도록 하여 링크형성에 따른 시간 지연을 감소하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 핸드 오버 수행시 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA: Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)의 스마트 안테나를 이용하여 타겟셀 기지국에 대한 정보를 미리 이동통신 단말기로 전송함으로써, 셀간 기지국 이동을 위한 통화단절 및 연결 대기 시간으로 인한 통화연결의 지연 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 핸드 오버 수행시 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 고려하여 핸드 오버가 가능한 기지국을 정확하게 선정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA) 규격에서 제시하고 있는 타임 슬롯의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel) 중 가용 채널을 이용하여 핸드 오버가 가능한 기지국 정보를 전달함으로써, 이동통신 단말기와 기지국 간의 링크 형성을 위해 소요되는 시간을 감소할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상 세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버 시스템은 이동통신 단말기(110), 서빙셀(Serving Cell) 기지국(120), 타겟셀(Target Cell) 기지국(122) 및 인접셀 기지국(124)을 포함한다.
이동통신 단말기(110)는 무선 통신으로 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행하는 단말기를 의미하며, 서빙셀 기지국(120), 타겟셀 기지국(122) 또는 인접셀 기지국(124)과 연동하여 핸드 오버를 수행하는 단말기이다.
이동통신 단말기(110)가 도 1에 도시된 바와 같이 서빙셀에서 타겟셀 방향으로 이동하는 경우, 이동통신 단말기(110)는 서빙셀 기지국(120)으로부터 일정한 주기로 수신된 파일롯(Pilot) 신호의 신호 세기를 측정하며, 측정된 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 서빙셀 기지국(120)으로 핸드 오버 요청 신호를 전송한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기(110)는 서빙셀 기지국(120)으로부터 타겟셀 기지국 정보를 수신하는 경우, 서빙셀 기지국(120)과 링크를 해제한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국(122)과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기(110)는 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA: Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) 의 타임 슬롯의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH) 중 가용 채널을 이용하여 타겟셀 기지국 정보를 수신한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국(122)과 링크를 형성한다.
서빙셀 기지국(120), 타겟셀 기지국(122) 및 인접셀 기지국(124)은 이동통신 단말기(110)와 연동하여 기저대역 신호처리, 유무선 변환, 무선 신호의 송수신, 무선 채널 할당 및 해제, 송신 출력 제어, 셀간 소프트 핸드 오버(Soft Handover) 및 하드 핸드 오버(Hard Handover) 결정, 트랜스코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), GPS(Global Positioning System) 클럭 분배 등의 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 서빙셀 기지국(120), 타겟셀 기지국(122) 및 인접셀 기지국(124)은 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA)으로 이동통신 단말기(110)와 통신을 수행하며, 스마트 안테나 시스템(200)을 포함할 수 있다.
스마트 안테나 시스템(200)은 스마트 안테나(또는 어레이 안테나)를 이용하여 간섭을 감소시킴으로써 시스템의 용량을 증가시키는 안테나 시스템을 말한다.
여기서, 스마트 안테나는 다수의 안테나 소자들을 이용하여 방위각의 특정 방향을 향해서만 신호들을 송출하는 지향성 빔을 발생시키며, 특정 방향으로부터 수신된 신호들을 선택적으로 검출한다.
즉, 스마트 안테나는 신호들이 커버리지 영역의 좁은 영역에 방사되기 때문에 무선 통신 시스템의 용량을 증가시키고 간섭을 감소시킬 수 있으며, 송신기가 무선 송/수신 유닛(WTRU) 및 기지국과 같은 다른 송신기 및 수신기에 과도한 간섭을 유발하지 않고 지향성 빔의 송신 전력 레벨을 증가시킬 수 있으므로, 전체적인 시스템 용량을 증가시킬 수 있는 안테나를 말한다.
스마트 안테나 시스템(200)은 기지국을 통해 이동통신 단말기(110)로부터 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 스마트 안테나 시스템(200)에 대한 구체적인 설명은 추후 도 2를 통해서 하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 서빙셀 기지국(120)은 스마트 안테나 시스템(200)으로부터 수신한 거리 정보를 이용하여 이동통신 단말기(110)의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하고, 타겟셀 기지국 정보를 이동통신 단말기(110)로 전송하는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 서빙셀 기지국(120)은 시분할 동기 코드 분할 방식의 타임 슬롯의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel) 중 가용 채널을 이용하여 타겟셀 기지국 정보를 이동통신 단말기(110)로 전송하는 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 스마트 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
스마트 안테나 시스템(200)은 스마트 안테나(210), 안테나 제어부(220) 및 안테나 저장부(230)를 포함한다.
스마트 안테나(210)는 다수의 안테나 소자들을 이용하여 방위각의 특정 방향으로 신호를 송출하며, 특정 방향으로부터 수신된 신호들을 선택적으로 검출하는 안테나를 말한다.
안테나 제어부(220)는 스마트 안테나(210)의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기(110)와의 거리 정보를 생성하도록 제어하며, 거리 정보를 서빙셀 기지국으로 전송하도록 제어하는 기능을 수행한다.
안테나 제어부(220)는 스마트 안테나(210)의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기와의 DOA(Direction of Arrival)를 생성하고, DOA를 서빙셀 기지국(120)으로 전송하도록 제어하는 기능을 수행한다.
안테나 저장부(230)는 거리 정보를 저장하는 기능을 수행한다.
또한, 스마트 안테나 시스템(200)은 기지국과 유선 링크(240)로 연결될 수 있으며, 유선 링크(240)를 이용하여 거리 정보 또는 DOA를 서빙셀 기지국(120)으로 전송할 수 있을 것이다. 여기서, 유선 링크(240)는 기지국과 연결된 임의적인 링크일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 기지국을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 기지국은 단말기 위치 산출부(310), 타겟셀 기지국 선별부(320) 및 통신부(330)를 포함한다.
본 발명에서는 핸드 오버를 위한 기지국이 단말기 위치 산출부(310), 타겟셀 기지국 선별부(320) 및 통신부(330)만을 포함하여 구성되는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 핸드 오버를 위한 기지국에 포함되는 구성 요소에 대하 여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
단말기 위치 산출부(310)는 통신부(330)를 이용하여 스마트 안테나 시스템(200)으로부터 수신된 거리 정보를 이용하여 이동통신 단말기(110)의 실제 위치 정보를 추출하는 기능을 수행한다.
타겟셀 기지국 선별부(320)는 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하고, 추출된 타겟셀 기지국 정보를 이동통신 단말기(110)로 전송하는 기능을 수행한다.
타겟셀 기지국 선별부(320)는 타겟셀 기지국 정보를 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA)의 타임 슬롯의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH) 중 가용 채널을 이용하여 이동통신 단말기(110)로 전송한다.
통신부(330)는 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템과 연동하는 통신 수단을 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 이동통신 단말기를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동통신 단말기(110)는 메모리부(410), 표시부(420), 키 입력부(430), 단말기 제어부(440), 마이크로폰(450), 스피커(460) 및 무선통신 처리부(470) 등을 포함한다.
메모리부(410)는 이동통신 단말기(110)를 구동하고 음성 및 데이터 통신을 수행하는 기본 소프트웨어, 카메라 기능 등 다양한 부가 기능을 수행하는 다수의 소프트웨어, 무선통신을 수행하기 위해 송수신하는 메시지를 처리하는 프로토콜 소 프트웨어 등을 저장하는 저장 수단이다.
표시부(420)는 전원의 사용 상태, 전파의 수신 강도, 날짜와 시간을 포함하여 이동통신 단말기(110)의 동작 상태를 표시해 주며, 문자, 숫자, 이미지 등의 형태로 정보가 전달되는 경우에는 이 정보를 출력하는 화면 표시 수단이다.
키 입력부(430)는 전화번호 등의 숫자를 입력하기 위한 숫자 버튼, 문자 입력을 위한 문자 버튼과 메뉴 선택 버튼 등을 구비하여 이동통신 단말기(110)를 사용하는 사용자로부터 키 또는 명령을 입력받는 키 입력 수단이다.
단말기 제어부(440)는 이동통신 단말기(110)의 전반적인 동작을 제어하는 제어 수단으로서, 키 입력부(430) 또는 무선통신 처리부(470)로부터 입력되는 신호에 따라 음성 및 데이터 통신을 수행하기 위한 기본 기능뿐만 아니라 부가 기능을 수행하기 위해 메모리부(410)에 저장된 각종 소프트웨어를 실행한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기 제어부(440)는 무선통신 처리부(470)를 이용하여 서빙셀 기지국(120)으로부터 일정한 주기로 수신한 파일롯 신호의 신호 세기를 측정하며, 측정된 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 서빙셀 기지국(120)으로 전송하도록 제어하며, 서빙셀 기지국(120)으로부터 타겟셀 기지국 정보를 수신한 경우 서빙셀 기지국(120)과의 링크를 해제하고, 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국(122)과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하도록 제어하는 기능을 수행한다.
마이크로폰(450)은 이동통신 가입자의 음성 입력을 전기적인 신호로 변환하여 전달하는 음성 입력 수단이다. 스피커(460)는 전달되는 음성 신호를 가청음으로 변환하여 출력하는 음성 출력 수단이다.
무선통신 처리부(470)는 음성 신호를 코딩 또는 디코딩하고 다중 경로 잡음 제거를 위해 이퀄라이저 기능을 수행하며 음향 데이터 처리 기능 등을 수행하는 디지털 신호 처리 기능, 송수신되는 신호에 대해 기저 대역의 신호로 변환하며, 디지털-아날로그 변환 및 아날로그-디지털 변환 처리 등을 수행하는 베이스밴드 변환 기능, RF(Radio Frequency) 신호를 수신하여 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하고, IF 신호를 RF 신호로 변화하며, RF 신호를 복조 및 증폭하는 RF 신호 처리 기능, 공기 중으로 무선 신호를 송수신하는 안테나 기능 등을 수행하여 무선통신을 처리하는 무선통신 처리 수단이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이동통신 단말기(110)는 서빙셀 기지국(120)으로부터 일정한 주기로 수신한 파일롯 신호의 신호 세기를 측정한다(S510).
이동통신 단말기(110)는 측정된 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인지의 여부를 확인한다(S520).
즉, 이동통신 단말기(110)는 측정된 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버가 필요한 것으로 판단하는 것이다.
단계 S520의 확인 결과, 측정된 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 이동통신 단말기(110)는 핸드 오버 요청 신호를 서빙셀 기지국(120)으로 전송한다(S530).
서빙셀 기지국(120) 내에 포함된 스마트 안테나 시스템(200)은 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나(210)의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기(110)와의 거리 정보를 생성하한다(S540).
여기서, 스마트 안테나 시스템(200)은 스마트 안테나(210)의 송수신 방향을 이용하여 이동통신 단말기와의 DOA(Direction of Arrival)를 생성하고, DOA를 서빙셀 기지국(120)으로 전송할 수 있다.
서빙셀 기지국(120)은 스마트 안테나 시스템(200)으로부터 수신된 거리 정보를 이용하여 이동통신 단말기(110)의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하고, 타겟셀 기지국 정보를 이동통신 단말기로 전송한다(S550).
이동통신 단말기(110)는 서빙셀 기지국(120)과의 링크를 해제한다(S560).
이동통신 단말기(110)는 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국(122)으로 접속을 요청한다(S570).
이동통신 단말기(110)는 타겟셀 기지국(122)과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행한다(S580).
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임 및 타임 슬롯에 대한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 시실예에 따른 5 ms 짜리 서브 프레임에 대한 구조이다. TDMA(Time Division Multiple Access) 방식의 시스템에서 타임 슬롯은 시간 도메인 및 코드 도메인에서 서로 사용자 신호를 분리시키는 기본단위로 사용된다.
하나의 TDMA 프레임은 10 ms 동안 전송되고, 이는 다시 5 ms 짜리 두 개의 서브 프레임으로 구성되어 있다. 10 ms 짜리 프레임 내에서 각 서브 프레임의 구조는 서로 동일하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상향링크 및 하향링크에 대한 총 통화용 타임 슬롯은 7 개이고, 각 타임 슬롯은 864 chip으로 구성되어 있다.
타임 슬롯 # n (n 은 0 에서 6 까지 변함)은 n 번째 통화용 타임 슬롯을 의미하며, 864 chips의 듀레이션(Duration) 을 갖게 된다. DwPTS는 Downlink Pilot time slot을 의미하며, 96 chips의 듀레이션을 갖는다. UpPTS는 Uplink pilot time slot을 의미하며, 160 chip의 듀레이션을 갖는다. GP는 TDD 시스템에서의 보호구간을 의미하며, 96 chip의 듀레이션을 갖는다. 통상적으로, 이 GP로 인해 UE가 UpPTS를 전송할 때 다른 UE에 교란(Disturbance)을 주지 않는 기능을 수행한다. 만약 왜곡(Distortion)이 발생 된다면 네트워크상에서 Cell Radius를 조절하여 간섭문제를 해결할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 5 ms 서브 프레임에서는 항상 2 개의 스위칭 포인트가 존재한다. 도 6과 과 같은 서브 프레임 구조를 사용하고, 상향링크와 하향링크에 해당하는 타임 슬롯들을 적절히 할당함으로써, 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA) 시스템을 적절히 운영할 수 있다. 또한 추가로, 어떤 할당 방식에서도 하향링크용 타임 슬롯 (타임 슬롯 #0)과 상향링크용 타임 슬롯 (타임 슬롯 #1)이 적어도 하나 이상 존재하여야 한다.
또한, 7 개의 타임 슬롯 중 타임 슬롯 #0는 항상 하향링크 타임 슬롯, 그리 고 타임 슬롯 #1 은 항상 상향링크 타임 슬롯으로 할당된다.
도 7에 도시된 바와 같이 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA)에서의 공용물리채널은 여러 가지 형태의 채널이 존재하며, 이 중 P-CCPCH(Primary Common Control Physical Channel)는 항상 TS#0에만 전송되지만 매 서브 프레임마다 전송되지 않고, P-CCPCH 가 전송되지 않을 시에는 TS#0 에 P-CCPCH 대신 S-CCPCH 또는 PICH(Page Indicator Channel) 등이 전송될 수 있다.
또한, TS#0를 제외한 나머지 순방향 링크 타임 슬롯 TS#N에서는 평균적으로 16 개의 코드 중 2 개의 코드를 트래픽 채널이 아닌 오버헤드 채널로 할당하여 사용할 수 있다고 볼 수 있다.
또한, 오버헤드 채널에 대한 전송위치는 TS#0 를 제외하고는 나머지 타임 슬롯인 TS#N에서는 랜덤하게 위치가 설정될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 64 개의 프레임 (128 서브 프레임)마다 반복적으로 적용될 수 있는 TS #0에서의 공용물리채널들의 전송 구조 및 전송 예를 나타내어 주고 있다. 앞에서 설명하였듯이 매 서브 프레임마다 P-CCPCH(즉, 전달채널로는 BCH) 매 TS#0 마다 전송되어 지지 않고, PCH, FACH 그리고 PICH 등이 번갈아가며 전송되는 것을 볼 수 있다.
여기서, PCH는 하향링크 채널로서 제어정보 중 페이징(Paging) 정보에 대한 내용을 전송하며, FACH는 하향링크 채널로서 제어정보 및 짧은 유저 패킷 데이터(User Packet Data)를 전송한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 64 개의 프레임 (128 서브 프레임)마다 반복적으 로 적용될 수 있는 TS #N에서의 공용물리채널들의 전송 구조 및 전송 예를 나타내어 주고 있다. PCH, FACH 등의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH) 및 PICH 등이 번갈아가며 전송되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 하향링크로 매 서브 프레임, 매 타임 슬롯마다 전송이 가능한 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH)에 해당하는 가용채널을 활용하여, 핸드 오버 시에 타겟셀 기지국과의 링크연결을 위한 사전정보 및 필요한 제어정보등을 가장 빠르게 전송할 수 있도록 함으로써, 핸드 오버시 타겟셀 기지국 탐색 및 연결설정에 소요되는 시간지연을 최소화할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기가 핸드 오버를 요청하면, 기지국에서 스마트 안테나 시스템을 통해 수신한 이동통신 단말기와의 거리 정보 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 실제 위치 정보에 대 한 인접셀 중 타겟셀 기지국 정보를 추출하여 이동통신 단말기로 전송함으로써, 이동통신 단말기가 서빙셀 기지국과의 링크를 해제한 후 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하여 핸드 오버를 수행하도록 하여 링크형성에 따른 시간 지연을 감소할 수 있는 핸드 오버 방법과 그를 위한 시스템, 기지국, 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템 분야에 적용되어, 시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA) 규격에서 제시하고 있는 타임 슬롯의 공통 제어 물리적 채널(S-CCPCH: Secondary Common Control Physical Channel) 중 가용 채널을 이용하여 핸드 오버가 가능한 기지국 정보를 전달함으로써, 이동통신 단말기와 기지국 간의 링크 형성을 위해 소요되는 시간을 감소할 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 스마트 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 기지국을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버를 위한 이동통신 단말기를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핸드 오버 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임 및 타임 슬롯에 대한 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 이동통신 단말기 120: 서빙셀 기지국
122: 타겟셀 기지국 124: 인접셀 기지국
200: 스마트 안테나 시스템

Claims (12)

  1. 서빙셀(Serving Cell) 기지국으로부터 일정한 주기로 수신된 파일롯(Pilot) 신호의 신호 세기를 측정하며, 상기 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 전송하는 이동통신 단말기;
    상기 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 상기 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 스마트 안테나 시스템; 및
    상기 거리 정보를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 인접셀 중 상기 실제 위치 정보로부터 가장 가까운 위치에 존재하는 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 매 타임 슬롯마다 공통 제어 물리적 채널 중 S-CCPCH(Secondary Common Control Physical Channel)을 이용하여 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 서빙셀 기지국
    을 포함하되, 상기 이동통신 단말기는 상기 S-CCPCH을 통해 수신된 상기 타겟셀 기지국 정보를 이용하여 상기 타겟셀 기지국으로 직접 액세스(Access)를 시도하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 및 상기 서빙셀 기지국은,
    시분할 동기 코드 분할 방식(TD-SCDMA: Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)으로 통신하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서빙셀 기지국은,
    상기 시분할 동기 코드 분할 방식의 타임 슬롯의 상기 S-CCPCH의 가용 채널을 이용하여 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동통신 단말기는,
    상기 시분할 동기 코드 분할 방식의 타임 슬롯의 상기 S-CCPCH의 가용 채널을 이용하여 상기 타겟셀 기지국 정보를 수신한 후 상기 타겟셀 기지국 정보에 해당하는 타겟셀 기지국과 링크를 형성하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 이동통신 단말기 및 스마트 안테나 시스템과 연동하는 통신부;
    상기 통신부를 이용하여 상기 스마트 안테나 시스템으로부터 수신된 거리 정보를 이용하여 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하는 단말기 위치 산출부; 및
    인접셀 중 상기 실제 위치 정보로부터 가장 가까운 위치에 존재하는 타겟셀(Target Cell) 기지국 정보를 추출하고, 매 타임 슬롯마다 공통 제어 물리적 채널 중 S-CCPCH을 이용하여 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 타겟셀 기지국 선별부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버를 위한 기지국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타겟셀 기지국 선별부는,
    상기 타겟셀 기지국 정보를 시분할 동기 코드 분할 방식(TD SCDMA: Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)의 타임 슬롯의 상기 S-CCPCH의 가용 채널을 이용하여 상기 이동통신 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버를 위한 기지국.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 이동통신 단말기가 서빙셀 기지국으로부터 일정한 주기로 수신한 파일롯 신호의 신호 세기를 측정하며, 상기 신호 세기가 기 설정된 임계치 미만인 경우 핸드 오버 요청 신호를 전송하는 과정;
    스마트 안테나 시스템에서 상기 핸드 오버 요청 신호를 수신하며, 스마트 안테나의 송수신 방향을 이용하여 상기 이동통신 단말기와의 거리 정보를 생성하는 과정;
    상기 서빙셀 기지국에서 상기 거리 정보를 이용하여 상기 이동통신 단말기의 실제 위치 정보를 추출하고, 인접셀 중 상기 실제 위치 정보로부터 가장 가까운 위치에 존재하는 타겟셀 기지국 정보를 추출하고, 매 타임 슬롯마다 공통 제어 물리적 채널 중 S-CCPCH을 이용하여 상기 타겟셀 기지국 정보를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 과정; 및
    상기 이동통신 단말기가 상기 S-CCPCH을 통해 수신된 상기 타겟셀 기지국 정보를 이용하여 상기 타겟셀 기지국으로 직접 액세스를 시도하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드 오버 방법.
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