KR101480378B1 - 단말의 서비스 품질에 따라 핸드 오프를 수행하는 인지 무선 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

단말의 서비스 품질에 따라 핸드 오프를 수행하는 인지 무선 통신 시스템이 개시된다. 인지 무선 통신 방법은 프라이머리 사용자가 존재하는지 여부에 따라 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정하는 단계, 상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 단계 및 상기 계산된 서비스 품질에 따라 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나로 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계를 포함한다.
인지 무선, 핸드 오프, QoS, 커버리지, 핸드 오버, 기지국, 단말, 거리, SINR

Description

단말의 서비스 품질에 따라 핸드 오프를 수행하는 인지 무선 통신 시스템{COGNITIVE RADIO COMMUNICATION SYSTEM OF PERFORMING HAND-OFF ACCORDING TO QUALITY OF SERVICE OF TERMINAL}
본 발명은 주변 환경에 따라 실시간으로 사용 주파수 대역을 변경하는 인지 무선 통신 시스템에서, 인지 무선 단말에게 좋은 품질의 서비스를 제공하기 위한 기술과 관련된 것이다.
인지 무선 기술은 한정된 주파수 자원을 재활용하여 보다 효율적으로 주파수 자원을 사용하는 기술이다. 인지 무선 기술에 따르면, 세컨더리(secondary) 시스템에 속하는 인지 무선 기지국 및 인지 무선 단말들(이하, 인지 무선 통신 장치라고 함)은 프라이머리(primary) 시스템에서 사용되지 않는 무선 자원을 주기적 또는 비주기적으로 센싱(Sensing)하여 사용 가능한(available) 주파수 자원을 인지하고, 인지된 사용 가능한 주파수 자원을 이용하여 데이터를 송/수신한다.
다만, 사용 가능한 주파수 자원에 대하여 프라이머리 시스템이 우선 권한을 가지므로, 세컨더리 시스템의 신호와 프라이머리 시스템의 신호가 충돌할 염려가 있는 경우, 인지 무선 통신 장치는 통신 동작을 정지하거나, 사용 중인 주파수 자 원(이하, 사용 주파수 대역이라고 함.)을 변경하여야 한다.
인지 무선 통신 장치들이 사용 주파수 대역을 변경하는 경우, 세컨더리 시스템에서는 다양한 현상들이 나타날 수 있다. 특히, 인지 무선 기지국의 송신 파워가 고정된 경우, 사용 주파수 대역의 변화에 따라 인지 무선 기지국의 셀 커버리지가 변할 수 있다. 그래서, 인지 무선 단말들에 의해 수신된 신호의 파워는 사용 주파수 대역의 변화에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 사용 주파수 대역의 변화에도 불구하고, 인지 무선 단말들에게 좋은 품질의 서비스를 제공할 수 있는 인지 무선 통신 시스템에 관한 연구가 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은 프라이머리 사용자가 존재하는지 여부에 따라 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정하는 단계, 상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 단계 및 상기 계산된 서비스 품질에 따라 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나로 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계를 포함한다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프뿐만 아니라 대상 단말에 대해 이웃 기지국과 함께 협력 통신을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 장치는 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정하는 주파수 대역 제어부, 상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 QoS 계산부 및 상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프를 결정하는 핸드 오프 결정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 단말의 동작 방법은 대상 기지국이 제2 주파수 대역에서 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 기초로 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 핸드 오프 방식으로 결정하는 경우, 결정된 핸드 오프 방식과 관련된 정보를 포함하는 핸드 오프 정보를 수 신하는 단계 및 상기 핸드 오프 정보를 기초로 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 시스템은 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 예측하고, 예측된 서비스 품질에 따라 핸드 오프를 수행함으로써, 대상 단말에게 보다 좋은 품질의 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 시스템은 경우에 따라 주파수 핸드 오프를 수행함이 없이, 미리 인터 셀 핸드 오프를 수행함으로써 작은 오버헤드를 가지고 대상 단말에게 끊김이 없는 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 시스템은 적응적으로 주파수 핸드 오프 또는 인터 셀 핸드 오프 중 어느 하나를 선택함으로써, 통신 환경에 적합한 핸드 오프 방식을 선택할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 프라이머리 시스템 및 프라이머리 시스템에 할당된 무선 자원을 이용하는 세컨더리 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 프라이머리 시스템은 프라이머리 기지국 및 프라이머리 단말을 포함하며, 세컨더리 시스템은 세컨더리 기지국 및 세컨더리 단말을 포함한다.
세컨더리 단말 및 세컨더리 기지국은 프라이머리 시스템에 할당된 주파수 자원 중 일부 또는 전부를 인지 무선 기술을 이용하여 사용 가능한(available) 주파수 자원으로 인지할 수 있다. 그리고, 세컨더리 단말 및 세컨더리 기지국은 인지된 사용 가능한 주파수 자원을 이용하여 서로 통신할 수 있다. 다만, 프라이머리 단말 및 프라이머리 기지국은 세컨더리 단말 또는 세컨더리 기지국이 신호를 송/수신하고 있는지 여부를 고려하지 않고, 독립적으로 미리 할당된 주파수 자원을 사용할 수 있다.
이 때, 세컨더리 기지국 및 세컨더리 단말로부터 전송된 신호는 프라이머리 단말 또는 프라이머리 기지국에서 수신될 수 있다. 만약, 세컨더리 기지국 및 세컨더리 단말로부터 전송된 신호로 인해 프라이머리 단말 또는 프라이머리 기지국에서 간섭이 존재하거나, 상기 간섭의 크기가 임계값보다 크다면, 프라이머리 단말 또는 프라이머리 기지국이 정상적인 통신 동작을 수행하지 못할 수 있다.
다만, 세컨더리 단말 및 세컨더리 기지국이 사용 가능한 주파수 자원을 사용 중이더라도, 프라이머리 기지국 또는 프라이머리 단말이 그 사용 가능한 주파수 자원에 대한 우선 권한을 갖는다. 따라서, 세컨더리 기지국 및 세컨더리 단말은 사용 중인 사용 가능한 주파수 자원을 적절히 변경해야 한다.
도 2는 주파수 대역 교환(frequency band trading) 기법 또는 부하량 균형(load balancing) 기법에 따라 사용 주파수 대역을 변경하는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 인지 무선 기술을 사용하는 세컨더리 시스템들은 둘 이상 존재할 수 있으며, 세컨더리 시스템들 각각은 적어도 하나의 세컨더리 기지국을 포함한다.
세컨더리 기지국 1(Base Station 1, BS 1)은 사용자 1 및 사용자 2에게 서비스를 제공하며, 세컨더리 기지국 2(BS 2)는 사용자 3에게 서비스를 제공한다.
이 때, 세컨더리 기지국 1 및 세컨더리 기지국 2는 다양한 원인들에 따라 사용 주파수 대역을 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 세컨더리 기지국 1 및 세컨더리 기지국 2는 프라이머리 시스템의 사용자가 출현한 경우, 사용 주파수 대역을 변경할 수 있다.
뿐만 아니라, 세컨더리 기지국 1 및 세컨더리 기지국 2는 주파수 대역 교환(frequency band trading) 기법에 따라 사용 주파수 대역을 변경할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 세컨더리 기지국 1이 X 주파수 대역을 이용하여 사용자 1 및 사용자 2에게 서비스를 제공하고, 세컨더리 기지국 2가 Y 주파수 대역을 이용하여 사용자 3에게 서비스를 제공하고 있다고 가정한다. 경우에 따라 세컨더리 기지국 1이 Y 주파수 대역을 사용하고, 세컨더리 기지국 2가 X 주파수 대역을 사용하는 것이 전체의 용량(overall capacity)를 증가시키는 것일 수 있다. 이러한 경우, 세컨더리 기지국 1 및 세컨더리 기지국 2는 사용 주파수 대역을 서로 교환할 수 있다.
또한, 세컨더리 기지국 1 및 세컨더리 기지국 2는 부하량 균형(load balancing) 기법에 따라 사용 주파수 대역을 변경할 수 있다. 예를 들어, 사용자 1 및 사용자 2로 인한 부하량이 사용자 3으로 인한 부하량보다 많은 경우, 세컨더 리 기지국 1이 세컨더리 기지국 2보다 넓은 주파수 대역을 사용하는 것이 효율적일 것이다. 이러한 경우, 세컨더리 기지국 1의 사용 주파수 대역은 확장될 수 있으며, 세컨더리 기지국 2의 사용 주파수 대역은 축소될 수 있다.
상술한 예들뿐만 아니라, 인지 무선 기술을 사용하는 세컨더리 시스템이 사용 주파수 대역을 변경해야 하는 경우들은 많이 존재할 수 있다. 세컨더리 시스템이 사용 주파수 대역을 변경하는 경우, 세컨더리 기지국의 셀 커버리지 또한 변할 수 있다. 이 때, 사용 주파수 대역이 변경됨에도 불구하고, 사용자들에게는 끊김이 없이 서비스가 제공되어야 하며, 핸드 오프가 필요한 경우, 핸드 오프를 효율적으로 수행할 수 있는 방안이 마련되어야 한다.
도 3은 사용 주파수 대역이 변경됨에 따른 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지의 변화를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 세컨더리 기지국 1은 사용 주파수 대역을 변경할 수 있다. 즉, 세컨더리 기지국 1은 사용 주파수 대역의 중심 주파수(f)를 f1 또는 f2로 결정할 수 있다.
사용 주파수 대역의 중심 주파수(f)에 따라 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지가 결정된다. 즉, f1보다 f2가 높은 경우, 사용 주파수 대역의 중심 주파수(f)가 f1일 때의 셀 커버리지(310)보다 사용 주파수 대역의 중심 주파수(f)가 f2일 때의 커버리지(320)가 넓음을 알 수 있다.
보다 구체적으로, Okumura-Hata의 채널 모델에 따르면, UHF 대역에서의 경 로 손실(path loss) L은 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008085004245-pat00001
여기서,
Figure 112008085004245-pat00002
는 중심 주파수, d는 세컨더리 기지국과 사용자 1 사이의 거리이다.
상기 수학식 1을 참조하면, 중심 주파수
Figure 112008085004245-pat00003
가 증가할수록 경로 손실 L이 증가함을 알 수 있다. 즉, 세컨더리 기지국 1의 송신 전력이 고정된 경우, 중심 주파수
Figure 112008085004245-pat00004
와 셀 커버리지의 반경은 반비례하는 관계를 갖는다.
여기서, 세컨더리 기지국 1이 f1의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역을 사용 주파수 대역으로 사용하다가, 사용 주파수 대역을 f2의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역으로 변경하였다고 가정한다. 이 때, 사용자 1은 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지(320) 밖에 존재할 수 있고, 사용자 1은 세컨더리 기지국 1로부터 서비스를 적절히 제공받지 못할 수 있다.
다만, 본 발명에 따르면, 세컨더리 기지국 1은 사용자 1이 세컨더리 기지국 2로 핸드 오프하도록 할 수 있으며, 이 때, 사용자 1은 f3의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역을 통하여 세컨더리 기지국 2로부터 서비스를 적절히 제공받을 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 4는 세컨더리 기지국 1(BS 1)로부터 거리와 사용자 1에 의해 수신된 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 중심 주파수(f)가 f1에서 f2로 변경되는 경우, 사용자 1의 세컨더리 기지국 1에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비 감소함을 수 있다. 여기서, f1보다 f2가 높다. 그리고, 신호 대 간섭 및 잡음 비는 서비스 품질(Quality of Service)를 결정하는 주요 요소이다.
사용자 1이 a 위치에 존재하는 경우, 중심 주파수(f)가 f1에서 f2로 변경됨으로써 세컨더리 기지국 1에 대한 사용자 1의 신호 대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR)는 감소한다. 다만, 그럼에도 불구하고, 중심 주파수(f)가 f2인 경우, 세컨더리 기지국 1에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비가 세컨더리 기지국 2에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비보다 높으므로, 사용자 1은 세컨더리 기지국 2보다 세컨더리 기지국 1로부터 서비스를 제공받는 것이 좋을 것이다. 따라서, 사용자 1은 세컨더리 기지국 1과 주파수 핸드 오프를 수행함으로써, 세컨더리 기지국 1로부터 중심 주파수(f)가 f2인 주파수 대역을 통해 계속 서비스를 제공받을 수 있다. 여기서, 주파수 핸드 오프는 하나의 세컨더리 기지국에 대하여 사용 주파수 대역을 변경하는 것을 말한다.
반대로, 사용자 1이 b 위치에 존재한다고 가정한다. 중심 주파수(f)가 f1에서 f2로 변경되는 경우, 사용자 1의 세컨더리 기지국 1에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비는 매우 낮을 것이다. 이러한 경우, 사용자 1은 세컨더리 기지국 1로부터 세컨더리 기지국 2로 인터 셀(inter-cell) 핸드 오프할 수 있다. 즉, 사용자 1의 세컨더리 기지국 2에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비는 세컨더리 기지국 1에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비보다 높으므로, 사용자 1은 세컨더리 기지국 1보다 세컨더리 기지국 2로부터 보다 좋은 품질의 서비스를 제공받을 수 있다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 예측하고, 예측된 서비스 품질에 따라 핸드 오프를 수행함으로써, 사용자에게 보다 좋은 품질의 서비스를 제공할 수 있다. 이 때, '핸드 오프'는 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 변경된 것으로 가정한다(S510).
여기서, 사용 주파수 대역은 프라이머리 사용자의 존재 여부, 주파수 대역 교환 기법 또는 부하량 균형 기법 등에 따라 변경될 수 있음은 상술한 바 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은 제2 주파수 대역에서 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(QoS)을 계산한다(S520). 이 때, 서비스 품질을 계산하는 단계(S520)는 사용 주파수 대역의 변경으로 인한 셀 커버리지의 변화를 고려하여 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산하는 단계일 수 있다.
특히, 서비스 품질을 계산하는 단계(S520)는 제2 주파수 대역에서 대상 단말과 대상 기지국 사이에 형성된 채널의 상태 또는 대상 단말과 대상 기지국 사이의 거리를 기초로 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산하는 단계일 수 있다. 여기서, 대상 기지국은 인터 셀 핸드 오프기 수행되기 이전에, 대상 단말에게 서비스를 제공하고 있는 기지국을 말한다.
따라서, 서비스 품질을 계산하는 단계(S520)를 통하여, 제2 주파수 대역에서 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질이 계산될 수 있고, 계산된 서비스 품질은 핸드 오프 방식을 결정하기 위한 기준으로 사용될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은 계산된 서비스 품질에 따라 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나로 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정한다(S530).
즉, 대상 단말이 이웃 기지국으로 핸드 오프해야 좋은 품질의 서비스를 제공받을 수 있는 것으로 판단되는 경우, 인터 셀 핸드 오프가 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식으로 결정될 수 있다. 반대로, 제2 주파수 대역을 사용 주파수 대역으로 결정해야 대상 단말에게 좋은 품질의 서비스가 제공될 수 있는 것으로 판단되 는 경우, 주파수 핸드 오프가 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식으로 결정될 수 있다.
또한, 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계(S530)는 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 낮거나 같은 경우, 인터 셀 핸드 오프로 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계일 수 있다. 즉, 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 낮거나 같은 경우, 주파수 핸드 오프 방식은 적합하지 않은 핸드 오프 방식으로 이해될 수 있다. 이 때, 주파수 핸드 오프가 수행됨이 없이, 곧바로 인터 셀 핸드 오프가 수행됨으로써, 핸드 오프를 수행하는 데에서 소모되는 무선 자원의 낭비를 줄일 수 있다.
반대로, 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계(S530)는 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 높은 경우, 주파수 핸드 오프로 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계일 수 있다. 즉, 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 높은 경우, 인터 셀 핸드 오프를 수행하지 않고도 대상 단말에게 서비스가 적절히 제공될 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법에서 핸드 오프 방식이 인터 셀 핸드 오프로 결정된 경우, 대상 단말, 대상 기지국 및 이웃 기지국은 인터 셀 핸드 오프를 수행한다(S540).
즉, 인터 셀 핸드 오프가 결정된 경우, 대상 기지국은 기간망(Backbone)을 통하여 대상 기지국과 인접하고 있는 이웃 기지국으로 대상 단말에 대한 핸드 오프를 요청할 수 있다. 이웃 기지국이 상기 요청에 응답하여 대상 기지국으로 응답을 보내면, 이웃 기지국과 대상 단말 사이에 핸드 오프 절차가 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법은 핸드 오프 방식이 주파수 핸드 오프 방식으로 결정된 경우, 대상 단말 및 대상 기지국은 주파수 핸드 오프를 수행한다(S550).
즉, 대상 단말 및 대상 기지국은 제1 주파수 대역에서 통신하는 것을 중단하고, 제2 주파수 대역에서 통신을 개시할 수 있다.
본 발명에 따른 인지 무선 통신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 기지국, 인지 무선 단말 및 이웃 기지국을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 기지국(610)은 주파수 대역 제어부(611), QoS 계산부(612) 및 핸드 오프 결정부(613)를 포함한다.
주파수 대역 제어부(611)는 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정한다. 이 때, 주파수 대역 제어부(611)는 프라이머리 사용자가 존재하는지 여부, 주파수 대역 교환 기법 또는 부하량 균형(load balancing) 기법에 따라 상기 사용 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역에서 상기 제2 주파수 대역으로 결정할 수 있다.
또한, QoS 계산부(612)는 상기 사용 주파수 대역의 변경으로 인한 셀 커버리지의 변화를 고려하여 상기 대상 단말(620)에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산한다. 이 때, QoS 계산부(612)는 상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말(620)의 수신 신호에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비를 기초로 상기 대상 단말(620)에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산할 수 있다.
또한, 핸드 오프 결정부(613)는 상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말(620)에 대한 핸드 오프를 결정한다. 이 때, 핸드 오프 결정부(613)는 상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말(620)이 이웃 기지국(630)으로 핸드 오프하는 인터 셀(inter-cell) 핸드 오프를 결정할 수 있다. 특히, 핸드 오프 결정부(613)는 상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 낮거나 같은 경우, 상 기 인터 셀 핸드 오프를 결정할 수 있다.
또한, 핸드 오프 결정부(613)는 상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말(620)이 상기 제2 주파수 대역으로 핸드 오프하는 주파수 핸드 오프를 결정할 수 있다. 즉, 핸드 오프 결정부(613)는 상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 높은 경우, 상기 주파수 핸드 오프를 결정할 수 있다.
또한, 인지 무선 기지국(610)은 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 결정된 핸드 오프 방식과 관련된 핸드 오프 정보를 대상 단말(620)로 전송한다.
대상 단말(620)은 상기 핸드 오프 정보를 기초로 결정된 핸드 오프 방식에 따라 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 수행한다.
도 1 내지 도 6에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 세컨더리 기지국은 대상 단말을 서빙하고 있는 인지 무선 기지국(610) 및 상기 인지 무선 기지국(610)의 이웃 기지국(630)이 상기 대상 단말에 대한 협력 통신(cooperative communication)을 수행하는 협력 통신 수행부를 더 포함할 수 있다. 협력 통신 수행부를 포함하는 인지 무선 기지국(610)의 동작 원리에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
도 6에 도시되었으나, 설명되지 아니한 사항에는 도 1 내지 도 5에서 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 협력 통신을 수행하는 세컨더리 기지국 1(BS1) 및 이웃 기지국(BS2)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서, 현재 세컨더리 기지국 1의 사용 주파수 대역 f은 f1이고, 세컨더리 기지국 1은 사용 주파수 대역 f를 f2로 변경할 예정이라고 가정한다. 또한, 이웃 기지국(BS2)의 사용 주파수 대역 f은 f3이다.
사용 주파수 대역 f가 f2로 변경될 경우, 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지는 서클(710)에서 서클(720)로 변경될 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지(720)에도 속하지 않고, 이웃 기지국의 셀 커버리지(730)에도 속하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 핸드 오프 및 인터 셀 핸드 오프 중 어느 하나가 수행되더라도, 이러한 경우에서 사용자가 요구하는 서비스 품질을 지원하는 것은 어려워질 수 있다.
다만, 세컨더리 기지국 1은 상술한 바와 같이 세컨더리 기지국 1의 셀 커버리지(720) 및 이웃 기지국의 셀 커버리지(730)를 예측할 수 있다. 그리고, 세컨더리 기지국 1은 그것의 사용 주파수 대역 f를 f2로 변경하고자 하는 경우, 주파수 핸드 오프 및 인터 셀 핸드 오프 중 어떤 것을 수행하더라도 사용자가 요구하는 서비스 품질을 지원하기 어렵다는 것을 예측할 수 있다.
이 때, 세컨더리 기지국 1 및 이웃 기지국은 협력 통신을 수행함으로써, 사용자가 요구하는 서비스 품질을 지원할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 다이버시티 이득을 얻기 위하여 세컨더리 기지국 1 및 이웃 기지국으로부터 신호들을 수신할 수 있다.
보다 구체적으로, 세컨더리 기지국 1은 f2에서 사용자의 서비스 품질을 기초로 주파수 핸드 오프 및 인터 셀 핸드 오프 중 어떤 것을 수행하는 것이 효율적인지 판단할 수 있다. 이 때, 사용자가 요구하는 서비스 품질이 세컨더리 기지국 1 및 이웃 기지국 각각이 단독으로 지원되는 경우라면, 세컨더리 기지국 1은 주파수 핸드 오프를 수행하거나 인터 셀 핸드 오프를 수행할 수 있다. 그러나, 만약, 주파수 핸드 오프 및 인터 셀 핸드 오프 중 어떤 것을 수행하더라도 사용자의 서비스 품질을 지원할 수 없는 것으로 판단된다면, 세컨더리 기지국 1은 세컨더리 기지국 1과 이웃 기지국이 협력 통신을 수행할 것을 결정할 수 있다.
또한, 세컨더리 기지국 1과 이웃 기지국이 협력 통신을 수행하는 것으로 것으로 결정되는 경우, 세컨더리 기지국 1은 이웃 기지국이 결정된 사항들을 파악할 수 있도록 이웃 기지국으로 상기 결정된 사항들을 통보한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 인터 셀 핸드 오프, 주파수 핸드 오프 또는 협력 통신 중 어느 하나를 결정하는 세컨더리 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 세컨더리 기지국은 사용 주파수 대역을 제2 주파수 대역으로 가정한다(S810). 여기서, 현재의 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역이라고 하고, 앞으로 사용하기를 원하는 사용 주파수 대역을 제2 주파수 대역이라고 가정한다.
세컨더리 기지국은 상기 제2 주파수 대역에서 경로 손실, 사용자의 신호 대 간섭 및 잡음 비(SINR), 사용자에서 수신되는 신호의 파워 또는 셀 커버리지의 변화 등을 고려하여 제2 주파수 대역에서 사용자의 서비스 품질(QoS)를 계산한다(S820).
또한, 세컨더리 기지국은 계산된 사용자의 서비스 품질(QoS)을 기초로 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 변경하는 것이 효율적인지 판단하고, 주파수 핸드 오프를 수행할 지 여부를 결정한다(S830). 이 때, 주파수 핸드 오프를 수행하는 것으로 결정되는 경우, 세컨더리 기지국은 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 변경한다(S850).
다만, 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 변경하는 것이 효율적인 경우, 세컨더리 기지국은 주파수 핸드 오프를 수행하지 않는다. 그리고, 세컨더리 기지국은 인터 셀 핸드 오프를 수행하는 것이 효율적인지 판단한다. 즉, 세컨더리 기지국은 자신이 제2 주파수 대역에서 사용자를 서빙하는 것과 이웃 기지국이 사용자를 서빙하는 것 중 어떠한 것이 사용자가 요구하는 서비스 품질을 더 잘 지원할 수 있는지 판단한다.
만약, 인터 셀 핸드오프를 수행하는 것으로 결정된다면, 세컨더리 기지국, 사용자 및 이웃 기지국은 인터 셀 핸드 오프를 수행한다(S870).
그러나, 인터 셀 핸드오프를 수행하지 않는 것으로 결정된 경우, 세컨더리 기지국은 자신과 이웃 기지국이 사용자에 대하여 협력 통신을 수행할 것을 결정한다(S860).
그리고, 세컨더리 기지국은 결정된 사항들을 이웃 기지국으로 통보한 다(S880). 결국, 이웃 기지국 및 세컨더리 기지국 각각은 서로 협력하여 사용자로 신호를 전송하고, 사용자는 이웃 기지국 및 세컨더리 기지국 각각의 신호를 수신함으로써, 요구되는 서비스 품질을 충족시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 프라이머리 시스템 및 프라이머리 시스템에 할당된 무선 자원을 이용하는 세컨더리 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 주파수 대역 교환(frequency band trading) 기법 또는 부하량 균형(load balancing) 기법에 따라 사용 주파수 대역을 변경하는 것을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 사용 주파수 대역이 변경됨에 따른 셀 커버리지의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 세컨더리 기지국 1(BS 1)로부터 거리와 사용자 1에 의해 수신된 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인지 무선 기지국, 인지 무선 단말 및 이웃 기지국을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 협력 통신을 수행하는 세컨더리 기지국 1(BS1) 및 이웃 기지국(BS2)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 인터 셀 핸드 오프, 주파수 핸드 오프 또는 협력 통신 중 어느 하나를 결정하는 세컨더리 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

Claims (25)

  1. 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정하는 주파수 대역 제어부;
    상기 제2 주파수 대역에서 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 QoS 계산부; 및
    상기 서비스 품질을 기초로 상기 대상 단말을 지원할 수 없는 판단이 있는 경우, 상기 대상 단말을 서빙하는 대상 기지국과 인접한 이웃 기지국과 상기 대상 단말에 대한 협력 통신(cooperative communication)을 수행하는 협력 통신 수행부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 대역 제어부는
    프라이머리 사용자가 존재하는지 여부를 고려하거나, 주파수 대역 교환 기법 또는 부하량 균형(load balancing) 기법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 사용 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역에서 상기 제2 주파수 대역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 QoS 계산부는
    상기 사용 주파수 대역의 변경으로 인한 셀 커버리지의 변화를 고려하여 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 QoS 계산부는
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말의 수신 신호에 대한 신호 대 간섭 및 잡음 비를 기초로 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 계산하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 QoS 계산부는
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말과 대상 기지국 사이에 형성된 채널의 상태 또는 상기 대상 단말과 상기 대상 기지국 사이의 거리를 기초로 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 대역 제어부는
    프라이머리 사용자의 신호를 센싱하는 경우, 상기 사용 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역에서 상기 제2 주파수 대역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프를 결정하는 핸드 오프 결정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 핸드 오프 결정부는
    상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말이 이웃 기지국으로 핸드 오프하는 인터 셀(inter-cell) 핸드 오프를 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 핸드 오프 결정부는
    상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 낮거나 같은 경우, 상기 인터 셀 핸드 오프를 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 대상 단말에 대해 상기 인터 셀 핸드 오프가 결정된 경우,
    상기 대상 단말은
    상기 대상 단말이 상기 제2 주파수 대역으로 핸드 오프하는 주파수 핸드 오 프를 수행하지 않고, 상기 인터 셀 핸드 오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 핸드 오프 결정부는
    상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 대상 단말이 상기 제2 주파수 대역으로 핸드 오프하는 주파수 핸드 오프를 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 핸드 오프 결정부는
    상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 높은 경우, 상기 주파수 핸드 오프를 결정하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 협력 통신 수행부는
    상기 계산된 서비스 품질에 따라 상기 협력 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 협력 통신 수행부는
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 기지국의 셀 커버리지 또는 상기 이웃 기지국의 셀 커버리지에 따라 상기 협력 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 협력 통신 수행부는
    상기 대상 기지국 또는 상기 이웃 기지국이 상기 대상 단말의 요구되는 서비스 품질을 단독으로 지원할 수 있는지 여부에 따라 상기 협력 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 장치.
  17. 프라이머리 사용자가 존재하는지 여부에 따라 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 결정하는 단계;
    상기 제2 주파수 대역에서 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 계산하는 단계;
    상기 계산된 서비스 품질에 따라 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나로 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 핸드 오프 방식에 따라 상기 대상 단말을 지원할 수 없는 판단이 있는 경우, 상기 대상 단말을 서빙하는 대상 기지국과 인접한 이웃 기지국과 상기 대상 단말에 대한 협력 통신(cooperative communication)을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 인터 셀 핸드 오프는 상기 대상 단말이 이웃 기지국으로 핸드 오프하는 것이고, 상기 주파수 핸드 오프는 상기 대상 단말이 상기 사용 주파수 대역을 상기 제2 주파수 대역으로 핸드 오프하는 것임을 특징으로 하는 인지 무선 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계는
    상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 낮거나 같은 경우, 상기 인터 셀 핸드 오프로 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계는
    상기 계산된 서비스 품질이 미리 설정된 레벨보다 높은 경우, 상기 주파수 핸드 오프로 상기 대상 단말에 대한 핸드 오프 방식을 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 방법.
  20. 삭제
  21. 제17항에 있어서,
    상기 협력 통신을 수행하는 단계는
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 기지국의 셀 커버리지 또는 상기 이웃 기지국의 셀 커버리지에 따라 상기 협력 통신을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신 방법.
  22. 대상 기지국으로부터 핸드 오프 정보를 수신하는 단계;
    상기 핸드 오프 정보를 기초로 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 인터 셀 핸드 오프는 대상 단말이 이웃 기지국으로 핸드 오프하는 것이고, 상기 주파수 핸드 오프는 상기 대상 단말이 사용 주파수 대역을 제1 주파수 대역에서 제2 주파수 대역으로 핸드 오프하는 것이고,
    상기 핸드 오프 정보는 상기 인터 셀 핸드 오프 또는 상기 주파수 핸드 오프 중 어느 하나와 관련되고,
    상기 대상 기지국은 상기 인터 셀 핸드 오프 또는 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 수행하더라도 상기 대상 단말을 지원할 수 없는 판단이 있는 경우, 상기 대상 기지국과 인접한 이웃 기지국과 상기 대상 단말에 대한 협력 통신(cooperative communication)을 수행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 단말의 동작 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 대상 기지국은
    상기 제2 주파수 대역에서 상기 대상 단말에게 제공될 수 있는 서비스 품질을 기초로 상기 인터 셀 핸드 오프 또는 상기 주파수 핸드 오프 중 어느 하나를 핸드 오프 방식으로 결정하고,
    상기 핸드 오프 정보는 상기 결정된 핸드 오프 방식과 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 단말의 동작 방법.
  24. 삭제
  25. 제17항 내지 제19항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050116497A (ko) * 2004-06-08 2005-12-13 엘지전자 주식회사 광대역 무선 접속 시스템에 적용되는 주파수간 핸드오버방법
KR100821176B1 (ko) * 2006-10-31 2008-04-14 주식회사 케이티프리텔 주파수 대역간 핸드오버 방법 및 장치

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