KR101806514B1 - 빔포밍을 기반으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍을 기반으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

기지국이 이동체에 탑재된 통신 장치를 위한 핸드오버를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 기지국은, 상기 통신 장치로부터 수신되는 신호를 이용해, TA(timing advance)를 측정한다. 상기 기지국은, 상기 측정된 TA와 기준 TA를 이용해, 상기 이동체가 핸드오버 존(zone)에 진입하였는지를 판단한다. 그리고 상기 기지국은, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 경우에, RSRP(reference signal received power)의 평균화(averaging)를 위한 RSRP 평균화 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄인다.

Description

빔포밍을 기반으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOVER BASED ON BEAMFORMING}
본 발명은 빔포밍을 기반으로 핸드오버를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰러 이동통신 시스템에서 단말은 정지 중이거나 또는 이동 중에 셀 (cell)에 접속하여 통신을 수행한다. 단말이 이동 중 인 경우의 예는 다음과 같다. 열차와 같이 빠른 속도로 움직이는 이동체에서 많은 사용자들이 자신의 단말을 이용하여 외부의 셀에 접속할 수 있다. 예를 들어, 단말은 3세대 또는 4세대 이동통신 시스템의 기지국에 접속하여 전화를 걸거나 받을 수 있고 인터넷에 연결할 수도 있다. 다른 예를 들어, 이동체(예, 열차) 내의 사람들은 개인 단말을 이용하여 이동체 내의 와이파이 AP(access point)에 접속할 수도 있다. 이러한 경우에, 외부의 셀과 접속하여 여러 단말의 데이터를 모아서 외부의 셀에 송신하는 별도의 이동체용 통신 장치(예, 차량용 통신 장치)가 필요하다. 전자의 예는 1계위 통신으로 분류될 수 있고, 후자의 예는 2계위 통신으로 분류될 수 있다.
사용자 단말이 셀에 직접 접속하는 경우 또는 차량용 통신 장치가 셀에 접속하는 경우에, 이동하는 단말 또는 이동하는 통신 장치는 하나의 셀에서 다른 셀로의 핸드오버를 수행하여야 한다.
이동체를 위한 셀이 빔포밍을 사용하는 경우에는 핸드오버의 성능이 매우 중요하다. 만약 정확한 타이밍에 핸드오버가 성공적으로 수행되지 않으면, 데이터 손실이 발생할 수 있다. 셀을 형성하는 기지국이나 이동 단말(차량용 통신 장치)이 빔포밍을 사용하는 경우를 위해, 유용하게 사용될 수 있는 핸드오버 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 빔포밍이 적용되는 셀에서 핸드오버 성공률을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기지국이 이동체에 탑재된 통신 장치를 위한 핸드오버를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 기지국의 핸드오버 방법은, 상기 통신 장치로부터 수신되는 신호를 이용해, TA(timing advance)를 측정하는 단계; 상기 측정된 TA와 기준 TA를 이용해, 상기 이동체가 핸드오버 존(zone)에 진입하였는지를 판단하는 단계; 및 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 경우에, RSRP(reference signal received power)의 평균화(averaging)를 위한 RSRP 평균화 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄이는 단계를 포함한다.
상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는, 상기 측정된 TA의 변화 패턴에 기초해, 상기 이동체의 이동 방향을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이동체의 이동 방향을 판단하는 단계는, 상기 측정된 TA의 변화 패턴이 상기 측정된 TA가 시간에 따라 감소하는 것을 나타내는 경우에, 상기 이동체가 상기 통신 장치가 접속한 제1 셀을 위한 제1 안테나를 향해 이동하는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 측정된 TA의 변화 패턴이 상기 측정된 TA가 시간에 따라 증가하는 것을 나타내는 경우에, 상기 이동체가 상기 제1 안테나로부터 멀어지는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는, 상기 이동체가 상기 통신 장치가 접속한 제1 셀을 위한 제1 안테나를 향해 이동하고 상기 측정된 TA가 상기 기준 TA 보다 작은 경우에, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 TA는 상기 이동체의 이동 속도에 따라 결정될 수 있다.
상기 제1 안테나는 상기 이동체를 위한 빔포밍 안테나일 수 있다.
상기 제2 값은 상기 이동체의 이동 속도가 높을수록 더 작은 값을 가질 수 있다.
상기 RSRP 평균화 주기를 줄이는 단계는, 상기 통신 장치의 RSRP 리포트 주기를 줄이기 위해, 상기 통신 장치에게 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였음을 알리는 단계를 포함할 수 있다.
상기 RSRP 평균화 주기를 줄이는 단계는, 제1 타이머를 리셋하는 단계; 및 상기 제1 타이머를 이용해, 상기 기준 TA의 2배에 해당하는 시간 내에 상기 통신 장치가 제1 셀로부터 제2 셀로의 핸드오버를 성공하였는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기지국의 핸드오버 방법은, 상기 통신 장치의 핸드오버가 성공한 경우에, 상기 RSRP 평균화 주기를 상기 제1 값으로 환원하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 핸드오버 존은, 상기 통신 장치가 접속한 제1 셀로부터 상기 통신 장치로 수신되는 신호의 세기가 상기 제1 셀에 이웃하는 제2 셀로부터 상기 통신 장치로 수신되는 신호의 세기와 동일해지는 전력 교차점에 기초해 설정될 수 있다.
상기 측정하는 단계; 상기 통신 장치로부터 수신되는 랜덤 액세스 프리앰블에 기초해, 제1 TA를 측정하는 단계; 및 상기 통신 장치로부터 수신되는 SRS(sounding reference signal)에 기초해, 제2 TA를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는, 상기 제1 TA와 상기 제2 TA를 이용해, 상기 이동체의 이동 방향을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 이동체에 탑재되는 통신 장치가 상기 이동체 내에 존재하는 다수의 단말을 대신해 핸드오버를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 통신 장치의 핸드오버 방법은, TA(timing advance) 측정을 위해, 랜덤 액세스 프리앰블 및 SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 기지국에게 송신하는 단계; 및 상기 측정된 TA에 기초해 상기 이동체가 핸드오버 존(zone)에 진입한 것으로 판단된 경우에, RSRP(reference signal received power) 리포트 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄이는 단계를 포함한다.
상기 RSRP 리포트 주기를 줄이는 단계는, 상기 이동체의 이동 속도에 따라 결정되는 기준 TA와 상기 측정된 TA를 이용해, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 장치의 핸드오버 방법은, 상기 줄이는 단계 이전에, 상기 통신 장치가 접속한 제1 셀을 위한 제1 안테나와 상기 제1 셀에 이웃하는 제2 셀을 위한 제2 안테나 간의 거리에 대응하는 셀 커버리지 TA를, 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 장치의 핸드오버 방법은, 핸드오버를 소정의 시간 내에 성공한 경우에, 상기 RSRP 리포트 주기를 상기 제1 값으로 환원하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 소정의 시간은 상기 기준 TA의 2배에 해당할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기지국이 제공된다. 상기 기지국은, 메모리; 및 상기 메모리에 연결되며, 다수의 단말이 존재하는 이동체를 위한 핸드오버를 수행하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는, 상기 이동체 내에 탑재된 통신 장치로부터 랜덤 액세스 프리앰블 및 SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나의 신호를 수신할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수신된 신호를 이용해 TA(timing advance)를 측정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 이동체의 이동 속도에 따라 결정되는 기준 TA와 상기 측정된 TA를 이용해, 상기 이동체가 제1 셀로부터 제2 셀로의 핸드오버를 수행하기 위한 핸드오버 존(zone)에 진입하였는지를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 경우에, RSRP(reference signal received power)의 평균화(averaging)를 위한 RSRP 평균화 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기준 TA의 2배에 해당하는 제1 시간 내에 상기 통신 장치의 핸드오버가 성공하였는지를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 통신 장치의 핸드오버가 상기 제1 시간 내에 성공하거나 상기 제1 시간이 경과한 경우에, 상기 RSRP 평균화 주기를 상기 제1 값으로 환원할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기지국과 단말이 빔포밍이 적용된 안테나를 사용하는 셀 환경에서 핸드오버 성공률을 높일 수 있고, 이를 통해 데이터 손실을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 빠른 속도로 이동하는 고속 그룹 이동체(예, 지하철, 고속열차, 버스 등)를 위한 이동 무선 백홀에 용이하게 적용되는 핸드오버 방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 밀리미터파를 캐리어로써 사용하는 이동통신 시스템에 높은 안테나 이득을 가지는 빔포밍 기술을 적용할 수 있다. 이를 통해, 고주파수를 사용하는 이동통신 시스템에 용이하게 적용되는 핸드오버 방법이 제공될 수 있다.
마이크로파 주파수 대역을 사용하는 셀의 셀 경계 특성과는 달리, 고주파수 대역을 사용하는 셀의 셀 경계에서는 홈 셀과 이웃 셀의 전력 교차 특성이 매우 상이하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이러한 셀이 가질 수 있는 셀 경계의 전력 교차점에 최대한 근접한 시점에 핸드오버를 수행할 수 있다. 이를 통해, 핸드오버 시 발생할 수 있는 데이터 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 핸드오버 인터럽션 시간을 설명하기 위한 핸드오버 절차를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 그룹 이동체를 위해 빔포밍이 적용된 RF와 안테나가 사용되는 경우에 셀 구성 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 3은 안테나 빔 패턴을 3차원으로 표현한 도면이다.
도 4는 도 3의 빔 패턴을 2차적으로 표현한 도면이다.
도 5는 지상에 설치된 안테나의 높이가 이동체에 설치된 수신 안테나의 높이 보다 큰 경우의 전력 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 전력 분포가 확대된 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 그룹 이동체의 이동에 따라 변화하는 홈 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호 세기를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 그룹 이동체를 위해 빔포밍이 적용된 RF와 안테나가 사용되는 경우에 셀 구성 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 셀 구성 시나리오에서 그룹 이동체의 이동에 따라 변화하는 홈 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호 세기를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 홈 셀의 전력(또는 신호 세기)이 급격히 감소하는 구간에 핸드오버 존(zone)이 설정된 경우를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 홈 셀의 전력이 완만하게 감소하나 이웃 셀의 전력이 급격히 증가하는 구간에 핸드오버 존이 설정된 경우를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 핸드오버 존이 설정된 경우를 위한 핸드오버 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 무선기기(또는 통신노드)를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal), 이동국(mobile station), 진보된 이동국(advanced mobile station), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 접근 단말(access terminal), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 이동국, 진보된 이동국, 고신뢰성 이동국, 가입자국, 휴대 가입자국, 접근 단말, 사용자 장비 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한 본 명세서에서, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station), 고신뢰성 기지국(high reliability base station), 노드B(node B, NB), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB, eNB), 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station), 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 진보된 기지국, HR-BS, 노드B, eNodeB, 접근점, 무선 접근국, 송수신 기지국, MMR-BS, 중계기, 고신뢰성 중계기, 리피터, 매크로 기지국, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
먼저 일반적인 핸드오버 방법에 대해서 설명한다. 본 명세서에서, 빔포밍을 사용한다는 것은, RF(radio frequency) 송신 및 수신 시에 전파가 모든 방향이 아닌 특정 방향으로 에너지를 송수신하는 것을 의미한다. 특히, 빔포밍에 의한 이득이 큰 경우에, 빔포밍은 유효한 의미를 갖는다. 빔포밍 이득 또는 안테나 이득은, 빔포밍 안테나가 등방성 방사(radiation)에 대해 가지는 상대적인 방사를 의미한다. 빔포밍 이득(또는 안테나 이득)의 단위는 dBi이며 로그 크기의 단위이므로, 10 dBi는 10 배를 의미하고, 20 dBi는 100배를 의미한다. 예를 들어, 빔포밍 이득이 대략 20 dBi 인 경우는, 빔포밍 이득이 충분히 큰 경우이다.
4세대 이동통신인 LTE-A(long term evolution-advanced) 시스템에서 사용되는 핸드오버 절차를 예로 들어 설명한다. 빔포밍의 사용 여부와 무관하게 정의된 핸드오버 방법이 사용된다. 핸드오버 시나리오 중에서 비교적 간단한 시나리오를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, MME(mobility nanagement entity), S-GW(serving gateway)는 유지되고 기지국만이 바뀌는 경우를 예로 들어 설명한다.
기지국 간의 핸드오버 방법에도 X2 기반의 핸드오버 방법과 S1 기반의 핸드오버 방법이 존재한다. 단말이 현재 연결된 기지국을 소스 기지국이라 하고, 단말이 새롭게 연결되고자 하는 기지국을 타겟 기지국이라 한다.
X2 기반의 핸드오버 방법은, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이에 직접적인 데이터 터널이 형성되어, 하향링크 트래픽이 소스 기지국에서 타겟 기지국으로 흐른 후 타겟 기지국에서 단말로 흐르는 방법이다.
S1 기반의 핸드오버 방법은, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이에 직접적인 데이터 터널이 형성되지 않아서, 핸드오버 과정에서 소스 기지국의 하향링크 트래픽이 S-GW를 거쳐 타겟 기지국으로 흐르는 간접적인 데이터 터널이 형성되는 방법이다.
핸드오버 절차는 3개의 단계 또는 4개의 단계로 나뉠 수 있다. 핸드오버 결정(decision)이 별도의 단계로 간주되는 경우에, 핸드오버 절차는 4개의 단계로 나뉜다. 핸드오버 결정이 핸드오버 준비(preparation) 단계에 포함되면, 핸드오버 절차는 3개의 단계로 나뉜다. 핸드오버 절차를 3개의 단계로 설명하면 다음과 같다.
핸드오버 준비 단계인 제1 단계에서, 소스 기지국은 단말에 의해 보고되는 홈 셀의 신호 세기(또는 전력)과 이웃 셀의 신호 세기(또는 전력)를 이용하여, 핸드오버 결정을 수행한다. 또한, 소스 기지국은 핸드오버 방식을 선택할 수 있는 경우에, S1 기반의 핸드오버 방식과 X2 기반의 핸드오버 방식 중 하나를 선택한다. 이후에, 소스 기지국은 타겟 기지국에게 핸드오버 사실을 알리고, 핸드오버 실행 단계(제2 단계)에서 사용될 GTP(general packet radio service tunneling protocol) 터널을 생성한다. GTP 터널은 데이터가 임시적으로 흘러가는 경로(path)이다.
핸드오버 실행 단계인 제2 단계에서, 단말은 새로운 기지국(타겟 기지국)에 접속하고, 제1 단계에서 생성된 GTP 터널을 통해 하향링크 및 상향링크 트래픽이 흐른다.
핸드오버 완료 단계인 제3 단계에서, 새로운 기지국(타겟 기지국)을 통해 정상적인 경로가 형성되고, 해당 경로를 통해 트래픽이 흐른다. 그리고 임시 경로인 GTP 터널이 제거된다. 상술한 제1 단계 내지 제3 단계는 대략적으로 기술된 것이며, 제어 신호의 흐름에 따라 더 세분화될 수 있다.
한편, 핸드오버에 대한 요구사항 중 하나는 핸드오버 인터럽션 시간(handover interruption time) 이다. 이에 대하여, LTE(또는 LTE-A) 시스템을 예로 들어, 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 핸드오버 인터럽션 시간을 설명하기 위한 핸드오버 절차를 나타내는 도면이다.
핸드오버 인터럽션 시간은, 도 1에 예시된 S20~S26 과정을 수행하는데 걸리는 시간으로 정의된다.
단말, 소스 기지국, 그리고 타겟 기지국은 핸드오버 준비를 수행한다(S10).
단말이 핸드오버를 수행하라는 핸드오버 커맨드를 소스 기지국으로부터 수신한 경우에, 내부 처리를 수행하고(S11), 그 이후에 타겟 기지국에 대한 라디오 동기화를 수행한다(S20). 이 때, 소스 기지국은 타겟 기지국에게 하향링크 트래픽을 포워딩한다.
단말은 상향링크를 통해 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel)을 송신하기 위한 대기 절차를 수행한다(S21).
단말은 타겟 기지국에게 RACH 프리앰블(preamble)을 송신한다(S22).
타겟 기지국은 RACH 프리앰블을 수신한 경우에, 내부 처리를 수행한 후 RACH 프리앰블에 대한 응답인 승인(grant)을 송신한다(S23, S24).
단말이 RACH 응답을 수신한 경우에, 내부 처리를 수행한다(S25).
타겟 기지국은 단말에게 하향링크 데이터를 송신한다(S26).
LTE에는 FDD(frequency division duplex) 방식을 위해 10.5ms의 인터럽션 시간이 정의되어 있고, TDD(time division duplex) 방식을 위해 12.5ms의 인터럽션 시간이 정의되어 있다. 이는, 상술한 바와 같이, 핸드오버를 수행하는데 걸리는 모든 시간을 나타내는 것이 아니다. 실제 핸드오버가 수행됨에 있어서, 소스 기지국은 타겟 기지국으로 데이터를 포워딩하고, 핸드오버 실행 이후에 타겟 기지국과 소스 기지국 사이에 핸드오버 완료 메시지까지 전달되어야 한다. 따라서, 핸드오버를 수행하는데 걸리는 시간은, 상술한 인터럽션 시간 보다 더 길다.
핸드오버 인터럽션 시간 동안에, 데이터 송신이 중지될 수 밖에 없다.
핸드오버가 실패하는 경우에, 핸드오버가 다시 시도되거나 라디오 링크 복구 절차가 수행되어야 하므로, 데이터 송신 효율이 떨어진다. 따라서 핸드오버 성공률을 높이는 핸드오버 절차 또는 핸드오버 알고리즘이 필요하다. 이와 함께, 핸드오버 수행 시에 인터럽션 시간을 줄이는 방법도 필요하다.
이하에서는, 빔포밍 안테나가 설치된 이동통신 시스템을 위한 핸드오버 방법에 대해서 설명한다. 또한 이하에서는, 그룹 이동체가 핸드오버를 수행하는 방법에 대해서 설명한다. 또한 이하에서는, 안테나 이득이 높은 빔포밍을 사용하는 시스템에 유용하게 적용되는 핸드오버 방법에 대해서 설명한다.
본 명세서에서, 그룹 이동체는 버스, 지하철, 고속열차 등과 같이 많은 사람이 타고 있으면서 예측 가능한 경로(정해진 경로)로 이동하는 이동체를 의미한다.
그룹 이동체 내에 존재하는 사용자가 사용하는 단말(이하 '그룹 이동체 내 단말')이 외부의 셀에 직접 접속하는 방법(이하 '제1 방법')이 사용될 수 있다. 즉, 제1 방법에서는 그룹 이동체 내 단말이 핸드오버를 수행한다. 또는 그룹 이동체 내 단말이 그룹 이동체 내의 AP를 통해 인터넷에 접속하고, 그룹 이동체에 탑재된 별도의 통신 장치(이하 '그룹 이동체 내 통신 장치')가 외부의 셀에 접속하여 그룹 이동체 내 단말들의 데이터를 모아서 송신하는 방법(이하 '제2 방법')이 사용될 수 있다. 즉, 제2 방법에서는 그룹 이동체 내 통신 장치가 그룹 이동체 내 단말들을 대신해 핸드오버를 수행한다. 이하에서는, 주로 제2 방법을 예로 들어 설명한다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 제1 방법에도 본 발명의 실시예는 적용될 수 있다. 본 명세서에서, 그룹 이동체가 셀에 접속한다는 것은, 그룹 이동체 내의 통신 장치가 셀에 접속한다는 것을 포함할 수 있다.
그룹 이동체가 이동하는 경로를 따라 빔폭이 좁은(narrow) RF와 안테나가 이용된다면, 전파 손실(propagation loss)이 큰 전파(예, 밀리미터파)도 비교적 먼 거리까지 도달할 수 있다. 예를 들어, 전파가 30 GHz의 주파수를 사용하고 20 dBi 정도의 빔포밍 이득을 가지도록 설계되는 경우에, 해당 전파는 1km 까지도 도달할 수 있어, 높은 송신 속도를 유지하는 통신이 가능하다. 이렇게 빔포밍 이득을 높이기 위해서는, 빔폭은 좁아진다. 예를 들어, 3dB 빔폭은 10도 이하일 수 있다.
한편, 그룹 이동체를 위해 빔포밍이 적용된 RF와 안테나가 사용되는 경우에, 도 2와 같은 셀이 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 그룹 이동체를 위해 빔포밍이 적용된 RF와 안테나가 사용되는 경우에 셀 구성 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 2에 예시된 바와 같이, 빔포밍이 적용된 RF 및 안테나 장치(ANT1) 그리고 빔포밍이 적용된 RF 및 안테나 장치(ANT2)에 의해, 셀(Cel1)과 셀(Cel2)이 형성된다. 안테나(ANT1)와 안테나(ANT2)는 동일한 기지국에 포함되거나 서로 다른 기지국에 포함될 수 있다. 전자의 경우에 셀(Cel1)과 셀(Cel2)은 동일한 기지국에 의해 형성되고, 후자의 경우에 셀(Cel1)과 셀(Cel2)은 서로 다른 기지국에 의해 형성된다. 이하에서는, 전자의 경우를 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명한다. 다만 이는 예시일 뿐이며, 후자의 경우에도 본 발명의 실시예는 적용될 수 있다.
도 2에는, 그룹 이동체(GM1, 예, 고속열차)가 오른쪽 방향으로 이동하는 경우가 예시되어 있다.
그룹 이동체(GM1)는 그룹 이동체(GM1) 내의 통신 장치를 통해 셀(Cel1)에 접속할 수 있다.
그룹 이동체(GM1)가 안테나(ANT1)로부터 전파를 수신하다가 안테나(ANT1)를 지나면, 좁은 빔(narrow beam)의 특성에 의해 안테나(ANT1)로부터 오는 전파의 세기가 급격히 감소한다. 이 경우에, 그룹 이동체(GM1)는 안테나(ANT2)에 의해 구성된 셀(Cel2)로 핸드오버해야 한다.
좁은 빔의 특성에 따라, 그룹 이동체(GM1)가 10m 정도의 구간을 통과하면서 전파의 세기가 1/100 이하까지 떨어질 수도 있다. 따라서, 그룹 이동체(GM1)가 셀(Cel2)로의 핸드오버를 빠른 시간 내에 안정적으로 수행하는 것이, 평균적인 데이터 송신 속도를 높게 유지하는데 도움이 된다.
그룹 이동체의 속도에 따라, 핸드오버 수행에 대한 시간적인 요구사항이 큰 문제가 되지 않을 수도 있고 그 반대가 될 수도 있다. 이에 대해, 표 1을 참고하여 설명한다.
주어진 시간(ms) 차량의 이동 속도(km/h)
3 100 200 300 400 500
10 0.01m 0.3m 0.6m 0.8m 1.1m 1.4m
20 0.02m 0.6m 1.1m 1.7m 2.2m 2.8m
30 0.03m 0.8m 1.7m 2.5m 3.3m 4.2m
100 0.08m 2.8m 5.6m 8.3m 11.1m 13.9m
200 0.17m 5.6m 11.1m 16.7m 22.2m 27.8m
300 0.25m 8.3m 16.7m 25.0m 33.3m 41.7m
400 0.33m 11.1m 22.2m 33.3m 44.4m 55.6m
500 0.42m 13.9m 27.8m 41.7m 55.6m 69.4m
표 1은 이동체(예, 차량)의 속도가 3~500km/h 사이에서 변화하는 경우에, 주어진 시간(예, 10~500ms) 동안에 이동체가 이동하는 거리를 나타낸다.
이동체의 속도가 보행자의 속도에 해당하는 3km/h인 경우에, 10~500ms의 시간 동안에 이동체의 이동 거리는 1m 미만이므로, 이동체는 핸드오버를 빨리 수행하지 않아도 된다.
하지만 이동체의 속도가 100 km/h인 경우에, 400~500ms의 시간 동안에 10m 이상의 구간을 지나게 되므로, 이동체는 급격히 전파 세기(전력)가 떨어지는 상술한 구간을 지날 수도 있다.
이동체의 속도가 빨라질수록, 이러한 경향은 심해진다. 예를 들어, 이동체가 고속 전철의 속도인 300km/h인 경우에, 100ms 시간 동안에 이동체는 8m 이상을 이동한다. 이것은, 그룹 이동체의 속도가 높을 수록 핸드오버는 좀 더 빠른 시간에 더 안정적으로 수행되어야 함을 의미한다. 예를 들어, 300km/h로 이동하는 그룹 이동체(GM1, 예, 고속 전철)가 셀(Cel1)의 안테나(ANT1)를 통과하면서 급격히 전파 세기가 떨어지는 지점(구간)을 지나는 경우에, 100ms 시간 내에 핸드오버가 이루어지지 않아 그룹 이동체(GM1)가 셀(Cel2)로 접속하지 못하면, 데이터 수신이 어려워진다.
빔포밍이 적용되며 고속의 그룹 이동체를 위한 셀에서는, 핸드오버의 성능이 매우 중요하다. 특히, 그룹 이동체가 정확한 타이밍에 핸드오버를 수행하고 가능한 빠른 시간 내에 핸드오버를 성공하여야, 데이터 손실을 줄일 수 있다.
이하에서는, 빔포밍이 적용된 셀에서 핸드오버 성공률을 높이고 이를 통해 고속의 그룹 이동체와 지상 기지국 간의 평균적인 데이터 송신 속도를 향상시키는 방법에 대하여 설명한다.
1. 셀 내의 전력 분포
도 2에 예시된 셀 구성 시나리오에서 그룹 이동체(GM1)가 셀(Cel1)에 연결된(connected) 상태이면서 셀(Cel2)을 향해서 이동하는 경우에, 셀(Cel1)을 위한 안테나(ANT1)와 셀(Cel2)을 위한 안테나(ANT2)로부터 오는 전파에 대한 전력 분포를, 도 3 내지 도 6을 참고하여 설명한다.
도 3은 안테나의 빔 패턴을 3차원으로 표현한 도면이다. 도 4는 도 3의 빔 패턴을 2차적으로 표현한 도면이다. 도 5는 지상에 설치된 안테나의 높이가 이동체에 설치된 수신 안테나의 높이 보다 큰 경우의 전력 분포를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 전력 분포가 확대된 경우를 나타내는 도면이다.
도 3에는, 안테나(ANT1, ANT2)의 빔 패턴이 입체적으로 예시되어 있다.
도 3의 빔 패턴이 하나의 평면에 투사되면, 도 4에 예시된 바와 같이, 2차원으로 표현될 수 있다.
도 4에는, 주파수 31.5 GHz와 주파수 32 GHz에 대하여, 시뮬레이션 값과 실제 측정 값이 함께 예시되어 있다.
전력 분포는 빔 패턴뿐만 아니라 안테나의 높이에 의해서도 달라진다. 도 5에는, 지상에 설치된 안테나의 높이가 이동체(예, 차량)에 설치된 수신 안테나의 높이 보다 2m 더 크고, 셀(Cel1)을 위한 안테나(ANT1)가 1,000m 지점에 위치하고, 셀(Cel2)를 위한 안테나(ANT2)가 2,000m 지점에 위치하는 경우가 예시되어 있다. 안테나(ANT1, ANT2)의 방향이 수평 방향으로 고정되어 있다고 가정한다. 이로 인해, 그룹 이동체(GM1)가 안테나(ANT1, ANT2)에 근접하는 경우에, 전체적으로 전력(신호 세기)이 커지기는 하지만, 빔 패턴의 영향으로 인해 전력이 국소적으로 증가, 감소, 다시 증가, 감소를 반복한다.
도 5에 예시된 1,000m 지점의 전력 분포가 확대되면, 도 6에 예시된 바와 같다. 도 6에 예시된 바와 같이, 셀(Cel1)을 위한 안테나(ANT1) 근처의 전력 변화가 잘 드러난다.
이러한 전력 분포 상황에서 그룹 이동체(GM1) 내 단말 또는 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(예, 차상 장치)가 핸드오버를 수행하는 경우에 어떠한 영향을 받는지를 고려하여, 핸드오버 절차를 수립하는 것이 중요하다.
2. 전력 분포와 핸드오버 간의 상관 관계
도 5 및 도 6에 예시된 전력 분포는 안테나의 높이나 빔포밍 안테나의 빔 패턴에 따라서 달라질 수 있으나, 전체적으로 봤을 때, 그룹 이동체(GM1)가 안테나(예, ANT1)에 근접하면서 전력이 증가하다가 그룹 이동체(GM1)가 안테나(예, ANT1)를 지나치면서는 전력이 급격히 감소하는 양상은 동일하다. 한편, 셀(Cel2)로부터 오는 전파는 거리가 충분히 떨어져 있으므로 매우 완만하게 증가하는 형태를 가진다.
빔 패턴이나 안테나 높이에 따라 세세한 차이는 있으나, 상술한 것과 같은 양상을 보인다는 것이 개념적으로 도 7에 예시되어 있다.
도 7은 그룹 이동체의 이동에 따라 변화하는 홈 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호 세기를 나타내는 도면이다. 구체적으로 도 7은, 도 6에 예시된 그래프의 중앙에 있는 사각형 내부의 추세를 확대해서 나타낸 것이다.
도 7에서, 홈 셀의 신호 세기(전력)는 실선으로 표현되고, 이웃 셀의 신호 세기(전력)는 점선으로 표현된다. 여기서 홈 셀은 그룹 이동체(GM1)가 현재 접속하고 있는 셀(Cel1)을 의미하고, 이웃 셀은 셀(Cel1)에 이웃하는 셀(Cel2)를 의미한다.
홈 셀(Cel1)의 신호와 이웃 셀(Cel2)의 신호가 서로 교차하는 전력 교차점(Pcr1)을 중심으로, 왼쪽 구간(INl1)은 홈 셀(Cel1)의 전력(또는 신호 세기)이 큰 구간이다.
전력 교차점(Pcr1)에서는, 홈 셀(Cel1)로부터 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)로 수신되는 신호의 세기는, 이웃 셀(Cel2)로부터 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)로 수신되는 신호의 세기와 동일해진다.
왼쪽 구간(INl1)에서는, 이웃 셀(Cel2)에 대한 탐색이 어렵다. 홈 셀(Cel1)의 신호가 이웃 셀(Cel2)에 대한 신호 탐색에 있어서 간섭으로 작용된다.
반면에, 전력 교차점(Pcr1)의 오른쪽 구간(INr1)에서는, 홈 셀(Cel1)의 신호가 급격히 감소하므로, 이웃 셀(Cel2) 탐색에 대해 간섭으로 작용하는 전력이 급격히 감소한다. 즉, 이웃 셀(Cel2) 탐색이 용이한 장점이 존재한다. 하지만 홈 셀(Cel1)의 전력이 급격히 감소하므로, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말이 홈 셀(Cel1)의 신호를 수신하여 디코딩하는 것이 어려워진다. 따라서, 그룹 이동체(GM1)는 최대한 빨리 이웃 셀(Cel2)로 핸드오버를 하여야 한다.
만약 그룹 이동체(GM1)의 속도가 낮다면, 핸드오버를 위한 시간적인 여유가 충분하다. 하지만, 그룹 이동체(GM1)가 300km/h와 같은 고속 철도의 속도로 이동한다면, 그룹 이동체(GM1)는 100ms의 시간 안에 8m 가량의 거리를 지난다. 그룹 이동체(GM1)가 교차점(Pcr1)으로부터 10m 지나면, 홈 셀(Cel1)의 전력이 낮아져 신호 품질이 좋지 않게 되고, 이로 인해 데이터 수신이 어려워진다. 따라서 그룹 이동체(GM1)는 가능한 빨리 이웃 셀(Cel2)로의 핸드오버를 수행하여 성공하여야, 평균적인 데이터 송신 속도를 높게 유지할 수 있다. 이를 위해서는, 그룹 이동체(GM1)가 최대한 교차점(Pcr1) 근처에서, 이웃 셀(Cel2)의 탐색에 이은 핸드오버를 수행할 필요가 있다.
하지만 통상적인 핸드오버에서는, 기지국은 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말에 의해 보고되는 홈 셀(Cel1)의 전력 관련 지표와 이웃 셀(Cel2)의 전력 관련 지표를 이용해, 핸드오버 여부를 판단한다. 여기서, 전력 관련 지표는 RSRP(reference signal received power)를 포함한다. 그런데 RSRP는 매우 빈번하게 측정되어 보고되는 값이 아니다. LTE에는, 단말이 200ms의 간격으로 RSRP를 측정하고 그 값을 리포트하도록 정의되어 있다. 200ms 사이에 RSRP를 몇 번 측정하는지 여부와 이들의 평균을 취할지 여부 등은 구현에 따라 달라질 수 있다.
고속으로 움직이는 그룹 이동체(예, 차량)의 관점에서 200ms의 시간은 매우 긴 시간이므로, 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차점(Pcr1)을 찾는 것은 쉽지 않다. 따라서 이러한 문제점을 해결할 방법이 필요하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 그룹 이동체를 위해 빔포밍이 적용된 RF와 안테나가 사용되는 경우에 셀 구성 시나리오를 나타내는 도면이다.
구체적으로 도 8에 예시된 셀 구성 시나리오의 셀 구성은 도 2에 예시된 셀 구성 시나리오의 셀 구성과 동일하지만, 그룹 이동체(GM1)의 이동 방향이 도 2의 그룹 이동체(GM1)의 이동 방향과 반대이다.
즉, 도 2에서는 셀(Cel1, Cel2)로부터 전파를 수신하는 수신기가 그룹 이동체(GM1)의 앞 부분에 장착되어 있는 반면에, 도 8에서는 셀(Cel1, Cel2)로부터 전파를 수신하는 수신기가 그룹 이동체(GM1)의 뒤 부분에 장착되어 있다.
도 8에 예시된 셀 구성 시나리오에서 거리에 따른 전력 분포에 대하여, 도 9를 참고하여 설명한다.
도 9는 도 8의 셀 구성 시나리오에서 그룹 이동체의 이동에 따라 변화하는 홈 셀의 신호 세기와 이웃 셀의 신호 세기를 나타내는 도면이다.
도 8에 예시된 셀 구성 시나리오에서, 거리에 따른 전력 분포의 양상은 도 5 및 도 6에 예시된 전력 분포의 양상과 다르지 않다. 다만, 그룹 이동체(GM1)의 이동 방향이 반대이므로, 도 9에 예시된 바와 같이, 홈 셀(Cel1)의 전력은 비교적 완만하게 점점 낮아지고, 이웃 셀(Cel2)의 전력은 매우 약하다가 이웃 셀(Cel2)을 위한 안테나(ANT2) 근처에서 급격히 높아지는 추세를 보인다.
도 9에서도 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차점(Pcr2)을 찾을 수 있다.
전력 교차점(Pcr2)에서는, 홈 셀(Cel1)로부터 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)로 수신되는 신호의 세기는, 이웃 셀(Cel2)로부터 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)로 수신되는 신호의 세기와 동일해진다.
전력 교차점(Pcr2)의 왼쪽 구간(INl2)에서는 홈 셀(Cel1)의 전력이 높은 편이 아니지만, 이웃 셀(Cel2)의 전력이 매우 약하므로, 이웃 셀(Cel2)에 대한 탐색이 어렵다.
그룹 이동체(GM1)가 전력 교차점(Pcr2)을 지나면, 전력 교차점(Pcr2)의 오른쪽 구간(INr2)에서는 홈 셀(Cel1)의 전력은 완만하게 감소하지만, 이웃 셀(Cel2)의 전력이 충분히 크기 때문에, 이웃 셀(Cel2)에 대한 탐색이 용이하다. 또한, 홈 셀(Cel1)의 전력이 급격히 줄어드는 일이 없기 때문에, 핸드오버의 긴급성이 도 7에 예시된 상황에 비해 덜 요구된다.
상술한 바와 같이, 셀의 구성에 따른 전력 분포는 그룹 이동체(GM1)의 핸드오버의 긴급성에 영향을 준다. 특히, 그룹 이동체(GM1)가 이동하는 방향을 기준으로 안테나(ANT1, ANT2)가 전면에 있느냐 후면에 있느냐에 따라, 핸드오버에 미치는 요구사항에도 차이가 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하는 방법이 필요하다.
3. 핸드오버 존( zone )의 개념
상술한 바와 같이, 방향성이 매우 큰 빔포밍이 적용된 기지국 안테나와 단말 안테나(또는 그룹 이동체(GM1)의 안테나)가 사용되는 경우는, 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차에 대한 특성 면에서, 일반적인 셀룰러 이동 통신과 차이가 크다. 빔포밍 안테나의 강한 방향성에 의해, 셀 경계에서 전력이 급격히 감소하거나 급격히 증가하는 특성이 나타난다. 예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 그룹 이동체(GM1)가 10m 이동함에 따라 20 dB의 전력 변화가 발생할 수 있다.
이러한 상황에서는 높은 이동성을 가지는 단말 또는 그룹 이동체(GM1)는 핸드오버를 시급하게 수행해야 한다. 300km/h의 속도로 달리는 고속 열차는 100ms 동안에 8m를 이동하므로, 매우 짧은 시간에 홈 셀(Cel1)의 전력이 큰 폭으로 떨어진다. 따라서 이러한 경우에는, 그룹 이동체(GM1)가 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차점(예, Pcr1, Pcr2)에서 멀어지기 전에, 핸드오버를 수행 및 완료할 필요가 있다.
하지만 통상적인 핸드오버 절차에서는, 핸드오버 판단을 위해 필요한 RSRP의 리포트 주기가 길고 뿐만 아니라 RRC(radio resource control)에서 RSRP 값을 평균화(averaging) 또는 필터링(filtering)하는 간격(interval)도 길기 때문에(LTE의 경우 200ms), 기지국이 정확한 타이밍에 핸드오버 커맨드를 전송하기가 어렵다. 이하에서는 RSRP 값을 평균화 또는 필터링하는 간격을 RSRP 평균화 주기라 한다.
그룹 이동체(GM1) 내 단말(또는 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치)의 RSRP 리포트 주기나 RRC에서의 측정(measurement)에 대한 평균화 주기(또는 필터링 주기)를 짧게 하는 것이 효과적이지만, 이는 시스템의 오버헤드 (overhead)를 증가시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은, 빔포밍이 적용된 그룹 이동체(GM1)가 홈 셀(Cel1)로부터 이웃 셀(Cel2)로의 핸드오버를 수행하기 위한 핸드오버 존을 설정하고, 그 핸드오버 존에서는 그룹 이동체(GM1) 내 단말(또는 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치)의 RSRP 리포트 주기와 RRC의 RSRP 평균화 주기를 줄인다. 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 빠른 핸드오버 커맨드 전달이 가능하도록 한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존을 지나면, 다시 RSRP 리포트 주기와 RSRP 평균화 주기를 환원한다. 이를 통해, 본 발명의 실시에에 따른 방법은, 잦은 리포트에 따른 오버헤드 발생 문제점을 완화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 홈 셀의 전력(또는 신호 세기)이 급격히 감소하는 구간에 핸드오버 존(zone)이 설정된 경우를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 7에 예시된 상황(홈 셀(Cel1)의 전력이 급격히 감소하는 상황)이 가정될 수 있다.
도 10에서, 그래프(Gh1)는 홈 셀(Cel1)의 전력을 나타내고, 그래프(Gn1)는 이웃 셀(Cel2)의 전력을 나타낸다. 도 10에는, 홈 셀(Cel1)의 전력이 급격히 감소하는 구간에 핸드오버 존(Zho1)이 설정된 경우가 예시되어 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 홈 셀의 전력이 완만하게 감소하나 이웃 셀의 전력이 급격히 증가하는 구간에 핸드오버 존이 설정된 경우를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 9에 예시된 상황(홈 셀(Cel1)의 전력은 완만하게 감소하나 이웃 셀(Cel2)의 전력이 급격히 증가하는 상황)이 가정될 수 있다.
도 11에서, 그래프(Gh2)는 홈 셀(Cel1)의 전력을 나타내고, 그래프(Gn2)는 이웃 셀(Cel2)의 전력을 나타낸다. 도 11에는, 홈 셀(Cel1)의 전력이 완만하게 감소하나 이웃 셀(Cel2)의 전력이 급격히 증가하는 구간에 핸드오버 존(Zho2)이 설정된 경우가 예시되어 있다.
4. 핸드오버 존의 설정
핸드오버 존을 설정하기 위해서는, 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차점의 위치를 파악하는 것이 매우 중요하다. 즉, 핸드오버 존은 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2) 간의 전력 교차점에 기초해 설정될 수 있다.
빔포밍 기반의 그룹 이동체 통신에서는 전력 교차점 이전에 이웃 셀 탐색이 어렵기 때문에, 전력 측정이 아닌 다른 방법을 통해 핸드오버 존을 설정할 필요가 있다.
구체적으로, 빔포밍 안테나의 근처에서 셀 경계가 형성되므로, 위치를 기반으로 핸드오버 존을 설정하는 방법(방법 M100)이 사용될 수 있다. 방법 M100은 그룹 이동체(GM1) 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말의 위치를 파악하여 핸드오버 존을 형성한다. 예를 들어, 그룹 이동체(GM1) 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말의 위치를 파악하기 위하여, 그룹 이동체(GM1) 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말은 GPS(global position system)를 탑재하고, 자신의 현재 위치와 셀(Cel1, Cel2)의 위치 정보를 비교할 수 있다. 즉, 그룹 이동체(GM1) 또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말은 GPS를 통해 획득된 자신의 현재 위치가 핸드오버 존에 속하는지를 판단할 수 있다.
GPS 없이 핸드오버 존을 설정하는 방법에는, 기지국으로부터 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)로 송신되는 시간 선행(TA: timing advance) 정보를 이용하는 방법(방법 M200)이 있다. 일반적으로 단말은 기지국으로부터 떨어진 거리에 비례하는 시간의 두 배에 해당하는 시간만큼 미리 신호를 송신하여야 한다. 기지국의 수신기는 셀 내의 여러 단말로부터 신호를 수신하므로, 기지국의 수신기가 각 단말에 맞춰서 신호를 수신하지 않고 단말이 송신 시작 시점을 맞추도록 조정한다.
도 2에 예시된 셀 구성 시나리오에서는, 그룹 이동체(GM1)가 이동하여 안테나(ANT1)와 가까워짐에 따라, 그룹 이동체(GM1)를 위한 TA 값이 시간에 따라 점점 줄어든다. 반면에, 도 8에 예시된 셀 구성 시나리오에서는, 그룹 이동체(GM1)가 이동하여 안테나(ANT1)와 멀어짐에 따라, 그룹 이동체(GM1)를 위한 TA 값이 시간에 따라 점점 증가한다. 따라서 방법 M200은, TA 값을 지속적으로 감시하고, TA 값의 변화 패턴에 기초해 그룹 이동체(GM1)의 이동 방향을 결정하고, TA 값을 이용해 핸드오버 존을 설정할 수 있다.
이하에서는, TA를 이용해 핸드오버 존을 설정하는 방법 M200에 대해서 구체적으로 설명한다.
랜덤 액세스에서는, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블을 이용해 TA 값을 측정한 후, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 송신한다. 랜덤 액세스 응답에서의 TA 값(초기 TA 값)은 항시 0 보다 크거나 같은 값이다. 여기서, 안테나로부터 오는 전파의 절대적인 진행 지연 시간은, 거리 차이(그룹 이동체(GM1)와 안테나 간의 거리)에 비례하여 증가한다. 따라서 안테나와 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말) 사이의 거리(distance)는, TA 값에 기초해 추정될 수 있다. LTE에는 기본 단위가 0.52us로 정의되어 있으며, 이는 78m의 거리에 해당한다. 밀리미터파를 사용하는 시스템에서는 기본 단위를 0.52us의 1/10 정도로 줄이는 것이 용이하다.
랜덤 액세스 이후에는, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블이 아닌 사운딩 레퍼런스 신호(SRS: sounding reference signal)를 이용하여 TA 값을 측정한다. 구체적으로, 기지국은 랜덤 액세스 과정에서 정해진 TA 값(초기 TA 값)을 증가시키거나 감소시킨 후, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 송신한다. 따라서, 기지국은 랜덤 액세스 응답에 의한 TA 값(랜덤 액세스 프리앰블에 기초해 측정되는 TA 값)을 이용해 그룹 이동체(GM1)의 초기 위치를 잡고, 초기 위치 이후로 증가 또는 감소하는 TA 값(SRS에 기초해 측정되는 TA 값)을 이용해 그룹 이동체(GM1)의 이동 방향(예, 그룹 이동체(GM1)와 안테나(ANT1, ANT2) 사이의 거리 등)을 업데이트할 수 있다.
먼저, TA 값이 감소하는 경우(예, 도 2의 셀 구성 시나리오)를 예로 들어 설명한다. 만약 측정 TA 값이 점점 감소하여 기준 TA 값 보다 작아지는 경우에, 기지국은 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 기준 TA 값은, 밀리미터파를 사용하는 시스템의 경우에, 1us 정도일 수 있다.
그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 경우에, 이와 동시에, 기지국은 새롭게 정의된 핸드오버 존 타이머를 가동한다. 예를 들어, 기지국은 핸드오버 존 타이머를 Timer_HO_Zone=0으로 설정할 수 있다. TA는 기지국이 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 송신하는 것이므로, 기지국과 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)이 각각 핸드오버 존 타이머(Timer_HO_Zone)를 가동할 수도 있다.
핸드오버 존 타이머(Timer_HO_Zone)가 리셋되면서 가동이 시작되면, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 RSRP 리포트 주기를 줄일 수 있고, 기지국은 RSRP 평균화 주기를 줄일 수 있다. 예를 들어, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 통상적인 경우를 위한 RSRP 리포트 주기의 1/10~1/100 정도로 RSRP 리포트 주기를 줄일 수 있다. 마찬가지로, 기지국은 통상적인 경우를 위한 RSRP 평균화 주기의 1/10~1/100 정도로 RSRP 평균화 주기를 줄일 수 있다. 이를 통해, 기지국은 전력 교차점(Pcr1)에 가까운 지점에서 핸드오버 커맨드를 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 송신할 수 있다.
다음으로, TA 값이 증가하는 경우(예, 도 8의 셀 구성 시나리오)를 예로 들어 설명한다. 측정 TA 값이 증가하는 경우에는, 그룹 이동체(GM1)가 셀 경계에 있는지 여부는, 측정 TA 값에 해당하는 거리와 사전에 알고 있는 거리(예, 셀의 거리) 간의 비교를 통해 파악될 수 있다. 즉, TA가 감소하는 경우와는 달리, TA가 증가하는 경우에는, 기지국, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 현재 셀(홈 셀)의 커버리지 정보를 미리 받을 필요가 있다.
기지국은 셀 플래닝(cell planning) 정보를 보유하여, 현재 셀인 홈 셀(Cel1)의 안테나(ANT1)를 기준으로 이웃 셀(Cel2)의 안테나(ANT2) 위치를 저장할 수 있다. 그리고 그룹 이동체(GM1)가 현재 셀인 홈 셀(Cel1)에 접속한 경우에, 기지국은 이웃 셀(Cel2)에 대한 정보(예, 안테나(ANT2)의 위치, 안테나(ANT1)와 안테나(ANT2) 간의 거리 등)를 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 송신할 수 있다. 기지국은 측정 TA 값으로부터 추정한 거리와 현재 셀인 홈 셀(Cel1)의 커버리지 정보(예, 안테나(ANT1)와 안테나(ANT2) 간의 거리 등)를 이용하여, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단할 수 있다. 그 이후의 절차는 TA가 감소하는 경우의 상술한 절차와 동일하다.
5. 핸드오버 존의 설정 절차
빔포밍 기반의 고속 그룹 이동체(GM1)를 위한 핸드오버 알고리즘은, 핸드오버 존의 설정에 관련된 규격과 절차(예, 단말 및 기지국의 규격과 절차)를 필요로 한다.
첫째, 핸드오버 존을 정의하기 위한 기준이 필요하다.
그룹 이동체(GM1)가 빔포밍 안테나(ANT1)를 마주보고 이동함으로써 TA가 점점 줄어드는 경우(예, 도 2의 셀 구성 시나리오)에, 핸드오버 존의 판단 기준이 되는 기준 TA 값이 정의될 필요가 있다. 이하에서는 기준 TA 값을 TA_HO_REF 라 한다. TA_HO_REF는 그룹 이동체(GM1)의 속도 분류에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 100km/h 정도로 달리는 지하철, 열차, 버스 등에 적용되는 TA_HO_REF와 300 km/h로 달리는 고속 열차에 적용되는 TA_HO_REF는 다를 수 있다. 핸드오버 존의 시작점에서 안테나(ANT1, ANT2)까지의 이동 시간은 그룹 이동체(GM1)의 속도에 따라 아래의 표 2와 같이 정리될 수 있다. 이때, 빔포밍 안테나(ANT1, ANT2)는 그룹 이동체(GM1)의 일직선 경로 상에 있다고 가정한다.
TA_HO_REF 거리 안테나까지의 이동 시간
이동 속도
100 km/h		 이동 속도
300 km/h
1 us 150 m 5.4 sec 1.8 sec
0.67 us 100 m 3.6 sec 1.2 sec
0.33 us 50 m 1.8 sec 0.6 sec
핸드오버 존의 설정에 있어서, 그룹 이동체(GM1)의 이동 속도(예, 최대 이동 속도)에 따라 적절한 TA_HO_REF가 선택될 수 있다. 예를 들어, 그룹 이동체(GM1)의 이동 속도가 300km/h 인 경우에, TA_HO_REF는 1us 정도로 결정될 수 있고, 그룹 이동체(GM1)의 이동 속도가 100km/h인 경우에는, TA_HO_REF는 0.33us 정도로 결정될 수 있다. TA_HO_REF의 값은 기지국에 의해 결정될 수 있다.
한편, 그룹 이동체(GM1)가 빔포밍 안테나(ANT1)를 마주보며 멀어지는 경우(예, 도 8의 셀 구성 시나리오, 그룹 이동체(GM1)의 뒤 부분에 수신 안테나가 장착된 경우)에, 핸드오버 존의 판단을 위해서, 다음 안테나(ANT2)가 위치하는 지점에 대한 정보가 필요하다. 이러한 정보를 표현하기 위해 필요한 비트 폭(bit width)은, 셀 커버리지(또는 안테나 간 거리)에 대한 정확도와 범위를 어느 정도까지 표현할 것인지에 따라, 정해질 수 있다.
예를 들어, 셀 커버리지의 최소 단위가 10m 이고 셀 커버리지가 최대 5,000m까지 표현된다면, 9 비트를 가지는 셀 커버리지 TA 파라미터(TA_CELL_COV)가 정의될 수 있다. TA_CELL_COV는 셀 커버리지(예, 안테나(ANT1, ANT2) 간 거리)에 대응하는 TA 값을 가질 수 있다. 즉, TA_CELL_COV는 0~511까지 나타낼 수 있고, TA_CELL_COV는 셀에 대한 설정(configuration) 정보로써 송신될 수 있다. 이 경우에, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였는지 여부는, (TA_CELL_COV - TA)와 TA_HO_REF 간의 비교를 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 (TA_CELL_COV - TA)가 TA_HO_REF 보다 작은 경우에, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 것은, TA 정보를 최초로 가지는 기지국에 의해 수행될 수 있다. 이 경우에, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에서, 핸드오버 존 진입 판단을 위한 복잡도는 증가되지 않는다.
또는 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 것은, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에 의해 수행될 수도 있다. 이 경우에, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은, 기지국으로부터 TA 값, TA_HO_REF, 또는 TA_CELL_COV 을 수신할 수 있다. 이 경우에, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 핸드오버 존의 진입에 대한 판단 결과를 기지국에게 송신할 수 있다.
6. 핸드오버 알고리즘
핸드오버 존의 설정을 위해 필요한 규격과 파라미터 정의는 상술한 바와 같다. 여기에 더하여, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 경우에, 기지국과 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)가 수행하는 절차가 정의될 필요가 있다.
그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단되면, 핸드오버 존 타이머(Timer_HO_Zone)는 Timer_HO_Zone=0으로 설정되고, Timer_HO_Zone는 시스템 클럭(clock)에 맞춰 카운팅(counting)되어 증가한다.
기지국이 적절한 시점에 핸드오버 커맨드를 송신하기 위해서, RRC의 RSRP 평균화 주기는 짧게 조정된다. 이를 통해, 홈 셀(Cel1)과 이웃 셀(Cel2)에 대한 전력 상태 모니터링이 짧은 간격으로 수행된다. 예를 들어, 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 경우에, RSRP 평균화 주기는, LTE에 정의된 RSRP 평균화 주기(200ms)의 1/10인 20ms 이나 1/100인 2ms로 조정될 수 있다.
다만, 이로 인해 시스템의 오버헤드가 증가될 수 있기 때문에, 조정되는 RSRP 평균화 주기 또는 RSRP 리포트 주기는 그룹 이동체(GM1)의 속도 분류에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 그룹 이동체(GM1)의 이동 속도(예, 최대 이동 속도)가 높을수록, 핸드오버 존을 위한 RSRP 평균화 주기 또는 RSRP 리포트 주기는 더 더 작은 값으로 조정될 수 있다.
한편, 기지국은 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였음을 판단하고, 이를 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 알린다. 그리고 이를 수신한 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)는 자신의 RSRP 리포트 주기를 기지국의 조정된 RSRP 평균화 주기와 동일하게 조정한다. 이러한 경우에, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 핸드오버 존의 진입 판단을 위한 별도의 구현을 필요로 하지 않는다.
하지만, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)이 TA_CELL_COV, TA_HO_REF 등의 추가 정보를 이용해, 핸드오버 존의 진입 판단을 독자적으로 수행할 수도 있다. 이러한 경우에, RSRP 리포트를 수행하는 주체인 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)가 빠르게 준비할 수 있다는 장점이 있다.
핸드오버 존 내에서, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)의 RSRP 리포트 주기가 빨라지고, 기지국 RRC에 의해 RSRP 리포트를 이용한 핸드오버 판단 결정도 신속하게 이루어질 수 있다. 이를 통해, 그룹 이동체(GM1)의 속도가 높아지는 경우에, 전력 교차점(예, Pcr1, Pcr2)에 가능한 가까운 시점에 핸드오버 절차가 시작될 수 있다.
핸드오버 절차는 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 완료될 필요가 있다. 만약 핸드오버 절차가 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 완료되지 않은 경우에, 홈 셀(Cel1)의 전력이 낮아져서, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)은 라디오 링크 복구 절차를 통해 새로운 셀과의 연결을 시도하고, RSRP 리포트 주기와 RSRP 평균화 주기는 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하기 이전의 값으로 환원된다.
또한, 핸드오버 절차가 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 성공적으로 완료된 경우에도, RSRP 리포트 주기와 RSRP 평균화 주기는 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하기 이전의 값으로 환원된다. 이를 통해, 시스템 오버헤드가 감소될 수 있다.
지금까지 상술한 핸드오버 존의 진입 판단, 핸드오버 커맨드 결정, 핸드오버 수행, 핸드오버 완료 및 그 이후의 절차에 대하여, 도 12를 참고하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 핸드오버 존이 설정된 경우를 위한 핸드오버 방법을 나타내는 도면이다.
핸드오버 존의 진입 판단을 위해서는, 그룹 이동체(GM1)의 이동 정보가 필요하다. 구체적으로, 그룹 이동체(GM1)가 빔포밍 안테나(ANT1)를 향해서 이동하는지(예, 도 2의 셀 구성 시나리오) 또는 그룹 이동체(GM1)가 빔포밍 안테나(ANT1)로부터 멀어지는지(예, 도 8의 셀 구성 시나리오)는, TA의 변화 추이를 통해 판단될 수 있다. 이러한 이동 판단은 기지국에 의해 수행될 수 있고, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에 의해 수행될 수도 있다. 이러한 이동 판단의 결과는, 그룹 이동체(GM1)가 후진하는 경우가 아니라면, 그룹 이동체(GM1)가 최종 목적지까지 도착하는 동안에 변하지 않을 가능성이 높다.
도 12에는, 이러한 이동 판단이 완료되어 그룹 이동체(GM1)가 빔포밍 안테나(ANT1)에 가까워지는 것으로 판단된 경우가 예시되어 있다. 하지만 이는 예시일 뿐이며, 그 반대의 경우에도 도 12에 예시된 절차와 유사한 절차가 수행될 수 있다. 예를 들어, TA와 TA_HO_REF를 비교하는 절차(S110)는, (TA_CELL_COV - TA)와 TA_HO_REF를 비교하는 절차로 대체될 수 있다.
도 12에는 S100~S150의 과정이 기지국에 의해 수행되는 경우가 예시되어 있다. 다만 이는 예시일 뿐이며, S100~S150의 과정 중 일부 또는 전부는 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에 의해 수행될 수도 있다.
기지국은 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하였는지를 모니터링한다(S100).
기지국은 측정 TA 값이 TA_HO_REF 값 보다 작은 지를 판단한다(S110).
만약 측정 TA 값이 TA_HO_REF 값 보다 작다면, 핸드오버 존의 진입을 위한 절차가 시작된다(S120). 구체적으로, 기지국의 RRC는 RSRP 평균화 주기를 짧게 변경한다. 기지국은 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입한 사실을 알린다. 그리고 기지국은 핸드오버 존 타이머를 0으로 설정한 후 핸드오버를 위한 동작을 수행한다. 여기서, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)의 RSRP 리포트 주기도 짧게 변경될 수 있다.
기지국은 핸드오버가 소정의 시간 이내에 완료되었는지를 판단한다(S130, S140). 구체적으로, 기지국은 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)가 홈 셀(Cel1)로부터 이웃 셀(Cel2)로의 핸드오버를 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 성공하였는지를 판단할 수 있다.
핸드오버가 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 완료된 경우 또는 핸드오버가 (Timer_HO_Zone < TA_HO_REF x 2) 이내에 완료되지 못한 경우(즉, TA_HO_REF x 2 에 해당하는 시간이 경과한 경우)에, 기지국은 RSRP 평균화 주기를 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하기 이전의 값으로 환원한다(S150). 그리고 기지국은 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에게 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존을 벗어났음을 알린다. 여기서, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)의 RSRP 리포트 주기는 그룹 이동체(GM1)가 핸드오버 존에 진입하기 이전의 값으로 환원될 수 있다.
한편, 본 명세서에 기술된 핸드오버 절차들 중에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 기술된 절차(예, 핸드오버 존의 진입 판단 등)는, 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치(또는 그룹 이동체(GM1) 내 단말)에 의해 수행될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 무선기기(또는 통신노드)를 나타내는 도면이다. 도 13의 무선기기(TN100)는 본 명세서에서 기술된 기지국, 그룹 이동체(GM1) 내 단말, 또는 그룹 이동체(GM1) 내 통신 장치 등일 수 있다. 또는 도 13의 무선기기(TN100)는 송신기 또는 수신기일 수 있다.
도 13의 실시예에서, 무선기기(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 무선기기(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 무선기기(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 무선기기(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 그리고 무선기기(TN100)는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 기지국이 이동체에 탑재된 통신 장치를 위한 핸드오버를 수행하는 방법으로서,
    상기 통신 장치로부터 수신되는 신호를 이용해, TA(timing advance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 TA와 기준 TA를 이용해, 상기 이동체가 핸드오버 존(zone)에 진입하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 경우에, RSRP(reference signal received power)의 평균화(averaging)를 위한 RSRP 평균화 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄이는 단계를 포함하고,
    상기 RSRP 평균화 주기를 줄이는 단계는,
    리셋된 제1 타이머를 이용해, 상기 기준 TA의 2배에 해당하는 시간 내에 상기 통신 장치가 제1 셀로부터 제2 셀로의 핸드오버를 성공하였는지를 판단하는 단계를 포함하는
    기지국의 핸드오버 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는,
    상기 측정된 TA의 변화 패턴에 기초해, 상기 이동체의 이동 방향을 판단하는 단계를 포함하는
    기지국의 핸드오버 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동체의 이동 방향을 판단하는 단계는,
    상기 측정된 TA의 변화 패턴이 상기 측정된 TA가 시간에 따라 감소하는 것을 나타내는 경우에, 상기 이동체가 상기 통신 장치가 접속한 상기 제1 셀을 위한 제1 안테나를 향해 이동하는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 측정된 TA의 변화 패턴이 상기 측정된 TA가 시간에 따라 증가하는 것을 나타내는 경우에, 상기 이동체가 상기 제1 안테나로부터 멀어지는 것으로 판단하는 단계를 포함하는
    기지국의 핸드오버 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는,
    상기 이동체가 상기 통신 장치가 접속한 상기 제1 셀을 위한 제1 안테나를 향해 이동하고 상기 측정된 TA가 상기 기준 TA 보다 작은 경우에, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단하는 단계를 포함하는
    기지국의 핸드오버 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계는,
    상기 이동체가 상기 통신 장치가 접속한 상기 제1 셀을 위한 제1 안테나로부터 멀어지는 경우에, 아래의 수학식 1이 만족하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 수학식 1이 만족하는 경우에, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입한 것으로 판단하는 단계를 포함하는
    기지국의 핸드오버 방법.
    [수학식 1]
    (TA_CELL_COV - TA_M) < TA_HO_REF
    (TA_M: 상기 측정된 TA, TA_CELL_COV: 상기 제1 셀과 이웃하는 상기 제2 셀을 위한 제2 안테나와 상기 제1 안테나 간의 거리에 대응하는 TA, TA_HO_REF: 상기 기준 TA)


  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통신 장치의 핸드오버가 성공한 경우에, 상기 RSRP 평균화 주기를 상기 제1 값으로 환원하는 단계
    를 더 포함하는 기지국의 핸드오버 방법.

  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 이동체에 탑재되는 통신 장치가 상기 이동체 내에 존재하는 다수의 단말을 대신해 핸드오버를 수행하는 방법으로서,
    TA(timing advance) 측정을 위해, 랜덤 액세스 프리앰블 및 SRS(sounding reference signal) 중 적어도 하나를 기지국에게 송신하는 단계;
    상기 측정된 TA 및 기준 TA에 기초해 상기 이동체가 핸드오버 존(zone)에 진입한 것으로 판단된 경우에, RSRP(reference signal received power) 리포트 주기를 제1 값에서 제2 값으로 줄이는 단계; 및
    상기 통신 장치의 핸드오버가 상기 기준 TA의 2배에 해당하는 시간 내에 성공한 경우에, 상기 RSRP 리포트 주기를 상기 제1 값으로 환원하는 단계
    를 포함하는 통신 장치의 핸드오버 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 RSRP 리포트 주기를 줄이는 단계는,
    상기 이동체의 이동 속도에 따라 결정되는 상기 기준 TA와 상기 측정된 TA를 이용해, 상기 이동체가 상기 핸드오버 존에 진입하였는지를 판단하는 단계를 포함하는
    통신 장치의 핸드오버 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 줄이는 단계 이전에,
    상기 통신 장치가 접속한 제1 셀을 위한 제1 안테나와 상기 제1 셀에 이웃하는 제2 셀을 위한 제2 안테나 간의 거리에 대응하는 셀 커버리지 TA를, 상기 기지국으로부터 수신하는 단계
    를 더 포함하는 통신 장치의 핸드오버 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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