KR19990078114A - 무선 통신 시스템에서의 주파수간 핸드오프 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 주파수간 핸드오프 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

CDMA 또는 다른 무선 통신 시스템에서의 주파수간 핸드오프(inter-frequency handoffs)는 시스템에서 동일 주파수 셀 경계들과 다른 주파수 셀 경계들 사이를 구별할 수 있는 노이즈-제한된 커버리지 트리거 메트릭을 사용하여 제어된다. 트리거 메트릭은 신호 대 잡음비 측도들의 선형 합과 시스템의 이동 스테이션에서 수신된 파일럿 신호들에 대한 평균 신호 대 잡음비 측도의 함수로서 발생될 수 있다. 신호 대 잡음 측도들은 이동 스테이션에서 발생될 수 있으며, 이동 스테이션으로부터 시스템의 하나 또는 그 이상의 베이스 스테이션들로 송신된 메시지들에 포함될 수 있다. 트리거 메트릭은 진행하는 호출(ongoing call)중에 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 핸드오프(handoff)를 제어하는데 이용된다. 트리거 메트릭은 대안적으로 이동 수신 전력의 측도 만을 기초로할 수 있다. 본 발명의 다른 점들은 새로운 주파수에 대한 불필요한 조사를 줄이고, 핸드오프 프로세스에 추가적 검사를 제공함으로써 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 "왕래(ping-ponging)"의 가능성을 축소시킨다. 실례로, 수신 전력 및 파일럿 신호 대 잡음비 측도들은 현재 및 새로운 주파수 모두에 대해 이동 스테이션에서 발생될 수 있다. 그래서, 이동 스테이션은 상기 측도들에 기초한 임의의 소정 임계 상태들이 만족되는 한 현재 수파수에서의 동작을 지속한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 주파수간 핸드오프 방법 및 장치{Methods and apparatus for inter-frequency handoff in a wireless communication system}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 무선 코드 분할 다중 액세스(CDMA)시스템 및 다른 형태의 무선 시스템에서 주파수간 핸드오프를 실행하는 기술에 관한 것이다.
IS-95 CDMA 셀룰러 및 퍼스널 커뮤니케이션 서비스(PCS) 무선 통신 시스템에서의 중요한 쟁점은 인접하는 셀들 또는 안테나 섹터들 사이의 주파수 핸드오프와 관련하고 있다. 통상 그러한 시스템에서의 각각의 셀은 베이스 스테이션을 포함하며, 주어진 셀과 연계된 베이스 스테이션은 휴대용 전화 핸드셋들과 같은 이동 스테이션들과 통신하기 위한 다중-섹터 방향성 안테나 또는 전방향성 안테나를 포함할 수 있다. 이동 스테이션이 시스템내의 도처로 이동함에 따라, 시스템 베이스 스테이션들과 관련한 그 위치는 변경되고, 진행 호출(ongoing call) 또는 다른 통신이 한 베이스 스테이션으로부터 다른 베이스 스테이션으로, 또는 한 안테나 섹터로부터 다른 안테나 섹터로 핸드-오프된다. 인접한 베이스 스테이션들 및 안테나 섹터들은 공통-채널 간섭(co-channel interference)과 같은 효과를 최소화하기 위하여 통상 다른 통신 주파수들을 활용하도록 형성된다. 따라서, 한 셀 또는 섹터로부터 다른 셀 또는 섹터로 핸드오프하는 것은, 현재 주파수를 새로운 주파수로 통신 채널 주파수를 변경하는 것을 수반한다. 그러한 핸드오프들은 일반적으로 주파수간(inter-frequency) 또는 다른-주파수 핸드오프라 칭한다.
IS-95 CDMA 시스템에서 주파수간 핸드오프들의 효율과 성공률을 개선하기 위해 다수의 기술들이 제안되어 왔다. 이러한 기술들은 주파수간 핸드오프를 실행하도록 확장 핸드오프 지시 메시지들(EHDMs), 다른 주파수 이웃 리스트 메시지들(OFNLMs), 다른 주파수 이웃 리스트 응답 메시지들(OFNLRMs), 다른 주파수 보고 메시지들(OFRMs)과 같은 메시지들을 활용한다. 이들 메시지들에 기초한 제안된 기술들은 주파수 천이 동안 호출 드롭의 수를 감소시킬 수는 있지만, 이들 기술들은 여전히 다수의 문제점들을 안고 있다. 실례로, OFRM 메시지는, 이동 스테이션이 동일한 주파수 셀 경계들을 가로질러 이동함에 따라 통상 감소하게 된다는 점에서의 "제한된 간접"과, 또한 이동 스테이션이 다른 주파수 셀 경계들을 가로질러 이동함에 따라 감소하게 된다는 점에서의 "제한된 노이즈" 양쪽 모두가 되는 신호 대 잡음 측도를 이동 스테이션으로 하여금 보고할 수 있도록 구성된다. 간섭 제한되는 측도에 대해서는 다른 셀들에 의해 발생된 신호들에 기인한 간섭이 노이즈 레벨 보다 크게 되며, 노이즈 제한되는 측정치에 대해서는 노이즈 레벨이 다른 셀들에 의해 발생된 신호들에 기인한 간섭 보다 크게 된다. 동일 주파수 셀 경계는, 한 셀로부터의 파일럿 신호의 세기가 인접하는 셀로부터의 파일럿 신호의 세기를 초과하게 되는 지점들의 셋으로 규정될 수 있으며, 여기서 이들 파일럿 신호들 모두는 동일 주파수에 있게 된다. 다른 주파수 셀 경계는 지정된 주파수에서 한 셀로부터의 신호가 또다른 주파수에서 인접 셀로부터의 신호 세기를 특정수의 데시벨 만큼 초과하는 지점들의 셋으로 규정될 수 있다. 종래 신호 대 잡음비 측도를 활용하는 OFRM 메시지는 동일한 주파수 셀 경계들을 다른 주파수 셀 경계들과 구별하는데 이용될 수 없으며, 따라서 주파수간 핸드오프들에 대한 최적의 트리거를 제공할 수 없다.
또한, 상술한 메시지에 기초한 기술들은 종종 이동 스테이션이 새로운 셀 또는 섹터의 가장자리에 인접한 천이 영역으로 들어간 직후 새로운 주파수에 대한 주기적 조사를 실행하도록 이동 스테이션과 통신하는 베이스 스테이션을 포함한다. 하지만, 이러한 주기적 조사는 진행 호출의 음성 품질을 떨어뜨리게 되며, 또한 현재 주파수에서 새로운 잠재적 베이스 스테이션에 대한 조사 속도를 감소시킨다. 더욱이, 대다수의 실제 응용에 있어서, 새로운 주파수에 대한 이러한 주기적 조사는 이동 스테이션이 임의 형태의 무선 주파수(RF) 조건하에서 동작한다면 불필요하게 될 수 있다. 상술한 기술이 갖는 또다른 중요한 문제점은, 이러한 기술들이 새로운 주파수와 현재 주파수 사이의 고속 교환 또는 "왕래(ping-ponging)"의 가능성을 증가시킬 수 있다는 것이다. 특히, 시스템의 특정 영역에 있어서는, 새로운 주파수 및 현재 주파수 양쪽 모두가 양호한 RF 커버리지를 가질 수 있게 되어, 실례로 이동 스테이션이 단지 새로운 주파수에 대한 수신 전력 및 신호 대 잡음 측도를 보고하는 경우 왕래(ping-ponging)를 유도하게 될 수 있다.
본 발명은 CDMA 및 다른 형태의 무선 통신 시스템에서 주파수간 핸드오프들을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 제 1 특징에 따라, 일반적으로 간섭 제한되는 동일한 주파수 셀 경계들과 일반적으로 노이즈 제한되는 다른 주파수 셀 경계들 사이를 구별하는데 이용될 수 있는, 노이즈-제한된 커버리지 트리거가 제공된다. 커버리지 트리거는 주파수간 핸드오프들을 제어하는데 이용되며, 이동 스테이션에서 실행되는 신호 대 잡음 측도를 사용하여 실행될 수 있다. 예시적 실시예에 있어서, 커버리지 트리거는, 모든 유효 파일럿에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도와, 이동 스테이션으로부터 송신된 전력 측정치 보고 메시지(PMRM) 또는 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)에서 보고된 유효 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 선형 합 사이의 차로서 발생될 수 있다.
대안적인 실시예는 트리거 메트릭으로서 이동 수신 전력 만을 활용할 수 있다. 예컨대, PSMM 에 결합된 이동 수신 전력의 측도가 "데이터베이스" 어프로치를 사용하는 또다른 주파수로의 핸드오프를 트리거하는데 이용될 수 있다. 이러한 어프로치에 있어서, 주어진 셀에서의 이동 수신 전력이 작아지고 이동 스테이션이 주로 경계 셀 파일럿들을 보일 경우, 그 셀에 대한 데이터베이스에 기억된 인접한 파일럿 리스트로부터 특정 파일럿이 선택되고, 이동 스테이션은 새로운 주파수에서 선택된 파일럿으로 "블라인드" 핸드오프를 실행하도록 지시받게 된다. 이러한 방법에 있어서, 이동 스테이션은 새로운 주파수에서 어떠한 파일럿 EC/IO측정들도 하지 않고서 새로운 주파수로의 핸드오프를 실행하도록 지시받게 될 수 있다. 이동 수신 전력은 또한 주기적인 보고를 필터링하도록 이동 스테이션에 이용될 수 있다. 실례로, 이동 스테이션은 단지 이동 수신 전력이 현재 셀 사이트에 의해 규정될 수 있는 임계치 이하로 떨어질 때 PSMM 보고서를 작성할 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 무선 통신 시스템에서 주파수간 핸드오프들을 제어하는 대안적인 기술들을 제공한다. 이들 기술들은 주파수 천이 영역에서의 불필요한 주기적인 조사들을 실질적으로 제거할 수 있으며, 또한 현재 주파수와 새로운 주파수 사이의 왕래(ping-ponging)의 가능성을 감소시킬 수 있다. 예시적 실시예에 있어서, 본 발명은 IS-95 CDMA 시스템의 확장 핸드오프 지시 메시지(EHDM)에 추가적 필드 파라미터들을 부가하는 것을 포함한다. 추가적 필드 파라미터들은, 예컨대 단지 현재 주파수에서의 그 수신 전력이 임의의 임계치 보다 낮을 경우, 또는 현재 주파수에서의 그 실행 파일럿 신호들에 대한 신호 대 잡음 값들의 합이 임의의 임계치 보다 낮을 경우에만, 이동 스테이션이 새로운 주파수에 대한 조사를 개시하는 것을 보장하는 하나 이상의 임계치들을 포함한다. 이동 스테이션은 또한 새로운 주파수에서의 수신 전력이 현재 주파수에서의 수신된 전력을 지정된 히스테리시스 량 만큼 초과하지 않는 경우 새로운 주파수에서의 조사가 실행되지 않게 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 새로운 주파수에서의 불필요한 동조 및 조사가 방지되는 것을 보장하도록 주파수간 핸드오프들에서 이용하는 추가적인 검사 기준을 제공한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예의 주파수간 핸드오프들에서는 또다른 개선점들이 제공될 수 있다. 예컨대, 현재 주파수에서 새로운 주파수로의 천이가 이루어지는 영역에서의 이동 스테이션은 새로운 주파수 및 현재 주파수 양쪽 모두에 대한 수신된 전력 및 신호 대 잡음 값들을 보고하도록 구성된다. 이들 값들이 현재 주파수에서 수용가능한 RF 조건하에서 이동 스테이션이 동작할 수 있음을 나타내는 경우, 주파수간 핸드오프를 실행할 필요는 없다. 본 발명의 이러한 점은, 상술한 종래 주파수간 핸드오프 기술에 비하여, 현재 및 새로운 주파수들 사이의 왕래의 가능성을 실질적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수간 핸드오프가 실행될 수 있는 예시적인 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 무선 통신 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 주파수간 핸드오프를 실행할 수 있는 예시적인 이동 스테이션을 도시하는 블록도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 특징에 따라 도 2의 이동 스테이션에서 실행될 수 있는 주파수 핸드오프 프로세스를 설명하는 흐름도.
@ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 @
12 : 이동 스테이션 32 : 안테나
33 : 디플렉서 34 : 수신기
35 : 송신기 36 : 프로세서
38 : 메모리
본 발명은 예시적인 IS-95 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 무선 통신 시스템과 관련하여 하기에 기술된다. 하지만, 본 발명은 어떤 특정 형태의 통신 시스템에 사용하는데 제한되지 않으며, 일반적으로 주파수 핸드오프에 있어 개선된 실행을 제공하는데 적합한 어떠한 무선 시스템에서도 적용가능하다. 예컨대, 이러한 기술이 IS-95 CDMA 셀룰러 및 퍼스널 통신 서비스(PCS) 시스템과 관련하여 설명되기는 하지만, 당 기술 분야에 숙련된 사람들에게는 이 기술이 다른 CDMA 시스템은 물론 다른 형태의 광대역 및 협대역 무선 시스템에도 역시 적용할 수 있다는 것이 명백할 것이다. 본 명세서에서 이용되는 용어 "주 베이스 스테이션"은 일반적으로, 이동 스테이션에 대한 진행 호출을 조정하는 베이스 스테이션과 같은, 주어진 이동 스테이션과 직접 통신하는 베이스 스테이션이 된다. 용어 "현재 주파수"는 일반적으로 진행 호출 또는 다른 통신에 대해 이동 스테이션에 의해 이용되는 채널 주파수가 된다. 용어 "새로운 주파수"는 이동 스테이션이 무선 시스템 내에서 이동하게 됨에 따라 진행 호출 또는 다른 통신이 핸드오프될 수 있는 잠재적인 채널 주파수가 된다.
도 1은 예시적인 셀룰러 또는 퍼스널 통신 서비스(PCS) 시스템(10)을 도시한다. 시스템(10)은 TIA/EIA/IS-95A, 1996. 6월, "이중-모드 광대역 스프레드 스펙트럼 셀룰러 시스템에 대한 이동 스테이션-베이스 스테이션 호환성 표준", 및 ANSI J-STD-008, "1.8 내지 2.0 GHz 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 퍼스널 통신 시스템에 대한 베이스 스테이션 호환성 요구"에 따라 구성되며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 기재되어 있다. 시스템(10)은 이동 스테이션(MS)(12) 및 다수의 베이스 스테이션(BS1, BS2, BS3 및 BS4)을 포함한다. 베이스 스테이션(도 1의 BS1)은, 굵은 양방향 화살표(24)로 표시된 경로를 통하여 이동 스테이션(12)과 통신하는 주 베이스 스테이션을 나타내며, 주변 베이스 스테이션들(BS2, BS3 및 BS4)은 점선의 단방향 화살표(26)로 표시된 경로를 통하여 송신된 신호들을 검출할 수 있는 보조 베이스 스테이션들로서 작용할 수 있다. 주 베이스 스테이션(BS1)은 상기 인용된 표준 문서에 기술된 CDMA 기술을 사용하여 이동 스테이션(12)과 통신한다. 이동 스테이션(12)이 시스템(10)내에서 이동함에 따라, 핸드오프가 발생되어, BS1 과는 다른 베이스 스테이션들이 이동 스테이션(12)과 통신하기 위한 주 베이스 스테이션들이 된다. 이러한 예시적 실시예에서의 시스템(10)은 또한 제 1 및 제 2 이동 교환 센터(MSCs)(14-1 및 14-2)를 포함한다. 임의의 주어진 MSC는 일반적으로 일부 BS들을 공중 교환 전화망(PSTN)(16)에 접속한다. 예컨대, MSC(14-1)는 베이스 스테이션들(BS1 및 BS2)을 PSTN(16)에 접속하고, MSC(14-2)는 베이스 스테이션들(BS3 및 BS4)을 PSTN(16)에 접속한다. 시스템(10)은 또한 홈 위치 레지스터(HLR)(20) 및 방문자 위치 레지스터(VLR)(22)를 포함하는 다수의 레지스터들을 갖는 메모리(18)를 포함한다. HLR(20) 및 VLR(22)은 시스템(10)의 각 이동 스테이션(12)에 대한 빌링 정보 및 사용자 데이터를 기억한다.
도 2는 이동 스테이션(12)을 보다 상세히 도시한다. 이동 스테이션(12)은 시스템(10)의 베이스 스테이션들로부터 신호들을 수신하고 이들 베이스 스테이션들로 신호들을 송신하는 안테나(32)를 포함한다. 수신 신호는 듀플렉서 필터(33)에 의해 수신기(34)의 입력으로 입력되며, 수신기(34)는 종래의 다운컨버젼, 복조, 디지탈-아날로그 변환 및 수신 신호의 다른 처리를 실행할 수 있다. 송신기(35)는 듀플렉서(33)를 통해 송신용 안테나(32)로 보내지는 송신 신호를 발생하도록 아날로그-디지탈 변환, 변조 및 업컨버젼과 같은 상보적 동작을 실행한다. 프로세서(36)는 수신기(34) 및 송신기(35) 모두에 접속된다. 프로세서(36)는 이동 스테이션(12)의 통신 기능을 제어하도록 메모리(38)와 결합하여 동작한다. 실례로, 수신 신호의 일부가 될 수 있는 메시지들의 데이터 또는 다른 정보는 프로세서(36)에 공급될 수 있게 되어, 프로세서(36)는 하기 도 3a 및 도 3b 와 관련하여 기술될 처리 단계들을 실행할 수 있게 된다. 프로세서(36)는 또한 수신 신호 전력 및 신호 대 잡음 측정을 실행할 수 있으며, 하나 이상의 베이스 스테이션들에 대한 송신용 송신 신호에 결합된 메시지들을 발생할 수 있다.
본 발명의 제 1 특징은, 종래의 주파수간 핸드오프 트리거와는 다르게, "간섭 제한된" 동일한 주파수 셀 경계들 및 "노이즈 제한된" 다른 주파수 셀 경계들 사이를 구별하는데 사용될 수 있는 노이즈 제한된 커버리지 트리거에 관한다. 커버리지 트리거는 주파수간 핸드오프를 제어하는데 이용되며, 이동 스테이션에서 실행된 신호 대 잡음 측정들을 사용하여 실행될 수 있다. 이후 보다 상세히 설명될 바와 같이, 본 발명에 따른 예시적 커버리지 트리거는, 모든 유효 파일럿들에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도와, 이동 스테이션으로부터 송신된 종래의 전력 측정 보고 메시지(PMRM) 또는 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM)에서 보고된 유효 파일럿 신호 대 잡음 측도의 선형 합 사이의 차로서 발생될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 예시적 트리거 메트릭 Tn 은 다음과 같이 규정될 수 있다:
Tn = Fe - Es
여기서, Fe는 모든 유효 파일럿들에 대한 평균 송신 Ec/Io 값이며, Es는 이동 스테이션으로부터의 PMRM 또는 PSMM 메시지에 보고된 모든 유효 파일럿 Ec/Io 값들의 선형 합이 된다. 용어 "유효 파일럿들"은 일반적으로 이동 스테이션에서 측정된 것으로서 가장큰 파일럿 이하의 X dB 만큼이 되는 파일럿들이 되며, 여기서 X는 대략 6 또는 다른 적절한 값이 될 수 있다. 주어진 파일럿에 대한 Ec/Io 값은 파일럿 주파수에서의 간섭 플러스 노이즈에 대한 신호 에너지 비의 측도가 된다. Tn 에 대한 일반적인 핸드오프 임계치는 대략 3dB 및 5dB 사이가 된다.
이러한 부분의 설명은 대수량으로 표현된 값(즉, dB)들은 대문자로 시작하고, 선형량으로 표현된 값들은 소문자로 시작하는 표기 방식을 활용한다. 예컨대, 파일럿에서 송신 전력의 평균 분수 fe는 fe = 10Fe/10으로 표시될 수 있다. 분수 fe는 다음과 같이 주어진다:
여기서, e는 유효 파일럿들에 대한 모든 Ec/Io 값들을 포함하는 분류(1,n) 벡터이며, f는 e의 성분들에 대응하는 모든 송신 Ec/Io 값들의 (1,n)벡터이고, n은 이동 스테이션으로부터 알 수 있는 유효 파일럿의 수이며, e./f는 e의 각 성분을 f의 대응성분으로 분할하는 연산이 된다. e 및 f가 1의 길이를 갖는다면, fe=f. 송신 Ec/Io 값들의 벡터 f는 다음과 같이 표시될 수 있다:
여기서, gp는 e의 성분들에 대응하는 각 셀 사이트에 대한 파일럿 이득 셋팅의 (1,n) 벡터이고, ga 및 gs는 디지탈 이득 유닛(DGU)들의 페이지 및 동기 채널들의 (1,n) 벡터들이며, gv는 음성 채널 이득들의 (m,n) 매트릭스이고, (m,n) 매트릭스에 적용된는 (1,n) 벡터를 생성하도록 열들을 합산한다. Ec/Io 값들의 상기한 선형 합은 다음과 같이 주어진다:
이동 스테이션이 주파수 천이 영역에 있을 때, 트리거 메트릭 Tn 의 계산은 예컨대, 대략 2 내지 5초 마다 주기적으로 반복될 수 있다. 계산된 메트릭은 주파수간 핸드오프가 발생해야하는지를 결정하는데 이용된다. 예컨대, 임계치를 초과하는 값을 갖는 트리거 메트릭은 특정 주파수간 핸드오프에 대한 필요성을 나타내는데 이용될 수 있다. 종래의 핸드오프 트리거와는 다르게, 상술한 트리거는 다른 주파수 셀 경계들로부터 동일한 주파수 셀 경계들을 구별할 수 있으며, 따라서 주파수간 핸드오프들을 제어하는데 특히 적합하다.
본 발명의 대안적인 실시예는 단지 이동 수신 전력에만 기초하는 핸드오프 트리거를 활용할 수 있다. 실례로, PSMM 에 결합된 이동 수신 전력의 측도는 데이터베이스에 기억된 이웃 정보에 기초한 어프로치를 사용하여 또다른 주파수로 핸드오프를 트리거하는데 이용될 수 있다. 이러한 어프로치를 활용하는 핸드오프는 주어진 셀의 이동 수신 전력이 작아지게 되고 이동 스테이션이 주로 경계 셀 파일럿을 보일 때 개시될 수 있다. 접경 셀은 동일한 주파수의 일부 인접셀들을 놓친 셀로 특징될 수 있다. 특정 파일럿은 주어진 셀에 대한 데이터베이스에 기억된 인접 파일럿들의 리스트로부터 선택될 수 있으며, 이동 스테이션에 대하여는 새로운 주파수에서 선택된 파일럿에 대한 "블라인드" 핸드오프를 실행하도록 지시된다. 이러한 방법에 있어서, 이동 스테이션에 대하여는 새로운 주파수에서의 어떠한 파일럿 Ec/Io 측정을 취하지 않고서 새로운 주파수로의 핸드오프를 실행하도록 지시된다. 이동 수신 전력은 또한 주기적 보고들을 필터링하도록 이동 스테이션에서 이용될 수 있다. 실례로, 이동 스테이션은 단지 이동 수신 전력이 현재 셀 사이트에 의해 규정될 수 있는 임계치 이하로 떨어지게 될 때 PSMM 보고서들을 형성할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 주파수 천이 영역에서 시스템(10)의 이동 스테이션(12)에 의해 실행되는 바와 같이, 본 발명의 다른 한 특징에 따른 주파수간 핸드오프 프로세스를 설명하는 흐름도이다. 주파수 천이 영역은 이동 스테이션(12)이 진행 호출 또는 주 베이스 스테이션과의 다른 통신을 유지하는 동안 하나 이상의 베이스 스테이션들로 근접하는 어프로치 영역이 될 수 있다. 도 3a의 단계(40)는 이동 스테이션(12)이 CDMA 트래픽 채널 상에서 베이스 스테이션과 통신하는 것을 나타낸다. 단계(42)에서 이동 스테이션(12)은 베이스 스테이션으로부터 다른 주파수 이웃 리스트 메시지(OFNLM)를 수신하며, 단계(44)에서 OFNLM 메지시에 응답하여 다른 주파수 이웃 리스트 응답 메시지(OFNLRM)를 전송하고, 단계(46)에서, 확장 핸드오프 방향 메시지(EHDM)를 수신한다. OFNLM, OFNLRM 및 EHDM은 상기 인용한 IS-95 표준 문서에 상세히 기술되며, CDMA 시스템(10)에서의 주파수간 핸드오프와 관련한 정보를 제공한다.
단계(48 및 50)에서, 이동 스테이션(12)은 CDMA 트래픽 채널에 의해 활용되는 현재 주파수에서의 수신 전력이 임계치 MIN_RX_PWR_CURR 보다 큰지를 검사하고, 실행 파일럿들에 대한 Ec/Io 값들의 합이 임계치 MIN_SUM_ECIO_CURR 보다 큰지를 검사한다. 이들 검사들 중 하나가 통과되지 않는다면, 프로세스는 단계(52)로 진행하고, 여기서 이동 스테이션은 잠재적인 핸드오프 기회를 탐색하기 위해 새로운 주파수로 동조된다. 단계(48 및 50)의 검사들 모두가 통과된다면, 이동 스테이션은 현재 주파수에서 수용가능한 RF 상태하에 있으므로 단계(52)에서의 새로운 주파수로의 동조 동작은 실행되지 않는다. 수용가능한 RF 상태들은 이동 수신 Ec/Io 값이 송신 Ec/Io 값의 Y dB 내에 있게 되는 조건으로 규정될 수 있으며, 여기에서 Y는 통상 3 이내가 된다. 단계(48 및 50)의 검사들은 일반적으로 종래 주파수간 핸드오프 기술과 관련된 불필요한 동조 및 탐색 동작을 제거하는데 도움을 준다.
단계(48 및 50)의 검사들 중 하나가 통과되지 않으면, 이동 스테이션은 잠재적인 핸드오프 기회를 탐색하도록 단계(52)에서 새로운 주파수에 동조되며, 단계(54)에서 이동 스테이션은 새로운 주파수에서 수신된 전력이 임계치 MIN_RX_PWR_NEWF 보다 큰지를 검사한다. 단계(56)에서 이동 스테이션은 또한 현재 주파수에서의 수신 전력과 새로운 주파수에서의 수신 전력 사이의 차가 임계치 HYSTERESIS_RX_PWR 보다 큰지를 검사한다. 이러한 검사는 현재 및 새로운 주파수들 사이에서의 왕래를 감소시키면서 불필요한 동조 및 조사 동작들이 실행될 가능성을 더 감소시키게 한다. 단계(54 및 56)에서의 검사들 중 하나가 통과되지 않으면, 이동 스테이션은 단계(55)에서 현재 주파수로 재동조되며, 다음의 측정치들을 보고하는 다른 주파수 보고 메시지(OFRM)를 전송한다: (1) 현재 주파수에서의 수신 전력(RX_PWR_CURR); (2) 새로운 주파수에서의 수신 전력(RX_PWR_NEWF); 및 (3) 새로운 주파수에서 측정된 모든 실행 파일럿의 Ec/Io 값. 주어진 파일럿에 대한 Ec/Io 값은 파일럿 주파수에서의 노이즈 플러스 간섭에 대한 그 파일럿의 신호 에너지의 크기가 된다. 다른 형태의 신호 대 잡음 측도들이 역시 이용될 수 있다.
단계(54 및 56)에서의 모든 검사가 통과된다면, 이동 스테이션은 새로운 주파수에대한 이웃 리스트 및/또는 주파수의 새로운 실행 셋에 대한 조사를 실행한다. 단계(58)에서, 새로운 실행 셋이 비어있는지에 대한 결정이 이루어진다. 새로운 실행 셋이 비어있다면, 이동 스테이션은 단계(59)에서, 단계(42)에서 수신된 OFNLM 메시지에 다른 플래그된 파일럿을 조사한다. IS-95 CDMA 시스템에서 이러한 형태의 조사와 관련한 추가적인 세부사항은 상기 인용된 IS-95 표준 문서에서 확인할 수 있을 것이며, 실례로, 이. 타이드만 및 티. 첸 의 1997.3.20, TR45.5, TR45.5.3.1/97.03.20.02 에 대한 퀄컴 기고 "주파수간 하드 핸드오프 개선(Rev.2)", 및 피. 제인 등의 1997.3.17-21, TR45.5/97.03.20.03 에 대한 퀄컴 기고 "주파수간 하드 핸드오프 개선에 대한 제안 IS-95-B 텍스트" 가 본 명세서에 참고로 기술되어 있다.
새로운 실행 셋이 비어있지 않다면, 이동 스테이션은 단계(60)에서, 새로운 실행 셋에서 모든 실행 파일럿에 대한 Ec/Io 값들의 합이 임계치 MIN_SUM_ECIO_NEWF 보다 큰지를 검사한다. 단계(60)에서의 검사가 통과되지 않는다면, 프로세스는 단계(59)로 진행하여, OFNLM 메시지의 다른 플래그된 파일럿들을 조사한다. 단계(60)에서의 검사가 통과된다면, 이동 스테이션은 단계(62)에서 새로운 실행 셋을 사용하며, 또한 OFNLM 메시지의 다른 플래그된 파일럿들을 조사한다. 단계(64)에서는 이동 스테이션이 지정된 대기 기간 MAX_WAIT 내에 "양호한" 프레임을 수신했는지에 대한 결정이 이루어진다. 양호한 프레임은 통상 실질적으로 프레임의 모든 비트들이 정확하게 수신된 프레임이 된다. 양호한 프렘임이 MAX_WAIT 기간내에 수신되었다면, 이동 스테이션은 단계(66)에서, HCM을 전송함으로써 주파수간 핸드오프를 완료하고, 새로운 주파수에서의 진행 호출을 지속한다.
단계(64)에서 양호한 프레임이 MAX_WAIT 기간내에 수신되지 않거나, 또는 단계(59)에서 다른 파일럿들에 대한 조사가 개시된 후, 프로세스는 도 3B의 단계(70)로 진행한다. 단계(70)에서 다른 파일럿들에 대한 조사가 이동 스테이션에서의 EHDM의 수신후 최초 조사가 되도록 결정된다면, 단계(71)에서 이동 스테이션은 현재 주파수로 재동조되고, 다음의 측정치들을 보고하는 OFRM을 전송한다: (1) 현재 주파수에서의 수신 전력(RX_PWR_CURR); (2) 새로운 주파수에서의 수신 전력(RX_PWR_NEWF); (3) 현재 주파수에서의 모든 실행 파일럿의 Ec/Io 값; 및 (4) 새로운 주파수에서의 모든 실행 파일럿의 Ec/Io 값. OFRM의 이러한 정보를 제공하는 것은 베이스 스테이션이 핸드오프 트리거의 보다 양호한 제어를 갖게 한다. 단계(72)에서 "항상 보고" 상태가 결정되거나, 또는 단계(74)에서 OFNLM 메시지의 플래그된 파일럿들의 Ec/Io 값들의 합이 임계치 MIN_SUM_ECIO_NEWF 보다 크다면, 단계(71)가 실행된다. "항상 보고" 상태에 있어서, 새로운 주파수 파일럿들의 합이 임계치 이상이 되는지의 여부와는 상관없이, 이동 스테이션으로 하여금 OFRM을 전송하도록 하는 플래그가 설정될 것이다. 단계(70, 72 및 74)의 어느 상태와도 일치되는 것이 없다면, 이동 스테이션은 단계(76)에서 현재 주파수로 재동조되고, 단계(78)에서 도시된 바와 같이, 현재 주파수에서 호출을 지속한다.
상술한 바와 같이, 단계(48 및 50)의 검사 모두가 통과된다면, 이동 스테이션이 현재 주파수에서 수용가능한 RF 상태하에 있으므로, 단계(52)에서의 새로운 주파수에 대한 동조는 실행되지 않는다. 대신에 프로세스는 도 3b의 단계(80)로 진행한다. 이동 스테이션에서의 EHDM의 수신 후 프로세스가 다른 플래그된 파일럿에 대한 그 최초 조사에 있음을 단계(80)에서 나타낸다면, 단계(82)에서 이동 스테이션은 다음과 같은 측정치들을 보고하는 OFRM을 전송한다: (1) 현재 주파수에서의 수신 전력(RX_PWR_CURR); 및 (2) 현재 주파수에서의 모든 실행 파일럿의 Ec/Io 값.
단계(84)에서는 주기적 조사가 실행되는지에 대한 결정이 이루어진다. 주기적 주사의 실행은 이동 스테이션이 조사하도록 하는 다른 명령없이 새로운 주파수를 주기적으로 조사하는 것을 나타내도록 설정된 플래그에 의해 규정될 수 있다. 주기적 주사가 실행되지 않는다면, 이동 스테이션은 단계(86)에서 도시된 바와 같이 현재 주파수에서 호출을 지속한다. 주기적 조사가 실행된다면, 이동 스테이션은 단계(88)에서 지정된 조사 주기에 기초한 현재 시간이 제로와 동일하지 않는한 단계(78)에 도시된 바와 같이 현재 주파수에서 호출을 지속한다. 조사 주기에 기초한 시간이 단계(88)에서 제로가 될 때, 프로세스는 도 3a의 단계(48)로 돌아간다. 단계(54 및 56)에서의 검사들 중 하나가 통과되지 않는다면, 단계(55)에서 이동 스테이션이 현재 주파수로 재동조되고, RX_PWR_CURR, RX_PWR_NEWF 및 새로운 주파수에서 측정된 모든 실행 파일럿들의 Ec/Io 값들을 보고하는 상기한 OFRM을 전송한 후, 단계(84) 및 그 다음의 동작들이 실행된다.
도 3a 및 도 3b와 관련하여 기술된 주파수간 핸드오프 프로세스는 상기한 임계치들을 제공하기 위한 다수의 추가 필드들을 포함하도록 다른 방법으로 종래의 IS-95 EHDM 및 OFRM을 변경함으로써 실행될 수도 있다. 예컨대, EHDM은 단계(48)에서 이용된 임계치 MIN_RX_PWR_CURR, 단계(50)에서 이용된 MIN_SUM_ECIO_CURR, 및 단계(56)에서 이용된 임계치 HYSTERESIS_RX_PWR을 포함하도록 변경될 수도 있다. OFRM은 단계(71)에 도시된 바와 같이, RX_PWR_CURR, RX_PWR_NEWF, 현재 주파수에서의 모든 실행 파일럿들의 Ec/Io 값들, 및 새로운 주파수에서의 모든 실행 파일럿들의 Ec/Io 값들과 같은 측정치들에 대한 필드들을 포함하도록 변경될 수 있다. 이와 같이 도 3a 및 도 3b의 주파수간 핸드오프 프로세스는 이동 스테이션(12)의 프로세서(36) 및 메모리(38)의 소스트웨어, 폼웨어 또는 하드웨어의 적절한 프로그램과 관련한 메시지 모맷에 대한 간단한 변경을 사용하여 실행될 수 있다.
상술한 본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이다. 실례로, 상기한 설명에 이용되는 EHDM, OFRM, 및 다른 메시지들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 주파수간 핸드오프 기술은 다른 형태의 메시지 또는 신호전송을 사용하여 결합될 수 있고 다른 형태의 무선 시스템과 결합될 수 있다. 부가하여, 이동 스테이션에 의해 보고된 Ec/Io 측정치들은 다른 형태의 신호 대 잡음 측정치 또는 이동 수신 전력 측정치들로 대체될 수 있다. 다음의 청구범위의 범위 내에 포함되는 이들 및 다수의 다른 대안적인 실시예들은 당 기술 분야에 숙력된 사람들에게는 명백할 것이다.
본 발명은 CDMA 및 다른 형태의 무선 통신 시스템에서 주파수간 핸드오프들을 개선하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

Claims (30)

  1. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하는 방법에 있어서:
    다수의 파일럿 신호들에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도 및 적어도 다수의 파일럿 신호들의 서브셋에 대한 신호 대 잡음 측도들의 합의 함수로서 트리거 메트릭을 발생하는 단계; 및
    진행중인 호출에서 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 핸드오프를 제어하도록 트리거 메트릭을 이용하는 단계를 구비하는 주파수 핸드오프 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발생 단계는 다수의 파일럿 신호들에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도 및 다수의 파일럿 신호들에 대한 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 선형 합 사이의 차로서 트리거 메트릭을 발생하는 단계를 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 신호 대 잡음 측도는 이동 스테이션에서 발생되며, 이동 스테이션으로부터 송신된 메시지에 포함되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 시스템은 IS-95 CDMA 시스템이며, 이동 스테이션으로부터 송신된 메시지는 전력 측정 보고 메시지(PMRM) 및 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM) 중 적어도 하나를 포함하는 주파수 핸드오프 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 트리거 메트릭은 동일 주파수 셀 경계들과 다른 주파수 셀 경계들을 구별하도록 구성되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  6. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하는데 이용하기 위한 장치에 있어서:
    다수의 파일럿 신호들에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도 및 적어도 다수의 파일럿 신호들의 서브셋에 대한 신호 대 잡음 측도들의 합의 함수로서 트리거 메트릭을 발생하기 위한 프로세서; 및
    상기 시스템의 진행중인 호출에서 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 핸드오프를 제어하기 위해 트리거 메트릭이 이용되도록, 트리거 메트릭의 표시를 적어도 일시적으로 기억하기 위한 메모리를 구비하는 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 트리거 메트릭은 다수의 파일럿 신호들에 대한 평균 송신 신호 대 잡음 측도 및 다수의 파일럿 신호들에 대한 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 선형 합 사이의 차로서 발생되는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 신호 대 잡음 측도는 이동 스테이션에서 발생되며, 이동 스테이션으로부터 하나 이상의 베이스 스테이션들로 송신된 메시지에 포함되는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 시스템은 IS-95 CDMA 시스템이며, 이동 스테이션으로부터 송신된 메시지는 전력 측정 보고 메시지(PMRM) 및 파일럿 세기 측정 메시지(PSMM) 중 적어도 하나를 포함하는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 트리거 메트릭은 동일 주파수 셀 경계들과 다른 주파수 셀 경계들을 구별하도록 구성되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  11. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하는 방법에 있어서:
    현재 주파수 및 새로운 주파수 양쪽 모두에 대한 수신 전력 및 파일럿 신호 대 잡음의 측도들을 발생하는 단계; 및
    이동 스테이션을 수반하는 진행중인 호출이 현재 주파수에서 동작을 지속해야하는지 또는 새로운 주파수로 핸드오프해야 하는지를 결정하도록 적어도 상기 측도들의 서브셋을 이용하는 단계를 구비하는 주파수 핸드오프 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 발생 단계는 현재 주파수에서의 수신 전력의 측도, 새로운 주파수에서의 수신 전력의 측도, 현재 주파수에서의 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합, 및 새로운 주파수에서의 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합을 발생하는 단계를 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 시스템은 CDMA 시스템이며, 상기 수신 전력 측도들 및 상기 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합은 이동 스테이션에서 발생되며, 다른 주파수 보고 메시지(OFRM)에서 하나 이상의 베이스 스테이션들로 송신되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 현재 수파수에서의 수신 전력이 임계치 보다 클 경우 현재 수파수에서 동작을 지속하는 단계를 더 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 현재 주파수에서의 신호 대 잡음 측도들의 합이 임계치 보다 클 경우 현재 주파수에서 동작을 지속하는 단계를 더 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 새로운 주파수에서의 수신 전력과 현재 주파수에서의 수신 전력 사이의 차가 임계치 보다 클 경우 현재 주파수에서의 동작을 지속하는 단계를 더 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 베이스 스테이션들 중 하나로부터 송신된 메시지에 하나 이상의 임계치들을 이동 스테이션으로 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 임계치들은 이동 스테이션을 수반하는 진행중인 호출이 현재 주파수에서의 동작을 지속해야 하는지 또는 새로운 주파수로 핸드오프되어야 하는지를 결정하는데 이용되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  18. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하기 위한 장치에 있어서:
    (i) 현재 주파수 및 새로운 주파수 양쪽 모두에 대한 수신 전력 및 파일럿 신호 대 잡음의 측도들을 획득하고, (ii) 이동 스테이션을 수반하는 진행중인 호출이 현재 주파수에서의 동작을 지속해야 하는지 또는 새로운 주파수로 핸드오프되어야 하는지를 결정하기 위해 적어도 상기 측도들의 서브셋을 이용하도록 동작하는 프로세서; 및
    상기 진행중인 호출이 현재 주파수에서 지속되야 하는지 또는 새로운 주파수로 핸드오프되어야 하는지를 결정하는데 있어 프로세서에 의해 이용되는 하나 이상의 임계치들을 적어도 일시적으로 기억하기 위한 메모리를 구비하는 주파수 핸드오프 제어 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 프로세서에 의해 얻어진 측도들은 현재 주파수에서의 수신 전력의 측도, 새로운 주파수에서의 수신 전력의 측도, 현재 주파수에서의 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합, 및 새로운 주파수에서의 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합을 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 시스템은 CDMA 시스템이며, 수신 전력 측도들 및 파일럿 신호 대 잡음 측도들의 합은 이동 스테이션에서 발생되어, 다른 주파수 보고 메시지(OFRM)에서 하나 이상의 베이스 스테이션들로 송신되는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 진행중인 호출은 현재 주파수에서의 수신 전력이 임계치 보다 클 경우 현재 주파수에서의 동작을 지속하는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 진행중인 호출은 현재 주파수에서의 신호 대 잡음 측도들의 합이 임계치 보다 클 경우 현재 주파수에서의 동작을 지속하는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 진행중인 호출은 새로운 주파수에서의 수신 전력과 현재 주파수에서의 수신 전력 사이의 차가 임계치 보다 클 경우 현재 주파수에서의 동작을 지속하는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  24. 제 18 항에 있어서, 하나 이상의 임계치들은 상기 베이스 스테이션들 중 하나로부터 송신된 메시지에서 이동 스테이션으로 공급되는, 주파수 핸드오프 제어 장치.
  25. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하는 방법에 있어서:
    이동 스테이션에서의 수신 전력 측도의 함수로서 트리거 메트릭을 발생하는 단계; 및
    진행중인 호출에서 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 핸드오프를 제어하도록 트리거 메트릭을 이용하는 단계로서, 상기 핸드오프는 새로운 주파수에서의 파일럿 신호들에 대한 어떠한 신호 대 잡음 측도들도 이용하지 않고서 실행되는, 상기 이용 단계를 구비하는 주파수 핸드오프 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 이용 단계는 시스템의 대응하는 셀에 대한 데이터베이스에 기억된 이웃하는 파일럿들의 리스트로부터 선택된 특정 파일럿에 대한 핸드오프를 제어하도록 트리거 메트릭을 이용하는 단계를 포함하는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 이동 수신 전력의 측도는 이동 스테이션이 파일럿 신호 세기를 보고할 때를 결정하는데 이용되는, 주파수 핸드오프 제어 방법.
  28. 이동 스테이션이 하나 이상의 베이스 스테이션들과 통신하는 무선 통신 시스템에서 주파수 핸드오프를 제어하는데 이용하기 위한 장치에 있어서:
    이동 스테이션에서의 수신 전력의 측도로서 트리거 메트릭을 발생하기 위한 프로세서; 및
    상기 시스템의 진행중인 호출에서 현재 주파수로부터 새로운 주파수로의 핸드오프를 제어하기 위해 트리거 메트릭이 이용되도록, 트리거 메트릭의 표시를 적어도 일시적으로 기억하기 위한 메모리를 구비하며,
    상기 핸드오프는 새로운 주파수에서의 파일럿 신호들에 대한 어떠한 신호 대 잡음 측도들을 이용하지 않고서 실행되는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 트리거 메트릭은 시스템의 대응하는 셀에 대한 데이터베이스에 기억된 이웃하는 파일럿들의 리스트로부터 선택된 특정 파일럿에 대한 핸드오프를 제어하는데 이용되는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 프로세서는 이동 스테이션이 파일럿 신호 세기를 보고할 때를 결정하는데 이용되는 이동 수신 전력의 측도를 이용하는, 주파수 핸드오프 제어용 장치.
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