KR20000000723A - 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법 - Google Patents

Abstract

코드 분할 다중 접속을 사용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법에 대하여 개시한다. 본 방법은, 이동 통신 서비스를 제공받는 이동 단말기가 기지국 제어기에게 새로운 활성 집합을 보고하면, 기지국 제어기가 상기 활성 집합을 참조하여 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 결정한다. 기지국 제어기는 제 2 섹터의 송출을 시작할 것을 기지국에게 명령하고, 이동 단말기에게 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 명령한다. 이동 단말기가 핸드오프 절차를 통해 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가하고 기지국 제어기에게 완료를 보고하면, 완료를 보고받은 기지국 제어기가 제 1 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하고 핸드오프 절차를 종료한다.

Description

셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법

본 발명은 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법에 관한 것으로서, 특히 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 방식을 사용하는 셀룰러 시스템(Cellular System)에서 무선 링크 품질의 저하에 따른 핸드오프 실패를 방지하는 방법에 관한 것이다.

도 1 은 공지된 코드분할 다중접속 이동 통신 시스템의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 일정 영역(Cell)내를 이동중인 이동 단말기(Mobile Station: MS)(4)(41)에게 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국(Base station Transceiver Subsystem: BTS)(3)(31)과, 다수의 기지국(3)(31)을 제어하는 기지국 제어기(Base Station Controller: BSC)(2)(21), 다수의 기지국 제어기(2)(21)를 공중 교환 전화 네트워크(Public Switched Telephone Network: PSTN)(11)로 연결하는 이동 교환기(Mobile Switching Center: MSC)(1)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 CDMA 시스템의 순방향 링크(Forward Link)는 기지국에서 이동 단말기로 향하는 채널들을 말하고, 역방향 링크(Reverse Link)는 이동 단말기에서 기지국으로 향하는 채널들을 말한다. 한 기지국 안의 모든 순방향 채널은 같은 의사잡음(Pseudorandom Noise: PN) 시퀀스 옵셋(PN Sequence Offset)을 가진다. 그러므로 PN 옵셋은 여러 기지국을 구분하는 식별 신호가 된다.

셀룰러 이동 통신 시스템은 부족한 주파수 사용효율을 향상시켜 보다 더 많은 사용자가 이용하게 한다. 주파수 효율을 더욱더 증대시키기 위하여 도입된 개념이 셀분할 기법이며, 이러한 셀분할 기법중의 하나가 섹터화(Sectorization)이다. 섹터-셀은 120도 안테나를 좌우로 이격시켜 셀을 3등분한다. 이동 단말기는 하나의 섹터 안테나를 하나의 기지국으로 인식한다.

셀룰러 시스템에서 이동 단말기가 하나의 서비스영역(service region)(셀 또는 섹터)을 벗어나서 새로운 영역으로 진입할 때 핸드오프 기능에 의해 통화가 지속될 수 있도록 한다. 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템은 호의 연속성을 보장하기 위하여 다양한 형태의 핸드오프를 제공하고 있다. 특히 하나의 주파수 대역을 통하여 여러 개의 통화로를 동시에 연결하는 방식을 소프트 핸드오프(Soft Handoff)라고 하며, 섹터 간에 발생되는 소프트 핸드오프를 소프터 핸드오프(Softer Handoff)라고 한다.

미국 특허 제 5,625,876 호, "Method and apparatus for performing handoff between sectors of a common station"에는 각 섹터로부터 수신된 고주파 신호를 각각 복조하여 조합한 후 디지털 데이터로 변환함으로써 섹터간 소프터 핸드오프를 지원하는 시스템이 개시되어 있다.

소프트 핸드오프를 지원하는 시스템은 현재 이동 단말기가 채널을 결할 수 있는 여러 개의 셀(또는 섹터)을 하나의 활성 집합(Active Set: AS)으로 관리한다. 이동 단말기는 기지국 제어기의 명령에 의해 활성 집합을 변경한다. 즉, PN 옵셋 신호의 세기가 점차 강해지는 셀(또는 섹터)을 활성 집합에 추가(Add)하고 신호가 멀어지는 셀(또는 섹터)을 활성 집합에서 제거(Drop)한다.

소프트 핸드오프 또는 소프터 핸드오프는 기본적으로 스왑 핸드오프로서 동작한다. 즉, 일정 기준치 이상의 세기를 가지는 PN 옵셋이 감지되면 기존 PN 옵셋 중의 하나를 활성 집합에서 제거하고 새로운 PN 옵셋을 활성 집합에 추가한다.

현재 운용되는 개인 휴대 통신(Personal Communications Services: PCS) 시스템의 이동 단말기는 최대 6개의 PN 옵셋을 활성 집합으로 관리할 수 있다. 따라서 무선 자원과 기지국 자원 등을 고려하여 한 셀에서는 기본적으로 2개의 섹터까지 활성 집합이 되도록 한다. 그러나 실제 현장의 경우, 기지국의 주변에서는 지형, 건축물 등과 같은 주변 환경의 영향으로 다중 경로(Multi-path)의 현상이 발생되어, 세 개의 섹터 모두가 충분한 세기를 가지고 불규칙적으로 이동 단말기에 감지될 수 있다.

종래의 경우, 이동 단말기가 이미 2개의 셀을 애드하고 있는 경우, 즉 활성 집합에 2개의 섹터 PN 옵셋을 가지고 있는 경우, 기존의 섹터보다 월등한 세기를 가진 다른 섹터가 검출되면, 기지국은 가장 순방향 품질이 좋은 두 개의 섹터만을 이동 단말기가 사용하도록 한다.

즉, 기지국은 기존의 활성 섹터 중 가장 세기가 작은 섹터의 출력을 중단하고 새로운 섹터로 송출을 하도록 한다. 상기와 같은 무선 자원의 할당이 완료된 이후, 기지국은 새로이 출력이 송출되는 섹터(활성 집합)를 이동 단말기에게 알려주어 새로운 활성 집합을 구성하도록 명령한다. 이동 단말기가 가지고 있는 활성 집합의 PN 옵셋들은 기지국이 신호를 송출하고 있는 PN 옵셋들과 일치하여야 한다.

도 2 는 종래 기술에 의한 소프터 핸드오프 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.

먼저 섹터α와 섹터β 및 섹터γ로 구성되는 기지국(3)의 서비스영역을 이동하는 이동 단말기(4)가 기지국(3)을 통해 기지국 제어기(2)에게 각 섹터의 활성 집합의 변화를 보고한다.(110) 예를 들어 [α,β]를 활성 집합으로 가지고 있던 이동 단말기(4)가 [α,γ]를 보고한 경우에 대하여 설명한다.

기지국 제어기(2)는 변화된 활성 집합을 참고하여 핸드오프의 여부와 종류를 판단한다.(120) 이 경우 기존의 활성 집합에서 β를 제거하고 γ를 추가할 것을 결정한다. 그러면 기지국 제어기(2)는 자신의 활성 집합을 [α,γ]로 변경하고, 기지국(3)에게 β의 송출 중단과 γ의 송출 시작을 명령한다.(130) 그리고 나서 이동 단말기(4)에게 활성 집합의 변경을 명령한다.(140) 이동 단말기(4)는 기지국 제어기(2)의 명령을 받은 후에야 핸드오프 절차를 통해 활성 집합을 [α,γ]로 변경하고, 기지국 제어기(2)에게 활성 집합 변경 완료를 보고한다.(150)

상기된 바와 같이 동작하는 종래 기술의 경우, 새로이 추가하려는 섹터의 순방향 품질이 잡음 또는 지형으로 인하여 열화되어, 기지국 제어기가 이동 단말기에게 새로운 활성 집합을 알려주는 순간(140)에 메시지가 유실될 수 있다. 그러면 이동 단말기가 기지국 제어기로부터 새로운 활성 집합을 통보받지 못하여 기지국 제어기와 이동 단말기의 활성 집합이 불일치되어 호가 절단되는 상황을 초래할 수 있다.

이러한 경우, 기지국은 기지국 제어기의 명령에 의해 이미 β의 송출을 중단한 상태이나 이동 단말기는 기지국 제어기의 활성 집합 변경을 명령받지 못하고 계속해서 β를 검색할 것이다.

또한 세 섹터의 세기가 비슷한 크기로 지속적으로 변화하는 경우, 기지국 제어기와 이동 단말기간에 연속적인 소프터 핸드오프가 발생하여 시스템의 부하를 증가시킬 수 있으며, 기지국 제어기와 이동 단말기의 핸드오프 처리 속도가 전파의 변화를 따라가지 못하여 결과적으로 부적절한 섹터들을 추가하게 되어 호가 절단될 수 있다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기지국 제어기에서 소프터 스왑 핸드오프가 발생한 경우 새로 추가되는 섹터에서 송출을 시작한 다음 이동 단말기의 핸드오프가 완료된 이후에야 제외되는 섹터의 송출을 중지하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 지속적으로 빠르게 변화하는 전파 환경에 대처하기 위하여 추가되는 섹터와 제외되는 섹터를 교환하지 않고 추가되는 섹터만을 활성 집합에 추가하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 공지된 CDMA 이동 통신 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.

도 2 는 종래 기술에 의한 소프터 핸드오프 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 소프터 핸드오프 방법을 나타낸 메시지 흐름도이다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 소프터 핸드오프 방법을 나타낸 메시지 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 이동 교환기(MSC)

11 : 공중 교환 전화 네트워크(PSTN)

2,21 : 기지국 제어기(BSC)

3,31 : 기지국(BTS)

4,41 : 이동 단말기

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법의 바람직한 실시예는, 이동 통신 서비스를 제공받으며 수신이 가능한 식별 신호들을 활성 집합으로 관리하는 이동 단말기와, 고유한 식별 신호를 가지는 하나 이상의 섹터로 구성되며 섹터 간을 이동하는 이동 단말기에게 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국과, 다수의 기지국을 교환기와 연결하며 이동 단말기에게 핸드오프를 제공하는 기지국 제어기에 있어서,

이동 단말기가 기지국 제어기에게 새로운 활성 집합을 보고하는 과정;

기지국 제어기가 상기 활성 집합을 참조하여, 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 결정하는 과정;

기지국 제어기가 제 2 섹터의 송출을 시작할 것을 기지국에게 명령하는 과정;

기지국 제어기가 이동 단말기에게 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 명령하는 과정;

이동 단말기가 핸드오프 절차를 통해 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가하고 기지국 제어기에게 완료를 보고하는 과정; 및

완료를 보고받은 기지국 제어기가 제 1 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하고, 핸드오프 절차를 종료하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 기지국 제어기가 이동 단말기로부터 완료를 보고받지 못한 경우, 제 2 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하는 과정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 셀룰러 이동 통신 시스템의 소프터 핸드오프 방법의 바람직한 다른 실시예는, 이동 통신 서비스를 제공받으며 수신이 가능한 식별 신호들을 활성 집합으로 관리하는 이동 단말기와, 고유한 식별 신호를 가지는 하나 이상의 섹터로 구성되며 서비스영역간을 이동하는 이동 단말기에게 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국과, 다수의 기지국을 교환기와 연결하며 이동 단말기에게 핸드오프를 제공하는 기지국 제어기에 있어서,

이동 단말기가 기지국 제어기에게 새로운 활성 집합을 보고하는 과정;

기지국 제어기가 보고된 활성 집합을 참조하여 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가할 것을 결정하는 과정;

기지국 제어기가 제 1 섹터의 송출을 시작할 것을 기지국에게 명령하는 과정;

기지국 제어기가 이동 단말기에게 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가할 것을 명령하는 과정;

이동 단말기가 핸드오프 절차를 통해 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가하고 기지국 제어기에게 완료를 보고하는 과정; 및

완료를 보고받은 기지국 제어기가 핸드오프 절차를 종료하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기지국 제어기가 이동 단말기로부터 완료를 보고받지 못한 경우, 제 2 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하는 과정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 기지국 제어기와 이동 단말기의 활성 집합이 불일치 되는 경우를 방지하기 위하여, 새로이 추가되는 섹터에서 송출을 시작한 이후 이동 단말기에게 새로운 활성 집합을 알려준다. 이동 단말기로부터 이에 대한 응답이 수신되면, 이전에 추가된 섹터들 중에서 새로운 섹터보다 세력이 약한 섹터의 송출을 중지한다.

또한 본 발명은 소프터 스왑 핸드오프가 발생한 경우, 기지국 제어기가 새로운 섹터만을 활성 집합에 추가하는 절차를 수행하도록 한다. 이것은 소프터 스왑 핸드오프를 소프터 애드 핸드오프로 대체한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 소프터 핸드오프 방법을 나타낸 메시지 흐름도이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다.

먼저, 이동 단말기(4)가 활성 집합의 변화를 보고한다.(210) 예를 들어, [α,β]를 활성 집합으로 가지고 있던 이동 단말기(4)가 [α,γ]를 보고한 경우에 대하여 설명한다.

기지국 제어기(2)는 변화된 활성 집합을 참고하여 핸드오프의 여부와 종류를 판단한다.(220) 이 경우 기존의 활성 집합에서 신호의 세기가 가장 작은 β 섹터를 제거하고 신호의 세기가 월등히 강한 γ 섹터를 추가할 것을 결정한다. 기지국 제어기(2)는 자신의 활성 집합을 [α,γ]로 변경하고, 기지국(3)에게 γ의 송출 시작을 명령한다.(230) 그리고 나서 이동 단말기(4)에게 활성 집합의 변경을 명령한다.(240) 이동 단말기(4)는 기지국 제어기(2)의 명령을 받은 후에야 핸드오프 절차를 통해 활성 집합을 [α,γ]로 변경하고, 기지국 제어기(2)에게 활성 집합 변경의 완료를 보고한다.(250) 그러면 기지국 제어기(2)는 기지국에게 β의 송출을 중단할 것을 명령하고,(260) 핸드오프 절차를 종료한다.

상기의 과정에서 기지국 제어기(2)가 이동 단말기(4)로부터 활성 집합 변경 완료를 보고받지 못했다면, 기지국 제어기(2)는 새로 송출을 시작한 β의 송출을 중지할 것을 기지국(3)에게 명령한다.

상기된 바와 같이 소프터 핸드오프를 수행하게 되면 기지국 제어기의 활성 집합 변경 명령 메시지나 이동 단말기의 활성 집합 변경 완료 보고 메시지가 유실된 경우에도 호가 단절되는 것을 막을 수 있다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 소프터 핸드오프 방법을 나타낸 메시지 흐름도이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다.

먼저, 이동 단말기(4)가 활성 집합의 변화를 보고한다.(310) 이 경우, [α,β]를 활성 집합으로 가지고 있던 이동 단말기(4)는 세 섹터의 신호를 모두 감지하고, 활성 집합 [α,β,γ]를 보고한다.

기지국 제어기(2)는 변화된 활성 집합을 참고하여 기존의 활성 집합에 γ를 추가할 것을 결정한다.(320) 기지국 제어기(2)는 자신의 활성 집합을 [α,β,γ]로 변경하고, 기지국(3)에게 γ의 송출 시작을 명령한다.(330) 그리고 나서 이동 단말기(4)에게 활성 집합의 변경을 명령한다.(340) 이동 단말기(4)는 핸드오프 절차를 통해 활성 집합을 [α,β,γ]로 변경하고, 기지국 제어기(2)에게 활성 집합 변경 완료를 보고한다.(350) 그러면 기지국 제어기는 핸드오프 절차를 종료한다.

상기의 과정에서 기지국 제어기(2)가 이동 단말기(4)로부터 활성 집합 변경 완료를 보고받지 못했다면, 기지국 제어기(2)는 새로 송출을 시작한 γ의 송출을 중지할 것을 기지국(3)에게 명령한다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명은, 단일 섹터에서 잡음이 발생하였거나 지형 등의 영향이 발생한 경우 또는 전파 변화가 순간적으로 빠르게 변화하는 경우에도 적절한 핸드오프를 수행하여 양호한 통화 품질을 유지한다.

즉, 기지국과 이동 단말기의 활성 집합이 불일치하는 현상을 방지하여 호 품질을 향상시킨다. 또한 기지국과 이동 단말기의 핸드오프 처리 속도가 지속적으로 빠르게 변화되는 전파 변화에 대응할 수 있도록 하여 호 품질을 향상시킨다.

Claims (4)

1. 이동 통신 서비스를 제공받으며 수신이 가능한 식별 신호들을 활성 집합으로 관리하는 이동 단말기와, 고유한 식별 신호를 가지는 하나 이상의 섹터로 구성되며 섹터 간을 이동하는 이동 단말기에게 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국과, 다수의 기지국을 교환기와 연결하며 이동 단말기에게 핸드오프를 제공하는 코드 분할 다중 접속 시스템의 기지국 제어기에 있어서,

   상기 이동 단말기가 상기 기지국 제어기에게 새로운 활성 집합을 보고하는 과정과;

   상기 기지국 제어기가 상기 활성 집합을 참조하여, 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 결정하는 과정;

   상기 기지국 제어기가 제 2 섹터의 송출을 시작할 것을 상기 기지국에게 명령하는 과정;

   상기 기지국 제어기가 이동 단말기에게 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가할 것을 명령하는 과정;

   상기 이동 단말기가 핸드오프 절차를 통해 기존의 활성 집합에서 제 1 섹터를 제외하고 제 2 섹터를 추가하고 상기 기지국 제어기에게 완료를 보고하는 과정; 및

   완료를 보고받은 상기 기지국 제어기가 제 1 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하고, 핸드오프 절차를 종료하는 과정 을 포함하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 기지국 제어기가 이동 단말기로부터 완료를 보고받지 못한 경우, 제 2 섹터의 송출을 중단할 것을 기지국에게 명령하는 과정을 추가로 포함하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법.
3. 이동 통신 서비스를 제공받으며 수신이 가능한 식별 신호들을 활성 집합으로 관리하는 이동 단말기와, 고유한 식별 신호를 가지는 하나 이상의 섹터로 구성되며 서비스영역간을 이동하는 이동 단말기에게 이동 통신 서비스를 제공하는 기지국과, 다수의 기지국을 교환기와 연결하며 이동 단말기에게 핸드오프를 제공하는 코드분할 다중 접속 시스템의 기지국 제어기에 있어서,

   상기 이동 단말기가 상기 기지국 제어기에게 새로운 활성 집합을 보고하는 과정과;

   상기 기지국 제어기가 보고된 활성 집합을 참조하여 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가할 것을 결정하는 과정;

   상기 기지국 제어기가 제 1 섹터의 송출을 시작할 것을 상기 기지국에게 명령하는 과정;

   상기 기지국 제어기가 상기 이동 단말기에게 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가할 것을 명령하는 과정;

   상기 이동 단말기가 핸드오프 절차를 통해 기존의 활성 집합에 제 1 섹터를 추가하고 상기 기지국 제어기에게 완료를 보고하는 과정; 및

   완료를 보고받은 상기 기지국 제어기가 핸드오프 절차를 종료하는 과정을 포함하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 기지국 제어기가 이동 단말기로부터 완료를 보고받지 못한 경우, 제 1 섹터의 송출을 중단할 것을 상기 기지국에게 명령하는 과정을 추가로 포함하는, 셀룰러 이동 통신 시스템에서 소프터 핸드오프 방법.