KR20040021796A - 이동통신망에서의 셀 배치 구조 및 그 구조를 이용한핸드오프 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 이동통신망에서의 셀 배치 구조에 관한 것으로, 하나의 FA에 속하는 셀들 또는 상기 셀을 다수 개의 섹터로 분할하는 경우 상기 섹터들의 가장자리 영역에 다른 FA에 속하는 셀 또는 섹터의 중심 영역이 위치하도록 보강셀 또는 보강섹터를 배치하고 이동국이 이동함에 따라 서로 다른 FA간에 핸드오프가 이루어지도록 함으로써, 종래 셀 또는 섹터의 접경 지역에서 높은 송신 전력이 요구됨에 따른 사용자간 간섭 증가 및 이동국 배터리의 소모량 증가, 핸드오프 중 경로간 품질 차이로 인한 간섭 증가와 시스템 용량 감소, 잦은 핸드오프로 인한 호 품질 저하 및 시스템 부하 증가 등을 방지할 수 있다.

Description

이동통신망에서의 셀 배치 구조 및 그 구조를 이용한 핸드오프 방법{Structure of Cell Arrangement in a Mobile Communication Network and Method for Handoff Using the Structure of Cell Arrangement}

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 이동통신망에서의 셀 배치 구조에 관한 것으로, 특히 하나의 FA(Frequency Assignment)에 속하는 셀들 또는 상기 셀을 다수 개의 섹터로 분할하는 경우 상기 섹터들의 가장자리 영역에 다른 FA에 속하는 셀 또는 섹터의 중심 영역이 위치하도록 보강셀 또는 보강섹터를 배치하고 이동국이 이동함에 따라 서로 다른 FA간에 핸드오프가 이루어지도록 한 이동통신망에서의 셀 배치 구조에 관한 것이다.

일반적으로 IS-95 방식의 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 칭한다) 통신 시스템은 음성과 데이터 서비스를 하기 위하여 1.25MHz의 주파수 대역을 이용한다.

상기 1.25MHz의 주파수 대역 즉, 주파수할당(Frequency Assignment: 이하 FA라 칭한다)을 통한 종래의 CDMA 이동통신 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 이동국(MS)(10)과, 다수 개의 기지국(BTS)(21~23)과, 기지국 제어기(BSC)(30)와, 이동통신 교환기(MSC)(40)로 구성된다.

이동국(10)은 임의의 기지국(21)으로부터 FA를 할당받아 통화를 하던 중 인접 기지국(22)으로 이동하게 되면 인접 기지국(22)이 발신하는 파일럿 신호의 세기를 측정하여 PSMM(Pilot Strength Measurement Message)을 기지국 제어기(30)로 전송함으로써 핸드오프를 요구한다.

기지국 제어기(30)는 이동국(10)이 전송하는 PSMM을 수신하여 핸드오프 여부를 판단한 후 인접 기지국(22)으로 핸드오프할 것을 이동국(10)에 지시한다.

이동통신 교환기(40)는 각 기지국(21~23)에서 발착신되는 호를 처리하고, 모든 기지국(21~23)이 효율적으로 운용될 수 있도록 하는 중앙통제 기능과 함께 공중 전화 교환망(PSTN)과 연동하여 일반 호 처리 기능을 수행한다.

상기 이동통신 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 전체 서비스 지역을 다수 개의 기지국(21~23)으로 분할하고, 각 기지국(21~23)에 서비스 가능한 FA 수를 불균등하게 할당한다. 예를들어, 가입자가 밀집되어 있는 도심의 경우 FA 수를 늘리고, 가입자 밀도가 낮은 교외에는 FA 수를 상대적으로 감소시킨다.

상기 다수 개의 기지국(21~23) 각각이 담당하는 소규모의 서비스 지역을 셀(Cell)(101~103)이라고 하는데, 각 셀(101~103)들은 기지국 제어기(30) 또는 이동통신 교환기(40)(이하 '교환 시스템'이라 칭함)에 집중 제어되어 이동국(10)이 각 셀(101~103)간을 이동하면서도 통화를 계속할 수 있도록 한다.

또한, 각 셀(101~103)들은 도 2에 도시된 바와 같이 기지국(21~23)의 지향성 안테나 개수에 따라 다수 개의 섹터(Sector)(201~203)들로 분할될 수 있다.

상기 셀(101~103) 또는 섹터(201~203)들은 호 중 이동성을 제공하기 위해, 즉 핸드오프가 가능하도록 가장자리 영역이 부분적으로 중첩(Overlapping)되도록 배치된다.

그리고, 상기 중첩 배치된 셀들(101~103) 또는 섹터들(201~203)은 모든 FA에 동일하게 적용된다. 즉, 할당된 FA 수가 다르더라도 이들 FA들은 하나의 기지국 안테나를 공유하며, 결과적으로 셀 커버리지(Cell Coverage)와 각 셀의 섹터 방향성은 서로 동일하게 된다.

따라서, 상기 중첩 배치된 셀들(101~103) 또는 섹터들(201~203)간의 핸드오프는 동일 FA 내에서 이루어지는 셀간 또는 섹터간 소프트(Soft) 핸드오프이다.

이하, 동일 FA 내의 셀간 또는 섹터간의 소프트 핸드오프 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

호 중 교환 시스템은 현재 이동국과 통신중인 셀 또는 섹터들(Active Set)에 인접해 있는 셀 또는 섹터들(Neighbor Set)의 파일럿(Pilot)을 나열한 NL(Neighbor List)와, 파일럿 추가(Add)를 위한 판단 임계치인 T_ADD를 이동국에 제공한다.

상기 NL 및 T_ADD를 제공받은 이동국은 NL에 나열된 인접 셀들 또는 섹터들로부터 수신되는 파일럿 신호를 지속적으로 검색한다. 그리고, 상기 검색된 파일럿 신호들 중 그 세기가 교환 시스템이 제공한 T_ADD보다 센 파일럿 신호를 포착하면 액티브 셋(Active Set)에 해당 파일럿의 추가를 교환 시스템에 요청한다.

상기 파일럿 추가 요청을 받은 교환 시스템은 해당 파일럿에 대한 액티브 셋 추가 여부를 판단하고, 추가를 결정하게 되면 해당 파일럿을 액티브 셋에 추가하도록 이동국에 지시한다.

상기 파일럿 추가 지시를 받은 이동국은 해당 파일럿을 액티브 셋에 추가하고 해당 파일럿의 셀 또는 섹터와 통신을 수행한다.

한편, 호 중 교환 시스템은 파일럿 삭제(Drop)를 위한 판단 임계치인 T_DROP과, T_TDROP 을 이동국에 제공한다.

상기 T_DROP과, T_TDROP을 제공받은 이동국은 액티브 셋에 포함되어있는 셀들 또는 섹터들로부터 수신되는 파일럿 신호의 세기를 지속적으로 검색하고, 검색된 파일럿 신호들 중 그 세기가 T_TDROP 시간 동안 연속하여 T_DROP 이하인 파일럿 신호를 포착하면 액티브 셋으로부터 해당 파일럿의 삭제를 교환 시스템에 요청한다.

상기 파일럿 삭제 요청을 받은 교환 시스템은 해당 파일럿에 대한 삭제 여부를 판단하고, 삭제를 결정하게 되면 해당 파일럿을 액티브 셋에서 삭제할 것을 이동국에 지시한다.

상기 파일럿 삭제 지시를 받은 이동국은 해당 파일럿을 액티브 셋에서 삭제하고 해당 파일럿의 셀 또는 섹터와의 통신을 단절한다.

전술한 바와 같이, 교환 시스템은 동일 FA내의 셀들간 또는 섹터들간의 소프트 핸드오프를 통해 호 중 이동성을 제공한다. 그러나, 셀들 또는 섹터들의 중첩 영역은 모두 각 셀 또는 섹터의 가장자리에 위치한 경계 지역으로서, 기지국 안테나와 이동국이 서로 먼 거리에 위치함에 따라 신호 감쇄와 인접 셀 또는 섹터의 신호에 의한 간섭이 상대적으로 크게 작용함으로써 통상적으로 열악한 무선 환경을 갖는다.

따라서, 상기 중첩 영역에서는 수신되는 파일럿 신호의 세기가 약해 비교적작은 신호 세기의 출렁임(Fluctuation)에도 파일럿 신호 세기가 파일럿 추가 또는 삭제의 판단 임계치를 넘어서거나 밑돌게 되어 동일 파일럿을 액티브 셋에 추가하거나 액티브 셋에서 삭제하는 동작이 빈번하게 반복될 수 있다.

그리고, 둘 또는 그 이상의 파일럿이 서로 번갈아가며 반복적으로 액티브 파일럿과 네이버 파일럿이 되는 핑퐁현상이 발생하여 셀 또는 섹터의 무선환경을 저하시키고 시스템 부하를 증가시키는 문제점이 있었다.

이러한 열악한 무선 환경에 대처하기 위해 CDMA 이동통신 시스템에서는 전력 제어 방법과 경로 다양화(Path Diversity) 방법을 사용하는데, 이들 기법을 통해 상기 경계지역에 위치한 호의 품질을 높일 수 있으나 각각은 다음과 같은 문제점을 갖는다.

전력 제어 방법은 다양한 무선환경에서 일정한 품질을 만족하는 최소한의 송신 전력만을 사용하도록 무선환경 변화에 따라 기지국과 이동국의 송신 전력을 동적으로 제어하는 기능이다.

상기 전력 제어 방법은 셀 또는 섹터의 부하(호 수)가 비교적 작은 경우엔 효과적이다. 그러나, 셀 또는 섹터의 부하가 큰 상황에서 송신 전력을 증가시키는 경우 상기 송신 전력의 증가는 다른 호들에게 비교적 큰 잡음(Noise)으로 작용하게 되고, 이는 다른 호들의 송신전력 증가로 이어져 결국 해당 셀 또는 섹터에서 이루어지고 있는 호 전체의 품질을 저하시키는 결과를 가져올 수 있고, 이동국의 경우 배터리 소모가 많게 되는 문제점이 있다.

또한, 동기식 CDMA 이동통신 규격 중 하나인 1xEV-DO의 순방향 링크는 섹터 당 1개의 물리 채널을 시 분할하는 방식으로 사용한다. 그리고, 상기 물리 채널은 항상 고정된 세기의 송신 전력을 가진다. 따라서, 순방향 링크에 대한 전력 제어가 존재하지 않는 1xEV-DO의 경우 셀 또는 섹터의 접경지역에 위치한 호는 양질의 서비스를 받지 못하는 문제점이 있다.

다음으로, 상기 경로 다양화 방법은 셀 또는 섹터의 접경 지역에서 복수개의 인접 셀 또는 섹터를 1개의 이동국에 할당하여 통신 경로를 다양화 함으로써 호 품질을 높임과 함께 기지국과 이동국의 요구 송신 전력을 낮추는 방법이다.

상기 경로 다양화 방법은 다중 통신 경로가 서로 비슷한 품질을 갖는 경우 많은 효과를 볼 수 있다. 그러나, 비교적 큰 품질 차이를 나타내는 경우 상대적으로 나쁜 품질을 갖는 통신 경로는 시스템의 전력 제어가 가장 좋은 통신 경로를 기준으로 동작하기 때문에 통신 경로로써 기여하지 못한다. 따라서, 상기 나쁜 품질의 통신 경로는 단지 잡음 요소로만 작용하고, 시스템 자원을 낭비하는 결과만을 가져오는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 하나의 FA에 속한 셀들 또는 섹터들의 가장자리 영역에 다른 FA에 속한 셀 또는 섹터의 중심이 위치하도록 보강셀들 또는 보강섹터들을 배치하고 이동국이 이동함에 따라 서로 다른 FA를 가진 셀 또는 섹터간에 핸드오프가 이루어지도록 함으로써, 셀또는 섹터의 가장자리 영역에서 발생할 수 있는 호 품질 저하와 잦은 핸드오프 및 과도한 전력 소모를 방지하는데 있다.

도 1은 CDMA 이동 통신 시스템의 개략적인 구성 및 종래 셀 배치 구조를 나타낸 도면.

도 2는 종래 셀을 구성하는 섹터들의 배치 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 배치 구조를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 배치 구조를 나타낸 도면.

도 5는 도 3에 있어 이동국의 이동 경로를 나타낸 도면.

도 6은 도 5에 있어 이동국의 핸드오프 동작을 설명하기 위한 순서도.

도 7은 도 4에 있어 이동국의 이동 경로를 나타낸 도면.

도 8은 도 7에 있어 이동국의 핸드오프 동작을 설명하기 위한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 이동국 21~23 : 기지국

30 : 기지국 제어기 40 : 이동통신 교환기

101~103 : 셀 201~203 : 섹터

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신망에서의 셀 배치 구조는 일련의 통신가능 영역이 정의되도록 각 기지국 별로 형성되고, 상호 중첩되며, 상기 통신가능 영역에 위치한 이동국에 통신 서비스를 제공하는 다수의 셀들을 포함하는 이동통신망에 있어서, 상기 셀들의 중첩 영역에 상기 이동국에 제공하는 통신 서비스를 보강하기 위한 다수의 보강셀들을 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보강셀들은 상기 중첩되어 형성되는 셀들에 할당된 FA와 다른 FA를 할당받는 것을 특징으로 하고, 각각의 통신 가능 영역이 상호 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명에 따른 셀 배치 구조는 다수의 기지국 별로 형성되는 셀들 중 임의의 셀에서 일련의 통신가능 영역이 정의되도록 방향성 안테나 별로 형성되고, 상호 중첩되며, 상기 통신가능 영역에 위치한 이동국에 통신 서비스를 제공하는 다수의 섹터들을 포함하는 이동통신망에 있어서, 상기 섹터들의 중첩 영역에 상기 이동국에 제공하는 통신 서비스를 보강하기 위한 다수의 보강섹터들을 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보강섹터들은 상기 중첩되어 형성되는 섹터들에 할당된 FA와다른 FA를 할당받는 것을 특징으로 하고, 상기 각 보강섹터는 상기 중첩되어 형성되는 섹터들에 할당된 파일럿 오프셋과 동일한 파일럿 오프셋을 할당받되, 자신이 위치하는 중첩 영역의 섹터들에 할당된 파일럿 오프셋과 다른 파일럿 오프셋을 할당받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보강섹터들은 각각의 통신 가능 영역이 상호 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 본 발명에 따른 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법은, 이동통신 교환 시스템에서 이동국과 통신중인 셀에 인접하고 있는 보강셀들의 FA 및 파일럿 오프셋 정보와 핸드오프 임계치를 상기 이동국으로 송신하는 과정과; 상기 이동국이 수신된 핸드오프 임계치에서 상기 보강셀들의 파일럿 신호를 탐색하여 그 결과를 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 과정과; 상기 탐색 결과를 수신한 이동통신 교환 시스템이 이동국을 해당 보강셀로 핸드오프시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 파일럿 신호 탐색 결과를 송신하는 과정은, 상기 이동국이 통신중인 셀의 파일럿 신호를 감시하여 상기 핸드오프 임계치와 비교하는 단계와; 상기 파일럿 신호가 핸드오프 임계치 이하인 경우 상기 보강셀들의 FA로 튜닝하여 보강셀들의 파일럿 신호를 탐색하는 단계와; 상기 탐색을 통해 특정 보강셀의 파일럿 신호가 포착되면 그 결과를 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파일럿 신호가 핸드오프 임계치 이상인 경우, 상기 통신중인 셀의 다중 경로 신호를 주기적으로 탐색하고, 탐색 결과 품질이 좋은 경로를 선택하여 해당 셀과의 통신에 이용하는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 본 발명에 따른 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법은, 이동통신 교환 시스템에서 이동국과 통신중인 섹터에 중첩되어 형성되는 인접섹터들의 파일럿 오프셋 정보와 보강섹터들의 FA 정보를 상기 이동국으로 송신하는 과정과; 상기 파일럿 오프셋 정보와 FA 정보를 수신한 이동국에서 임의의 인접 섹터로부터 파일럿 신호가 수신되면 상기 보강섹터들의 FA로 튜닝하여 해당 보강섹터의 파일럿 신호를 탐색하고 그 결과를 상기 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 과정과; 상기 탐색 결과를 수신한 이동통신 교환 시스템에서 상기 이동국을 상기 보강섹터로 핸드오프시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 다수 개의 FA를 이용한 셀 배치 구조에 관한 것이다. 본 발명의 셀 배치 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 FA에 속하는 굵은 실선으로 도시된 셀들과, 상기 셀들의 중첩 영역을 보강하는 다른 FA에 속하는 가는 실선으로 도시된 보강셀들과, 상기 보강셀들의 중첩 영역을 보강하는 또 다른 FA에 속하는 점선으로 도시된 보강셀들로 이루어진다.

따라서, 임의의 FA에 속하는 각 셀의 중심은 다른 FA에 각각 속하는 셀들이 중첩되는 영역의 중간에 위치한다.

예를 들면, FA 1에 속하는 굵은 실선으로 도시된 각 셀의 중심은 FA 2에 속하는 가는 실선으로 도시된 3개 보강셀들이 중첩되는 영역의 중간에 위치하고, 동시에 FA 3에 속하는 점선으로 도시된 3개 보강셀들이 중첩되는 영역의 중간에 위치한다. 결과적으로 하나의 FA에 속하는 모든 셀들의 가장자리 영역에는 항상 다른 FA에 속하는 셀들의 중심이 위치한다.

상기와 같은 셀 배치 구조에서, 각 셀은 셀 면적의 1/3에 해당하는 주 서비스 영역을 가지며, 결과적으로 전체 서비스 영역에 상기 주 서비스 영역을 갖는 소형 셀(301)들을 배치하고 1개의 FA를 할당하는 것과 동일한 효과를 갖는다. 이는 전체 서비스 영역을 도 3의 굵은 실선이나 가는 실선 또는 점선으로 도시된 셀들 중에서 한가지 셀들로 구성하고 각 셀에 3개의 FA를 할당하는 종래의 셀 배치와 동일한 가입자 용량을 가진다.

본 발명의 셀 배치 구조에서 상기 셀을 섹터 단위로 분할하는 경우 섹터 배치 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 FA에 속하는 실선으로 도시된 3개의 섹터들과, 상기 섹터들의 중첩 영역을 보강하는 점선으로 도시된 3개의 보강섹터들로 이루어진다. 여기서, 임의의 FA에 속하는 섹터들은 각각 다른 FA에 속하는 섹터들과 서로 60도의 편차가 나도록 배치된다.

다시 말해, 2개 FA가 할당된 기지국에 120도의 방향성을 갖는 안테나 6개가 60도 간격으로 배치되는데, 인접 안테나는 서로 다른 FA에 속하도록 배치된다.

상기와 같은 섹터 배치 구조에서, 각 섹터는 한 셀의 60도에 해당하는 영역(빗금 처리됨)을 주 서비스 영역으로 가지며, 결과적으로 1개의 FA가 할당된 1개 셀을 6개의 섹터로 구분한 것과 동일한 효과를 갖는다. 이는 3개 섹터로 구분된 1개 셀에 2개 FA를 할당하는 종래의 섹터 배치와 동일한 가입자 용량을 가진다.

상기와 같은 셀 또는 섹터 배치 구조에서 이루어지는 셀간 또는 섹터간 핸드오프 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 셀간 또는 섹터간 핸드오프는 서로 다른 FA에 속하는 셀간 또는 섹터간에서 이루어지는 하드 핸드오프이다.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시 예로서 3개의 FA를 사용한 셀 배치 구조에서 가는 실선으로 도시된 셀들의 중첩 영역에 굵은 실선으로 도시된 보강셀의 중심이 위치하는 경우를 도시한 도면이다.

상기 굵은 실선으로 도시된 1개의 보강셀과 가는 실선으로 도시된 3개의 셀들은 서로 다른 FA에 속한다. 그리고, 점선으로 도시된 작은 원은 다른 FA에 속하는 셀로의 하드 핸드오프가 시작되는 경계를 나타내고, P1, P2, P3, P4는 각각의 셀에 할당된 파일럿 오프셋(Pilot Offset)을 나타내며, 점선으로 도시된 화살표는 이동국의 이동 경로를 나타낸다.

도 5의 화살표를 따라 이동국이 이동하는 경우 본 발명에 따른 셀 배치 구조에서의 핸드오프 동작을 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

P1 셀을 통해 통신 서비스를 제공받은 직후 이동국은 교환 시스템으로부터 다른 FA에 속한 보강셀에 대한 정보와 상기 보강셀로 하드 핸드오프를 시도하게 하는 핸드오프 임계치를 수신한다(S601).

상기 보강셀 정보는 P1 셀에 인접한 P4 셀의 FA와 파일럿 오프셋 정보이고, 상기 핸드오프 임계치는 현재 이동국과 통신중인 원시셀(Source Cell)인 P1 셀 내의 점선으로 도시된 원 선상에서 수신하게 되는 P1 셀의 파일럿 신호 세기이다.

이동국은 상기 P1 셀의 파일럿 신호의 세기가 상기 핸드오프 임계치 이하로 떨어지기 전까지는 보강셀들의 파일럿 신호는 탐색하지 않고, P1 셀의 다중 경로(Multi-path) 신호만을 주기적으로 탐색하고 해당 신호의 세기를 측정하여 품질이 좋은 경로를 선택하여 P1 셀과 통신하는데 사용한다(S602).

이동국은 P1 셀의 파일럿 신호 세기가 상기 핸드오프 임계치 이하로 떨어지는지 여부를 확인하여, 핸드오프 임계치 이하로 떨어지게 되면 P1셀과 통신을 계속하면서 주기적으로 보강셀들이 속한 FA로 튜닝(Tuning)하여 파일럿 신호를 탐색한다(S603,S604).

즉, 이동국이 도 5에 도시된 501 지점에 도달하게 되면 인접한 보강셀인 P4 셀이 속한 FA로 튜닝하여 P4 셀에서 송신되는 파일럿 신호를 탐색한다.

그리고, 인접한 보강셀들의 파일럿 신호 중 충분한 세기를 가진 파일럿 신호 즉, P4 셀의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 교환 시스템으로 상기 탐색 결과를 송신하고, 교환 시스템으로부터 핸드오프 명령을 수신하여 P4 셀로 하드 핸드오프를 수행한다(S605,S606).

P4 셀로의 하드 핸드오프가 성공적으로 완료된 후 이동국은 다시 교환 시스템으로부터 핸드오프의 대상이 될 수 있는 다른 FA에 속한 보강셀 정보와 하드 핸드오프 임계치를 수신한다(S601).

상기 보강셀 정보는 이번에는 P1, P2, P3 셀이 속한 FA와 이들 각 셀의 파일럿 오프셋이며, 상기 핸드오프 임계치는 이동국이 P4 셀 안에 점선으로 도시된 원 선상에서 수신하는 P4 셀의 파일럿 신호 세기이다.

그리고, 이동국은 원시셀인 P4 셀의 다중 경로(Multi-path) 신호만을 주기적으로 탐색하고 해당 신호의 세기를 측정하여 품질이 좋은 경로를 선택하여 P4 셀과 통신하는데 사용한다(S602).

P4셀과 통신하며 이동중인 이동국은 수신되는 P4셀의 파일럿 신호 세기가 상기 핸드오프 임계치 이하로 떨어지게 되면, 즉 504 지점에 도달하게 되면 P4 셀과 통신을 계속하면서 주기적으로 P1, P2, P3 셀이 속한 FA로 튜닝하여 P1, P2, P3 셀에서 송신되는 파일럿 신호를 탐색한다(S603,S604).

상기 탐색 과정에서, 인접한 보강셀들의 파일럿 신호 중에서 충분한 세기를 가진 파일럿 신호 즉, P3 셀의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 탐색 결과를 교환 시스템으로 송신하고, 교환 시스템으로부터 핸드오프 명령을 수신하여 P3 셀로의 하드 핸드오프를 수행한다(S605,S606).

P3 셀로의 하드 핸드오프가 성공적으로 완료된 후 이동국은 다시 교환 시스템으로부터 보강셀에 대한 FA와 및 파일럿 오프셋 정보 및 하드 핸드오프 임계치를 수신한다(S601).

이와 같이, 본 발명에 따른 셀간 하드 핸드오프는 이동국이 화살표로 도시된 이동 경로를 따라 이동하는 동안 도5에 도시된 501지점과 504 지점에서 발생하였고, 상기 핸드오프 완료 후 이동국은 보강셀의 중심 지역에 위치하게 된다. 따라서, 이동국에 할당되는 통신채널 환경은 항상 셀 중심지역 수준이 되며, 결과적으로 종래 셀 가장자리에서 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있다.

도5에서 P4 셀을 제거하면 종래 기술에 의한 셀 구조에 해당하며, 이동국은 동일한 이동 경로를 따라 이동할 경우 소프트 핸드오프를 통해 이동성을 제공받는다.

즉, 이동국은 도5의 501 지점에 도달했을 때 P2 파일럿을 액티브 셋에 추가한 후 502 지점까지 이동하는 동안 P1, P2 셀과 통신한다. 그 후, 이동국은 502 지점에 도달했을 때 다시 P3 파일럿을 액티브 셋에 추가한 후 503 지점까지 이동하는 동안 P1, P2, P3 셀과 통신한다. 그리고, 이동국은 503 지점에 도달했을 때 P1, P2파일럿을 액티브 셋에서 삭제한 후 P3 셀을 통해서만 서비스를 제공받는다.

본 발명에 의한 셀 구조의 경우 2번의 하드 핸드오프가 발생하고 호 중 내내 이동국에 1개 통신채널만이 할당되었다. 반면 종래의 기술에 의한 셀 구조의 경우에는 2번의 파일럿 추가와 1번의 파일럿 삭제 등 총 3번의 소프트 핸드오프가 발생하였으며 도5의 501지점과 502 지점 사이에서는 2개의 통신채널이, 502와 503 지점 사이에서는 3개의 통신채널 자원이 소요되었다.

도 7은 본 발명에 따른 일 실시 예로서 2개의 FA를 사용한 섹터 배치 구조를 도시한 도면이다.

도 7에서 P1, P2, P3는 상기 2개 FA중 1개 FA에 속하는 3개의 섹터(실선으로 도시됨) 각각에 할당된 파일럿 오프셋을 나타내고, P1', P2', P3'(점선으로 도시됨)는 나머지 다른 FA에 속한 3개의 보강섹터에 각각 할당된 파일럿 오프셋을 나타내며, 점선으로 도시된 화살표는 이동국의 이동 경로를 나타낸다.

상기 파일럿 오프셋 P1과 P1`, P2와 P2` 그리고 P3와 P3`는 서로 같도록 할당할 수도 있고 서로 다르게 할당할 수도 있으나, 바람직하게는 서로 같도록 할당하는 것이 운용 측면에서 훨씬 간단하다.

본 실시 예에서는, 먼저 하나의 FA에 속하는 섹터들 각각에 서로 다른 파일럿 오프셋 P1, P2, P3를 할당하고, 상기 섹터들이 중첩되는 영역(도면에 도시되지 않음)에 중심이 위치하는 다른 FA에 속하는 보강섹터들 각각에 P1, P2, P3에 대응하여 동일한 파일럿 오프셋 P1', P2', P3'를 할당하는데, 중첩되는 섹터들 각각에 할당된 파일럿 오프셋과 서로 다른 파일럿 오프셋을 할당한다. 따라서, 상기 P1이 할당된 섹터와 P2가 할당된 섹터가 중첩되는 영역에 중심이 위치하는 보강섹터에는 P3`를 할당한다.

도 7의 화살표를 따라 이동국이 이동하는 경우 본 발명에 따른 섹터 배치 구조에서의 핸드오프 동작을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이동국은 P1 섹터에서 하나의 FA를 통해 통신 서비스를 제공받은 직후 교환 시스템으로부터 현재 이동국이 위치한 셀에 속한 동일 FA의 나머지 섹터들에 대한 섹터 정보 즉, P2, P3 섹터 각각에 할당된 파일럿 오프셋과 현재 셀에 할당된 나머지 하나의 FA 정보(즉, 보강섹터들에게 할당된 FA 정보)를 수신한다(S801).

그리고, 도7의 701지점까지 이동하는 동안 P1 섹터와 통신하면서 인접 섹터 P2와 P3로부터 송신되는 파일럿 신호를 탐색한다(S802).

상기 701지점은 P2 섹터의 파일럿 신호가 포착되기 시작하는 지점으로, P2 섹터의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 P1 섹터와의 통신을 계속하면서 주기적으로 P1 섹터와 P2 섹터의 중첩 영역에 중심이 위치하는 보강섹터가 속한 FA로 튜닝(Tuning)하여 해당 보강섹터가 송신하는 파일럿 신호를 탐색한다(S803,S804).

이때, 이동국은 교환 시스템으로부터 수신한 상기 섹터 정보를 통해 탐색해야 할 파일럿 신호가 P3' 섹터가 송신하는 파일럿 신호임을 인지하고, P2 섹터의 파일럿 신호가 포착되면 곧바로 P3` 섹터가 속한 FA로 튜닝하게 된다.

P3` 섹터의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 파일럿 신호 탐색 결과를 교환 시스템으로 송신하고, 교환 시스템으로부터 핸드오프 명령을 수신하여 P3` 섹터로 하드 핸드오프를 수행한다(S805,S806).

P3` 섹터로의 하드 핸드오프가 완료된 후, 이동국은 상기 과정에서와 마찬가지로 703 지점까지 이동하는 동안 P3` 섹터와 통신하면서 인접 섹터 P1`와 P2`로부터 송신되는 파일럿 신호를 탐색한다(S802).

상기 703 지점은 P1` 섹터의 파일럿 신호가 포착되기 시작하는 지점으로, P1` 섹터의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 P3` 섹터와의 통신을 계속하면서 주기적으로 P2 섹터가 속한 FA로 튜닝하여 P2 섹터가 송신하는 파일럿 신호를 탐색한다(S803,S804).

P2 섹터의 파일럿 신호를 포착한 이동국은 파일럿 신호 탐색 결과를 교환 시스템으로 송신하고, 교환 시스템으로부터 핸드오프 명령을 수신하여 P2 섹터로 하드 핸드오프를 수행한다(S805,S806).

P2 섹터로의 하드 핸드오프가 완료된 후 이동국은 P2 섹터를 통해 서비스를 제공 받는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 섹터간 하드 핸드오프는 이동국이 이동 경로를 따라 이동하는 동안 도7의 701지점과 703 지점에서 발생하였고, 상기 핸드오프 완료 후 이동국은 보강섹터의 중심 지역에 위치한다.

도7에서 P1`, P2`, P3` 섹터를 제거하면 종래 기술에 의한 섹터 구조에 해당하며, 이동국은 동일한 이동 경로를 따라 이동할 경우 소프트 핸드오프를 통해 이동성을 제공받는다.

즉, 이동국은 도7의 701 지점에 도달했을 때 P2 파일럿을 액티브 셋에 추가한 후 702 지점까지 이동하는 동안 P1, P2 섹터와 통신한다. 그 후, 이동국은 702 지점에 도달하면 P1 파일럿을 액티브 셋에서 삭제한 후 P2 섹터를 통해서만 서비스를 제공받는다.

상기의 예에서 본 발명의 경우와 종래 기술의 경우 모두 2번의 핸드오프가 발생하였으나, 본 발명의 경우 호 중 내내 1개 통신채널만이 사용되었다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 하나의 FA에 속한 셀들 또는 섹터들의 가장자리 영역에 다른 FA에 속한 셀 또는 섹터의 중심이 위치하도록 보강셀들 또는 보강섹터들을 배치함으로써, 이동국이 전체 서비스 영역에서 대부분의 경우 셀 또는 섹터의 중심 영역에 위치하게 되어 셀 또는 섹터 중첩 지역에서 발생할 수 있는 사용자간 간섭으로 인한 무선 용량 감소, 불필요하게 잦은 핸드오프, 시스템 자원 낭비, 과도한 단말기 배터리 소모 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 1xEV-DO와 같이 고정된 출력을 갖는 1개의 물리 채널을 다수의 사용자가 시분할 방식으로 공유하는 형태의 시스템에서 셀 또는 섹터 가장자리에 위치한 호가 겪을 수 있는 서비스 품질 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 일련의 통신가능 영역이 정의되도록 각 기지국 별로 형성되고, 상호 중첩되며, 상기 통신가능 영역에 위치한 이동국에 통신 서비스를 제공하는 다수의 셀들을 포함하는 이동통신망에 있어서,

   상기 셀들의 중첩 영역에 상기 이동국에 제공하는 통신 서비스를 보강하기 위한 다수의 보강셀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보강셀들은 상기 중첩되어 형성되는 셀들에 할당된 FA와 다른 FA를 할당받는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보강셀들은 각각의 통신 가능 영역이 상호 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
4. 다수의 기지국 별로 형성되는 셀들 중 임의의 셀에서 일련의 통신가능 영역이 정의되도록 방향성 안테나 별로 형성되고, 상호 중첩되며, 상기 통신가능 영역에 위치한 이동국에 통신 서비스를 제공하는 다수의 섹터들을 포함하는 이동통신망에 있어서,

   상기 섹터들의 중첩 영역에 상기 이동국에 제공하는 통신 서비스를 보강하기 위한 다수의 보강섹터들을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 보강섹터들은 상기 중첩되어 형성되는 섹터들에 할당된 FA와 다른 FA를 할당받는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 각 보강섹터는 상기 중첩되어 형성되는 섹터들에 할당된 파일럿 오프셋과 동일한 파일럿 오프셋을 할당받되, 자신이 위치하는 중첩 영역의 섹터들에 할당된 파일럿 오프셋과 다른 파일럿 오프셋을 할당받는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 보강섹터들은 각각의 통신 가능 영역이 상호 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동통신망에서의 셀 배치 구조.
8. 이동통신 교환 시스템에서 이동국과 통신중인 셀에 인접하고 있는 보강셀들의 FA 및 파일럿 오프셋 정보와 핸드오프 임계치를 상기 이동국으로 송신하는 과정과;

   상기 이동국이 수신된 핸드오프 임계치에서 상기 보강셀들의 파일럿 신호를 탐색하여 그 결과를 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 과정과;

   상기 탐색 결과를 수신한 이동통신 교환 시스템이 이동국을 해당 보강셀로 핸드오프시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 파일럿 신호 탐색 결과를 송신하는 과정은, 상기 이동국이 통신중인 셀의 파일럿 신호를 감시하여 상기 핸드오프 임계치와 비교하는 단계와;

   상기 파일럿 신호가 핸드오프 임계치 이하인 경우 상기 보강셀들의 FA로 튜닝하여 보강셀들의 파일럿 신호를 탐색하는 단계와;

   상기 탐색을 통해 특정 보강셀의 파일럿 신호가 포착되면 그 결과를 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 파일럿 신호가 핸드오프 임계치 이상인 경우, 상기 통신중인 셀의 다중 경로 신호를 주기적으로 탐색하고, 탐색 결과 품질이 좋은 경로를 선택하여 해당 셀과의 통신에 이용하는 것을 특징으로 하는 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법.
11. 이동통신 교환 시스템에서 이동국과 통신중인 섹터에 중첩되어 형성되는 인접섹터들의 파일럿 오프셋 정보와 보강섹터들의 FA 정보를 상기 이동국으로 송신하는 과정과;

    상기 파일럿 오프셋 정보와 FA 정보를 수신한 이동국에서 임의의 인접 섹터로부터 파일럿 신호가 수신되면 상기 보강섹터들의 FA로 튜닝하여 해당 보강섹터의 파일럿 신호를 탐색하고 그 결과를 상기 이동통신 교환 시스템으로 송신하는 과정과;

    상기 탐색 결과를 수신한 이동통신 교환 시스템에서 상기 이동국을 상기 보강섹터로 핸드오프시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀 배치 구조를 이용한 핸드오프 방법.