KR20050000368A - 소프트-핸드오프 영역들을 조작하기 위하여 활성세트를관리하는 안테나 적응방법 - Google Patents

소프트-핸드오프 영역들을 조작하기 위하여 활성세트를관리하는 안테나 적응방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신시스템(도3)에서 소프트 핸드-오프시에 사용되는 기지국의 수를 관리하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 기본 트랜시버국들(30)의 수, 파일럿 채널들, 표지 신호들 또는 소프트 핸드-오프 처리에 사용되도록 검출된 다른 신호들을 제어하기 위하여 가입자(200) 기반 지향성 안테나(120)를 조작하는 단계를 포함한다. 적응 안테나들(220)은 예컨대 방향, 빔폭 또는 다른 파라미터들을 조작함으로서 활성세트 안테나들의 수를 관리하도록 수정된다.

Description

소프트-핸드오프 영역들을 조작하기 위하여 활성세트를 관리하는 안테나 적응방법{ANTENNA ADAPTATION TO MANAGE THE ACTIVE SET TO MANIPULATE SOFT HAND-OFF REGIONS}
셀룰라 이동 무선 전화 시스템들 및 신생 무선 데이터 통신시스템들과 같은 많은 타입들의 무선 통신시스템들은 기지국들 또는 무선 액세스 포인트들과 같은 다수의 고정 사이트 트랜시버들을 사용하여 지리적 영역내에 연속적인 무선 커버리지를 제공한다. 연속동작 또는 적어도 이의 출현은 이동유닛이 영역주변을 이동할때 한 사이트로부터 다른 사이트로의 무선접속의 자동 이전 또는 "핸드-오프"에 의하여 유지된다.
도시 영역들 및 자연 장애물을 가진 위치들에서, 무선 신호들은 보통 빌딩 또는 언덕들과 같은 근접 물체들로부터 반사하여 수신기에 도달한다. 이는 고정 사이트로부터 원격 유닛 수신기들로의 소위 순방향 무선경로 뿐만아니라 원격 유닛들로부터 고정 사이트 수신기들의 역방향 경로를 따라 발생할 수 있다. 어느 한 경우에, 수신된 신호 강도는 실질적으로 지형의 결과로서 변화할 수 있다. 따라서, 단순한 신호 품질 측정치들에 기초한 핸드-오프 결정들은 반드시 지정된 셀 사이트 경계들과 동일한 경계들을 따르지 않는다. 예컨대, 장애 빌딩의 음영내에 배치된 원격 유닛은 마치 원격유닛이 셀 밖으로 이동되는 것처럼 상당히 감소한 신호를 발생시킨다. 따라서, 핸드오프는 전형적으로 고정 사이트에 의하여 초기화된다. 일단 원격 유닛이 장애의 위치 클리어쪽으로 이동하면 제 2 핸드-오프 프로세스가 발생한다. 사실상, 이는 마치 셀 경계들이 뚜렷하지 않는 것과 같다.
추가 예외들은 특정 이동 유닛이 많은 다른 기지국들에서 보여질 수 있는 다른 위치들, 예컨대 언덕의 정상에서 발생한다. 이러한 위치에서, 사이트 전파 라인은 각각의 기지국이 단일 이동유닛을 사용하여 소프트 핸드-오프 절차들을 초기화하도록 여러 기지국들에서 만들어질 신뢰성있는 접속들을 위하여 이용가능할 수 있다.
코드분할 다중접속(CDMA) 변조 기술들(예컨대, IS-95, IS-2000, W-CDMA 등)에 기초한 시스템들과 같은 디지털 무선 통신 시스템들에서, 소프트 핸드-오프 절차가 사용된다. 이러한 절차에서, 각각의 이동국은 2 내지 3개의 기지국들과의 접속을 동시에 유지한다. 이동국이 현재의 셀(소스 셀)로부터 다음 셀(목표 셀)로 이동할때, 트래픽 채널 접속은 양쪽의 셀 사이트 기지국들과 동시에 유지된다. 순방향 링크에서, 두개의 신호들은 보다 양호한 신뢰성을 가진 혼합 신호를 추출하기 위하여 결합된다. 역방향 링크에서, 이동유닛 전송신호는 양쪽 셀 사이트 국들에 의하여 수신된다. 두개의 셀들은 신호들을 개별적으로 복조하여, 중앙집중 이동 교환국(MSC)에 복조된 프레임들을 다시 전송한다. MSC는 두개의 셀로부터 수신된최상의 프레임을 결정한다.
소위 "소프터" 핸드-오프 절차는 이동유닛이 동일한 셀의 두개의 다른 섹터들사이에서 전이할때 발생한다. 순방향 링크에서, 이동유닛은 소프트 핸드-오프와 동일한 종류의 결합 프로세스를 수행한다. 그러나, 역방향 링크에서, 두개의 섹터들로부터의 신호들은 동일한 셀 사이트에서 동시에 수신된다. 신호들은 복조된후 셀과 연관된 기지국내에서 결합되며, 단지 하나의 프레임만이 MSC에 다시 전송된다.
CDMA 시스템에서의 각 섹터는 상기 섹터와 연관된 파일럿 채널 코드에 이하여 다른 섹터들과 구별된다. 파일럿 채널 신호들은 전형적으로 각 섹터에 할당된 특정 코드 위상 오프셋을 가진 짧은 의사잡음(PN) 코드들에 의하여 한정된다. 파일럿 채널은 섹터에 대한 표지로서 사용하며, 연관된 기지국은 동일한 섹터와 연관된 다른 논리 채널들을 동기획득할때 이동유닛에 도움을 준다.
소프트 핸드-오프 및 소프터 핸드-오프 처리에서, 이동국은 프로세서에 인접 관계자이다. 앞서 언급된 표준들마다 가지는 요건은 파일럿 신호 측정 메시지를 전송함으로서 로컬 전파 조건들에 대하여 기지국에 자주 통지하는 것이다. 그 다음에, MSC는 상기 정보를 사용하여 핸드-오프를 결정할 수 있다. 이러한 이동 지원 핸드-오프(MAHO) 프로세스는 이동유닛이 기지국 섹터 식별자들 및 파라미터들의 임의의 리스트들을 메모리에서 유지하는 것을 요구한다. 섹터들은 섹터들에 대한 파일럿 채널 식별자들의 형태로 식별된다. 소위 활성 세트 리스트는 이동유닛과 활성적으로 통신중인 기지국들 또는 섹터들의 파일럿 채널 식별자들을 포함한다.만일 활성 세트가 하나 이상의 파일럿 채널을 포함하면, 이동유닛은 개별 트래픽 채널들을 통해 다중 접속들을 유지한다. 대부분의 CDMA 시스템들에서, 활성 세트는 최대 6개의 파일럿 채널들을 포함할 수 있다. 파일럿은 단순히 기지국들이 핸드-오프 명령 메시지를 이동국에 전송한 경우에 활성세트에 추가될 수 있으며, 상기 메시지는 활성세트에 추가될 특정 파일럿 채널을 포함한다.
소프트 핸드-오프 능력은 이동유닛이 섹터에서 섹터로 이동할때 통화의 연속적인 상호접속을 조장하기 때문에 셀룰라 통신 분야에서 진보되어 왔다. 그러나, 소프트 핸드-오프는 대가없이 발전되지 않았다. 사용자들이 셀의 경계에 배치되거나 또는 빌딩 뒤의 음영에 배치될때와 같은 약한 신호 조건들에서 소프트 핸드-오프가 사용자들에 대한 신뢰성을 개선하는 반면에, 불행하게도 기술은 많은 신호들이 이용가능하나 접속의 신뢰성이 문제가 되지 않는 상황들에서 사용되지 않는다. 예컨대, 높은 언덕에 배치된 이동국은 여러 기지국 섹터들에 양호한 전파 가시선을 가질 수 있다. 그러나, 표준 핸드오버 처리를 사용하면, 각각의 가시 섹터는 활성세트에 추가되어 트래픽 채널들을 구속한다. 이는 각각의 개별 섹터가 신뢰성있는 통신들을 유지하는데에 충분한 사실에도 불구하고 진실이다. 그러나, 소프트 핸드-오버 절차들은 하나 이상의 섹터가 이동유닛에 의하여 보여질 수 있는 사실로 인하여 계속해서 이용될 수 있다.
사실상, 무선 서비스 제공업자들은 그들의 네트워크들의 영역들에서 발생할 수 있는 과도한 핸드-오프를 제어하는데 그 노력을 기울여왔다. 이를 위하여, 서비스 제공업자는 기지국 안테나들의 포인트 각도, 기지국 전력 증폭기들의 전송전력 및/또는 언덕들에 인접한 영역에서의 안테나들의 높이를 주기적으로 조작하였다. 인간에 의한 중요한 엔지니어링을 필요로하는 이러한 최적화는 신호 커버리지를 중첩하는 영역들을 감소시킴으로서 능력을 증가시키는 목표를 가진다.
소프트 핸드-오버 절차들에 관한 더 많은 정보는 Yang, S.C.CDMA RF System Engineering(1998 Artec House, Inc., Norwood, Massachusetts) pages 94-103에서 발견할 수 있다.
본 발명은 지향성 안테나들을 사용하여 핸드-오프를 수행하는 원격 무선 통신유닛들을 조작하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 섹터 및 셀 사이트 토폴로지를 나타낸 도면.
도 2A는 3개의 섹터간의 섹터 커버리지의 중첩을 도시하고 다른 활성 세트 할당들이 다른 이동유닛 위치에서 발생하는 방법을 도시한 도면.
도 2B는 활성 세트 멤버들의 수를 감소시키기 위하여 사용될 수 있는 방법을 도시한 도면.
도 3은 이동유닛이 활성세트의 멤버들을 감소시키기 위하여 지향성 안테나를 사용하는 전형적인 상황에 대한 상세도.
도 4는 활성세트 자격 프로세스의 상세한 흐름도.
도 5는 활성세트 멤버들의 수가 원하는 멤버의 수보다 적을때 수행되는 동작들의 흐름도.
도 6은 할성세트에 신뢰성있는 멤버들의 수가 존재할때 수행되는 동작들의 흐름도.
본 발명은 소프트 핸드-오프 프로세스동안 구해진 측정치들을 조작함으로서 증가된 용량을 제공하기 위하여 지향성 안테나와 같은 적응 안테나를 사용하는 방법에 관한 것이다. 특히, 활성세트에 저장된 기지국 또는 섹터 파라미터들이 먼저 비교된다. 활성 세트의 멤버는 매우 양호한, 즉 강한 신호를 가지는 것으로 결정되며 주요 기지국 또는 섹터로서 라벨링된다. 다른 활성 세트 멤버들은 안테나 세팅들을 조작하는 수단을 통해 활성 세트로부터 감소 및/또는 제거된다.
특히, 다양한 기준이 활성 세트의 다중 기지국들로부터 수신된 기지국 트랜시버국(BTS) 파일럿 채널 신호들의 신뢰성을 결정하기 위하여 사용된다. 이러한 결정은 상기 파일럿 신호들중 하나 또는 부세트가 활성세트의 다른 일부 기지국들에 대한 필요성없이 신뢰성있는 접속을 유지하는데 충분한 경우에 이루어진다. 불필요한 신호들의 리스트를 결정할때, 원격 안테나 어레이는 불필요한 파일럿 신호들중 하나 이상의 신호들의 강도를 감소시킴으로서 이동 유닛에 의하여 조작된다. 이는 예컨대 불필요한 파일럿 신호들중 하나 이상의 신호들로부터 이격되게 조정하고 또한 주요 파일럿 신호들중 한 신호의 방향을 조정함으로서 달성될 수 있다. 또한, 안테나의 빔폭을 넓게 또는 좁게함으로서 달성될 수 있다.
활성 세트의 특정 멤버의 신뢰성은 다양한 방법들로 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 방법은 신호가 다른 섹터들로부터의 간섭 및 열적잡음으로 구성된 잡음 플로어에 얼마다 근접한지를 측정하는 단계를 포함한다. 파일럿 신호에 대한 측정치들은 수신된 신호 강도 지시자(RSS0), 상관된 전력(Ec) 측정, 계산에 기초하여 추정된 잡음 및/또는 추정된 잡음 플로어를 포함할 수 있다. 신호강도, 상관된 전력 또는 신호대 잡음비(SNR)의 측정에 대한 변화량이 사용될 수 있다.
다른 개량방법들이 사용될 수 있다. 예컨대, 파일럿 신호들이 3개의 기지국들로부터 대략 동일한 중간 신뢰성 레벨로 수신하면, 동일한 지리적 방향에 배치된 기지국들중 두개가 선택될 수 있고 안테나는 그들의 방향으로 조정된다. 이는 신뢰성 또는 강도가 다른 두개의 파일럿 신호들과 동일하고 및/또는 약간 클때조차 상대적으로 반대 방향에 있는 제 3 기지국이 활성세트로부터 해제되도록 할 것이다.
다른 실시예들에서, 프로세스는 패턴을 변화시켜서 활성세트내에 충분한 수의 멤버들을 유지하도록 하는 단계를 포함한다. 특히, 활성세트의 대부분 또는 모두가 신뢰성없는 것으로 간주될때, 안테나는 다른 방향들로 조정된다. 이는 전형적으로 추가 파일럿 신호들이 보일수 있게 되도록 할 수 있다. 이들은 현재 활성기지국에 대한 다른 또는 추가 경로들의 새로운 기지국들의 신호들을 포함할 수 있다. 어레이의 조정 또는 재조정은 전형적으로 신뢰성있는 신호들이 검출 및 결정될때까지 계속된다.
활성세트의 멤버들이 신뢰성이 없으나 계속해서 낮으나 충분한 품질 메트릭을 충족시키는 상황에서 조차, 다른 기지국들을 활성상태로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 프로세스는 다음과 같이 진행할 수 있다. 어레이는 활성세트로부터 기지국을 제거하기 위한 기준이 만족되지 않는 동안 새로운 위치 또는 패턴으로 조정될 수 있다. 이는 전형적으로 수신된 신호가 미리 결정된 기간(Tdrop)에 대한 임계치이하로 감소하도록 안테나의 현재상태로부터 약간 이격하여 안테나를 조정함으로서 수행될 수 있다. 만일 보다 양호한 파일럿 채널이 활성세트에 추가되면, 최상의 후보들이 활성세트에 대한 멤버들이라는 가정이 만들어질 수 있다.
다른 양상들에서, 만일 활성세트의 국들의 수가 불충분하면, 패턴은 새로운 후보 국들을 활성 세트에 부가하도록 수정될 수 있다. 예컨대, 안테나 패턴은 예컨대 영역내의 다른 기지국들에 의하여 전송된 추가 파일럿 채널 신호들을 수신하기 위하여 그것의 빔폭을 넓게 함으로서 수정될 수 있다. 패턴은 충분한 수의 멤버들이 활성세트에 추가될때까지 일련의 단계들을 통해 넓게될 수 있다.
또 다른 양상에서, 특정 방향들 또는 패턴들은 활성세트 멤버들의 리스트를 감소시키기 위하여 추가로 조작될 수 있다. 예컨대, 만일 수신기가 신뢰성있는 접속들의 충분한 리스트를 가지면, 빔폭은 활성 세트 리스트를 관리가능한 수로 유지하기 위하여 좁혀질 수 있다.
이하의 상세한 설명을 해석한후 이해되는 바와같이, 본 발명은 기본 트랜시버 국들, 기지국 제어기들, 타워들, 액세스 포인트들, 중앙 안테나들 등과 같은 인프라스트럭처 엘리먼트들을 변화시키지 않고 기존의 이동 무선 통신 네트워크들의 용량을 증가시킬 수 있다. 단지 필요한 수정들이 이동 가입자 유닛들에서 만들어진다. 예컨대, 셀 사이트 타워들을 수정하지 않고 무선 핸드세트 제어 칩들 및 안테나들에 대한 수정이 만들어질 수 있다.
본 발명의 전술한 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 동일한 도면부호가 동일한 부분을 언급하는 첨부 도면들에 기술된 바와같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 특정 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면들은 반드시 실제 그대로를 나타내지 않고 본 발명의 원리들을 설명을 강조한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 이하에서 설명된다.
도 1은 셀들 및 섹터들을 포함하는 이상적인 무선 네트워크 토폴로지를 기술한다. 무선 커버리지가 제공될 특정 영역은 부영역들 또는 셀들로 분할된다. 기본 트랜시버국(BTS)로서 공지된 각 셀내의 무선장비는 신호들을 변조 및 복조하며 접속들을 수행한다. 패턴은 코드분할 다중접속(CDMA) 변조를 사용하고 미국에서 널리 보급된 IS-95 및 CDMA 2000 이동 전화시스템들과 같은 셀룰라 통신시스템에서 통상적인 것이다. 그러나, 상기 패턴은 WLAN들(Wireless Local Area Networks) 등과 같은 다른 타입의 무선 네트워크들을 나타낸다. 이러한 시스템들에서는, 비록 "액세스 포인트" 또는 "무선 허브"와 같은 다른 명칭들로 알려져 있지만 중심에 위치하는 무선 기기가 존재한다.
도시된 예에서는, 각각의 셀 사이트에서 기지국 트랜시버와 연관된 안테나들이 120°섹터들로 배치된다. 섹터들은 A, B, 또는 C로 라벨이 지정된다. 셀들 각각에는 도면에서 일예로 1, 2, 3, 4, 5 등과 같은 서수가 제공된다. 따라서, 각각의 섹터는 "3C"인 섹터 라벨과 같이 연관된 번호 및 문자를 갖는다.
특정 사용자가 한 섹터의 커버리지 영역으로부터 또 다른 섹터의 커버리지 영역으로 이동할 때, 한 셀로부터 그 다음 셀로 통신 링크를 전환하기 위해 핸드-오프가 발생한다. 가장 최신의 이동 통신 시스템들은 다른 타입의 핸드-오프 처리를 지원한다. CDMA 시스템들에서 일반적인 것은 소위 소프트 핸드-오프 처리이다. 이러한 처리 동안에, 이동 유닛은 둘 또는 세개의 섹터들과 각각 연관있는 둘 또는 세개의 BTS들과의 접속을 동시적으로 유지해야 한다. 이동 유닛이 현재의 셀로부터 그 다음 셀로 이동할 때, 트래픽 채널 접속이 두 셀들과 동시에 유지된다. 따라서, 일예로, 섹터(3C)로부터 섹터(7A)로 이동하는 이동 유닛은 적어도 두 개의 BTS들과 접속을 유지할 것이다. 만약 이동 유닛이 섹터(5B)와의 교차가 이루어지는 곳에 인접한 지점에 있다면, 접속은 또한 섹터(5B)와도 유지될 것이다.
순방향 링크 통신, 즉 BTS로부터 원격 이동 유닛으로의 통신에 있어서는, 보다 나은 품질의 복합 수신 신호를 산출하기 위해 다중 신호들이 결합된다. 역방향 링크, 즉 이동 유닛들로부터 BTS들로의 전송에 있어서, 신호는 다중 BTS들에 의해 수신된다. 각각의 BTS는 신호를 각각 복조하여 상기 복조된 프레임들을 이동 교환 센터(MSC)에 전송할 필요가 있다. MSC는 전송되는 두 프레임 중 최상의 프레임을 선택하는 선택기를 포함한다.
소위 소프트 핸드-오프 처리과정과 같은 다른 처리과정이 또한 이루어질 수 있다. 상기 처리과정은 동일한 BTS에 의해 서비스가 제공되는 두 개의 상이한 섹터들 사이에서 이동 유닛이 전환할 때 발생한다. 순방향 링크 상에서, 이동 유닛은 자신이 소프트 핸드-오프를 위해 수행했던 것과 동일한 종류의 결합 처리를 수행할 수 있다. 이 경우에, 이동 유닛은 두 개의 상이한 섹터들로부터 수신되는 신호들을 결합하기 위해서 자신의 수신기 프로세서를 사용한다. 그러나, 역방향 링크 상에서는, 동일한 BTS가 이동 유닛으로부터 두 신호들을 동시에 수신할 것이다. 상기 두 신호들은 특정 셀과 연관된 BTS 내에서 복조되고 결합되며, 단지 하나의 프레임만이 MSC에 전송된다.
최근의 연구결과에서는 통상의 CDMA 시스템에서 소프트 핸드-오프 처리는 활성 이동 유닛마다 통상적으로 유지되는 적어도 세 개의 채널 접속들을 유도한다는 것을 보여줬다. 이러한 특징은 셀의 중심에 근접하여 있는 사용자(단일 접속이 충분함)에서 부터 다른 셀들의 교차지점에 인접하여 있는 사용자들까지의 사용자 범위를 포함한다. 이러한 바깥에 있는 이동 유닛들은 각각의 인접한 섹터에 대해 하나씩 총 세 개의 접속들을 유지할 필요가 있는데, 각각의 접속은 양방향 소프터 핸드-오프 채널들을 이용하고, 그 결과 6개까지의 동시 접속들을 유지하는 것을 가능하게 한다. 소프트 핸드-오프 처리과정에 활용되는 이러한 다중 접속들은 활성 세트 리스트로서 알려진 이동 유닛 내의 리스트에서 관리된다.
도 2A는 세 개의 섹터들로부터의 커버리지가 도 1의 지역(100)과 같은 지역에서 어떻게 겹칠 수 있는지를 보여주는 통상적인 상황에 대한 상세도이다. 여기서, 이동 유닛(200)은 기지국(3C, 5B, 및 7A)에 인접하여 있는 영역에 있다. IS-95 및 IS-2000 등과 같은 CDMA 표준들은 충분한 에너지를 가지고 검출되는 신호들이 이동 유닛(200)에 의해서 BTS들에 보고되어야 하며 활성 세트에 추가되어야 하는 것을 필요로 한다. 특히, 이러한 시스템 및 그와 유사한 시스템들, 이동 유닛은 소프트 핸드-오프에 대한 결정을 내리는데 있어 깊숙히 관련된다. 이동 유닛은 국부적인 전파 상황들에 대하여 자신의 영역에 있는 기지국들에 계속해서 알려줄 필요가 있다. 다음으로, BTS들은 핸드-오프 결정을 내리기 위해서 이러한 정보를 사용한다. 더 상세하게는, MAHO(Mobile Assisted Hand-off) 절차들은 이동 유닛(200)이 칩당 잡음 측정(EC/NO) 에너지에 대해서 칩당 순방향 링크 에너지의 측정을 수행하는데, 상기 측정은 CDMA 코딩된 파일롯 채널 신호를 확산시키는데 사용되는 의사-잡음 시퀀스에 대하여 이루어진다. 이러한 파일롯 채널 측정 결과는 기지국에 다시 보고되어야 한다. 각각의 기지국은 상이한 PN 코드 오프셋을 통해 고유의 파일롯 코드를 전송하기 때문에, 파일롯 채널의 EC/IO는 특정 섹터가 특정 이동 유닛(200)에 대해 서비스 섹터가 될 최상의 후보 섹터인지 여부를 잘 알려준다.
핸드-오프 처리를 관리하는데 있어, 이동 유닛(200)은 상이한 기지국들에 대한 파일롯 채널 측정치들의 다수의 상이한 리스트들을 자신의 메모리에 관리한다. 소위 액티브 세트인 이러한 리스트는 트래픽 채널들을 통해 이동 유닛과 활성적으로 통신하고 있는 이러한 섹터들의 파일롯 채널들의 표시를 포함한다. 만약 활성 세트가 일예로 하나의 파일롯 채널만을 포함한다면, 이동 유닛은 바람직하게 셀의 중심에 근접하여 위치되어 소프트 핸드-오프를 수행하지 않는다. 그러나, 만약 활성 세트가 하나 이상의 파일롯 채널을 포함한다면, 이동 유닛(200)은 별도의 트래픽 채널들을 통해 이러한 섹터들 모두와의 접속을 유지한다.
표준 처리과정에 있어서 기지국은 결국 핸드-오프 처리를 제어하는데, 그 이유는 MSC가 이동 유닛에 핸드-오프 지시 메시지를 전송하고 그 메시지가 활성 세트에 추가될 특정 파일롯을 포함하는 경우에 파일롯이 활성 세트에 단지 추가될 수 있기 때문이다.
이동 유닛(200)은 또한 통상적으로 핸드-오프 처리를 관리하기 위해 다른 세트들을 보유한다. 일예로, "후보 세트"는 칩당 에너지가 파일롯들을 추후 핸드-오프 후보들로 만들기에 충분한 상기 파일롯들을 포함한다. 만약 검출된 파일롯 채널의 칩당 에너지가 미리 결정된 시간 기간(TADD) 동안에 파일롯 검출 임계치 보다 크다면, 상기 파일롯 채널은 자동적으로 후보 세트에 추가될 것이다. 만약 파일롯 채널의 강도가 핸드-오프 드롭 타이머(TDROP)에 의해 규정된 지속시간 이상 동안과 같이 파일롯 드롭 임계치 아래로 떨어진다면, 파일롯 채널은 활성 세트로부터 제거되어 "이웃 세트"에 위치된다.
도 2A는 통상적인 상황이다. 파일롯으로부터 알 수 있는 바와 같이, 특정 섹터의 커버리지와 연관된 특정 영역은 정확히 120°아크를 따르지 않고 오히려 주변의 자연 지형에 의해 변경된다. A로 라벨 지정된 영역(도면에서 음영처리됨)에 있는 이동 유닛들은 통상적으로 하나의 기지국만을 "확인"하고, 따라서 그들의 활성 세트에 리스트된 하나의 섹터만을 갖는다. 그러나, B로 라벨 지정된 영역 내에 있는 이동 유닛들(200)은 두 섹터들의 범위 내에 있고, 따라서 그들의 활성 세트에 두 개의 멤버들을 가질 것이다. 이동 유닛이 C로 라벨 지정된 영역에 있을 때는, 상기 이동 유닛은 자신의 활성 세트에 리스트된 세개 또는 어쩌면 심지어 더 많은섹터들을 가질 수 있고, 이는 세개 이상의 접속들이 상기 이동 유닛에 대해 유지된다는 것을 나타낸다.
소프트 핸드-오프 처리는 약한 신호 환경에서 이동 유닛에 대한 신뢰성을 상당히 향상시킨다. 이는 예컨대 지역(C)의 중앙에서 발생하는데, 여기서는 핸드-오프가 기지국 섹터들 사이에서 발생하기 쉽다. 그러나, 이러한 장소에 있는 이동 유닛들은 불필요하게 채널 자원들을 활용하는 경향이 있지만, 그러한 경우에도 신뢰성이 문제가 되지 않는다. 일예로, 지역(B)의 대부분 지역에 위치하는 이동 유닛들은 불필요하게 두 개의 채널들과 관계를 가질 수 있다. 만약 지역(100)이 사이트 전파 라인이 매우 신뢰적이면서 3C, 5B 및 7A 중 어느 하나에 이용가능한 높은 언덕에 위치하여 있다면, 각각의 섹터는 여전히 트래픽 채널들을 활용하여 소프트 핸드-오프에 접속될 것이다. 그러나, 각각의 개별적인 신호는 신뢰적인 통신을 유지하기에 충분할 정도로 매우 바람직할 것이다. 이러한 상황에서, 소프트 핸드오버 처리를 유지하기 위해 할당되는 채널 자원들은 신뢰적인 통신들을 유지하기 위한 임의의 정확한 요구들에 관련되지 않는다.
실제로, 과거에는, 무선 시스템 운영자는 도 2A에 도시된 B 및 C 영역들의 존재를 제거하는데 종종 상당한 노력을 기울였다. 그들은, 기지국 섹터 안테나들의 포인팅 각도를 조정하고 기지국 증폭기의 전송 전력을 감소시키고 및/또는 그것들의 전송 안테나들의 높이를 감소시킴으로써, 그러한 노력을 수행하였다. 이러한 최적화는 개별적인 섹터 BTS 장치의 커버리지 영역을 감소시킴으로써 용량을 증가시키고자하는 목적을 갖는다. 그러나, 이는 훨씬 개선된 엔지니어링을 필요로 하는데, 일예로, 주변 영역의 자연 지형에 대한 상세한 숙지, 정교한 소프트웨어 모델링 계획 툴, 및 다른 필드 측정 자원들을 필요로 한다. 이러한 상황이 이동 유닛(200) 자체에 대한 변경을 어떻게든지 수행함으로써 자동적으로 개선될 수 있다면 바람직할 것이다.
도 2B는 이동 유닛(200)에 지향성 안테나를 간단히 추가하고 거기에서 표준 소프트 핸드-오프 처리를 약간 수정함으로써 이런 상황을 개선시키기 위해 본 발명이 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 예를 나타낸다.
활성 세트 내의 세개 이상의 멤버들이 완전히 제거된 지점들 및 두개 이상의 후보들을 갖는 지역(B)과 연관된 지역들은 상당히 감소되었다.
도 3은 활성 세트의 멤버들 수의 감소를 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 더욱 상세한 설명을 기술하기 위해서 이제 사용될 것이다. 도 3은, 사실상, 세 개의 섹터들(3C, 5B, 및 7A)이 커버리지하는 인접한 영역(100)에서의 상황에 대한 더욱 상세한 도면이다. 각각의 섹터는 연관된 섹터 안테나(120) 및 기지국 트랜시버(BTS;130)를 구비하는데, 상기 BTS들(130)은 종래의 잘 알려진 방식으로 중앙집중형 이동 교환 센터(MSC;140)에 모두 접속된다. BTS들(130) 및 MSC(140)는, 해당 분야에 잘 알려진 바와 같이, MAHO(Mobile Assisted Hand-Off) 절차를 수행하기 위해 이동 유닛(200)과 협력한다.
그러나 본 발명에 있어서는, 이동 유닛(200)은 그것을 지향성 안테나 어레이(220)와 연관시켰다. 지향성 안테나(220)는, 예컨대 다중-엘리먼트 어레이일 수 있으며, 이동 유닛으로 하여금 지향성 및/또는 다른 변형가능한 특징들을 갖는 안테나 패턴(250)을 생성하도록 한다. 예를 들어, 안테나 패턴(250)에 대한 방향은 이동 유닛이 거의 360°방위각으로 다수의 방향 중 임의의 방향으로 지향될 수 있도록 변경될 수 있다. 특정 실시예들에서, 안테나 패턴(250)의 빔폭(W)과 같은 다른 파라미터들은 변경될 수 있다.
더 상세하게는, 이동 유닛(200)은 소프트 핸드-오프의 여러 양상들을 완성하기 위해 처리(260)를 수행한다. 이러한 처리와 관련하여, 소위 활성 세트 리스트(300)가 보유된다. 여기서 활성 세트(300)는 앞서 설명된 EC/IO와 같은 파일롯 신호들에 대한 특정 측정치를 획득함으로써 결정되는 바와 같은 곧 확인될 기지국 섹터들의 식별자를 포함하는 리스트이다. 기지국 섹터 ID(301) 및 측정 에너지 값(302)을 포함해서 이러한 정보는 종래기술에서 연관된 활성 리스트(300)에 보유된다.
그러나, 본 발명에서는, 추가적인 파라미터들이 활성 세트(300)와 유지된다. 이것들은 일예로 활성 세트의 한 멤버와 연관된 "1차" 지시자, 신뢰성 측정치(304), 및 품질 지시자(305)를 적어도 포함할 수 있다. 1차 지시자(303), 신뢰성(304), 및 품질 지시자(305)는 활성 세트(300)의 각각의 멤버와 연관된 특정의 추가 정보를 나타내는 단일 비트 데이터 값들일 수 있다.
도 4는 본 발명이 활성 세트의 멤버 수를 감소시키기 위해 섹터 안테나의 동작을 제어하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 나타내는 동작 흐름도이다.
유휴 상태(400)로부터 시작해서, 제어기(260)가 초기에 넓은 빔폭을 세팅하기 위해 어레이(220)를 조정하는 제 1 상태(410)가 시작된다. 이 단계는 일예로 전방향성 모드로 어레이를 세팅할 수 있다. 그러나, 여기서 초기 상태는 전방향성(즉, 완전히 360°방위각 커버리지를 가짐)을 필요로 하기보다는 오히려 120°와 같은 어느 정도 작은 각도를 필요로할 수 있다는 것을 알아야 한다.
다음 상태(412)에서는, 활성 세트 리스트(300)가 결정된다. 이것은, 종래에 잘 알려진 방식대로, 핸드셋(200)의 근방에서 여러 파일롯 채널 신호들의 존재를 검출하고(그들의 순방향 링크 EC/IO를 측정함으로써) 그것들이 시간기간(TADD) 동안에 파일롯 검출 임계치를 지나갔는지를 확인하기 위해 활성 세트를 지정함으로써 이루어진다. 상기 지정 처리가 완료되었을 때, 상기 지정 테스트를 통과한 이러한 파일롯 신호들은 네트워크에 전송된 파일롯 신호 측정 메시지(PSMM)를 통해 보고된다. 이는 추가 메시지가 MSC에 의해 관리되는 활성 세트 리스트들을 업데이팅하도록 한다.
그러나, 이때, 본 발명에 다르면, 활성 세트(300)는 하나 이상의 1차 파일롯 채널들이 식별될 수 있는지 여부를 결정하기 위해 검사된다. 따라서, 베이스 파일롯 채널 신호들의 신뢰성을 결정하기 위해 여러 기준을 사용한 다음에는, 신뢰성 측정치가 신뢰성 데이터(304)에 저장된다. 수신된 파일롯 신호들의 신뢰성이 많은 다른 방법들 중 하나에 의해서 판단될 수 있다. 이러한 측정치들 모두는 통상적으로 신호가 다른 섹터들로부터의 간섭 및 열 잡음으로 구성되는 잡음에 얼마나 근접하는지에 대한 측정을 활용한다. 하나의 이러한 측정치는 일예로 수신 신호 강도식별(RSSI) 타입 측정치일 수 있다. 그러나, 상관된 전력(EC)은 또한 실제 측정에 근거한 잡음의 추정치에 의해 사용될 수 잇고, 및/또는, 추정된 계산들은 이러한 파라미터들로부터 사용될 수 있으며, 신호강도 또는 상관된 전력의 편차 측정치가 신뢰성 측정치로서 사용될 수 있다. 신호대잡음비를 측정하기 위한 다른 시도들이 또한 신뢰성을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
여하튼, 활성 세트(300)의 파일롯 채널들 각각과 연관된 신뢰성 측정치(304)를 결정한 이후에는, 활성 세트의 한 멤버가 1차 멤버로서 선택된다.
단계(416)에서는, 만약 활성 세트 멤버의 수가 원하는 멤버의 수 보다 크지 않다면, 테스트가 수행된다. 상세하게는, 만약 활성 세트 멤버들의 수가 단지 2개라면, 아마도 어떠한 추가 처리도 필요하지 않으며 상기 처리는 상태(418)에서 종료할 수 있다. 이러한 최소 수는 정해진 최소 수일 수 있지만, 바람직하게는 원하는 품질 레벨을 유도하는 활성 세트 멤버들의 최소 수에 의해 결정된다. 최소 수는 통상적으로 1 보다 더 큼으로써 고속 페이딩 상황을 완화시킨다.
그러나, 만약 상태(416)에서의 테스트에서 세개 이상의 후보 멤버들이 활성 세트 내에 있다는 것을 나타낸다면, 추가 처리를 수행하는 것이 유리하다.
특히, 상태(420)에서는, 이동 유닛(220)의 안테나 어레이가 이제 지정된 1차 신호의 수신을 최적화시키도록 조정된다. 일예로, 어레이(220)는 1차 신호와 같이 지정된 파일롯 채널의 수신을 최적화시키기 위해서 그것의 빔폭(W)을 좁히고 및/또는 그것의 방향(D)을 바꿈으로써 변경될 수 있다. 이러한 형태로 어레이를 조종함으로써, 다른 기지국 섹터들로부터의 다른 파일롯 채널들과 연관된 신호 전력이 감소되도록 하는 효과가 발생할 것이다.
도 3의 특정 예에 도시된 바와 같이, 활성 세트 지정 처리(14)는 활성 세트(300)의 멤버들로서 기지국 채널 섹터들(3C, 5B, 및 7A) 각각에 대한 입력을 유도한다. 따라서, 이러한 기지국 파일롯 채널들 각각은 이동 유닛이 전방향성 모드에 있을 때 상기 이동 유닛에 확인될 수 있다. 그러나, 기지국 섹터(5B)의 신뢰성 측정치가 가장 크다고 결정되었을 때, 안테나 어레이는 섹터(5B)의 방향으로 자신의 패턴을 조종하도록 조정되고, 그로인해 섹터들(3C 및 7A)로부터 수신되는 신호들은 이제 효과적으로 감쇄된다.
다음으로, 단계(422)에서는, 어레이(122)가 1차 신호를 최적으로 수신하도록 세팅됨으로써, 재지정 절차가 활성 세트에 대해 수행된다. 특히, 활성 세트의 멤버들이 멤버들로서 유지되도록 지정되었는지를 확인하기 위해 상기 활성 세트의 멤버들에 대한 측정이 다시 이루어진다. 그러므로, 많은 경우에, 안테나가 현재 지향성 모드로 세팅되고 다른 섹터들(3C 및 7A)로부터 수신되는 신호들이 감쇄된다고 하면, 그것들은 TADD처리를 쉽게 통과하지 못한다. 따라서, 그것들은 PSMM 메시지를 통해 MSC에 보고되어야 하고, 이는 그것들이 활성 세트로부터 누락되도록 한다. 상태(424)에서, 활성 세트는 이제 감소되고, 처리과정은 상태(428)에서 종료할 수 있다.
이러한 방식으로, 이러한 추가 단계들이 신뢰적인 접속을 유지하기 위해 더이상 필요하지 않은 파일롯 채널들을 지정하기 위해 사용될 수 있는 방법이 확인될 수 있다. 이는 다른 이동 유닛들에 의해 활용될 채널 자원들을 자유로운 상태로 만든다.
다른 실시예에서는, 적어도 최소 수의 멤버들이 항상 활성 세트와 연관되도록 보장하기 위해서 도 5에 도시된 바와 같이 추가의 처리과정이 발생한다.
유휴 상태(500)로부터 시작해서, 활성 세트의 멤버들 수가 원하는 멤버들의 수 보다 적은지를 확인하기 위해 테스트가 주기적으로 이루어진다. 만약 그렇지 않다면, 활성 세트 멤버쉽은 적합하고, 이러한 처리과정의 브랜치는 단계(520)에서 종료할 수 있다. 그러나, 만약 최소 수의 활성 세트 멤버가 존재하지 않는다면, 처리과정은 계속될 것이다. 이는 활성 세트의 멤버들이 존재하지 않거나 단지 하나의 활성 멤버가 존재하는 경우에 발생할 수 있고, 적절할 때 소프트 핸드-오프 처리과정이 수행될 수 있도록 추가 멤버들이 추가될 수 있는지를 결정하는 것이 바람직하다. 상태(522)에서는, 안테나 어레이 파라미터들이 추가의 기지국 트랜시버들(D)이 포착될 수 있도록 조정된다(W 또는 D). 이는 안테나 패턴(250)의 방향이나 더욱 가능하게는 빔폭(W)을 조정함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 일예로, 안테나 패턴은 상태(522)에서 180°의 대역폭으로 넓어질 수 있다. 이는, 상태(524)에서, 영역에서의 다른 파일롯 채널들의 검출, 즉 기지국(5B 및 7A) 양쪽의 파일롯 채널들의 검출을 가능하게 할 것이다.
따라서, 안테나 패턴을 변경함으로써, 최소 수의 멤버들이 또한 활성 세트(300)에서 유지될 수 있다. 이는 현재 멤버들이 신뢰적이지 않은 것으로 간주될때 유리하며, 그로 인해 안테나 어레이를 효과적으로 조정함으로써 추가의 파일롯 채널 신호들이 수신가능하다.
도 6은 활용될 수 있는 다른 처리과정을 도시한다. 유휴 상태(600)로부터, 활성 세트의 임의의 신뢰적인 멤버들이 존재하는지를 결정하기 위해 상태(610)에서 테스트가 이루어진다. 만약 존재한다면, 활성 세트는 상태(612)에서 유지되고, 이러한 브랜치의 처리과정이 상태(614)에서 종료한다.
그러나, 만약 신뢰성 테스트를 충족시키는 신호들이 없다면, 상태(620)가 시작된다. 여기서, 어레이(120)는 추가 신호들이 가입자 유닛(200)으로부터 수신되도록 조정된다. 일예로, 어레이는 현재 세팅으로부터 한 방향으로 또는 다른 방향으로 약간 조종될 수 있고, 및/또는, 그것의 빔폭이 약간 넓어질 수 있다. 따라서, 안테나 패턴은 1차 활성 세트 멤버로서 현재 활용되고 있는 특정 파일롯 채널을 제거하지 않고도 추가의 기지국 파일롯 채널들을 포착할 수 있도록 하는 방식으로 조정된다. 이러한 일련의 단계들의 순수한 효과는, 어레이의 후보 각도가 약간 변경될 수 있고 활성 세트의 현재 멤버들에 대한 신뢰성이 증감으로써 고품질의 신호가 수신되며 따라서 성능이 향상된다는 것이다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구항들에 의해서 보호되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 상세사항에 있어 여러 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (11)

  1. 소프트 핸드-오프 처리에서 사용되는 활성 무선 채널 세트를 관리하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 적응성 안테나를 구비한 원격 유닛에서 수행되며,
    상기 방법은,
    상기 활성 세트에 대한 초기 멤버 리스트를 결정하는 단계;
    상기 적응 안테나의 동작 상태를 변경하는 단계; 및
    상기 변경된 적응 안테나 동작 상태를 통해 상기 활성 세트를 재지정하는 단계를 포함하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적응성 안테나는 지향성 안테나 어레이인것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 적응성 안테나는 위상조정된 어레이인 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 적응성 안테나는 다중 수신기들 및 신호 결합기들을 사용하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 활성 세트의 멤버들을 선택하기 위해 신뢰성 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 신뢰성 파라미터들 중 선택된 하나를 신뢰적인 접속을 유지하기에 충분한 것으로서 지정하는 단계; 및
    하나 이상의 활성 세트 멤버가 신뢰적인 접속이라고 결정되었을 때, 수신되는 무선 채널 신호들의 수를 감소시키기 위해서 상기 적응성 안테나의 동작 상태를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 신뢰성 측정치가 수신되는 신호 강도 지시, 상관있는 전력, 및 신호-대-잡음비 측정치로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 활성 세트의 멤버들의 수가 원하는 수 보다 작은 경우,
    상기 활성 세트의 가능한 멤버들이 될 추가의 무선 신호들을 포착하기 위해서 상기 안테나 상태를 조정하는 단계; 및
    상기 활성 세트 멤버들을 재지정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 활성 세트의 수가 신뢰적이지 않을 경우,
    상기 적응성 안테나에 대한 새로운 세팅을 선택하는 단계; 및
    활성 세트 멤버들을 재지정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 활성 세트의 멤버들이 신뢰적이지 않은 것으로 간주될 경우,
    추가적인 무선 신호들이 검출되도록 상기 안테나를 조종하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 만약 후보 파일롯 채널 신호들이 신뢰적이지 않지만 충분한 품질을 갖는 것으로 간주된다면, 적어도 하나의 무선 신호를 수신하기 위한 기준이 충족되지 않도록 새로운 안테나 동작 상태를 주기적으로 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
  11. 제 11항에 있어서, 상기 활성 세트의 멤버들은 파일롯 채널 신호들인 것을 특징으로 하는 활성 무선 채널 세트 관리 방법.
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