KR20050083260A - 계층 셀 구조를 가지는 이동통신 시스템에서 고속 상태판단에 의한 셀 재선택 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 마이크로 셀 영역이 하나의 매크로 셀 영역에 중첩되는 계층 셀 구조를 가지는 이동통신시스템에 관한 것으로, 이동 단말이 상기 마이크로 셀 또는 매크로 셀을 선택하는 방법에 있어서, 소정의 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정과, 소정의 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 마이크로 셀 또는 매크로 셀로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

계층 셀 구조를 가지는 이동통신 시스템에서 고속 상태 판단에 의한 셀 재선택 방법{METHOD FOR RESELECTION THE CELL BY HIGH MOBILITY STATE IN THE MOBILE COMMUNICATION SYSTEM HAVING THE HIERARCHICAL CELL STRUCTURE}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 계층 셀 구조에서 단말의 이동속도를 고려한 마이크로 셀과 매크로 셀간의 셀 재선택 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서의 서비스 커버리지는 국제표준 ITU-T Q.1711에 정의된 서비스 범위와 전송속도에 따라 메가 셀(Mega Cell), 매크로 셀(Macro Cell), 마이크로 셀(Micro Cell), 피코 셀(Pico Cell)등 다양한 무선 접속들이 가능하며 상기 셀의 종류에 따라 서비스 커버리지에는 차이가 나게 된다.
또한, 이동통신 서비스 방식에 따라 서비스 커버리지와 데이터 전송 속도등에서 다소 차이가 날 수 있으며, 한가지 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메가 셀은 인공위성 통신망을 이용한 넓은 지역을 커버하는 광대역 서비스를 제공하며, 셀 반경은 100∼500Km이내로서 9.6kbps의 전송속도로 데이터, 음성 서비스를 동시에 제공할 수 있다. 매크로 셀은 서비스 반경이 35Km이내로서 통상 64kbps의 전송속도로 이동통신 시스템에서 가입자 통화량이 적은 지역의 커버리지 확장을 목적으로 주로 교외지역 및 준평할 지역에 사용된다.
한편, 마이크로 셀의 커버리지는 0.5∼1km 정도로서 128kbps의 전송속도를 제공한다. 상기 마이크로 셀은 이동국이 기지국 안테나를 볼 수 있는 가시거리 전파 경로가 주요 전송 경로가 된다. 따라서, 마이크로 셀에서의 전파전파 특성은 매크로 셀과는 다르며 가시거리 전파가 주요경로가 되어 페이딩 현상이 발생하여 수신되는 신호는 여러 경로를 통한 다중 채널 특성을 보인다. 또한, 피코 셀은 반경 50m 이내의 도심지 내에 건물 밀집지역 및 지하건물을 서비스하기 위하여 건물내 광분산 시스템 또는 소형중계기 등을 시설하여 서비스한다. 건물내의 광분산 시스템은 교환국으로부터 전송회선(E1 Line)을 건물내의 광분산 BTS(즉, Pico BTS)까지 연결하여 건물내에 광케이블 포설 및 안테나를 부착하여 인빌딩 서비스를 하는 방식이며, 소형중계기는 지상신호를 수신하여 건물의 지하층을 옴니 또는 패치 안테나를 사용하여 서비스한다.
이동통신에서는 셀의 서비스 지역, 적용지역이 각 서비스에 따라 다르며, 통달거리 및 셀 지역 내에서의 가입자 수용용량은 기지국 안테나의 위치, 안테나 높이, 안테나의 빔 형태, 안테나 기울기 및 송신 출력의 조정 등에 따라서 변화한다.
상기와 같이 동일 지역내에서 셀의 규모 및 전송 속도에 따라 셀의 커버리지 반경을 다양하게 구분하여 서비스하는 것을 계층 셀 구조(Hierarchical Cell Structure; 이하 'HCS'라 한다)라 한다.
한편, 3GPP spec.(TS 25.101)에 나타나 있는 각 서비스 데이터 전송률을 만족시키기 위하여 요구되는 Ec/Ior(다른 영역 또는 물리 채널에서의 전체 전송 파워 스펙트럼 밀도에 대한 PN 칩 당 평균 전송 에너지의 비율)은 하기 <표 1>과 같다. 단, 하기 <표 1>에서는 2-다중 경로(multipath)의 보행자 기준이다.
Data Rate(kbps) BLER(Block Error Rate) DL Required Ec/Ior
12.2 10 -2 -15.0
64 10-1 -13.9
10 -2 -10.0
144 10-1 -10.6
10 -2 -6.8
384 10-1 -6.3
10 -2 -2.2
이하, 도 1을 참조하여 마이크로 셀과 매크로 셀이 중첩된 구조를 형성하는 HCS 구조를 설명한다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 HCS는 하나의 매크로 셀(100) 영역에 다수의 마이크로 셀(110)이 중복되어 디자인 되는 것이 가능하다. 한편, 상기 데이터 전송률은 기지국과의 거리에 따라 달라지게 되므로, 상기 <표 1>에 따른 매크로 셀의 데이터 전송률이 도 1과 같은 영역으로 구분될 수 있다.
즉, 상기 매크로 셀(100)의 기지국을 중심으로 가까운 곳에서부터 먼곳으로 데이터 전송률을 구분할 수 있다. 예컨대, 기지국의 중심부에는 384Kbps의 전송률로 서비스하는 것이 가능하며, 상기 중심부에서 멀어질 수록 Ec/Ior이 낮아지므로 114Kbps, 64Kbps 및 12.2Kbps의 순으로 전송률이 낮아진다.
한편, 일반적으로 상기 HCS 시스템에서는 고속 이동 사용자 및 저속 데이터 전송 서비스에 대해 상기 매크로 셀에서 서비스를 제공하며, 저속 이동 사용자 및 고속 데이터 전송 서비스에 대해서는 마이크로 셀이 서비스를 제공한다. 이는 매크로 셀의 경우 셀 반경이 큰 반면 고속의 데이터 전송이 어려우며, 마이크로 셀의 경우 셀 반경이 작은 반면 고속의 데이터 전송이 가능한 셀 특성 때문이다.
또한, 상기 매크로 셀 또는 마이크로 셀의 부하에 따라 서비스를 제공하는 방법을 달리하는 경우도 있다. 즉, 특정 마이크로 셀의 부하가 매우 큰 경우에는 상기 매크로 셀에서 고속 이동 사용자에게 서비스를 제공하도 하는 방법도 고려될 수 있다.
상기 HCS 구조에서는 가입자 단말 또는 기지국의 상태에 따라 사용자를 어느 계층에서 서비스 받게 할 것인가를 결정한다. 이 때 상기 가입자 단말의 이동 속도는 상기 계층 셀 구조에서 선택할 셀의 계층을 결정하는 데 있어서 중요한 결정 인자가 되며, 상술한 바와 같이 일반적으로 고속의 사용자 단말은 매크로 셀에, 저속의 사용자 단말은 마이크로 셀을 통해 서비스 받게 된다.
한편, 종래의 셀 재선택(Cell re-selection)에 대한 추정은 가입자 단말의 내부 트리거(trigger) 또는 시스템 정보(즉, 기지국으로부터 수신되는 SIB(System Information Block)에 포함된 정보)가 바뀔 때 수행된다. 이는 비동기 이동통신 표준 문서인 3GPP TS 25.304(UE Procedures in Idle Mode and Procedures for Cell Re-selection in Connected Mode)에 잘 나타나 있다. 상기 셀 재선택을 위해서는 상기 단말이 속한 서빙 기지국(Serving BS)으로부터 수신되는 인접 기지국에 대한 정보에 따라 상기 인접 기지국의 수신 신호(예컨대, 파일럿 신호)의 세기를 통해 품질 측정(quality measurement)을 수행하여야 하며, 상기 품질 측정은 무선 접속 네트워크(UTRAN)에 의해 제어된다.
상기 서빙 기지국의 품질 레벨(quality level)과 시스템 정보내의 임계값(threshold)에 따라, 셀간(intra-frequency), 주파수간(inter-frequency) 또는 무선 접속 토폴로지(Radio Access Technology) 품질 각각의 요구 사항들을 만족하도록 단말(UE; User Equipment) 측정(UE measurement)이 수행된다.
한편, 상기 HCS가 이용될 때, 상기 셀 재선택을 위해 측정되어지는 셀 수는 보다 줄어들 수 있는데, 이는 높은 우선 순위의 셀(HCS_PRIO)만을 고려하기 때문이다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 서빙 기지국으로부터 수신되는 시스템 정보(즉, SIB)에는 주변 기지국 정보(neighbor cell list)가 포함되며, 상기 각각의 주변 기지국들에 대한 우선 순위(priority) 정보가 포함되게 된다. 예컨대, 상기 우선 순위는 셀 크기 또는 제공 가능한 서비스 품질에 따라 0 내지 7의 8등급으로 구분될 수 있으며, 상기 마이크로 셀은 7등급, 상기 매크로 셀은 0등급으로 설정될 수 있다. 따라서, 상기 계층이 다른 셀들 간의 핸드오버를 수행할 때, 모든 인접 기지국에 대한 품질 측정을 수행하지 않고, 서빙 기지국과 우선 순위가 인접한 셀에 대해서만 품질 측정을 수행하면 되므로, 상기 HCS 구조에서 측정되어지는 셀 수는 줄어들 수가 있다. 에컨대, 서빙 셀이 피코 셀일 경우에는 인접하는 피코 셀과 마이크로 셀에 대해서만 품질 측정을 수행하며, 서빙 셀이 마이크로 셀일 경우에는 인접하는 마이크로 셀과 매크로 셀에 대해서만 품질 측정을 수행하면 된다.
이 때, 상기 품질 측정에 따라 핸드오버 상황이 발생하여 셀을 재선택할 경우에는 상기 가입자 단말의 속도를 고려하여야 한다. 이는 상술한 바와 같이 저속의 이동 단말에 대해서는 셀반경이 작은 마이크로 셀에서 서비스하는 것이 바람직하며, 고속의 이동 단말에 대해서는 셀반경이 상대적으로 큰 매크로 셀에서 서비스 하는 것이 효율적이다.
한편, 상기 가입자 단말의 속도를 판단하는 방법은 상술한 표준 문서에 나타나 있듯이 소정의 기간동안 상기 가입자 단말이 셀을 재선택하는 횟수로서 판단되어질 수 있다. 따라서, 상기 가입자 단말이 일정 기간 동안 기 정해진 개수 이상의 셀과 재접속할 경우에는 고속으로 이동하는 단말로 판단하게 된다. 즉, 상기 고속 이동 상태 판단은 하기 <수학식 1>과 같이 결정한다.
이때, 상기 NCR은 미리 정의된 최대 셀 재선택(cell reselection) 횟수이며, 상기 TCRmax는 셀 재선택을 추정하기 위한 시간 주기이다. 상기 <수학식 1>을 참조하면, TCRmax 시간 동안 가입자 단말이 상기 NCR값 보다 많은 셀과 핸드오버할 경우에는 상기 가입자 단말의 이동 속도가 고속인 것으로 판단하게 된다. 이때에는 상기 단말은 서빙 셀과 동일하거나 보다 낮은 HCS 우선순위를 가지는 인접 셀에 대해서만 품질 측정을 수행한다.
반면, 상기 단말이 일정 기간 동안 기 정해진 개수 이하로 인접 셀과 재접속할 경우에는 저속으로 이동하는 단말로 판단하게 된다. 상기 저속 이동 상태 판단은 하기 <수학식 2>와 같이 결정한다.
이때, 상기 NCR은 미리 정의된 최대 셀 재선택(cell reselection) 횟수이며, 상기 TCRmax는 셀 재선택을 추정하기 위한 시간 주기이다. 또한, 상기 TCRmaxhyst는 단말이 저속의 상태로 돌아가기 전의 추가적인 시간 주기를 의미한다. 상기 <수학식 1>을 참조하면, 상기 단말이 고속 이동 상태로 천이된 후, 상기 TCRmaxhyst 시간이 경과한 후에, TCRmax 시간 동안 상기 NCR값 보다 적은 셀과 핸드오버할 경우에는 상기 가입자 단말의 이동 속도가 저속인 것으로 판단하게 된다.
한편, 상기 3GPP 표준에서 언급하고 있는 고속 이동 상태(High-Mobility State)는 HCS의 우선순위로 인해 뚜렷한 신호 강도 차이를 보이는 계층 간에는 적용이 가능하지만, 동일 계층의 셀간에는 오류가 발생할 수 있다.
도 2는 종래의 계층 셀 구조에서 고속 상태로 오인되는 상황을 나타낸 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, HCS 구조를 가지는 이동통신 시스템의 셀 구조는 상술한 바와 같이 소정의 매크로 셀 #1(200)과 다수의 마이크로 셀들(210, 220, 230)이 중첩된 구조를 가진다. 상기 도 2에서는 마이크로 셀 #2(220)에 속한 단말(240)이 저속으로 이동하고 있으나, 셀 중첩 지역을 지나게 됨으로 인해, 짧은 시간에 마이크로 셀 #1, 마이크로 셀 #3, 마이크로 셀 #1 등으로 많은 셀 재선택이 일어나게 된다.
즉, 상기와 같이 셀이 겹치는 경계 부분 또는 시그널링 널(signalling null)이 발생하는 신호 강도가 좋지 못한 지역에서는 핑퐁 현상으로 인해 짧은 시간 동안 2 내지 3개의 서비스 기지국을 여러번 옮기는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 상기와 같이 셀의 겹치는 범위가 보다 좁은 마이크로 셀에서 보다 심각하게 나타나며, 고속의 사용자가 아님에도 마이크로 셀을 서비스 기지국으로 선택하는 오류가 발생할 수 있다.
한편, 현재 고속 페이딩(fast fading) 상황에서의 핑퐁 현상 예방을 위해 필터링(filtering) 기법이 적용되고 있다. 만약, 이동 단말의 속도가 빠르다면(예컨대, 50km/h 이상) 상기 고속 페이딩을 평균화하는 것은 상대적으로 용이하다. 즉, 상기 필터링을 위한 필터링 시간(filtering time)은 100ms로 충분하다. 하지만 상기 이동 단말의 속도가 낮다면(예컨대, pedestrian 환경) 상기 고속 페이딩을 평균화하기 위해 1초의 크기를 갖는 필터가 요구된다. 이와같이 필터링 시간이 길어지면 상기 이동 단말은 셀 재선택이 발생하기 전 이웃 셀의 깊은 영역까지 진행할 수 있으므로 다른 사용자들에게는 높은 간섭을 야기한다.
따라서, 상기 저속 이동 단말의 경우에는 상기 필터링 시간을 오래 가져갈 수 없기 때문에, 셀 경계 지역에서 주로 발생하는 핑퐁(ping-pong) 현상은 보다 심각해질 수 있다. 이와 같이 상기 핑퐁 현상이 발생하면 주변 기지국 하나 또는 두개에 대해 계속하여 셀 재선택이 발생하며, 이에 따라 실제로는 저속 이동 상태인데도 불구하고 상술한 기존의 고속 이동 판단 방법에 따라 상기 단말을 고속의 상태로 오인하게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 계층 셀 구조를 가지는 이동통신 시스템에서 고속 상태 판단에 의한 셀 재선택 방법을 제공함에 있다.
또한, 본발명의 목적은 단말의 이동 지역이 셀 경계 지역임을 구별하여 저속의 단말이 빈번한 핸드오버로 인해 고속 이동 상태로 오인되는 것을 방지하는 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 하나의 마이크로 셀 영역이 하나의 매크로 셀 영역에 중첩되는 계층 셀 구조를 가지는 이동통신시스템에서 이동 단말이 상기 마이크로 셀 또는 매크로 셀을 선택하는 방법에 있어서, 소정의 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정과, 소정의 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 마이크로 셀 또는 매크로 셀로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각 셀들이 셀 특성에 따라 소정의 우선 순위를 가지며, 상기 우선 순위가 다른 복수의 셀들이 서로 중첩되는 중첩되는 계층 셀 구조를 가지는 이동통신시스템에서 이동 단말이 제1 우선 순위를 가지는 셀로부터 상기 제1 우선 순위와 다른 제2 우선 순위를 가지는 셀로 재선택하는 방법에 있어서, 소정의 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정과, 소정의 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 상기 제1 우선 순위를 가지는 셀 또는 제2 우선 순위를 가지는 셀을 셀로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 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 정의 내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례등에 따라 달라질 수 있으며, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 계층 셀 구조에서 이동하는 단말이 서비스 받고자 하는 계층의 셀을 선택하는 방법에 관한 것으로서, 상기 계층 셀 구조는 셀의 반경 또는 서비스 가능한 품질 등에 의해 계층화되어 구분될 수 있는 다수의 셀들이 중첩되어 있는 구조를 의미한다. 따라서, 상기 계층 셀 구조는 마이크로 셀의 서비스 영역과 매크로 셀의 서비스 영역이 중첩된 구조를 형성하여 상기 두 영역이 중첩되는 지역에 속한 단말이 상황에 따라 상기 마이크로 셀 또는 매크로 셀을 선택하여 서비스 받을 수 있다.
한편, 상기 셀의 계층은 상술한 바와 같이 우선 순위에 따라 여러가지의 단계(예컨대, 0~7의 8단계)로 구별하고, 현재 서비스되는 셀의 계층과 인접한 우선순위를 가지는 셀에 대한 셀 선택을 하도록 구현할 수도 있다. 예컨대, 우선순위가 3인 셀에서는 셀 재선택 조건에 따라 다수의 인접 셀들 중에서 우선순위가 2, 3 또는 4인 셀로 핸드오버할 수 있다.
상술한 바와 같이 가입자 단말 또는 기지국의 상태에 따라 상기 단말을 어느 계층에서 서비스 받도록 할 것인가를 결정하여야 하며, 이때 상기 단말의 이동 속도는 상기 서비스 받는 셀의 계층을 선택하는데 있어서 중요한 결정 인자가 된다. 이는 고속의 이동 단말에 대해서는 빈번한 핸드오버를 피하기 위하여 매크로 셀과 같이 셀 반경이 큰 셀을 통해 서비스 받도록 하는 것이 보다 효율적이기 때문이다.
일반적으로 고속의 사용자는 매크로 셀에, 그리고 저속의 사용자는 마이크로 셀에 위치한다. 하지만 종래 기술과 같이 속도를 인자로 한 셀 재선택 횟수만을 고려하여 셀의 계층을 선택할 경우, 셀 경계 및 신호가 좋지 않은 지역에서 발생할 수 있는 핑퐁 현상으로 셀의 최적화를 저해할 수 있다. 따라서 후술하는 본 발명에서는 저속의 이동 단말이 셀 경계 지역 등으로 이동함에 따라 발생하는 고속 이동으로 오인하게 되는 문제를 해결하기 위하여 상기 저속 이동 단말이 셀 경계 지역에 있음을 판단하게 한다. 이렇게 함으로써 상기 저속 이동 단말의 핑퐁 현상을 방지하고 계층 셀 구조에서 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 상기 계층 셀 구조(즉, HCS)에서 가장 우선적으로 고려해야 하는 것은 트래픽의 분산 문제이다. 상술한 바와 같이 일반적으로 저속의 사용자(required high data rate)는 마이크로 셀에 고속의 사용자(required low data rate)는 매크로 셀에서 서비스 받게 된다. 이는 상기 계층 셀 구조의 최적화 방안 중 커버리지 원인에 의한 핸드오버(coverage reason handover)에 이용된다. 만약, 사용자의 이동 속도에 오류가 발생하면, 매크로 셀에서는 고속 서비스로 인한 셀 로드가 급격히 증가하여 새로운 호나 핸드오버 호에 대해 서비스할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 상술한 3GPP 표준에서 제안하는 고속 이동 상태를 결정하는 상기 <수학식 1>에서의 방법은 신호 강도가 약한 지역이나 셀의 경계를 따라 움직이는 사용자에게는 오류가 발생할 수 있으며, 후술하는 본 발명에서 제안하는 방법을 통해 그 오류를 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 이동 단말의 고속 이동 상태를 보다 정확히 판단하기 위해서는 상기 <수학식 1>의 조건에 본 발명에 따른 조건이 하기 <수학식 2>와 같이 추가되어야 한다.
상기 <수학식 3>에서 BTSC는 현재 서비스 중인 서빙 기지국을 의미하며, BTS-2, BTS-3은 이전에 서비스 받았던 기지국의 순서를 나타낸다. 즉 상기 이동 단말은 BTS-3, BTS-2, BTS-1, BTSC의 순서로 핸드오버 하고 있음을 알 수 있다. 상기 Tmin은 고속의 상태인지를 파악하기 위한 최소의 시간을 의미한다. 상기 Tmin 값은 셀의 반경 및 단말의 고속 판단 기준값 등을 고려하여 시스템 설계자에 의해 미리 설정되는 값이며, 상기 TCRmax의 %로 표현하는 것도 가능하다. 상기 Tmin 값의 설정 방법에 대한 예는 후술하기로 한다.
이하, 상기 <수학식 3>을 참조하여 본 발명에 따라 고속 또는 저속의 상태를 결정하기 위한 방법을 설명한다. 먼저, 특정 단말에 대하여 주어진 셀 재선택 시간 주기 동안, 상기 셀 재선택의 횟수가 미리 정의된 최대 셀 재선택의 횟수(즉, NCR)를 초과하게 되면, 본 발명에 따라 상기 <수학식 3>에서 추가된 조건에 의해 진정한 고속 이동 여부를 판단하게 된다. 즉, 이전 Tmin의 시간 주기 동안 현재 서비스 중인 기지국이 이전 두번째 기지국(BTS-2) 혹은 세번째 기지국(BTS-3)과 동일한 지 검토하여 동일하지 않다면 상기 단말을 고속 이동 상태(fast-moving user state)로 판단하여 매크로 셀로 서비스 셀을 옮기게 된다.
만약, 상기 <수학식 3>의 조건을 모두 만족하지 못하게 되면, 셀 재선택 횟수가 기준값을 초과할지라도 저속 이동 상태(slow-moving user state)로 판단하게 된다.
한편, 상기 고속 이동 상태에서는 종래 기술과 같이 상기 고속 이동 상태에서 일정 시간이 경과한 후, 셀 재선택 횟수가 최대 셀 재선택 횟수 이하가 되면 저속 이동 상태로 천이된다.
이하, 도 3을 참조하여 상기 단말의 고속 이동 상태 및 저속 이동 상태간의 상태 천이 조건을 보다 구체적으로 설명한다.
상기 도 3을 참조하면, 저속 이동 상태(310)에서 고속 이동 상태(300)로 천이하는 조건(320)은 상기 <수학식 3>와 같다. 즉, 기 설정된 시간(TCRmax) 동안 셀 재선택 횟수가 최대 셀 재선택 횟수(NCR)보다 클 경우 소정의 기간(Tmin)동안 현재 서빙 기지국이 이전 서빙 기지국들 중 하나와 동일한지 여부를 판단하여, 동일한 서빙 기지국이 아닐 경우에만 고속 이동 상태로 천이한다. 예컨대, BTS-3, BTS-2, BTS-1, BTSC가 각각 다른 기지국일 경우(상기 도 3에서 동일한 무늬일 경우 동일한 기지국을 의미한다.)에는 상기 단말이 고속으로 이동하는 것으로 간주할 수 있으므로 상기 단말을 고속 이동 상태(300)로 결정하게 된다.
반면, 상기 기 설정된 시간 동안 셀 재선택 횟수가 최대 셀 재선택 횟수보다 크다 할지라도, 상기 현재 서빙 기지국과 소정의 기간동안 선택한 기지국들 중 하나의 기지국과 동일할 경우에는 고속으로 이동하는 것이 아니라 셀 접경 지역에 있는 것으로 판단하고, 저속 이동 상태를 유지한다.
예컨대, 상기 도 3의 제1 상황(Case 1)에서는 셀 재선택 횟수가 기준값을 초과할지라도 BTSC와 BTS-2가 동일한 기지국이었으므로, 단말이 고속으로 이동하는 것이 아니라 셀 접경 지역에 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 도 3의 제2 상황(Case 2)에서도 마찬가지로 셀 재선택 횟수가 기준값을 초과할지라도 BTSC와 BTS-3이 동일한 기지국이었으므로, 단말이 고속으로 이동하는 것이 아니라 셀 접경 지역에 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기 제1 상황 및 제2 상황에서는 단말이 저속으로 이동하고 있는 것으로 판단하게 된다. 이에 따라 마이크로 셀을 통해 서비스 받는 단말은 매크로 셀로 핸드오버하지 않고 계속해서 마이크로 셀들 중 하나의 셀로부터 서비스 받게 된다.
한편, 상기 고속 이동 상태(300)에서 상기 저속 이동 상태(310)로 천이하는 조건(330)은 상기 <수학식 2>에서 상술한 바와 같다.
이하, 상술한 Tmin값을 설정하는 방법의 예를 설명하기로 한다. 먼저 상기 마이크로 셀의 반경은 200m로 가정하고, 고속 이동 판단 기준이 되는 속도를 60km/h라 가정하며, 각 단말이 각 셀의 중심을 통과하는 최악의 경우(worst case)를 가정한다. 즉, TCRmax = 300s(5분), # of BTS = 12.5가 된다. 따라서, 상기 단말은 각 셀의 중심을 통과하는 경우 1분동안 2.5개의 기지국을 통과하게 되므로, 상기 단말의 핑퐁 현상을 잡아내기 위해서는 상기 Tmin값을 최소 1분으로 설정하도록 할 수 있다. 한편, 상기 Tmin 값은 상기 TCRmax와 동일하게 설정도 가능함은 자명하다.
결국, 상기 Tmin 값은 상기 셀의 반경과 고속 이동 판단 기준이 되는 속도를 고려하여 시스템 설계자에 의해 효율적으로 설정될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 셀 재선택 방법을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 계층 셀 구조에서 마이크로 셀과 매크로 셀간의 셀 재선택 절차을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 이동 단말의 파워가 온(On)되어 캠프 온(Camp On)(401)하게 되면, 상기 단말은 일반적으로 가장 가까운 마이크로 셀(즉, 파일럿의 수신 신호가 가장 센 셀)에 접속하는 셀 선택 과정(403)을 거친다.
한편, 상기 단말이 이동하여 현재 접속하고 있는 서빙 셀의 수신 신호 세기가 소정의 임계값 이하로 떨어질 경우 인접 셀들에 대한 정보에 의해 상기 인접 셀들 중 하나의 셀로 핸드오버하는 셀 재선택 과정(405)을 거치게 된다. 이때 상기 이동 단말은 본 발명에 따라 상기 단말이 고속 이동 상태인지 저속 이동 상태인지를 판단하게 되며, 상기 단말의 이동 속도에 따라 매크로 셀로 접속할 것인지 마이크로 셀로 접속할 것인지를 결정하게 된다.
상기 단말의 이동 속도가 저속인지 고속인지를 판단하기 위하여 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 셀 재선택 횟수를 측정함과 동시에 현재 재선택한 셀이 이전 셀들 중 하나와 동일한 셀인지 판단하는 과정을 거친다.
즉, 먼저 상술한 <수학식 3>에 따라 소정의 시간(즉, TCRmax) 동안 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수(즉, NCR)를 초과하는 지를 판단(407)하게 되며, 상기 판단 결과, 셀 재선택 횟수가 상기 최대 셀 재선택 횟수보다 적을 경우 상기 이동 단말은 저속 이동 단말로 판단하고 계속하여 마이크로 셀과 접속을 유지한다.
한편, 상기 셀 재선택 횟수가 최대 셀 재선택 횟수를 초과할 경우라도 본 발명에 따라 소정의 시간동안 현재 재선택한 서빙 셀이 이전 선택한 셀들 중 하나와 동일한 지를 확인함으로써 상기 이동 단말의 속도가 고속인지를 판단하게 된다. 따라서, 고속의 상태 파악을 위해 기 설정된 최소의 시간(Tmin) 동안에 현재 서빙 셀과 동일한 셀로의 셀 재선택이 있었는 지를 판단(409)하게 된다. 예컨대, 현재 서빙 셀(BTSC)과 2번째 이전에 접속한 셀(BTS-2)의 동일 여부를 판단하고, 현재 서빙 셀(BTSC)과 3번째 이전에 접속한 셀(BTS-3)의 동일 여부를 판단한다. 이렇게 함으로써 저속의 이동 단말이 셀의 접경 지역을 지남으로써 발생할 수 있는 고속 이동 상태로 잘못 판단하게 되는 오류를 방지할 수 있다.
상기 판단 결과 상기 이동 단말이 고속 이동 단말로 판단될 경우, 상기 이동 단말은 매크로 셀로 접속(411)하게 된다. 그런다음, 추가적인 소정의 시간(TCRmaxHyst) 이후 다시 상기 단말이 저속의 상태인지를 판단(413)하게 된다. 즉, 셀 재선택을 추정하기 위한 소정의 시간(TCRmax) 동안 상기 최대 셀 재선택 횟수를 초과하게 되면, 상기 이동 단말은 매크로 셀 접속을 유지(415)하게 되며, 그렇지 않을 경우 상기 이동 단말은 저속 이동 상태인 것으로 판단되어 마이크로 셀로 접속(417)하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면, 저속 이동 단말이 셀 중첩 지역 등을 통과할 때 고속 이동 단말로 오인되는 것을 방지함으로써 무선 환경에서 흔히 발생할 수 있는 페이딩 및 시그널링 널의 영향을 줄일 수 있으며, 이동 단말의 상태를 보다 명확히 알 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 계층 셀 구조에서 C/I 기반의 서비스 가능 지역을 나타낸 도면.
도 2는 종래의 계층 셀 구조에서 고속 상태로 오인되는 상황을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 계층 셀 구조에서 고속 이동 상태로 판단하기 위해 추가되는 파라미터를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 계층 셀 구조에서 마이크로 셀과 매크로 셀간의 셀 재선택 절차을 나타낸 흐름도.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 마이크로 셀 영역이 하나의 매크로 셀 영역에 중첩되는 계층 셀 구조를 가지는 이동통신시스템에서 이동 단말이 상기 마이크로 셀 또는 매크로 셀을 선택하는 방법에 있어서,
    소정의 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정과,
    소정의 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 따라 마이크로 셀 또는 매크로 셀로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시간 구간은 상기 제1 시간 구간에 포함됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정은,
    상기 이동 단말이 현재 접속중인 서빙 셀과 상기 제2 시간 구간동안 접속하였던 이전 접속 셀들 중 하나의 셀과 동일한지 여부를 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하며, 상기 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들이 중복되지 않았을 경우, 상기 단말은 상기 매크로 셀과 접속함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하지 않을 경우 상기 단말은 상기 마이크로 셀과 접속함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들 중에서 2회 이상 선택한 셀이 존재할 경우, 상기 단말은 상기 마이크로 셀과 접속함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 매크로 셀과 접속한 후, 소정의 제3 시간 구간이 경과하였을 때, 다시 새로운 상기 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시간 구간은 상기 마이크로 셀의 반경 및 고속 판단의 기준이 되는 속도에 의해 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 각 셀들이 셀 특성에 따라 소정의 우선 순위를 가지며, 상기 우선 순위가 다른 복수의 셀들이 서로 중첩되는 중첩되는 계층 셀 구조를 가지는 이동통신시스템에서 이동 단말이 제1 우선 순위를 가지는 셀로부터 상기 제1 우선 순위와 다른 제2 우선 순위를 가지는 셀로 재선택하는 방법에 있어서,
    소정의 제1 시간 구간 동안 상기 단말이 셀을 재선택한 횟수가 기 설정된 최대 셀 재선택 횟수를 초과하는 지를 판단하는 과정과,
    소정의 제2 시간 구간 내에서 상기 단말이 선택한 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 따라 상기 제1 우선 순위를 가지는 셀 또는 제2 우선 순위를 가지는 셀을 셀로 접속하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 셀의 우선 순위는 셀의 반경에 의해 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 셀의 우선 순위는 상기 셀이 제공 가능한 서비스 품질에 의해 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 시간 구간은 상기 제1 시간 구간에 포함됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 셀들의 중복 선택 여부를 판단하는 과정은,
    상기 이동 단말이 현재 접속중인 서빙 셀과 상기 제2 시간 구간동안 접속하였던 이전 접속 셀들 중 하나의 셀과 동일한지 여부를 판단하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제2 시간 구간은 상기 마이크로 셀의 반경 및 고속 판단의 기준이 되는 속도에 의해 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
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