KR20050119054A - 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트핸드오버 지원을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트핸드오버 지원을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핸드오버 지원 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 방송되는 상기 인접 기지국 들 및 섹터들의 정보를 수집하는 과정과, 상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 상기 서빙 기지국으로 핸드오버를 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에 위치해 있고, 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하는 과정과, 상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 소프트 핸드오버를 수행하도록 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 지원을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPORTING SOFT HANDOVER IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 특정 주파수 대역을 사용하는 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)가 다른 기지국(BS: Base Station)의 다른 주파수 대역을 사용하는 섹터로 이동하는 경우, 소프트 핸드오버(soft handover)를 지원하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3G: 3rd Generation, 이하 '3G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384Kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다. 한편, 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 그래서 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다. 그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말기의 이동성을 전혀 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버(handover) 역시 전혀 고려되고 있지 않다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153) 중 가입자 단말기(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버 영역에 존재하며, 따라서 상기 가입자 단말기(130)에 대한 핸드오버를 지원해야만 상기 가입자 단말기(130)에 대한 이동성을 지원하는 것이 가능하게 된다.
상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도를 지원한다. 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 또한 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템이다. 결과적으로 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템 모두는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이며, 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템을 일례로 하여 설명하기로 한다.
그러면 여기서 상기 IEEE 802.16d 및 IEEE 802.16e 통신 시스템의 상하향 링크(downlink) 프레임(frame) 구조를 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 상하향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 상향/하향 링크 프레임 구조는 프리앰블(preamble) 영역과, 방송 제어 영역과, 데이터 전송 영역들로 구성된다. 상기 프리앰블 영역을 통해서는 기지국과 가입자 단말기간 상호 동기를 획득하기 위한 동기 신호, 즉 프리앰블 시퀀스(sequence)가 송신된다. 상기 방송 제어 영역은 DL(DownLink)-MAP 영역과, UL(UpLink)-MAP 영역으로 구성된다. 상기 DL-MAP 영역은 DL-MAP 메시지가 송신되는 영역으로서 상기 DL-MAP 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 "IE"라 칭하기로 한다)들은 하기 표 1에 나타내었다. 상기 데이터 전송 영역은 PUSC(Partial Usage of Subchannels) 서브 채널과 FUSC (Full Usage of Subchannels) 서브 채널로 나눌 수 있다. 상기 PUSC 서브 채널과 FUSC 서브 채널은 동일 프레임 상에서 시분할(Time division)로 구분될 수 있다.
상기 PUSC 방식은 전체 서브 채널중에서 섹터(sector)별로 일부 서브 채널들만 할당하여 사용하는 방식이다. 인접하는 두 셀의 섹터에는 서로 다른 PUSC 서브 채널 영역을 할당하여 섹터간의 상호 간섭을 피할 수 있다. 따라서, 셀경계에 위치한 MSS에게 두 BS가 동일한 서브 캐리어를 가지는 PUSC 서브 채널을 할당하기는 어렵다.
한편, FUSC는 모든 셀의 모든 섹터에 전체 서브 채널을 할당하여 사용하는 방식이다. 따라서 FUSC 방식을 사용하는 경우는 주파수 재사용 효율(frequency reuse factor)을 1로 운용하는 경우에 해당된다. 상기 FUSC 방식은 모든 섹터에서 전체 서브 채널을 모두 사용할 수 있으나, 각 섹터의 서브 채널간 간섭을 최소화하기 위해 각 섹터마다 서브 채널의 서브 캐리어 집합을 다르게 구성한다. 즉, 서브 채널간의 해당 서브 캐리어들이 서로 겹치는 확률 (hit probability)이 최소화되도록, FUSC 부채널들을 설계해야 한다. 결국, MSS에 소프트 핸드오버를 제공하기 위해서는 동일한 서브 캐리어를 가지는 동일한 서브 채널을 두 섹터에서 할당할 수 있어야 한다. 그러나, 현재 IEEE 802.16 규격에 정의된 서브 채널 또는 메시지 구조로는 상기 MSS가 소프트 핸드오버하는 것은 사실상 불가능하다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, DL-MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 PHY(PHYsical) Synchronization과, 하향 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 하향링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 'DCD'라 칭하기로 한다) 메시지의 구성(configuration) 변화에 상응하는 카운트(count)를 나타내는 DCD count와, 기지국 식별자(Base Station IDentifier)를 나타내는 Base Station ID와, 상기 Base Station ID 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of DL-MAP Elements n을 포함한다. 특히, 상기 표 1에 도시하지는 않았으나 상기 DL-MAP 메시지는 하기에서 설명할 레인징들 각각에 할당되는 레인징 코드들에 대한 정보를 포함한다.
또한, 상기 UL-MAP 영역은 UL-MAP 메시지가 송신되는 영역으로서 상기 UL-MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 2에 나타내었다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, UL-MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 상향 링크 채널 식별자(Uplink Channel ID)를 나타내는 Uplink Channel ID와, 상향 링크 버스트 프로파일을 포함하고 있는 상향링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 "UCD"라 칭하기로 한다) 메시지의 구성 변화에 상응하는 카운트를 나타내는 UCD count와, 상기 UCD count 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of UL-MAP Elements n을 포함한다. 여기서, 상기 상향 링크 채널 식별자는 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 "MAC"이라 칭하기로 한다)-서브 계층(sublayer)에서 유일하게 할당된다.
또한, 데이터 영역은 가입자 단말기별로 TDM/시간 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access, 이하 'TDMA'라 칭하기로 한다) 방식으로 할당된 타임 슬럿(time slot)들에 해당하는 영역들이다. 상기 기지국은 미리 설정되어 있는 센터 캐리어(center carrier)를 이용하여 상기 기지국이 관리하고 있는 가입자 단말기들에 방송해야할 방송 정보들을 상기 하향 링크 프레임의 DL-MAP 영역(211)을 통해 송신한다. 상기 가입자 단말기들은 파워 온(power on)함에 따라 상기 가입자 단말기들 각각에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 즉 가장 센 파일럿(pilot) 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'라 칭하기로 한다)를 가지는 파일럿 채널 신호를 검출한다. 그리고, 상기 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국을 가입자 단말기 자신이 현재 속해있는 기지국으로 판단하고, 상기 기지국에서 송신하는 하향 링크 프레임의 DL-MAP 영역과 UL-MAP 영역을 확인하여 자신의 상향 링크 및 하향 링크를 제어하는 제어 정보 및 실제 데이터 송수신 위치를 나타내는 정보를 알게 된다.
또한, 상기 UCD 메시지 구조를 표 3에 나타내었다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, UCD 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 상향 링크 채널 식별자를 나타내는 Uplink Channel ID와, 기지국에서 카운트되는 Configuration Change Count와, 상향 링크 물리 채널의 미니 슬럿(mini-slot)의 크기를 나타내는 Mini-slot Size와, 초기 레인징을 이용한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 초기 레인징을 이용한 최초 백오프 윈도우(Initial backoff window) 크기를 나타내는 Ranging Backoff Start와, 상기 초기 레인징을 이용한 백오프의 종료점을 나타내는, 즉 최종 백오프 윈도우(Final backoff window) 크기를 나타내는 Ranging Backoff End와, contention data and requests를 위한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 최초 백오프 윈도우의 크기를 나타내는 Request Backoff Start와, contention data and requests를 위한 백오프의 종료점을 나타내는, 즉 최종 백오프 윈도우 크기를 나타내는 Request Backoff End를 포함한다. 여기서, 상기 백오프 값은 하기에서 설명할 레인징들이 실패할 경우 다음 번 레인징을 위해 대기해야하는 일종의 대기 시간 값을 나타내며, 기지국은 가입자 단말기가 레인징에 실패할 경우 다음번 레인징을 위해 대기해야하는 시간 정보인 상기 백오프값을 상기 가입자 단말기로 송신해야만 하는 것이다. 일례로 상기 Ranging Backoff Start와 Ranging Backoff End에 의한 값이 "10"으로 결정되면, 상기 가입자 단말기는 truncated binary exponential backoff 알고리즘에 의해서 번(1024번)의 레인징을 수행할 수 있는 기회를 패스한 이후에 다음 번 레인징을 수행하여야만 하는 것이다.
한편, 상기 DL-MAP 메시지는 기지국에서 모든 가입자 단말기들에게 주기적으로 방송되는데, 상기 가입자 단말기가 이를 계속 수신할 수 있는 경우를 기지국과 동기가 일치했다고 지칭한다. 즉, 상기 DL-MAP 메시지를 수신한 단말기들은 순방향 링크로 전송되는 모든 메시지들을 수신할 수 있다.
상기 표 3을 참조로 상술한 바와 같이, 기지국은 가입자 단말기가 엑세스에 실패할 경우, 사용할 수 있는 백오프 값을 알려주는 정보를 포함하고 있는 상기 UCD 메시지를 상기 가입자 단말기로 전송한다.
한편, 상기 레인징을 수행할 경우, 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로 RNG-REQ 메시지를 전송하게 되고, 상기 RNG-REQ 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 가입자 단말기에게 상기에서 언급된 주파수, 시간 및 전송 파워를 보정하기 위한 정보들을 포함한 RNG-RSP 메시지를 전송하게 된다.
상기 RNG-REQ 메시지의 구조는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
상기 표 4에서 Downlink Channel ID는 상기 가입자 단말기가 상기 UCD를 통해 수신한 레인징 요구 메시지에 포함된 순방향 채널 아이디를 의미하며, 상기 Pending Until Complete는 전송되는 레인징 응답의 우선순위를 나타낸다. 즉, 상기 Pending Until Complete가 "0"이라면, 이전의 레인징 응답이 우선시 되는 것이며, 상기 Pending Until Complete가 "0"이 아니라면 현재 전송되어진 응답이 우선시 되어진다.
또한, 상기 표 4에서 나타낸 RNG-REQ 메시지에 대응한 상기 RNG-RSP 메시지의 구조는 하기 표 5와 같다.
상기 표 5에서 Uplink Channel ID는 기지국이 RNG-REQ 메시지에 있던 상향링크 채널의 아이디를 의미한다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기가 고정된 상태, 즉 가입자 단말기의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있다. 그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에 가입자 단말기의 이동성을 고려하는 시스템이라고 규정하고 있으며, 따라서 상기 IEEE 802.16e 시스템은 다중 셀(multi cell) 환경에서의 가입자 단말기의 이동성을 고려해야만 한다. 이렇게 다중 셀 환경에서의 가입자 단말기 이동성을 제공하기 위해서는 상기 가입자 단말기 및 기지국의 동작의 변경이 필수적으로 요구되며, 특히 상기 가입자 단말기의 이동성 지원을 위해 다중 셀 구조를 고려한 상기 가입자 단말기의 핸드오버에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
광대역 무선 이동통신 시스템에서 가입자 단말기는 복수 개의 기지국으로부터 전송되는 프리앰블들을 수신한다. 상기 가입자 단말기는 수신된 프리앰블들의 CINR을 측정한다. 상기 가입자 단말기는 측정된 복수 개의 CINR들 중에서 가장 높은 CINR을 가지는 기지국을 선택한다. 즉, 프리앰블 채널을 전송하는 상기 복수 개의 기지국들 중에서 가장 양호한 수신 상태를 가지는 기지국을 선택함으로서 상기 가입자 단말기는 자신이 속해있는 기지국을 인식한다. 이하 상기 가입자 단말기에 가장 양호한 수신 상태를 가지는 기지국을 서빙 기지국(Serving BS)이라 한다.
상기 서빙 기지국은 상기 가입자 단말기로 인접 기지국 광고(MOB-NBR_ADV: Neighbor Advertisement, 이하 'MOB-NBR_ADV'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 MOB-NBR_ADV 메시지 구조를 표 6에 나타내었다.
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, MOB-NBR_ADV 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 구성(configuration)이 변경되는 수를 나타내는 Configuration Change Count와, 인접 기지국들의 개수를 나타내는 N_NEIGHBORS와, 상기 인접 기지국들의 식별자(ID: Identifier)를 나타내는 Neighbor BS-ID와, 상기 인접 기지국의 물리 채널 주파수를 나타내는 Physical Frequency와, 상기 정보들 이외에 상기 인접 기지국과 관련된 기타 정보를 나타내는 기타 인접 정보(TLV Encoded Neighbor Information)를 포함한다. 또한, 가입자 단말기가 핸드오버를 요구할 수 있는 히스테리시스 임계치(Hysteresis threshold)와, 주기적인 스캔 보고를 위한 MAHO report period 정보를 포함하고 있다.
상기 MOB-NBR_ADV 메시지를 수신한 가입자 단말기는 가입자 단말기 자신이 인접 기지국들로부터 송신되는 프리앰블 신호들의 CINR들을 스캐닝하기를 원할 때 상기 서빙 기지국으로 스캔 요구(MOB_SCN_REQ: Scanning Interval Allocation Request, 이하 "MOB_SCN_REQ"라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 가입자 단말기가 스캔 요구를 하는 시점은 상기 프리앰블 신호 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지 구조를 표 7에 나타내었다.
상기 표 7에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 인접 기지국들로부터 송신되는 프리앰블 신호들의 CINR을 스캐닝하기를 원하는 스캔 구간을 나타내는 Scan Duration을 포함한다. 상기 Scan Duration은 프레임 단위로 구성된다. 상기 표 7에서 상기 MOB_SCN_REQ 메시지가 전송될 Management Message Type은 현재 결정되지 않은 상태이다(Management Message Type = undefined).
상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 서빙 기지국은 상기 이동 가입자 단말기((MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)가 스캔할 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 상기 MSS로 송신한다. 여기서, 상기 MOB_SCN_RSP 메시지 구조를 표 8에 나타내었다.
상기 표 8에 나타낸 바와 같이, MOB_SCN_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 전송한 MSS의 연결 식별자(CID: connection ID, 이하 "CID"라 칭하기로 한다)와, 스캔 구간이다. 상기 표 8에서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지가 전송될 Management Message Type은 현재 결정되지 않은 상태이며(Management Message Type = undefined), 상기 스캔 구간은 상기 MSS가 상기 파일럿 CINR 스캐닝을 수행하는 구간을 나타낸다.
상기 스캐닝 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 MSS는 상기 스캐닝 정보 파라미터들에 상응하게 상기 MOB-NBR_ADV 메시지를 통해 인식한 인접 기지국들에 대한 파일럿 CINR들을 스캐닝한다.
이와 같이 IEEE 802.16e 시스템에서 핸드오버를 지원하기 위해서 가입자 단말기는 인접 기지국들(neighbor BSs) 및 상기 가입자 단말기가 현재 속해있는 기지국, 즉 서빙 기지국에서 송신하는 프리앰블 신호의 CINR을 측정해야만 하며, 상기 서빙 기지국에서 송신하는 프리앰블 신호의 CINR이 상기 인접 기지국들에서 송신하는 프리앰블 신호들의 CINR들보다 작아질 경우 상기 가입자 단말기는 상기 액티브 기지국으로 핸드오버를 요청한다. 여기서, 상기 '프리앰블 신호의 CINR을 측정한다'는 내용을 설명의 편의상 '프리앰블 신호의 CINR을 스캔(scan)혹은 스캐닝(scanning)한다'고 칭하기로 한다. 여기서, 상기 스캔 혹은 스캐닝 개념은 동일한 개념이며 다만 설명의 편의상 혼용됨에 유의하여야 한다.
도 3은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 섹터 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 하나의 기지국은 세 개의 섹터로 구분되며, 각각의 섹터는 섹터화된 안테나 빔 성형을 가지게 된다. 동일 기지국 내에 속한 섹터는 모두 동일한 중심 주파수를 사용하며 각각의 섹터는 서브 채널 집합(set)으로 구분하여 분할된 대역폭을 사용하게 된다. 하지만, 이 서브 채널의 개념이 데이터 영역만을 구분한 것인지 전 대역을 삼등분한 것인지는 스펙상에 명확히 명시되어 있지 않다.
다음으로, 도 4를 참조하여 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 핸드오버 요청 과정을 설명하기로 한다.
도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 시스템에서 MSS의 요청에 의한 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 4을 참조하면, 먼저 서빙 기지국(Serving BS)(440)은 MSS(400)로 MOB-NBR_ADV 메시지를 송신한다(411단계). 상기 MOB-NBR_ADV 메시지를 수신한 MSS(400)는 MSS(400) 자신이 인접 기지국들로부터 수신하는 파일럿 신호들의 CINR들을 스캐닝하기를 원할 때 상기 서빙 기지국(440)으로 MOB_SCN_REQ 메시지를 송신한다(413단계). 여기서, 상기 MSS(400)가 스캔 요구를 하는 시점은 상기 파일럿 CINR 스캐닝 동작과 직접적인 연관이 없으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 상기 MOB_SCN_REQ 메시지를 수신한 서빙 기지국(440)은 상기 MSS(400)가 스캔할 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 상기 MSS(400)로 송신한다(415단계). 상기 스캐닝 정보를 포함하는 MOB_SCN_RSP 메시지를 수신한 상기 MSS(400)는 상기 MOB-NBR_ADV 메시지를 통해 인식한 인접 기지국들에 대해서 상기 MOB_SCN_RSP 메시지에 포함되어 있는 파라미터들, 즉 스캔 구간에 상응하게 파일럿 신호들의 CINR 스캐닝을 수행한다(417단계).
상기 인접 기지국들로부터 수신되는 파일럿 신호들의 CINR들을 스캐닝 완료한 후 상기 MSS(400)가 현재 상기 MSS(400) 자신이 속해있는 서빙 기지국을 변경해야함을 결정하면(419단계), 즉 상기 MSS(400)가 현재의 서빙 기지국을 기지국(440)과 상이한 새로운 기지국으로 변경해야함을 결정하면 상기 MSS(400)는 상기 서빙 기지국(440)으로 MSS 핸드오버 요청(MOB-MSSHO_REQ: Mobile Subscriber Station HandOver Request, 이하 'MOB-MSSHO_REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(421단계). 여기서, 상기 MOB-MSSHO_REQ 메시지 구조를 표 9에 나타내었다.
상기 표 9에 나타낸 바와 같이 상기 MSS_MSSHO_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 MSS가 스캐닝한 결과를 나타내는 N_Recommended를 포함한다. 여기서, 상기 N_Recommended에는 상기 표 9에 나타낸 바와 같이 인접 기지국들의 식별자들과, 상기 인접 기지국들 각각에 대한 파일럿 신호의 CINR, 상기 인접 기지국들이 가입자 단말기에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨이 표기된다. 또한 핸드오버가 일어날 시점을 알려주는 Estimated HO start 파라미터도 포함된다.
서빙 기지국(440)이 상기 MSS(400)가 송신한 MOB-MSSHO_REQ 메시지를 수신하면 423단계와 같이 MOB-MSSHO_REQ 메시지의 N_Recommended 정보로부터 가능한 타겟 기지국 리스트 정보를 파악하게 된다. 서빙 기지국(440)은 가능한 타겟 기지국 리스트에 속한 인접 기지국에 대해 HO_notification 메시지를 전송한다(425단계, 427단계). 여기서, 설명의 용이성을 위해 가능한 타겟 기지국 리스트에 속한 인접 기지국을 타겟 기지국 1(Target BS #1)(460)과 타겟 기지국 2(Target BS #2)(480)라고 설정한다. 상기 서빙 기지국(440)이 가능한 타겟 기지국들에게 전송하는 HO_notification 메시지의 구조는 표 10과 같다.
상기 표 10에 나타낸 바와 같이 상기 HO_notification 메시지는 다수의 IE들, 즉 타겟 기지국 1(460) 혹은 타겟 기지국 2(480)로 핸드오버를 하고자 하는 MSS의 식별자(MSS ID)와, 핸드오버를 시작할 것으로 예상되는 시간과, 상기 MSS가 새로운 서빙 기지국이 될 인접 기지국에게 요구하는 대역폭 및 상기 MSS가 제공받고자 하는 서비스 레벨 등의 정보를 가지고 있다. 상기의 MSS가 요구하는 대역폭 및 서비스 레벨은 상기 표 11의 MOB-MSSHO_REQ 메시지에 기록한 예상되는 서비스 레벨 정보와 동일하다.
타겟 기지국 1(460) 및 타겟 기지국 2(480)가 상기 서빙 기지국(440)이 전송한 상기 HO_notification 메시지를 수신하면 이에 대한 응답으로 HO_notification_response 메시지를 상기 서빙 기지국(440)으로 송신한다(429단계, 431단계). 여기서 상기 HO_notification_response 메시지의 구조를 표 11에 나타내었다.
상기 표 11에 나타낸 바와 같이 상기 HO_notification_response 메시지는 다수의 IE들, 즉 타겟 기지국들로 핸드오버를 하고자 하는 가입자 단말기의 식별자(MSS ID)와, 타겟 기지국들이 상기 가입자 단말기의 핸드오버 요청을 수락할 수 있는지에 대한 응답(ACK/NACK)과, 각 타겟 기지국들에게 상기 가입자 단말기가 이동하였을 때 각 타겟 기지국들이 제공할 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보를 가지고 있다.
상기 429단계 혹은 431단계와 같이 서빙 기지국(440)이 타겟 기지국 1(460)과 타겟 기지국 2(480)로부터 상기 HO_notification_response 메시지를 수신하면, 상기 서빙 기지국(440)은 상기 가입자 단말기(400)가 이동하였을 때, 가입자 단말기가 요구하는 대역폭과 서비스 레벨을 제공해줄 수 있는 타겟 기지국들을 선택한다. 일례로 상기 429단계와 같이 타겟 기지국 1은 가입자 단말기에게 낮은 수준의 서비스 레벨을 제공할 수 있다는 정보를 HO_notification_response 메시지로 전송하고, 상기 431단계와 같이 타겟 기지국 2는 가입자 단말기에게 동일한 수준의 서비스 레벨을 제공할 수 있다는 정보를 HO_notification_response 메시지로 전송한다. 따라서 433단계에서 서빙 기지국(440)은 동일한 수준의 서비스 레벨을 제공해줄 수 있는 타겟 기지국 2를 선택하고, 상기 선택한 타겟 기지국 2의 HO_notification_response 메시지에 대한 응답으로 HO_notification_confirm 메시지를 전송한다. 여기서 상기 선택한 타겟 기지국들에게 전송하는 상기 HO_notification_confirm 메시지의 구조를 표 12에 나타내었다.
상기 표 12에 나타낸 바와 같이 상기 HO_notification_confirm 메시지는 다수의 IE들, 즉 선택한 타겟 기지국들로 핸드오버를 하고자 하는 가입자 단말기의 식별자(MSS ID)와, 상기 선택한 타겟 기지국들에게 상기 가입자 단말기가 이동하였을 때 타겟 기지국들로부터 제공받을 수 있는 대역폭 및 서비스 레벨 정보를 표시한다.
상기 433단계에서 타겟 기지국들을 선택한 후, 서빙 기지국(440)은 MSS(400)에게 상기 MOB-MSSHO_REQ에 대해 핸드오버 응답(MOB_HO_RSP: HandOver Response, 이하 "MOB_HO_RSP"라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(435단계). 여기서, 상기 MOB_HO_RSP 메시지 구조를 표 13에 나타내었다.
상기 표 13에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB_HO_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 핸드오버 절차를 시작할 것으로 예상되는 시간과, 서빙 기지국이 선택한 타겟 기지국들에 대한 결과를 나타내는 N_Recommended를 포함한다. 여기서 상기 N_Recommended에는 상기 표 13에 나타낸 바와 같이 선택한 타겟 기지국들의 식별자들과, 상기 타겟 기지국들 각각이 MSS에게 제공해줄 것으로 예상되는 서비스 레벨이 표기된다.
상기 MOB_HO_RSP 메시지를 수신한 후, MSS(400)는 상기 서빙 기지국(440)이 송신한 MOB_HO_RSP 메시지가 제공해준 N_Recommended 정보에 의해 이동하게 될 타겟 기지국을 선택한다. 상기 타겟 기지국을 선택한 후, MSS(400)는 상기 서빙 기지국(440)에게 MOB_HO_RSP 메시지에 대한 응답인 MOB_HO_IND 메시지를 송신한다(437단계). 여기서, 상기 MOB_HO_IND 메시지 구조를 표 14에 나타내었다.
상기 표 14에 나타낸 바와 같이 상기 MOB_HO_IND 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과 가입자 단말기가 선택한 타겟 기지국의 식별자와, 핸드오버를 위해 서빙 기지국에게 자신의 연결을 해제시키는 것 외 핸드오버를 취소 혹은 거부할 수 있는 HO-IND type이 포함된다.
상기 MOB_HO_IND 메시지를 수신한 후, 서빙 기지국(440)은 MSS(400)가 상기 MOB_HO_IND 메시지에 표시한 타겟 기지국으로 이동하겠다는 것을 알고 상기 MSS(400)와의 링크를 해제한다(439단계). 상기와 같이 MSS(400)는 상기 439단계와 같이 상기 서빙 기지국(440)과의 링크를 해제한 후, 선택한 타겟 기지국으로의 핸드오버 절차를 시작하게 된다.
상기 MSS(400)가 과정 441과 같이 새로운 서빙 기지국이 된 타겟 기지국으로부터 DL-MAP/UL-MAP를 수신하면 표 15와 같은 고속 레인징 정보(Fast ranging IE)를 수신하여 경쟁 없는 접속 구간을 할당받을 수 있다. 따라서, 상기 MSS(400)는 할당받은 레인징 영역을 통하여 과정 443, 445와 같이 RNG-REQ를 송신하고 RNG-RSP를 수신하는 새로운 타겟 기지국과 업링크 레인징 절차를 수행하게 된다. 레이징 절차가 완료된 후 과정 447과 같이 상기 MSS는(400) 새로운 서빙 기지국과 데이터 송수신을 수행하게 된다. 하기 표 15에 상기 고속 레인징 정보를 나타내었다.
표 15에 나타낸 바와 같이, 고속 레인징 정보에는 고속 레인징을 위한 정보로써 단말의 MAC 주소 및 업링크에서 사용할 변복조 방식을 알려주는 UIUC와 레인징 영역을 알려주는 OFDM Symbol offset, Subchannel offset, OFDM Symbols의 수 및 Subchannel의 수에 관한 정보를 포함하고 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 OFDMA 기반의 802.16e 통신 시스템에서 MSS가 현재 위치한 셀의 특정 섹터에서 다른 셀의 섹터로 이동하는 경우, 즉 상이한 주파수 대역을 사용하는 다른 셀의 다른 섹터로 이동하는 경우, 소프트 핸드오버를 지원하는 방안이 구체적으로 제시되어 있지 않다. 특히, 셀 경계에 위치한 MSS가 핑퐁(ping-pong) 현상을 겪는 경우 빈번한 하드 핸드오버를 수행해야만 한다. 상기 핑퐁 현상은 시스템에 시그널링 로드(signaling load)를 증가시키고, 하드 핸드오버 실패 확률을 증가시키는 문제점이 존재한다. 따라서, 상기 MSS가 소프트 핸드오버하기 위한 메시지 및 시나리오에 대한 재정의가 필요한 상태이다.
따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기의 소프트 핸드오버를 지원하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1방법은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핸드오버 지원 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 방송되는 상기 인접 기지국 들 및 섹터들의 정보를 수집하는 과정과, 상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 상기 서빙 기지국으로 핸드오버를 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에 위치해 있고, 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하는 과정과, 상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 소프트 핸드오버를 수행하도록 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2방법은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에서 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하는 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국으로부터 방송되는 상기 인접 기지국 들 및 섹터들의 정보를 수집하는 과정과, 상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 상기 서빙 기지국으로 핸드오버를 요구하는 과정과, 상기 서빙 기지국에서 결정된 핸드오버 종류가 소프트 핸드오버일 경우, 상기 서빙 기지국으로부터 소프트 핸드오버 가능한 인접 기지국의 섹터 정보가 포함된 핸드오버 응답을 수신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로 소프트 핸드오버를 수행을 통보하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기를 관리하는 상기 서빙 기지국 제1섹터의 상하향링크 정보와, 상기 인접 기지국의 제2섹터의 상하향링크 정보를 수신하여, 상기 각각의 섹터로부터 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3방법은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 서빙 기지국이 수행하는 핸드오버 지원 방법에 있어서, 상기 이동 가입자 단말기로부터 핸드오버 요구를 수신하는 과정과, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에 위치해 있고, 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하는 과정과, 상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 소프트 핸드오버를 수행하도록 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핸드오버 지원 시스템에 있어서, 주기적으로 방송되는 인접 기지국 및 섹터들의 정보를 수신하고, 상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하며, 상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 핸드오버를 요구하는 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기로 인접 기지국 및 섹터들의 정보를 방송하고, 상기 이동 가입자 단말기에 핸드오버 요구를 수신하면, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 위치해 있는 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하고, 상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 상기 이동 가입자 단말기를 소프트 핸드오버 수행하도록 결정하는 서빙 기지국을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 설명에 앞서 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하며, 주파수 재사용률(frequency reuse factor) '3'을 목표로 연구 진행되고 있다. 예컨대, 하나의 셀은 안테나 빔(beam) 성형에 의해 3개의 섹터(alpha,beta,gamma )로 구분될 수 있으며, 상기 각각의 섹터들은 중복되지 않는 주파수 대역으로 나뉘어 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)에 주파수가 할당된다. 여기서 상기 MSS에 할당되는 주파수 대역은 서브 캐리어(sub-carrier) 또는 상기 서브 캐리어들의 집합인 서브 채널(sub-channel) 단위가 될 수 있다. 종래에 상기 MSS가 현재 위치(예컨대, 1번 셀의 alpha 섹터에 위치)에서 인접 셀의 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터(예컨대, 2번 셀의 beta 또는 gamma )로 이동하는 경우, 상기 MSS는 하드(hard) 핸드오버만을 수행하였다. 즉, 상기 MSS는 핸드오버하기 전의 서빙 기지국과 연결을 끊고, 핸드오버하기로 결정한 타겟 기지국과 연결을 새롭게 설정해야만 한다.
따라서, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 시스템에서 제1기지국이 관할하는 셀의 특정 섹터(sector)에 위치한 MSS가 제2기지국이 관할하는 인접 셀의 섹터(특정 섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터)로 이동하는 경우에 소프트 핸드오버를 지원하는 방안을 제공한다.
이를 위해 본 발명에서는 상기 MSS의 소프트 핸드오버를 지원하기 위해 '소프트 활성 섹터(soft active sector)'라는 용어를 정의한다.
- 소프트 활성 섹터: 소프트 핸드오버가 가능한 섹터로 히스테리시스 임계치(Hysteresis threshold)를 만족하는 섹터들의 집합.
상기 히스테리시스 임계치는 각 섹터들의 캐리어 대 간섭잡음비(Carrier to Interference Noise Ratio, 이하 'CINR'라 칭하기로 한다)의 차가 일정 범위값을 만족하는 임계치 범위를 의미한다. 일예를 들어 다시 설명하면, 현재 서빙 기지국이 위치한 1번 셀의 alpha 섹터의 신호 세기(strength)와, 핸드오버 할 수 있는 타겟 기지국이 위치한 2번 셀의 beta 섹터의 신호 세기 차가 일정값 범위 이내일 때 상기 beta 섹터에 대해 상기 MSS는 소프트 활성 섹터 집합에 추가시킬 수 있다. 상기 MSS가 상기 소프트 활성 섹터 집합에 추가된 섹터로 핸드오버 할 경우에는 소프트 핸드오버가 가능하다.
한편, 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)이 관할하는 셀이 여러 개의 섹터로 구분되고, 서브 채널을 나누어서 사용하는 경우 소프트 핸드오버가 모든 핸드오버에 적용될 수는 없다. 예컨대, 상기 MSS가 동일 셀 내의 다른 섹터로 핸드오버 시에는 본 발명에서 제안하는 소프트 핸드오버를 적용할 수 없다. 즉, 본 발명은 MSS가 다른 셀의 섹터로 핸드오버할 경우에만 고려될 수 있다. 따라서, 상기 MSS가 핸드오버를 요구하는 핸드오버 요청 메시지에 포함된 인접 BS들의 정보를 수신하여 측정한 CINR값을 기반으로 소프트 핸드오버를 요구하는 상황임을 판단하거나, 다른 셀의 섹터로의 핸드오버임을 인식하여야 한다. 또한, 본 발명에서 상기 MSS가 핸드오버를 요구하는 시점은 하드 핸드오버, 소프트 핸드오버와는 상관없이 핸드오버 조건을 만족하는 경우에 현재의 서빙 BS로 핸드오버 요청 메시지를 송신하고, 이에 대한 응답으로 핸드오버 응답 메시지를 수신한다. 상기 MSS는 상기 수신한 핸드오버 응답 메시지에 따라 하드 핸드오버 또는 소프트 핸드오버를 수행한다.
여기서, 상기 MSS가 인접 셀의 섹터로 핸드오버하기 위해서는 섹터를 구분할 수 있는 식별자(identifier)가 필요하다. 이에 따라, 본 발명에서는 기지국 및 섹터를 구분하기 위해 현재 802.16e 시스템에서 48비트로 구성된 BS-ID 필드를 하기 표 16과 같이 재정의한다.
한편, 상기 MSS의 소프트 핸드오버 지원을 위해 상기 소프트 활성 섹터 집합을 관리하기 위한 기준이 필요하다. 이에 따라, 본 발명에서는 기존의 MOB-NBR_ADV(Mobile-NeighBoR_ADVertisement) 메시지를 재정의하여 상기 소프트 활성 섹터를 추가 또는 삭제하기 위한 기준을 제시한다. 하기 표 17에 수정된 상기 MOB-NBR_ADV의 구조를 나타내었다.
상기 표 17에 나타낸 바와 같이, 상기 MOB-NBR_ADV 메시지는 기존의 MOB-NBR_ADV 메시지 구조에 임의의 섹터를 소프트 활성 섹터 집합에 추가 가능하게 하기 위한 CINR 기준값인 H_add 필드와, 소프트 활성 섹터 집합에서 삭제 가능하게 하기 위한 CINR 기준값인 H_delete 값을 TLV 비트에 추가하였다.
다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 MSS가 소프트 핸드오버를 수행하는 절차를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 요청에 의한 소프트 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 현재 MSS(501)는 서빙 BS인 BS #1(503)의 섹터 1에 위치해 있고, 상기 BS #1(503)으로부터 주기적으로 인접 기지국 및 섹터에 관련된 정보를 NBR-ADV 메시지를 통해 수신하고(507단계), DL-MAP/UL-MAP이 포함된 프레임도 수신한다(509단계). 여기서, 상기 507단계와 509단계는 서로 바뀔 수도 있다. 상기 DL-MAP/UL-MAP, 즉 방송 제어 정보 영역은 섹터 1에 속한 MSS들만이 수신할 수 있다. 상기 DL-MAP/UL-MAP을 수신한 상기 MSS(501)는 BS #1(503)과 데이터 송수신을 수행한다(511단계). 이후, 상기 MSS(501)는 핸드오버 영역에 들어갔음을 감지하게 되면 BS #1(503)에게 섹터 1의 스캐닝을 요구한다. 즉, 상기 MSS(501)는 스캔 요구(SCAN-REQ, 이하 'SCAN-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 BS #1(503)으로 송신한다(513단계). 상기 SCAN-REQ를 수신한 상기 BS #1(503)은 스캔 응답(SCAN-RSP, 이하 'SCAN-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 MSS(501)로 송신하여 스캐닝 방법을 알려준다(515단계).
상기 MSS(501)는 인지하게 된 스캐닝 방법에 따라 인접 섹터들의 프리앰블의 CINR값을 측정한다. 이 경우 현재 데이터 송수신을 수행하는 섹터 1의 CINR값보다 큰 다른 섹터의 프리앰블 CINR값이 측정될 경우 상기 MSS(501)는 핸드오버 요청(MSSHO-REQ, 이하 'MSSHO-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 BS #1(503)으로 송신한다. 본 발명에서는 기존에 MSSHO-REQ 메시지 구조를 수정하였고, 이를 하기 표 18에 나타내었다.
상기 표 18에 나타낸 바와 같이, 상기 MSSHO-REQ 메시지는 기존의 MSSHO-REQ 메시지에 도착 시간 차이(Arrival Time Difference, 이하 'Arrival Time Difference'라 칭하기로 한다) 지시자 필드(1비트)와 Arrival Time Difference 값 필드(8비트)를 새롭게 추가하였다. 상기 Arrival Time Difference 지시자 필드는 인접 섹터가 물리 채널의 동기 허용 범위안에 포함되는지 여부를 기지국에 인지하게 해주는 지시자(indicator) 필드이다. 상기 Arrival Time Difference 값은 현재 Active Set중에서 가장 먼저 수신되는 프리앰블의 도착 시간과 Neighbor BS 프리앰블의 도착 시간의 차이를 나타낸다.
상기 MSSHO-REQ 메시지를 수신한 BS #1(503)은 상기 MSSHO-REQ 메시지에 가장 큰 CINR값을 가지는 섹터와 다음으로 큰 CINR값을 가지는 섹터가 서로 다른 셀에 위치하고, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 섹터라고 인지하게 되면, 상기 MSS(501)에 대해 소프트 핸드오버하기로 결정한다(519단계). 상기 MSS(501)에 대해 소프트 핸드오버하기로 결정한 상기 BS #1(503)은 인접 기지국들(여기서는 BS #2(505) 하나만을 가정함)로 핸드오버 통지(HO-notification, 이하 'HO-notification'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하여, 상기 MSS(501)에 통신 서비스를 제공할 수 있는지를 확인한다(521단계). 상기 BS #2(505)는 상기 HO-notification을 수신하여, 상기 MSS(501)에 통신 서비스를 제공할지를 알려주는 핸드오버 통지 응답(HO-notification-respone, 이하 'HO-notification-respone'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 BS #1(503)으로 송신한다(523단계). 여기서, 상기 BS #2(505)는 상기 MSS(501)에 대해 통신 서비스를 제공하겠다는 긍정 응답을 송신한 것으로 가정한다.
상기 응답을 수신한 상기 BS #1(503)은 상기 MSS(501)로 핸드오버 응답(BSHO-RSP, 이하 'BSHO-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(525단계). 상기 BSHO-RSP 메시지에는 기존의 BSHO-RSP 메시지의 서비스 레벨 예측(service level prediction) 필드에 추가로 임의의 섹터가 소프트 핸드오버 지원(soft HO support)을 나타내는 지시값으로 '4'를 추가하였다. 상기 BSHO-RSP 메시지 구조를 하기 표 19에 나타내었다.
즉, 상기 BS #1(503)은 서비스 레벨 예측 필드값이 '4'로 설정된 BSHO-RSP 메시지를 상기 MSS(501)로 송신한다. 이를 수신한 상기 MSS(501)는 상기 BS #2(505)의 섹터 2를 소프트 활성 섹터 집합에 추가시키고, HO_type을 '10'으로 설정한 핸드오버 지시자(HO-IND, 이하 'HO-IND'라 칭하기로 한다)를 상기 BS #1(503)으로 송신한다(527단계). 여기서, 상기 HO-IND 메시지 구조도 기존의 HO-IND 메시지 구조에 HO_type 필드를 새롭게 추가하였다. 상기 새롭게 정의된 HO-IND 메시지 구조를 하기 표 20에 나타내었다.
상기 표 20에 나타낸 바와 같이, 상기 HO-IND 메시지는 기존의 HO-IND 메시지에 HO_type 필드를 새롭게 추가하였다. 상기 추가된 2비트의 필드를 살펴보면, '00'은 다른 셀의 섹터로 MSS가 이동하는 경우 하드 핸드오버를 수행한다는 것을 의미하고, '01'은 동일 셀의 섹터로 핸드오버를 수행한다는 섹터간의 핸드오버를 의미하며, '10'은 다른 셀의 섹터로 MSS가 이동하는 경우 소프트 핸드오버를 수행한다는 것을 의미한다. 만약 새롭게 추가되는 소프트 활성 섹터의 서브 대역만을 공유해서 할당하는 방식이 아닌 소프트 활성 섹터들의 동일 서브 대역을 모두 할당하는 소프트 핸드오버 지원 시에는 소프트 핸드오버(HO_type=10)와 하드 핸드오버(HO_type=00)의 선택을 임의로 할 수 있다. 왜냐하면, 이 경우 소프트 핸드오버와 하드 핸드오버의 지원 여부가 물리 채널 혹은 섹터의 구성 경우에 의한 것이 아닌 망 전체가 지원하는 핸드오버의 종류에 따라 달라지는 것이기 때문이다.
한편, 상기 HO-IND 메시지 구조는 하기 표 21과 같이 정의할 수도 있다.
상기 표 21에 나타낸 바와 같이, 새롭게 정의된 상기 HO-IND 메시지는 기존의 HO-IND 메시지의 HO_IND_type 필드를 2비트에서 4비트로 확장시켜 '0011' 및 '0100'을 추가하였다. 상기 HO_IND_type='0011'을 수신한 서빙 BS는 Target_BS_ID에 해당하는 타겟 BS의 해당 섹터를 상기 MSS가 소프트 활성 섹터 집합에서 삭제하는 것을 인지하며, 상기 HO_IND_type='0100'을 수신한 서빙 BS는 Target_BS_ID에 해당하는 타겟 BS의 해당 섹터를 상기 MSS가 소프트 활성 섹터 집합에 추가한다는 것을 인지하게 된다.
상기 표 20 또는 표 21에 나타낸 HO-IND 메시지를 수신한 상기 BS #1(503)은 상기 BS #2(505)로 핸드오버 통보 확인(HO_NOTIFICATION_CONFIRM, 이하 'HO_NOTIFICATION_CONFIRM'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(529단계). MSS(501)는 소프트 활성 섹터 집합에 BS #2(505)의 섹터 2를 추가하게 되면, BS #1(503)의 섹터 1과, BS #2(505)의 섹터 2에서 동시에 데이터 송수신을 수행할 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 MSS(501)는 상기 BS #1(503)의 섹터 1 및 BS #2(505)의 섹터 2에서 DL_MAP/UL-MAP을 수신한다(533단계, 535단계).
이후, 상기 MSS(501)와 BS #2(505)의 섹터 2간에는 레인징 요청(RNG-REQ) 및 레인징 응답(RNG-RSP) 절차를 거쳐 레인징 절차를 완료한다(537단계, 539단계). 상기 레인징 절차를 완료한 상기 MSS(501)와 BS #2(505)는 네트워크 재진입 절차가 필요할 경우 섹터 2에 대하여 네트워크 재진입 절차를 시도한다(541단계). 상기 네트워크 재진입 절차가 완료된 후, 상기 MSS(501)는 두 개의 섹터와 데이터 송수신을 수행하게 된다(545단계). 따라서, 상기 MSS(501)는 상향 링크의 경우 두 개의 섹터 중에 더 좋은 품질을 갖는 링크를 선택하여 복조하며, 하향 링크의 경우 두 개의 섹터로부터 수신한 신호를 결합하여 복조한다. 이 경우에 표 21과 같은 HO-IND 메시지의 포맷을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS가 수행하는 소프트 핸드오버 절차를 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS가 수행하는 소프트 핸드오버 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 601단계에서 상기 MSS는 서빙 BS로부터 NBR-ADV 메시지를 수신하여 인접 셀들의 섹터 정보들을 수집하고 603단계로 진행한다. 상기 603단계에서 상기 MSS는 현재 서빙 BS 섹터 1 영역에 해당하는 DL-MAP/UL-MAP을 수신하고 605단계로 진행한다. 상기 605단계에서 상기 DL-MAP/UL-MAP을 수신한 상기 MSS는 섹터 1과 데이터 송수신을 수행하고 607단계로 진행한다. 상기 607단계에서 상기 MSS는 스캐닝을 요구하는 시점에 도달하면 스캐닝 요구 메시지인 SCAN-REQ를 상기 서빙 BS로 송신하고 609단계로 진행한다. 상기 609단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 BS로부터 스캐닝 방법에 대한 응답을 받고 611단계로 진행한다. 상기 611단계에서 상기 MSS는 인접 섹터들의 프리앰블의 CINR을 측정하고 613단계로 진행한다. 상기 613단계에서 상기 MSS는 핸드오버 영역에 들어갔음을 감지하거나, 서빙 BS의 섹터 1의 CINR 값과 핸드오버할 수 있는 인접 기지국인 타겟 BS의 섹터 2의 CINR 값의 차이값이 H_add보다 작은 경우 소프트 활성 섹터 집합에 상기 섹터 2를 추가시키고 615단계로 진행한다. 상기 615단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 BS에게 핸드오버를 요구하고 617단계로 진행한다. 여기서, 상기 MSSHO-REQ 메시지에는 상기 MSS가 핸드오버하고자 하는 BS의 섹터 정보가 포함되어 있다.
상기 617단계에서 상기 MSS는 상기 서빙 BS로부터 핸드오버 응답 메시지인 BSHO-RSP를 수신하고 619단계로 진행한다. 상기 619단계에서 상기 MSS는 상기 BSHO-RSP 메시지에 포함된 핸드오버하고자 하는 BS의 섹터가 소프트 핸드오버 가능한 섹터(이후 '타겟 섹터'라 칭하기로 한다)인지를 판단한다. 상기 판단 결과, 상기 타겟 섹터가 소프트 활성 섹터 집합에 포함되어 있어 소프트 핸드오버 가능하다면, 상기 MSS는 623단계로 진행한다. 반면에, 타겟 섹터가 소프트 핸드오버가 불가능하면 상기 MSS는 621단계로 진행해 하드 핸드오버를 수행한다. 상기 623단계에서 상기 MSS는 상기 타겟 섹터가 소프트 핸드오버 영역에 속하는 섹터이며, 소프트 활성 섹터 집합에 포함되어야 할 섹터라면 HO-IND의 타입에 소프트 핸드오버를 명시하여 HO-IND 메시지를 송신하고 625단계로 진행한다. 상기 625단계에서 상기 MSS는 소프트 활성 섹터 집합에 상기 타겟 섹터(일예로 도 5의 BS #2의 섹터 2)를 추가시키고 627단계로 진행한다. 상기 627단계에서 상기 MSS는 현재 서빙 BS의 섹터(섹터 1)와, 상기 타겟 섹터(섹터 2)의 DL-MAP/UL-MAP을 모두 수신하고 629단계로 진행한다.
상기 629단계에서 상기 MSS는 상기 타겟 섹터로 RNG-REQ를 송신하고 631단계로 진행한다. 상기 631단계에서 상기 MSS는 타겟 섹터의 해당 BS로부터 RNG-RSP를 수신하고 633단계로 진행한다. 상기 633단계에서 상기 MSS는 섹터 1과 섹터 2에서 데이터 송수신을 수행한다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 BS가 수행하는 소프트 핸드오버 과정을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 BS가 수행하는 소프트 핸드오버 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 701단계에서 MSS(섹터 1에 위치하고 있다고 가정)에 서비스를 제공중인 서빙 BS는 동일 셀 및 인접 셀들의 섹터들의 정보들이 포함된 NBR-ADV 메시지를 상기 MSS로 송신하고 703단계로 진행한다. 상기 703단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS로 데이터 전송 버스트 위치를 알려주기 위해 섹터 1의 DL-MAP/UL-MAP을 송신하고 705단계로 진행한다. 상기 705단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS와 데이터를 송수신하고 707단계로 진행한다. 상기 707단계에서 상기 서빙 BS는 MSS로부터 SCAN-REQ 메시지를 수신하고 709단계로 진행한다. 상기 709단계에서 상기 서빙 BS는 상기 SCAN-REQ 메시지에 대한 응답으로 SCAN-RSP를 상기 MSS로 송신하여 섹터들의 CINR 측정 방법을 알려주고 711단계로 진행한다. 상기 711단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS로부터 MSSHO-REQ를 수신하고 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS가 보고한 섹터 1의 프리앰블 CINR 값과 H_add보다 적은 값의 차이를 보이는 인접 섹터가 다른 기지국의 다른 서브 채널 대역을 쓰는 섹터임을 확인하고 맞는 경우 소프트 핸드오버로 인식하고 717단계로 진행한다. 여기서, 상기 713단계에서 섹터가 임의로 소프트 핸드오버 지원 여부를 결정할 수도 있다. 상기 717단계에서 상기 서빙 BS는 BSHO-RSP 메시지를 MSS로 송신하여 소프트 핸드오버하라는 것을 알려주고 719단계로 진행한다. 상기 719단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS로부터 HO-IND를 수신하고 721단계로 진행한다. 만약, 상기 713단계에서 인접 섹터가 다른 기지국의 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터가 아니라면 715단계로 진행하여 기존의 하드 핸드오버 절차를 수행한다.
상기 721단계에서 상기 서빙 BS는 상기 HO-IND 메시지의 HO_type이 소프트 핸드오버를 의미한는 '10'로 세팅되어 있고, HO_IND_type이 '11'로 세팅되어 있는지 판단하여, 맞을 경우 723단계로 진행한다. 그러나, 상기와 같이 세팅되어 있지 않을 경우 상기 서빙 BS는 715단계로 진행하여 기존의 하드 핸드오버를 절차를 수행한다. 상기 723단계에서 상기 서빙 BS는 상기 MSS가 타겟 섹터(섹터 2)를 소프트 활성 섹터에 추가하였다는 것을 인지하고 725단계로 진행한다. 상기 725단계에서 상기 서빙 BS는 섹터 2의DL-MAP/UL-MAP 영역에 상기 MSS의 버스트 위치 정보를 할당하도록 제어하고 727단계로 진행한다. 상기 727단계에 서빙 BS 및 타겟 BS는 상기 MSS로 DL-MAP/UL-MAP을 송신하고 729단계로 진행한다.
이후, 상기 729단계부터는 상기 MSS가 소프트 핸드오버하기로 결정한 타겟 BS에서 수행하는 과정을 나타내었다. 상기 729단계에서 상기 타겟 BS는 상기 MSS로부터 RNG-REQ를 수신하고 731단계로 진행한다. 상기 731단계에서 상기 타겟 BS는 상기 MSS로 RNG-RSP를 송신하고 733단계로 진행한다. 상기 733단계에서 상기 타겟 BS와 상기 MSS는 네트워크 재진입 절차를 수행하여야 할 경우 네트워크 재진입 절차를 수행하고 735단계로 진행한다. 상기 735단계에서 네트워크 재설정 완료 후 상기 서빙 BS 및 타겟 BS는 MSS를 위해 각각의 DL-MAP/UL-MAP에 MSS의 버스트 위치 정보를 할당하고 737단계로 진행한다. 상기 737단계에서 상기 서빙 BS 및 타겟 BS는 상기 MSS와 데이터 송수신을 수행한다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시에에 따른 802.16e 통신 시스템에서 소프트 활성 섹터 집합에서 소프트 활성 섹터를 삭제하는 과정을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 소프트 활성 섹터 집합에서 소프트 활성 섹터를 삭제하는 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 MSS(801)는 BS #1(803)의 섹터 1과, BS #2(805)의 섹터 2 모두와 데이터를 송수신하고 있는 상태이다. 이에 따라, 상기 MSS(801)는 현재 서빙 BS인 BS #1(803)의 섹터 1에 위치해 있으면서 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)로부터 주기적인 NBR-ADV 메시지를 수신하여 인접 BS 및 섹터에 관련된 정보를 수신한다(807단계, 811단계). 또한, 상기 MSS(801)는 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)로부터 섹터 1 및 섹터 2에 관련된 DL-MAP/UL-MAP이 포함된 프레임도 수신한다(809단계, 813단계). 상기 DL-MAP/UL-MAP을 수신한 상기 MSS(801)는 BS #1(503) 및 BS #2(805)와 데이터 송수신을 수행한다(815단계). 이후, 상기 MSS(801)는 핸드오버 영역을 벗어났음을 감지할 경우 BS #1(803)과 BS #2(805)에게 스캐닝을 요구하는 메시지인 SCAN-REQ를 송신하며(817단계, 821단계), 이에 대한 응답을 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805) 각각으로부터 수신한다(819단계, 823단계). 상기 MSS(801)는 스캐닝을 한 뒤 소프트 활성 섹터 집합 중 H_delete보다 더 크게 작은 프리앰블 CINR 값을 가지는 섹터 1을 소프트 활성 섹터 집합에서 삭제한 후, 상기 BS #1(803)으로 HO-IND 메시지를 송신하여 자신의 링크 해제를 요청한다(825단계). 상기 HO-IND(HO_IND_type=00)을 수신한 BS #1(803)은 상기 MSS(801)의 링크를 해제한다(827단계). 이후, 상기 MSS(801)는 BS #2(805)로부터만 DL-MAP/UL-MAP을 수신하고(829단계), 데이터 송수신을 수행한다(831단계).
다음으로, 도 9를 참조하여 도 8의 MSS에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 설명하기로 한다.
도 9는 도 8의 MSS에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 901단계에서 상기 MSS(801)는 현재 링크가 설정되어 있는 BS #1(803) 및 BS #2(805)로부터 NBR-ADV 메시지를 수신하여 인접 기지국 및 섹터들의 정보를 수집하고 903단계로 진행한다. 상기 903단계에서 상기 MSS(801)는 상기 BS #1(803)의 섹터 1 및 BS #2(805)의 섹터 2에 관한 DL-MAP/UL-MAP을 수신하고 905단계로 진행한다. 상기 905단계에서 상기 MSS(801)는 섹터 1, 섹터 2와 동시에 데이터 송수신을 수행하고 907단계로 진행한다. 상기 907단계에서 상기 MSS(801)는 스캐닝을 요청할 시점이 오면 섹터 1과 섹터 2에게 SCAN-REQ 메시지를 송신하고 909단계로 진행한다. 상기 909단계에서 상기 MSS(801)는 각각의 섹터로부터 SCAN-RSP 메시지를 수신하고 911단계로 진행한다. 상기 911단계에서 상기 MSS(801)는 상기 SCAN-RSP 메시지에 포함된 스캐닝 정보에 상응하게 스캐닝을 수행하고 913단계로 진행한다. 상기 913단계에서 상기 MSS는 스캐닝한 결과, 인접 섹터의 CINR과 서빙 섹터의 CINR의 값의 차이가 H_delete보다 커지면 915단계로 진행한다. 상기 915단계에서 상기 MSS(801)는 상기 BS #1(803)으로 HO-IND 메시지를 송신하여 상기 MSS(801)의 링크 해제 요구를 하고 917단계로 진행한다. 상기 917단계에서 상기 MSS(801)는 소프트 활성 섹터 집합에서 서빙 섹터인 섹터 1을 삭제하고 919단계로 진행한다. 상기 919단계에서 상기 MSS(801)는 섹터 2로부터 DL-MAP/UL-MAP을 수신하고 921단계로 진행한다. 상기 921단계에서 상기 MSS(801)는 상기 BS #2(805)의 섹터 2와 데이터 송수신한다(921단계).
다음으로, 도 10을 참조하여 도 8의 BS들에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 설명하기로 한다.
도 10은 도 8의 BS들에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 10을 참조하면, 먼저 1001단계에서 BS #1(803) 및 BS #2(805)는 주기적으로 MSS(801)에게 NBR-ADV를 송신하여 섹터들의 정보를 알려주고 1003단계로 진행한다. 상기 1003단계에서 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)는 각각 섹터 1 및 섹터 2의 DL-MAP/UL-MAP을 송신하고 1005단계로 진행한다. 상기 1005단계에서 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)는 상기 MSS(801)와 데이터 송수신을 하고 1007단계로 진행한다. 이후, 상기 1007단계에서 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)는 MSS(801)로부터 SCAN-REQ 메시지를 수신하고 1009단계로 진행한다. 상기 1009단계에서 상기 BS #1(803) 및 BS #2(805)는 상기 MSS(801)에게 스캐닝 방법을 알려주는 SCAN-RSP를 송신하고 1011단계로 진행한다. 상기 1011단계에서 상기 BS #1(803)은 상기 MSS(801)로부터 HO-IND를 수신하고 1013단계로 진행한다. 상기 1013단계에서 상기 BS #1(803)은 상기 HO-IND 메시지의 HO_IND_type이 '00'인지를 판단한다. 상기 판단 결과, HO_IND_type=00인 경우 1017단계로 진행하고, 그렇지 않을 경우 1015단계로 진행하여 나머지 HO_IND_type 값에 따라 상응하게 동작한다. 여기서, 상기 BS #1(803)은 상기 MSS(801)가 이미 소프트 핸드오버 상태(즉, 표 20의 HO_tpye=10)임을 인지하고 있기 때문에 HO_IND_type 필드만을 판별하면 된다.
상기 1017단계에서 상기 BS #1(803)은 자신이 관리하는 소프트 활성 섹터 집합에 속해 있으면 삭제하고 MSS(801)와의 링크도 해제하고 1019단계로 진행한다. 한편, 상기 BS #1(803)은 상기 MSS(801)가 소프트 활성 섹터 집합에서 삭제되었으며, 링크도 해제되었다는 정보를 BS #2(805)에 알려줄 수도 있고 아닐 수도 있다. 이 기준은 네트워크 망에 섹터를 제어해주는 섹터 관리기가 존재할 경우 섹터 관리기에 이러한 정보가 공유되므로 섹터 2에 알려줄 필요가 없으며 섹터끼리 직접 통신할 경우 섹터 2에게 소프트 활성 기지국 집합 정보가 바뀌었다는 정보를 알려주어야 한다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 이동 가입자 단말기의 소프트 핸드오버 구현을 위해 새로운 메시지 및 시나리오를 제안하여, 소프트 핸드오버의 이점을 최대한 활용할 수 있다. 즉, 하향링크에서는 서빙 기지국과, 타겟 기지국이 동일한 시점에서 동일한 주파수를 가지는 무선 채널을 통해 동일한 데이터를 하나의 이동 가입자 단말기에 전송한다. 상향링크에서는 이동 가입자 단말기의 송신신호를 서빙 기지국과 타겟 기지국 모두가 수신하게 된다. 이로 인해, ping-pong 현상과 셀 경계에서의 신호세기 저하 현상을 함께 방지할 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라, 소프트 핸드오버의 적용으로 하향링크에서는 두 기지국으로부터 동시에 무선채널을 할당받기 때문에 수신신호 대 잡음비 (SNR)를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 상향링크에서는 두 기지국이 한 단말기의 전송신호를 동시에 수신하기 때문에 다이버시티(diversity) 효과를 얻을 수 있는 이점이 존재한다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 일반적인 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 상/하향 링크 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 3은 일반적인 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 섹터 구조를 도시한 도면
도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 시스템에서 MSS의 요청에 의한 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS의 요청에 의한 소프트 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 MSS가 수행하는 소프트 핸드오버 과정을 도시한 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 BS가 수행하는 소프트 핸드오버 과정을 도시한 흐름도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 802.16e 통신 시스템에서 소프트 활성 섹터 집합에서 소프트 활성 섹터를 삭제하는 과정을 도시한 신호 흐름도
도 9는 도 8의 MSS에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 도시한 흐름도
도 10은 도 8의 BS들에서 수행하는 소프트 활성 섹터 삭제 과정을 도시한 흐름도

Claims (16)

  1. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핸드오버 지원 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 방송되는 상기 인접 기지국 들 및 섹터들의 정보를 수집하는 과정과,
    상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 상기 서빙 기지국으로 핸드오버를 요구하는 과정과,
    상기 서빙 기지국은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에 위치해 있고, 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하는 과정과,
    상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 소프트 핸드오버를 수행하도록 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소프트 핸드오버를 수행하는 과정은;
    상기 서빙 기지국이 인접 기지국으로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 제2섹터로 핸드오버한다는 통보를 하는 과정과,
    상기 인접 기지국으로부터 핸드오버 허용 여부에 대한 응답을 수신하는 과정과,
    상기 응답이 긍정 응답일 경우 상기 이동 가입자 단말기로 상기 인접 기지국으로 소프트 핸드오버 가능하다는 핸드오버 응답을 송신하는 과정과,
    상기 응답을 수신한 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국으로 소프트 핸드오버수행을 통보하는 과정과,
    이후, 상기 이동 가입자 단말기를 관리하는 상기 서빙 기지국 제1섹터의 상하향링크 정보와, 상기 인접 기지국의 제2섹터의 상하향링크 정보를 수신하여, 상기 각각의 섹터로부터 데이터를 송수신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 미리 설정된 기준값 범위내를 만족하는 상기 제2섹터를 소프트 활성 섹터 집합에 추가시키는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소프트 활성 섹터 집합은 상기 이동 가입자 단말기가 소프트 핸드오버 가능한 섹터들의 집합임을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기준값 범위는 하기 수학식 1을 만족하는 범위임을 특징으로 하는 상기 시스템.
    여기서, 상기 CINR은 캐리어 대 간섭잡음비(Carrier to Interference Noise Ratio)임.
  6. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 핸드오버 지원 시스템에 있어서,
    주기적으로 방송되는 인접 기지국 및 섹터들의 정보를 수신하고, 상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하며, 상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 핸드오버를 요구하는 이동 가입자 단말기와,
    상기 이동 가입자 단말기로 인접 기지국 및 섹터들의 정보를 방송하고, 상기 이동 가입자 단말기에 핸드오버 요구를 수신하면, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 위치해 있는 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하고, 상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 상기 이동 가입자 단말기를 소프트 핸드오버 수행하도록 결정하는 서빙 기지국을 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서빙 기지국은 상기 이동 가입자 단말기의 소프트 핸드오버 수행을 위해 서빙 기지국이 인접 기지국으로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 제2섹터로 핸드오버한다는 통보를 하고, 이에 대한 응답을 수신하고, 상기 응답이 긍정 응답일 경우 상기 이동 가입자 단말기로 상기 인접 기지국으로 소프트 핸드오버 가능하다는 핸드오버 응답을 송신하고, 상기 이동 가입자 단말기로부터 소프트 핸드오버를 수행한다는 통보를 수신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 요구에 대한 응답을 수신하고, 상기 응답이 소프트 핸드오버 가능하다는 정보가 포함되어 있으면, 상기 서빙 기지국으로 소프트 핸드오버를 수행한다고 통보하고, 상기 서빙 기지국 제1섹터의 상하향링크 정보와, 상기 인접 기지국 제2섹터의 상하향링크 정보를 수신하여, 상기 각각의 섹터로부터 데이터를 송수신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 미리 설정된 기준값 범위내를 만족하는 상기 제2섹터를 소프트 활성 섹터 집합에 추가시키는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소프트 활성 섹터 집합은 상기 이동 가입자 단말기가 소프트 핸드오버 가능한 섹터들의 집합임을 특징으로 하는 상기 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준값 범위는 하기 수학식 2를 만족하는 범위임을 특징으로 하는 상기 시스템.
    여기서, 상기 CINR은 캐리어 대 간섭잡음비(Carrier to Interference Noise Ratio)임.
  12. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에서 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하는 방법에 있어서,
    상기 서빙 기지국으로부터 방송되는 상기 인접 기지국 들 및 섹터들의 정보를 수집하는 과정과,
    상기 수집된 정보들에 따라 인접 기지국들의 섹터들에 대해 신호 레벨을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 각 섹터들의 신호 레벨에 상응하게 상기 서빙 기지국으로 핸드오버를 요구하는 과정과,
    상기 서빙 기지국에서 결정된 핸드오버 종류가 소프트 핸드오버일 경우, 상기 서빙 기지국으로부터 소프트 핸드오버 가능한 인접 기지국의 섹터 정보가 포함된 핸드오버 응답을 수신하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로 소프트 핸드오버를 수행을 통보하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기를 관리하는 상기 서빙 기지국 제1섹터의 상하향링크 정보와, 상기 인접 기지국의 제2섹터의 상하향링크 정보를 수신하여, 상기 각각의 섹터로부터 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기는 미리 설정된 기준값 범위내를 만족하는 상기 제2섹터를 소프트 활성 섹터 집합에 추가시키는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소프트 활성 섹터 집합은 상기 이동 가입자 단말기가 소프트 핸드오버 가능한 섹터들의 집합임을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 이동 가입자 단말기와, 상기 이동 가입자 단말기가 현재 서비스를 제공받고 있는 서빙 기지국과, 상기 서빙 기지국과 상이한 다수의 인접 기지국들을 가지며, 상기 기지국들 각각은 서로 다른 서브 채널 대역을 사용하는 섹터들로 구분되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 서빙 기지국이 수행하는 핸드오버 지원 방법에 있어서,
    상기 이동 가입자 단말기로부터 핸드오버 요구를 수신하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기가 상기 서빙 기지국의 제1섹터에 위치해 있고, 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 상기 인접 기지국의 제2섹터로 핸드오버하려는 것인지 판단하는 과정과,
    상기 제2섹터가 상기 제1섹터와 상이한 주파수 대역을 사용하는 섹터인 경우 소프트 핸드오버를 수행하도록 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 서빙 기지국이 소프트 핸드오버를 수행하는 과정은;
    상기 서빙 기지국이 인접 기지국으로 상기 이동 가입자 단말기가 상기 제2섹터로 핸드오버한다는 통보를 하는 과정과,
    상기 인접 기지국으로부터 핸드오버 허용 여부에 대한 응답을 수신하는 과정과,
    상기 응답이 긍정 응답일 경우 상기 이동 가입자 단말기로 상기 인접 기지국으로 소프트 핸드오버 가능하다는 핸드오버 응답을 송신하는 과정과,
    상기 이동 가입자 단말기로부터 소프트 핸드오버 수행 통보를 수신하는 과정과,
    이후, 상기 이동 가입자 단말기로 제1섹터의 상하향링크 정보를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
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