KR20060056210A - 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 핸드오버서비스 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개 이상의 기지국 장치를 가지고 단말과 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하여 통신하는 시스템에서 핸드오버 방법에 관한 것으로 특히 핸드오버를 위한 부채널 할당과 핸드오버 상태가 아닌 일반상태에서의 부채널 할당을 다르게 하는 것에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 두 기지국이 동일한 캐리어 주파수를 사용하고 동일한 밴드폭을 가지는 통신시스템에서 주파수 재사용 효율을 높이면서도 전송효율을 높인다. 핸드오버가 필요한 단말들은 기지국 가장자리에 위치하며 주변 기지국 신호에 의한 간섭 영향을 줄이기 위하여 전체 사용 가능한 서브채널들 중 일부만을 사용할 수 있도록 제한한다. 기지국과 가까이 위치하여 핸드오버를 필요로 하지 않는 단말에게는 사용 가능한 전체 서브채널들을 할당하고 대신 전송전력을 제한한다. 따라서 서로다른 기지국이 기지국 주변에서는 동일한 주파수를 사용하더라도 충돌을 방지하고 기지국 가장자리에 위치하는 단말들에게 할당하는 서브채널을 구성하는 서브캐리어들의 충돌확률을 낮춤으로써 핸드오버를 가능하게 함으로써 주파수 사용 효율을 높인다.

OFDM, 핸드오버, 부채널, 전송전력, 서비스

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 핸드오버 서비스 방법{METHOD FOR PROVIDING HAND OVER SERVICE IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 셀 구조를 도시한 도면,

도 2은 OFDMA 방식을 사용하는 셀룰라 이동통신 시스템에서 주파수 재사용 방식을 설명하기 위한 도면,

도 3는 서로 다른 기지국에서 다수의 직교 주파수들을 이용하여 하나의 부채널을 구성하는 예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 셀 구성를 예시한 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 기지국 시스템이 전송하는 OFDM 심볼들의 포맷을 예시한 도면,

도 6은 본 발명의 핸드오버 방법을 예시한 도면,

본 발명은 두개 이상의 기지국 장치를 가지고 단말과 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하여 통신하는 시스템에서 핸드오버 방법에 관한 것으로 특히 핸드오버를 위한 부채널 할당과 핸드오버 상태가 아닌 일반상태에서의 부채널 할당을 다르게 하는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 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 제공하고 자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하고자 하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성을 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버(handover) 역시 전혀 고려되고 있지 않다. 따라서 현재 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버를 지원하는 장치 및 시나리오에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 대표적인 예가 IEEE 802.16e 통신 시스템으로서, 이하 상기 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템의 구조를 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 셀 구조를 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 IEEE 802.16 통신 시스템이다.

상기와 같이, 최근 들어 4G 통신 시스템의 물리 계층으로서 OFDM/OFDMA 방식이 제안되고 있다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 IEEE 802.16에서 사용하고 있는 방식이며, 직렬로 입력되는 변조 심볼을 병렬 데이터로 전송하는 방식이다. 또한, 듀플렉스 방식으로서 주파수 분할 듀플렉싱(FDD: Frequency Division Duplexing, 이하 "FDD"라 칭하기로 한다)방식과 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing, 이하 "TDD"라 칭하기로 한다) 방식을 사용할 수 있다. 상기 IEEE 802.16 시스템에서는 핸드오버 방식으로 하드 핸드오버(hard handover) 기법이 사용된다. 상기 하드 핸드오버 방식에서는 핸드오버를 수행할 때, 단말기가 기존 서비스 기지국(Serving BS: Serving Base Station, 이하 '서빙 기지국'이라 칭하기로 한다)과 모든 연결을 종료한 후에, 새로운 핸드오버 대상 기지국 (Target BS: Target Base Station, 이 하 "타겟 기지국"이라 칭하기로 한다)으로 연결한다.

또한 OFDMA 방식에서 통신은 상향 링크와 하향 링크의 부채널을 할당하는 방식을 사용한다. 즉, 특정한 시간 내에서 상향 링크의 시간과 하향 링크의 시간을 구분하고, 상기 시간 내에서 각 사용자마다 상기한 채널을 할당하여 통신이 이루어진다. 또한 상기 OFDMA를 기반으로 하는 셀룰라 이동통신 방식에서는 가용 주파수의 운용 방법에 따라 크게 두 가지의 운용 방법으로 구분할 수 있다. 상기 가용 주파수의 운용 방법이란, 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor)에 따른 방법을 의미한다. 그러면 먼저 가장 일반적으로 생각할 수 있는 첫 번째 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 첫 번째 방법은 주파수 재사용 계수를 3 또는 7과 같이 1보다 큰 값을 사용하는 방법이다. 이와 같이 주파수 재사용 계수를 높게 사용해야 하는 이유에 대하여 도 2을 참조하여 간략히 살펴보기로 한다.

도 2는 OFDMA 방식을 사용하는 셀룰라 이동통신 시스템에서 주파수 재사용 방식을 설명하기 위한 도면이다.

기지국들(100, 110, 120, 130, 140, 150, 160)은 하나의 셀을 이루며, 각기 캐리어 주파수들을 사용한다. 즉, 하나의 기지국은 3개의 사용 가능한주파수들 중 하나를 사용하도록 한다. 즉, 각 통신서비스 제공업자가 3개의 10MHz 주파수를 정부로부터 할당받으면 3개의 캐리어 주파수를 사용하여 기지국 배치를 설계한다. 상기 도 2에서 각 기지국들은 캐리어 인덱스(Carrier Index)의 1/3을 사용하고 있다. 즉, 전체 캐리어 인덱스들이 n1+n2+n3라 가정할 때, 그 중 하나만을 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 이를 상기 기지국(100)의 인접한 기지국들(110, 120, 130, 140, 150, 160)과 함께 살펴보면, 인접한 기지국들(110, 120, 130, 140, 150, 160)은 상기 기지국(100)이 사용하지 않는 캐리어 인덱스의 주파수들을 사용한다.

이와 같이 각 기지국들에서 서로 다른 캐리어 인덱스를 가지는 주파수를 사용하도록 함으로써 각 기지국들간 간섭을 효과적으로 줄일 수 있다. 상기 도 2에 도시한 같이 전체 사용 가능한 주파수 3중 하나를 사용하는 경우 주파수 재사용 계수가 3이 된다. 즉, 상기한 방법을 기초로 하여 셀룰라 시스템을 구성하는 경우 일반적으로 주파수 재사용 계수는 3보다 큰 값을 가지게 된다. 왜냐하면 상기 도 1에 도시한 바와 같이 모든 기지국들이 이론적인 셀 구조를 가지기 어렵기 때문이다. 따라서 일반적으로 주파수 재사용 계수는 3 ~ 7의 값을 가지게 된다.

이와 같이 주파수 재사용 계수가 3 ~ 7의 값을 가지는 경우 모든 주파수를 사용할 수 없다는 문제가 있다. 소정 기지국에서 사용할 수 있는 캐리어 인덱스의 개수는 수용할 수 있는 사용자의 수 또는 전송률을 의미한다. 따라서 캐리어 인덱스의 숫자가 줄어드는 경우 수용할 수 있는 사용자가 제한되거나 또는 전송률에 제한을 받는 문제가 발생한다. 반면에 주파수 재사용 계수가 3 ~ 7의 값을 가지는 경우에 셀 가장자리(Cell Boundary)에서도 신호 대 잡음비가 우수하다는 장점이 있다.

다음으로 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 주파수 재사용 계수가 1인 경우 상기 도 2에서 각 기지국들은 모든 캐리어 인덱스의 주파수들을 사용할 수 있다. 앞에서 살핀 바와 같이 주파수 재사용 계수를 1로 사용하면, 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 경우에 셀 가장자리에 위치한 단말들은 신호대 잡음비가 현저히 저하되는 단점을 가진다. 즉, 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 경우에 셀에 근접한 단말들은 통신에 크게 문제가 되지 않을 수 있으나, 셀 가장자리에서는 성능이 나빠지거나 또는 통신이 불가능한 경우가 발생할 수 있다.

이러한 문제점으로 인하여 종래에 OFDMA 시스템에서는 주파수 재사용 계수를 3 이상의 값을 가지는 경우에 대하여 대부분 논의가 이루어졌었다. 그러나, 최근 IEEE 802.16 표준 회의 등에서는 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 방법에 대해 많은 논의가 이루어지고 있다.

다른 한편, 이동통신 시스템에서는 단말의 이동성을 확보하기 위해 핸드오버(Handover)라는 개념을 도입하여 사용하고 있다. 이러한 핸드오버는 통신을 수행하는 단말(MS : Mobile Station)이 기지국과 기지국 사이를 이동하더라도 통신을 계속하여 유지할 수 있도록 하는 것을 말한다. 이러한 핸드오버는 소프트 핸드오버(soft handover)와 소프터 핸드오버(softer handover) 및 하드 핸드오버(hard handover)의 3가지 방식으로 구분할 수 있다.

상기 소프트 핸드오버는 통신 중인 단말이 기지국간 이동 시 양쪽 기지국의 신호를 동시에 수신하는 중간 과정을 거쳐 목표한 타겟 기지국(Target BS)으로 호를 연결시켜 주는 방식을 의미한다. 또한 소프터 핸드오버는 상술한 소프트 핸드오버와 유사한 방식이나, 동일한 기지국 내에서 이루어진다는 차이를 가진다. 즉, 소프터 핸드오버란, 상기 기지국 내의 섹터들 내를 이동하는 경우 기지국이 단말에 대하여 소프트 핸드오버를 제공하는 방식이다. 따라서 소프터 핸드오버는 기지국이 섹터형 기지국인 경우에 가능한 방식이다.

이와 달리 하드 핸드오버는 통신 중인 단말이 기지국간을 이동할 경우 통신을 유지하고 있던 소스 기지국(source BS)의 호를 순간적으로 절단하고, 향후 통신을 수행할 목표 기지국(target BS)으로 호를 최대한 빠른 시간 내에 재연결하는 방식을 의미한다.

이상에서 상술한 바와 같이 현재 연구가 이루어지는 방향은 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 방식이다. 또한 일반적으로 OFDMA 시스템에서는 핸드오버 시 하드 핸드오버 방법이 고려되어 왔다. 따라서 이러한 방식으로 통신을 수행하면, 셀의 가장자리 부근에 위치한 단말들은 하드 핸드오버 시 낮은 신호대 잡음비(SINR)가 낮아지므로, 성능 열화를 겪게 되거나 또는 호 절단율(call drop rate)이 높아져서 통신 시스템의 안정성이 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 그러면 이를 도 3를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3는 서로 다른 기지국에서 다수의 직교 주파수들을 이용하여 하나의 부채널을 구성하는 예를 도시한 도면이다.

상기 도 3에서는 특정 기지국 A의 셀에서 하나의 부채널을 할당하기 위한 직교 주파수들과 다른 기지국 B의 셀에서 하나의 부채널을 할당하기 위한 직교 주파수들을 도시하고 있다.

상기 기지국 A의 셀에서 표시된 부분은 전체 직교 주파수들 중에서 하나의 부채널을 할당하기 위한 다수의 직교 주파수들을 도시한 것이다. OFDMA 시스템에서는 하나의 부채널을 할당할 경우 순차적으로 직교 주파수들을 할당할 수도 있으나, 일반적으로 랜덤하게 또는 단말에 의해 보고된 정보에 의거하여 다수의 직교 주파수들을 하나의 부채널로 할당한다. 따라서 기지국 B의 셀에서도 이와 동일한 방법으로 직교 주파수들이 하나의 부채널을 구성한다. 그런데 상기와 같이 부채널이 구성되어 각각 단말에 할당된 경우 두 단말이 각각 기지국의 가장자리 영역에 위치하여 두 단말간 근접한 경우 두 단말은 참조부호 210 및 220과 같이 서로 동일한 직교 주파수가 각각 할당되게 된다. 그러면 상기 일치하는 직교 주파수간에는 매우 심각한 간섭이 발생하게 되며, 이로 인하여 통신 품질이 저하되거나 또는 통신이 불가능해질 수 있다.

또한 상기한 시스템에서 전력 제어(Power Control)를 사용할 경우 셀 가장자리의 사용자는 높은 전력으로 데이터를 송신하게 되므로 주변의 다른 셀의 사용자들에게 큰 간섭신호를 주게 되는 문제가 있다.

이상에서 살핀 바와 같이 하드 핸드오버의 경우에 가장 큰 문제점은 인접 셀 사용자에 할당된 동일한 주파수에 의한 간섭 때문에 발생하는 낮은 신호 대 간섭 전력 비(SIR)이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가장 쉽게 사용될 수 있는 방법은 주파수 재사용 계수를 1 보다 큰 값, 즉 3 혹은 7로 설정하는 것이다. 그러면 상술한 바와 같이 인접 셀로부터의 간섭을 줄일 수 있다. 그러나 이러한 방식으로 하드 핸드오버를 수행할 경우 인접 셀 혹은 섹터에서는 서로 다른 주파수를 사용하도록 하기 위한 특별한 셀 배치 계획(cell planning)이 필요하다. 뿐만 아니라 인접 셀 간에 같은 주파수를 사용할 수 없기 때문에 주파수 효율이 현저하게 떨어지게 된다. 따라서 만일 기지국을 신설하거나 증축하는 데에도 매우 큰 부담으로 작용하게 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 OFDMA 통신 시스템에서 핸드오버 수행을 위한 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개 이상의 기지국으로 네트웍을 구성하고 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기에게 데이터 통신 서비스를 제공하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우에 상기 단말기 가입자에게 핸드오버 서비스를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개 이상의 기지국으로 네트웍을 구성하고 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기에게 데이터 통신 서비스를 제공함에 있어 주파수를 효율적으로 사용하는 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 적어도 두개의 서로 다른 기지국이 핸드오버를 수행함에 있어 핸드오버를 필요로 하는 단말과 그렇지않은 단말들에게 채널을 할당함에 있어 서로 다른 규칙에 의하여 채널을 할당 함으로써 경계지역에서의 서브캐리어간 충돌을 최소화함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 핸드오버 수행을 위해 할당할 부채널 의 정보를 단말기에게 알리는 절차를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, OFDMA 시스템에서 핸드오버를 구현하기 위한 핸드오버 절차를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개의 기지국으로 구성된 시스템이 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기와 통신하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우의 핸드오버 방법에 있어서,

제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기가 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호를 측정하여 상기 제1기지국으로 전송하는 과정과,

상기 기준신호의 측정값에 기초하여 상기 단말기가 제1조건을 만족하면 OFDM심볼들 구간 중 제1 구간에서 제1 서브 채널을 통하여 데이터를 전송하며 상기 제2조건을 만족하면 상기 OFDM심볼들 구간 중 제2 구간에서 제2 서브 채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 구간에서 제3서브채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 제2기지국 기준 신호의 측정값이 제1조건을 만족하면 OFDM 심볼들 구간 중 제1구간에서 제4서브채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

여기에서 상기 제1서브채널과 상기 제2서브채널을 구성하는 서브 캐리어들은 적어도 하나 이상 서로 다르며, 상기 제2서브채널과 상기 제3서브채널이 서로 다 른 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법을 제공한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 1. OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개의 기지국으로 구성된 시스템이 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기와 통신하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우의 핸드오버 방법에 있어서,

제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기가 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호를 측정하여 상기 제1기지국으로 전송하는 과정과,

상기 기준신호의 측정값에 따라 제1 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하거나 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 기준신호의 측정값에 따라 제2기지국의 제1서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

여기에서 상기 제1서브 채널들과 상기 제2서브 채널들을 구성하는 서브 캐리어들의 범위가 서로 다른 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개 이상의 기지국으로 네트웍을 구성하고 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기에게 데이터 통신 서비스를 제공하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우에 상기 단말기 가입자에게 핸드오버 서비스를 제공하고 주파수를 효율적으로 사용하는 방법에 있어서,

제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기로부터 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호에 대한 측정값을 수신하는 과정과,

상기 기준신호의 측정값에 따라 제1 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하거나 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

상기 기준신호의 측정값에 따라 제2기지국의 제1서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

여기에서 상기 제1서브 채널들과 상기 제2서브 채널들을 구성하는 서브 캐리어들의 범위가 서로 다르며 상기 제1 기지국에서 상기 제2기지국으로의 핸드오버가 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 OFDMA 통신 시스템에서 핸드오버 제공을 위한 절차와 이에 따른 조건들 및 서브채널 할당 방법을 제안한다. 본 발명에서 상기 서브채널은 연속적으로 또는 별도로 정의된 서브채널을 구성할 서브캐리어들의 선택 방법에 의하여 선택되는 집합으로 정의된다.

또한, 본 발명에서는 핸드오버가 필요로하는 단말들을 위한 OFDM 심볼구간과 그렇지 않는 일반단말을 위한 OFDM심볼구간으로 예로서 설명한다. 그러나 기지국이 하향링크 맵 또는 상향링크 맵을 통하여 서브채널을 할당함에 있어 핸드오버를 필요로하는 단말과 일반 단말들에게 할당하는 서브채널의 범위를 달리하거나 서브채널의 구성방법을 서로 다르게 하는 것을 포함하여 제1서브채널과 제2서브채널로 설명한다. 즉 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 두 기지국간 서브캐리어간 충돌 확률을 줄이기 위하여 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 사상을 이용하여 변경할 수 있는 방법들을 포함한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신 시스템에서 핸드오프 설명을 위한 개념을 개략적으로 도시한 예시도이다.

상기 도 4를 참조하면, 제1 기지국과 제2기지국은 적어도 서로 동일한 캐리 어 주파수 (f1)을 사용하여 신호를 전송한다. 상기 OFDM 통신 시스템은 다수의 서브캐리어들에 데이터가 실려 있으며 여러 개의 OFDM심볼(예; 1024 Point FFT 신호가 하나의 OFDM심볼로 규정)이 하나의 프레임을 이룬다. 본 발명의 제2도는 하나의 프레임 구조를 예시하고 있다. 따라서 상기 캐리어 주파수 f1이 동일하다고 하더라도 전송하는 프레임내 OFDM심볼의 전송전력은 서로 다르게 조정할 수 있다. 상기 각 기지국은 핸드오프 영역에 위치하는 단말들에게 신호를 전송하기 위하여 각 기지국이 커버하는 영역의 경계까지 원하는 에러율을 보장할 수 있는 신호세기로 전송할 수 있으며 또한 핸드오프 영역에 위치하지 않는 일반 단말들에게 적정한 에러율을 보장할 수 있는 신호세기(상기 셀 경계까지 전송하는 신호보다 낮은 전송전력)로 신호를 전송할 수 있다. 따라서 종래의 기술에서는 상기 두 기지국의 핸드오프 영역중 서로 중복되는 영역에서 서브캐리어 호들이 충돌할 수 있다. 본 발명에서는 상기 핸드오버 영역에 위치하는 단말들에게 전송하는 신호에 대하여 새로운 아이디어를 적용하여 충돌을 최소화하고 핸드오버 영역에 위치하지 않는 일반 단말들에게는 전송전력을 제한함으로써 충돌발생을 제한한다. 본 발명에서는 기지국에 여러 핸드오버 영역내에 있는 단말과 그렇지 않는 단말들에게 OFDM 기술을 사용하여 신호를 전송함에 있어서 서브캐리어 할당방법을 다르게 적용한다. 예를들어 1024개의 서브캐리어를 전송하는 OFDM시스템은 몇 개의 서브캐리어를 모아 서브채널을 구성할 수 있으며 각 단말들에게 서브채널을 할당하여 OFDMA를 구현할 수 있다. 상기 서브채널을 구성하는 방법은 연속적인 서브캐리어 몇 개를 모아 구성할 수도 있으나 주파수 다이버시티 효과를 위하여 1024 서브캐리어 중 임의의 간격으 로 서브캐리어를 선택하여 서브채널을 구성하거나 서브채널을 구성하는 미리 정해진 알고리즘에 의하여 서브캐리어들을 랜덤하게 선택할 수 있다. 이때 종래 기술은 핸드오버 영역에 있는 단말을 위한 서브채널 할당과 핸드오버 영역에 있지 않는 단말을 위한 서브채널 할당이 동일하다. 그러나 본 발명에서는 할당 할 수 있는 서브채널들 중에서 핸드오버를 위한 단말들에게는 제한적인 몇 개의 채널을 할당 함으로써 주변 기지국의 핸드오버를 위한 단말을 위해 할당한 서브채널내의 서브캐리어들과의 중복 확률을 낮춘다. 만약 주변 기지국과 핸드오버 영역에서의 서브채널 이 서로 다른 서브캐리어를 포함하도록 한다면 충돌을 없앨 수 있다. 예를 들어 제1기지국은 1-512 서브캐리어 중에서 서브채널을 구성하고 제2기지국은 513-1024 서브캐리어 중에서 서브채널을 구성한다면 충돌은 없다. 또한 핸드오버를 필요로 하는 단말을 위한 서브채널을 구성하는 규칙과 핸드오버 영역에 있지 않는 일반단말에게 할당하는 서브채널을 구성하는 규칙을 서로 다르게 하여 주변기지국이 할당한 서브캐리어와 충돌확률을 낮추는 방법을 강구 할 수도 있다. 즉 핸드오버 영역에 있는 단말들에게 할당하는 서브채널은 상대적으로 적은 수의 서브캐리어들로 구성하고 핸드오버 영역에 있지 않는 단말들에게 할당하는 서브채널은 상대적으로 많은 수의 서브캐리어들로 구성한다면 핸드오버 영역내에서 두 기지국의 서브채널간 충돌확률은 줄어들 수 있다. 뿐만아니라 할당할 수 있는 전체 서브채널이 24라고 가정하면 핸드오버 영역내에 있는 단말들에게는 그중 8개중 하나를 할당하고 핸드오버 영역에 있지 않는 일반단말에게는 전체24개 서브채널 중 임으로 할당한다면 주변기지국에서도 8개의 서브채널만 핸드오버 단말을 위하여 할당하므로 핸드오버 영 역내에서 서브캐리어간 충돌은 줄어든다. 또한 핸드오버 영역에 있는 단말들에게 전체 24 서브채널 중 제1 기지국은 1-8번 서브채널을 할당하고 제2기지국은 9-16번을 할당하고 제3기지국은 17-24번 서브채널을 할당하는등 서로 중복되지 않는 서브채널을 할당하면 충돌은 없다.

도5는 본 발명의 일 실시예로서 OFDM심볼들을 전송하는 예를 나타내는 것으로 가로축은 다수의 OFDM 심볼들로 구성되고 세로축은 다수의 서브캐리어들로 구성된다. 하나의 전송단위는 프리엠블, MAP, 제1구간 및 제2구간으로 나타낼 수 있다. 상기 제1구간 및 제2구간은 데이터를 전송하는 구간이며 MAP은 상기 데이터 전송구간의 구조를 알려주는 부분으로서 예를들어 수신할 단말들이 각각 어느 OFDM심볼의 어느 서브채널(서브캐리어들)로 데이터가 전송되는지 포맷을 알려주는 것이다. 프리엠블부분은 단말이 신호를 수신하기 위하여 싱크를 맞출 수 있도록 단말과 약속된 신호를 보내는 부분이다. 종래에는 제1구간 및 제2구간으로 서로 구분하지 않았으나 본 발명에서는 하나의 실시예로서 제1구간은 핸드오버 영역에 있지 않는 단말들에게 보내는 심볼구간이며 제2구간은 핸드오버 영역에 있는 단말들에게 보내는 심볼구간으로 구분하여 사용한다. 그러나 기지국 장치는 상기 MAP영역의 정보 설정을 통하여 핸드오버 영역에 위치하는 단말과 그렇지 않는 일반단말에 전송할 OFDM 심볼과 서브채널 정보를 설정할 수 있으므로 상기 구간들이 기지국에 의하여 임의로 변경될 수도 있다.

본 발명에서는 상기 제1구간의 OFDM 심볼을 전송하는 전송전력은 상기 제2구간의 OFDM심볼을 전송하는 전송전력보다 낮다. 왜냐하면 상기 제1구간의 OFDM심볼 은 기지국과 가까운 곳에 위치하는 일반단말들에게 전송하는 OFDM심볼이며 제2구간의 OFDM심볼은 핸드오버 영역에 위치하는 단말들에게 전송하는 OFDM심볼이므로 셀 경계지점까지 적절한 전력으로 전송되어야 하기 때문이다. 한면 본 발명의 기지국 시스템은 단말과 통신시에 폐루프 전력제어를 수행할 수 있으므로 상기 폐루프 전력제어에 따라 전송전력을 조정하는 경우에 상기 핸드오프 영역에 있지 않는 일반단말들에게 전송하는 신호의 세기를 제한하지 않으면 전송전력이 커져서 셀경계에 까지 신호가 이르게 되면 주변기지국에서 할당한 서브채널과 충돌확률이 높아져서 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서 핸드오버 영역에 있지 않는 일반 단말들에게 적정한 전송전력 내에서 신호를 전송하게하고 또한 그 일반 단말들에게 전송하는 신호도 제한 하는 것이 필요하다. 이러한 전송전력 제한 값은 미리 정해지는 최대 전송전력 보다 작은 값으로 설정하되 핸드오버 영역이 대략 전체 기지국의 60-70%라 가정하고 적정한 전력으로 설정할 수 있다. 그러나 핸드오버 영역에서는 상기 비핸드오버 영역에서 제한하던 전송전력을 초과하여 신호를 전송할 수 있도록 하여 셀 경계지역까지 충분한 신호가 전송될 수 있도록 허용한다. 다만, 핸드오버 영역으로 새로이 진입한 단말에게 비핸드오버 영역에서 할당한 서브채널 할당규칙과 다른 서브채널 할당규칙을 적용하므로서 주변기지국의 핸드오버 영역에 있는 단말들에게 할당한 서브채널내의 서브캐리어와 충돌을 최소화 하도록 한다.

상기 단말이 핸드오버 영역내에 위치하는지 아닌지에 대한 판단은 불필요 할 수도 있으며 설명의 편의를 위하여 표현한 것을 뿐이다. 실제로는 단말이 기지국들의 기준신호를 측정하여 보고하면 기지국은 측정된 신호에 기초하거나 아니면 단말 이 핸드오버를 결정하여 보고하면 그 것에 기초하여 판단한다. 즉 본 발명에서 단말이 핸드오버 영역에 위치한다는 것은 단말이 측정한 서빙 기지국의 기준 신호가 일정 기준치보다 낮은 경우로 가정하거나 주변 기지국의 기준 신호가 일정 기준치보다 높은 경우 및 단말이 기지국으로 핸드오버 요청한 경우로 가정할 수 있다. 상기 제1구간은 상기 제2구간보다 크게 설정되는 것이 일반적이다. 왜냐하면 핸드오버 영역이 비핸드오버 영역보다는 큰 것이 일반적이기 때문이다. 그러나 대도시의 도심지역은 핸드오버 영역이 비핸드오버 영역보다 클 수도 있다.

도6은 본 발명의 기지국이 핸드오버를 수행하는 절차를 예시한 것이다.

제602에서 단말이 제1 기지국내에서 제1기지국 및 제2기지국의 기준 신호를 측정하여 제1기지국으로 통보한다. 제603에서 제1기지국은 단말이 전송한 채널 퀄리티 정보를 이용하여 상기 단말기에게 채널할당 및 데이터 전송을 한다. 상기 단말이 측정하는 기지국의 기준신호가 양호한 것으로 판단되면, 즉 어떤 기준치보다 높다고 판단, 상기 단말은 기지국 주변에 가까이 위치하는 것으로 판단할 수 있고 그 단말에게 전송하는 신호는 셀 경계에까지 충분히 전달되도록 큰 전력으로 전송할 필요가 없다. 따라서 전체 사용가능한 서브채널들 중 비어있는 제1서브채널을 할당할 수 있다. 만약 제1기지국의 기준신호가 양호하지 않다고 판단되면, 즉 어떤 기준치보다 낮다고 판단, 핸드오버 영역에 있다고 판단 할 수 있다. 다른 방법으로 주변 기지국의 신호가 어떤 기준치보다 높아 신호가 양호하다면 그 또한 핸드오버 영역에 있다고 판단할 수 있다. 두 기지국 신호를 모두 고려하거나 상대적으로 비교하는 것으로도 핸드오버 영역에 있다는 판단을 할 수 있다. 이와 같은 방법으로 단말이 핸드오버 영역에 있는 경우에는 상기 사용 가능한 서브채널들 중 일부만을 할당할 수 있는 대상이 되며 그 할당 가능한 대상 중 현재 비어있는 제2서브채널을 할당하는 것이 타당하다. 또는 서브채널을 구성하는 서브캐리어 수를 더 적게 하거나 선택될 수 있는 서브캐리어를 제한하는 서브채널 구성방법을 사용하는 것이 가능하다. 따라서 이와 같은 방법으로 선정되는 서브캐리어들로 구성된 서브채널을 제2채널로 할당하는 것도 가능하다.

제604단계에서 상기 단말기 또는 상기 제1기지국이 측정한 기지국 신호를 기초로 핸드오버 여부를 판단한다. 만약 핸드오버가 필요한 상태가 아니면 다시 602단계 및 603단계를 반복한다.

605단계에서, 만약 핸드오버가 필요한 상태로 진입하는 경우에 제1기지국은 제2기지국에게 핸드오버 준비를 하도록 상기 단말기에 대한 정보들을 전송하고 상기 단말기에게 제2기지국으로의 핸드오버 지시 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 지시 메시지에는 상기 제2기지국에 대한 정보, 핸드오버 시간 정보 및 할당할 제3서브채널정보를 포함할 수 있다. 상기 단말기가 제2기지국과 초기통신을 수행한다는 것은 상기 제2기지국의 경계지역에 위치하는 것으로 가정된다. 따라서 상기 단말기는 상기 제2기지국의 핸드오버 영역에 위치하는 단말을 위한 제3서브채널을 할당받는다. 따라서 제2기지국은 상기 단말기에게 할당한 제3서브채널을 통하여 상기 제1기지국이 전송하지 못한 나머지 데이터들을 전송한다. 이때 상기 데이터 들은 제2기지국의 제2구간 동안 전송된다. 상기 단말이 계속 이동하여 상기 제2기지국의 주변 가까이로 이동하면 제2기지국의 기준신호가 상당히 양호하게 되고 그 경우 제 2기지국은 상기 단말이 핸드오버 영역에 위치하지 않다고 판단할 수 있으므로 제4서브채널을 사용하여 제1구간을 이용하여 데이터를 전송한다.

여기에서 상기 제1기지국 및 제2기지국이 단말이 기지국 가까이에 위치하는 경우에 할당하는 제1 서브채널 및 제 4 서브채널은 전체 사용가능한 서브캐리어들중 선택된 몇 개의 서브캐리어들로 구성되는 서브채널이며 제1종류의 서브채널이다.상기 제1기지국의 제2서브채널 및 제2기지국의 제3서브채널은 핸드오버 영역에 위치하는 단말들에게 할당하는 서브채널로서 상기 제1종류와 다른 제2종류의 서브채널들이다. 상기 제1종류의 서브채널과 상기 제2종류의 서브채널은 각각 OFDM심볼 전송구간을 다르게 하여 제1구간 및 제2구간으로 전송할 있다. 따라서 각각의 제1구간 및 제2구간으로 전송하는 전송전력을 다르게 하여 주파수 재사용율을 높이면서 핸드오버 영역에서의 서브캐리어간 충돌을 줄이므로 전송효율을 높일 수 있다.

상기 단말기가 다시 제2기지국의 핸드오버 영역으로 이동하는 경우 제2기지국은 다시 제2종류의 서브채널중 비어있는 하나를 선택하여 하여 단말기에게 서비스를 제공한다.

한편 단말기는 상기 기지국이 자신에게 할당한 서브채널을 상기 MAP정보를 수신함으로서 확인할 수 있으며 상기 MAP정보에 할당된 서브태널이 제1종류인지 제2종류의 채널인지 확인이 되며 또한 어느 위치에 자신의 신호가 보내져 오는지 확인하여 신호를 수신할 수 있다.

상기 제1기지국과 제2기지국이 핸드오버 영역에 있는 단말들에게 할당할 서브캐리어들을 서로 중복하지 않도록 한다면 충돌을 완전히 배제할 수 있다. 다만 그렇게 하기 위해서는 제1기지국과 제2기지국으로 중복되지 않는 고유한 서브채널을 할당할 수 있도록 정보를 전송하여야 한다. 이 정보는 상기 제1기지국과 제2기지국이 서로 정보를 교환하거나 기지국 제어기가 두 기지국으로 이 정보를 전송하여 주는 방법을 사용하는 것도 가능하다.

그러면 이하에서는 상기한 전력 제어를 수행하기 위한 단말기 및 기지국 송/수신 장치를 7 및 도 8을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 7는 본 발명에 따른 전력 제어를 수행하는 기지국 송/수신 장치를 나타낸 도면이다.

상기 도 7를 참조하면, 기지국에서 송수신되는 신호는 TDD 듀플렉서(Duplexer)(570)에서 시분할 듀플렉싱되어 송수신된다. 본 발명의 실시예에서는 TDD를 예로로 설명하지만 FDD를 사용하는 경우에도 본 발명의 사상은 적용가능하다. 또한, 상기 기지국 장치는 상위 계층 처리부(510)로부터 TDD 듀플렉서(570)로 전송하고자 하는 데이터를 송신 처리하는 송신기와 상기 TDD 듀플렉서(570)로부터 상위 계층 처리부(510)로 수신된 데이터를 수신 처리하는 수신기로 구성된다. 도 7에서 경우에 따라 하나의 유저를 기준으로 FEC 부호화부 및 변조부를 하나만 설명하였다. 그러나 다수의 유저데이터를 전송하는 경우에 대하여 각 유저의 데이터를 처리하는 FEC부호화부 및 변조부를 각각 가질 수 있다. 다수의 유저 데이터가 각각 FEC 부호화 및 변조된 신호는 IFFT 처리부에 입력된다. 이때 핸드오버 영역내에 있지 않는 일반 단말에게 전송할 데이터는 제1구간동안 전송되어야 하고 핸드오버 영역내에 있는 단말들의 데이터는 제2구간동안 전송하므로 상기 IFFT 처리부로 입력 되는 신호는 상기 제1구간에 전송될 데이터와 제2구간동안 전송될 데이터가 별도로 구분되어 입력된다. 따라서 상기 IFFT (540) 전단에 멀티플렉스 또는 IFFT처리부의 입력과 각 유저의 변조부의 신호를 매핑시켜 연결될 수 있도록 하는 선택기를 둘 수 있다. 따라서 제5도의 순서와 같이 프리엠블, MAP정보, 제1구간 데이터 및 제2구간데이터 순으로 입력되도록 상기 제어부가 제어한다.

먼저, 상기 단말기에서 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 TDD 듀플렉서(570)에서 상향링크 프레임 전송 구간 동안 수신되며, 수신 무선 처리부(551)에서 무선 신호 처리된다. 이어서, FFT 처리부(541)에서 푸리에 변환을 거쳐 직렬 변조 심볼로 생성한 후, 복조부(Demodulator)(531)에서 복조되며, FEC 복호화부(Decoder)(521)에서 복호되어, 상위 계층 처리부(510)로 전송된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라 제어부(580)에서는 기지국 장치의 전반적인 제어를 수행하며, 본 발명에 따라 제어부(580)는 단말기로부터 수신된 각 상향 링크 데이터를 수신하여 핸드 오버를 수행해야 할 필요가 있는 단말과 핸드 오버를 수행할 필요가 없는 단말을 구분하여 채널을 할당한다. 그리고, 제어부(580)는 상기와 같이 구성된 채널을 바탕으로 맵(MAP)를 구성하고, 구성된 MAP과 프리앰블을 이용하여 전송 제어를 한다.

또한 제어부(580)는 상위로부터 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R) 값을 수신하면, 이를 갱신하도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R)을 갱신하기 위해 주기적으로 핸드오버 단말들의 통계 값을 상위로 전달하는 제어를 수행할 수 있다. 만일 필요한 경우에는 기지국에서 상기한 통계 값을 이용하여 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R)을 갱신하도록 구성할 수도 있다. 그러나, 이와 같이 구성할 경우 인접한 기지국과 부채널의 비율이 일치하지 않으므로 종래 기술에서와 같은 문제가 발생하는 영역이 존재할 수 있다. 따라서 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R)의 갱신은 상위에서 수행하는 것이 보다 바람직하다.

메모리(590)는 상기 제어부(580)에서 제어를 위한 프로그램 데이터 및 제어 시 발생되는 데이터를 임시 저장하며, 본 발명에 따라 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R) 값을 저장한다. 이러한 비율 값들은 시간 대역별로 다르게 설정할 수도 있다. 또한 상기 메모리(590)에는 제어부(580)가 상위로 핸드오버 단말에게 할당할 가능한 부채널들의 비율(R)의 갱신을 위해 통계 자료를 제공하는 경우에 통계 값들을 저장하기 위한 영역을 별도로 구비하도록 한다.

한편, 상기 상위 계층(Upper Layer) 처리부(510)에서 생성된 전송하고자 하는 소정의 데이터들이 FEC 부호화부(Encoder)(520)에서 부호화되며, 변조부(Modulator)(530)를 거쳐 변조된다. 상기 변조부(530)에서 변조된 신호는 IFFT 처리부(540)에서 푸리에 역변환을 거쳐 OFDM 신호로 생성되어진다. 상기 OFDM 신호는 송신 무선(Radio Frequency) 처리부(550)에서 무선 신호 처리된 후, 제어부()의 제어 신호에 따라 증폭기(560)에서 핸드 오버 영역과 핸드 오버 영역이 아닌 영역이 차등 증폭된다. 즉 제1구간의 데이터는 비핸드오버 지역의 단말에게 전송하는 신호이므로 상대적으로 낮은 전력으로 전송되도록 조정 및 전송전력제한하며 상기 제2구간의 데이터는 핸드오버 지역의 단말에게 전송하는 신호이므로 상대적으로 높은 신호를 전송하도록 하며 상기 전송전력 제한값보다 높은 전력으로 전송될 수 있도록 허용한다. 마지막으로 상기 OFDM 신호는 TDD 듀플렉서(570)에서 상향링크 프레임 전송 구간을 통해 전송된다.

도 8은 본 발명에 따른 전력 제어를 수행하는 단말에서의 송/수신 장치를 나타낸 도면이다.

상기 도 8을 참조하면, 단말기에서 송수신되는 신호는 TDD 듀플렉서(Duplexer)(670)에서 시분할 듀플렉싱되어 송수신된다. 또한, 상기 기지국은 상위 계층 처리부(610)로부터 TDD 듀플렉서(670)로 전송하고자 하는 데이터를 송신 처리하는 송신기와 상기 TDD 듀플렉서(670)로부터 상위 계층 처리부(610)로 수신된 데이터를 수신 처리하는 수신기로 구성된다.

먼저, 상위 계층(Upper Layer) 처리부(610)에서 생성되어 전송하고자 하는 소정의 데이터들이 FEC(Forward Error Correction) 부호화부(Encoder)(620)에서 부호화되어 출력된다. 그러면 변조부(Modulator)(630)에서는 상기 부호화되어 출력된 신호를 입력하여 상기 신호의 변조를 수행한다. 상기 변조부(630)에서 변조된 신호를 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다) 처리부(640)에서 입력으로 하여 푸리에 역변환을 수행하고, 상기 IFFT 처리부(640)는 상기 푸리에 역변환을 통해 OFDM 신호를 생성하여 출력한다. 여기서, 상기 OFDM 신호는 송신 무선(Radio Frequency) 처리부(650)에서 무선 신호 처리된 후, 제어부(680)에서 제어 신호를 수신하여 증폭기(660)에서 핸드 오버 영역과 핸드 오버 영역이 아닌 영역을 구분하여 차등 증폭한다. 마지막으로, OFDM 신 호는 TDD 듀플렉서(670)에서 상향링크 프레임 전송 구간을 통해 전송된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라 제어부(680)는 기지국으로부터 수신된 전력제어 MAP IE의 정보를 이용하여 미리 설정된 핸드 오버 영역에 따라서 개별적으로 전력 제어된다.

한편, 상기 기지국에서 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 TDD 듀플렉서(611)에서 하향링크 프레임 전송 구간 동안 수신되며, 수신 무선 처리부(615)에서 무선 신호 처리된다. 그런 다음, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)) 처리부(617)에서 푸리에 변환을 거쳐 직렬 변조 심볼로 생성한 후, 복조부(Demodulator)(619)에서 복조되며, FEC 복호화부(Decoder)(621)에서 복호되어, 상위 계층 처리부(601)로 전송된다.

그러면 상기한 구성을 가지는 기지국에서 전력 제어하는 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따라 기지국에서 단말들을 전력 제어하기 위한 제어 흐름도이다. 이하 도 9을 참조하여 기지국에서 단말들 전력 제어하는 과정에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 기지국의 제어부(580)에서는 701단계에서 단말기로부터 업링크 데이터를 수신하고, 702단계에서 핸드오버를 수행해야 할 단말이 존재하는가를 판단한다. 만약, 핸드오버를 수행해야 할 단말이 존재할 경우, 703단계에서 제어부(580)는 핸드오버를 수행해야 할 필요가 있는 단말에게 도 3 및 도4의 310, 410과 같이 채널을 할당한다. 그리고, 704단계에서 제어부(580)는 핸드 오버를 수행해야 할 필요가 없는 단말에게 도3 및 도 4의 320, 420과 같이 할당한다. 그런후, 제어부(580)는 하향 링크를 통해 전송되는 MAP 정보를 상기와 같이 할당된 방법에 따라 구성하고, 이를 출력한다. 즉, 핸드오버 영역의 부채널들에서 송/수신될 심볼들을 배열하고, 일반 사용자 영역의 부채널들에서 송/수신될 심볼들을 배열한다. 이러한 과정이 완료되면, 706단계로 진행하여 제어부(580)는 하향링크로 전송하기 위해서 프리앰블, MAP을 전송 제어한다. 그러면, 제어부(580)는 707단계에서 핸드 오버를 수행할 필요가 있는 단말에게 전력을 제어를 수행하고, 708단계에서 핸드 오버를 수행할 필요가 없는 단말에게 전력 제어를 수행한다.

한편, 702단계에서 핸드 오버를 수행할 필요가 있는 단말이 없을 경우, 제어부(580)는 709단계에서 핸드 오버를 수행할 필요가 없는 단말에게 채널을 할당한다. 그런 후, 제어부(580)는 핸드 오버를 수행해야 할 필요가 없는 단말에게 도3 및 도 4의 320, 420과 같이 할당한다. 그런후, 제어부(580)는 하향 링크를 통해 전송되는 MAP 정보를 상기와 같이 할당된 방법에 따라 구성한다. 이러한 과정이 완료되면, 711단계로 진행하여 제어부(580)는 핸드 오버를 수행할 필요가 없는 단말에게 전력 제어를 수행한다.

그러면 단말에서 전력 제어하는 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 단말에서 전력 제어되기 위한 제어 흐름도이다. 이하 도 10을 참조하여 단말에서 전력 제어되는 과정에 대해서 상세하게 설명한다.

이상에서는 도 7 및 도 9를 참조하여 본 발명의 기지국에서 전력 제어 방법 에 대하여 살펴보았다. 그러면 이하에서는 단말에서 전력 제어를 수행하기 위한 제어 방법은 도 10을 참조하여 살펴보기로 한다.

단말은 801단계에서 기지국으로부터 프리엠블을 수신하고, 기지국과의 동기를 맞추기 위해서 802단계에서 동기화를 수행한다. 이러한 과정을 완료하면, 단말의 제어부(680)는 803단계에서 기지국으로부터 MAP를 수신한다.

상기 단말은 804단계에서 상기 수신된 MAP을 확인하여 하향 링크로부터 수신된 데이터가 존재하는가를 판단한다. 만약, 하향 링크로부터 수신된 데이터가 존재하지 않을 경우, 제어부(680)는 805단계에서 하향 링크 동안 대기 상태로 존재한다. 그러나, 하향 링크로부터 수신된 데이터가 존재할 경우, 제어부(680)는 806단계에서 상향 링크로의 데이터 전송이 가능한가를 판단한다. 만약, 상향 링크로의 데이터 전송이 가능하지 않을 경우, 제어부(680)는 801단계로 귀환하여 그 이후의 절차를 수행한다. 그러나, 상향 링크로의 데이터 전송이 가능할 경우, 제어부(680)는 807단계에서 미리 설정된 핸드 오버 영역인가를 판단한다. 만약, 미리 설정된 핸드 오버 영역일 경우, 제어부(680)는 808단계에서 기지국으로부터 증가된 전력을 수신하게 된다. 그러나, 미리 설정된 핸드 오버 영역이 아닐 경우, 제어부(680)는 809단계에서 기존과 동일한 전력을 수신하게 된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 방법에 따르면, 서로 인접하는 셀(cell)간의 핸드오버를 지 원할 수 있는 프레임 구조, 핸드오버 절차 및 메세지를 정의하여 셀간의 단말기의 이동성을 지원할 수 있는 이점을 가진다.

또한 본 발명은, OFDMA 통신 시스템에서 주파수 재사용 효율을 증가 하므로 통신서비스를 제공하는 업체의 이익을 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 통신 서비스를 제공하는 업체가 서브채널 할당 및 전송전력을 조절하여 단말기를 소유한 유저에게 효율적인 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

Claims (14)

1. OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개의 기지국으로 구성된 시스템이 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기와 통신하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우의 핸드오버 방법에 있어서,

   제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기가 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호를 측정하여 상기 제1기지국으로 전송하는 과정과,

   상기 기준신호의 측정값에 기초하여 상기 단말기가 제1조건을 만족하면 OFDM심볼들 구간 중 제1 구간에서 제1 서브 채널을 통하여 데이터를 전송하며 상기 제2조건을 만족하면 상기 OFDM심볼들 구간 중 제2 구간에서 제2 서브 채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 구간에서 제3서브채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   상기 제2기지국 기준 신호의 측정값이 제1조건을 만족하면 OFDM 심볼들 구간 중 제1구간에서 제4서브채널을 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   여기에서 상기 제1서브채널과 상기 제2서브채널을 구성하는 서브 캐리어들은 적어도 하나 이상 서로 다르며, 상기 제2서브채널과 상기 제3서브채널이 서로 다른 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1조건 및 제2 조건은 상기 기준신호의 측정값이 임의의 기준 값을 초과하는 경우 제1조건을 만족하고 상기 임의의 기준 값을 초과하지 않는 경우 제2조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1구간 및 제2구간은 하나의 프레임 구간 내에서 서로 구분되는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1조건을 만족하는 경우는 기지국의 주변 가까이 단말이 위치하며, 상기 제2조건을 만족하는 경우는 기지국 경계에 가까이 단말이 위치하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력보다 상기 제2 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력이 더 큰 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1구간보다 상기 제2구간이 더 큰것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력이 미리 정해진 값 보다 크지 않도록 제한하는 값을 가지지는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 제2 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력은 상기 제한 값을 초과하여 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
9. OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개의 기지국으로 구성된 시스템이 미리 결정 된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기와 통신하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우의 핸드오버 방법에 있어서,

   제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기가 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호를 측정하여 상기 제1기지국으로 전송하는 과정과,

   상기 기준신호의 측정값에 따라 제1 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하거나 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   상기 기준신호의 측정값에 따라 제2기지국의 제1서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

   여기에서 상기 제1서브 채널들과 상기 제2서브 채널들을 구성하는 서브 캐리어들의 범위가 서로 다른 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1구간보다 상기 제2구간이 더 큰 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 제1 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력이 미리 정해진 값 보다 크지 않도록 제한하는 값을 가지지는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
12. 제9항에 있어서,

    상기 제2 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력은 상기 제한 값을 초과하여 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 제1 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력보다 상기 제2 서브채널을 통하여 전송하는 데이터 심볼의 전송전력이 더 큰 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
14. OFDM 기술을 사용하는 적어도 두개 이상의 기지국으로 네트웍을 구성하고 미리 결정된 사용 가능한 최대 서브 캐리어들 중 일부로 구성된 서브채널을 통하여 단말기에게 데이터 통신 서비스를 제공하며 상기 두 기지국은 적어도 하나의 동일한 주파수 대역을 이용하는 경우에 상기 단말기 가입자에게 핸드오버 서비스를 제공하고 주파수를 효율적으로 사용하는 방법에 있어서,

    제1기지국과 서브채널을 통하여 통신하는 단말기로부터 상기 제1 기지국과 상기 제1 기지국의 주변 기지국인 제2기지국의 기준신호에 대한 측정값을 수신하는 과정과,

    상기 기준신호의 측정값에 따라 제1 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하거나 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

    상기 단말기가 제2기지국으로 핸드 오버하는 경우에 상기 제2기지국의 제2 서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

    상기 기준신호의 측정값에 따라 제2기지국의 제1서브 채널들 중에서 하나를 통하여 데이터를 전송하는 과정과,

    여기에서 상기 제1서브 채널들과 상기 제2서브 채널들을 구성하는 서브 캐리어들의 범위가 서로 다르며 상기 제1 기지국에서 상기 제2기지국으로의 핸드오버가 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.

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