KR20060066408A

KR20060066408A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 셀 반경 및 가용자원에 따른 레인징 수행 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20060066408A
Application number: KR1020040104995A
Authority: KR
Inventors: 홍승은; 김현경; 정중호; 마영식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-16

Abstract

본 발명은 기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기가 상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행할 필요가 없음을 나타낼 경우 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행한 후, 상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신한다.

코드 레인징, 초기 레인징, 주기적 레인징, RTD, 매크로 셀, 마이크로 셀

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A PERFORMANCE OF A RANGING ACCORDING TO A RADIUS OF A CELL AND AN AVAILABLE RESOURCE IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징 및 주기적 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도

도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 RTD 시간 보상을 위한 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도

도 5는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 초기 레인징 동작 과정을 도시한 순서도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 초기 레인징 동작 과정을 도시한 순서도

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 주기적 레인징 과정을 도시한 순서도

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 고속 초기 레인징 동작을 도시한 순서도

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 고속 초기 레인징 과정을 도시한 순서도

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 셀 반경 및 가용 자원에 따라 레인징 동작 수행을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한 다) 통신 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 통신 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.

상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 통신 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.

그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.

상기 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 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MSS들(111),(113),(130),(151),(153) 중 MSS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MSS(130)은 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경되게 된다.

상기 도 1에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 프레임(frame) 구조를 설명하기로 한다.

상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 설명하기에 앞서, 상기 OFDMA 방식에 시분할 다중(TDD: Time Division Duplexing, 이하 'TDD'라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 방식이 TDD-OFDMA 방식이며, 상기 TDD-OFDMA 방식을 사용하여 데이터를 전송할 경우 OFDM 심벌 들 각각은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 구성하는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 통해 미리 설정되어 있는 서브 채널(sub-channel)들을 통해 송신된다. 여기서, 상기 서브 채널이라 함은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 상황에 따라 미리 설정된 개수의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 의미한다.

또한, 기지국은 미리 설정된 개수의 서브 채널들과 OFDM 심볼들로 다운링크 서브 프레임(downlink sub-frame) 및 업링크 서브 프레임(uplink sub-frame)을 구성한다. 한편, 상기 OFDM 방식을 사용할 경우의 프레임 구조는 소정 OFDM 심볼에서 전체 서브 캐리어 구간을 하나의 MSS가 사용한다는 점에서 상기 OFDMA 방식을 사용할 경우의 프레임 구조와 차이가 있다. 또한, 상기 OFDM 방식을 사용할 경우의 프레임 구조는 단일 캐리어(SC: Single Carrier) 방식을 사용할 경우의 프레임 구조와 단일 캐리어를 사용한다는 점에서 차이가 있을 뿐이다.

상기 도 2를 참조하면, 가로축은 OFDM 심볼 번호(OFDM symbol number)를 나타내며, 세로축은 서브 채널 번호(sub-channel number)를 나타낸다. 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 1개의 OFDMA 프레임은 다수개(일 예로 6개)의 OFDM 심벌들로 구성되는 다운링크-서브-프레임과 다수개(일 예로 5개)의 OFDM 심볼들로 구성되는 업링크-서브-프레임으로 구성된다. 또한, 상기 1개의 OFDM 심벌은 다수개(일 예로 M개)의 서브 채널들로 구성된다.

한편, 상기 다운링크 프레임 구조는 1개의 OFDMA 프레임마다 DL(DownLink)-MAP 메시지(210)와, UL(UpLink)-MAP 메시지(220)와, 다운 링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 'DCD'라 칭하기로 한다) 메시지와, 업링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript; 이하 'UCD'라 칭하기로 한다) 메시지와, 인접 기지국 광고(NBR-ADV: Neighbor Advertisement, 이하 'NBR-ADV'라 칭하기로 한다) 메시지(230)들을 포함한다.

상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 프레임 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징 동작 및 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징 및 주기적 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 3에 도시되어 있는 초기 레인징 과정은 상기 도 4에서는 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 "CDMA"라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 하는 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징 과정이다. 그리고, 상기 도 3을 설명하기에 앞서 레인징에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 레인징은 그 목적에 따라서 초기 레인징(Initial Ranging)과, 대역폭 요구 레인징(Bandwidth Request Ranging)과, 주기적 레인징(Periodic Ranging)으로 분류된다. 첫 번째로, 상기 초기 레인징은 기지국이 MSS와 동기를 획득하기 위해 수행되는 레인징으로서, 상기 초기 레인징은 상기 MSS와 기지국간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋(offset)을 맞추고, 송신 전력(transmit power)을 조정하기 위해 수행되는 레인징이다. 두 번째로, 상기 주기적 레인징은 상기 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 MSS가 상기 기지국과 채널 상태 등을 조정하기 위해서 주기적으로 수행하는 레인징을 나타낸다. 세 번째로 상기 대역폭 요구 레인징은, 상기 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 가입자 단말기가 상기 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(bandwidth) 할당을 요구하는 레인징이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 MSS(300)는 파워 온(power on)됨에 따라 상기 MSS(300)에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 센 크기, 일 예로 가장 센 파일럿(pilot) 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 가지는 파일럿 채널(pilot channel) 신호를 검출한다. 그리고, 상기 MSS(300)는 가장 센 파일럿 CINR을 가지는 파일럿 채널 신호를 송신한 기지국(350)을 상기 MSS(300) 자신이 현재 속해있는 기지국(350)으로 판단하고, 상기 기지국(350)에서 송신하는 다운 링크(downlink) 프레임의 프리앰블(preamble)을 수신하여 상기 기지국(350)과의 시스템 동기를 획득한다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 MSS(300)와 기지국(350)간에 시스템 동기가 획득되면, 상기 기지국(350)은 상기 MSS(300)로 DL(downlink)-MAP 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 DL-MAP 메시지는 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 PHY(PHYsical) Synchronization과, 다운 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 다운 링크 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 n와, 레인징들 각각에 할당되는 레인징 코드들에 대한 정보를 포함한다.

상기 기지국(350)은 상기 DL-MAP 메시지를 송신한 후 상기 MSS(300)로 UCD 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 UCD 메시지는 사용되는 업링크 채널 식별자를 나타내는 Uplink Channel ID와, 기지국에서 카운트되는 Configuration Change Count과, 상향 링크 물리 채널의 미니 슬럿(mini-slot)의 크기를 나타내는 Mini-slot Size와, 초기 레인징을 이용한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 초기 레인징을 이용한 초기 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 requests을 위한 백오프의 시작점을 나타내는, 즉 초기 백오프 윈도우의 크기를 나타내는 Request Backoff Start와, contention data and requests을 위한 백오프의 종료점을 나타내는, 즉 최종 백오프 윈도우 크기를 나타내는 Request Backoff End를 포함한다.

상기 기지국(350)은 상기 UCD 메시지를 송신한 후 상기 MSS(300)로 UL(uplink)-MAP 메시지를 송신한다. 상기 기지국(350)으로부터 UL-MAP 메시지까지 수신한 후 상기 MSS(350)는 상기 초기 레인징에 사용되는 레인징 코드들과, 변조 방식 및 코딩 방식 정보와, 레인징 채널과 레인징 슬럿을 인식할 수 있다. 상기 MSS(300)는 상기 초기 레인징에 사용되는 레인징 코드들중 랜덤하게 한 레인징 코드를 선택하고, 상기 초기 레인징에 사용되는 레인징 슬럿들 중 랜덤하게 한 레인 징 슬럿을 선택한 후, 상기 선택한 레인징 슬럿을 통해 상기 선택한 레인징 코드를 상기 기지국(350)으로 송신한다(311단계).

상기 기지국(350)은 상기 MSS(300)로부터 상기 MSS(300)가 선택한 레인징 슬럿을 통해서 초기 레인징 코드를 수신하면, 상기 초기 레인징 코드의 송신이 성공하였는지 여부를 나타내는 정보를 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging-Response, 이하 'RNG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지의 상태(status) 필드에 기재하여 상기 MSS(300)로 송신한다(313단계). 이하, 설명의 편의상 상기 초기 레인징 코드 송수신 동작을 '초기 코드 레인징'이라 칭하기로 한다. 상기 MSS(300)는 상기 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라, 상기 RNG-RSP에 포함되어 있는 상태(status) 필드의 값을 읽어 상기 초기 코드 레인징이 성공하였는지 여부를 검사한다(315단계). 상기 검사 결과 상기 초기 코드 레인징에 실패하였을 경우 상기 MSS(300)는 상기 초기 코드 레인징을 다시 수행한다.

또한, 상기 기지국(350)은 상기 MSS(300)로 상기 MSS(300)를 위한 CDMA 할당 정보 엘리먼트(CMDA_Allocation_IE(Information Element))를 포함하는 UL-MAP 메시지를 송신한다(317단계). 여기서, 상기 CDMA 할당 정보 엘리먼트에는 상기 MSS(300)가 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging-Request, 이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신할 업링크 대역폭(up link bandwidth)에 대한 정보가 포함되어 있다.

상기 기지국(350)으로부터 UL-MAP 메시지를 수신한 상기 MSS(300)는 상기 UL-MAP 메시지에 포함되어 있는 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 검출하고, 상기 CDMA 할당 정보 엘리먼트에 포함되어 있는 업링크 자원 정보에 해당하는 업링크 대역폭을 사용하여 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 어드레스(address)를 포함하는 RNG-REQ 메시지를 상기 기지국(350)으로 송신한다(319단계). 상기 MSS(300)로부터 RNG-REQ 메시지를 수신한 상기 기지국(350)은 상기 MSS(300)의 MAC 어드레스에 상응하게 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)들, 즉 basic CID와 primary management CID를 포함하는 RNG-RSP 메시지를 상기 MSS(300)로 송신한다(321단계).

상기 MSS(300)가 상기 RNG-RSP 메시지를 수신한 후, 상기 MSS(300)와 상기 기지국(350)은 네트워크 진입(network entry)진입 동작, 즉 가입자 단말기 기본 용량 협상(SBC: Subscriber Station's Basic Capability Negotiation)과, 암호 키 관리(PKM: Privacy Key Management)와, 등록(REG: Registration) 등의 동작을 수행한다(323단계). 이렇게 네트워크 진입 동작을 수행한 후 상기 MSS(300)는 주기적 레인징을 수행하기 위해 미리 설정한 주기적 레인징 타이머(periodic ranging timer)가 파기되었는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징 타이머가 파기되었을 경우 상기 MSS(300)는 상기 기지국(350)으로 주기적 레인징에 사용되는 레인징 코드들중 랜덤하게 한 레인징 코드를 선택하고, 상기 주기적 레인징에 사용되는 레인징 슬럿들 중 랜덤하게 한 레인징 슬럿을 선택한 후, 상기 선택한 레인징 슬럿을 통해 상기 선택한 레인징 코드를 상기 기지국(350)으로 송신한다(327단계).

상기 기지국(350)은 상기 MSS(300)로부터 상기 MSS(300)가 선택한 레인징 슬럿을 통해서 초기 레인징 코드를 수신하면, 상기 초기 레인징 코드의 송신이 성공 하였는지 여부를 나타내는 정보를 RNG-RSP 메시지의 상태 필드에 기재하여 상기 MSS(300)로 송신한다(327단계). 이하, 설명의 편의상 상기 주기적 레인징 코드 송수신 동작을 '주기적 코드 레인징'이라 칭하기로 한다. 상기 MSS(300)는 상기 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라, 상기 RNG-RSP에 포함되어 있는 상태 필드의 값을 읽어 상기 주기적 코드 레인징이 성공하였는지 여부를 검사한다(331단계). 상기 검사 결과 상기 주기적 코드 레인징에 실패하였을 경우 상기 MSS(300)는 상기 주기적 코드 레인징을 다시 수행한다.

상기 도 3에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 초기 레인징 동작 및 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 4를 참조하여 기지국으로부터 이격된 위치에 따른 왕복 지연(RTD: Round Trip Delay, 이하 'RTD'라 칭하기로 한다) 시간을 보상하기 위한 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 RTD 시간 보상을 위한 레인징 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면, 기지국(400)은 기지국(400) 자신이 서비스하는 셀(cell)내에서 상기 기지국(400)과 가장 이격되어 있는 MSS, 즉 MSS#n(420)의 RTD 시간을 보상할 수 있는 초기 레인징 송신 기회(transmission opportunity)의 정수배에 해당하는 초기 레인징 구간(411)을 할당하고, UL-MAP 메시지를 통해 방송한다. 상기 도 4에서는 상기 초기 레인징 구간(411)이 1개의 초기 레인징 송신 기회를 포함한다고 가정한 것이다.

한편, 초기 레인징을 수행해야하는 MSS들, 즉 MSS#1(410)과 MSS#n(420)은 상 기 UL-MAP 메시지에서 나타내고 있는 상기 초기 레인징 구간(411)의 시작 시점에서 초기 코드 레인징을 수행한다(421단계, 431단계). 여기서, 상기 초기 코드 레인징은 경쟁 기반(contention-based, 이하 'contention-base'라 칭하기로 한다) 방식으로 수행되며, 이는 상기 기지국(400)으로부터 동일하게 이격되어 있는 MSS들의 경우 상기 초기 코드 레인징시 충돌이 발생할 확률이 존재하게 된다.

따라서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 상기 MSS들이 송신 기회를 랜덤하게 결정한 후 초기 레인징 코드도 상기 초기 레인징을 위해 미리 설정되어 있는 레인징 코드들중 랜덤하게 선택하여 송신하도록 함으로써 초기 코드 레인징 수행시의 충돌 발생을 제거한다. 상기 MSS#1(410)과 MSS#n(420)의 경우 상기 기지국(400)로부터 이격된 위치가 상이함으로 인해 실제 초기 코드 레인징시 충돌이 발생하지 않아 상기 기지국(400)은 상기 MSS#1(410)과 MSS#n(420) 각각에서 송신한 초기 레인징 코드들을 성공적으로 수신하게 된다.

상기 기지국(400)은 상기 MSS#1(410)에서 송신한 초기 레인징 코드의 수신 시점과 상기 초기 레인징 구간(411)의 시작 시점의 차를 가지고 상기 MSS#1(410)의 RTD 시간을 측정할 수 있으며(413단계), 상기 MSS#n(420)에서 송신한 초기 레인징 코드의 수신 시점과 상기 초기 레인징 구간(411)의 시작 시점의 차를 가지고 상기 MSS#n(420)의 RTD 시간을 측정할 수 있으며(415단계). 상기 기지국(400)은 상기 측정한 RTD 시간들을 상기 MSS#1(410)과 상기 MSS#n(420)에게 RNG-RSP 메시지를 통해 통보함으로써(423단계, 433단계) 상기 MSS#1(410)과 상기 MSS#n(420) 각각이 업링크 송신 시점을 조정하도록 한다.

상기 도 4에서 설명한 바와 같은 RTD 시간 보상을 위한 레인징 동작은 MSS#1(410)과 상기 MSS#n(420)의 업링크 송신 시점이 상기 기지국(400)이 규정하는 범위내에 도달할 때까지 반복적으로 수행된다.

도 4는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 RTD 시간 보상을 위한 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 핸드오버(handover) 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 5는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 핸드오버 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 MSS(500)가 서빙 기지국(serving BS)인 제1기지국(BS#1)(530)과 통신을 수행하는 중에, 상기 MSS(500) 자신이 속해있는 서빙 기지국을 변경해야함을 결정하면, 즉 상기 MSS(500)가 현재의 서빙 기지국을 제1기지국(530)과 상이한 새로운 기지국으로 변경해야함을 결정하면 상기 MSS(500)는 상기 제1기지국(530)으로 핸드오버 요구(HO-REQ: HandOver Request, 이하 'HO-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(511단계).

상기 MSS(500)로부터 상기 HO-REQ 메시지를 수신한 상기 제1기지국(530)은 상기 MSS(500)의 인접 기지국(neighbor BS)들중 상기 MSS(500)가 핸드오버할 수 있는 최적의 기지국, 즉 타겟 기지국(target BS)을 결정하기 위해 상기 인접 기지국들로 핸드오버 통지(HO_notification, 이하 'HO-Notification'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다. 상기 도 2에서는 상기 인접 기지국으로 제2기지국(BS#2)(560)만을 도시하였으며, 따라서 상기 제1기지국(530)은 상기 제2기지국(560)으로 HO- Notification 메시지를 송신한다(513단계). 상기 제1기지국(530)으로부터 상기 HO-Notification 메시지를 수신한 제2기지국(560)은 상기 HO-Notification 메시지에 대한 응답 메시지로서 핸드오버 통지 응답(HO-Notification-Response, 이하 'HO-Notification-Response'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 제1기지국(530)으로 송신한다(515단계). 상기 도 5에서는 상기 인접 기지국으로 상기 제2기지국(560)만을 일 예로 하여 설명하고 있으나, 상기 인접 기지국이 다수개로 존재할 수 있음은 물론이며, 이 경우 상기 제1기지국(530)은 상기 다수의 인접 기지국들로 HO-Notification 메시지를 송신하고, 상기 인접 기지국들 각각은 상기 HO-Notification 메시지에 대한 응답 메시지인 HO-Notification-Response 메시지를 상기 제2기지국(560)으로 송신한다.

그러면 상기 제1기지국(530)은 상기 인접 기지국들로부터 수신한 HO-Notification-Response 메시지를 분석하여 상기 MSS(500)에게 최적의 서비스를 제공할 수 있는 인접 기지국을 타겟 기지국으로 선택하고, 상기 타겟 기지국에 대한 정보를 핸드오버 응답(HO-RSP: HandOver Response, 이하 'HO-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지에 포함시켜 상기 MSS(500)로 송신한다. 상기 도 5에서는 상기 인접 기지국으로 상기 제2기지국(560)만을 일 예로 하여 설명하므로 상기 제1기지국(530)은 상기 MSS(500)로 상기 제2기지국(560)을 타겟 기지국으로 하도록 설정하여 HO-RSP 메시지를 송신한다(517단계). 또한, 상기 제1기지국(530)은 상기 제2기지국(560)으로 상기 핸드오버 통지 확인(HO-Notification-Confirm, 이하 'HO-Notification-Confirm'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(519단계).

한편, 상기 MSS(500)는 상기 HO-RSP 메시지를 수신함에 따라 상기 제1기지국(530)으로 핸드오버 지시(HO-IND: Handover Indication, 이하 'HO-IND'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(521단계). 또한, 상기 제2기지국(560)은 상기 MSS(500)의 핸드오버에 따른 고속 네트워크 재진입(fast network re-entry)을 위해 고속 레인징 정보 엘리먼트(Fast Ranging_IE)를 포함하는 UL-MAP 메시지를 방송한다(523단계). 상기 MSS(500)는 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트에 상응하게 RNG-REQ 메시지를 상기 제2기지국(560)으로 송신하고(525단계), 상기 제2기지국(560)은 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 상기 MSS(500)로 송신한다(527단계). 여기서, 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트에 상응하게 수행되는 네트워크 재진입에 따른 초기 레인징을 '고속 초기 레인징'이라 칭하기로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 기지국이 서비스하는 셀의 크기, 즉 셀의 반경에 상관없이 상기 셀에 존재하는 모든 MSS들이 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행하도록 하고 있어 셀의 반경이 비교적 작아 위치에 따른 RTD 시간 보상이 전혀 필요없는 마이크로(micro-cell)에서도 모든 MSS들이 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행하여 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행에 따른 무선 자원의 낭비가 있었다. 또한, 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 초기 레인징 및 고속 초기 레인징시 기지국은 MSS에게 RNG-REQ 메시지 송신을 위한 자원을 할당하게 되는데, 상기 RNG-REQ 메시지는 가변 길이를 가지는 메시지이기 때문에 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 지원 가능한 최대 길이의 RNG-REQ 메시지에 해당하는 자원을 상기 MSS에 할당해야만 하 므로 무선 자원의 낭비가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 셀 반경에 따라 초기 레인징의 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행 여부를 제어하는 레인징 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 가용 자원에 따라 초기 레인징 및 고속 초기 레인징에 다른 자원 할당을 제어하는 레인징 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 시스템에 있어서, 상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 송신한 후 초기 레인징 코드를 수신하고, 상기 초기 레인징 코드 수신에 따른 초기 코드 레인징이 성공할 경우 상기 기지국의 가용 자원에 상응하게 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원 혹은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지 국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양을 나타내는 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당하는 상기 기지국과, 상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행할 필요가 없음을 나타낼 경우 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행한 후, 상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기의 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 방법에 있어서, 상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 수신하는 과정과, 상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행할 필요가 없음을 나타낼 경우 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행하는 과정과, 상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국의 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 방법에 있어서, 상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 송신하는 과정과, 상기 정보를 송신한 후 초기 레인징 코드를 수신하고, 상기 초기 레인징 코드 수신에 따른 초기 코드 레인징이 성공할 경우 상기 기지국의 가용 자원에 상응하게 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원 혹은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양을 나타내는 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템, 일 예로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 'OFDM/OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 셀의 반경에 따라 초기 레인징(initial ranging)시의 초기 코드 레인징(initial code ranging) 및 주기적 코드 레인징(periodic code ranging)의 수행 여부를 제어하는 시스템 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 OFDM/OFDMA 통신 시스템에서 초기 레인징 및 고속 초기 레인징(fast initial ranging)시 가용 자원에 따라 자원 할당을 제어하는 시스템 및 방법을 제안하다. 여기서, 상기 고속 초기 레인징이라 함은 네트워크 재진입(network re-entry)에 따른 초기 레인징을 나타낸다. 상기 OFDM/OFDMA 통신 시스템의 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템이며, 본 발명에서는 IEEE 802.16e 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(610)과 셀(620)을 가지며, 상기 셀(610)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(630)과, 상기 셀(620)을 관장하는 기지국(650)과, 다수의 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하 'MSS'라 칭하기로 한다)들(640),(660)로 구성된다. 여기서, 상기 셀(610)은 매크로 셀(macro cell)이며, 상기 셀(620)은 마이크로 셀(micro cell)이다. 그리고, 상기 기지국들(630),(650)과 상기 MSS들 (640),(660)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다.

한편, 상기 셀(610)은 매크로 셀이므로 기지국(630)과 MSS(640)의 통신의 경우 상기 MSS(640)가 상기 기지국(630)으로부터 이격된 거리에 따라 왕복 지연(RTD: Round Trip Delay, 이하 'RTD'라 칭하기로 한다) 시간이 상이해지며, 따라서 상기 매크로 셀인 셀(610)에 존재하는 MSS들, 즉 MSS(640)는 상기 기지국(630)과 코드 레인징, 즉 초기 코드 레인징을 통해 업링크(upink) 동기를 획득해야만 한다. 여기서, 상기 초기 코드 레인징은 초기 레인징 수행시 초기 레인징 코드를 송수신하는 동작을 나타낸다.

한편, 상기 셀(620)은 마이크로 셀이므로 기지국(650)과 MSS(660)의 통신의 경우 상기 MSS(660)가 상기 기지국(650)으로부터 이격된 거리에 따라 RTD 시간이 거의 발생하지 않으며, 따라서 상기 마이크로 셀인 셀(620)에 존재하는 MSS들, 즉 MSS(660)는 상기 기지국(650)과 코드 레인징, 즉 초기 코드 레인징을 통해 업링크 동기를 획득할 필요가 없다. 또한, 상기 마이크로 셀 내에서는 상기에서 설명한 바와 같이 RTD 시간이 거의 발생하지 않으므로 주기적 레인징을 수행할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에서는 셀의 반경에 따라 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징의 수행 여부를 결정하여 MSS들로 통보하도록 함으로써 불필요한 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행을 방지하도록 한다. 특히, 본 발명에서는 기지국이 상기 셀 반경에 따른 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행 여부를 다운 링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 'DCD'라 칭하기로 한다) 메시지와, 업링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript; 이하 'UCD' 라 칭하기로 한다) 메시지 등을 통해 MSS들로 방송함으로써 상기 MSS들이 상기 DCD 메시지와 UCD 메시지등을 수신하여 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행 여부를 판단하도록 한다.

상기 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 초기 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 초기 레인징 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 MSS는 711단계에서 기지국으로부터 DCD/UCD 메시지를 수신하고 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 상기 MSS는 상기 수신한 DCD/UCD 메시지를 분석하여 코드 레인징을 수행해야하는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 DCD/UCD 메시지에는 해당 기지국이 매크로 셀인지 마이크로 셀인지에 대한 정보가 포함되어 있으며, 상기 MSS는 상기 기지국이 마이크로 셀일 경우 상기 코드 레인징을 수행할 필요가 없다고 판단하고, 상기 기지국이 매크로 셀일 경우 상기 코드 레인징을 수행할 필요가 있다고 판단하는 것이다. 상기 판단 결과 상기 코드 레인징을 수행할 필요가 있을 경우 상기 MSS는 715단계로 진행한다. 상기 715단계에서 상기 MSS는 미리 설정되어 있는 초기 레인징 코드들중 임의의 초기 레인징 코드를 선택하여 상기 기지국으로 송신하고, 즉 상기 기지국과 코드 레인징을 수행하고 717단계로 진행한다. 상기 717단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging-Response, 이하 'RNG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지 를 수신하고 719단계로 진행한다. 상기 719단계에서 상기 MSS는 상기 수신한 RNG-RSP 메시지의 상태(status) 필드에 기재되어 있는 값을 분석하여 상기 코드 레인징에 성공하였는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 코드 레인징에 성공하지 못했을 경우 상기 MSS는 상기 715단계로 되돌아간다.

한편, 상기 719단계에서 검사 결과 상기 코드 레인징에 성공하였을 경우 상기 MSS는 721단계로 진행한다. 상기 721단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 상기 코드 레인징을 성공함에 따라 자원을 할당받은 후 723단계로 진행한다. 상기 723단계에서 상기 MSS는 상기 할당받은 자원이 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging-Request, 이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하기에 충분한지를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 할당받은 자원이 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분할 경우 상기 MSS는 737단계로 진행한다. 상기 723단계에서 검사 결과 상기 할당받은 자원이 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분하지 않을 경우 상기 MSS는 725단계로 진행한다. 상기 725단계에서 상기 MSS는 상기 할당받은 자원의 양이 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분하지 않으므로 대역폭 요구(BW-REQ: Bandwidth-Request, 이하 'BW-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 상기 기지국으로 송신하고 727단계로 진행한다. 여기서, 상기 BW-REQ 메시지는 상기 MSS가 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양에 대한 정보를 포함한다. 상기 727단계에서 상기 MSS는 상기 BW-REQ 메시지를 송신함에 따라 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 송신할 자원을 할당받은 후 737단계로 진행한다.

한편, 상기 713단계에서 상기 판단 결과 상기 코드 레인징을 수행할 필요가 없을 경우 상기 MSS는 729단계로 진행한다. 상기 729단계에서 상기 MSS는 미리 설정되어 있는 대역폭 요구 레인징 코드들중 임의의 대역폭 요구 레인징 코드를 선택하여 상기 기지국으로 송신하고 731단계로 진행한다. 상기 731단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 상기 대역폭 요구 레인징 코드 송신에 상응하여 자원을 할당받은 후 733단계로 진행한다. 상기 733단계에서 상기 MSS는 상기 할당받은 자원을 사용하여 BW-REQ 메시지를 상기 기지국으로 송신하고 735단계로 진행한다. 여기서, 상기 BW-REQ 메시지는 상기 MSS가 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양에 대한 정보를 포함하며, 상기 BW-REQ 메시지는 그 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)가 0x0000으로만 할당되며, 이는 상기 MSS가 코드 레인징을 수행하지 않아 현재 CID를 할당받지 않은 상태이기 때문이다.

상기 735단계에서 상기 MSS는 상기 BW-REQ 메시지를 송신함에 따라 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 송신할 자원을 할당받은 후 737단계로 진행한다. 상기 737단계에서 상기 MSS는 상기 할당받은 자원을 통해 상기 기지국으로 RNG-REQ 메시지를 송신하고 739단계로 진행한다. 상기 739단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 수신하고 종료한다.

상기 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 초기 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 초기 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 초기 레인징 동작 과정을 도 시한 순서도이다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저 기지국은 811단계에서 MSS로부터 레인징 코드를 수신하고 813단계로 진행한다. 상기 813단계에서 상기 기지국은 상기 수신한 레인징 코드가 초기 레인징 코드인지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 수신한 레인징 코드가 초기 레인징 코드일 경우 상기 기지국은 815단계로 진행한다. 상기 815단계에서 상기 기지국은 상기 초기 레인징 코드 수신 성공 여부에 따라 그 상태값을 기재한 RNG-RSP 메시지를 상기 MSS로 송신하고 817단계로 진행한다. 상기 817단계에서 상기 기지국은 상기 초기 코드 레인징에 성공하였는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 초기 코드 레인징에 성공하지 않았을 경우 상기 811단계로 되돌아간다. 상기 817단계에서 상기 판단 결과 상기 초기 코드 레인징에 성공하였을 경우 상기 기지국은 819단계로 진행한다. 상기 819단계에 상기 기지국은 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신 가능한 가용 자원이 존재하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신 가능한 가용 자원이 존재할 경우 상기 기지국은 821단계로 진행한다. 상기 821단계에서 상기 기지국은 상기 MSS에 상기 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신 가능한 자원을 할당한 후 835단계로 진행한다. 상기 819단계에서 검사 결과 상기 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신 가능한 가용 자원이 존재하지 않을 경우 상기 기지국은 823단계로 진행한다. 상기 823단계에서 상기 기지국은 BW-REQ 메시지를 송신 가능한 자원을 상기 MSS로 할당한 후 827단계로 진행한다.

한편, 상기 813단계에서 검사 결과 상기 수신한 레인징 코드가 초기 레인징 코드가 아닐 경우, 즉 대역폭 요구 레인징 코드일 경우 상기 기지국은 825단계로 진행한다. 상기 825단계에서 상기 기지국은 상기 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 "CDMA"라 칭하기로 한다) 할당 정보 엘리먼트(CMDA_Allocation_IE(Information Element))를 포함하는 UL-MAP 메시지를 상기 MSS로 송신함으로써 BW-REQ 메시지를 송신 가능한 자원을 상기 MSS로 할당한 후 상기 827단계로 진행한다.

상기 827단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 BW-REQ 메시지를 수신하고 829단계로 진행한다. 상기 829단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 수신한 BW-REQ 메시지에 포함되어 있는 CID가 0x0000인지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MSS로부터 수신한 BW-REQ 메시지에 포함되어 있는 CID가 0x0000가 아닐 경우 상기 기지국은 831단계로 진행한다. 여기서, 상기 MSS로부터 수신한 BW-REQ 메시지에 포함되어 있는 CID가 0x0000가 아니라는 것은 상기 수신한 BW-REQ 메시지가 초기 코드 레인징을 수행한 MSS가 송신한 BW-REQ 메시지임을 나타낸다. 상기 831단계에서 상기 기지국은 상기 CID에 상응하게 상기 MSS에 RNG-REQ 메시지 송신을 위한 자원을 할당한 후 835단계로 진행한다. 상기 829단계에서 검사 결과 상기 MSS로부터 수신한 BW-REQ 메시지에 포함되어 있는 CID가 0x0000일 경우 상기 MSS는 833단계로 진행한다. 상기 833단계에서 상기 MSS는 상기 MSS에 RNG-REQ 메시지 송신을 위한 자원을 할당한 후 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 포함하는 UL-MAP 메시지를 통해 상기 MSS로 통보한 후 835단계로 진행한다.

상기 835단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 RNG-REQ 메시지를 수신하고 837단계로 진행한다. 상기 837단계에서 상기 기지국은 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 송신하고 종료한다.

상기 도 8에서는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 초기 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 주기적 레인징 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 9를 참조하면, 먼저 MSS는 911단계에서 기지국으로부터 DCD/UCD 메시지를 수신하고 913단계로 진행한다. 상기 913단계에서 상기 MSS는 상기 수신한 DCD/UCD 메시지를 분석하여 주기적 레인징을 수행해야하는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 DCD/UCD 메시지에는 해당 기지국이 매크로 셀인지 마이크로 셀인지에 대한 정보가 포함되어 있으며, 상기 MSS는 상기 기지국이 마이크로 셀일 경우 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 없다고 판단하고, 상기 기지국이 매크로 셀일 경우 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있다고 판단하는 것이다. 상기 판단 결과 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있을 경우 상기 MSS는 915단계로 진행한다. 상기 915단계에서 상기 MSS는 주기적 레인징을 수행하기 위한 주기적 레인징 타이머를 설정한 후 917단계로 진행한다. 여기서, 상기 주기적 레인징 타이머는 상기 MSS가 주기적 레인징을 주기적으로 수행하기 위한 시구간을 대기하는 타이머이다.

상기 917단계에서 상기 MSS는 상기 설정한 주기적 레인징 타이머가 파기되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 설정한 주기적 레인징 타이머가 파기될 경우 상 기 MSS는 919단계로 진행한다. 상기 919단계에서 상기 MSS는 미리 설정되어 있는 주기적 레인징 코드들중 임의의 주기적 레인징 코드를 선택하여 상기 기지국으로 송신하고, 즉 상기 기지국과 주기적 레인징을 수행하고 921단계로 진행한다. 상기 921단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 RNG-RSP 메시지를 수신하고 923단계로 진행한다. 상기 923단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 수신한 RNG-RSP 메시지에 포함되어 있는 상태값을 읽어 주기적 레인징에 성공하였는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징에 성공하지 않았을 경우 상기 MSS는 상기 919단계로 되돌아간다. 만약, 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징에 성공하였을 경우 상기 MSS는 종료한다.

상기 도 9에서는 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 고속 초기 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 고속 초기 레인징 동작을 도시한 순서도이다.

상기 도 10을 참조하면, 먼저 1011단계에서 MSS는 기존의 서빙 기지국(serving BS)에서 타겟 기지국(target BS)으로 핸드오버함에 따라, 상기 타겟 기지국으로부터 고속 네트워크 재진입(fast network re-entry)을 위한 고속 레인징 정보 엘리먼트(Fast Ranging_IE)를 포함하는 UL-MAP 메시지를 수신한 후 1013단계로 진행한다. 상기 1013단계에서 상기 MSS는 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트를 통해 할당받은 자원이 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분한 양인지를 검사한다. 상기 검 사 결과 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트를 통해 할당받은 자원이 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분한 양일 경우 상기 MSS는 1019단계로 진행한다. 또한, 상기 1013단계에서 상기 검사 결과 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트를 통해 할당받은 자원이 RNG-REQ 메시지를 송신하기에 충분한 양이 아닐 경우 상기 MSS는 1015단계로 진행한다.

상기 1015단계에서 상기 MSS는 상기 고속 레인징 정보 엘리먼트를 통해 할당받은 자원을 사용하여 상기 기지국으로 BW-REQ 메시지를 송신하고 1017단계로 진행한다. 여기서, 상기 BW-REQ 메시지는 상기 MSS가 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양에 대한 정보를 포함한다. 상기 1017단계에서 상기 MSS는 상기 BW-REQ 메시지를 송신함에 따라 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 송신할 자원을 할당받은 후 1019단계로 진행한다. 상기 1019단계에서 상기 MSS는 상기 할당받은 자원을 통해 상기 기지국으로 RNG-REQ 메시지를 송신하고 1021단계로 진행한다. 상기 1021단계에서 상기 MSS는 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 수신하고 종료한다.

상기 도 10에서는 본 발명의 실시예에 따른 MSS의 고속 초기 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 고속 초기 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 고속 초기 레인징 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 11을 참조하면, 먼저 상기 기지국은 타겟 기지국으로서 1111단계에 서 서빙 기지국과 MSS의 핸드오버에 따른 핸드오버 절차를 수행하고 1113단계로 진행한다. 상기 1113단계에서 상기 기지국은 상기 MSS가 핸드오버할 시점에 도달하였는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MSS가 핸드오버할 시점일 경우 상기 기지국은 1115단계로 진행한다. 상기 1115단계에서 상기 기지국은 상기 MSS에 할당할 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신할 가용 자원이 존재하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MSS에 할당할 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신할 가용 자원이 존재할 경우 상기 기지국은 1117단계로 진행한다. 상기 1117단계에서 상기 기지국은 상기 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신할 가용 자원을 고속 레인징 정보 엘리먼트에 포함시켜 UL-MAP 메시지를 통해 방송하고 1125단계로 진행한다.

상기 1115딘계에서 검사 결과 상기 MSS에 할당할 최대 크기의 RNG-REQ 메시지를 송신할 가용 자원이 존재하지 않을 경우 상기 기지국은 1119단계로 진행한다. 상기 1119단계에서 상기 기지국은 BW-REQ 메시지를 송신할 가용 자원을 고속 레인징 정보 엘리먼트에 포함시켜 UL-MAP 메시지를 통해 방송하고 1121단계로 진행한다. 상기 1121단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 상기 BW-REQ 메시지를 수신하고 1123단계로 진행한다. 상기 1123단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 수신한 BW-REQ 메시지에 포함되어 있는, 상기 MSS가 상기 RNG-REQ 메시지를 송신하기 위해 필요한 대역폭에 해당하는 자원을 할당한 후 상기 1125단계로 진행한다.

상기 1125단계에서 상기 기지국은 상기 MSS로부터 RNG-REQ 메시지를 수신하고 1127단계로 진행한다. 상기 1127단계에서 상기 기지국은 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 상기 MSS로 송신하고 종료한다.

한편 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 같은 본 발명은, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 셀의 반경에 따라 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징 수행 여부를 제어하도록 함으로써 무선 자원의 낭비를 제거한다는 이점을 가진다. 또한, 초기 레인징 및 고속 초기 레인징시 기지국의 가용 자원 상황에 따라 RNG-REQ 메시지 송신을 위한 자원을 할당함으로써 무선 자원의 낭비를 제거한다는 이점을 가진다.

Claims

기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 이동 가입자 단말기의 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 방법에 있어서,

상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 수신하는 과정과,

상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행할 필요가 없음을 나타낼 경우 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행하는 과정과,

상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행해야함을 나타낼 경우 상기 기지국과 초기 코드 레인징을 수행하는 과정과,

상기 초기 코드 레인징 수행에 성공하면 상기 기지국으로부터 할당받은 자원 의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 있는지 검사하는 과정과,

상기 검사 결과 상기 기지국으로부터 할당받은 자원의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 없을 경우 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행하는 과정과,

상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제2항에 있어서,

상기 기지국으로부터 할당받은 자원의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 있을 경우 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국의 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 방법에 있어서,

상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 송신하는 과정과,

상기 정보를 송신한 후 초기 레인징 코드를 수신하고, 상기 초기 레인징 코드 수신에 따른 초기 코드 레인징이 성공할 경우 상기 기지국의 가용 자원에 상응하게 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원 혹은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양을 나타내는 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제4항에 있어서,

상기 정보를 송신한 후 대역폭 요구 레인징 코드를 수신하고, 상기 대역폭 요구 레인징 코드 수신에 따라 상기 이동 가입자 단말기가 상기 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 이동 가입자 단말기로 상기 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 할당한 후 상기 이동 가입자 단말기로부터 대역폭 요구 메시지가 수신되면 상기 이동 가입자 단말기로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
기지국과 이동 가입자 단말기간의 레인징들이 초기 레인징과, 대역폭 요구 레인징과, 주기적 레인징과, 고속 초기 레인징으로 분류되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 셀 반경 및 가용 자원에 따른 레인징 수행 제어 시스템에 있어서,

상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 송신한 후 초기 레인징 코드를 수신하고, 상기 초기 레인징 코드 수신에 따른 초기 코드 레인징이 성공할 경우 상기 기지국의 가용 자원에 상응하게 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원 혹은 상기 이동 가입자 단말기가 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 필요한 자원양을 나타내는 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당하는 상기 기지국과,

상기 셀 반경에 상응하여 상기 초기 레인징시의 초기 코드 레인징 및 상기 주기적 레인징을 수행할 필요가 있는지 여부를 나타내는 정보를 수신하고, 상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행할 필요가 없음을 나타낼 경우 상기 기지국으로 상기 초기 레인징시의 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행한 후, 상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자 원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하는 상기 이동 가입자 단말기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제7항에 있어서,

상기 이동 가입자 단말기는 상기 정보가 상기 초기 코드 레인징 및 주기적 레인징을 수행해야함을 나타낼 경우 상기 기지국과 초기 코드 레인징을 수행하고, 상기 초기 코드 레인징 수행에 성공하면 상기 기지국으로부터 할당받은 자원의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 있는지 검사하며, 상기 검사 결과 상기 기지국으로부터 할당받은 자원의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 없을 경우 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위해 대역폭 요구 레인징을 수행한 후, 상기 대역폭 요구 레인징에 상응하게 할당되는 자원을 사용하여 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제8항에 있어서,

상기 이동 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터 할당받은 자원의 양이 상기 레인징 요구 메시지를 송신할 수 있을 경우 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제9항에 있어서,

상기 기지국은 상기 정보를 송신한 후 대역폭 요구 레인징 코드를 수신하고, 상기 대역폭 요구 레인징 코드 수신에 따라 상기 이동 가입자 단말기가 상기 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 상기 이동 가입자 단말기로 할당함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제10항에 있어서,

상기 기지국은 상기 이동 가입자 단말기로 상기 대역폭 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 할당한 후 상기 이동 가입자 단말기로부터 대역폭 요구 메시지가 수신되면 상기 이동 가입자 단말기로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하기 위한 자원을 할당함을 특징으로 하는 상기 시스템.