KR20080044593A - 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하기 위한장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버에 관한 것으로, 기지국은, 단말들의 이동경로 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 이용하여 상기 단말들을 그룹핑하여 적어도 하나의 그룹을 구성하는 그룹핑기와, 동일 그룹에 속한 단말들 중 소정 개수의 단말들이 핸드오버하는 경우, 상기 그룹 내의 나머지 단말들의 수정된 히스테리시스 정보를 수정하는 관리부와, 상기 히스테리시스 정보를 포함하는 메시지를 해당 단말로 송신하는 송신부를 포함하여, 핸드오버 히스테리시스를 조절함으로써, 상기 단말이 수신신호 세기가 낮은 서빙 기지국과 통신을 유지하는 시간을 감소시켜 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
광대역 무선통신 시스템, 핸드오버(Handover), 히스테리시스(Hysteresis)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXECUTING HANDOVER IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTME}
도 1은 일반적인 광대역 무선통신 시스템에서 셀 간을 이동하는 단말의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 히스테리시스에 따른 핸드오버 시점을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 히스토리에 따라 예상되는 이동경로를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 이동경로 및 수신신호 세기를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단 말의 핸드오버 히스테리시스를 조절하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버 히스테리시스를 조절하는 절차를 도시하는 도면, 및
도 9는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말 간 연관성 수치를 산출하는 모의 실험 환경을 도시하는 도면.
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버(Handover)를 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 히스테리시스(Hysteresis)를 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
셀룰러(Cellular) 기반의 무선통신 시스템에서 단말은 셀을 이동할 때마다 핸드오버(Handover)를 수행함으로써 이동 중에도 지속적인 통신을 유지할 수 있다. 즉, 상기 단말은 서빙 기지국과 인접 기지국과의 채널 상태를 측정하여 상기 인접 기지국의 채널 상태가 더 우수한 경우, 상기 인접 기지국으로 핸드오버를 수행한다. 이때, 상기 인접 기지국의 채널 상태, 즉, 수신신호 세기가 서빙 기지국의 수신신호 세기보다 커지는 순간 핸드오버를 수행하는 것이 이상적이다. 하지만, 상기 단말이 셀의 경계 지역에 위치한 경우, 채널 패이딩(Fading)이나 간섭 등의 영향으로 일시적으로 서빙 기지국의 수신신호 세기가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 두 기지국의 수신신호 세기 크기가 교차하는 순간 핸드오버를 수행한다면, 상기 단말은 근사한 시점에 다시 핸드오버를 수행하는 현상이 발생할 수도 있다. 이러한 현상을 핑퐁 효과(Ping Pong Effect)라고 한다.
상기 핑퐁 효과를 감소시키기 위해서 상기 단말은 수신신호 세기를 비교할 때 임계값인 히스테리시스 값을 이용한다. 즉, 상기 단말은 인접 기지국의 수신신호 세기와 서빙 기지국의 수신신호 세기의 차이가 상기 히스테리시스에 도달하는 시점에서 핸드오버를 수행한다. 여기서, 상기 히스테리시스 값은 고정된 값으로 사용되고 있다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 단말은 고정된 히스테리시스 값을 이용하여 핸드오버를 수행한다. 상기 히스테리시스를 이용함으로써 상기 핑퐁 효과는 감소되었으나, 이로 인해 핸드오버 지연 현상이 발생한다. 특히, 빠른 속도로 이동하는 단말은 상기 핸드오버 지연으로 인해 통신 단절 현상을 겪게 된다. 또한, 상대적으로 수신신호 세기가 낮은 서빙 기지국과 통신을 유지함으로써 시스템 전체 용량(Capacity)이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 단말의 환경에 따라 상기 히스테리시스를 조절하는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 히스테리시스로 인한 핸드오버 지연을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 이동경로를 예상 하여 핸드오버 히스테리시스를 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 동일 경로로 이동하는 단말들을 그룹핑하여 그룹 내의 단말들의 히스테리시스를 조절하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템의 기지국 장치는, 단말들의 이동경로 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 이용하여 상기 단말들을 그룹핑하여 적어도 하나의 그룹을 구성하는 그룹핑기와, 동일 그룹에 속한 단말들 중 소정 개수의 단말들이 핸드오버하는 경우, 상기 그룹 내의 나머지 단말들의 수정된 히스테리시스 정보를 수정하는 관리부와, 상기 히스테리시스 정보를 포함하는 메시지를 해당 단말로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 서빙 기지국 및 인접 기지국의 수신신호 세기를 측정하는 측정기와, 수정된 히스테리시스 정보가 포함된 메시지를 기지국으로부터 수신하는 수신부와, 상기 서빙 기지국과 인접 기지국의 수신신호 세기 차이가 상기 수정된 히스테리시스보다 큰 경우 핸드오버를 수행하는 핸드오버 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단말의 핸드오버 히스테리시스를 조절하기 위한 방법은, 단말들의 이동경로 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 이용하여 상기 단말들을 그룹핑하여 적어도 하나의 그룹을 구성하는 과정과, 동일 그룹에 속한 단말들 중 소정 개수의 단말들이 핸드오버를 수행하는지 확인하는 과정과, 수정된 히스테리시스 정보가 포함된 메시지를 해당 단말에게 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버 히스테리시스를 조절하기 위한 방법은, 기지국으로부터 수정된 히스테리시스 정보가 포함된 메시지를 수신하는 과정과, 상기 정보에 따라 히스테리시스 설정을 변경하는 과정과, 서빙 기지국과 인접 기지국의 수신신호 세기 차이가 상기 수정된 히스테리시스보다 큰지 확인하는 과정과, 상기 수신신호 세기 차이가 큰 경우, 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 동일 경로로 이동하는 단말들을 그룹핑하기 위한 방법은, 이동경로를 기반으로 단말들 간의 이동경로 연관성을 산출하여 제 1차 그룹핑을 수행하는 과정과, 상기 1차 그룹핑된 단말들 내에서 수신신호 세기를 기반으로 단말들 간의 신호세기 연관성을 산출하여 제 2차 그룹핑을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구 체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 이동 경로를 예측하고 상기 단말의 핸드오버 히스테리시스(Hysteresis)를 조절하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 상기 무선통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(Orthognal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함) 방식 기반의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 셀룰러(Cellular) 기반의 무선통신 시스템이라면 동일하게 적용할 수 있다.
먼저, 본 발명이 목표하는 기술에 대하여 간략히 설명한다.
도 1은 광대역 무선통신 시스템에서 셀 간을 이동하는 단말들을 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 단말1A(110), 단말1B(120) 및 단말1C(130)는 동일한 열차에 적재되어 이동하고 있다. 이 경우, 상기 열차가 기지국1A(180)에서 기지국B(190)로 이동하면, 상기 기지국1B(190)와 가장 근접한 상기 단말1A(110)가 가장 먼저 핸드오버를 수행한다. 이때, 상기 단말1B(120) 및 단말1C(130)도 유사한 시점에 핸드오버를 수행해야 함을 예상할 수 있다.
만일, 상기 단말1A(110)가 핸드오버를 수행하는 시점에서 상기 단말1B(120) 및 단말1C(130)의 핸드오버 히스테리시스를 감소시킨다면, 상기 단말1B(120) 및 단 말1C(130)가 상대적으로 낮은 수신신호의 기지국과 통신을 유지하는 시간을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 기존의 히스테리시스(201)를 이용하는 경우에는 Δt1(211) 시간 동안 낮은 수신신호의 기지국과 통신을 유지하고, 수정된 히스테리시스(203)을 이용하는 경우에는 Δt2(213) 시간 동안 낮은 수신신호의 기지국과 통신을 유지하게 된다.
즉, 본 발명은 동일한 이동경로를 가진 단말들을 그룹핑하여, 그룹 내의 적어도 하나의 단말이 핸드오버를 수행하면 그룹 내의 나머지 단말의 핸드오버 히스테리시스를 감소시키는 기술에 대한 것이다.
이하 본 발명에 따라 단말들을 그룹핑하기 위해 이용되는 정보들과, 상기 정보들이 그룹핑을 위해 이용되는 근거에 대하여 설명한다.
상기 단말들의 그룹핑은 이동경로가 유사한 단말들을 하나의 그룹으로 분류하기 위해서 수행된다. 상기 단말들의 그룹핑은 두 단계로 수행된다. 첫 번째 단계에서 사용되는 정보는 단말의 히스토리(History), 즉, 단말이 서비스받아온 기지국들의 순차적인 목록 정보이다. 다수의 단말들이 유사한 시간에 동일한 기지국으로부터 서비스를 받아왔다면 이동경로에 연관성이 있다고 말할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 유사한 시간에 동일한 기지국으로 서비스를 받아온 단말3A(310)와 단말3B(320)는 함께 이동한다고 볼 수 있으며, 단말3C(330)는 서비스 받아온 기지국이 다르기 때문에 함께 이동한다고 볼 수 없다. 여기서, 상기 그룹핑을 수행하는 기지국은 상기 단말의 히스토리 정보를 기지국 간 통신을 통해 알 수 있 다.
또한, 상기 히스토리 기반으로 수행된 그룹핑을 보완하기 위해 두 번째 단계 그룹핑이 수행된다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 단말4A(410) 및 단말4B(420)은 기지국4A(450)와 기지국4B(460)로부터 서비스를 받지만, 상기 단말4A(410) 및 단말4B(420)의 이동 방향은 각각 기지국4C(470) 및 기지국4D(480) 방향이다. 즉, 상기 단말4A(410) 및 단말4B(420)이 상기 기지국4B(460)로부터 서비스 받는 순간, 상기 단말4A(410) 및 단말4B(420)는 상기 히스토리 정보를 이용한 그룹핑에 의해 동일한 그룹에 포함되지만, 동일한 경로로 이동하고 있지 않다. 따라서, 두 번째 단계에서 사용되는 정보는 액티브 셋(Active Set)에 속한 인접 기지국의 수신신호 세기 정보이다. 상기 도 4의 (a)와 같은 경우, 상기 상기 단말4A(410) 및 단말4B(420)의 상기 기지국4C(470)에 대한 수신신호 세기는 상기 도 4의 (b)와 같다. 즉, 상기 단말4A(410)의 경우는 상기 기지국4C(470)로부터의 수신신호 세기가 증가하고 있지만, 상기 단말4B(420)의 경우는 상기 기지국4C(470)로부터의 수신신호 세기가 감소하고 있다. 따라서, 상기 그룹핑을 수행하는 기지국은 단말들의 인접 기지국 수신신호 세기를 이용함으로써 더 정확한 그룹핑을 수행할 수 있다.
이하 설명은 상술한 기술을 실시하기 위한 기지국 및 단말의 구성 및 실시 예에 따른 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 살펴본다.
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 무선통신부(501), 메시지 처리기(523), 그룹핑기(525), 히스테리시스 관리부(527) 및 메시지 생성기(529)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(501)는 데이터를 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF(Radio Frequency) 수신기(503) 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 ADC라 칭함)(505), OFDM 복조기(507), 자원 디매핑기(509), 복조 및 복호화기(511), 부호화 및 변조기(513), 자원 매핑기(515), OFDM 변조기(517), 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 DAC라 칭함)(119) 및 RF 송신기(521)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(503)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(505)는 상기 RF 수신기(503)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(507)는 상기 ADC(505)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(509)는 상기 OFDM 복조기(507)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태로 재구성한다. 또한, 파일럿 신호를 추출하여 상기 신호세기 측정기(523)로 출력하고, 정보 신호를 상기 복조 및 복호화기(511)로 출력한다. 상기 복조 및 복호화기(511)는 상기 자원 디매핑기(509)로부터 제공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(513)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(515)는 상기 부호화 및 변조기(513)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(517)는 상기 자원 매핑기(515)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(519)는 상기 OFDM 변조기(517)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(521)는 상기 DAC(519)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 메시지 처리기(523)는 상기 복조 및 복호화기(511)로부터 제공되는 정보 비트열 중 단말로부터 수신되는 메시지의 내용을 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 단말로부터 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 포함하는 메시지가 수신되면, 상기 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 상기 그룹핑기(525)로 제공한다. 또한, 상기 단말로부터 핸드오버를 수행하기 위한 메시지가 수신되면, 상기 핸드오버를 수행하는 단말의 정보 및 상기 단말이 핸드오버를 위해 사용하는 히스테리시스 정보를 상기 히스테리시스 관리부(527)로 제공한다. 여기서, 단말로부터 수신되는 상기 인접 기지국 수신신호 세기 정보는 정해진 주기(TS)마다 수신되며, 정해진 개수(NS)의 측정 정보를 포함한다.
상기 그룹핑기(525)는 동일한 이동경로를 가지는 단말들을 그룹핑한다. 즉, 상술한 바와 같이 1차 그룹핑 및 2차 그룹핑의 두 단계로 이루어진 그룹핑을 수행 한다. 상기 1차 그룹핑을 수행하기 위해 상기 그룹핑기(525)는 먼저 셀 내의 단말들 간의 거리 계수를 하기 수학식 1을 이용하여 산출한다.
Figure 112006084115661-PAT00001
상기 수학식 1에서 상기 Di ,j(t)는 시간 t에서 단말i와 단말j의 거리 계수, 상기 Ri(t)는 시간 t에서 단말i가 서비스받은 기지국 인덱스를 나타낸다.
즉, 히스토리를 참조하여 시간 t에서 두 단말에 대한 기지국 인덱스가 동일하면 거리 계수를 0, 두 단말에 대한 기지국 인덱스가 인접한 기지국들의 인덱스라면 거리 계수를 1로 설정한다. 나머지 경우에는 두 단말 간 이동경로의 연관성이 없다고 판단하여 거리 계수를 무한대 값으로 설정한다.
상기 수학식 1을 이용하여 특정 시간에서의 단말들 간의 거리 계수를 산출한 후, 하기 수학식 2를 이용하여 단말들 간의 이동경로 연관성을 산출한다.
Figure 112006084115661-PAT00002
상기 수학식 2에서 상기 Ci ,j(t)는 이동경로 연관성, 상기 NB는 상기 이동경 로 연관성을 산출하기 위해 사용되는 기지국 인덱스 수, 즉, 얼마 동안의 히스토리를 참조할 것인가에 대한 변수, 상기 Di ,j는 상기 수학식 1의 결과 값, 상기 TB는 히스토리를 기록하는 시간 주기를 나타낸다.
즉, 두 단말에 대해 특정 개수(NB) 만큼의 거리 계수를 평균화하면, 동일한 이동경로를 갖는 두 단말의 경우 상기 수학식 2의 결과 값(Ci ,j(t))이 0에 근접하게 된다. 따라서, 상기 수학식 2의 결과 값(Ci ,j(t))이 특정 임계값보다 낮으면 동일한 그룹으로 분류한다.
또한, 상기 그룹핑기(525)는 상기 메시지 처리기(523)로부터 단말의 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 제공받아 2차 그룹핑을 수행한다. 상기 그룹핑기(525(는 상기 2차 그룹핑을 수행하기 위해 하기 수학식 3을 이용하여 수신신호 세기에 따른 연관성을 산출한다.
Figure 112006084115661-PAT00003
상기 수학식 3에서 상기 Gi ,j(t)는 시간 t에서 단말i와 단말j의 신호세기 연관성, 상기 Si ,A(t)는 시간 t에서 단말i가 산출한 기지국A 수신신호 세기, 상기 TS는 단말이 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 산출하는 주기, 상기 NS는 단말이 한 주기 동안 송신하는 수신신호 세기 정보 수를 나타낸다.
즉, 두 단말에 대해 인접 기지국의 수신신호 세기의 차를 일정 개수(NS) 평균화하고, 이를 액티브 셋에 포함되는 모든 기지국에 대해 평균화하면, 동일한 이동경로를 갖는 두 단말의 경우 상기 수학식 3의 결과 값(Gi ,j(t))이 0에 근접하게 된다. 따라서, 1차 그룹핑된 그룹 내에서 상기 수학식 3의 결과 값(Gi ,j(t))이 특정 임계값보다 낮으면 동일한 그룹으로 최종 분류한다.
다시 말해, 상기 그룹핑기(525)는 단말의 히스토리 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기를 제공받아 그룹핑을 수행하고, 상기 그룹핑 결과를 상기 히스테리시스 관리부에 제공한다.
상기 히스테리시스 관리부(527)는 임의의 단말이 핸드오버를 수행하면, 같은 그룹에 포함되는 나머지 단말들의 효율적인 핸드오버를 위해 타겟 기지국, 수정된 히스테리시스 및 수정정보 유효시간(THO) 정보를 상기 메시지 생성기(529)에 제공한다. 여기서, 상기 수정정보 유효시간(THO)은 상기 나머지 단말 중 하나의 단말이 예상되는 이동경로를 벗어난 경우, 즉, 상기 히스테리시스를 수정한 후 일정 시간 경과하여도 핸드오버를 수행하지 않는 경우, 기존의 히스테리시스로 재설정하기 위한 정보이다.
상기 메시지 생성기(529)는 상기 단말에게 송신할 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 히스테리시스 관리부(527)로부터 제공받은 타겟 기지국, 수정된 히스테리시스 및 수정정보 유효시간(THO) 정보를 포함하는 메시지를 생성하여, 상기 부호화 및 변조기(513)에 제공한다.
도 6은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 무선통신부(601), 신호세기 측정기(623), 메시지 처리기(625), 핸드오버 처리부(627) 및 메시지 생성기(629)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(601)는 데이터를 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF(Radio Frequency) 수신기(603), ADC(605), OFDM 복조기(607), 자원 디매핑기(609), 복조 및 복호화기(611), 부호화 및 변조기(613), 자원 매핑기(615), OFDM 변조기(617), DAC(619) 및 RF 송신기(621)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(603)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(605)는 상기 RF 수신기(603)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(607)는 상기 ADC(605)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(609)는 상기 OFDM 복조기(607)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태로 재구성한다. 또한, 파일럿 신호를 추출 하여 상기 신호세기 측정기(623)로 출력하고, 정보 신호를 상기 복조 및 복호화기(611)로 출력한다. 상기 복조 및 복호화기(611)는 상기 자원 디매핑기(609)로부터 제공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(613)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(615)는 상기 부호화 및 변조기(613)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(617)는 상기 자원 매핑기(615)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(619)는 상기 OFDM 변조기(617)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(621)는 상기 DAC(619)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 신호세기 측정기(623)는 기지국으로부터 수신되는 신호를 이용하여 기지국과 단말 간의 채널 상태를 추정한다. 특히, 본 발명에 따라 액티브 셋에 포함되는 인접 기지국들의 수신신호 세기를 측정하여 일정 주기(TS)로 출력한다. 여기서, 상기 일정 주기로 출력되는 수신신호 세기는 상기 일정 주기(TS) 동안 평균화한 값이다. 따라서, 상기 출력되는 수신신호 세기는 패스트 페이딩(Fast Fading)으로 인한 수신신호 세기의 잦은 변화가 제거된 값으로 볼 수 있다. 더욱이, 상기 평균화 시간을 핸드오버를 위한 수신신호 세기 측정 시 사용되는 평균화 시간보다 길게 설정하면, 슬로우 패이딩(Slow Fading)으로 인한 영향도 최대한 제거할 수 있다.
상기 메시지 처리기(625)는 상기 복조 및 복호화기(611)로부터 제공되는 정보 비트열 중 기지국으로부터 수신된 메시지의 내용을 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 기지국으로부터 수신되는 메시지로부터 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국 및 수정정보 유효시간(THO) 정보 확인하여 상기 핸드오버 처리부(627)로 제공한다.
상기 핸드오버 처리부(627)는 핸드오버를 수행하기 위한 기능을 처리한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 메시지 처리기(625)로부터 상기 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국 정보가 제공되면, 상기 정보에 따라 히스테리시스를 수정하고, 상기 타겟 기지국의 수신신호 세기와 서빙 기지국의 수신신호 세기의 차가 상기 수정된 히스테리시스보다 커지는 경우, 상기 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하기 위한 기능을 처리한다. 또한, 상기 히스테리시스를 수정한 후, 상기 메시지 처리기(625)로부터 제공된 수정정보 유효시간(THO)이 경과하면, 상기 히스테리시스를 수정 전의 값으로 재설정한다.
상기 메시지 생성기(629)는 기지국에게 송신할 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 주기적으로 인접 기지국의 수신신호 세기 정보를 포함하는 메시지를 생성하여 상기 부호화 및 변조기(613)에 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단말의 핸드오버 히스테리시스를 조절하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 기지국은 701단계에서 그룹핑 주기인지 확인한다.
상기 그룹핑 주기라면, 상기 기지국은 703단계로 진행하여 단말들의 히스토리를 이용하여 1차 그룹핑을 수행한다. 즉, 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 단말들 간의 이동경로 연관성 수치(Ci ,j(t))를 산출한 후, 상기 연관성 수치(Ci,j(t))가 특정 임계값 이하 인 단말들을 하나의 그룹으로 분류한다.
상기 1차 그룹핑을 수행한 후, 상기 기지국은 705단계로 진행하여 단말들로부터 수신된 수신신호 세기 정보를 이용하여 2차 그룹핑을 수행한다. 여기서 상기 수신신호 세기 정보는 상기 단말의 액티브 셋이 포함되는 인접 기지국들에 대한 수신신호 세기 정보이다. 즉, 상기 수학식 3을 이용하여 단말들 간의 신호세기 연관성 수치(Gi ,j(t))를 산출한 후, 1차 그룹핑된 그룹 내에서 상기 연관성 수치(Gi,j(t))가 특정 임계값 이하인 단말들을 하나의 그룹으로 재분류한다.
상기 2차 그룹핑을 수행한 후, 상기 기지국은 707단계로 진행하여 동일한 그룹 내에서 소정 개수(N)개의 단말이 기존의 히스테리시스를 이용하여 핸드오버를 수행하는지 확인한다. 다시 말해, 임의의 한 단말이 핸드오버를 수행하면, 이어서 동일한 그룹 내의 나머지 단말들 중 N-1개의 단말이 핸드오버를 수행하는지 확인한다.
상기 동일한 그룹 내에서 N개의 단말이 핸드오버를 수행하면, 상기 기지국은 709단계로 진행하여 상기 그룹 내에 핸드오버를 수행하지 않은 나머지 단말들에게 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국 및 수정정보 유효시간(THO) 정보를 전송한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버 히스테리시스를 조절하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 단말은 801단계에서 수신신호 세기 정보를 전송할 주기인지 확인한다. 여기서 상기 수신신호 세기 정보는 액티브 셋에 포함되는 인접 기지국들의 수신신호 세기 정보이다.
만일, 상기 수신신호 세기 정보 전송 주기라면, 상기 단말은 803단계로 진행하여 서빙기지국으로 상기 인접 기지국들의 수신신호 세기 정보를 전송한다. 이때, 상기 전송되는 수신신호 세기 정보는 상기 주기 동안 평균화한 값이다. 따라서, 상기 출력되는 수신신호 세기는 패스트 페이딩으로 인한 수신신호 세기의 잦은 변화가 제거된 값으로 볼 수 있다. 더욱이, 상기 평균화 시간을 핸드오버를 위한 수신신호 세기 측정 시 사용되는 평균화 시간보다 길게 설정하면, 슬로우 패이딩으로 인한 영향도 최대한 제거할 수 있다.
반면, 상기 수신신호 세기 정보 전송 주기가 아니라면, 상기 단말은 805단계로 진행하여 상기 서빙 기지국으로부터 수정된 히스테리시스 정보가 수신되는지 확인한다. 이때, 상기 수정된 히스테리시스 정보와 함께 타겟 기지국 및 수정정보 유효시간(THO) 정보도 수신된다.
상기 수정된 히스테리시스 정보가 수신되면, 상기 단말은 807단계로 진행하 여 상기 수신된 정보에 따라 히스테리시스의 설정을 변경한다.
상기 히스테리시스의 설정을 변경한 후, 상기 단말은 809단계로 진행하여 상기 서빙 기지국과 타겟 기지국의 수신신호 세기 차와 상기 수정된 히스테리시스를 비교한다. 단, 상기 타겟 기지국의 수신신호 세기가 서빙 기지국의 수신신호 세기보다 큰 경우에 해당된다.
만일, 상기 수정된 히스테리시스보다 상기 수신신호 세기 차가 더 크다면, 상기 단말은 811단계로 진행하여 상기 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행한다.
반면, 상기 수신신호 세기 차보다 수정된 히스테리시스가 더 크다면, 상기 단말은 813단계로 진행하여 상기 수정정보 유효시간(THO)이 경과하였는지 확인한다.
상기 수정정보 유효시간(THO)이 경과하면, 상기 단말은 815단계로 진행하여 수정전 값으로 히스테리시스를 재설정한다.
도 9는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말 간 연관성 수치를 산출하는 모의 실험 환경을 도시하고 있다.
상기 도 9의 (a)는 단말의 히스토리를 이용한 이동경로 연관성 수치를 산출하기 위한 환경이다. 상기 도 9의 (a)에서 빨간색 삼각형은 기지국, 파란색 기호는 단말의 이동 궤적을 나타낸다. 이때, 상기 기지국 간의 거리는 1km, 단말들의 이동속도는 120km/h, 단말의 히스토리 기록 주기(TB)는 20 초, 연관성 산출에 사용된 기지국 인덱스 수(NB)는 17로 설정하여 상기 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 단말들 간의 이동경로 연관성 수치를 산출하면 하기 표 1에 나타난 바와 같다.
단말9A 단말9B 단말9C 단말9D 단말9D
단말9A 0 0.1765 0.1765 0.1765 ∞
단말9B 0.1765 0 0.3529 0.2353 ∞
단말9C 0.1765 0.3529 0 0.3529 ∞
단말9D 0.1765 0.2353 0.3529 0 ∞
단말9E ∞ ∞ ∞ ∞ 0
상기 표 1에 나타난 바와 같이 상기 단말9A(910), 단말9B(920), 단말9C(930), 단말9D(940) 간의 이동경로 연관성 수치는 매우 작은 값을 가지므로 동일한 그룹에 포함되며, 단말9E(950)은 다른 단말들과의 이동경로 연관성 수치가 무한대이므로 동일한 그룹에 포함되지 않는다.
상기 도 9의 (b)는 단말의 수신신호 세기를 이용하여 신호세기 연관성 수치를 산출하기 위한 환경이다. 상기 도 9의 (b)에서 점선은 단말들의 이동 궤적을 나타낸다. 여기서, 단말9F(960), 단말9G(970) 및 단말9H(980)은 1차 그룹핑을 통해 동일한 그룹에 포함되었다고 가정한다. 이때, 상기 단말9H(980)이 제 1 경로(991)로 이동한 경우, 상기 수학식 3을 이용하여 기지국9A(990)에 대한 신호세기 연관성 수치를 산출하면 하기 표 2에 나타난 바와 같다.
단말9F 단말9G 단말9H
단말9F 0 1.3473 30.9787
단말9G 1.3473 0 31.4278
단말9H 90.9787 31.4278 0
상기 단말9H(980)이 제 2 경로(993)로 이동한 경우, 상기 기지국9A(990)에 대한 신호세기 연관성 수치를 산출하면 하기 표 3에 나타난 바와 같다.
단말9F 단말9G 단말9H
단말9F 0 0.2115 28.2703
단말9G 0.2115 0 28.1998
단말9H 28.2703 28.1998 0
상기 단말9H(980)이 제 3 경로(995)로 이동한 경우, 상기 기지국9A(990)에 대한 신호세기 연관성 수치를 산출하면 하기 표 4에 나타난 바와 같다.
단말9F 단말9G 단말9H
단말9F 0 0.4910 24.0032
단말9G 0.4910 0 23.8395
단말9H 24.0032 23.8395 0
상기 표 2, 표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이 상기 단말9F(960) 및 단말9G(970)는 작은 신호세기 연관성 수치를 가지는 반면 상기 단말9H(980)은 다른 단말들 간의 신호세기 연관성 수치가 크다. 따라서, 상기 단말9F(960) 및 단말9G(970)만을 하나의 그룹으로 재분류할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 핸드오버 시점을 예상하여 히스테리시스를 조절함으로써, 상기 단말이 수신신호 세기가 낮은 서빙 기지국과 통신을 유지하는 시간을 감소시켜 통신 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (27)

  1. 광대역 무선통신 시스템의 기지국 장치에 있어서,
    단말들의 이동경로 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 이용하여 상기 단말들을 그룹핑하여 적어도 하나의 그룹을 구성하는 그룹핑기와,
    동일 그룹에 속한 단말들 중 소정 개수의 단말들이 핸드오버(Handover)하는 경우, 상기 그룹 내의 나머지 단말들의 수정된 히스테리시스(Hysteresis) 정보를 수정하는 관리부와,
    상기 히스테리시스 정보를 포함하는 메시지를 해당 단말로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 그룹핑기는,
    이동경로를 기반으로 단말들 간의 이동경로 연관성을 산출하여 제 1차 그룹핑을 수행하고, 상기 1차 그룹핑된 단말들 내에서 수신신호 세기를 기반으로 단말들 간의 신호세기 연관성을 산출하여 제 2차 그룹핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑기는,
    하기 수식의 결과값이 특정 임계값 이하인 단말들이 하나의 그룹으로 구성되도록 1차 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112006084115661-PAT00004
    Figure 112006084115661-PAT00005
    여기서, 상기 NB는 상기 이동경로 연관성을 산출하기 위해 사용되는 기지국 인덱스 수, 상기 TB는 단말의 이동경로를 기록하는 시간 주기를 나타내며, 상기 Di,j는 단말i와 단말j 간의 거리 계수, 상기 Ri(t)는 시간 5에서 단말이 서비스받던 기지국 인덱스를 나타냄.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 그룹핑기는,
    하기 수식의 결과값이 특정 임계값 이하인 단말들이 하나의 그룹으로 구성되 도록 2차 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112006084115661-PAT00006
    여기서, 상기 Si ,A(t)는 시간 t에서 단말i가 산출한 기지국A 수신신호 세기, 상기 TS는 단말이 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 산출하는 주기, 상기 NS는 단말이 한 주기 동안 송신하는 수신신호 세기 정보 수를 나타냄.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단말의 이동경로 정보는, 기지국 간 통신을 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인접 기지국 수신신호 세기는,
    상기 단말로부터 피드백되는 평균 수신신호 세기 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 메시지는,
    상기 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국, 수정정보 유효시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    서빙 기지국 및 인접 기지국의 수신신호 세기를 측정하는 측정기와,
    수정된 히스테리시스(Hysteresis) 정보가 포함된 메시지를 기지국으로부터 수신하는 수신부와,
    상기 서빙 기지국과 인접 기지국의 수신신호 세기 차이가 상기 수정된 히스테리시스보다 큰 경우 핸드오버(Handover)를 수행하는 핸드오버 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 메시지는,
    상기 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국, 수정정보 유효시간 중 적어도 하나 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 핸드오버 처리부는,
    상기 히스테리시스를 상기 수정된 값으로 변경한 후, 상기 수정정보 유효시간이 경과 시점까지 핸드오버를 수행하지 않으면, 상기 히스테리시스를 변경 전의 값으로 다시 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 측정된 인접 기지국 수신신호 세기를 소정 시간 평균화하여 서빙 기지국으로 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단말의 핸드오버 히스테리시스(Handover Hysteresis)를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    단말들의 이동경로 정보 및 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 이용하여 상기 단말들을 그룹핑하여 적어도 하나의 그룹을 구성하는 과정과,
    동일 그룹에 속한 단말들 중 소정 개수의 단말들이 핸드오버를 수행하는지 확인하는 과정과,
    수정된 히스테리시스 정보가 포함된 메시지를 해당 단말에게 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 그룹핑하는 과정은,
    이동경로를 기반으로 단말들 간의 이동경로 연관성을 산출하여 제 1차 그룹핑을 수행하는 과정과,
    상기 1차 그룹핑된 단말들 내에서 수신신호 세기를 기반으로 단말들 간의 신호세기 연관성을 산출하여 제 2차 그룹핑을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1차 그룹핑을 수행하는 과정은,
    하기 수식을 이용하여 이동경로 연관성 수치를 산출하는 과정과,
    상기 이동경로 연관성 수치가 특정 임계값 이하인 단말들을 하나의 그룹으로 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112006084115661-PAT00007
    Figure 112006084115661-PAT00008
    여기서, 상기 NB는 상기 이동경로 연관성을 산출하기 위해 사용되는 기지국 인덱스 수, 상기 TB는 단말의 이동경로를 기록하는 시간 주기를 나타내며, 상기 Di ,j는 단말i와 단말j 간의 거리 계수, 상기 Ri(t)는 시간 5에서 단말이 서비스받던 기지국 인덱스를 나타냄.
  15. 제 13항에 있어서,
    하기 수식을 이용하여 신호세기 연관성 수치를 산출하는 과정과,
    상기 신호세기 연관성 수치가 특정 임계값 이하인 단말들을 하나의 그룹으로 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112006084115661-PAT00009
    여기서, 상기 Si ,A(t)는 시간 t에서 단말i가 산출한 기지국A 수신신호 세기, 상기 TS는 단말이 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 산출하는 주기, 상기 NS는 단말이 한 주기 동안 송신하는 수신신호 세기 정보 수를 나타냄.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 단말의 이동경로 정보는, 기지국 간 통신을 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 인접 기지국 수신신호 세기는, 상기 단말로부터 피드백되는 평균 수신신호 세기 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 메시지는,
    상기 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국, 수정정보 유효시간 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버 히스테리시스(Handover Hysteresis)를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수정된 히스테리시스 정보가 포함된 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 정보에 따라 히스테리시스 설정을 변경하는 과정과,
    서빙 기지국과 인접 기지국의 수신신호 세기 차이가 상기 수정된 히스테리시스보다 큰지 확인하는 과정과,
    상기 수신신호 세기 차이가 큰 경우, 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 메시지는,
    상기 수정된 히스테리시스, 타겟 기지국, 수정정보 유효시간 중 적어도 하나 의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 히스테리시스를 상기 수정된 값으로 변경한 후, 상기 수정정보 유효시간 경과 시점까지 핸드오버를 수행하지 않는지 확인하는 과정과,
    상기 히스테리시스를 변경 전의 값으로 다시 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 인접 기지국의 수신신호 세기를 소정 시간 평균화하는 과정과,
    상기 평균화된 수신신호 세기 정보를 서빙 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 동일 경로로 이동하는 단말들을 그룹핑하기 위한 방법에 있어서,
    이동경로를 기반으로 단말들 간의 이동경로 연관성을 산출하여 제 1차 그룹핑을 수행하는 과정과,
    상기 1차 그룹핑된 단말들 내에서 단말들의 인접 기지국 수신신호 세기를 기반으로 단말들 간의 신호세기 연관성을 산출하여 제 2차 그룹핑을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제 1차 그룹핑을 수행하는 과정은,
    하기 수식을 이용하여 이동경로 연관성 수치를 산출하는 과정과,
    상기 이동경로 연관성 수치가 특정 임계값 이하인 단말들을 하나의 그룹으로 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112006084115661-PAT00010
    Figure 112006084115661-PAT00011
    여기서, 상기 NB는 상기 이동경로 연관성을 산출하기 위해 사용되는 기지국 인덱스 수, 상기 TB는 단말의 이동경로를 기록하는 시간 주기를 나타내며, 상기 Di ,j는 단말i와 단말j 간의 거리 계수, 상기 Ri(t)는 시간 5에서 단말이 서비스받던 기 지국 인덱스를 나타냄.
  25. 제 23항에 있어서,
    하기 수식을 이용하여 신호세기 연관성 수치를 산출하는 과정과,
    상기 신호세기 연관성 수치가 특정 임계값 이하인 단말들을 하나의 그룹으로 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112006084115661-PAT00012
    여기서, 상기 Si ,A(t)는 시간 t에서 단말i가 산출한 기지국A 수신신호 세기, 상기 TS는 단말이 인접 기지국 수신신호 세기 정보를 산출하는 주기, 상기 NS는 단말이 한 주기 동안 송신하는 수신신호 세기 정보 수를 나타냄.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 단말의 이동경로 정보는, 기지국 간 통신을 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 23항에 있어서,
    상기 인접 기지국 수신신호 세기는,
    상기 단말로부터 피드백되는 평균 수신신호 세기 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020060113617A 2006-11-17 2006-11-17 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하기 위한장치 및 방법 KR100942154B1 (ko)

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