KR20080070308A - Ｃｄｍａ 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 음성 프레임암호화 방법 - Google Patents

Ｃｄｍａ 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 음성 프레임암호화 방법 Download PDF

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Abstract

CDMA 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 이동 단말과 기지국 사이에 송수신되는 음성 프레임 암호화 방법을 개시한다. 일 실시예에 의하면, CDMA 이동 단말의 발신/착신 메시지를 수신하면 CDMA 이동 단말이 음성 암호화 가능한 단말인지 확인하여, 음성 암호화가 가능하면, 랜덤 long code를 생성하여 이동 단말과 기지국에 전송하여, 이동 단말이 랜덤 long code로 음성 프레임을 암호화하여 기지국과 송수신하게 하며, 이동 단말과 기지국이 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화하기 위한 액트 타임(ACT_Time)을 산출하여 이동 단말과 기지국에 전송한다. 이후에, 이동 단말과 기지국과 BTS은 채널 동기화를 수행하고, 이동 단말과 기지국은 음성 통화시 랜덤 long code로 음성 프레임을 암호화하여 송신하고 수신한 음성 프레임을 랜덤 long code로 분석한다. 이러한 구성을 통하여, CDMA 이동통신 시스템에서 이동 단말과 기지국간에 음성 프레임 송수신시 음성 프레임 암호화 기능을 제공함으로써 음성 통화의 보안을 강화할 수 있다.
음성 채널, 암호화

Description

ＣＤＭＡ 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 음성 프레임 암호화 방법{BASE STATION CONTROLLER AND METHOD FOR ENCRYPTING VOICE FRAME IN CDMA MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 CDMA 이동통신 시스템의 구성도.
도 2는 일반적인 CDMA 이동 단말의 통화 연결 과정의 순서도.
도 3은 일 실시예에 따른 BTS와 BSC의 내부 블록도.
도 4는 일실시예에 따른 CDMA 이동 단말의 호 설정시 음성 프레임 암호화 과정의 순서도.
도 5는 도 4의 단말에 랜덤 long code 전달 및 동기화 과정의 상세 순서도.
도 6은 도 4의 BTS에 랜덤 long code 전달 및 동기화 과정의 상세 순서도.
도 7은 일실시예에 따른 CDMA 이동 단말의 핸드오프시 음성 프레임 암호화 과정의 순서도.
도 8은 도 7의 핸드오프시 음성 품질 관리 절차의 순서도.
도 9는 도 4 내지 도 6의 과정에 따른 CDMA 이동통신 시스템의 각 장치 간의 메시지 흐름도.
도 10은 도 7 내지 도 8의 과정에 따른 CDMA 이동통신 시스템의 각 장치 간의 메시지 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : MS 20 : BTS
21 : BSP 23 : CHC
30 : BSC 31 : CCP
33 : SBP 35 : SVC
37 : 랜덤 long code 저장부
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CDMA 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 이동 단말과 기지국 사이에 송수신되는 음성 프레임 암호화 방법에 관한 것이다.
CDMA 방식은 여러 사용자가 주파수와 시간을 공유하면서 각 사용자에게 의사 임의 시퀀스(Pseudo Random Sequence)를 할당하여 각 사용자는 송신 신호를 확산(Spreading)하여 전송하고 수신부에서는 송신측에서 사용한 것과 동일한 PN Sequence를 발생시켜 동기를 맞추고 수신된 신호를 역확산(Despreading)하여 신호를 복원하는 방식이다.
도 1은 일반적인 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 이동 통신 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 이동 단말(MS: Mobile Station)(110, 112, 114)은 기지국(BTS: Base Transmit Subsystem)(120, 122)과 무선 구간(Air interface)을 통해 연결된다. BTS(120, 122)은 MS(110, 112)과 무선 연결되고, 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)(130)로부터 해당 서비스 영역의 이동 통신 단말기에 대한 착신 호가 오면 해당 MS에 전송하고 MS로부터 발신 호가 오면 이를 상기 BSC(130)로 전송한다. BSC(130)는 이동 통신 단말기(110,112,114)로의 착신/발신 요구를 처리하기 위한 호 연결 교환 기능을 수행하는 이동 통신 교환기(140)(MSC: Mobile Station Center)와 연결되고, MSC(140)는 홈 위치 등록기(HLR: Home Location Register)(150)에 연결된다.
MS(110)는 BTS(120)로 음성 또는 데이터 서비스를 위한 호설정을 요구하고, 가입자로부터 입력된 음성 또는 데이터 메시지를 무선구간을 통해 BTS(120)로 전송하고, BTS(120)로부터 수신한 음성 메시지 또는 데이터 메시지를 가입자에게 표시하여 주는 기능을 수행한다.
BTS(120)은 MS(110)로부터 음성 또는 데이터 서비스를 위한 호설정요구를 받고 BSC(130)를 통하여 MSC(140)에 호설정을 요구하며, 이동통신 단말기(110)로부터 수신한 음성 또는 데이터 메시지를 MSC(140)로 전송하고, MSC(140)로부터 수신한 음성 또는 데이터 메시지를 MS(110)로 전송하는 기능을 담당한다. BSC(130)는 다수의 BTS(120)을 제어하여 BTS(120)와 MSC(140)간의 호설정 및 데이터 전송을 위한 제어를 담당한다.
BSC(130)는 각 MS들에 대한 음성호(Voice Call), 서킷호(Circuit Call), 패킷호(Packet Call)등과 같이 전반적인 호처리(Call Processing)에 개입한다. 또한, BSC(130)는 이동 통신 교환기(MSC)와의 시그널링(Signaling) 동작 등을 수행하고, 핸드오프를 수행한다. 핸드오프는 MS(110)가 이동통신 시스템의 한 셀에서 다른 셀로 이동하는 경우에 사용자가 통화의 단절없이 통신할 수 있도록 하는 기술이다. 통신중인 MS(110)는 MS에 수신되는 파일롯 신호의 크기가 일정값 이상이거나 BTS(120)의 요청이 있으면 주변의 셀에 대한 정보를 측정하여 BTS(120)에 보고한다. 보고된 정보는 MS가 통신 중에 다른 셀로 이동할 경우 발생되는 핸드오프에 대한 정보로 이용된다.
MSC(140)은 BTS(120)로부터 호설정 요구를 받고 홈위치 등록기(150)에서 착신 단말기의 위치정보를 조회하여 착신단말기를 수용하는 대국으로 호설정을 요구하고, BTS(120)로부터 수신한 음성 또는 데이터 메시지를 MS(110)로 전송하는 기능을 수행한다. 아울러, 다른 MSC와의 망 연동 기능을 수행하며, 네트워크를 통해 컴퓨터망 또는 인터넷망을 통하여 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다.
한편, CDMA 통신 방식의 채널구조는 순방향 채널과 역방향 채널로 구성된다. 순방향 채널은 BTS에서 MS으로 정보를 전송하기 위하여 사용하는 채널로서, 파일롯 채널(Pilot channel), 동기 채널(Sync channel), 페이징 채널(Paging channel), 그리고 트래픽 채널(Traffic channel)로 구성된다. 역방향 채널은 MS에서 BTS로 정보를 전송할 때 사용하는 채널로서, 액세스 채널과 트래픽 채널로 구성된다. 파일롯 채널은 MS가 BTS에 동기할 때 사용되는 채널이고, 동기 채널은 시스템 형성(system configuration) 및 시간(timing) 정보 등을 MS에 전송할 때 사용되는 채널이고, 페이징 채널은 시스템 오버헤드 정보(시스템 파라미터, 액세스 파라미터, CDMA채널 리스트, 이웃 리스트)와 특정 단말기 지정 메시지를 전송할 수 있는 채널이다. 액 세스 채널은 MS가 BTS와 시스템 정보를 주고받기 위해 통신을 시작하거나 BTS에서 전송한 페이징 채널 메시지에 응답하기 위해 사용되는 채널이다. 트래픽 채널은 호가 접속된 상태에서 BTS가 특정 MS에 데이터 혹은 1200, 2400, 4800, 9600 bps로 부호화된 음성정보를 전송하는 채널로서 하나의 프레임은 20 ms로 구성된다.
MS에서 다른 BTS로부터의 신호들을 구별하기 위하여 PN 코드(short code)를 사용하는데, 모든 CDMA 신호들은 동일한 PN 코드를 사용한다. 모든 MS는 순방향 CDMA 채널에서 사용하는 것과 동일한 PN 코드를 사용하여 대역확산시키며, 이때 고정된 Phase Offset을 사용한다. 그리고, BTS에서 서로 다른 MS로부터의 신호들은 사용자에 의해 정해지는 PN 코드(Long Code)열에 의하여 분리된다. 이때, Long code는 역방향 통화 채널과 순방향 통화 채널에서 MS를 판별하기 위한 코드이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 MS의 통화 연결 과정을 설명하면 다음과 같다. MS가 전원을 온(ON)하면(S101), BTS(120)는 오버헤드 채널을 통해 필요한 데이터를 MS(110)와 송/수신하여 위치등록과 시스템 데이터를 저장한다(S102). MS(110)가 통화키(SEND)를 눌러 착신 번호의 단말기와의 통화를 요청하면(S103), BTS(120)는 호 설정 메시지를 수신하여 트래픽 채널을 할당하고, BSC(130)는 음성 변조를 위한 보코더를 할당한다(S104). 트래픽 채널과 보코더가 정상적으로 할당되어, 단말기-트래픽 채널-보코더 간의 시험 데이터 송/수신이 정상적인지 확인하고(S105), MSC(140)는 착신 가입자의 상태를 확인하여 착신 단말기를 호출한다(S106). 착신 단말기가 호출되어 발신 단말과 동일한 과정에 따라, 단말기-트래픽 채널-보코더 간의 시험 데이터 송/수신이 정상 확인되면(S107), 착신 단말에 Alerting시켜 전화 수신을 알린다(S108). 착신 단말기가 통화키를 누르면(S109), BTS(120)는 발신/착신의 통화로를 연결하여 통화가 이루어진다(S110).
상술한 CDMA 이동 통신 시스템에서, BTS(120)의 채널 카드(channel card) 상에서 동작하는 오버헤드 채널 예를 들어, 파일롯 채널(pilot channel), 동기 채널(sync channel), 페이징 채널(paging channel), 액세스 채널(access channel) 등은 미리 할당된 상태에서 고정적으로 운용된다. 특히, 음성 호를 위한 트래픽 채널은 가입자당 하나의 채널을 점유하여 통화가 종료될 때까지 사용하게 되는 유한의 자원(resource)이다. 그리고, BTS(120)의 트래픽 채널에서는 각 음성 프레임을 무선 환경으로 송출하기 위하여 특정 코드(short code)를 사용하게 되는데, 이러한 특정 코드는 상술한 바와 같이 공통적으로 사용하도록 되어 있다. 그런데, 이러한 특정 코드에 대한 패턴 분석이 가능한 경우 무선 환경의 특성상 가입자의 단말기가 아닌 다른 장치를 통하여 가입자의 음성 프레임이 해석될 수 있으며, 이는 도청 등의 불법적인 형태의 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 이동통신 시스템에서 음성 프레임의 송출에 대한 특정 코드를 랜덤하게 분산하여, 특정 코드에 대한 추적이 불가능하도록 할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은, CDMA 이동통신 시스템에서 이동 단말과 기지국 간에 음성 프레임 송수신시 음성 프레임 암호화 기능을 제공함으로써 음성 통화의 보안을 강화할 수 있는 이동통신 시스템의 기지국 제어기 및 이동 단말의 음성 프레임 암호화 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, CDMA 이동 단말의 발신/착신 메시지를 수신하면 CDMA 이동 단말이 음성 암호화 가능한 단말인지 확인하여, 음성 암호화가 가능하면, 랜덤 long code를 생성하여 이동 단말과 기지국에 전송하여, 이동 단말이 랜덤 long code로 음성 프레임을 암호화하여 기지국과 송수신하게 하며, 이동 단말과 기지국이 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화하기 위한 액트 타임(ACT_Time)을 산출하여 이동 단말과 기지국에 전송한다. 이후에, 이동 단말과 기지국과 BTS은 채널 동기화를 수행하고, 이동 단말과 기지국은 음성 통화시 랜덤 long code로 음성 프레임을 암호화하여 송신하고 수신한 음성 프레임을 랜덤 long code로 분석한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 BTS와 BSC의 내부 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, BTS(20)는 BSP(BTS Signal Processor)(21)와 음성 프레임의 처리를 수행하는 CHC(CDMA Channel Card)(23)를 포함한다. 그리고, BSC(30)는 CCP(Call Control Processor)(31), SBP(Select Board Processor)(33), SVC(Select Vocoder Card)(35)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, BSC(30)는 MS(10)와 BTS(20)간 송수신되는 음성 프레임을 암호화하기 위한 랜덤 long code가 저장되는 랜덤 long code 저장부(37)를 더 포함한다.
본 실시예에 따라, CCP(31)는 MS(10)로부터 호 설정 요청 메시지를 수신하면 랜덤 long code를 생성하여 BTS(20)를 통해 MS(10)로 전송한다. 그리고, CCP(31)는 생성된 랜덤 long code를 발신 MS 식별번호와 함께 랜덤 long code 저장부(37)에 저장하고, 랜덤 long code를 관리한다.
한편, CCP(31)는 호 설정 과정에서 발신 MS에 대해 음성 암호화를 위한 랜덤 long code가 저장부(37)에 저장되어 있는지 확인하여, 확인결과 저장되어 있지 않으면 발신 MS를 위한 랜덤 long code를 생성하여 랜덤 long code 저장부(37)에 저장하며, 후술할 음성 프레임 암호화 과정에 따라 BTS(20)를 통해 발신 MS로 전송하여, BTS(20)와 발신 MS간에 송수신시 랜덤 long code를 이용하여 음성 프레임을 암호화한 후 송수신하게 한다. 그리고, CCP(31)는 랜덤 long code를 발신 MS(10)와 BTS(20)를 전송하고, 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화 하기 위해, 즉, 발신 MS와 BTS(20)가 동시에 음성 프레임 암호화 기능을 수행하도록 하기 위해 액트(ACT_Time)을 산출한다. 액트 타임은, 랜덤 long code 수신 확인에 대한 단말 응답 시간 + 평균 신호 수신 시간(Signal Delay) + 단말 응답 요청 재전송 시도횟수 * 하나의 프레임 처리 시간(예를 들어, 20ms)+ 단말 평균 암호화 처리 시간 + 채널 타입별 처리시간을 합산한 값이 될 수 있으며, 최소 240ms가 보장 되도록 한다. CCP(31)는 액트 타임을 산출하기 이전에, 발신 MS(10)에 랜덤 long code를 전송한 후, MS(10)에 저장된 BTS(20)의 short code를 랜덤 long code로 변환을 요청하고, 랜덤 long code로의 변환을 확인하기 위해 파일롯 정보를 요청하며, 그에 대한 응답으로 발신 MS로부터 PMRM(Pilot Measurement Reporting Message)를 수신하여, 랜덤 long code의 변환을 확인할 수 있다. 그다음, CCP(31)은 IPC(Inter Protocol Communication)로 BTS와 통신하여, BTS에 랜덤 long code가 제대로 전송되었는지 확인한다. BTS(20)로 랜덤 long code가 제대로 전달되지 않은 경우, CCP(31)는 액트 타임을 재산출하여, BTS(20)로 재전송하여, 발신 MS(10)와 BTS(20)의 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화한다. 액트 타임의 재산출값은 초기 액트 타임 산출값에서 BSC(30)과 BTS(20)의 통신시 IPC신호 지연시간을 차감한 값이다.
한편, CCP(31)는 MS(10)로부터 핸드오프를 요청하는 PSMM(Pilot Strength Measurement Message) 신호를 수신하면, 그 신호가 동일 BTS가 관리하는 셀로의 핸드오프를 나타내는지, 다른 BTS가 관리하는 셀로의 핸드오프를 나타내는지 확인한다. 그리고, 만약 수신된 PSMM 신호가 다른 BTS가 관리하는 셀로의 핸드오프를 나타내는 경우, CCP(31)는 그 BTS가 BSC(30)가 관리하는 BTS인지 다른 BSC(30)가 관리하는 BTS인지 확인한다. 본 실시예에서는 현재 BSC(30)가 관리하는 다른 BTS의 셀로 핸드오프를 수행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이후에, BSC(30)는 MS(10)의 랜덤 long code 및 ACT_Time을 랜덤 long code 저장부(37)로부터 독출하여 핸드오프할 BTS′로 전달한다. 그리고, BSC(30)는 후술할 음성 품질 관리 절차를 수행하고, 핸드오프 절차를 수행한다. 음성 품질 관리 절차는, 핸드오프할 BTS′와 MS의 동기화가 완료될 때까지 핸드오프를 대기시키기 위한 것으로서, BSC(30)가 PSMM 신호 수신 플래그를 설정하여 동기화가 완료되면 CCP(31)가 발신 MS(10)에 PSMM을 재요청하여 응답을 수신한 후, 플래그 설정된 PSMM 수신 신호와 재수신된 PSMM이 동일한 경우에 핸드오프를 수행한다. 그리고, CCP(31)가 핸드오프할 BTS′의 수신 양호율(Ec/lo) 기준값을 낮추도록 지시하여, MS(10)와 핸드오프할 BTS′의 동기화 동안 핸드오프할 BTS′에서 발생한 불량(Bad) 프레임을 정상 처리하는 것이다.
도 4는 일실시예에 따른 MS의 호 설정시 음성 프레임 암호화 과정의 순서도이다. 이하에서는, 도 2의 BSC(30)의 상세 구성을 참조하여, 음성 프레임 암호화 과정을 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, BSC(30)는 MS(10)로부터의 발신 메시지로서 호 설정 요청 메시지를 분석하여(S41), 발신 MS가 음성 암호화 가능한지 여부를 판단한다. 본 실시예에서, 호 설정 요청 메시지는 발신 단말이 음성 프레임 암호화 가능한 단말인지 여부에 대한 정보를 포함하는 것을 전제로 한다. 예를 들어, BSC(30)의 CCP(31)가 호 설정 요청 메시지를 분석하여 음성 프레임 암호화 가능 여부를 인식할 수 있다. 또한, BSC(30)가 단말로의 착신 메시지를 수신시에도 본 실시예를 적용할 수 있으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
S41단계의 호 설정 요청 메시지 분석 결과 음성 암호화 가능한 것으로 판단되면, BSC(30)는 랜덤 long code 저장부(37)를 검색하여 발신 MS를 위한 랜덤 long code가 저장되어 있는지 판단하고(S43), 랜덤 long code가 저장되어 있지 않으면, BSC(30)는 랜덤 long code를 생성한다(S44). BSC(30)는 생성한 랜덤 long code를 발신 MS에 전달한 후 제대로 전송되었는지 확인하고 동기화를 수행한다(S45). 그리고, BSC(30)는 생성한 랜덤 long code를 BTS(20)에 전달한 후 제대로 전송되었는지 확인하고 동기화를 수행한다(S46). BSC(30)는 생성한 랜덤 long code를 발신 MS의 식별정보와 함께 랜덤 long code 저장부(37)에 저장하여 호 정보를 업데이트한다(S47).
도 5는 도 4의 단말에 랜덤 long code 전달 및 동기화 과정의 상세 순서도이다. BSC(30)가 랜덤 long code를 발신 MS에 전달 및 동기화하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 5에 도시된 바와 같이, BSC(30)는 랜덤 long code를 발신 MS에 전송하고(S52), MS에 저장된 BTS(20)의 short code를 랜덤 long code로 변환할 것을 요청한다(S53). 랜덤 long code로의 변환이 완료되었는지 확인하기 위해 발신 MS에 파일롯 정보를 요청한다(S53). BSC(30)는 발신 MS로부터 응답이 수신되는지 판단한다(S54). 예를 들어, 파일롯 정보 요청에 대한 응답으로 PMRM(Pilot Measurement Reporting Message)를 수신할 수 있다. BSC(30)는 발신 MS로부터 응답이 수신되면, 발신 MS와 BTS(20)의 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화 하기 위한 ACT_Time을 산출하여 발신 MS와 BTS에 전송한다(S55). 한편, 발신 MS로부터 응답이 없으면 응답 요청을 재전송하고(S57), 응답 타이머를 동작시켜 응답 여부를 확인한다(S58). 이때, BTS는 채널카드(즉, 채널) 타입으로서, 음성 전용 채널카드와 음성/데이터 채널카드를 포함하며, 채널 타입에 따라 처리시간이 상이하다. 이후에, BSC(30)는 산출된 ACT_Time 값을 호 정보에 업데이트한다(S56).
도 6은 도 4의 BTS에 랜덤 long code 전달 및 동기화 과정의 상세 순서도이다. BSC(30)가 랜덤 long code를 BTS(20)에 전달 및 동기화하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 6에 도시된 바와 같이, BSC(30)는 BTS(20)로 랜덤 long code를 전송한다(S61). 그리고, 도 5에서의 ACT_Time의 산출을 확인하면(S62), BTS(20)에 랜덤 long code가 전달되었는지 확인하고(S63). BTS(20)에 ACT_Time이 전달되었는지 확인한다(S64). 확인결과 ACT_Time이 전달되지 않은 경우, 발신 MS와 BTS(20)간에 채널 동기를 이루지 못하므로 ACT_Time을 재산출한다(S65). 이때, ACT_Time 재산출값은 초기 ACT_Time 산출값에서 BSC(30)과 BTS(20)의 통신시 IPC(Inter Protocol Communication) 신호 지연시간을 차감한 값이다. ACT_Time 재산출이 완료되면, BSC(30)는 재산출값을 BTS(20)로 전송하여 발신 MS와 BTS(20)를 채널 동기화되게 하고(S66), ACT_Time 재산출값을 저장하고, 재산출한 ACT_Time 값을 호 정보에 업데이트한다(S67). 한편, BSC(30)는 S62단계에서 BTS(20)에 랜덤 long code가 전달되지 않은 경우에 응답 타이머를 동작시키고 응답 여부를 확인한다(S68).
도 7은 일실시예에 따른 CDMA 이동 단말의 핸드오프시 음성 프레임 암호화 과정의 순서도이다. BSC(30)는 MS(10)로부터 핸드오프를 요청하는 PSMM 신호를 수신하면(S71), BSC(30)는 소정 BTS에서 신규 채널이 할당되었는지 확인한다(S72). 확인결과, 신규 채널이 할당된 경우 동일 BTS의 신규 채널인지, 즉 동일 BTS의 셀로의 핸드오프인지 확인한다(S73). 또한, 신규 채널이 기존 BTS(20)의 채널인지 다른 BTS(20)의 채널인지를 확인하며, 다른 BTS(20)인 경우 BSC(30)가 관리하는 BTS인지 다른 BSC(30)가 관리하는 BTS인지 확인한다. 본 실시예에서는 동일 BSC(30)가 관리하는 다른 BTS인 경우를 예로 들어 설명한다. 이후에, BSC(30)는 MS(10)의 랜덤 long code 및 ACT_Time을 랜덤 long code 저장부(37)로부터 독출하여 핸드오프할 BTS′로 전달한다(S74). 이후에, BSC(30)는 후술할 음성 품질 관리 절차를 수행하고(S75), 핸드오프 절차를 수행(S76)한 다음, 호 정보를 업데이트한다(S77).
도 8은 도 7의 핸드오프시 음성 품질 관리 절차의 순서도이다. 음성 품질 관 리 절차는 BSC(30)가 ACT_Time을 산출하여 MS(10)와 BTS(20)로 전달 후 ACT_Time에 의해 동기화를 수행하는 동안 핸드오프된 BTS′에서 발생하는 불량(Bad) 프레임을 정상 처리하기 위한 과정이다. 도 8에 도시된 바와 같이, BSC(30)는 MS(10)로부터 전송된 PSMM 신호를 분석한다(S81). BSC(30)는 PSMM 신호에 근거하여 음성 프레임이 암호화 가능 여부를 판단한다(S82). BSC(30)는 암호화 가능 여부를 판단하기 위해, 예를 들어, PSMM 신호 메시지가 음성 암호화 가능 여부에 대한 정보를 포함하는 것으로 전제할 수 있다. 다른 예로서, BSC(30)가 MS의 PSMM 신호로부터 MS 식별정보를 추출하여 랜덤 long code 저장부(37)에 MS 식별정보에 대응하는 랜덤 long 코드가 존재하는지 판단할 수 있다. S82단계의 판단결과, 암호화 가능한 경우, PSMM 신호 수신 플래그를 설정한다(S83). PSMM 신호 수신 플래그는 MS와 핸드오프할 BTS′간에 동기화하는 동안 MS가 다른 셀로 이동되었는지 확인하기 위한 것이다. PSMM 신호 수신 플래그를 설정한 이후에, MS(10)와 핸드오프할 BTS′사이에 ACT_Time 동기가 완료되었는지 판단하여(S84), 동기가 완료된 경우에 PSMM 신호 수신 플래그가 설정되어 있는지 판단한다(S85). 판단결과 PSMM 수신 플래그가 설정된 경우, MS에 PSMM을 재요청하여 수신한다(S86). BSC(30)는 플래그 설정된 PSMM 수신신호와 재수신한 PSMM이 동일한지 판단하여(S87), 판단결과 동일하면, MS의 핸드오프를 처리한다(S88). 그리고, BSC(30)는 수신 양호율(Ec/lo) 기준값을 낮추어 동기화 동안 발생한 불량 프레임을 정상 처리하고(S89), BSC(30)의 호 정보를 업데이트한다(S90). 한편, MS로부터 전송된 PSMM 신호에 근거할 때, MS가 음성 암호화 가능하지 않은 경우, 일반 핸드오프를 처리한다(S91).
도 9는 도 4 내지 도 6에 도시된 CDMA MS의 음성 프레임 암호화 과정에서, MS(10), BTS(20), BSC(30) 사이의 메시지 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, MS(10)가 BTS(20)를 거쳐 BSC(30)에 호 설정 요구 메시지를 전송하면(S91), BTS(20)는 채널 자원을 할당하고, BSC(30)는 보코더를 할당한다. 본 실시예에 따라, BSC(30)는 호 설정 요구 메시지로부터 암호화 가능 여부를 확인하여 암호화 가능한 단말이면, 랜덤 long code 저장부(37)에 MS에 대응하는 랜덤 long code가 저장되어 있는지 확인하고, 저장되어 있지 않으면, 랜덤 long code를 생성하여 랜덤 long code 저장부(37)에 저장하여 관리한다. 이후에, BSC(30)는 페이징 채널을 통해 랜덤 long code를 MS에 전송한다(S92). BSC(30)는 MS(10)로부터의 랜덤 long code 처리 결과를 수신하여(S93), 정상처리된 것으로 확인하고, BTS로 랜덤 long code를 전송한다. 이후에, BSC(30)는 상술한 ACT_Time 산출 과정을 통해 ACT_Time을 산출하여, MS(10)로 전송하고(S95), ACT_Time을 BTS(20)로 전송한다(S96). MS(10)와 BTS(20)는 ACT_Time에 의해 채널을 동기화 한다. MS(10)는 랜덤 long code를 이용하여 음성 프레임을 암호화하여 BTS(20)를 거쳐 BSC(30)로 전송하고, BTS(20)는 BSC(30)로부터 전송된 음성 프레임을 암호화하여 MS(10)로 전송한다.
도 10은 도 7 내지 도 8에 도시된 CDMA 이동 단말의 핸드오프시 음성 프레임 암호화 과정, MS(10), BTS(20), BTS′(200), BSC(30) 사이의 메시지 흐름도이다. 본 실시예에서는 다른 BTS′로 핸드오프되는 경우를 예로 하여 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, MS(10)가 BTS(20)에 PSMM 신호를 송신하여 핸드오프를 요청한다(111). BSC(30)는 MS(10)가 핸드오프 조건이면 PSMM 신호에 근거하여 핸드오프할 셀을 인식하여, BTS′로 핸드오프를 요청한다(S112). BTS′는 신규 채널을 할당하고, 랜덤 long code 및 ACT_Time을 핸드오프할 BTS′로 전달한다(S113). BTS′와 MS는 ACT_Time에 의해 채널을 동기화 한다(S114). BSC(30)는 BTS′로 핸드오프를 수행하고(S115), Ec/lo 기준값을 낮추도록 BTS′로 지시한다(S116). BTS′와 MS는 발신할 음성 프레임을 랜덤 long code로 암호화하고, 음성 프레임 수신시 랜덤 long code를 이용하여 분석한다.
이러한 구성에 의하여, CDMA 이동통신 시스템에서, 각각 가입자별로 상이한랜덤 long code를 이용하여 이동 단말과 기지국 사이에 음성 프레임을 암호화하여 송수신할 수 있다. 따라서, 별도의 암호화 장비 또는 처리방식의 변화 없이 기지국 제어기가 각 가입자 단말에 상이한 랜덤 long code를 부여하여 관리하며, 하나의 기지국이 각 가입자 단말의 랜덤 long code를 수용할 수 있다. 또한, 가입자 단말의 음성 프레임이 랜덤 long code에 의해 암호화 됨으로써 통화 보안을 강화할 수 있다.
본 발명 및 그 다양한 기능적 구성요소들은 특정 실시예들로 설명되었으나, 본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 시스템, 서브시스템, 구성요소들 또는 이들의 서브 구성요소들로 활용될 수 있음을 이해해야 한다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 본 발명의 요소들은 필요한 작업들을 수행하기 위한 명령어들/코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체와 같은 머신 판독 가능 매체, 컴퓨터 프로그램 제품 내에 저장될 수 있으며, 또는 캐리어 웨이브로 구체화되는 컴퓨터 데 이터 신호 또는 캐리어에 의해 변조된 신호에 의해 전송 매체 또는 통신 링크를 통해 전송될 수 있다. 머신 판독 가능 매체 또는 프로세서 판독 가능 매체는 머신(예컨대, 프로세서, 컴퓨터 등)에 의해 판독되고 실행 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
이상 실시예들에 따르면, CDMA 이동통신 시스템에서 이동 단말과 기지국간에 음성 프레임 송수신시 음성 프레임 암호화 기능을 제공함으로써 음성 통화의 보안을 강화할 수 있다.

Claims (21)

  1. CDMA 이동통신 시스템에서 이동 단말과 음성 프레임을 송수신하는 기지국을 제어하는 기지국 제어기에 있어서,
    랜덤 long code 저장부와,
    상기 이동 단말의 발/착신 메시지 수신시, 음성 프레임을 암호화하기 위한 랜덤 long code를 생성하여 상기 이동 단말의 식별번호와 함께 상기 랜덤 long code 저장부에 저장하고, 상기 랜덤 long code를 상기 이동 단말 및 상기 기지국에 전송하여, 상기 이동 단말과 상기 기지국이 상기 랜덤 long code에 의해 음성 프레임을 암호화하여 송수신하도록 제어하는 호 제어 처리부를 포함하는, 기지국 제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 이동 단말과 상기 기지국이 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화하기 위한 액트 타임(ACT_Time)을 산출하여 상기 이동 단말 및 상기 기지국으로 전송하는, 기지국 제어기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액트 타임은 상기 랜덤 long code 수신 확인에 대한 단말 응답시간과, 상기 호 제어 처리부의 평균 신호 수신 시간과, 상기 이동 단말로부터의 응답 재전 송 요청 시도횟수 * 하나의 프레임의 처리시간과, 단말 평균 암호화 처리 시간과, 채널 타입별 처리시간을 합한 값인, 기지국 제어기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 기지국과 상기 이동 단말의 동기화 상태를 감시하여, 상기 기지국으로 상기 액트 타임이 제대로 전송이 되지 않은 것으로 판단되면, 상기 액트 타임 값으로부터 상기 기지국과의 IPC(Inter Processor Communication) 신호 지연을 차감하여 액트 타임을 재산출한 후, 상기 기지국에 전송하는, 기지국 제어기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는, 상기 생성된 랜덤 long code를 상기 이동 단말로 전송시, 상기 이동 단말에 저장된 상기 기지국의 short code를 상기 랜덤 long code로의 변환 요청 메시지를 함께 전송하며, 상기 랜덤 long code 변환 요청에 대한 응답으로서 상기 이동 단말이 송신한 파일롯 측정 메시지를 수신하는, 기지국 제어기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는, 상기 생성된 랜덤 long code를 상기 기지국으로 전송 후 상기 기지국으로부터 응답 메시지를 수신하여 상기 랜덤 long code 처리 가 능한지 여부를 확인하는, 기지국 제어기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 이동 단말로부터/이동 단말로 발신/착신 메시지에 근거하여 상기 이동 단말이 음성 암호화 가능한지 여부를 확인하는, 기지국 제어기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 이동 단말로부터 핸드오프를 위한 PSMM(Pilot Strength Measurement Message) 신호를 수신하면, 상기 이동 단말이 핸드오프될 셀이 동일 기지국의 셀인지 다른 기지국의 셀인지 판단하며, 다른 기지국의 셀이면 상기 랜덤 long code 저장부에 저장된 상기 이동 단말의 랜덤 long code 및 액트 타임을 독출하여 상기 핸드오프할 기지국으로 전송하는, 기지국 제어기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 이동 단말로부터 PSMM 신호를 분석하여 이동 단말이 음성 프레임 암호화 가능한지 판단하여 가능하면, PSMM 신호 수신 플래그를 설정하고, 상기 핸드오프할 다른 기지국과 상기 이동 단말이 상기 액트 타임에 의해 동기화가 완료된 후 이동 단말로부터 PSMM 신호를 재수신하여, 플래그 설정된 PSMM 신호와 재수신한 PSMM 신호가 동일하면 핸드오프를 수행하는, 기지국 제어기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 호 제어 처리부는 상기 다른 기지국으로의 핸드오프를 수행한 후, 신호 수신 양호율(Ec/lo) 기준값을 낮추도록 핸드오프된 기지국에 지시하는, 기지국 제어기.
  11. CDMA 이동통신 시스템에서 기지국 제어기의 제어에 의해 이동 단말과 기지국 사이에 송수신되는 음성 프레임을 암호화하는 방법에 있어서,
    이동 단말의 발/착신 메시지 수신하는 단계와,
    상기 이동 단말의 랜덤 long code가 저장되어 있는지 확인하는 단계와,
    상기 확인결과 랜덤 long code가 저장되어 있지 않은 경우, 음성 프레임을 암호화하기 위한 랜덤 long code를 생성하여 상기 이동 단말의 식별번호와 함께 랜덤 long code 저장부에 저장하는 단계와,
    상기 생성한 랜덤 long code를 상기 이동 단말 및 상기 기지국으로 전송 및확인하는 단계와,
    상기 이동 단말과 상기 기지국을 채널 동기화하는 단계와,
    상기 이동 단말과 상기 기지국이 상기 랜덤 long code에 의해 음성 프레임을 암호화하여 송수신하는 단계를 포함하는 CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 채널 동기화 단계는, 상기 이동 단말과 상기 기지국이 음성 프레임의 암호화 기능 수행시점을 동기화하기 위한 액트 타임(ACT_Time)을 산출하여 상기 이동 단말 및 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액트 타임은 상기 랜덤 long code 수신 확인에 대한 단말 응답시간과, 상기 이동 단말로부터의 평균 신호 수신 시간과, 상기 이동 단말로부터의 응답 재전송 요청 시도횟수 * 하나의 프레임의 처리시간과, 단말 평균 암호화 처리 시간과, 채널 타입별 처리시간을 합한 값인, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 액트 타임이 제대로 전송이 되지 않은 경우, 상기 액트 타임 값으로부터 상기 기지국과의 IPC(Inter Processor Communication) 신호 지연을 차감하여 액트 타임을 재산출한 후 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하는 CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 이동 단말로 상기 랜덤 long code 전달 여부를 확인하는 단계는,
    상기 이동 단말에 저장된 상기 기지국의 short code를 상기 랜덤 long code로의 변환을 요청하는 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계와,
    상기 랜덤 코드 변환 요청에 대한 응답으로서 상기 이동 단말로부터 송신된 파일롯 측정 신호를 수신하는 단계를 포함하는 CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 랜덤 long code 전달 여부를 확인하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 상기 랜덤 long code 수신 확인 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터/이동 단말로의 발신/착신 메시지에 포함된 정보에 근거하여 상기 이동 단말이 음성 암호화 가능한지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 핸드오프를 위한 PSMM(Pilot Strength Measurement Message) 신호를 수신하는 단계와,
    상기 이동 단말이 핸드오프할 셀이 동일 기지국의 셀인지 다른 기지국의 셀인지 판단하는 단계와,
    상기 판단결과, 다른 기지국의 셀이면 상기 랜덤 long code 저장부에 저장된 상기 이동 단말의 랜덤 long code 및 액트 타임을 독출하여 상기 핸드오프할 기지국으로 전송하는 단계와,
    상기 이동 단말과 핸드오프할 기지국이 상기 액트 타임에 의해 동기화하는 단계와,
    상기 다른 기지국으로의 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하는, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 PSMM 신호를 분석하여, 상기 이동 단말이 음성 프레임 암호화 가능한지 판단하는 단계와,
    상기 판단결과 암호화 가능하면, PSMM 신호 수신 플래그를 설정하는 단계와,
    상기 핸드오프할 기지국과 상기 이동 단말의 동기화가 완료된 후 상기 이동 단말로부터 PSMM 신호를 재수신하는 단계와,
    상기 플래그 설정된 PSMM 신호와 재수신한 PSMM 신호를 비교하여 동일하면 핸드오프를 수행하는 단계를 더 포함하는, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 다른 기지국으로의 핸드오프를 수행한 후, 신호 수신 양호율(Ec/lo) 기준값을 낮추도록 상기 핸드오프된 기지국에 지시하는 단계를 더 포함하는, CDMA 이동통신 시스템의 음성 프레임 암호화 방법.
  21. CDMA 이동통신 시스템에서 이동 단말과 기지국 사이에 송수신되는 음성 프레임 암호화 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장매체로서,
    상기 방법은,
    이동 단말의 발/착신 메시지 수신하는 단계와,
    상기 이동 단말의 랜덤 long code가 저장되어 있는지 확인하는 단계와,
    상기 확인결과 랜덤 long code가 저장되어 있지 않은 경우, 음성 프레임을 암호화하기 위한 랜덤 long code를 생성하여 상기 이동 단말의 식별번호와 함께 랜덤 long code 저장부에 저장하는 단계와,
    상기 생성한 랜덤 long code를 상기 이동 단말 및 상기 기지국으로 전송 및확인하는 단계와,
    상기 이동 단말과 상기 기지국을 채널 동기화하는 단계와,
    상기 이동 단말과 상기 기지국이 상기 랜덤 long code에 의해 음성 프레임을 암호화하여 송수신하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 저장매체.
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