KR20080088286A - 통신시스템에서 핸드오버 지연 시간 감소 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타겟 기지국으로의 핸드오버 직후에 전송되는 패킷에서 발생하는 HARQ 오퍼레이션(operation) 타임을 줄임으로써, 핸드오버 인터럽션 시간을 줄이는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 핸드오버 수행 후 타겟 기지국으로부터 전송되는 패킷의 CQI 정보만이 아니라, 각 서비스 별 정해진 HARQ 재전송 횟수를 고려하여 MCS 레벨과 서브 채널 수를 할당함으로써 각 서비스의 지연 제약조건을 만족시킬 수 있다.

인트라 시스템 핸드오버 인터럽션 타임, HARQ재전송 횟수 제한, MCS 레벨, 주파수 추가 할당 HARQ 오퍼레이션 타임.

Description

통신시스템에서 핸드오버 지연 시간 감소 방법 및 장치{Apparatus and method for Decreasing Hand over interruption Time In a Communication System}

도 1은 종래 기술에 따른 인트라 시스템에서 핸드오버를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 시간 단위로 할당되는 자원을 현재 시점에서 주파수 자원으로 미리 할당하는 방법을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국의 구성도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말과 기지국간의 위치를 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도 4의 단말과 타겟 기지국간의 동작 절차도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 결과를 보여주는 도표.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 핸드오버를 수행한 단말이 패킷을 수신하는데 걸리는 평균 처리량을 보여주는 도표.

본 발명은 통신시스템에서 핸드오버 지연시간을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 인트라 시스템 핸드오버(intra-system handover) 수행 시 패킷 전송 지연을 줄이는 방법 및 장치에 관한 것이다.

음성, 데이터, 오디오, 비디오, 실시간 비디오 등을 제공하는 다양한 무선 통신 서비스들은 빠르게 진화하고 있다. 차세대 무선 통신 시스템들은 유비쿼터스(ubiquitous) 방식으로 하나의 디바이스(device)를 통해서 다양한 서비스들이 제공될 것이다.

이때, VoIP(Voice over IP)와 비디오 스트리밍(Video streaming)과 같은 딜레이 센시티브 실시간(delay-sensitive real-time) 서비스를 제공받는 무선 단말(Mobile Station)이 해당 서비스의 방해 없이 인트라 시스템 핸드오버를 수행하기 위해서 핸드오버에 의해 발생하는 패킷 송신 지연 변동(packet transmission delay fluctuation)이 일정 시간 이하가 되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 인트라 시스템에서 핸드오버를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 서빙(serving) 기지국(100)과 타겟 기지국(110)은 동일 시스템 내에 존재하고, 상기 서빙 기지국(100)에서 실시간 서비스를 이용하고 있는 상태에서 단말(105)은 상기 타겟 기지국(110)으로 핸드오버를 수행하고자 한다.

115단계에서 상기 서빙 기지국(100)은 핸드오버 이전에 상기 실시간 서비스를 위한 마지막 N번째(Nth) 패킷을 상기 단말(105)로 전송한다. 120단계에서 상기 단말(105)은 상기 서빙 기지국(100)과의 연결을 끊고, 상기 타겟 기지국(110)으로 핸드오버하여 연결된다. 상기 단말(105)과의 핸드오버가 완료되면, 125단계에서 상기 타겟 기지국(110)은 상기 단말로 해당 서비스를 위한 첫번째 패킷인 N+1번째 패킷을 전송한다.

즉, 115 단계 내지 125단계와 같이 상기 단말(105)이 상기 서빙 기지국(100)에서 마지막으로 전송한 N번째 패킷을 수신한 시간부터 상기 타겟 기지국(110)에서 처음으로 전송한 N+1번째 패킷을 수신하였을 때까지의 지연 시간이 핸드오버 인터럽션(interruption) 시간이다.

실시간 서비스의QoS(Quality Of Service)를 보장하기 위해서는 상기 핸드오버 인터럽션 시간이 특정 시간 이하로 요구되고, 로보스트 TCP(Robust Transmission Control Protocol) 성능을 안정적으로 얻기 위해서도 상기 핸드오버 인터럽션 시간이 50ms 이하가 되어야 한다. 또한, 실시간 콜라보레이션(real-time collaboration)과 실시간 갬블링(gaming) 등과 같은 고도의 인터랙티브(highly interactive) 서비스의 QoS를 보장하기 위해서는 단말의 핸드오버 시 인터럽션 시간이 20ms이하가 되어야 한다.

결국, 단말의 핸드오버 수행 시 발생하는 인터럽션 시간이 각 서비스 별 지연 제약 조건을 만족해야 해당 서비스의 QoS를 만족할 수 있다.

물리 계층(physical layer)에서는 링크 적응 에러(link adaptation error)를 줄이고, 처리량 성능(throughput performance)을 향상시키기 위해 빠른 재전송을 수행하는 HARQ(hybrid Automatic Repeat request) 기법을 이용한다. 우선, 현재의 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Information) 정보를 이용하여 임의의 FER(frame Error Rate) (e.g., 10%)을 만족하는 범위에서 MCS (Modulation and Coding Scheme) 레벨을 선택한다. 또한, 전송된 패킷에 대해 NACK가 발생하면, 같은 패킷 또는 추가적인 여분의(redundant) 정보를 시스템에서 미리 정해져 있는 최대로 발생할 수 있는 HARQ 재전송 횟수만큼 전송한다. 단말은 처음 전송된 패킷과기지국으부터 재전송된 패킷들을 이용하여 SINR(signal to interference and noise ratio)의 이득을 얻기 위한 소프트 컴바이닝(soft combining)을 수행하여 해당 패킷에 대한 디코딩(decoding) 성공 확률을 높인다.

체이스 컴바이닝(Chase combining)에 기반한 HARQ 기법은, 기지국이 단말로 처음 송신한 패킷과 동일한 패킷을 반복적으로 전송한다. 상기 단말은 매 전송되는 상기 패킷들의 에너지를 합쳐서 SINR의 이득을 얻음으로써, 소프트 컴바인된 패킷(soft combined packet)을 이용하여 디코딩의 확률을 높인다.

또 다른 기법인 인크리멘탈 리던던시(Incremental Redundancy)에 기반한 HARQ기법은, 이전 전송한 패킷의 디코딩 실패로 인하여 NACK가 발생하면 기지국이 단말로 재전송할 패킷으로 추가적인 여분의(redundant) 정보를 보낸다. 상기 단말은 상기 여분의 정보를 이용해 해당 데이터의 디코딩에 성공할 때까지, 코딩율(coding rate)과 SINR을 조정한다. 첫 패킷 전송 시에는 가장 높은 코딩율로 전송이 이루어지며, 재전송이 필요할 때마다 추가적인 여분의 비트들(redundant bits)이 전송된다.

종래 기술에 따른 상기 핸드오버 인터럽션 시간(

)은 하기 <수학식 1>과 같이 표현된다.

여기서, 상기

는 서빙 기지국과 타겟 기지국 간에 패킷을 포워딩(forwarding)하는 시간이고, 상기

은 레이어1 파라미터들을 타겟 기지국으로부터 받아서 동기화(synchronize)를 수행하고 PDU들을 주고 받을 수 있는데 (is ready to transmit) 걸리는 시간이다. 상기

시간 동안 단말은 기지국으로부터 CQI정보를 전송할 수 있는 채널(CQICH)을 할당 받는다. 상기

은 타겟 기지국이 단말로부터 수신한CQI정보를 이용하여 해당 단말을 스케쥴링하는데 걸리는 시간이다. 상기

는 단말이 타겟 기지국으로의 핸드오버 직후에 전송되는 패킷의 HARQ 오퍼레이션 시간이다.

즉, 핸드오버 인터럽션 시간이란 L1 스위칭(switching)이 끝난 후, 단말들은 타겟 기지국으로 CQICH를 통해서 CQI정보를 전송한다. 이후, 상기 타겟 기지국은 단말들이 전송한CQI 정보를 바탕으로 현재TTI(Transmission Time Interval)에서 데이터를 전송할 단말을 선택하는 스케쥴링(scheduling) 작업 후, 상기 선택된 단말로 HARQ를 이용해 패킷을 전송하는 데 걸리는 시간이다.

셀 경계(cell edge) 영역에 형성되는 핸드오버에서는, 채널 품질(channel quality)이 좋지 않기 때문에 HARQ 프로세싱 시간이 길어지는 문제점이 있었다. 따라서, 핸드오버 수행 직후 타겟 기지국에서 전송되는 패킷의 HARQ 프로세싱 시간이 길어지게 되면 핸드오버 인터럽션 시간이 길어져 각 서비스 별 지연 제약 조건을 만족하지 못하는 문제점이 발생하였다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 핸드오버 수행 시 발생하는 인터럽션 시간을 줄임으로써, 각 서비스 별 지연 제약 조건 만족시켜QoS 향상을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 패킷 전송에 대한 HARQ 재전송 횟수를 제한하고, 상기 HARQ 재전송 횟수를 초과하는 환경에서는 미리 추가적으로 주파수를 할당함으로써, 각 서비스 별 지연 제약 조건을 만족할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 단말이 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

핸드오버 수행 직후, 상기 핸드오버를 수행한 타겟 기지국으로부터 처음 수신한 패킷에 오류가 발생한 경우, 상기 패킷을 재전송하는 횟수를 미리 정한 값으로 제한하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 통신 시스템에서 기지국이 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

핸드오버 발생 직후의 단말로부터 처음 수신한 패킷에 오류가 발생하였음을 알리는 신호를 수신한 경우, 상기 패킷을 재전송하는 횟수를 미리 정한 값으로 제한하는 과정과,

상기 제한된 재전송 횟수를 고려하여 상기 패킷의 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 결정하는 과정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방법은, 통신시스템에서 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

단말들로부터 수신한 채널 품질 정보를 통해서 현재의 송신 구간에서 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 과정과,

상기 선택된 단말들 중 핸드오버 완료 직후의 단말을 통해서 전송되는 패킷들의 재전송을, 미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 수행하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는, 통신시스템에서 핸드오버 지연시간을 감소시키는 기지국에 있어서,

단말들로부터 수신한 채널 품질 정보를 통해서 현재의 송신 구간에서 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 스케쥴링 부와,

미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 상기 선택된 단말들 중 핸드오버 완료 직후의 단말을 통해서 전송되는 패킷들의 재전송을 수행하는 재전송부를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명은 인트라 시스템 내에서 발생하는 핸드오버 인터럽션 타임을 줄이기 위해서, 핸드오버 직후 타겟 기지국으로부터 수신하는 패킷의HARQ 재전송 횟수를 제한하고, 이를 통해 각 서비스 별 지연 제약 조건을 만족시키는 방법 및 장치를 제안한다.

상기 <수학식 1>과 같이 핸드오버 인터럽션 타임의 구성 시간들 중 상기 L1 스위칭 지연 시간(

)은 상기 기지국간 데이터 포워딩 지연 시간(

)보다 더 길다. 또한, 상기 스케쥴링 지연 시간(

)은 단말이 타겟 기지국으로 CQI 정보를 전송하는 시간과, 타겟 기지국이 현재 TTI에서 데이터를 전송할 단말을 선택하는 시간으로 나뉠 수 있다. 이때, 상기 CQI 정보를 전송하는 시간은 대략 3 TTI가 소요된다. 그러나, 본 발명은 핸드오버를 수행할 단말에게 가장 높은 스케쥴링 우선순위를 부여하여, 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 데 걸리는 시간은 없다고 본다. 결국, 상기 핸드오버 인터럽션 타임은 L1 스위칭 시간과 핸드오버 직후에 전송되는 패킷의 HARQ 오퍼레이션 시간에 의해서 결정된다.

이하, 본 발명의 제 1 실시 예에서는 HARQ 오퍼레이션 타임을 줄이기 위해 HARQ 재전송 횟수를 제한하고, 타겟 기지국이 핸드오버를 수행하고자 하는 단말에게 스케쥴링 우선순위를 부여한다. 특히, 핸드오버를 수행하고자 하는 단말들이 실시간 서비스를 제공받을 경우, 최우선 스케쥴링 우선순위가 부여된다. 다음으로, 실시간 서비스를 사용하는 단말들의 스케쥴링이 끝나면, 핸드오버를 수행한 단말들 중, TCP 서비스를 제공받는 단말에 대한 스케쥴링을 수행한다. 이후, 단말이 핸드오버 수행 후, 타겟 기지국과의 연결 직후에 단말로 전송되는 패킷의 HARQ 재전송 횟수를 제한한다.

만약, 본 발명에서 정해진 재전송 횟수보다 더 많은 재전송이 필요할 경우, 본 발명의 제2실시 예에서는 현 시점에서 추가적으로 주파수 자원을 할당한다. 왜냐하면, 타겟 기지국과 연결 직후에도 단말은 여전히 핸드오버 영역에 존재하여 채널 상태가 좋지 않기 때문에, HARQ 프로세싱 시간이 길어질 수 있다. 따라서, 현재 TTI에서 미리 주파수 자원을 추가적으로 할당하여 둠으로써, 해당 단말은 제한된 HARQ 인터레이스 횟수 안에 패킷을 성공적으로 디코딩할 수 있게 된다.

먼저, 본 발명의 제 1실시 예에 따라 각 서비스 별로 HARQ 인터레이스 횟수 를 정하는 기법은 하기 <수학식2>와 같이 표현된다.

여기서,

는 1번의 HARQ를 수행하는데 걸리는 시간이고, 상기

는 각 서비스 타입별 딜레이 바운드(delay bound)를 만족하기 위한 핸드오버 인터럽션 타임 요청 시간이다.

가 1보다 작을 경우에는 1로 설정하여 HARQ 오퍼레이션을 수행한다.

즉, 핸드오버 직후에 전송되는 패킷에 발생할 HARQ 재전송 횟수를 각 서비스 별 지연 제약 조건에 만족할 수 있도록 정하고, 정해진 재전송 횟수 안에상기 패킷이 성공적으로 디코딩될 수 있도록 MCS 레벨(level)을 결정한다. 상기 MCS 레벨 결정 알고리즘은 핸드오버 수행 직후에 전송되는 패킷에 이용된다. 또한, 단말의 낮은 이동 속도로 인하여 HARQ 오퍼레이션 동안 채널 상태는 일정하다고 가정한다. 상기 MCS 레벨 결정 알고리즘은 체이스 컴바이닝(Chase combining)에 기반한 HARQ 기법에 적용된다.

상기 MCS 레벨 결정 알고리즘은 하기 <수학식 3>을 이용하여 실시간 서비 스(real time services)에 대한 MCS 레벨을 결정하고, 하기 <수학식 4>를 이용하여 TCP 서비스에 대한 MCS 레벨을 결정한다. 하기 <수학식 3>은 상기 실시간 서비스의 결정된 MCS 레벨

을 나타내는 식이다.

여기서,

는 단말이 핸드오버 직후, 실시간 서비스를 제공하는 타겟 기지국으로부터 처음 수신한 패킷 데이터에 대해서 미리 정해진 HARQ 재전송을 포함한 총 전송횟수이다. 상기

는 SINR 이

값을 가질 때 MCS레벨(i) 에서의 에러발생 확률을 나타내고, q는 상기

의 지시자로,

는 q번째 재전송에서의 결합된 SINR 값이다.

상기

가 <수학식 3>와 같이 계산되어 미리 정해지는 임계값

를 만족할 경우, 상기 실시간 서비스의 MCS레벨은

로 결정된다. 이때, 상기 결정되는MCS 레벨이 다수일 경우, 처리량을 최대화할 수 있는 최대 MCS 레벨값으로 결정한다.

하기 <수학식 4>는 상기 TCP 서비스의 결정된MCS 레벨 을 나타내는 식이다.

하기 <수학식 4>는 상기 TCP 서비스의 결정된 MCS 레벨

을 나타내는 식이다.

여기서, 상기

는 단말이 핸드오버 직후, TCP서비스를 제공하는 타겟 기지국으로부터 처음 수신한 패킷 데이터에 대해서 미리 정해진 HARQ 재전송을 포함한 총 전송 횟수이다.상기

는 SINR 이

값을 가질 때 MCS레벨(i)에서 에러발생 확률을 나타내고, q는 상기

의 지시자로,

는 q번째 재전송에서의 결합된 SINR 값이다.

상기

가 <수학식 4>와 같이 계산되어 미리 정해지는 임계값

을 만족할 경우, 상기 TCP 서비스의 MCS레벨은

로 결정된다. 이때, 상기 결정되는MCS 레벨이 다수일 경우, 처리량을 최대화 할 수 있는 최대 MCS 레벨 값으로 결정한다.

그러나, 채널 상태가 좋지 않아서, 각 서비스 별로 제한된 HARQ 인터레이스 횟수(

)보다 더 많은 재전송이 필요할 경우, 현재 전송된 CQI 정보를 이용하여 각 서비스 별로 정해진 HARQ 인터레이스 횟수를 만족하는 MCS 레벨을 결정할 수 없는 경우로 해석할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 2실시 예에서는 현 시점에서 추가적인 주파수 자원의 할당을 통하여 SINR 이득을 얻은 후, MCS 레벨을 다시 결정한다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 시간 단위로 할당되는 자원을 현재 시점에서 주파수 자원으로 미리 할당하는 방법을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 현재 TTI(205)에서 미리 주파수 자원을 추가적으로 할당함으로써, 기존 기술 시 상기 현재 TTI(205)에 대응하는 TTI(200)에서 할당된 주파수보다 2배의 주파수가 할당되어 있다.

상기 도 2와 같이 주파수 자원을 미리 할당해 둠으로써, 정해진 재전송 횟수 안에 단말과 타겟 기지국간의 패킷 전송이 성공적으로 디코딩될 수 있다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)에 기반한 시스템에서는 셀 가장자리(cell edge) 영역에서 인접 셀 간의 간섭(inter-cell interference)을 최소화하기 위해서 패킷 전송 시 다이버시티 모드(diversity mode)로 동작한다. 이 경우, 핸드오버를 수행하려는 단말에게 주파수 단위의 서브 채널(sub-channel)을 추가적으로 할당함으로써, 그만큼 SINR의 추가 이득을 얻을 수 있다. 즉, 핸드오버 영역에 존재하는 단말의 패킷 전송 시 다이버시티 모드로 이용한다고 가정한 경우, 적용할 MCS 레벨과 추가적으로 할당할 서브 채널의 수는 각 서비스 별로 하기 <수학식 5>과 <수학식 6>을 각각 사용함으로써 얻을 수 있다.

여기서,

, 는 실시간 서비스와 TCP 서비스 각각에 대해서 추가적으로 할당된 자원 수로 즉, 호핑할 시퀀스 수로 <수학식 3> 또는 <수학식 4>의 SINR의 이득인

보다

배로 통해서 SINR 이득(

)이 증가된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 기지국(300)은 제어부(302)와, RF(Radio Frequency) 처리부(304)와, CQI 정보 처리부(306)와, 스케쥴링 수행부(308)와, 이동 속도 추정부(310)와, MCS 레벨 및 부채널 할당 결정부(312) 및 HARQ 수행부(314)를 포함한다.

상기 제어부(302)는 상기 기지국(300)의 구성의 전반적인 제어를 담당하고, 특히 상기 RF 처리부(304)와, 상기 CQI 정보 처리부(306)와, 상기 스케쥴링부(308)와, 상기 이동 속도 추정부(310)와 상기 MCS 레벨 및 부채널 할당 결정부(312) 및 상기 HARQ 수행부(314)를 제어함으로써, 낮은 이동 속도로 움직이면서 핸드오버를 수행하고자 하는 단말에 대해서 HARQ 수행을 제어한다.

상기 RF 처리부(304)는 단말들로부터 무선 인터페이스(air interface)를 통해서 송신된 CQI 정보를 포함하는 다수의 정보를 수신하여 상기 제어부(302)로 전송한다.

상기 CQI 정보 처리부(306)는 상기 제어부(302)를 통해서 해당 단말이 전송한 CQI 정보를 수신하여, 상기 단말에 현재 TTI에서의 채널 상태를 인식 또는 감지한다.

상기 스케쥴링부(308)는 상기 CQI정보 처리부(306) 또는 상기 제어부(302)를 통해서 단말들의 채널 상태 정보와 이용 서비스 정보를 획득하여 우선적인 선택 권한을 부여함으로써, 현재의 TTI에서 데이터를 전송할 단말들을 선택한다.

상기 이동속도 추정부(310)는 상기 제어부(302)로부터 해당 단말이 현재 서비스 받고 있는 기지국에 대해 감지한 신호 세기의 값을 기반으로 상기 단말의 이동 속도를 추정한다.

상기 MCS 레벨 및 부채널 할당 결정부(312)는 상기 제어부(302)를 통해서 핸드오버를 수행한 단말들의 이동 속도를 인식하여, 낮은 이동속도로 움직이면서 핸드오버를 수행한 각 단말에 대해서, 해당 단말의 서비스 종류에 기반하여 정해진 상기 HARQ 재전송 횟수를 상기 <수학식 2>를 이용하여 결정하고,CQI 정보를 바탕으로상기 <수학식 5> 내지 <수학식 6>을 사용하여 MCS 레벨 및 할당할 부채널 수를 결정한다.

상기 HARQ 수행부(314)는 상기 제어부(302) 또는 상기 MCS 레벨 및 부채널 할당 결정부(312)를 통해서 결정된 MCS 레벨과 할당된 부채널과 정해진 HARQ 재전송 횟수에 기반하여 각 단말의 패킷에 HARQ동작을 수행한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말과 기지국간의 위치를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 단말(400)은 3km/h 이하의 속도인 낮은 이동성을 가지고, 현재 셀 1(410)과 셀 2(420) 사이에 위치하고 있다. 상기 단말(400)은 셀 1(410)에 위치한 서빙 기지국(415)으로부터 서비스를 제공받는 중에 인접 셀에 위치한 타겟 기지국(425)으로 핸드오버를 수행하고자 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도 4의 단말과 타겟 기지국간의 동작 절차도이다.

430단계에서 상기 단말(400)이 타겟 기지국(425)과의 동기화를 통한 L1 스위칭이 발생하면, CQI 전송을 위한 CQI채널을 할당받는다.

435단계에서 상기 단말(400)은 상기 할당 받은 CQI전송 채널을 이용하여 현재의 채널 상태를 측정하여 CQI정보로 상기 타겟 기지국(420)으로 전송한다.

440단계에서 상기 타겟 기지국(420)은 시스템에서 사용하는 스케쥴링 기법을 통해서 현재의 TTI에서 전송할 단말들을 선택한다. 여기서, 상기 단말(400)은 자신이 제공받는 서비스에 의하여 스케쥴링 우선 순위가 결정된다. 본 발명에서는 실시간 서비스를 사용하는 단말들이 핸드오버를 수행할 경우 최우선 순위를 부여하기로 한다. 이후, TCP 서비스를 제공받는 사용자들 중 핸드오버를 수행한 단말에게 우선 순위를 부여한다.

445단계에서 상기 타겟 기지국(425)은 상기 선택된 핸드오버를 수행한 단말(400)로부터 CQI 정보와 상기 단말(400)이 사용하는 서비스 종류를 수신한다. 여기서, 상기 타겟 기지국(425)은 기존 서빙 기지국과의 백본 통신(backhaul communication)을 이용한 패킷 포워딩을 통해서 해당 단말이 사용하는 서비스 종류를 알 수 있다. 이후, 상기 타겟 기지국(425)은상기 서비스 종류에 따라 상기 <수학식 2>를 계산한다. 이후, 상기 타겟 기지국(425)은 상기 CQI 정보를 이용하여 상기 <수학식 3> 내지 <수학식 4> 내지 <수학식 5> 내지 <수학식 6>을 이용하여, 정해진 HARQ 재전송 횟수만큼 HARQ 오퍼레이션이 진행되도록 MCS 레벨과 현 TTI에서 할당하는 서브 채널 수를 결정한다.

450단계에서 상기 타겟 기지국(425)은 상기 결정된 MCS 레벨로 할당된 서브 채널들에 전송할 패킷을 담아서 상기 단말(400)로 전송한다. 455단계에서 상기 단말(400)은 상기 첫번째 패킷을 가지고 체이스 컴바이닝에 기반한 HARQ 기법을 이용하여 HARQ 프로세싱 즉, 상기 첫번째 패킷을 디코딩한다. 상기 첫번째 패킷에 대한 디코딩이 실패하면, 상기 단말(400)은 상기 타겟 기지국(420)으로 NACK 메시지를 전송한다.

465단계에서 상기 타겟 기지국은 체이스 컴바이닝에 기반하여 450단계에서 전송된 첫번째 패킷을 상기 단말(400)로 재전 송한다.

470단계에서 상기 단말(400)은 상기 첫번째 패킷과 재전송된 패킷의 소프트 컴버이닝을 통해서 얻어진 패킷에 대한 디코딩이 성공하면, 475단계에서 상기 단 말(400)은 상기 타겟 기지국(425)으로 ACK 메시지를 송신한다. 여기서는, 핸드오버 완료 후 상기 단말(400)이 첫번째 송신한 패킷 데이터에 대해서 1번의 HARQ 프로세스가 설정된 경우를 일 예로 설명하였지만, 채널 환경이나 해당 단말의 서비스 종류 등에 따라서 다양한 HARQ 프로세스 수가 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 결과를 보여주는 도표이다.

여기서는, 현재 TTI에서의 CQI 정보를 이용할 수 있고, CQI 피드백(feedback) 딜레이가 0이라는 가정 하에 매 핸드오버 발생 직후에 전송되는 패킷에 대해 각 기법들이 결정하는 MCS 레벨, 수행되는 HARQ 재전송을 포함한 총 전송 횟수, 해당 패킷에 할당된 서브 채널 수, 각 패킷에 대한 처리량을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 본 제안 방안에 의해 추가적으로 할당된 서브 채널에 의하여 높은 SINR 이득을 얻어 실제로 수행되는 HARQ 재전송 횟수가 적다. 따라서, 다른 기법들 대비 비교적 높은 처리량을 얻음을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 핸드오버를 수행한 단말이 패킷을 수신하는데 걸리는 평균 처리량을 보여주는 도표이다.

도 7을 참조하면, 현재의 TTI에서의 CQI 정보를 이용 즉, CQI 피드백 딜레이가 0이라는 가정 하에 매 시뮬레이션(simulation) 수행에 따른 해당 시뮬레이션의 시간 동안 핸드오버를 수행한 단말이 받은 평균 처리량이다. 즉, 본 발명에 따른 방안은 핸드오버 수행 직후에 전송되는 패킷에 대하여 추가적인 서브 채널(sub channel)을 할당함으로써, 핸드오버 인터럽션 타임이 줄어든다. 하지만, 이 추가적인 할당에 의하여 다른 단말이 서브 채널을 할당받지 못하는 경우가 발생할 수 있 다. 즉, 매 핸드오버 직후에 타겟 기지국으로부터 패킷이 전송되는 시점에서 서브 채널을 할당받지 못하는 단말의 처리량과 비교하면, 거의 차이가 없음을 알 수 있다. 즉, 핸드오버 발생 직후에 패킷이 전송되는 시점에 자원을 할당받지 못한다 하더라도, 제안 방안에 의하여 실제 발생하는 재전송 횟수가 적기 때문에, 할당받지 짧아서 롱 텀(long-term) 관점에서 살펴보면 별 차이가 발생하지 않게 되는 것이다.

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 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 타겟 기지국으로의 핸드오버 직후에 전송되는 패킷에서 발생하는 HARQ 오퍼레이션 타임을 줄임으로써, 핸드오버 인터럽션 시간을 줄이는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 핸드오버 수행 후 타겟 기지국으로부터 전송되는 패킷의CQI 정보만이 아니라, 각 서비스 별 정해진 HARQ 인터레이스 횟수를 고려하여 MCS 레벨과 서브 채널 수를 할당함으로써 각 서비스의 지연 제약조건을 만족시킬 수 있다.

Claims (13)

1. 통신 시스템에서 단말이 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

   핸드 오버 수행 직후, 상기 핸드오버를 수행한 타겟 기지국으로부터 처음 수신한 패킷에 오류가 발생한 경우, 상기 패킷을 재전송하는 횟수를 미리 정한 값으로 제한하는 과정을 포함하는 상기 감소 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 재전송 횟수는,

   상기 단말이 사용하는 서비스의 특성을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 감소 방법.
3. 통신 시스템에서 기지국이 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

   핸드오버 발생 직후의 단말로부터 처음 수신한 패킷에 오류가 발생하였음을 알리는 신호를 수신한 경우, 상기 패킷을 재전송하는 횟수를 미리 정한 값으로 제한하는 과정과,

   상기 제한된 재전송 횟수를 고려하여 상기 패킷의 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 결정하는 과정을 포함하는 상기 감소 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 재전송 횟수는,

   상기 단말이 사용하는 서비스의 특성을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 감소 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 MCS 레벨을 결정하는 과정은,

   상기 단말로부터 채널 품질 정보를 수신하여 채널 환경이 좋지 않을 경우, 추가적으로 서브 채널들을 할당하는 과정과,

   상기 서브 채널들을 고려하여 상기 MCS레벨을 결정하는 과정을 더 포함하는 상기 감소 방법.
6. 통신시스템에서 핸드오버 지연시간을 감소시키는 방법에 있어서,

   단말들로부터 수신한 채널 품질 정보를 통해서 현재의 송신 구간에서 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 과정과,

   상기 선택된 단말들 중 핸드오버 완료 직후의 단말을 통해서 전송되는 패킷들의 재전송을, 미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 수행하는 과정을 포함하는 상기 감소 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 선택하는 과정은,

   해당 단말이 이용하고 있는 서비스 정보를 고려하는 것을 특징으로 하는 상기 감소 방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 선택된 단말들 각각의 서빙 기지국으로부터 감지한 신호 세기의 값을 기반으로 해당 단말의 이동 속도를 추정하는 과정과,

   상기 추정된 이동 속도를 고려하여 상기 선택된 단말들 중 핸드오버를 수행한 단말에 대해서, 해당 단말의 서비스 종류에 기반하여 정해진 재전송 횟수를 결정하기 위한 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 및 할당할 부채널 수를 결정하는 과정을 더 포함하는 상기 감소 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 결정된 MCS 레벨과 할당된 부채널 및 미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 해당 단말의 패킷을 재전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 감소 방법.
10. 통신시스템에서 핸드오버 지연시간을 감소시키는 기지국에 있어서,

    단말들로부터 수신한 채널 품질 정보를 통해서 현재의 송신 구간에서 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 스케쥴링 부와,

    미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 상기 선택된 단말들 중 핸드오버 완료 직후의 단말을 통해서 전송되는 패킷들의 재전송을 수행하는 재전송부를 포함하는 상기 기지국.
11. 제 10항에 있어서, 상기 스케쥴링 부는,

    상기 선택된 단말들 중 해당 단말이 이용하고 있는 서비스 정보를 고려하여 현재의 송신 구간에서 데이터를 전송할 단말들을 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 기지국.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 선택된 단말들 각각의 서빙 기지국으로부터 감지한 신호 세기의 값들을 기반으로 해당 단말의 이동 속도를 추정하는 이동속도 추정부와,

    상기 추정된 이동 속도를 고려하여 상기 선택된 단말들 중 핸드오버를 수행한 단말에 대해서, 해당 단말의 서비스 종류에 기반하여 정해진 재전송 횟수를 결 정하기 위한 MCS(modulation and Coding Schem) 레벨 및 할당할 부채널 수를 결정하는 MCS 레벨 및 부채널 할당 결정부를 더 포함하는 상기 기지국.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 결정된 MCS 레벨과 할당된 부채널 및 미리 정해진 재전송 횟수에 기반하여 해당 단말의 패킷을 재전송하는 재전송부를 더 포함하는 상기 기지국 .

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