KR20090017379A - 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법 - Google Patents

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Abstract

무선통신 시스템에서 타겟기지국이 핸드오버를 수행하는 방법은 단말로부터 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 포함된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 상기 단말에 대한 셀내 단말 식별자로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함한다. 핸드오버를 수행하는 단말에게 부여할 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 부족할 경우, 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 선택하여 부여하고 RACH 슬롯 기간을 할당하며, 핸드오버를 수행하는 단말에게 부여된 C-RNTI로 지시되는 무선자원을 할당하여 초기 랜덤 액세스를 시도하는 다른 단말과의 충돌을 방지하여 핸드오버의 지연을 줄일 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법{Method for performing handover in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 핸드오버를 수행하는 방법에 관한 것이다.
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)은 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다.
3세대 이후의 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 간섭이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)는 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.
일반적으로 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀(cell)이 배치된다. 하나의 셀은 다수의 섹터(sector)로 구분될 수 있다. 단말의 섹터 간 이동 또는 셀 간 이동에 따라 사용 주파수 대역이 바뀌거나 통신서비스를 제공하는 기지국이 변경될 수 있다. 이를 핸드오버(handover)라 한다. 핸드오버 과정에서 새로이 접속하는 기지국으로부터 타이밍 옵셋정보를 얻어 시간 동기를 맞추어야 한다. 동기를 맞추기 위해, 단말은 랜덤 액세스 채널(random access channel; RACH)을 통하여 임의의 시그너처(signature)를 기지국으로 전송하고, 이를 바탕으로 기지국이 타이밍 옵셋정보를 단말에게 전송한다. RACH는 단말이 망으로 초기 제어 메시지를 전송하는 상향링 크 채널로서, 단말이 시간 동기를 맞추기 위해 사용될 뿐만 아니라 상향링크를 위한 무선자원이 없는 경우에 무선자원을 획득하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 다수의 단말들이 RACH를 통하여 경쟁 기반 랜덤 액세스(contention based random access)를 수행한다.
핸드오버 과정에서 기지국과 동기를 맞추는 단말이 경쟁 기반으로 RACH를 사용하는 경우, 다른 단말과의 충돌이 발생할 수 있으며, 이에 따라 핸드오버가 지연될 수 있다. 충돌이란 서로 다른 단말이 동일한 신호를 동일한 무선자원을 통하여 전송하여 기지국이 단말들이 전송한 신호를 복호하지 못하는 상태 또는 기지국이 하나의 단말만을 선택하여 무선자원을 할당하는 경우를 의미한다. 핸드오버는 망(network)과 지속적인 연결이 요구되는 것으로 핸드오버의 지연을 최소화할 필요가 있다.
핸드오버 과정에서 다른 단말과의 충돌을 방지하여 핸드오버 지연을 최소화할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 핸드오버 과정에서 경쟁 기반 RACH를 사용하는 경우 핸드오버 지연을 줄일 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 타겟기지국이 핸드오버를 수행하는 방법은 단말로부터 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 포함된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 상기 단말에 대한 셀내 단말 식별자로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 단말이 서빙기지국으로부터 타겟기지국으로의 핸드오버를 수행하는 방법은 상기 타겟기지국이 선택한 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 상기 서빙기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 이용하여 상기 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계, 상기 타겟기지국으로부터 상기 단말에 대한 셀내 식별자로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계 및 상기 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 핸드오버 확인 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는방법은 제1 단말로부터 랜덤 액세스 시그너처를 수신하는 단계, 제2 단말로부터 상기 랜덤 액세스 시그너처와 동일한 시그너처를 수신하는 단계, 상기 제1 단말에게 셀내 식별자로 지시되는 제1 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계 및 상기 제2 단말에게 랜덤 액세스 식별자로 지시되는 제2 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함한다.
핸드오버를 수행하는 단말에게 부여할 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 부족할 경우, 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 선택하여 부여하고 RACH 슬롯 기간을 할당하며, 핸드오버를 수행하는 단말에게 부여된 C-RNTI로 지시되는 무선자원을 할당하여 초기 랜덤 액세스를 시도하는 다른 단말과의 충돌을 방지하여 핸드오버의 지연을 줄일 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.
기지국(20)은 단말(10)에 사용자 평면과 제어 평면의 종단점을 제공한다. 기지국(20) 간에는 X2 인터페이스를 통하여 연결될 수 있으며, 인접한 기지국(20) 간에는 항상 X2 인터페이스가 존재하는 메쉬(meshed) 망 구조를 가질 수 있다.
기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 aGW(access Gateway, 30)와 연결된다. aGW(30)는 단말(10)의 세션 및 이동성 관리 기능의 종단점을 제공한다. 기지국(20)과 aGW(30) 사이에는 S1 인터페이스를 통하여 다수 개의 노드들끼리(many to many) 연결될 수 있다. aGW(30)는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 나누어질 수 있다. 이 경우 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 aGW와 제어용 트래픽을 처리하는 aGW 사이에 새로운 인터페이스를 사용하여 서로 통신할 수 있다. aGW(30)는 MME/UPE(Mobility Management Entity/User Plane Entity)라고도 한다.
한편, 단말과 망 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리 채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 망 사이에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 망 사이에 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 기지국(20)과 aGW(30) 등 망 노드들에 분산되어 위치할 수 있고, 기지국(20) 또는 aGW(30)에만 위치할 수도 있다.
무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터 링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 사용자 평면(user plane)과 제어 신호(signaling) 전달을 위한 제어 평면(control plane)으로 구분된다.
도 2는 무선 프로토콜의 구조를 나타낸다. 무선 프로토콜 계층들은 단말과 UTRAN 간에 쌍(pair)으로 존재하여, 무선 구간의 데이터 전송을 담당한다.
도 2를 참조하면, 제1 계층인 PHY 계층은 다양한 무선 전송 기술을 이용해 데이터를 무선 구간에 전송하는 역할을 한다. PHY(Physical) 계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과 전송채널(transport channel)을 통해 연결된다. 전송채널은 채널의 공유 여부에 따라 전용(dedicated) 전송채널과 공용(common) 전송채널로 나눌 수 있다.
제2 계층에는 MAC 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층이 존재한다.
MAC 계층은 다양한 논리채널(logical channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화(multiplexing)의 역할도 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널(logical channel)로 연결된다. 논리채널은 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면(control plane)의 정보를 전송하는 제어채널(control channel)과 사용자평면(user plane)의 정보를 전송하는 트래픽 채널(traffic channel)로 나뉜다. MAC 계층은 세부적으로 관리하는 전송채널의 종류에 따라 MAC-b 부계층(sublayer), MAC-d 부계층, MAC-c/sh 부계층, MAC-hs 부계층 및 MAC-e 부계층으로 구분된다. MAC-b 부계층은 시스템 정보(System Information)의 방송을 담당하는 전송채널인 BCH(Broadcast Channel)의 관리를 담당하고, MAC-c/sh 부계층은 다른 단말들과 공유되는 FACH(Forward Access Channel)나 DSCH(Downlink Shared Channel) 등의 공용전송채널을 관리하며, MAC-d 부계층은 특정 단말에 대한 전용전송채널인 DCH(Dedicated Channel)의 관리를 담당한다. 또한, 하향링크 및 상향링크로 고속 데이터 전송을 지원하기 위해 MAC-hs 부계층은 고속 하향링크 전송을 위한 전송채널인HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)를 관리하며, MAC-e 부계층은 고속 상향링크 전송을 위한 전송채널인 E-DCH(Enhanced Dedicated Channel)를 관리한다.
RLC 계층은 각 무선 베어러(Radio Bearer; RB)의 QoS(Quality of Service)에 대한 보장과 이에 따른 데이터의 전송을 담당한다. RLC 계층은 RB 고유의 QoS를 보장하기 위해 RB 마다 한 개 또는 두 개의 독립된 RLC 개체(entity)를 두고 있으며, 다양한 QoS를 지원하기 위해 투명모드(Transparent Mode, TM), 무응답모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 응답모드(Acknowledged Mode, AM)의 세가지 RLC 모드를 제공하고 있다. 또한, RLC 계층은 하위 계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할도 하고 있으며, 이를 위해 상위 계층으로부터 수신한 데이터를 분할 및 연결하는 기능도 수행한다.
PDCP 계층은 RLC 계층의 상위에 위치하며, IPv4나 IPv6와 같은 IP(Internet Protocol) 패킷(packet)을 이용하여 전송되는 데이터가 상대적으로 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송될 수 있도록 한다. 이를 위해, PDCP 계층은 헤더 압축(header compression) 기능을 수행하는데, 이는 데이터의 헤더 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송 효율을 증가시키는 역할을 한다. PDCP 계층은 헤더 압축이 기본 기능이기 때문에 PS(Packet Service) 영역( domain)에만 존재하며, 각 PS 서비스에 대해 효과적인 헤더 압축 기능을 제공하기 위해 RB 당 한 개의 PDCP 개체(entity)가 존재한다.
제3 계층의 가장 하부에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어평면에서만 정의되며, RB들의 설정, 재설정 및 해제와 관련되어 제1 계층 및 제2 계층의 파라미터들을 제어하고, 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1 계층 및 제2 계층에 의해 제공되는 논리적 경로(path)를 의미하고, 일반적으로 RB가 설 정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다.
도 3은 랜덤 액세스 방법의 일예를 도시한 흐름도이다. 경쟁 기반 랜덤 액세스(contention based random access) 방법이다.
도 3을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보 또는 페이징 메시지에 포함된 정보를 통하여 가능한 랜덤 액세스 시그너처(random access signature) 및 RACH 기회(occasion)를 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국으로 전송한다(S110).
기지국은 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 후 단말에게 랜덤 액세스 응답(Random Access Response)을 전송한다(S120). 랜덤 액세스 응답은 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA), RRC 연결 요청 메시지의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 기지국은 시스템 정보 또는 페이징 정보를 통해 랜덤 액세스 식별자(Random Access preamble identifier)에 대한 정보를 단말에게 알린다. 랜덤 액세스 식별자는 랜덤 액세스 응답을 식별하기 위한 식별자로 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identity)라 할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 DL-SCH을 통해 전송될 수 있고, RA-RNTI는 DL L1/L2 제어채널(Downlink L1/L2 control channel, 또는 DL L1/L2 control signaling)을 통해 전송될 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 랜덤 액세스 응답에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 무선자원 전송(scheduled transmission) 메시지를 전송한다(S130). 무선자원 전송 메시지는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지일 수 있다. 단말은 DL L1/L2 제어채널로 전송되는 RA-RNTI를 모니터링하고, 해당하는 DL-SCH 메시지를 읽는다. 그리고 단말은 해당 DL-SCH 메시지로 전송되는 랜덤 액세스 응답의 정보에 따라 무선자원 전송 메시지를 전송한다.
기지국은 단말로부터 무선자원 전송 메시지를 수신한 후에, 충돌 해결(contention resolution) 메시지를 단말로 전송한다(S140).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단말에게 무선통신 서비스를 제공하는 서빙기지국(serving BS)은 단말로 측정 제어(Measurement Control) 메시지를 전송한다(S210). 측정 제어 메시지는 핸드오버(handover; HO)를 위하여 단말에게 인접 셀의 채널상태를 측정하여 보고하도록 지시하는 메시지이다.
단말은 인접 셀의 채널상태를 측정하여 서빙기지국으로 측정 보고(Measurement Report) 메시지를 전송한다(S220). 측정 보고 메시지는 가장 근접한 하나의 인접 셀의 채널상태를 나타내거나, 다수의 인접 셀의 채널상태를 나타낼 수 있다. 또한 단말은 서빙기지국과의 하향링크 채널상태를 측정하여 함께 보고할 수 있다.
서빙기지국은 측정 보고 메시지를 기반으로 단말의 핸드오버 여부를 판단한다(S230). 서빙기지국의 채널상태보다 인접 셀의 채널상태가 더 좋은 경우 서빙기 지국은 핸드오버를 결정할 수 있다. 단말을 핸드오버하기로 결정한 서빙기지국은 타겟기지국(target BS)으로 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송한다(S240).
타겟기지국은 핸드오버 요청에 대하여 해당 단말의 수용 여부를 제어한다(Admission Control)(S250). 타겟기지국은 자신이 사용할 수 있는 무선자원을 단말에게 할당할 수 있는 여유가 있는 경우 단말을 수용하는 것으로 결정할 수 있다. 해당 단말을 수용하기로 결정한 타겟기지국은 서빙기지국으로 핸드오버 요청 승인(Handover Request ACK) 메시지를 전송한다(S260). 핸드오버 요청 승인 메시지에는 타겟기지국에 대한 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identity) 및 랜덤 액세스 시그너처(random access signature)와 같은 접속에 필요한 여러 파라미터들이 포함될 수 있다. C-RNTI는 셀 내에서 단말의 RRC 접속을 식별하기 위한 셀내 단말 식별자이다.
타겟기지국은 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 시그너처를 서빙기지국을 통하여 단말에게 부여한다. 랜덤 액세스 시그너처에는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(non-contention based random access signature; S1) 및 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(contention based random access signature; S2)가 있다. 타겟기지국은 우선적으로 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 단말에게 부여하고, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 부족하면 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2) 중 하나를 선택하여 단말에게 부여한다.
비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 단말에게 부여하는 경우, 타겟기지 국은 상기 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 사용할 RACH 슬롯 기간(duration)을 단말에게 할당한다. RACH 슬롯의 기간은 X2 인터페이스 또는 S1 인터페이스를 통한 전송 지연 시간 등을 고려하여 결정될 수 있다. RACH 슬롯 기간 동안 타겟기지국은 다른 단말에게 동일한 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 할당하지 않음으로써, RACH를 사용하는 단말들 간에 충돌이 발생하지 않도록 한다. 즉, 단말은 RACH 슬롯 기간 동안 특정 시그너처를 독점적으로 사용할 수 있다.
일반적으로, 랜덤 액세스 시그너처의 수는 한정되어 있다. 예를 들어, 3GPP LTE 시스템에서 랜덤 액세스 시그너처의 수는 64개로 한정되어 있고, 이 중에서 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)의 수는 그 일부에 불과하다. 다수의 단말들이 동시에 핸드오버를 수행하는 경우, 타겟기지국은 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 모두 할당하여 더 이상 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 할당할 수 없는 경우가 생긴다. 만일 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)를 할당할 수 없어서 타겟기지국이 아무런 시그너처를 할당해주지 않으면, 단말은 임의의 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2)를 선택하여 사용하여야 한다. 이러한 경우, 단말은 상향링크 무선자원을 획득하기 위한 다른 단말들과 경쟁적으로 랜덤 액세스를 수행하게 된다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서 핸드오버 단말은 한번에 타겟기지국에 접속하지 못하고 여러번 반복하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하여야 하는 경우가 발생한다. 이에 따라 핸드오버가 지연될 수 있다.
이러한 핸드오버의 지연을 방지하기 위하여, 타겟기지국은 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)가 부족한 경우, 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2) 중에서 하나를 선택하여 핸드오버를 수행하는 단말에게 부여한다. 그리고 타겟기지국은 선택한 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2)를 사용할 RACH 슬롯 기간(duration)을 단말에게 할당한다. 즉, 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2) 중에서 선택된 시그너처가 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)처럼 사용된다. 여기서는 타겟기지국의 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S1)가 부족하여 핸드오버를 수행하는 단말에게 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2)를 부여하는 것으로 가정한다.
타겟기지국으로부터 핸드오버 요청 승인을 받은 서빙기지국은 단말로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 전송한다(S270). 핸드오버 명령 메시지는 단말에게 핸드오버가 수행됨을 알리는 메시지이다. 핸드오버 명령 메시지에는 타겟기지국으로부터 받은 C-RNTI, 랜덤 액세스 시그너처 등 핸드오버에 필요한 파라미터들이 포함될 수 있다. 서빙기지국의 핸드오버 결정에서부터 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 과정을 핸드오버 준비(Handover preparation) 단계라 한다.
핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 타겟기지국과 시간 동기를 맞춘다(Synchronisation)(S280). 단말은 타겟기지국으로부터 부여받은 랜덤 액세스 시그너처를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 타겟기지국으로 전송한다.
타겟기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말로 전송한다. 즉, 타겟기지국은 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 후 단말에게 상향링크 무선자원을 할당하고(UL allocation), 상향링크 무선자원 할당에 관한 정보와 타이밍 옵셋정보(Time Advance; TA)를 전송한다(S290). 이때, 랜덤 액세스 응답은 단말에게 주어진 C-RNTI로 지시된다. 랜덤 액세스 응답은 DL-SCH을 통해 전송될 수 있고, C-RNTI는 DL L1/L2 제어채널(Downlink L1/L2 control channel, 또는 DL L1/L2 control signaling)을 통해 전송될 수 있다. 단말에 부여된 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2)를 초기 접속을 시도하는 다른 단말들이 임의로 선택하여 동일한 RACH 슬롯 기간 동안 사용할 수 있다. 그러나, 랜덤 액세스 응답이 RA-RNTI로 지시되지 않고 C-RNTI로 지시되므로, 핸드오버를 수행하는 단말만이 상향링크 무선자원을 통해 핸드오버 확인(Handover confirm) 메시지를 전송할 수 있다. 단말이 사용하는 시그너처가 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처(S2)이지만 단말에게 할당되는 무선자원이 C-RNTI로 지시되도록 하여 비경쟁 기반 랜덤 액세스를 수행하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
단말은 타겟기지국으로 핸드오버 확인(Handover Confirm) 메시지를 전송한다(S300). 핸드오버 확인 메시지는 단말의 핸드오버 절차가 완료되었음을 나타낸다. 타겟기지국은 핸드오버 확인 메시지에서 C-RNTI를 검증(verify)할 수 있다. 이후, 타겟기지국은 단말에게 무선자원을 할당하고 단말과 데이터를 송수신한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 현재 단말에게 통신서비스를 제공하는 기지국(도 5의 경우 서빙기지국에 해당)으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하면, 기지국(도 5의 경우 타겟기지국에 해당)은 핸드오버를 수행하는 단말에게 부여할 랜덤 액세스 시그너처를 선택한다(S310). 비경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 부족한 경우, 기지국은 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 선택(contention based RA signature selection)하여 단말에게 부여한다. 그리고 기지국은 RRC 접속을 식별하는 C-RNTI를 알려준다. 기지국은 단말이 상기 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블를 전송할 RACH 슬롯 기간을 할당한다.
기지국은 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한다(receive RA preamble)(S320). 단말은 할당된 RACH 슬롯 기간 동안 기지국이 부여한 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 이때, 초기 접속을 시도하는 다른 단말이 상기 RACH 슬롯 기간에 동일한 랜덤 액세스 시그너처를 이용하여 랜덤 액세스를 시도할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말은 핸드오버를 수행하는 단말이라 하고 제2 단말은 초기 접속을 시도하는 단말이라 할 때, 제1 단말에게 할당된 RACH 슬롯 기간 동안 제1 단말과 제2 단말이 동일한 시그너처로 랜덤 액세스를 시도하는 것으로 가정한다. 이러한 경우, 기지국은 제1 단말에게 우선적으로 랜덤 액세스 응답을 전송하므로, 제2 단말은 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 없어서 랜덤 액세스를 재시도하여야 한다. 기지국은 제1 단말과 제2 단말의 랜덤 액세스를 효율적으로 운영하기 위하여 제1 단말과 제2 단말 모두에게 랜덤 액세스 응답을 전송할 수 있다.
기지국은 제1 단말에게 C-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 전송하고(S330), 제2 단말에게 RA-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 전송한다(S340). 이때, C-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답은 제1 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원에 대한 정보가 포함되고, RA-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답은 제2 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원에 대한 정보가 포함된다. 제1 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원과 제2 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원은 서로 다른 무선자원 영역이 된다. 단, 기지국이 제1 단말의 랜덤 액세스 프리앰블과 제2 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 간의 충돌을 검출할 수 있을 땐, 실제 프리앰블의 충돌이 발생하지 않은 경우에는 제1 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원 영역과 제2 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원 영역은 동일한 영역이 될 수 있다.
제1 단말과 제2 단말이 동일한 RACH 슬롯 기간에 동일한 랜덤 액세스 시그너처를 사용하여 랜덤 액세스를 수행하는 경우, 랜덤 액세스 응답을 2번 전송하여 핸드오버를 수행하는 제1 단말의 랜덤 액세스뿐만 아니라 초기 접속을 시도하는 제2 단말의 랜덤 액세스도 만족시킬 수 있다. 제1 단말의 랜덤 액세스에 의한 제2 단말의 랜덤 액세스의 지연을 줄일 수 있다.
C-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답과 RA-RNTI로 지시되는 랜덤 액세스 응답이 서로 다른 무선자원 영역을 지정하는 경우, 타이밍 옵셋정보(Time Advance)가 적합한 단말이 다른 단말과 상향링크 무선자원을 공유함으로써 생기는 간섭을 줄일 수 있고, 타이밍 옵셋정보가 제1 단말 및 제2 단말에 모두 적합한 경우에는 두 단말 모두의 무선자원 전송 메시지를 성공적으로 전송할 수 있다. 제1 단말 및 제2 단말의 랜덤 액세스의 지연을 줄일 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 무선 프로토콜의 구조를 나타낸다.
도 3은 랜덤 액세스 방법의 일예를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 무선통신 시스템에서 타겟기지국이 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처가 포함된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계; 및
    상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 상기 단말에 대한 셀내 단말 식별자로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하는 핸드오버를 수행하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 셀내 단말 식별자는 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identity)인 것을 특징으로 하는 핸드오버를 수행하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처는 상기 타겟기지국에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 수행하는 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 랜덤 액세스 응답은 상향링크 무선자원의 할당에 관한 정보를 포함하고, 상기 단말로부터 상기 상향링크 무선자원을 통하여 핸드오버 확인(handover confirm) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버를 수행하는 방법.
  5. 단말이 서빙기지국으로부터 타겟기지국으로의 핸드오버를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 타겟기지국이 선택한 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 포함하는 핸드오버 명령 메시지를 상기 서빙기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 경쟁 기반 랜덤 액세스 시그너처를 이용하여 상기 타겟기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계;
    상기 타겟기지국으로부터 상기 단말에 대한 셀내 식별자로 지시되는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계; 및
    상기 랜덤 액세스 응답을 수신한 후, 핸드오버 확인 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 핸드오버를 수행하는 방법.
  6. 제1 단말로부터 랜덤 액세스 시그너처를 수신하는 단계;
    제2 단말로부터 상기 랜덤 액세스 시그너처와 동일한 시그너처를 수신하는 단계;
    상기 제1 단말에게 셀내 식별자로 지시되는 제1 랜덤 액세스 응답을 전송하 는 단계; 및
    상기 제2 단말에게 랜덤 액세스 식별자로 지시되는 제2 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법.
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