KR20140075315A

KR20140075315A - 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 단말 장치

Info

Publication number: KR20140075315A
Application number: KR1020120143538A
Authority: KR
Inventors: 최종화; 김일규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-19

Abstract

통신 단말 장치 및 이를 포함하는 통신 시스템이 개시된다. 통신 단말 장치는, 이동 방향의 전방 및 후방에 설치되는 둘 이상의 송수신 안테나 및 제1 중계 장치와의 제1 무선 링크 및 제2 중계 장치와의 제2 무선 링크를 유지하되, 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 적어도 하나의 다른 중계 장치로부터의 무선 신호 세기에 따라, 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크 중 하나의 링크를 해제하고 새로운 중계 장치와의 접속을 개시하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 단말 장치{HANDOVER METHOD IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS USING THE METHOD}

본 발명은 고속 이동체에서의 무선 통신에 관한 것으로서, 고속 이동체에 고용량 데이터를 제공하고 단절 없는 무선 통신 서비스를 제공하기 위한 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 단말 장치에 관한 것이다.

기존의 이동 통신 시스템은 보행자 중심의 저속 환경에 최적화된 시스템으로서 고속 이동체 환경에서는 주파수 효율이 매우 저하되어 고속 데이터 서비스를 받는 것이 매우 어려운 실정이다. 3GPP 진영의 LTE 시스템의 경우에도 350Km/h로 이동하는 고속 열차의 경우 보행자에 비해 주파수 효율이 1/10 이하로 낮아진다. 더 극단적이 경우인 400km/h 이상의 고속열차로 이동시에는 무선 전송 속도가 현저히 떨어져 안정된 서비스가 곤란해진다. 또한 고속 이동에 따른 셀간 핸드오버 문제가 추가적으로 발생한다.

현재 4세대 이동통신으로 자리잡은 LTE/LTE-A 시스템의 경우 하드 핸드오버 방식을 사용하여, 단말이 다른 셀로 이동할 때 최소 수십 ms에서 최대 수백 ms까지 데이터 단절이 생긴다. 보행자 속도의 경우에는 핸드오버 발생 빈도가 작기 때문에 크게 문제가 되지 않으나 400km/h 이상의 고속 환경에서는 핸드오버 빈도가 높아져 전체 네트워크 효율을 감소시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 고속열차 혹은 고속버스 등 고속 이동체 내에서 고속 데이터 서비스를 받기 위해서는 보행자 위주의 이동 통신 시스템과 차별화된 무선 전송 구현 방안이 필요하다.

이러한 고속 이동체를 위한 무선 데이터 서비스를 제공을 위한 방법들 중 한국공개특허 10-2006-0029001호' 이동중계 시스템에서 다수의 지향성 안테나를 이용한 무선링크 구성방법'은 고속 이동체의 이동 경로에 따라 지상 고정 중계망 용 지향성 송수신 안테나를 설치하고 고속 이동체에도 다수의 지향성 안테나를 구비하여 고정 중계망으로부터 다수의 특정 방향으로 신호를 수신하고, 수신된 신호의 세기를 측정하여 최대값을 갖는 신호를 통해 무선 링크를 구상하여, 고정 중계장치의 간격을 넓힘으로써 핸드오버 횟수를 감소시켰다.

또한, 한국공개특허 10-2011-0120160호의 '고속 이동체에서의 무선국간 로밍 구현 방법'에서는 10-2006-0029001호 특허에서 멀티패스 페이딩 등으로 인해 로밍 시점의 무선 수신 신호의 감도 판단에 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 해결하여 고속 이동체에서의 로밍 구현 방법을 제시하였다. 하지만, 이 경우에도 지상 송수신기에서 각기 다른 주파수를 사용함으로써 주파수 이용 효율이 좋지 않다는 단점이 있다. 또한 이동에 따른 고속 이동체로 전달되는 데이터 트래픽에 대한 지상 송수신기의 전송 경로를 변경해야 하는데, 이 과정에서 경로를 설정해야 하며 수백 ms에서 수초 이상의 지연 시간이 요구된다.

상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 고속으로 이동 시에도 끊김없는 서비스를 제공하는 통신 단말 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 통신 단말 장치에서 사용될 수 있는 핸드오버 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 통신 단말 장치를 포함하는 통신 시스템을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 통신 단말 장치는, 이동 방향의 전방 및 후방에 설치되는 둘 이상의 송수신 안테나 및 제1 중계 장치와의 제1 무선 링크 및 제2 중계 장치와의 제2 무선 링크를 유지하되, 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 적어도 하나의 다른 중계 장치로부터의 무선 신호 세기에 따라, 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크 중 하나의 링크를 해제하고 새로운 중계 장치와의 접속을 개시하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 통신 단말 장치는 고속 이동체에 고정 부착되는 형태의 단말 장치 또는 고속 이동체 내에서 자유로이 이동 가능한 장치일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 통신 단말 장치의 핸드오버 방법은, 이동 방향의 전방 및 후방에 설치되는 송수신 안테나를 이용해 제1 중계 장치와의 제1 무선 링크 및 제2 중계 장치와의 제2 무선 링크를 유지하는 단계 및 송수신 안테나를 통해 수신되는 적어도 하나의 다른 중계 장치로부터의 무선 신호 세기에 따라, 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크 중 하나의 링크를 해제하고 새로운 중계 장치와의 접속을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 통신 시스템은 상술한 통신 단말 장치, 및 두 중계 장치를 통해 상기 통신 단말 장치와 통신하고 상기 통신 단말 장치의 핸드오버를 제어하는 기지국을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 고속버스, 고속 철도와 같은 고속 이동체가 이동하는 방향의 전방 및 후방에 위치하는 지상 중계장치로부터 데이터를 수신함으로써 고용량 데이터 전송이 가능하고, 핸드오버 시 한쪽 링크에 문제가 발생해도 다른 쪽 링크의 연결은 유지되므로 단절 없이 연속적으로 데이터 서비스를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 이동체를 위한 통신 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 이동체와 중계 장치 간 무선 링크 구성의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 이동체가 핸드오버를 수행하는 시점에서의 수신 신호 세기를 나타낸 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 이동체와 중계 장치 간 핸드오버시 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기지국의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중계 장치의 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고속 이동체의 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고속 이동체의 핸드오버 방법의 동작 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용하는 '셀' 또는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 또한, 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

몇몇의 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위해 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심 기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 이동체를 위한 통신 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 통신 시스템을 참조하면, 다수의 중계 장치(210 내지 240)가 고속 이동체가 이동하는 경로(예를 들어, 고속도로, 철로 등)를 따라 설치 되어 있으며, 기지국(Base station)(100)과 유선으로 연결된다.

기지국(100)은 고속 이동체와 중계장치(210 내지 240)의 무선 링크의 접속/해지 및 접속 실패에 따른 재접속, 중계장치(210 내지 240)간 핸드오버, 각 중계장치 간 동기화, 데이터 스케줄링 등을 관장한다.

또한, 중계장치(210 내지 240)는 고속 이동체에 탑재된 송수신 장치와 무선링크를 형성하여 기지국(100)으로부터 수신한 트래픽을 고속 이동체(300)에 전송하거나 고속 이동체(300)로부터 기지국(100)으로 트래픽을 전달해 주는 역할을 수행한다.

고속 도로나 철로의 경우 직선 구간이 대부분이고 길이에 비해 폭이 상대적으로 좁아 중계장치(210 내지 240) 또는 고속 이동체가(300)가 전방향성 안테나를 사용할 경우 안테나 이득 면에서 많은 손실이 예상된다. 또한, 중계 장치(210 내지 240) 및 고속 이동체(300)와의 통신에서 페이딩을 극복하기 위해서도, 전방향성 안테나를 배제하고 지향성 안테나 또는 스마트 안테나를 사용할 필요가 있다.

중계장치(210 내지 240)의 경우 지향성 안테나 또는 스마트 안테나 2개를 다른 방향으로 등지게 설치하되, 두 안테나가 바라보는 방향이 모두 이동 경로 상에 위치하는 것이 바람직하다. 고속 이동체(300)는 중계장치(210 내지 240)와의 통신을 위해 무선 송수신 장치를 구비한다.

중계장치(210 내지 240)와 마찬가지로 고속 이동체(300)의 무선 송수신장치에도 지향성 안테나 또는 스마트 안테나가 앞, 뒤로 설치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고속 이동체(300)의 전방에 위치하는 안테나는 중계장치 3(230)으로부터 신호를 수신하고, 후방에 위치하는 안테나는 중계장치 2(220)로부터 신호를 수신한다. 고속 이동체(300)가 중계장치 3(230)이 위치하는 곳을 지나게 되면, 고속 이동체(300)의 송수신기는 중계장치 4(240)와 중계 장치 3(230)으로부터 동시에 신호를 수신하게 된다. 즉, 고속 이동체(300)는 전방과 후방의 양 방향으로부터 신호를 수신할 수 있으므로 쓰루풋(throughput) 측면에서 좋은 결과를 가져올 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 고속 이동체와 중계 장치 간 무선 링크 구성의 개략도이다.

우선, 고속 이동체(300)가 중계장치 1(210)과 중계장치 2(220)로부터 신호를 수신하여 무선 링크를 구성한다. 고속 이동체(300)는 이동하면서 중계장치 1(210)과 중계장치 2(220)와 무선 링크를 계속 유지하다가, 중계장치 2(220) 근처에 다다랐을 때, 중계장치 2(220)로부터 수신되는 신호(2-1)로부터 중계장치 3(230)으로부터 수신되는 신호(3-1)로 이동하여 무선링크를 구성한다. 즉, 이 시점에서 중계장치 2(220)는 자신이 유지 가능한 두 개의 무선링크 중 하나인 중계 장치 2(220)와의 링크(2-1)를 해제하고 중계 장치 3(230)과의 링크(3-1)를 설정하는 제1 핸드오버를 수행한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 중계장치(210 내지 240) 및 고속 이동체(300)가 송수신 성능을 위해 지향성 또는 스마트 안테나를 사용하고 중계장치(210 내지 240)와 고속 이동체(300)의 안테나가 마주보는 형태로 배치되어 있다. 고속 이동체(300)가 어떤 중계장치(예를 들어, 중계장치 2(220))의 안테나 아래 쪽으로 이동할 경우 해당 중계장치(예를 들어, 중계장치 2(220))로부터 고속 이동체(300)로 수신되는 신호의 세기가 약해지기 때문에 앞서 설명한 제1 핸드오버와 같은 형태의 핸드오버를 수행한다.

고속 이동체(300)가 중계장치 2(220)를 지나면, 중계장치 1(210)의 서비스 영역을 벗어나면서 중계장치 3(230)의 서비스 영역으로 진입한다. 이 때, 고속 이동체(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 신호 1-2에서 신호 2-2로 제2 핸드오버를 수행한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 고속 이동체가 핸드오버를 수행하는 시점에서의 수신 신호 세기를 나타낸 그래프를 도시한다.

도 3에 나타낸 그래프는 구체적으로, 핸드오버시 고속 이동체(300)가 중계장치들로부터 수신하는 신호의 신호 세기를 예시적으로 나타낸다.

도 3의 가로 축은 시간이며, 세로 축은 고속 이동체(300)가 각 중계장치로부터 수신하는 신호의 신호 세기를 RSRP(Reference Signal Received Power) 값(dB)으로 나타내고 있다.

고속 이동체(300)가 각 중계장치로부터 수신하는 신호는 각기 다른 종류의 선으로 나타내었으며, 중계장치 1(210)로부터 수신되는 신호는 실선(1-2)으로, 중계장치 2(220)로부터 수신되는 신호(2-1)는 대시선으로, 중계장치 3(230)로부터 수신되는 신호는 점선(3-1)으로 나타내었다.

중계장치 2(210)가 고속 이동체(300)로 송신하는 신호(2-1)의 신호 감도는, 시간이 지남에 따라 송신 출력 대비 수신 거리가 멀어짐으로 인해 약해지며, 중계장치 3(230)로부터 수신되는 신호(3-1)의 세기가 점점 커지게 된다. 이에 따라, 고속 이동체(300)는 이전에 설정하였던 무선 링크인 신호(2-1)와의 연결을 해제하고, 신호(3-1)와 새로운 무선 링크를 구성한다.

여기서 설명하는 고속 이동체(300) 핸드오버는 본 발명에 따른 고속 이동체(300)가 설정 가능한 2개의 무선 링크 중 하나의 무선 링크에 대한 핸드오버를 설명하고 있으며, 이와 같은 핸드오버 중에도 다른 쪽 방향으로 연결되어 있는 다른 무선링크 신호 (1-2)를 통해 단절 없는 서비스를 제공받을 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 고속 이동체와 중계 장치 간 핸드오버시 동작 흐름도이다.

도 4를 통해 본 발명에 따른 통신 시스템에서 고속 이동체와 중계 장치 간의 무선 링크를 구성하는 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 고속 이동체(300)는 프로토콜 계층 및 두 개의 물리 계층을 포함할 수 있다. 관련하여, 고속 이동체(300)의 상세 계층별 블록 설명은 이하 도 7을 통해 상술하기로 한다.

도 4에 도시된 실시예에서, 고속 이동체(300)는 중계장치 1(210) 및 중계장치 2(220)와 두 개의 무선 링크를 형성하고 있으며, 각각의 무선 링크를 통해 기지국으로 패킷 데이터를 전송한다. 도 4에 도시된 패킷 데이터 플로우 1은 중계장치 1과의 무선 링크를 통해 전송되며, 패킷 데이터 플로우 2는 중계장치 2와의 무선 링크를 통해 전송됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 이동체는, 새로운 중계장치에 대한 검색, 즉 신호 수신이 가능한 중계장치에 대한 무선 품질 측정을 주기적으로 수행한다. 고속 이동체는, 새로운 중계장치에서 일정 신호 레벨 이상의 신호가 수신된다고 판단하는 경우, 무선 링크로 연결된 기존의 중계장치로부터 수신한 신호의 신호 레벨과 신호세기를 비교 측정하고, 측정한 리포트를 기지국으로 제공한다(S410). 본 발명에 따른 고속 이동체(300)는 기본적으로 두 개의 무선 링크를 가지므로, 전송 오류를 줄이기 위해 신호 품질이 좋은 중계장치 쪽으로 리포트를 전송한다.

기지국(100)은 고속 이동체(300)로부터 무선 품질에 관한 리포트(measurement report)를 수신하고, 보고된 새로운 중계장치(도 4에서는 중계장치 3(230))의 신호 품질이 기존의 중계장치의 신호 품질보다 우수하다고 판단하면 핸드오버를 결정한다(S420).

핸드오버를 결정한 기지국(100)은 기존 무선 링크를 구성하는 중계장치와의 연결을 해제하고 새로운 중계장치와의 링크를 구성할 준비를 한다. 기지국(100)은 고속 이동체(300)로 새로운 중계장치와 무선 링크 구성을 위한 제어 신호를 전송한다(S420). 도 4의 실시예에서 제어 신호는 중계장치 2와의 접속을 해제하고, 중계장치 3과의 접속 개시를 위한 제어신호이다.

여기서, 새로운 중계장치와 무선 링크 구성을 위한 제어 신호는 고속 이동체(300)가 보유하는 두 개의 무선 링크 중 핸드오버가 결정된 무선 링크가 아닌 다른 한쪽 링크, 즉 여전히 연결이 유지되는 무선 링크를 통해 전송된다.

기지국으로부터 새로운 중계장치와 무선 링크 구성을 위한 제어 신호를 수신한 고속 이동체(300)는 기존의 중계장치와의 무선 링크를 해제하고, 새로운 중계장치와의 무선 링크 연결을 위해 동기화를 시도한다(S440). 즉, 고속 이동체(300)는 중계장치 2와의 접속을 해제하고, 중계장치 3과의 접속 개시를 위한 준비를 한다.

새로운 중계장치인 중계장치 3과의 동기화가 이루어지면, 고속 이동체(300)는 새로운 중계장치와의 무선 링크 연결이 이루어졌음을 알리는 제어 신호를 기지국으로 전송한다(S450).

도 4를 참조하면, 중계장치 3으로의 핸드오버 이후에는 기지국이, 중계장치 1과의 무선 링크를 통해 전송되는 패킷 데이터 플로우 1과, 중계장치 3과의 무선 링크를 통해 전송되는 패킷 데이터 플로우 3을 수신하고 있음을 확인할 수 있다.

도 4의 일 실시예를 통해 설명한 본 발명에 따른 핸드오버 방법은, 핸드오버 상황에서도 하나의 무선 링크가 연결되어 있기 때문에 기존의 핸드오버와는 달리 무선 통신 링크를 유지할 수 있으므로 끊김 없는 데이터 서비스를 제공할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 통신 시스템을 구성하는 기지국, 중계장치, 고속 이동체 각각의 블록을 도시한다.

통신 시스템을 간략화하여 나타내기 위해 각각 하나의 기지국, 중계장치, 고속 이동체 무선 송수신기를 도시하였지만, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템은 복수의 기지국, 중계장치, 고속 이동체 무선 송수신기를 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 기지국의 블록 구성도이다.

본 발명에 따른 기지국(100)은 프로토콜 처리부(110)와 물리계층 처리부(120), 광변환 처리부(130)를 포함할 수 있다.

기지국의 프로토콜 처리부(110)는 네트워크 상으로 트래픽 데이터를 송수신하고 무선 통신 서비스를 위한 규격(MAC(Medium Access Control), RLC(Radio Link Control) 등) 변환 및 각 중계장치로의 데이터 분배, 제어, 스케줄링을 수행한다.

물리계층 처리부(120)는 일반적인 물리계층 기능을 담당한다. 프로토콜 처리부(110)로부터 송수신된 데이터를 코딩/디코딩, 변조/복조, 안테나 매핑하여 광변환 처리부(130)로 전달한다.

광변환 처리부(130)는 중계장치와의 고속의 데이터 전달을 위해 디지털 신호를 광신호로 변환하고 수신된 광신호를 물리계층으로 전달하기 위해 디지털 신호로 변환한다.

도 6은 본 발명에 따른 중계 장치의 블록 구성도이다.

본 발명에 따른 중계장치는 광변환 처리부(201), 제1 및 제2 RF 처리부(202-1, 202-2), 제1 및 제2 송수신 안테나(203-1, 203-2)를 포함할 수 있다. 도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 무선 링크를 구성하기 위해 RF 처리부 및 송수신 안테나가 두 개씩 존재하는 형태를 예시하고 있다.

중계장치(200)의 광변환 처리부(201)는 기지국의 광변환 처리부(130)와 마찬가지로 신호를 변환하는 데 사용된다.

제1 및 제2 RF 처리부(202-1, 202-2)는 AD(Analogue-to-Digital Converter)/DA(Digital-to-Analogue Converter)를 포함하고, 디지털 신호를 아날로그 신호들로 변환하여 하향링크 신호를 발생시키거나, 상향링크로 수신된 아날로그 신호들을 처리하여 디지털 신호로 변환한다.

제1 및 제2 송수신 안테나(203-1, 203-2)는 고속 이동체(300)의 송수신기로부터 상향링크 신호를 수신하여 RF 처리부(202-1, 202-2)로 제공하거나 하향링크 신호를 고속 이동체(300)의 송수신기로 전송한다.

여기서, 안테나 개수는 중계장치의 빔 신호 형성 방향으로 각각 한 쌍씩, 두 쌍으로 구성되는 형태를 예시하였으나, 지향성 빔의 폭, 도달 거리, 이득(gain) 특성에 따라 복수 개의 형태로 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 고속 이동체의 블록 구성도이다.

도 7에 나타낸 고속 이동체(300)의 블록들은 주로 무선 송수신과 관련된 블록들이다. 즉, 도 7은 고속 이동체(300)의 무선 송수신기를 주로 나타내고 있다. 고속 이동체(300)의 무선 송수신기는 고속 이동체(300)에 고정된 형태로 부착되는 형태 또는 자유롭게 이동 가능한 이동 단말의 형태로 중계 장치를 통해 기지국과 무선 통신이 가능한 장치이다.

고속 이동체(300)의 무선 송수신기는, 도 7에 도시된 바와 같은 제1 및 제2 송수신 안테나(310-1, 310-2), 제1 및 제2 RF 처리부(320-1, 320-2), 제1 및 제2 물리계층 처리부(330-1, 330-2), 및 프로토콜 처리부(340)를 포함할 수 있다.

도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 무선 링크를 구성하기 위해 물리계층 처리부, RF 처리부 및 송수신 안테나가 모두 두 개씩 존재하는 형태를 예시하고 있다.

고속 이동체(300)의 무선 송수신기의 송수신 안테나(310-1, 310-2)는 중계장치(200)로부터 수신한 신호를 RF 처리부(320-1, 320-2)로 전달하며, RF 처리부(320-1, 320-2)로부터 수신한 신호를 중계장치(200)로 전송한다. 고속 이동체(300)의 두 개의 송수신 안테나(310-1, 310-2)는 각 중계장치의 송수신 안테나 방향을 향하도록 각각 설치된다.

RF 처리부(320-1, 320-2)는 AD/DA를 포함하여, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상향링크 신호를 발생시키고 하향링크로 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 물리계층 처리부로 제공한다.

물리계층 처리부(330-1, 330-2)는 RF 처리부로(320-1, 320-2)부터 송수신된 데이터를 코딩/디코딩, 변조/복조, 안테나 매핑하여 프로토콜 처리부(340)로 전달한다.

프로토콜 처리부(340)는 사용자를 위한 무선 통신 서비스를 위한 규격(MAC, RLC 등) 변환 및 물리계층 처리부로의 데이터 분배, 제어, 스케줄링을 수행한다.

제어부(350)는 제1 중계 장치와의 제1 무선 링크 및 제2 중계 장치와의 제2 무선 링크를 유지하되, 수신되는 적어도 하나의 다른 중계 장치로부터의 무선 신호 세기에 따라 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크 중 하나의 링크를 해제하고 새로운 중계 장치와의 접속을 개시하기 위해 상기 송수신 안테나(310-1, 310-2), RF 처리부(320-1, 320-2), 물리계층 처리부(330-1, 330-2), 및 프로토콜 처리부(340) 중 하나 이상의 블록을 제어한다.

도 8은 본 발명에 따른 고속 이동체의 핸드오버 방법의 동작 순서도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 이동체는, 새로운 중계장치에 대한 검색을 주기적으로 수행한다(S810). 즉, 신호 수신이 가능한 중계장치에 대한 무선 품질 측정을 주기적으로 수행한다.

고속 이동체는, 새로운 중계장치로부터 일정 신호 레벨 이상의 신호가 수신되는지 판단하고(S820), 일정 레벨 이상의 신호가 수신되는 경우 무선 링크로 연결된 기존의 중계장치로부터 수신한 신호의 신호 레벨과 신호 세기를 비교 측정한다(S830). 고속 이동체는 측정한 리포트를 기지국으로 전송한다(S840).

이때, 본 발명에 따른 고속 이동체는 기본적으로 두 개의 무선 링크를 가지므로, 전송 오류를 줄이기 위해 신호 품질이 좋은 중계장치 쪽으로 리포트를 전송한다.

이후, 고속 이동체가 기지국(100)으로부터 새로운 중계장치와의 무선 링크 구성을 위한 제어 신호를 수신하면(S850), 기존의 중계장치와의 무선 링크를 해제하고(S860), 새로운 중계장치와의 무선 링크 연결을 위해 동기화를 시도한다(S870).

새로운 중계장치와 동기화가 이루어지면, 고속 이동체(300)는 새로운 중계장치와의 무선 링크 연결이 이루어졌음을 알리는 제어 신호를 기지국으로 전송한다(S880).

앞서 설명한 바와 같은 실시예들을 갖는 본 발명에 따르면, 고속 이동체가 이동하는 방향의 전방 및 후방에 위치하는 지상 중계장치로부터 데이터를 수신함으로써 고용량 데이터 전송이 가능하고, 핸드오버 시 한쪽 링크에 문제가 발생해도 다른 쪽 링크가 연결 되어 있으므로 단절 없이 연속적으로 데이터 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 기지국(Base Station)
200, 210, 220, 230, 240: 중계 장치
300: 고속 이동체
110: 기지국의 프로토콜 처리부 120: 기지국의 물리계층 처리부
130: 기지국의 광변환 처리부 201: 중계장치의 광변환 처리부
202-1, 202-2: 중계장치의 RF 처리부
203-1, 203-2: 중계장치의 송수신 안테나
310-1, 310-2: 고속 이동체의 송수신 안테나
320-1, 320-2: 고속 이동체의 RF 처리부
330-1, 330-2: 고속 이동체의 물리계층 처리부
340: 고속 이동체의 프로토콜 처리부

Claims

이동 방향의 전방 및 후방에 설치되는 둘 이상의 송수신 안테나; 및
제1 중계 장치와의 제1 무선 링크 및 제2 중계 장치와의 제2 무선 링크를 유지하되, 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 적어도 하나의 다른 중계 장치로부터의 무선 신호 세기에 따라, 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크 중 하나의 링크를 해제하고 새로운 중계 장치와의 접속을 개시하는 제어부를 포함하는, 통신 단말 장치.