KR20140117847A

KR20140117847A - 이동체의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 이동체의 통신 장치

Info

Publication number: KR20140117847A
Application number: KR20130032662A
Authority: KR
Inventors: 최성우; 김준형; 김일규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-08
Also published as: US20140295842A1

Abstract

이동체의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 통신 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 이동체의 통신 장치는, 제1 안테나 유닛, 제2 안테나 유닛, 상기 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하는 제1 신호처리부, 및 상기 저장된 제1 빔에 대한 정보를 이용하여, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 제2 신호처리부를 포함한다.

Description

이동체의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 이동체의 통신 장치{HANDOVER METHOD FOR MOBILES AND COMMUNICATION APPARATUS USING THE METHOD}

본 발명은 이동체의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 이동체의 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 지향성 빔을 사용하는 무선 통신 시스템에서 동작하는 이동체의 핸드오버 방법 및 이를 이용하는 이동체의 통신 장치 및 통신 장치를 포함하는 이동체에 관한 것이다.

다수의 라디오 유닛(RU)과 그것을 관장하는 디지털 유닛(DU) 그리고 사용자 단말로 구성된 무선 네트워크를 기본으로 한다. 디지털 유닛과 라디오 유닛은 광케이블로 연결되며, 라디오 유닛은 원격 안테나 역할을 수행한다.

무선 이동 통신에서 단말은 이동상황에서 현재 접속된 셀과 멀어져 데이터 송수신 품질이 나빠질 경우, 품질이 더 나은 셀에 접속해서 계속 통신을 지속해야 한다. 이와 같이 접속된 셀을 변경하는 과정을 핸드오버라고 한다. 이 과정은 밀리미터 대역과 같이 셀의 반경이 적거나 이동체가 빠른 속도로 이동하면 자주 발생하게 된다.

LTE(Long Term Evolution)와 같은 이동 통신 시스템은 새로운 셀에 접속하기 위해서 여러 단계를 거친다. 먼저 새로운 셀에 대한 주파수 및 심볼 동기를 획득하고, 이 과정을 통해서 셀의 ID를 얻는다. 셀 ID를 가지고 단말은 셀에서 전송하는 다운링크 신호를 복조할 수 있다. 셀은 전 주파수 대역에서 셀 특정 기준 신호(cell-specific reference signal)를 주기적으로 송신한다. 단말은 이러한 기준 신호의 세기를 측정하여 신호 세기가 가장 큰 셀에 접속하게 된다. 이와 같은 비교를 위해서 단말은 복수의 셀에 대해서 기준 신호의 세기를 측정할 수 있다. 이때, 기준 신호의 세기는 기준 신호에 대한 RSRP(Reference Signal Received Power), RSSI(Received Signal Strength Indication) 값 등이 될 수 있다.

여기서 선택된 셀에 대해서 단말은 셀 내부에서 셀 시스템 정보를 브로드캐스트하는 채널을 디코딩하여, 채널 접속에 대한 정보를 얻게 된다.

단말은 기지국의 요청에 따라서 지속적으로 현재 접속 중인 셀과 이웃 셀의 신호 강도를 전송해야 한다. 단말은 셀 특정 기준 신호를 복호하기 위해서 새로운 셀에 대해서 셀 ID를 얻어야 하고 신호 강도를 측정해야 한다. 따라서, 단말은 이것을 유지하기 위한 셀 탐색 블록을 계속 구동하며 셀 리스트도 유지해야 한다. 또한, 셀 동기가 이루어진 후에도 셀 시스템 정보를 복조하여야 네트워크와 통신을 하기 위한 조건이 갖춰진다.

이러한 과정은 기지국과 단말의 시그널링에 의해서 제어되므로, 전송 채널을 이용하는 데이터의 지연을 가져올 수 있다. 따라서, 이러한 과정에서의 복잡도를 감소시킬 수 있는 좀더 간소화된 방안이 필요하다.

상술한 문제점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 이동체의 통신 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 통신 장치를 포함하는 이동체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 이동체의 통신 장치에서 수행되는 이동체의 핸드오버 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이동체의 통신 장치는, 제1 안테나 유닛, 제2 안테나 유닛, 상기 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하는 제1 신호처리부, 및 상기 저장된 제1 빔에 대한 정보를 이용하여, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 제2 신호처리부를 포함한다.

상기 제1 빔에 대한 정보는 상기 제1 빔의 식별자 및 상기 제1 빔 관련 시스템 정보를 포함한다.

상기 제1 신호 처리부는, 적어도 하나의 라디오 유닛을 제어하는 디지털 유닛이 전송하는 상기 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 상기 제1 빔을 관장하는 라디오 유닛을 통해 수신할 수 있다.

상기 제1 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 전방에 설치되고, 상기 제2 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 후방에 설치될 수 있다.

상기 제1 신호 처리부는, 상기 제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 신호 세기를 측정하여 산출한 신호 세기 값을, 상기 제1 빔을 관장하는 라디오 유닛으로 전송한다.

상기 신호 세기 값은, 상기 빔이 포함하는 기준 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power) 값 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이동체는, 제1 안테나 유닛 및 제2 안테나 유닛을 포함하고, 상기 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하였다가, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 데 사용하는 통신 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이동체의 핸드오버 방법은, 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하는 제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 정보를 디지털 유닛으로 전송하는 단계, 상기 디지털 유닛으로부터 상기 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하는 단계, 및 상기 저장된 제1 빔에 대한 정보를 이용하여, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 단계를 포함한다.

제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 정보는, 각 빔에 대한 신호 세기 값일 수 있다.

상기 신호 세기 값은 빔이 포함하는 기준 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power) 값 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값일 수 있따.

상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 단계는, 상기 디지털 유닛으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버 명령을 수신하는 단계, 상기 디지털 유닛으로 랜덤 액세스 신호를 전송하는 단계, 상기 디지털 유닛으로부터 상향링크 승인 신호를 수신하는 단계, 및 저장되어 있던 상기 제 1 빔 관련 시스템 정보를 이용하여 상기 디지털 유닛과 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 지향성 빔을 이용하여 다중 링크 구성이 가능한 이동통신 시스템에서 새로운 빔 서비스 영역으로 접속하는 단계의 복잡성을 감소시켜 이동체의 전력 소모를 줄이고, 주파수/시간 자원의 낭비를 감소시켜 데이터 전송 속도를 높일 수 있다.

또한, 직진성이 강한 전파특성을 가진 주파수 대역을 사용하는 기지국과 이동 단말의 사이에서 새로운 셀로 연결하여 새로운 링크를 연결하고자 할 때, 간소화된 접속 절차를 제시하여 단말 동작의 복잡도를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 라디오 유닛과 이동체의 통신 링크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 핸드오버 상황의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체 핸드오버 상황의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 통신 장치의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 핸드오버 동작 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체의 핸드오버 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 이동체는, 통신 단말 또는 통신 장치를 이동체 내에서 자유롭게 이동 가능한 형태로 또는 이동체에 부착된 형태로 포함한다. 여기서, ?棅?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 실시예로는 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 용어 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 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.

본 발명이 적용될 수 있는 환경은 라디오 유닛과 디지털 유닛을 포함하는 이동통신 시스템으로, 도로나 철도에서 이동통신 서비스를 제공하기 위한 통신망이며, 그 일 실시예로 도 1에 도시된 무선 통신 시스템을 들 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 이동통신 시스템은, 코어 네트워크(400), 코어 네트워크에 연결된 복수의 디지털 유닛(300), 및 각 디지털 유닛(300)에 연결된 복수의 라디오 유닛(200)을 포함할 수 있다.

직선 도로를 중심으로 복수의 라디오 유닛(200)이 배치되며, 각 라디오 유닛(200)은 도로의 일부분에 서비스를 제공하며 서로 서비스 구간이 중첩되어 전 구간을 커버하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같은 이동 통신망은 하나의 기지국에 각기 하나의 셀을 담당하는 다수의 라디오 유닛을 포함하여 구성될 수 있으며, 이러한 연결을 통해 음영 지역을 해결하고 많은 사용자 단말을 지원할 수 있다.

라디오 유닛(200)은 디지털 유닛(300)의 원격 안테나 역할을 수행하는 장치로, 광케이블을 통해 디지털 유닛(300)과 연결된다. 디지털 유닛(300)은 기지국 역할을 수행하며, 라디오 유닛(200), 그리고 라디오 유닛(200)에 접속하는 복수의 단말을 관리하는 역할을 수행한다. 디지털 유닛(300)은 코어 네트워크(400)와 연결되어 사용자가 이를 통해 인터넷 망 등에 접속할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접속 방법은 도 1에 도시한 바와 같은 이동통신망을 기반으로 하며, 사용 주파수 대역은 밀리미터파 대역 이상의 주파수를 사용한다.

밀리미터파는 일반적으로 30~300GHz대역으로서 밀리미터(mm) 단위의 파장을 갖는 전자기파를 의미한다. 밀리미터파의 장점은 전파의 특성상 파장이 짧아 안테나 및 기기의 소형, 경량화가 가능하고 대역폭을 넓게 사용할 수 있어 높은 데이터 전송률을 확보할 수 있다는 점이다.

하지만, 밀리미터파는 매우 강한 신호의 직진성을 갖는다는 점, 여러 환경 요인에 간섭을 많이 받는다는 점 등의 이유로 장거리 무선통신에 적합하지 않다는 인식으로 인해 기존에는 크게 활용되지 않았다. 근래에 와서 주파수 자원의 고갈로 인해 밀리미터파의 다양한 활용법이 연구되고 있다.

밀리미터파는 안테나의 커버리지 각도가 수 도 ~ 수 십 도에 이를만큼 기존 이동통신 대역에 비해서 매우 적다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 라디오 유닛(200)과 단말(예를 들어 이동체(100)의 통신 장치)은 서로 전파의 방사 각도 내에 있도록 조절해야 통신이 가능하다. 밀리미터파는 대신 직진성 때문에 반사파의 도달이 거의 없어서 단일 기지국과 단일 단말을 사용하는 경우에서는 다중 안테나 기술(예를 들어, MIMO(Multiple Input Multiple Output))을 사용하더라도 독립된 링크를 만들기 어렵다.

하지만, 하나의 단말이 복수 개의 신호처리부를 가질 경우에는, 빔의 지향성을 이용하여 각 신호처리부가 서로 다른 라디오 유닛에 연결될 수 있고, 결국 하나의 단말이 여러 개의 무선 링크를 유지할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 자동차(100)는 자동차의 진행 방향을 기준으로 자동차가 이미 지나친 경로 상에 위치하는 라디오 유닛과 무선 링크를 유지하는 동시에 자동차가 향하는 경로 상에 다른 라디오 유닛과도 무선 링크를 유지할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 라디오 유닛과 이동체의 통신 링크를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이 이동체(100)는 도로 상에서 일정한 방향(전방)으로 진행한다. 라디오 유닛(200-1, 200-2, 200-3)은 도로 주변이나 중앙에 설치되어, 자동차와 같은 이동체의 이동 방향을 기준으로 전방과 후방의 양 방향으로 일정 구간을 커버한다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 밀리미터파를 사용하여 LOS(line of sight)가 보장되어야 통신 링크가 보장된다고 가정한다. 이동체(100)는 라디오 유닛1(200-1)과 라디오 유닛2(200-2) 사이에 위치한다. 이동체(100)는, 안테나 2를 통하여 라디오 유닛1(200-1)과 통신 링크를 형성하며, 안테나 1을 통해 라디오 유닛2(200-2)와 통신 링크를 형성한다.

본 발명은 도 2에 도시된 상황에서 이동체가 이동하여 새로운 빔 영역으로 진입하는 빔 간 핸드오버 상황에 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 고려하는 바와 같이 직선으로 주행하는 환경에서는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 2종류의 핸드오버가 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 핸드오버 상황의 개념도이다.

도 3에 도시된 상황은 도 2에 도시된 상황에서 이동체가 진행 방향으로 더 진행한 상황을 나타낸다. 도 3을 살펴보면 이동체(100)가 라디오 유닛 2(200-2)에 가까워질 때, A지점에서 이동체(100)의 안테나 1은 라디오 유닛 2(200-2)에서 라디오 유닛 3(200-3)으로 핸드오버한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체 핸드오버 상황의 개념도이다.

도 4의 상황은 도 3의 이동체의 위치에서 이동체가 더 진행하는 경우 발생하는 핸드오버 상황이다. 도 4을 살펴보면, 이동체(100)가 B 지점에 다다랐을 때 이동체(100)의 안테나 2는 라디오 유닛 1(200-1)에서 라디오 유닛 2(200-2)로 핸드오버를 수행한다.

도 3 및 도 4를 통해 살펴본 바와 같이 이동체(100)가 하나의 라디오 유닛(200-2)을 지날 때, 2번의 핸드오버가 발생하게 된다.

관련하여, 일반적으로 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 혹은 LTE(Long Term Evolution)와 같은 무선 통신 시스템에서 단말의 핸드오버 시와 같이 단말이 새로운 셀에 접속하기 위해서는 일련의 과정을 거치게 된다.

단말은 우선, 현재 접속셀과 이웃셀에 대해서 무선 링크의 상태를 주기적으로 측정한다. 기지국은 단말로부터 무선 링크의 상태 정보를 수신하고 이를 토대로 해당 단말의 핸드오버를 여부를 결정한다. 무선 링크의 상태는 셀 특정 기준 신호(cell-specific reference signal)의 수신 세기로 측정된다. 셀 특정 기준 신호는 채널 추정을 위한 것으로 기지국의 서비스 주파수 전 대역에 걸쳐서 일정 주파수, 시간 간격으로 전송되는 신호이다. 단말은 기지국이 전송하는 셀 특정 기준 신호를 측정하여 채널의 상태를 알 수 있다.

한편, LTE 시스템에서 동작하는 단말이 셀 특정 기준 신호(RS: Reference Signal)를 수신하기 위해서는 일련의 셀 탐색 과정이 필요하다.

우선 단말이 임의의 셀과 동기를 이루기 위해서는 기지국으로부터 동기 신호를 수신해야 하는데, 기지국은 동기 신호를 통해서 시간 및 주파수 동기에 필요한 정보를 송신한다. 동기 신호는 PSS(Primary synchronization signal) 및 SSS(secondary synchronization signal)로 이루어지며, 2 신호를 모두 복조하면 셀 ID(identity)를 획득할 수 있고, 셀 ID가 얻어지면 셀 특정 RS(Reference Signal)을 복조할 수 있다. 상술한 셀 ID를 얻는 과정을 셀 탐색 과정이라 한다.

상술한 바와 같은 PSS 및 SSS 동기를 위해 단말은 디지털 신호처리부에 하드웨어 블록을 구비해야 한다.

한편 기지국은, 단말로부터 수신한 현재 연결된 서빙 셀과 이웃 셀의RSRP(Reference signal received power) 값을 이용해 해당 단말의 핸드오버를 결정한다. 해당 단말에 대한 핸드오버가 결정되면 기지국은 해당 단말로 새로운 셀의 랜덤 액세스 정보를 포함한 핸드오버 명령을 전송한다. 단말은 새로운 기지국에 접속하기 위해 새로운 기지국으로 랜덤 액세스 신호를 송신하고, 새로운 기지국은 상향링크 승인 신호를 해당 단말로 송신한다. 단말은 상향링크 승인 신호를 통해 수신한 상향링크 동기 정보를 히용해 기지국과 상향링크 동기를 이룰 수 있다. 기지국과 상향링크 동기를 이룬 단말은 이후 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다.

핸드오버하여 새로운 셀에 접속한 단말은 이동통신 시스템의 시스템 정보를 획득한다. 시스템 정보는 셀 내부에서 기지국을 통해 주기적으로 브로드캐스트되는 정보를 복조하여 획득할 수 있는데, 이러한 과정이 시스템 정보 획득 과정이다.

본 발명은, 앞서 설명한 바와 같은 핸드오버 상황에서 필요한 셀 탐색 과정 및 시스템 정보 획득 과정을 보다 간략화할 수 있는 방안을 제안한다. 즉, 방향성 빔을 사용하며 제한된 경로로 이동하는 이동체의 특성을 활용함으로써, 이동체의 핸드오버 상황에 필요한 일련의 과정을 간략화하는 방법을 제시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 통신 장치의 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동체는 2개의 안테나 유닛과 2개의 신호처리부 및 제어부를 포함하는 통신 장치를 갖는다.

이동체의 통신장치는 2개의 안테나 유닛(111, 112), 2개의 신호처리부(121, 122), 메모리(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.

이동체 통신 장치의 신호처리부1(121)은 안테나 유닛 1(111)과 연결되어 있고, 신호처리부2(122)는 안테나 유닛2(112)와 연결되어 있다. 두 개의 신호처리부(121, 122)는 공통의 메모리(130) 및 제어부(140)와 연결된다. 제어부(140)는 신호처리부1 및 2(121, 122), 그리고 메모리(130)와 연결되어 통신 장치의 전반적인 동작을 제어한다.

신호처리부1(121) 및 신호처리부2(122) 중 하나는 전방 담당 신호처리부이고 다른 하나는 후방 담당 신호처리부일 수 있다.

전방 신호 처리부는 현재 연결된 서빙 빔에 대해서 RSRP를 측정하고 있으며, 아울러 새로운 빔을 찾기 위한 빔 탐색과정을 수행한다. 새로운 빔이 수신되면 후보 빔으로 설정한다. 전방 신호 처리부는 또한, 서빙 빔과 후보 빔의 신호 세기를 서빙 빔의 안테나를 통해서 디지털 유닛(300)에 전달한다.

이후 전방 신호처리부가 디지털 유닛으로부터 핸드오버 명령을 수신하면 서빙 빔 ID와 시스템 정보를 메모리에 저장한 후, 후보 빔을 새로운 서빙 빔으로 설정한다. 이동체는 새로운 서빙 빔을 이용하여 디지털 유닛(300)이 브로드캐스트 하는 시스템 정보를 획득한다.

한편, 후방 신호처리부는 메모리에 새로운 빔 ID 가 저장되면, 저장된 새로운 빔 ID를 후보 빔으로 설정하고 후보 빔의 신호 세기를 측정한다. 후방 신호처리부는 서빙 빔과 후보 빔의 신호 세기를 서빙 빔의 안테나를 통해서 디지털 유닛(300)으로 전달한다. 이후 후방 신호처리부가 핸드오버 명령을 수신하면 상기 후보빔을 서빙 빔으로 설정하고, 메모리(130)에 저장된 시스템 정보를 획득한다.

이동체의 통신 장치는 2개의 신호처리부를 통해, 이동체의 진행 방향과 그 반대 방향에 설치된 안테나 유닛 1(111) 및 안테나 유닛 2(112)을 통해 입력되는 신호를 수신해 데이터를 복조할 수 있다.

하지만, 안테나 유닛 1(111) 및 안테나 유닛 2(112)가 앞서 설명한 바와 같이 이동 방향의 전방 또는 후방과 같이 이동체의 진행 방향에 국한되어 설치되는 것만은 아니며, 두 안테나 유닛이 적절한 간격으로 배치되어 도로의 환경에 따라 간섭을 주지 않을 만큼 떨어진 2개의 빔을 수신할 수 있다.

이동체의 통신 장치는 서로 상이한 신호 입력에 대해서 복조할 수도 있고, 동일한 데이터를 수신하고 이것을 신호처리하여 잡음대비 이득을 얻을 수 있다. 또한, 도 5을 통해 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 이동체(100)의 통신 장치가 2 개의 신호 처리부를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체의 통신 장치가 하나의 신호처리부만을 이용하고, 링크 성능이 좋은 링크를 선택적으로 사용할 수도 있다.

한편, 도 3과 도4를 통해 살펴본 바와 같이, 이동체(100)와 디지털 유닛(300)은 A지점과 B지점에서 이동체(100)의 핸드오버를 지원하기 위한 동작을 필요로 한다. 기존의 핸드오버 규칙을 사용하는 경우 이동체(100)의 통신 장치는 새로운 셀과 통신하기 위해 앞서 설명한 셀 탐색 과정, 상향링크 동기 과정, 및 시스템 정보 획득 과정을 모두 필요로 한다.

본 발명에 따르면, 도 3 및 도 4에 나타난 A 지점과 B 지점에서의 셀 탐색 과정과 시스템 정보 획득 과정이 일반적인 과정과 달라진다. 그 원리는 이동체가 정해진 방향으로 이동하므로 이동체 내부의 다른 신호처리부가 같은 라디오 유닛과 시간차를 두고 핸드오버하는 점을 이용해 중복된 동작을 막는 데 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 핸드오버 동작 순서도이다.

앞서 살펴본 바와 같이 이동체 통신 장치의 신호처리부1(121)은 안테나 유닛 1(111)과 연결되어 있고, 신호처리부2(122)는 안테나 유닛2(112)와 연결되어 있다. 현재 링크에 연결된 빔을 서빙 빔이라고 하고, 빔 탐색되어 RSRP가 계산되는 빔을 후보 빔이라고 하자.

도 6은 이동체의 도 3 및 도 4에 표시된 A 지점에서 발생하는 이동체의 핸드오버 상세 동작을 설명하기 위한 것으로, 도 6을 통해 설명하는 이동체(100)의 동작은 주로 신호처리부 1(121)의 동작으로 이해될 수 있다.

이동체(100)는 복수의 후보 빔에 대해서 RSRP를 측정하고, 디지털 유닛(300)으로 전달한다. 디지털 유닛(300)은 핸드오버가 결정되면 후보 빔 중 새로운 빔을 서빙 빔으로 설정한다.

좀더 구체적으로, A 지점에 도달하기 전 이동체(100)는 빔 탐색 과정을 통해 라디오 유닛3의 안테나(A1)로부터 도달한 빔의 빔ID를 획득한다(S610). 빔 탐색 과정은 빔의 동기 신호를 복조하는 과정으로 이해될 수 있다. 이동체(100)은 빔 탐색 과정을 통해 획득한 복수의 새로운 후보 빔 ID를 이용하여 RSRP값을 계산한다(S620). 이때, 도 6에 도시하지는 않았으나, 이동체(100)는 서빙 빔(라디오 유닛2의 A1과 링크)의 RSRP도 이미 계산하고 있다.

이동체(100)는 서빙 빔과 후보 빔의 RSRP 값을 포함하는 신호를 안테나1을 통해 방사하고, 이 신호는 현재 서빙 빔(도 3및 도 4의 빔 2)으로 동작하는 라디오 유닛2(200-2)의 안테나(A1)를 통해서 디지털 유닛(300)으로 전달된다(S621).

서빙 빔 및 복수의 후보 빔의 RSRP 값을 수신한 디지털 유닛(300)은 핸드오버 결정 방식에 따라서 핸드오버 여부를 결정한다(S630). 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 빔 3으로의 핸드오버가 결정되면, 디지털 유닛(300)은 라디오 유닛2(200-2)의 안테나(A1)을 통해서 빔 3으로 핸드오버 할 것을 지시하는 핸드오버 커맨드를 이동체(100)로 전송한다(S631).

이동체(100)가 핸드오버 커맨드를 수신하면 신호처리부1(121)은 상실될 라디오 유닛2(200-2)의 빔 ID와 시스템 정보(도 6에서는 빔 2의 ID 및 시스템 정보)를 메모리에 저장한다(S640). 이후 이동체(100)는 새로운 빔인 빔3에 대해 상향링크 동기 과정을 수행한다. 즉, 이동체(100)는 라디오 유닛3(200-3)을 통해 랜덤 액세스 신호를 전송하고(S641), 이를 수신한 디지털 유닛(300)은 라디오 유닛3(200-3)을 통해서 상향링크 승인 신호를 이동체(100)로 전송한다(S642).

이로써 상향링크 동기가 종료되고, 이러한 과정을 통해 이동체(100)의 신호처리부 1(121)은 라디오 유닛3의 안테나(A1)을 통해서 디지털 유닛(300)과의 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 이동체(100)는 새롭게 생성된 링크, 즉 빔 3를 통해서 전송되는 하향링크 채널 또는 신호(S643)로부터 새로운 시스템 정보를 획득한다(S644).

이상 도 6을 통해 설명한 절차가 이동체(100)가 도 3 및 도 4에 도시된 라디오 유닛2(200-2)를 지날 때 수행하는 첫 번째 핸드오버 과정에서 수행되는 절차이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체의 핸드오버 동작 순서도이다.

도 7은 도 3 및 도 4에 표시된 B 지점에서 발생하는 이동체(100)의 핸드오버시 상세 동작을 설명하기 위한 것으로, 도 7을 통해 설명하는 이동체(100)의 동작은 주로 신호처리부 2(122)의 동작으로 이해될 수 있다.

앞서 도 6에서 살펴본 실시예에서 A 지점에서 핸드오버를 수행하는 이동체(100)는 복수의 후보 빔에 대해서 RSRP를 측정하고 측정한 값을 디지털 유닛(300)으로 전달하였다.

하지만, 도 7에 도시된 핸드오버 동작에 따르면, B 지점에서의 핸드오버시 이동체(100)는 복수의 후보 빔에 대해서 RSRP를 측정하지 않는다. 이동체(100)의 신호처리부2(122)는 메모리(130)에 저장된 라디오 유닛2(200-2)의 빔 ID를 이용해 RSRP를 측정한다(S650). 즉, 도 7에 도시된 본 발명에 따른 핸드오버 동작에서는 이동체(100)가 후보 빔의 동기 신호를 복조할 필요가 없다.

A 지점을 지난 이동체(100)가 경로를 따라 진행하다가 B 지점에 도달하기 전에, 이동체(100)의 신호처리부 2(122)는 현재의 서빙 빔(도 7의 실시예에서는 빔 1)인 라디오 유닛1(200-1)과 후보 빔(도 7의 실시예에서는 빔 2)인 라디오 유닛2(200-2)로부터 수신한 신호의 RSRP값을 라디오 유닛1(200-1)의 안테나(A2)를 통해서 디지털 유닛(300)으로 전달한다(S651). 도 7의 실시예에서 이동체(100)가 디지털 유닛(300)으로 전송하는 것은 빔 2에 대한 RSRP값이고, 도 6에 도시된 실시예에서와 같이 복수의 후보 빔에 대한 RSRP 값이 아니다.

즉, 도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 핸드오버 후보 빔은 이동체(100)의 이동 경로를 따라 이미 예측되어 선택된 하나의 후보 빔으로서, 도 6에 도시된 절차에서와 같이 디지털 유닛에 의해, 이동체로가 전송한 복수의 후보 빔 중 하나의 빔을 선택하는 과정을 거쳐 선택되는 것이 아니다. 본 발명의 이러한 특징은 핸드오버 절차를 간략화시키고 불필요한 프로세싱 및 시그널링 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

서빙 빔 및 후보 빔의 RSRP 값을 수신한 디지털 유닛(300)은 핸드오버 결정 방식에 따라서 핸드오버 여부를 결정하는데, 예를 들어, 도 7의 실시예에서는 빔 2로 핸드오버를 결정한다(S660).

핸드오버가 결정되면 디지털 유닛(300)은 라디오 유닛1(200-1)의 안테나(A2)를 통해서 핸드오버 커맨드를 이동체(100)의 신호처리부2(122)로 전송한다(S661). 상향링크 동기 과정에서 이동체(100)의 신호처리부2(122)는 라디오 유닛2(200-2)로 랜덤 액세스 신호를 전송하고(S662), 이동체(100)로부터 랜덤 액세스 신호를 수신한 디지털 유닛(300)은 라디오 유닛2(200-2)를 통해서 상향링크 승인 신호를 보낸다(S663). 이로써 이동체(100)는 라디오 유닛2(200-2)를 통한 디지털 유닛(300)과의 상향링크 동기를 종료하고, 이동체(100)의 신호처리부 2(122)는 라디오 유닛2(200-2)와 데이터를 송수신할 수 있다.

이동체(100)는 디지털 유닛(300)과의 데이터 송수신을 위해 추가로 라디오 유닛2(200-2)의 시스템 정보를 획득할 필요가 있는데, 이동체(100)의 신호처리부2(122)는 메모리(130)에 저장된 라디오 유닛2(200-2)의 빔, 즉 빔 2의 시스템 정보를 읽는다(S670). 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 동작에서는 핸드오버할 새로운 빔에 대한 시스템 정보 획득 과정을 위한 별도의 신호 복조 과정을 필요로 하지 않는다.

이동체(100)는 기 저장되어 있던 빔 2 관련 시스템 정보를 이용해 빔 2를 관장하는 라디오 유닛 2를 통해 디지털 유닛과 데이터 송수신을 수행할 수 있다(S680). 이로써, 라디오 유닛2를 지날 때 수행하는 2번째 핸드오버 과정이 종료된다.

도 7을 통해 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2번째 핸드오버 과정에서 빔 탐색과 시스템 정보 획득 과정이 간단한 과정으로 대체되었음을 알 수 있다.

즉, 기존의 방법에 따르면 빔 탐색을 위해서는 동기 신호를 복조할 수 있는 하드웨어를 동작시켜야 하지만, 본 발명에 따르면 다음에 핸드오버해야 하는 빔의 정보를 알고 있으므로 이를 이용한다.

또한, 본 발명에 따르면 시스템 정보 획득을 위해서는 다운링크를 통해서 주기적으로 전송되는 디지털 유닛(300)의 시스템 정보 데이터를 복조해야 하는데, 본 발명에서는 다운링크를 통해 전송되는 신호를 직접적으로 복조하는 단계를 생략하고, 저장된 시스템 정보 데이터로 대체하므로 즉시 시스템 정보를 획득할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 방향성을 가진 지향성 빔을 사용하여 도로나 철도 등을 지원하는 광대역 통신 시스템에서 이동체가 새로운 빔 영역으로 이동할 경우, 새로운 빔 영역에 간단하게 접속하게 하여 단말기의 전력 소모를 줄이고, 제어용 신호의 전송을 줄여 데이터 속도의 저하를 줄일 수 있다.

이상 여러 실시예들을 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: 이동체
200, 200-1, 200-2, 200-3: 라디오 유닛
300: 디지털 유닛 400: 코어 네트워크
111, 112: 안테나 유닛 121, 122: 신호처리부
130: 메모리 140: 제어부

Claims

적어도 하나의 라디오 유닛이 전송하는 빔을 수신하는 이동체의 통신 장치로서,
제1 안테나 유닛;
제2 안테나 유닛;
상기 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하는 제1 신호처리부; 및
상기 저장된 제1 빔에 대한 정보를 이용하여, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 제2 신호처리부를 포함하는, 이동체의 통신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 빔에 대한 정보는 상기 제1 빔의 식별자 및 상기 제1 빔 관련 시스템 정보를 포함하는, 이동체의 통신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는, 적어도 하나의 라디오 유닛을 제어하는 디지털 유닛이 전송하는 상기 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 상기 제1 빔을 관장하는 라디오 유닛을 통해 수신하는, 이동체의 통신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 전방에 설치되고, 상기 제2 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 후방에 설치되는, 이동체의 통신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
상기 제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 신호 세기를 측정하여 산출한 신호 세기 값을, 상기 제1 빔을 관장하는 라디오 유닛으로 전송하는, 이동체의 통신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 신호 세기 값은,
상기 빔이 포함하는 기준 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power) 값 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값인, 이동체의 통신 장치.
적어도 하나의 라디오 유닛이 전송하는 빔을 수신하는 이동체로서,
제1 안테나 유닛 및 제2 안테나 유닛을 포함하고, 상기 제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하였다가, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 데 사용하는 통신 모듈을 포함하는 이동체.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 빔에 대한 정보는 상기 제1 빔의 식별자 및 상기 제1 빔 관련 시스템 정보를 포함하는, 이동체.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 전방에 설치되고, 상기 제2 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 후방에 설치되는, 이동체.
복수의 안테나 유닛을 포함하는 이동체의 핸드오버 방법으로서,
제1 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하는 제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 정보를 디지털 유닛으로 전송하는 단계;
상기 디지털 유닛으로부터 상기 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 핸드오버 지시를 수신하고, 상기 제1 빔에 대한 정보를 저장하는 단계; 및
상기 저장된 제1 빔에 대한 정보를 이용하여, 상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 단계를 포함하는 이동체의 핸드오버 방법.
청구항 10에 있어서,
제1 빔 및 복수의 핸드오버 후보 빔에 대한 정보는, 각 빔에 대한 신호 세기 값인, 이동체의 핸드오버 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 신호 세기 값은 빔이 포함하는 기준 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power) 값 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값인, 이동체의 핸드오버 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 전방에 설치되고, 상기 제2 안테나 유닛은 이동체의 이동 방향을 기준으로 이동체의 후방에 설치되는, 이동체의 핸드오버 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 빔에 대한 정보는 상기 제1 빔의 식별자 및 상기 제1 빔 관련 시스템 정보를 포함하는, 이동체의 핸드오버 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제2 안테나 유닛을 통해 이동체와 연결을 유지하던 제3 빔으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버를 수행하는 단계는,
상기 디지털 유닛으로부터 상기 제1 빔으로의 핸드오버 명령을 수신하는 단계;
상기 디지털 유닛으로 랜덤 액세스 신호를 전송하는 단계;
상기 디지털 유닛으로부터 상향링크 승인 신호를 수신하는 단계; 및
저장되어 있던 상기 제 1 빔 관련 시스템 정보를 이용하여 상기 디지털 유닛과 데이터 송수신을 수행하는 단계를 포함하는, 이동체의 핸드오버 방법.