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KR101359687B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 부분적인 핸드오버를 수행하기위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 부분적인 핸드오버를 수행하기위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR101359687B1
KR101359687B1 KR1020060112584A KR20060112584A KR101359687B1 KR 101359687 B1 KR101359687 B1 KR 101359687B1 KR 1020060112584 A KR1020060112584 A KR 1020060112584A KR 20060112584 A KR20060112584 A KR 20060112584A KR 101359687 B1 KR101359687 B1 KR 101359687B1
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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 단말에서, 인접 기지국들의 자원 상황 및 서비스별 수신신호 세기 임계값 정보를 관리하는 액티브 셋 관리부와, 서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 소정 임계값보다 낮으면, 인접 기지국을 통해 상기 소정 임계값에 대응되는 제 1 서비스를 연결하기 위한 연결 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 인접 기지국을 통해 상기 제 1 서비스를 연결하고, 상기 서빙 기지국을 통해 제 2 서비스를 연결하도록 제어하는 서비스 연결 제어부를 포함하여, 상기 핸드오버로 인한 타겟 기지국의 부담을 감소시키고, 셀 경계에 위치한 단말의 통신 품질을 개선하고 시스템의 자원 활용 유연성을 증가시킬 수 있다.
핸드오버, 서비스 연결, 액티브 셋(Active Set)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 부분적인 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXCUTING PARTIAL HANDOVER IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 연결을 개략적으로 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 연결을 개략적으로 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시점을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 자원 사용을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드 오버를 수행하는 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 핸드오버를 처리하는 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 신호 교환을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 프레임 사용을 도시하는 도면, 및
도 11은 본 발명과 종래 기술에 따른 핸드오버 수행 시 성능을 도시하는 도면.
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 다수의 서비스를 동시에 연결하고 있는 단말의 핸드오버를 효율적으로 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 4G라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Qos : Quality of Service)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속 통신 시스템에 이동성과 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 상기 무선통신 시스템의 물리 채널에 광대역 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA이라 칭함) 방식을 적용한 통신시스템이다. 따라서, 상기 차세대 4G 통신 시스템은 상기 OFDMA/OFDM 방식의 광대역성과 고속성으로 인해 다양한 종류의 서비스를 동시에 이용할 수 있다. 예를 들어, 음성 통화를 하는 동시에 FTP(File Transfer Protocol) 서비스를 이용하여 파일을 전송할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 연결을 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 1의 (a)는 기지국A(110)와 단말(130)이 두 개의 서비스 연결을 유지하고 있는 상황을 도시하고 있다. 이때, 상기 단말(130)이 기지국B(120)로 이동하면, 상기 단말(130)과 상기 기지국A(110) 간의 신호 세기가 약해진다. 이에 따라, 상기 단말(130)은 상기 기지국B(120)로 핸드오버(Handover)를 수행하게 된다. 즉, 상기 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 단말(130)은 상기 기지국A(110)과의 두 개의 연결을 종료하고, 상기 기지국B(120)과 상기 두 개의 서비스를 연결한다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 다수의 서비스를 연결하고 있는 단말은 핸드오버 시 서빙 기지국과의 모든 연결을 종료하고, 타겟 기지국으로 상기 다수의 서비스를 연결한다. 즉, 상기 연결된 다수의 서비스를 동일한 경로를 통해 연결해야 하는 개연성이 존재하지 않고, 각 서비스마다 요구되는 채널 상태가 차이가 있음에도 불구하고, 상기 서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 낮음으로 인해 모든 연결 중인 서비스의 경로를 타겟 기지국으로 바꾸게 된다. 이로 인해, 상기 타겟 기지국의 부하율이 급격히 증가하여 시스템의 부담으로 작용하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 타겟 기지국의 부담을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 연결 중인 서비스 중 일부만을 타겟 기지국으로 연결하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템의 단말 장치는, 인접 기지국들의 자원 상황 및 서비스별 수신신호 세기 임계값 정보를 관리하는 액티브 셋 관리부와, 서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기 가 소정 임계값보다 낮으면, 인접 기지국을 통해 상기 소정 임계값에 대응되는 제 1 서비스를 연결하기 위한 연결 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 인접 기지국을 통해 상기 제 1 서비스를 연결하고, 상기 서빙 기지국을 통해 제 2 서비스를 연결하도록 제어하는 서비스 연결 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템의 기지국 장치에 있어서, 수용 가능 서비스 정보 및 각 서비스에 대한 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 수용 가능 서비스에 대한 단말의 연결 요청 메시지를 확인하는 메시지 처리기와, 상기 단말이 요청한 서비스를 연결하는 서비스 연결 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 인접 기지국과 통신을 수행하기 위한 방법은, 서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 소정 임계값보다 낮아지는지 확인하는 과정과, 인접 기지국으로 상기 소정 임계값에 대응되는 제 1 서비스의 연결을 요청하는 과정과, 상기 인접 기지국을 통해 상기 제 1 서비스를 연결하는 과정과, 상기 서빙 기지국을 통해 제 2 서비스를 연결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단말과 연결하기 위한 방법은, 가용 자원 및 각 서비스 별 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지를 송신하는 과정과, 단말로부터 소정 서비스에 대한 연결 요청 메시지가 수신되는지 확인하는 과정과, 상기 단말이 요청한 서비스를 연결하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 다수의 서비스를 동시에 제공받는 단말의 핸드오버(Handover) 시 서비스 연결 별로 부분적인 핸드오버를 수행하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 상기 무선통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(Orthognal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함) 방식 기반의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 셀룰러(Cellular) 기반의 무선통신 시스템이라면 동일하게 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 연결을 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 2을 참조하면, 상기 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 단말(210)은 기지국A(250)를 통해 두 개의 서비스를 연결하고 있다. 이때, 상기 단말(210)이 기지국B(260)의 방향으로 이동하면 상기 기지국A(250)로부터의 수신신호 세기가 도 3에 도시된 바와 같이 연결2(301)의 임계값 이하로 낮아진다.
이때, 상기 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 두 개의 서비스 연결 중 하나의 서비스를 상기 기지국B(260)를 통해 연결한다. 이후, 상기 단말(210)이 상기 기지국B(260)에 더 접근하면 수신신호 세기가 상기 도 3에 도시된 바와 같이 연결1(303)의 임계값 이하로 낮아진다.
즉, 상기 기지국A(250)으로부터의 수신신호 세기가 더 낮아져 모든 연결을 유지할 수 없게 되면, 상기 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 단말(210)은 모든 서비스를 상기 기지국B(260)를 통해 연결하여 핸드오버를 완료한다.
다시 말해, 단말은 각 서비스에 대한 수신신호 세기의 임계값에 따라 사용 중인 다수의 서비스 중 하나씩 순차적으로 타겟 기지국을 통해 연결하며 핸드오버를 수행한다. 여기서, 일부 서비스만 타겟 기지국을 통해 연결하는 핸드오버를 부분적 핸드오버(Partial Handover)라 칭한다.
여기서, 상기 부분적 핸드오버를 수행하는데 있어서 자원 충돌의 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 기지국A(450)를 통해 제 1 서비스를, 기지국B(460)을 통해 제 2 서비스를 연결하는 상황에서, 상기 기지국A(450) 및 기지국B(460)은 상호 간 단말에게 할당된 자원을 알 수 없기 때문에 상기 단말에게 동일한 자원으로 데이터를 전송하여 자원 충돌이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 단말은 상기 부분적 핸드오버 수행 시, 타겟 기지국에게 가용한 자원 영역을 알려주어야 한다.
이하 설명은 상술한 부분적 핸드오버를 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성 및 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 무선통신부(501), 채널추정기(523), 메시지 처리기(525), 액티브 셋(Active Set) 관리부(527), 서비스 연결 제어부(529) 및 메시지 생성기(531)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(501)는 데이터를 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF(Radio Frequency) 수신기(503) 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 ADC라 칭함)(505), OFDM 복조기(507), 자원 디매핑기(509), 복조 및 복호화기(511), 부호화 및 변조기(513), 자원 매핑기(515), OFDM 변조기(517), 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 DAC라 칭함)(119) 및 RF 송신기(521)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(503)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(505)는 상기 RF 수신기(503)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(507)는 상기 ADC(505)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(509)는 상기 OFDM 복조기(507)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태 로 재구성한다. 또한, 파일럿 신호를 추출하여 상기 채널 추정기(523)로 출력하고, 정보 신호를 상기 복조 및 복호화기(511)로 출력한다. 상기 복조 및 복호화기(511)는 상기 자원 디매핑기(509)로부터 제공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(513)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(515)는 상기 부호화 및 변조기(513)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(517)는 상기 자원 매핑기(515)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(519)는 상기 OFDM 변조기(517)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(521)는 상기 DAC(519)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 채널 추정기(523)는 상기 자원 디매핑기(509)로부터 파일럿 신호를 제공받아 기지국과의 채널을 추정한다. 예를 들어, 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio), 수신신호 세기 등을 추정한다.
상기 메시지 처리기(525)는 상기 복조 및 복호화기(511)로부터 제공되는 정보 비트열 중 기지국으로부터 수신되는 메시지의 내용을 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 인접 기지국들로부터 수신되는 방송 메시지를 확인하여 상기 액티브 셋 관리부(527)로 출력한다. 여기서, 상기 방송 메시지는 상기 인접 기지국의 자원 여유 정보, 상기 자원 여유에 따라 수용 가능한 서비스 정보 및 상기 수용 가능한 서비 스의 연결을 요구할 수 있는 수신신호 세기 임계값 정보를 포함한다.
상기 액티브 셋 관리부(527)는 상기 메시지 처리기(525)로부터 인접 기지국들의 방송 메시지 정보를 제공받아 상기 인접 기지국들의 수용 가능 서비스 정보 및 각 서비스에 대한 수신신호 세기의 임계값 정보를 관리한다.
상기 서비스 연결 제어부(529)는 상기 채널 추정기(523)로부터 서빙 기지국의 수신신호 세기 정보를 제공받아 상기 수신신호 세기에 따른 부분적 핸드오버를 수행하도록 제어한다. 다시 말해, 상기 액티브 셋 관리부(527)에서 관리하는 정보를 참조하여 수신신호 세기에 따른 해당 서비스의 부분적 핸드오버를 수행하고, 상기 서빙 기지국 및 인접 기지국과의 연결을 모두 유지하도록 제어한다.
상기 메시지 생성기(531)는 서빙 기지국 및 인접 기지국으로 송신할 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 부분적 핸드오버를 수행하기 위해 상기 인접 기지국에게 특정 서비스 연결을 위한 자원 할당 요구 메시지를 생성한다. 여기서, 상기 부분적 핸드오버를 위한 상기 자원 할당 요구 메시지는 하기 표 1에 나타난 항목들을 포함한다.

항 목
내 용


AllocatedInfo
TimeFreqRegion		 다른 경로의 연결에
할당된 자원 영역 정보

AllocationType		 다른 경로의 연결에
할당된 자원의 주기성 유무

AllocationInterval		 다른 경로의 연결에
할당된 자원의 할당 주기

CorrelatedFlag
다른 경로로 연결된 서비스 간의
연관성 여부
상기 표 1에 나타난 항목들은 상기 도 4에 도시된 바와 같은 자원 충돌을 방지하기 위해 타겟 기지국으로 가용 자원을 알리기 위한 정보이다. 상기 표 1에서 상기 'AllocatedInfo'는 서빙 기지국에 의해 사용되고 있는 자원의 정보를 포함하는 항목으로, 상기 'TimeFreqRegion'는 사용중인 자원의 시간 및 주파수 영역 정보를, 상기 'AllocationType'은 상기 사용중인 자원의 주기성 유무(VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스의 경우 해당), 상기 'AllocationInterval'은 상기 사용중인 자원이 주기성이 있다면 상기 자원의 할당 주기를 나타낸다. 또한, 상기 'CorrelatedFlag'는 서빙 기지국을 통해 연결된 서비스와 타겟 기지국을 통해 연결된 서비스의 연관성 여부(동영상 서비스에서 영상 서비스와 음성 서비스의 경우)를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 무선통신부(601), 메시지 처리기(623), 서비스 연결 처리부(625) 및 메시지 생성기(627)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(601)는 데이터를 무선 채널을 통해 송수신하기 위한 신호처리를 수행하며, RF(Radio Frequency) 수신기(603), ADC(605), OFDM 복조기(607), 자원 디매핑기(609), 복조 및 복호화기(611), 부호화 및 변조기(613), 자원 매핑기(615), OFDM 변조기(617), DAC(619) 및 RF 송신기(621)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(603)는 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 상기 ADC(605)는 상기 RF 수신기(603)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 상기 OFDM 복조기(607)는 상기 ADC(605)로부터 제공되는 시간 영역 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역 신호를 출력한다. 상기 자원 디매핑기(609)는 상기 OFDM 복조기(607)로부터 제공되는 주파수 영역에 매핑된 신호를 매핑되기 전 형태로 재구성한다. 또한, 파일럿 신호를 추출하여 상기 채널 추정기(623)로 출력하고, 정보 신호를 상기 복조 및 복호화기(611)로 출력한다. 상기 복조 및 복호화기(611)는 상기 자원 디매핑기(609)로부터 제공되는 신호를 해당 방식으로 복조 및 복호화하여 정보 비트열을 출력한다.
상기 부호화 및 변조기(613)는 상위 단으로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식으로 부호화 및 변조하여 복소 심벌 신호를 출력한다. 상기 자원 매핑기(615)는 상기 부호화 및 변조기(613)로부터 제공되는 신호를 해당 부반송파에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(617)는 상기 자원 매핑기(615)로부터 제공되는 신호들을 역 고속 푸리에 변환하여 시간 영역 신호를 출력한다. 상기 DAC(619)는 상기 OFDM 변조기(617)로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 상기 RF 송신기(621)는 상기 DAC(619)로부터의 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 메시지 처리기(623)는 상기 복조 및 복호화기(611)로부터 제공되는 정보 비트열 중 단말로부터 수신된 메시지의 내용을 확인한다. 특히, 본 발명에 따라 단말로부터의 부분적 핸드오버를 위한 자원 할당 요구 메시지의 내용을 확인하여 상기 서비스 연결 처리부(625)로 출력한다. 또한, 상기 단말로부터의 특정 서비스의 연결을 요청하는 메시지를 확인하여 상기 서비스 연결 처리부(625)로 출력한다.
상기 서비스 연결 처리부(625)는 상기 메시지 처리기(623)로부터 단말의 자원 할당 요구 메시지 정보를 제공받아 상기 단말이 요구한 서비스를 연결한다. 다시 말해, 상기 자원 할당 요구 메시지에 포함된, 상기 표 1에 나타난 바와 같은, 단말의 가용 자원 영역 정보와 할당 가능한 자원 영역을 비교하여, 상기 단말에게 자원 할당이 가능한 경우, 해당 서비스를 연결한다. 이때 만약, 상기 표 1에 나타난 바와 같은 정보 중 'CorrelatedFlag' 항목을 통해 서빙 기지국을 통해 연결된 서비스와의 연관성이 확인되는 경우, 즉, 두 서비스의 동기화가 요구되는 경우, 상향링크 데이터에 대하여 상기 서빙 기지국으로 포워딩(Forwarding)하여 동기화를 보장할 수 있도록 한다.
상기 메시지 생성기(627)는 단말에게 송신할 메시지를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 자원 상황 및 서비스 별 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지 및 상기 단말의 부분적 핸드오버를 위한 자원 할당 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 생성한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 핸드오버를 수행하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 단말은 먼저 701단계에서 두 개 이상의 서비스 연결을 유지하고 있는 상태이다.
이후, 상기 단말은 703단계로 진행하여 서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 임계값 이하로 낮아지는지 확인한다. 여기서, 상기 임계값은 특정 서비스에 대한 수신신호 세기 임계값이다.
상기 수신신호 세기가 기준 값 이하로 낮아지면, 상기 단말은 705단계로 진행하여 인접 기지국의 자원 상황을 확인하고, 상기 특정 서비스의 연결이 가능한 인접 기지국을 타겟 기지국으로 선택한다. 여기서, 상기 인접 기지국의 자원 상황은 상기 인접 기지국으로부터 방송되는 메시지를 통해 확인한다.
상기 타겟 기지국을 선택한 후, 상기 단말은 707단계로 진행하여 상기 타겟 기지국으로 자원 할당 요구 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 자원 할당 요구 메시지는 상기 표 1에 나타난 바와 같이 서빙 기지국으로부터 사용되는 자원 정보를 포함한다.
이후, 상기 단말은 709단계로 진행하여 상기 타겟 기지국으로부터 자원 할당 요구가 승락되는지 확인한다. 즉, 상기 타겟 기지국으로부터 자원 할당 허가 메시지가 수신되는지 확인한다.
상기 자원 할당 요구가 승락되면, 상기 단말은 711단계로 진행하여 상기 자원 할당 요구가 허가된 서비스, 즉 연결이 허가된 서비스를 상기 타겟 기지국을 통해 연결한 후, 서빙 기지국의 수신신호 세기가 점차 낮아짐에 따라 순차적으로 핸드오버를 수행한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 핸드오버를 처리하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 기지국은 먼저 801단계에서 자원 상황 방송 주기인지 확인한다.
만일, 상기 자원 상황 방송 주기라면, 상기 기지국은 803단계로 진행하여 자원 상황, 즉 할당 가능한 자원 정보 및 각 서비스별 연결 가능 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지를 송신한다.
반면, 상기 자원 상황 방송 주기가 아니라면, 상기 기지국은 805단계로 진행하여 단말로부터 자원 할당 요구 메시지가 수신되는지 확인한다.
상기 자원 할당 요구 메시지가 수신되면, 상기 기지국은 807단계로 진행하여 상기 자원 할당 요구 메시지에 포함된 단말의 자원 요구에 대한 정보를 확인한다. 즉, 상기 단말의 가용 자원 영역 및 해당 서비스의 최소 자원 요구량 등을 확인한다.
상기 단말의 자원 요구 정보를 확인한 후, 상기 기지국은 809단계로 진행하여 할당 가능한 자원과 상기 단말의 자원 요구 정보를 비교하여 자원 할당이 가능한지 확인한다.
만일, 상기 자원 할당이 가능하지 않으면, 상기 기지국은 811단계로 진행하여 상기 단말에게 자원 할당이 허용되지 않음을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 송신한다.
반면, 상기 자원 할당이 가능하면, 상기 기지국은 813단계로 진행하여 상기 단말에게 자원 할당이 허용됨을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 송신한다.
이후, 상기 기지국은 815단계로 진행하여 상기 단말이 요구한 서비스를 연결하기 위한 처리를 수행하고, 이어지는 상기 단말의 요구에 따라 순차적으로 핸드오버를 수행한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 단말과 기지국의 신호 교환을 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 타겟 기지국(930)은 자원 상황 및 서비스 연결 임계값을 알리는 방송 메시지를 송신한다(901단계).
상기 방송 메시지를 수신한 단말(910)은 서빙 기지국(920)으로부터의 수신신호 세기가 상기 임계값 이하로 낮아짐을 확인한다(903단계).
상기 수신신호 세기를 확인한 상기 단말(910)은 상기 임계값에 해당되는 서비스에 대한 자원 할당을 요구하기 위해 타겟 기지국(930)으로 자원 할당 요구 메시지를 송신한다(905단계). 이때, 상기 자원 할당 요구 메시지는 상기 표 1에 나타난 바와 같은 항목들을 포함하고 있다.
상기 자원 할당 요구 메시지를 수신한 상기 타겟 기지국(930)은 상기 단말(910)의 가용 자원 정보와 할당 가능한 자원을 비교하여 상기 단말(910)에게 자원 할당이 가능한지 여부를 확인한다(907단계).
상기 자원 할당 가능 여부를 확인한 타겟 기지국(930)은 자원 할당이 가능함을 알리기 위해 상기 단말(910)으로 자원 할당 응답 메시지를 송신한다(909단계).
상기 자원 할당 응답 메시지를 수신한 상기 단말(910)은 상기 서빙 기지국(920)으로 부분적 핸드오버 지시 메시지(911)을 송신한다(911단계).
이어, 상기 단말(910)은 상기 타겟 기지국(930)으로 연결 요청 메시지(913)을 송신한다(913단계).
상술한 실시 예는 단말이 핸드오버 시 서비스 연결 별로 별도의 임계값을 가지고 부분적인 핸드오버를 수행하는 기술에 대해 설명하였다. 이때, 기지국은 핸드오버가 필요한 단말, 즉, 셀 경계에 위치한 단말을 위한 별도의 스케줄링을 고려하지 않는다.
하지만, 또 다른 실시 예로 도 10에 도시된 바와 같이 인접한 기지국들 간에 셀 경계에 위치한 단말에게 할당되는 자원을 구분하여 사용할 수도 있다. 상기 도 10를 참조하면 기지국A(1010)과 기지국B(1020)은 서로 시간 축에서 구분되는 영역에 각 셀의 경계에 위치한 단말들에게 자원을 할당한다. 즉, 상기 기지국A(1010)은 슬롯i(1050)에서만 단말(1030)에게 자원을 할당하고, 상기 기지국B(1020)은 슬롯j(1060)에서만 상기 단말(1030)에게 자원을 할당한다. 이로 인해, 상기 기지국A(1010) 및 기지국B(1020)은 높은 전력으로 상기 단말(1030)과 통신을 수행할 수 있으므로, 셀 경계에 위치한 상기 단말(1030)에게 높은 전송률을 보장할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명과 종래 기술에 따른 핸드오버 수행 시 성능을 도시하고 있다. 상기 도 11은 본 발명과 종래 기술에 대하여 사용자 수에 따른 핸드오버 실패율을 나타내는 그래프이다. 즉, 가로축은 사용자 수(부하율)을 나타내고, 세로축은 핸드오버 실패율을 나타낸다.
상기 도 11의 (a)는 50msec 동안 40kbps의 전송률을 제공받지 못하는 경우 핸드오버가 실패한다고 가정하였고, 상기 도 11의 (b)는 50msec 동안 60kbps의 전송률을 제공받지 못하는 경우 핸드오버가 실패한다고 가정하였다.
상기 도 11을 참조하면, 상기 (a) 및 (b)의 경우 모두 기지국의 사용자 수(부하율)가 적은 상황에서는 개선효과가 크게 나타나지 않지만, 사용자수(부하율)이 많은 상황에서는 핸드오버 실패율이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
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 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버 시 서비스 종류에 따라 수신신호 세기 임계값을 다르게 사용함으로써, 상기 핸드오버로 인한 타겟 기지국의 부담을 감소시킬 수 있다. 또한, 셀 경계에 위치한 단말의 통신 품질을 개선하고 시스템의 자원 활용 유연성을 증가시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 광대역 무선통신 시스템의 단말 장치에 있어서,
    인접 기지국의 자원 상황 및 서비스별 수신신호 세기 임계값 정보를 관리하는 액티브 셋 관리부와,
    서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 소정 임계값보다 낮으면, 상기 인접 기지국으로 자원 충돌을 방지하기 위한 자원 할당 요구 메시지를 송신하고, 상기 인접 기지국으로부터 자원 할당이 가능함을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 수신하고, 상기 인접 기지국을 통해 상기 소정 임계값에 대응되는 제 1 서비스를 연결하기 위한 연결 요청 메시지를 송신하는 통신부와,
    상기 인접 기지국을 통해 상기 제 1 서비스를 연결하고, 상기 서빙 기지국을 통해 제 2 서비스를 연결하도록 제어하는 서비스 연결 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액티브 셋 관리부는,
    상기 인접 기지국으로부터 방송되는 메시지를 통해 상기 자원 상황 및 서비스 별 수신신호 세기 임계값 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자원 할당 요구 메시지는, 다른 경로의 연결에 할당된 자원 영역 정보. 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 주기성 유무, 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 자원 할당 응답 메시지가 수신된 후, 상기 서빙 기지국으로 상기 제 1 서비스의 부분적 핸드오버를 통지하는 부분적 핸드오버 지시 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 광대역 무선통신 시스템의 기지국 장치에 있어서,
    수용 가능 서비스 정보 및 각 서비스에 대한 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지를 송신하고, 단말로부터 부분적 핸드오버 시의 자원 충돌을 방지하기 위한 자원 할당 요구 메시지를 수신하고, 상기 단말로 자원 할당이 가능함을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 송신하고, 상기 수용 가능 서비스에 대한 단말의 연결 요청 메시지를 수신하는 통신부와,
    상기 단말이 요청한 서비스를 연결하는 서비스 연결 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자원 할당 요구 메시지는, 다른 경로의 연결에 할당된 자원 영역 정보. 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 주기성 유무, 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 서비스 연결 처리부는, 상기 자원 할당 요구 메시지에 의해 확인되는 상기 단말의 가용 자원 영역 및 상기 기지국의 할당 가능 자원 영역을 비교하여, 적어도 상기 단말이 요청한 서비스에 필요한 자원량만큼 일치하는 경우, 상기 단말이 요청한 서비스를 연결하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 광대역 무선통신 시스템에서 단말이 인접 기지국과 통신을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 소정 임계값보다 낮아지는지 확인하는 과정과,
    서빙 기지국으로부터의 수신신호 세기가 소정 임계값보다 낮으면, 인접 기지국으로 자원 충돌을 방지하기 위한 자원 할당 요구 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 인접 기지국으로부터 자원 할당이 가능함을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 인접 기지국을 통해 상기 소정 임계값에 대응되는 제 1 서비스를 연결하기 위한 연결 요청 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 인접 기지국을 통해 상기 제 1 서비스를 연결하는 과정과,
    상기 서빙 기지국을 통해 제 2 서비스를 연결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 인접 기지국으로부터 자원 상황 정보 및 각 서비스 별 수신신호 세기 임계값 정보가 포함된 방송 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 자원 할당 요구 메시지는, 다른 경로의 연결에 할당된 자원 영역 정보. 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 주기성 유무, 다른 경로의 연결에 할당된 자원의 할당 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국이 단말과 연결하기 위한 방법에 있어서,
    수용 가능 서비스 정보 및 각 서비스 별 수신신호 세기 임계값 정보를 포함하는 방송 메시지를 송신하는 과정과,
    단말로부터 부분적 핸드오버 시의 자원 충돌을 방지하기 위한 자원 할당 요구 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 단말로 자원 할당이 가능함을 알리는 자원 할당 응답 메시지를 송신하는 과정과,
    상기 수용 가능 서비스에 대한 단말의 연결 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 단말이 요청한 서비스를 연결하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 자원 할당 요구 메시지를 통해 확인되는 상기 단말의 가용 자원 영역 및 상기 기지국의 할당 가능 자원 영역을 비교하여, 일치되는 자원 영역을 확인하는 과정과,
    상기 일치되는 자원 영역이 적어도 상기 단말이 요청한 서비스에 필요한 자원량만큼인 경우, 상기 단말에게 자원 할당 허가 응답 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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