KR20050119997A

KR20050119997A - 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트핸드오버 및 소프터 핸드오버를 위한 방법 및 송/수신 장치

Info

Publication number: KR20050119997A
Application number: KR1020040045166A
Authority: KR
Inventors: 조재원; 주판유; 조시준; 임치우; 장영빈; 맹승주; 변명광
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-06-17
Also published as: US7782816B2; KR100957408B1; US20050288020A1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 소프트/소프터 핸드오버를 위한 상향링크와 하향링크의 데이터 버스트 전송 방법과 송수신기 구조에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 하향링크에서는 액티브 셋에 포함된 각 섹터에서 해당 단말기에게 다수개의 PUSC 부채널을 할당하고 동일 데이터를 전송하며, 단말기 수신기에서는 상기 다수개의 PUSC 부채널 신호들을 소프트 컴바이닝(soft combining)하여, 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 구현하고, 상향링크에서는 액티브 셋에 포함된 섹터중에서 한 섹터의 PUSC 영역에 해당되는 PUSC 부채널을 단말기에게 할당하고, 상기 단말기는 할당된 PUSC 부채널로 데이터를 송신하고, 다수의 기지국 또는 다수의 섹터가 상향링크 신호를 수신하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 구현하는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버의 수행을 위해 요구되는 단말기의 송/수신기 구조와 기지국의 송/수신기를 통해 OFDMA 시스템에서 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버를 구현하여, 셀 경계에 위치한 단말기들의 수신신호 품질 향상 및 하드 핸드오버의 단점인 핑퐁(ping-pong) 현상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 및 소프터 핸드오버를 위한 방법 및 송/수신 장치{TRANSCEIVER APPARATUS AND METHOD FOR SOFT HANDOVER AND SOFTER HANDOVER IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 직교 주파수 다중 접속 통신 시스템에서 핸드오버에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 소프트 핸드오버를 위한 부채널 할당 방식 및 액티브 셋(active set) 관리 방법과 이를 지원하기 위한 송/수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 "4G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 "QoS"라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3G: 3rd Generation, 이하 "3G"라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384Kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다.

한편, 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network, 이하 "LAN"이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network, 이하 "MAN"이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 그래서 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)의 이동성을 전혀 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버(handover) 역시 전혀 고려되고 있지 않다. 따라서 현재 단말기의 고속 이동에 따른 핸드오버를 지원하는 장치 및 시나리오에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 대표적인 예가 IEEE 802.16e 통신 시스템으로서, 이하 상기 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템의 구조를 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중/직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 셀 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 가입자 단말기들(111),(113),(130),(151),(153) 중 가입자 단말기(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버 영역에 존재하며, 따라서 상기 가입자 단말기(130)에 대한 핸드오버를 지원해야만 상기 가입자 단말기(130)에 대한 이동성을 지원하는 것이 가능하게 된다.

상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템으로서, 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도를 지원한다. 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 "OFDMA"라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 IEEE 802.16 통신 시스템이다.

상기와 같이, 최근 들어 4G 통신 시스템의 물리 계층으로서 OFDM/OFDMA 방식이 제안되고 있다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 IEEE 802.16에서 사용하고 있는 방식이며, 직렬로 입력되는 변조 심볼을 병렬 데이터로 전송하는 방식이다. 또한, 듀플렉스 방식으로서 주파수 분할 듀플렉싱(FDD: Frequency Division Duplexing, 이하 "FDD"라 칭하기로 한다)방식과 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing, 이하 "TDD"라 칭하기로 한다) 방식을 사용할 수 있다. 상기 IEEE 802.16 시스템에서는 핸드오버 방식으로 하드 핸드오버(hard handover) 기법이 사용된다. 상기 하드 핸드오버 방식에서는 핸드오버를 수행할 때, 단말기가 기존 서비스 기지국(Serving BS: Serving Base Station, 이하 '서빙 기지국'이라 칭하기로 한다)과 모든 연결을 종료한 후에, 새로운 핸드오버 대상 기지국 (Target BS: Target Base Station, 이하 "타겟 기지국"이라 칭하기로 한다)으로 연결한다.

통상적으로, 상기와 같은 통신 시스템 환경에서는 무선 채널 상에서 차폐물에 의한 신호 차폐현상(Shadowing)이 발생한다. 즉 단말기가 셀 경계를 지나갈 때, 타겟 기지국의 수신신호 세기가 서빙 기지국의 수신신호 세기보다 커졌다가 다시 작아지는 현상이 발생한다. 만약 핸드오버 개시 시점을 타겟 기지국의 수신신호 세기가 서빙 기지국의 수신신호 세기와 동일해지는 시점으로 정한다면, 상기 단말기는 셀 경계를 지나갈 때 핸드오버가 여러 번 일어나게 된다. 이와 같은 현상을 핑퐁(ping-pong) 현상이라 하며, 상기 핑퐁 현상이 발생하게 되면 핸드오버 시그널링이 크게 증가하게 되고, 따라서 핸드오버 실패 가능성도 커지는 문제점이 있었다.

그러면 여기서 도 2를 참조하여 상기 핑퐁 현상을 설명하기로 한다.

도 2는 일반적인 하드 핸드오버 적용시 발생되는 핑퐁 현상을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면으로, 단말기가 기지국 1(BS1)에서 기지국 2(BS2)로 이동하는 경우, 종래 하드 핸드오버를 수행함에 따라 발생하는 핑퐁 현상을 도시한 것이다. 하기의 설명에서는 설명의 편의상 상기 기지국 1을 서빙 기지국(Serving BS), 기지국 2를 타겟 기지국(Target BS)이라 가정한다.

상기 도 2를 참조하면, 단말기는 서빙 기지국(BS1)에서 타겟 기지국(BS2)으로 이동할 때, A1 시점, A2 시점 및 A3 시점에서 총 3번의 핸드오버를 수행하게 된다. 이러한 핑퐁 현상은 시스템의 시그널링 로드(signaling load)를 증가시키고 핸드오버 실패 확률을 증가시키게 된다. 이러한 문제점 즉, 종래 하드 핸드오버의 문제점인 핑퐁 현상을 해결하기 위해, 이력 여유(Hysteresis margin, 이하 "Hysteresis margin"이라 칭하기로 한다)라는 핸드오버 파라메터(parameter)를 사용할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말기는 상기 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 이동할 때, 타겟 기지국의 수신신호 세기가 서빙 기지국의 수신신호 세기보다 Hysteresis margin 만큼 커지는 경우에 핸드오버를 수행한다. 이와 같은 Hysteresis margin을 사용하면, 상기 핑퐁 현상을 방지할 수 있다.

그러나, 상기 Hysteresis margin을 사용하면 핸드오버가 셀(cell) 경계에서 타겟 기지국에 가까운 지점에서 핸드오버가 수행된다. 따라서, 상기 Hysteresis margin을 사용하지 않는 경우와 비교하여, 셀 경계에서 서빙 기지국의 수신신호 세기가 매우 열악할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 도 2에서 Hysteresis margin, 즉 도면에서의 참조부호 "H"를 사용한 경우에, 상기 단말기는 B 시점에서 핸드오버를 한번만 수행한다. 그러나 Hysteresis margin을 사용한 경우의 수신신호 세기는 Hysteresis margin을 사용하지 않는 경우의 수신신호 세기보다 작다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 Hysteresis margin을 사용하게 되면, 수신신호 세기는 열악해지고 서빙 기지국과의 연결이 핸드오버 전에 끊어질 수 있다.

상기와 같은 하드 핸드오버의 문제점을 해결할 수 있는 방안이 소프트 핸드오버(Soft Handover) 방식이다. 상기 소프트 핸드오버는 단말기가 서빙 기지국의 연결을 종료하기 전에 타겟 기지국과 연결하여, 셀 경계의 일정 지역에서 두개의 기지국들, 즉 서빙 기지국 및 타겟 기지국과 동시에 송/수신하는 통신 기법을 말한다. 이를 좀더 상세하게 살펴보면, 하향링크에서는 서빙 기지국과 타겟 기지국이 동일한 시점에서 동일한 주파수를 갖는 무선채널을 통해 동일한 데이터를 하나의 단말기에게 전송하고, 상향링크에서는 상기 단말기의 송신신호를 서빙 기지국과 타겟 기지국 모두가 수신하게 된다. 따라서, 상기 소프트 핸드오버를 적용하면 상기한 하드 핸드오버의 문제점인 핑퐁 현상과 셀 경계에서의 신호세기 저하 현상을 함께 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 소프트 핸드오버의 적용으로 하향링크에서는 두 기지국으로부터 동시에 무선채널을 할당받기 때문에 수신 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ration, 이하 "SNR"이라 칭하기로 한다)를 향상시킬 수 있다. 또한, 상향링크에서는 두 기지국이 한 단말기의 전송신호를 동시에 수신하기 때문에, 수신된 두 신호에 매크로 다이버시티(Macro Diversity)를 적용하여 상향링크 품질을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기 소프트 핸드오버는 상기한 장점을 가지나, 일반적인 IEEE 802.16 시스템에서 현재 규격의 부채널 할당방식을 변경하지 않고 상기 소프트 핸드오버를 그대로 적용시키기는 어렵다는 문제점이 있다.

그러면, 이하에서 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템을 일례로 하여 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템의 상/하향 링크(Uplink/Downlink) 프레임(frame) 구조를 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 일반적인 IEEE 802.16 OFDMA-TDD 통신 시스템의 PUSC와 FUSC 의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 현재 규격(IEEE 802.16d D5)에서 부채널은 크게 PUSC(Partial Usage of Subchannels)을 사용하는 부채널(이하 "PUSC 부채널"이라 칭하기로 한다)과 FUSC(Full Usage of Subchannels) 방식을 사용하는 부채널(이하 "FUSC 부채널"이라 칭하기로 한다)로 나눌 수 있다. 상기 PUSC 부채널과 FUSC 부채널은 동일 프레임 상에서 시분할(Time division)로 구분될 수 있다. 상기 도 3에서는 IEEE 802.16 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 하향링크 PUSC 부채널과 하향링크 FUSC 부채널 및 상향링크 PUSC 부채널을 사용하는 섹터의 부반송파 할당을 위한 예를 나타내고 있다.

여기서, 상기 PUSC 방식은 전체 부채널 중에서 섹터(sector)별로 일부 부채널들만 할당하여 사용하는 방식으로서, 인접하는 두 셀의 섹터에는 서로 다른 PUSC 부채널 영역을 할당하여 섹터간의 상호 간섭을 피할 수 있도록 한다. 그러나, 셀 경계에 위치하는 단말기에게 두 기지국이 동일한 부반송파를 갖는 PUSC 부채널을 할당하기는 어렵다.

상기 FUSC 방식은 모든 셀의 모든 섹터에 전체 부채널을 할당하여 사용하는 방식으로서, 이러한 FUSC 방식을 사용하는 경우는 주파수 재사용 효율을 '1'로 운용하는 경우에 해당된다. 상기 FUSC 방식에서는 모든 섹터에서 전체 부채널을 모두 사용할 수 있으나, 각 섹터의 부채널간 간섭을 최소화하기 위해 각 섹터마다 부채널의 부반송파 집합을 다르게 구성한다. 즉 부채널간의 해당 부반송파들이 서로 겹치는 확률(hit probability)이 최소화되도록 FUSC 부채널들을 설계한다. 그러나, 소프트 핸드오버를 제공하기 위해서는 동일한 부반송파를 갖는 동일한 부채널을 두 섹터에서 할당할 수 있어야 하지만, 현재 IEEE 802.16d D5 규격의 FUSC 부채널로는 상기와 같은 형태의 부채널 할당이 어렵다.

따라서, 상기에서 기술한 바와 같은 소프트 핸드오버의 장점에도 불구하고, 현재 IEEE 802.16d D5 규격의 부채널 구조로는 동일한 채널을 동시에 사용하는 종래의 소프트 핸드오버의 방식을 적용하기에는 많은 어려움이 따른다. 따라서, 상기 IEEE 802.16 OFDMA 통신 시스템에서 소프트 핸드오버를 제공하기 위한 방안들에 대두되고 있으며, 종래의 소프트 핸드오버와는 다른 새로운 데이터 전송방식과 시스템구조가 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 OFDMA 통신 시스템에서 소프트 핸드오버를 위한 부채널 할당 방식을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, OFDMA 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 수행을 위한 상향링크와 하향링크의 데이터 버스트 송수신 방법 및 부채널 할당 방식을 제안하며, 상기 제안된 방식을 지원하는 기지국과 단말기의 송/수신기 구조를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국 장치는, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 기지국 장치에 있어서,

생성된 사용자 정보 신호를 채널 코딩 및 변조 처리한 후 각 섹터별 송신부 중에서 단말기와 연결되는 섹터의 송신부로 출력하는 섹터별 송신부와, 각 섹터에 대응하는 수신신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 기저대역 신호 변환 및 DFT 처리하고, 이후 상기 수신신호의 채널 상태를 추정하여 수신신호를 보정하고 보정된 수신신호를 소프트 컴바이닝하는 섹터별 수신부를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 섹터별 수신부는, 각 섹터로부터 수신되는 수신신호의 채널 상태를 추정하여 해당 섹터의 수신신호로 보정하는 채널 추정 및 등화기와, 상기 채널 추정 및 등화기에서 보정된 수신신호를 소프트 컴바이닝하는 소프트 컴바이너를 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단말기 장치는, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 단말기 장치에 있어서,

생성된 사용자 정보 신호를 채널 코딩 및 변조 처리 후 시분할적으로 안테나를 통해 출력하는 송신부와, 상기 안테나를 통해 수신되는 수신신호를 기저 대역신호로 변환 및 DFT 처리 후, 상기 처리된 신호를 각 섹터에 대응하는 채널 추정 및 보정하는 수신부를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 수신부는, 각 섹터별 영역에 포함된 부채널 수신신호에 대해 개별적으로 채널 추정을 수행하고, 이후 상기 추정 결과값을 이용하여 각각의 부채널 수신신호를 보정하여 출력하는 섹터별 채널 추정 및 등화기와, 상기 채널 추정 및 등화기로부터 입력받은 수신신호를 소프트 컴바이닝하는 소프트 컴바이너를 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버 방법에 있어서,

하향링크에서 액티브 셋에 포함된 각 섹터에서 해당 단말기에게 다수개의 PUSC 부채널을 할당하여 동일 데이터를 전송하면, 상기 다수개의 PUSC 부채널 신호들을 소프트 컴바이닝(soft combining)하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 수행하는 단계와, 상향링크에서 액티브 셋에 포함된 각 섹터 중에서 한 섹터의 PUSC 영역에 해당되는 PUSC 부채널을 단말기에게 할당하고, 상기 단말기는 상기 할당된 PUSC 부채널로 데이터를 송신하고, 이후 다수의 기지국 또는 다수의 섹터가 상향링크 신호를 수신하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 OFDMA 통신시스템에서 소프트 핸드오버 제공을 위한 데이터 버스트 송수신 방법과 송수신 시스템을 제안한다. 본 발명에서 액티브 셋은 현재 단말기에게 데이터 송/수신을 위한 무선 채널을 제공하는 기지국(섹터)들의 집합으로 정의된다.

또한, 본 발명에서는 소프트 핸드오버 제공을 위해 PUSC 부채널을 사용한다. 즉, 각 셀에서는 전체 부채널을 다수의 부채널 집합으로 나누고, 각 부채널 집합을 각 섹터의 PUSC 부채널 영역에 할당한다.

보다 구체적으로 살펴보면 하향링크의 경우에는, 액티브 셋에 포함된 모든 섹터는 자신에게 할당된 PUSC 부채널 영역 중에서 동일한 수의 PUSC 부채널을 선택하여 단말기에게 할당한다. 그리고 단말기는 각 PUSC 부채널 영역에서 송신되는 하향링크 신호를 모두 수신한다. 이 때, PUSC 부채널 영역에서 송신되는 신호 정보는 동일하며, 동일한 변조 방식과 동일한 코딩 방식이 적용된다. 따라서 단말기는 각 PUSC 부채널별로 수신된 각 섹터의 모든 송신신호를 소프트 컴바이닝(soft combining) 한다. 여기서, 상기 소프트 컴바이닝은 코히어런트 컴바이닝(coherent combining)을 포함하는 것으로, 후술되는 상세한 설명에서는 설명의 용이상 소프트 컴바이닝 및 코히어런트 컴바이너로 통일하여 기재함에 유의하여야 한다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 소프트 컴바이닝이라 함은 다수의 신호를 개별적으로 보정한 다음, 컴바이닝시에 채널 상태 정보를 가중치로 사용하여 컴바이닝 하는 것을 포함한다.

상기와 같은 본 발명의 방식을 사용하면, 각 섹터들이 서로 다른 주파수 대역에서 또한 서로 다른 OFDM 심볼 시각에서 PUSC 부채널들을 사용하더라도, 단말기는 각 하향링크 신호들을 소프트 컴바이닝을 수행할 수 있으므로 큰 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

또한 상향링크의 경우에는, 액티브 셋에 포함된 섹터 중에서 마스터 섹터만 자신에게 할당된 PUSC 부채널 영역 중에서 PUSC 부채널을 선택하여 단말기에게 할당한다. 이 때 마스터 섹터는 액티브 셋에 가장 최근에 등록된 섹터로 결정할 수 있다. 그리고 단말기는 마스터 섹터의 PUSC 영역에서만 할당된 PUSC 부채널로 상향링크 신호를 송신한다. 이 때, PUSC 부채널 영역에서 송신되는 신호 정보는 동일하며, 동일한 변조 방식과 동일한 코딩 방식이 적용된다. 그리고 마스터가 아닌 다른 액티브 섹터에서는 상기 단말기가 어느 PUSC 부채널로 송신하는지 마스터 섹터와의 시그널링을 통해 알 수 있다. 따라서, 타 액티브 셋 섹터에서는 마스터 섹터의 PUSC 부채널 영역으로 수신되는 단말기의 상향링크 신호를 수신할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 방식을 사용하면, 모든 액티브 셋 섹터에서는 단말기가 송신하는 송신신호를 수신 및 복조할 수 있다.

한편, 액티브 셋의 섹터가 서로 다른 기지국의 섹터라면, 다수의 섹터에서 수신된 신호들 중에서 마스터 섹터의 기지국 또는 기지국 제어기(BSC: Base Station Controller)(미도시)가 가장 좋은 신호를 선택할 수 있다. 이 경우는 복수개의 상향링크 수신신호 중에서 수신 상태가 좋은 신호를 선택하는 방법에 해당되므로, 상기 방법을 사용하여 상향링크에서 셀렉션 이득(selection gain)을 얻을 수 있다.

만약 상기 액티브 셋의 섹터가 동일 기지국의 섹터라면, 즉 소프터 핸드오버(softer handover)를 수행하는 경우라면, 다수의 섹터에서 수신된 신호들을 기지국이 소프트 컴바이닝 할 수 있다. 이 경우에, 상기 방법을 사용하여 상향링크에서 컴바이닝 이득(combining gain)을 얻을 수 있다.

이하, 상술한 소프트 핸드오버 중 상기 PUSC 부채널 할당 방식의 실시예들을 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 단말기를 위한 PUSC 할당 방식의 실시예들을 개략적으로 도시한 예시도이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 도 4a 및 4b는 단말기(410)가 기지국1 즉, 서빙 기지국의 서비스 영역인 셀1(420)의 α섹터(421)에서 기지국2 즉, 타겟 기지국의 서비스 영역인 셀2(430)의 γ섹터(433)로 이동하는 경우를 나타내고 있다. 이 때, 상기 단말기(410)는 상기 셀1(420)의 α섹터(421) 영역에서는 이 섹터에 할당된 PUSC 영역중 하나의 PUSC 부채널만을 사용한다. 이후, 상기 단말기(410)는 상기 셀2(430)의 γ섹터(433)의 경계지역으로 이동하여 소프트 핸드오버를 개시한다.

상기 소프트 핸드오버를 개시하면, 하향링크에서는 셀2(430)의 γ섹터(433)의 PUSC 영역 중에서 PUSC 부채널이 추가로 할당되어 사용된다. 단말기는 소프트 핸드오버 중에, 셀1 α섹터와 셀2 γ섹터 모두에서 서로 다른 하향링크 PUSC 부채널을 각각 할당받는다. 즉 두개의 서로 다른 PUSC 부채널로 수신신호를 받게되고, 이 두개의 수신신호를 소프트 컴바이닝(soft combining) 하게 된다.

한편, 소프트 핸드오버를 개시하면, 상향링크에서는 할당받는 PUSC 부채널 영역이 셀1(420)의 α섹터(421)에서 셀2(430)의 γ섹터(433)로 바뀐다. 즉, 상기 도 4의 경우에는, 셀2(430)의 γ섹터(433)가 액티브 셋에 새로 추가되는 섹터이므로 마스터 섹터가 된다. 따라서, 소프트 핸드오버 중에는 마스터 섹터인 셀2(430)의 γ섹터(433)의 PUSC 부채널 영역에서 데이터를 송신하게 된다. 이 때, 상기 셀1(420)의 α섹터(421)에서는 셀2(430)의 γ섹터(433)와의 네트워크 시그널링을 통해서 상기 단말기(410)로의 송신 전에 상기 단말기(410)가 어느 PSUC 부채널을 사용할지 알 수 있으므로, 상기 셀1(420)의 α섹터(421)에서도 단말기(410)의 송신신호를 수신 및 복조 할 수 있다. 이후, 상기 셀1(420)의 α섹터(421)와 셀2(430)의 γ섹터(433)에서 수신 복조된 두 신호는 기지국 제어기로 전송된다. 그러면, 상기 기지국 제어기는 상기 두 신호 중에서 수신 상태가 좋은 신호를 선택하게 된다. 이 때, 상기 기지국 제어기의 선택 기준은 메시지에 포함된 CRC(Cyclic Redundancy Check) 비트가 될 수 있다.

다음으로, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 단말기를 위한 PUSC 부채널 할당 방식의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 도 4c를 참조하면, 상기 도 4c는 상기한 도 4b에서 나타낸 소프트 핸드오버 동작과 동일한 과정을 보인다. 그러나, 상기 도 4c에서는 하향링크의 데이터 버스트 위치를 지정하는 MAP 정보요소는 다른 값을 가진다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 도 4에서는 하향링크 데이터 버스트의 위치를 지정하는 MAP 정보요소로서 IEEE 802.16 시스템에서 일반적인 DL(DownLink) MAP 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 "IE"라 칭하기로 한다)를 사용한다. 이 때, 상기 일반적인 DL MAP IE는 자신의 해당 PUSC 부채널 영역내의 데이터 버스트 위치만을 지정할 수 있다.

여기서, 상기 DL_MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 1를 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, DL_MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 PHY(PHYsical) Synchronization과, 하향 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 하향링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 "DCD"라 칭하기로 한다) 메시지의 구성(configuration) 변화에 상응하는 카운트(count)를 나타내는 DCD count와, 기지국 식별자(Base Station IDentifier)를 나타내는 Base Station ID와, 상기 Base Station ID 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of DL_MAP Elements n을 포함한다. 특히, 상기 표 1에 도시하지는 않았으나 상기 DL_MAP 메시지는 레인징들 각각에 할당되는 레인징 코드들에 대한 정보를 포함한다.

한편, 상기 도 4c에서는 하향링크 데이터 버스트의 위치를 지정하는 MAP 정보요소로서 상기 일반적인 DL MAP IE 뿐만 아니라, IEEE 802.16시스템의 Data location in another BS IE도 사용한다. 이 때, 상기 일반적인 DL MAP IE는 자신의 해당 PUSC 부채널 영역내의 데이터 버스트 위치를 지정하는데 사용하며, 상기 Data location in another BS IE는 타 섹터의 PUSC 부채널 영역내의 데이터 버스트 위치를 지정하는데 사용된다.

여기서, 상기 도 4b에서 보인 MAP 정보요소 사용방법과 상기 도 4c에서 보인 MAP 정보요소 사용방법 간에는 상반된 장단점을 갖고 있다. 즉, 상기 도 4c에서 보인 MAP 정보요소 사용방법에서는 단말기(410)에게 할당되는 두개 하향링크 버스트의 위치를 양 섹터(420),(430) 모두에서 알려줌으로써, 상기 MAP 정보 전달의 신뢰성을 높일 수 있다. 그러나, 각 섹터(420),(430)에서는 하향링크 MAP 정보 요소를 두 번 사용해야하므로 MAP 자원 소모가 커지게 되는 단점이 있다.

한편, 상향링크의 경우에는 상기 도 4a와 상기 도 4c에서 모두 IEEE 802.16 시스템의 일반적인 UL MAP IE를 사용한다. 여기서, 상기 UL_MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 2를 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, UL_MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 상향 링크 채널 식별자(Uplink Channel ID)를 나타내는 Uplink Channel ID와, 상향 링크 버스트 프로파일을 포함하고 있는 상향링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 "UCD"라 칭하기로 한다) 메시지의 구성 변화에 상응하는 카운트를 나타내는 UCD count와, 상기 UCD count 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of UL_MAP Elements n을 포함한다. 여기서, 상기 상향 링크 채널 식별자는 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 "MAC"이라 칭하기로 한다)-서브 계층(sublayer)에서 유일하게 할당된다.

다음으로, 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 단말기를 위한 PUSC 부채널 할당 방식의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 도 4d를 참조하면, 상기 도 4d는 상기한 도 4b와 도 4c에서 나타낸 소프트 핸드오버 동작과 동일한 과정을 보인다. 그러나, 상기 도 4d에서는 상향링크의 데이터 버스트 위치를 지정하는 MAP 정보요소는 다른 값을 가진다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 도 4d에서는 두 하향링크 데이터 버스트의 위치를 지정하는 MAP 정보요소로서 상기한 도 4c에서와 같이 IEEE 802.16 시스템의 일반적인 DL MAP IE와 IEEE 802.16시스템의 Data location in another BS IE가 사용되거나, 또는 상기 일반적인 DL MAP IE와 본 발명에서 제안하는 OFDMA Downlink PUSC Data Allocation in Another BS IE가 사용될 수 있다.

여기서, 상기 DL_MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 3을 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 하기 표 3은 본 발명이 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 하향링크 MAP 정보요소의 구성(OFDMA Downlink PUSC Data Allocation in Another BS IE)을 나타낸다.

상기 표 3에서 나타낸 바와 같이, 인접섹터의 하향링크 PUSC 부채널을 사용하기 위한 MAP 정보요소의 최초 4bit는 해당 MAP 정보요소의 형식(Type)을 나타낸다. 여기서, 상기 각 MAP 정보요소의 형식은 본 발명의 동작과 직접적인 연관이 없으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 4bit의 Length는 상기 MAP 정보요소의 길이를 나타내는 것으로서, 그 단위는 바이트(byte)이다. 상기 MAP 정보요소는 총 72bit이므로, 상기 Length 는 9로 설정된다. 상기 Segment는 하향링크 PUSC 부채널을 송신하는 인접 섹터의 Segment 번호를 나타낸다. 단말기는 상기 Segment 번호를 이용하여 상기 MAP 정보요소에서 할당하는 데이터 버스트(burst)가 어느 PUSC 부채널 영역에 위치하는지 알 수 있다. 상기 IDcell은 하향링크 PUSC 부채널을 송신하는 인접 섹터의 셀 식별자(ID of Cell)를 나타낸다. 단말기는 상기 IDcell 값을 이용하여 하향링크 PUSC 부채널에 포함되는 부반송파를 선택한다. 상기 OFDMA Symbol Offset은 할당되는 데이터 버스트의 OFDMA 심볼 시작위치를 나타내는 것으로서, 상기 OFDMA Symbol Offset의 단위는 OFDMA 심볼이다. 상기 Subchannel Offset은 데이터 버스트를 전송하는 부채널의 시작 인덱스 번호를 나타낸다. 상기 No. OFDMA Symbols은 전송할 데이터 버스트가 점유하는 OFDMA 심볼 개수를 나타낸다. 상기 No. Subchannels은 데이터 버스트를 전송하는 부채널의 개수를 나타낸다. 상기 Boosting은 전송할 데이터 버스트의 부반송파들이 부스팅 되었는지 여부와 그 부스팅 값을 나타낸다. 상기 Repetition Coding Indication은 전송할 데이터 버스트의 정보 코드가 반복 코딩(repetition coding)되었는지를 나타낸다. 상기 CID는 해당 MAP 정보 요소를 수신할 단말기의 연결 식별자(CID: connection ID)를 나타낸다. 상기 DIUC는 전송할 하향링크 데이터 버스트의 물리채널 처리방식(예로서 변조방식과 코딩방식)을 나타낸다. 마지막으로 상기 Reserved bit은 상기 MAP 정보요소가 정수배의 byte 단위 길이를 갖도록 패딩(padding) 해주는 bit를 나타낸다.

이상에서는 상기 표 3을 통해 본 발명이 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 하향링크 MAP 정보요소의 구성을 살펴보았다. 그러면 이하에서 표 4를 참조하여 본 발명이 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 상향링크 MAP 정보요소의 구성을 설명하기로 한다.

한편, 상기 도 4d의 상향링크에서는 자신의 PUSC 부채널 영역에 할당된 데이터 버스트를 사용하는 경우는 IEEE 802.16 시스템의 일반적인 UL MAP IE를 사용하며, 타 섹터의 PUSC 부채널 영역에 할당된 데이터 버스트를 지시하는 경우는 본 발명에서 제안하는 OFDMA Uplink PUSC Data Allocation in Another BS IE가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 UL_MAP 메시지에 포함되는 IE들을 하기 표 4를 참조하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다. 하기 표 4는 본 발명이 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 상향링크 MAP 정보요소의 구성(OFDMA Uplink PUSC Data Allocation in Another BS IE)을 나타낸다.

상기 표 4에서 나타낸 바와 같이, 인접섹터의 상향링크 PUSC 부채널을 사용하기 위한 MAP 정보요소의 최초 4bit은 해당 MAP 정보요소의 형식(Type)을 나타낸다. 상기 각 MAP 정보요소의 형식은 본 발명의 동작과 직접적인 연관이 없으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 4bit의 Length는 상기 MAP 정보요소의 길이로서 단위는 byte이다. 여기서, 상기 MAP 정보요소는 총 64bit이므로 Length는 8로 설정된다. 상기 CID는 해당 MAP 정보 요소를 수신할 단말의 연결 식별자를 나타낸다. 상기 UIUC는 전송할 상향링크 데이터 버스트의 물리채널 처리방식(예로서 변조방식과 코딩방식)을 나타낸다. 상기 Segment는 상향링크 PUSC 부채널을 송신하는 인접 섹터의 Segment 번호를 나타낸다. 단말기는 상기 Segment 번호를 이용하여 상기 MAP 정보요소에서 할당하는 데이터 버스트가 어느 PUSC 부채널 영역에 위치하는지 알 수 있다. 이 때, 상기 인접 섹터에서 사용되는 PUSC 부채널 영역의 범위는 상기 표 4의 MAP 정보요소를 사용하기 이전에, 핸드오버 제어 메시지 또는 인접 기지국의 정보 메시지를 통해 단말기가 미리 알고 있다고 가정한다. 상기 IDcell은 상향링크 PUSC 부채널을 송신하는 인접 섹터의 셀 식별자를 나타내는 것으로서, 상기 단말기는 상기 IDcell 값을 이용하여 상향링크 PUSC 부채널에 포함되는 부반송파를 선택한다. 상기 OFDMA Symbol Offset은 할당되는 데이터 버스트의 OFDMA 심볼 시작위치를 나타내는 것으로서, 상기 OFDMA Symbol Offset의 단위는 OFDMA 심볼이다. 상기 Subchannel Offset은 데이터 버스트를 전송하는 부채널의 시작 인덱스 번호를 나타낸다. 상기 Duration은 데이터 버스트가 점유하는 OFDMA 슬럿의 개수를 나타낸다. 상기 Repetition Coding Indication은 전송할 데이터 버스트의 정보 코드가 반복 코딩(repetition coding) 되었는지를 나타낸다. 마지막으로 상기 Reserved bit는 상기 MAP 정보요소가 정수배의 byte 단위 길이를 갖도록 패딩(padding) 해주는 bit를 나타낸다.

이하에서, 상기 본 발명에 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 상기 표 3의 하향링크 MAP 정보요소 구성의 또 다른 실시예를 표 5를 참조하여 살펴보기로 한다. 하기 표 5는 본 발명이 제안하는 소프트 핸드오버 제공을 위한 하향링크 MAP 정보요소 구성의 또 다른 예(OFDMA Downlink PUSC Data Allocation in Another BS IE(case 2))를 나타낸다.

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 상기 표 5의 MAP 정보요소가 상기 표 3의 MAP 정보요소와 다른 점은 상기 Used Subchannels 정보가 추가되었다는 점이다. 상기 표 5에서 Used Subchannels은 상기 MAP 정보요소에 의해 할당되는 인접 섹터의 PUSC 부채널 영역의 범위를 지정한다. 즉, 단말기는 상기 Used Subchannels에 포함된 bit-map 정보를 사용하여 인접 섹터가 사용 중인 부채널의 정보를 알 수 있다. 상기 표 5에서 Used Subchannels을 제외한 나머지 필드들은 상기 표 3에서 사용된 필드들과 동일하므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 단지, 상기 MAP 정보요소의 길이가 총 80bit이므로, 이에 대응하여 상기 Length 필드는 10으로 설정된다.

또한 본 발명에서는 핸드오버 개시 이전 또는 핸드오버 개시 과정 중에 상위 메시지를 통하여 하향링크 Used Channels 정보를 단말기에게 알려준다면, 소프트 핸드오버 중에는 상기 표 3에서 보인 MAP 정보요소가 사용될 수 있다. 만약, 소프트 핸드오버 수행 전에 상기 Used Channels 정보를 단말기에게 알려주지 않는다면 상기 표 5에서 보인 MAP 정보요소를 사용해야 한다. 즉, 시스템의 상황에 따라 상기 표 3의 MAP 정보요소 또는 상기 표 5의 MAP 정보요소가 사용될 수 있다.

상기 도 4d의 MAP 정보요소 사용 방법을 상기 도 4b와 상기 도4c와 비교할 때, MAP 정보요소의 사용량은 크지만, 액티브 셋의 모든 섹터가 단말기에게 할당된 모든 데이터 버스트의 위치 정보를 알려준다. 따라서, 단말기는 모든 섹터의 MAP 메시지를 수신할 필요 없이, 어느 한 섹터의 MAP 메시지를 수신하더라도 자신에게 할당된 데이터 버스트들의 위치를 알 수 있다. 이 때, 단말기는 프리앰블과 같은 제어신호 수신세기가 큰 섹터를 선택하고, 그 섹터로 송신되는 MAP 메시지를 선택할 수 있다. 따라서 상기와 같은 MAP 정보요소 사용 방법을 사용하여, MAP 정보 전달의 성공확률을 높일 수 있다.

이상에서와 같은 상기 본 발명의 소프트 핸드오버를 수행하기 위해서는, 단말기와 두 기지국, 즉 서빙 기지국 및 타겟 기지국간 송수신 신호의 전송지연 차이가 OFDM 심볼의 사이클릭 프리픽스(CP: cyclic prefix, 이하 "CP"라 칭하기로 한다) 길이보다 충분히 작아야 한다. 즉, 상기 두 기지국간 송수신 신호의 전송지연 차이가 상기 CP의 길이보다 큰 경우, 상기 단말기 수신단과 기지국 수신단의 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 처리과정에서 심벌간 간섭(Inter-symbol interference)이 발생할 수 있다.

여기서, 상기 두 수신신호의 전송지연은 하향링크로 전송되는 프리앰블의 수신도착 시간차이로 추정할 수 있다. 즉, 상기 단말기에서는 소프트 핸드오버를 개시하기 전에 각 인접 셀로부터 수신되는 프리앰블의 도착시간을 측정하고, 현재 연결된 셀의 프리앰블 도착시간을 기준으로 그 차이를 계산한다. 이후, 상기 계산된 값을 서빙 기지국에게 보고하고, 그러면 상기 서빙 기지국은 상기 보고된 값을 이용하여 소프트 핸드오버의 허용 여부를 결정한다. 이를 수식으로 표현하면 하기 수학식 1과 같다. 즉, 상기한 소프트 핸드오버 요구조건을 시스템에 적용하기 위해 하기 수학식 1을 사용할 수 있다.

Arrival_Time_Difference(j) = 1st_Arrival_Time_AS - Arrival_Time(j)

여기서, 상기 Arrival_Time_Difference(j)는 네이버 셋에 포함된 j번째 섹터 수신신호의 상대적인 도착시점을 나타낸다. 상기 1st_Arrival_Time_AS는 액티브 셋에 포함된 섹터들의 프리앰블 수신신호 도착시점 중에서 가장 먼저 도착한 시점을 의미한다. 상기 Arrival_Time(j)는 j번째 섹터의 프리앰블 수신신호의 도착시점을 의미한다. 이 때, 상기 수학식 1의 Arrival_Time_Difference(j) 값은 단말기가 측정하고 핸드오버 개시 요구 메시지에 포함시켜 기지국에게 보고한다. 통상적으로, IEEE 802.16 시스템에서는 핸드오버 개시 요구 메시지가 MOB-MSSHO-REQ 메시지이므로, 상기 MOB-MSSHO-REQ 메시지에 새롭게 포함시켜 기지국에게 보고하는 것이 바람직하다. 또한 상기 Arrival_Time_Difference(j) 값의 기본 단위는 ((Tb/32)/4)가 될 수 있으며, 여기서, 상기 Tb는 OFDMA 유효 심볼 길이를 나타낸다.

그러면 이하에서는 본 발명에서 제안하는 소프트 핸드오버와 하드 핸드오버의 혼용 방식에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 소프트 핸드오버와 하드 핸드오버의 혼용 방식을 구현하기 위해, 액티브 셋과 홀딩 셋(holding set), 그리고 네이버 셋(neighbor set)을 정의한다.

상기 액티브 셋은 상기 설명한 바와 같이 현재 단말기에게 데이터 송/수신을 위한 무선 채널을 제공하는 섹터들의 집합으로 정의된다.

상기 홀딩 셋은 상기 액티브 셋에 포함되지 않는 섹터들의 집합으로, 이 섹터들의 수신세기는 액티브 셋의 요구조건을 만족시키나 시스템의 결정에 의해 액티브 셋에 포함되지 않는 섹터들이다. 이 때, 서로 다른 기지국의 두 섹터간에서 상기 두 섹터가 동일한 PUSC 부채널 영역을 사용하는 경우에는, 시스템은 단말기에게 소프트 핸드오버 대신 하드 핸드오버를 지시할 수도 있다. 상기의 경우에 상기 해당 섹터는 홀딩 셋으로 포함될 수 있다.

상기 네이버 셋은 인접 섹터들의 집합 중에서 상기 액티브 셋과 홀딩 셋에 포함된 섹터들을 제외한 나머지 섹터들의 집합이다.

다음으로, 여기서는 본 발명에 따른 소프트 핸드오버를 위한 상기 액티브 셋의 관리 방법을 살펴보기로 한다. 이 때, 상기 액티브 셋에 포함될 수 있는 최대 섹터들의 개수는 시스템에 의해 제한되는 것이 바람직하다.

본 발명이 제안하는 액티브 셋 관리 기법에서는 하기의 수학식 2과 수학식 3이 모두 만족하는 경우에 있어서, 해당 인접 섹터를 액티브 셋에 포함시킬 수 있다.

Max_P_RX_AS - P_RX(j) H (dB)

여기서, 상기 Max_P_RX_AS는 액티브 셋에 포함된 섹터들의 프리앰블 수신신호 세기 중에서 최대값을 의미한다. 상기 P_RX(j)는 네이버 셋에 포함된 j번째 섹터의 프리앰블 수신신호 세기를 나타낸다. 상기 H는 Hysteresis margin을 의미한다.

Arrival_Time_Difference(j) c*Tg

여기서, 상기 Arrival_Time_Difference(j)는 네이버 셋에 포함된 j번째 섹터 수신신호의 상대적인 도착시점을 나타낸다. 상기 c는 1보다 같거나 작은 상수값을 나타내며, 상기 Tg는 CP의 길이를 나타낸다.

한편, 상기 액티브 셋에 포함된 섹터들 중에서 하기의 수학식 4와 수학식 5중 어느 하나라도 만족하는 경우에는, 상기 해당 인접 섹터를 상긱 액티브 셋에서 제거한다.

Max_P_RX_AS - P_RX(j) > H (dB)

1st_Arrival_Time_AS - Arrival_Time(j) > c*Tg

이상에서는, 본 발명에 따른 소프트 핸드오버를 위한 상기 액티브 셋의 관리 방법을 살펴보았다. 다음으로, 이하에서는 본 발명에 따른 소프트 핸드오버를 위한 상기 홀딩 셋의 관리 방법에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 수학식 2를 만족하는 네이버 셋의 섹터가 상기 수학식 3을 만족하지 못하여 상기 액티브 셋에 포함되지 못한 경우에는 상기 섹터를 홀딩 셋에 포함시킨다. 또한 상기 수학식 2를 만족하는 네이버 셋의 섹터가 상기 수학식 3을 만족시키나, 시스템의 지시에 의해 액티브 셋에 포함되지 못한 경우에, 이 섹터를 홀딩 셋에 포함시킨다. 또한 상기 홀딩 셋에 포함된 섹터들 중에서 수학식 4를 만족하면 해당 인접 섹터를 홀딩 셋에서 제거한다.

다음으로, 상기 홀딩 셋에 포함된 특정 섹터가 하기 수학식 6을 만족시키면, 현재 액티브 셋에 포함된 모든 섹터들을 제거하고 상기 특정 섹터만 액티브 셋에 포함시킨다. 즉 하드 핸드오버를 수행시킨다.

P_RX (j) - Max_P_RX_AS > H (dB)

그러면, 이하에서는 상기 기술한 액티브 셋과 홀딩 셋 관리 방법에 따른 바람직한 동작 실시예를 도면 도 5 내지 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 2-way 소프트 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 액티브 셋에 포함되는 섹터 개수가 2인 2-way 소프트 핸드오버의 경우를 나타낸 것이다.

상기 도 5를 참조하면, 도 5a에서 단말기(410)는 기지국1의 서비스 영역인 셀1(520)의 α섹터(521)에서 기지국2의 서비스 영역인 셀2(530)의 γ섹터(533)로 이동한다. 이 때, 상기 도 5의 실시예에서는 모든 시간축 구간(time)에서 상기 수학식 3을 만족한다고 가정한다. 또한, 도 5b에서 도시된 A 시점에서 셀2(530)의 γ섹터(533)는 상기 수학식 2를 만족하여 액티브 셋에 포함된다. 그리고 B 시점에서 셀1(520)의 α섹터(533)는 상기 수학식 4를 만족하여 액티브 셋에서 제거된다. 따라서 상기 A 시점부터 B 시점까지가 소프트 핸드오버 구간이 되며, 이 시간동안 셀1(520)의 α섹터(521)와 셀2(530)의 γ섹터(533)가 액티브 셋에 포함된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 3-way 소프트 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 액티브 셋에 포함되는 섹터 개수가 3인 3-way 소프트 핸드오버의 경우를 나타낸 것이다.

상기 도 6을 참조하면, 도 6a에서 단말기(610)는 기지국1의 서비스 영역인 셀1(620)의 α섹터(621)에서 기지국2의 서비스 영역인 셀2(630)의 γ섹터(633)를 거쳐 기지국3의 서비스 영역인 셀3(640)의 β섹터(642)로 이동한다. 이 때, 상기 도 5의 실시예에서는 모든 시간축 구간에서 수학식 3을 만족한다고 가정한다. 또한, 도 6b에서 도시된 A 시점에서 셀2(630)의 γ섹터(633)는 상기 수학식 2를 만족하여 액티브 셋에 포함된다. 그리고 B 시점에서 셀3(640)의 β섹터(642)는 상기 수학식 2를 만족하여 액티브 셋에 포함된다. 따라서 상기 A 시점부터 B 시점까지는 셀1(620)의 α섹터(621)와 셀2(630)의 γ섹터(633)가 액티브 셋에 포함된다. 다음으로, C 시점에서 셀1(620)의 α섹터(621)는 상기 수학식 4를 만족하여 액티브 셋에서 제거된다. 따라서 상기 B 시점부터 C 시점까지는 셀1(620)의 α섹터(621)와 셀2(630)의 γ섹터(633), 그리고 셀3(640)의 β섹터(642)가 액티브 셋에 포함된다. 다음으로, D 시점에서 셀2(630)의 γ섹터(633)가 수학식 3을 만족하여 액티브 셋에서 제거된다. 따라서 상기 C 시점부터 D 시점까지는 셀2(630)의 γ섹터(633)와 셀3(640)의 β섹터(642)가 액티브 셋에 포함된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 2-way 소프트 핸드오버 후 하드 핸드오버 수행 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 액티브 셋에 포함되는 섹터 개수가 2인 2-way 소프트 핸드오버가 먼저 개시된 후, 하드 핸드오버가 수행되는 경우를 나타낸 것이다.

상기 도 7을 참조하면, 도 7a에서 단말기(710)는 기지국1의 서비스 영역인 셀1(720)의 γ섹터(723)에서 기지국3의 서비스 영역인 셀3(740)의 β섹터(742)의 경계를 지나 기지국2의 서비스 영역인 셀2(730)의 γ섹터(733)로 이동한다. 이 때, 상기 도 7의 실시예에서는 모든 시간축 구간에서 수학식 3을 만족한다고 가정한다. 또한 상기 실시예에서는 설명의 용이성을 위해 셀1(720)의 α섹터, 셀3(740)의 α섹터, 그리고 셀2(730)의 β섹터의 신호는 고려하지 않는다. 도 7b에서 도시된 A 시점에서 셀3(740)의 β섹터(742)는 상기 수학식 2를 만족하여 액티브 셋에 포함된다. B 시점에서 셀2(730)의 γ섹터(733)는 상기 수학식 2를 만족하나, 시스템에서 액티브 셋의 포함을 허용하지 않는다. 따라서, 이 경우에 상기 셀2(730)의 γ섹터(733)는 홀딩 셋에 포함된다. C 시점에서 셀2(730)의 γ섹터(733)는 상기 수학식 6을 만족시킨다. 따라서 상기 C 시점에서 현재 액티브 셋에 포함된 셀1(720)의 γ섹터(723)와 셀3(740)의 β섹터(742)를 제거하고, 셀2(730)의 γ섹터(723)를 액티브 셋에 포함시킨다. 즉 상기 C 시점에서 하드 핸드오버를 수행한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신 시스템에서 네이버 셋의 섹터가 액티브 셋 또는 홀딩 셋에 포함되는 동작과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저 811단계에서 네이버 셋 j번째 섹터의 프리앰블 수신 세기를 액티브 셋의 가장 높은 프리앰블 수신세기와 비교하여, 그 비교 값이 상기한 수학식 2를 만족하는지 확인한다. 즉, 액티브 셋에 포함된 섹터들의 프리앰블 수신신호 세기 중에서 최대값과 네이버 셋에 포함된 j번째 섹터의 프리앰블 수신신호 세기의 차를 산출하여 Hysteresis margin과 비교한다. 이 때, 상기 비교결과 상기 수학식 2를 만족하면, 즉 상기 산출한 값이 상기 Hysteresis margin보다 작으면 813단계로 진행한다. 상기 813단계에서 상기 j번째 섹터의 프리앰블 도착시점을 액티브 셋의 가장 빠른 프리앰블 도착시점과 비교하여, 그 비교 값이 상기한 수학식 3을 만족하는지 체크한다. 즉, 액티브 셋에 포함된 섹터들의 프리앰블 수신신호 도착시점 중에서 가장 먼저 도착한 시점과 j번째 섹터의 프리앰블 수신신호의 도착시점의 차를 산출하여 임의의 상수값 c(c ?? 1)와 CP의 길이를 곱한 값과 비교한다. 이 때, 상기 비교결과 상기 수학식 3을 만족하면, 즉 상기 산출한 값이 상기 상수값과 CP 길이를 곱한 값보다 작으면 815단계로 진행한다. 한편, 상기 813단계에서 상기 수학식 3을 만족하지 못하는 경우에는, 817단계로 진행하여 j번째 섹터를 홀딩 셋에 포함시키고 상기 절차를 종료한다. 다음으로, 상기 815단계에서는 시스템이 j번째 섹터를 액티브 셋에 포함시킬지의 여부를 결정하고, 단말기에게 그 결정을 지시한다. 이후 상기 지시여부에 따라 819 단계 또는 817단계로 진행한다. 이 때, 상기 819단계로 진행하면, j번째 섹터를 액티브 셋에 포함시키고 상기 절차를 종료 한다.

그러면, 이하에서는 상기한 바와 같은 소프트 핸드오버를 위한 부채널 할당 및 액티브 셋 관리 방법에 따른 기능을 수행하기 위한 기지국 장치 및 단말기 장치 구조를 도 9 및 도 10을 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 도 9는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 기지국 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 상기 기지국 장치는 α섹터 안테나(901)와, β섹터 안테나(903)와, γ섹터 안테나(905)와, α섹터 TDD 듀플렉서(907)와, β섹터 TDD 듀플렉서(909)와, γ섹터 TDD 듀플렉서(911)와, α섹터 송신 무선 처리기(913)와, β섹터 송신 무선 처리기(915)와, γ섹터 송신 무선 처리기(911)와, α섹터 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리기(919)와, β섹터 IDFT 처리기(921)와, γ섹터 IDFT 처리기(923)와, 변조기(925)와, 채널 인코더(927)와, 상위계층 처리기(929)와, α섹터 수신 무선 처리기(931)와, β섹터 수신 무선 처리기(933)와, γ섹터 수신 무선 처리기(935)와, α섹터 DFT(Discrete Fourier Transform) 처리기(937)와, β섹터 DFT 처리기(939)와, γ섹터 DFT 처리기(941)와, α섹터의 채널 추정 및 등화기(943)와, β섹터의 채널 추정 및 등화기(945)와, γ섹터의 채널 추정 및 등화기(947)와, 소프트 컴바이너(949)와, 복조기(951)와, 채널 디코더(953)를 포함하여 구성된다.

상기 기지국 장치의 송신부에서는 상기 상위계층 처리기(929)에서 생성된 사용자 정보 신호를 상기 채널 인코더(927)에서 채널 코딩을 수행한다. 이어서, 상기 채널 코딩된 신호를 상기 변조기(925)에서 변조 처리한 후 각 섹터별 송신부 중에서 연결된 섹터의 송신부로 출력한다. 즉, 상기 변조된 신호는 α섹터의 송신부와, β섹터의 송신부와, γ섹터의 송신부 중에서 연결된 섹터의 송신부로 출력된다. 이 때, 상기 단말기가 소프터 핸드오버 중인 경우라면, 액티브 셋에 포함된 모든 섹터의 송신부로 상기 변조 신호가 출력된다.

먼저, 상기 기지국 장치중 상기 α섹터의 송신부에서는 상기 α섹터의 송신신호를 상기 변조기(925)로부터 입력받아 상기 α섹터 IDFT 처리기(919)와 상기 α섹터 송신 무선 처리기(913)와 상기 α섹터 TDD 듀플렉서(907)를 거쳐 상기 α섹터 안테나(901)를 통해 에어(Air) 상으로 송신한다.

다음으로, 상기 기지국 장치중 상기 β섹터의 송신부에서는 상기 β섹터의 송신신호를 상기 변조기(925)로부터 입력받아 상기 β섹터 IDFT 처리기(921)와 상기 β섹터 송신 무선 처리기(915)와 상기 β섹터 TDD 듀플렉서(909)를 거쳐 상기 β섹터 안테나(803)를 통해 에어 상으로 송신한다.

다음으로, 상기 기지국 장치중 상기 γ섹터의 송신부에서는 상기 γ섹터의 송신신호를 상기 변조기(925)로부터 입력받아 상기 γ섹터 IDFT 처리기(923)와 상기 γ섹터 송신 무선 처리기(917)와 상기 γ섹터 TDD 듀플렉서(911)를 거쳐 상기 γ섹터 안테나(805)를 통해 에어 상으로 송신한다.

상기에서는 본 발명에 따른 기지국 장치의 송신부 동작 구조를 설명하였다. 하기에서는 본 발명에 따른 기지국 장치의 수신부 동작 구조를 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 기지국 장치중 α섹터의 수신부에서는 상기 α섹터의 수신신호를 상기 α섹터 안테나(901)와 상기 α섹터 TDD 듀플렉서(907)를 통해 상기 α섹터 수신무선 처리기(931)로 출력한다. 상기 α섹터 수신무선 처리기(931)는 상기 α섹터 DFT 처리기(937)로 기저대역 신호를 출력하고, 상기 α섹터 DFT 처리기(937)는 상기 입력 신호를 DFT 처리후 상기 α섹터 채널 추정 및 등화기(941)로 출력한다. 상기 α섹터 채널 추정 및 등화기(941)에서는 α섹터 수신신호의 채널 상태를 추정한 뒤 α섹터 수신신호를 보정한다. 이후, 상기 보정된 수신신호는 상기 소프트 컴바이너(949)로 출력된다.

다음으로, 상기 기지국 장치중 β섹터의 수신부에서는 상기 β섹터의 수신신호를 상기 β섹터 안테나(903)와 상기 β섹터 TDD 듀플렉서(909)를 통해 상기 β섹터 수신무선 처리기(933)로 출력한다. 상기 β섹터 수신무선 처리기(933)는 상기 β섹터 DFT 처리기(939)로 기저대역 신호를 출력하고, 상기 β섹터 DFT 처리기(939)는 상기 입력 신호를 DFT 처리후 상기 β섹터 채널 추정 및 등화기(945)로 출력한다. 상기 β섹터 채널 추정 및 등화기(945)에서는 β섹터 수신신호의 채널 상태를 추정한 뒤 β섹터 수신신호를 보정한다. 이후 상기 보정된 수신신호는 상기 소프트 컴바이너(949)로 출력된다.

다음으로, 상기 기지국 장치중 γ섹터의 수신부에서는 상기 γ섹터의 수신신호를 상기 γ섹터 안테나(905)와 상기 γ섹터 TDD 듀플렉서(911)를 통해 상기 γ섹터 수신무선 처리기(935)로 출력한다. 상기 γ섹터 수신무선 처리기(935)는 상기 γ섹터 DFT 처리기(941)로 기저대역 신호를 출력하고, 상기 γ섹터 DFT 처리기(947)는 상기 입력 신호를 DFT 처리후 상기 γ섹터 채널 추정 및 등화기(947)로 출력한다. 상기 γ섹터 채널 추정 및 등화기(947)에서는 γ섹터 수신신호의 채널 상태를 추정한 뒤 γ섹터 수신신호를 보정한다. 이후 상기 보정된 수신신호는 상기 소프트 컴바이너(949)로 출력된다.

여기서, 상기 α섹터의 수신부와, 상기 β섹터의 수신부와, 상기 γ섹터의 수신부는 각 섹터의 해당 PUSC 영역에 포함되는 PUSC 부채널 뿐만 아니라, 다른 섹터의 PUSC 영역에 포함되는 PUSC 부채널이 해당 섹터의 안테나로 수신된다면, 시스템의 제어 명령에 따라 상기 PUSC 부채널도 수신하여 보정된 기저대역 신호로 생성하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 α섹터의 수신부와, 상기 β섹터의 수신부와, 상기 γ섹터의 수신부는 단말기의 소프터 핸드오버 유무에 따라 그 동작 여부가 결정된다. 다시 말해, 단말기가 소프터 핸드오버를 수행중이라면, 연결된 섹터, 즉 액티브 셋에 포함된 섹터의 수신부는 동작하고 다른 섹터의 수신부는 동작 하지 않는다. 이 때, 상기 소프트 컴바이너(949)는 각 섹터 수신부로 입력받은 신호를 소프트 컴바이닝한다. 여기서, 상기 소프트 컴바이너는 코히어런트 컴바이닝(coherent combining) 수행을 포함하며, 상기 다수의 신호를 개별적으로 보정한 다음 컴바이닝시에 채널 상태 정보를 가중치로 사용하여 컴바이닝을 수행한다. 또한, 상기 소프트 컴바이너의 대표적인 예로서 최대비 결합기(maximal ratio combiner)가 사용될 수 있다. 상기한 바와 같은 상기 소프트 컴바이너(949)의 처리로 소프터 핸드오버시에 상향링크 신호의 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻을 수 있다. 다음으로, 상기 소프트 컴바이너(949)의 처리 후 상기 변조기(851)와 상기 채널 디코더(953)을 거쳐 사용자 신호는 복원된다.

한편, 상기 소프터 핸드오버가 아닌 일반적인 상향링크 신호를 수신하는 경우에는, 상기 세 개의 섹터 수신부, 즉 α섹터의 수신부와, 상기 β섹터의 수신부와, 상기 γ섹터의 수신부 중에서 단말기와 연결된 하나의 섹터 수신부가 동작하게 된다. 이 때, 상기 소프트 컴바이너(949)는 입력받은 신호를 그대로 상기 변조기(951)로 출력하고, 출력된 신호는 상기 변조기(951)와 상기 채널 디코더(953)를 거쳐 사용자 신호는 복원된다.

또한, 상기 소프터 핸드오버가 아닌 소프트 핸드오버만 수행하는 경우에는, 즉 액티브 셋에 포함된 모두 섹터들이 각기 다른 기지국의 섹터일 경우에 따른 수신신호 처리 과정은, 상기 설명한 일반적인 상향링크 신호의 수신처리 과정과 동일하다. 단, 최종적으로 복원된 사용자 신호를 기지국 제어기 또는 마스터 기지국으로 전송하여, 상기 기지국 제어기 또는 마스터 기지국에서는 다수의 기지국으로부터 수신한 신호들 중에서 최상의 상태를 갖는 사용자 신호를 선택하도록 한다.

상기 도 9에서는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 기지국 장치 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기 장치 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 10을 참조하면, 상기 가입자 단말기 장치는 안테나(1001)와 TDD 듀플렉서(1003)와, 송신 무선 처리기(1005)와 IDFT 처리기(1007)와, 변조기(1009)와, 채널 인코더(1011)와, 상위계층 처리기(1013)와, 수신 무선 처리기(1015)와, DFT 처리기(1017)와, α섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1019)와, β섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1021)와, γ섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1023)와, 소프트 컴바이너(1025)와, 복조기(1027)와, 채널 디코더(1029)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 단말기 장치의 송신부에서는 상기 상위계층 처리기(1013)에서 생성된 사용자 정보 신호를 상기 채널 인코더(1011)에서 채널 코딩한 다음에 상기 변조기(1009)에서 변조 처리한다. 상기 변조된 송신신호는 상기 IDFT 처리기(1007)와 상기 송신 무선 처리기(1005)와 상기 TDD 듀플렉서(1003)를 거쳐 안테나(1001)를 통해 송신된다.

다음으로, 상기 단말기 장치의 수신부에서는 상기 TDD 듀플렉서(1003)에서 TDD 방식으로 상기 안테나(1001)를 통해 신호를 수신한다. 상기 수신된 신호를 상기 수신 무선 처리기(1015)로 출력하고, 상기 수신 무선 처리기(1015)에서는 기저대역신호를 상기 DFT 처리기(1017)로 출력한다. 상기 DFT 처리기(1017)에서는 입력된 기저대역 신호를 DFT 처리한 후, 처리된 신호를 해당 섹터(세그먼트)의 채널추정 및 등화기(1019),(1021),(1023)로 출력한다.

한편, 상기 단말기가 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버 중에는 둘 이상의 섹터로부터 데이터 버스트를 수신하게 된다. 따라서, 상기 단말기 수신부에서는 각 섹터로부터 수신된 신호를 개별적으로 보정을 수행하고, 이후 상기 보정한 신호들을 소프트 컴바이닝해야 한다. 상기와 같은 처리 과정이 상기 도 10에서는 α섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1019)와, β섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1021)와, γ섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1023)와, 소프트 컴바이너(1025)에서 수행된다.

다음으로, 상기 각 섹터의 세그먼트에 포함된 부채널 신호를 처리하기 위해서, 상기 DFT 처리기(1017)의 출력 신호는 상기 각 섹터 부채널의 채널추정 및 등화기(1019),(1021),(1023)로 입력된다.

보다 구체적으로, 상기 α섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1019)에서는 α섹터의 세그먼트 영역에 포함된 부채널 수신신호를 채널 추정(channel estimation)을 수행하고, 이후 상기 추정 결과값을 이용하여 부채널 수신신호를 보정한다. 상기 β섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1021)에서는 β섹터의 세그먼트 영역에 포함된 부채널 수신신호를 채널 추정(channel estimation)을 수행하고, 이후 상기 추정 결과값을 이용하여 부채널 수신신호를 보정한다. 상기 γ섹터(세그먼트) 부채널의 채널 추정 및 등화기(1023)에서는 γ섹터의 세그먼트 영역에 포함된 부채널 수신신호를 채널 추정(channel estimation)을 수행하고, 이후 상기 추정 결과값을 이용하여 부채널 수신신호를 보정한다.

다음으로, 상기 소프트 컴바이너(1025)에서는 상기 각 섹터의 채널 추정 및 등화기(1019),(1021),(1023)로부터 입력받은 수신신호를 소프트 컴바이닝한다. 이 때, 상기 소프트 컴바이너의 대표적인 예로서 최대비 결합기(maximal ratio combiner)가 사용될 수 있다. 상기한 바와 같은 소프트 컴바이너(1025)의 처리 과정으로 하향링크 신호의 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻을 수 있다. 다음으로, 상기 소프트 컴바이너(1025)의 출력 신호는 복조기(1027)로 입력되고, 그 다음 채널 디코더(1029)를 거쳐 사용자 신호가 복원된다.

한편, 상기 단말기가 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버 중이 아니라면, 하나의 섹터로부터 데이터 버스트를 수신하게 된다. 따라서, 이 경우에 단말기 수신부에서는 상기 3개의 채널 추정 및 등화기(1019),(1021),(1023) 중에서 연결된 하나의 채널 추정 및 등화기가 동작한다. 즉, 상기 DFT 처리기(1017)의 출력 신호는 해당 채널 추정 및 등화기로 입력되고, 해당 채널 추정 및 등화기는 상기 소프트 컴바이너(1025)로 신호를 출력시킨다. 이 때, 소프트 핸드오버 과정 중이 아니므로, 상기 소프트 컴바이너(1025)는 입력된 신호를 그대로 상기 복조기(1027)로 출력시킨다. 이후 상기 신호는 상기 채널 디코더(1029)를 거쳐 사용자 신호로 복원된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 소프트/소프터 핸드오버를 위한 상향링크와 하향링크의 데이터 버스트 전송 방법과 송수신기 구조에 제안하였다.

먼저, 본 발명의 하향링크에서는 액티브 셋에 포함된 각 섹터에서 해당 단말기에게 다수개의 PUSC 부채널을 할당하고 동일 데이터를 전송하며, 단말기 수신기에서는 상기 다수개의 PUSC 부채널 신호들을 소프트 컴바이닝(soft combining) 하여, 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 구현한다. 다음으로, 본 발명의 상향링크에서는 액티브 셋에 포함된 섹터중에서 한 섹터의 PUSC 영역에 해당되는 PUSC 부채널을 단말기에게 할당하고, 단말기는 할당된 PUSC 부채널로 데이터를 송신하고, 다수의 기지국 또는 다수의 섹터가 상향링크 신호를 수신하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 구현한다.

또한 본 발명에서는 상기 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버의 수행을 위해 요구되는 단말기의 송/수신기 구조와 기지국의 송/수신기 구조를 제안하였다. 상기와 같은 방법으로 OFDMA 시스템에서 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버를 구현하여, 셀 경계에 위치한 단말기들의 수신 신호 품질을 향상시키며, 또한 하드 핸드오버의 단점인 핑퐁 현상을 방지시킬 수 있도록 한다.

이상과 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명 범위는 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트 핸드오버를 위한 장치 및 방법에 따르면, 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 소프트 핸드오버와 소프터 핸드오버의 구현을 위하여 상향링크와 하향링크의 데이터 버스트 전송 방법과 단말기 및 기지국의 송수신기 구조를 통해, PUSC 부채널 데이터 전송 방식과 송수신기를 사용하여 소프트 핸드오버 및 소프터 핸드오버를 구현함으로써, 셀 경계에 위치한 단말기들의 수신신호 품질을 향상시킬 수 있으며, 또한 하드 핸드오버의 단점인 핑퐁 현상을 방지할 수 있는 이점을 가진다.

도 1은 일반적인 OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 셀 구조를 도시한 도면,

도 2는 일반적인 하드 핸드오버 적용시 발생되는 핑퐁 현상을 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 일반적인 IEEE 802.16 OFDMA-TDD 통신 시스템의 PUSC 부채널과 FUSC 부채널 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 소프트 핸드오버 단말기를 위한 PUSC 부채널 할당 방식의 실시예들을 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 2-way 소프트 핸드오버 수행 과정을 개략적으로 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 3-way 소프트 핸드오버 수행 과정을 개략적으로 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 2-way 소프트 핸드오버 후 하드 핸드오버를 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신 시스템에서 네이버 셋의 섹터가 엑티브 셋 또는 홀딩 셋에 포함되는 동작과정을 개략적으로 도시한 순서도,

도 9는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 기지국 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하기 위한 가입자 단말기 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면.

Claims

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 기지국 장치에 있어서,

생성된 사용자 정보 신호를 채널 코딩 및 변조 처리한 후 각 섹터별 송신부 중에서 상기 사용자 정보에 대응한 단말기와 연결되는 섹터의 송신부로 출력하는 섹터별 송신부와,

각 섹터에 대응하는 수신신호들을 수신하고, 상기 수신된 신호들을 DFT(Discrete Fourier Transform) 처리한 후 상기 수신신호들을 개별적으로 보정하고 상기 개별적으로 보정된 다수의 수신신호들에 채널 상태 정보를 가중치로 사용하여 소프트 컴바이닝을 수행하는 섹터별 수신부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신부는,

상기 단말기가 소프터 핸드오버 중인 경우에는 모든 섹터의 송신부로 상기 변조 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제1항에 있어서, 상기 섹터별 수신부는,

각 섹터로부터 수신되는 수신신호의 채널 상태를 추정하여 해당 섹터의 수신신호로 보정하는 채널 추정 및 등화기와,

상기 채널 추정 및 등화기에서 보정된 수신신호를 소프트 컴바이닝하는 소프트 컴바이너를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제3항에 있어서, 상기 소프트 컴바이너는 최대비 결합기(maximal ratio combiner)인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제3항에 있어서, 상기 소프트 컴바이너는,

소프터 핸드오버 수행중인 경우, 각 섹터들을 제어하여 상기 각 섹터중에서 연결된 섹터의 수신부로부터 입력받은 신호를 소프트 컴바이닝하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제3항에 있어서, 상기 소프트 컴바이너는,

소프터 핸드오버가 아닌 경우, 각 섹터들의 수신부 중 단말기와 연결되어 동작하는 하나의 섹터로부터 입력받은 신호만을 그대로 출력하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제1항에 있어서, 상기 섹터별 수신부는 시스템의 제어 명령에 따라 다른 섹터의 PUSC 영역에 포함되는 PUSC 부채널을 수신하여 보정된 기저대역 신호로 생성하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버를 위한 단말기 장치에 있어서,

생성된 사용자 정보 신호를 채널 코딩 및 변조 처리 후 시분할적으로 안테나를 통해 출력하는 송신부와,

상기 안테나를 통해 수신되는 수신신호를 기저 대역신호로 변환 및 DFT 처리 후, 상기 처리된 신호를 각 섹터에 대응하는 채널 추정 및 보정하는 수신부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제8항에 있어서, 상기 수신부는,

각 섹터로부터 수신된 신호를 개별적으로 각각 보정을 수행하고, 이후 상기 보정된 신호들을 소프트 컴바이닝하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제8항에 있어서, 상기 수신부는,

각 섹터별 영역에 포함된 부채널 수신신호에 대해 개별적으로 채널 추정을 수행하고, 이후 상기 추정 결과값을 이용하여 각각의 부채널 수신신호를 보정하여 출력하는 섹터별 채널 추정 및 등화기와,

상기 채널 추정 및 등화기로부터 입력받은 수신신호를 소프트 컴바이닝하는 소프트 컴바이너를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
제10항에 있어서, 상기 소프트 컴바이너는 최대비 결합기(maximal ratio combiner)인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제8항에 있어서, 상기 수신부는,

단말기가 소프트 핸드오버 EH는 소프터 핸드오버 중이 아니면, 상기 섹터별 채널 추정 및 등화기 중에서 단말기에 연결된 하나의 채널 추정 및 등화기를 동작하고, 상기 동작하는 채널 추정 및 등화기로부터 출력되는 신호를 상기 소프트 컴바이너에서 그대로 출력하여 사용자 신호로 복원하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 핸드오버 방법에 있어서,

하향링크에서 액티브 셋에 포함된 각 섹터에서 해당 단말기에게 다수개의 PUSC 부채널을 할당하여 동일 데이터를 전송하면, 상기 다수개의 PUSC 부채널 신호들을 소프트 컴바이닝(soft combining)하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 수행하는 단계와,

상향링크에서 액티브 셋에 포함된 각 섹터 중에서 한 섹터의 PUSC 영역에 해당되는 PUSC 부채널을 단말기에게 할당하고, 상기 단말기는 상기 할당된 PUSC 부채널로 데이터를 송신하고, 이후 다수의 기지국 또는 다수의 섹터가 상향링크 신호를 수신하여 소프트 핸드오버 또는 소프터 핸드오버를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.