무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치 및 방법

(56) 선행기술조사문헌
US 2005/111408 A1
KR100348676 B1*
KR1020020030868 A
KR1020020061330 A
KR1020040015761 A
KR1020050079856 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
특허청구의 범위
청구항 1
무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법에 있어서,서빙 기지국과 통신 중 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는 간섭 신호의 신호대 잡음비를 검사하여,상기 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신된 간섭 신호의 신호대 잡음비 중 간섭 제거 임계 값 이상인 간섭 신호를 수신 신호로부터 제거하는 과정과,상기 간섭 신호의 제거 중에 상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 상기 간섭 신호의 신호대잡음비간의 차가 핸드오버 요구 임계값에 도달하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 핸드오버요구 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 타겟 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 시그널링 신호는,상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 상기 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는간섭 신호들의 수신 신호대 잡음비간의 차 값을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버
방법.
청구항 3
제 1 항에 있어서,상기 핸드오버 요구 시그널링 신호 송신 후 소정 값으로 설정된 타이머를 구동하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 응답 신호가 수신되지 않을 시 상기 타이머에 설정된 시간 단위로 상기 핸드오버 요구 시그널링 신호를 재전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버방법.
청구항 4
제 1 항에 있어서, 상기 제거하는 과정은,수신되는 모든 간섭 신호들 중 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비와 상기 적어도 하나의인접한 기지국으로부터 수신된 신호의 잡음비간 차가 간섭 신호 후보 결정을 위한 미리 결정된 임계값보다 작다면, 상기 적어도 하나의 인접한 기지국을 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정과,기 간섭 제거 후보 그룹의 신호들 중 상기 간섭 제거 임계값보다 큰 신호를 송신하는 기지국들을 간섭 제거그룹에 등록하는 과정과,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터 수신된 신호에 의한 간섭만을 제거하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 5
제 4 항에 있어서,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값보다 낮은 경우 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 6
제 4 항에 있어서,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값 내의범위에서 작아지는 경우 기지국을 상기 간섭 제거 그룹에 유지하고, 상기 기지국으로부터 수신된 신호에 의한간섭 제거를 유지함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 7
청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 시뮬레이션 하여 결정함을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 8
청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 필드에서 검사하여 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 9
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 4 항에 있어서,핸드오버 완료 시 상기 서빙 기지국을 간섭 제거 후보 기지국 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 10
제 4 항에 있어서,간섭을 제거하는 중인 기지국 신호가 상기 간섭 제거 임계값보다 작아지는 경우 미리 설정된 시간 동안 상기 간섭 제거 임계값보다 작은 값을 유지하면, 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 11
청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 1 항에 있어서,상기 서빙 기지국으로부터의 수신 신호가 수신 신호 검출 가능 임계값보다 작아질 때까지 핸드오버 허락이 되지않는 경우 핸드오버를 종료하는 과정과,
새로운 서빙 기지국을 찾는 초기 설정을 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 12
무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법에 있어서,서빙 기지국과 통신 중 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는 간섭 신호의 신호대 잡음비를 검사하여,상기 인접 기지국들로부터 수신된 간섭 신호의 신호대 잡음비가 간섭 제거 임계 값 이상인 경우, 수신된 신호에서 상기 간섭 신호를 제거하는 과정과,상기 간섭 신호의 제거 시 복조된 심볼로부터 송신된 심볼을 추정하고 상기 복조된 심볼과 추정된 심볼간 에너지의 차를 계산하는 과정과,상기 에너지의 차 값이 핸드오버 요구 임계값에 도달하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 핸드오버요구 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 13
제 12 항에 있어서, 상기 시그널링 신호는,상기 간섭이 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 상기 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는 간섭신호들의 수신 신호대 잡음비간의 차 값을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 14
제 12 항에 있어서,
상기 핸드오버 요구 시그널링 신호 송신 후 소정 값으로 설정된 타이머를 구동하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 응답 신호가 수신되지 않을 시 상기 타이머에 설정된 시간 단위로 상기 핸드오버 요구 시그널링 신호를 재전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버방법.
청구항 15
제 12 항에 있어서, 상기 제거하는 과정은,
수신되는 모든 간섭 신호들 중 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비와 상기 적어도 하나의인접한 기지국으로부터 수신된 신호의 잡음비간 차가 간섭 신호 후보 결정을 위한 미리 결정된 임계값보다 작다면, 상기 적어도 하나의 인접한 기지국을 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정과,상기 간섭 제거 후보 그룹의 신호들 중 상기 간섭 제거 임계값보다 큰 신호를 송신하는 기지국들을 간섭 제거그룹에 등록하는 과정과,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터 수신된 신호에 의한 간섭만을 제거하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 16
제 15 항에 있어서,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값보다 낮은 경우 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 17
제 15 항에 있어서,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값 내의범위에서 작아지는 경우 기지국을 상기 간섭 제거 그룹에 유지하고, 상기 기지국으로부터 수신된 신호에 의한간섭 제거를 유지함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 18
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 16항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 시뮬레이션 하여 결정함을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 19
청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 필드에서 검사하여 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 20
청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 15 항에 있어서,핸드오버 완료 시 상기 서빙 기지국을 간섭 제거 후보 기지국에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 21
제 15 항에 있어서,간섭을 제거하는 중인 기지국 신호가 상기 간섭 제거 임계값보다 작아지는 경우 미리 설정된 시간 동안 간섭 제거 임계값보다 작은 값을 유지하면, 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 22
청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 12 항에 있어서,상기 서빙 기지국으로부터의 수신 신호가 수신 신호 검출 가능 임계값보다 작아질 때까지 핸드오버 허락이 되지않는 경우 핸드오버를 종료하는 과정과,새로운 서빙 기지국을 찾는 초기 설정을 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 23
무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법에 있어서,서빙 기지국과 통신 중 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는 간섭 신호의 신호대 잡음비를 검사하여,상기 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신된 간섭 신호의 신호대 잡음비 중 간섭 제거 임계 값 이상인 간섭 신호를 수신 신호로부터 제거하는 과정과,상기 간섭 신호의 제거 중에 상기 간섭 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 핸드오프 시도를 위한 임계값에 도달하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 핸드오버시도를 위한 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함함을 특징으로 하는무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 24
제 23 항에 있어서, 상기 시그널링 신호는,상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 적어도 하나의 인접한 기지국으로부터 수신되는 간섭신호들의 수신 신호대 잡음비간의 차 값을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 25
제 23 항에 있어서,상기 핸드오버 요구 시그널링 신호 송신 후 소정 값으로 설정된 타이머를 구동하는 과정과,상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 응답 신호가 수신되지 않을 시 상기 타이머에 설정된 시간 단위로 상기 핸드오버 요구 시그널링 신호를 재전송하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 26
제 23 항에 있어서, 상기 제거하는 과정은,수신되는 모든 간섭 신호들 중 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비와 상기 적어도 하나의
인접한 기지국으로부터 수신된 신호의 잡음비간 차가 간섭 신호 후보 결정을 위한 미리 결정된 임계보다작다면, 상기 적어도 하나의 인접한 기지국을 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정과,상기 간섭 제거 후보 그룹의 신호들 중 상기 간섭 제거 임계값보다 큰 신호를 송신하는 기지국들을 간섭 제거그룹에 등록하는 과정과,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터 수신된 신호에 의한 간섭만을 제거하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 27
제 26 항에 있어서,
상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값보다 낮은 경우 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 28
제 26 항에 있어서,
상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값 내의범위에서 작아지는 경우 기지국을 상기 간섭 제거 그룹에 유지하고, 상기 기지국으로부터 수신된 신호에 의한간섭 제거를 유지함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 29
청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 시뮬레이션 하여 결정함을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 30
청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서, 상기 간섭 신호 변동 임계값은,평균 페이딩에 따른 도플러 주파수 변화 및 신호 세기의 변화를 필드에서 검사하여 결정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 31
청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 26 항에 있어서,핸드오버 완료 시 상기 서빙 기지국을 간섭 제거 후보 기지국에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 32
제 26 항에 있어서,간섭을 제거하는 중인 기지국 신호가 상기 간섭 제거 임계값보다 작아지는 경우 미리 설정된 시간 동안 상기 간섭 제거 임계값보다 작은 값을 유지하면, 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 33
청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 23 항에 있어서,상기 서빙 기지국으로부터의 수신 신호가 수신 신호 검출 가능 임계값보다 작아질 때까지 핸드오버 허락이 되지않는 경우 핸드오버를 종료하는 과정과,새로운 서빙 기지국을 찾는 초기 설정을 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법.
청구항 34
무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치에 있어서,적어도 하나의 기지국으로부터의 채널을 추정하고, 상기 추정된 채널 정보를 이용하여 기지국으로부터 수신된신호 중 서빙 기지국의 신호를 데이터로 변환하는 수신부와,상기 수신부에서 처리된 신호 중 특정 간섭 기지국의 간섭 신호를 생성하고, 상기 채널 추정 정보를 이용하여간섭 제거 신호를 생성하는 간섭 제거 신호 생성부와,기지국으로 송신할 신호와 제어 메시지의 송신을 수행하는 송신부와,상기 기지국들 중 간섭 기지국들로부터 수신된 간섭 신호의 세기가 간섭 제거 임계 값보다 크다면, 상기 간섭제거 신호 생성부를 제어하여 수신된 신호로부터 상기 간섭 신호를 제거하도록 제어하며, 상기 간섭 신호의 제거를 수행하는 중에 특정 기지국으로부터 수신된 간섭 신호의 세기가 핸드오버 조건을 만족할 시, 서빙 기지국으로 핸드오버 요구메시지를 생성하고 상기 송신부를 제어하여 이의 전송을 제어하고, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널의 해제를 제어하고, 상기 특정 기지국으로 호를 연결을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 35
제 34 항에 있어서, 상기 핸드오버 조건은,상기 간섭 신호가 제거된 신호의 신호대 잡음비와 상기 간섭 신호의 신호대 잡음비간 차가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 36
제 34 항에 있어서, 상기 핸드오버 조건은,상기 간섭 신호를 제거할 때 복조된 심볼로부터 송신된 심볼을 추정하고 상기 복조된 심볼과 추정된 심볼간 에너지의 차를 계산하여 상기 에너지의 차 값이 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우임을 특징으로 하는 무선 통 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 37
제 34 항에 있어서,상기 핸드오버 조건은,인접 기지국들로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 핸드오버 시도를 위한 임계값을 초과하는 경우임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 38
제 34 항에 있어서,상기 제어부는, 수신되는 모든 간섭 신호들 중 상기 서빙 기지국으로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비와 타 기지국으로부터 수신된 신호의 잡음비간 차가 미리 결정된 임계값 내에 존재할 시 상기 타 기지국들을 간섭 제거후보 그룹에 등록하고, 상기 간섭 제거 후보 그룹의 신호들 중 상기 간섭 제거 임계값보다 큰 신호를 송신하는기지국들을 간섭 제거 그룹에 등록하며, 상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터 수신된 신호의 간섭을제거함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 39
제 38 항에 있어서,상기 제어부는,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값보다 낮은 경우 상기 간섭 제거 그룹에서 삭제하고 상기 간섭 제거 후보 그룹에 등록함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 40
제 38 항에 있어서,상기 제어부는,상기 간섭 제거 그룹에 등록된 기지국으로부터의 수신된 신호의 신호대 잡음비가 간섭 신호 변동 임계값 내의범위에서 작아지는 경우 기지국을 상기 간섭 제거 그룹에 유지하고, 상기 기지국으로부터 수신된 신호에 의한간섭 제거를 유지함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 41
제 38 항에 있어서,상기 제어부는,상기 핸드오버 완료 시 상기 서빙 기지국을 간섭 제거 후보 기지국에 등록함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 42
제 34 항에 있어서, 상기 핸드오버 요구 메시지는,상기 간섭 신호가 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 적어도 하나의 인접한 기지국들로부터 전송되는 간섭신호들의 수신 신호대 잡음비간의 차 값을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
청구항 43
청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
제 34 항에 있어서, 상기 제어부는,상기 핸드오버 요구 메시지의 송신 후 소정 값으로 설정된 타이머를 구동하고 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버 응답 신호가 수신되지 않을 시 상기 타이머에 설정된 시간 단위로 상기 핸드오버 요구 메시지를 재전송함을특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 무선 통신 시스템에서 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 <16> 무선통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것이다.
<17> 통상적으로 무선 통신 시스템은 사용자의 위치에 제약 없이 통신을 수행할 수 있도록 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템의 가장 대표적인 시스템으로 이동통신 시스템을 들 수 있다. 상기 이동통신 시스템은 CDMA방식을 기반으로 하여 사용자들을 구분하고, 음성 통신을 위주로하는 시스템에서 출발하였다.
<18> 그런데, 상기 이동통신 시스템이 점차로 발전하면서 데이터 서비스를 제공할 수 있게 되면서, 사용자들 또한 데이터 서비스에 대한 관심이 증대되고 있다. 이와 같이 데이터 서비스에 대한 관심이 증대되면서 사용자들은 보다 높은 데이터 전송률을 제공할 수 있는 이동통신 시스템을 원하게 되었다. 따라서 CDMA 방식을 기반으로 하는무선 통신 시스템에서 보다 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위하여 제3세대 이동통신 시스템이 개발되어 상용화에 이르렀다. 현재 3세대 이동통신 시스템은 부분적으로 서비스되고 있다.
<19> 그러나, CDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템은 제한된 자원으로 인하여 보다 고속의 데이터 서비스를 제공하는데 한계에 다다르고 있다. 따라서 CDMA 방식이 아닌 다른 방식으로 이동통신 서비스를 제공하기 위한 다양한시도들이 이루어지고 있다. 이러한 시도들 중 하나의 방식이 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDM) 방식이다.
<20> OFDM 방식을 이용하는 대표적인 기술들로는 IEEE802.16e의 기술과, WiBro 시스템 및 3G LTE(Long termevolution) 기술들이 있다. 이러한 방식의 시스템들에서는 OFDM 방식을 사용하여 CDMA 방식의 기술에서보다 많은 데이터를 고속으로 전송할 수 있게 되었다.
<21> 그런데, 상기 OFDM 방식을 이용하여 다수의 사용자들에게 할당하기 위해서는 OFDMA 방식을 사용하여야 한다. 이와 같이 OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서는 인접한 기지국들간 전송된 신호의 간섭이 문제로 작용할 수 있다. 즉, 인접한 기지국으로부터 전송된 신호에서 동일한 직교 주파수의 신호가 중첩되어 수신되는 경우단말에서는 이를 수신할 수 없거나 또는 수신 성능이 매우 저하되는 문제가 있다. 따라서 이전까지의 OFDMA 방을 사용하는 시스템에서는 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor : 이하 "FRF"라 함)를 대체로 3으로사용하는 방법이 제안되었다. 이는 전체 사용 가능한 직교 주파수 자원의 1/3만을 사용하는 방식이다. 이는 기지국이 3섹터 구조를 가짐으로써 하나의 섹터에 1/3의 자원만을 할당하면, 나머지 섹터들과 직교 주파수들간 충돌 없이 사용할 수 있게 되는 것이다.
<22> 그런데, 현재 제안되고 있는 OFDM 방식을 이용하는 대표적인 기술들로는 IEEE802.16e의 기술과, WiBro 시스템및 3G LTE(Long term evolution) 기술들은 FRF를 1로 사용하는 시스템을 채택하고 있다. 이와 같이 주파수 재사용 계수를 1로 사용하는 경우에는 앞에서 설명한 바와 같이 셀의 경계 영역에서 통신이 불가능해지거나 또는 수신 성능이 현저히 저하되는 문제가 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 해결 방안들이 제안되고 있다.
<23> 한편, 무선 통신 시스템에서는 사용자의 이동성에 제약이 없어야 한다. 따라서 무선 통신 시스템에서는 사용자의 이동성 제약을 극복하기 위해 핸드오버 기술이 개발되어 사용되고 있다. 핸드오버란, 통신을 수행하는 단말이 자신이 속한 특정 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동하는 경우 상기 단말이 수행하던 통신을 계속 유지하도록 하는 방법이다.
<24> 그러면 핸드오버 상황이 발생할 수 있는 경우를 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다. 도 1은 무선 통신 시스템이셀룰라 시스템으로 구성된 경우 핸드오버 상황을 설명하기 위한 개념도이다.
<25> 참조부호 110, 120 및 130은 각각 기지국들을 의미한다. 이러한 각 기지국들(110, 120, 130)은 기지국 신호의송달 거리에 따라 참조부호 111, 121 및 131과 같이 각각의 셀 영역들을 가진다. 따라서 상기 각 기지국들(11,120, 130)은 각 기지국의 영역들간 상호 중첩되는 지역이 발생하게 된다. 즉, 2개의 기지국들로부터 송신된 신호만 중첩되는 영역들과 3개의 기지국들로부터 송신된 신호가 중첩되는 영역으로 구분된다. 이를 좀 더 설명하면, 제1기지국(110)의 영역(111)과 제2기지국(120)의 영역(121)간 중첩되는 영역(101)이 존재하며, 제1기지국(110)의 영역(111)과 제3기지국(130)의 영역(131)간 중첩되는 영역(103)이 존재하며, 제2기지국(120)의 영역(121)과 제3기지국(130)의 영역(131)간 중첩되는 영역(105)이 존재한다. 따라서 상기 도 1에 도시한 바와 같이3개의 기지국들(110, 120, 130)의 영역들간 중첩되는 영역(107)이 존재하게 된다.
<26> 상기 도 1에서는 단말(140)이 3개의 기지국 영역이 중첩되는 중첩 지역(107)에 위치하는 경우를 도시하였다. 만일 상기 단말(140)이 제1기지국(110)의 영역(111)에서 이동하여 3개의 기지국 영역이 중첩되는 중첩 지역(107)으로 이동하는 경우 단말(140)은 핸드오버 상황에 놓이게 된다. 이때 단말(140)이 어느 방향으로 이동하는가에따라 핸드오버는 달라지게 된다.
상기한 핸드오버는 크게 소프트 핸드오버와 하드 핸드오버의 2가지 형태로 <27> 구분된다. 이러한 핸드오버들 각각을상술하면 아래와 같다.
<28> 첫째로, 소프트 핸드오버는 특정 기지국과 통신하던 단말이 상기 기지국의 가장자리 영역으로 이동하여 다른 기지국의 영역으로 이동할 때 발생한다. 이때, 먼저 통신을 수행하던 기지국을 소스(source) 기지국이라 하고, 다른 기지국들 중 이동하게 되는 기지국을 타겟(target) 기지국이라 한다. 그러면 상기 소프트 핸드오버가 이루어지는 과정을 좀 더 살펴본다. 먼저 소스 기지국과 통신하던 단말이 이동하여 다수의 기지국에서 공통으로 데이를 전송하는 영역 즉, 도 1의 참조부호 101, 103, 105, 107 등의 영역으로 이동하면, 2개 또는 그 이상의 기지국들은 동일한 데이터를 송신한다. 따라서 단말은 둘 이상의 기지국들로부터 동일한 데이터를 동시에 수신하는 중에 특정한 상태에 이르면 즉, 타겟 기지국 영역으로 진입하게 되면, 상기 단말로 데이터를 송신하던 다른기지국들은 데이터의 송신을 중단한다. 따라서 단말은 자신이 속한 기지국으로부터만 데이터를 송신하는 방법이다.
<29> 둘째로, 하드 핸드오버 또한 소스 기지국과 통신하던 단말이 상기 기지국의 가장자리 영역으로 이동하여 타겟기지국의 영역으로 이동할 때 발생한다. 하드 핸드오버에서는 하나의 기지국에서만 데이터를 수신하는방법이다. 즉, 소스 기지국과 통신을 수행하다가 미리 결정된 특정한 조건을 만족하는 경우에 처음에 단말로 데이터를 송신하던 기지국은 상기 단말로 전송하던 데이터의 송신을 중단한다. 이후 타겟 기지국은 상기 단말로데이터를 송신하도록 하는 방법이다.
<30> 그러면 도 2를 참조하여 현재 CDMA 방식에서 사용하고 있는 대표적인 소프트 핸드오버 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
<31> 도 2는 CDMA 방식에서 사용하고 있는 소프트 핸드오버가 이루어지는 시나리오를 설명하기 위한 수신 신호와 시간의 관계를 도시한 그래프이다.
<32> 도 2에서는 단말이 이동하면서 각 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 세기를 그래프로 도시하였다. 즉,기지국 A(Base station A)에는 단말이 속한 기지국이며, 기지국 B(Base station B)는 핸드오버의 대상(Target)이 되는 기지국이다. 여기서 기지국이 송신하여 단말이 측정한 신호는 정확히 언급하면, 파일럿 신호(Pilotsignal)의 Ec/Ior이 된다. 즉, 기지국 A로부터 수신된 파일럿 신호의 세기에 대한 커브(210)는 시간이 경과할수록 저하되며, 기지국 B로부터 수신된 파일럿 신호의 세기에 대한 커브(220)는 시간이 경과할수록 커지는 특성으로 도시하였다. 이는 도 1에서 살펴보면, 단말(140)이 제1기지국(110)의 영역에서 제2기지국(120)의 영역으로이동하는 경우에 발생하는 현상이다.
<33> 단말은 도 2에 도시한 바와 같이 각 기지국들로부터 수신되는 파일럿 신호의 세기를 측정하여 소프트 핸드오버를 수행한다. 그러면 이러한 소프트 핸드오버 동작에 대하여 간략히 살펴보기로 한다.
<34> 시간 축 상에 도시한 바와 같은 참조 점들(1, 2, 3, 4, 5, 6)은 소프트 핸드오버의 시나리오를 설명하기 위한각 시점들이 된다.
<35> 참조 점 1에서 단말은 기지국 A로부터 서비스를 제공받으며, 단말의 활동 그룹(Active Group)에는 기지국 A만이포함되어 관리되고 있다. 이와 같이 기지국 A의 영역에 존재하는 경우에도 타 기지국으로부터 파일럿 신호가 도달할 수 있다. 따라서 단말은 기지국 B로부터 전달되는 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기를 측정하여 T_ADD라는 임계치와 비교한다. 만일 기지국 B의 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기가 T_ADD보다 크면 단말은 기지국 B를 후보 그룹(Candidate Group)에 등록하고 관리를 시작한다. 즉, 참조 점 1에서는 기지국 B가 후보 그룹에 등록되는 시점을 도시한 것이다.
<36> 이후 단말이 계속하여 기지국 B의 영역으로 이동하면 기지국 A로부터의 수신되는 파일럿 신호의 세기보다 기지국 B로부터 수신되는 파일럿 신호의 세기가 커지게 된다. 이러한 상황이 발생한 이후에 참조 점 2에서 단말은기지국 B의 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기가 기지국 A의 파일럿 신호(Pilot Signal)에 비해 주어진 마진보다 크면 단말은 기지국 B를 활동그룹 (Active Group)에 등록하고 관리를 시작한다. 이때 단말은 기지국 A로부터핸드오버 메시지를 수신한다. 이 메시지에는 기지국 B의 PN 옵셋(Offset)과 트래픽의 월시 코드 번호(TrafficWalsh code number) 등의 핸드오버를 위한 기지국 B의 정보가 포함되어 있다. 이 시점부터 단말에서는 기지국 A의 트래픽 신호와 기지국 B의 트래픽 신호를 수신하여 연성결합(Soft combining)하여 사용한다. 또한 단말은 두기지국의 파일럿 신호를 관측하면서 핸드오버를 위한 관리를 지속한다. 즉, 활동 그룹에 2개의 파일럿이 관리된다.
그러다가 참조 3의 경우와 같이 기지국 A의 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기가 <37> T_DROP보다 작아지는 것을 감지하면 단말은 해지 타이머(Drop timer)를 가동시킨다.
<38> 이후 단말의 이동 경로 또는 신호의 수신 경로 등에 따라 참조 점 4와 같이 기지국 A의 파일럿 신호(PilotSignal)의 세기가 다시 T_DROP보다 커지는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 단말은 해지 타이머(Droptimer)를 리세트(Reset)시킨다.
<39> 이후 단말이 다시 기지국 B의 영역으로 계속 진행하여 참조 점 5에서와 같이 다시 기지국 A의 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기가 T_DROP보다 작아지는 것을 감지하면 단말은 해지 타이머(Drop timer)를 가동시킨다.
<40> 이후 단말은 해지 타이머를 구동시키면서, 참조 점 6과 같이 기지국 A의 파일럿 신호(Pilot Signal)의 세기가계속 감소하고 단말의 해지 타이머의 시간 측정값이 임계값인 T_TDROP에 도달하면 단말은 파일럿 측정 결과 메시지를 기지국에 전달하고 기지국 A의 파일럿 신호(Pilot Signal)를 활동그룹으로부터 인접그룹(NeighborGroup)으로 이동시킨 후에 핸드오버 완료메시지를 기지국에 전달하고 핸드오버를 완료한다.<41> 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 소프트 핸드오버는 소위 "make-before-break-switching"라고 일컬어진다. 왜냐하면, 트래픽의 끊어짐이 없이 두 기지국의 경계지역에서 서비스를 제공하는 기지국의 전환이 이루어지는 방식이기 때문이다. 따라서 소프트 핸드오버를 위해서 단말은 항상 주변 기지국의 파일럿 신호를 검출하고 그 크기를 측정하여 관리하여야 한다. 또한 기지국 역시 하나의 단말 서비스를 위해서 2개의 기지국이 활성화되어야 하는 부담이 있다. 즉 동일한 음성 데이터 혹은 일반 데이터를 소프트 핸드오버 구간 동안 2개의 기지국에 할당하여야 한다.
<42> 다음으로 일반적으로 알려진 하드 핸드오버 방식에 대하여 살펴보기로 한다.
<43> 도 3은 일반적으로 알려진 하드 핸드오버가 이루어지는 시나리오를 설명하기 위한 수신 신호와 시간의 관계를도시한 그래프이다.
<44> 도 3에서도 단말이 이동하면서 각 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 세기를 그래프로 도시하였다. 즉,기지국 A(Base station A)는 단말이 속한 기지국이며, 기지국 B(Base station B)는 핸드오버의 대상(Target)이되는 기지국이다. 여기서 단말이 측정하는 신호는 특별한 제한을 두지 않았다. 대체로 파일럿 신호일 수있으나, 각 시스템마다 다를 수 있으므로, 트래픽에 대한 신호일 수도 있다. 따라서 상기 수신 신호의 세기에는신호대비 잡음비를 의미하는 SNR 또는 CINR 또는 CIR이 될 수 있다. 상기 도 3에서도 기지국 A로부터 수신된 신호의 세기에 대한 커브(310)는 시간이 경과할수록 저하되며, 기지국 B로부터 수신된 신호의 세기에 대한 커브(320)는 시간이 경과할수록 커지는 특성으로 도시하였다. 이러한 하드 핸드오버의 동작을 도 1에서 살펴보면,단말(140)이 제1기지국(110)의 영역에서 제2기지국(120)의 영역으로 이동하는 경우에 발생하는 현상이다.
<45> 상기 도 3에서도 설명의 편의를 위해 특정한 시점마다 참조 점을 부여하였다. 그러면 이러한 참조 점들의 시점에서 단말과 기지국간에 이루어지는 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
<46> 참조 점 1에서 단말은 기지국 A로부터 서비스를 받고 있으며, 단말의 활동 그룹에는 기지국 A만이 포함되어 관리되고 있다. 단말은 기지국 A로부터 전달되는 신호의 세기를 측정하여 H/O Threshold라는 임계치와 비교한다.
이때 단말은 주변 기지국들, 예를 들어 기지국 B의 신호의 세기를 측정하여 후보 그룹에 등록하고 관리를 할 수도 있다. 그러나 일반적으로 하드 핸드오버를 사용하는 시스템은 주파수 재 사용 계수(Frequency Reuse Factor: FRF 혹은 Frequency Reuse Pattern: FRP)가 3, 5 혹은 7 등으로 인접 기지국이 상이한 주파수를 사용하고 있다. 따라서 기지국 B의 신호의 세기를 측정하기 위해서는 수신 주파수를 일정시간 천이하여 측정한 후에 다시현재 기지국 A의 주파수로 복귀해야 하는 부담이 있어 관리를 하지 않는 경우들도 많다. 그러므로 여기서는 후보 그룹을 관리하지 않는 경우로 가정한다. 상기 도 3에 도시한 바와 같이 단말은 참조 점 1의 경우에 기지국 A로부터 수신된 신호가 하드 핸드오버 임계값보다 낮아지는 시점에서 기지국 A와 연결된 채널을 해지한다. 즉,말이 기지국 B의 영역으로 더 이동하면, 단말은 기지국 A로부터 전달되는 신호의 세기를 측정하여 H/Ohreshold라는 임계치 이하로 신호가 약해지면 기지국 A로부터 더 이상 트래픽 신호를 정상적으로 수신할 수 없으므로 핸드오버를 수행한다. 그리고 주변 기지국 중에서 신호가 양호한 기지국으로 접속을 시도한다.
<47> 그러나 도 3에 도시한 바와 같이 참조 점 1로부터 참조 점 2까지 기지국 B의 신호 역시 트래픽을 수신하기에 불충분한 경우가 종종 발생된다. 또한 신호 세기가 양호하더라도 기지국 B의 자원관리가 불가능하여 단말의 서비스 요청을 대응할 수 없는 경우도 발생한다. 따라서 이러한 경우 도 3에 도시한 것처럼 No services 혹은 CallDrop이 발생할 수 있다.
이상과 같이 하드핸드오버는 매우 간단한 방식에 의해서 기지국 사이의 전환을 <48> 수행하지만 핸드오버 성공률이나수신안정도 측면에서 소프트 핸드오버에 비하여 매우 취약하다. 즉, 하드 핸드오버는 "Break-before-makeswitching"라고 일컬어지는 바와 같이 현재 서비스를 제공하는 기지국의 신호 세기가 감소하여 특정 임계값에이르면 현재 서비스를 제공하는 기지국을 해지하고 이후에 다른 기지국을 검색하는 방식이다. 그러므로 하드 핸드오버는 대부분 인접 셀 사이의 간섭문제로 인해서 FRP가 1보다 큰 경우에 사용되고 있으며 FRP가 1인 경우는대부분 CDMA 방식의 소프트 핸드오버가 사용되고 있다.
<49> 한편, 앞에서 살핀 바와 같이 무선 통신 시스템은 보다 많은 양의 데이터를 고속으로 전송할 수 있도록 개발되고 있다. 이러한 기대에 따라 기술의 개발이 이루어지는 시스템들이 앞에서 살핀 바와 같이 OFDMA 방식을 사용하는 시스템들이다.
<50> 그러면 먼저 현재 IEEE802.16 기반의 OFDMA 시스템인 WiBro 혹은 mobileWiMAX 시스템에 대하여 살펴보기로한다.
<51> 앞서 언급한 바와 같이 IEEE802.16 기반의 OFDMA 시스템인 WiBro 혹은 mobileWiMAX 시스템은 FRF 값을 1로 사용하고 있다. 주파수 재사용 계수가 1인 경우, 주파수 효율(Frequency Efficiency)면에서는 뛰어난 장점이 있지만, 사용하는 모든 부 반송파가 인접 기지국의 부 반송파와 중첩이 되어 상호간에 간섭으로 작용하게 되는 단점이 있다. 이러한 인접 기지국의 간섭신호로 인하여, 셀의 경계 부근에 위치한 단말은 수신 성능이 저하되고, 또한 핸드 오버 시에 통신이 두절되는 현상들이 발생하게 된다. 그러면 앞에서 언급한 바와 같이 수신 품질의 저하 또는 통신의 단절이 발생할 수 있다.
<52> 그러면 먼저 도 4를 참조하여 OFDMA 방식에서 사용되는 하향 링크 및 상향 링크의 구조에 대하여 살펴보기로 한다.
<53> 도 4는 OFDMA 시스템에서 사용되는 하향 링크 및 상향 링크의 구조를 도시한 도면이다.
<54> 상기 도 4에서 참조부호 410은 하향 링크(Down link)의 구성을 도시한 것이며, 참조부호 430은 상향 링크(Uplink)의 구성을 도시한 것이다. 상기 도 4에서 세로 방향은 직교하는 다수의 주파수 자원들 즉, 서브캐리어들을의미한다. 그러면 먼저 하향 링크의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
<55> 하향 링크의 최 첨두에는 프리앰블(411)이 전송되며, 이후 프레임 구성정보 및 동기정보를 내재하고 있는FCH(frame control channel)(413)과 하향 링크 맵(DL-MAP : Down link MAP)(415)이 위치하며, 이후 상향 링크로 송신할 버스트들의 위치 정보인 상향 링크 맵(UL-MAP : Up link MAP)(417)이 전송된다. 상기 상향 링크 맵의이후에는 상기 UL-MAP(417)과 사용자들에게 제공될 DL burst들(419, 421, 423, 425, 427)이 전송된다.
<56> 한편 상향 링크로는 제어 채널(431)이 가장 먼저 전송되고, 이후 기지국으로 송신되는 각 사용자들이 전송한 데이터인 UL burst들(433, 435, 437, 439)이 전송된다.<57> 상기한 데이터들 중 시스템 전체의 전송률에 영향을 미치는 요소는 FCH(413), DL-MAP(415), UL-MAP(417) 등의
제어 정보이다. 상기 제어 정보는 반드시 정확하게 수신되어야 프레임을 수신하여 전송된 데이터를 오류 없이수신할 수 있다.
<58> 상기 도 4에서 도시한 프레임은 시간 분할 듀플렉싱(TDD : Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 OFDMA시스템의 프레임 구조이다. 즉, 하향링크(Downlink : DL) 구간과 상향 링크(Uplink : UL) 구간을 시간 축(402)상에서 분리하여 사용함을 볼 수 있다. 앞에서 살핀 바와 같이 하향 링크 프레임의 첫 심볼은 프리앰블(411)이다. 단말은 상기 프리앰블 신호를 이용하여 동기 획득, 기지국 ID 획득(Base Station ID Acquisition), 채널추정 등에 사용한다. 상기 기지국의 기지국 ID는 스크램블링(scrambling), 서브캐리어 치환(subcarrierpermutation) 등의 시드(seed) 값으로 사용되므로, 하향 링크 데이터 버스트를 복호하기 위해서는 기지국 ID 획득이 반드시 필요하다. 또한 프리앰블의 다음에는 FCH(413)가 오게 되는데, 상기 FCH에는 DL-MAP 복호에 필요한정보가 들어 있다. 즉, FCH에는 DL-MAP의 길이, DL-MAP의 부호화 방식 등의 내용이 들어 있다. 또한 상기 DLMAP에는이번 프레임의 하향 링크 데이터 버스트 복호에 필요한 정보들을 포함한다. 즉, 각 버스트별 위치 및크기 정보, 버스트들의 변조 및 부호화(MCS : Modulation and Coding Scheme) 정보 등의 내용이 포함된다.
<59> 그러면 이하에서 상기한 데이터들을 송신하는 송신기와 수신기의 일반적인 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
<60> 도 5는 OFDMA 시스템에서 일반적으로 사용되는 데이터 송신기의 내부 블록 구성도이다.
송신할 데이터는 부호기(501)로 입력된다. 상기 부호기는 순방향 에러 정정이(Forward <61> Error Correction :FEC) 가능한 부호기를 사용한다. 이러한 부호기는 이미 널리 알려져 있으므로 여기서는 더 설명하지 않기로 한다. 상기 부호기(501)는 입력된 데이터를 부호화하여 출력한다. 상기 부호기(501)에서 부호화된 심볼은 심볼 맵퍼(503)로 입력된다. 상기 심볼 맵퍼(503)는 입력된 심볼을 QPSK/16QAM/64QAM 등의 신호로 변조(Modulation)하여 출력한다. 이와 같이 변조된 심볼은 반복기(505)로 입력되어 기지국이 설정한 반복 수(Repetition Number)에따라서 반복되어 출력된다. 이와 같이 반복이 이루어진 심볼은 부반송파 치환기(subcarrier permutator)(507)로입력된다. 상기 부반송파 치환기(507)는 반복된 심볼을 각각 부반송파로 치환(permutation)하여 출력한다. 상기부반송파 치환기(507)에서는 기지국마다 고유한 규칙을 가지는 부 반송파(Subcarrier) 치환 규칙(permutationrule)에 의해 일정한 규칙으로 순서가 섞여서 부 반송파(Subcarrier)에 할당된다. 이 부반송파들은 스크램블러(509)로 입력된다. 상기 스크램블러(509)는 기지국마다 고유한 값을 가지는 스크램블링 시퀀스(scramblingsequence)를 곱해서 출력한다. 이와 같이 스크램블링 시퀀스가 곱해진 신호는 역고속 퓨리에 변환기(IFFT :Inverse Fast Fourier Transform)(511)를 거쳐서 송신 출력 신호가 만들어진다.
<62> 상기한 바와 같은 과정을 통해 생성된 신호는 무선 신호로 변환되어 수신기로 전달된다. 그러면 수신기는 이를수신하여 처리한다. 이러한 수신 처리 과정을 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.
<63> 도 6은 OFDMA 시스템에서 일반적으로 사용되는 데이터 수신기의 내부 블록 구성도이다.
<64> 무선 신호를 통해 수신되어 기저대역으로 변환된 신호는 고속 퓨리에 변환기(601)로 입력된다. 상기 고속 퓨리에 변환기(601)는 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 출력한다. 이와 같이 출력된 신호는 디스크램블러(603)로 입력되어 송신기에서 스크램블링한 역 과정을 거쳐 디스크램블링된다. 상기 디스크램블링된 신호는 채널 추정기(605)와 채널 보상기(607)로 입력된다. 상기 채널 추정기(605)는 디스크램블링된 신호로부터송신기와 수신기간 채널을 추정하여 추정된 정보 또는 보상할 정보를 채널 보상기로 제공한다.
<65> 그러면 채널 보상기(607)는 디스크램블링된 신호에 상기 보상 정보를 이용하여 채널에서 겪은 왜곡을 보상하여출력한다. 상기 채널 보상기(607)에서 출력된 신호는 부채널 정렬기(order unit)(609)로 입력된다. 상기 부채널정렬기(609)는 각 서브캐리어들로 이루어진 부채널들의 신호를 다시 각 부채널별로 정렬(ordering)하여 출력한다. 이와 같이 출력된 신호는 반복 결합기(611)로 입력된다. 상기 반복 결합기(611)는 송신기에서 반복된 신호들을 다시 결합하여 출력한다. 상기 결합된 신호는 심볼 디맵퍼(613)로 입력되어 디맵핑된다. 상기 디맵핑 방식은 송신 시의 매핑 방식에 따라 디맵핑이 이루어지는 것이다. 상기 디맵핑된 심볼은 복호기(615)로 입력되어 송신 시의 데이터로 복호된다. 이때 복호기는 FEC 복호기가 된다. 상기한 바와 같은 과정을 통해 데이터의 송/수신이 이루어진다.
<66> 상기 IEEE802.16 규격에서는 상술한 바와 같이 셀 경계부근에서의 간섭신호 문제를 극복하기 위해, 기지국 송신신호를 QPSK와 같은 낮은 변조 차수(modulation order)로 변조하고, 낮은 순방향 오류 정종 부호율을 적용하며,또한 반복도 최대 6번을 사용할 수 있도록 되어있다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고, 페이딩 채널(fadingchannel) 상에서 단말 수신기로는 셀 경계부근에서의 데이터가 수신이 안 되는 Outage Probability가 높게 나오며, 핸드 오버 성능 또한 나빠지는 현상이 발생된다. 이러한 문제를 근본적으로 극복하기 위해서는 FRF 값을 3으로 가져가야 한다. 그러나 이와 같이 FRF 값을 3을 사용하면 FRF 값을 1을 사용하는 경우에 비하여 주파수 효율이 1/3로 떨어지고 셀 설계(cell planning)가 복잡해져서 사업자들이 매우 꺼려하는 방식이다.
<67> 따라서 수신기의 수신 성능을 높이기 위해서는 다른 여러 가지 방법들을 생각해 볼 수 있다. 예를 들어 수신기에 2개 이상의 안테나를 사용하여 수신 다이버시티(receive diversity)를 얻는 방식을 고려할 수 있다. 이 방식을 사용하면 2개의 수신 안테나만 사용하여도 수신 성능이 3dB 이상 좋아지는 장점이 있다. 그러나 이 경우에는수신기의 복잡도가 크게 증가하게 되고, 또한 근본적으로 간섭신호에 의한 성능의 열화는 크게 개선되지 않는다는 문제가 있다. 그리고 IEEE802.16 시스템에서 수신 성능에서 가장 중요한 부분을 차지하는 것이 DL-MAP의 수신 여부이다. 전술한 도 4에서 보듯이 DL-MAP은 기지국에 물려 있는 모든 단말들에게 방송되는 신호이기때문에, 개별 단말에 적용하는 스마트 안테나(SA : Smart Antenna) 기술, 다중 입력 다중 출력(MIMO :Multiple-Input-Multiple-Output) 기술, 복합 자동 재전송 요구(HARQ : Hybrid Automatic Repeat Request) 기술 등을 적용하여도 DL-MAP 수신 성능을 향상시키기 어렵다는 문제가 있다. 또한 셀 경계부근에서 수신성능의저하 문제는 핸드오버 성능의 저하라는 또 다른 커다란 문제를 발생시킨다.
<68> 한편, 최근 OFDM을 기반으로 발전한 OFDMA를 적용한 이동통신 시스템들에서는 전술한 바와 같이 FRP를 1로 사용하고 있다. 이 경우에는 FRP가 1이므로 CDMA의 소프트 핸드오버를 적용할 수도 있다. 그러나 대부분의 시스템들에서는 하드 핸드오버를 고려하고 있다. 왜냐하면 기본적으로 이들 시스템이 IP(Internet Protocol) 기반의 서비스이므로 음성 서비스와 달리 경계지역에서 IP 패킷을 연성결합 한다는 것이 인프라 시스템(기지국 및 유선IP망 등)에 큰 부담으로 작용된다. 즉, 두 개의 기지국이 동일한 IP 주소(address)를 가지는 패킷을 관리하고이를 연성결합 하는 등의 기능을 지원하기는 쉽지 않다.
예를 들어 동일한 IP 주소를 가지는 패킷을 두 기지국이 전송하고 연성결합하기 <69> 위해서는 상기 두 기지국이 항상 동시에 상기 패킷을 수신할 단말로 전송되어야 한다. 그러나 IP 패킷 서비스는 기본적으로 연속성이 보장되지 않는 스케줄링(Scheduling)에 의한 전송을 가정한다. 따라서 각각의 기지국에는 일종의 패킷 버퍼(PacketBuffer)인 큐(Queue)가 존재하여 우선순위에 따라서 패킷을 전송한다. 따라서 연성결합을 위해 두 기지국의 큐에 동일한 패킷을 동시에 전송한다는 것은 큐의 오버플로우(overflow)를 만들 수도 있으며 최악의 경우 시스템이 다운되는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 현재로서는 인접 셀의 상호간섭이 있더라도 하드 핸드오버 형태의핸드오버를 고려하고 있다.
<70> 이를 도 3을 참조하여 이를 다시 설명하면 하기와 같이 단말이 기지국 A로부터 IP 패킷을 수신하다 핸드오버가수행되면 기지국 A를 해지하고 기지국 B에 접속하여야 한다. 이때 단말은 기지국 B와 다시 IP 망을 설정하여 동일 IP 주소를 가지고 재 접속하는 방식을 사용하고 있다. 예를 들어 3GPP2 cdma2000 1xEV-DV, cdma2000 1xEVDO,3GPP HSDPA/HSUPA 등도 규격에서 하드 핸드오버 형태의 핸드오버를 고려하고 있으며 대신에 빠른 기지국 전환(Fast Cell Switching or Fast Cell Selection)을 고려하고 있다. 그러나 이러한 시스템에서 가장 큰 문제는기지국 셀의 경계지역의 간섭 신호 세기가 매우 강력해서 대부분의 경우 패킷 수신을 위한 제어 신호 및 트래픽신호를 정상적으로 수신할 수 없다는 문제가 있다. 특히 앞에서 설명한 바와 같이 제어신호의 상실은 높은 핸드오버 실패율을 가지게 되며, 시스템의 처리율(throughput)을 현저하게 저하시키는 문제를 일으키는 문제가있다. 또한 핸드오버 처리시간이 기존 소프트 핸드오버에 비해 증가하므로 VoIP(Voice over IP) 등의 TimingConstraint가 매우 엄격한 서비스의 경우 서비스의 질이 (Quality) 급감하는 문제점도 보유하고 있다. 따라서FRP 값을 1로 사용하는 시스템에서 상기의 문제점들은 해결하는 방안이 실제 시스템 구현을 위해 강력히 요구되고 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
<71> 따라서 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 FRF 또는 FRP 값을 1로 사용하는 시스템에서 제어신호를 안전하게 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
<72> 본 발명의 다른 목적은 IP 패킷을 송신하는 무선 통신 시스템에서 안정적인 하드 핸드오버 방법 및 그 제어 장치를 제공함에 있다.
<73> 본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 서비스의 품질 저하를 방지할 수 있는 핸드오버 방법 및 그 제어 장치를 제공함에 있다.
<74> 본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 제어 신호를 안전하게 전송하여 시스템의 처리율을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
<75> 본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 방식의 무선 통신 시스템에서 안정적인 하드 핸드오프를 제공하기 위한 방법및 그 제어 장치를 제공함에 있다.
<76> 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시 예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법으로, 서비스 제공 기지국과 통신 중 인접한 기지국들로부터 수신되는 신호의 신호대 잡음비를 검사하여, 상기 인접 기지국들로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 조건을 만족하면, 간섭을 제거하는과정과, 상기 간섭 제거 중에 상기 간섭이 제거된 수신 신호의 신호대 잡음비와, 상기 간섭 간섭 신호의 신호대잡음비간의 차가 핸드오버 요구 임계값에 도달하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함한다.
<77> 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시 예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법으로, 서비스 제공 기지국과 통신 중 인접한 기지국들로부터 수신되는 신호의 신호대 잡음비를 검사하여, 상 인접 기지국들로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 조건을 만족하면, 간섭을 제거하는과정과, 상기 간섭 제거 시 복조된 심볼로부터 송신된 심볼을 추정하고 상기 복조된 심볼과 추정된 심볼간 에너지의 차를 계산하는 과정과, 상기 에너지의 차 값이 핸드오버 요구 임계값에 도달하면, 상기 서빙 기지국으로핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제3실시 예에 따른 방법은, 무선 <78> 통신 시스템에서 하드 핸드오버 방법으로, 서비스 제공 기지국과 통신 중 인접한 기지국들로부터 수신되는 신호의 신호대 잡음비를 검사하여, 상기 인접 기지국들로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 조건을 만족하면, 간섭을 제거하는과정과, 상기 간섭 제거 중에 상기 간섭 신호의 신호대 잡음비가 미리 결정된 핸드오프 시도를 위한 임계값에도달하면, 상기 서빙 기지국으로 핸드오버 요구 시그널링 신호를 송신하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널을 해제하고, 상기 임계값에 도달한 간섭 신호를 제공하는 기지국으로 호를 연결하는 과정을 포함한다.
<79> 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 통신 시스템에서 하드 핸드오버 장치로, 기지국들로부터의 채널을 추정하고, 상기 추정된 정보를 이용하여 기지국들로부터 수신된 신호 중 서빙 기지국의 신호를 데이터로 변환하는 수신부와, 상기 무선부에서 처리된 신호 중 특정 간섭 기지국의 신호를 생성하고, 상기 채널추정 정보를 이용하여 간섭 제거 신호를 생성하는 간섭 제거 신호 생성부와, 기지국으로 송신할 신호와 제어 메시지의 송신을 수행하는 송신부와, 상기 기지국들 중 간섭 기지국들로부터 수신된 신호의 세기가 간섭 제거 조건을 만족하면, 상기 간섭 제거 신호 생성부를 제어하여 간섭 신호를 제거하도록 제어하며, 상기 간섭 제거를수행 중에 상기 인접 기지국들 특정 기지국으로부터 수신된 신호의 세기가 핸드오버 조건을 만족할 시, 서빙 기지국으로 핸드오버 요구메시지를 생성하고 상기 송신부를 제어하여 이의 전송을 제어하고, 상기 서빙 기지국으로부터 핸드오버가 허락될 시 상기 서빙 기지국과의 통신 채널의 해제를 제어하고, 상기 특정 기지국으로 호를연결을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
발명의 구성 및 작용
<80> 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<81> 본 발명에서는 하드 핸드오버 방법을 제안하고자 한다. 본 발명에서 설명되는 하드 핸드오버는 능동 핸드오버(Active Handover)로서, 이하에서 설명되는 방법에 따라 능동적으로 하드 핸드오버를 수행한다. 본 발명에서는FRP 또는 FRF의 값이 1인 환경에서 간섭 제거 방식을 사용하는 시스템을 위한 핸드오버 방식을 제안한다. 이를통해 인접신호의 간섭신호를 제거하여 핸드오버의 성공률을 높이고 또한 핸드오버 전환시간을 단축하여 빠른 시간 내에 사용자 패킷이 2개의 기지국 사이에서 전환될 수 있는 방식을 제안하고 구체적인 동작단계를 정의한다.
<82> 본 발명에 따른 핸드오버를 설명하기에 앞서 본 발명에 따른 핸드오버가 필요한 이유에 대하여 다시 한번 살펴보기로 한다.
<83> 단말이 셀의 경계부근에 위치하는 경우 수신 성능을 올려 줄 수 있는 가장 확실한 방법은 다른 기지국에서 발생되는 간섭신호를 제거하는 방식이다. 간섭 신호 제거 기술은 새로운 기술이 아니고 그 동안 CDMA 시스템에서 많이 연구되어 왔다. 간섭 신호를 제거하기 위해서는 먼저 간섭 신호를 올바르게 추정 검출(detection)하고, 검출된 간섭 신호를 송신 신호 형태로 바꾸어(regeneration) 주며, 이를 다시 수신된 신호에서 빼 주는 일련의 신호처리 과정이 필요하다. 이러한 간섭신호 제거 방식을 적용하기 가장 적합한 것은 바로 DL-MAP이다. DL-MAP은 모든 기지국에서 동일한 위치에 오기 때문에 기지국간 간섭이 가장 심하며, 핸드오버 성능을 저하시키는 가장 큰원인이 된다. 간섭신호 제거 기술에서 가장 핵심이 되는 것은 간섭 신호를 올바르게 검출하는 것인데, DL-MAP은일반적으로 QPSK로 변조되고 반복이 많이 적용되기 때문에 간섭신호의 올바른 검출이 용이하며, 또한 DL-MAP은시간적으로 간섭신호의 영향이 적은 프리앰블 신호 바로 다음에 오기 때문에 프리앰블 신호를 이용한 간섭 신호의 채널 추정 또한 용이하다는 장점이 있다.
<84> 그러면 먼저 본 발명에 따른 기본적인 설명을 위해 종래 기술에서 설명한 송신기의 구성 및 수신기의 구성을 이용하여 송신 및 수신되는 신호에 대하여 수학적으로 살펴보기로 한다. 따라서 종래 기술에서 설명한 도 5 및 도6을 기반으로 송신 신호와 수신 신호에 대하여 살펴보기로 한다.
<85> 그러면 이하에서 상기 도 5의 송신기와 상기 도 6의 수신기에서 송수신되는 정보들이 처리되는 과정을 수학식으로 전개하여 살펴보기로 한다.
먼저 송신 <86> 과정에 대하여 살펴보기로 한다.
<87> 부호화된 소스 데이터(Source Data)는 심볼 맵퍼(503)를 통과한 출력을 s(m)이라 정의 할 때, 즉, 상기 심볼 맵퍼(503)의 출력은 하기 <수학식 1>과 같이 도시할 수 있다.
수학식 1
<88>
<89> 또한 반복기(505)의 출력은 상기 <수학식 1>의 출력을 R번 반복한 것이므로, 하기 <수학식 2>와 같이 도시할 수있다.
수학식 2
<90>
<91> 상기 <수학식 2>에서 M은 심볼의 길이이며, N은 R번의 반복이 적용 된 심볼의 길이이다. 따라서 하기 <수학식3>과 같은 관계가 성립한다.
수학식 3
<92>
<93> 상기한 바와 같이 반복된 심볼들은 부반송파 치환기(507)에 의해 심볼들의 치환이 이루어진다. 이와 같이 치환된 결과는 하기 <수학식 4>와 같이 도시할 수 있다.
수학식 4
<94>
<95> 상기 <수학식 4>에서 P(k)는 일정한 규칙에 의해 정해지는 0과 N-1사이 값을 가지고 1:1 매핑을 하는 치환 수열이다. 이와 같이 치환이 이루어진 심볼은 스크램블