KR100711531B1 - 통신 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 자원을 할당하기 위한 시스템에 관한 것이다. 핸드오버 제어 서브시스템(401)은 복수의 자원 카테고리들을 위한 분포 프로파일을 결정하는 분포 프로파일 처리기(401)를 포함한다. 특히, 다른 주파수 대역들로 핸들링 오버하기 위해 선호된 확률은 모바일 능력들, 셀 부하 및 다른 동작 조건들에 응답하여 결정된다. 핸드오버 제어 시스템(400)은 가입자 유닛을 위해 확률적인 값을 결정하기 위한 랜덤 수 발생기(403)를 더 포함한다. 핸드오버 제어기(409)는 분포 프로파일 및 랜덤 수로부터 선택된 선호된 카테고리에 의존하여 자원들의 카테고리들로부터 자원을 할당한다. 이에 의해, 분포 프로파일에 연관된 자원들의 분포가 얻어진다. 본 발명은 GSM 또는 UMTS와 같은 셀룰러 통신 시스템들에서 특히 응용할 수 있다.

핸드오버, 선호된 카테고리, 셀룰러 통신 시스템, 분포 프로파일

Description

통신 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법{An apparatus and method for resource allocation in a communication system}

본 발명은 통신 시스템 특히, 셀룰러 통신 시스템에서 자원 할당을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 종래의 셀룰러 통신 시스템(100)의 원리를 예시한다. 지리적인 영역은 다수의 셀들(101, 103, 105, 107)로 분할되고, 이들 각각은 기지국(109, 111, 113, 115)에 의해 서빙된다. 기지국들은 기지국들(101, 103, 105, 107)사이에서 데이터를 통신할 수 있는 고정된 네트워크에 의해 상호접속된다. 모바일 스테이션은 무선 통신 링크를 통해 모바일 기지국이 위치된 셀의 기지국에 의해 서빙된다. 도 1의 예에서, 모바일 스테이션(117)이 무선 링크(119)를 통해 기지국(109)에 의해 서빙되고, 모바일 기지국(121)은 무선 링크(123)를 통해 기지국(111)에 의해 서빙된다.

모바일 스테이션이 움직이면, 한 기지국의 커버리지로부터 다른 것의 커버리지로 예컨대, 한 셀로부터 다른 셀로 이동될 수 있다. 예를 들어, 모바일 스테이션(125)은 초기에는 무선 링크(127)를 통해 기지국(113)에 의해 서빙된다. 모바일 스테이션이 기지국(115)을 향해 움직이면, 모바일 스테이션은 두 개의 기지국들(111 및 113)의 중첩하는 커버리지의 영역에 진입하고, 이 중첩 영역내에서, 모바일 스테이션은 무선 링크(129)를 통해 기지국(115)에 의해 지원되도록 변경된다. 모바일 스테이션(125)이 셀(107)로 더 움직이면, 기지국(115)에 의해 계속 지원된다. 이는 셀들 사이에서 모바일 스테이션의 핸드오버 또는 핸드오프로서 알려져 있다.

통상적인 셀룰러 통신 시스템은 통상적으로 커버리지가 전체 지역(country)으로 확장하고, 수천 또는 수백만의 모바일 스테이션을 지원하는 수백 또는 심지어 수천의 셀들을 포함한다. 모바일 스테이션으로부터 기지국으로의 통신은 업링크로서 알려져 있고, 기지국으로부터 모바일 스테이션으로의 통신은 다운링크로서 알려져 있다.

기지국들을 상호 접속시키는 고정된 네트워크는 임의의 두 기지국들 사이에서 데이터를 라우팅하도록 동작할 수 있고, 이에 의해, 한 셀에서의 모바일 스테이션이 임의의 다른 셀에서의 모바일 스테이션과 통신할 수 있다. 또한, 고정된 네트워크는 PSTN(Public Switched Telephone Network)과 같은 외부 네트워크들에 상호 접속을 위한 게이트웨이 기능들을 포함하여, 이에 의해, 모바일 스테이션이 지상선 전화들 및 지상선에 접속된 다른 통신 터미널들과 통신하는 것을 허용한다. 또한, 고정된 네트워크는 데이터, 승인 제어, 자원 할당, 가입자 빌링(billing), 모바일 스테이션 인증 등을 라우팅하기 위한 기능성을 포함하는 종래의 셀룰러 통신 네트워크를 관리하기 위해 필요로 되는 대부분의 기능성을 포함한다. 기지국들은 그들 자체가 고정된 네트워크의 부분으로 고려될 수 있다.

셀룰러 통신 시스템을 위해 할당된 주파수 대역은 통상적으로 엄격히 제한되 고, 그러므로 자원은 모바일 스테이션들 사이에서 효과적으로 분할되어야 한다. 셀룰러 통신 시스템의 기본적인 특성은 자원이 상이한 셀들로의 분할에 의해 지리적으로 분할된다는 것이다. 따라서, 일정한 양의 자원(예컨대, 주파수 대역)은 주어진 시간에 주어진 셀에 할당될 수 있고, 이에 의해, 이웃 셀들에 대한 자원 할당을 감소시킨다. 셀룰러 통신 시스템의 용량을 최적화시키기 위해, 다른 모바일 스테이션들에 의해 유발되는 또는 다른 모바일 스테이션들과의 간섭의 영향을 최소화시키는 것이 중요하다. 셀룰러 통신 시스템의 중요한 이점은 거리와 관련된 무선 신호 감쇠로 인해, 한 셀내의 통신에 의해 유발되는 간섭이 충분히 멀리 제거되어 셀내에서 무시해도 좋고, 그러므로, 자원이 상기 셀에서 재사용될 수 있다. 또한, 자원은 시간 도메인, 주파수 도메인 및/EH는 코드 도메인에서의 자원의 분할에 의해 한 셀 내에서 및 셀들 사이에서 통상적으로 분할된다. 상이한 통신 시스템들은 이 분할을 위해 상이한 원리들을 사용한다. 자원 할당은 통신 시스템의 현재 로드에 의존하여 정적 또는 동적일 수 있고, 통상적으로 정적 및 동적 자원 할당의 조합이 사용된다.

제 1 세대 아날로그 통신 시스템들은 주파수 도메인이 셀들 사이에서 자원을 분할하기 위해 사용되는 FDMA(frequency division multiple access) 시스템을 사용한다. 이 시스템들에서, 주파수 대역은 통상 25kHz 대역폭의 협대역 채널들로 분할된다. 다수의 이들 채널들은 각 기지국에 할당되고, 호출 셋업시에 각 모바일 스테이션은 업링크 통신을 위한 특정 협대역 채널과 다운링크 채널을 위한 특정 협대역 채널이 할당될 것이다.

현재, 대부분의 유비쿼터스 셀룰러 통신 시스템은 GSM(Glabal System for Mobile communication)으로서 알려진 제 2 세대 시스템이다. 아날로스 시스템과 유사하게, 주파수 대역이 200kHz의 비교적 좁은 채널들로 분할되고 각 기지국은 하나 이상의 이들 주파수 채널들이 할당된다. 그러나, 아날로그 시스템과 대조적으로, 각 주파수 채널들은 8개의 별도의 시간 슬롯들로 분할되어 8개의 모바일 스테이션들까지 각 주파수 채널을 사용하도록 하다. 이용가능한 자원을 공유하는 이 방법은 TDMA(Time Division Multiple Access)로서 알려져 있다. GSM TDMA 통신 시스템의 부가적인 기술은 Michel Mouly 및 Marie Bernadatte Pautet에 의해 저술된 "The GSM System for Mobile Communications' Bay Foreign Language Books, 1992, ISBN 2950719007에서 발견될 수 있다.

자원 분포의 다른 원리는 IS95로서 알려진 제 2 세대 시스템뿐만 아니라 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)와 같은 제 3 세대 시스템들에서 이용된다. 이들 시스템들은 주파수를 하나 또는 소수의 광대역 채널들로 분할하고, 이는 UMTS의 경우에, 5MHz의 대역폭을 갖는다. 통상적으로 하나의 광대역 주파수 채널은 모들 셀들의 업링크를 위해 사용되고 다른 광대역 주파수 채널은 다운링크를 위해 사용된다. 이 경우, 셀들간의 분리는 각 셀이 특정한 긴 사용자 스프레딩 코드(long user spreading code)가 할당되는 스프레드 스펙트럼 기술들의 사용을 통해 달성된다.

이 시스템들에서, 전송될 신호는 신호의 데이터 레이트보다 통상적으로 훨씬 큰 칩 레이트(chip rate)를 갖는 스프레딩 코드에 의해 멀티플라이(multiply)된다. 결과적으로, 협대역 신호는 광대역 주파수 채널을 통해 스프레딩된다. 수신기에서, 수신된 신호는 동일한 스프레딩 코드에 의해 멀티플라이되고 이에 의해, 원 협대역 신호가 재발생된다. 그러나, 상이한 스프레딩 코드를 갖는 다른 셀들로부터의 신호들은 수신기에서 멀티플리케이션(multiplication)에 의해 디스프레딩되지 않고, 광대역 신호들로 남아 있는다. 이들 신호들로부터의 대부분의 간섭은 이후에 수신될 수 있는 디스프레딩 협대역 신호(despread narrowband signal)의 필터링에 의해 결국 제거될 수 있다.

사용된 스프레드 스펙트럼 기술들의 결과는 협대역 신호의 대역폭 내에 있는 간섭 신호들의 양이 필터링에 의해 제거될 수 없고, 이에 의해 수신된 신호의 신호 대 간섭 비를 감소시킬 것이다. 결국, 모바일 스테이션들간의 간섭이 시스템의 용량을 최대화시키기 위해 최적화 되는 것은 가장 먼 중요도(outmost importance)이다. CDMA와 특히 UMTS의 WCDMA(Wideband CDMA) 모드의 부가적인 기술은 Harri Holma(편집자), Antti Toskala(편집자)의 'WCDMA for UMTS', Wiley & Sons, 2001, ISBN 0471486876에서 발견될 수 있다.

모바일 통신 및 특히 셀룰러 통신 시스템의 사용이 근 몇 년에 극적으로 증가하고 있기 때문에, 자원에 대한 요구가 상당히 증가되었다. 그러므로, 부가적인 주파수 대역들이 셀룰러 통신에 할당되어, 복수의 주파수 대역들이 모바일 스테이션들을 위해 통상적으로 이용 가능하다. 예를 들어, 많은 GSM 운용자들은 이제 다음을 포함하는 몇몇 주파수 대역들을 커버하는 라이센스들을 이제 갖는다:

PGSM: 업링크를 위한 890-915MHz 및 다운 링크를 위한 935-960MHz를 커버하 는 GSM을 위한 원(제 1의) 주파수 대역.

GSM 1800: DCS 또는 DCS 1800으로 또한 알려져 있다. 이 주파수 대역은 업링크를 위한 1710-1785MHz 및 다운 링크를 위한 1805-1880을 커버한다. 많은 운용자들은 GSM 900 또는 GSM 1800 주파수 대역을 위한 라이센스들을 갖지만, 일부 운용자들은 양 주파수 대역들을 커버하는 라이센스들을 갖거나, 개별적인 네트워크들이 양 주파수 대역들에서 사용할 수 있도록 다른 운용자들과의 상호 계약을 체결한다.

EGSM: 이것은 확장된 GSM으로서 알려진 부가적인 주파수 대역이다. 주파수 대역은 업링크를 위한 880에서 890MHz의 주파수 대역 및 다운링크를 위한 925-935MHz 주파수 대역을 PGSM 대역들에 부가한다.

초기 GSM 명세들에서, 오직 GSM 900 주파수 대역들만이 지정되고, 그러므로 시초의 GSM 모바일 스테이션들은 이 주파수 대역을 사용하는 단일 능력만을 가진다. 또한, 많은 모바일 스테이션은 모바일 스테이션이 모든 또는 대부분의 주파수 대역들을 사용하는 능력을 갖는 것이 점점 일반적이 되었지만, 비용적인 이유들 때문에, 이론적으로 이용 가능한 주파수 대역들의 서브셋을 이용하기 위한 능력만을 갖도록 제조되었다. 따라서, 통상적인 셀룰러 통신 시스템에 대해, 모바일 스테이션 인구는 광범위한 능력들 커버하고, 주어진 모바일 스테이션 능력 분포를 위한 자원 할당을 최적화시키는 것이 자원 관리를 위해 중요하다.

셀룰러 통신 시스템들의 용량을 증가시키기 위해 사용되는 다른 방법은 계층적인 셀을 사용하는 것이다. 이 방식으로, 마이크로 셀들 또는 피코셀들(picocells)로서 알려진 보다 자은 셀들은 매크로 셀들로서 알려진 보다 큰 셀들내 에 위치된다. 마이크로 및 피코셀들은 보다 작은 커버리지를 갖고, 이에 의해 많이 근접한 주파수들의 재사용을 허용한다. 종종, 매크로 셀들 큰 영역의 커버리지를 제공하도록 사용하며 마이크로 셀들 및 피코셀들은 밀접하게 거주되는 영역들 및 과열지대(hotspot)에서 부가적은 용량을 제공하기 위해 사용된다. 그러나, 통신 시스템의 용량을 최적화시키기 위해, 상이한 셀들간의 자원 할당을 최적화시키는 것이 중요하다. 따라서, 자원 할당은 특히 모든 또는 일부 대역들이 계층적 셀들을 갖는 복수의 주파수 대역들을 갖는 시스템에서 몹시 중요하고 복잡한 처리가 된다.

또한, 많은 운용자들은 UMTS와 같은 제 3 세대 셀룰러 통신 시스템을 위한 라이센스들을 취득한다. 이들 시스템들은 커버리지가 통상 보다 작게 분리된 영역들로 제한되는 커버리지의 섬(islands)으로서 통상적으로 전개될 것이다. 이들 영역들 중간에서 서비스는 UMTS와 같은 제 2 세대 시스템에 의해 제공될 것이고, 그러므로 대부분의 제 3 세대 모바일 스테이션들은 제 2 세대 및 제 3 세대 통신 시스템들에서 동작할 수 있는 이중 모드 모바일 스테이션일 것이다. 따라서, 이들 시스템들에서, 자원 할당은 상이한 통신 시스템들의 주파수영역들 사이에서 조심스럽게 관리되어야만 한다.

자원 관리는 점점 중요하고 복잡하게 되고 있으며, 자원 할당이 통신 시스템의 용량을 최대화시키고 최적 서비스를 사용자들에게 제공하기 위해 가능한한 최적으로 관리되는 것이 중요하다는 것은 명백하다. 그러므로, 대다수의 자원 할당 알고리즘들 및 특히 핸드오버 알고리즘들이 개발되어왔다. 그러나, 이들 알고리즘들은 상이한 주파수 대역들 또는 시스템들간의 핸드오버 또는 자원 할당을 고려하지 않고 매우 간단한 판단 기준들을 사용하는 경향이 있다. 특히, 모든 GSM 모바일 스테이션들은 PGSM 능력을 갖는 경향이 있고, 반면에 서브셋만이 역사적으로 다른 주파수 대역들을 사용할 능력을 갖기 때문에, 단일 기준이 사용되어 왔고, 모든 다중 대역 가능 모바일 스테이션들이 새로운 주파수 대역들로 핸드오버된다. 예를 들어, 조합된 PGSM 및 GSM 1800 시스템에서, 모든 이중 대역 모바일들은 GSM 1800 기지국이 모바일 스테이션을 위해 이용가능할 때 GSM 1800으로 핸드 오버된다.

그러나, 이런 매우 단순한 접근 방법은 몹시 완고한고, 많은 상황들에서, 최적의 자원 이용이 되지 않는다. 예를 들어, 이중 대역 모바일 스테이션을 위해 필요로 되는 전송 전력이 PGSM 보다 GSM 1900상에서 상당히 높을 수 있고, 이에 의해 상당히 증가된 간섭을 초래한다. 결과적으로, 현재 방법들은 통신 시스템의 감소된 용량 뿐 아니라 사용자에게 열화된 서비스를 초래한다. 그러므로, 자원 할당을 위해 개선된 시스템이 이롭게 되어야 한다.

따라서, 본 발명은 자원 할당의 개선된 시스템의 제공을 추구한다. 바람직하게는, 본 발명은 하나 이상의 상술된 단점들을 완화 또는 덜어주고, 특히 자원 할당을 위해 보다 유연하고 및/또는 효과적인 시스템을 제공하도록 추구된다.

따라서, 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 복수의 자원 카테고리들에 대한 분포 프로파일을 결정하는 단계와, 상기 통신 시스템의 통신 엘리먼트에 대한 확률적인 값을 결정하는 단계와, 상기 확률적인 값 및 상기 분포 프로파일에 응답하여 상기 복수의 자원 카테고리들 중 하나로부터 자원을 할당하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 이하의 이점들 그 자체 또는 조합을 제공에 이바지한다.

상당히 더 효과적인 자원 분포가 서비스의 증가된 품질을 초래하는 매우 간단한 처리에 의해 얻어질 수 있다. 현재 조건들을 충족시키도록 동적으로 조정되고 적응될 수 있는 매우 유연한 자원 분포 및 할당이 달성가능하다. 통신 시스템의 용량의 상당한 증가가 가능하다.

본 발명의 특징에 따라, 확률적인 값은 상기 분포 프로파일에 응답하여 가중화된 가중화된 값(weighted value)이다. 이는 낮은 복잡성 및 비용 효율적인 구현을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 복수의 자원 카테고리들은 상이한 주파수 대역들에 대응한다. 따라서, 상기 방법은 상이한 주파수 대역들 상에서 자원을 분포하기 위한 단순하지만 효율적인 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따라, 복수의 자원 카테고리들은 상이한 통신 시스템들에 대응한다. 따라서, 상기 방법은 상이한 통신 시스템들 사이에서 자원을 분포하기 위한 단순하지만 효율적인 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 분포 프로파일은 상기 복수의 자원 카테고리들의 각각에 대한 선호 값(preference value)에 응답하여 결정된다. 그러므로, 자원 분포는 상이한 자원 카테고리들 사이에서 선호된 분포에 쉽게 적응될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 각 자원 카테고리는 연관된 주파수 대역을 갖고, 상기 분포 프로파일은 선호된 주파수 대역에 응답한다. 따라서, 자원 분포는 통신 시스템의 주파수 대역들에 걸쳐서 선호된 분포를 충족시키기 위한 단순한 수단에 의해 적응될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 자원을 할당하는 단계는 확률적인 값과 자원 카테고리들 중 적어도 하나 사이를 맵핑하는 단계를 포함한다. 이는 본 발명의 단순하지만 효율적인 구현을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따라, 복수의 자원 카테고리들은 무선 자원 카테고리들이다. 그러므로, 상기 방법은 무선 자원들을 관리하는데 특별히 유리할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템이다. 따라서, 셀룰러 통신 시스템의 자원을 관리하기 위한 효율적인 방법이 제공되어, 이에 의해 사용자를 위한 용량 및/또는 서비스의 품질이 증가될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 통신 엘리먼트는 가입자 유닛이다. 그러므로, 특히 셀룰러 통신 시스템에서 가입자 유닛들의 자원 사용은 단순하지만 효율적인 방식으로 관리될 수 있다.

본 발명의 한 특징에 따라, 분포 프로파일은 상기 셀룰러 통신 시스템에서 가입자 유닛들의 능력들의 분포에 응답하여 결정된다. 그러므로, 상기 방법은 가입자 유닛들의 분포에 대해 효율적이고 정확한 적응을 제공한다. 특히, 분포 프로파일은 가입자 유닛들의 능력들의 변동들, 변경들 및/또는 발전들을 충족시키도록 동적으로 업데이트될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 상기 복수의 자원 카테고리들은 상기 셀룰러 통신 시스템의 상이한 계층적 층들에 대응한다. 따라서, 자원 분포는 셀룰러 통신 시스템의 계층적 구조에 대해 최적화될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 분포 프로파일은 셀 부하의 분포에 응답하여 결정된다. 이는 고려될 현재 셀 부하 조건들을 위해 제공된다. 따라서, 빠르고 효율적인 자원 분포는 현재 자원 분포로부터 성취될 수 있다.

본 발명의 한 특징에 따라. 자원의 할당은 복수의 셀들에 대해 측정된 핸드오버 파라미터에 또한 응답한다. 그러므로, 자원 분포는 큰 가입자 유닛 인구에 대해 최적화될 수 있고, 각 개별적인 가입자 유닛을 위한 적절한 핸드오버 후보들이 식별되는 것을 허용한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 상기 방법은 상기 할당된 자원을 이용하기 위해 가입자 유닛 핸들링 오버(handling over)하는 단계를 더 포함한다. 이는 가입자 유닛들을 선호된 자원 카테고리들로 이동시킴으로써 자원 분포를 제어하는 효율적인 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 각 자원 카테고리에 대한 선호의 시간 인터벌은 상기 분포 프로파일에 응답하여 설정되고, 자원을 할당하는 단계는 상기 시간 인터벌들에 또한 응답한다. 이는 핸드오버 동작에 대한 드문 수정들(infrequent modifications)만을 요구하는 자원 분포를 제어하는 매우 간단한 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따라, 자원을 할당하는 상기 단계는 선호된 자원 카테고리를 결정하는 단계를 포함한다. 그러므로, 상기 방법은 자원을 선호된 자원 카테고리로 편향시키는 간단한 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 자원을 할당하는 상기 단계는 상기 선호된 자원 카테고리에 의존하여 적어도 하나의 핸드오버 파라미터를 수정하는 단계를 포함한다. 따라서, 간단한 핸드오버 방법이 제공되고, 여기서, 편향은 자원 분포를 선호된 자원 분포로 지시하도록 도입될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 통신 시스템에서 자원 할당을 위한 장치가 제공된다. 상기 창치는 복수의 자원 카테고리들에 대한 분포 프로파일을 결정하기 위한 처리기와, 상기 통신 시스템의 통신 엘리먼트에 대한 확률적인 값을 결정하기 위한 확률적인 처리기와, 상기 확률적인 값 및 상기 분포 프로파일에 응답하여 상기 복수의 자원 카테고리들 중 하나로부터 자원을 할당하기 위한 자원 제어기를 포함한다.

본 발명은 도면을 참조하여 예시의 방식으로 기술될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 셀룰러 통신 시스템의 실례를 도시하는 도면.

도 2는 GSM 통신 시스템 구조의 단순화된 실례를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 후보들의 랭킹의 예의 실례를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 제어 서브시스템의 요소들의 실례를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당의 방법에 대한 흐름도의 실례를 도시하는 도면.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 도 3의 핸드오버 후보 리스트의 리오더링을 예시히는 도면.

이하에서는, 본 발명의 선호된 실시예가 주로 GSM 셀룰러 통신 시스템을 참조하여 기술된다. 그러나, 본 발명은 예를 들어 제 3 세대 셀룰러 통신 시스템들을 포함하는 많은 다른 통신 시스템들에 응용할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

셀룰러 통신 시스템에서, 고정된 기반구조는 자원 할당을 관리하기 위해, 특히 가입자 유닛들의 핸드오버들을 관리하기 위해 복잡한 기능성을 통상적으로 포함하고, 가입자 유닛은 무선 사용자 장비, 모바일 스테이션, 통신 터미널, 개인 휴대 정보 단말기, 랩톱 컴퓨터, 임베딩된 통신 처리기 또는 공중 인터페이스를 통해 통신하는 임의의 통신 엘리먼트가 통상적으로 될 수 있다.

도 2는 GSM 통신 시스템 구조의 단순화된 실례이다. 통상적인 GSM 셀룰러 통신 시스템에서, 대다수의 BSC들(Base Station Controllers)(201)(도시되지 않음)은 MSC(Master Switch Centre)(203)에 접속된다. MSC는 중앙 스위치 센터이고, 상이한 BSC 사이의 통신을 스위칭하여서 하나의 BSC에 접속된 가입자 유닛들이 다른 BSC들과 연관된 가입자 유닛들과 통신할 수 있게 한다. 또한, MSC는 다른 네트워크들과의 인터페이싱, 인증 수행, 이동성 관리 등을 할 책임이 있다. MSC(203) 및 통상적인 BSC(201)는 네트워크의 동작 및 성능이 네트워크 운용자에 의해 모니터링되고 제어되는 OMC(Operations and Maintenance Centre)(205)에 접속된다. 통상적으로, 다양한 조작상의 파라미터들은 OMC에서 설정되고, BSC들과 같은 다른 네트워크 요소들과 통신될 수 있다. 이러한 방식으로, 네트워크 동작이 OMC(205)로부터 관리될 수 있다. BSC는 공중 인터페이스상의 연관된 셀에서 가입자 유닛들과 통신할 책임이 있는 다수의 BTS들(Base Station Transceivers)에 접속된다.

통상적으로, 핸드오버 제어 기능성은 BSC와 연관된 BTS들의 기능성 사이에서 분포된다. 따라서, 선호된 실시예에서, 셀룰러 통신 시스템은 BSC와 BTS사이에 분포된 핸드오버 제어 서브시스템을 포함한다. 또한, 통신 시스템은 특정 논리적 채널들에 대한 물리적 채널의 설정, 초기 시스템 구성의 핸들링 및 업데이트가능 구성 변경들 등을 위한 서브시스템을 포함한다.

예를 들어, 핸드오버 제어 서브시스템은 핸드오버가 필요로 되는 무선 조건들을 인지하고, 측정 리포트 정보를 처리하며, 채널 간섭 레벨 측정을 수집/제공한다. 이들 측정들로부터의 데이터는 특정 평균화 처리의 타이밍을 제어하는 파라미터들을 저장하는 데이터베이스에 저장된다. 원하는 측정 평균화 처리들을 수행하기 위해 상기들이 이용된다. 핸드오버 제어 처리들은 가입자 유닛으로부터 수신된 이웃 주파수들에 속하는 측정들을 이웃 셀의 주파수에 맵핑한다. 이웃 셀 정보 및 네트워크 변경들이 일어나면, 적절한 변경들이 관련된 데이터베이스에서 이루어진다. 핸드오버 제어 서브시스템은 핸드오버가 가입자 유닛 측정들에 기초한 것 이외의 다른 이유들에 대해 필요로 되는지를 결정할 수 있다. 이들 이유들은 상이한 셀들의 부하, 타이밍 어드밴스들(timing advances) 등을 포함할 수 있다.

핸드오버 제어 서브시스템은 핸드오버가 필요로 된다는 결정에 응답하여 핸드오버 후보들을 평가하는 핸드오버 평가기 서브 시스템을 더 포함한다. 핸드오버 에 대한 요구의 결정은 후보 셀들의 리스트를 결정하는 것을 포함한다. 핸드오버 평가기 서브시스템은 최적의 후보 핸드오버 셀을 선택하기 위해 핸드오버 후보 리스트를 리오더링할 책임이 있다. 핸드오버가 내부적인 경우 즉, BTS를 현재 서빙하는 것과 동일한 BSC의 제어하에 있는 BTS), 핸드오버 제어 서브시스템은 핸드오버 그 자체를 처리한다. 그렇지 않고, 핸드오버가 외부적인 경우, 핸드오버 평가 서브시스템은 핸드오버 요구 메시지를 고정된 네트워크에 보낸다. 이 메시지는 선택된 후보 셀들과 관련된 정보를 포함하고, 타겟 BTS에 포워딩된다.

핸드오버 제어 서브시스템은 셀 부하 및 채널 간섭 레벨에 기초하여 무선 자원을 선택할 책임이 있는 호출 자원 관리자를 더 포함한다. 상기는 무선 자원을 위한 요청들을 큐잉(queue)하고, 접속 수들을 선택하고, 트래픽 채널 구성들을 동적으로 변경하고, 유휴 채널 간섭 레벨상의 데이터를 트랙킹하며, 자원 지시들에 대한 레벨들을 리포트한다. 또한, 핸드오버 제어 서브시스템은 채널 스피치 레이트 및 MSC 선호, 운용자 선호에 의존하는 스피치 버전 및 이용가능한 자원들을 선택한다.

상술한 바와 같이, 핸드오버 제어 서브시스템은 호출동안 가입자 유닛으로부터의 측정 리포트들을 모니터링할 책임이 있다. GSM 가입자 유닛은 64개의 이웃들까지 모니터링할 수 있다. 가입자 유닛은 가입자 유닛이 이웃들 수신 레벨의 파일롯 신호를 수신하는 신호레벨에 관련된 핸드오버 제어 서브시스템에 정보를 전송한다. 또한, 상기는 이웃들의 기지국 식별의 디코딩, 서빙 셀의 수신 레벨, 수신 품질, 타이밍 어드밴스, 전력 레벨, 비연속적인 전송이 인에이블 되었는지 여부, 어 떤 이웃 리스트가 특정들을 위해 사용되었는지에 관련된 정보를 전송한다.

핸드오버 제어 서브시스템에서, 측정들은 평균화되고, 데이터 베이스 파라미터들은 측정들의 수를 지정하여 평균 처리에 사용된다. 그 후, 핸드오버 제어 서브시스템은 가입자 유닛들에 의해 측정된 파라미터들을 사용하여 핸드오버들, 전력 레벨 변화들, 타이밍 어드밴스에 대한 결정을 한다. 핸드오버는 우선순위순으로 이하의 기준(criteria)에 통상적으로 기초한다:

수신 품질(업링크)

수신 품질(다운링크)

간섭 레벨(업링크 및 다운링크)

수신 신호 세기(업링크)

수신 신호 세기(다운 링크)

거리(타이밍 어드밴스)

전력 경비(PBGT)

호출 동안, 핸드오버는 상기 리스트된 이유들 중 어느 것을 필요로 될 수 있다. 선호된 실시예에서, 통신 시스템은 복수의 주파수 대역들 및 가입자 유닛에게 핸드오버를 허용되는 주파수 대역들이 핸드오버 제어 서브시스템의 데이터베이스에서 설정된다. 어느 셀로 핸드오버 할지에 대한 결정은 전력 예산 알고리즘에 보통 기초한다. 전력 예산 알고리즘은 이하와 같다.

PBGT_(n) = 이웃 셀 수신 신호 전력 - 서빙 셀 수신 신호 전력

= neighbour_rxlev_dl _(n) -[server_rxlev_dl + PWR_C_D]

여기서,

ㆍserver_rxlev_dl 및 neighbour_rxlev_dl _(n) 는 각각 서빙 셀의 트랙픽 신호의 신호 레벨들 및 가입자 유닛에 의해 측정된 현재 이웃 셀의 파일롯 신호이다.

ㆍ PWR_C_D 는 측정된 트래픽 신호들 및 풀 전력 파일롯 신호간의 전력 레벨 차에 대응하는 서빙셀을 위한 정정 인자이다.

종래에는, 핸드오버는 최고 전력 예산을 갖는 이웃 셀에 대해 이루어졌다.

현재는, 현재 전세계 GSM 가입자들 중 80 내지 90%는 느린 이동 및 정적인 카테고리에 있다. 계층적 또는 층을 이룬 네트워크들의 전개는 보다 큰 스펙트럼 효율, 커버리지, 용량이 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 계층적인 구조의 도입은 조심스런 자원 관리를 필요로 하고, 따라서, 기존의 핸드오버 알고리즘은 전력 예산 계산들의 커스터마이제이션(customisation)에 의해 변경되어왔다. 다수의 상이한 예산 알고리즘들은 통상적으로 계층적인 시스템에서 동시에 사용된다. 종래의 핸드오버 알고리즘들 중 하나의 특정 예는 마이크로 셀로부터 핸드오버들이 필수적인 경우 매크로 셀에 허용되는 핸드오버 알고리즘이다. 그러므로, 보통의 전력 예산 알고리즘은 인접 마이크로 셀들에 대해 실행되고, 가입자 유닛은 최고 전력 예산을 갖는 마이크로 셀들로 핸드오버된다. 매크로 셀들은 어떠한 마이크로 셀들도 수용가능한 품질을 제공할 수 없는 경우에만 고려된다. 어떠한 수용 가능한 마이크로 셀들이 결정되지 않으면, 이에 의해 전력 예산 알고리즘은 이웃 매크로 셀들에 대해 수행되고, 이로 인해 식별된 타겟 셀에 가입자 유닛이 핸드오버된다.

그러므로, 셀룰러 통신 시스템의 성능 및 서비스를 최적화시키기 위해, 모든 이용가능한 자원 카테고리들의 자원 분포를 효과적으로 관리하는 핸드오버 제어 서브시스템을 갖는 것이 중요하다. 자원관리의 견지에서 핸드오버 알고리즘의 효율은 운용자의 네트워크의 주파수들 내에서의 트래픽의 분포 및 상기 네트워크 내에서의 가입자 유닛들의 특정 능력들에 의존한다. 예를 들어, 이중-대역(dual-band)(예컨대, PGSM/GSM1800) 네트워크에서, 가입자 유닛들의 작은 서브셋들만이 GSM 1800 주파수 대역들을 이용하는 능력들을 보통 갖고, 따라서, 가능하면, 핸드오버 알고리즘들은 모든 GSM 1800 가능 가입자 유닛들을 이들 대역들에 핸드오버하였다. 그러나, 현재 대부분 가입자 유닛들은 두 대역들에서 동작할 수 있고, 그러므로, 대부분의 가입자 유닛들이 GSM 1800에 핸드 오버되기 때문에, 상기 알고리즘은 비대칭 자원 로드를 초래한다. 이는 증가된 간섭을 초래하여 서비스 품질 및 통신 시스템의 용량을 감소시킨다. 예를 들어, PGSM/EGSM/DCS1800 네트워크 또는 GSM-GPRS-UMTS 네트워크에서, 상황은 보다 더 복잡하게 되고, 보다 복잡한 알고리즘들이 필요로 된다는 것은 자명하다.

대부분 현재 사용되는 핸드오버 알고리즘들은 겨우 2개의 주파수 대역들을 염두에 두고 설계되었고, 상기 알고리즘의 설계 시점에서, 대부분의 가입자 유닛들은 주로 오직 하나의 주파수 대역들 상에서 작동할 수 있었다. 그러나, 가입자 유닛 능력들은 그사이에 상당히 향상되었고, 지금은, 오늘날의 네트워크들에서, 가입자 유닛 능력들의 다양한 분포들이 존재한다. 또한, 어떤 네트워크들은 다중 기술들(GSM, GPRS, UMTS, CDMA20000, IS95, IS136) 및 전개된 다중 주파수 대역들(PGSM, EGSM, GSM1800, PCS1900)을 갖는다. 선호된 실시예에 따라, 핸드오버들을 위해 증가된 용량 및 드랍된 호출들이 거의 없는 향상된 서비스 품질을 갖게 하는 보다 유연한 시스템이 제공된다.

선호된 실시예에 따라, 핸드오버 제어 서브시스템은 가입자 유닛에 의한 측정들에 기초하여 적절한 핸드오버 후보를 결정한다. 특히, 이웃 셀이 정당한 핸드오버 타겟으로서 고려되기 위해서, 수용가능한 성능이 이웃 셀에 대해서 달성될 수 있다는 것을 지시하는 기준을 충족시켜야만 한다. 따라서, 상기 기준은 가입자 유닛이 선호된 호출을 지원하기 위해 셀의 BTS에 대해 충분한 전력 레벨에서 잠재적인 핸드오버 타겟을 수신한다는 것을 보장한다. 상기 셀에 대한 가입자 유닛에서의 수신 레벨이 핸드오버 제어 데이터베이스에서 설정될 수 있는 임계치 RXLEV_MIN_(n) 이상인 경우, 이웃 셀은 잠재적인 후보의 리스트에 진입되는 것이 정당하다고 고려된다.

기준 1: rxlev_ncell(n) > rxlev_min(n)

여기서,

rxlev_ncell(n)는 상기 이웃을 위해 처리된 최근 평균된 수신된 신호 세기이고, rxlev_min(n)는 데이터베이스 규정 임계치이다.

선호된 실시예에 따라, 기준 1을 충족하는 핸드오버 후보들은 잠재적인 핸드오버 후보들의 랭킹된 리스트에 오더링된다. 종래에는, 핸드오버 후보들은 전력 예산에 따라 오더링되고, 핸드오버는 최고 전력 예산을 갖는 인접 셀로 선동되었다. 그러나, 선호된 실시예에서, 핸드오버 후보들의 오더링은 자원의 카테고리가 이용되는 선호를 또한 고려한다. 따라서, 선호된 실시예에서, 복수의 자원의 카테고리들이 설계된다. 이 카테고리들은 예를 들어, 계층적 셀 구조의 상이한 층들과 조합된 이용가능한 상이한 주파수 대역들에 대응할 수 있다. 따라서, 이중 대역 계층적 층에서의 카테고리들은 예를 들어, 이하와 같이 될 수 있다.

카테고리 1: PGSM 마이크로층

카테고리 2: PGSM 매크로 층

카테고리 3: GSM 1800 마이크로층

카테고리 4: GSM 1800 매크로층

다른 실시예들에서, 상이한 카테고리들은 이용가능한 주파수 대역들로 제한될 수 있다. 상기 실시예에서, 각 주파수 대역들 내의 매크로 셀들 및 마이크로 셀들 사이에서 선택하기 위한 종래의 알고리즘들이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 카테고리들은 UMTS 또는 다른 제 3 세대 시스템들과 같은 다른 인터워킹 통신 시스템들을 포함하는 다른 이용가능한 자원들을 포함할 수 있다.

선호된 실시예에서, 핸드오버 후보들의 오더링은 자원 카테고리 선호에 응답하여 수행된다. 가장 단순한 실시예에서, 핸드오버 후보들의 오더링은 선호된 카테고리의 모든 핸드오버 후보들이 가장 높게 랭킹되고, 이에 의해 리스트의 상부에 있게 된다. 이 접근방법은 핸드오버 후보들의 랭킹의 예의 실례인 도 3에서 예시된다.

도 3은 전력 예산에 따라 핸드오버 제어 서브시스템에 의한 핸드오버 후보들(305-321)의 랭킹에 대응하는 제 1 리스트(301)를 도시한다. 알 수 있는 것처럼, 후보 3(305)은 후보 6(307) 및 후보 4(309)에 앞서서 최고 전력 예산을 갖는다. 따라서, 종래에는, 핸드오버는 후보 3(305)에 핸드오버되도록 선동될 수 잇다. 그러나, 선호된 실시예에 따라, 핸드오버 후보 리스트는 다양한 자원 카테고리들의 선호를 고려하여 리오더링된다. 예에서, 자원 카테고리들은 단순히 상이한 주파수 대역들에 존재한다. 이들 주파수 대역들 중 하나는 선호된 주파수 대역이고, 예를 들어, 가능한 한 많은 가입자 유닛들을 GSM 1800에 핸드오버 되는 것이 선호될 수 있다. 따라서, 핸드오버 후보 리스트는 선호된 주파수 대역의 모든 핸드오버 후보들이 상부로 이동되도록, 즉 최고에 랭킹되도록 리오더링된다. 도 3은 후보 4(309)가 최고 전력 예산을 갖는 선호된 대역의 핸드오버 후보이기 때문에 최고로 랭킹되는 리오더링된 리스트(303)를 예시한다. 이는 선호된 대역을 또한 사용하는 후보 7(313) 및 후보 2(319)에 앞선다. 후보 3(305)은 이제 제 4 의 베스트 후보로서 랭킹된다. 그러므로, 리오더링 후에, 핸드오버는 후보 3보단 후보 4로 핸드오버된다.

선호된 실시예에 따라, 자원은 복수의 자원 카테고리들에 대한 분포 프로파일을 결정하고, 통신 시스템의 통신 엘리먼트에 대한 확률적인 값(stochastic value)을 결정하고, 확률적인 값 및 확률적인 분포 프로파일에 응답하는 복수의 자원 카테고리들 중 하나로부터 자원을 할당함으로써 할당된다. 특히, 통신 엘리먼트는 선호된 실시예에서, 가입자 유닛이고 자원 카테고리들은 주로 무선 자원 카테고리들을 포함한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 제어 서브시스템(400)의 요소들의 실례이다.

핸드오버 제어 서브시스템(400)은 상이한 주파수 대역들과 같은 상이한 자원 카테고리들을 통해 가입자 유닛들과 같은 통신 엘리먼트들의 적절한 분포를 결정하는 분포 프로파일 처리기(401)를 포함한다. 예를 들어 분포 프로파일 처리기(401)는 2개의 상이한 주파수 대역들에 대응하는 2개의 자원 카테고리들을 포함하는 통신 시스템에서, 가입자 유닛들이 동등하게 분포되어야 한다는 것을 결정할 수 있다. 따라서, 결정된 분포 프로파일은 각 카테고리에 대해 50% 이다. 어떤 실시예들에서, 분포 프로파일은 가입자 유닛들의 분포의 견지에서 결정하지 않고 자원의 분포의 견지에서 결정한다. 이는 자원 요구들이 가입자 유닛들 사이에서 크게 변하는 시스템들에서 특히 이점이 있다.

핸드오버 제어 서브시스템(400)은 통신 엘리먼트에 대한 확률적인 값을 결정하기 위한 발생기를 더 포함한다. 선호된 실시예에서, 발생기는 이웃 셀에 핸드오버를 하려하는 가입자 유닛들의 랜덤 수를 발생하는 랜덤 수 발생기(403)이다. 랜덤 수 발생기(403) 및 분포 프로파일 처리기(401)는 랜덤 수에 기초하여 카테고리 선호 처리기(405)에 접속되고, 분포 프로파일은 선호된 자원 카테고리를 결정한다.

간단한 실시예에서, 맵핑은 확률적인 값과 자원 카테고리들 중 적어도 하나 사이에서 사용된다. 예를 들어, 선호된 실시예에서, 랜덤 수들의 가능한 값들의 범위는 자원 카테고리들의 각각에 대응하는 인터벌들로 분할된다. 인터벌의 크기는 사용되는 연관된 카테고리의 확률에 대응하도록 선택된다. 따라서, 랜덤 수 발생기가 1 과 100 사이에서 균일하게 분포된 수를 발생시키고, 사용되는 제 1 주파수 대역의 확률이 30% 이며, 사용되는 주파수 대역의 확률이 70% 인 경우, 인터벌들은 제 1 주파수 대역의 인터벌이 0에서 29까지이고 제 2 주파수 대역의 인터벌은 30에서 100까지 되도록 설정된다.

카테고리 선호 프로세서(405)는 선택된 선호된 자원 카테고리를 고려하여 수정된 상이한 이웃 셀들의 전력 예산에 응답하여 핸드오버 후보 리스트를 랭크하는 핸드오버 후보 랭킹 처리기(407)에 접속된다.

특히, 선호된 실시예에서, 전력 예산 핸드오버 후보 리스트는 선호된 자원 카테고리에 대응하는 이웃들이 도 3의 특정 실시예에서 도시된 바와 같이 리스트의 상부에 위치되도록 리오더링된다.

핸드오버 후보 랭킹 처리기(407)는 리오더링된 핸드오버 후보 리스트에 응답하여 핸드오버 후보를 선택하는 핸드오버 접속기(409)에 접속된다. 통상적으로, 핸드오버는 최고 랭킹된 핸드오버 후보로 선동된다. 그러나, 이 핸드오버가 어떤 이유, 예를 들어 핸드오버 후보의 기지국이 과중하게 부하되어 핸드오버 요청을 거절하였기 때문에 수행될 수 없는 경우, 핸드오버 제어기(409)는 리스트의 다음 후보에 핸드오버를 선동하는 것을 진행한다.

도 4에서 도시된 핸드오버 제어기(409)는 핸드오버를 제어하기 위해 고정된 네트워크의 잔여부에 접속되어 도시된다. 그러나, 핸드오버 제어 서브시스템(400) 은 임의의 적절한 형태 및 위치에 구현될 수 있고, 선호된 실시예에서, 핸드오버 제어 서브시스템은 고정된 네트워크의 부분을 형성하고, BSC와 서빙셀을 지원하는 BTS사이에 특별히 분산된다.

다른 실시예에서, 분산 프로파일 처리기(401)는 카테고리 선호 처리기(405)에 접속되는 랜덤 수 발생기(403)에 접속된다. 이 실시예에서, 확률적인 값은 분산 프로파일에 응답하여 가중된 가중된 값이다. 특히, 카테고리 선호 처리기(405)에 의해 이용된 맵핑은 고정되어서, 예를 들어, 50 이하의 어떤 랜덤 수가 선호된 주파수 밴드로서 선택되는 제 1 주파수 대역을 초래하고, 50 과 100 사이의 어떤 랜덤 수가 선호된 밴드로서 선택되는 제 2 주파수 대역을 초래할 것이다. 그러나, 상기 경우에서, 랜덤 수 발생기(403)는 균일한 수를 발생하기 않고, 오히려 분산 프로파일을 반영하도록 분산된 랜덤 수를 발생한다. 예를 들어, 분산 프로파일이 선택되는 제 1 주파수 대역의 확률을 30%로 정하고, 제 2 주파수 대역이 선택되는 확률을 70%로 정하는 경우, 랜덤수 발생기(403)는 발생된 수의 30%가 0 내지 50 사이에 있고, 수들의 70%가 50 내지 100사이가 되는 가중화(weighting)를 포함한다.

따라서, 기술된 실시예에 따라, 핸드오버 결정 및 선택은 프로그램가능 가중화들 또는 각 자원 카테코리에 대한 편향(bias)에 의해 규정되는 바와 같이, 확률적인 선호 방법에 의해 결정된다. 예를 들어, 선호된 자원 카테고리는 예를 들어 특정 순간에 선호되는 주파수 대역에 의존하는 확률적인 확률들에 의해 선택된다. 특정 예와 같이, 네트워크에 3개의 주파수 대역들이 존재하는 경우에, 다른 2개의 주파수들에서 동작할 수 있는 가입자 유닛들보다 조금 높은 PGSM-가능 가입자 유닛들의 비율이 존재하다고 가정하면, PGSM이 선호되는 확률은 20%, EGSM 확률은 40% 및 DCS1800 확률은 40%로 설정된다. 이는 뒤의 2개의 주파수 대역들에 보다 많은 편향을 허용하고, 이에 의해 PGSM 대역들이 불가능한 가입자 유닛들을 제외한 상기 2개의 주파수 대역들로 핸드오버할 능력을 가진 가입자 유닛들은 상기와 같이 핸드오버될 것이다. 그러므로, 이러한 설정은 3개의 주파수 대역들상에 가입자 유닛들의 균등한 분포를 초래할 수 있다. 따라서, 분포 프로파일은 가입자 유닛들의 원하는 분포에 대응하여 설정될 필요가 없이, 자원 할당이 가입자 유닛들의 원하는 분포를 초래하도록 설정될 수 있다.

또한, 가입자 프로파일은 통상적으로 통신 시스템의 동작 조건들에 응답하여 동적으로 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 현재 동작 조건들이 제 1 주파수 대역에 너무 높은 비율을 갖는 경우, 이 주파수 대역에 대한 확률은, 확률이 다시 상승하는 보다 균등한 분포가 도달될 때까지 매우 낮게 설정된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당의 방법에 대한 흐름도의 실예이다.

단계(501)에서, 핸드오버 처리가 시작된다. 핸드오버가 요구된다는 것을 검출하기 위한 임의의 적절한 방법이 현재 링크의 품질이 불충분하다는 것을 검출하는 단계를 포함하여 이용될 수 있다. 부가적으로 및/또는 대안적으로, 방법은 끊임없이 수행되어, 핸드오버 후보가 조건들의 일정한 세트를 충족하는 경우, 핸드오버가 선동될 수 있다. 이들 조건들은 예를 들어, 이웃 셀에 대한 전력 예산이 주어진 임계치를 초과하거나 또는 이웃 셀들이 결정된 선호된 대역상에서 이용 가능하다는 것을 포함한다. 그러므로, 기술된 실시예에 따른 방법은 핸드오버를 자체가 트리거할 수 있다.

단계(503)에서, 핸드오버 방법이 선호된 자원 카테고리의 고려를 포함해야 하는지를 결정한다. 특히, 핸드오버 제어 시스템을 위한 구성 데이터베이스는 대역 선호 모드가 사용되도록 파라미터를 설정하였는지를 결정한다. 부정의 경우, 상기 방법은 종래의 핸드오버 방법들에 따른 핸드오버 평가 및 선택을 수행하는 단계(505)로 이어진다.

대역 선호 모드가 설정된 경우, 방법은 분포 프로파일이 발생되는 단계(507)로 이어진다. 분포 프로파일이 가입자 유닛들의 원하는 핸드오버 분포 프로파일인 것이 바람직하고, 상기 핸드오버 분포는 원하는 자원 카테고리들에 걸쳐 원하는 자원 분포를 초래하는 것이 바람직하다.

단계(509)에서, 확률적인 값이 발생된다. 바람직하게는, 확률적인 값은 랜덤 수이다. 그 후, 방법은 선호된 주파수 대역과 같은 선호된 자원 카테고리가 결정되는 단계(511)로 진행한다. 선호된 카테고리는 확률적인 값 및 분포 프로파일에 응답하여 결정되어 바람직하게는, 자원 카테고리들의 각각에 대해 원하는 핸드오버 확률이 달성된다. 선호된 실시예에서, 선호된 대역이 분포 프로파일로부터 유도된 확률들을 충족하도록 선택된다.

단계(513)에서, 핸드오버 후보 리스트는 선호된 자원 카테고리에 대응하는 핸드오버 후보들이 최고로 랭킹되도록 리오더링된다. 단계(515)에서, 최고로 랭킹된 핸드오버 후보가 핸드오버 후보로서 선택된다. 단계(517)에서, 방법은 적절한 핸드오버가 선동됨으로써 종료된다.

그러므로, 본 발명의 선호된 실시예에 따라, 네트워크 운용자는 가입자 유닛들이 특정 자원 카테고리에 핸드오버하는 확률을 제어할 수 있다. 이는 트래픽이 모든 이용 가능한 자원들에 대해 관리되어 자원 분포가 모든 자원 카테고리들을 통해 제어 및 레벨링(level)될 수 있다. 이는 네트워크에서 종합적인 자원 분포가 매우 적은 제어 입력들만을 요구하는 매우 간단한 처리에 의해 관리될 수 있는 매우 유연한 시스템을 제공한다. 설정들은 쉽게 업데이트될 수 있고, 이에 의해 자원 분포는 변화하는 동작 조건들에 동적으로 업데이트 및 적응되는 것이 쉬울 수 있다. 또한, 시스템은 자원 카테고리의 현재 레벨에 대해 업데이트 및 커스터마이즈(customize)가 유연하게 될 수 있다. 따라서, 실제 주파수 대역들과 층들에 기초하는 확률적인 확률들 및 운용자의 네트워크에서 전개되는 기술들을 확장하는 유연성을 제공한다. 특히, 핸드오버 알고리즘은 PGSM, EGSM 및 DCS1800 대역들과 같은 주파수 대역들을 수반할 뿐만 아니라 매크로 및 마이크로 층들을 위한 PCS1900, CDMA2000, IS95, IS136, GPRS, UMTS 및 GSM과 같은 다른 카테고리를 고려하도록 확장될 수 있다.

따라서, 분포 프로파일 및 핸드오버 파라미터들의 값들에 기초하여, 층 또는 셀로 핸드오버의 확률의 지정(assignment)을 사용하는 기술된 확률적인 알고리즘은 자원 카테고리(또는 자원 카테도리의 부재)에 대한 편향을 제공한다. 알고리즘은 구현이 쉽고, 다른 층들에 대한 트래픽 로드 정보의 요구없이 구현될 수 있다.

예를 들어, 선호된 실시예에 따라, 주어진 자원 분포를 달성하기 위해 영구적인 선호된 대역을 설정할 필요가 없다. 차라리, 상이한 대역들을 사용하기 위한 확률적인 확률들이 설정될 수 있다. 예를 들어, 이들이 33.33%의 PGSM, 33.33%의 EGSM 및 33.33%의 DCS1800으로 설정되는 경우, 트래픽 분포가 모든 대역들을 통해 균등하게 분포된다. 그러나, 만약 마이크로층 PGSM 대역이 네트워크에 또한 존재하는 경우, 이는 매크로 층에서의 다른 두 대역들보다 매크로 층에서의 PGSM 대역이 보다 덜 부하될 수 있다. 이 경우, PGSM이 한 순간의 선호된 대역으로서 선택될 때, 가입자 유닛들은 매크로층 PGSM 대역에 의해 서빙되는 임의의 과잉들(overflows)을 갖고 마이크로층 PGSM 대역으로 움직일 것이다. 그러나, 상기 상황은 단순히 분포 프로파일을 수정함으로써 쉽게 관리될 수 있다. 따라서, 마이크로 셀층의 존재를 반영하기 위한 확률의 설정은 예를 들어, PGSM 46%, EGSM 27% 및 DCS1800 27%로서 설정될 것이다. 상기 설정들과 관련하여, 트래픽 분포는 마이크로층의 완전한 이용과 함께 매크로층에서 모든 주파수 대역들 도처에서 이루어진다. 그러므로 마이크로 셀들의 완전한 이용은 특정 마이크로 셀룰러 알고리즘을 사용하지 않고 달성된다.

분포 프로파일은 반-영구적으로 고정 및 설정될 수 있다. 예를 들어, 이용가능한 자원 카테고리들 및 이들 사이의 선호된 분포를 반영하도록 설정될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 분포 프로파일은 동적으로 업데이트되고 부가적으로 또는 대안적으로 구성 및/또는 통신 시스템의 운용 조건들에 연관된 하나 이상의 파라미터들에 의존한다.

따라서, 바람직하게는 분포 프로파일은 셀룰러 통신 시스템에서 사용자의 장비의 능력들의 분포에 응답하여 결정된다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 가입자 유닛들의 능력들이 고려되고, 특히 상이한 자원 카테고리들을 이용하기 위한 가입자 유닛들이 고려된다.

그러므로, 일 실시예에서, 네트워크에서 가입자 유닛 능력들의 분포는 확률들을 설정할 때 고려된다. 이는 다양한 자원 카테고리들을 이용하기 위해 가입자 유닛들의 능력들의 크고 변화하는 변동을 갖는 비-동질성 통신 시스템에서 효율적인 자원 분포를 허용한다. 예를 들어, 가입자 유닛의 일부만이 GSM1800-가능이고, 모든 가입자 유닛들이 PGSM 및 EGSM-가능인 경우에도, 트래픽 분포는 여전히 모든 이용 가능한 대역들에 걸쳐서 균등하게 스프레딩될 수 있다. 만약 예를 들어, 가입자 유닛들의 50%가 GSM-1800-가능이고, 모든 가입자 유닛들이 PGSM 및 EGSM-가능이고, 부가적으로 PGSM 마이크로층이 존재하면, 분포 프로파일의 확률들은 PGSM 25%, EGSM 10%, 및 결과적으로 DCS 1800 65%로 설정된다. 이는 마이크로 셀들이 완전히 사용되며, 매크로층에서 모든 대역들을 통해 균등히 분포되는 트래픽을 초래한다. 그러므로, 매우 효과적인 자원 이용은 감소된 간섭 및 이에 의해 용량이 증가되는 평탄화되는 각각의 매크로 셀에서의 부하로 달성된다.

일부 실시예들에서, 네트워크 전개 전략이 고려되고, 특히 매크로 셀들, 마이크로 셀들 및 피코셀들의 층 구조가 분포 프로파일을 결정하도록 사용되어 원하는 자원 분포가 달성된다. 그러므로, 복수의 자원 카테고리들은 셀룰러 통신 시스템의 상이한 계층적 층들에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로, 매우 간단한 제어 방법으로 다양한 층들의 부하의 원하는 분포가 달성될 수 있다. 또한, 이러한 부하는 상이한 주파수 대역들의 계층적 층들을 통해 제어될 수 있다.

일부 실시예에서, 분포 프로파일은 셀 부하의 분포에 응답하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템의 부하는 계속적으로 모니터 및 제어될 수 있다. 그러므로, 한 자원 카테고리의 셀들이 과중하게 부하되고, 반면에 다른 자원 카테고리들의 셀들이 과중하게 부하되지 않았다는 것이 결정되는 경우, 분포 프로파일은 조금 부하된 자원 카테고리들을 더 편향하도록 변경된다. 따라서, GSM 1800 셀들이 과중하게 부하되고, 반면에, GSM 900이 그렇지 않다면, 선호된 대역으로서 선택될 GSM 900 대역에 대한 확률이 증가된다.

일부 실시예들에서, 자원 카테고리들 중 적어도 하나는 상이한 통신 시스템에 대응한다. 따라서, 핸드오버는 예를 들어 상이한 주파수 대역들에 대응하는 자원 카테고리들을 고려할 뿐만 아니라 모든 이용가능한 자원 카테고리들이 포함된다. 현재, 많은 GSM 운용자들이 GSM 시스템과 상호-동작하는 제 3 세대 시스템들을 전개한다. 특히, 제 3 세대 가입자 유닛들은 통상적으로 GSM과 UMTS 사이와 같은 제 2 세대와 제 3 세대 통신 시스템들 사이에서 핸드 오버할 수 있다. 이들 시나리오에서, 분포 프로파일은 양 통신 시스템들의 자원 카테고리들에 관계된 것이 바람직하다. 부가적으로, 복수의 서브-통신 시스템들을 갖는 통신 시스템에 응용 가능하다는 것이 본 발명의 계획(contemplation)내에 있다. 특히, 제 2 세대 및 제 3 세대 통신 시스템들은 동일한 통신 시스템의 개별적인 서브-통신 시스템들로서 보여질 수 있다.

분포 프로파일에 따른 핸드오버 선택은 각 개별적인 핸드오버 이벤트들을 위해 결정될 필요가 없다. 오히려, 일 실시예에서, 선호된 자원 카테고리는 주어지 시간 인터벌동안 각 자원 카테고리에 대해 고정으로 설정될 수 있다. 이 실시예에서, 각 자원 카테고리에 대한 선호의 시간 인터벌은 분포 프로파일에 응답하여 설정되고, 자원의 할당은 시간 인터벌들에 응답한다. 이 실시예에서, 어떠한 특정 랜덤 값 또는 수가 발생되지 않고 오히려 확률적인 값이 핸드오버 요청의 시간(또는 사실상 핸드오버 요청 또는 트리거의 시간이 되는)에 응답하여 결정된다. 그러므로, 핸드오버 요청의 시간에 의존하여, 선호된 자원 카테고리가 선택된다. 무선 조건들의 복잡한 그리고 무질서한 특성으로 인해 핸드 오버 시간들은 확률적이기 때문에, 원하는 확률적인 분포가 달성될 것이다.

그러므로, 특정 실시예로서, 제 1 주파수 대역이 예를 들어, 5분과 같이 명기된 시간동안 선호된 대역으로서 설정될 수 있다. 인터벌의 말미에, 제 2 주파수 대역이 명기된 시간동안 선호된 대역으로서 설정된다. 인터벌 길이들을 변화시킴으로써 원하는 핸드오버 분포가 얻어질 수 있다. 만약 예를 들어, 제 2 인터벌이 5 분인 경우 균등한 분포가 얻어지지만, 10 분으로 설정된 경우, 제 2 주파수 대역에 강한 편향이 달성된다.

다른 실시예에서, 시간 인터벌이 예를 들어 5분으로 고정되지만, 각 고정된 시간 인터벌의 말미에, 새로운 주파수 대역이 확률 분포 및 확률적인 값에 응답하여 선택된다. 그러므로, 이 실시예에서, 확률적인 값은 특별히 하나의 가입자 유닛을 위해 발생되지 않고 오히려, 확률적인 값은 상기 시간 인터벌동안 핸드오버를 시도하는 모든 가입자 유닛들을 위해 사용된다. 이 실시예에서, 요구되는 자원 분포는 각 주파수 대역이 선호된 주파수 대역으로서 선택되는 주파수에 의해 달성된다.

일부 실시예에서, 자원의 할당은 선호된 자원 카테고리에 의존하는 적어도 하나의 핸드오버 파라미터를 수정하는 것을 포함한다. 특히, 일 실시예에서, 각 핸드오버 부호에 대해 결정된 전력 예산은 현재 선호된 자원 카테고리를 반영하도록 수정된다. 특히, 전력 예산은 선호된 자원 카테고리의 모든 핸드오버 후보들에 대해 미리 결정된 양만큼 오프셋 되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 측정된 전력 예산이 선호된 주파수 대역을 이용하는 모든 이웃 셀들에 대해 예컨대 6dB만큼 증가될 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 도 3의 핸드오버 후보 리스트의 리오더링을 예시한다.

이 실시예에서 전력 예산에 응답하여 오더링된 핸드오버 리스트는 후보 3이 후보 6 및 4에 앞서 최고로 랭킹된다. 그러나, 도 3의 실시예와는 반대로, 현재 실시예는 모든 선호된 대역 후보들을 리스트의 상부로 이동시키지 않는다. 오히려, 선호된 대역의 후보들의 전력 예산을 미리 결정된 양만큼 오프셋한다. 따라서, 후보 4, 7 및 2의 전력 예산은 이 양만큼 증가된다. 그 후, 후보 핸드 오버 리스트는 보상된 전력 예산 핸드오버 리스트(601)를 제공하도록 오프셋 전력 예산 값들에 응답하여 리오더링된다. 도 6에서 예시된 바와 같이, 후보 4의 보상은 후보 3 및 6의 그것 이상으로 이 후보들에 대한 전력 예산이 개선되고, 따라서 후보 4가 선호된 핸드오버 후보이다. 그러나, 후보 7의 보상은 후보 6보다 나은 전력 예산을 갖는 후보가 되고, 반면에, 후보 3보단 여전히 보다 나쁘다. 그러므로, 후보(3)는 후보 7 및 후보 6에 앞서 2번째로 높게 랭킹된 핸드오버 후보이다. 리오더링에 이어서, 보상된 전력 예산 핸드오버 후보 리스트(601)는 그 후, 핸드오버를 선동하기 위해 사용된다.

따라서, 이 실시예는 선호된 자원 카테고리에 대해 보다 유연하고 정확한 편향을 제공한다. 또한, 가입자 유닛은 이용가능한 보다 나은 것이 존재할 때 나쁜 전력 예산 값들로 자원 카테고리를 타겟팅(target)하도록 시도하지 않을 것이란 것을 보장한다. 후보 리스트 리-오더링이 수행될 때, 결과들은 선호된 자원 카테고리 고려들, 마이크로 셀 고려들 뿐 만 아니라 전력 예산 고려들을 모두 함께 자동으로 고려할 수 있다. 그러므로, 조건들을 허용할 때면 언제나, 가입자 유닛들은 마이크로층에 머무를 것이고, 또는, 매크로층에 있는 경우, 제 1 옵션으로서 마이크로층으로 핸드 오버를 시도할 것이다. 도 6에서 지시하는 바와 같이, 선호된 자원 카테고리들의 후보들이 다른 후보들에 관하여 합당한 전력 예산을 가질 때, 선호된 카테고리 후보들은 리스트의 상부로 편향될 것이다. 그러나, 선호된 자원 카테고리의 후보들이 적절하지 않은 전력 예산을 갖는 경우, 다른 후보가 핸드오버 타겟을 위한 제 1 선택이 될 것이다. 편향의 레벨은 오프셋을 위해 사용된 미리 결정된 값에 분명히 의존한다.

본 발명은 임의의 적절한 방법 및 임의의 적절한 위치에 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 특히, 본 발명은 고정된 네트워크 및/또는 셀룰러 통신 시스템의 가입자 유닛으로 구현될 수 있다.

가입자 유닛 구현을 위해, 본 발명을 예를 들어, 주로 유휴 모드동안 가입자 유닛의 셀 선택 또는 셀 재선택 과정으로 구현될 수 있다. 이 경우에, 가입자 유닛은 선택 또는 첨부(attach)를 위해 주파수를 능동적으로 결정할 수 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이런 구현에서, 이용가능한 자원 카테고리, 각 셀의 부하 및 가입자 유닛의 분포와 같은 분포 프로파일을 결정하기 위해 사용되는 다양한 파라미터들은 고정된 네트워크에 의해 전송 또는 방송된다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 적절한 형태로 구현될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명은 하나이상의 데이터 프로세서들상에서 실행하는 컴퓨터 소프트웨어로서 구현된다. 본 발명의 실시예의 엘리먼트들 및 구성요소들은 코어 네트워크, 무선 엑세스 네트워크, 가입자 유닛 또는 임의의 적절한 물리적 또는 기능적 위치에 위치될 수 있다, 사실상, 기능성은 단일 유닛, 복수의 유닛들로 구현되거나 다른 기능적 유닛들의 부분으로써 구현될 수 있다. 그러한 것으로서, 본 발명은 단일 유닛으로 구현될 수 있고 또는 통신 시스템에서 물리적이고 기능적으로 분포될 수 있다.

Claims (19)

1. 셀룰러 통신 시스템에서 자원을 할당하는 방법으로서,

   복수의 자원 카테고리들에 대한 분포 프로파일을 결정하는 단계와,

   상기 통신 시스템의 통신 엘리먼트(communication element)에 대한 확률적인 값을 결정하는 단계와,

   상기 확률적인 값 및 상기 분포 프로파일에 응답하여, 상기 복수의 자원 카테고리들 중 하나로부터 자원을 할당하는 단계를 포함하는, 자원 할당 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 확률적인 값은 상기 분포 프로파일에 응답하여 가중화된 가중화된 값(weighted value)인, 자원 할당 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복수의 상기 자원 카테고리들은 상이한 주파수 대역들에 대응하는, 자원 할당 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복수의 상기 자원 카테고리들은 상이한 통신 시스템들에 대응하는, 자원 할당 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분포 프로파일은 상기 복수의 자원 카테고리들 각각에 대한 선호값(preference value)에 응답하여 결정되는, 자원 할당 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 각 자원 카테고리는 연관된 주파수 대역을 갖고, 상기 분포 프로파일은 선호된 주파수 대역에 응답하는, 자원 할당 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 자원을 할당하는 상기 단계는 상기 확률적인 값과 상기 자원 카테고리들 중 적어도 하나 사이를 맵핑하는 단계를 포함하는, 자원 할당 방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 상기 자원 카테고리들은 무선 자원 카테고리들인, 자원 할당 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 통신 시스템은 셀룰러 통신 시스템인, 자원 할당 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 통신 엘리먼트는 가입자 유닛인, 자원 할당 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 분포 프로파일은 상기 셀룰러 통신 시스템에서 가입자 유닛들의 능력들(capabilities)의 분포에 응답하여 결정되는, 자원 할당 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 복수의 자원 카테고리들은 상기 셀룰러 통신 시스템의 상이한 계층적 층들에 대응하는, 자원 할당 방법.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 분포 프로파일은 셀 부하(cell loading)의 분포에 응답하여 결정되는, 자원 할당 방법.
14. 제 9 항에 있어서, 자원의 상기 할당은 복수의 셀들에 대해 측정된 핸드오버 파라미터에 또한 응답하는, 자원 할당 방법.
15. 제 9 항에 있어서, 상기 할당된 자원을 이용하기 위해 가입자 유닛 핸들링 오버(handling over)하는 단계를 더 포함하는, 자원 할당 방법.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 자원 카테고리에 대한 선호의 시간 인터벌은 상기 분포 프로파일에 응답하여 설정되고, 자원을 할당하는 상기 단계는 상기 시간 인터벌들에 또한 응답하는, 자원 할당 방법.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 자원을 할당하는 상기 단계는 선호된 자원 카테고리를 결정하는 단계를 포함하는, 자원 할당 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 자원을 할당하는 상기 단계는 상기 선호된 자원 카테고리에 의존하여 적어도 하나의 핸드오버 파라미터를 수정하는 단계를 포함하는, 자원 할당 방법.
19. 셀룰러 통신 시스템에서 자원 할당을 위한 장치로서,

    복수의 자원 카테고리들에 대한 분포 프로파일을 결정하기 위한 처리기와,

    상기 통신 시스템의 통신 엘리먼트에 대한 확률적인 값을 결정하기 위한 확률적인 처리기와,

    상기 확률적인 값 및 상기 분포 프로파일에 응답하여 상기 복수의 자원 카테고리들 중 하나로부터 자원을 할당하기 위한 자원 제어기를 포함하는, 자원 할당 장치.

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