KR100744336B1 - Ｏｆｄｍ기반의 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 OFDM 기반의 이동통신 시스템은 하나의 OFDM 심벌을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고, 상기 제어 채널을 다수의 제어 부채널들로 다중화 하여 기지국들에 할당하는 시스템 제어기; 상기 제어 부채널을 할당 받고, 상기 제어 부채널에 자신의 제어신호를 싣고 상기 데이터 채널에 데이터를 실어 동시에 전송하는 다수의 기지국들; 기지국별 제어 부채널들로 다중화된 제어 채널과 상기 기지국들이 공유하는 데이터 채널로 구성되는 OFDM 심벌을 수신하고, 상기 제어 부채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하는 다수의 단말들로 구성된다. 본 발명에 따른 통신시스템에서는 단말이 하나의 물리 계층 모듈을 이용하여 두 기지국으로부터 수신되는 제어 부채널을 동시에 처리하기 때문에 채널 효율을 향상시키고 단말의 제조 비용을 낮출 수 있다.

다중반송파, 푸리에변환, 핸드오버

Description

ＯＦＤＭ기반의 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 방법{HANDOVER METHOD FOR OFDM-BASED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 종래의 UMTS 시스템에서의 핸드오버를 설명하기 위한 도면;

도 2는 종래의 OFDM 기반의 시스템에서의 단말의 이동성을 지원하기 위한 다중 연결 방법 보인 블록도;

도 3은 종래의 OFDM 기반의 시스템에서 다중 연결을 위한 단말의 구조를 보인 블록도;

도 4는 본 발명이 적용될 모바일 IP 기반의 4G 망의 구조를 보여주는 개략도;

도 5는 OFDM 기반의 시스템에서 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDM 기반의 시스템에서의 핸드오프를 위한 데이터 구조를 설명하기 위한 개념도;

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버를 위한 제어신호 전용 대역의 제어 채널 할당을 설명하기 위한 예시도;

도 9는 도 7의 시스템에서 단말이 두 기지국으로부터 수신되는 제어 채널을 이용하여 핸드오프를 결정하는 과정을 설명하기 위한 개념도;

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서 서로 다른 RAR로부터 전송되는 신호를 동시에 수신하기 위한 타이밍 동기 방법을 설명하기 위한 도면;

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서의 신호 전달 과정을 보인 개략도; 그리고

도 12 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서 수신된 파일럿신호의 세기에 따라 실시간으로 데이터를 전송 받을 RAR을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, OFDM 기반의 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법 및 핸드오버 방법에 관한 것이다.

직교주파수분할다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 방식은 유무선 채널에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. OFDM 방식에서는 직렬로 입력된 데이터를 부반송파의 수만큼 병렬 스트림으로 변환하고, 상기 변조된 각각의 병렬 스트림을 변조시킴으로써 데이터 전송 속도를 그대로 유지하면서 심벌 주기를 부반송파의 수만큼 길어지게 한다. OFDM 에서는 상호 직교성을 갖는 부반송파를 이용하므로 기존의 주파수분할다중화(Frequency Division Multiplexing: FDM) 방식에 비해 대역폭 효율이 좋으며 심볼 주기가 길어져 단일 반송파 변조 방식에 비해 심볼간 간섭에 강한 특성을 지닌다.

일반적으로 OFDM 신호의 변복조는 IFFT/FFT나 IDCT/DCT 를 이용하여 효율적으로 구현된다. 그러나, 변조과정에서의 IFFT 이용하여 변조된 데이터는 수신측에서 FFT를 거쳐야 원본 데이터를 복원할 수 있으므로 서로 다른 기지국으로부터 데이터를 동시에 수신하기 위해서는 데이터를 수신할 기지국 수에 상응하는 FFT 물리 계층 모듈이 요구된다. 다시 말해, 단말이 소프트 핸드오버를 수행하기 위해서는 동시에 두 기지국과 연결을 유지해야 하는데 이를 위해서 각각의 연결에 대해 FFT를 수행하기 위한 각각의 물리 계층 모듈이 요구된다는 의미이다.

한편, 핸드오버 기술은 크게 두 가지, 즉, 하드 핸드오버와 소프트 핸드오버로 나눌 수 있다.

하드 핸드오버는 핸드오버 과정에서 이전 기지국과의 연결을 끊고 새로운 기지국과 연결하여 무선 채널 상에서 하나의 자원을 사용하는 기술이다. 이 방식을 OFDM 기반의 광대역 전송 방식에서 사용한다면 하나의 물리 계층 모듈을 이용하여 핸드오버가 가능하다. 그러나, 핸드오버 과정에서 핸드오버 할 기지국으로의 연결이 이루어지기 전에 현재 연결되어 있는 채널을 끊어야 하기 때문에 QoS를 보장할 수 없다는 단점이 있다. 다시 말해, 하드 핸드오버는 하나의 데이터 채널과 하나의 제어 채널을 점유하기 때문에 핸드오버 스위칭 시간이 길며, 기지국간 핑퐁 현상을 방지하기 위해 핸드오프 윈도우 사이즈를 크게 잡기 때문에 데이터 전송을 위한 높은 전력을 요하며 그 결과 채널간 간섭이 증가한다. 또한, 물리채널의 끊김 현상으로 실시간 서비스에는 적합하지 않은 방식이다.

소프트 핸드오버는 하드 핸드오버와는 달리, 파일럿 신호의 크기가 정해진 윈도우 안에 들어오면 단말이 동시에 여러 개의 기지국과 연결이 가능하다. 단말은 가장 우수한 SNR을 갖는 파일롯 신호에 해당하는 기지국으로부터 수신된 데이터를 선택하게 된다. 소프트 핸드오버는 음성 서비스와 같은 저속의 실시간 데이터 서비스에서 QoS 보장에 유리하다. 그러나, 소프트 핸드오프를 수행하기 위해서는 두 개의 데이터 채널과 두 개의 제어 채널이 필요하며 두 개의 데이터 채널 사용으로 인한 간섭이 발생하는 문제점이 있으며 음성과 같은 실시간 저속 데이터에는 적합하나 VOD등 멀티미디어 서비스와 같은 고속의 데이터 서비스를 지원하는데 한계가 있다.

도 1은 종래의 UMTS 시스템에서의 핸드오버를 설명하기 위한 도면으로, UMTS 시스템은 기지국의 역할을 하는 node-B (103a, 103b, 103c, 103d)들과 node-B (103a, 103b, 103c, 103d)들을 제어하는 RNC (105a, 105b)들로 구성되며 이러한 RNC (105a, 105b)들로 구성된 UTRAN (107)은 Iu 인터페이스를 통해 코어 망 (109)에 연결된다. 상기 RNC (105)는 단말 (101)과 지정된 채널을 이용하여 SNR이 좋은 node-b를 선택한다.

도 1에서 단말(101)은 임의의 시간에 주 node-B (103c)로부터 패킷을 수신 받으나 node-B (103b)와의 셀 경계지역으로 접근할수록 node-B (103b)로부터 수신되는 파일럿 신호가 강해짐을 감지한다. 상기 부 node-B (103b)의 신호가 미리 정 해진 임계치보다 커지면 단말(101)은 주 node-B(103b)와 부 node-B(103c)로부터 동시에 패킷을 수신한다.

즉 핸드오버를 수행하는 알고리즘은 RNC (105a, 105b) 와 단말 (101)에 존재하며 둘 사이의 신호체계를 이용하여 핸드오버가 이루어진다. Node-b (103a, 103b, 103c, 103d)는 단말(101)과 거리상으로 보다 더 근접하여 RNC의 신호를 송신하기 위한 다리 역할을 한다.

OFDM을 기반으로 하는 데이터 송수신 방식에서는 IFFT/FFT를 이용하여 데이터를 변복조 하기 때문에 단말이 서로 다른 기지국 (radio access router: RAR)으로부터 데이터 수신하기 위해서는 두 개의 물리 계층 모듈이 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 두 개의 물리 계층 모듈을 사용하여 단말의 이동성을 지원하는 시스템이 국제 공개 번호 WO03017689에 게시되어 있다.

도 2는 종래의 OFDM 기반의 시스템에서의 단말의 이동성을 지원하기 위한 다중 연결 방법 보인 블록도이고, 도 3은 다중 연결을 위한 단말의 구조를 보인 블록도이다.

도 2에서 단말(302)은 두 기지국 (304, 306)과 각각의 연결 (410, 414)을 유지하고 있다. 각각의 연결 (410, 414)은 상향제어링크(408, 412)과 하향제어링크(409, 413)를 포함하고 있으며 상향데이터링크 (416, 418)와 하향데이터링크 (417, 419)를 포함한다. 이와 같이, 두 개의 기지국과 연결을 유지하기 위해서, 도 3에서 보는 바와 같이, 단말 (900)은 아날로그 처리 모듈 (902), 아날로그/디지털 변환기 (904), 복사 모듈 (906), 한 쌍의 신호분리회로 (905, 907), 한 쌍의 동기루프(908, 910), 그리고 한 쌍의 주 디지털 처리 모듈 (912, 914)로 이루어진다.

그러나 상기 종래의 다중 연결을 지원하는 단말의 경우 핸드 오프와 같이 단말의 이동성을 지원하기 위해서는 두 개의 물리 계층 모듈을 사용해야 하므로 하드웨어 복잡도가 증가하고 제조 단가가 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 본 발명의 목적은 하나의 물리계층 모듈을 이용하여 적어도 두 개의 기지국과 연결을 통해 단말의 이동성을 지원할 수 있는 핸드오버 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 두 개의 제어 채널과 하나의 데이터 채널을 점유하여 단말을 두 기지국 사이에서 스위칭 함으로써 자원 효율성을 향상시킬 수 있는 핸드오버 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말의 스위칭 시 데이터 채널을 하나만 사용함으로써 채널 잡음을 줄일 수 있는 핸드오버 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말의 스위칭 시 채널 점유는 줄이면서 공간 다이버시티를 최대화 할 수 있는 핸드오프 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 핸드오버 방법에서는 단말이 하나의 물리계층 모듈을 이용하여 한 시점에서 적어도 두 기지국으로부터의 두 개의 제어 채널과 두 기지국 중 하나의 데이터 채널을 점유할 수 있다.

본 발명의 일 국면에 있어서, 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템의 자원 할당 방법은 시스템 주파수 대역을 제어 대역과 데이터 대역으로 분할하고, 상기 제어 대역을 제어채널들로 다중화하여 기지국들에 할당한다.

바람직하게는, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식 또는 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화된다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템의 데이터 전송 방법은 전체 시스템 주파수 대역을 제어 대역과 데이터 대역으로 분할하고 상기 제어 대역을 다중화하여 생성된 제어채널들 중 하나를 할당 받고, 상기 제어 채널에 제어신호를 싣고 상기 데이터 대역에 데이터를 실어 동시에 전송한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템의 데이터 수신 방법은 기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호를 수신하고, 상기 제어 대역의 기지국별 제어채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하여 데이터를 수신한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시 스템의 핸드오버 방법에서는 기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호를 수신하고, 상기 제어 대역에 포함되어 있는 제어 채널들을 동시에 처리하고, 상기 제어 채널들의 처리 결과에 따라 기지국을 선택하고, 상기 데이터 대역을 통해 상기 선택된 기지국으로부터의 데이터를 수신한다.

바람직하게는, 상기 제어 채널은 파일럿 신호를 포함한다.

상기 기지국을 선택하는 과정은 상기 파일럿 신호의 세기를 측정하고, 파일럿 신호의 세기가 가장 큰 기지국을 선택하는 것을 특징으로 한다.

상기 기지국을 선택하는 과정은 상기 기지국들의 파일럿 신호 세기를 미리 정해진 임계치와 비교하고, 파일럿 신호의 세기가 상기 임계치보다 큰 기지국들을 핸드오버 후보 기지국으로 등록하고, 현재 연결되어 있는 기지국의 파일럿 신호의 세기가 상기 임계치에 가까워 지면 상기 핸드오버 후보 기지국들 중 하나를 핸드오버 대상 기지국으로 결정하고, 현재 기지국과 핸드오버 대상 기지국으로 핸드오버 결정 메시지를 통해 핸드오버초기화 요청을 하고, 상기 핸드오버 결정 메시지를 받으면, 상기 핸드오버 대상 기지국에서, 현재 기지국에서 전송하는 데이터의 복사본을 수신 받아 단말로 전송할 준비를 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서,OFDM 기반의 무선통신 시스템의 자원 할당 방법은 하나의 OFDM 심벌 구간을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고, 상기 제어 채널을 다수의 제어 부채널들로 다중화 하여 기지국들에 할당한다.

바람직하게는, 상기 제어 채널은 주파수분할다중화(FDM) 방식 혹은 코드분할 다중화(CDM) 방식으로다중화된다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, OFDM 기반의 무선통신 시스템의 데이터 전송 방법에서는 하나의 OFDM 심벌 구간을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고 상기 제어 채널을 다중화하여 생성된 제어 부채널들 중 하나를 할당 받고, 상기 제어 부채널에 자신의 제어신호를 싣고 상기 데이터 채널에 데이터를 실어 동시에 전송한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, OFDM 기반의 무선통신시스템의 데이터 수신 방법에서는 기지국별 제어 부채널들로 다중화된 제어 채널과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 채널로 구성되는 OFDM 심볼을 수신하고, 상기 제어 채널의 기지국별 제어 부채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하여 데이터를 수신한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템 의 단말기는 기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호들을 수신하여 타이밍 동기화 하는 동기 모듈; 상기 동기 모듈에 의해 동기화된 신호들을 동시에 복조하는 복조 모듈; 상기 복조 모듈에 의해 복조된 신호에서 상기 기지국별 제어 채널들을 검출하는 검출모듈; 검출된 기지국별 제어 신호들에 따라 기지국을 선택하는 선택 모듈; 상기 선택 모듈에 의해 선택된 기지국으로부터 상기 데이터 대역을 통해 수신되는 데이터를 복원하는 복호모듈을 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식 또는 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화된다.

바람직하게는, 상기 복조 모듈은 푸리에 변환기 (FFT)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 국면에 있어서, OFDM 기반의 이동통신 시스템은 하나의 OFDM 심벌을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고, 상기 제어 채널을 다수의 제어 부채널들로 다중화 하여 기지국들에 할당하는 시스템 제어기; 상기 제어 부채널을 할당 받고, 상기 제어 부채널에 자신의 제어신호를 싣고 상기 데이터 채널에 데이터를 실어 동시에 전송하는 다수의 기지국들; 기지국별 제어 부채널들로 다중화된 제어 채널과 상기 기지국들이 공유하는 데이터 채널로 구성되는 OFDM 심벌을 수신하고, 상기 제어 부채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하는 다수의 단말들로 구성된다.

바람직하게는, 각 기지국은 상기 제어 신호와 데이터를 변조하여 OFDM 심벌을 생성하는 역푸리에 변환기를 포함한다.

바람직하게는, 각 단말은 상기 기지국들로부터 수신되는 OFDM 심벌들을 동시에 처리하는 물리계층 모듈을 포함한다.

바람직하게는, 상기 물리계층 모듈은 푸리에 변환기인 것을 특징한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한 다.

본 발명에서는 동시에 두개의 제어 채널을 이용하여 두 기지국들과 연결을 유지하고, 두 기지국들 사이에서 핸드오버 수행 시 하나의 데이터 채널을 사용함으로서 통신 시스템 자원을 더 효율적으로 사용한다.

도 4는 본 발명이 적용될 모바일 IP 기반의 4G 망의 구조를 보여주는 개략도이다.

도 4에서, 코어 망(41)은 IP를 기반으로 하여 단말의 이동성을 지원하는 중계 라우터 (intermediate router: IR) (45a, 45b)와 지역 게이트 웨이 (local gateway: LGW) (43)로 구성되며, 상기 LGW (43)를 통해 인터넷과 같은 외부 망에 연결된다. 상기 각각의 IR (45a, 45b)은 무선 접속 라우터 (Radio Access Router: RAR)들 (47a, 47b, 47c)과 연결되어 있으며 자신의 서비스 영역 내의 단말들에게 서비스를 제공한다. 상기 RAR 은 3G 망에서의 RNC 와 BTS의 기능을 하나로 통합한 형태이다.

도 5는 OFDM 기반의 시스템에서 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도로서, OFDM 시스템의 송신단에 입력된 신호는 직렬/병렬 변환을 거쳐 다수의 병렬 심볼로 출력되고 이 병렬 심볼들은 IFFT 를 통해 각각의 부 반송파에 실린다. IFFT 를 거친 심볼들은 시간 축 상에서 다중화를 거쳐 보호구간(GI)이 삽입된 후 무선 채널을 통해 전송된다. 상기 무선 채널을 통해 전송 된 신호는 수신기에서 보호구간을 제거한 후 푸리에 변환을 통해 전송 시의 병렬 심벌들로 복원되고 병렬/직렬 변환을 통해 원본 데이터로 복구된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDM 기반의 시스템에서의 핸드오프를 위한 데이터 구조를 설명하기 위한 개념도이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 세미 소프트 핸드오버를 구현하기 위해서 하향 링크의 대역폭은 두 부분으로 나누어진다. 하나는 데이터를 전송하기 위한 데이터 전용 대역(63a, 63b, 63c)이고 다른 하나는 동기채널 (Synch Channel: SCH), 방송채널 (Broadcast Channel; BCH), 공통파일럿채널 (Common Pilot Channel: CPICH), 세미 소프트 핸드오버 제어 채널 (Semi-Soft-Handover Control Channel: SSHCCH)을 위해 사용되는 제어신호 전용 대역(65)이다.

도 6에서, 3 개의 RAR들이 서로 다른 3 개의 단말들로 데이터를 송신하는 경우를 예시하고 있다. 이 경우 각각의 RAR은 상기 데이터 전용 대역(63a, 63b, 63c)을 통해 데이터를 전송하고 상기 제어신호 전용 대역(65)을 통해 핸드오버를 지원하기 위한 신호 등 제어 신호를 전송한다. 상기 제어신호 전용 대역은 분할되어 각 단말의 제어 채널(65a, 65b, 65c)로 할당된다.

다시 말해, 각각의 RAR은 할당된 고유의 제어 채널(65a, 65b, 65c)에 의해 서로 구별된다. 여기서, 상기 제어신호 전용 대역(65) 중 자신의 제어 채널을 제외한 부분은 제로 패딩 (zero padding) 되고 각각의 RAR의 제어 채널들(65a, 65b, 65c)은 다중화되어 각 단말들에 수신된다. 상기 제어 신호 전용 대역(65)을 통해 다중화된 제어 채널들(65a, 65b, 65c)을 수신한 각 단말은 자신에게 전송된 제어채널을 복호하여 해당 기지국으로부터 상기 데이터 전용 대역을 통해 수신되는 데이터(63a, 63b, 63c)를 수신하게 된다.

여기서, 상기 제어신호 전용 대역은 주파수분할다중화(FDM) 및 코드분할다중화(CDM) 등의 다중화 기법을 사용하여 다중화가 가능하다.

본 발명에 따른 실시예에서는 3개의 기지국들과 3개의 단말들이 통신하는 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 기지국 수와 단말의 수는, 이에 한정되지 않으며, 시스템 및 채널 환경에 따라 변할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버를 위한 제어신호 전용 대역의 제어 채널 할당을 설명하기 위한 예시도들이다.

도 7은 주파수 재사용이 K=4일 경우의 예로, 상기 제어신호 전용 대역은 4개의 제어채널로 분할되어 각각 다른 주파수를 사용하는 셀들 (701, 702, 703, 704)에 하나씩 할당된다. 상기 셀들의 기지국들은 서로 다른 부반송파에 제어 신호를 실어 보내고 나머지 제어신호 전용 대역의 나머지 부분은 제로 패딩한다. 따라서, 단말은 여러 기지국으로부터 전송되어 오는 동기 및 방송 신호를 동시에 해석할 수 있다. 이와 같이 제어 신호를 전송하는 대역이 서로 겹치지 않기 위해서 셀룰러 시스템에서 사용한 주파수 재사용 개념을 도입하였다.

도 8은 주파수 재사용이 K=7인 경우의 예로, 상기 제어신호 전용 대역은 7개의 제어채널로 분할되어 각각 다른 주파수를 사용하는 셀들 (801, 802, 803, 804, 805, 806, 807)에 각각 하나씩 할당된다.

도 9는 도 7의 시스템에서 단말이 두 기지국으로부터 수신되는 제어 채널을 이용하여 핸드오프를 결정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 9에서 단말 (90)이 셀2 (702) 에서 셀4 (704)로 이동하고 있다. 이 경우 단말은 상기 제어신호 전용 대역을 통해 수신되는 셀 2(702)와 셀 4(704)의 파일럿 신호의 세기를 측정하여 분석하고 측정된 크기에 따라 어느 셀로부터 데이터를 수신할 지를 결정하게 된다. 도 9에서 보는 바와 같이, 셀 4(704)의 파일럿 신호의 크기가 점차 거지므로 단말은 셀 2의 RAR로부터 셀 4의 RAR로 핸드오프를 수행하게 된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서 서로 다른 RAR로부터 전송되는 신호를 동시에 수신하기 위한 타이밍 동기 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명에 다른 핸드오버 방법에서는 제어 채널의 구간(symbol duration)과 보호구간(guard interval duration)이 데이터 채널의 심볼 구간 및 보호구간에 비하여 상대적으로 길게 설정되어 있다. 이들 심볼구간과 보호구간의 크기는 물리계층의 동기 성능에 따라 조절될 수 있다. 두 채널의 주기적 동기를 맞추기 위해서 제어 채널의 심볼구간과 보호구간의 주기는 데이터 채널의 심볼 구간 및 보호구간의 주기의 임의의 상수배가 되도록 한다. 본 실시예에서는 제어 채널의 심벌구간과 보호구간이 각각 데이터 채널의 심벌구간 및 보호구간의 2배의 길이로 설정되어 있지만 이는 동기화 방식에 따라 다른 방법으로 설계될 수 있다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서의 신호 전달 과정을 보인 개략도이다.

도 11에서, 먼저 단말은 파일럿 신호가 검출된 부 RAR(Secondary RAR)의 정보를 주 RAR (Primary RAR)에 전달한다(S1101). 상기 부 RAR 정보를 수신한 주 RAR 은 상기 부 RAR 에 핸드오버 초기화 요청을 하게 된다(S1102). 상기 핸드오버 초기화 요청을 받은 부 RAR 은 응답으로 주 RAR 에게 확인 (Ack) 메시지를 전송하고 (S1103), 핸드오버를 위한 데이터 채널을 설정한다(S1104). 상기 확인 메시지를 수신하면 주 RAR 은 핸드오버가 준비 되었음을 단말에 알리고(S1105), 코어 망을 통해 도착한 패킷의 복사본을 부 RAR 로 전달한다 (S1106). 여기서 상기 주 RAR 과 부 RAR 은 동일한 패킷을 버퍼에 임시 저장한다. 계속해서, 단말은 주 RAR 과 부 RAR 로부터 수신되는 파일럿 신호의 크기를 측정하여 파일럿 크기가 큰 RAR 을 선택하고 그 사실을 주 RAR 및 부 RAR 에 알린다(S1107). 다음으로, 상기 핸드오버 결정에 대한 신호 전달은 단말의 RRC에서 주 RAR 및 부 RAR 의 RRC로 이루어진다. 핸드오버가 결정되면 선택된 부 RAR 은 상기 주 RAR 로부터 수신된 패킷 복사본을 단말에 전송한다(S1108).

도 12 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핸드오버 방법에서 수신된 파일럿신호의 세기에 따라 실시간으로 데이터를 전송 받을 RAR을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 12에서 보는 바와 같이, 단말(1205)은 두 RAR2(1202)에서 RAR1(1201)로 이동하고 있다. 시점 P1에서 단말(1205)은 RAR2 (1202)의 파일럿 신호가 RAR 1(1201)의 파일럿 신호 보다 크므로 RAR2(1202)를 서빙 RAR로 선택한다. 상기 도 11의 신호 전달 과정이 완료된 상태로 가정하면 코어 망(1207)으로부터 전달되는 패킷은 두 RAR (1201, 1201)로 동시에 전달된다. 단말(1205)은 시점 P1에서 RAR 2 (1202) 가 서빙 RAR 로 선택되었음을 RAR 1 (1201)과 RAR 2 (1202)에 알리고 단말로부터 상기 선택 완료 메시지를 수신하면 상기 RAR 2 (1202)는 코어 망으로부터 수신되는 패킷을 단말에 전송한다. 이때, RAR 1(1201)은 무선 채널 상의 자원을 할당 받은 상태를 유지하지만 수신되어 버퍼된 패킷을 단말(1205)에 전달하지 않고 폐기한다 (도 13 참조).

한편 상기 단말 (1205)이 상기 RAR 1으로 접근함에 따라, 도 14에서 보는 바와 같이, 시점 P2에서 측정을 통해 RAR 1의 파일럿 신호의 세기가 RAR 2의 파일럿 신호의 세기보다 판단하고 RAR 1(1201)을 서빙 RAR 로 선택한다. 서빙 기지국이 바뀌면 단말(1205)의 RAR 1(1201)와 RAR 2(1202)에 이 사실을 알리고 RAR 1(1201)은 선택 완료 메시지를 수신하자 마자 코어 망으로부터 수신되는 패킷을 단말(1205)로 전송하기 시작한다. 한편, RAR 2는 상기 선택 완료 메시지를 수신하면 해당 단말에 할당된 채널을 대기상태로 유지하고 수신되는 패킷을 폐기한다(도 15 참조).

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 핸드오프 방법에서는 OFDM을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 하나의 물리 계층 모듈을 이용하여 단말의 핸드오프를 지 원함으로써 채널 효율을 향상시키고 단말의 제조 비용을 낮추는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 핸드오프 방법에서는 단말의 스위칭 시 하나의 데이터 채널을 사용하면서 데이터 로스 없이 빠르게 핸드오버를 수행함으로써 채널 점유를 줄이면선 공간 다이버시트를 최대화 할 수 있다.

Claims (30)

1. 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템에 있어서,

   시스템 주파수 대역을 제어 대역과 데이터 대역으로 분할하고;

   상기 제어 대역을 제어채널들로 다중화하여 기지국들에 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어 대역은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
4. 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템에 있어서,

   전체 시스템 주파수 대역을 제어 대역과 데이터 대역으로 분할하고 상기 제 어 대역을 다중화하여 생성된 제어채널들 중 하나를 할당 받고;

   상기 제어 채널에 제어신호를 싣고 상기 데이터 대역에 데이터를 실어 동시에 전송하는 데이터 전송 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 제어 대역은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
7. 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템에 있어서,

   기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호를 수신하고;

   상기 제어 대역의 기지국별 제어채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하여 데이터를 수신하는 데이터 수신 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 제어 대역은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
10. 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템 있어서,

    기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호를 수신하고;

    상기 제어 대역에 포함되어 있는 제어 채널들을 동시에 처리하고;

    상기 제어 채널들의 처리 결과에 따라 기지국을 선택하고;

    상기 데이터 대역을 통해 상기 선택된 기지국으로부터의 데이터를 수신하는 핸드오버 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제어 채널은 파일럿 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 기지국을 선택하는 과정은:

    상기 파일럿 신호의 세기를 측정하고;

    파일럿 신호의 세기가 가장 큰 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 기지국을 선택하는 과정은:

    상기 기지국들의 파일럿 신호 세기를 미리 정해진 임계치와 비교하고;

    파일럿 신호의 세기가 상기 임계치보다 큰 기지국들을 핸드오버 후보 기지국으로 등록하고;

    현재 연결되어 있는 기지국의 파일럿 신호의 세기가 상기 임계치에 가까워 지면 상기 핸드오버 후보 기지국들 중 하나를 핸드오버 대상 기지국으로 결정하고;

    현재 기지국과 핸드오버 대상 기지국으로 핸드오버 결정 메시지를 통해 핸드오버초기화 요청을 하고;

    상기 핸드오버 결정 메시지를 받으면, 상기 핸드오버 대상 기지국에서, 현재 기지국에서 전송하는 데이터의 복사본을 수신 받아 단말로 전송할 준비를 하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
14. OFDM 기반의 무선통신 시스템에 있어서,

    하나의 OFDM 심벌 구간을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고;

    상기 제어 채널을 다수의 제어 부채널들로 다중화 하여 기지국들에 할당하는 것을 특징으로 하는 자원할당 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 제어 채널은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
16. 제 14항에 있어서, 상기 제어 채널은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
17. OFDM 기반의 무선통신 시스템에 있어서,

    하나의 OFDM 심벌 구간을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고 상기 제어 채널을 다중화하여 생성된 제어 부채널들 중 하나를 할당 받고;

    상기 제어 부채널에 자신의 제어신호를 싣고 상기 데이터 채널에 데이터를 실어 동시에 전송하는 데이터 전송 방법.
18. 제 17항에 있어서, 상기 제어 채널은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
19. 제 17항에 있어서, 상기 제어 대역은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
20. OFDM 기반의 무선통신시스템에 있어서,

    기지국별 제어 부채널들로 다중화된 제어 채널과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 채널로 구성되는 OFDM 심볼을 수신하고;

    상기 제어 채널의 기지국별 제어 부채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하여 데이터를 수신하는 데이터 수신 방법.
21. 제 20항에 있어서, 상기 제어 채널은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
22. 제 20항에 있어서, 상기 제어 채널은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화 되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
23. 전체 시스템 주파수 대역을 통해 단말들에 데이터를 전송하는 다수의 기지국들을 포함하는 다중 반송파 기반의 무선통신시스템 있어서,

    기지국별 제어채널들로 다중화된 제어 대역과 모든 기지국들이 공유하는 데이터 대역으로 구성되는 전체 시스템 주파수 대역의 신호들을 수신하여 타이밍 동기화 하는 동기 모듈;

    상기 동기 모듈에 의해 동기화된 신호들을 동시에 복조하는 복조 모듈;

    상기 복조 모듈에 의해 복조된 신호에서 상기 기지국별 제어 채널들을 검출하는 검출모듈;

    검출된 기지국별 제어 신호들에 따라 기지국을 선택하는 선택 모듈;

    상기 선택 모듈에 의해 선택된 기지국으로부터 상기 데이터 대역을 통해 수신되는 데이터를 복원하는 복호모듈을 포함하는 무선 단말기.
24. 제 23항에 있어서, 상기 제어 대역은 주파수분할다중화(FDM) 방식으로 다중화되는 것을 특징으로 하는 단말기.
25. 제 23항에 있어서, 상기 제어 대역은 코드분할다중화(CDM) 방식으로 다중화되는 것을 특징으로 하는 단말기.
26. 제 23항에 있어서, 상기 복조 모듈은 푸리에 변환기 (FFT)인 것을 특징으로 하는 단말기.
27. 하나의 OFDM 심벌을 제어 채널과 데이터 채널로 분할하고, 상기 제어 채널을 다수의 제어 부채널들로 다중화 하여 기지국들에 할당하는 시스템 제어기;

    상기 제어 부채널을 할당 받고, 상기 제어 부채널에 자신의 제어신호를 싣고 상기 데이터 채널에 데이터를 실어 동시에 전송하는 다수의 기지국들;

    기지국별 제어 부채널들로 다중화된 제어 채널과 상기 기지국들이 공유하는 데이터 채널로 구성되는 OFDM 심벌을 수신하고, 상기 제어 부채널들에 포함되어 있는 정보에 따라 연결할 기지국을 선택하는 다수의 단말들로 구성되는 OFDM 기반의 이동통신 시스템.
28. 제 27항에 있어서, 각 기지국은 상기 제어 신호와 데이터를 변조하여 OFDM 심벌을 생성하는 역푸리에 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
29. 제 28항에 있어서, 각 단말은 상기 기지국들로부터 수신되는 OFDM 심벌들을 동시에 처리하는 물리계층 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
30. 제 29항에 있어서, 상기 물리계층 모듈은 푸리에 변환기인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.

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