KR19990038710A - 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법 - Google Patents

Abstract

이동단말기가 다른 기지국의 주파수를 검색하여 주파수간 핸드오프가 신속히 이루어져 양호한 통화 품질 상태를 유지할 수 있도록 한 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법은 소정 밴드의 무선주파수를 프레임 단위의 x/n의 에너지 전송 레벨로 디지탈 변조하는 스텝과; 상기 변조된 프레임에 단말기 검색구간을 삽입하여 전송 프레임으로 재구성하는 스텝과; 상기 스텝을 통해 전송된 프레임을 이용하여 기지국의 주파수 정보를 검색하여 핸드오프를 수행하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법

본 발명은 CDMA(code division multiple access) 셀룰러폰 시스템에 관한 것으로써, 특히 가변 레이트 전송 특성을 이용하여 이동단말기 및 기지국이 서로 다른 주파수의 신호를 쉽게 검색할 수 있는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰러폰 시스템은 서비스 지역을 "셀(cell)"이라고 부르는 여러개의 구역으로 쪼개어, 각구역에서 기지국(base station)을 통하여 다수의 이동 단말기에 무선 통신 서비스를 무선 통신 서비스를 제공한다.

이러한 셀룰러폰 시스템에서는 이동 단말기가 통화중에 셀간을 이동할 때 양호한 통화 품질을 유지하기 위하여 한 기지국과의 통신링크에서 다른 기지국과의 통신링크를 바꾸는 핸드오프(handoff)가 적시에 이루어져야 한다. 이를 위하여 단말기는 통화중에도 주변의 다른 기지국의 신호의 품질을 측정할 수 있어야 하며, 기지국 시스템은 이를 보고 받아 적절한 시기에 핸드오프가 이루어지도록 하는데 이를 단말기 보조 핸드오프(mobile-assisted handoff)라고 한다.

특히 CDMA 시스템에서는 같은 주파수간에도 사용되는 코드의 오프셋(offset)을 달리하여 통신을 할 수 있으며, 이를 이용하여 CDMA 이동단말기는 통화중에도 같은 주파수의 다른 기지국 신호의 품질을 측정할 수 있다.

셀룰러폰 시스템에서는 셀의 크기를 작게 함으로써 서비스 지역내의 셀의 수를 늘려 이동 단말기 수용량(capacity)을 늘릴 수 있다. 그러나 셀의 크기를 작게하면 고속 이동시 핸드오프가 너무 빨리 발생하여 기지국이 적절히 처리하기 어렵다.

따라서 고속으로 이동중인 단말기를 위해서 작은 크기의 마이크로 셀(micro-cell) 위에 넓은 영역의 매크로 셀(macro-cell)이 겹쳐진 계층구조의 셀(hicrarchical cell structure 또는 layered cell structure)이 필수적이다. 이러한 셀 구조에서는 단말기의 이동 속도에 따른 마이크로 셀과 매크로 셀간의 핸드오프가 제공되어야 한다.

그러나 이러한 구조에서는 셀의 기지국 신호의 세기가 마이크로 셀의 기지국 신호의 세기 보다 훨씬 크므로 CDMA 방식에서도 같은 주파수를 사용하기가 어렵다. CDMA 방식에서는 통신중에 다른 주파수를 수신하기 위해서는 별도의 RF 수신기가 있어야 된다.

그러나 종래의 CDMA 셀룰러폰 시스템은 단말기의 소형화를 위해서 상기한 방법을 사용할 수 없다.

또한 종래의 CDMA 셀룰러폰 시스템 시스템에서는 이동단말기가 수신신호이 일부를 깨뜨리고 그 구간동안 다른 주파수의 신호를 수신하는 방법이 있으나 그로 인해 통화 품질의 저하를 초래하고 필요한 데이터를 수신하지 못하여 통화의 절단이 생길 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로써 본 발명의 목적은이동단말기가 다른 기지국의 주파수를 검색할 수 있도록 함으로써 주파수간 핸드오프가 신속히 이루어져 양호한 통화 품질 상태를 유지할 수 있도록 한 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법을 제공함에 그 특징이 있다.

도 1a 내지 도 1d는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도

도 2a 내지 도 2d는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도

도 4는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템을 나타낸 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 단말기 수신부 101 : 디지탈 복조기

102 : RF 수신기 103 : 주파수 합성기

200 : 기지국 송신부 201 : RF 송신기

202 : 디지탈 변조기 203 : 이득 조정기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법은 소정 밴드의 무선주파수를 프레임 단위의 x/n의 에너지 전송 레벨로 디지탈 변조하는 스텝과; 상기 변조된 프레임에 단말기 검색구간을 삽입하여 전송 프레임으로 재구성하는 스텝과; 상기 스텝을 통해 전송된 프레임을 이용하여 기지국의 주파수 정보를 검색하여 핸드오프를 수행하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도이고, 도 2a 내지 도 1d는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도이다.

도 1a∼1d 및 도 2a∼2d는 가변 레이트의 신호 전송에 따른 타이밍도의 일례를 나타낸 것으로 도 1a∼1d는 전송 에너지를 가변시키는 방식에 적용되고, 도 2a∼2d는 전송 시간을 가변 시키는 방식에 적용된다. 다시말하면, 도 1a 내지 도 1d는 기지국 송신기에서 이동단말기로 전송되는 순방향 링크의 신호 전송 타이밍도이고, 도 2a 내지 도 2d는 이동단말기에서 기지국으로 전송되는 역방향 링크의 신호 전송 타이밍도를 나타낸 것이다.

통상적으로 CDMA 통신시스템에서 모든 기지국이 동일한 주파수를 사용하므로이동단말기는 서로 다른 기지국의 무선신호를 측정하기 위해서는 통화중에 RAKE 수신기와 서처(searcher)를 이용하여 측정한다.

먼저 도 1a∼1d를 참조하면 기지국에서 송신되는 음성정보의 전송 프레임은 16개의 서브 프레임으로 분할되고, 풀 레이트(도 1a), 하프 레이트(도 1b), 쿼드 레이트(도 1c), 에이스 레이트(도 1d)의 4단계의 가변 레이트로 단말기에 전송된다. 여기서 가변 레이트가 n(n은 2, 4, 8)으로 줄어들면 수신 전력은 n으로 줄이는 대신에 각각 전송 프레임을 n번 반복하여 전송한다. 이때 시간 상이점(time diversity)의 효과를 최대화 하기 위하여 전송신호가 최대한 멀리 떨어져 전송되도록 1/n 프레임 길이의 신호를 모두 전송한 후 상기 전송과정을 반복 수행한다. 그러면 단말기 수신부에서는 시간적으로 분산되어 전송되는 신호들을 동일한 신호로 주파수 합성하여 처리한다.

다음 도 2a∼2d를 참조하면 기지국에서 송신되는 음성정보의 전송 프레임은 송/수신구간을 정해진 랜덤한 패턴으로 분산하여 전송한다. 예를들면 도 2a의 경우는 전 프레임을 전송하고, 도 2b의 1/2 레이트의 경우에는 2개의 서브 프레임중 어느 하나를 전송하며, 도 2c의 1/4 레이트의 경우에는 4개의 서브 프레임중 어느 하나를 전송하고, 도 2d의 1/8 레이트의 경우에는 8개의 서브 프레임중 어느 하나를 전송을 선택하여 랜덤한 패턴으로 단말기 수신부로 전송한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 도 1a∼1d에 도시된 전송 에너지를 가변시키는 방식을 적용하기로 한다.

도 3a∼3d는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법에 적용되는 전송 타이밍도이고, 도 4는 본 발명에 따른 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어장치를 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어장치는 단말기 수신부(100)와, 기지국 송신부(200)로 구성된다.

먼저 단말기 수신부(100)는 기지국 송신부(200)로 부터 전송된 무선신호들중 선택된 무선신호를 수신하는 RF 수신기(102)와, 상기 무선신호를 원래의 신호로 복원하는 디지탈 복조기(101)와, 상기 RF 수신기(102)가 무선신호들중 어느 한신호를 선택적으로 수신하도록 주파수 합성하는 주파수 합성기(103)로 구성된다.

다음 기지국 송신부(200)는 일정 밴드의 무선주파수를 프레임 단위로 디지탈 신호로 변조하는 디지탈 변조기(202)와, 상기 프레임 단위의 x/n의 에너지 전송 레벨로 제어하는 이득 조정기(203)와, 상기 이득 조정된 무선신호를 증폭하여 안테나를 통해 외부로 송출하는 RF 송신기(201)로 구성된다.

상기한 구성에 의한 본 발명의 이동단말기에서 주파수간 핸드오프 제어방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 도 3a 및 도 3b와 같은 소정 밴드의 무선주파수를 디지탈 변조기(202)를 통해 프레임 단위의 x/n(반복횟수)의 에너지 전송 레벨로 디지탈 변조한다.

다음 이득 조정기(203)에서 상기 변조된 프레임에 단말기 검색구간(전송되지 않는 구간)을 삽입하여 전송 프레임으로 재구성한다(도 3c, 도 3d 참조). 이때 상기 전송 프레임의 단말기 검색구간은 가변 레이트 제한 방식에 의해 프레임 반복구간의 전단 또는 후단에 삽입할 수 있으며, 상기 프레임 반복은 에너지 전송 레벨의 크기에 따라 적어도 2회 이상 반복하여 단말기 검색구간을 갖는 하나의 프레임으로 재구성할 수 있기 때문에 프레임의 길이를 짧게 만들 수 있다.

또한 상기 전송 프레임은 에너지 전송 레벨을 조정하여 프레임 반복을 통해 단말기 검색구간을 삽입할 수 도 있다.

한편 풀레이트(도 1a)가 아닌 프레임(도 3a, 도 3b)에 대하여 프레임 반복의 수를 줄이거나 그대로 유지함으로써 종래의 프레임보다 짧은 길이로 구성할 수 있다. 이때 종래와 같은 신호의 품질을 유지하기 위하여 전송비트에 따른 신호의 세기는 풀레이트 프레임의 전송 비트의 신호세기(X)에 대하여 반복 횟수(n) 만큼 줄인다(x/n). 신호의 전송구간은 서로 다른 단말기간의 신호 간섭을 최소화하기 위하여 단말기 마다 서로 다른 랜덤패턴으로 다르게 정할 수 있다.

이와 같이 변조된 무선신호가 RF 송신기(201)에 의해 송신되면, 단말기 수신부(100)의 RF 수신기(102)가 상기 무선신호를 수신한다. 이어서 디지탈 복조기(101)에서는 상기 무선신호를 도 3c 및 도 3d와 같은 신호로 복원하고, 주파수 합성기(103)와 주변장치(도시생략됨)를 통해 상기 전송된 프레임내에 존재하는 주변 기지국의 주파수 정보를 검색하여 단말기 보조 핸드오프를 수행한다. 그러나 이동단말기는 언제 어느 구간에서 단말기 검색구간이 생길지 모르므로 기지국 송신부에서는 단말기 수신부에 검색시점과 검색주기를 알려줌으로써 이를 해결할 수 있다.

따라서 이동 단말기는 프레임중 단말기 검색구간에 실려있는 정보를 이용하여 인접 기지국의 서로 다른 주파수를 검색하고, 이 검색된 정보를 기지국으로 전송하여 줌으로써 결과적으로 핸드오프 데이터로 활용된다.

상기와 같은 방법으로 전송구간을 줄임으로써 생긴 빈 구간동안에 단말기가 주파수 합성기(103)의 주파수를 다른 기지국의 주파수에 맞춤으로써 다른 주파수의 기지국 신호를 수신할 수 있다. 또한 이러한 전송방식은 단말기에서 기지국으로 전송하는 역방향 링크(reverse rink)에 적용함으로써 단말기가 빈 구간을 이용하여 다른 주파수의 신호를 송신함으로서 다른 주파수의 기지국이 핸드오프 예정중인 단말기의 신호에 미리 동기를 맞출 수 있는 것이다.

한편 도 1a와 같은 경우 풀레이트에 대해서는 단말기 검색구간을 만들 수 없기 때문에 음성부호화기(vocoder)와 같인 데이터 엔코더(encoder)의 레이트를 필요에 따라 제한함으로써 단말기 검색구간을 삽입할 수 있다. 실제로 CDMA 셀룰러폰 시스템에서는 통화중에 음성 프레임에 시그날림(signalliy) 데이터를 삽입하기 위하여 적절히 음성의 레이트를 제한하는 알고리즘(rate limitation)을 적용하며 이에 따른 음질저하는 무시할만 하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동단말기에서 주파수간 핸드오프 제어방법은 이동단말기가 다른 기지국의 주파수를 검색할 수 있도록 함으로써 주파수간 핸드오프가 신속히 이루어져 양호한 통화 품질 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 무선주파수 신호 변경 등에 따른 프레임 구성의 변화가 예상되기 때문에 본 기술분야에서 숙련된 자에 의해 여러가지로 수정변경 가능하기 때문에 상술한 구성과 동작에만 본 발명이 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위내에 속하는 모든 수정 및 등가들을 포함한다.

Claims (5)

1. 소정 밴드의 무선주파수를 프레임 단위의 x/n의 에너지 전송 레벨로 디지탈 변조하는 스텝과; 상기 변조된 프레임에 단말기 검색구간을 삽입하여 전송 프레임으로 재구성하는 스텝과; 상기 스텝을 통해 전송된 프레임을 이용하여 주변 기지국의 주파수 정보를 검색하여 핸드오프를 수행하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전송 프레임은 에너지 전송 레벨을 조정하여 프레임 반복을 통해 단말기 검색구간을 삽입함을 특징으로 하는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전송 프레임의 단말기 검색구간은 가변 레이트 제한 방식에 의해 프레임 반복구간의 전단 또는 후단에 삽입됨을 특징으로 하는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 프레임 반복은 에너지 전송 레벨의 크기에 따라 적어도 2회 이상 반복함을 특징으로 하는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드오프는 단말기 보조 핸드오프임을 특징으로 하는 코드분할다중접속 셀룰러폰 시스템에서 주파수간 핸드오프 제어방법.