KR20090056875A

KR20090056875A - 무선 네트워크에서 전용 레인징 채널을 이용한 엑스퍼다이트 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090056875A
Application number: KR1020080119335A
Authority: KR
Inventors: 지 바오웨이; 구창회
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: CN101878602A; EP2215751A4; WO2009069913A3; EP2215751A2; KR101574187B1; WO2009069913A2; US20090143089A1

Abstract

다수의 단말과 통신 가능한 다수의 기지국을 포함하는 무선 네트워크에 있어서 서빙 기지국은 단말을 서브(Serve)하여 동작하고 타겟 기지국은 단말 전용 레인징 슬롯을 구분하는 메시지를 단말로 전송하여 동작한다. 타겟 기지국은 단말로부터 레인징 요청 메시지를 수신하기 전에 레인징 코드를 수신한다. 본 발명에서 레인징 슬롯은 배타적인 2 또는 그 이상의 단말들 각각 전용인 레인징 슬롯이다.

무선 네트워크, 레인징 코드, 레인징 슬롯, 엑스퍼다이트 핸드오버, 단말.

Description

무선 네트워크에서 전용 레인징 채널을 이용한 엑스퍼다이트 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING AN EXPEDITED HANDOVER USING A DEDICATED RANGING CHANNEL IN A WIRELESS NETWORK}

본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 특히, 전용 레인징 채널을 이용한 엑스퍼다이트 핸드오버(Expidited Handover)에 관한 것이다.

도 1은 IEEE 802.16e에 따른 일반적인 하드 핸드오버 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 도 1을 참조하면, 일반적인 하드 핸드오버는 단말(MS:Mobile Station)(102)이 핸드오버 요청 메시지(MOB_MSHO_REQ)를 서빙 기지국(SB:Serving Base Station)(104)으로 전송할 때 시작한다(101 단계).

상기 서빙 기지국(104)은 상기 MOB_MSHO_REQ 메시지를 수신하는 경우, 핸드오버 요청 메시지(HO-Request)를 타겟 기지국(TB:Target Base Station)(106)으로 전송한다(103 단계). 이후, 컨텍스트 전송(context transfer)(105 단계) 및 베어러 경로 등록(bearer path registration) (107 단계)이 상기 서빙 기지국(104)과 상기 타겟 기지국(106)사이에서 수행된다.

이후, 핸드오버 응답 메시지(HO-Response)가 상기 타겟 기지국(106)으로부터 상기 서버 기지국(104)으로 전송된다(109 단계).

상기 서빙 기지국(104)은 상기 핸드오버 응답(HO-Response)을 수신하는 경우, 핸드오버 응답 메시지(MOB_BSHO_RSP)를 상기 단말(102)로 전송한다(111 단계) 그리고 핸드오버 확인 메시지(HO-Ack)를 상기 타겟 기지국(106)으로 전송한다(113 단계).

상기 단말(102)은 상기 핸드오버 응답 메시지(MOB_BSHO_RSP)를 수신하는 경우, 핸드오버 통지 메시지(MOB_HO_IND)를 상기 서빙 기지국(104)으로 전송한다(115 단계). 상기 101단계에서 115단계까지 과정에서 요구되는 시간은 핸드오버 준비 시간(handover preparation time)을 나타낸다.

상기 서빙 기지국(104)은 상기 MOB_HO_IND 메시지를 상기 단말(102)로부터 수신하는 경우, 핸드오버 확인 메시지(HO-Confirm)를 상기 타겟 기지국(106)로 전송한다(117 단계). 이후,상기 타겟 기지국(106)은 핸드오버 확인 메시지(HO-Ack)를 상기 서빙 기지국(104)으로 전송함으로써 응답한다(119 단계).

상기 단말(102)은 특정 백오프 요구사항(certain backoff requirement)을 고려하고,공유 레인징 채널(shared ranging channel)을 이용하여 레인징 코드를 상기 타겟 기지국(106)으로 전송한다(121 단계).

이후, 상기 타겟 기지국(106)은 상기 레인징 코드를 수신하고 만약, 레인징 이 성공적인 경우 자원할당 정보를 나타내는 상향링크 맵 메시지(UL-MAP)를 포함하는 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 상기 단말(102)로 전송한다(123 단계). 상기 단말(102)은 상기 RNG-RSP를 수신하는 경우, 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 상기 타겟 기지국(106)으로 전송함으로써 응답한다(125 단계). 이후, 상기 타겟 기지국(106)은 할당 연결 구분자(assigned connection ID)를 포함하는 RNG-RSP를 상기 단말(102)로 전송한다(127단계). 이후, 상기 단말(102)과 상기 타겟 기지국(106) 사이에서 데이터 전송이 수행된다(129 단계). 최종적으로, 베어러 경로 등록 해제(bearer path de-registration)가 상기 서빙 기지국(104)와 타겟 기지국(106) 사이에서 수행된다(131 단계).

상기 115단계에서 129단계를 완료하는데 요구되는 시간은 핸드오버 인터럽션 시간(handover interruption time)을 나타낸다.

상기 단계들 중 첫 번째 단계(예를 들어 101 단계)는 상기 서빙 기지국(104)에 의해서도 시작될 수 있다는 것은 일반적인 기술 수준으로 알 수 있다. 다시 설명하면, 상기 서빙 기지국(104)은 비요청 핸드오버 응답 메시지(unsolicited MOB_MSHO_RSP message)를 전송함으로써 핸드오버를 시작할 수 있다.

레인징은 올바른 타이밍 오프셋을 획득하는 과정이고, 기지국과 연계된 모든 단말로부터의 전송을 정렬하기 위해 그리고 이러한 단말이 OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing) 및 OFDMA PHY 계층(orthogonal frequency-division multiple access physical layer)에서 기지국과 같이 나란히 배치된(collocated)것으로 보여지기 위해서, 요구되는 전력 및 주파수를 조절하는 과정 이다.

또한, 레인징은 시그널링 시스템에서의 전송이 적합한 수신 임계값 내에서 수신되게 한다. 물리 계층에서의 어떠한 변경이 있을 경우 이는 다중 경로에 대한 상향 물리 계층 오버헤드의 가드 타임 이내에서의 지연의 원인이 된다.

OFDMA의 경우, 단말은 CDMA(code division multiple access) 코드를 적합한 초기 전력 레벨로 전송한다. 만약, 단말이 응답을 수신하지 못하는 경우, 단말(102)은 다음 초기 레인징 전송 시에 새로운 CDMA 코드를 초기 전력 레벨보다 한 단계 높은 레벨로 전송한다.

만약, 단말이 이전에 전송된 계속 상태(continue status)의 코드를 파라미터로 포함하는 RNG-RSP 메시지를 수신한다면, 단말은 비성공적인 시도의 전송(transmission an unsuccessful attempt)을 고려한다. 이후, 단말은 상기 RNG-RSP 메시지에 포함된 수정사항(corrections)을 반영한다 그리고 또 다른 CDMA 코드를 적합한 백오프 지연(backoff delay) 후에 전송한다.

만약, 단말이 이전에 전송한 CDMA 코드의 파라미터를 포함하는 CDMA 할당 정보 요소(CDMA_Allocation_IE)를 포함하는 UL-MAP 메시지를 수신하는 경우(123 단계), RNG-RSP 메시지를 성공적으로 수신했다고 판단하고 유니캐스트 RNG-REQ 메시지를 할당된 대역상에서 전송한다(125 단계).

OFDMA 물리 계층에서 MAC(medium access control)계층이 사용되었을 때, MAC계층에서 단일 레인징 체널이 정의된다. 상기 레인징 채널은 하나 또는 다수 그룹의 6개의 인접 채널들로 구성된다.

상기 그룹은 1번째 서브채널로부터 시작하는 것으로 정의된다. 선택적으로 상기 레인징 채널은 9개의 서브 채널로 구성될 수 있다. 레인징 채널을 구성하는 상기 서브 채널들의 인덱스들은 UL-MAP 메시지에 정의되어 있다. 초기 레인징 전송은 처음으로 시스템 채널과 동기화를 원하는 어떠한 단말도수행할 수 있다. 상기 초기 레인징 전송은 2개의 연속적인 심볼 상에서 수행된다. 상기 레인징 채널을 통해 2개의 심볼 사이에서 위상의 비연속성(discontinuity)의 없는 각각의 심볼 구간동안에 동일한 레인징 코드가 전송된다.

기지국은 단말이 2개의 연속적인 초기 레인징 코드를 전송하기 위한 2개의 초기 레인징 슬롯을 할당할 수 있다. 하지만, 단말이 타겟 기지국과 초기 레인징을 수행하지 않았다면, 타겟 기지국은 단말이 전송한 RNG-REQ 메시지를 디코딩하지 못할 수 있다. 이는 특정한 경우, 단말의 타이밍이 타겟 기지국에 의해 조절되지 않은 경우일 때 발생할 수 있다.

TDD(time division duplex) 시스템에서, 단말은 하향링크 동기를 기반으로 전송전력을 자동적으로 조절할 수 있다. 그러나 단말은 타겟 기지국으로부터의 명령(command) 없이는 단말의 동기를 조절하는 것이 불가능할 수 있다.

따라서, 타겟 기지국은 RNG-REQ 메시지를 디코딩하지 못할 수 있다. 그리고 단말은 레이징 결과가 모자랄 경우, 다음 OFDM 심볼로 진행 단계를 바꿀 수 있다.

단말은 유효한 레인징 파라미터를 수신하지 못하는 경우 RNG-REQ 메시지를 전송할 수 없다. 전형적으로, 단말은 타겟 기지국으로부터의 RNG-RSP 메시지에 있는 초기 레인징의 결과가 "status = Success" 인 후에야 RNG-REQ 메시지를 전송한 다.

도 2는 IEEE 802.16-2005의 Section 6.3.22.2.1-10에 따른 최적화된 핸드버 프로시져의 메시지 흐름을 도시한 것이다.

상기 도 2를 참조하면, 최적화된 핸드오버 또한, 상기 도 1에 도시된 것과 같은 101부터 119 단계의 과정을 수행한다. 하지만, 최적화된 핸드오버는 하드 핸드오버에서 사용되는 초기화 및 네트워크 억세스 과정인 도 1의 121부터 123단계까지의 과정을 건너뛴다 그리고 RNG_RSP 메시지를 사용하는 하나의 단계에서, 일반적인 모든 초기와 및 억세스 과정을 완료한다.

이론상으로, 최적화된 핸드오버는 하드 핸드오버 과정을 일반적인 하드 핸드오버 보다 빨리 완료한다. 그리고 최적화된 핸드오버는 고속 레인징 정보 요소(Fast_Ranging_IE())메시지를 사용하는 전용 상향링크 자원을 타겟 기지국이 할당하게 함으로써 수행된다(201 단계).

단말(102)은 Fast_Ranging_IE() 메시지에 지시된 자원을 이용하여 RNG_REQ 메시지를 타겟 기지국(106)으로 전송한다. 따라서, 일반적인 핸드오버와 최적화된 핸드오버 사이의 본질적인 차이는 상기 타겟 기지국(106)이 상기 Fast_Ranging_IE() 메시지를 이용하여 경합이 없는(contention-free) 상향링크 자원을 할당하는데 있다. 그리고 상기 Fast_Ranging_IE() 메시지는 상기 타겟 기지국(106)이 RNG_RSP 메시지를 전송함으로써 (단말의) 네트워크 진입 과정을 완료하게 하는 것을 가능하게 한다(205 단계).

최적화된 핸드오버를 사용하여 고속 네트워크 재진입을 수행하는 경우, 만약, 단말이 유효한 레인징 파라미터를 유지하고 있다면, 상기 Fast_Ranging_IE() 메시지에 표시된 자원을 이용하여 RNG-REQ 메시지를 전송할 수 있다. 그러나, 단말은 기지국으로의 첫 번째 전송 시도시에는 항상 레인징 슬롯을 이용하여 레인징 코드를 전송한다.

하지만, 최적화된 핸드오버에서와 같이 상기 단말이 전송 타이밍을 조절하지 않는 경우에 상기 단말이 상기 타겟 기지국과 통신하는 첫 번째 시도시에 RNG-REQ 메시지를 전송하는 것은 적절치 않다. 게다가, 현실 상에서의 최적화된 핸드오버는 첫 번째 시도시에 실패하여 일반적인 핸드오버로 되돌아와야 하는 확률이 높다.

따라서, 최적화된 핸드오버는 실질적으로 일반적인 하드 핸드오버 보다 시간적으로 더 긴 핸드오버 인터렵션 시간(handover interruption time)을 야기할 수 있다. 그러므로, 개선된 핸드오버 기술이 필요하고 특히 핸드오버 인터렵션 시간을 줄일 수 잇는 핸드오버 기술이 필요하다.

전술한 종래 기술의 문제점을 다루기 위해서, 무선 통신 시스템에서 사용하고 단말이 레인징 응답 메시지를 타겟 기지국으로부터 수신한 경우 상기 레인징 응답 메시지에 지시된 모든 변경 사항을 적용하는 경우 완료되는 엑스퍼다이트 핸드오버 절차를 제공하는 것이 본 발명의 첫 번째 목적이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 다수의 단말과 통신 가능한 다수의 기지국을 포함하는 무선 네트워크에 있어서 서빙 기지국은 단말을 서브(Serve)하여 동작하고 타겟 기지국은 상기 단말 전용 레인징 슬롯을 구분하는 메시지를 상기 단말로 전송하여 동작한다. 상기 타겟 기지국은 단말로부터 레인징 요청 메시지를 수신하기 전에 레인징 코드를 수신한다. 본 발명에서 레인징 슬롯은 배타적인 2 또는 그 이상의 단말들 각각 전용인 레인징 슬롯이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 타겟 기지국의 동작 방법에 있어서 서빙 기지국에 의해 서브(serve)되는 단말에 대한 단말 전용 레인징 슬롯을 할당하는 과정과 상기 레인징 슬롯을 사용하는 상기 단말로부터 레인징 코드를 수신하는 과정을 포함하되 상기 타겟 기지국은 레인징 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하기 전에 상기 단말로부터 상기 레인징 코드를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서, 레인징 슬롯은 2개 또는 그 이상의 단말들에 대해 전용인 배타적인 레인징 슬롯이다. 그리고 본 발명의 방법은 상기 2개 또는 그 이상의 단말들에 유일한 레인징 코드를 할당하는 과정 및 상기 유일한 레인징 코드를 이용한 레인징 슬롯의 다중 접속 간섭을 제어하는 과정을 더 포함한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3견지에 따르면, 무선 네트워 크와 통신 가능한 단말과 타겟 기지국이 제공된다. 상기 단말은 타겟 기지국으로부터 단말 전용인 레인징 슬롯을 구별하는 메시지를 수신하고 상기 레인징 슬롯을 이용하여 상기 타겟 기지국으로 상기 레인징 코드를 전송하고 상기 타겟 기지국이 전송한 레인징 응답 메시지를 수신하여 동작한다. 상기 레인징 응답 메시지는 상기 타겟 기지국에 의해 요구된 그리고 하나 또는 그 이상의 변화를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 단말은 상기 레인징 응답 메시지에 포함된 상기 하나 또는 그 이상의 변화를 적용한다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에서, 레인징 슬롯은 2개 또는 그 이상의 단말들에 대해 전용인 배타적인 레인징 슬롯이다. 레인징 코드는 상기 단말에 유일한 레이징 코드이다. 그리고 상기 타겟 기지국으로부터 상기 단말로 전송된다.

하기에서 설명할 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 앞서 본 발명에 걸쳐서 사용되는 단어 및 문구의 정의를 설명하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 "포함하는" 이란 단어는 이와 유사한 단어의 의미를 포함한다. 예를 들어 "가지고 있는" 등의 의미를 포함한다. 다른 단어들도 이와 동일하다. 본 발명에서 사용되는 문구 또는 단어들에 대한 이해에 있어서 당업자는 이전 기술 및 미래의 기술에도 본 발명의 개념을 적용할 수 있도록 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에서의 제어기는 어떠한 장치, 적어도 하나의 동작을 제어하는 시스템 또는 파트를 의미한다. 그리고 상기 제어기는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 제어기의 기능은 중앙 집중 처리형태 이거나 분산 처리 형태일 수 있다. 또한, 이는 원격적 또는 지역적일 수 있 다.

본 발명은 첫 번째 시도시에는 레인징 요청 메시지를 전송하지 않아 핸드오버 실패 확율을 줄이고 핸드오버 인터렵션 시간을 줄일 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 당업자는 본 발명이 무선 통신 시스템에서 다양하게 구현됨을 인지할 것이다.

이하, 본 발명은 무선 네트워크에서 전용 레인징 채널을 이용한 엑스퍼다이트 핸드오버를 수행하기 위한 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크의 상향링크에서 ACK/NACK 메시지를 전송하는 무선 네트워크를 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 무선 네트워크(300)는 ACK/NACK 메시지를 전송한다. 상기 무선 네트워크(300)는 기지국(BS:Base Station)(301, 302, 303, 그리고 도면에서는 도시되지 않았지만 다른 유사한 기지국)을 포함한다. 기지국(301)은 인터 넷(330) 또는 도면에서 도시되지 않았지만 이와 유사한 IP(Internet Protocol) 기반의 네트워크를 포함한다.

기지국(302)은 인터넷(330)에 대한 무선 광대역 억세스를 기지국(301)을 통해서, 기지국(302)의 커버리지 영역(320)내의 첫 번째 다수의 가입자 스테이션(SS:Subscriber Station)으로 제공한다.

첫 번째 다수의 가입자 스테이션은 작은 비지니스 영역(SB:small business)내에 위치한 가입자 스테이션(311)과 엔터프라이즈(E:Enterpirse) 영역 내에 위치한 가입자 스테이션(312), WIFI 핫 스팟(HS:Hot Spot)에 위치한 가입자 스테이션(313) 첫 번째 거주 지역(R:Residence)에 위치한 가입자 스테이션(314), 두 번째 거주 지역(R:Residence)에 위치한 가입자 스테이션(315) 그리고 셀룰러 전화기, 무선 랩탑, 무선 PDA 또는 이와 같은 단말 장치(M: Mobile Device)인 가입자 스테이션(316)을 포함한다.

기지국(303)은 인터넷(330)에 대한 무선 광대역 억세스를 기지국(301)을 통해 기지국(303)의 커버리지 영역(325) 내의 두 번째 다수의 가입자 스테이션으로 제공한다.

상기 두 번째 다수의 가입자 스테이션은 가입자 스테이션(315) 및 가입자 스테이션(316)을 포함한다. 본 발명에서, 기지국(301~303)은 서로서로 통신할 수 있고 OFDM 또는 OFDMA 기술을 사용하는 가입자 스테이션(311~316)과도 서로서로 통신 가능하다.

기지국(301)은 많은 수 또는 적은 수의 기지국과 통신 할 수 있다. 단지 6개 의 가입자 스테이션만이 도면에는 나타나 있지만, 무선 네트워크(300)는 무선 광대역 접속을 추가적인 가입자 스테이션에 제공할 수 있음을 알 수 있다.

가입자 스테이션(315) 및 가임자 스테이션(316)은 커버리지 영역 (320, 325)의 가장자리에 위치한다.

상기 가임자 스테이션(315) 및 가임자 스테이션(316)은 각각 기지국(302, 303)과 통신하고 당업자라면 핸드오프 모드로 동작하고 있음을 알 수 있을 것이다.

가입자 스테이션(311-316)은 보이스, 데이터, 비디오, 비디오 컨퍼런싱 그리고/또는 인터넷(330)을 통한 다른 광대역 서비스에 접속할 수 있다.

본 발명에서는, 하나 또는 그 이상이 가입자 스테이션(311-316)은 무선 랜(WiFi LAN) 엑세스 포인트(AP:Access Point)와 연계될 수 있다.

가입자 스테이션(316)은 무선 가능 랩탑 컴퓨터, PDA(personal data assistant), 노트북, 핸드 헬드 장치(handheld device) 또는 무선가능 장치를 포함하는 다수의 단말 장치 중 어떠한 것도 될 수 있다.

가입자 스테이션(314) 및 가입자 스테이션(315)은, 예를 들어, 무선 가능 PC(personal computer), 랩탑 컴퓨터, 게이트웨이 또는 또 다른 장치 일 수 있다.

도 4A는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 송신기의 상위 레벨 다이어그램을 도시한 도면이고, 도 4B는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 수신기의 상위 레벨 다이어그램을 도시한 도면이다.

도 4A를 참조하면 OFDMA 송신 경로에 대한 상위 레벨 다이어그램이 도시되어 있다 그리고 도 4B는 OFDMA 수신 경로에 대한 상위 레벨 다이어그램이 도시되어 있다

상기 도 4A 및 4B에서, OFDMA 전송 경로는 기지국(302)에서 구현되어 있다. 그리고 OFDMA 수신 경로는 가입자 스테이션(316)에 도시 및 설명 목적으로 구현되어 있다. 하지만, 당업자라면 상기 OFDMA 수신 경로가 상기 기지국(302) 그리고 상기 OFDMA 송신 경로가 상기 가입자 스테이션(316)에도 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

상기 기지국(302)에서의 송신 경로는 채널 코딩 및 변조부(channel coding and modulation)(405), 직렬병렬부(S-to-P:serial-to-parallel)(410), 크기N IFFT부(Size N Inverse Fast Fourier Transform)(415), 병렬직렬부(P-to-S:parallel-to-serial)(420), 사이클릭 프리릭스 추가부(add cyclic prefix)(425) 그리고 상향 컨버터부(UC:up-converter)(430)를 포함하여 구성된다.

가입자 스테이션(316)에서 수신 경로는 하향 컨버터(DC:Down-Converter)(455), 사이클 프리픽스 제거부(remove cyclic prefix)(460), 직렬병렬부(S-to-P:serial-to-parallel)(465), 크기N FFT부(Size N Fast Fourier Transform)(470), 병렬직렬부(P-to-S:parallel-to-serial)(475), 채널 디코딩 및 복조부(channel decoding and demodulation)(480)로 구성된다.

도 4A 및 도 4B의 컴포넌트 중 적어도 몇몇은 소프트웨어로 구성된다. 반면에 다른 컴포넌트들은 구성가능한 하드웨어 또는 소프트웨어와 구성가능한 하드웨어의 혼합이다. 특히, 본 발명의 FFT부 및 IFF부는 구성가능한 소프트웨어 알고리 즘으로 구현될 수 있다. 여기서, 크기 N은 구현 상황에 따라 변할 수 있다. 이러한 예는 FFT 및 IFFT 의 구현에 대해 설명한 것이지만, 이러한 예가 본 발명의 범위를 제한해서는 안될 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에서, FFT 및 IFFT.는 DFT(Discrete Fourier Transform) 및 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)으로 대치될 수 있다. DFT 및 IDFT 에서, N의 값은 어떠한 정수도 될 수 있다 (i.e., 1, 2, 3, 4, etc.). 반면에, FFT와 IFFT에서 N의 값은 2의 n승이 될 수 있다(i.e., 1, 2, 4, 8, 16, etc. 여기서, n은 정수이다.)

기지국(320)에서 채널 코딩 및 복조부(405)는 정보 비트 집합을 수신한다. 그리고 코딩을 수행한다(e.g., Turbo coding) 그리고 입력 비트에 대해 주파수 도메인 변조 심볼의 수열을 생성하기 위해 변조를 수행한다(e.g., QPSK, QAM).

직렬병렬부(410)는 직렬변조심볼을 N 병렬심볼스트림으로 생성하기 위해 병렬데이터로 변환한다. 상기 N 병렬심볼스트림에서 N은 기지국(302) 및 가입자 스테이션(316)에서 사용되는 IFFT/FFT 크기이다

이후, 크기N IFFT부(415)는 N 병렬심볼스트림에 대해 IFFT 동작을 시간 도메인 출력 신호를 생성하기 위해 수행한다.

병렬직렬부(420)는 크기N IFFT부(415)로부터의 병렬 시간도메인 출력심볼을 직렬 시간도메인 신호로 생성하기 위해 변환한다.

사이클 프리픽스 추가부(425)는 사이클 프리픽스를 상기 시간도메인 신호에 삽입한다. 최종적으로, 상향 컨버터(430)는 사이클 프리픽스 추가부(425)의 출력을 무선 채널을 통한 전송을 위해 RF 주파수로 변조한다(i.e., up-converts). RF 주파수로의 변환 전에 신호는 기저대역 필터링될 수 있다.

무선채널을 통해 전송된 RF신호는 가입자 스테이션(316)에 도착한다. 그리고, 기지국(302)에서 수행된 과정의 역 과정이 수행된다.

하향 컨버터(455)는 수신한 신호를 기저대역 주파수로 다운 컨버팅한다 그리고 사이클 프리픽스부 제거부(460)는 다운 컨버팅한 신호에대해 사이클 프리픽스를 제거하여 직렬 시간도메인 기저대역신호로 생성한다.

직렬병렬부(465)는 직렬 시간도메인 기저대역신호를 병렬 시간도메인 신호로 변환한다. 크기N FFT부(470)는 FFT 알고리즘을 수행하여 N 병렬 주파수도메인 신호를 생성한다.

병렬직렬부(475)는 병렬 주파수도메인 신호를 변조데이터 심볼의 수열로 생성하기 위해 변환한다.

채널 디코딩 및 복조부(480)는 변조된 심볼을 원래의 입력 데이터 스트림으로 생성하기 위해 복조 및 디코딩 과정을 수행한다.

기지국(301~303)들 각각은 하향링크에서 가입자 스테이션(311 ~316)으로 전송하는 것에 대한 연속적인 송신경로를 구현할 수 있다 그리고 하향링크에서 가입자 스테이션(311 ~316)으로부터 수신하는 것에 대한 연속적인 수신경로를 구현할 수 있다.

유사하게, 가입자 스테이션(311~316) 각각은 상향링크에서 기지국(310~303)으로 전송하는 구조에 대응하는 전송 경로를 구현할 수 있다 그리고, 하향 링크에 서 기지국(310~303)으로부터 수신하는 구조에 대응하는 수신 경로를 구현할 수 있다.

본 발명은 타겟 기지국이 고속 레인징 정보 요소 메시지(Fast_Ranging_IE()) 대신에 엑스퍼다이트 레인징 정보 요소 메시지(Expedited_Ranging_IE())를 이용하여 단말 전용 레인징 슬롯을 할당하는 엑스퍼다이트 핸드오버 절차를 설명한다.

본 발명에서 타겟 기지국은 배타적으로 2 또는 그 이상의 단말에 전용인 레인징 슬롯을 할당한다. 그리고 2 또는 그 이상의 단말들 각각에 유일한 레인징 코드가 Fast_Ranging_IE() 메시지 대신에 Expedited_Ranging_IE() 메시지를 이용하는 타겟 기지국에 의해 할당된다.

이러한 경우, 각각의 단말은 단말마다 유일한 레인징 코드를 사용하기 때문에 충돌하는 코드가 없다. 전용 레인징 슬롯의 다중 접속 간섭 레벨(multiple access interference level)은 타겟 기지국에 의해 제어된다. 왜냐하면, 이러한 단말만이 타겟 기지국에 의한 전용 레인징 슬롯을 이용하는 것이 허락되기 때문이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스퍼다이트 핸드오버 절차를 도시한 메시지 흐름도이다,

상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 엑스퍼다이트 핸드오버 절차도 상기 도 1 및 도 2의 101~ 119 단계의 과정을 포함한다. 하지만, 본 발명에서 타겟 기지국(106)으로부터의 HO_Reponses(501 단계) 메시지는, 유일한 레인징 코드를 포함한다. 상기 레인징 코드는 단말(102)로 전송된다.

추가적으로, 타겟 기지국(105)은 Fast_Ranging_IE() 메시지 대신 엑스퍼다Expedited_Ranging_IE() 메시지를 단말(102)로 전송한다(503 단계).

상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지는 상기 타겟 기지국(106)이 배타적인 레인징 슬롯 사용을 허락한 단말에 대해 전용인 배타적인 레인징 슬롯을 할당한다. 단순화를 위해 하나의 단말(102)만이 도면에서 도시된다. 하지만, 당업자라면 상기 배타적인 레인징 슬롯은 하나 이상의 단말에 전용될 수 있을 것이라는 것을 인식할 것이다.

단말(102)은 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지를 수신하고 디코딩한 후에, 레인징을 타겟 기지국(106)과 수행하고 레인징 코드를 타겟 기지국(106)으로 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지에 지시된 배타적인 레인징 슬롯을 이용하여 전송한다(505 단계).

503 및 505 단계의 전 단계 또는 그 단계 동안에, 타겟 기지국(106)은 서빙 기지국(104) 또는 다른 중앙 제어기로부터 수신한 메시지에서 단말(102)에 대한 MAC 컨텍스트를 획득한다. 본 발명에서, 상기 MAC 컨텍스트를 포함하는 메시지는 백홀 네트워크(Backhaul network)를 통해 타겟 기지국(106)으로 전송될 수 있다.

타겟 기지국(106)이 단말(102)로부터 레인징 코드를 수신하는 경우, 타겟 기지국(106)은 첫번째 RNG-RSP 메시지를 단말(102)로 전송함으로써 응답한다(507 단계). 상기 첫 번째 RNG-RSP 메시지는 유효한 레인징 파라미터, 서비스 플로우 ID/연결 ID/보안 연계 ID(SFID/CID/SAID) 또는 다른 필요한 컨텍스트에 대한 리매핑(re-mapping of service flow ID/connection ID/security association ID (SFID/CID/SAID) or other necessary contexts)을 포함할 수 있다.

전체 핸드오버 프로세스는 단말(102)이 첫 번째 RNG-RSP 메시지를 타겟 기지국(106)으로부터 수신하고 상기 첫 번째 RNG-RSP 메시지에 제공된 모든 변경 사항이 적용된 경우에 완료된다.

상기 첫 번째 RNG-RSP 메시지를 수신한 경우, 단말(102)는 RNG-REQ 메시지를 타겟 기지국(106)으로 전송한다(509 단계). 그리고 타겟 기지국(106)은 2번째 RNG-RSP 메시지를 단말(102)로 전송함으로써 응답한다(511 단계).

따라서, 본 발명의 엑스퍼다이트 핸드오버 절차에서, 단말(102)과 타겟 기지국(106) 사이에서의 정보교환에 대한 하나의 라운드(one round)에서의 핸드오버가 완료한다.

본 발명의 엑스퍼다이트 핸드오버 절차는 타겟 기지국과의 첫 번째 통신 시도시에, 최적화된 핸드오버에서와 같이, 단말이 RNG-REQ 메시지를 전송함으로써 발생하는 프로토콜 위반을 하지 않는다. 본 발명의 엑스퍼다이트 핸드오버 절차는 단말이 RNG-REQ 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전송하기 전에, 상기 단말이 레인징 코드를 타겟 기지국으로 전송함으로써 적합한 핸드오버를 수행한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 엑스퍼다이트 레인징 정보 요소(Expedited_Ranging_IE())의 형식은 하기 <표 1>과 같다.

Syntax	Size	Notes
Expedited_Ranging_IE{
Extended UIUC	4 bits	Expedited_Ranging_IE()=0x0B
HO ID	8 bits	Assigned by target base station
OFDMA symbol offset	8 bits
Subchannel offset	7 bits
No. OFDMA symbols	7 bits
No. subchannels	7 bits
Ranging method	1 bit	0 - Ranging over 2 symbols 1 - Ranging over 4 symbols
Reserved	6 bits	Shall be set to zero
}

그리고, 본 발명은 IEEE 802.16-2005의 "Extended UIUC Code Assignment for UIUC = 15", Table 290a에서 하나 이상의 아이템 추가를 제안한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 변경된 Table 290a는 하기 <표 2>와 같다.

Extended UIUC (hexadecimal)	Usage
00	Power_control_IE
01	Reserved
02	AAS_UL_IE
03	CQICH_Alloc_IE
04	UL_Zone_IE
05	PHYMOD_UL_IE
06	Reserved
07	UL-MAP_Fast_Tracking_IE
08	UL_PUSC_Burst_Allocation_in_Other_Segment_IE
09	Fast_Ranging_IE
0A	UL_Allocation_Start_IE
0B	Expedited_Ranging_IE
0C-0F	Reserved

도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서의 엑스퍼다이트 핸드오버의 방법을 설명하는 흐름도이다.

상기 도 6을 참조하면, 단말은 타겟 기지국으로의 핸드오버를 요청하는 MOB_HO_IND 메시지를 서빙 기지국으로 전송한다(601 단계).

상기 단말이 상기 MOB_HO_IND 메시지를 전송한 후, 상기 단말은 레인징 코드를 수신한다(603 단계). 그리고 Expedited_Ranging_IE() 메시지를 타겟 기지국으로부터 수신한다(605 단게).

상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지는 단말 전용 레인징 슬롯을 포함한다. 상기 단말은 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지를 디코딩하고 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지에서 지시된 레인징 슬롯을 이용하여 상기 레인징 코드를 전송한다(607 단계).

만약, 상기 레인징 슬롯이 2 또는 그 이상의 단말들에 대해 배타적으로 전용인 경우, 단말에 전송한 상기 레인징 코드는 상기 단말에 유일한 레인징 코드이다. 이후, 상기 단말은 상기 타겟 기지국으로부터 RNG-RSP 메시지를 수신한다(609 단계).

상기 RNG-RSP 메시지는 유효한 파라미터, SFID/CID/SAID의 리매핑 또는 다른 필요한 컨텍스트를 포함할 수 있다. 상기 단말은 상기 RNG-RSP 메시지에 지시된 변경 사항들을 적용하고, 엑스퍼다이트 핸드오버 절차를 완료한다(611 단계).

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말에서의 엑스퍼다이트 핸드오버의 방법을 설명하는 흐름도이다.

상기 도 7을 참조하면, 서빙 기지국이 서빙하는 단말이 타겟 기지국으로 핸드오버를 요청함을 나타내는 HO-Request를, 상기 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국으로부터 수신한다(701 단계).

상기 타겟 기지국은 상기 단말 전용 레인징 슬롯을 할당하고 레인징 코드를 상기 단말로 전송한다(703 단계). 만약, 상기 레인징 슬롯이 2 또는 그 이상의 단말 전용이고 배타적인 경우 상기 타겟 기지국은 상기 단말에 유일한 레인징 코드를 전송한다. 그리고 상기 타겟 기지국은 Expedited_Ranging_IE() 메시지를 핸드오버를 요청하는 단말로 전송한다(705 단계). 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지는 상기 단말 전용 레인징 슬롯을 포함한다.

이후, 상기 타겟 기지국은 상기 Expedited_Ranging_IE() 메시지에 포함된 상기 레인징 슬롯을 이용하여 상기 단말로부터의 상기 레인징 코드를 수신한다(707 단계).

707 단계 이전 단계 또는 그 단계 동안에, 상기 타겟 기지국은 상기 서빙 기지국 또는 다른 중앙 제어기로부터 수신한 메시지에 포함된 상기 단말에 대한 MAC 컨텍스트를 획득한다(709 단계).

본 발명에 따른 다른 실시 예에서, 상기 MAC 컨텍스를 포함하는 상기 단말에대한 메시지는 백홀 네트워크(backhaul network)를 통해 상기 타겟 기지국으로 전송될 수 있다.

만약, 상기 레인징 슬롯이 2 또는 그 이상의 단말에 대해 전용이고 배타적인 경우, 상기 타겟 기지국이 수신한 상기 레인징 코드는 상기 단말에 유일한 레인징 코드이다. 그리고 상기 타겟 기지국은 상기 유일한 레인징 코드를 사용하는 상기 레인징 슬롯의 다중 접속 간섭을 제어한다(711 단계).

이후, 상기 타겟 기지국은 RNG-RSP 메시지를 상기 단말으로 전송한다(713 단계). 상기 RNG-RSP 메시지는 유효한 레인징 파라미터, SFID/CID/SAID의 리매핑 또는 다른 필요한 컨텍스트를 포함할 수 있다.

상기 단말이 상기 타겟 기지국으로부터 RNG-RSP 메시지를 수신하고 상기 RNG-RSP 메시지에 있는 모든 변경 사항이 적용되는 경우 전체 핸드오버 과정이 완료된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 IEEE 802.16e에 따른 일반적인 하드 핸드오버 과정을 도시한 흐름도,

도 2는 IEEE 802.16-2005의 Section 6.3.22.2.1-10에 따른 최적화된 핸드버 프로시져의 메시지 흐름을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크의 상향링크에서 ACK/NACK 메시지를 전송하는 무선 네트워크를 도시한 도면,

도 4A는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 송신기의 상위 레벨 다이어그램을 도시한 도면,

도 4B는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 수신기의 상위 레벨 다이어그램을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스퍼다이트 핸드오버 절차를 도시한 메시지 흐름도,

도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서의 엑스퍼다이트 핸드오버의 방법을 설명하는 흐름도,및,

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말에서의 엑스퍼다이트 핸드오버의 방법을 설명하는 흐름도.

Claims

다수의 단말과 통신 가능한 다수의 기지국을 포함하는 무선 네트워크에 있어서,

단말을 서브(Serve)하여 동작하는 서빙 기지국과,

단말 전용 레인징 슬롯을 구분하는 메시지를 상기 단말로 전송하여 동작하는 타겟 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크,
제 1항에 있어서,

상기 타겟 기지국은 레인징 요구 메시지를 상기 단말로부터 수신하기 전에, 상기 단말로부터 레인징 코드를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크.
제 1항에 있어서,

상기 타겟 기지국은 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하여 동작하는 것을 특징으로 하되, 상기 레인징 응답 메시지는 상기 타겟 기지국이 요구하는 하나 또는 그 이상의 변경사항을 포함하고,

상가 타겟 기지국은, 상기 단말이 상기 하나 또는 그 이상의 변경사항을 적용한 후에, 데이터를 상기 단말로 전송하여 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 네 트워크.
제 3항에 있어서,

상기 하나 또는 그 이상의 변경사항은 상기 단말의 레인징 파라미터, 서비스 플로우 ID, 연결 ID, 보안 연계 ID 로 구성되는 그룹에서의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크.
제 1항에 있어서,

상기 서빙 기지국은 상기 단말에 대한 MAC(Medaum Access Control) 컨텍스트를 포함하는 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전송하여 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크.
제 1항에 있어서,

상기 단말 전용 레인징 슬롯을 구분하는 메시지는 엑스퍼다이트 레인징 정보 요소(expedited ranging information element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크.
제 1항에 있어서,

상기 레인징 슬롯은 배타적인 2 또는 그 이상의 단말 전용 레인징 슬롯인 것을 특징으로 하되,

상기 타겟 기지국은 상기 2 또는 그 이상의 단말 각각에 유일한 레이징 코드를 할당하고 상기 유일한 레인징 코드를 이용하는 상기 레인징 슬롯의 다중 접속 간섭을 제어하여 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크.
타겟 기지국의 동작 방법에 있어서,

서빙 기지국에 의해 서브(serve)되는 단말에 대한 단말 전용 레인징 슬롯을 할당하는 과정과,

상기 레인징 슬롯을 사용하는 상기 단말로부터 레인징 코드를 수신하는 과정을 포함하되,

상기 타겟 기지국은 레인징 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하기 전에 상기 단말로부터 상기 레인징 코드를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,

상기 타겟 기지국이 요구하는 하나 또는 그 이상의 변경사항을 포함하는 레 인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 과정과,

상기 단말이 상기 하나 또는 그 이상의 변경사항을 적용한 후에, 데이터를 상기 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서,

상기 레인징 응답 메시지는 상기 단말의 레인징 파라미터, 서비스 플로우 ID, 연결 ID, 보안 연계 ID 로 구성되는 그룹에서의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,

상기 레인징 슬롯은 엑스퍼다이트 레인징 정보 요소를 포함하는 메시지에서상기 단말로 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 있어서,

상기 레인징 슬롯은 배타적인 2 또는 그 이상의 단말 전용 레인징 슬롯인것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 2 또는 그 이상의 단말 각각에 유일한 레인징 코드를 할당하는 과정과,

상기 유일한 레인징 코드를 사용하는 상기 레인징 슬롯의 다중 접속 간섭을 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
서빙 기지국과 타겟 기지국을 가지는 무선 네트워크와 통신가능한 단말에 있어서, 상기 단말은

단말 전용 레인징 슬롯을 구분하는 메시지를 상기 타겟 기지국으로부터 수신하여 동작하고,

상기 레인징 슬롯을 이용하여 상기 타겟 기지국으로 레이징 코드를 전송하여 동작하고,

상기 타겟 기지국이 전송한 레인징 응답 메시지를 수신하여 동작하되, 상기 레인징 응답 메시지는 상기 타겟 기지국이 요구한 하나 또는 그 이상의 변경사항을 포함하고,

상기 레인징 응답 메시지에서 상기 하나 또는 그 이상의 변경사항을 적용하여 동작하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 14항에 있어서,

상기 단말은 상기 타겟 기지국으로 레인징 요청 메시지를 전송하기 전에, 상기 타겟 기지국으로 상기 레인징 코드를 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 14항에 있어서,

상기 레인징 슬롯은 엑스퍼다이트 레인징 정보 요소를 포함하는 메시지에서상기 단말로 할당되는 것을 특징으로 하는 단말.
제 14항에 있어서,

상기 하나 또는 그 이상의 변경사항은 상기 단말의 레인징 파라미터, 서비스 플로우 ID, 연결 ID, 보안 연계 ID 로 구성되는 그룹에서의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 14항에 있어서,

상기 레인징 슬롯은 배타적인 2 또는 그 이상의 단말 전용 레인징 슬롯인 것을 특징으로 하는 단말.
제 14항에 있어서,

상기 레인징 코드는 상기 단말에 유일한 레인징 코드이고 상기 타겟 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.

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