HANDOVER METHOD FOR SUPPORTING COMMUNICATION OF HIGH-SPEED MOBILE TERMINAL AND DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM FOR PERFORMING SAME

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의 하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 명세서 전체에서 사용되는 '이동 단말'은 고속으로 이동하는 사용자 단말을 의미할 수도 있고, 자동차, 버스, 기차, 고속철 등과 같이 고속으로 이동하는 고속 이동체에 탑재된 통신 장치를 의미할 수도 있으며, 이동통신 단말을 휴대한 사용자가 탑승한 다양한 운송수단을 의미할 수도 있다.

도 1은 고속 이동체에 통신 서비스를 제공하는 분산 안테나 시스템

기반의 네트워크 구성을 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 분산 안테나 시스템 기반의 네트워크는 게이트웨이(110), 복수의 디지털 유닛(120, 130) 및 복수의 라디오 유닛(141 내지 146)을 포함할 수 있다.

게이트웨이(110)는 복수의 디지털 유닛(120, 130)과 광케이블을 통해 연결될 수 있고, 각 디지털 유닛(120, 130)으로부터 전송된 데이터를 인터넷으로 전송하거나, 인터넷으로부터 수신한 데이터를 복수의 디지털 유닛(120, 130) 중 해당 디지털 유닛에 전송한다.

각 디지털 유닛(120, 130)은 일반적인 이동통신 시스템의 기지국 역할을 수행할 수 있고, 복수의 라디오 유닛(141 내지 146) 및 각각의 라디오 유닛과 연결된 이동 단말들을 관리하는 기능을 수행한다.

또한, 각 디지털 유닛(120, 130)은 X2 인터페이스를 통해 서로 연결될 수 있고, 게이트웨이(110)와 광케이블로 연결되어 인터넷에 접속할 수 있다.

한편, 각 디지털 유닛(120, 130)은 자신이 관리하는 복수의 라디오 유닛들(141 내지 143 또는 144 내지 146)과는 광케이블을 통해 연결되어 사용자 데이터 및/또는 제어 신호를 송수신할 수 있다.

복수의 라디오 유닛(141 내지 146)은 각각 원격 안테나 역할을 수행하여 고속 이동하는 이동 단말(150)과 신호를 송수신한다. 또한, 복수의 라디오 유닛(141 내지 146)은 광케이블을 통해 자신을 관리하는 디지털 유닛(120 또는 130)과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.

각 라디오 유닛(141 내지 146)은 이동 단말(150)에게 데이터를 송신하는 경우 자신을 관리하는 디지털 유닛(120 또는 130)으로부터 광케이블을 통해 송신 데이터를 수신하여 RF 신호로 변환한 후 하향링크(downlink)를 통해 이동 단말(150)로 전송하고, 이동 단말(150)로부터 상향링크(uplink)를 통해 신호를 수신하는 경우에는 수신한 신호를 자신을 관리하는 해당 디지털 유닛(120 또는 130)으로 광케이블을 통해 전송한다.

또한, 각 라디오 유닛(141 내지 146)은 서로 다른 방향으로 신호를 방사하는 적어도 두 개의 안테나 유닛을 포함할 수 있고, 각 안테나 유닛은 복수의 안테나로 구성되어 지향성이 강한 빔을 형성할 수 있다. 이동 단말(150) 역시 서로 다른 방향으로 빔을 형성하기 위한 복수의 안테나를 포함할 수 있다.

분산 안테나 시스템 기반 네트워크가 도 1에 도시한 바와 같이 고속이동체(또는 이동 단말(150))에 통신 서비스를 지원하는 경우, 각 라디오 유닛(141 내지 146)은 고속 이동체에 탑승한 사용자의 사용자 단말과 직접 통신을 수행할 수도 있고, 고속 이동체에 장착된 통신 장치가 임의의 라디오 유닛으로부터 전송된 데이터를 수신하고, 수신한 데이터를 고속 이동체 내의 각 사용자 단말에 전송하는 무선 백홀(backhaul) 개념으로 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 고속 이동체가 무선 백홀 개념으로 서비스를 제공하는 경우, 고속 이동체에 탑재된 통신 장치는 라디오 유닛으로부터 수신한 데이터를 Wi-Fi 신호로 변환하여 고속 이동체 내의 해당 사용자에게 전송하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같은 네트워크 환경에서 복수의 라디오 유닛(141 내지 146)이 고속철의 선로를 따라 일정 간격으로 설치되고, 각 라디오 유닛(141 내지 146)은 선로를 따라 고속으로 이동하는 고속철에 통신 서비스를 제공하는 경우, 고속철의 고속 이동에 따라 핸드오버가 빈번하게 발생하게 된다. 이와 같은 통신 서비스 환경에서 핸드오버의 지연이 발생하게 되어 라디오 유닛과 고속철(또는 고속철에 탑재된 통신 장치) 사이의 연결이 끊어지는 경우, 고속철에 탑승한 모든 사용자 단말에 서비스가 중단되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 고속으로 이동하는 이동 단말에 통신 서비스를 안정적으로 제공하기 위해서는 핸드오버의 지연시간을 감소시켜 데이터 전송에 끊김이 없도록함으로써 라디오 유닛과 고속 이동 단말간의 무선 링크에 대한 신뢰성(reliability)을 보장할 수 있어야 한다.

도 2는 분산 안테나 시스템 기반 네트워크 환경에서 발생하는 간섭을 설명하기 위한 개념도로서, 분산 안테나 시스템 기반의 네트워크에서 고속으로 이동하는 이동 단말에 통신 서비스를 제공하는 경우 인접한 두 디지털 유닛이 형성하는 셀의 경계에서 발생하는 간섭 상황을 예를 들어 도시한 것이다.

도 2에서는 게이트웨이(210), 제1 디지털 유닛(220) 및 제2 디지털 유닛(230)이 광케이블로 연결되고, 제1 및 제2 디지털 유닛(220, 230)간에는 X2 인터페이스를 통해 연결되며, 제1 디지털 유닛(220)과 제1 내지 제3 라디오 유닛(241 내지 243)이 광케이블로 연결되어 제1 디지털 유닛(220)이 제1 내지 제3 라디오 유닛(241 내지 243)을 관리하며, 제2 디지털 유닛(230)과 제4 내지 제6 라디오 유닛(244 내지 246)이 광케이블로 연결되어 제2 디지털 유닛(230)이 제4 내지 제6 라디오 유닛(244 내지 246)을 관리하는 분산 안테나 시스템 기반 네트워크 환경을 예를 들어 도시하였다.

도 2에 도시한 네트워크 환경에서, 제1 내지 제6 라디오 유닛(241 내지 246)은 각각 빔형성을 통해 도로의 양쪽 방향으로 서비스를 제공하고 각 라디오 유닛(241 내지 246)의 서비스 영역의 일부가 서로 중첩되도록 배치되어 도로의 전 구간에 서비스를 제공하도록 배치될 수 있다.

이와 같은 네트워크 환경에서 제1 디지털 유닛(220)은 자신이 관리하는 제1 내지 제3 라디오 유닛(241 내지 243)이 사용하는 무선 자원(예를 들면, 주파수, 시간, 공간 자원 등)을 적절하게 할당함으로써 각 라디오 유닛(241 내지 243)간 간섭을 제어할 수 있고, 제2 디지털 유닛(230) 역시 자신이 관리하는 제4 내지 제6 라디오 유닛(244 내지 246)의 무선 자원을 적절하게 할당함으로써 제4 내지 제6 라디오 유닛(244 내지 246)간의 간섭을 제어할 수 있다.

그러나, 제1 디지털 유닛(220)과 제2 디지털 유닛(230)이 각각 커버하는 셀의 경계(cell-edge)에서는 다른 디지털 유닛에 속한 라디오 유닛으로부터 전송되는 신호에 의해 간섭이 발생할 수 있고, 이로 인하여 데이터 전송률이 저하될 수 있다. 도 2에 도시된 네트워크 환경에서 셀 경계는 제3 라디오 유닛(243)과 제4 라디오 유닛(244) 사이의 도로 구간에 해당한다.

복수의 라디오 유닛이 도 1에 도시된 바와 같이 고속철의 선로 주변에 설치된 경우에는 셀의 경계 부분에 복수의 고속철이 위치하여 서비스를 제공받는 경우가 드물기 때문에 셀간 간섭의 영향이 중요하지 않을 수 있다.

그러나, 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 라디오 유닛(241 내지 246)이 고속도로의 주변에 설치된 것으로 가정하면, 셀 경계 지역에 다수의 이동단말(예를 들면, 사용자 단말 또는 사용자 단말을 휴대한 사용자가 탑승한 다수의 승용차, 버스 등)이 분포되어 동시에 라디오 유닛과 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 간섭의 영향이 서비스 품질 및 데이터 전송 속도에 매우 중요한 영향을 미치게된다.

예를 들어, 도 2에서 제1 이동 단말(251)이 제3 라디오 유닛(243)에 근접하게 되는 경우, 제1 이동 단말(251)은 제2 라디오 유닛(242)과 제3 라디오 유닛(243)으로부터 전송되는 신호뿐만 아니라, 제4 라디오 유닛(243)으로부터 전송되는 신호(Interference 2)를 수신할 수 있고, 이 경우 제4 라디오 유닛(244)으로부터 전송되는 신호는 간섭 신호로 작용하게 된다.

또는, 제2 이동 단말(252)이 제3 라디오 유닛(243)과 제4 라디오 유닛(244) 사이를 지나는 경우, 제2 이동 단말(252)은 제3 라디오 유닛(243) 및 제4 라디오 유닛(244)으로부터 전송된 신호 뿐만 아니라, 제2 라디오 유닛(242)으로부터 전송된 신호(Interference 1)도 수신할 수 있고, 이 경우 제2 라디오 유닛(242)으로부터 전송된 신호는 간섭 신호로 작용하게 된다.

한편, 도 2에서 제2 라디오 유닛(242)의 경우, 제1 디지털 유닛(220)에 속한 제3 라디오 유닛(243)과 제2 디지털 유닛(230)에 속한 제4 라디오 유닛(244)으로부터 동시에 신호를 수신하기 때문에 서로 다른 두 디지털 유닛(즉, 제1 및 제2 디지털 유닛(220, 230))으로부터 신호를 독립적으로 수신해야 하고, 이에따라 게이트웨이(210)가 제1 디지털 유닛(220)과 제2 디지털 유닛(230)이 각각 전송해야 할 데이터를 처리해야 하기 때문에 게이트웨이(210)의 처리 부하가 증가하는 문제가 있다. 또한, 제3 라디오 유닛(243)과 제4 라디오 유닛(244)이 제2 이동단말(252)에 신호를 전송하는 경우, 각 라디오 유닛(243, 244)에서 송신된 신호가 제2 이동 단말(252)에 도달하는 시간을 제어하는 타이밍 제어 역시 복잡해지는 단점이 있다.

또한, 제2 이동 단말(252)이 상향링크를 통해 신호를 송신하는 경우에도, 하나의 디지털 유닛에서 수신한 신호를 처리할 수 없기 때문에 소프트 컴바이닝(soft combining) 등과 같은 기술을 적용할 수 없는 단점이 있다. 또한 제3 라디오 유닛(243)이 제2 이동 단말(252)에 전송한 신호에 오류가 발생하여 제4 라디오 유닛(244)을 통해 재전송(retransmission)을 시도하는 경우에도 제1 디지털 유닛(220)에서 X2 인터페이스를 통해 제2 디지털 유닛(230)으로 해당 재전송 데이터를 전송하여야 하기 때문에 X2 인터페이스의 부하가 증가하고, 각 디지털 유닛(220, 230)의 신호 처리 복잡도가 증가하는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속 이동 단말의 통신 지원을 위한 핸드오버 방법 및 이를 수행하는 분산 안테나 시스템에서는, 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 각 디지털 유닛의 셀 경계 영역에 위치하는 복수의 라디오 유닛을 각 디지털 유닛이 공유하여 사용하는 공유 라디오 유닛(Shared Radio Unit)으로 구성하여, 디지털 유닛 간의 핸드오버를 용이하게 함과 동시에 핸드오버로인한 지연시간을 최소화한다.

또한, 본 발명에서는 공유 라디오 유닛을 이용하여 하나의 디지털 유닛에서 고속 이동 단말과의 통신을 위한 신호처리를 수행하도록 함으로써 디지털 유닛과 게이트웨이의 처리 부하를 경감시키고, 상향링크 통신시 재전송 기술을 용이하게 적용할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에서는 각 디지털 유닛이 공유 라디오 유닛을 통해 신호를 송수신할 때 사용할 무선 자원을 디지털 유닛별로 구분하여 미리 할당함으로써 셀 경계 지역에서 셀간 간섭을 완화시킬 수 있고, 자원 할당 정보 및 재전송에 필요한 데이터를 감소시켜 X2 인터페이스의 부하와 구현 복잡도를 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 이동 단말의 통신 지원을위한 핸드오버 방법이 적용되는 네트워크 환경을 나타내는 개념도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법은 게이트웨이(310)와 복수의 디지털 유닛(320, 330)이 광케이블과 X2 인터페이스를 통해 서로 연결되고, 각 디지털 유닛(320, 330)은 복수의 라디오 유닛(341 내지 346)과 광케이블로 연결되어 라디오 유닛과 사용자 데이터 및 제어 데이터를 송수신하는 분산 안테나 시스템 기반의 네트워크 환경에 적용될 수 있다.

도 3에서는 게이트웨이(310)와 제1 디지털 유닛(320) 및 제2 디지털 유닛(330)은 광케이블을 통해 연결되고, 제1 및 제2 디지털 유닛(320, 330)간에는 X2 인터페이스를 통해 연결되며, 제1 디지털 유닛(320)은 제1 내지 제4 라디오 유닛(341 내지 344)과 광케이블을 통해 연결되고, 제2 디지털 유닛(330)은 제3 내지 제6 라디오 유닛(343 내지 346)과 광케이블로 연결된 분산 안테나 시스템 기반 네트워크 환경을 예를 들어 도시하였다. 여기서, 제3 라디오 유닛(343) 및 제4 라디오 유닛(344)은 서로 인접한 제1 디지털 유닛(320) 및 제2 디지털 유닛(330)이 공유하는 공유 라디오 유닛(S-RU)으로 구성되며, 제3 라디오 유닛(343)과 제4 라디오 유닛(344) 역시 다른 라디오 유닛과 마찬가지로 제1 및 제2 디지털 유닛(320, 330)과 광케이블을 통해 연결된다.

도 3에 도시한 네트워크 환경에서는 제3 라디오 유닛(343) 및 제4 라디오 유닛(344)이 공유 라디오 유닛(S-RU)으로 구성된 것으로 예를 들어 도시하였으나, 각 디지털 유닛이 공유하는 공유 라디오 유닛의 개수가 2개로 한정되는 것은 아니며, 네트워크의 구성이나 배치 또는 실제 채널 환경에 따라 공유 라디오 유닛의 수는 변경될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 이동 단말의 통신 지원을 위한 핸드오버 방법으로 디지털 유닛간의 핸드오버를 보다 구체적으로 설명한다. 한편, 라디오 유닛간의 핸드오버는 공지된 소프트 핸드오버(soft handover) 또는 하드 핸드오버(hard handover) 방법 등이 적용될 수 있다.

도 3에 도시한 서비스 지원 환경에서, 이동 단말(350)이 특정 방향으로 이동하는 경우 이동 단말(350)의 이동 속도에 비례하여 이동 단말(350)이 서비스를 제공받는 서빙 라디오 유닛의 갱신(또는 서빙 라디오 유닛의 핸드오버) 속도가 증가하게 된다. 즉, 이동 단말(350)의 이동 속도가 증가할수록 이동 단말(350)의 서빙 라디오 유닛이 더욱 빈번하게 바뀌게 된다.

한편, 복수의 라디오 유닛이 자동차가 주행하는 도로 주변이나 고속철이 운행되는 선로 주변에 설치되는 경우, 도로 주변이나 선로 주변에는 신호를 반사하거나 산란시키는 산란체(scatterer)가 없기 때문에 라디오 유닛과 이동 단말 사이에는 가시거리(LOS: Line Of Sight)가 확보될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 전파 환경을 고려하여 각 라디오 유닛은 빔형성을 통하여 적어도 하나의 특정방향으로 지향성이 강한 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.

본 발명에서는 각각의 라디오 유닛(341 내지 346)이 도로의 양쪽 방향으로 지향성이 강한 빔을 이용하여 이동 단말(350)과 신호를 송수신하는 것으로 가정한다.

도 3을 참조하면, 시간 t1에서 이동 단말(350)이 제2 라디오 유닛(342)과 제3 라디오 유닛(343) 사이에 위치하게 되면 이동 단말(350)은 자신의 위치에서 수신신호강도의 크기가 가장 큰 신호를 전송하는 제2 라디오 유닛(342) 및 제3 라디오 유닛(343)과 통신을 수행한다.

이후, 이동 단말(350)의 이동하게 되면, 이동 단말(350)의 위치에따라 각 라디오 유닛으로부터 전송되는 신호의 수신신호세기가 변화하게 되고, 이에 따라 라디오 유닛간의 핸드오버가 발생하게 된다. 이때, 라디오 유닛의 핸드오버 순서는 각 라디오 유닛이 사용하는 송신 방식(예를 들면, 빔형성 방식 등)에 따라 달라질 수 있다.

도 3에서는 각 라디오 유닛(341 내지 346)이 빔형성을 통하여 도로의 양쪽 방향으로 지향성이 강한 신호를 전송하는 것으로 가정하였기 때문에, 시간 t2에서 이동 단말(350)이 제3 라디오 유닛(343)과 근접하게 되면 이동 단말(350)은 제3 라디오 유닛(343)으로부터 방사되는 빔의 부엽(side lobe)과 제4 라디오 유닛(344)으로부터 방사되는 빔의 주엽(main lobe)에 해당하는 공간에 위치하게 되어 제3 라디오 유닛(343)으로부터 전송되는 신호보다 제4 라디오 유닛(344)으로부터 전송되는 신호의 수신신호강도가 더 크게 된다. 따라서, 시간 t2에서 이동 단말(350)은 제2 라디오 유닛(342) 및 제4 라디오 유닛(344)과 통신을 수행한다.

한편, 시간 t3에서 이동 단말(350)이 제3 라디오 유닛(343)과 제4 라디오 유닛(344) 사이에 위치하게 되면, 이동 단말(350)은 모두 공유 라디오 유닛(S-RU)으로 구성된 두 개의 라디오 유닛들(343, 344)과 통신을 수행하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법에서는 이동 단말(350)이 공유 라디오 유닛(S-RU)들로만 구성된 라디오 유닛들(343, 344)과 통신을 시작하는 시점에서 디지털 유닛간(320, 330)의 핸드오버를 시작한다. 즉, 도 3에 도시된 예에서는 시간 t3에서 디지털 유닛간(320, 330)의 핸드오버가 시작된다.

디지털 유닛간(320, 330)의 핸드오버는 먼저 서빙 디지털 유닛(즉, 제1 디지털 유닛(320))이 이동 단말(350)이 모두 공유 라디오 유닛들(S-RU)과 통신함을 인지하면, 광케이블을 통해 게이트웨이(310)에 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 것으로 시작된다. 여기서, 서빙 디지털 유닛(320)은 게이트웨이(310) 뿐만 아니라 타겟 디지털 유닛(330)에 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수도 있다.

게이트웨이(310)는 서빙 디지털 유닛(320)으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하면, 이에 상응하여 서빙 디지털 유닛(320)의 데이터 전송 중단 타이밍과 타겟 디지털 유닛(즉, 제2 디지털 유닛(330))의 데이터 전송 타이밍을 결정하고, 결정된 데이터 전송/중단 타이밍 정보를 광케이블을 통해 서빙 디지털 유닛(320) 및 타겟 디지털 유닛(330)에 각각 전송한다. 여기서, 게이트웨이(310)는 이동 단말(350)의 속도, 공유 라디오 유닛을 포함한 각 라디오 유닛의 배치 환경 및/또는 송신 방식 등을 고려하여 상기 데이터 전송 중단 타이밍 및 데이터 전송 타이밍을 결정할 수 있다.

예를 들어, 시간 t3에서 제1 디지털 유닛(320)은 이동 단말(350)이 공유 라디오 유닛인 제3 라디오 유닛(343) 및 제4 라디오 유닛(344)을 통해서만 서비스를 제공받는 것으로 인지하면, 게이트웨이(310)에 제2 디지털 유닛(320)으로 핸드오버를 요청하는 메시지를 전송하고, 게이트웨이(310)는 제1 디지털 유닛(320)으로부터 수신한 핸드오버 요청 메시지에 상응하여 시간 t3내에(즉, 시간 t4가 되기 전까지) 제1 디지털 유닛(320)에 데이터 전송 중단 시점을 통보하고, 제2 디지털 유닛(330)에 전송시작 시점을 통보한다. 즉, 시간 t3 구간 동안 이동 단말(350)에 데이터를 전송하는 디지털 유닛이 제1 디지털 유닛(320)에서 제2 디지털 유닛(330)으로 핸드오버 된다. 여기서, 제1 디지털 유닛(320)으로부터 제2 디지털 유닛(330)으로 핸드오버 수행시 공유 라디오 유닛은 그대로 유지된다.

서빙 디지털 유닛(320)은 게이트웨이(310)로부터 수신한 데이터 중단 타이밍 정보에 기초하여 제3 및 제4 라디오 유닛(343, 344)을 통해 이동 단말(350)로 전송중이던 데이터 전송을 중단하고, 타겟 디지털 유닛(330)은 게이트웨이(310)로부터 수신한 데이터 전송 타이밍 정보에 기초하여 해당 라디오 유닛을 통해 이동 단말(350)로 데이터 전송을 시작한다. 여기서, 타겟 디지털 유닛(330)은 이동 단말(350)의 서빙 라디오 유닛에 따라 데이터 전송을 시작할 라디오 유닛을 결정하고, 결정된 라디오 유닛에 대해 데이터 전송 타이밍에 따라 데이터 전송을 시작하도록 구성될 수 있다.

종래의 네트워크 환경에서는 제4 라디오 유닛(344)이 제2 디지털 유닛(330)에만 속하기 때문에 이동 단말(350)이 시간 t2에서 제3 라디오 유닛(343)에 근접하는 경우, 제2 라디오 유닛(342) 및 제4 라디오 유닛(344)과 통신하기 위하여 게이트웨이(310) 또는 X2 인터페이스를 통하여 디지털 유닛간 핸드오버를 수행한 후, 시간 t4에서 다시 한번 핸드오버를 수행함으로써 총 2번의 핸드오버를 수행하였다.

그러나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 제3 라디오 유닛(343) 및 제4 라디오 유닛(344)을 공유 라디오 유닛(S-RU)으로 구성함으로써 시간 t3에서 디지털 유닛간 핸드오버를 한 번만 수행한다. 또한, 본 발명에서는 공유 라디오 유닛(S-RU)을 이용하여 디지털 유닛간(320, 330) 핸드오버를 수행하기 때문에 이동 단말(350) 입장에서는 라디오 유닛간 핸드오버 이외에 디지털 유닛간의 핸드오버를위한 별도의 절차를 수행하지 않아도 된다.

즉, 본 발명은 분산 안테나 시스템 기반의 네트워크 환경에 공유 라디오 유닛을 적용하여 인접한 디지털 유닛의 셀 경계 지점에서 단 한번의 핸드오버만 수행하도록 함으로써, 빈번한 핸드오버로 인한 처리 복잡도를 감소시킬 수 있고, 핸드오버 지연으로 인한 서비스 중단을 방지할 수 있으며, 핸드오버를위해 필요한 시그널링 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 이동 단말의 통신 지원을위한 핸드오버 방법을 나타내는 순서도로서, 도 3에 도시한 바와 같은 네트워크 환경에서 수행되는 디지털 유닛간 핸드오버 절차를 예를 들어 도시한 것이다.

도 4에서 제1 디지털 유닛(420)은 이동 단말의 서빙 디지털 유닛(SDU)이고, 제2 디지털 유닛(430)은 이동 단말이 핸드오버를 수행할 대상 디지털 유닛인 타겟 디지털 유닛(T-DU)인 것으로 가정한다.

도 4를 참조하면, 제1 디지털 유닛(420)은 자신에게 속한 복수의 라디오 유닛들을 통해 이동 단말에 서비스를 제공하면서, 이동 단말이 오로지 공유 라디오 유닛들과만 연결되었는가를 판단한다(S401).

제1 디지털 유닛(420)은 이동 단말이 공유 라디오 유닛들과만 연결된 것으로 판단되면, 게이트웨이(410)에 핸드오버 요청 메시지를 전송한다(S403). 여기서, 제1 디지털 유닛(420)은 광케이블을 통해 게이트웨이(410)에 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제1 디지털 유닛(420)은 게이트웨이(410) 뿐만아니라 제2 디지털 유닛(430)에게도 핸드오버 요청 메시지를 동시에 전송할 수 있다.

제1 디지털 유닛(420)으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신한 게이트웨이(410)는, 제1 디지털 유닛(420)이 공유 라디오 유닛을 통해 전송중이던 데이터의 전송 중단 타이밍(또는 데이터 전송 중단 시점)을 결정하고, 제2 디지털 유닛(430)이 라디오 유닛을 통해 전송할 데이터의 전송 타이밍(또는 데이터 전송 시점)을 결정한다(S405).

이후, 게이트웨이(410)는 결정한 데이터 전송 중단 타이밍 정보를 제1 디지털 유닛(420)에 전송하고(S407), 데이터 전송 타이밍을 제2 디지털 유닛(430)에 전송한다(S409).

제1 디지털 유닛(420)은 게이트웨이(410)가 전송한 데이터 전송 중단 타이밍 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초하여 데이터 전송 중단 시점이 도래하였는가를 판단하고(S411), 데이터 전송 중단 시점이 도래한 경우, 공유 라디오 유닛을 통해 이동 단말에 전송중이던 데이터의 전송을 중지한다(S413). 여기서, 제1 디지털 유닛(410)은 데이터 전송을 중지하기 전까지는 공유 라디오 유닛을 통하여 데이터를 이동 단말에 전송할 수 있고, 이 경우 공유 라디오 유닛이 사용하는 전체 무선 자원 중 제1 디지털 유닛(410)이 사용하도록 미리 할당된 무선 자원을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 또는 제1 디지털 유닛(410)은 제2 디지털 유닛(430)이 사용하지 않는 무선 자원을 이용하여 이동 단말에 데이터를 전송할 수 있다.

또한, 제2 디지털 유닛(430)은 게이트웨이(410)가 전송한 데이터 전송 타이밍 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초하여 데이터 전송 시점에 도래하였는가를 판단하고(S415), 데이터 전송 시점이 도래한 경우, 라디오 유닛을 통해 이동단말에 데이터 전송을 시작한다(S417). 여기서, 제2 디지털 유닛(430)은 이동단말의 위치 또는 이동 단말의 서빙 라디오 유닛 정보에 기초하여 데이터 전송을 시작할 대상 라디오 유닛을 결정할 수 있다. 상기 대상 라디오 유닛은 공유 라디오 유닛이 될 수도 있고, 공유 라디오 유닛과 공유 라디오 유닛이 아닌 일반 라디오 유닛의 조합으로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 이동 단말의 통신 지원을위한 핸드오버 방법에서는, 공유 라디오 유닛을 적용하기 위해 서로 인접한 두 디지털 유닛이 공유하는 공유 라디오 유닛에 전송하는 데이터에 할당되는 무선 자원이 중복되지 않도록 구성한다.

상기한 바와 같은 방식의 자원 할당을 위해 공유 라디오 유닛을 관리하는 디지털 유닛들이 X2 인터페이스를 통해 자원 할당 정보를 실시간으로 상대 디지털 유닛에 피드백함으로써 자원 할당 정보를 서로 공유하는 방법을 사용하거나, 게이트웨이가 각 디지털 유닛이 공유 라디오 유닛을 통해 데이터를 전송할 자원을 일괄적으로 스케줄링하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 디지털 유닛들을 연결하는 X2 인터페이스는 광케이블에 비해 데이터 전송 지연 시간이 매우 길기 때문에 전송 시간 간격(TTI: Transmission Time Interval) 마다 디지털 유닛간의 자원을 할당하는 것은 실질적으로 용이하지 않다.

상기한 바와 같은 문제점을 고려하여 본 발명에서는 각 공유 라디오 유닛이 사용할 무선 자원을 디지털 유닛별로 미리 구분하여 할당하는 방법을 사용한다. 여기서, 공유 라디오 유닛이 사용할 자원의 할당 방법은 네트워크 구조와 채널 환경에 따라 다르게 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 핸드오버 방법에 적용되는 공유 라디오 유닛의 자원 할당 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5는 게이트웨이(510)와 제1 및 제2 디지털 유닛(520, 530)이 광케이블을 통해 연결되고, 제1 및 제2 디지털 유닛(520, 530)간에는 X2 인터페이스를 통해 연결되며, 제1 디지털 유닛(520)은 제1 내지 제4 라디오 유닛(541 내지 544)과 광케이블로 연결되고, 제2 디지털 유닛(530)은 제3 내지 제6 라디오 유닛(543 내지 546)과 광케이블로 연결되며, 제3 라디오 유닛(543) 및 제4 라디오 유닛(544)이 제1 및 제2 디지털 유닛(520, 530)이 공유하는 공유 라디오 유닛(S-RU)으로 구성된 네트워크 환경에서, 제1 내지 제6 라디오 유닛(541 내지 546) 각각의 자원 할당 방법의 예로 주파수 할당 방법을 나타낸 것이다.

또한, 도 5에 도시된 주파수 할당 방법은 도 4에 도시한 핸드오버방법이 수행되기 이전에 미리 수행될 수 있고, 주파수 할당은 게이트웨이(510)에의해 수행될 수도 있고, 제1 디지털 유닛(520)과 제2 디지털 유닛(530)이 미리 협력하여 서로 사용하는 주파수 영역이 중복되지 않도록 할당할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명에서는 제1 디지털 유닛(520)과 제2 디지털 유닛(530)이 공유하는 공유 라디오 유닛(S-RU)인 제3 라디오 유닛(543)과 제4 라디오 유닛(544)이 사용할 주파수 대역을 각 디지털 유닛(520, 530)별로 미리 구분하여 할당함으로써 셀간 간섭을 회피하는 방법을 사용한다.

즉, 도 5에 예시한 바와 같이 제3 라디오 유닛(543) 및 제4 라디오 유닛(544)이 각각 사용하는 전체 주파수 대역 중 좌측 주파수 대역(571)을 제1 디지털 유닛(520)으로부터 전송된 데이터에 매핑하도록 하고, 우측 주파수 대역(572)을 제2 디지털 유닛(530)으로부터 전송된 데이터에 매핑하도록 함으로써 각 디지털 유닛(520, 530)이 관리하는 셀간 간섭을 회피할 수 있다.

예를 들어, 제2 이동 단말(552)이 제1 디지털 유닛(520)에서 제2 디지털 유닛(530)으로 핸드오버를 수행하는 경우, 제2 이동 단말(552)이 타겟 디지털 유닛인 제2 디지털 유닛(530)으로 핸드오버를 완료하기 전에는 제1 디지털 유닛(520)으로부터 서비스를 제공받고 있으므로, 제3 및 제4 라디오 유닛(543, 544)은 전체 주파수 대역 중 제1 디지털 유닛(520)이 사용하도록 할당된 좌측 주파수 대역(571)을 이용하여 제2 이동 단말(552)과 통신을 수행한다.

도 5에서, 제2 이동 단말(552)이 핸드오버를 완료하기 이전에는 제1 이동 단말(551) 및 제2 이동 단말(552)은 모두 제1 디지털 유닛(520)에 속한 라디오 유닛들(541 내지 544)을 통해 서비스를 제공받기 때문에 제1 디지털 유닛(520)이 자신에게 속한 각 라디오 유닛들(541 내지 544)이 사용하는 자원을 적절하게 할당하여 제1 디지털 유닛(520)에 속한 라디오 유닛들(541 내지 544)로부터 전송되는 신호들간의 간섭을 회피할 수 있다.

한편, 제2 이동 단말(552)이 제1 디지털 유닛(520)으로부터 제2 디지털 유닛(530)으로 핸드오버를 완료한 경우, 제3 및 제4 라디오 유닛(543, 544)은 전체 주파수 대역 중 제2 디지털 유닛(530)이 사용하도록 할당된 우측 주파수 대역(572)을 이용하여 제2 이동 단말(552)과 통신을 수행한다. 이때, 제4 라디오 유닛(544)이 사용하는 주파수 대역과 제3 라디오 유닛(543)이 제1 이동 단말(551)과 통신에 사용하는 주파수 대역이 서로 다르기 때문에 제4 라디오 유닛(544)으로부터 전송되는 신호(interference 2)가 제3 라디오 유닛(543)이 제1 이동 단말(551)에 전송하는 신호에 간섭으로 작용하지 않게 된다.

또한, 제2 이동 단말(552)이 제1 디지털 유닛(520)에서 제2 디지털 유닛(530)으로 핸드오버를 수행하는 경우, 제1 디지털 유닛(520)은 제2 이동 단말(552)이 핸드오버를 완료한 후 제3 및 제4 라디오 유닛(543, 544)이 사용할 주파수 대역을 미리 알 수 있으므로, 제2 라디오 유닛(542)이 제1 이동 단말(551)에 데이터를 전송할 때 사용하는 주파수 대역을 제3 및 제4 라디오 유닛(543, 544)에 할당된 주파수 대역 중 제2 디지털 유닛(530)이 사용하지 않는 주파수 대역을 이용하도록 함으로써, 제2 라디오 유닛(542)으로부터 전송된 신호(interference 1)가 제3 및 제4 라디오 유닛(543, 544)으로부터 전송되는 신호에 간섭으로 작용하지 않도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드오버 방법에서는 공유 라디오 유닛이 사용하는 주파수 대역을 공유 라디오 유닛을 공유하는 각 디지털 유닛별로 미리 구분하여 할당함으로써, X2 인터페이스를 통한 디지털 유닛들간의 자원할당 정보에 대한 피드백이 필요없고, 셀간 간섭을 회피할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.