To satisfy the increasingly requirement of data traffic, beam division multiple access (BDMA) system which uses multiple beamforming to serve multiple users simultaneously is considered as a new promising technology. By using BDMA technology, the new wireless system can achieve much improvement compared with conventional system in the view of capacity, coverage and power consumption.
To support mobility in wireless communication system, handover is the most important function. Previously, handover protocol in cellular communication system has been designed effectively and accurately in the consideration of user mobility. However, due to the changes in the system characteristics, a new handover protocol must be designed to support mobility in BDMA communication system. In the BDMA system,the serving beamwidth and beam direction change from time to time. Thus, to support handover, the MS needs to acquire the information about received signal strength of serving beam and target beam.
An optimal handover scheme in which mobile station (MS) handovers directly from the serving beam of the serving BS to target beam of the target BS is proposed. However, this handover scheme requires much handover scanning time. It leads to too longer handover delay which causes the poor performance of system. Hence, we propose a new suboptimal handover scheme in which MS estimates the average received signal strength of target beam based on average received signal strength of target omni directional antenna and information about its serving beamwidth. After estimating the received signal strength of target beam, the handover decision will be made based on the estimated average received signal strength of target beam and average received signal strength of serving beam.
Through the usage of proposed suboptimal handover scheme, the system performance increases significantly. System outage probability of the proposed suboptimal scheme is much smaller than that of conventional handover scheme. Handover scanning time of proposed suboptimal scheme is equal to that of conventional handover scheme and it is much smaller than that of proposed optimal scheme. Therefore,handover delay reduces dramatically.
Analysis and simulation results suggest that the proposed suboptimal handover protocol can be used in new BDMA wireless communication to support mobility function.
데이터 트래픽의 급증에 대처하기 위해, 동시에 다수의 유저를 빔포밍 기법을 활용해 지원하는 빔 분할 다중 접속 시스템이 새롭게 제안되었다. 빔 분할 다중 접속 시스템은 기존 시스템 대비 통신 용량, 통신 범위, 전력 소모에서 우월성을 가진다.
무선 통신 시스템의 이동성 지원을 위해서 핸드오버는 가장 중요한 기능이다. 예전의 셀룰러 핸드오버 프로토콜과 비교했을 때, 빔 분할 다중 접속 시스템에서의 핸드오버는 빔 폭과 빔 방향 측면에서 시간에 따라 변화를 가져야 한다. 따라서, 단말은 서비스 받는 빔과 옮기려는 빔에 대한 해당 정보가 필요하다.
가장 최적화된 빔 분할 다중 접속 시스템 핸드오버 방식은 서비스 받고 있는 기지국의 서비스 받고 있는 빔으로부터 옮기려는 기지국의 옮기려는 빔으로 직접 핸드오버하는 방식이다. 하지만, 이러한 핸드오버 방안은 빔 스캔에 소요되는 시간이 길어지는 단점이 있다. 이렇게 길어지는 스캔 시간은 전체 시스템의 성능을 저하시키게 된다. 따라서, 본 논문에서는 준최적의 방법을 제안한다. 본 논문에서는 옮기려는 기지국의 전방향 신호의 세기와 빔 폭을 바탕으로 단말이 빔 이득을 추정하는 방법을 사용한다. 빔 이득을 추정한 뒤, 서비스 받는 빔의 평균 신호 세기와 옮기려는 빔의 추정되는 신호 세기를 비교하여 핸드오버를 결정하게 된다.
제안하는 준최적의 방안을 이용하여, 시뮬레이션을 통해 시스템 성능을 확인하였다. 제안하는 준최적 방안은 기존 방안과 같은 핸드오버 스캔 시간을 가지며 아웃티지 확률은 기존 방안보다 확연히 낮아진다. 또한 준최적 방안의 핸드오버 스캔 시간은 최적 방안보다 크게 줄어든다. 그리고 논문에서의 분석이 시뮬레이션 결과와 일치함을 보였다. 따라서 제안하는 핸드오버 방안은 빔 분할 다중 접속 시스템에 널리 사용될 수 있을 것이다.
