KR0170187B1 - Cdma 이동통신 시스템에서의 기지국의 트래픽용량 제어방법 - Google Patents

Cdma 이동통신 시스템에서의 기지국의 트래픽용량 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CDMA 이동통신 시스템에서의 통화 블럭킹 현상은 주로 다른 사용자들의 통화에 기인하여 간섭 잡음 레벨량이 일정 수준 이상될때 일어나는 현상이므로, 상기 시스템에서트래픽 제어는 통화 블럭킹이 일어나지 않도록 간섭 잡음레벨이 강한 셀에서의 간섭 잡음레벨이 감소되도록 제어하기 위한 것으로 , 기지국과 제어국이 이동국의 최대 Eb/No를 관리하여, 간섭 잡음레벨이 큰 기지국의 MSR이 MSRsc_th 보다 크고, 인접 셀의 MSR이 MSRnc_th보다 작은 경우, 해당 기지국의 파일럿 채널 전력을 감소시켜, 간섭 잡음레벨량을 제어함으로써 시스템 운용중에도 부하가 심한 셀의 크기를 조정함으로써 시스템의 트래픽을 능동적으로 관리할 수 있다.

Description

CDMA 이동통신 시스템에서의 기지국의 트래픽용량 제어방법
제1도는 일반적인 CDMA 이동통신 시스템의 간략 구조도.
제2 도는 일반적인 CDMA 이동통신 시스템에서의 폐쇄 루프전력 제어흐름도.
제3도는 일반적인 이동국과 기지국의 전력 증감과 노이즈의 흐름도.
제4도는 본 발명에 따른 기지국의 동적 트래픽 제어흐름도.
제5도는 본 발명의 제어흐름도에 따른 이동국의 변화 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기지국 11: 제어국
12 : 이동 교환국 13 : 트랜스코더
본 발명은 CDMA 이동통신 시스템에서의 기지국의 트래픽 용량 제어방법에 관한 것으로서, 특히 CDMA 이동통신 시스템에서의 제어국과 기지국이 아우터-루프(outer-loop) 전력제어의 기능을 이용하여 기지국단에서 받는 이동국의 최대 에너지 값(Eb/No : ( Energy/bit)/ Noise)을 관리하고, 상기 기지국의 MSR이 큰 기지국의 파일럿 채널의 전력 세기를 감소하여 셀의 크기를 축소시킴으로써 해당 기지국의 가장 자리에 있는 이동국은 핸드오프가 되어인접 셀의 제어를 받을 수 있는 기지국의 트래픽 용량을 동적으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, TDMA, FEMA 시스템에서의 블럭킹 현상은 모든 채널이 사용중 이어서새로 전화를 거는 사람이 서비스를 받지 못하고 통화중 신호를 받게되는 현상으로서, 종래의 TDMA, FDMA 시스템에서의 트래픽 제어는 어떤 특정 셀에서의 통화 블럭킹이 일어나지 않도록 셀간의 주파수 채널할당을 재조정함으로써 가능하였다.
그러나 CDMA 시스템에서의 통화 블럭킹 현상은 주로 다른 사용자들의 통화에 기인하여 발생하는 간섭 잡음레벨량이 일정 수준 이상 될때 일어나는 현상이므로, 상기 CDMA 시스템에서의 트래픽 제어는 통화 블럭킹이 일어나지 않도록 간섭 잡음레벨이 감소되도록 전력을 조정하여 가입자 수를 제어해야 한다.
따라서, 상기와 같은 CDMA 시스템에서의 통화 블럭킹의 발생을 방지하기 위한 본 발명의 목적은, 셀내 이동국의 수가 증가하여 셀내 다른 이동국에 의한 간섭이 증가하는 경우, 폐쇄루푸(outer-loop) 전력제어를 이용하여 이동국의 최대 Eb/No를 관리하여 기지국의 MSR(Maximum Eb/No Mobile/ Service Mobile Rate : 최대값 Eb/No를 가진 이동국의 갯수/ 호 진행중인 이동국의 수) 이 자기 셀의 MSR 임계치 (MSR Self Cell Threshold ; 이하 ' MSRsc_th' 라 칭함) 보다 클 때 파일럿 채널의 전력세기를 감소하여 해당 셀의 크기를 축소시키고, 이에 따라 인접 셀의 타기지국에 의해 이동국이 유동적으로 제어될 수 있는 CDMA 시스템에서의 기지국의 트래픽 용량 제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 , CDMA 시스템에서의 불균등하게 분포된 이동국을 제어하는데 있어서,
전체 서비스되는 이둥국의 수에 대한 변수와 기지국에서 받는 에너지 값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수에대한 변수를 설정하는 제1과정과 , 트랜스코더에서 아우터루프 전력제어를 수행하여 기주국에서 받는 기준 에너지 값(기준 Eb/No)이 최대값(최대 Eb/No)이라고 경우 제어국으로 최대값임을 알리는 신호 (MEM_sig)를 전송하여 그 사실을 제어국에게 알리는 제2과정과, 상기 트랜스코더로부터 전송된 신호 (MEM_sig)를 수신하여 기지국에서받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수를 증가시키고, 전체 이동국의 수에 대한 상기 증가된 이동국의 수의 비율을 계산하는 제3과정과, 상기 제3과정으로부터 계산된 비율이 임계치의 비율보다 큰 경우 인접 기지국의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수 비율과, 인접 셀의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수의 임계치를 비교하는 제4과정과, 상기 제4과정의 비교결과, 인접 기지국의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값 (Eb/No)이 최대인 이동국의 수 비율이 인접 셀의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수의 임계치보다 적은 경우 해당 기지국에 파일럿을 감소시키는 시그널을 송신하는 제5과정과, 상기 제5과정으로부터 송신된 시그널을 수신하여 파일럿 신호의 세기를 감소시킴으로써 해당 기지국의 범위를 축소시키는 제6과정을 포함하여 수행되는데에 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명이 적용되는 CDMA 이동통신 시스템의 전체 구조도를 나타낸 것으로 상기 CDMA 이동통신 시스템은 해당 되는 다수의 셀영역에 각각 위치하는 기지국 (Base station Transmitter Subsystem ; BTS)(10)과, 상기 기지국(10)과 접속하는 제어국 (Base station Controller ; BSC)(11) 및 이동 교환구(Mobile eXchange Subsystem ; MX)(12)으로 구성되어 있다.
상기 제어국(11)은 서브 모듈인 트랜스코딩(Transcoding), 전력 제어 (Power Control), 소프트 핸드오프(Soft-handoff)기능을 수행하는 트랜스코더(Transcoding Seletor Bank ; TSB)(13)를 포함한다.
상기 기지국(10)은 무선자원과 셀을 관리하는 서브시스템으로, 상기 이동교환국(12)에 무선 인터페이스 기능을 제공하고, 호처리 기능(Access, Paging 채널)을 수행하는 소프트웨어를 가지고 있다.
상기 제어국(11)은 상기 기지국(10)과 E1/T1및 상기 이동교환국(12)과의 E1 중계처리기능, 그리고 상기 이동교환국(12)과 기지국(10)간의 신호메세지 전달기능, 호처리 기능을 제공하는 서브시스템이다.
상기 이동교환국(12)은 CDMA이동통신 시스템의 망요소들과 PSTN과 AMPS방식의 이동망 등 타망과의 연동 기능 및 기존 교환시스템에서 수행하던 여러 가지기능을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 CDMA이동통신 시스템에 있어서, 상기 시스템의 셀내의 모든 이동국은 시스템 용량의 최대화를 위하여 기지국이 수신하기에 충분한 같은 크기의 신호를 수신할 수 있도록 순방향 전력제어와 역방향 전력제어 즉 개방루프, 폐쇄루프, 아우터-루프(outer-loop)전력제어를 해야 한다.
특히, 본 발명에서는 상기 아우터-루프전력제어의 폐쇄루프 전력제어를 이용하여 이동국의 최대 Eb/No를 관리하고, 이에 의해 기지국의 MSR이 큰 기지국의 파일럿 채널의 전력세기를 감소킴으로써 기지국의 트래픽 용량을 제어할 수 있다.
제2도는 본 발명에 적용되는 아우터-루프(outer-lttp)전력제어의 폐쇄루프 전력제어를 이용하여 이동국의 최대 Eb/No를 관리하기 위한 폐쇄루르 전력제어 흐름도이다.
상기 제2도를 참고하여 아우터-루프(outer-loop)전력제어의 동작흐름도를 설명하면 다음과 같다.
이동국이 기지국으로 초기 액세스 채널을 송신하면 (S20), 상기 기지국은 상기 이동국으로부터 수신된 신호의 Eb/No를 수신치로 설정하고(S21), 제어국의 트랜스코더에서 셀내의 모든 이동국에 대한 역방향 Eb/No기준치를 수신된 신호의 FER(Frame Error Rate)에 따라 기준 Eb/No를 변경하여 아우터-루프 전력 제어한다. (S22)
상기 단계 (S21)에서 수신된 Eb/No수신치와 상기 단계 (S22)에서 설정된 Eb/No 기준치의 두 값을 기지국에서 비교하여(S23), 상기 기준치가 크면, 전력 제어 비트를 1로 하고(S24), 기준치가 수신치 보다 크지 않으면 전력제어 비트를 0으로 만든다. (S25)
이어서, 상기 기지국은 각 이동국에 전력제어 명령을 1.25ms마다 송신한다 (S26).
따라서, 상기 이동국은 상기 단계 (S26)에 의해 수신된 전력제어 비트를 보고 송신전력 레벨을 조정한다. (S27)
이때, 상기와 같은 방법에 의해서 기지국과 상기 트랜스코더는 각이동국의 전력을 제어하지만, 기준치 Eb/No의 한계값(예를 들어, 7dB~10.5dB)이 존재하므로 기준치 Eb/No를 수신 FER에 따라 무한히 증가시킬 수는 없다.
제3도는 상기 제2도에서의 Eb/No의 최대값의 특성을 이용하여 본 발명이 적용되는 많은 이동국을 서비스하고 있는 기지국의 전력의 증감과 간섭잡음(interference)변화를 나타내는 흐름도이다.
상기 제3도를 참고하여 이동국과 기지국의 전력의 증감과 이에 따른 간섭 잡음의 변화를 설명하면 다음과 같다.
기지국의 트랜스코더에서 셀내의 모든 이동국에 대한 역방향 Eb/No기준치를 설정한 (S30) 상태에서, 한 셀내의 이동국 수가 증가하여(S31) 간섭 잡음이 커지는 (S32) 경우 상기 간섭잡음이 커진 무선환경에서 이동국의 신호는 기지국으로 송신된다. (S33)
상기 단계(S33)에 의해 이동국이 송신한 신호를 기지국이 수신하면 , 간섭 잡음이 많기 때문에 수신 Eb/No는 감소하고 , 이에 따라 제어국에서 측정하는 FER은 증가하고, 이 증가된 FER에 의한 기준Eb/No도 증가한다. (S34)
이어서 상기 기지국은 수신Eb/No가 기준 Eb/No보다 적으므로 전력제어 비트를 1로 만들어 이동국에 전력제어 명령을 송신한다.(S35)
이동국은 상기 단계(S35)로부터 수신되는 전력제어 명령신호 즉, 전력제어 비트를 분석하고(S36), 그 결과에 따라 이동국의 전력을 증가시켜 기지국으로 송신한다.(S37)
그러나, 상기 이동국의 송신 전력을 증가시켰음에도 불구하고 기지국에 간섭잡음 역시 같이 증가되어 수신된다. (S38)
이때 , 다수의 이동국이 전력을 증가시키면 간섭 잡음도 계속 증가된다. (S39)
따라서, 결국 다른 이동국에 의한 간섭 잡음의 증가로 수신 프레임의 FER이 감소되지 않는다. (S3a)
즉, 상기 이동국 신호의 FER이 개선되지 않아 상기 단계 S34~S37를 계속 수행하여 기준 Eb/No를 최대값까지 증가시키는 경우에도 상기 FER은 개선되지 않는 문제점이 있었다.
제4도는 상기 제3도와 같은 환경에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해서 다음과 같은 트래픽 제어알고리즘을 제시한다.
제4도를 참고하여 본 발명에서 제안한 알고리즘을 설명하면 다음과 같다.
제어국에서 현재 서비스되는 이동국의 수에 대한 변수 (Service Mobile Count ; 이하, SM_Con이라 약칭함)와 최대값 Eb/No를 갖는 이동국의 수에 대한 변수 (Maximum Eb/No Mobile Count ; 이하 MEM_Con이라 약칭함)를 정의 하고 (S40), 한편 트랜스 코더에서 아우터-루프(Outer loop) 전력제어를 수행하고 (S41), 상기 단계 (S41)의 결과로 Eb/No가 최대값의 Eb/No인지 검사하고 (S42) 기준 Eb/No가 최대Eb/No라고 판단되면 제어국으로 해당 이동국의 Eb/No가 최대값임을 알리는 시그널 (Maximum Eb/No Mobile Signal Message ; 이하 MEM_sig라 약칭함)을 송신한 (S43)다.
이때, 제어국에서는 상기 MEM_sig를 수신하였는 지를 확인(S44)하여, MEM_sig를 수신하지 못하면 해당 프로세스는 상기 MEM_sig를 계속 기다리고 , MEM_sig를 수신한 경우, 상기 MEM_con을 하나 증가 (MEM_Con++)시키고, MEM_Con을 SM_Con으로 나우어 MSR을 계산 (S45)한다.
그리고, 상기 계산된 자기 셀내의 서비스되는 이동국의 수에 대한 최대 값 Eb/No를 갖는 이동국의 수 비율 (MEM/SC Self Cell ; 이하, MSRsc라 약칭함)이 MSRsc_th보다 큰지 작은지 비교(S46)하여, 상기 MSRsc가 MSRsc_th보다 크면, 제어국은 인접 기지국의 MSR(MEM/SC Neighbor Cell ; 이하 , MSRnc라 약칭함)을 계산 (S47)한 후, 인접셀 MSRnc와 비교하여, 상기 계산된 MSRnc가 인접 셀 MSR(MSR Neighbor Cell Threshold ; 이하, MSRnc_th 라 약칭함)보다 적으면 해당 기지국에 파일럿을 감소시키는 시그널 (Pilot_strength_low_signal ; 이하, Pilot_st_low_sig이라 칭함)을 송신한다.(S4a)
이때 상기 Pilot_st_low_sig 시그널을 수신 (S4b)한 기지국은 파일럿 신호의 세기를 감소(S4c)시키고, 이에 따라, 해당 기지국의 파일롯 (pilot)세기가 감소되며, 따라서 셀 경계 지역의 이동국은 이웃 셀 기지국으로 핸드 오프되어 해당 셀내의 이동국 부하를 줄일 수 있다.
제5도는 상기 제4도에서 제시한 알고리즘을 사용한 경우 셀 범위의 변화와 셀 경계지역의 이동국의 변화를 나타내는 도면으로서, 제5도를 참조하면, 제5도(a)의 경우, 본 발명의 제어방법이 적용되기 이전의 통신 과정을 나타내며. 제5도(b)의 경우, 기지국(51)의 트래픽 용량이 증가함에 따라, 그 기지국(51)의 범위가 축소된 상태로서, 기지국(52)에서 상기 기지국(51)으로 전송하려던 신호는 기지국(53)으로 전송되고, 기지국 (54)에서 상기 기지국(51)으로 전송하려던 신호는 기지국(55)으로 전송 된다.
이상과 같이 본 발명은 CDMA 시스템에서의 기지국이 아우터-루프(outer-loop) 전력제어의 기능을 이용하여 이동국의 최대 Eb/No를 관리하고, 상기 기지국의 MSR이 큰 기지국의 파일럿 채널의 전력 세기를 감소하여 셀의 크기를 축소시키는 효과를 발생하여 해당 기지국의 가장자리에 있는 이동국이 집적된 셀을 동적으로 트래픽 제어할 수 있다.

Claims (1)

  1. CDMA 시스템에서의 불균등하게 분포된 이동국을 제어하는데 있어서, 기지국에서 전체 서비스되는 이동국의 수에 대한 변수와 기지국에서 받는 에너지 값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수에 대한 변수를 설정하는 제1과정과; 트랜스코더에서 아우터-루프 전력제어를 수행하여 기지국에서 받는 기준 에너지값(기준 Eb/No)이 최대값 (최대Eb/No)이라고 판단되는 경우 제어국으로 최대값임을 알리는 신호 (MEM_sig)를 전송하여 그 사실을 제어국에게 알리는 제2과정과; 상기 트랜스코더로부터 전송된 신호 (MEM_sig)를 수신하여 기지국에서 받는 에너지 값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수를 증가시키고, 전체 이동국의 수에 대한 상기 증가된 이동국의 수의 비율을 계산하는 제3과정과; 상기 제3과정으로부터 계산된 비율이 임계치의 비율보다 큰 경우 인접 기지국의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이최대인 이동국의 수 비율과, 인접 셀의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수의 임계치를 비교하는 제4과정과; 상기 제4과정의 비교결과 인접 기지국의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수 비율이 인접 셀의 이동국의 수에 대한 기지국에서 받는 에너지값(Eb/No)이 최대인 이동국의 수의 임계치보다 적은 경우 해당 기지국에 파일럿을 감소시키는 시그널을 송신하는 제5과정과; 상기 제5과정으로부터 송신된 시그널을 수신하여 파일럿 신호의 세기를 감소킴으로써 해당 기지국의 범위를 축소시키는 제6과정을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 CDMA이동통신 시스템에서의 기지국의 트래픽 제어방법.
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