KR100292950B1 - 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 동작하는 이동국에서 기지국과의 거리에 따라 이동국 송신 클록을 차등적으로 제어 함으로써 왕복 전파 지연(RTD)의 제약이 따르는 곳에서도 통화가 가능토록 한 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 노말 모드에서 기지국으로부터 전송된 왕복 전파 지연(RTD)값을 수신하고, 수신한 왕복 전파 지연값과 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값을 비교하여, 그 수신한 왕복 전파 지연값이 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값보다 클 경우 동작 모드를 확장 모드로 전환시킨다. 확장 모드로의 전환 후 수신된 왕복 전파 지연값에 따라 이동국 송신 클록을 조정하고, 그 조정한 송신클록 조정치를 기지국에 송신해줌으로써, RTD의 제약이 따르는 곳에서도 통화가 가능하다.

Description

이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법{Method for controlling of transmittion clock in mobile communication system}

본 발명은 코드분할 다중접속(CDMA) 이동통신 시스템에서 이동국 송신클록 제어에 관한 것으로, 특히 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 동작하는 이동국에서 기지국과의 거리에 따라 이동국 송신 클록을 차등적으로 제어 함으로써 왕복 전파 지연(RTD)의 제약이 따르는 곳에서도 통화가 가능토록 한 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법에 관한 것이다.

상기에서 노말 모드는 이동국과 기지국간의 거리가 기본적으로 설정된 통화 가능 거리 이내에 위치한 경우의 이동국 동작 모드를 말하며, 확장 모드는 이동국과 기지국간의 거리가 기본적으로 설정된 통화 가능 거리를 벗어난 경우의 이동국 동작 모드를 말한다. 이러한 이동국의 동작 모드(노말 모드 및 확장 모드)는 실제적으로 표준화된 공지 용어는 아니며 송신 클록의 조정에 의해 커버리지(Coverage)를 확장시켜 통화를 실현코자 한 특정 이동국의 설명을 위해서 명명한 용어이다.

일반적으로, CDMA 방식을 사용하는 디지털 이동통신 시스템(디지털 셀룰러 이동통신 시스템, 개인 휴대 통신 시스템)의 모든 기지국은 CDMA 시스템 시간을 기준으로 시간 동기를 맞춘다. 이동국 또한 기지국에서 제공해주는 시간정보를 이용하여 CDMA 시스템 기준시간에 시간 동기를 맞춘다. 여기서 기지국은 GPS 시간을 이용하여 시스템 기준 시간을 얻지만, 이동국은 기지국으로부터 전송된 시간정보를 이용하여 기지국과의 시간 동기를 맞춘다.

따라서 이동국의 기준 시간은 기지국에서 전송된 시간 정보가 이동국에 도달할때까지 걸리는 전파 지연 시간만큼 지연된 시점이 된다. 여기서 지연된 정도는 이동국과 기지국간의 상대거리와 주변의 환경에 따라 다르다.

이동국이 해당 통화 권역에 있는 기지국 시스템에 접속하기 위해서 접속채널(Access Channel)을 이용한다. 상기 접속 채널은 이동국에서 기지국으로의 역방향 채널로 이동국이 등록을 하거나 호를 요구할 때 사용되는 채널이며, 접속채널 슬롯(Slot)이라는 단위로 구성된다. 따라서 접속 채널 메시지는 한 개의 접속채널 슬롯에 할당되며, 이 접속채널 메시지는 크기에 따라 최소 4프레임(Frame : 20ms)에서 최대 26 프레임까지로 구성되며, 시스템에 따라 적절한 값을 사용한다. 상기 접속 채널 메시지는 슬롯이 시작되는 시점에 맞추어 메시지 프레임을 전송하며, 다음 메시지는 슬롯이 시작될때까지 기다린 후 전송하므로 접속채널슬롯의 경계는 프레임의 경계와 일치된다.

한편, 이동국이 통화 가능 권역에 있는 기지국 시스템에 접속을 시도할때는 접속채널을 사용하여 발신 메시지(Origination Message)를 송신하게 되며, 이때 한 번의 발신 메시지 송신에는 하나의 접속 채널 슬롯을 사용하게 된다. 상기에서 발신 메시지는 이동국 자체 정보(단말기 번호, 이동국이 CDMA 전용모드인지 듀얼 모드인지를 나타내주는 모드, PCS인지 셀룰라 폰인지를 나타내주는 Class등이 명시) 및 착신 번호 등의 정보가 있다. 이동국이 접속채널을 통해 송신한 발신 메시지에 대해 일정 시간 이내에 시스템(기지국)으로부터의 확인응답(Acknowledge)을 수신하면, 시스템 접속시도는 성공적으로 종결된다. 그러나 이동국이 일정시간 이내에 시스템(기지국)으로부터 확인응답을 수신하지 못한 경우는 발신 메시지를 재전송하고 확인응답을 기다린다. 또다시 확인응답을 수신하지 못하면 다시 재전송을 시도한다. 재전송을 할 수 있는 횟수는 규정되어 있으며(기지국에서 이동국에 보내주는 액세스 파라미터 메시지에 Num_Step과 Max_Req_Seq의 합에 의해 결정됨), 규정된 횟수만큼 재전송을 하고도 시스템으로부터의 확인응답을 받지 못한 경우는 시스템 접속 시도는 실패로 종결된다.

따라서 기지국으로서는 이동국이 언제 접속시도를 할 지 알 수 없으므로 계속적으로 접속채널을 감시하게 된다. 여기서 이동국은 접속채널 슬롯을 이용하여 메시지를 송신함으로 전체 시간 동안 접속신호를 탐색하는 것은 무의미하며, 20ms마다의 프레임 경계를 기준으로하여 이동국의 접속신호가 도달할 수 있는 일정한 범위 내에서 이동국의 접속신호를 탐색하는 것이 이동국 신호포착에 가장 유리하다. 기지국이 이동국의 접속신호를 포착하기 위해 탐색하는 시간 범위를 탐색창(Search Window)이라고 한다.

탐색창은 기지국의 서비스 반경에 따른 전파지연 및 기본 처리 지연을 고려하여 결정하며, 기지국의 서비스 반경은 기지국 설계 및 최적화 단계에서 결정 된다. 각 기지국의 서비스 반경은 주변 환경이나 주변 기지국 및 인구 밀집도 등에 의해서 적절히 조정이 가능하다. 인구가 밀집되어 있고 주위 건물이 많은 지역에 설치되는 기지국은 서비스 반경을 작게(예를 들면, 1 ~ 3km정도)하고, 주위에 건물이 거의 없고 인구 밀집도가 낮은 지역은 서비스 반경을 크게(예를 들면, 20 ~ 30km정도)한다.

다음으로, 이동국의 접속신호가 기지국에 도착할 수 있는 시간범위를 계산해보면 다음과 같다. 이동국의 접속 신호가 기지국에 도달할 수 있는 최소의 시간은 이동국이 바로 옆에 있는 경우(공중상의 전파지연(Propagation Delay)이 없는 경우)이다. 이때의 도착시간은 기지국의 송신지연, 이동국의 처리지연, 기지국의 수신지연 시간의 합이 된다. 그리고 이동국의 접속신호가 기지국에 도달할 수 있는 최대의 시간은 이동국이 기지국 서비스 지역의 최외각에 있는 경우이다. 이때의 도착시간은 상기 최소시간과 공중상의 전파지연 * 2의 합이 된다. 여기서 공중상의 전파지연이 두번 합해지는 것은 이동국이 기지국으로 신호를 보낼때 기지국의 시간정보를 기준으로 보내기 때문이며, 실제 이동국이 얻은 시간은 기지국에서 이동국까지의 지연에 의해 지연된 시간이다. 따라서 이동국의 접속 시도시 기지국에 신호가 도달하는 시간은 원래의 지연된 시간(기지국에서 이동국으로 시간 정보가 전달될때까지의 지연 시간)에 이동국에서 기지국에 신호가 도달할때까지의 지연시간을 합해야 한다. 이러한 이유로 상기 공중상의 전파지연을 왕복 지연(RTD : Round Trip Delay)이라고도 칭한다.

한편, 이동국이 발신을 할 때 운용자가 정해준 개수 만큼의 프리앰블(Preamble)이 먼저 송신되고, 기지국 채널 엘리먼트는 이 프리앰블을 이용하여 복조를 시작한다. 따라서 기지국에 설정되는 윈도우의 크기에 따라 기지국에 도달되는 이동국 신호의 최대 허용지연이 결정된다.

접속 채널 액세스 프로브(Access Probe)의 프리앰블 탐색시 Half PN chip 응답으로 시스템 시간(접속채널 슬롯)으로부터 프리앰블-PN-오프셋(Preamble_PN_offset)만큼 떨어진 곳에서부터 탐색을 시작하여 프리앰블-윈도우-길이 + 프리앰블_PN_오프셋까지 탐색한다. 따라서 기지국은 (프리앰블_윈도우_길이)/4개의 상관(Correlation) 결과 중 상관치가 가장 큰 것에 PN 옵셋을 맞춘다.

그러나 이러한 종래의 이동통신 시스템은 RTD 제약에 의해 2왈시 심볼(Walsh Symbol) 이상의 지연을 갖는 신호는 처리가 불가능한 단점이 있었다. 즉, 기지국에서 보면 이동국에서 송신된 신호가 도달하는 시점이 2왈시 심볼 이상의 지연이 발생하면 기지국에서 이동국 접속 신호 포착이 불가능하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 동작하는 이동국에서 기지국과의 거리에 따라 이동국 송신 클록을 차등적으로 제어 함으로써 왕복 전파 지연(RTD)의 제약이 따르는 곳에서도 통화가 가능토록 한 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이동국 송신 클록 제어방법은,

노말 모드에서 기지국으로부터 전송된 왕복 전파 지연(RTD)값을 수신하는 단계와;

상기 수신한 왕복 전파 지연값과 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값을 비교하는 단계와;

상기 수신한 왕복 전파 지연값이 상기 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값보다 클 경우 동작 모드를 확장 모드로 전환시키는 단계와;

상기 확장 모드로의 전환 후 수신된 왕복 전파 지연값에 따라 이동국 송신 클록을 조정하는 단계와;

상기 조정한 송신클록 조정치를 상기 기지국에 송신해주는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서, 이동국은 송신클록 조정후 일정 시간 마다 현재 기지국과의 연결 채널이 접속 채널이면 접속 채널을 통해 송신클록 조정치를 송신해주고, 상기 연결 채널이 트래픽 채널이면 트래픽 채널을 통해 송신클록 조정치를 송신해주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기지국은 접속 채널 또는 트래픽 채널을 통해 일정 주기로 RTD값을 이동국으로 송신해주고, 그 이동국으로부터 송신클록 조정치가 수신되면 수신된 송신클록 조정치에 따라 RTD값을 보정하여 상기 접속 채널 또는 트래픽 채널을 통해 상기 이동국에 송신해주는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 이동국 블록 구성도,

도2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법을 보인 흐름도,

도3은 본 발명에서 기지국과 이동국간의 클록 조정치 및 왕복 전파 지연(RTD)의 송,수신도,

도4는 본 발명에서 이동국 송신클록 조정치를 설명하기 위한 설명도,

도5는 본 발명에서 기지국의 RTD값 변경 과정을 설명하기 위한 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 클록 생성부

20 : 기지국 신호 수신부

30 : 클록 조정부

40 : 이동국 신호 송신부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도1은 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템에서 이동국 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 기지국에서 전송된 시간 정보로 이동국에서 필요로하는 클록을 생성하는 클록 생성부(10)와, 기지국에서 송신된 신호를 수신하는 기지국 신호 수신부(20)와, 상기 기지국 신호 수신부(20)에서 수신된 왕복 전파 지연(RTD)값에 따라 상기 클록 생성부(10)에서 얻어지는 클록을 그대로 후단의 이동국 신호 송신부(40)에 전달해주거나 상기 클록 생성부(10)에서 얻어지는 클록을 조정하여 상기 이동국 신호 송신부(40)에 전달해주는 클록 조정부(30)와, 상기 클록 조정부(30)에서 얻어지는 클록에 동기된 이동국 신호를 송신하는 이동국 신호 송신부(40)로 구성 된다.

첨부한 도면 도2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 이동국 송신클록 제어방법을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 노말 모드로 동작하는 상태에서 기지국에서 전송한 RTD를 수신하는 단계(S101 ~ S102), 상기 수신한 RTD와 기준으로 설정된 RTD(RTD_ref)를 비교하는 단계(S103), 상기 수신한 RTD가 상기 기준 RTD와 작거나 같을 경우 현재의 노말 모드를 유지하고 정해진 다음 동작을 수행하는 단계(S104 ~ S105), 상기 수신한 RTD가 상기 기준 RTD 보다 클 경우 이동국 동작 모드를 확장 모드로 전환시키는 단계(S106), 상기 확장 모드에서 수신 RTD에 따라 송신 클록을 조정하는 단계(S107), 상기 송신 클록 조정후 기지국으로 송신클록 조정치를 송신하는 단계(S108)로 이루어진다.

이하, 상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명의 작용을 첨부한 도면 도1 내지 도5에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 클록 생성부(10)는 기지국에서 전송된 시간 정보로 이동국에서 필요로 하는 클록을 생성하여 기지국 신호 수신부(20) 및 클록 조정부(30)에 각각 입력해준다.

이와 같은 상태에서 클록 조정부(30)는 기지국 신호 수신부(20)에서 얻어지는 왕복 전파 지연(RTD)값과 기준 RTD(RTD_ref)를 비교하고, 그 대소 여부에 따라 상기 클록 생성부(10)에서 생성된 클록을 조정하여 이동국 신호 송신부(40)에 전달해준다.

여기서, 이동국이 노말 모드 또는 확장 모드(Extend Mode)로 동작하고 있을 경우 이동국과 기지국과의 거리가 이동국의 이동에 따라서 변화되기 때문에 일정 주기(T_step1)마다 기지국은 이동국에 현재의 RTD값을 전송해준다. 이때, 기지국은 이동국이 대기 상태(Idle 상태))에 있을 경우에는 페이징 채널(Paging channel)을 통하여 기지국에서 계산한 RTD를 이동국에 전송해주고, 이와는 달리 통화중일 경우에는 상기 일정 주기(T_step1)마다 트래픽 채널(Traffic channel)을 통하여 기지국에서 계산한 RTD를 이동국에 전송해준다.

그러면 이동국은 도2에 도시된 바와 같이, 초가 동작 상태(노말 모드로 동작함)(S101)에서, 상기 기지국에서 송신된 RTD를 수신한다(S102). 그리고 수신한 RTD와 기준 RTD(RTD_ref)를 비교하여(S103), 상기 수신 RTD가 상기 기준 RTD와 같거나 작을 경우에는 현재의 동작 모드인 노말 모드를 유지한다(S104). 상기와 같은 노말 모드에서는 기존의 정해진 동작을 수행한다(S105).

한편, 상기 수신 RTD가 상기 기준 RTD(RTD_ref)보다 클 경우에는, 상기 이동국의 클록 조정부(30)는 동작 모드를 확장 모드로 전환하고(S106), 상기 수신 RTD에 따라 송신클록을 조정한다(S107). 첨부한 도면 도4는 상기 이동국에서 수신 RTD에 따라 송신클록을 조정하는 경우, 송신 클록 조정치를 보인 것이다. 이러한 송신 클록 조정치는 실제적으로 이동국과 기지국간의 거리에 비례하여 시간적으로 송신 클록이 앞당겨진다. 여기서 이동국이 고속으로 이동할 경우에는 기지국의 RTD값이 빠르게 변동하게 된다. 따라서 이동국의 클록 조정치의 변화가 그에 따라 빨라지므로 이동국에 RTD를 전송해주는 시간 간격도 더 작아지게 변경되어야 한다.

이와 같이 조정된 송신 클록에 의거 이동국 신호 송신부(40)는 이동국 신호를 기지국으로 송신하게 되며, 아울러 현재 기지국과의 연결된 채널을 통해 기지국으로 송신클록 조정치를 송신해준다(S108). 즉, 현재 기지국과의 연결 채널이 액세스 채널이면 일정 주기(T_step2)마다 액세스 채널을 통해 송신클록 조정치를 기지국으로 전송해주고, 상기 연결 채널이 트래픽 채널인 경우에는(통화중) 그 트래픽 채널을 통해 일정 주기(T_step2)마다 트래픽 채널을 통해 송신클록 조정치를 전송해준다. 여기서 이동국이 기지국에 보고하는 송신클록 조정치의 보고 시간 간격은 이동국의 속도에 따라 변화된다. 즉, 이동국이 빠르게 이동하고 있는 경우에는 기지국에 전송해주는 송신클록 조정치 전송 간격도 상대적으로 빨라져야 한다.

상기 이동국에서 송신클록을 조정한 후 그 조정한 송신클록 조정치를 기지국에 전송해주는 이유는, 이동국이 노말 모드에서 동작할 경우에 기지국에서 송신된 RTD는 이동국의 클록 조정부(30)의 클록이 조정되지 않은 상태이므로 정확한 값이된다. 그러나 이동국이 확장 모드에서 동작할 경우 이동국의 송신클록이 변경되었으므로 기지국에서 계산되는 RTD값은 정확한 값이 아니다. 따라서 기지국에서는 이동국이 어떤 모드로 동작되고 있는지를 정확히 알아야만 정확한 RTD의 계산이 가능하다. 이러한 연유로 이동국에서 송신클록을 조정한 경우에는 그 조정한 송신클록 조정치를 일정 주기 마다 기지국에 전송해준다.

한편, 기지국은 도5에 도시된 바와 같이, 이동국으로부터 송신클록 조정치를 수신 받으면(S112), 수신된 송신클록 조정치에 따라 RTD값을 보정한다(S114). 이와는 달리 이동국으로부터 송신클록 조정치가 전달되지 않는 경우에는 현재의 RTD값을 그대로 유지한다(S113).

첨부한 도면 도3은 기지국과 이동국간의 RTD 및 이동국 송신클록 조정치 송,수신 관계 채널을 보인 것이다.

도시된 바와 같이, 기지국은 이동국이 Idle 상태이면 페이징 채널을 통해 RTD를 이동국에 전송해주고, 이동국이 통화중이면 트래픽 채널을 통해 RTD를 이동국에 전송해준다.

마찬가지로, 이동국도 현재 Idle 상태이면 액세스 채널을 통해 기지국에 이동국 송신클록 조정치를 전송해주며, 현재의 연결 채널이 트래픽 채널인 경우에는 트래픽 채널을 통해 이동국 송신클록 조정치를 기지국에 전송해준다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 기지국과 이동국간의 거리에 따라 변화되는 RTD에 의거 이동국 송신 클록을 조정 함으로써, 이동국과 기지국간의 거리가 기본적인 통화 가능 거리를 벗어난 경우에도 통화가 가능하므로 서비스 반경의 확장이 가능하다.

또한, 상기와 같은 서비스 반경의 확장으로 서비스 가입자가 적은 지역에서 불필요한 기지국 수를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 특히 해안지역에서의 서비스 반경 확장으로 연해에서의 선상 이동통신 가능한 지역의 범위를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. CDMA방식 이동통신 시스템의 이동국에 있어서,

   노말 모드에서 기지국으로부터 전송된 왕복 전파 지연(RTD)값을 수신하는 단계와;

   상기 수신한 왕복 전파 지연값과 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값을 비교하는 단계와;

   상기 수신한 왕복 전파 지연값이 상기 기준으로 설정된 왕복 전파 지연값보다 클 경우 동작 모드를 확장 모드로 전환시키는 단계와;

   상기 확장 모드로의 전환 후 수신된 왕복 전파 지연값에 따라 이동국 송신 클록을 조정하는 단계와;

   상기 조정한 송신클록 조정치를 상기 기지국에 송신해주는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 이동국은 송신클록 조정후 일정 시간 마다 현재 기지국과의 연결 채널이 접속 채널이면 접속 채널을 통해 송신클록 조정치를 송신해주고, 상기 연결 채널이 트래픽 채널이면 트래픽 채널을 통해 송신클록 조정치를 송신해주는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동국은 송신클록 조정후 현재의 이동 속도에 따라 상기 기지국에 송신해주는 송신클록 조정치의 전송 시간 간격을 가변시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 기지국은 접속 채널 또는 트래픽 채널을 통해 일정 주기로 RTD값을 이동국으로 송신해주고, 그 이동국으로부터 송신클록 조정치가 수신되면 수신된 송신클록 조정치에 따라 RTD값을 보정하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 기지국은 상기 이동국의 이동 속도에 대응하여 이동국에 전송해주는 RTD의 전송 시간 간격을 가변시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 이동국 송신 클록 제어방법.