KR20040004438A - 셀룰라 통신 시스템에서 순방향 링크 핸드오프 경계를역방향 링크 핸드오프 경계와 균형을 맞추기 위한 방법 및장치 - Google Patents

셀룰라 통신 시스템에서 순방향 링크 핸드오프 경계를역방향 링크 핸드오프 경계와 균형을 맞추기 위한 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순방향 링크 핸드오프 경계의 위치를 역방향 링크 핸드오프 경계 위치에 매칭시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 시스템 상수는 모든 기지국에서 수신된 전력 및 전송된 전력을 곱을 한정하기 위해 선택된다. 역방향 링크 전력 레벨은 기지국에서 측정되며, 순방향 링크 전력레벨은 상수곱을 유지하기 위해 역방향 링크 로딩에 대해 보상된다. 역방향 링크 핸드오프 경계 및 순방향 링크 핸드오프 경계는 동일한 위치에서 정렬된다.

Description

셀룰라 통신 시스템에서 순방향 링크 핸드오프 경계를 역방향 링크 핸드오프 경계와 균형을 맞추기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BALANCING THE FORWARD LINK HANDOFF BOUNDARY TO THE REVERSE LINK HANDOFF BOUNDARY IN A CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템, 특히 공통 기지국의 두 섹터 사이에서 핸드오프를 실행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
코드분할 다중 액세스(CDMA) 셀룰라 전화시스템 또는 개인통신 시스템에서,공통 주파수 대역은 시스템에서 모든 기지국과 통신하기 위해 사용된다. 공통 주파수 대역은 동시에 이동 유니트 및 하나 이상의 기지국 사이에 통신을 허용한다. 공통 주파수 대역을 점유한 신호는 고속 의사잡음(PN) 코드 및 직교 월시 코드의 사용에 기초하여 스펙트럼 확산 CDMA 파형 특성을 통해 수신단자(이동 유니트 또는 기지국 중의 하나)에서 식별된다. 고속 PN 코드 및 직교 월시코드는 기지국 및 이동 유니트로부터 전송된 신호를 변조하기 위해 사용된다. 제시간에 오프셋되는 다른 PN 코드 또는 PN 코드를 사용하는 전송단자(이동 유니트 또는 기지국중 하나)는 수신단자에서 개별적으로 수신될 수 있는 신호를 발생시킨다.
전형적인 CDMA 시스템에서, 각각의 기지국은 다른 기지국의 파일럿 신호와 코드위상이 오프셋된, 공통 PN 확산 코드를 가진 파일럿 신호를 전송한다. 시스템 동작중, 이동 유니트는 기지국 주위의 인접 기지국에 대응하는 코드위상 오프셋의 리스트를 제공받으며, 이를 통해 통신이 설정된다. 이동 유니트에는 이동 유니트가 인접 기지국을 포함하는 한 그룹의 기지국으로부터의 파일럿 신호의 신호 강도를 추적할 수있게 하는 탐색소자가 구비되어 있다.
핸드오프 프로세스중 하나 이상의 기지국을 통해 이동 유니트와 통신할 수있게 하는 방법 및 시스템은 1993년 11월 30일 에 공고되고, "CDMA 셀룰라 통신 시스템에서의 이동국 설정 소프트 핸드오프"로 명명되며 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 5,267,261호에 기술된다. 이 시스템을 사용하면, 이동 유니트 및 최종 사용자 사이의 통신은 원기지국으로부터 다음 기지국으로의 최종 핸드오프에 의해 인터럽트되지 않는다. 이같은 형태의 핸드오프는 원기지국과의 통신이 종료되기 전에 다음 기지국과의 통신이 설정되는 "소프트" 핸드오프로서 고려될 것이다. 이동 유니트가 두 기지국과 통신할 때, 최종 사용자에 대한 단일 신호는 셀룰라 또는 개인통신 시스템 제어기에 의해 각각의 기지국의 신호로부터 생성된다.
이동 유니트 설정 소프트 핸드오프는 이동 유니트에 의해 측정된 것처럼 여러 세트의 기지국의 파일럿 신호 강도에 기초하여 동작한다. 능동세트는 기지국 세트이며, 이를통해 능동통신이 설정된다. 인접세트는 통신을 설정하기 위해 충분한 레벨의 파일럿 신호 강도를 가질 확률이 높은 기지국을 포함하는 능동 기지국 주위의 한세트의 기지국이다. 후보세트는 통신을 설정하기 위해 충분한 레벨의 파일럿 신호 강도를 가진 한세트의 기지국이다.
통신이 초기에 설정될 때, 이동 유니트는 제 1 기지국을 통해 통신하며, 능동세트는 단지 제 1 기지국을 포함한다. 이동 유니트는 능동세트, 후보세트 및 인접세트의 기지국의 파일럿 신호 강도를 감시한다. 인접세트에서 기지국의 파일럿 신호가 소정 임계레벨을 초과할 때, 기지국은 후보세트에 부가되고 이동 유니트에서 인접 세트로부터 제거된다. 이동 유니트는 새로운 기지국을 식별하는 제 1 기지국에 메시지를 전달한다. 셀룰라 또는 개인 통신 시스템 제어기는 새로운 기지국 및 이동 유니트 사이의 통신 설정여부를 결정한다. 셀룰라 또는 개인 통신 시스템 제어기가 상기와 같은 것을 결정한다면, 셀룰라 또는 개인 통신시스템 제어기는 이동 유니트에 대한 정보를 식별함과 동시에 새로운 기지국에 메시지를 전송하고 통신을 설정하기 위한 명령을 전송한다. 메시지는 또한 제 1 기지국을 통해 이동 유니트에 전송된다. 이 메시지는 제 1 및 새로운 기지국을 포함하는 새로운 능동 세트를 식별한다. 이동 유니트는 새로운 기지국 전송 정보신호를 탐색하여, 제 1 기지국을 통한 통신의 종료없이 새로운 기지국에 통신이 설정된다. 이 프로세스는 부가 기지국에서 계속될 수 있다.
이동 유니트가 다중 기지국을 통해 통신할 때, 이동 유니트는 능동세트, 후보세트 및 인접세트의 기지국의 신호 강도를 계속해서 감시한다. 능동세트의 기지국에 대응하는 신호 강도가 소정기간동안 소정 임계값 이하로 떨어진다면, 이동 유니트는 사건을 보고하기 위해 메시지를 발생 및 전송한다. 셀룰라 또는 개인 통신 시스템 제어기는 기지국중의 적어도 한 기지국을 통해 이 메시지를 수신하며, 이 기지국중 한 기지국과 이동 유니트가 통신한다. 셀룰라 또는 개인통신 시스템 제어기는 약한 파일럿 신호 강도를 가진 기지국을 통한 통신을 종료할 것을 결정할 수 있다.
기지국을 통한 통신을 종료하기로 결정함에 따라 셀룰라 또는 개인 통신 시스템 제어기는 새로운 능동세트의 기지국을 식별하는 메시지를 발생시킨다. 새로운 능동세트는 통신이 종료되는 기지국을 포함하지 않는다. 통신이 설정되는 기지국은 메시지를 이동 유니트에 전송한다. 셀룰라 또는 개인 통신 시스템 제어기는 또한 이동 유니트와의 통신을 종료하기 위해 기지국에 정보를 전달한다. 따라서, 이동 유니트 통신은 새로운 능동세트에서 식별되는 기지국을 통해서만 라우팅된다.
이동 유니트가 소프트 핸드오프 프로세스동안 전시간에 걸쳐 적어도 하나의 기지국을 통해 최종 사용자와 통신하기 때문에, 이동 유니트 및 최종 사용자 사이의 통신에 인터럽트가 발생하지 않는다. 소프트 핸드오프는 다른 셀룰라 통신 시스템에 사용된 종래 "접속전 차단(break before make)" 기술에 비해 고유 "차단전 접속(make before break)" 통신에서 상당한 장점을 제공한다.
셀룰라 또는 개인 통신 전화 시스템에서, 조절될 수 있는 동시 전화호출의 수에 관련하여 시스템의 용량을 최대화하는 것은 매우 중요하다. 스펙트럼 확산 시스템에서 시스템 용량은 각각 전송된 신호가 동일레벨로 기지국 수신기에 도달하도록 각각의 이동 유니트의 전송기 전력이 제어되는 경우에 최대로 될 수 있다. 실제 시스템에서, 각각의 이동 유니트는 수용가능한 데이터 복구를 허용하는 신호 대 잡음비를 발생시키는 최소 신호레벨을 전송할 수 있다. 만일 이동 유니트에 의해 전송된 신호가 너무 낮은 전력레벨로 기지국 수신기에 도달한다면, 비트 에러율은 다른 이동 유니트로부터의 간섭 때문에 고품질 통신을 허용할 수 없을 만큼 높다. 다른 한편으로, 이동 유니트 전전송호가 기지국에서 수신될 때 너무 높은 전력레벨에 있다면, 이 특정 이동 유니트와의 통신은 수용할 수 있으나 고전력 신호는 다른 이동 유니트에 대한 간섭으로 작용한다. 이 간섭은 다른 이동 유니트와의 통신에 불리하게 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 전형적인 CDMA 스펙트럼 확산 시스템에서 용량을 최소화하기 위해서, 기지국과 통신하는 각각의 이동 유니트의 전송전력은 기지국에서 동일한 공칭 수신 신호전력을 발생시키도록 기지국에 의해 제어된다. 이상적인 경우에, 기지국에서 수신된 전체 신호전력은 인접 기지국의 커버리지 영역에서 이동 유니트로부터 기지국에 수신된 전력에 기지국의 커버리지 영역내에 전송한 이동 유니트의 수만큼 승산된 각각의 이동 유니트로부터 수신된 공칭 전력을 더한 것과 같다.
무선채널에서 경로손실은 두 개의 개별 현상, 즉 평균 경로손실 및 페이딩에 의해 특징지워질 수 있다. 기지국으로부터 이동 유니트로의 순방향 링크는 이동 유니트로부터 기지국으로의 역방향 링크와 다른 주파수에서 동작한다. 그러나, 순방향 링크 및 역방향 링크 주파수가 동일 주파수 대역내에 있기 때문에, 두 링크의 평균 경로손실 사이에 상당한 상관관계가 있다. 다른 한편으로, 페이딩은 순방향 링크 및 역방향 링크에 대한 개별 현상이며, 시간 함수에 따라 변한다. 그러나, 채널상의 페이딩 특성은 주파수가 동일 대역내에 있기 때문에 순방향 및 역방향 링크에서 모두 동일하다. 따라서, 채널의 시간이 경과함에 따라 양쪽 링크에 대한 페이딩 평균은 일반적으로 동일하다.
전형적인 CDMA 시스템에서, 각각의 이동 유니트는 이동 유니트에 대한 입력에서 총 전력에 기초한 순방향 링크의 경로손실을 추정한다. 총 전력은 이동 유니트에 의해 인지된 것처럼 동일한 주파수 할당으로 동작하는 모든 기지국으로부터의 전력합이다. 평균 순방향 링크 경로손실의 추정으로부터, 이동 유니트는 역방향 신호의 전송레벨을 세팅한다.
이동 유니트 전송전력은 또한 하나 이상의 기지국에 의해 제어된다. 이동 유니트와 통신하는 각각의 기지국은 이동 유니트로부터의 수신된 신호 강도를 측정한다. 측정된 신호 강도는 기지국에서 특정 이동 유니트에 대한 적정 신호 강도 레벨에 비교된다. 전력 조절 명령은 각각의 기지국에 의해 발생되며 순방향 링크를 통해 이동 유니트에 전송된다. 기지국 전력조절 명령에 응답하여, 이동 유니트는 소정양 만큼 이동 유니트 전송전력을 증가시키거나 또는 감소시킨다.
이동 유니트가 하나이상의 기지국과 통신할 때, 전력 조절 명령은 각각의 기지국으로부터 공급된다. 이동 유니트는 다른 이동 유니트 통신을 간섭할 수 있는 전송전력을 막기 위해서 다중 기지국 전력 조절 명령에 따라 동작하며 이동 유니트에서 적어도 하나의 기지국으로부터의 통신을 지원하기 위해 충분한 전력을 공급한다. 이 전력제어 메커니즘은 이동 유니트와 통신하는 모든 기지국이 전력레벨의 증가를 요구한다면 이동 유니트가 전송 전력 레벨을 증가시킴으로서 수행된다. 이동 유니트는 만일 이동 유니트와 통신하는 임의의 기지국이 전력감소를 요구한다면, 자신의 전송 신호레벨을 감소시킨다. 기지국 및 이동 유니트 전력제어를 위한 시스템은 1991년 10월 8일에 공고되고, 본 발명의 양수인에게 양도되며, "CDMA 셀룰라 이동 전화시스템에서 전송전력을 제어하기 위한 방법 및 장치"로 명명된 미합중국 특허 제 5,056,109호에 기술된다.
이동 유니트에서 기지국 다이버시티(diversity)는 소프트 핸드오프 프로세스에서 중요한 특징이다. 전술한 전력 제어방법은 이동 유니트가 통신 가능한 각각의 기지국과 통신할 때 최적으로 동작한다. 상기와 같이 동작할 때, 이동 유니트는 초과 레벨로 이동 유니트 신호를 수신하는 기지국을 통한 통신시의 간섭을 피할 수 있지만 통신이 설정되지 않기 때문에 이동 유니트에 전력 조절 명령을 전달할 수 없다.
각각의 기지국 커버리지 영역은 두 개의 핸드오프 경계를 가진다. 핸드오프 경계는 이동 유니트와 통신하는 기지국의 물리적인 위치에 상관없이 링크가 동일하게 실행되는 두 개의 기지국 사이의 물리적인 위치로 한정된다. 각각의 기지국은순방향 링크 핸드오프 경계 및 역방향 링크 핸드오프 경계를 가진다. 순방향 링크 핸드오프 경계는 이동 유니트 수신기가 수신하는 기지국의 위치에 관계없이 이동 유니트 수신기가 동일하게 실행되는 위치로서 한정된다. 역방향 링크 핸드오프 경계는 이동 유니트에 관련하여 두 개의 기지국 수신기가 동일하게 실행되는 이동 유니트의 위치로 한정된다.
이상적으로, 이들 경계는 동일한 물리적인 위치를 가진 균형의 의미일 수 있다. 만일 그렇지 않다면, 네트워크 용량은 전력 제어 프로세스가 방해를 받거나 또는 핸드오프 영역이 터무니없이 확장됨에 따라 감소될 수 있다. 핸드오프 경계 균형은 이동 유니트의 수가 증가함에 따라 역방향 링크 전력이 증가하는 시간의 함수이다. 역방향 전력의 증가는 기지국의 커버리지 영역의 커버리지 크기를 감소시키며 역방향 링크 핸드오프 경계가 기지국쪽으로 이동하게 한다. 만일 순방향 링크에 대한 보정 메커니즘이 기지국에 통합되지 않는다면, 초기에 바람직하게 균형이 맞추어진 시스템은 로딩에 따라 주기적으로 불균형을 이룰 수 있다.
본 발명은 가변 로딩조건하에서 핸드오프 경계상태의 균형을 맞추기 위해 기지국을 보상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 기지국의 균형은 순방향 링크 핸드오프 경계를 역방향 링크 핸드오프 경계와 매칭시키기 위해 필요에 따라 기지국의 커버리지 영역을 자동적으로 증가 및 감소시킨다. 이 프로세스는 소위 기지국 브리딩(breathing)이라 불린다.
본 발명의 목적은 순방향 링크 핸드오프 경계를 역방향 링크 핸드오프 경계에 매칭시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 시스템 용량을 최대화하기 위해 계속적으로 역방향 링크 로딩에 반응하여 감시하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
그외에 목적 및 장점과 함께 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.
제 1A도-1C도는 불균형 핸드오프 상태에 대한 개략도.
제 2A도-2C도는 핸드오프 경계상의 로딩효과 및 브리딩 메커니즘 보상의 효과에 대한 개략도.
제 3도는 기지국에서 브리딩 메커니즘에 대한 단순화된 블록도.
본 발명은 순방향 링크 핸드오프 경계를 역방향 링크 핸드오프 경계에 매칭시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 이 방법 및 장치는 기지국에서 역방향 링크 전력을 측정하여 역방향 링크 로딩에 대해 보상하기 위해 순방향 링크 전력레벨을 조절한다.
시스템에서 각각의 기지국은 언로딩된 수신기 경로잡음 및 적정 파일럿 전력의 합이 소정 상수와 일치하도록 초기에 보정된다. 이 보정 상수는 기지국의 시스템에 걸처 일정하다. 이 시스템이 로딩됨에 따라(즉, 이동 유니트가 기지국과 통신하기 시작할 때), 보상 네트워크는 기지국에서 수신된 역방향 링크 전력과 기지국으로부터 전송된 파일럿 전력 사이의 상수 관계를 일정하게 유지한다. 기지국의 로딩은 역방향 링크 핸드오프 경계를 기지국쪽에 근접하도록 효과적으로 이동시킨다. 따라서, 순방향 링크상에서 동일한 효과를 얻기위해서, 파일럿 전력은 로딩이 증가함에 따라 감소된다.
이동 유니트에서 기지국 다이버시티는 소프트 핸드오프 프로세스에서 중요한 고려할 사항이다. 전술된 전력 제어 방법은 이동 유니트가 통신 가능한 각각의 기지국과 통신할 때 최적으로 적용된다. 상기와 같이 동작할 때, 이동 유니트는 초과 레벨에서 이동 유니트 신호를 수신하는 기지국을 통한 통신간섭을 차단하지만 통신이 설정되지 않기 때문에 이동 유니트에 전력 조절 명령을 전달할 수 없다.
전형적인 셀룰라 무선 로컬 루프 또는 개인 통신 시스템은 다중 섹터를 가진 몇몇의 기지국을 포함한다. 다중 구분된 기지국은 다중 개별 전송 및 수신 안테나 뿐만아니라 개별 처리소자를 포함한다. 본 발명은 구분된 기지국의 각각의 섹터 및 단일 구분 개별 기지국에 동일하게 적용된다. 용어 기지국은 기지국 및 단일 구분 기지국의 섹터중의 하나로 가정된다.
각각의 기지국은 기지국이 통신할 수 있는 물리적인 커버리지 영역을 가진다. 각각의 기지국 커버리지 영역은 두 개의 핸드오프 경계를 가진다. 핸드오프 경계는 이동 유니트와 통신하는 기지국에 관계없이 링크가 동일 방식으로 실행되는 두 개의 기지국 사이의 물리적인 위치로서 한정된다. 각각의 기지국은 순방향 링크 핸드오프 경계 및 역방향 링크 핸드오프 경계를 가진다. 순방향 링크 핸드오프 경계는 이동 유니트 수신기가 수신하는 기지국에 관계없이 이동 유니트 수신기가 동일방식으로 실행되는 위치로서 한정된다. 역방향 링크 핸드오프 경계는 이동 유니트에 관련하여 두 개의 기지국 수신기가 동일방식으로 실행되는 이동 유니트의 위치로서 한정된다.
본 발명은 소프트 핸드오프 용량을 가진 시스템에 기초하여 여기에 기술된다. 그러나, 본 발명은 동일하게 응용가능한 하드 핸드오프 동작이다.
핸드오프 경계는 항상 적어도 두 개의 기지국 사이에 한정된다. 예를들어, 제 1도에 있어서 순방향 링크 핸드오프 경계(60)는 기지국(10) 및 기지국(40)으로부터 전송된 전력 뿐만아니라 다른 인접 기지국(도시안됨) 및 다른 대역내 소스로부터의 간섭에 대한 함수이다. 역방향 링크 핸드오프 경계(50)는 그 위치에서 이동 유니트로부터 기지국(10) 및 기지국(40)에 수신된 전력레벨과 다른 이동 유니트 및 다른 대역내 소스로부터 기지국(10) 및 기지국(40)에 수신된 전력레벨에 대한 함수이다. 기지국(10)에 수신된 전력레벨 및 기지국(40)에 수신된 전력레벨은 만일 기지국(10)이 자신의 커버리지 영역내에 위치한 다수의 이동 유니트를 가지고 기지국(40)이 단지 하나의 이동 유니트만을 가진다면, 기지국(40)에 대한 간섭이 매우 적다는 점에서 개별적이다.
이상적으로, 순방향 링크 핸드오프 경계 및 역방향 링크 핸드오프 경계는 최적 시스템 용량이 실행되도록 동시에 위치한다. 만일 그들이 동시에 위치하지 않는다면, 용량에 손실을 일으키는 3가지 상태가 발생한다. 제 1A도는 제 1 상태를 도시한다. 소프트 핸드오프 범위는 범위내에 위치한 이동 유니트가 양 기지국과 통신하기에 적합한 두 개의 기지국 사이의 물리적인 범위이다. 제 1A도에 있어서, 음영 부분은 소프트 핸드오프 범위(20)를 나타낸다.
이동 유니트에 의한 소프트 핸드오프에 있어서, 핸드오프 범위는 순방향 링크 특성에 의해 정의된다. 예를들어, 제 1A도에 있어서, 소프트 핸드오프 범위(20)는 기지국(10)으로부터의 신호품질 및 기지국(40)으로부터의 신호품질 모두가 통신을 지원하기에 충분한 범위를 나타낸다. 이동 유니트(30)가 소프트 핸드오프 범위(20)에 들어올 때, 이동 유니트는 자신이 통신하는 기지국에 통신에 이용가능한 제 2 기지국을 통지한다. 시스템 제어기(도시안됨)는 전술한 미합중국 특허 제 5,267,261호에 기술된 것처럼 제 2기지국 및 이동 유니트(30) 사이의 통신을 설정한다. 이동 유니트(30)가 기지국(10) 및 기지국(40) 사이의 소프트 핸드오프영역에 있을 때, 양 기지국은 이동 유니트(30)로부터의 전송전력을 제어한다. 이동 유니트(30)는 어느 한 기지국이 감소를 요구한다면 전송전력을 감소시키며, 이동 유니트(30)는 각각의 기지국이 전술한 미합중국 특허 제 5,056,109호에 기술된 것처럼 증가를 요구한다면 전송전력을 증가시킨다.
제 1A도는 시스템 용량에 바람직하지 않은 제 1 상태를 도시한다. 제 1A도에서, 순방향 링크 핸드오프 경계(60) 및 역방향 링크 핸드오프 경계(50)는 불균형을 이룬다(즉, 서로 멀리 떨어져 있다). 이동 유니트(30)는 단지 기지국(40)과 통신이 설정된 위치에 놓여진다. 이동 유니트(30)가 위치한 영역에서, 순방향 링크 실행은 기지국(40)과 잘 이루어지나, 역방향 링크 실행은 이동 유니트(30)가 기지국(10)과 통신할때 더 잘 이루어진다. 이같은 상태에서, 이동 유니트(30)는 기지국(10)과 통신할 경우 전송하는 전력보다 더 증가된 전력을 전송한다. 증가된 전송전력은 시스템에서 전체 간섭에 불필요하게 부가되어 용량에 바람직하지 않게 영향을 미친다. 또한, 그것은 이동 유니트(30)의 전체 소비전력을 증가시켜서 그것의 배터리 수명을 감소시킨다. 그리고, 그것은 이동 유니트(30)가 최대 전송전력에 도달하며 증가된 전력에 대한 명령에 응답할 수 없다면 통신링크를 바람직하지 않게 한다.
제 1B도는 불균형 핸드오프 상태의 선택적이지만 바람직하지 않은 결과를 도시한다. 제 1B도에 있어서, 소프트 핸드오프 영역(70)은 역방향 링크 핸드오프 경계(50) 주위에 위치한다. 이 핸드오프 위치는 핸드오프가 순방향 링크 실행 대신에 역방향 링크 실행에 기초하는 선택적인 핸드오프 구조의 결과일 수 있다. 이같은 경우에, 각각의 기지국은 각각의 이동 유니트로부터 수신된 전력을 측정하기 시작한다. 측정된 전력레벨이 임계값을 초과하거나 또는 다른 기지국에서 수신된 레벨을 초과할 때, 제 2 기지국과의 통신이 설정된다. 제 1B도에서, 이동 유니트(30)는 단지 기지국(10)과 통신이 설정되는 영역에 위치한다. 제 1A도에서 처럼, 이동 유니트(30)가 위치하는 영역에서 순방향 링크 실행은 기지국(40)과 잘 이루어지나 역방향 링크 실행은 기지국(10)과 잘이루어진다. 역방향 링크와 다르게, 순방향 링크는 전송전력의 넓은 동적 범위를 가지지 않으며, 이동 유니트(30)가 기지국(40)쪽으로 이동함에 따라 기지국(40)으로부터의 간섭은 기지국(10)으로부터 수신된 전력레벨이 감소함에 따라 증가한다. 만일 기지국(10)으로부터의 전력레벨이 충분한 신호 대 간섭 레벨이하 또는 소정의 절대 레벨이하로 떨어진다면, 통신링크는 손실될 위험이 있다. 기지국(10)으로부터 전송된 전력레벨은 이동 유니트(30)가 기지국(10)으로부터 멀어짐에 따라 제한된 동적 범위내에서 천천히 증가된다. 전력의 이같은 증가는 기지국(10) 및 기지국(40)에서의 다른 사용자를 간섭하여 불필요하게 용량을 감소시킨다.
다른 방법은 순방향 링크 실행 및 역방향 링크 실행 모두에 기초한 결합된 핸드오프 구조이다. 제 1C도는 그러한 시나리오를 도시한다. 제 1C도에서, 핸드오프 영역(80)은 넓으며 역방향 링크 핸드오프 경계(50) 및 순방향 링크 핸드오프 경계(60) 모두를 포함한다. 그러나, 불필요한 소프트 핸드오프는 시스템의 용량을 직접 감소시킨다. 소프트 핸드오프의 목적은 기지국 사이의 차단전 접속 핸드오프를 제공하는 것이다. 그러나, 만일 소프트 핸드오프 영역이 너무 크다면, 역효과가 상당히 발생한다. 예를들어, 제 1C도에서, 기지국(10) 및 기지국(40) 모두는 이동 유니트(30)가 소프트 핸드오프 영역(80)에 있는동안 이동 유니트(30)에 전송해야 된다. 따라서, 전체 시스템 간섭은 증가되는 반면에, 이동 유니트(30)는 소프트 핸드오프 영역(80)에 있다. 더욱이, 기지국(10) 및 기지국(40)에서의 자원은 이동 유니트(30)로부터 수신된 신호에 전용되어야 한다. 따라서, 소프트 핸드오프 영역의 크기를 증가시킴으로써 시스템 용량 및 자원을 효율적으로 사용할 수 없다.
이같이 바람직하지 않은 결과의 해결방법은 역방향 링크 핸드오프 경계를 순방향 링크 핸드오프 경계(역도 성립함)와 균형을 이루게 하는 것이다(물리적으로 정렬 시키는 것이다). 비록 이것이 정적 상태에서 각각의 기지국에서 행해질지라도, 이 균형은 시스템이 사용됨에 따라 손실된다. 예를들어, 기지국에서 수신된 역방향 링크 신호의 신호 대 간섭레벨은 그것의 커버리지 영역내의 이동 유니트의 수, 위치 및 전송전력레벨의 함수이다. 한 기지국상의 로딩이 증가함에 따라, 간섭은 증가하며 역방향 링크 핸드오프 경계는 기지국쪽으로 줄어든다. 순방향 링크 경계는 동일방식으로 달성되지 않아서, 초기에 균형을 이룬 시스템은 일정시간후에 불균형을 이룰 수 있다.
균형을 유지하기 위해서, 본 발명은 기지국 커버리지 영역의 크기를 "브리딩시키는" 방법을 정의한다. 브리딩 메커니즘은 역방향 링크 핸드오프 경계와 동일한 위치에 순방향 링크 핸드오프 경계를 효과적으로 이동시킨다. 양쪽 경계는 적어도 두 개의 기지국의 실행에 종속한다. 효과적으로 브리딩하는 동안, 역방향 링크 핸드오프 경계 및 순방향 링크 핸드오프 경계는 초기에 정렬되어야 된다. 경계는 만일 각각의 기지국의 실행이 이하에 기술된 것처럼 제어된다면 정렬된 상태로 유지될 수 있다.
순방향 링크 실행은 기지국에 의해 제어될 수 있다. 전형적인 CDMA 시스템에서, 각각의 기지국은 파일럿 신호를 전송한다. 이동 유니트는 앞서 기술된 것처럼 인지된 파일럿 신호 세기에 기초하여 핸드오프를 실행한다. 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호의 전력레벨을 변화시킴으로서, 순방향 링크 핸드오프 경계 위치는 조작될 수 있다.
역방향 링크 실행은 기지국에 의해 제어될 수 있다. 기지국 수신기의 잡음 실행은 검출될 수 있는 최소 수신 전력레벨을 세팅한다. 수신기의 잡음 실행은 전형적으로 전체 시스템 잡음 지수에 의해 한정된다. 잡음을 주입하거나 또는 감쇠를 부가하는 것과 같이 수신기의 잡음 지수를 제어함으로서, 역방향 링크 실행 및 역방향 링크 핸드오프 경계는 조절될 수 있다.
핸드오프 경계의 균형을 맞추기 위해서, 각각의 기지국의 실행은 시스템의 다른 기지국의 실행과 동일하게 제어된다. 따라서, 본원은 시스템에서 각각의 기지국에 의해 사용될 시스템 와이드 실행상수를 정의한다. 모든 기지국에서 동일하나 시간에 따라 변화될 수 있는 동적 상수 또한 정의될 수 있다. 설계 및 실행의 단순화를 위해, 고정 상수가 본 실시예에서 바람직하다.
이 상수는 이하에 기술된 것처럼 수신기 경로잡음(dB) 및 최대 적정 파일 신호전력(dB)의 합으로 정의된다. 가장 양호하게 선택된 상수는 시스템으로부터 이용할 수 있는 실행의 장점을 가진다. 따라서, 상수 K|eve|를 정의하기 위해서, 다음과 같은 방정식이 사용된다.
여기서, NRx:i는 기지국 i의 수신기 경로잡음dB;
PMax:i는 기지국 i의 최대 적정 파일럿 신호전력dB; 및
MAX
모든 i [ ]는 시스템에서 모든 기지국의 최대 합을 구한다.
일단 K|eve|이 선택되면, 상수를 충족시키기 위해서 각각의 기지국의 언로딩된 시스템의 경로잡음을 증가시키기 위해 인공적인 수단이 사용될 수 있다.
수신된 전력 및 전송된 전력의 합을 K|eve|로 세팅하는 것이 시스템의 균형을 이루는 것을 증명하기 위해서, 여러 가정이 만들어진다. 제 1 가정은 다중 여분 수신 및 전송 안테나를 사용하는 임의의 기지국에서 상기 안테나가 동일하게 실행되기 위해 균형을 이루는 것이다. 또한, 상기 분석은 동일 디코딩 실행이 각각의 기지국에 이용할 수있다는 것을 가정한다. 그것은 총 순방향 링크 전력 및 파일럿 신호 전력 사이의 상수비를 가정한다. 그리고, 그것은 순방향 링크 경로손실 및 역방향 링크 경로손실의 상호관계를 가정한다.
두 개의 임의의 기지국 사이의 순방향 링크 핸드오프 경계를 구하기 위해서, 기지국 A 및 기지국 B는 두 개의 기지국의 파일럿 신호전력 대 총 전력의 비가 동일한곳에서 순방향 핸드오프 경계가 발생하는 것을 관찰함으로써 시작한다. 이동 유니트 C가 선형전력의 단위(W와 같은)에서 경계에 위치한다고 가정하면,
이동 유니트에 수신된 전력이 경로손실 곱하기 전송된 전력과 동일하다면, 방정식2는 다음과 같이 된다.
방정식3을 재배열하여 공통 분모를 소거하면, 다음과 같은 식이 유도된다.
역방향 링크에 대해 동일한 절차가 수반되며 각각의 기지국이 그 이동 유니트와 동일한 신호대 간섭비를 인지하는 곳에서 역방향 링크 핸드오프 경계가 발생한다면,
기지국에 수신된 전력이 이동 유니트로부터 전송된 전력 곱하기 경로손실과 동일하다면, 방정식 5는 다음과 같이 된다.
방정식6을 재정렬하여 공통분모를 소거하면 다음과 같이 유도된다.
임의의 위치에서 순방향 및 역방향 링크 경로손실의 가정된 상호관계 때문에, 방정식 4 및 방정식 7은 다음과 같이 유도 결합될 수 있다.
선형전력으로부터 방정식 8의 단위를 dB로 변화시키면, 다음과 같이 유도된다.
A에 수신된 전체전력(dB) - B에 수신된 전체전력(dB) = B로부터의 파일럿 전력Tx′d(dB) - A로부터의 파일럿 전력Tx′d(dB) 방정식8′
방정식 8′는 다음과 같이 전제될 수 있다.
만일 A에 수신된 전체전력(dB) + A로부터의 파일럿 전력Tx′d = K|eve|및 B에 수신된 전체전력(dB) + B로부터의 파일럿 전력Tx′d(dB) = K|eve|이라면, 방정식8은 만족될 것이다.
그리고, 순방향 링크 핸드오프 경계 및 역방향 링크 핸드오프 경계는 코로케이팅(co-located) 된다.
3개의 메커니즘, 즉 실행을 초기에 K|eve|로 세팅하는 수단, 역방향 링크에서 변화를 감시하는 수단 및 역방향 링크 변화에 응답하여 순방향 링크의 실행을 변화시키는 수단은 브리딩 함수를 실행하기 위해 필요하다.
실행을 K|eve|로 초기에 세팅하는 한 방법은 온도 및 시간에 대한 변화를 고려하여 K|eve|실행이 달성될때까지 입력신호가 없는 상태에서 수신기에 관련된 감쇠를 부가함으로써 최대 적정 파일럿 신호 강도를 세팅하는 것이다. 감쇠를 부가하는 것은 수신기의 감도를 감소시키며 잡음 지수를 실제적으로 증가시킨다. 이것은 각각의 이동 유니트가 전력을 더 전송할 것을 요구한다. 부가된 감쇠는 K|eve|에 의해 지시된 바와같이 최소로 유지되어야 한다.
일단 초기 균형이 달성되면, 기지국에 도달되는 전력은 역방향 링크 실행을 감시하기 위해 측정될 수 있다. 여러 방법이 사용될 수 있다. 측정은 AGC(자동 이득제어)전압을 감시하거나 또는 입력레벨을 직접 측정함으로서 수행될 수 있다. 이같은 방법은 간섭이 존재할경우(FM신호와 같이) 이 에너지가 측정되며 핸드오프 경계가 기지국쪽으로 근접하게 되는 장점을 가진다. 핸드오프 경계를 기지국쪽으로 근접하게 함으로써, 기지국의 커버리지 영역으로부터 간섭이 제거되며 그 영향은 최소화된다. 측정은 기지국을 통해 통신하는 사용자의 수를 단순히 계수하거나 또는 각각의 이동 유니트 신호가 동일 신호레벨로 기지국에 명목상 도달하는 사실에 기초하여 전체 전력을 추정함으로서 이루어질 수 있다.
역방향 링크 전력이 증가함에 따라, 순방향 링크 전력은 감소된다. 이것은 전송 회로내의 AGC 회로를 사용하거나 또는 전송경로에서 제어가능한 감쇠기를 제공함으로서 용이하게 달성될 수 있다.
전술한 전형적인 핸드오프 구조에서, 핸드오프 경계는 이동 유니트에서 파일럿 신호 강도의 측정에 기초한다. 전체 전송전력을 제어하는 다른 방법은 파일럿 신호레벨만을 제어하는 것이다. 커버리지 영역 설계자에게, 이같은 구조는 중요한 의미를 가지나 트래픽(예를들어, 실제 호출) 및 파일럿 신호를 포함하는 전체 전송전력을 제어하는 것은 몇몇의 장점을 가진다. 첫째, 파일럿 신호 강도대 트래픽 채널신호 강도의 비는 일정하게 유지된다. 이동 유니트는 고정된 비를 예측할 수 있으며 이 비에 기초하여 자원을 할 당할 수 있다. 만일 이동 유니트가 다른 전력레벨을 가진 트래픽 채널에 각각 대응하는 두 개의 동일하게 강한 파일럿 신호를 수신한다면, 이동 유니트 자원의 할당상의 부분 최적화가 발생될 수 있다. 전체 전력을 조절하는 것은 다른 기지국 커버리지 영역에 대한 간섭을 감소시키기 때문에 유용하다. 만일 파일럿 신호가 인접 기지국의 커버리지 영역에서 핸드오프를 보증하기에 충분히 강하지 않다면, 고전력 트래픽 채널신호는 그 영역에 대해 사용불가하며 불필요한 간섭을 부가한다. 물론, 소정 응용에 있어서, 임의의 경우의 파일럿 신호의 전력 및 다른 경우의 전체 전송전력을 제어함으로서 방법을 결합하는 것이 유용할 수 있다. 또다른 응용에 있어서, 파일럿 신호대 트래픽 채널 전력의 비를 변화시키는 것이 유용할 수 있다.
이상적인 구성에 있어서, 브리딩 메커니즘은 수신전력을 측정하며 비례적으로 전송전력을 변화시킨다. 그러나, 소정 시스템은 비례하는 방법을 사용하지 않으며 수신전력에서 감지되고 변화된 부분만으로 전송레벨을 변화시킬 수 있다. 예를들어, 만일 수신된 전력의 추정이 어렵고 부정확하게 시스템이 설계된다면, 이 시스템 설계자는 부정확성에 대한 감도를 감소시킬 필요가 있다. 단지 수신전력의변화의 일부인 전송전력의 변화는 핸드오프 경계의 전체 불균형을 방지하면서 민감성을 줄일 수 있다.
다른 해결방법은 수신레벨이 소정 임계값을 초과할 때만 전송레벨을 변화시킨다. 이 방법은 주로 간섭을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 이 방법은 단지 일부분의 수신전력의 인지된 변화에 따라 전송레벨을 변화시키는 시스템에 결합될 수 있다.
브리딩 메커니즘은 주의깊게 고려된 시간상수를 가져야 한다. 브리딩 메커니즘은 이동 유니트 핸드오프를 야기시킬 수 있다. 핸드오프를 실행하기 위해서, 이동 유니트는 전력의 변화를 검출해서 기지국에 메시지를 전송해야 한다. 이 시스템 제어기는 결정을 내리고 기지국에 통지해야 한다. 메시지는 이동 유니트에 다시 전송되어야 한다. 이러한 프로세스는 시간을 소비하며 브리딩 프로세스는 상기 프로세스가 순조롭게 진행될 수 있도록 천천히 이루어져야 한다.
브리딩 프로세스는 시스템상의 사용자의 초과에 기인하는 기지국의 커버리지 영역에 대한 전체 집중을 막기 위해서 커버리지 영역 자체를 제한할 것이다. CDMA 시스템은 대규모의 소프트 제한용량을 가진다. 용어 "소프트 제한용량"은 하나 이상의 사용자가 항상 부가될 수 있으나 소정수의 사용자 각각의 부가 사용자가 모든 다른 사용자의 통신품질에 영향을 미치는 사실을 지칭한다. 더 많은 소정수의 사용자에서, 각각의 사용자 통신품질은 쓸모없이 되며, 전체 링크는 모든 이동 유니트에 대해 손실된다. 링크의 손실을 막기 위해서, 각각의 기지국은 통신할 수 있는 이동 유니트의 수를 제한한다. 일단 이 제한에 도달되면, 이 시스템은 추가 호출 설정을 거부한다. 즉, 새로운 호출 시도는 차단된다. 이 제한은 설계 파라미터이며 전형적으로 이론적인 용량에 약 75%로 세트된다. 이것은 소정 마진을 시스템에 공급하며 이 시스템이 제한상태동안조차 긴급호출을 허용할 수 있게 한다. 단일 기지국의 커버리지 영역내에서 통신하는 이동 유니트의 전체 수의 이같은 제한은 최대 수신전력을 제한하여 동작의 브리딩 프로세스 범위를 제한한다.
제 2A-2C도는 기지국 브리딩 메커니즘을 기술한다. 제 2A도에 있어서, 기지국(100)은 언로드 상태에서 원형 커버리지 영역(130)을 가진다. 기지국(100)의 커버리지 영역은 언로드 상태에서 균형을 이루며, 순방향 링크 및 역방향 링크 커버리지 영역은 원형 커버리지 영역(130)과 정렬된다. 기지국(110)은 언로드 상태에서 원형 커버리지 영역(140)을 가진다. 기지국(110)의 커버리지 영역은 또한 언로드 상태에서 균형을 이루며, 순방향 링크 및 역방향 링크 커버리지 영역은 원형 커버리지 영역(140)과 정렬된다. 기지국(100,110)은 언로드상태에서 K|eve|로 균형을 이루며, 라인(120)은 각각의 기지국과의 동작이 동일하여 양 핸드오프 경계가 동일한 위치를 나타낸다.
제 2B도에서, 기지국(110)은 대량 로드되며 기지국(100)은 소량 로드된다. 역방향 링크의 커버리지 영역은 원형 커버리지 영역(145)의 위치로 줄어드는 반면에, 순방향 링크 커버리지 영역은 원형 커버리지 영역(140)에서 유지된다. 기지국(100)의 소량 로드는 원형 커버리지 영역(130)으로 유지되는 기지국(100)의 커버리지 영역에 영향을 미치지 않는다. 기지국(100) 및 기지국(110) 사이의 역방향 링크 핸드오프 경계는 링크(125)로 이동되는 반면에, 순방향 링크 핸드오프 경계는 라인(120)을 유지한다. 따라서, 바람직하지 않게 불균형 핸드오프 경계상태가 형성된다.
제 2C도에서, 기지국(110)은 기지국 브리딩 메커니즘을 실행한다. 이 결과는 순방향 링크 핸드오프 경계를 원형 커버리지 영역(145)으로 이동시키는 것이다. 라인(125)은 순방향 및 역방향 링크 핸드오프 경계 모두를 나타낸다.
제 2B도 및 제 2C도에서, X는 시스템 사용자를 나타낸다. 특히 사용자 X(150)는 제 2B도에서의 핸드오프 경계에 위치한다. 이 위치 때문에, 사용자 X는 기지국(100) 및 기지국(110) 사이의 소프트 핸드오프 상태에 있다. 제 2C도에서, 사용자 X(150)는 기지국(100)의 커버리지 영역내에 위치하며 기지국(100) 및 기지국(110) 사이의 소프트 핸드오프 영역에 있지 않는다. 따라서, 대량 로드 기지국(110)은 소정 로드를 소량 로드 기지국(100)에 효과적으로 전달한다.
제 3도는 전형적인 기지국 브리딩 구조를 도시한 블록선도이다. 안테나(270)는 기지국(300)에서 신호를 수신한다. 수신신호는 K|eve|동작을 초기에 세팅하기 위해 사용되는 가변 감쇠기(200)에 전송된다. 수신신호는 전력검출기(210)에 전송된다. 전력 검출기(210)는 수신된 신호에서 전체전력을 지시하는 레벨을 발생시킨다. 저역 통과필터(220)는 전력지시를 평균하며 브리딩 응답시간을 느리게 한다. 스케일링 및 임계수단(230)은 역방향 링크 전력의 증가 및 순방향 링크 전력의 감소 사이의 관계의 적정비 및 오프셋을 세팅한다. 스케일링및 임계수단(230)은 가변 이득장치(240)에 대한 제어 신호를 출력한다. 가변 이득장치(240)는 전송신호를 허용하여 고전력 증폭기(HPA)(250)에 이득제어 출력신호를 공급한다. HPA(250)는 전송신호를 증폭하여 무선링크를 통해 전송하기 위한 안테나(260)에 전송한다.
제 3도의 구성에 대한 여러 변형이 존재할 수 있다. 예를들어, 안테나(260,270)는 두 개의 안테나를 각각 포함한다. 또한, 역으로 안테나(260, 270)는 동일한 안테나일 것이다. 제 3도에서 전력검출은 관련 대역내의 모든 입력 신호전력에 기초한다. 전술된 것처럼, 전력검출은 유일하게 기지국과 통신하는 이동 유니트의 수에 기초한다. 또한, 저역통과필터(220)는 선형 필터 또는 비선형 필터(회전율 제한 필터)일 수 있다.
당업자는 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않고 본 발명을 변형할 수있다. 따라서, 본 발명은 청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다.
본 발명은 순방향 링크핸드오프 경계를 역방향 핸도오프 경계에 매칭시키는 방법 및 장치를 제공한다.

Claims (5)

  1. 대응 순방향 링크 커버리지 영역 및 대응 역방향 링크 커버리지 영역을 각각 가지며, 각각이 상기 대응 순방향 링크 커버리지 영역내에 위치한 이동 유니트와 통신하며 또한 각각이 상기 대응 역방향 링크 커버리지 영역내에 위치한 이동국과 통신하는 다수의 기지국을 가진 시스템에서, 제 1 순방향 링크 커버리지 영역의 위치를 제 1 기지국에 대응하는 제 1 역방향 링크 커버리지 영역의 위치에 정렬시키는 방법에 있어서,
    상기 제 1 역방향 링크 커버리지 영역의 위치를 나타내는 상기 역방향 링크 커버리지 영역의 로딩 레벨을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 로딩 레벨에 기초하여 상기 제 1 순방향 링크 커버리지 영역의 위치를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 역방향 링크 커버리지 영역의 측정된 로딩레벨은 상기 제 1 역방향 링크 커버리지 영역내에 위치한 이동 유니트 세트로부터 수신된 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 역방향 링크 커버리지 영역의 로딩 레벨은 비시스템 사용자와 제 2 기지국에 대응하는 역방향 링크 커버리지 영역내에 위치한 이동 유니트 세트로부터 수신된 에너지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 순방향 링크 커버리지 영역의 위치를 변화시키는 상기 단계는 최소 커버리지 영역 경계로 제한되는 것을 특징으로 하는 정렬방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 측정 단계는 상기 제 1 기지국과 통신하는 이동 유니트의 수를 계수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬방법.
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