KR100223029B1 - 직접 순차 코드 분할 다중 접속 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미디어 환경을 위한 호 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

종래의 이동 단말기에서 수신 전력을 결정할 때 어느 한 트래픽 종류의 단말기 수신 전력 레벨과 다른 종류의 트래픽 단말기의 수신 레벨비 만을 제시하여 서로 다른 종류의 트래픽은 서로 간에 인터퍼런스를 제공하므로 호 손실을 야기시킬 수는 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기지국에 새로운 호 요구가 도착하면 기지국에서 트래픽 형태의 서비스 품질을 고려하여 할당될 전력을 예측하고 그것을 바탕으로 기지국이 수신하게 될 총 수신 전력을 예측하여 기준값보다 적은 경우 호 처리 진행을 수행하고 그렇지 않은 경우 그 호를 차단함으로써 기존의 호는 계속 유지되며 새로운 호에 대해서는 최적의 수신 신호 레벨을 결정하여 역방향 링크의 낭비를 최소화할 수 있도록 호를 제어할 수 있는 직접 순차 코드 분할 다중 접속 (DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법이 개시된다.

Description

직접 순차 코드 분할 다중 접속 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미디어 환경을 위한 호 제어 방법
본 발명은 직접 순차 코드 분할 다중 접속(Direct Sequence-Code Division Multiple Access: 이하 DS-CDMA라 합) 셀룰러 시스템에 관한 것으로, 특히 DS-CDMA 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미디어 환경을 위한 호 제어 방법에 관한 것이다.
무선 멀티 미디어 서비스를 제공하는 DS-CDMA 셀룰러 시스템에서는 서비스 품질과 비트율(bit rate)이 다른 미디어들이 존재한다. 종래의 이동 단말기는 수신 전력을 결정할 때 어느 한 트래픽 종류의 단말기 수신 전력 레벨과 다른 종류의 트래픽 단말기의 수신 레벨비 만을 제시하였다. 서로 다른 종류의 트래픽은 서로 간에 인터퍼런스를 제공하여 호 손실을 야기시킬 수도 있다. 각각의 미디어 트래픽 형태는 서로 다른 비트 에너지당 노이즈 밀도(Eb/No), 비트 전송률과 확산 이득 (processing gain) 및 최대 출력 한계를 가지고 있으므로 각각의 트래픽 형태에서 허용할 수 있는 인터퍼런스 레벨은 서로 다르다. 이 인터퍼런스 레벨에 따라서 기지국에서 허용할 수 있는 각각의 트래픽 형태에 따른 최대 수신 레벨이 결정된다. 기지국에서는 트래픽 종류에 따른 최대 허용 수신 레벨을 바탕으로 호 제어를 수행해야만 기존에 연결되어 서비스 받고 있는 트래픽에 영향을 주지 않게 된다.
기지국은 이동 멀티미디어 단말기로부터 수신되어야 할 수신 신호 레벨을 기지국의 현재 인터퍼런스에 따라서 결정한다. 그 다음으로 셀에서 허용되는 최대 허용 수신 전력 레벨을 정확하게 결정하고 그것을 바탕으로 이동 멀티미디어의 새로운 호 요구를 적절히 제어한다.
따라서, 본 발명은 트래픽 형태에 따라 적절하게 호를 제어함으로써 기존의 호나 새로 서비스 될 호의 통화 품질을 유지할 수 있도록 함으로써, 서비스 품질과 비트 전송률이 다른 멀티미디어 환경에서 안정적으로 통화 품질을 유지할 수 있는 호 제어 방식을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국에 새로운 호 요구가 도착하면 기지국에서 트래픽 형태의 서비스 품질을 고려하여 할당될 전력을 예측하고 그것을 바탕으로 기지국이 수신하게 될 총 수신 전력을 예측하여 기준값보다 적은 경우 호 처리 진행을 수행하고 그렇지 않은 경우 그 호를 차단하는 것을 특징으로 한다.
첨부 도면은 본 발명에 따른 호 제어 방법의 동작 흐름도.
본 발명에서는 무선 멀티미디어 환경에 대해서 분석한 다음 그 분석을 근거로한 무선 멀티미디어 호 제어 방법을 제시하였다.
DS-CDMA 기지국에서 역방향 전력 제어가 완벽하게 이루어진다면 역방향 링크의 수신 레벨에 대하여 다음과 같은 분석이 가능하다. 이 분석에서 이루어진 결과를 응용하여 실제 무선 멀티미디어 시스템의 호 제어에 사용할 수 있다.
셀룰러 시스템에서 N 개의 트래픽 형태를 서비스한다고 하자. i 형태의 트래픽에서 그 호가 유지되기 위해서는 수학식 1을 만족해야 한다.
여기서 Pt,i는 i 형태 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기(power strength) 이다. Si는 기지국에서 수신한 i번째 트래픽 형태 (i-th traffic type)에 대한 수신 신호 세기이다 . PGi는 i번째 트래픽 형태의 확산 이득(processing gain),는 i번째 트래픽 형태에서 요구되는값이다. 수학식 1을 Pt,i에 대해서 다시 쓰면 수학식 2와 같다.
여기서 Si는 고정되어 있는 값이 아니라 인터퍼런스 레벨에 따라서 일정한값을 갖도록 기지국에서 전력 제어(power control) 된다. i 트래픽 형태의 이동단말기가 셀 경계 지역에 있을 때 그 이동국으로부터 기지국이 수신할 수 있는 최대 수신 파워 레벨은 수학식 3과 같다.
여기서 L(r)=T(r)-Gc-Gm,i이다. L(r)은 기지국의 최대 경로 손실(Path Loss), T(r)은 전송 손실, Gc는 기지국 안테나 이득, Gm,i는 i 트래픽 형태 이동국의 안테나 이득을 나타내며, r은 셀의 반경을 나타낸다. Pmax, i는 i 트래픽 형태의 이동 단말기가 출력할 수 있는 최대 전력의 세기이다. 따라서 수학식 2 와 수학식 3으로부터 셀 경계 지역에서 i 트래픽 형태의 이등 단말기의 호가 계속 유지되기 위한 Pt,i의 최대 허용 값은 수학식 4로 표시할 수 있다.
셀룰러 시스템에서 N 개의 트래픽 형태를 지원하고 있다면 N 개의 Pt,i가 결정될 수 있다. 만약 기지국에서 수신한 전력 레벨이 i 형태의 트래픽 Pt,i보다 크다면 그 i 형태의 트래픽 중에 셀 경계에 있는 단말기는 호가 중지될 수 있기 때문에 기지국에서 허용할 수 있는 최대 수신 전력 레벨 값 Pa는 Pt,i중에 최소값을 갖는 것에 의하여 결정된다. 즉 수학식 5에 의해서 셀의 최대 허용 수신 전력을 구할 수 인다.
그러나 실제로는 N 개의 트래픽 형태중에 현재 K 개의 트래픽 형태를 서비스 중이라면 수학식 5는 수학식 6으로 된다.
현재 기지국이 측정한 총 수신 전력(power) 레벨이 Pr이라고 하면 서비스 중인 i 트래픽 형태의 기지국 수신 전력 레벨 Si는 수학식 7에 의하여 구할 수 있다.
수학식 7을 Si에 대해서 정리하면 수학식 8과 같다.
비슷한 방법으로 기준 레퍼런스에 대한 비교 레퍼런스(이하 편의상 j라 칭함)트래픽 형태의 기지국 수신 전력 레벨 Sj를 구하여 그 비 Sj/Si를 구하면 수학식 9와 같다.
여기서 i = j 일 때는 ci,j=1이 된다. 수학식 9로부터 Sj/Si비는 일정한 값을 가지는 것을 알 수 있다.
기지국에서 측정한 수신 전력 레벨 값 Pr은 백색 잡음(white noise) NW와 외부 인터퍼런스 Io셀 내부 신호들의 총 합이므로 수학식 10으로 표시될 수 있다. 따라서 Io+NW은 수학식 11에 의하여 구할 수 있다.
여기서 Mj는 셀에서 현재 서비스 중인 j 트래픽 형태의 사용자 수를 나타낸다. N은 셀에서 현재 서비스 증인 트래픽 형태의 총 가지수를 나타낸다.
Io+NW를 수학식 11에 의하여 알고 있는 경우, 만약 i 트래픽 형태의 이용자 수가 현재 Mi에서 Mi+1로 늘었을 때 기지국에서 수신되어야 되는 이동국 수신신호 레벨 S* i는 수학식 l2로부터 구할 수 있다.
수학식 12 를 S* i에 대해서 정리하면 수학식 13과 같다.
새로 구한 S* i를 이용하여 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨 Pr,new는 수학식 16과 같다. i 형태의 트래픽이 새로 하나 추가될 때에는 수학식 17 과 같이 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨 Pr,new이 셀에서 허용하는 Pa보다 넘지 않을 경에만 호 요구를 허용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
첨부 도면은 본 발명에 따른 호 제어 방법의 동작 흐름도이다. 이 호 제어 방법에 의해서 기지국이 이동 멀티미디어 단말기로부터 수신해야 할 수신 신호 레벨을 기지국의 현재 인터퍼런스에 따라서 결정한다. 그 다음에 셀에서 허용되는 최대 허용 수신 전력 레벨을 정확하게 결정하고 그것을 바탕으로 이동 멀티미디어의 새로운 호 요구가 적절히 제어된다.
기지국에 서비스를 요구하는 트래픽 형태 i를 파악한다(1). 트래픽 형태 i가 기지국에서 현재 서비스 중인지 확인한다(2). 확인 결과에 따라 이미 서비스 중인 형태라면 단계 (5)로 천이한다. 확인 결과에 따라 이미 서비스 증인 형태가 아니라면 Pt,i가 현재 Pr보다 작은지를 검사한다(3). 검사 결과에 따라 Pt,i가 현재 Pr보다 작다면 그 호 요구는 바로 거절(reject) 시킨다(10). 검사 결과에 따라 Pt,i가 현재 Pr보다 크다면 Pt,i와 Pa의 값중 작은 값으로 Pa값을 갱신한다(4). 현재 기지국에서 서비스증인 N개 종류의 트패픽 형태의 사용자 수 Mj를 근거로 Io+NW를 수학식 11 에 의하여 계산한다(5). i 트래픽 형태의 사용자가 1 추가되었을 때의 변화된 이동국 수신 신호 레벨 S* i를 수학식 12에 의하여 계산한다(6). S* i를 근거로 i 트래픽 형태의 사용자가 1 추가되었을 때 기지국에서 수신 전력 레벨 값 Pr,new을 수학식 16에 의하여 계산한다(7). 이 Pa와 Pr,new값을 비교하여(8) 비교 결과가 수학식 17을 만족하면 그 호 요구에 대한 채널이 할당된다(9). 수학식 17을 만족하지 않을 경우에는 거절된다(10). 호를 요구하는 호가 거절된 경우 기지국에서 서비스 증인 트래픽 형태에 따라 수학식 6을 이용하여 Pa를 다시 갱신한다(11).
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 기존의 호는 계속 유지되며 새로운 호에 대해서는 최적의 수신 신호 레벨을 결정하여 역방향 링크의 낭비를 최소화할 수 있도록 호를 제어할 수 있는 훌륭한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 기지국에 서비스를 요구하는 기준 레퍼런스 형태의 트래픽을 파악하는 단계와, 상기 파악된 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 기지국에서 현재 서비스 중인지 확인하는 단계와, 상기 확인 결과에 따라 이미 서비스 중인 형태일 경우 외부 인터퍼런스와 백색 잡음의 합을 계산하는 단계로 천이하는 단계와, 상기 확인 결과에 따라 이미 서비스 중인 형태가 아닐 경우 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기가 현재 기지국이 측정한 총 수신 전력의 레벨보다 작은지를 검사하는 단계와, 상기 검사 결과에 따라 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기가 현재 기지국이 측정한 총 수신 전력의 레벨보다 작을 경우 상기 호 요구를 거절하는 단계와, 상기 호를 거절한 후 기지국에서 서비스되는 트래픽의 종류에 따라 최대 수신 전력의 레벨 값을 복원한 후 종료하는 단계와, 상기 검사 결과에 따라 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기가 현재 기지국이 측정한 총 수신 전력의 레벨보다 클 경우 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기와 최대 수신 전력의 레벨 값중 작은 값으로 최대 수신 전력의 레벨 값을 갱신하는 단계와, 상기 최대 수신 전력의 레벨 값을 갱신한 후 외부 인터퍼런스와 백색 잡음의 합을 계산하는 단계와, 상기 외부 인터퍼런스와 백색 잡음의 합을 계산한 후 기준 레퍼런스 형태의 트래픽 사용자가 추가되었을 때의 변화된 이동국 수신 신호 레벨을 계산하는 단계와, 상기 계산된 기준 레퍼런스 형태의 트래픽 사용자가 추가되었을 때의 변화된 이동국 수신 신호 레벨을 근거로 기준 레퍼런스 형태의 트래픽 사용자가 추가되었을 때 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨을 계산하는 단계와, 상기 최대 수신 전력의 레벨 값이 기준 레퍼런스 형태의 트래픽 사용자가 추가되었을 때 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨보다 크거나 같을 경우 호 요구에 대한 채널을 할당하고 종료하는 단계와, 상기 최대 수신 전력의 레벨 값이 기준 레퍼런스 형태의 트래픽 사용자가 추가되었을 때 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨보다 작을 경우 호 요구를 거절하는 단계와, 상기 호 요구를 거절한 후 기지국에서 서비스 중인 트래픽 형태에 따라 최대수신 전력의 레벨 값을 복원하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최대 수신 전력 레벨 값은 하기의 식을 만족하는 값인 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, Pa는 최대 수신 전력 레벨 값, Pt,l내지 Pt,N은 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기는 하기의 식 1 및 식 2 중 어느 하나의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속 (DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, Pt,i는 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기, Smax,i는 i 트래픽 형태의 이동국이 셀 경계에 있을 때 기지국이 수신할 수 있는 최대 수신 신호 세기, PGi는 i 번째 트래픽 형태의 확산 이득, (Eb/No)i는 i 번째 트래픽 형태에서 요구되는 비트 에너지당 노이즈 밀도.
    여기서, Pt,i는 기준 레퍼런스 형태의 트래픽이 호를 유지하기 위해 기지국에서 허용할 수 있는 수신 전력의 세기, PGi는 i번째 트래픽 형태의 수신 이득, Smax,i는 i 트래픽 형태의 이동국이 셀 경계에 있을 때 기지국이 수신할 수 있는 최대 수신 신호 세기,는 i번째 트래픽 형태에서 요구되는 비트 에너지당 노이즈밀도.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부 인터퍼런스와 백색 잡음의 합은 하기의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, Io는 외부 인터퍼런스, NW 는 백색 잡음, Pr은 기지국에서 측정한 수신 전력 레벨 값, Si는 기지국에서 수신한 기준 레퍼런스 형태의 트래픽에 대한 수신 신호 세기, Mj는 셀에서 현재 서비스 중인 비교 레퍼런스 트래픽 형태의 사용자 수, cj,i는 트래픽 형태들의 기지국 수신 레벨비.
  5. 제4항에 있어서, 상기 트래픽 형태들의 기지국 수신 레벨비는 하기의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, Si는 기지국에서 수신한 기준 레퍼런스 형태의 트래픽에 대한 수신 신호 세기, Sj는 기지국에서 수신한 비교 레퍼런스 트래픽에 대한 수신 신호 세기, PGi는 i번째 트래픽 형태의 수신 이득, PGj는 j번째 트래픽 형태의 수신 이득,는 i번째 트래픽 형태에서 요구되는 비트 에너지당 노이즈 밀도,는 j번째 트래픽 형태에서 요구되는 비트 에너지당 노이즈 밀도, cj,i는 트래픽 형태들의 기지국 수신 레벨비.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변화된 이동국 수신 신호 레벨은 하기의 식에 의해 계산되어 트래픽 종류에 따라서 기지국에 수신해야만 되는 최적의 신호 레벨이 결정되는 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, S* i는 변화된 이동국 수신 신호 레벨, Io는 외부 인터퍼런스, NW는 백색 잡음, PGi는 i번째 트래픽 형태의 수신 이득,는 i번째 트래픽 형태에서 요구되는 비트 에너지당 노이즈 밀도, N은 셀에서 현재 서비스 중인 트래픽 형태의 총가지수, Mj는 셀에서 현재 서비스 중인 비교 레퍼런스 트래픽 형태의 사용자 수, cj,i는 트래픽 형태들의 기지국 수신 레벨비.
  7. 제1항에 있어서, 상기 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨은 하기의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 직접 순차 코드 분할 다중 접속(DS-CDMA) 셀룰러 시스템에서 무선 멀티미티어 환경을 위한 호 제어 방법.
    여기서, Pr,new은 새로 예측한 기지국 수신 전력 레벨, Io는 외부 인터퍼런스, NW는 백색 잡음, S* i는 변화된 이동국 수신 신호 레벨, N은 셀에서 현재 서비스 중인 트래픽 형태의 총가지수, Mj는 셀에서 현재 서비스 중인 비교 레퍼런스 트래픽 형태의 사용자 수, cj,i는 트래픽 형태들의 기지국 수신 레벨비.
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