KR100256960B1 - 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA 시스템에서 핸드오프 수행을 위한 신뢰성 있는 인접 기지국 리스트 설정을 위해 개발된 알고리즘을 통하여 조기에 시스템 PLD 데이터에 적용 가능한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기지국 데이터를 데이터베이스를 통해 효율적으로 관리하여 유지 및 보수에도 용이하다.

본 발명에 따른 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법에 있어서, 인접 기지국 리스트 및 PLD 데이터 생성은, 기지국에 PN 오프셋을 입력하는 과정, 초기 파라미터 및 환경을 설정하는 과정, 인접 기지국의 후보를 도착 가능 우선순위로 계산하는 과정, 우선순위로 정렬하여 인접 기지국 관리 모듈을 만드는 과정, PCS인지, 셀룰라인지 판단하는 과정, PCS면 우선 순위 인덱스를 계산하고, 셀룰라면 다음 단계로 우회시키는 과정, 인접 기지국 리스트 출력 파일을 생성하는 과정 및 PLD 생성 모듈을 만드는 과정을 포함하여 이루어진다.

본 발명은 첫째, 부정확성과 오차가 최소화될 수 있고, 둘째, 업무 프로세스가 개선되고, 셋째, 우선 순위별 배치로 인하여 조기 포착이 가능하며, 궁극적으로 핸드오프 영역을 축소시키며, 결과적으로 기지국 시스템 용량을 증가시키게 된다.

Description

인접 기지국 리스트 자동 추출 방법

본 발명은 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법에 관한 것으로서, 특히 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 시스템에서 핸드오프(Handoff) 수행을 위한 신뢰성 있는 인접 기지국 리스트(Neighbor List) 설정을 위해 개발된 것이다.

일반적으로, CDMA 기술에서는 한 시스템이 동시에 둘 이상의 기지국으로부터 이동전송을 수신할 수 있다. 또 이동국은 동시에 둘 이상의 기지국이 송신한 신호를 수신할 수 있다. 이런 기능을 가졌으므로 한 기지국으로부터 다른 기지국으로, 또는 하나의 기지국내에서 한 안테나 지역으로부터 다른 안테나 지역으로 핸드오프를 처리할 수 있다.

상기 핸드오프란 어떤 이동국이 한 기지국에서 새로운 기지국으로 또는 한 기지국 내에서 새로운 안테나 허용지역으로 이동하는 경우 즉, 새로운 트래픽 채널로 이동함에 따른 처리과정이며, 핸드오프하는 동안 이동하는 호의 성공과 음성 정보의 질이 떨어지지 않도록 하는 것은 매우 중요하다.

핸드오프 기능은 통화 중에 전파의 세기가 약해질 때 새로운 전파자원으로 교체하여 통화를 지속되게 하는 기능으로 채널간, 섹터간, 기지국간, 제어국간, 교환기간 등의 영역에 따라 소프터(Softer) 핸드오프, 소프트(Soft) 핸드오프, 하드(hard) 핸드오프 등으로 구분된다.

이동국의 이동에 의해 핸드오프가 요구될 경우 CDMA 시스템에서는 우선적으로 호를 자르기 전에 새로운 호를 만드는(make-before-cut) 소프트 핸드오프로 처리해 주도록 하고 있으나, 불가피한 경우에는 새로운 호를 만들기 전에 호를 자르는(cut-before-make) 하드 핸드오프를 통하여 호의 연속성을 보장하여 준다. 상기의 소프트 핸드오프는 하나의 호를 위하여 두 개 이상의 채널에 의한 통화로를 설정해 주어 호의 연속성을 안정적으로 보장해 주는 방식이다.

셀룰라 통신 시스템에서의 핸드오프를 수행하는 방법에 대한 종래기술은 미국 특허 제 5,432,843 호에 개시되어 있다. 셀룰라 통신 시스템에서 핸드오프를 수행하는 종래 방법의 일 예는, 소스 기지국(Source Base Station)에서 소스 기지국 제어기(Source BSC)로 핸드오프 요구를 보내는 단계; 상기 소스 기지국 제어기에서, 다수의 후보 기지국들의 후보 리스트(candidate list)를 만드는 단계; 상기 후보 리스트에서, 소스 기지국에서부터 다수의 후보 기지국들중 최소한 하나로 측정 요구를 보내는 단계; 최소한 하나의 후보 기지국에서, 이동국(Mobile Station)으로부터 신호를 측정하는 단계; 소스 기지국 제어기로 측정을 보고하는 단계; 최소한 하나의 후보 기지국으로부터 측정을 포함하는 제기된 리스트를 생성하는 단계; 소스 기지국 제어기에서 소스 이동교환국(Source MSC)으로 제기된 리스트를 보내는 단계; 제기된 리스트에서 핸드오프 기지국을 선택하는 단계; 및 핸드오프 기지국으로 이동국의 핸드오프를 지시하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기에서 기술한 바와 같이, 이동통신 시스템에서는 인근 기지국으로 단말기가 트래픽 채널을 전이하기 위해서 핸드오프 프로세스(Handoff Process)를 필요로 하는데, CDMA 시스템에서는 소프트 핸드오프 개념이 존재한다. 이는 전이될 기지국의 정보를 단말기가 요구하게 된다. 이러한 차원에서 사전에 기지국에 인접 기지국 리스트라는 정보를 할당하여 현재 트래픽 채널이 연결된 단말기에 이 정보를 기지국에 내려준다. 그러나 도심에서 무선환경은 예측이 불가능하므로 이 정보의 정확성이 다소 떨어지며, 핸드오프 성공률을 저하시킨다. 따라서 최적화 작업을 통하여 인접 기지국 리스트 수정이 취해지며, 이를 위해서 시간이 많이 소요된다. 최적화 작업을 줄이고 적기에 시스템을 공급하기 위하여 컴퓨터를 이용하여 리스트를 자동으로 추출하여 신뢰성 있는 인접 기지국 리스트를 얻는다. 결론적으로 이러한 방법을 통하여 조기에 CDMA 시스템 개통을 꾀한다.

종래에는 인접 기지국 리스트를 기지국마다 할당하기 위해서 각 기지국에 대한 의사 잡읍 오프셋(Pseudorandom Noise Offset: PN offset)이 할당된 기지국 배치도를 출력하여 육안으로 보고 손으로 인접 기지국 리스트를 할당하였다.

따라서 기지국 수가 증가할수록 사람이 만드는 에러(Humman Error)가 발생하여 추후, 최적화 작업을 통해 디버깅(Debugging)을 하였다. 이러한 기법은 이전에도 언급한 것처럼 최적화 작업의 지연 요소로서 작용한다.

특히 이러한 방법은 추가 기지국 증설시나 PN 오프셋 증가(Increment) 및 PN 오프셋 배치가 바뀌면 이러한 작업을 다시 해야 하므로 문제가 될 수 있다.

이렇게 할당된 인접 기지국 리스트의 유지 및 보수가 EXCEL이라는 상용 프로그램에서 유지 관리되므로 일관성 있는 유지 및 보수가 힘들다고 말할 수 있다.

따라서 이러한 기능을 추가하는 것이 필요하다고 말할 수 있다.

상기에서 기술한 종래기술에 대한 문제점은 다음과 같다.

육안으로 상대 기지국의 거리와 안테나 메인로브(Mainlobe) 각을 고려했을 때 핸드오프 영역(Handoff Region)에서 후보 PN 오프셋이 들어올 확률을 예측하는데 무리가 있으며, 정확성이 떨어진다.

또 어떤 기지국 PN 오프셋이 순방향 링크(Forward Link) 상에서 먼저 핸드오프 지역에서 신호 레벨(Signal Level)상 도착하는 것을 예측하는 것이 불가능하다.

따라서 아이들(Idle) 핸드오프시 고려되는 확장한 인접 기지국 리스트 메시지(Extended Neighbor List Message)의 우선순위 인덱스(Priority Index)의 설정도 불가능하다.

그러므로 기존의 육안으로 선택하는 방법은 많은 오차를 유발하며, 신뢰성 저하를 초래한다. 그리고 이들 인접 기지국 리스트의 수정에 대한 유지 및 보수에 대한 작업이 미비하며 향후, 히스토리(History) 관리가 필요하다. 특히, 최적화 작업중 수정된 PLD(Programmable Logic Device) 데이터를 시스템에 재로딩하는데 소요되는 시간은 현재 이러한 도구(TOOL)가 부재하여 PLD 조기 적용이 불가능하다는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 보다 정확한 인접 기지국 리스트의 설정을 위해 기지국 안테나 배향 및 기지국간의 상대거리를 토대로 기 설정된 알고리즘을 통하여 정확한 인접 기지국의 후보를 도착 가능 우선 순위로 계산하여 정확성할 필요가 있다.

그렇게 하므로써 이들에 대한 우선 순위에 기초를 두어 확장된 인접 기지국 리스트 메시지의 우선 순위(Priority)의 값 설정이 용이해진다. 특히 이들에 대한 순위에 따라 정렬하여 인접 기지국 리스트를 만들어 단말기의 탐색기(Searcher)가 확률적으로 먼저 도착할 PN 오프셋을 탐색하도록 유도한다. 또한 이러한 파라미터(Parameter)를 데이터베이스(Data Base: DB)로 구축하여 필드에서 최적화 작업시 예측할 수 없는 신호의 유입을 다시 데이터베이스에 PLD에 피드백(feedback)하여 용이하게 인접 기지국 리스트를 구축할 수 있다. 이렇게 구축된 데이터베이스를 PLD 데이터 생성기(Generator)에 입력하여 신속하게 시스템에 PLD를 조기 반영할 수 있도록, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

이러한 도구의 구축은 신뢰성 있는 작업 결과를 유도하여 시스템 조기 안정화를 유도하며 업무 생산성 및 프로세스(Process) 개선에도 지대한 영향을 미친다. 특히 최적화 과정에서 발생 가능한 사소한 문제점에 사전에 예방하며 업무의 표준화를 정착시킬 수 있는 하나의 발판을 마련하는 계기가 된다.

도 1 은 인접 기지국 리스트 계산에 관한 도면.

도 2 는 인접 기지국 리스트 생성 흐름도.

도 3 은 인접 기지국 리스트 생성 및 PLD 흐름도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 바람직한 일 실시예는,

인접 기지국 리스트 및 PLD 데이터 생성은,

기지국에 PN 오프셋을 입력하는 과정;

초기 파라미터 및 환경을 설정하는 과정;

인접 기지국의 후보를 도착 가능 우선순위로 계산하는 과정;

우선순위로 정렬하여 인접 기지국 관리 모듈을 만드는 과정;

PCS인지, 셀룰라인지 판단하는 과정;

PCS면 우선 순위 인덱스를 계산하고, 셀룰라면 다음 단계로 우회시키는 과정;

인접 기지국 리스트 출력 파일을 생성하는 과정; 및

PLD 생성 모듈을 만드는 과정을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 있어서, 인접 기지국 리스트를 생성하는 방법은,

초기 기지국에 PN 오프셋, 위치, 안테나 방향 등의 데이터베이스를 입력하는 과정;

각 기지국 i 중심에서 후보 Ni를 계산하는 과정;

상기 후보 Ni중에서 M까지 정렬하는 과정;

각 기지국 데이터베이스에 인접 기지국 리스트를 갱신하는 과정;

수정 및 보완하는 과정;

PLD 생성기에서 최종 인접 기지국 리스트를 생성하는 과정; 및

최적화 과정을 포함하는 것이 바람직하며,

상기 각 기지국 i 중심에서 후보 Ni를 계산하는 과정은 인접 기지국 리스트 수, M 및 전파 감쇠 지수, γ 등의 초기 파리미터를 설정하는 과정을 구비하는 것이 바람직하며,

상기 최적화 과정을 통해 예기치 못한 오프셋이 추가되는 경우 상기 수정 및 보완하는 과정을 다시 수행하는 것이 바람직하며,

인접 기지국 리스트 생성 및 PLD 데이터 생성을 하는 본 도구는, 구조적으로 모든 계산된 데이터가 입력되어 관리되어지는 데이터베이스 부분과, 계산과 데이터베이스 연결의 부분을 사용자에게 가시화 하는 역할을 담당하는 어플리케이션 부분으로 구성되는 것이 바람직하며,

상기 PN 오프셋을 입렵하는 경우 RDBMS로부터 해당 데이터를 읽어들이는 것이 바람직하며,

상기 인접 기지국 관리 모듈을 만드는 경우 RDBMS와 질의 응답을 통해 상기 RDBMS의 데이터를 갱신하는 것이 바람직하며,

상기 인접 기지국 리스트 출력 파일을 생성하는 경우 RDBMS로부터 해당 데이터를 참조하는 것이 바람직하며,

Φ_t는 중심 기지국에서 인접 기지국을 바라보는 각, Φ는 메인로브, d는 상대거리, γ는 전파 감쇠지수를 나타내는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성 및 동작원리에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 핵심 부분인 인접 기지국 리스트 계산에 대해서 설명하자면 도 1 을 보면 알 수 있다.

도 1 은 이 프로그램의 핵심 부분인 인접 기지국 리스트 계산에 대한 도면이다.

Ψ=10logω

상기 도 1 은, 중심 기지국에서 주위의 기지국들의 메인로브 방향, Φ_t을 계산하는 것을 의미한다. 그러면 주위 기지국의 안테나 일반화된 이득특성은 상기 수학식 1의 G_t(Φ)를 통하여 알 수 있으며, 안테나 이득특성은 일반적으로 메인로브를 중심으로 대칭을 취하므로 상기 수학식 2의 Φ = min( )를 통해 계산할 수 있다.

이러한 안테나 이득을 통하여 중심 기지국 중심에 도달하는 신호세기를 구하면, 상기 수학식 4의 ω를 통해 얻을 수 있다. 이때, Φ - Φ_t는 중심 기지국에서 인접 기지국을 바라보는 각 Φ_t와 메인로브 Φ와의 차이를 나타내며, 이 값이 안테나 이득 특성 식에 대입되어 안테나 이득이 계산된다. 또 상대거리 d는 Km단위가 되며, γ는 전파 감쇠지수를 나타낸다. 도심에서 일반적인 유효 값은 3 ~ 4.5 정도가 된다고 알려져 있다. 위와 같은 계산을 각 중심 기지국으로부터 모든 인접 기지국 섹터마다 계산되어 지며 이 값은 다시 dB로 환산되어 진다.

만약, N 개의 기지국이 존재하고 모두 3섹터 안테나 타입을 취하면, 계산되는 양은 3N - 1이 된다. 이 3N - 1의 후보 중에서 신호 세기 순서로 정렬하여 제일 큰 위로부터 인접 기지국 리스트 크기, N만큼을 선택하게 된다. 이와 같은 인접 기지국 리스트, N은 데이터베이스에 입력되어 진다. 이들의 값은 시스템에서 원하는 형태의 레코드 포맷을 갖게끔 재수정되어 PLD로 변환되어진다.

위와 같은 계산 방법은 단순한 계산을 취하므로 신뢰성을 배가시키며, 도심지역의 특성을 반영(빌딩밀집 지역)하여 전파 감쇠 지수만 변화시켜 부분적인 전파특성을 반영할 수도 있다. 또 안테나 이득 특성 식에서 제곱의 형태를 취했는데 만약, 안테나 대역폭이 작을 경우 3 ~ 4 제곱을 통해 대역폭(BW) 특성을 반영할 수 있다.

각 레코드의 효율적인 관리를 위하여 관계형 데이터베이스를 사용하며 언제든지 필드 환경을 반영할 수 있도록 데이터베이스에서 변경이 가능하며, 보고서 (Report)형태로 출력이 가능하여 분석이 용이하다.

본 도구는 구조적으로 데이터베이스 부분과 어플리케이션 등 두 가지 부분으로 구성되어 있다. 모든 계산된 데이터는 데이터베이스에 입력되어 관리되어지고, 어플리케이션 부분은 계산과 데이터베이스 연결의 부분을 사용자에게 가시화 하는 역할을 담당한다.

도 2 에 나타난 블록도를 통하여 본 도구(tool)에 대한 동작을 설명하기로 한다.

초기 기지국에 PN 오프셋, 안테나 방향, 위치 등의 데이터베이스를 입력한 다음, 각 기지국i 중심에서 후보 Ni를 계산한다. 이때 인접 기지국 리스트 수인 M 및 전파 감쇠 지수인 γ등 초기 파이미터들을 설정한다. 다음으로 상기 후보 Ni중에서 M까지 정렬(sorting)한 후, 각 기지국 데이터베이스에 인접 기지국 리스트를 갱신(update) 한다. 수정 및 보완과정을 거쳐 PLD 생성기에서 인접 기지국 리스트를 생성한다. 마지막으로 최적화 과정을 거친다.

상기에서 언급한 알고리즘을 바탕으로 각 기지국에 대한 후보를 계산하여 데이터베이스에 자동으로 입력되어 최종 PLD 데이터로서 출력을 하게끔 도모한다.

특히 이러한 흐름에 최적화 과정을 통한 예기치 못한 오프셋을 추가하게 된다. 이 도구의 플랫폼은 윈도우 환경에서 작동하므로 용이하게 사용자가 사용할 수 있다.

상기와 같이 동작하는 본 발명은, 인접 기지국 리스트 자동 생성 도구를 사용하면 여러 가지 효과를 볼 수 있다.

첫 번째로는 지금 현재까지 운영자(operator)가 육안으로 작성했던 방법으로 인하여 파생되었던 부정확성과 오차가 최소화될 수 있다는 점이다. 특히 입력 기지국 수가 많을수록 이러한 오차는 증대되며 작업시간도 장기화된다. 따라서 도구를 사용함으로서 이러한 문제점을 막을 수 있다.

두 번째로는 업무 프로세스의 개선이라 볼 수 있다. 이렇게 생성된 인접 기지국 리스트를 데이터베이스로 관리함으로 인하여 추후 최적화 작업을 통하여 필드 환경을 반영이 용이하다.

이는 단지 부분적인 레코드 수정과 삭제를 통해서 손쉽게 변경이 용이하다. 그럼으로써 작업의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 최종적인 데이터베이스 안의 레코드를 시스템 변수(BTS ID, BSC ID, SECTOR ID, MSC ID 등)들과 연결하여 PLD 형태를 쉽게 줄이는 것이 가능하다. 이는 업무 프로세서의 개선을 가져온다.

세 번째로는 PCS SPEC.에 의하면 단말이 아이들 상태에서는 기지국으로부터 확장된 인접 기지국 리스트 갱신 메시지를 받게 되어 있다. 그러나 이 메시지 포맷에서는 우선 순위 인덱스라는 항목이 있는데, 이는 단말의 탐색기에게 오프셋 탐색 우선 순위를 부여하는 기능인데, 본 도구를 이용하면 이러한 우선 순위를 결정하는 것이 가능하다. 특히 이러한 우선 순위별로 데이터를 형성함으로써 단말이 핸드오프 영역에서 유효 신호가 포착될 가능성이 있는 오프셋을 먼저 탐색하고 임계치 이상의 오프셋을 선정하므로 탐색기의 부하(Load)를 줄이며, 핸드오프 영역에서 타겟(Target) 기지국 신호가 페이딩(Fading)에 의하여 신호 변화 주파수가 크므로 이러한 영향으로 인하여 조기 포착 가능성이 요구되어 진다. 따라서 우선 순위별 배치로 인하여 조기 포착이 가능하며, 궁극적으로 핸드오프 영역을 축소시키며, 결과적으로 기지국 시스템 용량을 증가시키게 된다. 본 도구를 사용함으로써 업무 프로세스 개선 및 최적에 기여하게 된다.

Claims (9)

1. 인접 기지국 리스트 및 PLD 데이터 생성은,

   기지국에 PN 오프셋을 입력하는 과정;

   초기 파라미터 및 환경을 설정하는 과정;

   인접 기지국의 후보를 도착 가능 우선순위로 계산하는 과정;

   우선순위로 정렬하여 인접 기지국 관리 모듈을 만드는 과정;

   PCS인지, 셀룰라인지 판단하는 과정;

   PCS면 우선 순위 인덱스를 계산하고, 셀룰라면 다음 단계로 우회시키는 과정;

   인접 기지국 리스트 출력 파일을 생성하는 과정; 및

   PLD 생성 모듈을 만드는 과정을 포함하여 이루어지는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 인접 기지국 리스트를 생성하는 방법은,

   초기 기지국에 PN 오프셋, 위치, 안테나 방향 등의 데이터베이스를 입력하는 과정;

   각 기지국 i 중심에서 후보 Ni를 계산하는 과정;

   상기 후보 Ni중에서 M까지 정렬하는 과정;

   각 기지국 데이터베이스에 인접 기지국 리스트를 갱신하는 과정;

   수정 및 보완하는 과정;

   PLD 생성기에서 최종 인접 기지국 리스트를 생성하는 과정; 및

   최적화 과정을 포함하는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 기지국 i 중심에서 후보 Ni를 계산하는 과정은 인접 기지국 리스트 수, M 및 전파 감쇠 지수, γ 등의 초기 파리미터를 설정하는 과정을 구비하는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 최적화 과정을 통해 예기치 못한 오프셋이 추가되는 경우 상기 수정 및 보완하는 과정을 다시 수행하는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 인접 기지국 리스트 생성 및 PLD 데이터 생성을 하는 본 도구는, 구조적으로 모든 계산된 데이터가 입력되어 관리되어지는 데이터베이스 부분과, 계산과 데이터베이스 연결의 부분을 사용자에게 가시화 하는 역할을 담당하는 어플리케이션 부분으로 구성되는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 PN 오프셋을 입렵하는 경우 RDBMS로부터 해당 데이터를 읽어들이는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 인접 기지국 관리 모듈을 만드는 경우 RDBMS와 질의 응답을 통해 상기 RDBMS의 데이터를 갱신하는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 인접 기지국 리스트 출력 파일을 생성하는 경우 RDBMS로부터 해당 데이터를 참조하는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.
9. 제 1 항에 있어서, Φ_t는 중심 기지국에서 인접 기지국을 바라보는 각, Φ는 메인로브, d는 상대거리, γ는 전파 감쇠지수를 나타내는, 인접 기지국 리스트 자동 추출 방법.

Images