KR100259860B1 - 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 그룹화와 언그룹화 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 셀 환경에서의 전력 제어에 의해 각 셀을 그룹화 및 언 그룹화를 통해 셀간의 핸드오프 신호를 저하시킴으로써 가입자에게 더 좋은 품질의 서비스와 기지국에 신호에 의한 부하를 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 중심 셀의 전력을 점점증가시켜 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 1 단계; 중심 셀이 나머지 셀을 커버할 때까지 계속 전력을 증가시키고, 주변 셀은 상대적으로 점점 전력의 세기를 낮추어 셀반경이 작게 유지하여 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 2 단계; 및 중심 셀이 주변 셀을 커버할 만큼의 전력으로 증가하고, 주변 셀은 점점 전력을 낮추어 중심 셀이 전체를 커버할 때에는 전력을 끄는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는 셀의 그룹화 방법과, 그룹화된 셀에 있어서, 중심 셀의 전력을 점점 감소시키고, 주변셀의 전력을 켜서 점점 전력을 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 단계; 중심셀의 전력을 원상태의 전력이 될 때까지 점점 감소시키고, 주변 셀의 전력을 원상태가 될 때까지 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 단계; 및 중심 셀과 주변 셀이 그룹화하기 이전 상태의 전력을 유지하도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 그룹화와 언그룹화

본 발명은 마이크로 셀 환경에서 가입자에게 더 좋은 품질의 서비스와 기지국에 신호에 의한 부하를 감소시키는 기술에 관한 것으로서, 특히 마이크로 셀 환경에서 여러개의 셀을 전력 제어로 마치 하나의 마이크로 셀로 그룹화하여 운용하다가 많은 가입자가 발생시에는 기존의 상태로 언그룹화하여 다시 원래의 작은 셀로 운용하는 방법에 관한 것이다.

종래의 CDMA(Code Division Multiple Access) 셀룰라 시스템에서는 하나의 교환국에 12개의 기지국 제어장치가 연결되어 있고, 그리고 각 기지국 제어장치에는 16개 또는 48개의 BTS(Base Station Transceiver System)가 연결되어 하나의 시스템을 형성하고 있다.

교환국과 기지국 제어장치, 그리고 기지국 제어장치와 BTS는 같은 국사안에 있고 BTS는 원하는 가입자가 있는 지역에 설치하게 된다. 또한 위치등록, 가입자 정보관리, 호처리 및 부가 서비스, 인증센터와 접속, SMS(Short Message Service) 지원기능 등에 관련하여 홈 위치 등록기가 다수의 교환국을 커버한다.

이러한 구조에서 가입자의 신호는 공중상에서 고주파수 신호로 송신한 것을 BTS에서 수신하여 낮은 주파수로 변화시키고, 또한 디지틀 신호로 변조하여 신호를 기지국 제어장치로 보내고, 기지국 제어장치에서는 이 신호를 보코딩(Vocoding)하여 교환국으로 전해지면 원하는 가입자에게로 전달된다. 이때 만약 유선 가입자에게로 가는 신호이면 교환국을 통해 PSTN(Public Switched Telephone Network : 공중 교환 전화 망)망을 통해 공중을 통해 원하는 가입자에게 전달된다.

각 BTS는 하나의 셀 또는 섹터를 커버하게 되는데 이 셀은 가입자의 용량(13k 보코더시에 14채널, 8k 보코더시에 20채널정도)이 정해지면 유동적으로 변하지 못한다. 그래서 가입자가 많다가 갑자기 빠져나가는 곳에서는 많은 효율의 손실을 가져오게 되고, 고속 가입자가 이동시에는 핸드오버를 계속시켜야 하는 일의 부하와 이로 인해 호가 단절되는 경우가 발생한다.

그리고, 도심 고주파수 환경에 맞는 장비를 설치하는데 어려움이 있고, 또한 많은 가입자의 증가로 인해 요구되는 용량 증대에 어려움이 있게 된다. 그래서, 용량 증대를 위해 점점 셀이 작아지고 있고 이로 인하여 불필요한 핸드오프가 증대되어 호의 성능이 저하된다.

현재의 기지국의 내부 구조를 보면 섹터셀 구조로 한 기지국이 각각의 섹터별로 안테나가 있어서 교환국→기지국 제어장치→BTS로 내려온 신호를 각각 섹터별로 해당되는 PN(Pseudo Noise) 오프셋과 사용하고자 하는 롱 코드 그리고 각 채널의 왈쉬코드를 모듈레이터 칩에서 곱하여 송신한다.

채널 카드를 살펴보면 이 안에 2개의 모듈레이터 칩이 존재하고 있는데, 이 모듈레이터에 8개의 채널이 존재하여 하나의 채널 카드에는 16채널이 존재하게 된다. 각 채널에서 3개의 섹터로 갈 수 있는 3가지 경로가 제공되어 각 채널의 출력을 합하여 보낸다.

이러한 구조에서 각 섹터사이에서 단말기가 이동시에는 핸드오버가 발생케 되어 호가 끊어지는 경우가 생긴다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다수의 셀들이 호가 많아졌다가 적어지는 시각에 하나의 기준 셀의 전력을 높여서 다른 나머지 셀의 가입자를 기준셀로 핸드오프시켜 흡수시켜 그룹화하고, 호가 다시 많아지는 시간에 다시 기준 셀의 전력을 낮추고 나머지 다른 셀의 전력을 점점 키우는 언그룹화를 하여 다시 원래의 셀의 상태로 돌아가도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 매크로 환경에서의 전체 구성도

도 2 은 마이크로 셀 시스템에서의 전체 구성도

도 3 은 그룹화를 시작하기 전의 초기의 셀 구조

도 4 는 그룹화의 초기 단계

도 5 은 그룹화의 중기 단계

도 6 는 그룹화의 말기 단계

도 7 는 언그룹화를 시작하기 전의 초기의 셀 구조

도 8 은 언그룹화의 초기 단계

도 9 은 언그룹화의 중기 단계

도 10 은 언그룹화의 말기 단계

본 발명에 의한 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용하여 그룹화와 언그룹화를 달성하기 위한 본 발명중 그룹화를 위한 바람직한 일 실시예는, 중심 셀의 전력을 점점증가시켜 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 1 단계;

중심 셀이 나머지 셀을 커버할 때까지 계속 전력을 증가시키고, 주변 셀은 상대적으로 점점 전력의 세기를 낮추어 셀반경이 작게 유지하여 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 2 단계; 및

중심 셀이 주변 셀을 커버할 만큼의 전력으로 증가하고, 주변 셀은 점점 전력을 낮추어 중심 셀이 전체를 커버할 때에는 전력을 끄는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 있어서, 사용자가 적을 때 그룹화를 수행하는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 언그룹화 방법의 바람직한 일 실시예는,

그룹화된 셀에 있어서, 중심 셀의 전력을 점점 감소시키고, 주변셀의 전력을 켜서 점점 전력을 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 1 단계;

중심셀의 전력을 원상태의 전력이 될 때까지 점점 감소시키고, 주변 셀의 전력을 원상태가 될 때까지 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 2 단계; 및

중심 셀과 주변 셀이 그룹화하기 이전 상태의 전력을 유지하도록 하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 있어서, 사용자가 많을 때 언그룹화를 수행하는 것이 바람직하다.

일단 도 2 을 참고로 그룹화와 언그룹화가 사용될 마이크로 셀 시스템을 설명하면, 현 마이크로 시스템은 PCS에서 설치되는 기지국을 디지털 하드웨어 부분과 고주파수 트랜시버 부분들을 분리하고, 이 사이를 SCM(Subcarrier Multiplexing)기술을 바탕으로 한 광섬유를 이용하여 연결하였다. 즉, 이 구조는 자원을 중앙에서 관리하며 다수의 마이크로 셀을 지원할 수 있는 기존의 기지국의 디티털 하드웨어 부분을 담당하는 소형기지국(micro Base Station Tranceiver : mBSC)로 나위어지고 이사이를 광케이블로 연결하는 구조로 되어 있다.

mBSC는 소형기지국을 중앙 집중관리하며 각 셀로 가는 채널을 동적으로 할당하여 트래픽의 증가에 따라 시스템 용량을 경제적으로 확장하여 최적의 상태를 만족할 수 있는 셀 설계가 가능한 구조이다.

이들 소형 기지국에 GPS(Global Position System) 수신기를 별도로 설치하지 않고, mBSC의 GPS 수신기에서 출력되는 기준 클럭 신호를 HFR 네트워크를 통해 전송하여 각 소형 기지국간의 동기를 유지한다. 이렇게 함으로써 mBSC 가격을 절감하고 무게 및 크기를 줄일 수 있으며, GPS 안테나 설치가 어려운 실내, 터널의 음영지역에도 유연한 셀 설계가 가능해진다. 이러한 기능을 보유한 시스템 및 네트워크는 타 통신망과의 연동이 용이하며, 다양한 무선통신 서비스에 유연하게 대응할 수 있게 한다.

이러한 시스템에서 다수의 셀들을 동적으로 그룹화·언그룹화하여 사용함으로써 유동적인 트래픽에 따라 최적의 셀 커버리지와 캐퍼시티간의 조화를 이룰수 있게 된다.

이중 8셀을 하나의 셀로 그룹화하는 과정을 도 3, 도 4, 도 5, 그리고 도 6 를 참고로 설명하면,

다수의 셀들이 호가 많아졌다가 적어지는 시각에 도 3 의 초기의 8개의 셀 상태에서 도 4 과 같이 중심 셀의 전력을 점점 증가시킨다. 중심 셀의 전력의 증가로 인해 기준 셀과 주변 셀의 경계선에 있게 되는 단말기는 기준셀로 핸드오버되게 된다.

도 5 와 같이 나머지으 셀을 커버할 때까지 계속 전력을 증가시킨다. 이때 나머지의 셀은 상대적으로 점점 전력의 세기를 낮추어 셀반경을 작게 유지한다. 이때도 마찬가지로 기준 셀과 옆셀의 경계선에 있는 단말기는 기준셀로 핸드오버 되게 된다.

도 6 와 같이 8개의 셀을 커버할 만큼의 전력으로 증가하고, 반대로 나머지의 셀은 점점 전력을 낮추다가 기준 셀이 전체를 커버할 때에는 전력을 끄면 8개의 셀은 마치 하나의 기준 셀로 그룹화하여 운영되어진다.

또한 8개의 셀로 언그룹화 하는 과정을 도 7, 도 8, 도 9 그리고 도 10 를 참고로 설명하면,

도 7 과 같이 그룹화된 상태에서 도 8 과 같이 기준 셀의 전력을 점점 감소시키고, 나머지의 셀은 전력을 켜서 점점 전력을 증가시킨다. 기준 셀의 전력의 증가로 인해 기준 셀과 옆셀의 경계선에 있게 되는 단말기는 기준셀로 핸드오버되게 된다.

도 9 와 같이 기준 셀은 계속적으로 원상태의 전력으로 점점 감소시키고, 이에 반해 나머지 셀의 크기는 점점 원상태의 전력으로 점점 증가시킨다. 이때도 마찬가지로 기준셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기는 기준 셀로 핸드오버 되게 된다.

도 10 과 같이 기준 셀과 너머지 셀이 원상태의 전력을 유지하여 그룹화하기전의 상태로 언그룹화된다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명은, 용량이 필요한 때에는 여러셀로 운용하다가 사용자가 적어지는 때에는 그룹화하여 여러셀을 마치 하나의 셀로 운용하여 핸드오버 발생을 억제하여 호의 성공률을 높이고, 기지국의 부하도 줄이고 또한 용량이 필요한 시기에는 그룹화된 셀을 그전의 상태로 언그룹화하여 운영함으로써, 사용자의 트래픽의 요구에 따라 다양하게 적을할 수 있도록 셀의 재배치가 가능해진다.

Claims (4)

1. 중심 셀의 전력을 점점증가시켜 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 1 단계;

   중심 셀이 나머지 셀을 커버할 때까지 계속 전력을 증가시키고, 주변 셀은 상대적으로 점점 전력의 세기를 낮추어 셀반경이 작게 유지하여 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 2 단계; 및

   중심 셀이 주변 셀을 커버할 만큼의 전력으로 증가하고, 주변 셀은 점점 전력을 낮추어 중심 셀이 전체를 커버할 때에는 전력을 끄는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는, 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 그룹화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 사용자가 적을 때 그룹화를 수행하는, 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 그룹화 방법.
3. 그룹화된 셀에 있어서, 중심 셀의 전력을 점점 감소시키고, 주변셀의 전력을 켜서 점점 전력을 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 1 단계;

   중심셀의 전력을 원상태의 전력이 될 때까지 점점 감소시키고, 주변 셀의 전력을 원상태가 될 때까지 증가시켜, 중심 셀과 주변 셀의 경계선에 있는 단말기가 중심 셀로 핸드오버되게 하는 제 2 단계; 및

   중심 셀과 주변 셀이 그룹화하기 이전 상태의 전력을 유지하도록 하는 제 3 단계를 포함하여 이루어지는, 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 언그룹화 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 사용자가 많을 때 언그룹화를 수행하는, 마이크로셀 환경에서의 전력 제어를 이용한 언그룹화 방법.

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