KR100273133B1 - 코드분할다중접속셀룰라이동통신시스템에서핸드오프서비스를위한채널할당및해제방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 셀룰러 이동통신 시스템에서의 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 및 해제 방법에 관한 것이다. 전파 환경이 열악해 짐에 따라 호 중단 확률이 높아지고 불필요한 소프트 핸드오프가 발생하는 문제점을 해결하기 위하여, 이동국은 기지국으로 핸드오프 서비스를 요구할 때 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 신호 세기 및 신호 세기의 변화율을 함께 보고하고 기지국은 이동국의 진행 방향을 고려하여 핸드오프 서비스를 제공하므로써 전체적인 채널 사용 효율을 높이고 신규 호의 호의 차단율을 최대한 낮추며 핸드오프 서비스의 성공확률을 증가시킬 수 있는 핸드오프 서비스 방법이 제시된다.

Description

코드 분할 다중 접속 셀룰라 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 및 해제 방법{The method of channel allocation and release for handoff service in CDMA system}
본 발명은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access ; 이하 CDMA라 함) 셀룰러 이동통신 시스템에서의 핸드오프 서비스 방법에 관한 것으로, 특히 효율적인 핸드오프 서비스 수행으로 호 차단율을 낮추고 채널 사용 효율을 높일 수 있는 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 및 해제 방법에 관한 것이다.
도 1은 IS-95 CDMA 셀룰라 시스템에서 기지국간 거리에 따른 파일럿 신호 세기의 변화를 나타낸 그래프이다. 이동국이 기지국 1(BS1)에서 기지국 2(BS2)로 움직일 때 기지국 2(BS2)의 파일럿 신호 레벨(B)이 T_ADD보다 큰 경우 이동국은 파일럿 세기 측정 메시지(Pilot Strength Measurement Message ; 이하PSMM 라 함)를 기지국 1(BS1)에 전송한다. 기지국 1(BS1)은 핸드오프 방향 메세지(Handoff Direction Meassage ;이하 HDM라 함)를 통하여 이동국에 기지국 2(BS2)의 트래픽 채널을 할당하고 기지국 2(BS2)의 파일럿 신호를 활성군(active set)에 포함시킬 것을 명령한다. 이때 이동국은 기지국 1(BS1) 및 기지국 2(BS2)와 동시에 통화로를 형성한다. 이동국이 점차 기지국 2(BS2)에 가까워짐에 따라 기지국 1(BS1)의 파일럿 신호의 세기가 T_DROP이하로 떨어진다. 이때 이동국은 타이머를 작동켜 T_TDROP 초만큼 후에 기지국 1(BS1)의 파일럿 신호의 세기(A)를 측정한다. 기지국 1(BS1)의 파일럿 신호의 세기(A)가 여전히 T_DROP 이하로 떨어져있는 상태라면 기지국 1(BS1)과의 통화로를 해제하기 위하여 기지국 1(BS1)에 PSMM 메시지를 전송한다. PSMM 메시지를 수신한 기지국 1(BS1)은 이동국에 핸드오프 지시 메시지를 통하여 기지국 1(BS1)과 통화중인 채널을 해제시키며 이때 핸드오프가 종료된다. 이때 T_ADD 되는 시점부터 T_TDROP에 의하여 채널이 해제되는 지역을 소프트 핸드오프 영역(C)이라고 한다.
CDMA 셀룰러 이동통신 시스템에서 발생하는 이러한 소프트 핸드오프 호는 다음의 두가지 종류가 있다. 즉, 소프트 핸드오프 영역 밖에서 호가 발생한 다음 이동국이 이동하여 소프트 핸드오프 영역을 통과하면서 발생하는 핸드오프와 핸드오프 지역에서 신규 호가 발생하여 서비스 셀과 통화로가 형성된 후 바로 인접 기지국에 핸드오프 서비스를 요청하는 핸드오프 호이다. 또한 두 번째의 경우와 같은 핸드오프는 그 인접 기지국에 가까워지는 이동국에서 발생하는 핸드오프 호와 그 인접 기지국으로부터 멀어지는 이동국에서 발생하는 핸드오프 호의 두가지가 있다.
핸드오프 서비스 절차 수행시 만약 이동국이 T_ADD 시점에서 기지국 2(BS2)의 트래픽 부하 및 채널 사정으로 핸드오프 서비스를 받지 못하는 경우 T_COMP시점까지 핸드오프 서비스가 보류된다. T_ADD 지점에서 핸드오프 서비스를 제공받지 못한 이동국은 T_COMP 지점으로 접근하는 동안 기지국 1(BS1)과는 점점 멀어지므로 전파환경이 열악해질 경우 호 중단 확률이 높아진다. 만약 T_COMP 시점에서도 핸드오프 서비스를 받지 못하는 경우 핸드오프 서비스 실패가 발생하며 기지국 1(BS1)로부터의 신호가 약해질 경우 그 호는 중단된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 시린 테키너리(Sirin Tekinary)는 측정 기초 우선 스킴(Measurement-Base Prioritization Scheme ;이하 MBPS라 함) 핸드오프 방식을 제안하였다. MBPS 핸드오프 방식에서 이동국이 핸드오프 호를 요구하였는데 기지국에서 서비스할 채널이 없는 경우 그 핸드오프 호를 큐에 대기시킨다. 핸드오프 서비스를 제공받지 못한 이동국은 기지국에 주기적으로 기지국의 신호 세기를 측정하여 보고한다. 기지국의 큐에 대기중인 핸드오프 호가 한 개 이상일 때 핸드오프 우선순위는 이동국에서 주기적으로 측정하여 보고하는 기지국의 신호세기에 의해서 결정된다. 기지국은 기존에 진행중인 호가 종료되었을 때 이 우선순위에 따라서 핸드오프 서비스를 수행한다. 그러나 이 방식은 단순히 이동국에서 측정하여 보고한 기지국의 신호 세기만을 근거로하여 우선 순위를 결정할뿐 이동국의 이동 방향을 고려하지 않았기 때문에 기지국에서 멀어지고 있는 이동국에 대해서도 핸드오프 서비스를 제공하였다. 이에 따라 전체적인 채널 사용 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이동국이 기지국에 핸드오프 서비스를 요구할 때 기지국은 이동국의 이동 방향을 고려함으로써 불필요한 소프트 핸드오프를 억제하여 전체적인 채널 사용 효율을 높이고 신규호 차단율을 최대한으로 낮추면서 동시에 핸드오프 서비스 성공율을 높일 수 있는 코드 분할 다중 접속 셀룰러 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 및 해제 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드분할 다중 접속 셀룰러 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 방법은 기지국에 도착한 호가 핸드오프를 요구하는 호인지 신규 호인지를 판단하는 단계와, 상기 호의 종류를 판단한 결과 핸드오프 요구 호인 경우에는 사용 가능한 채널 수가 사용자가 할당한 여유 채널 수(r) 보다 더 큰지를 판단하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널 수를 판단한 결과 사용 가능한 채널이 사용자가 할당한 여유 채널 수보다 더 큰 경우에는 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널의 수를 판단한 결과 사용 가능한 채널이 사용자가 할당한 여유 채널 수보다 작은 경우에는 신호 세기의 변화율이 음인지 양인지를 판단하는 단계와, 상기 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 신호 세기의 변화율이 음인 경우에는 핸드오프 호를 무시하고 서비스를 종료하는 단계와, 상기 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 변화율이 양인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지 판단하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행하고 서비스를 종료하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하지 않은 경우에는 핸드오프를 요구하는 호를 큐에 대기시키고 종료하는 단계와, 상기 호의 종류를 판단한 결과 신규 호인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지를 판단하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 기지국에 도착한 신규 호를 처리하고 서비스를 종료하는 단계와, 상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하지 않은 경우에는 신규 호를 거절하고 서비스를 종료하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 해제 방법은 해제된 채널이 있는지를 판단하여 해제된 채널이 없는 경우에는 채널 해제 절차를 종료하는 단계와, 상기 해제된 채널의 존재 여부 판단 결과 해제된 호가 있는 경우에는 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는지를 판단하는 단계와, 상기 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호의 존재 여부 판단 결과 큐에 대기중인 호가 없는 경우에는 상기 해제된 채널이 있는지를 판단하는 단계로 진행하는 단계와, 상기 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호의 존재 여부 판단 결과 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는 경우에는 큐에 대기중인 호에 대해 핸드오프 서비스를 수행하고 채널 해제 절차를 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 IS-95 CDMA 셀룰라 시스템에서 기지국간 거리에 따른 파일럿 신호 세기의 변화를 나타낸 그래프.
도 2는 핸드오프 지역에서 이동국의 진행방향과 핸드오프 발생 관계를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 기지국의 채널 할당 절차를 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 기지국의 채널 해제 절차를 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
BS : 기지국 MS : 이동국
A : 기지국 1의 파일럿 신호 레벨 B : 기지국 2의 파일럿 신호 레벨
C, 21, 22 : 소프트 핸드오프 영역
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 핸드오프 지역에서 이동국의 진행 방향과 핸드오프 발생 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 화살표는 이동국의 진행방향을 나타내며 BS1drop, BS1add, BS2drop, BS2add는 각 셀의 핸드오프 파라미터 T_DROP 및 T_ADD에 의해서 결정되는 경계선을 나타낸다. 또한 이동국이 셀 1에서 셀 2로 이동할 경우에는 BS2add로부터 BS1drop까지가 소프트 핸드오프 영역(21)이고 이동국이 셀 2에서 셀 1으로 이동할 경우에는 BS1add로부터 BS2drop까지가 소프트 핸드오프 영역(22)이다.
핸드오프 지역에서 신규 호가 발생하여 서비스 셀과 통화로가 형성된 후 바로 인접 기지국에 핸드오프 서비스를 요청하는 핸드오프 호를 T2_HC(Type 2 Handoff Call) 이라고 하자. T2_HC는 기지국에 가까워지는 이동국과 멀어지는 이동국에서 발생된 것으로 나눌 수 있다. 이동국 1(MS1)은 기지국 2(BS2)와 통화로가 형성되어 있고 호 시작과 동시에 기지국 1(BS1)에 핸드오프를 요구하며 기지국 1(BS1)로부터 멀어지고 있다. 또한 이동국 3(MS3)은 기지국 2(BS2)와 통화로가 형성되어 있고 호 시작과 동시에 기지국 1(BS1)에 핸드오프를 요구하며 기지국 1(BS1)로 접근하고 있다. 기지국 기지국 1(BS1)에서 볼 때 이동국 3(MS3)은 기지국 1(BS1)에 점점 접근하고 있으므로 기지국 1(BS1)은 이동국 3(MS3)에 가능한 빨리 그리고 반드시 핸드오프 서비스를 제공해야 된다. 그러나 핸드오프를 요구한 이동국 1(MS1)은 기지국 1(BS1)로부터 점점 멀어지고 있으므로 시간이 경과됨에 따라 자연적으로 핸드오프 영역을 벗어나게 된다. 따라서 기지국 1(BS1)은 여유 채널이 부족한 경우 이동국 1(MS1)이 요청한 핸드오프 호를 무시할 수 있다.
종래의 MBPS 핸드오프 방식은 이동국의 진행 방향을 고려하지 않았기 때문에 기지국 1(BS1)에서 이동국 1(MS1)과 이동국 3(MS3)은 동일하게 취급된다. 따라서 이동국 1(MS1)의 핸드오프 요구 호는 채널이 부족할 경우 무시될 수 있음에도 불구하고 MBPS 핸드오프 방식에서는 이동국 1(MS1)의 핸드오프 요구 호가 신규 호보다 높은 채널 사용 우선권을 가지고 서비스된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 이동국이 핸드오프 서비스를 요구할 때 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 신호세기 및 신호세기의 변화율을 함께 보고한다. 기지국은 이동국에서 보고한 신호세기의 변화율을 조사하여 이동국의 진행방향을 추정한다. 기지국은 핸드오프 서비스를 요청한 이동국의 진행 방향이 기지국과 멀어지는 방향이라고 판단하면 기지국의 가용 채널 상황에 따라서 그 핸드오프 호를 무시할 수 있다. 그 반대인 경우 기지국은 핸드오프 요구 호에 신규호 보다 높은 채널 사용 우선권을 주어 핸드오프 서비스를 수행한다.
도 3은 본 발명에 따른 기지국의 채널할당 절차를 나타낸 흐름도로서, 이동국은 핸드오프 서비스를 요청할 때 서비스 중인 기지국과 인접 기지국의 신호세기 및 신호세기의 변화율을 함께 보고한다. 이동국은 핸드오프 서비스를 제공받지 못하였을 경우 계속해서 주기적으로 기지국의 신호세기 및 신호세기의 변화율을 기지국에 보고하며 핸드오프 서비스를 제공받았을 때 더 이상 기지국에 기지국의 신호세기 및 변화율을 보고하지 않는다. 상세한 서비스 방법은 다음과 같다.
먼저 기지국은 기지국에 도착한 호가 핸드오프를 요구하는 호인지 신규 호인지를 판단(301)한다. 판단 결과 핸드오프 요구 호인 경우에는 사용 가능한 채널 수가 r(사용자가 할당한 여유채널 수)개 이상인지를 판단(302)한다. 이때 사용 가능한 채널 수의 판단 기준이 되는 수 r은 서비스 상황 및 사용자에 따라 달라질 수 있는 변수이다. 사용 가능한 채널의 수를 판단한 결과, 여유 채널이 r개 이상인 경우에는 무조건 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행(303)하고 여유 채널이 r개 이하인 경우에는 신호 세기의 변화율이 음인지 양인지를 판단(304)한다. 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 신호 세기의 변화율이 음인 경우에는 이동국이 기지국에서 멀어진다고 판단하여 핸드오프 호를 무시(305)하고 서비스를 종료한다. 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 변화율이 양인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지 판단(306)한다. 사용 가능한 채널이 한 개라도 존재하면 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행(303)하고 사용 가능한 채널이 존재하지 않으면 핸드오프를 요구하는 호를 큐에 대기(307)시킨다. 기지국은 큐에 대기중인 이동국이 주기적으로 보고하는 기지국의 신호세기의 변화율을 감시한다. 기지국은 신호세기의 변화율을 근거로 이동국의 방향을 계속 감시한다. 큐에 대기중인 이동국이 방향을 바꾸어 기지국으로부터 멀어지고 있다고 판단할 때 그 이동국을 큐에서 삭제한다.
기지국의 큐 내부에서 우선순위는 이동국에서 측정된 값이 보고될 때 마다 갱신된다. 기지국의 큐에서 i번째로 대기중인 이동국이 보고하는 기지국의 신호세기의 변화율을 deltai, 신호의 세기를 srengthi라고 할 때 costi는 다음의 수학식과 같이 정의 할 수 있다.
Costi=w1X δai+ w2X Strengthi
여기서 w1, w2는 가중치를 나타낸다. 즉, w1, w2는 w1+w2= 1 조건을 만족하는 가중치를 나타낸다. 셀 반경이 작다면 핸드오프 영역도 작아 지므로 이동국이 핸드오프 서비스를 위하여 큐에 대기하는 시간이 작아진다.
따라서, 이와 같은 환경에서는 w2 값이 커지고 반대로 셀 반경이 크다면, 이동국은 큐에 오래동안 대기할 수 있으므로 w1의 값이 커진다(0.5 이상).
이와 같이, w1과 w2는 셀 환경에 맞추어 설계될 수 있다.
대기중인 핸드오프 호의 우선 순위는 식(1)을 이용하여 계산한 비용이 가장 큰 호가 가장 높은 서비스 우선 순위를 갖는 것으로 한다.
단계(301)에서 기지국에 도착한 호가 핸드오프 요구 호가 아닌 신규 호인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지를 판단(308)한다. 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 기지국에 도착한 신규 호를 처리(309)하고 서비스를 종료한다. 만약 사용 가능한 채널이 존재하지 않으면 도착한 신규 호를 거절(310)하고 서비스를 종료한다.
도 4는 본 발명에 따른 기지국의 채널 해제 절차를 나타낸 흐름도이다. 먼저 기지국은 해제된 채널이 있는지를 판단(401)하여 해제된 채널이 없는 경우에는 채널 해제 절차를 종료하고 해제된 호가 있는 경우에는 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는지를 판단(402)한다. 만약 큐에 대기중인 호가 없는 경우에는 단계(401)로 진행하여 해제된 채널이 있는지를 판단한다. 큐에 대기중인 호의 존재 여부 판단 결과 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는 경우에는 큐에 대기중인 호에 대해 상기 수학식의 우선 순위에 따라서 핸드오프 서비스를 수행(403)하고 채널 해제 절차를 종료한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 불필요한 핸드오프 호를 무시함으로써 채널 사용 효율을 높일 수 있고 트래픽 부하가 높을 때 신규호 및 긴급한 핸드오프 호를 보호할 수 있다. 또한 이동국이 핸드오프를 요구할 때 보고한 기지국의 신호세기의 변화율에 근거하여 이동국의 방향 및 속도까지도 고려하게 되므로 핸드오프 성공확률을 증가시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 기지국에 도착한 호가 핸드오프를 요구하는 호인지 신규 호인지를 판단하는 단계와,
    상기 호의 종류를 판단한 결과 핸드오프 요구 호인 경우에는 사용 가능한 채널 수가 사용자가 할당한 여유 채널 수(r) 보다 더 큰지를 판단하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널 수를 판단한 결과 사용 가능한 채널이 사용자가 할당한 여유 채널 수보다 더 큰 경우에는 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널의 수를 판단한 결과 사용 가능한 채널이 사용자가 할당한 여유 채널 수보다 작은 경우에는 신호 세기의 변화율이 음인지 양인지를 판단하는 단계와,
    상기 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 신호 세기의 변화율이 음인 경우에는 핸드오프 호를 무시하고 서비스를 종료하는 단계와,
    상기 신호 세기의 변화율을 판단한 결과 변화율이 양인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지 판단하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 핸드오프 호에 대한 서비스를 수행하고 서비스를 종료하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하지 않은 경우에는 핸드오프를 요구하는 호를 큐에 대기시키고 종료하는 단계와,
    상기 호의 종류를 판단한 결과 신규 호인 경우에는 사용 가능한 채널이 존재하는지를 판단하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 기지국에 도착한 신규 호를 처리하고 서비스를 종료하는 단계와,
    상기 사용 가능한 채널의 존재 여부 판단 결과 사용 가능한 채널이 존재하지 않은 경우에는 신규 호를 거절하고 서비스를 종료하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 셀룰라 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호의 우선 순위는 큐에서 i번째로 대기중인 이동국이 보고하는 기지국의 신호세기의 변화율을 deltai, 신호의 세기를 srengthi라고 할 때 Costi= w1× deltaai+ w2× Strengthi로 나타내어 지며 이때 w1, w2는 가중치를 나타내는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 셀룰라 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 할당 방법.
  3. 해제된 채널이 있는지를 판단하여 해제된 채널이 없는 경우에는 채널 해제 절차를 종료하는 단계와,
    상기 해제된 채널의 존재 여부 판단 결과 해제된 호가 있는 경우에는 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는지를 판단하는 단계와,
    상기 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호의 존재 여부 판단 결과 큐에 대기중인 호가 없는 경우에는 상기 해제된 채널이 있는지를 판단하는 단계로 진행하는 단계와,
    상기 큐에 대기중인 핸드오프 요구 호의 존재 여부 판단 결과 대기중인 핸드오프 요구 호가 존재하는 경우에는 큐에 대기중인 호에 대해 핸드오프 서비스를 수행하고 채널 해제 절차를 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 셀룰라 이동통신 시스템에서 핸드오프 서비스를 위한 채널 해제 방법.
KR1019970038476A 1997-08-12 1997-08-12 코드분할다중접속셀룰라이동통신시스템에서핸드오프서비스를위한채널할당및해제방법 KR100273133B1 (ko)

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