KR100273137B1 - 코드분할다중접속이동통신시스템에서단말국의액세스시도시사용하는지속치값의동적할당방법 - Google Patents

코드분할다중접속이동통신시스템에서단말국의액세스시도시사용하는지속치값의동적할당방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 이동통신 시스템에서 셀 내에 있는 단말국이 액세스 채널을 통해 액세스를 시도하는 경우에 사용하는 지속치 값(persistence value)의 동적 할당 방법에 관한 것이다.
종래에는 지속치 값을 고정된 값으로 설정해 놓음으로써 단말국들이 역방향 통화 채널의 사용율에 관계없이 일정한 확률로 액세스를 시도할 수 있는 방법을 사용하였다. 액세스 시도가 갑자기 많아지는 경우, 액세스 시도로 인해 간섭전력이 많아지고, 신호대잡음비(Eb/No) 값이 일정 값 이하로 내려가게 되며, 이것은 사용중인 통화채널의 통화품질 열화를 가져올 뿐만 아니라 최악의 경우에는 통화중인 단말국이 모두 끊어지는 현상이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 많은 단말국들이 액세스 채널을 통해 동시에 액세스를 시도할 때 기지국에서 현재의 역방향 통화채널의 사용율을 고려하여 그 시도 호들의 양을 제어하거나 제한함으로써 통화품질의 열화를 막고 통화중인 단말국의 채널을 유지하는 방법을 제시한다.

Description

코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법{A method for dynamic assignment of persistence value used access attempt of mobile station in CDMA mobile telecommunication system}
본 발명은 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 셀 내의 이동 단말기가 액세스 시도시 수행하는 지속성 시험에 사용되는 지속치 값의 동적 할당 방법에 관한 것이다.
일반적으로 부호분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 셀 내의 이동단말기가 액세스를 시도할 때 각 액세스 채널 슬롯에 대해 지속성 시험(Persistence test)을 하게 된다. 지속성 시험은 의사 랜덤 번호 발생기에 의해 발생된 값이 페이징 채널을 통해 수신된 액세스 파라메타에 나타난 지속치(persistence value)를 이용하여 발생된 값보다 작을 경우 이동 단말기는 액세스 시도를 수행한다. 클 경우에는 의사 랜덤 번호 발생기에 의해 값을 다시 발생시켜 다시 비교한다. 현재는 지속치를 고정된 값으로 페이징 채널을 통해 셀내에 있는 모든 이동단말기에게 방송한다. 고정된 지속치 값 "0"은 셀 내의 모든 단말기가 액세스 호시도를 금지하게 되고, "1"은 셀 내의 모든 단말기가 액세스 호를 시도할 수 있다. 고정된 지속치 값을 "1"로 방송하는 경우 셀 내의 모든 이동 단말기는 언제든지 호를 시도할 수 있으므로 현재 통화중인 가입자의 통화품질을 열화시킬 수 있다. 이것은 동시에 많은 가입자가 액세스 호를 시도하는 경우에 통화중인 가입자 단말기는 기지국에서 수신되는 신호대잡음비(Eb/No)를 일정한 통화품질을 갖도록 송출 전력을 높이게 된다. 그러나 단말기가 최대 송출 전력을 방사하더라도 통화품질은 계속적으로 열화되고, 나중에는 통화가 끊어지게 된다. 그러므로 기지국에서 수신되는 신호대잡음비(Eb/No)에 따라 현재 셀내에서 시도중인 액세스 호를 제어할 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명은 통화품질의 열화 원인이 간섭신호 또는 가입자 단말기가 다른 셀로 이동중에 발생되는 경우인지를 판단하여 간섭신호에 의해 통화품질이 열화되는 경우 현재 시도중인 액세스 호를 제한함으로써 통화품질의 열화를 방지할 수 있는 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법을 제공하여 무선자원을 효율적으로 이용하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 지속치 값 동적 할당 방법은 기지국에서 수신된 신호대잡음비(Eb/No) 값을 측정하는 단계와, 할당 가능한 통화채널이 있는지 여부를 판단하는 단계와, 지속치 값을 조절해야 할 시점인지를 판단하는 단계, 지속치 값이 변동범위 내에 있는지를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
CDMA이동통신 시스템의 통화품질은 기지국에서 수신되는 신호대잡음비(Eb/No: the ratio of bit energy to noise power spectral density; 이하, Eb/No 이라 함)에 의해 결정되어진다. 한 셀의 기지국에서 수신되는 Eb/No 값이 일정한 통화품질을 유지하기 위해 요구되는 Eb/No 값보다 작으면 통화 품질의 열화가 발생한다. 통화 품질의 열화를 막기 위해서는 전력제어를 이용하여 수신되는 Eb/No 값이 요구되는 Eb/No 값과 거의 동일하도록 항상 유지한다. 셀 내의 가입자는 액세스 채널을 통해 통화채널을 획득한다. 기지국에서 받아들이는 액세스 채널은 한 순간에 한 개의 사용자에게만 허용된다. 여러 가입자가 동시에 요구한 경우에는 서로의 데이터가 겹치기 때문에 기지국에서 인식을 할 수 없게 된다. 많은 가입자가 접속을 요구하는 경우, 한 순간에 한 사용자에게만 허용되기 때문에 채널을 할당받지 못한 가입자는 다시 액세스 시도를 하게 되고, 재 시도할 때는 앞에 시도할 때보다 더 높은 전력을 이용해서 시도하게 된다. 이러한 액세스 채널에 대해서는 전력제어가 전혀 되지 않기 때문에 현재 통화중인 사용자에게는 이러한 액세스 채널이 모두 간섭 잡음으로 작용한다. 이러한 간섭잡음으로 인해 현재 통화중인 사용자는 통화 품질을 유지하기 위해 통화중인 단말기 전력을 계속 높이게 된다. 그러나 단말기의 최대 송신 전력은 정해져 있으므로 동시에 많은 가입자가 접속을 요구하는 경우에는 기지국에서 측정된 단말기의 최대 송신 전력에 대한 잡음 전력은 일정한 통화품질을 유지하기 위해 필요한 Eb/No 보다 작아지게 되고, 그것은 통화품질의 열화를 가져오고, 최악의 경우에는 셀 내의 모든 호가 끊어지는 통화폭주 현상이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 기지국 제어기가 현재 통화중인 통화채널의 Eb/No 값을 감시하면서 측정된 Eb/No 값이 전력제어를 위한 허용치 이하로 떨어지는 경우 일정한 통화품질을 유지하기 위해 가입자의 액세스 시도를 제한하는 방법을 제시한다.
본 발명은 네가지 단계로 구성되어 있다. 기지국에서 수신된 Eb/No를 측정하는 단계는 각 통화채널을 담당하고 있는 채널카드로부터 수신된 Eb/No를 조사한다. 일반적으로 수신된 각 채널의 Eb/No는 전력제어에 의해 거의 일정하다. 그 이유는 잡음 전력이 열잡음 전력과 이웃 셀로부터 들어오는 간섭잡음 전력, 현재 셀에서 통화중인 다른 가입자 단말기에 의해 생기는 간섭잡음 전력, 그리고 셀 내의 액세스 시도에 의한 간섭잡음 전력으로 구성된다. 이들 잡음전력중 셀 내의 액세스 시도에 의한 간섭잡음 전력을 제외하고 나머지는 거의 일정하다. 그러나 동시에 액세스 시도가 많아지는 경우 액세스 시도에 의한 간섭잡음 전력은 전력제어가 안되기 때문에 통화품질을 떨어뜨리는 주된 요인이 된다. 두번째는 할당 가능한 통화채널이 있는지를 판단하는 단계이다. 할당 가능한 통화채널이 없는 경우에는 셀 내의 액세스 시도를 전부 못하게 함으로써 현재 통화중인 가입자 단말기의 통화품질을 보호하게 된다. 세번째는 지속치 값을 조절해야 할 시점인지를 판단하는 단계이다. 이것은 기지국에서 수신된 Eb/No 값이 전력제어를 수행해도 통화품질이 열화되는 신호대 잡음전력(Eb/No)req 값보다 적은지 큰지를 판단하는 단계이다. 적을 경우에는 지속치 값을 정해진 값만큼 증가시키고 많을 경우에는 정해진 값만큼 감소시킴으로서 셀내에 액세스를 시도중인 가입자 단말기를 탄력적으로 조절한다. 마지막으로 지속치 값이 변동범위 내에 있는지를 판단하는 단계로서 앞서 결정된 지속치 값이 최소 값보다 적으면 최소 지속치 값을 페이징 채널을 통해 방송하고, 최대 값보다 클 경우에는 최대 지속치 값을 모든 단말기에게 방송한다.
도 1은 기지국에서 수신되는 비트당 신호대잡음비(Eb/No)를 나타낸 도면.
도 2는 동일 셀 내의 다른 가입자에 의한 간섭신호를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액세스 파라메타의 지속치 값(persistence value)을 동적으로 할당하는 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
101: 열잡음 102: 다른 셀 내의 가입자에 의한 간섭신호
103: 동일 셀 내의 다른 가입자에 의한 간섭신호
104: 신호대잡음비(Eb/No) 105: CDMA 신호 대역폭
201: 통화채널을 통해 통화중인 첫번째 가입자
202: 통화채널을 통해 통화중인 두번째 가입자
203: 액세스 채널을 통해 통화를 시도중인 n-1번째 가입자
204: 액세스 채널을 통해 통화를 시도중인 n번째 가입자
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 기지국에서 수신되는 비트당 신호대잡음비(Eb/No)를 나타낸 도면이다. 기지국에서 수신되는 신호전력은 코드분할 다중접속(CDMA) 신호 대역폭(105)에 대해 기지국 자체에서 발생하는 열잡음(101), 다른 셀 내의 가입자에 의한 간섭신호(102), 동일 셀 내의 다른 가입자에 의한 간섭신호(103)의 합으로 나타낼 수 있다. 수신되는 Eb/No는 셀 내의 가입자가 많아지면, 상태가 양호한 통화품질을 유지하는 데 요구되는 Eb/No(104) 보다 커지거나, 셀 내의 가입자가 적으면, 요구되는 Eb/No(104) 보다 적어진다. 수신되는 Eb/No 값에 영향을 제일 많이 주는 요소는 동일 셀 내의 다른 가입자에 의한 간섭신호이다.
도 2는 동일 셀 내의 다른 가입자에 의한 간섭신호(103)를 상세히 나타낸 도면이다. 통화채널을 통해 통화중인 첫번째 가입자(201), 통화채널을 통해 통화중인 두번째 가입자(202), 액세스 채널을 통해 통화를 시도중인 n-1번째 가입자(203), 액세스 채널을 통해 통화를 시도중인 n번째 가입자(204)로 구성된다. 코드분할 다중접속(CDMA) 이동통신 시스템에서 상태가 양호한 통화품질을 일정하게 유지하기 위해서는 Eb/No를 일정한 값 이상으로 유지해야 된다. 그러나 셀 내의 이동가입자는 Eb/No 값과는 무관하게 액세스 채널을 통해 채널요구를 하게되고 이로 인해 통화품질의 열화를 가져오게 된다. 그러므로 기지국은 이러한 채널요구도 제어하지 않으면 안된다. 따라서 본 발명에서는 기지국 채널카드에서 현재 수신되는 Eb/No 값이 전력제어를 통해서 보정되지 않는 일정한 값 이하로 내려가면, 현재의 셀내에서 발생하는 새로운 액세스 호를 제한함으로써 통화품질의 열화를 방지하고, 통화품질을 일정하게 유지하게 하는 방법이다.
도 3은 본 발명에 따른 기지국에서 현재 수신되는 Eb/No를 일정하게 유지시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 기지국에서 셀 제어기는 각 채널 카드로부터의 Eb/No 값을 수집(301)한다. 그리고 현재 할당되어 있는 통화채널의 갯수를 조사(302)한다. 각 채널 카드로부터 수집한 Eb/No 값들의 평균값을 구(303)한다. 각 통화채널은 전력 제어를 수행하기 때문에 각각의 Eb/No 값들은 일정한 통화품질을 유지하기 위해 필요한 Eb/No값들과 거의 동일하게 된다. 따라서 각 통화채널로부터 수집한 Eb/No 값도 평균을 하게 되면 어떤 일정한 값, (Eb/No)AVG으로 나타나게 된다. 전에 수집한 현재 할당된 통화채널 갯수로부터 앞으로 할당 가능한 통화채널의 갯수(AVAIL_TC)를 알 수 있다. 따라서, 현재 할당 가능한 통화채널이 있는가를 점검(304)한다. 할당 가능한 통화채널이 없을 경우에는 지속치 값(P)을 "최대 지속치 값(Pmax)"으로 페이징 채널의 액세스 파라메타 메시지로 방송하게 된다. 그러면 현재 셀내에 액세스 시도를 시도하고자 하는 단말기는 시도가 전혀 안되게 된다. 할당 가능한 통화채널이 있는 경우에는 각 통화채널로부터 수집한 Eb/No 값을 평균한 값을 전력제어를 수행해도 통화품질이 열화되는 신호대잡음전력(Eb/No)req값과 비교를 수행(305)한다. Eb/No 값을 평균한 값이 전력제어를 수행해도 통화품질이 열화되는 신호대잡음전력(Eb/No)req 값보다 작으면 지속치 값을 Pstep만큼 증가(306)시킨다. 증가시킨 지속치 값이 최대 지속치 값(Pmax)보다 적으면(307) 지속치 값을 액세스 파라메타를 통해 방송하고, 클 경우에는 최대 지속치 값을 방송(308)하게 된다. Eb/No 값을 평균한 값이 전력제어를 수행해도 통화품질이 열화되는 신호대잡음전력(Eb/No)req 값보다 크면 지속치 값을 Pstep만큼 감소(309)시킨다. 감소시킨 지속치 값이 "0"보다 적으면(310) 지속치 값 "0"을 액세스 파라메타를 통해 방송(311)하고, 지속치 값이 "0"보다 클 경우에는 감소시킨 지속치 값을 방송하게 된다. 액세스 파라메타들을 방송할 때마다 상기 도 3의 과정을 수행하게 된다.
즉, 본 발명의 기지국은 페이징 채널을 통해 주기적으로 액세스 파라메타 메시지를 현재의 셀 내의 모든 이동국에게 방송한다. 액세스 파라메타 메시지의 포맷은 다음과 같다.
Field Length(bits) Field Length(bits)
PILOT_PN 9 PSIST(14) 3
ACC_MSG_SEQ 6 PSIST(15) 3
ACC_CHAN 5 MSG_PSIST 3
NOM_PWR 4 REG_PSIST 3
INIT_PWR 5 PROBE_PN_RAN 4
PWR_STEP 3 ACC_TMO 4
NUM_STEP 4 PROBE_BKOFF 4
MAX_CAP_SZ 3 BKOFF 4
PAM_SZ 8 MAX_REQ_SEQ 4
PSIST(0-9) 6 MAX_RSP_SEQ 4
PSIST(10) 3 AUTH 2
PSIST(11) 3 RAND 0 or 32
PSIST(12) 3 NOM_PWR_EXT 1
PSIST(13) 3
이동국에서 액세스 채널로 전송되는 메시지는 기지국 호출에 대해 응답하는 응답 메시지와 이동국이 사용자의 요구로 인해 기지국으로 보내는 호 요구 메시지가 있다. 응답 및 요구 메시지 송신에는 각기 다른 절차가 사용된다. 두 메시지의 주된 차이점은 요구 메시지를 액세스 채널을 통해 전송할 때 지속성 시험을 수행한다는 것이다. 지속성 시험을 위해 이동국은 CDMA 셀룰러 프로토콜에서 사용되는 의사 랜덤 번호 발생기에 의해 발생되는 랜덤 번호 RP(0<RP<1)를 발생한다. RP가 액세스 시도의 종류에 따라 P의 현재 값보다 작을 경우 지속성 시험은 통과되었다고 보고 액세스 시도를 수행한다. P값이 "0"이면 액세스 시도는 실패되고, 이때 이동국은 액세스 시도를 종료한 후 시스템 결정 부 상태로 들어간다. P값은 상기의 액세스 파라메타 메시지의 PSIST(0-15; 여기서 숫자는 액세스 과부하 등급을 나타내며, 이동국은 가입시 이 등급을 배정받는다), MSG_PSIST, REG_PSIST 필드값을 사용하여 계산된다.
본 발명에서는 요구 메시지를 액세스 채널로 전송할 때 수행하는 지속성 시험을 이용하여 이동국의 액세스 시도를 제한하려는 것이다. 셀 내의 많은 이동국이 어떤 순간에 요구 메시지를 기지국으로 보내기 위해 액세스 시도를 수행한다면, 통화 폭주가 일어나 기지국에서 현재 서비스중인 다른 이동국의 채널도 끊어지게 된다. 따라서, 기지국에서 Eb/No 값을 지속적으로 감시함으로써, 주기적으로 방사되는 액세스 파라메타 메시지의 PSIST, MSG_PSIST, REG_PSIST 필드에 값을 조절함으로써 요구 메시지를 전송하기 위해 액세스를 시도하는 이동국의 P값을 조정하여 액세스 시도를 제한하게 된다.
또한, 기지국에서는 페이징 채널을 통해 액세스 파라메타 메시지를 주기적으로 다른 페이징 채널과 마찬가지로 셀내의 모든 이동국들에게 방산한다. 따라서, 지속치 값을 조절해야 할 시점은 기지국에서 페이징 채널을 통해 액세스 파라메타 메시지를 방사 할 때마다 수행되어야 한다. 기지국이 처음 페이징 채널을 방사할 때는 현재의 셀내에 통화중인 이동국이 없으므로 액세스 파라메타 메시지의 PSIST, MSG_PSIST, REG_PSIST 필드에 "1"을 넣어 모든 이동국이 액세스를 자유롭게 시도하게 하고, 이때부터 페이징 채널 슬롯마다 액세스 파라메타 메시지를 채워 넣을 때마다 본 발명의 알고리즘에 의해 PSIST, MSG_PSIST, REG_PSIST 필드에 값을 넣어 방사하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 셀내에 있는 가입자 단말기가 액세스 시도시에 수행하는 지속치 시험의 지속치 값을 기지국에서 수신되는 Eb/No에 의해 조절함으로써 현재 통화중인 가입자의 통화품질 열화를 막는 데 탁월한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 기지국에서 수신된 신호대잡음비 값을 측정하고 통화채널의 갯수를 조사한 후 상기 수신된 신호대잡음비의 평균값을 구하여 지속치 값을 결정하는 단계와,
    현재 할당 가능한 통화채널이 있는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 할당 가능한 통화채널이 없을 경우에는 지속치 값을 최대 지속치 값으로 페이징 채널의 액세스 파라메타 메시지로 방송하는 단계와,
    상기 할당 가능한 통화채널이 있을 경우에는 상기 지속치 값을 통화품질이 열화되는 신호대잡음비 값과 비교하는 단계와,
    상기 지속치 값이 통화품질이 열화되는 신호대잡음비 값보다 작으면 지속치 값을 Pstep만큼 증가시키고, 증가된 지속치 값이 최대 지속치 값보다 작으면 액세스 파라메타를 통해 방송하고, 크면 최대 지속치 값을 방송하는 단계와,
    상기 지속치 값이 통화품질이 열화되는 신호대잡음비 값보다 크면 지속치 값을 Pstep만큼 감소시키고, 감소된 지속치 값이 "0"보다 작으면 지속치 값 "0"을 액세스 파라메타를 통해 방송하고, 크면 감소시킨 지속치 값을 방송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국에서 수신된 신호대잡음비 값을 측정하는 단계는 각 통화채널을 담당하고 있는 채널 카드로부터 수신된 신호대잡음비 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 할당 가능한 통화채널이 있는지를 판단하는 단계는 할당 가능한 통화채널이 없는 경우에 셀 내의 모든 액세스 시도를 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지속치 값을 조절해야 할 시점인지를 판단하는 단계는 기지국에서 수신된 신호대잡음비 값이 전력제어를 수행해도 통화품질이 열화되는 신호대잡음전력 값보다 적은지 큰지를 판단하는 단계와,
    상기 판단 결과에 따라 적을 경우에는 지속치 값을 정해진 값만큼 증가시키고 많을 경우에는 정해진 값만큼 감소시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 단말국의 액세스 시도시 사용하는 지속치 값의 동적 할당 방법.
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