KR100281403B1 - 코드 분할 다중 접속 방식 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소프트 핸드오프 성공률을 높이고, 안테나 이득을 증대시킬 수 있는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템 을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 3개 이상의 셀의 경계선이 서로 만나는 지점을 제외하고, 각각의 셀과 셀사이의 경계선에서 각각의 셀에 대한 입사각이 서로 일치하지 않고; 서로 인접하는 셀과 셀 내부의 섹터 경계선이 서로 만나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템이 제공된다.

Description

코드 분할 다중 접속 방식 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템 (Sectored antenna system of CDMA system)

본 발명은 섹터 안테나 시스템에 관한 것이며, 특히, 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 성공률을 높이고, 안테나 이득을 증대시킬 수 있는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 관한 것이다.

디지털 셀룰러 이동 통신 시스템은 넓은 영역을 다수의 셀로 나누어, 각 셀 내의 기지국과 그 주위의 다수의 이동국(MS : Mobile Station)간의 통신을 가능하게 하는 방법이다. 기지국과 이동국간의 통신은 아날로그 또는 디지털 형태의 정보 신호를 무선 통신 채널을 통하여 송수신한다.

일반적으로 기지국에서 이동국으로 전송하기 위한 무선 채널을 순방향 링크라고 하고, 이동국에서 기지국으로 전송하기 위한 무선 채널을 역방향 링크라 한다. 기지국은 다수의 이동국에 변조된 신호들을 동시에 송신하여야 하며, 또한 다수의 이동국으로부터 송신되어오는 신호를 동시에 수신하여야 한다. 이를 위하여 멀티플렉싱(Multiplexing) 또는 멀티플-억세스(Multiple Access) 방법이 필요하다.

멀티플-억세스 방법으로는 FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 방법 등이 있으며, 특히 CDMA는 시스템 용량면에서 타 시스템보다 월등하다는 것으로 알려져 있다. 이에 대하여는 K.S.Gilhousen, I.M.Jacobs, R.Padovani, A.Viterbi, L.A.Weaver, C.Wheatly가 IEEE Trans.Veh.Technol., vol.40, No.2에 게재한 논문 'On the capacity of a cellular CDMA system'에 상세히 기술되어 있다.

CDMA 시스템은 각 사용자에게 고유의 의사 잡음 코드(PN 코드)를 할당하여 대역 확산된 신호를 전송하는 방법이다. 수신기는 대역 확산된 신호를 역확산하기 위하여 대역 확산할 때 사용된 PN 코드와 동일한 코드를 사용한다.

한편, CDMA 시스템은 수신되는 간섭량에 따라 시스템의 용량이 결정되는 시스템이다. 따라서, 수신되는 간섭량을 줄여, 시스템 용량을 늘리는 방법으로 Sectorization 방법을 사용한다. Sectorization은 기지국에 섹터 안테나를 사용함으로써, 제한된 범위의 방향으로부터 오는 신호만을 수신하는 방법이다. 그러나, 증가하는 사용자 수와 좀 더 질 높은 서비스의 요구 등은 더 높은 시스템 용량을 필요로 하게 되었다.

한편, 이동 통신 시스템에서 이동국이 관장 기지국의 서비스 영역을 벗어나서 새로운 셀로 진입할 때 핸드오프 기능에 의하여 통신이 지속될 수 있도록 한다. 이러한 핸드오프 방법으로는 하드 핸드오프(Hard Handoff) 방법과 소프트 핸드오프(Soft Handoff) 방법이 있다.

아날로그 셀룰러 시스템(Analog Cellular System)에서는 하드 핸드오프 방법을 사용하는데, 이는 새로운 기지국과 이동국이 통신을 시작하기 전에 기존 기지국과의 링크를 절단한 후, 새로운 기지국과 접속하는 방법이다. 따라서 핸드오프가 일어날 때 짧은 시간동안 접속이 끊어지게 되어 음성 품질이 저하된다.

한편, 디지털 셀룰러 시스템(Digital Cellular System)에서는 이동국이 기존 셀 영역을 벗어나서 새로운 셀로 진입하는 경우, 중간에 기존 기지국과의 링크를 절단하지 않은 상태에서 새로운 기지국과의 링크를 새로 형성한다. 다시 말해서, 부호분할 다중접속 이동 통신 시스템에서의 핸드오프 절차를 살펴보면, 기존 기지국과의 접속, 양쪽 기지국과의 동시 접속, 다음에 기존 기지국과의 링크 절단이라는 순서를 밟는다. 이러한 종류의 핸드오프를 소프트 핸드오프 방법이라고 한다. 이러한 소프트 핸드오프는 통신 단절의 가능성이 적으며, 통신 도중에 통신 링크가 절단되지 않기 때문에 사용자는 핸드오프가 발생하였는지를 감지하지 못하게 된다.

도 1은 종래의 3개의 섹터로 분할된 CDMA 시스템의 셀 구조를 나타낸 도면으로서, 4개의 A, B, C 및 D 셀과 2개의 이동국(90, 91)이 표시되어 있다.

도 1을 통하여 알 수 있듯이, 셀과 셀의 경계 지역에 이동국이 존재하는 경우에는, 각각의 셀의 이동국에 대한 입사각이 서로 같다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 한 이동국이 셀 A, B 및 C의 경계 영역인 (90)의 위치에 있는 경우, 이 위치는 A 셀의 c 섹터, B 셀의 a 섹터 및 C 셀의 b 섹터 안테나에 대한 입사각이 거의 0도인 지점으로서, 이 위치에 있는 이동국은 위의 3 개의 섹터 중 2 개의 섹터로부터 소프트 핸드오프 과정이 수행된다. 따라서, 이 경우는 상대적으로 소프트 핸드오프 과정이 잘 진행될 수 있다.

그러나, 이동국이 (91)의 위치에 있는 경우, A 셀의 a 및 c 섹터, C 셀의 a 및 b 섹터, D 셀의 b 및 c 섹터에 대하여 입사각이 거의 60도인 위치, 즉 각 섹터 안테나의 경계 지역에 위치한다. 따라서, 본 이동국은 지향성이 안 좋은 위치에 존재하게 되므로, 소프트 핸드오프 과정이 수행될 때, Call Drop 확률이 증가하게 되는 문제점이 발생한다.

한편, 도 1과 같이 구성된 종래의 셀 구조에서는, 인접한 셀 간의 경계선의 어느 위치에 있더라도, 인접 섹터에 대한 입사각은 서로 같다는 것을 알 수 있다. 즉, 임의로 (92) 지점과 (93) 지점을 살펴보면, 각각의 지점의 입사각은 서로 같다는 것을 알 수 있다( α₁= α_2,β₁= β₂ ). 또한, 셀의 섹터 경계선은 인접하는 셀의 섹터 경계선과 항상 만난다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 상기 다수의 섹터가 분할된 구조를 최적화하여, 보다 효율적인 소프트 핸드오프를 수행할 수 있는 섹터 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 3개의 섹터로 분할된 CDMA 시스템의 셀 구조를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 섹터로 분할된 CDMA 시스템의 셀 구조를 나타낸 도면이다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 3개 이상의 셀의 경계선이 서로 만나는 지점을 제외하고, 각각의 셀과 셀사이의 경계선에서 각각의 셀에 대한 입사각이 서로 일치하지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템이 제공된다.

또한, 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 서로 인접하는 셀과 셀 내부의 섹터 경계선이 서로 만나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템이 제공된다.

또한, 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 3개 이상의 셀의 경계선이 서로 만나는 지점을 제외하고, 각각의 셀과 셀사이의 경계선에서 각각의 셀에 대한 입사각이 서로 일치하지 않고; 서로 인접하는 셀과 셀 내부의 섹터 경계선이 서로 만나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템이 제공된다.

한편, 보다 바람직하게는, 상기 셀은 3개의 섹터로 분할되는 셀인 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 양호한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 섹터로 분할된 CDMA 시스템의 셀 구조를 나타낸 도면으로서, 4개의 A, B, C 및 D 셀과 2개의 이동국(90, 91)이 표시되어 있다.

도 2와 같이 셀을 구성하면, 각각의 섹터와 섹터의 경계선이 서로 만나는 곳이 없게 되므로, 도 1의 (91) 영역처럼, 중첩되는 각각의 섹터에 대하여 지향성이 좋지 않게 되는 영역은 존재하지 않게 된다.

예를 들어 (100) 영역은 A 셀의 c 섹터, B 셀의 a 섹터, C 셀의 b 섹터에 대하여 입사각이 약 30도가 되고, (101) 영역은 D 셀의 b 및 c 섹터에 대하여는 입사각이 60도이므로, 상기 b 및 c 섹터 안테나의 이득이 낮을지라도, A 셀의 a 섹터에 대하여 입사각이 0도이므로, a 섹터 안테나의 이득이 가장 좋은 지역에 있어, 두 개의 셀 사이의 소프트 핸드오프는 원만히 이루어진다.

한편, 도 2를 보면 알 수 있듯이, 3개의 셀이 만나는 지점(102)에서는 각각의 셀에 대한 입사각이 동일하지만( α₁= α₂= α₃ ), 그 이외의 경계 지점(103)에서는 각각의 셀에 대한 입사각이 다르다는( β₁≠ β₂ ) 것을 알 수 있다. 또한, 각각의 셀의 섹터 경계선은 인접하는 셀의 섹터 경계선과 결코 만나는 지점이 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서, 상기 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 최적화함으로써, 소프트 핸드오프 성공률을 증진시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

1. 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서,

   3개 이상의 셀의 경계선이 서로 만나는 지점을 제외하고, 각각의 셀과 셀사이의 경계선에서 각각의 셀에 대한 입사각이 서로 일치하지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀은 3개의 섹터로 분할되는 셀인 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.
3. 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서,

   서로 인접하는 셀과 셀 내부의 섹터 경계선이 서로 만나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 셀은 3개의 섹터로 분할되는 셀인 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.
5. 다수의 섹터로 분할된 셀 구조를 가지는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 이동 통신 시스템의 섹터 안테나 시스템에 있어서,

   3개 이상의 셀의 경계선이 서로 만나는 지점을 제외하고, 각각의 셀과 셀사이의 경계선에서 각각의 셀에 대한 입사각이 서로 일치하지 않고;

   서로 인접하는 셀과 셀 내부의 섹터 경계선이 서로 만나지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 셀은 3개의 섹터로 분할되는 셀인 것을 특징으로 하는 섹터 안테나 시스템.