KR100311517B1 - 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국으로 엑세스를 시도하는 이동국의 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 가변적으로 운영하고, 그에 따라 최적의 엑세스 신호를 포착하는데 적당하도록 한 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법은 기지국으로 엑세스를 시도할 가능성이 있는 이동국의 수와 프리앰블을 사용하는 역방향 공통 제어 채널의 평균 경로의 수에 따라 상기 역방향 공통 제어 채널의 다중 경로를 포착하기 위한 윈도우의 크기를 가변적으로 설정하여 운영하므로서 이동국의 엑세스 횟수를 줄이고 시스템의 채널 자원을 효율적으로 사용할 수 있어 전체 시스템의 용량이 증가되는 효과가 있다.

Description

이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법{The Method of multi-path searching for reverse common control channel in mobile communication system}

본 발명은 이동 통신 시스템에서 프리앰블을 사용하는 역방향 공통 제어 채널에 관한 것으로, 특히 기지국으로 엑세스를 시도하는 이동국의 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 가변적으로 운영하고, 그에 따라 최적의 엑세스 신호를 포착하는데 적당하도록 한 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법에 관한 것이다.

일반적으로 CDMA 이동 통신 시스템에서 프리앰블을 사용하는 역방향 공통 제어 채널은 다수의 이동국이 기지국으로 효과적으로 데이터를 전송할 수 있도록 슬롯 알로하(Slotted ALOHA) 방식의 랜덤 엑세스 방법을 사용한다. 이러한 역방향 공통 제어 채널로서는 엑세스 채널을 한 예로 들 수 있다.

이하, 슬롯 알로하 방식에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 슬롯 알로하 방식에서 엑세스 채널 슬롯의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, IS-95에서와 같이 CDMA 방식을 사용하는 2세대 셀룰러 통신 시스템에서는 여러 이동국이 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 공동으로 사용한다. 이때, 2개 이상의 이동국이 동일한 시간에 이들 채널을 통해 기지국으로 엑세스(Access)를 시도하면, 기지국에서는 수신되는 데이터간의 충돌이 발생한다. 이러한 경우 기지국은 많아야 1개의 이동국에서 전송하는 데이터만을 수신할 수 있게 된다. 따라서, IS-95에서는 슬롯 알로하 방식을 사용하여 이동국이 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 통해 데이터를 효과적으로 전송할 수 있도록 한다.

슬롯 알로하 방식은 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 엑세스 채널 슬롯이라는 프레임 크기의 시간 단위로 나누고 전송할 데이터가 있는 이동국으로 하여금 엑세스 채널 슬롯의 시작 시간에 데이터를 전송할 수 있도록 하는 것이다.

이때, 엑세스 채널 슬롯의 크기는 '4+PAM_SZ+MAX_CAP_SZ'이며, 'PAM_SZ'와 'MAX_CAP_SZ'의 값은 기지국의 방송 메시지에 의해 지정된다.

그러므로, 이동국은 먼저 항상 일정한 크기인 '1+PAM_SZ'의 프레임 프리앰블(Preamble)을 전송한 후 '3+MAX_CAP_SZ'의 프레임 동안 해당 메시지에 따른 데이터를 전송한다. 따라서, 하나의 기지국의 서비스 지역 내에 위치한 이동국은 동일한 크기로 나누어진 엑세스 채널 슬롯의 시작 시간에만 데이터를 전송한다. 그러므로, 2개 이상의 이동국이 엑세스 채널 슬롯의 시작 시간에 동시에 데이터를 전송하지 않으면 기지국에서는 전송된 데이터의 충돌이 발생하지 않는다.

한편, 이동국은 엑세스 채널 슬롯의 시작 시간에 맞추어 데이터를 전송하지만 데이터는 일정한 시간에 기지국으로 도착하지 않는다. 이것은 이동국과 기지국간의 거리가 서로 일정치 않고 또한 이동국에서 동일한 시간에 기지국으로 두 개의 엑세스를 시도(Attempt)하지 않도록 PN 랜덤마이즈(Randomize)를 실시하기 때문이다. 그러므로 기지국은 같은 엑세스 채널 슬롯에서 두 개 이상의 이동국의 엑세스가 시도되어도 이 신호들을 구분할 수가 있다.

도 2는 종래의 기술에 따른 역방향 공동 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 기지국은 다중 경로를 통해 수신되는 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 포착(Acquisition)하기 위하여 처음 일정한 탐색 구간을 설정하고 그에 따른 고정된 크기의 탐색 윈도우를 이용하여 그 구간 안에 들어오는 신호들을 탐색한다(S200). 이는 프리앰블 탐색 과정으로 볼 수 있다.

이어, 프리앰블 탐색 과정을 통하여 기지국으로 엑세스를 시도하는 이동국이 있다고 판단되면(S210), 고정된 크기의 탐색 윈도우를 이용하여 해당 채널(즉, 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널)에 대한 다중 경로 탐색을 실시한다(S220).

이때, 다수의 이동국에서 사용하는 긴 피엔 코드(Long PN code)는 서로 동일하므로 기지국에서는 프리앰블 탐색 과정에서 포착한 신호들이 서로 다른 이동국의 것인지 또는 다중 경로에 의한 동일한 이동국의 신호인지를 알 수 없게 된다. 따라서, 기지국은 프리앰블 탐색 과정 동안 포착한 신호들 중에서 가장 세기가 큰 신호를 하나 선택하고 이 신호의 데이터를 복조한다.

이때, CDMA 이동 통신 시스템에서는 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 다중 경로를 통하여 수신된 한 이동국의 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 같이 포착하고 결합하여 복조할 수가 있는데, 이때 다수의 이동국이 엑세스하고 있으면 기지국은 하나의 이동국의 다중경로에 의한 접속인지 또는 다른 이동국의 접속인지 알 수 없으므로 결합하여 복조를 하게 되면 모든 신호가 깨지는 경우가 발생한다.

따라서, 기지국에서는 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 포착할 경우에 다중 경로에 의한 신호를 고려하여 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 결정하게 된다. 이러한 다중 경로 탐색 윈도우의 크기는 엑세스 채널 슬롯의 프리앰블을 이용하여 실시하는 엑세스 채널의 포착을 위한 탐색 윈도우의 크기보다 작게 설정하므로서 다른 이동국에서 전송한 신호가 포착되지 않도록 한다.

그러나, 이와 같은 IS-95 또는 ANSI J-STD-008에서 권고한 종래의 다중 경로 탐색 방법은 기지국에서 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 포착하고 또한 다중 경로의 탐색을 위한 탐색 윈도우의 크기를 고정하여 운영한다. 이는 기지국에서 현재 엑세스를 시도하고 있는 이동국의 수에 따라 능동적으로 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 조정하지 못하므로서 포착이후 신호의 복조 성능을 향상시키지 못하고 또한, 다수의 이동국에서 엑세스를 시도하고 있는 경우에는 현재 복조하고 있는 신호에 다른 이동국의 신호가 영향을 미쳐 신호가 깨지는 주요 원인으로 작용한다.

결국, 고정적인 탐색 윈도우를 사용하는 CDMA 이동 통신 시스템에서는 용량을 증가시킬 수 없고 불안정한 통신 서비스를 가입자에게 제공하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기지국으로 역방향 공통 제어 채널을 이용하여 엑세스를 시도하는 이동국의 수와 기지국으로 엑세스하는 역방향 공통 제어 채널의 평균 경로의 수에 따라 다중 경로를 탐색하기 위한 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 가변적으로 설정하여 운영하므로서 상황에 따라 최적의 역방향 공통 제어 채널을 포착하여 데이터 복조시 결합 이득을 얻을 수 있는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법은 기지국으로 엑세스를 시도할 가능성이 있는 이동국의 수와 프리앰블을 사용하는 역방향 공통 제어 채널의 평균 경로의 수에 따라 상기 역방향 공통 제어 채널의 다중 경로를 포착하기 위한 윈도우의 크기를 가변적으로 설정하여 운영한다.

바람직하게, 상기 엑세스를 시도할 가능성이 있는 이동국의 수는 상기 역방향 공통 제어 채널을 통하여 엑세스를 시도하기 위한 준비 상태에 있는 이동국의 수와 상기 역방향 공통 제어 채널의 포착 임계값을 넘는 경로의 수이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 슬롯 알로하 방식에서 엑세스 채널 슬롯의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 종래의 기술에 따른 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 엑세스를 시도하는 이동국의 수에 따라 다중 경로의 탐색을 위한 탐색 윈도우의 크기를 가변적으로 설정하여 운영할 수 있는 알고리듬을 제안한다.

본 발명의 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법에 따르면, 엑세스 채널 슬롯이 하나의 이동국만을 사용하고 있을 경우에는 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 크게 설정하여 기지국에서 포착되는 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널에 대한 신호의 복조 성능을 향상시키며, 엑세스 채널 슬롯이 다수의 이동국을 사용하고 있을 경우에는 다중 경로 윈도우의 크기를 작게 설정하여 다른 이동국의 신호가 현재 복조를 하고 있는 이동국의 엑세스 시도에 영향을 주지 않도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 역방향 제어 공통 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 이하에 나타낸 본 발명의 실시예에서는 기지국으로 엑세스를 시도하는 프리앰블을 사용한 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법을 설명한다.

먼저, 기지국은 이동국에서 전송하는 엑세스 채널 슬롯의 시작 부분에서 고정된 크기의 포착 윈도우를 이용하여 프리앰블의 포착을 위한 탐색을 시작하고(S300), 엑세스를 시도하는 이동국이 존재하는 가를 판단한다(S330).

이는 종래와 동일한 과정에 따라 엑세스를 시도하는 이동국이 있는가를 체크하는 것으로서, 다중 경로를 통해 입력되는 엑세스 채널 슬롯의 프리앰블을 서로 다른 위상 옵셋을 갖는 피엔 코드(PN code)로서 상관 처리하여 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널의 프리앰블을 탐색하는 것이다.

따라서, 판단 결과에 따라 엑세스를 시도하는 이동국이 존재하면 기지국은 프리앰블의 포착 임계값 이상인 경로 중에서 가장 큰 값을 갖는 하나의 경로를 선택한다.

이어, 프리앰블 포착이후, 다중 경로의 탐색을 위한 다중 경로 탐색 윈도우의 크기는 가변하여 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널의 다중 경로를 탐색한다(S340).

이를 위해 다음과 같은 과정이 추가된다.

우선, 기지국은 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널의 다중 경로 중에서 기지국의 상관 임계값인 포착 임계값(Acquisition threshold) 이상인 경로(Path)의 수를 검출한다(S310).

또한, 기지국은 현재 자신의 서비스 지역 내에 위치한 이동국 중에서 패킷(Packet) 통신을 하고 있는 이동국을 체크하고, 패킷 통신을 하고 있는 이동국이 존재하면 패킷 통신을 하고 있는 이동국 중에서 기지국으로 엑세스를 시도하기 위한 준비 상태에 있는 이동국의 수를 산출한다(S320).

여기서 준비 상태에 있는 이동국의 수를 산출하는 이유는 다음과 같다.

일반적으로 패킷 통신을 하고 있는 이동국(또는 단말기)은 통화 채널(Traffic channel)을 통해 일정한 크기의 패킷 데이터를 기지국으로 전송하고 나면 통화 채널을 끊어 일정 기간 동안 패킷 데이터를 전송하지 않고 기지국과 서비스 협상과 같은 정보를 주고받는 제어 채널(Control channel)만을 서로 유지하는 준비 상태가 된다. 즉, 준비 상태인 이동국은 기지국과 호를 완전히 끊지 않고 전력 제어 비트 및 제어 채널을 통해 호 접속에 관련된 정보를 서로 유지하고 있는 것이다. 따라서, 준비 상태인 이동국에서 다시 패킷 데이터의 전송을 시작하고자 하는 경우에는 기지국으로 단순히 엑세스의 시도만으로도 다른 호 설정의 동작 없이 바로 통신을 시작할 수 있다. 이러한, 준비 상태에 있는 이동국은 기지국으로 엑세스를 시도할 가능성이 크므로 준비 상태인 다수의 이동국이 기지국으로 서로 엑세스를 시도함에 따라 데이터 충돌의 발생이 많아질 수 있음을 고려하여 준비 상태에 있는 이동국의 수를 산출하는 것이다.

이어, 기지국은 S320 단계에서 산출한 준비 상태에 있는 이동국의 수에 따라 다중 경로 탐색의 기준이 되는 평균 경로의 수를 조정한다(S360).

여기서 평균 경로의 수라 함은 기지국이 위치한 지역적인 특성에 따라 이동국의 엑세스 채널이 평균적으로 기지국으로 수신되는 다중 경로의 수를 의미한다.

이와 같은 상태에서 기지국은 S310 단계에서 산출한 포착 임계값 이상인 경로의 수와 S360 단계에서 조정된 평균 경로의 수를 서로 비교하고. 비교 결과에 따라 다중 경로의 탐색에 사용되는 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 결정한다(S350).

즉, S320 단계에서 산출한 준비상태에 있는 이동국의 수를 고려하였을 때 엑세스를 시도하는 이동국이 많을 경우는 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 줄여 데이터의 충돌을 줄이고, 엑세스를 시도하는 이동국이 적을 경우에는 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 늘여 하나의 이동국에서 전송하는 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널에 대한 가능성 있는 모든 다중 경로를 찾아 그에 따른 데이터를 복조하고, 복조기(Demodulator)의 성능을 개선하여 결합 이득을 얻는다.

이때, 엑세스를 시도할 가능성이 많은 이동국의 판단은 전술한 바와 같이 S310 단계 및 S320 단계에서 산출한 포착 임계값 이상이 나온 경로의 수와 기지국의 서비스 지역 내에 위치한 이동국 중에서 준비 상태에 있는 이동국의 수에 따른다.

보다 상세히 설명하면, S310 단계에서 포착된 포착 임계값보다 큰 경로의 수가 평균적으로 기지국으로 들어오는 다중 경로의 수 보다 작은 경우에는 하나의 이동국이 엑세스를 시도한다고 판단하고 그에 따른 다중 경로 탐색 윈도우의 크기는 늘여서 결합 이득을 얻는다. 예를 들면, 포착 임계값 보다 큰 다중 경로의 수가 단지 한 개가 있는 경우에는 엑세스를 시도하는 이동국의 수도 또한 한 개로 판단하고 결합 이득을 최대로 하기 위하여 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 크게 하는 것이다.

반면에, S310 단계에서 포착된 포착 임계값 보다 큰 경로의 수가 평균적으로기지국에서 수신하는 다중 경로의 수보다 큰 경우에는 다수개의 이동국이 엑세스를 시도한다고 판단하고 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 줄여 데이터 충돌을 방지한다.

그러나, 패킷 통신을 하고 있는 이동국이 존재하지 않는다면, 평균 경로의 수를 조정하지 않고 탐색 임계값 이상인 경로의 수와 평균 경로의 수를 비교하여 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 결정한다.

또한, 기지국에서는 패킷 통신의 준비 상태에 있는 이동국의 수만을 고려하여 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 조정하지 않고 S310 단계에서 산출한 포착 임계값 이상인 경로의 수와 평균 경로의 수를 비교하여 평균 경로의 수에 보다 가중치를 둘 수도 있다.

이는 준비 상태에 있는 이동국의 수가 많을 경우에 비교 대상이 되는 평균 경로의 수를 보다 더 줄여주어 다중 경로 탐색 윈도우를 작게 설정하기 위한 것이다.

이와 같은 과정에 따라 액세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 통한 이동국의 엑세스 시도를 포착한 기지국은 해당 이동국(즉, 엑세스를 시도하여 포착된 이동국)으로 엑세스를 시도한 신호를 잡았다는 의미인 ACK 메시지를 전송한다.

이러한 ACK 메시지에는 다음과 같이 포착된 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 전송한 이동국은 계속 데이터를 전송하고 포착되지 않은 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 전송한 이동국은 데이터 전송을 중지하라는 메시지를 포함한다.

그리고, ACK 메시지가 전송된 이후에 엑세스를 시도하는 이동국은 단 하나이므로 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 크게 설정하여 복조시 결합 이득을 얻는다.

즉, 기지국은 엑세스를 포착했다는 ACK 메시지를 전송한 이후 이동국이 ACK 메시지를 수신할 때까지의 소정 시간이 지나고 나면 탐색 윈도우의 크기를 크게 설정하는 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 엑세스 채널 또는 역방향 공통 제어 채널을 이용하여 엑세스를 시도하는 이동국의 수에 따라 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 가변하여 운영함으로써 엑세스를 시도하는 이동국을 포착할 수 있는 확률을 증가시킬 수 있으므로 이동국의 엑세스 횟수를 줄이고 시스템의 채널 자원을 효율적으로 사용할 수 있어 전체 시스템의 용량이 증가되는 효과가 있다.

또한, 기지국은 자신이 위치한 지역의 상태에 따라 이동국의 엑세스를 포착함으로써 안정적인 통신 서비스를 가입자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기지국으로 엑세스를 시도할 가능성이 있는 이동국의 수와 프리앰블을 사용하는 역방향 공통 제어 채널의 평균 경로의 수에 따라 상기 역방향 공통 제어 채널의 다중 경로를 포착하기 위한 윈도우의 크기를 가변적으로 설정하여 운영하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 엑세스를 시도할 가능성이 있는 이동국의 수는 상기 역방향 공통 제어 채널을 통하여 엑세스를 시도하기 위한 준비상태에 있는 이동국의 수와 상기 역방향 공통 제어 채널의 포착 임계값을 넘는 경로의 수인 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법.
3. 기지국으로 엑세스를 시도하는 이동국의 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법에 있어서,

   상기 이동국의 역방향 공통 제어 채널의 프리앰블을 체크하여 포착 임계값(Acquisition threshold)이상인 경로의 수를 검출하는 단계와,

   상기 검출된 포착 임계값 이상인 경로의 수와 상기 기지국의 평균 경로의 수의 크기를 서로 비교하는 단계와,

   상기 비교 결과에 따라 상기 검출된 포착 임계값 이상인 경로의 수가 상기 평균 경로의 수보다 적으면 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 늘이고, 상기 포착 임계값 이상인 경로의 수가 상기 평균 경로의 수보다 크면 상기 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 줄여 상기 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 가변적으로 운영하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 이동국이 패킷 통신을 하는 경우에는,

   상기 기지국으로 엑세스를 시도하기 위한 준비 상태에 있는 이동국의 수를 산출하는 단계와,

   상기 산출된 준비 상태에 있는 이동국의 수가 상기 평균 경로의 수보다 많을 경우에는 상기 평균 경로의 수를 줄여 상기 비교 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 다중 경로 탐색 윈도우의 운영 단계이후,

   상기 기지국이 포착된 역방향 공통 제어 채널을 전송한 이동국으로 ACK 메시지를 전송하는 단계와,

   상기 포착된 이동국이 상기 ACK 메시지를 수신함에 따라 상기 다중 경로 탐색 윈도우의 크기를 소정 늘이는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 역방향 공통 제어 채널에 대한 다중 경로 탐색 방법.