KR100327186B1 - 무선가입자망시스템에서 기지국 통화분포를 고려하여 단말국장치의 랜덤액세스 송출전력을 최적화하는 방법 - Google Patents

무선가입자망시스템에서 기지국 통화분포를 고려하여 단말국장치의 랜덤액세스 송출전력을 최적화하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선가입자망(WLL)시스템에서 기지국의 통화분포를 고려하여 송출전력을 결정하므로써 신속하게 액세스에 성공할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 방법은 기지국이 단말국장치의 송출전력을 결정하기 위한 소정 파라메터값을 시스템정보로서 페이징 채널을 통해 제공하는 제1 단계; 단말국장치가 상기 수신된 파라메터값을 사용하여 소정의 식에 따라 제1 프루브의 송출전력을 결정하는 제2 단계; 상기 결정된 송출전력에 따라 랜덤액세스 메시지를 송신하고 타이머를 셋하는 제3 단계; 및 상기 타이머가 만료되도록 기지국으로부터 응답신호가 수신되지 않으면 송신전력을 소정 단위로 증가시킨 후 상기 제3단계를 소정 횟수 반복하고, 응답신호가 수신되면 종료하는 제4 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면 단말국장치에서 액세스를 시도할 경우에 첫번째 프루브에서 송출할 전력을 결정함에 있어서 기지국의 통화분포를 고려하여 그 값을 설정하므로써 첫번째 액세스에서 성공할 확률을 높이고, 이에 따라 다이얼톤지연(DTD)은 600ms 이내로 구현할 수 있다.

Description

무선가입자망시스템에서 기지국 통화분포를 고려하여 단말국장치의 랜덤액세스 송출전력을 최적화하는 방법{Method for optimizing the random access transmitting power of W-CDMA WLL terminal reflecting traffic densities in base station }
본 발명은 광대역 CDMA방식의 무선가입자망(WLL)시스템에서 랜덤액세스시 단말국장치 송출전력을 결정하는 방법에 관한 것으로, 특히 기지국의 통화분포를 고려하여 송출전력을 결정하므로써 신속하게 액세스에 성공할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
선로비용을 최소화하면서 가입자를 공중전화망에 접속하기 위한 무선가입자망시스템은 기존의 유선 전화망을 통해 제공되는 서비스 품질과 동일하거나 유사한 서비스 품질을 제공해야 한다. 전화서비스에서 사용자의 만족도를 좌우할 수 있는 서비스 품질중 하나로서 다이얼톤지연(DTD: Dial Tone Delay)이 있는 데, 다이얼톤지연은 전화기의 후크-오프 후 교환기가 제공하는 다이얼톤이 수신될 때까지의 시간이다. 기존 셀룰러 방식의 무선시스템에서 다이얼톤지연(DTD)은 망에 액세스할 때의 전파환경, 통화중 가입자수 등의 조건에 따라 최소 1.5초 ~ 4초 이상 발생하며, 이러한 값은 유선전화에서 제공하는 DTD와 비교할 때 열악한 값이다.
한편, 광대역 CDMA방식의 WLL시스템에서는 발신호시 무선채널 설정을 위해 랜덤액세스를 수행하는데, 단말국은 총 3회의 액세스 프루브(access probe)를 송출하여 무선채널 설정 요구 메시지를 기지국으로 전송하도록 되어 있다. 이때 각 액세스 프루브간에는 충돌 방지를 위한 랜덤 지연시간과 전송한 메시지에 대한 응답 대기시간이 설정되어 있고, 각 프루브의 송출전력은 단말국의 위치에 의해 보정되며 단말국이 송출한 프루브를 기지국에서 수신불가시 일정시간 기다린 후, 단위의 전력을 추가로 인가하여 다음 프루브를 송출한다.
이와 같은 종래의 랜덤 액세스방식에 따르면 매 프루브의 송출전력이 최적화되기 위해서는 적어도 1회 이상 프루브 송출이 불가피하므로 다이얼 톤 지연이 1초 이상 발생할 확률이 대단히 높은 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 광대역 CDMA 무선통신 기술을 이용한 WLL시스템에서 발신호의 무선채널을 설정하기 위해 랜덤 액세스를 수행할 경우에 다이얼톤지연 (DTD) 시간을 줄이기 위해 첫번째 액세스 프루브에 의한 채널 요구 메시지의 전송이 성공할 수 있도록 단말국장치의 송출전력을 최적화하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 기지국이 단말국장치의 송출전력을 결정하기 위한 소정 파라메터값을 시스템정보로서 페이징 채널을 통해 제공하는 제1 단계; 단말국장치가 상기 수신된 파라메터값을 사용하여 소정의 식에 따라 제1 프루브의 송출전력을 결정하는 제2 단계; 상기 결정된 송출전력에 따라 랜덤액세스 메시지를 송신하고 타이머를 셋하는 제3 단계; 및 상기 타이머가 만료되도록 기지국으로부터 응답신호가 수신되지 않으면 송신전력을 소정 단위로 증가시킨 후 상기 제3단계를 소정 횟수 반복하고, 응답신호가 수신되면 종료하는 제4 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되기에 적합한 가입자망(WLL)시스템의 구성도,
도 2는 랜덤액세스를 설명하기 위하여 도시한 개념도,
도 3은 본 발명에 따라 랜덤액세스를 시도할 경우 단말기의 송출전력을 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102: 전화기 104: 단말국장치
106: 기지국장치 108: 기지국제어기
110: 교환기
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 광대역 CDMA방식의 WLL시스템에서 다이얼 톤 지연(DTD)을 개선하기 위해서 랜덤 액세스의 첫번째 프루브의 성공 확률을 높일 수 있도록 초기 송출 전력값을 프루브 송출 이전에 최적화시키는 방법을 사용한다. 즉, 다이얼톤지연의 발생원인은 시스템의 구조와 랜덤 액세스 절차, 수신기 성능의 미비에 기인하는데, 랜덤 액세스 절차상의 지연은 다음과 같이 3가지로 요약할 수 있다. 첫째, 특정호의 랜덤 액세스시 감쇄, 페이딩 등에 의한 전파환경의 열화에 의해 액세스 프루브 전력값이 최적화되지 않으므로써 액세스 프루브를 연속적으로 송출하게 되어 발생되는 액세스 지연과, 둘째 다수의 호에 의한 상대적 간섭(interference)의 증가에 의해 액세스 프루브의 송출전력이 최적화되지 않아 액세스 프루브를 연속적으로 송출함에 따른 액세스 지연, 그리고 셋째 무의미하게 길게 정의된 'RD' 파라메터에 의한 액세스 지연 등이다. 본 발명은 첫번째와 두번째 원인에 의한 지연을 개선하기 위하여 첫번째 프루브에서 적정 전력을 송출하여 기지국이 인식할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명은 페이징 채널을 통해 현재 기지국의 가입자 통화분포정보(즉, 특정 가입자에 의한 간섭레벨 등)를 단말국에 전송하고, 단말국에서는 이 값을 이용하여 적정 송출전력을 계산하여 액세스 시도를 하도록 한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되기에 적합한 전형적인 무선시스템의 일예로서, 무선가입자망(WLL)의 구성을 도시한 것이다. 본 발명이 적용될 수 있는 무선 가입자망은 가입자 전화기(102)가 연결되는 단말국장치(RIU:104)와, 단말국장치(104)와 W-CDMA방식으로 접속되는 기지국장치(RP:106), 기지국제어기(RPC:108), 교환기(110)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 단말국장치(104)는 'Radio Interface Unit(RIU)'라 하며, POTS부, BRI부, DATA부, CODEC부, 기저대역 디지털 변복조부, RF정합부로 이루어져 가입자장치를 W-CDMA방식의 무선으로 기지국(106)과 접속하는 양방향 통신 기능을 수행한다. 기지국(106)은 'Radio Port(RP)'라고 하는 데, 단말국장치(104)와 W-CDMA방식의 무선으로 접속되고, 기지국제어기(108)와 E1선로로 연결되어 데이터를 전달한다. 기지국제어기(108)는 'Radio Port Controller(RPC)'라 하는데, 교환기(110)와 V5.2/E1방식으로 접속되고, 단말국장치에서 디지털 데이터로 부호화된 데이터를 유선망의 디지털 데이터로 복호하여 전달한다. 그리고 전화기(102)와 단말국장치(104) 사이는 2W 구간이고, 단말국장치(104)와 기지국(106), 기지국제어기(108) 사이는 CAI 구간이며, 기지국제어기와 교환기 사이는 V5.2 구간이다.
이와 같은 WLL시스템에서 전원 온시 초기화 절차는 전원입력 단계와, 파일럿채널탐색 단계, 동기채널 정보획득 단계, 페이징채널 시스템 파라메터 획득 단계, 대기 단계로 순차적으로 이루어지고, 통화를 시도할 경우에 호설정 단계가 이루어진다.
최초에 단말기의 전원이 입력될 때, 단말국장치(104)는 운영자에 의해 사전에 정해진 주파수와 대역폭에서 모든 순방향 파일럿 채널의 수신에너지를 측정한다. 그러나 이전에 한번이라도 전원입력 단계를 거쳤던 단말국은 전원차단 후 다시 전원이 입력되었을 때 이전 전원 입력시에 통신하였던 기지국의 파일럿을 우선 탐색하고, 충분한 파일럿 에너지를 얻지 못하였을 때 모든 순방향 파일럿채널의 수신 에너지를 측정한다.
이어 전력입력 단계에서 가장 큰 에너지로 수신된 파일럿 채널에 대한 코드동기를 수행한 후 파일럿 채널로부터 그 기지국의 반송파 위상정보와 20MS_BST 경계에 대한 정보를 얻는다. 파일럿 채널 탐색단계를 마친 후 동기채널의 정보를 얻는다. 동기채널에는 2S_BST 내에서 20MS_BST의 번호를 얻을 수 있고, 페이징채널로부터 기지국의 시스템 파라메터에 대한 정보를 얻는다.
이어 전원입력단계로부터 페이징채널 시스템 파라메터 획득단계까지 얻은 정보를 기억하고, 호 발신 및 착신 시까지 대기상태로 천이한다. 이때에는 페이징 채널로 송신되는 기지국의 페이징 메시지를 계속 감시하고 있어야 한다.
단말국장치에 연결된 사용자 모두가 통신채널을 사용하지 않다가 최초로 통신채널을 사용을 요구할 경우, 단말국장치는 액세스채널로 트래픽 채널 할당을 요구하는 메시지를 기지국에 전달하고, 한 사용자라도 호가 설정된 상태에서 다시 호설정을 요구할 때에는 액세스채널을 이용하지 않고 역방향 트래픽채널의 신호 부채널을 이용하여 채널 할당를 요구하는 메시지를 기지국에 전달하고, 역방향 트래픽 정보채널을 새로 추가한다.
도 2는 랜덤 액세스를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다. 랜덤 액세스는 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 액세스 프루브를 송출하는 방식으로 이루어진다.제1 액세스 프루브(1'st Access)의 송신출력은 초기송출전력(PIP)이고, 제2 액세스 프루브(2'd Accesss)의 송신출력은 특정송출전력(PSPE)이며, 3번째 액세스 프루브(3'd Access)의 송신출력은 최대송출전력(PMAX) 이다. 그리고 각 프루브는 20ms 길이의 프리앰블 4개와 20msec 길이의 액세스채널 메시지 1개로 구성되어 액세스채널 슬롯 사이즈와 동일한 100ms 길이를 갖는다. 프루브간 시간지연은 송출 프루브의 수신결과를 기다리는데 필요한 시간과, 타이머(T1100) 시간동안 수신응답을 받지 못한 경우 다음 프루브의 송출시 충돌을 방지하기 위하여 설정된 랜덤지연(First RD, Second RD)을 합한 시간이다.
도 3은 본 발명에 따라 랜덤액세스를 시도할 경우 단말기의 송출전력을 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
단말국은 전용 신호채널을 할당받기 위해 액세스채널을 통한 랜덤 액세스절차를 시도하는데, 랜덤 액세스절차에 사용되는 파라메터는 기지국이 방송하는 시스템정보 메시지 내의 액세스 파라메터 정보요소를 이용한다. 액세스채널을 통해 하나의 메세지를 보내고, 그 메시지에 대한 응답을 받을 때까지 혹은 확인 수신을 실패할 때까지의 과정을 액세스 시도라 한다.
랜덤 액세스 요청에 의해 초기송출 전력값을 바탕으로 결정한 송출전력으로 액세스를 시도한다. 초기 송출전력값은 단말국이 처음으로 랜덤 액세스를 시도하는 경우에는 최소송출전력값(PMIN)을 이용하며, 단말국이 이전에 액세스를 시도하여 성공한 사례가 있는 경우에는 액세스 시도가 성공하였을 때의 송출전력값에 PWR_DEC만큼 뺀 최근송출전력값(PLATEST)을 이용한다. 최소송출 전력값(PMIN)은 기지국 관할 영역내의 다른 단말국에 의한 간섭이 거의 없는 경우, 기지국이 원할하게 단말국이 랜덤 액세스 채널로 송출한 데이터를 식별할 수 있는 전력값을 일컫는다. 최근송출 전력값(PLATEST)이 특정송출전력값(PSPE)보다 크거나 같은 경우, 최근송출전력값을 특정송출전력값으로 변경한다.
이어, 액세스채널을 통해 발신호 요청의 내용을 포함하는 메시지를 송출한 후, 단말국은 액세스 시도 타이머(T1100)를 구동한다. 액세스 시도 타이머(T1100)가 해제되었음에도 첫번째 액세스시도에 대한 기지국의 응답이 없는 경우 FIRST_RD중 임의의 숫자를 선택하여 해당 슬롯에서 특정 송출전력값을 바탕으로 결정한 송출전력으로 두번째 액세스를 시도한다. 특정 송출전력값은 기지국 관할 영역내에 다른 단말국에 의한 특정값의 간섭이 존재하는 경우, 단말국이 랜덤액세스채널로 송출한 메시지를 기지국이 원할하게 식별할 수 있는 전력값을 일컫는다. 발신호 요청에 의한 랜덤 액세스에 적용되는 특정 송출전력값은 착신호 요청에 의한 랜덤 액세스에 적용되는 두번째 특정 송출전력값(착신호 요청에 의한 랜덤액세스 절차에 사용되는 특정 송출 전력값+PWR_INC)이다.
이어 액세스채널을 통해 발신호 요청의 내용을 포함하는 메시지를 송출한 후, 단말국은 액세스 시도 타이머(T1100)를 다시 구동한다. 동일하게 액세스 시도 타이머(T1100)가 해제되었음에도 두번째 액세스 시도에 대한 기지국의 응답이 없는 경우, Second_RD중 임의의 숫자를 선택하여 해당 슬롯에서 최대 송출전력값을 바탕으로 결정한 송출전력으로 세번째 액세스를시도한다. 최대 송출전력값은 기지국 관할 영역내에 다른 단말국에 의한 간섭이 어느정도 존재하는 경우 단말국이 랜덤액세스채널로 송출한 메시지를 기지국이 원할하게 식별할 수 있는 전력값을 일컫는다.
본 발명에서는 첫번째 액세스 시도시 송출전력을 결정함에 있어서 종래보다도 더 많은 파라메터 즉, 기지국의 통화분포를 고려하여 송출전력의 크기를 결정하므로써 첫번째 액세스 시도에서 성공할 확률을 높힌 것이다.
이를 위해 기지국은 통화량의 변동을 감시하여 변화하는 통화정보(즉, Call수, 총수신 전력밀도 및 수신 Eb/No등)를 산출하고, 산출된 정보를 페이징채널의 시스템 정보를 통하여 단말국장치로 주기적으로 브로드캐스팅한다.
단말국장치는 기지국으로부터 수신한 통화량 분포를 이용하여 이에 따른 조정값을 다음 수학식1과 같이 산출한다.
상기 수학식 1에서 'P'IP' 는 랜덤 액세스 시도시의 송출 전력값을 나타내고, 'PIP' 는 이전 송출전력 유무에 따른 송출 전력값을 나타낸다. 그리고, 'TPRE' 는 특정시점에서 기지국으로부터 수신한 통화분포(예,통화호수, 총수신전력 레벨)를 나타내고, 'TLATEST'는 가장 최근의 송출하기 직전의 기지국의 통화 분포를 나타내며, 'PWR_CLB' 은 단위 가입자 호 분포에 따른 전력 증감치를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 단계 301에서 랜덤액세스가 발신호에 의한 것인지를 판단하여 아니면 단계 302에서 랜덤 액세스 종료 타이머(T1200)를 셋하고, 단계 303에서 카운트값을 0으로 설정한다(Cnt=0). 단계 304에서는 최근송출전력값(PLATEST)이 있는지를 판단하여 없으면 단계305에서 첫번째 액세스시 송출전력(PIP)을 최소송출전력값(PMIN)으로 설정하고, 있으면 단계 306에서 최근송출전력값(PLATEST)이 특정송출전력값(PSPE)인지를 판단한다. 판단결과 최근송출전력값(PLATEAT)이 특정송출전력값(PSPE)이면 단계 307에서 첫번째 액세스시 송출전력(PIP)을 특정송출전력(PSPE)으로 설정하고, 아니면 단계 308에서 첫번째 액세스시 송출전력(PIP)을 최근송출전력값(PLATEST)으로 할당한다.
한편, 단계 309에서는 최근통화분포값(TLATEST)이 있는지를 판단하여 없으면 단계 310에서 최근통화분포값(TLATEST)을 특정통화분포값(TSPE)으로 설정하고, 있으면 단계 311에서 최근통화분포값(TLATEST)을 새로운 최근통화분포값(TLATEST)으로 설정한다. 이어 단계 312에서는 수신된 통화분포값을 고려하여 상기 수학식1에 따라 첫번째 액세스를 위한 송출전력값을 보정한다.
이어 단계 313에서 랜덤액세스 메시지를 송신하고, 타이머 T1100을 설정한 후, 단계 314에서는 기지국으로부터 응답수신을 판단한다. 단계 314에서 판단결과 응답을 수신하면 단계 317에서 송신전력을 설정한 후 종료하고, 응답을 수신하지못했으면 단계 315에서 타이머 T1100이 만료되었는지를 판단한 후 만료되어도 응답이 없으면 단계 316에서 두번째 혹은 세번째 프루브의 송출전력(PSPE, PMAX)을 결정한 후 단계 313으로 돌아가 두번째 혹은 세번째 액세스 프루브를 송출하여 액세스를 시도한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 단말국장치에서 액세스를 시도할 경우에 첫번째 프루브에서 송출할 전력을 결정함에 있어서 기지국의 통화분포를 고려하여 그 값을 설정하므로써 첫번째 액세스에서 성공할 확률을 높이고, 이에 따라 다이얼톤지연(DTD)은 600ms 이내로 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 기지국이 단말국장치의 송출전력을 결정하기 위한 소정 파라메터값을 시스템정보로서 페이징 채널을 통해 제공하는 제1 단계;
    단말국장치가 상기 수신된 파라메터값을 사용하여 소정의 식에 따라 제1 프루브의 송출전력을 결정하는 제2 단계;
    상기 결정된 송출전력에 따라 랜덤액세스 메시지를 송신하고 타이머를 셋하는 제3 단계; 및
    상기 타이머가 만료되도록 기지국으로부터 응답신호가 수신되지 않으면 송신전력을 소정 단위로 증가시킨 후 상기 제3단계를 소정 횟수 반복하고, 응답신호가 수신되면 종료하는 제4 단계를 포함하는 가입자망시스템에서 기지국 통화분포를 고려하여 단말국장치의 랜덤액세스 송출전력을 최적화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 단계는 수학식 P'IP= PIP+ (TPRE- TLATEST)*PWR_CLB에 따라 첫번째 송출전력을 결정하는 것을 특징으로 하는 가입자망시스템에서 기지국 통화분포를 고려하여 단말국장치의 랜덤액세스 송출전력을 최적화하는 방법.
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