KR100330419B1 - Admission Control Based on Cell Load in CDMA System - Google Patents
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Abstract
이동통신망에서는 무선 자원인 대역폭이 한정되어 있으므로, 이러한 한정된 자원을 이용하여 고객의 요구를 만족시킬 수 있는 서비스를 제공하기 위해서는 자원을 최대한 효율적으로 관리하여야 하며, 이 기법중의 하나가 호의 수락여부를 제어하는 호 수락 제어방법이다. 일반적으로 CDMA 통신시스템에서는, 스펙트럼을 공유하기 때문에 통화중인 이동국은 다른 이동국의 통화품질에 간섭으로 영향을 미친다. 따라서, 가입자의 통화품질을 일정 수준 이상으로 보장하기 위해서는 간섭이 일정 수준 이하로 제한되어야 한다. 따라서, CDMA 시스템에서 효율적인 호 수락 제어방법은, 각 셀의 부하를 고려하여 유동적이어야 하고, 동시에 가입자가 요구하는 통화품질을 보장하여야 한다. 이러한 목적의 본 발명은, 이동국으로부터 호 수락이 요청되면, 기지국이 상기 호에 대해 요구 전력을 결정하는 제 1 단계와; 상기 기지국이 총 수신전력과 상기 요구 전력을 더하고 그 결과값과 임계치를 비교하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계의 비교결과, 상기 결과값이 임계치보다 크면 상기 호를 거절하고 상기 결과값이 임계치보다 작거나 같으면 상기 호를 수락하는 제 3 단계를 포함한다. 본 발명에서는 수신전력과 셀 부하의 변동에 적응적으로 대처할 수 있다.In the mobile communication network, the bandwidth of radio resources is limited. Therefore, in order to provide a service that can satisfy the needs of customers by using the limited resources, it is necessary to manage resources as efficiently as possible. Call admission control method to control. In general, in a CDMA communication system, because the spectrum is shared, the mobile station in the call affects the call quality of other mobile stations with interference. Therefore, in order to guarantee the subscriber's call quality above a certain level, interference should be limited to below a certain level. Therefore, the effective call admission control method in the CDMA system should be flexible in consideration of the load of each cell and at the same time guarantee the call quality required by the subscriber. The present invention for this purpose comprises a first step, when a call acceptance is requested from a mobile station, the base station determining the required power for the call; A second step of the base station adding a total received power and the required power and comparing the result value and a threshold value; And a third step of rejecting the call if the result is greater than a threshold as a result of the comparison of the second step and accepting the call if the result is less than or equal to the threshold. In the present invention, it is possible to adaptively cope with variations in the received power and the cell load.
Description
본 발명은 직접시퀀스 확산 코드분할다중접근(DS-CDMA) 통신시스템에서의 호 수락 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 음성 및 데이터 트래픽 등의 다양한 종류의 서비스가 존재하는 상황에서 통화 품질을 보장하면서 셀의 부하에 동적으로 적응하는 호 수락 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a call admission control method in a direct sequence spreading code division multiple access (DS-CDMA) communication system. More specifically, the present invention relates to call quality in a situation where various kinds of services such as voice and data traffic exist. Call admission control method that dynamically adapts to the load of the cell while ensuring.
일반적인 이동 통신망에서는 무선 자원인 대역폭이 한정되어 있고, 이러한 한정된 자원을 이용하여 고객의 요구를 만족시킬 수 있는 서비스를 제공하기 위해서 자원을 최대한 효율적으로 관리하여야 한다. 무선자원 관리를 위한 기법 중의 하나가 각 가입자의 호 요구시 호의 수락 또는 기각을 제어하는 호 수락 제어방법이다. 직접시퀀스 확산 코드분할다중접근(DS-CDMA : Direct Sequence Code Division Multiple Access) 통신시스템에서는 동시에 통화중인 사용자로부터의 간섭에 의해 용량이 결정된다. 통화 품질을 보장하기 위해서는 간섭을 일정 수준 이하로 제한하여야 하는데, 이 경우 동시에 통화할 수 있는 사용자 수는 일정한 것이 아니라 유동적이다. 즉, 해당 호가 속해 있는 셀(target cell)에서 통화중인 사용자 및 주변셀(neighboring cell)에서의 사용자들의 전력세기가 간섭으로 작용하게 되므로, 각 사용자는 해당 기지국에 의해 완벽한 전력제어(power control)가 이루어진다 하여도 동시에 통화할 수 있는 사용자 수는 유동적이다. 따라서, 셀의 부하에 유연하게 적응하는 호 제어방법이 필요하다. 특히, 다양한 종류의 트래픽이 존재하는 상황에서는 트래픽 종류별로 서로 다른 통화 품질과 전송율을 요구하기 때문에, 이러한 문제는 더욱 중요하다.In general mobile communication networks, bandwidth, which is a radio resource, is limited, and resources must be managed as efficiently as possible in order to provide a service that can satisfy a customer's demand by using the limited resource. One of the techniques for radio resource management is a call admission control method that controls the acceptance or rejection of a call when each subscriber requests a call. In a direct sequence code division multiple access (DS-CDMA) communication system, capacity is determined by interference from a user in a call at the same time. In order to guarantee call quality, interference must be limited to a certain level, in which case the number of users who can talk simultaneously is not constant but flexible. That is, since the power strengths of the users in the call and the neighboring cells in the target cell belong to the interference, each user has complete power control by the base station. Even if it is done, the number of users who can talk at the same time is flexible. Therefore, there is a need for a call control method that flexibly adapts to the load of the cell. In particular, in a situation where various kinds of traffic exist, this problem is more important because different call quality and transmission rate are required for each traffic type.
통화 품질을 결정하는 요소로는 호 차단율과 호 절단율이 있는데, 이 두 요소 사이는 트레이드-오프(trade-off) 관계가 있다. 즉, 호를 많이 수락할수록 호 차단율은 감소하고 호 절단율은 증가한다. 특히, 호 절단율은 통화 품질을 결정하는 중요한 요소가 된다. 호 수락 제어방법은 호 절단율을 일정 수준이하로 유지하면서 최대한 많은 사용자를 수용할 수 있도록 설계되어야 한다. 또한 트래픽 종류별로 서로 다른 통화 품질을 요구하므로 이것 역시 고려되어야 한다.There are two factors that determine call quality: call blocking rate and call dropping rate. There is a trade-off between these two factors. That is, as more calls are accepted, the call blocking rate decreases and the call cutting rate increases. In particular, call cutting rate is an important factor in determining call quality. The call admission control method should be designed to accommodate as many users as possible while maintaining the call cutting rate below a certain level. It also needs to be taken into account because different types of traffic require different call qualities.
이러한 문제를 해결하기 위해 간섭량에 기반을 둔 호 수락 제어 또는 채널 할당방법이 고려되어 왔는데, 대부분이 음성 트래픽만을 고려 대상으로 하고 주변셀로부터의 간섭량은 고려하지 않았다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, call admission control or channel allocation method based on interference amount has been considered. Most of them have a problem in that only voice traffic is considered and interference from neighboring cells is not considered.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, CDMA 이동통신 시스템에서 음성 및 데이터 트래픽 등의 다양한 형태의 트래픽 종류가 존재하는 환경에서 셀의 부하에 적응적으로 대처하면서 통화 품질을 보장할 수 있는 호 수락 제어방법을 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 각 트래픽 형태별로 우선권을 부여하여 호 요구시에 선택적으로 수락하는 호 수락 제어방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, while adaptively coping with the load of a cell in an environment in which various types of traffic such as voice and data traffic exist in a CDMA mobile communication system. It is to provide a call admission control method that can ensure the call quality. In addition, the present invention is to provide a call admission control method for selectively accepting a call request by giving priority to each traffic type.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 호 수락 제어방법을 도시한 동작 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a call admission control method according to an embodiment of the present invention.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동통신시스템에서의 호 수락 제어방법은, 이동국으로부터 호 수락이 요청되면, 기지국이 상기 호에 대해 요구 전력을 결정하는 제 1 단계와; 상기 기지국이 총 수신전력과 상기 요구 전력을 더하고 그 결과값과 임계치를 비교하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계의 비교결과, 상기 결과값이 임계치보다 크면 상기 호를 거절하고 상기 결과값이 임계치보다 작거나 같으면 상기 호를 수락하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a call admission control method in a mobile communication system according to the present invention includes: a first step of, when a call acceptance is requested from a mobile station, a base station determining required power for the call; A second step of the base station adding a total received power and the required power and comparing the result value and a threshold value; And a third step of rejecting the call if the result is greater than a threshold and accepting the call if the result is less than or equal to a threshold as a result of the comparison of the second step.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 '이동통신시스템에서의 호 수락 제어방법'을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the call admission control method in a mobile communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 트래픽 종류별로 서로 다른 통화품질과 전송율을 요구하는 CDMA 환경하에서 셀의 부하를 근거로 적응적으로 호를 수락하거나 기각하는 호 수락 제어방법을 제공한다. 여기서, 서로 다른 통화품질을 요구한다는 것은 트래픽 종류별로 서로 다른 신호대 잡음비를 요구하는 것을 의미하고, 이는 곧 서로 다른 전력이 필요하다는 것을 의미한다. 이에 따라 시스템 용량을 최대화하기 위해서는 우선적으로 트래픽 종류별로 적절한 전력비가 결정되어야 한다.The present invention provides a call admission control method for adaptively accepting or rejecting a call based on a load of a cell in a CDMA environment requiring different call quality and transmission rate for each traffic type. Here, requesting different call quality means requiring different signal-to-noise ratios for each traffic type, which means that different power is required. Accordingly, in order to maximize system capacity, an appropriate power ratio must be determined for each type of traffic.
또한, 셀의 부하에 유동적으로 적응하는 호 수락제어를 위해서는 관심이 되는 셀(target cell)의 부하가 높더라도 주변셀의 부하가 작으면 통화품질의 열화없이 상대적으로 많은 사용자를 수용하여야 한다. 반면에, 관심이 되는 셀의 부하가 작더라도 주변셀의 부하가 높아서 간섭이 많아지면 상대적으로 적은 수의 사용자를 수용하여야 한다. 마지막으로, 트래픽 종류별로 서로 다른 호 차단율과 호 절단율을 요구하는 경우, 이에 따라 신호대 잡음비에 대한 적절한 임계치(threshold value)를 설정하여 트래픽 종류별로 우선권을 부여하여 선택적으로 수락한다.In addition, for call admission control to flexibly adapt to the load of the cell, even if the load of the target cell is high, if the load of the neighboring cell is small, relatively many users must be accommodated without deterioration of the call quality. On the other hand, even if the load of the cell of interest is small, if the load of the neighboring cell is high and the interference increases, a relatively small number of users should be accommodated. Finally, when different call blocking rates and call drop rates are required for each traffic type, an appropriate threshold value for the signal-to-noise ratio is set accordingly, and priority is given to each traffic type to selectively accept it.
음성 트래픽이 요구하는 전력세기 및 신호 대 잡음비를 각각P v 및라 하고, 데이터 트래픽이 요구하는 전력세기 및 신호 대 잡음비를 각각P d 및라 하며, 각 트래픽의 활성계수(activity factor)를 각각α v 및α d 라고 할 때, 각 트래픽에 대한 신호 대 잡음비는 수학식 1과 같다.The power strength and signal-to-noise ratio required by voice traffic are respectively calculated by P v and The power strength and signal-to-noise ratio required for data traffic are P d and When the activity factor of each traffic is α v and α d , respectively, the signal-to-noise ratio for each traffic is expressed by Equation 1 below.
여기서,N v 및N d 는 각각 음성 및 데이터 가입자 수를 나타내고,I k 및η k 는 각각 외부셀로부터의 간섭량(external interference) 및 수신기의 잡음(background noise)을 의미한다. 이때, 시스템의 용량을 최대로 하기 위해서는 수학식 2와 같은 요구 전력비(δ)를 만족하여야 한다.Here, N v and N d represent the number of voice and data subscribers, respectively, and I k and η k represent the amount of interference from the outer cell and the background noise of the receiver, respectively. At this time, in order to maximize the capacity of the system, the required power ratio δ as shown in Equation 2 must be satisfied.
이러한, 전력비(δ)는 두 가지 이상의 트래픽 종류가 존재하는 상황에서도 얻을 수 있다. 수학식 2는 하나의 트래픽에 대한 요구 전력을 '1'로 정규화함으로써 다른 트래픽의 요구전력을 상수(δ)로 표현할 수 있음을 의미한다. 즉, 시스템의 용량을 최대로 하기 위해서는 각각의 트래픽에 대해 수학식 3과 같은 전력비를 만족해야 한다.Such a power ratio δ can be obtained even in a situation where two or more types of traffic exist. Equation 2 means that the required power of another traffic can be expressed as a constant δ by normalizing the required power for one traffic to '1'. That is, in order to maximize the capacity of the system, it is necessary to satisfy the power ratio shown in Equation 3 for each traffic.
셀의 최대 용량은 외부셀에서의 간섭량과 수신기의 잡음이 없을 경우이다.음성 서비스 사용자를 기준으로 한 데이터 서비스의 유효 사용자 수를δN d , 외부 간섭량의 유효 사용자 수를L k = I k /P k 로 표현할 때, 활성계수를 고려하면 셀의 최대 용량은 수학식 4와 같이 표현된다.The maximum capacity of a cell is when there is no interference from an external cell and the noise of the receiver. The number of effective users of a data service based on the voice service user is δN d , and the number of effective users of an external interference amount is L k = I k / P When expressed as k , the maximum capacity of the cell is expressed as in Equation 4 considering the activity coefficient.
여기서, 셀 k에서의 셀 부하(X k )는 외부 간섭량을 포함한 셀의 현재 유효 사용자수 대 셀의 최대 용량의 비로 나타낼 수 있으며, 기지국에서의 총 수신전력(Z k )을 이용하여 수학식 5와 같이 표현된다. 즉, 셀 부하를 나타내는 파라미터로 기지국에서의 총 수신전력을 사용할 수 있다.Here, the cell load ( X k ) in the cell k can be expressed as the ratio of the current effective number of users of the cell to the maximum capacity of the cell, including the external interference amount, using the total received power ( Z k ) in the base station It is expressed as That is, the total received power at the base station may be used as a parameter representing the cell load.
일반적으로 셀 k의 기지국에서 트래픽 종류i의 트래픽에 대한 간섭량은 총 수신전력에서 자신의 신호를 제외한 값이므로 신호 대 잡음비()는 총수신전력(Z k ) 및 가입자가 속해있는 기지국에서 가입자가 수신한 수신전력(P k,i )을 이용하여 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.In general, the amount of interference on the traffic of traffic type i in the base station of cell k is the value of the total received power minus its own signal, so that ) Can be expressed by Equation 6 using the total received power ( Z k ) and the received power ( P k, i ) received by the subscriber from the base station to which the subscriber belongs.
위의 수학식 5와 수학식 6으로부터 총 수신전력(Z k )은 셀 부하(X k )와 신호 대 잡음비()를 동시에 반영함을 알 수 있다. 따라서, 총 수신전력을 파라미터로 하는 호 수락 제어방법은 호의 수락/기각을 결정할 때, 필요한 두 가지 요소를 동시에 직접적으로 제어할 수 있다.From Equation 5 and Equation 6 above, the total received power Z k is the cell load X k and the signal-to-noise ratio ( You can see that at the same time. Therefore, the call admission control method using the total received power as a parameter can directly and simultaneously control two necessary elements when determining the acceptance / rejection of the call.
도 1을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 호 수락 제어방법을 상세하게 설명하기로 한다.A call admission control method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
호가 발생되면, 각 이동국은 전파 감쇄가 최소가 되는 기지국을 자신의 기지국으로 선택하고, 이 기지국에 호 수락을 요청한다(10). 이때, 기지국은 요청된 호에 대해 수학식 3에 의해 이미 계산되어진 요구 전력(δ j,i )을 결정한다(20). 기지국은 총 수신전력(Z k )과 요구전력(δ j,i )을 더한 값을 정해진 임계치(Z th,i )와 비교한다(30). 이 경우 임계치는 시스템이 요구하는 값 이하로 설정하여야 하고, 이임계치의 최대값(Z max )은 아래에서 설명하는 과정을 통해 구한다.When a call is generated, each mobile station selects a base station whose propagation attenuation is minimum as its base station and requests the base station to accept the call (10). At this time, the base station determines the required power ( δ j, i ) already calculated by Equation 3 for the requested call (20). The base station compares the sum of the total received power Z k and the required power δ j, i with a predetermined threshold Z th, i (30). In this case, the threshold should be set below the value required by the system, and the maximum value ( Z max ) of this threshold is obtained through the process described below.
임계치의 최대값(Z max )은 다음과 같이 구할 수 있다. 우선, 기준이 되는 트래픽의 요구 수신전력을 '1'로 정규화시킨다. 다른 트래픽에 대해서는 수학식 3에 의해 계산된 값이 요구 수신전력이 되고, 각 트래픽 종류별로 요구하는 신호 대 잡음비를라고 하면, 시스템은 아래의 수학식 7을 만족해야 한다.The maximum value of the threshold value Z max can be obtained as follows. First, the required reception power of the reference traffic is normalized to '1'. For other traffic, the value calculated by Equation 3 becomes the required reception power, and the signal-to-noise ratio required for each traffic type is calculated. , The system must satisfy the following equation.
따라서, 통화품질을 만족시키기 위한 신호 대 잡음비의 최소값은 수학식 7에서 등식이 성립할 때이고, 이때의 총 수신전력Z k 값이 임계치의 최대값(Z max )가 된다. 또한, 이 임계치의 최대값(Z max )은 트래픽의 종류와 관계없이 항상 같은 값이 된다.Therefore, the minimum value of the signal-to-noise ratio for satisfying the call quality is when the equation is established in Equation 7, and the total received power Z k at this time becomes the maximum value Z max of the threshold. Also, the maximum value Z max of this threshold is always the same regardless of the type of traffic.
한편, 본 발명에서는 트래픽 종류별로 다른 임계치(Z th,i )를 설정하여, 원하는 트래픽에 우선권을 부여하여 호 수락 제어를 한다. 즉, 우선권을 부여하는 트래픽의 경우에는 임계치를Z max 값에 가깝게 설정하여, 다른 트래픽보다 상대적으로 호를 많이 수락하도록 한다. 마지막으로, 호 요구시 측정된 총 수신전력과 계산된 요구 수신전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계치보다 작으면, 요청된 호는 수락하고(40), 그렇지 않으면 기각한다(50).On the other hand, in the present invention, by setting different thresholds ( Z th, i ) for each traffic type, priority is given to desired traffic to control call admission. That is, in the case of traffic giving priority, the threshold is set close to the Z max value, so that the call is accepted more than other traffic. Finally, if the sum of the total received power measured at the call request and the calculated required receive power is less than the threshold set for the traffic, the requested call is accepted (40), otherwise rejected (50).
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기지국에서 총 수신전력을 기준으로 호 수락 제어를 하기 때문에, 셀 부하에 적응한 호 수락 제어가 가능하다. 또한, 본 발명에서는 트래픽 종류별로 다른 임계치를 할당함으로써 원하는 트래픽에 우선권을 부여하여 호 요구를 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the base station performs call admission control based on the total received power, call admission control adapted to the cell load is possible. In addition, in the present invention, by assigning different thresholds for each type of traffic, priority can be given to desired traffic to control call requests.
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