KR100350383B1 - 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 특정 주파수에 트래픽 채널이 집중되어 있거나 통화량이 많은 시간에 MDR 설정시, 또는 MDR이 특정 FA에 집중되어있는 경우, 일정 수준의 통화 품질 보장과 음성호 서비스를 개선하기 위해 다른 FA에 트래픽 채널 자원을 검색하여 로드가 가장 적고 임계치에 만족하는 FA를 찾아 자원을 할당하여 MDR 서비스를 제공하는 한편, 실질적인 주파수 자원 할당 정보를 이용하여 부하가 가장 적은 주파수를 할당하고 MDR의 수를 서브셀(subcell)단위로 제한함으로써, 데이터 서비스로 인한 음성호 서비스의 제한을 방지하고, 사용자로 하여금 고품질의 통화 서비스를 받을 수 있도록 하였다.

Description

이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법{Method for allocating resources of BTS in mobile communication system}

본 발명은 CDMA 방식 이동통신 시스템에서 기지국의 자원 할당에 관한 것으로, 특히 14Kbps를 초과하는 데이터 서비스에 있어서 MDR(Middle Data Rate)의 수를 서브셀(subcell)단위로 제한함으로써, 사용자로 하여금 고품질의 통화 서비스를 받을 수 있도록 한 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법에 관한 것이다.

첨부한 도면 도 1은 일반적인 CDMA방식 이동통신 시스템의 구성을 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 이동중인 가입자가 이동통신망을 통해 통신을 할 수 있도록 하는 단말장치인 단말기(Mobile Station)(1)와; 상기 단말기(1)와 함께 무선구간에서 IS-95에 정의된 프로토콜을 이용하여 통신을 수행하는 기지국(Base Transceiver Subsystem)(2)과; 무선링크 및 유선링크를 제어하고, 가입자가 이동 중에도 통화의 지속성을 유지시키기 위한 핸드오프(Hand Off)기능을 수행하는 제어국 (Base Station Controller)(3)과; 가입자의 통화로를 구성하고 타 통신망과의 접속을 수행하는 교환국(Mobile Switching Center)(4)과; 가입자정보가 저장되며, 상기 교환국(4)과 신호를 주고받는 홈위치등록기(Home Location Register)(5)등으로 이루어진 것으로, 상기 기지국(2)과 제어국(3) 및 교환국(4)을 통해 단말기(1)의 통화를 실현하는 장치이다.

상기와 같이 구성되는 CDMA방식 이동통신 시스템에서, 2개 이상의 주파수 채널 자원을 가진 멀티-FA기지국 내의 기지국 제어 프로세서(BCP)는 발/착신호의 수신시 기지국의 자원(블링크, 주파수 채널, 프레임 오프셋, 왈시 코드, 전력, 트래픽 채널 등)을 할당한다.

이러한 기지국 자원 할당에 대한 종래의 방법은, 이동국은 기지국으로부터 전달되는 주파수 채널 정보와 자신의 단말기 번호의 해쉬함수 결과값을 서비스 주파수 채널로 결정하며, 이 해쉬함수로 인하여 다수 이동국의 주파수 할당을 랜덤(Random)하게 분산되도록 한다.

그리고 고속 데이터 통신을 위한 MDR(Middle Data Rate)서비스를 위하여, 트래픽 채널은 기본 데이터 블록(Fundamental Data Block; FDB)과 부가 데이터 블록(Supplememtal Data Block; SDB)으로 구분되어 있으며, FDB설정 후 단말기의 데이터 속도(최대 64kbps)에 따라 SDB를 요구하는 채널(최대 4채널)만큼 설정하게 되어 있다.

이러한 기지국과 이동국 사이의 약속은 규격으로 정해져 있으며, 기지국의 트래픽 할당이 모든 주파수 채널에 고루 분산되어 있는 상황에서는 무리없이 동작한다.

그러나, 특정 주파수에 트래픽 채널이 집중되어 있는 상황이거나 통화량이 많은 시간대에 MDR 서비스 설정시, 또는 MDR 서비스가 특정 FA에 집중되어 있는 상황에서는 랜덤한 주파수 채널 분산 방식으로 인하여 부하가 많이 걸려 있는 주파수 채널에 음성채널이나 MDR이 다시 할당될 수 있는 문제점이 있으며, 또한 이로 인하여 이동국 간의 상호 간섭에 영향을 주어 서비스 품질을 떨어뜨릴 수 있고 데이터 서비스로 인해 음성호 서비스가 제한받을 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 실질적인 주파수 자원 할당 정보를 이용하여 부하가 가장 적은 주파수를 할당하고 MDR의 수를 서브셀(subcell)단위로 제한함으로써, 사용자로 하여금 고품질의 통화 서비스를 받을 수 있도록 한 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

로드를 분산하는 알고리즘을 수행할때, 이동국의 거리를 예측할 수 있는 RTD(Round Trip Delay)를 RTD임계치와 비교하여 이동국의 RTD가 RTD 임계치보다 클때는 인접 기지국에 있는 것으로 간주하여 공통 FA(Common FA)와 유니크 FA(Unique FA)의 순서로 가장 부하가 적은 FA를 검색하고, 이동국의 RTD가 RTD임계치보다 작을때는 유니크 FA와 공통 FA의 순서로 가장 부하가 적은 FA를 검색하여 로드가 가장 적은 FA에 기지국의 자원을 할당한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

수신한 호가 음성호가 아닌 FDB인 경우, 기지국의 자원을 할당할때 차후에 발생할 SDB할당을 고려하여, 유휴상태(Idle)의 TCE(Traffic Channel Element; 트래픽 채널 엘리먼트) 대 노말-호-블록(normal_call_block)의 비율이 음성호 서비스를 보장하기 위한 MDR서비스의 트래픽 채널을 제한하는 비율보다 큰 경우에만 FA를 할당한다.

도 1은 일반적인 CDMA방식 이동통신 시스템의 구성을 보인 도면이고,

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 단말기(MS)

2 : 기지국(BTS)

3 : 제어국(BSC)

4 : 교환국(MSC)

5 : 홈위치 등록기(HLR)

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

통화 용량 증대 및 양질의 통화 품질을 제공하기 위해 CDMA 시스템은 순방향 및 역방향 전력 제어를 사용한다. 모든 이동국에 대한 송신전력 제어를 통하여 이동국 발신 신호가 최소 요구 수준의 신호 대 간섭비로 기지국에 수신된다면 시스템 용량을 극대화할 수 있다.

그런데, 이동국의 신호가 너무 약하게 수신되면 이동국의 작동 성능이 저하되고, 이동국의 신호가 강하게 수신된다면 이동국의 작동 성능은 향상되지만 같은 채널을 사용중인 다른 이동국에 대한 간섭이 증대되어 최대 수용 용량을 줄이지 않는 한 다른 가입자의 통화 품질이 수준 이하로 낮아진다.

상기 이동국의 호를 수신하는 기지국에서 발/착신 호에 대해 할당하는 자원은 FA, 블링크, 프레임 오프셋, 왈시 코드, 트래픽 이득, 트래픽 채널 등이 있으며 그 중 트래픽 채널은 각 서브셀(subcell)당 일정 수준의 음질을 보장하기 위해 노말 호 블록 임계치(Normal Call Block Threshold)에 의한 제한을 두고 있으며, 하나의 호에 대해 기지국당 1개를 할당하고 있다.

한편, 고속 데이터 서비스를 위한 MDR은 기본 호와 같이 호 설정을 하는 FDB와 최고 64kbps의 고속 데이터를 처리하기 위한 SDB로 구성되어 있다. 즉, FDB로 호를 설정한 후 FTP(File Transfer Protocol), WAP(Wireless Application Protocol)등을 하기 위해 SDB를 요구하고, 기지국에서 이에 대한 자원을 할당하면MDR서비스를 한다. 최대 64kbps의 고속 데이터 통신을 하기 위해 기지국에서는 최대 4개의 SDB를 설정할 수 있다.

본 발명은 일정 수준의 통화 품질 보장과 음성호 서비스 보장을 개선하기 위하여, 이미 임계치 이상의 MDR서비스를 하는 경우, 다른 FA에 트래픽 채널 자원을 검색하여 로드가 가장 적고 임계치에 만족하는 FA를 찾아 자원을 할당하여 MDR 서비스를 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법을 보인 흐름도이다.

먼저, 단계 S1에서 FDB인지 음성호인지를 확인한다. 즉, 이동국으로부터 오리지내이션/페이지 응답(Origination/Page Response)을 수신하면 기지국에서는 서비스 옵션을 사용하여 자원 할당을 요구받은 호의 종류를 판단하는 것이다. 여기서 FDB는 서비스 옵션이 22에서 29까지이다.

상기 단계 S1의 판단 결과, FDB가 아닌 경우, 즉 음성호인 경우에는 단계 S2에서 제어국(BSC)과 음성 데이터를 전송할 B-Link 자원 및 프레임 오프셋(Frame Offset)을 할당한다.

이어, 단계 S3에서는 해당 서브셀(subcell)에 할당된 트래픽 채널의 개수가 노말-호-블록(normal_call_block)보다 큰가를 확인한다. 여기서 노말-호-블록은 일반호의 호 블록 임계치에 해당한다.

상기 S3단계의 확인 결과, 해당 서브셀에 할당된 트래픽 채널의 개수가노말-호-블록보다 작은 경우에는 단계S7로 이동하여 FA 할당 후 왈시코드, 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다. 이와는 달리, 해당 서브셀에 할당된 트랙 채널의 개수가 노말-호-블록보다 큰 경우에는 로드 분산 알고리즘으로 자원을 할당한다.

즉, 단계 S4에서 핸드오프를 고려하여 이동국이 수신한 호의 RTD값과 PLD (Program Loading Data)에 있는 RTD임계치를 비교한다.여기서 RTD임계치는 기지국과 이동국간의 거리를 예측할 수 있는 파라미터이다.

상기 단계 S4의 비교 결과, 상기 이동국의 RTD값이 상기 RTD 임계치보다 클경우 기지국 인접 지역에 있는 것으로 간주하여 단계 S5에서 공통 FA에서 가장 부하가 작은 FA, 즉 호의 개수가 가장 적은 FA를 검색하여 그 값을 리턴(Return)한다. 여기서 공통 FA는 인접 기지국과 공통으로 사용하는 주파수로서 다른 기지국으로 핸드오프가 발생할때 소프트 핸드오프가 발생한다.

이어, 단계 S6에서 FA가 유효한지, 즉 0xff인지를 확인하여 0xff가 아니면 단계 S7로 이동하여 FA 할당 후, 왈시코드와 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다. 여기서 0xff는 16진수 ff를 가리킨다.

만약, 상기 단계 S6에서 FA가 0xff일 경우 단계 S8에서 유니크 FA에서 가장 부하가 작은 FA, 즉 호의 개수가 가장 적은 FA를 검색하여 그 값을 리턴한다.

여기서 유니크 FA는 특정 기지국에만 사용하는 주파수로서 핸드오프가 발생할때 하드 핸드오프가 발생한다.

이어, 단계 S6에서 FA가 0xff인지 확인하여 0xff가 아니면 전술한 단계 S7로이동하여 FA 할당 후, 왈시코드와 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다. 이와는 달리, FA가 0xff일 경우 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하고 호 셋업을 종료한다.

한편, 상기 단계 S4에서 이동국이 수신한 호의 RTD값과 PLD에 있는 RTD임계치를 비교한 결과 이동국의 RTD값이 RTD임계치보다 작을 경우에는 단계 S10에서 유니크 FA를 검색하여 가장 부하가 작은, 즉 호의 개수가 가장 적은 FA를 리턴한다.

그리고 단계 S11에서, 상기 리턴받은 FA가 0xff인지 확인하여 0xff일 경우 전술한 단계 S7으로 이동하여 FA 할당 후, 왈시코드와 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다.

이와는 달리 상기 리턴받은 FA가 0xff일 경우에는 단계 S12에서 공통 FA중 가장 부하가 작은 FA를 리턴(Return)한다.

이어, 단계 S13에서 FA가 0xff인지를 확인하여 0xff가 아니면 전술한 단계 S7로 이동하여 FA 할당 후, 왈시코드와 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행하고, 이와는 달리 FA가 0xff일 경우에는 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 판단하여 호 셋업을 종료한다.

전술한 단계 S2에서 단계 S13까지는 상기 단계 S1에서의 확인 결과 음성호일 경우의 기지국 자원 할당 방법에 해당하고, 이하에서는 FDB일 경우의 자원 할당 방법을 설명한다.

상기 단계 S1에서 서비스 옵션이 FDB에 해당할 경우, 단계 S14에서 제어국과 음성 데이터를 전송할 B-Link 자원 및 프레임 오프셋을 할당한다.

이어, 단계 S15에서 이동국이 수신한 호의 RTD값과 PLD에 있는 RTD임계치를 비교하여 이동국의 RTD값이 RTD임계치보다 클 경우 단계 S16에서 공통 FA중 가장 적게 할당된 FA를 검색하여 리턴한다. 단, 차후에 발생할 SDB 할당을 고려해야 하므로 휴지 상태(Idle)에 있는 TCE(Traffic Channel Element) 대 노말-호-블록(normal_ call_ block)의 비율이 mdr_tce_reserved_percent보다 큰 경우에만 FA를 할당시킨다.

여기서 mdr_tce_reserved_percent는 음성호 서비스를 보장하기 위해 MDR 서비스에 할당한 트래픽 채널을 제한하는 비율(%)을 가리키는 것으로, 통상 20%의 값을 가진다.

그리고 단계 S17에서, 상기 리턴받은 FA가 0xff인지 확인하여 0xff일 경우 단계 S18로 이동하여 FA 할당 후, 왈시코드 및 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다.

이와는 달리 상기 리턴받은 FA가 0xff일 경우에는 단계 S19에서 유니크 FA에서 가장 적게 할당된 FA를 검색하여 리턴(Return)한다. 단, 차후에 발생할 SDB 할당을 고려하여 휴지 상태(Idle)에 있는 TCE(Traffic Channel Element)대 노말-호-블록(normal_ _call_block)의 비율이 mdr_tce_reserved_percent보다 큰 경우에만 FA를 할당시킨다.

이어, 단계 S20에서는 전술한 바와 같이 FA가 0xff인지를 확인하여 0xff이면 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료하고, FA가 0xff가 아니면 단계 S18로 이동하여 FA 할당 후, 왈시코드와 트래픽 이득 및 트래픽 채널 등의 기지국 자원을 할당하여 호 설정을 진행한다.

한편, 상기한 단계 S15에서 이동국이 수신한 호의 RTD값과 PLD에 있는 RTD임계치를 비교한 결과 이동국의 RTD값이 RTD임계치보다 작을 경우, 단계 S21에서 유니크 FA에서 가장 적게 할당된 FA를 검색하여 리턴(Return)한다. 역시, 차후에 발생할 SDB 할당을 고려하여 휴지 상태(Idle)에 있는 TCE(Traffic Channel Element)대 노말-호-블록(normal_ _call_block)의 비율이 mdr_tce_reserved_percent보다 큰 경우에만 FA를 할당시킨다.

이어, 단계 S22에서는 FA가 0xff인지를 확인하여 0xff가 아닐 경우에는 전술한 단계 S18로 이동하여 그 이하 단계를 반복 수행하고, 이와는 달리 FA가 0xff가 아닐 경우에는 단계 S23에서 공통 FA에서 가장 적게 할당된 FA를 검색하여 리턴 (Return)한다. 단, 휴지 상태(Idle)에 있는 TCE(Traffic Channel Element)대 노말-호-블록(normal_ _call_block)의 비율이 mdr_tce_reserved_percent보다 큰 경우에만 FA를 할당시킨다.

이어, 단계 S24에서 FA가 0xff인지를 확인하여 0xff일 경우에는 전술한 S18단계로 이동하여 그 이하 단계를 반복 수행하고, FA가 0xff인 경우에는 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료한다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법은,

실질적인 주파수 자원 할당 정보를 이용하여 부하가 가장 적은 주파수를 할당하고, MDR의 수를 서브셀(subcell)단위로 제한함으로써 기지국과 서브셀의 부하를 분산시키는 이점이 있고 데이터 호의 통화 품질을 유지시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, MDR의 주파수를 할당할 때 이동국의 RTD값을 핸드오프를 고려하여 하드 핸드오프가 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법에 있어서,

   수신된 호가 FDB인지를 판단하는 제 1단계와;

   상기 수신된 호가 FDB가 아닐 경우에는 B-Link 자원/프레임 오프셋 자원을 할당해주고, 해당 서브셀(subcell)에 할당된 트래픽 채널의 개수가 노말-호-블록 (normal_call_block)보다 큰가를 확인하는 제 2단계와;

   상기 확인 결과, 상기 서브셀에 할당된 트래픽 채널의 개수가 노말-호-블록보다 작을 경우에는 자원을 할당해주는 제 3단계와;

   상기 제 2단계의 확인 결과, 서브셀에 할당된 트래픽 채널의 개수가 상기 노말-호-블록보다 클 경우에는 로드를 분산시켜 자원을 할당하는 제 4단계와;

   상기 제 1단계의 판단결과, 수신된 호가 FDB일 경우에는 로드를 분산시켜 자원을 할당하는 제 5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 서브셀에 할당된 트래픽 채널의 개수가 상기 노말-호-블록보다 클 경우 로드를 분산시켜 자원을 할당하는 단계는, 이동국의 RTD값과 PLD에 있는 RTD 임계치를 비교하는 제 1단계와;

   상기 제 1단계의 비교 결과, 이동국의 RTD값이 상기 RTD임계치보다 크면 기지국 인접지역으로 간주하여 공통 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 2단계와;

   상기 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 유니크 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 3단계와;

   상기 유니크 FA중 부하가 가장 적은 것으로 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료하는 제 4단계와;

   상기 제 1단계의 비교결과, 이동국의 RTD값이 상기 RTD임계치보다 작으면 기지국 인접 지역에 있지 않는 것으로 간주하여, 유니크 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 5단계와;

   상기 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 공통 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 6단계와;

   상기 공통 FA중 부하가 가장 적은 것으로 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료하는 제 7단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 호가 FDB일 경우에는 로드를 분산시켜 자원을 할당하는 단계는, 이동국의 RTD값과 PLD에 있는 RTD 임계치를 비교하는 제 1단계와;

   상기 제 1단계의 비교 결과, 이동국의 RTD값이 상기 RTD임계치보다 크면 기지국 인접지역으로 간주하여 공통 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 2단계와;

   상기 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 상기 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 유니크 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 3단계와;

   상기 유니크 FA중 부하가 가장 적은 것으로 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 상기 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료하는 제 4단계와;

   상기 제 1단계의 비교결과, 이동국의 RTD값이 상기 RTD임계치보다 작으면 기지국 인접 지역에 있지 않는 것으로 간주하여, 유니크 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 5단계와;

   상기 검색한 FA유효한지를 확인하여 유효하면 상기 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 공통 FA중 부하가 가장 적은 FA를 검색하는 제 6단계와;

   상기 공통 FA중 부하가 가장 적은 것으로 검색한 FA가 유효한지를 확인하여 유효하면 상기 자원을 할당하고, 유효하지 않으면 할당할 트래픽 채널이 없는 것으로 간주하여 호 셋업을 종료하는 제 7단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 공통 FA에서 부하가 가장 적은 FA를 검색하여 할당하는 단계 및 상기 유니크 FA에서 부하가 가장 적은 FA를 검색하여 할당하는 단계는, 차후에 SDB를 할당할 때 음성호 서비스를 보장하기 위해 유휴(Idle)상태에 있는 트래픽 채널 엘리먼트 (TCE) 대 노말-호-블록 (normal_call_block)의 비율이 소정값보다 클 경우에만 FA를 할당시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 기지국 자원의 할당 방법.