KR100385922B1 - 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을이용한 호 수락 제어 방법 - Google Patents

코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을이용한 호 수락 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 확산-코드분할 다중화(Direct Spread-Code Division Multiple Access : DS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 트래픽(traffic) 등의 다양한 종류의 서비스가 존재하는 상황에서 통화 품질을 보장하면서 셀의 부하에 동적으로 적응하는 호 수락 제어 방법에 관한 것이다. 종래에는 간섭 량에 기반을 둔 호 수락 제어 또는 채널 할당 방법이 고려되어 왔는데, 대부분이 음성 트래픽 만을 고려대상으로 하였고, 주변 셀로부터의 간섭 량은 고려하지 않았다는 문제점이 있다. 본 발명에 있어서는, 코드분할 다중화 시스템의 용량은 간섭 량에 의해 결정되고 간섭 량은 현재의 셀의 부하에 의해 결정된다. 따라서 호 수락 제어는 셀의 부하에 적응한 방법이어야 한다. 기지국에서 수신 전력을 기준으로 한 호 수락 제어 방법은 이를 만족할 수 있고, 총 수신 전력은 신호 대 잡음비를 반영하므로 일석이조의 효과가 있다. 또한 트래픽 종류별로 다른 임계 치를 할당함으로써 원하는 트래픽에 우선권을 부여하여 호 요구를 제어할 수 있다.

Description

코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A CALL ADMISSION BY USING TRANSMISSION/RECEPTION ELECTRIC POWER OF BASE STATION IN CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
본 발명은 코드분할 다중화(Code Division Multiple Access : CDMA) 시스템에서 기지국(Base Station : BS)의 송수신 전력을 이용한 호 수락(call admission) 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 직접 확산-코드분할 다중화(Direct Spread-Code Division Multiple Access : DS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 트래픽 등의 다양한 종류의 서비스가 존재하는 상황에서 통화 품질을 보장하면서 셀(cell)의 부하에 동적으로 적응하는 호 수락 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 직접 확산-코드분할 다중화 시스템은 동시에 통화중인 사용자로부터의 간섭에 의해 용량이 결정된다. 그러므로, 통화 품질을 보장하기 위해서는 간섭을 일정 수준이하로 제한하여야 한다. 이 경우 동시에 통화할 수 있는 사용자 수는 일정한 것이 아니라 해당 호가 속해 있는 셀(target cell)에서 통화중인 사용자 및 주변 셀(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 유동적이게 된다. 따라서 셀의 부하에 유연하게 적응하는 호 제어 방법이 필요하게 된다. 특히 다양한 종류의 트래픽이 존재하는 상황에서는 트래픽 종류별로 서로 다른 통화 품질과 전송 율을 요구하기 때문에, 이러한 문제는 더욱 중요하다.
통화 품질을 결정하는 요소로는 호 차단 율과 호 절단 율의 두 가지를 들 수 있는데, 이 두 요소 사이는 트레이드-오프(trade-off) 관계가 있다. 즉, 호를 많이 수락할수록 호 차단 율은 감소하게 되고 호 절단 율은 증가하게 된다. 특히 호 절단 율은 통화 품질을 결정하는 중요한 요소가 된다. 호 수락 제어 방법은 호 절단 율을 일정 수준이하로 유지하면서 최대한 많은 사용자를 수용할 수 있도록 설계되어야 한다. 또한 트래픽 종류별로 서로 다른 통화 품질을 요구하므로 이것 역시 고려되어야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 간섭 량에 기반을 둔 호 수락 제어 또는 채널할당 방법이 고려되어 왔는데, 대부분이 음성 트래픽 만을 고려대상으로 하였고, 주변 셀로부터의 간섭 량은 고려하지 않았다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 코드분할 다중화 이동통신 시스템에서 음성 및 데이터 트래픽 등의 트래픽이 존재하는 환경에서 셀의 부하에 적응 적으로 대처하여 호를 수락 및 거절(기각)해서 통화 품질을 보장하는 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 기지국 각각이 다수의 이동 국을 제어하는 코드분할 다중화 시스템에 있어서: 호가 발생되면 호 발생에 관련된 각 이동 국이 전파 감쇄가 최소가 되는 기지국을 자신의 기지국으로 선택하는 제 1 단계; 상기 선택한 기지국에 호 수락을 요청하는 제 2 단계; 상기 선택된 기지국이 요청된 호에 대응하는 요구 수신 전력을 결정하는 제 3 단계; 상기 선택된 기지국이 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력을 더한 값을 정해진 임계 치와 비교하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계의 비교 결과, 호 요구 시 상기 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계 치보다 작으면 요청된 호를 수락하는 제 5 단계; 및 상기 제 4 단계의 비교 결과, 호 요구 시 상기 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계 치 이상이면 요청된 호를 거절하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 음성과 데이터의 임계 치가 같은 경우 스로우풋 성능을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법을 실시하기 위한 하드웨어적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법의 일 실시 예를 단계별로 나타낸 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 기지국 110, 120 : 제 1, 제 2 이동 국
이하, 이와 같은 본 발명의 실시 예를 다음과 같은 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법을 실시하기 위한 하드웨어적인 구성도로, 기지국(100) 및 제 1, 제 2 이동 국(110, 120)으로 구성된다.
동 도면에 있어서, 기지국(100)은 다수 이동 국 예로, 제 1, 제 2 이동 국(110, 120)의 송신 전력을 제어하여 제 1, 제 2 이동 국(110, 120)이 일정한 송신 전력을 사용하여 기지국(100)으로 송신하도록 한다. 제 1, 제 2 이동 국(110, 120)의 트래픽이 다를 경우 기지국(100)에 수신되는 제 1, 제 2 이동 국(110, 120)의 송신 전력 P1, P2는 수학식 3을 만족해야 시스템 용량을 최대로 할 수 있다. 또한 셀의 부하와 각 이동 국의 신호 대 잡음비는 기지국에서의 총 수신 전력으로 표현할 수 있으므로 호 수락 제어 방안으로 기지국에서의 총 수신 전력에 기반한 방안을 제안한다. 이에 덧붙여 다중 임계 치를 적용하는 방안과 지연에 민감하지 않는 데이터 호에 대해 큐를 이용하는 방법을 제안한다. 다중 임계 치를 이용하는 방안은 우선권을 요구하는 호에 대해 호 수락 제어 시 높은 임계 치를 할당함으로써 상대적으로 더 많은 호를 수락하기 위한 방안이다. 지연이 허락하는 호에 대해 큐를 사용하는 방안은 호 수락 요구 시 거절된 호를 큐에 저장한 후 서비스 가능한 시점에서 서비스하는 방안으로 시스템의 전체 스로우풋(throughput)의 향상을 가져온다.
코드분할 다중화 시스템은 각 사용자간에 간섭 량을 줄이고 건전지의 사용량을 줄이기 위해 이동 국에서 기지국에 도달하는 전력을 일정하게 유지하기 위한 전력제어 기법을 사용한다. 이러한 전력제어 하에서 여러 가지 종류가 존재하는 상황에서 트래픽별 서로 다른 비트 에러 율을 요구하고 이를 만족하기 위해 트래픽 별로 서로 다른 신호 대 잡음비를 요구한다. 우선 트래픽의 종류를 음성과 데이터 두 가지일 경우를 고려할 경우, 음성 트래픽이 요구하는 전력세기 및 신호 대 잡음비를 각각데이터 트래픽이 요구하는 전력세기 및 신호 대 잡음비를 각각각 트래픽의 묵음 계수(activity factor)를 각각할 때, 각 트래픽에 대한 신호 대 잡음비는 다음과 같다.
여기서,각각 통화중인 음성 및 데이터 가입자의 수를 나타내고,각각 외부 셀로부터의 간섭 량(external interference) 및 수신기의 잡음(background noise)을 의미한다. 위의 식에서 분자 항은 전력제어 하에서 이동 국의 송신 전력이 기지국에 수신되는 전력을 의미하고 분모 항은 간섭으로 작용하는 자신의 신호를 제외한 다른 사용자의 신호와 배경 잡음을 의미한다. 수학식 1로부터 트래픽 종류에 따른 기지국의 요구 수신 전력의 비를 수학식 2와 같이얻을 수 있다.
즉, 트래픽 종류별로 서로 다른 신호 대 잡음비를 요구할 경우 이에 따라 각 이동 국의 송신 전력이 기지국에 수신되어야 하는 전력 비는 수학식 2를 만족해야 하고, 이를 만족하면 시스템에서 동시에 사용할 수 있는 사용자 수는 최대가 된다. 수학식 2는 하나의 트래픽에 대한 요구 전력을 "1"로 정규화 함으로써 다른 트래픽의 요구 전력을 상수()로 표현할 수 있음을 의미한다. 이러한 전력 비는 두 가지 이상의 트래픽 종류가 존재하는 상황에서도 얻을 수 있다. 즉,종류의 트래픽과종류의 트래픽은 시스템의 용량을 최대로 하기 위해서는 각각의 트래픽에 대해 기지국의 요구 수신 전력비는 다음과 같은 전력 비를 만족해야 한다.
여기서,트래픽에서 신호 대 잡음비이고,트래픽에서 신호 대 잡음비이고,트래픽에서 묵음 계수이고,트래픽에서 묵음 계수이다.
코드분할 다중화 시스템에서 호 수락 제어 방안은 셀의 부하를 고려하여 이루어져야 한다. 셀의 부하를 측정할 수 있는 파라미터로 기지국의 총 수신 전력을 사용할 수 있다. 이유는 다음과 같은 유도 과정을 통해 설명된다. 코드분할 다중화 시스템은 동시에 사용하는 사용자 수에 의해 간섭 량이 결정된다. 즉, 사용자가 많아질수록 각 사용자에 의해 기지국에 수신되는 전력은 많아지게 되게 이에 따라 간섭이 커지게 된다. 사용자 수에 따른 수신되는 전력의 세기를 정량적으로 나타내면 음성 서비스 사용자 수는데이터 서비스의 유효 사용자 수는외부 간섭 량의 유효 사용자 수를 ""로 표현할 수 있다. 각 셀의 최대 용량은 외부 셀에서의 간섭 량과 수신기의 잡음이 없을 경우이고, 묵음 계수를 고려하면 셀의 최대 용량은 다음과 같이 표현된다.
셀 k에서의 셀 부하는 외부 간섭 량을 포함한 셀의 현재 유효 사용자 수 대 셀의 최대 용량의 비로 나타낼 수 있으며 다음과 같이 기지국에서의 총 수신 전력으로 표현된다. 즉, 셀 부하를 나타내는 파라미터로 기지국에서의 총 수신 전력을 사용할 수 있다.
수학식 5에 의해 셀 부하는 기지국에서의 총 수신 전력으로 표현될 수 있음을 알 수 있고 호 수락 제어시 기지국에서의 총 수신 전력을 파라미터로 하게 되면 셀 부하에 기반한 방안으로 볼 수 있다. 총 수신 전력을 기반으로 한 호 수락 제어 방안은 이러한 장점이외에도 신호 대 잡음비를 고려한 방안으로 볼 수도 있다. 즉, 일반적으로 셀 k의 기지국에서 트래픽 종류의 트래픽에 대한 간섭 량은 총 수신 전력에서 자신의 신호를 제외한 값이므로 신호 대 잡음비는 다음과 같이 총 수신 전력및 통화중인 가입자가 속해 있는 기지국에서 가입자가 수신하는 수신 전력으로 표현할 수 있다.
즉, 수학식 5와 수학식 6으로부터 총 수신 전력은 셀 부하와 신호 대 잡음비를 동시에 반영한다. 따라서 총 수신 전력을 파라미터로 하는 호 수락 제어 방법은 호의 수락/기각을 결정할 때 필요한 두 가지 요소를 동시에 직접적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법의 일 실시 예를 단계별로 나타낸 순서도이다.
먼저, 호가 발생되면 호 발생에 관련된 각 이동 국은 전파 감쇄가 최소가 되는 기지국을 자신의 기지국으로 선택하고 이 기지국에 호 수락을 요청한다(단계 10).
상기 선택된 기지국은 요청된 호에 대해 수학식 1을 만족하는 적절한 요구 수신 전력을 결정한다(단계 20).
상기 선택된 기지국은 총 수신 전력과 요구 수신 전력을 더한 값을 정해진 임계 치와 비교한다(단계 30). 이 경우 임계 치는 시스템이 요구하는 값 이하로 설정하여야 하고 이 임계 치의 최대 값은 다음과 같이 구할 수 있다.
우선 기준이 되는 트래픽의 요구 수신 전력을 '1'로 정규화 시킨다. 다른 트래픽에 대해서는 수학식 3에 의한 값이 요구하는 수신 전력이 되고 각 트래픽 종류별로 요구하는 신호 대 잡음비를라고 하면 시스템은 다음을 만족해야 한다.
따라서 통화품질을 만족시키기 위한 신호 대 잡음비의 최소 값은 수학식 7에서 등식이 성립할 때이고, 이 때의 총 수신전력 값이 임계 치의 최대 값이 된다. 만약 기준이 되는 트래픽의 요구 수신 전력이 "1"이 아니고일 경우 임계치의 최대값은가 된다.
한편, 본 발명에서는 트래픽 종류별로 다른 임계 치를 설정하여 원하는 트래픽에 우선권을 부여하여 호 수락 제어를 할 수 있다. 즉, 우선권을 부여하는 트래픽의 경우에는 임계 치를값에 가깝게 설정함으로써, 다른 트래픽보다 상대적으로 호를 많이 수락하게 된다.
호 요구 시 측정된 총 수신 전력과 계산된 요구 수신 전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계 치보다 작으면 요청된 호를 수락한다(단계 40).
반면, 설정된 임계 치 이상이면 요청된 호를 거절(기각)한다(단계 50).
거절된 호가 지연이 허용된 데이터 호인지 여부를 판단한다(단계 60).
상기 단계 60의 판단 결과, 거절된 호가 지연을 허용하는 데이터 호일 경우 해당 호는 큐에 저장하고 서비스 가능 시점에서 서비스한다(단계 70).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 코드분할 다중화 시스템의용량은 간섭 량에 의해 결정되고 간섭 량은 현재의 셀의 부하에 의해 결정된다. 따라서 호 수락 제어는 셀의 부하에 적응한 방법이어야 한다. 기지국에서 수신 전력을 기준으로 한 호 수락 제어 방법은 이를 만족할 수 있고, 총 수신 전력은 신호 대 잡음비를 반영하므로 일석이조의 효과가 있다. 또한 트래픽 종류별로 다른 임계 치를 할당함으로써 원하는 트래픽에 우선권을 부여하여 호 요구를 제어할 수 있다. 또한 지연을 허용하는 호의 경우 큐에 저장함으로써 도 1과 같은 스로우풋의 증가를 가져올 수 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 다수의 기지국 각각이 다수의 이동 국을 제어하는 코드분할 다중화 시스템에 있어서,
    호가 발생되면 호 발생에 관련된 각 이동 국이 전파 감쇄가 최소가 되는 기지국을 자신의 기지국으로 선택하는 제 1 단계;
    상기 선택한 기지국에 호 수락을 요청하는 제 2 단계;
    상기 선택된 기지국이 요청된 호에 대응하는 요구 수신 전력을 결정하는 제 3 단계;
    상기 선택된 기지국이 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력을 더한 값을 정해진 임계 치와 비교하는 제 4 단계;
    상기 제 4 단계의 비교 결과, 호 요구 시 상기 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계 치보다 작으면 요청된 호를 수락하는 제 5 단계; 및
    상기 제 4 단계의 비교 결과, 호 요구 시 상기 총 수신 전력과 상기 요구 수신 전력의 합이 해당 트래픽에 대해 설정된 임계 치 이상이면 요청된 호를 거절하는 제 6 단계를 포함하되,
    상기 제 3 단계는 요구 수신 전력비를 ""로 결정하는 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 임계 치는 시스템이 요구하는 값 이하로 설정되는 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 임계 치의 최대 값은 ""인 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 거절된 호가 지연이 허용된 데이터 호인지 여부를 판단하는 제 31 단계; 및
    상기 제 31 단계의 판단 결과, 상기 거절된 호가 지연을 허용하는 데이터 호일 경우 해당 호는 큐에 저장하고 서비스 가능 시점에서 서비스하는 제 32 단계를 더 포함하는 코드분할 다중화 시스템에서 기지국의 송수신 전력을 이용한 호 수락 제어 방법.
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