KR100425108B1 - Ｃｄｍａ 이동통신 시스템에서 무선 자원 할당 방법 - Google Patents

Ｃｄｍａ 이동통신 시스템에서 무선 자원 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 트래픽 버스트를 위한 무선 자원 할당 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 무선 자원 할당 방법은 이동국에 트래픽 데이터 전송을 서비스하고 있는 소스 기지국에 구비된 기지국 제어기(Base Station Controller)가 트래픽 데이터를 전송 중에 있는 셀들 중에서 파일럿 세기가 프라이머리 셀의 파일럿 세기의 임계치보다 큰 적어도 하나 이상의 셀들을 선택하고, 상기 선택된 셀들에게 무선 자원 예약을 요구하고, 상기 예약 요구에 따른 예약 결과들을 상기 선택된 셀들의 기지국들로부터 통보받아 최대 데이터 레이트를 지원하는 셀들 중에서 파일럿 세기가 가장 큰 셀의 기지국(A)으로 무선 자원 할당을 요구하는 단계를 포함하며, 상기 기지국(A)이 상기 제어기의 무선 자원 할당 요구에 따라, 예약된 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

ＣＤＭＡ 이동통신 시스템에서 무선 자원 할당 방법{Method for allocating radio resource in code division multiple access mobile communication system}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 트래픽 버스트를 위한 무선 자원 할당 방법에 관한 것이다.
CDMA 방식의 제 3 세대 이동통신 시스템에서 이동국은 IS-95A에서와 같이 1개의 트래픽 채널만을 전송하는 것이 아니라 음성, 영상, 데이터와 같은 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 동시에 여러 개의 트래픽 채널을 전송하는 다중 채널 구조를 갖는다.
상기 다중 채널에는 음성 등의 정보를 전송하는 기본 채널(fundamental channel)과, 전용 제어 정보를 전송하기 위하여 사용하는 전용 제어 채널(dedicated control channel)과, 데이터를 전송하기 위하여 사용하는 보조 채널(supplemental channel)등이 있다.
CDMA 시스템에서 상기와 같은 보조 채널을 이용하여 트래픽 데이터를 전달하는 중속 및 고속 패킷 서비스에 대한 핸드오프 처리 절차는 액세스 네트워크 인터페이스 규격인 "Inter-Operability Specification(IOS) for CDMA 2000 access network interface"와 무선 규격인 "TIA/EIA/IS-2000"에 명시되어 있다.
이때, 이 보조 채널를 위한 무선 자원 할당 절차가 필요하며 특히 핸드오프 중에 최적의 서비스를 안정적으로 제공하기 위한 방법이 간구되고 있다.
따라서, 본 발명은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 핸드오프 중에도 통화 품질을 안정적으로 제공하기 위한 무선 자원 할당 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 트래픽 데이터를 전송하기 위한 셀이 빈번하게 발생되지 않도록 하는 무선 자원 할당 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 불안정한 무선 환경에 의한 일시적 서비스 중단을 방지하기에 적당하도록 하는 무선 자원 할당 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 사용자가 요구한 데이터 레이트를 지원하기에 적당하도록 하는 무선 자원 할당 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동국에 트래픽 데이터 전송을 서비스하고 있는 소스 기지국에 구비된 기지국 제어기(Base Station Controller)가 트래픽 데이터를 전송 중에 있는 셀들 중에서 파일럿 세기가 프라이머리 셀의 파일럿 세기의 임계치보다 큰 적어도 하나 이상의 셀들을 선택하는 단계와, 상기 제어기가 버스트 요구 메시지(burst request message)를 사용하여 상기 선택된 셀들에게 무선 자원 예약을 요구하는 단계와, 상기 제어기가 상기 선택된 셀들의 기지국들의 버스트 응답 메시지(burst response message)를 통해 상기 예약 요구에 따른 예약 결과들을 통보받는 단계와, 상기 제어기가 버스트 커미트 메시지(burst commit message)를 사용하여 최대 데이터 레이트를 지원하는 셀들 중에서 파일럿 세기가 가장 큰 의 기지국(A)으로 무선 자원 할당을 요구하는 단계와, 상기 기지국(A)이 상기 할당 요구에 따라 예약된 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 무선 자원 예약을 요구받은 적어도 하나의 기지국이 지원 가능한 데이터 레이트에 상응하는 무선 자원을 예약하고, 그 예약 결과를 상기 제어기에 통보한다.
상기 임계치는 통신 환경에 따라 변화하는 값이다.
도 1은 IOS(Inter operability specification) - cdma2000 액세스 네트워크 인터페이스에서의 제어기간 소프트 핸드오프 절차를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따라 무선 자원을 예약하도록 요구할 셀을 선택하는 절차를 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따라 트래픽 데이터를 전송할 셀을 선택하기 위한 절차를 나타낸 흐름도.
본 발명은 최적의 셀 선택 알고리즘을 통해 고속 및 중속 패킷 데이터 서비스에 대하여 핸드오프 중에도 최적의 통화 품질을 만족시키도록 하기 위한 것이다.
본 발명에서 설명되어질 셀 선택 알고리즘은 A7-버스트 요구 메시지와, A7-버스트 커미트 메시지를 전송하는 시점에 발생한다. 이때의 선택 알고리즘은 구현시에 논의되어야 할 문제이므로, 규격(표준)에서 언급하지 않고, 상기 두 시점(A7-버스트 요구 메시지와, A7-버스트 커미트 메시지 발생 시점)에 선택 알고리즘을 수행해야 한다고 명시되어 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을참조하여 설명한다.
도 1은 IOS(Inter operability specification) - cdma2000 액세스 네트워크 인터페이스에서의 제어기간 소프트 핸드오프 절차를 나타낸 도면이다.
상기 보조 채널을 위한 A3의 접속은, 접속 설정 시간을 최소화하기 위해 처음의 데이터 버스트의 전송상에서 타겟 BS 상에 설정된다.
상기 보조 채널을 위한 무선 자원의 할당은 트래픽 버스트가 셋업될 때마다 할당된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소스 BS(Base Station)는 SCRM(Supplemental Channel Request Message)를 통하여 MS(Mobile Station) 또는 네트워크(PDSN(Packet Data Serving Node)으로부터 수신된 데이터를 통하여)로부터 MS로/로부터 보내어질 데이터가 있음을 알리는 지시를 수신한다.(S11) 상기 소스 BS는, 소프트/소프터 핸드오프에서 서비스 인스턴스(instance)를 지원하기 위해 필요한 트래픽 버스트를, 하나 또는 그 이상의 새로운 셀들 상에서 결정한다.
타겟 BS와 소스 BS 간에 논리적 접속(3G-IOS에 의하면 SCH A3 접속)이 설정되어 있지 않다면, 다음의 과정이 수행되어야만 한다.
상기 소스 BS는 A7 발호 ID 값을 할당하고, 이 호에 대한 SCH를 지원하기 위한 A3 트래픽 접속을 설정하기 위해 타겟 BS로 A7-핸드오프 요구를 전송한다.(S12)
상기 A7-핸드오프 요구에 따라(또는 A3 트래픽 접속 설정 요구에 따라), 타겟 BS는 트래픽 회로를 할당하고, 소스 BS의SLP로 A3 접속 메시지를 전송한다.(S13)
이후, 소스 BS로부터 타겟 BS에 A3 접속 확인 메시지가 수신되면(S14), 타겟 BS와 소스 BS 간에 SCH를 위한 A3 접속 설정이 완료된다.
상기 A3 접속 확인 메시지를 수신한 타겟 BS가 A7 핸드오프 요구 확인 메시지를 소스 BS의 호 제어 프로세서(CCP)로 전송함으로써, 상기 A3 접속 설정이 완료되었음을 보고한다.(S15)
도 1에서, S12 내지 S15 단계는 소스 BS의 선택 및 분배 유닛과 타겟 BS간의 SCH 상에 A3 트래픽을 위한 접속 ID의 존재 유무에 따라 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다.
이후, 소스 BS는 A7-버스트 요구 메시지를 타겟 BS로 전송한다.(S16) 이 버스트 요구 메시지는 트래픽 버스트(즉, 보조 채널을 이용하여 트래픽 데이터를 전송하는 것을 의미)를 지원하기 위해 기지국이 관리하는 무선 자원을 예약하도록 요구하는 메시지이다.
소스 BS는 상기 A7-버스트 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하고(S17), 타겟 BS에 A7-버스트 커미트 메시지를 전송한다.(S18) 이 버스트 커미트 메시지는 트래픽 버스트를 위해 사용할 무선 자원을 지시하는 메시지이다.
따라서, 타겟 BS는 상기 A7-버스트 커미트 메시지를 수신하면, 버스트 요구메시지에 의해 예약한 무선 자원을 할당하여, 해당 무선 자원을 이용하여 트래픽 데이터가 전송될 수 있도록 한다.
따라서, 제어기(Base Station Controller)은 무선 자원을 예약할 셀을 선택하고, 무선 자원을 예약한 셀 중에 실제로 트래픽 데이터를 전송할 셀을 선택을 위한 판단이 필요하게 된다.
참고적으로, 상기 소스 BS는, A7-버스트 커미트 메시지 전송 이후에, MS(Mobile station)에 ESCAM(Extended Supplemental Channel Assignment Message)를 통하여 트래픽 버스트를 준비하도록 명령한다.(S19)
이에 MS는 '2계층 ACK' 메시지를 통하여 상기 소스 BS로부터의 명령을 수신하였음을 소스 BS에 알린다.(S20)
네트워크와 MS는 특정 기간동안, 또는 소스 BS 또는 타켓 BS가 트래픽 버스트를 종단하거나, 연장시킬 때까지, 순방향 그리고/또는 역방향 트래픽 버스트 정보를 교환한다.
도 2는 본 발명에 따라 무선 자원을 예약하도록 요구할 셀을 선택하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1에 근거한 바와 같이, 버스트 요구 메시지를 전송할 셀을 선택하는 알고리즘으로, 먼저 트래픽 데이터를 전송하는 셀이 존재하는가를 판단한다.(S30)
만일, 트래픽 데이터를 전송하는 셀이 존재하지 않을 경우, 보고된 파일럿 신호의 세기가 가장 좋은 셀로 무선 자원 예약을 요구한다.(S31)
트래픽 데이터를 전송하는 셀이 존재할 경우, 보고된 파일럿 신호들 세기가 프라이머리 셀의 파일럿 신호 세기 임계값(SWITCH_THR) 이상으로 좋은 파일럿 신호가 존재하는가를 판단한다.(S32)
이때, 상기 임계값(SWITCH_THR)은 프라이머리 셀을 변경하기 위한 것으로,시스템 환경에 따라 상이한 값을 가질 수 있다. 여기서, 프라이머리 셀은 SCH를 통해 트래픽 데이터를 전송하고 있는 셀을 가리킨다.
무선 환경은 유선과는 달리 안정한 환경이 아니므로, 서로 다른 셀로부터 전송되는 파일럿 신호 세기가 주변의 건물이나, 단말기 사용자의 움직임에 따라 전파 환경이 계속적으로 변화한다. 즉, 서로 다른 셀들로부터 전송되는 파일럿 신호 세기들이 변화하므로, 이 중 가장 양호한 파일럿 신호 세기도 계속적으로 변화하게 된다.
그러므로, 이러한 페이딩에 의한 파일럿 신호의 변화에 대해 시스템에서도 계속 변화를 주는 것은 시스템의 부하를 증대시킬 뿐, 이득이 발생하지 않게 된다.
따라서, 시스템이 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio)에 의해 신호 길이가 가장 좋은 파일럿 신호를 찾을 수 있도록, 임계값(SWITCH_THR)을 설정하는 것이다. 필트 테스트 결과에 의해 상기 SWITCH_THR의 값은 1.5dB 정도가 바람직하다고 판단된다.
상기 S32 단계에서, SWITCH_THR 값 이상으로 좋은 파일럿 신호가 존재하지 않는 경우, 현재 프라이머리 셀을 그대로 유지한다.(S33)
상기 S32 단계에서, SWITCH_THR 값 이상으로 좋은 파일럿 신호들이 존재하는 경우, 이 파일럿 신호들을 가진 모든 셀로 버스트 요구 메시지들을 각각 전송함으로써, 해당 셀들이 무선 자원 예약을 수행하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따라 트래픽 데이터를 전송할 셀을 선택하기 위한 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 도 2에서 무선 자원 예약을 요구한 셀로부터 무선 자원 예약 결과 정보를 전송받는다.(S40)
상기 결과 정보에 따라 실제로 트래픽 데이터를 전송할 프라이머리 셀(본 발명에서 언급하는 프라이머리 셀은 현재 SCH를 통해 트래픽 데이터를 전송하고 있는 또는 전송할 셀을 의미한다)을 선택하기 위해, 상기 결과 정보를 전송한 셀 중에서 최대 데이터 레이트를 지원하는 셀을 찾는다.(S41)
상기 S41 단계에서, 최대 데이터 레이트를 보장하는 셀이 2 이상인가를 판단한다.(S42)
만일, 2 이상인 경우에는, 상기 결과 정보를 전송한 셀 중에서 파일럿 신호 세기가 가장 좋은 셀에 버스트 커미트 메시지를 전송함으로써, 미리 예약된 무선 자원 할당을 요구한다.(S44)
만일, 2 이상이 아닌 경우, 상기 S40 단계를 만족한 셀, 즉 버스트 요구 메시지에 따라 무선 자원을 예약하고, 이 예약 결과 정보를 전송한 셀에 무선 자원 할당을 요구한다.(S43)
고속의 데이터 레이트를 지원하기 위해서는, 고속의 데이터 레이트에 적합한 무선 자원이 할당되어야 하며, 저속의 레이트를 지원하는 것보다 더 많은 무선 자원이 점유되어야 한다.
또한, 무선 자원의 수 및 무선 구간의 용량은 한계가 있으므로, 상기 버스트 요구 메시지를 수신한 해당 셀들의 무선 자원 예약은 한계 범위내에서 이루어진다.
특정 셀이 이미 다수의 가입자를 서비스하기 위해 무선 자원을 사용하고 있다면, 한계 범위내에서 무선 자원을 할당해야 하므로, 상기 버스트 요구 메시지를 통하여 요구한 데이터 레이트보다 적은 데이터 레이트로 무선 자원을 예약하게 되는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 도 2 및 도 3의 절차에 따라 무선 자원 예약을 요구한 셀들로부터 제공받은 결과 정보에 따라 트래픽 데이터를 전송할 셀을 선택하도록 한다.
이미 무선 자원을 예약하라고 요구를 받은 셀들은 충분히 서비스의 품질을 충족시킬 수 있는 셀이므로, 트래픽의 데이터 처리량(throughput)을 최대한 보장할 수 있는 셀을 선택하기 위해서는, 이 셀들의 파일럿 신호 세기보다는 결과 정보로서 제공받은 데이터 레이트에 의하여 프라이머리 셀을 선택하도록 하는 것이다.
도 2에서 언급한 바와 같이, 버스트 요구 메시지에 의해 무선 자원 예약을 요구받은 셀의 파일럿 신호 세기는 최적의 품질을 보장할 수 있는 수준이기 때문이다.
본 발명에서는 보조 채널에 대해서는 결합 이득보다는 셀간 혹은 기지국간의 인터페이스에 더 많은 비중을 두어, 항상 프라이머리 셀이 하나가 되도록 한다. 즉, 보조 채널에 대해서는 소프트 핸드오프를 지원하지 않는 방법을 사용한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 무선 자원을 예약하도록 요구하는 경우에는 무선 환경이 가장 좋은 셀을 선택함으로써 최적의 서비스를 보장하도록 한다.
또한, 임계값을 두어 무선 환경의 불안정성에 의해 트래픽 데이터를 전송하는 셀이 빈번하게 변경되어, 일시적인 서비스 중단이 발생하는 것을 방지한다.
이 일시적 서비스 중단은 단말기에 프라이머리 셀 변경 요구 메시지, 예를 들면 "Extended Supplemental Channel Assignment Message"를 보내고, 그에 대한 응답을 받는 시간 동안은 트래픽 데이터 전송이 불가능하기 때문에 발생한다.
또한, 무선 자원 예약에 대한 응답에 따라 요구한 데이터 레이트를 최대로 만족시켜주는 셀로 트래픽 데이터 전송을 요구함으로써, 사용자가 필요로 하는 데이터 레이트를 최대한 보장해준다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 이동국에 트래픽 데이터 전송을 서비스하고 있는 소스 기지국에 구비된 기지국 제어기(Base Station Controller)가 트래픽 데이터를 전송하고 있는 셀이 있는가를 판단하는 단계;
    상기 제어기가 트래픽 데이터를 전송 중에 있는 셀들 중에서 파일럿 세기가 프라이머리 셀의 파일럿 세기의 임계치보다 큰 적어도 하나 이상의 셀들을 선택하는 단계;
    상기 제어기가 상기 선택된 셀들에게 무선 자원 예약을 요구하는 단계;
    상기 제어기가 상기 예약 요구에 따른 예약 결과들을 상기 선택된 셀들의 기지국들로부터 통보받는 단계;
    상기 제어기가 상기 예약 결과들을 통보한 셀들 중에서 최대 데이터 레이트를 지원하는 셀들이 복수 개인지를 판단하는 단계;
    상기 제어기가 상기 최대 데이터 레이트를 지원하는 셀들 중에서 파일럿 세기가 가장 큰 셀의 기지국(A)으로 무선 자원 할당을 요구하는 단계;
    상기 기지국(A)이 상기 할당 요구에 따라 예약된 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기가 원하는 데이터 레이트와 함께 무선 자원 예약을 요구하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 무선 자원 예약을 요구받은 적어도 하나의 기지국이 지원 가능한 데이터 레이트에 상응하는 무선 자원을 예약하고, 그 예약 결과를 상기 제어기에 통보하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 임계치는 통신 환경에 따라 변화하는 값인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 트래픽 데이터는 패킷 데이터인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터는 보조 채널(Supplemental channel)을 통하여 전송되는 패킷 데이터인 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기가 상기 무선 자원 예약을 요구하기 위한 버스트 요구 메시지(burst request message)를 상기 선택된 셀들에게 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 선택된 셀들이 상기 무선 자원 예약 요구에 따른 결과들을 통보하기 위한 버스트 응답 메시지(burst response message)를 상기 제어기로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기가 무선 자원 할당을 지시하기 위한 버스트 커미트 메시지(burst commit message)를 상기 기지국(A)로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
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