KR100687550B1 - Ｃｄｍａ 무선 시스템 및 그 내부에서의 간섭파 억제 방법 - Google Patents

Ｃｄｍａ 무선 시스템 및 그 내부에서의 간섭파 억제 방법 Download PDF

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Abstract

본 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 복수의 이동국들과 무선 기지국 사이에서 신호를 교환하는 CDMA 무선 시스템은, 제 1, 제 2 계층 셀들 및 기지국 제어 장치를 포함한다. 제 1 및 제 2 계층 셀들은 무선 기지국의 계층 커버 영역을 구성하고, 송신/수신 주파수만이 다르다. 기지국 제어 장치는 이동국들 중 저 확산률을 갖는 이동국을 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 우선적으로 핸드오버시킨다. 본 시스템에서의 간섭파 억제 방법도 또한 개시한다.
CDMA, 핸드오버, 간섭파, 계층 셀

Description

ＣＤＭＡ 무선 시스템 및 그 내부에서의 간섭파 억제 방법{CDMA WIRELESS SYSTEM AND INTERFERENCE WAVE SUPPRESSING METHOD THEREIN}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템을 나타내는 블록도.
도 2는 도 1에 나타낸 CDMA 무선 기지국에서의 각 이동국의 송신 전력의 순간 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 제 1 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 동작을 나타내는 플로우차트.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 동작을 나타내는 플로우차트.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 동작을 나타내는 플로우차트.
도 6은 도 1에 나타낸 CDMA 무선 기지국을 나타내는 블록도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
100 CDMA 무선 기지국 시스템
101 CDMA 무선 기지국 장치
102 CDMA 무선 기지국 제어 장치
103, 104 셀
105~108 이동국
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 무선 시스템, 및 이 시스템에서의 기지국 근방의 이동국의 품질의 저하를 피하는 간섭파 억제 방법에 관한 것이다.
CDMA의 특징으로서, 기지국으로부터 이 기지국과 다소 떨어진 곳에 위치한 이동국으로 큰 송신 전력이 공급되면, 이 기지국에 비교적 인접한 이동국에서의 수신시에 큰 간섭이 생겨서, 인접한 이동국에서의 품질이 저하된다. 이러한 문제점들을 회피하기 위한 기술로서, 송신 전력을 제어하는 것이 제안되었다.
이 송신 전력 기술은 이동국에서의 SIR(Signal Interference Ratio)을 만족시키도록 기지국으로부터의 다운링크 송신 전력을 증가/감소시키는 것이다. 그러나, 만약, 주어진 셀에서의 트래픽이 증가해서 셀 내에서의 간섭이 증가하게 되면, 셀 내의 모든 이동국이 SIR을 만족시킬 수 없어서, 모든 이동국으로의 송신 전력이 증가하게 된다.
상술한 종래의 송신 전력 제어에서는, 송신 전력이 증가함과 동시에 주어진 이동국에서의 신호와 간섭 성분이 증가해서, SIR 개선에 실패하게 된다. 이 때는각 이동국으로의 다운링크 송신 전력도 증가시키게 되어, 전력 균형(balance)을 잃 어버리게 된다. 이 경우, 각 이동국의 품질이 지나치게 저하되어, 최악의 경우 통신이 중단될 수도 있다.
이러한 현상은 동일 셀 내에서 대 전력을 갖는 이동국과 소 전력을 갖는 이동국이 혼재할 때 발생하기 쉬운 것으로 여겨진다. 이동국에서의 확산률(spread rate)이 낮을 때(통신 레이트 높음) 특정한 수신 품질을 충족하기 위하여, 확산률이 높은 경우(통신 레이트가 낮음)에 비해서 큰 송신 전력을 필요로 한다. 또한, 거리가 길수록 보다 큰 송신 전력을 필요로 한다.
더 구체적으로, CDMA 무선 기지국 장치에 비교적 가까운 위치에서 통신할 때의 이동국과, 예를 들면 IP(Internet Protocol) 패킷에 의해 고속으로 화상을 다운로딩하는 이동국이 CDMA 무선 기지국 장치에서의 셀 경계 근방에 존재하면, CDMA 무선 기지국 장치에 인접한 이동국으로의 다운링크 송신 전력과, CDMA 무선 기지국 장치와 떨어진 IP 패킷 이동국으로의 다운링크 송신 전력간의 상대차가 크다. CDMA 무선 이동국 장치에 인접한 이동국에 의해 수신된 신호의 CN(Carrier to Noise)이 감소하면, 다운링크 무선 신호의 품질이 저하한다. 이러한 상태에서 이동국은 품질 저하를 보상하기 위하여 CDMA 무선 기지국 장치에 다운링크 송신 전력 증대를 요청한다.
CDMA 무선 기지국 장치에 인접한 복수의 이동국들은 CDMA 무선 기지국 장치로부터 떨어진 고속 IP 패킷 이동국의 영향 하에서 상기 장치에 다운링크 송신 전력 증대를 동시에 요청한다. 고속 IP 패킷 이동국은 또한 수신 품질을 유지하기 위하여 CDMA 무선 기지국 장치에 다운링크 송신 전력 증대를 요청한다. 최악의 경 우, 셀 내의 전력이 균형을 잃게되어, 소정의 음성 통신 프로세스 또는 데이터 전송 프로세스가 중단되어, 통신 품질을 현저히 열화시킬 수 있다.
그러므로, 장거리, 고 전송 레이트(저 확산률) 등으로 인해 대 전력을 필요로 하는 이동국의 간섭에 의해 발생되는 셀 내에서의 전력 불균형, 및 주어진 셀 내에서의 이동국의 수신 품질 저하를 억제하기 위한 요구가 생겨났다.
본 발명의 목적은, 셀 내에서의 전력 균형을 안정화시킬 수 있는 CDMA 무선 시스템, 및 이 시스템에서의 간섭파 억제 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 복수의 이동국과 무선 기지국 사이에서 신호를 교환하는 CDMA 무선 시스템이 제공되는데, 이 시스템은, 무선 기지국의 계층 커버 영역을 구성하고, 송신/수신 주파수만이 다른 제 1 및 제 2 계층 셀, 및 이동국들 중 저 확산률을 갖는 이동국을 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 우선적으로 핸드오버시키는 기지국 제어 수단을 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템을 나타낸다. 도 1에서, CDMA 무선 기지국 시스템(100)은 CDMA 무선 기지국 장치(101), 이 CDMA 무선 기지국 장치(101)와 접속된 CDMA 무선 기지국 제어 장치(기지국 제어 수단)(102), CDMA 무선 기지국 장치(101)로부터의 서비스를 수신하는 셀(Cell_1)(103)과 셀(Cell_2)(104), 및 이 셀(103, 104) 내에서 이동하는 CDMA 이동국(105 내지 108)을 포함한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, CDMA 무선 기지국 장치(101)는 안테나를 통해 무선 신호를 교환하는 무선 유닛(11), 확산 코드를 변조/복조하는 변조/복조 유닛(12), 에러 정정 인코딩/디코딩 처리를 수행하는 인코딩/디코딩 유닛(13), 송신 전력 제어의 베이스밴드 처리를 수행하는 베이스밴드 처리 유닛(14), 회선으로 인터페이스 처리를 수행하는 인터페이스 처리 유닛(15), 및 핸드오버될 이동국을 결정하고 전체 무선 기지국을 제어하는 제어 유닛(16)을 포함한다. 셀(103, 104)은 CDMA 무선 기지국 장치(101)의 동일 안테나에 의해 방출되고, 동일 방향의 지역을 커버하는 안테나 빔을 가지며, 다른 송신/수신 주파수를 갖는 계층적 셀로 구성된다.
CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)는 복수의 CDMA 무선 기지국 장치(101)에 설치되어, 제어 장치(102)에 의해 관리되는 CDMA 무선 기지국 장치(101)에 대해서 핸드오버 제어를 포함한 무선 자원 관리를 실행한다. 이동국(105 내지 107)은 셀(103, 104) 내에 위치하여, CDMA 무선 기지국 장치(101)에 비교적 인접한 통신을 수행한다. 이동국(108)은 셀(103)의 중심에서 경계부 쪽으로 이동하고 있어, IP 패킷에 의해 고속으로 다운링크 화상 등을 다운로드한다.
도 2는 도 1에 나타낸 바와 같은 상황에서, CDMA 무선 기지국 장치(101)로부터 이동국(105, 106, 108)으로의 송신 전력이 순간적으로 변화한 예를 나타낸다. 도 2에서, 상기 셀 내의 모든 이동국으로의 총 송신 전력 임계치는 200이다.
송신 전력이 200의 총 송신 전력 임계치를 넘을 때의 처리는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
CDMA 무선 기지국 장치(101)에서, 베이스밴드 처리 유닛(14)의 모니터링 유닛(14a)은 주어진 셀 내의 총 송신 전력을 연산하고, 모니터링한다(스텝 S1). 제어 유닛(16)의 판정 유닛(16a)은 모니터링 유닛(14a)으로부터 출력된 총 송신 전력이 소정 시간 또는 그 이상동안 200의 최대 총 송신 전력 임계치를 계속해서 넘는 가의 여부를 판단한다(스텝 S2 및 S3). 만약, 스텝 S2 또는 S3에서 "YES"이면, 제어 유닛(16)은 이동국(a1)에 대하여 내림차순으로 셀 내에서 최대 전력을 갖는 이동국에 데이터를 전송하는 자원을 순차로 추출한다(스텝 S4).
추출된 이동국(a1)에 대해서, 제어 유닛(16)은 사용중인 통신 레이트 및 과거의 데이터에 기초하여(각 이동국이 근처에서 또는 멀리서 이동하는지에 따라) 송신 전력을 추정한다(스텝 S5). 제어 유닛(16)은 높은 통신 레이트를 갖고 멀리서 이동하는 이동국부터 순차로 이동국들을 분류하고, 분류된 이동국으로부터 실제로 주파수 사이에 핸드오버될 이동국(a2)을 선택한다(스텝 S6).
제어 유닛(16)은 핸드오버 목적지로서 역할하는 하부 계층 셀의 총 송신 전력과 업링크 간섭량 등의 정보로부터 핸드오버가 가능한지의 여부를 판단한다(스텝 S7). 만약, 하부 계층 셀의 상태가 핸드오버를 허용하면(스텝 S8에서는 "YES"), 제어 유닛(16)은 CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)로 핸드오버될 이동국의 자원을 전송한다(스텝 S9). CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)는 CDMA 무선 기지국 장치(101)로부터 핸드오버될 이동국의 자원 정보를 수신하고, 이동국과의 프로토콜을 사용하여 하부 계층 셀로의 이동국의 핸드오버를 실행한다(스텝 S10). 만약, 스텝 S2, S3 또는 S8에서 "NO"라면, 그 흐름은 스텝 S1로 되돌아간다.
제 1 실시예는 미리 설정한 임계치를 넘는 셀의 총 송신 전력의 초과에 대한 응답으로, 트리거로서 주어진 셀에서의 대-송신-전력의 이동국을 강제로 하부 계층 셀로 이동시킨다. 따라서, 계층 셀들 중 상부 계층 셀들이 소- 내지 중간-전력 셀로서 사용되고, 하부 셀들은 대-전력 셀로서 사용된다. 한 셀 내의 이동국들간의 상대 전력차는 셀 내의 전력 균형을 안정화시키기 위해 감소된다. 셀 내의 다른 이동국에 대 송신 전력을 필요로 하는 이동국의 영향이 감소됨으로써, 셀 내에서의 통신 품질을 안정화시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 동작에 대해서 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 제 2 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 구성은 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 구성과 동일하다.
상술한 제 1 실시예는 주어진 셀의 트래픽이 상승해서 임계치를 넘을 때, 대-송신-전력 자원을 하부 계층 셀로 이동시킨다. 반대로, 제 2 실시예는 트래픽이 상승한 후의 처리 수행 대신에 다음의 동작을 실행한다.
CDMA 무선 기지국 장치(101)에서, 모니터링 유닛(14a)은 정상 상태에서의 각 이동국으로의 송신 전력을 모니터링한다(스텝 S11). 판정 유닛(16a)은 각 이동국으로의 송신 전력이 임계치를 넘는가의 여부를 판단한다. 만약, 송신 전력이 임계치를 넘지 않는다면, 제어 유닛(16)은 이동국을 상부 계층 셀로 핸드오버한다(스텝 S13). 만약, 송신 전력이 송신 전력값의 임계치를 넘는다면, 제어 유닛(16)은 이동국을 하부 계층 셀로 핸드오버한다(스텝 S14). CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)는 핸드오버 결과에 따라 자원 관리를 실행한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 동작에 대해서 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 제 3 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 구성은 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 따른 CDMA 무선 시스템의 구성과 같다.
무선 채널이 이동국과 CDMA 무선 기지국 장치(101) 사이에 처음으로 설정되는가의 여부가 검색된다(스텝 S21). 만약, 스텝 S21에서 "YES"이면, CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)는 CDMA 무선 기지국 장치(101)의 초기 다운링크 송신 전력값을 설정한다(스텝 S22). 즉, 이동국이 제 1 채널 설정 요청 메시지를 전송하면, CDMA 무선 기지국 제어 장치(102)는 항상 CDMA 무선 기지국 장치(101)에 의해 전송되는 파일럿 채널의 품질에 기초하여 연산함으로써 초기 송신 전력값을 판단한다.
각 계층 셀은 제한된 송신 전력 범위를 갖는다. 계층 셀의 송신 전력 범위가 연산을 통해 판단된 초기 송신 전력값에 대응하는 것으로 판정하면, 이동국은 채널 설정을 시작할 때 계층 셀로 핸드오버된다(스텝 S23).
무선 채널이 설정되는 동안, 모니터링 유닛(14a)은 항상 각 이동국의 다운링크 송신 전력을 소정 주기로 모니터한다(스텝 S24, S25). 모니터링 유닛(14a)으로부터의 출력을 사용하여, 판정 유닛(16a)은 주어진 이동국으로의 다운링크 송신 전력이 셀의 총 송신 전력에 관계없이 소정 기간동안 임계치를 넘는가의 여부를 판단한다(스텝 S26). 스텝 S26에서 "YES"이면, 판정 유닛(16a)은 이동국을 하부 또는 상부 계층 셀로 핸드오버한다(스텝 S27)
만약, 스텝 S24 또는 S26에서 "NO"이면, 그 흐름은 스텝 S21로 되돌아간다. 만약, 스텝 S21에서 "NO"이면, 그 흐름은 스텝 S22 및 S23을 스킵하고, 스텝 S24로 건너뛴다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 셀 내의 전력을 불균형화시키는 대-송신 전력을 필요로 하는 이동국이 검출되고, 이 셀 내의 각 자원의 다운링크 송신 전력이 소정 주기로 모니터된다. 만약, 다운링크 송신 전력이 임계치를 넘게되면, 이동국은 현재의 셀로부터 하부 계층 셀로 핸드오버된다. 따라서, 셀 내의 전력 불균형이 방지되고, 이동국에서의 다운링크 무선 신호의 품질 저하가 억제될 수 있다.
저 확산률(고 통신 레이트)의 이동국이 우선적으로 하부 계층 셀로 핸드오버되기 때문에, 셀 내의 전력 균형이 안정화될 수 있다. 셀 내의 다른 이동국에 대-송신 전력을 필요로 하는 이동국의 영향이 감소될 수 있기 때문에, 셀 내의 통신 품질을 안정화시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 복수의 이동국(105-108)과 무선 기지국(101) 사이에서 신호를 교환하는 CDMA 무선 시스템에 있어서,
    무선 기지국의 계층 커버 영역을 구성하고, 송신/수신 주파수만이 다른 제 1 및 제 2 계층 셀(103, 104), 및
    부하 상태에 관계없이 셀 내에서의 송신 전력의 불균형을 검출하고, 상기 이동국 중 저 확산률을 갖는 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀의 한쪽의 하부 계층 셀로 우선적으로 핸드오버시키는 기지국 제어 수단(102)을 포함하며,
    상기 기지국 제어 수단은 셀 내에서의 각 자원의 다운링크 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는 경우, 또는 셀 내의 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는 경우에, 저 확산률을 갖는 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀 중 어느 하나로 핸드오버시키는 CDMA 무선 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나는 대-전력 셀로서 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 다른 하나는 소- 내지 중간-전력 셀로서 사용되는 CDMA 무선 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 CDMA 무선 시스템은,
    셀 내의 각 자원의 다운링크 송신 전력을 소정 주기로 모니터링하는 모니터링 수단(14a), 및
    상기 모니터링 수단으로부터 출력된 다운링크 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는가의 여부를 판단하는 판정 수단(16a)을 더 포함하고,
    상기 기지국 제어 수단은 상기 판정 수단의 판단 결과가 다운링크 송신 전력이 상기 미리 설정된 임계치를 넘는 것으로 나타날 때, 상기 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 하부의 셀로 핸드오버하는 CDMA 무선 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 CDMA 무선 시스템은,
    셀 내의 총 송신 전력을 모니터링하는 모니터링 수단(14a), 및
    상기 모니터링 수단으로부터 출력된 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는가의 여부를 판단하는 판정 수단(16a)을 더 포함하고,
    상기 기지국 제어 수단은 상기 판정 수단의 판단 결과가 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는 것으로 나타날 때, 상기 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 하부의 셀로 핸드오버하는 CDMA 무선 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    정상 상태에서 각 이동국으로의 송신 전력을 모니터링하는 모니터링 수단(14a), 및
    상기 모니터링 수단의 모니터링 결과에 기초하여 대응하는 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 제어 수단(16)을 더 포함하는 CDMA 무선 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    무선 채널이 이동국과 무선 기지국 사이에 처음으로 접속될 때, 설정된 초기 다운링크 송신 전력값에 따라 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 제어 수단(16)을 더 포함하는 CDMA 무선 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계층 셀들은 각각 제한된 송신 전력 범위들을 갖는 CDMA 무선 시스템.
  10. CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 이동국(105-108)들과 무선 기지국(101) 사이에서 신호를 교환하는 CDMA 무선 시스템에서의 간섭파 억제 방법에 있어서,
    무선 기지국의 계층 커버 영역을 구성하고, 송신/수신 주파수만이 다른 제 1 및 제 2 계층 셀(103, 104)을 설정하는 단계, 및
    셀 내의 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는 경우, 저 확산률을 갖는 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 우선적으로 핸드오버시키는 단계를 포함하는 간섭파 억제 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나는, 대-전력 셀로서 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 다른 하나는 소- 내지 중간-전력 셀로서 사용되는 간섭파 억제 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 핸드오버 단계는,
    셀 내의 각 자원의 다운링크 송신 전력을 소정 주기로 모니터링하는 단계와,
    상기 다운링크 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는가의 여부를 판단하는 판정 단계, 및
    상기 다운링크 송신 전력이 상기 임계치를 넘을 때, 상기 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 단계를 포함하는 간섭파 억제 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 핸드오버 단계는,
    셀 내의 총 송신 전력을 모니터링하는 단계와,
    상기 총 송신 전력이 미리 설정된 임계치를 넘는가의 여부를 판단하는 판정 단계, 및
    상기 총 송신 전력이 상기 임계치를 넘을 때, 상기 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 간섭파 억제 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    정상 상태에서 각 이동국으로의 송신 전력을 모니터링하는 단계, 및
    그 모니터링 결과에 기초하여 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 단계를 더 포함하는 간섭파 억제 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    무선 채널이 이동국과 무선 기지국 사이에 처음으로 접속될 때, 초기 다운링크 송신 전력값을 설정하는 단계, 및
    그 설정된 초기 다운링크 송신 전력값에 따라 이동국을 상기 제 1 및 제 2 계층 셀들 중 어느 하나로 핸드오버하는 단계를 더 포함하는 간섭파 억제 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 계층 셀들은 각각 제한된 송신 전력 범위들을 갖는 간섭파 억제 방법.
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