KR100716165B1 - 비동기식 이동통신시스템에서의 프레임 번호 결정 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비동기식 이동통신시스템에서 사용되는 프레임 번호를 결정하기 위한 것으로, GPS 정보를 사용하여 프레임 번호를 결정함으로써 복수의 기지국 및 복수의 무선망제어기 등 여러 장치들의 프레임 번호가 일치되도록 함으로써 통신의 효율성을 높이기 위한 것이다.

비동기식 이동통신시스템, WCDMA, 프레임 번호, 기지국 프레임 번호, GPS(Global Positioning System)

Description

비동기식 이동통신시스템에서의 프레임 번호 결정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING THE FRAME NUMBER IN WCDMA SYSTEM}

도 1은 비동기식 이동통신시스템에서 사용되는 프레임 동기신호를 도시하는 도면.

도 2는 종래기술에 따른 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면으로, FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면.

도 3은 종래기술에 따른 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면으로, TDD(Time Division Duplex) 모드에서의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 비동기식 이동통신시스템을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 장치를 도시하는 블록 구성도.

도 6은 본 발명에서 사용되는 GPS(Global Positioning System) 신호와 BFN 동기 신호를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 기지국들의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면.

도 8은 상기 제 2 실시예에 따른 프레임 번호 결정 방법에 따른 순서흐름도.

도 9는 본 발명에 따른 기지국들 및 무선망제어기의들의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면.

본 발명은 비동기식 이동통신시스템에서의 프레임 번호 결정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 장치들에서 사용되는 프레임 번호가 일치하도록 하는 프레임 번호 결정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신시스템의 송신측은 데이터를 복수 개의 프레임으로 분할하여 송신한다. 이로 인해 이동통신시스템의 수신측은 수신한 프레임이 해당 데이터의 몇 번째 프레임인지를 판단할 수 있어야 한다. 수신측은, 상기 프레임에 대한 판단이 정확하게 이루어지지 않을 경우, 수신한 데이터를 정확히 복원하지 못하는 경우가 발생하게 된다.

동기식 이동통신시스템은, 프레임에 대한 정확한 판단을 위해, 송신측과 수신측이 동기화된 시간 정보를 사용한다. 동기식 이동통신시스템의 송신측은 프레임의 전송 시에 각 프레임의 전송 시각에 대한 정보를 함께 전송하고, 수신측은 수신된 프레임의 전송 시각을 사용하여 데이터를 정확하게 복원한다.

비동기식 이동통신시스템은, 동기식 이동통신시스템과 달리, 각 기지국들 및 무선망제어기들 등의 여러 장치들의 시각(time) 정보를 동기화 시키지 않는다. 따라서 비동기식 이동통신시스템은 동기식 이동통신시스템과 다른 데이터 복원 방법 을 필요로 한다. 비동기식 이동통신시스템이 선택한 데이터 복원 방법은 전송하는 프레임들에 프레임 번호를 붙여 데이터를 전송하는 방법이다. 즉, 비동기식 이동통신시스템의 송신측은 프레임들에 번호를 붙여서 송신하고, 수신측은 프레임 번호를 사용하여 프레임 순서를 확인하고 수신측 프레임 번호를 재송신하여 상호간의 프레임 번호차이를 인식한다.

종래의 프레임 번호 결정은 시스템에서 제공되는 클럭 신호들을 사용하여 이루어졌다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 따른 프레임 번호 결정에 대해 설명한다. 한편, 이하 설명은 비동기식 이동통신시스템인 W-CDMA 시스템을 예로 들어 이루어진다.

도 2는 비동기식 이동통신시스템에서 사용되는 프레임 동기신호를 도시하는 도면이다.

W-CDMA 시스템은, 3GPP 규격에 따라, 10ms의 주기와 5us<X<1ms의 펄스폭을 가지는 제 1 클럭 신호, 2.56sec의 주기와 2ms<Y<3ms의 펄스폭을 가지는 제 2 클럭 신호 및 40.96sec의 주기와 4ms< Y <5ms의 펄스폭을 가지는 제 3 클럭 신호의 세 가지 클럭 신호를 제공한다. 또 W-CDMA 시스템은 10ms 주기의 제 1 클럭 신호의 매 펄스마다 0~4095까지의 번호를 제공한다. 기지국은 이 0~4095의 값을 BFN 값으로 사용하며, 이 값에 T_cell값을 더하여 SFN(Cell System Frame Number counter)값으로 제공한다. 그런데 기지국에서 기본적으로 제공하는 BFN값은 시스템이 가동되는 시점부터 카운트가 되므로, 모든 기지국간의 프레임 번호(frame number)는 하기의 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 서로 상이하게 된다.

도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면들이다.

도 2는 특히 FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면이고, 도 3은 TDD(Time Division Duplex) 모드에서의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면이다.

네트워크에서 동기를 맞추는 FDD 모드의 경우는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 기지국들의 BFN 값 및 위상이 서로 다르며, GPS위성을 이용하여 동기를 맞추는 TDD 모드의 경우는, 도 3에 도시된 바와 같이, 위상은 동일하지만 프레임 번호 값이 기지국마다 다르다. 그 결과 종래에는 이를 보상하기 위한 알고리즘이 추가적으로 사용되었으며, 추가적인 알고리즘으로 인한 시스템 자원(resource)의 비효율성 및 성능(performance) 상의 부하가 발생하였다. 예를 들어, 핸드오프가 발생하면 핸드오프 이전의 기지국과 핸드오프 이후의 기지국의 프레임 번호 값이 다르므로, 두 기지국간의 프레임 번호 값의 차이를 보완하기 위한 알고리즘이 요구되었으며, 이로 인해 시스템 성능이 저하된다.

따라서 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비동기식 이동통신시스템에서 기지국간의 프레임 번호를 일치시킬 수 있는 프레임 번호 결정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은; 비동기식 이동통신시스템에 있어서, GPS 정보를 획득하는 GPS 정보 획득부와, 상기 GPS 정보 획득부로부터 획득되는 상기 GPS 정보를 연산하여 프레임 번호로 사용가능한 값을 추출하는 프레임 번호 연산부를 포함함을 특징으로 하는 프레임 번호 결정 장치를 제안한다.

또 본 발명은; 비동기식 이동통신시스템에 있어서, GPS 정보를 획득하는 제 1 과정과, 상기 획득한 GPS 정보를 연산하여 프레임 번호로 사용가능한 값을 추출하는 제 2 과정을 포함함을 특징으로 하는 프레임 번호 결정 방법을 제안한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 기술하는 본 발명은 비동기식 이동통신시스템의 프레임 번호 결정에 관한 것으로, 특히 GPS(Global Positioning System) 정보를 사용하여 프레임 번호를 사용하는 모든 장치들의 프레임 번호를 일치시키기 위한 것이다. 본 발명은 기지국들의 프레임 번호를 일치시키기 위해 GPS 정보를 사용하므로, GPS 정보를 획득할 수 있는 장치를 구비하였음이 전제된 장치에 적용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 GPS 정보는 GPS 위성으로부터 제공되는 정보이다. GPS 위성은 매 초마다 절대시각 정보인 TOD(Time Of Day) 정보를 제공한다. TOD 정보는 1980년 1월 6일 00시 00분 00초를 기준으로 하여 제공되고 있으며, 상기 기 준 시점으로부터 매 초마다 1씩 누적된 값이다. TOD 값은 지구상의 모든 GPS 수신 장치에 제공되는 절대시각 정보이다. 본 발명은 지구상의 모든 GPS 수신 장치가 동일하게 획득할 수 있는 값인 TOD 정보를 프레임 번호 결정의 기준값으로 사용함으로써 각 장치들의 프레임 번호를 일치시킨다.

일반적으로 TOD 정보 자체는 각 장치들의 프레임 번호로 사용하기에 부적절하다. 그러므로 본 발명은 TOD 정보를 프레임 번호 값으로 사용하기에 적절한 값으로 변환함으로써 프레임 번호 값을 생성한다. 즉, 본 발명은 프레임 번호 결정의 기준 값이 되는 TOD 정보의 획득과 획득한 TOD 정보의 변환으로 크게 고려될 수 있다. 이하 기술하는 본 발명은 프레임 번호 값으로 사용하기에 적절한 값을 0~4095의 범위에 포함되는 값으로 설정한다. 그러나 프레임 번호 값으로 사용될 수 있는 값은 시스템의 특성에 따라 다르게 설정될 수도 있을 것이다.

또, 이하 본 발명의 설명은 W-CDMA시스템에서 TDD 모드 Node-B(이하 "기지국"이라 칭한다)의 BFN(Node-B frame Number counter, 0~4095 frame number counter; 이하 "프레임 번호"라 칭한다) 결정을 예로 들어 이루어질 것이나, 본 발명은 이로 인해 한정되지 않는다.

먼저 첨부한 도면을 참조하여 일반적인 W-CDMA 시스템의 구성에 대해 설명한다.

도 4는 일반적인 W-CDMA 시스템을 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, W-CDMA 시스템은 이동국과 무선을 통해 데이터를 송수신하는 기지국(100)과, 상기 기지국(100)들을 제어하며 기지국(100)과 코어 네 트워크(120)와의 연결을 수행하는 무선망제어기(Radio Network Controller)(110)와 및 코어 네트워크(Core Network; CN)(120)를 포함할 수 있다.

본 실시예는 기지국(100)의 프레임 번호 결정에 대해 기술한다. 본 실시예에 따른 프레임 번호 결정 장치는 TOD 정보 획득을 위해 GPS 수신 장치를 사용하고, TOD 정보를 0~4095 범위의 값으로 변환하기 위해 획득한 TOD 정보를 4096으로 나누는 방법을 사용한다. 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 장치에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 장치를 도시하는 블록 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 장치는 TOD 정보 획득을 위한 GPS 정보 획득부(500) 및 프레임 번호 연산부(510)를 포함한다. 도 5의 GPS 정보 획득부(500)는 GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하여 프레임 번호 연산부(510)에 출력한다. 프레임 번호 연산부(510)는 입력받은 TOD 값에 대한 나눗셈을 수행하여 프레임 번호 값으로 변환한다. 즉, 프레임 번호 연산부(510)는 TOD값을 연산하여 프레임 번호 값을 추출할 수 있다. 이와 같은 프레임 번호 연산부(510)는 TOD 값을 4096으로 나눗셈한 결과 값들 중 나머지 값을 프레임 번호로 결정하여 출력한다. 이 나머지 값은 0부터 4095까지의 값이다. 즉, 프레임 번호 연산부(510)는 하기의 [수학식 1]을 사용하여 프레임 번호를 결정할 수 있다.

TOD 값 ÷ 4096 = 몫 + 나머지

여기서, 몫은 0부터 ∞, 나머지는 0부터 4095의 값이며 나머지 값이 프레임 번호 값으로 사용될 수 있다.

모든 기지국(Node-B)의 프레임 번호 값은, 동일한 기준 값을 사용하였으므로 일치하게 된다. 한편, 프레임 번호 값으로 0부터 4095까지의 값이 아닌 다른 값을 요구하는 시스템은 필요에 따라 다른 값을 사용하여 나눗셈을 함으로써 요구하는 바람직한 값을 얻을 수 있다.

이상 기술한 본 발명의 실시예를 제 1 실시예라 칭한다. 한편, 이하 기술할 실시예를 상기 제 1 실시예와 구분하기 위해 제 2 실시예라 칭하기로 한다.

일반적으로 이동통신시스템의 프레임 전송은 1초 단위가 아닌, 시스템의 특성에 따른 단위에 의해 이루어진다. 예를 들어, 프레임의 전송이 10msec 단위로 이루어지는 이동통신시스템이 있을 수 있다. 이러한 이동통신시스템의 기지국(100)은, 1초당 100회의 프레임 전송을 수행하므로, 1초 단위의 TOD 정보만으로는 정확한 프레임 번호를 결정할 수 없게 된다. 이 기지국(100)이 TOD 정보만을 사용하여 결정한 프레임 번호는 기지국별로 최대 100까지의 차이를 가지게 된다.

앞으로 기술하는 본 발명의 제 2 실시예는 이와 같이 초 단위가 아닌 다른 단위로 프레임을 전송하는 이동통신시스템에서의 프레임 번호를 일치시키기 위한 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에서 GPS 정보 획득부(500)는 TOD 정보 외에 다른 정보를 더 획득하여 프레임 번호 연산부(510)에 출력한다. 이 TOD 외의 다른 정보는 TOD 정보에 동기화시킨 100Hz의 주기를 가지는 클럭 신호의 카운트 값이다. 이 값에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 6은 GPS 신호와 이 GPS 신호에 동기화시킨 100Hz의 클럭 신호를 도시하는 도면이다.

GPS 정보는 도 6의 1)과 같이, 1 PPS(Pulse Per Second) 신호인 1Hz의 펄스 신호로 제공되어진다. 이 값이 TOD 정보에 해당한다. 한편, 도 6의 2)는 상기 1)의 펄스 신호에 동기화시킨 100Hz의 클럭 신호이다. 2)에 도시된 100Hz의 클럭 신호는 GPS 신호의 펄스가 수신되는 순간 0부터 카운트되기 시작한다. 0부터 카운트 된 신호는 99까지 카운트되고, GPS 신호의 다음 펄스가 수신되는 순간에 다시 0부터 카운트가 시작된다.

GPS 정보 획득부(500)는 TOD 값 및 상기 카운트 값을 프레임 번호 연산부(510)에 출력한다.

프레임 번호 연산부(510)는 GPS 정보 획득부(500)로부터 입력받은 TOD 값 및 카운트 값을 사용하여 프레임 번호를 결정한다. 프레임 번호 연산부(510)는 TOD 값에 100을 곱한 값과 카운트 값을 더한 후, 그 연산의 결과 값을 4096으로 나눗셈한다. 프레임 번호 연산부(510)는 나눗셈의 결과 값들 중 나머지 값을 프레임 번호 값으로 결정한다. 이 나머지 값은 0부터 4095까지 값들 중 하나이다. 즉, 제 2 실시예에서 프레임 번호 연산부(510)는 하기의 [수학식 2]를 사용하여 프레임 번호를 결정할 수 있다.

(TOD 값 *100 + 카운트 값) ÷ 4096 = 몫 + 나머지

여기서, 몫은 0부터 ∞, 나머지는 0부터 4095의 값이며 나머지 값이 프레임 번호 값으로 사용될 수 있다.

상기 수학식에서 TOD 값에 100을 곱한 것은 예로 든 이동통신시스템이 초당 100회의 프레임 전송을 수행하는 시스템이기 때문이며, 초당 10회의 프레임 전송을 수행하는 시스템이면 10을 곱하고, 초당 200회의 프레임 전송을 수행하는 시스템이면 200을 곱한다.

물론 본 발명의 장치는 클럭 신호의 카운트를 수행하는 별도의 구성요소를 포함하도록 변형될 수도 있을 것이다.

상기 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 장치를 사용한 프레임 번호 결정의 결과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 기지국들의 프레임 번호 결정 결과를 도시하는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용하면 모든 기지국(100)들의 프레임 번호 값이 일치하게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 프레임 번호 결정 방법에 대해 설명한다.

상기 제 1 실시예의 장치에 상응하는 프레임 번호 결정 방법은 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 프레임 번호 결정의 기준 값이 되는 TOD 정보가 획득된다. 이 TOD 정보는 GPS 위성으로부터의 GPS 정보 수신을 통해 획득될 수 있다. GPS 위성으로부터 획득된 TOD 정보는 모든 지역에서 동일하게 획득될 수 있는 값이다. 이 TOD 정보는 1980년 1월 6일 00시 00분 00초를 시점으로 하여 매초 증가하고 있는 값이다.

획득된 TOD 정보는 프레임 번호 값으로의 변환을 위해 나눗셈된다. 본 실시 예에서 TOD 정보는 4096으로 나눗셈된다고 가정한다. 나눗셈의 결과 몫의 값과 나머지 값이 발생하게 된다. 이 나눗셈의 결과 얻어진, 0~4095의 범위 내에 포함되는 값인, 나머지 값이 프레임 번호 값으로 사용될 수 있다.

다음으로 첨부된 도면을 참조하여 상기 제 2 실시예의 장치에 상응하는 프레임 번호 결정 방법은 다음과 같다.

도 8은 상기 제 2 실시예에 따른 프레임 번호 결정 방법에 따른 순서흐름도이다.

제 800단계에서 본 발명에 따른 프레임 번호 결정의 기준 값이 되는 TOD 정보를 포함하는 GPS 신호가 획득된다. 이 TOD 정보는 GPS 위성으로부터의 GPS 정보 수신을 통해 획득될 수 있다. 제 802단계에서 상기 GPS 신호에 동기화시킨 100Hz 클럭 신호에 대한 카운트 값을 계산한다. 이 카운트 값에 대해서는 앞서 제 2 실시예에 따른 프레임 번호 결장 장치의 설명 시에 기술하였으므로 그 설명을 생략하도록 한다.

제 804단계에서는 프레임 번호 값이 상기 [수학식 2]에 의해 결정된다. 즉, 프레임 번호 값은 TOD 값에 100을 곱한 값과 카운트 값을 더한 후 4096으로 나눗셈한 결과 값들 중 나머지 값인 0부터 4095까지의 값들 중 한 값이다.

한편, 이상과 같은 본 발명은 기지국(100)만이 아니라 무선망제어기(100)에도 사용될 수 있다. 무선망제어기(110)의 프레임 번호 역시 상술한 바와 같이 결정될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 기지국들 및 무선망제어기들의 프레임 번호 결정 결 과를 도시하는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 적용을 통해, 모든 기지국(100) 및 무선망제어기(110)의 프레임 번호가 일치될 수 있다.

또, 상술한 본 발명은 프레임 번호를 필요로 하며 GPS 정보를 획득할 수 있는 모든 장치에 적용될 수 있다.

본 발명이 적용된 비동기식 이동통신시스템에서 핸드오프가 발생하는 경우, 각 기지국들의 프레임 번호가 동일하므로, 기지국간의 프레임 번호의 보상 없이 핸드오프를 수행할 수 있게 된다.

본 발명은, 비동기식 이동통신시스템의 기지국들의 프레임 번호을 일치시킴으로써, 이동국의 핸드오프 시에 별도의 프레임 번호 보완 과정 없이 셀 탐색(cell search)이 빠르고 간결하게 이루어지도록 할 수 있다. 이를 통해 전체 시스템의 부하 및 호 단절(Call-Drop)률이 감소되며, 호 품질(Call Quality)이 향상될 수 있다.

Claims (13)

1. 비동기식 이동통신시스템에 있어서,

   GPS 정보를 획득하는 GPS 정보 획득부와,

   상기 GPS 정보 획득부로부터 획득되는 상기 GPS 정보를 연산하여 프레임 번호로 사용가능한 값을 추출하는 프레임 번호 연산부를 포함하는 프레임 번호 결정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 번호로 사용가능한 값은 0~4095의 범위에 포함되는 값인 프레임 번호 결정 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 번호 연산부는 상기 GPS 정보를 미리 결정된 소정의 값으로 나눗셈한 결과 값 중 나머지 값을 프레임 번호로 결정하는 프레임 번호 결정 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 미리 결정된 소정의 값은 4096인 프레임 번호 결정 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 GPS 정보 획득부는 GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하는 GPS 수신 장치인 프레임 번호 결정 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 GPS 정보는 TOD(Time Of Day) 신호인 프레임 번호 결정 장치.
7. 비동기식 이동통신시스템에 있어서,

   GPS 정보를 획득하고, 상기 이동통신시스템의 초당 프레임 전송 횟수와 일치하는 주파수의 클럭 신호를 상기 GPS 정보와 동기화시키고 상기 GPS 정보의 펄스와 동일 시점부터 발생하는 상기 클럭 신호의 펄스수를 계산하는 GPS 정보 획득부와,

   상기 GPS 정보 획득부로부터 상기 GPS 정보 및 상기 펄스수를 제공받고, 상기 GPS 정보 및 펄스수를 사용하여 프레임 번호를 결정하는 프레임 번호 연산부를 포함하는 프레임 번호 결정 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 프레임 번호 연산부는 상기 GPS 정보와 상기 초당 프 레임 전송 횟수를 곱셈하여 상기 펄스수를 더한 값을 소정의 값으로 나눈 나머지 값을 프레임 번호로 결정하는 프레임 번호 결정 장치.
9. 제 7항에 있어서, 상기 초당 프레임 전송 횟수는 100회이고, 상기 클럭신호의 주파수는 100Hz인 프레임 번호 결정 장치.
10. 비동기식 이동통신시스템에 있어서,

    GPS 정보를 획득하는 제 1 과정과,

    상기 획득한 GPS 정보를 연산하여 프레임 번호로 사용가능한 값을 추출하는 제 2 과정을 포함하는 프레임 번호 결정 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 2 과정의 변환 과정은 상기 GPS 정보를 미리 결정된 소정의 값으로 나눗셈한 후 그 나머지 값을 획득하는 과정인 프레임 번호 결정 방법.
12. 비동기식 이동통신시스템에 있어서,

    GPS 정보를 획득하는 제 1 과정과,

    상기 GPS 정보와 동기화시킨, 상기 이동통신시스템의 초당 프레임 전송 횟수와 일치하는 주파수의 클럭 신호에서 상기 GPS 정보의 펄스와 동일 시점부터 발생하는 펄스수를 계산하는 제 2 과정과,

    상기 GPS 정보 및 상기 펄스수를 사용하여 프레임 번호를 결정하는 제 3 과정을 포함하는 프레임 번호 결정 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 제 3 과정의 프레임 번호 결정은 상기 GPS 정보와 상기 초당 프레임 전송 횟수를 곱셈하여 상기 펄스수를 더한 값을 소정의 값으로 나눈 나머지 값을 획득함으로써 이루어지는 프레임 번호 결정 방법.

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