KR19980702068A - 무선 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템(200)은 다수의 셀(201,203,205)를 활용하여 다수의 이동국(405,407)에 무선 통신 서비스를 제공한다. 대형 사무 빌딩들(207) 등의 매우 작은 지리학적 영역내의 높은 밀도의 이동국을 서비스하는 셀(201)에서, 셀(201)에 의해 서비스된 지리학적 범위내에 다수의 무선 주파수(RF)가 제공되어 있다. 방송 제어 채널(BCCH)를 제공하기 위해 기본 사이트(300)를 갖는 것외에도, 셀(201)은 기본 사이트에 의해 서비스된 지리학적 범위 영역내의 다수의 이동국들로부터 랜덤 액세스 채널(RACH)을 수신할 뿐만아니라 트래픽 채널을 송수신하기 위한 다수의 RF 캡슐(313)을 포함한다. RF 캡슐(313)은 BCCH를 제공하지 않으며, 오히려 BCCH는 특정 셀(201)을 서비스하는 마이크로셀송수신기(311)에 의해 제공된다.

Description

무선 통신 시스템

전형적인 셀룰러 시스템은 지리학적 영역을 셀 그룹으로 나눈다. 각각의 셀은 그 셀내에 포함된 이동국에 통신 서비스를 제공한다. 이러한 서비스를 제공하기 위해, 기지국은 셀내의 모든 이동국이 청취할 수 있는 소정의 주파수로 방송 제어 채널을 제공한다. 응답하여, 이동국은 서비스중인 기본 사이트에 랜덤 액세스 채널 버스트를 반송할 수 있으며, 여기서, 기본 사이트는 이동국이 음성 및 데이터 서비스 등의 통신 서비스를 제공하기 위해 기본 사이트와 통신하는 트래픽 채널을 지정한다.

기본 사이트가 통신 서비스를 제공하는 다수의 이동국에 대해서 고유의 제약이 있다. 이 제약은 셀 사이즈, 셀 및 그 주위 셀의 주파수 재사용 패턴, 및 셀룰러 시스템에 지정된 다수의 주파수 또는 트래픽 채널에 의해 결정된다. 셀룰러 시스템에 의해 제공된 용량을 증대시키기 위해 셀의 물리적 크기는 감소되며, 이로써, 특정 시스템내에 더 많은 셀을 제공한다.

셀룰러 시스템이 우리 사회에서 더욱 적합하게 되며, 시스템의 사용이 증가함에 따라, 셀룰러 시스템내에는 더 큰 용량을 제공할 필요가 생겼다. 대형 빌딩내에 셀룰러 시스템을 구현할 때, 시스템을 사용할 수 있는 큰 밀도의 사람들 및 많은 간섭원이 존재한다. 전형적인 시스템은 그 빌딩내의 모든 사용자에게 서비스하는 매우 작은 다수의 셀들을 제공한다. 이러한 다수의 매우 작은 셀들을 제공함으로써, 셀들간의 대량의 오버헤드 통신을 발생하는 셀들사이에서 더욱 빈번히 핸드오버할 필요가 있다. 이러한 핸드 오버 과정의 예는 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM) 협약에서 제시된다.

또한, 상기 시스템들은 인접 셀에 의해 야기된 간섭에 매우 민감하며, 결론적으로, 이들 셀들은 지리학적으로 고정되며, 시스템의 유동성에서 각각의 변화에 대해 다시 계획되어야 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 기준 셀내의 무선 주파수(RF)를 사용하는 셀룰러 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에서 사용되는 전형적인 셀룰러 시스템의 도면.

도 2는 본 발명에 따른 셀룰러 시스템 셀 레이아웃의 도면.

도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 통신 시스템의 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 특정 구성의 셀을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 특정 구성의 셀을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 특정 셀 구조를 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 셀 구조를 도시한 도면.

도 1은 세 개의 셀룰러 셀(101,103,105)에 통신 서비스를 제공하는 셀룰러 통신 시스템(100)을 도시한 것이다. 세 개의 셀 사이트는 그 셀에 의해 정의된 특정한 지리학적 영역에 대해 방송 제어 채널을 전송하는 기지국(107,109,111)을 각각 포함한다. 또한, 각각의 셀내에 포함된 각각의 이동국(113,115,117)은 기본 사이트(107,109,111)에 대해 랜덤 액세스 채널(RACH) 버스트를 반송한다. 만일, 이들 셀들의 물리적 크기가 직경이 수 미터 축소된다면, 제1셀(101)과 제2셀(103)간의 핸드 오프시의복잡성이 시스템 구조내에서 더욱 커지게 된다. 또한, 셀 오버랩은 전형적인 시스템에 의해 측정 불가능한 간섭 문제를 발생시킨다. 이와같이, 작은 시스템을 적절히 설계하기 위해, 셀의 위치 설정은 주의 깊게 이루어져야 하며 사무실내의 가구 이동 또는 벽을 허무는 등의 변경은 셀룰러 재계획이 시스템 구현자들에게 큰 부담을 주는 정도의 오버랩을 발생시킬 수 있다.

이와같이, 핸드오버 과정 및 주파수 계획 등의 번거로움없이도, 대형 사무빌딩 등의 작은 지리학적 영역내에서 큰 밀도의 사용자를 지원할 수 있는 셀룰러시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.

[발명의 개요]

본 발명의 따른 무선 통신 시스템은 제1지리학적 영역내에 위치된 다수의 이동국들에 대해 무선 통신 서비스를 제공하며 상기 제1지리학적 영역에 대한 방송 제어 채널(BCCH)을 전송하는 제1기지국 및; 상기 제1지리학적 영역내에 위치되고 상기 다수의 이동국들에 대해 트래픽 채널을 송신하고 랜덤 액세스 채널(RACH) 및 트래픽 채널을 수신하며, 최소한 상기 제1지리학적 영역의 제1부분에 걸쳐 유효 범위를 제공하는 최소한 제1캡슐을 구비하는 것을 특징으로 한다. 만일, 제2캡슐이 제공된다면, 제1 및 제2캡슐에 의해 커버링된 지리학적 영역들은 상당히 오버랩된다.

또한, 상기 제1기지국으로부터 BCCH를 수시나는 이동국이 RACH를 송신할 때, 상기 최소한 제1캡슐은 상기 RACH를 품질 레벨로 수신한다. 제어기는 상기 최소한 제1캡슐에 대해 상기 품질 레벨을 결정하고 상기 다수의 이동국에 대해 상기 최소한 제1캡슐중의 한 켑슐을 지정한다. 제어기는 상기 품질 레벨을 이용하여 상기 최소한 제1캡슐들간의 전송 손실을 나타내는 매트릭스를 이룬다. 이러한 통신 시스템은 제1지리학적 영역내의 동일한 타임슬롯 및 동일한 주파수로 다수의 이동국이 전송하게 한다.

인터-캡슐 핸드오프는 사용가능중이라면, 트래픽 채널의 제1주파수 및 제1타임슬롯을 유지하면서 제1이동국에 대한 트래픽 채널의 지정을 제1캡슐로부터 제2캡슐로 절환함으로써 이루어진다. 더욱이, 각각의 상기 제1캡슐은 기지국이 BCCH를 서비스 불가 지역에 제공할 수 없을 때, 제1지리학적 영역의 상기 서비스 불가 지역에 BCCH를 선택적으로 제공하는 수단을 더 구비한다.

양호한 실시에에서는 다수의 이동국에 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 다수 셀을 활용하는 무선 통신 시스템을 설명하고 있다. 대형 사무 빌딩들 등의 매우 작은 지리학적 범위내의 이동국의 높은 서비스 밀도가 있는 셀에서는, 셀에 의해 서비스되는 지리학적 범위내에 다수의 무선 주파수(RF) 캡슐이 제공되어 있다. 방송 제어 채널(BCCH)을 제공하는 기본 사이트를 갖는것 외에도, 셀은 기본 사이트에 의해 서비스된 지리학적 범위 영역내의 다수의 이동국으로부터 랜덤 액세스 채널(RACH) 버스트를 수신할 뿐만 아니라 트래픽 채널을 송신 및 수신하기 위해 다수의 RF 캡슐을 포함한다. RF캡슐은 BCCH를 제공하지 않으며, 오히려 BCCH는 특정 셀을 서비스하는 기지국에 의해 제공된다.

셀 설정동안, 이동국은 RACH 버스트를 제공한다. 이 RACH 버스트는 셀내의 다수의 RF 캡슐에 의해 수신된다. 셀 사이트용의 제어기는 RF 캡슐에 의해 수신된 각각의 RACH 버스트에 대한 품질(quality) 레벨을 결정한다. 그때, 제어기는 RF 캡슐중의 하나를 특정 이동국에 지정한다. 그후, 이동국은 트래픽 채널상의 지정된 RF 캡슐을 통해 셀 사이트와 통신한다. 트래픽 채널은 최소한 제1주파수 및 최소한 제1타임 슬롯에 의해 정의된다.

이동국이 그 지정된 RF 캡슐에 송신하는 동안, 이웃하는 RF 캡슐은 품질을 위해 상기 통신을 모니터링한다. 모니터링된 통신의 품질에 응답하여 제어기는 특정 이동국에 대한 트래픽 채널의 지정을 그 지정된 캡슐로부터 새로이 지정된 캡슐로 절환하고, 트래픽 채널의 선택된 주파수 및 타임 슬롯을 유지할 것이다. 이와같이, 핸드-오프는 특정 이동국에 의해 인식되지 않게 된다.

또한, 제어기는 다수의 RF 캡슐들간에 전송 손실을 나타내는 매트릭스를 이룬다. 전송 손실은 개별의 RF 캡슐에 의해 수신된 RACH 버스트의 품질 표시를 이용하여 결정된다. 양호한 실시에에서, 매트릭스는 각각의 RF 캡슐들간의 평균 전송 지연의 목록을 포함한다. 각 캡슐들간의 전송 손실을 모니터링함으로써, 사용된 특정의 RF 캡슐은 셀내에 포함된 RF 캡슐들에 대한 그 특정의 이동국에 의해 야기된 주파수 간섭의 영향을 인식할 것이다. 이 전송 손실 정보는 제어기가 동일 셀내의 주파수 재사용을 동적으로 지정하게 된다.

더욱이, 대형 빌딩들에서, 기지국 BCCH에 의해 서비스 불가한 블록 스폿이 있다. 이러한 기지국에서, 양호한 실시예는 서비스 불가한 또다른 지리학적 범위에 대해 BCCH를 선택적으로 제공하는 캡슐을 제시하는데, 상기 지리학적 범위에 대해 셀은 통신 서비스를 제공하는 것으로 한다. 예를 들어, 지하실 또는 차폐된 영역에서, 그 선택된 RF 캡슐은 상기 인식불가능한 지리학적 범위로 상기 기지 사이트에 의해 BCCH 정보를 반복적으로 전송할 수 있으며, 이로써, 그 특정 영역에 대한 서비스를 제공한다.

도 2는 제1셀(201), 제2셀(203), 제3셀(205)을 포함하는 무선 통신 시스템을 도시하고 있다. 대형 빌딩(207)은 다수의 RF 캡슐(209)이 제1셀(201)에서 활용되어 매우 작은 지리학적 범위내에 높은 밀도의 이동국에 무선 통신 서비스를 제공한다. 이러한 특정 구조에서, 제1셀(201)은 육각형으로 도시된 제1셀의 지리학적 범위내에 위치된 모든 이동국에 대한 BCCH 및 통신 유효 범위를 제공한다. 빌딩(207) 내의 5개의 RF 캡슐이 있으며, 이 캡슐은 그 유효 범위내에 포함된 임의의 이동 가입자들간의 트래픽 채널 통신을 제공하고 이동 가입자들로부터 RACH 버스트를 수신하도록 설정된다. 이들 특정 캡슐을 제어하는 상세한 설명이 도 3에 도시되어 있다. RF 캡슐의 유효범위는 일정하지 않은 원(209)으로 도시되어 있으며, 이 원(209)은 그 영역내의 이동국에 제공된 서비스의 품질에 대해 임의의 영향없이 몇 개가 오버랩한다.

도 3은 본 발명에 따른 기본 사이트를 도시하고 있다. 기본 사이트(300)은 A-라인(305)을 통해 종래의 BSC(Base site controller)(303)에 상호접속된 표준의 MSC(mobile switching centre)(301)를 포함한다. 또한, 기본 사이트(300)는 후술된 바와같이 특정의 캡슐에 대해 이동국의 지정 및 인터캡슐 핸드오프를 제어하기 위해 최소한 한 개의 저렴한 기본 송수신 시템(BTS)(307) 및 제어기(309)를 포함한다. 기본 사이트(300)는 RF 캡슐의 유효범위외의 영역에 종래의 셀룰러 서비스 뿐만아니라 전체의 셀 영역에 대한 BCCH를 제공하기 위해 오버레이 마이크로셀 송수신기(311)를 포함한다. 도 2에 설명된 바와 같은 서비스를 제공하기 위해 기본 사이트(300)에 위치된 다수의 RF 캡슐(313)이 있다. 양호한 실시예에서, RF 캡슐은 매우 작은 기하학 구조이며 270초당 킬로비트(KBPS) 전송 라인(315)을 통해 기본 송수신기 시스템에 접속된다. 시스템 구조의 상세한 설명은 모토로라 리미티드사에 의해 1995년 12월 4일에 출원된 특허 출원 CE30155P에 개시되어 있다.

오버레이 마이크로셀 송수신기(311)는 도 2의 고정된 지리학적 영역내에서 사 용된 이동국에 대해 BCCH를 연속하여 방송한다. 호 설정을 희망하는 이동국에 응답하여 그 위치로부터의 랜덤 액세스 채널 버스트를 전송한다. RACH 버스트는 이동국으로부터의 RACH 버스트를 모니터링하기 위해 범위내에 있는 RF 캡슐(313) 중의 임의의 캡슐에 의해 수신된다. 각각의 RF 캡슐(313)은 RACH 버스트를 수신한 후, 수신된 버트의 품질을 결정하거나 그 수신된 버스트를 BTS(307)에 반송한다. 제어기(309)는 그후 그 결과를 해석하거나 각각의 RF 캡슐로부터 수신된 RACH 버스트의 품질을 대신에 결전하고 이동국에 서비스를 제공하기 위해 최적의 RF 캡슐(313)을 결정한다.

양호한 실시예에서, 수신된 RACH 버스트의 품질은 수신된 RSSI 및 유효 비트 에러율에 의해 결정된다. 최고의 품질을 제공하는 RF 캡슐(313)은 RF 캡슐에 서비스를 제공하도록 선택된다. 수신된 모든 RACH 버스트의 품질이 소정의 임계값 미만이라면, 무선 통신 서비스는 전형적인 셀룰러 방식으로 오버레이 마이크로셀 송수신기(311)에 의해 제공될 것이다.

전형적인 셀대신에 캡슐을 활용하는 주된 이유는 핸드오버 오버헤드를 감소시키고 종래의 셀룰러 시스템으로부터의 재사용 요인을 개선시키기 위한 것이다. 공지된 우수한 채널의 목록은 제어기(309)에 의해 유지된다. 도 4는 도 3의 기본 사이트(300)를 활용하는 셀을 설명한 것이다. 마이크로셀 유효 범위(401)는 전형적인 셀룰러 방식에서의 오버레이 마이크로셀 송수신기(311)에 의해 제공된다. 또한, 오버레이 마이크로셀 송수신기(311)는 (401)로 표시된 지리학적 범위의 유효 범위내에 포함된 모든 RF 캡슐(403)에 대해 BCCH를 방송한다. 상기 특정 실시에에서, 5개의 RF 캡슐(403)이 도시되어 있다. 이들 RF 캡슐(403)은 도 3의 제어기(309)에 의해 제어된 RACH 버스트 수신뿐만아니라 트래픽 채널 송신 및 수신을 제공한다.

도 4에서, 독립적인 RF 캡슐(403)에 의해 사용된 셀 영역(401)내에는 두 개의 이동국(405,407)이 있다. 두 이동국은 주파수(3) 및 타임 슬롯(5)을 활용하여 트래픽 채널을 각각의 RF 캡슐에 반송한다. 상기 RF 채널간의 공지된 전송 손실 때문에 제시될 수 있다. 이동국(405)이 그 존재하는 RF 캡슐(403)의 경계쪽으로 이동함에 따라, 이동국은 또다른 RF(403)에 대해 서비스를 절환할 때 동일한 주파수 미 타임 슬롯을 유지할 것이다. 그러나, 두 이동국(405,407)이 동일한 RF 캡슐쪽으로 이동함에 따라 단지 한 이동국이 동일 주파수 및 타임 슬롯에 의해 사용된다. 제어기(309)는 주파수 및 타임 슬롯에 의해 어느것이 더 잘 사용되는지를 판단하여 제1의 RF 캡슐로부터 제2의 RF 캡슐(403)로 제어를 절환한다. 도 5에 있어서, 제2이동국(407)은 제1이동국(405)에 대해 우선 순위를 갖지 않는 것으로 결정되고 대신에 종래의 방식대로 핸드오버된다. 이와같이, 이동국의 도움으로 그 주파수 및 타임 슬롯을 변경한다. 상술된 바로부터, 핸드-오프는 이동국(405)에 대해 불분명한 방식으로 제공될 수 있으며, 최악의 경우, 종래의 방식으로 이동국(407)에 대해 실행된다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 한 양상은 셀(401) 내에 포함된 RF 캡슐(403)들간의 전송 손실이 알려지도록 제어기(309)내에 전송 맵을 제공한다. 도 6은 전송 맵이 개발되는 셀을 도시한 것이다. 셀(601)은 5개의 RF 캡슐(603)을 포함한다. 이동국(605)이 호 설정을 초기화하기 위해 RACH 버스트를 전송할 때, 5개의 RF 캡슐들은 각각 RACH 버스트를 수신한다. 각각의 RACH 캡슐에 의해 수신된 RACH 정보의 품질은 1시간 주기에 걸쳐 모집된다. 그후 이 정보는 셀들간에 발생된 간섭의 가능성을 공지된 방식으로 예측하는데 사용된다. 양호한 실시에에서, 제어기(309)는 각각의 RF 캡슐들(603)간의 평균 전송 손실을 나타내는 매트릭스를 발생한다.

셀들간의 평균 전송 손실을 결정한후,동일 주파수가 RF 캡슐들간의 전송 손실에 기초한 셀(601)내에서 사용될 때를 예측할 수 있다. 예를 들어, 이동국은 도 6의 RF 캡슐(1) 내에 위치되며, 제2이동국은 RF 캡슐(4) 내에서 동작한다. 만일, RF 캡슐(4)와 RF 캡슐(1)간의 평균 전송 손실이 임계값을 초과한다면, 동일 주파수가 두 이동국에 대해 셀(601) 내에서 재사용될 것이다. 양호한 실시에에서, 임계값은 70db이다.

도 7은 3개의 셀(701,703,705)을 갖는 무선 통신 시스템을 도시한 것이다. 또, RF 캡슐(709)로 설명된 바와 같이, 작은 지정학적 영역내의 큰 밀도의 이동국에 대해 셀룰러 서비스를 제공하는 RF 캡슐이 (707)로 대형 빌딩에 제공된다. 특정 경우, 셀(701)에 침입하는 큰 화살표(711)에 의해 나타낸 대로 주파수(1)에 의해 야기된 외부의 간섭이 있다. 이 간섭은 인접한 셀룰러 시스템 또는 일부 간섭원에 의해 야기될 수 있다. 전형적으로, 이 간섭은 전체 셀(701)에 사용되는 셀 송수신기에 의해 검출될 수 있다. 그러나, 상기 특정한 경우, RF 캡슐들이 더 작은 범위를 수신하는데 사용되므로, 주파수 F1은 도 7의 원(713)에 의해 도시된 범위내에서 사용될 수 있다. 주파수 F1의 사용은 빌딩(707) 및 또다른 분리체에 의해 발생된 셀(701) 내의 분리 때문에 가능하다.

일부 상황에서, 마이크로셀(701)은 언더그라운드 구조물 및 주위 금속체 등의 영역에서 분리 및 전송 손실로 인해 RF 캡슐에 의해 사용된 전체 범위에 걸쳐 효율적으로 BCCH를 방송할 수가 없다. 이를 극복하기 위해, RF 캡슐은 전형적인 셀룰러 방식으로 국부화된 분리된 영역에서 BCCH 데이터의 재전송을 반복하도록 스위칭하는 능력을 갖는다.

이와같이, 상술된 바대로, 본 발명의 무선 통신 시스템은 전형적인 셀룰러 시스템의 셀룰러 계획 요구들을 용이하게 할 뿐만아니라 작은 지리적 영역내의 큰 밀도의 이동국에 대해 개선된 핸드-오프를 제공한다.

Claims (7)

1. 무선 통신 시스템에 있어서,

   제1지리학적 영역내에 위치된 다수의 이동국들에 대해 무선 통신 서비스를 제공하며 상기 제1지리학적 영역에 대한 방송 제어 채널(BCCH)을 전송하는 제1기지국 및;

   상기 제1지리학적 영역내에 위치되고 상기 다수의 이동국들에 대해 트래픽 채널을 송신하고 랜덤 액세스 채널(RACH) 및 트래픽 채널을 수신하며, 최소한 상기 제1지리학적 영역의 제1부분에 걸쳐 유효 범위를 제공하는 최소한 제1캡슐을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1지리학적 영역내에 위치되고 상기 제1지리학적 영역의 최소한 제2부분에 걸쳐 유효 범위를 제공하는 제2캡슐을 더 구비하며, 여기서, 상기 제1지리학적 영역의 상기 제1부분 및 상기 제1지리학적 영역의 상기 제2부분은 오버랩할 수도 있는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1기지국으로부터 BCCH를 수신하고 RACH를 송신하는 제1의 상기 다수의 이동국;

   상기 RACH를 품질 레벨로 수신하는 각각의 상기 최소한 제1캡슐 및;

   각각의 상기 최소한 제1캡슐에 대해 상기 품질 레벨을 결정하고 상기 제1의 상기 다수의 이동국에 대해 상기 최소한 제1캡슐중의 한 캡슐을 지정하는 제어기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 품질 레벨들을 이용하여 각각의 상기 최소한 제1캡슐간의 전송 손실을 나타내는 매트릭스를 이루는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
5. 제2항에 있어서, 제1이동국은 제1타임 슬롯동안 제1무선 주파수로 전송하고 제2이동국은 상기 제1지리학적 영역내에서 동일한 제1무선 주파수 및 동일한 제1타임 슬롯상으로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는

   제1트래픽 채널의 통신 품질을 모니터링하는 제1수단으로서, 상기 제1트래픽 채널을 통해 제1이동국이 통신하며 상기 제1트래픽 채널은 최소한 제1주파수 및 제1타임 슬롯을 갖는 제1수단;

   제2캡슐을 통해 상기 제1트래픽 채널의 상기 통신 품질을 모니터링하는 제2수단 및;

   상기 제1 및 상기 제2수단에 응답하여, 상기 트래픽 채널의 제1주파수 및 제1타임 슬롯을 유지하면서 상기 제1캡슐로부터 상기 제2캡슐로 상기 제1이동국에 대한 트래픽 채널의 지정을 모니터링하고 절환하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 최소한 제1캡슐은 상기 기지국이 BCCH를 서비스 불가 영역에 제공할 수 없을 때, 상기 제1지리학적 영역의 상기 서비스 불가 영역에 대해 BCCH를 선택적으로 제공하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.