KR19990016056A - 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의기지국 접속 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 이동통신 시스템에서의 전용 채널을 할당받기 위한 단말국의 기지국 접속 방법에 관한 것이다. 종래에는 접속 메시지를 송출에 필요한 송출 전력으로 인한 접속 채널의 간섭 문제를 최소화하기 위해 초기에 가능한 한 최소 전력으로 접속 메시지를 송출하고 기지국으로 부터 응답을 받지 못하는 경우마다 송출 전력을 증가시켜 접속 메시지를 재송출하는 방법을 사용하였다. 이 경우 기지국으로 부터 응답을 받지 못할 때마다 송출 전력을 증가시키므로 인해 자원이 낭비되는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 이유를 충돌에 의한 것인지 또는 낮은 송출 전력에 의한 것인지 단순화시키고, 이에 따라 해당 원인별로 처리 방법을 달리하므로써 자원의 낭비 및 간섭의 영향을 최소화 할 수 있는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법이 제시된다.

Description

코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법

본 발명은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access ;이하 CDMA라 함) 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 실제적인 통신 서비스는 단말국이 기지국으로부터 전용 채널을 할당받은 후 수행된다. 기지국으로부터 전용 채널을 할당받기 위해 단말국은 접속 메시지를 기지국으로 송출한다. 그러나 이동통신 시스템에서는 접속 메시지를 송출하려는 단말국이 다른 단말국의 접속 메시지 송출 상황을 알 수 없기 때문에 임의적으로 송출하게 되고 결국, 단말국이 접속 메시지를 송출할 때 다른 단말국들도 동시에 접속 메시지를 송출하게 되어 이때 송출된 접속 메시지는 서로 충돌하게 되 이를 수신한 기지국은 각각의 메시지를 구별할 수 없게 되는 문제점이 있다.

단말국이 송출한 접속 메시지가 충돌한 경우, 단말국은 접속 메시지의 충돌 확인 후 임의의 시간동안 대기한 후 기지국으로 다시 접속 메시지를 재송출한다. 이와 같이 각 단말국이 각기 다른 임의의 시간 동안 대기하여 충돌한 메시지를 재송출하는 접속 방법을 알로하(Additive Links On-line Hawaii Area ;ALOHA) 또는 슬롯티드 알로하(Slotted ALOHA) 접속 방법이라 한다.

이동통신 시스템의 여러 방식 중에서 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access ; 이하 FDMA라 함) 또는 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access ; 이하 TDMA라 함) 방식에 슬롯티드 알로하 접속 방법을 적용하여 전용 채널을 할당받도록 하는 경우에는 별도의 접속 채널을 따로 구성하기 때문에 다른 채널과의 간섭 문제는 고려할 필요가 없다. 그러나 CDMA 방식의 이동통신 시스템은 FDMA나 TDMA와는 달리 주어진 주파수 자원을 전부 사용하며 채널을 구별하기 위해 서로 상관성이 없는 특수한 의사 잡음 코드(Pseudo-Noise Code ;이하 PN 코드라 함)를 이용한다. PN 코드를 이용한 통신 방식에서, PN 코드로 변조된 신호가 무선 구간을 통해 기지국으로 수신되면 기지국은 단말국이 신호를 확산 변조할 때 사용한 것과 동일한 PN 코드로 수신한 신호를 복조하여 원래 단말국이 전송하고자 하는 정보를 획득한다. 이때 다른 PN 코드로 변조된 신호 즉, 다른 채널의 정보는 복조 과정 중 백색 잡음과 같은 역할을 수행한다. 결국 CDMA 방식의 이동통신 시스템은 각기 다른 PN 코드를 사용하여 채널을 구별할 수는 있지만 동일한 주파수 대역을 사용하기 때문에 다른 채널과의 간섭을 초래하게 된다.

따라서 CDMA 방식의 이동통신 시스템에 슬롯티드 알로하 접속 방법을 적용하여 전용 채널을 할당받도록 하는 경우, 물리적으로 구별할 수 있는 별도의 접속 채널을 구성하지 않고 특정 PN 코드를 이용하게 되므로 다른 채널에의 간섭에 대해 효과적으로 대처하지 못하면 전체 시스템 용량이 저하되게 된다. 할당받은 전용 채널은 채널을 유지하는 동안 지속적으로 전력 제어 절차를 수행함으로써 채널 간에 간섭에 의한 영향을 최소화할 수 있지만, 접속 채널은 여러 단말국들이 필요할 때마다 순간적으로 사용하기 때문에 전력 제어 절차를 적용할 방법이 없다. 즉, FDMA나 TDMA방식의 이동통신 시스템에서는 접속 채널이 다른 채널에 대해 간섭을 끼치지 않으므로 접속 메시지를 최대 출력으로 송출해도 다른 채널에 큰 영향을 끼치지 않고 기지국으로부터 응답을 받을 수 있으므로 송출 전력에 의한 간섭 문제는 고려하지 않아도 된다. 그러나 CDMA방식의 이동통신 시스템에서는 최대 출력으로 접속 메시지를 송출하는 경우, 접속 채널이 다른 채널에 대해 간섭을 끼치게 됨으로 접속 메시지의 송출 전력은 심각한 문제가 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 CDMA 방식의 이동통신 시스템에서 전용 채널을 할당 받기 위해 다음과 같은 접속 방법을 사용하였다. 즉, 접속 채널에 의한 간섭을 최소화하기 위해 초기에 가능한 한 최소의 전력으로 접속 메시지를 송출하고 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 경우마다 조금씩 전력을 증가시켜 접속 메시지를 재송출하는 방법과 충돌에 의한 접속 메시지 재전송 횟수를 가능한 한 줄이는 방법을 사용하였다. 초기에 가능한 한 최소의 전력으로 접속 메시지를 송출하는 이유는, 단말국이 접속 메시지를 송출하기 위한 적정 송출 전력을 결정할 방법이 없기 때문이다. 또한 기지국으로부터 응답을 받지 못할 때 조금씩 송출 전력을 증가시키는 이유는, 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 원인이 단말국이 송출한 접속 메시지가 다른 단말국의 접속 메시지와 충돌하였기 때문이 아니라 단지 단말국의 접속 메시지 송출 전력이 감지 가능 전력 세기에 미치지 못했기 때문이며, 이를 다른 채널에 대한 간섭의 영향을 최소화하면서 해결하기 위해 조금씩 송출 전력을 증가시키는 것이다. 즉, 충돌에 의한 재전송 횟수를 줄이고 동시에 재전송시 충돌에 의한 원인 이외에 낮은 송출 전력이 원인이 되는 경우도 고려하여 송출 전력을 조금씩 높이는 방법을 병행하여 접속 메시지를 송출함으로써 간섭의 영향을 최소화하고자 하였다.

그러나 다음과 같은 경우에는 송출 전력을 조금씩 높이는 방법이 오히려 문제가 된다. 첫째, 다른 단말국의 전용 채널 점유에 의한 간섭 문제를 고려하지 않아도 되는 경우부터 살펴보자. 단말국이 접속 메시지를 송출하려는 시점에 단말국이 기지국의 거리에 따른 적절한 송출 전력으로 접속 메시지를 송출하면 기지국으로부터 응답을 받을 수 있는데, 기지국으로부터 응답을 받지 못한다면 이는 송출한 접속 메시지가 다른 단말국의 접속 메시지와 충돌하였기 때문이라고 단정할 수 있다. 이 때는 송출 전력은 고정시키고 임의의 지연 시간 동안 대기한 후, 다시 접속 메시지를 송출함으로써 문제를 해결할 수 있다. 그러므로 기지국으로부터 응답을 받지 못했다고 단순히 송출 전력을 높이는 방법은 간섭 및 자원의 낭비를 초래하게 된다.

또한 적절한 송출 전력을 결정할 때 단말국과 기지국간의 거리에 의한 감쇄 영향을 지속적으로 고려하지 못한다면 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 이유가 송출한 접속 메시지가 다른 단말국의 접속 메시지와 충돌하였기 때문이라고 단정할 수 없게 된다. 종래의 접속 방법은 기지국의 송출 전력을 수신하여 수신 전력의 세기로 기지국과 단말국 사이의 거리를 추정하고 이를 이용하지만 단지 접속 메시지를 연속하여 보낼 때 최초의 경우에만 사용하고 단말국이 계속적으로 움직이는 상황에서는 단말국과 기지국 사이의 거리를 지속적으로 고려하지 않는다. 또한 충돌은 없지만 접속 메시지를 송출 할 때 송출 전력의 세기가 크지 못하여 기지국의 응답을 받지 못하는 경우, 최초 송출 전력으로부터 기지국이 감지할 때까지 계속적으로 전력을 높이는 방법을 사용하기 때문에 만약 계속적으로 단말국이 기지국으로부터 멀어진다면 기지국의 응답을 받는데 많은 시간이 소요되게 된다.

이와 같이 다른 단말국의 전용 채널 점유에 의한 간섭 문제를 고려하지 않을 때 기지국과 단말국 사이의 거리를 지속적으로 고려하여 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 이유를 충돌에 의한 것이라고 단순화 시킬 수 있는 방법이 필요하다.

둘째, 거리에 따른 감쇄 문제를 해결하여도 기지국 입장에서의 수신 전력 문제를 고려하지 않으면 문제가 발생하게 된다. 예를 들어 기지국에 근접한 단말국과 멀리 떨어져 있는 단말국이 있는 경우, 두 단말국이 동일한 단계에서 동일한 전력으로 접속 메시지를 송출한다면 기지국에 근접한 단말국이 멀리 떨어진 단말국보다 일반적으로 높은 전력으로 기지국으로 수신되기 때문에 우월한 입장에 놓이게 된다. 즉, 기지국에 근접한 단말국이 송출한 접속 메시지와 멀리 떨어진 단말국이 송출한 접속 메시지의 수신 전력은 동일하지 않게 된다. 결국 수신 전력이 동일하지 않게 되며 두 단말국은 동등한 위치에서 경쟁할 수 없게 된다. 그러므로 단말국이 송출한 접속 메시지의 수신 전력을 동일하게 만들 수 있는 방법이 필요하다.

셋째, 단말국과 기지국의 거리 문제는 해결되었다고 가정하고 다른 단말국의 전용 채널 점유에 의한 간섭 문제를 고려해야 하는 경우를 살펴보자. 단말국이 접속 메시지를 송출하려는 시점에 다른 단말국의 전용 채널 점유에 의한 간섭을 고려하여 접속 메시지를 전송하면 기지국으로부터 응답을 받을 수 있으며, 기지국으로부터 응답을 받지 못한다면 이는 송출한 접속 메시지가 다른 단말국의 접속 메시지와 충돌하였기 때문이라고 단정할 수 있다. 그러므로 기지국으로부터 응답을 받지 못했다고 단순히 송출 전력을 높이는 방법은 자원을 낭비를 초래한다. 그러므로 다른 단말국의 전용 채널 점유에 의한 간섭 문제를 고려하여 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 이유를 단순화 시킬 수 있는 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명은 단말국이 전용 채널을 할당 받기 위해 기지국으로 송출한 접속 메시지에 대해 기지국으로부터 응답을 받지 못하는 이유를 충돌에 의한 것인지 또는 낮은 송출 전력에 의한 것인지 구별하여 해당 원인별로 적절한 처리 방법을 적용하고 동시에 간섭의 영향을 최소화할 수 있는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법은 접속 절차 수행 타이머를 구동하는 단계와, 제 1 메시지 설정 단계와, 반복 변수를 0으로 설정하는 단계와, 제 1 송출 전력으로 송출 채널을 통해 메시지를 송출하는 단계와, 기지국 응답 대기 타이머를 구동하는 단계와, 상기 송출한 접속 메시지에 대해 기지국의 응답이 수신되었는지 판단하는 단계와, 상기 기지국의 응답 수신 여부 판단 결과 기지국으로부터 응답이 수신된 경우 최근 성공 송출 전력을 갱신하고 접속 절차를 종료하는 단계와, 상기 기지국의 응답 수신 여부 판단 결과 기지국으로부터 응답이 수신되지 않은 경우 기지국 응답 대기 타이머의 해제 여부를 판단하는 단계와, 상기 기지국 응답 대기 타이머의 해제 여부 판단 결과 기지국 응답 대기 타이머가 해제되지 않은 경우 기지국의 응답 수신 여부를 판단하는 단계로 진행하는 단계와, 상기 기지국 응답 재기 타이머의 해제 여부 판단 결과 기지국 응답 대기 타이머가 해제된 경우 반복 변수를 증가시키는 단계와, 접속 절차의 수행 원인이 발/착신인지 기타 원인인지 판단하는 단계와, 상기 접속 절차의 수행 원인 판단 결과 발/착신이 원인인 경우 발/착신에 의한 접속 절차를 수행하는 단계와, 상기 접속 절차의 수행 원인 판단 결과 기타의 원인인 경우 기타 원인에 의한 접속 절차를 수행하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 기지국과 단말국간의 거리에 따른 수신 전력을 나타낸 그래프.

도 2(a) 및 2(b)는 단말국이 기지국으로부터 멀어지는 경우 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프.

도 3(a) 및 3(b)는 단말국이 기지국으로 접근하는 경우 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프.

도 4(a) 및 4(b)는 기준 거리 설정에 따른 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프.

도 5(a) 및 5(b)는 전용 채널 점유 상황에 따른 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프.

도 6은 접속 메시지 충돌에 따른 단말국의 재송출 전력을 나타낸 그래프.

도 7은 특정 접속 채널을 할당받기 위한 위치 등록 흐름도.

도 8은 본 발명에 따른 전용 채널을 할당 받기 위한 접속 절차를 나타낸 흐름도.

도 9(a) 및 9(b)는 접속 원인에 따른 송출 전력의 세기를 나타낸 그래프.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 기지국 12 : 제 1 단말국

13 : 제 2 단말국 14a : 제 1 단말국의 송출 전력

14b : 제 2 단말국의 송출 전력

15a : 제 1 단말국에 대한 기지국의 수신전력

15b : 제 2 단말국에 대한 기지국의 수신 전력

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 기지국과 단말국간의 거리에 따른 수신 전력을 나타낸 그래프이다. 제 1 단말국(12) 및 제 2 단말국(13)이 기지국(11)로부터 각각 d 및 2d의 거리 만큼 떨어져 있는 경우, 제 1 단말국(12) 및 제 2 단말국(13)은 동일한 세기의 송출 전력(14a 및 14b)으로 접속 메시지를 송출할 수 있다. 이때, 거리에 따른 감쇄분을 고려하면 제 1 단말국(12)에 대한 기지국 수신 전력(15a)은 제 1 단말국(12)에 비해 기지국(11)으로부터 두 배 떨어져 있는 제 2 단말국(13)의 기지국 수신 전력(15b)의 두 배가 된다. 즉, 단말국이 송출한 접속 메시지의 전력은 거리의 제곱에 비례하여 감쇄하게 된다. 단말국은 거리 측정 장치에 의해서 기지국과 어느 정도 떨어져 있는지 파악하여 실제 송출 전력에 거리에 따른 감쇄분을 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

이때 감쇄 변수는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타내어 진다.

[수학식 1]에 의해 단말국은 어느 정도의 송출 전력이면 기지국이 접속 메시지를 수신할 수 있는지 판단할 수 있게 된다. 이때 단말국이 거리에 따른 감쇄분을 고려한 실제 송출 전력으로 접속 메시지를 송출하면 그렇지 않은 경우에 비해 기지국이 접속 메시지를 수신할 성공 가능성을 높이고 간섭을 최소화할 수 있게 된다. 즉, 단말국이 기지국과 근접한 거리에 있는 경우(제 1 단말국의 경우) 접속 메시지를 송출할 때 그만큼 작은 출력으로 접속 메시지를 송출하여도 기지국은 접속 메시지를 수신할 수 있게 되어 채널 간의 간섭을 최소화 할 수 있다. 또한 단말국이 기지국과 멀리 떨어져 있는 경우(제 2 단말국의 경우), 접속 메시지를 송출할 때 거리를 고려하여 큰 출력으로 접속 메시지를 송출하게 되므로 기지국은 접속 메시지를 수신할 수 있게 되어 성공 가능성을 높일 수 있다.

도 2(a) 및 2(b)는 단말국이 기지국으로부터 멀어지는 경우 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 2(a)는 거리에 따른 감쇄분을 고려하기 이전, 단말국이 기지국으로부터 멀어지는 경우 단말국의 송출 전력을 나타낸다. 단말국이 기지국으로부터 멀어지는 경우, 최초 접속 메시지를 기지국이 수신하지 못하면 단말국은 송출 전력을 높이기 위해 거리에 따른 감쇄를 고려하지 않은 일정한 증분(23)으로 무조건 송출 전력을 높여(21a 내지 21d) 접속 메시지를 송출한다. 이때 단말국이 기지국으로부터 점점 멀어지고 있기 때문에 거리에 따른 감쇄분을 충분히 고려하지 않으면 단말국의 필요 전력(22)에 송출 전력이 미치지 못하게 되어 기지국이 접속 메시지를 수신하지 못하는 결과를 초래한다.

도 2(b)는 거리에 따른 감쇄분을 고려한 이후, 단말국이 기지국으로부터 멀어지는 경우 단말국의 송출전력을 나타낸다. 처음의 송출 전력(24a)에 의해 기지국이 접속 메시지를 수신하지 못한 경우, 거리에 의한 감쇄를 고려한 후의 증분(26)만큼 증가된 송출 전력(24b)으로 접속 메시지를 송출할 수 있다. 이에 따라 단말국이 필료로 하는 전력(25)만큼 송출 전력을 증가시킬 수 있게 된다. 결국 감쇄분을 고려한 결과 기지국이 접속 메시지를 수신할 가능성이 높아지게 된다.

도 3(a) 및 3(b)는 단말국이 기지국으로 접근하는 경우 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 3(a)는 거리에 따른 감쇄분을 고려하기 이전, 단말국이 기지국으로 접근하는 경우 단말국의 송출 전력을 나타낸다. 최초 접속 메시지를 기지국이 수신하지 못하면 무조건 송출 전력을 높여 처음의 송출 전력(31a)로부터 거리에 따른 감쇄를 고려하지 않은 일정한 증분(33)만큼 증가된 송출 전력(31b 내지 31f)으로 접속 메시지를 송출한다. 그러나 거리에 따른 감쇄를 고려하지 않았기 때문에 실제 송출 전력이 단말국의 필요 전력(32)보다 작거나 커지게 된다. 또한 단말국이 기지국으로 접근하고 있기 때문에 무조건 송출 전력을 높여 접속 메시지를 송출하게 되면 채널간의 간섭이 커지게 되고(31d 내지 31f) 전체 시스템의 성능을 약화 된다.

도 3(b)는 거리에 따른 감쇄분을 고려한 이후, 단말국이 기지국으로 접근하는 경우 단말국의 송출 전력을 나타낸다. 단말국이 접속 메시지를 송출할 때마다 [수학식 1]과 같이 거리에 따른 감쇄분을 고려하므로써 단말국이 필요로 하는 전력(35)을 알 수 있게 되고 이에 따라 실제 송출 전력(34a 내지 34f)이 결정된다. 이와 같이, 접속 메시지를 송신하는 경우마다 거리에 따른 감쇄분을 지속적으로 고려하면 그렇지 않은 경우보다 기지국이 접속 메시지를 수신할 성공 가능성을 더욱 높이고 간섭도 최소화할 수 있게 된다.

도 4(a) 및 4(b)는 기준 거리 설정에 따른 단말국 송출 전력을 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 4(a)는 기준 거리 설정 이전 단말국의 송출 전력를 나타낸다. 제 1 단말국(42)은 기지국(41)에 근접해 있고 제 2 단말국(43)은 기지국과 멀리 떨어져 있다고 할 때, 동일 단계에서 제 1 단말국(42)의 송출 전력(45a)과 제 2 단말국(43)이 송출 전력(45)으로 접속 메시지를 송출하면, 단말국(42 및 43)의 송출 전력이 동일함에도 불구하고 제 1 단말국(42)에 의한 수신 전력(44a)과 제 2 단말국(43)에 의한 수신 전력(44b)은 달라지게 된다. 결국 제 1 단말국(42)은 제 2 단말국(43)보다 우월한 위치에 놓이게 되며 단말국이 기지국과의 거리에 상관없이 동등한 권리를 갖기 위해서는 기준 거리를 설정하여 실제 송출 전력을 계산해야 한다.

도 4(b)는 기준 거리 설정 이후 단말국의 송출 전력을 나타낸다. 단말국이 기지국과의 거리에 무관하게 동등한 권리를 갖기 위해서는 다음의 [수학식 3]과 같이 기준거리를 반영하여 실제 송출 전력을 결정해야 한다.

이때, 감쇄 변수는 다음의 [수학식 4]과 같다.

[수학식 3]에서 부호는 기준 거리와 기지국과 단말국간의 거리의 고려하여 다음과 같이 결정한다.

+ : 기준 거리 기지국과 단말국간의 거리

- : 기준 거리 기지국과 단말국간의 거리

기준 거리에 위치하는 단말국을 제 1 단말국(42)이라고 가정하면, 제 2 단말국(43)은 제 1 단말국(42)에 비해 기지국(41)으로부터 멀리 떨어져 있으므로, 제 1 단말국의 송출 전력(47a)보다 높은 송출 전력(47b)으로 접속 메시지를 송출한다. 이에 따라 기지국(41)에서 수신한 제 1 단말국에 대한 수신 전력(46a)과 제 2 단말국의 수신 전력(46b)을 동일하게 되어 제 2 단말국(43)은 마치 제 1 단말국(42)과 동일한 곳에 위치한 것과 같은 효과를 얻게 된다. 결국, 기지국의 수신 전력 측면에서 제 1 단말국(42)과 제 2 단말국(43)은 동등한 권리를 갖게 된다. 기준 거리는 시스템 관리자가 방송 정보를 통해 해당 셀 내에 존재하는 단말국에게 통보하며 그 값에 따라 전체 시스템 성능에 결정되므로 주의하여 선정해야 한다. 즉, 기준 거리를 멀리 하게 되면 송출 전력은 낮게 하므로써 간섭은 낮아지게 되나 성공 확률은 떨어지게 되고 기준 거리를 가까이 하게 되면 송툴 전력은 높게 하므로써 성공 확률은 높아지지만 간섭은 커지게 된다.

도 5(a) 및 5(b)는 전용 채널 점유 상황에 따른 단말국 송출 전력 예시도이다.

도 5(a)는 전용 채널 점유 상황을 고려하기 이전의 단말국의 송출 전력을 나타낸다. 접속 메시지를 송출할 때 단말국이 움직이지 않고 즉, 움직임에 따른 거리 감쇄 효과를 무시할 수 있고 사용중인 전용 채널이 많지 않다고 가정한다. 단말국이 접속 메시지를 송출하여 기지국으로부터 접속 메시지 수신 응답을 받지 못하면 무조건 처음의 송출 전력(51a)으로부터 일정한 증분(53)만큼 송출 전력을 증가시키게 된다. 이 경우 전용 채널 점유 상화을 고려한 단말국의 필요 전력(52)보다 송출 전력(51b 및 51c)의 크기가 크므로 채널간 간섭이 증가하게 된다. 또한 단말국이 접속 메시지를 송출할 때, 단말국이 움직이지 않고 사용중인 전용 채널이 매우 많다고 가정한다. 이때 단말국은 최초 송출 전력(51d)으로부터 사용 중인 전용 채널에 의한 간섭 효과를 무시할 수 있는 송출 전력까지 전력을 증가시키게 된다. 이렇게 일정 증분(53)만큼 증가된 송출 전력(51e 내지 51g)을 이용하여 접속 메시지를 송출하는 경우 기지국으로부터 응답을 받는데 걸리는 시간이 대단히 많이 걸리게 된다.

도 5(b)는 전용 채널 점유 상황을 고려한 이후의 단말국의 송출 전력을 나타낸다.

전용 채널 점유 상황을 고려하지 않은 경우 채널간의 간섭이 증가하고 기지국으로부터의 응답 시간이 많이 소요되는 문제점을 해결하기 위해 기지국은 페이징 채널로 현재 기지국 내의 전용 채널 점유도를 방송한다. 이를 수신한 단말국은 실제 송출 전력을 결정함에 있어 전용 채널 점유 상황을 다음의 [수학식 5]을 이용하여 결정한다.

전용 채널 점유 상황에 의한 교정값은 단말국이 접속 메시지를 송출할 때 전용 채널의 점유에 따른 간섭의 영향을 무시할 수 있도록 적정한 전력으로 송출하기 위한 것이다. 접속 메시지를 송출하려는 단말국은 수시로 방송되는 기지국의 방송 정보를 통해 전송되는 전용 채널 점유 상황을 파악하여 이를 바탕으로 다음의 [수학식 6]과 같이 전용 채널 점유 상황에 의한 교정값을 계산하며 이를 [수학식 5]에 반영하여 실제 송출 전력을 얻는다.

+ : 기준 전용 채널 점유도 현재 전용 채널 점유도

- : 기준 전용 채널 점유도 현재 전용 채널 점유도

[수학식 5]를 이용하면 접속 메시지 송출 시점에서 전용 채널 점유 상황을 고려한 단말국의 필요 전력(55)을 알 수 있으므로, 전용 채널에 의한 간섭이 크지 않는 경우에는 송출 전력(54a 내지 54c)과 같이 송출 전력을 낮추어 접속 메시지에 의한 간섭을 더 크게 줄일 수 있게 되며 전용 채널에 의한 간섭이 클 경우엔 송출 전력(54d 내지 54f)과 같이 송출 전력을 높이므로써 성공 가능성을 높여 빠른 시간 내에 응답을 얻을 수 있게 된다.

도 6은 접속 메시지 충돌에 따른 단말국의 재송출 전력 예시도이다.

본 발명에 의해 단말국은 송출한 접속 메시지에 대한 기지국으로부터의 응답을 수신하지 못한 경우 그 원인을 전력 문제는 제외하고 순수한 접속 메시지간의 충돌 문제로 단순화 시킬 수 있게 된다. 단말국이 동일 시간에 같은 수신 전력(61 및 63)이 되도록 접속 메시지를 송출하여 접속 메시지가 다른 단말국의 접속 메시지와 충돌한 경우 단말국은 임의의 지연 시간(65)만큼 대기한 후 계산된 송출 전력(62 및 64)으로 다시 접속 메시지를 각각 송출한다. 이 경우 동일 시점에서 기지국으로 접속 메시지를 송출하였음에도 기지국으로부터 응답을 수신하지 못한 단말국은 가능한 한 각기 다른 임의의 지연 시간을 대기한 후, 접속 메시지를 재송출하여야 한다. 또한 단말국이 송출한 접속 메시지 간의 충돌 가능성을 낮추기 위해, 단말국이 기지국으로부터 사용할 접속 채널을 할당받도록 하는 접속 채널에 대한 임의화를 수행한다. 이를 위해 단말국은 기지국 내에 최초로 접속 메시지를 송출하는 경우 공통 접속 채널을 사용하고 최초로 송출한 접속 메시지에 의해 수행되는 위치 등록 절차를 통해 단말국은 기지국으로부터 이후 사용할 특정 접속 채널을 할당받는다. 특정 접속 채널을 할당받은 단말국은 현재 기지국의 서비스 영역 내에서는 모든 접속 메시지를 할당받은 접속 채널을 이용하여 송출한다. 접속 채널을 단말국으로 할당할 때, 기지국은 접속 채널마다 단말국이 공평하게 분산되도록 관리하여야 한다.

도 7은 특정 접속 채널을 할당받기 위한 위치 등록 흐름도이다. 먼저, 단말국(72)은 기지국(71)으로 공통 접속 채널을 이용하여 위치 등록 요청 메시지(701)를 송출한다. 위치 등록 요청 메시지(701)를 수신한 기지국(71)은 접속 채널의 상황을 고려하여 단말국이 공평하게 분산되도록 접속 채널을 결정한다. 기기국(71)은 위치 등록 수락 메시지(702)를 통해 결정된 특정 접속 채널을 단말국(72)으로 통보한다.

도 8은 본 발명에 따른 전용 채널을 할당 받기 위한 접속 절차를 나타낸 흐름도로서, 접속 원인에 따라 단말국의 접속 방법을 달리하고 단말국의 접속 메시지 송출 단계를 세 단계로 단순화시켜 접속 메시지를 송출하는 단계를 나타낸다.

먼저 단말국이 발/착신 또는 기타의 원인에 의해 접속 절차를 시작하게 되면, 접속 절차를 수행하게 되는 단말국은 먼저, 접속 절차 수행 타이머 T1200을 구동(801)한다. 접속 절차 수행 타이머 T1200은 접속 절차를 수행하는 전체 시간을 의미하며 기지국으로부터 방송 채널을 통해 받는다. 이후 단말국은 제 1 메시지 설정 과정(81)을 수행하며 그 구체적인 과정은 다음과 같다.

단말국은 초기 송출 전력이나 최근 성공 송출 전력을 바탕으로 상기 기술한 수학식을 이용하여 첫번째 송출 전력을 결정(802)한다. 최근 성공 송출 전력은 접속 절차를 수행하여 성공한 경우, 그때 단말국이 송출한 전력에서 전력 감쇄값만큼 뺀 송출 전력을 말한다. 단계(802)에서 송출 전력을 결정한 단말국은 할당받은 접속 채널이 존재하는지 판단(803)한다. 할당 받은 접속 채널이 존재하는지의 판단 결과 할당 받은 접속 채널이 존재하는 경우에는 접속 메시지의 송출 채널을 할당 받은 접속 채널로 설정(804)하고 단계(806)로 진행하여 반복변수 Cnt를 0으로 설정한다. 할당 받은 접속 채널이 존재하는지의 판단 결과 할당받은 접속 채널이 존재하지 않으면 접속 메시지의 송출 채널을 공통 접속 채널로 설정(805)한다.

제 1 메시지 설정 과정(81)을 수행한 후, 반복 변수 Cnt를 0으로 설정(806)하고 단계(802)에서 결정한 송출 전력으로 송출 채널을 통해 접속 메시지를 송출(807)한다. 접속 메시지를 송출한 단말국은 기지국 응답 대기 타이머 T1100을 구동(808)한다. 단말국은 송출한 접속 메시지에 대한 기지국의 응답이 도착하였는지 판단(809)한다. 만약 기지국 응답 대기 타이머 T1100가 해제되기 이전에 기지국으로부터 응답이 도착하면 최근 송출 전력에서 전력 감쇄값을 뺀 값으로 최근 성공 송출 전력을 갱신(810)한 후 접속 절차를 성공적으로 마무리(811) 하고 종료한다. 만약 기지국으로부터 응답이 도착하지 않으면, 단말국은 기지국 응답 대기 타이머 T1100이 해제되었는지 확인(812)한다. 기지국 응답 대기 타이머 해제 여부 판단 결과 기지국 응답 대기 타이머가 해제되지 않은 경우에는 단계(809)로 진행하여 기지국 응답 대기 타이머가 해제될 때까지 기지국의 응답을 기다린다. 기지국 응답 대기 타이머의 해제 여부 판단 결과 기지국으로부터 응답이 도착하지 않고 기지국 응답 대기 타이머 T1100이 해제된 경우, 단말국은 반복 변수 Cnt를 1 증가(813)시킨다. 이후 단말국은 접속 절차의 수행 원인이 발/착신이지 또는 기타 원인인지를 판별(814)한다. 접속 절차 수행 원인이 발/착신인 경우에는 발/착신에 의한 접속 절차를 수행하고 기타 원인인 경우에는 기타 원인에 의한 접속 절차를 수행한다.

발/착신에 의한 접속 절차 수행 과정은 다음과 같다. 먼저, 단말국은 반복 변수 Cnt가 1인지 확인(815) 한다. 반복 변수의 확인 결과 반복 변수 Cnt가 1인 경우, 단말국은 1차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(82)을 수행한다. 반복 변수 확인 결과 반복 변수 Cnt가 1이 아닌 경우에는 반복 변수의 값이 2인지 확인한다. 반복 변수의 확인 결과 반복 변수 Cnt의 값이 2인 경우에는 2차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(83)을 수행하고 반복 변수 Cnt의 값이 2가 아닌 경우에는 접속 절차 수행 타이머 T1200의 해제 여부를 판단(823)한다. 접속 절차 수행 타이머 T1200가 해제된 경우 접속 절차는 실패한 것으로 접속 절차를 종료한다. 접속 절차 수행 타이머 T1200의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머 T1200가 해제 되지 않은 경우에는 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(84)을 수행한다.

이때 1차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(82)는 다음과 같다. 먼저 단말국은 첫 번째 지연 시간을 생성(816)하고 송출 전력을 두 번째 전력으로 변경(817)한다. 이후 단말국은 단계(816)에서 생성한 첫 번째 지연 시간 동안 대기(818)한 후, 접속 메시지를 송출하는 단계(807)로 진행하여 반복 수행한다.

또한 2차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(83)는 다음과 같다. 먼저 단말국은 두 번째 지연 시간을 생성(820)하고 송출 전력을 상기 수학식에 의해 세 번째 송출 전력으로 변경(821)한다. 이후 단말국은 단계(820)에서 생성한 두 번째 지연 시간 동안 대기(822)한 후 접속 메시지를 송출하는 단계(807)로 진행하여 반복 수행한다.

마지막으로 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(84)는 다음과 같다. 단계(823)에서 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머 T1200이 해제되지 않은 경우 단말국은 반복 지연 시간을 생성(824)한다. 이후 단말국은 단계(824)에서 생성한 반복 지연 시간 동안 대기(825)한 후, 반복 변수 Cnt의 값을 0으로 설정하는 단계(806)로 진행하여 반복 수행한다.

접속 절차의 수행 원인이 기타의 원인인 경우의 접속 절차 수행 과정은 다음과 같다. 단말국은 먼저 반복 변수 Cnt가 1인지 확인(826) 한다. 반복 변수의 확인 결과 반복 변수 Cnt가 1이라 판단된 경우에는 일반 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(85)를 수행한다. 반복 변수의 확인 결과 반복 변수 Cnt의 값이 1이 아닌 경우에는 접속 절차 수행 타이머 T1200의 해제 여부를 판단한다. 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머 T1220이 해제되지 않은 경우 단말국은 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(86)를 수행하고 접속 절차 수행 타이머 T1200이 해제된 경우에는 접속 절차를 종료한다.

이때 일반 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(85)은 다음과 같다. 먼저, 단말국은 일반 지연 시간을 생성(827)하고 송출 전력을 상기 수학식에 의해 두 번째 송출 전력으로 변경(828)한다. 이후 단말국은 단계(827)에서 생성한 일반 지연 시간 동안 대기(829)한 후, 단계(807)로 진행하여 반복 수행한다.

또한 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정(86)은 다음과 같다. 단계(830)에서 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머 T1200이 해제되지 않은 경우, 단말국은 반복 지연 시간을 생성(831)한다. 이후 단말국은 단계(831)에서 생성한 반복 지연 시간 동안 대기(833)한 후, 단계(806)으로 진행하여 반복 수행한다.

이와 같이, 접속 절차의 수행 원인에 따라 발/착신이 원인인 경우에는 세 번의 송출을 반복하고 기타의 원인일 경우에는 두 번의 송출을 반복하여 접속 메시지를 송출한다. 또한 기지국은 단말국의 접속 절차 수행 지속 시간 및 사용할 송출 전력을 방송하고, 단말국은 접속 메시지를 전송할 때 방송 채널을 통해 기지국으로부터 수신한 초기 송출 전력 및 전용 채널 점유 상황을 이용하여 접속 메시지를 송출할 수 있다. 더욱이 접속 절차 수행 지속 시간 동안만 기지국으로투터 응답을 수신할 때까지 계속하여 접속 절차를 수행하므로써 접속 메시지간 충돌 가능성을 낮출 수있다.

도 9(a) 및 9(b)는 접속 원인에 따른 송출 전력의 세기를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 9(a)는 발/착신에 의한 송출 전력을 나타낸다. 접속 메시지는 세 번의 반복 송출(91, 92 및 93)로 이루어져 있다. 세 번의 반복 송출에 있어, 송출 전력 증가분(96)은 매번, 상기 수학식에 의해 결정된 값이다.

도 9(b)는 기타 원인에 의한 송출 전력을 나타낸다. 접속 메시지는 두 번(94 및 95) 반복 송출로 이루어져 있으며, 이러한 접속 메시지의 반복 송출은 접속 절차 수행 타이머 T1200 동안만 이루어 진다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 접속 원인에 따라 단말국의 접속 방법을 달리하고 단말국의 접속 메시지 송출 단계를 세 단계로 단순화시킴으로써 빠른 응답 속도를 얻게 하며, 기준 거리 개념을 도입하여 단말국이 송출한 접속 메시지의 송출 단계가 동일할 때 기지국 입장에서 수신 전력의 세기도 동일하도록 함으로써 모든 단말국이 전력 측면에서도 동등한 권리를 갖도록 하였다. 또한 단말국간의 거리에 따른 전력 감쇄 및 전용 채널 점유 상황을 단말국의 송출 전력 결정에 지속적으로 반영함으로써 접속 채널이 타 채널에 미치는 간섭의 영향을 최소화할 수 있고 메시지 송출시 동시에 송출된 접속 메시지간의 충돌을 예방하기 위해 최초 접속 시도 이후부터 기지국으로부터 할당받은 각기 다른 접속 채널을 이용하며, 접속 메시지 충돌시 임의의 지연 시간을 삽입하여 임의의 시간에 접속 메시지를 송출하도록 함으로써 메시지 간의 충돌 가능성을 낮출 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (15)

1. 접속 절차 수행 타이머를 구동하는 단계와,

   제 1 메시지 설정 과정을 수행하는 단계와,

   반복 변수를 0으로 설정하는 단계와,

   송출 채널을 통해 접속 메시지를 송출하는 단계와,

   기지국 응답 대기 타이머를 구동하는 단계와,

   상기 송출한 접속 메시지에 대해 기지국의 응답이 수신되었는지 판단하는 단계와,

   상기 기지국의 응답 수신 여부 판단 결과 기지국으로부터 응답이 수신된 경우 최근 성공 송출 전력을 갱신하고 접속 절차를 종료하는 단계와,

   상기 기지국의 응답 수신 여부 판단 결과 기지국으로부터 응답이 수신되지 않은 경우 기지국 응답 대기 타이머의 해제 여부를 판단하는 단계와,

   상기 기지국 응답 대기 타이머의 해제 여부 판단 결과 기지국 응답 대기 타이머가 해제되지 않은 경우 기지국의 응답 수신 여부를 판단하는 단계로 진행하는 단계와,

   상기 기지국 응답 재기 타이머의 해제 여부 판단 결과 기지국 응답 대기 타이머가 해제된 경우 반복 변수를 증가시키는 단계와,

   접속 절차의 수행 원인이 발/착신인지 기타 원인인지 판단하는 단계와,

   상기 접속 절차의 수행 원인 판단 결과 발/착신이 원인인 경우 발/착신에 의한 접속 절차를 수행하는 단계와,

   상기 접속 절차의 수행 원인 판단 결과 기타의 원인인 경우 기타 원인에 의한 접속 절차를 수행하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 메시지 설정 과정은 제 1 송출 전력을 결정하는 단계와,

   할당 받은 접속 채널의 존재 여부를 판단하는 단계와,

   상기 할당 받은 접속 채널의 존재 여부 판단 결과 할당 받은 접속 채널이 존재할 경우 접속 메시지의 송출 채널을 할당 받은 접속 채널로 설정하고 기지국 응답 대기 타이머를 구동하는 단계와,

   상기 할당 받은 접속 채널의 존재 여부 판단 결과 할당 받은 접속 채널이 존재하지 않을 경우 접속 메시지의 송출 채널을 공통 접속 채널로 설정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발/착신에 의한 접속 절차 수행 과정은 반복 변수의 값이 1인지 판단하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 1인 경우 1차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정을 수행하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 1이 아닌 경우 반복 변수의 값이 2인지 판단하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 2인 경우 2차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정을 수행하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 2가 아닌 경우 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부를 판단하는 단계와,

   상시 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머가 해제되지 않은 경우 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정을 수행하는 단계와,

   상기 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머가 해제된 경우 발/착신에 의한 접속 절차를 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 1차 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정은 1차 지연을 생성하는 단계,

   제 2 송출 전력으로 송출 전력을 변경하는 단계,

   상기 1차 지연 시간 동안 대기한 후 상기 제 1 항의 접속 메시지 송출 단계로 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 2차 지연 생성 및 송출 메시지 변경 과정은 2차 지연을 생성하는 단계,

   제 3 송출 전력으로 송출 전력을 변경하는 단계,

   상기 2차 지연 시간 동안 대기한 후 상기 제 1 항의 접속 메시지 송출 단계로 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정은 반복 지연을 생성하는 단계,

   제 2 송출 전력을 전력 증가분만큼 증가시켜 송출 전력을 재설정하는 단계,

   상기 반복 지연 시간동안 대기한 후 상기 제 1 항의 반복 변수를 0으로 설정하는 단계로 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기타 원인에 의한 접속 절차 수행 과정은 반복 변수의 값이 1인지 판단하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 1인 경우 일반 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정을 수행하는 단계와,

   상기 반복 변수의 값이 1이 아닐 경우 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부를 판단하는 단계와,

   상기 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머가 해제된 경우 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정을 수행하는 단계와,

   상기 접속 절차 수행 타이머의 해제 여부 판단 결과 접속 절차 수행 타이머가 해제된 경우 기타 원인에 의한 접속 절차를 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 일반 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정은 일반 지연을 생성하는 단계,

   제 2 송출 전력으로 송출 전력을 변경하는 단계,

   상기 일반 지연 시간 동안 대기한 후 상기 제 1 항의 접속 메시지 송출 단계로 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 반복 지연 생성 및 송출 전력 변경 과정은 반복 지연을 생성하는 단계,

   제 2 송출 전력을 전력 증가분만큼 증가시켜 송출 전력을 재설정하는 단계,

   상기 반복 지연 시간동안 대기한 후 상기 제 1 항의 반복 변수를 0으로 설정하는 단계로 진행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 송출 전력은 거리에 따른 감쇄를 반영하여 다음의 수학식으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
11. 제 10 항이 있어서, 상기 감쇄 변수는 다음의 수학식으로 나타내어 지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 송출 전력은 기준 거리를 고려하여 다음의 수학식과 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.

    이때, 기지국과 단말국간의 거리가 기준거리보다 큰 경우는 양의 부호를, 기지국과 단말국간의 거리가 기준거리보다 작은 경우는 음의 부호를 선택함.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 감쇄 변수는 다음의 수학식으로 나타내어 지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 송출 전력은 채널 점유 상황을 고려하여 다음의 수학식과 같이 나타내어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.

    이때, 기준 전용 채널 점유도가 현재 전용 채널 점유도보다 작은 경우는 양의 부호를, 기준 전용 채널 점유도가 현재 전용 채널 점유도보다 큰 경우는 음의 부호를 선택함.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전용 채널 점유상황에 의한 교정값은 다음의 수학식으로 나타내어 지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템에서 단말국의 기지국 접속 방법.