KR19990043760A - 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽분배를 고려한 호 접속 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법에 관한 것이다.
CDMA 이동통신 시스템 마이크로 셀 환경에서는 셀의 서비스 영역이 작기 때문에 마이크로 셀들 간의 핸드오프가 빈번하게 발생되고, 이 때마다 핸드오프를 수행해야 하므로 호가 절단될 확률이 높으므로 서비스 품질을 떨어뜨리고 핸드오프를 처리하기 위한 기지국의 부하를 증대시켜 시스템 성능을 저하시킬 수 있다. 고속으로 움직이는 이동 단말의 경우에는 더 자주 핸드오프가 발생하기 때문에 더욱 심각한 문제를 일으킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 시스템내에서 사용 가능한 주파수들을 매크로 셀과 마이크로 셀에 대한 주파수 집합으로 구분한 후 매크로 셀에 마이크로 셀보다 높은 우선 순위를 부여하여 이동 단말이 우선적으로 매크로 셀에 접속하도록 하고, 일단 접속되면 기지국에서 이동 단말의 속도에 따라 호를 접속시키므로써 핸드오프 수를 줄이고 서비스 품질을 높일 수 있다.

Description

계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법
본 발명은 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 함) 이동통신 시스템의 성능 향상 방법에 관한 것으로, 특히 매크로 셀과 마이크로 셀을 중첩시킨 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법에 관한 것이다.
CDMA 이동 통신 시스템의 마이크로 셀 환경에서는 셀의 서비스 영역이 작기 때문에 마이크로 셀들 간의 핸드오프가 빈번하게 발생되고, 이 때마다 핸드오프를 수행해야 하므로 호가 절단될 확률이 높아 서비스 품질을 떨어뜨리고 핸드오프를 처리하기 위한 기지국의 부하를 증대시켜 시스템 성능을 저하시킬 수 있다. 고속으로 움직이는 이동 단말의 경우에는 더 자주 핸드오프가 발생하기 때문에 더욱 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 그러므로, 여러 개의 마이크로 셀들 위에 매크로 셀을 중첩시킨 계층 구조의 시스템 환경이 고안되었고, 이동 단말의 속도를 계산하여 핸드오프 시에 고속으로 이동하는 이동 단말에게는 매크로 셀의 주파수를 할당하는 방법과 같은 기술이 개발되었다.
따라서, 본 발명에서는 마이크로 셀과 매크로 셀을 중첩시킨 계층 구조를 이용하여 이동 단말이 호 접속을 위한 주파수들에게 우선 순위를 부여하여 순서대로 호 접속을 요구하게 하고 이동 단말의 속도와 통화중인 가입자 수에 따라 매크로 셀의 주파수를 가능한 많이 사용하게 하여 핸드오프 수를 줄이고 서비스 품질을 높이는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마이크로 셀과 매크로 셀이 중첩된 계층 구조의 기지국 환경에서 이동 단말에게 다양한 우선 순위가 부여된 호 접속을 위한 주파수 집합을 할당하여 호 접속 요구 시에 한 주파수로만으로 부하가 걸리지 않도록 균등하게 주파수를 이동 단말들에게 배분함으로써 셀의 트래픽 분배를 제어한다. 또한, 우선적으로 매크로 셀로 호 접속을 요구하도록 하여 고속으로 이동하는 이동 단말이나 통화 중인 이동 단말의 수가 적을 경우에 호 접속을 요구한 이동 단말에게 매크로 셀의 주파수를 사용하도록 하고, 매크로 셀의 신규호를 위한 주파수 채널을 사용할 수 없을 경우나 저속으로 이동하는 이동 단말에게는 마이크로 셀로 호 접속을 시도하도록 하여 마이크로 셀보다 서비스 영역이 넓은 매크로 셀의 주파수를 많은 이동 단말이 사용하게 함으로써 핸드오프 수를 줄인다.
도 1은 본 발명에 따른 계층 구조의 셀 구성 방법 및 주파수 집합 할당 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명에 따른 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
101 : 매크로 셀 102 : 마이크로 셀
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 계층 구조의 셀 구성 방법 및 주파수 집합 할당 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 하나의 매크로 셀(101)이 N개의 마이크로 셀(102)을 관장하게 되며, 이러한 매크로 셀(101)과 마이크로 셀들(102)이 서로 중첩되도록 형성된다.
이러한 계층 구조의 셀에서 주파수 집합 할당 및 구성 방법을 설명하면 다음과 같다. 전체 시스템에서 사용 가능한 주파수는 n개이고, 이 주파수들은 매크로 셀에 대한 주파수 집합 A와 마이크로 셀에 대한 주파수 집합 B로 구분된다. 이 두 주파수 집합들은 다시 이동 단말이 매크로 셀의 호 접속 시도가 가능한 주파수 집합 AA, 마이크로 셀의 호 접속 시도가 가능한 주파수 집합 BB와 호 접속은 하지 못하지만 트래픽을 위해서 사용되는 주파수 집합으로 나뉘어 진다. 매크로 셀들은 매크로 셀들에 대한 주파수 집합 A가 동일하게 할당되고, 마이크로 셀들은 마이크로 셀에 대한 주파수 집합 B가 할당되는데 트래픽 양이 많으면 주파수를 하나씩 더 추가하는 방법으로 할당된다.
이를 집합 기호를 사용하여 나타내면 다음과 같다.
시스템 전체 주파수 개수=n
시스템 전체 주파수 집합={F1, F2, F3,…, Fn}
매크로 셀의 주파수 집합 A={F1, F2, F3,…, Fm}
마이크로 셀의 주파수 집합 B={Fm+1, Fm+2,…, Fn}
매크로 셀의 주파수중 호접속 시도가 가능한 주파수 집합 AA={F1,…, Fi}
마이크로 셀의 주파수중 호접속 시도가 가능한 주파수 집합 BB={Fm+1,…, Fj}
이러한 호 접속 시도에 사용되는 주파수들의 우선 순위 부여 방법을 설명하면 다음과 같다. 이동 단말이 우선적으로 매크로 셀의 주파수를 사용하도록 하기 위하여 매크로 셀에 대한 주파수 집합 AA에 높은 우선 순위를 부여하고 마이크로 셀에 대한 주파수 집합 BB에는 매크로 셀보다 낮은 우선 순위를 주어 매크로 셀에 대한 주파수 개수와 마이크로 셀에 대한 주파수 개수가 각각 i와 j일 때 우선 순위가 부여되는 총 주파수 개수는 i+j가 되고 우선 순위 집합은 다음과 같다.
우선 순위 집합 = {AA, BB} = {F1, F2,…, Fi, Fm+1, Fm+2,…, Fm+j}
모든 이동 단말에 위의 우선 순위 집합을 할당하면 우선 순위가 높은 주파수에 병목 현상이 발생하게 되므로 다시 매크로 셀에 대한 주파수 AA를 i!개의 순서로 배열하고 마이크로 셀에 대한 주파수 BB를 j!개의 순서로 배열하면 총 i!×j! 개의 우선 순위 집합들이 만들어 진다. 이 집합들을 이동 단말들에게 균등하게 할당해 준다.
예를 들어 매크로 셀에 대한 주파수가 2개이고, 마이크로 셀에 대한 주파수가 2개일 경우 가능한 우선 순위 개수는 4개이다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명에 따른 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 2(a)는 이동 단말에서의 흐름도이고, 도 2(b)는 매크로 셀의 기지국에서의 흐름도이며, 도 2(c)는 마이크로 셀의 기지국에서의 흐름도이다.
계층 구조와 주파수 할당 단계를 거쳐 설정된 시스템 환경에서 우선 순위 집합 중 하나를 할당 받은 이동 단말은 이동 단말의 발신 호나 착신 호를 위하여 우선 순위가 가장 높은 주파수를 선택하고(201) 기지국의 동기에 자신의 동기를 일치시킨다(202). 이동 단말의 발신 호인 경우 이동 단말은 앞서 선택한 주파수를 통하여 기지국으로 호 접속을 요구한다(203). 선택된 주파수가 매크로 셀에 대한 주파수인가 마이크로 셀에 대한 주파수인가에 따라 매크로 셀의 기지국이 이동 단말로부터 호 접속 요구 메시지를 수신할 수 있고 마이크로 셀이 메시지를 수신할 수 있다.
매크로 셀의 기지국이 이동 단말로부터 호 접속 요구 메시지를 수신하면(211) 이동 단말의 속도 기준 값(Vth)을 초기값으로 할당해 주고(215) 라운드 트립 지연(RTD:Round-Trip Delay)이나 주파수 도플러 효과(Frequency Doppler Effect)를 이용한 방법 등을 사용하여 이동 단말의 현재 속도(V)를 계산한다(216). 이동 단말의 속도(V)와 속도 기준 값(Vth)을 비교하여(217) 이동 단말의 속도가 더 클 경우에는 사용할 주파수와 코드 채널을 할당해 주는 메시지를 이동 단말로 송신한다(218). 그리고 통화중인 가입자의 수에 따라 속도 기준 값(Vth)을 조정한 후(219) 대기 상태에 들어간다. 이동 단말의 속도가 작을 경우에는 이동 단말로 호 접속 실패 메시지를 송신한다(221).
마이크로 셀의 기지국이 이동 단말로부터 호 접속 요구 메시지를 수신하면(224) 현재 사용 가능한 채널이 존재하는지를 검사한다(228). 채널이 사용 가능하면 이동 단말로 사용할 주파수와 코드 채널 할당 메시지를 송신하고(229) 가능하지 않으면 이동 단말로 호 접속 실패 메시지를 송신한 후(230) 대기 상태에 들어간다.
이동 단말에서 매크로 셀이나 마이크로 셀의 기지국으로부터 메시지를 수신하면(206) 메시지 종류를 검사하여 호 접속이 성공인지를 파악하고(207) 성공이면 메시지에 포함된 정보를 사용하여 통화중 상태에 들어 가고, 실패이면 현재 선택한 주파수가 우선 순위 집합의 마지막 주파수인지를 검사한다(209). 마지막 주파수이면 호 접속 실패 상태가 되고, 마지막 주파수가 아니면 다음 우선 순위의 주파수를 선택한 후(210) 다시 호 접속 시도를 위하여 기지국의 동기에 일치시킨다.
이동 단말의 착신 호인 경우 매크로 셀은 페이징 메시지를 수신하여(212) 이동 단말로 페이징 메시지를 송신한다(213). 이동 단말로부터 페이징 응답 메시지를 수신하면(214) 이동 단말의 속도 기준 값(Vth)을 초기 값으로 할당하고(215) 이동 단말의 속도를 계산한다(216). 이동 단말의 속도와 속도 기준 값을 비교하여(217) 이동 단말의 속도가 속도 기준 값보다 크면 채널을 할당하고 작으면 이동 단말로 호 접속 실패 및 마이크로 셀로 주파수를 변경하도록 하는 메시지를 송신한다(222). 그리고 마이크로 셀 기지국으로 페이징 메시지를 송신한다(223).
마이크로 셀 기지국은 매크로 셀 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신하면(225) 이동 단말로 페이징 메시지를 송신하고(226) 이동 단말로부터 응답 메시지의 수신을 기다린다(227).
매크로 셀 및 마이크로 셀 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한(204) 이동 단말은 기지국으로 페이징 응답 메시지를 송신하고(205) 기지국으로부터의 수신 메시지에 따라 통화 중 상태나 호 접속 실패 상태에 들어 간다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 마이크로 셀과 매크로 셀을 중첩시킨 계층 구조를 사용하여 이동 단말이 호 접속을 위한 주파수들에게 우선 순위를 부여하여 순서대로 호 접속을 요구하게 하고, 이동 단말의 속도와 통화중인 가입자 수에 따라 가능한 매크로 셀의 주파수를 많이 사용하게 하여 셀들간의 핸드오프 수를 감소시키는 동시에 호가 중단될 확률이 줄어들어 서비스 품질 저하를 방지하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 계층 구조와 주파수 할당 단계를 거쳐 설정된 시스템 환경에서 우선 순위 집합 중 하나를 할당 받은 이동 단말에서 우선 순위가 가장 높은 주파수를 선택하고 기지국의 동기에 자신의 동기를 일치시키는 단계와,
    상기 이동 단말은 이동 단말의 발신 호인 경우 선택한 주파수를 통하여 기지국으로 호 접속을 요구하는 단계와,
    상기 이동 단말로부터 호 접속 요구 메시지를 수신한 매크로 셀의 기지국에서 상기 이동 단말의 속도 기준 값을 초기값으로 할당하고 이동 단말의 현재 속도를 계산하는 단계와,
    상기 이동 단말의 속도와 속도 기준 값을 비교하여 이동 단말의 속도가 속도 기준 값보다 클 경우 사용할 주파수와 코드 채널을 할당해 주는 메시지를 이동 단말로 송신하고 통화중인 가입자의 수에 따라 속도 기준 값을 조정한 후 대기 상태에 들어가는 단계와,
    상기 이동 단말의 속도와 속도 기준 값을 비교하여 이동 단말의 속도가 속도 기준 값보다 작을 경우 이동 단말로 호 접속 실패 메시지를 송신하는 단계와,
    상기 이동 단말로부터 호 접속 요구 메시지를 수신한 마이크로 셀의 기지국에서 현재 사용 가능한 채널이 존재하는지를 검사하여 채널이 사용 가능하면 이동 단말로 사용할 주파수와 코드 채널 할당 메시지를 송신하고 채널이 사용 가능하지 않으면 이동 단말로 호 접속 실패 메시지를 송신한 후 대기 상태에 들어가는 단계와,
    상기 매크로 셀이나 마이크로 셀의 기지국으로부터 메시지를 수신한 이동 단말에서 메시지 종류를 검사하여 호 접속이 성공인지를 파악하고 성공이면 메시지에 포함된 정보를 사용하여 통화중 상태에 들어 가고, 실패이면 현재 선택한 주파수가 우선 순위 집합의 마지막 주파수인지를 검사하는 단계와,
    상기 선택한 주파수가 우선 순위 집합의 마지막 주파수인지를 검사한 결과 마지막 주파수이면 호 접속 실패 상태가 되고, 마지막 주파수가 아니면 다음 우선 순위의 주파수를 선택한 후 다시 호 접속 시도를 위하여 기지국의 동기에 일치시키는 단계와,
    상기 이동 단말의 착신 호인 경우 매크로 셀은 페이징 메시지를 수신하여 이동 단말로 페이징 메시지를 송신하는 단계와,
    상기 매크로 셀에서 이동 단말로부터 페이징 응답 메시지를 수신하면 이동 단말의 속도 기준 값을 초기값으로 할당하고 이동 단말의 속도를 계산하는 단계와,
    상기 이동 단말의 속도와 속도 기준 값을 비교하여 이동 단말의 속도가 속도 기준 값보다 크면 채널을 할당하고 작으면 이동 단말로 호 접속 실패 및 마이크로 셀로 주파수를 변경하도록 하는 메시지를 송신하고 마이크로 셀 기지국으로 페이징 메시지를 송신하는 단계와,
    상기 매크로 셀 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한 마이크로 셀 기지국은 이동 단말로 페이징 메시지를 송신하고 이동 단말로부터 응답 메시지의 수신을 기다리는 단계와,
    상기 매크로 셀 및 마이크로 셀 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한 이동 단말은 기지국으로 페이징 응답 메시지를 송신하고 기지국으로부터의 수신 메시지에 따라 통화 중 상태나 호 접속 실패 상태에 들어가는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 계층 구조의 셀에서 주파수 집합 할당 방법은 전체 시스템에서 사용 가능한 주파수를 설정하는 단계와,
    상기 전체 시스템에서 사용 가능한 주파수를 매크로 셀에 대한 주파수 집합과 마이크로 셀에 대한 주파수 집합으로 구분하는 단계와,
    상기 매크로 셀 및 마이크로 셀에 대한 주파수 집합을 이동 단말이 매크로 셀의 호 접속 시도가 가능한 주파수 집합, 마이크로 셀의 호 접속 시도가 가능한 주파수 집합, 그리고 호 접속은 하지 못하지만 트래픽을 위해서 사용되는 주파수 집합으로 구분하는 단계를 포함하여 이루어져 트래픽 양이 많으면 주파수를 하나씩 더 추가하는 방법으로 할당하는 것을 특징으로 하는 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 우선 순위는 매크로 셀에 대한 주파수 집합에 높은 우선 순위를 부여하고 마이크로 셀에 대한 주파수 집합에는 매크로 셀보다 낮은 우선 순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 계층 구조의 셀에서 핸드오프 감소 및 셀의 트래픽 분배를 고려한 호 접속 방법.
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