KR19990063065A - 주 파일럿 감소 방법 및 장치 - Google Patents

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마틴 하워드 메이어스
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Abstract

CDMA(code division multiple access) 전송 시스템내의 복수의 주 파일럿(dominant pilots)을 감소시키는 본 발명의 방법은 트랜시버 소자(transceiver element)와 근접 기지국(base station)을 링크하여, 트랜시버 소자와 근접 기지국간에 신호를 전송한다. 트랜시버 소자로부터 근접 기지국과 관련된 근접 섹터(sector)의 순방향 링크 신호(forward link signals)를 전송한다. 또한, 장치가 개시된다.

Description

주 파일럿 감소 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신(wireless communications)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 CDMA(code division multiple access) 무선 통신에 관한 것이다.
무선 이동 통신(wireless mobile communications)은 본질적으로 언제, 어디서나 사용자(user)들이 음성 및 데이터 서비스에 액세스할 수 있도록 최대의 편리함을 제공한다. CDMA 통신 시스템은 음성 및 데이터 서비스의 원하는 혼합을 제공할 수 있는 가장 신뢰할 수 있는 디지털 무선 통신 시스템들 중 하나이다. 또한, CDMA 시스템은 소프트 핸드오프(soft handoff) 및 주파수 재사용(frequency reuse)과 같은 특징으로 인해, TDMA 및 GSM과 같은 다른 액세스 기술보다 훨씬 매력적인 것으로서 선택되고 있다.
소프트 핸드오프는 이동 유닛(mobile unit)이 동시에 두 개 이상의 기지국과 통신할 수 있도록 하는 핸드오프 기술이다. 소프트 핸드오프는 핸드오프의 잠재적인 핑퐁(ping-ponging)을 제거할 뿐만 아니라, 뮤트 시간(mute time)을 필요로 하지 않으면서도 핸드오프시에 부드럽게 전이할 수 있다. 다른 액세스 기술과는 달리, 소프트 핸드오프는 CDMA 시스템에서 구현될 수 있는데, 그 이유는 CDMA 시스템에서 셀(cell)들간에 동일한 주파수를 재사용할 수 있도록 하기 때문이다. 또한, CDMA 시스템내의 셀들간에 주파수를 재사용할 수 있다는 것은 TDMA, GSM 및 AMPS 등과 같은 다른 액세스 기술에서는 가장 어려운 임무들 중 하나인 주파수 플래닝(frequency planning)이 더 이상 필요하지 않음을 의미한다.
그러나, CDMA 시스템은 그 자신의 문제(issues) 및 관심 사항을 갖고 있다. 셀들간의 성공적인 소프트 핸드오프 및 어느 곳에서라도 주파수를 재사용할 수 있는 것과 관련된 하나의 문제는 간섭 패턴(interference pattern)이다. 실제의 분야에 적용시, 수 개의 주 파일럿(dominant pilot)이 함께 존재함으로 인해, 일부 영역에서는 불가피한 상황들이 발생된다. 즉, 수 개의 기지국은 동일한 영역에 대해 대략 동일한 경로 손실(path loss)을 갖는다. 각각의 기지국은 그 특정한 기지국에 대한 표식(beacon)으로서 기능하는 개별 파일럿을 갖는다는 것을 알아야 한다.
복수의 주 파일럿이 발생되는 상황과 관련된 문제는 세 가지로 분류된다. 첫째, 수 개의 기지국이 대략 동일한 경로 손실을 갖기 때문에, 그 기지국들로부터의 신호들이 서로 간섭한다. 호출(call)을 유지하기 위해, 이들 모든 기지국은 조만간 이동 유닛과의 소프트 핸드오프에 관여되어야 한다. 이동 유닛이 비교적 고속으로 이동하는 경우, 호출을 유지하기 위해서는 고속의 핸드오프가 중요하다. 이러한 고속의 핸드오프의 요건은 이동 유닛과, 처리 하드웨어상의 하부 구조(infrastructure) 모두에게 큰 난제가 제공된다. 둘째, 매우 많은 기지국이 소프트 핸드오프에 관여되면, 필요한 전송 전력에 커다란 오버헤드가 발생되어, 무선 시스템의 실제 성능을 저하시킨다. 셋째, 복수의 주 파일럿을 갖는 영역은 호출을 소멸시키거나, 또는 음성의 품질을 저하시킬 확율이 매우 높은 영역이다.
복수의 주 파일럿을 가질 수 있는 영역을 감소시키거나, 또는 그와 등가적으로 가장 강한 파일럿인 수 dB 이내의 파일럿들을 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 CDMA 전송 시스템내의 복수의 주 파일럿을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 트랜시버 소자와 근접 기지국을 링크하여, 트랜시버 소자와 근접 기지국간에 신호를 전송한다. 트랜시버 소자로부터 근접 기지국과 관련된 근접 섹터의 링크 신호를 전송한다.
도 1은 통상적인 무선망의 대표적인 블럭도.
도 2는 전형적인 CDMA 시스템의 가장 강한 파일럿 신호인 6dB 이내의 파일럿 신호에 대한 그래프.
도 3은 세 개의 섹터를 나타내는 CDMA 셀의 개략도.
도 4는 본 발명을 이용한 CDMA 시스템의 가장 강한 파일럿 신호인 6dB 이내의 파일럿 신호에 대한 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : MTSO 12 : 교환 회선망
14 : 기지국 16 : 안테나
18 : 셀 20 : 이동 유닛
30 : 섹터 안테나
도면과 함께 이하의 설명을 고려하면, 본 발명을 더욱 완벽하게 이해할 수 있을 것이다.
비록, 본 발명은 CDMA 시스템에 특히 잘 적용되고, 그렇게 기술되겠지만, 본 발명은 광대역 CDMA(Wideband CDMA; W-CDMA)를 포함하는 다른 시스템과 함께 사용하는 경우에도 마찬가지로 잘 적용된다.
CDMA 변조 기술을 통신 시스템에 사용함으로써, 매우 많은 사용자들이 통신할 수 있다. 통상적인 CDMA 통신 시스템에서, 모든 통신 채널은 하나 또는 수 개의 공통 광대역 주파수(common broadband frequency)로 다중화된다. 각각의 채널은 개별적인 확산 코드(spreading code)에 의해 구별된다. 전송하기 전에, 각각의 채널의 정보 신호를 확산 코드로 변조하여, 정보 신호를 광대역 신호로 변환한다. 수신기는 수신된 광대역 신호와 대응하는 확산 코드를 조합함으로써, 광대역 신호를 복조하여 정보 신호를 복원한다. 통상적으로, 확산 코드는 이진 코드(binary code)이다. 모든 사용자들이 동일한 광대역을 이용할 수 있기 때문에, 수신된 신호가 확산 코드에 의해 복조될 때, 상이한 채널들에서의 정보 신호들은 공동 채널 간섭 또는 잡음(co-channel interference or noise)으로서 나타낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 전형적인 무선망의 대표적인 블럭도가 도시되어 있다. MSC(Mobile Switching Center)라고도 알려져 있는 MTSO(Mobile Telephone Switching Office)(10)는 무선 통신망과 교환 회선망(switched wired network)(12)간에 교환 호출(switching calls)을 제공한다. MTSO(10)는 무선 통신 시스템의 전체 동작을 제어하는데, 즉 모든 무선 호출을 설정(setting up) 및 감시(monitoring)하고, 시스템내에서 이동하는 모든 무선 장비 차량(wireless-equipped vehicles)의 위치를 추적하고, 핸드오프를 배열하고, 청구서 정보(billing information)를 제공한다. MTSO(10)는 복수의 기지국(14)에 접속된다. 기지국(14)은 무선망내의 고정된 위치에 있는 복수 채널 트랜시버(multi-channel transceiver)이며, 이것은 무선 포트(radio port)를 통해 안테나(16)에 접속된다. 기지국(14)이 통신 게이트웨이(communication gateway)로서 작용하는 지리적인 영역을 셀(18)이라고 지칭하며, 여러 기지국(14)의 셀 노드(cell node)들이 적절한 위치에 분배된다. 이동 유닛(20)은 순방향 링크(forward link) 및 역방향 링크(reverse link)를 통해 특정 셀(18)내의 기지국과 통신한다.
CDMA 시스템을 실제 분야에 적용시, 때때로 하나의 영역내에 수 개의 주 파일럿이 존재하는 불가피한 상황이 발생된다. 수 개의 기지국으로부터의 신호들이 서로 간섭하여, 약간의 모션 또는 쉐도우 페이딩 변화(motion or shadow fading change)를 발생시킴으로써, 상대적인 신호의 세기가 크게 변할 수 있다. 수 개의 주 파일럿이 존재하면, 액세스 성공률(access success rate) 및 부드럽고 신속한 소프트 핸드오프 성능에 악영향을 미친다. 복수의 주 파일럿이 발생되는 영역 뿐만 아니라, 복수의 주 파일럿의 수도 감소시키는 것이 바람직할 것이다.
복수의 주 파일럿을 갖는 영역은 수 개의 기지국(14)으로부터의 신호 세기가 3 내지 6 dB 이내와 같이, 서로 근사한 범위 이내라는 특성을 갖는다. 신호들의 세기가 근사하게 됨으로써, 그 신호들이 서로 간섭하여 이동 유닛(20)에 의한 작은 양의 모션 또는 쉐도우 페이딩 변화를 발생시켜, 상대적인 신호의 세기를 크게 변화시킬 수 있다. 이러한 특성으로 인해 두 가지의 커다란 문제점이 발생된다. 첫째, 이동 유닛(20)이 복수의 주 파일럿을 갖는 영역내의 페이지(page)에 대해 개시 또는 반응하는 경우, 이동 유닛(20)은 하나의 기지국(14)상으로 단지 하나의 파일럿만을 로크(lock)시킬 수 있다. 이동 유닛(20)은 로크된 파일럿을 갖는 기지국(14)에 액세스 프로브(access probes)를 전송하여, 서비스를 요구한다. 바람직하게, 이동 유닛(20)은 호출을 보호하기 위해, 2 초 동안의 호출 프로세스(call processing)내에 소프트 핸드오프로 진입할 것이다. 호출이 보호되고 소프트 핸드오프가 발생되기 전에, 이동 유닛(20)은 단지 하나의 기지국(14)과 대화하면서, 단순하게 동작한다. 하나의 기지국(14)으로부터의 상대적인 신호 세기는 신속하고, 크게 변할 수 있으므로, 호출은 보호되기 전에 소멸될 수도 있다. 둘째, 호출을 하고 있는 이동 유닛(20)이 복수의 주 파일럿을 갖는 영역으로 진입하려면, 핸드오프 활동을 수행해야 커다란 필요성이 잠재한다. 이동 유닛(20)이 고속 모션을 위한 중간 상태에 있으면, 충분히 빠른 핸드오프 속도가 필요하며, 그렇지 않을 경우에는 호출 품질이 저하되고, 심할 경우 호출이 소멸될 것이다.
도 2를 참조하면, 10 개의 셀(18)을 나타내는 10 개의 기지국(14)을 포함하는 전형적인 CDMA 시스템의 가장 강한 파일럿 신호인 6dB 이내의 파일럿 신호에 대한 그래프가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 각각의 셀(18)은 통상적으로 세 개의 섹터로 이루어진다. 섹터 안테나(sectored antenna)(30)로는 92o의 안테나가 사용된다. 세 개의 섹터 안테나(30)는 60o, 180o및 300o의 방향을 나타낸다. 도 2를 다시 참조하면, 애스터리스크(asterisk)는 하나의 셀(18)에 대한 세 개의 섹터 안테나의 배치를 나타낸다. 가장 강한 파일럿인 6dB 이내의 복수의 파일럿의 수를 표현함에 있어서, 점(dot)은 두 개의, 삼각형은 세 개의, 사각형은 네 개의, 플러스 기호는 다섯 개의, 원은 여섯 개 이상의 파일럿을 나타낸다.
복수의 주 파일럿의 밀도가 높은 영역에서 주 파일럿의 수를 감소시키기 위해, 본 발명은 동시 방송 소자(simulcasting element) 또는 전방향 셀(omni-directional cell)을 사용한다. 동시 방송 소자 또는 전방향 셀은 복수의 주 파일럿의 고밀도 영역으로 삽입된다. 동시 방송 소자 또는 전방향 셀로부터의 증가된 국부 신호 세기는 각각의 지리적인 위치에서 주 파일럿의 수를 감소시킨다. 본질적으로, 동시 방송 소자는 기지국(14)으로부터 획득한 순방향 링크 신호를 전송하고, 이동 유닛(20)으로부터 역방향 링크 신호를 수신하는 중계기(repeater)이다. 동시 방송 소자 또는 전방향 셀과, 기지국(14)간의 통신 링크는 유선 또는 무선일 수 있다.
도 4를 참조하면, 10 개의 셀(18)을 나타내는 10 개의 기지국(14)을 포함하는 본 발명을 이용한 CDMA 시스템의 가장 강한 파일럿 신호인 6dB 이내의 파일럿 신호에 대한 그래프가 도시되어 있다. 애스터리스크는 하나의 셀(18)에 대한 세 개의 섹터 안테나의 배치를 나타낸다. 별표(다섯 지점)는 동시 방송 소자(40)의 배치를 나타낸다. 가장 강한 파일럿인 6dB 이내의 복수의 파일럿의 수를 표현함에 있어서, 점은 두 개의, 삼각형은 세 개의, 사각형은 네 개의, 플러스 기호는 다섯 개의, 원은 여섯 개 이상의 파일럿을 나타낸다. 세 개의 동시 방송 소자(40)가 도시되어 있다. 각각의 동시 방송 소자는 정규 섹터(regular sector)보다 10dB 작은 송신 전력을 가지며, 근접 섹터의 송신 및 수신 기능을 중계한다.
전술한 내용으로 볼 때, 당업자라면 여러 변형 및 대안적인 실시예가 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 기술 내용은 단지 예시된 것으로서만 추론되며, 당업자에게 본 발명을 수행하는 최상의 모드를 인지시키기 위한 목적을 갖는다. 상세한 구조는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고서도 실질적으로 변경할 수 있으며, 첨부된 특허 청구 범위의 영역내에서의 모든 변형의 배타적인 사용이 유지된다.
본 발명에 따른 주 파일럿 감소 방법 및 장치에 의하면, CDMA 전송 시스템내의 복수의 주 파일럿이 감소된다.

Claims (27)

  1. CDMA(code division multiple access) 통신 시스템내의 복수의 주 파일럿(dominant pilots)을 감소하는 방법에 있어서,
    트랜시버 소자(transceiver element)와 근접 기지국(base station)을 링크하여, 상기 트랜시버 소자와 상기 근접 기지국간에 신호를 전송하는 단계와,
    상기 트랜시버 소자로부터 상기 근접 기지국과 관련된 근접 섹터(sector)의 순방향 링크 신호(forward link signals)를 전송하는 단계
    를 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 기지국과 관련된 상기 근접 섹터에 대한 상기 트랜시버 소자에서 역방향 링크 신호(reverse link signals)를 수신하는 단계를 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 주 파일럿의 밀도가 높은 영역에 상기 트랜시버 소자를 위치시키는 단계를 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자와 상기 근접 기지국을 링크하는 단계는 유선 접속(wired connection)에 의한 링크를 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자와 상기 근접 기지국을 링크하는 단계는 무선 접속(wireless connection)에 의한 링크를 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자로부터 순방향 링크 신호를 전송하는 단계는 상기 근접 기지국과 관련된 상기 근접 섹터로부터 전송하는 것 보다 작은 전력으로 상기 트랜시버 소자로부터 전송하는 것을 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    보다 작은 전력은 대략 10dB 작은 전력인 주 파일럿 감소 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 상기 근접 기지국과 관련된 상이한 근접 섹터와 선택적으로 관련될 수 있는 주 파일럿 감소 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 상이한 근접 기지국과 선택적으로 관련될 수 있는 주 파일럿 감소 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 동시 방송 소자(simulcasting element)인 주 파일럿 감소 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 전방향 기지국(omni-directional base station)인 주 파일럿 감소 방법.
  12. CDMA 통신 시스템내의 복수의 주 파일럿을 감소하는 방법에 있어서,
    복수의 주 CDMA 파일럿의 밀도가 높은 영역을 갖는 적어도 하나의 영역을 선택하는 단계와,
    상기 선택된 적어도 하나의 영역에 트랜시버 소자를 위치시키는 단계와,
    상기 트랜시버 소자와 근접 기지국을 링크하여, 상기 트랜시버 소자와 상기 근접 기지국간에 신호를 전송하는 단계와,
    상기 트랜시버 소자로부터 순방향 링크 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자로부터 순방향 링크 신호를 전송하는 단계는 상기 근접 기지국과 관련된 근접 섹터의 순방향 링크 신호를 전송하는 것을 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 동시 방송 소자인 주 파일럿 감소 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자는 전방향 기지국인 주 파일럿 감소 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 근접 기지국과 관련된 상기 근접 섹터에 대한 상기 트랜시버 소자에서 역방향 링크 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자와 근접 기지국을 링크하는 단계는 유선 접속에 의한 링크를 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자와 근접 기지국을 링크하는 단계는 무선 접속에 의한 링크를 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 트랜시버 소자로부터 순방향 링크를 전송하는 단계는 상기 근접 기지국과 관련된 상기 근접 섹터로부터 전송하는 것 보다 작은 전력으로 상기 트랜시버 소자로부터 전송하는 것을 더 포함하는 주 파일럿 감소 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    보다 작은 전력은 대략 10dB 작은 전력인 주 파일럿 감소 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 동시 방송 소자는 상기 근접 기지국과 관련된 상이한 근접 섹터와 선택적으로 관련될 수 있는 주 파일럿 감소 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 동시 방송 소자는 상이한 근접 기지국과 선택적으로 관련될 수 있는 주 파일럿 감소 방법.
  23. CDMA 전송 시스템내의 복수의 주 파일럿을 감소하는 장치에 있어서,
    복수의 주 CDMA 파일럿의 영역내에 위치하는 트랜시버―상기 트랜시버는 순방향 링크 신호를 전송함―와,
    상기 트랜시버에 근접한 관련 섹터를 갖는 기지국과,
    상기 트랜시버와 상기 기지국을 접속하여, 상기 트랜시버와 상기 기지국간에 신호를 전송할 수 있는 링크 수단
    을 포함하는 주 파일럿 감소 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랜시버는 중계기(repeater)인 주 파일럿 감소 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랜시버는 전방향 기지국인 주 파일럿 감소 장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랜시버는 상기 기지국보다 작은 전력으로 전송하는 주 파일럿 감소 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 중계기는 역방향 링크 신호를 위한 수신기를 더 포함하는 주 파일럿 감소 장치.
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