KR19990067716A - Mobile cellular telecommunication network - Google Patents
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Abstract
이동 셀룰러 전기통신 네트워크가 기술되며, 상기 네트워크는, 재사용 영역이 다수의 셀들 사이에 규정되고, 이들 각각의 영역은 재사용 영역 경계 주변에 위치된 각각의 베이스 스테이션에서의 다수의 방향성 안테나 각각에 의해 서빙되는, 상기 다수의 셀을 포함한다. 모든 재사용 영역의 모든 안테나에서 모든 업링크 채널을 할당하기 위한 수단이 제공된다. 또한, 재사용 영역의 각각의 안테나에 의해 서빙되는, 다수의 안테나와 동일하거나 많은, 재사용 영역내의 다수의 마이크로셀의 경계를 결정하기 위한 수단이 제공된다. 또한, 재사용 영역내의 직교 재사용 패턴의 업링크 채널 그룹을 각각의 마이크로셀에 할당하기 위한 수단이 제공된다. 각각의 재사용 영역내의 이동 단말기에 대한 위치를 설정하기 위한 수단이 제공된다. 또한, 그 설정된 위치를 포함하는 마이크로셀에 할당된 그룹으로부터 이동 단말기에 의한 사용을 위해 업링크 채널을 할당하기 위한 수단이 제공된다.A mobile cellular telecommunications network is described in which the reuse area is defined between a plurality of cells, each of which is served by each of a plurality of directional antennas at each base station located around the reuse area boundary. Which includes the plurality of cells. Means are provided for allocating all uplink channels at all antennas of all reuse regions. In addition, means are provided for determining the boundaries of a plurality of microcells in the reuse area that are the same or more than the plurality of antennas served by each antenna of the reuse area. In addition, means are provided for assigning each microcell an uplink channel group of an orthogonal reuse pattern in the reuse region. Means are provided for setting the location for the mobile terminal in each reuse area. Also provided are means for allocating an uplink channel for use by the mobile terminal from a group assigned to the microcell containing the established location.
모든 채널이 모든 안테나에서 재사용되므로, 모든 채널은 모든 셀에서 수회 재사용가능하며, 셀 사이즈를 축소시키거나 부가적인 베이스 스테이션을 필요로하지 않고서 동작할 수 있는 이동 단말기의 수를 상당히 증가시킨다.Since every channel is reused in every antenna, every channel is reusable several times in every cell, significantly increasing the number of mobile terminals that can operate without reducing cell size or requiring additional base stations.
Description
본 발명은 이동 셀룰러 전기통신 네트워크에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile cellular telecommunications network.
업링크 통신에 대하여 채널을 할당하는 다양한 시스템이 있다. 이들 시스템은 동일 셀에서의 이동 단말기 사이에 직교성을 유지하도록 노력하고 있다. 종래에는, 한 셀에 할당된 채널은 간섭을 줄이기 위해서 인접하는 셀에는 재사용될 수 없었다.There are various systems for allocating channels for uplink communications. These systems strive to maintain orthogonality between mobile terminals in the same cell. Conventionally, a channel assigned to one cell could not be reused in adjacent cells to reduce interference.
이러한 배경의 종래 기술을 개선하기 위하여, 재사용 영역이 다수의 셀들 사이에 규정되고, 이들 각각의 영역은 재사용 영역 경계 주변에 위치된 각각의 베이스 스테이션에서의 다수의 방향성 안테나 각각에 의해 서빙되는, 상기 다수의 셀; 모든 재사용 영역의 모든 안테나에서 모든 업링크 채널을 할당하기 위한 수단; 재사용 영역의 각각의 안테나에 의해 서빙되는, 다수의 안테나와 동일하거나 많은, 재사용 영역내의 다수의 마이크로셀의 경계를 결정하기 위한 수단; 재사용 영역내의 직교 재사용 패턴의 업링크 채널 그룹을 각각의 마이크로셀에 할당하기 위한 수단; 각각의 재사용 영역내의 이동 단말기에 대한 위치를 설정하기 위한 수단; 그 설정된 위치를 포함하는 마이크로셀에 할당된 그룹으로부터 이동 단말기에 의한 사용을 위해 업링크 채널을 할당하기 위한 수단을 구비하는, 이동 셀룰러 전기통신 네트워크가 제공된다.In order to improve the prior art of this background, a reuse area is defined between a plurality of cells, each of which is served by each of a plurality of directional antennas at each base station located around the reuse area boundary. Multiple cells; Means for allocating all uplink channels at all antennas of all reuse regions; Means for determining a boundary of a plurality of microcells in the reuse area, the same or more than the plurality of antennas, served by each antenna of the reuse area; Means for assigning each microcell an uplink channel group of an orthogonal reuse pattern in the reuse region; Means for setting a location for the mobile terminal in each reuse area; A mobile cellular telecommunications network is provided having means for assigning an uplink channel for use by a mobile terminal from a group assigned to a microcell containing the established location.
모든 채널이 모든 안테나에서 재사용되므로, 모든 채널은 모든 셀에서 수회에 걸쳐 재사용가능하게 되고, 셀 사이즈를 축소하거나 부가적인 베이스 스테이션을 필요치 않고서 동작할 수 있는 이동 단말기의 수를 상당히 증가시키게 된다.Since every channel is reused in every antenna, every channel becomes reusable several times in every cell, significantly increasing the number of mobile terminals that can operate without reducing cell size or requiring additional base stations.
바람직하게는, 동일한 채널 수가 각각의 마이크로셀에 할당된다.Preferably, the same channel number is assigned to each microcell.
이동 단말기에 위치를 설정하기 위하여, 각각의 이동 단말기는 각각의 베이스 스테이션 안테나로부터 적어도 세 개의 가장 강력한 다운링크 신호의 전력 레벨을 결정하고, 전력 레벨 및 안테나 식별을 가장 강력한 다운링크 신호를 갖는 베이스 스테이션에 전송하도록 적절히 적합되며; 베이스 스테이션은 전력 레벨로부터 명백한 이동 단말기의 가상 위치를 산출하기 위한 수단을 포함한다. 가상 위치는 이동 단말기의 지형적 위치와 일치하지 않을 수 도 있다. 실제로, 섀도우 페이딩이 없는 경우 그렇게 될 것이다.To locate a mobile terminal, each mobile terminal determines the power level of at least three of the most powerful downlink signals from each base station antenna, and determines the power level and antenna identification of the base station with the most powerful downlink signal. Suitably adapted to transmit to; The base station includes means for calculating a virtual location of the mobile terminal that is apparent from the power level. The virtual location may not match the geographical location of the mobile terminal. In practice, this would be the case without shadow fading.
이동 단말기는 다운링크상의 파일럿 신호의 전력 레벨을 결정하도록 적절히 적합된다.The mobile terminal is suitably adapted to determine the power level of the pilot signal on the downlink.
마이크로셀의 경계는, 재사용 영역내의 각각의 마이크로셀이 거의 동일한 량의 트래픽을 전달하도록, 적절히 동적으로 결정된다. 이러한 목적을 위하여, 각각의 안테나에 대해 데이터베이스가 재사용 영역의 모든 이동 단말기의 설정된 위치로 적절히 유지된다.The boundaries of the microcells are appropriately determined dynamically so that each microcell in the reuse region carries approximately the same amount of traffic. For this purpose, a database is properly maintained for each antenna at the set location of all mobile terminals in the reuse area.
도 1은 본 발명을 구현하는 셀룰러 이동 전기통신 네트워크로서, 육각형 베이스 스테이션 및 재사용 영역을 도시하는 상기 셀룰러 이동 전기통신 네트워크의 부분 구성도.1 is a partial configuration diagram of a cellular mobile telecommunications network embodying the present invention, showing a hexagonal base station and a reuse area.
도 2는 도 1의 셀중 한 셀로서, 마이크로셀을 도시하는 구성도.FIG. 2 is a configuration diagram showing a microcell as one of the cells of FIG. 1.
도 3은 도 2의 셀과 유사한 것으로, 마이크로셀의 다른 배치를 도시하는 구성도.3 is a configuration similar to the cell of FIG. 2, showing another arrangement of microcells.
도 4는 도 3의 셀과 유사한 것으로, 어떻게 마이크로셀이 각각에 있어서 동일하게 사용되도록 배치될 수 있는지를 도시하는 구성도.FIG. 4 is similar to the cell of FIG. 3, illustrating how the microcells can be arranged to be used identically in each. FIG.
도 5는 마이크로셀을 도시하는 사각형 셀의 구성도.5 is a configuration diagram of a rectangular cell showing a microcell.
도 6은 도 1 내지 도 5의 네트워크에 이용될 수 있는 채널 할당 패턴을 도시하는 도면.6 illustrates a channel assignment pattern that may be used in the network of FIGS. 1-5.
도 7a는 도 6의 채널 할당 패턴에 대안적인 채널 할당 패턴을 도시하는 도면.FIG. 7A illustrates a channel assignment pattern alternative to the channel assignment pattern of FIG.
도 8은 또다른 대안적인 채널 할당 패턴을 도시하는 도면.8 illustrates another alternative channel allocation pattern.
도 9는 채널이 어떻게 도 1 내지 도 4의 네트워크에 할당되는지를 도시하는 도면.9 illustrates how channels are allocated to the network of FIGS.
@ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 @@ Explanation of the symbols for the main parts of the drawing
2 : 베이스 스테이션3 : 육각형 베이스 스테이션 셀2: base station 3: hexagon base station cell
4 : 수신 스테이션6 : 안테나4 receiving station 6 antenna
8 : 수신 셀10 : 재사용 영역8: receiving cell 10: reuse area
12 : 이동 단말기14, 16, 18 : 마이크로셀12: mobile terminal 14, 16, 18: microcell
이제, 본 발명의 한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 실례로서 설명될 것이다.One embodiment of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
도면을 참조하면, 베이스 스테이션(2) 각각은 도 1의 얇은 라인으로 경계를 이룬 각각의 육각형 베이스 스테이션 셀(3)을 서빙한다. 각각의 베이스 스테이션은 세 개의 수신 스테이션(4)을 구비한다. 각각의 수신 스테이션은 120°의 방향성 안테나(6)를 구비한다. 세 개의 안테나(6)는 베이스 스테이션 셀(3)내의 별개의 120°섹터 각각에서 각각의 수신 셀(8)에 향하게 된다.Referring to the drawings, each of the base stations 2 serves a respective hexagonal base station cell 3 bounded by the thin line of FIG. 1. Each base station has three receiving stations 4. Each receiving station has a directional antenna 6 of 120 °. Three antennas 6 are directed to each receiving cell 8 in each of the separate 120 ° sectors in the base station cell 3.
세 개의 수신 스테이션(4)에 의해 서빙되고, 세 개의 수신 셀(8)을 포함하고 있는 영역(10)은 육각형 재사용 영역을 구성하며, 도 1의 두꺼운 라인에 의해 경계를 이룬다. 재사용 영역(10)은 도 2에서 보다 크게 도시되어 있다. 재사용 영역은 수신 스테이션의 고정된 방향성 안테나 패턴에 의해 규정된다.The area 10 served by three receiving stations 4 and comprising three receiving cells 8 constitutes a hexagonal reuse area and is bounded by the thick line of FIG. 1. The reuse area 10 is shown larger in FIG. 2. The reuse area is defined by the fixed directional antenna pattern of the receiving station.
네트워크에 의해 이용되는 모든 업링크 채널은 이들 각각의 수신 셀(8)에 대한 모든 수신 스테이션(4)에서의 할당에 유용하다. 각각의 수신 셀 내에서, 업링크 채널은 이동 단말기로서 그 중 하나가 12로 도시된 이동 단말기의 위치에 따라 할당된다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 수신 셀은 세 개의 마이크로셀(14, 16 및 18)로 분할되며, 각각은 각 베이스 스테이션으로부터 점진적으로 위치된다. 업링크 채널의 전체 셋은 도 2의 부호 I, II 및 III 로 표시된 세 블록으로 분할된다. 도시된 바와 같이, 이들 세 블록은 각각의 수신 스테이션(4)에 할당되고, 모든 재사용 영역에서 이용될 경우 인접하는 마이크로셀이 재사용 영역(10)내 또는 인접하는 재사용 영역 사이에서 동일한 채널 블록을 공유하지 않게 하는 직교 재사용 패턴의 각각의 마이크로셀(14, 16 및 18)로 할당된다.All uplink channels used by the network are useful for allocation at all receiving stations 4 for their respective receiving cells 8. Within each receiving cell, an uplink channel is assigned to the mobile terminal according to the position of the mobile terminal, one of which is shown as 12. In the embodiment shown in Fig. 2, each receiving cell is divided into three microcells 14, 16 and 18, each located progressively from each base station. The entire set of uplink channels is divided into three blocks, denoted by symbols I, II and III in FIG. As shown, these three blocks are assigned to each receiving station 4, and when used in all reuse areas, adjacent microcells share the same channel block within or between reuse areas 10. To each microcell 14, 16 and 18 of the orthogonal reuse pattern.
또 다른 재사용 패턴이 도 3에 도시된다. 여기에서 전체 채널 셋은 채널 블록 I 내지 VI 로 분할된다. 수신 셀은 수신 스테이션으로부터의 거리에 따라 마이크로셀로 분할되고 측면 좌우 섹터로 분할되어, 마이크로셀(14L, 16L, 18L, 14R, 16R 및 18R)을 규정한다. 도시된 재사용 패턴은 또한 인접하는 재사용 영역 사이 또는 그에 대한 한 재사용 영역내의 여부와 상관없이 인접하는 마이크로셀 사이의 직교성을 확보한다. 안테나(6)는 전체 수신 셀을 커버한다. 이들은 좌우 섹터로 분할된 방향성 수신을 제공하지는 않는다.Another reuse pattern is shown in FIG. 3. Here, the entire channel set is divided into channel blocks I to VI. The receiving cell is divided into microcells according to the distance from the receiving station and divided into lateral left and right sectors to define microcells 14L, 16L, 18L, 14R, 16R and 18R. The depicted reuse pattern also ensures orthogonality between adjacent microcells, regardless of whether they are within or within one reuse region. The antenna 6 covers the entire receiving cell. They do not provide directional reception divided into left and right sectors.
이동 단말기(12)의 위치는 다운링크상의 모든 베이스 스테이션에 의해 전송된 파일럿 신호의 전력으로부터 평가된다. 이동 단말기(12)는 가장 강력한 전력으로 수신된 적어도 세 개의 파일럿 신호와 이들 각각이 송신되는 베이스 스테이션을 식별한다. 이들 중에서 이동 단말기는 가장 강력한 파일럿 신호와 그 베이스 스테이션을 식별한다. 이동 단말기(12)는 전력 레벨과 스테이션 식별을 베이스 스테이션으로 전송하게 되는데, 상기 스테이션으로부터 가장 강력한 파일럿 신호가 호출 셋업 채널상으로 수신된다. 다음 베이스 스테이션은 수신된 파일럿 신호의 전력 레벨을 비교함으로써 각각으로부터의 가상 또는 명확한 거리를 결정함으로써 이동 스테이션의 가상 또는 명확한 위치를 산출한다. 단지 섀도우 페이딩이 없는 경우를 제외하고, 가상 또는 명확한 위치는 지형적 위치와 일치할 수 있다.The position of the mobile terminal 12 is estimated from the power of the pilot signal transmitted by all base stations on the downlink. The mobile terminal 12 identifies at least three pilot signals received at the most powerful power and the base station to which each of them is transmitted. Of these, the mobile terminal identifies the strongest pilot signal and its base station. The mobile terminal 12 sends the power level and station identification to the base station, where the strongest pilot signal is received on the call setup channel. The base station then calculates the virtual or unambiguous location of the mobile station by determining the virtual or unambiguous distance from each by comparing the power levels of the received pilot signals. Except in the absence of shadow fading, the virtual or definite location may coincide with the geographical location.
다음, 베이스 스테이션은 어느 마이크로셀에 이동 단말기의 가상 위치가 있는지를 결정하고, 그러한 마이크로셀에 유용한 것들로부터 한 채널을 할당한다.The base station then determines in which microcell there is a virtual location of the mobile terminal and assigns a channel from those available to that microcell.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신 셀 및 마이크로셀은 규칙적이거나 동일하게 되지 않는다. 실제로, 마이크로셀은 동적으로 확장 및 수축하도록 규정되어, 한 재사용 영역내에서 각각의 마이크로셀은 동일한 량의 트래픽을 전송하게 하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여, 이동 단말기의 가상 위치의 데이터베이스는 각각의 재사용 영역에 대해 유지된다.As shown in Fig. 4, the receiving cell and the microcell are not regular or identical. In practice, it is desirable for microcells to be dynamically expanded and contracted so that each microcell transmits the same amount of traffic within one reuse area. For this purpose, a database of virtual locations of mobile terminals is maintained for each reuse area.
본 발명은 어떠한 가능한 형태의 셀에서도 적용가능하다. 도 5에는 사각형 셀의 마이크로셀 배치가 도시된다.The present invention is applicable to any possible form of cell. 5 shows a microcell arrangement of square cells.
본 발명은 일반적으로 셀룰러 이동 전기통신 시스템의 다양한 형태, 특히 직교하는 다중의 사용자 업링크 통신 및 간섭 상위에 적용가능하다.The present invention is generally applicable to various forms of cellular mobile telecommunications systems, in particular over multiple orthogonal user uplink communications and interference.
사용자에 대해 인접 셋의 서브캐리어를 사용하는 멀티캐리어 시스템의 한 예가 기술된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 서브캐리어 셋은 동일 수신 셀(8)의 사용자(U1 내지 U4) 사이의 직교 주파수 호핑 패턴으로 연속하는 시간 주기 T로 천천히 호핑된다. 멀티캐리어 시스템은 OFDM 변조(Orthogonal Frequency Division Multiplex)를 적용할 수 있다. 이동 단말기는 베이스 스테이션에서의 이들 지연 차가 OFDM 심볼의 경계 시간내에 있게 되도록 동기화된다.An example of a multicarrier system using adjacent sets of subcarriers for a user is described. As shown in Fig. 6, the subcarrier sets are slowly hopped in successive periods of time T in orthogonal frequency hopping patterns between users U1 through U4 of the same receiving cell 8. The multicarrier system may apply orthogonal frequency division multiplex (OFDM). The mobile terminal is synchronized such that these delay differences at the base station are within the boundary time of the OFDM symbol.
단지 하나의 서브-캐리어가 사용자 마다 할당되는 (GSM과 같은) 협대역 TDMA 대안이 가능하다. 서브-캐리어는 주파수 호핑되며, 호핑 패턴은 동일한 수신 셀의 사용자 사이에서 직교된다. OFDM 변조는 적용되지 않는다. 이동 단말기는 동기화되어, 베이스 스테이션에서의 이들 지연차가 TDMA 버스트의 경계 시간내에 있게 된다.Narrowband TDMA alternatives (such as GSM) are possible where only one sub-carrier is allocated per user. The sub-carriers are frequency hopping and the hopping pattern is orthogonal between users of the same receiving cell. OFDM modulation does not apply. The mobile terminals are synchronized so that these delay differences at the base station are within the boundary time of the TDMA burst.
또 다른 예에 있어서, 도 7a에 도시되는 비-인접 셋의 서브-캐리어가 사용자(U1 및 U2가 도시됨) 마다 할당되어, 동일 수신 셀내의 사용자의 서브-캐리어 셋은 해체된다. 서브-캐리어 셋은 서브-캐리어 코드로서 칭해진다.In another example, the sub-carriers of the non-adjacent set shown in FIG. 7A are allocated per user (U1 and U2 are shown), so that the user's sub-carrier set in the same receiving cell is disassembled. The sub-carrier set is referred to as the sub-carrier code.
서브-캐리어는 도 7b에 도시된 바와 같이 천천히 주파수 호핑된다.The sub-carrier is frequency hopping slowly as shown in FIG. 7B.
도 8에 도시된 코드 분할 다중 액세스 스프레드 스펙트럼 시스템에 대한 배치에 있어서, 모든 이동 단말기는 활성화되는 모든 시간에 동일한 주파수 대역을 이용한다. 수신 셀내에서, 수직 스프레딩 코드 및 이동 단말기의 타이트한 동기화에 의해 직교성이 제공되거나, 동기화 또는 수직 스프레딩 코드 없이 다중 사용자 검출에 의해 직교성이 제공된다.In the arrangement for the code division multiple access spread spectrum system shown in Figure 8, all mobile terminals use the same frequency band at all times of activation. Within the receiving cell, orthogonality is provided by tight synchronization of the vertical spreading code and the mobile terminal, or orthogonality is provided by multi-user detection without synchronization or vertical spreading code.
모든 채널이 모든 안테나에서 재사용되므로, 모든 채널은 모든 셀에서 수회에 걸쳐 재사용가능하게 되고, 셀 사이즈를 축소하거나 부가적인 베이스 스테이션을 필요치 않고서 동작할 수 있는 이동 단말기의 수를 상당히 증가시킨다.Since every channel is reused at every antenna, every channel becomes reusable several times in every cell, significantly increasing the number of mobile terminals that can operate without reducing cell size or requiring additional base stations.
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