KR19990070157A - 코드분할다중접속시스템의 소프트핸드오프 스테이션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할 다중접속시스템의 스테이션에 관한 것으로, RF/IF부는 신호를 송수신하고, 제1 내지 제4 브렌치는 패스를 검색하고, 검색기는 신호레벨을 검색하고, 레이크결합기는 레이크를 결합시키고, 디인터리버는 신호를 디인터리브 시키고, 비터비디코더는 신호를 디코딩하고, 컨트롤부는 CPU를 포함한다. 이와 같은 발명에 의하면, cell/sector diversity를 우선적으로 고려하는 모빌 스테이션(Mobile Station)을 제공한다.

Description

코드분할다중접속시스템의 소프트핸드오프 스테이션(Soft/Softer Handoff Station of the CDMA System)

본 발명은 무선이동스테이션의 핸드오프에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 코드분할다중접속 시스템의 소프트핸드오프 제어에 관한 것이다.

차세대 이동통신 시스템으로 개발된 디지털 CDMA 시스템은 아날로그 AMPS( Analog Mobile Phone System )와 비교하여 동일한 환경에서 용량이 10배이상 증가된다. 또한 CDMA방식은 기본적으로 대역확산 통신 방식에 기초한 다원 접속 방식으로서 기존의 다원 접속 방식인 FDMA나 TDMA에 비해서 보안성이 유지되고, 간섭과 재밍(Jamming)에 강하여 음영현상과 다경로 페이딩(multi-path fading)에 강하며 용량 또한 훨씬 증가된다. 그러나 CDMA시스템에서 구현되는 용량의 증가 정도는 요구되는 Eb/No값, 적용된 전력제어의 성능, 그리고 핸드오프(Handoff)의 적용결과 등에 따라서 매우 민감하게 변화한다.

많은 연구결과에 따라 CDMA시스템의 성능이 분석되었다. 이 연구들 중에는 다중경로의 수와 동일한 수의 Rake Branch를 가지는 Rake receiver를 설계하여 성능을 분석한 것도 있지만 실제 환경에서는 이동국이 이동함에 따라 다중경로의 수가 지속적으로 변화함으로 레이크 가지의 수와 채널의 경로의 수가 동일한 모델은 실제환경과 일치하지 않는다. 일반적으로 채널에서의 지연확산이 큰 경우에는 그 구현상의 어려움이 많아 오히려 적은 수의 레이크 가지를 효과적으로 rake branch에 할당하여 사용하는 방법을 고안하는 것이 더 효과적이다. 즉, 다중경로 페이딩 채널에서 평균적으로 신호의 세기가 큰 몇 개의 경로를 선택하여 최대비 결합을 사용하고 CDMA시스템의 Cell Coverage를 넓히고 cell drop rate을 효과적으로 감소시켜주는 soft/softer 핸드오프를 고려한 rake branch allocation algorithm을 적용함으로써 효율적인 rake receiver를 설계하는 것이 가능하다.

여기서 핸드오프는 셀룰라 이동통신 시스템에서 개인의 이동성으로 말미암아 또 셀 반경이 작아지면서 이동국이 속한 기지국으로부터 주의의 적당한 기지국으로 call이 단절되지 않고 호를 인계시키는 기술을 말한다.

일반적으로 핸드오프는 hard arrangement의 형태로 구성되는데, 이동국은 기존에 속해 있던 기지국과 단절된 후에 새로운 기지국과 연결된다.

반면에 soft 핸드오프는 make-before-break arrangement의 형태로써 이동국은 기존에 속해 있던 기지국과 주위의 한 개 또는 그 이상의 기지국과 동시에 연결되며 호를 절체하기 전에 주변 셀에 호 접속을 유지하고 기존의 셀을 절단하는 방식이다. 이와 같이 soft 핸드오프는 두 개의 기지국과 동시에 송수신을 함으로써 수신 data중 fading의 영향이 적은 양질의 data를 선택함으로써 hard 핸드오프에 비하여 무선구간에서의 데이터 전송 error를 크게 줄일 수 있다.

한편 CDMA system의 각 cell은 지향성( directional ) 안테나를 사용하는 섹터화 기술을 사용하고 있다. 예를 들어, 기지국마다 각각 120도의 유효 beam폭을 가지는 3개의 안테나가 있는 시스템에서는 전방향(omni-directional) 안테나에 수신되는 신호의 간섭현상이 전체의 약 1/3이 된다. 따라서 각 셀의 사용자 수는 이 섹터화 기술을 사용함으로 약 3배 가량 늘게 되고 이때 한 cell의 각 섹터간의 핸드오프기술이 필요하게 되는데 이를 sector간의 핸드오프 또는 softer 핸드오프라 한다.

따라서, 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, CDMA시스템의 soft/softer 핸드오프에 있어서 cell/sector diversity를 우선적으로 고려하는 branch allocation algorithm에 따른 rake branch를 갖는 모빌 스테이션(Mobile Station)을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션을 도시한 블록도;

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이영역을 나타낸 도면;

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 익터섹션영역을 나타낸 도면;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션의 동작을 나타낸 플로우챠트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : RF/IF 120~140 : 제1 내지 제4 브렌치

160 : 검색기 170 : 레이크결합기

180 : 디인터리버 190 : 비터비디코더

200 : 컨트롤부

상술한 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명의 특징에 의하면, 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션은 코드분할 다중접속시스템의 신호를 송수신 하는 RF/IF와, 제1 패스를 검색하는 제1 브렌치와, 제2 패스를 검색하는 제2 브렌치와; 제3 패스를 검색하는 제3 브렌치와, 제4 패스를 검색하는 제4 브렌치와, RF/IF의 신호의 레벨을 검색하는 검색기, 검색기로부터의 결과에 따라 레이크를 결합시키는 레이크결합기, 인터리브된 상기 레이크결합기로부터의 신호를 디인터리브 시키는 디인터리버, 디인터리버의 신호에서 심볼과 데이터 비트를 디코딩하는 비터비디코더, 컨트롤신호를 출력시키는 컨트롤부CPU를 포함한다.

이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 컨트롤부는 CPU를 구비하여 구성된다.

이 특징의 바람직한 실시예에 있어서 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션은 하나의 섹터를 윈도 사이즈 만큼 패스 인덱스를 변화시키며 검색하는 단계, 패스의 에너지를 크기순으로 버블소팅하여 에너지가 큰 4개의 패스를 선택하는 단계, 브렌치의 패스를 갱신하고 선택된 패스를 해당되는 섹터에 더한 후 최대 28개의 구성원소를 갖는 패스테이블을 구성하는 단계, 패스테이블로부터 이전에 한번도 할당되지 않은 셀을 에너지순으로 찾고 이 셀에 브렌치가 모자를 때 까지 할당하는 단계, 브렌치의 할당이 끝나면 다음 에너지가 큰 셀이 기존의 브렌치를 한 개 빼앗아 다시 브렌치를 할당하는 단계, 셀 다이버시티시 브렌치 재할당이 한번도 발생되지 않았다면 그러한 패스를 에너지순으로 찾아 브렌치에 할당하는 단계를 처리한다.

본 발명은 코드분할 다중접속시스템의 스테이션에 관한 것으로, RF/IF부는 신호를 송수신하고, 제1 내지 제4 브렌치는 패스를 검색하고, 검색기는 신호레벨을 검색하고, 레이크결합기는 레이크를 결합시키고, 디인터리버는 신호를 디인터리브 시키고, 비터비디코더는 신호를 디코딩하고, 컨트롤부는 CPU를 포함한다. 이와 같은 발명에 의하면, cell/sector diversity를 우선적으로 고려하는 모빌 스테이션(Mobile Station)을 제공한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 신규한 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션은 RF/IF, 브렌치, 검색기, 레이크결합기, 디인터리버, 비터비디코더, 컨트롤부CPU를 구비하여, cell/sector 다이버시티에 따른 레이크브렌치를 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 코드분할다중접속시스템의 소프트핸드오프 제어 스테이션은 다중경로페이딩채널(multi-path fading channel)에서 페이딩(fading)이 일어난 signal을 수신기(receiver)에서 검사(search)하여 효율적으로( soft/softer 핸드오프) rank branch에 할당(allocation) 하기 위해 간단한 패스(path), 섹터(sector), 셀구조(cell structure)를 제공한다. 그리고 데이터구조(data structure)는 도 3에 도시된 바와 같다.

여기서 패스(path)란 다중경로페이딩채널(multi-path fading channel)에서 왜곡되어 딜레이(delay)된 신호를 말한다.

path structure는 표 1과 같으며 그 구성성분은 path가 속해 있는 sector, path가 실제 할당될 rake branch의 index(0~3), path의 위치( path를 찾을 때 사용했던 window 내의 임의의 position), path의 수신된 신호의 크기로 이루어진다.

한편, 셀(cell)이란 같은 power control sub-channel(CDMA system에서 reverse link closed-loop power control을 위해 Base station에 의해서 800ms마다 삽입되는 power control information)을 전송(transmitting) 하는 모든 섹터(sector), 즉 하나 이상의 섹터(sector)의 집합(set)을 말한다. 즉 여러 섹터가 같은 셀(cell)에 속해 있다면 그들은 셀로부터 똑같은 파워컨트롤정보를 갖게 된다. 그 구조(structure)는 표 2와 같으며 간단히 섹터(sector)에 할당된 레이크 브렌치(rake branch)의 수와 그 섹터(sector)의 파워컨트롤인덱스(power control index)로 이루어진다.

그리고, 섹터(sector)란 특별한 pilot offset을 갖는 수신된 signal path를 의미한다. 즉, 이 섹터(sector)는 sectored cell의 한 sector에 해당되며 이들은 도 3과 같이 그 sector를 복조(demodulation)할 때 필요한 정보 및 그 섹터(sector)의 신호(signal)를 검색할 때의 search parameter( window size, position, index등 ), 그 sector의 가장 최근의 검색 결과 등을 포함하고 있다. 여기에서 우선적으로 고려해야 할 브렌치 할당 알고리즘(branch allocation algorithm)은 다음과 같다.

먼저, 한 sector내에 속하는 모든 path들을 찾는다. 찾아진 path중 충분히 demodulation이 가능하다고 생각되는 threshold를 넘는 양질의 path를 max 4개(branch number)까지 찾는다. 물론 이때 찾아진 path가 바로 그 양 옆의 path energy보다 작은 갑을 갖고 있으면 의미가 없으므로 선택되는 path는 주위보다 큰 peak를 갖는 path만으로 선택되어야만 하며 이 path들을 사용하여 새로운 path list를 update한다. 이렇게 선택된 4개의 path들로 update된 path list(항상 가장 최근의 search 결과로 찾아진 path들과 finger에 할당된 Path들로 구성)는 cell diversity를 극대화(effective soft 핸드오프)하기 위해 finger를 하나도 할당받지 못한 가장 strongest(energy가 큰) cell에 finger를 우선 할당하고 만약 어떠한 branch도 cell diversity를 위해 branch가 재 할당되지 않는다면 이 경우는 mobile이 핸드오프 region이외의 지역에 있는 경우이므로 이 경우에는 sector간의 핸드오프(softer 핸드오프)를 효율적으로 수행하기 위해 branch를 할당받지 못한 가장 energy가 큰 path에 우선적으로 finger를 할당한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1) 한 sector의 search후에 peak energy value를 갖는 path들로 이루어진 path list를 구성한다. 이때의 path 성분들은 표 1과 같은 정보를 갖는다.

일단 찾아진 peak path energy list는 이미 이전 sector에서 search했던 path들로 update되었던 기존의 path list와 비교하여 중복된 path를 제거하고 새로운 path list를 만든다. 이 경우 현재 branch에서 demodulation하였던 branch에 할당되었던 path들도 다시 새로운 path에 update된다. 따라서 만약 3 base station model로 할 경우 최고 6개까지의 active set( demodulation을 할 수 있을 만큼 충분히 energy가 큰 sector들의 집합)이 존재 가능하므로 4개의 branch를 갖는 rake receiver의 경우 max 28(active set*4+branch에 할당된 path)개까지의 path list구성원을 가질 수 있다.

2) 일단 sector search후에 update된 path list를 바탕으로 branch가 할당된 적이 없는 가장 강한 cell(mobile이 핸드오프 region에서 접근하고 있는 새로운 base station일 가능성이 높음)에 우선적으로 branch가 모자를 때까지 할당한다. 이렇게 새로 할당된 후에 그 다음 강한 cell로 하여금 이미 앞에서 assign된 branch중 energy가 자장 작은 branch를 빼앗아 두 번째로 강한 cell에 branch를 할당한다. 이렇게 함으로써 혹시 mobile(단말기)이 핸드오프 region에 있을 경우 soft 핸드오프를 용이하게 할 수 있게끔 한다.

3) 만약 어떠한 branch 도 3의 과정을 통해 새로 branch에 할당되지 않았다면 이는 mobile이 핸드오프 region을 벗어난 지역, 즉 한 cell로부터만 signal을 받는 cell region에 있는 경우이므로 이 경우 sector간의 핸드오프를 효율적으로 지원하기 위해 이전에 한번도 branch에 assign되지 않았던 path들을 우선적으로 branch가 모자를 때까지 할당한다. 이러 후에 두 번째로 가장 강한 path에 현재의 assign된 branch로부터 branch를 하나 빼았아 할당하여 새로 유입된 다른 sector의 signal을 mobile이 demodulation하도록 돕는다.

4) 마지막으로 모든 branch에 할당된 path가 속한 cell의 power control index를 각각의 branch에 할당하고 각각의 branch data structure를 update하고 reference branch를 선택한 후에 rake branch들을 사용한 multi-path receiver의 demodulation을 시작한다.

이상의 (1)~(4)의 flow를 통해 본 branch allocation algorithm을 branch 4개를 갖는 rake receiver에 적용하면 mobile이 핸드오프 region에 있을 경우 soft 핸드오프를 좀 더 용이하게 할 수 있으며, 또한 mobile이 핸드오프 region이외의 cell coverage내에 있을 경우 좀더 용이한 sector 간의 핸드오프( softer hanoff )를 할 수 있다.

path structure

Branch_cut : cell 에 할당된 Cell 의 개수

Pow_ctl_idx : cell 에 할당된 power control index

Cell Structure

Sector : Path가 속해 있는 Sector의 Index

Branch : Path 에 할당된 Branch Index(0~3)

Position : reference Path 에 상대적인 Path 의 위치

Energy : path 의 신호 성분 제기

Sector Structure

Pilot	sector 에 고유한 Pilot offset Value
Walsh	sector를 복조할 때 사용되는 Walsh 코드
Win_size	sector의 Path를 search 하기 위한 window
Age	sector가 set에 속해 있는 시간
Srch_parm	sector를 search 할 때 필요한 변수
Cell	sector가 속해 있는 cell name
Pos	sector를 search 할 때의 기준 위치
Win_pos	Window size 내의 임의의 위치
Max_pos	max energy path 의 위치
Max_inx	max energy path 의 index
Max_eng	max energy path 의 energy
Hand_off	hand off 의 indicator

본 발명은 종래의 CDMA스테이션은 branch allocation algorithm에 의한 rake branch를 갖는 모빌 스테이션을 구성한다.

Claims (3)

1. 코드분할 다중접속시스템의 신호를 송수신 하는 RF/IF(110)와;

   제1 패스를 검색하는 제1 브렌치(120)와;

   제2 패스를 검색하는 제2 브렌치(130)와;

   제3 패스를 검색하는 제3 브렌치(140)와;

   제4 패스를 검색하는 제4 브렌치(150)와;

   상기 RF/IF(110)의 신호의 레벨을 검색하는 검색기(160)와;

   상기 검색기(160)로부터의 결과에 따라 레이크를 결합시키는 레이크결합기(170)와;

   인터리브된 상기 레이크결합기(170)로부터의 신호를 디인터리브 시키는 디인터리버(180)와;

   상기 디인터리버(180)의 신호에서 심볼과 데이터 비트를 디코딩하는 비터비디코더(190)와;

   컨트롤부CPU(200)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 컨트롤부는 CPU(200)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션.
3. 하나의 섹터를 윈도 사이즈 만큼 패스 인덱스를 변화시키며 검색하는 단계(S110)와;

   패스의 에너지를 크기순으로 버블소팅하여 에너지가 큰 4개의 패스를 선택하는 단계(S120)와;

   브렌치의 패스를 갱신하고 선택된 패스를 해당되는 섹터에 더한 후 최대 28개의 구성원소를 갖는 패스테이블을 구성하는 단계(S130)와;

   패스테이블로부터 이전에 한번도 할당되지 않은 셀을 에너지순으로 찾고 이 셀에 브렌치가 모자를 때 까지 할당하는 단계(S140)와;

   브렌치의 할당이 끝나면 다음 에너지가 큰 셀이 기존의 브렌치를 한 개 빼앗아 다시 브렌치를 할당하는 단계(S150)와;

   셀 다이버시티(Diversity)시 브렌치 재할당이 한번도 발생되지 않았다면, 그러한 패스를 에너지순으로 찾아 브렌치에 할당하는 단계(S160)를 처리하는 것을 특징으로 하는 코드분할 다중접속 시스템의 소프트/소프터 핸드오프 스테이션.