KR20000013751A - Cdma 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력제어 방법 - Google Patents

Abstract

다양한 셀 반경을 가지는 CDMA 시스템의 전력 제어에 있어서, 특히 서로 다른 반경을 가지는 셀 간에 통신 링크의 절단을 방지하기 위한 소프트 핸드 오프시 이동국이 최적의 전송 환경 하에서 신호 송신을 할 수 있도록 셀 반경에 따라 이동국의 송신 전력을 적절하게 제어하는 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법에 관한 것으로, 이동국이 인접하는 기지국들의 파일럿 신호를 탐색하여, 상기 이동국이 속한 자국 기지국의 셀에서 인접하는 대국 기지국의 셀로 핸드 오프 되는가를 판단하는 단계와, 이동국이 핸드 오프 된다고 판단됨에 따라, 이동국에서 전송된 파일럿 신호 세기 메시지에 포함되는 의사 잡음 오프셋(PN Offset)을 비교하는 단계와, 상기 의사 잡음 오프셋을 비교하여, 자국 기지국의 셀 반경이 대국 기지국의 셀 반경보다 작다고 판단됨에 따라, 미리 설정되어 있던 대국 기지국의 오프셋 전력을 이용하여 이동국에 대한 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어지며, 작은 반경을 갖는 셀에서 큰 반경을 갖는 셀로 소프트 핸드 오프 될 때, 이동국의 송신 전력을 제어함에 있어서 기지국 셀 반경에 따라 미리 설정되어 있는 오프셋 전력값을 이용하게 되므로, 핸드 오프시 호 절단, 음질 저하 및 데이터 유실과 같은 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있는 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법에 관한 것이다.

Description

ＣＤＭＡ 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법

본 발명은 다양한 셀 반경을 가지는 CDMA 시스템의 전력 제어에 관한 것으로, 특히 서로 다른 반경을 가지는 셀에서 통신 링크의 절단을 방지하기 위한 소프트 핸드 오프시 이동국이 최적의 전송 환경 하에서 신호 송신을 할 수 있도록 셀 반경에 따라 이동국의 송신 전력을 적절하게 제어하는 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰러 이동 통신(Cellular Mobile Communication)이나 개인 이동 통신 서비스(Personal Communication Service)와 같이 CDMA(Code Division Multiplex Access) 방식을 이용하는 이동 통신 시스템에서는 다수의 이동국이 기지국이나 셀 사이트(Cell-Site)를 통해 디지탈화된 음성이나, 그 밖에 다른 데이터를 표현한 심볼(symbol)들로 이루어진 프레임(Frame)을 송수신하게 된다. 이같은 전송 프레임들은 다중 경로(multipath)를 통한 페이딩(fading)의 영향을 받게 되는데, 이는 이동국이 이동함에 따라 전송 프레임을 반사하는 전송 환경의 특성에 관계한다.

또한, 하나의 이동국이 너무 높은 송신 전력을 사용할 경우에는 다른 이동국에 간섭을 주는 경우가 발생할 뿐만 아니라, 하나의 이동국이 너무 낮은 송신 전력을 사용할 경우에는 기지국이 이동국에서 송신된 전송 프레임으로부터 완전한 데이터 복구를 할 수 없게 되어 데이터가 유실되는 경우도 발생하게 된다.

이와 같이 다중 경로를 통한 페이딩, 이동국간의 간섭, 송신 데이터의 유실을 줄이기 위해 해당 기지국은 이동국들의 프레임 송신 전력을 제어하게 된다.

상기 설명한 이유로 인해 기지국은 이동국에서 전송된 프레임으로부터 송신 전력을 측정하여 각각 분리된 채널을 통해 송신 전력을 조정하도록 상기 이동국으로 전력 제어 명령을 송출하게 된다.

상기 전력 제어 명령은 수신 전력의 평균값을 유지하기 위한 송신 전력 증가명령이나 송신 전력 감소 명령이며, 이 때 상기 기지국의 제어를 담당하는 기지제어국(BSC : Base Station Controller)은 수신 전력의 평균값을 유지하기 위한 최적의 송신 전력을 선택하기 위해 이동국으로부터 수신한 프레임으로부터 오류율(error rates)을 검출하게 된다.

도 1 은 CDMA 시스템의 일부 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 을 참조하면, 국설 교환망(PSTN :Public Switched Telephone Network)(10)은 통신망 사업자가 제공하는 일반 전화 가입자를 위한 통신망으로, 이동 통신 가입자가 이동 통신 서비스를 이용하여 다른 이동 통신 가입자나 일반 유선망 가입자와의 통화를 할 수 있도록 가입자간 회선교환 및 중계 호출처리를 수행하는 이동 통신 교환국(MSC : Mobile Switching Center)(11)과 유선 통신로를 형성한다.

기지제어국(BSC)(12)은 수신된 프레임의 오류율을 이용한 전력 제어를 담당함으로써, 기지국A(14A) 또는 기지국B(14B)을 통해 이동국(13)이 적절한 송신 전력을 사용할 수 있도록, 상기 기지국A(14A) 또는 기지국B(14B)을 통해 이동국(13)으로 전력 제어 명령을 발생시킨다.

여기서, 상기 기지국A(14A)와 기지국B(14B)의 셀 반경은 동일한 것으로 가정하고 있으므로, 이동국(13)이 상기 기지국A(14A)에서 기지국B(14B)로 핸드 오프될 때는 기지국A(14A)에서 사용한 송신 전력과 동일한 송신 전력으로 상기 기지국B(14B)에서도 사용하게 된다.

이 때, 기지국들(14A,14B)은 이동국(13)의 송신 전력을 측정한 후 미리 설정되어 있던 전력 제어 기준값과 비교하여 전력 제어 명령을 발생하고, 이동국(13)은 상기 발생된 전력 제어 명령을 수신하여 송신 전력을 조절하게 된다. 이를 폐쇄 루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)라고 한다.

또한, 상기 폐쇄 루프 전력 제어를 수행함에 있어서, 이동국의 이동속도, 이동국의 주위환경 등의 여러 가지 파라미터에 따라 각 이동국 별로 상이한 전력 제어 기준값을 설정하게 되는데, 기지제어국(12)이 이동국(13)으로부터 수신된 프레임의 에러율에 따라 전력 제어 기준값을 적절하게 조절한다. 이와 같은 전력 제어를 외부 루프 전력 제어(Outer Loop Power Control)라고 한다

이와 같이, CDMA 시스템의 일부 구성에 따른 전력 제어에 대해 보다 상세하게 설명하자면 다음과 같다.

기지국A(14A)의 셀 영역 내에서 통화 중인 이동국(13)이 상기 기지국A(14A)와 인접하는 기지국B(14B)로 진입할 때, 상기 이동국(13)의 통화가 지속되도록 핸드 오프 절차를 거치게 된다. 상기 핸드 오프 절차는 상기 기지국B(14B)의 파일럿 신호를 계속 탐색하여 신호 세기를 측정한 후 상기 기지국A(14A)의 신호 세기와 서로 비교하여, 상기 기지국B(14B)의 파일럿 신호 세기가 일정 수준에 이르게 됨에 따라 핸드 오프를 시작하게 된다.

이 때, 이동국(13)은 기지국A(14A)로 파일럿 신호 세기 메시지(Pilot Signal Strength Message)를 송출하여 새로운 기지국B(14B)의 신호 세기와 의사잡음 오프셋(이하, PN Offset 이라 약칭함)을 알리게 된다. 기지국A(14A)는 상기 송출된 파일럿 신호 세기 메시지를 기지제어국(12)으로 보내고, 기지제어국(12)은 기지국A(14A)와 통신 링크를 계속 유지한 채 상기 이동국(13)과 기지국B(14B)간의 새로운 통신 링크를 이루어 핸드 오프를 시작하게 된다.

이에 따라, 두 기지국(14A,14B)의 서비스 영역 사이에 있는 상기 이동국(13)은 양쪽 기지국(14A,14B)의 지원을 받기 때문에 두 기지국(14A,14B)간의 핑퐁 현상(Pingpong) 없이 소프트 핸드 오프를 수행할 수 있게 된다.

상기에서 설명한 종래 기술에 따른 소프트 핸드 오프에서는 이동국이 소프트 핸드 오프 지역에 있는 경우, 이동국의 송신 전력을 최소화하고자 이동국과 통신 링크가 형성된 모든 기지국으로부터 전력 증가 명령이 전송된 경우에만 이동국의 송신 전력을 증가시키게 된다.

예를 들자면, 이동국이 3개의 기지국간에 소프트 핸드 오프를 수행할 경우, 3개의 기지국에서 전송된 전력 제어 명령 신호가 모두 전력 제어 증가 명령인 경우에만 이동국의 송신 전력을 증가시키게 되고, 어느 한 기지국에서라도 전력 제어 감소 명령이 전송되면 이동국의 송신 전력을 감소시키게 된다. 이는 반경이 서로 동일한 셀로 소프트 핸드 오프 되는 경우에 매우 효과적이다.

셀 반경이 다른 기지국간의 소프트 핸드 오프시, 큰 반경을 갖는 셀에서 작은 반경을 갖는 셀로 소프트 핸드 오프가 이루어진다면, 이동국은 초기에 셀 반경이 큰 기지국의 전력 제어에 의해 송신 전력을 조절하다가 셀 반경이 작은 기지국으로부터 전력 제어 감소 명령을 수신하고, 이에 따라 송신 전력을 낮추게 된다.

여기서 알 수 있듯이, 소프트 핸드 오프 수행 중에 있는 이동국의 송신 전력은 반경이 작은 셀의 기지국으로부터 수신된 전력 제어 명령 신호에 의해 결정된다.

그러나, 작은 반경을 갖는 셀에서 큰 반경을 갖는 셀로 소프트 핸드 오프되는 경우에는, 셀 반경이 큰 기지국으로부터 전력 제어 증가 명령을 받더라도 셀 반경이 작은 기지국의 전력 제어 명령 신호에 의해 이동국의 송신 전력이 결정되기 때문에, 상기 이동국이 셀 반경이 큰 기지국의 서비스 영역으로 완전히 들어 왔을 때에는 현재 이동국이 사용하는 송신 전력이 셀 반경이 큰 기지국의 서비스 영역에서 필요로 하는 최소한의 송신 전력보다 작은 송신 전력을 사용하게 되고, 이로 인해 호 절단, 음질 저하 및 데이터 유실과 같은 시스템의 성능 저하가 야기된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 셀 반경이 서로 다른 두 기지국 사이에서 이동국이 핸드 오프될 때, 특히 작은 반경을 갖는 셀에서 큰 반경을 갖는 셀로 소프트 핸드 오프 될 때, 호 절단, 음질 저하 및 데이터 유실과 같은 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있도록 이동국의 송신 전력을 적절하게 제어하는 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법의 특징은, 이동국이 인접하는 기지국들의 파일럿 신호를 탐색하여, 상기 이동국이 속한 자국 기지국의 셀에서 인접하는 대국 기지국의 셀로 핸드 오프 되는가를 판단하는 단계와, 상기 이동국이 핸드 오프 된다고 판단됨에 따라, 상기 이동국에서 전송된 파일럿 신호 세기 메시지에 포함되는 의사 잡음 오프셋(PN Offset)을 비교하는 단계와, 상기 의사 잡음 오프셋을 비교하여, 상기 자국 기지국의 셀 반경이 상기 대국 기지국의 셀 반경보다 작다고 판단됨에 따라, 미리 설정되어 있던 대국 기지국의 오프셋 전력을 이용하여 상기 이동국에 대한 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 대국 기지국의 오프셋 전력을 이용하여 상기 이동국에 대한 송신 전력을 제어하는 단계에서, 상기 오프셋 전력은 이동국이 기지국 셀의 최외곽에 있을 때의 기지국에서의 평균 수신 전력을 이용하여 각 기지국의 셀 반경별로 미리 설정된다.

도 1은 CDMA 시스템의 일부 구성을 나타낸 도면.

도 2는 CDMA 시스템에서 서로 다른 셀 반경을 가지는 기지국 사이에서 핸드 오프시 이동국의 각 지점에 따른 필요한 최소의 송신 전력을 나타낸 도면.

도 3은 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 본 발명에 따른 이동국의 송신 전력 제어 방법을 나타낸 플로우챠트.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 국설 교환망(PSTN) 11 : 이동 통신 교환국(MSC)

12: 기지제어국(BSC) 13 : 이동국

이하, 본 발명에 따른 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, CDMA 시스템에 사용되는 평균 송신 전력은, "평균 송신 전력(dBm) = - 평균 수신 전력(dBm) + 오프셋 전력 + 폐쇄 루프 전력 제어에 의해 보정된 전력(dB)" 와 같은 식으로 구하게 되며, 폐쇄 루프 전력 제어에 의해 보정된 전력의 제외하면, 이동국의 평균 송신 전력은 오프셋 전력에서 수신 신호 전력의 평균값을 뺀 값이 된다.

셀룰러 시스템인 경우에는 오프셋 전력이 "-73"으로 고정되어 있으나, 본 발명에서는 셀 반경의 크기에 따라 오프셋 전력값을 적절하게 제어하여 이동국의 송신전력이 기지국에서 요구되는 최소한의 신호 세기를 만족하도록 한다.

CDMA 방식을 이용하는 셀룰러 이동 통신 시스템이 개인 휴대 통신시스템(PCS)과 차세대 공중 이동 통신 시스템(IMT2000:International Mobile Telecommunications-2000)으로 발전하면서 반경이 다양한 수많은 셀들이 혼재하게 된다.

여기서, 상기 셀들은 셀 반경이 35km이상인 외부 메가셀(Outdoor Megacell), 셀 반경이 1km에서 35km인 외부 매크로셀(Outdoor Macrocell), 셀 반경이 1km이하인 내부/외부 마이크로셀(Indoor/Outdoor Microcell), 셀 반경이 50m이하인 내부/외부 피코셀(Indoor/Outdoor Picocell)등이 존재하게 된다.

이와 같은 다양한 셀 반경을 가지는 기지국을 이동국이 이동하는 경우에, 최대의 용량과 최적의 성능을 얻기 위해서는 핸드 오프와, 앞에서 설명된 외부 루프 전력 제어 또는 폐쇄 루프 전력 제어가 적절하게 수행되어야 한다.

또한, 기지제어국은 셀 반경에 따라 각 기지국을 분류하여, 분류된 각 기지국별로 서로 다른 오프셋 전력값이 설정된다. 표 1은 이같은 기지국 셀 반경에 따른 오프셋 전력값을 나타낸 것이다.

셀 반경	기지국 분류	오프셋 전력값
35km 이상	Megacell	Offset Power 1
1∼35km	Macrocell	Offset Power 2
1km 이하	Microcell	Offset Power 3
50m 이하	Picocell	Offset Power 4

상기 오프셋 전력값은 이동국이 핸드 오프되는 지점에서 각 셀의 최외곽 가장자리에 있을 때, 각 기지국이 필요로 하는 최소한의 수신 전력으로부터 결정된다.

도 2 는 CDMA 시스템에서 서로 다른 셀 반경을 가지는 기지국 사이에서 핸드 오프시 이동국의 각 지점에 따른 필요한 최소의 송신 전력을 나타낸 도면이다.

도 2 를 참조하면, 핸드 오프가 발생되는 지점은 순방향 링크의 파일럿 신호의 세기에 의해 결정되므로, 작은 셀 반경을 가지는 기지국(20)에 가깝게 결정된다.

이동국(미도시)은 반경이 큰 셀의 최외곽 지점(24A)에서 소프트 핸드 오프를 시작하여, 반경이 작은 셀의 최외곽 지점(24C)에서 소프트 핸드 오프가 끝난다고 가정하면, 상기 핸드 오프가 끝나는 지점(24C)에서는 반경이 작은 셀 영역에서 필요로 하는 송신 전력(38A)과, 반경이 큰 셀 영역에서 필요로 하는 송신 전력(38B)과의 전력차(40)가 생기게 된다.

이 때문에 이동국(미도시)이 호 절단, 음질 저하 및 데이터 유실과 같은 문제가 발생하게 되므로, 본 발명은 상기 핸드 오프가 끝나는 지점(24C)에서 반경이 큰 셀 영역 내에서 필요로 하는 송신 전력(38B)으로 보정해 주기 위한 송신 전력 제어 방법을 적용하게 된다.

도 3 은 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 본 발명에 따른 이동국의 송신 전력 제어 방법을 나타낸 플로우챠트이다.

도 3 을 참조하면, 이동국은 셀 반경이 작은 자국 기지국(Local Station)내에서 통신을 하면서 인접 기지국(Neighbour Station)의 파일럿 신호들을 탐색하다가(S1), 인접 기지국의 파일럿 신호 세기가 일정 수준 이상이 되었는가를 판단하여(S2), 인접 기지국의 파일럿 신호 세기가 일정 수준 이상이 되면, 즉 이동국이 통화 중에 소프트 핸드 오프가 이루어진다면, 파일럿 신호 세기 메시지를 자국 기지국(Local Station)에 보내게 된다(S3).

이 때, 자국 기지국(Local Station)은 수신한 파일럿 신호 세기 메시지를 기지제어국에 보내어 파일럿 신호 세기 메시지 안의 PN Offset에 해당하는 대국 기지국(Target Station)의 오프셋 전력값을 구하게 된다(S4).

기지제어국은 수신한 파일럿 신호 세기 메시지에 포함된 자국 기지국(Local Station)의 PN Offset과 이동국이 핸드 오프되는 대국 기지국(Target Station)의 PN Offset을 비교하게 된다(S5).

비교 결과, 자국 기지국(Local Station)으로부터 전송된 파일럿 신호 세기 메시지의 PN Offset이 이 자국 기지국(Local Station)의 셀 반경보다 큰 셀 반경을 가지는 기지국의 PN Offset일 경우, 기지제어국은 이동국에 보내는 핸드 오프 명령 메시지에 상기에서 구한 새로운 기지국(Target Station)의 오프셋 전력값(Offset Power)을 포함시켜 전송하게 된다(S6).

핸드 오프 명령 메시지를 수신한 이동국은 인접하는 대국 기지국(Target Station)으로 완전히 핸드 오프되는 직후, 즉 자국 기지국(Local Station)과의 통신 링크를 단절하는 직후에 자신의 송신 전력을 제어함에 있어서, 새롭게 설정된 오프셋 전력값(Offset Power)을 이용하게 된다(S7).

그러나, 상기 비교 결과, 자국 기지국(Local Station)으로부터 전송된 파일럿 신호 세기 메시지의 PN Offset이 이 자국 기지국(Local Station)의 셀 반경보다 작은 셀 반경을 가지는 기지국의 PN Offset일 경우, 종래의 전력 제어 방법에 따라 종래 기술에서 설명된 전력 제어를 실시하게 되는데, 이동국은 셀 반경이 작은 대국 기지국(Target Station)으로부터 전력 제어 감소 명령을 수신하여, 그에 따라 송신 전력을 낮추게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법에 따르면, 작은 반경을 갖는 셀에서 큰 반경을 갖는 셀로 소프트 핸드 오프 될 때, 이동국의 송신 전력을 제어함에 있어서 기지국 셀 반경에 따라 미리 설정되어 있는 오프셋 전력값을 이용하게 되므로, 핸드 오프시 호 절단, 음질 저하 및 데이터 유실과 같은 시스템의 성능 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이동국이 인접하는 기지국들의 파일럿 신호를 탐색하여, 상기 이동국이 속한 자국 기지국의 셀에서 인접하는 대국 기지국의 셀로 핸드 오프 되는가를 판단하는 단계와;

   상기 이동국이 핸드 오프 된다고 판단됨에 따라, 상기 이동국에서 전송된 파일럿 신호 세기 메시지에 포함되는 의사 잡음 오프셋(PN Offset)을 비교하는 단계와;

   상기 의사 잡음 오프셋을 비교하여, 상기 자국 기지국의 셀 반경이 상기 대국 기지국의 셀 반경보다 작다고 판단됨에 따라, 미리 설정되어 있던 대국 기지국의 오프셋 전력을 이용하여 상기 이동국에 대한 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 대국 기지국의 오프셋 전력을 이용하여 상기 이동국에 대한 송신 전력을 제어하는 단계에서, 상기 오프셋 전력은 이동국이 기지국 셀의 최외곽에 있을 때의 기지국에서의 평균 수신 전력을 이용하여 각 기지국의 셀 반경별로 미리 설정됨을 특징으로 하는 CDMA 시스템에서 소프트 핸드 오프시 이동국의 송신 전력 제어 방법.