KR20000020659A - Method for calculating probability of service impossibility in cellular phone system - Google Patents

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KR20000020659A KR1019980039355A KR19980039355A KR20000020659A KR 20000020659 A KR20000020659 A KR 20000020659A KR 1019980039355 A KR1019980039355 A KR 1019980039355A KR 19980039355 A KR19980039355 A KR 19980039355A KR 20000020659 A KR20000020659 A KR 20000020659A
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Abstract

PURPOSE: A method for calculating the probability of service impossibility is provided to reduce errors, generated in radio environments. CONSTITUTION: A mobile receiver and a transmitter which is fixed on a temporary area and provides a mobile communication service to the receiver, measure the substantial path loss value on a temporary measuring location. The mobile receiver and the transmitter calculate the path loss on the location, and decide a spot that minimizes an average square error between the substantial path loss and the calculated path loss on various locations, by using the substantial path loss and the calculated path loss. The mobile receiver and the transmitter decides a slanting degree of the path loss and a standard deviation of the path loss, before a break point, and decides a slanting degree of the path loss and a standard deviation of the path loss, after a break point. The mobile receiver and the transmitter calculates the probability of the service impossibility before the break point and the probability of the service impossibility after the break point, by using the decided break point and a radio characteristic pa RAMeter.

Description

셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법How to Calculate Unserviceable Probability in Cellular Systems

본 발명은 셀룰러 시스템(Cellular)에서 서비스불가능 확률계산 방법에 관한 것으로서, 특히 경로손실(Path Loss)을 사용하여 특정 지점에서 서비스를 받지 못할 확률을 계산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-service probability calculation method in a cellular system, and more particularly, to a method of calculating a probability of not receiving a service at a specific point using path loss.

셀룰러 이동통신 시스템(Cellular Mobile Telecommunication System)은 전체 서비스지역을 다수의 기지국 영역으로 분할하여 소규모의 서비스영역인 셀(cell)들로 구성하고, 이러한 기지국들을 이동 교환국으로 집중 제어하여 가입자가 셀 간을 이동하면서도 통화를 계속할 수 있도록 한다.The Cellular Mobile Telecommunication System divides the entire service area into a plurality of base station areas and consists of cells, which are small service areas. It allows you to continue the call while moving.

도 1 은 통상적인 셀룰러 시스템의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 이동 전화기(Mobile Telephone: MT)(100)에게 이동통신 서비스를 제공하는 기지국(Base Station: BS)(200)(300)(400), 다수의 기지국을 공중 교환 전화 네트워크(Public Switched Telephone Network: PSTN)(600)로 연결하는 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)(500)으로 구성된다.1 shows a schematic diagram of a typical cellular system. As shown, a base station (BS) 200, 300, 400 that provides a mobile communication service to a mobile telephone (MT) 100, a plurality of base stations to public switched telephone network (Public) And a Mobile Switching Center (MSC) 500 that connects to a Switched Telephone Network (PSTN) 600.

하나의 기지국이 서비스할 수 있는 영역을 커버리지(Coverage)라고 한다. 반대로 기지국이 서비스할 수 없는 영역을 아웃티지(Outage)라고 하는데, 셀룰러 시스템에서 특정 지역이 아웃티지가 될 확률, 즉 특정 지역이 서비스가 불가능할 확률을 계산하는 방법은 매우 중요하다. 특정 지역이, 인접한 모든 기지국의 아웃티지가 되면, 그 지역에 위치한 이동 전화기는 어느 기지국으로부터도 서비스를 제공받을 수 없기 때문에, 새로운 기지국이 추가로 설치되어야 한다.An area in which one base station can serve is called coverage. On the contrary, an area that the base station cannot service is called outage. In a cellular system, it is very important to calculate the probability that a specific area becomes outage, that is, the probability that a specific area is out of service. When a particular area becomes outage of all adjacent base stations, new base stations must be additionally installed because mobile phones located in that area cannot be served from any base station.

종래 기술에 의한 서비스불가능 확률 계산방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 특정 지역에서 수신되는 신호의 세기는, 송신기(기지국)와 수신기(이동 전화기) 간의 거리에 관계된다. 수학식 1 은 기준 거리 do 와 송신기와 수신기 간의 거리 d 를 사용하여 나타낸 경로 손실(Path Loss) PL(d ) 이다.A method of calculating a service unavailable probability according to the prior art will be described below. The strength of the signal received in a particular area is related to the distance between the transmitter (base station) and the receiver (mobile phone). Equation 1 is a reference distance d o Distance between transmitter and receiver d Loss as indicated by using PL (d) to be.

상기 n 은 전파 환경에 의하여 결정되는 경로손실 기울기이다. 송신기와 수신기 사이에 직접파와 지면 반사파만이 존재하는 경우를 가정할 때, 프레넬 영역(Fresnel Zone) 클리어런스(Clerance) df 보다 작은 거리에서 n 은 2이고, df 보다 큰 거리에서 n 은 4이다. 기울기 n 는 전파 환경에 따라 1.8에서 6.0까지 변화한다.remind n Is the path loss slope determined by the propagation environment. Assuming Fresnel and ground reflections only exist between the transmitter and receiver, Fresnel Zone Clearance d f At a smaller distance n Is 2, d f At a greater distance n Is four. inclination n Varies from 1.8 to 6.0 depending on the radio environment.

경로손실 기울기 n 이 결정되면, 셀 반경 및 인접 셀과의 간섭 범위 등을 계산한다. 선형 회귀 분석은 경로손실 기울기를 보다 정확하게 획득하기 위한 분석 방법이다. 수학식 1의 양변에 로그함수를 취하고, 송신기에서 기준거리까지의 경로손실 PL(do) 와 추가 경로 손실의 개념을 사용하면, 거리 d 에서 경로 손실 PL(d ) 는 수학식 2와 같다.Path Loss Slope n Once this is determined, the cell radius and the range of interference with neighboring cells are calculated. Linear regression analysis is an analytical method for obtaining path loss slope more accurately. Taking logarithms on both sides of Equation 1, path loss from transmitter to reference distance PL (d o ) Using the concept of additional path loss with, distance d Path loss PL (d) Is the same as Equation 2.

수학식 2 는 음영(shadowing)을 고려하지 않은 경로손실이다. 기지국으로부터 같은 거리에서 음영 환경은 크게 다를 수 있으므로, 실제 경로손실은 수학식 2와는 큰 차이가 있다. 거리 d 에서 경로 손실 PL(d ) 는 랜덤(random)하고 로그-노멀(log-normal)한 분포를 이룬다. 랜덤변수 Xσ 를 고려하면, 거리 d 에서 경로 손실 PL(d ) 는 수학식 3과 같다.Equation 2 is a path loss without considering shadowing. Since the shadow environment may be significantly different at the same distance from the base station, the actual path loss is significantly different from Equation 2. Street d Path loss PL (d) Is a random and log-normal distribution. Random variable X σ Considering, the distance d Path loss PL (d) Is the same as Equation 3.

Xσ 는 평균 0(dB), 표준편차 σ (dB)의 정규 분포(normal distribution)를 갖는 랜덤 변수(random variable)이다. 평균 m , 표준편차 σ 인 임의 변수 x 가 임의값 z 보다 클 확률은 수학식 4로 표현된다. X σ Is 0 (dB) average, standard deviation σ It is a random variable with a normal distribution of (dB). Average m , Standard Deviation σ Arbitrary variables x Is any value z The greater probability is expressed by equation (4).

(x-m)/σ 를 새로운 변수 y 로 표현하면, 수학식 4는 수학식 5와 같이 표현된다. (xm) / σ New variable y In Equation 4, Equation 4 is expressed as Equation 5.

여기서 Q(y ) 는 잘 알려진 Q-함수이다. 상기 수학식 5는 경로손실 x 가 특정 값 z 이상일 확률을 나타낸다. 경로손실이 특정 값을 초과하면 송신기로부터 전해진 전파는 손실된다.here Q (y) Is a well known Q-function. Equation 5 is a path loss x Is a specific value z Indicates the probability of abnormality. If the path loss exceeds a certain value, propagation from the transmitter is lost.

마찬가지로 음영에 의한 경로손실의 랜덤 효과 때문에, 커버리지 영역 내 임의 위치에서는 경로 손실이 특정 값을 초과할 수 있다. 반경 R 인 셀 경계 내에서 경로손실이 γ 이상일 때 서비스가 불가능하다고 하면, 경로손실이 γ 이상일 확률 U(γ ) 는 아웃티지 확률, 즉 서비스불가능 확률이 된다. 송신기로부터의 거리 r 에서 경로손실이 문턱값 γ 이상일 확률을 P [x > γ ] 이라고 하면, 미소영역 dA 내에서 서비스가 불가능할 확률 U(r ) 은 수학식 6과 같다.Similarly, due to the random effects of pathloss due to shading, pathloss may exceed a certain value at any location within the coverage area. Radius R Path loss within the cell boundary γ If service is unavailable when abnormal, path loss γ Odds U (γ) Is an outage probability, that is, an out of service probability. Distance from transmitter r Path Loss Threshold at γ Odds P [x> γ] Speaking of micro area dA Probability of service within U (r) Is the same as Equation 6.

수학식 5를 이용하면 P [x > γ ] 는 수학식 7과 같다.Using Equation 5 P [x> γ] Is the same as Equation 7.

여기서 erf ( ) 는 잘 알려진 오류 함수이다. 랜던변수 Xσ 의 평균을 고려할 때, 임의 위치 r 에서 경로손실 PL (r ) 은 셀 경계( r =R ) 개념을 이용하여 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.here erf () Is a well known error function. Landon Variable X σ Given the average of, random position r Path loss PL (r) Is the cell boundary ( r = R ) Can be expressed as shown in Equation 8.

수학식 8을 이용하면 수학식 7 은 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.Using Equation 8, Equation 7 may be expressed as Equation 9.

여기서, 정해진 값 γ 와, R , do , σ 를 이용하여 구할 수 있는 a 라고 하고, b 라고 하면, 수학식 6 과 수학식 9에 의해서, 경로손실이 γ 보다 클 확률 U(γ ) 는 수학식 10과 같이 표현된다.Where a fixed value γ Wow, R , d o , σ Available from To a Say, To b In this case, the path loss is expressed by equations (6) and (9). γ Greater than U (γ) Is expressed as in Equation 10.

상기된 바와 같이, 종래 기술에 의한 서비스불가능 확률계산 방법은, 단일 회귀(single regression) 모델을 사용한다.As described above, the non-service probability calculation method according to the prior art uses a single regression model.

그러나 실제 전파 환경은 가시영역(Line Of Sight)과 비가시영역이 함께 존재한다. 그러므로 경로손실을 거리(log scale)의 함수로 나타내면, 특정 지점에서 전파의 경로손실 기울기 n 이 변하는 브레이크 포인트(break point)가 발생한다. 단일 회귀 모델을 사용하는 종래 기술의 경우, 브레이크 포인트를 무시하게 된다. 이것은 경로손실의 예측 오차를 크게 하여, 결과적으로 실제와는 다른 서비스불가능 확률을 얻게 한다는 문제점이 있었다.However, the actual propagation environment exists with the line of sight and the invisible region. Therefore, when path loss is expressed as a function of log scale, the path loss slope of the propagation at a specific point n This changing break point occurs. In the prior art using a single regression model, breakpoints are ignored. This increases the prediction error of the path loss, resulting in a problem that the service probability is different from the actual one.

본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전파 환경에서 발생할 수 있는 오차를 줄이는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art operating as described above, and an object of the present invention is to provide a method for calculating a service impossible probability in a cellular system, which reduces errors that may occur in a radio wave environment.

또한 본 발명은, 무선 환경에서 발생되는 브레이크 포인트를 고려한, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a non-service probability calculation method in a cellular system in consideration of breakpoints generated in a wireless environment.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

도 1 은 통상적인 셀룰러 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a conventional cellular system.

도 2 는 본 발명에 의한 서비스불가능 확률계산 방법을 나타낸 흐름도.2 is a flowchart illustrating a method for calculating a non-service probability according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 의해 거리에 따라 측정된 실제 경로손실의 예.3 is an example of actual path loss measured over distance by the present invention.

도 4 는 본 발명에 의해 계산된 서비스불가능 확률의 예.4 is an example of out-of-service probability calculated by the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 이동 전화기100: mobile phone

200,300,400 : 기지국200,300,400 base stations

500 : 이동국500: mobile station

600 : 공중 교환 전화 네트워크600: public switched telephone network

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 셀룰러 서비스불가능 확률계산 방법의 바람직한 실시예는, 이동이 가능한 수신기와, 임의 지역에 고정되어 있으며 수신기에게 이동통신 서비스를 제공하는 송신기에 있어서,A preferred embodiment of the cellular non-service probability calculation method according to the present invention, which is designed to achieve the above object, is a mobile receiver and a transmitter fixed to an arbitrary area and providing a mobile communication service to the receiver. ,

임의 측정위치에서 실제 경로손실을 측정하는 단계와;Measuring an actual path loss at any measurement position;

상기 측정위치에서 경로손실을 계산하는 단계;Calculating a path loss at the measurement position;

여러 위치에서의 실제 경로손실과 계산된 경로손실을 이용하여 브레이크 포인트를 결정하는 단계;Determining breakpoints using actual pathloss and calculated pathloss at various locations;

전파특성 파라미터를 결정하는 단계; 및Determining a propagation characteristic parameter; And

결정된 브레이크 포인트 및 전파특성 파라미터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 서비스불가능 확률과 이후의 서비스불가능 확률을 각각 계산하는 단계를 포함한다.Calculating the unserviceability probability before and after the breakpoint using the determined breakpoint and propagation characteristic parameters, respectively.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경로손실을 계산하는 단계는, 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고, 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고, 측정위치와 송신기 간의 거리를 d 라 하고, 평균 0와 표준편차 σ 의 정규 분포를 가지는 랜덤 변수를 Xσ 라 하고, 거리 d 에서 계산된 경로손실을 PL(d ) 라 할 때,In an embodiment of the present invention, the calculating of the path loss may include determining a distance between a preset reference position and a transmitter. d o The path loss at the reference position PL (d o ) The distance between the measuring position and the transmitter d Mean 0 and standard deviation σ A random variable with a normal distribution of X σ LA and the distance d The path loss calculated by PL (d) When we say

을 사용하여 경로손실을 계산하는 것이 바람직하며, It is preferable to calculate the path loss using

상기 브레이크 포인트를 결정하는 단계는, 거리 di 에서 측정된 실제 경로손실을 PLi 라 하고, 거리 di 에서 계산된 경로손실을 PL1(di) 라 하고, 측정 회수를 N 이라고 할 때, 를 최소로 하는 di 를 브레이크 포인트 db 로 결정하는 것이 바람직하며,Determining the break point, the distance d i The actual path loss measured at PL i LA and the distance d i The path loss calculated by PL 1 (d i ) And the number of measurements N When we say, To minimize d i Break point d b It is desirable to determine,

상기 전파특성 파라미터를 결정하는 단계는, 브레이크 포인트 이전과 이후의 경로손실 기울기와, 브레이크 포인트 이전과 이후의 측정된 실제 경로손실 표준편차를 결정하는 것이 바람직하며,The determining of the propagation characteristic parameter may include determining a path loss slope before and after the break point and a measured actual path loss standard deviation before and after the break point.

상기 전파특성 파라미터를 결정하는 단계는, 브레이크 포인트 이전에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 제 1 회귀곡선을 도출하는 단계;The determining of the propagation characteristic parameter may include: deriving a first regression curve using actual path loss data measured before the break point;

거리에 따른 제 1 회귀곡선의 기울기를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 결정하는 단계;Determining a path loss slope before the break point using the slope of the first regression curve according to the distance;

브레이크 포인트 이전에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 결정하는 단계;Determining a path loss standard deviation before the break point by using the actual path loss data measured before the break point;

브레이크 포인트 이후에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 제 2 회귀곡선을 도출하는 단계;Deriving a second regression curve using the actual path loss data measured after the break point;

거리에 따른 제 2 회귀곡선의 기울기를 이용하여 브레이크 포인트 이후의 경로손실 기울기를 결정하는 단계; 및Determining a path loss slope after the break point using the slope of the second regression curve according to the distance; And

브레이크 포인트 이후에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며,It is preferable to include the step of determining the path loss standard deviation before the break point using the actual path loss data measured after the break point,

상기 서비스불가능 확률을 계산하는 단계는, 경로손실이 기 설정된 값 이상일 확률을 계산하는 것이 바람직하며,The calculating of the unserviceability probability may include calculating a probability that a path loss is equal to or greater than a preset value.

상기 브레이크 포인트 이전에서 경로손실이 기 설정된 값 γ 이상일 확률 U1(γ ) 은, 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고, 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 n1 이라 하고, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 σ1 이라 하고, 송신기에서 지원할 수 있는 영역인 셀의 반경을 R 이라 하고, 자연로그를 e 라고 하고, a1 이라고 하고, b1 이라고 할 때,Path Loss is a value before the break point γ Odds U 1 (γ) Is the distance between the preset reference position and the transmitter. d o The path loss at the reference position PL (d o ) The slope of the path loss before the break point n 1 The standard deviation of the path loss before the break point σ 1 This is called the radius of the cell that can be supported by the transmitter R Called natural log e Say, a 1 Is Called, b 1 Is When we say,

에 의하여 계산되는 것이 바람직하며, Preferably calculated by

상기 브레이크 포인트 이후에서 경로손실이 기 설정된 값 γ 이상일 확률 U2(γ ) 은, 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고, 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고, 결정된 브레이크 포인트와 송신기 간의 거리를 db 라 하고, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 n1 이라 하고, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 σ1 이라 하고, 브레이크 포인트 이후의 경로손실 기울기를 n2 이라 하고, 브레이크 포인트 이후의 경로손실 표준편차를 σ2 이라 하고, 송신기에서 지원할 수 있는 영역인 셀의 반경을 R 이라 하고, 자연로그를 e 라고 하고, a2 이라 하고, b2 이라 할 때,Path Loss after the Break Point γ Odds U 2 (γ) Is the distance between the preset reference position and the transmitter. d o The path loss at the reference position PL (d o ) And the distance between the determined break point and the transmitter d b The slope of the path loss before the break point n 1 The standard deviation of the path loss before the break point σ 1 The slope of the path loss after the break point n 2 The standard deviation of the path loss after the break point σ 2 The radius of the cell, which is the area that can be supported by the transmitter, R Called natural log e Say, a 2 Is This is called, b 2 Is When I say

에 의하여 계산되는 것이 바람직하며, Preferably calculated by

상기 서비스불가능 확률계산 방법은, 특정 경로손실에서 계산된 서비스불가능 확률을 이용하여 셀 반경을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The non-service probability calculation method may further include determining a cell radius using the non-service probability calculated at a specific path loss.

본 발명에 따른 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법의 바람직한 다른 실시예는, 셀룰러 시스템에서 송신기에 의한 서비스불가능 확률을 계산하는 방법에 있어서,Another preferred embodiment of the method for calculating the unserviceable probability in a cellular system according to the present invention is a method for calculating the unserviceable probability by a transmitter in a cellular system.

전파의 환경이 크게 변화하는 지점인 브레이크 포인트를 결정하는 단계와;Determining a break point that is a point at which the environment of propagation changes significantly;

브레이크 포인트 이전의 서비스불가능 확률을 계산하는 단계; 및Calculating an unserviceability probability before the breakpoint; And

브레이크 포인트 이후의 서비스불가능 확률을 계산하는 단계를 포함한다.Calculating an unserviceability probability after the breakpoint.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 2 는 본 발명에 의한 서비스불가능 확률계산 방법을 나타낸 흐름도이다. 먼저 송신기로부터 임의 거리만큼 떨어진 특정 위치에서 실제 경로손실을 측정하고,(s110) 같은 위치에서 경로손실을 계산한다.(s120) 여러 위치에서 측정된 실제 경로손실과 해당 위치에서 계산된 경로손실 간의 평균 제곱 에러를 이용하여 브레이크 포인트를 결정하고,(s130) 전파특성 파라미터(경로손실 기울기, 경로손실의 표준편차)를 결정한다.(s140) 결정된 브레이크 포인트 및 전파특성 파라미터를 이용하여 브레이크 포인트 이전과 이후의 서비스불가능 확률(아웃티지 확률)을 각각 계산한다.(s150) 또한 본 발명은 계산된 서비스불가능 확률을 이용하여 특정 경로손실에서 셀 반경을 계산한다.(s150)2 is a flowchart illustrating a non-service probability calculation method according to the present invention. First, the actual path loss is measured at a specific position separated by a certain distance from the transmitter (s110), and the path loss is calculated at the same position (s120). The average between the actual path loss measured at several positions and the path loss calculated at the corresponding position. The break point is determined using the squared error (s130), and the propagation characteristic parameter (path loss slope and standard deviation of the path loss) is determined (s140) before and after the break point using the determined break point and propagation characteristic parameter. The out-of-service probability (outage probability) is calculated for each (S150). The present invention also calculates a cell radius at a specific path loss using the calculated unserviceable probability.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 실제 무선 환경에 존재하는 브레이크 포인트를 인정할 때, 전파손실은 브레이크 포인트 지점(송신기로부터의 거리 db ) 이전의 경로손실과 브레이크 포인트 이후의 경로 손실로 분리되어야 한다. 그러므로 브레이크 포인트를 고려한 경로 손실은 수학식 11과 같이 표현된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention. When acknowledging a breakpoint in a real wireless environment, the propagation loss is the breakpoint point (distance from the transmitter). d b The path loss before and after the break point must be separated. Therefore, the path loss considering the break point is expressed by Equation 11.

PL2(d )=10n1log(d )+PL(do) , 1 < d < db PL 2 (d) = 10n 1 log (d) + PL (d o ), 1 <d <d b

, d > db , d> d b

여기서 db 는 송신기로부터 브레이크 포인트까지의 거리이며, n1 은 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기이고, n2 는 브레이크 포인트 이후의 경로손실 기울기이다. 상기 db n1 n2 는 종래 기술에 의해 계산된 경로손실과 실제로 측정된 실제 경로손실 간의 오차를 이용하여 구할 수 있다.here d b Is the distance from the transmitter to the break point, n 1 Is the pathloss slope before the breakpoint, n 2 Is the slope of the path loss after the break point. remind d b Wow n 1 And n 2 Can be obtained using the error between the path loss calculated by the prior art and the actual path loss actually measured.

실제 전파환경에서 측정된 i 번째 경로손실 PLi 와, 측정위치 di 에서 종래 기술에 의해 계산된 경로손실 PL1(di) 을 이용하여, 두 경로손실 간의 평균 제곱 오차(Mean Squared Error: MSE) MSE를 구하면 수학식 12와 같다.Measured in the actual radio environment i First path loss PL i And measurement position d i Path loss calculated by the prior art PL 1 (d i ) Using the mean squared error (MSE) MSE between two path losses, Equation 12 is obtained.

상기 수학식 12는 총 N 개의 측정 데이터( PLi , PL1(di) )로부터 계산된 평균 제곱 오차(MSE)이다. 평균 제곱 오차를 최소로 하는 거리 d 가 브레이크 포인트 거리 db 이다. 또한 선형 회귀 분석을 이용하여, 두 지역(브레이크 포인트 전, 후)의 회귀 계수(Regression Coefficient) n1 n2 와, 경로손실의 표준편차 σ1 σ2 가 계산된다.Equation 12 is a total N Measurement data ( PL i , PL 1 (d i ) Is the mean square error (MSE) calculated from Distance to minimize mean squared error d Break point distance d b to be. Also, using linear regression analysis, the regression coefficients of two regions (before and after brake points) n 1 And n 2 And standard deviation of pathloss σ 1 And σ 2 Is calculated.

도 3 은 2.3GHz의 주파수 대역을 사용하는 도심 지역에서 거리에 따라 측정된 실제 경로손실의 예를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, N 개의 경로손실이 측정되었다. 다수의 측정 데이터를 사용하여 회귀 곡선(regression curve)(700)을 도출하면, 거리에 따른 경로손실의 기울기를 알 수 있다. 도 3 의 예에 의하면, 거리 d1 에서 회귀 곡선의 기울기가 크게 변함을 알 수 있다. 그러므로 d1 은 브레이크 포인트 db 이다.3 shows an example of actual path loss measured according to distance in an urban area using a frequency band of 2.3 GHz. As shown, N Path loss in dogs was measured. Derivation of the regression curve 700 using a plurality of measurement data, it is possible to know the slope of the path loss with distance. According to the example of FIG. 3, the distance d 1 We can see that the slope of the regression curve changes significantly. therefore d 1 Breakpoint d b to be.

그러면 브레이크 포인트 이전의 회귀곡선으로부터 n1 을 구하고, 브레이크 포인트 이전의 측정 데이터들로부터 표준편차 σ1 를 구한다. 또한 브레이크 포인트 이후의 회귀곡선으로부터 n2 를 구하고, 브레이크 포인트 이후의 측정 데이터들로부터 표준편차 σ2 를 구한다.Then from the regression curve before the break point n 1 And the standard deviation from the measured data before the break point. σ 1 Obtain Also, from the regression curve after the break point n 2 And standard deviation from the measured data after the break point. σ 2 Obtain

도 3 의 예에 의하면, 브레이크 포인트 db 는 352m이다. 또한 n1 은 0.71이고 σ1 는 4.26이며, n2 는 2.6이고 σ2 는 5.7이다.According to the example of FIG. 3, the break point d b Is 352 meters. Also n 1 Is 0.71 σ 1 Is 4.26, n 2 Is 2.6 σ 2 Is 5.7.

결과적으로, 상기와 같이 결정된 n1 , n2 σ1 , σ2 로부터, 서비스불가능 확률 U(γ ) 를 계산할 수 있다. 브레이크 포인트 이전의 위치( d < db )에서 서비스불가능 확률 U1(γ ) 은 수학식 13과 같다.As a result, as determined above n 1 , n 2 And σ 1 , σ 2 Out of service probability U (γ) Can be calculated. Position before breakpoint ( d <d b Out of service probability U 1 (γ) Is as shown in Equation 13.

여기서 a1 이고, b1 이다. 또한, 브레이크 포인트 이후의 위치( d > db )에서 서비스불가능 확률 U2(γ ) 은 수학식 14과 같다.here a 1 Is ego, b 1 Is to be. Also, the position after the break point ( d> d b Out of service probability U 2 (γ) Is the same as Equation 14.

여기서 a2 이고, b2 이다.here a 2 Is ego, b 2 Is to be.

상기 수학식 13과 수학식 14는 브레이크 포인트에 의한 오차를 고려하여 결정한 서비스불가능 확률이다. 그러므로 브레이크 포인트를 기준으로 외부와 내부로 나누어 서비스불가능 확률을 계산할 수 있다.Equations 13 and 14 are service non-service probability determined by considering an error due to a break point. Therefore, it is possible to calculate the probability of out of service by dividing into the outside and the inside based on the break point.

U(γ ) 를 셀의 반경 R 에 대한 함수로 표현하면, U(γ ) 이 정해진 값 이상이 되는 셀 반경을 구할 수 있다. 상기 셀 반경은 셀룰러 시스템에서 기지국을 설치하는데 이용된다. U (γ) The radius of the cell R Expressed as a function for, U (γ) The cell radius which becomes more than this fixed value can be calculated | required. The cell radius is used to install a base station in a cellular system.

도 4 는 본 발명에 의해 계산된 서비스불가능 확률 U(γ ) 의 예를 나타낸 것으로서, 곡선(810)은 경로손실이 120dB가 될 확률이고, 곡선(820)은 경로손실이 130dB가 될 확률이고, 곡선(830)은 경로손실이 140dB가 될 확률이고, 곡선(840)은 경로손실이 150dB가 될 확률이고, 곡선(850)은 경로손실이 160dB가 될 확률이며, 곡선(860)은 경로손실이 170dB가 될 확률이다.4 is a non-service probability calculated by the present invention. U (γ) As an example, curve 810 is a probability that the path loss is 120dB, curve 820 is a probability that the path loss is 130dB, curve 830 is a probability that the path loss is 140dB, and 840 is the probability that the path loss is 150 dB, curve 850 is the probability that the path loss is 160 dB, and curve 860 is the probability that the path loss is 170 dB.

도 4 에 나타낸 바와 같이, U(γ ) 은 셀 반경 R 이 증가함에 따라 증가한다. 도 4 의 예에 의하면, 최대 허용 경로손실을 150dB로 정할 때, 서비스불가능 확률이 1%일 셀 반경은 950m이다. 그러므로 서비스불가능 확률이 1%이하이면 이동 전화기가 이동통신 서비스를 제공받을 수 없다고 가정한다면, 950m이상의 영역은 서비스가 불가능하다고 판단할 수 있다. 이 결과는 브레이크 포인트를 고려한 것이므로, 실제로 발생될 수 있는 경로손실이 좀더 정확하게 반영된 것이다.As shown in FIG. 4, U (γ) Silver cell radius R It increases as it increases. According to the example of FIG. 4, when the maximum allowable path loss is set at 150 dB, the cell radius at which the unserviceability probability is 1% is 950 m. Therefore, if it is assumed that the mobile phone cannot be provided with the mobile communication service when the probability of service is less than 1%, it can be determined that the area of more than 950m is not available. This result takes into account breakpoints, and more accurately reflects the pathloss that can actually occur.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and can take various forms and only the specific embodiments thereof are described in the detailed description of the invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description of the invention, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.In the present invention operating as described above, the effects obtained by the representative ones of the disclosed inventions will be briefly described as follows.

실제 전파 환경에서 발생할 수 있는 브레이크 포인트를 고려하여 서비스불가능 확률을 계산함으로써, 특정 경로손실에서 계산되는 아웃티지 예측의 오차를 줄일 수 있으며, 보다 정확한 서비스불가능 확률을 제공하여 무선 네트워크를 설계하는데 응용함으로써, 양질의 통신 서비스를 제공할 수 있다.By calculating the unserviceability probability by considering the breakpoints that may occur in the actual propagation environment, it is possible to reduce the error of the outage prediction calculated at a specific path loss, and to apply it to design a wireless network by providing more accurate serviceability probability. It can provide high quality communication service.

Claims (10)

이동이 가능한 수신기와, 임의 지역에 고정되어 있으며 수신기에게 이동통신 서비스를 제공하는 송신기에 있어서,In a mobile receiver and a transmitter fixed in an arbitrary area and providing a mobile communication service to the receiver, 임의 측정위치에서 실제 경로손실을 측정하는 단계와;Measuring an actual path loss at any measurement position; 상기 측정위치에서 경로손실을 계산하는 단계;Calculating a path loss at the measurement position; 여러 위치에서의 실제 경로손실과 계산된 경로손실을 이용하여 브레이크 포인트를 결정하는 단계;Determining breakpoints using actual pathloss and calculated pathloss at various locations; 전파특성 파라미터를 결정하는 단계; 및Determining a propagation characteristic parameter; And 브레이크 포인트 및 전파특성 파라미터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 서비스불가능 확률과 이후의 서비스불가능 확률을 각각 계산하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.And calculating each of the unserviceability probability before and after the breakpoint using the breakpoint and propagation characteristic parameters, respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 경로손실을 계산하는 단계는,The method of claim 1, wherein the calculating of the path loss comprises: 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고,The distance between the preset reference position and the transmitter d o , 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고,The path loss at the reference position PL (d o ) , 측정위치와 송신기 간의 거리를 d 라 하고,Distance between measuring position and transmitter d , 평균 0와 표준편차 σ 의 정규 분포를 가지는 랜덤 변수를 Xσ 라 하고,Mean 0 and standard deviation σ A random variable with a normal distribution of X σ , 송신기로부터의 거리가 d 인 위치에서 계산된 경로손실을 PL(d ) 라 할 때,The distance from the transmitter d Path loss computed at PL (d) When we say 을 사용하여 경로손실을 계산하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법. A method for calculating the non-service probability in a cellular system, which calculates a path loss using the P. 제 2 항에 있어서, 상기 브레이크 포인트를 결정하는 단계는,The method of claim 2, wherein the determining of the break point comprises: 송신기로부터의 거리가 di 인 위치에서 측정된 실제 경로손실을 PLi 라 하고,The distance from the transmitter d i The actual path loss measured at the PL i , 거리 di 에서 계산된 경로손실을 PL1(di) 라 하고,Street d i The path loss calculated by PL 1 (d i ) , 측정 회수를 N 이라고 할 때,The number of measurements N When we say, 를 최소로 하는 di 를 브레이크 포인트 db 로 결정하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법. To minimize d i Break point d b The non-service probability calculation method in a cellular system. 제 1 항에 있어서, 상기 전파특성 파라미터를 결정하는 단계는,The method of claim 1, wherein the determining of the propagation characteristic parameter comprises: 브레이크 포인트 이전과 이후의 경로손실 기울기와, 브레이크 포인트 이전과 이후의 측정된 실제 경로손실 표준편차를 결정하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.A method for calculating the non-service probability in a cellular system that determines the pathloss slope before and after the breakpoint and the measured actual pathloss standard deviation before and after the breakpoint. 제 1항에 있어서, 상기 전파특성 파라미터를 결정하는 단계는,The method of claim 1, wherein the determining of the propagation characteristic parameter comprises: 브레이크 포인트 이전에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 제 1 회귀곡선을 도출하는 단계와;Deriving a first regression curve using the actual path loss data measured before the break point; 거리에 따른 제 1 회귀곡선의 기울기를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 결정하는 단계;Determining a path loss slope before the break point using the slope of the first regression curve according to the distance; 브레이크 포인트 이전에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 결정하는 단계;Determining a path loss standard deviation before the break point by using the actual path loss data measured before the break point; 브레이크 포인트 이후에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 제 2 회귀곡선을 도출하는 단계;Deriving a second regression curve using the actual path loss data measured after the break point; 거리에 따른 제 2 회귀곡선의 기울기를 이용하여 브레이크 포인트 이후의 경로손실 기울기를 결정하는 단계; 및Determining a path loss slope after the break point using the slope of the second regression curve according to the distance; And 브레이크 포인트 이후에 측정된 실제 경로손실 데이터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 결정하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.And determining a pathloss standard deviation before the breakpoint using the actual pathloss data measured after the breakpoint. 제 1 항에 있어서, 상기 서비스불가능 확률을 계산하는 단계는,The method of claim 1, wherein the calculating of the unserviceability probability comprises: 경로손실이 기 설정된 값 이상일 확률을 계산하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.A method for calculating an unserviceable probability in a cellular system, which calculates a probability that a path loss is greater than or equal to a preset value. 제 6 항에 있어서, 브레이크 포인트 이전에서 상기 경로손실이 기 설정된 값 γ 이상일 확률 U1(γ ) 은,The method of claim 6, wherein the path loss is a preset value before the break point. γ Odds U 1 (γ) silver, 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고,The distance between the preset reference position and the transmitter d o , 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고,The path loss at the reference position PL (d o ) , 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 n1 이라 하고,The slope of the path loss before the break point n 1 This is called, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 σ1 이라 하고,The standard deviation of the pathloss before the breakpoint. σ 1 This is called, 송신기에서 지원할 수 있는 영역인 셀의 반경을 R 이라 하고,The radius of the cell that the transmitter can support R This is called, 자연로그를 e 라고 하고,Natural log e Say, a1 이라고 하고, a 1 Is Called, b1 이라고 할 때, b 1 Is When we say, 에 의하여 계산되는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법. Method for calculating the non-service probability in a cellular system, calculated by. 제 6 항에 있어서, 브레이크 포인트 이후에서 상기 경로손실이 기 설정된 값 γ 이상일 확률 U2(γ ) 은,The method of claim 6, wherein the path loss is a preset value after the break point. γ Odds U 2 (γ) silver, 기 설정된 기준위치와 송신기 간의 거리를 do 라 하고,The distance between the preset reference position and the transmitter d o , 기준위치에서의 경로손실을 PL(do) 라 하고,The path loss at the reference position PL (d o ) , 결정된 브레이크 포인트와 송신기 간의 거리를 db 라 하고,The distance between the determined breakpoint and the transmitter d b , 브레이크 포인트 이전의 경로손실 기울기를 n1 이라 하고,The slope of the path loss before the break point n 1 This is called, 브레이크 포인트 이전의 경로손실 표준편차를 σ1 이라 하고,The standard deviation of the pathloss before the breakpoint. σ 1 This is called, 브레이크 포인트 이후의 경로손실 기울기를 n2 이라 하고,Slope of pathloss after breakpoint n 2 This is called, 브레이크 포인트 이후의 경로손실 표준편차를 σ2 이라 하고,The standard deviation of the pathloss after the breakpoint. σ 2 This is called, 송신기에서 지원할 수 있는 영역인 셀의 반경을 R 이라 하고,The radius of the cell that the transmitter can support R This is called, 자연로그를 e 라고 하고,Natural log e Say, a2 이라 하고, a 2 Is This is called, b2 이라 할 때, b 2 Is When I say 에 의하여 계산되는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법. Method for calculating the non-service probability in a cellular system, calculated by. 이동이 가능한 수신기와, 임의 지역에 고정되어 있으며 수신기에게 이동통신 서비스를 제공하는 송신기에 있어서,In a mobile receiver and a transmitter fixed in an arbitrary area and providing a mobile communication service to the receiver, 임의 측정위치에서 실제 경로손실을 측정하는 단계와;Measuring an actual path loss at any measurement position; 상기 측정위치에서 경로손실을 계산하는 단계;Calculating a path loss at the measurement position; 여러 위치에서의 실제 경로손실과 계산된 경로손실을 이용하여 브레이크 포인트를 결정하는 단계;Determining breakpoints using actual pathloss and calculated pathloss at various locations; 전파특성 파라미터를 결정하는 단계;Determining a propagation characteristic parameter; 브레이크 포인트 및 전파특성 파라미터를 이용하여 브레이크 포인트 이전의 서비스불가능 확률과 이후의 서비스불가능 확률을 각각 계산하는 단계; 및Calculating the unserviceability probability before and after the breakpoint using the breakpoint and propagation characteristic parameters, respectively; And 특정 경로손실에서 계산된 서비스불가능 확률을 이용하여 셀 반경을 결정하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.And determining a cell radius using the unserviceable probability calculated at a particular path loss. 셀룰러 시스템에서 송신기에 의한 서비스불가능 확률을 계산하는 방법에 있어서,A method for calculating an unserviceable probability by a transmitter in a cellular system, 전파의 환경이 크게 변화하는 지점인 브레이크 포인트를 결정하는 단계와;Determining a break point that is a point at which the environment of propagation changes significantly; 브레이크 포인트 이전의 서비스불가능 확률을 계산하는 단계; 및Calculating an unserviceability probability before the breakpoint; And 브레이크 포인트 이후의 서비스불가능 확률을 계산하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템에서 서비스불가능 확률계산 방법.Calculating a non-service probability after the breakpoint.
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WO2009072714A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Path loss calculation method using reflection path as dominant path

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