KR20000020659A - Method for calculating probability of service impossibility in cellular phone system - Google Patents
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Abstract
Description
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
상기
경로손실 기울기
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
여기서
마찬가지로 음영에 의한 경로손실의 랜덤 효과 때문에, 커버리지 영역 내 임의 위치에서는 경로 손실이 특정 값을 초과할 수 있다. 반경
수학식 5를 이용하면
여기서
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
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
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
상기 브레이크 포인트를 결정하는 단계는, 거리
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
상기 브레이크 포인트 이후에서 경로손실이 기 설정된 값
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
여기서
실제 전파환경에서 측정된
상기 수학식 12는 총
도 3 은 2.3GHz의 주파수 대역을 사용하는 도심 지역에서 거리에 따라 측정된 실제 경로손실의 예를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이,
그러면 브레이크 포인트 이전의 회귀곡선으로부터
도 3 의 예에 의하면, 브레이크 포인트
결과적으로, 상기와 같이 결정된
여기서
여기서
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.
도 4 는 본 발명에 의해 계산된 서비스불가능 확률
도 4 에 나타낸 바와 같이,
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.
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KR1019980039355A KR100318960B1 (en) | 1998-09-23 | 1998-09-23 | Method for computing outage probability in cellular system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100428707B1 (en) * | 2001-08-07 | 2004-04-27 | 한국전자통신연구원 | Method of estimating atmospheric refractivity by the pathloss measurements |
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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1998
- 1998-09-23 KR KR1019980039355A patent/KR100318960B1/en not_active IP Right Cessation
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KR100428707B1 (en) * | 2001-08-07 | 2004-04-27 | 한국전자통신연구원 | Method of estimating atmospheric refractivity by the pathloss measurements |
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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