KR20000033096A - 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법 - Google Patents

무선가입자망 시스템의 셀 운영방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀 블라서밍 및 윌팅시에 순방향링크의 전송이득을 조정하고, 브리팅 알고리즘이 계속 수행되게 하여 순방향과 역방향 링크 커버리지의 균형을 유지하며, 브리팅 알고리즘 수행시 IIR 필터 개념의 도입으로 시변적인 페이딩과 역방향 전력제어 및 음성활성화율 등의 영향을 제거할 수 있도록 한 WLL시스템의 셀 운영방법에 관한 것이다.
본 발명은 기지국 RF처리부에서 가입자 접속장치를 상대로 출력전력을 조절하는 무선가입자망 시스템에 있어서, 브리팅 알고리즘에서 RF처리부로부터 수신 전력의 크기 측정시 IIR필터의 개념을 도입하고, 블라서밍 및 윌팅 알고리즘에서는 수신 경로의 전력측정 전단계에서, 설정된 Klevel 값에 따라 송신 경로의 감쇄량을 결정하고 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하는 과정을 삽입하여 신속하게 셀 메니지먼트를 수행하면서 독립적으로 이루어지는 전력제어에 대한 상호적인 영향을 최소화시키며, 이 알고리즘을 WLL시스템에 적용시켜 DCS나 PCS시스템에서도 관련 소프트웨어 프로그램만을 변경함으로써 적용가능하도록 한 것이다.

Description

무선가입자망 시스템의 셀 운영방법
본 발명은 WLL시스템에 관한 것으로, 특히 셀 블라서밍(Blossoming:셀의 크기확대) 및 윌팅(Wilting:셀의 크기 축소)알고리즘 수행시, 먼저 송신 경로의 감쇄량을 결정하고 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하여 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 있도록 하며, 브리팅 알고리즘 수행시, IIR(Infinite Impulse Response)필터를 사용하여 측정개체의 수신전력세기의 급격한 변화를 완화시켜줄 수 있도록 한 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법에 관한 것이다.
일반적으로 WLL은 기존의 전화선을 이용하지 않고 기지국을 중심으로 약 2-6Km거리에 있는 가입자 선로를 무선으로 접속하는 전화시스템이다.
이는 종래의 유선망 구성보다 단기간에 망을 구성할 수 있을뿐 만 아니라 유지보수가 용이하다는 장점이 있어 향후 정보 인프라 구축에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
이러한 WLL은 크게 가입자와 무선링크를 구성하기 위한 가입자측 단말기( RIU)와, 전화국과 유선으로 연결되어 가입자와 무선링크를 구성하기 위한 기지국 (RP)과, 하나의 기지국에 대한 전반적인 관리기능을 수행하는 기지국 제어기(RPC)로 구성된다.
종래 시스템 용량의 극대화 및 안정성을 고려한 셀 메니지먼트는 기존의 상용화된 CDMA시스템들에서 사용되었다.
통상, 셀 메니지먼트는 기지국의 부하량에 따라 기지국의 송신 출력을 조절해서 셀 커버리지(Cell Coverage)를 변화시키는 알고리즘으로, 여기에는 블라서밍 알고리즘, 윌팅 알고리즘, 브리팅 알고리즘이 포함된다.
상기 블라서밍 알고리즘은 하나의 기지국이 관할하는 셀의 영역을 필요에 의해 증가시키는 알고리즘이고, 윌팅 알고리즘은 이와 반대로 기지국이 관할하는 셀의 영역을 감소시키는 알고리즘이며, 브리팅 알고리즘은 기지국이 관할하는 역방향 링크와 순방향 링크의 크기가 균형을 이루도록 하는 알고리즘으로 이들 알고리즘은 기지국 제어기에서 RF처리기로 명령이 전달됨으로써 이루어진다.
이와같은 셀 메니지먼트는 5Hz마다 이루어지므로 동시에 이루어지는 전력제어에 영향을 주지 않고 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 있으며, 이를 위해서는 순방향과 역방향의 링크 커버리지가 균형을 이루어야 함은 물론이다.
IS-95 CDMA시스템에서 셀 메니지먼트의 가장 기본이 되는 것은 다음 식 1과 같은 브리팅 방정식이다
[식 1]
Arx=Klevel-Kslope·Prx
여기서, Klevel 은 셀의 반경을 결정하는 상수로서, 블라서밍과 윌팅 알고리즘이 적용될 때에만 변하는 상수이고, Kslope 는 셀 브리팅에 관련된 변수로써 브리팅 방정식의 기울기, Prx 는 역방향 링크의 RSSI(Received Siginal Strength Indicator:기지국의 수신전력을 측정하는데 사용하는 변수)값에 의하여 추정하는 역방향 수신 전력의 크기이며, 역방향 링크에서 본 셀의 크기를 추정할 수 있다.
또한, Arx 는 [식 1]에 의하여 최종적으로 결정되는 순방향 링크의 수신 전력의 크기이며, 순방향 링크에서 본 셀의 크기를 결정한다.
도 1은 일반적인 WLL시스템을 나타낸 것으로 크게 가입자 접속장치(100)와 기지국(200) 및 기지국 제어기(300)와 교환기(400)로 이루어진다.
그리고 상기 기지국(200)은, 기지국 제어기(300)와 E1 및 HDSL로 연결되며 통화 및 제어신호를 출력하는 인터페이스부(10)와, 상기 인터페이스부(10)와 연결되며 타이밍신호를 출력하는 동기부(20)와, 상기 동기부(20)로부터 타이밍신호를 입력받아 동작하며 상기 인터페이스부(10)의 제어신호에 의해 상위 시스템으로 기지국의 상태를 보고하는 기능을 수행하는 디지털 처리부(30)와, 상기 동기부(20)의 타이밍 신호에 의해 동작하며 상기 디지털 처리부(30)와 인터페이스신호를 주고 받으며 RF를 제어하는 RF처리부(40)와, 상기 RF처리부(40)와 RF신호를 주고받으며 상기 인터페이스부(10)와 제어신호를 주고받는 기지국 시험부(50)로 구성된다.
도 2는 종래 블라서밍 및 윌팅 알고리즘의 동작흐름을 설명한 것이다.
실제 운용상에서 셀의 크기를 조정할 필요가 있을 때 이러한 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 사용하며 이것은 역방향 링크에 잡음을 삽입해서 역방향 링크의 전력의 크기를 증가시킨 후 상기 [식 1]에 의하여 강제적으로 Klevel 의 크기를 결정하여 조정하고 이에 의하여 도 3과 같은 브리팅 알고리즘을 적용시키는 방법이다.
즉, 도 2의 동작을 살펴보면, 기지국 제어기(300)에서 기지국(200)의 RF처리부(40)로 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 수행하도록 명령을 하면, RF처리부(40)에서는 설정된 Klevel 값에 따라 수신 경로의 잡음 삽입량을 결정한다(S10,S11단계).
다음에 수신 경로의 가변 감쇄 제어를 하고(S12 단계), 수신 경로의 전력을 측정한다(S13단계).
그리고 상기[식 1]과 같은 브리팅 방정식에 의한 송신 경로 이득을 계산하여(S14단계), 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행한다(S15단계).
상기에서, 수신경로의 전력측정이 이루어지면 Klevel 값(실험데이터에 의해 주어진 값)에 따라 송신경로의 이득값이 결정되는 것이다.
다음에 이렇게 계산된 송신경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 같은가를 판단한다(S16단계).
만일 계산된 송신경로 이득이, 이전의 송신 경로 이득과 같으면, 상기 S13단계로 가서 다시 수신 경로의 전력을 측정하고, 송신 경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 다르면 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 끝낸다(S17단계).
도 3은 종래 브리팅 알고리즘의 동작흐름도이다.
기지국 제어기(300)에서 기지국(200)의 RF처리부(40)에 브리팅 알고리즘을 수행하도록 명령을 하면(S1단계), RF처리부(40)에서는 기지국 수신단에서의 잡음전력과 신호전력의 합을 측정하기 위해 수신전력의 크기를 측정한다(S2단계).
또한, 브리팅 방정식에 의해 현재 순방향 링크에서의 셀 반경을 계산하기 위한 송신경로 이득을 계산한다(S3단계).
이렇게 구해진 송신경로의 이득이 이전의 송신경로 이득과 같은가를 판단하여(S4단계) 같을 경우에는 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행한 후 브리팅 알고리즘을 끝낸다(S5,S6단계)
그러나 상술한 바와같이, 종래 도 2의 브라서밍 및 윌팅 알고리즘과 도 3의 브리팅 알고리즘에 있어서는 강제적으로 Klevel 의 크기를 결정하여 조정하고 이에 의하여 브리팅 알고리즘을 적용시키는 방법이어서 상당히 많은 브리팅 알고리즘을 시도해야 그 효과가 나타나는 문제점이 있다.
즉, 도 2와 같은 경우, 먼저 수신 경로의 전력을 측정한 후에 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하므로 여러 복잡한 단계를 거치게 되어 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 셀 블라서밍과 윌팅 알고리즘 수행시, 송신 경로의 감쇄량을 먼저 결정한 후 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하도록 함으로써 단계를 간소화하여 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 있도록 하는 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 브리팅 알고리즘 수행시, IIR(Infinite Impulse Response)필터를 사용하여 측정개체의 수신전력세기의 급격한 변화를 완화시켜줄 수 있도록 하는 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 무선 가입자망 시스템의 전체적인 구성도
도 2는 종래 블라서밍 및 윌팅 알고리즘의 동작흐름도
도 3은 종래 브리팅 알고리즘의 동작흐름도
도 4는 본 발명의 블라서밍 및 윌팅 알고리즘의 동작흐름도
도 5는 본 발명의 브리팅 알고리즘의 동작흐름도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10:인터페이스부 20:동기부
30:디지털 처리부 40:RF처리부
50:기지국 시험부 100:가입자 접속장치
200:기지국 300:기지국 제어기
400:교환기
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블라서밍 및 윌팅 알고리즘이, 기지국 RF처리부에서 가입자 접속장치를 상대로 출력전력을 조절하는 무선가입자망 시스템에 있어서, 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 수행하도록 RF처리부에 명령하는 단계와, 설정된 Klevel 값에 따라서 송신 경로의 감쇄량을 결정하고, 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하는 단계와, 수신 경로의 전력을 측정하고, 브리팅 방정식에 의한 송신 경로 이득을 계산하여 이 송신 경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 같은가를 판단하는 단계와, 상기에서 이전의 송신 경로 이득과 같으면 수신 경로의 전력을 측정하고, 이전의 송신 경로의 이득과 다르면 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 종료하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 브리팅 알고리즘이, 기지국 RF처리부에서 가입자 접속장치를 상대로 출력전력을 조절하는 무선가입자망 시스템에 있어서, 브리팅 알고리즘을 수행하도록 RF처리부에 명령을 하면, RF처리부에서는 IIR필터의 개념에 의해 수신전력의 크기를 측정하는 단계와, 브리팅 방정식에 의해 송신경로 이득을 계산하는 단계와, 상기 송신경로 이득이 이전의 송신경로 이득과 같은가를 판단하여 같을 경우에는 송신 경로의 가변 감쇄 조절을 수행하며, 다를 경우에는 브리팅 알고리즘을 완료하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법의 하드웨어적인 구성은 도 1의 무선가입자망 시스템에서와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이와같이 구성된 본 발명을 도 4와 도 5를 참고로 하여 설명하며, 여기서 도 4와 도 5는 도 1의 기지국의 RF처리부(40)에서 가입자 접속장치(100)를 상대로 출력전력을 조절하는 알고리즘을 나타낸 것이다.
즉, 도 5는 본 발명에 따른 브리팅 알고리즘으로, 단독 수행할 수 있음은 물론 도 4와 같은 블라서밍 및 윌팅 알고리즘과 병행하여 수행가능하다.
그러나 도 4의 블라서밍 및 윌팅 알고리즘은 반드시 도 5의 브리팅 알고리즘과 병행하여 수행되어야 한다.
예를들어, 도 5의 브리팅 알고리즘이 계속 수행되고 있는 상태에서 도 4의 블라서밍 및 윌팅 알고리즘이 1시간에 1번 또는 1일에 한 번 수행되는 형태를 갖는다.
도 4는 종래 도 2와 같은 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 개선시킨 본 발명에 따른 새로운 블라서밍 및 윌팅 알고리즘이다.
먼저, 기지국 제어기(300)에서 기지국(200)의 RF처리부(40)에 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 수행하도록 명령한다(S20단계).
그리고 설정된 Klevel 값에 따라 순방향 링크에서 조절해주어야 할 셀 반경을 계산하기 위해 송신 경로의 감쇄량을 결정하고(S21단계), 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행한다(S22단계).
다음에 수신 경로의 전력을 측정하고, 브리팅 방정식에 의한 송신 경로 이득을 계산하여 이 송신 경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 같은가를 판단한다(S23-S25).
여기서, 수신 경로의 전력을 측정하고, 송신 경로 이득을 계산하는 것은 기지국 수신단에서의 잡음전력과 신호전력의 합을 측정하고 그것에 의해 순방향 링크에서의 셀반경을 결정하기 위한 경로이득을 계산하기 위한 것이다.
만일, 현재의 송신경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 같으면 상기 S23단계로 가서 브리팅 방정식에 의해서 간접적으로 송신경로의 이득이 변화했는지의 여부를 판단하고 블라서밍 및 윌팅 알고리즘의 종료여부를 결정하기 위해 수신 경로의 전력을 측정하고, 송신경로 이득이 이전의 송신 경로의 이득과 다르면 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 끝낸다(S26단계).
즉, 상위에서 주어진 셀 커버리지 상수에 의하여 새로운 순방향 전송이득을 설정하고 송신단의 가변 감쇄기를 조정하면서 이를 수행하면, 이와같이 설정된 순방향 링크 전력의 크기에 의하여 역방향 링크 전력중 잡음레벨이 증가하게되고 이는 상기 [식 1]에 의하여 새로운 순방향 전송이득을 설정하면서 역방향과 순방향 링크의 균형을 이룰때까지 이러한 과정을 반복하게 되는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 브리팅 알고리즘을 나타낸 것이다.
이 브리팅 알고리즘은 시간마다 셀 크기를 체크하여 셀 크기를 일정하게 유지하기 위한 알고리즘으로, RSSI로부터 입력되는 수신전력의 크기를 측정하여 송신 경로의 이득을 결정하는 알고리즘이다.
즉, 기지국 제어기(300)에서 기지국(200)의 RF처리부(40)에 브리팅 알고리즘을 수행하도록 명령을 하면(S30단계), RF처리부(40)에서는 IIR 필터의 개념에 의해 기지국 수신단에서의 잡음전력과 신호전력의 합을 측정하기 위해 수신전력의 크기를 측정한다(S31단계).
이때, 상기 IIR필터는 아래의 [식 2]와 같다.
[식 2]
Prx1(n)=(1-k)·Prx(n)+k·Prx(n-1)
여기서, Prx1 은 필터를 거친 후의 수신전력, n 은 시간 변수, Prx 는 필터를 거치기 전의 수신전력, k 는 현장 시험 데이터에 의하여 0에서 1사이에서 선택될 수 있는 임의의 값이다.
한편, 상기 S31단계 수행 후, 브리팅 방정식에 의해 현재 순방향 링크에서의 셀 반경을 계산하기 위해 송신경로 이득을 계산한다(S32단계).
이렇게 구해진 송신경로의 이득이 이전의 송신경로 이득과 같은가를 판단하여(S33단계) 같을 경우에 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행한 후 브리팅 알고리즘을 끝낸다(S34,S35단계).
여기서, 상기 S33단계에서 송신경로의 이득이 이전의 송신경로 이득과 같은가를 판단하는 것은 상기 브리팅 알고리즘에 의해 얻어진 송신 경로의 이득에 따라서 순방향링크의 셀의 크기를 증가시킬지의 여부를 결정하기 위한 것이다.
이때, 계산된 송신경로의 이득이 이전의 송신 경로의 이득과 같을 경우에는 송신이 양호한 상태이어서 송신출력(파우어)을 낮추어 최소전력으로 동일한 성능(용량)을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하므로 이를 위하여 S34단계에서 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하는 것이다.
그러나, 계산된 송신경로의 이득이 이전의 송신 경로의 이득과 다를 경우에는 송신이 불안정한 상태이어서 송신출력을 감쇄시키면 통화가 않되므로 그 상태에서 브리팅 알고리즘을 완료한다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 두가지 효과를 갖는다.
첫째, 블라서밍 및 윌팅 알고리즘 수행시, 종래와 같이 수신 경로의 전력 크기를 먼저 결정하지 않고 송신 경로의 감쇄량을 먼저 결정한 후 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행함으로써 단계를 간소화하여 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 5Hz마다 셀 메니지먼트가 이루어질 때 동시에 이루어지는 전력제어에 영향을 주지 않고 짧은 시간안에 바라는 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 브리팅 알고리즘 수행시, IIR 필터를 사용하여 측정개체의 수신전력세기의 급격한 변화를 완화시켜줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 기지국의 RF처리부에서 가입자 접속장치를 상대로 출력전력을 조절하는 무선가입자망 시스템에 있어서,
    기지국 제어기에서 RF처리부로 브리팅 알고리즘을 수행하도록 명령을 하면, RF처리부에서 IIR필터의 개념에 의해 기지국 수신단에서의 잡음전력과 신호전력의 합을 측정하기 위해 수신전력의 크기를 측정하는 제1단계와,
    상기 RF처리부에서 브리팅 방정식에 의해 현재 순방향링크에서의 셀 반경을 계산하기 위한 송신경로 이득을 계산하는 제2단계와,
    상기 RF처리부에서 브리팅 알고리즘에 의해 송신 경로의 이득에 의해서 순방향링크의 셀의 크기를 증가시킬지의 여부를 결정하기 위해 상기 송신경로 이득이 이전의 송신경로 이득과 같은가를 판단하여 같을 경우에는 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하여 송신출력을 낮추며, 다를 경우에는 브리팅 알고리즘을 완료하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 IIR필터가, 아래의 식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법.
    Prx1(n)=(1-k)·Prx(n)+k·Prx(n-1)
  3. 기지국 RF처리부에서 가입자 접속장치를 상대로 출력전력을 조절하는 무선가입자망 시스템에 있어서,
    기지국 제어기에서 RF처리부로 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 수행하도록 명령하는 제1단계와,
    상기 RF처리부에서 설정된 Klevel 값에 따라 순방향 링크에서 조절해 주어야 할 셀 반경을 계산하기 위해 송신 경로의 감쇄량을 결정하여 송신 경로의 가변 감쇄 제어를 수행하는 제2단계와,
    상기 RF처리부에서 기지국 수신단에서의 잡음전력과 신호전력의 합을 측정하고 순방향 링크에서의 셀반경을 결정하기 위한 경로이득을 계산하기 위해 수신 경로의 전력을 측정하고, 브리팅 방정식에 의한 송신 경로 이득을 계산하는 제3단계와,
    상기 송신 경로 이득이 이전의 송신 경로 이득과 같은가를 판단하여 같으면 상기 제3단계로 가서 브리팅 방정식에 의해서 간접적으로 송신경로의 이득이 변화했는지의 여부를 판단하고 블라서밍 및 윌팅 알고리즘의 종료여부를 결정하기 위해 수신 경로의 전력을 측정하며, 다르면 블라서밍 및 윌팅 알고리즘을 종료하는 제4단계로 이루어짐을 특징으로 하는 무선가입자망 시스템의 셀 운영방법.
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