KR20000061353A - 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국과 이동국의 거리에 따라서 서비스 영역을 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 분할하고, 확장 모드시 이동국의 송신부 클록을 변경함으로써 서비스 영역의 확장이 가능토록 한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 노말 모드에 의해 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 확장 모드로 전환한 후 이동국 신호 송신 클록을 초기 지연 만큼 조정하며, 초기 지연 만큼 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 정해진 액세스 시도 횟수와 현재 시도한 액세스 횟수를 비교한다. 현재 시도한 액세스 횟수가 정해진 액세스 시도 횟수보다 적을 경우 송신 클록을 설정된 단계별 레벨만큼 다시 조정한 후 그 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하고, 이 경우에도 액세스 실패이면 정해진 액세스 시도 횟수에 도달할때까지 송신 클록의 레벨 조정과정을 반복하여 액세스를 시도한다. 만약, 현재 시도한 액세스 횟수가 정해진 액세스 시도 횟수보다 같거나 클 경우에는 동작 모드를 노말 모드로 전환하고 초기 상태로 리턴한다.

Description

이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 및 방법{Method and apparatus for extending of service radius in mobile communication system}

본 발명은 코드분할 다중접속(CDMA) 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장에 관한 것으로, 특히 기지국과 이동국의 거리에 따라서 서비스 영역을 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 분할하고, 확장 모드시 이동국의 송신부 클록을 변경함으로써 서비스 영역의 확장이 가능토록 한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA 방식을 사용하는 디지털 이동통신 시스템(디지털 셀룰러 이동통신 시스템, 개인 휴대 통신 시스템)의 모든 기지국은 CDMA 시스템 시간을 기준으로 시간 동기를 맞춘다. 이동국 또한 기지국에서 제공해주는 시간정보를 이용하여 CDMA 시스템 기준시간에 시간 동기를 맞춘다. 여기서 기지국은 GPS 시간을 이용하여 시스템 기준 시간을 얻지만, 이동국은 기지국으로부터 전송된 시간정보를 이용하여 기지국과의 시간 동기를 맞춘다.

따라서 이동국의 기준 시간은 기지국에서 전송된 시간 정보가 이동국에 도달할때까지 걸리는 전파 지연 시간만큼 지연된 시점이 된다. 여기서 지연된 정도는 이동국과 기지국간의 상대거리와 주변의 환경에 따라 다르다.

이동국이 해당 통화 권역에 있는 기지국 시스템에 접속하기 위해서 접속채널(Access Channel)을 이용한다. 상기 접속 채널은 이동국에서 기지국으로의 역방향 채널로 이동국이 등록을 하거나 호를 요구할 때 사용되는 채널이며, 접속채널 슬롯(Slot)이라는 단위로 구성된다. 따라서 접속 채널 메시지는 한 개의 접속채널 슬롯에 할당되며, 이 접속채널 메시지는 크기에 따라 최소 4프레임(Frame : 20ms)에서 최대 26 프레임까지로 구성되며, 시스템에 따라 적절한 값을 사용한다. 상기 접속 채널 메시지는 슬롯이 시작되는 시점에 맞추어 메시지 프레임을 전송하며, 다음 메시지는 슬롯이 시작될때까지 기다린 후 전송하므로 접속채널슬롯의 경계는 프레임의 경계와 일치된다.

한편, 이동국이 통화 가능 권역에 있는 기지국 시스템에 접속을 시도할때는 접속채널을 사용하여 발신 메시지(Origination Message)를 송신하게 되며, 이때 한 번의 발신 메시지 송신에는 하나의 접속 채널 슬롯을 사용하게 된다. 상기에서 발신 메시지는 이동국 자체 정보(단말기 번호, 이동국이 CDMA 전용모드인지 듀얼 모드인지를 나타내주는 모드, PCS인지 셀룰라 폰인지를 나타내주는 Class등이 명시) 및 착신 번호 등의 정보가 있다. 이동국이 접속채널을 통해 송신한 발신 메시지에 대해 일정 시간 이내에 시스템(기지국)으로부터의 확인응답(Acknowledge)을 수신하면, 시스템 접속시도는 성공적으로 종결된다. 그러나 이동국이 일정시간 이내에 시스템(기지국)으로부터 확인응답을 수신하지 못한 경우는 발신 메시지를 재전송하고 확인응답을 기다린다. 또다시 확인응답을 수신하지 못하면 다시 재전송을 시도한다. 재전송을 할 수 있는 횟수는 규정되어 있으며(기지국에서 이동국에 보내주는 액세스 파라미터 메시지에 Num_Step과 Max_Req_Seq의 합에 의해 결정됨), 규정된 횟수만큼 재전송을 하고도 시스템으로부터의 확인응답을 받지 못한 경우는 시스템 접속 시도는 실패로 종결된다.

따라서 기지국으로서는 이동국이 언제 접속시도를 할 지 알 수 없으므로 계속적으로 접속채널을 감시하게 된다. 여기서 이동국은 접속채널 슬롯을 이용하여 메시지를 송신함으로 전체 시간 동안 접속신호를 탐색하는 것은 무의미하며, 20ms마다의 프레임 경계를 기준으로하여 이동국의 접속신호가 도달할 수 있는 일정한 범위 내에서 이동국의 접속신호를 탐색하는 것이 이동국 신호포착에 가장 유리하다. 기지국이 이동국의 접속신호를 포착하기 위해 탐색하는 시간 범위를 탐색창(Search Window)이라고 한다.

탐색창은 기지국의 서비스 반경에 따른 전파지연 및 기본 처리 지연을 고려하여 결정하며, 기지국의 서비스 반경은 기지국 설계 및 최적화 단계에서 결정 된다. 각 기지국의 서비스 반경은 주변 환경이나 주변 기지국 및 인구 밀집도 등에 의해서 적절히 조정이 가능하다. 인구가 밀집되어 있고 주위 건물이 많은 지역에 설치되는 기지국은 서비스 반경을 작게(예를 들면, 1 ~ 3km정도)하고, 주위에 건물이 거의 없고 인구 밀집도가 낮은 지역은 서비스 반경을 크게(예를 들면, 20 ~ 30km정도)한다.

다음으로, 이동국의 접속신호가 기지국에 도착할 수 있는 시간범위를 계산해보면 다음과 같다. 이동국의 접속 신호가 기지국에 도달할 수 있는 최소의 시간은 이동국이 바로 옆에 있는 경우(공중상의 전파지연(Propagation Delay)이 없는 경우)이다. 이때의 도착시간은 기지국의 송신지연, 이동국의 처리지연, 기지국의 수신지연 시간의 합이 된다. 그리고 이동국의 접속신호가 기지국에 도달할 수 있는 최대의 시간은 이동국이 기지국 서비스 지역의 최외각에 있는 경우이다. 이때의 도착시간은 상기 최소시간과 공중상의 전파지연 * 2의 합이 된다. 여기서 공중상의 전파지연이 두번 합해지는 것은 이동국이 기지국으로 신호를 보낼때 기지국의 시간정보를 기준으로 보내기 때문이며, 실제 이동국이 얻은 시간은 기지국에서 이동국까지의 지연에 의해 지연된 시간이다. 따라서 이동국의 접속 시도시 기지국에 신호가 도달하는 시간은 원래의 지연된 시간(기지국에서 이동국으로 시간 정보가 전달될때까지의 지연 시간)에 이동국에서 기지국에 신호가 도달할때까지의 지연시간을 합해야 한다. 이러한 이유로 상기 공중상의 전파지연을 왕복 지연(RTD : Round Trip Delay)이라고도 칭한다.

한편, 이동국이 발신을 할 때 운용자가 정해준 개수 만큼의 프리앰블(Preamble)이 먼저 송신되고, 기지국 채널 엘리먼트는 이 프리앰블을 이용하여 복조를 시작한다. 따라서 기지국에 설정되는 윈도우의 크기에 따라 기지국에 도달되는 이동국 신호의 최대 허용지연이 결정된다.

접속 채널 액세스 프로브(Access Probe)의 프리앰블 탐색시 Half PN chip 응답으로 시스템 시간(접속채널 슬롯)으로부터 프리앰블-PN-오프셋(Preamble_PN_offset)만큼 떨어진 곳에서부터 탐색을 시작하여 프리앰블-윈도우-길이 + 프리앰블_PN_오프셋까지 탐색한다. 따라서 기지국은 (프리앰블_윈도우_길이)/4개의 상관(Correlation) 결과 중 상관치가 가장 큰 것에 PN 옵셋을 맞춘다.

그러나 이러한 종래의 이동통신 시스템은 셀 사이트 모뎀(CSM)의 칩 특성상 2왈시 심볼(Walsh Symbol) 이상의 지연을 갖는 신호는 처리가 불가능한 단점이 있었다. 즉, 상기와 같은 셀 사이트 모뎀의 칩 특성에 의해 기지국에서 보면 이동국에서 송신된 신호가 도달하는 시점이 2왈시 심볼 이상의 지연이 발생하면 기지국에서 이를 처리하지 못하는 단점이 있다. 여기서 2왈시 심볼의 지연은 실제적으로 기본 통화가 가능한 권역을 뜻한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 기지국과 이동국의 거리에 따라서 서비스 영역을 노말 모드(Normal Mode)와 확장 모드(Extend Mode)로 분할하고, 확장 모드시 이동국의 송신부 클록을 변경함으로써 서비스 영역의 확장이 가능토록 한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명(장치)은,

이동국에서 필요로하는 클록을 생성하는 클록 생성수단과;

상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 이동국 신호 송신수단에 전달해주고, 기지국 신호 수신수단에서 수신된 액세스 결과 신호를 검색하여 액세스 실패이면 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 확장 모드에 맞게 조정한 후 상기 이동국 신호 송신수단에 전달해주는 클록 조정수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서, 클록 조정수단은, 노말 모드와 확장 모드로 동작하며, 노말 모드시에는 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 그대로 상기 이동국 신호 송신수단으로 전달해주며, 확장 모드시에는 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 확장 모드에 맞게 조정하여 상기 이동국 신호 송신수단에 전달해주는 것을 특징으로 한다.

상기에서 노말 모드는, 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화가 가능한 거리에 위치한 경우의 동작 모드이며, 상기 확장 모드는 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화가 가능한 거리를 벗어난 경우의 동작 모드인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명(방법)은,

노말 모드에 의해 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 확장 모드로 전환한 후 이동국 신호 송신 클록을 초기 지연 시간 만큼 앞당겨 조정하는 제1단계와;

상기 초기 지연 만큼 앞당겨 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 정해진 액세스 시도 횟수와 현재 시도한 액세스 횟수를 비교하는 제2단계와;

상기 현재 시도한 액세스 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수보다 적을 경우 상기 송신 클록을 설정된 단계별 레벨만큼 다시 앞당겨 조정한 후 그 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하는 제3단계와;

상기 제3단계에서 액세스 실패이면 상기 정해진 액세스 시도 횟수에 도달할때까지 상기 송신 클록의 레벨 조정 및 액세스 시도 과정을 반복하는 제4단계와;

상기 현재 시도한 액세스 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수보다 같거나 클 경우 동작 모드를 노말 모드로 전환하고 초기 상태로 리턴하는 제5단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 장치 블록도,

도2는 본 발명에서 기본 서비스 반경과 확장 서비스 반경을 설명하기 위한 설명도,

도3은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장 방법을 보인 흐름도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 클록 생성부

20 : 기지국 신호 수신부

30 : 클록 조정부

40 : 이동국 신호 송신부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장장치 블록도이다.

도시된 바와 같이, 이동국에서 필요로하는 클록을 생성하는 클록 생성부(10)와, 기지국에서 송신된 신호를 수신하는 기지국 신호 수신부(20)와, 상기 기지국 신호 수신부(20)에서 수신된 액세스 신호의 성공 여부에 따라 상기 클록 생성부(10)에서 얻어지는 클록을 그대로 후단의 이동국 신호 송신부(40)에 전달해주거나 상기 클록 생성부(10)에서 얻어지는 클록을 조정하여 상기 이동국 신호 송신부(40)에 전달해주는 클록 조정부(30)와, 상기 클록 조정부(30)에서 얻어지는 클록에 동기된 이동국 신호를 송신하는 이동국 신호 송신부(4)로 구성 된다.

첨부한 도면 도2는 본 발명에서 노말 모드와 확장 모드를 설명하기 위한 설명도로서, 참조부호 101은 노말 모드의 동작 영역을 나타내며, 102는 확장 모드의 동작 영역을 나타낸 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 서비스 반경 확장 장치는, 먼저, 기지국과 이동국의 거리가 도2에 도시된 101의 영역에 포함되는 경우, 클록 조정부(30)는 노말 모드로 동작한다.

즉, 클록 생성부(10)는 이동국에서 필요로 하는 클록을 생성하게 되며, 클록 조정부(30)는 노말 모드로 동작을 하여 상기 클록 생성부(10)에서 얻어지는 클록을 그대로 이동국 신호 송신부(40)에 전달해준다.

그러면 이동국 신호 송신부(40)는 그 전달되는 송신 클록에 동기되어 액세스를 시도하게 되고, 기지국 신호 수신부(20)는 안테나를 통해 수신되는 기지국의 신호를 수신하여 액세스 결과 정보만 상기 클록 조정부(30)에 전달해준다.

상기 클록 조정부(30)는 그 액세스 결과 정보를 분석하여, 액세스 실패이면 동작 모드를 노말 모드에서 확장 모드로 전환시키고, 전파 지연을 보상하기 위해서 상기 클록 생성부(10)에서 출력되는 클록을 처음 정해진 D_INIT(초기 지연 시간)만큼 앞당겨 조정하고, 그 조정된 클록을 이동국 신호 송신부(40)에 전달해준다. 다시 말해 기존의 클록에 비해 단지 시간 D_INIT 만큼 빠르게 클록을 앞당기게 된다.

그러면 이동국 신호 송신부(40)는 그 조정된 클록에 의거 액세스를 시도하게 된다. 이후 기지국 신호 수신부(20)를 통해 기지국에서 송신된 액세스 결과 신호를 수신하고, 클록 조정부(30)는 그 액세스 결과 신호를 분석하여 액세스 실패이면, 다시 상기 클록 생성부(10)에서 생성된 클록을 시간적으로 D_STEP(단계별 지연시간)만큼 클록을 앞당기게 된다. 여기서 클록 조정부(30)의 클록 조정은 미리 정해진 횟수 만큼만 반복 수행한다.

여기서 조정된 클록은 기존의 클록 생성부(10)에서 제공되는 클록과 시간을 D_INIT + D_STEP * N 만큼 빠르게 앞당긴 신호가 된다.

한편, 클록 조정부(30)는 정해진 횟수(N) 만큼 전술한 클록 조정 동작을 수행하였는데도 액세스 실패가 되는 경우에는, 가입자에게 호출 실패(Call Fail)를 알려주고, 다시 노말 모드로 전환을 한다.

첨부한 도면 도3은 본 발명에 의한 서비스 반경 확장 방법을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 노말 모드에서 액세스를 시도하는 단계(S100), 액세스 성공 여부를 확인하는 단계(S101), 액세스가 성공한 경우 정해진 다음 동작을 수행하는 단계(S102), 액세스가 실패한 경우 동작 모드를 확장 모드로 전환하는 단계(S103), 상기 확장 모드에서 송신 클록을 D_INIT 만큼 앞당겨 조정하는 단계(S104), 상기 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하는 단계(S105), 상기 단계(S105)후 액세스 성공 여부를 확인하는 단계(S106), 상기 액세스가 실패한 경우 액세스 시도 횟수와 정해진 액세스 시도 횟수(N)를 비교하는 단계(S107), 상기 액세스 시도 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수보다 작을 경우 송신 클록을 D-STEP만큼 앞당겨 조정하고 다시 액세스를 시도하는 단계(S105)로 리턴하는 단계(S108), 상기 액세스 시도 횟수가 정해진 액세스 시도 횟수와 같거나 클 경우 동작 모드를 노말 모드로 전환하고 액세스 시도를 종료하는 단계(S109)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 서비스 반경 확장 방법은, 먼저 노말 모드에서 액세스를 시도한다(S100). 그런 후 액세스 성공 여부를 확인하여(S101), 액세스가 성공한 경우 정해진 다음 동작을 수행한다(S102).

이와는 달리 상기 액세스가 실패한 경우 동작 모드를 확장 모드로 전환하고(S103), 상기 확장 모드에서 송신 클록을 D_INIT(초기 지연 시간) 만큼 앞당겨 조정한다(S104). 그런 후 그 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도한다(S105).

상기 단계(S105)에서의 액세스 시도후 액세스 성공 여부를 확인하여(S106), 액세스가 실패한 경우에는 현재까지 시도한 액세스 시도 횟수와 정해진 액세스 시도 횟수(N)를 비교한다(S107).

이 비교 결과 현재까지 시도한 액세스 시도 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수(N)보다 작을 경우 송신 클록을 미리 정해진 단계별 지연시간(D-STEP)만큼 앞당겨 조정하고 다시 액세스를 시도한다(S108).

또한, 상기 액세스 시도 횟수가 정해진 액세스 시도 횟수(N)와 같거나 클 경우 동작 모드를 노말 모드로 전환하고 액세스 시도를 종료한다(S109).

즉, 본 발명은 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화 가능 거리를 벗어난 경우, 바로 호출 실패로 판단하지 않고, 송신 클록을 설정된 시간 만큼 단계적으로 빠르게 앞당겨 액세스를 시도함으로써, 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화 거리를 벗어난 경우에도 통화가 가능하므로 서비스 반경의 확장이 가능하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화 가능 거리를 벗어난 경우, 바로 호출 실패로 판단하지 않고, 송신 클록을 설정된 시간 만큼 단계적으로 빠르게 앞당겨 액세스를 시도함으로써, 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화 거리를 벗어난 경우에도 통화가 가능하므로 서비스 반경의 확장이 가능한 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 서비스 반경의 확장으로 서비스 가입자가 적은 지역에서 불필요한 기지국 수를 줄일 수 있는 이점이 있으며, 특히 해안지역에서의 서비스 반경 확장으로 연해에서의 선상 이동통신 가능한 지역의 범위를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. CDMA방식 이동통신 시스템의 이동국에 있어서,

   상기 이동국에서 필요로하는 클록을 생성하는 클록 생성수단과;

   상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 이동국 신호 송신수단에 전달해주고, 기지국 신호 수신수단에서 수신된 액세스 결과 신호를 검색하여 액세스 실패이면 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 확장 모드에 맞게 조정한 후 상기 이동국 신호 송신수단에 전달해주는 클록 조정수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 클록 조정수단은, 노말 모드와 확장 모드로 동작하며, 노말 모드시에는 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 그대로 상기 이동국 신호 송신수단으로 전달해주며, 확장 모드시에는 상기 클록 생성수단에서 생성된 클록을 확장 모드에 맞게 조정하여 상기 이동국 신호 송신수단에 전달해주는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 노말 모드는, 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화가 가능한 거리에 위치한 경우의 동작 모드이며, 상기 확장 모드는 기지국과 이동국간의 거리가 기본적인 통화 가능 거리를 벗어난 경우의 동작 모드인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장장치.
4. CDMA 이동통신 시스템의 액세스 방법에 있어서,

   노말 모드에 의해 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 확장 모드로 전환한 후 이동국 신호 송신 클록을 초기 지연 시간 만큼 앞당겨 조정하는 제1단계와;

   상기 초기 지연 만큼 앞당겨 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하고, 액세스 실패시 정해진 액세스 시도 횟수와 현재 시도한 액세스 횟수를 비교하는 제2단계와;

   상기 현재 시도한 액세스 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수보다 적을 경우 상기 송신 클록을 설정된 단계별 레벨만큼 다시 앞당겨 조정한 후 그 조정한 송신 클록으로 액세스를 시도하는 제3단계와;

   상기 제3단계에서 액세스 실패이면 상기 정해진 액세스 시도 횟수에 도달할때까지 상기 송신 클록의 레벨 조정 및 액세스 시도 과정을 반복하는 제4단계와;

   상기 현재 시도한 액세스 횟수가 상기 정해진 액세스 시도 횟수보다 같거나 클 경우 동작 모드를 노말 모드로 전환하고 초기 상태로 리턴하는 제5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 서비스 반경 확장방법.