KR20000071573A - 무선 통신 시스템에서의 페이딩 변동 및 이동성에 기초한버스트 시간 할당 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 페이딩 변동 및 이동성에 기초한버스트 시간 할당 Download PDF

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Abstract

본 발명은 성능을 향상시키고 통신 시스템의 처리량을 증대시키는 새로운 버스트 시간 할당 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템 등의 통신 시스템에서 자원을 최대화하고 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 최적의 버스트 시간 할당 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 버스트 시간은 통신 시스템의 채널 페이딩 변동 및 유저 이동성에 기초하여 할당된다. 일반적으로, 페이딩 변동이 크고 유저 이동성이 높으면 짧은 버스트 시간이 유저에게 할당된다. 페이딩 변동이 작고 유저 이동성이 낮으면 긴 버스트 시간이 유저에게 할당된다. 본 발명의 특정 실시예에 있어서, 버스트 할당은 시간 대 변동의 함수에 기초하여 이루어진다.

Description

무선 통신 시스템에서의 페이딩 변동 및 이동성에 기초한 버스트 시간 할당 {BURST DURATION ASSIGNMENT BASED ON FADING FLUCTUATION AND MOBILITY IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 출원은 본 출원과 동시에 출원된 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 지능형 버스트 제어 기능), 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 버스트 전송의 조기 종료 방법), 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 링크 불균형으로 인한 역방향 전파방해를 방지하기 위한 시스템 및 방법), 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 버스트 관리에 기초한 큐 길이방법), 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 버스트 전송 시간을 동적으로 조정하는 방법), 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 데이터 네트워크 및 무선 통신 시스템간의 전송 효율을 향상시키기 위한 방법)과 관계하는 것으로, 이들 미국 특허 출원은 모두 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 참고자료로서 여기에 인용하였다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 그러한 시스템에서의 파워 과부하 또는 과도한 간섭을 방지하는 것에 관한 것이다.
발신지와 착신지사이에 정보 신호들을 전송해주는 무선 통신 시스템들이 개발되어왔다. 아날로그 (제 1 세대) 시스템 및 디지털 (제 2 세대) 시스템은 발신지와 착신지를 연결하는 통신 채널들을 통해 그러한 정보 신호들을 전송한다. 디지털 방법은 아날로그 방법에 비해 채널 잡음 및 간섭이 없고, 용량이 증대되며, 암호 사용을 통해 통신의 보안이 개선되는 등의 여러 가지 장점을 제공한다.
제 1 세대 시스템이 주로 음성 통신에 관련된 것이라면, 제 2 세대 시스템은 음성 및 데이터 통신 모두를 지원한다. 제 2 세대 시스템에 있어서, 여러 가지 전송 요건을 갖춘 데이터 전송을 처리하기 위한 기술이 다수 공지되어 있다. 다중 액세스 기술, 예컨대 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 기술, 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 기술 및 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 기술에 기초한 여러가지 변조/부호화 장치가 무선 시스템에서 사용될 수 있도록 개발되었다. FDMA 기술에 있어서는, 유저 개개인에 하나 이상의 특정 주파수 서브 대역이 할당된다. TMDA 기술에 있어서는, 주기적으로 순환하는 시간 슬롯이 확인되고, 매 시간 단위마다 유저 개개인에 하나 이상의 시간 슬롯이 할당된다. CDMA 시스템은 다중 경로 왜곡 및 공통 채널 간섭을 감소 시켜주고, FDMA 및 TDMA에서 일반적인 주파수/채널 계획의 부담을 경감시켜 준다.
CDMA 시스템에 있어서는, 유저 개개인으로의 각 호출에 대해 특유의 이진 확산 시퀀스(코드)가 할당된다. 이 할당된 코드로 배율되는 유저의 신호는 유저 신호 대역폭보다 훨씬 넓은 채널 대역폭으로 확산된다. 유저의 대역폭 대 시스템 채널 대역폭의 비율은 일반적으로 확산 이득(spreading gain)이라 일컬어 진다. 활동중인 모든 유저는 동시에 동일한 시스템 채널 대역폭 주파수 스펙트럼을 공유한다. 신호 대 간섭비(SIR)를 계산함으로써 전송 링크의 접속품질을 결정할 수 있다. 원하는 SIR이 주어질 경우, 시스템 용량은 확산 이득에 비례한다. 유저 개개인의 신호는 연관된 코드 시퀀스에 맞는 상관기의 사용을 통해 수신기에서의 다른 신호들과 분리됨으로써 원하는 신호가 완전확산(de-spread)된다.
제 1 세대 아날로그 시스템 및 제 2 세대 디지털 시스템은 데이터 통신 능력이 제한된 상태에서 음성 통신을 지원할 수 있도록 설계되었다. CDMA 등의 광대역 다중 액세스 기술을 사용하는 제 3 세대 무선 시스템은 음성, 비디오, 데이터 및 영상 등의 다양한 서비스를 효과적으로 처리할 수 있을 것으로 예상된다. 제 3 세대 시스템에 의해 지원되는 특성들 중에는 이동 단말기와 지상 네트워크간에 고속으로 데이터를 전송하는 특성이 있다. 알려진 바와 같이, 고속 데이터 통신의 특징은 높은 데이터 전송율로의 짧은 전송 "버스트"가 이루어지고 그 뒤에 데이터 소오스로 부터의 전송 활동이 적거나 또는 전송 활동이 없는 다소 긴 주기가 이어진다는 점이다. 제 3 세대 시스템의 그러한 고속 데이터 서비스의 버스트 속성에 적응하기 위해서는 통신 시스템은 시간에 따른 데이터 버스트 시간 동안 (고속 데이터 비율에 대응하는) 큰 대역 폭 세그먼트를 할당할 필요가 있다. 제 3 세대 시스템이 그러한 고속 데이터 버스트 전송을 처리할 능력을 갖는다면 유저들에 대한 처리량 및 지연이 개선될 수 있다. 그러나, 고속 데이터의 버스트 전송에 요구되는 대량의 순간 대역폭 때문에 그러한 버스트들의 관리, 특히 그에 대한 파워 및 시스템 자원의 할당은 동일한 주파수 할당을 이용하는 다른 서비스와의 부당한 간섭을 피할 수 있도록 조심스럽게 처리되어야 한다. 따라서, 시스템 설계자는 고속 데이터 서비스에서 경험되는 데이터의 버스트들에 대한 시스템 자원의 적절한 할당을 비롯하여, 무선 링크를 통해 여러 가지 다른 유형의 통신에 대해 유효한 데이터 비율을 설정하는데 있어서 여러 가지 현안들을 다룰 필요가 있다.
아울러, 무선 통신 시스템의 성능을 향상시키고 처리량을 증대시킬 필요가 있다. 특히, CDMA 등의 통신 시스템에서 자원이 효과적으로 활용될 수 있도록 향상된 버스트 시간 할당 방법을 제공할 필요가 있다.
또한, 통신 시스템의 버스트 시간 할당에 있어서의 오버헤드(overhead) 및 파워 과부하 문제를 해소할 필요도 있다.
본 발명은 성능을 향상시키고 통신 시스템의 처리량을 증가시키는 새로운 버스트 시간 관리 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템 등의 통신 시스템에서 자원을 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 최적의 버스트 시간 할당 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 버스트 시간은 통신 시스템의 채널 페이딩 변동 및 유저 이동성에 기초하여 할당된다. 일반적으로, 페이딩 변동이 크고 및/또는 유저 이동성이 높으면 짧은 버스트 시간이 유저에게 할당된다. 페이딩 변동이 작고 및/또는 유저 이동성이 낮으면 긴 버스트 시간이 유저에게 할당된다. 본 발명은 무선 통신 시스템에 있어서 순방향 링크 및 역방향 링크의 버스트 시간 할당에 있어서의 오버헤드 및 파워 과부하 문제를 효과적으로 해소한다. 본 발명은 버스트 시간 할당이 행해지는 동안 유저 이동성 및 페이딩 등의 조건의 변화로 인한 문제를 또한 해소한다.
도 1은 본 발명의 일반적인 방법을 예시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 순방향 버스트 전송이 실현되는 전형적인 기능을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 역방향 버스트 전송이 실현되는 전형적인 기능을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 순방향 링크에서의 전형적인 버스트 할당을 예시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 역방향 링크에서의 전형적인 버스트 할당을 예시한 흐름도이다.
초창기 무선 시스템, 특히 제 1 세대 아날로그 시스템은 주로 음성 통신에 초점을 맞추고 있었다. CDMA, TDMA 및 전역 이동 통신 시스템(GSM)을 포함하는 제 2세대 무선 시스템에 있어서는 음성의 품질, 네트워크 용량 및 강화된 서비스 등에서 점진적인 향상을 가져왔다. 그러나, 이 제 2 세대 시스템은 음성, 저속 데이터, 팩스 및 메시지 통신을 제공하는데 있어서는 적합하지만, 고속의 이동 데이터 속도를 제공하는데 필요한 요건은 효과적으로 충족시키지 못한다. 제 3 세대 무선 통신으로의 발전은 유저가 음성 통신을 할 수 있을 뿐만 아니라 비디오, 영상, 텍스트, 그래픽 및 데이터 통신을 할 수 있게 되는 멀티미디어 이동 통신 세계로 그 패러다임이 넘어가는 것을 의미한다. 제 3 세대 네트워크는 이동 통신 유저에게 144 Kbps 내지 2 Mbps의 데이터 속도를 제공할 것으로 예측된다.
그럼에도 불구하고, 고속 데이터 통신을 지원하는 무선 네트워크에서는 고속 통신 및 기타의 통신(예를 들어, 음성 호출)을 처리할 때 파워의 과부하 또는 허용할 수 없는 간섭을 피하기 위하여 버스트 전송 시간은 매우 조심스럽게 관리되어야 한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 본 발명은 그러한 고속 데이터 통신에 대한 버스트 전송 시간의 할당을 효과적으로 관리함으로써 무선 통신 시스템의 성능을 증가시키는 새로운 방법을 제공한다. 이하에서는 본 발명이 무선 신호의 CDMA 인코딩에 기반을 둔 바람직한 실시예에 기초하여 설명되지만, 본 발명의 방법은 TDMA 및 GSM 등의 무선 통신 시스템에도 또한 적용될 수 있다.
버스트 시간 할당은 시스템 자원의 할당 및 유저 개개인이 경험하는 전송 지연에 현저한 영향을 미친다. 할당된 버스트 시간이 너무 짧은 경우에, 유저는 버스트 초기화 과정에서 오버헤드(overhead) 문제를 경험하게 된다. 오버헤드의 일례는 짧은 버스트 전송이 연속적으로 행해질 때 데이터 패킷의 처리가 지워질 때까지 유저가 기다려야 하며, 그로인해 지연이 일어나게 될 때이다. 한편으로, 할당된 버스트 시간이 너무 길면, 버스트 중에 파워 과부하 또는 페이딩 문제가 발생함으로써 버스트 전송이 유지될 수 없게 되거나 유효하지 않게 되기 때문에 시스템 자원이 낭비될 수도 있다. 고속 이동 통신 유저에 있어서, 페이딩 조건은 급격히 변하는 경향이 있으며, 그로 인해 파워 요건 또는 신호 대 간섭비(SIR)가 현저히 변하게 된다. 그밖에, 고속 이동 통신 유저는 소프트 핸드오프(handoff) 활동과 마주치게 될 수도 있고, 그 결과 이동국과의 통신 시에 활동중인 BTS 세트에 BTS가 추가되거나 활동중인 BTS 세트에서 BTS가 떨어져 나오게 된다. 따라서, 시스템 자원을 보존하고 효과적으로 활용하기 위해서는 버스트 시간을 적절히 할당하는 것이 무엇보다도 중요하다.
파워 과부하 및 페이딩 문제점이 무선 통신 시스템에 미치는 악영향은 본 출원과 동시에 출원된 미국 특허 출원번호 제 호(발명의 명칭: 무선 통신 시스템의 버스트 전송 조기 종료 방법)에 개시되어 있다. 이 출원발명은 본 출원에 참고자료로서 인용했다.
본 발명의 방법은 무선 시스템의 동작 조건에 관하여 버스트 시간 할당을 측정하는데 사용되며, 특히 유저 환경의 신호 페이딩의 변동 정도 및 유저의 상대적인 이동성을 측정하는데 사용된다. 본 발명의 원리에 따르면, 버스트 시간 할당을 측정함에 있어서 가장 먼저 고려하여야 할 요인은 페이딩 변동의 정도이다. 그 다음으로 고려하여야 할 요인은 유저의 이동성으로, 특정 버스트의 전송 시간을 결정하는데 포함될 수 있다.
본 발명의 방법이 도 1에 상세히 도시되어 있다. 도면을 참조하여 설명하면, 무선 시스템은 먼저 단계 101에서 유저에게 제공되는 데이터 채널의 페이딩 변동을 측정한다. 단계 103에 나타낸 바와 같이, 페이딩 변동이 크면 짧은 버스트 기간이 유저에게 할당된다. 단계 104에 나타낸 바와 같이, 페이딩 변동이 작으면 긴 버스트 기간이 유저에게 할당된다. 버스트 시간 할당 시의 페이딩 변동을 고려하는 것 외에, 시스템은 단계 102에서 유저 이동성의 정도에 대한 측정을 또한 행할 수도 있다. 이동성이 높은 상태로 이동국이 동작하고 있는 것으로 판정되면, 단계 103에 나타낸 바와 같이, 이동국과의 통신을 위하여 짧은 버스트 시간이 할당된다. 이에 반하여, 단계 104에 나타낸 바와 같이, 유저의 이동성이 낮으면 긴 버스트 시간이 이동국에 할당된다.
페이딩 변동과 관련된 버스트 시간 할당인 경우에 대해, 데이터 채널의 페이딩 변동을 감시하고 측정하는 바람직한 방법을 설명하기로 한다. 바람직한 방법에 따라, 특정 유저(즉, 특정 이동국)와 통신하고 있는 BTS는 유저에게 제공되는 통신 채널의 파워의 크기를 연속적으로 감시한다. 파워 변동 또는 변화율이 페이딩 대신에 관측될 수도 있다. 다른 전송 경로에 있어서는 상대 파워 변동 또는 SIR의 제곱근인, 파워 또는 SIR의 표준 편차는 파워의 크기에 기초하여 결정된다.
적용될 수 있는 특정 기술은 파워 통계를 얻거나 순간적인 파워의 크기를 필터링함으로써, 예를 들어 다음의 식으로 표현되는 단극 무한 임펄스 응답(IIR) 필터를 사용함으로써 파워의 변동을 연속적으로 감시하는 것이다.
y(n) = α* y(n-1) + (1-α) * x(n)
n(n) = β* z(n-1) + (1-β)*(x(n)-y(n))2
상기의 식에서, y(n)은 시간 n에서 필터링된 결과를 나타내고, x(n)은 시간 n에서의 입력(순간적인 크기)을 나타내고, z(n)은 시간 n에서의 변동을 나타내고, α 및 β는 IIR 필터의 파라미터이다.
동작 SIR의 변동은 채널 페이딩 변동을 감시하는데 사용될 수 있는 또다른 메트릭(metric)이다. 순방향 링크 및 역방향 링크 양쪽 모두에 있어서 파워 소모 또는 SIR의 변동과 관련하여 측정될 수 있는 파워 변동의 전형적인 크기는 다음과 같이 주어진다.
순방향 변동 = 특정 유저의 통신 채널의 순방향 파워 분수의 표준 편차
역방향 변동 = 특정 유저의 통신 채널의 역방향 Eb/Nt(=SIR)의 표준 편차
여기서, Eb는 비트당 에너지를 나타내고, Nt는 (헤르츠당) 총 간섭 밀도를 나타낸다. 상기한 IIR 필터를 사용하면, 순방향 링크 및 역방향 링크에서의 파워 변동은 다음과 같이 주어진다.
순방향 변동 = 특정 유저의 통신 채널의 순방향 파워 분수인 x(n)을 갖춘 z(n)의 제곱근
역방향 변동 = 특정 유저의 통신 채널의 역방향 Eb/Nt인 x(n)을 갖춘 z(n)의 제곱근
특정 유저의 통신 채널의 순방향 채널 변동을 얻기 위해 사용하는 순방향 파워 분수는 특정 유저에 할당된 BTS에 의해 연속적으로 감시될 수 있음에 유의할 필요가 있다. 이와 유사하게, 역방향 채널 변동은 특정 유저의 통신 채널의 Eb/Nt(또는 SIR)를 감시함으로써 측정될 수 있다. 미국에 기반을 둔 통신 산업 협회에 의해 개발된 무선 규격인 CDMA2000 규격(IS-95C 또는 IS-2000)의 용어를 사용할 경우, 통신 채널은 무선 시스템이 버스트 전송을 할당하고 있을 때 동작하는 기초 채널(FCH) 또는 전용 제어 채널(DCCH)일 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 측정된 페이딩/파워 변동에 근거하여, 본 발명의 방법은 그러한 변동에 대한 특정 유저에 적절한 버스트 할당 시간을 결정한다. 본 발명의 원리에 따르면, 페이딩/파워 변동이 증가하면 할당된 버스트 시간은 감소하는 것이 바람직하다. 이러한 원리를 실현하기 위하여 여러 가지 기능적인 상관관계가 버스트 시간 및 변동 사이에서 도출될 수 있다. 파워 또는 SIR의 표준 편차에 기초하여, 버스트 시간 대 페이딩 변동의 감소 경사의 함수(이하 "감소 함수"라 칭함)를 얻을 수 있다. 감소 함수에 따라, 버스트 전송에는 절절한 시간이 할당됨으로써 파워 과부하, 오버헤드 또는 페이딩 조건의 변동 등으로 인한 데이터 전송 문제를 최소화할 수 있다. 순방향 링크에서의 시간 및 변동과 관련된 전형적인 감소 함수는 다음과 같이 대수적으로 표현될 수 있다.
여기서, d = 버스트 시간
d0= 최소 버스트 시간
a= 경사 계수
k = 곡선 지수
ff = 순방향 변동 메트릭
d0= 0.06, k = 7, a= 3 인 파워 분수 표준 편차를 사용할 경우의 순방향 링크의 시간 대 변동의 관계를 나타내는 곡선이 도 2에 도시되어 있다. 이 곡선(또는 이 곡선을 유도해 내는데 사용된 알고리즘)으로부터, 시스템은 앞서 측정된 변동에 기초하여 시스템 자원을 효과적으로 활용하는 버스트 시간을 측정하고 할당할 수 있다.
역방향 링크의 경우에는 시간과 변동간의 관계가 다음의 전형적인 감소 함수로서 표현될 수 있다.
여기서, d = 버스트 시간
d0= 최소 버스트 시간
a = 경사 계수
k = 곡선 지수
rf = 역방향 변동 메트릭
d0= 0.06, k = 2, a= 3 인 Eb/Nt(dB)의 표준 편차를 사용할 경우의 역방향 링크의 시간 대 변동의 관계를 나타내는 곡선이 도 3에 도시되어 있다. 이 곡선(또는 이 곡선을 유도해 내는데 사용된 알고리즘)으로부터, 시스템은 앞서 측정된 변동에 기초하여 시스템 자원을 효과적으로 활용하는 버스트 시간을 측정하고 할당할 수 있다.
위에서 설명되었고 그리고 도 2 및 도 3의 시간/변동 곡선의 측정에 사용되는 전형적인 값은 일례에 지나지 않는다. 명백히 알 수 있는 바이지만, 본 발명의 방법을 실현하는 한 다른 값 및 다른 곡선을 사용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 특정 범위의 전형적인 값을 신중히 선택하는 것은 고려할 가치가 있다. 본 발명의 원리에 따라, 변동 대 시간의 감소 함수는 볼록한 곡선 형상을 취하고, 그에 따라 곡선 지수(k)가 선택되는 것이 바람직하다. 곡선 지수(k)의 값은 순방향 변동 메트릭(ff) 또는 역방향 변동 메트릭(rf)의 유효 범위에 따라 달라진다. 그리고, 순방향 및 역방향 전송에 있어서의 변동의 범위가 다르다는 사실을 반영하기 위하여, 순방향 링크의 경우에는 역방향 링크의 경우에 선택된 값보다 큰 값의 k(7)가 선택된다. 순방향 변동 메트릭(ff) 또는 역방향 변동 메트릭의 진폭이 무한대로 접근하기 때문에, (가장 짧은 시간을 나타내는) 점근 (asymptotic) 버스트 시간을 얻을 수 있다. 최소 버스트 시간(d0)은 점근 시간에 근사한 3 프레임 시간(0.06 초)과 같은 시간으로 선택된다. 역으로, 0에서의 순방향 변동 메트릭 또는 역방향 변동 메트릭의 진폭은 데이터 유저에게 할당되는 가장 긴 버스트 시간을 나타낸다. 여기서, 3.06 초(사사오입하여 3 초)의 값은 최대 버스트 시간의 값으로 선택되고, 따라서 경사 계수(a)의 값은 3이 된다.
이 실시예에 있어서, 순방향 변동 메트릭은 직선 형태로 되어 있는 반면에 역방향 변동 메트릭은 역방향 링크에서 데시벨(dB)로 측정된다. 이와 반대로, 역방향 변동 메트릭을 직선 형태로 한정하고 순방향 변동 메트릭을 데시벨로 측정하는 구성 또한 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 순방향 링크의 바람직한 버스트 할당을 보인 것이다. IIR(무한 임펄스 응답) 필터를 사용하면, 무선 시스템에서의 특정 유저의 통신 채널(예를 들어, CDMA2000의 DCCH/FCH)에서의 전송을 위한 순방향 파워 분수가 단계 401에서 파워 변동을 측정할 수 있도록 필터링된다.
단계 402에서 순방향 파워 분수의 표준 편차가 필터링된다. 단계 401 및 402를 수행하는데 적합한 바람직한 IIR 필터는 위에서 설명한 바와 같다. 단계 401 및 402에서 IIR 필터링에 의해 측정되는 파라미터는 단계 403에서 특정 데이터 채널에 적절한 버스트 시간을 계산하는데 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, IIR 필터링 단계에서 측정된 파라미터가 단계 404에서와 같이 특정 데이터 채널 상태에 적절한 버스트 시간을 판독할 수 있는 룩업 테이블을 구축하는데 사용될 수 있다. 단계 403 또는 단계 404에서 측정된 버스트 시간은 단계 405에서 특정 데이터 채널에 할당된다.
도 5는 본 발명에 따른 역방향 링크의 바람직한 버스트 시간을 보인 것이다. IIR(무한 임펄스 응답) 필터를 사용하면, 무선 시스템에서의 특정 유저의 통신 채널(예를 들어, CDMA2000의 DCCH/FCH)에서의 전송을 위한 역방향 Eb/Nt가 단계 501에서 파워 변동을 측정할 수 있도록 필터링된다. 단계 502에서 역방향 Eb/Nt의 표준 편차가 필터링된다. 단계 501 및 502를 수행하는데 적합한 바람직한 IIR 필터는 위에서 설명한 바와 같다. 단계 501 및 502에서 IIR 필터링에 의해 측정되는 파라미터는 단계 503에서 특정 데이터 채널에 적절한 버스트 시간을 계산하는데 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, IIR 필터링 단계에서 측정된 파라미터가 단계 504에서와 같이 특정 데이터 채널 상태에 적절한 버스트 시간을 판독할 수 있는 룩업 테이블을 구축하는데 사용될 수 있다. 단계 503 또는 단계 504에서 측정된 버스트 시간은 단계 505에서 특정 데이터 채널에 할당된다.
무선 시스템에서 첫 번째로 고려하여야 할 페이딩 변동 이외에도, 유저 이동성이 전송 품질에 현저한 영향을 미친다. 고속 이동 유저의 경우, 페이딩 조건이 급격히 변할 수 있으며, 따라서 파워 요건 또는 신호 대 간섭비(SIR)가 현저히 변할 수 있다. 그밖에, 고속 이동 유저는 소프트 핸드오프 활동과 마주치게 될 가능성이 크며, 그 결과 특정 이동국과의 통신 중에 활동중인 BTS 세트에 BTS가 추가되거나 그러한 BTS 세트로부터 BTS가 떨어져 나오게 된다. 따라서, 적절한 버스트 시간 할당을 측정하기 위하여 유저 이동성을 감시하고 활용하는 것이 바람직하다.
유저 이동성의 감시는 페이딩 변동을 감시하는 과정과 유사하다. 이동국에서의 레이크 수신기의 핑거 내의 경로 지연의 변화율을 감시하면, 유저 이동성을 손쉽게 감시하고 측정할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이 측정된 유저 이동성에 기초하여, 본 발명의 방법은 특정 유저에 적절한 버스트 할당 시간을 측정한다. 일반적으로, 유저 이동성이 높은 경우에는 파워의 변동이 큰 반면, 이동성이 낮으면 그 변동은 작다. 본 발명의 원리에 따라, 유저 이동성이 증가하면 할당된 버스트 시간은 감소되는 것이 바람직하다. 이러한 원리를 실현하기 위하여 여러 가지 기능적인 상관관계가 버스트 시간 및 이동성 사이에서 도출될 수 있다. 순방향 링크에서의 페이딩 변동과 유저 이동성을 고려하면, 바람직한 감소 함수의 형태로서의 방법은 다음의 식으로 표현될 수 있다.
d = d0+ a/(ff + b*r + 1)k
여기서, d = 버스트 시간
d0= 최소 버스트 시간
a = 경사 계수
b = 이동성 계수
k = 곡선 지수
ff = 순방향 변동 메트릭
감소 함수에 기초하여, 시스템은 시스템 자원을 최대화하고 효과적으로 활용하는 버스트 시간을 측정하고 할당할 수 있다. 역방향 링크의 경우에는, 페이딩 변동 및 유저 이동성을 고려하면 본 발명의 방법은 다음의 바람직한 감소 함수로 표현될 수 있다.
d = d0+ a/(rf + b*r + 1)k
여기서, d = 버스트 시간
d0= 최소 버스트 시간
a = 경사 계수
b = 이동성 계수
r = 경로 변동의 변화율
k = 곡선 지수
rf = 역방향 변동 메트릭
기지국 콘트롤러(BSC)에 내장된 마이크로칩 또는 디지털 신호 처리(DSP) 기능은 위에서 설명된 알로리즘의 계산을 수행한다. 대안으로, (순방향 변동 메트릭 ff, 역방향 변동 메트릭 rf 및 경로 지연의 변화율 r 등의) 기본적인 입력 파라미터를 갖춘 시스템 입력으로서 주어진 경우에, 기지국 콘트롤러는 특정 MS/BTS 조합이 할당되는 저장된 룩업 테이블 내에 값을 위치시킬 수 있다. 룩업 테이블 내에 입력될 수 있는 다른 파라미터에는 최소 버스트 시간(d0), 경사 계수(a), 이동성 계수(b) 및 곡선 지수(k)가 포함된다. 파라미터를 룩업 테이블에 입력하면, 입력 파라미터에 의해 표시되는 무선 시스템의 조건에 적절한 버스트 시간(d)을 얻게 된다. 룩업 테이블을 참조함으로써, 무선 시스템은 모든 경우 정해진 계산을 수행할 필요 없이 버스트 시간을 할당할 수 있다.
본 출원서에서는 무선 시스템의 여러 가지 구성에 대해 특별히 설명하지 않았으나 당업자이면 이들 구성에 대해서도 본 발명의 방법이 적용됨을 알수 있을 것이다. 본 발명이 비록 바람직한 실시예에 기초하여 설명되었으나, 본 발명이 이들 특정 실시예에만 국한되는 것은 아니다. 특히, 본 발명은 전화 통화, 전화를 이용한 원격 회의, 음성 메일, 프로그램 사운드, 비디오 통화, 비디오를 이용한 원격 회의, 원격 터미널, 유저 프로필 편집, 텔레팩스, 음성 대역 데이터, 데이터베이스 액세스, 메시지 방송, 무제한 디지털 정보, 항해, 위치 선정, 인터넷 액세스 서비스 등의 다양한 운용 시나리오 형태로 복수의 데이터 서비스를 제공하는 제 3 세대 이동 또는 개인 통신 시스템에 활용될 수 있다. 본 발명의 버스트 제어 방법은 제 2 세대 시스템에서도 활용될 수 있고, 버스트 통신 능력을 갖춘 시스템에서도 활용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 새로운 버스트 시간 할당을 통해 성능이 향상되고 통신 시스템의 처리량이 증대된다. 본 발명의 버스트 시간 할당 방법에 의하면, 무선 통신 시스템에 있어서 순방향 링크 및 역방향 링크의 버스트 시간 할당에 있어서의 오버헤드 및 파워 과부하 문제점이 제거되고, 버스트 시간 할당이 수행되는 동안 유저 이동성 및 페이딩 등의 조건의 변화로 인한 문제점이 또한 제거된다.
따라서, 이상의 설명은 본 발명을 나타내기 위한 일례에 지나지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한 여러 가지로 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 기재하는 특허청구범위에 의해서만 제한되고 보호를 받는다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 원리 및 새로운 특징과 일치하는 넓은 범위를 갖는다. 특허청구범위에 속하는 모든 변형은 본 발명에 속한다.

Claims (30)

  1. 복수의 이동국을 관할하는 복수의 기지 송수신국을 포함하며, 기지 송수신국(BTS) 및 이동국(MS)은 복수의 BTS-MS 전송 경로를 형성하는 무선 시스템에서의 버스트 시간을 측정하는 방법으로서,
    페이딩 변동의 크기에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로를 구분하고,
    페이딩 변동의 함수로서 버스트 시간을 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 할당하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    페이딩 변동이 큰 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 짧은 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    페이딩 변동이 작은 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 긴 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    유저 이동성의 크기에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로를 구분하고,
    유저 이동성의 함수로서 버스트 시간을 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    유저 이동성이 높은 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 짧은 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유저 이동성이 낮은 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 긴 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 파워 크기를 감시하는 단계를 더 포함하며, 감시된 파워 크기에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간이 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 이동국중 적어도 하나의 이동국의 유저 이동성을 감시하는 단계를 더 포함하며, 감시된 유저 이동성에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간이 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 파워 크기를 감시하고,
    복수의 이동국중 적어도 하나의 이동국의 유저 이동성을 감시하는 단계를 더 포함하며,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 파워 크기 및 유저 이동성에 기초한 함수에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간이 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    함수는 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    상기 식에서, d는 버스트 시간, d0는 최소 버스트 시간, a는 경사 계수, k는 곡선 지수, ff는 순방향 변동 메트릭을 나타낸다.
  11. 제 1 항에 있어서,
    함수는 다음의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    상기 식에서, d는 버스트 시간, d0는 최소 버스트 시간, a는 경사 계수, k는곡선 지수, rf는 역방향 변동 메트릭을 나타낸다.
  12. 제 1 항에 있어서,
    버스트 시간은 다음의 식에 따라 적어도 하나의 MTS-MS 경로에 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    d = d0+ a/(ff + b*r + 1)k
    상기 식에서, d는 버스트 시간, d0는 최소 버스트 시간, a는 경사 계수, b는이동성 계수, k는 곡선 지수, ff는 순방향 변동 메트릭을 나타낸다.
  13. 제 1 항에 있어서,
    버스트 시간은 다음의 식에 따라 적어도 하나의 MTS-MS 경로에 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    d = d0+ a/(rf + b*r + 1)k
    상기 식에서, d는 버스트 시간, d0는 최소 버스트 시간, a는 경사 계수, b는 이동성 계수, r은 경로 변동의 변화율, k는 곡선 지수, rf는 역방향 변동 메트릭을 나타낸다.
  14. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 순방향 파워 분수를 검출하고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 순방향 파워 분수의 표준 편차를 얻고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 순방향 변동을 검출하는 단계를 더 포함하며,
    순방향 변동에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간을 할당하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 역방향 변동을 측정하는 단계를 더 포함하며, 버스트 시간은 이하에 정의된 역방향 변동에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    역방향 변동 = 역방향 Eb/Nt의 표준 편차
    여기서, Eb는 비트당 에너지를 나타내고, Nt는 적어도 하나의 BTS-MS 경로의 총 간섭 밀도를 나타낸다.
  16. 제 1 항에 있어서,
    최소 버스트 시간, 경사 계수, 곡선 지수 및 순방향 변동 메트릭의 입력 파라미터를 수신할 수 있도록 설정되는 룩업 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하며, 룩업 테이블에서 출력된 시간에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간이 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    최소 버스트 시간, 경사 계수, 곡선 지수 및 역방향 변동 메트릭의 입력 파라미터를 수신할 수 있도록 설정되는 룩업 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하며, 룩업 테이블에서 출력된 시간에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간이 할당되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    룩업 테이블은 이동성 계수 및 경로 지연의 변화율의 입력 파라미터를 수신할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    룩업 테이블은 이동성 계수 및 경로 지연의 변화율의 입력 파라미터를 수신할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 파워 크기를 감시하고,
    파워 크기를 필터링하는 단계를 더 포함하며,
    필터링은 적어도 하나의 무한 임펄스 응답(IIR) 필터를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 파워 크기를 필터링하는 단계를 더 포함하며, 필터링은 다음의 식으로 표현되는 적어도 하나의 무한 임펄스 응답(IIR) 필터를 사용함으로써 행하여지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
    y(n) = α* y(n-1) + (1-α) * x(n)
    n(n) = β* z(n-1) + (1-β)*(x(n)-y(n))2
    상기의 식에서, y(n)은 시간 n에서 필터링된 결과를 나타내고, x(n)은 시간 n에서의 파워 크기의 입력을 나타내고, z(n)은 시간 n에서의 파워 변동을 나타내고, α 및 β는 IIR 필터의 파라미터를 나타낸다.
  22. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 순방향 파워 분수를 필터링하고,
    순방향 파워 분수의 표준 파워 편차를 필터링하고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 함수에 따라 버스트 시간을 계산하는 단계를 더 포함하며,
    필터링 단계는 적어도 하나의 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 순방향 파워 분수를 필터링하고,
    순방향 파워 분수의 표준 파워 편차를 필터링하고,
    표준 파워 편차를 룩업 테이블에 입력하고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하며,
    룩업 테이블은 버스트 시간을 제공하며, 필터링 단계는 적어도 하나의 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 역방향 Eb/Nt를 필터링하고,
    역방향 Eb/Nt의 표준 파워 편차를 필터링하고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 함수에 따라 버스트 시간을 계산하는 단계를 더 포함하며,
    Eb는 비트당 에너지를 나타내고, Nt는 적어도 하나의 BTS-MS 경로의 총 간섭 밀도를 나타내며, 필터링 단계는 적어도 하나의 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  25. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로의 역방향 Eb/Nt를 필터링하고,
    역방향 Eb/Nt의 표준 파워 편차를 필터링하고,
    표준 파워 편차를 룩업 테이블에 입력하고,
    적어도 하나의 BTS-MS 경로에 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하며,
    Eb는 비트당 에너지를 나타내고, Nt는 적어도 하나의 BTS-MS 경로의 총 간섭 밀도를 나타내며, 룩업 테이블은 버스트 시간을 제공하며, 필터링 단계는 적어도 하나의 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    시스템은 순방향 링크 및 역방향 링크를 갖춘 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템으로, 버스트 전송 능력을 갖춘 시스템인 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  27. 복수의 이동국을 관할하는 복수의 기지 송수신국을 포함하며, 기지 송수신국(BTS) 및 이동국(MS)은 복수의 BTS-MS 전송 경로를 형성하는 무선 시스템의 버스트 시간 측정 방법으로서,
    유저 이동성의 크기에 따라 적어도 하나의 BTS-MS 경로를 구분하고,
    유저 이동성의 함수로서 버스트 시간을 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 할당하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    유저 이동성이 높은 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 짧은 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    유저 이동성이 낮은 적어도 하나의 BTS-MS 경로에 긴 버스트 시간을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    시스템은 순방향 링크 및 역방향 링크를 갖춘 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템으로, 버스트 전송 능력을 갖춘 시스템인 것을 특징으로 하는 버스트 시간 측정 방법.
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