KR20010070232A

KR20010070232A - 네트워크 성능 증대 방법

Info

Publication number: KR20010070232A
Application number: KR1020000069832A
Authority: KR
Inventors: 테킨아이브라힘; 프레이덴펠즈존; 첸바이론후아; 치앙텅칭
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2001-07-25
Also published as: CA2325644A1; EP1104211A3; BR0007323A; AU7163200A; CN1299225A; JP2001211474A; ID28430A; EP1104211A2

Abstract

무선 네트워크의 네트워크 성능은 지형적 위치 정보를 이용하여 증대된다. 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 호출 드롭 대역을 결정함으로써, 또한 이러한 호출 드롭 대역에서의 신호 품질을 증대시킴으로써 이루어질 수 있다. 네트워크 증대는 인텔리전트 안테나의 빔 조정과 형상화에 지형적 위치 정보를 이용함으로써 용량 증가 형태와 간섭 감소 형태로 또한 이루어질 수 있다. 모빌로부터 직접 오는 광선 또는 물체에 반사되어 오는 광선 면에서 안테나가 그 빔을 수동적으로 조정 및 형상화하기 보다는, 지형적 위치 정보는 빔을 조정(즉, 안테나가 적응성일 때)하거나, 특정 빔을 선택(즉, 안테나가 고정 빔일 때)하는데 사용될 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 다운틸트 기술에서 지형적 위치 정보를 이용하여 이루어질 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 모빌 등록 필요 조건을 감소시킴으로써 이루어질 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 모빌의 전력 레벨을 보다 양호하게 관리함으로써 이루어질 수 있다. 더욱이, 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 무선 시스템의 부하 밸런스 기능을 증대시킴으로써 이루어질 수 있다.

Description

네트워크 성능 증대 방법{NETWORK ENHANCEMENT BY UTILIZING GEOLOCATION INFORMATION}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

본 출원은 본 명세서에서 참조로서 포함되어 있는 Attorney No. Chen 5-4-5-1, 1999, 2,17 출원의 미국 특허 출원 제 09/251500 호와 관련되어 있다.

모빌과 그 기술 및 사용의 확산으로 모빌의 위치를 찾는 기능에 대한 여러 적용예를 알게 되었다. 이러한 적용예는 "911" 호출, 여행자 및 여행 정보, 미승인된 셀 폰의 이용과 불법 활동의 추적, 및 영업용차와 관용차의 위치 탐색등을 포함하고 있다. 종래의 무선 시스템은 반경 3 내지 10 마일내에서 최대로 모빌의 위치를 탐색할 수 있는 최근접 기지국만을 결정할 수 있다. 그러나, FCC Docket 94-102에 나타난 FCC 규정은 2001,10,1까지의 E-911 서비스에 대한 대략 400피트내에서의 모빌(예, 셀룰러/PCS 사용자)의 정확한 위치 탐색을 필요로 한다.

그러므로, 보다 정확하게 모빌의 위치 탐색을 결정하는 시스템을 개발하는데 상당히 초점을 두고 있다. 모빌의 위치를 탐색하는 하나의 공지 방법은 적어도 LORAN 및 GPS 시스템과 같은 적용예에서 수년동안 사용되어 왔던 도달 시간 차 측정(TDOA)이다.

코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서, 도달 시간 차 측정값은 모빌의 위치를 탐색할 수 있는 쌍곡선(hyperbola)을 결정하는데 사용된다. 이러한 값은 이동 단말기에 의해 두 개의 상이한 기지국으로부터 수신된 파일럿 신호의 위상 또는 칩 오프를 이용함으로써 계산된다. 칩은 기지국에 의해 송신된 파일럿을 스펙트럼으로 전달하는데 사용되는 스프레드 코드의 1 비트 시간에 대응하는 주기이다. 전송하는 기지국에서 이동 단말기까지의 시간 지연의 결과로서 스프레드 코드의 예상 위치의 오프셋이 일어나고, 이러한 오프셋은 스프레드 업 코드의 비트 주기 또는 칩으로 측정된다. 이러한 정보를 이용하여, 이동국의 위치를 탐색할 수 있는 쌍곡선이 정의된다.

일반적으로 이용가능한 지형적 위치(geolocation) 정보를 이용하여 무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키는 방법 및 장치가 제공된다.

제 1 실시예에서, 지형적 위치는 호출 드롭/손실 비율(call drop/loss rate)을 감소시키는데 이용된다. 이러한 호출 드롭/손실 비율은 호출 실패의 수 대 확인된 호출의 총 수로서 정의된다. 본 실시예에서, 먼저, 지형적 위치 정보는 호출 드롭 대역(call-dropping zone)을 결정하는데 이용된다. 호출 드롭 대역은 고 비율의 호출 드롭/손실을 가진 지형적 클러스터이다. 따라서, 이러한 호출 드롭 대역의 신호 품질을 증대시킴으로써 네트워크를 증대시키게 된다.

제 2 실시예에서, 지형적 위치 정보는 인텔리전트 안테나의 빔 조정 및 형상화를 보조하는데 이용된다. 인텔리전트 안테나는 다중 구성의 안테나 또는 안테나 어레이를 이용하는 시스템이다. 모빌로부터 직접 오거나 물체에 의해 반사되는 광선 측면에서, 빔을 수동적으로 조정하여 형상화하는 안테나보다는 본 실시예에서, 지형적 위치 정보는 빔을 조정하는데 사용(즉, 안테나가 사용될 때)되거나, 특정 빔을 선택(즉, 안테나가 고정 빔일 때)하는데 사용된다. 이러한 결과 용량이 증가하고 간섭이 감소하게 된다.

인텔리전트 안테나와 함께 제 3 실시예에서, 지형적 위치 정보는 다운틸트 기술(downtilt technology)을 전개하는데 사용된다. 다운틸트 기술에서, 안테나는 동적으로 조정되어 추가 셀 설치 또는 섹터화 없이 용량을 증가시키게 된다. 본 발명에 따라서, 먼저, 지형적 위치 정보는 대부분의 모빌을 가진(즉, 높은 호출 볼륨을 가진) 대역을 결정하는데 사용되며, 안테나는 높은 호출 볼륨을 가진 대역을 향해 다운틸트되어 간섭을 감소시키고 선명도(clarity)를 증가시킨다.

제 4 실시예에서, 모빌 등록(mobile registration)을 감소시키는데 지형적위치 정보가 사용된다. 일반적으로, 등록은 모빌이 서빙자에게 모빌의 존재와 그 시스템으로부터 서비스를 수신하고자 하는 바램을 알리는 것을 의미한다. 모빌이 하나의 셀 사이트에서 다른 셀 사이트로 이동하는 시간에, 새로운 셀 사이트로 등록 또는 재 등록하여야 한다. 이러한 방법은 특히 모빌이 상이한 셀 사이트사이에서 자주 이동할 수 있는 인구 조밀의 도시에서 매우 비효율적이다. 본 발명에 따라서, 모빌 등록 과정은 지형적 위치 정보를 이용하여 증대된다. 지형적 위치 정보는 모빌이 특정 셀 사이트에 진입하기 전에 모빌의 가능한 위치를 추적하고 예측하는데 이용된다. 따라서, 모빌이 특정 마스터 교환 센터의 서비스 영역내에 머물러 있는 한 재등록이 불필요하다. 따라서, 등록의 필수 조건은 감소된다.

제 5 실시예에서, 지형적 위치 정보는 모빌의 전력 레벨을 관리하는데 사용된다. 셀룰러 및 퍼스널 통신 시스템에서, 모든 모빌에 의해 송신되는 전력 레벨은 서빙 기지국에 의해 일정한 통제를 받는다. 서빙 기지국은 모빌로부터의 신호의 세기를 일정하게 감시하고, 그 신호 세기가 사전 설정 임계 레벨 아래로 떨어지면, 전력 업 신호를 모빌로 전송한다. 이러한 방법은 일부 방해물, 즉, 터널, 다리, 큰 나무, 큰 트럭 등으로 인해 신호 세기가 급속하게 변하는 경우에 매우 부담이 된다. 신호 세기가 이러한 방해물로 인해 사전 설정의 임계 레벨 아래로 떨어지는 시간에 서빙 기지국은 모빌로 전력 업 신호를 전송한다. 방해물이 끝나는 즉시, 즉, 모빌이 터널을 빠져 나오는 즉시, 모빌로부터 전송된 전력은 감소된다. 따라서, 전력 제어는 종종 변동이 크고, 여기서, 모빌로부터 전송된 전력은 일정하게 증가되고 감소된다.

본 발명에서, 입력으로서의 지형적 위치 정보를 전력 제어에 추가함으로써 전력 제어를 보다 낫게 관리하게 된다. 예를 들어, 특정 모빌에서의 신호 세기가 상당히 손실(즉, 40 dB 손실)이 있음을 서빙 기지국이 알고 있고, 지형적 위치 정보가 모빌이 시속 50 마일로 이동하고 있음을 표시하면, 모빌이 방해물에서 벗어날 때 신호 세기를 짧은 시간(예, 수밀리초)후에 회복할 수 있기 때문에 송신 전력 레벨은 증가되지 않는다. 반면에, 지형적 위치 정보가 모빌이 정지 상태이고 40dB 손실이 있다면, 모빌의 송신 전력 레벨은 즉시 증가되어 양호한 접속 상태를 유지한다.

제 6 실시예에서, 지형적 위치 정보는 무선 시스템의 부하 밸런스 기능(load-balancing capabilities)을 증대시키는데 사용된다. 현재, 무선 시스템에서, 부하 밸런스 동작은 특정 기지국에 액세스하려고 하는 모빌의 수를 감시하여 행해지며, 기지국이 과부하 상태라면, 다른 기지국으로 상대적으로 약한 신호 세기를 가진 모빌을 변환시킴으로써 행해진다. 이러한 방법은 지형적 위치와 모빌의 속도를 감안하지 않은 것이다.

본 발명의 동적 부하 밸런스 방법은 부하 밸런스의 결정에서 지형적 위치 정보를 포함한다. 측정한 무선 신호 세기에 추가로, 지형적 위치와 모빌의 이동 속도는 모빌이 전환되어야 하는 결정에서 감안된다. 예를 들어, 모빌(A)과 모빌(B) 모두가 핸드오프 대역이 있고 모빌(A)이 고속으로 셀에서 벗어나 이동하고 있고 감소하는 신호 세기를 가지고 있다고 가정한다. 모빌(B)은 셀 내로 이동하고 있고 증가하는 신호 세기를 가지고 있다. 본 발명에 따라서, 모빌(A)은 모빌이 향하고 있는기지국에서 핸드 오프될 수 있다. 모빌(B)이 셀 내로 이동하고 있기 때문에, 핸드 오프되지는 않을 것이다.

본 발명과 상술한 실시예는 무선 네트워크에서 네트워크 성능을 증대시키는데 사용된다. 일실시예에서, 본 발명은 무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키는 방법이며, (a) 무선 네트워크에서 모빌에 대한 현재 위치를 결정하는 단계와, (b) 무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키기 위해 모빌의 현재 위치를 이용하는 단계를 포함한다.

도 1은 신호 세기에 의해 결정된 모빌의 가능한 위치 영역을 도시하는 도면,

도 2는 도달 시간차(TDOA)에 의해 결정된 모빌의 가능한 위치 영역을 도시하는 도면,

도 3은 라운드 트립 지연 시간(TDOA)에 의해 결정된 모빌의 가능한 위치 영역을 도시하는 도면,

도 4는 RTD에 의해 결정된 모빌의 가능한 위치 지점을 도시하는 도면,

도 5는 영역들의 교차점 내에 있으며 총 거리를 최대로 하는 지점을 도시하는 도면,

도 6은 3개의 기지국이 가시권에 있을 때 TDOA의 정보, 도달 시간(TOA)과 도달 각도(AOA) 및 추정 위치를 도시하는 도면,

도 7는 예시적인 CDMA 시스템에서 모빌의 추정 위치에 관련된 정보를 나타내는 도면,

도 8은 GPS 정보와 무선 정보를 포함하는 복수의 소스로부터의 정보를 조합하는 지형적 위치 시스템을 도시하는 도면,

도 9는 본 발명에 따른 네트워크 성능 증대 구현의 블록도,

도 10은 호출 드롭/손실 진단 모듈로서 불리우는 제 1 네트워크 증대 구성 요소를 도시하는 도면,

도 11은 지형적 위치 정보가 고정된 빔 안테나의 할당을 보조하는데 사용되는 예를 도시하는 도면,

도 12는 지형적 위치 정보가 적응 빔 안테나을 보조하여 규정의 빔을 형성하는데 사용될 수 있는 예를 도시하는 도면,

도 13은 지형적 위치 정보가 동적 부하 밸런스 및 강화된 핸드오프에 사용될 수 있는 예를 도시하는 도면.

위치 서비스는 셀룰러 시스템에서 점점 중요해지고 있으며, 긴급 911 호출과 위치 관련 광고와 같은 적용예에 사용된다. 위치 서비스는 무선 네트워크내에서 모빌의 정확한 위치 또는 추정 위치에 의존한다.

지형적 위치 정보, 즉 모빌의 위치를 결정하는 여러 방법들이 있다. 하나이상의 기지국 트랜시버와 통신하는 모빌 트랜시버(즉, 모빌)는 그 지형적 위치가 추정될 수 있는 다수의 소스 정보를 가지고 있다. 예를 들어, 위치 정보는 (ⅰ) 신호 세기, (ⅱ) 신호의 도달 각도(AOA), 및 (ⅲ) 신호의 도달 시간 차(TDOA)로부터 유추될 수 있다.

실제상의 제한으로 인해, 신호 소스로부터 이용가능한 정보는 일반적으로 잡음이 있고 불완전하다. 예를 들어, 신호 세기는 수신 모빌이 위치하고 있는 기지국의 섹터(예, 도 1에서 파이 형상의 영역(100))를 결정하는데만 단지 유용할 수 있다. 유사하게, 절대 시간은 알 수 없지만, 두 개의 기지국으로부터의 신호의 도달 시간 차(TDOA)는 알 수 있다. 도 2를 참조하면, 영역(200)은 특정 TDOA 값을 나타내지만 정확도가 제한되어 있는 가능한 모빌의 위치를 나타낸다. 물론, 일부의 경우에, 그 측정값이 보다 정확한 결과를 산출할 수 있다. 예를 들어, 기지국에서 모빌로 진행하고 역으로 기지국으로 진행하는 신호의 라운트 트립 지연 시간(RTD)은 도 3의 원(300) 위의 점에 의해서 상당히 근접한 영역을 만들 수 있다.

상이한 소스로부터의 정보를 조합하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적인 프로세스가 모든 관련 영역을 "가장 대표적으로 나타내는" 지점을 찾는 것이다. 가장 단순한 경우에, 이 지점은 도 4에 도시된 두 개의 곡선의 교차점(402)일 수 있으며, 도 4에는 측정된 TDOA를 나타내는 영역이 쌍곡선(406)으로 도시되어 있으며, RTD를 나타내는 영역은 원형(408)으로 도시되어 있다.

보다 복잡한 상황에서, 영역의 교차부(예, 도 5)내에 존재하는 다수의 지점일 수 있다. 선택된 지점은 영역의 경계로부터의 총 거리가 최대인 지점(즉, 영역의 교차부에서 가장 안쪽에 있는 지점)일 수 있다. 그렇지 않으면, 모든 영역(예, 도 6)에 동시에 존재하는 지점일 수 없다. 그 경우에, 선택된 지점은 모든 영역에서의 총 거리를 최소화하는 지점일 수 있다.

일반적인 경우에, 가장 대표적인 지점은 수학적인 함수 최적화에 의해 계산된다. 최적화 프로세스는 관련 영역으로부터 보다 멀리 떨어진 지점에 대하여 증가하는 "페널티 함수"를 이용할 수 있다. 이 페널티 함수는 모든 영역내의 가장 돌출한 지점을 향해 가능한 한 많이 동시에 선택을 가이드하도록 지정되어 있다. 예를들어, 이러한 최적화 프로세스는 상이한 영역으로부터의 데이터에 대한 상이한 가중을 이용하여 데이터의 품질을 반영하거나 예측 위치에서의 알고 있는 유용성을 이용할 수 있다.

또한, 추정 위치와 관련되어 있는 다수의 지점을 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 특정 측정 세트는 두 개의 상이한 위치를 동일하게 표시할 수 있다(예, 도 4의 두개의 가능한 솔루션을 참조). 이 경우에, 양 지점중 하나만 선택하거나 평균을 취하는 것보다 양 지점을 모두 후보 위치로서 생성하는 것이 보다 유용할 수 있다.

본 방법이 측정에 의한 추정 위치에 일반적으로 적용되지만, 동일 방법이 확대되어 위치 추정을 유추할 수 있는 다른 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모빌이 임의의 부하상태에 있다고 알고 있으면, 그 부하는 관련 영역중 하나에서 취해질 수 있다.

CDMA 시스템에서, 시정(visibility)은 파일럿이 모빌 단말기에 의해 검출가능한 기지국의 수를 의미한다. CDMA 시스템에서, TDOA, RTD, 및 AOA가 측정되어 이용가능하고, 시간으로 평균화되어 이러한 측정값을 근거로 하여 위치 추정의 정확도를 증대시킨다.

도 7는 예시적인 CDMA 시스템에서 모빌의 추정 위치에 관련된 정보를 나타내고 있다. 이러한 정보는 TDOA, TOA, 및 AOA로서 분류된다. CDMA 시스템에서, 이러한 모든 정보는 기지국 및/또는 모빌 교환 센터에서 이용가능한 RTD와 PSMM 메시지로부터 얻을 수 있다. RTD와 PSMM의 내용은 다음과 같다.

RTD - TOA(도달 시간)으로 유추할 수 있는 시간 스탬프, 라운드 트립 지연 시간(RTD) 측정값 및 1차 서빙 섹터의 ID를 포함.

PSMM - 시간 스탬프, 파일럿 PN 수, 1차 서비스 섹터를 포함하는 기지국 대 다른 기지국으로부터의 TDOA 파일럿을 암시하는 파일럿 위상(또는 칩 오프셋), 및 AOA로 추정할 수 있는 파일럿 세기를 포함.

PSMM은 항상 TDOA 정보를 제공하지 않는다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, PSMM이 단일 기지국으로부터 나오는 파일럿을 기록한다면, 이용가능한 TDOA 정보는 없다. TDOA 정보가 이용가능한 지 여부는 다수의 기지국이 특정 모듈에서 시정 범위에 있게 하는 방법에 의존한다.

도 8은 GPS 정보와 무선 정보를 포함하는 복수의 소스로부터의 정보를 조합하는 지형적 위치 탐색 시스템을 도시하고 있다. 도 8에서, 모빌(805)은 3개의 기지국(BS1, BS2, BS3), 하나의 마스터 교환 센터(MSC)(801) 및 하나의 위치 결정국(PDE)(803)을 포함하는 무선 시스템에 의해 커버되는 영역에서 이동하고 있다. 기지국 각각은 3개의 섹터(α,β,γ)를 가지고 있다. 모빌은 3개이상의 인공위성(809)로부터의 GPS 신호를 검출하는 GPS 수신기를 또한 구비하고 있다. GPS 정보는 모빌의 위치 결정을 위해 네트워크 정보와 조합된다. 이러한 방법은 보다 높은 감지도, 확대된 커버 지역, 보다 짧은 타임 투 퍼스트 픽스(TTFF), 보다 낮은 전력 소모, 및 강한 성능 면에서 종래의 수단보다 낫은 장점을 가지고 있다.

모빌 위치에 대해 유용한 네트워크 정보는 다음과 같다.

BS1, BS2, BS3로부터의 신호의 TDOA 측정으로 얻게 되는TDOA_hyperbola_21과TDOA_hyperbola_31;

BS1와 모빌간의 라운드 트립 지연 시간 측정으로 얻게 되는 도달 시간의 원TOA_circle_1; 및

일반적으로 BS1으로부터 송신되고 PSMM 메시지로 기록되는 파일럿 신호의 세기 비율로부터 얻게 되는AOA θ.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 성능 증대 구현의 블록도를 도시하고 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 구현(900)은 MSC(801), PDE(803), 및 애플리케이션 모듈(901)을 포함하고 있다. 애플리케이션 모듈(901)은 네크워크 성능 증대를 위해 동시에 동작될 수 있는 다수의 네트워크 증대 구성 요소(903-911)를 포함하고 있다.

MSC(801)는 무선 시스템에 대한 일반적인 정보를 수집한다. 일반적으로, 그 정보는 두 개의 소스, 즉, 모빌과 기지국으로부터 수집된다. 전형적인 무선 시스템에서, 모빌은 라운드 트립 지연 시간 측정값을 다운링크로 역으로 서빙 기지국에 기록한다. RTD 측정값은 모빌과 서빙 기지국간의 거리를 계산하는데 사용된다.

모빌 위치를 계산하는 PDE(803)은 MSC(801)에 직접 연결되어 있다. PDE(803)는 다수의 소스로부터의 지형적 위치 정보를 유추할 수 있다. 애플리케이션 모듈(901)는 MSC(801)와 PDE(803)에 또한 직접 연결되어 있다. 애플리케이션 모듈(901)은 MSC(801)로부터의 일반적인 정보를 수신하고 PDE(803)로부터 지형적 위치 정보를 수신하도록 구성되어 있다. 애플리케이션 모듈(901)은 이러한 일반적인 정보와 지형적 위치 정보를 이용하여 무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키도록 또한 구성되어 있다.

애플리케이션 모듈(901)은 하나이상의 네트워크 증대 구성 요소(903-913)를 포함하고 있다. 각각의 네트워크 증대 구성 요소는 병렬로 동작하는 두개이상의 네트워크 증대 구성 요소와 함께 독립적으로 동작할 수 있다. 각각의 네트워크 증대 구성 요소는 지형적 위치 정보를 이용하여 호출 드롭/손실 비율, 빔 조정, 적합한 안테나 생성, 다운틸트 및 모빌 등록을 포함한 무선 네트워크 성능을 증대시킨다.

도 10에 도시된 바와 같이, 호출 드롭/손실 진단 모듈(903)으로 불리우는 제 1 네크워크 증대 구성 요소에서, PDE(803)에 의해 계산되는 모빌의 이동 궤도와 모빌의 지형적 위치는 호출 드롭/손실 진단에 이용된다. 호출 드롭/손실은 무선 시스템에서 가장 중요한 문제점중 하나이다. 이러한 문제점은 수입에 직접적인 영향을 주기 때문에 서빙자에게는 점점 주의가 요구된다. 높은 호출 드롭/손실 비율으로 인해, 수입이 감소될 수 있는 고객의 만족도를 감소시킬 수 있다.

호출은 커버리지 문제점, 핸드오프 실패, 액세스 실패, 또는 다른 이유로 인해 드롭될 수 있다. 본 발명에서, PDE(803)의 지형적 위치 정보는 시스템 에러로부터의 지형 또는 환경을 차등화하는데 사용된다. 예를 들어, 모빌은 매우 약한 커버리지를 만나게 되어 호출이 드롭되는 고속도로 다리 아래와 같은 일시적인 방해물을 이동할 수 있다. 다른 예에서, 모빌은 새로운 기지국에 갑자기 노출되어 호출이 드롭되는 도시에서 코너를 돌아 이동할 수 있다. 이러한 예는 상이한 문제점에 대응한다. 전자의 경우는 신호 세기가 임계 레벨 아래에 도달되어 호출이 드롭되는 과도의 프레임 에러로 인한 것이다. 후자의 경우는 모빌이 핸드오프 버스트를 수신하는데 실패하거나 너무 늦게 버스트를 수신하여 핸드오프를 위해 모빌을 관리할 수 없는 핸드오프 문제이다.

본 발명에서, 지형적 위치 정보는 문제점을 지적하는데 사용된다. 예를 들어, 호출 드롭/손실 진단 모듈(903)은 호출 드롭 패턴을 추적하는 진단 소프트웨어를 포함할 수 있다. 초기에, 진단 소프트웨어는 호출 드롭에 대하여 불평한 제 1 그룹의 사용자로서 선택되는 특정 그룹의 호출자를 선택한다(단계 1003). 그 다음, 진단 소프트웨어는 PDE(803)로부터의 지형적 위치 정보를 검색하여 호출자의 실시간 위치를 추적한다(단계 1005). 진단 소프트웨어는 호출이 자주 드롭되는 치명적 지점의 지도를 또한 작성할 수 있다(단계 1009). 이러한 치명적 지점의 지도는 일반적인 환경 정보(예를 들어, 고층 빌딩, 지하 터널, 고속도로)를 실제 호출 드롭 지점과 또한 통합할 수 있다(단계 1011).

제 2 실시예에서, 네트워크 증대 모듈(905)은 PDE(803)으로부터 지형적 위치를 수신하여 인텔리전트 안테나의 빔 조정/선택을 보조한다. 인텔리전트 안테나는 신호 처리 기능을 가진 다수의 안테나을 이용하는 시스템으로서 정의된다. 인텔리전트 안테나는 일반적으로 두가지 유형, 즉, 고정 빔 및 적응 빔으로 분류된다. 고정 빔 안테나의 경우에, 지형적 위치 정보는 빔의 지향성과 모빌의 위치의 정합에 의거하여, 하나의 이용가능한 안테나에 모빌을 할당하는데 사용된다. 안테나의 이용도, 모빌의 수, 및 지형적 위치 정보를 포함한 다수의 요인을 고려한 후에 할당된다.

도 11은 지형적 위치 정보가 고정 빔 안테나의 할당을 보조하는데 사용되는예를 도시하고 있다. BS1은 두 개의 신호 광선과 두 개의 신호 경로를 따라 모빌(805)로부터 신호를 수신한다. 하나의 광선은 모빌(805)에 직접 진행하며, 가시선(LOS)이라 한다. 제 2 광선은 일부 물체에 의해 반사되어 기지국이 간접적으로 수신하게 된다. 무선 환경에서, 이러한 두 개의 광선의 상대적인 세기는 페이딩과 세도우로 인해 전체적인 시간동안 가변할 수 있다. 결과적으로, 모빌(803)에 적합한 특정 고정 빔 안테나의 선택은 어려워진다.

본 발명에서, 지형적 위치 정보는 적합한 고정 빔 안테나를 선택하는데 사용된다. 지형적 위치 보조의 고정 빔 안테나는 다중 경로 구성 요소(도 11에서의 반사 광선)가 수신부에서 무시되는 아날로그 시스템과 TDMA 시스템에서 보다 바람직하다.

CDMA 시스템에서, 기존의 RAKE 수신기가 다중경로 구성 요소와 결합하여 전체적인 신호 세기를 증대시키지만, 지형적 위치 정보는 모빌(805)로 직접 진행하는 빔을 선택할 때 여전히 유용하다. 네트워크 증대 구성 요소(905)는 섹터 안테나의 방향을 조정하거나 안테나 빔 폭을 동조함으로써 신호의 품질, 특히 불안정하거나 불량의 품질을 가진 신호를 또한 증대시킬 수 있다.

유사하게, 지형적 위치 정보는 적응 빔 안테나를 보조하여 모빌을 향애 진행하는 규정의 빔을 형성하여 효율성을 최대로 하고 간섭을 최소화하는데 사용된다. 이러한 경우에, 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 지형적 위치 정보는 모빌(805)의 현재 요건을 결정하고 모빌(805)의 미래의 요건을 예측하는데 사용된다. 그 다음, 모빌(805)의 요건에 적합한 규정의 빔이 생성된다.

제 3 실시예에서, 안테나는 "동적 다운틸트 동작"을 제공한다. 이러한 실시예에서, 네트워크 증대 구성 요소(907)는 지형적 위치 정보를 이용하여 셀 사이트의 배치도와 극심한 트래픽 대역(즉, 다수의 모빌이 위치한 곳)을 알게 된다. 안테나는 극심한 트래픽 대역의 방향으로 다운틸트된다. "다운틸트" 기술과 메카니즘은 공지되어 있다. 결과적으로, 간섭은 감소되고, 전체적인 용량은 증가된다.

동적 다운틸트는 인접한 셀이 동일 주파수 대역을 사용하고 있기 때문에 CDMA 시스템에 특히 유용하다. 하나의 셀/섹터를 향해 안테나를 "다운틸트함"으로써, 간섭이 감소되고 용량이 증가하게 된다.

제 4 실시예에서, 네트워크 증대 구성 요소(909)는 지형적 위치 정보를 이용하여 모빌 등록을 증대시키는 방법을 제공한다. 등록은 모빌이 서빙자에게 시스템내의 모빌의 존재와 그 시스템으로부터 서비스를 수신하고자 하는 바램을 알리는 것을 의미한다. 전형적으로, 무선 시스템은 타이머 계통의 등록을 이용하고, 모빌은 수 밀리초마다 또는 모빌이 로밍(roaming) 상태에 있는 사전 설정의 시간 각각의 만기 즉시 등록한다. 이러한 등록 요건은 매우 비효율적이다.

네트워크 증대 구성 요소(909)에서, 모빌 등록 프로세스는 결정 과정에서 PDE(803)로부터 수신된 지형적 위치 정보를 포함시킴으로써 증대된다. PDE(803)로부터의 지형적 위치 정보는 모빌(805)의 현재 위치와 모빌의 미래의 위치를 예측하는데 이용된다. MSC(801)는 호출의 분배 또는 핸드오프를 위해서 현재의 위치 정보와 미래의 위치 정보를 이용한다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 모빌(805)이 MSC(801)의 커버리지내에 있는 한 재등록할 필요가 없다.

이러한 증대된 등록 기술에 의해, 특히 모빌(805)이 빈번한 위치 등록이 요구되는 인구 조밀의 도시에서 이동하고 있을 때 비용을 절감할 수 있다. 네트워크 증대 구성 요소(907)는 지형적 위치 정보가 모빌의 가능한 위치를 예측하는데 사용될 수 있는 페이징 네트워크에 또한 사용될 수 있다. 페이징 호출은 소 그룹의 기지국에 전송될 수 있고, 페이징 네트워크의 로딩이 감소될 수 있다.

제 5 실시예에서, 네트워크 증대 구성 요소(911)는 지형적 위치 정보를 이용하여 모빌의 전력 레벨을 보다 좋게 관리한다. 셀룰러 및 퍼스널 통신 시스템에서, 각각의 모빌에 의해 송신되는 전력 레벨은 서빙 기지국에 의해 일정하게 제어된다. 서빙 기지국은 각각의 모빌의 신호 세기를 일정하게 감시하고, 신호 세기가 사전 설정의 임계 레벨 아래로 떨어지면, 서빙 기지국은 제어 신호를 전송하여 특정 모빌로부터의 전력을 증가시키고, 신호 세기는 증대된다. 또한, 신호 세기가 사전 설정의 임계 레벨을 초과하면, 모빌로부터의 전력은 감소된다. 이러한 방법은 일부 일시적인 방해물(예를 들어, 터널, 다리, 큰 나무, 큰 트럭 등)로 인해 신호 세기가 급격하게 변하는 예에서 매우 불편하다. 신호 세기가 이러한 방해물로 인해 사전 설정의 임계 레벨 아래로 떨어지는 각각의 시간에, 서빙 기지국은 모빌로부터 송신된 전력을 증가시킴을 결정한다. 방해물이 제거되는 직후, 예를 들어, 모빌이 터널을 벗어나는 직후에, 모빌로부터의 전력은 감소된다. 따라서, 전력 제어는 급격한 진행하고 여기서, 모빌로의 전력이 일정하게 증가 및 감소하게 된다.

본 발명에서, 네트워크 증대 구성 요소(911)는 모빌의 전력을 증가 또는 감소시키는 결정을 하기 전에 PDE(803)으로부터 수신된 지형적 위치 정보를 이용한다. 네트워크 증대 구성 요소(911)는 지형적 위치 정보를 수신하고, 모빌의 위치와 결합하여 전력 레벨 대 시스템 부하의 통계를 조합하여 룩업 테이블을 만든다. 이러한 룩업 테이블은 일시적인 방해물 또는 각각의 기지국을 둘러싸는 다른 특정 지형 대역에 대한 정보를 포함할 수 있다.

1차 기지국이 신호 세기의 갑작스러운 드롭을 통지할 때, 이 정보를 네트워크 증대 구성 요소(911)로 전달한다. 네트워크 증대 구성 요소(911)는 모빌(805)의 위치와 결합하여 전력 레벨 대 시스템 부하의 값을 구하고, 룩업 테이블에 저장된 통계 정보에 의거하여 인텔리전트 결정을 내린다. 예를 들어, 반전 링크의 신호에 상당한 손실(예, 40dB 손실)이 있고, 지형적 위치 정보가 모빌이 무선 네트워크에서 시속 50 마일의 속도로 이동하고 있음을 나타내면, 깊은 페이딩이 대략 100ms 분리되어 수 밀리초동안만 지속될 수 있기 때문에 송신 전력 레벨을 조정할 필요가 없다. 한편, 지형적 위치 정보로부터, 모빌이 정지 상태에 있고 신호 손실이 40dB임을 알 수 있다면, 전력 업 명령은 기지국에서 모빌로 전송되어 양호한 품질의 접속을 유지할 수 있다.

제 6 실시예에서, 네트워크 증대 모듈(913)은 지형적 위치 정보를 이용하여 무선 네트워크내의 동적 부하 밸런스 기능을 증대시킨다. 종래 기술에서, 부하 밸런스 동작은 채널 할당에 의해 이루어진다. 종래 기술에서, 채널 할당은 고정 채널 할당 방법과 동적 채널 할당 방법에 의존할 수 있다. 고정 채널 할당 방법에서, 각각의 셀은 고정의 채널 세트에 할당되어 분할 효과를 얻게 된다. 셀 내의 모든 채널이 차게 되면, 새로운 호출은 차단되어 가입자는 서비스를 수신하지 못한다. 동적 채널 할당 방법에서, 모든 채널은 셀에서 클러스터로 이용가능하다. 이러한 방법에서, 채널 할당은 "우선 진행, 우선 서빙(first come, first served)"의 원칙을 따른다.

본 발명에 따라서, 지형적 위치 정보는 다수의 모빌이 특정 영역내에 있는 방법과, 호출자가 셀내에서 지형적으로 분배되는 방법을 획득하는데 사용된다. 그 다음에, 트래픽 패턴에 따라서 채널이 동적으로 할당된다. 이로 인해 분할 효과를 얻게 된다.

제 6 실시예에 따라서, 지형적 위치 정보는 강제 핸드오프(forced handoff) 과정에 사용된다. 강제 핸드오프는 하나의 기지국에서 다른 기지국으로의 보다 낮은 수신 신호 전력 레벨로 기지국에 전달되는 것과 관련되어 있다. 특정 기지국이 과부하상태라면, 약한 신호 세기를 가진 모빌은 특정 기지국에서 새로운 기지국으로 이동된다. 그러나, 이러한 방법은 일반적으로 비효율적이다.

예를 들어, 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, BS1와 BS2는 기지국이며, 각각은 모빌 그룹을 서빙한다. 모빌(A)은 BS1과 BS2 모두에 의해 커버되는 영역내에 할당된다. BS1에 의해 커버되는 영역내에 위치한 모빌(B)은 서비스를 필요로 한다. 그러나, BS1이 현재의 부하로 인해 새로운 사용자를 수용할 수 없다. 종래 기술에서,모빌의 위치를 알 수 없기 때문에, 모빌은 신호 세기에 의거하여 핸드오프된다. 본 발명에서, PDE(803)로부터의 지형적 위치 정보는 핸드오프 결정을 내리는데 사용된다(예, 도 13에서, 호출자(A)를 BS2에 핸드오프한 후 호출자(B)를 BS1에 수용한다). 셀에 대한 호출자의 지형적 위치 분배는 기지국간의 부하를 재 분배하는데사용된다.

본 발명에 의해, 무선 네트워크의 네트워크 성능은 지형적 위치 정보를 이용하여 증대된다. 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 호출 드롭 대역을 결정함으로써, 또한 이러한 호출 드롭 대역에서의 신호 품질을 증대시킴으로써 이루어질 수 있다. 네트워크 증대는 인텔리전트 안테나의 빔 조정과 형상화에 지형적 위치 정보를 이용함으로써 용량 증가 형태와 간섭 감소 형태로 또한 이루어질 수 있다. 모빌로부터 직접 오는 광선 또는 물체에 반사되어 오는 광선 면에서 안테나가 그 빔을 수동적으로 조정 및 형상화하기 보다는, 지형적 위치 정보는 빔을 조정(즉, 안테나가 적응성일 때)하거나, 특정 빔을 선택(즉, 안테나가 고정 빔일 때)하는데 사용될 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 다운틸트 기술에서 지형적 위치 정보를 이용하여 이루어질 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 모빌 등록 필요 조건을 감소시킴으로써 이루어질 수 있다. 또한, 네트워크 증대는 모빌의 전력 레벨을 보다 양호하게 관리함으로써 이루어질 수 있다. 더욱이, 네트워크 증대는 지형적 위치 정보를 이용하여 무선 시스템의 부하 밸런스 기능을 증대시킴으로써 이루어질 수 있다. 상술한 실시예는 지형적 위치 정보가 무선 네트워크의 네트워크 증대에 사용될 수 있는 방법을 설명하는 단순한 예시적인 실시예이다. 이러한 무선 네트워크는 TDMA 기반의 시스템과 CDMA 기반의 시스템을 포함한다. 본 발명의 이론은 유연성이 있고, 미래에 지형적 위치 정보가 보다 액세스가능하게 됨에 따라, 이러한 정보는 제 3 세대 무선 네트워크에 이용될 수 있다.

본 발명의 특성을 설명하기 위해 설명되고 예시된 세목, 자료, 및 구조는 다음의 청구 범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 당업자에 의해 여러 변경이 될 수 있음을 알아야 한다.

Claims

무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키는 방법에 있어서,

(a) 무선 네트워크에서 모빌에 대한 현재의 위치를 결정하는 단계와,

(b) 상기 모빌의 현재 위치를 이용하여 무선 네트워크의 네트워크 성능을 증대시키는 단계

를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(a)는

사전 설정된 시간 후에 복수의 모빌의 현재의 위치를 결정하는 단계를 포함하며,

단계(b)는

상기 현재의 위치에 의거하여 높은 호출 드롭 비율의 하나이상의 영역을 확인하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(b)는 상기 모빌의 현재 위치에 의거하여 복수의 이용가능 고정 안테나로부터 모빌로 또는 모빌로부터 송수신하기 위해 적합한 고정 안테나를 선택하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(b)는 상기 모빌의 현재 위치에 의거하여 모빌에 대한 규격 빔을 적당히 생성하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(a)는

사전 설정된 시간 후에 복수의 모빌의 현재 위치를 결정하는 단계를 포함하며,

단계(b)는

상기 모빌의 현재 위치에 의거하여 하나이상의 기지국 안테나의 다운틸트 각도(downtilt angle)를 변경하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 5 항에 있어서,

(ⅰ) 상기 모빌의 현재 위치에 의거하여 극심한 트래픽 대역을 확인하는 단계와,

(ⅱ) 상기 극심한 트래픽 대역의 확인에 의거하여 하나이상의 상기 기지국 안테나의 다운틸트 각도를 변경하는 단계

를 더 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(a)는

사전 설정된 시간 후에 복수의 모빌의 현재 위치를 결정하는 단계를 포함하며,

단계(b)는

상기 모빌이 서빙 마스터 교환 센터의 커버리지에서 벗어나 이동하고 있을 때만 재등록을 요구하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 7 항에 있어서,

(ⅰ) 모빌의 현재의 위치와 과거 위치에 의거하여 상기 모빌의 미래의 위치를 예측하는 단계와,

(ⅱ) 상기 모빌의 현재 위치와 과거 위치에 의거하여 재등록 필요 조건을 결정하는 단계

를 더 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(b)는

(ⅰ) 상기 모빌의 현재 위치와 과거 위치에 의거하여 상기 모빌의 미래 위치를 추정하는 단계와,

(ⅱ) 상기 모빌의 추정된 미래 위치에 의거하여 전력 레벨 업 신호를 송신하는지 여부를 결정하는 단계

를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 9 항에 있어서,

(ⅰ) 상기 모빌의 신호 세기가 사전 설정의 레벨 아래로 떨어졌는지 여부를 결정하는 단계와,

(ⅱ) 상기 모빌의 현재 위치와 과거 위치에 의거하여 상기 모빌의 미래 위치를 추정하는 단계와,

(ⅲ) 상기 모빌의 신호 세기와 추정된 미래 위치에 의거하여 전력 레벨 업 신호를 송신할 지 여부를 결정하는 단계

를 더 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(b)는

(ⅰ) 상기 모빌의 현재 위치와 과거 위치에 의거하여 상기 모빌의 미래 위치를 추정하는 단계와,

(ⅱ) 상기 모빌의 추정된 미래 위치에 의거하여 전력 레벨 다운 신호를 송신할 지 여부를 결정하는 단계

를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 11 항에 있어서,

(ⅰ) 상기 모빌의 신호 세기가 사전 설정의 레벨을 초과한지 여부를 결정하는 단계와,

(ⅱ) 상기 모빌의 현재 위치와 과거 위치에 의거하여 상기 모빌의 미래 위치를 추정하는 단계와,

(ⅲ) 상기 모빌의 신호 세기와 추정된 미래 위치에 의거하여 전력 레벨 다운 신호를 송신할지 여부를 결정하는 단계

를 더 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(a)는

(ⅰ) 사전 설정의 시간 후에 상기 복수의 모빌의 현재 위치를 결정하는 단계를 포함하며,

단계(b)는

상기 모빌의 현재 위치에 의거하여 강제 핸드오프용 모빌을 선택하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.
제 1 항에 있어서,

단계(a)는

(ⅰ) 사전 설정의 시간 후에 상기 복수의 모빌의 미래 위치를 결정하는 단계를 포함하며,

단계(b)는

상기 모빌의 미래 위치에 의거하여 강제 핸드오프용 모빌을 선택하는 단계를 포함하는 네트워크 성능 증대 방법.