KR20020013006A - 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한기지국(또는 섹터) 선정 방법 - Google Patents

이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한기지국(또는 섹터) 선정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 여러 기지국(또는 섹터)의 신호가 겹치는 지역에서의 기지국(또는 섹터)의 선정에 관한 것으로 퀄컴의 고속 무선 데이터 통신 시스템(High Data Rate;이하 HDR이라 약칭함)과 같이 패킷 전송에 주안점을 둔 시스템에 적당하도록 기지국에서 셀(또는 섹터)의 부하 정보를 단말기에 전송하고, 상기 단말기가 상기 부하 정보에 따른 최적의 기지국에 원하는 데이터 전송율로 하향 링크 데이터 전송을 요구하도록 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구에 대한 기지국(또는 섹터) 선정 방법에 관한 것이다.

Description

이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법{Method for choosing the base station or sector to demand forwarding data in Mobile Station}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 여러 기지국(또는 섹터)의 신호가 겹치는 지역에서의 기지국(또는 섹터)의 선정에 관한 것으로 퀄컴의 고속 무선 데이터 통신 시스템(High Dat0a Rate;이하 HDR이라 약칭함)과 같이 패킷 전송에 주안점을 둔 시스템에 적당하도록 한 기지국(또는 섹터)의 부하 정보를 단말기에 전송하고, 이러한 단말기가 상기 부하 정보에 따른 최적의 기지국(또는 섹터)을 선택하여 이 기지국(또는 섹터)에 원하는 데이터 전송율로 순방향 데이터 전송을 요구하도록 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구에 대한 기지국(또는 섹터) 선정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, HDR 시스템은 제3 세대 이동통신 시스템의 하나로 퀄컴사(Qualcomm Incoporated)에 의해 제안되었으며, 고속 무선 패킷 데이터 서비스만을 제공하기 위하여 제안된 시스템이다.
이 시스템은 인터넷 프로토콜(IP)에 기반을 둔 고속 무선 인터넷 기술을 구현한 시스템으로 기존의 CDMA망에 HDR 장비를 연결함으로써 손쉽게 무선 인테넷 환경을 구현할 수 있다. 또한, 음성과 데이터 스펙트럼을 별도로 최적화시킴으로써 동일한 망에서 두 가지 모두가 가능하도록 지원해주는 특징을 갖는다.
특히, 상향 링크(단말기에서 기지국으로) 데이터 전송시 HDR 시스템은 IS-95, IS-2000, WCDMA 시스템과 기본적으로 같은 구조를 갖으며, 하향 링크(기지국에서 단말기로)에서는 무선자원(공통 채널)을 비동기식 시분할 방식(Asynchronous TDM)에 따라 공통적으로 사용한다.
이에 따라 하향 링크 사용(Access) 방식으로 각 단말기는 주기적으로 액티브 셋에 포함된 셋중 가장 양호한 신호를 통하여 채널 상황을 기지국에게 보고하고, 기지국은 이를 바탕으로 하여 데이터를 전송할 시점과 섹터를 스케줄링하여 단말기에서 요구된 전송율을 지원하는 부호화기를 선택하여 전송한다.
예를 들어, 도 1에서와 같이 하나의 기지국 시스템(Base Tranciver System;이하 BTS로 약칭함)(BTSA,BTSB,BTSC)이 여러 개의 섹터(Sectors; A1~A3, B1~B3, C1~C3)로 구성되고, 이러한 기지국 시스템(BTS)을 하나 이상 관리하는 기지국 제어기(Base Station Controller; 이하 BSC라 약칭함)로 구성되는 이동 통신 시스템에서 섹터 A2, B1의 중첩 지역에 위치하는 임의의 이동 단말기는 상기 섹터들(A2, B1)로부터 파일럿 신호를 수신하는 하나의 액티브 셋을 형성하고 있다.
여기에서 상기 단말기는 상기 액티브 셋내의 각 기지국(또는 섹터)으로부터 각 파일럿 신호 또는 같은 기능을 제공하는 신호들을 통하여 각 기지국(또는 섹터)의 채널 상태를 계산하고, 이 채널 상황에 근거해서 비트 에러 레이트나 패킷 에러 레이트에 적합한 전송율을 계산하고, 그 중 가장 높은 전송율로 전송 가능한 해당 기지국(또는 섹터)에 데이터 전송을 요구하게 된다.
그러므로, 상기 섹터 A2와, 섹터 B1중 보다 채널 환경이 좋은 상태의 섹터에 순방향 데이터 전송요구를 한다.
이러한 단말기의 기지국(또는 섹터)에 대한 순방향 데이터 전송 요구는 상향 링크의 데이터 전송율 제어(data Rate Control;이하 DRC라 약칭함) 매체 액세스 제어(Media Access Control) 채널을 이용하며, 이 전송율 요구는 왈쉬 커버(Walsh Cover)를 하여 기지국(또는 섹터)에 전송함으로써 보고되어진다.
이러한 DRC 전송은 시스템 파라미터로 정의된 DRCLength 슬롯동안 이루어지며, 기지국(또는 섹터)은 상기 커버된 왈쉬 코드(Walsh Code)를 통하여 각 단말기를 식별한다.
따라서, 기지국(또는 섹터)은 각 단말기로부터의 순방향 데이터 전송 요구를 감지하기 위하여, 액티브 셋내의 각 단말기로부터 전송되는 DRC 전송에 따른 전송율 Ci(t)를 수신하고, 현재 슬롯 타임 t에서 "t-1-(t mod DRCLength)" 이전에 상기 DRC 전송이 완료된 단말기에 대해서 데이터 전송을 위한 유효 단말기로 인정한다.
그리고, 상기 유효 단말기 중 어느 단말기로 신호를 전송할지를 적정한 알고리즘을 사용하여 전송 스케줄링을 실시한다.
일반적으로, 기지국(또는 섹터)에서 이용되는 알고리즘은 각 단말기가 최소한의 균등성을 만족하고, 기지국으로부터 최대한의 데이터 처리량(throughput)을 갖도록 한다.
예를 들어, "Holtman Jack M., CDMA forward link waterfilling Power Control, in Proc. VTC'2000, Japan, May, 2000"에서는 일정 구간 T구간동안 임의 단말기 i로 전송되는 데이터의 양이 Si(t)라고 하는 경우에 "Ci(t)/Si(t)"의 값이 가장 큰 값을 갖는 단말기 i로 데이터를 전송하는 알고리즘을 이용하고 있다.
이와 같이 종래 기술에서는 기지국(또는 섹터)의 채널 환경에 비례하는 데이터 전송율로 기지국(또는 섹터)에 데이터 전송을 요구한다.
그러나, 일반적인 이동 통신 시스템에서 각 기지국(또는 섹터)을 액티브 셋으로 가지고 있는 이동 단말기의 수는 가변적이며, 일반적으로 채널의 상태와는 독립적이다. 한편, 각 단말기는 기존의 방식들에서는 기지국(또는 섹터)내 단말기 수 및 부하정도에 대한 정보를 갖고 있지 않으므로, 각 단말기가 액티브 셋으로 갖고있는 기지국(또는 섹터)에 하향 링크 데이터 전송을 요구할 경우에, 단말기는 기지국(또는 섹터)의 부하 정도에 관계없이 채널 환경이 가장 좋은 기지국(또는 섹터)에 데이터 전송을 요구하게 된다.
그러므로, 각 단말기에서 데이터 전송을 요구하는 해당 기지국이 좋은 채널 환경을 갖는다 하더라도 기지국이 관리하는 모든 단말기에 대해 과도한 부하가 걸리게 되면, 실제로 단말기가 전송받는 데이터의 양은 줄어들게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 기지국으로부터 기지국의 부하 정도를 나타내는 수신 확률을 제공받아 이 수신 확률과 기지국의 채널 환경에 따라 계산되어진 순방향 데이터 전송율 제어(DRC) 값의 곱이 최대가 되는 해당 기지국(또는 섹터)에 순방향 데이터 전송을 요구하도록 하는 이동 단말기의 하향 데이터 전송 요구에 대한 기지국(또는 섹터) 선정 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법상 특징에 따르면, 선택적으로 데이터를 수신 받을 기지국(또는 섹터)을 선정하는 고속 무선 데이터 통신(HDR) 시스템에서, 액티브 셋내의 모든 기지국(또는 모든 섹터)으로부터 기지국의 부하 정보인 수신 확률값들을 제공받는 단계와, 상기 수신 확률값들의 하나와 임의 기지국(또는 섹터)에 요구할 데이터 전송율의 곱이 가장 큰 값을 갖는 기지국(또는 섹터)에 상기 요구할 데이터 전송율로 순방향 데이터 전송을 요구하는 단계와, 상기 요구된 데이터 전송율에 따라 단말기에 순방향 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
도 1은 일반적인 HDR 시스템에서 이동 단말기를 중심으로 형성되는 액티브 셋의 분포를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법의 일 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법의 또 다른 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 이용된 HDR 시스템의 하향 제어 채널 구성도를 나타낸 도면.
본 발명에서는 기지국(또는 섹터)으로부터 해당 기지국의 부하 정도(수신 확률)를 제공받아, 상기 부하 정도(수신 확률) 및 기지국(또는 섹터)의 하향 링크 트래픽 채널 환경을 고려한 최적의 기지국(또는 섹터)을 선택하여 원하는 데이터 전송율로 상기 최적의 기지국(또는 섹터)에 데이터 전송을 요구할 수 있는 알고리즘을 제안한다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 먼저 설명하기에 앞서 다음을 먼저 가정한다.
일반적으로 HDR 시스템의 경우 단말기는 다음과 같은 경우 중 하나만 만족하여도 액티브 셋내의 해당 기지국(또는 섹터)으로부터 셀의 부하 정보를 획득할 수 있다.
첫째, 각 액티브 셋에 해당하는 모든 기지국(또는 섹터)이 각기 제어 채널로 독립적인 정보를 전송하고, 단말기가 이를 동시에 복호화할 수 있는 경우이다.
참고로, 기존의 IS-95나 HDR 단말기는 액티브 셋을 사용하므로 같은 주파수 대역의 두 개 이상의 기지국(또는 섹터)으로부터 전송되는 신호의 수신이 가능하다.
둘째, 한 기지국 제어기(BSC) 또는 기지국 시스템(BTS)에서 각 (동기) 제어 채널로 독립적인 정보를 전송하는 경우 단말기는 이중 하나의 정보만을 획득하고,각 기지국(또는 섹터)으로부터 전송되는 정보는 다수의 기지국(또는 섹터) 식별자인 PN 오프셋과 수신받을 확률(pk)을 전송하는 경우이다.
셋째, 제어 채널로 정보를 전송하지 못하는 경우는 각 단말기는 트래픽 채널을 통하여 정보를 요구하며, 이때 액티브 셋에 해당하는 정보를 수신하는 경우이다.
넷째, HDR 시스템의 공통 채널을 사용하는 경우 단말기가 액티브 상태이므로 동기 또는 비동기 제어채널 모두를 사용하는 경우이다.
즉, 본 발명에 따른 단말기가 액티브 셋내의 해당 기지국(또는 섹터)으로부터 부하 정보를 획득하기 위해서는 대표적으로 상기와 같은 상태에 놓여 있어야 하며 특히, 상기 부하 정보에 포함되어 각 기지국(또는 섹터)으로부터 주기적 또는 비주기적으로 공통 제어 채널(Common Control Channel) 또는 전용 제어 채널(Dedicated Common Channel)을 통하여 단말기에 전송되는 수신 확률 pk는 일반적으로 다음과 같은 경우에 액티브 셋내의 해당 기지국으로부터 단말기에 전송할 수 있다.
첫째, 새로운 단말기가 액티브 셋에 포함되었을 경우이다.
둘째, 단말기가 포함할 수 있는 액티브 셋의 크기(원소의 수)가 한개치 이상의 변화가 생겼을 경우이다.
셋째, 상기 수신 확률이 주기적으로 단말기에 전송되어질 경우에 그 주기 타이머가 만료되었을 경우이다.
넷째, 단말기에서의 부가 정보에 대한 특별한 요구가 있을 경우이다.
이와 같은 경우에 본 발명에서는 기지국(또는 섹터)과 단말기 사이에서 도 2와 같이 기지국 부하 정보(수신 확률)가 단말기에 전송되고, 단말기는 상기 부하 정보(수신 확률)와 기지국의 트래픽 채널 환경을 고려하여 최적의 해당 기지국(또는 섹터)에 순방향 데이터 전송을 요구한다.
도 2는 본 발명에 따른 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법을 나타낸 도면이다.
일반적으로 HDR 시스템의 역방향 링크에서는 Q채널로 데이터가 전송되고, I채널로는 DRC(Data Rate Control;이하 DRC라 약칭함) 채널과 RRI(Reverse Rate Indicator;이하 RRI라 약칭함) 채널 및 파일럿(Pilot) 채널이 시분할 다중화된 형태의 슬롯 구조를 가진다.
상기 DRC 채널은 단말기에서 요구되는 두 가지 정보인 순방향 링크의 데이터 전송율과 이 전송율에 따라 데이터를 전송하게 될 섹터에 대한 정보를 기지국에 알려주는데 사용된다.
단말기는 상기 DRC 정보를 전송하기에 앞서 먼저 현재 시간 t로부터 DRC 전송을 위한 계산을 하게 되는데, 이때 DRC 전송을 위한 추정값을 DRCi(k,t)라고 정의한다.
상기 DRCi(k,t)은 단말기가 액티브 셋내의 기지국(또는 섹터)에 전송하게 될 순방향 데이터 전송율을 나타내는 값으로, 상기 액티브 셋내의 각 기지국(또는 섹터)으로부터 각 파일럿 신호 또는 같은 기능을 제공하는 신호들을 통하여 각 기지국(또는 섹터)의 채널 상태 정보를 수신하고, 이 채널 상황에 근거해서 비트 오류율이나 패킷 오류율에 적합한 전송율로 계산되어진다.
즉, 현재 시간 t를 기준으로 이 이전 슬롯의 채널 환경에 따른 함수를 나타내는 값이다.
여기에서 i는 단말기의 식별자 인덱스를 나타내고, 상기 DRCi(k,t)는 현재 시간 t에서 해당 기지국(또는 섹터)의 식별자 인덱스 k에 대해 DRC 전송 요구를 결정하기 위한 값으로 이용된다.
그리고, 단말기는 상기 채널 환경에 따른 DRCi(k, t)의 값 이외에도, 상기 기지국으로부터 전송된 기지국(또는 섹터)의 부하 정보를 이용하여 DRC 전송을 위한 계산을 하게 된다.(S20)
본 발명에서는 상기 부하 정보를 나타내는 파라미터 수신확률 pk를 이용한다.
그러나, 이외에도 상기 부하 정보를 나타내는 파라미터는 부하에 따른 확률치나 추정치의 다른 파라미터를 이용할 수도 있다.
즉, 임의 단말기 i는 상기 계산된 DRCi(k,t) 값과 기지국으로부터 수신한 수신 확률 pk값의 곱이 최대가 되는 인덱스 kmax에 해당하는 기지국(또는 섹터)으로(S21) 순방향 데이터 전송율 DRCi(kmax,t) 값으로 데이터 전송을 요구한다.
상기 기지국으로부터 수신되는 수신 확률 pk는 기지국 k가 액티브 셋으로 포함하는 단말기의 수를 Mk로 정의하는 경우에 pk는 1/Mk로 사용할 수 있다.
이에 따라 단말기는 n개의 타임 슬롯을 갖는 DRCLength 슬롯동안 상기 DRC 채널을 통하여 순방향 링크의 데이터 전송율과 이 전송율에 따라 데이터를 전송하게 될 섹터에 대한 정보를 포함하는 DRC 전송을 액티브 셋내의 각 기지국(또는 섹터)(섹터 a, 섹터 b, 섹터 c중의 하나)에 전송한다.(S22)
이때, 단말기는 하나의 DRCLegnth 길이 동안은 동일한 DRC를 사용한다.
상기 데이터 전송율 DRCi(kmax,t)을 수신한 기지국(또는 섹터)은 각 단말기로부터의 순방향 데이터 전송 요구를 감지하기 위하여, 현재 슬롯 타임 t에서 "t-1-(t mod DRCLength)" 이전에 상기 DRC 전송이 완료된 단말기에 대해서 데이터 전송을 위한 유효 단말기로 인정한다.
그리고, 상기 유효 단말기 중 어느 단말기로 신호를 전송할지를 적정한 알고리즘을 사용하여 전송 스케줄링을 실시한다.
상기 스케줄링에 따라 해당 기지국(또는 섹터)은 단말기가 n번째 타임 슬롯에 DRC 전송을 했다고 가정하는 경우 (n+2)번째 슬롯에서 상기 순방향 데이터 전송율을 이용해서 데이터 전송을 수행한다.
이때, 상기 기지국(또는 섹터)으로부터 전송되는 데이터는 n번째 슬롯에서 DRC 값을 전송한 사용자에게 부여된 월시 코드(Walsh Code)를 입혀서 전송함으로써, 사용자(단말기)를 구분한다.
도 3은 본 발명에 따른 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
만약, 상기 기지국(또는 섹터)이 상기 수신 확률을 포함하는 정보를 단말기에 보내지 않거나, 아직 첫 번째 정보를 받지 못한 경우에 단말기는 지금까지의 결과를 바탕으로 수신 확률 pk를 계산한다.
즉, 상기 수신 확률 pk는 실제 "(실제 데이터를 받은 슬롯의 길이)/(특정 기지국(또는 섹터) k에 데이터를 요구한 슬롯의 길이)"로 계산되어진다.
따라서, 단말기는 이전에 했던 방식과 같이 액티브 셋내의 각 기지국(또는 섹터)으로부터 각 파일럿 신호 또는 같은 기능을 제공하는 신호들을 통하여 각 기지국(또는 섹터)의 채널 상태 정보를 수신하고, 이 채널 상황에 근거해서 비트 오류율이나 패킷 오류율에 적합한 DRCi(k, t)값을 추정한다.(S30)
상기에서 계산되어진 pk값과 DRCi(kmax,t)의 곱의 최대가 되는 kmax를 데이터 전송을 요구할 셀(또는 섹터)로 설정한다.(S31)
그리고, 이 kmax에 해당하는 기지국(또는 섹터)에 DRC 정보를 전송한다.(S33)
한편, HDR 시스템의 하향 제어채널 구성도는 도 4와 같이 동기 제어 채널(Synchronous Control Channel capsule)과 연속 제어 채널(Continuation Control Channel capsule;옵션)이 함께 전송되어지며, 비동기 제어채널(Asynchronous Control Channel capsule)은 상기 동기 제어 채널을 통해 전송되는 OverheadSignature 메시지에 상기 연속 제어 채널 필드가 1로 셋팅되어 있지 않을 때 상기 동기 제어 채널 이후에 바로 전송되어지기도록 구성되어 있다.
상기 동기 제어 채널은 항상 Ts마다 전송이 이루어진다.
각 기지국(또는 섹터)은 상기 동기 제어 채널에 같은 또는 다른 정보를 일정한 주기마다 전송하며, 이때 각 기지국(또는 섹터)은 단말기에 상기 동기 제어 채널 및 비동기 제어 채널 또는 전용 채널을 통하여 해당 기지국(또는 섹터)에 대한 부하정보인 수신 확률 pk를 함께 전송할 수 있다.
그리고, 특별히 상기 기지국에서 단말기로 지원되는 서비스가 각 서비스간의 차별성을 두고 이루어지는 경우에 각 서비스 등급을 일정한 레벨로 나누고, 각 서비스마다 다른 수신 확률을 전송함으로써, 서비스의 우선 순위와 종류에 따른 순방향 데이터 전송이 이루어지도록 한다.
다만, 상기 단말기에 적용되는 수신 확률이 같은 단말기에 두 번 이상 전송된다 하더라도 각 수신 확률은 기지국이 단말기에 서비스하고자 하는 서비스에 따라 다른 값을 제공한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 단말기가 능동적으로 섹터 선정에 참여함으로써 각 기지국(또는 섹터)간의 부하를 낮추고 전체 전달 트래픽을 최대화 또는 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 가정된 시스템은 기본적으로 여러 개의 기지국(또는 섹터)으로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있고, 단말기는 각 기지국(또는 섹터)으로부터의 채널 상태 및 부하를 고려하여 최고의 기지국(또는 섹터)을 선택하는 방식에 적용할 수 있는데, 현재 동기 방식의 차세대 이동 통신(3GPP2) 표준화에 고려중인 1xTREME도 이와 같은 구조를 가지므로 상기 정의한 방식의 적용이 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 단말기가 자신이 수신할 데이터를 전송하는 기지국(또는 섹터)을 선택적으로 선정하는 고속 무선 데이터 통신(HDR) 시스템에서,
    액티브 셋내의 모든 기지국(또는 모든 섹터)으로부터 기지국의 부하 정보인 수신 확률값들을 제공받는 단계와;
    상기 수신 확률값들의 하나와 임의 기지국(또는 섹터)에 요구할 데이터 전송율의 곱이 가장 큰 값을 갖는 기지국(또는 섹터)에 상기 요구할 데이터 전송율로 순방향 데이터 전송을 요구하는 단계와;
    상기 요구된 데이터 전송율에 따라 단말기에 순방향 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신 확률이 동기 제어 채널 또는 비동기 제어 채널 또는 전용 채널을 사용하여 액티브 셋내의 각 단말기에 전송되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수신 확률은 상기 기지국(또는 섹터)으로부터 전송되지 않는 경우에 확률치의 예측 또는 추정값으로 실제 데이터를 받은 슬롯의 길이를 특정 기지국(또는 섹터)에 데이터를 요구한 슬롯의 길이로 나눈 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수신 확률은 상기 기지국으로부터 수신되는 데이터 서비스의 종류와 우선 순위에 따라 서로 다른 수신 확률을 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한 기지국(또는 섹터) 선정 방법.
KR10-2000-0046333A 2000-08-10 2000-08-10 이동 단말기의 순방향 데이터 전송 요구를 위한기지국(또는 섹터) 선정 방법 KR100370098B1 (ko)

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