KR20020030807A - 통신 시스템에서 링크 선택 - Google Patents

통신 시스템에서 링크 선택 Download PDF

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KR20020030807A
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Abstract

무선 통신 시스템에 있어서 패킷 데이터 통신들을 위해 적어도 하나의 액티브 링크가 선택된다. 역방향 링크는 이동국(108)에 서비스를 하는 다수의 액티브 BTS(base transmission station)들(102-104)에 대해 측정된다. 가장 높은 신호 측정을 갖는 액티브 링크들의 서브세트는 적어도 하나의 패킷 데이터 통신의 순방향 전송을 위해 선택된다.

Description

통신 시스템에서 링크 선택{Link selection in a communication system}
코드 분할 다중 접속(CDMA; code division multiple access) 시스템들에 있어서, 순방향 링크에서의 통신은 상이한 BTS(base transceiver station)들에서 다중 채널들을 통해 발생한다. 순방향 링크는 BTS에서 이동국(MS)으로 통신하기 위한 것이다. 역방향 링크는 MS에서 BTS로 통신하기 위한 것이다. 통신들이 순방향으로 발생하는 채널들은 보통 "액티브 세트(active set)"로 불리는데, 액티브 세트의 채널들은 이동국 수신기가 복조하는 채널들이다. 소위 채널들의 "이웃 세트(neighbor set)"는 또한, 복조되지 않는다 하더라도, 소프트 핸드오프의 목적을 위해 모니터된다.
신호가 이동국에 전해지는 채널들의 수가 크면 클수록, 다이버시티(diversity)의 성능이 더 좋아진다. 그러나, 성능에 있어서 이와 같은 향상은, 보다 소수의 채널들이 다른 이동국들을 이용할 수 있고, 몇몇 로딩 포인트에서 다이버시티 이득이 모든 소프트 핸드오프 순방향 링크들 상에 전송된 여분의 파워보다 작으므로, 전체 시스템 용량의 비용을 늘어나게 한다. 따라서, CDMA 시스템들에 있어서 성능과 용량간에는 트레이드 오프가 존재한다.
패킷 데이터에 대하여, 비트 에러율(BER; Bit Error Rate)은 자동 반복 요구(ARQ; automatic repeat request)와 같은 순방향 에러 정정 방안(forward error correction scheme)들을 사용하여 얻어진다. 타깃 순방향 에러율(FER; forward error rate)은 패킷 데이터에 대하여 10% 내지 15% 범위 내에 있는 것으로 예상된다. 소프트 핸드오프에 기인하는 다중 경로들의 다이버시티 이점은 목표로 하는 이러한 보다 높은 순방향 에러율을 음성 전송에 있어서 1%의 목표 순방향 에러율 또는 회로 데이터 전송에 있어서 0.1%의 목표 순방향 에러율과 비교하면 상당히 작다. 따라서, CDMA 시스템에 있어서 필요한 것은 패킷 데이터 통신들에 대한 순방향 채널 선택을 향상시키는 것이다.
본 발명은 순방향 채널 제어에 관한 것으로, 특히 감소된 오버헤드를 갖는 순방향 링크를 선택하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 셀룰라 통신 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 네트워크의 동작을 도시한 기능도.
무선 통신 시스템에 있어서 패킷 데이터 통신들을 위해 적어도 하나의 액티브 링크가 선택된다. 역방향 링크는 이동국(108)에 서비스를 하는 다수의 액티브 BTS(base transmission station)들(102-104)에 대해 측정된다. 가장 높은 신호 측정치를 갖는 액티브 링크들의 서브세트는 적어도 하나의 패킷 데이터 통신의 순방향 전송을 위해 선택된다.
순방향 전송 방안은 최상의 순방향 링크 또는 최상의 서브세트의 순방향 전송 링크들 상에 데이터를 전송하기 위해 제안된다. 링크 성능은 정적(static)으로 되며 예컨대 고정된 무선 단말기들에 의해 경험된, Ricean 채널들에서는 모든 액티브 서빙 BTS(active serving base transceiver station)들간의 최상의 순방향 링크상에 데이터를 전송하는 것이 보다 좋다는 것을 알 수 있다. 모든 순방향 링크들 대신에 최상의 또는 최상의 2개의 순방향 링크들 상에서의 전송은 셀룰라 기지국 제어기(CBSC; cellular base station controller), 또는 무선 네트워크 제어기(RNC; radio network controller), 또는 선택/분산 유닛(SDU; selection/distribution unit)과 같이 전형적으로 알려진, BTS(base transceiver station)들을 제어, 조정(coordinate), 및 초기화하는 책임이 있는 하부 구조(infrastructure)(네트워크) 및 BTS(base transceiver station)들간에 요청된 통신 대역폭(백홀(backhaul) 대역폭)을 감소시킨다. 최상의 2개의 순방향 링크들 상에서의 전송은 또한 소정의 사용자를 위해 원하는 FER을 달성하기 위해 소프트 또는 소프터 핸드오프와 연관된 n+1(예를 들어, n+1=3) 순방향 링크들로부터 총 파워가 단지 n개의 또는 보다 소수의 순방향 링크들이 사용되는 경우 요청된 파워를 초과할 때 시스템 용량을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 링크는 이동국과 BTS(base transceiver station)간의 통신을 위해 사용된 채널들의 수집(collection)이다. 채널들은 전용의 제어 채널들, 파일럿 채널들, 보조 채널(supplemental channel)들, 페이징 채널들 등을 포함할 수 있다.
셀룰라 시스템(100)은 도 1에 도시되어 있다. 도시된 셀룰라 시스템(100)은 각각의 무선 통신 경로들을 통해 통신하는 이동국(MS)(108)과 통신하는 다수의 BTS(base transceiver station)들(102-104)을 포함하는 코드 분할 다중 접속 시스템이다. 당업자들은 전형적으로 3보다 많은 기지국들과 1보다 많은 이동국이 시스템에 존재할 것이라고 인식할 것이다. BTS(base transmission station)들(102-103)은 이동 스위칭 시스템 네트워크(110)에 연결된다. 이러한 타입의 CDMA 셀룰라 시스템은 잘 알려져 있다.
CDMA 시스템(100)에 있어서, 음성 타깃 프레임 에러율(FER)은 1%이며, 회로 타깃 FER은 0.1%이다. 이 타깃 FER들에 대해, 소프트 핸드오프는 다이버시티 이득을 제공한다. 그러므로, 이용 가능한 모든 소프트 핸드오프 링크들을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 3세대(3G) 패킷 데이터 응용들에 대하여, 원하는 비트 에러율(BER)은 타깃(FER)이 10% 내지 15% 범위에 있는 것으로 예상되므로 자동 반복 요청(ARQ)을 사용하여 얻어진다. 소프트 핸드오프에 기인하는 다중 경로들의 다이버시티 이점은 타깃으로 하는 이러한 두드러지게 높은 FER을 음성 데이터에서 타깃으로 하는 1% 또는 회로 데이터에서 타깃으로 하는 0.1%와 비교하면, 상당히 작다.
BTS(base terminal station)(102-104) 및 이동국(108)간의 각 통신 경로는 순방향 링크 및 역방향 링크(backward link)를 갖는다. 네트워크(110)는 순방향 링크 또는 가장 작은 전송 손실을 갖는 링크들을 선택할 것이다. 이동국이 BTS(base terminal station)들(102-104)에서 순방향 전송 링크들을 측정하면, 이동국(예를 들어 SNR(Ec/lo) 측정치들은 IS95 및 IS2000 표준들에서와 같이PSMM(pilot strength measurement message)들을 사용하여 전송된다)에 의해 행해진 측정치들은 BTS(base transceiver station)들에 다시 전송되어야만 하며, 네트워크(110)에 전송되어야만 한다. 이는 원치 않는 메시지 오버헤드를 요청한다. 오버헤드는 최상의 서브세트의 액티브 채널들을 검출하고 결정하기 위해 역방향 채널 신호 측정치들을 사용함으로써 실질적으로 제거될 수 있으며, 서브세트는 순방향 채널 패킷 데이터 통신들에 사용될 것이다.
예를 들어, 순방향 채널 패킷 데이터 채널들은 BTS(base transceiver station)들(102-104) 각각이 이동국(108)으로부터 수신된 역방향 링크 신호와 측정된 잡음 파워(RSSI)를 더한 전체 간섭으로부터 얻어진 역방향 링크 신호대 잡음비(SNR)에 의해 결정될 수 있다. 역방향 링크 신호를 사용하는데 있어서의 이점은 이동국이 순방향 링크 신호대 간섭비(SIR)를 BTS(base transceiver station)들(102-104)에 전하기 위해 메시징을 사용할 필요가 없다는 점이다. 역방향 링크 채널(SIR)은 역방향 채널 파일럿(IS2000 표준) 또는 위닝 월시 심벌 에너지(winning Walsh symbol energy)(IS95A,B 표준)로부터 추정될 수 있으며, Ew/Nt 또는 파일럿 Ec/Nt에 각각 비례한다. 그 결과로 생긴 측정치 (SNR)는 역방향 링크 SIR 및 RSSI에서 계산된 간섭비를 더한 신호대 (열의)잡음비이다.
각각의 서빙 BTS(base transceiver station)(102-104)은 그 역방향 신호대 잡음비(SNR)를 프레임을 단위로 하는 무선 네트워크 제어기(RNC; radio network controller) 또는 CBSC(centralized base site controller)에 전형적으로 존재하는 네트워크 선택 분산 유닛(SDU)(100)에 전송한다. 현재 서비스를 하는 BTS 중하나(즉, 액티브 세트의 이동국에서 BTS들 중 하나)가 콜(call)에서 1보다 많은 섹터를 수반하면(이는 1보다 많은 스테이션이 이동국에 서비스를 하는 소프터 핸드오프라 불린다), 소프터 핸드오프 섹터의 최상의 신호대 잡음비가 서빙 BTS(serving base transmission station)의 신호대 잡음비로서 선택된다. 네트워크(SDU)(110)는 패킷 데이터 전송을 위해, 최상의 하나의 순방향 링크, 또는 최상의 서브세트의 액티브 순방향 링크들 중 하나를 선택한다. 현재 서비스 옵션에 의해 구동되는 임계 및/또는 타깃 FER은 최상의 채널 선택을 위해 사용될 수 있다. 임계에 따라, 최상의 순방향 링크 또는 최상의 서브세트의 순방향 링크 채널들 중 하나가 선택된다. SDU는 순방향 데이터를 전송하고 수신하기 위해 BTS들과 MS를 동기화시킨다.
도 2는 예를 들어, 이동 스위칭 센터, 및 서빙 BTS(serving base transceiver station)(BTS2(103)로 도시된)일 수 있는 네트워크(110)의 동작을 도시하는 기능적인 흐름도이다. BTS(base transceiver station)(103)은 기술상 공지된 바와 같이, 단계(216)에서 로크 필터 레이크 핑거 정보(lock filtered rake finger information)를 수신한다. BTS는 단계(214)에서 각각의 로크 필터 레이크 핑거 정보(lock filtered rake finger information) 신호들에 대해 단계(214)에서 신호대 간섭비를 계산한다. 이 SIR 정보는 신호대 잡음비 추정기(212)에 제공된다. 잡음 파워를 더한 총 신호는 또한 BTS(base transceiver station)(RSSI)에서 추정되며 수신기 열 잡음 플로어 상의 간섭 상승(interference rise)(RISE)(108)은 RISE=RSSI-RSSInoload로서 계산되며, 여기서 각 양은 dB이다. 그 결과로 얻어진 RISE는 또한 단계(220)에서 나타난 바와 같이 신호대 잡음비 추정기(212)에 입력된다. 기술상 공지된 바와 같이, 슬라이딩 필터는 단계(218)에서 기저대 입력을 필터링한다. 그 결과로 얻어진 필터링된 신호는 또한 단계(212)에서 나타난 바와 같이 SNR 추정에 사용된다. SNR은 다른 액티브 또는 서빙 BTS들(102, 104)로부터 다른 신호 측정치들과 함께 네트워크(110)에 전해진다.
네트워크(110)는 단계(206)에서 임계를 설정하기 위해 네트워크 서버(단계(204)에 의해 나타난)에서 원하는 FER에 응답한다. 양호한 실시예에서, 임계는 보다 약한 링크들이 가장 강한 링크에 얼마나 가까운지를 dB로 나타낸다. 임계가 5dB이면, 가장 강한 트랜시버의 5dB내에서 SNR 또는 신호 강도(S)를 갖는 BTS(base station transceiver)들은 감소된 액티브 세트의 일부이며 그러므로 다음 전송시 순방향 링크들로 할당될 것이다. FER 타깃이 높으면 높을수록, 임계는 점점 더 작아진다(예를 들어 보다 높은 타깃에 대해, 임계는 3dB일 수 있다). 최상의 순방향 링크의 선택은 단계(208)에서 행해진다. 이는 컴퓨터 또는 마이크로제어기 또는 다른 적절한 시스템일 수 있는 네트워크 제어기가 데이터 패킷 전송을 위해 서브세트의 액티브 또는 서빙 BTS들을 선택하는 단계이다. 선택되자마자, 데이터의 패킷은 선택된 서빙 BTS에 의해 전달된다. 새로운 BTS는 소정의 간격에서 선택될 수 있다.
SNR을 계산하기 위한 한 방식은 신호대 간섭비(SIR)와 잡음 플로어(noise floor) 상의 역방향 링크 간섭 상승(RISE)을 계산하는 것이다. SNR은 다음과 같이 계산될 수 있다:
SNR(i)=SIR(i)+RISE(i)in dB, i=1,....,N(1)
여기서, i는 i번째의 서빙 BTS(serving base transceiver station)(BTS)을 나타내며, N은 N개의 소프트 핸드오프 레그(leg)들을 나타낸다. SIR은 필터링된 레이크 핑거 에너지 값(filtered rake finger energy value)들을 축적함으로써 계산될 수 있다. SIR 에너지는 역방향 링크 파일럿 또는 제어 또는 데이터 채널(예를 들어, IS95, IS2000에서, 채널은 FCH(fundamental channel), DCCH(dedicated control channel) 또는 SCH(supplemental control channel)일 수 있다)을 통해 BTS에 의해 수신된 역방향 링크 신호의 복조된 심벌 에너지에 기초할 수 있다:
SIR(i)=(2)
여기서 E(j)는 j번째의 필터링된 핑거 에너지 값(filtered finger energy value)을 나타내고 M은 M개의 핑거들을 나타낸다. 잡음 플로어에 관한 역방향 링크 간섭 상승(RISE)은 아래와 같이 계산된다.
RISE(i)=(RSSI(i)-RSSInoload(i))(3)
여기서 RSSI는 기술상 알려진 바와 같이 모든 프레임이 업데이트된 신호 강도 표시가 수신된 BTS(base transceiver station)(BTS)이다. RSSInoload(i)는 BTS가 임의의 트래픽을 사용하여 로드되지 않을 때 BTS의 수신된 신호 강도이다. 이는 사이트 칼리브레이트(site calibration)에 의해 결정되거나 또는 기술상 알려진 바와 같이 BTS에 대해 예상된 공칭의 잡음 숫자에 기초하여 계산될 수 있다. RSSI는 몇몇 시간 주기(예를 들어, 2초)에 걸쳐 기저대 프런트 엔드 신호 샘플들을 필터링하는 저역 통과 또는 랭킹(ranking) 또는 트림(trim) 수단에 의해 얻어질 수있다. 신호 에너지(S)를 계산하고 SNR을 대신하여 아래의 식 4에서 그것을 사용하는 것이 가능함을 유념하라. 특히, S는 RSSI를 사용하여 계산되며, 여기서 S(i)=SIR(i)*RSSI(i)이다. 이는 dB로 S(i)=SIR(i)+RSSI(i)임이 당업자에 의해 인식되어질 것이다. SIR은 또한 디코더 메트릭(decoder metric), 예컨대 총 디코더 메트릭(decoder total metric), IS95A 및 IS95B 컴플리언트 통신 장치의 논코히어런트(non-coherent) 수신기에서 생산된 바와 같은 위닝 월시(데이터) 심벌 에너지로부터 추정될 수 있다.
SDU 선택 함수는 다음에 의해 제공된 바와 같은 임계에 기초하여, 최상의 순방향 링크 Flink(k) 또는 최상의 서브세트의 순방향 링크들을 선택한다.
Flink(k)=Best(SNR(1), SNR(2),...,SNR(N))(4)
여기서, 임계를 지나는 선택된 순방향 링크들의 총 수에 대한 것인 k=1,2,..,K. Best() 함수는 소프트 핸드오프 레그(leg)들에 대한 이용 가능한 SNR 측정치들로부터 최상의 링크 또는 서브세트의 링크들을 선택한다. 대안적으로, 다른 양호한 실시예에서, Best() 함수는 상기된 바와 같이 신호 파워 측정치 S(i)에 기초한다.
최상의 순방향 링크들에 대한 업데이트들은 자주 발생될 것으로 생각된다. 자주 업데이트들을 함으로써, 보다 작은 지연이 경험되어질 것이며, 다음에 스케줄된 패킷 전송을 위한 최상의 순방향 링크들이 보다 정확하게 선택될 것이다. 링크를 선택하면 할수록 아마도 버스트는 가능한 가장 낮은 파워를 갖는 에러들 없이 수신될 것이다. 이는 차례로 보다 높은 시스템 용량을 생성한다.
따라서 음성 전송에 대해 공지된 바와 같이 이동국에서 측정된 순방향 측정치 Ec/Io(예를 들어, 파일럿 Ec/Io 측정치들은 PSMM들을 통해 전송) 뿐만 아니라, BTS에서 RSSI 또는 SNR 측정치와 같은, 역방향 링크 신호 측정을 하는 최상의 순방향 링크 선택 방안이 제안된다. 각 서빙 BTS(serving base transceiver station)은 그 역방향 링크 SNR을 네트워크 SDU에 제공한다. SDU는 순방향 링크 또는 순방향 링크들을 선택하며, 그 역방향 링크 SNR은 소정의 임계를 초과하고 최상의 신호 레벨을 갖는다. 다음으로 SDU는 전송하기 위해 BTS를 동기화시키고 데이터 버스트를 수신하기 위해 이동국(MS)을 동기화시킨다. 방안은 패킷 데이터에 대한 성능 향상을 제공하며, 최상의 서브세트의 순방향 링크들을 전송하기 위해 선택함으로써 소프트 핸드오프 다이버시티 이점을 유지하면서 회로 데이터 또는 음성에 대한 유동성을 유지한다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 패킷 데이터 통신들을 위해 적어도 하나의 액티브 링크를 선택하는 방법에 있어서,
    다수의 액티브 BTS(base transmission station)들에서 역방향 링크를 측정하는 단계와,
    적어도 하나의 패킷 데이터 통신의 순방향 전송을 위해 가장 높은 신호 측정치를 갖는 액티브 링크들의 서브세트를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브세트는 단일 채널을 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 측정치들은 역방향 링크 RSSI의 함수인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 측정치들은 역방향 링크 신호대 잡음비의 함수인, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 측정치는 역방향 링크 신호대 잡음비의 함수인, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 측정치들은 RSSI 및 SIR의 함수인, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 측정치들은 dB 단위의 RSSI+SIR인, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 모든 프레임 간격 동안 최상의 순방향 링크를 결정하기 위해 측정이 행해지며 네트워크 장치로 반송되는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 모든 프레임 간격 상에서 모든 서빙 기지국 트랜시버(serving base station transceiver)에서 네트워크 장치로 측정치가 반송되는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 최상의 순방향 링크를 결정하기 위해 이동국에 서비스하는 모든 BTS로부터 측정치들을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 측정치들은 디코더 메트릭(metric)의 함수인, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 패킷 통신들에 사용되는 액티브 링크들의 서브세트(subset)는 액티브 링크들의 풀 세트(full set)보다 작은, 방법.
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