KR20020053953A - 비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA를 기반으로 하는 차세대 이동통신에서 사용할 수 있는 임의 접근 채널에 관한 것으로서, 본 발명에서는 임의 접근 채널이 다른 채널에 주는 상호 간섭을 최소한으로 줄이고, 주파수 사용 효율을 개선할 수 있는 트래픽 제어 기법을 제시한다. 본 발명에서 기지국은 임의 접근 채널을 프레임 구조로 제어하고, 임의 접근 채널에 허용되는 최대 전력 수준을 부과하여 기지국에서 수신된 전력이 일정하게 유지될 수 있도록 수신된 전력 수준과 전 프레임에 프리앰블(preamble)을 전송한 사용자 수의 정보에 의거하여 산출되는 수신 전력 결과를 이용하여 현재 임의 접근 채널에 접근을 시도하는 사용자에 대한 가능한 전송률을 하향 채널로 알려 준다. 또한, 프리앰블에 사용되는 시그니쳐(signature)를 시스템 상황에 따라 여러 가지 전송률의 서비스 그룹으로 분할하여 사용자가 원하는 전송률을 특별한 정보 교환 없이도 만족시켜줌으로써 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.

Description

비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법 { Traffic Control Method of Random Access Channel in Asynchronous Wireless Communication System }

본 발명은 차세대 무선 이동통신시스템를 위한 임의 접근 채널에서의 트래픽제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 CDMA를 기반으로 하는 임의 접근 채널을 통해 전송되는 패킷들에게 다양한 전송 속도를 제공하면서 시스템에 미치는 영향을 최소화하고 기지국이 제어하기 용이하도록 트래픽 양을 일정한 수준으로 유지할 수 있도록 하여 효율적인 자원 관리가 가능하도록 하는 비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법에 관한 것이다.

현재 제안되고 있는 비동기 방식에서의 임의 접근 채널은 개회로 전력 제어 방식을 사용하기 위하여 전력 증강이라는 기술을 사용한다. 또한, 슬롯화한 알로하(ALOHA)와 같은 방식으로 임의 접근을 함으로써 발생할 수 있는 패킷 충돌을 최소화하기 위하여, 시그니쳐(signature)라는 상호 직교인 16개의 코드 중 하나와 여러 개의 슬롯 중 하나를 선택하여 먼저 프리앰블(preamble)이라고 불리는 데이터를 기 정의된 채널을 통하여 전송하고, 이 프리앰블을 기지국이 성공적으로 수신하면 하향 채널인 획득 지시 채널을 통해 같은 시그니쳐를 하향 전송하며, 하향 채널로 정보를 수신받은 기지국은 데이터 패킷을 전송한다. 이러한 방식으로 슬롯화한 알로화 방식에 비해 높은 성능을 얻을 수 있으며, 패킷 충돌로 인한 전체 시스템의 상호 간섭도 줄일 수 있다.

그러나, 프리앰블 전송에 성공한 이동 단말은 획득 지시 채널로 성공 확인 메시지를 수신한 후 바로 다음 슬롯의 시작점에서 데이터 패킷의 전송을 시작하며, 채널의 상태와는 상관없이 임의로 자신의 전송에 필요한 전송률로 채널에 접근한다. 이는 송신 전력을 사용자가 임의로 증가하는 것을 의미하는데, 그 결과 임의 접근 채널에서 사용되는 총 전력은 매 슬롯 시간마다 불규칙하게 기지국에 수신되어, 기지국이 다른 채널에 대한 통제에 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 임의 접근 채널에서 전송되는 총 전력의 양을 기지국이 산출할 수 있고, 이동 단말이 임의 접근 채널을 통해 사용할 전송률도 기지국이 통제하여 사용자간 상호 간섭을 억제함으로써 자원 활용의 효율화를 도모할 수 있는 임의 접근 채널에서의 트래픽 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따라 이동 단말의 트래픽을 제어하는 방법을 적용하는데 적합한 전형적인 이동통신시스템의 개략적인 계통도,

도 2는 본 발명에 따른 임의 접근 채널에서의 트래픽 제어를 위해 제안된 프레임 구조도,

도 3은 각 시그니쳐에 해당되는 채널화 코드의 확산 인자에 따른 직교 가변 확산 인자 코드 계도,

도 4는 여러 가지 전송률의 지원을 위해 본 발명에 따라 시그니쳐들을 전송률 그룹으로 분할한 예시적 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 기설정된 자신의 서비스 영역에 속하는 다수의 무선 이동단말에 대한 통신 서비스를 제공하는 적어도 하나의 기지국에서의 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법은,

상기 기지국은 채널의 구조를 프레임 구조로 운영하며, 상기 이동단말로부터 요구 전송률의 시그니쳐를 이용한 프리앰블이 정상적으로 전송되면 상기 시그니쳐의 채널 사용 가능여부를 판단하여 응답신호를 상기 이동단말에 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 기 설정된 자신의 서비스 영역에 속하는 다수의 무선 이동단말에 대한통신 서비스를 제공하는 적어도 하나의 기지국을 갖는 무선 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어를 위한 상기 기지국과 무선 이동단말 사이에 송수신되는 프레임 구조는, 상기 기지국이 채널의 구조를 프레임 구조로 운영하며, 상기 임의 접근 채널의 프리앰블을 전송하는 채널은 상기 임의 접근 채널의 시그니쳐를 위한 채널화 코드 사용채널에 비해 일정 시간만큼 앞당겨져 전송되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법"을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 핵심 기술 요지는, 기지국이 임의 접근 채널의 통제를 용이하게 하기 위하여 채널의 구조를 프레임 단위로 사용하고, 전송 시그니쳐의 그룹화로 이동 단말에 의한 요구 전송률 서비스를 한다는 것이다. 이를 통해 각 프레임 시간에서의 채널의 사용 정도를 기지국이 예측하여, 다른 채널에의 영향을 최소한이 되도록 사용자가 요구하는 전송률에 대한 정보를 하향 채널을 통해 각 이동 단말에 전달하여 기지국이 전송률의 제어와 채널 사용량을 통제한다. 또한, 이동 단말이 전송시에 사용하는 시그니쳐를 필요한 전송률로 구분하여 사용하게 함으로써, 이동 단말이 필요로 하는 전송률의 정보를 기지국이 용이하게 수신하며, 기지국이 이동 단말의 전송률 요구에 대해 통제할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 무선 이동단말의 트래픽을 제어하는 방법을 적용하는데 적합한 전형적인 무선 이동통신시스템의 개략적인 계통도이다. 전형적인 무선 이동통신시스템은 다수의 무선 이동단말(102/1 - 102/n)과 기지국(104)을 포함한다. 동 도면에서는 이해의 편의상 단지 하나의 기지국만을 도시하였으나 실제로는 하나의 기지국 제어기(도시 생략)의 통제하에 귀속되는 기지국은 다수개가 존재한다.

도 1을 참조하면, 각 무선 이동단말(102/1 - 102/n)은 비동기 방식 IMT-2000 시스템에서 임의 접근 채널을 통해 제어 메시지 전송이나, 짧은 데이터의 전송을 프레임 길이의 패킷 단위로 전송하기 위하여, 먼저 프리앰블을 전송한다. 프리앰블은 16개의 직교 코드 중의 하나를 선택하게 되며, 한 프레임 안의 하나의 슬롯을 선택한다.

다음에, 기지국(104)은 자신의 서비스 영역에 있는 무선 이동단말들에 대한 통신 서비스의 설정(예를 들면, 일반 호 설정 및 해제, 이동 단말의 위치 등록 및 해제, 단말 상태 체크, 핸드 오프 처리, 부가 서비스를 위한 호 설정 및 해제 등)에 관련된 기능을 수행하며, 특정 단말이 프리앰블 전송에 성공할 때 하향 지시 획득 채널을 통하여 채널 사용 가능 유무에 대한 정보를 수신된 시그니쳐의 형태로 프리앰블 전송에 성공한 각 이동단말에 전송한다.

도 2는 본 발명에 따른 비동기 IMT-2000 시스템에서 임의 접근 채널에서의 트래픽 제어를 위해 제안된 프레임 구조의 예를 도시한 도면이다. 각 프레임당 8개의 슬롯과 16개의 사용 가능한 직교 코드인 시그니쳐가 있으며, 프리앰블이 전송되는 채널은 기지국의 처리 지연 시간과 획득 지시 채널을 통해 사용 허락을 수신하는 시간을 고려해 각각의 채널화 코드 사용 채널에 비해 2 슬롯 시간만큼 당겨져 있다.

도 2를 참조하면, 우선 전송할 패킷을 발생한 각 무선 이동단말(102/1 - 102/n)은 프리앰블 전송을 통하여 채널을 획득하며, 패킷 충돌을 줄이기 위하여 16개의 직교 코드인 시그니쳐 중 하나를 선택하고, 발생 프레임 안에 있는 8개의 슬롯 중 하나를 선택하여 프리앰블을 전송한다. 충돌이나 다른 오류없이 올바로 전송된 프리앰블을 수신한 기지국은 만일 사용된 시그니쳐의 채널 사용이 가능하다면, 획득 지시 채널을 통하여 정 ACK(Positive ACK) 신호를 전송함으로써, 이동단말에 의해 사용된 시그니쳐를 하향 채널에 전송하며, 블럭킹(blocking) 등으로 인하여 사용하고 있는 시그니쳐의 채널을 사용할 수 없을 경우에는 부 ACK(Negative ACK) 신호를 전송하여 사용된 시그니쳐에 (-1)를 곱한 신호를 전송한다.

만일 기지국이 획득 지시 채널로부터 정 ACK 신호를 수신한 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 사용된 시그니쳐에 해당되는 확산 인자용 직교코드를 사용하여 데이터 패킷을 전송한다. 이러한 구조로 임의 접근 채널을 동작시킴으로써, 슬롯화된 알로하 특성으로부터 채널에서 빈번하게 발생하는 충돌을 최소화시킬 수 있다. 또한, 한 프레임 시간동안 임의 접근 채널을 통해 전송되는 프리앰블을 기지국이 모두 수신하면서 다음 프레임 시간동안 전송될 데이터 패킷의 수를 결정하기 때문에 한 프레임에 전송될 패킷의 수와 사용될 전력 수준을 기지국이 쉽게 통제할수 있다. 더 나아가, 채널의 사용 정도에 따라 요구되는 이동 단말의 전송률을 기지국이 통제함으로써 임의 접근 채널에 사용되는 전력의 수준을 일정하게 유지할 수 있다. 이는 CDMA의 특성인 전력 제한 시스템이라는 관점에서 다른 채널에 주는 영향을 최소화시킬 수 있고, 다른 채널을 통제하는 데 있어서도 보다 높은 안정성을 보장해 줄 수 있다.

각 이동단말이 요구하는 전송률을 효과적으로 기지국이 지원할 수 있는 방법으로써, 이전의 통계에 의해 사용되는 전송률의 비율을 결정한 후, 각 전송률에 해당하는 시그니쳐 셋을 구분하여, 이동 단말이 요구하는 전송률의 시그니쳐 셋을 이용하여 전송하는 한 예를 도 4에 도시하였다.

도 4를 참조하면, 확산인자 256을 사용하는 사용자가 평균 57.5% 정도이고, 확산인자 128을 사용하는 사용자가 평균 31%, 나머지 사용자가 확산인자 64를 사용하는 경우, 16개의 직교 시그니쳐 코드 중 9개는 확산인자 256으로 사용하고, 5개는 확산인자 128로, 나머지 2개는 확산인자 64로 사용한다. 즉, 이동 단말이 필요한 전송률에 해당하는 시그니쳐를 사용하여 프리앰블을 전송하고, 기지국이 이를 수신 후, 채널 용량이 허용하면, 획득 지시 채널로 정 ACK 신호를 전송함으로써, 여분의 처리없이 각 이동단말이 필요로 하는 전송률을 기지국의 통제하에 만족시킬 수 있다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 임의 접근 채널을 프레임 구조로 사용하고, 시그니쳐를 여러 그룹의 요구 전송률 확산 인자로 구분하여, 채널 사용 여부를 전 프레임에 전송된 프리앰블의 개수 정보로부터 기지국이 통제하게 함으로써, 임의 접근 채널이 요구되는 일정 수준의 전력으로 항시 사용될 수 있으며 다른 채널에 주는 영향을 최소화시킬 수 있고, 전체 시스템의 안정된 운영을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 한정된 주파수 자원 활용의 효율화를 도모할 수 있다.

Claims (4)

1. 기설정된 자신의 서비스 영역에 속하는 다수의 무선 이동단말에 대한 통신 서비스를 제공하는 적어도 하나의 기지국에서의 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법에 있어서,

   상기 기지국은 채널의 구조를 프레임 구조로 운영하며, 상기 이동단말로부터 요구 전송률의 시그니쳐를 이용한 프리앰블이 정상적으로 전송되면 상기 시그니쳐의 채널 사용 가능여부를 판단하여 응답신호를 상기 이동단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리앰블을 전송하기 위한 채널은 상기 시그니쳐를 전송하기 위한 채널화 코드 사용채널에 비해 일정 시간만큼 앞당겨져 전송되는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기지국은 상기 프리앰블의 개수 정보를 이용하여 매 프레임마다 전송되는 데이터 패킷의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템에서임의 접근 채널의 트래픽 제어방법.
4. 기 설정된 자신의 서비스 영역에 속하는 다수의 무선 이동단말에 대한 통신 서비스를 제공하는 적어도 하나의 기지국을 갖는 무선 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어를 위한 상기 기지국과 무선 이동단말 사이에 송수신되는 프레임 구조에 있어서,

   상기 기지국이 채널의 구조를 프레임 구조로 운영하며,

   상기 임의 접근 채널의 프리앰블을 전송하는 채널은 상기 임의 접근 채널의 시그니쳐를 위한 채널화 코드 사용채널에 비해 일정 시간만큼 앞당겨져 전송되는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템에서 임의 접근 채널의 트래픽 제어를 위한 프레임 구조.