KR20030043440A - 이동통신 시스템의 통신 제어방법 - Google Patents

Abstract

이동통신 시스템의 단말기의 통신 방법이, 수신되는 RF신호를 복조 및 복호하는 과정과, 복호된 신호에서 씨알씨 비트들을 검출하여 프레임 오류 여부를 검사하는 과정과, 검사과정에서 프레임 오류가 연속적으로 소정 회수 발생시 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어진다.

Description

이동통신 시스템의 통신 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING COMMUNICATION SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 통신 제어방법에 관한 것으로, 특히 통신 환경에 따라 적응적으로 전송율을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서, 통화 중인 프레임 에러(bad frame)가 발생하는 경우 그 프레임을 버리게 되므로 통화음 끊김 현상이 발생하게 된다. 또한 단말기에 프레임 에러가 연속적으로 발생하는 경우 발신을 중단하게 되어 수신측 통화음 끊김이 발생하게 된다. 상기와 같이 프레임 에러가 발생되는 현상은 약전계 지역에서 발생하게 되는데, 상기 통화음이 끊기게 되는 경우 음성이 정확히 들리지 않는 경우보다 사용자 입장에서는 통화품질이 더 나쁘게 느껴진다. 따라서 통화 중인 상태에서 수신전계가 약해져 통신 환경이 열악해져도 통화음이 단절되지 않도록 유지할 필요성이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 통신 환경을 분석하며, 수신전계가 약한 통신 환경에서 전송율을 조정하여 양호한 통신 상태를 유지시킬 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템의 단말기가 수신되는 데이터의 에러율을 분석하며, 분석 결과에 따라 단말기의 전송율을 조정하여 통신 환경을 개선할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템의 기지국이 통신 환경에 따라 전송율을 조정하여 통신 환경을 개선할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 시스템에서 통신 환경을 분석하며, 수신전계가 약한 통신 환경에서 송신전력을 조정하여 양호한 통신 상태를 유지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 단말기의 통신 방법이, 수신되는 RF신호를 복조 및 복호하는 과정과, 상기 복호된 신호에서 씨알씨 비트들을 검출하여 프레임 오류 여부를 검사하는 과정과, 상기 검사과정에서 상기 프레임 오류가 연속적으로 소정 회수 발생시 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 수신된 프레임의 오류가 발생될 시 이레이져 비트를 전송하는 단말기들과 통신하는 이동통신 시스템의 기지국의 통신 방법이, 수신되는 RF신호를 복조 및 복호하는 과정과, 상기 복호된 신호에서 이레이져 비트를 검사하는 과정과, 상기 검사과정에서 상기 이레이져 비트가 세트된 상태이면 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고 상기 단말기 및 기지국의 통신 과정에서, 상기 낮춰진 전송율은 정상 전송율의 1/2 전송율이며, 송신전력은 정상 전송율에서의 전력을 유지함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 이동통신 시스템에서 통신 환경에 따라 통신을 제어하는 방법을 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서 통신환경에 따라 통신을 제어하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 단말기에서 통신 환경에 따라 통신을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 기지국에서 통신 환경에 따라 통신을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도

도 5a - 도 5d는 본 발명의 실시예에 따라 통신을 제어하는 절차를 설명하기 위한 도면

도 6a - 도 6c는 설정된 프레임 수 이상의 프레임 오류가 발생되는 경우에 전송율을 낮춰 신호를 송신하는 절차를 설명하기 위한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

하기 설명에서 데이터의 전송 프레임의 길이, 프레임 오류 횟수 등과 같은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

현재 사용되고 있는 이동통신 시스템의 통신 방식은 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 방식과 시분할다중접속(Time Code Division Multiple Access: TDMA) 방식 등이 있다. 이하의 설명에서는 CDMA 방식을 사용한다고 가정하여 설명한다.

현재 CDMA 방식을 사용하는 단말기의 경우, 전송되는 프레임은 20msec 프레임으로 구성되어 있다. 즉, 수신기는 20msec 단위로 수신되는 프레임을 복조 및 복호하여 재생한다. 이때 수신기는 통신 환경에 따른 영향을 받게 된다. 즉, 수신기가 도심의 고층 빌딩 사이에 위치되거나 또는 지하에 위치되는 경우, 수신기의 통신 품질이 저하된다. 이런 경우 수신기는 수신 전계가 약해져 통신이 단절될 수 있다.

이때 수신기는 프레임의 신호에 오류가 있는지 없는지 판단하기 위하여 CRC 검사를 한다. 그리고 상기 만일 CRC 검사에서 오류가 발생되지 않으면 수신된 프레임을 정상 프레임(good frame)으로 간주하고, 보코더(vocoder)는 수신된 신호를 음성신호로 재생하게 된다. 그러나 상기 CRC 검사에서 오류가 발생되면, 상기 수신기는 오류가 발생된 프레임(bad frame)으로 간주하여 그 프레임을 버리게 되며, 결과적으로는 20ms 프레임의 통화음이 끊기게 된다. 이때 만일 수신 전계가 나빠서 연속적으로 프레임 오류가 발생하는 경우 통화음 끊김은 사용자가 느낄 수 있을 정도가 된다.

상기 통화품질은 상기 프레임 오류 이외에 전송율과도 관계가 있다. 현재 전송율을 제어하는 방법은 사용자가 말을 하지않고 있는 구간(무음 구간)에는 전송율을 낮추고, 사용자가 말을 하고있는 구간(유음 구간)에는 전송율을 높이는 가변 전송율을 채택하고 있다. 이때 상기 전송율을 낮추는 경우에는 한 프레임 당 전송되는 정보량이 적어서 통화품질을 좋게 유지할 수는 없다. 따라서 통화품질을 좋게 유지할 필요가 없는 비음성구간(무음 구간)에서 전송 율과 송신전력을 낮추어 궁극적으로는 전력 소모를 줄이게 된다. 도 1은 상기와 같은 가변 전송율을 채택한 경우의 프레임 전송 방법을 도시하는 도면으로, f1,f2,f4 프레임은 정상적인 송신전력 및 전송율로 프레임을 전송하는 예를 도시하고 있고, f3은 정상 송신 전력 및 전송율의 1/2로 프레임을 전송하는 예를 도시하고 있다. 이때 상기 전송율을 줄이고 송신전력을 그대로 유지하면 프레임 에러 발생 확률이 작아지게 되며, 이로인해 통신 환경이 열악한 상황에서도 프레임 오류의 발생이 적어져서 통화음이 잘 끊어지지 않게 된다. 이런 경우 전송율이 줄어들어 프레임 당 정보량이 작아져서 좋은 통화품질을 유지하지는 못하게 된다. 그러나 통화음 끊김이 적어지게 되어 통화품질은 상대적으로 좋아질 것이다.

본 발명의 실시예는 이동통신 시스템의 수신기가 수신되는 프레임의 오류를 검사하며, 일정 수 이상의 프레임들이 연속적으로 오류가 발생되면 전송율을 조정하여 통화 중 상태를 유지시킬 수 있도록 한다. 즉, 프레임 오류가 연속적으로 발생하는 경우 송신 전력은 그대로 유지하는 상태에서 전송율을 낮춘다. 그러면 수신측의 통화음 끊김 현상은 줄어들게 되어 좋은 통화 품질을 얻을 수 있게 된다. 상기와 같이 전송율을 낮춘 상태에서 다시 원래의 전송율로 복원시키기 위하여, 송신측은 주기적으로 정상 전송율의 프레임을 전송하며, 이때 프레임 에러가 발생되지 않으면 원래의 전송율로 환원한다.

이하의 설명에서 수신기는 단말기로 가정하며, 송신기는 기지국으로 가정하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 수신되는 프레임의 오류를 판단하여 전송율을 제어하는 단말기의 수신장치 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, RF수신기111은 수신되는 신호를 증폭 및 주파수 하향 변환(frequency down conversion)하여 기저대역의 신호를 발생하는 기능을 수행한다. 복조기(demodulator)113은 상기 RF수신기111에서 출력되는 신호를 복조하는 기능을 수행한다. 이때 상기 송신측이 CDMA 변조 방식을 사용하면 상기 복조기113은 CDMA 복조기가 되며, 상기 송신측이 TDMA 변조 방식을 사용하면 상기 복조기113으 TDMA 복조기가 된다. 복호기115는 상기 복조기113에서 출력되는 신호를 복호한다. 상기 복호기115는 비터비 복호기(Viterbi decoder)가 될 수 있다. CRC검출기(CRC checker)119는 상기 복호된 프레임의 CRC를 검사하여 오류 여부를 판정(true orfalse)한다. 제어부121은 상기 CRC검출기119에서 출력되는 프레임 오류 여부에 따른 판정신호를 수신하며, 상기 판정신호를 분석하여 송신신호의 전송율을 제어한다. 상기 제어부121의 동작은 도 3과 같이 진행된다. 보코더117은 상기 복호기115에서 출력되는 신호를 음성신호로 재생하는 기능을 수행한다.

송신기123은 송신신호를 부호화, 변조 및 주파수 상승변환하는 기능을 수행하며, 상기 제어부121에 의해 전송율이 조정된다.

도 5a 및 도 5b는 송신측에서 정상적인 송신전력 및 전송율로 프레임 데이터를 전송하는 것으로 도시하고 있으며, 도 5c 및 도 5d는 수신측에서 채널 환경이 열악해져 프레임 오류가 발생됨을 도시하고 있다. 그리고 도 6a에서 도 6c는 상기 도 5c 및 도 5d와 같이 설정 수 이상의 프레임 오류가 발생되는 경우에 전송율을 낮춰 신호를 송신함을 도시하고 있다.

상기 도 5a에서 도 5c를 참조하면, 상기 도 5a는 송신측에서 전송되는 음성신호로써, 20msec 길이 프레임들이 연속적으로 전송된다. 상기 도 5a와 같은 송신신호는 RF신호로 전송하기 위하여 도 5b와 같이 디지털 코딩된다. 상기 도 5b와 같은 송신신호는 캐리어에 실려 공중에 전파되며, 이때 무선 채널 환경에서 페이딩(fading) 등으로 인하여 오류가 발생될 수 있다. 이런 경우 상기 도 5b와 같은 송신되는 프레임 데이터는 수신측에서 도 5c와 같이 배드 프레임(bad frame)들이 연속적으로 발생할 수 있다. 이런 경우 상기 베드 프레임들은 복호를 하지 않게 되므로, 수신 측에서는 도 5d와 같이 통화음의 일시적인 단절 현상이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 상기 도 5d와 같이 설정된 프레임 수 이상으로 연속적인 프레임 오류가 발생되면, 도 6a와 같이 송신신호의 전송율을 1/2 전송율로 조정하고, 송신신호를 이에 따라 재구성하여 전송한다. 이때 상기 전송율이 조정된 신호의 송신전력을 풀레이트(Full rate) 전송율과 같은 송신전력으로 전송한다. 상기와 같이 송신신호를 전송하는 경우, 전송율은 1/2로 감소되었지만 송신전력은 상대적으로 증가하게 되어 프레임 오류 발생확률이 낮아지게 되며, 이로인해 수신기에서는 도 6b와 같이 소정 개수의 프레임 오류(도 6b에서는 1개의 배드 프레임이 발생한 것으로 가정하고 있음)가 발생된 후 정상적인 프레임들이 수신되게 된다. 따라서 최종적으로 수신측의 사용자가 듣게 되는 음성신호는 도 6c와 같이 음성신호가 약간 왜곡되기는 하지만 통화음 끊김 현상이 줄어들게 되는 것이다.

상기 도 2에서 제어부121은 단말기의 전반적인 통신 동작을 제어한다. 여기서는 상기 제어부121이 상기 프레임 오류에 따라 전송율을 제어하는 기능을 중심으로 살펴본다. 도 3은 상기 제어부121에 의해 단말기가 프레임 오류를 검사하여 전송율을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 211단계에서 상기 CRC검출기119로부터 출력되는 CRC 판정신호를 수신한다. 이때 상기 CRC 판정신호는 참(true) 아니면 거짓(false)신호로 수신된다. 그러면 상기 제어부121은 212단계에서 상기 CRC 판정신호를 검사하여 프레임 오류의 발생 여부를 판단한다. 이때 상기 CRC판정신호가 참(true)신호이면, 215단계로 진행하여 이전 프레임까지 누적 저장한 연속적인 프레임 오류의 누적 값을 초기화하고, 217단계에서 송신기123을 제어하여 송신신호를 전송한다.이때 상기 송신기를 통해 전송되는 신호는 정상적인 전송율(full rate) 및 정상 송신전력으로 전송된다.

그러나 상기 213단계에서 CRC 판정신호가 거짓(false)신호이면, 상기 제어부121은 현재 수신되는 프레임에 오류가 발생된 것으로 판단하고 219단계로 진행하여 프레임 오류 횟수를 누적 저장한다. 이때 상기 프레임 오류횟수를 저장하는 버퍼는 제어부121의 내부에 위치될 수 있으며, 상기 버퍼는 카운터로 구성할 수 있다. 상기 프레임 오류 발생 횟수를 누적하여 저장한 후, 221단계에서 상기 제어부121은 상기 버퍼에 저장된 프레임의 연속적인 오류 횟수가 설정 값 N을 초과하는가 검사한다. 즉, 제어부121은 221단계에서 N 프레임 이상 연속적인 프레임 오류가 발생되었는가 검사한다. 여기서 상기 N은 12이라고 가정한다. 이때 상기 연속적인 프레임 오류가 12회 보다 작으면 상기 제어부121은 217단계로 진행하여 정상적으로 송신신호를 전송한다. 그러나 상기 221단계에서 12회 이상 발생된 것으로 판단되면, 상기 제어부121은 223단계로 진행하여 상기 송신기123을 제어하여 전송율을 낮춘다.

또한 기지국에서는 위와 유사한 방법을 사용할 수도 있고 이레이져 비트를 이용하는 다른 방법을 사용할 수도 있다. 단말기에서 수신된 20msec 프레임에 오류가 발생했는지 아닌지를 판단한 후 이를 기지국에 알리는데 이 비트가 이레이져 비트이다. 이레이져 비트를 사용하는 경우 기지국 측에서는 송신된 프레임을 단말기가 정상적으로 수신했는지를 쉽게 알 수 있다. 따라서 이레이져 비트를 사용하는 경우 수신된 신호로부터 전송된 신호의 에러여부를 측정하는 CRC를 사용하는 방법보다 더 정확하게 전송율을 조정할 수 있게 된다. 이레이져 비트를 사용하는 경우의 흐름도 역시 CRC를 사용하는 방법과 유사하다.

한편 상기와 같이 전송율을 낮춘 상태에서 통신 환경이 양호하게 바뀌면, 상기 전송율을 다시 정상 전송율(full rate)로 환원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 상기 기지국에서 상기 정상 전송율로 전송되는 프레임 데이터를 수신하여 CRC 오류를 검사한다. 이때 특정 개수의 프레임에 상기 CRC 오류가 검출되지 않으면 전송율을 정상적인 전송율로 환원시켜 통신 기능을 수행한다. 213 단계와 214 단계를 통하여 현재 전송율이 조정된 상태이고 이때 낮아진 전송율의 프레임이 M개 연속 CRC OK가 발생하면 215와 같이 오류 누적값을 초기화 한 후 정상전송을 한다. 또 다른 방법으로는, CRC를 대신하여 이레이져 비트를 사용하여 정상적인 전송율로 환원시킬 수 있다.

도 4는 상기 기지국에서 단말기의 통신 환경에 따라 전송율을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국은 251단계에서 이레이져 비트를 수신한 후, 252단계에서 이레이져 비트의 상태를 검사한다. 이때 상기 이레이져 비트가 세트(true) 상태이면, 258단계에서 이레이져비트가 세트된 횟수를 누적하고, 259단계에서 상기 이레이져비트가 세트된 횟수가 N 프레임 연속으로 발생되었는가 검사한다. 이때 상기 이레이져비트의 세트횟수가 N 프레임 이하이면 257단계로 진행하여 정상적인 전송율 및 송신전력으로 신호를 전송하며, N 프레임을 초과하면 260단계로 진행하여 전송율을 낮춘 상태에서 정상적인 송신전력으로 신호를 송신한다. 그리고 전송율 조정 상태임 세트한다. 이때 상기 260단계에서 조정되는 전송율은 1/2로 낮춰진 전송율이 될 수 있다.

그리고 상기 252단계에서 이레이져 비트가 리세트 상태이면 253단계에서 현재 전송율 조정상태인가 검사하며, 아니면 257단계에서 현재의 전송율로 신호를 송신한다. 이때의 송신전력은 정상적인 전력(full rate power)로 전송한다. 그러나 상기 253단계에서 전송율 조정 상태이면 254단계에서 상기 이레이져 비트의 리세트 횟수가 M 프레임 연속적으로 발생하였는가 검사하며, 상기 이레이져 비트의 리세트 횟수가 M 프레임 이하로 발생된 경우이면 256단계에서 상기 이레이져 비트의 리세트 횟수를 누적하여 저장하고 260단계에서 조정된 전송율로 전송한다. 그러나 상기 214단계에서 이레이져 비트의 리세트 횟수가 M회 이상 연속적으로 수신된 경우이면 255단계에서 이레이져비트의 누적 횟수를 초기화하고 257단계로 진행하여 정상적인 전송율(full rate) 및 전력으로 송신신호를 전송한다.

상술한 바와 같이 약전계 및 지하지역에서 종종 발생하던 통화음 끊김이 적어지므로, 이동통신 단말의 통화품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 이동통신 시스템의 단말기의 통신 방법에 있어서,

   수신되는 RF신호를 복조 및 복호하는 과정과,

   상기 복호된 신호에서 씨알씨 비트들을 검출하여 프레임 오류 여부를 검사하는 과정과,

   상기 검사과정에서 상기 프레임 오류가 연속적으로 소정 회수 발생시 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 단말기의 통신방법.
2. 제1항에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 낮춰진 전송율은 정상 전송율의 1/2 전송율이며, 송신전력은 정상 전송율에서의 전력을 유지함을 특징으로 하는 단말기의 통신방법.
3. 수신된 프레임의 오류가 발생될 시 이레이져 비트를 전송하는 단말기들과 통신하는 이동통신 시스템의 기지국의 통신 방법에 있어서,

   수신되는 RF신호를 복조 및 복호하는 과정과,

   상기 복호된 신호에서 이레이져비트를 검사하는 과정과,

   상기 검사과정에서 상기 이레이져 비트가 세트된 상태이면 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 단말기의 통신방법.
4. 제3항에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 낮춰진 전송율은 정상 전송율의 1/2 전송율이며, 송신전력은 정상 전송율에서의 전력을 유지함을 특징으로 하는 단말기의 통신방법.
5. 이동통신 시스템의 기지국과 단말기 간의 통신 방법에 있어서,

   기지국이 송신신호를 변조 및 부호화하여 RF신호로 송신하는 과정과,

   상기 단말기가 상기 RF신호를 수신하여 복조 및 복호하며, 상기 복호된 신호에서 씨알씨 비트들을 검출하여 프레임 오류 여부를 검사하고, 상기 프레임 오류가 연속적으로 소정 회수 발생시 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 동시에 이레이져비트를 세트시켜 전송하는 과정과,

   상기 기지국이 수신되는 RF신호를 복조 및 복호하며, 상기 복호된 신호에서 이레이져비트를 검사한 후, 상기 이레이져 비트가 세트된 상태이면 송신되는 신호의 전송율을 낮춰 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 기지국과 단말기 간의 통신방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 낮춰진 전송율은 정상 전송율의 1/2 전송율이며, 송신전력은 정상 전송율에서의 전력을 유지함을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 기지국과 단말기 간의 통신방법.