KR20040013604A - 이동 통신 시스템에 있어 셀 식별자 코드 할당 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템에 있어 셀 식별자 코드 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 있어 핸드오버 방법에 관한 것으로, 특히 SSDT 수행시 셀 식별자 코드(Cell ID)를 할당하는 방법에 관한 것이다. 상기 본 발명은 SSDT 수행시 셀 식별자 코드에 대한 오류가 발생하였을 경우 상기 셀 식별자 코드의 오류를 정정할 수 있는 최적의 셀 식별자에 포함되는 셀의 개수에 따라 상기 본 발명에서 제안한 셀 식별자 코드와 기존의 셀 식별자 코드를 선택하여 할당하는 방법을 제안한다.

Description

이동 통신 시스템에 있어 셀 식별자 코드 할당 방법{METHOD FOR CELL ID CODE ASSIGNATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 비동기 이동통신 시스템에서 셀(기지국)을 식별하기 위한 셀 식별자 코드를 할당하는 방법에 관한 것이다.
이동단말(User Element: UE)이 핸드오버 지역에 들어갔을 경우, 상기 이동단말은 서비스 기지국(Node B)이외에 주변 기지국과 핸드오버 절차를 수행하게 된다. 상기 핸드오버 절차를 수행하는 경우, 상기 이동단말은 주변 기지국들로부터 전송되는 신호들을 수신하게 되며, 이때 주변 기지국들로부터 수신하는 신호들과 현재 수신하고 있는 기지국의 신호간에 상호 간섭이 발생하게 된다. 상기 이러한 간섭으로 인하여 시스템의 성능저하를 초래하게 된다.
위의 두 가지 문제점을 해결하기 위하여, 3GPP(Third Generation Partnership Project)에서는 핸드오버 수행시 기지국 선택 송신 방식(Site Selection Diversity Transmit :이하 SSDT라 한다.)을 사용한다. 이는 이동단말이 신호의 수신 성능이 가장 좋다고 판단되는 기지국을 선택한 후, 이를 상기 핸드오버에 참여하고 있는 기지국들에게 알려준다. 이후 상기 이동단말은 상기 선택된 기지국으로부터만 데이터를 수신하고 다른 기지국들은 상기 단말기에 데이터 전송을 중단하는 방식이다. 따라서, 상기 이동단말은 하나의 기지국으로부터 신호를 수신하기 때문에 간섭이 줄어드는 장점이 있고, 또한 신호의 수신 상태가 양호한 기지국을 단말기가 미리 선택함으로써 핸드오버에 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
이하 도 1내지 도 4를 이용하여 일반적인 SSDT의 수행절차를 설명한다. 이에 앞서 핸드오버(Handover) 과정을 설명한다. 기지국과 이동단말이 통신 중인 상태에서 무선망 제어기(Radio Network Controller: RNC)에서 상기 이동단말에게 주변 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기 측정을 요구한다. 이에 따라 상기 이동단말은 상기 주변 기지국으로부터 수신되는 신호의 측정을 수행하고 그 결과를 상기 무선망 제어기에 보고한다. 이후, 상기 이동단말의 보고를 바탕으로 상기 무선망 제어기는 소프트 핸드오버를 수행하며, 또한 상기 SSDT를 수행해야 할 지를 판단한다.
상기 도 3은 SSDT가 지원되는 이동단말의 경우에는 SSDT에 관련된 일련의 과정들이 수행하고, 상기 SSDT가 지원되지 않는 이동단말의 경우에는 상기 일련의 과정이 수행되지 않음을 보여주고 있다. 이하 도 4를 중심으로 상기 SSDT가 지원되는 이동단말에서 상기 일련의 과정들이 수행되는 과정을 설명한다.
SSDT 수행절차의 400단계에서 이동단말은 무선망 제어기로 상기 이동단말이 SSDT가 지원된다는 정보를 전송한다. 상기 정보를 수신한 상기 무선망 제어기는 액티브 셋(Active Set)에 존재하는 기지국으로 SSDT에 관련된 정보들을 전송할 것을 요구한다. SSDT 수행절차의 405단계에서 상기 기지국은 상기 무선망 제어기의 요구에 응답하여 상기 SSDT 관련 정보들을 전송한다. 상기 SSDT 관련 정보들에는 SSDT 셀 식별자 코드의 길이와 S 필드의 길이 등이 포함된다. 상기 셀 식별자 코드의 길이와 S 필드의 길이에 대해서는 하기에서 자세히 설명한다.
SSDT 수행절차의 410단계에서 상기 무선망 제어기는 상기 기지국에 SSDT를 시작하며 엑티브 셋에 선택되었음을 알려준다. SSDT 수행절차의 415단계에서 상기 무선망 제어기는 상기에서 수신한 엑티브 셋에 존재하는 기지국들의 SSDT에 관련된 정보들을 상기 이동단말에 전송한다. SSDT 수행절차의 420단계에서 상기 이동단말은 상기 기지국에서 전송된 파일럿 채널(Pilot Channel:PCH)의 신호를 수신하여 가장 높은 전력값을 가지는 기지국의 선택한다. 상기 선택된 기지국을 주요한(Primary) 기지국이라 하고 선택되지 않은 기지국을 주요하지 않은(Non-Primary)기지국이라 한다. 상기 이동단말은 역방향(Up link) 지정제어채널(Dedicated Physical Control Channel: DPCCH)의 피드백 식별자(Feed Back Indicator:이하 FBI라 한다.)필드(Field)를 통해 상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드를 상기 엑티브 셋에 존재하는 모든 기지국들로 전송한다.
도 1과 도 2는 상기 역방향 DPCCH의 구조와 FBI 필드의 구조를 나타낸 도면이다. 상기 도 1에서 보인 바와 같이 상기 역방향 DPCCH의 프레임은 15개의 슬롯들로 구성되어 있고, 상기 각 슬롯은 PILOT, TFCI(Transport Format Combination Indicator), FBI 그리고 TPC(Transmit Power Control)의 4개의 필드로 구성되어진다. 도 2는 상기 FBI 필드를 보인 것으로서, 상기 FBI필드는 0, 1, 2비트를 가지는 S필드와 0과 1비트만을 가지는 D필드로 구성되어 있다. 상기 셀 식별자 코드는 상기 FBI필드 중 S필드에 실어보낸다.
SSDT 수행절차의 425단계에서 상기 기지국들은 상기 420단계에서 전송된 주요한 기지국의 셀 식별자 코드를 수신하여 자신의 셀 식별자 코드와 비교한다. 상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드와 자신의 셀 식별자 코드가 동일하면 상기 기지국은 순방향(Down link) DPDCH을 통해 데이터를 전송한다. 그러나 상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드와 자신의 셀 식별자 코드가 동일하지 않으면 상기 기지국은 순방향 DPDCH을 통한 데이터 전송을 중단한다. 이와 같은 과정으로 소프트 핸드오버에서 다중 전송에 의해 야기되는 간섭(Interference)을 줄일 수가 있다. SSDT 수행절차의 430단계에서는 상기 420단계와 425단계를 반복적으로 수행한다. 즉, 상기 이동단말은 상기 엑티브 셋에 존재하는 기지국들의 파일럿 채널 신호를 측정하여 가장 높은 전력을 가지는 기지국의 셀 식별자 코드를 일정한 주기를 가지고 반복해서 상기 기지국들에게 전송한다. 또한 상기 기지국들은 전송된 셀 식별자 코드를 분석하여 순방향 DPCCH을 통해 데이터를 전송할 것인지를 판단한다. 상기 이동단말이 핸드오버 지역에서 벗어나게 될 때, SSDT 수행절차의 435단계에서 상기 무선망 제어기는 SSDT 해제 신호를 상기 이동단말에 전송하며, 상기 전송 신호에 의해 상기 SSDT 수행이 종료된다.
상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드는 상기에서 설명한 것과 같이 역방향 지정제어채널의 여러 필드(Field) 중 FBI필드를 통해 엑티브 셋에 속해 있는 여러 기지국들에게 주기적으로 전달된다. 표준에서는 사용 가능한 FBI의 비트 수에 따라 크게 2가지 종류의 셀 식별자 코드를 제시하고 있다. 즉, FBI는 하나의 슬롯에 1비트 또는 2비트가 전송되는데 FBI가 1비트인 경우는 한 프레임당 15비트가 전송되고, 상기 FBI가 2비트인 경우는 한 프레임당 30비트가 전송된다. 또한 상기 각 셀 식별자 코드에는 셀 식별자 코드의 비트의 수에 따라 short, medium, long의 3가지 형태의 셀 식별자 코드가 있다. 그리고 상기 각 셀 식별자 코드 에 대해 다시 각각 8가지 코드가 있다. 표 1과 표 2는 각각의 상기 FBI의 비트 수에 따른 셀 식별자 코드를 나타내고 있다. 상기 표 1은 1비트 FBI에 대한 셀 식별자 코드를 나타내고 있고. 상기 표 2는 2비트 FBI에 대한 셀 식별자 코드를 나타내고 있다.
식별자 라벨 식별자 코드
long medium short
a 000000000000000 (0)0000000 00000
b 101010101010101 (0)1010101 01001
c 011001100110011 (0)0110011 11011
d 110011001100110 (0)0011001 10010
e 000111100001111 (0)0001111 00111
f 101101001011010 (0)1011010 01110
g 011110000111100 (0)0111100 11100
h 110100101101001 (0)1101001 10101
식별자 라벨 식별자 코드
long medium short
a (0)0000000(0)0000000 (0)000(0)000 000000
b (0)0000000(1)1111111 (0)000(1)111 000111
c (0)1010101(0)1010101 (0)101(0)101 101101
d (0)1010101(1)0101010 (0)101(1)010 101010
e (0)0110011(0)0110011 (0)011(0)011 011011
f (0)0110011(1)1001100 (0)011(1)100 011100
g (0)1100110(0)1100110 (0)110(0)110 110110
h (0)1100110(1)0011001 (0)110(1)001 110001
상기에서 보인 바와 1비트 FBI에 할당되는 셀 식별자 코드는 최소 5비트에서 최대 15비트까지 존재하고, 2비트 FBI에 할당되는 상기 셀 식별자 코드는 최소 3비트에서 최대 8비트까지 존재한다. 상기 SSDT에서 가장 중요한 문제 중의 하나가 바로 상기 이동단말에서 얼마나 자주 주요한 기지국의 셀 식별자 코드를 업데이트(Update)하여 올려 주느냐 하는 것이며, 이에 따라 상기 SSDT 전체 성능이 좌우된다. 표 3은 상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드 업데이트 주기를 나타내고 있다.
코드 길이 SSDT를 위해 할당된 슬롯당 FBI 비트 수
1 2
long 프레임당 1회 업데이트 프레임당 2회 업데이트
medium 프레임당 2회 업데이트 프레임당 4회 업데이트
short 프레임당 3회 업데이트 프레임당 5회 업데이트
상기 주요한 기지국의 셀 식별자 코드를 부호화(Coding)하여 상기 이동단말에서 상기 기지국으로 전송하고, 상기 기지국에서 상기 이동단말에서 전송된 상기 부호화된 셀 식별자 코드를 복호화(Decoding)하면서 오류가 발생할 경우가 생길 수 있다. 만약, 상기 복호화 오류가 발생하면 해당 기지국은 상기 이동단말이 주요한 기지국으로 선택하였음에도 불구하고 주요하지 않은 기지국으로 판단하여 데이터 송신을 중단하게 된다. 또한, 이 때 주요하지 않은 기지국으로 선택된 주변의 기지국들도 데이터 송신을 중단하는 결과를 가져오므로 상기 데이터의 전송이 중단된다.
따라서 어떤 셀 식별자 코드 길이를 할당하느냐에 따라 SSDT 전체 성능을 좌우하게 된다. short코드로 셀 식별자 코드를 올리게 되면 프레임당 업데이트 횟수가 많아져 이러한 오류 발생 확률이 줄어들게 된다. 그러나 오류가 발생하였을 경우 오류 정정 능력이 현저히 작아지게 된다. 또한 long코드로 셀 식별자 코드를 올리게 되면 오류가 발생하였을 경우 복원 능력이 뛰어나지만 프레임당 업데이트횟수가 작아서 오류 발생 확률이 높아지게 된다. 따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 적절한 코드 길이를 갖는 새로운 셀 식별자 코드가 필요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 프레임당 업데이트를 주기를 높여 오류 발생 확률을 줄이는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 오류가 발생하였을 경우 오류 정정 능력을 현저히 높이는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 엑티브 셋의 크기에 따라 최소 해밍거리가 최대가 되는 최적의 SSDT 셀 식별 코드를 만들고, 이를 상향 링크채널을 통해 전송하는 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일정한 비트 크기와 업데이트 주기를 가지는 셀 식별자 코드를 제안하며, 또한 엑티브 셋의 셀 개수가 일정한 개수 이하일 경우에만 본 발명에서 제안하는 셀 식별자 코드를 사용하게 함으로서 최소 해밍거리의 값이 최대가 되는 방법을 제안한다.
도 1은 일반적인 역방향 지정제어채널의 프레임 구조를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 FBI 필드의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 일반적인 SSDT의 수행절차를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 SSDT의 수행절차를 이동단말, 기지국, 무선망 제어기로 구분하여 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 식별자 코드를 선택하는 과정을 나타낸 도면
도 6은 본 발명에서 제시한 셀 식별자 코드를 사용한 결과를 나타낸 도면.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 SSDT의 셀 식별자 코드 생성에 대해 도 5와 표 4를 참조하여 설명한다.
상기 도 5는 엑티브 셋의 셀 개수에 따른 셀 식별자 코드 적용 방법을 제안하고 있다. 도 5의 500단계는 호 이벤트 발생여부를 파악한다. 상기 500단계에서 호 이벤트가 발생하면 505단계로 이동하고, 상기 호 이벤트가 발생하지 않으면 다음 처음 단계로 이동한다. 도 5의 505단계는 상기 엑티브 셋의 셀 개수를 파악한다. 본 발명에서는 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀의 개수가 4개까지인 경우에만 본 발명에서 제안한 코드를 사용하도록 하고 있다. 따라서 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀의 개수가 4개 이하이면 본 발명이 적용되는 코드인 510단계로 이동하고, 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀의 개수가 4개를 초과하면 종래의 셀 식별자 코드가 적용되는 515단계로 이동한다. 도 5의 510단계에서는 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀들에 상기 본 발명이 제안한 셀 식별자 코드를 부여하며, 상기 515단계에서는 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀들에 상기 종래의 셀 식별자 코드를 부여한다. 상기 510단계와 상기 515단계에서 상기 엑티브 셋에 포함되는 셀들에 셀 식별자 코드를 부여한 뒤 520 단계로 이동하여 종료한다.
또한 일반적으로 핸드오버 시 상기 액티브 셋에는 대략 3개의 기지국이 그룹핑 되어지므로 기존의 셀 식별자 코드가 적용될 가능성은 배제된다. 이와 같이 상기 액티브 셋의 기지국 개수를 4개로 제한함으로서 해밍 거리(Hamming distance)가 높아지는 결과를 가져와 상기에서 본 바와 같이 오류 발생 시 뛰어난 오류 정정 능력을 보인다.
표 4는 본 발명이 제안하고 있는 1 비트 FBI에 대한 셀 식별자 코드를 나타내고 있다. 상기 본 발명에서 제안하고 있는 셀 식별자 코드는 뛰어난 오류 정정 능력을 가지고 있으므로 long, medium코드를 사용하지 않고 언제나 short코드를 사용한다. 상기처럼 short코드를 사용함으로서 프레임당 업데이트 주기는 3회가 된다. 또한 상기에서 언급한 바와 같이 뛰어난 오류 정정 능력을 위해 해밍거리가 3인 코드를 제안한다. 즉, 해밍 거리는 채널 부호의 오류를 검출하고 정정할 수 있는 능력의 척도가 된다. 상기 도 5에서 설명한 것과 상기 엑티브 셋의 기지국의 개수가 4개 이하일 경우에만 상기 표 4의 셀 식별자 코드가 선택되어진다.
식별자 라벨 식별자 코드 업데이트 주기
a 00000 프레임당 3회 업데이트
b 00111
c 11100
d 11011
상기 표 4에서 보인 바와 같이 상기 셀 식별자 코드의 해밍거리는 상기에서 밝힌 바와 같이 3임을 알 수가 있다. 일반적으로 최소 해밍거리를 dmin라 하면, dmin-1비트까지 오류 검출이 가능하고, (dmin-1)/2 비트까지 오류 정정이 가능하다. 따라서 기존의 short코드를 셀 식별자 코드로 사용할 경우 최소 해밍 거리가 2가 되므로, 1비트의 오류 검출과 0비트의 오류 정정 기능이 있다. 그러나 본 발명이 제안한 셀 식별자 코드를 사용할 경우 2비트의 오류 검출 기능과 1비트의 오류 정정 기능을 가짐을 알 수 있다. 이하 표 5는 상기에서 제안한 셀 식별자 코드에 대한 해밍 거리를 보이고 있다.
해밍 거리 최소 해밍거리
a ↔ b 3 3
b ↔ c 4
c ↔ d 3
a ↔ c 3
b ↔ d 3
a ↔ d 4
상기 표 5에서 보이고 있는 것처럼, 본 발명에서 제안하고 있는 셀 식별자 코드간의 해밍거리는 3또는 4임을 알 수 있다. 따라서 최소 해밍거리는 3이 된다. 상기 엑티브 셋의 기지국의 개수가 3개 또는 4개 일 경우에는 본 발명에서 제안하고 있는 셀 식별자 코드를 상기 각 기지국에 하나씩 할당하면 된다. 그러나 상기 엑티브 셋의 기지국의 개수가 2개일 경우에는 최소 해밍거리가 최대가 되는 상기 00000,11011코드가 할당되거나, 또는 상기 00111,11100코드가 할당된다. 따라서 상기 엑티브 셋의 기지국의 개수가 2개일 경우에는 최소 해밍거리가 4가 된다.
또한 비슷한 최소 해밍 거리를 갖는 medium코드에 비하여 셀 식별자 코드 업데이트 주기가 프레임당 1회가 더 많으므로 에러를 줄일 수가 있다.
도 6 은 일반적인 1비트 FBI의 short, medium코드의 셀 식별자 코드와 본 발명에서 제안하는 셀 식별자 코드의 수신 오류 확률을 보이고 있다. 같은 셀 식별자 코드 비트를 갖는 short코드에 비해 본 발명에서 제안한 셀 식별자 코드가 약 18% 이상의 성능이 개선되었음을 알 수 있다.
표 6은 본 발명에서 제안한 셀 식별자 코드와 일반적인 1비트 FBI의 셀 식별자 코드의 수신 오류 확률과 프레임당 업데이트 주기를 보이고 있다.
short medium 본 발명이 제안한셀 식별자 코드
수신 오류 확률 0.01 0.003 0.0018
프레임당 업데이트 주기 3 2 3
상술한 바와 같이 본 발명은 같은 셀 식별자 코드 길이를 갖는 코드에 비해 해밍 거리가 큰 코드를 사용함으로서 오류 정정 확률을 높일 수 있고, 또한 비슷한 오류 정정 확률을 갖는 코드에 비해 업데이트 주기가 빨라 성능이 개선된다. 즉,오류 정정 확률과 업데이트 주기를 높임으로서 셀 식별자 코드 수신 에러 확률이 현저하게 줄어든다.

Claims (11)

  1. 소정 개수보다 많은 기지국들에 대응하여 최적의 셀 식별자 코드들을 관리하는 제 1테이블과, 상기 소정 개수이하의 기지국들에 대응하여 최적의 셀 식별자 코드들을 관리하는 제 2테이블을 가지는 무선망 제어기에서, 기지국들의 개수에 따라 상기 각 기지국들에게 셀 식별자 코드를 할당하는 방법에 있어서,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들의 개수와 상기 소정 개수와 비교하는 과정과,
    상기 기지국들의 개수가 소정 개수를 초과하면, 상기 제 1테이블에서 관리하는 셀 식별자코드들을 상기 기지국들 각각에 대해 중첩되지 않도록 할당하는 과정과,
    상기 기지국들의 개수가 상기 소정 개수 이하이면, 상기 제 2테이블에서 관리하는 셀 식별자코드들을 상기 기지국들 각각에 대해 중첩되지 않도록 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2테이블의 프레임당 업데이트 주기는 3임을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2테이블은,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들 각각에 최소 해밍 거리가 3인 셀 식별자 코드들을 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 개수는 4임을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 2테이블은
    최소 해밍거리가 3 이상인 셀 식별자 코드들을 가짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들의 개수가 2인 경우 상기 기지국 각각에 최소 헤밍거리가 4인 셀 식별자 코드들을 중첩되지 않도록 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들의 개수가 2인 경우 상기 기지국 각각에 최소 해밍거리가 4인 셀 식별자 코드들을 중첩되지 않도록 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 이동통신 시스템의 무선망 제어기에서 엑티브 셋을 구성하는 기지국 각각에 대해 셀 식별자 코드를 할당하는 방법에 있어서,
    상기 기지국들의 개수가 4개 이하인지를 판단하는 과정과,
    상기 기지국들의 개수가 4개 이하이면, 최소 해밍거리가 3 이상인 셀 식별자 코드들을 중첩되지 않도록 상기 기지국들 각각에 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 셀 식별자 코드들은,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들 각각에 최소 해밍 거리가 3인 셀 식별자 코드들을 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들의 개수가 2인 경우 상기 기지국 각각에 최소 해밍거리가 4인 셀 식별자 코드들을 중첩되지 않도록 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 엑티브 셋에 포함되는 기지국들의 개수가 2인 경우 상기 기지국 각각에 최소 해밍거리가 4인 셀 식별자 코드들을 중첩되지 않도록 할당함을 특징으로 하는 상기 방법.
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