KR20040025196A - Ｗｃｄｍａ 시스템에서 통화품질 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Ｗｃｄｍａ 시스템에서 통화품질 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

WCDMA 시스템에서 기지국과 무선 단말기 간의 실제 손실량 및 간섭량을 고려한 통화품질 측정 장치 및 방법을 제시한다.
통화품질을 측정하기 위한 장치는 측정 대상 무선 단말기의 위치 정보를 수신하기 위한 GPS 수신기, 무선 단말기 수신신호 코드 전력, 기지국 송신출력, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출하기 위한 무선환경 인자 분석부 및 무선환경 인자 분석부로부터 추출된 무선환경 인자로부터 측정 대상 무선 단말기와 기지국 간의 신호처리 성능을 측정하기 위한 통화품질 판별부를 구비한다.
이와 같은 통화품질 측정 장치에 의하면 통화품질에 직접적인 영향을 미치는 요소를 고려하여 무선 구간의 통화품질을 측정함으로써 신호처리 불량의 원인을 정확하게 파악할 수 있다.

Description

ＷＣＤＭＡ 시스템에서 통화품질 측정 장치 및 방법 {Apparatus and Method for Diagnosis of Call Quality in WCDMA System}
본 발명은 무선 통신망의 성능 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WCDMA 시스템에서 기지국과 무선 단말기 간의 실제 손실량 및 간섭량을 고려한 통화품질 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 무선 통신 서비스를 제공하는 구역을 셀 단위로 세분하고 세분화된 각 셀마다 무선 통신 서비스를 담당하는 기지국을 설치함으로써, 기지국이 속한 셀 영역에 진입해 있는 각 무선 단말기에 무선 통신 관련 서비스를 제공하는 시스템을 의미한다. 이러한 무선통신 시스템에서 바람직한 서비스 품질의 유지를 위해 기지국과 무선 단말기 간의 통화품질을 측정해야 할 필요가 있으며, 이를 통해 무선 통신망의 통화 환경을 최적화할 수 있게 된다.
종래에는 기지국과 무선 단말기간 통화품질을 측정하기 위하여, 신호처리 과정 및 단말기에서 송수신되는 신호측정만으로 통화품질을 분석하여 무선망의 최적화를 수행하였다. 단말기에서 송수신되는 신호특성에는 무선 단말기 수신전력(Rx Power), 무선 단말기에 수신되는 신호 중 파일럿 채널신호의 비(Ec/Io), 무선 단말기 송신 전력(Tx Power), 단말기 송신 감도 조절값(Tx adjust) 등이 포함된다.
그러나, WCDMA 시스템에서 통화품질에 직접적인 영량을 미치는 요소는 이에 한정되지 않고, 다운링크 측면에서는 기지국과 무선 단말기 사이의 거리, 지형, 건물 등에 따른 전파의 경로손실(Pathloss)도 포함되며, 업링크 측면에서는 기지국의수신 간섭량이 더 고려되어야 한다.
그런데, 종래의 무선통신시스템 및 통화품질 측정장치에서는 이러한 요소들을 고려하고 있지 않기 때문에 효율적으로 무선망을 최적화하는 데 한계가 있고, 이에 따라 무선통신 가입자에게 우수한 품질의 서비스를 제공할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, WCDMA 시스템에서 추가되는 무선환경 인자를 고려하여 기지국과 무선 단말기간 통화품질을 측정하여 무선통신 시스템을 최적화할 수 있는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 통화품질 측정 장치의 적용예를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시한 통화품질 측정 장치의 상세 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 통화품질 측정 장치에서 기지국과 무선 단말기간 경로손실 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 본 발명에 의한 신호처리 불량원인 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 5a 내지 5c는 본 발명에 의한 통화품질 측정 결과를 나타내는 그래프의 예시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 무선 단말기20 : 기지국
30 : 무선통신 시스템40 : GPS 안테나
50 : 무선망 관리 시스템500 : 셀 데이터베이스
402 : GPS 수신기404 : 무선환경 인자 분석부
406 : 통화품질 판별부408 : 디스플레이부
410 : 제어부
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 무선 단말기 및 무선통신 시스템 간에 접속되어, 상기 무선 단말기가 존재하는 셀의 기지국과 상기 무선 단말기 간의 통화품질을 측정하기 위한 장치로서, 상기 측정 대상 무선 단말기의 위치 정보를 수신하기 위한 GPS 수신기; 무선 단말기 수신신호 코드 전력, 기지국 송신출력, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출하기 위한 무선환경 인자 분석부; 및 상기 무선환경 인자 분석부로부터 추출된 무선환경 인자로부터 상기 측정 대상 무선 단말기와 기지국 간의 신호처리 성능을 측정하기 위한 통화품질 판별부;를 구비한다.
또한, 본 발명은 무선 단말기 및 무선통신 시스템 간에 접속되어, 상기 무선단말기가 존재하는 셀의 기지국과 상기 무선 단말기 간의 통화품질 측정 방법으로서, 상기 무선 단말기로부터 파일럿 채널 정보 및 방송 채널 정보를 수신하는 단계; 상기 파일럿 채널 정보 및 방송 채널 정보로부터 기지국 송신출력, 경로손실, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출하는 단계; 상기 기지국 송신출력의 변동폭이 제1 기준값 이상인 경우 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 기지국 신호증폭기의 순간 불량에 의해 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계; 상기 업링크 간섭량이 제2 기준값 이상이거나 업링크 간섭의 변동폭이 제3 기준값 이상인 경우 외부중계기 또는 잡음 유입에 의해 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계; 및 상기 경로손실 변동폭이 제4 기준값 이상인 경우 통신 음영지역에 의해 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 통화품질 측정 장치의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 것과 같이, 본 발명의 통화품질 측정 장치(40)는 GPS(Global Positioning System) 안테나(400)를 이용하여 무선 단말기(10)의 위치를 확인하고, 무선 단말기(10)와 접속되어 무선 단말기(10)와 기지국(20) 간에 송수신되는 신호로부터 통화품질을 측정한다. 아울러, 통화품질 측정 장치(40)는 무선망 관리 시스템(50)과 접속되어, 무선망 관리 시스템(50)으로부터 해당 무선 단말기(10)가 속해 있는 기지국의 형상정보를 전송받아 기지국(20)과 무선 단말기(10) 간의 신호 송수신 도중 발생하는 이득 및 손실을 정확하게 측정할 수 있다. 무선망 관리 시스템(50)은 무선통신 시스템(30) 내에 포함되는 것이 일반적이다.
한편, 무선 단말기(10)는 기지국(20)을 통해 무선통신 시스템(30)에서 제공하는 서비스를 이용할 수 있고, 무선망 관리 시스템(50)은 무선통신 시스템(30)과 접속되어 무선통신 시스템(30)에 속해 있는 각 기지국의 형상정보를 수신하여 셀 데이터베이스(500)에 저장한다. 셀 데이터베이스(500)에는 예를 들어, 안테나의 패턴 등에 따른 공중선 이득, 급전선의 종류 및 길이에 따른 급전선 손실 등과 같은 기지국 관련 정보가 저장된다.
통화품질 측정 장치(40)는 무선 단말기(10)와 기지국(20) 간에 송수신되는 신호 뿐만 아니라, 셀 데이터베이스(500)로부터 해당 기지국과 관련된 형상정보를 참조하여 실제 경로손실 등을 추출함으로써, 무선통신 시스템에서 양호한 통화품질을 유지하면서 송수신이 가능한 구역 즉, 기지국별 커버리지(coverage)를 파악할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 통화품질 측정 장치의 상세 구성도이다.
본 발명의 통화품질 측정 장치(40)는 GPS 수신기(402), 무선환경 인자 분석부(404), 통화품질 판별부(406), 디스플레이부(408) 및 제어부(410)를 구비한다.
GPS 수신기(402)는 GPS 안테나(400)를 통해 GPS 위성(도시하지 않음)으로부터 측정 대상 무선 단말기(10)의 위치 정보(위도, 경도 정보)를 수신한다.
무선환경 인자 분석부(404)는 수신전력(Rx Power), 무선 단말기(10)에 수신되는 신호중 파일럿 채널신호의 비(Ec/Io), 송신 전력(Tx Power), 단말기 송신 감도 조절값(Tx adjust)과 같은 기본적인 무선환경 인자 뿐만 아니라, CPICH RSCP(Common Pilot Channel Received Signal Code Power), 기지국 송신출력(Primary CPICH Tx POWER), 경로손실(Pathloss), 업링크 간섭량 등을 수신 또는 측정하고, 무선망 관리 시스템(50)의 셀 데이터베이스(500)로 기지국의 급전선 손실값, 공중선 이득값 등을 요구한다.
여기에서, 기지국 송신출력, 업링크 간섭량은 무선 단말기(10)가 기지국으로부터 수신한 시스템 정보 메시지를 무선 단말기(10)로부터 수신한 값이다. 또한, CPICH RSCP는 무선 단말기(10)에서 직접 측정된다.
통화품질 판별부(406)는 무선환경 인자 분석부(404)에서 수신 또는 측정한 무선환경 인자로부터 무선 단말기(10)와 기지국(20) 간의 통신경로인 무선구간의 환경 및 기지국 상태를 동시에 파악함으로써, 무선 단말기(10)에서 신호처리 불량이 발생한 경우 불량 사유, 예를 들어, 기지국 송신출력 미약, 경로손실 과다, 업링크 간섭 과다 등의 사유를 정확하게 진단할 수 있고, 이 결과에 따라 무선통신 시스템(30)은 무선구간의 환경을 최적화할 수 있게 된다.
디스플레이부(408)는 무선환경 인자 분석부(404)에서 수신 또는 측정한 기지국 송신출력, 업링크 간섭, 경로손실 등과 같은 무선환경 인자를 그래프로 표출하여 통화품질 측정자가 측정대상 무선 구간의 환경의 상황을 파악할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 의한 통화품질 측정 장치에서 기지국과 무선 단말기간 경로손실 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
WCDMA 시스템의 무선 구간에서 무선 단말기(10)와 기지국(20)의 경로손실은 [수학식 1]로 나타내어진다.
경로손실(Pathloss) = 기지국 송신출력(P-CPICH Tx Power) - CPICH RSCP
그런데, [수학식 1]에서 계산된 경로손실은 단순히 계산된 값에 불과하며, 급전선의 종류 및 길이에 따른 급전선 손실, 안테나 패턴 등의 공중선 이득을 고려한 실제적인 경로손실이 아니다. 그러므로, 실제적인 경로손실을 추출하기 위해서는 급전선 손실값 및 공중선 이득값을 고려해야 한다.
즉, 통화품질 측정 장치(40)의 무선환경 인자 분석부(404)는 통화품질에 영향을 미치는 다운링크상의 요소인 경로손실을 추출하기 위하여, 먼저 기지국(20)으로부터 무선 단말기(10)로 수신된 CPICH를 무선 단말기(10)로부터 수신하고(S101), 이로부터 기지국 송신출력을 추출한다(S102). 이후, 무선 단말기(10)로부터 무선 단말기(10)의 수신신호코드 전력(CPICH SRCP)을 추출하고(S103), 무선망 관리 시스템(50)의 셀 데이터베이스(500)로부터 해당 기지국(20)의 형상 정보 즉, 공중선 이득값 및 급전선 손실값을 수신한다(S104).
다음에, 단계(S101)부터 단계(S104)에서 수신 또는 측정한 값들을 이용하여 [수학식 2]와 같이 실제적인 경로손실을 추출한다(S105).
경로손실(Pathloss) = 기지국 송신출력(P-CPICH Tx Power) + 공중선 이득 + 급전선 손실 - CPICH RSCP
[수학식 2]와 같이 기지국의 형상정보를 고려하여 실제적인 경로손실을 추출함으로써, 무선통신 시스템에서 양호한 통화품질을 유지하면서 송수신이 가능한 구역을 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 통화품질 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 무선환경 인자 분석부(404)는 무선 단말기(10)로부터 CPICH 정보를 수신하고(S201), 무선 단말기(10)로부터 방송채널(Broadcast Channel; BCH) 정보를 수신하여(S202), 이로부터 기지국 송신출력, [수학식 2]와 같은 경로손실, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출한다.
이후, 통화품질 판별부(406)는 추출된 무선 환경 인자 중 기지국의 송신출력 변동폭이 제1 기준값, 예를 들어 10dB이상인지 확인하여(S203), 10dB이상인 경우에는 신호처리 불량의 원인이 기지국 신호증폭기의 순간적인 불량에 의한 것으로 판단한다(S204). 만약, 기지국의 송신출력 변동폭이 10dB이하인 경우에는 업링크 간섭량이 제2 기준값, 예를 들어 -75dB이상인지 또는 업링크 간섭의 변동폭이 제3 기준값, 예를 들어 10dB이상인지 확인하여(S205), 업링크 간섭량이 -75dB이상이거나 업링크 간섭의 변동폭이 10dB이상인 경우에는 신호처리 불량의 원인이 외부중계기 또는 잡음 유입에 의한 것으로 판단한다(S206).
한편, 업링크 간섭량이 -75dB이상이 아니거나 또는 업링크 간섭의 변동폭이 10dB이상이 아닌 경우에는 경로손실 변동폭이 제4 기준값, 예를 들어 10dB이상인지 확인하여(S207), 경로손실 변동폭이 10dB이상인 경우에는 건물 등에 의한 음영지역에 의해 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단한다(S208). 또한, 기지국 송신출력, 업링크 간섭 및 경로손실에 문제가 없을 경우 신호처리 상태가 양호한 것으로 판단한다(S209). 여기에서, 제1 내지 제4 기준값은 무선 구간의 특성 및 무선통신 시스템의 특성에 따라 변경 가능한 값이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 의한 통화품질 측정 결과를 나타내는 그래프의 예시도로서, 도 5a는 본 발명에 의한 통화품질 측정 장치(40)를 통해 측정한 기지국 송신출력의 변화를 나타내고, 도 5b는 업링크 간섭량의 변화량, 도 5c는 경로손실의 변화를 나타낸다. 통화품질 측정자는 이러한 그래프를 시각적으로 확인하면서 기지국(20)과 무선 단말기(10)간 무선 환경의 상황을 상세히 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 통화품질에 직접적인 영향을 미치는 요소인 기지국과 단말기 사이의 거리, 지형, 건물 등 전파 경로손실과 기지국 수신 간섭량을 고려하여 무선 구간의 통화품질을 측정함으로써 신호처리 불량의 원인을 정확하게 파악할 수 있다.

Claims (8)

  1. 무선 단말기 및 무선통신 시스템 간에 접속되어, 상기 무선 단말기가 존재하는 셀의 기지국과 상기 무선 단말기 간의 통화품질을 측정하기 위한 장치로서,
    상기 측정 대상 무선 단말기의 위치 정보를 수신하기 위한 GPS 수신기;
    무선 단말기 수신신호 코드 전력, 기지국 송신출력, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출하기 위한 무선환경 인자 분석부; 및
    상기 무선환경 인자 분석부로부터 추출된 무선환경 인자로부터 상기 측정 대상 무선 단말기와 기지국 간의 신호처리 성능을 측정하기 위한 통화품질 판별부;
    를 구비하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무선환경 인자 분석부는 상기 무선 단말기 수신신호 코드 전력, 기지국 송신 출력과, 상기 무선통신 시스템으로부터 수신된 급전선 손실 및 공중선 이득값으로부터 경로손실을 추출하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 통화품질 측정 장치는 상기 무선환경 인자 분석부로부터 추출된 상기 기지국 송신출력 변화량, 업링크 간섭 변화량 및 경로손실 변화량을 표출하기 위한 디스플레이부를 더 구비하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 무선환경 인자는 무선 단말기 수신전력, 무선 단말기 수신 신호중 파일럿 채널신호의 비(Ec/Io), 무선 단말기 송신 전력(Tx Power), 단말기 송신 감도 조절값(Tx adjust)을 포함하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 장치.
  5. 무선 단말기 및 무선통신 시스템 간에 접속되어, 상기 무선 단말기가 존재하는 셀의 기지국과 상기 무선 단말기 간의 통화품질 측정 방법으로서,
    상기 무선 단말기로부터 파일럿 채널 정보 및 방송 채널 정보를 수신하는 단계;
    상기 파일럿 채널 정보 및 방송 채널 정보로부터 기지국 송신출력, 경로손실, 업링크 간섭량을 포함하는 무선환경 인자를 추출하는 단계;
    상기 기지국 송신출력의 변동폭이 제1 기준값 이상인 경우 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 기지국 신호증폭기의 순간 불량에 의해 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계;
    상기 업링크 간섭량이 제2 기준값 이상이거나 업링크 간섭의 변동폭이 제3 기준값 이상인 경우 외부중계기 또는 잡음 유입에 의해 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 경로손실 변동폭이 제4 기준값 이상인 경우 통신 음영지역에 의해 상기 기지국과 상기 무선 단말기 간에 신호처리 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 경로손실을 측정하는 방법은
    상기 측정 대상 기지국으로부터 무선 단말기로 수신된 파일럿 채널 정보를 상기 무선 단말기로부터 수신하는 단계;
    상기 파일럿 채널 정보로부터 기지국 송신출력을 추출하는 단계;
    상기 측정 대상 무선 단말기로부터 상기 무선 단말기의 수신신호코드 전력을 추출하는 단계;
    상기 무선통신 시스템으로부터 상기 기지국의 형상 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국 송신출력, 상기 무선 단말기 수신신호 코드 전력 및 기지국 형상 정보를 참고하여 경로손실을 추출하는 단계;
    를 포함하는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 경로손실은
    [기지국 송신출력(P-CPICH Tx Power) + 공중선 이득 + 급전선 손실 - CPICH RSCP]에 의해 추출되는 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 기준값은 10dB, 상기 제2 기준값은 -75dB, 상기 제3 기준값은 10dB, 상기 제4 기준값은 10dB 인 WCDMA 시스템에서 통화품질 측정 방법.
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