KR20040085937A - 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한파라미터 최적화 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 단위 기지국당 가입자 단말의 분포를 일정하게 하고, 가능한 한 기지국과 단말기 사이의 거리를 최소화함으로써 자동으로 무선통신망 파라미터 최적화를 가능하도록 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선통신 시스템에서의 파라미터 최적화 방법에 있어서, 단위 기지국당 안테나의 할당 주파수(FA)별로 서비스하는 예상 가입자 단말의 수를 일정하게 유지하는 제 1 단계; 상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 지형 정보에 기반하여 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리의 평균값을 구하는 제 2 단계; 및 목적함수에 기지국의 서비스 반경내의 예상 가입자 단말의 수와 지형 정보에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화하는 제 3 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 시스템 등에 이용됨.
Description
본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 시스템 등과 같은 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선망 최적화 시스템에서 제공 가능한 서비스 용량을 최적화하기 위해 1차로 단위 기지국별로 서비스하는 예상 가입자의 수를 일정하게 함으로써 서비스 가능한 통신 용량을 최대화하고, 다시 2차로 기지국과 예상 가입자들 간의 거리를 최소화하도록 함으로써 동일한 통신시스템에서 제공가능한 서비스 용량을 최대화되도록 하기 위한 것이다.
종래에는 서비스가 제공되는 지역의 넓이를 기준으로 무선망 최적화를 수행하였으나 최근에는 가입자가 늘어나서 면적이 아닌 실제 서비스 제공 용량이 더 중요성을 가지게 되었다. 또한, 데이터 서비스의 제공에 따라 사람의 수작업에 의한 최적화는 점점 힘들어지고 있다.
이에 따라, 현재의 기술분야에서는 CDMA 기반의 무선망 최적화 시스템에서 보다 높은 서비스 용량 제공을 위한 자동 무선 통신 서비스 용량 최적화 방법의 개발 필요성이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 단위기지국당 가입자 단말의 분포를 일정하게 하고, 가능한 한 기지국과 단말기 사이의 거리를 최소화함으로써 자동으로 무선통신망 파라미터 최적화를 가능하도록 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템의 구성예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 3 은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법 중 최적화 설정의 후보군을 찾기 위해 임의 탐색이나 유전자 알고리즘을 사용하는 경우의 최적화 과정을 나타낸 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 무선망 관리시스템 12 : 무선망 최적화 시스템
13 : GIS 데이터 시스템 14 : PN 스캐너
15 : 핸드폰 또는 통신 모듈이 있는 PDA 16 : 기지국
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신 시스템에서의 파라미터 최적화 방법에 있어서, 단위 기지국당 안테나의 할당 주파수(FA)별로 서비스하는 예상 가입자 단말의 수를 일정하게 유지하는 제 1 단계; 상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 지형 정보에 기반하여 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리의 평균값을 구하는 제 2 단계; 및 목적함수에 기지국의 서비스 반경내의 예상 가입자 단말의 수와 지형 정보에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 무선통신 시스템에, 단위 기지국당 안테나의 할당 주파수(FA)별로 서비스하는 예상 가입자 단말의 수를 일정하게 유지하는 제 1 기능; 상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 지형 정보에 기반하여 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리의 평균값을 구하는 제 2 기능; 및 목적함수에 기지국의 서비스 반경내의 예상 가입자 단말의 수와 지형 정보에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화하는 제 3 기능을 실현시키기 위한프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따라, 모든 기지국이 동일한 수의 안테나와 FA를 가지고 있으며, 가입자당 하나의 통신 채널만 사용가능하며, 각각의 통신 채널당 할당되는 채널 대역폭이 동일하다고 가정하면, 이 경우 무선 통신 시스템이 최대의 서비스 용량을 제공하려면 전체의 모든 기지국들이 동일한 수의 가입자들에게 통신 서비스를 제공하는 경우가 된다. 이처럼 전체 기지국의 제공 서비스 용량이 일정하다면 사용자의 통신 이용률이 증가하여 전체 시스템의 용량을 초과할 때 까지 호 불통이 일어나지 않을 것이다.
따라서, 본 발명에서는 하나의 기지국이 3개의 안테나와 1FA를 가지고 있는 경우의 기지국을 단위 기지국으로 정의한다. 즉, 3개의 안테나와 2FA를 가지고 있으면 2개의 단위 기지국이 되는 것이다.
만약, 전체 기지국의 제공 서비스 용량이 일정하지 않다면 사용자 단말들과 기지국간의 서비스 중인 통신 용량의 합이 전체 시스템의 용량을 초과하기 훨씬 이전부터 다른 기지국보다 상대적으로 많은 가입자 단말을 서비스하던 기지국의 커버리지 내의 사용자부터 호 불통이 일어나기 시작할 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면 CDMA 기반의 무선망 시스템에서 제공가능한 서비스 용량을 최적화하기 위해 1차로 각 기지국의 안테나의 FA별로 서비스하는 예상 가입자의 수를 일정(Uniform)하게 함으로써 서비스 가능한 통신 용량을 최대화한다.
또한, CDMA와 같은 파워-리미티드 시스템(Power-limited system)에서는 동일섹터에 해당하는 동일 안테나의 전체 전파 세기의 합에 의해 시스템의 서비스 가능 용량이 결정된다. 따라서, 원거리에 있는 사용자의 경우에는 동일한 데이터 전송을 위해 보다 많은 자원을 사용하게 되므로 가능한 한 기지국에서 가까운 가입자 단말들로 서비스 집합을 구성해야 한다. 기지국과 단말간 거리가 멀어짐에 따른 자원할당 문제는 고속 데이터 전송의 경우에 더 심각하다.
일반적으로, 기지국과 가입자 단말과의 거리와 전파 세기와는 그 사이에 장애물이 없는 경우에 해당하는 "Free-space model"인 경우 거리의 제곱에 반비례하며, 도시지역의 경우에 해당하는 "Lee model"이나 "Hata model"인 경우에 거리의 4제곱에 반비례한다.
따라서, 본 발명에서는 2차로 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리를 구하여 해당지역의 모폴로지 정보에 기반하여 농지 또는 녹지 지역인 경우 거리의 제곱의 평균, 도심 지역인 경우에는 거리의 4제곱의 평균, 저밀도 도시 지역인 경우에는 3제곱의 평균을 구하여 목적함수에 기지국의 커버리지 내의 단말의 수와 모폴로지에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템의 구성예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선망 최적화 시스템(12)은 노트북과 같이 이동이 가능한 컴퓨터에 설치되며, 핸드폰 또는 통신 모듈이 있는 PDA(15)와 연결된 PN스캐너(Scanner)(14)와 같은 무선망 "TEST Module"과 연결되어 실제 신호세기 값과 같은 데이터를 받게되고, 다른 한편으로는 GIS 데이터 시스템(13)과 연결되어 해당 최적화 지역에 대한 지형 및 고도 정보를 가지고 전파 해석을 수행하고, 이 결과를 기반으로 하여 각 단말에 대한 베스트 서버(BEST SERVER)를 찾는다. 또한, 무선망 최적화 시스템(12)은 무선망 관리 시스템(11)과 연결되어 데이터 트래픽 발생 밀도와 같은 데이터를 받아 이 정보와 GIS 시스템으로부터의 지형정보를 기반으로 최적화 대상 지역에 무선 데이터 통신망 최적화를 위한 단말을 가상으로 생성시키게 된다.
도 2 는 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선통신망 최적화를 위한 자동 파라미터 최적화 를 수행하기 위해서는, 우선 대상 기지국(들)의 파라미터들로 구성된 최적화 파라미터 설정 후보 집합을 구한다(201).
이어서, 전체 대상 영역에 대해 단위 기지국당 그 기지국이 "Best Server"인 "InService" 상태인 단말들의 갯수의 표준편차를 구하고(202), 각 기지국과 그 기지국이 "Best Server"인 "InService" 상태인 단말들에 대해 기지국과 단말들간 거리의 4제곱의 평균을 구한다(203).
이렇게, 계산된 표준편차 값과 거리의 4제곱의 평균을 기준으로 하여 목적함수에 넣고 계산한 후(204), 목적함수의 값을 비교하여 가장 높은 값을 갖는 기지국 파라미터 설정을 최적의 설정으로 하여 저장한다(205).
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도심지구의 예로, 단말기와 단말간의 거리의 4제곱의 평균을 사용하였다. 먼저, 유전자 알고리즘 또는 다른 적절한 방법을 사용하여 대상 기지국들의 파라미터들로 구성된 최적화 설정의 후보군을 생성한다. 대상 기지국의 파라미터로는 섹터 안테나의 수평 방향, 틸트(TILT), 전파 출력 세기 등이 될 수 있다.
최적화 설정의 후보군은 모든 최적화 대상 기지국들의 파라미터들로 구성된 하나의 설정을 기준으로 하여 유전자 알고리즘 또는 다른 적절한 방법을 사용하여 파라미터들의 값을 서로 다르게 하여 생성한다. 결과적으로, 최적화 설정의 후보군은 모든 최적화 대상 기지국들의 파라미터들로 구성된 설정들의 집합이 된다.
생성된 설정들에 대해 기지국의 커버리지에 있는 단말의 개수의 표준편차와 기지국과 단말기간의 거리의 4제곱의 평균을 목적 함수의 입력값으로 하여 목적함수의 값을 구하여 그 값이 가장 큰 설정을 최적화 설정으로 한다. 여기서, 목적함수는 최적화 설정의 후보군에 속하는 각각의 설정에 대해 계산되며, 각각의 설정은 하나의 목적함수 값을 갖게 되고, 이 값을 기준으로 각각의 설정에 해당하는 파라미터의 집합이 얼마나 적합한지를 결정하게 된다.
여기서, 목적함수는 1/(SD+D4+1) 또는 이와 유사한 함수일 수 있다. 여기서, SD는 단말 개수의 표준 편차, D4는 가입자 단말기와 해당 기지국간의 거리의 4제곱의 평균이다. 저밀도 도시 지역인 경우에 목적함수는 1/(SD+D3+1)이며, 이 때 D3는 가입자 단말기와 해당 기지국간의 거리의 3제곱의 평균이다.
최적 설정을 찾기 위해 순차적 탐색(Sequential Search)와 같은 방법을 사용하는 경우에는 도 2의 절차를 거쳐 나온 설정을 사용하면 된다. 즉, 처음에 가능한 모든 파라미터들의 조합으로 후보군을 구성하고, 도 2의 과정을 통해 그중에서 가장 좋은 값을 갖는 설정을 사용하면 된다.
도 3 은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법 중 최적화 설정의 후보군을 찾기 위해 임의 탐색이나 유전자 알고리즘을 사용하는 경우의 최적화 과정을 나타낸 일실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 대상 기지국(들)의 파라미터들로 구성된 최적화 파라미터 설정 후보 집합을 구한다(301).
이어서, 전체 대상 영역에 대해 단위 기지국당 그 기지국이 "Best Server"인 "InService"상태인 단말들의 갯수의 표준편차를 구하고(302), 각 기지국과 그 기지국이 "Best Server"인 "InService" 상태인 단말들에 대해 기지국과 단말들간 거리의 4제곱 평균을 구한다(303).
이렇게 계산된 표준편차 값과 거리의 4제곱의 평균을 기준으로 하여 목적함수에 넣고 계산한 후(304), 목적함수의 값을 비교하여 가장 높은 값을 갖는 기지국 파라미터 설정을 최적의 설정으로 하여 저장한 후(305), 목적함수의 값이 미리 정해진 값 이상인지를 판단한다(306).
판단결과, 미리 정해진 값이 아니면 대상 기지국(들)의 파라미터들로 구성된 최적화 파라미터 설정 후보 집합을 구하는 과정(301)부터 반복 수행하고, 미리 정해진 값이면 시스템을 종료한다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 최적화 설정의 후보군을 찾기 위해 임의 탐색이나 유전자 알고리즘을 사용하는 경우의 최적화 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다
최적화 설정의 후보군을 찾기 위해 임의 탐색(Random Search)나 유전자 알고리즘을 사용하는 경우에는 도 3과 같이 처음 후보군에 가능한 모든 파라미터들의 조합에서 일부만으로 후보군을 구성하므로, 상기 과정에서 나온 값을 이용하여 새로운 후보군을 형성하여 원하는 목적함수의 값을 갖는 설정을 찾을 때까지 도 2의 과정을 반복할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 기지국의 최적화를 통해 현재의 기지국의 설비로 최대의 통신 서비스를 제공가능하도록 하는 설정 값을 자동으로 찾을 수 있도록 하는 효과가 있다.
Claims (9)
- 무선통신 시스템에서의 파라미터 최적화 방법에 있어서,단위 기지국당 안테나의 할당 주파수(FA)별로 서비스하는 예상 가입자 단말의 수를 일정하게 유지하는 제 1 단계;상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 지형 정보에 기반하여 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리의 평균값을 구하는 제 2 단계; 및목적함수에 기지국의 서비스 반경내의 예상 가입자 단말의 수와 지형 정보에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화하는 제 3 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단위 기지국은,하나의 기지국이 3개의 안테나와 1FA를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 목적함수는,최적화 설정의 후보군에 속하는 각각의 설정에 대해 계산되며, 각각의 설정은 하나의 목적함수 값을 갖게 되고, 이 값을 기준으로 각각의 설정에 해당하는 파라미터의 집합이 얼마나 적합한지를 결정하게 되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 단계는,상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 모폴로지 정보에 기반하여 농지 혹은 녹지 지역의 경우 거리의 제곱의 평균, 도심 지역인 경우 거리의 4제곱의 평균, 저밀도 도시 지역의 경우 거리의 3제곱의 평균을 구하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 2 및 제 3 단계에서,최적 설정을 위해 순차적 탐색 방법을 사용하여 가능한 모든 파라미터들의 조합으로 후보군을 구성하고, 그 중에서 가장 좋은 값을 갖는 설정을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 단계는,대상 기지국들의 파라미터들로 구성된 최적화 설정의 후보군을 생성하여, 생성된 설정들에 대해 기지국의 서비스 반경내에 있는 단말의 개수의 표준편차와 기지국과 단말간의 거리의 4제곱의 평균을 구하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 대상 기지국들의 파라미터는,섹터 안테나의 수평바향, 틸트(TILT), 전파 출력 세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 2 및 제 3 단계에서,최적화 설정의 후보군을 찾기 위해 임의 탐색이나 유전자 알고리즘을 사용하여, 후보군에 가능한 모든 파라미터들의 조합에서 일부만으로 후보군을 구성하여, 이 값을 이용하여 새로운 후보군을 형성하여 원하는 목적함수의 값을 갖는 설정을 찾을 때까지 상기 제 2 단계 및 제 3 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한 파라미터 최적화 방법.
- 프로세서를 구비한 무선통신 시스템에,단위 기지국당 안테나의 할당 주파수(FA)별로 서비스하는 예상 가입자 단말의 수를 일정하게 유지하는 제 1 기능;상기 단위 기지국별로, 해당 지역의 지형 정보에 기반하여 기지국과 예상 가입자 단말까지의 거리의 평균값을 구하는 제 2 기능; 및목적함수에 기지국의 서비스 반경내의 예상 가입자 단말의 수와 지형 정보에 따라 계산된 거리의 평균값을 입력 파라미터로 하여 무선망을 최적화하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030020798A KR20040085937A (ko) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한파라미터 최적화 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020030020798A KR20040085937A (ko) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한파라미터 최적화 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040085937A true KR20040085937A (ko) | 2004-10-08 |
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| KR1020030020798A KR20040085937A (ko) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | 무선통신 시스템에서의 서비스 용량 최대화를 위한파라미터 최적화 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20040085937A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100598460B1 (ko) * | 2004-02-27 | 2006-07-11 | 삼성전자주식회사 | 건물 내 가입자 분포에 따른 기지국 또는 기지국 안테나위치의 최적화 방법 |
-
2003
- 2003-04-02 KR KR1020030020798A patent/KR20040085937A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100598460B1 (ko) * | 2004-02-27 | 2006-07-11 | 삼성전자주식회사 | 건물 내 가입자 분포에 따른 기지국 또는 기지국 안테나위치의 최적화 방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |