KR20060017988A - 이동통신 시스템에서 프레임 오프셋 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 프레임 오프셋을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 공유 채널의 프레임 오프셋을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 공유 채널의 역방향 송신 프레임 오프셋을 제어하여 기지국의 수신단 부하를 분산하여 기지국의 과부하를 방지할 수 있는 오프셋 제어 방법을 제공한다.

이러한 본 발명의 방법은, 다수의 이동단말로 동일한 패킷 데이터를 전송하는 공유 채널과, 각 이동단말로만 패킷 데이터를 전송하는 전용 채널을 가지는 이동통신 시스템의 기지국에서 상기 프레임 오프셋 제어 방법으로, 상기 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정하여 상기 다수의 이동단말들에게 알리는 과정과, 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 설정하고, 상기 이동단말들의 모든 역방향 송신에는 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 이용하도록 하여 각 이동단말들에게 할당된 전용 채널의 프레임 오프셋을 알리는 과정을 포함한다.

공유 채널, 프레임 오프셋, 전용 채널.

Description

이동통신 시스템에서 프레임 오프셋 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING FRAME OFFSET IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 CDMA 이동통신 시스템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 전용 채널의 전형적인 프레임 오프셋 타이밍도,

도 2는 CDMA 이동통신 시스템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 j번째 공통 채널의 전형적인 송/수신 타이밍도,

도 3은 본 발명에 따라 여러 이동단말들이 기지국의 공유 채널을 동시에 수신하면서 전용 채널을 사용하는 경우의 타이밍도.

본 발명은 이동통신 시스템에서 프레임 오프셋을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서 공유 채널의 프레임 오프셋을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신 시스템은 음성 서비스를 제공하기 위해 개발된 시스템 이다. 이러한 이동통신 시스템은 기술의 비약적인 발전과 사용자들의 요구에 부흥하여 음성 서비스 뿐 아니라 고속의 데이터를 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 이와 같이 음성 서비스 뿐 아니라 고속의 데이터를 제공할 수 있는 형태로 발전하면서, 이동통신 시스템에서는 보다 많은 종류의 채널들이 필요하게 되었다.

음성 서비스만을 제공하는 경우에 음성 서비스를 제공받는 단말은 송신과 수신 양측으로 동일하게 특정한 하나의 채널이 할당된다. 그러나 데이터 서비스의 경우에는 기지국에서 이동단말로의 방향 즉, 순방향 트래픽의 양과 이동단말에서 기지국으로의 방향 즉, 역방향 트래픽의 양이 서로 다르게 된다. 또한 데이터 트래픽의 경우 간헐적으로 발생하는 특징을 가진다. 이와 같이 데이터 트래픽이 간헐적으로 발생하기 때문에 항상 고정적인 전용 채널을 할당하는 것은 채널의 효율을 매우 저하시키는 요인으로 작용한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 이동통신 시스템에서는 다수의 이동단말이 공통으로 사용할 수 있는 공통 채널을 가지도록 구성하고 있다.

그러면 동기 방식 이동통신 시스템의 대표적인 방식인 CDMA 2000에서 사용되고 있는 공통 채널의 종류에 대하여 살펴보기로 한다. 동기방식의 CDMA 이동통신 방식에서 사용되는 물리채널 규격에 따르면, 다수의 이동단말이 공통으로 사용할 수 있는 물리채널은 순방향 기본 채널(Forward Fundamental CHannel : F-FCH), 순방향 전용 제어 채널(Forward Dedicated Control CHannel : F-DCCH) 또는 순방향 부가 채널(Forward Supplemental CHannel : F-SCH) 등의 채널이 존재한다.

한편, 이동통신 시스템은 하나의 기지국 하위에 다수의 이동단말들이 통신을 수행하기 때문에 특정한 시간에 데이터의 집중현상이 발생할 수 있다. 이를 좀 더 상세히 설명하면 하기와 같다.

이동통신 시스템의 기지국은 다수의 이동단말들과 통신을 수행하기 위해 최대 수용할 수 있는 수만큼의 장치들을 구비한다. 즉, 무선 신호의 처리를 수행하는 무선부와 무선 처리된 신호를 수신하여 복호하는 복호기 및 복조하는 모뎀 등이 최대 허용 개수만큼 구비되는 것이다. 그런데, 상기한 바와 같이 특정한 시점에서 최대 허용범위를 초과하는 수의 이동단말이 역방향 데이터 송신을 수행하는 경우에 기지국은 이들을 모두 수용할 수 없다. 또한 복호기의 경우 데이터의 복호시 시스템의 부하량이 매우 증가하게 되는 문제가 있다.

따라서 이동통신 시스템은 시스템의 효율을 높이기 위해 각 이동단말마다 소정 시간의 프레임 오프셋을 두고, 그 프레임 오프셋만큼의 시간차를 가지도록 이동단말들을 제어한다. 이와 같이 소정 시간만큼 프레임 오프셋을 두도록 함으로써 기지국에서 수신되는 패킷 데이터의 폭주를 방지할 수 있다. 이와 같이 프레임 오프셋을 둠으로써 기지국에서 특정한 시간에서 처리되어야 하는 처리량을 줄여줄 수 있다. 따라서 기지국의 부하를 줄일 수 있게 된다. 그러면 첨부된 도면을 참조하여 프레임 오프셋이 달라지는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1은 CDMA 이동통신 시스템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 전용 채널의 전형적인 프레임 오프셋 타이밍도이다. 이하 도 1을 참조하여 CDMA 이동통신 시스템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 전용 채널의 전형적인 프레임 오프셋 타이밍에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 도 1에서는 기지국(Base Station)(100)과 다수의 이동단말들(111, 112, 113, …, 11N)간에 전용 채널을 할당한 상태를 도시하였다. 즉, 각 전용 채널들은 하나의 이동단말에게만 전달되는 채널이다. 이러한 각 전용 채널들은 다수의 프레임들이 전송되며, 도 1에서 각 프레임의 주기는 20ms로 가정하였다. 또한 상기 전용 채널들을 역방향 채널이라 가정한다. 그러나 순방향 채널과 역방향 채널은 일반적으로 동일한 프레임 오프셋을 가지기 때문에 특별히 이를 구분할 필요는 없다. 다만 여기서 역방향 채널로 가정하는 이유는, 기지국의 부하가 줄어드는 것을 설명하기 위함이다.

먼저 기지국(100)은 제1가입자의 이동단말(111)로부터 t-1번째 프레임을 수신한다. 기지국(100)은 하나의 프레임을 모두 수신할 때까지는 수신되는 데이터에 대하여 복호 및 복조 등의 처리를 수행하지 않는다. 따라서 20ms의 한 프레임을 모두 수신하면 기지국(100)은 수신된 프레임을 복호 및 복조한다. 이때 기지국에서는 복조 및 복호가 이루어지는 동안 큰 부하가 발생한다. 그리고 복조 및 복호가 이루어진 이후의 과정에서는 기지국(100)에 그리 크지 않은 부하만이 작용한다.

상기 도 1에 도시한 바와 같이 각 사용자들의 이동단말들(111, 112, 113, …, 11N)에게 할당되는 전용 채널의 프레임 오프셋(frame_offset)이 서로 다르게 설정되어 있으므로 각 프레임들은 서로 다른 시간에서 프레임들을 송신한다. 따라서 따라서 기지국(100) 측면에서 볼 때, 복조 및 복호가 이루어지는 시간이 분산될 수 있다.

다음으로 공통 채널에 대하여 살펴보기로 한다. 도 2는 CDMA 이동통신 시스 템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 j번째 공통 채널의 전형적인 송/수신 타이밍도이다. 이하 도 2를 참조하여 CDMA 이동통신 시스템에서 다수 사용자들에게 각각 할당되는 j번째 공통 채널의 전형적인 송/수신 타이밍도에 대하여 살펴보기로 한다.

특정한 하나의 공유 채널 그룹(210)은 다수의 이동단말들(211, 212, 213, …, 21M)에게 공통적으로 전송할 프레임을 또는 하나의 공통 채널을 통해 서로 다른 이동단말에게 프레임을 전송한다. 즉, 상기 도 2에서 순방향의 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 순방향의 경우 모든 이동단말들(211, 212, 213, …, 21M)에게 공통으로 송신되는 데이터를 상기 하나의 공유 채널 그룹(210)을 통해서 전달할 수도 있다. 이와 달리 하나의 공유 채널 그룹(210)을 통해서 t-1번째 프레임은 제1가입자 이동단말(211)에게 전달하고, t번째 프레임은 제2가입자 이동단말(212)에게 전달하는 방법 등을 이용할 수 있다. 즉, 하나의 공유 채널 그룹을 시분할 하여 서로 다른 이동단말에게 서로 다른 프레임을 전송할 수도 있다.

도 1에서 상술한 바와 같이 역방향과 순방향은 모두 동일한 프레임 오프셋을 가진다. 따라서 상기와 같이 하나의 공유 채널 그룹(210)에 속한 이동단말들(211, 212, 213, …, 21M)은 모두 동일한 역방향 송신 프레임 오프셋을 가지는 것이다. 이와 같이 역방향 송신에 모두 동일한 프레임 오프셋을 가지게 되면, 기지국(200)에서는 복호에 필요한 계산이 분산 처리될 수 없다. 그러므로 기지국(200)에 과부하를 초래할 수 있게 되어 정상적인 통신이 불가능해 질 수 있다. 이러한 현상으로 인하여 시스템에서 볼 때, 전체적으로 통신이 불가능해지거나 또는 다른 채널의 서 비스 품질을 극히 저하시키는 결과를 초래할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 시스템에서 정상적인 통신이 가능하게 할 수 있는 공유 채널 프레임 오프셋 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 공유 채널의 역방향 송신 프레임 오프셋을 제어하여 기지국의 수신단 부하를 분산할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공유 채널의 역방향 송신 프레임 오프셋을 제어하여 기지국의 과부하를 방지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 다수의 이동단말로 동일한 패킷 데이터를 전송하는 공유 채널과, 각 이동단말로만 패킷 데이터를 전송하는 전용 채널을 가지는 이동통신 시스템의 기지국에서 상기 프레임 오프셋 제어 방법으로, 상기 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정하여 상기 다수의 이동단말들에게 알리는 과정과, 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 설정하고, 상기 이동단말들의 모든 역방향 송신에는 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 이용하도록 하여 각 이동단말들에게 할당된 전용 채널의 프레임 오프셋을 알리는 과정을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명에서는 공유 채널을 송수신함에 따라 발생하는 프레임 오프셋 문제를 해결하기 위해 공유 채널의 프레임 오프셋 제어를 위해 전용 채널의 프레임 오프셋 외에 별도의 프레임 오프셋을 두어 이에 따라 공유 채널의 프레임 오프셋을 제어한다.

도 3은 본 발명에 따라 여러 이동단말들이 기지국의 공유 채널을 동시에 수신하면서 전용 채널을 사용하는 경우의 타이밍도이다. 이하 도 3을 참조하여 이동단말들에서 본 발명에 따른 역방향 송신에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 도 3은 공유 채널을 사용하는 사용자들의 그룹 중 j 번째 공유 채널 그룹(310)에 대한 공유 채널과 전용 채널의 프레임 오프셋을 도시하고 있다. 상기 도 3에서 기지국(300)으로부터 이동단말들(311, 312, …, 31M)로만 화살표를 표시한 것은 순방향으로부터 데이터가 송신되는 공유 채널을 의미하며, 기지국(300)과 이동단말들(311, 312, …, 31M)의 양쪽으로 화살표를 표시한 것은 순방향과 역방향 송신을 수행하는 것을 의미한다. 또한 이와 같이 순방향과 역방향 송신을 수행하는 채널을 전용 채널로 가정하여 도시한 것이다. 또한 상기 도 3에서 공유 채널은 하나의 예로서 방송 채널(BCMCS Channel)로 가정하였다.

상기 도 3을 참조하여 살펴보면, J번째 공유 채널 그룹인 방송 채널의 순방 향 프레임 오프셋 BCMC_FRAME_OFFSET(j) 값은 모두 동일한 프레임 오프셋을 가진다. 그러나 공유 채널과 달리 설정되는 전용 채널들은 동일한 이동단말에게 서로 다른 프레임 오프셋 값들을 가진다. 즉, j 번째 그룹 내의 각 사용자 이동단말들(311, 312, …, 31M)에게 할당되는 전용 채널의 프레임 오프셋은 FRAME_OFFSET(1), FRAME_OFFSET(2), …, FRAME_OFFSET(M)과 같이 각 이동단말별로 설정된다. 이때 상기 도 3의 제1사용자 이동단말(311)에게 할당된 바와 같이 공유 채널의 프레임 오프셋과 전용 채널의 프레임 오프셋이 같을 수도 있다. 그러나 제1사용자 이동단말(311)의 전용 채널 프레임 오프셋은 다른 사용자들의 프레임 오프셋과 다른 값을 가진다.

즉, 본 발명에서는 여러 이동단말이 기지국의 하나의 채널을 공유하는 경우, 이 채널은 공유된 채널을 사용하는 단말기에게 일정한 프레임 오프셋에 맞추어 전송된다. 그러나 이동단말로부터 기지국으로 송신되는 신호와 기지국에서 이동단말로 송신되는 전용 채널 신호들은 사용자 별로 다른 프레임 오프셋에 의해 전송되므로 공유 채널이 추가됨에 따른 기지국의 계산량 복잡도의 증가가 발생하지 않게 된다.

종래 기술에서 살핀 바와 같이 프레임 오프셋의 주된 역할은 기지국에서 역방향 링크로 수신된 프레임의 계산량을 분산시키는 것이다. 따라서, 본 발명에서 따른 프레임 오프셋 제어 방법에 의하면 순방향 링크에서의 공유 채널의 프레임 오프셋 값들은 역방향 링크에 영향을 미치지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 모든 공유 채널들의 프레임 오프셋 값은 동일하게 설정할 수 있다. 즉, 하기 <수학식 1>과 같이 같이 공유 채널의 모든 프레임 오프셋을 하나의 값으로 설정할 수 있다.

BCMC_FRAME_OFFSET(j) = BCMC_FRAME_OFFSET

상기 <수학식 1>에서는 공유 채널을 방송 채널로 한정하여 표시하였으나, 반드시 방송 채널에만 한정되는 것은 아니며, 방송 채널이 아닌 다른 공유 채널도 상기한 방식과 동일하게 프레임 오프셋을 설정할 수 있다. 즉, 상기 <수학식 1>과 같이 동일한 값으로 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정할 경우 프레임 오프셋을 별도로 알리기 위한 부하를 동시에 줄일 수도 있다. 예를 들어 특정한 시스템에서 미리 공유 채널의 프레임 오프셋 값을 BCMC_FRAME_OFFSET = 0과 같이 일정한 기본 값으로 고정하여 설정한다면, 송수신단은 공유 채널의 프레임 오프셋을 알리기 위한 신호 처리가 필요하지 않게 된다. 이러한 기본 값은 이동단말과 기지국 사이의 미리 주고받는 메시지에 의해 설정 및 변경될 수 있다.

그러면 이러한 방법에 대하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다. 예를 들어 설명하면 하기와 같이 설정할 수 있다. 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정할 때, 기지국이 공유 채널에 대한 프레임 오프셋 값을 미리 설정하여 알려주는 경우에 해당 공유 채널의 그룹에 속한 이동단말들은 상기 공유 채널의 프레임 오프셋을 기지국으로부터 수신된 값으로 설정한다. 그러나 기지국으로부터 공유 채널의 프레임 오프셋 값을 수신하지 않는 경우에 상기 메시지에서 정의된 값 또는 상기한 메시지에 의해 설정되어 있는 초기 값 등으로 설정할 수 있다. 또한 이러한 초기 값은 시스템 파라미터로 미리 결정된 값일 수도 있다.

그리고 기지국이 다수의 공유 채널 그룹들을 가지는 경우 즉, J번째, J+1번째, J+2번째, … 등으로 다수의 공유 채널 그룹을 가지는 경우에 각 공유 채널 그룹들마다 그 그룹의 식별자들을 할당하여 해당하는 그룹의 오프셋을 알리도록 구성할 수도 있다. 이러한 경우를 예를 들어 설명하면 하기와 같다.

먼저 순방향 기본 채널(F-FCH)을 제1공유 채널로 가정하고, 순방향 부가 채널(F-SCH)를 제2공유 채널로 구분할 때, 두 공유 채널을 지시하기 위해 두 공유 채널을 구분하기 위한 식별자는 적어도 1비트가 필요하다. 그리고, 공유 채널이 2 채널 이상 4채널 이하라면 2비트 이상의 식별자를 필요로 한다. 이와 같이 공유 채널의 숫자가 많아지면 많아질수록 필요로 하는 식별자의 비트 수도 많아진다. 그리고 각 식별자들은 기지국과 이동단말들간에 미리 공유하고 있어야 하는 정보가 된다.

또한 상기한 정보를 알릴 때, 상기한 정보만을 전송할 수도 있고, 다른 정보와 함께 매핑하여 전송할 수도 있다. 예를 들어 파일럿 시퀀스 오프셋 정보와 함께 전송하거나 또는 공통 전력 제어 부 채널의 할당 정보 등과 함께 전송하도록 할 수도 있다. 이러한 다양한 변형 실시 예들은 본 발명에 따른 기본적인 사상으로부터 충분히 유추할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 공유 채널의 프레임 오프셋을 특정한 하나로 설정하고, 역방향 송신은 전용 채널의 프레임 오프셋에 따라 역방향 송신을 수행하도록 함으로써 기지국의 부하를 분산시킬 수 있으며, 기지국의 과부하를 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한 공유 채널의 프레임 오프셋을 미리 결정된 하나의 값으로 특정 메시지로 정하는 경우에 이러한 오프셋을 알리기 위한 별도의 신호를 필요로 하지 않으므로 채널을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 다수의 이동단말로 동일한 패킷 데이터를 전송하는 공유 채널과, 각 이동단말로만 패킷 데이터를 전송하는 전용 채널을 가지는 이동통신 시스템의 기지국에서 상기 프레임 오프셋 제어 방법에 있어서,

   상기 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정하여 상기 다수의 이동단말들에게 알리는 과정과,

   상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 설정하고, 상기 이동단말들의 모든 역방향 송신에는 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 이용하도록 하여 각 이동단말들에게 할당된 전용 채널의 프레임 오프셋을 알리는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공유 채널의 프레임 오프셋은,

   상기 이동단말들과 기지국간에 미리 메시지를 통해 설정함을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공유 채널의 프레임 오프셋은,

   미리 결정된 초기 값으로 설정함을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 다수의 이동단말로 동일한 패킷 데이터를 전송하는 둘 이상의 공유 채널과, 각 이동단말로만 패킷 데이터를 전송하는 전용 채널을 가지는 이동통신 시스템의 기지국에서 상기 프레임 오프셋 제어 방법에 있어서,

   상기 각 공유 채널의 프레임 오프셋을 설정하고, 상기 공유 채널로 패킷 데이터를 수신하는 이동단말에게 공유 채널 식별자와 전송할 프레임 옵셋을 결정하는 과정과,

   상기 결정된 각 공유 채널의 프레임 옵셋 값을 상기 공유 채널에 해당하는 이동단말들에게 알리는 과정과,

   상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 설정하고, 상기 이동단말들의 모든 역방향 송신에는 상기 전용 채널의 프레임 오프셋을 이용하도록 하여 각 이동단말들에게 할당된 전용 채널의 프레임 오프셋을 알리는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.

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