KR20060071367A - 적응형 안테나 배열 무선 네트워크에서 월시 코드를 이동단말에 할당하는 장치 및 방법 - Google Patents

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본 발명은 적응형 안테나 배열(Adaptive Antenna Array)을 사용하여 전송하는 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access) BS에서 사용을 위해 직교 코드들을 이동 단말기들에 할당하는 장치를 개시한다. 상기 장치는 R 레코드를 저장하는 데이터 베이스를 포함한다. 각각의 레코드는 활성 MS와 관련되고 상기 활성 MS와 관련된 활성 직교 코드, 상기 활성 MS와 관련된 대응 순방향 BF 계수들, 상기 활성 MS와 관련된 이동성 정보를 포함한다. 또한 상기 장치는 새로운 MS와 관련된 추정된 순방향 BF 계수들을 상기 R 레코드와 비교하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 새로운 MS와 통신하기 위해 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 활성 직교 코드를 선택한다. 상기 선택은 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 제 1 대응 순방향 BF 계수들간의 상관 정도와, 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 이동성 정보에 근거하여 선택이 이루어진다.
적응형 배열 안테나, 월시 코드, 월시 코드 할당, 빔포밍.

Description

적응형 안테나 배열 무선 네트워크에서 월시 코드를 이동 단말에 할당하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHDO FOR ALLOCATING WALSH CODES TO MOBILE STATIONS IN AN ADPATIVE ANTENNA ARRY WIRELESS NETWORK}
도 1은 본 발명의 개념에 따른 무선 네트워크를 나타내는 예시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바람직한 BS의 BTS에서 선택된 부분들을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 사이트의 다른 섹터들로 바람직한 BS에 의해 전송된 다양한 전송빔들을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바람직한 BS의 동작들을 나타내는 흐름도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바람직한 BS의 동작들을 나타내는 흐름도.
본 발명은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 무선 네트 워크에서 월시 코드의 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 공간적 다이버시티를 이용하는 적응형 안테나 배열 기지국에서 월쉬 코드를 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 주파수(Radio Frequency : 이하 "RF"라 칭함) 스펙트럼(spectrum)은 제한된 자원이다. 그러므로 모든 통신 산업 분야들에서는 적은 양의 스펙트럼들만을 할당할 수 있다. 따라서 상기 할당된 스펙트럼은 가능한 한 많은 주파수 사용자들이 상기 스펙트럼에 접근할 수 있도록 효율적으로 이용되어야 한다. 이와 같이 많은 주파수 사용자들이 스펙트럼을 이용하기 위한 기술로 다중 접속 변조 기술들이 존재하며, 이러한 다중 접속 변조 기술들은 RF 스펙트럼을 이용하는데 있어서 가장 효율적인 기술이다. 상기한 다중 접속 변조 기술의 예들로는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access), 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: 이하 "CDMA"라 칭함)의 방법들이 있다.
상기 CDMA 변조에는 정보 전송을 위해 확산 스펙트럼 기술이 적용된다. 즉, CDMA 무선 통신 시스템은 전송하고자 하는 신호를 광대역의 주파수로 확산시킨다. 이와 같이 확산되는 주파수 대역은 일반적으로 신호를 전송하기 위해 요구되는 최소의 대역폭보다 상당히 넓다. 즉, 단지 몇 킬로헤르츠(kilohertz)의 대역폭을 가지는 신호가 일 메가헤르츠(megahertz)보다 더 넓은 대역폭으로 확산될 수 있다.
한편, CDMA 통신 시스템에서 통신하는 이동 단말기 예를 들어, 셀 폰(Cell Phone)을 포함하는 무선 접속 단말기들과 고정 단말기들 모두는 같은 주파수를 이 용하여 통신을 수행한다. 따라서 기지국(Base Station : 이하 "BS"라 칭함)이 상기 무선 접속 단말기들을 구별하기 위하여 각각의 무선 접속 단말기에 고유한 의사 잡음(Pseudo Random Noise : 이하 "PN"이라 칭함)의 긴(long) 확산 코드를 할당한다. 이와 같이 각 단말기마다 할당되는 상기 PN 긴 확산 코드는 상기 무선 네트워크에서 특정 무선 접속 단말기를 구별하는데 사용된다. 통상적으로, 각각의 긴 코드는 각각의 이동 단말기(Mobile Station : 이하 "MS"라 칭함) 또는 고정 단말기의 전자 일련 번호(Electronic Serial Number : 이하 "ESN"이라 칭함)를 이용하여 생성한다. 여기서 각각의 무선 접속 단말기에 대한 ESN은 상기 무선 접속 단말기에 대해 고유하다.
유사하게, 상기 BS의 섹터 각각은 접속 단말기들에 대한 각각의 섹터를 구별하기 위한 고유한 짧은 코드(215 비트를 포함하는)를 사용한다. 여기서 섹터는 비적응형 또는 적응형 안테나 시스템에서 기지국 송수신기(Base Station Transceiver System: 이하 "BTS"라 칭함)에 의해 전송되는 파일럿, 페이징, 동기화 오버헤드 채널들이 제공되는 즉, 신호 송달 범위로 정의된다. 이러한 사실은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
일반적으로 무선 접속 단말기로 전송될 사용자 데이터는 기저대역 신호를 형성하기 위해서 프레임으로 생성되고, 이후 컨볼루셔널 부호화되고, 반복되며, 인터리빙(interleaved)되어, 상기 긴 코드로 부호화된다. 상기 기저대역 신호는 RF 반송파가 직교 변조되어 전송되기 전에 동-위상(In-phase: 이하 "동위상"이라 칭함) 요소와 직교위상(Quadrature-phase: 이하 "직교위상"이라 칭함) 요소로 분리된다. 상기 동위상-요소와 직교위상-요소는 상기 섹터에서 트래픽 채널에 할당된 접속 단말기 각각에 고유하게 할당된 M=2N 길이의 고유한 월쉬 코드(Walsh Code)로 확산된다. 상기 동위상-요소는 215 비트 길이의 짧은 코드로부터 생성된 시간-오프셋(time-offset) 짧은 의사 잡음(I-PN)의 이진 코드 시퀀스에 의해 변조된다. 상기 직교위상-요소는 215 비트 길이의 짧은 코드로부터 생성된 시간-오프셋 짧은 의사 잡음(Q-PN)의 이진 코드 시퀀스에 의해 변조된다. 상기 직교 이진 시퀀스는 이진 칩 시간의 반으로 오프셋된다. 상기 동위상-요소 및 직교위상-요소가 전송 전에 RF 반송파의 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift Keying)에 사용된다. 이러한 사실은 이 분야의 통상의 지식을 가진자라면 자명한 사실이다.
CDMA 무선 네트워크에서 BTS의 최대 용량(capacity)은 각각의 섹터에 있는 트래픽 채널에 할당할 수 있는 고유한 직교 코드(월쉬 코드)의 수에 의해 제한된다. 이를 좀 더 살펴보면, 상기 트래픽 채널에 할당 가능한 직교 코드의 수는 할당된 페이징 채널의 수에 따라서 IS-95에 대해서는 56~61개, IS-2000의 무선 구성(Radio Configuration) 1, 2, 3에 대해서는 56~61개, IS-2000의 무선 구성 4 또는 그 이상에 대해서는 119~125개로 제한된다. 이와 같이 트래픽 채널에 할당되는 코드들은 음성 또는 패킷 데이터 서비스를 지원할 수 있다.
무선 접속 단말기에 대해 상기 RF 링크에서 동시에 지원되는 트래픽 채널의 수는 상기 접속 단말들이 겪고 있는 전파 환경에 영향을 받는다. 일반적으로 좋은 전파 이동성 환경(Vehicular B 모델로 당해 분야에 정의된)에 있어서, 순방향과 역방향 RF 링크들에서 지원되는 EVRC(Enhanced Variable Rate Codec) 캐패시티는 3-섹터 안테나 구성에서 섹터에 대한 CDMA 반송파당 약 24 얼랑(Erlangs)이다. 24 얼랑의 트래픽 로드(load)는 1 % 방해율(blocking probability)을 가지는 34 EVRC 트래픽 채널에 해당한다. 40 %의 평균 소프트 핸드오프 캐패시티 이득에 대해, 상기 순방향 링크에서 섹터당 48개의 월쉬 코드들이 요구된다. 약간 밀집된 도시나 매우 혼잡한 지역들에서 발생하는 60 %의 핸드오프 이득에 대해서는 월쉬 코드가 54개까지 요구된다.
무선 이동 통신 기술에 있어서, EVRC 보코딩에 대한 음성 트래픽 용량은 65 얼랑이거나, 1 %의 방해율을 가진 80개의 트래픽 채널일 수 있다. 적응형 안테나 배열 BTS에서, 2배 내지 4배(즉, 2x 내지 4x)의 캐패시티 증가는 40 % 소프트 핸드오프 이득(gain)에 대해서는 192개까지의 월쉬 코드와 60 % 소프트 핸드오프 이득에 대해서는 216개까지의 월쉬 코드를 요구하게 된다. 비이동성 무선 기술에서는 320개까지의 월쉬 코드가 요구된다. 따라서, 공중(air)에서 지원되는 채널의 수가 무선 구성 3(또는 더 낮은 구성)에 대해 64개의 가용 월쉬 코드의 제한, 또는 무선 구성 4(또는 더 높은 구성)에 대해 128개의 가용 월쉬 코드의 제한을 초과하는 경우의 수많은 시나리오가 있다.
준직교 코드는 월쉬 코드의 가용성을 증가시키는데 이용된다. 그러나, 상기 기술은 수신기에서 더 큰 전력(Eb/No)을 요구하기 때문에 저하된 성능과 예상보다 더 적은 RF 캐패시티를 초래한다. 또 다른 방법으로 비적응형 안테나 시스템에서 적용 지역을 6개의 섹터로 구분할 수 있다. 상기와 같이 6개의 섹터로 구분하는 방법은 더 많은 월쉬 코드를 재사용할 수 있다. 그러나, 이러한 결과로 더 많은 핸드오프 전이와 호 절단(dropped call)의 가능성 증가를 초래한다. 소프트 핸드오프를 수행하기 위해 요구되는 코드의 수와 인접 섹터 안테나 패턴의 추가된 오버랩 지역으로 인해, 섹터의 수를 배로 증가시킨다고 해서 월쉬 코드의 재사용도 배로 증가하지는 않는다. 그리고, 상기 방법은 다중 안테나와 기저대역 적응형 안테나 배열(Adaptive antenna array : 이하 "AAA"라 칭함)의 프로세서 모듈을 가지는 AAA BTS에서 섹터당 적용할 수 없다.
그러므로, 섹터당 사용자의 수가 가용 월쉬 코드의 수에 의해 제한되지 않는 개선된 CDMA 무선 네트워크가 요구된다. 특히, BS 섹터에서 동적으로 월쉬 코드를 할당하기 때문에 하나의 월쉬 코드가 같은 섹터 내에 두개 이상의 무선 접속 단말기들과 동시에 통신하는데 사용될 수 있도록 함으로써 상기 가용 월쉬 코드를 좀더 효율적으로 사용할 수 있는 무선 CDMA 적응형 안테나 배열 기지국이 요구된다. 즉, 하나의 월쉬 코드가 같은 섹터에서 두개 이상의 무선 접속 단말기들이 동시에 통신하는데 사용될 수 있도록 상기 기지국의 적응형 안테나 배열로 형성된 빔(beam)에 있는 월쉬 코드를 동적으로 할당할 수 있는 CDMA 무선 기지국이 요구된다.
본 발명은 무선 네트워크 BS의 BTS에서 월쉬 코드의 재사용을 최대화하기 위해 적응형 안테나 배열에 의한 공간적 분리를 이용하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 TIA/EIA IS-95, TIA/EIA IS-2000, WCDMA, TIA/EIA IS-856 (예를 들어, 1xEV-DO)와 같은 종래의 무선 인터페이스에서의 월쉬 코드 제약들보다 더 많은 트래픽 채널 카운트(count)를 지원하기 위해 MS들의 공간적 다이버시티를 이용한다. 상기 TIA/EIA IS-2000은 1xRTT와 1xEV-DV의 실시를 포함한다. 본 발명은 MS들로의 월쉬 코드 할당을 결정하기 위해 사용자의 이동성, 사용자 이동 방향, 사용자 위치 및 상태 변화에 관련된 확률을 고려한다.
상기에서 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 적응형 안테나 배열을 사용하여 MS들간에 통신할 수 있는 CDMA BS에서 사용하기 위한 직교 코드들을 MS들에 할당하는 장치를 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 장치는 R 레코드를 저장하는 데이터 베이스(database)와, 상기 R 레코드 각각은 활성 MS와 관련되고, 1) 상기 활성 MS와 관련된 활성 직교 부호와; 2) 상기 활성 MS와 관련해서 대응되는 순방향 빔포밍(Beamforming) 계수들과; 3) 상기 활성 이동 단말기와 관련된 이동성 정보를 포함하며, 새로운 MS와 관련되어 추정된 순방향 BF 계수들을 상기 R 레코드와 비교하고, 상기 비교에 대한 응답으로, 상기 새로운 MS와 통신하기 위해 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 활성 직교 코드를 선택하는 제어부를 포함하고, 상기 선택은 상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상기 제 1 활성 MS와 관련하여 대응되는 제 1 활성 MS 의 BF 계수들간의 상관관계 정도와, 2) 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 이동성 정보에 근거한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 제 1 활성 MS의 이동 결 과에 따라서 상기 새로운 MS와 관련되어 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상기 제 1 활성 MS와 관련되어 상기 제 1 대응 순방향 BF 계수들간의 상관관계에 있어서의 증가율을 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 새로운 MS와 관련되어 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상기 제 1 활성 MS와 관련되어 상기 제 1 대응 순방향 BF 계수들간의 상관관계에 있어서의 증가율을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 BS에 관하여 상기 제 1 활성 MS의 이동 방향 변경에 따라서 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 BF 계수들간의 상관관계에서의 증가율을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 BS로부터 상기 제 1 활성 MS와의 거리 변경의 결과에 따라서 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 BF 계수들간의 상관관계에서의 상기 증가율을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 BS은 순방향 전송을 위해 K개 까지의 직교 코드들을 사용하고, 상기 제어부는 상기 K개의 직교 코드들 모두를 사용하는지 여부에 대한 결정에 대해 상기 추정된 순방향 BF 계수들을 각각을 비교한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 상기 추정된 순방향 BF 계수들과 상관관계가 가장 적은 순방향 BF 계수들과 대응되는 제 1 복수의 활성 MS들을 결정하고, 최소의 상기 복수의 활성 MS들로의 순방향 전송에 사용되는 최소로 사용된 활성 직교 코드를 상기 제 1 복수의 활성 MS들로부터 결정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제어부는 순방향 전송에서 사용되도록 하기 위해 상기 최소로 사용된 활성 직교 코드를 상기 새로운 MS로 할당한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
먼저 본 발명의 개념을 개시하기 위해 사용된 후술될 도 1 내지 도 5와 다양한 실시 예들은 도시된 것에 국한하여 해석되어선 아니되며, 또한 본 발명의 범위를 한정하도록 해석되어서는 안된다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 개념은 적절하게 배열된 무선 네트워크에서 실시될 수 있다는 점을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 바람직한 무선 네트워크(100)를 도시하는 도면이다. 그러면 도 1을 참조하여 무선 네트워크(100)에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
무선 네트워트(100)는 복수의 셀 사이트들(121~123)로 구성된다. 상기 셀 사이트 각각에는 BS들(101, 102, 103) 중 하나를 포함한다. BS들(101~103)은 예를 들어 CDMA 채널을 통해서 복수의 MS들(111~114)과 통신한다. 상기 MS들(111~114)은 종래의 셀룰러 폰(Cellular Phone), PCS 핸드셋(Handset) 장치들, 개인 디지털 단말들(PDAs), 휴대용 컴퓨터, 미터링(metering) 장치들 등을 포함하는 무선 접속 단말기들이다.
본 발명은 이동 장치들 사이에서의 통신에만 국한되지 않으며, 고정된 무선 단말기들을 포함하여 다른 종류의 무선 접속 단말기들을 포함한다. 설명의 편의를 위해 이하에서는 MS들만을 도시하고 기재할 것이다. 그러나, 하기의 청구범위 및 상세한 설명에서 언급되는 "이동 단말기(MS)"라는 용어는 실제적인 이동성 장치 예를 들어, 셀 폰, 무선 노트북(laptop)과 고정된 무선 단말기들 예를 들어, 무선 캐패시티를 구비한 머신 모니터(Machine Monitor) 모두를 포함하는 의미로써 사용된다.
상기 도 1의 점선들은 상기 셀 사이트들(121~123)의 대략적인 경계를 나타내며, 상기 셀 사이트에는 BS들(101~103)이 위치한다. 상기 셀 사이트들 또한 도시하고 설명하기에 용이하게 하기 위한 목적에서 대략적으로 원형으로 나타낸 것이다. 따라서 상기 셀 사이트들은 선택된 셀 구성 및 자연적, 인위적 방해물들에 따라서 다른 불규칙한 형태를 가질 수 있음을 인식해야 한다.
당해 분야에 이미 공지되었듯이, 셀 사이트들(121~123)은 복수의 섹터들로 구성되며, 상기 섹터들 각각은 상기 BS들(101~103)에 연결된 지향성 안테나를 구비하고 있다. 각각의 섹터 지향성 안테나에 의해 전송된 오버헤드 신호들 즉, 파일럿, 페이징, 동기화 채널에 의한 범위가 기하학적 섹터 및 범위를 결정한다. BS의 각각의 섹터는 고유한 짧은 코드(215 비트를 포함하는)를 접속 단말기에 대하여 각각의 섹터를 구별하기 위해 변조 또는 확산 코드로써 사용한다. 상기 도 1의 실시 예는 상기 셀의 중앙에 위치하는 BS를 도시한다. 대안적인 실시 예에서는 상기 섹터들의 코너에 상기 지향성 안테나들을 위치시킬 수 있다. 본 발명의 시스템은 어느 하나의 셀 사이트만으로 구성되는 것으로 한정되지는 않음을 유의한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, BS들(101, 102, 103)은 기지국 제어부(Base Station Controller : 이하 "BSC"라 칭함)와 적어도 하나 이상의 기지국 송수신기(Base Transceiver Subsystem : 이하 "BTS"라 칭함)를 포함한다. 상기 BSC들과 BTS들은 당업자에게 잘 알려져 있다. BSC는 BS 송수신기(Base Transceiver Stations)를 포함하며 무선 통신 네트워크 내의 특정 셀들에 대한 무선 통신 자원들을 관리하는 장치이다. BTS는 각각의 셀 사이트에 위치한 RF 송수신기들, 안테나들, 다른 전기 장치를 포함한다. 상기 전기 장치는 냉방 장치들, 난방 장치들, 전자 제품들, 전화선 인터페이스들, RF 송신기들, 무선 수신기들을 포함할 수 있다. 본 발명의 동작을 설명하기 용이하고 명확하게 하기 위해, 상기 셀들(121, 122, 123) 각각에 있는 BTS와 상기 BTS 각각과 관련된 BSC는 BS들(101, 102, 103)에 의해 집합적으로 표시된다.
BS들(101, 102, 103)은 통신 라인(131)과 이동 전화 교환국(Mobile Switching Center : 이하 "MSC"라 칭함)(140)을 통해 상기 BS들 서로와 공중전화망(Public Switched Telephone Network : 이하 "PSTN"으로 칭함)(도시하지 않음)간의 음성 및 데이터 신호를 전송한다. 라인(132)은 또한 MSC(140)와 BS들(101, 102, 103) 간의 음성 및 데이터 서킷(circuit)의 연결을 설정하기 위해 사용되는MSC(140)와 BS들(BS 101, BS 102, BS 103) 간의 제어 신호를 전송하기 위한 연결 통로를 제공한다.
통신 라인(131)은 T1라인, T3라인, 광섬유 링크, 네트워크 패킷 데이터 백본 연결, 또는 다른 종류의 데이터 연결을 포함하는 적당한 연결 수단으로 될 수 있다. 라인(131)은 상기 BSC에 있는 각각의 보코더와 MSC(140)에 있는 스위치 요소들과 연결한다. 라인(131)을 통한 연결은 아날로그 음성 밴드 신호의 전송을 위한 전송 통로, 펄스 코드 변조(Pulse Code Modulated) 포맷으로 된 음성 신호의 전송을 위한 디지털 통로, 인터넷 프로토콜 (Internet Protocol) 포맷인 음성 신호의 전송을 위한 디지털 통로, 비동기 전송 모드(Asynchronous Transfer Mode) 포맷으로 된 음성 신호의 전송을 위한 디지털 통로, 또는 다른 적당한 연결 전송 프로토콜로 된 전송통로를 제공할 수 있다. 상기 라인(131)에서의 연결이라 함은 적당한 신호처리 프로토콜로 아날로그 또는 디지털 제어 신호의 전송을 위한 전송 통로를 제공하는 것이다.
상기 MSC(140)는 무선 네트워크에 있는 가입자들과 상기 PSTN 또는 인터넷(Internet)과 같은 외부 네트워크 사이의 서비스를 제공하고 제어하는 스위칭 장치이다. 상기 MSC(140)에 관한 기술도 당업자에게 익히 공지된 기술이다. 본 발명의 실시 예들에 있어서, 통신 라인(131)은 복수 개의 다른 데이터 링크들일 수 있는데, 상기 각각의 링크들은 BS들(101, 102, 103) 중의 하나의 BS와 상기 MSC(140)를 연결한다.
바람직한 무선 네트워크(100)에서, MS(111)는 셀 사이트(121)에 위치하고 BS(101)와 통신한다. MS(113)는 셀 사이트(122)에 위치하고 BS(102)와 통신한다. MS(114)는 셀 사이트(123)에 위치하고 BS(103)와 통신한다. MS(112)는 셀 사이트(123)의 가장자리에 가깝게 위치하고, 셀 사이트(123)의 방향으로 이동할 것이다. 어느 순간에서, 상기 MS(112)가 셀 사이트(123)로 이동하고, 셀 사이트(121)로부터는 벗어나면서 핸드오프 (hand-off)가 이루어진다.
이미 공지되었듯이, 상기 핸드오프 과정은 제 1 셀 사이트로부터 제 2 셀 사이트로의 호 제어를 변경하는 것이다. 상기 MS(112)가 셀(121)에서 셀(123)로 이동하는 경우, 상기 MS(112)는 상기 BS(103)로부터 수신한 파일럿 신호를 검출하고, BS(101)로 파일럿 신호 세기 측정 메시지를 전송한다. 상기 BS(103)로부터 전송되고, MS(112)에 의해 수신되고 보고된 파일럿 신호의 세기가 임계값을 초과할 때, BS(101)는 타겟(target) BS(103)를 신호 처리함으로써 소프트 핸드오프 과정을 개시한다. 상기 핸드오프는 TIA/EIA IS-95와 TIA/EIA IS-2000에 개시된 사항을 따른다.
BS(103)와 MS(112)는 상기 CDMA 채널에서 통신 링크의 설정을 협상(negotiate)한다. 상기 BS(103)와 MS(112)간의 통신 링크 설정에 따라, 상기 MS(112)는 소프트 핸드오프 모드에서 BS(101)와 BS(103) 모두와 통신한다. 상기 소프트 핸드오프가 순방향(BS로부터 MS로) 채널과 역방향(MS로부터 BS로) 채널 링크들에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 BS(101)로부터 수신된 신호가 미리 결정 된 신호 세기 임계값 이하일 경우, 상기 MS(112)는 상기 BS(101)와의 링크를 끊고, 상기 BS(103)로부터의 신호만을 수신할 것이다. 따라서, 상기 호는 BS(101)에서 BS(103)로 끊기지 않고 변경된다.
상술한 소프트 핸드오프는 상기 MS가 음성 또는 데이터 호 상태에 있다고 가정하여 설명한 것이다. 아이들(Idle) 핸드오프는 셀 사이트들 사이에 있는 MS의 핸드오프이고, 상기 MS는 상기 제어 채널 혹은 페이징 채널로 통신하고 있음을 가정한다.
도 2는 본 발명에 따른 BS(101)의 BTS에서 선택된 일부분들만을 도시한 도면이다. 이하 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 BTS의 블록들에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, BS(101)는 3개의 섹터로 구분되고, 상기 3개의 섹터를 섹터 A, 섹터 B, 섹터 C로 칭한다. 각각의 섹터에서는 상기 순방향 채널(순방향 트래픽)을 통해 음성과 데이터 신호를 상기 BS로부터 적어도 하나 이상의 MS로 직접적으로 전송하는 전송 빔을 형성하기 위해 M개의 적응형 안테나를 이용한다. 상기 BS(101)는 섹터 A 송수신기(210A), 섹터 B 송수신기(210B), 섹터 C 송수신기(210C)를 구비한다. 또한 BS(101)는 N개의 채널 요소 및 CDMA 모뎀(254)와, N개의 적응형 안테나 배열 및 빔포밍(Beamforming : 이하 "BF"로 칭함) 제어부(252)와, 자원 관리 제어 및 데이터 베이스(260)와 데이터 호 처리 관리부(270)를 포함한다.
섹터 A 송수신기(210A), 섹터 B 송수신기(210B), 섹터 C 송수신기(210C), N 개의 채널 요소 및 CDMA 장치들(254), N개의 AAA 및 BF 제어부들(252)은 전송 빔을 이용하여 순방향 채널을 통해 무선 접속 단말기(예를 들어, MS)들과의 통신을 하는데 있어서 종래의 3개 섹터, 적응형 안테나 배열 BTS처럼 동작한다. 그러나, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 BS(101)의 본 발명에 따라 같은 섹터 내에서나 다른 섹터들에서 둘 이상의 무선 접속 단말기들과 동시에 통신할 수 있도록 같은 월쉬 코드 또는 다른 직교 코드를 사용할 수 있다. 상기 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 BS(101)의 적응형 안테나 배열의 BTS에서 자원을 관리하는 알고리즘을 수행하는 프로세서와 메모리를 포함한다. 이를 좀 더 자세히 설명하면 상기 알고리즘은 같은 BTS의 같은 섹터에 있거나 인접 섹터들에 있는 다른 순방향 빔에 속하는 이동 단말기 사용자의 공간적 분리에 근거하여 자원을 할당한다.
섹터 B 송수신기(210B)와 섹터 C 송수신기(210C)가 섹터 A 송수신기(210A)와 실질적으로 유사하기 때문에, 이하에서는 섹터 A 송수신기(210A)만을 자세히 도시하고 기재한다. 섹터 A 송수신기(210A)는 M개의 송수신기들을 포함하는데, 상기 M개의 송수신기는 송수신기들(215A, 215B, 215C)을 포함한다. 상기 바람직한 송수신기들(215A, 215B, 215C)을 임의로 각각 송수신기 M, 송수신기 2, 송수신기 1이라 칭하기로 한다. 상기 송수신기 2(215B)와 송수신기 1(215C)은 실질적으로 송수신기 M(215A)과 유사하므로, 이하에서는 단지 송수신기 M(215A)만을 상세히 도시하고 기재한다.
상기 송수신기(215A)의 송신 통로는 동위상 및 직교위상 결합부(222), 섹터 A의 직교 및 동위상 변조부(224), 상승 변환기(Up-converter) 및 필터부(226), RF 증폭부(228), 듀플렉서(230), 안테나(235)로 구성된다. 상기 송신신기 M(215A)의 수신 통로는 안테나(235), 듀플렉서(230), 저잡음 증폭기(Low-Noise Amplifier: 이하 "LNA"라 칭함)(240), 하강 변환기(down-converter) 및 필터부(242), 섹터 A 복조기(244)로 구성된다. 종래 기술의 비적응형 BTS와 비교할 때, BS(101)의 BTS에서 AAA는 순방향 채널에서 지향성 빔을 전송하기 위해 다수의 안테나(235), 다수의(M개) 송수신기(210), AAA 및 BF 제어부(252)를 이용한다.
MS로부터의 역방향 채널에서, 다수의 배열 안테나들(235)을 통해 수신된 신호들은 LNA(240)에서 증폭되고, 하강 변환기 및 필터부(242)에서 하강 변환되어 필터링되며, 섹터 A 변조부(244)에 의해 디지털 동위상 및 직교위상 스트림으로 변조된다. 듀플렉서(230)는 송/수신된 신호들을 분리한다. 상기 디지털 동위상 및 직교위상 스트림들은 역확산과 M-ary 심볼 검출을 위해 CDMA 모뎀으로 입력된다. BF 제어부(252)는 각각의 이동 단말기로부터 수신한 신호의 수신각과 빔 특성을 나타내는 BF 벡터의 BF 계수를 결정한다.
역방향 구간에서, 적응형 안테나 배열과 BF 제어부(252)는 다수의 심볼 구간들에서 각각의 MS로부터 수신한 각각의 안테나 요소에 있는 수신 역방향 신호들의 위상 예를 들어, 타임 오프셋 등과 신호세기를 추정하고 각각의 MS에 대한 역방향과 순방향 BF 가중치 벡터 계수를 결정한다. 상기 AAA 및 BF 제어부(252)는 데이터베이스 테이블에 저장하고 있는 상기 BF 계수 정보를 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)로 전송한다. 특정 섹터 및 수신기와 검출 서킷 통로에서 상기 역방향에 전송 중에 수신된 접속 신호는 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)에 의해 구별된다. 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 순방향 전송에 대해 대응하는 섹터 통로를 할당하기 위해 상기 정보를 이용한다.
자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 BTS와 MS 사이에 설정된 각각의 트래픽 채널에 대한 채널 요소, 월쉬 코드와 섹터를 할당하기 위해 호 처리 관리부(270)와 통신한다. 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 BF 계수들, 월쉬 코드 각각의 아이들/활성 상태, 상기 월쉬 코드의 활성 채널로의 할당을 위해 메모리에 데이터베이스를 유지한다. 각각의 채널 요소 및 CDMA 모뎀(254)은 N명의 사용자를 위한 신호 처리를 지원할 수 있다.
상기 무선 접속 단말기 예를 들어, MS로의 순방향 구간에서, 상기 채널 요소에 대한 입력되는 동위상과 직교위상의 데이터 스트림들은 도 4에 도시된 알고리즘에 따라 월쉬 코드를 선택하는 CDMA 모뎀에서 처리된다. 상기 채널 요소 및 CDMA 모뎀(254)은 상기 순방향 구간에서 월쉬 코드 변조 및 PN 코드 확산을 수행한다. 다음으로, 상기 모뎀으로부터의 출력은 AAA 및 BF 제어부(252)에서 상기 이동 단말기에 대한 Mx1 순방향 BF 가중치 벡터와 곱해지고, 주어진 섹터에서 전송을 위해 M 안테나(252)로 분배된다.
상기 AAA 및 BF 제어부(252)는 각각의 MS에 대한 디지털 동위상 및 직교위상 데이터의 진폭 가중치와 위상 편이를 수행하고 Mx1 벡터형태로 변환한다. 동위상 및 직교위상 결합부(222)는 N 채널 요소 및 CDMA 모뎀(254)들로부터의 디지털 동위상 및 직교위상 스트림들을 결합한다. 상기 동위상 및 직교위상 결합부(222)에서 결합된 상기 동위상 및 직교위상 신호들은 반송파 신호를 변조하는 섹터 A의 동위 상 및 직교위상 변조부(224)로 입력된다. 상기 변조된 반송파 신호는 상승 변환기 및 필터부(226)에 의해 상승 변환되고 필터링되며, RF 증폭부(228)에 의해 증폭되며, 듀플렉서(230)를 통해 각각의 안테나 요소(235)로 전송된다. 마지막으로, 상기 안테나 배열에 있는 신호들은 상기 MS로 전송된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 바람직한 BS(101)에 의해 셀 사이트(121)의 다른 섹터들로 전송되는 다양한 전송 빔들을 도시한 도면이다. 그러면 상기 각 빔들에 대하여 살펴보기로 한다.
MS들은 상기 도 3에서 검은 점들로 표현하였다. 섹터 A는 3개의 기존의 전송 빔들, B1, B2, B3을 포함한다. BS(101)에 접속하는 새로운 MS(NEW MS)는 BS에 의해 형성되는 새로운 빔(Bnew)에 위치한다. 이러한 사항에 대하여는 이하에서 더 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 BS(101)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 이하 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 BS의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
우선, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 405단계에서 아이들 상태에 있다. 상기 상태에서는 자원 할당을 위해 월쉬 코드 할당 알고리즘의 실행이 요구되지 않는다. 이와 같이 아이들 상태 중에서 어느 순간에 호 처리 관리부(270)로부터 트래픽 채널에 자원을 할당하기 위해 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)로 신호 처리가 요구되면, 즉 410 단계와 같이 호 개시 요구가 존재할 수 있다. 그러면 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 415단계로 진행하여 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)에 저장된 아이들 채널 요소들의 세트로부터 상기 새로운 MS로 물리 채널 요소를 할당하기 위해 해싱(Hashing) 함수 또는 다른 선택 알고리즘을 실행시킨다.
그러면 AAA 및 BF 제어부(252)는 420단계에서 새로운 MS를 위해 역방향 채널 신호로부터 새로운 MS의 BF 계수를 추정한다. 그리고 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 425단계에서 상기 섹터에 대한 활성 월쉬 코드(WC)들과 대응되는 BF 계수를 탐색하고, 월쉬 코드를 선택한다. 이때, 상기 월쉬 코드의 BF 가중치 벡터는 상기 새로운 MS의 추정된 BF 가중치 벡터와 가장 적은 상관관계를 가진다. 따라서 사기 <수학식 1>과 같은 관계가 성립한다.
i = arg{min[*b* MS b(i)*]}, for i = 1,2,3,...,Q ;
WCMS = WC(i) ;
상기 <수학식 1>에서 Q는 활성 사용자들의 수이다. 그러므로 상기 탐색에서 월쉬 코드(WC) 그룹이 같은 BF 계수를 공유한다고 결정되면, 상기 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 425단계에서 상기 월쉬 코드의 결정 시 현재 활성인 자원들 중에서 덜 할당되도록 결정한다. 그런 후 상기 자원 할당 제어부 및 데이터베이스(260)는 430단계에서 상기 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)에 의해 구별된 월쉬 코드 세트로부터 월쉬 코드를 할당하기 위해서 해싱 함수와 다른 선택 알고리즘을 실행한다.
그런 후 BS(101)와 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 435단계에서 호 활성(Call Active) 상태로 진입한다. 이러한 호 활성 상태에서는 상기 채널 요소, 월쉬 코드, BF 가중치 벡터, 섹터들 모두가 할당된다. 또한 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 445단계에서 호 소프터 핸드오프(Call Softer Handoff) 예를 들어, 섹터 대 섹터 핸드오프 시 상기 월쉬 코드가 BS(101)의 인접 섹터에서 활성화되는지를 테스트한다. 상기 MS가 상기 소프터 핸드오프 과정을 수행하면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 450단계에서 상기 인접 후보 섹터들의 안테나 배열에 의해 감지된 핸드오프 과정에 있는 MS의 순방향 BF 가중치 벡터를 획득한다. 그리고 나서, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 425 단계로 되돌아가도록 하고, 상기 새로운 BF 가중치 벡터을 이용하여 상기 425 단계에서의 월쉬 코드와 BF 가중치 탐색을 실행하도록 한다.
반면에 어떠한 핸드오프도 일어나지 않는다고 가정하면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 호 해제 신호를 수신할 때까지 상기 BS(101)과 MS는 할당된 월쉬 코드를 이용하여 계속해서 통신한다. 따라서 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 455단계에서 호 해제가 요구되는지를 검사한다. 만일 상기 검사결과 호 해제 신호가 수신되면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 460단계로 진행하여 호를 해제시킬 것과 상기 채널 요소, 다른 채널 요소에 의해 사용되지 않을 경우 월쉬 코드를 아이들 상태로 표시하고, 다른 호에 의해 사용할 수 있는 다른 섹터 자원이라고 표시할 것을 통지한다.
상기 도 3을 다시 참조하면, 2개의 다른 시나리오가 고려된다. 첫 번째 시나리오에서는, 상기 새로운(또는 후보의) MS(NEW MS)는 상기 소프터 핸드오프 지역에 있지 않고, 현재 다수의 활성 이동 단말기들에 의한 3개의 다른 빔들(B1, B2, B3)이 존재한다. BS(101)의 섹터 A는 트래픽 채널들을 지원하는데 사용되는 모든 월쉬 코드를 동작시킨다.
상기 새로운 MS(NEW MS)는 섹터 A에서 서비스를 요청한다. 상기 순방향 BF 계수들, BNEW는 AAA 및 BF 제어부(252)에 의해 추정되고 상기 도 4에 도시된 알고리즘은 BS(101)에서 실행된다. 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 새로운 MS의 BNEW가 빔 B1의 BF 계수와 최소의 상관관계를 갖도록 결정한다. 예를 들면, 월쉬 코드들 WC20~WC31과 WC33~WC44가 빔 B1에서 사용되는 것으로 가정한다. 상기 그룹에 있는 가장 앞선 월쉬 코드(예를 들어, WC20)로부터 시작해서, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 가장 적게 사용된 월쉬 코드를 탐색하고, 상기 월쉬 코드가 한번만 사용된 경우에는 상기 월쉬 코드가 새로운 MS에 할당된다.
두 번째 시나리오에서, NEW MS는 섹터 A와 섹터 B 사이의 소프터 핸드오프 지역에 위치한다. 상기 시나리오에서, 섹터 B가 전송한 상기 후보 사용자 (NEW MS)의 새로운 BF 가중치 벡터가 로드(load)되고 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 섹터 B에 대한 새로운 테이블 내의 탐색 알고리즘이 실행되고 있음을 통보 받는다. 다시 말하면, 상기 MS가 핸드오프 될 섹터에 대해서, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 섹터를 위한 테이블을 사용하여 월쉬 코드 할당 알고리즘을 실행시킨다.
상기 본 발명이 제안하는 알고리즘은 순방향 빔들간의 최소 상관관계 기준에 의존한다. 왜냐하면 순방향 빔들을 형성할 때 신호의 최대화가 고려되기 때문이다. 따라서, 다수의 사용자들은 같은 빔들에 속할 수 있다. 그러나, 인터페이스 널링(nulling)이 신호의 최대화 대신에 고려된다면, 상기 본 발명의 알고리즘은 월쉬 코드를 할당할 때, 신호 대 갑섭비(C/I)나 상기 기준과 같은 다른 측정 기준을 이용하는 것 같은 변경요소(modification)를 필요로 한다.
본 발명에서 제안된 상술한 알고리즘은 무선 네트워크에서는 상기 월쉬 코드의 BF 가중치 벡터들의 정적 분석에 대해서만 실행된다. 이것은 불리한 조건일 수 있다. 상기 MS들의 상대적인 이동성으로 인해, NEW MS에 할당된 월쉬 코드가 같은 월쉬 코드를 사용하는 이미 활성중인 MS를 간섭할 수 있다. 따라서, 상기 NEW MS가 전송빔 B1 방향으로 이동하거나, 상기 전송빔 B1에서 같은 월쉬 코드를 사용하는 상기 MS가 전송빔 BNEW쪽으로 이동한다면, 간섭이 증가되거나 상기 두 호들의 연결이 끊기게 될 수도 있다.
MS의 움직임을 고려하고, 잠재적 충돌을 예측하기 위해 상기 정보를 이용함으로써 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, NEW MS가 전송빔 B1방향으로 이동한다면(전송빔 B3으로부터는 벗어나고), 전송빔 B1에 대해서 보다 전송빔 BNEW에 대해 현재의 상관관계가 더 클지라도, 상기 전송빔 B3에 있는 MS에 의해 현재 사용되는 월쉬 코드를 NEW MS로 할당하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따라, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 다음의 요소들을 기준으로 해서 새로운 호들을 위한 월쉬 코드 할당을 수행하는 알고리 즘을 실행시킨다.
1) AAA 역방향과 순방향 BF 가중치 벡터 계수들의 추정
2) 새로운 호들을 위한 접속 신호의 수신 시간(Time of Arrival: 이하 "TOA"라 칭함)
3) 기존 이동 가입자들의 이동성 상태(예를 들어, 이동 속도와 방향)
4) 기존 MS들의 핸드오프 상태
5) MS 이동성의 추정에 따른 월쉬 코드 혼잡(예를 들어, 간섭) 비율.
자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)에 의해 실행되는 알고리즘은 다음의 항목을 결정(구별)하기 위해 섹터에 있는 활성 월쉬 코드와 상기 월쉬 코드에 대응되는 BF 계수 테이블을 분석한다.
1) 상기 새로운 MS의 추정된 BF 가중치 계수와 가장 상관관계가 적은 BF 가중치 벡터
2) 상기 새로운 MS의 추정된 BF 가중치 벡터에 대하여 수신 방향(Direction-of-Arrival: 이하 "DOA"라 칭함) 변경 또는 평균 BF 벡터 회전에 따라 기존 MS의 BF 가중치 벡터 상관관계에서의 증가율 추정
3) 상기 새로운 MS의 거리에 대해 추정된 BF 가중치 벡터에 대하여 TOA에 따라서 BF 가중치 벡터 상관관계에서의 증가율 추정. 상기 알고리즘은 다른 순방향 빔들에 속하는 이동 가입자들의 공간적 분리에 근거한다.
상기 디지털 스트림들은 역확산 및 M-ary 심볼 검출을 위해 CDMA 모뎀으로 입력되기 전에 각각의 채널 요소(Channel Element)를 위한 AAA 및 BF 제어부(252) 로 입력된다. 상기 역방향 구간에서, AAA 및 BF 제어부(252)는 각각의 MS들로 수신된 신호의 심볼 주기들로부터 상기 역방향과 순방향 BF 가중치 벡터 계수들, TOA, DOA를 추정한다. 그런 후 AAA 및 BF 제어부(252) 프로세서는 BF 계수 정보를 데이터베이스 테이블에 저장하는 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)로 전송한다.
자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 BTS와 MS들간에 설정된 각각의 트래픽 채널에 대한 채널요소, 월쉬 코드, 섹터를 할당하기 위해서 호 처리 관리부(270)로부터 수신된 신호들을 처리한다. 앞에서 상술한 바와 같이 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 역방향 신호들의 BF 계수들, TOA, DOA와 각각의 월쉬 코드의 아이들/활성 상태, 상기 월쉬 코드의 활성 채널로의 할당을 위해 메모리 상에 데이터베이스를 유지한다. 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 또한 복수의 심벌 간격들로부터 측정된 BF 가중치 벡터의 회전율로부터 MS각각의 평균 이동성을 계산한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 BS(101)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 BS의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
우선, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 505단계에서 아이들 상태에 있다. 상기 아이들 상태에서는 월쉬 코드 할당 알고리즘의 실행이 자원 할당을 위해서 요구되지 않는다. 이와 같은 아이들 상태에서 어느 순간에 호 처리 신호가 수신되면, 호 처리 관리부(270)는 510단계에서 트래픽 채널에 자원을 할당하기 위해 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)로 호 처리 신호를 제공한다.
그러면 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 515단계에서 미사용 월쉬 코드들이 사용가능한지를 결정하기 위해서 내부 데이터베이스를 검사한다. 상기 미사용 월쉬 코드들이 사용 가능하다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 530단계에서 상기 새로운 MS에 상기 미사용 월쉬 코드를 할당한다.
반면에 어떠한 미사용 월쉬 코드도 사용가능하지 않다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 520단계에서 본 발명의 원리에 따라서 월쉬 코드 가중치 탐색 알고리즘을 실행시킨다. 이렇게 함으로써, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 MS의 이동으로 인한 활성 MS들의 추정된 BF 계수와 그에 대응하는 TOA 및 DOA 정보, 상기 TOA 및 DOA 정보에 있어서의 변경사항을 결정하기 위하여 현재 섹터에 대한 활성 월쉬 코드 데이블을 탐색한다. 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 새로운 MS의 BF 가중치 벡터들과 기존 MS들 사이의 상관관계를 하기 <수학식 2>에 따라서 계산한다.
ρnew,i = |b* MS θ b(i)|, i = 1, 2, ..., Q
상기 <수학식 2>에서 Q는 활성 사용자들의 수이다.
다음으로, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 새로운 MS의 추정된 BF 가중치 벡터에 대하여 DOA 변경 또는 평균 BF 벡터 회전에 따라서 상기 기존 MS들의 BF 가중치 벡터 상관관계에 있어서 증가율의 추정을 결정한다. 상기 증가율 추정은 ρθ로 표시된다.
자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 새로운 MS의 거리에 대해 추정된 BF 가중치 벡터에 대하여 TOA 변경에 따라서 기존 MS들의 BF 가중치 벡터 상관관계에 있어서의 증가율 추정을 결정한다. 상기 증가율 추정은 ρτ로 표시된다.
마지막으로, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 비용 함수, Cnew,i를 하기 <수학식 3>을 이용하여 사용자 이동성 정보를 고려하여 계산한다.
Cnew ,i = ρnew,i + ρθ + ρτ
상기 525단계의 가중치 상관관계 탐색에 근거하여 어떠한 월쉬 코드도 사용가능하지 않다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 540단계에서 새로운 호를 거부한다.
반면에 할당 가능한 월시 코드가 존재한다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 530단계에서 상기 비용 함수를 최소화하는 MS의 같은 활성 월쉬 코드를 상기 새로운 MS로 할당한다. 상기 탐색이 같은 비용 함수를 가지는 활성 월쉬 코드 그룹을 구별한다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 활성 MS들 중에 가장 적게 할당되는 월쉬 코드를 할당한다.
자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 535단계에서 채널 요소가 BS(101)에서 사용 가능한지를 검사한다. 상기 검사결과 어떠한 채널요소도 사용가능하지 않다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 540단계에서 새로운 호를 거부한다. 반면에 만약 채널 요소가 가능하다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스 (260)는 545단계에서 아이들 채널 요소들 세트로부터 상기 호에 대한 물리 채널 요소를 할당하기 위해 해싱(Hashing) 함수 또는 다른 알고리즘을 실행시킨다.
그러므로, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 550단계에서 채널 요소, 월쉬 코드, BF 가중치 벡터, 섹터가 모두 할당되는 호 활성 상태에 진입한다. 이때, 소프터 핸드오프는 알고리즘을 통해 상기 월쉬 코드가 BTS에 인접한 섹터에서 여전히 활성 상태인지를 확인한다. 그런 후 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 560단계에서 호 해제 메시지를 수신하는지를 결정하기 위해 모니터링 한다. 이때, 어떠한 호 해제 메시지도 수신되지 않는다면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 상기 호 활성 상태에 머문다. 그러나 호 해제 메시지를 수신하게 되면, 자원 관리 제어부 및 데이터베이스(260)는 570단계로 진행하여 다른 호들에 의해 사용가능 하도록 상기 채널 요소, 월쉬 코드와 다른 섹터 자원들을 해제한다.
상기 MS들에 대한 이동성 정보는 TOA와 DOA 데이터 이외의 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 특히, 이동성 정보는 GPS(Global Positioning System) 수신기들과 같은 위치 정보 장치를 구비하는 MS들에 의해 보고된 위치 정보상의 변경들로부터 직접 결정될 수 있다. 그러나, 상기에서 개시한 실시 예에서의 TOA와 DOA 데이터를 사용함으로써 수동적인 정보에만 의존하는 이점들을 가지고, 특정 MS 장치나 기능(capability)을 필요로 하지 않는다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 월시 코드 할당 방법을 사용하면 적응형 안테나 배열을 가지는 무선 통신 시스템에서 보다 효율적으로 월시 코드를 할당함으로써 보다 많은 사용자들을 수용할 수 있는 이점이 있다. 또한 월시 코드의 사용율이 증가함으로써 보다 높은 전송률을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 적응형 안테나 배열(Adaptive Antenna Array)을 이용하여 이동 단말기들간에 통신할 수 있는 코드 분할 다중 접속 시스템의 기지국(Base Station)에서 사용하는 직교 코드들을 상기 이동 단말기들에 할당하기 위한 장치에 있어서,
    상기 활성 이동 단말기들과 관련된 활성 직교 부호와 상기 활성 이동 단말기들과 관련해서 대응되는 순방향 빔포밍(Beamforming) 계수들과 상기 활성 이동 단말기들과 관련된 이동성 정보를 포함하는 활성 MS와 관련된 R 레코드들을 저장하는 데이터 베이스(database)와,
    새로운 이동 단말기와 관련되어 추정된 순방향 빔포밍 계수들을 상기 레코드와 비교하고, 상기 비교에 대한 응답으로, 상기 새로운 MS와 통신하기 위해 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 활성 직교 코드를 선택하는 제어부를 포함하고,
    상기 선택은 상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련하여 대응되는 제 1 활성 이동 단말기의 빔포밍 계수들간의 상관관계 정도와, 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 이동성 정보에 근거하여 선택함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련되어 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서 증가율을 결정할 수 있음을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제 1 활성 이동 단말기의 이동 결과에 따라 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서 증가율을 결정할 수 있음을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기지국에 관하여 상기 제 1 활성 이동 단말기의 이동방향 변경에 따라서 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서의 증가율을 결정할 수 있음을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기지국으로부터 상기 제 1 활성 이동 단말기와의 거리 변경의 결과에 따라 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서의 상기 증가율을 결정할 수 있음을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 기지국은,
    순방향 전송을 위해 직교 코드들을 K개까지 사용하고, 상기 제어부는 상기 K개의 직교 코드들 모두를 사용하는지 여부에 대한 결정에 대해 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들을 각각을 비교함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상관관계가 가장 적은 순방향 빔포밍 계수들과 대응되는 복수의 제 1 활성 이동 단말기들을 결정하고, 최소의 상기 복수의 활성 이동 단말기들로의 순방향 전송에 사용되는 최소로 사용된 활성 직교 코드를 상기 복수의 제 1 활성 이동 단말기들로부터 결정함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
    순방향 전송에서 사용되도록 하기 위해 상기 최소로 사용된 활성 직교 코드를 상기 새로운 이동 단말기로 할당함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 장치.
  9. 적응형 안테나 배열(Adaptive Antenna Array)을 이용하여 이동 단말기들간에 통신할 수 있는 코드 분할 다중 접속 기지국에서 사용하기 위해 직교 코드들을 상기 이동 단말기들에 할당하는 방법에 있어서,
    코드들을 할당하는 장치를 구비하는 상기 CDMA 무선 네트워크에 있어서,
    상기 활성 이동 단말기들과 관련된 활성 직교 부호와 상기 활성 이동 단말기들과 관련해서 대응되는 순방향 빔포밍(Beamforming) 계수들과 상기 활성 이동 단말기들과 관련된 이동성 정보를 포함하는 활성 MS와 관련된 [R ]레코드들을 저장하는 과정과,
    새로운 이동 단말기와 관련되어 추정된 순방향 빔포밍 계수들을 상기 [R ] 레코드와 비교하는 과정과,
    상기 비교에 대한 응답으로, 상기 새로운 이동 단말기와 통신하기 위해 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 활성 직교 코드를 선택하는 과정을 포함하고,
    상기 선택 과정은 상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련하여 대응되는 제 1 활성 이동 단말기 의 빔포밍 계수들간의 상관관계 정도와, 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련된 제 1 이동성 정보에 근거함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련되어 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서 증가율을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 활성 이동 단말기의 이동 결과에 따라서 상기 새로운 이동 단말기와 관련되어 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 활성 이동 단말기와 관련되어 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에서의 증가율을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기지국에 대하여 제 1 활성 이동 단말기의 이동 방향의 변경과 상기 BS로부터 제 1 활성 이동 단말기로의 거리 변경 중에서 적어도 어느 하나의 결과에 따라 상기 추정된 순방향 빔포밍 계수들과 상기 제 1 대응 순방향 빔포밍 계수들간의 상관관계에 있어서의 증가율을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교 코드 할당 방법.
KR1020050127395A 2004-12-21 2005-12-21 적응형 안테나 배열 무선 네트워크에서 월시 코드를 이동단말에 할당하는 장치 및 방법 KR20060071367A (ko)

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KR100860534B1 (ko) * 2006-12-29 2008-09-26 한국과학기술원 적응형 빔 형성 배열 안테나를 채용한 직교 부호 도약다중화 시스템

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