KR950001372B1 - 이동 셀전화시스템에서 호출인계의 차단율을 감소시키는 방법 - Google Patents

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Description

이동 셀전화시스템에서 호출인계의 차단율을 감소시키는 방법

제1도는 이동 셀전화시스템용 셀패턴의 일부를 개략 도시한 설명도.

제2도는 2개의 이동국-기지국 쌍간 신호선로를 개략 도시한 설명도.

제3도는 제1도에 따른 셀패턴에 본 발명의 방법을 고정채널할당용으로 활용한 채널할당실시예를 도시한 개략적 설명도.

제4도는 제1도에 따른 셀패턴에 본 발명의 방법을 소위 적응할당식으로 활용한 실시예를 도시한 개략적 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

B1, B2 : 기지국 C1, C2 : 셀(관할구역)

A, B, C, D : 영역

본 발명은 일 무선채널로부터 다른 무선채널로 호출(call)을 인계할때 발생할 수 있는 이동 셀전화시스템(mobile cellular telephone system)내의 차단을 감소시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 주파수분할다중엑세스(frequency division multiple access, 이하 FDMA라 함) 시스템과 시분할다중엑세스(time division multiple access, 이하 TDMA라 함) 시스템의 양용으로 활용될 수 있다.

본 발명의 배경기술분야에 대해 설명하면 다음과 같다.

이동전화교환기는 전화선로망에 연결된다. 이러한 교환기는 제한된 관할범위를 갖는 기지국(base station)(B1, B2, B3)으로서, 다수의 무선송신기의 서어비스를 한다. 기지국(B1, B2, B3등)의 서어비스 구역을 셀(cell)이라 호칭하고, 그러므로, 제1도와 같은 구역체계를 ＂셀시스템＂으로 호칭하기로 한다. 따라서, 서로 다른 셀들은 C1, C2, C3…등으로 표시하기로 한다.

상기 셀들은 동일 주파수로 셀들간에 일정한 간섭거리를 확보하기 위하여 군(cluster)으로 분할된다. 이러한 셀군의 크기는 추적하는 신호 대 잡음비에 따라 다르지만, 일 셀군내의 통상 셀갯수는 21개이다(이론적 계산상 3, 7, 9 및 12개도 가능함).

각각의 셀군이 사용하는 모든 주파수들은 각각의 국(station)들에 분배된다. 또, 통화채널과는 별도로 매셀마다 1개 이상의 호출채널이 마련되어 이동국을 고유화(localize)하는 것과 기지국과 이동국간의 메시지 송달용으로 활용된다. 일 이동국(M)으로부터 연결되어야 할 통화가 있을때, 교환기는 호출채널을 통하여 이동국의 위치를 갖는다.

이어서, 최근접기지국으로의 연결과 채널의 선택이 계속 수행된다. 통화는 점유되지 않은 채널이 없으면 차단된다. 이동국이 호출연결중에 이동하면, 이동국은 때때로 셀경계(cell boundary)(G)를 통과할 수 있다. 그러면, 교환기는 호출연결을 일 기지국(B1)으로부터 새로운 기지국(B4)으로 전달하는 인계를 자동실시한다. 고정된 주파수 할당방식을 이용할때, 매 기지국들은 호출을 연결하기 위해서 다수의 채널을 억세스해본다.

모든 채널들이 점유되었을때 새로운 호출이 도착했다면, 새로운 호출은 차단된다. 간섭을 회피하기 위해서, 동일 주파수의 셀들은 서로간에 일정한 간섭거리를 확보해야 한다.

한편, 적응채널선택방식에서는 고정된 주파수 할당을 기지국에서 하지 않고, 측정된 신호의 잡음비에 따라서 주파수 할당을 변경할 수 있다. 적응채널선택방식에서는 간섭거리가 얼마만큼 되는가에 대해서는 전혀 고려를 하지 않으며, 호출들이 서로 간섭하지 않는 것을 중요시한다.

적응식 채널선택방식에서는 이론적으로(실제로는 아니더라도), 이동국들은 나란히 위치하면서 동일 주파수로 호출을 송신할 수 있다. 적응화의 근거는 기지국과 이동국에서 측정한 신호 대 잡음비(이하 SN비라함)들이다. 이동국과 기지국간 (MS-BS) 신호경로와 간섭하는 이동국-기지국쌍(MS_s-BS_s)은 제2도에 도시된 바와 같다.

S₁-S₄는 각각의 통신에서 수신된 신호의 강도이다. 이들 신호강도(S₁~S₄)들은 레일리 페인딩(Rayleigh fading)과는 별도로 양방향으로 동일하다(제2도 참조).

연결은 항상 몇가지 기준(예컨데, 가장 강한 신호를 송시하는 기지국을 최상의 기지국으로 결정하는 것)에 따라 최상의 기지국으로 확정된다. 연결하기로 확정된 최상의 기지국에 점유되지 않은 채널이 없다면, 새로운 선택(차선의 기지국 선택)을 이동국(MS)에 명령할 수 있다.

모든 SN비를 측정한 후, 가장 큰 SN비 값을 갖는 채널을 선택한다. 각각의 채널마다에 4개의 SN비 값들중 최저값이 사용되지만, 간단한 선택은 기지국(BS)과 이동국(MS)에 대하여 SN비 값만을 고려했을때를 예상할 수 있다. 다음, 현존하는 연결중에 가섭이 있는지의 여부는 고려하지 않는다.

이러한 선택은 하기의 실시예의 사용하였다. 인계는 다음의 2가지 경우에 일어난다.

첫째, 설정해 둔 음질(quality)이 최소한계 미만으로 떨어졌을때, 호출은 더 좋은 채널로 이전되어야 한다. 이것은 보통의 채널선택으로서 수행되지만, 이용할 수 있을 만큼 충분히 양호한 채널이 없을 경우, 호출은 기지국을 바꾸고 새로운 채널을 선택한다.

둘째, 사용했던 기지국이 더 이상 최상이 아니거나 또는 이용할만한 양호한 채널이 없을 경우, 기지국의 변경을 시행한다. 인계의 요청은 기존 기지국(BS)을 경유하여 이동국(MS)으로부터 전화망을 통해서 새로운 기지국으로 보내질 수도 있고, 또는 직접 호출채널을 경유하여 이동국(MS)과 기존기지국(BS) 사이에 보낼 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 배경기술분야에 대한 설명에 이어서 본 발명에 대해 간략히 설명하기로 한다.

제1도의 셀구역내에서 이동국들은 정지하거나 또는 이동한다. 이동국들의 이동가능성은 클 수 있으므로 인계의 요청건수도 많아질 수 있다. 그로한 인계요청과는 별개로, 상기 구역내에서 이동하는 새로운 이동국들 또는 새로운 국들로부터 호출요청이 울릴 수 있다. 그러나, 우선권은 호출요청을 시도하는 이동국들을 처리하기 전에 인계를 요청하는 이미 연결된 호출들에 주어져야 한다. 예외는 특별히 할당된 채널들을 가진 긴급호출 등이 있다. 인계요청건수가 과중하게 증가되면, 비록 성공적인 인계건수배율이 매우 크더라도 호출중단의 위험성이 상당히 커질 수 있다. 하기의 표들은 이러한 점을 설명하기 위해서 모의 상황의 설정으로 만들어진 것이다.

인계기준치 : 10dB 연결기준치 : 13dB

2가지 경우에 대하여 제기된 트래픽(traffic) : 10E와 14E(E는 얼랑, 즉 Erlang의 약자임).

사용가능한 채널수 : 90개

호출중단의 비율은 상기 표 2와 같이 증감하며, 그러한 호출중단위험성은 매 호출이 필요로 하여 제기하는 인계건수(임의 경우에 50개 인계건수까지)에 따라 크게 좌우된다. 이러한 사실은 인계건이 전혀없이 완전 처리되는 호출에 대한 하기 표 3으로부터 명확히 인지할 수 있다.

인계성공율도 다음 표 4와 같이 상당히 크다.

이상의 표들을 종합해 볼때 인계요청건수가 과중하게 증가되면, 비록 인계성공율도 매우 크지만, 호출중단의 위험성이 상당히 커진다고 말할 수 있다. 그러나, 본 발명의 방법에 의하여, 시스템에 할당된 채널들로부터 이러한 호출용 소수의 채널을 예비로 확보해 둠으로서 이러한 호출중단의 위험성은 현저히 감소될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 호출요청시에 이용할 수 있는 채널을 잃더라도 채널 이용성을 증가시킴으로서 이동전화시스템에서 소위 인계중 차단율을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 방법은 청구범위 제1항의 특징부분에서 명백히 밝힌 바와 같은 특징을 가지고 있다.

이제 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

제3도는 제1도에 따른 셀패턴에서 기지국(B1, B2…)에 대한 소의 고정된 채널할당을 도시한 것이다. 체널들은 고리(還)들로 표시되어 있고, 고리중 십자(+)로 표시된 것은 점유된 채널을 표시하고, 비어 있는 고리는 점유되지 않은 채널을 표시한다.

영역(A)내의 고리의 각 열들은 각각 일정 기지국에서 이용할 수 있는 것으로 간주된다. 즉, 제1열은 기지국(B1)에서 이용가능하고, 제2열은 기지국(B2)에서 이용가능한 것등이고, 모든 채널들은 고정적으로 할당된다. 즉, 열 1은 기지국(B1)에 의해서만 이용될 수 있고, 열 2는 기지국(B2)에 의해서만 이용될 수 있는 등이다.

본 발명의 방법에 의하면, 영역(B)내의 소수의 채널들은 호출을 인계하는데 이용하는 것과 긴급호출용으로 이용하기 위한 소위 구급채널로서, 영역(A)으로부터 예비로 확보된다. 따라서, 호출중단의 위험성이 감소될 수 있다.

인계용 또는 긴급호출용의 어느 하나에 이용되는 영역(B)내의 채널들은 고정 또는 유동적으로 할당될 수 있다. 즉, 일정갯수는 오직 인계용으로만 확보하고, 나머지는 긴급호출용으로 확보하거나 또는, 영역(B)내에 일정한 기지국에 대하여 모든 채널들을 인계와 긴급호출용의 양자에 모두 이용할 수 있게 하는 것이다.

제4도는 제1도에 따른 셀패턴중 기지국(B1, B2…)에 대하여 유동적 채널할당하는 것을 도시한 것이다.

제4도 중 영역(A)은 제3도의 영역(A)과 마찬가지로 각각의 기지국에 영구적으로 할당(일열은 일 일정 기지국에 해당)하는 채널을 표시한다. 영역(B)내의 채널들은 소위 유동적 채널들로서, 셀패턴중 어느 기지국에도 할당될 수 있다.

영역(A)와 영역(B)내의 총 채널수는 제3도중 영역(A)에 채널수와 동일하다. 고정할당되는 채널들과 유동할당되는 채널들의 경계는 평상채널(ordinary channels)(영역 A 및 B내 채널)용으로는 경계(G1)로, 그리고 예비채널(영역 C 및 D내 채널)용으로는 경계(G2)로 표시하였다. 일 셀(C1)내의 일 이동국으로부터 다음 셀(C4)로 이전되어야 할 인계건이 있을때, 연결시도는 다음순서로 이루어진다.

1. 제3도 또는 제4도상의 영역(A) 또는 영역(B)내의 평상 채널들중에서 점유되지 않은 채널을 찾아 신호강도가 가장 강력한 기지국과 연결한다.

2. 상기 평상 채널중에서 점유되지 않은 채널을 찾아 신호강도가 다음으로 강력한 기지국과 연결한다. 이러한 2번의 시도후에도 인계가 성공하지 못했을 경우, 다음과 같이 시도한다.

3. 제3도중 영역(B)과 제4도중 영역(D)내에서 점유되지 않은 예비채널을 찾아 신호강도가 가장 강력한 기지국과 연결한다.

4. 상기 예비채널중 점유되지 않은 채널을 찾아 다음으로 가장 강력한 기지국과 연결한다.

5. 이러한 단계적 시도로도 성공적 인계를 이룩하지 못하면, 차단이 일어난다.

상술한 바와 같이 평상채널을 이용하는 2번의 시도와 예비채널을 이용하는 2번의 시도를 상기의 단계로서 전술한 모의 상황에 활용하였다. 물론, 이와 같이 평상채널을 이용한 2번의 시도가 성공적이지 못했을 경우, 평상 채널을 이용하는 3번의 시도로서 연결시도수를 늘려야 하고, 이후 이러한 3번의 시도로 성공적이지 못했을 경우, 예비채널을 이용하여 1번, 2번 또는 3번 또는 가능하다면 더 많이 시도해 보는 것도 가능하다.

인계시도는 예컨대 셀간의 경계에서와 같이 신호강도가 약한 곳에도 시도될 수 있고, 이동국-기지국 쌍간에 간섭이 있을때도 시도될 수 있다.

고정채널과의 연결은 이들이 점유되지 않은 한 이루어지며, 제2장소에서 적응형 채널선택은 제4도에 도시된 유동적 채널에 의해 이루어진다. 예비채널들은 인게의 성공율을 높여줄 수 있다. 인계성공율을 추가적으로 높여주는 방법은 예비채널에 대하여 실패턴(재사용패턴)을 사용함으로서 동일 채널간섭(co-channel interference)의 정도를 낮추는 것이다.

일반적 셀무선통신시스템에서 무선채널용의 그러한 셀패턴은 1985년 2월 5일에서 7일까지 핀란드 에스푸에서 개최된 디지탈 지상국 이동국 무선통신에 관한 북유럽지구 세미나(Nordic Seminar on Digital Land Mobile Radio-communication)에서 발표된 셀 시스템에서의 용량계산 및 동일채널간섭(Calculation of Capacity and Co-Channel Interference in a Cellular System)이라는 제하의 논문으로 제시된 바 있다.

상기 논문의 페이지 211의 제4a도 및 제4b도에 따르면, 예컨대 평상채널을 3개 셀패턴에 할당할때, 예비채널은 9개 셀패턴에 할당될 수 있는데, 3개 셀패턴내 평상채널간 거리보다 9개 셀패턴내 예비채널간 거리를 더 길게 함으로써, 9개 셀패턴내에서의 동일채널간섭정도가 3개 셀패턴내에서의 동일채널간섭정도보다 적게 된다(논문중 제6도 참조).

따라서, 신호감도가 낮아져서 인계가 요구될때, 9개 셀패턴내의 예비채널로 채널을 변경하면, 결과적으로 간섭정도가 낮아지기 때문에 3개 셀패턴내의 채널로 변경하는 것보다 평균적으로 신호감도가 높아진다. 채널을 예비로 확보해 두면 인계요구시에 이용할 수 있는 점유되지 않은 채널들을 확보할 수 있다. 예비채널들을 9개 셀패턴으로 분할 할당하면, 인계후 동화감도향상율이 높아진다.

본 발명에 따른 방법을 활용하고 제1도에 따른 세포패턴을 가진 이동, 셀전화 시스템에 대하여 모의시험을 실시하였다.

시험결과는 표로 하기에 나타낸 바와 같다.

채널들의 분할은 가변될 수 있는 변수이다. 예비채널을 평상채널을 이용할 수 없을때만 사용하기로 한다면, 예비채널수는 전체 이용가능한 채널수중 일부에 불과해야 한다.

그러나, 예비채널이 없다면 평상채널중에서 폭주(congestion) 및 호출중단의 증가가 야기될 수 있으므로 일부의 예비채널이라도 무시할 수 없다. 모의시험에서는 90개의 채널을 사용하였는 바, 이중 10%(9개 채널)가 예비채널로 사용되었고 나머지 81개 채널들은 평상채널로 사용되었다.

모의시험결과 상기 표 5과 같이 기대했던대로 호출차단량이 증가하였다. 이와 같이 일 셀당 채널수가 감소하게 되면 평상채널간 폭주가 증가한다. 이와 같은 상황은 또한 인계없는 호출처리율(호출연결율)을 감소시킨다.

표 7과 같이, 기준에 이미 높았던 성공적인계율은 거의 100%로 증대되었다.

표 8는 본 발명의 방법에 따라서 예비채널을 사용했을때 중단위험율이 떨어진다는 것을 나타내고 있다.

간단히 말해서 낮은 트래픽(10열량)이 제공되는 한 예비채널은 탁월한 효과를 발휘한다고 말할 수 있다. 이들 예비채널들은 아껴서 사용되므로, 연결된 호출의 대다수가 유지될 수 있다.

Claims (2)

1. 다수의 셀로 분할된 관할구역이 군으로 그룹되어 있으며, 각각의 군은 상기 다수의 셀중에 소정수로 포함하고, 또한 모든 무선채널을 이용하여 하나 이상의 상기 무선채널은 고정되게 특정셀에 할당되며, 또하나 이상의 무선채널은 군의 모든셀에 유동적으로 할당되는 무선채널간의 채널전화의 차단율을 감소하도록 이동 셀무선전화시스템의 무선채널을 할당하는 방법에 있어서, m-셀군에 할당된 총수의 채널(A,B)중 소정수의 무선체널(C,D)을 예비로 확보하고, 일무선채널에서 다른 무선채널로의 이동무선국으로부터 채널전환 요구시 상기 예비로 확보된 무선채널(C,D)을 m＞n인 ㅜ-셀군에 할당하는 단계와; 상기 n-셀군의 상기 예비로 확보된 무선채널(C,D)중 하나 이상의 무선채널(D)을 유동적으로 상기 m-셀군의 기지국에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선채널 할당하는 방법.
2. 관할구역이 셀로 분할되어 있고 상기 셀이 군으로 그룹되어 있으며, 각각의 군은 특정수의 셀을 포함하고, 이동 셀부선전화시스템의 모든 무선채널을 이용하며, 상기 무선채널의 일부는 특정한 셀에 고정적으로 할당되고, 또 일부는 군내의 모든 셀에 유동적으로 할당되며, n-셀군에 할당된 총수의 평상채널중 소정수의 무선채널 대신에 예비로 확보된 채널로 m＞n인 m-셀군에 할당되는 이동셀 무선전화시스템에서의 채널전화방법에 있어서, 다수의 기지국으로부터의 신호강도를 측정하고, 가장 강력한 신호강도를 갖는 기지국을 선택하여 해당 채널에 대한 연결을 요청하므로서, 여러번 호출연결을 시도하고, 만일 요구한 연결이 성공하지 못하면 다음으로 가장 강력한 신호 강도를 갖는 기지국에 해당하는 n-셀군의 평상채널에 대해 연결을 요구하는 단계와; n-셀군에서 상기 단계로 호출연결시도가 성공하지 못하면, 다수의 기지국으로부터 신호강도를 측정하고, 신호강도가 가장 강력한 기지국을 선택하여 m-셀군의 해당 예비 무선채널에 대해 연결을 요구하여 상기 예비무선채널중 하나에 대해 여러번 더 호출연결시도를 하고, 만일 요구한 연결이 불가능하면, 신호강도를 측정하고 상기 예비무선채널에 대하여 다음으로 가장 강력한 신호를 지닌 기지국을 선택하여 채널전환이 완료될때까지 m-셀군의 해당 채널에 대하여 연결을 요구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널전환방법.

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