KR960011868B1 - 이동 통신 셀 구성 방법 - Google Patents

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Description

이동 통신 셀 구성 방법

제1도는 본 발명이 적용되는 하드웨어 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 이동 통신 셀 구성 방법에 대한 전체 처리 흐름도.

제3도는 본 발명에 따른 전계강도 예측 흐름도.

제4도는 본 발명에 따른 서비스 지역 예측에 대한 처리 흐름도.

제5도는 본 발명에 따른 동일 채널 간섭에 대한 처리 흐름도.

제6도는 본 발명에 따른 다중 기지국 예측에 대한 처리 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : PC 12 : CRT

13 : 레이저 프린터 14 : 플로터

본 발명은 보다 많은 가입자의 수용 및 품질의 서비스를 제공하는 이동 통신 셀 구성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템에서는 가입자(이동국)가 이동국과 무선 링크를 이용하여 통화하게 되므로 무선환경이 중요시되며, 이동국이 기지국을 통화할 때의 이동 통신 시스템을 대략적으로 설명하면, 이동 통신 교환기에서 기지국으로 음성 및 데이타가 전송되어 여기서 다시 각각의 기지국은 수신 링크를 통해 이동국과 통화한다.

기지국과 이동국 사이에는 무선 채널에 의해 통화로를 제공하므로 기지국에서 이동국에 방사하는 송신 전력이 이동국에 도달해야 하고 반대로 이동국에서 방사한 송신전력이 기지국에 도달해야만 통화가 가능하다. 그러므로 이동 통신 시스템의 셀 구성을 위해서는 전파 환경 특성을 고려한 전파 손실을 예측하여 임의의 기지국으로부터 서비스 가능 영역의 파악 및 무선 채널 간섭의 분석이 필요하다.

상기 필요에 부응하기 위하여 안출된 본 발명은, 급증하는 이동 통신 수요에 따라 보다 많은 기지국의 설치를 필요로 하므로 효율적으로 셀을 구성하기 위하여 전파 환경 특성을 고려한 서비스 지역 예측이 필요하게 되며, 주파수 재사용 계획이나 셀의 재구성시 서비스 지역파악을 해야만 최적의 셀 플래닝(Cell Planning)이 가능하므로 일정 영역에 대해 임의의 기지국을 중심으로 전파 환경을 고려한 전파의 경로 손실 예측을 시뮬레이션 하였으며 이동 통신 셀 구성 프로그램 패키지의 개발로 효율적인 셀 구성이 가능하며 이는 보다 많은 가입자의 수용 및 양질의 서비스를 제공할 수 있는 이동 통신 셀 구성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, PC와, 입출력기기로서 VGA 컬러 그래픽 가능한 CRT, 400dpi 이상의 해상도를 갖는 레이저 프린터와 플로터를 구비한 시스템에 적용되는 이동 통신 셀 구성 방법에 있어서; 1 : 50,000 축적의 지도를 사용하여 지형의 높이와 지형 특성을 기록한 지형 데이타를 생성하고, 안테나 방향에 따른 각도를 증가시켜 가면서 가장 큰 값에 대한 각 방향에서의 상대적 크기로 안테나 패턴 데이타를 생성한 후, 상기 생성된 지형 데이타와 안테나 패턴 데이타를 이용해 지형 및 안테나 패턴을 검색하는 제1단계, 상기 제1단계 수행 후, 전계강도 예측을 위한 파라미터를 입력받아 선택된 기지국의 지형 데이타를 추출하고, 해석 지점을 계산하여 해석 지점과 기지국 사이의 추출된 지형 데이타를 선택하여 지형 데이타에 따른 전파전계강도를 예측하고, 안테나 패턴에 따른 예측치를 보정하여 출력하는 제2단계, 상기 제2단계 수행 후, 해석할 화일명을 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정한 후, 입력화일로부터 위도, 경도 해석 범위를 계산하며 위도, 경도 간격에 따라 전계강도값 평균치를 계산하여 출력하는 과정을 통해 서비스 지역 예측을 수행하는 제3단계, 상기 제2단계 수행 후, 해석할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 최소 해석 레벨을 선택하여 위도, 경도 해석 간격을 결정하고 대상 기지국 화일을 입력받아 모든 기지국에 대해위도, 경도 해석 간격에 따라 간섭량 계산 및 최대 간섭치를 저장하고, 출력하는 과정을 통해 동일 채널 간섭 분석을 수행하는 제4단계, 및 상기 제2단계 수행 후, 해석할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정하여 모든 기지국에 대해 위도, 경도, 해석 간격에 따라 최대 전계강도값을 저장하고, 출력하는 과정을 통해 다중 기지국 서비스 지역 예측을 수행하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이동 통신 시스템은 이동국, 기지국, 이동 통신 교환기로 구성되어 있다. 이동국과 기지국은 무선 링크로 연결하여 통호가 가능하게 한다. 임의의 기지국에서의 서비스 가능 범위는 그 기지국의 위치와 전파환경 특성, 송신 전력등에 의해 영향을 받는다. 이동 통신 셀 구성 프로그램 패키지에서는 임의의 기지국의 서비스 지역 예측 및 동일 채널 분석, 지형적 특성 분석을 한다. 이를 위해 먼저 지형자료, 안테나 패턴 자료로부터 임의의 기지국 지형 및 안테나 특성을 검색하여 이것을 토대로 전파 환경을 고려한 전파 경로 손실을 시뮬레이션한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 적용되는 하드웨어 구성도로서, 돔녀에서 11은 PC, 12는 CRT, 13은 레이저 프린터, 14는 플로터를 각각 나타낸다.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명이 적용되는 하드웨어는, 1M 바이트 이상의 주기억장치와 100M 바이트 이상의 하드디스크를 보유한 PC(11)와, 입출력기기로서 VGA 컬러 그래픽 가능한 CRT(12), 400dpi 이상의 해상도를 갖는 레이저 프린터(13)와 플로터(14)를 구비한다.

제2도는 본 발명인 이동 통신 셀 구성 방법에 대한 전체 처리 흐름도이다.

먼저, 1 : 50,000 축적의 지도를 사용하여 지형의 높이와 지형 특성을 기록한 지형 데이타를 생성하고, 안테나 방향에 따른 각도를 증가시켜 가면서 가장 큰 값에 대한 각 방향에서의 상대적 크기로 안테나 패턴 데이타를 생성한 후, 상기 생성된 지형 데이타와 안테나 패턴 데이타를 이용해 지형 및 안테나 패턴을 검색한다(21).

그리고, 예비 기지국 데이타를 이용하여 전계강도 예측을 위한 파라미터를 입력받아 선택된 기지국의 지형 데이타를 추출하고, 해석 지점을 계산하여 해석 지점과 기지국 사이의 추출된 지형 데이타를 선택하여 지형 데이타에 따른 전파전계강도를 예측하고, 안테나 패턴에 따른 예측치를 보정하여 출력한다(22).

그런 다음 해석할 화일명을 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정한 후, 입력화일로부터 위도, 경도 해석 범위를 계산하여 위도, 경도 간격에 따라 전계강도값 평균치를 계산하여 출력하는 과정을 통해 서비스 지역 예측을 수행한다(23, 24).

또한, 해석할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 최소 해석 레벨을 선택하여 위도, 경도 해석 간격을 결정하고, 대상 기지국 화일을 입력받아 모든 기지국에 대해 위도, 경도, 해석 간격에 따라 간섭량 계산 및 최대 간섭치를 저장하고, 출력하는 과정을 통해 동일 채널 간섭에 대한 분석을 수행한다(25, 26).

마지막으로 해석할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정하여 모든 기지국에 대해 위도, 경도, 해석 간격에 따라 최대 전계강도값을 저장하고, 출력하는 과정을 통해 다중 기지국 서비스 지역에 대한 예측 과정을 수행한다(27, 28).

본 발명에서 고려하고 있는 지형 데이타는 1 : 50,000 축적의 지도를 사용하여 1초 간격으로 지형의 높이와 지형 특성을 기록한 화일로 구성된다.

즉, (표 1)과 같이 위도 및 경도가 각각 30분이 되게 하나의 화일을 구성하며, 화일의 이름은 최소 위도 경도로 주어진다. 1개의 화일은 위도, 경도를 1분 단위로 하여 900개의 레코드를 가지며, 각 레코드는 위도 경도를 1초 단위로 하여 3600개의 셀로 구성된다. 1개의 셀에는 지형의 고도와 지형특성데이타가 기록된다. 어떠한 특정 지역에 대해 이동 통신 셀 구성 방법을 이용하고자 하는 경우 먼저 대상 지역의 지형 데이타가 상기에서 설명한 방법에 의해 구축되어야 한다.

안테나 패턴 데이타는 정북을 '0'도로 하여 0.5도씩 증가시키며 720개의 값으로 구성한다. 각도에 따른 값은 안테나 패턴에 따른 720개의 값중 가장 큰 것을 '1'로 했을때의 상대적인 크기로 하며 이동 통신 셀 구성을 이용하기 위해서는 지형 데이타와 함께 이동국 패턴 데이타도 화일로 존재해야 한다.

제3도는 본 발명에 따른 전계강도 예측 흐름도를 나타낸다.

전계강도 예측을 위한 기지국의 파라미터를 설정하는데(31), 기지국의 파라미터는 기지국의 위도와 경도(송신점), 해석하고자 하는 범위의 최소 최대 위도와 경도, 해석 경로 증가치, 해석 거리 증가분이다.

이러한 입력 데이타에서 주어진 기지국의 위도 경도를 이용하여 구축되어진 지형 데이타 화일중 기지국이 위치하는 지형 데이타 화일 및 디렉토리를 설정한다(32).

우선 기지국을 중심으로 해석 경로를 '0'도 방향을 선택하고, 이 해석 각도로 해석 거리 증가분을 1단계만 계산한 지점을 수신 지점으로 선택하여 기지국에서 이 수신점까지의 거리인 송수신국간의 거리를 계산한다(33).

그런 다음 지형 데이타 추출과 안테나 패턴을 고려하기 위해 지형 데이타 추출거리, 송신 주파수, 송신 출력, 기지국과 이동국의 안테나 높이, 수신 신호 신뢰도, 송신 안테나 수직 수평 패턴 화일명, 안테나 하향 각도, 지향 각도와 같은 파라미터를 입력한다(34).

기지국에서 수신점까지의 지형 데이타 화일을 검색하고(35), 지형 데이타 추출 거리를 증분 간격으로 기지국부터 수신점까지의 고도 데이타를 추출한다(36).

이렇게 선택된 지형 고도 데이타로 지형 형태를 파악하고, 입력된 기지국과 이동국의 안테나 높이, 송신 주파수 출력을 이용하여 전파전파 전계강도 예측 모델을 선정하고(37), 지형 형태에 따른 안테나 실효 높이 계산 및 전파 수평선을 계산하고(38), 기본적 6가지 모델 중 한가리를 선택하여(39) 자유 공간을 가정했을 때의 전송손실을 계산하고(40), 선택된 모델에 따른 전송 손실을 계산하여(41) 전파전파 전계강도를 예측한다. 지형 형태에 따른 전파전파 전계강도 예측후에 이미 선택된 안테나 패턴 데이타 화일과 지향 및 하향 각도를 선택하여 예측치를 안테나 패턴 데이타 값에 따라 보정한다(42). 해석 경로와 해석하고자 하는 최소 최대 경도와 위도를 이용하여 해당 지역의 해석이 완료되었는지 판단한다(43). 즉, 해석 경로가 360도이고 이 해석 경로로 해석 지점(수신점)이 해석하고자 하는 최대 최소 위도 경도에 도달한 경우 해석이 완료된다. 해당 지역 해석이 완료되지 않은 경우에는 수신점을 해석되지 않은 영역으로 위도, 경도를 조정하여 이동하고(44), 상기 과정(33) 이하를 반복수행하며, 해당 지역의 해석이 완료되었으면 전계강도의 예측 결과를 바이너리 화일로 출력한다(45).

제4도는 본 발명에 따른 서비스 지역 예측에 대한 처리 흐름도이다.

먼저, 서비스 지역을 작도하고자 하는 화일을 입력한다(46).

프린터, 플로터, CRT 중 하나를 선택하여 지역을 작도하므로 출력화일 형태를 지정한다(47).

해석 간격을 위도, 경도로 입력하며(최대 256,256, 입력이 없는 경우 100,100임)(48) 결정된 위도, 경도에 따라 입력화일의 위도, 경도 해석 범위를 계산한다(49).

입력화일로부터 위도, 경도, 전계강도 값을 읽는다(50).

입력화일을 다 읽었는지를 체크하여(51) 입력화일을 다 읽지 않았으면 위도, 경도, 해석 간격에 따라 전계강도값을 저장하고, 상기 과정(50)으로 복귀하고(52), 입력화일을 다 읽었으면 위도, 경도 간격에 따라 전계강도값을 계산하는데 해석 포인트가 여러개 존재하는 경우 평균치를 계산하고(53), 출력화일을 생성하여 이를 프린터나 플로터 또는 CRT로 서비스 지역을 출력하고 종료한다(54).

제5도는 본 발명에 따른 동일 채널 간섭에 대한 처리 흐름도이다.

여러개의 기지국을 대상으로 동일채널 간섭을 분석하는데 동일 채널 분석을 할 기지국의 수를 선택하고(입력 최대 99개의 기지국까지 가능)(55), 이미 분석된 기지국에 따라 전파 송신 출력을 변경하고자 할 경우에 웨이팅 팩터를 입력하여, 입력이 없는 경우는 0dB을 선택한다(56).

출력을 프린터, 플로터, CRT 중의 어디로 할 것인지를 결정하고(57), 해석할 최소 레벨을 선택한다(58).

해석 간격을 위도, 경도로 입력하며 최대는 256,256이며 입력이 없는 경우 100,100으로 해석 간격을 결정하다(59).

동일 채널 간섭을 그리고자 하는 대상 기지국을 입력받고(60), 입력하고자 하는 모든 기지국에 대해 입력이 끝났는지 검사하여(61) 모든 기지국에 대해 화일의 입력이 끝났으면 출력하고자 하는 화일을 생성하여 프린터나 플로터, CRT로 출력하고(62), 입력하고자 하는 화일의 입력이 모든 기지국에 대해 끝나지 않았으면 N번째 기지국 화일까지 입력받아(63) 해석하고자 하는 위도, 경도, 해석 간격에 따라 간섭량을 계산하고, 그것들의 최대치를 저장한다(64).

제6도는 본 발명에 따른 다중 기지국 예측 결과 처리에 대한 흐름도이다.

여러개의 기지국 서비스 지역을 각각 예측하여 여러개의 기지국에 대해 동시에 서비스 지역을 예측하는데, 동일 채널 분석을 할 기지국의 수를 선택하고(입력 최대 99개의 기지국까지 가능)(65), 웨이팅 팩터를 입력하여 입력이 없는 경우는 0dB을 선택한다(66).

출력을 프린터, 플로터, CRT 중의 어디로 할 것인지를 결정하고(67) 해석 간격을 위도, 경도로 입력하며 최대는 256,256이며 입력이 없는 경우 100,100으로 해석 간격을 결정한다(68).

동일 채널 간섭을 그리고자 하는 1번째 화일을 입력받고(69) 입력하고자 하는 모든 기지국에 대 화일의 입력이 끝났는지 겸사하여(70) 모든 기지국에 대해 화일의 입력이 끝났으면 출력하고자 하는 화일을 생성하여 프린터나 플로터, CRT로 출력하고(71), 모든 기지국에 대해 입력하고자 하는 화일의 입력이 끝나지 않았으면 N번째 기지국 화일까지 입력받아(72) 해석하고자 하는 위도, 경도, 해석 간격에 따라 최대 전계강도값을 계산하고, 그것들의 최대치를 저장한다(73).

상기와 같은 본 발명은, 셀의 전파 환경 및 경로 예측, 임의의 기지국에 대해 서비스 지역 예측이 가능하며, 이동 통신 초기 및 재구성시 사용하여 효율적 이동 통신망 구성을 할 수 있으며 주파수 재사용 계획 수립시에도 셀 구성 프로그램 패키지(CRAND)를 이용함으로써 간섭을 최소화하거나 보다 많은 가입자의 수용이 가능한 효과가 있다.

Claims (5)

1. PC(11)와, 입출력기기로서 VGA 컬러 그래픽 가능한 CRT(12), 400dpi 이상의 해상도를 갖는 레이저 프린터(13)와 플로터(14)를 구비한 시스템에 적용되는 이동 통신 셀 구성 방법에 있어서, 1 : 50,000 축적의 지도를 사용하여 지형의 높이와 지형 특성을 기록한 지형 데이타를 생성하고, 안테나 방향에 따른 각도를 증가시켜 가면서 가장 큰 값에 대한 각 방향에서의 상대적 크기로 안테나 패턴 데이타를 생성한 후, 상기 생성된 지형 데이타와 안테나 패턴 데이타를 이용해 지역 및 안테나 패턴을 검색하는 제1단계(21); 상기 제1단계(21) 수행 후, 전계강도 예측을 위한 파라미터를 입력받아 선택된 기지국의 지형 데이타를 추출하고, 해석 지점을 계산하여 해석 지점과 기지국 사이의 추출된 지형 데이타를 선택하여 지형 데이타에 따른 전파전계강도를 예측하고, 안테나 패턴에 따른 예측치를 보정하여 출력하는 제2단계(22); 상기 제2단계(22) 수행 후, 해석할 화일명을 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정한 후, 입력화일로부터 위도, 경도 해석 범위를 계산하여 위도, 경도 간격에 따라 전계강도값 평균치를 계산하여 출력하는 과정을 통해 서비스 지역 예측을 수행하는 제3단계(23, 24); 상기 제2단계(22) 수행 후, 해석할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 최소 해석 레벨을 선택하여 위도, 경도 해석 간격을 결정하고, 대상 기지국 화일을 입력받아 모든 기지국에 대해 위도, 경도, 해석 간격에 따라 간섭량 계산 및 최대 간섭치를 저장하고, 출력하는 과정을 통해 채널 간섭 분석을 수행하는 제4단계(25, 26); 및, 상기 제2단계(22) 수행 후, 해석 할 기지국 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 위도, 경도 해석 간격을 결정하여 모든 기지국에 대해 위도, 경도, 해석 간격에 따라 최대 전계강도값을 저장하고, 출력하는 과정을 통해 다중 기지국 서비스 지역 예측을 수행하는 제5단계(27, 28); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 셀 구성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계(22)는; 전계강도 예측을 위한 기지국의 파라미터를 입력받아 기지국의 위도 경도를 이용하여 구축되어진 지형 데이타 화일중 기지국이 위치하는 지형 데이타 화일 및 디렉토리를 설정하여 기지국을 중심으로 해석 경로를 '0'도 방향을 선택하고, 이 해석 각도로 해석 거리 증가분을 1단계만 계산한 지점을 수신 지점으로 선택하여 기지국에서 이 수신점까지의 거리인 송수신국간의 거리를 계산한 후, 지형 데이타 추출과 안테나 패턴을 고려하기 위해 지형 데이타 추출거리, 송신 주파수, 송신 출력, 기지국과 이동국의 안테나 높이, 수신 신호 신뢰도, 송신 안테나 수직 수평 패턴 화일명, 안테나 하향 각도, 지향 각도와 같은 파라미터를 입력받아 기지국에서 수신점까지의 지형 데이타를 화일을 검색하고, 지형데이타 추출거리를 증분 간격으로 지지국부터 수신점까지의 고도 데이타를 추출하는 제6단계(31 내지 36); 상기 제6단계(31 내지 36)에서 선택된 지형 고도 데이타로 지형 형태를 파악하고, 입력된 기지국과 이동국의 안테나 높이, 송신 주파수 출력을 이용하여 전파전파 전계강도 예측 모델을 선정하고, 지형 형태에 따른 안테나 실효 높이 계산 및 전파 수평선을 계산하고, 기본적 6가지 모델중 한가지를 선택하여 자유공간을 가정했을 때의 전송손실을 계산하고, 선택된 모델에 따른 전송 손실을 계산하여 전파전파 전계강도를 예측하고, 이미 선택된 안테나 패턴 데이타 화일과 지향 및 하향 각도를 선택하여 예측치를 안테나 패턴 데이타 값에 따라 보정한 후, 해석 경로와 해석하고자 하는 최소 최대 경도와 위도를 이용하여 해당 지역의 해석이 완료되었는지 판단하는 제7단계(37 내지 43); 및 상기 제7단계(37 내지 43)에서 해당 지역 해석이 완료되지 않은 경우에는 수신점을 해석되지 않은 영역으로 위도, 경도를 조정하여 이동하여 조정된 위도 경도에 따른 송수신국간의 거리를 계산하는 상기 과정 이하를 반복수행하고, 해당 지역의 해석이 완료되었으면 전계강도의 예측 결과를 바이너리 화일로 출력하는 제8단계(44, 45); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 셀 구성 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계(23, 24)는; 해석할 화일명을 입력받고, 출력화일 형태를 결정하고, 위도, 경도, 해석 간격을 결정하여 결정된 위도, 경도에 따라 입력화일의 위도, 경도 해석 범위를 계산하고, 입력화일로부터 위도, 경도, 전계강도 값을 읽고, 입력화일을 다 읽었는지를 검사하는 제6단계(46 내지 51); 및 상기 제6단계(46 내지 51)에서 입력화일을 다 읽지 않았으면 위도, 경도, 해석 간격에 따라 전계강도값을 저장하고, 입력화일을 다 읽었으면 위도, 경도 간격에 따라 전계강도값의 평균치를 계산하고, 출력화일을 생성하여 출력하는 제7단계(52 내지 54); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 셀 구성 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제4단계(25, 26)는; 채널 분석할 기지국의 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 출력화일을 결정한 후, 최소 해석 레벨을 선택하여 위도, 경도 해석 간격을 결정하고, 대상 기지국의 화일을 입력받아 입력하고자 하는 모든 기지국에 대해 수행되었는지 검사하는 제6단계(55 내지 61); 및 상기 제6단계(55 내지 61)에서 입력하고자 하는 모든 지기국에 대해 수행되었으면 출력하고자 하는 화일을 생성하여 출력하고, 입력하고자 하는 모든 기지국에 대해 수행디지 않았으면 N번째 기지국 화일까지 입력받아 해석하고자 하는 위도, 경도에 따라 간섭량을 계산하고, 그것들의 최대치를 저장하는 제7단계(62 내지 64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 셀 구성 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제5단계(27, 28)는; 동일 채널 분석을 할 기지국의 수를 선택하고, 웨이팅 팩터를 입력받고, 출력화일을 결정하고, 위도, 경도 해석 간격을 결정하여 동일 채널 간섭을 그리고자 하는 1번째 화일을 입력받아 입력하고자 하는 모든 기지국에 대해 수행되었는지를 검사하는 제6단계(65 내지 70); 및 상기 제6단계(65 내지 70)에서 모든 기지국에 대해 수행이 끝났으면 출력하고자 하는 화일을 생성하여 출력하고, 모든 기지국에 대해 수행이 끝나지 않았으면 N번째 기지국 화일까지 입력받아 해석하고자 하는 위도, 경도, 해석 간격에 따라 최대 전계강도값을 저장하는 제7단계(71 내지 73)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 셀 구성 방법.