KR100332811B1 - 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법 - Google Patents

이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차세대 이동통신 규격 중 하나인 3GPP(3GPP: 3rd Generation Partnership Project) 시스템에서 하나의 셀(Cell)이 여러개의 섹터로 나뉘어져 있는 상황에서 단말기가 기지국으로 데이터를 전송하는데 사용되는 업링크 채널 중 PRACH(PRACH: Physical Random Access Channel)를 위한 채널 할당을 보다 효율적으로 수행하는 물리적 채널 할당 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 이동통신 시스템에서 PRACH의 채널 할당을 위하여, 각각의 신호를 해당 스크램블링 코드로 각기 맵핑한 시그너쳐에 해당하는 노드를 이용하여 스크램블링 코드를 결정하고, 하나의 섹터에는 하나의 OVSF 코드를 할당하며, 하나의 셀 내에서 섹터 구분은 OVSF 코드로, 동일 셀 내에서의 채널 구분은 스크램블링 코드로 하는 것에 의해 달성된다.

Description

이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법{PHYSICAL CHANNEL ALLOCATION MEHTOD FOR MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서 업링크(Uplink) 채널의 할당 기술에 관한 것으로, 특히 차세대 이동통신 규격 중 하나인 3GPP(3GPP: 3rd Generation Partnership Project) 시스템에서 하나의 셀(Cell)이 여러개의 섹터로 나뉘어져 있는 상황에서 단말기가 기지국으로 데이터를 전송하는데 사용되는 업링크 채널 중 PRACH(PRACH: Physical Random Access Channel)를 위한 채널 할당에 적당하도록한 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 3GPP 시스템에서 단말기가 기지국으로 데이터를 전송하기 위해 사용하는 업링크 채널 중 PRACH 채널 할당을 위해 스크램블링 코드(scrambling code)와 OVSF(OVSF : Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드가 사용되며, 단말기는 16개의 시그너쳐(signature) 중 하나를 AP(AP: Access Preamble)에 실어서 전송한다.
종래 기술에 PRACH 채널 할당 방식의 경우, 도 1에서와 같이 각각의 16개의 시그너쳐는 SF(SF: Spreading Factor) 16의 위치에 존재하는 노드에 1 대 1로 대응되어 시그너쳐에 해당하는 노드로부터 OVSF 코드를 결정하게 되고, 이때 하나의 스크램블링 코드를 사용한다.
채널화 코드인 OVSF 코드는 전송하고자 하는 메시지의 데이터 부분과 컨트롤 부분을 결정하게 되는데, 상기의 방식으로 결정된 노드로부터 도 2와 같은 방식으로 각각의 코드를 결정한다. 따라서, 16개의 시그너쳐로 할당할 수 있는 OVSF 코드는 SF가 32∼256인 구간이다.
이와 같은 경우, 한 셀 내에서 채널은 OVSF 코드에 의해 구분되고, 총 16개의 서로 다른 채널을 할당할 수 있다.
하나의 셀이 여러개의 섹터로 나뉘어져 있는 경우에 대비하게 되는데, 일반적으로 한 셀에 할당되어 있는 PRACH의 스크램블링 코드는 16개이다. 따라서, 스크램블링 코드를 이용하여 섹터를 구분하고, 동일 섹터 내에서의 채널 구분은 상기 16가지의 OVSF로 하게 된다. 결국, 한 셀에서 16개의 스크램블링 코드를 이용하여 생성할 수 있는 총 PRACH의 개수는 256개가 된다.
16개의 스크램블링 코드와 OVSF 코드의 할당 방법을 개선함으로써 한 셀에서 제공하는 PRACH의 수를 늘릴 수 있게 된다.
이와 같이 종래의 기술에 있어서는 스크램블링 코드의 수를 늘리지 않고서는 하나의 셀 내에서 할당할 수 있는 PRACH의 총 채널 수를 증가시킬 수 없게 되어 있어 물리적 채널을 보다 효율적으로 할당하는데 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 제1목적은 3GPP 시스템에서 섹터화(Sectorization)를 고려한 새로운 형태의 PRACH 채널 할당 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제2목적은 한 셀 내에서 섹터에 따른 PRACH의 채널 할당 방법을 최적화하여 할당할 수 있는 채널의 수를 극대화 하는데 있다.
본 발명의 제3목적은 PRACH와 PCPCH가 메시지 부분에 동일한 16개의 스크램블링 코드를 사용할 경우, 섹터화를 고려한 PRACH의 채널 할당 방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에서, 16개의 시그너쳐를 갖는 PRACH의 OVSF 코드를 할당하기 위한 코드 트리.
도 2는 종래 기술에서, PRACH의 채널화 코드인 OVSF 코드 할당 방법을 보인 설명도.
도 3은 본 발명의 PRACH 채널 할당 방법이 적용되는 코드 트리.
도 4는 본 발명에서, 각 섹터별 PRACH의 컨트롤 부분 OVSF 코드 할당 방법을 보인 설명도.
도 5a,5b는 본 발명에서, 각 섹터에 따른 PRACH의 데이터 부분 OVSF 코드 할당 방법의 설명도.
도 6은 본 발명에서, PCPCH와 PRACH가 동일한 16개의 스크램블링 코드를 사용하는 경우 각 섹터별 PRACH의 컨트롤 부분 OVSF 코드 할당 방법의 설명도.
도 7a,7b는 본 발명에서, PCPCH와 PRACH가 동일한 16개의 스크램블링 코드를 사용하는 경우 각 섹터별 PRACH의 데이터 부분 OVSF 코드 할당 방법의 설명도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
SF : 스프레딩 팩터 SC : 스크램블링 코드
본 발명의 제1특징에 따르면, PRACH의 채널 할당은 각각의 시그너쳐에 해당하는 노드를 이용하여 스크램블링 코드를 결정한다.
본 발명의 제2특징에 따르면, 상기 제1특징에서 각각의 시그너쳐는 각기 다른 신호이며, 각각의 스크램블링 코드로 맵핑된다.
본 발명의 제3특징에 따르면, 하나의 섹터에는 하나의 OVSF 코드가 할당되고, 셀 내에서 섹터 구분은 OVSF 코드로 하고, 동일 셀 내에서의 채널 구분은 스크램블링 코드로 한다.
본 발명의 제4특징에 따르면, OVSF 코드로 얻을 수 있는 한 셀에서의 최대 섹터의 수는 28개가 되고, 각각의 섹터는 16개의 스크램블링 코드로 채널 구분이 가능하므로 한 셀에서 최대로 할당 가능한 채널의 수는 448개가 된다.
본 발명의 제5특징에 따르면, 메시지 부분에 PCPCH와 동일한 스크램블링 코드를 사용하는 경우 PRACH의 채널 할당은 상기 제1-3특징에 따르며, 이때 섹터의 수는 16개 이고, 한 셀에서 구분 가능한 채널의 수는 256개이다. 이 경우 한 셀 내에서 PCPCH와 PRACH의 채널 할당을 위한 스크램블링 코드의 수는 감소한다.
이와 같은 본 발명의 작용을 첨부한 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에서 AP#0∼AP#15는 단말기가 억세스 프리엠블에 실어서 전송하는 시그너쳐를 의미하며, OVSF 코드 트리에서 SF가 16인 지점의 노드들과 1:1로 맵핑된다.
각각의 억세스 프리엠블 시그너쳐는 각각의 스크램블링 코드에 다음과 같이 맵핑된다.
----------(식1)
여기서, SC는 PRACH의 스크램블링 코드를 의미한다.
본 발명에 의하여, 단말기가 특정한 시그너쳐 AP#s를 전송하여 기지국으로부터 승인을 받았을 때 할당하는 스크램블링 코드는 상기 (식1)의 맵핑 규칙을 따른다.
승인된 시그너쳐 AP#s를 이용하여 전송할 메시지의 컨트롤 부분의 채널화 코드는 도 4와 같은 방식으로 할당하게 되는데, 이는 다음의 (식2)로 표현된다.
------------(식2)
여기서, I는 단말기가 위치하는 섹터의 인덱스이다.
데이터 부분의 채널화 코드는 SF=32인 위치에 존재하는 (I+4)번째 노드로부터 출발하여 SF=256인 지점까지 연결된 모든 가지(branch)가 가능하다. 가장 상위의 가지만을 따라가는 경우 다음과 같이 수식화 할 수 있다.
------(식3)
이때, SF는 32에서 256까지의 범위를 갖는다.
가장 하위의 가지만을 따라가는 경우 다음과 같이 수식화 할 수 있다.
---(식4)
(식3)은 도 5a에 해당하고, (식4)는 도 5b에 해당한다. 이 외에도 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.은 OVSF 코드 트리에서 각각의 노드에 할당되는 코드값으로 이는 다음의 수식과 같이 정의된다.
------------------------------------(식5)
--------------(식6)
------(식7)
이상의 처리과정은 각각의 섹터가 추가될때마다 동일하게 적용할 수 있다. SF=32인 지점에서의 총 노드수는 32개이고, 이 중에서 4개의 노드는 컨트롤 부분에 사용되므로 한 셀에서 섹터화 할 수 있는 최대의 수는 28이 된다. 따라서 종래의 방식과 동일한 수의 스크램블링 코드를 사용하면서도 12개의 섹터를 더 할당할 수 있다.
상기의 처리과정은 섹터에 따른 PCPCH의 채널 할당을 위해 동일한 방법으로 사용할 수 있다. 이때, PRACH와 PCPCH는 서로 다른 16개의 스크램블링 코드를 갖는다.
한편, 도 6은 PCPCH와 PRACH가 동일한 스크램블링 코드를 사용하는 경우에대한 PRACH의 OVSF 코드 할당 방법을 보인 것으로 PRACH의 각 억세스 프리엠블의 시그너쳐와 스크램블링 코드의 맵핑 규칙은 상기 제1실시예에서와 같이 (식1)에 따른다.
PCPCH의 OVSF 코드는 다음의 (식8)로 표현된다.
--------------(식8)
여기서,와는 각각 PCPCH의 컨트롤 부분과 데이터 부분의 OVSF 코드이다.
PCPCH의 OVSF 코드와의 직교성을 고려하여 PRACH의 컨트롤 부분의 OVSF 코드는중 임의로 섹터에 따라 각각 다르게 할당할 수 있는데 그 중의 한 예로써 다음의 (식9)와 같이 할당할 수 있다.
----------------(식9)
여기서, I는 단말기가 속한 섹터를 의미한다.
데이터 부분의 채널화 코드는 SF=32인 위치에 존재하는 (I+16)번째 노드로부터 출발하여 SF=256인 지점까지 연결된 모든 가지(branch)가 가능하다. 가장 상위 가지만을 따라가는 경우 다음과 같이 수식화 할 수 있다.
----(식10)
이때, SF는 32에서 256까지의 범위를 갖는다.
가장 하위 가지만을 따라가는 경우 다음과 같이 수식화 할 수 있다.
---(식11)
상기 (식10)은 도 7a에 해당되고, (식11)은 도 7b에 해당된다.
본 실시예에 의하면 PCPCH와 PRACH의 채널 할당을 위하여 필요한 스크램블링 코드의 수는 종래의 32에서 16개로 줄어들고, PRACH 채널 할당은 종래와 같이 16개의 섹터를 지원한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 하나의 셀이 여러개의 섹터로 이루어진 3GPP 시스템에서 PRACH의 채널 할당 방식을 개선함으로써 자원을 효율적으로 활용할 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 한 셀 내에서 스크램블링 코드의 수를 증가시키지 않고도 할당할 수 있는 PRACH의 총 채널수를 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 PRACH와 PCPCH의 채널 할당을 위해 동일한 16개의 스크램블링 코드만을 사용하면서도 기존의 구조에서 지원하는 수 만큼의 채널을 할당할 수 있으므로 필요한 전체 스크램블링 코드의 수를 절반으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 일반적인 공유 랜덤 억세스 채널 할당을 효율적으로 수행할 수 있고, 3GPP에서 사용하는 PRACH의 섹터화가 고려된 상황에서 주어진 자원을 효율적으로 사용할 수 있으며, PCPCH가 섹터화된 상황에서도 동일하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 이동통신 시스템에서 PRACH의 채널 할당을 위하여, 각각의 신호를 해당 스크램블링 코드로 각기 맵핑한 시그너쳐에 해당하는 노드를 이용하여 스크램블링 코드를 결정하고, 하나의 섹터에는 하나의 OVSF 코드를 할당하며, 하나의 셀 내에서 섹터 구분은 OVSF 코드로, 동일 셀 내에서의 채널 구분은 스크램블링 코드로 하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 하나의 셀에서 OVSF 코드로 얻을 수 있는 최대 섹터의 수는 28개이고, 각각의 섹터는 16개의 스크램블링 코드로 채널 구분이 가능한 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서, 메시지 부분에 PCPCH와 동일한 스크램블링 코드를 사용하는 경우, 섹터의 수가 16개 일 때, 한 셀에서 구분 가능한 채널의 수는 256개인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  4. 이동통신 시스템의 PRACH 채널 할당방법에 있어서, 단말기가 억세스 프리엠블에 실어서 전송하는 시그너쳐 AP#0∼AP#15는 OVSF 코드 트리에서 SF가 16인 지점의 노드들과 1:1로 맵핑되고, 기지국으로부터 승인을 받은 후, 승인된 시그너쳐 AP#s를 이용하여 전송할 메시지의 컨트롤 부분의 채널화 코드는 아래의 수식에따라 할당하며, 데이터 부분의 채널화 코드는 SF=32인 위치에 존재하는 (I+4)번째 노드로부터 출발하여 SF=256인 지점까지 연결된 모든 가지(branch)가 가능한 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
    I : 단말기가 위치하는 섹터의 인덱스
  5. 제4항에 있어서, 데이터 부분의 채널화 코드는 코드 트리에서 가장 상위 가지만을 따라가는 경우 아래의 수식을 따르는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  6. 제4항에 있어서, 데이터 부분의 채널화 코드는 코드 트리에서 가장 하위 가지만을 따라가는 경우 아래의 수식을 따르는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,은 OVSF 코드 트리에서 각각의 노드에 해당하는 값인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
  8. 이동통신 시스템에서 PCPCH와 PRACH가 동일한 스크램블링 코드를 사용하는 경우, PCPCH의 OVSF 코드는 아래의 수식으로 정의되고, PRACH의 컨트롤 부분의 OVSF 코드는중 임의로 섹터에 따라 각각 다르게 할당하며, 데이터 부분의 채널화 코드는 SF=32인 위치에 존재하는 (I+16)번째 노드로부터 출발하여 SF=256인 지점까지 연결된 모든 가지가 가능한 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
    ,
    여기서,
    : PCPCH의 컨트롤 부분의 OVSF 코드
    : PCPCH의 데이터 부분의 OVSF 코드
  9. 제8항에 있어서, PRACH의 컨트롤 부분의 OVSF 코드는 아래의 수식에 따라 할당되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
    여기서,
    SF : 32∼256의 범위
  10. 제8항에 있어서, 데이터 부분의 채널화 코드는 코드 트리에서 가장 상위가지만을 따라가는 경우 아래의 수식을 따르는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
    여기서,, SF : 32∼256의 범위
  11. 제8항에 있어서, 데이터 부분의 채널화 코드는 코드 트리에서 가장 하위 가지만을 따라가는 경우 아래의 수식을 따르는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 물리적 채널 할당 방법.
    여기서,
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