통신 시스템에서 단말의 위치정보에 기반한 송수신성능개선 방법 및 장치 document_id A220623036446

최근 들어, 대부분의 이동통신 단말기(예: 핸드폰, PDA, PMP, Gaming Tablet 등)들은 항법장치(Navigation Devices)를 이용하여 위치정보에 기반한 다양한 서비스를 제공하고 있다. 특히, 종래의 이동통신 단말기는 기지국에 보유된 GPS를 기반으로 네트워크의 도움을 받아 간접적으로 자신의 좌표를 추적하였으나, 최근에는 이동통신 단말기에서 직접 GPS(Global Positioning Systems)를 기반으로 자신의 위치를 파악하는 항법장치들을 내재하여 다양한 서비스를 제공하는데 활용하고 있다. 또한, 최근에는 미국이 관리하는 GPS 이외에 유럽공동체(European Union: EU)에서 갈릴레오라는 새로운 위성항법시스템을 조만간 구현할 예정에 있으며, 이는 전세계를 좌표 추적의 적용 범위로 포함할 예정이다. 이에 따라, 대부분의 이동통신 단말들이 상기 위성항법시스템에서 제공되는 신호를 이용하여 자신의 위치를 파악하는 것이 일반화될 것으로 예상된다. 한편, 현재 상용화되거나 상용화 예정인 이동통신 시스템들, 예를 들어 3GPP2 동기방식의 CDMA2000, IEEE8021.6e, IEEE802.16m, WiBro, mobileWiMAX, 3GPP UMTS, 3GPP LTE (long Term Evolution) 시스템들에서 단말은 초기에 기지국에 접속하기 위하여 랜덤 액세스(Random Access: 이하 'RA'라 칭함) 과정을 수행한다. 여기서, 상기 RA는 상기 단말이 초기에 전원이 온 된 상태에서 하향링크의 페이징 혹은 방송 메시지를 관측하던 중에 호 연결 이벤트가 발생되어 망에 접속하거나 임의의 시간에 자신의 위치등록을 수행하는 경우를 의미한다. 일반적으로, 각 단말들은 상기 RA를 위한 제한된 상향링크(Uplink)(혹은 역방향채널)(Reverse Channel)를 공동으로 사용하며 무작위로 접속을 수행하게 된다. 따라서, 상기 RA 접속 성공에는 각 단말의 초기 송출 전력과 접속 시도 간격이 중요한 요인으로 작용한다. 여기서, 접속 상태(Access state)는 기지국에 의한 전력제어(Closed Loop Power Control)가 이루어지지 않은 상태이므로, 단말 스스로 자신의 최초 송출전력을 판단 및 결정하여야 한다. 이때, 상기 단말 스스로가 결정한 최초 송출전력이 너무 큰 경우에는 자신의 RA 성공확률은 높일 수 있으나 전체 무선망에 부담을 초래하여 역방향 간섭신호 전력레벨을 올리는 부작용이 발생될 수 있으며, 상기 최초 송출전력이 너무 작은 경우에는 단말의 RA 신호가 기지국에 도달하지 못하거나 포착되지 않아 RA 실패확률이 증가하게 되는 문제가 있다. 이에 따라, 통상적으로 상기 단말의 최초 송출전력은 스스로 판단한 레벨보다 작게 설정하고, 이에 대한 기지국의 응답이 없을 경우에 상기 레벨을 조금씩 증가시키면서 반복 송신하는 과정을 수행하게 된다. 여기서, 상기 단말은 하기 수학식 1과 같이 하향링크를 통해서 측정된 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 상향링크의 송출전력을 결정한다. 여기서, 상기 P_ini는 초기 송출전력을 나타내며, 상기 P_RSSI는 수신신호 세기를 나타내며, 상기 NOM_PWR은 기지국이 정확한 전력을 수신하기 위한 보정값으로서, -8dB에서 +7dB 사이의 값을 가지며, 상기 INI_PWR은 RA 채널의 첫 번째 송출값이 기지국에서 약간 작은 값에서 시작하도록 보정하는 값이며, -16dB에서 +15dB 사이의 값을 가진다. 그리고, 상기 OM_PWR_EXT는 PCS의 경우 페이딩이 심하므로 이를 보정하기 위하여 사용하는 값으로 0 또는 1이며 셀룰라는 항상 0을 사용한다. 도 1은 종래 기술에 따른 통신시스템에서 단말과 기지국 간의 RA 및 트래픽 채널 설정을 위한 신호 흐름을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참조하면, 먼저 기지국(100)은 110단계에서 시스템 정보를 생성하고, 112단계에서 상기 시스템 정보를 시스템 페이징 혹은 방송 메시지를 통해 셀 커버리지 내의 단말들로 전송한다. 그리고, 단말(102)은 114단계에서 전원이 온 되면, 116단계에서 자신이 서비스를 제공받을 사업자 시스템을 선정하고, 해당 시스템의 동기를 획득하여 초기화를 수행한다. 이후, 상기 단말(102)은 118단계에서 상기 페이징 혹은 방송 메시지를 감시하여 시스템 정보를 수신하고, 하향링크 수신신호 세기를 측정한 후, 120단계에서 상기 측정된 하향링크 수신신호 세기를 이용하여 상기 수학식 1과 같이 송출 전력 목표 레벨을 계산한다. 이후, 상기 단말(102)은 122단계에서 사용자에 의해 호가 시도되거나 등록과 같은 이벤트가 발생될 시, 124단계에서 상기 계산된 송출 전력을 기준으로 기지국에 접속을 시도한다. 이때, 상기 기지국(100)은 126단계에서 상기 단말의 송출 전력의 크기가 적당한지 다른 단말과 접속 충돌이 발생하지 않는지 검사하여 하향링크 호 설정이 가능한지 확인하고 불가능할 시, 128단계에서 채널 할당 불가능 메시지를 전송한다. 그러면, 상기 단말(102)은 130단계에서 상기 송출전력 목표레벨을 재계산하고, 132단계에서 소정 시간이 지난 후 호를 재 시도하여 134단계에서 상기 기지국(100)으로의 접속을 재 시도한다. 그러면, 상기 기지국(100)은 136단계에서 상기 단말에 대한 하향링크 호 설정이 가능한지 검사하여 가능할 시, 138단계에서 채널 할당 메시지를 전송한 후, 140단계 및 142 단계에서 상기 단말(102)과의 상향 및 하향 트래픽 채널을 설정한다. 상기와 같이 단말이 하향링크 RSSI를 이용하여 스스로 판단한 송출 전력 레벨에 오류가 존재하는 경우에는 상기 RA에 많은 지연을 유발할 수 있다. 예를 들어, FDD (Frequency Division Duplexing) 방식을 지원하는 단말에서 상기 수학식 1과 같이 하향링크의 RSSI를 기준으로 상기 송출전력 레벨을 설정하는 경우, 채널에 Fast Fading 및 Shadowing, 주변의 간섭신호 등으로 인해 하향링크 수신 SNR 기복이 심하게 되면, 상기 송출전력 레벨은 많은 오차를 포함할 수 있다. 다음으로, 상기 3GPP2 동기방식의 시스템들은 도 2에 도시된 바와 같이, 인접 셀 간의 경계지역에서 상호 기지국 간의 간섭으로 인한 셀 용량 (Cell Capacity) 감소 및 수신신호의 품질저하 문제를 갖게 된다. 또한 핸드오버 시에 상기 인접 셀 간의 상호간섭으로 인해 핸드오버 성공율이 감소되는 문제점을 갖는다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 SIC (Successive Interference Cancellation)이나 MMSE (minimum mean square error) IC처럼 셀 경계점(Cell Edge)에서 제어신호 혹은 데이터 트래픽 신호의 간섭을 단말이 스스로 추정하여 제거하는 방식과 기지국으로부터 간섭제거를 위해 제공되는 제어신호의 도움을 받아서 상기 인접 기지국의 간섭을 제거하는 방식이 이용되고 있다. 그러나 상기 단말 스스로가 인접 기지국의 간섭을 제거하는 경우는 성능개선에 한계가 있으며, 단말의 구현 복잡도가 과도하게 증가하게 된다, 또한, 상기 기지국의 제어신호를 이용하는 경우는 상기 제어신호로 인해 셀 전체의 오버헤드가 증가하게 되며, 결국 셀 전체 용량이 감소하게 되는 문제점이 있다. 또한, 현재 사용되고 있는 셀들은 대부분 셀 플래닝(Cell Planning)이 초기 시스템 설치시의 환경만을 고려하고 있기 때문에, 새로운 건물이 생기거나 주변에 다른 시스템이 설치됨으로써 발생되는 품질변화를 실시간으로 갱신할 수 없는 문제점을 가진다.