KR100609128B1

KR100609128B1 - 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100609128B1
Application number: KR1019990028070A
Authority: KR
Inventors: 정경수; 정종민; 박태훈; 서상훈; 박순
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2006-08-04
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001044926A; US6760567B1; JP4498553B2; KR20010009617A; HK1034632A1; CN1280453A; CN1236645C

Abstract

본 발명은 CDMA 이동통신 시스템의 기지국(BTS : Base-station Transceiver Subsystem)이 다수의 이동국 (MS: mobile station)들로부터 받아들이는 수신전력을 주기적으로 측정하고, 그 측정된 값들로부터 트랙픽의 통계치를 산출한 다음, 산출된 통계치와 현재 기지국의 조건에 따른 이론적인 통계치를 비교하여 해당 기지국의 섹터별 트래픽 부하와 역방향 링크의 통화 품질에 대한 특성을 측정하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 그 주요 구성으로는 기지국의 수신 전력을 측정하는 전력 측정부(220); 상기 측정된 수신 전력을 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 변환기(231); 상기 변환된 디지털 신호에 의거하여 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비를 구하고, 상기 비에 대한 확률밀도함수/누적분포함수를 계산하여, 설정되는 변수에 의거하여 이론적으로 계산된 수신전력 대 배경잡음 전력의 비율에 대한 확률밀도함수/누적분포함수와 비교함으로써, 트래픽 부하를 추출하고 통화 품질을 판단하는 제어부(232); 및 상기 변수의 설정을 위한 설정부(233)로 구성되어, 기지국의 섹터별 트래픽 부하 및 역방향 통화 품질에 대한 특성을 측정하는 효과가 있다.

이동 통신 시스템, 기지국, 이동국, 트래픽 부하, 역방향 통화 품질,

Description

이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring quality of reverse link in CDMA system}

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치의 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 통화 품질 측정 장치(200)가 적용되는 전체적인 시스템 구성도,

도 3은 도 2의 주파수 변환부의 동작 예시도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법의 흐름도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법의 흐름도,

도 6은 본 발명에 따라 측정된 샘플값으로부터 구한 확률밀도함수 곡선과 이론적으로 모델링한 확률밀도함수 곡선의 비교도,

도 7은 본 발명에 따라 측정된 샘플값으로부터 구한 누적분포함수 곡선과 이론적으로 모델링한 누적분포함수 곡선의 비교도,

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기지국(BST) 110 : 기지국 관리장치(BSM)

200 : 통화품질 측정장치 210 : RF 스위치

220 : 전력 측정부 221 : 저잡음 증폭기

222 : 주파수 변환기 223 : 여파기

224 : 전력 검출기 225 : 레벨 변환기

231 : 아날로그/디지털(A/D) 변환기 232 : 제어부

232a : 제어기 232b : 처리부

232c : 메모리 233 : 키 패드

234 : 인터페이스장치

본 발명은 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부호분할 다중접속(CDMA) 방식 셀룰러 이동통신 시스템에서 기지국(BTS : Base-station Transceiver Subsystem)이 다수의 이동국 (MS: mobile station)들로부터 받아들이는 수신전력을 측정하여 해당 기지국의 섹터별 트래픽 부하와 역방향 링크의 통화 품질에 대한 특성을 측정하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

CDMA방식 이동통신 시스템은 동일한 주파수 채널(FA: Frequency Allocation)을 이용하여 다수의 이동국들이 통화를 하므로 해당 이동국 외에 다른 사용자의 간섭이 시스템의 용량 및 품질을 좌우하게 된다. 순방향 링크 (forward link : BTS로부터 MS로의 링크)에서는 각각 직교 왈쉬(orthogonal Walsh) 코드를 할당하여 시간동기가 맞추어지기 때문에 다른 사용자의 간섭이 문제가 되지 않는 반면, 비동기 구조에 비직교(non-orthogonal) 코드를 이용하는 역방향 링크 (reverse link : MS로부터 BTS로의 링크)에서는 다른 사용자의 간섭이 CDMA 셀룰러 시스템의 실질적인 성능과 용량을 제한한다.

또한, 역방향 링크에 대한 통화 품질이나 성능은 기지국이 처한 환경, 통화중인 이동국들의 수나 이동속도, 상태, 및 데이터 양 등의 이동국들에 대한 변수 와, 전력제어의 정확성, 그리고 이동국과 기지국을 연결하는 무선채널의 특성 등에 따라 민감하게 변화한다.

역방향 링크의 품질을 측정할 수 있는 기존의 방법은 주로 순방향 링크의 품질을 중심으로 추정하는 방식이 많이 이용되었는 바, 이동국에서 측정된 RSSI (Received signal strength Indicator)나 Ec/Io (Pilot power / total received power) 등과 이동국의 송신 전력(TX Power) 값 또는 이동국 송신 조절(TX Adjust)값을 이용하여 위와 같은 것들에 상대적인 역방향 링크의 통화 품질을 측정하였다. 보다 직접적으로는 음성품질 측정장비 (CECAMS) 등을 이용하기도 하였다.

그러나, 이러한 기존의 방법으로는 특정 장소의 특정 시간에 대한 서비스 품질 상태만을 알 수 있기 때문에, 직접적으로 호 탈락(call drop)이나 접속(access)불량 등의 서비스 품질을 알려주기는 어렵다. 또한, 역방향 통화품질을 알기 위해 주변의 건물이 전파조건을 바꾼다든지, 기지국 또는 중계기가 주위에 설치되었다거나 하는 여러 가지 변화에 대해 여러번, 수 천가지의 기지국 환경을 조사하는 것은 매우 어렵고 비경제적이며, 더구나 역방향 통화 품질에 많은 영향을 미치는 요인인 주변 셀로부터의 간섭량 및 다른 사용자의 간섭량 등은 현재 전혀 고려되지 못하고 있다.

이러한 배경에서 역방향 링크의 통화 품질을 일시적이 아닌 항시적으로 운용자 없이 측정할 수 있는 장치 및 방법에 대한 필요성이 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창작된 것으로서, 그 목적은 기지국의 섹터별 트래픽 부하 및 역방향 통화 품질에 대한 특성을 측정하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치는, 기지국의 수신 전력을 측정하는 전력 측정수단; 상기 측정된 수신 전력을 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 변환수단; 상기 변환된 디지털 신호에 의거하여 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비를 구하고, 상기 비에 대한 확률밀도함수/누적분포함수를 계산하여, 입력 변수의 설정에 따라 이론적으로 계산된 수신전력 대 배경잡음 전력의 비율에 대한 확률밀도함수/누적분포함수와 비교함으로써, 트래픽 부하를 추출하고 통화 품질을 판단하는 제어수단; 및 상기 변수의 설정을 위한 설정수단을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법은, 측정되어 샘플링된 기지국 수신 전력에 의거하여 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비를 구하는 제 1단계; 상기 비에 대한 확률밀도함수 및 누적분포함수를 계산하는 제 2단계; 설정되는 변수값에 의거하여 이론적인 수신전력 대 배경잡음 전력의 비율에 대한 확률밀도함수 및 누적분포함수를 계산하는 제 3단계; 상기 제 2단계의 확률밀도함수/누적분포함수와 상기 제 3단계의 이론적인 확률밀도함수/누적분포함수를 각각 상호 비교하여 가장 유사한 확률밀도함수/누적분포함수를 갖는 트래픽 부하를 추출하는 제 4단계; 및 상기 추출된 트래픽 부하와 실시간 제공되는 평균 트래픽 부하를 비교하여 통화 품질을 판단하는 제 5단계를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법은, 측정되어 샘플링된 기지국 수신 전력에 의거하여 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비를 구하는 제 1단계; 상기 비에 대한 확률밀도함수 및 누적분포함수를 계산하는 제 2단계; 상기 기지국으로부터 실시간 제공되는 사용 이동국수와 설정되는 변수값에 의거하여 이론적인 수신전력 대 배경잡음 전력의 비율에 대한 확률밀도함수 및 누적분포함수를 계산하는 제 3단계; 상기 제 2단계의 확률밀도함수/누적분포함수와 상기 제 3단계의 확률밀도함수/누적분포함수를 각각 상호 비교하여 통화 품질을 판단하는 제 5단계를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치의 블록도로서, 기지국에 수신되어 저잡음 증폭된 복수의 역방향 고주파 신호( 즉, α섹터, β섹터 및 γ섹터의 이동국으로부터 기지국에 수신된 고주파 신호 )의 입력 경로를 단속하는 RF 스위치(210); 상기 RF 스위치(210)를 통한 입력 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기(221)와, 상기 저잡음 증폭된 고주파 신호를 해당 FA의 중간주파 신호로 변환하는 주파수 변환기(222)와, 상기 변환된 중간주파 신호를 대역통과 여파하는 여파기(223)와, 상기 여파된 중간주파 신호의 전력레벨을 전압으로 변환하는 전력 검출기(224), 및 상기 변환된 전압레벨을 아날로그/디지털(A/D) 변환기(231)의 적정 입력레벨 범위로 조정하는 레벨 조정기(225)로 구성된 전력 측정부(220); 상기 측정된 수신 전력을 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(231); 전체적인 제어기능을 수행함과 아울러 상기 A/D변환기(231)로부터 제공된 디지털 신호에 의거하여 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비( 이하 "Z"라 약칭함 )를 구하며, 상기 Z에 대한 확률밀도함수( PDF : Probability Density Function ) 및 누적분포함수( CDF : Cumulative Distribution Function )를 계산하고, 이 측정에 의해 계산된 PDF/CDF를 설정되는 변수에 의거하여 이론적으로 계산된 Z의 PDF/CDF와 비교함으로써, 트래픽 부하를 추출하고 통화 품질을 판단하거나, 또는 기 추출된 트래픽 부하와 실시간 제공되는 평균 트래픽 부하를 비교하여 통화 품질을 판단하는 제어부(230); 상기 이론적 PDF/CDF의 계산을 위한 변수를 설정하는 키패드(233); 상기 제어부(230)와 상기 키패드(233), 컴퓨터와 같은 외부 제어장치(400), 및 기지국(100)의 네트워크 링커(106) 등과의 데이터 인터페이스를 위한 인터페이스 장치(234)로 구성된다.

상기 제어부(232)는 상기 RF 스위치(210)의 단속동작 및 상기 주파수 변환기(221)의 믹싱 및 주파수합성을 제어하는 제어기(232a), 상기 A/D변환기(231)로부터 제공되는 디지털 데이터에 의거하여 상기와 같은 일련의 계산, 비교, 판단 등을 처리하는 데이터 처리부(232b), 및 상기 처리부(232b)에서 처리된 데이터를 저장하는 메모리(232c)로 구성된다. 상기 여파기(223)의 전단과 후단에는 상기 전력 검출기(224)의 감도(sensitivity)와 선형성(linearity)을 보장하여 약 40dB 이상의 적정한 동작범위를 유지할 수 있도록 하는 증폭기(미도시)를 추가할 수 있다. 상기 여파기(223)는 협대역(Interim Standard-95) 경우는 1.23 MHz, 광대역의 경우(cdma2000 또는 Wideband-CDMA)는 4 MHz 또는 10 MHz 대역폭을 갖는 SAW(surface acoustic wave) 필터 또는 에지(edge)특성이 우수한 세라믹(ceramic) 필터 등으로 구성한다.

한편, 상기 RF 스위치(210)를 설치하지 않고, 그 대신 상기 전력 측정부(220)를 복수로 구성하여 복수의 역방향 수신신호를 각 입력신호로 하여 처리할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 통화 품질 측정 장치(200)가 적용되는 전체적인 시스템 구성도로서, 기지국(100)의 안테나(101)를 통해 수신된 무선 RF신호는 저잡음 증폭기(LNA)(102)와 자동이득조정 기능이 내장된 주파수 하향변환기(DNC)(103)를 거쳐 복조화(demodulation) 과정을 거치게 된다. 상기 LNA(102)는 -3dB 전력 분배기를 포함하고서, 하나의 경로는 상기 DNC(103)와 연결되고 다른 하나는 테스트 단자 즉, 도 1의 통화품질 측정장치(200)로 연결된다. 이 테스트 단자를 통해 전달되는 상기 LNA(102)의 출력은 통화품질 측정장치(200)의 입력단과 연결되고 상기 기지국(100)에 내장되어 있는 GPS( Global Positioning System )장치(104)에서 발생한 고품질의 10 MHz 기준 주파수신호도 상기 통화품질 측정장치(200)의 입력단으로 전달된다. 여기서, 10 MHz 신호는 상기 통화품질 측정장치(200)에서 수행되는 주파수 변환기능을 위해 제공되는데, 경우에 따라서는 상기 통화품질 측정장치(200) 내부에 별도의 국부 주파수발진기(Local oscillator)(미도시)를 설치하여 주파수 변환을 위한 발진 주파수를 자체 생성할 수 있다. 상기 통화품질 측정장치(200)는 기지국(100)의 LNA(102)에서 저잡음으로 증폭된 신호를 받아 그 전력세기를 검출하고 이를 아날로그/디지털(A/D) 변환하여 본 발명에서 제안하는 알고리즘에 따라 분석하고 데이터를 저장한다. 상기 통화품질 측정장치(200)의 입력단은 기지국 안테나(101)에서 수신된 역방향 고주파 신호의 전력이 선형적으로 전달되는 기지국(100)의 그 어떤 임의 경로상에 커플링해도 무방하다. 즉, 동 도면에서는 자동이득조정(AGC) 기능이 들어있는 상기 DNC(103)의 전단으로부터 기지국 수신신호를 받아서 통화품질을 측정, 처리하면 된다.

상기 통화품질 측정장치(200)는 원격지 및 현장에서 제어관리가 가능한 바, 기지국 관리장치(110)(BSM: Base-station Management)에서는 CDMA 이동통신 네트워크(111) 및 상기 기지국(100)내의 네트워크 링커(106)(예: IPC(inter-processor communication)통신용 노드분배기 등)를 통해 상기 통화품질 측정장치(200)를 제어관리하며 이 장치를 통해 얻어진 정보를 프로세싱하여 운용자(400)에게 전달할 수 있다. 또한, 상기 통화품질 측정장치(200)는 인터페이스(234)와 같은 통신포트를 이용하여 컴퓨터(300)와 통신이 가능하다. 따라서, 상기 통화품질 측정장치(200)는 컴퓨터(300)를 통한 제어가 가능하며 데이터도 다운로드할 수 있음은 물론, 자신의 키패드(233)를 통해 직접 제어할 수 있다.

이어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력품질 측정장치의 동작에 대하여 설명한다.

기지국(100)의 안테나(101)를 통해 수신된 α섹터, β섹터 및 γ섹터의 고주파(RF) 신호는 LNA(102)를 거쳐 전력품질 측정장치(200)에 입력되어, 상기 제어기(232a)의 제어에 따른 상기 RF 스위치(210)의 단속에 의해 순차적으로 선택 출력된다. 상기 RF 스위치(210)를 통해 선택 출력된 RF 신호는 저잡음증폭기(221)를 거쳐 주파수 변환기(222)로 전달되는데, 이때 상기 주파수 변환기(222)는 상기 제어기(232a)의 제어에 따라 합성기(Synthesizer)의 주파수를 해당 FA의 중심주파수

중간주파수로 설정하여 상기 RF 신호를 중간주파(IF) 신호로 하향 변환한다. 즉, 상기 주파수 변환기(222)는 도 3에 도시된 바와 같이 800MHz 대역의 수신대역을 갖는 3개의 FAs 구조의 수신신호( FA1+FA2+FA3 )에 대하여 FA1, FA2 또는 FA3를 선택하고 해당 FA의 중간주파수 대역으로 하향 변환한다. 상기 기지국(100)의 GPS장치(104)로부터 전달되어 온 10 MHz 신호는 상기 주파수 변환기(222)의 기준주파수 신호로 이용되고, 만일 이러한 10 MHz 신호가 제공되지 않을 경우에는 자체의 국부 주파수 발진기를 이용하여 동일한 기능을 할 수 있다. 상기 주파수 변환기(222)에서 출력되는 중간주파( IF : Intermediate Frequency)신호는 여파기(223)에 의해 CDMA FA( Frequency Assignment ) 대역폭내의 신호만이 선택적으로 통과 여파되어 대수 증폭기(Logarithmic amplifier)와 같은 전력 검출기(224)에 입력된다. 상기 전력 검출기(224)는 입력된 중간주파 신호의 전력레벨을 전압으로 변환하고, 이 변환된 전압은 레벨 변환기(225)에 의해 A/D 변환기(231)가 요구하는 적정 입력레벨 범위(예: 0~10V)로 조정되어 A/D 변환기(231)로 인가된다. A/D 변환기(231)는 상기 제어기(232a)에서 명령하는 샘플 율(sample rate)에 따라 상기 레벨 변환기(225)로부터 제공되어 입력된 아날로그 전압을 샘플링하고 디지털 변환하여 정해진 시간만큼의 디지털 데이터를 처리부(232b)에게 주기적으로 보내준다. 이때, 입력레벨 범위 내에서 충분한 분해도(resolution)를 갖는 A/D변환 칩을 사용해야 하며, 10비트 이상이 바람직하다. 처리부(232b)는 상기 A/D 변환기(231)로부터 제공된 샘플 데이터를 본 발명에서 제안하는 알고리즘( 도4 및 도 5 참조 )에 따라 분석하여 트래픽 부하와 통화 품질을 화면에 표시하고, 이를 메모리(232c)에 저장한다. 샘플 데이터 또한 상기 메모리(232c)에 저장할 수 있으며, 저장된 데이터에 대해서는 인터페이스(234)를 통해 컴퓨터(400)로 다운로딩 받을 수 있으며 디스플레이도 가능하다. 저장 기능에는 저장하는 시점을 정할 수 있는 타이머 기능이 있으며, 저장기간과 반복 횟수를 키패드(233)를 통해 설정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법의 흐름도로서, 도 1의 제어부(230)의 처리부(232b)에서 수행하는 알고리즘으로 적용된다.

먼저, 상기 처리부(232b)에서는 상기 A/D 변환기(231)로부터 샘플 데이터를 전달 받아( S1) 전압으로 표시된 샘플값을 이에 해당하는 수신전력으로 변환하여( S2 ) Z에 대한 확률밀도함수(PDF: probability density function), CDF(cumulative distribution function)를 계산한다( S3 ). 여기서, Z는 배경잡음전력에 대한 수신전력 비율로 정의되며, 단위는 dB이다. 다음, 초기 또는 운용중에 키패드(233) 및/또는 원격의 외부 컴퓨터(400) 등을 통하여 입력변수를 설정하고( S4 ), 또한 일부 변수는 상기 S3의 수행시 PDF, CDF 특성을 통한 학습으로 획득 추출한다( S5 ). 이와 같이 설정 및 추출된 입력변수를 선택하고( S6 ), 이 선택된 입력변수에 의거하여 이론적인 PDF 및 CDF를 계산( S7 )한 후, 상기 S3에서 계산된 측정한 Z의 PDF 및 CDF 와 상기 S7에서 이론적인 모델링에 의해 얻어진 PDF 및 CDF와를 비교·분석하여( S8 ). 각 안테나 또는 FA별 트래픽 부하

을 추출한다( S9 ), 또한, 기지국(100)의 호에 대한 정보를 받아 평균 이동국 수

_avg 계산하고( S10 ), 이

_avg과 상기

을 상호 비교하여( S11 ), 통화품질을 측정 예측한다( S12 ).

상기 S9에서의

값 추출 및 상기 S11에서의 비교 과정에 대해 설명하면, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 S3에서 획득된 PDF곡선이 601일 경우, 이 601곡선에 가장 근사하게 일치하는 이론적인 PDF곡선이 602곡선이므로, 상기

값은 35명이 되는 것이다. 따라서, 호 수를 고려한 주기적인 샘플링 통계값으로부터 추출된

과 기지국(100)에서 제공한 M의 평균값이 10명 이상 차이가 나면 통화품질이 열악하다고 예측,보고할 수 있다.

배경잡음에 대한 수신전력비 Z 에 대한 이론적인 PDF와 CDF는 다음과 같다.

PDF :

CDF :

여기서,

,

이고,

이며, R은 데이터 비트율 (예: 9600 bps), W는 주파수 대역폭 (예: IS-95의 경우 1.23 MHz),

은 평균 이동국 수,

는 음성 활성 계수 (voice activity factor) 의 평균 (보통 0.4),

는 음성 활성 계수를 제곱한 것의 평균,

은 단위 이동국 신호의 비트 에너지 대 간섭비를 대수적으로 표현했을 때의 평균,

는 단위 이동국 신호의 비트 에너지 대 간섭비를 대수적으로 표현했을 때의 표준편차, F는 자기 셀 내의 간섭 신호에 대한 인접 셀로부터의 간섭 신호 비이다.

위의 입력신호전력 대 배경잡음전력의 비율(Z)에 대한 PDF, CDF 특성은 상기 S4 또는 상기 S5에서의 입력변수 설정에 따라 상기 S6에서 선택된 각 파라미터값에 의해 달라지게 된다. 하지만,

을 제외한 나머지 파라미터 값들은 실제 시스템에서 측정을 통해 얻어지는 것들이므로, 이론적인 확률 특성은

에 의해 좌우된다. 상기 S4에서

이외의 입력 파라미터(변수)들에 대한 값은 운용자가 초기 설치 또는 운용중에 원격 또는 해당 지역에서의 설정이 가능하며. 상기 S5에서 특정 파라미터는 Z값에 대한 PDF, CDF특성을 통한 학습으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 타이머를 적용하여 트래픽이 거의 없는 새벽시간대에는 배경잡음만이 존재하므로 Z와 설정된 배경잡음 값을 이용하여 절대적인 배경잡음값을 알 수 있는 것이다.

따라서, 다른 입력변수들이 고정된 상태에서,

값을 달리하여 상기 S7단계에서 PDF, CDF 곡선을 구한 뒤, 이를, 도 6 및 도 7과 같이 측정된 샘플링 값(Z) 으로부터 얻어진 그래프와 비교하여( S8 ) 가장 근사한 곡선을 찾아 여기에 적용된

값을 구할 수 있다( S9 ). 이론적으로 구한 그래프와 샘플링을 통해 얻어진 그래프를 비교할 때는 Z에 대해 MMSE(Minimum mean square error)를 이용하여 가장 근사한 PDF 또는 CDF 곡선을 찾는 방법과 지정된 PDF 또는 CDF그래프의 특정 점에서 (예: 50%-ile, median, peak, 10%-ile to 90%-ile 폭 등)에서 가장 에러가 작은 곡선을 찾는 방법이 있다.

이외에도 여러 가지 curve fitting 방법을 적용할 수 있다. 파라미터 F를 0으로 설정한 경우 이와 같은 방법을 통해 얻어진

값은 기지국에 유입되는 트래픽 부하를 의미한다. 즉, 셀 내에서 서비스 중인 이동국 수와 인접 셀로부터 수신되는 간섭량에 상응하는 이동국수의 합을 나타낸다. 만일 F를 실험을 통해 얻은 값으로 설정할 경우

은 기지국에서 서비스중인 이동국 수를 의미한다.

도 6은 샘플값으로부터 구한 PDF와 이론적으로 모델링한 PDF와의 MMSE curve fitting을 통해 가장 근사한 곡선을 찾는 한 예를 보여준다. 602곡선은 실측값인 601곡선과 가장 근사한 이론적인 추정값을 찾은 것이다. 도 7은 CDF에 대한 값을 보여주고 있다. 702는 이론적인 추정값을 701은 실측값을 보여주고 있다.

도 4에서 보듯이, Z에 대한 PDF 및 CDF의 확률적 특성(예: peak값, 평균, 분산, 10 %-ile, median, 20~80%-ile width in dB 등)을 이용하면 이 기지국장비의 해당섹터 안테나의 해당 FA에서 서비스 중인 이동국 수를 예측할 수 있다. 예를 들어 Z의 PDF peak값에 해당되는 Z-peak값은 다음과 같이 구할 수 있다.

이런 값에 대한 이론값 및 실측값을 비교하여 빠르게 우리가 원하는 값들을 찾아낼 수 있다. 물론 이 값과 다른 통계정보를 조합할 수 있다.

도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법의 흐름도로서, 이하에서는 도 4의 일 실시예와 동일 단계는 동일 부호를 부가하여 설명하기로 한다.

기지국(100)의 네트워크 링커(106) 또는 다른 연결경로를 통해 전달되는 현재 이용되고 있는 채널 숫자에 대한 실시간 정보를 이용하여, 이용중인 채널숫자 M의 평균값을 계산하고( S10 ), 이 M값의 평균치를 입력변수로 선택( S6' )하여 Z에 대한 이론적인 PDF 및 CDF를 계산한다( S7' ). 상기 S7'단계는 기지국으로부터 제공되는 M값의 평균치를 변수로 선택하여 이론적인 PDF 및 CDF를 구한 다는 점에서 도 4의 S7단계와 차별된다. 이어, 상기 S7'단계에서 모델링한 이론적인 PDF/ CDF와 측정한 Z의 PDF/CDF를 상호 비교하여( S8' ), 통화품질을 예측 판단하는 데( S12' ), 비교되는 PDF (또는 CDF) 두 함수값으로부터 구해지는 특정 통계값( 예를 들면 함수의 median값, peak값, 90%-ile, 또는 이들의 조합 등 )들에 대한 차이, 즉 오차값의 크기를 이용하여 그 해당셀 섹터의 FA에 대한 역방량 링크 품질을 예측할 수 있다. 일예로 도 6을 살펴보면. 기지국(100)으로부터 보고 받은 평균 이동국 수가 35이고,

=35인 경우의 이론적인 PDF가 602곡선이라 가정하면, 이 602곡선에 근사한 601이라는 실측 PDF곡선의 경우는 통화 품질이 양호하다고 판단할 수 있지만, 이 602곡선에서 벗어난 603의 실측 데이터 곡선의 경우는, 피크값이 거의 같으나 메디안 값에 있어서는 차이가 나므로 두 그래프의 메디안 값을 비교하면 역방향 링크 품질이상으로 보고 할 수 있다.

동일한 트래픽 부하에서 샘플값으로부터 얻은 PDF의 분산은 그 값이 작을수록 전력제어와 채널 특성이 좋은 것을 의미하며, 클수록 채널 특성과 전력제어가 불안정하다는 것을 의미한다. 따라서, 이 PDF값에 대한 이론적인 기준을 정하면 기지국(100)의 실질적인 통화품질을 통화품질 관리장치(200)를 이용해 측정할 수 있다. 이 측정된 결과를 CDMA네트워크를 통해 중앙운용관리 센터로 전달함으로써 품질을 상시 검증할 수 있는 것이다. 이동국 수의 예측이나 품질측정을 보다 신뢰성 있게 하기 위하여 몇 회 이상 실시할 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치 및 방법에 의하면, 기존의 기지국장비는 서비스 중인 채널 숫자에 대한 값만을 알 수 있지만, 본 발명에서 제안된 장치 및 방법를 이용하면 서비스 중인 호와 더불어 인접 셀로부터의 간섭량을 알 수 있다. 또한 다양한 중계기나 주변 기지국과의 영향을 포함하여 해당기지국의 이상단말기 파악 및 전력제어 상태 등을 확인할 수 있다. 즉, 기지국에 인가되는 총 트래픽 부하를 측정할 수 있으므로 부하가 적은 기지국의 트래픽 자원을 부하가 많은 기지국에 할당하여 한정된 자원을 효율적으로 사용하는데 이를 이용할 수 있다. 또한, 기지국의 통화 품질을 일일이 특정하지 않고 중앙에서 관리할 수 있으므로 서비스 사업자로 하여금 네트워크 관리비용을 줄이고 보다 신뢰성 있는 서비스 제공을 가능케 하며, 다양한 장비의 추가나 새로운 기지국 신설시 영향을 측정차량을 동원하지 않고도 알 수 있는 효과가 있다.

Claims

기지국의 수신 전력을 측정하는 전력 측정수단;

상기 측정되는 수신전력을 샘플링하고, 샘플링된 값으로부터 배경잡음 전력에 대한 수신전력의 비의 확률밀도함수 및 누적분포함수를 계산하여, 입력 변수의 설정에 따라 이론적으로 계산된 수신전력 대 배경잡음 전력의 비율의 확률밀도함수 및 누적분포함수와 비교함으로써, 가장 유사한 이론적인 확률밀도함수 및 누적분포함수를 갖는 트래픽 부하를 추출하는 제어수단; 및

상기 변수의 설정을 위한 설정수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 추출된 트래픽 부하값와 상기 기지국으로부터 실시간 제공되는 서비스 이동국 수에 따른 트래픽 부하값을 비교하여 역방향 링크의 통화 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어수단은, 상기 측정에 의해 계산된 확률밀도함수 또는 누적분포함수와, 상기 계산된 이론적인 확률밀도함수 또는 누적분포함수를 상호 비교하여, 비교되는 함수값의 오차량으로부터 역방향 링크의 통화 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전력 측정수단의 전단에 상기 기지국의 복수 수신 신호들 중 하나를 선택하여 상기 전력 측정수단에 인가하는 선택수단을 더 포함하여 구성되되, 상기 선택수단은 상기 제어수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전력 측정수단은,

저잡음 증폭된 기지국의 고주파 수신 신호를 중간주파로 변환하는 주파수 변환기;

상기 변환된 중간주파 신호를 대역통과 여파하는 여파기;

상기 여파된 중간주파 신호의 전력레벨을 전압으로 변환하는 전력 검출기; 및

상기 변환된 전압레벨을 상기 변환수단의 적정 입력레벨 범위로 조정하는 레벨 조정기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 설정수단은 외부의 제어장치로 구성되되, 상기 제어장치와 상기 제어수단과의 데이터 통신을 위한 인터페이스를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 장치.
측정되어 샘플링된 각 기지국 수신 전력에 대해 배경잡음 전력 대비 수신전력의 비를 구하는 제 1단계;

상기 제 1단계를 2회이상 수행하여 상기 수신전력의 비에 대한 확률밀도함수 및/또는 누적분포함수를 계산하는 제 2단계; 및

상기 제 2단계의 확률밀도함수/누적분포함수와, 설정되는 변수값에 의거하여 산출된 이론적인 배경잡음 대비 수신전력 비에 대한 확률밀도함수 및/또는 누적분포함수를 상호 비교하여 트래픽 부하를 추출하는 제 3단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 추출된 트래픽 부하와 실시간 제공되는 평균 트래픽 부하를 비교하여 역방향 링크의 통화 품질을 판단하는 제 5단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 실시간 제공되는 평균 트래픽 부하를 상기 변수로 선택하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 측정에 의해 계산된 확률밀도함수 또는 누적분포함수와, 상기 계산된 이론적인 확률밀도함수 또는 누적분포함수를 상호 비교하여, 비교되는 함수값의 오차량으로부터 역방향 링크의 통화 품질을 판단하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 이론적인 확률밀도함수(PDF)는

의 수학식에 의해 산출되고, 상기 이론적인 누적분포함수(CDF)는

의 수학식에 의해 산출되며,

여기서
,
이고,
이며, R은 데이터 비트율 (예: 9600 bps), W는 주파수 대역폭 (예: IS-95의 경우 1.23 MHz),
은 평균 이동국 수,
는 음성 활성 계수 (voice activity factor) 의 평균 (보통 0.4),
는 음성 활성 계수를 제곱한 것의 평균,
은 단위 이동국 신호의 비트 에너지 대 간섭비를 대수적으로 표현했을 때의 평균,
는 단위 이동국 신호의 비트 에너지 대 간섭비를 대수적으로 표현했을 때의 표준편차, F는 자기 셀 내의 간섭 신호에 대한 인접 셀로부터의 간섭 신호 비인 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.
기지국 수신전력을 측정하여 그 값으로부터 수신전력의 확률밀도함수 및 누적분포함수 분포의 통계치를 산출하는 제 1단계; 및

상기 산출된 통계치를, 상기 기지국의 입력 변수가 설정되는 상태에 따라 이론적으로 구해진 이론치와 상호 비교하여 역방향 링크의 통화품질을 판단하는 제 2단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 통화 품질 측정 방법.