[이동통신의 전력 제어(Power Control) & 핸드오프(hand off) & 위치 등록(LR, Location Register) 이해] 이동통신의 전력 제어(Power Control) & 핸드오프(hand off) & 위치 등록(LR, Location Register) 이해

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목차: 1. 전력 제어의 개요
(1) 전력 제어의 정의
(2) 전력 제어의 필요성
(3) 전력 제어의 형태

2. 핸드오프(hand off)
(1) 핸드오프의 정의
(2) 핸드오프가 발생하게 되는 원인
(3) 핸드오프의 기법
(4) 핸드오프의 종류와 특징
(5) 파일럿 집합

3. 위치 등록(LR, Location Register)
(1) 위치 등록의 내용
(2) 위치 등록의 유무에 따른 특성
(3) 위치 등록 과정
(4) 위치 등록기(HLR/VLR)의 개념

참고문헌

본문내용: (1) 핸드오프의 정의
셀룰러 이동통신 시스템의 특징 가운데에서 가입 단말기의 이동성을 보장하는 것을 들 수 있는데 이와 같은 이동성 보장을 위해 목적으로 이용되는 기술로 위치 등록 기술과 핸드오프(hand-off)/ 핸드오버(hand over) 기술을 이용한다. 여기서 핸드오프 기술이란 가입자가 현재 서비스를 제공 받고 있는 기지국/섹터를 벗어나 인접한 기지국으로 이동하는 경우에도 지속적으로 통화가 유지 될 수 있도록 기지국과 이동국 사이의 통화로를 절체해 주는 기술을 말한다.
(2) 핸드오프가 발생하게 되는 원인
핸드오프의 적용 여부에 따라서 서비스의 품질을 결정되기 때문에 핸드오프 기술의 영향은 매우 크다.
① 기지국과 이동국 사이의 신호 수신 강도, 비트 에러 율(bit error rate), 기지국과 이동국 사 이의 거리, 기지국의 서비스 반경
② 수신신호세기가 -100[dBm]보다 작거나, 셀을 이탈하는 경우
③ 이동국이 셀 내의 수신 전계가 약한 지역으로 진행하는 경우
예를 들어 이동국이 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 경우 즉 두 기지국의 경계 부근( 이 동국이 두 기지국1,2에서 서로 멀리 떨어지게 되는 위치)에서의 특징으로는
㉠ 현재 서비스를 제공하는 기지국1과 서비스를 제공받는 이동국 모두에게 신호 수신 강도가 약해지게 되며,
㉡ 비트 에러 율도 높아지게 되며
㉢ 이 경우에 이동국과 기지국 간의 거리는 최대가 된다.
이때 기지국과 이동국은 먼저 전력제어를 통해 신호 수신 강도를 최소 요구 전력 이상으로 높이는 과정을 갖게 된다. 현재 서비스를 제공하는 기지국 1에서 전력 제어를 행하는데 여기서 신호 수신 강도를 최소 요구 전력 이상으로 높일 수 없을 경우에는 인접한 기지국 2와 합의를 통하여 모든 서비스 영역을 인접 기지국2에 넘겨주는데 이런 능력이 곧 핸드오프이다. 즉 현재 기지국 1과 이 동국 사이의 링크를 매우 짧은 시간에 기지국 2와 이동국 사이의 링크로 절체 된다.
한편 기지국에서 제공되는 서비스 영역(반경)은 시스템 용량과 핸드오프에 긴밀한 관계를 갖는데
예를 들면 다음과 같다.
㉠ 기지국의 서비스 영역 넓은 경우에는 기지국과 이동국 사이의 최대 거리가 너무 크게 되는 이유로 전력제어와 핸드오프를 이용해도 해결할 수 없는 통화 불능 지역이 발생하게 된다.
㉡ 기지국의 서비스 영역이 좁은 경우 즉 셀의 반경이 작으면 시스템의 경제성이 없어지게 된다.
(3) 핸드오프의 기법
정보통신 기술과 더불어 핸드오프의 기법도 발전하는 추세이며 핸드오프 능력을 담당하는 주체가 네트워크 중심에서 단말기로 전환되는 경향으로 가고 있다. 여기서 핸드오프에서 이용하는 핸드 오프 기법의 형태와 특징을 고려하면 다음과 같다.
① 통신망 제어형 핸드오프(NCHO, Network Controlled Hand Off) 기법
NCHO는 기지국에서 전계 강도를 측정하고 네트워크에서 핸드오프의 시기를 판단하는 핸드
오프 기법이다.
㉠ 장점으로 공통 무선 인터페이스(CAI, Common Air Interface)상의 신호처리량을 최소화
할 수 있다.
㉡ 단점으로는 통신망이 전계 강도 측정과 핸드오프 시기를 판단하는 주체가 되기 때문에 교환 기측에 부하가 많이 걸리며 이동국의 전파 상황의 파악이 미흡하다는 점이다.
㉢ 전계강도 측정은 기지국에서 핸드오프 시기 판단 주체는 네트워크에서 담당한다.
㉣ 적용 시스템은 초기의 아날로그 셀룰러 시스템(AMPS, TACS, NMT)에서 주로 이용한 기 법이다.
② 이동국 보조형 핸드오프(MAHO, Mobile Assisted Hand Off) 기법
MAHO기법은 NCHP 기법이 갖는 단점을 개선한 기법으로 기지국과 이동국 모두에서 전계 강 도의 측정이 가능하며 네트워크에서 핸드오프의 시기를 판단하는 기법이다.
㉠ TDMA나 CDMA방식을 이용하는 디지털 셀룰러 시스템에 적용되고 있다.
㉡ 장점으로 이동국의 전파 상황 파악을 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라 기지국의 전계 강도 측정 빈도를 감소시켜 통신망의 운용 효율을 높일 수 있다는 것이다.
㉢ 단점으로 기지국과 이동국이 모두 전계 강도를 측정하므로 공통 무선 인터페이스상의 신호 처리량을 증대하게 된다는 점이다.
㉣ 전계강도 측정주체는 기지국 및 이동국이며, 핸드오프 판단 주체는 네트워크이다.
㉤ 적용 시스템은 DAMPS, GSM, JDC, CDMA 등을 들 수 있다.
③ 이동국 제어형 핸드오프(MCHO, Mobile Controlled Hand Off) 기법
MCHO는 기지국과 이동국 모두 전계 강도를 측정하는 점에서는 MAHO 기법과 동일하나 핸 드오프 시기를 네트워크가 아닌 이동국이 판단하는 기법이다.
㉠ 장점으로는 이동국의 전파 상황을 가장 가까이에서 파악할 수 있다는 점이다.
㉡ 단점으로는 이동국 보조 핸드오프 기법과 같이 공통 무선 인터페이스상의 신호처리량이 증 대하게 된다.
㉢ 전계강도 측정주체는 기지국 및 이동국이며, 핸드오프 판단 주체는 이동국이다.
㉣ 적용 시스템은 유럽형 저속 PCS인 DECT(Digital European Cordless Telephone) 혹은
CT3(Cordless Telephone 3) 등에 이용한다.
일반적으로 CDMA 이동 통신시스템의 경우에서는 기지국과 이동국 모두에서 전계 강도의 측정이 가능한데 특히 기지국이 핸드오프의 시기를 판단하는 이동국 보조 핸드오프 기법을 사용하고 있 다. CDMA 이동 통신 시스템에서는 필요한 핸드오프는 동일한 주파수를 사용하는 기지국과 기지 국 사이, 가입자 용량을 증가하는 목적으로 이용되는 셀의 이중화 혹은 섹터화 기술에서 섹터와 섹터 사이, 이동전화 교환국과 교환국 사이 그리고 아날로그 시스템 사이에서 각각 핸드오프를 필 요로 한다. 핸드오프는 이동중인 사용자가 셀 이동시에도 절체, 즉 끊어짐 없이 서비스를 계속 받 기 위해 필요한 기술로 통화중인 이동국이 현재의 셀을 벗어나 새로운 셀로 진입하는 경우 새로운 채널을 할당하여 통화가 지속적으로 가능하도록 하는 일련의 처리 과정을 말한다. 핸드오프는 수 신 세기가 -100[dBm]보다 작거나 벗어나는 지역으로 가는 경우, 혹은 이동국이 셀 내의 수신 전 계 강도가 약한 지역(signal strength hole)으로 진행하는 경우에 발생한다.

참고문헌: 와이브로 상향링크에서 개방형 전력제어를 위한 상/하향 전력제어 계단값 설정 방법
한국통신학회 ㆍ 국현

DS-CDMA 이동통신 시스템의 역방향 전력제어 시뮬레이션
원광대학교대학원 ㆍ 박형윤

CDMA 역방향 링크에서 OPEN LOOP 전력제어 알고리즘 분석
한국통신학회 ㆍ 이철희

CDMA에서 OPEN-LOOP 전력제어 알고리즘 개선에 관한 연구
조선대학교 동력자원연구소 ㆍ 천종훈

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서울산업대학교 ㆍ 오기봉

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