In this dissertation, we are concerned with the issues on call admission and handoff control for supporting multimedia services in wireless broadband communication systems.
First, we derive call admission criteria for constant bit rate multi-class services in direct sequence CDMA (DS-CDMA) systems. The call admission criteria are expressed by inequalities to which the number of accepted calls of each class should conform. Those inequalities are necessary and sufficient conditions satisfying the requirement of the bit energy-to-interference power spectral density ratio. The optimal received power is derived to cause the least interference to other signals while maintaining the acceptable bit energy-to-interference power spectral density ratio. The call admission criteria also represent the capacities. It is shown that if the maximally receivable power of a call of each class is identical in the multi-code system and the single-code system using a variable processing gain, the capacities of both systems are also identical in nonfading channels. However, in multi-path fading channels, the multi-code system is shown to be better than the single-code system in terms of capacity. Capacity is also derived in a dynamic multiple cell environment.
Second, we derive call admission criteria for multi-class on/off traffic in DS-CDMA systems. For this purpose, given the requirements of bit energy-to-interference power spectral density ratios and outage probabilities, we obtain a set of all admissible points satisfying those requirements. Whether a point, denoting the number of calls for each class, is admissible or not is determined by numerically solving the nonlinear equations representing the service quality requirements.
Finally, we propose a fast handoff management scheme using permanent virtual connections (PVCs) reserved between neighboring base stations (BSs) in asynchronous transfer mode (ATM)-based mobile networks. In the proposed scheme, the handoff can be quickly performed by rerouting the communication path via the PVCs. Handoff calls are distributively controlled only by the corresponding BSs without the involvement of any ATM switches. ATM cell sequence integrity during handoff can be maintained by the BSs. In order to dimension the PVC, we analytically derive the probability of handoff blocking due to the lack of PVCs. We give some numerical examples of PVC dimensioning.
Call admission criteria derived in this dissertation show the bandwidth occupied by a call of each class. The bandwidth facilitates comparison of capacities of different CDMA systems supporting multi-rate services. The call admission criterion and the optimal received power are important issues to be solved for call control in CDMA systems accommodating multimedia services. The new fast handoff scheme derived in this dissertation, even though it requires wastage of some wireline link resources, is very promising in future mobile broadband communication systems, because we may increase the wireline link speed with the help of the developing optic technology.
앞으로의 무선 통신망인 제 3 세대 무선 통신망(예, IMT-2000)은 서로 다른 전송 속도와 품질을 갖는 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 본 졸업 논문의 첫번째 주제는 CDMA 시스템을 기반으로 하여 서로 다른 전송 속도와 품질(오차 허용 확률: Bit Error Rate)을 갖는 서비스들이 공존할때 통화하고 있는 call간에 미치는 간섭량을 고려하여 호수락 판별식(call admission criteria)를 유도하였다. CDMA 시스템에서는 현재 통화하고 있는 call 갯수와 인접 셀로 부터 들어오는 간섭량에 따라 필요한 수신 전력이 달리 결정된다. 또한 서비스의 종류에 따라서도 필요한 수신 전력이 달리 결정되어야 한다. 본 논문에서는 이런 요구되는 수신 전력의 값도 유도하였다.
서로 다른 전송 속도를 지원하기 위한 방법으로서 두 가지 시스템을 고려하였다. 첫째 방법은 single-code 시스템으로서 여기서는 데이타의 전송 속도에 상관없이 일정 속도를 갖는 한 개의 확산 신호를 사용한다. 따라서, 데이타의 전송 속도가 높으면 processing gain은 작아진다. 두번째 방법은 multi-code 시스템으로서 여기서는 데이타의 전송 속도에 따라 한 call당 사용하는 확산 신호의 갯수를 달리한다. 그러면서 processing gain은 일정하도록 한다. 결국 높은 전송 속도를 갖는 서비스에 대해 single-code 시스템에서보다 multi-code 시스템에서 큰 processing gain을 갖는다. 호수락 판별식을 통해 한개의 call이 차지하는 대역(이를 normalized bandwidth라 정의하였다)을 알 수 있다. Normalized bandwidth를 통해서 두 시스템(single-code 시스템과 multi-code 시스템)의 용량을 비교해 볼 수 있다. Fading이 없는 상황에서는 두 시스템의 용량은 같았지만, multipath fading이 있는 상황에서는 multi-code 시스템이 single-code 시스템보다 큰 용량을 가짐을 알 수 있었다.
본 졸업 논문의 두번째 주제는 CDMA 시스템에서 서로 다른 오차 허용 확률과 데이타 전송 속도를 갖는 ON/OFF 트래픽이 수용되는 상황에서 호 수락 판별식을 유도 하였다.
미래 유선망의 유력한 전송 방식이며 다중화 방식인 비동기식 전송모드 방식 (Asynchronous Transfer Mode: ATM)은 무선 접속에까지 확장될 것이다. 이에 대한 연구가 `Wireless ATM'이란 이름으로 활발히 진행되고 있다. 본 졸업논문의 마지막 주제는 비동기식 전송모드 방식을 기반으로 하는 이동 통신망에서 빠른 핸드오프 문제를 다루었다. 비동기식 전송모드 기반의 이동통신망에서 빠르게 처리할 수 있으면서도 망(network)에 큰 부하를 주지않는 핸드오프 방법을 제안했다. 이 방법에서는 기지국사이에 영구 가상 연결(Permanent Virtual Connection: PVC)을 미리 설정하여, 이동 단말기가 핸드오프를 발생시킬 경우에 미리 설정된 영구 가상 연결을 이용하여 유선 통화로를 신속하게 재연결 해주는 것이다. 이 방법은 비동기식 전송모드 스위치의 관여없이 해당 기지국들의 기능만으로 핸드오프를 실행시키도록 해준다. 또한 핸드오프 중에 ATM cell의 손실을 예방하고 전달 순서를 유지 시켜줄 수도 있는 장점을 지닌다. 기존의 다른 핸드오프 알고리즘과 비교하면서 본 논문에서 제안된 알고리즘의 가치를 입증하였다.
