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KR100446087B1 - 시분할다중접속무선전화통신시스템용대역확산랜덤접속시스템및방법 - Google Patents

시분할다중접속무선전화통신시스템용대역확산랜덤접속시스템및방법 Download PDF

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KR100446087B1
KR100446087B1 KR10-1998-0707807A KR19980707807A KR100446087B1 KR 100446087 B1 KR100446087 B1 KR 100446087B1 KR 19980707807 A KR19980707807 A KR 19980707807A KR 100446087 B1 KR100446087 B1 KR 100446087B1
Authority
KR
South Korea
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random access
sequence
access channel
radiotelephone
spreading
Prior art date
Application number
KR10-1998-0707807A
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KR20000005145A (ko
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에릭 이핀 왕
애머 하스산
스텐리 엘 레인홀드
라리 더블유 마신길
Original Assignee
에릭슨 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에릭슨 인코포레이티드 filed Critical 에릭슨 인코포레이티드
Publication of KR20000005145A publication Critical patent/KR20000005145A/ko
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Publication of KR100446087B1 publication Critical patent/KR100446087B1/ko

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    • H04B—TRANSMISSION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

시분할 다중 접속(TDMA) 무선전화 통신 시스템에서, 랜덤 접속 메시지를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호는 확산 시퀀스에 따라 무선 전화로부터 중앙국으로 통신된다. 응답시에, TDMA 문선전화 통신 채널이 무선전화에 할당된다. 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호는 시분할 다중화 된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 할당된 TDMA 무선전화 통신 채널상에서 무선 전화기 및 중앙국간에 통신된다. 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신함에 있어서, 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 랜덤 접속 채널 신호는 확산 시퀀스에 따라서 직접 시퀀스 변조되어 직접 시퀀스 변조된 랜덤 접속 채널 신호를 발생시키는 것이 바람직하다. 2단 검출 양상을 따르면, 동기화 시퀀스는 다수의 확산 시퀀스와 관계될 수 있다. 동기화 시퀀스는 우선 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 검출되고, 동기화 시퀀스의 검출에 응답하여, 검출된 동기화 시퀀스와 관계되는 다수의 확산 시퀀스중 하나의 시퀀스가 검출된다. 스테이션 식별은 무선전화기에 할당될 수 있는데, 상기 스테이션 식별은 디지털 스테이션 식별 워드로 표현되는 것이 바람직하다. 동기화 시퀀스 및 확산 시퀀스는 스테이션 식별 워드로부터 식별되어, 동기화 및 확산 시퀀스를 관계시킨다. 확산 시퀀스는 또한 스테이션 식별 워드로부터 랜덤하게 발생될 수도 있다.

Description

시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템용 대역 확산 랜덤 접속 시스템 및 방법
셀룰러 무선전화 시스템은 일반적으로 다수의 가입자에게 음성 및 데이터를 통신시키기 위하여 사용된다. 예를 들어, AMPS, ETACS, NMT-450, 및 NMT-900 이라 지정된 바와 같은 아날로그 셀룰러 무선전화 시스템은 전 세계에 걸쳐 성공적으로 확산되었다. 특히 최근에, 북미에서 IS-54B 라고 하는 디지털 셀룰러 무선전화 시스템 및 범유럽 GMS 시스템이 도입되었다. 이들 시스템 및 그 외 다른 시스템은, 예를 들어, 1993년 Artech House, Norwood, MA.에서 발간된, Balston 등의 Cellular Radio System 이라고 하는 저서에 설명되어 있다.
도 1은 종래 기술의 통상적인 지상 셀룰러 무선전화 통신 시스템(20)을 도시한다. 셀룰러 무선전화 시스템은 기지국(23)에 의해 서비스되는 다수의 셀(36)과 통신하는 하나 이상의 무선 전화기(21) 및 이동 전화 교환실(MTSO; mobile telephone switching office)(25)을 포함한다. 도 1에 3개의 셀(36)만이 도시되어 있지만, 통상적인 셀룰러 네트워크는 수백 개의 셀을 포함할 수 있고, 하나 이상의MTOS를 포함할 수 있으며, 수천개의 무선 전화기에 서비스할 수 있다.
셀(36)은 일반적으로 통신 시스템(20)에서 노드로서 역할을 하고, 이 통신 시스템으로부터의 링크는 셀(36)에 서비스하는 기지국(23)에 의해 무선 전화기(21) 및 MTOS(25)간에 설정된다. 각 셀에는 하나 이상의 전용 제어 채널 및 하나 이상의 트래픽(traffic) 채널이 할당된다. 제어 채널은 셀 식별 및 페이징 정보를 전송하기 위하여 사용되는 전용 채널이다. 트래픽 채널은 음성 및 데이터 정보를 전달한다. 셀룰러 네트워크(20)를 통해, 이중 무선 통신 링크(32)는 2개의 이동국(21)간에, 또는 무선 전화기(21) 및 지상선 전화 사용자(33)간에 이루어질 수 있다. 기지국(23)의 기능은 일반적으로 셀 및 이동국(21)간의 무선 통신을 처리한다. 이러한 성능으로, 기지국(23)은 주로 데이터 및 음성 신호에 대한 중계국으로서 기능한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 위성(110)은 예를 들어, 넓은 지역에 걸쳐 인구 분포가 희박하거나 험준한 지형으로 인해 종래의 지상선 전화 또는 지상 셀룰러 전화 기반시설이 기술적 또는 경제적으로 비실용적인 지역에서, 종래의 지상 무선전화 시스템의 기지국에 의해 수행되는 기능들과 유사한 기능을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 위성 무선전화 시스템(100)은 통상적으로 하나 이상의 지구국(130) 및 무선 전화기(21)간의 중계기 및 트랜스폰더(transponders)로서 작용하는 하나 이상의 위성(110)을 포함한다. 이 위성은 이중 링크(170)를 통해 무선 전화기(21) 및 지구국(130)과 통신한다. 이 지구국은 공중 교환 전화망(30)에 교대로 연결되어, 위성 무선 전화 기간을 통신시키고, 위성 무선 전화기 및 종래의 지상 셀룰러 무선 전화기 또는 지상선 전화기간을 통신시킨다. 이 위성 무선전화 시스템은 자신에 의해 서비스되는 전체 지역을 커버하는 단일 안테나 빔을 사용하거나, 도시된 바와 같이, 이 위성은 다수의 최소 중첩되는 빔(150)을 발생시키도록 설계되는데, 각각의 빔은 시스템의 서비스 영역에서 별도의 지리적인 유효 범위(160)에 서비스한다. 위성(110) 및 유효 범위(160)는 지상 셀룰러 시스템에서의 기지국(23) 및 셀(36) 각각의 기능과 유사한 기능을 서비스한다.
통상적인 아날로그 무선전화 시스템은 일반적으로 주파수 분할 다중 접속 방식(FDMA)이라고 하는 시스템을 사용하여 통신 채널을 구성한다. 당업자에게 널리 공지된 실질적인 문제로서, 변조된 파형인 무선전화 통신 신호는 통상적으로 반송 주파수 스펙트럼내의 소정의 주파수 대역에 걸쳐서 통신된다. 이러한 이산 주파수 대역은 채널로서 작용하는데, 이 채널을 통해서 셀룰러 무선 전화기는 셀에 서비스하는 위성 또는 기지국을 통해 셀과 통신한다. 미국에서, 예를 들어, 연방 당국은 EIA-553 또는 IS-19B라고 하는 시스템인 셀룰러 통신에 협 주파수 대역의 쌍으로 더욱 세분되는 UHF 주파수 스펙트럼의 블록을 할당하였다. 채널 페어링(channel pairing)은 주파수 이중 장치(frequency duplex arrangement)로부터 발생되는데, 여기서 각 쌍에서의 송신 및 수신 주파수는 45Mhz로 옵셋된다. 현재, 미국에는 셀룰러 이동 통신에 할당된 832개의 30-Khz 폭의 무선 채널이 있다.
기압자 수가 증가함에 따라, 이용 가능한 주파수 대역 수의 제한으로 인해 여러 가지 문제가 초래된다. 셀룰러 무선전화 시스템에서 가입자가 수가 증가함에 따라서 통신 품질을 유지하면서 보다 많은 전체 채널을 제공하기 위해 제한된 이용 가능한 주파수 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용하는 것이 요구되었다. 가입자들이시스템의 셀간에 균일하게 분포될 수 없기 때문에 이러한 문제점은 더욱 커진다. 특정 셀이 어느 소정의 시간에 잠재적으로 보다 많은 지역 가입자를 처리하도록 하기 위해 보다 많은 채널을 필요로 할수도 있다. 예를 들어, 도시 지역의 셀은 어느 시간에, 수백 또는 수천명의 가입자를 포함하여 셀에서 이용 가능한 주파수 대역의 수를 쉽게 소진시킬 수 있다.
이러한 이유로 인해, 종래의 셀룰러 시스템은 각 셀에서의 잠재적인 채널 용량을 증가시키고 스펙트럼 효율을 증가시키기 위하여 주파수 재사용을 이용한다. 주파수 재사용은 각각의 셀에 주파수 대역을 할당하는 것을 수반하는데, 이 셀은 서로 다른 셀내의 무선 전화기가 서로 간섭함이 없이 동일한 주파수를 동시에 사용하도록 지리적으로 분리된 동일한 주파수를 사용한다. 그렇게 함으로써, 많은 수천명의 가입자는 불과 수백의 주파수 대역의 시스템에 의해 서비스될 수 있다.
채널 용량 및 스펙트럼 효율을 보다 증가시키는 또 다른 기술은 시분할 다중 접속 방식(TDMA)이다. TDMA 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 FDMA 시스템에서 사용되는 주파수 대역을 순차적인 타임 슬롯으로 세분화함으로써 구현될 수 있다. 주파수 대역(f1-fm)에 대한 통신이 도시된 바와 같이 다수의 타임 슬롯(t1-tn)을 포함하는 공통의 TDMA 프레임(310)상에서 통상적으로 발생할지라도, 각 주파수 대역을 토대로 한 통신은 그 대역에 특정한 타임 슬롯을 갖는 특정의 TDMA 프레임에 따라서 발생할 수 있다. TDMA를 사용하는 시스템의 예는 미국에서 사용되는 이중 아날로그/디지털 IS-54B 표준이고, 이 표준에서 EIA-553의 원래 주파수 대역 각각은 3개의 타임 슬롯으로 세분화되고, 유럽 GSM 표준에서는 주파수 대역 각각을 8개의 타임 슬롯으로 분할한다. 이들 TDMA 시스템에서, 각 사용자는 사용자의 할당된 타임 슬롯동안 전송된 디지털 데이터의 버스트를 사용하여 기지국과 통신한다. TDMA 시스템에서 채널은 통상적으로 하나 이상의 주파수 대역을 토대로 하나 이상의 타임 슬롯을 포함한다.
TDMA 타임 슬롯을 무선 전화기에 영구히 할당하는 것은 통상적으로 비효율적이기 때문에, 통상적인 무선전화 시스템은 필요에 따라 타임 슬롯을 할당하여 시스템에 이용가능한 제한된 반송 주파수 스펙트럼을 보다 효율적으로 사용한다. 그러므로, 무선전화 통신에서의 중요한 과제는 또 다른 무선 전화기 또는 PSTN을 통해서 지상선 전화기 또는 종래의 셀룰러 무선 전화기와 통신하고자 할 때, 무선 전화기가 시스템으로 접속하도록 하는 것인데, 즉 음성 또는 데이터 채널에 대응하는 타임 슬롯을 무선 전화기에 할당하는 것이다. 이 과제는 무선 전화기가 호출을 시도할 때 그리고 무선 전화기가 또 다른 무선 전화기 또는 종래의 전화기로부터의 페이징에 응답하고자 할때 모두 당면하는 과제이다.
무선전화 통신 시스템으로의 접속은 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 폴링 기법(polling technique)이 사용됨으로써, 중앙국 또는 기지국은 사용자를 순차적으로 폴링하여, 회선 경쟁(contention)없이 순차적인 방식으로 접속을 요청하는 기회를 제공한다. 그라나, 통상적인 무선 전화 시스템이 수백, 아니면 수천의 사용자를 가질 수도 있기 때문에 순차적인 폴링은 무선전화 시스템에 대해서는 비실용적이다. 당업자는 특히 많은 사용자가 접속을 전혀 원하지 않거나, 또는폴링되는 특정한 순간에 접속을 원하지 않을 수도 있다는 것을 고려할 때, 이러한 많은 사용자를 순차적으로 폴링하는 것은 극히 비효율적이라는 것을 알 수 있을 것이다.
이러한 이유로 인해, 무선전화 시스템은 통상적으로 랜덤 접속 기술을 사용함으로써, 음성 또는 데이터 채널을 요구하는 무선 전화기는 기지국 또는 중앙국으로의 접속 요청을 랜덤하게 전송하는데, 이 중앙국 또는 기지국은 이용 가능한 경우 통신 채널을 요청하는 무선 전화기에 설정함으로써 확인된다. TDMA 무선전화 통신 시스템을 위한 랜덤 접속 기술의 한 예는 GSM 시스템에서 사용되는 것이다. GSM 시스템에서, 공통 제어 채널(Common Control Channels; CCCHs) 세트는 시스템내의 무선 전화기에 의해 공유되고 하나 이상의 랜덤 접속 채널(RACHs; Random Access Channels)을 포함한다.
무선 전화기는 통상적으로 RACH의 상태를 감시하여 다른 무선 전화기가 현재 접속을 요청하는지를 결정한다. 만일 무선 전화기가 접속을 원하고 RACH가 유휴(idle)상태인 것을 감지하면, 무선 전화기는 통상적으로 자신의 식별 및 자신이 접촉하고자 하는 전화의 식별을 통상적으로 포함하는, 종종 소위 "RACH 버스트"라고 하는 랜덤 접속 채널 신호를 전송한다. 도 4에 도시된 바와 같이, RACH 버스트(410)는 통상적으로 다수의 보호(guard) 비트(420), 동기화 비트(430)의 시퀸스, 및 정보 비트(440)의 시퀸스를 포함하는 몇 개의 필드를 포함한다. 보호 비트(420)는 후술되는 바와 같이 인접한 타임 슬롯상에서 발생하는 통신의 중첩을 방지하기 위해 사용된다. 동기화 시퀸스(430)는 수신국에 의해 RACH 버스트와 동기화시키는데 사용되어, 정보 시퀸스(440)에 포함된 정보를 디코딩 한다. 정보 시퀸스(440)는 또한 다수의 서브필드(sub-field), 예를 들어, 특정의 무선 전화기로부터의 특정의 랜덤 접속 요청을 식별하는 "태그(tag)"로서 작용하는 랜덤 참조 번호 필드(450)를 포함할 수도 있다.
GSM 시스템에서, RACH는 통신 시스템으로의 접속을 요청하기 위해 무선 전화기에 의해 사용되는 반송 주파수 대역상의 전용 TDMA 타임 슬롯이다. 예를 들어, 기지국에 의해 전송된 동기화 신호의 전이 후에 소정 기간 대기하고 나서 RACH 버스트를 전송함으로써, RACH 버스트가 RACH를 위하여 할당된 TDMA 타임 슬롯내에 있도록, 무선 전화기는 통상적으로 시간을 맞춘다. 그러나, 무선 전화기는 종래에 RACH 버스트를 전송하기 위하여 공통의 TDMA 타임 슬롯을 사용하기 때문에, 인접한 무선 전화기에서 동시에 또는 거의 동시에 전송되는 접속 요청간에 충돌 가능성이 있다. 이러한 충돌을 처리하기 위해, 기지국은 통상적으로 어떤 형태의 회선 경쟁을 해결하는 프로토콜을 수행한다. 예를 들어, 기지국은 채널 설정의 실패후 계속해서 접속하고자 하는 경우 요청 무선 전화기가 그 요청을 거듭하도록 요구하는, 동시 요청을 확인하는 것을 거절할 수도 있다. 회선 경쟁 해결 프로토콜은 또한 각종의 소정의 지연 및 유사한 기술을 사용하여 무선 전화기가 첫 번째 충돌 다음 반복적인 충돌에 관계할 가능성을 감소시킨다. 유럽 GSM 시스템에서 사용되는 회선 경쟁 로직은 1992년, M.Mouly 및 M.B.Pautet에 의해 발간된 GSM System for Mobile Communications의 페이지 368-72에 기재되어 있다. 이러한 회선 경쟁 해결 프로토콜은 접속 실패를 보상할 수도 있지만, 통상적으로 그렇게 하기 위해서는 부가적인전송 및 프로세싱 오버헤드를 초래한다.
다른 RACH 버스트와 충돌하는 것 이외에도, RACH 버스트는 다른 TDMA 타임 슬롯과 중첩하여, 이들 슬롯을 사용하는 채널에 대하여 과도한 간섭을 초래한다. 채널을 요청하기 전, 무선 전화기는, 예를 들어, 자신의 내부 시간 기준을 개방 루프 방식으로 기지국에 의해 전송되는 동기 신호와 정렬시킴으로써, 기지국 TDMA 프레임과 단지 대략적으로 동기화 될 수 있다. 그러나, 보다 미세한 동기화는 통상적으로 기지국이 무선 전화기의 접속 요청을 확인하여 무선 전화기 및 기지국간의 전파 지연을 결정하는 신호를 무선 전화기에 제공한 후에만 발생한다. 이러한 정보에 따라서, 무선 전화기는 TDMA 버스트를 조정하여 인접한 TDMA 슬롯에서 기지국에 도달하는 다른 무선 전화기로부터의 버스트와의 충돌을 방지한다.
그러나, 전파 지연이 유효 범위의 위치에 따라서 변화하기 때문에, 이러한 동기화에서 앞서서 접속을 요청하는 무선 전화기는 일반적으로 시스템에서 다른 TDMA 버스트와 관계하여 시간 모호성(time ambiguity)을 겪는다. 도 5는 TDMA 음성 채널을 통해 기지국과 거의 동기화되어 통신하는 제1 무선 전화기 및 시스템에 접속을 원하는 기지국으로부터 거리를 두고 위치된 제2 무선 전화기간의 타이밍 관계를 도시한 것이다. 제2 무선 전화기가 단지 대략적으로 동기화 되기 때문에, 이 무선 전화기의 내부 타이밍은 도시된 바와 같이, 기지국의 TDMA 프레임에 대해 상당히 비대칭될 수 있다. 보상되지 않은 이 시간 비대칭(time skew)은 예를 들어, 제2 무선 전화기에 의해 전송되는 RACH 버스트(510)가 인접한 타임 슬롯에서 제1 무선 전화기에 의해 전송되는 음성 또는 데이터 통신과 상당히 중첩(520)하도록 할 수있다. 이 중첩은 바람직하지 않는 간섭을 초래하여 통신 품질을 저하시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 지상 TDMA 셀룰러 무선전화 시스템은 동기화, 음성, 데이터 또는 그 외 다른 정보를 반송하는 통상적으로 선행하는 데이터 비트(620)인 보호 시간 또는 보호 비트(610)를 TDMA 슬롯 마다 결합시킴으로써 이 문제를 보상할 수 있다. 보호 비트는 타임 슬롯마다 삽입되고, 이 동안, RACH 버스트 및 그 외 다른 간섭원을 중첩시킴으로써 입력 신호가 파괴되기 때문에 수신 유니트는 입력 신호를 무시한다. 지상 무선전화 시스템에서 최대 시간 모호성이 TDMA 프레임에 대해 상대적으로 작은 경향이 있기 때문에, 수용 가능한 신호 품질을 보장하는데 필요한 보호 비트의 수는 통상적으로 작다. 예를 들어, GSM 시스템은 기지국으로부터 35 킬로미터 정도 떨어진 무선 전화기로부터의 RACH 버스트가 다른 TDMA 슬롯상에서 과도한 간섭을 일으키지 않도록 하기 위하여 매 타임 슬롯마다 대략 68.25개의 보호 비트를 결합시킨다.
그러나, 통상적인 위성 빔에 의해 커버되는 넓은 지역 및 위성으로부터 무선 전화기까지의 상당한 거리가 결합되어 종래의 지상 TDMA 셀룰러 무선전화 시스템에서 겪게되는 시간 모호성보다 훨씬 큰 시간 모호성을 초래할 수 있기 때문에, RACH 버스트의 중첩을 방지하기 위한 보호 시간 또는 비트를 사용하는 것은 위성 TDMA 무선전화 시스템의 경우에는 비실용적인 경향이 있다. 예를 들어, 대략 반경 500 킬로미터의 유효 범위를 갖는 위성 빔의 무선전화 통신 신호는 유효 범위의 주변에 위치된 무선 전화기의 경우에 대략 6 밀리초의 전파 지연의 차를 갖음으로써, RACH 버스트에 대해 상당한 시간 모호성을 초래시킨다. 통상적인 TDMA 시간 프레임이 단지 수십밀리초의 길이 이고 수 마이크로초의 슬롯 길이를 가질 수 있기 때문에, 동기되지 않은 RACH 버스트로부터의 간섭을 방지하는데 필요로 되는 보호 비트의 수는 TDMA 프레임 전체의 지속 기간에 근접하고 개별적인 타임 슬롯보다 훨씬 긴 크기로 될 수 있다. 충분한 수의 보호 비트를 제공하기 위해 TDMA 프레임 길이 및 타임 슬롯 길이를 증가시키는 것은 통신 채널의 잠재적인 정보 속도를 감소시키는 경향이 있기 때문에, 실용적인 대안이 아니다.
TDMA 위성 무선전화 통신 시스템에 접속을 제공하는 기술은 1996년 4월 8일에 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된, Hassan 등에 의한 미합중국 특허 출원, "Systems and Methods for Random Access in Time Division Multiple Access Satellite Radiotelephone Communications"에서 제안되었고, 이것은 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호를 통신시키기 위하여 전용의 반송 주파수 대역을 사용하는 것을 포함한다. 이 방식은 RACH 버스트를 전송하기 위해 타임 슬롯을 사용하는 것에 관계되는 타임 슬롯 중첩 문제를 피할 수 있지만, 2개의 무선 전화기가 동일한 반송 주파수 대역상에서 동시에 RACH 신호를 전송할 때 접속 요청 충돌이 여전히 발생할 수 있고, 그 가능성은 특정한 셀을 사용하는 무선 전화기의 수가 증가함에 따라 증가한다. 랜덤 접속 채널을 위한 전용의 대역을 사용하면은 이용 가능한 반송 캐리어 스펙트럼을 효율적으로 사용할 수 없게 되는데, 그 이유는 랜덤 접속 신호 전송이 전용의 대역에서 발생하지 않는 상당한 시간 주기가 존재하여 다른 채널에 이용될 수 있는 용량을 잠재적으로 낭비시키기 때문이다.
본 발명은 통신 시스템 및 방법, 특히 무선전화 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술을 따른 지상 셀룰러 무선전화 통신 시스템을 도시한 도면.
도 2는 종래 기술을 따른 위성 무선전화 통신 시스템을 도시한 도면.
도 3은 종래 기술을 따른 무선전화 통신 시스템에 대한 반송 주파수 스펙트럼의 할당을 도시한 도면.
도 4A-4B는 종래 기술을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템에서 사용되는 타임 슬롯 및 프레임을 도시한 도면.
도 5는 종래 기술을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템에서 랜덤 접속 채널 버스트에 대한 타이밍 관계도.
도 6은 종래 기술을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템의 TDMA 타임 슬롯에서비트 할당을 도시한 도면.
도 7은 본 발명을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명을 따른 확산 시퀀스에 의한 랜덤 접속 채널 신호의 변조를 도시한 도면.
도 9는 본 발명을 따른 확산 시퀀스의 검출로부터 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스 타이밍의 결정을 도시한 도면.
도 10은 본 발명을 따른 확산 시퀀스의 검출을 도시한 도면.
도 11은 본 발명을 따른 확산 시퀀스의 2단 검출을 도시한 도면.
도 12A-12B는 본 발명을 따른 동기화 및 확산 시퀀스의 발생을 도시한 도면.
도 13은 본 발명을 따른 랜덤 접속 채널 메시지의 확인을 확인을 도시한 도면.
도 14는 본 발명을 따른 무선 전화기를 도시한 도면.
도 15는 본 발명을 따른 중앙국을 도시한 도면.
도 16은 본 발명을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템에 접속하는 동작을 도시한 도면.
상술된 관점에서, 본 발명의 목적은 랜덤 접속 요청시 시간 모호성에 덜 취약한 시분할 다중 접속(TDMA) 무선전화 통신 시스템에 접속하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 TDMA 타임 슬롯을 사용하여 통신되는 음성, 데이터 및 그 외 다른 채널과 랜덤 접속 채널 메시지의 간섭을 감소시키는 무선전화 랜덤 접속 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접속 실패의 가능성을 감소시키는 무선전화 랜덤 접속 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또한 다른 목적은 스펙트럼 용량을 효율적으로 사용하는 무선전화 랜덤 접속 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 그 외 다른 목적, 장점 및 특징은 시간 다중화된 채널을 요청하기 위해 사용되는 랜덤 접속 채널 메시지를 코드 분할 다중 접속 기술을 사용하여 무선 전화기로부터, 종래의 셀룰러 기지국 또는 위성과 같은 중앙국으로 통신시키는 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템에 의해 제공된다. 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 무선전화 통신 신호는 바람직하게는 직접 시퀀스 변조를 사용하는 확산 시퀀스에 따라서 시스템에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 통신된다. 랜덤 접속 메시지를 나타내는데 사용되는 시퀀스 타이밍은 확산 시퀀스가 검출될 때 결정되어, 랜덤 접속 채널 메시지에서 다른 동기화 시퀀스를 전송할 필요성을 제거하고, 메시지 길이를 감소시킨다.
대안적으로, 랜덤 접속 채널 획득을 간단하게 할 수 있는 2단 검출 양상을따르면, 확산 시퀀스의 그룹이 랜덤 접속 메시지에 포함되는 동기화 시퀀스와 관계되어, 수신국으로 하여금 보다 적은 수의 저 차수 동기화 코드를 수신된 대역 확산 신호와 상관시켜 랜덤 접속 채널 메시지의 존재를 검출한다. 동기화 코드가 검출된 후, 수신 신호는 확산 시퀀스의 대응하는 서브세트에 대해 상관될 수도 있다. 확산 및 동기화 시퀀스는 무선 전화기와 관계된 스테이션 식별로부터 도출될 수 있다. 게다가, 스테이션 식별의 일부는 확산 시퀀스를 발생시키는 랜덤 번호 발생기용 시드(seed)로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따라서 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키기 위해 대역 확산 기술을 사용하면은 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키기 위한 전용의 주파수 스펙트럼 또는 타임 슬롯을 사용하는 것과 관계되는 중첩 및 충돌 문제를 감소시킬 수 있고 바람직하게는 제거할 수 있다. 랜덤 접속 채널 신호는 시스템에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐 확산됨에 따라, 어떤 하나의 TDMA 채널 또는 또 다른 랜덤 접속 채널과의 간섭의 가능성은 수용가능한 레벨로 유지될 수 있다. 확산 시퀀스를 식별하기 위해 스테이션 식별을 사용하는 것은 확산 시퀀스의 분포를 랜덤화하기 위한 효율적이고 방법을 제공하고, 이에 따라서 충돌 또는 그 외 다른 수용할 수 없는 간섭의 가능성을 더욱 감소시킨다. 동기화 및 확산 시퀀스를 관계시킴으로써 수신국에서 하드웨어 및 소프트웨어의 복잡성을 감소시키고 랜덤 접속 채널의 획득을 지원할 수 있다. 확산 코드를 랜덤하게 발생하는 시드로서 스테이션 식별을 사용하면은 공인되지 않은 제3자가 인터셉트(intercept)된 대역 확산 랜덤 접속 채널 통신 신호로부터 스테이션 식별을 디코딩하는 것을 보다 어렵게 함으로써,시스템 안전성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명을 따른 시분할 다중 접속(TDMA) 무선 전화 통신 시스템에서, 코드 분할 다중 접속(CDMA) 랜덤 접속 통신 수단은 확산 시퀀스에 따라서 시스템에 의해서 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 무선 전화기로부터 중앙국으로 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시킨다. 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호는 랜덤 접속 메시지, 예를 들어, TDMA 무선전화 통신 채널에 대한 요청을 나타낸다. 시분할 다중 접속(TDMA) 통신 수단은 반송 주파수 스펙트럼의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 할당된 TDMA 통신 채널상의 무선 전화기 및 중앙국 간에 시분할 다중화된 무선 전화 통신 신호를 통신시키는데, 이 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호는 무선전화 통신 메시지를 나타낸다.
CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단은 확산 시퀀스에 따라 랜덤 접속 채널 신호를 바람직하게 변조시키는데, 이 랜덤 접속 채널 신호는 랜덤 접속 채널 메시지를 나타낸다. 보다 바람직하게는, 랜덤 접속 채널 신호는 직접 시퀀스 변조된 랜덤 접속 채널 신호를 발생시키기 위하여 확산 시퀀스에 따라서 변조되는 집적 시퀀스이다. 랜덤 접속 채널 신호는 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타낼 수도 있다. 확산 시퀀스 검출 수단은 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 확산 시퀀스를 검출할 수 있고, 또한 검출된 확산 시퀀스와 관계되는 시퀀스 타이밍을 결정할 수 있다. 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스 결정 수단은 확산 시퀀스 검출 수단에 응답하여 결정된 시퀀스 타이밍으로부터 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 결정할 수 있다. 따라서, 확산 시퀀스는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에서 동기화 시퀀스를 포함함이 없이, 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스의 타이밍을 결정하는 데 사용될 수도 있다.
스테이션 식별이 무선 전화기에 할당되고, 스테이션 식별을 할당하는 수단에 응답하여 확산 시퀀스 식별 수단은 할당된 스테이션 식별에 따라서 확산 시퀀스를 식별한다. 이 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 식별된 확신 시퀀스에 따라서 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시킨다. 스테이션 식별은 스테이션 식별 워드를 포함하고, 확산 시퀀스 발생 수단은 스테이션 식별 워드의 비트 그룹으로부터 확산 시퀀스를 발생시킬 수 있다. 확산 시퀀스 발생 수단은 또한 스테이션 식별 워드의 비트 그룹으로부터 확산 시퀀스를 랜덤하게 발생시킬 수 있다.
2단 검출 양상에 따라, CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단은 동기화 시퀀스를 다수의 확산 시퀀스와 관계시킬 수 있다. CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단은 동기화 시퀀스와 관계된 다수의 확산 시퀀스 중 하나의 시퀀스에 따라서, 동기화 시퀀스를 포함하는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시킬 수 있다. 동기화 시퀀스 검출 수단은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 동기화 시퀀스를 검출하고, 동기화 시퀀스 검출 수단에 응답해서, 확산 시퀀스 검출 수단은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 검출된 동기화 시퀀스와 관계되는 다수의 확산 시퀀스 중 하나의 시퀀스를 검출할 수 있다. 이 방법으로, 동기화 시퀀스의 초기 검출 후 확산 시퀀스가 검출되어, 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호가 상관되는 시퀀스 수를 감소시킨다.
스테이션 식별이 무선 전화기에 할당되고, 스테이션 식별을 할당하는 수단에 응답하여, 동기화 시퀀스 식별 수단은 할당된 스테이션 식별로부터 동기화 시퀀스를 식별한다. 유사하게, 확산 시퀀스 식별 수단은, 스테이션 식별을 할당하는 수단에 응답하여, 할당된 스테이션 식별로부터 확산 시퀀스를 식별하고, 이에 따라서 동기화 및 확산 시퀀스를 관계시킨다. 예를 들어, 스테이션 식별은 스테이션 식별 워드를 포함하고, 확산 시퀀스 식별 수단은 스테이션 식별 워드의 비트 그룹으로부터 확산 시퀀스를 식별할 수 있는데, 이 동기화 시퀀스 식별 수단은 스테이션 식별 워드의 비트 그룹의 서브세트로부터 동기화 시퀀스를 식별한다.
확산 시퀀스 검출 수단은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화통신 신호로부터 확산 시퀀스를 검출할 수 있다. 랜덤 접속 채널 메시지 확인 수단은, 확산 시퀀스 검출 수단에 응답하여, 검출된 확산 시퀀스에 대응하는 확인 메시지로 통신된 랜덤 접속 채널 메시지를 확인할 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 채널 메시지는 랜덤 접속 메시지에 포함될 참조 번호를 요구함이 없이, 자신의 확신 시퀀스에 따라서 확인된다. 참조 번호의 필요성을 제거하면은 메시지 오버헤드를 더욱 감소시킬 수 있다.
이들 및 그 외 다른 수단은 본원에 청구된 방법을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 방법은 확산 시퀀스에 따라 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 무선 전화기로부터 중앙국으로 통신시키는 단계와; TDMA 무선전화 통신 채널을 응답중인 무선 전화기에 할당하는 단계와; 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 할당된 채널상에서 무선 전화기 및 중앙국간에 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호를통신시키는 단계를 포함한다. 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 것은 확산 시퀀스에 따라서 랜덤 접속 채널 신호를 직접 시퀀스 변조시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 랜덤 접속 채널 신호는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내고, 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 단계는 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 확산 시퀀스를 검출하는 단계보다 앞서 있다. 확산 시퀀스를 검출하는 단계는 또한 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 결정하는 단계에서 사용될 수 있는 시퀀스 타이밍을 결정하는 것을 포함한다. 확산 시퀀스를 검출하는 단계는 검출된 확산 시퀀스에 대응하는 확인 메시지로 통신된 신호를 확인하는 단계보다 앞서 있다.
동기화 및 확산 시퀀스가 관계될 수 있으며, 또한 2단 검출 양상에서, 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호에서 동기화 시퀀스를 검출하는 단계는 검출된 동기화 시퀀스와 관계되는 확산 시퀀스 중 하나의 시퀀스를 검출하는 단계보다 앞설 수 있다. 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 단계는 무선 전화기에 할당된 스테이션 식별로부터 확신 및 동기화 시퀀스를 식별하는 단계에 후속된다. 확산 시퀀스를 식별하는 단계는 스테이션 식별 워드로부터 확산 시퀀스를 랜덤하게 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 랜덤 접속 요청 충돌에 덜 민감하고 종래의 랜덤 접속 기술과 관계된 타임 슬롯 중첩 문제를 감소시키거나 피할 수 있는 기술인, CDMA, 즉 대역 확산을 사용하여 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 대역 확산 기술은 주파수 대역상에서 TDMA 통신과의 간섭을 랜덤하게 하고, 다수의랜덤 접속 요청을 서로 수용할 수 없는 간섭 없이 동시에 통신할 수 있도록 하면서, 무선전화 통신 시스템에 의해 사용되는 스펙트럼에 걸쳐서 랜덤 접속 채널 신호를 확산한다. 확산 시퀀스를 발생시키기 위해 스테이션 식별을 사용하면은 확산 시퀀스의 할당을 랜덤화할 수 있고, 이것은 랜덤 접속 채널간의 수용할 수 없는 공통-채널 간섭의 가능성을 더욱 감소시킬 수 있다. 랜덤 접속 메시지를 간단화하기 위해, 동기화 시퀀스 및 메시지에 종래에 포함된 참조 번호를 제거할 수도 있다. 그러나, 동기화 시퀀스가 랜덤 접속 메시지에 포함된 경우, 시퀀스는 랜덤 접속 채널 획득을 덜 복잡하게 할 수 있는 2단 검출 프로세스에서 사용될 수 있다.
본 발명의 목적 및 장점과 그 외의 목적 및 장점은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 후술될 것이다.
본 발명의 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 이하에서 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있고, 본원에 언급된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려, 이들 실시예들은 당업자에게 보다 철저하고 완전하게 본 발명의 범위를 전달하기 위해서 제공된다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 구성요소에 유사한 참조 번호가 병기되어 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명을 따른 무선전화 통신 시스템(700)은 시스템(700)에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 무선 전화기(740)로부터 중앙국(710)으로 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호(735)를 확산 시퀀스에 따라서 통신시키는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 랜덤 접속 채널 통신수단(730)을 구비한다. 이 시스템(700)은 또한 자신에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 무선 전화기(740)로부터 중앙국(710)으로 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호(724)를 통신시키는 시분할 다중 접속(TDMA) 통신 수단(720)을 구비하는데, 이 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호(724)는 무선전화 통신 메시지를 나타낸다. 중앙국(710)이 셀룰러 기지국, 위성 또는 무선전화 네트워크에서 노드로서 작용하는 그 외 다른 구성요소와 같은 무선전화 네트워크 소자일 수 있는데, 이 노드를 통해서 무선 전화기(740)는 다른 무선 전화기, 지상선 전화기 등과 통신하기 위하여 접속한다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 당업자는 또한 무선 전화기(740)가 시스템에서 다른 가입자 단말기에 음성, 데이터 및 그 외 다른 무선전화 통신 메시지를 통신시키는, 종래의 음성 무선 전화기, 개인용 통신 단말기, 또는 무선전화 시스템(700)에서 다른 가입자 단말기를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이들 무선전화 통신 메시지는 TDMA 통신 수단(720)을 사용하여 무선 전화기(740) 및 중앙국(710)간에 통신되며, 이 TDMA 통신은 하나 이상의 타임 슬롯동안 하나이상의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 통신되는 신호 버스트에 의해 발생된다.
당업자가 이해하는 바와 같이, CDMA 통신은 통상적으로 소정의 확산 시퀀스 또는 코드에 따라서 데이터-변조된 반송 주파수를 변조함으로써 무선전화 통신 신호의 "확산"을 포함한다. 각종 변조 기술은 예를 들어 확산 시퀀스에 대응하는 차동 2진 신호에 의해 데이터 신호를 직접적으로 변조시키는 기술(직접 시퀀스 변조), 확산 시퀀스에 따라서 데이터 신호를 전송하기 위하여 사용되는 반송 주파수를 주기적으로 변경시키는 기술 (주파수 호핑(hopping)) 및 이들의 조합 기술 등이 사용될 수 있다. 공지된 바와 같이, 이러한 기술은 시스템에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐 확산되는 스펙트럼을 갖는 무선전화 통신 신호를 발생시킨다. 이 전송된 신호는 동일한 시퀀스에 따라서 전송된 신호를 복조하는 수신국에 의해 성공적으로 디코딩되는데, 즉 수신된 신호를 "역환산(despread)"한다. 따라서, 당업자는 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)이 후술되는 바와 같이 이와 같은 대역 확산 무선전화 통신에 관계된 발생, 전송, 수신, 및 처리 기능을 수행하는 구성요소를 포함하는 것이 바람직하다는 것을 이해할 것이다.
도 8에 도시된 바와 같은 발생 및 전송 기능과 관계하여, CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)은 확산 시퀀스(802)에 의해 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 랜덤 접속 채널 신호(805)를 변조하기 위하여 집적 시퀀스 변조 수단(810)을 구비하여 직접 시퀀스 변조된 랜덤 접속 채널 신호(815)를 발생시키는 것이 바람직하다. 직접 시퀀스 변조 기술은 당업자에게 널리 공지된 것이므로, 본원에서 더 이상 상세하게 설명하지 않을 것이다. 당업자는 각종 다른 변조 및 그 외 다른 신호 처리 구성 요소, 가령 부가적인 변조 수단(820), 예를 들어 최소 시프트 키잉(MSK;minimum shift keying) 또는 그 외 다른 변조기 및 중앙국(710)으로 전송될 수 있는 대역 확산 랜덤 접속 채널 통신 신호(735)를 발생시키기 위하여 반송파 신호(822)를 변조된 랜덤 접속 채널 신호(825)로 변조하는 반송 주파수 변조 수단(830)이 CDMA 랜덤 접속 채널 신호 수단(730)에 포함되어 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 당업자는 또한 TDMA 통신 수단(720) 및 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)이 디지털 신호 처리기, 혼합기, 아날로그 및 디지털 필터, 송신기, 안테나 등과 같은 요소를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 당업자는 또한 TDMA 통신 수단(720), CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730) 및 상술된 통신 및 이와 관계된 단계를 수행하는 다른 수단 중 어느 수단 또는 모든 수단이 특수용 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 범용 처리기상에서 실행되는 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, CDMA 통신 수단(730)의 수신 및 처리 기능은 확산 시퀀스 검출 수단(910) 및 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스 결정 수단(920)에 의해 실행될 수 있다. 확산 시퀀스 검출 수단(910)은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호(735)로부터 확산 시퀀스(912)를 검출한다. 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스 결정 수단(920)은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호(735)로부터 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스(925)를 결정한다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 대역 확산 무선전화 통신 신호는 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스, 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 변조하는 확산 시퀀스, 및 그 외 다른 변조 또는 코딩 방식에 의해 부과되는 부가적인 시퀀스를 포함하여, 여러 심볼 시퀀스의 컨볼루션(convolution) 또는 그 외 다른 합성을 포함할 수 있는 통신 심볼의 시퀀스를 나타낸다. 이들 시퀀스의 심볼은 이진 위상 시프트 키잉(BPSK; binary phase shift keying) 변조에 의해 발생되는 단일 비트 2진 차동 포맷, 또는 직교 위상 시프트 키잉(QPSK; quadrature phase shift keyed) 변조와 같은 변조 기술에 의해 발생되는 다중 비트 포맷 등의 각종 포맷을 갖을 수 있다.
통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호를 특정의 시퀀스(Sa-Sn)와 각각 상관시키는 다수의 병렬 상관기(1010a-1010n)를 포함하는 확산 시퀀스 검출 수단(910)의 전형적인 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 상관기(1010a-1010b)의 출력에 따라서, 결정 수단(1020)은 검출된 시퀀스(1025)를 표시할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 심볼 시퀀스와 수신된 통신 신호와의 상관은 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호(735)에 의해 표시되는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에 포함된 확산 심볼 시퀀스와의 동기화를 포함한다. 확산 시퀀스 및 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스가 바람직하게 동기화 되기 때문에, 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에 대한 타이밍은 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에서 동기화 심벌 시퀀스를 포함할 필요 없이 결정될 수도 있는데, 즉, 확신 시퀀스 검출은 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 정보 시퀀스를 디코딩하는데 필요한 동기화 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 실시예에 도시된 바와 같이, 확산 시퀀스 검출 수단(910)은 검출된 확산 시퀀스와 관계되는 시퀀스 타이밍(915)을 결정할 수 있다. 대역 확산랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호(735)에 의해 표시되는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스(925)를 결정하기 위하여 랜덤 접속 채널 정보 시퀀스 결정 수단(920)은 결정된 시퀀스 타이밍(915)을 사용할 수도 있다. 당업자는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에서 동기화 시퀀스를 제거하는 것이 확산 시퀀스 변조로 인한 메시지 길이의 증가를 상쇄하는데 유용하다는 것을 이해할 것이다.
그러나, 동기화 시퀀스가 예를 들어 기존의 메시지 포맷과 호환될 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스에 포함되면, 도 11에 도시된 바와 같이 동기화 시퀀스는 확산 시퀀스 검출을 지원하는데 사용될 수 있다. 소정의 동기화 시퀀스(Ya)는 무선전화 통신 시스템에서 사용되는 보다 많은 세트의 확산 시퀀스중에서 확산 시퀀스(Sa-Si)의 서브세트와 관계될 수 있다. 동기화 상관기(1112) 및 이와 관계된 결정 수단(1113)을 포함하는 것으로 도시된 동기화 시퀀스 검출 수단(1110)은 소정의 동기화 시퀀스(Ya)의 존재를 검출할 수 있다. 랜덤 접속 채널 메시지의 존재를 나타내는 동기화 시퀀스(Ya')를 검출시, 통신된 대역 확산 스펙트럼 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호(735)는 검출된 동기화 시퀀스(Ya')와 관계되는 확산 시퀀스(Sa-Si)의 서브세트와 상관될 수 있다. 이 2단 검출은 수신된 신호가 시스템에서 사용되는 모든 확산 시퀀스 대신에 감소된 수의 확산 시퀀스와 상관되도록 한다. 게다가, 동기화 시퀀스(Ya)가 관계된 확산 시퀀스 보다 짧은 것이 바람직하므로, 보다 긴 확산 시퀀스와 상관 전에 동기화 시퀀스가 검출되면 랜덤 접속 채널 메시지는 보다 빨리 손쉽게검출될 수 있다.
확산 시퀀스 검출 수단(910), 랜덤 접속 채널 심벌 시퀀스 결정 수단(920) 및 동기화 시퀀스 검출 수단(1110)은 대역 확산 랜덤 접속 신호(735)를 수신하는 중앙국(710)에서 포함될 수 있다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 그러나, 이들 요소는 또한 무선전화 통신 시스템(700)의 그 밖에 곳에 분포될 수도 있다. 확산 시퀀스 검출 수단(910), 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스 결정 수단(920), 동기화 시퀀스 검출 수단(1110), 및 상술된 검출, 결정, 및 관계된 단계를 수행하기 위한 다른 수단의 일부 또는 전부가 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 범용 처리기상에서 실행되는 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 12A는 동기화 시퀀스(Yi) 및 확산 시퀀스(Si)가 통상의 K-비트 스테이션 식별 워드(1205)로부터 이 두 시퀀스를 발생시킴으로써 어떻게 관계되는가를 도시한 것이다. 널리 공지된 바와 같이, 무선전화 시스템은 통상적으로 시스템을 사용하는 무선 전화기에 스테이션 식별을 할당하는데, 이 스테이션 식별은 통상적으로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)와 같은 영구적 식별 또는 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) 등의 세션(session)- 또는 트랜잭션(transaction)을 기반으로 한 식별중 하나이다. 스테이션 식별은 통상적으로 디지털 스테이션 식별 워드의 형태로 무선 전화기에 저장된다. 스테이션 식별이 무선 전화기에 랜덤하게 분포될 수 있으므로, 스테이션 식별 워드로부터 확산 시퀀스를 발생시키면은 무선전화 시스템 주위의 확산 시퀀스의 분포를 랜덤화하는데 유용하여, 수용할 수 없는 간섭을 초래시킬 정도로 충분히 상관된 확산 시퀀스를 인접하는 무선 전화기가 사용할 가능성을 감소시킨다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도시된 바와 같이, 동기화 시퀀스 식별 수단(1210)은 동기화 시퀀스(Yi)를 식별하기 위하여 스테이션 식별 워드(1205)의 낮은 L-M 비트를 사용할 수도 있다. 관계된 확산 시퀀스(Si)는 스테이션 식별 워드(1205)의 낮은 L 비트를 사용하여 확산 시퀀스 식별 수단(1220)에 의해 식별될 수 있다. 이 방식으로, 동기화 시퀀스는 2M확산 시퀀스와 관계될 수 있다. 동기화 시퀀스 식별 수단 (1210) 및 확산 시퀀스 식별 수단(1220)은 예를 들어 소프트웨어 룩업 테이블, 스테이션 식별 워드(1205)의 비트에 의해 번지 지정된 메모리 어레이, 또는 스테이션 식별 워드(1205)를 입력으로서 사용하는 시퀀스 발생기를 사용하는 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
12B에 도시된 바와 같이, 확산 시퀀스(Si)는 또한 랜덤 시퀀스 발생 수단(12030)을 사용하여 스테이션 식별 워드(1205)로부터, 예를 들어, 스테이션 식별 워드(1205)의 최저 L비트로부터 랜덤하게 발생될 수 있다. 이 방식으로, 확산 시퀀스(Si)에 의해 발생된 대역 확산 랜덤 접속 채널 통신 신호는 일반적으로 동일한 시드로부터 동일한 방식으로 발생되는 역확산 시퀀스를 발생하는 수신국에 의해서만 역확산 될 수 있고, 공인되지 않은 제3자가 확산 시퀀스를 스테이션 식별과상관시키는 것을 더욱 어렵게 함으로써 무선전화 시스템에서의 통신에 대한 안전성을 향상시킨다. 동일한 확산 시퀀스를 사용하는 두 개의 무선전화에서 확산 시퀀스가 랜덤하게 발생되어 랜덤 접속 채널 통신 신호를 발생시키지만, 동일한 확산 시퀀스를 사용하는 두 개의 무선 전화기에 의해서 발생되는 신호들간의 전파 지연의 차이가 소정의 수신국에서 수신된 신호들간의 상관성을 감소시킴으로써 확산 시퀀스의 상관 특성은 수용할 수 없는 간섭을 초래하지 않도록 한다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 동기화 시퀀스 식별 수단(1210), 확산 시퀀스 식별 수단(1220), 랜덤 시퀀스 발생 수단(1230), 및 상술된 식별, 발생, 및 관계된 단계를 수행하기 위한 다른 수단의 일부 또는 전부가 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 범용 처리기상에서 실행되는 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
도 13에 도시된 바와 같이, CDMA 랜덤 접속 채널의 사용은 또한 랜덤 접속 채널 메시지에서 참조 번호를 포함시킬 필요성을 제거할 수도 있다. 널리 공지된 바와 같이, 종래의 무선전화 시스템은 통상적으로 랜덤 접속 채널 메시지에 특정의 접속 요청을 식별하는 태그로서의 역할을 하는 참조 번호를 포함한다. 본 발명을 따르면, 이러한 태깅(taggng) 기능은 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키기 위해 사용되는 확산 시퀀스에 의해 서비스될 수도 있다. 확산 시퀀스 검출 수단(910)은 통신된 대역 확산 랜덤 접속 무선전화 통신 신호(735)에서 확산 시퀀스(925)를 검출한다. 응답시에, 랜덤 접속 채널 메시지 확인 수단(1310)은 검출된 확산 시퀀스(925)에 대응하는 랜덤 접속 채널 확인 응답 메시지(1315), 예를 들어, 검출된 확산 시퀀스(925)에 대응하는 참조 번호를 포함하는 확인 메시지(1315)를 통신시킴으로써 랜덤 접속 메시지의 통신을 확인한다.
도 14는 도 7에 도시된 바와 같은 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템(700)에서 중앙국(710)과 통신하는 무선 전화기(740)를 도시한다. 무선전화기(740)는 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 무선 전화기(740)로부터 무선전화 통신 메시지를 통신시키기 위한 TDMA 통신 수단(720)을 포함하는데, 상기 TDMA 통신 수단(720)은 안테나(1430)를 통해서 시분할 다중화된 신호를 송수신하는 시분할 다중화된 신호 트랜시버(1410)를 포함한다. 무선 전화기(740)는 또한 확산 시퀀스에 따라서 시스템에 의해 사용되는 반송 주파수 대역에 걸쳐서 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키는 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)을 포함하는데, 이 통신 수단은 안테나(1430)를 통하여 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호를 전송하는 대역 확산 송신기(1420)를 포함하는 것으로서 본원에 도시되어 있다. 예시된 구성요소 이외에, TDMA 통신 수단(720) 및 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)은 디지털 신호 처리기, 혼합기, 아날로그 및 디지털 필터 등을 포함할 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한 TDMA 통신 수단(720), CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730), 및 상술된 통신 및 관계된 단계를 수행하기 위한 그 외 다른 수단의 일부 또는 전부가 아날로그 또는 디지털 하드웨어. 범용 처리기상에서 실행되는 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 키패드, 디스플레이, 스피커 및 마이크로폰과 같은 무선 전화기(740)에 포함될 수 있는 그 외 다른 구성요소는 도시되어 있지 않다.
도 15는 도 13에 도시된 것과 같은 무선 전화기(740)와 통신하기 위한 셀룰러 기지국 또는 위성과 같은 중앙국(710)의 구성요소를 도시한다. 중앙국(710)은 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 무선 전화기(710)로 또는 이 무선 전화기(710)로부터 무선전화 통신 메시지를 통신시키는 TDMA 통신 수단(720)을 포함하는데, 이 TDMA 통신 수단은 안테나(1530)를 통해서 시분할 다중화된 신호를 송수신하는 시분할 다중화된 신호 트랜시버(1510)를 포함하는 것으로서 본원에 도시된다. 중앙국(710)은 또한 확산 시퀀스에 따라서 시스템에 의해 사용되는 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키는 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)을 구비하는데, 이 수단(730)은 안테나(1530)를 통해서 대역 확산 랜덤 접속 채널 무선전화 통신 신호를 수신하는 대역 확산 수신기(1520)를 포함하는 것으로 본원에 도시되어 있다. 예시된 구성요소 이외에, TDMA 통신 수단(720) 및 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730)은 디지털 신호 처리기, 혼합기. 아날로그 및 디지털 필터 등을 포함할 수도 있다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 또한 TDMA 통신 수단(720), CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단(730), 및 상술된 통신 및 관계된 단계를 수행하기 위한 그 외 다른 수단의 일부 또는 전부가 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 범용 처리기상에서 실행되는 소프트웨어, 또는 그들의 조합으로 구현될 수도 있다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 전원, 제어 전자 장치, 및 MTSO(Mobile Telephone Switching Office)와 인터페이스하기 위한 장비와 같은 중앙국(710)에 포함될 수 있는 그 외 다른 구성요소는 도시되어 있지 않다.
본 발명을 따른 TDMA 무선전화 통신 시스템을 접속하는 동작이 도 16에 도시된다(블록(1600)). 랜덤 접속 채널 메시지를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호는 확산 시퀀스에 따라서 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 무선 전화기로부터 중앙국으로 통신된다(블록(1610)). 응답시에, TDMA 무선 전화 통신 채널은 무선 전화기에 할당된다(블록(1620)). 그리고 나서, 무선 전화 통신 메시지를 나타내는 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호는 시스템에 의해 사용된 반송 주파수 스펙트럼의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서, 할당된 TDMA 무선전화 통신 채널상에서 무선 전화기 및 중앙국간에 통신된다(블록(1630)).
도면 및 명세서에서, 본 발명의 통상적인 실시예가 개시되고, 특정의 용어가 사용되지만, 이들은 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라 단지 설명을 위하여 일반적으로 사용된 것이다. 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에서 설명된다.

Claims (4)

  1. 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 하나이상의 중앙국 및 하나이상의 무선 전화기간을 통신시키는 시분할 다중 접속 무전전화 통신 시스템으로서,
    상기 반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 확산 시퀀스에 따라서 무선 전화기로부터 중앙국으로 랜덤 접속 메시지를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 랜덤 접속 채널 통신 수단 및,
    상기 반송 주파수 스펙트럼의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 상기 무선 전화기 및 상기 중앙국간에 무선전화 통신 메시지를 나타내는 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호를 통신시키는 시분할 다중 접속(TDMA) 통신 수단을 구비하는데,
    상기 CDMA 랜덤 접속 채널 통신 수단은 :
    동기화 시퀀스를 다수의 확산 시퀀스와 관계시키는 수단과,
    랜덤 접속 채널 메시지를 나타내고 동기화 시퀀스를 포함하는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 상기 동기화 시퀀스에 관계된 상기 다수의 확산 시퀀스중 하나의 시퀀스에 따라서 통신시키는 수단과;
    랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 상기 수단에 응답하여, 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 동기화 시퀀스를 검출하는 동기화 시퀀스 검출 수단 및;
    상기 동기화 시퀀스 검출 수단 및 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는대역 확산 접속 채널 신호를 통신시키는 상기 수단에 응답하여, 통신된 대역 확산 접속 채널 신호로부터 검출된 동기화 시퀀스와 관계되는 다수의 소정 확산 시퀀스 중 하나의 시퀀스를 검출하는 확산 시퀀스 검출 수단을 구비하며,
    상기 시스템은 스테이션 식별을 상기 무선 전화기에 할당하는 수단을 더 구비하는데, 동기화 시퀀스를 다수의 확산 시퀀스와 관계시키는 상기 수단은:
    스테이션 식별을 할당하는 상기 수단에 응답하여, 할당된 스테이션 식별로부터 동기화 시퀀스를 식별하는 동기화 시퀀스 식별 수단 및;
    스테이션 식별을 할당하는 상기 수단에 응답하여, 할당된 스테이션 식별로부터 확산 시퀀스를 식별하는 확산 시퀀스 식별 수단을 구비하는 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이션 식별은 스테이션 식별 워드를 포함하고,
    상기 확산 시퀀스 식별 수단은 상기 스테이션 식별 워드의 비트 그룹으로부터 확산 시퀀스를 식별하는 수단을 구비하며;
    상기 동기화 시퀀스 식별 수단은 상기 스테이션 식별 워드의 상기 비트 그룹의 서브세트로부터 동기화 시퀀스를 식별하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템.
  3. 시분할 다중 접속(TDMA) 무선전화 통신 시스템을 접속하는 방법으로서,
    반송 주파수 스펙트럼에 걸쳐서 무선 전화기로부터 중앙국으로 랜덤 접속 메시지를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 확산 시퀀스에 따라서 통신시키는 단계와;
    상기 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호의 통신에 응답하여, TDMA 무선 전화 통신 채널을 무선 전화기에 할당하는 단계 및;
    반송 주파수 스펙트럼의 시분할 다중화된 반송 주파수 대역에 걸쳐서 할당된 TDMA 무선전화 통신 채널상에서 상기 무선전화 및 상기 중앙국 간에 무선전화 통신 메시지를 나타내는 시분할 다중화된 무선전화 통신 신호를 통신시키는 단계를 포함하며,
    상기 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키는 단계는 다수의 확산 시퀀스와 동기화 시퀀스를 관계시키는 단계에 후속되어 실행되며,
    상기 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 단계는 동기화 시퀀스와 관계되는 다수의 확산 시퀀스중 하나의 시퀀스에 따라서 상기 랜덤 접속 채널 메시지에 대응하는 정보 시퀀스 및 동기화 시퀀스를 포함하는 랜덤 접속 채널 심볼 시퀀스를 나타내는 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 단계를 포함하며,
    상기 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호를 통신시키는 단계는 :
    상기 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 동기화 시퀀스를 검출하는 단계와;
    상기 통신된 대역 확산 랜덤 접속 채널 신호로부터 검출된 동기화 시퀀스와 관계되는 다수의 소정의 확산 시퀀스중 하나의 시퀀스를 검출하는 단계 보다 앞서실행되며,
    상기 랜덤 접속 채널 메시지를 통신시키는 단계는 스테이션 식별을 상기 무선전화에 할당하는 단계에 후속되어 실행되고,
    동기화 시퀀스를 다수의 확산 시퀀스에 관계시키는 상기 단계는:
    상기 할당된 스테이션 식별로부터 동기화 시퀀스를 식별하는 단계 및;
    상기 할당된 스테이션 식별로부터 확산 시퀀스를 식별하는 단계를 포함하는 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템 접속 방법.
  4. 제 3 항에 있어서
    상기 스테이션 식별은 스테이션 식별 워드를 포함하고,
    상기 확산 시퀀스를 식별하는 단계는 상기 스테이션 식별 워드의 비트 그룹으로부터 확산 시퀀스를 식별하는 단계를 포함하며,
    상기 동기화 시퀀스를 식별하는 단계는 상기 스테이션 식별 워드의 비트 그룹의 서브세트로부터 동기화 시퀀스를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 무선전화 통신 시스템 접속 방법.
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