KR0157144B1 - 개인 통신서비스 기지국의 시스템 기준시간 획득방법 - Google Patents

개인 통신서비스 기지국의 시스템 기준시간 획득방법

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KR0157144B1
KR0157144B1 KR1019950037047A KR19950037047A KR0157144B1 KR 0157144 B1 KR0157144 B1 KR 0157144B1 KR 1019950037047 A KR1019950037047 A KR 1019950037047A KR 19950037047 A KR19950037047 A KR 19950037047A KR 0157144 B1 KR0157144 B1 KR 0157144B1
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Abstract

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access)방식으로 이동 통신 서비스 를 제공하는 셀룰라 시스템과 CDMA방식으로 옥내 및 공공장소등 인구 밀집지역에서 이동 통신 서비스를 제공하는 PCS(Personal Communication Services)시스템이 공존하는 경우 PCS시스템이 시스템 기준시간을 획득하는 방법에 관한 것으로서, 기존 셀룰라 시스템의 무선기지국이 GPS (Global Positioning System)수신기를 이용하여 시스템의 기준시간을 획득하고 셀룰라 이동국으로 파잇럿 (PILOT)채널과 동기채널을 송신하는 경우 공존하는 PCS시스템의 무선 기지국이송신되고 있는 셀룰라 기지국의 파일럿채널과 동기를 맞추어 동기 신호를 획득하고 동기 채널을 수신하여 PCS시스템의 시스템 기준시간을 획득하고, 이것을기준으로 PCS무선 기지국의 동기 채널 테이타를 제작한 후 PCS무선기지국의 파일럿채널과 동기채널을 PCS이동국으로 전송하며, 이와 동일한 방법으로 마크로셀(MICROCELL)구조를 가진 셀룰라 (혹은 PCS)시스템의 파일럿채널 및 동기채널을 이용하여 마이크로셀(MACROCELL)구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS)시스템의 기준시간을 획득하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법이다.

Description

개인 통신서비스(PCS)기지국의 시스템 기준시간 획득방법
제 1 도는 CDMA방식 셀룰라 및 PCS시스템의 구성도.
제 2 도는 종래 CDMA방식 셀룰라 및 PCS시스템에서 셀룰라 및 PCS기지국의시스템 기준시간 획득방법을 나타낸 순서도.
제 3 도는 종래 CDMA방식 셀룰라 및 PCS시스템에서 사용중인 파일럿 및 동기 채널의 시간정렬도.
제 4 도는 종래 CDMA방식 셀룰라 및 PCS시스템의 기지국에서 사용중인 파일 럿 및 동기채널의 데이터 구성도.
제 5 도는 본 발명을 이용한 CDMA방식의 셀룰라 시스템으로부터 PCS시스템의 시스템 기준시간을 획득하는 방법을 설명하기 위한 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유선전화기 2 : 공중전화망
3 : 셀룰라용 홈위치 등록기 4 : 셀룰라용 이동교환국
5 : 관문국 6 : PCS용 이동교환국
7 : PCS용 홈위치 등록기 8 : 셀룰라용 무선기지국
9 : 셀룰라용 이동국 10 : PCS용 무선기지국
11 : PCS용 이동국
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access)방식으로 이동통신 서비스를 제공하는 셀룰라 시스템과 CDMA방식으로 옥내 및 공공장소와 같은 인구 밀집지역에서 이동통신 서비스를 제공하는 개인통신서비스(Personal Communication Services ; 이하 PCS라함)시스템이 공존하는 경우 PCS시스템이 셀룰라 시스템으로부터 시스템의 기준시간을 획득하는 방법에 관한 것이다.
CDMA(Code Division Multiple Access)기술은 동일 주파수를 이용하여 각 사용자에게 서로 독립적인 코드를 할당하고 그 코드로 전달할 정보를 확산 (spreading)하여 전송함으로써 여러 사용자가 동시에 통신을 할 수 있는 기술이다. 따라서 CDMA 기술은 셀룰라 및 PCS 시스템에 모두 이용되고 있으며 많은사용자를 수용할 수 있기 때문에 앞으로 기술발전에 따라 미래 이동통신 시스템에 이용될 가능성이 높은 기술로 평가되고 있다.
제 1 도는 CDMA 기술을 이용한 일반 셀룰라 시스템과 PCS 시스템이 공존하는경우의 구성도이다. 제 1 도에 있어서 CDMA방식의 셀룰라 시스템에서 홈위치등록기, 무선기지국과 이동국간의 시스템구성, 기능 및 호접속 방법은 미국TIA/EIA(Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Association)의 표준인 IS-95에 정의되어 있다.
셀룰라용 무선기지국(8)은 여러개의 CDMA 채널을 제공할 수 있으며 셀룰라용이동국(9)은 IS-95에 규정된 절차를 거쳐 적절한 CDMA 채널을 선택하고 선택된 채널을 이용하여 자신의 전화번호 및 이동국 일련번호를 담은 등록 메시지를 셀룰라용 무선기지국(8)과 셀룰라용 이동교환국(4)을 통해 셀룰라용 홈위치등록기(3)에 보낸다. 홈위치등록기(3)는 등록 가입자 데이타베이스를 조사하여 규정된 인증을 실시하고, 인증이 성공한 경우 셀룰라용 무선기지국(8)에서 셀룰라용 이동국(9)의 위치정보를 얻어 데이타베이스에 기록한다. CDMA 채널선택과 인증을 거친 다음에 셀룰라용 이동국(9)은 공중전화망(2)을 통하여 유선전화기(1)과 통화할 수 있으며, 다른 셀룰라용 이동국(9)으로 자유롭게 발신하거나, 유선전화기(1) 및 다른 셀룰라용 이동국(9)으로 부터의 호를 수신할 수 있다. 그리고 특정 셀룰라용 이동국(9)으로 전화를 걸 경우에 셀룰라용 이동교환국(4)는 셀룰라용 홈위치등록기(3)에서 위치정보를 얻어 해당되는 셀룰라용 무선기지국(8)에 호를 전달함으로써 목적 셀룰라용 이동국(9)이 착신호를 받을 수 있다.
이와 같이 CDMA기술을 이용한 셀룰라 시스템과 PCS시스템이 공존하는 경우 PCS 시스템에서는 PCS시스템이 사용하는 주파수 대역이 다르다는 것과 PCS용 이동교환국(6), PCS용 홈위치등록기(7), PCS용 무선기지국(10) 및 PCS용 이동국(11)을 사용하는 것이 다를 뿐 위에서 설명한 호의 착·발신 과정은 동일하다. 물론 관문국(5)의 도움으로 공존하는 셀룰라 시스템과의 상호 착·발신도 동일한 과정을 거침으로써 가능하다.
참고로 위에서 설명한 셀룰라용 이동교환국(4)과 PCS용 이동교환국(6), 셀룰라용 홈위치등록기(3)와 PCS용 홈위치등록기(7) 그리고 셀룰라용 무선기지국 (8)과 PCS용 무선기지국(10)은 그 기능과 구조가 비슷하므로 시스템의 설계에따라서는 하나로 통합할 수도 있는 바, 제 1 도는 시스템별로 각 기능을 모두보이기 위한 가장 일반적인 예를 도시한 것이다.
제 2 도는 IS-95에 의해 CDMA 방식을 이용한 셀룰라 시스템 또는 PCS 시스템이 각 시스템의 기준이 되는 시스템 기준시간을 획득하는 방법을 나타낸 순서도로서, IS-95는 CDMA와 아날로그 이중 모드 단말기를 지원하나, 여기서는CDMA 방식의 시스템에 관한 것이므로 아날로그모드는 고려하지 않는다.
최초 S₁단계에서 셀룰라용 무선기지국(8)또는 PCS용 무선기지국(10)에 전원이 인가되면, 각 무선기지국(8),(10)에 내장되어 있는 GPS(Global Positioning System)수신기는 S₂단계에서 위성으로부터 그때의 시간, 위치 및 주파수에 대한 정보를 수신하게 된다. 그 결과 수신하지 못하면 수신될 때까지 기다리고 일정시간 동안 계속 수신하지 못하며 수신 실패 경보를 각 이동교환국(4),(6)으로 전송한다. 한편 수신한 경우에는 S₃단계로 진행하여 수신된 시간정보가무선기지국(8),(10)의 시스템기준시간으로 설정되며, 차후에 이동국(9),(11)으로 송신될 동기채널의 시스템 기준시간의 필드에 입력된다(제4도 참조). 다음에는 S₄단계에서 설정된 기준시간을 기초로 IS-95에 규정된 방법에 의해 그 순간의 긴 코드(Long Code)를 설정하고 동기채널을 통하여 전송될 긴코드상태(Long Code State)를 결정한다. 이와 동시에 S5단계에서는 각 무선기지국(8),(10)마다 결정되어 있는 파일럿 PN 옵셋(PILOT PN offset)과 시스템 시간을 기준으로 파일럿채널을 송신하며, 여기에 동기되어 있는 동기 채널도 송신을 시작한다.
그후 각 이동국(9),(11)은 파일럿채널을 획득하여 무선기지국 (8).(10)에 동기를 맞추고 동기채널로부터 긴코드상태를 비롯한 동기 테이타를 수신하여 휴지상태(Idle State)로 들어간다. 이후에 호의 착·발신이 요청되는 경우 S6단계에서 IS-95에 규정된 여러 가지 절차를 거쳐 단말기와 통화가 가능하게 된 다.
제 3 도는 시스템기준시간에 따라 각 기지국(8),(10)의 파일럿채널, 동기채널 및 긴 코드의 기준시간 정렬도를 나타낸 것이다.
제 2 도에 나타낸 바와 같이 각 무선기지국 (8),(10)은 내장된 GPS 수신기를이용하여 정확한 시간을 수신한다. IS-95에 의하면 CDMA시스템은 1980년 1월 6일 00:00:00에 시작되었으며 이것은 GPS시작시간과 일치한다. 이 시작시간을 기준으로 수신된 현재의 시간의 차를 계산하여 현재의 긴 코드가 계산되고 현재의 시간이 시스템 기준시간으로 설정된다.
이 기준시간이 짝수초가 되는 시점에서 각 기지국(8),(10)에 할당된 파일럿PN시퀀스 옵셋만큼 지연된 시간에서 파일럿 PN시퀀스가 시작된다.
제 3 도 (a)는 파일럿 PN 시퀀스 옵셋이 제로인 경우의 파일럿 PN 시퀀스의 시작점을 나타낸 것이고, 제 3도 (b)는 제 3 도 (a)의 파일럿채널에 동기되어있는 동기채널의 시간정렬도를 나타낸 것이다. 동기채널은 80/3ms의 프레임이 세개씩 모여 80ms의 슈퍼프레임을 구성하여 전송되도록 되어 있으며 실제 단말기에 전송될 긴코드상태는 동기채널 메세지가 포함된 마지막 동기채널 슈퍼프레임 다음의 4개의 동기채널 슈퍼프레임 (320ms)이 끝난 지점에서 유효하도록되어 있다. 여기서 파일럿 PN 시퀀스 돔셋이 제로가 아닌 경우는 계산된 유효시간에서 할당된 파일럿 PN시퀀스 돔엣 만큼 뺀 시간부터 유효하도록 한다. 이것을 제 3 도 (c)에 나타냈다.
실제 시스템에서는 이동국이 동기를 맞출 수 있도록 무선 기지국으로부터 이동국까지의 지연시간을 고려하여 다음과 같이 시스템시간(T)을 계산하여 전송한다.
첫째, GPS 신호로부터 수신된 현재시간 (TO)를 추출한다.
둘째, 이동국은 동기채널 메세지를 모두 수신해야 시스템시간을 계산해 낼 수 있으므로 동기 채널 슈퍼프레임 단위로 동기채널 메세지가 포함된 슈퍼프레임의 수(N)를 계산하여 현재시간에 더한다.
셋째, 무선기지국과 이동국이 동시에 동일한 긴코드를 사용하도록 4개의 동기채널 슈퍼프레임에 해당하는 여유시간을 더한다(4×80ms).
넷째, 무선기지국에 할당되어 있는 파일럿 PN 시퀀스 돔셋(PO)을 뺀다.
다섯째, 위의 시간을 80ms 단위로 계산하여 시스템 시간으로 설정하여 동기채널 메세지의 시스템 기준시간을 나타내는 시스템시간필드(SYS_TIME)에 입력시킨다.
여섯째, 시스템시간필드에 입력된 시스템시간을 기준으로 긴코드를 계산하여동기채널 메세지의 긴코드 상태를 나타내는 긴코드상태 필드(LC_STATE)에 입력시킨다.
위에서 설명한 시스템 시간을 수식으로 표시하면 다음과 같다.
단, 위의 시간을 80ms 단위로 계산한다.
제 4 도에는 종래 CDMA방식 셀룰라 및 PCS 시스템의 기지국에서 사용중인 파일럿 및 동기채널의 테이타 구성을 나타냈다.
상기한 바와 같이 CDMA셀룰라 시스템과 CDMA PCS 시스템은 각각 GPS 수신기를 내장하여 통신위성으로부터 시스템 기준시간을 수신하도록 되어있다. 따라서 시스템의 하드웨어가 그만큼 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한 채널, 지하상가, 지하철 등과 같은 지역에서는 수신 안테나로부터 GPS 수신기까지 상당히 긴 케이블 설치가 필수적이고 이에 따라 심각한 수신신호의 레벨저하를 가져오게 되며, 이 경우 위성으로부터의 GPS 신호는 극히 미약하므로 이러한 수신신호의 레벨저하에 의해 GPS 신호를 수신하기 어렵게 된다고 하는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 보다 직경이 큰 즉,케이블 손실이 극히 적은 케이블을 사용해야 하는데 이는 케이블 자체의 가격상승 뿐만 아니라 케이블 설치, 운용에 따른 비용도 크게 증가시키게 되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 셀룰라 및 PCS 기지국의 시스템 기준시간 획득 방법이 갖는 각종 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 각 기지국마다 내장되어 있던 GPS(Global Positioning System)수신기를 간단한 내부 수신회로로 대체함으로써 기지국 장비의 간단화 및 가격의 저렴화를 꾀할 수 있으며, 지하와같은 전파음영지역 즉 GPS신호를 수신하기 힘든 지역에서 근방에 존재하는 셀룰라 시스템의 기지국에서 송신되는 신호를 수신함으로써 모든 CDMA 방식의 기초가 되는 시스템 기준시간을 획득하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선기지국(8), 이동교환기(4), 홈위치등록기(3)등으로 이루어진 CDMA 방식의 셀룰라시스템과 무선기지국(10), 이동교환기(6), 홈위치등록기(7)등으로 이루어진 CDMA방식의 PCS시스템에 있어서,CDMA 방식의 PCS시스템의 기준이 되는 시스템 기준시간을 획득하기 위해서 GPS수신기를 이용하여 직접 위성으로부터 GPS신호를 수신하는 방법이 아니라 이미GPS 신호로 시스템 기준시간을 획득한 기존의 셀룰라 시스템의 무선기지국(8)이 셀룰라 이동국으로 송신하는 파이럿채널과 동기채널을 수신함으로써 PCS시스템의 기준시간을 획득한느 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 무선기지국(8), 이동교환기(4), 홈위치등록기(3)등으로 이루어지고 마크로셀(MACROCELL)구조를 가진 CDMA 방식의 셀룰라(혹은 PCS)시스템과 무선기지국(10), 이동교환기(6), 홈위치등록기(7)등으로 이루어진 CDMA 방식의 마이크로셀(MACROCELL) 구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS)시스템에 있어서, CDMA 방식의 마이크로셀 구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS) 시스템의 기준이 되는시스템 기준시간을 획득하기 위해서 GPS수신기를 이용하여 직접 위성으로부터GPS신호를 수신하는 방법이 아니라 이미 GPS 신호로 시스템 기준시간을 획득한 마크로셀 구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS) 시스템의 무선기지국(8)이 셀룰라(혹은 PCS)이동국으로 송신하는 파일럿채널과 동기채널을 수신함으로써 마이크로셀구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS)시스템의 기준시간을 획득하는 것을 특징으로한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.
제 5 도는 본 발명 CDMA방식의 셀룰라 시스템으로부터 PCS시스템의 시스템 기준시간을 획득하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
종래 CDMA방식의 셀룰라 시스템의 무선기지국(8)은 제 2 도에 도시한 바와 같은 방법으로 시스템 기준시간으 획득한다. 일반적으로 CDMA방식의 PCS시스템의 셀은 셀룰라 시스템의 셀보다 작으므로 PCS셀이 셀룰라셀에 포함된 형태로분포하게 된다. 따라서 PCS시스템의 PCS 무선기지국(10)은 주변의 셀룰라 무선기지국(8)의 위치, 주파수 대역 등에 대해 이미 알고 있다.
이러한 경우 S11단계에서 PCS 무선기지국(10)에 전원이 인가되면, S12단계에서 셀룰라 무선기지국98)이 제공하고 있는 1차 CDMA채널 혹은 2차 CDMA채널을 선택한다. 선택된 CDMA채널로부터 부가되어 있는 수신회로를 이용하여 S13단계에서 파일럿 채널의 파일럿 PN 시퀀스에 동기를 맞추어 필요한 정보를 수신할 준비로서, 셀룰라 기지국의 파일럿채널을 획득한다. 여기서 필요한 정보를 가지고 있는 동기채널은 파일럿채널에 동기되어 있으므로 수신데이타의 동기 클럭은 파일럿채널에서 획득한 동기시간을 기준으로 한다. 다음에는 S14단계로 진행하여 IS-95에 의해 미리 정해진 동기채널(채널 32)로부터 동기메세지를 수신하여 분석한다.
여기서 송신된 동기채널 메세지의 구성도는 제 4 도에 도시한 바와 같다. 계속하여 S15단계로 넘어가 분석된 동기채널 메세지에서 시스템 기준시간과 파일럿 PN시퀀스 돔셋을 이용하여 현재의 시간을 계산하고 이것을 PCS 시스템의 기준시간으로 설정한다. 여기서 다시 상기한 식(A)에 의해 시스템 기준시간과 PCS기지국(10)에 할당된 파일럿 PN시퀀스 돔셋을 이용하여 시스템 시간을 계산하고 이것을 PCS 동기채널의 송신테이타 중 시스템시간필드(SYS_TIME)에 입력시킨다. 다음에는 S16단계에서 계산된 시스템시간을 이용하여 긴코드상태(Long Code State)를 설정하고 긴코드상태필드(LC-STATE)에 입력시킨다. 이로써 S17단계에서 PCS시스템의 기지국에서 송신해야 할 PCS 동기채널의 데이터가 완성되어 PCS 무선기지국(10)은 PCS 시스템의 파일럿채널과 동기채널을 PCS이동국으로 전송하게 된다.
상기한 바와 같이 작용하는 본 발명은 음성통신을 제공하는 PCS 시스템 뿐만아니라 데이터통신을 제공하는 PCS 시스템의 기준시간 획득방법으로 이용할 수있으며, 또한 음성통신을 제공하는 셀룰라(혹은 PCS)시스템과 데이터통신을 제공하는 셀룰라(혹은 PCS)시스템의 기준시간 획득방법으로도 이용할 수 있다.
여기서 PCS시스템 및 셀룰라(혹은 PCS)시스템에서 사용하는 주파수대역은800MHz대 또는 1.8GHz∼2GHz대가 바람직하다.
본 발명의 실용예로는 종래의 셀룰라 시스템이 설치되어 셀룰라 서비스를 하고 있고, 동일한 지역에서 새로이 PCS시스템이 설치되어 서비스를 하려고 할 때 셀룰라셀과 PCS셀이 이중 구조를 갖게 되는 경우를 실용예로서 들수 있으 며, PCS시스템의 각 무선기지국이 시스템 기준시간을 얻기위해 직접 위성으로부터 GPS신호를 수신하는 것이 아니라 종래의 셀룰라 시스템이 기지국에서 송신하는 파일럿채널과 동기채널을 수신하는 곳에 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 시스템 기준시간 획득방법을 이용하면, PCS시스템의 각 무선기지국에 GPS수신기를 내장하는 대신 기존의 PCS시스템에서 사용하는 수신회로 또는 간단한 부가 수신회로를 이용하는 것으로써 무선기지국의하드웨어의 양을 줄일 수 있고, 이에 따른 장비의 가격도 저감할 수 있는 장점이 있다. 또한 건물내부, 지하상가, 지하철역등 긴 케이블 설치가 필요한 지역에서 GPS신호의 수신이 어려워 GPS수신기로 시스템 기준시간을 획득하기 어려운 경우에 적용시킴으로써 시스템 기준시간획득이 용이할 뿐만 아니라 각종시설, 운용에 따르는 비용을 크게 저감시키는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 무선기지국(8), 이동교환기(4),홈위치등록기(3)등으로 이루어진 CDMA(Code Division Multiple Access)방식의 셀룰라 시스템과 무선기지국(10), 이동교환기(6),홈위치등록기(7)등으로 이루어진 CDMA방식의 PCS(Personal Communication Services)시스템에 있어서, GPS (Global Positioning System)신호로 시스템 기준시간을 획득한 통상의 셀룰라시스템의 무선기지국(8)이 셀룰라 이동국으로 송신하는 파일럿(PILOT)채널과 동기채널을 수신함으로써 PCS시스템의 기준시간을 획득하는 것을 특징으로하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  2. 제1항에 있어서, PCS시스템이 음성통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  3. 제1항에 있어서, PCS시스템이 데이터통신을 네공하는 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템기준시간 획득방법.
  4. 제1항에 있어서, PCS시스템이 사용하는 주파수 대역이 800MHz대인 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  5. 제1항에 있어서, PCS시스템이 사용하는 주파수 대역이 1.8GHz∼2GHz대인 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  6. 무선기지국(8), 이동교환기(4), 홈위치등록기(3)등으로 이루어지고 마크로셀(MACROCELL)구조를 가진 CDMA방식의 셀룰라(혹은 PCS) 시스템과 무선기지국(10), 이동교환기(6),홈위치등록기(7)등으로 이루어진 CDMA방식의 마이크로셀(MICROCELL)구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS)시스템에 있어서, GPS신호로 시스템 기준시간을 획득한 마이크로셀 구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS)시스템의 무선기지국(8)이 셀룰라(혹은 PCS)이동국으로 송신하는 파일럿채널과 동기채널을 수신함으로써 마이크로셀 구조를 가진 셀룰라(혹은 PCS) 시스템의 기준시간을 획득하는 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  7. 제6항에 있어서, 셀룰라(혹은 PCS)시스템이 음성통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  8. 제6항에 있어서, 셀룰라(혹은 PCS)시스템이 테이타통신을 제공하는 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  9. 제6항에 있어서, 셀룰라(혹은 PCS)시스템이 사용하는 주파수 대역이 800MHz대인 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
  10. 제6항에 있어서, 셀룰라(혹은 PCS)시스템이 사용하는 주파수 대역이 1.8GHz∼2GHz 대인 것을 특징으로 하는 PCS기지국의 시스템 기준시간 획득방법.
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