KR0171252B1 - 디지탈 무선 전화 시스템을 증가된 가입자 트래픽에 적응시키기 위한 장치와 방법 - Google Patents

디지탈 무선 전화 시스템을 증가된 가입자 트래픽에 적응시키기 위한 장치와 방법 Download PDF

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존 더블류. 배틴
챨스 엔. 주니어 린크
케빈 엠. 라이어드
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안쏘니 제이. 살리 주니어
모토롤라 인크.
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Abstract

애널로그 음성과 무선을 통한 전송에 적합한 디지탈 포맷 사이에서 변환시키기 위한 보코더를 사용하는 디지탈 무선전화 시스템이 제안된다. 대부분의 상황에서는, 최적 오디오 품질을 위한 가장 빠른 데이타 레이트가 선택된다. 시스템 점유가 특정 임계값을 초과한 때에는, 시스템의 고정 사이트에서 감지된 바와 같이 몇몇 또는 모든 보코더들이 통신 채널의 수의 증가를 대비하기 위하여 낮은 데이타 레이트로 스위칭하도록 명령받는다. 또한, 휴대용 가입자 유니트는 자신의 배터리 충전 상태에 따라서 자신의 보코더 데이타 레이드를 자동적으로 변경할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
디지탈 무선 전화 시스템을 증가된 가입자 트래픽에 적응시키기 위한 장치와 방법
[본 발명의 분야]
본 발명의 기술적 분야는 일반적으로 무선 전화 시스템에 관한 것이며, 특히 높은 가입자 트래픽 부하에 적응할 수 있는 디지탈 무선전화 시스템에 관한 것이다.
[본 발명의 배경]
실제의 모든 무선전화 시스템에서는, 수많은 가입자들은 채널이 요구될 때와 가입자들이 이곳 저곳으로 이동할 때에 가입자들에게 통신 채널을 제공하는 중앙 고정 사이트(central fixed site)로부터 서비스를 제공받는다. 물론 그와 같은 어떠한 시스템에서도, 아마 가입자들의 수는 종종 사용 가능한 통신 채널의 수를 초과할 것이다. 가입자에게 비지 신호(busy signal)를 제공(즉, 간단히 말하면 서비스 제공을 하지 않음)하며, 무선 통신 가능 영역[radio coverage area: 셀(cell)]의 크기를 줄이고 더 많은 셀들과 이에 따른 더 많은 통신 채널들을 지리적 영역(geographic area) 내에 배치하는 능력을 갖도록 셀룰러 시스템을 구성하는 것을 포함하는 이러한 문제는 도처에 산재한다. 말할 필요도 없이, 셀 분할(splitting) 및 전환(redeployment) 프로세스(process)가 느리며 동적 무선전화 시스템에 응하지 않는 동안 서비스를 제공하지 않는 것은 받아들일 수 없는 해결책이다.
디지탈 무선전화 서비스는 가입자가 사용 가능한 채널의 수를 증가시키는 다른 방법으로서 제안되어 왔다. 가장 유망한 디지탈 방법들 중의 2가지인 시분할(Time Division: TD)과 코드 분할(Code Division: CD)들은 가입자들간에 물리적 리소스(physical resource)들을 더 공유함으로써 증가된 채널 사용 가능성을 제공한다. 간단히 말하면, 특정 샘플링 주파수와 특정 데이타 압축 기법을 갖는 변환 포맷(conversion format)을 사용하여 (음성과 같은) 아날로그 신호(analog signal)들은 [보코더(vocoder)에서] 디지탈 신호로 변환된다. 상기 압축된 데이타는 시분할 또는 코드 분할 신호와 조합되어 무선을 통하여 수신기에 전송된다. 상기 수신기는 시분할 또는 코드 분할 전송된 신호를 복조하며 전송 전의 변환에 대해 상보적인(complementary) 프로세스로 상기 데이타의 압축을 풀고 다시 샘플링한다.
상기 무선전화 서비스는 고정국(fixed station)이 보코딩된 신호(vocoded signal)를 전송 및 수신 양자 모두 가능하며 사용자 유닛은 그 역으로 보코딩된 신호를 전송 및 수신한다는 점에서 양방향성(bi-directional)을 갖는다. 전송 유닛과 수신 유닛들 사이의 호환성(compatibility)은 변환 레이트(rate)와 압축 기법이 상보적이며 동일할 것을 요구한다. 아날로그/디지탈 프로세싱에 어떠한 레이트가 사용되더라도, 상기 레이트는 해당 디지탈/아날로그 프로세싱의 레이트와 매칭(matching)되어야 한다. 일반적으로, 보코더 비트 레이트가 낮아질수록 사용 가능한 통신 채널의 수는 증가하나, 음질은 떨어진다는 것을 주목해야 한다.
보코딩 레이트는 인코딩될 음성의 특성에 따르는 레이트로 음성 신호를 인코딩 가능하도록 만들어질 것이 제안되어 왔다. 최적 음질이 전송되도록 하기 위하여, 가장 높은 레이트가 음성 전송 동안에 사용된다. 화자(speaker)가 말하는 것을 멈추거나 중단할 때에는, 가변 레이트 보코더(variable rate vocoder)는 레이트를 감소시키며, 이에 따라 화자(talker)당 평균 레이트가 낮아지는데, 이는 시스템이 더 많은 통신 채널을 제공하는 것을 허용한다. 예를 들어, 고정 길이 메시지 데이타와 가변 코딩된 음성을 멀티플렉싱하기 위한 방법과 장치(Method and apparatus for Multiplexing Fixed Length Message Date and Variable Coded Speech)라는 명칭으로 1993년 7월 30일에 디클럭(DeClerk)에 의하여 출원되고 본 발명의 출원인에게 양도된 미합중국 특허 출원 제08/099,881호를 참조하면 된다.
선행 기법들을 채택하는 경우라도 많은 가입자 인구(subscriber population)를 수용하기 위하여 효과적인 방법으로 충분한 수의 통신 채널들을 제공하는 무선전화 시스템을 제공할 수는 없다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명을 사용할 수 있는 무선전화 시스템의 간단한 다이어그램.
제2도는 본 발명에서 사용될 수 있는 CDMA 송신기의 블럭 다이어그램.
제3도는 본 발명에서 사용될 수 있는 CDMA 수신기의 블럭 다이어그램.
제4도는 본 발명에서 사용될 수 있는 장치 구성을 도시하는 고정 사이트에 대한 블럭 다이어그램.
제5도는 보코더 레이트의 감소를 제어하기 위하여 제4도의 사이트 제어기에 의하여 사용되는 프로세스의 플로우챠트(flowchart).
제6도는 보코더 레이트의 증가를 제어하기 위하여 제4도의 사이트 제어기에 의하여 사용되는 프로세스의 플로우챠트.
제7도는 보코더 레이트의 감소를 제어하기 위하여 제4도의 사이트 제어기에 의하여 사용되는 대안적인(alternative) 프로세스의 플로우챠트.
제8도는 보코더 레이트의 증가를 제어하기 위하여 제4도의 사이트 제어기에 의하여 사용되는 대안적인 프로세스의 플로우챠트.
[양호한 실시예에 대한 상세한 설명]
시스템 용량을 증가시키기 위하여 디지탈 기법을 사용하는 것은 시스템 설계가들에게 메시지 데이타를 디지탈 방식으로 압축하는 기회를 제공했다. 그러나, 데이타 레이트가 감소될수록, 오디오 메시지의 품질이 양보되어야 한다. 더 좋은 오디오 품질은 더 높은 데이타 레이트가 사용된 때에만 실현되며, 따라서 이러한 더 높은 레이트들을 양호하게 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 통화량이 많은 시간(busy time)인 특정 시간과, 예를 들어 몇몇의 혼잡한 대도시 영역인 소정의 위치에서는, 가입자 무선전화 트래픽이 가용 통신 채널의 수를 초과한다. 감소된 데이타 레이트는 무선 스펙트럼을 덜 점유하기 때문에, 데이타 레이트들이 감소된 때에는 더 많은 가입자들이 서비스를 받을 수 있다. 서비스에 대한 가입자들의 요구는 낮아진 데이타 레이트에 따른 감소된 오디오 품질에 대하여 균형 잡히게 된다. 몇몇 가입자들은 오디오 품질이 변하지 않기를 바랄 수 있으며, 트래픽이 더 많은 경우에는 고순위 가입자일 수 있다.
본 발명을 사용할 수 있는 무선전화 시스템이 제1도의 다이어그램에 도시되었다. 무선 통신 가능 영역(101)을 갖는 무선전화 시스템이 고정 사이트(103)에 의하여 서비스 받는 육각형 모양의 지리 영역(hexagonal geographic area)으로서 도시된다. 고정국(103)은 일반적으로, 가입자 유닛(105)에 양방향(two way) 무선통신을 제공하기 위하여 함께 동작하는 송수신기, 제어기 및 전화 인터페이스 장치들을 포함한다. 이동 및 휴대용 양자 모두를 포함하는 매우 많은 가입자 유닛(도시되지 않음)들은, 지리적 무선 통신 가능 영역(101)에 대한 고정 사이트(103)으로부터 서비스를 제공받는다. 다른 무선 통신 가능 영역(107 및 109)들은 무선 통신 가능 영역(101)의 근처 또는 그에 인접하게 배치될 수 있으며, 각각 고정 사이트(111 및 113)으로부터 무선 통신 가능 영역(107 및 109) 내의 가입자들에게 무선전화 서비스를 제공할 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예는 이중 모드 광대역 스프레드 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 이동국-기지국 호환성 표준(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide Band Spread Spectrum Cellular System)이라는 명칭으로 EIA/TIA/IS 95에 설명된 바와 같은 코드 분할 다중 억세스(Code Division Multiple Access: CDMA) 디지탈 변조 기법을 사용한다.
제2도는 본 발명에서 사용될 수 있는 CDMA 송신기의 블럭 다이어그램이다. 음성과 같은 전송될 신호는 디지탈 변환을 위한 보코더(201)에 입력되며 전송 전에 프로세싱된다. 상기 보코더(201)로부터의 출력 신호는 인코더(203)에 입력되며, 믹서(205)에 결합되어 캐리어 주파수 발생이(207)에 의하여 발생된 무선 캐리어 주파수와 믹싱(mixing)된다. 믹서(205)로부터 선택된 출력은 후속적인 전송을 위한 증폭기(209)에 인가된다. 보코더(201)과 인코더(203)들은 리소스 제어기(resource controller, 211)의 제어에 따른다. 리소스 제어기(211)은 관련 메모리(213)을 갖는 범용 컴퓨터일 수 있다. 클럭(215)는 인코더(203)에 클럭 신호 출력을 제공하며 리소스 제어기(211)에 의하여 명령된 때에 메모리(213)으로부터 자신에게 로딩(loading)된 클럭 속도(clock speed)에 의존한다. 코드키(217)은 리소스 제어기(211)에 의하여 명령된 때에 메모리(213)으로부터 로딩된 코드를 갖는 버퍼이다. 상기 코드키는 일반적으로 보코더(201)의 출력을 인코딩하기 위한 반복 숫자 열을 발생시키는 데 사용되는 의사 난수이다. 상기 캐리어 주파수 발생기(207)은 메모리(213)으로부터 로딩된 값에 의하여 결정되는 주파수에 대해 역시 프로그래밍 가능하다. 따라서 코드키(217)로부터의 입력을 함께 갖는 인코더(203)은 스프레드 스펙트럼 신호가 보코더(201) 또는 리소스 제어기(211)로부터의 입력으로부터 발생될 수 있도록 만드는 의사 난수를 제공한다. 통신 리소스들을 정의하는 주파수들의 집합(set)이 메모리(213) 내의 주파수 테이블(frequency table)에 있다. 이러한 주파수 테이블은 시동시에 송신기가 동작하는 시스템에 대해 정해진 할당 주파수 스펙트럼과 대역폭(band width)에 따라 생성될 수 있다. 다른 비간섭(non-interfering) 스프레드 스펙트럼 신호들이 동일 주파수로, 그러나 다른 코드키를 사용하여 전송될 수 있기 때문에, 다수의 통신 채널들이 상호 간섭 없이 동일 주파수상에서 사용 가능하다.
유사한 CDMA 송신기들이 고정 사이트 장비와 가입자 장비 양자 모두에 설치된다. 양호한 실시예에서는, 가입자 장비가 배터리 충전 상태를 감지하고 이러한 상태들을 리소스 제어기(211)에 보고하기 위하여 전형적으로 사용되는 파라메타 감지기(219)를 포함할 수 있다.
본 발명의 가입자 장비 내에서 사용될 수 있는 코드 분할 다중 억세스(CDMA) 수신기가 제3도에 블럭 다이어그램 형식으로 도시된다. 캐리어 주파수 발생기(301)은 수신된 RF 신호가 디코더(305)에 의하여 프로세싱되기 편리한 주파수로 변환될 수 있도록 믹서(303)에 무선 주파수 신호를 제공한다. 제2도의 송신기의 프로세스와는 반대인 프로세스에서는, 클럭(307) 및 코드키 버퍼(309)와 관련된 디코더(305)의 의사 난수 발생기가 보코더(201)에 의하여 발생된 데이타를 추출(extract)하며 이러한 데이타를 보코더(311)에 제공한다. 인코딩 의사 난수와 특정 캐리어 주파수에 대한 동기화(synchronization)는 제어기(313)과 제어기 관련 메모리(315)에 의하여 종래의 방식으로 이루어진다.
유사한 수신기들이 고정 사이트(103)에 설치될 수 있으며, 고정 사이트의 장비 배치에 대한 간단한 블럭 다이어그램이 제4도에 도시된다. 송수신기와 보코더들은 블럭(401 및 403)으로 도시된다. 다른 것들과 마찬가지로, 이러한 송수신기들은 무선 통신 가능 영역으로의 신호 전송 및 상기 영역으로부터의 신호 수신을 위한 안테나 시스템(405)에 결합된다. 또한 고정 사이트에서 동작하는 모든 송수신기들에 의하여 사용되는 무선 주파수의 전체 대역폭을 필터링하고 결합하는 신호 변환기(407)이 안테나 시스템(405)에 역시 결합된다. 상기 변환기(407)의 출력은 현재 서비스 받고 고정 사이트에 신호를 전송하고 있는 가입자 유닛들의 수를 결정하기 위한 스펙트럼 점유 감지기(409)에 결합된다. 양호한 실시예에서는, 스펙트럼 점유 감지기(409)가 고정 사이트의 점유 대역폭(occupied bandwidth) 내에서 결합된 수신신호에 비례하는 출력 신호를 제공하는 에너지 진폭 감지기(energy amplitude detector)이다. 이러한 신호는 자신의 서로 다른 역할 중에서 점유 감지기(409)로부터 출력된 신호를 고정 사이트의 전 채널 용량에 대해 성립된 시스템 교환기 백분율(system operator-established percentage)을 나타내는 기지(known)의 가입자 유닛들의 수에 대응하는 임계값(threshold value)과 비교하는 사이트 제어기(411)에 출력된다. 일단 이러한 임계값을 넘어서면, 사이트 제어기(411)은 선택된 보코더에게 보코더의 샘플링 레이트를 감소하도록 지시하는 하나 이상의 출력 신호들을 송수신기(401)의 보코더 및/또는 송수신기(403)의 보코더에 제공한다. 가입자 유닛 보코더에게 고정 사이트에서의 보코더의 레이트에 해당하는 레이트로 역으로 동작할 것을 지시하는 해당 메시지가 선택된 송수신기와 통신하고 있는 가입자 유닛의 제어기에 전송된다.
고전 보코더 및 그와 관련된 가입자 유닛 보코더의 데이타 레이트가 고정 사이트의 무선 통신 가능 영역 내의 고정 사이트로부터 서비스를 얻고 있는 가입자 유닛들의 수에 따라서 조정된다는 점이 본 발명의 특징이다. 이는 제5도의 플로우 챠트에 도시된 프로세스에 따라서 이루어진다. 사이트 제어기(411)은 단계(501)에서 점유 감지기(409)의 출력 신호 레벨을 측정하여 단계(503)에서 이러한 레벨이 상기 고정 사이트에 대해 설정된 점유 임계값을 초과하는가를 판정한다. 만일 임계값이 초과되지 않는다면, 상기 사이트 제어기(411)은 점유 감지기 레벨에 대한 주기적인 재측정(remeasurement)을 포함하는 자신의 다른 임무로 복귀한다. 만일 임계값이 초과된다면, 고정 사이트에 유지된 저순위 가입자 유닛들에 대한 리스트가 단계(505)에서 검색되고 현재 서비스를 받고 있는 가입자들이 식별된다. 단계(507)에서는 현재 서비스를 받고 있는 모든 저순위 가입자들이 그들의 고정 사이트 및 가입자 유닛 보코더들을 낮은 데이타 레이트로 설정시켰는가에 대한 판정이 이루어진다. 만일 높은 데이타 레이트인 보코더 레이트를 갖는 저순위 가입자 유닛들이 남아 있으며, 식별된 저순위 가입자, 그에 대한 서빙 송수신기(serving transceicer) 및 관련 보코더들이 단계(509)에서 식별된다. 다음으로 단계(511)에서 상기 관련 보코더들에게 그들의 데이타 레이트를 감소시킬 것이 명령된다. 만일 단계(507)에서 현재 서비스 받고 있는 모든 저순위 가입자들이 낮은 데이타 레이트인 것으로 밝혀진다면, 단계(513)에서 이러한 고정 사이트에서 동작하는 모든 보코더들은 로우 데이타 레이트로 명령된다.
시스템 보코딩 데이타 레이트를 자신의 정상 하이 레이트로 복귀시키기 위한 상보적 리셋 프로세스가 제6도에 도시된다. 사이트 제어기(411)은 점유 감지기(409)로부터 신호를 받아들여 단계(601)에서 점유 감지기 레벨을 측정한다. 단계(603)에서 상기 감지기 레벨이 리셋 점유 임계값[히스터리시스(hysteresis)를 제공하기 위하여 샘플링의 하이 레이트로부터 스위칭하는데 요구되는 값 아래의 임계값]보다 작은가가 판정된다. 만일 감지기 레벨이 리셋 점유 임계값보다 작지 않으면, 사이트 제어기 프로세스는 자신의 다른 임무들로 복귀한다. 만일 감지기 레벨이 리셋 점유 임계값보다 아래이면, 사이트 제어기(411)은 단계(605)에서 현재 서비스 받고 있는 고순위 가입자 유닛에 대한 리스트를 검색하게 된다. 만일 단계(607)에서 판정된 때에 모든 고순위 가입자 유닛들이 하이 데이타 레이트로 복귀된 것이 아니라면, 단계(609)에서 고순위 가입자 유닛들과 그들의 서빙 송수신기들 사이의 상관(correlation)이 행해진다. 다음으로 단계(611)에서 관련 보코더들에게 그들의 데이타 레이트를 증가시킬 것이 명령된다. 만일 단계(607)에서 모든 고순위 가입자들이 하이 데이타 레이트로 복귀되었다고 판정된다면, 단계(613)에서 모든 보코더들은 하이 데이타 레이트로 명령되고 사이트 제어기(411)은 자신의 정상 활동 계획으로 복귀한다.
대안적인 실시예에서는, 가입자들이 점진적(incremental)으로 로우 데이타 레이트로 명령될 수 있다. 제7도에 도시된 바와 같이, 단계(507)에서 모든 저순위 가입자들이 로우 데이타 레이트 상태인 것이 아니라고 판정된 때에는, M(M=1일 수 있음)개의 가입자들에 대한 임의 선택(random selection)이 단계(703)에서 행해진다. 이렇게 선택된 저순위 가입자들은 단계(705)에서 서빙 송수신기와 상관되며 단계(511)에서 관련 보코더들에게 데이타 레이트를 감소시킬 것이 명령된다.
만일 모든 저순위 가입자들이 로우 레이트 상태라면, 단계(707)에서 가입자 리스트에 대한 검색이 현재 서비스 받고 있는 상기 고순위 가입자들에 대해 행해진다. 단계(709)에서는 모든 고순위 가입자들이 로우 데이타 레이트 상태인가에 대한 판정이 행해진다. 만일 모든 고순위 가입자들이 로우 데이타 상태인 것이 아니라면, K(K=1 및/또는 M≠K를 의미할 수 있음)개의 고순위 하이 데이타 레이트 가입자들에 대한 임의 선택이 단계(711)에서 행해진다. 이렇게 선택된 가입자들은 단계(713)에서 그들의 서빙 송수신기와 상관되며 단계(715)에서 관련 보코더들이 로우 데이타 레이트로 명령된다.
시스템 가입자 로딩이 허용된 때에 하이 데이타 레이트 서비스로 점진적 복귀를 하기 위한, 제8도의 대안적 실시예인 프로세스는 다음과 같다. 만일 단계(607)에서 모든 고순위 가입자들이 하이 레이트로 복귀한 것이 아니라고 판정되면, 로우 레이트를 사용하는 N(N=1이 가능함)개의 고순위 가입자들에 대한 임의 선택이 단계(803)에서 행해진다. 이렇게 선택된 가입자들은 단계(805)에서 그들의 서빙 송수신기들과 상관되어지며 단계(611)에서 관련 보코더들에게 데이타 레이트를 증가시킬 것이 명령된다.
만일 모든 고순위 가입자들이 하이 데이타 레이트 상태라면, 단계(807)에서 시스템으로부터 현재 서비스 받고 있는 저순위 가입자들의 가입자 리스트에 대한 검색이 행해진다. 단계(809)에서 몇몇의 저순위 가입자들이 로우 데이타 레이트 상태인가에 대한 판정이 행해지는데, 만일 그러한 상태라면 단계(811)에서 L개의 그와 같은 가입자들에 대한 임의 선택이 행해진다. 상기 가입자들의 수는 L=1일 수 있으며 L≠M인 관계가 가능하다. 상기 선택된 저순위 가입자들은 단계(813)에서 그들의 서빙 고정 송수신기와 상관되며, 단계(815)에서 관련 보코더들이 하이 데이타 레이트로 명령된다.
가입자 우선순위(priority)를 갖는 상기 시스템에서는, 다른 선택된 보코더들이 하이 데이타 레이트로 명령될 수 없는 동안 소정의 선택된 가입자 보코더들이 로우 데이타 레이트로 명령될 수 없도록, 우선순위의 추가 레벨이 할당될 수 있다. 예를 들어, 공중 세이프티(public safety)에 관련한 통신을 위하여 무선전화 시스템을 사용하는 가입자들은 언제나 제일 좋은 오디오 품질을 요구할 수 있다. 다른 한편으로, 몇몇의 가입자들은 최저 통신 능력을 요구하기만 할 수 있으며, 더 적은 가입자 트래픽을 위한 약간 낮은 오디오 품질을 기꺼이 받아들이려고 할 것이다. 이러한 종류들의 우선순위를 구현하는 시스템은 제5도 내지 제8도의 보코더 레이트 변경 명령(instruction)이 없어도 될 것이다.
또한, 양호한 실시예에서의 가입자 유닛은 가입자 유닛의 소정의 동작 파라메타에 따라서 보코더 레이트를 선택할 수 있는 능력을 역시 갖는다. 이러한 특징은 배터리 수명이 중요하나 다른 휴대용 파라메타(portable parameter) 역시 보코더 레이트에 대한 변경을 트리거링(triggering) 시키기 위하여 사용되는 휴대용 가입자 유닛에 특히 유용하다. 감지된 배터리 유형에 따른 장치 동작 특성에 대한 변형이 미합중국 특허 제5,164,652호에 대시되었으며, 배터리의 충전 상태에 대한 감지가 미합중국 특허 제5,185,566호에 개시되는데, 상기 양자 모두는 본 발명의 양수인에게 양도되었다. 더 높은 보코더 데이타 레이트는 보다 낮은 레이트 보다 더 많은 전력을 소모한다는 사실이 공지되어 있다. 배터리 수명을 연장하기 위하여, 배터리 파라메타 감지기는 배터리 내에 남아 있는 충전을 동적으로 판정한다. 낮은 충전에 대한 임계값을 넘어선 때에는, 가입자 유닛의 파라메타 감지가(219)는 리소스 제어기(211)에 신호를 보낸다. 상기 리소스 제어기(211)은 데이타 레이트를 줄이기 위하여 고정 사이트 해당 보코더에 제어 메시지를 준비하여 보내며, 상기 리소스 제어기(211)은 보코더의 데이타 레이트를 줄이기 위하여 가입자 유닛의 보코더(201)에 명령을 내린다. 휴대용 가입자 유닛을 사용하는 상기 가입자들은 보코딩된 오디오의 감소된 품질을 대가로 확장된 배터리 수명을 갖게 된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 가변 레이트 보코더는 텔레커뮤니케이션 인터스트리 어쏘시에이션(Telecommunication Industry Association: TIA) TR-45.5 커미티 스탠다즈 바디(commitee standards body)에 의하여 만들어진 IS-96에 기술되었다. 상기 전송 보코더는 상기 수신기 보코더에 전송하기 위한 인코딩된 음성 팩킷(speech packet)을 샘플링하여 발생시킨다. 상기 수신 보코더는 수신된 음성 팩킷을 음성 샘플들로 디코딩한다. 본 발명의 상기 보코더는 수신된 음성 팩킷을 음성 샘플들로 디코딩한다. 본 발명의 상기 보코더는 코드 익사이티드 선형 예측(Code Excited Linear Predictive: CELP) 코딩 앨거리듬(algorithm)을 사용한다. 이러한 기법은 합성 방법(synthesis method)에 의한 분석 동안 잔존 신호(residual signal)를 벡터 양자화(vector quantizing)하기 위한 랜덤 코드북(random codebook)을 사용한다. 상기 보코더는 시스템 채널 부하에 기초한 가변 출력 데이타 레이트를 사용한다. 동작 중에는, 랜덤 가우션 벡터(random Gaussian vector)의 코드북으로부터 하나의 벡터가 얻어진다(1/8 레이트에 대한 랜덤 벡터가 발생된다). 이러한 벡터는 이득항(gain term)으로 곱해지며, 다음으로 피치(pitch) 파라메타에 의하여 그 특성이 지배되는 롱 텀 피치 필터(long term pitch filter)에 의하여 필터링된다. 출력은 포맷 합성 필터(format synthesis filter)에 의하여 필터링되며, 역시 음성 신호를 발생시키기 위하여 선형 예측 코딩 필터에 의하여 필터링된다. 상기 음성 신호는 적응성 필터에 의하여 역시 필터링된다. 상기 인코딩 프로세스는 입력 음성을 8KHz로 샘플링한다. 이렇게 샘플링된 음성은 160 샘플들로 구성된 20 msec의 벡터 프레임들로 분할된다. 상기 선형 예측 코딩 필터 계수들은 선택된 데이타 레이트에 개의치 않고 프레임마다 한번씩 갱신된다. 선형 예측 인코딩 파라메타를 인코딩하기 위하여 사용된 비트의 수는 선택된 데이타 레이트의 함수이다. 각각의 프레임 내에서, 상기 피치 파라메타들이 피치 파라메타 갱신의 횟수 역시 선택된 데이타 레이트의 함수인 가변 횟수로 갱신된다. 유사하게, 상기 코드북 파라메타들은 갱신 횟수가 상기 선택된 데이타 레이트의 함수인 가변 횟수로 갱신된다.
테이블 I는 각각의 레이트를 위해 사용된 다양한 파라메타들을 기술한다. 테이블 I의 LPC 갱신 블럭당 비트들의 수는 LPC 계수들을 인코딩하기 위하여 상기 특정 레이트로 사용된 비트들의 수이다. 각각의 피치 블럭은 각각의 프레임 내의 피치 갱신에 해당하며, 각각의 피치 블럭 내의 수는 갱신된 피치 파라메타들을 인코딩하기 위하여 사용된 비트들의 수이다. 1 레이트를 예를 들면, 상기 피치 파라메타들은 새로운 피치 파라메타들을 인코딩하기 위하여 매 시간 10 비트를 사용하면서 음성 프레임의 각각의 1/4에 대하여 한번씩 4번 갱신된다. 상기 과정은 도시된 바와 같이 다른 레이트들에 대하여 가변 횟수로 이루어진다. 각각의 코드북 갱신블럭은 각 프레임 내의 코드북 갱신에 해당하며, 각 코드북 블럭 내의 수는 갱신된 코드북 파라메타들을 인코딩하기 위하여 사용된 비트들의 수에 해당한다. 1 레이트를 예를 들면, 상기 코드북 파라메타들은 매번 상기 파라메타를 인코딩하기 위하여 10 비트를 사용하면서 매 8개의 상기 음성 프레임마다 한번씩 8번 갱신된다. 상기 레이트가 감소함에 따라 갱신 횟수가 감소한다.

Claims (3)

  1. 적어도 하나의 무선 송수신기와 제1 보코더를 갖춘 고정국을 구비한 -상기 제1보코더는 제1의 선정된 데이타 레이트 (date rate)로 제1 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 상기 고정국의 무선 통신 가능 영역 (radio coverage area) 내의 복수의 가입자 유닛에 서비스를 제공하며, 상기 복수의 가입자 유닛 각각은 제2 보코더를 사용하여 상기 제1의 선정된 데이타 레이트로 제2 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환함- 디지탈 무선 전화 시스템용의 가입자 유닛에 있어서, 상기 가입자 유닛의 배터리 상태 특성을 모니터링하여 선정된 임계값을 초과할 때에 하나의 신호를 발생시키는 배터리 충전 상태 검출기; 및 상기 배터리 충전 상태 검출기로부터 상기 신호를 수신하여, 상기 제1 및 제2 보코더 중 적어도 한 보코더의 데이타 변환 레이트를 상기 제1의 선정된 데이타 레이트에서 제2의 선정된 데이타 레이트로 변경하기 위한 명령을 생성하는 리소스 제어기를 포함하는 디지탈 무선 전화 시스템용 가입자 유닛.
  2. 무선 송수신기와, 제1의 선정된 데이타 레이트로 제1의 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 제1 보코더를 갖춘 고정국을 포함하고, 무선 통신 가능 영역에서의 송수신을 통해 상기 무선 통신 가능 영역 내의 복수의 가입자 유닛에 서비스를 제공하는 -상기 가입자 유닛 각각은 제2 보코더를 사용하여 상기 제1의 선정된 데이타 레이트로 제2 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환함- 디지탈 무선 전화 시스템에 있어서, 우선 순위 레벨이 선정 할당된 제1군의 가입자 유닛 (a first group of subscriber units); 상기 무선 송수신기에 결합되어, 상기 무선 통신 가능 영역에서 상기 디지탈 무선 전화 시스템으로부터 서비스를 능동적으로 수신하는 상기 복수의 가입자 유닛의 수에 관한 출력 신호를 제공하는 시스템 점유도 검출기; 상기 제1군의 가입자 유닛을 선택하는 가입자 우선 순위 리스트 스캐너; 및 상기 출력 신호를 모니터링하여, 선택된 제1 우선 순위 가입자 유닛의 상기 제1 및 제2 보코더 중 적어도 한 보코더의 데이타 변환 레이트를 상기 제1의 선정된 데이타 레이트에서 제2의 선정된 데이타 레이트로 변경하기 위한 명령을 생성하는 임계값 검출기를 포함하는 디지탈 무선 전화 시스템.
  3. 적어도 하나의 무선 송수신기와, 제1의 선정된 데이타 레이트로 제1 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 제1 보코더를 갖춘 고정국을 구비한 -상기 고정국은 자신의 무선 통신 가능 영역 내의 복수의 가입자 유닛에 서비스를 제공하며, 상기 복수의 가입자 유닛 각각은 제2보코더를 사용하여 상기 제1의 선정된 데이타 레이트로 제2 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환함- 디지탈 무선 전화 시스템에 사용되는 가입자 유닛의 적응 (adaptation) 방법에 있어서, 상기 가입자 유닛의 배터리 충전 상태를 검출함으로써 배터리 상태를 모니터링하여 선정된 임계값을 초과할 때에 하나의 신호를 생성하는 단계; 및 상기 신호에 응답하여, 상기 제1 및 제2 보코더 중 적어도 한 보코더의 데이타 변환 레이트를 상기 제1의 데이타 레이트에서 제2의 선정된 데이타 레이트로 변경하기 위한 명령을 생성하는 단계를 포함하는 가입자 유닛 적응 방법.
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