KR100236792B1

KR100236792B1 - 중첩 cdma(코드분할다원접속) 통신방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR100236792B1
Application number: KR1019970009849A
Authority: KR
Inventors: 김일규; 김동우; 정동근
Original assignee: 정태기; 주식회사신세기통신
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR19980074164A

Abstract

본 발명은 디지탈 코드분할 다원접속(CDMA) 시스템으로 이동통신 서비스를 제공하는 셀룰러 이동통신이나 개인 이동통신 서비스(PCS)의 협대역 시스템과 광대역 CDMA 시스템의 주파수 대역을 중첩사용하는 것을 가능하게 하는 중첩 CDMA 통신방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 무선기지국, 이동전화교환기 및 제어기, 홈위치 등록기를 포함하며 1.23㎒의 협대역폭을 갖는 CDMA 방식의 800㎒ 대역의 셀룰러 시스템 및 1.7-2㎓ 대역의 PCS 시스템에 의한 협대역 무선기지국 서비스 영역내에, 상기 대역과 같은 주파수 대역내에서 1.23㎒ 이상의 대역폭을 갖는 광대역 CDMA 무선기지국의 통신 서비스를 중첩시켜 사용하는 방법과 그 시스템에 있다.

Description

중첩 CDMA(코드분할다원접속) 통신방법 및 그 시스템

CDMA 기술은 각각의 사용자에게 서로 다른 코드를 할당하고 이를 이용하여 전달할 음성 및 데이터 정보를 확산하여 전송하므로써 여러사용자가 동시에 통신을 할 수 있게 한다.

이러한 CDMA 기술은 셀룰러 및 PCS 시스템에 모두 이용되고 있으며 많은 사용자를 수용할 수 있고, 또한 고속데이터의 전송이 용이하기 때문에 미래의 이동통신 시스템을 주도할 기술로 평가되고 있다.

제1도는 일반적인 셀룰러 및 PCS 이동통신 시스템의 블록구성도이다. 여기에서 CDMA 방식의 무선기지국(5,6)과 이동단말기(7,8) 사이의 시스템접속 및 호접속 방법에 있어 셀룰러 시스템은 미국 TIA/EIA(Telecommunication Industry Association / Electronic Industries Association)의 표준인 IS-95에 정의되어 있으며, PCS 시스템은 미국 표준국의 ANSI-J-STD-008에 정의되어 있다. 그러나 이들 두 시스템은 사용주파수 대역만을 달리할 뿐 기본 시스템의 구성 및 호접속방식은 동일하다.

상기 무선기지국(5)은 여러개의 CDMA 채널을 제공할 수 있다. 이동단말기(7)는 정해진 표준에 의한 절차에 따라 적절한 CDMA채널을 선택하고 그채널을 이용하여 자신의 전화번호 및 단말기 일련번호를 포함한 등록메시지를 무선기지국(5)과 이동교환기/제어기(3)를 통하여 홈위치등록기(4)에 전송한다.

홈위치등록기(4)는 등록 가입자 데이터 베이스를 조사하여 인증을 실시하고 인증이 성공한 경우 무선기지국(5)에서 이동단말기(7)의 위치정보를 얻어 데이터 베이스에 기록한다.

CDMA 채널선택과 인증을 거친 후 이동단말기(7)는 유선전화기(1) 또는 다른 이동단말기(8)로 부터의 호를 수신할 수 있다. 가령 상기의 이동단말기(8)로 전화를 걸 경우 이동교환기(3)는 홈위치등록기(4)에서 위치정보를 얻어 해당되는 무선기지국(6)에 호를 전달함으로써 목적단말기인 다른 이동단말기(8)가 착신호를 받을 수 있게 된다.

제2도는 종래의 협대역 CDMA시스템(CDMA 셀룰러시스템과 PCS시스템의 통칭)에서 사용되는 이동단말기의 블록구성도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 이동단말기는 전파를 송출하고 수신하는 안테나부(31)와 상기 안테나부에 의해 수신된 신호 및 안테나부측으로 전송될 신호를 변환하는 RF부(32)와 단말기의 상태를 제어하는 단말기 제어부(33)과 상기 단말기 제어부에 접속된 단말기 메모리부(34)와 디지탈 코드분할 다원접속을 위한 CDMA모뎀(35)과 그리고 스피커/마이크(36)를 포함한다.

이러한 이동단말기는 원하는 대역의 전파를 안테나부(31)로 수신하여 RF부(32)에서 미리 할당된 1.23㎒ 대역폭으로 한정시킨다. 이어서 CDMA모뎀부(35)에서는 1.23㎒에 제한된 무선신호로 부터 원하는 디지탈정보를 분리해내어 이것을 음성신호로 바꾸어 이동단말기의 스피커/마이크(36)의 스피커측으로 출력한다. 또한 역으로 스피커/마이크(36)의 마이크에 의해 입력된 음성신호는 단말기 제어부(33)의 제어에 따라 상기 RF부(32)와 안테나부(31)를 통하여 상대 이동단말기 측으로 전송되게 된다.

이동단말기의 각종부분에 대한 동작제어는 단말기 제어부(33)에서 이루어지게 되며 이동단말기의 운전에 필요한 데이터들은 단말기 메모리부(34)에 저장되어 사용된다.

제3도는 종래의 CDMA셀룰러 시스템 및 PCS시스템에서의 주파수 할당표를 나타낸 것이다. 여기에서 협대역 CDMA시스템은 1.2288㎒의 속도를 갖는 의사난수를 이용하여 전송데이터를 구별할 수 있게 하고 있으며, 3㏈ 주파수 대역폭은 1.23㎒이다. 또한 주파수 대역폭이 1.23㎒인 협대역 CDMA 주파수들은 12.5㎒ 간격으로 할당되어 진다.

제4도는 종래의 협대역 CDMA 시스템에서 이동단말기의 시스템 접속 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다. 이는 IS-95와 J-STD-008에 의한 시스템의 접속방식을 기초로한 것으로, 상기 IS-95와 J-STD-008은 협대역 CDMA와 아날로그 이중모드 단말기를 지원한다.

먼저 제1단계(S1)에서는 이동단말기(7)는 협대역 CDMA 시스템을 획득하기 위하여 단말기 메모리부(34)에 저장된 협대역 CDMA 채널을 선택한다.

제2단계에서는 파일롯 채널의 세기를 조사하여 파일롯 채널의 세기가 주어진 임계치 이상이면 이동 단말기(7)가 무선 기지국(5)의 서비스 영역내에 존재하는 것을 의미하게 되는데, 이에 따라 파일롯 채널을 획득하고 동기채널로 시스템 정보메시지의 수신여부를 판단한다.

상기 단계에서 시스템 정보메시지의 수신에 의해 시스템 접속이 완료되면 이동단말기(7)는 제3단계(S3)를 실행하여 휴지상태로 들어간다. 그러나 일정시간 내에 파일롯 채널획득 및 동기채널 메시지의 수신이 이루어지지 않으면 제1단계(S1)로 돌아가 협대역 CDMA채널 선택을 실행하게 된다.

시스템 접속완료 휴지상태인 제3단계(S3)에서는 제4단계(S4)인 호 발신과, 제5단계(S5)인 호 착신과 제6단계(S6)인 등록 및 인증을 임의로 실행할 수 있게 된다.

한편, 제8단계(S8)에서는 무선기지국(5)으로부터 협대역 CDMA채널 리스트를 수신한 경우에는 해쉬(HASH) 알고리즘을 이용하여 리스트 중에서 새로운 협대역 CDMA 채널의 선택을 실행한다.

이후 제13단계(S13)에서는 다시 선택한 협대역 CDMA 채널이 처음에 선택한 채널과 다르면, 이 새로운 채널에 동기를 맞추고 다시 파일롯 채널 획득과 동기 채널메시지를 수신하는 단계를 실행한다.

이렇게 동작하게 되는 종래의 협대역 CDMA 방식은 사용 주파수의 대역폭이 1.23㎒로서 데이터 전송속도는 9.6kb㎰ 또는 14.4kb㎰의 전송속도밖에 가지지 못하고 있다.

대규모 파일이나 영상데이터의 전송을 위해서는 2Mb㎰ 정도의 전송속도를 가져야 하므로 이를 위해서는 사용주파수 대역폭을 넓히는 것이 필수적 이어서, 이를 위한 5-20㎒의 대역폭을 갖는 광대역 시스템의 개발이 연구되고 있다.

그러나 주파수 자원이 한정되어 있기 때문에 협대역 CDMA 시스템으로 서비스를 제공중인 사업자는 미래형 광대역 CDMA를 설치하기 위해서는 기존의 협대역 CDMA 시스템을 모두 철거하여야 하는데, 이는 서비스 공급업자에게 엄청난 비용을 요구하게 되고 서비스 가입자 측에서는 서비스의 일시적인 중단이 발생된다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 디지탈 코드분할 다원접속(CDMA)시스템으로 이동통신 서비스를 제공하는 셀룰러 이동통신이나 개인 이동통신 서비스(PCS)의 협대역 시스템과 광대역 CDMA 시스템의 주파수 대역을 중첩사용하는 것을 가능하게 하는 중첩 CDMA 통신방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 무선기지국, 이동전화교환기 및 제어기, 홈위치등록기를 포함하며 1.23㎒의 협대역폭을 갖는 CDMA방식의 800㎒ 대역의 셀룰러시스템 및 1.7-2㎓ 대역의 PCS시스템에 의한 협대역 무선기지국 서비스 영역내에, 상기 대역과 같은 주파수 대역내에서 1.23㎒ 이상의 대역폭을 갖는 광대역 CDMA 무선기지국의 통신 서비스를 중첩시켜 사용하는 방법과 이러한 방법을 구현하기 위한 중첩이동 통신시스템에 있다.

제1도는 종래의 CDMA 이동통신 시스템의 블록 구성도이다.

제2도는 종래의 시스템에 적용되는 이동통신 단말기의 블록구성도이다.

제3도는 종래의 이동통신 시스템의 동작과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

제4도는 종래의 이동통신 시스템에 적용되는 주파수 할당상태 그래프이다.

제5도는 본 발명에 따른 중첩 CDMA 이동 통신시스템의 블록 구성도이다.

제6도는 본 발명의 시스템에 적용되는 중첩이동 단말기의 블록구성도이다.

제7도는 본 발명에 따른 중첩 이동 통신시스템의 동작과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

제8도는 본 발명의 이동통신 시스템에 적용되는 주파수 할당상태 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,71 : 유선전화기 2,72 : 공중전화망

3,73 : 이동교환기/제어기 4,74 : 홈위치 등록기

5,6 : 무선기지국 7,8 : 이동단말기

31,81 : 안테나부 32,85 : 단말기 제어부

34,86 : 단말기 메모리부 35 : CDMA모뎀

36,89 : 스피커/마이크 75,77 : 협대역 무선기지국

76 : 광대역 무선기지국 78 : 협대역 이동단말기

79,80 : 중첩 이동단말기 82 : 광대역 RF부

83 : 스위치부 84 : 협대역 RF부

87 : 광대역 모뎀 88 : 협대역 모뎀

첨부한 도면을 참고로하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

제5도는 본 발명에 따른 중첩 CDMA 이동 통신 시스템의 블록 구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 홈위치 등록기(74)를 가지는 이동 교환기/제어기(73)_는 공중전화망(72)을 통하여 유전전화기(71)에 접속되고, 또한 제1,2협대역 무선기지국(75,77)과 광대역 무선기지국(76)에도 접속되고 있다.

상기 제1협대역 무선기지국(75)에는 협대역 이동단말기(78)가 무선으로 접속되게 구성하고, 광대역 무선기지국(76)에는 제1중첩이동 단말기(79)가 무선으로 접속되게 구성하고, 제2협대역 무선기지국(77)에는 제2중첩이동 단말기(80)가 무선으로 접속되게 구성하고 있다.

이러한 본 발명 시스템은 종래의 시스템과 동일한 기능을 가지는 유선전화기(71), 공중전화망(72), 이동교환기 및 제어기(73), 홈위치 등록기(74)를 포함하게 되며, 무선 서비스 제공자는 제1협대역 무선기지국(77)이 서비스를 하고 있는 영역내에 같은 주파수 대역의 광대역 무선 기지국(76)을 다른 지역에 중첩하여 설치할 수 있다.

또한 서비스를 제공받아 이동전화를 사용하는자들은 협대역 이동단말기(78)나 제1중첩 이동단말기(79)로 이동통신 서비스를 받을 수 있게 된다.

제1중첩 이동단말기(79)를 가진 사용자는 광대역 무선기지국(76)의 서비스 영역 안에서 무선 멀티미디어 서비스를 받을 수 있게 된다.

제6도는 본 발명에 따른 CDMA 중첩 이동단말기의 블록 구성도이다. 여기에서는 안테나부(81)를 통하여 수신된 RF 신호는 스위치부(83)를 통하여 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)를 각각 거친 후 각각의 광대역모뎀(87)과 협대역모뎀(88)으로 인가되게 연결하고, 또한 각각의 광대역모뎀(87)과 협대역모뎀(88)에서 변환되어 출력되는 음성송출신호는 상기 스위치부(83)와 안테나부(81)를 통하여 무선기지국 측으로 전송되게 연결하여 구성하고 있다.

상기 광대역모뎀(87) 및 협대역모뎀(88)에는 각각 단말기 제어부(85)와 스피커/마이크(89)를 접속하여 구성하고 있다. 또한 상기 단말기 제어부(85)는 단말기 메모리부(86)를 가지며 상기 스위치부(83)와 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)를 제어하게 접속하여 구성한다.

이렇게 구성된 중첩 이동단말기에서 안테나부(81)로 수신된 신호는 스위치부(83)에서 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)로 나뉘어져 입력된다.

이중 광대역 CDMA신호는 광대역 모뎀(87)을 통하여 스피커(89)로 전송되고, 또 협대역 RF부(84)를 통해 협대역모뎀(88)에 전달된 신호는 종래의 이동단말기와 같은 과정을 통해 스피커/마이크(89)의 스피커로 출력된다.

단말기 제어부(85)는 단말기 메모리부(86)를 가지며 상기의 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)를 제어한다.

제7도는 본 발명의 중첩 이동단말 시스템에서의 CDMA 주파수 할당 및 그접속과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이를보면, 먼저 중첩단말기에 파워가 투입되면 제1단계(Sa)에서는 광대역시스템과 협대역 시스템 중에서 사용자 선호시스템을 판단한다.

사용자 선호시스템의 판단결과 광대역 시스템이면 제2단계(Sb)에서 광대역 시스템 파일롯 채널 획득여부를 판단한다. 여기에서 파일롯 채널의 획득에 실패하면 제3단계(Sc)로 가서 협대역 시스템 파일롯 채널 획득 여부를 판단한다.

상기의 제3단계에서 협대역 시스템 파일롯 채널획득에 실패하면 처음으로 돌아가서 제1단계부터 재실행하고 협대역 시스템 파일롯 채널의 획득에 성공하면 제10단계(Sj)를 실행하여 협대역 시스템 접속을 완료하고 휴지상태(IDLE STATE)로 들어간다.

그리고 상기의 제2단계(Sb)에서 광대역 시스템 파일롯 채널의 획득에 성공하면 제4단계(Sd)에서 동기채널 메시지 수신 여부를 판단한다. 이 단계에서 메시지 수신이 없으면 처음단계로 돌아가고, 메시지 수신이 있으면 제5단계(Se)에서 인증여부를 판단한다.

상기의 제5단계(Se)단계에서 인증이 없으면 그대로 처음단계로 돌아가고 인증이 있으면 제6단계(Sf)를 실행하여 광대역 시스템에서의 접속을 완료하고 휴지상태로 들어간다.

이후 제7단계(Sg)에서 파일롯 신호를 그의 임계치에 비교하여 임계치 이하이면 처음의 제1단계로 돌아가고 임계치 이하가 아니면 상기의 제6단계(Sf)를 재실행한다.

한편, 제1단계(Sa)의 실행결과 사용자 선호시스템이 협대역 시스템이면 제8단계(Sh)를 실행하여 협대역 시스템 파일롯 채널의 획득여부를 판단한다.

이 단계에서 파일롯 채널의 획득이 없으면 제9단계(Si)를 실행하여 광대역 시스템의 파일롯 채널 획득 여부를 판단한다. 제9단계(Si)의 실행결과 광대역 시스템 파일롯 채널의 획득이 없으면 처음단계(Sa)로 돌아가고, 파일롯 채널의 획득이 있으면 상기의 제4단계(Sd)인 동기채널 메시지 수신 여부 판단단계를 실행한다.

상기의 제8단계(Sh)를 실행결과 협대역 시스템 파일롯 채널이 획득되면 제10단계(Sj)를 실행하여 협대역 시스템의 접속을 완료하고 휴지모드로 들어간다.

이후 제11단계(Sk)에서 파일롯 신호를 그의 임계치에 비교하여 임계치 이하이면 처음의 제1단계로 돌아가고 임계치 이하가 아니면 상기의 제10단계(Sj)를 재실행한다.

제8도는 본 발명에 따라 두 개의 대역폭을 가지는 중첩 CDMA 시스템에서의 주파수 할당 그래프이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 협대역 CDMA 시스템은 대역폭이 1.23㎒인 협대역 CDMA 주파수들이 1.23㎒ 간격으로 할당되고 동시에 4.9㎒ 대역폭을 갖는 광대역 CDMA 시스템은 4.92㎒ 간격으로 할당되고 있다.

이에따라 서비스 사업자는 주어진 주파수로 종래의 협대역 CDMA 서비스와 광대역CDMA 서비스를 동시에 제공할 수 있게되고, 서비스 이용자는 하나의 단말기로 협대역 CDMA 서비스와 광대역 CDMA 서비스를 중첩하여 받을 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 통합 서비스 방식은 CDMA 서비스 사업자 입장에서 보면 부어진 한정된 주파수로 동일한 지역에서 기존의 CDMA서비스와 광대역 CDMA 서비를 동시에 제공할 수 있게 됨으로써 미래형 광대역 서비스를 제공하기 위해 기존의 시스템을 철거해야 하는 부담을 피할수 있게 되고, 또한 협대역 CDMA 서비스 사용자와 광대역 CDMA 서비스 사용자 모두의 요구에 신축적으로 대응할 수 있게 되는 특유의 효과가 나타나게 된다.

Claims

셀룰러 시스템 및 PCS 시스템을 포함하는 CDMA 이동통신 서비스 시스템에 있어서, 공중전화망(72)을 통하여 유선전화기(71)에 접속되며 홈위치등록기(74)를 가지는 이동 교환기/제어기(73)에 협대역 이동 단말기(78)와의 접속을 위한 협대역 무선 기지국(75)과 중첩 이동단말기(79)와의 접속을 위한 광대역 무선 기지국(76)과 중첩 이동단말기(80)와의 접속을 위한 협대역 무선기지국(77)을 연결하여 협대역 CDMA 시스템과 광대역 CDMA 시스템의 통합 운용을 가능하게 구성하는 것을 특징으로 하는 중첩 CDMA 통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 중첩 이동단말기는 안테나부(81)를 통하여 수신된 RF 신호는 스위치부(83)를 통하여 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)를 각각 거친 후 꽝대역모뎀(87)과 협대역모뎀(88)으로 인가되게 연결하고, 각각의 광대역모뎀(87)과 협대역모뎀(88)에서 변환되어 출력되는 음성송출신호는 상기 스위치부(83)와 안테나부(81)를 통하여 무선기지국 측으로 전송되게 연결하고, 상기 광대역모뎀(87) 및 협대역모뎀(88)에는 각각 단말기 제어부(85)와 스피커/마이크(89)를 접속하고, 상기 단말기 제어부(85)는 단말기 메모리부(86)를 가지며 상기 스위치부(83)와 광대역 RF부(82)와 협대역 RF부(84)를 제어하게 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 중첩 CDMA 통신시스템.
셀룰러 시스템 및 PCS 시스템을 포함하는 CDMA 이동통신 서비스 방법에 있어서, 광대역시스템과 협대역 시스템 중에서 사용자 선호시스템을 판단하는 단계(Sa)와, 상기의 사용자 선호시스템의 판단결과 광대역 시스템이면 광대역 시스템 파일롯 채널 획득여부를 판단하는 단계(Sb)와, 파일롯 채널의 획득이 없으면 협대역 시스템 파일롯 채널 획득 여부를 판단하는 단계(Sc)와, 상기 단계(Sc)에서 협대역 시스템 파일롯 채널획득이 없으면 처음단계(Sa)부터 재실행하고 협대역 시스템 파일롯 채널이 획득되면 협대역 시스템 접속을 완료하고 휴지상태(IDLE STATE)로 들어가는 단계(Sj)와, 상기 단계(Sb)에서 광대역 시스템 파일롯 채널이 획득되면 동기채널 메시지 수신 여부를 판단하는 단계(Sd)와, 상기단계(Sd)에서 메시지 수신이 없으면 처음단계(Sa)로 돌아가고 메시지 수신이 있으면 인증여부를 판단하는 단계(Se)와, 상기단계(Se)에서 인증이 없으면 그대로 처음단계로 돌아가고 인증이 있으면 광대역 시스템에서의 접속을 완료하고 휴지상태로 들어가는 단계(Sf)와, 파일롯 신호를 그의 임계치에 비교하여 임계치 이하이면 처음의 제1단계로 돌아가고 임계치 이하가 아니면 단계(Sf)의 재실행 여부를 결정하는 단계(Sg)와, 상기 단계(Sa)의 실행결과 사용자 선호시스템이 협대역 시스템이면 협대역 시스템 파일롯 채널의 획득여부를 판단하는 단계(Sh)와, 상기 단계(Sh)에서 파일롯 채널의 획득이 없으면 광대역 시스템의 파일롯 채널 획득 여부를 판단하여 광대역 시스템 파일롯 채널의 획득이 없으면 처음 단계(Sa)로 돌아가고 파일롯 채널의 획득이 있으면 상기 단계(Sd)를 실행하는 단계(Si)와, 상기 단계(Sh)를 실행결과 협대역 시스템 파일롯 채널이 획득되면 협대역 시스템의 접속을 완료하고 휴지모드로 들어가는 단계(Sj)와, 이후 파일롯 신호를 그의 임계치에 비교하여 임계치 이하이면 처음단계로 돌아가고 임계치 이하가 아니면 상기단계(Sj)의 재실행 여부를 결정하는 단계(Sk)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중첩 CDMA 통신방법.