KR100237394B1 - 패킷 서비스 제공을 위한 씨디엠에이 채널 구조 - Google Patents

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KR100237394B1 KR1019970031972A KR19970031972A KR100237394B1 KR 100237394 B1 KR100237394 B1 KR 100237394B1 KR 1019970031972 A KR1019970031972 A KR 1019970031972A KR 19970031972 A KR19970031972 A KR 19970031972A KR 100237394 B1 KR100237394 B1 KR 100237394B1
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곽치영
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이계철
한국전기통신공사
정선종
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Abstract

본 발명은 CDMA를 이용한 무선 가입자 망에서 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조에 관한 것으로서, 하나의 기지국과 그 기지국 내에서 운용중인 모든 단말국들이 순방향 및 역방향으로 패킷 데이터를 전송할 수 있는 방송형 패킷 트래픽 채널과, 패킷 트래픽 채널의 제어를 위한 패킷 엑세스 채널, 그리고 패킷 신호 채널이 단말국과 기지국간에 존재하여, 단말국이 패킷 데이터를 전송하고자 하는 시점에만 기지국으로부터 역방향 패킷 트래픽 채널 사용을 허가받아 데이터를 전송할 수 있도록 하여, 패킷 트래픽 채널에 대한 기지국의 관리는 복수 단말국이 동시에 패킷 데이터를 전송하고, 수신한 패킷에 대한 기지국의 데이터 복조가 불가능해짐을 방지함으로써, 패킷 서비스를 요청한 사용자 마다 채널을 할당하지 않고도 패킷 데이터 전송이 가능함으로 기존의 통화중인 사용자에게 간섭을 최소화시키고, 무선 채널의 낭비를 방지함에 따라 패킷 서비스 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

패킷 서비스 제공을 위한 씨디엠에이 채널구조{The structure of CDMA channel to provide packet service}
본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 CDMA라 칭함)을 이용한 무선 가입자 망 시스템에서 패킷 서비스를 제공하기 위한 CDMA 채널구조에 관한 것이다.
종래 디지털 이동통신 시스템에서의 패킷 데이터 서비스는 패킷 데이터 서비스를 요청한 사용자마다 전용 채널을 할당하여 이루어졌다.
그 대표적인 예로 IS-95 CDMA 셀룰러 망에서의 엑세스 채널과 페이징 채널을 이용하여 할당된 전용 음성 트래픽 채널상에서 1차 트래픽 채널 혹은 2차 트래픽 채널을 이용하여 패킷 데이터를 전송한다.
즉 음성 또는 비동기 데이터가 진행중이면 2차 트래픽 채널을 사용하고, 그렇지 않으면 1차 트래픽 채널을 사용한다.
여기서 1차 혹은 2차 트래픽 채널이란 할당된 트래픽 채널로 전송되는 프레임의 유형을 의미한다.
상기와 같은 채널 할당 및 패킷 전송 방식에서는 자신을 위하여 할당된 채널이 트래픽 채널이 아니면 패킷 데이터를 전송할 수 없는 구조이다.
따라서 패킷 데이터 서비스를 위하여 기존의 디지털 이동통신 방식에서 사용되어 왔던 채널 할당 방법은 패킷 교환 방식의 장점인 다수의 사용자에 의한 채널 공유가 이루어지지 않으므로 채널을 할당받은 사용자가 통신을 하지 않을 때에는 무선 자원의 낭비가 발생하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 본 발명은 패킷 서비스를 요구하는 모든 사용자들이 패킷을 전송하고자 하는 시점에서만 무선 채널을 사용함으로써, 무선 자원의 낭비를 방지할 수 있으며, 패킷 전송으로 인하여 이미 진행중인 음성 호 사용자에게는 간섭을 최소화할 수 있는 CDMA 채널구조를 제안하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 무선 망 가입자 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 단말국과 기지국간의 초기 절차 특성도.
도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 순방향 및 역방향 무선 채널의 슬롯 구 조도.
도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 순방향 및 역방향 무선 채널의 슬롯을 구성하는 프레임 구조도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100,200,300 : 셀 101,201,301 : 기지국
102,103,202,203,302,303 : 단말국
102a,103a,202a,203a,302a,303a : 고정 단말
102b,103b,202b,203b,302b,303b : 단말국 정합장치
400a,500c : 페이징 채널 400b,500b : 동기 채널
400c,500a : 파일럿 채널 600 : 무선 가입자 망 교환국
700 : 공중회선교환 전화망(PSTN) 800 : 종합정보 통신망(ISDN)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선 가입자 망 시스템에서 지원하는 패킷 서비스의 채널구조에 있어서, 하나의 기지국과 그 기지국 내에서 운용중인 모든 단말국들이 순방향 및 역방향으로 패킷 데이터를 전송할 수 있는 방송형 패킷 트래픽 채널과 패킷 트래픽 채널의 제어와 패킷 데이터 제어를 위한 패킷 엑세스 채널 및 신호 채널이 단말국과 기지국간에 존재한다.
단말국은 패킷 데이터를 전송하고자 하는 시점에만 기지국으로부터 패킷 트래픽 채널 사용을 허가받아 데이터를 전송할 수 있다.
패킷 트래픽 채널에 대한 기지국의 관리는 복수 단말국이 동시에 데이터를 전송함으로써 수신한 패킷에 대한 기지국의 데이터 복조가 불가능해짐을 방지하기 위함이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 무선 망 가입자 시스템의 구성도이다.
무선 망 가입자 시스템은, 공중회선교환 전화망(Public Switched Telephone Network, PSTN)(700)과 종합정보통신망(Integrated Device Digital Network, ISDN)(800)이 무선 가입자 망 교환국(600)과 유선으로 연결되고, 상기 무선 가입자 망 교환국(600)은 다수개의 셀(100, 200, 300)과 유선으로 연결되며, 각 셀(100, 200, 300)은 기지국(101, 201, 301)과 무선으로 통신하는 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)으로 구성되어 있고, 단말국은 고정 단말(102a, 103a, 202a, 203a, 302a, 303a)과 단말국 정합장치(102b, 103b, 202b, 203b, 302b, 303b)로 이루어져 있다.
여기서 고정 단말(102a, 103a, 202a, 203a, 302a, 303a)이란 이미 사용중이거나 사용될 수 있는 데이터 단말장치(Data Terminal Equipment, DTE)로서 유선 전화나 개인용 컴퓨터, 종합정보통신망(Integrated Service Digital Network, ISDN)용 단말 등이 이에 속한다.
또한 단말국 정합장치(102b, 103b, 202b, 203b, 302b, 303b)는 고정단말에서 발생된 혹은 고정단말로 전달하는 기능을 수행하며, 기지국(101, 201, 301)과의 무선 접속 프로토콜 상에서 종단점을 이룬다.
기지국(101, 201, 301)은 망측의 무선 접속 프로토콜 상에서 종단점이며 무선 가입자 망 교환국과(600)의 유선 인터페이스 기능을 갖는다.
무선 가입자 망 교환국(600)은 단국 교환 기능 혹은 시외 교환 기능을 갖으며, 공중회선교환 전화망(PSTN)(700)과 종합정보통신망(ISDN)(800) 등의 고정 통신망과 접속된다.
도 2는 본 발명에 따른 단말국과 기지국간의 초기 절차 특성도이다.
단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)과 기지국(101, 201, 301)간의 동기화 절차는 단말국에 전력이 공급되면서 최초로 수행되는 절차로써 이를 참조하여 단말국이 기지국에 동기화되는 절차에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)과 기지국(101, 201, 301)은 동일한 코드를 발생하는 PN 코드 생성기를 가지고 있으며, 절차 (1)에서 기지국(101, 201, 301)은 파일럿 채널(400c, 500a)을 이용하여 변조되지 않은 신호로 20ms의 반복 주기를 가지는 PN 코드를 생성하여 전송한다.
상기 파일럿 채널(400c)로 PN 코드를 수신한 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)은 기지국(101, 201, 301)에서 사용하는 PN 코드와 일치하는 코드를 찾기 위해 내부적으로 생성한 PN 코드와 비교하여 동기화 절차를 진행한다.
상기 절차에 따라 일치되는 20ms 반복 주기를 가지는 PN 코드를 발견한 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)은 절차 (2)에서 기지국(101, 201, 301)의 동기 채널(500b)로부터 시스템 동기에 필요한 정보를 수신함으로써 기지국과의 동기화 절차를 종료한다.
상기 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)과 기지국(101, 201, 301)간에는 20ms 동기와 2초 동기를 사용하고 있는데, 20ms 동기를 셈하여 2초 동기를 이루어낸다.
그리고 동기 채널(500b)로부터 수신한 정보는, 기지국(101, 201, 301)의 2초 동기 내에서 몇번째 20ms 인가를 나타내는 정보가 포함되어 있다.
상기에 따라 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)은 기지국(101, 201, 301)과의 패킷 데이터 통신을 위하여 필요한 채널 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있는 상태가 된다.
따라서 패킷 서비스를 지원하는 기지국(101, 201, 301)은 절차 (3)에서 페이징 채널(400a)을 통하여 패킷 데이터 서비스에 관련된 채널 정보를 광역 방송한다.
다음 표 1은 패킷 데이터 서비스를 지원하는 기지국(101, 201, 301)이 페이징 채널(400a, 500c)을 이용하여 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)으로 광역 방송하는 채널 정보를 나타낸다.
방 향 무 선 채 널 채 널 정 보
순방향 무선채널 패킷신호채널 ▲ Hardamard Code Index : 8 bits▲ Forward Link I-channel Sequence : 32 bits▲ Forward Link Q-channel Sequence : 32 bits
패킷 트래픽 채널 ▲ Hardamard Code Index : 8 bits▲ Forward Link I-channel Sequence : 32 bits▲ Forward Link Q-channel Sequence : 32 bits▲ Screambling Code Seed : 32 bits
역방향 무선채널 패킷 엑세스 채널 ▲ Reverse Link Sequence Seed : 32 bits▲ Hardamard Code Index for I-channel:8bits▲ Hardamard Code Index for Q-channel: 8 bits
패킷 트래픽 채널 ▲ Reverse Link Sequence Seed : 32 bits▲ Hardamard Code Index for I-channel : 8 bits▲ Hardamard Code Index for Q-channel : 8 bits
상기 표 1은, CDMA를 이용한 무선 가입자 망 시스템에서 패킷 데이터 서비스를 지원하기 위한 채널이 패킷 엑세스 채널, 트래픽 채널, 신호 채널로 구성됨을 나타낸다.
따라서 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)에서 기지국(101, 201, 301)으로 패킷 데이터를 전송할 때에는 패킷 엑세스 채널과 역방향 패킷 트래픽 채널을 사용하며, 기지국에서 단말국으로 패킷 데이터를 전송할 때에는 신호 채널과 순방향 패킷 트래픽 채널을 사용한다.
패킷 엑세스 채널과 역방향 패킷 트래픽 채널은, 역방향 링크 시퀀스(reverse link sequence)와 두 개의 하다마드 코드 인덱스(hardamard code index)로 정의된다.
신호 채널은, 하나의 하다마드 코드 인덱스와 순방향 링크 I-채널 시퀀스, Q-채널 코드 시퀀스로 정의된다.
순방향 패킷 트래픽 채널은, 하다마드 코드 인덱스와 순방향 링크 I-채널 시퀀스, Q-채널 시퀀스, 스크램블링 코드 시드(scrambling code seed)로 구성된다.
여기서, 하다마드 코드 인덱스는 채널을 구분하기 위하여 사용되며, 하다마드 코드 행렬의 실제 값을 지정한다.
역방향 링크 시퀀스는, 각각의 단말국마다 고유하게 할당되는 값으로서, 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 송신하고자 하는 정보의 변조시에 사용함으로써, 기지국(101, 201, 301)에서 복수개의 단말국 정보를 분류할 수 있다.
또한 순방향 링크 시퀀스는, 기지국마다 유일하게 할당되는 값으로 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 해당 기지국(101, 201, 301)에서 송신한 정보의 복조를 위해서 사용한다.
그리고 스크램블링 코드 시드는, 패킷 트래픽 채널로 전송하는 데이터의 혼화를 위하여 사용되는 스크램블링 코드 생성기의 초기값이다.
도 3a, 3b, 3c는 무선 가입자 망에서 패킷 서비스를 지원하기 위한 본 발명에 따른 순방향 및 역방향 무선 채널의 슬롯 구조도로서, 도 3a는 패킷 엑세스 채널구조이고, 도 3b는 패킷 신호 채널구조이며, 도 3c는 순방향 및 역방향 패킷 트래픽 채널구조를 각각 나타낸다.
여기서 후술할 20ms 또는 5ms는 일예로서 설명한 것이다.
먼저 도 3a는 패킷 엑세스 채널 전치부호(preamble)와 패킷 엑세스 채널 데이터(User #k)로 구성된 하나의 패킷 엑세스 슬롯(Packet Access Slot, PAS)이 20ms(하나의 패킷 엑세스 슬롯을 전송하기 위한 단위시간)마다 다수개(PAS0..., PAS99)로 이루어져 전송되는 패킷 엑세스 채널구조를 나타낸다.
도 3b는 패킷 신호 채널 전치부호(preamble)와 패킷 신호 채널 데이터(User #k)로 구성된 하나의 신호 채널의 패킷 슬롯(Packet Signaling Slot, PSS)이 20ms(하나의 패킷 신호 슬롯을 전송하기 위한 단위시간)마다 다수개(PSS0 ... , PSS99)로 이루어져 전송되는 패킷 신호 채널구조를 나타낸다.
도 3c는 패킷 트래픽 채널 전치부호(preamble)와 패킷 트래픽 채널 데이터(User #k)로 구성된 하나의 패킷 데이터 슬롯(Packet Data Slot, PDS)이 20ms(하나의 패킷 트래픽 슬롯을 전송하기 위한 단위시간)마다 다수개(PDS0 ... , PDS99)로 이루어져 전송되는 순방향 및 역방향 패킷 트래픽 채널구조를 나타낸다.
상기 구조를 보면 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)에서 기지국(101, 201, 301) 방향의 역방향 무선 채널은, 패킷 엑세스 채널과 역방향 패킷 트래픽 채널로 구성되며, 기지국에서 단말국 방향의 순방향 무선 채널은 신호 채널과 순방향 패킷 트래픽 채널로 구성되어 있다.
단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)은 패킷 엑세스 채널과 역방향 패킷 트래픽 채널을 패킷 데이터 전송을 위하여 사용하며, 순방향 패킷 트래픽 채널과 신호 채널은 패킷 데이터 수신을 위하여 사용된다.
여기서 패킷 데이터는 사용자 패킷 데이터 혹은 사용자 패킷 데이터의 전송을 위한 제어 패킷 데이터이다.
그리고 패킷 엑세스 채널은 모든 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 공유하는 채널로서, 단말국이 기지국(101, 201, 301)으로부터 역방향 패킷 트래픽상의 패킷 데이터 슬롯을 할당받기 위해서 패킷 엑세스 채널을 이용하여 제어 패킷 데이터를 송신하면, 기지국은 이에 대한 응답을 신호 채널로 전송한다.
또한 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)은 신호 채널로부터 수신한 정보를 분석한 후, 역방향 패킷 트래픽 채널상의 할당받은 패킷 데이터의 슬롯에 사용자 패킷을 전송한다.
도 4a 내지 4c는 상기 도 3a 내지 도 3c의 각 슬롯에 대한 내부 구조도로서, 본 발명에 따른 순방향 및 역방향 무선 채널의 슬롯을 구성하는 프레임 구조도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 패킷 엑세스 채널의 패킷 엑세스 슬롯(Packet Access Slot, PAS) 구조는 네 개의 프레임(Frame #0 ∼ Frame #3)으로 이루어지며, 한 프레임의 길이는 5ms이고, 총 20ms이다.
여기서 전치부호에 해당하는 제 1 프레임(Frame #0)은, 40 비트가 '0'으로 구성되고, 나머지 프레임(Frame #1 ∼ Frame #3) 각각은 34 비트의 정보 비트와 6 비트의 '0'심볼로 이루어진 엔코더 테일(encoder tail) 비트("0")로 구성된다.
또한 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 패킷 엑세스 채널로 전송한 데이터에 대하여 기지국(101, 201, 301)이 빠른 프레임 코드 동기를 이루도록 단말국은 매 패킷 엑세스 슬롯마다 5ms의 40 비트의 '0'으로 구성된 전치 부호(preamble)를 넣는다.
다음으로 도 4b는 신호 채널의 패킷 슬롯(Packet Signaling Slot, PSS) 구조를 나타낸다.
이 슬롯은 네 개의 프레임으로 이루어지며, 한 프레임의 길이는 5ms이고, 제 1 프레임인 전치부호(Frame #0)는 20 비트의 '0'으로 구성되고, 나머지 프레임 각각은 14 비트의 정보 비트와 6 비트의 '0'심볼로 엔코더 테일(encoder tail) 비트로 구성된다.
그러므로 기지국(101, 201, 301)이 신호 채널을 이용하여 응답한 데이터에 대하여 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 빠른 프레임 코드를 이루도록 기지국은 매 패킷 신호 슬롯마다 5ms의 20 비트의 '0'으로 구성된 전치 부호(preamble)를 넣는다.
도 4c는 순방향 및 역방향 패킷 데이터 슬롯(PDS)의 구조를 나타낸다.
이 슬롯은 네 개의 프레임이 총 20ms 길이로 구성되고, 최초 5ms 길이의 전치 부호와 15ms 길이의 정보로 구성된다.
전치 부호는 320 비트의 '0'으로 구성되며, 이 전치 부호가 삽입됨으로써 순방향 및 역방향 패킷 트래픽 채널에 대하여 기지국(101, 201, 301) 및 단말국(102, 103, 202, 203, 302, 303)이 빠른 프레임 동기를 이루도록 한다.
상기 데이터 슬롯을 구성하는 마지막 프레임은 314 비트의 정보와 슬롯의 마지막 데이터임을 표시하는 6 비트의 '0'으로 표기된 엔코더 테일 비트로 구성된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 무선 망 가입자 시스템에서 패킷 서비스를 제공하기 위한 무선 채널구조를 제안함으로써, 기존의 셀룰러 이동통신 시스템에서 패킷 서비스를 제공하던 방식과는 달리 사용자는 패킷을 전송하는 시점에만 무선 채널을 사용할 수 있으며, 유휴 통신 시간에는 다른 사용자가 이전의 사용자가 사용했던 채널을 이용하여 패킷을 전송할 수 있게 되었다.
결과적으로 본 발명은 패킷 데이터 전송으로 인하여 기존의 통화중인 사용자에게 간섭을 최소화할 수 있으며, 무선 채널의 낭비를 방지하고 진정한 의미의 패킷 서비스 특성을 만족할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 공중회선교환 전화망(PSTN), 종합정보통신망(ISDN)과 유선으로 연결된 무선 가입자 망 교환국과, 교환국과 유선으로 연결된 기지국과 무선 통신을 하는 고정단말 및 단말국 정합장치를 구비하는 단말국으로 이루어진 다수개의 셀들을 포함하여 CMDA를 이용한 무선 가입자 망 패킷 서비스를 제공하기 위한 CDMA 채널구조에 있어서,
    상기 셀 내의 단말국들이 패킷 데이터 송신시 패킷 데이터 충돌을 방지하기 위해 패킷 엑세스 채널 전치부호(preamble)와 패킷 엑세스 채널 데이터(User #k)를 구비한 하나의 패킷 엑세스 슬롯(PAS)이 일정 시간범위 내에서 동일시간 단위로 전송되는 다수개의 패킷 엑세스 슬롯으로 구성된 패킷 엑세스 채널구조와,
    기지국이 상기 송신된 제어 패킷에 대한 응답을 하기 위해 제어 패킷을 송신시 패킷 신호 채널 전치부호(preamble)와 패킷 신호 채널 데이터(User #k)로 구성된 하나의 신호 채널의 패킷 슬롯(PSS)이 일정 시간범위 내에서 동일시간 단위로 전송되는 다수개의 패킷 신호 슬롯으로 구성된 패킷 신호 채널구조와,
    패킷 트래픽 채널 전치부호(preamble)와 패킷 트래픽 채널 데이터(User #k)를 구비하여 하나의 패킷 데이터 슬롯(PDS)이 일정 시간범위 내에서 동일시간 단위로 전송되는 다수개의 패킷 트래픽 슬롯으로 구성된 순방향 및 역방향 패킷 트래픽 구조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 패킷 엑세스 슬롯은
    전치부호로 구성된 제 1 프레임과,
    정보 비트와 엔코더 테일 비트로 구성된 제 2 내지 제 3 프레임과,
    상기 각 프레임은 동일시간 단위로 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임은 '0' 값의 40 비트로 구성되고,
    제 2 내지 제 3 프레임 각각은 34 비트의 정보 비트와 '0'값의 6개 비트를 포함한 엔코더 테일 비트로 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각 패킷 신호 슬롯(PSS) 은
    제 1 프레임은 '0' 값의 20 비트로 구성되고,
    제 2 내지 제 3 프레임 각각은 14 비트의 정보 비트와 '0' 값의 6개 비트로 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 각 패킷 데이터 슬롯은
    제 1 프레임은 '0' 값의 320 비트로 구성되고,
    제 2 내지 제 3 프레임 각각은 314 비트의 정보 비트와 '0' 값의 6개 비트로 구성된 것을 특징으로 하는 패킷 서비스 제공을 위한 CDMA 채널구조.
KR1019970031972A 1997-07-10 1997-07-10 패킷 서비스 제공을 위한 씨디엠에이 채널 구조 KR100237394B1 (ko)

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