KR100292008B1

KR100292008B1 - 스캐닝된지향성안테나를이용하는무선통신시스템 및 통신방법

Info

Publication number: KR100292008B1
Application number: KR1019950701994A
Authority: KR
Inventors: 스티븐에이.하빈; 브라이언케이.라니어
Original assignee: 파멜라 케이. 파야크; 에스비시 테크놀로지 리소시스 인코포레이티드
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 2001-09-17
Also published as: TW259912B; EP0670091B1; US5701583A; EP0670091A1; WO1994011956A1; IL107491A0; MX9307036A; IL107491A; US5488737A

Abstract

무선통신시스템(10)은 일 또는 그 이상의 원격국(16)으로 신호를 송신하고 그로부터 신호를 수신하기 위한 기지국(12)으로 구성된다. 기지국(12)에는 기지국 수신기에 결합된 일 이상의 수신안테나(14)가 제공된다. 수신안테나(14)에는 수평면상에 지향된 패턴이 제공되고, 커버리지 영역내에 위치된 원격국에 의해 송신된 동기화 신호가 기지국 수신기에 의해 수신될 시간까지, 지향성 패턴을 방위상으로 저정하기 위한 기구가 제공된다. 동기화 신호의 검출시에, 수신안테나 패턴의 스캐닝은 메시지 정보가 원격국(16)으로부터 수용되고 원격국에 의해 요청된 특정 수신기로 발송될 수 있을 시간까지 정지된다. 정보를 수신할시에, 기지국(12)은 안테나(14)의 스캐닝을 재개할 것이며, 정보는 그 요청된 수신지로 발송될 것이다.

Description

[발명의 명칭]

스캐닝된 지향성 안테나를 이용하는 무선 통신 시스템 및 통신방법

[도면의 간단한 설명]

제1a도는 본 발명의 특정 실시예에 따른 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템을 도시하는 도.

제1b도는 제1a도에 도시된 이동 통신 시스템에 이용되는 기지국을 도시하는 도.

제2도는 제1a도에 도시된 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템의 기지국 수신 시스템의 블록도.

제3도는 제1a도의 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템으로 구현될 원격국 송신기의 송신 메시지 구성의 블록도.

제4도는 제2도에 도시된 기지국 수신 시스템에서 구현되는 데이타 처리장치의 논리 흐름의 순서도.

제5도는 전형적인 RF 신호 처리장치에 접속된 기지국 수신 안테나의 특정 실시예를 도시하는 도.

제6도는 제2도에 도시된 기지국 수신 안테나 어레이의 단일 어레이 소자의 안테나 패턴을 도시하는 도.

제7도는 본 발명의 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템에서 구현될 수 있는 기지국 수신 안테나 어레이의 제 2 실시예를 도시하는 도.

제8도는 본 발명의 특정 실시예에 따른 망 제어센터의 동작을 도시하는 순서도.

[발명의 상세한 설명]

1. 발명의 분야

본 발명은 일 또는 그 이상의 원격국으로/ 으로부터 신호를 송신/ 수신하는 기지국을 갖는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세히, 본 발명은 향상된 기지국 수신 능력을 갖는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

2. 배경지식에 대한 논의

종래의 양방향 무선 통신 시스템은 전형적으로 원격국 (예를 들면, 이동가능하거나 혹은 휴대가능한 원격국) 으로/ 으로부터 신호를 송신/ 수신하는 기지국의 통신망으로 구성된다. 기지국에는 무선 트랜시버에 접속된 고정 이득 및 고정 패턴 안테나가 설비된다. 각각의 기지국은 특정 커버리지 영역을 관할하며, 커버리지 영역내에 위치된 원격국과의 정보통신을 용이하게 한다. 원격국은 전형적으로 크기에 제한되며, 무선이기 때문에 신호를 송신 및 수신할 수 있는 제한된 범위를 가지므로, 기지국이 각각의 원격국과 원격국의 송신범위 및 수신범위 밖에 있는 다른 국들 사이의 통신갭을 "연결(bridge)" 시키기 위해 제공된다. 원격국은 제한된 송신 및 수신범위를 가지는 반면에, 기지국은 예를 들면, 영구배선망 (예를 들면, 공중회선 교환 전환망과 같은 것) 을 통하여 거의 모든 장소에 정보를 중계하기 위해 실질적으로 무한대의 능력을 갖는다.

기지국 및 원격국의 송신기 전력레벨 및 안테나 이득은 각각의 원격국으로부터 송신된 정보가 관련 기지국에 의해 수신되어지도록 그리고 기지국에 의해 송신된 정보가 기지국의 커버리지 영역범위내에 위치된 각각의 원격국에 의해 수신되도록 선택되어 진다.

원격국이 자유롭게 통신가능한 범위내에 커다란 가입자 영역을 수용하기 위해, 전체 가입자 영역의 모든 부분은 반드시 기지국의 범위내이어야 한다. 따라서, 충분한 수의 기지국은 기지국의 각각의 커버리지 영역 (어떤 경우엔 "셀(cell)" 로써 참조됨) 이 합쳐져서 가입자 영역의 전부분을 커버하게 되도록 배열된다. 주어진 가입자 영역을 수용하기 위해 필요한 기지국의 수를 최소로 하기 위해, 기지국 송신기 전력 레벨 (및 관련 안테나 이득) 은 기지국의 커버리지 영역내에 위치된 임의의 원격국이 기지국으로부터 송신된 신호를 정확하게 수신할 수 있도록 최대로 되어져야 한다 (실질적 및 규정된 제한사항에 종속됨). 부가하여, 각각의 기지국 안테나의 수신이득은 커버리지 영역내에 위치된 원격국에 의해 송신된 신호가 기지국에 의해 수신되어질 확률을 증가시키기 위해 최대로 되어야 한다.

셀룰러 전화시스템, 응답확인 페이징시스템, 무선 데이타망, 전용 이동무선망(SMR), 및 지방 무선전화시스템(RRTS)과 같은 무선 개인용 통신시스템은 주요 전력원으로써 배터리 테크놀로지에 주로 의존하는 휴대용 원격국 단말기를 이용한다. 고에너지밀도 배터리 및 저전력 전자공학기술이 종래의 휴대용 통신단말기의 중량 및 크기면에서 감소를 가져왔을지라도, 배터리는 여전히 전형적인 휴대용 단말기의 중량 및 체적의 대부분을 차지한다. 현대의 셀룰러, 페이징 및 가정용 무선휴대용 원격단말기는 그 체적의 17% 이상이 배터리 전원에 기인한다는 것으로 알려졌다. 따라서, 배터리 수명 및 원격국 단말기 크기는 개인통신망(PCN) 및 무선 시내선 액세스 시스템과 같은 새롭 나타나는 통신시스템의 시스템 구조를 결정하는 중요한 요소이다.

이러한 이유로 인해, 휴대용 단말기의 중량 및 크기를 최소로 하기 위해 (단말기가 "휴대용" 이 될 수 있도록), 페이징 시스템에는 일반적으로 단방향 (기지국에서 원격국으로) 통신능력만이 제공된다. 부가하여, 셀룰러 전화시스템은 전형적으로 휴대용 단말기 서비스 영역 전체에 걸쳐 많은 수의 상대적으로 저전력 기지국을 배치함으로써 제한된 송신능력을 갖는 작은 크기의 휴대용 단말기가 근접한 저전력 기지국을 경유하여 셀룰러망과 통신할 수 있다. 이러한 셀룰러망 구성은 "마이크로셀룰러망" 으로 언급된다.

상기한 바와 같이, 휴대용 단말기의 크기를 줄이기 위해, 페이징 시스템에는 단방향 통신 성능만이 제공되는 반면에 마이크로셀룰러 시스템에는 증가된 수의 기지국이 제공된다. 결과적으로, 페이징 시스템은 성능이 감소되어 왔으며, 마이크로셀룰러 전화 시스템은 더욱 고가이다.

기지국의 잠재적 수신범위를 증가시키기 위해, 어떤 종래의 육상에 근거된 이동 무선 시스템에는 수평 방위 평면에서 넓은 빔폭을 갖는 고정지향성 안테나가 제공된다. 전형적인 상업적으로 이용가능한 안테나는 예를 들면, +16dB 의 안테나 이득과 방위평면에서 60°로 고정된 반전력빔폭(half-power beam width) 을 갖는 정지 지향성 안테나를 포함한다. 안테나이득의 대부분은 다수의 안테나를 수평으로 배열시킴으로써 그리고 엘리베이션 평면 (elevation plane) 내에서 빔폭을 좁게 하여 빔을 집중시킴으로써 얻어진다. 약 6°보다 좁은 엘리베이션 빔폭은 안테나 장착에 있어서의 부정확성 및 타워의 흔들림에 기인한 소정 커버리지 영역의 오버슈팅을 방지하기 위해 일반적으로 회피된다.

3. 정의

본 발명의 이해를 돕고 명확히 하기 위해 다음 기술용어를 정의한다.

·지향성 안테나 패턴(DIRECTIONAL ANTENNA PATTERN)

안테나가 향하는 방향의 함수로써 안테나의 방사 혹은 수신에 대한 도해적 표현.

·방위(AZIMUTH)

두 지점을 연결하는 수평투사라인과 기준라인 사이의 수평면에서의 각으로써 표현되는 발신지점 (기준지점) 으로부터 원격지점의 방향.

[발명의 요약]

상기한 바와 같이, 일 또는 그 이상의 본 발명의 다양한 관점 및/ 또는 실시예를 통하여, 본 발명은 아래에 설명되는 바와 같이 일 또는 그 이상의 목적 및 이점을 제공하도록 개시된다.

따라서, 본 발명의 목적은 로우레벨신호를 검출할 수 있는 기지국을 포함하는 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다. 약한 신호를 검출할 수 있는 성능을 가진 기지국을 제공함으로써, 기지국의 커버리지 영역은 최대화될 수 있으며 그리고/ 또는 원격국 단말기의 송신능력은 최소화될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따른 다른 목적은, 원격국으로부터 기지국으로 송신된 신호 강도를 감소시키는 것이며, 이렇게 하여 원격국의 배터리 수명이 연장되어지게 하며 그리고/ 또는 배터리 중량 및 크기에 대한 필요조건이 상당히 감소되어지게 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 일 이상의 기지국의 각각이 조정가능하고 좁은 빔폭 및 높은 이득을 가진 안테나를 갖는 무선 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다. 따라서, 지향성의 좁은 빔폭 안테나의 사용으로 인한 기지국 사이의 간섭은 훨씬 작아질 것이다. 부가하여, 주파수 스펙트럼의 더욱 효율적인 사용은 이웃한 기지국 (동일 주파수 반송파를 사용하는) 의 안테나의 스캐닝을 동기화함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다중전파경로 효과 및 페이딩을 감소시키는 것이며, 따라서 육상에 근거된 무선 이동 통신 시스템의 기지국의 수신능력을 향상시키는 것에 의해 다중전파 경로 효과에 의한 성능감소를 최소화하는 것이다.

그러므로, 본 발명은 기지국의 수신 안테나가 수평면상에서 지향된 패턴을 가지며 방위상으로 스캐닝되는, 통신을 위한 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 무선 통신 시스템에 따라 일 또는 그 이상의 원격국으로부터/ 으로 신호를 수신/ 송신하는 기지국이 제공된다. 기지국은 기지국 수신기에 접속된 일 이상의 수신 안테나를 포함한다. 일 이상의 수신 안테나에서 수신된 신호를 필터링하기 위한 장치가 제공되며 필터링장치에 의한 필터링 이후 수신된 신호를 처리하기 위한 또다른 장치가 제공된다. 수신 안테나의 지향성 패턴의 스캐닝을 제어하기 위한 제어기구가 제공된다.

본 발명의 무선 통신 시스템의 특정관점에 따라, 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하기 위한 또다른 장치가 제공되며, 수신된 신호의 신호강도의 함수로써 지향성 패턴의 스캐닝을 제어하기 위한 장치를 가진 스캐닝 제어기구가 제공된다. 이와 관련하여, 수신된 신호의 신호강도가 소정의 임계값(threshold value) 을 초과하는 경우에 스캐닝장치가 지향성 패턴을 스캐닝하는 것을 정지하도록 명령하는 장치를 가진 제어기구가 제공될 수 있다.

본 발명의 또다른 관점에 따라, 무선 통신 시스템은 일 또는 그 이상의 원격국을 포함한다. 선택된 각각의 원격국은 기지국 수신기에 의해 모니터링된 주파수 대역 범위내에 식별 신호패턴 및 메시지 정보를 송신하기 위한 장치를 포함한다. 송신장치에는 발신지 주소, 수신지 주소, 메시지 및 에러정정 정보를 포함하는 메시지 정보를 표현하기 위한 장치가 제공될 수 있으며, 따라서 모든 메시지 정보가 식별신호 패턴의 송신 뒤에 송신된다. 부가하여, 처리장치는 수신된 신호에 포함된 정보를 디코딩하기 위한 장치와 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제어장치는 모니터링 장치에 의해 판단된 수신된 신호레벨이 소정의 임계값보다 더 큰지를 판단하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, 또한 수신신호레벨이 소정의 임계값보다 크지 않다면 지향성 패턴을 다음 방위 위치로 이동시키도록 스캐닝장치를 제어하는 장치를 포함할 수 있다.

임계값은 예상되는 백그라운드 잡음레벨보다 충분히 높은 신호레벨을 포함할 수 있다. 디코딩장치는 식별신호패턴을 디코딩하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, 무선통신시스템에는 식별신호패턴이 올바르게 디코딩되었는지 판단하기 위한 또다른 장치가 제공될 수 있다. 부가하여, 이 시스템에는 만일 판단장치에 의해 식별신호패턴이 올바르게 디코딩되었는지가 판단된다면 수신된 신호의 나머지 부분을 디코딩하고 해당 메시지를 망으로 전송하는 장치를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 식별신호패턴이 올바르게 디코딩되지 않았다면 지향성 패턴을 다음 방위위치로 이동시키기 위해 스캐닝장치를 제어하기 위한 장치가 스캐닝 제어장치에 제공되어질 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템의 또다른 관점에 따라, 안테나는 공선상(collinear) 쌍극 안테나 어레이를 포함한다.

무선 통신 시스템은 마이크로셀룰러 통신망, 무선데이타망 혹은 응답확인 페이징시스템을 포함할 수 있다.

부가하여, 본 발명의 무선통신시스템은 기지국에 접속된 망제어 센터 및 원격 통신 교환망이 제공될 수 있다. 각각의 원격국은 신호를 송신하는 4W 미만의 유효등방성 방사전력을 갖는 송신기를 포함할 수 있다. 더욱 상세히는, 각각의 원격국은 신호를 송신하는 2W 미만의 유효 등방성 방사전력을 갖는 송신기를 포함할 수 있다. 부가하여, 기지국의 지향성 패턴은 방위평면에서 30°미만 및 엘리베이션 평면에서 30°미만의 반전력 빔폭을 포함할 수 있다. 더욱 상세히는, 지향성 패턴은 방위평면에서 6°미만이고 엘리베이션 평면에서 8°미만인 반전력 빔폭을 포함할 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템의 또다른 관점에 따라, 기지국의 일이상의 수신안테나는 다수의 개별 안테나로 이루어지며, 각각의 안테나는 360°의 일부분과 동일한 범위에 걸쳐서 방위상으로 스캐닝될 수 있다. 개별 안테나들은 개별 안테나들에 의해 스캐닝되는 전체 영역이 360°가 되도록 배열된다.

본 발명의 또다른 관점에 따라, 무선 통신 시스템은 다수의 기지국을 더 포함한다. 다수의 기지국중의 일부는 수신기 및 공통 주파수 채널을 공유하는 스캐닝된 해당 기지국 수신 안테나를 포함한다. 무선 통신 시스템은 공통 주파수 채널을 공유하는 기지국 수신 안테나의 스캐닝을 동기화하는 장치를 더 포함한다.

각각의 원격국은 기지국으로/ 으로부터 신호를 송신/ 수신하기 위해 송신기 및 수신기에 접속된 전지향성 안테나를 포함할 수 있다. 기지국에는 또한 전지향성 송신 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 무선 통신 시스템의 대안 관점에 따라, 일 또는 그 이상의 원격국으로부터 신호를 수신하기 위한 기지국이 제공된다. 기지국은 기지국 수신기에 접속된 일이상의 수신 안테나를 포함한다. 수신 안테나는 수평면상에서 지향성 패턴을 가지며 지향성 패턴을 방위상으로 스캐닝하는 장치를 가진다. 또한 일 또는 그 이상의 원격국으로 신호를 송신할 수 있는 기지국이 제공될 수 있다. 수신 안테나는 수평면상에서 지향성 패턴을 가지며 지향성 패턴을 방위상으로 스캐닝하는 장치를 가진다.

본 발명의 통신방법에 따라, 기지국은 일 또는 그 이상의 원격국으로/ 으로부터 신호를 송신/ 수신하기 위해 동작한다. 이 동작은 기지국의 수신기에 접속된 일 이상의 수신 안테나를 방위상으로 스캐닝하는 것을 포함하며, 여기서 수신 안테나는 수평면상에서 지향성 패턴을 갖는다. 일 이상의 수신 안테나에서 수신된 신호는 필터링되고, 수신된 신호는 필터링후에 처리되며 스캐닝이 제어된다. 이 방법은 수신된 신호의 수신강도를 모니터링하는 것과 수신된 신호의 신호강도의 함수로써 지향성 패턴의 스캐닝을 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 관점에 따라, 지향성 패턴의 스캐닝의 제어는 수신된 신호의 신호강도가 소정의 임계값 이상일때 스캐닝장치로 하여금 지향성 패턴의 스캐닝을 정지하도록 명령하는 것을 포함한다. 선택된 원격국은 기지국 수신기에 의해 모니터링된 주파수 대역내에 식별신호패턴 및 메시지 정보를 송신하도록 동작될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 통신방법은 발신지 주소, 수신지 주소, 메시지 및 에러교정 정보를 포함하는 메시지 정보를 표현하기 위해 선택된 원격국을 동작시키는 것을 포함할 수 있으며, 따라서 모든 메시지 정보가 식별신호패턴의 송신에 뒤이어서 송신된다. 처리는 수신된 신호에 포함된 정보를 디코딩하는 것과 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하는 것을 포함한다. 더욱이, 본 발명의 통신방법은 모니터링 동안 판단된 수신된 신호레벨이 소정의 임계값보다 큰지를 판단하는 것과 같은 단계 및 수신된 신호레벨이 소정의 임계값보다 크지 않다면 지향성 패턴을 다음의 방위위치로 이동시키기 위해 스캐닝을 제어하는 단계를 포함한다. 소정 임계값은 예상되는 백그라운드 소음레벨보다 충분히 높은 신호레벨을 포함할 수 있다.

디코딩은 식별신호패턴 디코딩을 포함할 수 있으며, 본 발명의 통신방법에는 식별신호 패턴이 올바르게 디코딩되었는지를 판단하는 단계 및 식별신호패턴이 올바르게 디코딩 되었다면 수신된 신호의 나머지 부분을 디코딩하여 해당 메시지를 어떤 망으로 전송시키는 것과 같은 단계들이 추가로 제공될 수 있다. 부가하여, 본 발명의 통신방법은 식별신호패턴이 올바르게 디코딩되지 않았다면 지향패턴을 다음 방위위치로 이동시키기 위해 스캐닝을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

안테나는 공선상 쌍극 안테나의 어레이를 포함할 수 있다.

본 발명의 통신방법은 마이크로셀룰러 통신망, 무선 데이타망, 혹은 응답확인 페이징 시스템을 이용할 수 있다.

기지국 및 원격통신망에 접속된 망 제어센터가 동작될 수 있다. 각각의 원격국은 4W 미만의 유효등방성 방사전력, 더욱 상세히는 2W 미만의 유효등방성 방사전력을 갖는 신호를 송신하는 송신기를 포함할 수 있다. 부가하여, 지향성 패턴은 방위평면에 30°미만 및 엘리베이션 평면에서 30°미만의 반전력 빔폭을 포함할 수 있으며, 더욱 상세히는 방위평면에서 6°미만과 엘리베이션 평면에서 8 °미만의 반전력 빔폭을 갖는다.

일이상의 수신 안테나는 다수의 개별 안테나를 포함할 수 있으며, 통신방법은 360°의 일부분과 동일한 범위에 걸쳐 각각의 개별 안테나의 지향성 빔을 방위상으로 스캐닝하는 것을 포함할 수 있으며, 개별 안테나는 360°의 전영역이 개별 안테나에 의해 스캐닝되도록 배열되어진다.

본 발명의 통신방법은 다수의 기지국을 동작시키는 것을 더 포함하며, 다수의 기지국 중의 일부는 수신기 및 공통주파수 채널을 공유하는 해당기지국 수신 안테나를 포함하며 공통주파수 채널을 공유하는 기지국 수신 안테나의 스캐닝을 동기화한다. 각각의 원격국은 기지국으로/ 으로부터 신호를 송신/ 수신하기 위하여 송신기 및 수신기에 접속된 전지향성 안테나를 포함할 수 있으며, 기지국은 전지향성 송신안테나를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징과 이점은 아래에서 더욱 완전히 개시된다.

본 발명은, 본 발명의 바람직한 실시예의 제한되지 않는 실시예를 통하여 설명된 다수의 도면을 참조로 하여 다음의 상세한 설명에서 추가로 설명되며, 부재번호는 도면의 여러 관점을 통하여 동일부분을 표현한다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

이제 더욱 상세히 도면을 참조하면, 제 1도는 본 발명에 따라 육상에 근거된 무선이동 통신시스템(10)의 전체 사시도이다. 다수의 기지국(B)(12) 은 예를 들어, PSTN (공중 교환전화망) 또는 패킷망을 포함할 수 있는 원격통신 교환망(20)에 결합된다. 각각의 기지국(12)은 조정가능한 기지국 수신안테나(14)를 포함한다; 각각의 안테나(14)의 안테나 빔의 방향은 심볼(22)을 나타내는 안테나 빔방향에 의해 지시된다. 무선 통신시스템(10)과 호환가능한 다수의 원격국(16)은 각각의 기지국(12)의 통신권영역(예, 셀)(19) 의 전체에 걸쳐 분산될 수 있다.

제1b도에 도시된 바와 같이, 각각의 기지국(12)은 송신안테나(15)와 수신안테나(14)를 포함하며, 이들은 각각 송신시스템(21)과 수신시스템(13)에 결합된다. 송신안테나와 수신안테나가 개별적으로 제1b도에 예시되어 있더라도, 본 발명은 단일 송신/ 수신 안테나의 이용을 배제하지 않는다.

상술된 통신망의 제1b도의 동작에서, 정보는 원격통신 교환망(20)에 접속된 원격국(16)에 의해, 또는 보조 망중계소 (예, 전화국) 에 의해 원격국(16)으로 전송될 수 있다. 정보를 전화국으로부터 원격국(16)으로 전송하는데 있어서, 호출은 통신 파티부(party) 에 의해 개시되고, 정보는 원격통신망(20)의 이용을 통해 망제어센터(NCC)(18) 로 루팅된다. 그후 정보는 일 또는 그 이상의 적절한 기지국(12)으로 발송되고, 차례로 그 기지국(12)은 정보를 적절한 원격국(16)으로 송신하는데, 그 원격국(16)은 예를 들어, 소형이고 경량인 휴대용 핸드- 헬드 단말기 또는 페이징 수신기를 포함한다.

무선 이동통신시스템(10)이 응답 확인 페이징 시스템을 포함한다면, 원격 가입자(17)(즉, 원격국(16)의 이용자) 는 통신 파티부로 복귀될 정보를 원격국(16)으로 입력할 것이며, 그 원격국(16)은 정보를 전 (全) 지향성 송신안테나를 거쳐 원격국(16)이 위치된 통신권 영역(19)에 대응하는 기지국(12)으로 송신할 것이다.

기지국(12)은 그 대응하는 기지국 수신안테나(14)의 폭이 좁은 빔(narrow beam)을 원격국(16)쪽으로 향하게 하며, 결국 정보는 기지국(12)에 의해 수신될 수 있다; 그후 기지국(12)은 원격통신 교환망(20)을 거쳐 통신 파티부로의 순차적인 전송을 위해 수신된 정보를 NCC(18) 로 발송한다.

각각의 기지국 수신안테나(14)는 기지국(12)의 최소한 통신권 영역(19)부의 전체에 결쳐 스캐닝되는 폭이 좁은 고이득의 수신패턴을 포함한다. 정보를 송신하기 위해, 각각의 원격국(16)은 동기화 신호와 함께 상기 정보를 개시한다. 기지국(12)은 특정한 원격국(16)에 의해 송신된 동기화 신호가 충분히 강한 신호레벨을 가지고 수신될때까지 (기지국 수신안테나(14)의) 초점화된 안테나빔을 방위상으로 스캐닝한다. 상기 동기화 신호의 검출시에, 안테나빔은 원격국(16)에 의해 송신된 정보가 기지국(12)에 의해 완전히 회복될 수 있을 때까지, 해당 원격국(16)의 위치쪽으로 일시적으로 정지되어 향해진다. 일단 원격국(16)에 의해 송신된 정보가 수신된다면, 기지국(12)은 기지국 수신안테나(14)의 빔 스캐닝을 재개할 것이다.

기지국(12)으로부터 원격국(16)으로의 전송을 수행하기 위해, 각각의 기지국(12)에는 고이득의 전지향성 기지국 송신안테나(15) (제1b도) 가 제공될 수 있다. 따라서, 전지향성 송신안테나(15)를 이용함으로써, 스캐닝은 정보를 특정한 원격국(16)으로 송신하는데 불필요할 것이다.

제 2도는 본 발명의 특정 측면에 따라 기지국(12)의 수신시스템(13)을 블록도로 예시한다. 기지국 수신안테나(14)는 공선상 쌍극 안테나(24)의 어레이로 구성되며, 그 각각은 RF 신호 처리장치(26)의 각각의 입력에 접속된다. 기지국 수신안테나(14)는 수평면상에서 지향성 패턴을 가지도록 구성되고, RF 신호 처리장치(26)는 수신안테나(14)의 지향성 패턴을 방위상으로 조정하기 위해 제공된다. 기지국 수신안테나(14)로 부터 회복된 신호 (즉, 조정된 지향성 패턴내에 위치됨) 는 RF 신호 처리장치(26)로부터 출력되어 수신기(28)로 입력된다.

수신기(28)는 입력(29a), 수신된 신호강도표시기(RSSI) 출력(29b), 및 수신된 신호출력(29c)을 포함한다. 수신기(28)의 수신된 신호출력(29c) 은 디코더(30)에 직접 접속되며, 차례로 디코더의 출력에서 데이타 처리장치(32)에 접속된다. RSSI 출력(29b)은 또한 데이타 처리장치(32)에 접속된다. 데이타 처리장치(32)는 스캐닝 어레이 제어기(34)에 접속된 출력(33)를 가지며, 스캐닝 어레이 제어기(34)는 RF 신호 처리장치(26)를 제어하여 안테나 빔을 조정 (즉, 스캐닝) 한다.

각각의 안테나(24)는 지향성 기지국 수신안테나(14)의 조정방향을 제어하는 RF 신호 처리장치(26)로 이송된다. RF 신호 처리장치(26)는 선택적으로 폭이 좁은 빔을 지정된 방향으로 조정하는데 적합될 수 있는 디지탈식으로 제어된 복합체 (예, 디지털식으로 제어된 위상시프터) 로써 구현될 수 있다. 대안적으로, 예로써 개개의 안테나 소자가 충분한 이득을 가지는 것으로 제공된다면, RF 신호 처리장치(26)는 각각의 개개의 안테나 소자 또는 다수의 세트의 안테나 소자를 스위치 온 및 오프하도록 디지탈식으로 제어된 RF 스위치의 세트로써 구현될 수 있어, 개개의 안테나 소자 또는 다수의 세트의 안테나 소자를 선택함으로써 고이득의 폭이 좁은 빔이 지정된 방향으로 조정될 수 있다.

제 2도에 도시된 실시예에서, 기지국 수신안테나(14)는 공선상 쌍극 안테나(24)의 어레이로 구성된다. 그러나, 어떤 공지된 안테나 기법이 고이득의 전자식으로 조정가능한 안테나를 합성시키는데 이용될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어 마이크로 스트립 패치 안테나 어레이, 도파관 혼(horn) 안테나 어레이, 또는 코너 반사기 안테나로 구성되는 어레이가 제공될 수 있다.

스캐닝 어레이 제어기(34)는 안테나(14)의 빔이 조정되어야 하는 위치에 관하여 데이터 처리장치(32)로부터 명령을 수신한다. 스캐닝 어레이 제어기(34)는 스캐닝 정보를 RF 신호 처리장치(26)에 의한 판독가능한 적합한 포맷으로 RF 신호 처리장치(26)에 제공하고, (선택적으로) RF 신호 처리장치(26)내의 소자에 전력입력을 통제한다. 예로써, RF 신호 처리장치(26)의 적합한 세팅은 스캐닝 어레이 제어기(34)에 의해 설정될 수 있으며, 스캐닝 어레이 제어기(34)는 일렉트로마그네틱 사이언시스, 인코퍼레이티드의 상업적으로 이용가능한 하기에 더욱 상세히 설명될 위상 시프터 인터페이스 일렉트로닉스(PIE) 와 같은 표준 디지탈 인터페이스로 구성된다. 그러나, 예를 들어, 아날로그 인터페이스와 같은 적절한 구동 회로가 이용될 수도 있다.

기지국 수신안테나(14)에 의해 수신된 무선주파수신호는 기지국 수신안테나(14)로부터 RF 신호 처리장치(26)를 거쳐 수신기(28)의 입력(29a) 으로 발송된다. 수신기(28)는 소정의 무선신호를 추출하고 기지국 수신안테나(14)에 의해 수신된 것중에서 원하지 않는 신호를 제거하는 예를 들어, 표준 상용 무선수신기로 구성될 수 있다. 수신기(28)는 관련한 RF 반송파에 실린 정보를 복조하고, 복조된 신호를 출력(29c)을 거쳐 디코더(30)에 통과시킨다. 부가적으로, 제 2도에 도시된 실시예에 따라서, 수신기(28)는 수신된 신호강도표시(RSSI)를 RSSI 출력(29b) 을 거쳐 데이타 처리장치(32)에 전송한다. RSSI는 수신된 신호의 신뢰도 및 품질의 표시기로써 제공되고, 기지국 수신안테나(14)의 빔 헤딩의 위치지정을 결정하는데 있어서 데이타 처리장치(32)를 보조하는데 이용될 수 있다.

디코더(30)는 수신기(28)의 수신된 신호출력(29c) 으로부터의 복조된 신호출력을 받아들이고 그것을 데이터 처리장치(32)와 호환가능한 상태로 만든다. 제 2도에 도시된 실시예에서, 디코더(30)는 아날로그 복조된 신호를 디지탈 포맷으로 변환시킨다. 디코더(30)는 필요한 구성요소를, 예를 들어 디지탈신호 및 아날로그신호 (예, 음성신호) 를 검출하기 위해 포함할 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 특정한 실시예에 따라서, 디코더(30)에는 복조된 신호의 부분을 인터프리팅하기 위해 필요한 구성요소가 제공될 수 있다. 예를 들어, 디코더(30)는 동기화 신호가 수신된 신호에 존재하는지를 결정하고, 동기화 신호가 존재한다는 것을 데이타 처리장치(32)에 알린다. 디코더(30)에는 또한 표준 징정기법을 통해 복조된 신호에서 발생할 수 있는 에러패턴을 검출하고 정정하기 위한 회로가 제공될 수 있다.

데이타 처리장치(32)는 기지국 수신시스템(13)에 전반적인 판단지능을 제공한다. 본 실시예에서, 데이타 처리장치(32)는 표준 저장프로그램 제어 마이크로프로세서 기법을 이용하여 구현된다. 데이타 처리장치(32)는 기지국 수신안테나(14)의 안테나 빔을 특정 방위헤딩(heading)에 위치시키기 위해서 스캐닝 어레이 제어기(34)에 적절한 명령을 전송시킨다. RSSI 신호 및 디코더신호에 근거하여, 데이타 처리장치(32)는 안테나 빔이 배치되어야 하는 위치를 결정한다. RSSI 신호 및 디코더 신호로 인해 유효메세지가 안테나(14)의 소정헤딩에 신뢰적으로 수신될 것으로 기대된다면, 데이타 처리장치(32)는 안테나(14)를 특정한 방위위치에 휴지(dwell) 시키고, 안테나를 충분히 긴 시간주기동안 대기시켜 관련 원격국(16)으로부터 정보를 수신하게 하며, 이때 원격국(16)은 제 3의 파티부로 발송될 원격국 식별코드, 수신지 주소, 및 메세지와 같은 정보를 포함할 수 있다. 데이타 처리장치(32)는 또한 수신된 정보가 신뢰할만한지에 대해 판단한다.

각각의 기지국(12) (제1a도) 에는 제 2도에 도시된 기지국 수신시스템(13)에 부가하여 기지국 송신시스템(21) (제1b도) 이 제공된다. 기지국 송신시스템(21)은 종래의 방법을 이용하여 구현될 수 있다. 적합한 송신전력은 기지국에 의해 용이하게 생성될 수 있기 때문에, 동일물의 크기와 무게에 대한 제한이 없어 어떤 스캐닝 안테나도 송신안테나의 범위를 증폭시키거나 또는 증가시키는데 불필요하다. 어떤 출원 (예, 고정된 포인트- 투- 멀티포인트 통신에 관한 출원) 에 있어서는 기지국 송신시스템에 제 2도에 도시된 기지국 수신시스템(13)에서 활용된 것과 같은 스캐닝 안테나 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다는 것에 주목해야 한다.

육상에 근거된 무선 이동 통신시스템(10) (제1a도) 의 각각의 원격국(16)은 표준 트랜시버 기술을 이용하여 구현될 수 있고, 각각의 원격국(16)에는 근접한 기지국(12)이 스캐닝 안테나(14)를 위치지정하게 하는 송신 메세지 구성이 제공되어 원격국(16)에 의해 송신된 신호가 기지국(12)에 의해 수신될 수 있도록 한다.

제 3도는 원격국(16)의 송신 메세지 구성(44)의 일 실시예를 예시한다. 원격국(16)의 송신 메세지 구성(44)은 각각 제시간에 연속적으로 배치된, 메세지 동기워드(46), 발신지 주소(48), 수신지 주소(50), 메세지(52), 및 에러검출 시퀀스(54)를 포함할 수 있다. 송신 메세지 구성(44)은 예를 들어, 바커(Barker) 시퀀스와 같이, 소정의 상관성을 가진 2 진 시퀀스를 포함할 수 있다. 발신지 주소는 원격국을 식별하기 위한 2 진 인코딩된 식별 시퀀스로써 표현될 수 있다. 수신지 주소는 메시지의 수신측을 식별하는 2 진 인코딩된 시퀀스로써 표현될 수 있다. 인코딩된 메시지는 2 진 인코딩된 형태로 표현될 수 있으며, 예를 들어 원격국(16)을 활용하는 가입자(17)가 또다른 파티부로 전송하기를 요구하는 정보를 포함한다. 표준 에러정정 및 검출기법은 수신된 메시지의 신뢰도를 향상시키는데 이용될 수 있다. 신뢰도는 일이상의 기지국(12)이 원격국(16)에 의해 송신된 신호를 수신할 수 있을 경우 더욱 향상될 수 있다. 이것은 매크로디버시트(macrodiversity)로써 알려진 현상에 기인한다.

전체 통신시스템(10)의 통신 프로토콜에 관해서는, 공개된 국제특허출원 WO 89/08369 호에 개시되어 있으며, 그 내용이 전체적으로 본 발명에 참조로 명확히 일체화된 프로토콜을 가진 응답확인 페이징 시스템이 구현될 수 있다.

망 제어센터(NCC)(18) 는 육상에 근거된 무선 이동 통신시스템(10)을 예를 들어, 공중회선 교환전화망(PSTN), 패킷데이타망, 또는 다른 무선망 등과 같이 적합한 원격통신 교환망(20)에 인터페이스한다. NCC(18)는 위치 3 각측량, 중복 메시지의 제거, 및 최고질 메세지의 선택과 같은 부가적인 기능을 제공하도록 구성될 수 있다.

제 8도는 본 발명의 특정한 실시예에 따라 NCC(18) 의 동작을 순서도로 예시한다. 단계(S7)에서, NCC(18) 는 기지국(12)으로부터 에러없이 수신되고 처리되어진 모든 메세지를 수신한다. 그후로, 단계(S8)에서, NCC(18) 는 중복 메세지가 존재하는지를 판단한다. 중복 메세지가 존재한다면, 단계(S9)에서 NCC(18) 는 수신지로의 그후 루팅을 위해 최고질인것으로 평가되는 일 메세지를 선택함으로써 중복 메세지를 제거한다. 단계(S10) 에서, 메세지가 전송되어졌던 원격국의 위치는 3 각측량에 의해 측정된다. 그후로, 단계(S11)에서, 위치정보는 메세지 정보에 첨부되고, 단계(S12) 에서, 메세지 정보는 교환망(20)을 거쳐 그 수신지에 루팅된다.

위치정보는 동일한 것에 대한 요구가 발생할때 메세지 정보의 수령측에 의해 활용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 원격국의 위치를 추적하는 것이 요구된다면, 메시지 정보의 수령 측은 발송될 위치정보를 적절하게 디코딩하고 처리함으로써 다수의 원격국의 위치를 추적할 수 있다.

단계(S8)에서 NCC(18) 가 어떤 중복 메세지도 존재하지 않는다고 판단한다면, NCC 는 단계(S9-S11)를 생략할 것이고, 계속해서 단계(S12) 에서 메세지 정보를 그 수신지로 루팅할 것이다.

메세지 정보는 또한 NCC(18) 그 자체를 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 상기 정보는 예를 들어, 시스템을 액세싱하는데 요구된 "키" (즉, 액세스 코드) 를 제공하고, 상태정보를 지시하고, 또다른 군에 의해 동작되는 시스템과 통신하는데 이용될 수 있다. NCC(18) 는 또한 시스템 이용도에 관한 통계치를 수집하도록 구성될 수 있다.

이제 데이타 처리장치(32)의 동작이 제 4도에 도시된 순서도를 참조하면서 더욱 상세히 설명될 것이다. 단계(S1)에서, 데이타 처리장치(32)는 스캐닝 어레이 제어(34)에 명령하여 안테나 어레이(14)가 다음 방위위치를 스캐닝하도록 한다. 그후로, 단계(S2)에서, 수신기(28)에 의해 수신된 신호레벨 (안테나(14)가 지정된 방위위치에 있는한) 이 소정 임계값보다 더 큰지에 대해 판단한다. 신호가 임계값보다 더 크지 않다면, 처리는 단계(S1)로 복귀하고, 안테나는 다음 방위위치로 스캐닝된다. 반면, 신호가 단계(S2)에서 임계값보다 더 큰 것으로 판단된다면, 데이타 처리장치(32)는 단계(S3)으로 진행하는데, 단계(S3)에서 동기 코드워드가 검출되어졌고, 디코더(30)에 의해 정확히 디코딩되어졌고, 그리고 데이타 처리장치(32)로 적절하게 발송되어졌는지에 대해 판단한다. 상기 동기코드워드가 데이타 처리장치(32)로 적절하게 발송되어지지 않았다면, 데이타 처리장치(32)는 단계(S4)로 진행하고, 특정한 방위위치가 간섭을 가진다는 것을 (적합한 메모리 디바이스 (비도시됨) 에) 기록한다. 그후로, 처리는 단계(S1)로 복귀하여 다음 방위위치를 스캐닝한다. 동기코드워드가 단계(S3)에서 적합하게 발송된 것이고 정확한 것으로 판단된다면, 데이타 처리장치(32)는 단계(S5)로 진행하고, 나머지 메세지 정보는 디코딩된다. 그후로, 단계(S6)에서, 메세지 정보는 데이타 처리장치(32)에 의해 수용되고, 망 제어센터(18)로 루팅되며, 망 제어센터(18)는 메세지를 원격국(16)에 의해 지시된 수신지로 적절하게 루팅할 것이다. 단계(S6)에서 메세지를 망 제어센터(18)로 패싱한 후에, 데이타 처리장치(32)는 단계(S1)로 복귀할 것이다.

제 4도에 예시된 바와 같이, 데이타 처리장치(32)에 의해 실행되는 제어처리는 그의 실행을 개시시키거나 또는 종료시키기 위한 스위치를 포함하는 것으로 도시되어 있지 않다. 그러나, 유지관리 목적을 위해 시스템을 정지시키기 위해서와 같이, 많은 이유중 어떤 것을 위해 상기 스위치가 제공될 수 있다.

제 4도에 지시된 단계의 실행에 의해, 고이득의 폭이 좁은 방위 빔의 안테나 수신패턴은 동기화 패턴 (메세지 동기워드) 이 검출될때까지 관할될 영역 (커버리지 영역)을 전부 재빨리 스캐닝한다. 동기화 패턴은 원격국이 정보를 지정된 수신지로 전송하기를 원하는 경우 원격국(16)에 의해 송신된다. 동기화 패턴 (동기코드워드의 형태) 은 충분한 지속기간동안 송신되어 범위내의 각각의 기지국이 매 방위방향을 통해 적어도 한번씩 스위핑할 수있고, 동기화 패턴의 존재를 검출할 수 있도록 한다.

동기화 패턴이 검출된다면, 스캐닝 안테나(14)는 원격국(16)으로부터 가장 신뢰할 수 있는 신호를 생산하는 방위헤딩에 정지되어 휴지한다. 원격국(16)은 그 식별코드, 메세지에 대한 수신지에 대응코드, 메세지, 및 동기패턴에 뒤따르는 에러정정/ 검출정보를 송신한다. 기지국(12)이 에러없이 상기 정보를 디코딩한다면, 정보를 적합한 수신지로 루팅하기 위해 망 제어센터(18)로 전송한다. 상기 루팅은 예를 들어, 공중회선 교환전화망(PSTN), 패킷 데이터망, 국부 스위치를 거치는 또다른 무선시스템의 원격국, 또는 또다른 교환망을 거쳐 수행될 수 있다. 방위 빔 헤딩의 지시는 또한 적절하게 메세지를 디코딩하는 각각의 기지국(12)으로부터 NCC(18) 로 전송될 수 있다. 메시지를 수신하는데 부가하여, NCC(18) 는 또한 각각의 원격국(16)의 위치를 3 각 측량할 수 있고 (가능하다면), 원격국의 메세지의 단일 사본과 원격국 위치를 그 수신지로 루팅할 수 있다.

제 5 도는 기지국 수신안테나(14) 및 RF 신호 처리장치(26)의 전형적인 실시예를 예시한다. 기지국 수신안테나(14)는 안테나 그라운드 평면(26)에 평행한 평면에서 병렬 양식으로 배열된 다수(1 내지 N) 의 공선상 쌍극 안테나(24)로 구성된다. 각각의 공선상 쌍극 안테나(24)는 인접한 공선쌍 쌍극 안테나(24)로부터 반파장길이 미만으로 배치된다. 본 발명에 예시된 특정 실시예에서, 안테나는 방위평면에서만 스캐닝할 것이다. 그러나, 안테나는 또한 엘리베이션 평면에서도 스캐닝하도록 설계될 수 있다.

각각의 안테나(24)의 각각의 단자는 빔 조정 처리장치(65)에 접속된다. 빔 조정처리장치(65)는 예를 들어, 각각의 개개의 공선쌍 쌍극 안테나(24)로부터 수신된 각각의 신호 도착의 위상 또는 시간을 조절함으로써 기지국 수신안테나(14)의 신호 수신빔을 조정하도록 구성된다. 각각의 신호 도착의 위상 또는 시간을 조정하기 위해서, 장치(65)에는 예를 들어, 페라이트 위상 시프터, 시간지연유닛(TDU), PIN 다이오드 위상시프터, 또는 교환되는 스위치가능 렌즈 등이 제공될 수 있다. 부가적으로, 빔 조정 처리장치(65)에는 개개의 공선상 쌍극 안테나(24)로부터 수신된 신호를 조합하기 위한 장치가 제공된다. 빔 조정 처리장치(65)는 또한 어떤 소정의 효과적인 순서 및 조합에 있어 통과대역 필터, 및 증폭기가 제공될 수 있다.

따라서, 비제한적인 대안에 있어서, 빔 조정장치(65)는 적합한 통과 대역필터, 및 증폭기와의 조합으로 페라이트 위상 시프터, 및 조합기로 구성할 수 있어, 결국 시스템은 빔 조정, 통과대역 필터링, 안테나(24)의 어레이에 의해 수신된 신호의 조합을 위해 제공할 수 있을 것이다.

빔 조정 처리장치(65)의 출력은 이솔레이터(isolator)(70)에 종속하여 접속된 통과대역필터(68)에 접속된다. 이솔레이터(70)는 신호가 안테나(14)를 향해 다시 전파하는 것을 방지한다. 이솔레이터(70)의 출력은 체배기(72) (믹서) 에 접속되고, 체배기(72)에서 이솔레이터(70)에 의해 출력된 신호는 발진기(78)로부터의 변조신호에 의해 체배된다. 변조신호는 통과대역 필터(74)에 의해 필터링되고, 체배기(72)의 제 2 입력단자에 입력된다. 결과적인 체배된 신호는 저역필터(76)에 입력되어 수신기(28)의 외부범위에 있는 고주파 신호성분을 제거하고, 저역필터(76)의 출력은 수신기(28)에 접속된다.

제 5도에 도시된 각각의 구성요소는 상용소자로 구현될 수 있다. 비제한적인 실례적 예로써, 빔 조정 처리장치(65)는 일렉트로마그네틱 사이언시스, 인코퍼레이티드로 부터 상용중인 일렉트로마그네틱 사이언스 6-비트 페라이트 위상 시프터 (모델 630-1)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이솔레이터(70)는 신호가 의도되는 것에 반대방향 (즉, 안테나(14)를 향한 방향) 으로 전파하는 것을 방지하여, 반사된 신호가 송신되지 않는다. 발진기(78), 통과대역 필터(74), 체배기(72), 및 저역필터(76)는 함께 안테나(24)에 의해 수신된 신호를 수신기(28)의 주파수범위로 시프팅하기 위해 주파수다운 컨버터를 구성한다.

저잡음 주파수 다운컨버터는 수신기(28)의 현재 일반 통신권내에서 튜닝가능한 주파수 범위로 신호를 변환시키는데 이용되고, 시스템 잡음특성을 설정하도록 구성될 수 있다.

제 6도는 어레이 상태에서 개개의 공선상 쌍극 안테나(24)의 가능한 안테나 소자수신패턴(80)을 예시한다. 실선은 측정된 어레이 소자패턴을 나타내고, 점선은 이론적인 코사인(방위각도) 패턴을 나타낸다. 어레이 안테나에 대한 원(far) 필드패턴은 횡열배치(broadside) 에서 cosine(x)/x 패턴을 가진다.

제 5도를 다시 참조하면, 제 5도에 예시된 안테나의 특정한 구현체는 실례적인 예로써 다음의 특징을 포함할 수 있다: 2.4 GHz 와 같은 주파수대역에서 마이크로파 신호를 수신하기 위해서, 안테나는 엘리베이션 평면에서 약 5.7° 방위평면에서 약 7.7°의 3 dB (1/2 전력) 빔폭을 안테나 횡렬위치에서 가지는 것으로 구성될 수 있다. 안테나의 지향성 (즉, 방향의 최대값에 지향이득의 값) 은 등방성 방사체와 관련하여 약 28.6 dB 일 수 있다. 안테나는 횡열배치에서 기본패턴로브(lobe)로부터 약 13 dB 다운한 제 1 사이드 로브를 가지는 것으로 설계될 수 있고, 주 빔의 격자로브 또는 스플리팅(splitting) 의 효과적인 도입없이 방위평면 (안테나 횡열배치에서 0°에서 약 + 또는 -60°를 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 쌍극 안테나(24)는 반파장길이 미만으로 분리된다.

안테나가 120°의 방위각 범위를 스캐닝하도록 구성된다면, 모두 3 시스템이 각각의 전지향성 설치에서 요구될 것이며, 전체 360°방위각 범위가 스캐닝될 수 있다. 커버리지 영역을 동시에 스캐닝하는 3 빔을 가짐으로써 수신시스템에 의해 완전한 전지향성 커버리지를 이행할 것이다. 상기 구성은 송신하려고 하는 휴대용 단말기가 단일 전지향성 어레이에서 요구하는 시간의 3 분의 1대에 포착될 수 있다는 점에서 부가적인 효과를 가진다.

제 7도는 육상에 근거된 무선 이동 통신시스템(10) (제1a도) 의 각각의 기지국(12)(제1a도) 에 접속될 수 있는 기지국 수신안테나(14') 의 또다른 실시예를 예시한다. 기지국 수신안테나(14') 는 N(예, N=4) 쌍극 어레이 소자로 구성되는 각각의 카드(24')를 가진 쌍극 어레이 소자 카드(24') 의 어레이(25)로 구성된다. 각각의 카드(24')는 적합한 접속기(예, 동축케이블)(82) 를 거쳐 대응하는 위상시프터(64') 에 접속되고, 저잡음 증폭기(62')는 각각의 다양한 위상시프터(64') 의 출력, 및 수신기(28)에 입력되는 조합신호 단말기(예, 조합기 (비도시됨) 를 포함할 수 있음) 사이에 접속된다. 위상시프터(64'), 저잡음 증폭기(62'), 및 쌍극 어레이 소자 카드(24') 는 도시된 바와 같이 일 또는 그 이상의 회로 기판상에 완전히 접적될 수 있다. 예를 들어, 이들 소자는 예를 들어, 유리 에폭시 인쇄회로기판 재료와 같이 절연기판상에 인쇄될 수 있다. 상기 구성은 용이하게 복제되고, 규격에 맞고, 그리고 대량생산되는 경우 비용이 적게 드는 안테나 조립체를 제공한다.

제 7도에 도시된 것과 같이, 마이크로스트립 안테나에 관련된 더 많은 정보는 피터페리그리너스 리미티드 (런던) 의 제이. 알. 제임스, 피. 에스. 홀, 및 씨. 우드의 "마이크로스트립 안테나 이론 및 설계" 로 명명된 출판물(1896), 페이지 10 (111-175) 에 제공되어 있고, 그 내용은 본 발명에 참조로 명백히 일체화되어 있다. 2 차원 위상어레이 안테나에 관한 정보는 하퍼 및 로우 (뉴욕) 의 씨. 에이. 밸러니스의 "안테나 이론, 분석, 및 설계"(1982)의 페이지 202-274, 및 맥그로 힐 (뉴욕) 의 존슨 및 재식의 "안테나 엔지니어링 핸드북"(1984) 의 페이지 20-1 내지 20-67 에 제공되어 있다.

이동 통신시스템(10)의 안테나(14) (제 5도), 또는 안테나(14')(제 7도) 는 지정된 이득값과, 커버리지 형상 또는 널 스티어링(null-steering) 에 대한 동적 빔 형상을 가진 조정 가능한 안테나를 포함할 수 있다. 비용절감 (많은 다른 요인중에서) 은 본 발명에서 구현될 안테나 및 제어회로 구성에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 상술된 구성요소는 상용 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 수신기(28) (제 2도 참조) 는 "Rhode-Schwarz ESUP 수신기" 로 구현될 수 있다. 디코더(30)는 예를 들어, 영숫자 메세지를 동기화하고 디코딩하기 위해 CCIR-RPCI 표준에 근거된 페이징 수신기 디코더로 구성될 수 있다. 상기에 관해서, CCIR의 리코멘데이션스 ＆ 리포츠 (제네바), "국제무선페이징을 위한 표준 코드 및 포맷" (1986, Vol. VIII-1)을 참조하여, 그 내용은 본 발명에 명백히 일체화되어 있다. 발신지 주소, 수신지 주소, 및 메세지 정보는 CCIR- 규격 메세지 구조로 포함될 수 있다. 데이타 처리장치(32)는 예를 들어, IBM 호환가능 개인용 컴퓨터의 이용으로 구현될 수 있다. 스캐닝 어레이 제어기(34)는 예를 들어, 일렉트로마그네틱 사이언시스, 인코퍼레이티드에 의해 제조된 위상 시트퍼 인터페이스 일렉트로닉스(PIE) 보드 인터페이스로 구성될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되어졌지만, 여기에 사용되어진 말은 제한 적이기 보다 설명적인 것으로 이해된다. 본 분야의 본 발명의 정신과 영역을 벗어나지 않는 한에서 첨부된 특허청구범위의 범위내에서의 변형이 형성될 수 있다. 본 발명이 특정한 수단, 재료, 및 실시예를 참조하여 설명되어졌다할지라도, 본 발명은 여기에 개시된 특정물에 제한되는 것으로 의도되지 않는다; 본 발명은 모든 동등한 구조, 방법, 및 이용을 첨부된 특허청구범위의 영역내에서와 같이, 확장시킬 수 있다.

Claims

무선통신 시스템에 있어서, 일이상의 원격국으로/으로부터 신호를 송신 및 수신하기 위한 복수의 기지국으로서, 상기 일이상의 원격국은 상기 복수의 기지국 중의 일이상의 가까운 가시거리(line-of-sight)내에 있으며, 상기 복수의 기지국의 각각은 기지국 수신기에 연결된 수신 안테나를 일이상 포함하며, 상기 일이상의 수신 안테나는 수평면에서 지향성 패턴을 가지며 상기 지향성 패턴이 하나의 방위 위치에서 다른 방위 위치로 계속해서 스캔하도록 조정하는 수단을 가지는, 복수의 기지국; 상기 일이상의 수신 안테나에서 수신된 신호를 필터링하는 수단; 상기 필터링 수단에 의해 필터링한 뒤 상기 수신된 신호를 처리하는 수단; 상기 수신된 신호의 신호강도를 검출하는 수단; 및 상기 조정수단을 제어하는 수단을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 조정수단을 중지하도록 명령하는 수단 및, 더이상의 스캐닝을 하지 않은채 상기 수신된 신호의 상기 신호강도가 소정 임계값 이상이 되는 방위 위치에서 상기 수신 신호를 수신하도록 상기 일이상의 수신 안테나에게 명령하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 조정 수단을 제어하기 위한 상기 수단은 상기 수신된 신호의 신호강도의 함수로써 상기 지향성 패턴의 스캐닝을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 일 또는 그 이상의 원격국을 더 포함하고, 소정의 원격국은 상기 기지국 수신기에 의해 모니터링된 주파수 대역내에서 식별 신호패턴 및 메세지 정보를 송신하기 위한 수단을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제3항에 있어서, 상기 원격국의 상기 송신수단은 발신지 주소, 수신지 주소, 메세지, 및 에러정정정보를 포함하는 상기 메세지 정보를 표현하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 메세지 정보 모두는 상기 식별신호패턴의 송신에 뒤이어 송신되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제3항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 수신된 신호에 포함되는 정보를 디코딩 하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제5항에 있어서, 상기 조정 수단을 제어하기 위한 수단은 상기 검출수단에 의해 판단된 수신된 신호강도가 상기 소정의 임계값보다 더 큰지를 판단하기 위한 수단; 및 상기 수신된 신호강도가 상기 소정의 임계값보다 더 크지 않다면 상기 조정수단이 상기 지향성 패턴을 한 방위 위치에서 다른 방위 위치로 이동시키도록 명령하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제6항에 있어서, 상기 임계값은 예상되는 백그라운드 잡음레벨보다 사실상 더 높은 신호레벨로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제5항에 있어서, 상기 디코딩 수단은 상기 식별신호패턴을 디코딩하기 위한 수단을 포함하며, 상기 시스템은 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어졌는지를 판단하기 위한 수단; 및 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어졌다는 것으로 상기 판단수단에 의해 판단된다면, 상기 수신된 신호의 나머지부를 디코딩하고 대응 메세지를 망으로 발송하기 위한 수단을 포함하며, 상기 조정 수단을 제어하기 위한 수단은 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어 지지 않았다면, 상기 스캐닝 수단이 상기 지향성 패턴을 한 방위 위치에서 다른 방위 위치로 이동시키도록 명령하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 일이상의 수신안테나는 공선상 쌍극 안테나의 어레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 무선통신시스템은 마이크로셀룰러 통신망으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 무선통신시스템은 무선 데이타망으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 무선통신시스템은 응답확인 페이징 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 기지국에 접속되고, 원격통신 교환망에 접속된 망 제어센터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 4W 미만의 효과적인 등방성 방사전력을 가진 신호를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 2W 미만의 효과적인 등방성 방사전력을 가진 신호를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 지향성 패턴은 30°미만의 방위평면에서 및 30°미만의 엘리베이션 평면에서의 반전력 빔폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 지향성 패턴은 6°미만의 방위평면에서 및 8°미만의 엘리베이션 평면에서의 반전력 빔폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 일이상의 수신안테나는 다수의 개별 안테나를 포함하며, 각각의 상기 개별 안테나는 360°의 일부분과 동일한 범위에 결쳐 방위상으로 지향성 빔을 스캐닝하기 위한 수단을 포함하며, 상기 개별 안테나는 상기 개별 안테나에 의해 스캐닝된 전체영역이 360°인 것으로 배열되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
제1항에 있어서, 그 일부가 수신기, 및 공통 주파수 채널을 공유하는 대응 스캐닝된 기지국 수신안테나를 포함하는 다수의 기지국, 및 공통주파수 채널을 공유하는 상기 기지국 수신안테나의 스캐닝을 동기화하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 상기 기지국으로 신호를 송신하고 그로부터 신호를 수신하기 위해, 송신기 및 수신기에 결합된 전지향성 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서, 상기 기지국은 전지향성 송신안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
통신방법에 있어서, 일이상의 원격국으로/으로부터 신호를 송신 및 수신하기 위한 복수의 기지국을 동작시키는 단계로서, 상기 일이상의 원격국은 상기 복수의 기지국 중의 일이상의 가까운 가시거리(line-of-sight)내에 있으며, 상기 방법은 상기 기지국 각각의 수신기에 연결된 일이상의 수신 안테나가 하나의 방위 위치에서 다른 방위 위치로 계속해서 스캔하도록 조정하는 단계를 포함하며, 상기 일이상의 수신 안테나는 수평면에서 지향성 패턴을 가지는, 기지국을 동작시키는 단계; 상기 일이상의 수신 안테나에서 수신된 신호를 필터링하는 단계; 상기 필터링 이후 상기 수신된 신호를 처리하는 단계; 상기 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하는 단계; 및 상기 조정을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 제어하는 단계는 상기 조정수단을 중지하도록 명령하는 단계를 포함하며, 더이상의 스캐닝을 하지 않은채, 방위 위치에서 수신된 상기 신호의 상기 신호강도가 소정 임계값 이상이 되는 상기 방위 위치에서 상기 수신신호를 수신하도록 상기 일이상의 수신 안테나를 제어하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 조정을 제어하는 단계는 상기 수신된 신호의 신호강도의 함수로써 상기 지향성 패턴의 스캐닝을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 기지국을 동작시키는 단계 이후, 상기 기지국 수신기에 의해 모니터링된 주파수 대역내에서 식별 신호패턴 및 메세지 정보를 송신하도록 상기 원격국중 선택된 원격국을 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제24항에 있어서, 상기 원격국을 동작시키는 단계는 발신지 주소, 수신지 주소, 메세지, 및 에러정정 정보를 포함하는 상기 메세지 정보를 표현하도록 상기 원격국중 선택된 원격국을 동작시키는 단계를 더 포함하며, 상기 메세지 정보 모두는 상기 식별신호패턴의 송신에 뒤이어 송신되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제24항에 있어서, 상기 처리하는 단계는 상기 수신된 신호에 포함되는 정보를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제26항에 있어서, 상기 조정을 제어하는 단계는, 상기 수신된 신호강도가 상기 소정의 임계값보다 더 큰지를 판단하는 단계; 및 상기 수신된 신호강도가 상기 소정의 임계값보다 더 크지 않다면 상기 지향성 패턴을 한 방위 위치에서 다른 방위 위치로 이동시키도록 상기 조정하는 단계를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제27항에 있어서, 상기 소정 임계값은 기대되는 백그라운드 잡음레벨보다 사실상 더 높은 신호레벨로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제26항에 있어서, 상기 디코딩하는 단계는 상기 식별신호패턴을 디코딩하는 단계를 포함하며, 상기 통신방법은 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어졌는지를 판단하는 단계; 상기 판단하는 단계동안 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어졌다는 것으로 판단된다면, 상기 수신된 신호의 나머지부를 디코딩하고 대응 메세지를 망으로 발송하는 단계, 상기 식별신호패턴이 정확하게 디코딩되어지지 않았다면, 상기 지향성 패턴을 한 방위 위치에서 다른 방위 위치로 이동시키도록 상기 조정하는 단계를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 일이상의 수신 안테나는 공선상 쌍극 안테나의 어레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 통신방법은 마이크로셀룰러 통신망을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 통신방법은 무선 데이타망을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 통신방법은 응답확인 페이징 시스템을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 기지국에 접속되고, 원격통신 교환망에 접속된 망 제어센터를 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 4W 미만의 효과적인 등방성 방사전력을 가진 신호를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 2W 미만의 효과적인 등방성 방사전력을 가진 신호를 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 지향성 패턴은 30°미만의 방위평면에서 및 30°미만의 엘리베이션 평면에서의 반전력 빔폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 지향성 패턴은 6°미만의 방위평면에서 및 8°미만의 엘리베이션 평면에서의 반전력 빔폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 일이상의 수신안테나는 다수의 개별 안테나를 포함하며, 상기 스캐닝하는 단계는 360°의 일부분과 동일한 범위에 결쳐 방위상으로 각각의 상기 개별 안테나의 지향성 빔을 스캐닝하는 단계를 포함하며, 상기 개별 안테나는 상기 개별 안테나에 의해 스캐닝된 전체영역이 360°인 것으로 배열되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
제22항에 있어서, 상기 복수의 기지국을 동작시키는 단계는, 그 일부가 수신기 및 공통 주파수 채널을 공유하는 대응 스캐닝된 기지국 수신안테나를 포함하는 다수의 기지국을 동작시키는 단계; 및 상기 공통 주파수 채널을 공유하는 상기 기지국 수신안테나의 스캐닝을 동기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 각각의 상기 원격국은 상기 기지국으로 신호를 송신하고 그로부터 신호를 수신하기 위해, 송신기 및 수신기에 결합된 전지향성 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 기지국은 전지향성 송신안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제1항에 있어서, 상기 명령수단은 상기 수신된 신호의 신호강도가 상기 소정 임계 값 이상인 것을 검출될때까지 방위상으로 상기 지향성 패턴을 지속적으로 스캐닝하도록 상기 조정 수단에 명령하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 원격국중 선택된 원격국은 식별신호패턴을 포함하는 메세지 구조를 송신하기 위한 수단을 포함하고, 그리고 상기 처리수단은 상기 식별신호패턴을 디코딩하기 위한 수단을 포함하고, 상기 명령수단은 상기 수신된 신호의 신호강도가 상기 소정 임계값 이상인 것으로 검출된 이후일지라도, 상기식별신호패턴이 상기 디코딩 수단에 의해 정확하게 디코딩되어지지 않았다면, 상기 조정 수단에 상기 지향성 패턴의 스캐닝을 제개하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템.
제22항에 있어서, 상기 지시하는 단계는 상기 수신된 신호의 신호강도가 상기 소정 임계값 이상인 것으로 검출될때까지 방위상으로 상기 지향성 패턴을 지속적으로 스캐닝하도록 상기 조정수단에 명령하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제22항에 있어서, 상기 기지국을 동작시키는 단계 이후 식별신호패턴을 포함하는 메세지 구조를 송신하도록 상기 원격국중 선택된 원격국을 동작시키는 단계를 더 포함하고, 상기 처리하는 단계는 상기 식별 신호패턴을 디코딩하는 단계를 포함하고, 상기 명령하는 단계는 상기 수신된 신호의 신호강도가 상기 소정 임계값 이상인 것으로 검출된 이후일지라도, 상기 식별신호패턴 이 정확하게 디코딩되어지지 않았다면, 상기 스캐닝 수단에 상기 지향성 패턴의 스캐닝을 재개하도록 명령하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
무선통신 시스템에 있어서, 각각 수파수 대역에서 식별신호패턴 및 메시지 정보를 전송하는 수단을 포함하는 일이상의 원격국; 상기 원격국으로/으로부터 신호를 송신 및 수신하기 위한 기지국으로서, 상기 기지국은 상기 주파수 대역을 모니터하는 기지국에 연결된 일이상의 수신 안테나를 포함하며, 상기 일이상의 수신 안테나는 수평면에서 지향성 패턴 및 상기 지향성 패턴을 방위상으로스캐닝하는 수단을 포함하는 기지국; 상기 일이상의 수신 안테나에서 수신된 신호를 필터링하는 수단; 상기 필터링 수단에 의한 필터링 후에 상기 수신된 신호를 처리하는 수단으로서, 상기 수신된 신호에 포함된 정보를 디코딩하는 수단을 포함하는 처리수단; 상기 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하는 수단; 및 상기 스캐닝 수단을 제어하는 수단을 포함하며, 상기 디코딩 수단은 상기 식별신호패턴을 디코딩하는 수단을 포함하며, 상기 시스템은, 상기 식별신호패턴이 정확히 디코드되었는지를 결정하는 수단; 및 상기 식별신호패턴이 정확히 디코드된 것으로 상기 결정수단에 의해 결정된다면, 상기 수신된 신호의 나머지 부분도 디코딩하고 대응하는 메세지를 망으로 보내는 수단을 더 포함하며, 상기 스캐닝 수단을 제어하는 상기 수단은, 상기 식별신호패턴이 정확히 디코드되지 않았다면, 상기 스캐닝 수단이 하나의 방위 위치에서 다른 위치로 상기 지향성 패턴을 이동시키도록 명령하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
통신방법에 있어서, 일이상의 원격국으로/으로부터 신호를 송신 및 수신하기 위해 기지국을 동작시키는 단계로서, 상기 방법은 상기 기지국의 수신기에 연결된 일이상의 수신 안테나가 방위상으로 스캐닝하는 단계를 포함하며, 상기 일이상의 수신 안테나는 수평면에서 지향성 패턴을 가지는, 기지국을 동작시키는 단계; 상기 기지국 수신기에 의해 모니터된 주파수 대역내에서, 상기 원격국중의 선택된 하나가 식별신호패턴 및 메시지 정보를 전송하도록 동작시키는 단계; 상기 일이상의 수신 안테나에서 수신된 신호를 필터링하는 단계; 필터링 후에 상기 수신된 신호를 처리하는 단계로서, 상기 수신된 신호에 포함된 정보를 디코딩하는 단계를 포함하는 처리단계; 상기 수신된 신호의 신호강도를 모니터링하는 단계; 및 상기 스캐닝을 제어하는 단계;를 포함하며, 상기 디코딩은 상기 식별신호패턴을 디코딩하는 단계를 포함하며, 상기 방법은, 상기 식별신호패턴이 정확히 디코드되었는지를 결정하는 단계; 상기 결정단계 동안 상기 식별신호패턴이 정확히 디코드된 것으로 결정된다면, 상기 수신된 신호의 나머지 부분도 디코딩하고 대응하는 메시지를 네트워크로 보내는 단계; 및 상기 식별신호패턴이 올바로 디코드되지 않았다면, 하나의 방위 위치에서 다른 위치로 상기 지향성 패턴을 이동시키도록 상기 스캐닝 수단을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.