KR100298277B1 - 셀룰라통신시스템용코드분할다중억세스방법및시스템 - Google Patents

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에를링 블로메, 타게 뢰브그렌
텔레폰아크티에볼라게트 엘엠 에릭슨
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Abstract

한 이동국은 매크로-다이버시티로서 알려진 과정으로 하나 이상의 기지국에 접속될 수 있다. 특정의 셀룰라 호출 접속을 위한 신호들을 동기화 시키기 위해서, 접속된 기지국의 신호와 매크로-다이버시티 후보 기지국의 신호간 시간차는 이동국에 의해서 측정된다. 이 측정은 이어서 통신망으로 전송된다. 측정값들은 프레임 스태거링에 의해서 동기화를 달성하는데 사용될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 억세스 방법 및 시스템
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 셀룰라 무선 전화 통신 시스템에 있어서 코드 분할 다중 억세스(CDMA;Code Division Multiple Access) 통신 기술의 사용에 관한 것으로, 특히 매크로-다이버시티 다운-링크들(macro-diversity down-links)에서 한개 이상의 기지국으로부터 동일 이동국으로의 전송을 일치시키는 다이렉트 시퀀스-코드 분할 다중 억세스(DS-CDMA;Direct Sequence-Cod Division Multiple Access)를 사용하는 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
CDMA 또는 확산 스펙트럼 통신은 제2차 세계 대전 이후부터 지금까지 현존하고 있다. 초창기에는 압도적으로 군사 지향적으로 적용되었다. 그러나, 오늘날에는 상업적 응용에 확산 스펙트럼 시스템을 사용하는 것에 관심이 증가하고 있다. 이에는 예를 들면 디지털 셀룰라 무선, 육상 이동 무선, 실내 및 실외 개인용 통신망이 포함되며, 여기에서는 이들을 통칭하여 셀룰라 시스템으로서 언급한다.
현재 셀룰라 시스템에서의 채널 억세스는 주파수 분할 다중 억세스(FDMA;Frequency Division Multiple Access) 및 시분할 다중 억세스(TDMA;Time Division Multiple Access) 방법을 사용하여 달성되고 있다. FDMA에서, 통신 채널은 신호의 전송 전력이 집중되는 단일의 무선 주파수 대역이다. 인접 채널과의 상호 간섭은 특정 주파수 대역내의 신호 에너지만을 통과시키는 대역 통과 필터를 사용하므로써 억제된다. 따라서, 각 채널에 상이한 주파수가 할당되기 때문에, 시스템 용량은 채널 재사용에 의해 부과된 한정뿐만이 아니라 사용가능한 주파수들로 한정된다.
TDMA에서, 채널은 동일한 주파수 상에서 주기적인 시간 간격 열(train)내의 타임 슬롯으로 구성된다. 타임 슬롯들의 각각의 주기를 프레임이라 한다. 주어진 신호의 에너지는 이들 타임 슬롯들 중 한 타임 슬롯에 집중된다. 인접 채널의 상호 간섭은 적정 시간에 수신한 신호 에너지만을 통과시키는 타임 게이트 또는 그 외 동기화 소자를 사용하므로써 억제된다. 따라서, 상이한 상대적인 신호 강도 레벨들로부터의 상호 간섭 문제는 감소된다. FDMA 또는 TDMA 또는 혼성 FDMA/TDMA 시스템에서의 목적은 잠재적으로 상호 간섭하는 두개의 신호들이 동시에 동일 주파수를 점유하지 않게 하는 것이다.
TDMA 시스템의 용량은 전송 신호를 더 짧은 타임 슬롯으로 압축하므로서 증가된다. 결과적으로, 정보는 대응하여 더 빠른 버스트 속도(burst rate)로 전송되어야 하며, 이러한 빠른 버스트 속도는 스펙트럼 점유 양을 비례적으로 증가시킨다.
GSM(이동 통신용 글로벌 시스템;Global System for Mobile Communication)과 현존하는 시스템들에 있어서, 업-링크(up-link)에서 이동국들의 시간-일치는 할당된 TDMA 타임-슬롯으로 이동국으로부터의 신호를 기지국이 확실하게 수신하도록 하는 데에 사용된다. 예를 들면 상이한 전파 지연들이 원인이 되어 발생되는 이웃하는 타임-슬롯 내에 중첩에 의해서 다른 이동국-기지국간 링크에 상호 간섭을 일으킬 것이다.
FDMA 및 TDMA와는 대조적으로, 코드 분할 다중 억세스(CDMA)는 신호들이 시간 및 주파수 모두에서 중첩될 수 있도록 한다. 최근 시스템에서 CDMA 신호들은 동일 주파수 스펙트럼을 공유한다. 주파수 영역 또는 시간 영역에서, 다중 억세스 신호들은 서로에 더하여 있는 것처럼 보인다.
본시, CDMA 시스템에서 전송될 정보 데이타 스트림은 기호 시퀀스(signature sequence)로서 알려진 훨씬 높은 속도의 데이타 스트림에 실린다. 통상, 기호 시퀀스 데이타는 바이너리이며, 비트 스트림을 제공한다. 이러한 기호 시퀀스를 발생시키는 한가지 방법은 램덤하게 나타나지만 인가된 수신기에 의해서 복제될 수 있는 의사 잡음(PN;pseudo-noise) 프로세스(process)를 사용하는 것이다. 정보 데이타 스트림 및 높은 비트 속도 기호 시퀀스 스트림은, 두개의 비트 스트림의 바이너리 값이 +1 또는 -1로 표현된다고 가정하고, 두개의 비트 스트림을 함께 곱함으로써 결합된다. 높은 비트 속도 신호와 낮은 비트 속도 데이타 스트림과의 이러한 결합을 정보 데이타 스트림 신호 코딩 또는 확산이라고 부른다. 각각의 정보 데이타 스트림 또는 채널은 유일한 확산 코드로 할당된다.
코드화된 다수의 정보 신호들은 예를 들면 직각 위상 시프트 키잉(QPSK;Quadrature Phase Shift Keying)에 의해서 무선 주파수 캐리어로 변조되며, 수신기에서는 복합 신호로서 공동으로 수신된다. 코드화된 신호들 각각은 주파수 및 시간에서의 노이즈 관련 신호뿐만 아니라 다른 모든 코드화된 신호들을 중첩시킨다. 수신기가 인가된 수신기이면, 복합 신호는 단일 코드들 중 한 코드와 상관되어, 대응하는 정보 신호가 분리 및 디코드될 수 있다.
“다이렉트 확산 방식의 일반적인 CDMA”인 한 CDMA 기술에서는 기호 시퀀스를 사용하여 정보의 한 비트를 표현한다. 전송된 시퀀스 또는 이 시퀀스의 상보값(전송된 바이너리 시퀀스 값들)을 수신할 때 정보 비트가 “0”인지 또는 “1”인지를 지칭하는 것이다. 기호 시퀀스는 통상 N 비트를 포함하며, 각각의 비트를 “칩(chip)”이라고 부른다. N-칩 전체 시퀀스, 또는 이의 상보값을 전송된 심볼이라고 언급한다. 수신기는 수신된 신호를 수신기 자신의 기호 시퀀스 발생기의 공지된 기호 시퀀스와 상관시켜 -1 내지 +1이 범위의 정규화된 값을 출력한다. 큰 양(positive)의 상관 결과일 때, “0”이 검출되며, 큰 음(negative)의 상관 결과일 때, “1”이 검출된다.
“다이렉트 확산 방식의 개선된 CDMA”이라 불리우는 또다른 CDMA기술에 의하면 각각의 전송된 시퀀스는 정보의 한 비트 이상을 표현할 수 있다. 한 세트의 코드 워드로서, 통산 오소고날 코드 워드 또는 바이-오소고날 코드 워드들은 한 그룹의 정보 비트를 더 긴 코드 시퀀스 또는 코드 심볼로 코드화하는 데에 사용된다. 기호 시퀀스 또는 스크램블 마스크는 전송전에 바이너리 코드 시퀀스에 가산된 모듈러-2 이다. 이미 알고 있는 스크램블 마스크는 수신기에서 수신된 신호를 디스크램블하는데 사용되며, 이는 이어서 모든 가능한 코드 워드에 상관된다. 가장 큰 상관 값을 갖는 코드 워드는 어느 코드 워드가 보내질 가능성이 가장 큰 것이었나를 가르키며, 어느 정보 비트들이 보내질 가능성이 가장 큰 것이었나를 가르킨다. 공통의 한 오소고날 코드는 월쉬-아다마드(WH;Walsh-Hadamard) 코드이다.
일반적으로 다이렉트 시퀀스-코드 분할 다중 억세스(DS-CDMA)로 언급되는 통상적인 CDMA 및 개선된 CDMA에서, 상기 언급된 “정보 비트들”은 또한 코드화된 비트들일 수 있으며, 여기서 사용된 코드는 블록 코드 또는 콘볼루션 코드이다. 하나 이상의 정보 비트들은 데이타 심볼을 형성할 수 있다. 또한, 기호 시퀀스 또는 스크램블 마스크는 단일 코드 시퀀스보다 더욱 길 수 있으며, 이 경우 기호 시퀀스 또는 스트램블 마스크의 서브-시퀀스는 코드 시퀀스에 가산된다.
AMPS와 같은 종래의 셀룰라 통신 시스템에서, 기지국간 신뢰성 있는 핸드오버(handover)는 캐리어 주파수가 변경되지 않는다면 실행 가능하다. 한 셀에서 다른 셀로의 호출 링크를 다루기 위한 핸드오프(handoff) 과정은 호출을 다루는 셀위치(cell site) 수신기에서 이동국으로부터 수신된 신호 강도가 소정의 임계치 이하로 떨어짐을 검출할 때 개시된다. 신호 강도가 낮다는 것이 나타내는 바는 이동국이 셀 경계에 가까이 있음을 암시하는 것이다. 신호 레벨이 임계치 이하로 떨어질 때, 기지국은 이웃하는 기지국이 현재의 기지국보다 양호한 신호 강도로 이동 전화신호를 수신하는지 여부를 결정하기 위해서 시스템 제어기에 묻는다.
기지국의 질문에 응답하여 시스템 제어기는 핸드오프 요청을 위해서 이웃하는 기지국들에게 메시지를 보낸다. 이웃하는 기지국들은 특정의 채널로 기지국의 신호를 찾는 스캐닝 수신기들을 채용하고 있다. 이웃하는 기지국 중 한 기지국이 시스템 제어기에 적당한 신호 레벨을 통보하면, 이때 핸드오프가 시도된다.
핸드오프는 새로운 기지국에서 사용하고 있지 않은 유휴 채널이 선택될 때 개시된다. 제어 메시지는 현재의 채널을 새로운 채널로 전환할 것을 명령을 내리는 이동국으로 보내진다. 동시에, 시스템 제어기는 제1 기지국으로부터 제2 기지국으로 호출 링크를 전환한다. 미합중국 특허 제5,101,501호에 개시된 바와 같은 어떤 시스템에서는 제2 기지국으로 호출 링크를 개시하여 설정한 후 한 주기동안 제1 기지국으로부터의 호출 링크를 유지한다. 이 프로세스는 매크로-다이버시티를 통한 소프트(soft) 핸드오버로 호칭되며 실제 핸드오버 동안 데이타 손실에 기인하여 핸드오버를 인식하는 것을 줄인다. 매크로-다이버시티를 사용하는 이유는 핸드오버 외에도, 이를테면 잡음 환경에서 양질의 신호를 확보하기 위해서 사용될 수 있다.
CDMA 시스템에서 TDMA 시스템과 같은 타임-슬롯들의 중첩은 이동국이 연속하여 전송하기 때문에 문제가 되지 않으며, 따라서 타 이동국들에 동기를 맞출 필요가 없다. 그러나, 이동국이 매크로-다이버시티로 하나 이상의 기지국에 접속될 때에 다운-링크(또한 포워드 링크로 알려진)에서는 기지국들을 동기화시킬 필요가 있다.
CDMA 시스템에서 매크로-다이버시티는 동기된 기지국들로 달성될 수 있다. 기지국들은 공통 CDMA 시스템-넓은 시간 비율(time scale), 이 시간 비율은 지피에스(GPS;Global Positioning System) 시간 비율을 사용하며, 협정 세계시(UTC;Universal Coordinated Time)에 동기 및 이에 추적할 수 있는 상기 시스템에 기준하고 있는 모든 기지국 디지털 전송들에 동기될 수 있다. 모든 기지국들로부터의 신호들은 동시에 전송된다.
제1도는 CDMA 시스템내의 여러 포인트에서의 시스템 시간 관계를 도시한 것이다. 전송 및 수신 프로세스에서 여러 포인트에서의 시스템 시간은 적당한 대로 한방향이거나 또는 양방향 지연만큼 오프셋된 기지국 안테나에서 기준으로 된 절대 시간이다. 시간 측정값들은 기지국의 전송 및 수신 안테나와 이동국의 무선 주파수 접속기에 기준이 된다.
매크로-다이버시티를 인에이블시키기 위해서, 기지국들은 공통의 시간 기준;GPS를 통해서 상기 기술한 바와 같이 동기될 수 있다. 그러므로, 기지국들로부터 전송된 신호들은 정확히 동기된다. 그러나, 링크들에서 상이한 전파 지연들에 기인하여, 신호들은 서로 상이한 시간 순간 순간에 이동국에 도달한다. 통상 CDMA 시스템에서 레이크(rake) 수신기는 시간 분산을 다루는데 사용되며 매크로-다이버시티는 수신기들의 관점에서는 시간 분산으로 보여질 수 있다. 레이크 수신기의 원리는 상이한 경로들로부터 에너지들을 수집하여, 비트-결정이 이루어지기 전에 이들을 결합하는 것이다.
규정없는 환경(조작자들간의 스펙트럼 사용이 규정되지 않은 환경)하에서 서로 다른 조작자들 사이에서 기지국들이 동기되게 하기는 어렵다. 또한, 적절히 동작하기 위해서 공통의 시간-기준에 의존하는 시스템은 시간 기준 시스템의 고장에 민감하게 될 것이다.
큰 반경 범위의 셀들에 있어서, 기지국들간의 전파 지연차들은 크게 될 것이다. 이것은 가장 짧은 지연을 갖는 기지국으로부터의 첫번째 경로의 도착과 가장 긴 지연을 갖는 기지국으로부터 마지막 경로의 도착간의 최소한의 시간차를 버퍼하는데 필요로 하는 수신 신호에 기인하여, 이동국에서 수신기의 복잡성을 상승시키게 된다. 신호들이 도착할 수 있고 적절하게 수신될 수 있는 범위를 레이크 윈도우라 한다. 신호들이 레이크 윈도우에 들어 맞지 않으면, 이들 신호는 단지 부가적인 상호 간섭을 일으킬 것이다. GSM에서 TDMA 버스트들을 동기시키기 위한 시간 일치 명령들의 사용에 대해서는 GSM 05.10에서 기술되어 있다.
[발명의 요약]
본 발명에서는 상기 언급된 문제를 극복하며, 한 이동국이 한 기지국 이상의 기지국에 링크될 때, 호출 원리에 의한 호출시 다운-링크에서 기지국들의 동기화를 달성한다. 기지국들은 동기될 수도 있고 안될 수도 있지만, 본 발명에서 동기화는 통신 경로의 전파 지연을 고려하므로, 본 발명은 단지 동기화될 특정의 접속 또는 통신 다운-링크에 대해서만 요구하고 있다.
특정의 접속을 위한 신호들을 동기시키기 위해서, 접속된 기지국의 신호와 매크로-다이버시티 후보가 되는 기지국의 신호간 시간차를 이동국에서 측정한다. 이어서 이러한 측정값은 통신망으로 전송된다. 측정값들을 사용하여 프레임 스태거링(frame staggering)으로 동기화를 달성할 수 있다.
특히, 본 발명은 다음과 같은 방법으로 상이한 기지국들에서 한 이동국으로 전송된 트래픽 채널들간의 동기화를 달성한다. 이동국은 기준 채널, 즉 주변의 기지국들로부터 공통인 제어 채널(프레임 스태거링이 없는)의 수신과 기준 기지국의 수신간의 시간 지연차를 측정한다. 상이한 기지국들로부터의 채널들은 동일한 주파수 또는 상이한 주파수들을 사용할 수 있다. 이들 값들은 측정 통보로 통신망에 보내진다. 매크로-다이버시티가 이용된다면, 새로운 기지국은 새롭게 설정된 호출(또는 트래픽 채널) 접속용으로 사용되어야 하는 시간 오프셋에 대해서 통보받을 것이다. 트래픽 채널은 개개의 기지국의 제어 채널 및 그외 트래픽 채널들에 관계하여 임의로 오프셋 될 수 있다. 데이타가 기지국에 도달할 때, 이것은 제어 채널 프레임들에 관계된 명기된 시간 오프셋에 따라 전송된다. 새로운 신호 경로는 레이크 윈도우 내에 이동국에 의해서 수신될 것이며, 그렇게 함으로써 불필요한 상호 간섭의 유입을 피할 수 있다. 이동국이 호출 링크를 갖고 있었던 원래의 기지국으로부터 멀어져 새로운 기지국을 향하여 이동할 때, 트래픽 채널의 오프셋이 주기적으로 갱신된다.
본 발명의 잇점 중에서, 어떠한 기지국 동기화도 매크로-다이버시티를 달성하는데에 필요하지 않기 때문에(호출 링크 동기화에 반대되는) 기지국은 비동기될 수 있다. 시간 일치 명령으로서, 큰 셀에 대해서도 이동국에서의 동기된 수신이 달성될 수 있으며, 이것은 기지국 동기화에 대한 경우는 아니다. 또한, 매크로-다이버시티 결합하기 전에 신호를 버퍼하는 필요는 크게 감소되며, 따라서 이동국들내의 수신기의 복잡성을 감소시킨다.
[도면의 간단한 설명]
첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
제1도는 CDMA 시스템내의 여러 포인트에서의 시스템 시간 관계를 도시한 도면.
제2도는 셀룰라 시스템에서의 통신 경로 일례를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명에 따른 셀룰라 시스템에서의 여러 시간 지연 및 오프셋들을 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 따른 흐름도.
제5도는 이동국(MS)의 동기화를 유지하기 위한 논리 링크들의 일례를 도시한 도면.
제6도는 본 발명에 따른 이동국의 관련 부분에 대한 블록도.
제7도는 본 발명에 따른 기지국의 관련 부분에 대한 블록도.
제8도는 본 발명에 따른 무선 망 제어기의 관련 부분에 대한 블록도.
제9도는 레이크 수신기 및 상관기를 포함하는 제어 채널 수신기의 일부를 도시한 블록도.
제10(a)도 및 제10(b)도는 DS-CDMA의 노말 전송 모드 및 압축 전송모드의 일례를 도시한 도면.
[바람직한 실시예의 상세한 설명]
본 발명에 대해서 가능한 일실시예를 참조하여 설명한다. 본 설명은 제한하려는 의도로 취해진 것이 아니라, 단지 예를 들기 위한 것이다. 다운-링크에 대해서 다음과 같이 정의하여 여기서 사용한다. “작동 세트(active set)”라는 것은 한 이동국으로 전송하는 기지국들 세트이며, “작동 세트의 갱신(ASU;Active Set Update)”이라는 것은 상기 세트가 수정될 때이다. 제1 기지국(BS1)으로부터 제2 기지국(BS2)으로의 핸드오버라는 것은 노말 상태에서 핸드오버 전에는 작동 세트가 단지 제1 기지국(BS1)을 포함하며 핸드오버 후에는 단지 제2 기지국(BS2)을 포함함을 의미한다. 매크로-다이버시티라는 것은 한개의 기지국이 작동 세트내에 있을 때이다. 매크로-다이버시티는 상이한 주파수들 또는 동일 주파수로 전송하는 기지국들을 포함할 수 있다. 두개의 기지국간의 소프트 핸드오버라는 것은 사용된 결합 방법에 상관없이 두개의 기지국간 매크로-다이버시티를 핸드오버중에 사용함을 의미한다. 두개의 기지국간의 하드(hard) 핸드오버라는 것은 핸드오버 도중에는 두개의 기지국간 매크로-다이버시티를 사용하지 않음을 의미한다. 심리스(seamless) 핸드오버는 사용자에 의해서 핸드오버가 감지되지 않음을 의미하며, 이는 하드 핸드오버이거나 또는 소프트 핸드오버일 수 있다.
셀룰라 시스템내의 신호 경로들에 대한 개괄이 제2도에 도시되었으며, 여기서 τ1은 제1 기지국(BS1)으로부터 이동국(MS)까지의 전파 지연이며, τ2은 제2 기지국(BS2)으로부터 이동국(MS)까지의 전파 지연이다. λ1은 제1 기지국(BS1)의 제어 채널에 관계된 트래픽 채널 오프셋이며, λ2은 제2 기지국(BS2)의 제어 채널에 관계된 트래픽 채널 오프셋이다. 기지국들(BS1, BS2, BS3)은 현존하는 통상의 시스템들내의 육상 라인들에 의해서 무선 통신망 제어기(RNC;Radio Network Controller)에 접속된다. 실제의 시스템에서는 많은 기지국들 및 다수의 이동국들이 있을 것이다. 더욱이, 통신망은 육상 라인들에 의해서 다른 통신망들에 접속될 수 있을 것이다. 제2도는 본 발명을 강조하기 위해서 간단하게 도시한 것이다.
셀룰라 시스템에서 제1 기지국(BS1)은 이동국(MS)과의 통신 링크를 설정할 수 있다. 작동 세트내의 제1 기지국(BS1)은 다수의 통신 채널로 여러개의 이동국들로부터 통신을 송수신할 수 있다. 이들 채널들은 CDMA 방법에 의해서 정해진다. 통신 채널들 중에는 제어 채널이 있는데 이 채널은 방송 오버헤드 메시지(broadcast overhead message) 등을 송신하는 모든 이동국들이 수신할 수 있는 채널이다. 셀룰라 시스템은 아날로그 정보, 즉 디지탈 형태로 된 말, 및 순수한 디지탈 정보를 전송하도록 설계된다. 이러한 적용의 목적으로, 용어 통신 링크는 동일 시스템 또는 다른 시스템에서 이동국과 기지국간의 임의의 형태의 통신 채널에 대해서 사용된다.
이동국(MS)이 호출을 개시하면, 이동국(MS)은 이웃하는 기지국들로부터 방송 오버헤드 메시지를 수신하여, 어느 기지국이 가장 강한 신호를 갖고 있는지를 결정하고, 각각의 방송 오버헤드 메시지에서 가장 강한 신호를 갖고 있는 한 기지국으로부터 어떤 채널들이 이용 가능한지를 결정한다. 어떤 통신 채널이 사용 가능하다면, 이동국(MS)은 제1 기지국(BS1)과 통신 링크를 개시한다. 또는, 기지국은 이동국(MS) 이동 식별 번호(MIN)를 방송하므로서 이동국(MS)과 링크를 개시할 수 있다. 일단 통신 링크가 설정되면, 이동국(MS)이 매크로-다이버시티에서의 한개 이상의 기지국들에 링크되는 것이 바람직하게 될 수도 있다. 제1 기지국(BS1)은 실제적으로 제2 기지국(BS2)이 행하는 바와 동일한 정보를 이동국(MS)과 송수신한다. 이들 송신된 신호들은 상호 간섭 및 기타 요소에 기인하여 필연적으로 동일한 것이 아니라, 실제적으로 동일하다.
매크로-다이버시티는 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동국(MS)의 핸드오프 동안에 사용될 수 있다. 이것은 제1 기지국(BS1) 및 이동국(MS)간 통신 링크가 끊어지기 쉬운 셀 경계에 이동국이 접근하게 될 때 일어난다. 그러므로 바람직하게는 다알린의 미합중국 특허 제5,042,082호에 개시된 바와 같은 이동 보조 핸드오프(MAHO;Mobile Assisted Handoff)를 통해 제2 기지국(BS2)과의 통신을 개시하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 시스템과는 달리, 본 발명은 한 기지국 이상, 예를 들면 제1 및 제2 기지국(BS1 및 BS2)과의 통신을 설정함으로써 이동국(MS)과의 통신 링크에 대한 심리스, 소프트 핸드오버를 제공한다.
일단 이동국이 제2 기지국(BS2)국과 통신을 설정하게 되면, 제1 기지국(BS2)과의 초기 통신 링크는 드롭될 수 있다. 매크로-다이버시티는 핸드오버 이외의 다른 이유, 즉 잡음 환경과 같은 것 때문에 사용될 수 있다.
기지국들로부터 수신한 전파들(rays)의 시간차는 기지국들이 서로 동기된다 하더라도 상당히 클 수 있다. 이것은 레이크 검출시 시간 분산을 다루는 것 뿐만이 아니라 예를 들면 수백 마이크로 초로, 보다 클 수 있는 상이한 기지국들로부터의 신호들의 지연을 다루기 위해서 최대 시간 범위는 증가되어야 함을 의미할 것이다. 이동국(MS)에서 매크로-다이버시티가 이용될 수 없을 때 이를 사용하지 않기 위해서, 본 발명은 매크로-다이버시티 후보 기지국(BS2)의 신호와 접속된 기지국(BS1)의 신호의 시간차를 측정한다. 이 측정값은 프레임 스태거링 수단으로 동기화를 달성하는데 사용될 수 있다.
단지 한개의 신호만이 이동국(MS)로부터 나오고, 두개의 신호가 기지국으로부터 나오기 때문에(그 중 하나는 제1 기지국(BS1)에서 나온 것이며 다른 하나는 제2 기지국(BS2)로부터 나온 것), 동기화는 단지 다운-링크에서만 존재한다. 업-링크에서의 매크로-다이버시티는 바람직한 실시예에서 레이크 수신기에서는 행하여지지 않는데, 그 이유는 상이한 기지국들로부터의 신호들이 무선 통신망 제어기(RNC)에서 결합하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 이동국이 매크로-다이버시티에 있을 때, 호출마다 기준으로 해서 다운-링크에서 기지국들을 동기화하는 것을 수반한다. 기지국들은 동기화될 수도 있고 안될 수도 있으나, 본 발명에서는 전파 지연을 수용하면서도 기지국 동기화의 필요성을 제거한다.
특정 접속의 신호들을 동기화시키기 위해서, 접속된 기지국(BS1)의 신호와 매크로-다이버시티 후보 기지국(BS2)간의 시간차는 이동국(MS)에 의해서 측정된다. 이 측정값은 이어서 통신망으로 다시 전송된다. 전파 지연 측정값들은 데이타의 프렘임들을 스태거하는데 사용될 수 있고 그렇게 함으로써 매크로-다이버시티 통신 링크 내에 포함된 두개의 기지국들을 동기화할 수 있다.
기본 과정은 다음과 같다:
1. MS 이동국은 주변의 기지국들과 하나의 기준 기지국으로부터 제어 채널(CCH)의 수신간 시간차(CDMA 프레임 오프셋)를 측정한다. CCH는 기지국에 의해서 항상 방송하는 공통의 제어 채널이다.
2. 이들 값들은 보통의 측정 통보로 무선 통신망 제어기(RNC)로 보내진다.
3. 매크로-다이버시티를 이용해야 함을 통신망(RNC)이 결정하면, 새로운 기지국(BS2)은 트래픽 채널 접속용으로 사용되어야 하는 시간 오프셋에 대해서 통보받을 것이다. 트래픽 채널은 새로운 기지국(BS2)의 CCH 및 다른 트래픽 채널들에 관계하여 임의로 오프셋될 수 있다.
4. 통신망(RNC)으로부터 데이타가 도착할 때, 기지국(BS)은 이를 다음의 트래픽 채널 프레임 상에 전송할 것이다. 따라서, 데이타가 버퍼되며, 결과적으로 버퍼링 지연의 결과를 낳는다.
5. 새로운 신호 경로가 이전의 신호와 거의 동시에 이동국(MS)에서 수신될 것이다.
6. 이동국(MS)이 제1 기지국(BS1)으로부터 새로운 기지국(BS2)을 향하여 이동할 때, 트래픽 채널들의 오프셋이 갱신된다.
상기 과정은 제4도의 흐름도에서 도시되었다. 스텝 S1에서, 호출 링크가 제1 기지국(BS1)과 이동국(MS)간에 설정된다. 작동 모드에 있을 때, 이동국(MS)은 스텝 S2에 도시한 바와 같이, 이웃하는 기지국들(BS2, BS3, 등등)의 신호 강도를 연속적으로 측정한다. 또는, 이웃하는 기지국들(BS2, BS3, 등등)이 이동국(MS)의 신호강도를 측정할 수 있으나, 통상 이동 보조 핸드오프(MAHO)가 바람직하다. 스텝 S3에서, 상기 측정한 것들은 이어서 작동 세트내의 기지국들, 여기에서는 제1 기지국(BS1)을 통해 무선 통신망 제어기로 전송된다.
그후에, 스텝 S4에 도시한 바와 같이, 최소한 하나의 이웃하는 기지국(BS2), 바람직하기로는 가장 강한 신호 강도 및 사용 가능한 채널을 갖고 있는 기지국과 호출 링크가 개시된다. 예를 들면 제1 기지국(BS1)과의 호출 링크와 동일한 채널로 방송함으로써 이동국(MS)과 통신 링크를 형성하는 제2 기지국(BS2)에 호출 링크가 개시될 수 있다. 제1 및 제2 기지국(BS1 및 BS2)은 동일 주파수 또는 상이한 주파수들로 전송할 수 있으며, 그 어느것이나 잇점이 있다. 스텝 S5에 도시한 바와 같이, 이동국(MS)은 주변의 기지국들로부터 프레임 스태거링이 없는(즉, 공통 제어 채널) 채널 수신 및 기준 기지국의 수신간의 시간 지연차를 측정한다. 이들 값들은 측정 통보로 통신망에 보내진다. 만약 매크로-다이버시티가 이용되어져야 한다면, 새로운 기지국(B2)은 새롭게 설정된 트래픽 채널 접속용으로 사용되어야 하는 타임 오프셋을 갖는 트래픽 채널로 데이타를 전송할 것이다. 통신망(RNC)으로부터 제2 기지국(BS2)에 데이타가 도착할 때, 데이타는 제어 채널 프레임들에 관계된 명기된 시간 오프셋에 따라서 전송된다. 새로운 신호 경로는 레이크 수신기의 레이크 윈도우내의 이동국(MS)에 의해서 수신될 것이며, 상기 레이크 윈도에 대해서는 예를 들면 1992년 3월 25일 출원되어 1993년 3월 8일 특허 허여된 미합중국 특허 출원 일련 번호 07/857,433에 개시되어 있다. 이것은 불필요한 상호 간섭의 유입을 방지한다.
이동국(MS)이 지금까지도 호출 링크를 갖고 있었던 원래의 기지국(BS1)으로부터 멀어져 새로운 기지국(BS2)를 향하여 이동할 때, 트래픽 채널의 오프셋은 주기적인 베이시스로 갱신된다. 스텝 S6에서, 호출 링크들 중 한 호출 링크(제1 기지국(BS1)으로부터 이거나 또는 제2 기지국(BS2)으로부터 어느 하나)는 비접속될 수 있으며, 이는 통산 호출 핸드오프에서 행해진다.
매크로-다이버시티 동기화의 셋-업 과정을 상세히 설명하기 위해서, 제2도 및 제3도를 참조하여 다음의 표기들을 사용한다.
Tf= 한 프레임의 기간으로서 예를 들면 10 ms,
T1= 무선 통신망 제어기로부터 제1 기지국(BS1)까지의 전송 지연,
T2= 무선 통신망 제어기로부터 제2 기지국(BS2)까지의 전송 지연,
γ = 두개의 기지국에 대한 최대 무선 통신망 제어기-기지국 지연 차,
τ1= 제1 기지국(BS1)으로부터 이동국(MS)까지의 전파 지연,
τ2= 제2 기지국(BS2)으로부터 이동국(MS)까지의 전파 지연,
τ = 두개의 기지국에 대한 최대 기지국-이동국 지연차,
λ1= 제1 기지국(BS1) 상의 제어 채널(CCH)에 관계된 트래픽 채널 오프셋,
λ2= 제2 기지국(BS2) 상의 제어 채널(CCH)에 관계된 트래픽 채널 오프셋,
Tb1= 제1 기지국(BS1)에서의 버퍼링 지연,
Tb2= 제2 기지국(BS2)에서의 버퍼링 지연,
Tm= 제1 기지국(BS1)으로부터 제어 채널(CCH)에 관계하여 제2 기지국(BS1)으로부터 제어 채널(CCH)의 이동국(MS)에서 측정된 오프셋.
무선 통신망 제어기(RNC)는 매크로-다이버시티가 채용될 때 동시에 두 기지국(BS1, BS2)으로 데이타 프레임을 보내는 것으로 가정된다. 무선 통신망 제어기-기지국 지연(T1및 T2)은 프레임마다 다를 수 있다. 또한, 지연들의 차는 T보다 작은 것으로 가정한다(즉, 2 ms). 즉,
|T1- T2|< T
또한 전파 지연 차는 다음과 같은 경계를 갖는 것으로 가정한다.
|τ1- τ2|< τ
또한 이동국(MS)은 제1 트래픽 채널(TCH1)로 제1 기지국(BS1)에 따른다라고 가정한다. 제1 트래픽 채널 프레임들은 제1 기지국(BS1)에서의 제1 제어 채널(CCH1) 후에 λ1부터 시작한다. λ1은 무선 통신망 제어기에 의해서 설정된다. 전송전에 제1 기지국(BS1)내의 프레임들을 버퍼하기 위한 결과적인 시간은 이때 Tb1이며, T1이 변하면, 버퍼링 시간(Tb1) 역시 변할 것이다.
제2 기지국(BS2)이 매크로-다이버시티에 충분할 만큼 강할 때, MS는 제1 기지국(BS1)이 제1 제어 채널(CCH1)에 관계된 제2 기지국(BS2)으로부터의 제1 제어 채널(CCH1)의 시간 지연(Tm)을 측정한다. Tm은 무선 통신망 제어기(RNC)에 통보된다.
무선 제어기는 제1 기지국(BS1)에서 λ1을 알고 있다. 제2 기지국(BS2)에서의 제2 제어 채널(CCH2)에 관계된 제2 트래픽 채널(TCH2)에 대한 오프셋으로서 사용될 λ2는 무선 통신망 제어기에 의해서 결정되어야 한다.
제2 기지국(BS2)이 λ2값을 사용할 때, 무선 통신망 제어기로부터 프레임들을 버퍼하는데 결과적으로 걸리는 시간은 Tb2이다.
무선 통신망 제어기는 다음과 같이 어떤 λ2를 사용할 것인지를 결정한다. 무선 통신망 제어기를 출발하는 한 프레임으로부터 이동국(MS)에서 수신되기 시작할 때까지 시간은 두개의 경로에 대해서 동일하여야 한다.
T1+ Tb1+ τ1= T2+ Tb2+ τ2(1)
제어 채널 CCH1과 CCH2간의 통보된 시간 지연은 다음과 같다.
Tm= T2+ Tb2- λ2+ τ2- ( T1+ Tb1- λ1+ τ1) (2)
상기 두개의 식은 다음의 식을 만든다.
λ2= λ1- Tm′(3)
상기 식은 제2 기지국(BS2)에서의 제2 제어 채널(CCH2) 프레임들에 관계된 제2 트래픽 채널(TCH2)의 오프셋을 결정한다.
상기 및 식(1)로부터의 제2 트래픽 채널 오프셋(λ2)을 가지고, 제2 기지국(BS2)에서 결과로 나타난 버퍼링 시간은 다음과 같다.
Tb2= Tb1- ( T2+ T1) - ( τ2- τ1) (4)
제2 기지국(BS2)은 무선 통신망 제어기로부터 프레임을 수신하기 전에는 전송할 수 없기 때문에 Tb2는 양이어야 한다. 그러므로, 다음의 조건이 필요하게 된다.
Tb1> T + τ (5)
더욱이, Tb2는 Tf보다 작아야 하는데, 왜냐하면 그렇지 않다면 제2 기지국(BS2)은 최소한 한 프레임 데이타를 너무 일찍 전송하게 될 것이기 때문이다. 그러므로, 다음의 조건이 필요하게 된다.
Tb1< Tf- ( T + τ ) (6)
이들 조건(5 및 6)은 다음과 같다면 만족될 수 있다.
T + τ < Tf/ 2 (7)
따라서, 제1 기지국(BS1)은 무선 통신망 제어기(RNC)에 제1 기지국 버퍼링 지연(Tb1)을 통보할 필요가 있으며, 그렇게 하여 무선 통신망 제어기(RNC)는 Tb1이 너무 작다면 λ1을 증가시키고, Tb1이 너무 크다면 λ1을 감소시킬 수 있게 된다. 더욱이, 두개의 기지국간 무선 통신망 제어기-기지국 인터페이스 상에서 최대 지연차(T)는 상기 식(7)을 만족하여야 한다.
T1및 T2가 추정될 수 있다면, 타이밍 어드반스(timing advance)는 무선 통신망 제어기(RNC)로부터 기지국들까지 사용될 수 있으며, 따라서 결과적인 T를 최소화 할 수 있다.
이동국(MS)이 이동하고 있을 때, τ1및 τ2는 서서히 변할 것이다. Tm에 대한 이동국(MS) 통보에 기초하여, 무선 통신망 제어기는 연속적으로 λ1및 λ2를 갱신할 수 있어 이동국(MS)에서 신호들의 동기화를 유지할 수 있다. 검출기 시간범위 및 채널의 지연 확산은 트랙픽 채널 오프셋 값들을 얼마나 자주 갱신할 필요가 있는지를 결정할 것이다.
새로운(제3) 기지국(BS3)이 이동국(MS)에 전송을 시작한다면, 제1 및 제2 기지국(BS1 및 BS2) 중 최소한 한 기지국에 대해서(Tb1을 Tb2로 바꿈) 상기 식(5 및 6)이 만족될 필요가 있다. 따라서, Tb1또는 Tb2이 모니터되어야 한다. 필요하다면, λ1및 λ2은 같은 양만큼 증가/감소되어야 한다. 제1 기지국(BS1)이 전송을 중지할 때, 그리고 단지 제2 기지국(BS2)이 남아 있을 때에는 두개의 선택 사항이 있다. 둘 중 어느 것이든 T는 이동국(MS)이 이동하는 지역내의 모든 기지국들간의 최대 지연차를 표시한다. 이때, 제2 기지국(BS2)에서는 식(5 및 6)이 Tb2에 대해서 만족될 필요는 없다. 일단, 한개의 기지국에 대한 것만으로 충분하며, 이것은 모든 다른 기지국들에 대해서 0 < Tb< Tf임을 보증할 것이다. 한편, 매크로-다이버시티에 함께 있을 수 있는 기지국들에만 T가 적용된다면, 이때 λ2는 제1 기지국(BS1)이 비접속될 때 제2 기지국(BS2)(Tb2)에 대해서 식(5 및 6)이 만족되도록 조정되어야 한다.
트래픽 채널 오프셋(λ)이 증가될 때, 기지국은 두개의 전송된 심볼들간 다수의 더미 칩들을 포함하여야 한다. 만약 λ가 감소된다면, 다수의 칩들은 전송전에 한 심볼로부터 제거되어야 한다. 따라서, 전송기에는 칩 버퍼가 필요하다. 이동국의 상관기는 대치된 상관 피크를 발견할 것이나, 대치된 심볼의 심볼 에러 발생 가능성은 증가된다. λ의 변경은 이동국 상관기에서 탐색 윈도우 크기를 초과하지 말아야 한다.
제5도는 이동국(MS)에서 신호들의 동기화를 유지하기 위해서 어떤 측정값들 및 파라미터들이 시스템 내에서 통신되는지를 요약한 것이다.
이동국(MS)에 전송하는 기지국들 중에서, 한 기지국(BS1, BS2 또는 BS3)은 이동국(MS)에서 Tm을 측정하기 위해서 기준 기지국으로서 정해진다. 전송하는 이웃한 기지국들의 파일럿 강도 측정값과 함께, 기준 기지국의 제어 채널(CCH)에 관계된 제어 채널 오프셋(Tm)이 통보될 것이다. 이것은 파일럿 코드워드와 상관하기에는 충분하지 않음을 의미한다.
위에서, 무선 통신망 제어기-기지국 지연차(T1- T2)는 T로 경계될 수 있다고 가정되었다.
무선 통신망 제어기-기지국 지연차가 경계될 수 없다면(이것은 패킷 교환 무선 통신망 제어기-기지국 인터페이스인 경우일 수 있다), 이동국(MS)에 도착하여야 하는 두개의 프레임은 실제로 한 프레임의 오프셋과 함께 도착하는 경우가 있다.
지연이 가장 지연된 프레임의 지연까지 지연될 수 있다면, 두가지 가능한 해결책이 예견된다.
(1) 제어 채널(CCH)에 관한 프레임들에 번호를 할당하고 지연 측정값을 번호와 함께 동반한다(상대 오프셋으로 충분할 수 있다); 그리고
(2) 무선 통신망 제어기로부터 동기를 맞추어 시작 프레임을 보냄으로써 초기 동기화를 수행하며, 그리고 기지국들이 수신할 때 제어 채널들(CCH)은 그 후 직접 시작한다.
후자의 경우에는 기지국, 즉 새로운 기지국, 수리된 기지국 등등이 동작될 때마다, 기지국은 재동기화 되어야 할 필요가 있다.
이동국(MS)에서 제어된 지연과 함께 도착하도록 상이한 기지국들로부터 신호들을 제어하는 것이 바람직할 수 있다(이것은 동일 코드워드들이 양쪽 기지국에서 사용되는 경우에 해당될 것이다. 각 기지국을 식별할 수 있도록 지연은 지연 확산보다 커야한다.) 상기 기술된 바와 같이 동일한 기술이 사용될 수 있다.
레이크 검출기가 큰 시간 범위를 가질 수 있다면, 밀리단위의 초 크기로, MS에서의 신호들의 동기화는 중요한 문제가 아니라고 할 수 있다. 그러나, 식(5 및 6)은 MS에 도달할 때의 신호들의 시간차를 표현하는 추가 항으로서 조건이 충족될 필요가 있는 것처럼 보인다. 따라서, 식(7)은 여전히 조건이 만족될 필요가 있다.
본 발명은 어떤 상황이더라도 단일 무선 주파수로 소프트 핸드오버를 위해서 이동국 마다 동기화를 가능하게 한다. 무선 통신망 제어기-기지국 지연차는 CDMA 프레임 동안의 반(2ms)보다 작게 경계되어야 한다. 각각의 이동국에 대해서 기준 기지국이 식별된다. 이동국(MS)은 기준 기지국에 관계된 모든 측정된 기지국들의 제어 채널 오프셋을 측정할 필요가 있다. 기지국들은 기지국들 내에서 전송전에 무선 통신망 제어기(RNC)에 버퍼링 시간을 통보할 필요가 있다. 이어서, 타이밍 어드반스(트래픽 채널 오프셋) 방법의 사용으로, 레이크 검출기 시간 범위는 전파 지연에 대한 크기일 필요는 없다. 레이크 검출기 시간 범위를 쉽게 크게 할수 있더라도, 무선 통신망 제어기-기지국 인터페이스에 대한 지연차의 제약을 여전히 고려해야 한다.
제6도는 이동국(MS)의 관련 부분의 일례를 블록도로 도시한 것이다. 이동국(MS)은 각각 제1 채널(CCH1) 및 제2 채널(CCH2)로 수신된 신호를 복조하기 위한 한쌍의 복조기(61A 및 61B)에 접속된 수신기(60)를 포함한다. 이어서 복조된 신호는 각각 제1 채널 및 제2 채널 복조된 신호를 수신하기 위한 한쌍의 수신기(62A 및 62B)에 공급된다. 한쌍의 수신기(62A 및 62B) 다음에는 신호들이 지연 측정 장치(63)로 공급된다. 지연 측정 장치는 상기 식들에 따라서 지연을 측정하여 제어 채널 오프셋(Tm)을 출력한다. 이어서 제어 채널 오프셋은 제어 채널로 전송하기 위한 신호를 발생하는 제어 채널 발생기(64)에 공급된다. 이 신호는 이어서 DS-CDMA 기술에 따라 신호를 확산하는 확산기(65)에 공급된다. 확산된 신호는 이어서 전송기(67)로 전송하기 위해 펄스 정형 회로(66)로 공급된다.
제7도는 기지국의 관련 부분을 도시한 것이다. 회로는 이동국(MS)으로부터 예를 들면 제어 채널 신호들을 수신하는 복조기(71)에 접속된 수신기(70)를 포함한다. 복조된 신호는 이어서 채널 수신기(72)로 공급되며, 채널 수신기의 출력은 이동국(MS)으로부터의 제어 채널 오프셋(Tm)이다.
기지국(BS)의 전송측 상에서 트래픽 채널 발생기(73)는 정보를 수신하여 신호를 확산기(74)로 출력한다. 확산기(74)는 DS-CDMA 기술에 따라서 트래픽 채널(73)로부터 정보 신호 상에 고속의 코드를 겹쳐 놓는다. 그러나, 코드화된 신호는 상기 식들에 따라 확산기(74)에서 트래픽 채널 오프셋(λ1)만큼 지연된다. 지연된 신호는 이어서 펄스 정형기(75)로 보내지며 통상의 방법으로 전송기(76)에 의해서 전송된다.
제8도는 무선 통신망 제어기(RNC)의 관련 부분을 도시한 것이다. 무선 통신망 제어는 제1 기지국(BS1)으로부터의 제1 제어 채널(CCH1)에 관계된 제2 기지국(BS2)으로부터의 제2 제어 채널(CCH2)의 이동국(MS)으로부터 측정된 오프셋(Tm)을 수신한다. 이 측정된 오프셋은 트래픽 채널 오프셋(λ1및 λ2)을 발생하는 프레임 오프셋 제어기(81)에 입력되며, 여기서 상기 트래픽 채널 오프셋은 제1 기지국(BS1) 및 제2 기지국(BS2)으로 각각 전달되었다.
제9도는 레이크 버퍼(91)를 포함하는 레이크 수신기를 포함하는 제어 채널 수신기의 일부를 도시한 것이다. 레이크 버퍼(91)의 출력들은 입력 신호에 관계된 대응하는, 상이한 시간 시프트들로 주어진다. 출력들은 3개의 상관기(92a, 92b, 92c)에 접속된다. 상관기(92a, 92b, 92c)의 출력들은 출력을 결합하기 위한 결합 장치(93)에 접속되며, 상관된 신호는 더 처리되도록 출력된다.
선택적인 특징으로서, 기지국으로부터의 통신 링크는 한 프레임의 데이타가 정보 부분과 유휴 부분을 포함하는 압축 모드로 전송될 수 있다. 이것에 의해서 이동국들은 압축 모드에서 이웃하는 최소한 하나의 기지국을 유휴 시간 슬롯 동안에 측정할 수 있다.
통상 CDMA 시스템에서 정보는 예를 들면 5-20ms로 고정된 길이로 된 프레임 구조로 전송된다. 한 프레임 내에 전송될 정보는 코드화되며 함께 확산된다. 최대 허용 가능한 확산비는 예를 들면 제10(a)도에 도시한 바와 같이, 전체 프레임 동안 연속한 전송의 결과가 되도록 통상적으로 사용된다. 완전한 프레임 전송은 여기서 노말 모드 전송으로 표현된다.
신뢰성 있는 핸드오버 설정 및 실행을 위해서 불연속 전송이 CDMA 방법에서 사용된다. 이것은 낮은 확산 비를 사용하므로써 달성되어, 확산 정보가 제10(b)도에 도시한 바와 같이, 단지 압축 모드에서 한 프레임의 정보 부분만을 채우고 있고, 나머지 유휴 부분을 유휴 상태로 남겨두고 있어 이에는 어떤 전력도 전송되지 않는다.
방법에 있어서, 슬롯된 코드 분할 다중 억세스 통신 기술은 전송될 정보 데이타 스트림을 고속의 데이타 스트림에 실어 기호 시퀀스를 출력하도록 한다. 기호 시퀀스는 특정의 시간 구간을 갖는 각각의 프레임들을 포함하는 프레임 구조에 따라 한 채널로 전송된다. 이전의 기술들과는 대조적으로, 기호 시퀀스는 압축 모드에서 간헐적으로 전송되며, 여기서 프레임은 기호 시퀀스를 포함하는 정보 부분 및 유휴 부분을 포함하며 유휴 부분에서 기호 시퀀스는 전송되지 않는다.
프레임의 정보 부분과 프레임 구간간의 듀티 싸이클은 프레임별로 제어된다. 따라서, 압축된 모드는 하나 이상의 압축된 모드 프레임 구조를 포함하며, 상이한 각각의 압축 모드 구조는 상이한 듀티 싸이클을 갖는다.
전송의 질을 제어하기 위해서, 프레임의 정보 부분에 대해서 사용된 전력은 본 발명의 바람직한 실시예에서 듀티 싸이클의 함수이다. 듀티 싸이클이 감소된다면 전송의 질을 유지하는데에 증가된 전력이 필요하다. 프레임의 나머지, 즉 유휴 부분 동안에 전력은 턴 오프된다.
이동국(MS)이 매크로-다이버시티 모드에 있다면, 모든 접속된 기지국(BS1, BS2, BS3, 등등)은 임의의 주어진 프레임 동안 동일한 전송 모드를 채용할 필요가 있다. 이러한 동기화는 임의의 적당한 방식으로 실현될 수 있으며, 바람직한 실시예에서는 상기 기술한 바와 같이 기지국들(BS1 및 BS2)을 접속하는 통신망(RNC)을 통해 달성된다.
핸드오버를 결정함에 근거를 두기 위해서 다른 캐리어 주파수들을 평가하는 것은 결정론적 기준으로 기지국에서 이동국으로의 다운 링크로 압축 모드를 사용함으로써 용이하게 수행된다. 다른 캐리어 주파수들의 평가는 임의의 적당한 방식으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 웨즈키 등에 의한 미합중국 특허 제5,175,867호에 개시된 바와 같다. 기지국이나 이동국 어느 것이든 업-링크 또는 다운-링크에서 평가를 수행할 수 있으며, 바람직한 실시예에서는 이동국(MS)이 평가를 수행한다. 이동국(MS)은 압축 모드 프레임의 유휴 부분 동안 다른 캐리어 주파수들에 대한 측정을 수행하는데 그 이유는 상기 시간 동안에는 현재 링크된 기지국에 따르도록 요구되지 않기 때문이다. 측정값들은 이동 보조 핸드오버(MAHO)를 위한 수단을 제공하면서 통신망(RNC)(현재 링크된 기지국 또는 기지국들을 통해서)에 중계된다.
압축 모드는 통신망(RNC)에 의해서 결정된 속도로 간헐적으로만 사용된다. 통신망(RNC)은 여러 팩터, 예를 들면 날씨 및 다른 간섭 요소들에 의해서 영향받은 상대적인 방송 조건과 같은 것들, 및 상대적인 호출 밀도에 근거하여 압축 모드의 사용의 주파수를 결정한다. 대부분의 프레임들은 여전히 전형적인 상황에서 노말모드 전송을 사용한다.
기지국으로부터 전송된 전체 전력의 변동은 임의의 시간 범위 내에서 많은 사용자들에 걸쳐 압축 모드의 전개를 스태거링(시간상 확산)함으로써 평탄화된다. 다른 캐리어 주파수에 대한 신호 강도 측정에서는 단지 프레임의 일부만을 필요로 할 것이기 때문에, 듀티 싸이클을 높게 할 수 있으며, 그렇게 함으로써 전력 전송에서의 변동을 감소시킬 수 있다.
호출 핸드오버의 수행은 본 발명의 바람직한 실시예에서 압축 모드 내에서 취급된다. 다른 캐리어 주파수로 방송하는 새로운 기지국으로의 핸드오버를 결정한 후에, 압축 모드로 진입된다. 이전의 기지국(BS1)과의 통신은 프레임의 유휴 부분동안 새로운 링크를 설정하는 동안에 유지된다. 그렇게 함으로써 새로운 기지국(BS2)과의 완전한 동기화가 얻어지며, 새로운 링크가 설정된다. 핸드오버는 이전의 링크를 드롭시키고 노말 모드 전송으로 복귀함으로써 완료된다. 새로운 링크가 동기화된 후에 이전의 링크를 계속 유지함으로서, 모든 기지국들과의 통신이 동시에 채용(하나 이상의 주파수들로 매크로-다이버시티를 설정하는)될 수 있다. 심리스인터-주파수 핸드오버를 위한 이러한 방식은 업 및 다운 링크 모드에 사용될 수 있다.
듀티 싸이클은 동기화를 얻기 위한 요구 조건에 따라 변할 수 있다. 그러나, 동시 통신(매크로-다이버시티)이 사용된다면, 약 50%의 듀티 싸이클이 바람직하다.
본 발명에서의 노말 모드 프레임 및 압축 모드 프레임 사용에 의해서는 DS-CDMA를 사용하면서도 계측적 셀 구조에서 슬롯된 전송/수신의 잇점을 발휘하는 능력이 제공된다. 다른 캐리어 주파수들을 측정할 수 있으므로, 신뢰성 있는 핸드오버 결정을 제공하게 된다. 더욱이, 캐리어 주파수들간의 핸드오버 실행은 이전링크를 해제하기 전에 새로운 링크를 설정하므로서 심리스로 될 수 있다. 이것은 두개의 수신기를 사용할 필요없이 행해질 수 있다. 매크로-다이버시티를 사용하는 호출 핸드오버 이외의 다른 이유들이 있는데, 이를 테면 무선 상호 간섭이 큰 영역내에서 이동국이 이동하고 있을 때 이동국과 양질의 통신 링크를 유지하기 위한 것이다. 이것은 예를 들면 제1 기지국(BS1)이 마이크로셀의 기지국일 수 있는 반면, 제2 기지국(BS2)이 마이크로셀 또는 마이크로셀 적용범위를 포함하는 우산 셀(umbrella cell)일 때 있을 수 있다. 이동국(MS)이 마이크로셀을 통과할 때, 빌딩과 같은 여러 장애물이 제1 기지국(BS1)으로부터 나온 신호에 간섭할 수 있다. 그러므로, 명료한 통신의 질을 보장하도록 잉여 신호가 마이크로셀(BS2)로부터 전송된다. 그러나, 매크로-다이버시티의 주요 목적은 호출 핸드오버이다.
윌라스 등에 의해 1993년 6월 14일자 출원된 미합중국 출원 일련 번호 08/075,892를 참고로 여기 포함하며, 이는 압축 모드 DS-CDMA에 관한 더욱 상세함을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예에 대해서 설명 및 일례를 들었으나, 이 분야에 숙련된 자에 의해서 수정이 행해질 수 있기 때문에 본 발명은 상기 설명 및 일례로 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 본 출원은 여기 청구 및 개시된 발명의 정신 및 범위 내에 드는 임의의 수정예 및 모든 수정예를 포함한다.

Claims (33)

  1. 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 억세스(CDMA) 방법에 있어서, 통신 채널 상의 신호를 방송하는 단계; 제1 기지국과 이동국간의 제1 호출 링크를 수립하는 단계; 상기 이동국에서, 적어도 하나의 이웃하는 기지국의 공통 제어 채널 상의 적어도 하나의 신호의 수신과, 상기 제1 기지국으로부터의 공통 제어 채널 상의 신호의 수신간의 시간차를 측정하는 단계; 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국과 상기 이동국간의 제2 호출 링크를 개시하는 단계; 상기 이동국에서 측정된 상기 신호들의 수신간의 상기 시간차에 따라, 상기 제1 기지국으로부터 송신될 통신 신호와 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터 송신될 통신 신호중 적어도 하나의 통신 신호 전송을 지연하는 단계; 제1 및 제2 호출 링크를 각각 거쳐 상기 제1 기지국으로부터 송신될 상기 통신 신호와 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터 송신될 통신 신호를 전송하는 단계; 및 상기 이동국에서, 선정된 시간 구간내에, 상기 제1 및 제2 호출 링크를 각각 거쳐 전송된 상기 통신 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통신 신호는 프레임 구조에 따라 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  3. 제2항에 있어서, 압축 모드에서 상기 제1 기지국으로부터 통신 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 데이타 프레임은 정보 부분(information part)과 유휴 부분(idle part)을 포함하여, 상기 이동국이 압축 모드 프레임의 상기 유휴 부분 동안에 상기 측정 단계를 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수립 단계는 상기 제1 호출 링크를 거쳐 신호의 전송에 적용될 제1 시간 오프셋에 대하여 상기 제1 기지국에 통보하는 단계를 포함하고, 상기 측정 단계는 상기 이동국에서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터 시간 오프셋 없이 신호가 전송되는 비-시간(non-time) 오프셋 채널 상의 신호의 수신과, 상기 이동국이 현재 링크되어 있는 상기 제1 기지국으로부터 시간 오프셋없이 신호가 전송되는 채널 상의 신호의 수신간의 시간차를 측정하는 단계; 통신망 제어기로 측정된 값을 디스패치시키는 단계; 및 상기 제2 호출 링크가 수립될 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터 할당된 채널을 통해 신호를 전송하기 위한 제2 시간 오프셋에 대해 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국에 통보하는 단계를 포함하며, 상기 지연 단계는 상기 신호중 상기 적어도 하나의 신호 전송이 상기 제1 및 제2 시간 오프셋중 각각의 시간 오프셋에 의해 오프셋되도록, 상기 제1 및 제2 호출 링크 상으로 송신될 상기 통신 신호중 적어도 하나의 통신 신호를 버퍼링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  5. 제2항에 있어서, 프레임 구조에 따라 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국의 상기 통신 채널상의 신호 및 상기 제1 기지국의 통신 채널 상의 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 호출 링크를 거쳐 각각 전송된 상기 통신 신호는 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국 및 상기 제1 기지국의 상기 통신 채널 중 각 채널 상으로 전송된 프레임에 관계된 타임 오프셋에 따라 오프셋되는 프레임별로 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 통신 신호는 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터의 제2 호출 링크를 거쳐, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국이 상기 비-시간 오프셋 채널 상의 신호 전송에 관계된 임의의 오프셋에 따라 상기 이동국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 선정된 시간 구간은 레이크 윈도우(rake window)에 대응하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 호출 링크를 거쳐 전송된 상기 신호는 상기 이동국에서 상기 선정된 시간 구간의 제1 부분 내에서 수신되고, 상기 제2 호출 링크를 거쳐 전송된 상기 신호는 상기 이동국에서 상기 선정된 시간 구간의 제2 부분 내에서 수신되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국 및 상기 제1 기지국은 동일 주파수의 상기 통신 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  10. 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 가능한 시스템에 있어서, 적어도 두개의 기지국-상기 기지국중 적어도 하나는 시간 오프셋을 유지하기 위해 비-시간 오프셋 신호의 전송에 관계된 오프셋 값만큼 신호를 지연하기 위한 수단, 및 상기 지연 수단에 의해 지연된 상기 신호를 전송하고 상기 비-시간 오프셋 신호를 전송하기 위한 수단을 포함함 -; 상기 적어도 두개의 기지국으로부터의 전송을 수신하기 위한 수신기, 상기 적어도 하나의 상기 기지국으로부터의 상기 비-시간 오프셋 신호 수신시의 지연을 측정하기 위한 지연 측정 유닛 및 상기 지연 측정값을 전송하는 수단을 포함하는 적어도 하나의 이동국; 및 상기 지연 측정값을 수신하기 위한 수단, 상기 지연 측정값에 따라 상기 오프셋값을 발생하기 위한 수단, 및 상기 오프셋값을 상기 적어도 하나의 상기 기지국에 전송하기 위한 수단을 포함하는 적어도 하나의 통신망 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 두개의 기지국중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 이동국으로부터 상기 지연 측정값을 포함하는 신호를 수신하기 위한 수단; 및 상기 지연 측정값을 상기 통신망 제어기에 전송하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 통신망 제어기의 상기 발생수단은 상기 지연 측정값에 의존하지 않는 임의의 오프셋값을 발생하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 기지국과 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국을 상호 연결하는 통신망 제어기에 상기 측정값을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 시스템.
  14. 제8항에 있어서, 상기 통신 신호는 프레임 구조에 따라 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국 및 상기 제1 기지국은 서로 다른 주파수의 상기 통신 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 선정된 시간 구간의 제1 및 제2 부분 각각은 프레임의 지속 기간과 각각 동일한 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  17. 제4항에 있어서, 수신시의 상기 시간차의 변화, 즉 상기 이동국의 이동에 의해 유발된 상기 변화에 따라 상기 제1 및 제2 시간 오프셋중 적어도 하나를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 선정된 시간 구간은 프레임의 지속 기간과 동일한 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  19. 신호프레임을 포함하는 프레임 구조에 따라 신호가 전송되는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법에 있어서, 제1 기지국 및 적어도 하나의 이웃하는 기지국의 공통 제어 채널 상에 임의의 이동국을 위해 의도된 정보를 포함하는 공통 제어 신호 프레임을 방송하는 단계; 상기 제1 기지국과 이동국간의 제1 통신 링크를 제공하는 단계; 상기 제1 기지국으로부터의 공통 제어 채널 상의 제1 공통 제어 신호 프레임의 전송 시간에 관계된, 상기 제1 기지국에서 상기 이동국까지 상기 제1 통신 링크상의 제1 신호 프레임의 전송 시간을 오프셋하는 데 이용될 제1 시간 오프셋을 지정하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터 공통 제어 채널 상으로 전송된 제2 공통 제어 신호 프레임의 수신과, 상기 제1 신호 프레임 및 상기 제1 기지국으로부터 전송된 제1 공통 제어 신호 프레임중 하나의 프레임의 수신간의 시간차를 측정하는 단계; 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국의 공통 제어 채널 상의 제2 공통 제어 신호 프레임의 전송 시간에 관계된, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국과 상기 이동국간의 신규 통신 링크 상의 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터의 제2 신호 프레임의 전송 시간을 오프셋하는 데 이용될 적어도 하나의 제2 시간 오프셋을 지정하는 단계; 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국과 상기 이동국 간의 상기 신규 통신 링크를 개시하는 단계; 상기 제2 시간 오프셋이 유지되도록 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터의 상기 신규 통신 링크 상으로 상기 제2 신호 프레임의 전송을 지연시키는 단계; 상기 제1 시간 오프셋이 유지되도록 상기 제1 기지국으로부터의 상기 제1 통신 링크 상으로 제1 신호 프레임의 전송을 지연시키는 단계; 상기 제1 기지국으로부터의 상기 제1 통신 링크 상으로 상기 제1 신호 프레임과, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터의 상기 신규 통신 링크 상으로 상기 제2 신호 프레임을 전송하는 단계; 및 상기 이동국에서 상기 제1 및 제2 신호 프레임을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 시간 오프셋은 상기 제1 및 제2 신호 프레임이 상기 이동국에서 프레임 지속 기간 내에 수신되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 신호 프레임은 동일 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 이동국은 상기 측정 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 측정 단계에서, 상기 시간차는, 상기 이동국에서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국으로부터의 공통 제어 채널 상으로 전송된 제2 공통 제어 신호 프레임의 수신과, 상기 제1 기지국으로부터의 상기 공통 제어 채널 상으로 전송된 제1 공통 제어 신호 프레임의 수신간에 측정되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  24. 제19항에 있어서, 상기 측정 단계의 결과에 기초하여, 상기 제2 시간 오프셋을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  25. 제19항에 있어서, 압축 모드시 상기 제1 통신 링크 상의 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 정보는 압축 모드 프레임의 제1 부분 동안 전송되고, 상기 압축 모드 프레임의 제2 부분 동안은 전송되지 않으며, 상기 측정 단계는 상기 압축 모드 프레임의 상기 제2 부분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  26. 제25항에 있어서, 비-압축 모드 전송으로 되돌아가는 단계를 더 포함하고, 상기 정보가 전체 프레임동안 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  27. 제19항에 있어서, 상기 이동국에서, 상기 제1 신호 프레임은 제1 선정된 시간 구간 내에 수신되고, 상기 제2 신호 프레임은 제2 선정된 시간 구간 내에 수신되며, 상기 제2 선정된 시간 구간은 상기 제1 선정된 시간 구간 이후 연속하는 순으로 발생하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 선정된 시간 구간 각각은 레이크 윈도우에 대응하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 신호 프레임은 압축 모드시 상기 제1 및 제2 호출 링크 상으로 각각 전송되며, 상기 제1 신호 프레임은 압축 모드 프레임의 제1 부분 동안 전송되고 상기 제2 신호 프레임은 압축 모드 프레임의 제2 부분 동안 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제1 선정된 시간 구간은 상기 이동국에서 상기 압축 모드 프레임의 제1 부분에 대응하고, 상기 제2 선정된 시간 구간은 상기 이동국에서의 상기 제2 선정된 시간 구간에 대응하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이웃하는 기지국 및 상기 제1 기지국은 상기 통신 링크상의 서로 다른 주파수로 전송하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  32. 신호 프레임을 포함하는 프레임 구조에 따라 신호가 전송되는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법에 있어서, 제1 제어 채널 및 적어도 하나의 제2 제어 채널에 대해 임의의 이동국을 위해 의도된 정보를 포함하는 제어 신호 프레임을 방송하는 단계; 이동국에 제1 통신 링크를 제공하는 단계; 상기 제1 제어 채널 상의 제1 제어 신호 프레임의 전송에 관계된, 상기 제1 통신 링크 상의 제1 신호 프레임의 전송 시간을 오프셋하는 데 이용될 제1 시간 오프셋을 지정하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 적어도 하나의 제2 제어 채널 상으로 전송된 제2 제어 신호 프레임의 수신과, 상기 제1 제어 채널 상으로 전송된 제1 제어 신호 프레임의 수신간의 시간차를 측정하는 단계; 상기 제2 제어 채널 상의 제2 제어 신호 프레임의 전송 시간에 관계된, 신규 통신 링크 상의 제2 신호 프레임의 상기 이동국으로의 전송 시간을 오프셋하는 데 사용될 적어도 하나의 제2 시간 오프셋을 지정하는 단계; 상기 이동국으로 상기 신규 통신 링크를 개시하는 단계; 상기 제2 시간 오프셋이 유지되도록 상기 신규 통신 링크 상으로 상기 제2 신호 프레임의 전송을 지연시키는 단계; 상기 제1 시간 오프셋이 유지되도록 상기 제1 통신 링크 상으로 제1 신호 프레임의 전송을 지연시키는 단계; 상기 제1 통신 링크 상의 상기 제1 신호 프레임과, 상기 신규 통신 링크 상의 상기 제2 신호 프레임을 전송하는 단계; 및 상기 이동국에서 상기 제1 및 제2 신호 프레임을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋중 적어도 하나를 주기적으로 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템용 코드 분할 다중 액세스 방법.
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