KR100314753B1 - 셀룰러단말기와전화기지국사이의통신을위하여셀룰러통신채널을할당하는방법및장치 - Google Patents

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Abstract

셀룰러 통신채널이 셀룰러 단말기 및 전화 기지국간의 통신용으로 할당되고 거기에서 전화 기지국은 셀룰러 망 스펙트럼내의 복수의 제어채널 및 통신채널을 사용하는 광역 셀룰러 망의 셀에서 로컬 영역내의 셀룰러 단말기로 무선전화망을 연결하고, 셀룰러 단말기는 제어 및 통신채널의 수신된 신호강도를 측정하기 위해 제어된다. 셀룰러 단말기는 제어채널의 수신된 신호강도를 측정하기 위해 제어된다. 최저 수신된 신호강도를 갖는 측정된 제어채널과 연관된 통신채널 세트가 식별된다. 셀룰러 단말기는 통신채널 세트의 수신된 신호강도를 측정하게 된다. 최저 수신된 신호강도를 갖는 통신채널이 통신채널 세트로부터 선택된다. 최저 수신된 신호강도를 갖는 그 선택된 통신채널이 로컬 영역내에서 전화 기지국 및 셀룰러 단말기간의 통신용으로 사용된다. 그 선택된 통신채널은 전화 기지국 및 광역 셀룰러 망간의 상호-채널 간섭을 감소시키고, 또한 전화 기지국 자체간에 상호-채널 간섭을 감소시킨다.

Description

셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR ALLOCATING A CELLULAR COMMUNICATIONS CHANNEL FOR COMMUNICATION BETWEEN A CELLULAR TERMINAL AND A TELEPHONE BASE STATION USING RECEIVED SIGNAL STRENGTH MEASUREMENTS}
무선 통신시스템은 무선 이동통신에 그 사용이 증가되고 있다. 무선 통신시스템의 일예는 광역 셀룰러 전화망이다. 셀룰러 무선 통신시스템은 주파수(채널) 재사용 패턴을 사용하는 광역 통신망이다. 아날로그 셀룰러 전화 시스템의 설계 및 동작은 문헌[Advanced Mobile Phone Service by Blecher, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. VL29, No.2, May, 1980, pp.238∼244]에 기술되어 있다.
최근에, 디지털 셀룰러 전화 시스템은 시분할 다중 접속(TDMA) 구조를 사용하여 실행되고 제안된다. 또한, 전자 산업 협회(Electronics Industries Associati on)(EIA) 및 원격 통신 산업 협회(Telecommunication Industries Association) (TIA)에 의해 EIA/TIA 문서 IS-54B에 따른 이중모드 아날로그 및 디지털 시스템인미국 디지털 셀룰러(American Digital Cellular)(ADC) 구조에 대하여 표준을 정했다. IS-54B이중모드 구조를 실행하는 전화기는 본 발명의 양수인에 의해 판매되고 있다. 다른 표준들은 유럽에서 디지털 셀룰러 전화 시스템용으로 공표된다. GSM으로 불리우는 유럽 디지털 셀룰러 시스템은 또한 TDMA구조를 이용한다.
셀룰러 전화망을 무선 개인용 통신시스템으로 확장하는 것이 최근에 제안되었다. 상기 무선 개인용 통신시스템은 무선 개인용 통신단말기를 이용하는 이동 무선 음성, 디지털, 비디오 및/또는 멀티미디어 통신을 제공한다. 따라서, 임의의 정보 형태가 송수신될 수 있다. 무선 개인용 통신단말기는 셀룰러 전화기와 같은 무선 전화기를 포함하고, 음성, 디지털, 비디오 및/또는 멀티미디어 통신용 다른 소자를 포함한다.
무선 개인용 통신시스템은 기지국으로서 본원에서 언급된 적어도 한개의 전화 기지국을 포함한다. 기지국은 수십 미터 등의 제한된 거리를 통해 셀룰러 단말기와 같은 무선 개인용 통신단말기와 통신하는 저전력 송수신기이고, 종래의 공중 무선망에 또한 전기적으로 접속된다. 상기 기지국은 무선 개인용 통신단말기의 소유자로 하여금 셀룰러 전화망을 통과하지 않고 유선망에 직접 접속할 수 있는데, 이것의 접속 속도는 일반적으로 더 비용이 많이 든다. 상기 기지국의 범위 밖에 위치될 때, 상기 개인용 통신단말기는 우세한 접속 속도에서 셀룰러 전화망과 자동으로 통신한다.
기지국 및 셀룰러 전화망에 대하여 일반적인 주파수 할당을 이용하는 무선 개인용 통신시스템을 실행할 때 중요한 문제점은 셀룰러 전화망과 기지국사이의 주파수 겹침(overlap)이다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 무선통신용으로 이용할 수 있는 주파수는 제한된다. 미국에서, 셀룰러 전화망은 832 30kHz 광역 채널로 할당되었다. 그 스펙트럼내에서, 각 영역 제공자는 적합한 주파수를 실제로 할당하고 사용할 수 있다. 부가적인 주파수 범위는 광역 셀룰러 통신망으로서 사용하는 미국에서 할당된다.
자기 집에서 개인적으로 사용되는 것과 같은 무선 전화기는 미국에서 46MHz로부터 49MHz까지의 분리된 주파수 범위를 사용한다. 따라서, 그들은 간섭없이 셀룰러망내에서 동작할 수 있다. 그러나, 상기 전화기는 자기의 기지국의 범위밖에 있을 때 셀룰러망에 접속된 셀룰러 전화기처럼 동작할 수 없다. 셀룰러 주파수 범위(824∼894MHz)내의 셀룰러 전화기 및 종래의 무선전화기(46∼49MHz)같이 동작하는 이중 모드 전화기는 Gilling 등에 의한 미국 특허 제4,989,230호에서 설명된다.
상기 망과 기지국사이의 주파수 겹침은 상기 망과 기지국이 상기 토론된 2중 모드 셀룰러 및 무선 전화기와 같이 다른 주파수 대역이 할당되는 경우를 막을 수 있다. 그러나, 상기 하이브리드 시스템은 상기 주파수 스펙트럼을 효율적으로 할당하지 못한다. 더구나, 하이브리드 개인용 통신단말기는 회로가 더 필요하기 때문에 더 비싸고 복잡하다.
상기 망과 기지국사이의 주파수 겹침을 방지할 때 중요한 개선점은 본 발명의 양수인에게 양도되고, 발명의 명칭["Radio Personal Communication System and Method for Allocating Frequency for Communication Between a Cellular Terminal and Base Station"]인 본 발명자의 미국 특허 제5,428,668호에서 설명된다. 상기'668특허에서, 상기 기지국은 무선전화망을 광역 셀룰러망의 국부 영역내에 있는 셀룰러 단말기에 접속한다. 상기 기지국은 휴대하기 편리한 하우징, 및 상기 기지국을 무선전화망에 접속하는 하우징내에 연장한 무선 전화망 접속기를 포함한다. 또한, 상기 하우징내의 동작수단은 입중계 호출을 유선 전화망상에서 검출하는 유선 전화망 접속기에 전기적으로 접속된다. 상기 하우징내의 무선 송수신기는 셀룰러 단말기가 기지국의 범위내에 있을 때, 상기 광역 셀룰러망의 스펙트럼내에서 선택된 주파수를 사용하여 셀룰러 단말기와 통신한다. 상기 셀룰러 단말기가 기지국의 범위내에 있지 않을 때, 상기 셀룰러 단말기로부터 광역 셀룰러망으로 통신할 수 있다. 상기 기지국을 통한 통신은 광역 셀룰러망의 스펙트럼내에서 선택된 주파수(채널)에서 발생하지만, 상기 유선 전화망의 낮은 과금율(billing rates)에서 발생하며, 상기 광역 셀룰러망에 부하를 더함이 없이 발생할 수 있다.
상기 광역 셀룰러망과 기지국사이의 동일한 채널 간섭은 상기 셀룰러 단말기가 기지국의 범위내에 있을 때, 셀룰러 단말기와 기지국사이의 통신용 셀룰러 스펙트럼내에서 사용가능한 채널을 선택함으로써 감소된다. 그 선택된 채널은 기지국이 위치되는 광역 셀룰러 시스템의 셀에 할당되지 않는 광역 셀룰러망의 주파수중 한 개의 주파수를 사용한다.
상기 '668 특허에서 설명된 바와 같이, 주파수 표시신호는 기지국 또는 셀룰러 단말기로부터의 요청에 응답하여 광역 셀룰러망 운용자로부터 유선 전화망을 통해 기지국 또는 셀룰러 단말기에 의해 수신된다. 이것은 망 운용자로 하여금 광역 셀룰러망과의 동일한 채널 간섭을 최소화하는 기지국용 주파수를 할당할 수 있다.또한, 시스템 캐리어는 상기 셀내의 기지국 동작용 상기 주파수를 빌려서 망 셀내에 사용되지 않은 주파수로부터 부가적인 소득을 얻을 수 있다. 상기 주파수 할당 요청은 기지국에 전력을 인가하거나 재인가시 자동으로 초기화된다. 대안으로, 매뉴얼 사용자 개입(intervention)이 요구된다.
'668특허의 다른 특징에 있어서, 상기 기지국은 유선 전화망과 유선 전화망 접속기의 전기적인 접촉을 잃는 경우에 검출하고, 그 접속을 잃는 경우 상기 송수신기가 이전에 선택된 주파수에서 송신하는 것을 막는다. 이것은 이전에 선택된 주파수가 광역 셀룰러망에 의해 그 지역에서 사용중인 주파수와 간섭을 일으킬 수 있는 새로운 위치에 비접속되고 재설치되는 것을 기지국으로 하여금 차단하게 한다. 선택적으로, 상기 검출 및 불가능한 특성은 전화 접속 또는 전력 접속 손실보다 오히려 전력과 전화 접속 손실에 응답한다.
'668특허의 할당 시스템 및 방법의 중요한 개선에도 불구하고, 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이에 셀룰러 통신 채널을 할당하는 부가적인 기술이 바람직하다. 예컨대, '668특허는 광역 셀룰러망의 운용자에게 요구하여 더 멀리있는 셀을 식별하기 위하여 전화 기지국내에 위치되는 셀을 인지할 수 있다. 더구나, '668특허는 2개의 전화 기지국사이에 상호 간섭의 문제점을 해결하지 못한다. 이러한 광역 셀룰러망 운용자는 지역이 겹치는 2개의 인접한 전화 기지국에 동일한 채널을 할당함으로써, 상기 기지국사이에 상호 채널 간섭을 발생시킨다.
본 발명은 통신시스템에 관한 것으로써, 특히, 광역 셀룰러망에 이용하는 무선 개인용 통신시스템에 관한 것이다.
도 1A 및 1B는 단말기와 기지국사이의 무선 통신 및 단말기와 광역 셀룰러망사이의 무선 통신으로써 기지국 및 셀룰러 단말기를 포함하는 무선 개인용 통신시스템을 도시한 개략적인 도시도.
도 2는 파선으로 도시된 단말기를 가진 기지국의 일 실시예에 대한 정면 사시도.
도 3은 도 2의 기지국에 대한 개략 블록도.
도 4는 도 3의 기지국 송수신기의 개략 블록도.
도 5는 셀룰러 단말기의 개략 블록도.
도 6은 미국 특허 제5,428,668호에 따른 무선개인 통신시스템의 초기화동안 동작을 도시하는 흐름도.
도 7은 광역 셀룰러망용 제1 셀 재사용 패턴에 대한 개략도.
도 8은 광역 셀룰러망용 제2 셀 재사용 패턴의 개략 도시도.
도 9는 미국 특허 제5,428,668호에 따른 무선개인 통신시스템의 동작을 도시한 흐름도.
도 10A 및 10B는 본 발명에 따른 무선 개인용 통신시스템의 동작을 도시하는 흐름도.
따라서, 본 발명의 목적은 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신용 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전화 기지국의 위치를 인지할 필요없이 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신용 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지역이 겹치는 인접한 전화 기지국사이의 상호-채널 간섭을 줄인 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신용 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적 및 다른 목적들은 상기 셀룰러 단말기를 이용하여 국부 영역내의 제어채널과 통신채널("음성채널들" 또는 "트래픽채널"로도 공지된)의 수신 신호강도를 측정하고, 상기 수신된 신호 세기를 이용하여 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 셀룰러 통신채널을 할당함으로써 제공된다. 상기 선택된 통신 채널은 상기 전화기 기지국과 광역 셀룰러망사이의 상호 채널 간섭을 줄이고, 또한, 상기 전화 기지국사이에 상호 채널 간섭을 줄인다.
특히, 본 발명에 따르면, 셀룰러 통신채널은 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이에 통신용으로 할당되고, 여기서, 상기 전화 기지국은 셀룰러망 스펙트럼내의 복수의 제어채널과 통신채널을 이용하는 광역 셀룰러망의 셀안의 지역내에서 유선 전화망을 셀룰러 단말기에 접속한다. 상기 셀룰러 단말기는 제어채널의 수신 신호세기를 측정하기 위해 제어된다. 수신된 신호강도가 가장 낮은 측정된 제어채널과 관련된 통신채널의 세트가 식별된다. 셀룰러 단말기는 통신 채널 세트의 수신 신호강도를 측정하게 된다. 수신된 신호강도가 가장 낮은 통신채널은 통신채널 세트로부터 선택된다. 수신된 신호강도가 가장 낮은 선택된 통신채널은 지역내의 전화 기지국과 셀룰러 단말기사이의 통신용으로 사용된다.
제어채널의 수신 신호 세기를 측정하기 위해 셀룰러 단말기를 제어함으로써, 기지국으로부터 가장 멀리있는 셀과 관련된 통신채널이 사용되고, 그 결과, 상기 전화 기지국과 광역 셀룰러망사이의 간섭을 줄인다. 또한, 셀룰러 단말기로 하여금 수신된 신호강도가 가장 낮은 제어채널과 관련된 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정하게 함으로써, 다른 전화 기지국과의 간섭은 줄어든다. 따라서, 광역 셀룰러망 및 다른 기지국과의 간섭은 광역 셀룰러망 운용자가 전화 기지국의 정확한 위치를 알 필요없이 줄어든다.
가장 낮은 수신 신호강도를 갖는 통신채널은 인접한 기지국과의 간섭을 예방할 수 있을 만큼 충분히 낮지 않다. 이것을 그렇게 하면, 가장 낮은 수신 신호 강도를 갖는 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트는 식별되고, 상기 셀룰러 단말기는 그 다음의 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정한다. 상기 통신채널 세트로부터 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널은 통신용으로 선택되어 사용된다. 이러한 동작은 신호강도가 낮은 통신 채널이 식별될 때까지 반복될 수 있다.
셀룰러 단말기는 수신 신호강도를 비교하여 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 제어채널 및 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 통신채널을 식별한다. 대안으로, 상기 수신 신호강도는 수신 신호강도를 비교하여 셀룰러 단말기에 의해 제공된 목록으로부터 수신 신호강도가 가장 낮은 것을 식별한다. 그러나, 가장 양호하게, 광역 셀룰러망은 기지국과 유선전화망을 경유해서 셀룰러 단말기로부터 수신된 신호 강도 측정치를 얻어서, 수신 신호강도가 가장 낮은 채널을 결정한다. 따라서, 수신 신호강도가 가장 낮은 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별할 때, 제어채널에서 수신된 신호강도 측정치는 상기 유선 전화망을 경유하여 셀룰러 단말기로부터 전화 기지국으로 전송되고, 전화 기지국으로부터 광역 셀룰러망으로 양호하게 전송된다. 상기 광역 셀룰러망은 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 제어채널을 식별하고, 상기 광역 셀룰러망은 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별한다. 비슷하게, 셀룰러 단말기가 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정할 때, 그 식별된 통신채널 세트는 유선전화망을 경유하여 광역 셀룰러망으로부터 기지국으로 전송되고, 상기 기지국으로부터 셀룰러 단말기로 전송된다.
비슷하게, 통신채널 세트로부터 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택할 때, 그 수신 신호강도 측정은 유선전화망을 경유하여 상기 셀룰러 단말기로부터 전화 기지국으로 양호하게 전송되고, 상기 전화 기지국으로부터 광역 셀룰러망으로 양호하게 전송된다. 상기 광역 셀룰러망은 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 통신채널을 식별하여 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택한다. 그 선택된 통신채널의 식별은 상기 유선 전화망을 경유하여 기지국으로 전송된 다음 기지국으로부터 셀룰러 단말기로 전송된다.
양호하게, 셀룰러 단말기가 전화 기지국에 있는 동안, 상기 수신 신호강도는 셀룰러 단말기에 의해 측정되고, 나머지 신호와 측정치는 셀룰러 단말기와 유선 전화망사이의 기지국을 경유해서 통과된다. 이 신호 및 측정치는 전기 신호, 광신호와 같은 전자기 신호, 또는 초음파 신호와 같은 음향신호를 경유해서 전송된다. 따라서, 상기 셀룰러 단말기는 그 지역의 제어채널과 통신채널의 수신 신호강도를 측정하기 위해 제어됨으로써 광역 셀룰러망은 광역 셀룰러망 및 다른 전화 기지국과의 상호-채널 간섭을 감소시키는 동안 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신용 채널을 할당할 수 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참고로 이후에 보다 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 본원에서 설명된 실시예에 한정됨이 없이 많은 다른 형태로 구체화될 것이며, 오히려 이러한 실시예는 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다.
상기 상세한 설명은 미국 특허 제5,428,668호에 따른 채널 할당 방법 및 무선 개인용 통신시스템의 설명을 시작할 것이다. 본 발명에 따른 수신 신호강도 측정을 이용하는 채널 할당 방법 및 시스템이 설명된다.
무선 개인용 통신시스템
도 1A 및 1B에서, 무선 개인용 통신시스템의 개념도가 도시된다. 이러한 시스템은 셀룰러망 스펙트럼내에서 복수의 주파수(채널)의 일부를 할당하여 국부 셀을 분리하는 광역 셀룰러망내에서 동작한다. 따라서, 상기 시스템은 고품질 무선 통신을 대다수의 사용자에게 제공하기 위한 용량을 갖는 광역 무선 통신망에 광역 셀룰러망에 할당된 제한된 다수의 주파수를 제공한다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 광역 셀룰러망은 망 셀(104)에서 메시지를 셀 안테나(106)를 경유해서 송수신하는 셀룰러 전화 셀 스테이션과 같은 적어도 한개의 무선망 셀 스테이션(102)을 포함한다. 상기 무선망 셀 스테이션(102)의 셀(104)은 도 1A, 1B, 7 및 8에서 도시된 바와 같이 통상적으로 표시된다. 무선망 셀 스테이션(102)은 유선 전화망(108)과 인터페이스한다. 당업자는 광역 셀룰러망(100)이 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 광역을 커버하기 위해 많은 무선망 셀 스테이션(102)을 통상적으로 포함하는 것으로 이해될 것이다. 상기 시스템에서 각 무선망 셀 스테이션(102)은 광역 셀룰러망(100 )내의 셀(104)을 커버하고 무선 통신에 의해 중심 스테이션(도시안된)과 인터페이스할 수 있다. 상기 중심 스테이션은 광역 셀룰러망(100)을 형성하는 모든 망 셀 스테이션(102)에 대한 유선 전화망(108)에 접속할 수 있다.
또한, 도 1A를 언급하면, 전화 기지국(110)은 광역 셀룰러망의 망 셀 스테이션(102)의 셀(104)내에 위치된다. 기지국(110)은 통상적으로 수십 미터 정도의 제한된 국부 영역(114)에 걸쳐서 기지국 안테나(112)를 경유하여 송수신하는 저전력 송수신기를 포함한다. 따라서, 기지국은 집 또는 사무실에서 무선 개인용 통신을 송수신하는데 사용할 수 있다. 또한, 기지국(110)은 상기 유선 전화망(108)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 유선 전화망(108)은 공중 교환 전화망(PSTN)으로 언급된다. 예컨대, PSTN(108)은 지역의 벨 작동 회사(Bell Operating Companies)에 의해 제공된 표준 "유선 라인(wire line)" 전화 시스템이고, 구리 배선, 광 섬유 또는 다른 고정 송신 채널을 이용할 수 있다. 기지국(110)은 PSTN(108)에 직접 배선되거나 PABX(도시안된)를 통해 접속될 수 있다.
또한, 도 1A에서, 무선 개인용 통신단말기(120)는 안테나(122)를 경유해서 기지국(110) 및 무선망 셀 스테이션(102)과 무선 통신용으로 도시된다. 무선 개인용 통신(셀룰러) 단말기는 셀룰러 폰과 같은 무선 전화기를 포함한다. 셀룰러 단말기(120)는 예컨대 완전한(full) 컴퓨터 키보드 및 디스플레이, 스캐너, 및 완전한그래픽 및 멀티미디어 가능 출력을 포함한다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 단말기(120)가 기지국(110)의 국부 영역(114)에 있을 때, 그들간의 무선 링크(124)는 설정된다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 단말기(120)가 기지국(110)의 국부 영역(114) 외부인 망 셀 스테이션(102)의 셀(104)내에 있을 때, 새로운 무선 링크(126)는 망 셀 스테이션(102)과 자동 설정되어 광역 셀룰러망(100)을 통해 통신을 설정한다. 따라서, 사용자가 상기 기지국(110)에 상대적으로 가까이 있을 때(즉, 집 또는 사무실내), 무선 통신은 기지국에서 발생하여 높은 과금율을 갖는 광역 셀룰러망이 우회되도록 한다. 사용자가 기지국(110)으로부터 상대적으로 멀 때, 통신은 셀룰러망에서 발생한다.
당업자는 완전한 무선 개인용 통신시스템이 많은 기지국(110), 단말기(120) 및 무선망 셀 스테이션(102)을 통상적으로 포함하는 것으로 이해할 것이다. 또한, 당업자는 종래의 통신 및 핸드오프 프로토콜이 무선 개인용 통신시스템에 이용됨으로, 본원에서 더 이상 설명할 필요가 없다고 이해할 것이다. 이러한 설명을 위하여, 무선망 셀의 스펙트럼 할당이 아래 표 1에 도시되는 IS-54B 셀룰러 폰 스펙트럼 할당이라고 가정할 것이다.
시스템 대역폭(MHz) 채널수 경계채널수 송신기 중심 주파수(MHz)
이동국 기지국
미사용 1 (824.010) (869.010)
A* 1 33 9911023 824.040825.000 869.040870.000
A 10 333 1333 825.030834.990 870.030879.990
B 10 333 334666 835.020844.980 880.020889.980
A' 1.5 50 667716 845.010846.480 890.010891.480
B' 1.5 83 717799 846.510848.970 891.510893.970
송신기 채널수 중심 주파수(MHz)
이동국 1≤N≤799990≤N≤1023 0.030N＋825.0000.030(N－1023)＋825.000
기지국 1≤N≤799990≤N≤1023 0.030N＋870.0000.030(N－1023)＋870.000
도 1A 및 도 1B에서 설명된 무선 개인용 통신시스템에서, 기지국(110)과 무선망 셀 스테이션(102)사이에 동일한 채널 간섭을 피하는 것이 중요하다. 동일한 채널 간섭은 망 호출 및 기지국용으로 2개의 불연속 스페트럼을 사용함으로써 피할 수 있다. 예컨대, 상기 기지국은 무선 전화기 프로토콜을 사용할 수 있다. 불행하게도, 이것은 셀룰러 및 무선 프로토콜 동작시키는데 상기 단말기(120)가 필요한데, 이것은 비싸고 낭비적이다.
미국 특허 제5,428,668호에 따라, 규제 당국에 의해 지정된 지리적인 영역의 주파수 스펙트럼내에서 특정 다수의 주파수 사용이 할당되는 망(100)의 운용자는 기지국(110)의 주파수 및 전력 레벨을 선택적으로 할당되도록 한다. 상기 광역 셀룰러망 운용자(제공자)는 기지국(110)에 주파수 및 전력 레벨을 선택적으로 할당하여 동일한 채널 간섭을 최소화하고 그 할당된 주파수 스펙트럼으로부터의 수익을 최대화시킨다.
기지국(110)은 그 얻어진 주파수 및 전력 레벨을 사용하여 기지국(110)의 동작을 지배한다. 주파수 및 전력 레벨 신호는 이후에 설명될 무선 개인용 통신(셀룰러) 단말기(120)의 제어 동작에 사용될 수 있다. 또한, 이후에 기술될 바와 같이, 셀룰러 단말기(120)는 기지국(110)과 동일한 주파수 및 전력 레벨에서 동작하도록 제어된다. 대안적으로, 다른 주파수 및 전력 레벨이 제공된다. 따라서, 광역 셀룰러망 운용자는 주파수 사용으로부터 수익(revenue)을 수신하는 것과 동시에, 기지국(110)과 단말기(120)사이의 무선 통신이 셀룰러망(100)내의 통신과 간섭하는 것을 막는다.
기지국 및 셀룰러 단말기의 일실시예는 도 2에 도시된다. 기지국(110)은 셀룰러 단말기(120)와 협력해서, 전기 접속기(132) 또는 다른 전기 접속 수단을 이용하여 기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 전기적인 인터페이스를 제공하기 위하여 채택된 하우징(130)을 포함한다. 대안적으로, 광 통신과 같은 전자기 통신 또는 초음파 통신과 같은 음향 통신은 알맞은 접속기 및 인터페이스를 경유하여 제공될 수 있다. 기지국(110)은 전력선 접속기(134) 또는 다른 전력 접속 수단에 의해 전원(전력 출구)에 접속되고, 기지국(110)으로부터 이 기지국(110)을 유선 전화망에 전기적으로 접속하는 다른 수단 또는 기지국(110)내로 연장하는 유선 전화망 접속기(136)에 의해 유선 전화망에 접속된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(130)은 휴대하기 편리해서 사용자가 그것을 이동시킬 수 있고 다른 위치에 재설치할 수도 있다. 도 2에 도시된 기지국(110)은 베터리 충전기 접속기(138) 및 도 2에 점선으로 도시된 하우징(130)안에 셀룰러 단말기(120)를 삽입할 때 베터리 전원 셀룰러단말기(120)를 베터리 충전기(도 2에 도시안함)에 접속하는 다른 충전기 인터페이스 수단을 더 포함한다. 센서(140)는 하우징(130)에 셀룰러 단말기를 두고 배터리로 전력 공급된 셀룰러 단말기(120)의 배터리를 충전시킬 때 검출한다. 상기 당업자는 단말기(120)가 하우징(130)내에 있을 때 개별 센서(140)가 검출할 필요가 없다고 이해할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기지국(110)은 디스플레이(142) 또는 다른 사용자 표시수단을 포함한다. 대안으로, 셀룰러 단말기(120)는 셀룰러 단말기(120)를 하우징(130)내에 둘 때, 전기적인 접속기(132)를 통해 송신된 기지국(110)으로부터의 신호를 디스플레이하는데 이용되는 표시수단을 포함한다. 또한, 기지국(110)은 키보드(144) 또는 다른 사용자 입력수단을 포함한다. 대안으로, 디스플레이(142)에서 처럼, 셀룰러 단말기(120)는 셀룰러 단말기(120)를 하우징(130)에 둘 때, 입력을 기지국(110)에 제공하기 위해 사용될 수 있는 입력수단을 포함한다.
기지국(110)의 일실시예에 대한 블록도는 도 3에 도시된다. 전력 공급기(150 )는 전력선 접속기(134)에 접속되어, 전력 공급 전압을 기지국(110)의 회로에 제공한다. 전력 공급기(150)는 전력선 접속기(134)가 전원에 접속되지 않았을 때를 검출하고, 전력이 끊긴 것을 지시하는 제어 프로세서(154)에 감지신호를 제공하는 전력 검출수단(151)을 더 포함한다.
링잉(ringing)전류 및 교환기 배터리 전압검출기(152)는 유선 전화 접속기(136)에 전기적으로 접속되고 유선 전화망(108)에 접속되는 유선 전화 접속기(136)상에 입중계 호출을 검출하는 수단을 포함한다. 검출기(152)는 유선전화망(108)이 접속기(136)와 전기적인 접속이 끊긴 경우를 검출한다. 검출기(152)는 입중계 호출 "링"이 검출될 때 및 유선 전화망(108)이 접속되지 않했을 때 신호를 제어 프로세서(154)에 제공한다. 유선 전화망(라인) 접속이 끊긴 표시는 제어 프로세서(154)의 제어하에서 디스플레이(142)로 보내진다.
링깅전류 및 교환기 배터리 전압 검출기(152)와 협력해서 제어 프로세서(154)는 셀룰러 단말기(120)가 영역(114)내에 있을 때, 유선 전화망(108)과 셀룰러 단말기(120)사이의 통신을 기지국(110)을 통해 초기화하는 기동수단을 제공한다. 유선 전화망(라인)(108)으로부터의 입중계 호출에 대해서, 검출기(152)는 입중계 호출을 검출하여 기지국(110)의 연속 통신동작을 교대로 제어하는 제어 프로세서(154)로 기동신호를 보낸다. 셀룰러 단말기(120)로부터 초기화된 호출에 대해서, 제어 프로세서(154)는 광역 셀룰러망(100)의 스펙트럼내에 선택된 주파수에서 안테나(112)에 접속된 송수신기 회로(164) 또는 다른 무선 송수신 수단에 의해 수신된 셀룰러 단말기(120)로부터 통신을 검출한다. 제어 프로세서(154)는 제어 신호를 검출기 회로(152)에 보내어 유선 전화망(108)에 의해 통상적으로 사용되는 것처럼 루프-차단 라인 인터페이스와 인터페이스하는데 필요한 펄스 다이얼링과 같은 오프훅(OFF-HOOK) 및 다른 신호를 발생시킨다.
분배기 회로(splitter circuit)(156)는 2-배선, 양방향 전화 음청 신호를 송수신하는 4-배선 시스템으로 분할한다. 유선 전화망(108)으로부터 수신된 신호는 아날로그 대 디지털 변환기(A 내지 D)(158)에 의해 아날로그로부터 디지털로 변환되는 반면, 유선 전화망(108)으로 송신신호는 디지털 대 아날로그 변환기(D 내지A)(160)에 의해 디지털로부터 아날로그로 변환된다. 이것은 모든 연속 오디오 신호처리를 디지털 신호처리기를 이용하여 디지털로 수행되도록 한다. 에코 소거기(canceler circuit)(162)는 컨넥터(136)를 통해 PSTN 배선망(108)에 보내진 신호의 에코를 감쇄시켜서 PSTN으로부터 수신된 신호 저하를 방지한다. 에코 소거기 회로(162)는 안테나(112)에 접속된 송수신기 회로(164) 또는 다른 무선 송수신 수단에 의해 셀룰러 단말기(120)에 송신되는 에코를 방지한다.
유선 전화망(라인) 접속기(136)를 거친 호출을 입중계 하자마자, 송수신기 회로(164)는 프로세서(154)의 제어하에 검출기(152)로부터의 링 검출에 응답하여 광역 셀룰러망(100)의 주파수 스펙트럼내에 선택된 주파수를 이용하여 셀룰러 단말기(120)와 통신한다. 기억회로(155) 또는 다른 기억수단은 제어 프로세서(154)에 전기적으로 접속되어 그 선택된 주파수를 나타내는 주파수 표시신호와 같은 프로그램 및 데이터 정보용 기억용량을 제공한다. 기억회로(155)는 RAM 또는 EEPROM 등의 종래의 판독 및 기록가능한 메모리를 포함한다.
에코 소거후, 모뎀(166)은 수신되어 디지털화된 오디오 신호를 처리하여 상기 오디오 신호와 함께 수신되는 디지털 제어 메시지를 유선 전화망(라인)으로부터추출한다. 예컨대, 상기 디지털 제어 메시지는 광역 셀룰러망(100)의 운용자에 의해 송신된 기지국(110)용 프로그래밍 정보가 될 수 있다. 추출된 디지털 제어 메세지는 제어 프로세서(154)로 통과된다. 모뎀(166)은 데이터/음성 식별을 수행한다. 텍사스 인스루먼트사의 TMS320C56과 같은 디지털 신호처리기는 에코 소거기(162) 및 모뎀(166)용으로 사용될 수 있다.
수신되어 디지털화된 음성은 송신용 송수신기(164)로 통과된다. 그 디지털화된 음성은 CELP 또는 VSELP와 같은 종래의 음성 디코딩 알고리즘을 사용해서 압축회로(도시 안함)에 의해 저 비트 속도로 처음에 압축된다. 본 발명의 기지국(110)에 대한 아날로그 송신 실시예에서, 변환 회로(도시안함)는 그 식별된 음성을 아날로그 신호로 역변환하여 상기 실시예에서 아날로그 송수신기인 송수신기(164)를 변조시킨다.
셀룰러 단말기(120)로부터 기지국(110)으로 안테나(112)에 의해 수신된 무선 신호는 검출되어 송수신기(164)에 의해 디지털 음성신호로 변환된다. 상기 디지털 음성 신호는 에코 소거기 회로(162) 및 모뎀회로(166)를 통과하여 전화망(라인) 접속기(136)상에서 유선 망(108)으로 송신한다. 대안으로, 그 수신된 신호는 예컨대 미국 특허 제5,048,049호에서 설명된 LOGPOLAR을 사용해서 복소수 형태로 디지털화된다. 복소수열은 아날로그 음성으로의 수치 복조 및 변환용 모뎀(166)으로 통과되어 유선 전화 라인상에 보내진다.
상기 무선 개인용 통신시스템은 셀룰러 단말기(120)가 개인 컴퓨터 시스템과 결합하거나 셀룰러 단말기(120)를 개인 컴퓨터로 플러그(plug)할 때 셀룰러 단말기(120)로부터 데이터 송신용으로 이용되어 상기 컴퓨터에 유선 전화 라인 케이블을 직접 접속하지 않고 상기 컴퓨터를 모뎀 회로(166)에 접속한다. 데이터 송신을 취급할 때, 모뎀 회로(166) 및 송수신기(164)는 사용되는 전파 방송된(over-the air) 프로토콜 및 정상적인 유선 전화 라인 데이터 송신 프로토콜사이의 데이터열을 변환한다. 또한, 송수신기(164)는 그 수신된 신호가 음성으로 복귀할 때를검출하고, 제어 프로세서(154)에 응답해서 모뎀 회로(166) 및 에코 소거기 회로(162)를 음성 신호의 처리로 복귀할 수 있게 한다.
송수신기(164)는 예를 들어 AMPS, ETACS, NMT450, NMT900, GSM, DCS1800 또는 IS54를 표준으로하는 신호를 발생 및 수신하기 위해 선택될 수 있다. 부가해서, 송수신기(164)는 INMARSAT-M, INMARSAT-P, IRIDIUM, ODYSSEY, GLOBALSTAR, ELLIPS AT 또는 M-SAT 등의 위성 시스템과 통신하는 공중-인터페이스 표준과 일치하는 신호를 발생 또는 수신한다. 그런 모든 표준은 일반적인 PSTN 유선 라인(108)을 통해 셀룰러 단말기(120)로부터 통신을 제공하고, 광역 시스템의 사용을 피하기 위하여 본 발명에 이용될 수 있다.
도 4는 도 3의 무선 송수신기(164)의 개략도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 송수신기(164)는 무선 주파수 신호의 수신 및 송신용 회로를 포함한다. 안테나(112)에 의해 수신된 신호는 송수 절환기(201)에 의해 수신 회로로 지향된다. 상기 송수 절환기는 2개의 분리된 대역통과 응답을 갖는 필터이고, 그 하나는 수신 대역에서 신호를 통과하는 응답이고, 다른 것은 송신 대역에서 신호를 통과시키는 응답이다. 상기 송수 절환기(201)는 다른 송수신 주파수를 사용함으로써 동시에 신호를 송수신한다. 예컨대, AMPS 또는 IS54B 구조에서, 송수신 주파수는 45MHz만큼 분리된다.
상기 송수 절환기(201)를 통과한 후, 수신된 신호는 저잡음 무선 주파수(RF) 증폭기(202)에 의해 증폭된다. 상기 증폭기는 충분한 이득을 제공하여 정면 단부 회로에서 예상된 손실을 극복한다. 증폭후, 원하지 않는 신호 성분은 수신필터(203)에 의해 필터 출력된다. 필터링후, 상기 신호는 혼합기(204)에서 신호를 채널 합성기(215)에 의해 발생시켜 국부 발진기(LO) 필터(314)에 의해 필터링된 제2신호와 혼합함으로써 제1 중간 주파수(IF)로 혼합된다. 상기 제1 IF신호는 증폭기(205)에 의해 증폭된 다음 원하지 않는 합성물은 IF필터(206)에 의해 제거된다. 필터링후, 제1 IF 신호는 국부 발진기 합성기(216)에 제공된 신호를 이용하여 다른 저주파수 또는 제2IF신호로 혼합기(207)에서 혼합된다. 상기 제2 IF신호는 2개의 필터(208 및 210)에 의해 필터링된 다음, 다단 증폭기(209 및 211)에 의해 증폭되어 IF신호(212) 및 무선신호 강도 표시(radio signal strength indication)(RSSI) 신호(213)를 얻는다. 그후, Dent 등에 의한 미국 특허 제5,048,059호에서 검출된 바와 같이 검출 처리를 거치게 된다.
송신하기 위해, 데이터열(219)은 모뎀(166)에 의해 발생된다(도 3). ADC 구조에서, 상기 데이터열은 시분할 다중화용 버스트로서 다른 사용자와 구성된다. 기준 발진기(218)는 RF회로에 대해 안정된 기준으로 이용되는 정확한 주파수를 발생시킨다. 발진기(218)의 출력은 주파수를 6배로 증가시키는 배율기(221)를 통과한다. 상기 주파수는 직각 위상 관계, 즉, 90°만큼 오프세트되는 동일한 진폭의 2개 신호를 발생시키는 직각 망(quadrature network)(222)으로 통과된다. 이러한 데이터열(219)과 함께 상기 직각 신호는 변조기(223)에 결합되어 문헌[I 및 Q Modula tor for Cellular Communication System, D.E. Norton et al., Microwave Journal, Vol.34, No.10, October 1991, pp.63∼79]에서 설명된 바와 같이 변조신호를 만든다. 이 변조 신호는 신호를 무선 주파수로 변환하는 혼합기(224)를 통과한다. 상기정확한 무선 주파수는 채널 합성기(215)에 의해 제공된 국부 발진기 신호에 의해 결정된다. 상기 무선 주파수 신호는 가변 이득 제어 증폭기(225)를 통과한다. 송신 전력 제어라인(220)상의 전압에 의해 제어되는 상기 증폭기의 이득은 최종 출력전력을 결정하는데, 그 이유는 선형 전력 증폭기(227)가 일정한 이득을 갖기 때문이다. 필터링은 송신필터(226)에 의해 수행된다.
도 5에서, 셀룰러 단말기(120)의 설계는 링깅전류 및 교환기 배터리 전압 검출기(152)가 없는 것 이외에는 기지국(110)(도 3)의 설계와 비슷하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀룰러 단말기(120)는 셀룰러 단말기(120)가 기지국(110)의 국부 영역(114)내에 없을 때 광역 셀룰러망(100)과 통신하고, 셀룰러 단말기(120)가 국부영역(114)내에 있을 때, 기지국(110)의 송수신기(164)와 통신하는 송수신기(250) 또는 다른 수단을 포함한다. 송수신기(250)는 안테나(122)에 접속된다. 셀룰러 단말기(120)는 기지국(110)에 관하여 기술된 것과 비슷한 제어 프로세서(254)와 기억 수단(255) 수신 및 신호 처리를 송수신하기 위한 송신회로(251)와 수신회로(253)를 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단말기(120)가 셀룰러 폰일 때, 그것은 키패드(257), 디스플레이(259), 스피커(261), 및 마이크로폰(263)을 포함한다. 오디오, 비디오 및 데이터 및/또는 다중매체 신호의 송수신을 컴퓨터 통신단말기에 제공하기 위해서, 키패드(257)는 충분히 크기의 개인용 컴퓨터 키보드가 될 수 있고, 디스플레이(259)는 큰 그래픽 디스플레이가 될 수 있다. 또한, 스캐너(265)는 디스크 드라이브 및 모뎀과 같은 다른 장치(267)로 제공될 수 있다. 단말기(120)의설계는 당업자에게 널리 공지된 사항이므로 더 이상 상세히 설명할 필요는 없다.
상기 기술된 바와 같이, 기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 무선 통신은 기지국(110)과 망 셀국(102)사이의 동일한 채널 간섭을 피하기 위해 광역 셀룰러망 제공자에 의해 할당된 주파수에서 발생한다. 상기 기술된 바와 같이, 셀룰러 단말기(120)와 기지국(110)사이의 통신용 광역 셀룰러망(100)의 셀룰러 스펙트럼내에서 채널을 얻는 채널 선택수단은 기지국(110)에 포함된다. 비-다중화된 시스템에서, 설정된 주파수는 한개의 채널이지만, 다중화된 형태의 시스템에서는 각 주파수는 다수의 통신채널을 이동시킬 수 있다. 본 설명은 주파수로 언급되지만, 다중화된 시스템에서 기지국(110)은 그 선택된 주파수를 사용해서 특정한 채널 또는 슬롯으로 할당된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
상기 선택 주파수는 상기 기술한 바와 같이 추출된 디지털 제어 메시지로서 외부로부터 기지국(110)으로 들어가게 되고, 이러한 경우에 주파수 표시신호는 접속기(136)를 통한 무선 통신에 의해 기지국(110)에서 수신된다. 상기 주파수 표시신호는 합성기 명령으로 변환되고 라인(217)에 인가되어 필요한 송수신 주파수를 발생시킨다. 상기 전력 레벨 표시신호는 송신 전력 제어신호로 변환되고 라인(220)에 인가되어 송신전력을 제어한다. 이러한 변환은 종래기술을 이용하는 제어 처리기(154)에 의해 양호하게 수행된다. 주파수 및 선택적으로 전력 레벨을 설정하기 위해 수행된 동작은 도 6과 관련해서 이후에 설명될 것이다.
광역망(100) 운용자로부터의 주파수 표시신호는 선택되어 기지국(110)과 망 셀국(102)사이의 간섭을 최소화한다. 양호하게, 주파수는 기지국(110)이 위치된셀(104)에서 망 셀국(102)으로 할당되지 않는 셀룰러 스펙트럼내의 주파수중 한 개의 주파수를 이용한다. 특히, 주파수는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 상기 기지국으로부터 가장 멀리있는 광역 셀룰러망(100)의 셀로 할당되는 셀룰러 스펙트럼내의 주파수 그룹으로부터 선택된다.
도 3에 도시된 바와 같이 기지국(110)의 회로는 기억회로(155)에 기억된 서비스 번호를 사용해서 무선망(108)을 통해 광역망(100)의 운용자와 통신하기 위해 무선전화선 컨넥터(136)에 전기적으로 접속된 하우징(130)내의 요청수단으로서 또한 작용한다. 제어 프로세서(154)는 요청을 표시하는 제어 및 데이터 신호를 보냄으로써 설정된 서비스 번호를 이용한 호출을 시작한다. 모뎀(166) 및 변환기(160)는 광역 셀룰러망(100)의 운용자에 의해 상기 목적용으로 설정된 모뎀(도시안된)에 의해 검출되는 공지된 캐리어 형태로서 라인(136)을 통한 요청을 송신하는데 이용된다. 광역 셀룰러망의 운용자는 수동 또는 자동으로 주파수를 할당하여, 주파수 간섭을 피하거나 줄인다. 광역 셀룰러망(100)의 운용자로부터 요청된 주파수 표시신호는 모뎀(166)에 의해 수신된 다음, 추출된 디지털 제어 메시지는 상기 기술된 바와 같이 제어 프로세서(154)에 제공된다. 상기 선택 주파수의 표시는 그 수신 주파수 표시신호를 토대로 해서 기억회로(155)에 기억된다. 대안으로, 주파수는 본 발명의 양수인에게 양도되고, 발명의 명칭이["Method and Apparatus for Contro lling Transceiver Operations in a Radio Communication System"]인 Rydbeck에 의한 계류중인 출원 제08/093,076호에서 설명한 "스마트 카드"와 같이 제거가능한 주파수 표시기를 경유해서 주파수가 할당될 수 있다.
또한, 주파수 표시신호는 단말기(120)가 기지국(110)에 있고 셀룰러 단말기(120) 및 기지국(110)가 선택된 주파수 정보를 갖도록 선택된 주파수의 표시로서 기억수단(255)에 기억될 때 셀룰러 단말기(120)에 제공된다. 대안적으로, 셀룰러 단말기(120)를 기지국(110)에 두지 않고, 사용자가 그 선택 주파수 변화 다음에 기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 통신을 초기화하기전에 단말기를 보관시키길 원하지 않는 경우 주파수 정보는 광역 셀룰러망(100)을 이용하여 셀룰러 단말기(120)에 제공된다.
주파수 표시신호를 요청하는 프로세스는 운용자가 키보드(144)를 이용한 입력, 예컨대, ＃0을 누름으로써 설정된 서비스 번호의 호출을 개시한다. 대안으로, 상기 요청은 검출기(152)로부터 접속안된 신호에 응답해서 제어 처리기(154)에 의해 초기화될 수 있다. 상기 접속 안된 신호는 유선 전화선(136)이 무선전화망(108)에 접속되지 않거나, 전력 검출수단(151)으로부터 제어 처리기(154)까지의 신호에 기초한 전화 접속 및 전력 접속이 접속되지 않는 것을 표시한다. 따라서, 검출기(152), 전력 검출수단(151) 및 제어 처리기(154)는 새로운 주파수 선택을 요청하고 그런 요청을 초기화할 때를 결정한다.
대안으로, 그 선택된 주파수 정보는 그 정보를 제어 처리기(154)로 통과시키는 키보드(144)를 사용해서 기지국(110)으로 입력된다. 이것은 기지국(110)의 사용자가 광역 셀룰러망(100)의 운용자로부터 선택된 주파수 정보를 선택적으로 얻은 다음, 그 데이터를 키보드(144)를 통해 수동적으로 입력한다.
상기 주파수 표시신호를 요청하고 수신하는 수단은 셀룰러 단말기(120)에 또한 포함된다. 이러한 경우라면, 셀룰러 단말기(120)를 기지국(110)에 보관하는 동안 셀룰러 단말기(120)는 망 셀국(102)을 통해 또는 전화선 접속기(136)를 이용하여 광역 셀룰러망의 운용자와 접촉한다. 비슷하게, 주파수 표시신호에 대한 요청을 수동으로 입력하는 입력수단은 셀룰러 단말기(120)의 키패드(257)이다.
기지국(110)이 새로운 위치로 이동되면, 이전에 이용된 선택 주파수는 기지국(110)에서의 송신이 광역 셀룰러망(100)의 운용자로부터 새롭게 선택된 주파수 없이 이루어진다면 광역 셀룰러망(100)에서 간섭을 일으킬 수 있으므로 무효이다. 기지국(110)은 상기 설명했듯이 전화 접속의 검출 손실 또는 전화와 전력접속 손실에 응답하여 이전에 선택된 주파수를 이용하는 송수신기(164)에 의한 송신을 방지하는 수단을 포함한다. 이것은 도 3에 도시된 회로에 의해 쉽게 수행되고, 제어 처리기(154)가 전화 및/또는 전력접속의 손실을 검출하는 수단으로서 함께 동작하는 검출기 회로(152) 및 전력 검출수단(151)으로부터 표시신호를 수신함으로써 쉽게 수행될 수 있다. 제어 처리기(154)는 송수신기(164)를 제어하여 더 이상의 송신을 방지한다. 제어 처리기(154)는 새로운 주파수가 얻어질 필요가 있다는 것을 표시하는 디스플레이(142)에 지시를 한다. 또한, 제어 처리기(154)는 메시지를 PSTN망을 경유해서 광역 셀룰러망의 운용자에게 보낸다.
미국 특허 제5,428,668호에 따른 초기화 및 채널 획득 동작은 도 6의 흐름도에 도시된다. 기지국(110)이 사용자에 의해 얻어지고 전화 접속기(136)를 갖는 일반적인 가정의 전화 잭 및 전력 접속기(134)를 갖는 전력 출구로 플러그를 꽂아 접속될 때 블록(300)에서 동작을 초기화 한다. 전력을 인가할 때, 검출기(152)는유선 전화 라인(108)에 전화 접속을 설정하는 제어 처리기(154)에 통지하고, 전력 검출수단(151)에서의 전력 감지신호는 라인 전력을 접속하는 제어 처리기(154)에 통지한다. 블록(302)에서 기지국(110)은 소정의 서비스 번호를 이용하여 광역 셀룰러망을 호출한다. 상기 서비스 번호는 다이얼링하기 위해 키보드(144)상의 한개 또는 2개의 키패드를 누를 필요성이 있는 기지국(110)에 저장되거나, 상기 기술된바와 같이 자동으로 초기화된다. 대안으로, 상기 기술된 바와 같이, 사용자는 다른 전화 및 PSTN라인을 사용해서 광역 셀룰러 제공자와 접촉하고 기지국(110)으로 수동적으로 키되는 설정정보를 말로 요청한다. 상기 서비스 번호는 모든 위치로부터 유효한 "800" 형태 번호가 될 수 있다.
호출이 블록(302)에서 초기화된 후, 기지국(110)은 블록(304)에서 기지국(110) 위치의 광역 셀룰러망 운용자에게 통지한다. 현대의 디지털 전화망에서 사용할 수 있는 신호 방식 시설을 사용해서, 이것은 광역 셀룰러망 운용자가 호출을 발생하는 전화선의 PSTN 번호를 요청함으로서 수행될 수 있다. 블록(306)에서 기지국(110)은 주파수를 포함하는 제어 메시지를 광역 셀룰러망 운용자로부터 요청한다. 또한, 그 요청은 주파수뿐만 아니라 전력레벨 및 채널정보를 포함한다. 블록(308)에서 기지국(110)은 광역 셀룰러망 운용자로부터 요청된 주파수의 표시를 포함하는 제어 메시지를 수신한다. 이것은 블록(310)에서 기지국(110)의 수신 주파수의 표시로서 기억된다.
기지국(110)은 블록(312)에서 수신된 주파수의 표시를 셀룰러 단말기(120)에 송신한다. 이러한 송신은 셀룰러 단말기(120)가 시스템 접속기(132)를 이용하는 기지국(110)에 보관될 때 수행된다. 대안으로, 셀룰러 단말기(120)가 기지국(110)에 보관되지 않는다면, 주파수 표시신호는 송수신기(164)를 사용해서 무선통신에 의해 송신된다. 이러한 송신은 셀룰러망 운용자에 의해 기지국(110)에 할당된 마지막 주파수를 사용해서 이루어진다. 선택적으로, 셀룰러 전화(120)를 기지국(110)에 보관되지 않은 경우 기본 주파수를 재할당할 필요가 있을 때, 광역 망 운용자는 호출을 셀룰러망을 통해 셀룰러 전화(120)에 위치시키고 셀룰러 단말기(120)에 그 변화를 알리는 데이터 메시지를 기본 주파수에 보낸다. 그러나, 기본 주파수가 종종 재할당되지 않는 경우, 기지국(110)은 사용자에게 셀룰러 단말기(120)를 둘 필요성을 통지하여 디스플레이(142)상에 경고 메시지를 표시함으로써, 새로운 주파수 정보를 얻는다. 블록(314)에서, 셀룰러 단말기(120)는 셀룰러 단말기(120)에 수신된 주파수의 표시를 기억한다.
기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 통신용 동작 주파수가 초기에 설정될 때, 그 할당된 주파수는 기지국(110)이 동일한 위치에 남는한 계속해서 유효하게 된다. 그러나, 기지국(110)이 새로운 위치로 이동되면, 상기 광역 셀룰러망과의 간섭은 기지국(110)에 대하여 이전에 할당된 주파수가 기지국(110)을 재설치하는 광역 셀룰러망의 국부 셀에 이용될 수 있다. 결과적으로, 블록(316)에서 기지국(110)은 그 요청 주파수의 표시를 상기 기술된 바와 같이 수신하기 때문에 상기 기지국에 전화 접속을 잃는 경우를 결정한다. 또한, 기지국(110)은 그 요청된 주파수의 표시를 마지막으로 수신하기 때문에 기지국과의 전력 접속을 잃는 경우를 결정한다. 상기 요청 주파수의 지시를 마지막으로 수신했기 때문에 전화 접속 또는전화와 전력 접속을 잃는 경우, 기지국(110)은 상기 기술된 바와 같이 단계(300 내지 314)를 반복한다. 택일적으로, 단계(316)에서, 기지국(110)이 접속을 끊는 것을 결정할 때, 선택 주파수에 대하여 새로운 요청을 시작할 때 까지 통신이 불가능해 질수 있다.
상기 동작은 주파수 정보를 얻기 위해 기지국 프로세서 및 키보드를 이용하는 일실시예에 대하여 설명된다. 다른 실시예에 있어서 셀룰러 단말기(120)의 키보드 및 처리기는 초기화 동작을 수행하기 위해 사용된다. 상기 실시예에서, 도 6의 모든 단계는 셀룰러 단말기(120)가 기지국(110)에 보관되는 동안 수행된다. 광역 셀룰러망 운용자와의 통신은 셀룰러 단말기(120)와 망 운용자사이에 PSTN(108)을 통하여 신호를 송신하기 위해 제공하는 기지국(110)으로써 셀룰러 단말기(120)에 의해 조정될 수 있다.
기지국(110)은 기지국(110)이 위치되는 광역 셀룰러망의 셀에서 이미 사용중인 할당된 주파수가 아니라 최대로 떨어져 있는 셀을 사용할 때 주파수를 선택하는 것이 좋다. 일 실시예에서 광역 셀룰러망 제공자에 의한 주파수 할당은 도 7에서 도시된다. 도 7은 인접한 셀간의 간섭을 방지하기 위해 미국의 광역 셀룰러망에서 사용되는 21개의 셀 주파수 재사용 패턴을 도시한다. 광역 셀룰러망(100)은 복수의 재사용 패턴을 포함하고, 도 7에 도시된 21개의 셀보다 많이 포함한다. 21개의 클러스터에서 각 셀(104)은 광역 셀룰러 제공자에 이용할 수 있는 총 주파수 수중 다른 1/21부분을 사용한다. 도 7은 일정하게 떨어진 셀 격자에서 1 내지 21로 번호 매겨진 주파수의 21개 그룹의 분배를 도시한다. 동일한 주파수 그룹을 이용하는 셀이 등간격으로 되고, 루트(21) 셀은 셀 직경이 각 6각형의 내접원의 직경으로서 형성되는 중심간의 직경으로 한다.
도 7에서, 15 또는 8번의 셀이 1번 셀로부터 가장 멀리 떨어져 있다. 따라서, 1번 셀내에 위치된 기지국(110)에 이용될 수 있는 주파수들은 주파수 그룹(8 및 15)으로부터 인출되어야 한다. 상호적으로, 15번 셀내에 위치된 기지국(110)용으로 사용된 주파수는 8번 주파수 그룹(1 및 8 등)으로부터 인출되어야 한다. 대칭적으로, 2번 셀의 기지국(110)은 그룹(9 및 16 등)으로부터 인출된 주파수를 사용해야 한다. 그러므로, 각 영역내의 기지국(110)은 사용가능한 총 주파수의 2/21를 사용한다. 이것이 적어도 21개의 주파수를 포함한다면, 21개 셀의 재사용 계획은 동일한 주파수를 이용하는 셀이 적어도 루트(21) 셀 직경에서 멀리 있는 것을 확정하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 셀 및 셀 시스템에 적용된 총 주파수가 적어도 21×21/2＝220일 필요가 있다. 이러한 조건은 2명의 경쟁 운용자가 800채널을 분배하는 U.S.AMPS시스템에서 만족되는데, 이것은 각각 400개 이상의 채널을 갖는다. 따라서, 상기 셀은 그들이 위치되는 셀에 따라 이동 전화망으로부터 최적의 주파수로 프로그램되고 재프로그램되는 것이 바람직하다.
도 8은 기본 주파수 할당이 더 빽빽한 셀 재사용 패턴, 즉, 유럽 GSM시스템에서 이용되는 7-셀 패턴의 경우에 이루어진다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각 셀내에서, 다른 지역은 그 소영역내에 위치된 기지국(110)에 이용되는 다른 주파수 세트가 할당된다. 도 8에서, 기지국(110)용 주파수 할당 패턴은 1 및 5 번호 셀에 대하여 도시된다.
도 9는 주파수 정보가 기지국(110)과 그것에 관련된 셀룰러 단말기(120)에 의해 획득될 때 무선 개인용 통신시스템의 동작 방법을 도시한다. 전력이 블록(352)에서 셀룰러 단말기(120)에 인가될 때 동작을 개시한다. 전력 인가시, 셀룰러 단말기(120)는 블록(354)에서 그것의 관련된 기지국(110)에 할당된 선택 주파수를 검색하여, 임계치 이상의 신호 레벨이 블록(356)에서 검출되는지 여부를 결정한다. 임계치 이상의 신호 레벨이 검출되면, 단말기(120)는 그 관련된 기지국(110)의 범위(114)내에 있다. 셀룰러 단말기(120)는 무선 통신에 의해 PSTN(108)을 통해서 블록(360)에서 기지국(110)으로 통신한다. 임계치 이상의 신호 레벨이 검출되지 않으면, 상기 단말기(120)는 기지국(110)의 범위(114)내에 있지 않고, 종래의 기술을 사용해서 블록(358)의 망 셀 스테이션(102)으로 통신을 초기화한다.
당업자는 분리된 음성 채널 주파수 및 전력 레벨이 기지국(110)과 단말기(120)에 의해 송신용으로 사용되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 상기 기지국이 더 큰 안테나 또는 더 민감한 수신기를 갖는 경우, 상기 전력 레벨은 기지국 및 단말기에 대하여 다르게 될 수 있다. 단말기 및 기지국이 이중 송수신기에서 동일한 주파수상에서 통상적으로 송수신하지 않기 때문에 다른 주파수라고 생각한다. 대안으로, 단일 주파수 및 전력 레벨은 광역 셀룰러 제공자로부터 얻어지고, 제2주파수 및 전력 레벨은 단일 주파수 및 전력 레벨로부터 결정된다.
따라서, 망 제공자/운용자는 기지국 대 단말기 통신의 주파수 및 전력 레벨을 할당할 수 있다. 기지국 대 단말기 통신의 주파수 및 전력 레벨을 할당함으로써, 망 셀내의 동일한 주파수 간섭은 감소되고, 망 제공자는 기지국용으로 허가된주파수 스펙트럼으로부터 부가적인 소득을 얻는다.
수신된 신호강도측정을 이용하는 채널 할당
본 발명에 따른 수신 신호강도측정을 이용하여 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위한 셀룰러 통신채널의 할당을 지금부터 설명할 것이다. 일반적으로, 상기 전화 기지국의 초기화동안, 상기 셀룰러 단말기는 제어되어 셀룰러 시스템의 모든 제어채널상에 수신된 신호강도의 다운링크(downlink) 측정을 얻는다. 상기 측정은 무선전화망선을 통하여 그 측정치를 광역 셀룰러망의 중심 데이터베이스에 접속된 특정 서비스 번호로 송신하는 전화 기지국으로 중계된다. 이러한 측정으로부터, 광역 셀룰러망은 최저 신호강도로 제어채널을 유도할 수 있다. 상기 제어채널은 전화 기지국 또는 새도우(shadow)되는(장애물에 의해 차단되는) 셀로부터 먼 거리에 있는 광역 셀룰러망 셀과 연관된다. 어떤 경우에, 광역 셀룰러망은 상기 셀에 의해 사용된 통신채널 세트("음성채널" 또는 "트래픽채널")를 식별하고 상기 통신채널 그룹을 전화 기지국에 할당한다. 광역 셀룰러망에 의해 사용된 일련의 제어채널 및 통신채널은 광역 셀룰러망의 "무선 채널"로 통칭해서 언급된다.
상기 셀룰러 단말기는 제2 주파수 검색을 수행하여 할당되는 통신채널 세트의 주파수상에서 수신된 신호강도를 측정한다. 이러한 검색은 상기 세트에서 주파수들중 한 개의 주파수를 이용하는 다른 전화 기지국의 존재를 드러낸다. 신호강도가 가장 낮은 주파수는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신에 사용하기 위해 선택된다. 이러한 주파수는 상기 주파수를 이용하는 셀로부터 멀리 있거나 새도우되고 상기 주파수를 이용하는 다른 전화 기지국으로부터 떨어져 있거나 새도우되기때문에 상기 주파수는 전화 기지국에 의해 양호하게 사용된다. 따라서, 본 발명은 통신채널 세트에서 주파수의 갯수와 같게 설정된 셀내의 전화 기지국사이에 효과적인 재사용 패턴을 만든다.
선택 주파수상의 신호 레벨이 너무 높아서 받아들일 수 없다면, 명백하게 모든 채널은 가까운 전화 기지국에 의해 사용되고 그 재사용 패턴은 받아들일 수 없다. 상기 전화 기지국은 최저 신호강도로써 측정된 셀룰러 제어채널에 현재 대응하는 채널의 제2 그룹을 광역 셀룰러망으로부터 요청할 수 있다. 이것은 전화 기지국간에 효율적인 재사용을 2배로 증가시켜서, 상호 채널 간섭을 더 감소시킨다. 다운링크 측정을 얻고 그들을 전화 기지국 및 광역 셀룰러망에 보고하기 위해 셀룰러 단말기를 정렬시킴으로써, 전화 기지국 자체에서 다운링크 수신기가 필요없다.
도 10A 내지 10B에서, 본 발명에 따라 수신된 신호강도를 이용하는 채널 할당용 동작은 현재 상세하게 설명된다. 이러한 동작은 기억된 프로그램 제어하에서 동작하는 전화 기지국(110)의 제어 처리기(154), 셀룰러 단말기(120)의 제어 처리기(254) 및 광역 셀룰러망의 제어 처리기(들)에 의해 양호하게 수행됨이 이해된다. 그러나, 특정 목적용 하드웨어 및/또는 기억된 프로그램 제어하에서 동작하는 특정 목적용 하드웨어 및 일반적인 목적용 하드웨어의 결합이 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
블록(400)에 도시된 바와 같이, 상기 셀룰러 단말기는 광역 셀룰러망에서 모든 제어채널을 측정하기 위해 제어된다. 상기 블록(400)의 동작은 이미 기술된 바와 같이 전력 인가시 및/또는 유선 전화망(108) 접속시 전화 기지국(110)에 의해초기화된다. 또한, 블록(400)의 동작은 기지국(110)에 접속한 유선 전화망을 경유하여 광역 셀룰러망에 의해 초기화된다. 또 다른 대안으로서, 이러한 동작은 셀룰러 전화에 의해, 예컨대 사용자 작동에 의해 초기화된다.
양호하게는, 전화 기지국(110)을 구입하고 이 기지국을 전원 및 전화 잭으로 플러그에 꽂아 접속한 후, 초기화 절차는 사용자에 의해, 예컨대 전화 기지국을 광역 셀룰러망에서 데이터베이스를 포함하는 중앙 컴퓨터(제어 처리기)에 링크하는 무선전화망상에서 서비스 번호를 다이얼링함으로써 시작된다. 광역 셀룰러망은 인가 절차를 이용하는 전화 기지국의 유효성을 점검한다. 사용자는 셀룰러 전화기와 전화 기지국사이의 물리적인 접속(광학 또는 음향학 등의 전기적인, 전자기적인)이 이루어지도록 전화 기지국에 셀룰러 전화기를 보관하기 위하여 명령될 수 있다. 대안적으로, 광역 망 운용자는 지시를 송신하기 위해 셀룰러망과 셀룰러 단말기사이에 셀룰러 전화 인터페이스를 사용할 수 있다.
상기 광역 셀룰러망 운용자는 셀룰러 전화기에 광역 셀룰러망의 모든 제어채널을 검색하도록 지시한다. 이러한 검색시, 셀룰러 전화기는 광역 셀룰러망에서 제어채널만을 식별한다. 당업자에 의해 공지된 바와 같이, 각 셀은 일반적으로 일정하고 고정된 송신 전력을 사용하고 제어 정보의 계속적인 데이터열을 이동시키는 한 개 이상의 제어채널을 포함한다. 상기 제어채널은 데이터열에 고정된 주파수, 즉, 고정된 주파수/시간 할당 또는 특정한 식별자 등의 포맷으로, 셀룰러 전화기는 제어 채널이 되는 것처럼 상기 채널을 인지할 수 있다. 각 상기 제어채널로부터, 셀룰러 전화는 신호강도측정을 하게 된다.
블록(402)에 도시된 바와 같이, 상기 셀룰러 단말기는 제어채널 측정을 도 2의 132에서 도시된 물리적인 접속을 경유해서 전화 기지국으로 전송한다. 블록(404 )에 도시된 바와 같이, 상기 전화 기지국은 제어 채널 측정을 무선전화망(도 2의 136)을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송한다. 대안적으로, 상기 셀룰러 전화기는 측정 정보를 가장 가까운 셀(102)을 통해 광역 셀룰러망으로 직접 보낸다.
블록(406)에서, 광역 셀룰러망은 채널을 수신 신호 강도가 가장 낮은 채널을 식별한다. 광역 셀룰러망에 고정된 주파수 재사용 계획때문에, 또한, 상기 광역 셀룰러망은 신호강도가 가장 낮은 제어채널과 관련되는 제1 통신채널 세트를 식별할 수 있다. 고정된 채널 재사용 패턴 때문에, 상기 제어채널을 이용하는 모든셀은 동일한 채널 그룹을 사용함으로써 특정한 셀은 식별될 필요가 없다. 상기 그룹의 모든 채널은 전화 기지국을 사용할 잠재적인 후보자인데, 그 이유는 그들이 큰 분리 또는 새도잉(shadowing)때문에 전화 기지국 위치에서 미약하게 수신되는 셀에 의해 송신되기 때문이다.
또한, 당업자는 상기 셀룰러 단말기가 수신 신호강도가 가장 낮은 제어채널을 식별하고 이 제어채널을 광역 셀룰러망에 송신하는 것이 이해될 것이다. 또 다른 대안으로, 상기 전화 기지국은 수신 신호강도가 가장 낮은 제어채널을 식별하고 이 제어채널을 광역 셀룰러망에 이송한다. 그러나, 셀룰러 전화 및 기지국의 복잡성을 감소시키기위해, 최저 수신 신호강도의 식별은 기지국으로부터 중계된 신호강도측정의 수신시 광역 셀룰러망에 의해 양호하게 수행된다.
또한, 도 10A 내지 10B에서, 광역 셀룰러망은 신호강도가 가장 낮은 제어채널과 연관된 통신채널 세트의 식별을 무선전화망을 경유해서 전화 기지국으로 이송한다. 블록(412)에서, 전화 기지국은 통신채널 세트의 식별을 셀룰러 단말기에 이송한다. 블록(408 및 412)의 동작이 광역 셀룰러망 및 셀룰러 단말기사이의 무선 통신을 경유해서 수행됨이 이해될 것이다.
블록(414)에서, 상기 셀룰러 단말기는 그 식별된 통신채널에서 모든 채널을 측정하게 된다. 블록(416)에서, 상기 셀룰러 단말기는 통신채널 측정을 전화 기지국에 이송한다. 블록(418)에서, 전화 기지국은 통신채널 측정을 무선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망에 이송한다. 블록(416 및 418)의 동작이 통신채널 측정을 셀룰러 단말기로부터 광역 셀룰러망으로 직접 송신함으로써 수행되는 것을 이해할 것이다. 블록(422)에서, 상기 광역 셀룰러망은 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택한다. 블록(406)과 연결하여 상술한 바와 같이, 상기 선택은 셀룰러 단말기 또는 전화 기지국에서 발생한다.
최저 통신채널의 수신된 신호강도가 너무 높아서 상호-채널 간섭으로부터의 자유도가 수락될 수 없다는 것을 이해할 것이다. 이것이 그러한 경우라면, 블록(426)에서, 상기 광역 셀룰러망은 다음의 최저 신호강도를 갖는 제어채널과 접속된 다음의 통신채널 세트를 식별한다. 블록(408∼422)의 동작은 다음의 통신채널 세트상에서 수행된다. 이러한 동작은 블록(424)에서 신호 강도가 낮은 수락가능한 통신 채널이 식별될 때까지 반복적으로 실행될 수 있다 그 다음, 블록(428)에서, 상기 광역 셀룰러망은 그 선택된 통신채널의 식별을 유선전화망을 경유해 전화 기지국으로 이송한다. 블록(432)에서, 전화 기지국은 선택된 통신채널의 식별을 셀룰러 단말기로 이송한다. 결과적으로, 블록(434)에서, 셀룰러 단말기 및 전화 기지국은 선택된 통신채널을 사용해서 국부 영역과 통신한다.
21개의 셀 채널 재사용 패턴을 갖는 도 7의 광역 셀룰러망(100)에서 도 10A 내지 10B의 동작의 횟수가 지금부터 설명될 것이다. 21개의 셀 주파수 재사용 패턴은 어떤 미국 광역 셀룰러망에서 사용되어 이웃한 셀간의 간섭을 방지한다. 21개의 셀 클러스터는 클러스터에서 모두 유일무이한 제어채널(F_1a, F_2a, ....F_21a)을 사용한다. 각 셀은 한개의 제어채널로 할당된다. 통신채널 그룹은 각 제어채널(F_ia)(여기서 i＝1, ...21)과 연관된다. 통신채널수는 광역 망 운용자에 의해 허가된 총 주파수에 의존한다. 통신채널이 F_ib, F_ic, F_id,...(여기서 i＝1, ...21)로 지정된다. 도 10의 블록(400)에서, 셀(1)의 전화 기지국은 제어채널(F_1a, F_2a, ....F_21a)의 신호강도를 측정한다. 제어채널(F_15a 및 F_8a)이 가장 먼 셀에 의해 송신되기 때문에, 그 수신된 신호강도는 최대로 약해지게 된다. 그러나, 빌딩이 전화 기지국 위치와 셀(4)사이에 위치되면, F_4a는 매우 미약하고 사용 후보자가 될 수 있다.
제어채널(F_1a, ...F_21)의 신호강도 측정 보고는 F_15a로 불리우는 최대로 약한 제어채널을 식별하는 광역 셀룰러망(블록(402 및 404))에 보고된다. 블록(406)에서, 상기 광역 셀룰러망은 셀(15)에 이용되고 제어채널(F_15a),즉, F_15b, F_15c, F_15d, ....의 세트와 관련된 통신 채널의 세트를 식별한다. 상기 식별은 전화 기지국(블록(408)) 및 셀룰러 단말기(블록(412))로 이송된다. 상기 제어채널(F_15a ) 자체는 아래에 설명된 바와 같이 포함되지 않는다.
상기 셀룰러 단말기는 방금 할당된 채널 그룹(F_15b, F_15c, F_15d, ....)상에서 신호강도측정을 한다. 블록(414)을 보시오. 이러한 측정은 셀(15)에서 트랙픽 활동도를 측정하지 못하지만 오히려 그룹에서 상기 채널들중 한 개의 채널로 할당되었던 가까운 전화 기지국의 존재를 감지한다. 다시 상기 보고서는 상기 전화 기지국에 전달되어(블록 416), 신호 강도가 가장 약한 채널을 선택하거나, 이 보고서를 상기 광역 셀룰러망으로 재 전송한다(블록 418). 상기 셀룰러망은 블록(422)에서 신호강도가 가장 낮은 그룹(F_15b, F_15c, F_15d...)의 채널을 선택한다.
이 그룹으로부터 선택된 채널은 전화 기지국 채널로서 사용된다. 상기 채널은 그것이 최대 양호한 셀룰러 재사용 그룹으로부터 선택되기 때문에 전화 기지국 과 셀룰러 환경사이의 상호 간섭, 및 그룹에서 최대로 약한 채널이 선택되기 때문에 전화 기지국간의 상호 간섭을 최소화한다.
상기 그룹으로부터 가장 양호한 채널을 선택함으로써, 상기 전화 기지국 환경은 일련의 채널에서 채널수와 같은 효율적인 재사용을 자동 채널 할당에 제공한다. 충분한 상호-채널 간섭 억제를 제공하기 위해 상기 세트에 충분한 채널이 없으면, 상기 전화 기지국은 제2 주파수 검색으로 그것을 인식할 수 있는데, 그 이유는 그룹에서 최대로 약한 채널이 필요 이상의 신호강도를 가지기 때문이다. 블록(424)을 보시오. 상기 전화 기지국은 다음의 가장 약한 제어채널에 대응하는 제2 채널 그룹(블록(426))을 할당하기 위해 광역 셀룰러망이 필요할 것이다.
상기 예에서, F_15a가 가장 약한 채널이라면, F_8a가 그 다음 최대로 약한 채널이라면, 광역 셀룰러망 운용자는 블록(426)에서 제2그룹(F_8b, F_8c, F_8d...)을 전화 기지국으로 할당한다. 다시, 셀룰러 단말기는 상기 제2 그룹(블록(414 ))의 모든 채널상에서 신호강도를 검색하고 가장 약한 것이 선택된다(블록(422)). 사용가능한 2개의 그룹을 가짐으로써, 전화 기지국들간의 효율적인 재사용은 2배로 된다. 이러한 동작은 너무 가깝게 전화 기지국이 위치되는 핫 스포트(spots)에서 상호-채널 간섭 문제를 해결하기 위해 필요한 경우 반복될 수 있다.
상기 셀룰러 제어채널 자체는 많은 이유로 인해 그룹 할당에 포함되지 않는다. 첫째, 전화 기지국이 셀룰러 제어채널을 전화 기지국 채널로서 선택하면, 다른 전화 기지국은 초기화동안 가까운 셀룰러 기지에서 하듯이 가까운 전화 기지국으로부터 신호를 오류로 식별할 수 있다. 결과적으로, 상기 초기화 전화 기지국이 근처의 전화 기지국에 의해 선택되기 때문에 이러한 그룹에서 매력적인 채널이 될지라도, 상기 초기화 전화 기지국은 그 관련된 통신 채널 그룹을 고려하지 않을 것이다. 상기 제어 채널을 포함하지 않는 다른 이유는 전화 기지국과 셀룰러 시스템을 제어하는 사이에 간섭을 피하는 것이다. 최종적으로, 셀룰러 통신채널은 셀룰러 제어채널보다 간섭이 적은 것 같다. 제어채널은 일정하게, 즉, 고전력 레벨을 계속해서 송신해야 한다. 통신채널은 간헐적으로 이용되고(그들이 음성 또는 데이터 통신에만 사용될 때), DTX를 구비하며, 자동 전력 제어를 적용하여 간섭을 줄일 수 있다.
본 발명이 할당된 주파수에 의해 기본적으로 설명하는 동안, 본 발명은 단일 주파수가 복수의 채널을 운반하는 다중화 형태를 이용하는 시스템에 관한 것으로 이해된다. 상기 시스템에서, 본 발명은 할당된 주파수 정보 및 그 할당된 주파수내의 특정한 채널 슬롯을 광역 셀룰러망 운용자 등의 외부 소스로부터 얻는다. 따라서, 본원에 이용된 용어 "채널"은 주파수 플러스 채널 또는 주파수만을 포함한다. 또한, 본 발명은 광역 통신망을 통해 어떤 채널 재사용 패턴 형태를 결부시키는 셀룰러 형태의 무선 통신시스템내에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 상기 전화 기지국은 할당된 통신채널의 세트로부터 한개의 특정한 통신채널을 사용할 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 상기 할당된 통신채널 세트로부터 모든 통신채널은 순차 호핑(sequential hopping)을 적용함으로써 사용될 수 있다. 상기 호핑 세트는 전화 기지국에서 떨어져 있는 셀에 사용된 통신채널 세트이다. 본 실시예에서, 상기 할당된 통신채널상의 신호 강도 측정은 근처의 전화 기지국으로부터 상호-채널 간섭을 최소화하기 위해 실행될 필요는 없다. 오히려, 상기 간섭은 순차 호핑의 성질에 기인해서 최소화되는데, 그 이유는 각 기지국이 비-동기 호핑을 다른 호핑 시퀀스로써 이용하기 때문이다. 상기 셀룰러 단말기는 상기 전화 기지국과 통신할 때 순차 호핑을 사용하기 위해 쉽게 적용될 수 있는 데, 그 이유는 순차 호핑이 예컨대 GSM시스템에서, 또한 광역 셀룰러망에서 인가될 수 있기 때문이다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 일반적인 양호한 실시예가 개시되고, 특정한 용어를 사용하더라도, 그들은 일반적인 설명에만 이용되는 것이지, 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 이용되지 않는다.

Claims (28)

  1. 셀룰러망 스펙트럼내에 복수의 제어채널 및 통신채널을 이용하는 광역 셀룰러망의 셀(104)에서 무선전화망(108)을 국부 영역내의 셀룰러 단말기에 접속하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법에 있어서,
    제어채널들의 수신 신호강도를 측정하기 위해 상기 셀룰러 단말기를 제어하는 단계(400);
    상기 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별하는 단계(406);
    상기 셀룰러 단말기가 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정하는 단계(414);
    상기 통신 채널의 세트로부터 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택하는 단계(422); 및
    상기 국부 영역내의 상기 전화 기지국과 상기 셀룰러 단말기사이에 통신하기 위해 수신 신호강도가 가장 낮은 선택된 통신채널을 이용하는 단계(434)를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선택 단계는,
    수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널의 수신 신호강도가 충분히 낮은지 여부를 결정하는 단계(424); 및
    상기 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널의 수신 신호강도가 충분히 낮지 않으면, 그 다음으로 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널과 관련된 다음의 통신채널 세트상에서 상기 식별단계와 상기 측정단계를 반복하는 단계(426)보다 앞서는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 식별단계는,
    제어채널에 수신된 신호강도측정을 상기 셀룰러 단말기로부터 상기 전화 기지국으로 이송하는 단계(402);
    상기 제어채널에 수신된 신호강도측정을 전화 기지국으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송하는 단계(404);
    상기 광역 셀룰러망이 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널을 식별하는 단계(406); 및
    광역 셀룰러망이 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별하는 단계(406)를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 셀룰러 단말기가 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정하는 단계는,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 무선전화망을 경유해서 그 식별된 통신채널 세트를 상기 기지국으로 이송하는 단계(408); 및
    상기 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 그 식별된 통신채널 세트를 이송하는 단계보다 앞서는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 선택 단계는,
    상기 통신채널에 수신된 신호강도측정을 상기 셀룰러 단말기로부터 상기 전화 기지국으로 이송하는 단계(416);
    상기 통신채널에 수신된 신호강도측정을 전화 기지국으로부터 상기 유선 전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송하는 단계(418);
    상기 광역 셀룰러망이 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 통신채널을 식별하는 단계(422); 및
    상기 광역 셀룰러망이 통신채널 세트로부터 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택하는 단계(428)를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이용한 단계는,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 상기 기지국으로 그 선택된 통신채널의 식별을 이송하는 단계(428); 및
    상기 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 그 선택된 통신채널의 식별을 이송하는 단계보다 앞서는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어단계, 상기 식별단계, 상기 측정단계 및 상기 선택단계는 상기 셀룰러 단말기를 상기 전화 기지국에 보관하는 동안 모두 실행되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어단계, 상기 식별단계, 상기 측정단계 및 상기 선택단계는 상기 셀룰러 단말기를 상기 전화 기지국에 보관하는 동안 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이에 전기적인 신호, 전자기 신호 또는 음향 신호의 이송을 경유해서 모두 실행되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  9. 셀룰러망 스펙트럼내의 복수의 제어채널과 통신채널을 사용하는 광역 셀룰러망의 셀(104)에서 무선전화망(108)을 국부 영역내의 셀룰러 단말기에 접속하는 전화 기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템에 있어서,
    상기 제어채널들의 수신된 신호강도를 측정하기 위해 상기 셀룰러 단말기를 제어하는 수단(400);
    상기 제어 수단에 응답해서 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별하는 수단(406);
    상기 식별 수단에 응답해서 상기 셀룰러 단말기가 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정하는 수단(414); 및
    상기 측정수단에 응답해서, 상기 통신채널의 세트로부터, 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택하여, 그 선택된 최저 수신 신호강도를 갖는 통신채널이 국부 영역내의 상기 전화 기지국과 상기 셀룰러 단말기사이의 통신에 사용되는 통신채널 선택수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 선택 수단은,
    수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널의 수신 신호강도가 충분히 낮은지 여부를 결정하는 수단(424); 및
    상기 결정수단에 응답해서, 상기 수신 신호강도가 가장 낮은 채널의 수신 신호강도가 충분히 낮으면, 국부 영역내의 상기 전화 기지국과 상기 셀룰러 단말기사이의 통신용으로 상기 선택된 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 이용하는 수단(426)을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 식별수단은,
    제어채널에 수신된 신호강도측정을 상기 셀룰러 단말기로부터 상기 전화 기지국으로 이송하는 수단(402);
    제어채널에 수신된 신호강도측정을 전화 기지국으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송하는 수단(404);
    상기 광역 셀룰러망이 상기 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널을 식별하는 수단(406); 및
    상기 광역 셀룰러망이 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별하는 수단(406)을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 셀룰러 단말기가 통신채널 세트의 수신된 신호강도를 측정하는 측정수단은,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 상기 기지국으로 그 식별된 통신채널 세트를 이송하는 수단(408); 및
    상기 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 그 식별된 통신채널 세트를 이송하는 수단(412)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 선택수단은,
    통신채널에 수신된 신호강도측정을 상기 셀룰러 단말기로부터 상기 전화 기지국으로 이송하는 수단(416);
    상기 통신채널에 수신된 신호강도측정을 전화 기지국으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송하는 수단(418);
    상기 광역 셀룰러망이 상기 수신 신호강도가 가장 낮은 측정된 통신채널을 식별하는 수단(422); 및
    광역 셀룰러망이 통신채널 세트로부터 수신된 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 선택하는 수단(428)을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선택수단은,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 상기 기지국으로 그 선택된 통신채널의 식별을 이송하는 수단(418); 및
    상기 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 그 선택된 통신채널의 식별을 이송하는 수단(432)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  15. 셀룰러망 스펙트럼내의 복수의 제어채널과 통신채널을 사용하는 광역 셀룰러망의 셀(104)에서 유선전화망(108)을 국부 영역내의 셀룰러 단말기에 접속하는 전화 기지국(110)과 셀룰러 단말기(120)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템에 있어서,
    상기 셀룰러 단말기에서 제어채널의 수신 신호강도를 측정하는 수단(400); 및
    상기 광역 셀룰러망에서 수신 신호강도가 낮은 측정된 제어채널과 관련된 통신채널 세트를 식별하고, 국부 영역내의 상기 전화 기지국과 상기 셀룰러 단말기사이의 통신용으로 통신채널들중 적어도 한 개의 채널을 사용하는 수단(428)을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광역 셀룰러망은 통신채널 세트의 수신 신호강도를 측정하기 위하여 상기 셀룰러 단말기에 지시하는 수단(400)을 더 구비하며;
    상기 셀룰러 단말기는 상기 식별수단에 응답해서 상기 통신채널의 세트로부터 수신 신호강도가 낮은 통신채널을 선택하고, 국부 영역내의 상기 전화 기지국 과 상기 셀룰러 단말기사이의 통신을 위하여 그 선택된 수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널을 사용하는 수단(434)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광역 셀룰러망은,
    수신 신호강도가 가장 낮은 통신채널의 수신 신호강도가 충분히 낮은지 여부를 결정하는 수단(424); 및
    수신 신호강도가 가장 낮은 통신 채널의 수신 신호강도가 충분히 낮지 않다면, 다음으로 수신 신호강도가 가장 낮게 측정된 통신채널과 관련된 통신채널의 다음 세트에 대한 수신 신호강도를 측정하기 위하여 상기 셀룰러 단말기에 지시하는 수단(426)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 기지국은,
    상기 셀룰러 단말기로부터 제어채널에 수신된 신호강도측정을 수신하는 수단(404); 및
    전화 기지국으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 상기 제어채널에 수신된 신호강도측정을 이송하는 수단(404)을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기지국은,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 그 식별된 통신채널 세트를 수신하는 수단(412); 및
    상기 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 그 식별된 통신채널 세트를 이송하는 수단(412)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 기지국은,
    상기 셀룰러 단말기로부터 상기 통신채널에 수신된 신호강도측정을 수신하는 수단(418); 및
    상기 통신채널에 수신된 신호강도측정을 상기 유선전화망을 경유해서 광역 셀룰러망으로 이송하는 수단(418)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기지국은,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 그 선택된 통신채널의 식별을 수신하는 수단(432); 및
    그 선택된 통신채널의 식별을 상기 셀룰러 단말기로 이송하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  22. 제15항에 있어서, 상기 기지국은,
    상기 셀룰러 단말기를 기계적으로 결합하는 수단; 및
    기계적으로 결합되는 셀룰러 단말기와 전화 기지국사이의 전기적인 신호, 전자기 신호 또는 음향 신호를 이송하는 수단(132)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 시스템.
  23. 셀룰러망 스펙트럼내의 복수의 제어채널 및 통신채널을 사용하는 광역 셀룰러망의 셀(104)에서 유선전화망을 국부 영역내의 셀룰러 단말기에 접속하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법에 있어서,
    상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 상기 전화 기지국으로 신호강도 측정 지시를 이송하는 단계(400);
    상기 전화 기지국으로부터 상기 셀룰러 단말기로 상기 신호강도측정 지시를 이송하는 단계(400);
    상기 신호강도 측정 지시에 따라 상기 국부 영역에서 선택된 무선 채널의 수신된 신호강도를 측정하기 위해 상기 셀룰러 단말기를 제어하는 단계(400);
    상기 국부 영역에서 선택된 무선 채널의 측정된 수신 신호강도를 토대로 해서 상기 국부 영역에서 상기 셀룰러 단말기와 상기 전화 기지국사이의 통신용으로 최소한 한개의 무선 채널을 식별하는 단계(434)를 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제어단계 후 상기 셀룰러 단말기로부터 전화 기지국으로 측정된 수신 신호강도를 이송하는 단계(416)를 수행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 측정된 수신 신호강도를 상기 셀룰러 단말기로부터 상기 전화 기지국으로 전송하는 단계후에,
    상기 측정된 수신 신호강도를 상기 전화 기지국으로부터 상기 무선전화망을 경유해서 상기 광역 셀룰러망으로 이송하는 단계(418)를 수행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 식별단계는 상기 광역 셀룰러망에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 식별단계는 상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 무선전화망을 경유해서 상기 전화 기지국으로 적어도 한 개의 무선채널의 식별을 이송하는 단계(428) 다음에 일어나는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110 )사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 적어도 한 개의 무선 채널의 식별을 상기 광역 셀룰러망으로부터 상기 유선전화망을 경유해서 상기 전화 기지국으로 이송하는 단계는상기 적어도 한 개의 무선 채널의 식별을 상기 전화 기지국으로부터 셀룰러 단말기로 이송하는 단계 다음에 일어나는 것을 특징으로 하는 셀룰러 단말기(120)와 전화 기지국(110)사이의 통신을 위하여 셀룰러 통신채널을 할당하는 방법.
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