KR100372498B1 - 신호 포착 및 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

호출 설정 과정(200)은 신속하고 확실한 프리앰블 신호포착 및 확인응답 절차(400)를 갖는다. 이 절차(400)는 우선 프리앰블 신호를 높은 확률로 식별하고, 신호포착을 검증하기 위한 다단계 탐색 기술이다. 이 절차(400)는 개선된 호출 설정 처리를 위해 전력제어(408, 426, 428), 및 레이트 판정(430) 펑션을 더 포함한다.

Description

신호 포착 및 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SIGNAL ACQUISITION AND POWER CONTROL}

아날로그 및 디지털 셀룰러 통신 시스템, 퍼스널 통신 시스템(PCS) 및 다른 유사한 무선 통신 시스템과 같은 무선 통신 시스템은 사용자에게 상당한 자유로움을 제공한다. 사용자는 무선 통신 시스템을 항상 지니고 다닌다. 그리고, 무선 통신 시스템에 내재하는 복잡성에도 불구하고, 사용자가 시스템을 사용하는 것은 전화 거는 것만큼 쉬운 것이다.

때때로 사용자는 호출이나 수신할 수 없기도 하고, 혹은 통화 중에 예상치 않게 끊어져 버리는 것을 경험하게 된다. 사용자는 무선 통신 시스템의 적어도 일부가 원격 사용자와 시스템 간의 무선 주파수(RF) 링크라는 것을 기억해야 한다. 호출이 완료되지 않거나 끊어지는 방식 및 원인에 영향을 미치는 많은 요인이 존재한다. 예를 들면, 시스템 용량에 의한 것으로, 즉 이용가능한 무선 주파수 링크의 수가 고갈될 수도 있다는 것이다. 사용자가 사용 범위를 벗어나 있을 수도 있고, 혹은 간섭으로 인해 무선 링크가 호출을 유지하는데 부적합하게 될 수 있는 것이다. 어떠한 경우든 사용자는 불편을 겪게 된다.

물론, 셀룰러 및 PCS 통신 시스템과 같은 무선 통신 시스템은 호출 완료도가 높고 시스템 용량이 크도록 요구되고 있다. 코드 분할 다중 액세스(code division mulitple access; CDMA) 디지털 셀룰러 시스템으로 알려진 셀룰러 및/또는 PCS 통신 시스템 형태에서, 호출 설정(call setup)과 시스템 용량은 호출 설정 과정 동안 구현되는 호출 처리 알고리즘, 및 상기 시스템에서 동작하는 이동국(mobile stations; MS)의 전송 전력에 관련되어 있다.

IS-95-A 표준에 따라 구현된 CDMA 통신 시스템에 있어서, 랜드(land-) 및 이동(mobile-) 중 발생된 호출은 호출을 성립하거나 혹은 완료하는데 필요한 시그널링 프로토콜(signaling protocol) 동안 실패하기 쉬운 경향이 있다. 그것은 트래픽 채널(Traffic Channel; TCH, 즉 시스템과 이동국 간에 일반적으로 코드화된 음성인 데이터를 전송하고 수신하는데 사용되는 통신 링크) 상에 MS를 설치하여 MS 및 기지국(base station; BS) 간에 통신하는 것이다. 어떤 시스템에서는, 호출 실패율이 전체 호출 시도의 2-4%로 용인하기 어려울 만큼 높을 수도 있다. 이와 같은 실패가 일어나는 것은 호출 설정 동안 수행되는 BS 신호 처리에 있어서 종래 구현의 몇 가지 약점에 의한 것인데, 특히 그런 호출 실패로 이끄는 요인은 MS 프리앰블 전송을 포착하는 BS와 연관된 부분에 의한 것이다.

종래의 프리앰블 포착 탐색 알고리즘(preamble acquisition search algorithm)은 BS에서 하나 혹은 두 개의 수신 안테나에 적용되는 신호-체재 직렬 탐색(signal-dwell serial search) 기술이다. 만일 임의의 다중 신호 성분과 연관된 탐색 통계치(statistic)가 임계치를 초과하면, 신호포착은 수신된 이후 복조되는데 사용되는 통계치를 생성하는 다중 신호 성분으로써 나타난다. 순수한 신호 다중경로 성분과 노이즈를 명확히 구별하고 잘못된 프리앰블 포착을 위한 요건(예컨대, 프리앰블 전송에 앞서 3초 지연과 함께 정보 비트 에너지/노이즈 밀도(Eb/No) 신호 레벨이 7 데시벨(dB)인 경우에 1000회 호출 시도 중 1회)을 충족시키기 위해, 탐색 통합 기간인 "체재 시간(dwell time)"은 길어야만 한다. 이는 MS 위치 정보가 수신기에서 이용가능하지 않거나 신뢰할 수 없을 때, 큰 반경을 갖는 통신 시스템 내의 셀들을 탐색하는데 필요한 시간을 증가시킨다.

레이크 핑거는 프리앰블 포착 탐색 알고리즘이 나타날 유효 다중 신호 성분을 표시한 지연으로 지정되고, 복조가 시작된다. 그러나, 정확하든, 잘못되었든, 프리앰블 포착이 된 후에, BS는 포착이 되었음을 MS로 알리게 될 것이다.

유효 프리앰블 포착을 지시하는 BS 확인응답(Ack.) 명령을 수신했을 때, MS는 프리앰블 전송을 중지한다. 잘못된 포착의 경우, 이는 BS 수신기가 적절한 포착 할 수 있도록 하기 위한 최적 신호 사용을 허용하지 않는다. 이 때 BS 수신기는, 변조된 널 트래픽 프레임 시퀀스-IS-95 요건에 따르면, 프리앰블 단계 다음에 옴-를 사용하여 MS를 재포착하기 위해 시도해야 한다. 그러나, 이러한 프레임 시퀀스는 1/8 레이트로 전송되고, 신호는 시간의 7/8 채널 상에 나타나지 않기 때문에 재포착 시도의 효율이 크게 감소된다.

만일 BS 수신기가 프리앰블 신호를 잘못 포착한다면, 포착을 알리는 BS 확인응답 명령에 응답하여 MS에 의해 전송된 제1 MS 확인응답 명령은 손실될 수 있다. 이것은 BS 수신기가, 이 메시지가 전송되기 전에 BS 변조 데이터 탐색이 MS를 성공적으로 포착되었는지의 여부에 따른, MS 확인응답 명령을 성공적으로 복조하지 못할 수도 있기 때문이다. MS 확인응답 명령의 재전송은 호출 설정 시간을 불필요하게 연장시킨다.

잘못된 프리앰블 포착으로 인한 다른 바람직하지 않은 부작용은 MS 전송 전력 제어 루프에 있어서 불안정할 수 있다는 것이다. 하나의 가능한 구현에서 트래픽 채널 전력제어 서브-채널을 통해 MS로 초기에 전송된 아이들 패턴(idle pattern)은 네가지 이용가능한 레이크 핑거 중 적어도 하나가 "잠금(lock)" 상태에 있음을 검출할 때 복조된 전력제어 메트릭(metric)에 의거하여 전력제어 결정으로 교체된다. 이와 같은 결정을 도출하는 초기 핑거 지정은 프리앰블 포착이 나타남과 동시에 복조 단계에 앞서 이루어질 수 있다.

이와 같은 지정의 잠금 상태를 제어하는 필터는 평균적으로 1/8 레이트 전력제어 그룹(PCG)의 레이트로 매 10㎳마다 갱신된다. 잠금 필터 상태 변수가 어떻게 초기화되었는가에 따라, 그리고 핑거 지정과 제1 1/8 레이트 PCG 간의 지연에 따라, 핑거가 프리앰블 포착 탐색 알고리즘 동안 어떤 신호 성분도 존재하지 않는 지연으로 잘못 지정되어 잠금 필터링이 그 상태를 "열림(unlocked)" 상태로 변경하기 전에, 수 십 밀리초 동안 잠금 상태로 유지될 수 있다. 이때, 아이들 패턴이 복원된다.

그러한 잘못된 지정으로부터 매 PCG마다 계산된 수신기 전력제어 메트릭은 결과적으로 거의 항상 +1 dB "파워-업"으로 판단이 되고, MS는 프리앰블을 계속 전송하고, 그 때문에 프리앰블 포착을 확인응답하는 BS 확인응답 명령이 수신될 때까지 모든 수신된 전력제어 비트 상에서 작용하기 때문에, 상기 MS는 a) 모든 잘못 지정된 핑거가 잠금 필터 제어하에 잠금에서 자동적으로 빠져나와 전력제어 아이들 패턴을 복원하거나 b) 후속하는 변조 데이터 혹은 "다중경로" 탐색이 진정한(true) 신호 지연을 검출하고 이용가능한 핑거를 지정하여 전력제어 메트릭 추정을 교정할 때까지, 여러 연속하는 +1dB 전력제어 결정을 수신할 수 있다.

이러한 과정이 10 밀리초 동안 지속될 수 있기 때문에, 잘못된 전력제어 판단은 MS 전송기에서 관찰될 수 십 dB의 MS 전송 전력에서의 큰 "스파이크" 동안 충분히 오래 지속될 것이다. 필드 및 실험실 테스트에서는 호출 시초(origination) 동안 이동국 전송 전력에 있어서 이러한 문제들이 천이 현상(transients)이나 "스파이크"(이는 30 데시벨(dB)만큼 높을 수 있음)가 나타난다는 것이 증명되고 있다. 공지된 바와 같이, CDMA 통신 시스템에서 시스템 용량은 셀 크기에 관련된 것으로서 MS 전송 전력에 의해 긴밀한 영향을 받는다. 이러한 스파이크는 호출을 발생시키거나 또는 종료하려고 시도하는 MS에 영향을 미칠 뿐 아니라, 또한 시스템에서 동작하는 다른 MS에 영향을 미칠 수도 있다.

기존의 구현에서 잠재하고 있는 또 다른 단점은 가변 레이트 전송(IS-95-A 구현 CDMA 통신 시스템에서 서비스 옵션 1) 동안 사용된 전송 레이트들을 구별하도록 의도된 레이트-판정(rate-determination) 체계- 포착 절차가 종료된 직후 -를 사용한다는 것이다. 이는 잘못된 프레임 분류 및 열악한 전력제어 루프 성능을 초래할 수 있다.

프리앰블 시퀀스를 구비하는 프레임에 대한 레이트 판정 알고리즘의 응답은 수신된 프레임 및 알고리즘 구현의 SNR에 의존한다. 만일 포착이 적절히 달성되었고 프리앰블 신호 SNR이 높다면, 레이트 세트 1동안 레이트 판정 알고리즘은 예컨대 프리앰블 프레임을 레이트 1/4인 것으로 식별한다. 알고리즘 로우(low) SNR의 구현에 따라, 프리앰블 프레임을 레이트 1/4, 레이트 1/8 또는 소거로서 분류하는 것이 가능하다. 그 결과는 하이(high) SNR에서 수신된 프리앰블 프레임이 소거로서가 아닌 유효 레이트 1/4 프레임으로써 기록될 수 있다는 것이다. 따라서, 특히 하이 SNR에서 포착이 이루어졌을 경우에는 BS가 성공적인 프리앰블 포착을 확인응답하지 않을 수 있다. 이러한 확인응답은 MS에 의한 프리앰블 전송의 처음 2초 이내에 전달되어야 하기 때문에, 수신기에서의 프리앰블 신호 SNR가 충분히 드롭됨으로써 요구된 소거가 발생되지 않는 한 호출 설정이 실패할 가능성은 존재한다.

따라서, 요약하면 현재의 CDMA 통신 시스템에서는 프리앰블 포착 탐색 알고리즘이 느릴 수 있고- 명목상으로는 잘못된 포착 가능성을 충족시키도록 요구되어 설계되었더라도 -, 장비 허용치(예컨대, AGC 설정점 에러) 및 구현 에러를 감당할만큼 충분히 확실하지도 않다. 따라서, 잘못된 프리앰블 포착이 발생하기 쉽다. 잘못된 포착으로 인한 불리한 점은 MS에서의 전송 전력 과도현상, 포착에 대한 잘못된 확인응답 및 그로 인한 성공적인 포착 이전에 소정 프리앰블 시퀀스의 너무 이른 종료, 층-2 에러와 신호 지연, 및 호출의 결과적인 실패 또는 중단을 포함하여 심각할 수 있다. 또한 프리앰블 포착이 성공되더라도 레이트 판정 알고리즘은 하이 SNR에서 조차 BS가 프리앰블 포착을 확인응답하지 못하도록 한다.

따라서, 확실한 프리앰블 포착 절차를 포함하는 호출 설정 과정이 필요하게 된다. 바람직하게는 프리앰블 포착 절차가 잘못된 확인응답 및 너무 이른 종료의 가능성을 줄여 이른 프리앰블 포착 및 확인응답을 제공한다. 추가적으로, 상기 절차는 MS 과도 전력 스파이크에 대한 보호 역할을 수행하고 호출 설정 동안 MS 전력제어를 제공한다. 상기 절차는 또한 BS 처리 기능으로 인해 발생하는 확인응답 에러의 가능성을 감소시킬 것이다.

본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는무선 통신 시스템에서 동작하는 통신 장치의 전송 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸다.

도 2는 시초 호출 처리를 도시하는 신호 순서도.

도 3은 종래 기술에 따른 프리앰블 포착 절차를 도시하는 순서도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 포착 절차를 도시하는 순서도.

본 발명은 빠른 프리앰블 신호포착 및 확인응답 절차를 갖는 무선 통신 시스템에 대한 호출 설정 과정을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 호출 설정 과정은 다단계 탐색 기술에 의거하는 프리앰블 포착 절차를 포함하고, 후술될 전력제어 절차 및 레이트 판정 기능성을 포함한다. 본 발명은 CDMA 통신 시스템의 일부로서 바람직한 구현의 견지에서 설명되지만, 당업자라면 그것이 가리키는 바가 본 발명에 설명된 바람직한 실시예를 초월하여 확장된다는 것을 알것이다.

도 1은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템 프로토콜(예컨대, IS-95-A)에 따라 적절하게 동작하는 통신 시스템(100)을 도시한다. 통신 시스템(100)은 기지국 (BS; 102,104), 이동국(MS; 106), 중앙 기지국 제어기(CBSC; 108), 및 이동 교환 센터(MSC; 110)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, BS(102, 104)는 모토롤라 SC9600 기지국이고, MSC(110)는 모토롤라 EMX2500 MSC이고, CBSC(108)는 모토롤라 SG1128BF CBSC 구성요소인 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, BS(102, 104)는 CBSC(108)에 적절히 결합되며, CBSC(108)는 MSC(110)에 적절히 결합된다. 이동국(106)은 업링크 신호(112) 및 다운링크 신호(114)를 거쳐 BS(102, 104)와 통신하는 셀룰러 무선전화기 혹은 퍼스널 통신 시스템(PCS)과 같은 이동 무선 전화기인 것이 바람직하다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, IS-95-A CDMA 통신 시스템에서의 호출 시초 과정을 먼저 이해하는 것이 도움이 된다. 도 2는 이와 같은 호출 설정 과정 (200)을 도시한다. 초기에 MS(106)는 MS 아이들 상태(idle state)에 있다. 사용자가 호출(IS-95-A에서 정의된 이동국 호출 시초 동작에 따라)을 한 후에, MS는 시스템 액세스 상태인 이동국 시초 서브상태(substate)로 진입한다. MS(106)는 시초 메시지(Originatin Message; 202)- 액세스 채널(ACC) 버스트 혹은 프로브(probe)로서 -를 BS(102, 104)의 PCH-ACC MCC(다중 채널 카드) 카드(도시되지 않음)부 상에 구현된, 페이징 및 액세스 채널(PCH-ACC) 전용의 BS 트랜시버(BS(102, 104)의 일부)로 전송한다. 시초 메시지(202)를 성공적으로 수신한 후에 BS(102, 104)는 페이징 채널 카드를 통해 확인응답(204)(기지국 확인응답 명령)을 MS(106)로 전송한다. MS (106)는 확인응답(204)을 수신하고 BS(102, 104)로부터 채널 지정 메시지(206)를 기다린다. CBSC(108)의 XCDR 및 이동 매니저(mobility manager; MM)부에 있는 상위층 네트워크 활동(208) 다음에, BS(102, 104)는 트래픽 채널 송신기-수신기(TCH-MCC) 카드(도시되지 않음)를 지정하여 호출을 처리하고 채널 지정 메시지(206)를 보낸다.

또한 BS(102, 104)는 프리앰블 포착과 연관된 몇 가지 활동을 시작한다(210). 우선, BS(102, 104)는 지정된 트래픽 채널 상에서 널 프레임 전송을 시작한다. 또한, BS(102, 104)는 트래픽 채널 전력제어 서브-채널 상에서 1.25㎳ 간격으로 전력제어 비트 전송을 시작하는데, 여기서 20㎳ 프레임당 16개의 전력 제어 비트가 전송되거나 혹은 1.25㎳ 전력제어 그룹(PCG)당 1 비트가 전송된다. BS(102, 104)가 MS(106)로부터 신호를 수신하지 않았기 때문에, 송신된 비트 시퀀스는 보통 +1, -1 비트가 교대로 구성된 소위 "아이들(idle)" 패턴이다. IS-95-A 규격에 따르면, 각각의 비트는 MS(106)에게 델타 변조 방식으로 그 전송 전력 레벨을 1㏈씩 각각 증가시키거나 감소시키도록 명령한다. 또한 BS(102, 104)는 XCDR에서 STRAU(즉, 인코드된 음성) 링크를 STRAU 아이들 패턴으로 초기화하고, 프리앰블 전송에 대한 탐색을 개시한다. MS는 폐쇄 전력 루프 제어(212)를 활성화시키고, 채널 지정 메시지(206)를 수신한 후에 프리앰블 전송(214)을 시작한다. 탐색 절차에서는 MS (106)로부터의 확산 스펙트럼 전송이 수신되는 이용가능한 다중경로 성분의 지연이 해결된다.

IS-95-A 규격은, 프리앰블 신호가 올-제로(all-zero) 월시 기호(Walsh symbol) 시퀀스라는 것을 명시하고 있다. BS(102, 104)는 프리앰블 포착 탐색 절차의 신호 대 노이즈(SNR)의 비를 개선하기 위해 신호를 사용한다. 시초 메시지(202)가 성공적으로 복조되어진 지연 상에서의 확실한 정보를 사용하여 프리앰블 포착 탐색의 불확실한 영역의 크기를 제한(즉, 탐색 윈도우의 크기를 감소)하더라도, 시초 메시지(202)가 전달된 이후 BS-MS RF 채널 혹은 MS 위치는 변경될 수 있으므로 프리앰블 포착 탐색이 완전히 제거될 수는 없다.

만일 채널 지정 메시지(206)가 MS(106)에 의해 성공적으로 수신되면, 이는 트래픽 채널 상태 상의 이동국 제어로 들어간다. 그 때 MS(106)는 지정된 포워드 (forward) 트래픽 채널 월시 커버를 설정하고, 역 트래픽 채널 롱 코드 마스크 (long code mask)를 설정하며, 현존하는 포워드 트래픽 채널 널 트래픽 채널 프레임 시퀀스 복조를 시도한다.

만일 MS(106)가 복조 초기의 200㎳ 이내에 두 개(2)의 연속하는 우수한 널 트래픽 프레임을 성공적으로 복조한다면, 이는 지정된 롱 코드 마스크를 사용하여 프리앰블 전송(214)을 초기화하고, 트래픽 채널 전력제어 서브채널 상에 전송된 비트 패턴에 대해 작동하기 시작한다. IS-95-A 규격은, MS(106)가 유효 PCG에 대응하는 임의의 전력제어 비트에서 작용할 것을 요구한다는 사실을 알아야 한다. 모든 전송된 PCG가 프리앰블 전송동안에 유효하기 때문에, 이러한 상태에서 MS (106)가 전송한 전력 레벨의 슬루 레이트(slew rate)는 20㎳ 프레임당 최대 16㏈ 까지가 된다. 만일 MS(106)가 포워드 TCH를 복조할 수 없다면, 호출은 실패한다.

만일 채널 지정 메시지(206)가 페이징 채널에 의해 성공적으로 전달되지 못하면(예를 들어, MS(106)에서의 초과 간섭으로 인해), 호출이 실패한 것으로 나타나기 전에 그 메시지는 PCH-ACH-MCC에 의해 3회 이상까지는 재전송될 수 있다는 것이 중요하다. 이는, PCH의 메시지 소거율에 따라 BS(102, 104)는 MS(106)가 프리앰블 전송을 시작하기 전 몇 초 동안 프리앰블 포착을 시도할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 BS(102, 104)가 잘못 검출할 위험성이 높아질 수 있게 한다.

MS(106)에 의해 프리앰블 전송이 시작된 다음에, BS(102, 104)는 MS(106) 전송을 포착하고(216), 포착이 성공적으로 이루어졌다는 것을 PCH-ACH-MCC에 알린다 (218). 프리앰블 신호가 포착되었다는 것을 MS(106)에 알리기 위해, BS(102, 104)는 포워드 트래픽 채널을 통해 BS 확인응답 명령(220)을 MS(106)에 보낸다. 그 때, MS(106)상태는 대화 상태로 변경된다. 일단 대화 상태로 되면, MS(106)는 MS 확인응답 명령(222)을 1-프레임 트래픽 채널 시그널링 메시지(222)로서 BS(102, 104)에 보낸다. 이는 시그널링 메시지를 지시하는 정보 비트 태그와 함께 풀-레이트 프레임으로서 BS(102, 104) 수신기에서 나타난다. 또한 MS(106)는 프리앰블 전송을 종료하고, 널 트래픽 시퀀스(224)의 전송을 시작한다.

MS(106)에 성공적인 프리앰블 포착을 지시하기 위해 사용되는 BS 확인응답 명령은 XCDR에 의해 발생된다. XCDR에 의한 이러한 메시지 전송은 "소거" 프레임 품질을 갖는 하나의 STRAU 음성 프레임에 앞서는 다섯 개 이상의 연속하는 STRAU 아이들 프레임의 XCDR에서 관찰됨으로써 트리거된다. 이는 BS(102, 104)에서 포착되기 전에 보내진 이전의 STRAU 아이들 프레임 대신, 포착 다음에 성공적으로 복조된 프리앰블 프레임이 소거될 레이트-판정 알고리즘에 의해 선언될 것이라는 가정에 의거한 것이다.

프리앰블에서 아이들 트래픽 전송까지 MS(106)에 의한 전송의 변경은 "비-소거" 프레임 품질(226)을 갖는 세 개 이상의 연속하는 STRAU 음성 프레임으로서 XCDR에 의해 동일하게 검출된다(추가적으로, 네트워크 엔터티 역시 MS 확인응답 명령(222)의 수신을 검증할 수 있다). STRAU 프레임 타입에 있어서의 이와 같은 변경은, 사용될 서비스 옵션(보통 디폴트 음성 서비스 옵션인, 서비스 옵션 1)을 명시하는 서비스 옵션 응답 명령(228)을 보내도록 XCDR에 의해 요구된다. MS(106)에 의해 확인응답된 이후에, MS(106)는 트래픽 채널 상에서 가변-음성 전송(230)을 시작한다.

상술한 바와 같이, 액세스 채널(ACC)을 통한 MS(106)에서 BS(102, 104)로의 시초 메시지(202)를 시작으로 BS 확인응답(BS 확인응답 명령; 204)과 채널 지정 메시지(206) 다음에, BS(102, 104)는 프리앰블 포착 절차(208)를 시작한다. 도 3을 참조하면, 포착 처리의 예로서 BS 프리앰블 포착 절차(300)가 예시된다. 단계 304에서 BS(102, 104)는 상술한 "아이들" 전력제어 시퀀스의 전송을 시작한다. 단계 306에서 BS 탐색 엔진은 다중 경로 신호 지연에 대한 통계치를 생성한다. 통계치가 임계치 T를 초과하는 지연이 확인된다(단계 308). 만일 지연이 확인되면(단계 310), 레이크 핑거(rake fingers)는 따라서 확인된 지연으로 지정된다(단계 312). 즉, 프리앰블 포착이 선언된다. 그렇지 않으면 탐색은 계속된다. 레이크 핑거의 지정으로, "내부(inner)" 전력제어 루프가 폐쇄되고(단계 314) 레이트 세트 1을 사용하여 복조가 시작된다(단계 316). 그러나, 상술한 바와 같은 상기 절차(300)로는 많은 불이익을 겪게 된다.

지금부터, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확실한 프리앰블 포착 절차 (400)가 도 4에 도시된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 프리앰블 포착 절차는 다단계 탐색 기술이다. 우선, (예컨대, 캘리포니아주 샌디에고에 소재한 Qualcomm 사로부터 이용가능한 CSM IS-95-A 복조기 주문형 집적 회로(ASIC)를 사용하는) BS(102, 104)의 호출 처리 구성요소의 일부로서 구현되는 신호 탐색 엔진을 사용하여 프리앰블 신호의 다중경로 성분이 나타나는 것으로 지시되는 후보 지연 (candidate delay)을 식별한다. 이들 탐색 결과의 발생은 프리앰블 탐색 절차의 단계(phase) 1(402)이라고 한다. 탐색 엔진은 포착이 선언될 때까지 상기 절차의 후속하는 단계에 사용하기 위해 이러한 탐색 데이터 발생을 계속한다. 단계 2(404)에서, 탐색 엔진은 이미 식별된 것들에 대해 추가적인 다중경로 성분을 탐색함으로써, 탐색 엔진 복조기 레이크 핑거는 단계 1 탐색 동안 위치된 다중경로 성분 또는 "후보"를 검증하기 위한 보조 탐색 엔진으로서 구성되어 있다. 단계 3 (406)은 높은 신뢰성으로 프리앰블 포착을 선언하기 위해 프리앰블 프레임의 공지된 정보 내용을 점검하여 검증 과정을 완료한다.

도 4를 계속 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 단계 1의 시작에서 BS(102, 104)는 트래픽 채널 전력제어 서브채널 상에서 프리앰블 전력제어 "아이들" 시퀀스의 전송을 시작한다(단계 408). 프리앰블 포착 탐색 절차는 균일하게 이격된 지연 어레이(각각의 이와 같은 지연은 흔히 탐색 "빈(bin)"이라고 함) 각각에서 안테나 모두에 대한 탐색 통계치를 생성한다(단계 410). 바람직한 실시예에서는, MS(106)가 위치되어야 하는 곳 내에서 지연이 가능한 전체 영역- 불확실 영역이라고 칭함 -을 두 안테나 상에서 계속해서 탐색하는 과정이 수행된다. 한 번의 그러한 탐색은 칩 분해능(resolution)에서 섹터를 관찰하는 양쪽 안테나의 한 번의 조사로서 정의된다. 이 영역의 크기는 탐색이 "직접(directed)" 또는 "비직접(non-directed)"인지 여부에 따른다. 직접 탐색에서는 시초 메시지에 대한 최강의 평균 다중경로 성분이 복조되어진 지연을 가리키는 ACC로부터 신뢰성있는 프리앰블 위치 표시기를 이용한다. "비직접" 탐색에서는 MS(106)가 지연에 대한 이용가능한 이전의 지식을 가지고 있지 않으므로, 전체 액세스 윈도우가 탐색된다.

직접 탐색 동안은 제1 타이머 T1, 바람직하게 약 300 밀리초(㎳)에서 시작된다. 만일 직접 탐색이 T1 내에 포착되지 못하면, 탐색 모드는 비직접으로 전환된다. 이는 잘못된 프리앰블 위치 표시로부터의 복구를 가능하게 한다.

타이머 T1의 종료시, 비직접 탐색 모드로 전환한 후에 아이들 전력제어 패턴은 순(net) "D" ㏈, 바람직하게 약 5㏈를 지시하는 이전에 발생된 패턴으로 교체되고, MS(106)의 전송 전력 레벨 변경은 시간 주기 T2, 바람직하게 약 500㎳에 걸쳐 균일하게 분산된다. MS(106)에서의 위험한 개방 루프 과도 전력 이득 조정을 방지하기 위해, MS(106)의 모든 불연속적인 송신 전력 증가 전에 불확실한 영역에 대해 적어도 하나의 탐색이 수행된다. 또한, 직접 탐색 다음에 비직접 탐색을 제공함으로써, 탐색 윈도우가 실제의 MS(106) 지연을 포함하고 있지 않을 가능성이 감소된다. 전체 전력 증가 패턴의 완전한 전송 후에, 아이들 패턴이 복원된다.

빈(bins)에 연관된 PN 오프셋에서 디스프레드된(despread) 제로번째(zeroth) 고속 하다마르 변환(fast Hadamard transformation; FHT) 출력 에너지를- 지정된 수의 월시 기호에 걸쳐 -적분함으로써 각각의 빈에서 탐색 통계치가 생성된다. 이 적분 주기는 바람직하게 6 월시 기호의 전형적으로 지정된 값으로부터 바람직하게 2 월시 기호까지 감소하지만, 6 보다 작은 다른 값일 수 있다. 탐색 엔진은 다양한 방식으로 발생된 탐색 통계치를 반환할 수 있다. 바람직한 실시예는 탐색된 안테나쌍 각각에 대해 최대 탐색 통계치에 대응하는 8 지연을 반환하는 탐색 엔진을 제공한다.

후보 지연 세트를 식별하기 위해 단계 412에서 탐색 통계치가 처리된다. 그 때 동일한 PN 오프셋에서 서로 다른 안테나로부터 반환된 탐색 통계치가 추가되고 선정된 일정한 검출 임계치(T; 임계치 T는 탐색수에 따라 스케일된 프로-레이트)와 비교된다. 만일 임의의 PN 오프셋에 대해 결합된 탐색 통계치가 T를 초과하면, 오프셋이 기록된다. 만일 하나 이상의 오프셋이 T를 초과하면, 최상 오프셋이 기록되고 랭크된다.

만일 어떠한 후보도 단계 1 탐색에 의해 생성되지 않으면, 다음의 탐색 결과가 이용가능하게 될 때까지는 대기하는 것 이상의 어떤 추가적인 조치도 취해지지 않는다. 만일 후보가 이용가능하게 되면, 이 때 단계 416에서 탐색 과정을 중단하지 않고 핑거의 공급이 고갈될 때까지 탐색 통계 값을 내림차순으로 우선순위가 매겨진 핑거가- 임의적인 페어-와이즈(pair-wise) 형식으로, 각 안테나에 하나씩, 표시된 지연으로 -지정된다. 이는 단계 2의 시작을 표시한다.

프리앰블 시퀀스의 모든 PCG가 점유되어 있기 때문에, 각각의 핑거에 연관된 잠금 필터와 지연 잠금 루프는 종래 기술의 구현에서와 같이 매 1/8 레이트 PCG보다는 매 PCG 동안 갱신하도록 구성된다. 또한 이들 핑거들은 제로번째 월시 기호 출력 상에서 동작하도록 구성된다. 이는 단계 2 검증 테스트의 입력으로 프리앰블 신호- 바람직한 포착 신호 -의 사용을 유지한다.

그 때 핑거에 연관된 각각의 잠금 필터의 출력 레벨은 각각의 PCG의 끝에서 샘플링된다(단계 418). 만일 지정된 핑거의 잠금 필터 출력이 NLOCK(전형적으로 4) 연속하는 PCG에 대해 선정된 일정한 임계치 TLF2 이상으로 유지되면, 핑거는 단계 2 검증 테스트를 충족하고, 단계 3 테스트가 시작된다. 만일 지정 핑거의 어느 것도 단계 2 잠금 테스트를 충족하지 않으면 지정은 포기된다. 그 때 가장 최근에 완료된 탐색으로부터의 최적 후보를 검사하여 다음 핑거 지정 세트를 발생하고 단계 2가 재개된다.

이때 포착을 선언하고, 복조기 핑거를 재구성하고, 복조를 위한 전력제어 알고리즘 및 레이트 판정 알고리즘을 구성하는 것이 가능하다. 그러나, 부수적인 지연(약 20-40㎳)의 대가로서, 프리앰블 포착 절차(400)의 단계 3을 구현함으로써 프리앰블 포착이 훨씬 더 확실하게 선언될 수 있다.

단계 420에서 단계 3은 프리앰블 시퀀스로 구성된 20㎳ 프레임을 복조하도록 시도됨과 동시에 시작한다. 우선, 단계 2 이후에 남아 있는 지정된 핑거는 월시 기호 제로 보다는 최대 에너지 월시 기호를 선택하도록 재구성된다. 전체 20㎳ 프레임이 복조되는 것을 보장하기 위해 지연 주기가 제공된다.

만일 포착이 성공적으로 달성되었다면, 비터비(Viterbi) 디코더로부터 복원된 정보 비트는 모두-제로 정보 시퀀스이라야 하거나 혹은 적어도 소수의 "1들(ones)"을 가져야 한다. 만일 풀-레이트(full-rate) 비터비 디코드 연산으로부터 복원된 172 정보 비트의 L1(전형적인 값은 140일 것임)보다 더 작은 것이 제로로서 복조되면, 다시 핑거 지정은 포기되고 새로운 후보가 가장 최근의 탐색으로부터 얻어지게 되며 프리앰블 포착 절차(400)의 단계 2가 다시 시작된다(단계 422).

만일 L1 이상의 정보 비트가 제로이지만 L2 이하의 비트(전형적으로 모든 172 정보 비트)이면(단계 424), 프리앰블 시퀀스가 포착되는 것은 분명하지만, 역방향 링크는 고품질의 MS 확인응답 명령을 수신할 수 없다.

선택적으로, 소위 "내부-루프(inner-loop)" 전력제어는 이 시점에서 1% 풀-레이트 프레임 소거율을 달성하도록 설계된 설정점(예를 들어, 8㏈ Eb/No 초기 설정점은 충분함)으로 초기화될 수 있다(단계 428). 2-5개의 추가 지연 20㎳ 프레임의 대가로, 보다 강하고 전통적인 방법으로, 단일 20 ㎳ 프레임에 걸쳐 +D dB(전형적으로는 +2㏈) 시퀀스를 생성하기 위해 전력제어 패턴 레지스터를 다시 프로그래밍하고(단계 426), 그 후 아이들 시퀀스로 돌아 갈 수 있다. 프리앰블 프레임 복조는 그 다음에 수신된 프레임 상에서 다시 시도된다. 이러한 과정은 프레임이 L2 제로보다 크거나 동일하게 복조될 때 까지(단계 424), 혹은 N1(전형적으로 3)의 이러한 반복이 발생할 때까지 반복된다. 만일 복조된 프레임 내의 제로 정보 비트수가 이 시점에서 L2보다 여전히 작다면, 핑거 지정은 포기되고 프리앰블 포착 절차 (400)의 단계 2가 탐색 엔진으로부터 새로운 후보로 재진입된다.

만일 L2 정보 비트보다 크거나 동일한 프레임이 성공적으로 복조되면, 프리앰블 포착이 선언된다. 이 프리앰블 프레임은 XCDR의 STRAU 링크 상에 소거 프레임으로서 마크된 제1 프레임이고, 따라서 BS 확인응답 명령(즉, 모든 이전의 프레임들이 STRAU 아이들 프레임으로 마크되어 있음)을 적절히 트리거시킨다. 이 프레임의 검출은 또한 전력제어 및 레이트 판정 펑션이 초기화되게 한다(단계 428).

제1 프리앰블 프레임의 포착 다음에 오는 PCG 경계에서, 지정된 핑거들은 1/8 레이트로 갱신되도록 재구성된다. 이와 동시에, 전력제어 출력 루프는 다음 프레임 경계 상에서 제1 시간동안 실행하도록 구성되고 다중경로 탐색을 시작한다.

후속하는 수신된 프레임 상에서 동작을 시작하도록 하기 위해 서비스 옵션 1 레이트 판정 펑션을 구성하기 보다는, 단계 430에서 수정된 레이트 판정 펑션- 편의상 시그널링 레이트 판정(SRD) 펑션이라고 칭함 -가 대신하여 사용된다. SRD는 가변 레이트 전송으로의 변경을 시그널링하는 서버스 옵션 응답 명령이 MS(106)에 보내질 때까지 계속 사용되, 그 후에 SRD는 레이트 세트 1 또는 레이트 세트 2 레이트 판정 펑션으로 교체된다.

서비스 옵션 응답 명령이 전송될 때까지 가변 레이트 전송이 발생되지 않으므로, 포착 동안 수신될 수 있는 유일한 프레임 타입으로는 : 프리앰블- 모두-제로 정보 시퀀스로 구성됨 -, 아이들 프레임- 모두-1(ones) 정보 시퀀스로 구성됨 -, 및 풀-레이트- 프리앰블 포착을 가리키는데 사용되는 BS 확인응답 명령 다음에 오는 MS 확인응답 명령을 전달하기 위해 사용됨 -가 있다. 이것은 신뢰할만한 12-비트 CRC와 함께 전송된다.

따라서, SRD는 CSM으로부터 풀-레이트 및 1/8-레이트 디코드된 정보 시퀀스, 및 풀-레이트 CRC 결과를 복원함으로써 간단히 동작할 수 있다. 만일 풀-레이트 디코드된 정보 시퀀스가 모두-제로 시퀀스라면, SRD 과정이 첫 번째로 동작하고, 프레임은 프리앰블 프레임으로 선언된다(단계432). 이는 유효 풀-레이트 프레임으로서 전력제어 출력 루프로 전달되고, 소거로서 STRAU로 전달된다. 그렇지 않고, 만일 풀-레이트 CRC가 양호하고 임의로 만일 풀-레이트 프레임 시그널링 비트들이 MM=1, TT=0 및 TM=11로 설정되어 있다면, 프레임은 유효 시그널링 프레임으로 선언된다(단계 436). 이러한 프레임은 시그널링 프레임으로서 STRAU에 전달되고 양호한 풀-레이트 프레임으로서 전력제어 출력 루프에 전달된다. 그렇지 않고, 만일 1/8-레이트 디코드된 정보가 모두-1 시퀀스라면, 프레임은 유효 1/8-레이트 프레임으로 선언된된다(단계 434). 이러한 프레임은 유효 1/8-레이트 음성 프레임으로서 STRAU에 전달되고 양호한 1/8-레이트로서 전력제어 출력 루프에 전달된다. 그렇지 않으면, 이 프레임은 소거로서 STRAU 및 전력제어 출력 루프에 전달된다.

XCDR이 유효 1/8-레이트 프레임의 존재를 인식하고 서비스 옵션 응답 명령(전형적으로 3 연속 1/8-레이트 프레임)을 보내는데 필요한 동일한 수의 1/8-레이트 프레임 수신후에, 서비스 옵션 1 레이트 판정 알고리즘은 SRD를 대체한다. 이제 수신기는 대기 상태 트래픽 채널 모드로 동작한다.

마지막으로, 네트워크와 연관된 처리 지연과 호출 시초의 다른 특성이 주어지면, 제안된 3-단계 포착 검증 절차(400)를 수행하는데 필요한 잉여의 수신기 지연은 호출을 발생시키는데 필요한 시간을 크게 연장시키지는 않는다는 것을 주목할 필요가 있다.

본 발명은 호출 설정, 특히, 프리앰블 전송포착 및 확인응답을 위한 방법 및 그와 연관된 장치를 포괄한다. 절차는 호출 설정 동안 이동국 전송 전력 제어를 초기에 제공하고 잘못된 프리앰블 포착의 가능성을 감소시킨다. 그러나, 본 발명에서 나타내는 것은 본 발명에 개시된 특정 실시예를 넘어서는 응용에서도 적용할 수 있다.

Claims (10)

1. 통신 시스템에서 동작하는 송신국- 상기 송신국은 요청 코드를 전송함으로써 상기 통신 시스템으로의 액세스를 요청함 -의 전송 전력을 제어하는 방법에 있어서,

   상기 송신국으로부터 상기 요청 코드를 전송하는 단계;

   상기 통신 시스템 내의 수신국에서 상기 요청 코드를 수신하는 단계;

   상기 요청 코드의 수신된 내용에 기초하여 품질 메트릭(quality metric)을 생성하는 단계; 및

   상기 품질 메트릭에 응답하여 상기 전송 전력을 조정하는 단계

   를 포함하는 전송 전력 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 요청 코드는 데이터의 프레임을 포함하고, 품질 메트릭을 생성하는 상기 단계는 소정의 데이터 시퀀스에 대해 상기 데이터의 프레임을 관찰하는 단계를 포함하는 전송 전력 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 요청 코드는 타이밍 포착 및 동기화를 목적으로 전송되는 신호로서 상기 수신국에서 선험적으로 알려진 신호를 포함하는 전송 전력 제어 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 요청 코드는 상기 수신국에서 선험적으로 알려진 전송된 내용을 갖는 데이터의 프레임을 포함하며, 품질 메트릭을 생성하는 상기 단계는 상기 프레임 타입을 결정하고 상기 데이터의 프레임의 수신된 내용에 기초하여 상기 품질 메트릭을 생성하는 단계를 포함하는 전송 전력 제어 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 요청 코드는 데이터의 프레임- 상기 프레임은 프레임 타입을 가짐 -을 포함하며, 품질 메트릭을 생성하는 상기 단계는 상기 프레임 타입을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
6. 제1항에 있어서,

   적당한 요청 코드가 전송되었는지를 판정하는 단계; 및

   상기 수신국과 상기 송신국 간의 통신 세션을 초기화하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
7. 무선 통신 시스템-상기 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 기지 통신국을 포함함-에서 동작하는 원격 통신 유닛의 전송 전력을 제어하는 방법에 있어서,

   상기 원격 통신 유닛으로부터 프리앰블 메시지를 전송하는 단계;

   상기 기지 통신국에서 상기 프리앰블 메시지를 수신하는 단계;

   상기 수신된 프리앰블 메시지의 내용을 평가하고 품질 메트릭을 생성하는 단계; 및

   상기 품질 메트릭에 기초하여 상기 원격 통신 유닛의 전송 전력을 조정하는 단계

   를 포함하는 전송 전력 제어 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 품질 메트릭은 탐색 통계치와 비트 에러율로 구성된 그룹 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 프리앰블 메시지는 데이터의 프레임을 포함하고, 상기 프리앰블 메시지의 내용을 평가하는 단계는 수신된 프레임 내용을 예상되는 프레임 내용과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 데이터의 프레임은 프레임 타입을 포함하고, 상기 프리앰블 메시지의 내용을 평가하는 단계는 상기 프레임 타입을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.