KR100383686B1 - Cdma전송시스템및데이터전송방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데이터 시퀀스가 코드 시퀀스로 확산되는 적어도 하나의 전송기 및 데이터 시퀀스가 검출기에 의해 재생되는 적어도 하나의 수신기를 구비하는 CDMA 전송 시스템에 관한 것이다. CDMA 전송 시스템에서 필요한 주파수 대역을 갖는 주파수 부분만을 사용하여 로드(load)하기 위하여, 프레임내 전송되는 패이로드가 신호 비스트로 압축되는 프레임 구조가 제안된다. 프레임내의 버스트는 프레임 관련 초기 순간(t_o) 및 기간(t_a)에 의해 특징지워진다.

Description

CDMA 전송 시스템 및 데이터 전송 방법

본 발명은 데이터 시퀀스가 코드 시퀀스에 의해 확산되는 적어도 1 개의 전송기와, 데이터 시퀀스들이 검출기에 의해 재생되는 적어도 1 개의 수신기를 포함하는 CDMA 전송 시스템에 관한 것이다.

마찬가지로, 본 발명은 CDMA 전송 시스템용 수신기 및 전송기에 관한 것이다.

코드-분할 다중 접속(Code-Division Multiple Access, CDMA)에 기초한 전송 시스템에 있어서, 다른 사용자들의 신호들은 공통 주파수 대역에서 동시에 스위칭되며, 공통 반송파 주파수를 사용하여 스위칭된다. 코드 분할 다중 접속 시스템은 확산 대역 기술, 즉 전송되는 신호가 신호 전송에 최소한 요구되는 주파수 대역보다 훨씬 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산되는 기술에 기초하고 있다. 대역 확산은 일반적으로 간섭에 대해 저항력있는 코드 분할 다중 접속 시스템들을 제공한다.

코드 분할 다중 접속 시스템들에서 주파수 대역 확산을 위해서는, 전송되는 각각의 (패이로드(payload)) 비트는 전송기 및 수신기에 의해 일치되는 코드워드(codeword)로 곱해진다. 코드화되는 패이로드 데이터 시퀀스의 비트들간을 구별하기 위해, 코드워드의 비트는 일반적으로 칩이라 칭한다. 적합한 코드워드의 사용은 원칙적으로 개개의 사용자 신호의 상호 간섭을 배제시킨다.

CDMA 기술을 사용하여 특정 비트 에러율(error rate)을 얻기 위해서 주어진간섭 전력은 송신 패이로드의 비트 속도(bit rate)에 거의 비례하는 신호 전력을 요한다. 개개의 사용자들이, 예를 들면, 코드화된 음성 전송, 팩시밀리 전송 등과 같은 애플리케이션에 따라 상이한 패이로드 비트 전송 속도를 사용하는 CDMA 시스템에 있어서, 필요한 주파수 대역폭으로만 CDMA 전송 시스템을 로드(load)하는 것은 주파수들의 경제적 사용의 이유에서 바람직한 것이다.

예를 들면, WO 92/15164로부터 공지된 CDMA 전송 시스템에서는, 프로그래머블 클록 발생기가 가변 대역폭을 획득하기 위해 제공되며, 그 발생기에 의해 선택된 각각의 펀드워드의 칩 클록 속도는 미리 한정되어 있다. 칩 클록 속도가 높게 선택 될수록, 확산 전송 신호의 결과적 대역폭은 더 넓어진다.

실용적인 이유들에 의해 칩 클록 속도는 기본 클록 속도의 정수배가 되도록 선택된다. 따라서, 위의 특허 출원의 양호한 실시예에서, 대역폭은 1.2MHz 또는 그것의 배수가 된다.

본 발명의 목적은 매우 큰 유동성을 갖는 시스템을 가능케 하는 CDMA 전송 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 프레임 구성이 제공되며, 프레임내에 전송되는 패이로드 정보가 신호 버스트들로 압축되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 프레임내에 발생하는 전송 데이터는 버스트로 집중될 수 있으며, 프레임 길이 대 버스트 지속 시간의 비는 달성된 압축 계수(compression factor)를 나타낸다. 또한, 이런 방식으로 매우 상이하며, 미세한 단계로 나누어진 압축 계수가 달성될 수 있다. 매우 높은 패이로드 데이터 속도(data rate)들에서는 연속 전송이 실행될 수 있으며, 따라서, 전체 프레임 길이가 버스트로서 사용될 수 있는 반면, 낮은 레이트의 패이로드 데이터에서는 프레임의 섹션만이 사용된다.

프레임내의 버스트는 프레임에 관한 시작 순간 t_o및 연관된 기간 t_a으로 특징 지워진다. 이들 파라미터는 시스템 또는 링크에 따라 선택될 수 있으나, 부가적으로 선택가능한 확산에 의해 링크내에서 가변적으로 변경될 수 있다. 예컨대, 고정국(fixed station)에 의한 시작 순간 t_o의 제어된 사전 규정 또는 송신국(sending station) 자체에 대한 시작 순간 t_o의 랜덤한 선택과 같은 적절한 조치는 프레임들이 가능한 균일하게 채워지는 것에 의해 달성될 수 있고, 이것은 주파수들의 경제적인 사용을 부여한다.

본 발명의 매우 유리한 실시예에서는 원 패이로드 데이터 속도에 따라 확산계수(spreading factor)가 선택되도록 제공된다. 그리고, 일정한 출력 비트 전송 속도들은 소위 상이한 패이로드 비트 전송 속도들로 나타낼 수 있다.

같은 패이로드 정보가 응축된 버스트로 전송될 때, 그 결과, 시간 압축된 패이로드 데이터의 비트 전송 속도는 버스트 길이 대 프레임 길이의 비에 반비례하여 증가하게 된다. 이러 증가된 비트 전송 속도에 대한 적절한 비트 에러율을 얻기 위해, 본 발명의 다른 실시예는 압축 계수에 비례하여 이에 따라 전력을 증가시키는 것을 제안하고 있다.

간단히 말하면, 확산 계수들이 선택가능하거나 또는 가변적으로 설정될 수 있다는 사실은 필요한 경우 버스트 기간에 대한 전력 교환에 이용된다.

CSMA에 기초한 이동 무선의 기본적인 특성은, 특히 고정국으로의 전송 방향에서, 동일한 패이로드 비트 전송 속도에 관한 신호들이 동일한 전력으로 수신되며, 인접 셀들의 노이즈 전력은 전체 수신된 전력의 일부에 불과하다는 것이다. 예를 들면, 작은 셀들과 중첩되는 큰 셀들간의 링크에 있어서는 이러한 조건은 만족될 수 없으며, 그 이유는, 작은 셀들과 큰 셀의 고정국의 근처에서 충분한 전력조정(adaptation)이 큰 셀의 훨씬 더 큰 송신 전력으로 인해 불가능하기 때문이다.

상이한 오페레이터들은 일반적으로 비정합 방식(uncoordinated fashion)으로 그들의 무선 셀들을 설치한다. 이는 다음과 같은 문제, 즉, 하나의 오페레이터의 셀 경계들은 다른 오페레이터의 고정국들의 위치와 정확하게 일치하는 문제점이 발생한다. 이런 경우, 각각의 경우에 적어도 고정국에서의 노이즈 전력이 패이로드 신호 전력보다 상당히 크기 때문에, 적절한 전력 조정을 실행하는 것은 불가능하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 셀 크기에 따라 버스트의 시작 순간 t_o를 선택하는 것을 제안하고 있다. 이런 방식으로, 작은 셀들이 동작하는 버스트 범위들은 큰 셀들이 동작하는 프레임들 범위들로부터 분리될 수 있다. 이로써 상이한 전송 전력들에 기인하는 간섭은 대부분 배제된다. 버스트들간의 경계는 상황에 따라 결정되는 필요한 안전 거리로 정의될 수 있으며, 상이한 셀 카테고리(작은 셀에서 큰 셀까지 등)에서의 무선 트래픽 비(radio traffic ratio)는 결정적인 파라미터이다.

모든 셀 카테고리들에 대해 프레임들이 동기화되는 경우에 매우 간단한 해결책이 제공될 수 있지만, 이는 적절한 장치(예컨대, GSM 에서와 같은 이동 교환 센터) 및 시그널링(signalling) 링크에서 보장될 수 있다.

프레임 동기화가 전제될 수 없기 때문에, 상이한 비정합 오퍼레이터들에게는 허용할 수 없는 간섭히 존재한다. 이러한 문제 해결을 위해, 본 발명은 고정국 또는 이동국의 프레임내의 전계 강도 분포를 측정함으로써 프레임내에서 셀마다 절적 하고 보다 양호한 사용가능한 시간 영역을 결정하는 것을 제안한다.

유리하게는, 이 측정을 위해 프레임은 측정에 관련된 시간 슬롯들로 다시 분할된다. 버스트는, 예컨대 전송되는 정보에 따라 n개의 연속적인 시간 슬롯들을 커버하도록 선택된다. 특수한 변형예로는 매번 정확히 하나의 시간 슬롯을 할당하는 것이다.

이동 무선 시스템들은 다운링크(고정국에서 이동국) 및 업링크(이동국에서 고정국) 방향을 갖는 듀플렉스 전송에 기초하고 있다. 전송의 2개의 방향들은 주파수 영역(FDD) 또는 시간 영역(TDD)으로 분리될 수 있다. 중요성을 얻고 있는 데이터 서비스는 2개의 방향들에서의 패이로드 비트 전송 속도가 아주 다른 값들(비대칭 링크들)을 나타낸다는 점에서 현저하다. CDMA에서 이들 링크들 중 몇몇은 조정된 확산 계수가 선택되고 이에 따라 조정된 전력으로 전송된다는 점에서 함축적으로 고려되고 있다. 하지만, 전체 셀 환경에 대해 비대칭성이 유지된다면, 예컨대, 서비스들의 범위가 특히 분포 서비스를 포함하기 때문에, 무선 자원으로부터 다른 대역폭들은 2개의 전송 장치들에 할당될 수 있다. 예컨대, FDD가 업링크에 대해서는 500KHz, 다운링크에 대해서는 4MHz인 것으로 가정하자. 주파수 영역들은 일반적으로 여러 사용자가 고려되는 글로벌 플랜에 따르므로, 이러한 설정은 매우 유연하지 않다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명은 시간 함구로서 전송기와 수신기간의 전송방향(다운링크/업링크)을 분리하는 것을 제안하며, 시간 성분은 각각의 전송 방향에 대해 가변적으로 규정될 수 있다.

시간을 사용한 분리(TDD)를 이용할 경우, 2개의 전송 방향들에 대하여 어느 정도까지 주파수 대역을 사용하는 가는 부분적으로 개개의 오퍼레이터에게 맡겨져있다. 기본 원리에 따르면, 버스트 길이가 2개의 방향들에 대한 평균 비트 전송 속도들에 따라 가변적으로 조정되는 것이 가능하다(한편, 부가적으로 필요한 비트 에러율도 고려됨).

이러한 조정(adaptatio)은 각각의 개개의 링크에 대해 분리하여 실행되며, 그 이유는 그렇지 않을 경우 오버랩이 발생하며 따라서 허용될 수 없는 간섭이 고정국 또는 이동국측에서 발생하기 때문이다. 상대적으로 조정되는 전력에 의해 때때로 예외적인 경우가 고려되므로, 어느 것도 반드시 필요한 것은 아니다. 오버랩핑은 또한 인접 셀들에 대해 허용될 수 없으며, 그 이유는, 인접한 고정국(이동국 보다 높은 송신 전력을 가질 경우)이 이동국의 수신을 간섭할 수 있거나, 고정국의 수신이 근처에 위치한 인접 셀의 이동국에 의해 셀 경계부에서 간섭되기 때문이다. 따라서, 상술한 바와 같이 적합한 공통의 제어기에 의해 2개의 방향들에 대한 경계부들의 변경을 정합(coordination)시키는 것이 적절하다. 이와는 별도로, 이웃 셀을 비정합된 것으로 간주하여, 상술한 분산형 측정 방법을 실행할 가능성은 여전히 존재한다.

순수한 CDMA 시스템에서는 모든 경우들에 있어서 사용자들의 충분한 분리를 실현시키는 것이 충분하지 않다는 것은 이미 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서는 시간 영역에서 부가적인 분리를 행하는 것을 제안한다. 본 발명은, 예컨대, 핸드오버 실행을 위해 각각 다른 주파수 영역에서 일시적으로 통신하는 것을 다른 대안 으로서 제안한다.

동일한 내용을 갖는 적어도 2개의 버스트들로 패이로드 데이터를 압축함으로써, 제 1 주파수 대역 및 적어도 제 2 주파수 대역으로 동일 정보를 시간 프레임으로 연속하여 전송하는 것이 이러한 방식으로 가능하다.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들에 기초하여 상세하게 기술되고 설명된다.

도 1은, 전송기와 수신기를 포함하는 CDMA 전송 시스템을 도시하는 도면이다.

도 2a는, CDMA 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면이다.

도 2b는, 데이터 프레임, 버스트기간 및 수신 전력간의 상관 관계를 도시하는 도면이다.

도 3은, 작은 셀과 큰 셀들의 프레임내의 버스트 분포를 도시하는 도면이다.

도 4는, 같은 주파수 대역으로 적어도 2개의 CDMA 시스템들이 부분적으로 중첩된 경우의 간섭 상태를 도시하는 도면이다.

도 5는 상호 동기화되지 않은 상이한 사용자들을 갖는 CDMA 시스템내에서의 버스트들에 의한 프레임 점유 상태를 도시하는 도면이다.

도 6은 비동기 동작(다운링크와 업링크에 대한 데이터 속도가 다른 경우)에 적용한 실시예를 도시하는 도면이다.

도 7은, 간섭의 상황을 도시한 도면이다.

도 8은, 패이로드 신호와 파일럿 신호에 대하여 별개의 버스트들을 사용하는 모양을 도시한 도면이다.

도 9는, 비동기 셀들의 경우에 패이로드 신호에 중첩된 복수의 파일럿 신호를 사용하는 모양을 도시한 도면이다.

도 10은, 측정 시간 슬롯(time slot)들을 생성하기 위해서 패이로드 데이터 블록들의 압축을 사용하는 모양을 도시한 도면이다.

도 11은, 하나의 수신기만이 필요한 경우에 다른 주파수 대역들로 버스트 신호들을 전송하는 2개의 전송기들을 사용하는 모양을 도시하는 도면이다.

도 12는, 2개의 별개의 수신기들이 필요한 경우, 다른 주파수 대역들로 버스트 신호를 전송하기 위한 하나의 전송기를 사용하는 모양을 도시한 도면이다.

도 1은 CDMA 무선 시스템, 예를 들면 이동 통신용의 무선 시스템을 도시하고 있으며, 이 시스템은 전송기(1)와 수신기(2)를 포함하고 있다, 전송기(1)와 수신기(2)는 시간 프레임 FR(도 2a)를 사용하고 있으며, 이 프레임은 동일한 길이의 시간 슬롯들로 분할되어 있다(도시하지 않음). 각각의 시간 슬롯에서 패이로드 데이터 블록이 전송된다. 이것은, 블록 구조화된 데이터를 사용하는 것, 즉 연속적인 패이로드 데이터 스트림(예를 들면, 디지털화된 음성 신호들)을 동일한 시간 길이를 갖는 데이터 블록들로 다시 분할하는 것을 전제조건으로 한다. 따라서, 원(original)패이로드(예를 들면, 음성 신호, 팩시밀리 데이터, 영숫자 메시지들 등)의 데이터 전공 속도에 따라서, 전송 프레임의 각각의 시간 슬롯에 대한 전송을 위해, 상이한 크기의 데이터 블록들을 이용가능하다.

전송해야 할 패이로드 PLD는 디지털 형식으로 프레임 발생기(11)에 인가된다. 프레임 발생기(11)에 도착한 데이터 스트림은 데이터 블록들이 후속의 확산기(12)에 전송되기 전에 기억 수단에 의해 블록들로 일시 기억될 수 있다.

블록 구조화된 데이터의 처리 및 일시 기억(buffering)은 지연들이 발생하도록 한다. 음성 신호들에서 이러한 지연들이 인지되지 않도록 하기 위해서, 이 실시예에서는 10 ms의 프레임 길이가 선택되고 있다.

일시 기억된 각각의 데이터 블록은 t_d의 시간 기간을 갖는 데이터 블록 DB로 압축될 수 있으며, 블록들이 확산기(12)에 전송될 때 프레임 발생기(11)는 데이터 속도를 변경한다. 패이로드 데이터 블록과 구별하기 위해서, 이러한 압축된 데이터 블록 DB를 이하에서는 버스트 또는 CDMA-버스트라 칭한다.

공지된 방식으로 버스트의 데이터 비트들은 확산기(12)에서 다중-디지트(multi-digit) 코드 워드를 곱함으로써 확산되기 때문에, 변조기(13)에서 확산 신호의 후속적 변조에 의해, 확산되어 않은 신호보다 넓은 대역폭을 갖는 신호가 발생한다. 이 확산 신호는 후속적으로 가산단(15)에서 다른 채널들 OCHH와결합되어 합 신호가 생성되며, 이 합 신호가 안테나(16)를 통해 전송되기 전에 전력 제어단(14)에서 전력 제어를 받는다.

버스트의 시간 길이 t_d, 프레임의 시작을 나타내는 순간 t_o, 버스트가 전송되는 전송 전력 P_tx는, 프레임 발생기(11)와 전력 제어단(14)을 위해 제어 유닛(10)에 의해 생성된 미리 규정된 값이다. 전송 전력 P_tx는, 특정 전력 P가 수신기(2)에서 발견되도록 제어된다. 유리하게는, 전송 전력 P_tx는, 수신 전력 P가 전송 버스트의 선택된 데이터 전송 속도 τ에 비례하도록 선택된다. 이것은 버스트의 시간 길이 t_d가 동일한 패이로드 블록 크기로 짧게 선정된다면, 제어 유닛(10)은 이에 상응하여 더 큰 수신 전력 P를 보증하기 위해서, 전송 전력 P_tx를 이에 상응하여 더 크게 선정해야 한다는 것을 의미한다(도 2b 참조). P', t'_d및 τ'로써 다른 수신 전력, 선택된 다른 테이터 전송 속도, 및 다른 시간 길이가 각각 나타내지고 있다. 주어진 실시예의 경우, τ=8 kb/s 이고, τ'=12 kb/s 이다.

수신기(2)에 있어서, 안테나(21)를 통해 수신된 혼합 신호가 신호 분배기(22)에 의해 개개의 신호 처리 회로로 분배된다. 각각의 수신 채널 또는 가입자를 위해 그러한 하나의 신호 처리 회로가 각각 제공된다. 각각의 신호 처리 회로에 있어서, 신호는 처음에 복조기(23)에서 복조되고, 공지된 방식으로 역확산기(24)에서 역확산된다. 전송단에서 사용된 코드워드의 사용에 의해 채널과 가입자가 구별된다. 디코더(25)에서, 원 패이로드 신호 PLD는 수신된 버스트들로부터 재구성된다.

CDMA에 기초한 적절한 이동 무선 시스템의 기본적인 특징은, 고정국에 동일한 패이로드 비트 전송 속도에 대하여 개개의 가입자들로부터의 신호들이 개개의 신호들의 최적인 분리를 보증하기 위해 실질적으로 동일한 전력으로 이상적으로 수신될 수 있다는 것이다. 더구나, 이하에서 총체적으로 노이즈 전력이라 칭하는 신호들인, 인접 셀들로부터 수신된 신호들은 전체 수신 전력의 일부만을 형성한다. 이러한 상태는, 큰 셀과 작은 셀에 의해 형성된 CDMA 무선 시스템으로서는 유지될수 없으며, 이는 큰 셀의 대단히 큰 전송 전력에 기인하여, 이 큰 셀의 이웃에 위치하는 작은 셀에서 전력의 적절한 조정(adaptation)이 가능하지 않기 때문이다.

이 경우, 큰 셀들의 최소한의 커버리지 영역 F₂부터 구분되는 작은 셀들을 위한 그것들 자체의 최소한의 커버리지 영역 F₁을 프레임 FR내에서 정의하기 위해서, 본 발명의 개념이 이용할 수 있다.(도 3 참조) 작은 셀 및 큰 셀로부터의 패이로드 신호들은 적절한 서브 프레임들 F₁과 F₂로 각각 전송될 수 있도록 버스트들로 압축된다.

작은 셀의 버스트와 큰 셀의 버스트로의 분할은, 작은 셀의 고정국으로부터 수신된 노이즈 전력이 다른 작은 셀들에만 배타적으로 제한되도록 하고, 큰 셀의 고정국으로부터 수신된 노이즈 전력이 다른 큰 셀들에만 배타적으로 제한되도록 한다. 작은 셀들의 버스트들 a, b, c는, 큰 셀들의 버스트들 X, Y보다도 낮은 데이터 속도로 전송되며, 기본 패이로드 신호들의 동일한 데이터 속도를 위해 이에 상응하는 보다 긴 버스트 기간이 제공되고, 그 결과, 작은 셀들의 버스트들 a, b, c의 전송에는 상대적으로 작은 전송 전력만이 필요하게 된다. 따라서, 다른 작은 셀들로부터 수신된 노이즈 전력은 작은 셀들이 인접 셀들이더라도 역시 작게 된다. 반면, 큰 셀들의 가입자들에 대해서는 적절한 더 큰 전력을 사용하여 더 높아진 압축률로 안전하게 선택될 수 있으며, 그 이유는, 큰 셀의 증대는 이웃이 되는 큰 셀들에 있어서 동일한 보호율을 제공하기 때문이다.

도 4는 다른 바람직하지 않은 노이즈 상황을 도시하고 있으며, 이 상황에서는, 동일한 주파수 대역을 사용하지만 각각 상이한 코드들에 의해서만 가입자들을 구별하는 2개의 독립한 CDMA 무선 시스템들에서의 2개의 상이한 오퍼레이터들 A, B는, 비정합 방식(uncoordinated fashion)으로 위치된 수신국들을 갖고 있다. 오퍼레이터 B가 오퍼레이터 A의 무선 셀의 셀 경계상에 그 고정국이 위치되어 있는 경우, 최악의 상황이 일어날 수 있다. 결과적으로, 적어도 고정국에서는 어떤 레이트에서도 다른 오퍼레이터에 의해 기인하는 노이즈 전력이 그 자체 가입자들의 패이로드 신호의 전력보다도 상당히 높기 때문에, 적절한 전력 매칭(matching)을 행하는 것은 불가능하다. *는 간섭을 표시하고, 간섭 전력의 합 ΣI가 패이로드 전력의 합 ΣP보다도 매우 큰 경우에, 이것은 제어 불가능하다는 것을 나타낸다.

상호 독립한 오퍼레이터가 존재하고 있을 경우 모든 오퍼레이터들을 동기화하는 것은 비용이 매우 많이 든다. 따라서, 작은 셀과 큰 셀의 상술한 분리와 같이, 다른 오퍼레이터로부터 분리하여 각각의 오퍼레이터에 대해 서브 프레임을 형성하는 것이 항상 가장 실질적인 해결책인 것만은 아니다. 그러나, 공통 프레임의동기화를 행하지 않으면, 허용될 수 없는 간섭 신호들이 발생한다.

다른 실시예에서는, 개개의 오퍼레이터들이 양호하게는 동일한 길이이지만 서로 독립적으로 선택된 프레임들 FR로, 그들의 데이터를 전송하는 것으로 가정된다. 양호하게는, 프레임들 FR은 등거리의 시간 슬롯들로 다시 분할되는 반면에, 각각의 사용자가 버스트 모드에서 동작하는 것, 즉, 가입자들의 데이터를 전송하기 위한 전송 전력을 이에 상응하여 더 높여 하나 또는 그 이상의 시간 슬롯들을 사용한다. 전체 프레임 길이의 사용은 의도적으로 필요하지 않게 된다. 이러한 방식에서는, 프레임내에 미사용 영역 또는 거의 사용되지 않는 영역이 생긴다. 프레임내에서의 전계 강도 분포를 측정하는 것에 의해, 각각의 오퍼레이터의 각각의 고정국과, 선택적으로는 관여하는 이동국들은 또한 미사용 시간 슬롯들을 찾아내서, 전송되어야 할 정보량에 의존하여 다수의 연속한 빈 시간 슬롯들의 전송을 위해 선택할수 있다(도 5 참조). 데이터 전송 속도와 전송 전력의 선택에 의해, 전송되어야 할 데이터량을 이용가능한 시간 슬롯들의 수로 조정할 수 있다. 화살표 AR1은 버스트를 점유하는 2개의 연속적인 시간 슬롯들이 나타내고, 화살표 AR2 및 AR3은 측정후의 점유를 나타낸다.

다른 실시예에서, 고정국으로부터 이동국으로의 전송(다운링크)과, 이동국으로부터 고정국으로의 전송(업링크)을 위해, 상이한 다른 패이로드 비트 전송 속도가 사용된다(비대칭 링크). 프레임의 비교적 더 큰 부분은 보다 높은 패이로드 레이트를 필요로 하는 방향에 대해 사용되고, 이 프레임의 다른 부분은 다른 방향에 대해 사용된다. 이 경우, 각각의 서브 프레임들의 시간에 의존하는 경계들은 양호하게는 소정의 고정치이기 때문에, 서브 프레임들에서 전송 전력을 통해 실제로 필요한 패이로드 데이터 속도를 조정할 수 있다. 예를 들면 도 6에서, 버스트 d는 버스트들 a, b, c 보다도 높은 패이로드 비트 전송 속도를 가질 필요가 있으며, 이 경우, 다운 링크를 위한 버스트 d의 전송 전력은, 이에 상응하여 더 높아진 수신 전력으로 수신되도록 선택된다. 한편, 업링크를 위한 버스트 U, V, W, X의 수신 전력들은 대응하는 데이터 속도에 기인하여 제어되고, 그 결과, 그것들은 고정국에 의해 동일한 수신 전력으로 모두 수신된다.

양호하게는, 전체 CDMA 시스템내에서의 다운링크 및 업링크 서브 프레임들로의 분할은 동일하게 되도록 선택하여야 하며, 그렇지 않으면 도 7에 도시된 간섭 상황에 이를 수 있다. 도 7에서, 오퍼레이터 B는 더 높은 전송 전력에 기인하여 간섭하게 되고, 표시된 대역 X와 Y 중 대역 Y는 근접성에 기인하여 간섭한다. 다운 링크 및 업링크 서브 프레임들의 폭들이 상이한 경우에는, 무선 셀의 다운 링크 서브 프레임의 일부분이 다른 무선 셀의 업링크 서브 프레임의 일부분과 시간적으로 오버랩된다. 이 경우, 고정국은 이웃하는 고정국을 간섭할 수 있으며, 고정국으로 부터의 최대 거리에 기인하여 큰 전력으로 전송하는 셀 경계 상의 이동국들은, 이웃하는 셀 근처의 이동국을 간섭할 수 있다. 따라서 이 경우에는, 전체 CDMA 시스템내에서 다운링크 및 업링크 서브 프레임들의 동기화된 재분할을 행하거나, 큰 셀과 작은 셀이 동시에 사용되는 것을 고려하여 전술한 바와 같이 빈 시간 슬롯이 점유되기 전에 전계 강도 측정으로 다수의 시간 슬롯들로 프레임을 다시 분할하는 것이 유리하다.

다른 실시예에서는, 상이한 주파수 대역들로 작동하는 적어도 여러 개의 전송기들이 있다. 개개의 무선 셀들을 서로 구별하기 위해서, 개개의 전송기들에 의해 전송되는, 일정 실시예들에서 제공된 패이로드 신호가 존재한다. 이 실시예의 경우, 호출 중에 주파수 대역들을 변경하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면,

- 상이한 셀 카테고리들에게 다른 주파수들이 할당된다면, 호출 동안에, 예를들면 작은 셀로부터 큰 셀로 핸드오버가 실행되어야 한다. 이런 경우에, 큰 셀의 파일럿 신호는 작은 셀에서 사용된 파일럿 신호와는 다른 주파수를 갖는다.

- 충분한 수의 가입자들이 코드 중복을 효율적으로 사용하여 동시에 이용가능 하기 때문에 CDMA 주파수 대역들은 최소한, 예를 들면, 500 KHz을 갖는다. 이는 작은 네트워크들의 오퍼레이터들, 예를 들면 무선 구내 교환망(이것들 중에는 확실히 복수의 교환망들이 오피스 빌딩에 존재할 가능성이 있음)의 비정합적 사용(uncoordinated use)에 의해 정의되거나, 또는 극단적인 경우로서 무선 전화의 단순한 사용자들로서 정의되지만, 이러한 작은 네트워크의 각각 오퍼레이터에 대해 주파수 대역을 할당하는 것은 효율적이지 않다. 따라서 이러한 오퍼레이터들은 주파수 대역들을 공유하는 한편, 노이즈 상태가 변화하였을 때에는 다른 주파수 대역으로 다이나믹하게 변화할 수 있도록 할 필요가 있다.

- 또한, 이웃하는 셀로의 핸드오버가 소망되지만 이 셀은 다른 주파수 범위를 갖는 것을 신호하는 상황도 있을 수 있다 ;

- CDMA 시스템의 경우에는 일반적으로 기지국 자체의 셀과 이웃하는 셀들에서 동일한 주파수 범위를 이용할 수 있다. 그러나, 매우 높은 패이로드 비트 전송속도의 결과로서 확산 계수(spreading factor)가 작은 경우에는, 이것은 더 이상 유지되지 않는다. 이 경우에도, 다른 주파수로 다이나믹하게 변화시킬 필요가 있다.

다른 주파수로의 변경은 2개의 요건을 갖는다:

- 측정 및 식별동작, 예를 들면 파일럿 신호에 기초하여 전계 강도 동시 측정으로 가능한 근접 고정국의 인식, 또는 핸드오버를 위해 가능한 주파수 범위내의 노이즈 전력의 측정.

- 시그널링(signalling) 정보의 교환. 이것은 소위 포워드 핸드오버(forward handover)로서 행해지며, 이 경우, 정보의 교환은 이미 새로운 주파수로 행해진다. 이러한 전이(transition)는 신속하며, 그 이유는, 전방으로의 전이로부터 패이로드는 이미 선행 주파수의 2배의 레이트로 전송될 수 있고, 다른 방향에서 핸드오버가 올바르게 수신되면, 종료된 선행 링크에 의해 종료가 행해지기 때문이다. 이 경우의 특징은, 2개의 주파수들로 특정 기간 동안 링크가 존재한다는 것이다. 이것의 이점은, 손실되는 패이로드가 없다는 것이다(씸리스 핸드오버(seamless handover)). 2번째 가능성은 구주파수로 시그널링이 행해질 수 있다는 것이다. 이방법은 이동국과 새로운 셀들이 체인지 오버(change-over)가 발생하기 전에 처음에 완전히 정합되기 때문에 보다 느리다. 그러나, 이동국은 새로운 주파수를 수신하는 것 이외에, 업링크를 확인하기 위해서 새로운 주파수로 전송한다. 요컨대, 패이로드의 전송을 중단없이 행하고자 하면, 새로운 주파수와 구주파수로 병행하여 송신 및 수신 동작을 행해야 한다.

이것들의 고찰은 시간에 관해서 다시 분할하는 것에 대해서도 유사하게 유효하다. 그러나 이 경우의 차이는 2개의 시간 슬롯들을 병행한 동작을 위해서는 1개의 트랜시버로 충분하지만, 2개의 다른 주파수들에 대하여는 충분한 것은 아니다.

그러나 2개 이상의 트랜시버는 특히 이동국에서 비용 및 전류 소비를 현저히 증가시킨다. 따라서, 적어도 단순한 (전화)이동국들에 대하여는 1개의 트랜시버로 제한하는 것이 소망된다. "무선 전화"로서 사용하기 위해서는, 고정국에 대하여 1개의 트랜시버만을 사용하는 것이 유리하다. 이것은 부가적인 선택 사항이라고 생각된다. 지금은, 이동국만이 1개의 트랜시버로 제한되는 것으로 한다.

다운링크에 관하여:

a) 셀들의 변경을 위한 후보들의 식별

이동 무선 시스템들에서는, 각각 고정국이 그것의 식별 코드(파일럿 신호)를 파일럿 채널을 통해 전송하는 신뢰가능한 방식이 존재한다. 파일럿 채널들로부터 수신된 전력을 측정하고 식별 코드를 디코딩하는 것으로, 이동국은 셀들의 변경을 위해 필요한 정보를 얻는다. CDMA 시스템의 경우, 파일럿 채널들은 일반적으로 그것들의 코드들에 의해 분리되어 있고, 따라서 같은 주파수 대역에 놓여질 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 이에는 예외들이 있으며, 이것은 셀 크기들이 다르고, 복수의 오퍼레이터들이 비정합 환경에 있는 경우이다. 그러면 파일럿 채널들은 상이한 대역들에 놓이게 된다. 1개의 트랜시버만을 가지고 해결할 수 있는 방법이 도 8에 도시되어 있으며, 이는 패이로드 및 파일럿 정보 a,b,c, 및 pil 각각을 시간적으로 연속하는 버스트로 전송하는 것이다. 수신기측에서 패이로드가 수신될 때 다른 주파수 대역들의 파일럿 신호들을 수신하기 위해서 주파수 대역을 변경하는 경우에 가능하다.

도 8의 이동국의 수신기는 우선 주파수 대역 X로부터 패이로드 버스트 d를 수신하고, 그 다음 동일 시간 프레임내에서 파일럿 신호 pil이 주파수 대역 Y로부터 수신되도록 수신기를 변화시킨다. 도 8에서, 상대 전력 pr이 표시되어 있다. 도 8의 상부는 큰 셀에서의 전송 상황에 관한 것이고, 도 8의 중앙부는 작은 셀에서의 전송 상황에 관한 것이고, 도 8의 하부는 이동국에 있어서의 수신기에 관한 것이다.

도 8에 도시된 실시예는 양호하게는 완전히 동기화된 CDMA 무선 시스템에 사용될 수 있다. 비동기 CDMA 무선 시스템에는, 도 9에 도시된 것과 같은 실시예가 추천된다. 파일릿 신호를 운반하는 무선 셀들내의 파일럿 신호들 pil은, 연속하는 버스트들에서 다른 패이로드 신호 버스트들에 중첩된다. 패이로드 신호 버스트를 수신하면, 수신기는 계속해서 전송되는 파일럿신호를 수신하기 위해 다른 주파수 대역으로 전환된다. 완전한 파일럿 신호 버스트를 수신하기 위해서는, 파일럿 신호 버스트 수신을 위해 제공된 시간 슬롯은 파일럿 신호 버스트 길이의 적어도 2배가 되어야 한다.

b) 주파수 변경을 위한 후보들의 식별

이 목적을 위해, 최소의 가능한 전계 강도를 갖는 (따라서 예상 노이즈 전력이 가장 작은) 주파수들을 발견해야 한다. 그러나, 이 조건으로는 전계 강도가 프레임 기간 동안 너무 심하게 변동하지 않은 것이다(예를 들면, 도 8의 경우 파일럿신호를 사용하고 있지 않으나 우연히 동기화되어 있는 다른 오퍼레이터가 소정의 주파수로 전송하고 있는 것을 고려할 수 있다). 이것에는 2개의 해결책이 있다:

- 2개의 버스트들을 위한 전송 전력을 최대치와 비교한다. 이것은 스펙트럼의 낭비이다. 또는,

- 프레임 전체에 걸쳐 측정을 행할 수 있도록 버스트를 다이나믹하게 조정하는 것이다.

도 10a은 예를 들면 패이로드 데이터의 전송이 전송기의 완전한 시간 프레임에 걸쳐 행해지는 실시예를 도시하고 있다. 이 경우, 다음의 시간 프레임에 있어서, 패이로드 데이터 블록이 압축되어 버스트가 생성되고, 그 결과, 이 버스트의 수신 후, 이 시간 프레임의 나머지에 대하여 다른 주파수대역들에서 측정을 행하도록 수신기에 대하여 충분한 시간이 생긴다. 패이로드 데이터 블록의 압축의 직접적인 결과는, 도 10a로부터 다시 명맥해지는 바와 같이, 버스트에 대하여 전송 전력이 더 높아진다는 것이다. 도 10a의 상부는 전송기에 관한 것이고, 이 경우, 증가된 데이터 속도가 화살표 AR4로 표시되고, 도 10a의 하부는 수신기에 관한 것이며, 이 경우, 화살표 AR5와 AR6은 다른 주파수들에서의 측정을 표시하고 있다.

도 10b에는 파생된 실시예가 도시되고 있다. 제 2 시간 프레임 중에서, 제 2시간 프레임을 위한 페이로드 데이터 블록과 제 3 시간 프레임을 위한 패이로드 데이터 블록 양쪽이, 제 2 시간 프레임에 할당된 패이로드 데이터 블록 대신에 전송되고, 그 결과, 수신기를 위해 제3의 시간 프레임은 그 순간에서 측정을 위해 완전히 이용될 수 있다. 도 10b의 상부는 전송기에 관한 것이고, 이 경우, 증가된 비트전송 속도가 화살표 AR7로 지시되고 있고, 도 10b의 하부는 수신기에 관하는 것이며, 이 경우, 화살표 AR8은 측정을 지시한다.

c) 씸리스 핸드오보(seamless handover) 과정

다운링크에서 과도적인 오버랩 전송은 선행 링크의 패이로드를 프레임의 일부분에 집중하고, 제 1 전송기 TA를 통해 전송하는 것에 의해 달성될 수 있다(도 11에 도시된 실시예 참조). 동일 고정국에 속하지만 다른 고정국에도 속할 가능성이 있는 제 2 전송기 TB는, 동일한 패이로드를 상보적인 부분에 집중시킨다. 2개의 트랜시버의 사용은, 상술한 바와 유사하게 프레임 전체에 걸쳐 동일한 전송기 전력들을 갖도록 한다. 프레임의 재분할은 가변적으로 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 오버로드(overload) 때문에 선행 주파수가 포기된 경우, 조금 증가한 압축 계수로 인해 전송 전력이 조금 증가되고, 반면에 여전히 방해되지 않은 새로운 주파수는 더 큰 전력을 취급하는 수 있고, 따라서 매우 높은 압축 계수로 로드될 수 있다는 것이 달성될 수 있다.

업링크에 관하여:

도 11에는 수신기 R 및 다른 선택적인 충전 데이터 FDTA가 도시되어 있다.

셀들의 변경을 위한 후보들의 선택은 여기에서는 생략된다.

a)주파수드의 변경을 위한 후보드의 식별

대칭적인 패이로드를 구비한 듀플렉스 링크들에서는, 간단한 상호 간섭하는 이동국들 또는 고정국들이 각각 비상보 상태(non-reciprocal situation)에 기인하여 큰 편차가 발생하더라도, 업링크 또는 다운링크에서의 노이즈 전력에 관해 소정의 상관관계가 있다. 전송의 2개의 방향들은 현저히 비대칭적인 패이로드 비트 전송 속도들이 발생하는 경우에만 서로 독립적인 작용을 나타낸다. 어떤 레이트에서도, 다운링크를 위한 주파수를 갖는 노이즈 전력은 별도로 측정되어야 한다. 이 경우, 고정국이 별개의 측정 수신기를 포함하는 것으로 가정되기 있기 때문에, 시간에 의한 분할은 불필요하다.

b) 씸리스 핸드오버(seamless handover)의 과정

도 12에 도시된 이 실시예에서, 이동국은 핸드오버 동안, 시간 프레임에서 연속하는 각각의 전송 패이로드 데이터 블록을 새로운 주파수 대역 Y와 구주파수 대역 X 양쪽으로 전송한다. 이 경우, T는 전송을 행하는 이동국을 나타낸다. 이러한 목적을 위해, 패이로드 데이터 블록은 시간 프레임 마다 한번이 아닌 시간 프레임 마다 2번 전송될 수 있도록, 이에 상응하여 압축된다. 압축 자체는 이에 상응하여 증대된 전송 전력들을 필요로 한다. 고정국에는 각각의 주파수 대역 X, Y를 위해 별개의 수신기 RA, RB가 각각 존재한다. 이러한 2개의 전송은 주파수의 변경이 고정국에서 발생할 때까지 계속된다. 주파수 대역 X, 및 새로운 링크들 NLK1 및 NLK2에서의 선행 링크들 PLK1, 및 PLK2는 각각 도 12에 도시되어 있다.

상술한 이유에서, 버스트들간의 경계는 가변적이다. 전체 프레임에 걸친 전송 전력의 등화는 불가능하며, 그 이유는, 결여된 부분은 다른 주파수에 의한 전송을 위해 필요하기 때문이다. 이는 하나의 프레임에 걸친 노이즈 전력의 불균일한 분포의 결과로 된다.

업링크와 다운링크에 대한 조합된 접근법

비정합 환경의 경우에는 동일한 주파수 대역이 하나의 오퍼레이터에 의해 다운링크를 위해 사용되고, 이웃하는 다른 오퍼레이터에 의해서 업링크로서 사용되는 것을 배제할 수는 없다. 이 경우, 어떤 레이트에서도 노이즈 전력의 불균일한 분포는 2개의 전송 방향에 대하여 고려되어야 한다.

고정국에서 1개의 트랜시버만이 있는 경우

상술한 바와 같이, 이것은 특히 무선 전화에 대해 비용 효율이 높다. 평가를 위해, 이동국에 대해 기술된 상황이 고정국에 전송된다. 기본적인 메카니즘은 이미 논의되었다.

선택적인 중첩

2개의 주파수에 의한 병행 전송의 가능성은 보다 긴 시간 기간에 걸쳐 연장될 수 있다. 이 경우, 수신시 보다 좋은 품질을 갖는 신호를 선택할 수 있다. 전송 전력들은 저감될 수 있으며, 시간 평균화된 합 전력이 다이버시티 재생의 결과로서 하나의 주파수에 의한 전송 전력보다 작게 될 수 있는 범위까지도 저감될 수 있다. 확장으로서, 3개 이상이 주파수들에 의한 동시 링크도 가능하다.

Claims (9)

1. 각각이 전송기 및 수신기를 갖는 복수의 기지국들을 포함하는 CDMA 전송 시스템으로서,

   각각의 상기 전송기는 코드 시퀀스들에 의해 데이터의 원 시퀀스를 확산 스펙트럼 데이터의 시퀀스로 확산하기 위한 주파수 확산 수단(12)을 포함하는, 상기 CDMA 시스템에 있어서,

   상기 전송기는, 상기 원 시퀀스의 데이터를 압축된 데이터 버스트들로 압축하고, 데이터 프레임들의 시퀀스를 구비한 프레임 구조를 발생하고 상기 데이터 프레임들의 상기 시퀀스의 시간 슬롯들에 상기 압축된 데이터 버스트들을 포함하기 위한 프레임 발생 수단(11) 및 관련 제어 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주파수 확산 수단(12)은 각각의 원 패이로드 데이터 전송 속도에 따라 확산 계수를 선택하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레임 발생 수단(11)은 버스트들의 가변적인 프레임 관련 시작순간들(t_o)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 프레임 발생 수단(11)은 셀 크기에 따라 상기 버스트들의 상기 프레임관련 시작 순간들(t_o)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 프레임 발생 수단(11)은 상기 버스트들의 가변적인 프레임 관련 기간(t_d)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   전력 제어 수단(10,14)이 상기 압축된 데이터 버스트의 전송을 위한 전송 전력을 증가시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 프레임내의 전계 강도 분포를 측정함으로써, 상기 프레임내에서 셀 마다 적절하고 보다 양호한 사용가능한 시간 영역이 결정되는 것을 특징으로 하는, CDMA 전송 시스템.
8. 데이터를 전송하기 위한 방법으로서,

   코드 시퀀스들에 의해 데이터의 원 시퀀스를 확산 스펙트럼 데이터의 시퀀스로 확산하는 단계를 포함하는, 상기 데이터 전송 방법에 있어서,

   상기 방법은,

   상기 원 시퀀스의 데이터를 압축된 데이터 버스트들로 압축하는 단계와,

   데이터 프레임들의 시퀀스를 구비한 프레임 구조를 발생하고, 상기 데이터 프레임들의 상기 시퀀스의 시간 슬롯들에 상기 압축된 데이터 버스트들을 포함하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 데이터 확산을 위해 사용되는 확산 계수는 각각의 원 패이로드 데이터 전송 속도에 의존하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 방법.