KR100427973B1 - 시분할다중접속위성무선전화통신에서랜덤접속을위한시스템및방법 - Google Patents

Abstract

시분할 다중 액세스(TDMA) 위성 무선전화 통신 시스템에서, 무선전화는 전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송파 대역을 통해 위성으로 랜덤 액세스 채널 무선전화 통신신호를 전송한다. 이에 응하여, 전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송과 대역과는 다른 시분할 다중화 업링크 반송과 대역에 시분할 다중 액세스 무선전화 채널이 할당된다. 무선전화는 할당된 시분할 다중 액세스 채널을 통해 시분할 다중화 무선 전화 통신신호를 위성에 전송한다. 랜덤 액세스 체널 무선전화 통신신호는 제1전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송파 대역을 통해 제1무선전화에서 위성으로, 또는 상기 제1전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송파 대역과는 다른 제2전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송파 대역을 통해 제2무선전화에서 위성으로 전송될 수 있다. 위성이 제1커버리지 영역에 있는 무선전화에 무선전화 통신신호는 전송하고 제2커버리지 영역에 있는 무선전화에 무선전화 통신신호를 전송하는 시스템을 위해, 만일 무선전화가 제1커버리지 영역에 있을 때 제1전용 랜덤 액세스 반송파 대역을 통해 랜덤 액세스 채널 무선전화 통신신호를 전송하거나 만약 무선전화가 제2커버리지 영역에 있으면 제1전용 랜덤 액세스 채널 업링크 반송파 대역과는 다른 제2전용 랜덤 액세스 채널 무선 업링크 반송파 대역을 통해 랜덤 액세스 무선전화 통신신호를 전송한다.

Description

시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신에서 랜덤 접속을 위한 시스템 및 방법

본 발명은 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 위성 무선 전화 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.

위성 무선 전화 시스템은 신뢰성 있는 고품질 통신을 제공하기 위하여 전 세계적으로 이용되고 있다. 위성 무선 전화 시스템은 넓은 지역에 인구가 희박하게 분포되어 있거나 또는 거친 지형으로 인하여 종래의 육상 회선 전화 또는 셀룰러 전화의 하부 시설(infrastructure)이 기술적 또는 경제적으로 비실용적인 경향이 있는 지역을 위해 점차로 개발되고 있다. 더욱이, 위성 무선 전화 시스템은 기존의 통신 하부 시설이 없고, 종래의 육상 회선 전화 또는 셀룰러 무선 전화 시스템의 설치가 경제적으로 비실용적인 개발 도상국에서 또한 설치되고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 위성 무선 전화 시스템(100)은 통상적으로 중앙 지구국(130) 및 무선 전화기(120) 사이에서 중계기(relay) 또는 트랜스폰더(transponder)로서의 기능을 할 수 있는 하나 이상의 위성(110)을 포함한다. 지구국은 이어서 공중 교환 전화망(public switched telephone network)(140)에 접속되어, 위성 무선 전화기들 간의 통신 및 위성 무선 전화기와 종래의 지상 셀룰러 무선 전화기 또는 육상 회선 전화기 사이의 통신을 가능하게 한다. 위성 무선 전화 시스템은 시스템에 의해 서비스되는 전체 지역을 커버하는 단일 안테나 빔을 이용하거나, 도 1에 나타낸 바와 같이, 위성은 최소한으로 중복되는 다수의 빔(150)을 발생하여, 이들 빔이 각각 시스템의 서비스 영역에서의 별개의 지리적 통신 가능 영역(160)을 서비스하도록 설계될 수도 있다. 따라서, 종래의 지상 셀룰러 무선 전화 시스템에서 사용된 것과 유사한 셀룰러 구조가 위성을 기반으로 한 시스템에서 실행될 수 있다. 위성(110)은 통상적으로 무선 전화 통신 신호가 하향 링크(downlink)(170)를 통해 위성(110)에서 무선 전화기(120)로, 상향 링크(uplink)(180)를 통해 무선 전화기(120)에서 위성(110)으로 전송되는 양방향 통신 경로를 통해 무선 전화기(120)와 통신한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, "이중(duplex)" 즉, 양방향 통신을 제공하기 위하며, 반송 주파수 스펙트럼(200)에서 별개의 반송 주파수 대역(210, 220)의 집합이 통상적으로 하향 링크 및 상향 링크용으로 할당된다. 송신기 첨두(尖頭, peak) 전력 특성, 수신기 특성, 및 위성과 무선 전화기의 기타 특징 등의 설계 고려 사항으로 하여금 이러한 대역을 비대칭적으로 분배되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, ACeS(Association of Southeast Asian Nations Cellular Satellite), 즉, 본 출원의 양수인인 스웨덴 스톡홀름의 에릭슨 텔레콤(Ericsson Telecom), AB에 의해 생산된 위성 무선 전화 통신 시스템에서, 하향 링크는 200KHz의 대역폭을 갖는 반송 주파수 대역의 집합을 사용하도록 설계되어 있지만, 상향 링크 반송 주파수 대역은 부분적으로 시스템에 사용되는 무선 전화기의 전력 한계로 인하여 50KHz 대역폭을 갖도록 설계되어 있다.

그러나, 이중 통신이 무선 전화 시스템에서 통상 바람직하므로, 대략 동일한 상향 링크 및 하향 링크 정보 용량이 종종 바람직하다. 이러한 이유로, 하향 링크 및 상향 링크 주파수 대역은 상보적인 방식으로 그룹화될 수 있고, 또한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 시분할 다중 접속 기술(아래에서 상세하게 설명됨)이 상향 링크 및 하향 링크 사용자 용량간에 대칭을 이루기 위하여 사용된다. 예를 들어, 전술한 Ericsson 시스템에서, 각각의 200KHz 하향 링크 반송 주파수 대역은 네 개(4)의 50KHz 상향 링크 반송 주파수 대역과 결합될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 이것으로 인하여 하향 링크용으로 할당된 200KHz의 스펙트럼은 상향 링크용으로 할당된 200KHz의 스펙트럼과 결합된다. 그러므로, 시분할 다중 접속 기술을 적절하게 사용하여, 하향 링크 반송 주파수 대역을 통해 위성으로부터 수신하는 무선 전화기의 그룹은 상보적인 집합의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통해 위성에 응답 할 수 있다.

충분한 채널 용량을 제공하고 무선 스펙트럼을 효율적으로 사용하기 위해, 종래의 지상 무선 전화 시스템은 종종 시분할 다중 접속(TDMA)을 사용하여 작동하고, 그것에 의해 여러 개의 무선 전화기에 대한 무선 전화 통신 신호가 반송 주파수 대역에서 시분할 다중화된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, TDMA 시스템에서, 각각의 반송 주파수 대역에서의 통신은 일련의 순차적인 타임 슬롯(time slot)(320)을 통해 이루어지고, 개개의 사용자에게는 할당된 타임 슬롯 동안 사용자가 전체 반송 주파수 대역에 접속하도록 하나 이상의 타임 슬롯이 할당된다. 사용자는 "버스트(burst)", 즉, 통상적으로 할당된 타임 슬롯 동안 전송되는 디지털 비트의 한정된 스트림인, 정보의 이산(離散, discrete) 패킷을 사용하여 기지국 또는 허브(hub) 스테이션과 통신한다. 다수의 사용자에게 서비스하기 위해, 타임 슬롯은 각각 소정 수의 타임 슬롯을 포함하는 연속적인 프레임(frame)(310)에서 반복 될 수 있다. 따라서, 통상적인 TDMA 시스템에서, 통신 "채널"은 주어진 반송 주파수 대역에 할당되는 타임 슬롯이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상향 링크 대 하향 링크에 대하여 TDMA 프레임 당 상이한 수의 슬롯을 사용하여, 시분할 다중화는 비대칭적인 하향 링크 및 상향 링크 반송 주파수 대역 할당에 대하여 대칭적인 상향 링크/하향 링크 사용자 용량을 제공한다. 예를 들어, 단일 하향 링크 반송파 대역과 결합된 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역에 대한 TDMA 프레임은, 프레임내의 타임 슬롯의 수와 상향 링크 반송 주파수 대역의 수를 곱한 것과 동일한 다수의 상향 링크 채널을 제공하는 제 1 수의 타임 슬롯으로 분할될 수 있다. 동등한 수의 하향 링크 채널을 제공하기 위하여, 결합된 하향 링크 반송 주파수 대역에 대한 TDMA 프레임(310)은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 필요로 하는 수의 채널을 제공하는데 필요한 수의 타임 슬롯을 사용하여 작동될 수 있다. 이러한 타임 슬롯 설계의 예는 전술한 에릭슨 시스템이며, 여기에서 하향 링크용 TDMA 타임 프레임은 32개의 타임 슬롯을 포함하는 반면에, 하향 링크 반송 주파수 대역을 보완하는 4개의 상향 링크 반송 주파수 대역은 8개의 타임 슬롯만으로 세분되는 동일한 지속 기간의 TDMA 프레임 상에서 작동한다. 이러한 방법으로, 하향 링크 TDMA 프레임에 의해 형성된 32개의 하향 링크 채널에 대응하는 32개의 상향 링크 채널이 제공될 수 있다.

통상적으로 TDMA 채널을 무선 전화기에 영구적으로 할당하는 것은 비효율적 이므로, 통상적인 무선 전화 시스템은 한정된 수의 사용 가능 채널을 더욱 효과적으로 사용하기 위하여 필요에 따라서 채널을 할당한다. 그러므로, 무선 전화 통신의 중요한 과제는 무선 전화기에 시스템에 대한 접속을 제공하는 것, 즉, 무선 전화기가 다른 무선 전화기와, 또는 PSTN을 통하여 육상 회선 전화기나 종래의 셀룰러 무선 전화기와 통신하기를 원할 때 무선 전화기에 음성 또는 데이터 채널을 할당하는 것이다. 이러한 과제는 무선 전화기가 호출을 설정하고자 할 때, 및 무선 전화기가 다른 무선 전화기 또는 종래의 전화기로부터의 호출에 응답하고자 할 때 일어난다.

무선 전화 통신 시스템에 대한 접속은 여러 가지 방법으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 폴링 기법(polling technique)을 이용할 수도 있고, 그것에 의해 중앙 또는 기지국이 사용자를 직렬로 폴링(polling)하여, 회선 쟁탈 없이 순서에 맞게 접속을 요구할 기회를 각각 부여한다. 그러나, 통상의 무선 전화 시스템은 수백, 그렇지 않으면 수천의 사용자를 수용할 수 있으므로, 직렬 폴링은 무선 전화 시스템용으로는 비실용적인 경향이 있다. 이러한 다수의 사용자를 직렬로 폴링하는 것은, 특히 다수의 사용자가 접속을 전혀 원하지 않을 수 있거나, 사용자가 폴링되는 특정 순간에 접속을 원하지 않을 수도 있다는 것을 고려할 때, 매우 비효율적이라는 것을 당업자는 이해할 것이다.

이러한 이유로, 무선 전화 시스템은 통상적으로 랜덤(random) 접속 기술을 사용하며, 그것에 의해 음성 또는 데이터 채널을 요구하는 무선 전화기가 접속 요구를 기지국 또는 허브 스테이션에 랜덤(random)하게 전송하고, 중앙 및 기지국은 가능하면, 요구하는 무선 전화기에 통신 채널을 설정함으로써 확인 응답한다. "충돌", 즉 다수의 무선 전화기로부터의 동시 요구를 처리하기 위해, 기지국은 통상적으로 몇 가지 형태의 회선 쟁탈 해결 프로토콜(contention-resolving protocol)을 실행한다. 예를 들면, 기지국은 동시 요구에 대한 확인 응답을 거부하여, 채널 설정 실패 후에 계속해서 접속을 원하면 요구하는 무선 전화기가 자신의 요구를 재발신하는 것을 필요로 할 수도 있다. 회선 쟁탈 해결 프로토콜은 또한 여러 가지의 소정의 지연 및 유사한 기술을 사용하여 제 1 충돌에 이어지는 충돌 가능성을 감소시킬 수 있다. 유럽의 GSM 시스템에서 사용되는 회선 쟁탈 논리는 1992년에 M. Mouly와 M. B. Pautet에 의해 출판된 "The GSM System for Mobile Communications" 의 368∼372쪽에 기재되어 있다.

TDMA 무선 전화 통신 시스템에 대한 랜덤 접속 기술의 일 예는 GSM 시스템에서 사용되는 것이다. GSM 시스템에서, 한 세트의 공통 제어 채널(CCCHs; common control channels)은 시스템의 무선 전화기에 의하여 공유되고, 하나 이상의 랜덤 접속 채널(RACH; random access channel)을 포함한다. GSM 시스템에서, RACH는 통신 시스템으로의 접속을 요구하기 위해 무선 전화기에 의해 사용되는 전용 TDMA 채널이다. 무선 전화기는 통상적으로 RACH의 상태를 감시하여 다른 무선 전화기가 현재 접속을 요구하는지를 결정한다. 만일 무선 전화기가 접속을 원하고 RACH가 유휴 상태이면, 무선 전화기는 무선 전화기의 식별 및 무선 전화기가 접속을 원하는 전화기의 식별을 통상적으로 포함하는, 종종 소위 "RACH 버스트"라고 칭해지는 랜덤 접속 채널 신호를 통상적으로 송신한다. RACH 버스트는 예컨대, 기지국에 의해 송신되는 동기 신호와 동기화를 얻고 RACH 버스트를 송신한 후 소정의 기간을 대기함으로써, RACH에 대하여 할당된 TDMA 타임 슬롯 내에 들어가도록 시간이 조절된다.

그러나, 이러한 접속 기술에 관련된 문제가 있다. 채널을 요구하기 전에, 무선 전화기는 예컨대, 자체의 내부 시간 기준을 개방 루프 방식으로 기지국에 의해 송신되는 동기화 신호로 조정함으로써, 기지국 TDMA 프레임에 대략적으로만 동기화 될 수 있다. 그러나, 더욱 정확한 동기화는 기지국이 무선 전화기의 접속 요구에 확인 응답한 후에만 통상적으로 발생하며, 무선 전화기에는 무선 전화기 자체의 송신에 응답하여, 무선 전화기와 기저국과의 사이에서 전파(傳播, propagation) 지연이 결정될 수 있게 하는 기지국에서 송신되는 신호가 제공된다. 이러한 정보를 이용하여, 무선 전화기는 자체의 TDMA 버스트를 조정하여 인접한 TDMA 슬롯을 통해 기지국에 도달하는 다른 무선 전화기로부터의 버스트와의 충돌을 방지할 수 있다.

그러나, 통신 가능 영역에서 위치에 따른 전파 시간의 변화로 인하여, 이러한 동기화에 앞서서 접속을 요구하는 무선 전화기는 시스템 내의 다른 TDMA 버스트에 대한 시간 불명확성에 영향을 받는다. 도 4는 TDMA 음성 채널을 통해 기지국에 정확하게 동기화되어 통신하는 제 1 무선 전화기와, 기지국에서 떨어져 위치되어 시스템에 접속하기를 원하는 제 2 무선 전화기와의 사이의 타이밍 관계를 나타낸다. 제 2 무선 전화기는 대략적으로만 동기화되어 있기 때문에, 자체의 내부 타이밍은 도시된 바와 같이 기지국의 TDMA 프레임에 대하여 상당히 비뚤어질(skew) 수도 있다. 이러한 보상되지 않은 시간 비뚤어짐은 예를 들어, 제 2 무선 전화기에서 송신되는 RACH 버스트가 인접한 타임 슬롯을 통해 제 1 무선 전화기에서 송신되는 음성 또는 데이터 통신과 상당한 중첩 부분(410)을 갖는 원인이 된다. 이러한 중첩(overlap)은 바람직하지 않은 간섭을 초래하여 통신 품질을 떨어뜨릴 수도 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 지상 TDMA 셀룰러 무선 전화 시스템은 각각의 TDMA 타임 슬롯(320)에 보호 시간 또는 보호 비트(guard bit)(510)를 통합함으로써 이러한 문제를 보완할 수 있다. 보호 비트는 RACH 버스트와 다른 간섭원과의 중첩으로 인해 손상될 수도 있기 때문에, 수신 유닛이 무시하는 각 타임 슬롯에 삽입되는 버퍼(buffer) 비트이다. 지상 무선 전화 시스템에서의 최대 시간 불명확성은 TDMA 프레임에 비해 비교적 작은 경향이 있기 때문에, 통상적으로 수용 가능한 신호 품질을 보장하기 위해 필요한 보호 비트의 수는 작다. 예를 들어, GSM 시스템에서, 약 68.25개의 보호 비트가 각 타임 슬롯에 통합되어, 기지국에서 35 킬로미터만큼 떨어진 무선 전화기로부터의 RACH 버스트가 다른 TDMA 슬롯에 부적절한 간섭을 발생시키지 않도록 보장한다.

그러나, 통상적인 위성 빔에 의해 커버되는 넓은 지역, 및 위성에서 무선 전화기까지의 긴 거리가 결합되어서 종래의 지상 TDMA 셀룰러 무선 전화 시스템에서의 경우에 비해서 훨씬 큰 시간 불명확성을 야기할 수 있기 때문에, RACH 버스트의 중첩을 방지하기 위해 보호 시간 또는 보호 비트를 사용하는 것은 위성 TDMA 무선 전화 시스템에서는 비실용적이다. 예를 들어, 약 500 킬로미터 반경의 통신 가능 영역을 갖는 위성 빔의 무선 전화 통신 신호는 통신 가능 영역 부근에 위치된 무선 전화기의 경우에 6 밀리 초에 가까운 차이로 전파가 지연되어서, 결과적으로 RACH 버스트에 필적하는 시간 불명확성이 생긴다. 통상적인 TDMA 시간 프레임은 불과 수십 밀리 초의 길이이고, 불과 수 마이크로 초의 슬롯 길이를 갖기 때문에, 동기화되지 않은 RACH 버스트로부터의 간섭을 방지하기 위해 필요한 보호 비트의 수는 전체 TDMA 프레임의 지속 기간에 근접하고, 개별적인 타임 슬롯보다 훨씬 긴 크기의 것이 될 수 있다. 통상적으로 충분한 수의 보호 비트를 제공하기 위하여 TDMA 프레임 길이 및 타임 슬롯 길이를 증가시키는 방법은 통신 채널의 가능한 정보 속도를 감소시키는 경향이 있으므로 실용적인 대안이 아니다.

도 1은 선행 기술에 의한 위성 통신 시스템을 나타낸 도면.

도 2는 선행 기술에 의한 무선 전화 통신 시스템에 대한 반송 주파수 스펙트럼의 할당을 나타낸 도면.

도 3은 선행 기술에 의한 TDMA 무선 전화 통신 시스템에서 사용되는 타임 슬롯과 프레임을 나타낸 도면.

도 4는 선행 기술에 의한 TDMA 무선 전화 통신 시스템에서 무선 전화기간의 타이밍 관계를 나타낸 도면.

도 5는 선행 기술에 의한 TDMA 무선 전화 통신 시스템의 TDMA 타임 슬롯에서 비트 지정을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 의한 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템에서 반송 주파수 할당을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명에 의한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역의 재사용을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 의한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역의 지리적 재사용을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명에 의한 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속하기 위한 무선 전화기를 나타낸 도면.

도 11은 본 발명에 의한 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템에서 사용하기 위한 위성을 나타낸 도면.

도 12는 본 발명에 의한 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속하기 위한 동작을 나타낸 도면.

상기의 관점에서, 본 발명의 목적은 랜덤 접속 채널 요구 시에 시간 불명확성에 영향을 받지 않은 시분할 다중 접속(TDMA) 위성 무선 전화 시스템에서의 랜덤 접속을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 랜덤 접속 채널 요구 충돌의 가능성을 감소시키는 TDMA 위성 무선 전화 시스템에서의 랜덤 접속을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

이들 목적, 장점 및 다른 특징들은 본 발명에 따라서, 음성, 데이터 또는 다른 통신을 위해 사용되는, 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역으로부터 분리된 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통해 랜덤 접속 채널 신호를 전송하는 TDMA 위성 무선 전화 시스템에서의 랜덤 접속을 위한 시스템 및 방법에 의하여 제공된다. 상향 링크 반송 주파수 대역의 집합이 각각의 하향 링크 반송 주파수 대역에 관련되게 반송 주파수 스펙트럼이 할당되는 TDMA 위성 무선 전화 통신 시스템에서, 위성으로부터 무선 전화기에 동기 또는 기타 제어 신호를 전송하기 위하여 사용되는 하향 링크 반송 주파수 대역에 바람직하게 관련되는, 랜덤 접속을 위한 다수의 전용 상향 링크 반송 주파수 대역이 제공될 수 있다.

랜덤 접속 채널 신호를 전송하기 위하여 전용 상향 링크 반송 주파수 대역을 사용하는 것은 랜덤 접속을 위해 TDMA 타임 슬롯을 사용하는 것에 관련되는 시간 불명확성 문제를 제거하여, 다른 통신 신호와의 충돌 가능성을 감소시키는데 도움이 된다. 랜덤 접속을 위하여 전용 반송 주파수 대역을 사용하는 것은 또한 TDMA 채널의 잠재적인 정보 용량을 감소시키는 긴 보호 시간을 TDMA 타임 슬롯에 제공할 필요성을 제거한다. 랜덤 접속을 위해 다수의 전용 상향 링크 반송 주파수 대역을 제공하면, 또한 접속 요구의 충돌 가능성을 줄일 수 있고, 다수의 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 지능적으로 재사용하면 접속 충돌 가능성을 추가로 감소시킬 수 있다. 랜덤 접속 신호를 전송하기 위한 다수의 전용 상향 링크 반송 주파수 대역을 상보적인 하향 링크 반송 주파수 대역에 관련시킴으로써, 본 발명은 또한 스펙트럼 자원을 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 한다.

특히, 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역과 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하는 반송 주파수 스펙트럼을 통하여 적어도 하나의 위성과 적어도 하나의 무선 전화기 사이에서 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에서, 하향 링크 통신 수단은 적어도 하나의 위성에 응답하여, 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 위성에서 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송한다. 상향 링크 통신 수단은 적어도 하나의 무선 전화기에 응답하여, 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통해 적어도 하나의 무선 전화기에서 적어도 하나의 위성에 무선 전화 통신 신호를 전송한다.

상향 링크 통신 수단은 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중에서 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통해 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 시분할 다중 신호 통신 수단을 포함한다. 상향 링크 통신 수단에 또한 포함된 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중에서 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역으로서, 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 무선 전화기로부터 적어도 하나의 기지국에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송한다. 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함한다. 따라서, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호가 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통해 전송되어, 수신 위성에서 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호들 간의 충돌 가능성을 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 하향 링크 통신 수단은 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함한다. 랜덤 접속 채널 신호 상향 링크 통신 수단은 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함한다. 따라서, 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역의 지리적 재사용 방안이 제공되어, 인접 통신 가능 영역으로부터의 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 충돌 가능성을 감소시키는 지능적 주파수 사용 계획이 가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 무선 전화 통신 시스템이 사용하는 반송 주파수 스펙트럼은 하향 링크 반송 주파수 대역이 일 군(群)의 상향 링크 반송 주파수 대역에 관련되도록 할당된다. 하향 링크 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나를 통해 무선 전화 통신 신호를 전송하고 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹으로부터 적어도 하나의 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 신호를 전송할 수도 있다. 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나는 동기 신호를 무선 전화기에 전송하는 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역인 것이 바람직하다. 따라서, 스펙트럼 자원을 효율적으로 사용하면서, 다수의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 위성에 전송하기 위한 무선 전화기는 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 위성에 전송하기 위한 시분할 다중 접속 상향 링크 통신 수단, 및 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 위성에 전송하기 위한 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단을 포함한다. 만일 위성이 제 1 통신 가능 영역의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하고 제 2 통신 가능 영역에 있는 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하면, 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 무선 전화기가 제1통신 가능 영역에 있을 때 제 1 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 무선 전화기가 제 2 통신 가능 영역에 있을 때 제 1 랜덤 접속 상향 링크 반송파 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역의 지리적 재사용 방안이 제공되어, 인접 통신 가능 영역으로부터의 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 충돌 가능성을 감소시키는 지능적 주파수 사용 계획이 가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 및 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하는 반송 주파수 스펙트럼을 통하여, 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템의 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 위성은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 하향 링크 통신 수단과, 적어도 하나의 무선 전화기에 응답하여, 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 무선 전화 통신 신호를 전하기 위한 상향 링크 통신 수단을 포함한다.

상향 링크 통신 수단은 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중에서 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한, 위성에 배치된 안테나 및 수신기 등의 시분할 다중 신호 통신 수단을 포함한다. 상향 링크 통신 수단은 또한 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역으로서, 시분할 다중 접속 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 전송된 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한, 위성에 배치된 안테나 및 수신기 등의 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단을 포함한다. 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 위성의 하향 링크 통신 수단은 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단과 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터 무선 전화 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단, 및 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터 무선 전화 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역의 지리적 재사용 방안이 제공되어, 인접 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터의 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 충돌 가능성을 감소시킨다.

반송 주파수 스펙트럼은 각각의 하향 링크 반송 주파수 대역이 일 군의 상향 링크 반송 주파수 대역에 관련되도록 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역과 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역에 할당된다. 하향 링크 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나를 통해 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹 중에서 적어도 하나의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나는 동기 신호를 무선 전화기에 전송하는 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역인 것이 바람직하다. 따라서, 스펙트럼 자원을 효율적으로 사용하면서, 다수의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 제공될 수 있다.

본 발명에 따라서 무선 전화기에 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템으로의 접속을 제공하는 방법은 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 것을 포함한다. 전송된 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호에 응답하여, 상기 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과 상이한 시분할 다중 접속 채널이 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역에 할당된다. 이어서, 무선 전화기에서 위성에 전송되는 시분할 다중 무선 전화 통신 신호는 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역에 할당된 시분할 다중 접속 채널을 통하여 전송된다.

랜덤 접속 신호를 전송하는 단계는 또한 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계, 또는 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 위성이 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하고 또한 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시스템의 경우에, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계는 무선 전화기가 제 1 통신 가능 영역에 위치하면 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계 또는 무선 전화기가 제 2 통신 가능 영역에 위치하면 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역과 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역의 지리적 재사용 방안이 제공되어, 인접 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기로부터의 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 충돌 가능성을 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 방법의 특징에 따라서, 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송함으로써, 무선 전화기에서 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속한다. 시분할 다중 접속 채널의 할당에 응답하여, 시분할 다중 무선 전화 통신 신호는 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역의 시분할 다중 접속 채널을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 전송된다.

본 발명은 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 더욱 완전하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시될 수 있으며 여기에 기재된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 완벽하게 되도록 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위해 제공된다. 전체 도면을 통해, 동일한 소자를 동일한 참조 번호로 나타낸다.

도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템이 도시되어 있다. 하향 링크 통신 수단(630)은 위성(110)으로부터 무선 전화기(120)에 무선 전화 통신 신호(635)를 전송한다. 유사하게, 상향 링크 통신 수단(640)은 무선 전화기(120)로부터 위성(110)에 무선 전화 통신 신호(655, 665)를 전송한다. 상향 링크 통신 수단(640)은 추가로 무선 전화기(120)로부터 위성(110)에 시분할 다중 무선 전화 통신 신호(655)를 전송하기 위한 시분할 다중 신호 통신 수단(650) 및 무선 전화기(120)로부터 위성(110)에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호(665)를 전송하기 위한 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)을 포함한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 하향 링크 통신 수단(620)은 반송 주파수 스펙트럼(200)의 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역(210)을 통하여 무선 전화 통신 신호를 전송한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 하향 링크 통신 수단(620)은 하나의 위치에서 상이한 위치로 무선 전화 신호를 전송하기 위해 위성 통신 시스템에서 공통적으로 사용되는 구성 요소를 포함한다. 이러한 구성 요소들은 예를 들어, 하향 링크 및 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화 통신 신호를 송신하는 위성(110)에 위치하는 송신기, 송신된 신호를 수신하는 무선 전화기(120)에 설치된 수신기, 및 특수 목적 아날로그와 디지털 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어를 실행하는 빔용의 계산 장치, 또는 그것의 결합 장치에서 실행되는, 안테나, 증폭기, 스위칭 장치, 믹서, 변조기, 기억 장치, 신호 처리기 등의 다른 통신 구성 요소들을 포함할 수 있다.

상향 링크 통신 수단(640)은 반송 주파수 스펙트럼(200)의 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역(220)을 통하여 무선 전화 통신 신호를 전송한다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 시분할 다중 신호 통신 수단(650)은 일련의 TDMA 타임 슬롯을 통하여 시분할 다중화되는 각 무선 전화기로부터/로의 신호를 사용하여, 여러개의 무선 전화기(120)로부터의 무선 전화 통신 신호를 전송한다. 이러한 방식으로, 다수의 무선 전화기는 전체 반송 주파수 대역을 단독 사용자에게 계속적으로 할당하는 종래의 주파수 분할 다중 접속(FDMA)에 비하여 더 효율적인 스펙트럼 이용을 가능하게 하면서, 동일 채널 방해가 최소화된 동일 상향 링크 반송 주파수 대역을 사용할 수도 있다. 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)은 전용 상향 링크 반송 주파수 대역(740)에서 동작하여, 시분할 다중화된 상향 링크 반송 주파수 대역에서 발생하는 TDMA 통신에 대한 랜덤 접속 채널 신호의 간섭을 감소시킨다.

당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 상향 링크 통신 수단(630)은 하나의 위치에서 또 다른 위치로 무선 전화 신호를 전송하기 위하여 위성 통신 시스템에서 공통적으로 사용되는 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상향 링크 통신 수단(630)은 상향 링크 반송 주파수 대역(220)을 통하여 무선 전화 통신 신호를 송신하는 무선 전화기(120)에 설치된 송신기, 송신된 무선 전화 통신 신호를 수신하는 위성(110)에 위치하는 수신기, 및 특수 용도의 아날로그와 디지털 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어를 실행하는 빔용의 계산 장치, 또는 그것의 결합 장치에서 실행되는 안테나, 증폭기, 스위칭 장치, 믹서, 변조기, 기억 장치, 신호 처리기 등의 다른 여러 가지 통신 구성 요소들을 포함할 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 반송 주파수 스펙트럼(200)은 일 군의 상향 링크 반송파 대역(220)이 각 하향 링크 반송 주파수 대역(210)에 관련되도록 하향 링크 반송 주파수 대역(210)과 상향 링크 반송 주파수 대역(220)과의 사이에 할당된다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 할당은 시스템의 하향 링크 및 상향 링크의 양측에서 대략 동일한 채널 용량을 갖는 양방향 기능을 필요로 하는 통신 시스템에서 바람직할 수 있다. 본 발명에 따라서, 하향 링크 통신 수단(620)은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역(210) 중에서 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역(730)을 통하여 위성(110)으로부터 무선 전화기(120)에 동기화 무선 전화 통신 신호를 전송할 수도 있고, 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)은 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역(730)에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역(740) 중의 적어도 하나를 통하여 무선 전화기(120)로부터 위성(110)에 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호를 전송할 수도 있으므로, 스펙트럼 자원을 효율적으로 이용할 수 있다. 당업자는 동기화 무선 전화 통신 신호가 전체의 하향 링크 반송 주파수 대역(730)을 통하여, 또는 하향 링크 반송 주파수 대역(730) 중의 하나 이상의 타임 슬롯을 통하여 전송되는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 동기화 무선 전화 통신 신호는 하향 링크 반송 주파수 대역(730)의 단일 타임 슬롯을 통하여 전송되고, 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호는 동기화 무선 전화 통신 신호에 사용되는 타임 슬롯에 대하여 상보적인 타임 슬롯을 갖는 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 전송된다. 당업자는 또한 전술한 반송 주파수 대역의 그룹화가 바람직하지만, 상향 링크 및 하향 링크 반송 주파수 대역의 다른 그룹화가 본 발명에서 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역들은 다른 타이밍 또는 제어 신호와 같은 위성으로부터 무선 전화기로의 무선 전화 통신 신호를 전송하기 위해 전용되는 상이한 하향 링크 반송 주파수 대역에 관련될 수도 있다.

다수의 전용 랜덤 접속 채널 반송 주파수 대역을 사용하면 랜덤 접속 요구 충돌 가능성을 감소시킬 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 개개의 무선 전화기(120a∼d)에는 RACH 버스트를 송신하기 위한 특정의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 각각 할당되어, 랜덤 접속 채널 반송 주파수 대역의 사용을 랜덤하게 배분한다. 다수의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 사용함으로써, 두 개의 무선 전화기가 동일한 반송 주파수 대역을 통하여 RACH 버스트를 동시에 전송할 가능성이 적기 때문에 접속 요구 충돌의 가능성이 감소된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 지리적 재사용 계획이 또한 이용될 수 있으며, 이에 따라서 무선 전화 통신 시스템에 의하여 지원되는 서비스 영역의 상이한 통신 가능 영역(160a∼d)에 대하여 상이한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 사용된다. 이러한 주파수 재사용 계획을 사용함으로써, 인접 통신 가능 영역으 로부터의 RACH 버스트는 서로 간섭할 가능성이 적고, 따라서 접속 실패의 횟수 및 동일한 주파수 대역을 통하여 RACH 버스트를 동시에 송신하는 인접 지역의 무선 전화기에 의해 발생되는 관련 문제점들이 감소된다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 무선 전화기(120)는 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 위성(110)에 전송하기 위한 시분할 다중 신호 통신 수단(650) 및 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호를 위성(110)에 전송하기 위한 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 시분할 다중 신호 통신 수단(650)은 무선 전화 통신 신호를 적절한 TDMA 타임 슬롯 내에 들어가도록 시간을 맞추는 동기화 장치(651) 및 안테나(653)를 통하여 시분할 다중 무선 전화 통신 신호(655)를 송신하는 송신기(652)를 포함한다. 유사하게, 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)은 안테나(654)를 통하여 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호를 송신하는 송신기(661)를 포함한다. 단일 광대역 안테나 및 시분할 다중 신호와 랜덤 접속 채널 신호를 모두 송신하는 송신기를 사용하는 등, 여러 가지 형태의 송신기, 동기화 장치, 안테나가 본 발명에서 사용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 시분할 다중 신호 통신 수단(650) 및 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)은 특수 용도의 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 또는 빔용의 컴퓨터에서 작동하는 소프트웨어에서 실행되는 스위칭 장치, 증폭기, 신호 처리기 등의 다른 통신 구성 요소를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 위성(110)은 시분할 다중 신호 통신 수단(650) 및 랜덤 접속 채널 통신 수단(660)을 포함하는 상향 링크 통신 수단(640)을 포함한다. 예를 들어, 위성(110)은 도 10에 나타낸 방식의 무선 전화기(120)에서 송신되는 시분할 다중 신호(655)를 안테나(657)를 통하여 수신하여 수신된 신호를 디멀티플렉서(654)에서 디멀티플렉스(demultiplex)하는 수신기(656)를 포함할 수 있다. 유사하게, 위성은 안테나(659)를 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호(665)를 수신하는 또 다른 수신기(658)를 포함할 수도 있다. 당업자는 다른 구성들이 본 발명에 사용될 수도 있고, 또한 시분할 다중 신호 통신 수단(650) 및 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단(660)이 특수 용도의 아날로그 또는 디지털 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어를 운영하는 빔용의 프로세서, 또는 그들의 조합에서 실행되는 스위칭 장치, 믹서, 복조기, 신호 처리기 등의 통신 구성 요소를 또한 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

위성(110)은 또한 도 6의 하향 링크 통신 수단(630)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 위성(110)은 안테나(642)를 통하여 무선 전화 통신 신호를 전송하는 송신기(631)를 포함한다. 하향 링크 통신 수단(630)은 또한, 특수 용도의 아날로그 또는 디지털 하드웨어에서 또는 빔용의 프로세서에서 실행되는 소프트웨어에서 수행되는 등화기(等化器, equalizer), 복조기, 디멀티플렉서, 신호 처리기 등과 같은 다른 통신 구성 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속을 제공하는 동작이 도 12에 도시되어 있다(블록 1200). 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호는 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기에서 위성에 전송된다(블록 1210). 이에 응답하여, 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역 중에서 시분할 다중 접속 채널이 할당된다(블록 1220). 채널이 할당된 후, 시분할 다중 무선 전화 통신 신호는 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역 중에서 할당된 시분할 다중 접속 채널을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 전송된다(블록1230). 무선 전화기에 특정의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 할당되어 있는가 또는 무선 전화기가 특정의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역이 할당되는 특정의 통신 가능 영역 내에 있는가를 식별하는 단계(블록 1205) 이후에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계가 후속하고, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계(블록 1210)는 할당된 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역에 의한 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

예시된 실시예에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 신호를 전송하도록 되어 있고, 따라서 랜덤 접속을 위하여 TDMA 슬롯을 사용하는 것에 관련되는 시간 불명확성 문제를 제거할 수 있다. 전용 반송 주파수 대역을 사용하는 것은 또한 음성, 데이터 또는 다른 통신에 사용되는 TDMA 채널의 잠재적인 정보 용량을 감소시키는 과잉의 보호 시간을 TDMA 타임 슬롯에 제공할 필요성을 제거한다. 다수의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 제공하면, 또한 접속 요구의 충돌 가능성을 줄일 수 있고, 접속 요구 충돌 가능성을 추가로 감소시킬 수 있는 랜덤 또는 지리적 반송 주파수 대역 재사용을 가능하게 한다.

도면 및 명세서에는, 본 발명의 전형적인 실시예가 개시되어 있고, 특수한 용어를 사용하였으나, 이들 용어는 포괄적이고 서술적인 의미로만 사용되었을 뿐 제한할 목적은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 청구의 범위에 기재되어 있다.

Claims (17)

1. 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역과 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하는 반송 주파수 스펙트럼을 통하여 적어도 하나의 위성과 적어도 하나의 무선 전화기 사이에서 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 있어서:

   다수의 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 위성으로부터 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 하향 링크 통신 수단; 및

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 상향 링크 통신 수단을 포함하는데, 상기 상향 링크 통신 수단은:

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시분할 다중 신호 통신 수단과.

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역으로서, 상기 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이하고 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 전송에 전용(專用)되는 상기 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하향 링크 통신 수단은:

   제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 신호를 전송하는 수단; 및

   제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하고;

   상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은:

   제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 상기 제 1 통신 가능 영역 내에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단; 및

   상기 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 상기 제 2 통신 가능 영역 내에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은:

   제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단; 및

   상기 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반송 주파수 스펙트럼은 각각의 하향 링크 반송 주파수 대역이 일 군의 상향 링크 반송 주파수 대역에 관련되도록 할당되는 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 및 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하고:

   상기 하향 링크 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나의 대역을 통하여 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하며;

   상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 다수의 하향 링크 주파수 대역 중 상기 하나의 대역에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹 중의 적어도 하나의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 하향 링크 통신 수단은 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 동기화 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하고;

   상기 랜덤 접속 채널 통신 수단은 상기 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹 중의 적어도 하나의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템.
6. 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에서 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 위성에 전송하는 무선 전화기에 있어서:

   시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 위성에 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시분할 다중 신호 통신 수단; 및

   상기 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역으로서, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 전송에 전용되는 상기 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 위성은 제 1 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 통신 가능 영역에 있는 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하고, 제 2 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하며, 상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은:

   무선 전화기가 제 1 통신 가능 영역에 위치될 때 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단; 및

   무선 전화기가 제 2 통신 가능 영역에 위치될 때 상기 제 1 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기.
8. 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에서 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 및 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하는 반송 주파수 스펙트럼을 통하여 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 위성에 있어서:

   다수의 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 적어도 하나의 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 하향 링크 통신 수단: 및

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 상향 링크 통신 수단을 포함하는데, 상기 상향 링크 통신 수단은:

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하는 시분할 다중 신호 통신 수단과,

   다수의 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역으로서, 상기 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이하고 랜덤 접속 채널 무선 전화 신호의 전송에 전용되는 상기 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 하향 링크 통신 수단은:

   제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 신호를 전송하는 수단; 및

   제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하고;

   상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은:

   제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 상기 제 1 통신 가능 영역 내에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단; 및

   상기 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여, 상기 제 2 통신 가능 영역 내에 위치한 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은:

    제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단; 및

    상기 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 반송 주파수 스펙트럼은 각각의 하향 링크 반송 주파수 대역이 일 군의 상향 링크 반송 주파수 대역에 관련되도록 할당되는 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 및 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하고,

    상기 하향 링크 통신 수단은 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역 중 하나의 대역을 통하여 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하며;

    상기 랜덤 접속 채널 신호 통신 수단은 다수의 하향 링크 주파수 대역 중 상기 하나의 대역에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹 중의 적어도 하나의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 하향 링크 통신 수단은 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 동기화 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하고;

    상기 랜덤 접속 채널 통신 수단은 상기 동기화 하향 링크 반송 주파수 대역에 관련되는 상향 링크 반송 주파수 대역의 그룹 중의 적어도 하나의 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성.
13. 다수의 하향 링크 반송 주파수 대역과 다수의 상향 링크 반송 주파수 대역을 포함하는 반송 주파수 스펙트럼을 통하여 적어도 하나의 위성과 적어도 하나의 무선 전화기 사이에서 무선 전화 통신 신호를 전송하도록 사용되는 방식의 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템으로의 접속을 무선 전화기에 제공하는 방법에 있어서:

    랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 전송에 전용되는 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계;

    전송된 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호에 응답하여, 상기 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과 상이한 시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역에 시분할 다중 접속 채널을 할당하는 단계; 및

    시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역 상에 할당된 시분할 다중 접속 채널을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기에 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템으로의 접속을 제공하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 위성은 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하고, 제 2 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하며, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 상기 단계는:

    무선 전화기가 제 1 통신 가능 영역 내에 위치할 때 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계, 또는 무선 전화기가 제 2 통신 가능 영역 내에 위치할 때 상기 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기에 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템으로의 접속을 제공하는 방법.
15. 제 13 항에 있어서,

    랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 상기 단계는:

    제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 1 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계, 또는 상기 제 1 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 제 2 무선 전화기로부터 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기에 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템으로의 접속을 제공하는 방법.
16. 무선 전화기로부터 적어도 하나의 위성과 적어도 하나의 무선 전화기를 포함하는 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속하는 방법에 있어서,

    랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호의 전송에 전용되는 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계; 및

    시분할 다중 상향 링크 반송 주파수 대역 중의 시분할 다중 접속 채널로서, 전송된 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호에 응답하여 할당되는 시분할 다중 접속 채널을 통하여 무선 전화기로부터 위성에 시분할 다중 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기로부터 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 위성은 제 1 통신 가능 영역에 위치한 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하고, 제 2 통신 가능 영역에 있는 무선 전화기에 무선 전화 통신 신호를 전송하며, 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 상기 단계는:

    무선 전화기가 제 1통신 가능 영역 내에 위치될 때 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 채널 무선 전화 통신 신호를 전송하는 단계, 또는 무선 전화기가 제 2 통신 가능 영역 내에 위치될 때 상기 제 1 전용 랜덤 접속 상향 링크 반송 주파수 대역과는 상이한 제 2 전용 랜덤 접속 채널 상향 링크 반송 주파수 대역을 통하여 랜덤 접속 전화 통신 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화기로부터 시분할 다중 접속 위성 무선 전화 통신 시스템에 접속하는 방법.