KR100509772B1 - 이동 통신 시스템에서의 임의 접근 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

이동 통신 시스템(10)은 임의 접근 이동국 발신 호출을 처리하는데 필요한 시간을 현저하게 감소시키기 위해 제공된다. 호출 셋업중에, 이동국(16, 18)은 프리앰블 및 복수의 필드를 포함하는 임의 접근 패킷을 송신한다. 이런 필드에 제공되는 정보는, 더 효율적인 호출 셋업을 촉진시켜 채널 자원을 더 빨리 할당하기 위해 기지국(12)에 의해 사용된다. 다수의 임의 접근 요구를 검출, 식별 및 수신하기 위한 시스템이 또한 제공된다. 각 이동국(16, 18)은 임의 접근 요구 패킷에서 복수의 상이한 프리앰블 심벌 패턴중 하나를 송신한다. 기지국 수신기(14)는 복수의 누산기(126)를 포함하고, 각각이 상이한 프리앰블 심벌 패턴에 동조된다. 결과적으로, 기지국 수신기(14)는 동시에 발생하는 임의 접근 요구를 구별할 수 있다. 이런 프리앰블 심벌 구성은 또한 IS-95 및 CODIT 시스템에 사용된 것과 같은 전력 램핑 프로세스와 함께 사용되어, 다수의 임의 접근 시도를 행하는 이동국에 개별 전력 제어를 제공할 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에서의 임의 접근 방법 및 장치{RANDOM ACCESS IN A MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 분야에 관한 것으로써, 특히 복수의 임의 접근 이동국 발신 호출(multiple random access mobile-originated calls)을 처리하는 시스템에 관한 것이다.
차세대 이동 통신 시스템은, 패킷 및 채널 전환 모드에서의 디지털 음성, 비디오 및 데이터를 포함하는 광범위한 통신 서비스를 제공하는데 요구된다. 그 결과, 호출의 수는 현저하게 증가하는 것으로 예상되고, 임의 접근 채널(RACH)의 트래픽 밀도(traffic density)가 상당히 높아진다. 불행하게도, 이러한 높은 트래픽 밀도는 또한 충돌(collision) 및 접근 실패를 증가시킬 것이다. 결과적으로, 차세대 이동 통신 시스템은, 그 접근 성공율을 높혀 그 접근 요구 처리 시간을 감소시키기 위해 더 빠른 임의 접근 절차를 사용해야 할 것이다.
예컨대, "코드 분할 테스트베드(Code Division Testbed)"(CODIT)로 지칭되는 유럽 공동 개발(European joint development) 및 IS-95 표준(ANSI J-STD-008)에 따라 동작하는 시스템과 같은 대부분의 이동 통신 시스템에서, 이동국은 최초에 RACH가 사용 가능한 지를 결정하여 기지국에 접근할 수 있다. 그 후, 이동국은, 기지국이 접근 요구를 검출할 때까지, 전력 레벨이 증가한 일련의 접근 요구 프리앰블(예컨대, 단일의 127 칩 심벌)을 송신한다. 이에 응답하여, 기지국은 다운링크 채널을 통해 이동국의 송신 전력을 제어하는 프로세스를 개시한다. 이동국과 기지국 사이의 초기 "핸드셰이킹(handshaking)"이 완료되면, 이동 사용자는 임의 접근 메시지를 송신한다.
특히, CODIT에 기초한 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서, 이동국은 각 연속적인 송신 프리앰블 심벌의 전력 레벨을 증가시키는 "전력 램핑(power ramping)" 프로세스를 이용하여 기지국 수신기에 접근하기를 시도할 것이다. 접근 요구 프리앰블이 검출되자마자, 기지국은 폐쇄 루프 전력 제어 회로를 동작시켜, 이동국으로부터의 수신 신호 전력을 소망의 레벨로 유지하도록 이동국의 송신 전력 레벨을 제어한다. 그 후, 이동국은 특정 접근 요구 데이터를 송신한다. 기지국의 수신기는 정합 필터를 사용하여 수신(확산 스펙트럼) 신호를 "확산 방지(despread)"하고, 확산 방지 신호를 다이버시티-결합(diversity-combine)하여 채널 다중 경로 다이버시티를 이용한다.
IS-95 CDMA 시스템에서, 유사한 임의 접근 기술이 사용되고 있다. 그러나, CODIT와 IS-95 프로세스의 주요 차이점은 IS-95 이동국이 완전한 임의 접근 패킷을 송신한다는 것이다. 기지국이 접근 요구를 긍정 응답(acknowledge)하지 않는 경우, IS-95 이동국은 접근 요구 패킷을 고전력 레벨로 재송신한다. 이런 프로세스는 기지국이 접근 요구를 긍정 응답할 때까지 계속한다.
확산 스펙트럼 슬롯 예약 다중 접속(SS-SRMA) 시스템에서는, 슬롯형 ALOHA 임의 접근 방식이 사용된다. 일반적으로, 이동국은, 임의 접근 패킷의 정확한 수신이 기지국에 의해 긍정 응답될 때까지, 임의 접근 패킷을 송신 및 재송신한다. 송신은 임의 시간 간격만큼 이격된다. 그러나, 슬롯형 ALOHA 임의 접근 프로세스는 본질적으로 불안정하다. 결과적으로, 그러한 시스템을 안정화시키기 위해 어떤 형식의 피드백 루프를 구현해야 한다. 더욱이, 다수의 도착 신호를 구별하는 수단이 없어, 충돌(collision)의 수가 증가되며, 이로 인해 재송신의 수가 증가되므로, 불안정성 문제를 악화시킨다.
상술한 임의 접근 기술에는 다수의 상당한 문제가 존재한다. 예를 들어, CODIT 시스템에서, 기지국 수신기는 한번에 하나의 임의 접근만을 검출할 수 있다. 2개의 이동국이 동시에 접근 요구를 송신하는 경우, 2개의 메시지는 충돌하여 파괴되거나, 또는 하나의 메시지가 인식되어 다른 하나가 무시될 것이다. 결과적으로, 그러한 시스템의 처리량(throughput) 효율은 비교적 낮고, 충돌비는 높으며, 성공적인 접근를 달성하는데 걸리는 평균 시간은 매우 길다. 충돌 문제를 해결하여 다수의 임의 요구를 효과적으로 처리하는 시스템이 바람직하지만, 기존의 시스템의 처리량을 증가시키기 위해서는 사용되는 접근 코드의 수(일반적으로 수는 제한됨)를 증가시킬 필요가 있고, 기지국 수신기에서는 대응하는 수의 추가의 정합 필터가 필요하게 될 것이다.
기존의 IS-95 및 SS-SRMA 기술 문서는 그 기지국 CDMA 수신기가 동일 슬롯에 도달하는 다수의 임의 접근 메시지를 복조할 수 있음을 나타내지만, 이런 기술 문서는 이런 프로세스가 어떻게 구현될 수 있는 지에 대해 상세히 설명하고 있지 않다. 더욱이, IS-95 기술 문서는 개별적인 다수의 접근 신호의 송신 전력을 제어하는 방법을 나타내고 있지 않다.
게다가, 접근 요구가 검출되어 긍정 응답될 때까지 다수의 전력 램핑 증가를 발생시켜야 하기 때문에 상술한 IS-95 및 CODIT 임의 접근 프로세스는 비교적 느리고, SS-SRMA 시스템에서의 재송신은 과도한 지연을 야기시킨다. 또한, 다수의 임의 접근 요구를 수신하고, 각 개별 요구 메시지의 전력 레벨을 제어할 수 있는 시스템을 구현하는 것은 비교적 어려운 프로세스이다. 따라서, 상술한 모든 이유로부터, CODIT, IS-95 및 SS-SRMA RACH의 사용 효율은 매우 낮고, 이런 시스템의 사용자가 경험하는 트래픽 간섭은, 이러한 RACH의 비효율적인 사용 및 요구되는 다수의 재송신으로 인해, 과도하게 된다.
이러한 CDMA 시스템에 따른 또 다른 문제는, 이런 시스템이 기본적으로 패킷의 충돌 문제를 해결하도록 설계되지 않았다는 것이다. 따라서, 다수의 임의 접근 시도의 실패 및 이에 관련된 비효율성으로 인해, 이런 시스템의 처리량은 더욱 감소된다.
첨부한 도면과 관련하여 아래의 상세한 설명을 참조하여 본 발명의 방법 및 장치를 더욱 완전히 이해할 수 있다.도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 접근 요구 데이터 프레임을 도시한 다이어그램이다.
도 2는 셀룰러 통신 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 기지국 임의 접근 수신기의 관련 부분을 도시한 개략적인 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 다수의 임의 접근 요구를 복조하고, 또한 각 요구에 대해 전력 제어 처리를 제공하는 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 수신기를 도시한 개략적인 블록도이다.
도 5는 복수의 이동국이 임의 접근 요구 프리앰블로서 사용할 수 있는 8개의 서명(signature) 패턴의 예를 도시한 다이어그램이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 다수의 임의 접근 요구를 정확하게 수신하여 복조할 수 있는 방법을 도시한 개략적인 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시되어 있는 기지국 수신기의 상세를 도시한 개략적인 블록도이다.
임의 접근 이동국 발신 호출을 처리하는데 필요한 시간을 현저하게 감소시키기 위한 이동 통신 시스템이 제공된다. 호출 셋업 시에, 이동국은 프리앰블 및 복수의 필드를 포함하는 임의 접근 패킷을 송신한다. 이런 필드에 제공되는 정보는, 기지국에 의해 사용되어 더 효율적인 호출 셋업을 촉진하여, 더 빠르게 채널 자원을 할당하도록 한다.
또한, 다수의 임의 접근 요구를 검출, 식별 및 수신하기 위한 이동 통신 시스템이 제공된다. 각 이동국은 임의 접근 요구 패킷에서 복수의 상이한 프리앰블 심벌 패턴중 하나를 송신한다. 기지국 수신기는 복수의 누산기를 포함하고, 이의 각각은 상이한 프리앰블 심벌 패턴에 동조된다. 따라서, 기지국 수신기는 동시에 임의 접근 요구를 구별하여 처리할 수 있다. 이런 프리앰블 심벌 구성은, IS-95 및 CODIT 시스템에 사용되는 것과 같은 전력 램필 프로세스와 관련하여 사용되어, 다수의 임의 접근을 시도하는 이동국에 개별 전력 제어를 제공하도록 한다.
본 발명의 양호한 실시예 및 그의 이점은 도 1 내지 도 7을 참조하여 가장 잘 이해될 것이고, 동일 참조 번호는 다수의 도면의 동일 및 대응 부분에 대해 사용된다.
근본적으로, 이동국 발신 호출의 접근 요구 단계 동안, 기지국 수신기에 대한 접근 요구를 준비하는 이동국은 송신될 접근 요구 데이터 프레임을 발생시킨다. 그러한 접근 요구 데이터 프레임을 도시한 다이어그램은 도 1에 도시되어 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 접근 요구 데이터 프레임은, 프리앰블과 순방향 에러 정정(FEC) 코드화 정보로 구성되고, 이런 순방향 에러 정정 코드화 정보는 이동국의 식별자(identity), 요구되는 서비스의 유형, 요구되는 통신 시간(air-time), "짧은" 데이터 및 에러 검출 시스템에 관한 것이다. 각 접근 요구 프레임은 길이가 보통 10 msec이다. 선택적으로, 더 짧은 프레임 길이(예컨대, 5 msec)가 사용될 수도 있다. 여기에서 설명되는 접근 요구 프레임은 광범위하게는 "촉진(facilitating)" 임의 접근 요구 프레임으로 지칭될 수 있다.
접근 요구 데이터 프레임을 발생시키기 전에, 이동국은 이미 기지국의 방송 채널(BCH)로부터 프레임 동기화 정보를 획득했을 뿐만 아니라 송신 채널(이동국과 기지국간의 송신 경로)에 관한 섀도잉(shadowing) 및 거리 감쇠를 추정한 것으로 판정한다. 이런 정보를 고려하여, 이동국은 다음 임의 접근 프레임의 시점(beginning)에서 접근 요구 데이터 패킷을 송신하여, 적절한 전력 레벨로 섀도잉 및 거리 감쇠를 보상하도록 한다. 의도된 기지국에서, 접근 요구 프레임은 정합 필터에 기초한 수신기를 이용하여 복조된다. 접근 요구 프레임이 적절하게 수신되어 복조되는 경우, 기지국은 이런 요구에 긍정 응답하고, 그에 따라 이동국의 후속 정보 송신을 처리하도록 스케줄한다.
특히, 도 2에서, 셀룰러 통신 시스템(10)의 관련 부분이 도시되며, 이는 기지국의 송신/수신 안테나(12) 및 송신기/수신기부(14)와, 복수의 이동국(16, 18)을 포함한다. 2개의 이동국만이 도시되어 있지만, 도 2는 설명을 위한 것이고, 본 발명은 2개 이상의 이동국을 포함하는 것으로 추정될 수 있다. 접근 요구 프레임을 생성시켜 송신하기 전에, 이동국(예컨대, 16)은 의도된 기지국 수신기(14)와 동기화하거나 동기화를 획득한다. 그 후, 이동국은 기지국의 방송/파일럿 채널 정보로부터 각 임의 접근 프레임의 개시 시간을 결정한다. 기지국이 그의 수신기에 존재하는 총 트래픽(예컨대, 다수 사용자 간섭을 나타냄)을 측정하여 방송하도록 구성되는 경우, 이동국은 이런 정보를 수신 및 검출하여 이것을 이용해 간섭을 극복하는데 필요한 신호 송신 레벨을 계산한다. 수신된 방송/파일럿 신호의 레벨 및 변화율을 측정함으로써, 이동국은 도플러 페이딩율(Doppler fading rate) 및 송신 채널에 존재하는 유효(significant) "전자선(ray)"의 수를 추정한다. 그 후, 이동국은, 상당한 수의 페이딩 기간에 경로 손실을 측정함으로써, 송신 채널의 거리 감쇠 및 섀도잉을 추정한다. 시스템이 필요한 송신 다이버시티(diversity)의 정도를 고려하여, 이동국은 그 후 기지국에서 수신되는 접근 요구 프레임에 필요한 송신 전력 레벨을 소정의 신호 대 간섭비를 이용하여 계산한다.
도 1을 참조하면, 도시되어 있는 접근 요구 프레임은 L 개의 비변조 심벌의 프리앰블을 포함한다. 본 실시예에서는, 각 심벌이 1023 칩의 길이를 지니는 것이 바람직하다. 프리앰블의 확산비는 나머지 프레임의 확산비보다 높게 되도록 선택되어, 양호한 확산 이득을 획득하고, 또한 기지국에서의 불확실성을 저감시키도록 한다. 상이한 사용자의 전파 지연으로 인해, 그리고 기지국이 미리 정해진 윈도우내에서 제 1 심벌을 수신해야 하기 때문에, 프리앰블 심벌은 시스템의 최대 전파 지연보다 더 길게 되도록 선택된다. 프리앰블은 이하 상세히 설명되는 서명 패턴을 포함할 수 있다.
접근 요구 프레임은 또한 길이 N 심벌의 사용자 식별자(ID) 필드를 포함한다. 이동국은 ID 필드를 형성하는 심벌을 임의적으로 선택한다. 보다 긴 사용자 ID를 사용하면은, 2개의 이동국(예컨대, 16 및 18)으로부터의 동시 임의 접근 요구가 동일한 임의 ID를 포함할 가능성이 감소한다. 그러나, 보다 긴 식별자 필드를 사용하면, 또한 전체 프레임 길이가 증가하여, 프레임 에러율(FER) 가능성을 증가시킬 수 있다. 그래서, ID 필드의 길이는 이런 특성을 고려하여 선택되어야 한다.
접근 요구 프레임내의 다른 필드는 요구 서비스 번호(K)이다. 요구 서비스 번호의 길이는 시스템이 제공하는 서비스의 수에 의해 결정된다. Q 심벌 길이의 짧은 데이터 메시지는 또한 임의 접근 요구 패킷으로 송신되어 송신 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 짧은 데이터 메시지를 송신함으로써, 보통 호출 셋업 프로세스를 달성할 필요가 없게 되고, 다른 필요한 오버헤드(overhead) 메시지를 저감시킬 수 있는데, 그 이유는 송신될 데이터의 양이 매우 제한적이기 때문이다.
M 심벌을 가진 필요한 통신 시간 필드는 또한 임의 접근 요구 프레임에 포함된다. 본 실시예에서, "필요한 통신 시간"은 이동국이 완전한 메시지를 송신하기 위해 필요로 하는 총시간으로 정의된다. 이런 필드에 포함될 상세(detail)의 레벨은 설계상 바람직하며, 이는 주로 FER이 영향을 받는 범위에 의존한다. 에러 검출 중복(redundancy) 필드(P 심벌 길이의 순환 중복 코드)도 설계상 바람직한 것으로 포함되는데, 이는 원하는 전체 프레임 길이에 의존한다. 프리앰블을 제외하고, 임의 접근 요구 프레임에 포함되는 정보는 공지된 코딩 기술을 이용하여 순방향 에러 정정(FEC) 코드된다. 도 1에 도시되어 있는 실시예가 각 FEC 코딩 필드내의 특정 정보를 포함하지만, 본 발명은 범위를 그렇게 제한하고자 하는 의도는 아니다. 예를 들어, 더욱 신속하고 효율적으로 임의 접근 호출을 셋업하도록 기지국 수신기가 사용할 수 있는 어떤 정보는 도시되어 있는 프레임 구조내에 필드로서 포함될 수 있다. 또한, 이런 필드내에 포함된 정보는 본 발명의 개념에 의해 커버되도록 하기 위해 FEC 코드되어야만 하는 것은 아니다.
도 1에 도시되어 있는 임의 접근 요구 프레임은 바람직하게도 후속 슬롯의 개시부에서 송신된다. 이동국(16)은, 이런 패킷의 송신 전력 레벨을 섀도잉 및 거리 송신 채널 감쇠를 보상하기에 적절한 레벨로 설정한다. 본 실시예에서, 레일리 페이딩 요소(Rayleigh fading factor)는 기지국 수신기(14)에서 다이버시티 수신 및 결합 기술을 채용함으로써 거의 보상될 것으로 추정될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 기지국의 임의 접근 수신기(14)의 관련 부분을 도시하는 개략적인 블록도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 기지국 수신기(10)의 전단부(front end)는 복수의 안테나(12a 내지 12n)를 포함한다. 각 안테나의 출력은 각각의 정합 필터(13a 내지 13n)에 결합된다. 각 정합 필터의 출력은 각각의 누산기(15a 내지 15n)에 결합된다. 각 누산기(15a 내지 15n)의 출력은 각각의 피크 신호 검출기(명확하게 도시하지 않음)에 결합된다. 보다 완전한 수신기부는 이하 상세히 설명할 것이다.
동작중에, 각 정합 필터(13a 내지 13n)는 최초에 기지국의 특정 프리앰블 확산 코드에 동조된다. 각 정합 필터의 출력은, L 프리앰블 심벌의 지속 기간 동안, 심벌 기간 Ts에 순환적으로 누산된다. 프리앰블이 서명 패턴(이하 설명됨)을 포함하는 경우, 누산은 누산기의 뱅크(bank)를 이용함으로써 달성되며, 각 누산기는 각 서명 패턴중 하나에 동조된다. 사용된 순환 누산 기술의 유형은, 송신 채널의 페이딩율에 따라, 가간섭성(coherent) 또는 비간섭성(incoherent) 누산중 하나일 수 있다. 가간섭성 누산을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그것이 CDMA 복조에 더욱 유익하고, 적당히 높은 페이딩율에도 사용될 수 있기 때문이다.
프리앰블 기간의 종료시에, 기지국 수신기부(14)의 각 누산기(15a 내지 15n)는 소정의 검출 임계값을 초과하는 각 신호 피크에 대한 각각의 정합 필터(13a 내지 13n)의 출력을 탐색한다. 그 후, 각 누산기는 각각의 피크 신호의 크기 및 상대 위상을 등록(검출 및 저장)하며, 그것에 의해 수신기 내에서 복조에 이용 가능한 유효 신호선의 수를 결정한다. 레이크(rake) 수신기부(명확하게 도시하지 않음)는, 선택, 동일한 이득, 또는 최대비 결합 복조 방식중 하나를 사용하여 임의 접근 요구 프레임의 데이터부를 복조한다. 일 실시예에서, 선택 결합 복조 방식이 바람직한데, 그 이유는 다수의 임의 접근 수신(이하 설명함)을 촉진시키기 때문이다. 다른 실시예에서, 각 개별 접근 시도의 식별이 가능할 시에는 동일 이득 또는 최대비 결합 복조 방식을 사용할 수 있다. 본 실시예에서의 복조 방식은 보다 낮은 송신 신호 전력 레벨로 이동국의 동작을 촉진시킨다. 수신기부(14)는 수신된 데이터를 가간섭성으로 복조시킨다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 파일럿 톤은, 이동국에서 임의 접근 요구 패킷에 삽입되어, 타단부에서 가간섭성 복조 프로세스를 촉진시킨다. 그 후, 복조된 데이터는 디코딩되어 에러 검사가 이루어진다.
임의 접근 요구 패킷이 정확하게 수신되어 복조되는 경우, 기지국(14)은, 긍정 응답 메시지를 이동국(16)에 송신하고, 적절한 채널 자원이 사용 가능한 경우에 진행할 사용자의 호출을 스케줄한다. 짧은 패킷 데이터(Q)에 대해, 기지국 요구는 응답 메시지만을 송신한다.
채널 자원이 스케줄링 시간 프레임내에서 사용할 수 없을 경우, 기지국은 "통화중(busy)" 메시지를 송신하는데, 이런 메시지는 새로운 요구를 송신할 때 이동국에 명령할 수 있다. 기지국이 긍정 응답 메시지를 송신하지 않는 경우, 이동국은 요구 시도가 실패한 것으로 가정할 수 있다.
이동국(예컨대, 16, 18)이 도 1에 도시되어 있는 프레임과 같은 임의 접근 요구 프레임을 송신시킴으로써, 요구 서비스 시간(K), 요구 통신 시간(M) 및 짧은 데이터(Q) 필드가 접근 요구에 따른 패킷 데이터의 송신을 촉진시키는데 유리하게 이용될 수 있다. 이런 필드들은 미리 정해질 수 있고, 그 정보는 우선적으로 기지국의 수신기에 제공될 수 있으므로, 수신기는 종래의 시스템보다 더 신속하고 효율적으로 구성될 수 있다.
또한, 이동국에 의해 사용하기 위한 m 비트 통화중(busy) 플래그를 기지국이 방송함으로써, 충돌이 발생하기 시작하는 경우 수신기(14)에서 접근 요구의 도달을 조절하기 위한 방법이 제공된다. 예를 들어, m의 값은 기지국이 검출하는 충돌의 수에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 기지국은, 2m 레벨중 하나를 선택하여 네트워크내의 이동국에 할당하기 위해 정보를 송신함으로써 접근 요구 송신 (및 도달)의 속도를 조절할 수 있다.
도 4는 다수의 임의 접근 요구를 식별하여 복조하는 방법을 구현하는데 사용될 수 있는 수신기(14)를 도시한 개략적인 블록도이다. 기지국 수신기가 다수의 임의 접근 요구를 구별하도록 하기 위해, 새로운 프리앰블 비트 또는 심벌 패턴을 사용할 수 있다. 각 요구 이동국은 L개의 상이한 프리앰블 비트 또는 심벌 패턴(이하, "서명(signature)"이라 칭함)중 하나를 송신할 수 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, L개의 누산기의 각각은 정합 필터의 출력에서 결합되는 특정 서명(l)을 검출하도록 동조된다. 또한, 이런 서명 프리앰블 구성(이하 설명함)은 IS-95 및 CODIT 시스템에 사용된 것과 같이 전력 램핑용에도 사용되어, 다수의 접근 시도를 구별하여 임의 접근 시도를 행하는 개별 이동국을 위해 개별 전력 제어 처리를 제공할 수 있다.
도 5는 복수의 이동국이 프리앰블로서 사용할 수 있는 8개의 서명 패턴의 예를 도시한 다이어그램이다. 바람직하게는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 사용된 서명 패턴은 서로 직교한다. 기지국 수신기에서, 하나의 누산기는 각 서명 패턴에 제공된다. 각 누산기는 정합 필터로부터의 신호 출력을 합산한다.
동작중에, 임의 접근 요구 메시지를 송신하려고 준비하고 있는 이동국(16, 18 등)은 내부 메모리 지점으로부터 L개의 서명중 하나를 임의로 선택한다. 그 후, 이동국은 선택된 서명의 패턴에 따라 프리앰블을 송신한다. 선택된 서명에 관련된 누산기[126(1-l)]의 출력이 피크 검출기(128)에서 임의 접근 신호가 존재하는 것을 나타낼 때, 대응하는 복조기(명확하게 도시하지 않음)가 작동된다. 최대비 결합 방법은 그 이동국으로부터 검출된 전체 전자선을 결합하는데 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 누산기(126)는 바람직하게는 버퍼 메모리 장치이고, 정합 필터의 출력 샘플(Sij)은 어레이(126')의 열(row)에 기록된다. 어레이의 폭은 하나의 심벌 길이(N)이고, 어레이의 높이는 L과 같다. 어레이 요소는 "누산기 윈도우 길이" L에 가산된다. 명확하게 도시하지 않았지만, 수신기(14)내의 분기 I 및 Q의 각각에서 개별 누산기가 사용됨으로써, 수신 신호를 공지된 기술에 의해 가간섭성으로 누산할 수 있다. 이런 예시적인 설명에 의해 알 수 있는 바와 같이, 누산기(126)는 수신기의 I 분기에 사용된다. 도 4에 도시된 구조 및 방법을 사용하여, 수신기의 신호 대 간섭 전력비를 종래의 시스템보다 L배만큼 증가시킬 수 있다.
특히, 신호(Sij)는 믹서[136(a-l)]에 의해 승산되어, 합산기(138)에서 합산된다. 사용된 서명의 수(l)는 바람직하게는 RACH 상의 통화량, 2개의 이동국이 동일한 프리앰블 기간중에 동일한 서명을 선택하지 않을 확률, 및 RACH에 부과되는 패킷 사이즈의 제한(constraints)에 기초한다. 본 실시예에서, 8개의 심벌 및 대응하는 누산기가 사용되어, 각 이동국의 송신을 위해 9 dB 신호 이득을 제공한다. 상기 도 3에 도시되어 있는 실시예에서, 서명 패턴(a-n)은 각각의 믹서(17a∼17n)에 입력되어 복수의 임의 접근 요구의 복조를 촉진시킨다.
수신 데이터를 복조할 때 에러가 발생하는 경우, 통화중/플래그 절차를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 (특정 서명 프리앰블을 송신한) 특정 이동국으로부터의 임의 접근 패킷의 수신을 긍정 응답할 수 있다. 기지국은 그 이동국에게 후속 송신을 위한 특정 코드를 이용하도록 명령하고, 다른 이동국이 할당된 코드를 사용하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 에러 데이터 또는 접근 시도 실패를 검출하여 보다 신속히 재송신할 수 있으며, 추가의 에러 또는 충돌의 확률을 현저하게 감소시킬 수 있다.
도 6은, 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 다수의 임의 접근 요구를 정확하게 수신하여 복조할 수 있는 방법을 도시하는 개략적인 블록도이다. 바람직한 방법은 선택 결합 기술과 함께 다중 경로 및 공간 다이버시티 수신의 형태를 이용한다. 일반적으로, 다이버시티 선택 결합 방법은 미리 정해진 임계치를 초과하는 모든 수신 전자선을 개별적으로 분석하여 복조하는데 사용된다. 따라서, 복수의 접근 요구가 동시에 수신기(14)에 도달한 경우, 모든 요구는 동일하게 처리되고, 이에 의해 모든 이동국의 요구가 정확하게 수신되어 복조되는 확률은 증가될 것이다.
선택 결합 방법은 다중 경로 다이버시티(예컨대, 다수의 전자선을 복조하는 것) 및 공간 다이버시티(예컨대, 다수의 안테나)의 양자 모두를 이용한다. 이런 식으로, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 접근 요구가 정확하게 수신되어 복조될 수 있는데, 그 이유는 이런 다이버시티 수신 방법의 효과와 결합된 송신 채널에서 레일리 페이딩 프로세스(Rayleigh fading process)가 어떤 접근 요구가 하나의 다이버시티 경로내에서 다른 접근 요구보다 약해질 수 있지만, 다른 경로에서는 강해질 수 있다는 사실을 이용할 수 있기 때문이다.
도 7은, 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 도 6에 부분적으로 도시된 기지국 수신기(114)의 상세의 개략적인 블록도로서, 이는 복수의 이동국에 의해 행해진 임의 접근 요구를 수신하여 복조하는데 사용될 수 있다. 수신기(114)는 정합 필터(124)의 입력에 접속되는 수신 안테나(122)를 포함한다. 프리앰블 기간(L 심벌 길이) 동안, 정합 필터(124)의 출력은 L 심벌 기간에 걸쳐 누산기(126)에서 누산되어, 수신된 신호 대 간섭 전력비를 증가시킨다. 본 실시예에서, 누산기(126)는 바람직하게는 버퍼 메모리 장치이고, 정합 필터의 출력 샘플(Sij)은 어레이(126')의 열에 기록된다. 이런 어레이의 폭은 하나의 심벌 길이(N)이고, 어레이의 높이는 L과 같다. 어레이 요소는 "누산기 윈도우의 길이" L에 가산된다. 비록 명확하게 도시되어 있지는 않지만, 수신기(114)의 I 및 Q 분기의 각각에 개별 누산기가 사용됨으로써, 수신 신호가 공지된 기술에 의해 가간섭성으로 누산될 수 있다. 이런 예시적인 설명에 의해 알 수 있는 바와 같이, 누산기(126)는 수신기의 I 분기에 사용된다. 도 7에 도시되어 있는 구조 및 방법을 사용하여, 수신기의 신호 대 간섭 전력비가 종래의 시스템보다 L배만큼 증가될 수 있다.
누산기(126)의 출력은 피크 검출 회로(128)의 입력에 접속된다. 누산기 (126)로부터 신호가 검출될 때, 피크 검출 회로(128)의 출력은 채널 추정 유닛(130)에 결합된다. 채널 추정 유닛(130)은 검출된 피크 신호의 위상 및 진폭을 추정한다. 복수의 신호 피크가 누산기(126)로부터 검출될 때, 수신기는 그러한 각 신호를 개별 복조기(132a-n)에 할당한다. 이어서, 복조기(132a-n)로부터의 각 개별 신호는 상이한 이동국으로부터 착신되는 것처럼 처리된다.
임의 접근 요구 송신의 지속 기간은 비교적 짧다. 결과적으로, 이런 요구들에 의해 트래픽 사용자 신호에 현저한 추가의 간섭이 가해지지 않는 것으로 간주된다. 그러나, 기지국의 수신기는 간섭 제거 유닛(134)을 이용하여, 시스템의 트래픽 사용자에 이미 가해진 현재의 고 간섭을 제거할 수 있다. 착신 신호의 위상 및 극성은 양자 모두 알려져 있기 때문에, 간섭 제거는 프리앰블 기간 동안 쉽게 구현될 수 있다. 임의 접근 메시지 데이터가 수신될 때, 기지국 수신기는 간섭 제거 처리를 계속할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치의 바람직한 실시예가 이상의 상세한 설명 및 첨부한 도면으로 예시되어 있지만, 본 발명이 개시되어 있는 실시예로 제한되는 것이 아니라 이하의 청구의 범위에 의해 나타내고 한정되는 바와 같은 발명의 사상으로부터 벗어남없이 여러 가지 재배열, 변형 및 치환이 가능함을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 시스템에 있어서,
    입력을 확산 방지(despread)하도록 구성된 하나 이상의 정합 필터,
    제 1 누산기로서, 상기 하나 이상의 정합 필터의 확산 방지 출력은 상기 제 1 누산기의 입력에 접속되고, 제 1 서명(signature) 패턴과 관련된 제 1 누산기 및,
    제 2 누산기로서, 상기 하나 이상의 정합 필터의 상기 확산 방지 출력은 상기 제 2 누산기의 입력에 접속되고, 제 2 서명 패턴과 관련된 제 2 누산기를 포함하는데,
    상기 제 1 서명 패턴은 상기 제 2 서명 패턴과 상이하며,
    실질적으로 동시에 수신된 임의 요구 메시지는 동시에 구별되어 처리되는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 누산기의 출력은 피크 검출기에 결합되는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 정합 필터의 상기 입력에 하나 이상의 수신 안테나의 출력이 결합되는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 시스템.
  4. 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기에 있어서,
    하나 이상의 상기 복수의 임의 접근 요구 메시지를 확산 방지하는 정합 필터 수단,
    확산 방지된 상기 하나 이상의 상기 복수의 임의 접근 요구 메시지를 합산하기 위해 복수의 누산기를 가진 누산 수단으로서, 상기 누산 수단의 각 누산기는 상기 정합 필터 수단의 출력에 결합되고, 상기 누산 수단은 복수의 서명 패턴을 포함하며, 상기 복수의 서명 패턴의 하나 이상의 서명 패턴은 상기 누산 수단의 대응하는 누산기와 관련되는 누산 수단,
    상기 누산 수단의 각각의 누산기의 각각의 출력에서 미리 정해진 신호를 검출하기 위해 각 피크 신호 검출기를 가진 피크 신호 검출 수단,
    상기 피크 신호 검출 수단으로부터의 출력 신호에 응답하여 트래픽 채널을 추정하는 채널 추정 수단 및,
    상기 확산 방지된 상기 하나 이상의 상기 복수의 임의 접근 요구 메시지를 복조하는 복조 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 누산 수단은 L × n 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    IQ 복조기의 I 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    IQ 복조기의 Q 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    간섭 제거기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 수신기.
  9. 이동국에서, 이동 통신 시스템에서의 임의 접근 절차를 구현하는 방법에 있어서,
    의도된 기지국과의 동기화를 획득하는 단계,
    복수의 서명 패턴으로부터 하나의 서명 패턴을 선택하는 단계,
    상기 서명 패턴을 이용하여 접근 요구 프레임을 형성하는 단계,
    확산 코드로 상기 접근 요구 프레임을 확산하는 단계 및,
    상기 확산 단계에서 확산된 상기 접근 요구 프레임을 상기 의도된 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임의 접근 절차 구현 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 서명 패턴 선택 단계는 상기 이동국의 내부 메모리 지점으로부터 상기 서명 패턴을 임의로 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임의 접근 절차 구현 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 서명 패턴을 이용하여 접근 요구 프레임을 형성하는 상기 단계는 상기 서명 패턴을 상기 접근 요구 프레임의 프리앰블 내에 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임의 접근 절차 구현 방법.
  12. 기지국에서, 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법에 있어서,
    제 1 서명 패턴을 포함하는 제 1 임의 접근 요구를 수신하는 단계,
    확산 방지 결과를 작성하도록 하나 이상의 정합 필터에 상기 제 1 임의 접근 요구를 적용하는 단계,
    복수의 누산 결과를 작성하도록 복수의 상이한 서명 패턴을 이용하여 상기 확산 방지 결과를 누산하는 단계 및,
    상기 복수의 누산 결과로부터 하나 이상의 제 1 피크 신호를 검출하는 단계를 포함하는데,
    상기 임의 접근 요구는 실질적으로 동시에 수신되는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 임의 접근 요구는 제 1 임의 접근 요구 프레임을 포함하고, 상기 제 1 임의 접근 요구 프레임은 상기 제 1 서명 패턴을 포함하는 프리앰블을 가지는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    확산 방지 결과를 작성하도록 하나 이상의 정합 필터에 상기 제 1 임의 접근 요구를 적용하는 상기 단계는 특정 프리앰블 확산 코드를 이용하여 상기 하나 이상의 정합 필터에 상기 제 1 임의 접근 요구를 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    복수의 누산 결과를 작성하도록 복수의 상이한 서명 패턴을 이용하여 상기 확산 방지 결과를 누산하는 상기 단계는 상기 확산 방지 결과를 반복적으로 누산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 서명 패턴과 상이한 제 2 서명 패턴을 포함하는 제 2 임의 접근 요구를 수신하는 단계를 더 포함하는데,
    확산 방지 결과를 작성하도록 하나 이상의 정합 필터에 상기 제 1 임의 접근 요구를 적용하는 상기 단계는 상기 확산 방지 결과를 작성하도록 상기 하나 이상의 정합 필터에 상기 제 2 임의 접근 요구를 적용하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 누산 결과로부터 하나 이상의 제 1 피크 신호를 검출하는 상기 단계는 상기 복수의 누산 결과로부터 제 2 피크 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 임의 접근 요구를 수신하는 상기 단계 및, 제 2 임의 접근 요구를 수신하는 상기 단계는 실질적으로 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 제 1 피크 신호 및 상기 제 2 피크 신호는 상기 복수의 누산 결과로부터 실질적으로 동시에 검출되는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    적어도 부분적으로 하나 이상의 상기 제 1 피크 신호 및 상기 제 2 피크 신호에 기초로 하여 상기 제 1 임의 접근 요구를 상기 제 2 임의 접근 요구와 구별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구를 복조하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 누산기 및 상기 제 2 누산기는 누산기 뱅크를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 임의 접근 요구 메시지의 복조용 시스템.
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