KR100648576B1 - 이동 무선 통신 디바이스용 데이터 송신 - Google Patents

이동 무선 통신 디바이스용 데이터 송신 Download PDF

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Abstract

이동국이 디지털 모드와 같은 고속 데이터 레이트 모드에서 아날로그 모드와 같은 저속 데이터 레이트 모드로 스위칭하기 바로 전에 통신 네트워크(114)와 이동국(154)간에 데이터를 송신하는 방법 및 장치가 제공된다. 이동국(154)이 저속 데이터 레이트 모드로 들어가기전에 이동국(154)은 데이터를 요청하거나 통신 네트워크(114)는 데이터를 전송하며, 이에 따라 아날로그 모드와 같은 저속 데이터 레이트 모드를 통해 데이터를 송신할 필요가 없게 된다.
GPS, 위성 통신, 이페머리스 데이터, 셀룰러 통신, CDMA

Description

이동 무선 통신 디바이스용 데이터 송신{DATA TRANSMISSION FOR MOBILE WIRELESS COMMUNICATION DEVICES}
본 발명은 일반적으로 통신 네트워크와 이동 무선통신국간에 데이터의 송신에 관한 것이며, 특히 본 발명은 셀룰러 통신 네트워크에 이동국을 위치시키는 것에 관한 것이다.
U.S. FCC(Federal Communications Commission)은 최근에 셀룰러 전화, 와이드밴드(광대역) 개인 통신 서비스(PCS), 및 지리 영역 SMR(specialized mobile radio)과 같은 무선 통신 서비스에 대한 강제 요건인 E911을 마련했다. 이런 규칙 및 다가올 서비스는 무선 E911로 불린다. FCC는 2001.10.1까지, 무선 통신 네트워크의 PSAP(public safety answering point) 어텐던트(attendant)가 회신을 위한 911 호출자의 전화번호 및 호출자의 로케이션을 알 수 있어야만 할 것을 요구하여, 호출이 적당한 PSAP 및 관련된 긴급 보조 어텐던트에 라우팅될 수 있게 한다.
GPS(Global Positioning System)는 지구를 도는 위성의 네트워크와, 지면상에 위치하는 GPS 수신기에 의해 검출될 수 있는 송신 신호를 포함한다. 검출된 GPS 위성 신호를 디코딩 및 프로세싱하여 기후 조건에 무관하게 사용자의 정확한 위치 정보를 결정하는 GPS 수신기는 선박, 비행기, 차 또는 이동 무선통신국 또는 이동국들, 예컨대 무선전화, 페이저, 개인용 휴대 단말기(PDA), 양방향 라디오 또는 유사한 무선 디바이스들에 휴대될 수 있거나 장착될 수 있다. 이런 식으로, GPS는 네트워크 오퍼레이터가 가치-부가 서비스를 제공할 수 있게 하기 위해 이동국의 위치를 결정하는 것을 포함하는, 여러 어플리케이션에 사용되는 위치결정 및 타이밍 데이터를 제공한다.
보조(assisted) GPS 이동국 위치결정(positioning) 스킴에서, 셀룰러 통신 네트워크에 결합된 하나 이상의 지상 기반의 기준국 또는 위치 서버 노드들은 GPS 위성 데이터를 수신하며, 셀룰러 에어(air) 인터페이스를 통해 보조 메시지의 형태로 데이터를 위치결정에 사용되는 이동국에 재송신한다.
도 1은 전형적인 셀룰러 통신 시스템의 개요도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 셀룰러 통신 시스템(100)은 많은 수의 셀들(102-114)을 포함하며, 이들 각각은 각각의 셀내에 위치한 고정 사이트 기지국에 의해 구축되는 무선 커버리지(coverage) 영역을 정의한다. 도 1에 예시된 바와 같이, 셀(102)은 이에 위치한 안테나(118)에 결합된 기지국(116)에 의해 구축된 무선 커버리지 영역을 정의한다. 유사하게, 나머지 셀들(104-114) 각각은 이들 셀(102-114) 각각내에 위치한 대응하는 안테나들(132-142)에 결합된 대응하는 기지국들(120-130)에 의해 구축된 연관된 커버리지 영역을 정의한다.
GPS 기준 수신기(146)에 결합된 셀룰러 통신 네트워크(144)는 GPS 기준 수신기(146)를 통해 위성(148)의 GPS 네트워크로부터 데이터를 수신하며, 이 데이터를 다른 노드들을 통해 인터페이스 또는 고정 링크(150)를 거쳐 보조 메시지의 형태로 기지국(116, 120-130)에 재송신한다. 보조 데이터는 포인트-투-포인트 모드에서는 안테나들(118, 132-142)을 통해 에어를 거쳐 단일 무선 이동국에 송신되며, 또는 포인트-투-멀티포인트 모드 또는 방송 모드에서는 셀룰러 캐리어 신호(152)에 따르는 다중 무선 이동국들에 송신된다. 단일 GPS 기준 수신기가 간략하게 도 1에 도시되어 있지만, 네트워크(144)는 다중 GPS 기준 수신기들을 통해 위성(148)의 GPS 네트워크 또는 와이드 영역 차동 GPS 기준 수신기 네트워크로부터 데이터를 수신함에 유의해야 한다.
무선 이동국(154)이 셀룰러 통신 시스템(100)에서 위치 x에서 y로 사용자와 함께 트래벌(travel)할 때, 이동국(154)은 임의의 선택 기준에 기초하여 셀들(102-114)의 기지국들(116, 120-130)로부터 신호 특성을 모니터링하며, 보조 데이터를 포함하는 신호를 송수신하는 셀을 네트워크(144)에서 선택하거나 또는 이로 향하게 한다. 예컨대, 이동국(154)이 셀(112)에 위치하는 동안, 셀(112)로부터의 신호 특성이, 선택 기준에 기초하여 셀(112)이 "베스트(best) 커버리지 영역으로서 선택되도록 된다면, 셀(112)은 "서빙(serving) 셀", 또는 이동국(154)이 신호를 송수신하는 셀이라고 여겨진다. 이동국(154)은 셀(102-114)로부터 신호 특성의 모니터링을 계속하며, 도 1에 예시된 바와 같이, 이동국(154)이 위치 x에서 y로 마킹된 경로를 따라 연속해서 이동하는 경우, 이동국(154)은 셀(112)과 연관된 커버리지 영역으로부터 다른 셀들, 예컨대 셀(114, 106)과 연관된 커버리지 영역으로 이동한다. 또 다른 셀, 예컨대 셀(114)로부터의 신호 특징이, 셀이 베스트 셀로 여겨지도록 한다면, 이동국(154) 또는 네트워크(144)는 다른 셀, 예컨대 셀(106)로부터의 신호 특 징이, 셀이 베스트 셀로 여겨지도록 될 때까지 그 셀을 서빙 셀로 재선택 또는 결정하고, 이동국(154) 또는 네트워크(144)는 그 셀을 서빙 셀로 재선택 또는 결정한다.
셀룰러 통신 시스템(100)에서 기지국들(116, 120-130) 각각이 여러 다른 모드들, 예컨대, 아날로그 모드, 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 모드, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 모드, GPRS(general packet radio service) 모드, 와이드밴드 CDMA(W-CDMA) 모드, 또는 UMTS(universal mobile telecommunications service) 모드 중 하나에서 동작하게 할 수 있다. 또한, 각각의 셀이 2 이상의 기지국을 포함하거나, 또는 각각이 그 자신의 모드에서 동작하는 함께 위치한 기지국을 포함하는 것이 가능하다. 그결과, 셀들(102-114) 각각에서 동작하게 하기 위하여, 이동국(154)은 전형적으로 CDMA/아날로그, TDMA/아날로그, GPRS/GSM, UMTS/GSM, W-CDMA/GSM, W-CDMA/GPRS/GSM, 및 cdma2000/cdmaOne을 포함하는 다수의 모드들에서 동작할 수 있는 다중 모드 디바이스이다.
셀들(102-114)이 여러 다른 모드들에서 동작하기 때문에, 이동국(154)은 셀 재선택 및 "핸드오버(handover)" 동안 요구되는 모드들간에서 스위칭되야만 한다. 예컨대, 셀(112)이 CDMA 모드에서 동작한다면, 셀(114)은 아날로그 모드에서 동작하며, 셀(116)은 CDMA 모드에서 동작하고, 이동국(154)은 셀(112)로부터 셀(114)까지 재선택 또는 변이(transitioning)할 때 CDMA 모드에서 아날로그 모드로 스위칭되야만 하고, 셀(114)로부터 셀(106)까지 재선택 또는 변이할 때 아날로그 모드에서 CDMA 모드로 스위칭되야만 한다.
그러나, 아날로그 모드시 데이터가 송신될 수 있는 레이트가 CDMA 모드 또는 TDMA 모드시 데이터가 송신될 수 있는 레이트 보다 훨씬 작기 때문에, 예컨대, 로케이션 보조 데이터의 송신은 이동국(154)이 서빙 셀로서 아날로그 셀을 선택 또는 변이할 때 문제가 된다. 따라서, 다중 모드 디바이스가 저속 데이터 레이트 모드, 예컨대 아날로그 모드에 있을 때 보조 데이터 또는 임의의 타입의 데이터의 송신을 회피함으로써 송신을 개선하고자 하는 방법 및 장치가 요구된다.
신규한 것으로 믿어지는 본 발명의 특징은 첨부된 청구범위에서 상세히 개시된다. 본 발명의 다른 목적 및 이점과 함게 본 발명은 동일한 도면 번호가 동일한 구성요소를 나타내는 첨부된 여러 도면과 결합하여 이하 설명되는 본 발명의 상세한 설명을 참조함에 의해 잘 이해될 것이다.
도 1은 이동 수신기가 인에이블링된 위성 위치결정 시스템의 보조 GPS 로케이션을 지원하는 셀룰러 통신 네트워크를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따르는, 아날로그 셀로 들어가기(enter) 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 이동국을 예시하는 데이터 플로우도이다.
도 3은 본 발명에 따르는, 아날로그 모드로 들어가기 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 이동국의 다른 선택적인 방법을 예시하는 데이터 플로우도이다.
도 4는 본 발명에 따르는, 아날로그 모드로 들어가지 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 이동국의 다른 선택적인 방법을 예시하는 데이터 플로우도이다.
도 5는 본 발명에 따르는, 아날로그 핸드오버 방향 메시지의 전송 전에 로케이션 보조 데이터를 이동국에 전송하는 기지국을 예시하는 데이터 플로우도이다.
도 6은 본 발명에 따르는, 보조 GPS 인에이블된 이동국과 같은 이동국을 도시한 블럭도이다.
본 발명이 비록 이런 도면들로 설명된다 할지라도, 도면 및 다음의 설명은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되서는 안된다. 이들은 단지 예시적인 목적으로 본 발명을 설명하는데 사용된다. 어떤 경우에서는 공지되거나 또는 종래의 상세가 포함되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 데이터는, 이동 무선통신국이 고속 데이터 레이트 모드, 예컨대 디지털 모드에서 저속 데이터 레이트 모드, 예컨대 아날로그 모드로 스위칭되기 이전에, 통신 네트워크로부터 이동 무선통신국으로 송신된다. 이동 무선통신국은 이것이 저속 데이터 레이트 모드에 들어갈 때를 결정하기 위하여 모니터링된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 이동 무선통신국은 이것이 저속 데이터 레이트 모드로 들어가기 이전에 통신 네트워크로부터 데이터를 요청한다. 이들 실시예 모두는 저속 데이터 레이트 모드를 통해 데이터를 송신할 필요를 제거한다. 이동 무선통신국에 의해 수신된 데이터는 데이터가 어플리케이션에 의해 요청될 때까지 저속 데이터 레이트 모드에 있는 동안 이동 무선통신국내에 저장된다.
보조 GPS 기술용 로케이션 보조 데이터는 통신 네트워크로부터 이동국으로 송신된다. 로케이션 보조 데이터는 GPS 이페머리스(ephemeris) 및 클럭 보정(이페머리스), 알마낙(almanac), 전리권층(ionospheric) 지연 소자, UTC(Universal Time Coordinate) 오프셋, DGPS 보정, 도플러와 그 탐색 원도우, 코드 위상과 그 탐색 원도우, 기준 시간, 기준 로케이션, 기지국알마낙, 및 다른 아이템을 포함한다. 이동국은 위치 측정 또는 위치 추정 데이터를 통신 네트워크에 다시 송신한다. 로케이션 보조, 위치 측정 및 위치 추정 데이터는 여러 표준 문서들, 예컨대, CDMA 시스템용 IS-801 및 IS-817, TDMA시스템용 TIA/EIA-136-C와 펜딩중인 IS-869, GSM 시스템용 TS03.71, TS04.31과 TS04.35, 및 W-CDMA/UMTS 시스템용 TS25.305와 TS25.331에서 특정된다.
보조 GPS 기술에서는 2개의 방법이 존재한다: MS-보조 GPS 및 MS-기반 GPS. MS-보조 GPS는 대부분의 전통적인 GPS 수신기 기능들을 네트워크 프로세서에 시프트한다. 이런 방법은 복제 코드들을 발생하고 이들을 수신 GPS 신호로 상관(correlating)함에 의해 측정을 행하기 위해 이동국에서 안테나, RF 섹션, 및 디지털 프로세서를 요구한다. 통신 네트워크는 시간, 가시 위성 리스트, 위성 신호 도플러, 코드 위상과 그 탐색 윈도우로 이루어지는 보조 메시지를 이동국에 송신한다. MS-보조 GPS에서, 다중 모드 디바이스와 같은 이동국은 위치 측정을 통신 네트워크에 리포트하며, 통신 네트워크는 이동국의 위치를 계산한다. 송신된 보조 데이터는 전형적으로 수분동안 유효하다.
MS-보조 GPS는 이동국에서 완전한 기능의 GPS 수신기를 유지하며, 이런 수신기는 위성 및 이동국의 위치를 계산하는 수단을 포함한다. 독립형(stand-alone) GPS 수신기는 MS-기초 GPS의 한 타입으로서 분류될 수 있다. 이런 이동국 기능은 이동국의 전체 메모리(RAM/ROM) 요건들과 또한 MIPS(Million Instructions Per Second)와 같은 특별한 계산 능력에 부가된다. MS-기초 GPS에서, 정확한 위성 궤도 소자들 또는 이페머리스과 또한 시간 및 로케이션의 형태의 데이터가 이동국에 제공되야만 한다. 다중 모드 디바이스와 같은 이동국은 이동국의 위치를 계산하며, 위치 추정을 통신 네트워크에 리포트한다. 다른 보조 데이터와 함께 이동국으로 송신된 이페머리스 데이터는 위치를 계산하기 위해 이동국에서 활용되며, 전형적으로 4시간 까지 유효하다. MS-기초 GPS에서 이동국에 송신된 보조 데이터는 MS-보조 GPS 보다 더욱 많은 대역폭을 사용하며, 이동국에서 더 길게 유효하다. MS-기초 GPS에서 이동국으로부터 통신 네트워크로 다시가는 리포트는 MS-보조 GPS 보다 대역폭을 덜 사용한다.
MS-보조 및 MS-기초 GPS 솔루션 모두에 요구되는 본질적인 로케이션 보조 데이터는 기준 로케이션, 기준 시간과, 이페머리스 및 클럭 보정 데이터를 포함한다. 이페머리스 및 기준 시간은 예컨대 탐색 윈도우 폭과 함께 코드 위상을 제공하는데 사용되며, 이페머리스 및 기준 로케이션은 예컨대 이동국의 위치를 결정하기 위하여 MS-보조 GPS에서 의사(pseudo) 범위 측정을 생성하도록 탐색 윈도우 폭과 함께 도플러 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 이페머리스 데이터는 MS-기초 GPS에서 이동국의 위치를 발생시키기 위하여 기준 시간 및 로케이션과 함께 이동국에 직접 향할 수 있다. 이동국에 송신된 이페머리스 데이터는 4시간까지 유효하며, 큰 지리적 영역을 커버할 수 있다. 따라서, 이동국은 이들이 인스턴트 로케이션 서비스 를 제공하기 위해 이페머리스 데이터의 현재 세트를 유지할 수 있다. 이페머리스의 현재 세트는 이동국이 전력을 공급받을 때 이동국에 송신될 수 있다. 이페머리스 나이 제한(t-toe)에 기초하여 현재 이페머리스 데이터를 수신 후, 이동국은 이동국의 이페머리스가 특정된 이페머리스 나이 제한 보다 더 나이가 든 모든 가시 위성들에 대해 이페머리스를 전송하기 위해 업데이트를 요청 또는 통신 네트워크를 향하게 할 때를 결정한다. 이페머리스 나이 제한은 위성 ID 및 대응하는 데이터 이페머리스의 이슈(IODE)에서 사용되며, 여기서 t는 현재 시간이며, toe는 이페머리스의 어플리커빌리티(applicability)의 시간이다. t 및 toe는 특정 위상과 연관된 이페머리스가 업데이트되어여 하며 또는 라이징(rising) 위성과 연관된 이페머리스가 이동국에 송신되야 하는지를 함께 결정한다. 12개까지의 위성들이 임의의 특정 순간에서 지면 기반의 GPS 수신기에 가시가능하기 때문에, 통신 네트워크는 모든 가시 위성 이페머리스를 이동국에 일정하게 송신할 필요가 없으며, 이로 인해 활용된 대역폭을 감소시킨다.
이페머리스의 풀 세트가 메시지 길이에서 비교적 길기 때문에, 저속 데이터 레이트 모드에서 송신되는 경우 통상의 이동국 서비스에 심하게 영향을 미친다. 예컨대, 아날로그 셀에서 음성 콜 동안, 음성 대화는 로케이션 서비스 요청에 보조 데이터 송신하기 위해 동일한 채널을 사용하도록 긴 시간 주기 동안 일시중지되야만 한다. 본 발명은 이페머리스 데이터 또는 로케이션 보조 데이터 송신에 제한되지 않는다. 본 발명은 많은 다른 데이터 지향 서비스들 및 어플리케이션에서 또한 사용될 수 있다. 짧은 데이터 메시지는 필요하다면 또는 서비스 품질이 중요하지 않은 경우 즉시 송신될 수 있다.
다중 모드 디바이스들을 포함하는 이동 무선통신국, 또는 이동국은 아날로그 모드, TDMA 모드, CDMA 모드, GPRS 모드, 와이드밴드 CDMA(W-CDMA) 모드, 또는 UMTS 모드와 같은 여러 다른 모드들중 하나에서 동작할 수 있다. 그 결과, 다중 모드 디바이스와 같은 이동국은 CDMA/아날로그, TDMA/아날로그, GPRS/GSM, UMTS/GSM, W-CDMA/GSM, W-CDMA/GPRS/GSM, 및 cdma2000/cdmaOne을 포함하는 2 이상의 모드에서 동작한다. 각각의 모드는 다른 데이터 레이트에서 동작한다. 데이터 레이트는 채널을 통해 예컨대 100bps, 9.6kbps 및 2Mbps로 송신되는 레이트이다. 본 발명에 따르면, 이동국이 요청하는 데이터는 고속 데이터 레이트 모드, 예컨대 디지털 모드에서 저속 데이터 레이트 모드, 예컨대 아날로그 모드로 이동국이 스위칭하기 이전에 통신 네트워크로부터 이동국으로 송신된다. 저속 데이터 레이트 모드, 예컨대 아날로그 모드로 이동국이 들어가기 이전에 이동국에 송신되는 데이터는 예컨대 로케이션 보조 데이터와 영상, 비디오, 원격회의 및 멀티미디어와 같은 임의의 어플리케이션 및 서비스에 데한 데이터 송신을 포함한다.
본 발명이 비록 CDMA/아날로그 시스템에서 로케이션 보조 데이터에 관해 설명되고 있다 할지라도, 예컨데 영상, 비디오, 원격회의, 및 멀티미디어와 같은 여러 데이터가 적용될 수 있는 것을 이해해야 한다. 또한, 여러 시스템들, 예컨대 CDMA/아날로그, TDMA/아날로그, GPRS/GSM, UMTS/GSM, W-CDMA/GSM, W-CDMA/GPRS/GSM, 및 cdma2000/cdmaOne이 본 발명에 적용가능함에 유의해야 한다. 현재, 표준은 로케이션 보조 데이터가 즉시 송신되는 것을 특정한다. 예컨대, 이동국은 이것이 디지털 모드에 있을 때 CDMA 모드를 통해 그리고 아날로그 모드시 아날로그 모드를 통해 로케이션 보조 데이터를 송신한다. 이동국 및 통신 네트워크는 모드가 CDMA에서 아날로그 모드로 스위칭될 때를 미리 알거나 또는 예측할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이동국은 이동국이 아날로그 모드로 들어가기 전에 로케이션 보조 데이터를 미리요청할 수 있고, 또는 통신 네트워크에서는 이를 미리송신한다.
로케이션 보조 데이터는 CDMA 시스템에서의 디지털 모드용 IS-801 모드 및 아날로그 모드용 IS-817에서 정의되는 메시지의 형태로 통신 네트워크로부터 이동국으로 전송된다. 아날로그와 같은 저속 모드를 통해 로케이션 보조 데이터를 전송하는 것을 회피하기 위하여, 로케이션 보조 데이터는 아날로그 모드에 들어가기 전에 이동국에 송신될 수 있다. 로케이션 보조 데이터는 전화의 메모리(RAM/ROM)에 저장되며, 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다. "기지국" 또는 "통신 네트워크"는, BTS(Base Station Transceiver), BSC(Base Station Controller), MSC(Mobile Switching Center), MPC(Mobile Positioning Center), PDE(Position Determination Entity) 또는 기준 GPS 수신기와 결합된 로케이션 서비스, 및 통신 네트워크 접속에 요구되는 임의의 IMF(Inter-Working Function) 중에서 전형적으로 분포되는 셀룰러 통신 네트워크측상에서 수행되는 기능을 언급한다. "위성 통신 네트워크"는 위성 네트워크측상에서 수행되는 기능을 언급한다.
CDMA(cdmaOne/cdma2000) 시스템에서, 시스템 선택/재선택은 시스템 결정 동 안 이동국의 서브스테이트(substate)에서 전형적으로 일어나며, 또한 아이들(idle) 핸드오프는 아이들 스테이트 동안 전형적으로 일어나며, 소프트 및 하드(soft and hard) 핸드오프는 액세스 및 트래픽 채널 스테이트들 동안 전형적으로 일어난다. 이와는 상반되게, GSM, TDMA, UMTS 및 W-CDMA 시스템에서, 셀 재선택은 이동국의 아이들 스테이트 동안 전형적으로 일어나며, 핸드오프는 접속된 또는 전용 스테이트 동안 일어난다. 본 발명에서, "셀 재선택"은 CDMA 사양에서 사용되는 아이들 핸드오프 또는 다른 시스템 사양에서 사용되는 셀 재선택을 나타낸다. "핸드오버"는 CDMA 사양에서 사용되는 핸드오프 또는 다른 시스템 사양에서 사용되는 핸드오버를 나타낸다.
표준 TIA/EIA/IS-95-B에 기초하여, 이동국 아이들 스테이트 동안, 셀 재선택 또는 아이들 핸드오프는 이동국이 하나의 기지국의 커버리지 영역으로부터 다른 기지국의 커버리지 영역으로 이동할 때 일어난다. Neighbor Set 또는 Remaining Set 파일럿 채널 신호들중 하나가 Active Set의 파일럿 채널 보다 충분히 강한지를 이동국이 결정한다면, 이동국은 셀 재선택을 수행해야 한다. 임의의 시스템에서, 파일럿 비콘(beacon)은 재선택될 셀이 아날로그 셀인 경우 검출된다. 다른 시스템에서, CDMA 커버리지가 없는 경우 어떠한 셀도 선택되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따르는, 아날로그 셀로 들어가기 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 이동국을 예시하는 데이터 플로우도이다. 이동국은 새로운 셀을 재선택할 때를 안다. 도 2에 따른 셀 선택에서, 이동국이 아날로그 셀에 바로 들어가지 않거나 또는 커버리지(204)를 상실하지 않는다면, 이동국은 통상의 프로세싱(202)에 남겨진다. 이동국이 아날로그 셀을 바로 선택하거나 커버리지(204)를 상실한다면, 이동국은 아날로그 셀에 들어가기 전에 로케이션 보조 데이터(206)를 요청할 수 있다. 로케이션 보조 데이터가 기지국으로부터 수신될 때, 데이터는 전화에 저장된다. 이동국은 그 후 아날로그 셀에 들어가거나 또는 그 커버리지를 상실한다. 로케이션 보조 데이터는 예컨대 이페머리스의 경우에 전달되지 않는다. 이동국은 이것이 전력을 공급받은 후 또는 기지국과의 이전 데이터 통신 세션으로부터 바로 수신되는 유효한 이페머리스를 이미 가진다. 이페머리스 프레시니스(freshness)를 검증하는 방법은 이하 도 3에서 논의된다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
표준 TIS/EIA/IS-95-B에 따르면, 이동국은 시스템이 아날로그 핸드오버 결정을 완료하도록 하기 위해, 노드에 전송되는 측정된 신호 강도와 함께 예컨대 T_ADD, T_DROP, T_COMP 및 T_TDROP와 같은 파일럿 검출 임계치, 또는 서빙 기지국을 사용한다.
다른 방법들은 이동국이 아날로그 핸드오버: 파일럿 비콘, 데이터베이스 보조 및 이동-보조로의 CDMA를 수행하게 하는데 사용된다. 그 결과, 아날로그 모드로 스위칭 이전에 이동국이 로케이션 보조 데이터를 요청할 수 있는 다른 방법들이 있다. 도 3은 본 발명에 따르는, 아날로그 모드로 들어가기 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 이동국의 다른 방법을 예시하는 데이터 플로우도이다. 파일럿 비콘 기초 핸드오버에서, Active Set에서 파일럿의 신호 강도가 T_DROP 304 위에 있을 때, 이동국은 통상의 콜 프로세싱(302)에 남겨진다. Active Set에서 파일럿의 신호 강도가 T_DROP 아래에 있으며(304), CDMA의 경계상에서 파일럿 비콘 및 아날로그 셀이 T_ADD 위에서 검출되고, 예컨대 T_DROP 위의 다른 파일럿 신호 강도(306)가 없을 때, 이동국은 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청(308)하도록 트리거된다. 이동국은 아날로그 셀로 변이 또는 CDMA 셀의 커버리지를 상실하기 전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청(308)한다. 로케이션 보조 데이터는 예컨대 이페머리스의 경우에 전달되지 않는다. 이페머리스 데이터가 12개까지의 위성들을 포함하기 때문에, 이동국 및 통신 네트워크는 이페머리스의 전체 세트의 송신이 필요한지 여부를 결정하기 위하여 이페머리스 나이 제한을 사용할 수 있다. 데이터에 대한 요청이 있다 할지라도, 데이터 송신은 이동국에서 이페머리스 세트가 여전히 유효하다면 필요하지 않는다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 나이 제한에 기초하여 이동국에서 데이터가 여전히 유효하다면 이런 데이터의 요청 또는 송신이 불필요한 위성 ID 및 연관된 IODE를 결정한다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 데이터의 일부 세트만이 필요한지를 결정한다. 로케이션 보조 데이터가 기지국으로부터 이동국으로 전송된다면, 데이터는 전화에 저장된다. 로케이션 보조 데이터가 기지국으로부터 이동국으로 전송된다면, 데이터는 전화에 저장된다. 그후 이동국이 아날로그 모드로 들어간다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
데이터베이스 보조 핸드오버에서, T_ADD 306 위에서 검출된 파일럿 비콘의 조건은 무시될 수 있다. Active Set에서 파일럿의 신호 강도가 T_DROP 304 아래에 있을 때, 그리고 예컨대 T_DROP 위에 다른 파일럿 신호 강도(306)가 없을 때, 이동 국은 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터(308)를 요청하도록 트리거된다. Active Set에서 파일럿의 신호 강도가 T_DROP 304 위에 있을 때, 이동국은 통상의 콜 프로세싱(302)에 남겨진다. 이동국은 아날로그 셀로 변이 또는 CDMA 셀의 커버리지를 상실하기 이전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터(308)를 요청하나, 로케이션 보조 데이터는 예컨대 이페머리스의 경우에 전달되지 않는다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 연한 제한, 위성 IDs 및 관련 IODE에 기초하여, 이동국에서의 데이터가 아직 유효하면 데이터를 요청 또는 송신하는 것이 불필요한 것으로 판정할 수 있다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 데이터 세트의 일부만이 필요한 것으로 판정할 수 있다. 로케이션 보조 데이터가 기지국으로부터 이동국으로 송신되면, 데이터는 전화기에 저장된다. 그 후, 이동국은 아날로그 모드로 들어간다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
도 4는 본 발명에 따라, 이동국이 아날로그 모드로 들어가기 전에, 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하는 대안적인 방법을 도시하는 데이터 흐름도이다. 도 4에 따른, 이동(mobile) 보조 핸드오버에서, 이동국은 CFSR(Candidate Frequency Search Response)이 서빙 기지국으로 송신될 때(404)를 모니터링한다. CFSR 메시지가 서빙 기지국으로 송신되지 않으면(404), 이동국은 통상의 콜 프로세싱에 머무르게 된다(402). CFSR 메시지가 서빙 기지국으로 송신되면(404), 요청 CFSR 메시지내의 커맨드 코드 SEARCH_MODE 필드가 검토된다. 커맨드 코드 SEARCH_MODE 필드가 '0001'이 아니면(406), 아날로그 모드는 유효하지 않아, 이동 국은 통상의 콜 프로세싱에 머무르게 된다(402). 커맨드 코드 SEARCH_MODE 필드가 '0001'이면(406), 아날로그 모드가 유효해져, 이동국은 디지털 모드로부터 아날로그 모드로 핸드오버가 개시되기전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하도록 트리거된다(408). 대안적으로, 이동국은 기지국으로부터 CFSR 메시지를 수신한 직후에 로케이션 보조 데이터를 약간 일찍 요청하도록 트리거될 수 있다.(408). 이동국은 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 요청하지만(408), 로케이션 보조 데이터 전달은 이페머리스의 경우와 같이 송신되지는 않는다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 연한 제한, 위성 IDs 및 관련 IODE에 기초하여, 이동국에서의 데이터가 아직 유효하면 데이터를 요청 또는 송신하는 것이 불필요한 것으로 판정할 수 있다. 이동국 또는 기지국은 이페머리스 데이터 세트의 일부만이 필요한 것으로 판정할 수 있다. 로케이션 보조 데이터가 기지국으로부터 이동국으로 송신되면, 데이터는 전화기내에 저장된다. 그 후, 이동국은 아날로그 모드로 들어간다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
도 5는 본 발명에 따른, 기지국이 로케이션 보조 데이터를 이동국으로 송신하는 것을 도시하는 데이터 흐름도이다. 도 5에 따르면, 기지국은 언제 아날로그 핸드오프 디렉션 메시지가 송신되어야 할지를 안다(504). 예컨대, 이동-보조 핸드오버 상황에서는, CFSR 메시지의 커맨드 코드 SEARCH_MODE 필드가 '0001'과 동일하면, 서빙 기지국은 CFSR 메시지내의 아날로그 주파수 세기 측정값을 이용하여 이동국이 아날로그 핸드오버를 위해 CDMA를 수행해야하는지 여부를 결정한다. 아날로 그 핸드오프 디렉션 메시지가 이동국으로 송신되지 않는다면(504), 기지국은 통상 콜 프로세싱에 머무르게 된다(502). 아날로그 핸드오프 디렉션 메시지가 이동국으로 송신된다면(504), 기지국은 아날로그 핸드오프 디렉션 메시지가 송신되기 전에 로케이션 보조 데이터를 이동국으로 송신하도록 로케이션 서버에 송신 또는 요청할 수 있다(506). 로케이션 보조 데이터는 기지국으로부터 이동국으로 송신되고, 전화기내에 저장된다. 그 후, 이동국은 아날로그 모드로 들어간다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
대안적인 방법은, 기지국이 아날로그 주파수 세기 측정값 및 CDMA 파일럿 가용성에 기초하여 아날로그 핸드오프 디렉션 메시지를 송신하는 때를 이동국이 예측하는 것이다(504). 그 후, 이동국은 예정된 아날로그 핸드오버를 위한 CDMA 수행전에 기지국으로부터 로케이션 보조 데이터를 바로 요청한다(506). 로케이션 보조 데이터는 기지국으로부터 이동국으로 송신되고, 전화기에 저장된다. 그 후, 이동국은 아날로그 모드로 들어간다. 로케이션 보조 데이터는 로케이션 서비스 어플리케이션이 요청될 때 액세스된다.
도 6은 본 발명에 결부된 보조 GPS 가용 이동국과 같은 이동국의 블록도이다. 도 6에 의하면, 프레임 생성기 블록(601) 및 마이크로프로세서(603)가 결합되어 셀룰러 시스템내의 이동국을 동작시키기 위한 필수 통신 프로토콜을 생성한다. 마이크로프로세서(603)는, RAM(605), EEPROM(607), 및 ROM(609)을 포함하고, 양호하게는 하나의 패키지(611)에 합체된 메모리(604)를 이용하여 전송 프로토콜을 생성하고, 수신 프로토콜을 처리하는데 필요한 단계를 수행한다. 또한, 마이크로프 로세서(603)는 디스플레이(613)에 기입하고, 키패드(615)로부터 정보를 받아들이고, 커넥터(616)을 통해 입/출력 정보를 받고, 신호를 증폭하고, 마이크로폰으로부터 오디오출력을 수신하고, 오디오 출력을 스피커에 제공하는데 필요한 단계를 수행하는 주파수 합성기(625)를 제어하는 것과 같은 이동국을 위한 다른 기능을 수행한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 마이크로프로세서(603)는 또한 GPS 회로(650)의 기능을 제어할 뿐만 아니라 이동국의 위치를 계산하기도 한다.
송신기(623)는 안테나(629)를 통해 주파수 합성기(625)에 의해 생성된 반송 주파수를 이용하여 송신한다. 이동국의 안테나(629)에 의해 수신된 정보는 수신기(627)로 들어가고, 수신기는 주파수 합성기(625)로부터의 반송 주파수를 이용하여 심볼을 복조한다. 마이크로프로세서(603)는 선택적으로 CDMA 또는 TDMA 파형과 같은 디지털 무선 파형의 처리를 위한 목적으로 디지털 신호 프로세서 수단을 포함할 수 있다. 보조 GPS 수신기는 통신 안테나(629)를 통해 필요한 보조 메시지 일부 또는 전부를 얻는다.
로케이션 보조 데이터 정보는 로케이션 서버와 같은 통신 네트워크 엔티티에의해 제공되고, 본 발명에 따른 예컨대, 디지털 모드용 IS-801 및 아날로그 모드용 IS-817 또는 디지털 모드용 IS-801 및 아날로그 모드용 미리-송신된 IS-801의 서브셋과 같은 고유의 메시지 프로토콜에 의해 이동국으로 전송되고, 데이터 파라미터의 일부 또는 전부를 전달하는 것은 신속한 이동국 위치 결정에 필요한 것이다.
보조 GPS 수신기 또는 이동국에 합체된 GPS 수신기의 구성요소는 GPS 위성에 의해 송신되는 신호를 수신하기 위한 GPS 안테나(632)로 구성되어 있다. GPS 수신기(650)는 부분적인 위치 측정 기능 또는 완전한 위치 추정 기능을 할 수 있다. GPS 다운 컨버터(634)는 GPS 중심 주파수를 좀 낮은 중간 또는 제로-중간(zero-intermediate) 주파수(IF)(646)으로 바꾼다. 이 중간 또는 제로 IF 주파수는 A/D 컨버터(636)에 의해 디지타이즈(digitized)되고, 이것은 클록 생성기(638)로부터의 커맨드에 따라 중간 또는 제로 IF 주파수 신호의 주기적 샘플을 만든다. A/D 컨버터(636)의 출력은 기저 대역 프로세서 상관기(640)로 전달된다. 기저 대역 프로세서 상관기(640)는 복수의 GPS 위성 신호가 안테나(632)에 동시에 도달하는 시간을 결정하기 위해 신호(648)에 대해 디지털 신호 프로세싱 기능을 수행한다.
보조 GPS 수신기 또는 이동국에 합체된 GPS 수신기의 구성요소는 선택적으로 디지털 무선 파형을 프로세싱하기 위한 디지털 신호 프로세서 수단을 포함하거나 마이크로프로세서(603)에 이용되는 디지털 신호 프로세서를 공유할 수 있다. 마이크로프로세서(603)는 이동국이 아날로그 모드와 같은 저속 데이터 레이트 모드로 들어가는 때를 모니터링한다. 일단 마이크로프로세서(603)가 아날로그 모드로의 핸드오버 또는 셀 재선택이 발생하는 것을 검출 또는 예측하면, 이동국은 송신기(623)를 통해 로케이션 보조 데이터 또는 다른 서비스 데이터를 요청한다. 송신기(623)는 안테나(629)를 통해 주파수 합성기(625)에 의해 생성된 반송 주파수를 이용하여 송신한다. 이동국이 저속 데이터 레이트 모드로 들어가기 전에, 로케이션 보조 데이터 또는 다른 서비스 데이터가 이동국의 안테나(629)에 의해 수신된다. 대안적으로, 데이터는 고속 데이터 레이트 모드동안 언제라도 요청 또는 수신 될 수 있다. 수신기(627)는 주파수 합성기(625)로부터의 반송 주파수를 이용하여 심볼을 복조한다. 마이크로프로세서(603)의 ROM(609) 또는 RAM(605)은 인스턴트 서비스를 위해 데이터가 요청될 때까지 저속 데이터 레이트 모드동안 이동국내에 데이터를 저장한다. 데이터는, 비상 콜과 같은 어플리케이션이 요청 메시지를 통해 통신 네트워크에 의해 요청되자마자 ROM(609) 또는 RAM(605)로부터 복원된다. 그 후, 복원된 데이터는 부분 기능 GPS 수신기(650) 또는 전 기능 GPS 수신기(650)과 결합된 마이크로프로세서(603)을 통해 프로세싱된다.
도 6의 블록도는 셀룰러 트랜시버 칩 세트가 부분 또는 전 기능 GPS 수신기 칩 세트와 밀착 결합된 집적된 통신 디바이스이다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 또한 통신 디바이스용 악세서리로서 장착된 스탠드-어론(stand-alone) GPS 수신기와 같은 비-밀착-집적된 휴대용 통신 장치에도 적용가능하다. 예컨대, 도 6에 따른 이동국에 이용되는 셀룰러 트랜시버는 또한 개인용 디지털 보조기(PDA), 호출기, 양방향 라디오, 핸드-헬드 개인용 컴퓨터, 랩탑 개인용 컴퓨터 또는 네비게이션 장비에도 구현될 수 있다.
본 발명은, 저속 데이터 레이트 모드를 통해 로케이션 보조 데이터를 송신하는 것을 피하면서 고속 데이터 레이트 모드의 장점을 이용하는 방법에 관한 일례로서 CDMA 대 아날로그(CDMA to analog) 핸드오버를 이용하였다. GPS 보조 데이터 외에도, 셀 ID, CDMA 시스템용 AFLT(advanced forward link trilateration), GSM 시스템용 E-OTD(enhanced observed time difference), 및 UMTS/W-CDMA 시스템용 OTDOA(observed time difference of arrival)과 같은 다른 로케이션 방법 데이터도 또한 전송될 수 있다. 당업자는 여기 개시된 기술, 유사한 솔루션, 그 확장 및 변형례가 비디오, 멀티미디어, 브라우저 및 텔리컨퍼런스(teleconference)와 같은 많은 다른 데이터-기원(oriented) 서비스 및 어플리케이션에도 이용될 수 있음을 알 수 있다. 이들은 CDMA에 대한 아날로그 핸드오버 및 셀 재선택 뿐만 아니라 TDMA에 대한 아날로그 핸드오버 및 셀 재선택에 적용가능하고, 또한 고속 데이터 레이트에서 저속 데이터 레이트 핸드오버 및 셀 재선택, 예컨대, 패킷 스위치드 셀로부터 회로 스위치드 셀(GPRS 대 GSM), W-CDMA/UMTS 셀에서 GSM 셀, 및 W-CDMA/UMTS 시스템 또는 cdma2000/cdmaOne 시스템내에서 고속 데이터 레이트 모드에서 저속 데이터 레이드 모드와 같은 것에도 적용가능하다.
전술한 본 발명은 GPS 시스템과 관련하여 기술되었다. 그러나, 본 발명은 다른 위성 포지셔닝 시스템 또는 러시안 GLONASS 및 유러피안 갈릴레오(European Galileo) 시스템과 같은 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)에도 적용가능하다. 본 발명은 또한 예컨대, 글로벌스타(Globalstar), IOC, 이리듐, 오디세이(Odyssey), 및 오브컴(Orbcomm)과 같은 위성 통신 시스템인 다른 유형의 통신 시스템에도 적용가능하다. 예컨대, 이동국은 고속 데이터 레이트 모드에서 저속 데이터 레이트 모드로 들어가기전에 위성 통신 네트워크로부터 데이터를 요청할 수 있다. 이와 같이, 위성 통신 네트워크는 이동국이 고속 데이터 레이트 모드에서 저속 데이터 레이트 모드로 들어가기전에 이동국에 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 데이터는 인터넷으로부터도 요청 또는 송신될 수 있다.
본 발명 및 그 최상의 모드로 간주되는 것은 본 발명자에 의해 구현되는 방 식으로 기술되고, 이에 따라 당업자가 본 발명을 구성하고 이용할 수 있도록 기술되었지만, 여기 개시된 예시적인 실시예와 동등한 실시예가 다수 있으며, 무수한 변형 및 수정예가 예시적인 실시예가 아닌 부가된 특허청구범위에 의해 제한되는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 데이터 레이트 모드 및 제2 데이터 레이트 모드에서 동작하는 이동 무선 통신국에서의 방법에 있어서,
    상기 이동 무선 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이(transition)하는 때를 예측하는 단계; 및
    상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하기 전에 네트워크로부터 데이터를 요청하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 무선 통신국이 상기 요청에 응답하여 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드 간을 변이하기 전에, 상기 네트워크로부터 데이터를 수신하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 레이트 모드는 디지털 모드이고, 상기 제2 데이터 모드는 아날로그 모드이며, 상기 네트워크는 셀룰러 통신 네트워크를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 데이터 레이트 모드는 디지털 모드이고, 상기 제2 데이터 모드는 아날로그 모드이며, 상기 네트워크는 위성 통신 네트워크를 포함하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 요청하는 단계는 상기 셀룰러 통신 네트워크로부터 GPS(Global Positioning Satellite) 시스템 데이터를 요청하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 요청하는 단계는 상기 셀룰러 통신 네트워크로부터 이페머리스(ephemeris) 데이터를 요청하는 방법.
  7. 제1 데이터 레이트 모드 및 제2 데이터 레이트 모드에서 동작하는 이동 무선 통신국에 있어서,
    송신기와,
    상기 송신기에 결합되는 프로세서로 구성되며,
    상기 프로세서는 상기 이동 무선 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하는 때를 예측하며,
    상기 송신기는, 상기 이동 무선 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하기 전에, 네트워크에 데이터 요청을 송신하는, 이동 무선 통신국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동 무선 통신국으로부터 송신된 데이터 요청에 응답해서 상기 변이 전에 상기 네트워크로부터 송신되는 데이터를 수신하도록 구성된 수신기를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 변이 전에 상기 네트워크로부터 수신한 상기 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 네트워크는 셀룰러 통신 네트워크를 포함하고,
    상기 이동 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하기 전에 상기 셀룰러 통신 네트워크로부터 데이터를 요청하도록 구성된 리퀘스터(requestor)를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 네트워크는 위성 통신 네트워크를 포함하고,
    상기 이동 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하기 전에 상기 위성 통신 네트워크로부터 데이터를 요청하도록 구성된 리퀘스터를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 데이터는 GPS 시스템 데이터를 포함하는 이동 무선 통신국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 데이터는 이페머리스 데이터를 포함하는 이동 무선 통신국.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 변이 전에 상기 셀룰러 통신 네트워크로부터 GPS 시스템 데이터를 수신하도록 구성된 수신기를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 변이 전에 상기 셀룰러 통신 네트워크로부터 이페머리스 데이터를 수신하도록 구성된 수신기를 더 포함하는 이동 무선 통신국.
  16. 제1 데이터 레이트 모드와 제2 데이터 레이트 모드에서 동작하는 네트워크에서의 방법에 있어서,
    이동 무선 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하는 때를 예측하는 단계; 및
    상기 이동 무선 통신국이 상기 제1 데이터 레이트 모드와 상기 제2 데이터 레이트 모드간을 변이하기 전에, 상기 네트워크로부터 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 데이터 레이트 모드는 디지털 모드이고, 상기 제2 데이터 레이트 모드는 아날로그 모드이며, 상기 네트워크는 셀룰러 통신 네트워크를 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 데이터 레이트 모드는 디지털 모드이고, 상기 제2 데이터 레이트 모드는 아날로그 모드이며, 상기 네트워크는 위성 통신 네트워크를 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 데이터 레이트 모드는 디지털 모드이고, 상기 제2 데이터 레이트 모드는 아날로그 모드이며, 상기 송신되는 데이터는 GPS 시스템 데이터를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 송신되는 데이터는 이페머리스 데이터를 더 포함하는 방법.
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