KR100668240B1 - 통신시스템억세스방법,게이트웨어운용방법및가입자유닛 - Google Patents

통신시스템억세스방법,게이트웨어운용방법및가입자유닛 Download PDF

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Abstract

가입자 유닛(26)은 가입자의 이동도에 기초하여 소정의 시간 기간들 후에 만료하는 위치 데이터를 포함한다. 위치 데이터가 만료하지 않은 경우, 가입자 유닛은 액세스 요구 메시지(access request message)내에서 위치 데이터를 제공함으로써 위성 통신 시스템(10)에의 액세스를 요구한다(108). 통신 시스템은 위치 데이터를 검증하는 퀵 체크(quick check)를 수행한다(214). 따라서, 콜(call)이 시작되거나 수신될 때, 시간을 낭비하는 지오로케이션(geolocation) 위치 절차들은 회피된다. 위치 데이터가 만료한 경우에, 가입자 유닛은 액세스 요구 메시지 내에서 위치 데이터를 제공하지 않고 액세스를 요구한다(110). 통신 시스템은 가입자 유닛에 대한 유효 위치 데이터를 결정하는 완전한 지오로케이션 절차를 수행한다(210). 위치 데이터는 가입자 유닛에 전송되어(211), 타임-스탬프된다(time-stamp)(113).

Description

통신 시스템 액세스 방법, 게이트웨이 운용 방법 및 가입자 유닛{Method and apparatus for call establishment in a satellite communication system}
본 발명은 일반적으로 위성 통신 시스템 분야에 관한 것이며, 특히, 가입자 유닛(subscriber unit)의 지리적 위치에 기초한 위성 통신 시스템들에 대한 액세스 방법에 관한 것이다.
위치 데이터는 통신 네트워크에서 대단히 중요하다. 이동 유닛의 위치를 파악하는 것에 의해 네트워크는 이 네트워크의 노드들을 통해 가장 바람직한 경로로 통신할 수 있다. 더욱이, 이것에 의해 네트워크는 이 네트워크가 동작하는 통화권(jurisdiction)내에 있는 여러 정치기관들에 의해 부여될 수 있는 다양한 규칙들과 절차들을 준수할 수 있다. 예를 들면, 한 통화권은 단지 제 1 세트의 주파수들 내에서만 네트워크 동작들을 허용할 것이며, 인접의 통화권은 제 2 세트의 주파수들 내에서만 네트워크 동작들을 허용할 것이다. 더욱이, 다른 통화권들 내에서 동작하는 이동 유닛들에 의해 이용되는 통신 서비스들에 대하여 다른 관세들이나 세금들이 적용될 수 있다.
위치 데이터는 정확할수록, 더 좋다. 보다 정확한 데이터에 의해 네트워크는, 언제 이동 유닛들이 있는 통화권에서 다른 통화권으로 넘어가는지를 보다 잘 탐지할 수 있다. 어쨌든, 위치 데이터의 정확도에 비례하여 비용도 일반적으로 증가한다. 그리고 비용은 가능한 낮게 그리고 매출은 가능한 높게 해야할 필요성이 강하게 존재한다. 특히 문제가 되는 비용은, 콜이 시작될 때마다 가입자 유닛의 위치를 결정하기 위해 요구되는 시간의 양이다. 또 다른 문제는, 현재 위치 데이터를 유지하는데 소비되는 통신 자원들의 비용이다. 더 많은 자원들이 현재 위치 데이터를 유지하는데 소비될수록, 더 적은 자원들이 통신 서비스 가입자들의 사용 및 매출의 발생을 위해 이용가능하다. 더욱이, 이동 유닛들은 흔히 배터리(battery)로 동작되며, 과도한 양의 통신은 이용가능한 배터리 전력을 과도하게 사용하게 한다.
그러므로, 필요한 것은 콜 설정(call set-up)과 확립을 위해 필요한 시간의 양을 저감하는 방법과 장치이다. 또 필요한 것은 통신을 확립할 때의 통신 자원들의 양을 저감하는 방법 및 장치이다. 또 필요한 것은 휴대용 통신 장치들에서 배터리 전력을 절약하는 방법 및 장치이다.
본 발명은 첨부된 청구범위에 특징이 기재되어 있다. 그러나 본 발명의 더욱 완전한 이해는, 도면과 연관하여 고려될 때, 상세한 설명과 청구범위를 참조함으로서 얻어질 것이며, 같은 참조 번호들은 도면 전체에 걸쳐 유사한 항목들을 나타낸다.
본 명세서에 제안된 예는 본 발명이 바람직한 실시예의 한 형태를 도시하고 이러한 예는 어떠한 방식이든 제한하는 의도로서 구성되지 않는다.
(도면들의 상세한 설명)
본 발명은, 다른 무엇보다도, 위성 통신 시스템에서 콜 설정을 위해 필요한 시간의 양을 저감하는 방법과 장치를 제공한다. 본 발명은 또한 통신의 확립 동안에 필요한 통신 자원들의 양을 저감하고, 더욱이, 본 발명은 콜 확립 진행동안에 사용되는 배터리 전력의 양을 저감한다. 본 발명은, 시스템에의 액세스를 요구할때, 가입자 유닛이 공지된 위치 데이터를 사용하는 것을 허용한다. 한 가지 장점은, 어떤 시간 기간 동안 가입자 유닛이 콜을 하기를 원할 때, 시스템이나 또는 가입자 유닛 중 어느 것이나 위치 데이터를 실시간으로 계산할 필요가 없다는 것이다. 따라서, 처리 능력과 통신 대역폭이 절약된다. 위치 데이터는 가입자 유닛에 저장되는 것이 바람직하며, 소정 시간의 양 동안 유효하다. 이 시간의 양은 가입자 유닛의 최대 속도, 또는 가입자 유닛이 어떤 시간 기간동안 이동할 수 있는 거리에 의존한다.
"위성(satellite)"는 본 명세서에서 지구의 궤도를 선회하는 인공물(man-made object) 또는 탈것(vehicle)을 의미하도록 정의되고, 정지 위성과, 궤도 선회 위성 양자 모두 및/또는 저궤도(LEO; low earth orbiting) 위성들을 포함하고 있는 상기 위성들의 조합을 포함한다. "위성군(constellation)"은 본 명세서에서 지구의 어느 부분들에 특정의 유효 범위를 제공하기 위해 궤도상에 배치된 위성들의 집합을 의미하도록 정의된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "셀(cell)", "안테나 빔(antenna beam)" 및 "안테나 패턴(antenna pattern)"은 특정한 발생의 모드에 제한되는 것이 아니라, 지상(terrestrial) 또는 위성 셀룰러(cellular) 통신 시스템들 및/또는 그것들의 조합에 의해 생성되는 것을 포함한다.
도 1 은 본 발명이 실현될 수 있는 위성 방식의 통신 시스템을 매우 간단하게 도시한 도면이다. 통신 시스템(10)은 6 개의 극 궤도들(polar orbits)(14)을 사용하며, 각 궤도(14)는 11개의 위성들(12)을 유지하여 총 66 개의 위성들(12)이 있다, 그러나, 이것은 필수적인 것이 아니고, 좀 더 많거나 적은 위성들, 또는 궤도들이 사용될 수도 있다. 본 발명은 많은 위성들을 사용하는 경우에 유리하게 이용되며, 또한 아주 적은 즉, 하나의 위성에서도 적용가능하다. 명확함을 위해, 도 1은 단지 몇 개의 위성들(12)만을 예시한다. 본 발명은 또한 지상 통신 시스템들에도 적용가능하다.
도시된 예에 대하여, 위성들(12)은 약 25,000Km/hr때에 지구에 대해 이동하며 , 위성들(12)은 최대 약 9 분간만 지상국에서 보일 수 있다. 위성들(12)은 어떤 수의 무선 통신 가입자 유닛들(SU들: 26)과, 시스템 제어 세그먼트(SCS; system control segment)(28)에 결합된 지상 단말들(ET들; earth terminals)(24)을 포함하는 지상국들과 통신한다. ET들(24)은 또한 게이트웨이들(GW들)(22)에 결합되며, 상기 게이트웨이들은 공중 전화 교환망(PSTN; public switched telephone network) 또는 다른 통신 설비들에 액세스한다. 명확하고 쉽게 이해하기 위해, 각 하나의 GW들(22), SCS(28)와 SU들(26)만이 도 1 에 도시된다. ET들(24)은 SCS(28) 또는 GW(22)로부터 분리되거나 함께 위치해도 된다. SCS들(28)과 연관된 ET들(24)은 위성들(12)의 추적을 기술하는 데이터를 수신하고, 제어 정보의 패킷들을 중계하며, 한편 GW들(22)과 연관된 ET들(24)은 데이터 패킷들(예를 들면, 진행중인 콜들과 관련됨)을 중계한다.
SU들(26)은 지구 표면 상이나 지구상의 대기중의 어디에나 위치될 수 있다. SU들(26)은 바람직하게 위성(12)에 데이터를 전송할 수 있고 위성(12)으로부터 데이터를 수신할 수 있는 통신 장치들이다. 일례로서, SU들(26)은 위성들(12)과 통신하도록 적응된 핸드-홀드형(hand-held) 휴대용 셀룰러 전화들일 수 있다. 일반적으로, SU들(26)은 통신 시스템(10)을 위해 어떤 제어 기능들을 수행할 필요가 없다.
시스템(10)은 임의의 수, 잠재적으로 수백만의 가입자 유닛들(26)을 수용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 가입자 유닛들(26)은 가입자 링크들(16)을 통해 가까운 위성들(12)과 통신한다. 링크들(16)은 수많은 채널들로 나누어진 전자계 스펙트럼중 제한된 부분을 포함한다. 링크들(16)은 바람직하게 L-대역 주파수 채널들의 조합이며, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA; Frequency Division Multiple Access) 통신 및/또는 시간 분할 다중 액세스(TDMA; Time Division Multiple Access) 통신 또는 그것들의 결합을 포함할 것이다. 링크들(16)은 또한 코드 분할 다중 액세스(CDMA; Code Division Multiple Access) 통신들도 포함할 것이다. 적어도, 위성(12)은 하나 이상의 방송 채널들(18)상에서 연속적으로 전송한다. 가입자 유닛들(26)은 방송 채널들(18)에 동기하며, 자국에게 어드레스될 수 있는 데이터 메시지들을 검출하기 위해 방송 채널들(18)을 모니터한다. 가입자 유닛들(26)은 하나 이상의 포착 채널들(acquisition channel; 19)을 통해 위성들(12)에 메시지들을 전송할 수 있다. 방송 채널들(18)과 포착 채널들(19)은 어느 한 가입자 유닛(26)에 전용되지 않고, 현재의 위성(12)의 시계내의 모든 가입자 유닛들(26)에 의해 공유된다. 트래픽 채널들(traffic channels; 17)은 때때로 위성들(12)에 의해 특정한 가입자 유닛들(26)에 할당된 쌍방향 채널들(two-way channels)이다. 트래픽 채널들(17)은 실시간 통신을 지원한다.
위성들(12)은 크로스 링크들(cross links)(23)을 통해 다른 가까운 위성들(12)과 통신한다. 지구 표면과 가깝거나 또는 그 위의 한 점에 위치하는 가입자 유닛(26)으로부터의 통신은, 위성들(12)의 위성군을 통해 지구 표면상의 실질적으로 어느 다른 점의 통신 범위내까지 라우팅(route)될 수도 있다. 통신은 가입자 링크(16)를 사용하여 위성(12)상의 가입자 유닛(26) 또는 위성(12)으로부터 지구 표면 부근에 라우팅될 수도 있다.
SCS(28)는 시스템 통신 노드들(예를 들면, GW들(22), ET들(24)과 위성들(12))의 상태와 건전성을 감시하며, 바람직하게는 통신 시스템(10)의 동작을 관리한다. 하나 이상의 ET들(24)은 SCS(28)와 위성들(12) 간에서 주 통신 인터페이스를 제공한다. ET들(24)은 안테나들과 RF 트랜스시버들을 포함하며, 바람직하게는 위성들(12)의 위성군에 대해서 원격측정(telemetry), 추적 및 제어 기능들을 수행한다.
GW들(22)은 위성(12)과 함께 콜 처리 기능들을 수행하거나, 통신 시스템(10) 내의 콜 처리 및 콜 처리 용량의 할당을 단독으로 행할 수 있다, PSTN과 같은 다양한 지상 방식의 통신 시스템들은 GW들(22)을 통해 통신 시스템(10)에 액세스할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용하기 적합한 위성 무선 통신국을 간단히 도시한 블록도이다. 바람직하게, 시스템(10)(도 1 참조)내의 모든 위성들(12)은 도 2 의 블록도에 의해 도시된 것과 같은 장치를 포함한다. 위성(12)은 크로스-링크 트랜스시버들(52)과 그 관련 안테나들(54)을 포함한다. 트랜스시버들(52)과 안테나들(54)은 다른 가까운 위성들(12)에 대하여 크로스-링크들을 지원한다. 지상-링크 트랜스시버들(56)과 그 관련 안테나들(58)은 지상 단말들(24)(도 1)과 통신하기 위해 지상-링크들을 지원한다. 가입자-링크 트랜스시버들(53)과 그 관련 안테나들(55)은 가입자 링크들(16)(도 1)을 지원한다. 바람직하게, 각각의 위성(12)은 수천 또는 그 이상의 가입자 유닛들(26)(도 1)의 링크를 동시에 지원할 수 있다.
제어기(51)는 각 트랜스시버들(52, 56, 53)을 메모리(57)와 타이머(59)에 결합된다. 제어기(51)는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 구축될 수도 있다. 제어기(51)는 다른 무엇들보다도 현재의 날짜와 시간을 유지하는 타이머(59)를 사용한다. 메모리(57)는 제어기(51)에 대해 명령으로서 기능하고, 제어기(51)에 의해 수행될 때, 이하 설명되는 절차들을 위성(12)으로 하여금 수행하게 하는 데이터를 저장한다. 게다가, 메모리(57)는 변수들, 테이블들, 및 위성(12)의 동작 동안에 처리되어지는 데이터 베이스들을 포함한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용하기 알맞은 지상 단말(24)과 게이트웨이(22)를 간단히 도시한 블록도이다. 게이트웨이(22)는 관련 저장 매체(32)에 결합된 프로세서들(30)을 포함한다. 지상 단말(24)은 링크를 통해 송신기(35)와 수신기(37)에 결합된 안테나(39)를 포함한다. 송신기(35)와 수신기(37)는 각각 링크들(34, 36)을 통해 프로세서(30)에 결합된다. 프로세서들(30)은 이하 설명되고 관련 문장에서 절차들을 수행한다. 예를 들면, 적시에 다른 작업을 수행하는 것 외에, 프로세서(30)는 바람직하게 저장 매체(32)내에서 이러한 절차들을 수행하면서 생긴 결과들을 저장한다. 송신기(35) 및/또는 수신기(37)는 위성들(12)에서의 메시지들을 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(30)는 일반적으로 사용자 액세스, 메시지 수신 및 전송, 채널 설정, 무선 튜닝(radio tuning), 주파수와 타임 슬롯 할당, 및 다른 셀룰러 무선 통신과 제어 기능들을 제어하고 관리한다. 무엇보다도, 프로세서(30)는 바람직하게 사용자가 통신 시스템(10)에 액세스하는 것을 허용하는 절차들을 수행한다. 이것은 이하 설명되는 채널 설정과 다른 관련 기능들의 프로토콜(protocol)에 있어서의 절차들을 포함한다. 위치 프로세서(31)는 가입자 액세스와 과금용으로 사용되는 가입자 유닛들의 지리적 위치들을 계산한다. 타이머(38)는 가입자 위치 데이터를 추정 위치 데이터와 상관하기 위해 사용된다. 게다가, 타이머(38)는 위치 프로세서(31)에 의해 생성되는 가입자 유닛 위치 데이터를 타임-스탬프(time-stamp)하도록 사용될 수도 있다. 이에 대해서는 이하 자세히 설명할 것이다.
교환 센터(33)는 바람직하게 콜들의 이동이 시작되고 이동이 종료된다는 점에서 전화 교환국과 비슷하다. 교환 센터(33)는 PSTN에 인터페이스를 제공한다. 저장 매체들(32)은 홈-위치 레지스터(HLR, home location register) 데이터 베이스를 포함하고, 이 데이터 베이스는 가입자 유닛의 데이터를 관리하며, 가입자 유닛이 지구 주위를 돌 때 그 위치를 추적한다. HLR은 가입자 유닛 파라미터들의 기준 데이터 베이스이다. 다양한 식별 번호들과 어드레스들은, 인증 파라미터, 가입 서비스 및 특수 라우팅 정보와 함께 HLR 내에 저장된다.
저장 매체들(32)은 또한 방문자 위치 레지스터(VLR; visitor location register)를 갖고, 가입자 유닛들의 일시적 로밍(roaming) 번호를 포함하여, 현재 가입자 유닛 상태가 또한 바람직하게 유지된다. 이 데이터는 교환 센터들과 VLR들에 의해 원격으로 액세스될 수 있다. HLR 과 VLR 은 부정한 시스템 사용에 대하여 방지할 책임이 있는 인증 센터(authentication center)를 포함한다. VLR은 가입자 유닛들에 대한 현재의 위치 데이터를 포함할 수도 있다. 상기 위치 데이터는 위치 데이터와 관련된 타임-스탬프를 포함할 수도 있다.
지상 단말(24)은 상술한 바와 같이 통신 위성들(12)(도 1)에 RF 인터페이스를 제공한다. 게이트웨이(22)의 프로세서들(30)은 교환 센터(33)를 위성들(12)(도 1)에 인터페이스하는 지상 단말 제어기(ETC; earth terminal controller)(도시되지 않음)를 포함한다. ETC는 교환 센터(33)에 의해 지원되지 않는 기능들 즉, 가입자 유닛들과 교환 센터(33) 사이에 논리적 인터페이스를 제공하는 기능들을 제공한다. ETC는 시그널링 데이터를 처리하며, 가입자 유닛들과 교환 센터 사이에서 교환되는 트래픽 데이터를 라우팅한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 사용하기 적합한 가입자 유닛을 간단히 도시한 블록도이다. 가입자 유닛(26)(도 1 의 가입자 유닛과 유사)은 통신 시스템(10)과 통신하며, 또한 통신 시스템(10)을 통해 다른 SU들(26)이나 다른 원격통신 장치와 통신할 수도 있다. 가입자 유닛(26)은 안테나(41)를 이용하여 통신 시스템(10)에서 신호들을 수신하거나 전송하는 트랜스시버(42)를 포함한다. 트랜스시버(42)는 통신 시스템(10)에 의해 요구되는 특정한 타임 슬롯들 내의 모든 주파수 채널들에서 송수신할 수 있는 멀티-채널 트랜스시버이다.
트랜스시버(42)는 바람직하게 포착 채널 트랜스시버부, 방송 채널 수신부 및 트래괵 채널 트랜스시버부에 의해 구성된다. 포착 채널 트랜스시버부는 위성(12)에 의해 결정된 몇몇 포착 채널들 중 한 채널상에서 통신하고, 이미 언급한 것처럼 가입자가 통신 시스템(10)의 액세스를 소망할 때, 액세스 프로토콜들 동안에 주로 사용된다. 트래픽 채널 트랜스시버부는 위성(12)에 의해 할당되어진 트래픽 채널 상에서 통신 시스템(10)과 통신한다. 당업자들은, 포착 채널 트랜스시버부, 방송 채널 수신부 및 트래픽 채널 트랜스시버부는 모든 세 개의 기능들이 가능한 한 개의 트랜스시버 장치내에 포함될 수 있다는 것을 알게될 것이다.
트랜스시버(42)는, 이 트랜스시버(42)가 동작하는 주파수와 타이밍 파라미터들을 제어하는 프로세서(44)에 결합된다. 게다가, 프로세서(44)는 바람직하게 트랜스시버(42)가 신호들을 전송하는 전력 레벨을 제어한다. 또한, 프로세서(44)는 바람직하게 입력/출력(I/O)부(46), 타이머(48)와 메모리(43)에 결합된다. 프로세서(44)는 타이머(48)를 사용하여 현재의 날짜와 시간을 유지한다. 메모리(43)는 프로세서(44)에 명령들로서 기능하고, 프로세서(44)에 의해 실행될 때, 가입자 유닛(26)으로 하여금 이하 설명되는 절차들을 수행하게 하는 데이터를 저장하기 위한 저장 장치들을 포함한다. 게다가, 메모리(43)는 가입자 유닛(26)의 동작 동안 처리되는 변수들, 테이블들 및 데이터 베이스들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 가입자 유닛(26)은 가입자 유닛의 지리적 위치를 결정하는 위치 프로세서(location processor)(45)를 포함한다. 위치 프로세서(45)는 글로벌 위치 결정 시스템 위성들(GPS)로부터의 신호들을 이용하여 위치 데이터를 얻거나, 또는 시스템(10)에 도시된 위성들로부터 위치 데이터를 얻을 수 있다(도 1). 위치 프로세서는, 또한, 기존의 몇몇 지리적 위치 기술들을 결합한 방법을 통해 가입자 유닛의 위치를 얻게 된다. 위치 프로세서는 별도의 위치 수신기들과 안테나들(도시되지 않음)을 사용한다. 가입자 유닛의 위치 데이터는 타이머(48)로 바람직하게 타임-스탬프되어, 메모리(43)내에 저장된다. 이에 대해서는 이하에 보다 상세히 설명할 것이다.
일반적으로, 각각의 가입자 유닛은 위치 데이터와 위치 데이터와 관련된 타임-스탬프를 포함하도록 한다. 위치 데이터는 가입자 유닛이 어떤 시간 기간 내에 이동할 수 있는 최대 거리에 의존하는 소정의 시간 기간 동안 유효하다. 이 재등록 거리(re-registration distance)는 위성의 유효 범위 지름(footprint diameter) 또는 개별 셀들의 직경에 의존할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 위성들(12)(도 1)은 약 500Km의 유효 범위를 가진다. 이 실시예에서는, 가입자 유닛이 이동할 수 있는 최대 거리는 유효 범위의 약 절반(예를 들면, 250Km)으로 설정된다. 유효 범위 영역 또는 셀 사이즈가 크면 클수록, 위치 데이터의 유효 시간은 더욱 길어진다. 예를 들면, 매우 작은 셀들을 갖는 퍼스널 통신 시스템(PCS) 등의 마이크로-셀 시스템들에서는, 위치 데이터 유효 시간이 매우 짧고, 정지 위성 시스템에서는 위치 데이터 유효 시간이 매우 길다.
바람직하게, 각각의 가입자 유닛은 상기 가입자 유닛과 관련된 카테고리를 가진다. 상기 카테고리는 가입자 유닛이 어떤 시간 기간 내에 이동할 수 있는 최대 거리와 관련이 있다. 바람직한 실시예에서, 가입자 유닛들은 5개의 카테고리들 중하나에 들어간다. 예를 들면, 몇몇 가입자 유닛들은 정지 상태에 있다(카테고리 1 - 0 속도). 이들 카테고리 하나의 가입자 유닛들은 지상국들, '지상 단말들 또는 고정된 지리적 위치와 적어도 반영구적으로 관련된 다른 가입자 유닛들을 포함한다. 다른 가입자 유닛들은 저속 가입자 유닛들이다(카테고리 2). 이들 카테고리 2의 가입자 유닛은 핸드헬드형 유닛들, 자동차, 트럭, 배 및 기차에 장착된 가입자 유닛들을 포함한다.
몇몇 가입자 유닛들은 중속 가입자 유닛들(카테고리 3)이며, 예를 들어 고속열차나 소형 비행기에 장착되는 가입자 유닛들을 포함한다. 다른 가입자 유닛들은 고속 가입자 유닛들(카테고리 4)이며, 예를 들어 제트(jet) 비행기에 장착되는 것을 포함한다. 카테고리 1 내지 4에 들어가지 않는 가입자 유닛들은 카테고리(5)에 들어간다. 카테고리 5는 카테고리가 정의되어 있지 않거나 또는 알려지지 않은 카입자 유닛들 또는 속도가 다른 모든 카테고리들을 초과하는 가입자 유닛들의 디폴트 카테고리이다.
바람직하게, 가입자 유닛의 각 카테고리는 가입자 유닛이 소정의 시간 기간에서 이동할 수 있는 최대 속도에 의해 정의되며, 이는 가입자 유닛이 이동할 수 있는 최대 거리(예를 들어, 재등록 거리)에 관련한다. 일 실시예에서, 가입자 유닛은 사용자가 설정가능한 카테고리를 갖고, 여기서 사용자는 적합한 카테고리를 선택할 수 있다. 다른 실시예에서, 가입자 유닛의 카테고리는 서비스 제공자에 의해 설정되거나 공장에서 미리 설정된다.
5개의 가입자 유닛 카테고리의 각 예는 가입자 유닛의 최대속도와 관련한다. 따라서, 위치 데이터는 이 속도와 재등록 거리에 의존하는 시간까지 유효하다. 바람직하게, 통신 시스템은 재등록 거리로 정의되는 최대 허용가능한 거리를 가진다. 바람직한 실시예에서, 카테고리 1(반 정지 상태의 가입자 유닛들)은 0 속도와 연관되고, 그러므로 위치 데이터는 예를 들어, 수일 또는 수개월 동안 장시간 유효하다. 고정 위치들을 갖는 몇몇 가입자 유닛들은 무한하게 유효한 위치 데이터를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 카테고리 2(저속도)의 가입자 유닛들은 최대250Km/시(kph)의 속도 범위와 연관하고, 위치 데이터는 약 45분간 유효하다. 바람직한 실시예에서, 카테고리 3(중속도)의 가입자 유닛들은 최대 500Kph의 가입자 유닛 속도와 관련하고, 위치 데이터는 23분간 유효하다. 바람직한 실시예에서, 카테고리 4(고속도)의 가입자 유닛들은 최대 1000Kph의 속도와 연관하고, 위치 데이터는 13분간 유효하다. 바람직한 실시예에서, 카테고리 5 가입자 유닛의 위치 데이터는 무효로 추정되며, 그 결과 카테고리 5 가입자 유닛들은 시스템 액세스가 요구되어질 때에 항상 새로운 위치 정보를 필요로 한다.
본 명세서에서 가입자 유닛들 중 5개의 카테고리만이 설명되었지만, 본 발명은 임의 수의 가입자 유닛들 카테고리들을 포함할 수 있다. 각 카테고리는 가입자 유닛이 동작하는 시스템의 요건에 적응된다. 예를 들면, 셀 사이즈, 위성 속도, 채널 재사용, 지정학적 경계 및 다른 요건들은 가입자 유닛 카테고리들에 영향을 끼칠 수 있다.
일반적으로, 가입자 유닛이 그의 재등록 거리를 초과하였을 경우, 어느 시간 양이 흐른 후에, 새로운 위치 데이터가 필요로 된다. 가입자 유닛은 최초에 동작되어질 때 또는 사용자와 같은 외부 입력자에 의해 요구되어질 때 이러한 일을 자동적으로 처리한다. 바람직한 실시예에서, 가입자 유닛이 이전에 등록된 위치로부터 250Km 이상 이동할때, 그 가입자 유닛은 재등록한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 가입자 유닛은 액세스 프로세스를 수행하는 포착 프로세스를 수행함으로써, 그 시스템에 대한 액세스를 시도한다. 그 포착 프로세스는 위성과 가입자 유닛간에 통신 링크를 확립한다. 그 프로세스는 사용자가 트래핑 채널을 요구하는 서비스를 요구함으로써 시작된다. 그 가입자 유닛은 또한 시스템에 재등록해야 된다는 것을 인식할 수 있다. 가입자 유닛은 가입자 유닛에게 수신 콜을 통지해주는 링신호(ring-alert) 또는 페이지(page)에 응답할 수도 있다. 이러한 모든 상황들에서, 가입자 유닛은 그 시스템을 요구한다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 가입자 유닛에 의해 수행된 포착 및 액세스 절차(100)의 한 부분을 도시한 플로우차트이다. 절차(100)는 구동되거나 동작되었을 때의 가입자 유닛에 의해 수행이 되어진다. 일반적으로, 가입자 유닛이 태스크(102)에서 시작되었을 때, 위치 데이터와 관련된 타임-스탬프는 만료되므로 가입자의 새로운 위치가 다음과 같이 결정된다. 태스크(104)에서, 가입자 유닛이 위성의 방송 채널(18)을 수신함으로써 시스템을 포착한다(도 1). 가입자 유닛은 도플러 주파수 오프셋을 추정하고, 빔 식별자에 근거하여 타이밍 불완전성을 예측한다. 그 가입자 유닛은 타이밍 주파수를 미리 교정하며, 게이트웨이로 라우팅되는 포착 채널(19)(도 1)을 통해 포착 버스트(acquisition burst)를 위성에 전달한다. 그 게이트웨이는 수신된 포착 버스트의 시간과 주파수 에러를 계산하며, 트래픽 채널 할당(105)을 수정된 시간과 주파수와 함께 가입자 유닛에 전송한다. 그 가입자 유닛은, 트래픽 채널 할당을 수신하자마자, 트래픽 채널(17)(도 1)로 결합되며, 채널 변경 작업 완료를 수신한다.
태스크(106)에서는, 가입자 유닛이 메모리 내에 저장된 위치 데이터의 유효성을 체크한다. 이것은 위치 데이터와 관련 타임-스탬프와 현재의 시간을 비교함으로써 바람직하게 수행이 되어진다. 바람직한 실시예에서, 가입자 유닛의 타임-스탬프는 가입자 유닛의 카테고리에 따라 정해진 소정의 시간 기간 동안 유효하다. 카테고리(1)에 속하는 가입자 유닛들에 있어서, 타임-스탬프가 오랜 시간 기간 동안(몇 년 또는 몇 달) 유효하며, 카테고리(4)에 속하는 가입자 유닛에서는 타임-스탬프가 이미 언급한대로 단지 몇 분간만 유효하다. 일 실시예에서, 가입자 유닛은 이러한 유효성 체크를 위해 카운트-업(count-up) 또는 카운트-다운(count-down) 타이머를 사용한다.
태스크(107)는 위치 데이터가 언제 유효한지를 결정한다. 위치 데이터가 유효할 때, 태스크(108)가 수행되며, 그 작업은 알려진 위치 데이터를 갖고 있는 서비스를 요구한다. 타임-스탬프는 만료 조건에 대하여 현재의 시간과 대비되어 체크된다. 위치 데이터가 무효할 때(예를 들면, 만료됐을 때), 태스크(109) 또는 태스크(110)가 수행되고, 새로운 위치 데이터가 얻어진다.
만약 태스크(107)가 위치 데이터가 유효하다고 결정한다면, 태스크(108)는 이미 알려진 위치 데이터를 갖고 있는 액세스(서비스)를 요구한다. 바람직하게, 가입자 유닛은 가입자 유닛의 위치 데이터가 유효하다는 것을 나타내는 내용을 담고 있는 액세스 요구 메시지를 발생시킨다. 이러한 액세스 요구는 위치 데이터를 포함하거나 또는 위치 데이터가 유효하다는 내용을 포함할 수도 있다. 후자의 경우, 가입자 유닛의 위치 데이터는 마지막 등록 프로세스와는 달리 게이트웨이에 저장이 되어져 있다. 그렇지 않다면, 가입자 유닛은 위치 데이터를 액세스 요구의 한 부분으로 게이트웨이에 전송한다. 바람직한 실시예에서, 위치 정보는 지구의 중심이 시발점이 되는 데카르트 좌표계(Cartesian Coordinates) 형태이며, 경도와 위도와 같은 위치를 표시하는 방법도 사용되어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 태스크(109)는, 위치 데이터가 무효할 때, 또한 수행된다. 태스크(109)에서, 가입자 유닛은 위치 프로세서(45)에 의해 자신의 위치 데이터를 발생시킨다.(도 4) 이 실시에에서는, 가입자 유닛이 자신의 위치 데이터를 발생시킨 후에, 위치 데이터는 타임-스탬프되고, 가입자 유닛의 메모리에 저장된다. 태스크(106, 107)는 그후에 반복이 되며, 바람직하게 위치 데이터는 유효하다고 판단되고, 태스크(108)에서 시스템 액세스 요구는 알려진 위치 데이터로 만들어 질 수도 있다.
태스크(107)가 위치 데이터가 유효하지 않다고 결정한다면, 태스크(110)가 실행된다. 태스크(110)에서, 가입자 유닛은 알려지지 않은(또는 무효한) 위치 데이터를 갖고 있는 액세스(서비스)를 요구한다. 게이트웨이는 완전한 위치 결정 절차를 수행한다. 바람직한 실시예에서, 가입자 유닛의 위치 정보가 제공되지 않았거나 또는 그 정보를 얻을 수 없다는 것을 나타내는 액세스 요구 메시지를 가입자 유닛이 게이트웨이에 전달한다. 그러나 어떤 위치 데이터가 없는 액세스 요구이나 또는 유효 위치 데이터를 이용할 수 있다는 어떤 표시가 없는 액세스 요구는 가입자 유닛에 있는 위치 데이터를 포착하기 위해 또한 게이트웨이에 지시할 수도 있다. 태스크(110)에서는, 게이트웨이가 가입자 유닛의 위치를 결정하기 위해 지시된다. 이러한 절차는 이하 보다 상세히 설명될 것이다.
태스크(108, 110)에서는, 가입자가 태스크(104)에서 할당된 트래픽 채널을 통해 통신 시스템에 액세스 요구를 보낸다. 이미 언급했듯이, 가입자 유닛은 액세스 요구와 함께 그의 위치 데이터를 보낸다. 다른 실시예에서는, 액세스 요구는 위치 데이터가 유효할 때 설정되고, 무효할 때는 설정되지 않는 한 비트를 포함한다.
가입자 유닛이 태스크(110)에서 액세스 요구를 게이트웨이에 보낸 후에, 액세스 요구는 게이트웨이에서 수신되며, 그 게이트웨이는 가입자 유닛을 위한 위치 데이터를 발생시킨다[절차(200)를 참조 : (도 6)].
가입자 유닛의 위치는 여러 가지 방법으로 게이트웨이에 의해 결정된다. 더욱 바람직한 것은, 가입자 유닛과 위성은 위성 시간과 주파수 표준과 비교되는 시간과 주파수 오프셋(offset)을 측정하기 위해 사용되는 버스트들을 트래픽 채널 상에서 교환한다. 위성은 차등 도착 시간(Differential Time of Arrival : DTOA), 과 차등 도착 주파수(Differential Frequency of Arrival : DFOA) 측정치들을 도출해내며, 이 정보를 가입자 유닛의 홈(home) 게이트웨이에 전송한다. 그 홈 게이트웨이는 이 정보를 사용하여 범위와 범위율 곡선(range-rate curve)을 계산한다. 위치 프로세스는 범위율 곡선과 범위의 조합을 지구 표면상에 투사한다. 범위와 범위율 곡선들의 교차점은 가입자 유닛의 위치가 된다. 게이트웨이는 위치 데이터를 가입자 유닛에 보낸다[절차(200)를 참조 : 도 6]
태스크(112)에서는, 가입자 유닛은 게이트웨이에서 위치 데이터를 수신한다. 일 실시예에서, 가입자 유닛은 또한 위치 데이터와 관련된 타임-스탬프를 수신한다. 태스크(113)에서는, 가입자 유닛은, 게이트웨이에서 나온 위치 정보를 수신하자마자, 이 정보를 저장하고, 그 정보가 수신된 시간으로 타임-스탬프 작업을 한다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 위치 데이터를 타임-스탬프하기 보다는, 타이머나 또는 카운터가 위치 데이터를 수신하거나 또는 위치 데이터가 발생하자마자 작동되어진다. 카운트-업 값이나 또는 최초의 카운트 다운값은 가입자 유닛의 카테고리에 의해 결정되어진다.
태스크(108)가 알려진 위치 데이터를 갖고 있는 시스템에 액세스를 요구한 후에, 또는 태스크(110)가 위치 데이터가 없는 시스템에 액세스를 요구한 후에, 태스크(114)가 수행되어진다. 태스크(114)에서, 가입자 유닛은 콜 설정 절차들을 수행함에 있어서 게이트웨이와 함께 동작한다. 이 절차 동안에는, 가입자 유닛과 수신자 또는 호출자가 통신 상태에 있게 된다.
유효한 데이터를 갖고 있는 시스템에 액세스를 요구하는 경우의 장점은(태스크 108) 시스템 액세스가 요구되었을 때, 위치 결정 절차가 수행이 요구되지 않는다. 이것은 사용자가 역병렬(back-to-back) 형식으로 몇 개의 콜들을 만들 때, 특히, 많은 시간을 절약한다. 게다가, 시스템 처리 용량과 데이터 전송 용량은, 시스템이 위치 결정 프로세스를 수행할 필요성이 없기 때문에 유지된다. 게다가 위치 데이터는 가입자 유닛로부터 나오거나 전달될 필요가 없다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 게이트웨이에 의해 수행되는 액세스 절차(200)의 플로우-차트를 도시한다. 태스크(204)에서는, 게이트웨이가 가입자 유닛에서 나온 액세스 요구를 수신한다. 이 액세스 요구는 절차(100)(도 5)의 태스크(108) 또는 태스크(110)의 한 부분으로서 가입자 유닛에 의해 전송되어진다. 게이트웨이는 가입자 유닛로부터 액세스 요구 메시지들을 계속해서 기다린다. 이러한 메시지가 게이트웨이에 도착했을 때는 언제든지, 절차(200)가 액세스 요구를 위해 실행이 되어지며, 동시에 게이트웨이는 다른 가입자 유닛들로부터 나온 다른 액세스 요구 메시지들을 계속해서 기다린다.
태스크(208)는 액세스를 요구하는 가입자가 위치 데이터를 갖고 있다는 정보를 액세스 요구가 갖고 있는지를 결정한다. 예를 들면, 위치 데이터가 유효할 때 설정되고, 위치 데이터가 무효할 때 또는 가입자 유닛이 위치 데이터를 갖고 있지 않을 때에 설정되지 않는 한 비트에 의해 표시될 수 도 있다. 상기 언급했듯이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 액세스 요구는 위치 데이터를 포함한다. 가입자 유닛들은 위치 데이터가 있거나 또는 없는 액세스 요구 메시지들을 전송하는 선택권을 가지고 있다[절차(100)를 참조 : 도 5]. 메시지 구조는 이러한 위치 데이터가 메시지 내에 포함되어 있는지의 여부를 게이트가 결정하도록 허용한다. 바람직한 실시예에서, 이것은 선택적 정보 요소들과 관련된 형태와 값의 필드(fields)들의 형식과 값을 사용함으로써 성취되며, 상기 선택적 정보 요소들의 알려진 위치 데이터가 한 보기가 될 수 있다. 만약 게이트웨이가 알려진 위치 데이터의 형태 필드를 검출한다면, 다음의 필드는 알려진 위치 데이터를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 이미 알려진 위치 데이터는 측정값 정밀도 정보와 함께 XYZ 격자 코드(데카르트 좌표계) 형태로 되어 있다.
태스크(208)가 액세스 요구 메시지가 위치 데이터를 포함한다는 것을 판단했을 때, 또는 가입자 유닛이 그것의 위치 데이터가 유효하다는 것을 표시하는지를 판단했을 때, 태스크(214)가 실행된다. 태스크(208)가 액세스 요구 메시지가 위치 데이터를 포함하고 있지 않은 것과 또는 가입자 유닛이 그의 위치 데이터가 유효하지 않다는 것을 표시한다는 것을 판단했을 때, 태스크(210)가 실행된다. 태스크(210)에서는, 완전한 위치 계산이 수행되어진다.
단축된 위치 계산을 수행하는 한가지 목적은 약간 떨어지는 정밀도를 가지고 액세스 요구 메시지 내에 포함되어 있는 위치 데이터의 "건전성(sanity)"을 체크하는 것이다(예 : 부정 검출). 이것은 그 외의 경우에 실행되는 완전한 위치 계산보다 더 적은 시간을 요구한다.
바람직한 실시예에 있어서, 태스크(214)의 단축된 지오로케이션(geolocation) 계산은 게이트웨이에 의해 수행된다. 게이트웨이는 가입자 유닛에 의해 제공된 알려진 위치 데이터를 수신하거나 또는 가입자 유닛을 위해 홈 게이트 웨이에 저장된 위치 데이터를 검색한다. 게이트웨이는 시스템 액세스 요구가 시작되어지는 위성에 의해 제공되는 위성 식별자(identifier)와 관련된 빔 식별자를 수신한다. 게이트웨이는 가입자 유닛의 위치 데이터와 지구의 해당 영역에 대해 유효범위를 제공하는 위성 식별자와 빔 식별자를 비교한다. 가입자 유닛의 위치 데이터는 가입자 유닛의 지리적 위치에 대해 유효 범위를 제공하는 안테나 빔과 위성 내에 있는 위치를 식별한다.
태스크(216)는 가입자 유닛의 위치 데이터가 유효한지를 판단한다. 위성과 관련 안테나 빔이 사용자 유닛의 위치 데이터와 거의 상관관계를 가질 때, 태스크(216)는 가입자 유닛의 위치 데이터가 유효하다고 결정한다. 따라서, 시간이 소모되는 완전한 지오로케이션 계산 프로세스는 시간과 소비 전력을 절약하기 위해 생략된다. 만약 위치 데이터가 유효하다면, 태스크(218)가 수행되어진다.
한편, 위치 데이터가 유효하지 않다면, 완전한 위치 계산은 태스크(210)에 의해 수행되어진다. 위성과 관련 안테나 빔이 가입자 유닛의 위치 데이터와 거의 상관관계가 없을 때, 태스크(216)는 가입자 유닛의 위치 데이터가 유효하지 않다고 판단하며, 태스크(210)가 수행된다. 태스크(210)는 가입자 유닛을 위해 완전한 위치 계산들을 수행한다. 이것은 많은 시간과 처리 자원들을 요구한다. 가입자 유닛의 위치는 액세스 결정이 액세스 요구에 대해 이루어지기 전에 결정되어야만 한다. 바람직한 실시예에서, 태스크(210)는, 가입자 유닛의 위치를 결정하기 위해, 가입자 유닛에 의해 제공된 정보와 적어도 한 개의 위성 및 게이트웨이를 사용한다.
더 좋은 위치 결정 프로세스는 다음과 같다. 가입자 유닛이 전파 시간 지연과 도플러 주파수 오프셋을 측정하기 위해 버스트(burst)를 요구한다. 가입자 유닛은 다음의 다운링크(downlink) 버스트에 관한 측정을 할 수 있는 모드로 들어간다. 위성은 다운링크 버스트에 응답한다. 다운링크 버스트가 도착했을 때, 가입자 유닛은 측정된 파라미터들에 대한 측정값을 발생시키며, 버스트에 대한 송신기 타이밍(timing)과 주파수를 설정하기 위해 사용되었던 도플러 주파수 오프셋과 전파 시간을 포함하고 있는 버스트를 위성에 전송한다.
위성이 가입자 유닛으로부터 버스트를 수신했을 때, 위성 시간과 주파수 표준값들과 관련된 버스트 시간과 주파수 오프셋들을 측정한다. 그 후에, 차등 도착 시간(DTOA)과 차등 도착 주파수(DFOI) 측정치들을, 가입자 유닛에 의해 전송된 지연 시간과 도플러 주파수 측정치 및, 버스트가 게이트웨이에 전송된 메시지에 수신된 시간을 함께 갖고 있다. 게이트웨이는, 다음식을 이용하여, 가입자 유닛 측정치와 위성 측정값들을 정확도가 떨어지는 지연 시간과 도플러 측정치들로 만든다.
F(dcoarse) = F(d) + F(offsv)/2
T(pcoarse) = T(p) + T(offsv)/2
F(d)는 가입자 유닛의 도플러 주파수 추정치이며; F(offsv)는 위성에서 측정된 DFOA 오프셋이다. T(p)는 가입자 유닛의 전파 시간 추정치이며, T(offsv)는 위성에 있는 측정된 DTOA이다.
게이트웨이 지오로케이션 프로세스는 전파 시간과 도플러 주파수를 범위와 범위율(range-rate)로 변환한다. 그 범위는 전파 지연으로부터 다음식 TP=R/C 에 의해 추정이 되어질 수 있다. R 은 전송하는 가입자 유닛과 우주선으로부터 나온 범위이며, C 는 빛의 속도이다. 소정의 전파 지연에 대해, 이 방정식은 우주선 주위의 일정 범위를 표현하고 있다. 이 영역이 지구표면과 교차하는 위치는 일정한 전파 지연(범위)값에 대해 원으로 나타난다. 도플러 주파수는 방정식 Rdot = FD(C/FRF)을 이용하여 범위율로 변환된다. FD 는 도플러 주파수이며, FRF 는 업링크(uplink)를 위해 사용되어진 채널의 RF 주파수이다. 일정한 변화율 곡선(도플러 주파수)은 위성에 집중되어 있는 쌍곡선 형태이다. 위치 절차는 변화율 곡선들과 범위들의 결합을 지구표면상에 투사시킨다. 범위와 범위율 곡선들의 교차점은 가입자 유닛의 위치가 된다. 일정한 범위는 원(지구의 표면상에서)이 되기 때문에, 범위율 곡선은 두 장소에서 원과 교차한다. 2 개의 교차점은 도플러 대칭의 라인에서 같은 간격으로 떨어져 있다. 이러한 라인은 위성의 지상 트랙에 가까이 있으나, 지구의 회전에 의해 약간 오프셋되어 있다. 대부분의 경우에는, 서비스를 제공하는 안테나 빔 ID 는 어떤 확실치 않은 위치 설정이 옳은 것인지를 식별하기 위해 사용된다. 2 개의 위치들이 위성 지상 트랙과 가까울 때, 빔 ID 만으로는 식별하기 어렵고, 게이트웨이가 다른 위치 측정을 요구할 것이다. 이러한 정보는 그 불확실성을 해결하기 위해 게이트웨이에서 사용된다.
지오로케이션 측정들을 수행하는 위성에 대한 달력(ephemeris)은 지구의 상대 좌표들과 관련된 가입자 유닛의 위치를 해석하는데 사용된다. 그것은 범위와 범위율에 근거하여 최초의 위치들을 추정한다. 그후에, 지구의 측지 모델(geodetic model)을 선정하며, 가입자 유닛의 영역의 고도에 대한 값을 수정한다.
지오로케이션 프로세스의 다음 단계는 가입자 유닛의 위치 추정치를 가지고 정확도와 신뢰도 인자(confidence factor)를 추정하는 것이다. 그 프로세스는 가입자 유닛내의 랜덤한 에러들, 위성 측정값 및 위성 달력 에러의 과거의 평균과 시작된다. 이러한 통계들은 현재의 해에 의해 나타난 위상-가입자 유닛 구성에서 발생된 에러들의 상대적 중요성에 의해 "가중"된다. 지오로케이션 프로세스는 모든 프로세스 에러들의 합을 표시하는 3 차원 확률밀도 함수(PDF)를 발생시킨다. 이러한 PDF 는 적분함으로서 2 차원 위치 오차 타원으로 감소되고, 추정된 가입자 유닛 위치와 관련된 신뢰도 인자를 얻는다.
위치 정확도가 적절하다면, 액세스 함수의 위치 결정부는 완료한다. 가입자 유닛의 위치가 모이지 않거나 또는 위치 정확도가 임계점을 넘는다면, 게이트웨이는 추가 측정을 요구한다. 이러한 프로세스는 총 4 개의 측정을 다할 때까지 반복된다. 바람직하게, 측정치들은 삼각측량(triangulation)의 이유에서 위성 시간이 이동하는 것을 허용하도록 적어도 4.3 초간 떨어져 있다. 바람직한 실시예에서, 태스크(210)내의 정보 교환은 절차(100: 도 5)의 태스크(104)내의 가입자 유닛에 할당된 트래픽 채널에서 이루어진다. 태스크(210)가 완료된 후에, 게이트웨이는 가입자 유닛에 대한 위치 데이터를 얻는다.
태스크(211)에서는, 위치 데이터가 가입자 유닛에 제공된다. 가입자 유닛은 다음 액세스 요구시에 이 정보를 사용하며, 그로 인해 게이트웨이가 완전한 위치 계산을 수행할 필요성을 없애준다. 가입자 유닛은 절차(100: 도 5)의 태스크(112)에서 게이트웨이로부터 이러한 위치 데이터를 수신한다. 일 실시예의 태스크(211)에서, 게이트웨이는 위치 데이터를 타임-스탬프하며, 위치 데이터와 관련된 타임-스탬프를 위치 데이터와 함께 가입자 유닛에 전송한다. 이러한 실시예에서는, 절차(100)의 태스크(113)가 가입자 유닛에 의해 수행될 필요성이 없다.
태스크(211)가 완료되거나, 태스크(216)에서 단축된 위치 데이터가 가입자 유닛의 위치 데이터가 허용 가능하다는 것을 나타내고 있다는 것을 판단한 후에, 태스크(218)가 실행된다. 태스크(218)에서, 콜 설정 절차가 계속된다. 위치 데이터는 가입자 유닛에 일반적으로 가장 가까운 적절한 방문 게이트웨이에 콜을 할당하기 위해 게이트웨이를 이용하기도 한다. 그 위치 데이터는 또한 빌링(billing) 목적과 장애 분리(fault isolation)를 위해 사용될 수도 있다.
특정한 실시예들의 상기 설명은, 본 발명의 일반적인 특성을 충분히 보여주기 때문에, 다른 기술자들도 현재의 지식을 적용함으로써 여러 응용 분야에서 발명의 개념에서 벗어나지 않는 이러한 특정한 실시예들을 수정하거나 또는 응용할 수 있다. 그러므로 이러한 수정들과 적응들은 발표된 실시예들의 범위와 의미내에서 가능하다.
본 명세서에서 사용된 용어(phraseology)와 구절은 서술 목적을 위한 것이며, 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 정신과 범위 내에 들어 있는 모든 수정, 변화, 및 대체안 및 동일한 것들을 포함하고 있다.
본 발명은 콜 준비와 설정을 위해 요구된 시간의 양을 저감하는 장치와 방법을 제공한다. 또한, 통신을 설정하는데 필요한 통신 자원들의 양을 저감하는 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 휴대용 통신 장치들에서 배터리 전력을 절약하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 1 은 본 발명이 실현된 위성 통신 시스템을 단순화시켜 도시한 도면.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 위성 무선 통신국을 단순화시켜 도시한 도면.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 사용하기 적합한 게이트웨이(gateway)와 지상 단말을 단순화시켜 도시한 도면.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 사용하기 적합한 가입자 유닛의 단순화된 블록다이어그램.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 가입자 유닛에 의해 수행된 액세스 절차와 포착(acquisition)의 한 부분을 도시한 플로우-차트.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 게이트웨이에 의해 수행된 액세스 절차를 도시한 플로우-차트.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
35 : 송신기 37 : 수신기
51 : 제어기 52 : 크로스 링크 트랜스시버
57 : 메모리 59 : 타이머

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 통신 노드를 포함하는 통신 시스템 내에서 통신하는 가입자 유닛(subscriber unit)에서, 상기 통신 시스템에 액세스하는 방법에 있어서:
    상기 가입자 유닛 내에 저장된 위치 데이터의 유효성(validity)을 체크하는 단계로서, 상기 위치 데이터는 상기 가입자 유닛의 이동도 인자(mobility factor)로부터 결정된 유효 기간(validity period) 동안 유효하고, 상기 이동도 인자는 상기 가입자 유닛이 이동할 수 있는 최대 속도, 상기 가입자 유닛의 가속도, 셀 사이즈, 위성 속도, 채널 재사용 인자, 및 지정학적 경계 인자를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 인자를 포함하는, 상기 유효성을 체크하는 단계;
    상기 위치 데이터가 유효한 경우에, 상기 위치 데이터를 포함하는 액세스 요구를 상기 통신 시스템에 전송하는 단계; 및
    상기 위치 데이터가 상기 통신 시스템에 의해 검증된 후에, 상기 가입자 유닛과 상기 하나의 통신 노드 간에 통신 링크를 확립하도록 상기 하나의 통신 노드와 협조(cooperating)하는 단계를 포함하는, 통신 시스템 액세스 방법.
  2. 게이트웨이와 통신하는 적어도 하나의 통신 노드를 갖는 통신 시스템에서 사용하기 위한 게이트웨이에서, 상기 게이트웨이를 운용하는 방법에 있어서:
    가입자 유닛으로부터 액세스 요구를 수신하는 단계로서, 상기 요구는 가입자 유닛에 대한 위치 데이터를 포함하고, 상기 가입자 유닛은 이동도 인자를 갖고, 상기 이동도 인자는 상기 가입자 유닛이 이동할 수 있는 최대 속도, 상기 가입자 유닛의 가속도, 셀 사이즈, 위성 속도, 채널 재사용 인자, 및 지정학적 경계 인자를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 인자를 포함하는, 상기 액세스 요구를 수신하는 단계;
    상기 이동도 인자로부터 결정된 유효 기간 동안 유효한 상기 위치 데이터를 유효화하는 단계;
    상기 위치 데이터가 유효한 경우에, 상기 가입자 유닛이 상기 통신 시스템에 액세스하는 것을 허용하는 단계; 및
    상기 위치 데이터가 유효하지 않은 경우에, 상기 가입자 유닛에 대한 유효 위치 데이터를 얻기 위해 위치 결정 절차를 실행하는 단계를 포함하는, 게이트웨이 운용 방법.
  3. 적어도 하나의 통신 노드를 갖는 통신 시스템에서 동작하는 가입자 유닛에 있어서:
    위치 데이터를 저장하는 메모리;
    상기 위치 데이터의 유효성을 체크하는 프로세서로서, 상기 위치 데이터는 상기 가입자 유닛의 이동도 인자로부터 결정된 유효 기간 동안 유효하고, 상기 이동도 인자는 상기 가입자 유닛이 이동할 수 있는 최대 속도, 상기 가입자 유닛의 가속도, 셀 사이즈, 위성 속도, 채널 재사용 인자, 및 지정학적 경계 인자를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 인자를 포함하는, 상기 프로세서; 및
    액세스 요구를 상기 통신 시스템에 전송하는 트랜스시버로서, 상기 액세스 요구는 상기 위치 데이터가 유효한 경우에 상기 위치 데이터를 포함하는, 상기 트랜스시버를 포함하며,
    상기 트랜스시버는 상기 가입자 유닛과 상기 하나의 통신 노드 간에 통신 링크를 확립하도록 상기 하나의 통신 노드와 협조하는, 가입자 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 데이터는 상기 유효 기간 후에 만료되고,
    상기 가입자 유닛이 고정된 가입자 유닛인 경우에, 상기 유효 기간은 적어도 몇 일이고;
    상기 가입자 유닛이 항공기상에 위치된 경우에, 상기 유효 기간은 최대 13분이고;
    상기 가입자 유닛이 지상에 위치되는 이동 가입자 유닛인 경우에, 상기 유효 기간은 최대 45분인, 통신 시스템 액세스 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치 데이터는 타임-스탬프(time-stamp)를 갖고,
    상기 체크하는 단계는:
    시간차(time difference)에 도달하기 위해 상기 타임-스탬프와 현재 시간을 비교하는 단계;
    상기 시간차가 상기 유효 기간보다 큰 경우에, 상기 위치 데이터가 무효하다고 결정하는 단계; 및
    상기 시간차가 상기 유효 기간보다 작은 경우에, 상기 위치 데이터가 유효하다고 결정하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템 액세스 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하나의 통신 노드는 복수의 안테나 빔들을 제공하고, 각각의 안테나 빔은 빔 식별자(beam identifier)를 가지며,
    상기 전송하는 단계는, 상기 가입자 유닛이 상기 액세스 요구를 상기 안테나 빔들 중 하나의 안테나 빔 내의 상기 하나의 통신 노드에 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 통신 시스템은 상기 하나의 통신 노드와 통신하는 게이트웨이를 포함하고, 상기 게이트웨이는 상기 하나의 안테나 빔의 상기 빔 식별자와 상기 가입자 유닛에 의해 제공되는 상기 위치 데이터를 비교함으로써 상기 위치 데이터를 검증하고;
    상기 위치 데이터는, 상기 위치 데이터가 상기 가입자 유닛의 지리적 위치에 대해 유효 범위를 현재 제공하는 상기 안테나 빔 내에 있는 위치를 식별할 때 검증되고;
    상기 협조하는 단계는 상기 하나의 안테나 빔에 의해 제공되는 통신 채널 상에서 상기 가입자 유닛과의 상기 통신 링크를 확립하는, 통신 시스템 액세스 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 타임-스탬프로 상기 게이트웨이로부터 수신된 상기 유효 위치 데이터를타임-스템핑하는 단계; 및
    상기 유효 위치 데이터 및 상기 타임-스탬프를 상기 가입자 유닛의 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템 액세스 방법.
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