KR100700757B1 - 딥 페이징을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

고 전력 페이징 채널을 필요로 하지 않는 길이 m의 월쉬 시퀀스와 같은 직교 채널화 코드를 사용하는 통신 시스템에서의 딥 페이징 방법이 제공된다. 상기 방법은 2m 또는 그 보다 긴 길이를 갖는 월쉬 시퀀스와 결합되는 페이징 채널 메세지를 발생시키는 단계 및 상기 페이징 채널 메세지를 4800 bps 이하의 데이터 레이트로 전송하는 단계를 포함한다. 상기 페이징 채널 메세지를 낮은 데이터 레이트에서 전송하고 수집된 에너지를 1000배정도 긴 주기동안 적분함으로써, 상기 메세지는 빌딩 또는 감쇠 구조물을 통과할 수 있게 되고, 이를 통해 이러한 구조물 내에 있는 사용자 단말을 성공적으로 호출할 수 있게 된다. 바람직하게는, 상기 페이징 채널 메세지는 65536 칩 길이를 갖는 보조 월쉬 시퀀스를 사용하여 형성되고, 상기 데이터 레이트 10bps 이하이다.

Description

딥 페이징을 위한 방법{METHOD FOR DEEP PAGING}
본 발명은 심각한 경로 손실하에서의 위성 및 다른 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 고레벨 감쇠하에서 수신가능한 페이징 신호를 야기시키며 소위 딥 페이징으로 언급되는 페이징 신호들을 제공하는 방법에 관한 것이다.
종래의 위성-기반 통신 시스템은 게이트웨이, 사용자 단말, 및 게이트웨이와 사용자 단말 사이에서 통신 신호를 중계하는 하나 또는 그 이상의 위성들을 포함한다. 게이트웨이는 위성으로 신호를 전송하고 위성으로부터 신호를 수신하는 안테나를 가지고 있는 지구국이다. 게이트웨이는 위성을 사용하여 사용자 단말과 다른 사용자 단말 또는 공중 전화 교환망과 같은 다른 통신 시스템의 사용자를 접속시키는 통신 링크를 제공한다. 사용자 단말은 셀룰러 또는 위성 전화기, 데이터 송수신기, 및 페이징 수신기와 같은 무선 통신 장치이다. 사용자 단말은 이동 전화기와 같이 고정, 휴대, 또는 이동가능한 이동 단말이 될 수 있다. 위성은 정보를 중계하기 위한 궤도 수신기, 중계기, 및 재생기이다.
사용자 단말이 위성의 "수신권(footprint)"내에 있으면, 위성은 사용자 단말로부터 신호를 수신하고 사용자 단말로 신호를 전송한다. 위성의 수신권은 위성 신호 범위 내에 있는 지구 표면의 지리적 영역이다. 수신권은 빔-형성 안테나 사용을 통해 "빔"들로 지리적으로 구분된다. 각 빔은 수신권내의 특정한 지리적 영역을 커버한다. 빔들은 동일한 위성으로부터 하나 이상의 빔이 동일한 특정 지리적 영역을 커버링하도록 설정될 수 있다.
일부 위성 통신 시스템은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 스펙트럼 확산 신호들을 사용하고, 이는 1990,2,13 USP 4,901,307 제목 "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters" 및 1997,11,25 USP 5,691,974 제목 "Method and Apparatus for Using Full Spectrum Transmitted Power in a Spread Spectrum Communication System for Tracking Individual Recipient Phase Time and Energy" 에 제시되어 있고, 이들은 본 발명은 양수인에게 양도되고, 본 명세서에서 참조로서 통합된다.
CDMA를 사용하는 위성 통신 시스템에서, 개별 통신 링크들은 데이터 또는 트래픽과 같은 통신 신호들을 게이트웨이로 그리고 게이트웨이로부터 상기 신호들을 전송하는데 사용된다. 특히, 게이트웨이에서 발신하는 통신 신호들은 "순방향 통신 링크"를 통해 사용자 단말로 전송되고, 사용자 단말에서 발신하는 통신 신호들은 "역방향 통신 링크"를 통해 게이트웨이로 전송된다.
순방향 통신 링크를 통해, 정보는 하나 또는 그 이상의 빔들을 통해 게이트웨이로부터 사용자 단말로 전송된다. 이러한 빔들은 종종 다수의 소위 서브빔(주파수 분할 다중 접속(FDMA) 채널, 또는 스펙트럼 확산의 경우 CDMA 채널로 언급됨)들로 구성되며, 이러한 서브빔들은 각각 상이한 주파수 밴드를 점유하는 공통의 지리적 영역을 커버링한다. 특히, 종래의 스펙트럼 확산 통신 시스템에서, 하나 또는 그 이상의 미리 선택된 의사 잡음(PN) 코드 시퀀스들이 통신 신호로서의 전송을 위한 캐리어 신호를 변조하기에 앞서 소정 확산 밴드상에서 사용자 정보 신호를 변조 또는 "확산"하는데 사용된다. PN 확산은 당업계에 공지된 스펙트럼 확산 전송 방법이고, 데이터 신호 대역폭보다 훨씬 큰 대역폭을 갖는 통신 신호를 발생시킨다. 순방향 링크를 통해, PN 확산 코드 또는 이진 시퀀스들은 상이한 게이트웨이 또는 상이한 빔들에 의해 전송되는 신호들 사이에서 그리고 다중경로 신호들 사이에서 식별을 위해 사용된다. 이러한 코드들은 주어진 서브빔들 내에서 모든 통신 신호들에 의해 종종 공유된다.
종래의 CDMA 스펙트럼 확산 통신 시스템에서, "채널화" 코드들이 순방향 링크를 통한 위성 서브빔 내에서 다중 채널들을 형성하기 위해 사용된다. 채널화 코드들은 통신 신호들이 전달되는 서브빔내에 직교 채널들을 형성하는 독자적인 '커버링' 또는 '채널화' 직교 코드들이다. 월쉬 함수들이 월쉬 코드 또는 월쉬 시퀀스로 알려진 채널화 코드들을 구현하기 위해 사용되고, 소위 월쉬 채널을 형성한다. 전형적인 직교 코드 길이는 지상 시스템에 대해서는 64 코드칩이고, 위성 시스템에 대해서는 128 코드칩이다.
대부분의 직교 채널들은 사용자 단말 및 게이트웨이 사이에서 메세지를 제공하는 트래픽 채널들이다. 나머지 채널들은 파일럿 채널, 동기 채널, 그리고 하나 또는 그 이상의 페이징 채널을 포함한다. 트래픽 채널을 통해 전송되는 신호들은 일반적으로 하나의 사용자 단말의 수신을 위해 지정되지만, 메세지들이 다수의 사용자들에게 방송되는 것도 가능하다. 이와는 달리, 페이징, 동기, 파일럿 채널들은 다수의 사용자 단말들에 의해 모니터링되는 것이 일반적이다.
사용자 단말이 통신 세션에 존재하지 않으면(즉, 사용자 단말이 트래픽 신호들을 수신 또는 전송하지 않으면), 게이트웨이는 사용자 단말로 페이지(page)를 전송함으로써 사용자 단말에 정보를 전달할 수 있다. 일반적으로 단문 메세지인 이러한 페이지는 상기 페이징 채널을 통해 전송된다. 페이지들은 게이트웨이에 의해 전송되어 사용자 단말과의 통신 링크를 설정하고, 사용자 단말에 사용자 단말이 호출되고 있음을 통보하며, 시스템 접속을 시도하는 사용자 단말에 응답하고, 사용자 단말을 등록한다. 페이지들은 트래픽 채널 할당 및 시스템 오버헤드 정보를 사용자 단말에 전달하는데 사용된다. 페이징 채널을 통해 전송되는 페이지들은 일반적으로 9600 또는 4800 bps 데이터 레이트를 가진다.
불행히도, 사용자 단말이 빌딩 내에 있거나 또는 사용자 단말 및 위성사이에 구조물 및 방해물(예를 들면 나무, 지형물, 또는 빌딩)이 존재하는 경우, 사용자 단말은 페이지들을 수신하는데 있어서 문제점들에 직면하게 된다. 이러한 상황에서, 페이지는 구조물들을 통과할 때 신호의 전파손실로 인해 빌딩 또는 다른 물질로 진입할 수 없게 되어, 사용자 단말은 페이지, 페이징 메세지 또는 페이징 신호들을 동기포착할 수 없게 된다. 이러한 전파손실을 해결할 수 있는 방법은 페이징 채널전력을 증가시키는 것이다. 이러한 방식의 문제점은 이러한 신호 감쇠 또는 차단을 해결하기 위해서 페이징 채널의 전력이 상당히 증가되어야 한다는 것이다. 일반적으로, 이는 그 주변영역에서 전력속 밀도(PFD) 제한을 초과하는 레벨로 신호 강도를 증가시킬 것을 요구한다. 즉, 정부의 라이센스 규제 및 기술적 제한들이 위성 신호가 주어진 영역 또는 지리적 영역 상에서 가질 수 있는 전력속 밀도량에 대한 한계를 제공한다. 차단 또는 방해된 사용자 단말을 성공적으로 호출하도록 전력을 증가시킴으로써 주변 영역을 허용된 전력속 밀도(PFD) 이상이 되도록 한다.
따라서, 페이징 신호의 전력을 증가시킴이 없이 소위 "딥 페이징"을 제공할 수 있는 방법이 요구된다. 딥 페이징은 일반적으로 직면하는 것보다 훨씬 높은 손실로서, 일반적으로 20 또는 30dB의 손실을 갖는 과도한 전파손실이 존재하는 환경 하에서 사용자 단말을 호출할 수 있도록 하는 것을 말한다. 이러한 환경은 사용자 단말이 빌딩 또는 구조물 내부에 깊숙이 위치하거나, 또는 방해물 뒤에 위치하는 경우를 포함한다.
본 발명은 페이징 신호의 전력 증가를 요구하지 않는 깊은(deep) 또는 고침투 페이징을 위한 방법을 제공한다. 일양상에서, 본 발명은 딥 페이징을 위한 방법으로서, 페이징 채널 메세지를 생성하는 단계; 직교 코드 시퀀스, 바람직하게는 2m 코드칩(여기서 m은 트래픽 채널을 생성하는데 사용되는 코드 시퀀스의 길이)이상의 길이를 갖는 월쉬 코드 시퀀스로 페이징 채널 메세지를 커버링 또는 변조하는 단계; 그리고 변조된 페이징 채널 메세지를 4800bps 미만의 데이터 레이트로 전송하는 단계를 포함한다. 페이징 채널 메세지를 낮은 데이터 레이트로 전송함으로써, 메세지는 빌딩 및 다른 구조물들을 통과할 수 있게 되어, 빌딩 내부에 있는 사용자 단말이 성공적으로 호출될 수 있도록 하여준다. 바람직하게는, 페이징 채널 메세지는 길이 65536의 월쉬 시퀀스로 커버링되고, 데이터 레이트는 10bps 미만이며, 월쉬 시퀀스는 보조 월쉬 시퀀스이다.
본 발명은 또한 수개의 직교 또는 월쉬 코드 시퀀스들이 수개의 직교 채널들을 형성하는 CDMA 통신 시스템에서 딥 페이징을 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 월쉬 시퀀스들 중 하나로부터 적어도 하나의 보조 월쉬 시퀀스를 생성하는 단계; 페이징 채널 메세지를 생성하는 단계; 보조 월쉬 시퀀스로 페이징 채널 메세지를 커버링 또는 채널화 하는 단계; 채널화된 페이징 채널 메세지를 확산하는 단계; 그리고 확산된 페이징 채널 메세지를 4800bps 미만의 데이터 레이트로 전송하는 단계를 포함한다. 상기 보조 월쉬 시퀀스는 128칩 이상의 길이를 갖지만, 바람직하게는 65536칩 길이를 갖는다. 또한, 바람직하게는, 상기 데이터 레이트는 10bps 미만이다. 유리하게 상기 방법은 복수의 월쉬 시퀀스들 중 하나로부터 제2 보조 월쉬 시퀀스를 생성하는 단계 및 상기 제2 보조 월쉬 시퀀스로 동기 신호를 커버링 또는 변조하여 보조 동기 채널을 생성하는 단계를 포함한다. 추가의 보조 월쉬 시퀀스가 하나 또는 그 이상의 월쉬 시퀀스들로부터 생성되어 추가의 파일럿, 동기, 또는 페이징 신호들을 커버링 또는 변조하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 메세지가 빌딩 또는 방해되는 구조물 내부에 위치하는 사용자 단말에 낮은 데이터 레이트로 전송되는 통신 시스템에서 도플러 효과를 보상하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 사용자 단말이 빌딩으로 진입하기 전에 사용자 단말이 파일럿 신호를 동기포착하는 단계; 사용자 단말이 파일럿 신호를 동기포착한 후에 사용자 단말을 딥 페이징 모드가 되도록 하는 단계; 사용자 단말을 가지고 빌딩 내로 진입하는 단계; 사용자 단말이 빌딩 내로 진입함에 따라 도플러를 추적하는 단계; 딥 페이징 모드를 활성화한 후에 보조 페이징 채널을 모니터링하는 단계를 포함한다. 보조 페이징 채널을 통해 전송되는 페이징 채널 메세지들은 2m(m은 트래픽 채널 신호를 정상적으로 변조하는데 사용되는 코드 길이임) 칩 이상의 길이를 갖는 월쉬 시퀀스에 의해 변조되어 4800bps 미만의 데이터 레이트로 전송된다. 바람직하게는, 보조 페이징 채널에서 전송되는 페이징 채널 메세지들은 65536 길이를 갖는 월쉬 시퀀스를 사용하여 형성되고, 10bps 미만의 데이터 레이트로 전송된다.
본 발명은 메세지들이 빌딩 내부 또는 방해되는 구조물 내부에 존재하는 사용자 단말에 낮은 데이터 레이트로 전송되는 통신 시스템에서 도플러 효과를 보상하는 선택적 방법을 제공한다. 상기 선택적 방법은 게이트웨이로부터 전송되는 천체력(ephemeris) 메시지들을 수신하는 단계; 상기 사용자 단말에 천체력 정보 또는 데이터를 저장하는 단계; 사용자 단말의 위치를 결정하는 단계; 상기 사용자 단말의 위치 그리고 사용자 단말에 저장된 천체력 정보 및 데이터에 따라 도플러를 결정하는 단계; 및 파일럿 신호를 획득하는 단계를 포함한다. 제1 실시예에서, 사용자 단말 위치를 결정하는 상기 단계는 사용자 단말이 게이트웨이와 함께 등록할 때마다 사용자 단말의 위치를 저장하는 단계 및 사용자 단말이 게이트웨이와 함께 마지막으로 등록한 때의 사용자 단말 위치에 따라 사용자 단말의 현재 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 제2 실시예에서, 사용자 단말 위치를 결정하는 단계는 위성위치확인시스템(GPS) 또는 다른 위치 시스템 신호를 수신하는 단계 및 상기 GPS 신호에 따라 사용자 단말 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점들은 하기 도면을 참조하여 실시예들을 통해 기술될 것이다.
도1은 본 발명이 사용되는 예시적인 무선 통신 시스템을 보여주는 도이다.
도2는 사용자 단말에서 사용되는 예시적인 송수신기를 보여주는 도이다.
도3은 게이트웨이에서 사용되는 예시적인 송수신기 장치를 보여주는 도이다.
도4는 게이트웨이 및 사용자 단말 사이의 예시적인 통신 링크를 보여주는 도이다.
도5는 예시적인 서브빔을 보여주는 도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브빔을 보여주는 도이다.
Ⅰ. 도입
본 발명은 위성들이 지구 표면상의 한 지점에 대해 정지하고 있지 않는 저 지구 궤도(LEO) 위성들을 사용하는 통신 시스템에서 사용하기에 특히 적합하다. 그러나, 본 발명은 비-LEO 위성 시스템, 또는 중계 장치들 또는 사용자들이 서로에 대해 높은 속도를 가지는 시스템들에 적용될 수도 있다. 본 발명은 전송기 및 수신기 사이에서 일어나는 상대적으로 높은 또는 상당한 전파손실이 존재하는 비-위성 통신 시스템에도 역시 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 아래에서 상세히 기술될 것이다. 특정 단계들, 구성들 및 배치들이 논의되지만, 이는 단지 예시적 목적에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 바람직한 응용예는 CDMA 무선 스펙트럼 확산 통신 시스템이다.
Ⅱ. 예시적인 위성 통신 시스템
A. 개관
본 발명이 사용되는 예시적인 무선 통신 시스템이 도1에 제시되어 있다. 이러한 통신 시스템은 CDMA 타입 통신 신호들을 사용하지만, 직교 코드들이 호출을 위해 독자적인 채널들을 발생시키는데 사용되기만 하면 이러한 신호들로 제한되지 않는다. 도1의 통신 시스템(100)에서, 2개의 위성들(116,118) 및 2개의 게이트웨이들 또는 허브들(120,122)이 2개의 원격 사용자 단말들(124,126)과 통신을 수행하기 위해 제시된다. 이러한 시스템에서 총 게이트웨이 및 위성들의 수는 요구되는 시스템 용량 및 당업계에 공지된 다른 인자들에 따른다.
사용자 단말들(124,126) 각각은 무선 전화기, 데이터 송수신기, 또는 페이징 또는 위치 결정 수신기와 같은 무선 통신 장치를 포함하지만 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 휴대용 또는 자동차에 부착될 수 있다. 도1에서, 사용자 단말(124)은 자동차 부착 장치로 제시되고, 사용자 단말(126)은 휴대용 전화기로 제시된다. 그러나, 본 발명은 원격 무선 서비스가 요구되는 고정 유닛들에도 적용될 수 있다. 사용자 단말은 종종 선호도에 따라 가입자 유닛, 이동국, 이동유닛, 또는 간단히 임의의 통신 시스템내의 "사용자" 또는 "가입자"로 언급될 수 있다.
일반적으로, 위성들(116,118)로부터의 빔들은 소정 빔 패턴에 따라 상이한 지역을 커버한다. FDMA 채널 또는 "서브빔"으로 언급되는 상이한 주파수들에서의 빔들은 동일한 영역을 오버랩하도록 설정될 수 있다. 다중 위성들에 대한 빔 커버리지 또는 서비스 영역은 통신 시스템 디자인 및 제공되는 서비스 형태 및 공간 다이버시티 수행 여부에 따라 주어진 영역에서 완전히 또는 부분적으로 오버랩되도록 디자인될 수 있음을 당업자는 잘 이해할 것이다.
다양한 다중 위성 통신시스템들이 많은 수의 사용자 단말들을 서비스하기 위해 48개 또는 그 이상의 위성을 사용하고, LEO 궤도에서 8개의 상이한 궤도면을 이동하는 예시적 시스템으로 제안되었다. 그러나, 당업자는 본 발명이 다른 궤도 거리 및 배치를 포함하여 다양한 위성 시스템 및 게이트웨이 구성에 어떻게 적용되는지를 잘 이해할 것이다.
도1에서, 위성들(116,118)을 통해 사용자 단말(124,126) 및 게이트웨이(120,122) 사이에서 통신을 위한 가능한 신호 경로들이 제시되어 있다. 위성들(116,118) 및 사용자 단말(124,126) 사이의 위성-사용자 단말 통신 링크는 라인(140,142,144)으로 제시된다. 게이트웨이(120,122) 및 위성(116,118) 사이의 게이트웨이-위성 통신 링크는 라인(146,148,150,152)으로 제시된다. 게이트웨이(120 및 122)는 단방향 또는 양방향 통신 시스템의 일부로서 사용되거나, 간단히 메세지 또는 데이터를 사용자 터미널(124 및 126)로 전송하도록 사용될 수 있다.
B. 예시적인 사용자 단말 송수신기
사용자 단말(124,126)에서 사용되는 예시적인 송수신기(200)가 도2에 제시된다. 송수신기(200)는 통신 신호들을 수신하기 위해 적어도 하나의 안테나(210)를 사용하고, 상기 통신 신호들은 아날로그 수신기(214)로 전달되어 상기 신호들의 다운-컨버팅, 증폭, 및 디지털화가 이루어진다. 듀플렉서(212)는 송신 및 수신 기능을 동일한 안테나가 제공할 수 있도록 하기 위해 사용된다. 그러나, 일부 시스템들은 상이한 송신 및 수신 주파수에서 동작하는 개별 안테나들을 사용할 수도 있다.
아날로그 수신기(214)에 의해 출력되는 디지털 통신 신호들은 적어도 하나의 디지털 데이터 수신기(216A) 및 적어도 하나의 탐색기 수신기(218)로 전달된다. 당업자에게 자명하듯이, 수용 가능한 송수신기 복잡도 수준에 따라 요구되는 신호 다이버시티 레벨을 획득하기 위해 추가의 디지털 데이터 수신기들(216B-216N)이 사용될 수 있다.
적어도 하나의 사용자 단말 제어 프로세서(220)가 디지털 데이터 수신기(216A-216N) 및 탐색기 수신기(218)에 결합된다. 제어 프로세서(220)는 다른 기능들 중에서 기본적인 신호 처리, 타이밍, 전력 및 핸드오프 제어 또는 조정, 그리고 신호 캐리어에 대해 사용되는 주파수 선택을 제공한다. 제어 프로세서(220)에 의해 수행되는 또 다른 기본적인 제어 기능은 통신 신호 파형들을 처리하기 위해 사용되는 의사잡음(PN) 코드 시퀀스들 또는 직교 함수들의 선택 또는 조작이다. 제어 프로세서(220)에 의한 신호 처리는 상대적인 신호 강도의 결정 및 다양한 관련 신호 파라미터들의 계산을 포함할 수 있다. 타이밍 및 주파수와 같은 신호 파라미터들의 계산작업은 측정에 있어서 증가된 효율 또는 속도를 제공하거나 제어 처리 자원들의 개선된 할당을 제공하기 위해 추가의 또는 개별적인 전용 회로의 사용을 포함할 수도 있다.
디지털 데이터 수신기(216A-216N)의 출력들은 사용자 단말내의 디지털 베이스밴드 회로(222)와 결합된다. 사용자 디지털 베이스밴드 회로(222)는 정보를 사용자 단말로부터 그리고 사용자 단말로 전송하는데 사용되는 처리 및 표시 엘리먼트들을 포함한다. 즉, 일시 또는 장기적인 디지털 메모리와 같은 신호 또는 데이터 저장 엘리먼트; 디스플레이 스크린, 스피커, 키패드 단말, 및 헤드셋과 같은 입출력 장치; A/D 엘리먼트, 보코더 및 다른 음성/아날로그 신호 처리 엘리먼트; 기타 등등은 모두 당업계에 알려진 엘리먼트들을 사용하는 사용자 디지털 베이스벤드 회로(222)의 부분을 형성한다. 다이버시티 신호 처리가 사용되면, 사용자 디지털 베이스밴드 회로(222)는 다이버시티 결합기 및 디코더를 포함할 수 있다. 이러한 엘리먼트들의 일부는 제어 프로세서(220)의 제어하에 또는 제어 프로세서(220)와 통신하여 동작할 수 있다.
음성 또는 다른 데이터가 출력 메세지 또는 사용자 단말에서 발신되는 통신 신호로서 준비되면, 사용자 디지털 베이스밴드 회로(222)는 전송을 위해 요구되는 데이터를 수신, 저장, 처리 및 준비하기 위해 사용된다. 사용자 디지털 베이스밴드 회로(222)는 이러한 데이터를 제어 프로세서(220)의 제어하에 동작되는 전송 변조기(226)로 제공한다. 전송 변조기(226)의 출력은 전력 제어기(228)로 전달되고, 전력 제어기(228)는 출력 전력 제어를 안테나(210)로부터 게이트웨이로의 출력 신호의 최종 전송을 위해 전송 출력 증폭기(230)로 제공한다.
송수신기(200)는 전송 경로 내에서 사전정정(precorrection) 엘리먼트(232)를 사용하여 출력 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 이는 공지된 전송 파형의 업 또는 다운 컨버젼 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 선택적으로, 사전정정 엘리먼트(232)는 사용자 단말의 아날로그 업 컨버젼 및 변조단(230)에 대한 주파수 선택 또는 제어 매커니즘의 일부를 형성하여 적절하게 조정된 주파수가 하나의 단계에서 디지털 신호를 소정 전송 주파수로 변환하는데 사용될 수 있도록 한다.
송수신기(200)는 사전정정 엘리먼트(232)를 사용하여 전송 경로 내에서 출력 신호 타이밍을 조절할 수도 있다. 이는 전송파형의 지연을 가산 또는 감산하는 공지된 기술을 사용하여 달성될 수 있다.
디지털 수신기(216A-N) 및 탐색기 수신기(218)는 신호 상관 엘리먼트들로 구현되어 특정 신호들을 변조 및 추적한다. 탐색기 수신기(218)는 파일럿 신호 또는 다른 상대적으로 고정된 패턴의 강한 신호들을 탐색하는데 사용되고, 디지털 수신기(216A-N)는 검출된 파일럿 신호들과 관련된 다른 신호들을 복조하는데 사용된다. 그러나, 디지털 수신기(216)는 동기포착 후에 파일럿 신호들을 추적하는데 할당되어 파일럿 신호 강도 결정을 위해 칩 신호 에너지에 대한 신호대 잡음비를 정확하게 결정하는데 이용될 수도 있다. 따라서, 이러한 유닛들의 출력들은 파일럿 신호 또는 다른 신호들의 주파수 또는 에너지를 결정하기 위해 모니터링된다. 이러한 수신기들은 복조되는 신호들에 대한 현재 주파수 및 타이밍 정보를 제어 프로세서(220)로 제공하기 위해 모니터링될 수 있는 주파수 추적 엘리먼트들을 사용한다.
제어 프로세서(220)는 이러한 정보를 사용하여 수신된 신호가 적절한 경우에 동일한 주파수 대역으로 스케일링 될 때 발진기 주파수와 어느 정도로 오프셋 되었는지를 결정한다. 이러한 정보 및 주파수 에러 및 도플러 쉬프트와 관련된 다른 정보들은 저장 또는 메모리 엘리먼트(236)에 저장될 수 있다.
C. 예시적인 게이트웨이 송수신기
게이트웨이(120,122)에서 사용되는 예시적인 송수신기 장치(300)가 도3에 제시된다. 도3에 제시된 게이트웨이(120,122)는 통신 신호를 수신하기 위해 안테나(310)와 접속되는 하나 또는 그 이상의 아날로그 수신기(314)를 가지고 있고, 상기 통신 신호들은 공지된 다양한 방식들을 사용하여 다운-컨버팅, 증폭, 및 디지털화된다. 다중 안테나들(310)이 일부 통신 시스템들에서 사용된다. 아날로그 수신기(314)에 의해 출력된 디지털화된 신호들은 점선으로 표시된 적어도 하나의 디지털 수신기 모듈(324)로의 입력으로 제공된다.
각 디지털 수신기 모듈(324)은 게이트웨이(120,122) 및 하나의 사용자 단말(124,126) 사이의 통신을 관리하는데 사용되는 신호 처리 엘리먼트들에 상응하지만, 다양한 변형된 형태들이 공지되어 있다. 하나의 아날로그 수신기(314)는 다수의 디지털 수신기 모듈(324)에 대해 입력을 제공할 수 있고, 다수의 이러한 모듈들은 임의의 주어진 시간에서 처리되는 가능한 다이버시티 모드 신호들 및 위성 빔들 모두를 수용하기 위해 게이트웨이(120,122)내에서 종종 사용된다. 각각의 디지털 수신기 모듈(324)은 하나 또는 그 이상의 디지털 데이터 수신기(316) 및 탐색기 수신기(318)를 가지고 있다. 탐색기 수신기(318)는 일반적으로 파일럿 신호를 제외한 적절한 다이버시티 모드 신호들을 탐색한다. 통신 시스템에서 구현되는 경우, 다중 디지털 데이터 수신기들(316A-316N)이 다이버시티 신호 수신을 위해 사용된다.
디지털 데이터 수신기(316)의 출력은 뒤이은 베이스밴드 처리 엘리먼트(322)로 제공되고, 상기 베이스밴드 처리 엘리먼트는 공지된 장치들로 구성되므로 여기서는 추가로 설명되지 않는다. 예시적인 베이스밴드 장치는 다중경로 신호들을 각 사용자에 대한 하나의 출력으로 결합하는 다이버시티 결합기 및 디코더를 포함한다. 예시적인 베이스밴드 장치는 또한 디지털 스위치 또는 네트워크에 출력 데이터를 제공하는 인터페이스 회로를 포함한다. 보코더, 데이터 모뎀, 그리고 디지털 데이터 스위칭 및 저장 요소와 같은 다양한 공지된 엘리먼트들이 베이스밴드 처리 엘리먼트(322)의 일부분을 형성할 수도 있다. 이러한 엘리먼트들은 하나 또는 그 이상의 전송 모듈(334)로의 데이터 신호 전달을 제어 또는 지시하도록 동작한다.
사용자 단말로 전송될 신호들은 각각 하나 또는 그 이상의 적절한 전송 모듈(334)과 결합된다. 종래의 게이트웨이는 다수의 이러한 전송 모듈(334)을 사용하여 동시에 많은 사용자 단말들(124,126)로 서비스를 제공하고, 수개의 위성들에 대해 빔들을 동시에 제공한다. 게이트웨이(120,122)에 의해 사용되는 전송 모듈들(334)의 수는 시스템 복잡도, 가시권에 있는 위성의 수, 사용자 용량, 선택된 다이버시티의 정도 등을 포함하는 공지된 인자들에 의해 결정된다.
각 전송 모듈(334)은 전송 변조기(326)를 포함하고, 상기 전송 변조기는 전송을 위해 데이터를 스펙트럼 확산 변조한다. 전송 변조기(326)는 디지털 전송 전력 제어기(328)와 결합된 출력을 갖고, 상기 디지털 전송 전력 제어기는 출력 디지털 신호를 위해 사용되는 전송 전력을 제어한다. 디지털 전송 전력 제어기(328)는 간섭 감소 및 자원 할당을 위해 최소 레벨 전력을 인가하지만, 전송 경로 감쇠 및 다른 경로 전달 특성을 보상하기 위해 필요한 경우 적절한 레벨의 전력을 인가한다. 적어도 하나의 PN 발생기(332)가 신호를 확산시키기 위해 전송 변조기(326)에 의해 사용된다. 이러한 코드 발생은 게이트웨이(122,124)에서 사용되는 하나 또는 그 이상의 제어 프로세서 또는 저장 엘리먼트의 기능적 부분을 구성할 수도 있다.
전송 전력 제어기(328)의 출력은 합산기(336)로 전달되고, 여기서 다른 전송 모듈로부터의 출력들과 합산된다. 이러한 출력들은 전송 전력 제어기(328)의 출력과 동일한 주파수에서 그리고 동일한 빔내에서 다른 사용자 단말들(124,126)로의 전송을 위한 신호들이다. 합산기(336) 출력은 디지털-아날로그 컨버젼, 적절한 RF 캐리어 주파수로의 컨버젼, 추가의 증폭을 위해 아날로그 전송기(338)로 제공되고, 사용자 단말들(124,126)로의 방사를 위해 하나 또는 그 이상의 안테나(340)로 출력된다. 안테나들(310,340)은 시스템의 복잡도 및 구현에 따라 동일한 안테나가 될 수도 있다.
적어도 하나의 게이트웨이 제어 프로세서(320)는 수신기 모듈(324), 전송 모듈(334), 및 베이스밴드 회로(322)와 접속된다; 이러한 유닛들은 물리적으로 서로 분리될 수 있다. 제어 프로세서(320)는 명령 및 제어 신호들을 제공하여 신호 처리, 타이밍 신호 발생, 전력 제어, 핸드오프 제어, 다이버시티 결합, 및 시스템 인터페이싱과 같은 기능들을 달성한다. 또한, 제어 프로세서(320)는 사용자 통신에서 사용되는 PN 확산 코드, 직교 코드 시퀀스, 및 특정 송수신기를 지정한다.
제어 프로세서(320)는 또한 파일럿, 동기, 및 페이징 채널 신호의 전력 및 발생 그리고 전송 전력 제어기(328)로의 그들의 결합을 제어한다. 파일럿 채널은 데이터에 의해 변조되지 않은 신호이고, 반복적인 비불변 패턴 또는 비불변 프레임 구조 타입(패턴) 또는 전송 변조기(326)에 대한 톤-타입 입력을 사용한다. 즉, 파일럿 신호에 대한 채널을 형성하는데 사용되는 직교 함수, 월쉬 코드는 모두 1 또는 모두 0 과 같은 상수값을 갖거나, 또는 1과 0이 혼합되어 구조화된 패턴과 같은 공지된 반복 패턴을 갖는다. 일반적으로 그러하듯이, 사용되는 월쉬 코드가 모두 0코드이면, 이는 PN 발생기(332)로부터 인가된 PN 확산 코드만을 전송하게 된다.
제어 프로세서(320)는 수신 모듈(324) 또는 송신 모듈(334)과 같은 모듈의 엘리먼트들에 직접 접속될 수 있고, 각 모듈은 일반적으로 송신 프로세서(330) 또는 수신 프로세서(321)와 같은 모듈-특정 프로세서를 포함하며, 상기 모듈-특정 프로세서는 상기 모듈의 엘리먼트들을 제어한다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 제어 프로세서(320)는 도3에 제시된 바와 같이 송신 프로세서(330) 및 수신 프로세서(321)와 연결된다. 이러한 방식으로, 하나의 제어 프로세서(320)는 많은 수의 모듈들 및 자원들의 동작을 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 전송 프로세서(330)는 파일럿, 동기, 페이징 신호, 트래픽 채널 신호, 및 다른 채널 신호들의 발생 및 신호 전력을 제어하고, 전력 제어기(328)로의 그들 각각의 결합을 제어한다. 수신기 프로세서(321)는 탐색, 복조를 위한 PN 확산 코드, 및 수신 전력 모니터링을 제어한다.
공유 자원 전력 제어와 같은 임의의 동작을 위해, 게이트웨이(120, 122)는 사용자 단말로부터 통신 신호내의 수신 신호 강도, 주파수 측정, 또는 다른 수신 신호 파라미터들과 같은 정보를 수신한다. 이러한 정보는 수신 프로세서(321)에 의해 복조된 데이터 수신기(316) 출력으로부터 유도될 수 있다. 선택적으로, 이러한 정보는 제어 프로세서(320) 또는 수신 프로세서(321)에 의해 모니터링되는 신호의 소정 위치에서 발생될 때 검출되어 제어 프로세서(320)로 전달될 수 있다. 제어 프로세서(320)는 이러한 정보를 사용하여 전송 전력 제어기(328) 및 아날로그 전송기(338)에 의해 전송 및 처리되는 신호들의 타이밍 및 주파수를 제어한다.
D. 예시적인 통신 링크
도4는 통신 시스템(100)의 게이트웨이(122) 및 사용자 단말(124) 사이의 통신을 상세히 보여주는 도이다. 사용자 단말(124) 및 위성(116) 사이의 통신 링크는 사용자 링크로 언급되고, 게이트웨이(122) 및 위성(116) 사이의 링크는 피더(feeder) 링크로 언급된다. 통신은 순방향에서 순방향 피더 링크(460)를 통해 게이트웨이(122)로부터 순방향으로 진행하고, 그리고 나서 순방향 사용자 링크(462)를 통해 위성(116)으로부터 사용자 단말(124)로 역방향으로 진행한다. 복귀 방향 또는 역방향에서, 통신은 역방향 사용자 링크(464)를 통해 사용자 단말(124)로부터 위성(116)으로 순방향으로 진행하고, 그리고 나서 역방향 피더 링크(466)를 통해 위성(116)으로부터 게이트웨이(122)로 역방향으로 진행한다.
실시예에서, 정보는 주파수 분할 및 편광(polarization) 멀티플렉싱을 사용하여 순방향 링크(460,462)를 통해 게이트웨이(122)에 의해 전송된다. 사용되는 주파수밴드는 소정수의 주파수 "빔"들로 나뉘어진다. 예를 들어, 주파수밴드는 우원형 편광(RHCP)을 사용하여 8개의 개별 16.5MHz "빔" 및 좌원형 편광(LHCP)을 사용하여 8개의 개별 16.5MHz "빔"으로 분할된다. 이러한 주파수 "빔"들은 추가로 소정수의 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)된 "서브빔"들로 구성된다. 예를 들어, 각각의 16.5MHz 빔들은 1.23MHz의 13개의 FDM "서브빔"들로 구성된다.
E. 예시적인 서브빔 구조
각각의 FDM 서브빔은 다중 월쉬 채널들(또는 직교 채널들)을 포함할 수 있다. 도5는 64개의 월쉬 채널들(502-508)을 포함하는 예시적인 서브빔(500)을 제시 하는 도이다. 도5에서 제시되듯이, 예시적인 서브빔(500)은 총 64개의 직교 채널로서 파일럿 채널(502), 동기 채널(504), 7개의 페이징 채널(506(1)-(7)), 및 55개의 트래픽 채널(508(1)-(55))을 포함한다. 당업자는 보다 작은 또는 많은 페이징 채널, 또는 보다 많은 또는 보다 작은 수의 총 채널과 같이 다른 수의 채널들이 사용될 수 있음을 잘 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 통신 시스템 디자인은 아래에서 Wi 128로 제시되는 128개의 직교 채널들을 야기시키는 128개의 코드칩 또는 이진 엘리먼트들을 갖는 코드들의 사용을 요구할 수도 있다.
파일럿 채널(502)은 주로 서브빔(CDMA 캐리어)을 포착하기 위해 사용자 단말(124)에 의해 사용된다. 동기 채널(504)은 파일럿 채널(502)을 포착한 후에 사용자 단말(124)이 판독할 수 있는 반복되는 정보 시퀀스를 포함한다. 이러한 반복 정보 시퀀스는 공지된 바와 같이 초기 시간 동기를 포착하기 위해 사용자 단말(124)에 의해 사용된다. 사용자 단말(124)이 일단 시간 동기를 포착하면, 사용자 단말(124)은 소위 정상 시스템 타이밍에 대응하도록 그 타이밍을 조정한다. 그리고 나서 사용자 단말(124)은 게이트웨이로부터 전송되는 페이징 채널 메세지에 대한 하나 또는 그 이상의 할당된 페이징 채널(506)을 결정한 후 모니터링한다.
페이징 채널 메세지들은 게이트웨이로부터 사용자 단말로 정보를 전달한다. 예를 들어, 적어도 5개의 주요한 페이징 채널 메세지 타입들이 존재한다. 이러한 주요한 메세지 타입들은 오버헤드 메세지, 페이징 메세지, 명령 메세지, 채널 할당 메세지, 및 단문 메세지 서비스(SMS) 메세지를 포함한다. 오버헤드 메세지는 상기 시스템을 구현하는데 사용된다. 페이징 메세지는 게이트웨이가 사용자 단말과의 링크 또는 사용자 단말에 대한 호출 및 요청을 수신하고 사용자 단말로부터 응답을 획득하고자 할 때 전송된다. 명령 메세지는 특정 사용자 단말로의 명령 전달을 통해 특정 사용자 단말을 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 명령 메세지는 잘못된 사용자 단말이 전송하는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널 할당 메세지는 게이트웨이가 사용자 단말에 대한 페이징 채널 할당을 변경하도록 하여주고 사용자 단말을 55개의 트래픽 채널들(508) 중 하나에 할당하도록 하여준다. 마지막으로, SMS 메세지는 게이트웨이가 짧은 디지털 메세지들을 사용자 단말로 전달하도록 하여 스크린 상의 디스플레이에 의해 사용자에게 정보를 제공한다. 이러한 메세지들은 종래의 페이저와 같이 시각적인 페이징 메세지들로 사용되어 시스템 상태의 간단한 표시, 또는 뉴스, 비지니스, 또는 스포츠 데이터와 같은 정보를 제공한다. 이런 타입의 메세지 전달은 딥 페이징 모드 구현을 결정하는데 있어서 중요한 고려사항이다.
통신 링크가 요청되면(예를 들어, 호출이 이루어지면), 트래픽 채널(508)이 할당된다. 종래의 전화 호출 기간동안 사용자 단말 및 게이트웨이 사이의 메세지전달은 트래픽 채널(508)을 통해 이루어진다.
종래에, 파일럿 채널(502), 동기 채널(504), 7개까지의 페이징 채널들(506), 및 55개의 트래픽 채널들(508) 각각은 Wi 64(여기서, i는 월쉬 시퀀스 인덱스이고, 64는 월쉬 시퀀스 길이임)로 표시되는 독자적인 직교 월쉬 시퀀스 세트를 사용하여 발생 또는 형성된다. 특히, 파일럿 채널(502)은 월쉬 시퀀스 W0 64를 사용하여 형성되고, 동기 채널(504)은 월쉬 시퀀스 W1 64를 사용하여 형성되며, 페이징 채널(506(1)-(7))은 월쉬 시퀀스 W2 64-W8 64를 사용하여 형성되며, 트래픽 채널(508(1)-(55))은 월쉬 시퀀스 W9 64-W63 64를 사용하여 형성된다. 본 발명의 사상이 보다 많은 채널들을 제공하기 위해 Wi 128과 같이 보다 긴 직교 코드를 갖는 응용예 및 월쉬 시퀀스로 엄격하게 정의되지 않는 직교 이진 코드들 세트에 적용될 수 있음을 당업자는 잘 이해할 것이다.
독자적인 월쉬 시퀀스들(W0 64-W63 64) 각각은 서로에 대해 직교한다. 특정 월쉬 채널을 통해 데이터를 전송하기 위해, 데이터는 특정 월쉬 채널을 형성하는데 사용되는 월쉬 시퀀스에 의해 커버링 또는 채널화, 즉 결합 또는 변조된다. 예를 들어, 페이지 또는 페이징 정보 또는 데이터를 페이징 채널(506(1))을 통해 전송하기 위해, 페이지는 먼저 월쉬 시퀀스(W2 64)를 사용하여 커버링 또는 채널화된다. 유사하게, 트래픽을 트래픽 채널(508(3))을 통해 전송하기 위해, 트래픽은 우선 개별 채널에 대하여 월쉬 시퀀스(W11 64)에 의해 커버링되어야 한다. 파일럿 채널(502)은 어떠한 변조도 제공하지 않는 월쉬시퀀스(W0 64)에 의해 커버링된다.
Ⅲ. 본 발명의 바람직한 실시예
본 발명의 바람직한 실시예가 아래에서 상세히 논의된다. 특정 단계, 구현 및 배치들이 제시되지만, 이는 예시적 목적에 지나지 않는다. 당업자는 다른 단계, 구현 및 배치들이 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 사용될 수 있음을 잘 이해할 것이다. 본 발명은 위치 결정 시스템을 포함하여 다양한 무선 정보 및 통신 시스템에서 사용될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 사용자 단말이 빌딩 내부에 있고 문이나 창문과 같은 외부와의 개방부 근처에 있지 않거나 신호를 차단 또는 감쇠시키는 나무와 같은 물체 또는 구조물 또는 물리적인 물체들에 의해 둘러싸여 있는 경우 페이징 채널 메세지를 수신하는데 어려움을 직면하게 된다. 이러한 상황에서, 일반적으로 적어도 20에서 30dB의 신호 감쇠가 존재하게 된다. 논의된 바와 같이 하나의 방법은 단순히 페이징 채널(506)들 중 하나, 예를 들면 페이징 채널(506(1))의 전력을 증가시키고 사용자 단말들이 상기 페이징 채널을 소정 기준에 따라 모니터링하도록 하는 것이다. 이러한 방식의 문제점은 상기 전력이 PFD 제한을 초과할 정도로 증가되어야 한다는 것이고, 이는 허용될 수 없다.
바람직한 해법은 종래의 전력 레벨을 유지하면서, 페이징 채널(506)들 중 하나, 예를 들면 페이징 채널(506(1))의 데이터 레이트를 종래의 데이터 레이트(4800 또는 9600 bps)에서 매우 낮은 데이터 레이트(예를 들면 10bps 또는 그 이하)로 감소시키는 것이다. 동시에, 이러한 페이징 신호를 수신하는데 사용되는 적분 주기를 추가의 신호 에너지 수집을 허용하도록 증가시키는 것이다. 이는 페이징 채널(506(1))이 빌딩과 같이 극복해야할 초과 전파 손실이 20내지 30Db의 범위인 위치에 있는 사용자 단말로 시간당 수십개의 페이징 채널을 성공적으로 전달할 수 있게 하여준다. 또한, 이는 서브빔(500)의 대부분의 전력이 트래픽 채널(508)에 대해 사용될 수 있도록 하여준다.
그러나 페이징 채널들 중 하나, 예를 들면 페이징 채널(506(1))에서 낮은 데이터 레이트를 사용하는 방법은 상기 채널에 할당된 직교 코드 또는 월쉬 시퀀스들 중 하나를 사용할 것을 필요로 한다. 시스템 용량을 유지하고 높은 감쇠 커버리지 영역내의 제한된 사용자들에 대해 페이징 채널의 사용을 상실하지 않도록 하기 위해, 종래에 페이징 채널을 형성하는데 사용되는 직교 코드보다 훨씬 긴 직교 코드를 사용하는 신규한 방식이 채택되었다. 위에서 논의된 바와 같이, 페이징 채널(506(1)-(7)) 및 서브빔(500)을 형성하는 다른 월쉬 채널들 각각은 월쉬 시퀀스 세트를 사용하여 형성되고, 각각은 64칩 또는 128칩의 길이 'm'을 갖는다. 이러한 코드 시퀀스 길이는 딥 페이징을 위해 사용될 수 있고, 상기 코드는 다른 채널 코드들에 대해 직교하고, 이는 일부 통신 시스템에서 응용될 수 있다.
그러나, 많은 수의 사용자 단말들이 증가된 감쇠를 직면하게 되는 서비스 영역에서 사용하기 위해 이러한 사용자들을 호출하기 위한 다중 채널들을 제공하여 다중 딥 페이징 채널로의 동적 확장을 제공 또는 계획하고자 하는 요구가 존재한다. 이러한 상황에서, 예를 들어 5개의 딥 페이징 채널들을 제공하기 위해 코드 자원들을 다중 채널들에 할당하게 되면 채널을 위해 사용되는 총 64 또는 128개의 월쉬 또는 직교 코드들 중 5개의 코드들을 소모하게 된다. 이는 다른 페이징 채널 또는 트래픽 채널에 대한 시스템 용량을 희생시키게 된다. 그러나, 딥 페이징 채널들을 형성하기 위해 동일한 "루트(root)" 월쉬 코드로부터 유도되는 다중 보조 월쉬 코드들을 사용하게 되면, (64 또는 128, 또는 시스템에서 사용되는 적절한 수 중) 하나의 월쉬 코드만이 딥 페이징 채널들을 제공하기 위해 사용되어, 정규 페이징 또는 트래픽 채널들을 형성하는데 사용되는 추가의 코드를 절약할 수 있게 한다.
제안된 방식은 종래의 코드 발생 처리를 이용하고 종래에 페이징 채널을 형성하는데 사용되는 월쉬 시퀀스들 중 하나를 사용하여 훨씬 긴 "보조" 월쉬 시퀀스를 발생시키며, 그리고 나서 상기 보조 월쉬 시퀀스를 사용하여 페이징 채널(506)을 형성한다. 예를 들어, 일반적으로 페이징 채널(506(1))에 대해 사용되는 종래의 월쉬 시퀀스(W2 64)를 사용하여 훨씬 긴 "보조" 월쉬 시퀀스를 발생시키고, 그리고 나서 상기 보조 월쉬 시퀀스를 사용하여 새로운 또는 보조 페이징 채널을 형성한다.
당업자에게 잘 이해되듯이, Wi m(여기서 i는 월쉬 시퀀스 인덱스이고, m은 월쉬 시퀀스의 길이임)로 표시되고 여기서 보조 시퀀스로 언급되는 N개의 다른 월쉬 시퀀스들을 발생시키는데 사용될 수 있고, 상기 보조 시퀀스 각각의 길이는 N*m 이고, 여기서 N은 2의 거듭제곱(즉, N=2n, 여기서 n은 음이 아닌 정수)이다. 보조 월쉬 시퀀스는 Wi m 을 N번 연쇄시킴으로서 형성된 월시 시퀀스이고, 여기서 각각의 연쇄된 Wi m 은 상이한 극성(polarity)을 가질 수 있다. 극성 시퀀스는 길이 N*m의 N개의 추가의 직교 월쉬 시퀀스들을 발생시키도록 선택되어야 한다.
예를 들어, N을 4로 취하면, 다음과 같이 Wi m 으로 부터 길이 4*m의 4개의 보조 월쉬 시퀀스들을 구성할 수 있다.
Figure 112002004551179-pct00001
여기서
Figure 112002004551179-pct00002
은 Wi m 의 논리적 보수, 즉
Figure 112002004551179-pct00003
= - Wi m 을 나타내고 Wi 1=1 이다.
Wi m 으로부터 발생된 N*m 보조 월쉬 시퀀스들 각각은 월쉬 시퀀스 Wi m 을 제외한 모든 길이 m의 다른 월쉬 시퀀스들에 대해 직교하고, 서로에 대해 직교한다.
결과적으로, 길이 N*64의 N개의 보조 월쉬 시퀀스들이 월쉬 시퀀스 W2 64로부터 생성될 수 있다. 또한, 월쉬 시퀀스 W2 64로부터 형성된 N개의 보조 월쉬 시퀀스들 각각은 서로에 대해 직교하고, 이러한 시퀀스들을 사용하는 모든 채널들은 다른 월쉬 시퀀스(Wj 64(j≠2))를 사용하여 형성된 채널들을 포함하여 다른 채널들에 대해 직교하게 된다. 바람직하게는, N은 1024로 선택되어, 길이 65536(1024*64)의 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들을 형성하게 된다. 이러한 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 임의의 시퀀스는 506(1)과 같은 페이징 채널에 대해 원래 사용되는 코드로부터 형성 또는 발생될 수 있다. 직교 코드들이 다른 길이를 갖도록 선택될 수 있는 것과 같이, N이 다른 값으로 설정될 수 있음을 당업자는 잘 이해할 것이다.
페이징 채널(506(1))을 생성하는데 사용되는 시퀀스로 길이 65536의 1024 보조 월쉬 시퀀스들 중 하나를 발생시킴으로써 직교(월쉬) 코드를 절약하면서 종래의 4800 또는 9600bps 데이터 레이트에서 10bps 또는 그 이하의 낮은 데이터 레이트를 가능케 하여준다. 특히, 길이 65536의 월쉬 시퀀스를 사용하여 페이징 채널(506(1))을 형성함으로써 페이징 채널(506(1))이 9.375 bps 정도로 낮은 데이터 레이트를 지원할 수 있게 하여준다. 이는 각각의 데이터 비트가 임의의 전력 레벨에서보다 긴 시간에서 전송되고, 신호 수신 회로가 입력 신호에서 비트당 보다 많은 에너지를 수용하도록 설정된다는 사실에서 비롯된다. 이는 감쇠 환경 하에서 페이징 신호를 성공적으로 상관 및 복조하는 능력을 증가시킨다.
위에서 제시한 바와 같이, 종래에 사용되던 전력량과 거의 동일한 전력량을 사용하면서 페이징 채널(506(1))의 데이터 레이트를 10bps 또는 그 미만으로 낮춤으로써 페이징 채널(506(1))이 페이징 채널 메세지를 극복되어야할 초과 전파손실이 20 내지 30dB 범위 내에 있는 빌딩 내부 사용자에게 전달할 수 있도록 하여준다.
1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 하나를 페이징 채널(506(1))에 대해 사용되는 데이터와 결합시킬 뿐 아니라, 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 다른 하나는 파일럿 채널(502) 및 동기 채널(504)뿐만 아니라 보조 동기채널을 발생시키는데 사용될 수 있다. 보조 동기 채널에 동기 채널(504)과 동일한 전력 레벨이 제공되면, 보조 동기 채널은 20-30dB 감쇠를 극복하여, 빌딩 및 다른 장애물들을 통과할 수 있게 된다. 이는 딥 페이징 신호를 동기포착 및 복조하는데 사용되는 적절한 타이밍 기준을 제공한다. 비록 요구되지는 않지만, 보조 파일럿 채널이 필요하다면 사용될 수도 있다. 여기서, 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 하나는 파일럿 채널(502)에 추가하여 보조 파일럿 채널을 발생시키는데 사용될 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 구조를 갖는 서브빔(600)을 보여주는 도이다. 서브빔(500)과 마찬가지로, 서브빔(600)은 파일럿 채널(602), 동기 채널(604), 보조 페이징 채널(606(1))을 포함하는 7개의 페이징 채널(606(1)-(7)), 그리고 55개의 트래픽 채널(608(1)-(55))을 포함한다. 보조 페이징 채널(606(1) 또는 606(11))을 발생시키는데 사용되는 직교 코드(606(1))는 1024개 또는 그 이상의 보조 직교, 월쉬 코드들을 발생시키는데 사용될 수 있고, 이러한 보조 직교, 월쉬 코드들은 보조 파일럿(요구되는 경우), 추가의 보조 동기, 및 다수의 보조 페이징 채널들을 발생시키는데 사용될 수 있다. 도6에 제시된 바와 같이, 서브빔(600)은 보조 파일럿 채널(603), 보조 동기 채널(605), 및 하나 또는 그 이상의 보조 페이징 채널(606(11)-(1N))을 포함한다. 앞에서 살펴본 바와 같이, 보다 긴 또는 보다 짧은 직교 시퀀스들이 특정 통신 시스템 디자인에 따라 사용될 수 있고, 이러한 경우 상이한 수의 채널들을 발생시킨다.
일 실시예에서, 파일럿 채널(602)은 월쉬 시퀀스(W0 64)를 사용하여 발생되고, 동기 채널(604)은 월쉬 시퀀스(W1 64)를 사용하여 발생되며, 페이징 채널(606(2)-606(8))은 월쉬 시퀀스(W3 64-W8 64)를 사용하여 발생되며, 트래픽 채널(608(1)-(55))은 월쉬 시퀀스(W9 64-W63 64)를 사용하여 발생된다. 이러한 실시예에서, 보조 페이징 채널(606(1) 또는 606(11))은 월쉬 시퀀스(W2 64)로부터 형성된 길이 65536의 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 하나를 사용하여 형성된다. 또한, 보조 동기 채널(605)은 월쉬 시퀀스(W2 64)로부터 형성된 1024개의 보조 월쉬 시퀀스들 중 다른 하나를 사용하여 형성된다.
바람직하게는, 보조 페이징 채널(606(1))의 데이터 레이트는 종래의 4800 또는 9600bps와는 달리 10bps 또는 그 이하로 설정된다. 이러한 구현을 통해, 보다 긴 신호 적분 시간으로부터 비트당 캡처된 에너지가 증가하기 때문에, 보조 동기 채널(605) 및 보조 페이징 채널(606(1))에서 전송되는 데이터는 초과 전파 손실이 30dB 이하의 범위에 있는 구조물(예를 들면, 빌딩)을 통과할 수 있게 된다. 결과적으로, 보조 페이징 채널(606(1) 또는 606(11))을 통해 전송되는 페이지는 사용자가 건물 내부에 있더라도 사용자 단말에 의해 수신될 수 있게 된다.
그러나, 위성(116,118)은 정지 궤도 위성이 아니기 때문에, 보조 페이징 채널(606(1))의 데이터 레이트를 10bps 또는 그 이하로 낮추는 것은 도플러 효과를 악화시킨다. 즉, 데이터 전송율을 낮추면, 도플러 주파수 편이 및 위상 변화의 영향이 증가된다. 보다 낮은 주파수에서 보다 긴 비트 주기는 각 비트에 대한 도플러 변화 및 위상 변화가 높은 주파수에 비해 증가되는 것을 의미한다. 예를 들어, 10bps에서 신호를 수신하는 경우 각(하나) 비트 상에서 발생하는 도플러 변화 및 위상 변화는 동일한 신호를 10,000bps에서 수신하는 경우보다 1000배만큼 증가된다. 이는 파일럿 신호를 사용하는 통신 시스템에서 일반적으로 사용되는 코히어런트 신호 수신의 수행을 방해한다. 이러한 도플러의 양은 상관 및 추적을 위한 적절한 신호 타이밍을 획득하기 위해 추적 및 보상되어야 한다.
낮은 주파수에서 증가된 도플러 효과를 보상하는 기술들이 사용되고, 아래에서 2가지 방법들이 제시된다. 제1 방법에서, 사용자 단말 회로가 10bps 레이트에서의 수신을 시작하기에 앞서 도플러에 대해 효과적으로 로킹(locking)되기 때문에 약간의 문제점만을 제공한다. 제2 방법에서, 빌딩 내부 또는 감쇠 영역에 있는 경우에도 UT는 턴-온되고, 상대적으로 긴 적분 시간(1000배정도)을 사용하여 파일럿을 검색하여야 한다. 도플러 값이 무엇인지에 대한 지식을 가지지 않으면, 사용자 단말은 파일럿 또는 동기 신호들을 발견 또는 획득할 수 없게 된다.
제1 방법은 사용자 단말이 장애물에 의해 방해되지 않는 동안 턴-온 될 것을 요구한다. 그리고 사용자 단말이 빌딩 또는 장애 구조물로 진입하기에 앞서 사용자 단말이 "딥 페이징 모드"로 위치하게 된다. 사용자 단말을 딥 페이징 모드로 위치시키는 것은 사용자 단말이 정규 또는 보조 파일럿 채널(603)을 증가된 적분 주기 또는 시간을 사용하여 모니터링하고, 정규 또는 보조 동기 채널(605)을 모니터링하고, 또한 낮은 데이터 레이트의 페이징 채널(보조 페이징 채널(606(1)))을 모니터링하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 보통보다(정규 파일럿, 페이징, 트래픽 등의 신호에 비해서) 1000배정도 긴 적분 시간이 사용된다. 사용자 단말이 빌딩에 진입하면, 사용자 단말은 자동적으로 낮은 데이터 레이트 채널에 기초하여 도플러를 추적하고, 긴 적분 시간을 사용하여 큰 경로 감쇠를 갖는 신호를 트랙킹한다. 따라서, 사용자 단말은 감쇠가 30dB를 초과하지 않는 경우 낮은 데이터 레이트의 페이징 채널을 통해 페이징 메세지를 수신할 수 있게된다. 이러한 방법의 단점은 사용자 단말이 빌딩으로 진입하기에 앞서 딥 페이징 모드로의 전환을 기억하거나, 사용자 단말이 자동적으로 신호 감쇠를 검출하여 딥 페이징 모드로 자동으로 전화시켜야 한다는 것이다.
제2 방법은 비용이 보다 많이 들고 보다 많은 회로 엘리먼트들을 사용하지만 사용자 단말이 빌딩 또는 다른 감쇠 영역으로 진입하기에 앞서 사용자 단말을 딥 페이징 모드로 위치시킬 것을 필요로 하지 않는다. 사실, 제2 방법은 사용자 단말이 이미 빌딩과 같은 감쇠 영역에 존재하는 경우에 사용자 단말이 턴-온되더라도 동작된다. 제2 방법은 사용자 단말이 정상 모드에 있는 동안 게이트웨이로부터 전송되는 천체력 메세지를 수신 및 저장할 것을 요구한다. 천체력 메세지를 수신 및 저장함으로써, 사용자 단말은 다양한 위성들에 대한 예상되는 도플러 주파수 편이 및 그들의 시간적 변화를 판단 또는 결정할 수 있게 된다.
제2 방법을 사용하기 위해 사용자 단말은 그 자신의 위치를 알고 있어야 한다. 사용자 단말이 게이트웨이에 등록될 때 위치를 저장하고 새로운 위치가 제공되지 않는 경우 최종 저장 위치를 사용하면 일반적으로 충분하다. 선택적으로, 사용자 단말에 GPS 신호를 수신할 수 있는 GPS 수신기가 제공되면, 사용자 단말의 위치가 결정될 수 있다. 그리고 나서, GPS 데이터는 출발 위치로서 사용된다. 그 위치를 파악하고 천체력 메세지를 수신 및 저장함으로써, 사용자 단말은 도플러를 결정하고 추가의 값들을 산출할 수 있게 된다. 따라서, 제2 방법을 통해 사용자 단말은 빌딩 내부에 있는 경우에도 턴-온 될 수 있고, 여전히 파일럿 채널(600)을 획득할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명의 다양한 실시예들이 제시되었지만, 이는 예시적 목적에 지나지 않으며, 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예로 제한되지 않으며, 하기 청구항 및 등가물에 의해 본 발명이 정의되어야 한다.

Claims (26)

  1. 통신 채널들이 미리 선택된 길이 m의 직교 이진 시퀀스들의 세트를 사용하여 발생되고, 데이터가 최소 데이터 레이트 또는 D bps로 전송되는 통신 시스템에서 페이징 채널 메세지를 사용하여 딥 페이징을 달성하는 방법으로서,
    상기 직교 시퀀스 세트 중 하나로부터 발생되는 길이 Nm - 상기 N은 양의 정수 - 를 갖는 추가의 직교 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 딥 페이징 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 페이징 채널을 통해 상기 D bps 보다 낮은 데이터 레이트로 상기 페이징 채널 메세지를 전송하는 단계를 포함하는 딥 페이징 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직교 이진 시퀀스들 및 추가의 직교 시퀀스는 월쉬 시퀀스인 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직교 이진 시퀀스들은 64 또는 그 보다 작은 길이를 갖는 월쉬 시퀀스이고, 상기 추가의 직교 이진 시퀀스는 128과 동일하거나 그 보다 긴 길이를 갖는 추가의 월쉬 시퀀스인 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 직교 이진 시퀀스들은 128 또는 그 보다 작은 길이를 갖는 월쉬 시퀀스이고, 상기 추가의 직교 이진 시퀀스는 256과 동일하거나 그 보다 긴 길이를 갖는 추가의 월쉬 시퀀스인 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 추가의 월쉬 시퀀스는 65536 칩 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 추가의 월쉬 시퀀스는 보조 월쉬 시퀀스인 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 레이트는 10 bps 보다 작은 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  8. 복수의 직교 채널들을 형성하기 위해 복수의 월쉬 시퀀스들이 사용되는 CDMA 통신 시스템에서 페이징 채널 메세지를 사용하여 딥 페이징을 달성하는 방법으로서,
    상기 복수의 월쉬 시퀀스들 중 하나로부터 적어도 하나의 보조 월쉬 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 보조 월쉬 시퀀스 및 상기 페이징 채널 메세지로 페이징 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 페이징 채널을 통해 4800 bps 보다 작은 데이터 레이트로 상기 페이징 채널 메세지를 전송하는 단계를 포함하는 딥 페이징 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보조 월쉬 시퀀스는 128과 동일하거나 그 보다 큰 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 보조 월쉬 시퀀스는 65536 칩 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 레이트는 10 bps 보다 작은 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 월쉬 시퀀스들 중 하나로부터 적어도 하나의 제2 보조 월쉬 시퀀스를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    동기 채널 정보를 상기 제2 보조 월쉬 시퀀스와 결합하여 보조 동기 채널을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 월쉬 시퀀스 중 하나로부터 추가의 보조 월쉬 시퀀스들을 생성하는 단계 및 상기 추가의 보조 월쉬 시퀀스들을 사용하여 추가의 딥 페이징 채널들을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 세트 중 하나로부터 적어도 하나의 제2 보조 직교 시퀀스를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    동기 채널 정보를 상기 제2 보조 직교 시퀀스와 결합하여, 보조 동기 채널을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 세트 중 하나로부터 발생되는 길이 Nm - 상기 N은 양의 정수 - 의 추가의 직교 시퀀스들을 사용하여 추가의 딥 페이징 채널들을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 세트 중 다른 것들로부터 발생되는 길이 Nm - 상기 N은 양의 정수 - 의 추가의 직교 시퀀스들을 사용하여 추가의 딥 페이징 채널들을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 페이징 방법.
  19. 메세지들이 빌딩 내부에 존재하는 사용자 단말에 낮은 데이터 레이트로 전송되는 통신 시스템에서 도플러 효과를 보상하는 방법으로서,
    상기 사용자 단말이 상기 빌딩으로 진입하기 전에 파일럿 신호를 동기포착하는 단계;
    상기 파일럿 신호를 동기포착한 후 상기 사용자 단말을 딥 페이징 모드가 되도록 하는 단계;
    상기 사용자 단말이 상기 빌딩 내부로 진입할 때 도플러 효과를 추적하는 단계; 및
    상기 도플러를 추적 효과를 고려하여 보조 페이징 채널을 모니터링하는 단계를 포함하는 도플러 효과 보상 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보조 페이징 채널을 통해 전송되는 페이징 채널 메세지들은 128과 동일하거나 그 이상의 칩 길이를 갖는 월쉬 시퀀스와 결합되는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    보조 동기 신호를 동기포착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    보조 파일럿 신호를 동기포착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 보조 페이징 채널을 통해 전송되는 페이징 채널 메세지들은 4800 bps 보다 작은 데이터 레이트로 전송되는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
  24. 메세지들이 빌딩 내부에 있는 사용자 단말에 낮은 데이터 레이트로 전송되는 통신 시스템에서 도플러 효과를 보상하는 방법으로서,
    상기 사용자 단말에서 게이트웨이로부터 전송되는 천체력(ephemeris) 메세지들을 수신하는 단계;
    상기 수신된 천체력 메세지들을 상기 사용자 단말에 저장하는 단계;
    상기 사용자 단말의 위치를 저장하는 단계;
    상기 사용자 단말의 위치 및 상기 사용자 단말에 저장된 상기 천체력 메세지들에 기초하여 도플러 효과를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 도플러 효과를 고려하여 파일럿 신호를 획득하는 단계를 포함하는 도플러 효과 보상 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 상기 위치를 결정하는 단계는 상기 사용자 단말이 게이트웨이와 함께 등록될 때마다 상기 사용자 단말의 상기 위치를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 상기 위치를 결정하는 단계는 GPS 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 효과 보상 방법.
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