KR100809151B1

KR100809151B1 - 액세스 채널 슬롯 공유

Info

Publication number: KR100809151B1
Application number: KR1020007005078A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에스. 밀러; 라지브 비자얀; 이프라임 제하비; 제프리 에이. 레빈
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2008-02-29
Also published as: KR20010031969A

Abstract

본 발명은 스펙트럼 확산 통신 시스템(100)에서 다중 부분 액세스 프로브(502)를 사용하여 슬롯 무작위 액세스 채널상의 사용자 용량을 증가시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 액세스 프로브 프리엠블(604)의 제 1 및 제 2부분(508, 510)은 짧은 PN 코드 시퀀스(620)를 이용하여 변조되며 액세스 프로브(502)의 제 2부분 및 나머지는 긴 PN 코드 시퀀스를 이용하여 변조된다. 액세스 프로브(502)에 의하여 전송될 정보는 액세스 프로브(502)의 제 2부분(606)을 통하여 변조되며 액세스 프로브는 전송되어 프로브 프리엠블(604)의 제 1부분(508)이 액세스 채널 슬롯(402)의 경계부분내에 속하도록 한다. 일 실시예에서, 액세스 신호 수신에 이용되는 액세스 채널의 시간 슬롯(402)은 제 1부분(508)의 길이로 이루어진다. 다른 실시예에서, 액세스 신호 수신을 위해 이용되는 다수의 인접 액세스 채널의 시간 슬롯(402)은 상기 제 1부분(508)보다 길지만 제 1부분의 길이 또는 주기만큼 서로 오프셋된다.

Description

액세스 채널 슬롯 공유 {ACCESS CHANNEL SLOT SHARING}

본 발명은 다중 액세스 스펙트럼 확산 통신 시스템 및 네트워크에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스펙트럼 확산 통신 시스템에서 사용자 액세스 용량을 증가시키는 것에 관한 것이다.

여러 가지 다중 액세스 통신 시스템 및 기술이 수많은 시스템 사용자에게 정보를 전송하기 위하여 개발되었다. 그러나, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 통신 시스템과 같은 스펙트럼 확산 변조 기술 시스템은 특히 많은 수의 통신 시스템 사용자에게 서비스를 제공할 때 다른 변조 기술에 비하여 큰 장점을 가진다. 상기와 같은 기술은 1990년 2월 13일자로 특허허여된 미국특허 4,901,307 제목 "위성 또는 지상 중계기를 이용하는 스펙트럼 확산 다중 액세스 통신 시스템" 및 1997년 11월 25일 특허허여된 미국특허 5,691,974 제목 "개별 수신 위상 시간 및 에너지를 트래킹하는 스펙트럼 확산 통신 시스템에 전송된 최대 스펙트럼을 이용하기 위한 방법 및 장치"에 개시되어 있으며, 이 둘은 여기에 참고된다.

상기 특허들은 공중 전화 교환망과 같은 다른 접속된 시스템의 다른 시스템 사용자 또는 사용자들과 통신하기 위하여 많은 수의 이동 시스템 사용자 또는 원격 시스템 사용자가 적어도 하나의 트랜시버를 이용하는 다중 액세스 통신 시스템을 개시한다. 트랜시버는 게이트웨이 및 위성 또는 지상 기지국(셀-사이트 또는 셀이라고도 함)을 통하여 통신한다.

기지국은 셀을 커버하며, 위성은 지구 표면상의 범위지역("스폿"이라고도 함)을 가진다. 시스템에서, 용량 이득은 커버되는 지형을 섹터링 또는 분할함으로써 달성된다. 셀은 기지국에서 지향성 안테나를 이용함으로써 "섹터"로 분할될 수 있다. 유사하게, 위성의 범위지역은 빔 형성 안테나 시스템을 이용하여 지리적으로 "빔"으로 분할될 수 있다. 커버리지 영역을 세분하는 이러한 기술들은 적절한 안테나 지향성 또는 공간 분할 멀티플렉싱을 이용하여 상기 영역을 분리하는 것으로 생각될 수 있다. 또한, 가용 대역폭이 있다면, 각각의 이들 분할부분, 섹터 또는 빔에는 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 이용하여 다중 CDMA 채널이 할당될 수 있다. 위성 시스템에서, 각각의 CDMA 채널을 "서브-빔"이라고 하는데, 이는 "빔"마다 수 개의 서브-빔이 존재할 수 있기 때문이다.

CDMA을 이용하는 통신 시스템에서, 별도의 링크가 게이트웨이 또는 기지국에 대하여 통신 신호를 전송하기 위하여 이용된다. 포워드 링크는 기지국 또는 게이트웨이에서 사용자 단말기로의 통신 링크를 말하며, 통신 신호는 게이트웨이 또는 기지국에서 발생하여 시스템 사용자 또는 사용자들에게 전송된다. 리버스 링크는 사용자 단말기에서 게이트웨이 또는 기지국으로의 통신 링크를 말하며, 통신 신호는 사용자 단말기에서 발생하여 게이트웨이 또는 기지국으로 전송된다.

리버스 링크는 적어도 두 개의 별도 채널(액세스 채널 및 리버스 트래픽 채널)로 구성된다. 일반적으로, 통신 시스템에는 몇 개의 액세스 및 리버스 링크 트래픽 채널이 존재한다. 액세스 채널은 시간적으로 분리된 하나 이상의 사용자 단말기에 이용되어 게이트웨이 또는 기지국으로부터의 통신을 시작하거나 응답하도록 한다. 각각의 이러한 통신 프로세스를 액세스 신호 전송 또는 "액세스 프로브"라고 한다. 리버스 트래픽 채널은 "콜" 또는 통신 링크 셋업 동안 사용자 및 시그널링 정보 또는 사용자 단말기로부터의 데이터를 하나 이상의 게이트웨이 또는 기지국에 전송하기 위하여 이용된다. 액세스 채널, 메시지 및 콜에 대한 구조 또는 프로토콜중 하나는 "이중 모드 광대역 스펙트럼 확산 셀룰러 시스템용 이동국-기지국 호환 표준"이라는 전기통신산업협회 IS-95표준에 상세히 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.

일반적인 스펙트럼 확산 통신 시스템에서, 하나 이상의 미리 선택된 의사노이즈(PN) 코드 시퀀스는 통신 신호를 전송할 목적으로 캐리어 상에서 변조하기 전에 소정의 스펙트럼 대역을 통하여 사용자 정보 신호를 변조 또는 "확산"하기 위하여 이용된다. 공지된 PN 확산, 스펙트럼 확산 전송 방법은 데이터 신호보다 큰 대역폭을 가지는 전송용 신호를 형성한다. 기지국 또는 게이트웨이에서 사용자 단말기로의 통신 링크에서, PN 확산 코드 또는 이진 시퀀스는 상이한 기지국에 의하여 또는 상이한 빔을 통하여 전송되는 신호 사이 및 다중경로 신호사이를 구별하기 위하여 이용된다. 이들 코드는 일반적으로 소정의 셀 또는 서브-빔내의 모든 통신 신호에 의하여 공유된다. 일부 통신 시스템에서, 동일한 세트의 PN 확산 코드는 리버스 트래픽 채널 및 액세스 채널을 위한 리버스 링크에 이용된다. 다른 제안된 통신 시스템에서, 포워드 링크 및 리버스 링크는 다른 세트의 PN 확산 코드를 이용한다.

일반적으로, PN 확산은 정보 신호를 변조 또는 "확산"하기 위하여 의사노이즈(PN) 코드 시퀀스 쌍을 이용하여 달성된다. 일반적으로 직교 위상 편이 변조(QPSK)라고 지칭되는 기술에서 하나의 PN 코드 시퀀스는 동위상(I) 채널을 변조하기 위하여 이용되고, 다른 PN 코드 시퀀스는 직교 위상(Q)채널을 변조하기 위하여 이용된다. PN 확산은 정보 신호가 캐리어 신호에 의하여 변조되어 통신 신호로서 게이트웨이 또는 기지국에서 사용자 단말기로 포워드 링크를 통하여 전송되기 전에 발생한다. PN 확산 코드는 짧은 PN 코드라고도 하는데, 이는 이들이 통신 시스템에 사용되는 다른 PN 코드에 비하여 상대적으로 "짧기" 때문이다. 일반적으로, 동일한 세트의 PN 확산 코드는 포워드 및 리버스 링크 트래픽 채널에 의하여 공유되며 다른 세트의 PN 확산 코드는 전술한 바와 같이 액세스 채널에 이용된다.

특정 통신 시스템은 포워드 링크 또는 리버스 링크 채널 중 어느 것이 이용되느냐에 따라 몇몇 길이의 짧은 PN 코드를 이용할 수 있다. 위성 시스템과 같은 포워드 링크에서, 짧은 PN 코드는 일반적으로 2¹⁰내지 2¹⁵칩 길이를 가진다. 이들 짧은 PN 코드는 게이트웨이, 위성 및 기지국과 같은 여러 신호 소스를 구별하기 위하여 이용된다. 또한, 소정의 짧은 PN 코드내의 타이밍 오프셋은 특정 위성 또는 셀 및 지상 시스템의 섹터의 빔을 구별하기 위하여 이용된다.

제안된 위성 통신 시스템에서, 리버스 링크에 사용되는 짧은 PN 코드는 약 2⁸칩 길이를 가진다. 이들 짧은 PN 코드는 포워드 링크에 사용되는 "더 긴" 짧은 PN 코드와 관련되는 복잡성 없이 통신 시스템을 액세스하려는 사용자 단말기를 게 이트웨이 또는 기지국 수신기가 빠르게 탐색하도록 하기 위하여 이용된다. 설명에 있어서, "짧은 PN 코드"는 리버스 링크에서 사용되는 이들 짧은 PN 코드 시퀀스(2⁸)를 말한다.

채널화 코드라고 하는 다른 PN 코드 시퀀스가 셀 또는 서브-빔내의 리버스 링크를 통하여 상이한 사용자 단말기에 전송되는 통신 신호를 구별하기 위하여 이용된다. PN 채널화 코드는 긴 코드라고도 하는데, 이는 이들이 통신 시스템에 사용되는 다른 PN 코드에 비하여 상대적으로 "길기" 때문이다. 긴 PN 코드는 일반적으로 약 2⁴²칩의 길이를 가지지만 필요에 따라 짧아지거나 마스킹될 수 있다. 일반적으로, 액세스 메시지는 짧은 PN 코드에 의하여 변조되고 액세스 프로브 또는 신호로서 게이트웨이 또는 기지국에 전송되기 전에 긴 PN 코드에 의하여 변조된다. 그러나, 짧은 PN 코드 및 긴 PN 코드는 액세스 메시지를 변조 또는 확산하기 전에 결합될 수 있다.

게이트웨이 또는 기지국의 수신기가 액세스 프로브를 수신할 때, 수신기는 액세스 메시지를 얻기 위하여 액세스 프로브를 역확산시켜야 한다. 이는 어느 긴 PN 코드 및 어느 짧은 PN 코드 쌍이 액세스 메시지를 변조하기 위하여 이용되었는지를 가설 또는 추측함으로써 달성된다. 소정의 가설 및 액세스 프로브 사이의 상관관계는 어느 가설이 액세스 프로브에 대한 최적의 추정인지를 결정하기 위하여 발생된다. 소정의 임계치와 일반적으로 관련된 가장 최적의 상관관계를 형성하는 가설은 가장 유사한 코드 및 타이밍 매칭에 대한 가설로서 선택된다. 선택된 가설이 결정되면, 액세스 프로브는 액세스 메시지를 얻기 위하여 선택된 가설을 이용하여 역확산된다.

많은 사용자를 가진 통신 시스템에서, 하나 이상의 액세스 프로브가 동시에 또는 신호가 검출되는 미리 선택된 시간 주기 내에 게이트웨이 또는 기지국에 도달할 수 있다. 이러한 상황이 발생하면, 액세스 프로브는 충돌하거나 또는 서로 간섭하여 게이트웨이 또는 기지국에서 인식되지 않게 된다. 상기와 같은 충돌을 피하기 위한 한 방법은 중앙 제어식 액세스 기술을 이용하는 것이며, 여기서 통신 시스템은 사용자 단말기 액세스 프로브 전송의 시간을 관리한다. 상기와 같은 기술의 단점중 하나는 많은 양의 액세스 채널 대역폭이 상기와 같은 시간 관리 메커니즘에 소요된다는 것이다.

상기와 같은 충돌을 피하기 위한 다른 방법은 "슬롯형 ALOHA" 기술과 같은 슬롯형 무작위 액세스 기술이다. 슬롯형 무작위 액세스 기술에서, 일반 시스템-와이드 타이밍 구조는 허용가능한 전송 또는 수신 시간을 형성한다. 액세스 채널은 일반적으로 일련의 고정된 길이 프레임 또는 시간 "슬롯" 또는 윈도우로 분할되는데, 그것들 각각은 신호를 수신하는데 사용되는 동일한 고정 지속시간을 갖는다. 슬롯은 신호를 수신하기 위하여 이용된다. 액세스 신호는 일반적으로 "패킷"으로서 구성되며, 상기 패킷은 프리엠블 및 메시지 부분으로 구성되는데, 이는 취득되는 시간 슬롯의 처음에 도달하여야 한다. 사용자 단말기는 그 자신의 선택에 따라 전송하지만 수신된 메시지를 가지기 위한 단일 슬롯의 범위 내에서만 전송되도록 제한된다. 액세스 채널 상에서 이러한 기술의 이용은 여러 사용자로부터의 액세스 프로브가 게이트웨이 또는 기지국에서 충돌할 가능성을 감소시킨다.

불행하게도, 슬롯형 무작위 액세스 기술은 또한 액세스 채널 상에 상당한 양의 사용되지 않는 시간을 야기한다. 액세스 프로브는 단일 슬롯 내에 전송되어야 하기 때문에, 슬롯 지속시간은 가능한 가장 긴 액세스 프로브의 지속시간을 초과하도록 선택되어야 한다. 모든 슬롯이 동일한 지속시간을 가지기 때문에, 슬롯은 거의 가장 긴 액세스 프로브에 대하여 부분적으로 비어있다. 따라서 액세스 채널 상에서 상당한 양의 대역폭이 낭비되며 액세스 채널의 사용자 용량을 감소시킨다.

특정 프레임 주기 중에 액세스 프로브를 포착하는 것을 실패하면 액세스를 원하는 송신기가 액세스 프로브를 재전송하여 수신기가 다음 프레임 중에 다시 프로브를 검출하도록 하여야 한다. 함께 도달한 다중 액세스 신호는 "충돌"하며 포착되지 않아 다시 전송할 것을 요구한다. 이 경우, 최초 시도가 실패할 때 다음 액세스 전송의 타이밍은 시간 슬롯의 길이, 및 일반적으로 무작위 수의 시간 슬롯 또는 프레임에 최소한 동일한 지연 시간을 기초로 한다. 따라서, 액세스 프로브가 다시 전송되고 수신되기 전에 상당한 양의 시간이 경과한다. 프로브 포착에 있어서의 지연 길이는 여러 가설을 스캐닝하기 위해 수신기에서 포착 회로를 리세팅하는데 있어서의 지연 길이 만큼 증가하며, 결론적으로 말해서, 처음으로 획득된 다른 프로브에 있어서, 타이밍 불안정성이 해결되지 않으면 액세스 프로브는 결코, 적어도 실제 시간 범위 내에서는, 포착되지 않는다.

따라서 스펙트럼 확산 통신 시스템에서 슬롯형 무작위 액세스 채널 상에 사용자 용량을 증가시키기 위한 시스템 및 방법이 요구된다. 액세스 프로브가 최소 한의 지연으로 그리고 효율적으로 수신되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다중 부분 액세스 프로브를 이용하여 스펙트럼 확산 통신 시스템에서 슬롯형 무작위 액세스 채널 상의 사용자 용량을 증가시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 최초 액세스가 실패한 후에 액세스를 성공하는데 있어서 지연을 감소시키는 장점을 가진다.

본 발명은 적어도 하나의 액세스 채널을 통하여 다수의 액세스 신호를 전송하는 방법 및 장치에 의하여 구현되는데, 상기 액세스 신호는 프리엠블 및 메시지 부분을 포함하며, 상기 프리엠블은 제 1 및 제 2스테이지를 가진다. 액세스 프로브 프리엠블은 메시지 정보를 포함하지 않고 널 데이터로 구성된다.

액세스 신호는 프리엠블의 제 1스테이지 및 제 2스테이지를 제 1신호로 변조하고, 프리엠블의 제 2스테이지를 제 2신호로 변조하고 그리고 제 1 및 제 2신호로 메시지를 변조함으로써 발생된다. 액세스 신호는 변조된 제 1스테이지, 제 2스테이지 및 메시지 형태로 전송된다. 이와 같이 형성된 액세스 신호는 시간 슬롯으로 분할된 액세스 채널을 통하여 전송 및 수신될 수 있어서, 프리엠블이 다수의 미리 선택된 타임 슬롯 중 하나 내에 들어가게 한다. 따라서, 하나 이상의 액세스 신호가 적시에 전송되어 제 2스테이지 또는 메시지가 하나 이상의 다른 전송된 액세스 신호의 제 1스테이지와 중복될 때도 신호가 포착될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 액세스 신호는 상기 제 1스테이지와 동일한 길이를 가진 신호 수신 시간 슬롯으로 분할된 액세스 채널을 통하여 전송 및 수신될 수 있 다. 선택적으로, 액세스 신호는 상기 제 1스테이지와 동일한 길이의 주기만큼 서로 오프셋된 시간을 가진 신호 수신 시간 슬롯으로 분할된 다수의 액세스 채널을 통하여 수신될 수 있다.

액세스 프로브의 제 1부분은 바람직하게 짧은 PN 시퀀스를 이용하여 액세스 신호를 제 1변조 또는 확산시킴으로써 형성되는데, 상기 짧은 PN 시퀀스는 또한 제 2부분을 확산시키기 위하여 이용된다. 바람직한 실시예에서, 짧은 PN 시퀀스는 한 쌍의 직교 짧은 PN 시퀀스이다. 이러한 확산은 일반적으로 제 1 및 제 2PN 코드 변조기, 데이터 변조기 및 송신기를 가진, 다중 부분 액세스 프로브를 전송하는 장치를 이용하여 달성된다.

제 1PN 코드 변조기는 소정의 짧은 PN 시퀀스로 액세스 프로브의 제 1 및 제 2부분을 확산하고, 제 2PN 코드 변조기는 긴 PN 시퀀스로 액세스 프로브의 제 2부분을 확산한다. 데이터 변조기는 액세스 메시지를 가진 제 2부분을 변조한다. 송신기는 액세스 프로브를 전송하여 제 1부분이 액세스 채널 슬롯 중 하나에 속하게 한다.

다중 부분 액세스 프로브를 수신하기 위한 장치는 다수의 복조기 및 탐색 수신기를 포함한다. 탐색 수신기는 액세스 프로브의 제 1부분을 포착하며 프로브의 다음 처리 부분(즉, 제 2부분)을 복조기 중 하나에 전송한다. 탐색 수신기는 다른 액세스 프로브의 제 1부분을 포착할 수 있으며, 복조기는 제 1액세스 프로브의 제 2부분을 복조한다. 이러한 프로세스는 소정의 시간 간격 동안 반복될 수 있으며, 수신되고, 복조되고 포착될 수 있는 만큼 많은 액세스 프로브를 포착하고 핸드오프한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되고 동작하는 무선 통신 시스템의 예를 도시한다.

도 2는 도 1의 통신 시스템에서 게이트웨이 및 사용자 단말기사이에 이용되는 통신 링크의 예를 도시한다.

도 3은 액세스 채널의 구조를 상세히 도시한다.

도 4는 통상적인 슬롯형 무작위 액세스 채널에서 액세스 프로브의 일반적인 타이밍 구조를 도시하는 타이밍도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬롯형 무작위 액세스 채널의 액세스 프로브에 대한 타이밍도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 액세스 프로브를 발생시키는 프로토콜을 도시한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 액세스 프로브를 전송하기 위하여 이용되는 액세스 채널 송신기의 예에 대한 블록도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 채널 송신기의 동작에 대한 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 액세스 프로브를 수신하기 위한 액세스 채널 수신기의 예의 블록도이다.

본 발명은 다중 부분 액세스 프로브(multi-part access probe)를 이용함으로써 스펙트럼 확산 통신 시스템에서 슬롯형 무작위 액세스 채널상의 사용자 용량을 증가시키기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 성공하지 못한 액세스 프로브 또는 신호의 재전송시 지연을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 액세스 프로브는 사용자 단말기에서 게이트웨이 또는 기지국으로 전송된다.

본 발명이 특정 실시예를 기초로 설명되지만, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 여러 가지 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 다중 PN 코드 시퀀스로 확산되는 액세스 채널 전송이외의 전송에도 적합하다. 또한, 본 발명의 통신 채널은 무선 링크에만 한정되는 것이 아니며 유선, 광섬유 케이블 등에도 이용될 수 있다.

일반적인 CDMA 통신 시스템에서, 미리 정해진 지형 또는 셀 내의 기지국은 몇 개의 스펙트럼 확산 모뎀 또는 송신기 및 수신기 모듈을 이용하여 서비스 영역내의 시스템 사용자를 위한 통신 신호를 처리하도록 한다. 각각의 수신기 모듈은 일반적으로 디지털 스펙트럼 확산 데이터 수신기, 적어도 하나의 탐색 수신기 및 관련 복조기 등을 이용한다. 일반적인 동작 중에, 기지국내의 특정 송신기 모듈 및 수신기 모듈 또는 단일 모뎀은 사용자 단말기에 할당되어 기지국과 사용자 단말기사이에서 통신 신호의 전송을 수용하도록 한다. 일부 경우에, 다중 수신기 모듈 또는 모뎀은 다이버시티 신호 처리를 수용하기 위하여 이용될 수 있다.

위성을 이용하는 통신 시스템에서, 송신기 모듈 및 수신기 모듈은 일반적으로 게이트웨이라고 하는 기지국에 배치되며, 이는 위성을 통하여 통신 신호를 전송함으로써 시스템 사용자와 통신한다. 또한, 위성 또는 게이트웨이와 통신하는 다 른 관련 제어 센터가 존재하여 시스템-와이드 트래픽 제어 및 신호 동기화를 유지하도록 한다.

Ⅰ. 시스템 개요

본 발명에 따라 구성되고 동작하는 무선 통신 시스템의 예가 도 1에 도시된다. 통신 시스템(100)은 사용자 단말기(사용자 단말기(126, 128)로 도시됨)와의 통신에 있어 스펙트럼 확산 변조 기술을 이용한다. 지상 시스템에서, 통신 시스템(100)은 기지국(기지국(114, 116)으로 도시됨)을 이용하여 이동국 또는 사용자 단말기(126, 128)와 통신한다. 규모가 큰 도시 지역에서의 셀룰러 전화 타입 시스템은 수천의 사용자 단말기(126, 128)에 서비스하는 수백 개의 기지국(114, 116)을 가질 수 있다.

위성에 기초한 시스템에서, 통신 시스템(100)은 위성 중계기(위성(118, 120)으로 도시됨) 및 시스템 게이트웨이(게이트웨이(122, 124)로 도시됨)를 이용하여 사용자 단말기(126, 128)와 통신하도록 한다. 게이트웨이(122, 124)는 위성(118, 120)을 통하여 통신 신호를 사용자 단말기(126, 128)에 전송한다. 위성에 기초한 시스템은 일반적으로 비교되는 지상 시스템 보다 더 큰 지형에서 더 많은 사용자에게 서비스하는데 있어서 적은 위성 중계기를 이용한다.

이동국 또는 사용자 단말기(126, 128)는 셀룰러 폰, 데이터 트랜시버 또는 전송 장치(예를 들어, 컴퓨터, 개인 정보 이동 단말기, 팩시밀리)와 같은 무선 통신 장치를 가지는데, 이외의 다른 통신 장치를 가질 수 있다. 일반적으로, 각각의 유니트는 원할 경우 휴대되거나 차량에 장착된다. 이들 사용자 단말기가 이동하는 것으로 설명되지만, 본 발명은 원격 무선 서비스가 요구되는 고정 유니트 또는 그 외의 형태의 단말기에 적용될 수 있다. 후자의 서비스 형태는 특히 세계의 많은 원격 지역에 통신 링크를 형성하도록 위성 중계기를 이용하는데 적합하다. 사용자 단말기는 종종 선호도에 따라 일부 통신 시스템에서 가입자 유니트, 이동 유니트, 이동국 또는 간단히 "사용자", "모빌" 또는 "가입자"라고도 한다.

사용자 단말기의 예는 전술한 미국특허 5,691,974, 1998년 11월 10일에 특허허여된 미국특허 5,835,847 "저궤도 위성 통신 시스템용 파일롯 신호 강도 제어" 및 미국특허출원 08/723,725, "두개의 저궤도 위성을 이용하는 정확한 위치 결정"에 개시되어 있으며, 이들은 여기에 참고된다.

위성(118, 120)이 중첩되지 않은 분리된 지형을 커버하도록 지향되는 "스폿"내에 다중 빔을 제공하는 것이 고려될 수 있다. 일반적으로, 상이한 주파수의 다중 빔은 CDMA 채널, "서브-빔" 또는 FDM 신호, 주파수 슬롯, 또는 채널이라고도 하는데, 이는 동일한 영역에 중첩하도록 지향될 수 있다. 그러나, 상이한 위성, 또는 지상 셀 사이트에 대한 안테나 패턴에 대한 빔 커버리지 또는 서비스 영역은 통신 시스템 설계 및 제공되는 서비스 타입에 따라 소정의 영역에서 전체적으로 또는 부분적으로 중첩될 수 있으며 공간 다이버시티는 이들 통신 영역 또는 디바이스 사이에서 달성될 수 있다는 것이 쉽게 이해된다. 예를 들어, 각각은 상이한 주파수에서 상이한 특징을 갖는 상이한 사용자 세트에 서비스를 제공할 수 있거나, 소정의 이동 유니트가 지형적인 서비스 영역을 각각 중첩하는 다중 주파수 및/또는 다중 서비스 공급자를 이용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(100)은 시스템 제어기 및 스위치 네트워크(112)를 이용하는데, 이는 일반적으로 지상 시스템에서 이동 전화교환국(MTSO) 및 위성과 통신하는 위성 시스템용 (그라운드) 명령 및 제어 센터(GOCC)라고도 한다. 상기와 같은 제어기는 일반적으로 PN 코드 발생, 할당 및 타이밍을 포함한 특정 동작을 통하여 기지국(114, 116) 또는 게이트웨이(122, 124)에 시스템-와이드 제어를 제공하는 인터페이스 및 처리 회로를 포함한다. 제어기(112)는 또한 공중 교환전화망(PSTN) 및 기지국(114, 116) 또는 게이트웨이(122, 124) 및 사용자 단말기(126, 128)사이에서 통신 링크 또는 전화 통화의 라우팅을 제어한다. 그러나, PSTN 인터페이스는 일반적으로 상기와 같은 통신 네트워크 또는 링크에 직접 접속하기 위한 각각의 게이트웨이의 일부를 형성한다.

제어기(112)와 여러 시스템 기지국(114, 116) 또는 게이트웨이(122, 124)를 연결하기 위한 통신 링크는 예를 들어 전용 전화 라인, 광섬유 링크 및 마이크로파 또는 전용 위성 통신 링크와 같은 공지된 기술을 이용하여 형성될 수 있지만, 그러한 것들로 제한되지는 않는다.

두 개의 위성만이 도 1에 도시되었지만, 통신 시스템은 일반적으로 여러 궤도를 이동하는 다수의 위성(118, 120)을 이용한다. 여러 가지 다중 위성 통신 시스템이 제안되었는데, 이는 많은 수의 사용자 단말기에 서비스하는 저궤도(LEO) 위성의 배열을 이용하는 것을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명의 개념이 지상 시스템 및 위성 시스템 구성 모두에 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1에서, 기지국(114, 116)과 사용자 단말기(126, 128)사이의 통신 링크를 위한 일부 가능한 신호 경로가 라인(130, 132, 134, 136)으로 도시된다. 이들 라인상의 화살표는 포워드 링크 또는 리버스 링크와 같은 링크에 대한 신호 방향을 나타내며, 설명을 위해서만 제공되고 실제 신호 패턴을 제한하는 것은 아니다.

유사한 방식으로, 게이트웨이(122, 124), 위성 중계기(118, 120) 및 사용자 단말기(126, 128)사이의 통신 링크를 위한 신호 경로는 게이트웨이에서 위성으로의 링크를 위한 라인(146, 148, 150, 152) 및 위성에서 사용자로의 링크를 위한 라인(140, 142, 144)으로서 도시된다. 일부 구성에서, 라인(154)으로 예시되는 바와 같이 직접적인 위성으로의 위성 링크를 형성하는 것이 가능하다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 지상 시스템 또는 위성 시스템 중 어느 하나에 적합하다. 따라서, 게이트웨이(122, 124) 및 기지국(114, 116)은 간략성을 위해 게이트웨이(122)로 총괄하여 표현된다. 용어 "기지국 및 게이트웨이"는 종종 서로 바꾸어 사용되기도 하는데, 게이트웨이는 위성을 통하여 직접 통신하는 특수 기지국으로 인식된다. 유사하게, 위성(118, 120)은 총괄적으로 위성(118)으로 표현되고, 사용자 단말기(126, 128)는 총괄적으로 사용자 단말기(126)로 표현된다.

Ⅱ. 통신 링크

도 2는 통신 시스템(100)에서 게이트웨이(122)와 사용자 단말기(126)사이에 이용되는 통신 링크의 구현예를 도시한다. 두 개의 링크가 통신 시스템(100)에 사용되어 게이트웨이(122)와 사용자 단말기(126)사이에 통신 신호 전송을 용이하게 한다. 이들 링크는 포워드 링크(210) 및 리버스 링크(220)라고 한다. 포워드 링크(210)는 게이트웨이(122)에서 사용자 단말기(126)로 전송되는 전송 신호(215)를 처리한다. 리버스 링크(220)는 사용자 단말기(126)에서 게이트웨이(122)로 전송되는 전송 신호(225)를 처리한다.

포워드 링크(210)는 포워드 링크 송신기(212) 및 포워드 링크 수신기(218)를 포함한다. 일 실시예에서, 포워드 링크 송신기(212)는 상기 특허에 개시된 공지된 CDMA 통신 기술에 따라 게이트웨이(122)에서 구현된다. 일 실시예에서, 포워드 링크 수신기(218)는 상기 특허에서 개시된 바와 같이 공지된 CDMA 통신 기술에 따라 사용자 단말기(126)에 구현된다.

리버스 링크(220)는 리버스 링크 송신기(222) 및 리버스 링크 수신기(228)를 포함한다. 일 실시예에서, 리버스 링크 송신기(222)는 사용자 단말기(126)에 구현된다. 일 실시예에서, 리버스 링크 수신기(228)는 게이트웨이(122)에 구현된다.

전술한 바와 같이, 리버스 링크(220)는 하나 이상의 액세스 채널 및 하나의 리버스 트래픽 채널을 포함하여 적어도 두 개의 채널을 이용한다. 이들 채널은 특정되는 모드에서 동작하는 별도의 수신기 또는 동일한 수신기에 의하여 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 액세스 채널은 게이트웨이(122)와의 통신을 시작하거나 응답하기 위하여 사용자 단말기(126)에 의하여 이용된다. 별도 액세스 채널이 각각의 액티브 사용자를 위해 소정 시간에 요구된다. 특히, 액세스 채널은 서로 시간적으로 분리된 각각의 액티브 사용자로부터의 전송으로 몇 명의 사용자 단말기(126)에 의하여 시간 공유된다. 액세스 채널 및 신호의 구조는 이하에 상세히 설명한다.

시스템은 적정 레벨의 게이트웨이 복잡성 및 액세스 타이밍과 같은 알려진 요인에 따라 하나 이상의 액세스 채널을 이용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 1내지 8개의 액세스 채널이 주파수당 이용된다. 바람직한 실시예에서, 상이한 세트의 PN 확산 코드가 리버스 트래픽 채널 및 액세스 채널 사이에 이용된다. 또한, 액세스 채널은 통신 시스템(100)을 통한 액세스 채널의 사용에 대하여만 할당된 전용 코드 세트(또는 코드 발생기)로부터 선택된 매우 짧은 PN 코드를 이용할 수 있다. 이러한 기술은 신호 지연 및 도플러 및 그 외의 알려진 현상이 존재하는 게이트웨이에서 액세스 신호를 빠르게 포착하기 위한 매우 효과적인 메커니즘을 제공한다.

Ⅲ. 액세스 채널

도 3은 액세스 채널(300)을 상세히 도시한다. 액세스 채널(300)은 액세스 채널 송신기(310), 액세스 채널 수신기(320) 및 액세스 신호 또는 프로브(330)를 포함한다. 액세스 채널 송신기(310)는 상술된 리버스 링크 송신기(222)에 포함될 수 있다. 액세스 채널 수신기(320)는 상술된 리버스 링크 수신기(228)에 포함될 수 있다.

액세스 채널(300)은 통화 시작, 페이지 응답 및 사용자 단말기(126)로부터 시작되어 게이트웨이(122)로 예정되는 등록을 포함하여 짧은 시그널링 메시지 교환을 위하여 이용된다. 사용자 단말기(126)가 액세스 채널(300)을 통하여 게이트웨이(122)와 통신을 시작하거나 응답하기 위하여, 액세스 프로브(330)라고 하는 신호가 전송된다.

액세스 채널은 또한 통신 시스템에 이용되는 하나 이상의 특정 페이징 채널과 관련된다. 이는 페이지에 응답하여 사용자 단말기 액세스 전송을 요구하는 곳을 알고 있는 시스템을 통해 페이징 메시지에 대하여 더 효율적으로 응답하도록 한다. 고정 시스템 설계를 기초로 하는 연결 또는 할당은 공지되어 있으며 페이징 메시지의 구조 내에서 사용자 단말기에 표시될 수 있다.

Ⅳ. 액세스 프로브에서 타이밍 불확실성

액세스 프로브(330)의 타이밍 불확실성은 지구 주위의 위성(118) 궤도에 의하여 사용자 단말기(126)와 위성(118)사이의 거리 또는 전파 경로 길이 변화 때문에 발생한다. 이러한 타이밍 불확실성은 최소 전파 지연 및 최대 전파 지연에 의하여 경계가 정해진다. 최소 전파 지연은 위성(118)이 사용자 단말기(126) 바로 위에 있을 때 사용자 단말기(126)에서 위성(118)(및 게이트웨이)으로 신호가 전달되는데 요구되는 시간량이다. 최대 전파 경로는 위성(118)이 사용자 단말기(126)의 미리 정해진 가용 한계에 위치할 때 사용자 단말기(126)에서 위성(118)으로 신호가 전달되는데 요구되는 시간량이다. 전체 지연은 위성에 대한 게이트웨이의 위치에 의하여 영향을 받으며, 최대치 또는 최소치가 발생하는 위성 위치를 변경할 수 있다. 유사하게, 어느 정도의 시간 불확실성은 사용자 단말기 및 기지국(114, 116) 또는 비록 작지만 상대적인 이동에 따른 기타 신호 소스 사이에서 상대적인 이동에 대하여 발생할 수 있다.

이러한 타이밍 불확실성은 액세스 프로브(330)를 포착하기 위하여 해결되어야 한다. 특히, PN 코드 위상 및 타이밍, 즉 PN 코드 시퀀스의 시작 시간은 액세스 프로브(330) 형성시에 이용되는 긴 PN 코드 및 짧은 PN 코드를 역확산하기 위하여 알려져야 한다. 이는 어느 타이밍 가설이 액세스 프로브(330)를 포착하기 위한 최적의 추정인지를 결정하기 위하여 여러 가지 타이밍(적당한 코드) 가설을 액세스 프로브(330)에 상관시킴으로써 이루어진다. 타이밍 가설은 서로 시간(및 도플러 효과에 대한 주파수)적으로 오프셋되며, 액세스 프로브(330)의 타이밍 또는 액세스 신호를 발생시키기 위하여 이용되는 PN 코드의 여러 추정치를 나타낸다. 액세스 프로브(330)와의 가장 높은 상관관계를 생성하는 가설, 일반적으로 소정의 상관관계 임계치를 초과하는 가설은 상기 특정 액세스 프로브(330)를 이용하기 위하여 타이밍의 가장 가능한 추정치("정확" 또는 적당한 것으로 간주)를 가진 가설이다. 타이밍 불확실성이 이러한 방식으로 해결되면, 액세스 프로브(330)는 공지된 기술에 따라 해결된 타이밍 및 긴 PN 코드 및 짧은 PN 코드를 이용하여 역확산될 수 있다.

Ⅴ. 액세스 프로브 전송을 위한 시스템 타이밍

액세스 신호에 대한 일반적인 액세스 기술은 "슬롯형 ALOHA"라고 공지된 슬롯형 무작위 액세스이다. 이 기술에 따라면, 통신 시스템(100)은 액세스 프로브 전송을 조화시키기 위하여 액세스 채널 상에 규칙적인 타이밍 구조를 형성한다. 도 4는 통상적인 슬롯형 무작위 액세스 채널(400)의 액세스 신호 또는 프로브에 대한 일반적인 타이밍 구조를 도시하는 타이밍도이다. 채널(400)은 액세스 슬롯(402), 경계부(404), 보호 대역(406) 및 액세스 프로브(408)를 포함한다. 채널(400)은 경계부(404)를 가진 액세스 슬롯(402)으로 알려진 동일한 지속 시간을 갖는 시간 블록으로 분할된다. 바람직한 실시예에서, 각각의 액세스 슬롯(402)은 리딩 보호 대역(406A) 및 트레일링 보호 대역(406B)을 포함하여 전술한 타이밍 불확실성을 수용하도록 한다.

사용자 단말기가 통신 시스템(100)을 액세스하길 원하면, 즉 통신을 시작하거나 응답하기를 원하면, 사용자 단말기는 액세스 신호 또는 프로브(408)를 게이트웨이(122)에 전송한다. 통상적인 액세스 프로브(408)는 액세스 프리엠블 및 액세스 메시지를 포함하며, 사용자 단말기(126)의 액세스 채널 송신기(310)에 의하여 게이트웨이(122)로의 액세스 채널 수신기(320)에 전송된다. 통상적인 스펙트럼 확산 시스템에서, 프리엠블 및 액세스 메시지 모두는 한 쌍의 짧은 PN 코드로 직교 확산되며 긴 PN 코드에 의하여 채널화된다. 프리엠블은 일반적으로 널 데이터, 즉 모든 "1" 또는 모든 "0" 또는 미리 선택된 "1" 및 "0" 패턴을 포함한다. 프리엠블은 먼저 액세스 메시지가 전송되기 전에 액세스 프로브(408)를 포착할 수 있는 기회를 액세스 채널 수신기에 제공하기 위하여 전송된다. 액세스 채널 수신기(320)가 프리엠블을 수신할 때, 액세스 채널 수신기(320)는 짧은 PN 코드 쌍 및 긴 PN 코드를 이용하여 이를 역확산한다. 짧은 PN 코드 및 긴 PN 코드가 액세스 채널 수신기(320)에 의하여 결정되면, 액세스 프로브는 포착된 것으로 간주된다. 프리엠블이 소정의 시간 주기동안 전송된 후에, 액세스 메시지는 액세스 채널 송신기(310)에 의하여 전송된다. 액세스 메시지는 프리엠블을 확산시키기 위하여 이용되는 동일한 짧은 PN 코드 쌍 및 긴 PN 코드를 이용하여 확산된다.

프리엠블은 액세스 메시지가 전송되기 전에 액세스 채널 수신기(320)가 가설을 처리하고 액세스 프로브를 포착하기 위한 시간을 가지도록 충분한 길이를 가져야 한다. 그렇지 않으면, 액세스 채널 수신기(320)는 액세스 메시지가 전송되는 동안 액세스 프로브를 계속 포착하려고 시도할 것이다. 이 경우, 액세스 메시지가 적당하게 수신되지 않는다. 포착 시간이라고 하는 액세스 프로브를 포착하기 위하여 필요한 시간은 가설을 처리하기 위하여 동시에 얼마나 많은 수신기가 이용되는지, 얼마나 긴 여러 코드 시퀀스가 존재하는지, 신호 전송시 타이밍 불확실성 범위 등에 따라 변화한다. 또한, 프리엠블의 반복 길이 및 주파수는 상이한 사용자 단말기에 의하여 전송되는 액세스 프로브 사이의 충돌을 최소화하기 위하여 선택된다. 각각의 이들 요인은 프리엠블의 길이를 결정할 때 시스템 설계에 고려되어야 한다.

통상적인 설계에서의 액세스 프로브는 동시에 전송될 경우 서로 간섭한다. 따라서, 하나의 통상적인 액세스 프로브만이 슬롯형 무작위 액세스 채널을 통해서 하나의 액세스 슬롯중에 성공적으로 수신될 수 있다. 액세스 슬롯은 특정 사용자에게 예비되지 않기 때문에, 사용자는 어떠한 액세스 슬롯 동안에도 전송할 수 있다. 따라서 사용자는 다른 메시지를 전송하기 전에 수신기로부터 응답 신호를 기다린다. 어떠한 응답신호도 소정의 기간 후에 수신되지 않으면, 사용자는 액세스 프로브가 다른 사용자의 액세스 프로브와 충돌한 것으로 간주하거나 단순히 수신되지 않은 것으로 간주하여 액세스 메시지를 재전송한다.

통상적인 슬롯형 무작위 액세스 채널의 액세스 슬롯 지속시간(작은 보호 대역)은 가능한 가장 긴 액세스 프로브의 길이를 초과하도록 선택된다. 통상적인 액세스 프로브는 완전하게 하나의 액세스 슬롯(402)내에 속하도록 전송된다. 이러한 배열은 어느 정도 충돌 가능성을 감소시킨다. 그러나, 이러한 배열은 또한 상당한 양의 액세스 채널(400)이 사용되지 않도록 한다. 통신 채널을 추가하는 것은 비용이 소요되기 때문에, 통신 채널상의 사용되지 않는 부분, 특히 시스템으로의 액세스를 얻거나 또는 통신 링크를 설정하기 위하여 이용되는 부분을 최소화하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 슬롯형 무작위 액세스 채널에서 액세스 프로브에 대한 타이밍도이다. 도 5에서, 통상적인 액세스 프로브(408)는 본 발명에 따라 다중 부분 액세스 프로브(502)로 대체된다. 상기와 같은 다중 부분 액세스 프로브는 1998년 6월 16일 출원되었던 공동 소유의 미국특허 6,044,074의 "액세스 전송을 위한 빠른 신호 포착 및 동기"에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다. 이하에 설명되는 바와 같이, 상기와 같은 다중 부분 액세스 프로브는 소정의 상황에서 부분적으로 중첩될 수 있다. 이러한 기술은 액세스 채널(400)의 사용되지 않는 부분을 상당히 감소시킬 뿐만 아니라 거의 동시에, 즉, 적어도 소정의 주기 동안 다중 액세스 프로브(502)가 액세스 채널(400)을 공유하도록 한다. 본 발명과 종래 프로토콜(400)사이의 기본적인 차이는 프리엠블이 먼저 짧은 PN 코드 쌍으로만 확산되고 다음에 짧은 PN 코드와 긴 PN 코드 둘 모두로 확산된다는 것이다. 이는 짧은 PN 코드 쌍(620)만을 이용하여 액세스 채널 수신기(320)가 타이밍 불확실성을 해결하도록 한다. 대조적으로, 통상적인 프로토콜(400)은 타이밍 불확실성을 해결하기 위하여 짧은 PN 코드쌍(620) 및 긴 PN 코드(622)의 이용을 요구한다.

Ⅵ. 본 발명에 따른 액세스 프로브를 전송하는 프로토콜

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 액세스 프로브(502)를 생성하기 위한 프로토콜 또는 프로세스 구조(600)를 도시한다. 프로토콜(600)에서, 액세스 프로브(502)는 액세스 프로브 프리엠블(프리엠블)(604) 및 액세스 프로브 메시지(액세스 메시지)(606)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 프리엠블(604)은 두 개의 스테이지(제 1스테이지(508) 및 제 2스테이지(510))에서 전송된다. 액세스 메시지(606)는 단일 메시지 스테이지(512)에서 전송된다. 스테이지(508, 510, 512)는 변조를 위하여 두 개의 부분(제 1부분(504) 및 제 2부분(506))으로 그룹화된다. 제 1부분(504)은 제 1스테이지(508)를 포함하며, 짧은 PN 코드(620)로 확산된다. 제 2부분(506)은 제 2스테이지(510) 및 메시지 스테이지(512)를 포함하며, 짧은 PN 코드(620) 및 긴 PN 코드(622)로 확산된다. 바람직한 실시예에서, 짧은 PN 코드(620)는 직교 PN 코드 쌍이며, 공지된 기술을 이용하여 신호를 확산하기 위하여 이용된다. 일 실시예에서, Q채널을 확산시키는데 이용되는 PN 코드 시퀀스는 I채널을 확산시키는데 이용되는 PN 코드 시퀀스의 지연된 버전일 수 있지만 별도의 코드가 바람직하다.

제 1스테이지(508)에서, 액세스 프로브(502)의 프리엠블(604)은 액세스 채널 수신기(320)가 짧은 PN 코드(620)의 타이밍을 결정하도록 하기에 충분한 시간 길이 동안 짧은 PN 코드(620)에 의하여 확산된다. 프리엠블(604)은 액세스 프로브(502)의 포착을 용이하게 하는 소정의 비트 패턴을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 프리엠블(604)에 대한 비트 패턴은 모두 1, 모두 0인 비트 패턴 또는 미리 선택된 "1" 및 "0" 패턴과 같은 널 데이터이다. 게이트웨이(122)에 의하여 액세스 프로브(502)의 빠른 포착을 용이하도록 하기 위하여, 긴 PN 코드(622)는 제 1스테이지(508)를 확산하기 위하여 이용되지 않는다.

제 2스테이지(510)에서, 액세스 프로브(502)의 프리엠블(604)은 제 1스테이지(508)에서 처럼 짧은 PN 코드에 의하여 확산된다. 프리엠블(604)은 게이트웨이(122)에 의하여 긴 코드의 동기화를 용이하게 하기 위하여 긴 코드(622)에 의하여 확산된다. 사용자 단말기(126)가 특정 액세스 채널을 통해 액세스를 시도할 때, 긴 코드(622)는 상기 액세스 채널과 관련된 마스크를 포함하여 의사 직교 PN 코드를 발생시킨다. 게이트웨이는 동일한 마스크를 사용하여 상기 특정 액세스 채널에 대한 신호를 복조시키도록 한다. 제 2스테이지(510)가 끝났을 때, 액세스 채널 수신기(320)는 액세스 프로브(502)를 포착해야 한다.

액세스 메시지는 월시 함수와 같은 직교 코드 세트를 이용하여 M-어래이 변조되는 일반적인 트래픽 채널상의 데이터에 유사한 방식으로 인코딩될 수 있다. 데이터는 또한 단일 월시 함수를 이용하여 변조될 수 있지만, 타이밍 불확실성은 일반적으로 상기 방식과 반대로 동작한다.

선택적인 실시예에서, 메시지 스테이지(512)중에, 메시지 데이터는 직교 코드 세트로부터 선택된 하나 이상의 직교 코드에 의하여 변조되고 짧은 코드(620)에 의하여 확산되고 긴 코드(622)에 의하여 확산된다. 직교 PN 코드 세트의 예는 공동 소유의 계류 중인 미국특허출원 SN08/627,831 "단일 CDMA 채널(PA)을 공유하기 위한 직교 파형 이용"에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참고된다.

프로토콜(600)을 이용하여 발생된 두 개의 액세스 프로브(502)는 특정 환경하에서 충돌 또는 상호 간섭할 수 있다. 예를 들어, 동일한 짧은 PN 코드(620)로 변조된 두 개의 신호는 만약 액세스 채널 수신기(320)에서 도달 시간의 차이가 1/2칩, 즉 모듈로 256칩 보다 작으면 상호 간섭한다. 따라서, 두 개의 액세스 프로브(502)는 만약 그들의 제 1스테이지(508)가 전송되어 동일한 액세스 슬롯(402)내에 수신된다면 충돌할 수 있다.

또한, 동일한 짧은 PN 코드(620) 및 동일한 긴 코드(622)로 변조되는 두 개의 신호는 특정 환경에서 상호간섭할 수 있다. 특히, 동일한 짧은 PN 코드(620) 및 동일한 긴 코드(622)로 변조되는 두 개의 신호는 액세스 채널 수신기(320)에서 도달 시간의 차이가 1/2칩, 즉 모듈로 256칩보다 적으면 상호 간섭한다. 따라서, 두 개의 액세스 프로브(502)는 제 2스테이지(510)가 전송되어 동일한 액세스 슬롯(402)내에 수신되면 상호 간섭할 수 있다.

그러나, 짧은 PN 코드(620)로만 변조된 신호들은 긴 PN 코드(622)로도 변조된 신호들과 충돌하지 않는다. 따라서, 한 액세스 프로브의 제 1스테이지(508)는 다른 액세스 프로브의 제 2스테이지(510) 및/또는 메시지 스테이지(512)와 동일한 액세스 슬롯(402)을 점유할 수 있다.

또한 한 직교 코드(이용될 때)로 변조된 신호는 동일한 직교 확산 코드 세트로부터 선택된 다른 직교 코드로 변조된 신호와 충돌하지 않는다. 따라서, 한 액세스 프로브의 메시지 스테이지(512)는 다른 액세스 프로브의 메시지 스테이지(512)와 동일한 액세스 슬롯(402)을 점유할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 액세스 프로브(502)는 액세스 슬롯(402) 또는 그의 일부를 공유할 수 있다. 따라서, 슬롯형 무작위 액세스 기술이 각각의 액세스 프로브(502)의 제 1스테이지(508)에 대하여 취해지고 액세스 프로브(502)의 제 2스테이지의 도달 시간이 전술한 바와 같이 일치하지 않을 때, 도 6의 프로토콜에 따라 변조된 통신 신호는 도 5에 도시된 바와 같이 부분적으로 중첩될 수 있다. 이는 낭비되고 사용할 수 없는 슬롯 시간이 사용되도록 한다. 따라서, 본 발명은 통신 채널을 더욱 효과적으로 사용하게 한다.

또한, 액세스 슬롯 각각의 길이는 일반적으로 액세스 신호의 각각의 부분의 길이의 합(즉, 프리엠블과 메시지 부분에 보호 대역(사용될 경우)을 합한 것)(스테이지(508)+스테이지(510+512))으로 정의된다. 이는 이용가능한 소정의 시간 주기에 걸친 슬롯 수를 제공한다. 소정의 주파수에서 이용가능한 액세스 채널의 수는 짧은 PN 코드의 수에 의하여 제한된다. 이와 함께, 그러한 사실은 사용자가 통신 시스템(100)을 액세스하려고 할 수 있는 시간 슬롯 수를 제공한다. 그러나, 본 발명에 따르면, 액세스 채널의 수는 효율적으로 증가된다.

예를 들어, 액세스 프로브의 부분 또는 스테이지가 중첩할 수 있다는 사실은 다중 액세스 채널을 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 즉, 프리엠블(짧은 PN 코드만)의 제 1부분에 적용되거나 이용되는 미리 선택된 시간 주기만큼 타이밍 구조가 시프트되는 짧은 PN 코드를 기초로 하거나 또는 그것을 이용하는 액세스 채널이 형성될 수 있다. 채널은 서로 시프트되는 동일한 짧은 PN 코드를 이용하여, 수신될 수 있는 인접 액세스 신호 또는 프로브의 여러 부분이 충돌하지 않도록 한다. 액세스 프로브는 한 채널로 수신될 수 있으며, 다른 채널은 동일한 짧은 PN 코드를 이용하지만 제 1프리엠블 스테이지의 길이이거나 그 보다 큰 시간 오프셋을 가지는 다른 액세스 프로브를 수신하여, 두 개의 신호는 충돌하지 않게 한다. 제 2프리엠블 스테이지 및 메시지 부분의 수신은 이러한 방식으로 충돌을 야기하지 않으며, 이들 부분은 채널 오프셋을 형성할 때 직접 고려될 필요가 없다. 수신기는 신호 포착 및 복조 프로세스에서 가설을 위해 이용하는 시간 시프트된 PN 코드에 따라 채널을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 프리엠블 수신을 확실히 하기 위하여 시간 오프셋에 이용되는 시간 길이 및 원하는 보호 대역에 따라, 적어도 두 배 또는 세 배의 채널이 동일한 주파수 공간에 형성될 수 있는 것으로 추정된다.

그러나, 본 발명의 바람직한 실시예는 선택적으로 각각의 슬롯의 전체(고정) 길이가 시스템 성능에 요구되는 짧은 PN 코드의 주기에 보호 대역 또는 여분 시간을 합한 것으로 감소될 수 있다. 액세스 프로브는 동일한 짧은 PN 코드가 이용될 때 짧은 시간 주기를 통한 것을 제외하고 충돌하지 않기 때문에, 긴 시간 슬롯은 액세스 신호를 구분하고 포착하고 그리고 복조하기 위하여 필요하지 않다. 이는 채널당 많은 수의 액세스 슬롯(일부 시스템에서는 채널이라고 함)이 액세스 채널 또는 주파수상에 효율적으로 생성되도록 한다. 이러한 기술은 액세스 채널을 생성하고 모니터링하기 위하여 이용되는 하드웨어 또는 제어 시스템의 복잡성을 증가시키지 않고 액세스 채널 용량을 증가시키고 액세스를 용이하게 한다.

Ⅶ.액세스 채널 송신기

도 7은 도 6의 프로토콜 또는 신호 구조에 따라 액세스 프로브(502)를 전송하는 액세스 채널 송신기(310)에 대한 회로 블록도의 예이다. 액세스 채널 송신기(310)는 데이터 변조기(702), PN 코드 변조기(704), 송신기(706) 및 안테나(708)를 포함한다.

도 8은 도 7의 회로의 동작을 설명하는 흐름도이다. 단계(802)에서, 데이터 변조기(702)는 통상적인 설계의 캐리어 신호(베이스대역)(도시 안됨)를 액세스 메시지로 변조하여 액세스 프로브(502)의 제 2부분(506)의 메시지 스테이지(512)를 형성하도록 한다. 단계(804)에서, PN 코드 변조기(704A)는 긴 PN 코드(622)를 이용하여 데이터 변조기(702)에 의하여 생성된 신호의 일부분을 변조하여 액세스 프로브(502)의 제 2부분(506)을 생성하도록 한다. 단계(806)에서, PN 코드 변조기(704B)는 짧은 PN 코드(620)를 이용하여 PN 코드 변조기(704A)에 의하여 생성된 신호의 제 1부분(504) 및 제 2부분(506)을 변조한다. 단계(808)에서, 송신기(706)는 안테나(708)를 통하여 액세스 프로브(502)를 전송하여 액세스 프로브(502)의 제 1부분(504)이 하나의 액세스 슬롯(402)에 완전하게 속하게 한다.

Ⅷ. 액세스 채널 수신기

도 9는 도 6의 프로토콜에 따라 액세스 프로브(502)를 수신하는 액세스 채널 수신기(320)의 회로 블록도의 예이다. 액세스 채널 수신기(320)는 탐색기(902), 복조기(904A-904N) 및 안테나(908)를 포함한다. 액세스 채널 수신기(320)의 두 스테이지 아키텍쳐는 이하에 설명되는 파이프라인 방식으로 본 발명의 다중 부분 액세스 프로브를 처리하는 개념이다.

동작시, 탐색기(902)는 안테나(908)를 통하여 액세스 프로브(502)를 수신하고 프리엠블(604)을 포착한다. 프리엠블(604)은 앞서 설명한 바와 같이 짧은 PN 코드(620) 및 긴 PN 코드를 포착하고 액세스 프로브(502)를 역확산함으로써 포착된다. 탐색기(902)가 프리엠블(604)을 포착하였을 때, 탐색기(902)는 복조기(904)(904A-904N)중 하나에 역확산된 액세스 프로브를 전송한다. 복조기(904)는 액세스 메시지(606)를 얻기 위하여 역확산된 액세스 프로브를 복조한다.

프리엠블(604) 및 액세스 메시지(606)는 별도 기능 유니트에 의하여 얻어지기 때문에, 이들은 다른 액세스 프로브에 대하여 동시에 발생한다. 즉, 특히 복조기(904)(904A-904N)는 하나의 액세스 프로브의 액세스 메시지를 복조할 수 있으며 탐색기(902)는 다른 액세스 프로브의 프리엠블을 포착한다. 이러한 배치는 본 발명에 따라 다중 부분 액세스 프로브의 중첩을 보다 효율적으로 이용하는데 적합하다. 전술한 바와 같이, 성공적으로 수신되지 않은 액세스 신호는 전체 통상적인 액세스 주기가 경과하기 전에 다시 전송될 수 있기 때문에, 포착되지 않은 액세스 신호 또는 실패한 액세스 신호라 하더라도 통신 시스템으로의 액세스를 더욱 효율적으로 획득할 수 있다. 또한, 제공된 추가의 오프셋 액세스 채널이 존재하거나 또는 짧은 시간 슬롯이 이용될 경우, 포착이 되지 않을 가능성은 액세스 신호를 재전송하고 포착하기 위한 시간과 함께 감소한다.

Ⅸ. 결론

상기 바람직한 실시예의 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하도록 제공된 것이다. 본 발명이 특히 바람직한 실시예를 기초로 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 다중 코드 시퀀스로 확산되는 액세스 채널 통신 이외의 전송에도 마찬가지로 적합하다.

Claims

각각이 액세스 메시지를 포함하는 다수의 액세스 채널 슬롯을 가진 슬롯형 무작위 액세스 통신 채널을 통하여, 다중 부분 액세스 프로브(multi-part access probe)들을 전송하는 시스템으로서,

상기 액세스 프로브의 제 1부분 및 제 2부분을 짧은 의사노이즈(PN) 시퀀스로 변조시키는 제 1변조기;

상기 액세스 프로브의 상기 제 2부분을 긴 의사노이즈(PN) 시퀀스로 변조시키는 제 2변조기;

상기 제 2부분의 메시지 스테이지를 생성하기 위해 상기 액세스 메시지를 갖는 상기 제 2부분을 변조하는 데이터 변조기; 및

상기 제 1부분이 상기 액세스 채널 슬롯중 하나에 속하도록 상기 액세스 프로브를 전송하는 송신기를 포함하는,

다중 부분 액세스 프로브 전송 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 짧은 PN 시퀀스의 길이는 2⁸개의 칩 길이인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 긴 PN 시퀀스의 길이는 2⁴²개의 칩 길이인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 짧은 PN 시퀀스는 짧은 직교 PN 시퀀스 쌍인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 각각의 액세스 채널 슬롯은 제 1 및 제 2 보호 대역을 가지며,

전송을 위한 상기 송신기는 상기 제 1부분이 상기 제 1 및 제 2 보호 대역 사이의 상기 액세스 채널 슬롯들 중 하나 내에 속하도록 상기 액세스 프로브를 전송하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 시스템.
다수의 액세스 채널 슬롯을 가진 슬롯형 무작위 액세스 통신 채널을 통하여, 각각이 짧은 PN 시퀀스로 변조되는 제 1부분, 및 상기 짧은 PN 시퀀스와 긴 PN 시퀀스로 변조되는 제 2부분을 포함하는 다중 부분 액세스 프로브를 수신하는 시스템으로서,

상기 액세스 프로브를 복조시키는 다수의 복조기; 및

상기 액세스 프로브를 포착하고 역확산시키며 상기 역확산된 액세스 프로브를 상기 다수의 복조기 중 하나에 전달하는 탐색기(searcher receiver)를 포함하는,

다중 부분 액세스 프로브 수신 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 슬롯형 무작위 액세스 통신은 슬롯형 ALOHA 채널인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 수신 시스템.
다수의 액세스 채널 슬롯을 가진 슬롯형 무작위 액세스 통신 채널을 통하여 각각이 액세스 메시지를 포함하는 다중 부분 액세스 프로브들을 전송하는 방법으로서,

상기 액세스 프로브의 제 1부분 및 제 2부분을 짧은 PN 시퀀스로 변조시키는 단계;

상기 액세스 프로브의 상기 제 2부분을 긴 PN 시퀀스로 변조시키는 단계;

상기 제 2부분의 메시지 스테이지를 생성하기 위해 상기 액세스 메시지를 포함하는 상기 제 2부분을 변조하는 단계; 및

상기 제 1부분이 상기 액세스 채널 슬롯들 중 하나에 속하도록 상기 액세스 프로브를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 방법.
제 8항에 있어서, 상기 짧은 PN 시퀀스의 길이는 2⁸개의 칩 길이인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 방법.
제 8항에 있어서, 상기 긴 PN 시퀀스의 길이는 2⁴²개의 칩 길이인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 방법.
제 8항에 있어서, 상기 짧은 PN 시퀀스는 짧은 직교 PN 시퀀스 쌍인 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 방법.
제 8항에 있어서, 상기 각각의 액세스 채널 슬롯은 제 1 및 제 2 보호 대역을 가지며,

상기 제 1부분이 상기 제 1 및 제 2 보호 대역 사이의 상기 액세스 채널 슬롯들 중 하나 내에 속하도록 상기 액세스 프로브를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 부분 액세스 프로브 전송 방법.
각각이 제 1스테이지 및 제 2스테이지를 가진 프리엠블, 및 메시지 부분을 포함하는 수의 액세스 신호를 적어도 하나의 액세스 채널을 통하여 전송하는 방법으로서,

상기 프리엠블의 제 1스테이지 및 제 2스테이지를 제 1신호로 변조시키는 단계;

상기 프리엠블의 제 2스테이지를 제 2신호로 변조하는 단계;

상기 제 1신호 및 상기 제 2신호로 상기 메시지를 변조하는 단계; 및

상기 프리엠블이 상기 제 1스테이지의 길이에 거의 대응하는 길이를 가진 다수의 미리 선택된 시간 슬롯들 중 하나 내에 속하도록, 상기 제 1스테이지, 상기 제 2스테이지 및 상기 메시지 형태로 상기 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는,

다수의 액세스 신호를 전송하는 방법.
제 13항에 있어서, 하나 이상의 액세스 신호는 제 2스테이지 또는 메시지 부분이 하나 이상의 다른 전송된 액세스 신호의 제 1스테이지와 중첩하도록 적시에 전송되는 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 13항에 있어서, 상기 미리 선택된 시간 슬롯에 대한 경계를 형성하는 보호 대역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 13항에 있어서, 상기 프리엠블의 상기 변조된 제 1스테이지는 수신기가 상기 제 1스테이지의 타이밍을 포착하기에 충분한 시간 동안 전송되는 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 16항에 있어서, 상기 프리엠블의 상기 변조된 제 2스테이지는 상기 수신기가 상기 제 2신호의 타이밍을 포착하기에 충분한 시간 동안 전송되는 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 13항에 있어서, 상기 제 1신호는 직교 확산 PN 시퀀스 쌍인 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 2신호는 채널화 PN 시퀀스인 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
제 19항에 있어서, 상기 액세스 신호는 상기 프리엠블에 후속하는 메시지를 포함하며, 상기 메시지는 상기 제 1코드 시퀀스 및 상기 제 2코드 시퀀스에 의하여 변조되는 것을 특징으로 하는 다수의 액세스 신호 전송 방법.
무선 통신 시스템에서 액세스 신호를 이용하는 방법으로서,

프리엠블 및 메시지를 포함하는 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는데, 상기 프리앰블은 미리 설정된 제 1길이를 갖는 제 1스테이지와 제 2스테이지를 포함하며, 상기 제 1 스테이지는 제 1신호에 의해 변조된 데이터를 가지며, 상기 제 2스테이지는 제 2신호 및 상기 제 1신호에 의하여 변조된 데이터를 가지며; 및

상기 제 1스테이지와 동일한 길이인 신호 수신 시간 슬롯들로 분할된 액세스 채널을 통하여 상기 액세스 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 21항에 있어서, 상기 프리엠블의 제 1스테이지는 널 데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 21항에 있어서, 상기 프리엠블의 제 2스테이지는 널 데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 21항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2신호는 PN 시퀀스인 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
무선 통신 시스템에서 액세스 신호를 이용하는 방법으로서,

프리엠블 및 메시지를 포함하는 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는데, 상기 프리앰블은 미리 설정된 제 1길이를 갖는 제 1스테이지와 제 2스테이지를 포함하며, 상기 제 1 스테이지는 제 1신호에 의해 변조된 데이터를 가지며, 상기 제 2스테이지는 제 2신호 및 상기 제 1신호에 의하여 변조된 데이터를 가지며; 및

상기 제 1스테이지와 동일한 길이의 주기만큼 서로 시간 오프셋되는 신호 수신 시간 슬롯으로 분할된 다수의 액세스 채널을 통하여 상기 액세스 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 25항에 있어서, 상기 프리엠블의 상기 제 1스테이지는 널 데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 25항에 있어서, 상기 제 1신호 및 상기 제 2신호는 PN 시퀀스들인 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 25항에 있어서, 상기 신호 수신 시간 슬롯에 대한 경계를 형성하는 보호 대역들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 신호 이용 방법.
제 1스테이지 및 제 2스테이지를 가진 프리엠블을 포함하는 송신기로부터의 전송을 수신기에서 포착하는 방법으로서,

제 1신호에 의해 변조된 상기 프리엠블의 제 1스테이지 동안, 상기 수신기에 의해 수신되는 상기 전송에 대해, 상기 제 1신호의 시간 오프셋을 결정하기 위해 개략 탐색(coarse search)을 수행하는 단계;

상기 제 1신호 및 상기 제 2신호에 의해 변조된 상기 프리엠블의 상기 제 2스테이지 동안, 제 2신호의 타이밍 오프셋을 결정하기 위해서 상기 수신기에 의해 수신되는 상기 전송에 대해 미세 탐색(fine search)을 수행하는 단계를 포함하는데, 상기 제 2신호의 상기 타이밍 오프셋은 상기 제 1신호와 상기 제1신호의 상기 타이밍 오프셋을 사용하여 결정되며; 및

상기 제 1신호, 상기 제 2신호, 상기 제 1신호의 타이밍 오프셋 및 상기 제 2신호의 타이밍 오프셋을 이용하여 상기 전송을 복조하는 단계를 포함하는,

송신기로부터의 전송을 수신기에서 포착하는 방법.