KR100842949B1 - 신호 강도에 응답하여 검색 윈도우 크기를 동적으로조정하는 방법 및 장치 - Google Patents

신호 강도에 응답하여 검색 윈도우 크기를 동적으로조정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

슬롯 모드 무선 통신 시스템에서 원격 유닛에 의해 검색 윈도우 크기를 조정하는 방법 및 장치에 관한 발명이다. 슬롯 모드 통신 시스템에서, 원격 유닛은 자신의 할당된 슬롯 동안에 "활성 상태"에 있으며, 활성 상태에 있을 때 원격 유닛의 제어기는 선택된 검색 파라미터 집합을 검색 엔진으로 전달한다. 검색 엔진은 선택된 검색 파라미터를 사용하여 기지국에 대한 검색을 수행한다. 한 검색 파라미터로서, 검색 윈도우 크기는 제1 기지국 신호의 측정된 신호 강도에 응답하여 조정된다. 조정된 검색 윈도우 크기는 다른 기지국을 검색할 때 원격 유닛에 의해 사용된다.

Description

신호 강도에 응답하여 검색 윈도우 크기를 동적으로 조정하는 방법 및 장치{DYNAMIC ADJUSTMENT OF SEARCH WINDOW SIZE IN RESPONSE TO SIGNAL STRENGTH}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서, 양호한(preferred) 기지국의 신호 강도에 응답하여, 기지국을 검색하기 위해, 원격 유닛에 의해 사용되는 검색 윈도우 크기의 동적 조정에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 복수의 원격 유닛 및 기지국을 포함한다. 도1은 3개의 원격 유닛(10A,10B,10C) 및 2개의 기지국(12)으로 구성된 지상 무선 통신 시스템에 관한 예를 보여주는 도이다. 도1에서, 3개의 원격유닛들은 무선 로컬 루프 또는 미터 판독 시스템에서 발견될 수 있는 차량(10A), 휴대용 컴퓨터(10B), 및 고정된 위치 유닛(10C)에 설치된 이동 전화기로서 제시된다. 원격유닛들은 예를 들면 휴대용 개인 통신 시스템 유닛, 개인 휴대 단말기와 같은 휴대용 데이터 유닛, 또는 미터 판독 장치와 같은 고정 위치 데이터 유닛과 같은 임의 타입의 통신 유닛일 수 있다. 도1은 기지국(12)으로부터 원격유닛(10)으로의 순방향 링크 및 원격유닛(10)으로부터 기지국(12)으로의 역방향 링크를 제시한다.
원격유닛들 및 기지국들 사이의 무선 채널을 통한 통신은 제한된 주파수 범위에서 많은 사용자를 지원하는 다양한 다중 접속 기술들 중 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 다중 접속 방식들은 주파수분할다중접속(FDMA), 시분할다중접속(TDMA), 및 코드분할다중접속(CDMA)을 포함한다. CDMA 용 산업표준은 TIA/EIA 잠정 표준, 제목 "Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", TIA/EIA-95, 및 그와 관련된 표준(이하 IS-95로 통칭함)에서 제시되며, 그 내용은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된다. CDMA 통신 시스템에 관한 추가적인 정보는 USP 4,901,307 제목 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS('307 특허)"에 제시되어 있고, 이는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 명세서에서 참조된다.
'307 특허에서, 다중 접속 방식이 제시되고, 여기서 다수의 이동 전화 시스템 사용자들은 각각 트랜시버를 구비하고 CDMA 확산 스펙트럼 통신 신호들을 사용하여 기지국들을 통해 통신한다. '307 특허에 제시된 CDMA 변조 기술들은 TDMA 및 FDMA 방식에 비해 많은 장점을 갖는다. 예를 들어, CDMA는 주파수 스펙트럼을 여러번 재사용할 수 있도록 함으로써, 시스템 사용자 용량을 증대시킨다. 또한, CDMA 방식의 사용은 지상 채널의 제반 문제점이 예를 들면, 페이징과 같은 다중 경로의 역효과들을 감소시킴으로써 극복될 수 있고, 또한 그 장점을 이용할 수 있게 하여준다.
무선 통신 시스템에서, 신호는 기지국 및 원격유닛들 사이에서 전파시에 수 개의 상이한 전파경로를 거친다. 무선 채널 특성에 의해 발생된 다중 경로는 무선 시스템에 대한 난점을 제공한다. 다중경로 채널의 일 특성은 상기 채널을 통해 전송되는 신호에 의해 도입되는 시간 확산이다. 예를 들면, 이상적인 임펄스가 다중경로 채널 상에서 전송되면, 수신된 신호는 펄스 스트림으로 나타난다. 다중경로 채널의 다른 특성은 상기 채널을 통한 각 경로가 상이한 감쇄 인자를 야기할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 이상적인 임펄스가 다중경로 채널 상에서 전송되면, 수신된 펄스 스트림의 각 펄스는 일반적으로 다른 수신 펄스들에 비해 상이한 신호 강도를 갖게 된다. 다중 경로 채널의 또 다른 특성은 상기 채널을 통한 각 경로가 신호에 대한 상이한 위상을 야기한다는 것이다. 예를 들어, 이상적인 임펄스가 다중경로 채널 상에서 전송되면, 수신된 펄스 스트림의 각 펄스는 상이한 위상을 가지게 된다.
무선 채널에서, 이러한 다중경로는 빌딩, 숲, 및 사람들과 같은 환경적인 장애물로부터의 신호 반사에 기인한다. 따라서, 무선 채널은 일반적으로 다중경로를 발생시키는 구조물들의 상대적인 움직임에 기인한 가변 시간 다중경로 채널이다. 예를 들면, 이상적인 펄스가 가변 시간 다중경로 채널에서 전송되면, 수신된 펄스 스트림은 이상적인 펄스가 전송되는 시간의 함수로서 시간지연, 감쇄, 및 위상이 변한다.
채널의 다중경로 특성들은 원격유닛에 의해 수신되는 신호에 영향을 미쳐서 무엇보다도 신호 페이딩을 야기시킬 수 있다. 페이딩은 다중경로 채널의 페이징 특성의 결과이다. 페이딩은 다중경로 벡터가 파괴적으로 합산되어 수신된 신호가 개별 벡터의 진폭보다 작게될 때 발생된다. 예를 들어, 제1 경로는 X dB 감쇄 인자, θ라디안 위상천이를 갖는 δ시간지연을 갖고, 제2 경로는 X dB 감쇄 인자, θ+ π위상천이를 갖는 δ시간 지연을 갖는 2개의 경로를 통해 사인파가 다중채널 상에서 전송되면, 2개의 신호가 동일한 진폭 및 정반대의 위상을 가지게 되어 서로를 상쇄시키기 때문에 채널의 출력에서는 어떠한 신호도 수신되지 않게 되는 상황이 발생된다. 따라서, 페이딩은 무선 통신 시스템의 성능에 심각한 부작용을 야기한다.
CDMA 통신 시스템은 다중경로 환경에서의 운용에 최적화된다. 예를 들면, 순방향 링크 및 역방향 링크 신호들은 고주파수 PN 시퀀스로 변조된다. 이러한 PN 변조는 동일한 신호의 상이한 다중경로 인스턴스들이 "레이크" 수신기를 사용함으로써 개별적으로 수신될 수 있도록 하여준다. 레이크 수신기에서, 변조 엘리먼트들 세트 내의 각 엘리먼트는 신호의 개별 다중경로 인스턴스에 할당될 수 있다. 그리고 나서 복조 엘리먼트들의 복조된 출력들이 결합신호를 발생시키기 위해 결합된다. 따라서, 다중경로 신호 인스턴스들 모두는 결합된 신호가 딥 페이딩을 경험하기 전에 함께 페이딩되어야만 한다.
CDMA 용 산업 표준, IS-95에 기반한 통신 시스템에서, 복수의 기지국들 각각은 공통 PN 시퀀스를 갖는 파일럿 신호를 전송한다. 각 기지국은 이웃한 기지국과 상이한 시간 오프셋을 갖는 파일럿 신호를 전송하여 신호들이 원격 유닛에서 구별될 수 있도록 하여준다. 임의의 주어진 시간에서, 원격유닛은 다중 기지국들로부터 다양한 파일럿 신호들을 수신한다. 로컬 PN 발생기에 의해 발생된 PN 시퀀스 카피를 사용하여, 완전한 PN 공간이 원격유닛에 의해 검색될 수 있다. 이러한 검색 결과를 사용하여, 원격유닛의 제어기는 시간 오프셋을 기반으로 다중 기지국들로부터의 파일럿 신호들을 구별한다.
원격 유닛에서, 제어기는 복조 엘리먼트들을 이용가능한 다중경로 신호 인스턴스들에 할당하기 위해 사용된다. 검색 엔진이 데이터를 수신된 신호의 다중경로 컴포넌트들에 관한 제어기에 제공하기 위해 사용된다. 검색엔진은 기지국들로부터 전송된 파일럿 신호의 다중경로 컴포넌트들의 도착시간 및 진폭을 측정한다. 공통 기지국에 의해 전송된 파일럿 신호 및 데이터 신호에 대한 다중경로 환경의 영향은 매우 유사한데, 이는 동일한 채널을 통해 동일한 시간에서 신호가 전송되기 때문이다. 따라서, 파일럿 신호에 대한 다중경로 환경의 영향을 결정함으로써 제어기는 복조 엘리먼트들을 데이터 채널 다중경로 신호 인스턴스들에 할당할 수 있다.
검색엔진은 임시 PN 오프셋 시퀀스를 통해 검색을 수행하고 임시 PN 오프셋 각각에서 수신된 파일럿 신호 에너지를 측정함으로써 원격유닛 주변의 기지국들의 파일럿 신호들에 대한 다중경로 컴포넌트들을 결정한다. 제어기는 임시 오프셋과 관련된 에너지를 측정하고, 만약 에너지가 임계치를 초과하면, 그 오프셋에 신호 복조 엘리먼트를 할당한다. 검색엔진 레벨에 기반한 복조 엘리먼트 할당 방법 및 장치는 USP 5,490,165, 발명의 명칭 "DEMODULATION ELEMENT ASSIGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OF RECEIVING MULTIPLE SIGNALS ('165 특허) " 에 기재되어 있고, 이는 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
도2는 원격유닛에 도달하는 기지국으로부터의 신호 파일럿의 다중경로 신호 인스턴스들 세트를 보여주는 도이다. 수직축은 수신전력 레벨(dB)을 나타낸다. 수평축은 다중경로 지연에 기인한 신호 인스턴스의 도착 시간 지연을 나타낸다. 지면 방향으로의 축(제시되지 않음)은 시간 세그먼트를 나타낸다. 지면의 공통평면의 각 신호 스파이크는 같은 시간에 원격유닛에서 도달하지만 기지국에 의해 상이한 시간에서 전송되었다. 각 신호 스파이크(22-27)는 상이한 경로로 진행하기 때문에 상이한 시간 지연, 상이한 진폭, 및 상이한 위상 응답을 갖는다. 6개의 상이한 신호 스파이크(22-27)는 심각한 다중경로 환경을 나타낸다. 전형적인 도시 환경은 보다 적은 이용가능한 경로들을 발생시킨다. 시스템의 잡음 층은 보다 적은 에너지 레벨을 갖는 피크 및 딥(dip)에 의해 표시된다. 검색엔진의 역할은 임시 복조 엘리먼트 할당을 위해 신호 스파이크(22-27)의 (수평 측에 의해 측정된) 지연 및 (수직축에 의해 측정된) 진폭을 식별하는 것이다.
도2에 제시된 바와 같이, 다중경로 피크들 각각은 각 다중경로 피크의 고르지 않은 능선에 의해 제시된 시간함수로서 진폭이 변화한다. 제시된 제한된 시간에서, 다중경로 피크에서의 큰 변화는 존재하지 않는다. 보다 확장된 시간범위에서, 다중경로 피크는 사라지고 새로운 경로가 시간이 진행함에 따라 발생된다. 다중경로 피크들은 시간이 지남에 따라 함께 통합되거나 또는 넓은 피크에서 흐릿해질 수 있다.
일반적으로, 검색엔진의 동작은 제어기에 의해 관리된다. 제어기는 검색엔진이, 복조 엘리먼트 할당에 적합한 하나 또는 그 이상의 다중 경로 신호를 포함할 가능성이 있는 오프셋 세트(검색 윈도우로 언급됨)를 통해 단계적으로 진행할 것을 명령한다. 각각의 오프셋에 대해, 검색엔진은 그가 발견한 오프셋 에너지를 제어기에 보고한다. 그리고 나서 복조 엘리먼트들은 검색엔진에 의해 식별된 경로들로 제어기에 의해 할당된다(즉, 이러한 PN 발생기들의 시간 기준이 식별된 경로의 타이밍으로 정렬된다). 일단 복조경로가 그 신호에 대해 로킹되면, 그 경로가 페이딩 어웨이 되거나 또는 복조 엘리먼트가 제어기에 의해 다른 경로로 할당될 때까지 복조 엘리먼트는 제어기의 감독없이 그 스스로 경로를 트래킹한다.
위에 설명된 바와 같이, 주어진 지리적 영역의 각 기지국에는 공통 PN 파일럿 시퀀스의 시퀀스 오프셋이 할당된다. 예를 들어, IS-95에 따라, 215개의 칩(즉, PN 시퀀스에 있는 1 비트)을 가지며 매 26.66 msec마다 반복되는 PN 시퀀스가 파일럿 신호로서 512개의 PN 시퀀스 오프셋 중 하나에서 시스템의 각 기지국에 의해 전송된다. IS-95 동작에 따라, 기지국은 원격 유닛이 동작하는 다중경로 환경과 기지국 타이밍에 원격 유닛의 동기화를 결정하는 것과 같은 다른 기능들 및 기지국을 식별하기 위해 원격 유닛에 의해 사용될 수 있는 파일럿 신호를 연속적으로 전송한다.
처음 전원을 켤 때 또는 다른 동작 주파수로의 핸드-오프를 수행하는 때와 같이 원격 유닛이 파일럿 신호를 잃어버린 동안, 원격 유닛은 파일럿 PN 시퀀스의 모든 가능한 PN 오프셋을 평가한다. 통상적으로, 검색 엔진은 모든 가능한 PN 오프셋들에서 파일럿 신호 강도를 측정하며, 해당하는 오프셋에서 존재하는 파일럿 신호의 정확한 측정치를 생성하는 측정 레이트로 진행한다. 이런 식으로 계속되 어, 검색 엔진은 지리적으로 원격 유닛 근처에 있는 기지국의 PN 오프셋을 결정한다. 이런 방식으로의 각 PN 오프셋 검색은 포착 중의 채널 조건에 따라 수백 밀리 초에서 수 초까지의 시간이 걸릴 수 있다. 원격 유닛이 파일럿 신호를 재포착하는데 걸리는 시간의 양은 원격 유닛 동작에 이롭지 못하고, 원격 유닛의 사용자에게 해로울 수 있다.
도3은 수평축 상의 PN 간격의 확장된 부분을 나타낸다. 피크(30,32 및 34)의 그룹들은 3개의 다른 기지국들로부터의 전송을 나타낸다. 나타난 바와 같이, 각 기지국으로부터의 신호는 서로 다른 다중 경로 환경을 통과한다. 또한, 각 기지국은 PN 기준(36)으로부터 서로 다른 PN 오프셋을 갖는다. 따라서, 제어기는 임의의 확인 기지국에 대한 검색 윈도우에 해당하는 PN 오프셋의 집합을 선택한다. 이것은 복조 엘리먼트를 적절하게 할당함으로써 원격 유닛이 다수의 기지국들로부터의 신호들을 동시에 복조할 수 있도록 한다.
통상적인 CDMA 통신 시스템에서, 원격 유닛은 산발적으로 기지국과의 쌍방향 통신을 형성한다. 예를 들어, 셀룰러 전화는 진행중인 통화가 없을때 상당한 시간 동안 휴지 상태에 놓인다. 그러나. 원격 유닛으로의 임의의 메시지가 수신되었음을 확인하기 위해, 휴지 상태인 동안에도 원격 유닛은 통신 채널을 연속적으로 모니터링한다. 예를 들어, 휴지 상태인 동안, 인입되는 통화를 검출하기 위해 원격 유닛은 기지국으로부터의 순방향 링크 채널을 모니터링한다. 그러한 휴지 기간 동안, 셀룰러 전화는 기지국으로부터의 신호를 모니터링하는데 필요한 엘리먼트를 유지하기 위해 전력을 소모한다. 많은 원격 유닛은 이동성이고 내부 배터리에 의해 전력이 공급된다. 예를 들어, 개인 통신 시스템(PCS) 핸드셋은 거의 완전히 배터리 전원에 의존한다. 휴지 모드에 있을때 원격 유닛에 의한 배터리 자원의 소모는 통화가 수신되었을 때 원격 유닛에 사용가능한 배터리 자원을 감소시킨다. 그러므로, 휴지 상태의 원격 유닛에서의 전력 소모를 최소화하여 배터리 수명을 증가시키는 것이 바람직하다.
통신 시스템에서 원격 유닛 전력 소모를 감소시키는 방법은 USP 5,392,287, 발명의 명칭 "이동 통신 수신기에서 전력 소모를 감소시키는 장치 및 방법"(특허 '287)에 개시되어 있으며, 상기 특허는 본 발명의 출원인에게 양도되었고 본 명세서의 참고문헌으로 일체화된다. 특허 '287에서, 휴지 모드에서 동작하는 원격 유닛(즉, 기지국과의 쌍방향 통신 중이 아닌 원격 유닛)에서 전력 소모를 감소시키는 기술이 개시된다. 휴지 모드에서, 각 원격 유닛은 주기적으로 "활성" 상태에 들어가고, 이 기간 동안 순방향 링크 통신 채널 상으로 메시지 수신을 준비하고 메시지를 수신한다. 연속 활성 상태들 사이의 시간에, 원격 유닛은 "비활성" 상태에 들어간다. 원격 유닛의 비활성 상태 동안, 기지국은 활성 상태에 있는 시스템의 다른 원격 유닛에는 메시지를 전송하지만, 그 원격 유닛으로는 어떠한 메시지도 전송하지 않는다.
특허 '287에 개시된 바와 같이, 기지국은 "페이징 채널" 상으로 기지국 커버리지 영역 내의 모든 유닛으로부터 수신되는 메시지들을 브로드캐스트 한다. 기지국 커버리지 영역 내의 모든 휴지 원격 유닛들은 페이징 채널을 모니터링한다. 페이징 채널은 시간 차원에서 연속된 "슬롯" 스트림으로 분할된다. 슬롯 모드의 각 원격 유닛은 활성(할당된) 슬롯으로 거기에 할당된 특정 슬롯만을 모니터링한다. 페이징 채널은 넘버링된 슬롯으로 메시지를 전송하고, 예컨대 매 640 슬롯마다 슬롯 시퀀스를 반복한다. 원격 유닛이 기지국의 커버리지 영역에 들어가거나, 원격 유닛이 처음 전원이 켜졌을때, 그 존재를 양호한(preferred) 기지국으로 전송한다. 통상적으로 양호한 기지국은 원격 유닛에 의해 가장 강한 파일럿 신호를 갖는 것으로 측정된 기지국이다.
양호한 기지국은, 지리적으로 다수의 근처 기지국들과 함께, 그 각각의 페이징 채널 내에서, 원격 유닛이 모니터링하도록 슬롯 또는 다수의 슬롯들을 할당한다. 기지국은 필요한 경우 원격 유닛으로 제어 정보를 전송하기 위해 페이징 채널의 슬롯을 사용한다. 원격 유닛은 또한 양호한 기지국으로부터의 타이밍 신호를 모니터링하여 원격 유닛이 시간 영역에서, 기지국 슬롯 타이밍에 정렬되도록 한다. 시간 영역에서 양호한 기지국 슬롯 타이밍에 정렬시킴으로써, 원격 유닛은 언제 페이징 채널 슬롯 시퀀스가 시작되는지를 결정할 수 있다. 따라서, 모니터링에 의해 거기에 할당되는 페이징 채널 슬롯 시퀀스가 언제 시작되는지, 슬롯의 반복적인 페이징 채널 시퀀스의 총 슬롯수, 및 각 슬롯의 기간을 알면, 원격 유닛은 언제 그 할당된 슬롯이 발생하는 지를 결정할 수 있다.
일반적으로, 원격 유닛은, 기지국이 원격 유닛의 할당된 세트 내에 있지 않은 슬롯의 페이징 채널을 통해 전송 중인 동안 비활성 상태에 있다. 비활성 상태에 있는 동안, 원격 유닛은 기지국에 의해 전송된 타이밍 신호를 모니터링하지 않고, 내부 클록 소스를 사용하여 슬롯 타이밍을 유지한다. 또한, 비활성 상태에 있 는 동안 원격 유닛은 선택된 회로, 예컨대 검색 엔진을 포함하는 무선 채널에서의 변화를 검출하기 위한 기지국에 의해 전송된 파일럿 신호들을 모니터링하는 회로로부터 전력을 제거한다. 그 내부 타이밍을 사용하여, 원격 유닛은 다음 할당된 슬롯이 시작되기 전에 그 활성 상태로 전이한다.
활성 상태로 전이할 때, 원격 유닛은 전력을 검색 엔진을 포함하여 무선 채널을 모니터링하는 회로에 인가한다. 검색 엔진은 양호한 기지국의 파일럿 신호를 재포착하고 원격 유닛의 움직임 또는 기지국의 커버리지 영역 내의 목적물의 움직임 때문에 발생할지도 모르는 무선 채널에서의 변화를 검출하는데 사용된다. 파일럿 신호의 재포착 외에, 원격 유닛은 그 할당된 슬롯의 시작에서 메시지의 수신의 준비시 임의의 다른 동작 또는 초기화를 수행한다.
원격 유닛이 활성 상태에 들어가면, 페이징 채널의 그 할당된 슬롯에서 메시지를 수신하고 기지국으로부터의 명령에 응답한다. 예를 들어, 원격 유닛은 인입 통화에 응답하여 쌍방향 통신 링크를 형성하기 위해 "트래픽" 채널을 활성화하도록 명령받는다. 기지국으로부터의 메시지가 없거나, 원격 유닛이 활성화 상태에 있을 것을 요구하는 명령이 없을 경우에, 할당된 슬롯의 끝에서, 원격 유닛은 그 비활성 상태로 되돌아 간다. 또한, 원격 유닛은 기지국에 의해 명령받자마자 비활성 상태로 되돌아 간다.
그 할당된 슬롯 동안에, 원격 유닛의 검색 엔진은 양호한 기지국의 파일럿 신호 강도 및 이웃 기지국의 파일럿 신호 강도를 측정한다. 원격 유닛이 양호한 기지국의 커버리지 영역에서 다른 이웃하는 기지국의 커버리지 영역으로 재위치하 면, 원격 유닛은 이웃하는 기지국으로 "핸드-오프"해야 한다. 핸드-오프는 이웃 기지국의 전송된 파일럿 신호 강도가 양호한 기지국보다 충분히 크게 될 때 발생한다. 이것이 발생하면, 이웃하는 기지국이 양호한 기지국으로서 할당된다. 핸드-오프 이후에, 다음 활성 상태에서, 원격 유닛은 메시지 및 명령을 수신하기 위해 새로운 양호한 기지국의 페이징 채널을 모니터링한다.
언제 핸드-오프가 발생하는지를 결정하기 위한 데이터를 제공하는 것 외에, 양호한 기지국의 파일럿 신호의 검색은 원격 유닛이 다중 경로 환경에서의 변화를 보상하기 위한 조정을 행할 수 있도록 하여준다. 예를 들어, 다중 경로 신호 인스턴스들 중 하나가 사용할 수 없을 정도까지 약해지는 경우에, 원격 유닛은 그에 따라 복조 엘리먼트를 재할당한다.
양호한 기지국 및 이웃하는 기지국 집합의 공칭(nominal) PN 오프셋을 알면, 통상적으로 제어기는 검색 파라미터 집합을 파일럿 신호의 다중 경로 신호 인스턴스가 발견될 가능성이 높은 PN 오프셋을 특정하는 검색 엔진으로 전달한다. 검색 완료 시에, 검색 엔진은 검색 결과를 제어기로 전달한다. 제어기는 검색 결과를 분석하고 다음 검색을 위해 검색 파라미터 집합을 선택한다. 새로운 검색 파라미터의 선택 후에, 제어기는 파라미터를 검색 엔진으로 전달하고, 검색 과정은 반복된다. 이 과정은 원격 유닛이 다시 한번 비활성화된 휴지 상태에 들어갈 때까지 반복된다.
검색이 원격 유닛이 할당된 슬롯 동안만 발생하기 때문에, 검색을 위해 제한된 시간만이 허용된다. 원격 유닛에 의해 수행되는 검색의 수를 증가시키면 핸드- 오프가 발생할 때를 결정하는 능력이 개선될 뿐만 아니라, 양호한 기지국의 다중경로 환경에 대한 더 많은 정보가 제공되고, 더 로버스트(robust)한 통신 시스템이 될 것이다. 그러나, 더 오랜 기간 동안 활성 상태에 있게 되면, 더 많은 전력을 소모하게 되고 원격 유닛의 배터리 수명을 단축시킨다.
검색에 가용한 제한된 기간 때문에, 임의의 각 기지국의 파일럿 신호의 검색을 완료하기 위해 요구되는 시간을 감소시키는 것이 바람직하다. 각 검색에 필요한 시간을 감소시킴으로써, 주어진 시간에 더 많은 검색이 수행될 수 있다. 검색되는 기지국 수의 증가는 보다 로버스트(robust)한 무선 통신 시스템을 제공하고, 다중 경로 환경을 모니터링하여 언제 핸드오프가 발생되어야 하는지를 결정하는 원격 유닛의 능력을 개선시킨다.
그러므로, 기지국 신호의 검색을 완료하는데 요구되는 시간을 감소시키기 위한 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명은 원격 유닛이 기지국의 신호에 대해 검색되는 PN 공간의 부분을 동적으로 조정하는 시스템 및 방법을 제공함으로써 이와 같은 필요성에 대처한다. 원격 유닛은 제1 기지국에 의해 전송되어 원격 유닛에 의해 수신된 신호의 특성에 응답하여 검색되는 PN 공간 부분의 크기를 조정한다.
본 발명의 한 관점에서, 제1 기지국에 의해 전송된 신호의 강도는 원격 유닛에서 측정된다. 통상적으로, 신호 강도의 증가는 원격 유닛이 지리적으로 기지국 근처에 있음을 나타내고, 신호 강도의 감소는 원격 유닛이 기지국에서 멀리 떨어져 있음을 나타낸다. 원격 유닛은 기지국에 의해 전송된 신호를 수신하고, 그 로컬 타이밍을 신호의 가장 빠른 도착 다중 경로에 동기화시킨다. 모든 기지국들은 다양한 기지국들에 의해 전송된 신호들 간의 PN 오프셋(예컨대, 딜레이(delay))이 서로에 대해 정렬되도록 동기화된다. 따라서, 원격 유닛이 제 1 기지국으로부터 강한 신호를 수신하는 경우에, 원격 유닛이 지리적으로 상기 기지국에 가까이에 위치할 가능성이 높다. 또한, 원격 유닛은 제 1 기지국과 동기화되기 때문에, 제 2 기지국으로부터의 에너지가 제 1 기지국으로부터 수신된 에너지보다 시간상으로 더 일찍 수신될 가능성은 낮다. 그러므로, 원격 유닛이 제 1 기지국으로부터 강한 신호를 수신하는 경우에, 제 2 기지국에 의해 전송된 신호 검색에 사용되는 PN 오프셋 집합(이하 검색 윈도우라 함)은 시간상으로 앞서는 방향에서 감소될 수 있다. 반대로, 원격 유닛이 제 1 기지국으로부터 약한 신호를 수신하는 경우에, 원격 유닛이 지리적으로 기지국에서 멀리 떨어져 있을 가능성이 높고, 제 2 기지국으로부 터의 에너지가 제 1 기지국으로부터 수신된 에너지와 시간상으로 보다 가깝게 수신될 가능성이 높다. 따라서, 시간상으로 앞서는 방향에서 증가된 그에 따른 더 큰 검색 윈도우가 선택될 수 있다.
다른 관점에서, 수신된 신호 강도에 응답하여 선택된 검색 윈도우 크기는 검색들의 일부(subset)에 대하여 사용될 수 있다. 기지국에 의해 선택되어 원격 유닛에 전송된 디폴트 검색 윈도우 크기는 남아있는(remaining) 검색에 사용된다. 예를 들어, 원격 유닛에 전달된 검색 윈도우 크기는 특정 기지국의 5개의 검색 중 4개 동안 사용될 수 있다. 원격 유닛에 의해 선택된 감소된 검색 윈도우는 5개의 검색 중 남아있는 하나 동안에 사용된다. 서로 다른 검색 윈도우 크기를 사용하는 다른 검색 조합이 원격 유닛에 의해 수행될 수도 있음이 예상된다.
또다른 관점에서, 제1 기지국은 양호한 기지국이고, 제2 기지국은 다수의 이웃하는 기지국이다. 또한, 기지국에 의해 전송되고 원격 유닛에 의해 측정되는 신호는 파일럿 신호이다.
또다른 관점에서, 제1 기지국 및 원격 유닛 사이의 거리는 GPS 또는 거리 측정을 위해 충분한 정보를 제공하는 다른 공지된 위치 추적 시스템을 기초로 측정된다. 원격 유닛은 검색 윈도우 크기의 선택에 있어서 이 거리 정보를 사용한다.
본 발명의 목적, 구성 및 효과가 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예에 의해 보다 명백해질 것이다.
도4는 슬롯 모드 통신 시스템에서 원격 유닛의 할당된 슬롯에서 비활성 상태 에서 활성 상태로의 전이를 설명하는 대표도이다. 상부(41)는 시간상으로 좌측에서 우측으로 흐르는 슬롯의 연속적인 시퀀스를 나타낸다. 하부(42)는 슬롯 모드(slotted mode) 통신 시스템에서 원격 유닛의 활성 및 비활성 상태 간의 전이 동안 발생하는 이벤트들을 나타내고, 여기서 슬롯(5)은 할당된 슬롯이다. 하부에 대한 시간 스케일은 전이가 보다 상세히 보여질 수 있도록 확장되었다.
특히, 도4의 하부(43)는 비활성 상태(40)에서 활성 상태(42)로의 전이를 나타낸다. 활성 상태(42)에서, 원격 유닛은 슬롯(5)의 적어도 한 부분 동안 기지국 신호를 모니터링한다. 슬롯(5)의 시작 전에, 원격 유닛은 비활성 상태에서(40) 전이 상태(44)를 거쳐 활성 상태(42)로 전이된다. 위에서 설명된 바와 같이, 비활성 상태(40)에서, 원격 유닛에서 선택된 회로는 전원이 차단되어, 전력 소모를 감소시키고, 원격 유닛의 배터리 수명을 연장한다. 예를 들어, 비활성 상태(40) 동안 검색 엔진으로부터 전력이 제거된다.
전이 상태(44) 동안, 전력은 원격 유닛의 선택된 회로에 재인가된다. 예를 들어, 검색 엔진에 전원이 차단되면, 전력은 전이 상태(44)에서 재인가된다. 전이 상태(44)의 지속 시간은 원격 유닛을 파워 온 시키고 기능들을 초기화하여 원격 유닛이 기능하도록 하기에 충분하여, 전이 상태(44)의 끝에서 검색을 수행할 수 있도록 한다.
전이 상태(44) 다음에, 원격 유닛은 활성 상태(42)에 들어간다. 활성 상태(42)는 2개의 부분, 즉 준비 기간(46) 및 할당된 슬롯 기간(48)으로 구성된다. 준비 기간(46) 동안, 양호한 기지국의 파일롯 신호를 재획득하기 위한 초기 검색이 수행되며, 그 결과 원격 유닛은 할당된 슬롯 기간(48) 동안 페이징 채널을 모니터링 하도록 준비된다. 할당된 슬롯 기간(48)은 슬롯(5)의 시작에서 개시된다.
할당된 슬롯 기간(48) 동안, 원격 유닛은 양호한 기지국으로부터 페이징 채널을 통해 메시지를 수신한다. 공칭적으로, 슬롯(5)의 완료 시에, 할당된 슬롯 기간(48) 및 활성 상태(42)는 종료되고 원격 유닛은 비활성 상태(40)에 들어간다. 원격 유닛의 전력 소모를 더 줄이기 위해, 기지국은 원격 유닛이 슬롯(5)의 완료 전에 비활성 상태(40)에 들어가도록 명령한다. 선택적으로, 기지국이 슬롯(5) 동안 메시지의 전달을 완료할 수 없는 경우에, 기지국은 원격 유닛이 슬롯(5)의 완료 후에 할당된 슬롯 기간(48)에 머물 것을 명령한다. 이어서, 기지국은 원격 유닛이 비활성 상태(40)에 들어가도록 명령한다. 검색은 비활성 상태(40)에 들어간 후에 종료되고, 검색 엔진으로부터 전력이 제거될 수 있다.
도5는 원격 유닛(50)의 선택된 부분을 나타내는 기능 블록도이다. 수신기(51)는 무선 링크 신호를 수신한다. 수신기(51)는 무선 링크 신호의 수신과 다운-컨버젼을 제공하고, 또한 CDMA 환경에서의 역확산 및 다른 복조 기능도 제공한다. 수신기(51)는 그 출력에서 일련의 디지털 값들을 제공한다.
IS-95와 같은 공지된 무선 링크 프로토콜에 따라, 데이터가 무선 링크를 통해 전송되기 전에, 일련의 블록들로 분할된다. 블록들은 블록 순서가 무선 링크를 통해 전송된 대로 비-시간(non-time) 순차적이 되도록 시간상으로 재배열된다. 이러한 블록 전송 방법을 인터리빙이라 하고, 블록 재정렬 과정을 디인터리빙이라 한다. 디인터리버(52)는 디인터리빙 기능을 수행한다. 디인터리버(52)는 수신 기(51)로부터 샘플을 수신하고 일련의 블록 데이터를 축적한다. 전체 블록 세트가 수신되었으면, 디인터리버(52)는 시간-순차적 순서로 블록들을 재정렬하고 이들을 디코더(53)로 출력한다.
한 실시예에서, 디코더(53)는 컨벌루션 디코더이다. 컨벌루션 디코더의 한 형태는 비터비 디코더이다. 비터비 디코더는 데이터 그룹을 기초로 소프트 결정 데이터를 생성한다. 디코더 버퍼가 충분한 데이터를 포함하고 있을때, 데이터는 메시지 파서(parser)(54)로 전달된다. 메시지 파서(54)는 메시지에 비트들의 수집, 임의의 CRC 또는 다른 에러 체크 코드의 계산 및 검증, 메시지를 내부 포맷으로 번역, 변환된 메시지를 버퍼로 복사, 변환된 메시지를 적절한 프로토콜 작업을 위해 큐에 배치와 같은 기능들을 수행한다. 메시지는 필드 단위로 평가된다. 일반적으로, 디코더(53) 및 메시지 파서(54)의 과정은 제어기(55)에 의해 제어된다.
제어기(55)는 또한 예컨대, RAM 또는 ASIC의 일부나 다른 적절한 전자 저장장치의 일부와 같은 메모리에 저장된 검색 리스트(56)와 통신한다. 또한, 제어기(55)는 검색 파라미터를 검색 엔진(57)으로 전달하기 위해 검색 엔진(57)과 통신한다. 검색 엔진(57)은 검색 결과를 데이터 어레이(58)에 저장하기 위해 데이터 어레이(58)와 통신한다. 제어기(55)는 또한 데이터 어레이(58)와 통신하며, 그에 의해, 제어기(55)로 데이터 어레이(58)에 저장된 검색 결과로의 액세스를 제공한다. 한 실시예에서, 제어기(55)는 마이크로프로세서이다. 제어기(55)는 ASIC, FPGA(Field Programmable Gate Array), 이산 로직, 아날로그 회로 또는 다른 제어 회로일 수 있다. 제어기(55) 및 검색 엔진(57) 모두 동일한 ASIC 상에 제조될 수 있다. 또한, 검색 리스트(56) 및 데이터 어레이(58)는 동일 또는 다른 ASIC 상에 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 원격 유닛(50)에서의 하드웨어의 구성은 펌웨어를 통해 제어되어, 새로운 펌웨어를 다운로드함으로써 원격 유닛의 필드 업그레이드를 가능케 한다.
일반적으로, 원격 유닛(50)의 동작은 제어기(55)에서 실행되는 하드웨어 및 소프트웨어의 구성에 의해 제어된다. 하드웨어 구성은 펌웨어, 소프트웨어, 이산 장치의 하드와이어링 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다.
원격 유닛(50)으로 처음에 전원이 인가되면, 검색 리스트(56)에는 아무런 엔트리도 없다. 원격 유닛(50)은 파일럿 신호 강도를 평가하기 위해, 위에서 언급된 미국 특허 출원 09/540,128, 발명의 명칭 "무선 통신 장치에서의 파일럿 신호의 고속 포착"(변리사 Docket PA990253)에 개시된 기술 또는 다른 공지된 기술에 따라 검색을 수행할 수 있다. 검색의 완료 시에, 검색 결과는 데이터 어레이(58)에 저장된다.
원격 유닛(50)이 공지된 기술에 따라 양호한 기지국 신호를 재포착한 후에, IS-95에 따라 기지국은 이웃하는 기지국에 대한 공칭 PN 오프셋을 원격 유닛(50)으로 전송한다. 원격 유닛(50)은 이러한 오프셋들을 사용하여, 이웃하는 기지국의 파일럿 신호를 검색하고, 그 파일럿 신호의 강도를 측정한다. 제어기(55)는 이웃하는 기지국 식별, 측정된 파일럿 강도 및 측정된 시간을 포함하는 검색 리스트(56)를 형성한다. 원격 유닛(50)에 의한 다음 검색 중에, 검색 리스트(56)의 엔트리들은 업데이트된다. 따라서, 검색 리스트(56)는 이웃하는 기지국의 가장 최근 에 측정된 파일럿 신호 강도 및 측정이 행해진 시점에 대한 표시를 포함한다. 일 실시예에서, 원격 유닛(50)은 도 4에 도시된 할당된 슬롯 기간(48)으로 진입한 후에만 이웃하는 기지국들로부터의 파일롯 신호들에 대한 일반적인 검색을 시작한다. 다른 실시예에서, 원격 유닛이 여전히, 양호한 기지국의 재획득 및 할당 후에 바로 이어지는, 준비 기간(46)에 있는 동안에, 이웃하는 기지국들로부터의 파일롯 신호들에 대한 일반적인 검색이 시작된다. 일반 검색 동안에, 원격 유닛은 양호한 기지국의 파일롯 신호 강도를 계속해서 측정할 수 있다.
도6은 2개의 기지국의 커버리지 영역을 나타내는 다이어그램이고, 원격 유닛 및 기지국의 위치에 대해 기지국에 의해 전송되고 원격 유닛에 의해 수신되는 신호의 몇 가지 특성들을 나타낸다. 제1 기지국(60)은 원형 영역(62)으로 표현되는 주 커버리지 영역을 갖는다. 제2 기지국(64)은 원형 영역(66)으로 표현되는 주 커버리지 영역을 갖는다. 실제 시스템에서 주 커버리지 영역은 통상적으로 원형이 아니고, 기지국 주위의 물리적 환경 때문에 그 모양이 불규칙하다. 그러나, 본 발명의 다양한 관점들을 논의하기 위해서는 원형 구조가 편리하다.
도6에 나타난 바와 같이, 2개의 기지국(60 및 64)의 주 커버리지 영역은 공통 영역(68)에서 오버랩된다. 제1 기지국(60)에 대한 주 커버리지 영역에서 제2 기지국(64)의 주 커버리지 영역으로 전이하는 원격 유닛은 공통 영역(68)을 통해 전이할 때 핸드오프를 수행한다.
제1 위치(70)의 원격 유닛은 제1 기지국(60)의 주 커버리지 영역 내에 있다. 그러므로, 원격 유닛은 기지국(60)을 자신의 양호한 기지국으로 할당한다. 기지 국(60)에서 위치(70)의 원격 유닛으로 전송된 신호가 통과하는 최소 거리는 D1으로 표시된다. 제1 위치(70)의 원격 유닛은 또한 제2 기지국(64)으로부터의 신호를 수신한다. 제2 기지국(64)에서 제1 위치(70)의 원격 유닛으로 전송된 신호가 통과하는 최소 거리는 D2로 표시된다. 원격 유닛이 제2 위치(76)로 재위치되면, 양호한 기지국(60)에 더 가깝워지고, 제2 기지국(64)으로부터는 더 멀어지게 될 것이다. 제2 위치(76)에 원격 유닛이 있는 경우, 양호한 기지국(60)에서 원격 유닛으로 전송된 신호가 통과하는 최소 거리는 D3으로 표시되며, D1보다 작다. 제2 기지국(64)에서 위치(76)의 원격 유닛으로 전송된 신호가 통과하는 최소 거리는 D4로 표시된다.
일반적으로, 원격 유닛은 위에서 설명된 바와 같이 육상 환경의 다중 경로 특성 때문에 기지국으로부터 다양한 신호들을 수신한다. 원격 유닛이 상기 최소 거리들보다 더 긴 경로를 통과한 신호를 수신하더라도, 원격 유닛은 최소 거리보다 더 짧은 거리를 통과한 신호는 결코 수신하지 않는다.
도7은 2개의 기지국들(60,64)로부터 수신되어 도6에 나타난 바와 같이 원격 유닛에 도달한 신호들을 나타내는 그래프이다. 수평축은 PN 칩 단위로 2개의 기지국으로부터의 신호 도달 시간에서의 PN 오프셋 또는 딜레이를 나타낸다. 수직축은 수신된 전력을 데시벨(dB)로 나타낸다. 양호한 기지국(60)의 실제 파일럿 신호 전송 시간은 PN 오프셋(102)이다. 원격 유닛이 제1 위치(70)에 있으면, PN 오프셋(106)에서 바람직한 기지국(60)으로부터 전송된 신호를 수신한다. PN 오프셋은 실제 기지국 오프셋(102)으로부터 딜레이(108) 만큼 지연된다. 제1 다중 경로 인 스턴스의 딜레이(108)의 최소값은 거리 D1에 의해 결정되고, 거리 D1을 통해 신호는 양호한 기지국(60)에서 제1 위치(70)의 원격 유닛에 도달하여야 한다.
원격 유닛이 제2 위치(76)에 재위치되면, PN 오프셋(110)의 양호한 기지국(60)으로부터 전송된 신호를 수신한다. 제1 다중 경로 인스턴스의 PN 오프셋은 실제 기지국 오프셋(102)으로부터 딜레이(112)만큼 지연된다. 딜레이(112)의 최소값은 신호가 양호한 기지국(60)에서 제2 위치(76)의 원격 유닛으로 갈때 통과하여야 하는 거리 D3에 의해 결정된다.
일반적으로, 신호는 그것이 통과하는 거리가 증가할수록 상당한 정도로 감쇄된다. 이 증가되는 감쇄는 도7에 나타나 있다. 도7에 나타난 바와 같이, 일반적으로 양호한 기지국(60) 및 원격 유닛 사이의 거리가 감소할수록, 원격 유닛에 의해 수신된 신호는 크기가 증가하고, 기지국의 실제 전송 시간으로부터의 딜레이는 감소한다.
원격 유닛은 딜레이(108) 및 딜레이(112)의 값을 정확하게 결정할 수 없다. 그러나, 수신된 신호의 크기를 기초로, 원격 유닛은 언제 딜레이가 상당히 짧아지는지를 추정할 수 있다. 본 발명에 대한 한가지 실시예의 동작은 그러한 추정을 기초로 한다.
도7에서, 제2 기지국의 실제 파일럿 신호 전송 시간은 PN 오프셋(118)이다. 기지국은 서로 동기화되기 때문에, 양호한 기지국 및 제2 기지국 사이의 PN 오프셋은 고정된 PN 오프셋(120)에 의해 도시되는 PN 오프셋에 의해 표현된 대로 일정하다. 따라서, 제2 기지국은 항상 제1 기지국에 의해 전송된 파일럿 신호로부터 일 정 PN 오프셋(120) 만큼 지연된 파일럿 신호를 전송한다.
원격 유닛은 공칭 PN 오프셋(120)을 사용하여 양호한 기지국 파일럿 신호의 도달시간에 대한 이웃하는 기지국 파일럿 신호의 공칭적, 상대적 PN 오프셋을 추정한다. 제2 기지국(64) 파일럿 신호의 추정된 도달 시간은 양호한 기지국(60)이 그 실질적 시간으로부터 지연된 것과 동일한 양만큼 그 실질적 전송 시간으로부터 지연된다. 도7에 도시된 바와 같이, 원격 유닛이 제1 위치(70)에 있을 때, 양호한 기지국(60)의 파일럿 신호는 PN 오프셋(106)에 도달하고, PN 오프셋(102)에서의 실질적 전송 시간으로부터 시간상으로 지연된다. 따라서, 양호한 기지국 파일럿 신호의 도달 후에, 원격 유닛은 (120)으로 표현된 그 공칭 PN 오프셋에서 발생하는 제2 기지국(64)으로부터의 파일럿 신호의 도달을 추정한다. 이 프로세스는 원격 유닛이 PN 오프셋(122)에서 발생할 제2 기지국의 파일럿 신호의 도달 시간을 추정하도록 한다. 추정된 도달 PN 오프셋(122)은 실제 파일럿 신호 전송 PN 오프셋(118)으로부터 PN 오프셋(108)의 딜레이만큼 시간상으로 지연된다.
원격 유닛은 제2 위치(76)로 이동하고, 원격 유닛에서 양호한 기지국(60)의 실제 파일럿 신호 도달 시간은 PN 오프셋(110)이다. 원격 유닛은 다시 한번 양호한 기지국 신호가 검출된 PN 오프셋(110)에 상대적인 제2 기지국(64)으로부터의 파일럿 신호의 도달 시간을 추정한다. 이 프로세스는 원격 유닛이 PN 오프셋(124)에서 발생할 제2 기지국(64)의 파일럿 신호의 도달 시간을 추정하도록 한다. 추정된 도달 PN 오프셋(124)은 PN 오프셋(112)의 딜레이 만큼 실제 파일럿 신호 전송 PN 오프셋(118)으로부터 시간상으로 지연된다.
원격 유닛이 지리적으로 양호한 기지국 근처에 있을 때, 도7에서 PN 오프셋(110)에서 수신된 전력과 PN 오프셋(106)에서 수신된 전력을 비교함으로써 설명되는 바와 같이, 양호한 기지국의 파일럿 신호는 일반적으로 신호가 통과하는 거리가 상대적으로 짧기 때문에 감쇄가 적게 된다. 또한, 파일럿 신호는 원격 유닛에 도달하기 전에 적은 딜레이를 겪게 된다. 이 감소된 딜레이 때문에, 양호한 기지국이 실제로 그 파일럿 신호를 전송하는 시간과 파일럿 신호가 원격 유닛에 도달하는 시간의 차이 또한 상당히 작다.
위에 논의된 바와 같이, 제2 기지국 파일럿 신호는 통상적으로 정확하게 추정된 시간에 도달하지 않는다. 파일럿 신호가 통과하는 거리 및 다중 경로 환경 때문에, 파일럿 신호는 추정되는 시간 보다 조금 더 이르거나 늦을 수 있다. 그러나, 제2 기지국(64)이 원격 유닛에 가장 빨리 도달할 수 있는 시간은 제2 기지국(64)이 실제로 파일럿 신호를 전송할 때, 즉 PN 오프셋(118)이다. 이웃하는 파일럿 신호는 자신의 실제 전송 시간 전에는 도달할 수 없기 때문에, 추정된 도달 시간 및 실제 전송 시간의 딜레이가 작은 경우에, 검색 윈도우의 크기, PN 오프셋 집합은 시간상으로 PN 오프셋(118)보다 더 이른(earlier) PN 오프셋들은 제외하도록 제한될 수 있다.
검색 윈도우 크기를 제한하는 능력은 도7에 도시된 바와 같이, 위에 언급된 원격 유닛의 2개의 위치에 대한 제2 기지국의 파일럿 신호의 추정되는 도달 시간을 비교함으로써 나타낼 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 원격 유닛이 제1 위치(70)에 있을때, 파일럿 신호의 추정된 도달 시간은 PN 오프셋(122)이다. 원격 유닛이 제2 위치(76)로 양호한 기지국에 더 가까운 이동하면, 제2 기지국의 파일럿 신호의 추정되는 도달 시간은 PN 오프셋(124)이다. 2개의 추정된 도달 시간의 비교해 보면 PN 오프셋(124)이 PN 오프셋(122)보다 실제 전송 오프셋(118)에 대한 더 나은 추정임을 알 수 있다. 각 경우에, 제2 기지국의 파일럿 신호가 원격 유닛에 도달할 수 있는 가장 이른 PN 오프셋은 실제 전송 시간, PN 오프셋(118)이다.
그러나, 다른 요인들, 예컨대 잡음 또는 간섭과 같은 요인들이 양호한 기지국의 수신된 파일럿 신호 강도에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 검색 윈도우 크기를 감소시키는 능력은 제한될 수 있다. 따라서, 한 실시예에서, 수신된 파일럿 신호 강도를 기초로 선택된 검색 윈도우 크기는 검색 중 일부(subset)에 대하여 사용될 수 있다. 기지국에 의해 선택되어 원격 유닛에 전달되는 디폴트 검색 윈도우 크기는 나머지 검색에 사용될 수 있다. 예를 들어, 원격 유닛에 전달되는 검색 윈도우 크기는 특정 기지국의 5개의 검색 중 4개 동안 사용될 수 있다. 원격 유닛에 의해 선택된 감소된 검색 윈도우는 5개의 검색 중 나머지 하나 동안에 사용된다. 또한, 서로 다른 검색 윈도우 크기를 사용하는 다른 검색의 조합은 원격 유닛에 의해 수행될 수 있다.
도7A는 제2 기지국 파일럿 신호의 실제 전송 시간(PN 오프셋(118)) 근처에서, 도 7의 PN 오프셋 영역을 확대하여 본 것이다. 원격 유닛에서의 통상적인 검색 윈도우는 추정된 도달 PN 오프셋 주위에 중심을 가진 121개 칩 크기이다. 이 윈도우 크기는 추정된 파일럿 신호의 도달 오프셋의 60칩 전 및 60칩 후를 검색하게 된다. 추정된 PN 오프셋(122) 주위에 중심을 둔 121칩 검색 윈도우는 검색 윈 도우(140)에 의해 제시된다. 추정된 PN 오프셋(124) 주위에 중심을 둔 121 칩 크기의 검색 윈도우(121)는 검색 윈도우(144)에 의해 제시된다. 도7A에 제시된 바와 같이, 검색 윈도우(144)의 일부는 PN 오프셋(118)의 제2 기지국 파일럿 신호의 실제 전송 전에 발생할 수 있다. 제2 기지국 파일럿 신호 PN 오프셋(118)의 실제 전송 전에 발생하는 검색 윈도우(144)의 영역(148)은, 제2 기지국의 파일럿 신호가 전송되기 전에는 수신될 수 없으므로, 검색될 필요가 없다. 검색 윈도우(144)의 영역(152)만의 검색은 전체 검색 윈도우(144)의 검색과 동일한 결과를 얻는다. 그러므로, 원격 유닛은 적어도 영역(148)의 일부를 제외하기 위해 검색 윈도우를 제한할 수 있다. 원격 유닛은 딜레이(108 및 112)를 정확하게 예측할 수 없으므로, 영역(148)의 정확한 크기를 예측할 수 없다. 그러나, 원격 유닛은 예컨대, 양호한 기지국으로부터 수신된 신호의 크기를 기초로 영역(148)의 크기를 추정할 수 있다.
양호한 기지국으로부터 수신된 신호의 크기가 거리 외의 다른 요인들, 예컨대 잡음 또는 간섭과 같은 요인들에 영향을 받는다 하더라도, 상기 신호의 크기는 원격 유닛과 양호한 기지국 간의 거리를 표시한다. 신호 강도의 크기에서의 변화를 야기할 수 있는 거리 이외의 요인들은 모든 검색들이 제한된 검색 윈도우를 사용하여 수행되도록 허용하지 않을 수 있다. 그러나, 위에 언급된 바와 같이, 검색의 일부는 제한된 검색 윈도우를 사용하고 충분한 검색 결과를 달성할 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 검색 윈도우의 크기는 기지국으로부터의 신호 전송 및 원격 유닛에 의한 그 신호의 수신 간의 딜레이가 감소될 때 제한된다. 검색 윈도우의 크기가 감소될 수 있는지를 결정하기 위해, 원격 유닛은 양호한 기지국(60) 으로부터 수신된 파일럿 신호의 강도를 평가할 수 있다. 도7에 제시된 바와 같이, 원격 유닛이 양호한 기지국(60)에 더 가까운 제2 위치(76)에 있을 때, 수신된 신호의 강도는 제1 위치(70)에서 수신된 신호 강도와 비교하여 증가된다. 위에 언급된 바와 같이, 신호가 더 짧은 거리를 통과하기 때문에 파일럿 신호의 감쇄가 더 적어서 신호 강도는 증가된다. 그러므로, 더 강한 파일럿 신호는 원격 유닛이 양호한 기지국에 더 가까이 있다는 표시가 된다. 실제 전송 시간 및 양호한 기지국의 도달 시간의 차가 더 작을수록 제2 기지국의 실제 전송 시간에 더 가까운 제 기지국으로부터의 파일럿 신호의 추정된 도달 시간을 생성한다. 따라서, 검색 윈도우는 그 크기가 감소된다.
위에 언급된 바와 같이, 제2 기지국으로부터의 신호에 대해 검색되는 PN 공간의 부분(검색 윈도우)은 제1 기지국에 의한 파일럿 신호, 또는 다른 신호의 전송 및 원격 유닛에 의한 그 신호의 수신 사이의 딜레이가 변경될 때 조정된다. 예를 들어, 딜레이가 감소할수록, 검색 윈도우 크기는, 원격 유닛이 제2 기지국에 의한 신호의 전송 시간을 더 정확하게 예측할 수 있기 때문에 감소된다. 반대로, 딜레이가 증가할수록 그에 따라, 제2 기지국에 의한 신호의 전송 시간 예측의 정확성에 불확실성이 증가하기 때문에, 검색 윈도우의 크기는 증가된다.
일반적으로, 제1 기지국에 의한 신호 전송 및 원격 유닛에 의한 신호의 수신 사이의 딜레이 감소는 제1 기지국 및 원격 유닛 사이의 거리 감소에 대응한다. 한 실시예에서, 제1 기지국은 양호한 기지국이고 제2 기지국은 다수의 이웃하는 기지국이다. 양호한 기지국 및 원격 유닛 사이의 거리는 원격 유닛에 의해 수신된 신 호의 강도를 기초로 추정된다. 다른 실시예에서, 양호한 기지국 및 원격 유닛 사이의 거리는 예컨대, GPS(Global Positioning System) 또는 거리를 측정하기에 충분한 정보를 제공하는 다른 공지된 위치 추적 시스템을 기초로 추정될 수 있다.
한 실시예에서, 검색 윈도우는 2개의 크기 중 하나이다. 제 1 검색 윈도우는 제 2 기지국(64)의 파일럿 신호의 추정된 도달 오프셋 주위에 중심을 둔다. 양호한 기지국(60)의 수신된 파일럿 신호 강도가 임계값을 초과하는 경우에, 더 작은 PN 오프셋 범위를 특정하는 제2 검색 윈도우가 원격 유닛에 의해 사용된다. 제 2 검색 윈도우는 파일럿 신호의 추정된 도달 시간 주위에 중심을 갖지 않고, 추정된 도달 시간보다 더 늦게 도달하는 오프셋에 해당하는 더 큰 범위의 오프셋이 검색되도록 바이어스된다. 예를 들어, 제1 검색 윈도우(140)는 지속 시간이 121 칩이고, 추정된 도달 오프셋의 이전 60칩 및 이후 60칩이 검색된다. 제 2 검색 윈도우(144)는 지속 시간이 81 칩이고, 추정된 PN 오프셋의 이전 20칩 및 공칭 PN 오프셋의 이후 60칩이 검색된다. 위 예에서 검색 윈도우의 크기 및 바이어스들은 순수하게 설명을 위한 것이다. 당업자에게는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 크기의 검색 윈도우 크기가 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 일반적으로, 검색 윈도우 크기 및 바이어스는 얼마나 정확하게 원격 유닛이 양호한 기지국에 상대적인 그 위치를 결정할 수 있는가에 따라 변화될 수 있다.
또다른 실시예에서, 일련의 임계값들 및 대응하는 검색 윈도우들이 존재한다. 양호한 기지국의 파일럿 신호 강도가 일련의 임계값 각각을 초과하면, 그에 따라 더 제한된 검색 윈도우가 사용된다. 파일럿 신호 강도가 감소하여, 하나 이 상의 일련의 임계값 이하로 떨어지면, 그에 따른 확장된 검색 윈도우가 선택된다. 파일럿 신호 강도가 최소 임계값 이하로 떨어지면, 추정된 도달 시간 주위에 중심을 갖는 디폴트 검색 윈도우가 선택된다. 디폴트 검색 윈도우 크기는 기지국에 의해 선택되어 원격 유닛으로 전달된다.
또다른 실시예에서, 검색 윈도우 크기는 양호한 기지국의 수신된 파일럿 신호 강도가 상한 및 하한 임계값 사이에서 변화함에 따라 연속적으로 또는 가변적으로 조정된다. 예를 들어, 양호한 기지국의 파일럿 신호 강도가 증가하여 상한 임계값을 초과하면, 신호 강도는 계속 증가하더라도 최소 검색 윈도우 크기가 선택된다. 파일럿 신호 강도가 하한 임계값 이하로 떨어지면, 신호 강도는 계속 감소하더라도 최대 검색 윈도우 크기가 선택된다. 이러한 2개의 임계값 사이에서, 검색 윈도우 크기는 양호한 기지국의 파일럿 신호 강도에 역으로 변화된다.
또다른 실시예에서, 수신된 신호 강도에 응답하여 선택된 검색 윈도우 크기는 검색의 일부에 사용될 수 있다. 기지국에 의해 선택되어 원격 유닛으로 전달된 디폴트 검색 윈도우 크기는 나머지 검색들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 원격 유닛에 전달된 검색 윈도우 크기는 특정 기지국의 5개 검색 중 4개 동안 사용될 수 있다. 원격 유닛에 의해 선택된 감소된 검색 윈도우는 5개의 검색 중 나머지 하나 동안에 사용된다. 다른 검색 윈도우 크기를 사용하는 다른 검색 조합이 원격 유닛에 의해 수행될 수 있음이 예상된다.
도8은 양호한 기지국의 파일럿 신호의 수신된 신호 강도와 관련하여 검색 윈도우의 크기를 조정하는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 흐름도이다. 도8에 표현 된 프로세스는 예컨대, 제어기 상에서 실행되는 소프트웨어 또는 펌웨어의 제어 하에 도5에 설명된 원격 유닛으로 구현될 수 있다. 흐름은 블록(200)에서 개시된다. 그리고 나서, 흐름은 블록(220)으로 진행한다. 블록(220)에서, 원격 유닛은 활성 상태에 들어간다. 그 비활성 및 활성 상태 사이의 전이 동안, 원격 유닛은 예컨대 검색 엔진과 같은 선택된 회로에 전원을 인가한다. 그리고 나서, 흐름은 블록(230)으로 진행한다. 블록(230)에서, 원격 유닛은 검색을 수행하고, 양호한 기지국의 파일럿 신호의 신호 강도를 재포착 및 측정한다. 그리고 나서, 흐름은 블록(235)으로 진행하고, 원격 유닛은 양호한 기지국으로부터 이웃하는 기지국에 해당하는 공칭 PN 오프셋 정보 및 디폴트 검색 윈도우 크기를 수신한다. 흐름은 블록(240)으로 진행한다.
블록(240)에서, 양호한 기지국 파일럿 신호 레벨은 임계값을 초과하는지를 결정하기 위해 조사된다. 파일럿 신호가 임계값을 초과하지 않으면, 흐름은 블록(250)으로 진행한다. 블록(250)에서, 검색 윈도우 크기는 제1 크기로 설정된다. 그리고 나서, 흐름은 블록(270)으로 진행한다. 블록(240)으로 돌아가서, 파일럿 신호 강도가 임계 레벨을 초과하면, 흐름은 블록(260)으로 진행한다. 블록(260)에서, 검색 윈도우의 크기는 양호한 기지국 파일럿 신호 강도에 따라 조정된다. 위에 논의된 바와 같이, 한 실시예에서, 검색 윈도우 크기는 파일럿 신호 강도가 임계값을 초과하는가에 따라 2개의 크기 중 하나로부터 선택된다. 따라서, 도8의 블록(260)에서, 제2 검색 윈도우 크기가 선택된다. 또다른 실시예에서, 검색 윈도우 크기는 파일럿 신호 강도가 각각 증가 및 감소함에 따라 크기가 감소 및 증가하는 검색 윈도우 집합으로부터 선택된다. 또다른 실시예에서, 검색 윈도우 크기는 파일럿 신호 강도에 응답하여 연속적으로 조정된다. 검색 윈도우 크기의 조정 후에, 흐름은 블록(270)으로 진행한다.
블록(270)에서, 검색 윈도우들을 사용하여 이웃 기지국 파일럿 신호에 대한 검색이 수행된다. 기지국을 검색하는데 사용되는 검색 윈도우는 기지국에 의해 선택되고 원격 유닛으로 전달된 검색 윈도우이거나 또는 블록(250 또는 260)에서 결정된 크기일 수 있다. 또한, 블록(250 또는 260)에서 선택된 검색 윈도우 크기는 검색의 일부에서 사용된다. 예를 들어, 원격 유닛으로 전달된 검색 윈도우 크기는 특정 기지국의 5개의 검색 중 4개 동안 사용된다. 원격 유닛에 의해 선택된 감소된 검색 윈도우는 5개의 검색 중 나머지 하나 중에 사용된다. 서로 다른 검색 윈도우 크기를 사용하는 다른 검색 조합이 원격 유닛에 의해 수행될 수 있다.
검색은 블록(270)에서 원격 유닛이 양호한 기지국에 의해 비활성 상태로 다시 들어가거나, 할당된 슬롯의 끝에 도달할 때까지 계속된다. 그리고 나서, 흐름은 블록(280)으로 진행한다. 블록(280)에서, 원격 유닛은 비활성 상태로 들어간다. 원격 유닛은 다음 활성 상태가 발생할 때까지 비활성 상태에 남아 있고, 그때 시간 흐름은 블록(220)으로 진행한다.
위에 논의된 실시예들이 무선 통신 시스템에서 양호한 기지국의 파일럿 신호와 상관되어 사용되었지만, 당업자에게는 개시된 기술들이 서로 동기화된 다수의 소스들을 모니터링하는 임의의 시스템에 적용될 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 상기 기술들은 저궤도 위성과 같은 다수의 소스들로부터 전송된 데이터 신호 또는 인터넷 트래픽과 함께 사용될 수 있다.
검색 프로세스, 복조 엘리먼트 할당 및 검색 엔진에 관한 보다 많은 정보는 다음 문서에서 찾을 수 있다.
Figure 112007057033784-pat00001
Figure 112007057033784-pat00002
상기 각 문서는 본 출원의 출원인에게 양도되었고, 본 명세서에 참고문헌으로 일체화되어 있다.
상기 설명은 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 이 실시예들은 단지 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 당업자에게는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 실시예에 다양한 변형이 가능함이 명백할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위의 해석을 통해서만 제한된다.
도1은 통상적인 현대의 무선 통신 시스템을 나타내는 대표도.
도2는 원격 유닛에 도달하는 하나의 기지국으로부터의 파일럿 신호의 다수의 신호 인스턴스 집합의 예시를 나타내는 그래프.
도3은 원격 유닛에 도달하는 다수의 기지국들로부터의 파일럿 신호들의 다수의 신호 인스턴스 집합의 예시를 나타내는 그래프.
도4는 슬롯 모드 통신 시스템에서 원격 유닛의 할당된 슬롯에서 비활성 상태에서 활성 상태로의 전이를 나타내는 대표도.
도5는 원격 유닛의 실시예에 대한 블록도.
도6은 2개의 기지국 커버리지 영역 및 원격 유닛을 나타내는 대표도.
도7은 원격 유닛에 도달하는 도6에 설명된 2개의 기지국으로부터의 파일럿 신호의 예시를 나타내는 그래프.
도7A는 원격 유닛에 의해 수신된 제2 기지국의 파일럿 신호의 확장된 관점을 나타내는 그래프.
도8은 이웃하는 기지국 검색 윈도우의 사이징(sizing)을 나타내는 흐름도.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 이동국을 사용하여 검색 윈도우의 크기를 결정하는 방법으로서,
    양호한(preferred) 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 강도를 측정하는 단계;
    상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도에 기반하여 상기 검색 윈도우의 크기를 선택하는 단계; 및
    상기 검색 윈도우를 이용하여 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호를 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색 윈도우의 크기는 상기 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 예상되는 도달 시간으로부터 시간상으로 더 이른(earlier) 시점으로 연장되도록 선택되며, 상기 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 전송 시간보다 시간상으로 더 이른 PN 오프셋들을 제외하여 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 임계값 이하인 경우에는, 제 1 크기를 가지는 검색 윈도우가 선택되고, 상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 상기 임계값과 같거나 상기 임계값을 초과하는 경우에는, 제 2 크기를 가지는 검색 윈도우가 선택되는 것 을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    다수의 임계값들이 존재하고, 상기 검색 윈도우의 크기는 상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 임계값을 통과할 때마다 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 검색 윈도우의 크기는 다수의 이웃하는 기지국들을 검색하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양호한 기지국으로부터의 신호의 전송과 이동국에 의한 상기 신호의 수신 사이의 딜레이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 딜레이가 감소되는 경우에는 상기 검색 윈도우의 크기를 감소시키는 단계; 및
    상기 딜레이가 증가되는 경우에는 상기 검색 윈도우의 크기를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 PN 인코딩된 신호는 파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색 윈도우의 크기는 상기 검색 윈도우를 위해 사용되는 PN 오프셋에 기반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 무선 통신 시스템의 이동국으로서,
    양호한 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 강도를 측정하는 수단;
    상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도에 응답하여 검색 윈도우의 크기를 선택하는 수단; 및
    상기 검색 윈도우를 이용하여 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호를 검색하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 임계값 이하인 경우에는, 제 1 크기를 가지는 검색 윈도우가 선택되고, 상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 상기 임계값과 같거나 상기 임계값을 초과한 경우에는, 제 2 크기를 가지는 검색 윈도우가 선택되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  12. 제 10 항에 있어서,
    다수의 임계값들이 존재하고, 상기 검색 윈도우의 크기는 상기 양호한 기지국에 의해 전송된 상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도가 임계값을 통과할 때마다 변경되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 선택된 검색 윈도우의 크기가 다수의 이웃하는 기지국들의 검색에 사용되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 검색 윈도우의 크기는 시간상으로 기준 시간보다 이전 20칩 및 이후 60칩의 범위를 가지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  15. 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 이동국으로서,
    양호한 기지국으로부터 수신된 신호의 신호 강도를 결정하고, 이웃하는 기지국에 의해 전송된 신호에 대한 검색들을 수행하도록 구성된 검색 엔진; 및
    선택된 검색 파라미터들을 상기 검색 엔진으로 전달하고,
    검색 결과들을 수신하고,
    상기 수신된 신호의 상기 결정된 신호 강도를 평가하고,
    상기 이웃하는 기지국에 의해 전송된 신호를 검색하기 위해 사용되는 검색 윈도우의 크기를 결정하도록 구성된 상기 검색 엔진과 통신하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가적으로 상기 결정된 신호 강도가 임계값 레벨 이하로 내려간 경우에는 상기 검색 윈도우의 제 1 크기가 선택되고, 상기 결정된 신호 강도가 상기 임계값 레벨과 같거나 상기 임계값 레벨을 초과하는 경우에는 상기 검색 윈도우의 제 2 크기가 선택되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 추가적으로 다수의 임계값 레벨들이 존재하고, 상기 결정된 신호 강도가 상기 임계값 레벨들 중 하나를 통과할 때마다 상기 검색 윈도우의 크기가 변경되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 검색 윈도우의 디폴트 크기가 상기 양호한 기지국에 의해 상기 이동국으로 전달되며,
    상기 제어기는 기지국에 의해 전송된 신호들에 대한 일부 검색들을 위해 상기 검색 윈도우의 상기 디폴트 크기를 사용하는 것을 특징으로 하는 이동국.
  19. 무선 통신 시스템에서 이동국을 사용하여 검색 윈도우의 크기를 결정하기 위한 명령들을 저장하는 컴퓨터-판독가능 매체로서,
    양호한 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 강도를 측정하기 위한 명령들;
    상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도에 기반하여 상기 검색 윈도우의 크기를 선택하기 위한 명령들; 및
    상기 검색 윈도우를 이용하여 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호를 검색하기 위한 명령들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-판독가능 매체.
  20. 무선 통신 시스템에서 이동국을 사용하여 검색 윈도우의 크기를 결정하기 위한 명령들을 실행하는 프로세서로서, 상기 명령들은,
    양호한 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호의 강도를 측정하는 단계;
    상기 PN 인코딩된 신호의 상기 강도에 기반하여 상기 검색 윈도우의 크기를 선택하는 단계; 및
    상기 검색 윈도우를 이용하여 이웃하는 기지국에 의해 전송된 PN 인코딩된 신호를 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
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