KR101019460B1

KR101019460B1 - Ｃｄｍａ 역방향 링크의 소프트 핸드오프

Info

Publication number: KR101019460B1
Application number: KR1020057009188A
Authority: KR
Inventors: 제임스 에이 쥬니어 프록터
Original assignee: 아이피알 라이센싱, 인코포레이티드
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2011-03-07
Also published as: NO342812B1; EP1565995A4; CN1714516B; CN1714516A; WO2004046893A3; MXPA05005395A; NO20052945D0; TWI357730B; KR101047967B1; NO20160875A1; CA2506754A1; NO338063B1; EP1565995A2; TW200419952A; TWI364920B; KR20070055642A; AU2003294428A1; TW200824320A; JP2006506917A; KR20050085092A

Abstract

기지국(218) 및 가입자 유닛(213)을 위한 방법 및 장치는 직교 채널 구조를 이용하여 CDMA 역방향 링크의 소프트 핸드오프를 할 수 있게 한다. 가입자 유닛은 직교로 코드화된 신호를 역방향 링크를 통해 기지국에 전송한다. 주어진 기지국은 역방향 링크 신호의 타이밍 오프셋의 타이밍 제어(510)를 제공한다. 최소한 하나의 기준에 기초하여, 정렬 제어기(515)는 주어진 기지국이 타이밍 제어를 다른 기지국에 핸드오프할 수 있다는 것을 판정하고, 그에 따라 소프트 핸드오프 프로세스가 발생한다. 주어진 기지국에서 다른 기지국으로의 가입자 유닛의 소프트 핸드오프에 대한 커맨드 또는 메시지에 응답하여, 가입자 유닛은 코드화 신호의 타이밍에 대한 거친 타이밍 조정을 행한다. 가입자 유닛은 타이밍을 제어하는 기지국으로부터의 피드백에 기초하여 미세한 타이밍 조정을 할 수 있다. 다수의 기지국들은 전력 제어 피드백을 가입자 유닛에 제공할 수 있다.

Description

ＣＤＭＡ 역방향 링크의 소프트 핸드오프{SOFT HANDOFF OF A CDMA REVERSE LINK}

본 발명은 직교 채널 구조를 이용한 CDMA 역방향 링크의 소프트 핸드오프에 관한 것이다.

최근 20년은 무선 통신 서비스의 유형 및 수요면에서 전례없는 성장을 보여왔다. 셀룰러 전화, 개인휴대통신(PCS) 및 그와 유사한 시스템을 포함한 무선 음성 통신 서비스는 이제 거의 도처에 퍼져있는 유효 서비스 지역을 제공한다. 그러한 네트워크를 위한 인프라구조는 미국, 유럽 및 그외의 세계 산업화 지역의 대부분의 지역주민들이 단지 하나의 서비스 제공자가 아니라 선택하기 위한 다수의 서비스 제공자들을 갖는 곳에 증설되어 왔다.

전자 및 컴퓨터 산업의 지속적인 성장은 인터넷과 무수한 서비스 및 그것이 제공하는 특징에 대한 액세스의 요구에 더욱 더 기여한다. 이러한 컴퓨팅 장치의 사용 증가, 특히 랩탑 컴퓨터, 핸드핼드 PDA, 인터넷 가능 셀룰러 전화 및 그와 같은 장치들을 포함하는 휴대 장치의 사용 증가는 무선 데이터 액세스 요구에 있어서의 대응하는 증가를 가져왔다.

셀룰러 전화 및 PCS 네트워크들이 널리 깔려있긴 하지만, 이들 시스템은 원 래 처음부터 데이터 트래픽을 수행할 의도는 없었다. 그 대신에, 이들 네트워크들은 인터넷 통신에 필요한 버스트(burst) 모드 디지털 통신 프로토콜과 비교했을 때 연속적인 아날로그 신호를 효율적으로 지원하도록 설계되었다. 또한, 음성 통신은 대략 3 KHz의 통신 채널 대역폭을 갖는 것이 적절하다는 것을 고려하자. 그러나, 일반적으로, 웹 브라우징과 같은 효율적인 인터넷 통신을 위해서는 최소한 56 Kbps 이상의 데이터 속도가 요구된다는 것이 납득된다.

부수적으로, 데이터 트래픽 자체의 본래 특성은 음성 통신의 특성과는 상이하다. 음성은 연속적인 이중 접속을 필요로 하고; 즉, 접속의 한쪽 종단의 사용자는 연속적으로 접속의 다른쪽 종단의 사용자에게 송수신할 수 있기를 기대하는데, 이와 동시에 다른쪽 종단의 사용자도 또한 송수신할 수 있다. 그러나, 인터넷을 통한 웹 페이지로의 액세스는 일반적으로 매우 버스트 편향적이다. 전형적으로, 원격 클라이언트 컴퓨터의 사용자는 웹 서버 상의 것과 같은 컴퓨터 파일의 주소를 기입한다. 그 다음, 이러한 요청은 전형적으로 길이가 1000 바이트보다 작은 비교적 짧은 데이터 메시지로서 포맷된다. 그러면, 네트워크 내의 웹 서버에서와 같은 접속의 다른쪽 종단은 10 킬로바이트에서 수 메가바이트까지의 텍스트, 이미지, 음성 또는 비디오 데이터일 수 있는 요청된 데이터 파일로 응답한다. 인터넷 자체의 고유한 지연 때문에, 사용자들은 요청된 내용이 자신들에게 전달되기 시작하기 전에 최소한 몇 초 또는 그 이상의 지연을 예상한다. 그리고, 그 내용이 전달되면, 사용자는 다운로드될 다음 페이지를 지정하기 전에 페이지의 내용을 재검토, 판독하는데 몇 초 또는 심지어 몇 분을 소비할 수도 있다.

더욱이, 음성 네트워크는 고속 이동성 사용을 지원하도록 구성되었다; 즉, 음성 기반의 셀룰러 및 PCS 네트워크의 사용자가 고속도로를 따라 고속으로 이동하는 것처럼 접속을 유지하도록 고속형 이동성을 지원하기 위해 극단적인 길이가 취해졌다. 그러나, 전형적인 랩탑 컴퓨터 사용자는 책상에 앉아있는 것과 같이 비교적 정지상태이다. 그러므로, 무선 음성 네트워크를 위해 중대하게 고려된 셀간(cell-to-cell) 고속 이동성은 전형적으로 데이터 액세스를 지원하는데 필요로 되지 않는다.

무선 데이터를 더욱 효율적으로 수용하기 위해 기존의 무선 인프라구조의 소정의 컴포넌트를 개선한다는 것을 이해할 수 있다. 고속의 데이터 속도이지만 저속의 이동성 사용자인 새로운 부류의 사용자를 위해 구현된 추가 기능은 저속의 데이터 속도, 고속의 이동성이 있는 사용자를 위한 기존의 기능과 역으로 호환되어야 한다. 이것은 새로운 고속 데이터 서비스를 제공하기 위해 사용될 동일 주파수 할당 계획, 기지국 안테나, 사이트 증축, 및 기존의 음성 네트워크 인프라구조의 그외 다른 실시 양태를 사용할 수 있게 한다.

역방향 링크 상에서, 예를 들어 원격 유닛으로부터 기지국으로, 데이터를 전달하는 그러한 네트워크의 역방향 링크 상에서 가능한 한 빠른 데이터 속도를 지원하는 것이 특히 중요해질 수 있다. IS-95 코드 분할 다중 액세스(CDMA)와 같은 기존의 디지털 셀룰러 표준은 채널들 간에 최소 간섭을 유지하기 위해 순방향 링크 방향으로 상이한 코드 시퀀스의 사용을 지정하고 있다는 것을 염두에 두자. 특히, 그러한 시스템은 개별 논리 채널을 정의하는 순방향 링크 상에서 직교 코드를 이용한다. 그러나, 그러한 시스템의 최적의 동작은 수신기에서 직교성을 유지하기 위해 그러한 모든 코드가 특정 경계에 시간 정렬될 것을 필요로 한다. 그러므로, 전송은 동기화되어야 한다.

이것은 순방향 링크 방향에서는 모든 전송이 동일한 위치, 즉 기지국 송수신기 위치에서 시작되기 때문에 특별히 염려할 사항은 아니다. 그러나, 현재, 디지털 셀룰러 CDMA 표준은 역방향 링크 방향에 있어서 채널들 사이의 직교성을 사용하고자 하지 않거나 또는 필요로 하지 않는다. 일반적으로, 기지국과 상이한 위치 및 잠재적으로 기지국과 매우 상이한 거리에 있는 원격 유닛으로부터 시작된 전송을 동기화하는 것은 너무 어려운 것으로 여겨진다. 그 대신에, 이들 시스템은 전형적으로, 개별 역방향 링크 채널을 구별하기 위해 이러한 롱(long) 의사랜덤(pseudorandom) 코드의 유일한 편이를 갖는 칩 레벨 스크램블링(scrambling) 코드를 사용한다. 그러나, 이러한 스크램블링의 사용은 상이한 사용자들의 전송이 서로 직교될 가능성을 이런 식으로 배제한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 제1 사용자 그룹 및 제2 사용자 그룹의 구성원들 사이의 통신을 지원하는 시스템을 포함한다. 디지털 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 셀룰러 전화 시스템의 기존의 사용자일 수 있는 제1 사용자 그룹은 그들의 전송을 공통의 제1 코드로 부호화한다. 그러한 제1 사용자 그룹은 각 사용자에게 유일한 코드 위상 오프셋을 제공함으로써 유일하게 식별가능하다. 고속 데이터 서비스의 사용자일 수 있는 제2 사용자 그룹은 동일 코드 및 그 코드의 코드 위상 오프셋들 중의 하나를 사용하여 그들의 전송을 부호화한다. 그러나, 제2 그룹의 사용자들 각각은 제2 그룹의 사용자들 각각에게 유일한 추가의 코드로 그들의 전송을 더욱 부호화한다. 이것은 집합적으로 제1 그룹의 단일 사용자인 것 같은 양상을 여전히 유지하면서 제2 사용자 그룹의 전송이 서로 직교될 수 있게 한다.

제1 사용자 그룹에 할당된 코드는 공통 치핑 속도(chipping rate), 의사 랜덤 코드일 수 있다. 제2 단말기 그룹에 할당된 코드는 전형적으로 유일한 직교 코드의 세트일 수 있다. 제1 단말기 그룹의 개별 구성원들은 선택된 더 긴 의사 랜덤 잡음 시퀀스의 유일한 위상 오프셋을 갖는 코드들을 스크램블링함으로써 구별될 수 있다.

양호한 실시예에서, 소정의 단계들은 제2 사용자 그룹 사이에서 적당한 시그널링 동작 또는 이른바 "하트비트(heartbeat)"를 보장하도록 행해진다. 구체적으로, 공통 코드 채널은 동기 채널 전용으로 사용하도록 제공될 수 있다. 이것은, 예를 들어 코딩 방식이 역방향 링크 방향으로 구현되는 경우에 제2 단말기 그룹의 적절한 전송 타이밍의 유지를 허용한다.

다른 실시예에서, 제2 그룹의 사용자들에게는 전송하기 위한 특정 타임 슬롯이 할당될 수 있으므로, 시분할 다중 액세스의 사용을 통해 직교성이 유지된다. 다시 말하면, 제2 그룹의 사용자들은 제1 그룹 내의 사용자들의 전송에 대해 집합적으로 단일 사용자처럼 보인다는 것이 요점이다.

본 발명의 원리는 차량 이동성을 위해 설계된 현재의 CDMA 시스템이, 매우 변화하기 쉬운 RF 환경에서 역방향 링크 채널 접속의 견고성을 향상시키기 위해 그들의 역방향 링크 상의 직교 채널 사용자들을 위한 소프트 핸드오프를 지원할 수 있게 한다.

직교 링크가 한 사용자에서 다음 사용자까지 직교성을 유지하기 위해 시간 정렬되어야 하기 때문에, 타이밍 제어 루프는 하나의 기지국으로부터 이용된다. 직교성은 상대 전달 시간이 양쪽 기지국에서 복잡한 시간 정렬을 지연하기 때문에 역방향 링크 방향의 두 기지국에 대해 쉽게 달성되지 않는다. 그러므로, 소프트 핸드오프 방식으로 직교 역방향 링크를 사용하기 위해, 타이밍 제어를 제공하는 제1의 역방향 링크 기지국 및 비직교로 전송을 수신할 수 있는 제2 기지국들이 있다.

특정 기준은 제1 기지국에서 제2 기지국으로의 직교 링크의 변경을 참작하여 제1 기지국으로부터 제2 기지국으로 타이밍 제어를 재할당하는 것이 유리할 때를 결정하기 위해 정의된다. 단지 하나의 직교 기지국만이 존재하지만, 제2 기지국에서 수신된 신호 레벨들은 수신하기에 충분할 수 있다. 이들 신호는 다이버시티(diversity)를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 고속 이동성 시스템에서 특히 유용하다.

단지 하나의 기지국이 타이밍 제어를 실행하지만, 양호한 실시예에서는 두 기지국이 전력 제어를 실행한다. 이것은 사용자가 이동함에 따라 비직교 기지국에 대한 경로 손실이 감소되므로, 수신 전력이 매우 강해질 수 있어서, 과도한 간섭을 일으키기 시작하여, 제2 기지국의 용량을 감소시키기 때문이다. 그러므로, 신호 레벨이 제2 기지국에서 수신하기에 적절할 때, 커맨드 또는 메시지가 전송 전력을 줄이기 위해 가입자 유닛에 전송된다. 이들 커맨드는 직교 기지국 및 비직교 기지국 양쪽 모두에서 수신 전력에 영향을 미치지만, 제1 기지국에서 제2 기지국으로 타이밍 제어를 재할당하기 위해 적절하게 이용될 수 있다. 전형적인 조건은 비직교 또는 제2 기지국에 대한 측정된 경로 손실이, 예를 들어 10 db인 소정의 문턱값 차를 초과할 때일 수 있다.

기존의 CDMA 시스템은 비직교식으로 역방향 링크 채널화를 정의한다. 이것은 각각의 역방향 링크 사용자를 위한 유일한 확산 코드 편이(shift)를 정의함으로써 실행된다. 직교 및 비직교 역방향 호환성은 동일한 확산 코드를 공유하는 제1 기지국에 대한 직교 사용자들에 의해 달성될 수 있다. 이들 사용자 신호들이 다른 기지국에서 수신될 때, 그들은 시간 정렬될 수 있을 것 같지는 않지만, 그들은 모두 유일한 코드 편이를 가질 것이며, 코드 편이 및 직교 코드의 조합에 기초하여 유일하게 식별될 수 있다. 이들 신호는 기존의 CDMA 시스템에 대한 유산인 표준 비직교 신호와 마찬가지로 간섭이 없다. 그러므로, 오늘날 소프트 핸드오프가 실행되는 것과 꼭 마찬가지로, 그것은 직교의 제1 기지국 및 비직교의 제2 기지국들로 실행될 수 있다.

타이밍이 이제 제2 기지국으로부터 발생하도록 제1 기지국이 재할당될 때(즉, 역방향 링크 타이밍 제어 핸드오프가 발생했을 때), 주목할 만한 지연 및 코드 위상 오프셋이 있을 수 있다. 종래의 1비트 차등 타이밍 제어 루프를 사용하면 핸드오프시 너무 느려서 새로운 기지국과의 직교성을 빨리 얻을 수 없다. 그러므로, 핸드오프 발생시, 총 타이밍 조정 커맨드 또는 메시지는 역방향 링크를 빠르게 재정렬하는데 사용될 수 있는데, 총 타이밍 조정은 절대적이거나 상대적일 수 있다. 타이밍 커맨드의 경우에, 가입자 유닛은 거친 타이밍 조정을 하라고 통지받고; 타이밍 메시지의 경우에, 가입자 유닛은 타이밍 메시지 내의 정보에 자율적으로 응답한다.

타이밍 제어 핸드오프의 기준은 다음 중 최소한 하나를 포함하는 기준에 기초할 수 있다:

1. 대안 경로의 메트릭이 선정된 기간동안 문턱값을 초과하는가;

2. 대안 경로의 메트릭이 선정된 기간동안 현재의 경로에 대한 문턱값을 초과하는가;

3. 현재 선택된 경로가 절대 메트릭 이하로 떨어지는가;

4. 후보 경로가 절대 메트릭을 초과하는가, 여기에서 메트릭은 다음 중의 하나 이상일 수 있다:

a. 전력;

b. SNR;

c. 전력 변동;

d. SNR 변동; 또는

e. 2개의 경로(즉, 직교 링크와 비직교 링크) 사이의 상기 메트릭들의

상대비.

직교 역방향 링크(RL)의 전력 제어(또는 SNR 제어)는 직교(정렬됨) 및 비직교 경로에 기초할 수 있다. 전력 제어 루프가 활성화되는 동안에 비직교 경로의 SNR이 상기 열거된 바와 같은 품질 기준에 부합할 때, 가입자 유닛의 타이밍 제어는 비직교 경로와 관련된 기지국으로 재할당될 수 있다.

전력 제어 루프와 관련하여, 메시지나 보고보다 오히려 커맨드가 보내지면, 커맨드는 각 경로의 SNR의 최소가 될 수 있다. 예를 들어, 두 경로가 추적되고 있는데, 하나는 전력이 필요하고, 다른 하나는 전력이 너무 많다면, 전력은 작아지도록 명령받는다. 이것은 소프트 핸드오프 기능에도 또한 적용되는데, 가입자 유닛에 의해 출력된 전력은 전력 메트릭을 제공하는 모든 커맨드 또는 메시지가 전력 증가를 요구하는 경우에만 증가된다.

기지국의 비직교 경로로부터의 커맨드들과 직교 경로의 커맨드들 사이에 상대 오프셋이 있을 수 있다. 예를 들어, 비직교 경로들로부터 전력의 가감을 요구하는 커맨드들은 직교 경로가 무시되고 다른 경로들이 전력 감소를 제어하기 전에 더 긴 기간동안 또는 더 긴 존속시간동안 더욱 일관될 필요가 있을 수 있다. 내부 기지국 직교 구역은 상기와 같은 방식으로 다루어진다.

전력 제어는 타이밍 직교성이 하나의 기지국에 의해 제어되는 동안에 직교 및 비직교 기지국의 양쪽 모두에 의해 유지될 수 있다. 전력 제어가 직교 및 비직교 기지국의 양쪽 모두에 유지되고 있는 동안, 메트릭을 포함하는 커맨드 또는 메시지는 순방향 링크로 내려가 가입자 유닛 전송기로 보내져야 한다.

각 기지국으로부터의 전력 제어 커맨드들은 품질 메트릭이 각기의 기지국에서 달성되는지의 여부에 기초할 수 있다. 이 품질 메트릭은 비트 오류율, 신호 대 잡음비, 수신 전력, 또는 Ec/Io일 수 있다. 메트릭이 충족되면, 전송 전력을 줄이는 커맨드가 보내진다. 액세스 단말기가 두 기지국으로부터 커맨드를 수신하기 때문에, 종종 충돌하는 커맨드를 수신할 수 있다. 이러한 일이 발생하면, 액세스 단말기는 전력 강하 커맨드가 존재한다면 그 전력 강하 커맨드에 따른다. 이것은 효과적으로 배타적-OR 함수이고; 예를 들어, 전력 상승은 2개의 기지국이 전력 상승을 명령하는 경우에만 발생한다. 어느 한 기지국이 전력 강하를 명령하면, 전력 강하가 액세스 단말기에서 발생한다. 이것은 전력의 최소 증가 또는 최대 감소를 따르는 다수-비트 커맨드의 경우에도 또한 그러하다.

본 발명의 상기 목적 및 그 밖의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면에 나타낸 바와 같이 본 발명의 양호한 실시예에 관한 다음의 더욱 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면 전반을 통해, 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도면은 반드시 일정 비율에 따라 도시된 것은 아니고, 대신에 본 발명의 원리를 나타내는 데에 중점을 두고 있다.

도 1은 직교 및 비직교 링크를 지원하는 무선 통신 시스템의 블록도.

도 2는 도 1의 액세스 단말기에 의해 이용된 회로의 블록도.

도 3은 다른 액세스 단말기와 직교 링크 상에서 동작하도록 코드 생성기를 더 포함하는 도 2의 회로의 블록도.

도 4는 직교 및 비직교 링크를 사용하는 다수의 필드 유닛을 갖는 도 1의 무선 통신 시스템의 블록도.

도 5는 직교 링크 상의 액세스 단말기의 타이밍을 제어하기 위해 직교 타이밍 제어기를 갖는 도 4의 기지국 프로세서(base station processor: BSP)의 블록 도.

도 6a는 기지국 프로세서 내에 위치한 정렬(alignment) 제어기를 갖는 도 4의 네트워크의 네트워크도.

도 6b는 필드 유닛 내에 위치한 정렬 제어기를 갖는 도 4의 네트워크의 네트워크도.

도 6c는 기지국 제어기 내에 위치한 정렬 제어기를 갖는 도 4의 네트워크의 네트워크도.

도 7은 서로 직교하는 신호들이 되게 하기 위해 도 4의 기지국 단말기 및 액세스 단말기에 의해 이용될 수 있는 프로세스의 흐름도.

도 8a 및 도 8b는 소프트-핸드오프를 위해 도 4의 멀티-셀 환경에서 기지국 단말기 및 액세스 단말기에 의해 이용될 수 있는 프로세스의 흐름도.

도 9a 및 도 9b는 전력 제어를 위해 도 1의 기지국 단말기 및 액세스 단말기에 의해 이용될 수 있는 프로세스의 흐름도.

본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명은 다음과 같다.

도 1은 제1 클래스의 논리 채널들에 상이한 코드 위상 오프셋을 갖는 유일한 롱(long) 코드가 할당되고, 제2 클래스의 논리 채널들이 공통 코드 및 공통 코드 위상 오프셋을 사용함으로써 제공되며, 각 채널마다 유일한 직교 코드를 사용하는 추가의 코딩 프로세스와 결합된 신호 인코딩 방식을 사용하는 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 통신 시스템(10)을 도시한 블록도이다.

양호한 실시예에 관한 다음의 상세한 설명에서, 통신 시스템(10)은 공유 채널 자원이 무선 채널인 것으로 설명된다. 그러나, 여기에 설명된 기술은 전화 접속, 컴퓨터 네트워크 접속, 케이블 접속, 및 수행된 요구대로 액세스가 승인된 기타 물리적 매체와 같은 다른 유형의 매체로의 공유 액세스를 구현하기 위해 적용될 수 있다는 것을 알기 바란다.

통신 시스템(10)은 제2 사용자 그룹(210)뿐만 아니라 제1 사용자 그룹(110)에게 무선 통신을 지원한다. 제1 사용자 그룹(110)은 전형적으로, 무선 핸드셋(113-1, 113-2), 및/또는 차량 내에 설치된 셀룰러 이동 전화(113-h)와 같은 셀룰러 전화 장치의 기존 사용자들이다. 이 제1 사용자 그룹(110)은 주로, 이들의 통신이 연속적인 송신으로서 부호화되는 음성 모드로 네트워크를 사용한다. 양호한 실시예에서, 이들 사용자의 송신은 가입자 유닛(113)으로부터 순방향 링크(40) 무선 채널 및 역방향 링크(50) 무선 채널을 통해 전송된다. 그들 신호는 기지국 안테나(118), 기지국(BTS)(120), 기지국 제어기(BSC)(123)를 포함하는 중앙 위치에서 관리된다. 그러므로 제1 사용자 그룹(110)은 전형적으로 공중 전화 교환망(PSTN)(124)을 통해 전화 접속을 연결하기 위해 이동 가입자 유닛(113), BTS(120) 및 BSC(123)를 사용하여 음성 대화를 하게 된다.

제1 사용자 그룹에 의해 사용중인 순방향 링크(40)는 통신 산업 협회(TIA)에 의해 규정된 IS-95B에서 정의한 이 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 표준과 같은 잘 알려진 디지털 셀룰러 표준에 따라 부호화될 수 있다. 이 순방향 링크(40)는 최소한 페이징 채널(141) 및 트래픽 채널(142)뿐만 아니라, 기타의 논리 채널(144)을 포함한다. 이들 순방향 링크(40) 레거시 채널(141, 142, 144)은 직교로 코드화된 채널을 사용함으로써 그러한 시스템 내에서 정해진다. 이들 제1 사용자 그룹(110)은 또한 IS-95B 표준에 따라 역방향 링크(50)를 통해 그들의 송신을 부호화한다. 그러므로, 그들은 액세스 채널(151), 트래픽 채널(152) 및 기타 논리 채널(154)을 포함하여 역방향 링크(50) 방향으로 몇몇 논리 채널을 사용한다. 이 역방향 링크(50)에서, 제1 사용자 그룹(110)은 전형적으로 상이한 코드 위상 오프셋을 사용하는 공통 롱 코드로 신호를 부호화한다. 역방향 링크(50) 상에서의 기존 사용자(110)를 위한 신호 부호화 방식 또한 이 기술 분야에 잘 알려져 있다.

통신 시스템(10)은 또한 제2 사용자 그룹(210)을 포함한다. 이 제2 사용자 그룹(210)은 전형적으로 고속 무선 데이터 서비스를 필요로 하는 사용자들이다. 이들 시스템 컴포넌트들은 다수의 원격에 위치한 퍼스널 컴퓨터(PC) 장치(212-1, 212-2, ... 212-h, ... 212-l), 대응하는 원격 가입자 액세스 유닛(SAU)(214-1, 214-2, ... 214-h, ... 214-l), 및 관련 안테나(216-1, 216-2, ... 216-h, ... 216-l)를 포함한다. 중앙에 위치한 장치는 기지국 안테나(218), 및 기지국 프로세서(BSP)(220)를 포함한다. BSP(220)는 인터넷 게이트웨이(222)로/로부터의 접속을 제공하고, 다음에 인터넷 게이트웨이(222)는 인터넷(224)과 같은 데이터 네트워트 및 이 네트워크(222)에 접속된 네트워크 파일 서버(230)로의 액세스를 제공한다.

PC(212)는 기존 사용자들(110)에 의해 사용된 순방향 링크(40) 및 역방향 링크(50)를 통해 구현된 양방향 무선 접속을 통해 네트워크 서버(230)로 데이터를 송신하고, 그 서버로부터 데이터를 수신할 수 있다. 도시된 바와 같은 한 지점 대 다지점 다중 액세스 무선 통신 시스템(10)에서, 주어진 기지국 프로세서(220)는 셀룰러 전화 통신 네트워크와 유사한 방식으로 다수의 상이한 활성 가입자 액세스 유닛(214)과의 통신을 지원한다.

본 시나리오에서, 제1 그룹(110)에 의해 사용하기 위해 할당된 무선 주파수는 제2 그룹(210)에 의해 사용하기 위해 할당된 것과 동일하다. 본 발명은 구체적으로, 제1 그룹(110)에 대해 최소한의 간섭을 일으키면서 제2 그룹(210)에 의해 상이한 부호화 구조가 사용될 수 있게 하는 방법과 관련된다.

PC(212)는 전형적으로 랩탑 컴퓨터(212-1), 핸드헬드 유닛(212-h), 인터넷 가능 셀룰러 전화기 또는 퍼스널 디지털 어시스턴트(PDA)형 컴퓨팅 장치이다. PC(212)는 이더넷형 접속과 같은 적절한 유선 접속을 통해 각각의 SAU(214)에 각각 접속된다.

SAU(214)는 그 관련 PC(212)가 BSP(220), 게이트웨이(222) 및 네트워크(224)를 통해 네트워크 파일 서버(230)에 접속될 수 있게 한다. 역방향 링크 방향에서, 즉 PC(212)로부터 서버(230)를 향하여 진행하는 데이터 트래픽의 경우, PC(212)는 인터넷 프로토콜(IP) 레벨 패킷을 SAU(214)에 제공한다. 그 다음, SAU(214)는 유선 프레이밍(즉, 이더넷 프레이밍)을 적절한 무선 접속 프레이밍 및 부호화로 캡슐화한다. 그 다음, 적절하게 포맷된 무선 데이터 패킷은 안테나(216 및 218)를 통해 역방향 링크(50)를 구성하는 무선 채널들 중의 하나를 거쳐 진행한다. 중앙 기지국 위치에서, BSP(220)는 그 다음, 무선 링크 프레이밍을 추출하여 패킷을 IP 형태로 재포맷해서, 그것을 인터넷 게이트웨이(222)를 통해 전송한다. 패킷은 그 다 음, 인터넷(224)과 같은 임의의 수 및/또는 임의의 유형의 TCP/IP 네트워크를 통해, 네트워크 파일 서버(230)와 같은 그 최종 목적지로 보내진다.

데이터는 또한 네트워크 파일 서버(230)에서 PC(212)로 순방향 링크(40) 방향으로 전송될 수 있다. 이 경우에, 파일 서버(230)에서 시작된 인터넷 프로토콜(IP) 패킷은 인터넷(224)을 통해 인터넷 게이트웨이(222)를 거쳐 BSP(220)에 도착한다. 그 다음, 적절한 무선 프로토콜 프레이밍 및 부호화가 IP 패킷에 추가된다. 그 다음, 패킷은 안테나(218 및 216)를 통해 예정된 수신기 SAU(214)로 진행한다. 수신 SAU(214)는 무선 패킷 포매팅을 디코드하고, IP 계층 프로세싱을 실행하는 예정된 PC(212)에 그 패킷을 전송한다.

그러므로, 주어진 PC(212) 및 파일 서버(230)는 IP 레벨에서 이중 접속의 종단점으로 간주될 수 있다. 일단 접속이 설정되면, PC(212)에서의 사용자는 파일 서버(230)로 데이터를 송신하고 그 서버로부터 데이터를 수신할 수 있다.

제2 사용자 그룹(210)의 관점에서, 역방향 링크(50)는 실제로, 액세스 채널(251), 다수의 트래픽 채널(252-1, ... 252-t) 및 유지 채널(53)을 포함하는 다수의 상이한 유형의 논리 및/또는 물리 무선 채널로 구성된다. 역방향 링크 액세스 채널(251)은 SAU들에게 승인될 상기 트래픽 채널을 요청하기 위한 메시지를 BSP(220)에게 보내기 위해 SAU(240)에 의해 사용된다. 그 다음, 할당된 트래픽 채널(252)은 유료부하(payload) 데이터를 SAU(214)에서 BSP(220)로 전달한다. 주어진 IP 계층 접속에는 실제로 하나보다 많은 트래픽 채널(252)이 할당될 수 있다는 것을 알기 바란다. 또한, 유지 채널(253)은 역방향 링크(50)를 통한 정보의 전송 을 더욱 지원하기 위해 동기화 및 전력 제어 메시지와 같은 정보를 전달할 수 있다.

이와 마찬가지로, 제2 사용자 그룹은 페이징 채널(241), 다수의 트래픽 채널(242-1 ... 242-t) 및 유지 채널(243)을 포함하는 순방향 링크(40)를 갖는다. 페이징 채널(241)은 SAU(214)에게 순방향 링크 트래픽 채널(252)이 할당되었다는 것을 알리기 위해서 뿐만 아니라, SAU(214)에게 역방향 링크 방향의 트래픽 채널(252)이 할당되었다는 것을 알리기 위해 BSP(220)에 의해 사용된다. 그 다음, 순방향 링크(40) 상의 트래픽 채널(242-1 ... 242-t)은 유료부하 데이터 정보를 BSP(220)에서 SAU(214)로 전달하기 위해 사용된다. 부수적으로, 유지 채널(243)은 순방향 링크(40) 상의 동기화 및 전력 제어 정보를 기지국 프로세서(220)에서 SAU(214)로 전달한다. 전형적으로 페이징 채널(241) 또는 유지 채널(243)보다 트래픽 채널(241)이 더 많이 있다는 것을 알기 바란다. 양호한 실시예에서, 논리 순방향 링크 채널(241, 242 및 243, 및 251, 252 및 253)은 의사랜덤 잡음(pseudorandom noise: PN) 채널 코드를 각 채널에 할당함으로써 정의된다. 그러므로, 시스템(10)은 다수의 코드화 채널이 동일한 무선 주파수(RF) 채널을 사용할 수 있는 소위 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템이다. 논리 또는 코드 채널들은 또한 다수의 활성 SAU(214) 사이에서 더욱 분할되거나 할당될 수 있다.

신호 프로세싱 동작의 순서는 전형적으로 각각의 역방향 링크(50) 논리 채널(51, 52 및 53)을 부호화하도록 실행된다. 역방향 링크 방향에서, 송신기는 SAU(214)들 중의 하나이고, 수신기는 기지국 프로세서(BSP)(220)이다. 본 발명의 양호한 실시예는 IS-95B 표준에 따라 동작하는 것과 같은 CDMA 디지털 셀룰러 전화 시스템의 기존 사용자들도 또한 역방향 링크(50) 상에 존재하는 환경에서 구현된다. IS-95B 시스템에서, 역방향 링크 CDMA 채널 신호는 비직교 의사 랜덤 잡음(PN) 코드를 할당함으로써 식별된다.

이제 도 2를 참조하여, 제1 기존 사용자 그룹(110)을 위한 채널 부호화 프로세스에 대해 더욱 상세하게 설명하겠다. 이 제1 클래스의 사용자들은, 예를 들어 전술한 바와 같이 IS-95B 표준에 따라 신호를 부호화하는 디지털 CDMA 셀룰러 전화 시스템 사용자들을 포함한다. 그러므로, 개별 채널들은 각 채널에 대해 의사 랜덤 잡음(PN) 코드 시퀀스에 의해 입력 디지털화 음성 신호를 변조함으로써 식별된다. 구체적으로, 채널 부호화 프로세스는 전송될 정보를 나타내는 입력 디지털 신호(302)를 이용한다. 쿼드러처(quadrature) 변조기(304)는 한쌍의 곱셈기(306-i 및 306-q)에 동위상(i) 및 쿼드러처(q) 신호 경로를 제공한다. 쇼트 의사 랜덤 잡음(PN) 코드 생성기(305)는 스펙트럼 확산 용도로 사용된 쇼트(이 경우에 2¹⁵-1 또는 32767 비트) 길이 코드를 제공한다. 그러므로, 쇼트 코드는 전형적으로 제1 그룹(110)을 위한 논리 채널들의 각각에 대해 동일한 코드이다.

제2 코드 변조 단계는 2개의 신호 경로를 추가의 롱 PN 코드와 곱함으로써 (i)와 (q) 신호 경로에 적용된다. 이것은 롱 코드 생성기(307) 및 롱 코드 곱셈기(308-i 및 308-q)에 의해 달성된다. 롱 코드는 역방향 링크(50) 상의 각 사용자를 유일하게 식별하는 데에 소용된다. 롱 코드는 예를 들어 유일하게 모든 2⁴²-1 비트 를 반복하는 매우 긴 코드일 수 있다. 롱 코드는 쇼트 코드 치핑(chipping) 속도로 적용되고, 예를 들어 롱 코드의 1 비트는 더 이상의 스펙트럼 확산이 발생하지 않도록 쇼트 코드 변조 프로세스에 의해 출력된 각 비트에 적용된다.

개별 사용자들은 PN 롱 코드의 상이한 위상 오프셋을 각 사용자에게 적용함으로써 식별된다.

다른 동기화 단계가 제1 사용자 그룹(110)에 행해질 필요는 없다는 것을 알기 바란다. 구체적으로, 역방향 링크(50) 상의 이들 전송은 비동기로 설계되므로, 반드시 완전히 직교일 필요는 없다.

도 3은 제2 사용자 그룹(210)을 위한 채널 부호화 프로세스에 관한 더욱 상세한 도면이다. 이 제2 그룹(210)은 예를 들어, 데이터 전송을 위해 최적화된 포맷에 따라 신호를 부호화하는 무선 데이터 사용자들을 포함한다.

개별 채널들은 제1 그룹 사용자(110)를 위해 사용된 것과 동일한 코드 시퀀스인 의사 랜덤 잡음(PN) 코드 시퀀스에 의해 입력 데이터를 변조함으로써 식별된다. 그러나, 곧 알게 되는 바와 같이, 제2 그룹(210) 내의 채널은 월시(Walsh) 코드와 같은 특정 직교 코드에 의해 유일하게 식별된다. 구체적으로, 이 제2 사용자 그룹(210)을 위한 채널 부호화 프로세스는 입력 디지털 신호(402)를 받아들이고, 쇼트 코드 생성기(405), 월시 코드 생성기(413) 및 롱 코드 생성기(407)에 의해 생성된 것과 같은 다수의 코드를 적용한다.

제1 단계로서, 쿼드러처 변조기(404)는 동위상(i) 및 쿼드러처(q) 신호 경로를 제1 쌍의 곱셈기(406-i 및 406-q)에 제공한다. 쇼트 의사 랜덤 잡음(PN) 코드 생성기(405)는 쇼트, 이 경우에 스펙트럼 확산 용도로 사용된 215 길이 코드를 제공한다. 따라서, 이 쇼트 코드는 제1 그룹(110) 내의 채널들의 각각에 대해 사용된 쇼트 PN 코드와 동일하다.

이 프로세스의 제2 단계는 월시 코드 생성기(413)에 의해 생성된 것과 같은 직교 코드를 적용하는 것이다. 이것은 동위상 및 쿼드러처 신호 경로들의 각 경로 상에 직교 코드를 가함으로써 곱셈기(412-i 및 412-q)에 의해 달성된다. 각 논리 채널에 할당된 직교 코드는 서로 다르고, 그러한 채널들을 유일하게 식별한다.

이 프로세스의 최종 단계에서, 제2 의사 랜덤 잡음(PN)의 롱 코드는 (i) 및 (q) 신호 경로에 적용된다. 롱 코드 생성기(407)는 이와 같이 동위상(408-i) 및 쿼드러처(408-q) 곱셈기들의 각각에 롱 코드를 전송한다. 이 롱 코드는 제2 그룹(210) 내의 각 사용자를 유일하게 식별하지 못한다. 구체적으로, 이 코드는 제1 사용자 그룹(110)을 유일하게 식별하는 제1 그룹에서 사용되는 것과 완전히 동일한 롱 코드들 중의 하나일 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 그것은 롱 코드의 1 비트가 쇼트 코드 변조 프로세스에 의해 출력된 각 비트에 적용되도록 쇼트 코드 치핑 속도 코드와 동일한 방식으로 적용된다. 이러한 방식으로, 제2 그룹(210) 내의 모든 사용자들은 제1 그룹(110)의 단일의 기존 사용자인 것처럼 보인다. 그러나, 제2 그룹(210)의 사용자들은 그들에게 유일한 직교 월시 코드가 할당되었다면 유일하게 식별될 수 있다.

양호한 실시예에서의 구현이 역방향 링크(50) 상에서 행해짐에 따라, 추가의 정보는 제2 그룹(210) 내의 여러 사용자들 사이에 직교성을 유지하기 위해 제공되 어야 한다. 구체적으로, 유지 채널(243)은 이에 따라 순방향 링크(40) 내에 포함된다. 이러한 유지 또는 "하트비트(heartbeat)" 채널은 원격 유닛들(214)이 그들의 전송을 적절하게 동기화할 수 있도록 동기 정보 및/또는 그외 다른 타이밍 신호를 제공한다. 유지 채널은 타임슬롯화될 수 있다. 이 순방향 링크 유지 채널(243)의 포매팅에 관한 더욱 상세한 설명을 위해서는, "MAINTENANCE LINK USING ACTIVE/STANDBY REQUEST CHANNELS"라는 발명의 명칭으로 2001년 2월 1일자로 출원되고 그 전체 내용이 여기에서 참조로 사용되는 계류중인 미국 특허 출원 제09/775,305호를 참조할 수 있다.

그러므로, 소정의 인프라구조가 제2 사용자 그룹(210) 및 제1 사용자 그룹(110)에 의해 공유될 수 있다는 것을 알기 바란다. 예를 들어, 안테나(218 및 118)는 도 1에 별개의 기지국 안테나들로서 도시되었지만 실제로 공유된 안테나일 수 있다. 이와 마찬가지로, 안테나의 위치도 그에 따라서 동일할 수 있다. 이것은 제2 사용자 그룹(210)이 기존 사용자(110)에 의해 이미 배치되어 사용중인 장치 및 물리적 부설 장소들을 공유할 수 있게 한다. 이것은 새로운 사용자 그룹(210)을 위한 무선 인프라구조의 개발을 매우 단순화하고, 예를 들어 새로운 장소 및 새로운 안테나 위치는 부설될 필요가 없다.

도 4는 도 1과 유사한 네트워크도이다. 이 무선 네트워크(400)에서, 제1 기지국 프로세서(BSP)(220-1) 및 제2 기지국 프로세서(220-2)(한꺼번에 220)는 액세스 단말기(213-1, 213-2,...,213-3) 및 핸드헬드 유닛(113-1, 113-2 및 113-3)에 다른 네트워크(예를 들어, 인터넷 또는 PSTN)로의 액세스를 제공한다. 기지국 프 로세서(220)는 또한 비-레거시 액세스 단말기(213)를 위해 직교 채널을 사용하여 CDMA 역방향 링크의 소프트 핸드오프를 지원하는 한편, 이와 동시에, 레거시 핸드헬드 유닛(113)이 전형적인 방식으로 역방향 링크를 사용할 수 있게 한다. 액세스 단말기(213) 및 핸드헬드 유닛(113)은 교체가능하게 필드 유닛 또는 가입자 액세스 유닛(SAU)으로 칭해진다.

"레거시" 필드 유닛은 공통 역방향 링크 채널을 다른 필드 유닛과 공유하기 위해 유일한 직교 코드를 적용하는 변조 프로세스가 갖추어지지 않은 필드 유닛을 칭한다. "비-레거시" 필드 유닛은 공통 역방향 링크 채널을 다른 필드 유닛과 공유하기 위해 유일한 직교 코드를 적용하는 변조 프로세스가 갖추어진 필드 유닛을 칭한다. BSP(220)는 역방향 링크 채널의 타이밍 제어를 기준에 기초하여 선택적으로 재할당함으로써 소프트 핸드오프를 지원한다. 양호한 실시예에서, 양쪽 BSP(220)는 필드 유닛으로 전력 제어 피드백을 제공한다.

도 4를 계속 참조하면, 안테나 타워(218) 위에는 각각의 기지국 프로세서(220)와 통신하는 필드 유닛의 각각에 대한 역방향 링크 신호의 관련된 타이밍을 도시한 제1 및 제2 타이밍도(403-1 및 403-2)(한꺼번에 403)가 있다. 이들 타이밍도(403)는 시간 정렬된 직교 역방향 링크 채널들과 시간 정렬되지 않은 직교 또는 비직교 채널들 간의 구별을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 공통 역방향 링크 채널을 공유하는 각각의 비-레거시 액세스 단말기(213)는 자기의 역방향 링크 신호를 공통 역방향 링크 채널을 사용하는 다른 네트워크 장치의 역방향 링크 신호와 구별하기 위해 유일한 직교 코드를 추가하는 추가적인 코딩 프로세스를 갖는다.

이것을 설명하기 위해, (i) 액세스 단말기(213)가 공통 역방향 링크 직교 채널을 공유하고, (ii) 3개의 핸드헬드 유닛(113)이 레거시 비직교 통신 기술을 역방향 링크로 사용한다고 가정하자.

제1 타이밍도(403-1)에서, 제1 기지국 프로세서(220-1)는 BSP(220-1)가 제어하는 액세스 단말기의 역방향 링크 직교 채널의 타이밍을 정렬하기 위해 정렬 제어기(도시되지 않음)를 이용한다. 이 경우에, BSP(220-1)는 각각 제1 및 제2 필드 유닛(213-1 및 213-2)의, 수직 눈금(425-1 및 425-2)으로 표시된 역방향 링크 논리 채널(420-1 및 420-2)의 타이밍을 제어한다. 역방향 링크 시간이 정렬된(즉, 공통 로그 코드 위상이 정렬된) 역방향 링크 채널들은 "고유(native)" 직교 채널(410)이라 칭해진다. 또한 제1 기지국 프로세서(220-1)와 통신하는 제3 액세스 단말기(213-3)는 역방향 링크 논리 채널(420-3)(425-3) 시간이 제1 및 제2 액세스 단말기(213-1 및 213-2)의 역방향 링크 논리 채널과 정렬되지 않는다. 제3 액세스 단말기(213-3)는 제2 BSP(220-2)에 의해 제어된 역방향 링크 논리 채널(420-3)(425-3)을 갖는다. 따라서, 제3 필드 유닛(213-3)에 대한 역방향 링크 논리 채널(420-3)(425-3)의 타이밍은 제1 타이밍도(403-1)에서 고유 직교 채널(425-1 및 425-2)로부터 오프셋되어 표시된다.

제2 타이밍도(403-2)에서, 제2 기지국 프로세서(220-2)와 통신하는 5개의 무선 네트워크 장치(213-1, 213-3, 113-1, 113-2 및 113-3)의 역방향 링크 논리 채널(420-1, 420-3, 420-4, 420-5 및 420-6)은 각각 수직 눈금(425-1, 425-3, 425-4, 425-5 및 425-6)으로 표시된다. 제2 BSP(220-2)는 제3 액세스 단말기(213-3) 역방 향 직교 링크(420-3)(425-3)의 타이밍을 제어하지만, 그외 다른 액세스 단말기(213-1, 213-2)의 타이밍은 제어하지 않는다. 그러므로, 예상된 바와 같이, 역방향 링크 논리 채널들(420)(425)은 제2 타이밍도(403-2)에 표시된 바와 같이, 제2 BSP(220-2)에서 위상이 서로 오프셋된다. 3개의 역방향 링크 채널(425-1, 425-5 및 425-6)은 제2 BSP(220-2)에서 서로 시간이 비교적 가까워서, "외래(foreign)" 직교 채널(415)이라 칭해진다.

외래 직교 채널들(415)은 또한 채널들이 공통 역방향 링크 채널 상에서 서로를 구별하기 위한 유일한 직교 코드를 갖지 않는다는 점에서 정확히 직교가 아니다. 그러므로, 외래 직교 채널들(415)이 정렬되게 되어 있으면, 그들은 제2 BSP(220-2)에서 서로 파괴적으로 간섭할 수 있다. 특정 상황에서, 각각의 기지국 프로세서(220)는 고유 직교 채널(410) 및 외래 또는 비직교 채널(415)을 지원하고 있을 수 있다. 이 상황은 비-레거시와 레거시 필드 유닛의 결합이 각각 동일한 셀 구역 내에서 사용될 수 있다는 것을 나타낸다.

기존의 직교 기술에서는, 액세스 단말기 중의 하나와 같은 필드 유닛(예를 들어, 213-3)이 제1 기지국 프로세서(220-1)의 셀 구역으로부터 제2 기지국 프로세서(220-2)의 셀 구역으로 이동하는 경우에 역방향 링크에서의 소프트 핸드오프 기술이 없다. 여기에 개시된 역방향 링크 소프트 핸드오프 기술은 (i) 비-레거시 무선 네트워크 장치(213)에서 다수의 기지국 프로세서(220)로의 역방향 링크 통신을 지원하고, (ii) 타이밍 및 전력 제어를 실행하며(후술됨), (iii) 다수의 기지국 프로세서(220) 중의 어떤 프로세서가 도 8과 관련하여 설명된 기준에 기초하여 한 필 드 유닛에 대한 역방향 링크 타이밍 제어의 "마스터(master)"가 될 것인지 조정한다. 다수의 BSP(220) 중의 어느 것이 주어진 액세스 단말기(213)의 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어할 것인지를 조정함으로써, 주어진 액세스 단말기(213)는 역방향 링크의 접속을 손실하지 않고 한 셀 구역에서 다른 셀 구역으로 이동할 수 있다. 본 발명의 원리는 또한 신속한 직교 타이밍 정렬의 기술(즉, 공통 역방향 링크 채널이 다른 액세스 단말기(213)의 공통 역방향 링크 채널과 시간 정렬되거나 또는 서로 직교가 되도록 액세스 단말기(213)에 대한 공통 논리 채널의 롱 코드의 위상을 조절하는 기술)을 포함한다.

역방향 링크 채널의 타이밍 제어를 수신하는 기지국 프로세서(220)는 동일한 역방향 링크 채널을 공유하는 다른 필드 유닛의 역방향 링크 논리 채널의 타이밍의 함수로서 필드 유닛의 역방향 링크 논리 채널의 타이밍의 총 오프셋을 결정한다. 총 오프셋은 오프셋 커맨드 또는 오프셋 메시지 형태로 필드 유닛(213)에 전송된다. 총 오프셋 정보에 기초하여, 필드 유닛은 총 타이밍 오프셋에 따라 논리 채널의 거친 타이밍 조정을 행한다. 거친 타이밍 조정 다음에는, 역방향 링크 논리 채널(420)의 거친 타이밍 조정 다음에 기지국 프로세서(220)에 의해 측정될 수 있는 미세한 타이밍 오프셋에 따라 미세한 타이밍 조정이 행해질 수 있다.

도 5는 직교 채널 구조를 이용하는 CDMA 역방향 링크의 소프트 핸드오프를 위한 장치를 포함하는 한 기지국 프로세서(220-1)의 블록도이다. 기지국 프로세서(220-1)는 안테나 타워(218)를 통해 필드 유닛(113, 213)으로부터 역방향 링크 채널을 수신한다. 주어진 필드 유닛(213)으로부터 역방향 링크 채널을 수신하는 수 신기(505)는 수신된 신호를 직교 타이밍 제어기(510)에 보낸다. 직교 타이밍 제어기(510), 또는 그와 대등한 유닛은 동일한 역방향 링크 논리 채널을 공유하는 다른 필드 유닛으로부터 역방향 링크 채널에 관한 총 타이밍 오프셋(513)을 결정한다. 총 타이밍 오프셋(513)은 커맨드의 형태로 주어진 필드 유닛(213)에 전송하기 위한 절대 측정치일 수 있고, 또는 상대 측정치일 수 있으며, 메시지의 형태로 주어진 필드 유닛(213)으로 다시 보내지고, 주어진 필드 유닛(213)은 역방향 링크 신호의 타이밍 오프셋(즉, 위상 조정)을 결정하기 위해 추가의 프로세싱을 사용한다. 절대 및 상대 측정치의 결합이 또한 사용될 수 있다.

도 6a는 제1 기지국 프로세서(220-1) 및 제2 기지국 프로세서(220-2)를 갖는 네트워크의 개략도이다. 기지국 프로세서(220)는 각각의 정렬 제어기(515)를 포함한다. 정렬 제어기(515)는 어느 기지국 프로세서(220)가 필드 유닛(213)의 역방향 링크(420)의 타이밍 정렬을 제어할 것인지 선택하거나 제어하기 위해 기지국 프로세서(220)에 의해 사용된다.

어느 BSP(220)가 필드 유닛(213-1)의 타이밍 정렬을 제어할 것인지 결정하기 위해, 정렬 제어기(515)는 필드 유닛(213-1)으로부터 수신된 신호와 관련된 메트릭(예를 들어, 신호 대 잡음비(SNR))을 계산할 수 있다.

주어진 정렬 제어기(515)는 주어진 정렬 제어기(515)가 필드 유닛(213-1)의 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어하려 하고 있다는 것을 다른 기지국 프로세서(220)에게 알리기 위한 메시지를 다른 정렬 제어기(들)(515)에 발행할 수 있다. 대안적으로, 주어진 정렬 제어기(515)는 제2 기지국 프로세서(220-2)가 필드 유닛 (213-1)의 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어할 것이라는 커맨드 또는 메시지를, 제2 기지국 프로세서(220-2) 내의 정렬 제어기(515)와 같은 다른 정렬 제어기(515)에 발행할 수 있다. 어느 기지국 프로세서(220)가 필드 유닛(213)의 정렬을 제어할 것인지 결정하기 위해 정렬 제어기(515) 사이에 다른 교섭 협정이 발생할 수 있다. 한 기지국 프로세서(220)가 직교 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어하도록 명령받거나 선택되었으면, 직교 타이밍 제어기(510)는 타이밍 제어 핸드오프를 용이하게 하기 위해 전술한 바와 같이 총 타이밍 오프셋을 결정하는 데에 이용된다.

도 6b는 정렬 제어기(515)가 필드 유닛(213-1)의 일부로서 배치된, 이 경우에 가입자 액세스 유닛(214-1) 내에 포함된 무선 네트워크의 개략도이다. 대안적으로, 정렬 제어기(515)는 PC(212-1) 내에 포함되거나, 또는 가입자 액세스 유닛(SAU)(214-1) 또는 PC(212-1)에 전기적으로 접속된 독립형 유닛일 수 있다.

이러한 구성에서, 정렬 제어기(515)는 필드 유닛(213-1)이 제1 기지국 프로세서(220-1) 또는 제2 기지국 프로세서(220-2)로부터 수신된 타이밍 제어 신호에 응답하게 하기 위해 필드 유닛(213-1)에서 SAU(214-1)에 커맨드 또는 메시지를 제공한다.

도 6c는 정렬 제어기(515)가 기지국 제어기(123) 내에 배치되는 무선 네트워크(400)의 개략도이다. 이 경우에, 정렬 제어기(515)는 어느 기지국 프로세서(220)가 필드 유닛(213-1)에 대한 직교 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어하게 될 것인지를 결정하기 위해 제1 기지국(220-1) 또는 제2 기지국(220-2)으로부터의 직교 타이밍 제어기(510)의 각각으로부터 정보를 수신할 수 있다. 정렬 제어기(515) 는 각각의 기지국 프로세서(220)에서의 역방향 링크 신호의 신호 대 잡음비와 같은 여러 인자에 기초하여 이러한 판정을 할 수 있다. 정렬 제어기(515)는 어느 기지국 프로세서(220)가 필드 유닛(213-1)의 역방향 링크의 타이밍을 제어할 것인지 결정하기 위한 커맨드 또는 메시지를 사용할 수 있다. 어느 경우든, 선택된 기지국 프로세서(220)는 기지국 프로세서(220)가 직교 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어하게 될 것이라는 커맨드 또는 메시지를 필드 유닛(213-1)에 발행할 수 있다. 정렬 제어기(515)는 또한 다이버시티의 개념을 이해할 수 있으며, 기지국 프로세서들(220) 간의 다이버시티 효과를 최대화하기 위해 어느 기지국 프로세서(220)가 역방향 링크 채널의 타이밍을 제어할 것인지에 관해 선택을 할 수 있다는 것을 알기 바란다.

도 7은 본 발명의 원리에 따른 CDMA 직교 역방향 링크의 소프트 핸드오프 프로세스의 흐름도이다. 이 예에서, 제1 기지국 프로세서(220-1)는 제1 프로세스(700)를 실행하고, 액세스 단말기(213)는 제2 프로세스(735)를 실행한다. 단계 705에서 BSP 프로세스(700)를 시작한 다음에, BSP 프로세스(700)는 액세스 단말기(213)로부터 단계 710에서 역방향 링크 신호의 수신을 기다린다. 단계 740에서 액세스 단말기 프로세스(735)를 시작한 다음에, 액세스 단말기(213)는 단계 745에서, 다른 액세스 단말기(213)의 역방향 링크 신호에 대해 공통인 역방향 링크 채널 상에서 유일한 직교 코드를 갖는 역방향 링크 신호를 전송한다. BSP 프로세스(700)는 단계 710에서 역방향 링크 신호를 수신하고, 단계 715로 계속된다. 단계 715에서, BSP 프로세스(700)는 직교 역방향 링크 그룹에 속하는 액세스 단말기(213)를 식별하는 역방향 링크 신호 내의 롱 코드가 도 2 및 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이 동일한 액세스 단말기 그룹 내의 다른 액세스 단말기(213)의 롱 코드와 일치하는지 판정한다. 그것은 롱 코드이지, 기지국 프로세서(700)에 의해 시간 정렬되는 월시 코드와 같은 유일한 특정 직교 코드가 아니다. 역방향 링크 신호의 유일한 식별 코드는 롱 코드들이 일치할 경우 서로 직교이다.

역방향 링크 신호 내의 롱 코드가 상기 서로 직교하는 역방향 링크 그룹 내의 다른 액세스 단말기(213)의 다른 역방향 링크 신호의 롱 코드와 일치하면(즉, 시간 정렬되면), 프로세스(700)는 단계 730에서 종료된다. 롱 코드가 다른 액세스 단말기의 역방향 링크 신호 내의 롱 코드와 일치하지 않으면, BSP 프로세스(700)는 단계 720에서 계속되고, 이 단계 720에서, 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이, 직교 타이밍 제어기(510)에 의해 총 타이밍 오프셋의 판정이 이루어진다.

BSP 프로세스(700)는 단계 725에서 계속되어, 여기에서 기지국 프로세서(220)는 총 타이밍 오프셋을 액세스 단말기(213)에 커맨드 또는 메시지의 형태로 전송한다. 액세스 단말기 프로세스(735)는 단계 750에서, 총 타이밍 오프셋을 수신하고, 역방향 링크 신호의 타이밍을 조정한다. 액세스 단말기 프로세스(735)는 단계 755에서 종료되고, BSP 프로세스(700)는 단계 730에서 종료된다.

도 8a 및 도 8b는 2개의 기지국 프로세서(220-1 및 220-2)가 액세스 단말기(213)와 상호 작용할 때의 2개의 기지국 프로세서(220-1 및 220-2)의 흐름도이다. 제1 기지국 프로세서(220-1)는 액세스 단말기(213)의 역방향 링크의 타이밍을 제어하는 프로세스(800)를 실행한다. 다른 기지국 프로세서(220-2)는 액세스 단말기 (213)의 역방향 링크의 타이밍을 제어하지 않고 있는 프로세싱을 제공하는 프로세스(802)를 실행한다. 액세스 단말기(213)는 자기 자신의 프로세스(833)를 실행한다. 프로세스(833)는 피드백을 수신할 수 있고, 거칠고 미세한 양으로 역방향 링크 신호의 타이밍에 대한 조정을 행할 수 있으며, 기지국 프로세서(220)로부터 수신된 전력 레벨 피드백에 따라 전력 레벨 조정을 행할 수 있다.

액세스 단말기(213)는 제1 기지국 프로세서(220-1) 및 제2 기지국 프로세서(220-2)에 의해 수신되는 신호들을 전송한다(단계 836). 이 예에서, 제1 기지국프로세서(220-1)는 액세스 단말기(213)에 의해 역방향 링크 신호의 타이밍을 제어하도록 사전에 선택되었다고 하자. 그러므로, 제1 기지국 프로세서(220-1)는 동일한 역방향 링크 채널을 공유하는 다른 역방향 링크 신호와 정렬되거나 또는 동일한 역방향 링크 채널을 사용하는 다른 액세스 단말기(213)로부터의 다른 역방향 링크 신호와 정렬될 액세스 단말기(213)로부터 역방향 링크 직교 신호를 수신한다(단계 803). 기지국 프로세서(220-1)는 단계 806에서 액세스 단말기(213)로부터의 신호가 타이밍 기준 또는 기준들에 부합하는지 판정한다. 신호가 타이밍 기준 또는 기준들에 부합하지 않으면, 프로세스(800)는 신호가 동일한 코드를 사용하는 다른 신호와 정렬되게 하기 위해 액세스 단말기(213)로 피드백하기 위한 총 타이밍 오프셋을 결정한다. 피드백은 단계 839에서 액세스 단말기(213)에 의해 수신된다. 신호가 타이밍 기준 또는 기준들에 부합하면, 프로세스(800)는 단계 809로 계속되고, 여기에서 프로세스(800)는 미세한 타이밍 오프셋이 필요한지 여부를 판정한다. 예(YES)이면, 프로세스(800)는 액세스 단말기(213)로 보내지는데, 그것은 미세한 타 이밍 오프셋이고, 그것은 액세스 단말기(213)에 의해 실행된 프로세스(833)의 단계 839에서 수신된다. 미세한 타이밍 오프셋이 전혀 필요하지 않으면, 프로세스(800)는 단계 815로 계속된다.

단계 815에서, 기지국 프로세서(220-1)는 액세스 단말기(213)에 의해 전송된 신호의 전력 레벨이 조정되어야 하는지 판정한다. 이와 마찬가지로, 제2 기지국 프로세서(220-2)는 또한 액세스 단말기(213)의 단계 815에서의 전력 레벨 조정을 해야 하는지를 판정한다. 어느 경우든, 전력 레벨 오프셋은 순방향 링크로 액세스 단말기(213)에 보내진다.

전력 레벨 조정이 전혀 필요없으면, 제1 기지국 프로세서 프로세스(800) 및 제2 기지국 프로세서 프로세스(802)와 관련하여, 각각의 프로세스는 단계 818에서 계속되고, 여기에서 타이밍 제어 핸드오프가 개시되어야 하는지에 관해 판정이 이루어진다. 타이밍 제어 핸드오프는 다음과 같은 기준 세트에 기초하여 개시될 수 있다:

(a) 대안 경로의 메트릭이 선정된 기간동안 문턱값을 초과하는가;

(b) 대안 경로의 메트릭이 선정된 기간동안 현재의 경로에 대한 임계

치를 초과하는가;

(c) 현재 선택된 경로가 절대 메트릭 이하로 떨어지는가;

(d) 후보 경로가 절대 메트릭을 초과하는가, 여기에서 메트릭은 다음

중의, 즉

(a) 전력;

(b) SNR;

(c) 전력 변동;

(d) SNR 변동; 및

(e) 2개의 경로의 상대비

중의 하나 또는 그 이상일 수 있다.

타이밍 제어 핸드오프가 개시되었으면, 단계 821에서, 기지국 프로세서(220-1)는 다른 기지국 프로세서 및 기지국 제어기(123)를 갱신한다. 액세스 단말기(213)도 또한 타이밍 제어 핸드오프를 통지받을 수 있다. 타이밍 제어가 핸드오프되지 않았으면, 프로세스(800 및 802)는 단계 824에서 계속되고, 여기에서 다른 기지국 프로세서(220), 기지국 제어기(123) 또는 액세스 단말기(213)가 역방향 링크 신호의 타이밍을 제어하게 될 것이라는 커맨드 또는 메시지를 기지국 프로세서(220)에 보내야 하는 타이밍 제어를 해제 또는 수용하는 것에 관해 판정이 이루어진다. 기지국 프로세서가 타이밍 제어 임무를 해제 또는 수용하면, 프로세스(800, 802)는 단계 830에서 계속되어 시스템 동작 파라미터를 갱신하고; 그렇지 않으면, 프로세스(800, 802)는 다시 단계 803에서 계속되어 액세스 단말기(213)로부터 신호를 수신한다.

액세스 단말기(213)에 의해 실행된 프로세스(833)는 단계 839에서 피드백을 수신하고, 다음과 같이 피드백을 프로세스한다. 먼저, 수신된 피드백이 없으면, 프로세스(833)는 이 실시예에서, 단계 839에서의 피드백을 기다리며 루핑한다. 피드백이 수신되면, 프로세스는 거친 타이밍 조정 커맨드 또는 메시지가 수신되었는 지 판정하기 위해 단계 842에서 계속된다. 예이면, 거친 타이밍 조정은 단계 845에서 행해진다. 거친 타이밍 조정은 전술한 바와 같이 절대 또는 상대 측정일 수 있다는 것을 알기 바란다.

단계 848에서, 액세스 단말기(213)는 미세한 타이밍 조정 커맨드 또는 메시지가 수신되었는지 판정한다. 예이면, 미세한 타이밍 조정은 단계 851에서 행해진다. 미세한 타이밍 조정은 전형적으로 차등 커맨드 또는 메시지이다. 미세한 타이밍 조정 다음에, 프로세스(833)는 전력 레벨 조정 커맨드 또는 메시지가 수신되었는지 판정한다. 예이면, 액세스 단말기(213)는 단계 857에서 전력 레벨을 조정한다.

타이밍 또는 전력에 대한 조정 다음에, 프로세스(833)는 단계 860에서 액세스 단말기(213)의 동작 파라미터를 갱신한다. 시스템 파라미터의 갱신 다음에, 프로세스(833)는 하나 이상의 기지국 프로세서(220)로부터의 피드백의 대기를 단계 839에서 반복한다.

도 9a 및 도 9b는 액세스 단말기(213)에 의해 전송된 역방향 링크 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 기지국 프로세서(220) 및 액세스 단말기(213)에 의해 각각 실행된 프로세스(900, 920)의 흐름도이다. 기지국 프로세서(220)에 의해 실행된 프로세스(900)를 참조하면, 프로세스(900)는 단계 905에서 시작된다. 단계 910에서, 기지국 프로세서(220)는 액세스 단말기(213)로 하여금 단계 910에서 역방향 링크 신호의 전력 레벨을 변경하게 할 것인지 여부를 판정한다. 역방향 링크 신호 전력 레벨의 변경이 요구되면, 피드백은 커맨드 또는 메시지 형태로 액세스 단말기 (213)에 보내진다. 기지국 프로세서(220)의 프로세스(900)는 단계 915에서 종료된다.

액세스 단말기(213)에 의해 실행된 프로세스(920)는 단계 925에서 시작된다. 일단 피드백이 단계 930에서 수신되면, 프로세스(920)는 단계 935에서 계속되어, 모든 기지국 프로세서(220)가 전력 레벨 증가를 요청하고 있는지에 관해 판정이 이루어진다. 예이면, 프로세스(920)는 단계 940에서 계속되어, 액세스 단말기(213)가 최저 증가 피드백만큼 역방향 링크 신호의 전력 레벨을 증가시킨다. 모든 기지국 프로세서(220)가 전력 레벨 증가를 요청하는 것이 아니면, 단계 945에서 소정의 기지국 프로세서(220)가 전력 레벨 감소를 요청하고 있는 지에 관해 판정이 이루어진다. 예이면, 액세스 단말기(213)는 단계 950에서, 최저 감소 피드백만큼 전력 레벨을 감소시킨다. 프로세스(920)는 단계 955에서 종료되거나, 전력 레벨 피드백의 수신을 기다리기 위해 단순히 단계 930에서 다시 루핑할 수 있다.

전력 제어가 직교 및 비직교 기지국 양쪽에 유지되고 있으면, 커맨드 또는 메트릭은 순방향 링크를 통해 가입자 기지 송신기(즉, 액세스 단말기(213))에 보내질 수 있다. 각 기지국 프로세서(220)로부터의 전력 제어 커맨드는 신호 품질 메트릭이 각각의 기지국 프로세서(220)에서 달성되는 지의 여부에 기초하게 될 수 있다. 이 신호 품질 메트릭은 예를 들어, 비트 오류율(BER), 신호 대 잡음비(SNR), 수신 전력, 또는 Ec/Io일 수 있다. 메트릭이 충족되면, 송신 전력을 감소시키기 위한 커맨드가 보내질 수 있다. 액세스 단말기(213)는 양쪽 기지국 프로세서(220)로부터 커맨드 또는 메시지를 수신하기 때문에, 종종 커맨드 충돌을 초래한다. 이 러한 일이 생기면, 액세스 단말기(213)는 "전력 강하"하라는 명령을 따른다. 이것은 효과적으로 배타적-OR 함수이고; 예를 들어, "전력 상승"은 2개의 기지국 프로세서(220)가 전력 상승을 명령하는 경우에 발생한다. 어느 한 기지국 프로세서(220)가 전력 강하를 명령하면, 전력 강하가 발생한다. 이것은 전력의 최소 증가 또는 최대 감소를 따르는 다수-비트 커맨드의 경우에도 또한 그러하다.

본 발명은 특히 양호한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 본 분야에 숙련된 당업자라면 첨부된 청구의 범위에 포함된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 형태 및 상세에 관한 여러가지 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법으로서,

상기 필드 유닛으로부터 역방향 링크 신호를 수신하고;

동일한 역방향 링크 논리 채널을 공유하는 다른 필드 유닛들로부터 다른 역방향 링크 신호들에 관한 총 타이밍 오프셋을 결정하며;

상기 수신된 역방향 링크 신호와 연관된 메트릭(metric)을 계산하고;

상기 기지국이 상기 필드 유닛의 타이밍 정렬을 제어해야 하는지 여부를 상기 메트릭에 기초하여 선택적으로 결정하는 것

을 포함하는 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
제1항에 있어서, 상기 기지국이 상기 필드 유닛의 타이밍 정렬을 제어할 것인지 여부의 메시지를 다른 기지국들에 전송하는 것을 더 포함하는, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
제2항에 있어서, 상기 타이밍 오프셋을 타이밍 커맨드(command) 형태로 보고하는 것을 더 포함하는, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
제2항에 있어서, 상기 역방향 링크 신호가 상기 역방향 링크 논리 채널 상의 적어도 하나의 다른 필드 유닛으로부터의 신호들과 수직으로 정렬되게 하는 것을 더 포함하는, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
제4항에 있어서,

상기 역방향 링크 신호의 전력 레벨을 결정하고, 상기 전력 레벨의 피드백을 전력 커맨드 또는 전력 메시지 형태로 상기 필드 유닛에 제공하는 것을 더 포함하는, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
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제1항에 있어서, (a) 상기 필드 유닛과 다른 기지국들 중 적어도 하나의 기지국 사이의 전송 경로의 메트릭이 미리 결정된 시간범위 동안 문턱값을 초과하는가, (b) 상기 필드 유닛과 다른 기지국들 중 적어도 하나의 기지국 사이의 전송 경로의 메트릭이 미리 결정된 시간범위 동안 상기 기지국과 상기 필드 유닛 사이의 전송 경로의 메트릭에 대한 문턱값을 초과하는가, (c) 상기 기지국과 상기 필드 유닛 사이의 전송 경로의 메트릭이 절대 메트릭 아래로 떨어지는가, 및 (d) 다른 기지국들 중 적어도 하나의 기지국과 상기 필드 유닛 사이의 전송 경로의 메트릭이 절대 메트릭을 초과하는가라는 기준들 중 적어도 하나에 기초하여, 타이밍 제어 핸드오프를 개시하는 것을 더 포함하는, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
제8항에 있어서, 상기 메트릭은, (a) 전력; (b) 신호 대 잡음비(SNR; Signal-to-Noise Ratio); (c) 상기 전력의 변동; (d) 상기 SNR의 변동; (e) 주어진 필드 유닛과 상기 기지국과 다른 기지국들 사이의 직교로 정렬된 경로와 비직교로 정렬된 경로들 사이에서, (i) 전력, (ii) SNR, (iii) 상기 전력의 변동, 또는 (iv) 상기 SNR의 변동의 상대 비율; (f) 비트 오류율; 및 (g) 간섭 밀도에 의해 나누어진 칩 당 에너지(Ec/Io) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 필드 유닛의 타이밍 정렬을 위한 기지국에서의 방법.
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