KR19980063664A - 무선통신시스템 - Google Patents

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KR19980063664A
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노부카즈 도이
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가나이 츠토무
히다치세사쿠쇼(주)
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Abstract

휴대전화, 자동차전화 등의 셀룰러 무선통신시스템에 관한 것으로서, 단말이 섹터사이를 이동할 때의 처리를 보다 작은 오버헤드로 실행하고 파일럿신호 등이 제어신호를 보다 효율적으로 송신하기 위해, 여러개의 무선통신기지국과 여러개의 무선통신단말을 포함하고, 1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템으로서, 여러개의 무선통신기지국의 각각은 제어정보를 무지향성에 의해, 통화정보를 지향성에 의해 송신 및 수신하고 또는 제어정보를 동일정보를 1개의 셀내의 여러개의 섹터로 시간을 어긋나게 해서 지향성빔에 의해 송신 및 수신하고, 통화정보를 지향성빔에 의해 송신 및 수신하도록 하였다.
이렇게 하는 것에 의해, 동일 셀내의 소프터핸드오프가 발생하지 않게 되어 채널의 2중화를 실행할 필요가 없어져 가입자용량을 증대시킬 수 있고, 어레이안테나를 사용한 무선통신시스템에 있어서 제어채널의 지향성리플을 보상할 필요가 없어져 기지국의 송신전력에 있어서 차지하는 제어채널의 비율을 삭감할 수 있으며, 또, 인접하는 셀 사이에서의 파일럿신호의 간섭을 최소한으로 억제할 수 있어 가입자용량을 증대시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

무선통신시스템
본 발명은 휴대전화, 자동차전화 등의 셀룰러 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 제어채널정보의 복사방법에 관한 것이다. 본 발명은 부호분할다중접속방식(CDMA)을 채용하는 무선통신시스템에 특히 관계된 것이다.
셀룰러무선통신시스템에 있어서, 그 가입자용량을 증대시키기 위한 제안이 이루어져 있다. 그중 하나로 고정섹터방식이 있다. 도 1은 고정섹터방식의 무선통신시스템의 전파의 복사방법을 모식적으로 도시한 것이다.
고정섹터방식이라고 하는 것은 지향성을 갖는 여러개의 안테나에 의해 셀을 몇개의 섹터로 분할하여 다른 섹터로의 간섭을 줄이는 것에 의해 가입자용량을 증대시키는 방식이다. 도 1에 있어서는 3개의 섹터로 1개의 셀을 구성하는 예를 도시하고 있지만, 고정의 지향성을 갖는 안테나(17a) ~ (17c)는 셀(19)를 섹터(22) ~ (24)로 분할하고 있다.
근래, 무선통신의 다중액세스방식으로서 주목받고 있는 부호분할다원접속(CDMA)방식에 있어서는 섹터화에 대해서 설명한다. CDMA방식에서는 확산부호의 동기에 파일럿신호가 필요하다. CDMA방식의 셀을 섹터화하는 경우, 섹터마다 확산부호의 위상을 변경해서 파일럿신호을 송신한다. 이것에 의해 단말은 각 섹터를 다른 기지국과 같이 인식할 수 있다.
미국에서는 DS(Direct Sequence)-CDMA방식의 셀룰러무선통신시스템의 규격으로서 TIA/EIA/IS-95-A가 있다.
한편, 일본에서도 CDMA방식의 셀룰러무선시스템의 규격이 전파산업회(ARIB)에서 검토되고 있다.
그러나, 이와 같은 섹터화는 다음과 같은 문제점이 있다. 단말은 단말과 기지국 사이에서 동기를 확립하고 최인접 셀을 제어하는 수순인 셀서치에 의해 통화중에 있어서도 다른 접속지를 탐색하고 소정의 스레쉬홀드값을 만족하는 접속지후보가 발견되면, 다른 섹터 또는 다른 셀로의 통화중 채널전환요구(핸드오프요구)를 기지국에 신청한다. 섹터화하는 것에 의해 필연적으로 섹터사이 및 셀사이에서의 핸드오프의 처리량이 증대한다.
섹터 사이에서의 무전환통화중 채널전환인 소프터핸드오프를 서포트하기 위해서는 전환시에 1개의 단말이 2개의 섹터 즉 2개의 기지국에 동시에 연결되는 것이 필요하다. 그러나, 2개의 섹터가 동시에 1개의 단말과 접속하면, 2개의 섹터의 안테나와 제어정보를 교신하는 것이 의해 셀전체로서 전력복사량이 증대해 버린다. 또, 핸드오프시에 단말과의 교신이 강제로 전환되지 않도록 예비채널을 준비해 둘 필요가 있다. 이 때문에, 섹터수가 많아진 경우에 섹터수를 더욱 증가시켜도 그것에 비례하여 가입자용량이 증대하지 않는다.
이렇게 한 고정섹터방식을 더욱 발전시켜 안테나의 지향성을 일부 중첩시킨 다수의 섹터를 마련하는 방식으로서 1995년 전자정보통신학회 학술대회SB-1-3에 기재되어 있는 바와 같이, 안테나의 지향성을 자유롭게 제어하고 다른 국의 간섭을 최소한으로 하는 어댑티브 어레이 안테나(adaptive array antenna)가 제안되고 있다. 어레이안테나에서는 여러가지의 방향으로 점재하는 무선통신단말에 대해 지향성빔을 변화시키는 것에 의해 간섭을 저감하는 것이 가능하다. 어레이안테나에서도 빔스페이스전개인 디지탈빔포밍(Digital Beam Forming : DBF)는 제어의 실행의 용이성, 디지탈회로기술의 혁신에 의해 가장 유력한 방법으로 되어 있다.
고정섹터에서는 섹터 사이의 경계영역에서 안테나의 이득이 저하하는 영역이 존재한다. 이와 같은 상황을 도 2에 도시한다. 기지국(20)에서 지향성 안테나에 의해 제어신호가 복사되고 있다(55, 56, 57). 단말이 이와 같은 섹터사이의 경계영역에 있는 경우, 안테나의 이득저하를 전력제어로 보충할 필요가 있다. 일반적으로 파일럿신호로 대표되는 제어신호는 셀의 경계영역까지 복사를 필요로 하므로 큰 송신전력을 필요하게 되지만 이것이 더욱 증대되게 된다.
한편, 어레이안테나를 사용한 시스템은 제어채널정보와 같은 공공성이 높은 정보를 셀(섹터)내의 단말로 일제히 송신하는 것은 곤란하다. 이것은 안테나 소자가 다수 존재하므로 무지향성에 의해 전파를 송신하는 것은 반대로 곤란하기 때문이다. 그 때문에, 제어채널정보와 같은 공공성이 높은 정보를 효율적으로 전송하는 방법은 큰 문제로 된다.
또, CDMA에서 필요한 파일럿신호는 다운링크정보의 전력내에서 높은 비율을 차지하므로 이 평균전력을 삭감할 수 있으면 가입자용량을 크게 증대시킬 수 있다.
본원의 목적은 단말이 섹터사이를 이동할 때의 처리를 보다 작은 오버헤드로 실행하는 것이다.
본원의 다른 목적은 파일럿신호 등의 제어신호를 보다 효율적으로 송신하는 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 3섹터형의 무선통신기지국을 설명하는 도면,
도 2는 종래기술에 의한 제어채널, 통화채널 동일지향성의 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 무지향성의 제어채널과 어레이안테나에 의해 실현되는 멀티지향성 빔의 통화채널의 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 무선통신기지국의 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 의한 무선통신기지국의 블럭도,
도 6은 본 발명에 의해서 각 제어정보를 탑재한 빔이 기지국을 중심으로 등대와 같이 회전하는 상태를 설명하는 도면,
도 7은 여러개의 셀이 인접하는 상태를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 의한 제어채널의 복사상태를 도시한 개념도,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 의한 지향성빔과 거기에 탑재되는 정보를 설명하는 도면,
도 10a 및 도 10b는 여러개의 파일럿신호를 동시에 복사하는 경우에 마스크된 빔수가 적은 예를 도시한 도면,
도 11은 파일럿신호의 간헐시간이 일정하지 않은 경우의 수신상태를 도시한 도면,
도 12는 파일럿신호의 간헐시간이 일정한 경우의 수신상태를 도시한 도면,
도 13은 인접하는 셀사이에서 파일럿신호의 송신각도가 동기하는 것을 나타내는 도면,
도 14는 경계영역의 단말에 있어서 수신되는 여러개의 파일럿신호와 통화채널의 간헐송신을 설명하는 도면.
이들 목적은 다음의 시스템에 의해 달성된다.
여러개의 무선통신기지국와 여러개의 무선통신단말로 이루어지는 무선통신시스템으로서, 상기 무선통신기지국은 여러개의 안테나에 의한 안테나군, 상기 안테나군의 단자에 위상회전을 부여해서 임의의 지향성빔을 형성하는 빔생성수단, 망과 연결되고 통화정보의 변복조를 실행하는 통화채널송수신수단, 상기 통화채널송수신수단이 생성한 신호와 복사할 방각(方角)을 서로 연결하는 빔선택수단 및 상기 통화채널송수신수단과 빔선택수단을 제어하는 기지국제어수단으로 이루어지고, 빔선택수단은 임의의 무선통신단말에서 송신된 신호를 여러개의 빔에 의해 수신하고, 이 중 가장 수신전력이 강하거나 또는 통신품질이 좋은 빔을 선택 또는 여러개의 빔을 합성해서 신호품질을 향상시켜 수신하고, 송신시에는 수신시에 가장 수신전력이 강하거나 또는 통신품질이 좋은 빔을 선택해서 전파를 복사한다.
여기서, 상기 지향성빔은 인접하는 빔과 중첩하도록 구성하고 또한 파일럿신호, 기지국정보, 호출(呼)접속정보, 페이징정보의 제어정보는 무지향성으로 상기 무선통신기지국에 의해 복사 또는 수신한다.
또는, 상기 무선통신기지국은 호출접속정보, 기지국알림정보, 페이징정보, 동기에 사용하는 파일럿신호를 각각 상이하거나 또는 동일 지향성빔에 있어서 송신 또는 수신을 실행하고, 또 일정시간 경과후에는 인접하는 지향성빔에 있어서 동일정보의 송수신을 실행하는 것에 의해 상기 기지국장치를 상부에서 보았을 때에 동일정보가 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하도록 정보빔이 전환된다.
본 발명에 의하면, 동일 셀내의 소프터핸드오프가 발생하지 않게 되어 채널의 2중화를 실행할 필요가 없어져 가입자용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 어레이안테나를 사용한 무선통신시스템에 있어서 제어채널의 지향성리플을 보상할 필요가 없어져 기지국의 송신전력에 있어서 차지하는 제어채널의 비율을 삭감할 수 있다. 또, 인접하는 셀 사이에서의 파일럿신호의 간섭을 최소한으로 억제할 수 있어 가입자용량을 증대시킬 수 있다.
[발명의 실시예]
[제 1 실시예]
본 발명을 CDMA이동통신방식 특히 미국의 규격인 TIA/EIA/IS-95-A에 적용한 제 1 실시예에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명에 관한 안테나의 지향성을 도시한 도면이다. 본 실시예에 있어서는 제어채널은 통화채널과 복사, 수신의 안테나지향성패턴을 달리하고 있다. (50) ~ (54)는 통화채널용 빔으로서 지향성을 갖고 복사되며 단말에 추종한다. (58)은 제어채널용 빔으로서 무지향성이다. 이 때문에, 종래의 고정섹터방식과는 달리 제어채널은 무지향성으로 복사되므로 단말(10)에 있어서 기지국(20)은 1대로 보인다. 따라서, 기지국을 중심으로 한 원주방향으로 단말이 이동해도 단말에 있어서 통신하고 있는 기지국은 변화하지 않는다.
기지국이 1개이면 소프터핸드오프시에 발생하는 기지국간의 제어정보의 송수신이 발생하지 않는다. 한편, 기지국은 통화채널용의 여러개의 지형성안테나에 의해 단말로부터의 통화채널을 수신하지만, 그 전계강도를 조사하는 것에 의해 단말이 어디에 위치하고 어느 방향으로 이동하고 있는지를 파악할 수 있다. 따라서, 기지국은 통화채널을 파악한 방향으로 송신하는 것에 의해 단말이 섹터 사이를 움직여도 통화채널을 계속할 수 있다.
도 4은 도 3과 같은 복사패턴을 가능하게 하는 무선통신기지국의 1구성예를 도시한 것이다.
이 기지국은 통화채널송수신용 어레이안테나(17)과 제어채널송수신용 옴니안테나(11)을 갖는다. 통화채널송수신장치(3)는 네트워크(9)와 접속되어 정보의 송수신을 실행한다. 기지국제어장치(8)은 통화채널용송수신장치(3), 빔전환장치(2) 및 빔생성장치(1)과 접속된다. 기지국제어장치(8)은 네트워크(9)에서 통화채널송수신장치(3)을 경유하여 수취한 정보를 제어채널용 정보와 통화채널용 정보로 분리하고 제어채널용 정보를 제어정보송수신장치(12)로 보내고 통화채널용 정보를 빔전환장치(2)로 보낸다. 제어채널용 정보는 제어정보송수신장치(12)에 의해 확산변조된 후 옴니안테나(11)을 경유하여 발신된다. 통화채널용 정보는 빔전환장치(2)에 있어서 통화채널이 할당되고 또 지향성빔의 방향이 선택된다. 이 빔과 채널의 접속은 기지국제어장치(8)에 의해 제어된다. 또, 빔생성장치(1)에 의해 확산변조 및 다른 통화채널과의 가산처리가 실행되고 어레이안테나(17)를 경유하여 발신된다. 단말에서 발신된 업링크통화채널용정보 및 업링크제어채널용정보는 반대경로를 통해서 기지국제어장치(8)에 도달하고 또 통화채널송수신장치(3)을 경유하여 네트워크(9)로 전달된다.
단말은 셀내의 여러가지의 방향에 점재하지만, 기지국제어장치(8)은 여러개의 임의의 지향성빔 중 통화중인 단말이 복사하는 신호가 가장 강하게 수신되는 빔을 탐색하고 그 빔을 선택 또는 임의의 여러개의 빔에 의해 수신된 신호를 합성하도록 빔전환장치에 지시하는 것에 의해 다른 국의 간섭을 억제한 업링크회선이 실현된다.
또, 송신시에 있어서는 수신시에 가장 강한 전계강도로 수신한 지향성빔을 선택해서 다운링크회선으로 하는 것에 의해 불필요한 방향으로의 불필요한 전력복사를 방지한 통신이 가능하다.
[제 2 실시예]
본 발명을 CDMA 이동통신방식 특히 TIA/EIA/IS-95-A에 적용한 제 2 실시예에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는 통화채널용 정보나 제어채널용 정보 모두 지향성빔에 의해 송신된다. 단, 제어채널용 정보는 섹터마다 위상차(시간차)를 발생시켜서 송신하고, 어레이안테나에 있어서의 간섭을 피하여 지향성패턴의 리플발생을 회피한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 도시한 도면이다. 여기서, 안테나(17)은 여러개 마련하고 어레이안테나로 한다.
빔생성장치(1)에서는 예를 들면 디지탈빔포밍(DEF)와 같은 방법에 의해 지향성빔과 그의 출력이 1대 1로 대응된다.
빔전환장치(2)는 각종 정보생성장치(4) ~ (7)이 생성한 정보신호와 빔의 대응시키고 있다.
통화채널송수신장치(3)은 통화신호의 송수신을 실행하고, 네트워크(9)와의 인터페이스를 실행하는 부분이다. 이 채널의 신호는 각 단말에 대응하는 것이고, 이동하는 단말을 추종하도록 지향성빔을 제어한다. 빔의 제어는 통신신호의 수신레벨에 따라 기지국제어장치(8)가 실행한다.
호출접속정보송수신장치(4)는 무선구간의 접속관리정보를 생성, 관리하는 블럭이다. 단말이 발호(發呼)하는 경우에 호출접속요구를 기지국에 대해 송신하지만, 본 정보의 기지국측의 종단이 호출접속정보송수신장치(4)로 된다. 본 장치에서 수신된 호출접속요구에 대해 기지국의 무선회선상황, 네트워크(9)와의 유선회선정보, 기지국의 상태를 판단해서 회선공급이 가능하면 회선할당의 송신을, 회선공급이 불가능하면 할당거부를 송신한다.
기지국알림정보생성장치(5)는 제어채널의 복사정보나 기지국의 ID번호등, 관리정보나 접속프로토콜에 관한 정보를 생성하거나 네트워크(9)로부터의 알림정보를 무선포맷에 맞도록 포맷변경을 실행하는 블럭이다.
페이징정보생성장치(6)은 단말에 대해 착호(着呼)를 통지하는 착신정보를 생성하는 블럭이다.
파일럿신호생성장치(7)는 본 기지국의 파일럿신호를 생성한다. 이 (4) ~ (7)에 관계된 채널은 통화채널에 대해 제어정보를 전송하는 제어채널이라 한다.
파일럿신호, 페이징정보, 기지국알림정보 및 호출접속정보는 모두 TIA/EIA/IS-95-A에 의해 내용 및 형식이 규정되어 있다.
기지국제어장치(8)은 제어채널 정보의 송신을 다음과 같이 제어한다.
기지국제어장치(8)은 제어채널용 정보를 여러개 임의의 빔중 모든 빔에 대해 동시에 송신하는 것은 아니고 일부의 빔으로만 송신하고, 일정시간 경과후에 다음의 빔 예를 들면 인접하는 빔으로 송신지를 변경한다. 이것을 반복하는 것에 의해 임의의 제어정보가 송신되는 방향은 도 6과 같이 마치 일정시간에 기지국 주변을 1주하는 등대와 같은 복사방법으로 된다.
이것을 단말측에서 보면, 도 6에서 현재 파일럿신호를 수신하고 있는 단말(10)은 일정시간 후, 제어채널이 수신되지 않게 되고, 그 일정시간 후에는 기지국알림정보가 수신되다. 이와 같이 파일럿신호, 기지국알림정보, 호출접속정보, 페이징정보와 같은 제어신호는 잇달아 단말에 도래하고, 단말은 일정시간 후에 반드시 또 반복해서 수신하게 된다. 그 때문에 상호의 빔의 간섭을 원리적으로 발생하지 않는다. 또, 단말에서는 이 제어정보의 회전주기와 동기해서 필요한 정보만을 추출하면 좋아 단말수신기의 전지수명의 장기화가 가능하다는 이점이 생긴다.
또, 본 실시예에 있어서는 파일럿신호는 간헐적으로 송신되지만, 그 방향이 순차 변경되어 간다. 도 7과 같이 여러개의 셀의 인접설치를 고려하면, 간헐적으로 송신되는 파일럿신호가 서로 충돌하는 경우의 비율이 낮아지고, 여러개의 인접셀의 파일럿신호가 단말에 동시에 수신될 확률은 크게 낮아져 다른 셀의 간섭전력을 삭감할 수 있다. 어레이안테나에 의한 기지국시스템에서는 통신채널은 필요한 방향으로밖에 전파를 송신하지 않으므로 간섭전력을 저감할 수 있었지만, 본 실시예에 있어서는 기지국송신전력중 큰 비율을 차지하는 파일럿신호도 간섭특성이 개선되므로 가입자용량을 더욱 증가시킬 수 있다.
파일럿신호는 여러개의 빔에서 송신되어도 좋지만, 인접하는 빔의 간섭을 피하기 위해 최대 전체빔수의 1/2이하의 빔으로만 동일 파일럿신호를 송신하는 것이 효과적이다.
제어신호를 간헐적으로 송신하는 타이밍에 대해서 도 8을 사용해서 설명한다. 파일럿신호, 기지국알림정보, 호출접속정보, 페이징정보와 같은 제어정보는 각각이 동일주기로 회전할 필요는 없다.
CDMA방식의 시스템에 있어서는 파일럿신호는 단말과 기지국의 무선구간의 동기신호로서 사용되고 있다. 그 때문에, 간헐적으로 송신되는 파일럿신호에 의해 동기를 취하기 위해서는 신호가 도래하지 않는 기간에 단말은 내부클럭에서 동작할 필요가 있다. 그 때문에 복사되지 않는 시간대가 매우 짧은 쪽이 단말, 기지국의 신서사이저의 요구정밀도를 내릴 수 있다. 예를 들면, 칩레이트가 1Mcps(chip per second)이고 단말측에 0.1%의 주파수어긋남을 허용하는 시스템에 있어서 중심주파수정밀도 1ppm의 신서사이저이면, 1ms마다 파일럿신호를 공급할 필요가 있다.
또, 단말이 파일럿신호를 포착하고 동기를 확립하기 위해서는 시간이 걸리므로 파일럿신호는 어느 지점에 있어서 일정시간이상 계속해서 수신될 필요가 있다.
도 8에 있어서, 각 정보는 일정시간 △tn에 의해 다음의 빔으로 정보가 이동된다. 단, 각각의 정보요소의 이동속도는 △t1, △t2, △t3, △t4와 각 정보요소에 대해 개별적으로 정해진 이동속도이다. 이 경우, 각각의 신호가 중첩되는 시간이 생기기 때문에 CDMA에 있어서 개별의 확산코드를 갖게 하는 것에 의해 식별할 수 있으므로 간섭은 생기지 않는다.
상기의 제어정보발신의 간격, 회전속도는 기지국제어장치(8)에 의해서 제어된다.
한편, 단말에서 기지국으로의 업링크제어정보는 대응하는 다운링크제어정보의 빔이 상기 단말을 향하고 있을 때에 발신될 필요가 있다. 그들 업링크제어정보는 어레이안테나(17)에 의해서 수신된다. 빔전환장치(2)는 수신한 여러개의 빔중 가장 수신전력이 강하거나 또는 통신품질이 좋은 빔을 선택하고 또는 여러개의 빔을 합성해서 신호품질을 향상시킨다. 빔의 합성방법으로서는 다음의 것이 있다.
① 각 빔의 상관출력값을 중량으로 하는 최대비합성
② CMA(Constant Modulus Algorithm)
③ 각각의 빔의 출력값을 그대로 가산하는 등의 이득합성
④ 시간지연에 대한 합성을 실행하는 RAKE합성
⑤ 최대진폭을 갖는 빔과 인접하는 빔의 3빔의 합계
다음에, CDMA시스템에 있어서의 확산부호의 동기에 대해서 설명한다.
DS/CDMA시스템에서는 확산부호의 동기의 정밀도가 전송로의 에러율에 크게 영향을 미친다. 이미 설명한 파일럿신호의 회전속도를 고속으로 회전하는 것 및 파일럿신호를 여러빔에서 송신하고, 실질적으로 단말에 도래하는 파일럿신호의 빈도를 높히는 것은 정밀도의 향상에 기여한다. 그러나, 단말이 전원을 투입한 경우나 통화중에 셀서치하는 경우에는 전혀 동기를 취할 수 없는 상태에서 동기를 확보해야만 한다.
DS/CDMA시스템에서는 1차확산을 실행하는 동기가 짧은 단확산부호(short code)S(t)와 2차확산을 실행하는 동기가 긴 장확산부호(long code)L(t)의 양쪽 모두를 사용해서 오리지널코드O(t)를 확산변조한다. 통상에서는 O(t)S(t)L(t)의 형태로 확산되고 송신되지만, 단확산부호에 의한 확산만을 실행해서 O(t)S(t)의 형태로 송신되어도 좋다. 후자의 형태를 장확산부호가 마스크된 상태라 한다. 장확산부호가 마스크된 상태는 수신측에서 검출할 수 있으며, 기지국과 단말의 동기확립에 이용할 수 있다. 즉, 파일럿신호를 단확산부호에 의한 확산만을 실행하는 부분PS와 양쪽의 확산을 실행하는 부분PB로 나누어 서로 발신하는 것에 의해서 단말에서는 단확산부호에 대해서만 동기를 취하여 용이하게 부호의 타이밍을 재생할 수 있다.
도 9a 및 도 10a는 상술한 바와 같이 발신된 파일럿신호를 임의의 시간의 빔위치에서 도시한 도면이다. 한편, 도 9b, 도 10b는 1개의 빔의 시간적추이를 도시한 도면이다.
도 9a, 도 9b에서는 장확산부호가 마스크된 파일럿신호빔과 마스크되지 않은 파일럿신호빔의 수는 1대 1인 예를 나타내고 있지만, 마스크된 파일럿신호는 회전하는 빔군 중에서 적어도 1개 있으면 충분하다. 예를 들면, 도 10a, 도 10b와 같이 마스크된 파일럿신호가 1, 마스크되지 않은 파일럿신호가 4라는 구성에서도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
도 11, 도 12를 사용해서 파일럿신호의 간헐시간과 동기정밀도의 관계에 대해서 설명한다. 도 11은 파일럿신호의 간헐시간이 일정하지 않은 경우의 수신상태를 도시한 도면, 도 12는 파일럿신호의 간헐시간이 일정한 경우의 수신상태를 도시한 도면이다.
단말에 있어서 동기를 유지하기 위해서는 파일럿신호수신에서 다음의 파일럿신호수신까지의 시간이 단말이 내부클럭에 의해 동기를 유지할 수 있는 시간내로 하는 것이 필요하다. 이것은 파일럿신호의 간헐시간중 최대시간△t에 의해서 정해진다. 따라서, △t는 단말의 내부클럭에 의해 동기를 유지할 수 있는 시간보다 짧게 해야만 한다. 그러나, 단말에서 보아 파일럿신호를 받는 간격이 일정하지 않는 경우에는 동기특성이 열화할 경우가 있으므로 빔간격은 도 12와 같이 항상 일정한 것이 바람직하다.
다음에, 파일럿신호의 셀간 간섭을 회피하는 방법을 설명한다.
도 13은 여러개의 셀로 이루어지는 시스템구성도이다. (35) ~ (38)는 장확산부호가 마스크된 단확산부호의 파일럿신호의 빔이다.
동기를 위한 파일럿신호는 특히 셀의 경계부분에서는 어느 기지국에서 도래한 것인지 또한 강대한 반사물 등이 존재하므로 지연파가 도래한 것인지의 구별이 잘 되지 않아 단말전원투입시 등 초기동작확립에 지장이 생긴다.
그 때문에 동기를 위한 장확산부호가 마스크된 파일럿신호를 탑재한 빔이 도 18과 같이 여러개의 셀에서 동일방향을 향하면 간섭이 잘 발생하지 않게 되어 여러개의 마스크된 파일럿신호가 동시에 경계영역의 단말에 수신되는 일은 없어진다. 여러개의 셀에서 파일럿신호의 각도를 동기시키는 방법으로서는 다음의 방법이 있다.
① GPS(Global Positioning System)의 수신기능을 각 기지국이 갖고 그 GPS의 클럭과 동기한다.
② 각 기지국이 네트워크에서 회전의 초기방향 및 회전클럭을 받는다.
③ 여러개의 기지국에 순위를 부가하고 하위의 기지국은 주위에 있는 가장 순위가 높은 기지국의 신호를 위상에 의해 판단해서 수신하고, 수신한 방향의 역방향으로 마스크된 파일럿신호가 오도록 자율적으로 보정한다.
그 밖의 방법에 의해서도 마스크된 파일럿신호가 경계영역의 단말에 동시에 수신되지 않는 것이면 각도가 다소 어긋났다라고 하더라도 효과는 변함없다.
다음에, 인접셀로부터의 파일럿신호에 의한 영향을 경감하기 위한 방법을 설명한다. 도 13에서 셀(64)의 경계에 있는 단말(10)이 수신하는 신호는 다른 셀(62)의 기지국이 송신하는 파일럿신호의 영향을 크게 받는다. 따라서, 전력제어는 인접 셀(62)의 파일럿신호를 수신하는 타이밍에 있어서 실행되지 않으면 안된다.
단말(10)은 통상 2개 이상의 수신기를 갖고, 통화중에 있어서도 항상 셀서치를 실행하고 있다. 단말은 그 때에 가장 큰 간섭으로 될 수 있는 근접 셀의 파일럿신호의 수신시간과 자신이 현재 통신중인 기지국의 파일럿신호의 수신시간의 차를 기억해 두고, 통화채널을 거쳐서 그 시간 및 시간차를 통화중인 기지국에 알린다.
CDMA에서는 간섭이 가장 크게 되는 타이밍에 있어서 신호품질이 가장 열화하므로 다른 셀로부터의 파일럿신호가 도래하는 타이밍을 미리 기지국이 아는 것에 의해 효율적인 통화채널의 전력제어가 실행된다.
다른 방법을 도 14를 사용해서 설명한다.
도 14에 있어서, (39)는 현재 교신중인 기지국의 파일럿신호의 수신전력이다. 한편, (40)은 가장 간섭이 큰 인접 기지국의 파일럿신호의 수신전력이다. 단말은 교신중인 기지국에 (39)와 (40)의 위상차△를 보고한다. 결과에 따라서 교신중인 기지국은 통신채널의 송신을 중단한다. 이것에 의해 전송속도는 다소 느려지지만, 간섭의 영향을 삭감할 수 있어 통신용량을 증가할 수 있다는 효과가 있다.
이상, 파일럿신호를 중심으로 설명하였다. 또한, 호출접속정보, 기지국알림정보, 페이징정보에 대해서는 이미 기술한 바와 같이 개별의 회전속도로 회전시켜도 좋지만, 동일 회전수로 회전시켜도 좋다. 이 때 각각을 서로 다른 빔으로 복사시키는 것에 의해 동일 빔내에 복사되는 제어채널의 수를 줄일 수 있어 그 만큼 셀로의 간섭을 삭감할 수 있다.
이상에서는 CDMA방식을 중심으로 설명하였다. 그러나, 빔 사이의 간섭은 다중접속방식에 관계없이 TDMA방식(시분할다중접속방식), FDMA방식(주파수분할다중접속방식) 등에 있어서도 마찬가지의 과제를 갖는다. 그와 같은 이동무선통신시스템에 있어서도 본 발명은 적용가능한 것이다. 또, TIA/EIA/IS-95-A 이외의 CDMA방식형 시스템에도 본 발명은 적용가능하다.
근래, 어레이안테나에 의한 부동섹터형의 기지국이 제안되고 있다. 이것은 구체적으로는 섹터의 수를 충분히 늘리고, 일부 지향성을 중첩시킨 지향성을 갖는 다섹터기지국이라고 이해할 수 있다. 이와 같은 시스템에서는 지향성이 중첩된 부분에서 특히 간섭특성이 악화된다. 본 발명은 이와 같은 부동섹터형 시스템에도 유효하다.
본 발명에 의하면, 동일 셀내의 소프터핸드오프가 발생하지 않게 되어 채널의 2중화를 실행할 필요가 없어져 가입자용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 어레이안테나를 사용한 무선통신시스템에 있어서 제어채널의 지향성리플을 보상할 필요가 없어져 기지국의 송신전력에 있어서 차지하는 제어채널의 비율을 삭감할 수 있다. 또, 인접하는 셀 사이에서의 파일럿신호의 간섭을 최소한으로 억제할 수 있어 가입자용량을 증대시킬 수 있다.

Claims (24)

  1. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템으로서,
    상기 여러개의 무선통신기지국의 각각은 제어정보를 무지향성에 의해, 통화정보를 지향성에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선통신기지국은 무지향성안테나와 지향성안테나군을 갖고, 상기 제어정보를 무지향성안테나를 사용하고 상기 통화정보를 지향성안테나군을 사용해서 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    CDMA방식에 의해 채널다중을 실행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    TIA/EIA/IS-95-A에 따르는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  5. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템으로서,
    상기 여러개의 무선통신기지국의 각각은 제어정보를 동일정보를 1개의 셀내의 여러개의 섹터로 시간을 어긋나게 해서 지향성빔에 의해 송신 및 수신하고, 통화정보를 지향성빔에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어정보를 위한 지향성빔은 상기 기지국을 위에서 보아 회전하도록 송신되는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선통신기지국은 지향성안테나군을 갖고, 상기 제어정보와 상기 통화정보를 지향성안테나군을 사용해서 지향성빔에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    CDMA방식에 의해 채널다중을 실행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    TIA/EIA/IS-95-A에 따르고, 상기 제어정보는 파일럿신호, 호출접속정보, 기지국알림정보 및 페이징정보인 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    파일럿신호, 호출접속정보, 기지국알림정보 및 페이징정보가 각각 다른 회전속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    파일럿신호는 호출접속정보, 기지국알림정보 및 페이징정보보다 빠른 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    파일럿신호는 단확산부호만으로 확산된 부분 및 단확산부호와 장확산부호로 확산된 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    파일럿신호는 일정간격으로 주기적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    지리적으로 가까운 여러개의 기지국이 파일럿신호를 송신각도의 동기를 취해서 송신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지리적으로 가까운 여러개의 기지국의 각각은 GPS신호수신장치를 갖고, GPS신호를 사용해서 여러개의 기지국 사이의 파일럿신호송신각도의 동기를 실행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 지리적으로 가까운 여러개의 기지국의 각각은 네트워크에서 동기신호를 취하고, 상기 동기신호를 사용해서 여러개의 기지국 사이의 파일럿신호송신각도의 동기를 실행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 지리적으로 가까운 여러개의 기지국 사이에서 순위를 정하고 각 기지국은 인접하는 보다 고순위의 파일럿신호를 수신하고, 파일럿신호를 수신한 방향과는 역방향으로 파일럿신호를 송신해서 여러개의 기지국 사이의 파일럿신호송신각도의 동기를 실행하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    각 단말은 수신기를 2개 이상 갖고, 현재 교신중인 기지국 이외의 기지국을 셀서치하고, 상기 현재 교신중인 기지국 이외의 기지국으로부터의 파일럿신호의 도래시간 및 주기를 기억하고, 현재 교신중인 기지국에 알리며 기지국은 상기 도래시간 및 주기에 따라서 송신전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  19. 제 14 항에 있어서,
    각 단말은 수신기를 2개 이상 갖고, 현재 교신중인 기지국 이외의 기지국을 셀서치하고, 현재 교신중인 기지국에서 파일럿신호와 상기 현재 교신중인 기지국 이외의 기지국에서 파일럿신호의 위상차를 기억하고, 현재 교신중인 기지국에 알리며 기지국은 상기 위상차에 상당하는 시간에는 통화정보를 송신하지 않는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  20. 제 5 항에 있어서,
    각 기지국은 단말로부터의 업링크제어정보를 여러개의 빔에 의해 수신하고, 상기 여러개의 빔을 합성해서 상기 제어정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템.
  21. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신기지국으로서,
    제어정보를 무지향성에 의해 송신 및 수신하고,
    통화정보를 지향성에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 무선통신기지국.
  22. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신기지국으로서,
    제어정보를 동일정보를 1개의 셀내의 여러개의 섹터로 시간을 어긋나게 해서 지향성빔에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신기지국.
  23. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신방법으로서,
    상기 여러개의 무선통신기지국의 각각은
    제어정보를 무지향성에 의해 송신 및 수신하고,
    통화정보를 지향성에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신방법.
  24. 여러개의 무선통신기지국과
    여러개의 무선통신단말을 포함하고,
    1개의 셀이 여러개의 섹터로 분할된 셀룰러무선통신시스템에 있어서의 무선통신방법으로서,
    상기 여러개의 무선통신기지국의 각각은
    제어정보를 동일정보를 1개의 셀내의 여러개의 섹터로 시간을 어긋나게 해서 지향성빔에 의해 송신 및 수신하는 것을 특징으로 하는 무선통신방법.
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