KR19980703191A

KR19980703191A - 분산형 무선 전기 통신 시스템

Info

Publication number: KR19980703191A
Application number: KR1019970706594A
Authority: KR
Inventors: 앤더스 올로프 댄; 잔 에릭 애케 다흐린
Original assignee: 얼링블로메; 텔레호낙티에볼라게트엘엠에릭슨
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1998-10-15
Also published as: CN1185261A; US5761619A; CA2215148A1; JPH11503886A; AU5165996A; CA2215148C; KR100416187B1; EP0815697B1; DE69637092T2; CN1110974C; WO1996029834A1; AU703574B2; JP2007221813A; DE69637092D1; JP4287481B2; EP0815697A1; RU2158490C2

Abstract

셀방식 전기 통신 시스템은 각각이 기지국, 음성 부호기, 제어 처리, 신호 처리, 로컬 핸드오프, 위치 레지스터, 및 네트워크 인터페이스 기능을 포함하는 복수의 셀방식 전기 통신 시스템 기능 중 적어도 하나를 실행하는 복수의 노드를 갖는다. 노드는 바람직하게 광섬유 케이블을 포함하는 네트워크에 의해 상호 연결된다. 본 발명의 한 특성으로, 네트워크에서 사용되는 프로토콜은 DTM 프로토콜과 같은 고속 동기화 프로토콜이다. 시스템내의 제1 노드는 안테나; 안테나에 연결된 RF 성분; 아날로그 포트와 디지탈 포트를 갖고, 아날로그 포트가 RF 성분에 연결되는 아날로그-대-디지탈 변환기; 및 아날로그-대-디지탈 변환기의 디지탈 포트를 네트워크 수단에 연결시키는 광섬유 모뎀이 될 수 있다. 시스템내의 제2 노드는 기지국 제어기 기능을 실행하기 위한 것으로, 제1 및 제2 노드는 함께 분산형 기지국으로 동작한다. 본 발명의 또 다른 특성으로, 일부 노드는 송수신기가 될 수 있고, 다른 노드는 주파수 대역 필터에 연결된 안테나를 포함한다. 네트워크는 송수신기가 하나 이상의 안테나에 연결되는 것을 허용하고, 그에 의해 같은 송수신기의 사용을 유지하면서 한 안테나에서 또 다른 안테나로의 호출 핸드오프를 허용하거나, 같은 안테나의 사용을 유지하면서 한 송수신기에서 또 다른 송수신기로의 호출 핸드오프를 허용하도록 동작한다.

Description

분산형 무선 전기 통신 시스템

본 발명은 셀방식(celluar) 이동 무선 전화기 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 동기화 프로토콜(protocol)에 의해 서로 통신하는 분산 성분을 갖는 셀방식 이동 무선 전화기 시스템에 관련된다.

종래의 셀방식 이동 무선 전화기 시스템(이후, 셀방식 시스템으로 칭하여지는)은 이미 공지되어 있다. 이동 통신을 위한 광역 시스템(GSM)으로 공지된 판-유럽(Pan-European) 디지탈 이동 전화기 시스템인, 이러한 한 시스템의 모델이 도1(a)에서 설명된다. 시스템은 스위칭 시스템(SS)(101)과 적어도 하나의 기지국 시스템(BSS)(103)으로 나뉘어, 셀(cell)이라 칭하여지는 소정의 복수의 지형에 서비스를 제공한다. 도시된 시스템에서, SS(101)는 다음의 네트워크 노드(node)를 포함한다: 이동 서비스 스위칭 센터(MSC)(105), 홈 위치 레지스터(107), 방문자 위치 레지스터(VLR)(109), 장비 식별 레지스터(EIR)(111), 및 입증 센터(AUC)(113). 모범적인 BSS(103)는 다음의 네트워크 노드를 포함한다: 기지국 제어기(BSC)(115) 및 기지국(BS)(133). BS(133)는 하나 또는 수 개의 베이스 송수신기 스테이션(BTS)(117)로 나뉘고, 각각은 단일 셀에 서비스를 제공한다. 도1(b)의 보다 상세한 블록도로부터 볼 수 있는 바와 같이, BTS(117)는 각각이 한 주파수에서 8개의 시간 슬롯(time slot)을 지지하거나, 주파수 호핑(hopping)을 갖춘 GSM 시스템에서 8개의 연속적인 시간 슬롯을 지지하는 송수신기(TRX)(134)로 더 나뉜다. 비록 각 네트워크 노드형 중 하나만이 도시되지만, 실제적으로는 시스템이 각 네트워크 노드형의 복수로 구성될 수 있다. 더욱이, 복수의 BS(133)가 한 BSC(115)에 연결되고, 복수의 BSC(115)가 한 MSC(105)에 연결된다. 시스템은 또한 동작 및 지지 시스템(OSS)(131)과 같은 다른 기능 성분을 포함할 수 있다. SS(101)와 BSS(103)는 BS(133)에 의해 서비스가 제공되는 셀내에 위치하는 이동국(MS)(119)(또한, 이동 가입자 또는 간단히 가입자라 칭하여지는)과, 예를 들면, 종합 정보 통신망(ISDN)(121), 패킷 교환 공중 데이터 통신망(PSPDN)(123), 회로 교환 공중 데이터 통신망(CSPDN)(125), 공중 교환 전화기 통신망(PSTN)(127), 및 공중 지상 이동 통신망(PLMN)(129)을 포함하는 복수의 공지된 지상 베이스 네트워크(일반적으로 본문을 통해 네트워크라 칭하여지는) 사이에 통신 링크(link)를 제공하도록 협력한다. 이미 공지된 성분의 완전한 설명은 본문의 범위에서 벗어난다. 그러나, 여기서는 이러한 특성의 간략한 설명이 주어진다.

BTS(117)는 한 셀에 서비스를 제공하는데 필요한 무선 장비로, 실제로는 기지국 장비 보다 국부적인 셀 장비로 생각될 수 있다. 이는 안테나 시스템, 무선 주파수 전력 증폭기, 및 셀을 동작시키는데 필요한 모든 디지탈 신호 처리 장비를 포함한다. BTS(117)는 BSC(115)에 연결된다.

BSC(115)는 핸드오프, 통화 채널 선택 및 연결 감독을 포함하여 시스템내의 무선 연결과 BTS를 제어 및 감독하는 기능 유닛이다. 이는 BSC(115)내의 제어 처리기(도시되지 않은)에 의해 이루어진다. BSC(115)는 전송 네트워크(이후 기술될)로의 인터페이스(도시되지 않은)를 통해 MSC(105)에 연결된다.

MSC(105)는 BSS(103)와 네트워크 (121), ..., (129) 사이에서의 인터페이스로 동작한다. 이는 가입자와의 호출 감독, 경로 지정, 및 설정을 담당한다. MSC(105)에서는 또한 입증 및 암호 해독과 같은 다른 기능도 실행될 수 있다.

HLR(107)은 특정한 PLMN(129)에 속하는 모든 가입자에 대한 정보를 포함하는 PLMN 작동자의 데이터베이스이다. 데이터베이스에 저장된 정보는 가입자의 위치 및 요구되는 서비스를 포함한다.

VLR(109)은 특정한 MSC 서비스 영역(즉, 방문 가입자)으로 배회하는 이동 가입자에 관한 임시 정보를 저장하는 데이터베이스이다.

AUC(113)는 MS(119)를 입증하고 음성, 데이터, 및 신호 전송을 암호 처리하는데 사용되는 비밀 키를 저장한다. 3개의 값은 AUC(113)에 의해 생성된다. 이는 네트워크에서 사용되는 입증 신청, 입증 응답, 및 암호화 키이다. 이러한 소위 3중항은 MS(119)에 신청을 전달하는 MSC(105)로 전송된다. MS는 MS(119)에 의해 사용되는 신청 및 암호화 키에 대한 응답을 계산한다. 그 응답은 MSC(105)로 전송된다. MS(119)로부터의 응답이 AUC(113)에 의해 계산된 응답과 동일하면, MS(119)는 입증된 것으로, 각 암호화 키를 이용해 호출이 계속될 수 있다.

모범적인 시스템에서는 가입과 이동 장비 사이에 구별이 있기 때문에 EIR(111)이 존재한다. 특정한 가입자가 입증된 것임을 보장하기 위해 AUC(113)가 사용되는 것과 같이, EIR(111)은 도난되거나 승인되지 않은 종류의 MS(119)가 사용되는 것을 방지하기 위해 이동 장비 자체를 점검한다.

OSS(131)는 이동 가입자 승인, 셀방식 네트워크 승인, 및 알람 처리를 포함하는 시스템 승인을 담당한다.

이와 같이, 셀방식 시스템(단지 도1(a)에 도시된 모범적인 GSM 시스템이 아니라)에서, GSM 스위칭 시스템과 비교될만한 구성 성분은 PSTN을 포함하는 네트워크와 무선 근거의 셀방식 시스템 사이에서 인터페이스를 구성한다. GSM 기지국 시스템에 비교될만한 구성 성분은 유사하게 이동국과 스위칭 시스템 사이에서 정보를 위한 관로로 동작한다. 이동 가입자와의 호출은 스위칭 시스템에 의해 교환된다. 스위칭 시스템은 또한 호출을 이루는데 필요로 하는 모든 신호 전송 기능을 제공한다.

지형의 충분한 무선 포함 범위를 얻기 위해서는 일반적으로 복수의 기지국이 요구된다. 지형은 셀로 분할되고, 각 셀은 자체의 기지국에 의해 서비스를 제공받거나 복수의 다른 셀과 기지국을 공유한다. 각 셀은 그 셀내의 이동국과 베이스 송수신기 스테이션 사이에서 제어(비음성) 정보가 통신되는 관련 제어 채널을 갖는다. 일반적으로, 제어 채널은 특정한 정보가 베이스 송수신기 스테이션에서 이동국으로 통신되는 공지된 주파수에서의 전용 채널, 기지국에서 이동국으로 정보의 단일 방향 전송을 위한 페이징(paging) 채널, 및 이동국과 기지국 사이의 양방향 통신을 위한 억세스 채널을 포함한다. 이러한 다양한 채널은 같은 주파수를 공유하거나, 각기 다른 주파수에서 동작될 수 있다.

단일 제어 채널에 부가하여, 각 셀은 가입자간의 통신 내용을 통신하기 위해 소정의 수의 음성 채널에 지정된다. 그 내용은 아날로그 또는 디지탈 음성 신호나 디지탈 데이터 신호가 될 수 있다. 셀방식 시스템의 억세스 모드에 의존해, 각 음성 채널은 주파수 분할 다중 억세스(FDMA)에서의 분리된 주파수, 시간 분할 다중 억세스(TDMA)에서의 분리된 주파수와 시간 슬롯, 또는 코드 분할 다중 억세스(CDMA)에서의 분리된 코드에 대응한다. 본 발명은 이러한 다중 억세스 기술 중 임의의 기술을 이용해 실행될 수 있다.

전형적으로 셀은 비교적 작은 크기이므로, 이동국이 한 셀에서 또 다른 셀로 이동될 가능성이 높다. 진행중인 이동 통신을 한 셀에서 또 다른 셀로 전송하는 처리는 핸드오프(handoff)라 칭하여진다. 이동국이 한 셀에 존재하고 또 다른 셀로 들어갈 때 인터럽트가 발생되지 않고 통신이 계속되어야 하면, 핸드오프가 용이하고 확실하게 이루어는 것은 중요하다.

모범적인 GSM 시스템에서는 핸드오프(또한, 이양(handover)이라고도 칭하여지는)이 세가지 형태 중 하나를 취한다: 인트라(intra)-BSC, 인터(inter)-BSC/인트라-MSC, 및 인터-BSC/인터-MSC. BTS(117)와 MS(119)는 모두 연속적으로 진행중인 호출의 신호 매개변수, 전형적으로 신호 강도를 측정한다. 비트 에러 비율(BER)로 나타내지는 신호질과 같은 다른 매개변수도 또한 주시된다. MS(119)는 부가적으로 주위 셀에 대한 신호 강도를 측정한다. 측정된 모든 값은 BSC(115)로 전달되어, 필터 처리되고 비교된다. 특정한 이동국과 연관되는 다양한 측정 신호 매개변수간의 관계가 소정의 한계값을 통과하여 셀 경계가 통과되었음을 나타낼 때, BSC(115)는 핸드오프 호출 연결을 대신하도록 새로운 타켓 BTS(117) 및 연관된 통화 채널을 선택함으로서 그 호출 연결의 핸드오프를 초기화한다. 이때, BSC(115)는 MS(119)가 새로 선택된 타켓 BTS(117)의 통화 채널에 동조되게 하도록 BTS(117)와 MS(119) 사이에 존재하는 연결을 사용한다. 새로운 BTS(117)는 MS(119)에 대한 호출 연결을 대신한다.

인터-BSC/인트라-MSC 핸드오프는 상술된 바와 같고, 부가하여 포함된 두 BSC간의 작동을 동기화시키도록 MSC(105)에서 취해지는 동작을 포함하고, 오래된 (115)를 결정하고, 또한 새로운 것의 근원을 선택한다. 인터-BSC/인터-MSC 핸드오프는 두 MSC간의 작동을 동기화시키는 동작을 더 요구한다.

종래의 기지국은 물리적으로 서로 근접해 위치하는 구성 성분을 갖는다. 그러나, 상술된 복수의 셀방식 시스템의 구성 성분은 통상 한 위치에 놓이지 않고, 대신에 서로로부터 일정 거리만큼 떨어져 있다. BSC(115) 및 MSC(105) 사이와 같이, 다양한 구성성분 사이에서 통신되는 정보는 통상 한 채널에서 초당 64 킬로비트(kbps)로 동작되는 링크상에서 전송된다. 이러한 비트 비율은 낮은 비트 비율을 갖는 음성 및 데이터 통신(예를 들면, 10kbps 에서 64kbps 정도)에는 충분하지만, 64kbps 보다 큰 고속 데이터에는 충분하지 않다.

셀방식 시스템의 중요성이 계속 증가함에 따라, 복수의 계수가 현존하는 시스템을 증가적으로 불충분하게 만든다. 먼저, 이동 통신의 증가되는 이용은 지금 이용가능한 것보다 더 높은 통화-처리 능력(즉, 소정의 지형내에서 동시에 서비스가 제공될 수 있는 이동국의 수)을 요구하게 된다. 이는 일정 순간에 시스템에 의해 서비스가 제공되는 사용자 수의 증가 뿐만 아니라, 보다 많은 가입자가 또 다른 방문 영역에 있어 배회와 연관된 네트워크 신호 전송이 증가될 가능성으로부터 기인된다.

한 지점에서 또 다른 지점으로 데이터를 이동시키는 셀방식 시스템의 기능은 사용자에게 초당 메가비트(Mbps)의 비트 비율을 제공하는 고속 데이터 서비스와 새로 개선된 음성질을 제시함에 따라 증가적으로 제한된다. 또한, 소위 소프트(soft) 정보를 이용함으로서, 서비스 복호화와 핸드오프 실행을 개선시키는 것이 가능하다. 그러나, 고정된 네트워크를 통해 소프트 정보를 운송하는 것은 10의 요인으로 네트워크 부하를 증가시킨다. 특히, 핸드오프 동안에 개선된 서비스질은 또한 두 개 이상의 BTS에 의해 수신된 신호를 조합시킴으로서 개선될 수 있다(소위 소프트-핸드오프). 이러한 신호 조합은 BSC에서 발생되어야 하고, 각 BTS로부터 두 신호를 수신하게 된다. 그러나, 고정된 네트워크는 이러한 이점을 단일 호출에 제공하기 위해서는 하나 이상의 동시 발생된 연결을 운송하여야 함이 명백하다.

셀방식 시스템은 또한 CDMA 및 동시 방송(simulcast) 네트워크와 같은 무선 기술을 지지하기 위해 기지국 시스템의 동작을 동기화시는 기능을 더 요구한다. 두 개 이상의 BTS가 같은 신호를 전송하는 다중 방송(multicast) 전송은 서로 μs 내에 동기화될 필요가 있다.

상술된 문제점을 해결하려는 시도는 그 자체가 오늘날의 셀방식 시스템의 기능을 벗어난 요구 사항을 만들어낼 수 있다. 예를 들면, 시스템의 통화 용량을 증가시키는 한 방법은 더 높은 무선 주파수 재사용 정도를 갖는 것이다. (무선 주파수 재사용이란 인접한 셀에서의 통신과 방해되지 않도록 하는 방법으로 무선 주파수가 특정한 셀에 의해 사용되도록 지정되는 것을 칭한다. 그러나, 시스템내의 각 셀에 지정이 이루어지기 전에 지정가능한 주파수의 수가 다 소모되기 때문에, 한 셀에 지정된 주파수는 또한 매우 드물게 제1 셀에서 방해를 일으킬 것 같지 않은, 또는 방해를 겪지 않을 것 같은 보다 먼 거리의 셀에 지정된다.) 보다 많은 무선 주파수 재사용을 이루기 위해서는 셀의 물리적인 크기가 마이크로(micro)- 및 피코(pico)-셀이라 칭하여지는 것을 생성하도록 줄어든다(BTS와 MS 사이에서 무선 신호의 신호 강도를 줄임으로서). 물론, 전체적으로 같은 지형이 셀방식 시스템에 의해 서비스를 제공받아야 하면, 마이크로- 및 피코-셀의 사용은 더 많은 BTS가 요구됨을 의미하고, 그에 의해 BTS와 시스템의 나머지 부분 사이에서 데이터 및 신호 전송 용량에서의 대응하는 증가를 요구하게 된다.

또한, 기지국이 더 작고 덜 복잡하게 만들어지지 않으면, 종래의 셀을 마이크로- 및 피코-셀로 대치하는 방법은 이루어질 수 없다. 종래 크기의 기지국은 예를 들면, 길 모퉁이 및 사무실에서 사용되기에는 너무 크다. 더욱이, 그렇게 많은 종래 기지국을 제공하기 위한 비용은 너무 비싸지게 된다.

기지국 크기 및 비용 문제점에 대한 해결법으로, 분산형 기지국 시스템이 제안된다. 즉, 단일 캐비넷(cabinet)내에 BTS 성분을 위치시키는 대신에, 무선 전송에 실제적으로 요구되는 성분(여기서는 RF 성분이라 칭하여지는)만을 각 셀에 위치시킴으로서 크기 및 비용이 줄어들 수 있다. 신호 처리기(SP), 제어 처리기(CP), 및 네트워크 인터페이스(NI) 유닛은 원격 위치에 놓일 수 있다.

이는 안테나에 의한 전송/수신을 위해 기저대 신호(사용자 데이터)를 무선 에너지 신호로 변환하는 동안 기지국에 의해 실행되는 데이터 감소/확장 단계 및 기능적 연결 고리를 설명하는 도1(c)를 참고로 보다 잘 이해될 수 있다. 전통적으로(예를 들면, NMT, AMPS), 도1(c)에서 설명된 모든 기능은 안테나 블록(161)을 제외하고 종래의 송수신기를 구성하는 단일 기지국 유닛에 의해 실행된다. 그러나, GSM 및 D-AMP 같은 시스템은 기저대 부호화/복호화 블록(151)과 채널 부호화/복호화 블록(153) 사이에서 연결 고리를 분리함으로서 기지국 기능을 분산시킨다. 예를 들면, GSM에서, 블록 (153)-(161)로 지정된 기능을 BTS(117)에서 실행되는 반면, 기저대 부호화/복호화 기능(151)은 BSC(115)에 의해 실행된다. NTT/NEC로 실행되는 개인용 디지탈 셀방식(PDC)으로 공지된 또 다른 예에서는 기능 연결 고리가 채널 부호화/복호화 블록(153)과 변조/복조 블록(155) 사이에서 분리된다. 그러나, 이러한 해결법은 복조화가 채널 복호화 블록(153)의 실행도를 증진시키도록 사용될 수 있는 소프트 정보를 만들 수 있기 때문에 결점을 갖는다. 그러나, 분리되고 제한된 이용가능 전송 비트 비율의 결과로, 종래 기술의 해결법은 소프트 정보를 채널 복호화 블록(153)으로 통신할 수 없어 이와 같이 증진된 실행도가 손실된다. 소프트 정보는 또한 기저대 복호화 블록(151)에 의해서도 사용될 수 있음을 주목한다. 그러나, 이것의 양은 채널 복호화 블록(153)에 의해 요구되는 것보다 훨씬 적기 때문에, 필요한 소프트 정보는 기저대 부호화/복호화 블록(151)과 채널 부호화/복호화 블록(153) 사이에서 분리를 이루는 그러한 해결법(예를 들면, GSM, D-AMPS)으로 좁은 대역 전송 링크에 걸쳐 통신될 수 있다.

분산형 기지국의 또 다른 예로, 채널 필터링 블록(157)내에서 연결 고리를 분리하는 소위 마이크로 셀방식 장비의 제공자가 있다. 이러한 장비는 일반적으로 시스템 공급자의 외부에 있어 송수신기의 무선측에서만 시스템을 인터페이스로 연결시킬 수 있다. 이러한 해결법으로는 기능 연결 고리가 다음의 세 위치에서 장비를 포함한다: MSC/BSC 위치에서의 기저대 부호화, 안테나 위치에서의 안테나 장비 광대역 필터링 및 광채널 필터링 일부, 또한 BSC 위치와 안테나 위치 내부 사이에 위치하는 중앙 위치에서의 장비 나머지 부분 및 기본 송수신기. 광대역 통신 매체는 안테나 위치와 중앙 위치 사이에서 사용된다. 아날로그 라디오에서는 광대역 통신 매체가 동축 케이블 또는 광섬유가 될 수 있고, 디지탈 라디오에서는 광섬유가 될 수 있다. 안테나 위치에서의 광채널 필터링의 양은 실질적인 것과 다른 것이 없어, 연결에서 다른 대역폭을 요구함을 의미한다.

수개의 구성 성분의 사용으로 이루어진 크기 감소에 부가하여, RF 성분 자체는 마이크로- 또는 피코-셀에 의해 사용될 무선 대역(대략 10MHz)의 일부에 대해서만 무선 신호를 아날로그 대 디지탈(A/D) 변환하게 함으로서 크기가 줄어들 수 있다.

그러나, 분산형 기지국 시스템의 제시에 의해 생성되는 문제점은 다양하게 분산형 구성 성분이 서로 통신될 필요가 있다는 점이다. RF 성분과 신호 처리기 사이의 통신 링크는 초당 수 백 메가비트를 운반할 수 있어야 하는 것으로 추정된다.

1990년 5월 17일, 국제 공표 번호 WO 90/05432 하에 공표된 PCT 국제 출원 번호 PCT/GB89/01341은 RF 성분과 먼 거리에 위치하는 SP 사이에서 정보를 운반하기 위한 매체로 광섬유가 사용되는 분산 기지국을 설명한다. 그러나, 이러한 공표 내용은 광섬유상의 전송에 대한 프로토콜에 따라 정보를 부호화하는 것을 설명하지 않고, 그 결과로 광섬유는 단일 채널, 즉 한 RF 성분에서 SP로의 디지탈 무선 신호를 운반하는데만 사용될 수 있다. 즉, 각 RF 성분은 대응하는 SP와 통신하기 위한 전용 광섬유를 갖는다.

기지국이 복수의 RF 성분을 갖을 때는 이들 모두가 같은 SP에 의해 서비스를 제공받는 것이 바람직하다. 이는 비용 때문에도 그러하고(공유되는 강력한 SP가 복수의 각기 SP 보다 비용면에서 더 효과적이다), 또한 구성 성분의 수가 단 몇 개의 위치로 줄어들 때 셀방식 시스템(새로운 하드웨어 설비와 새로운 소프트웨어 개정의 다운로딩(downloading)을 포함하는)의 서비스 제공 및 보수가 더 용이하게 이루어지기 때문에도 그러하다. 그러나, 종래의 기술은 공유되는 SP를 제공하지 못한다. SP의 공유는 단일 셀방식 시스템에 한정될 필요가 없다. 단일 지형은 CDMA 및 디지탈 진전 이동 전화기 서비스(D-AMPS)와 같은 완전히 다른 무선 네트워크에 의해 서비스가 제공될 수 있다. 그러므로, 더 비용이 들더라도, 단일 SP의 처리 기능이 공존하는 셀방식 시스템 사이에서 공유되는 시스템을 설계함으로서 효율성이 이루어질 수 있다.

더욱이, 바람직하게 광섬유는 복수의 채널을 운반할 수 있어 버스나 그물 기하형에서 다양한 RF 성분에 의해 공유될 수 있다. 이는 복잡한 별모양의 기하형이 각각의 광섬유 링크를 사용해야 할 필요성을 방지한다. 종래의 시스템은 또한 디지탈 무선 신호 이외의 SP/RF 성분 통신이 분리된 링크상에 운반될 것을 요구한다. 이와 같은 다른 통신의 예는 제어 신호, 알람, 및 음성 서비스 채널을 포함한다. 이러한 분리 링크는 시스템의 비용을 증가시킨다.

기지국 신호 처리 기능을 분산시키는 바람직한 특성에 대해 상술된 논의는 기지국의 CP에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, CP를 BTS 밖으로 이동시키고 이를 복수의 RF 유닛에 의해 공유될 수 있는 먼 위치에 배치하면, 상술된 비용 절약과 서비스 및 보수의 간략화가 이루어진다. 그러나, 여기서도 또한 CP와 다양한 RF 유닛 사이의 연결이 종래 시스템에 의해 도시되지 않은 상술된 속도 및 동기화 요구를 처리할 수 있을 필요가 있다.

선행된 논의는 더 높은 통화 용량, 더 작은 셀, 덜 비싼 기지국, 및 중앙 집중된 신호 처리에 대한 필요성의 결과로서 미래의 셀방식 시스템에서는 더 높은 데이터 통신 대역폭을 이룰 필요성을 지적한다. 확실히 현재의 PCM 링크는 그 작업에 불충분하다. 미래의 요구 일부를 만족시키기 위해, 현재의 PCM 링크 대신에 이미 공지된 비동기 전송 모드(ATM) 프로토콜을 사용할 것이 제안된다. ATM은 패킷(packet)화된 포맷으로 채널 또는 채널 그룹을 스위칭하는 방법으로, BISDN 통신을 위한 광대역(초당 150-160 메가비트) 채널에 포함된다. 그러나, ATM 프로토콜은 이 목적을 위해 이용성을 제한하는 복수의 결점을 갖는다.

먼저, ATM 시스템은 억세스 점이 각 노드로 이어지는 각각의 광섬유를 갖춘 별 기하형으로 연결될 것을 요구한다. 결과적으로, 어디에서나 억세스될 수 있는 네트워크에서 광섬유는 버스로 사용될 수 없다.

또한, ATM은 각 셀 헤더(header)가 ATM 스위치에서 처리될 것을 요구한다. 결과적으로, 연결이 이루어진 후에도 한 노드에서의 처리기는 부하된다.

ATM 프로토콜은 다른 결점을 갖는다. 프로토콜의 비동기화 특성 때문에, 높은 정확도로 다른 노드를 동기화시키는 것이 가능하지 않다. 또한, 수신기 그룹으로의 다중 방송은 작은 그룹에 대해서만 가능하다.

발명의 요약

본 발명에 따라, 셀방식 전기 통신 시스템은 각각이 기지국, 음성 부호기, 제어 처리, 신호 처리, 로컬 핸드오프, 위치 레지스터, 및 네트워크 인터페이스 기능과 같은 복수의 셀방식 전기 통신 시스템 기능 중 적어도 하나를 실행하는 복수의 노드를 포함한다. 복수의 노드를 상호 연결시키기 위해 네트워크 수단이 제공된다. 네트워크 수단은 바람직하게 광섬유 케이블이다. 네트워크 수단은 바람직하게 동적 동기화 전송 모드(DTM) 프로토콜인 고속 동기화 프로토콜에 따라 동작된다.

본 발명의 또 다른 특성에 따라, 복수의 노드는 안테나; 안테나에 연결된 RF 성분; 아날로그 포트 및 디지탈 포트를 갖고, 아날로그 포트가 RF 성분에 연결된 아날로그-대-디지탈 변환기; 및 아날로그-대-디지탈 변환기의 디지탈 포트를 네트워크 수단에 연결시키는 광섬유 모뎀을 구비하는 제1 노드를 포함한다. 복수의 노드는 또한 기지국 제어기 기능을 실행하는 제2 노드를 포함한다. 제1 및 제2 노드는 분산형 기지국으로 함께 동작된다. 이러한 구성은 셀에 설비되어야 하는 장비의 크기 및 비용을 줄인다.

본 발명의 또 다른 특성에 따라, 복수의 노드는 복수의 제1 노드와 복수의 제2 노드를 포함한다. 제1 노드 각각은 송수신기 기능을 실행한다. 제2 노드 각각은 주파수 대역 필터의 제1 포트에 연결된 안테나를 구비하고, 주파수 대역 필터는 네트워크 수단에 연결되도록 제2 포트를 갖는다. 네트워크 수단은 제1 노드 중 하나를 제2 노드 중 하나 이상의 노드에 연결시키기 위한 스위치로 동작된다. 이러한 배열로, 단일 송수신기가 두 개 이상의 안테나에 연결되어, 두 개 이상의 지형적 위치에 대한 정보의 다중 방송을 허용한다. 또한, 이러한 배열은 호출의 채널 핸드오프이 일어나는 것을 허용하고, 그에 의해 사용되는 무선 채널만이 변화된다. 부가하여, 이러한 구성은 안테나 핸드오프의 실행을 허용하고, 그에 의해 호출이 계속하여 같은 무선 채널 및 송수신기를 사용하면서 그 호출에 지정된 특정 안테나만을 변화시킨다. 이러한 배열은 또한 송수신기 핸드오프이 일어나는 것을 허용하고, 그에 의해 이동국이 계속하여 같은 무선 채널상에서 같은 안테나로 통신하면서 호출에 지정7된 특정 송수신기만을 변화시킨다.

본 발명의 목적 및 이점은 도면과 연관되는 다음의 상세한 설명을 읽음으로서 이해된다:

도1(a), 도1(b), 및 도1(c)는 각각 종래 기술의 이동 전화기 시스템의 블록도, 베이스 송수신기 스테이션의 보다 상세한 블록도, 및 종래 기술의 기지국 기능 연결 고리의 블록도.

도2는 본 발명에 따른 모범적인 기지국 시스템의 블록도.

도3은 본 발명의 한 특성에 따른 로컬 핸드오프 노드의 모범적인 논리적 배열도

도4(a) 및 도4(b)는 본 발명의 또 다른 특성에 따라 분산형 기지국의 다른 실시예를 도시하는 도면.

도5는 소프트 핸드오프가 안테나에서의 변화만을, 또는 송수신기에서의 변화만을 포함하는 본 발명의 또 다른 특성의 블록도.

도6은 기지국 기능 연결 고리에서 광대역 필터링 블록과 광채널 필터링 블록 사이에 호출-근거의 스위칭이 제시되는 본 발명의 다른 실시예의 블록도.

상술된 종래 기술의 문제점이 극복될 수 있게 하는 본 발명의 한 특성은 1989년 11월 13일 부여된 스웨덴 특허 No. SE 460 750 (1988년 3월 2일 출원된 스웨덴 출원 No. 8800745-5에 대응하는)에서 설명되는 동적 동기화 전송 모드(DTM) 프로토콜과 같은 고속 동기화 프로토콜의 사용이다. DTM은 또한 동적 시간 슬롯 프로토콜로 특징지워질 수 있다. 본 발명의 또 다른 특성에 따라, 노드간의 동기화는 시간 다중화형의 두 개 이상의 통신 네트워크를 동기화하는 것에 관한, 1993년 1월 25일 부여된 스웨덴 특허 No. SE 468 495 (1991년 3월 29일 출원되고, 1992년 11월 30일 공표된 스웨덴 특허 출원 No. 9101635-2에 대응하는)에서 설명된 바와 같은 방법을 통해 이루어진다. SE 468 495 문서에서 설명된 동기화 방법은 DTM 프로토콜과 호환가능하다. SE 460 750 및 SE 468 495 문서 모두의 전체적인 내용은 여기서 참고로 포함된다.

또한, 본 발명에 따라 이미 공지된 광섬유 기술이 데이터 전송을 위한 물리적인 매체로 바람직하게 사용된다.

DTM을 이용함으로서, 시스템은 실질적으로 스위치의 네트워크를 통해 발생되는 지연 없이 광섬유에서 초당 수 Gbit(gigabit)에 이를 수 있다. 여기서 설명되는 바와 같이 본 기술을 적용함으로서, 단일 다파장 섬유쌍이 셀방식 시스템에 대해 수 백개의 기지국과의 통신을 운반할 수 있다. 더욱이, 가능한 대역폭의 90% 이상이 이용가능하다. 그래서, 단일 섬유쌍은 DTM 프로토콜에 의해 통화 및 제어를 위한 수 개의 논리적 채널을 처리할 수 있다.

DTM 프로토콜은 ATM 프로토콜에는 없는 복수의 이점을 제공한다. DTM은 광섬유에서 동적 대역폭으로 매우 높은 비트 비율을 처리할 수 있어, 똑같이 다파장 섬유에 적합하다.

DTM은 또한 네트워크에서 스위칭이 각 노드에 의해 실행될 수 있도록 설계된다. 스위치는 간단하고 처리기 전력은 연결이 이루어지는 때에만 필요하다. 일단 연결이 이루어지면, 그 노드는 단지 그 자체로의 통신만을 처리할 필요가 있기 때문에 그 노드의 처리기는 부하되지 않는다.

더욱이, 수개의 DTM 노드가 단일 광섬유를 공유할 수 있고, 이러한 경우에는 어디에서나 억세스될 수 있는 버스로 사용된다.

DTM은 또한 데이터열을 동시에 수개의 노드로 다중 방송하는 기능을 제공한다. 노드는 높은 정확도로 동기화될 수 있다.

종래 기술에 숙련된 자는 여기서 기술된 실행 특성과 적어도 정합되는 한(넘지 않으면) 다른 전송 매체, 동기화 데이터 프로토콜, 및 동기화 방법이 모범적인 실시예에서 대신될 수 있음을 인식하게 된다.

이제는 DTM 프로토콜과 동기화 방법을 사용하는 본 발명의 셀방식 시스템의 다양한 특성이 보다 상세히 설명된다.

도2는 본 발명에 따른 모범적인 BSS(200)의 블록도이다. 네트워크의 기본은 복수의 광섬유 케이블(201)이고, 이는 본 예에서 그물 기하형으로 조직된다. 버스와 다차원 기하형 뿐만 아니라 이들의 혼합을 포함하는 다른 기하형이 또한 사용될 수 있다. 도시된 광섬유 케이블(201) 각각은 바람직하게 네트워크 노드 사이에서 두 방향의 데이터 통신을 제공하기 위해 한 쌍의 광섬유 케이블이다. 광섬유 케이블(201)을 걸친 통신에 대해서는 동기화된 DTM 프로토콜이 사용된다.

모범적인 네트워크는 기지국(BS)(203), 음성 부호기(SC)(205), 제어 처리기(CP)(207), 신호 처리기(SP)(209), 로컬 핸드오프(LHO)(211), 위치 레지스터(LR)(213), 및 네트워크 인터페이스(NI)(215) 노드를 포함하여, 복수의 셀방식 전기 통신 시스템 기능 중 적어도 하나를 실행하는 노드로 구성된다. 원하는 경우, 광섬유 모뎀을 갖춘 종래의 기지국 제어기(BSC)(115) 및 종래의 기지국(133)이 또한 네트워크에 연결될 수 있다.

도시된 2차원 그물 기하형은 도시 환경에서 마이크로-셀(micro-cell) 적용 범위를 제공하는데 유용하다. 광섬유 케이블(201)은 각 길을 따라 주어지고, 교차 연결은 길의 접합점에서 이루어진다. 건물의 내부를 포함하기 위해서는 3차원 버스 기하형(도시되지 않은)이 보다 적합하다. 네트워크의 형상은 다소 복잡하지만, 복잡한 기하형은 부가적인 용장도의 이점을 제공한다.

각 BS(203)는 마이크로- 또는 피코-셀 영역에 서비스를 제공하는 것을 담당한다. 모든 마이크로- 또는 피코-셀 영역의 조합은 매크로셀(macrocell)로 고려된다. BS(203)는 바람직하게 매크로셀내에서 연속적인 적용 범위를 보장할 필요가 있는 곳이면 어디든지 광섬유 네트워크에 연결되는 작은 유닛이다. 가입자가 한 마이크로- 또는 피코-셀에서 또 다른 셀로 배회함으로, 로컬 핸드오프 동작이 실행될 필요가 있다. 매크로셀간의 핸드오프는 종래의 BSC(115)에 의해 처리된다. 배회하는 가입자에 관한 정보를 유지하기 위해 네트워크에서는 하나 이상의 LR(213)이 제공된다. 하드(hard) 및 소프트(soft) 핸드오프는 모두 LHO(211) 노드에 의해 처리된다. 각 LHO(211)는 BS(203)의 로컬 영역을 담당한다. LHO(211)는 논리적으로 로컬 영역간의 핸드오프를 이루기 위해 전체적인 계층 구조로 연결된다. LHO(211)의 모범적인 논리 배열은 도3에 도시된다. 이러한 수렴 구조의 하단에 있는 각 LHO(211)는 소정의 세트의 BS(203) 사이에서 핸드오프를 제어하는 것을 담당한다. 한 소정의 세트의 BS(203)에서 또 다른 것으로 핸드오프가 이루어질 필요가 있을 때, 대응하는 LHO(211)는 다음 상단에 있는 LHO(211')에 요구한다. 핸드오프 요구는 호출을 핸드오프시키는 LHO(211)와 핸드오프된 호출을 수신하여 그 지점에서 핸드오프가 일어나는 LHO(211) 사이에 제어 경로가 이루어질 수 있을 때까지 더 상단으로 계속 이루어진다. 광섬유 케이블에서 동기화된 DTM 프로토콜을 사용하는 것은 매우 높은 전송력을 제공하기 때문에, 설정 및 지연 시간이 낮아져서 전체적인 소프트 핸드오프가 거의 손실없이 이루어질 수 있다.

본 발명의 BSS(200)에서 종래의 BSS(103)로 호출을 핸드오프시킬 필요가 있으면, 핸드오프 요구는 광섬유 네트워크와 종래의 스위칭 시스템 사이에서 인터페이스로 동작하는 NI(215) 노드를 통해 종래의 MSC(105)로 전달된다. NI(215) 노드와 종래의 BSC(115) 사이의 연결은 종래의 PCM이나 ATM과 같은 종래의 수단에 의해 이루어질 수 있다.

다시 도2를 참고로, 네트워크는 하나 이상의 분산형 CP(207)에 의해 제어된다.

BS(203)는 작은 유닛임이 상술되었다. 본 발명의 또 다른 특성에 따라, 이는 도4(a) 및 도4(b)에 도시된 바람직한 실시예와 같이, BS(203) 각각을 분산형 기지국이 되게 함으로서 이루어진다. 도4(a)의 실시예에서, 안테나(401)는 예를 들면, 조합기(405)를 통해 3개의 RF 유닛(403)에 의해 공유된다. 이미 공지된 소자 각각에 대한 완전한 설명은 본문의 범위에서 벗어난다. 각 RF 유닛(403)은 수신된 RF 신호를 디지탈화하고 전송을 위해 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환시키도록 대응하는 아날로그 대 디지탈(A/D) 변환기(407)로 연결된다. A/D 변환기(407)는 광섬유 모뎀(409)에 연결된다. 또한, 광섬유 모뎀(409)에 연결된 처리기(411)는 광섬유 케이블상의 동기화된 DTM 프로토콜에 의해 네트워크의 나머지 부분과 통신하도록 BS(203)를 제어한다. 처리기(411)와 RF 유닛(403)의 제어 입력 사이의 부가적인 연결은 처리기(411)가 또한 주파수 및 전력 제어를 실행하는 것을 허용한다. 무선 신호는 분산형 기지국에서 디지탈화되고, 신호 처리가 SP(209)(도2를 참고)에 의해 처리되는 광섬유에 걸쳐 전달된다. 본 발명은 SP(209)가 복수의 RF 유닛(403)에 의해 공유되는 것을 허용하는 이점을 제공함을 주목한다. 또한, 복수의 분산형 BS(203)에 대한 음성 부호화는 네트워크에서 공유되는 SC(205)에 의해 실행된다. 네트워크가 하나 또는 수개의 분산형 CP(207)에 의해서만 제어되도록 하고, MSC(도시되지 않은)와 같이, 정규적인 고정 네트워크로의 인터페이스를 위해 공유되는 NI 노드(215)를 사용함으로서 부가적인 경제성이 이루어진다.

광섬유 케이블과 동기화된 DTM 프로토콜의 조합이 높은 비트비율 기능을 제공하기 때문에, 단일 광섬유쌍(입력 및 출력)이 통화 뿐만 아니라 제어 신호, 알람, 및 다른 신호를 위한 수 개의 논리적인 채널을 처리할 수 있다.

본 발명에 따른 분산형 기지국의 다른 실시예가 도4(b)에 도시된다. 이 구성은 각 안테나(401')가 단일 안테나(401) 및 조합기(405)를 대신하는 것을 제외하면, 도4(a)의 구성과 동일하다. 다른 점에서는 본 실시예의 동작이 도4(a)의 구성과 같다.

또한, 본 발명에 따라, 광섬유-기반 네트워크에는 부가적인 기능이 제공된다. 예를 들면, MSC(105)로부터의 간섭없이 CP(207)에 의해 네트워크에서 로컬 스위칭이 실행될 수 있다. 또한, 한 BS(203)로부터의 신호는 동시에 수개의 SP(209)로 전달되어 처리될 수 있다. 이는 네트워크를 통해 작업 부하를 공유하거나, 안테나로부터의 호출이 다른 처리 노드에 의해 처리되도록 허용하기 위해서는 바람직하다.

부가하여, 단일 SP(209)가 수개의 무선 표준에 대한 처리를 실행할 수 있고, 그에 의해 기본적인 네트워크가 공유되도록 허용한다.

이제는 도5를 참고로 본 발명에 의해 발생되는 부가적인 셀방식 시스템 개선점이 설명된다. 종래 시스템의 한 기지국내에서 송수신기 장비와 안테나 사이의 연결은 수개의 형태 중 하나를 취한다. 송수신기가 안테나로부터 다소 멀리 위치하는 경우, 이러한 시스템 소자는 광섬유나 동축 케이블과 같은 전송 매체에 의해 연결된다. 또한, 종래의 시스템에서 수개의 안테나를 한 송수신기에 연결시키는 것이 공지되어 있어, 송수신기는 다중경로 환경에서 다른 안테나를 선으로 관찰할 수 있다. 또한, 송수신기와 안테나 사이의 연결이 원격 제어 스위치를 사용하여 구성될 수 있는 일부 제안이 있다. 그러나, WO 90/05432(발명의 배경 부분을 참고)에서 설명된 것과 같이, 공지된 모든 시스템에서는 송수신기와 안테나 사이에 엄격한 구성 관계가 있고, 그 관계는 호출 동안에 변화되지 않는다.

이러한 공지된 송수신기/안테나 구성으로, 소프트 인터-BSC/인트라-MSC 또는 인터-BSC/인터-MSC 핸드오프를 제공할 필요성이 실행에 어려움을 준다. 소프트 핸드오프는 순방향 링크(forward link)(즉, 기지국으로부터 이동국으로의 전송)에서, 오래된 기지국 및 새로운 기지국 모두로부터 이동국으로의 동기화 신호 동시 전송을 포함한다. 역방향 링크(reverse link)(즉, 이동국에서 기지국으로의 전송)에서, 소프트 핸드오프는 이동국으로부터의 신호가 오래된 기지국 및 새로운 기지국 모두에서 수신되고, 수신된 두 신호 모두가 MSC로 전달되고, 또한 보다 나은 수신 신호질을 근거로 MSC가 하나를 선택할 것을 요구한다. 그래서, 소프트 핸드오프 동작에 포함되는 기지국이 같은 MSC나 다른 MSC와 연관되는 다른 BSC 또는 같은 BSC에 연결될 가능성이 존재한다. 이러한 종류의 네트워크에서는 호출이 다음의 처리 과정을 통과한다:

1. 호출이 제1 BSC에 연결된 한 BS에 걸쳐 설정된다.

2. 호출이 이를 같은 BSC에 연결된 제2 BS에 걸쳐 연결시킴으로서 소프트 핸드오프 모드에 놓인다.

3. 제1 BS에 걸친 링크가 분리된다.

4. 제 3 링크가 제2 BSC에 연결된 한 BS에 걸쳐 설정된다. 이 링크는 전송 네트워크를 통해 긴 거리를 이동하므로, 광범위한 지연을 겪게 된다. 이러한 경우에, 제1 BSC는 전형적으로 제어 상태에 있게 된다.

5. 제2 링크가 이어서 분리된다.

6. 제 4 링크가 제2 MSC에 연결되는 제 3 BSC에 연결된 한 BS에 걸쳐 설정된다. 이 지점에서는 2개의 BS, 3개의 BSC, 및 2개의 MSC가 호출에 포함된다.

이러한 성분 모두의 제어(즉, 어느 것이 무엇을 제어하는가)는 매우 복잡해짐을 알 수 있다. MS(119)와 BS 사이의 링크는 계속 동기화되어야 하고, 각 BS에서 대응하는 BSC로의 전송 지연은 비교적 서로 같도록 제어되어야 한다.

본 발명에 따라, 이러한 처리는 그들 사이에 광역 스위치를 갖는 분리된 입력으로서 안테나 위치와 수신기를 생각함으로서 간략화된다. 이러한 시스템에서는 송수신기가 모든 동기화 및 제어 기능을 실행한다. 소프트 핸드오프를 위한 링크는 두 개 이상이 될 수 있다.

MS(119)가 네트워크를 통해 너무 멀리 이동되어 송수신기가 호출을 담당하는 것이 계속 실행될 수 없으면, 송수신기 핸드오프는 안테나와 송수신기 사이의 거리를 줄이기 위해 실행된다.

도5는 한 MSC로부터 또 다른 MSC로의 소프트 핸드오프가 용이하게 되는 본 발명의 한 특성을 설명한다. 스위칭 네트워크(501)는 도2에 대해 상술된 네트워크로, 광섬유 케이블 및 동기화된 DTM 프로토콜을 사용한다. 네트워크에 연결되는 복수의 송수신기 노드 (503-1), ..., (503-n)가 도시된다. (셀방식 시스템의 적절한 기능을 위해 또한 필수적인 다른 노드가 존재하는 것으로 가정되지만, 간략화를 위해 도면에서 생략되었다.) 시스템에는 또한 복수의 안테나 (505-1), ..., (505-m)가 포함되고, 각 안테나는 바람직하게 안테나 부근에 놓인 대응하는 주파수 대역 필터 (507-1), ..., (507-m)에 의해 스위칭 네트워크(501)에 연결된다. 주파수 대역 필터 (507-1), ..., (507-m)는 다른 방법으로 주파수 채널 필터가 될 수 있다.

도5의 배열은 복수의 이점을 제공한다. 먼저, 송수신기 (503-1), ..., (503-n)의 위치는 안테나 (505-1), ..., (505-m)의 위치와 무관하기 때문에, 용이하게 유지되는 위치에 송수신기의 큰 본체 그룹이 설치될 수 있다. 더욱이, 이러한 구성은 셀방식 시스템에서 안테나 (505-1), ..., (505-m) 중 하나가 송수신기 노드 (503-1), ..., (503-n) 중 하나에 연결되는 것을 허용한다. 그 결과로, 두가지 다른 종류의 소프트 핸드오프가 정의될 수 있다: 송수신기 핸드오프 및 채널 핸드오프. 송수신기 핸드오프는 셀방식 시스템내에서 한 송수신기로부터 또 다른 것으로 호출을 이동시키는 것으로 구성된다. 이동국은 계속하여 같은 안테나와 통신하므로, 송수신기 핸드오프는 전체적으로 네트워크에 내부적인 작동이고, 예를 들면, 송수신기와 그에 연결된 안테나 사이의 거리를 단축시킴으로서 요구되는 전송 자원량을 줄이도록 실행된다.

대조적으로, 채널 핸드오프는 통신 채널, 주파수, 시간 슬롯, 코드, 또는 그들의 조합을 변화시키게 되므로 이동국에서 일어난다. 통화 채널의 변화는 한 셀에서 또 다른 셀로 이동되는 것을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 채널 핸드오프의 이유는 시스템에서 통화 채널의 사용을 최적화하거나 방해 레벨을 최소화할 필요성 때문이다. 그러나, 종래 기술에서 일어나는 것과 같지 않게, 본 발명은 오래된 송수신기가 호출을 제2 안테나에 연결시킴으로서 계속하여 호출을 처리하도록 제공되므로, 채널 핸드오프가 송수신기에서의 대응하는 변화를 요구하지 않는다. 이러한 기능의 결과로, 네트워크에서 호출 경로가 같은 시간에 변화되지 않으면 호출상의 방해가 줄어들기 때문에, 소정의 호출에 대한 대기 인터페이스 주파수에서의 변화가 종래 기술의 시스템에서 보다 더 자주 실행될 수 있다.

도5에 도시된 구성은 또한 같은 영역을 포함하고 수개의 마이크로-셀 안테나와 매크로셀 안테나가 호출의 반대 링크를 검출하는데 사용될 수 있는 매크로셀 및 마이크로-셀을 포함하는 셀 구조에서 유용하다. 본 발명은 마이크로-셀 안테나와 매크로셀 안테나가 같은 송수신기에 연결되는 것을 허용한다. 이러한 경우에는 매크로셀에서 설정된 호출을 마이크로-셀에 연결시킬 수 있는 이점이 있다. 이는 MS가 마이크로-셀에 더 가깝게 이동될 때 마이크로-셀에 적합한 레벨로 설정되도록 MS 출력 전력을 조절하는 것을 가능하게 한다. 또한, 이동국이 한 마이크로-셀 안테나에서 또 다른 쪽으로 멀리 이동될 때, 특정 시간에 사용되기 위한 마이크로-셀 안테나의 선택이 대응하는 송수신기를 변화시키지 않고 동적으로 재구성될 수 있다. 매크로셀 사이의 경계 영역에 위치하지만, 동시에 다른 호출에 대한 마이크로-셀 안테나는 다른 매크로셀 안테나와 함께 이러한 방법으로 사용될 수 있다.

도5에 도시된 구성은 부가하여 다중 경로 등화 처리를 증진시키기 위해 동적 재구성 또는 송수신기/안테나 연결을 허용하는데 유용하다. 다중 경로 등화는 수신기 안테나에 이르기 전에 반사되는 것을 포함하여 MS로부터의 무선 에너지기 방대한 공간으로 이동되기 때문에 필요하다. 다른 무선 에너지의 광선은 다른 공간으로 이동되고 시간상 다른 지점에 이르기 때문에, 수신된 신호에는 지연 확산(또한, 시간 분산이라 칭하여지는)이 가해진다. 다른 세트의 안테나에 의해 수신되도록 MS를 동적으로 재지정함으로서, MS가 전혀 이동되지 않더라도, 시간 분산 상황이 수용가능하지 않은 레벨에서 매우 양호한 상태로 변화될 수 있다. 그래서, 본 발명은 송수신기(503)가 복수의 안테나 (505-1), ..., (505-m) 중 지연된 신호 에너지의 최소량을 신호에 제공하는 안테나를 동적으로 선택하는 것을 허용한다.

이제는 본 발명의 다른 실시예가 도6에 대해 설명된다. 여기서는 기지국 기능 연결 고리(도2를 참고)에서 광대역 필터링 블록(159)과 광채널 필터링 블록(157) 사이에 호출-근거의 스위칭이 제시된다. 이는 한 호출에 대한 무선 에너지 소모 및 총 에너지 소모를 제어하는 기능에서 많은 이점을 제공한다. 한 호출에 대한 무선 에너지의 소모가 감소되면, 스펙트럼 효율성이 개선되고 통화 용량이 증가된다.

도6에 도시된 바와 같이, DTM 네트워크(601)는 복수의 안테나 위치(AS)(603)를 복수의 중앙 위치(CS)(605)에 연결시키는데 사용된다. 그러나, 이러한 본 발명의 특성을 실행할 때는 이미 공지된 비동기화 전송 모드(ATM) 프로토콜과 같은 디지탈 고속 프로토콜을 사용하는 것이 가능하다. DTM 네트워크는 AS(603)와 CS(605) 사이의 스위칭을 허용한다. 굵고 밝은 선으로 도시된 바와 같이, 정상적인 호출 연결 경로(613)는 MS(611)에서 AS(603)로 이루어지고, 거기서 공지된 방법에 따라 시스템의 나머지 부분으로 경로 지정되는 CS(605), BSC(607), 및 MSC(609)를 통해 이어진다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 AS(603)가 한 CS(605)에 연결될 수 있고, 그에 의해 굵고 어두은 선으로 도시된 부가적인 동시 호출 경로(615)가 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따라, AS(603)는 모두 같은 종류일 필요가 없다. 즉, 각 AS(603)가 매크로-셀 종류, 마이크로-셀 종류, 또는 피코-셀 종류가 될 수 있다. AS(603) 및 CS(605)에 의해 실행되는 각 기능은 실행되는 시스템의 종류에 의존하게 된다. 좁은 대역의 시스템(예를 들면, AMPS, GSM, PDC)의 경우에서는 각 AS(603)가 안테나 뿐만 아니라, 광채널 필터링/증폭(157) 및 광대역 필터링/증폭(159)을 실행하는데 필요한 장비를 포함한다. AS(603)는 다양성 안테나에 대한 I 및 Q 채널 모두에서 공간 다양성(space diversity) 및 A/D 변환 장비를 포함한다. 각 필터로부터의 데이터 비율은 AMP에 대해 5 Mbps의 범위이고 GSM에 대해 25 Mbps의 범위이다. 각 CS(605)내의 각 호출 처리 유닛은 그 호출에 대한 각 AS 필터 출력이 연결된 복수의 입력 포트를 갖는다. 그래서, CS(605)에 대한 입력 데이터 비율은 사용되는 무선 채널 당 20 내지 100 Mbps가 된다.

좁은 대역 시스템의 또 다른 실시예에서는 광채널 필터링/증폭(157)이 AS(603)에서 실행되고, 대신에 CS(605)에서 실행된다. 각 AS(603)는 I 및 Q 채널 모두에서 A/D 변환 유닛에 연결된 공간 다양성 안테나 각각에 대해 광대역 필터를 갖는다. 15 MHz 시스템에서는 AS(603)로부터의 데이터 비율이 대략 2 Gbps가 된다. 이 비율에서의 데이터는 AS(603)로부터 그 AS(603)에 의해 수신되는 호출을 갖는 모든 CS(605)로의 다중방송이다. CS(605)를 고려해 볼 때, CS(605)는 CS(605)에 의해 처리되는 호출과 연관된 데이터를 제공하는 모든 AS(603)로부터 데이터를 수신한다. 그러므로, CS(605)에서의 총 데이터 비율은 10 내지 100 Gbps의 범위이다. 본 실시예는 또한 CDMA와 같이 광대력 시스템에서도 유용하다.

상술된 본 발명은 매우 양호한 실행도를 갖는 무선 억세스 네트워크에 대해 비용의 효율성과 다방면의 해결법을 제공한다. 광섬유에서의 동기화된 DTM 프로토콜과 같은 동기화 프로토콜의 사용은 미래 시스템에서 필요로 하는 높은 대역폭, 낮은 지연, 높은 이용성, 및 빠른 설정 시간을 무선 억세스 네트워크에 제공한다. 네트워크 노드(SP(209), SC(205), 및 CP(207)와 같은)를 공유하는 것은 경제적일 뿐만 아니라, 도시 환경에서의 보다 쉬운 배치를 위해 기지국의 크기를 줄일 수 있다.

다른 노드의 동작은 높은 레벨의 정확도로 또 다른 것과 동기화되기 때문에, CDMA 및 동시 방송 네트워크와 같은 무선 기술이 지지될 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예를 참고로 설명되었다. 그러나, 종래 기술에 숙련된 자에게는 상술된 바람직한 실시예 이외의 특정한 형태로 본 발명을 실현시키는 것이 가능함이 용이하게 명백해진다. 이는 본 발명의 의도에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예는 단순히 설명을 위한 것으로, 어떠한 방법으로든 제한되는 것으로 고려되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 선행되는 설명 보다 첨부된 청구항에 의해 주어지고, 청구항의 범위내에 드는 모든 변형 및 그와 동등한 것은 그에 포함되도록 의도된다.

Claims

각각이 복수의 셀방식 전기 통신 시스템 기능 중 적어도 하나를 실행하는 복수의 노드(node); 및

상기 복수의 노드를 상호연결시키는 네트워크 수단을 포함하고,

상기 네트워크 수단이 고속 동기화 프로토콜(protocol)에 따라 동작되는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 고속 동기화 프로토콜이 DTM 프로토콜인 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 셀방식 전기 통신 시스템 기능이 기지국(base station) 기능, 음성 부호화 기능, 제어 처리 기능, 신호 처리 기능, 로컬 핸드오프(local handoff) 기능, 위치 레지스터 기능, 및 네트워크 인터페이스 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 네트워크 수단이 광섬유 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 노드가:

안테나;

안테나에 연결된 RF 성분;

아날로그 포트와 디지탈 포트를 갖고, 아날로그 포트가 RF 성분에 연결되는 아날로그-대-디지탈 변환기; 및

아날로그-대-디지탈 변환기의 디지탈 포트를 네트워크 수단에 연결시키는 광섬유 모뎀을 포함하는 제1 노드; 및

기지국 제어기 기능을 실행하는 제2 노드를 포함하고,

상기 제1 및 상기 제2 노드가 함께 분산형 기지국으로 동작되는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 노드가:

각각 송수신기 기능을 실행하는 복수의 제1 노드; 및

각각 주파수 대역 필터의 제1 포트에 연결된 안테나를 포함하고, 상기 주파수 대역 필터가 네트워크 수단에 연결되는 제2 포트를 갖는 복수의 제2 노드를 포함하고,

상기 네트워크 수단이 제1 노드 중 하나를 제2 노드 중 하나에 연결시키는 스위치로 동작되는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제6항에 있어서,

상기 네트워크 수단이 상기 제1 노드 중 임의의 하나를 제2 노드 중 임의의 둘 이상의 노드에 연결시키는 스위치로 동작되는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제7항에 있어서,

상기 진행중인 호출이 상기 제2 노드 중 첫번째 노드로부터 상기 네트워크 수단을 통해 상기 제1 노드 중 첫번째 노드로의 제1 통신 경로를 사용하고,

상기 네트워크 수단이 상기 제2 노드 중 두번째 노드로부터 상기 제1 노드 중 첫번째 노드로의 제2 통신 경로를 이룸으로서 진행중인 호출의 핸드오프를 달성하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제7항에 있어서,

상기 진행중인 호출이 상기 제2 노드 중 첫번째 노드로부터 네트워크 수단을 통해 상기 제1 노드 중 첫번째 노드로의 제1 통신 경로를 사용하고,

상기 네트워크 수단이 상기 제2 노드 중 첫번째 노드로부터 상기 제1 노드 중 두 번째 노드로의 제2 통신 경로를 이룸으로서 진행중인 호출의 핸드오프를 달성하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제6항에 있어서,

상기 네트워크 수단이 상기 제2 노드 중 임의의 하나를 상기 제1 노드 중 임의의 둘 이상의 노드에 연결시키는 스위치로 동작되는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제7항에 있어서,

상기 네트워크 수단이 상기 복수의 제1 노드 중 첫번째 노드를 상기 복수의 제2 노드 중 첫번째 노드에 연결시키고;

상기 네트워크 수단이 상기 복수의 제1 노드 중 첫번째 노드를 상기 복수의 제2 노드 중 두 번째 노드에 연결시키고; 또한

상기 복수의 제1 노드 중 첫번째 노드가 상기 복수의 제2 노드 중 첫번째 및 두 번째 노드를 통해 두 개의 다른 지정학적 위치에 정보를 다중 방송하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
고속 동기화 프로토콜에 따라 동작하는 네트워크 수단;

상기 네트워크 수단에 연결되고, 각각이 수신된 무선 신호의 광대역 및 광채널 필터링을 실행하고, 상기 필터 처리된 무선 신호를 디지탈화된 무선 신호로 변환시키고, 또한 상기 디지탈화된 무선 신호를 네트워크 수단에 공급하는 복수의 안테나 위치 수단; 및

상기 네트워크 수단으로부터 디지탈화된 무선 신호를 수신하도록 연결되고, 각각이 디지탈화된 무선 신호에 대해 복조 및 채널 복호화를 실행하는 복수의 중앙 위치 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제12항에 있어서,

상기 고속 동기화 프로토콜이 DTM 프로토콜인 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제12항에 있어서,

상기 각 안테나 위치 수단이 상기 디지탈화된 무선 신호를 상기 복수의 중앙 위치 수단 중 하나에 전달하기 위해 네트워크 수단을 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
고속 동기화 프로토콜에 따라 동작하는 네트워크 수단;

상기 네트워크 수단에 연결되고, 각각이 수신된 무선 신호의 광대역 필터링을 실행하고, 상기 필터 처리된 무선 신호를 디지탈화된 무선 신호로 변환시키고, 또한 상기 디지탈화된 무선 신호를 상기 네트워크 수단에 공급하는 복수의 안테나 위치 수단; 및

상기 네트워크 수단으로부터 디지탈화된 무선 신호를 수신하도록 연결되고, 각각이 디지탈화된 무선 신호에 대해 광채널 필터링, 복조 및 채널 복호화를 실행하는 복수의 중앙 위치 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제15항에 있어서,

상기 고속 동기화 프로토콜이 DTM 프로토콜인 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제15항에 있어서,

상기 각 안테나 위치 수단이 상기 디지탈화된 무선 신호를 상기 복수의 중앙 위치 수단 중 하나에 전달하기 위해 상기 네트워크 수단을 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
고속 디지탈 프로토콜에 따라 동작하는 네트워크 수단;

상기 네트워크 수단에 연결되고, 각각이 수신된 무선 신호의 광대역 필터링을 실행하고, 상기 필터 처리된 무선 신호를 디지탈화된 무선 신호로 변환시키고, 또한 상기 디지탈화된 무선 신호를 상기 네트워크 수단에 공급하는 복수의 안테나 위치 수단; 및

상기 네트워크 수단으로부터 디지탈화된 무선 신호를 수신하도록 연결되고, 각각이 디지탈화된 무선 신호에 대해 광채널 필터링, 복조 및 채널 복호화를 실행하는 복수의 중앙 위치 수단을 포함하고,

상기 네트워크 수단이 진행중인 호출에 대해 같은 채널을 계속하여 사용하면서 진행중인 호출을 제1 중앙 위치 수단에서 제2 중앙 위치 수단으로 핸드오프시키는 스위치로 동작하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제18항에 있어서,

상기 고속 디지탈 프로토콜이 DTM 프로토콜인 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제18항에 있어서,

상기 각 안테나 위치 수단이 디지탈화된 무선 신호를 복수의 중앙 위치 수단 중 임의의 하나에 전달하기 위해 상기 네트워크 수단을 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
고속 디지탈 프로토콜에 따라 동작하는 네트워크 수단;

상기 네트워크 수단에 연결되고, 각각이 수신된 무선 신호의 광채널 필터링을 실행하고, 상기 필터 처리된 무선 신호를 디지탈화된 무선 신호로 변환시키고, 또한 상기 디지탈화된 무선 신호를 네트워크 수단에 공급하는 복수의 안테나 위치 수단; 및

상기 네트워크 수단으로부터 디지탈화된 무선 신호를 수신하도록 연결되고, 각각이 디지탈화된 무선 신호에 대해 복조 및 채널 복호화를 실행하는 복수의 중앙 위치 수단을 포함하고,

상기 네트워크 수단이 진행중인 호출에 대해 같은 채널을 계속하여 사용하면서 진행중인 호출을 제1 중앙 위치 수단에서 제2 중앙 위치 수단으로 핸드오프시키는 스위치로 동작하는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제21항에 있어서,

상기 고속 디지탈 프로토콜이 DTM 프로토콜인 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.
제21항에 있어서,

상기 각 안테나 위치 수단이 상기 디지탈화된 무선 신호를 상기 복수의 중앙 위치 수단 중 임의의 하나에 전달하기 위해 네트워크 수단을 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 셀방식 전기 통신 시스템.