KR19990022434A - 무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR19990022434A
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downlink
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Abstract

무선 원격통신 시스템(1)은 가압자 터미널(20)과 교통하는 무선 주파수 신호를 송수신하기 위한 중앙 터미널(10)을 구비한다. 다운링크 통신 경로는 중앙 터미널(10)의 송신기(20)로부터 가입자 터미널(20)의 수신기(202)까지 개설된다. 다운링크 신호(212)는 복수의 프레임으로 분할된 정보를 운반하는 무선 원격통신 시스템(1)을 셋업하고 동작시키는 동안 송신기(200)로부터 수신기(202)로 전송된다. 다운링크 신호(212)는 각각의 정보 프레임을 위한 프레임 정렬 신호(232)를 가지는 부가적인 채널(224)을 구비한다. 수신기(202)는 프레임 정렬 신호(232)를 식별하기 위하여 다운링크 신호(212)를 검사한다. 다운링크 통신 경로는 수신기(202)가 두 개의 연속적인 프레임 정렬 신호(232)를 식별할 때 개설된다.

Description

무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 장치 및 방법.
무선 원격통신 시스템에서, 통신경로는 발신원으로부터 종착원까지 또한 종착원으로부터 발신원까지 구축할 필요가 있다. 이들 통신경로를 구축하기 위해서는 종착원은 발신원으로부터 정보를 지적으로 판독할 수 있어야 하고, 발신원은 종착원으로부터 정보를 지적으로 판독할 수 있어야 한다. 발신원 또는 종착원의 송신기는 한 위상에서 정보를 송신하고 종착 또는 발신원의 수신기는 위상에서 벗어난 정보를 수신할 수 있을 것이다. 그런 경우에, 수신기는 수신과정이 데이터 시스템의 어느 부분에서 시작했는지를 알지 못할 것이다. 정보는 각 프레임에 수용되고 정보를 적절히 처리하기 위해서는 각 프레임이 시작되는 곳이 식별되어야 한다. 정보를 프레임 정렬하는 통상적 방법은 귀찮고 정보식별의 속도가 느리고 일부 정보프레임들을 망실할 수도 있다. 따라서 적당한 처리를 달성하기 위해서는 정보를 담은 각 프레임의 시작위치를 신속하고 용이하게 식별할 필요가 있다.
본 발명은 대체로 원격통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하에서는 동일한 부재에 대해 동일한 도면 부호를 사용하는 첨부된 도면을 참고하여서 본 발명의 실시예에 대하여 예시적인 방식으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 포함된 무선 전화 통신 시스템의 일례를 개관하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 무선 전화 통신 시스템의 전화 가입자 터미널의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 3은 도 1의 무선 전화 통신 시스템의 중앙 터미널의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 3A는 도 1의 무선 전화 통신 시스템의 중앙 터미널의 모뎀 선반을 예시하는 개략도이다.
도 4는 도 1의 무선 전화 통신 시스템용의 주파수 계획의 일례를 예시하는 도면이다.
도 5A 및 도 5B는 도 1의 무선 전화 통신 시스템용 셀의 가능한 구성을 예시하는 개략적 선도이다.
도 6은 도 1의 무선 전화 통신 시스템용의 코드 분할 다중 시스템의 양태를 예시하는 개략 선도이다.
도 7은 도 1의 무선 전화 통신 시스템용의 신호 송신 처리 스테이지들을 예시하는 개략 선도이다.
도 8은 도 1의 무선 전화 통신 시스템용의 신호 수신 처리 스테이지들을 예시하는 개략 선도이다.
도 9는 무선 전화 통신 시스템용의 다운링크 및 업링크 통신 경로들을 예시하는 개략 선도이다.
도 10은 중앙 터미널에 의해 송신된 다운링크 신호의 구성을 예시하는 개략 선도이다.
도 11은 가입자 터미널의 슬레이브 코드 시퀀스로의 위상 변조를 예시하는 그래프로 나타낸 도면이다.
도 12는 가입자 터미널 내의 수신기에 의하여 실행된 신호 질 평가를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 13은 다운링크 신호 내의 프레임 정보 신호의 콘텐트를 예시하는 그래프로 나타낸 도면이다.
도 14는 다운링크 신호의 데이타 스트림 안으로의 부가 삽입을 예시하는 도표로 나타낸 도면이다.
도 15는 다운링크 신호의 부가 채널 내의 출력 제어 신호를 도표로 나타낸 도면이다.
도 16은 다운링크 신호의 부가 채널 내의 코드 동기화 신호를 도표로 나타낸 도면이다.
도 17은 무선 전화 통신 시스템의 각 작동 모드에 대해서 송신 출력 및 송신 속도를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 18은 가입자 터미널 내의 수신기와 송신기의 작동을 나타내는 개략 선도이다.
도 19는 CDMA 신호 처리 회로를 단순화하여 예시하는 개략 선도이다.
도 20은 CDMA 신호 처리 회로에 의해 실행된 클리핑 작동을 예시하는 도면이다.
도 21은 CDMA 신호 처리 회로에 의해 실행된 절반 폭 인코딩 작동을 예시하는 도면이다.
도 22는 CDMA 신호 처리 회로에 의해 실행된 필터링 작동을 예시하는 도면이다.
본 발명의 목적은, 통상적인 프레임 정렬기법과 관련된 결점 및 문제점들을 실질적으로 제거 또는 감소시킬 수 있는 무선 통신 시스템에 있어서의 정보를 프레임정렬하는 장치 및/또는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양태에 있어서;
중앙 터미널에 있는 송신기로부터 다운링크 신호를 송신하는 단계와;
가입자 터미널에 있는 수신기에서 다운링크 신호를 수신하는 단계와;
다운링크 신호의 데이터 스트림에서 프레임 시작 위치를 식별하는 단계와;
다운링크 신호의 데이터 스트림에서 연속하는 프레임 시작위치를 식별하는 단계를 포함하고; 또한
두 연속하는 프레임 시작위치의 식별에 따라 다운링크 신호상의 통신량을 수신하기 위해 중앙터미널의 송신기로부터 가입자터미널의 수신기로의 하향 통신경로를 결정하는 단계를 포함하여 되는, 원격통신 시스템에서 정보를 프레임정렬하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 의하면;
다운링크 신호에 의해 반송된 각 정보 프레임에 대한 프레임 정렬 단어를 포함하고 있는 다운링크 신호를 송신하도록 작동될 수 있는 중앙터미널의 송신기; 및
다운링크 신호에 있는 두 개의 연속된 프레임 정렬 단어를 식별하도록 작동될 수 있고, 두 개의 연속된 프레임 정렬 단어를 식별하여, 중앙터미널의 송신기로부터 가입자터미널의 수신기로의 하향통신경로를 결정하도록 작동될 수 있고, 다운링크 신호의 수신을 위해 작동될 수 있는 가입자 터미널의 수신기로 되어 있는, 무선 원격 통신 시스템에 있어 정보를 프레임정렬하는 시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 시스템에 있어서;
복수개의 프레임내에 분할수용된 정보를 갖고 있는 다운링크 신호를 수신하도록 작동될 수 있는 수신기를 포함하고 있으며, 다운링크 신호는 복수개의 프레임의 각각에 대한 프레임 정렬 단어를 포함하고 있고, 프레임 정렬 단어는 다운링크 신호의 부가채널로 해독되고, 오허헤드 신호는 다운링크 신호의 각각의 십 비트 위치들 중의 한 위치로 해독되고, 또한 수신기는 하향통신 경로를 결정하기 위해 다운링크 신호의 부가 채널로부터의 두 개의 연속적인 프레임 정렬 단어를 식별하도록 작동될 수 있는, 무선 원격통신시스템에 있는 가입자 터미널이 제공된다.
본 발명의 한 구체예에 의하면, 무선 원격통신시스템에서 정보를 프레임정렬하는 방법은, 가입자 터미널의 수신기에서 중앙터미널의 송신기에 의해 송신된 정보를 가진 다운링크 신호를 수신하는 것을 포함한다. 정보 프레임에 대한 프레임 시작위치의 다운링크 신호로부터 식별된다. 정확한 프레임정렬을 보장하기 위해, 연속적 정보 프레임의 연속적 프레임 시작위치가 식별된다. 두 개의 연속적 프레임 시작위치를 성공적으로 식별하면, 중앙 터미널의 송신기로부터 가입자의 수신기까지의 하향 통신경로가 확정될 수 있다.
본 발명은 통상적인 프레임 정렬기법에 비한 여러 가지 기술적 이점을 제공한다. 예컨대, 하나의 기술적 이점은 정보 프레임에 대해 프레임 시작위치를 정확히 식별할 수 있다는 것이다. 다른 기술적 이점은 다운링크 신호의 비트 위치들을 증분적으로 밟아 지나 프레임 시작위치를 식별해내는 것이다. 또다른 기술적 이점은, 프레임 시작위치를 표시하는 프레임 정렬 단어를 다운링크 신호의 부가 채널로 해독할 수 있다는 점이다. 더욱 다른 기술적 이점은, 후속 하는 정보 프레임에 대해 프레임 시작위치를 계속적으로 감시할 수 있다는 점이다. 기타의 기술적 이점들은 이 기술분야의 기술자로에게는 다음의 도면, 설명 및 청구의 범위로부터 용이하게 파악될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 전화 통신 시스템의 일례를 개관하는 개략도이다. 무선 전화 통신 시스템은 하나 이상의 서비스 구역(12, 14, 16)을 포함하는데, 그 각각의 서비스 구역은 해당 구역 내의 가입자 터미널(ST)(20)과 무선 연결을 확립하는 각각의 중앙 터미널(CT)(10)에 의하여 서비스가 제공된다. 중앙 터미널(10)에 의하여 관장되는 구역은 변동될 수 있다. 일례로, 가입자 밀도가 낮은 지방 구역에서는 서비스 구역(12)은 반경 15 내지 20㎞의 구역을 관장할 수 있다. 기압자 터미널(20)의 밀도가 높은 도시 환경에서의 서비스 구역(14)은 반경 100m 정도의 구역만을 관장할 수도 있다. 가입자 터미널의 밀도가 중간인 준도시 구역에서의 서비스 구역(16)은 반경 1㎞ 정도의 구역을 관장한다. 특정의 중앙 터미널(10)에 의해 관장되는 구역은 예상 또는 실제의 가입자 밀도의 지역적 요견, 지역의 지리적 고려 사항 등에 적합하도록 선택될 수는 있지만, 도 1에 예시된 예에 제한되지는 않는다. 또한, 관장 범위는, 송신 신호의 분배에 영향을 미치게 되는 안테나 설계의 고려 사항, 지리적 요인, 건물 등으로 인한 범위 내에서는 통상적으로 원형이 아니며 원형일 필요도 없다.
각 서비스 구역(12, 14, 16)을 위한 중앙 터미널(10)은 일례로 공중 교환 전화 망(PSTN: public switched telephone network)(18)과 인터페이스하는 링크(13, 15, 17)에 의해 서로 접속될 수 있다. 이러한 링크는 동선, 광섬유, 위성, 극초단파 등을 이용하는 종래의 전화 통신 기술을 포함한다.
도 1의 무선 전화 통신 시스템은 서비스 구역(12, 14, 16) 내의 고정 위치에 있는 가입자 터미널(20)과 서비스 구역용의 중앙 터미널(10) 사이에 고정된 극초단파 링크를 제공하는 것에 기반을 둔 것이다. 양호한 실시예에 있어서, 각 가입자 터미널(20)에는 중앙 터미널(10)로 영구 고정된 접속 링크가 제공된다. 그러나, 또 다른 실시예에서는 수요 기반 접속이 제공되므로 서비스를 받을 수 있는 가입자의 수는 현재 상황에서 활성화될 수 있는 전화 통신 링크의 수를 상회한다.
도 2는 도 1의 무선 전화 통신 시스템용의 가입자 단자(20)를 위한 구성의 일례를 예시하고 있는 것이다. 도 2는 개략적으로 나타낸 고객의 가옥(22)을 포함하고 있다. 고객의 무선 유니트(CRU)(24)는 고객의 가옥에 장착되어 있다. 고객 무선 유니트(24)는 평 판넬형 안테나(23) 등을 포함한다. 고객 무선 유니트는, 고객 무선 유니트(24)가 위치하는 서비스 구역용의 중앙 터미널(10)의 방향(26)과 고객 무선 유니트(24) 내의 평 판넬형 안테나(23)가 마주 향하도록 하는 방향으로 고객의 가옥이나, 마스트(mast) 등의 위치에 장착된다.
고객 무선 유니트(24)는 배선(28)을 거쳐서 고객의 가옥 내에 있는 전력 공급 유니트(PSU)(30)에 연결된다. 전력 공급 유니트(30)는 전력을 고객 무선 유니트(24)와 망 종단 장치(NTU: network terminal unit)(32)로 제공하기 위하여 국부 전력 공급부에 연결된다. 고객 무선 유니트(24)는 또한 전력 공급 유니트(30)를 거쳐서 망 종단 장치(32)로 연결되고, 결국은 일례로 하나 이상의 전화기(34), 팩시밀리기(36) 및 컴퓨터(38) 등의 고객의 가옥 내의 전화 통신 장비와 연결된다. 전화 통신 장비는 한 사람의 고객의 가옥 내에 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나 가입자 터미널(20)이 하나나 혹은 2개의 라인을 지원하는 것이 바람직한 것처럼 이러한 것은 필수적인 것이 아니므로, 2개의 가입자 라인이 하나의 가입자 터미널(20)에 의해 지원될 수도 있다. 또한, 가입자 터미널(20)은 일례로 16, 32, 64kbit/sec의 아날로그 통신이나 혹은 ISDN BRA 표준에 따른 디지탈 통신과 같은 아날로그 및 디지탈 전화 통신을 지원하도록 배열할 수도 있다.
도 3은 도 1의 무선 전화 통신 시스템의 중앙 터미널의 일례를 예시하는 개략도이다. 공동의 장비 랙(40)은, RF 결합기 및 전력 앰프 선반(RFC)(42)과, 전력 공급 선반(PS)(44)과, 다수의(본 실시예에서는 4개) 모뎀 선반(MS)(46)을 포함하는 다수의 장비 선반(42, 44, 46)을 포함한다. RF 결합기 선반(42)은 4개의 모뎀 선반(46)이 병렬로 작동되게 한다. RF 결합기 선반은 4개의 모뎀 선반 각각으로부터 나온 4개의 송신 신호의 출력을 결합하여서 증폭하고, 수신된 4가지 신호를 증폭시키고 분할시켜서 분할된 신호들이 각각의 모뎀 선반을 통과하도록 한다. 전력 공급 선반(44)은 공동의 장비 랙(40) 내의 여러 가지 구성 부재를 위한 국부 접속 공급부로의 접속 및 융합(fusing)을 제공한다. 양 방향 접속은 RF 결합기 선반(42)과 중앙 터미널 마스트(50)에 장착된 통상적으로 무지향성(omnidirectional) 안테나인 주 중앙 터미널 안테나(52) 사이에서 연장된다.
본 실시예의 중앙 터미널(10)은 지점간 극초단파 링크를 거쳐서 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같은 공중 교환 전화 망(18) 쪽으로의 인터페이스가 이루어지는 위치로 접속된다. 위에서 설명한 바와 같은 또 다른 종류의 접속(동선 또는 광섬유)이 중앙 터미널(10)을 공중 교환 전화 망(18)에 연결시키는 데에 사용될 수 있다. 본 실시예의 모뎀 선반은 라인(47)을 거쳐서 극초단파 터미널(MT)(48)에 접속된다. 극초단파 링크(49)는 극초단파 터미널(48)로부터 공중 교환 전화 망(18)으로의 호스트 접속을 위하여 마스트(50) 상에 장착된 지점간 극초단파 안테나(54)까지 연장된다.
개인용 컴퓨터, 워크스테이션 등이 중앙 터미널(10)을 지원하기 위한 사이트 제어기(SC)(56)로서 제공된다. 사이트 제어기(56)는 일례로 RS232 접속부(55)를 거쳐서 중앙 터미널(10)의 모뎀 선반 각각에 접속된다. 이어서 사이트 제어기(56)는 고장, 경보 및 상태의 국부화와 같은 지원 기능을 제공하여서 중앙 터미널(10)을 구성한다. 사이트 제어기(56)는 통상적으로 하나의 중앙 터미널(10)을 지원하지만 다수의 사이트 제어기(56)가 다수의 중앙 터미널(10)을 지원하기 위한 망을 구성할 수도 있다.
사이트 제어기(56)로 연장된 RS232 접속부(55)의 선택적인 예로서 X.25 링크(57)(도 3에 점선으로 도시됨)와 같은 데이타 접속부가 그 대신에 패드(228)로부터 요소 관리기(EM)(58)의 스위칭 노드(60)까지 제공될 수 있다. 요소 관리기(58)는 관리 망에 통합되는 중앙 터미널(10)의 잠재적인 수를 (일례로, 1000개까지 또는 그 이상) 많게 한다. 오소 관리기(58)는 강력한 워크스테이션(62) 주변에 기반을 두어서 네트워크 기술자 및 제어자를 위한 다수의 컴퓨터 터미널(64)을 포함한다.
도 3A는 모뎀 선반(46)의 여러 부품들을 나타내고 있다. 송신/수신 RF 유니트(RFU: 일례로 모뎀 선반 내의 카드 상에 마련됨)(66)는 변조 송신 RF 신호를 중간 출력 수준으로 발생시키고 가입자 터미널을 위한 기저 대역 RF 신호를 수신하여 증폭한다. RF 유니트(66)는 아날로그-디지탈/디지탈-아날로그 변환, 기저 대역 필터링 및 모뎀 카드(MC)(70)으로부터 송신된 15개 신호의 벡터 합산을 수행하는 아날로그 카드(AN)(68)에 연결된다. 아날로그 유니트(68)는 다수의(통상적으로, 1 내지 8개) 모뎀 카드(70)에 연결된다. 모뎀 카드는 가입자 터미널(20)로의 송신 신호 및 그로부터의 수신 신호에 대한 기저 대역 신호 처리를 수행한다. 이러한 신호 처리는, 송신 신호 상에서의 1/2 비율의 중첩 코딩 및 CDMA 코드로의 x16 확산과, 수신 신호 상에서의 동기화 수신, 탈확산 및 오류 정정을 포함한다. 본 실시예에서 각각의 모뎀 카드(70)는 2개의 모뎀을 갖는데, 그 모뎀 각각은 하나의 가입자 링크(또는 2개 라인)를 가입자 터미널(20)에 지원된다. 따라서, 카드 당 2개의 모뎀과 모뎀 선반 당 8개의 모뎀에 의해 각각의 모뎀은 16개의 가능한 가입자 링크를 지원한다. 그러나 고장이 발생한 경우에 가입자 링크에서 모뎀이 교체될 수 있도록 여분을 포함하기 위해서는, 하나의 모뎀 선반(46)에 의해 15개까지의 가입자 링크가 지원되는 것이 바람직하다. 그러면 16번째의 모뎀은 다른 15개의 모뎀 중 하나가 고장난 경우에 연결할 수 있는 여분으로서 사용된다. 모뎀 카드(70)는 (일례로, 라인(47)을 경유한) 호스트 공중 교환 전화망(18)으로의 접속을 종단시키는 지류 유니트(TU: tributary unit)에 접속되어서 전화 정보의 신호 발발을 일례로 최대 15 가입자 터미널로(16개의 모뎀 중 15개 각각을 거쳐서) 처리한다.
중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 무선 전화 통신은 여러 주파수에서 작동한다. 도 4는 사용될 수 있는 주파수의 가능한 한가지 예를 나타내는 것이다. 본 실시예에서의 무선 전화 통신 시스템은 1.5 내지 2.5㎓ 대역에서 작동하도록 되어 있다. 특히, 본 실시예는 ITU-R(CCIR) 권고 F.701(2025 내지 2110㎒, 2200 내지 2290㎒)에 의해 한정된 대역에서 작동하도록 되어 있다. 도 4는 가입자 터미널(20)로부터 중앙 터미널(10)로의 업링크에 사용되는 주파수와 중앙 터미널(10)로부터 가입자 터미널(20)로의 다운링크에 사용되는 주파수를 나타내는 것이다. 12개의 업링크와 12개의 다운링크의 3.5㎒ 무선 채널은 각각 약 2155㎒로 집중되어서 제공된다는 점을 알 수 있을 것이다. 수신 채널과 송신 채널 사이의 간격은 최소 소요 간격 70㎒를 초과한다.
본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 모뎀 선반 각각이 1 주파수 채널(즉, 하나의 업링크 주파수 더하기 그에 상응하는 다운링크 주파수)을 지원하게 된다. 최대 15개의 가압자 링크가 하나의 주파수 채널에 의해 지원되는데, 이에 대해서는 이하에서 설명하게 될 것이다. 따라서, 본 실시예에서는 각각의 중앙 터미널(10)이 60개 또는 120개의 라인을 지원할 수 있게 된다.
통상적으로, 특정 중앙 터미널(10)로부터의 무선 통신 장애는 이웃하는 중앙 터미널(10)이 관장하는 구역으로 연장된다. 인접하는 구역에 의해 야기되는 간섭 문제를 피하거나 혹은 적어도 줄이기 위해서는 제한된 수의 가용 주파수만이 임의의 주어진 중앙 터미널(10)에 의해 사용되어야 한다.
도 5A는 인접하는 중앙 터미널(10) 간의 간섭 문제를 완화시키기 위한 주파수를 하나의 셀룰라 형태로 배열한 것을 나타내는 것이다. 도 5A에 도시된 배열에서, 셀(76)의 해칭선을 셀을 위한 주파푸 세트(FS)를 나타내는 것이다. 3개의 주파수 세트(일례로, FS1=F1, F4, F7, F10; FS2=F2, F5, F8, F11; FS3=F3, F6, F9, F12)를 선택하여서 바로 인접하는 셀이 동일한 주파수 세트를 사용하지 않도록 배열함으로써(일례로, 도 5A에 도시된 배열을 참고), 인접하는 셀 간의 간섭을 피할 수 있는 고정 할당 무지향성 셀(fixed assignment omnidirectional cell)의 배열을 제공할 수 있다. 각 중앙 터미널(10)의 송신기 출력은 동일한 주파수 세트를 사용하는 최인접 셀까지는 송신이 미치지 않도록 설정된다. 이에 따라 각각의 중앙 터미널(10)은 그 셀 내에 4쌍의 주파수를 사용할 수 있게 되는데, 중앙 터미널(10) 내의 모뎀 선반 각각의 각각의 RF 채널(채널 주파수 쌍)과 결합된다.
모뎀 선반 각각이(채널 주파수 당 15개의 가입자 링크를 갖는) 하나의 채널 주파수와 4개의 모뎀 선반을 지원하게 되면, 중앙 터미널(10) 각각은 60개의 가입자 링크(즉, 120 라인)를 지원하게 된다. 따라서 도 5A에서의 10개의 셀 배열은 일례로, 최대 600개의 ISDN 링크와 1200개의 아날로그 라인을 지원하게 된다. 도 5B는 인접하는 중앙 터미널(10) 간의 문제점을 완화시키기 위한 섹터 분할형 셀을 채택하는 셀룰라 형태의 배열을 나타내는 것이다. 도 5A와 마찬가지로, 도 5B에서의 다른 형태의 해칭선은 다른 주파수 세트를 나타내는 것이다. 도 5A에서처럼 도 5B는 3개의 주파수 세트(일례로, FS1=F1, F4, F7, F10; FS2=F2, F5, F8, F11; FS3=F3, F6, F9, F12)를 나타내고 있다. 그러나 도 5B에서의 셀은 3개의 중앙 터미널(10)을 구비하는 섹터 분할 중앙 터미널(STC)(13)을 이용함으로써 섹터 분할되는데, 상기 중앙 터미널(10) 각각은 섹터(S1)와 섹터(S2)와 섹터(S3) 각각을 위한 것이고, 3개의 중앙 터미널(10) 각각의 송신은 섹터(S1, S2, S3) 중에서 적절한 섹터로 보내진다. 이러한 구성에 의하면, 각 가입자 터미널(20)에 대해 영구 고정 접속은 여전히 제공하면서도 셀 당 가입자의 숫자를 3배로 증가시킬 수 있게 된다.
7개 셀 반복 패턴이 주어진 주파수에서 작동되는 셀용으로 사용되는데, 동일 주파수에서 작동하는 인접하는 6개의 셀 모두는 단일 PN 코드를 허용한다. 이러한 것은 인접하는 셀이 데이타를 예기치 않게 디코딩하는 것을 방지한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 각각의 채널 주파수는 15개의 가입자 링크를 지원한다. 이러한 것은 본 발명에서는 다중 분할 다중 접속(CDMA) 기술을 이용하여 신호를 다중화함으로써 그 사용이 이루어진다. 도 6은 CDMA 인코딩 및 디코딩의 개략도이다.
CDMA 신호를 인코딩하기 위해서, 80-80N에시 기저 대역 신호, 일례로 각 가입자 링크용의 사용자 신호를 각각의 부호가 2 데이타 비트를 나타내는 160ksymbol/sec(일례로 신호(81) 참조) 기저 대역으로 인코딩한다. 이어서 이 신호를 월시(Walsh) 의사 랜덤 노이즈(PN) 코드 확산 함수(82-82N) 각각을 이용하여서 16개의 인자에 의해 확신시켜서 2.56Msymbol/sec의 유효 칩 비율에서 3.5㎒에 있는 신호를 발생시킨다. 이어서 각 가입자 링크를 위한 신호가 결합되어 무선 주파수(RF)로 변환되어서 송신 안테나(86)로부터 송신하기 위한 다중 사용자 채널 신호(85)를 제공한다.
송신 중에 송신되는 신호는 외부 간섭(89)과 다른 채널(90)로부터의 간섭을 포함하는 간섭원(88)에 놓이게 된다. 따라서, CDMA 신호가 수신 안테나(91)에 수신될 때까지 다중 사용자 채널 신호는 도면 부호 93으로 나타낸 바와 같이 왜곡된다.
수신된 다중 사용자 채널로부터 소정의 가입자 링크용의 신호를 디코딩하기 위해서, 월시 상관기(94-94N)는, 수신된 기저 대역 신호(96-96N) 각각을 위한 신호(일례로 도면 부호 95로 나타냄)를 추출하기 위하여 각 가입자 링크용으로 인코딩하는데 사용된 것과 동일한 의사 랜덤 노이즈(PN) 코드를 사용한다. 수신된 신호는 어떤 잔류 잡음을 포함한다는 것을 알 수 있다. 그러나 바람직하지 않은 잡음은 저 통과 필터와 신호 처리를 이용하게 되면 제거될 수 있다.
CDMA의 근간은 다중 사용자 신호가 동일한 주파수로 동시에 송신 및 수신되게 하는 직교 코드를 적용한다는 것이다. 월시 코드를 사용하여서 비트 스트림을 일단 직교되게 고립시키면, 각 가입자 링크용의 신호는 서로 간섭되지 않는다.
월시 코드는 직교성의 함수를 갖는 시퀀스의 수학적 집합이다. 즉, 임의의 월시 코드를 임의의 다른 월시 코드로 곱하면 그 결과는 0이 된다.
도 7은 도 1의 전화 통신 시스템에서 가입자 터미널(20) 내에 구성된 것으로서의 신호 송신 처리 스테이지를 나타내는 개략 선도이다. 중앙 터미널(10)은 또한 등가 신호 송신 처리를 수행하도록 구성된다. 도 7에서, 한 쌍의 전화기 중 어느 한 전화기로부터의 아날로그 신호는 2선 인터페이스(102)를 경유하여 하이브리드 오디오 처리 회로(104)를 통과하고 이어서 코덱(106)을 경유하여서 디지탈 신호를 생성시키는데, 그 디지탈 신호 안에는 제어 정보를 포함하는 부가 채널이 도면 부호 108에서 삽입된다. 이 결과의 신호는 확산기(116)를 통과하기 전에 중첩 인코더(110)에 의해 처리되는데, 상기 확산기(116)에는 라데마쉐-월시 및 PN 코드가 RW 코드 발생기(112)와 PN 코드 발생기(114) 각각에 의해 인가된다. 이 결과의 신호는 디지탈-아날로그 변환기(118)를 거치게 된다. 디지탈-아날로그 변환기(118)는 디지탈 샘플을 아날로그 파형으로 형성시켜서 기본 밴드 출력 제어의 스테이지를 제공한다. 이어서 이 신호는 저 통과 필터(120)를 통과하여서 변조기(122)에서 변조된다. 변조기(122)로부터 나온 변조 신호는 신세사이저(160)에 응답하는 전압제어형 오실레이터(126)에 의해 발생된 신호와 혼합된다. 이어서 믹서(128)의 출력은 대역 통과 필터(132)를 경유하기 전에 저 잡음 증폭기(132)에서 증폭된다. 대역 통과 필터(132)의 출력은 출력 제어 회로(136)를 거치기 전에 또 다른 저 잡음 증폭기(134)에서 다시 더 증폭된다. 출력 제어 회로의 출력은 또 다른 대역 통과 필터(140)를 통과하기 전에 또 다른 저 잡음 증폭기(134)에서 다시 더 증폭되어서 송신 안테나(142)로부터 송신된다.
도 8은 도 1의 전화 통신 시스템의 가입자 터미널(20) 내에 구성된 것으로서의 등가 신호 수신 처리 스테이지를 나타내는 개략 선도이다. 중앙 터미널(10)은 또한 등가 신호 수신 처리를 수행하도록 구성된다. 도 8에서, 수신 안테나(150)에서 수신된 신호는 저 잡음 증폭기(54)에서 증폭되기 전에 대역 통과 필터(152)를 통과한다. 이어서 증폭기(154)의 출력은 또 다른 저 잡음 증폭기(158)에 의해 다시 더 증폭되기 전에 또 다른 대역 통과 필터(156)를 통과한다. 이어서 증폭기(158)의 출력은 믹서(164)를 통과하는데, 여기서 상기 증폭기 출력은 신세사이저(160)에 응답하는 전압 제어형 오실레이터(162)에 의해 발생된 신호와 혼합된다. 이어서 믹서(164)의 출력은 아날로그-디지탈 변환기(170)를 통과하기 전에 복조기(166)와 저 통과 필터(168)를 통과한다. 이어서 A/D 변환기(170)의 디지탈 출력은 상관기(178)를 통과하는데, 상기 상관기에는 송신 중에 사용된 거솨 동일한 라데마쉐-월시 및 PN 코드가 RW 코드 발생기(172)(RW 코드 발생기(112)에 대응)와 PN 코드 발생기(174)(PN 코드 발생기(114)에 대응) 각각에 의해 인가된다. 상관기의 출력은 비터비(Viterbi) 디코더(180)에 인가된다. 이어서 비터비 디코더(180)의 출력은 부가 채널 정보를 추출하기 위한 부가 추출기(182)를 통과한다. 이어서 부가 추출기(182)의 출력은 코덱(184)과 하이브리드 회로(188)를 거쳐서 2선 인터페이스(190)를 통과하는데, 여기서 결과의 아날로그 신호가 선택된 전화기(192)로 들어간다.
가입자 터미널(20)에는 자동 이득 제어 스테이지가 IF 스테이지에 결합되어 있다. 제어 신호는 이하에서 설명하는 바와 같은 신호 품질 평가기의 출력을 이용하여 CDMA 수신기의 디지탈 부분으로부터 도출된다.
도 9는 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 다운링크와 업링크 통신경로의 블럭 선도이다. 다운링크 통신 경로는 중앙 터미널(10)의 송신기(200)로부터 가입자 터미널(20)의 수신기(202)까지 확립된다. 업링크 통신 경로는 가입자 터미널(20)의 송신기(204)로부터 중앙 터미널(10)의 수신기(206)까지 확립된다. 다운링크 통신 경로와 업링크 통신 경로가 무선 전화 통신 시스템(1) 내에 일단 확립되면, 다운링크 신호(212)와 업링크 신호(214)에 걸쳐서 가입자 터미널(20)의 제 1사용자(208) 또는 제 2사용자(210)와 그리고 중앙 터미널(10)을 통하여 서비스하는 사용자 간의 전화 통화가 이루어진다. 다운링크 신호(212)는 중앙 터미널(10)의 송신기(200)에 의해 송신되고 가입자 터미널(20)의 수신기(202)에 의해 수신된다. 업링크 신호(214)는 가입자 터미널(20)의 송신기(204)에 의해 송신되고 중앙 터미널(10)의 수신기(206)에 의해 수신된다. 다운링크 신호(212)와 업링크 신호(214)는 CDMA 스펙트럼 확산 신호로서 송신된다.
중앙 터미널(10) 내의 수신기(206)와 송신기(200)는 시간과 위상에 대해서로 동기화 되어서 정보 경계에 대해 정렬된다. 다운링크 통신 경로를 확립하기 위해, 가입자 터미널(20)의 수신기(202)는 중앙 터미널(10)의 송신기(200)와 동기화 되어야 한다. 동기화는 다운링크 신호(212) 상에서 포착(acquisition) 모드 기능과 추적(tracking) 모드 기능을 수행함으로써 이루어진다. 초기에는 중앙 터미널(10)이 다운링크 신호(212)를 송신한다. 도 10은 다운링크 신호(212)의 콘텐트를 나타내는 것이다. 다운링크 신호(212)는 프레임 정보 신호(218)와 결합된 중앙 터미널(10)용의 코드 시퀀스 신호(216)를 포함한다. 코드 시퀀스 신호(216)는 의사 랜덤 노이즈 코드 신호(220)와 라데마쉐-월시 코드 신호(222)의 조합에 의해 도출된다. 도 10은 특히 다운링크 신호의 구성과 관련된 것이지만, 업링크도 그와 동일한 구성을 갖는다.
하나의 중앙 터미널(10)에 의해 서비스 받는 모든 가입자 터미널(20)의 수신기(202) 각각은 중앙 터미널(10)과 동일한 의사 랜덤 노이즈 코드 신호의 영향을 받는다. 중앙 터미널(10)의 모뎀 선반(46) 각각은 하나의 무선 주파수 채널과 각각이 제 1사용자(208)와 제 2사용자(210)를 갖고 있는 15개의 가입자 터미널(20)을 지원한다. 각각의 모뎀 선반(46)은 16개의 라데마쉐-월시 코드 신호(222) 중 하나를 선택하는데, 라데마쉐-월시 코드 신호(222) 각각은 하나의 가입자 터미널(20)에 대응한다. 따라서, 특정의 가입자 터미널(20)은 중앙 터미널(10)에 의해 송신되어서 특정의 가입자 터미널(20)로 향하는 다운링크 신호(212)와 동일한 코드 시퀀스 신호(218)를 갖게 될 것이다.
다운링크 신호(212)는 가입자 터미널(20)의 수신기(202)에서 수신된다. 수신기(202)는 그 위상과 코드 시퀀스를 다운링크 신호(212)의 코드 시퀀스 신호(218) 내의 위상과 코드 시퀀스와 비교한다. 중앙 터미널(10)은 마스터 코드 시퀀스를 갖고 가입자 터미널(20)은 슬레이브 코드 시퀀스를 갖는 것으로 간주된다. 수신기(202)는, 마스터 코드 시퀀스와의 매칭을 인식해서 가입자 터미널(20) 수신기(202)가 중앙 터미널(10)의 송신기(200)와 동일 위상으로 놓이도록 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 증분되게 조정한다. 수신기(202)의 슬레이브 코드는 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 경로 지연으로 인해 송신기(200)와 중앙 터미널(10)의 마스터 코드 시퀀스와는 초기에는 동기화 되지 않는다. 이러한 경로 지연은 가입자 터미널(20)과 중앙 터미널(10) 간의 지리적 분리와 무선 송신에 영향을 미치는 다른 환경적 및 기술적 요인에 의해 야기되는 것이다.
도 11은 가입자 터미널(20)의 수신기(202)가 그것의 슬레이브 코드를 중앙 터미널(10) 내의 송신기(200)의 마스터 코드 시퀀스와 매칭되도록 어떻게 조정하는지를 나타내는 것이다. 수신기(202)는, 다운링크 신호(212) 내의 마스터 코드 시퀀스의 전 길이에 걸쳐서 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 증분시키고, 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 있어서의 증분 변화 각각에 대해 슬레이브 코드 시퀀스와 마스터 코드 시퀀스의 결합된 출력 상에서 출력 측정을 수행함으로써 신호 품질 평가를 결정한다. 마스터 코드 시퀀스의 길이는 2.56㎒의 칩 주기에 기초한 약 100마이크로초이다. 슬레이브 코드 시퀀스의 위상은 포착 위상 중의 각 증분 간격에 대해서 1/2 칩 주기로 조정된다. 수신기(202)는 결합된 출력이 최대치에 이르게 되는 상관 피크를 확인한 때에 제 1포착 위상을 완료한다. 수신기(202)는 상관 피크에서의 결합된 출력의 최대치의 확인을 검증하기 위해 코드 시퀀스의 전 길이에 걸쳐서 제 2포착 통과를 수행한다. 가입자 터미널(20)과 중앙 터미널(10) 간의 어림잡은 경로 지연은 상관 피크 위치가 포착 모드에서 확인된 때에 결정된다.
다운링크 신호(212)의 포착이 수신기(202)에서 일단 달성되면, 트랙킹 모드에서 슬레이브 코드 시퀀스가 마스터 코드 시퀀스와 위상 매칭을 유지할 수 있도록 하기 위해 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 대해 미세 조정을 한다. 미세 조정은 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 대한 칩 주기 증분 변화의 1/16에 걸쳐서 이루어진다. 미세 조정은 수신기(202)에 의하여 이루어진 결합 출력의 측정에 응답하여 전방(양) 방향이나 후방(음) 방향에서 수행된다. 수신기(202)는, 다운링크 통신 경로에 대해서 가입자 터미널(20)이 중앙 터미널(10)과 동기화 되도록 마스터 코드 시퀀스를 지속적으로 모니터 한다.
도 12는 포착 모드와 트랙킹 모드 중에 수신기(202)에 의하여 측정된 결합 출력 곡선의 그래프를 나타내는 것이다. 결합 출력의 최대치는 결합 출력 곡선의 상관 피크(219)에서 발생한다. 피크(219)는 도 12에서처럼 잘 한정되지는 않지만 꼭 대기에서는 납작하게, 그보다는 접시형이 된다는 것을 알아야 한다. 이 지점은 수신기(202)의 슬레이브 코드 시퀀스가 송신기(200)의 마스터 코드 시퀀스와 위상 일치되어 매칭되는 지점이다. 상관 피크(219)의 소진을 발생시키는 결합 출력치로 결과가 나타나는 측정은 슬레이브 코드 시퀀스에 대해 이루어지는 증분 조정을 필요로 한다. 미세 조정 창이 먼저의 상관기 지점(221)과 나중의 상관기 지점(223)사이에 확립된다. 평균 출력 측정은 먼저의 상관기 지점(221)과 나중의 상관기 지점(223)에서 수행된다. 먼저의 상관기 지점(221)과 나중의 상관기 지점(223)은 1칩 주기로 이격되므로, 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 대한 미세 조정을 제어하는데 사용되는 것인 먼저의 상관기 지점(221)과 나중의 상관기 지점(223)의 평균 출력들 간의 차를 계산할 때에 오류 신호가 발생한다.
다운링크 신호(212) 내의 코드 시퀀스 신호(216)의 마스터 코드 시퀀스의 트랙킹을 중앙 터미널(10) 상에서 획득하여 개시한 후에 수신기(202)는 프레임 정렬모드로 들어가서 다운링크 경로를 확립한다. 수신기(202)는 다운링크 신호(212)의 프레임 정보 신호(218)를 분석하여 다운링크 신호(212)에 대한 프레임 위치의 시작을 확인한다. 수신기(202)는 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림 내의 어느 지점에서 정보를 수신했는지 모르므로, 수신기(202)는 중앙 터미널(10)의 송신기(200)로부터 수신된 정보를 처리할 수 있기 위해서는 프레임 위치의 개시를 탐색해야 한다. 수신기(202)가 프레임 위치의 또 다른 개시를 일단 확인하면, 다운링크 통신경로가 중앙 터미널(10)의 송신기(200)로부터 가입자 터미널(20)의 수신기(202)까지 확립된다.
도 13은 프레임 정보 신호(218)의 일반적 콘텐트를 나타내는 것이다. 프레임 정보 신호(218)는, 부가 채널(224), 제 1사용자 채널(226), 제 2사용자 채널(228), 그리고 다운링크 신호(212)에 걸쳐 전송된 정보 프레임 각각을 위한 신호 발신 채널(230)을 포함한다. 부가 채널(224)은 다운링크와 업링크 통신 경로를 확인하고 유지하는데 사용되는 제어 정보를 전한다. 제 1사용자 채널(226)은 통화량 정보를 제 1사용자(208)에게 전달하는데 사용된다. 제 2사용자 채널(228)읕 통화량 정보를 제 2사용자(210)로 전달하는데 사용된다. 신호 발신 채널(230)은 가입자 터미널(20)의 전화기 기능의 작동을 감독하는 신호 발신 정보를 제공한다. 부가 채널(224)은 초 당 16킬로비트의 정보 프레임을 수용하고, 제 1사용자 채널(226)은 초 당 64킬로비트의 정보 프레임을 수용하고, 제 2사용자 채널(228)은 초 당 64킬로비트의 정보 프레임을 수용하고, 신호 발신 채널(230)은 초 당 16킬로비트의 정보 프레임을 수용한다.
도 14는 부가 채널(224)이 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림 안으로 어떻게 삽입되는지를 나타내고 있는 것이다. 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림은 20비트의 부 프레임으로 분할된다. 20비트의 부 프레임 각각은 2개의 10비트 섹션을 갖는다. 제 1의 10비트 섹션은 부가 비트, 신호 발신 비트, 8개의 제 1사용자 비트를 포함한다. 제 2의 10비트 섹션은 부가 비트, 신호 발신 비트, 8개의 제 2사용자 비트를 포함한다. 이와 같은 20비트 부 프레임 포맷은 4밀리초 프레임의 정보 전체에 걸쳐 반복된다. 따라서, 부가 비트는 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림 내에 매 10비트 위치마다의 프레임 정보를 수용한다.
부가 채널(224)은 8바이트의 필드 즉, 프레임 정렬 단어(232), 코드 동기화 신호(234), 출력 제어 신호(236), 작동 및 유지 채널 신호(238), 4바이트의 예비 필드(242)를 포함한다. 프레임 정렬 단어(232)는 그에 상응하는 정보 프레임을 위해 프레임의 개시를 확인한다. 코드 동기화 신호(234)는 가입자 터미널(20) 내의 송신기(204)의 동기화를 제어하기 위한 정보를 중앙 터미널(10)의 수신기(206)에 제공한다. 출력 제어 신호(236)는 가입자 터미널(20) 내에 송신기(204)의 송신 출력을 제어하기 위한 정보를 제공한다. 작동 및 유지 채널 신호(238)는 다운링크 및 업링크 통신 경로와 선반 제어기와 모뎀 카드 간의 모뎀 선반 상에서 작동하는 통신 프로토콜이 연장되는 경로인 중앙 터미널로부터 가입자 터미널까지의 경로에 대한 상태 정보를 제공한다.
프레임 위치의 2개의 연속하는 개시를 확인하기 위하여, 가입자 터미널(20)의 수신기(202)는 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림 내의 있을 수 있는 10비트 위치에 걸쳐서 부가 채널(224)과 프레임 정렬 단어(232)에 대한 검색을 한다. 수신기(202)는 초기에는 프레임 정보의 매 10비트 섹션마다의 제 1비트 위치를 추출하여서 부가 채널(224)이 캡춰되었는지를 결정한다. 제 1비트 위치의 추출로부터 소정 주기의 시간 후에 프레임 정렬 단어(232)가 확인되면, 수신기(202)는 이와 같은 과정을 10비트 섹션 각각의 제 1비트 위치와 후속하는 비트 위치에 대해서 프레임 정렬 단어(232)가 확인될 때까지 반복된다. 수신기(202)가 검색하는 프레임 정렬 단어(232)의 일 예는 2진수 00010111이다. 정정 비트 위치가 일단 프레임 정렬 단어(232)를 산출하게 되면, 수신기(202)는 프레임 위치의 2개의 연속하는 개시를 확인하려고 한다. 다운링크 통신 경로는 다운링크 신호(212)의 데이타 스트림 내에서 연속하는 프레임 정렬 단어(232)를 인식한 것에 응답한 프레임 위치의 2개의 연속하는 개시의 연속적 확인 시에 확립된다.
수신기(202)는 후속하는 정보 프레임에 대해서 후속하는 프레임 정렬 단어(232)를 인식하기 위해 적절한 비트의 위치를 계속해서 모니터 한다. 수신기(202)가 3개의 연속하는 프레임에 대해서 프레임 정렬 단어(232)를 인식하지 못하게 되면, 수신기(202)는 2개의 연속하는 프레임 정렬 단어(232)의 인식을 통한 프레임 위치의 2개의 연속하는 개시를 확인하고 프레임 정렬을 재확립할 때까지 10비트 섹션 각각을 거쳐서 검색 과정 및 사이클로 복귀한다. 3개의 연속하는 프레임 정렬 단어(232)를 인식하지 못하게 되는 것은 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 경로 지연의 변화에 기인하는 것일 수도 있다. 수신기(202)는 또한 중앙 터미널(10)의 송신기(200)로부터 가입자 터미널(20)의 수신기(202)까지의 다운링크 통신 경로 내에 불통이 발생한 경우에도 검색 과정으로 복귀한다.
중앙 터미널(10)로부터 가입자 터미널(20)까지의 다운링크 통신 경로가 적절한 코드 시퀀스 위상 동기화 및 프레임 정렬을 통해서 확립된 경우, 무선 전화 통신 시스템은 가입자 터미널(20)의 송신기(204)로부터 중앙 터미널(10)의 수신기(206)까지 업링크 통신 경로를 확립하기 위한 절차를 수행한다. 초기에, 송신기(204)는 다른 가입자 터미널과 통신하는 중앙 터미널의 송신기의 간섭을 피할 수 있도록 다운링크 통신 경로가 확립될 때까지 꺼져 있다. 다운링크 통신 경로가 확립된 후에, 송신기(204)의 송신 출력은 부가 채널(224)의 전력 제어 채널(236)을 경유한 중앙 터미널(10)로부터의 지령 하에서 최소값으로 설정된다. 출력 제어 신호(236)는 중앙 터미널(10)에 의해 서비스를 받는 각 가입자 터미널(20)로부터의 송신 출력과 대략 같은 정도의 송신 출력을 중앙 터미널(10)이 받을 수 있도록 송신기(204)에 의해 발생되는 손신 출력의 크기를 제어한다.
출력 제어 신호(236)는 다운링크 신호(212)에 대해서 프레임 정보 신호(218)의 부가 채널(224) 내에 중앙 터미널(10)의 송신기(200)에 의해 송신된다. 가입자 터미널(20)의 수신기(202)는 다운링크 신호(212)를 수신하여 그로부터 출력 제어 신호(236)를 추출한다. 출력 제어 신호(236)는 가입자 터미널(20)의 송신기(204)로 제공되어서 송신기(204)의 송신 출력을 증가되게 조정한다. 송신기(204)의 송신 출력은 송신 출력이 수신기(206)에 의해 결정된 것과 같은 소정의 기준 범위에 있게 될 까지 중앙 터미널(10)이 계속해서 증가되게 조정한다. 송신 출력에 대한 조정은 초기에는 송신 출력이 소정의 기준 범위 내에 있기 될 때까지 1데시벨의 증분을 갖는 거친 조정 모드에서 발생한다. 송신기(204)를 켰을 때, 송신 출력은 증분 조정을 거쳐서 그 강도가 점차 증가하여서 다른 가입자 터미닐과 통신하는 중앙 터미널의 간섭을 방지하게 된다.
도 15는 출력 제어 신호(236)에 대한 디코딩 개요의 예를 나타내는 것이다. 가입자 터미널(20)의 송신기(204)이 송신 출력이 소정의 기준 범위에 이르게 된 후에, 중앙 터미널(10)의 수신기(206)는 계속해서 출력 변동을 야기하는 어떤 변화를 모니터 하기 위하여 송신기(204)로부터의 송신 출력의 크기를 모니터하고 또한 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 경로 지연 등을 모니터 한다. 송신 출력이 소정의 기준 범위 이하이거나 혹은 초과하는 경우, 중앙 터미널(10)은 송신기(204)의 송신 출력을 필요에 따라 증가 또는 감소시키기 위한 적절한 출력 제어 신호(236)를 보낸다. 이때, 송신 출력을 소정의 기준 범위로 복귀시키기 위한 조정은 0.1데시벨 증분을 갖는 미세 조정 모드에서 이루어질 수 있다. 다운링크 또는 업링크 통신 경로 내에 간섭이 발생한 경우, 중앙 터미널(10)은 송신기(204)에 가입자 터미널(20)의 메모리 내에 저장된 변수의 재생을 통해서 이전의 송신 출력 수준으로 북귀하게 하는 지령을 내려서 적절한 통신 경로의 재확립이 용이해지도록 한다.
가입자 터미널(20)로부터 중앙 터미널(10)까지의 업링크 통신 경로를 완전하게 확립하기 위해서는, 가입자 터미널(20)의 송신기(204)는 중앙 터미널(10)의 수신기(206)와 동기화 되어야 한다. 중앙 터미널(10)은 프레임 정보 신호(218)의 부가 채널(224) 내의 코드 동기화 신호(234)를 통해서 송신기(204)의 동기화를 제어한다. 코드 동기화 신호(234)는 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 수신기(204)의 동기화는 수신기(202)의 동기화와 실질적으로 유사하게 수행된다.
코드 동기화 신호(234)는 다운링크 신호(212)에 걸쳐서 프레임 정보 신호(218)의 부가 채널(224) 내에서 중앙 터미널(10)의 송신기(200)에 의해 송신된다. 가입자 터미널(20)의 수신기(202)는 다운링크 신호(212)를 수신해서 그로부터 코드 동기화 신호(234)를 추출한다. 코드 동기화 신호(234)는 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 증분되게 조정하기 위하여 송신기(204)로 제공된다. 중앙 터미널(10)은 수신기(206)가 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스와 중앙 터미널(10)의 마스터 코드 시퀀스 간의 코드 및 위상 매칭을 인식하게 될 때까지 계속해서 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 증분되게 조정한다. 수신기(206)는 송신기(204) 동기화를 위해 위상 및 코드 매칭을 결정함에 있어 수신기(202) 동기화를 위해 수행한 것과 동일한 출력 측정 기술을 수행한다. 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 대한 조정은 초기에는 수신기(206)가 마스터 코드 시퀀스와 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 결합 출력의 최대 출력 위치를 확인할 때까지 1/2의 칩 비율 증분을 갖는 거친 조정 모드에서 발생한다.
도 16은 코드 동기화 신호(234)에 대한 디코딩 개요의 예를 나타내는 것이다. 마스터 코드 시퀀스에 대한 슬레이브 코드 시퀀스의 위상 및 코드 매칭의 확인 및 검증 후에, 수신기(206)는 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 경로 지연에 변동을 야기하는 것인 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상의 변화를 모니터 하기 위해 업링크 신호(214)를 계속해서 모니터 한다. 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상 조정이 더 필요한 경우, 중앙 터미널(10)은 필요에 따라 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 증가 또는 감소시키기 위해 적절한 코드 동기화 신호(234)를 보낸다. 이때, 송신기(204)의 슬레이브 코드 시퀀스의 위상에 대해 이루어지는 조정은 1/16의 칩 비율 증분을 갖는 미세 조정 모드에서 이루어질 수 있다. 다운링크 또는 업링크 통신 경로 내에 간섭이 발생한 경우, 중앙 터미널(10)은 송신기(204)에 가입자 터미널(20)의 메모리 내에 저장된 변수의 재생을 통해서 이전의 슬레이브 코드 시퀀스 위상 값으로 복귀하게 하는 지령에 내려서 적절한 통신 경로의 재확립이 용이해지도록 한다.
송신기(204)의 동기화가 이루어진 후에, 수신기(206)는 다운링크 통신 경로의 확립 중에 수신기(202)에 의해 수행된 프레임 정렬과 유사한 방식으로 업링크 신호(214)에 대해 프레임 정렬을 수행한다. 수신기(206)가 일단 2개의 연속하는 프레임 정렬 단어를 인식해서 프레임 정렬을 얻게 되면, 업링크 통신 경로가 확립된다. 다운링크 및 업링크 통신 경로가 확립되면, 가입자 터미널(20)의 제 1사용자(208) 또는 제 2사용자(210)와 중앙 터미널(10)에 연결된 사용자 간의 정보 전송이 개시될 수 있다.
무선 전화 통신 시스템(1)은 3가지 다른 시스템 작동 모드 각각에 대한 2개의 설정 중 하나에 대해 송신 출력 수준과 전송 속도를 조정할 수 있다. 이 시스템 작동 모드들은 포착, 대기 및 통화량이다 송신 출력과 전송 속도에 있어서의 조정은 다른 가입자 터미널과의 간섭을 줄이고 최소화할 수 있게 한다. 링크 확립 시간에 있어서의 향상도 또한 달성된다. 송신 출력 수준은 출력 제어 신호(236)내에서 디코딩되고, 전송 속도는 코드 동기화 신호(234) 내에서 디코딩된다.
다운링크 신호(212)와 업링크 신호(214) 모두를 위한 송신 출력은 공칭 10데시벨의 높은 출력 수준이나 축소된-12데시벨의 낮은 출력 수준으로 설정할 수 있다. 다운링크 신호(212)와 업링크 신호(214) 모두를 위한 전송 속도는 초 당 10킬로비트의 낮은 속도 또는 초당 160킬로비트의 높은 속도로 설정할 수 있다. 초 당 160킬로비트의 높은 속도로 접속된 경우, 사용자 통화량 및 부가 정보는 하나의 정보 부호가 16칩의 전송이 되도록 확산된다. 상관은 16칩에 대해서 수행되어서, 12데시벨의 처리 이득이 얻어진다. 초 당 10킬로비트의 낮은 속도로 접속된 경우에는, 하나의 부가 부호가 256칩의 전송이 되도록 부가 정보만이 확산된다. 상관은 256칩에 대해서 수행되어서, 24데시벨의 처리 이득이 얻어진다.
도 17은 3개의 시스템 작동 모드 각각을 위한 출력 및 전송 속도를 나타내는 것이다. 출력 증강 시에나 또는 다운링크 또는 업링크 통신 경로가 소실된 경우에는 무선 전화 통신 시스템(1)은 포착 모드로 들어간다.
포착 모드 중에, 다운링크와 업링크의 송신기의 송신 출력이 최대화되고 그 뿐만 아니라 상관기 처리 이득도 최대화된다. 이러한 것은 상관기 출력부의 신호대 잡음 지를 최대화하게 되어, 확인을 위한 상관 피크(219)의 진폭을 증가시켜서 포착 오류의 위험을 최소화한다. 포착 모드에는 부가 정보만이 필요하므로, 전송 속도는 초 당 10킬로바이트의 낮은 속도 수준이다.
다운링크 및 업링크 통신 경로가 포착되었을 때, 무선 전화 통신 시스템(1)은 대기 모드로 들어간다. 대기 모드에서, 다운링크 및 업링크의 송신 출력은 12데시벨까지의 감소한다. 송신 출력에서의 이러한 감소는 동기화는 계속 유지하면서도 다른 가입자 터미널에 대한 간섭은 최소화하게 된다. 전송 속도는 부가 채널(224)에 대해 중앙 터미널(10)과 가입자 터미널(20) 간의 제어 정보의 교환이 가능하도록 낮은 속도 수준으로 유지된다.
착신 호출이나 발신 호출이 검출된 경우, 다운링크 및 업링크 통신 경로가 사용자 통화량 정보를 필요로 한다는 것을 나타내는 메세지가 발원 터미널로부터 목적 터미널까지 보내진다. 이때, 무선 전화 통신 시스템(1)은 통화량 모드로 들어간다. 통화량 모드 중에, 다운링크와 업링크 통신 경로의 송신 출력은 높은 출력 수준으로 증가하고 전송 속도는 초 당 160킬로비트의 높은 속도 수준으로 증가하여 발원 터미널과 목적 터미널 간의 정보 전송을 용이하게 한다. 호출 종료가 검출되면, 다운링크와 업링크 통신 경로가 더 이상 필요하지 않다는 것을 나타내는 메시지를 종료 터미널로부터 다른 터미널로 보내진다. 이때, 무선 전화 통신 시스템(1)은 다시 대기 모드로 들어간다. 코드 동기화와 프레임 정렬 트랙킹은 대기 모드와 통화량 모드 모두에서 수행된다.
도 18은 가입자 터미널(20) 내의 수신기(202)와 송신기(204)의 블럭 선도를 상세히 도시하는 것이다. 수신기(202)는 RF 수신 인터페이스(250)에서 다운링크 신호(212)를 받는다. RF 수신 인터페이스(250)는 스펙트럼 확산 신호를 1 신호 성분과 Q 신호 선분으로 분리시킨다. RF 수신 인터페이스(250)는 3.5㎒의 수신기(202) 대역 폭의 약 절반 위의 부분을 제거함으로써 I 신호 성분과 Q 신호 성분 각각을 대역 통과 필터링한다. RF 수신 인터페이스(250)는 화상 주파수를 거절하고 신호 겹침 현상(aliasing)을 방지하기 위해 I 신호 성분과 Q 신호 성분 각각을 저통과 필터링한다. I 신호 성분과 Q 신호 성분은 아날로그-디지탈 변환기(252)에 의해 디지탈 포맷으로 배치된다. 아날로그-디지탈 변환기(252)의 샘플링 주파수는 칩 주기의 4배 또는 10.24㎒로서 8비트 해상도를 갖는다.
디지탈 I 신호 성분과 Q 신호 성분은 하향 변환기(254)에 의해 5.12㎒의 비율로 계단화 된다. 코드 발생기 및 탈확산기(despreader)(256)는 수신기(202)의 라데마쉐-월시 및 의사 랜던 노이즈 코드 시퀀스의 위상을 다운링크 신호(212)의 위상과 동기화시키기 위해 앞에서 설명한 바와 같은 포착 함수와 트랙킹 함수의 동기화를 수행한다. 디지탈 신호 처리기(258)는 코드 트랙커(260)와 캐리어 트랙커(262)를 통해서 슬레이브 코드 시퀀스의 위상을 제어한다. 자동 제어 이득 유니트(264)는 자동 이득 제어 신호를 발생시켜서 RF 수신 인터페이스(250)의 이득을 제어한다. 코드 발생기 및 탈확산기(256)는 노드 동기 논리 유니트(268)의 제어 하에서 노드 동기 인터페이스(266)에 의하여 동기화를 더 하기 위해 초 당 160킬로비크의 프레임 정보의 I 및 Q를 발생시킨다. 노드 동기 인터페이스(266)는 I 및 Q채널이 4가지 다른 방식으로 수신될 때에 스와핑되어야 하는지를 노드 동기 논리 유니트(268)를 통해서 결정된다.
비터비 디코더(27)는 I 및 Q 채널 상에 전방 오류 결정을 제공하여 71 부호 지연 후에 초 당 160킬로비트의 오류 정정 제 2데이타 신호를 발생시킨다. 오류 정정 신호는, 프레임 정렬 및 추출 출력 제어 신호(236)와 코드 동기화(234)와 작동 및 유지 채널 신호(238)를 결정하는 프레임 정렬기 및 추출기(272)에 의해 처리된다. 프레임 정렬기 및 추출기(272)는 또한 제 1사용자(208)와 제 2사용자(210)를 향한 통화량 송신을 위한 제 1사용자 채널(226)과 제 2사용자 채널(228)을 추출하고, 그리고 고 수준의 데이타 링크 제어기(274) 및 마이크로 컨트롤러(276)에 의한 처리를 위한 신호 발신 채널(230)을 추출한다. 프레임 정렬기 및 추출기(272)는 또한 프레임 정렬에서 손실을 검출한 때에 경보 및 오류 지시를 제공한다. 비휘발성 랜덤 억세스 메모리(278)는 링크 재확립을 용이하게 하기 위해 링크 손실발생시에 아비트레이터(arbitrator)(280)를 통해서 순차적 삽입을 위한 시스템 변수 정보를 저장한다. 아비트레이터(280)는 또한 디지탈 신호 처리기(256)와 마이크로 컨트롤러(276) 간의 인터페이스를 제공한다.
전송 방향에서, 프레임 삽입기(frame inserter)(282)는 제 1사용자(208) 및 제 2사용자(210)로부터 제 1사용자 통화량 및 제 2사용자 통화량을, 고 수준 데이타 링크 제어기(274)로부터 신호 발신 채널(230) 정보를, 그리고 마이크로 컨트롤러(276)로부터 작동 및 유지 채널(238) 정보를 수신한다. 프레임 삽입기는 중첩 인코더(284)에 의해 처리하기 이한 업링크 신호(214)에 대해 프레임 정보 신호(218)를 발생시킨다. 중첩 인코더(284)는 전방 오류 정정을 제공하기 위하여 프레임 정보 신호(218)의 데이타 비율을 2배로 한다. 확산기(286)는 중첩 인코더(284)의 초 당 320킬로비트의 신호를 초 당 160킬로비트의 2개의 I 및 Q 신호로 분할하고 이들 신호를 코드 동기화 신호(234)에 의해 조정됨에 따라 클락 발생기(290)에 의해 발생된 시스템 클락에 응답하여 코드 발생기(288)에 의해 발생된 확산 시퀀스와 배타적 논리합(OR)한다. 코드 발생기(288)는 칩 비율이 2.56㎒인 256의 패턴 길이를 갖는 의사 랜덤 시퀀스가 배타적 논리합(OR)을 이룬 1/16의 라데마쉐-월시함수를 발생시킨다. 의사 랜덤 시퀀스는 중앙 터미널(10)의 시퀀스와 매칭되어야 하지만, 다른 대역 또는 다른 셀로부터의 신호를 신뢰성 있게 거절할 수 있도록 하기 위해 소프트웨어 제어 하 에서 조정될 수 있다.
확산기(286)는 아날로그 송신기(290)로 I 및 Q 신호를 공급한다. 아날로그 송신기(290)는 RF 송신 인터페이스(292)를 위한 펄스형 I 및 Q 신호를 발생시킨다. 송신 출력은 부가 채널(224)로부터 추출된 출력 제어 신호(236)에 응답하여 디지탈-아날로그 변환기로부터 제어 전압을 우선적으로 확립함으로써 발생된다. 이러한 제어 전압은 아날로그 송신기(290)와 RF 송신 인터페이스(292)의 출력 제어 입력부로 인가된다. 35데시벨의 출력 제어는 아날로그 송신기(290)와 RF 송신 인터페이스(292) 모두에서 얻을 수 있다. RF 송신 인터페이스(292)는 30데시벨 범위에 걸쳐서 2데시벨의 계단 감쇠를 제공하는 계단 감쇠기를 포함한다. 이 감쇠기는 고 출력 수준과 저 출력 수준 사이에서 절환시키는데 이용된다. 출력 증강 시에는, 최대 감쇠가 선택되어서 송신기(204)의 송신 출력을 최소화한다.
따라서, 송신기를 상기한 이점을 만족시키는 무선 원격통신시스템의 가입자 터미널에 동기시키는 장치 및 방법이 본 발명에 따라서 제공되었다. 양호한 실시예를 상세히 설명했지만, 본 발명에 있어 여러 변경, 대체 및 개조가 이루어질 수 있음을 주지한다. 예를 들면, 특정 포맷과 비율로서 하향 및 상향신호를 설명했지만, 비슷한 상태, 제어 및 정보의 송신을 제공하면서, 다른 포맷 및 비율을 사용할 수도 있을 것이다. 그래서, 상기에 있어 특정 실시예를 설명했지만, 본 발명은 거기에 한정되지 않고 본 발명의 범주내에서 여러 변형 및 부가를 행하는 것이 가능함을 주지한다.

Claims (20)

  1. 원격통신 시스템에서 정보를 프레임정렬하는 방법에 있어서,
    중앙 터미널에 있는 송신기로부터 다운링크 신호를 송신하는 단계와,
    가입자 터미널에 있는 수신기에서 다운링크 신호를 수신하는 단계와,
    다운링크 신호의 데이터 스트림에서 프레임 시작 위치를 식별하는 단계와,
    다운링크 신호의 데이터 스트림에서 연속하는 프레임 시작위치를 식별하는 단계와,
    두 연속하는 프레임 시작위치의 식별에 따라 다운링크 신호상의 통신량을 수신하기 위해 중앙 터미널의 송신기로부터 가입자 터미널의 수신기까지의 다운링크 통신 경로를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 각각의 프레임 시작 위치는 다운링크 신호내의 프레임 정렬 단어에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 프레임 정렬 단어는 다운링크 신호의 부가 채널에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 부가 채널은 다운링크 신호의 각각의 10비트 위치들 중심한 위치로 해독하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 프레임 시작을 식별하는 단계는 프레임 정렬 단어를 식별하기 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 첫째 비트 위치를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 프레임 시작을 식별하는 단계는, 프레임 정렬 단어가 첫째 비트위치를 추출하는 동안에 식별되지 않았다는 것을 표시되면, 프레임 정렬 단어를 식별하기 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 두 번째 비트 위치를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    다운링크 신호내의 각 프레임에 대해 프레임 시작위치를 감시하는 단계와,
    프레임 시작위치를 검출하지 않고 세 개의 연속적 프레임을 수신한 것에 따라 두 개의 연속적인 프레임 시작 위치를 재식별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    중앙 터미널로부터 가입자 터미널까지의 하향 통신경로를 감시하는 단계와,
    하향 통신경로에서의 중단에 따라 두 개의 연속적 프레임 시작위치를 재 식별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 재식별하는 단계는 프레임 시작위치를 식별하기 위해 다운링크 신호의 가장 앞의 위치를 감시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 시스템에 있어서,
    다운링크 신호가 가진 각 정보 프레임에 대한 프레임 정렬 단어를 포함하고 있는 다운링크 신호를 송신하도록 작동될 수 있는 중앙터미널의 송신기와,
    다운링크 신호에 있는 두 개의 연속된 프레임 정렬 단어를 식별하도록 작동될 수 있고, 두 개의 연속단어를 식별하여, 중앙 터미널이 송신기로부터 가입자터미널의 수신기로의 하향통신경로를 결정하도록 작동될 수 있고, 다운링크 신호의 수신을 위해 작동될 수 있는 가입자 터미널의 수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 각 프레임 정렬 단어를 다운링크 신호의 부가 채널로 해독되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 부가 채널은 다운링크 신호의 각각의 10 비트 위치들 중의 한 비트로 해독되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 수신기가 연속적인 프레임 정렬 단어의 식별을 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 첫째 비트위치를 감시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 13항에 있어서, 연속적인 프레임 정렬 단어가 첫째 비트를 감시하는 동안 식별되지 않았다는 것이 표시되면, 수신기는 연속적인 프레임 정렬 단어를 식별하기 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 둘째 비트 위치를 감시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14항에 있어서, 수신기는 중앙 터미널로부터 가입자 터미널까지의 다운링크 통신 경로를 감시하고, 수신기는 다운링크 통신 경로에서의 중단에 따라 두 개의 연속적인 프레임 정렬 단어를 재식별하도록 작동될 수 있고, 수신기는 하향 통신경로의 재결정을 용이하게 하기 위해 프레임 정렬 단어에 대한 가장 앞서 감시된 비트 위치를 감시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 10항에 있어서, 수신기는 프레임 정렬 단어에 대한 다운링크 신호를 계속적으로 감시하고, 수신기는 프레임 정렬 단어를 식별함이 없이 세 개의 연속적 프레임에 따라 두 개의 연속적인 프레임 정렬 단어를 재 식별하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 무선 원격통신시스템에 있어서의 가입자 터미널에 있어서,
    복수개의 프레임 내에 분할수용된 정보를 갖고 있는 다운링크 신호를 수신하도록 작동될 수 있는 수신기를 포함하고 있으며, 다운링크 신호는 복수개의 프레임의 각각에 대한 프레임 정렬 단어를 포함하고 있고, 프레임 정렬 단어는 다운링크 신호의 부가 채널로 해독되고, 오버헤드 신호는 다운링크 신호의 각각의 10비트 위치들 중의 한 위치로 해독되고, 또한 수신기는 다운링크 통신 경로를 결정하기 위해 다운링크 신호의 부가 채널로부터의 두 개의 연속적인 프레임 정렬 단어를 식별하도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 가입자 터미널.
  18. 제 17항에 있어서, 수신기는 프레임 정렬 단어를 식별하기 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 첫째 비트 위치를 감시하는 것을 특징으로 하는 가입자 터미널.
  19. 제 18항에 있어서, 두 연속적인 프레임 정렬 단어가 첫째 비트를 감시하는 동안 식별되지 않았다는 것이 표시되면, 수신기는 프레임 정렬 단어를 식별하기 위해 다운링크 신호의 각각의 10비트 중의 둘째 비트 위치를 감시하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 17항에 있어서, 수신기는 프레임 정렬 단어에 대한 다운링크 신호를 감시하고, 수신기는 하향 통신경로에 중단에 따라, 또는 프레임 정렬 단어를 검출함이 없이 세 개의 연속적인 정보 프레임을 수신하면, 두 개의 연속적인 프레임 정렬 단어를 재식별하는 것을 특징으로 하는 가입자 터미널.
KR1019970708915A 1995-06-02 1996-06-03 무선 원격통신 시스템에서 정보를 프레임 정렬하는 장치 및 방법 KR19990022434A (ko)

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