KR19990064319A

KR19990064319A - 콜렉터 어레이를 이용한 와이어리스 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990064319A
Application number: KR1019980702815A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 애먼드슨 하워드; 브루스 데니스 스미쓰; 카렌 에벨린 코티스; 존 앤드류 배스타노
Original assignee: 로타 토마스 에이; 셀룰라 텔레콤 리미티드
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1999-07-26
Also published as: CN1203725A; JP2000509565A; TW312874B; EP0856230A2; WO1997015159A3; WO1997015159A2; US5715516A; CA2234623A1; AU7476796A

Abstract

본 발명은 셀룰러 통신 시스템에 관한 것으로서, 사용자로의 순방향 채널 통신과 이에 대응하는 역 채널 통신으로 구성된다. 상기 사용자는 하나 이상의 존을 넘어 한 구역에서 다른 구역으로 이동한다. 순방향 채널 통신은 방송 존에 있는 사용자에게 직접 방송된다. 사용자로부터의 역 채널 통신은 바로 복귀하지 않고 방송 존 상에 배열된 위치에서 먼저 수집(collect)된다. 수집 후에 역 채널 통신은 전 듀플렉스 통신을 수행한다. 순방향 채널 통신은 단일 지점에서 다지점(point to multipoint)으로 수행되는 반면에, 역 채널 통신은 다지점에서 단일 지점(multipoint to point)으로 수행된다. 상기 통신 시스템은 각각 단일 지점-다지점 방식의 순방향 경로를 직접 방송으로 처리하고, 다지점-단일 지점 방식의 역방향 경로를 다중 수집 지점을 사용하여 처리한다. 손방향 및 역방향 경로를 각각 배치함으로써 본 발명은 최적의 순방향 및 역방향 경로를 제공한다.

Description

콜렉터 어레이를 이용한 와이어리스 통신 방법 및 장치

본 발명은 2-웨이 와이어리스 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동 전화 사용자 (셀룰러 및 개인 통신 시스템), 기본 교환 원격 통신 라디오, 와이어리스 데이터 통신 및 기타 와이어리스 사용자를 위한 통신 방법 및 장치에 대한 것이다.

종래의 이동 시스템

오늘날 사용되는 셀룰러 시스템 이전의 와이어리스 통신 시스템은 수동/중계 무선 시스템으로 구성되었다. 상기 수동/중계 시스템은 "개선된 이동 전화 서비스" (Improved Mobile Telephone Service)로 대체되었다. 상기 IMTS는 두 주파수 대역, 즉 150MHz (MJ로 알려짐) 및 450MHz (MK로 알려짐)를 사용한 전 듀플렉스 시스템으로, 상기 듀플렉스 주파수의 간격은 약 5MHz이고 채널 대역폭은 25KHz이다. IMTS 기지국은 25마일에 이르는 범위를 얻기 위해 고 전송력을 이용하여 항상 높은 구역에 위치한다. 한 기지국이하나의 전체 도시를 관리할 수 있도록, 이동 사용자들은 상대적으로 고 출력 파워 (13W에서 30W사이)를 사용한다. 어떤 IMTS 시스템에서는, 원격 수신 시스템이 이동 사용자로부터 기지국으로의 신호의 범위와 질을 향상시키는데 사용된다. 미국에선 여전히 IMTS가 사용되고 있지만 사용 가능한 채널의 수가 적어서 임의의 도시 내의 소수의 사용자에게 그 용량을 한정한다.

종래의 셀룰러 시스템

종래의 IMTS나 그밖의 시스템들로는 충족되지 못한 이동 서비스에 대한 요구가 증대됨에 따라, "새로운" 이동 전화 시스템, 즉 셀의 시스템 내에서 "재사용된" 주파수를 방출하는 "새로운" 시스템이 필요했다. 주파수 재사용 셀룰러 시스템에 기초해서, 와이어리스 2-웨이 무선 주파수 (RF) 통신이 많은 사용자를 확보하면서 보편화되었다. 셀룰러 시스템에선 많은 "셀"들이 사용되는데, 각각의 셀들은 한 지역을 커버하고, 한 셀 내에 위치한 가입자들(셀룰러 사용자들)을 지원하는데 사용되는 전체 RF 스펙트럼 가운데 전용 부분을 가지고 있다. 셀들의 크기는 각기 다르고 (예컨대, 매크로-셀 또는 마이크로-셀), 용량은 대개 일정하다. 셀들의 실제 모양 및 크기는 지역, 인공 환경, 및 필요 사용자 용량에 좌우된다. 셀들은 육선 또는 마이크로파 링크를 통해 서로 연결되어 있고, 또한 이동 통신을 위해 조정된 전화 스위치를 통해 공중 교환 전화망 (Public-Switched Telephone Network)에 연결되어 있다. 이동 사용자들이 셀 사이를 이동할 때, 상기 스위치는 사용자들의 한 셀에서 다른 셀로의, 주파수에서 주파수로의 채널 변환(handoff)을 대비한다.

종래의 셀룰러 시스템에 있어서, 각각의 셀은, 셀 내의 셀룰러 사용자와의 통신을 전송 및 수신하기 위해 함께 위치한 무선 주파수 (RF) 송신기 및 무선 주파수 (RF) 수신기로 구성된 기지국을 갖는다. 상기 기지국은 사용자에게 순방향 채널 통신을 전송하기 위한 순방향 RF 주파수 대역(캐리어) 및, 셀 내의 사용자로부터 역 채널 통신을 수신하기 위한 역방향 RF 캐리어를 사용한다. 섹터로 분할된(sectored) 안테나를 사용한다면, 순방향 채널 통신은 일정한 섹터를 가지고 일정한 주파수에서 일정한 전력을 사용한다는 점에서 정적(static)이다.

상기 기지국은 사용자에게 RF 연결성을 제공할 뿐만 아니라, 이동 전화 교환국 (Mobile Telephone Switching Office)에도 연결성을 제공한다. 전형적 셀룰러 시스템에 있어서, 다수의 MTSO가 적용 영역에 사용될 것이다. 각각의 MTSO는 다수의 기지국과 셀룰러 시스템 내의 연관 셀을 관리하고, (PTSN 같은) 다른 시스템과 셀룰러 시스템 간의 통화 경로 지정(routing) 및 셀룰러 시스템 내의 통화 경로 지정을 위한 교환 동작을 지원한다.

기지국은 전형적으로 기지국 컨트롤러 (Base Station Controller)를 통해 MTSO에 의해 제어된다. 상기 BSC는 통화를 지원하고, 기지국 사이에서의 이동 사용자의 채널 변환(handoff)을 조정하고, 기지국의 상태를 관찰 기록하기 위해, RF 캐리어를 할당한다. 하나의 MTSO에 제어되는 기지국의 수는 각 기지국의 트래픽, MTSO와 기지국 사이의 배선 비용, 서비스 지역의 토폴로지 및 기타 유사한 인자들에 따라 좌우된다.

기지국 간의 채널 변환(handoff)은, 예를 들어 이동 사용자가 제 일 셀에서 인접한 제 이 셀로 이동할 때 발생한다. 또한 트래픽-운송 용량이 고갈되거나 저질의 통신이 발생한 기지국의 부하를 덜어주기 위해 채널 변환이 일어난다. 채널 변환(handoff)은 제 일 셀의 기지국에서 제 이 셀의 기지국으로의 개개의 사용자를 위한 통신 이송이다. 채널 변환 동안, 이동 사용자에 대한 순방향 및 역방향 통신이 제 일 셀에 관한 기지국에서 끊어지고, 제 이 셀에 대해 설정되지 않는 이송 시간이 있다. 기존의 설계 기준에 따르면, 이러한 이송 시간은 100 밀리세컨드보다 짧다.

고성능 이동 전화 시스템

고성능 이동 전화 시스템 (Advanced Mobile Phone System)은 현재 미국에서 사용되고 있으며, IS54 표준을 획득했으며, 현재 IS136 표준에 적합하다. 상기 AMPS 시스템은 셀에 대한 기지국과 셀 내의 이동 셀룰러 전화 (사용자) 사이에 분주 다중 접속 (Frequency Division Multiple Access) RF 통신을 사용한다. 기지국으로부터 사용자로의 전송 순방향 채널은 869.010 MHz에서 893.970 MHz 사이의 25 MHz 대역 내에 30 KHz 캐리어를 사용한다. 또한 사용자와 기지국 간의 역방향 채널은 824.010 MHz에서 848.970 MHz 사이의 25 MHz 대역 내에 30 KHz 캐리어를 사용한다. 전체 832개의 전송 및 수신 채널 쌍이 있다. 한 서비스 구역에 대한 두 제공자(provider)는 각각 한 서비스 구역 내의 전체 832채널 가운데 그 절반인 416채널을 갖는다. 416 채널 가운데, 21 채널은 제어 기능을 위한 제어 채널로 정해지고, 나머지 395 채널은 사용자 트래픽을 위해 사용자 채널로 비축된다.

그밖의 종래 셀룰러 구현예

종래 셀룰러 구조의 AMPS 구현에 있어, 관리할 수 있는 사용자의 수를 증가시키기 위해, 가용 RF 특정 대역폭을 분할 및 재사용하는 FDMA 기술이 사용된다. 상기 AMPS 구현에 있어서, 전체 가용 대역폭의 부분을 포함하는 캐리어는 논리 통신 채널을 이송하는데 사용된다. 그밖에 다른 기술을 채용한 종래 셀룰러 구조의 구현예들이 있다. 시간 분할 다중 접속 (Time Division Multiple Access) 구현에 있어서, 각 논리 채널이 가용 타임 슬롯의 소정의 서브세트에서 이송될 수 있도록, 각 캐리어(혹은 전체 가용 대역폭 또는 분주 기술을 사용한 전 대역폭의 부분)가 타임 슬롯으로 분할된다. 코드 분할 다중 접속 (Code Division Multiple Access) 구현에 있어서, 하나의 캐리어(상기와 같이 가용 대역폭 전체 또는 부분)가 각 채널에 대해 비-간섭 코딩을 사용하여 다수의 논리 채널을 이송하기 위해 작동된다. 공간 분할 다중 접속 (Space Division Multiple Access) 구현에 있어서, 지상 송신기 또는 공중(space-based) 송신기를 위한 적응형 안테나 또는 스폿 빔-형성 (spot beam-forming) 안테나를 사용함으로써, 하나의 캐리어가 적용 구역에서 여러번 재사용된다.

여기서 종래의 셀룰러 시스템과 본 발명을 참조할 때, "캐리어"와 "채널", 두 용어는 물리적 매체 (캐리어를 구성하는 대역폭)와 논리적 이송 함수 (통신 채널) 간의 차이를 분명히 해야만 하는 경우를 제외하곤 통신을 기술하는데 있어 상호 교환적으로 사용될 것이다. 종래 셀룰러 시스템의 AMPS 구현이 본 발명에 따른 새로운 셀룰러 구조의 효과를 소개하고 도시하는데 전형적으로 이용되지만, 종래 셀룰러 구조에 사용 가능 했던 이전의 구현예들 또한 본 발명에 따른 새로운 구조에 사용 가능하다.

시스템 용량

다수의 매개 변수가 셀룰러 시스템 내의 각 셀의 용량을 좌우하고, 따라서 셀룰러 시스템의 전체 용량이 결정된다. 고출력 응용을 위한 적절한 주파수 분리를 갖기 위해 전형적인 공동 공진기를 사용했을 때, 동작을 제한하는 하나의 매개 변수는 채널 간의 630KHz 분리를 필요로 한다. 상기 제한 조건은 동일한 위치에서의 인접 채널 (상이한 센터 주파수) 방송 또는 공간적으로 원격 위치에서의 채널 간 (동일한 센터 주파수) 방송에 있어서, 관련 채널 (channel of interest)과 전력 채널 (channel of power) 간의 18db 간섭 고립화를 필요로 한다. 관련 통신 채널을 위한 캐리어 주파수는 동일 위치의 의도적 및 비의도적 송신 안테나에 의해 발생하는 백그라운드 노이즈로부터 분리되야한다. 인접 채널들이 상이한 센터 주파수를 가짐에도 불구하고, 회로 부품들이 완전히 분리되어 있지 않기 때문에, 인접 채널은 여전히 관련 채널과의 간섭을 일으킨다. 유사하게, 상호 채널(co-channel)은 관련 채널로부터 공간적으로 멀리 위치한다. 그럼에도 불구하고, 주파수 재사용을 증가하고 그로써 시스템 용량을 늘리기 위하여, 완전한 분리를 제공하기 위해 놓이는 위치보다 더 가깝게 상호 채널을 위치시키는 경향이 있기 때문에, 여전히 상호 채널과 인접 채널간의 간섭이 발생한다. 모든 매개 변수를 고려한 실질적인 문제로써, 셀들은 최대 50에서 56 채널을 지원하도록 설계된다.

미국에서는, 연방 통신 위원회 (Federal Communications Commission)가 사용 가능한 주파수 채널의 총 수를 일정한 적은 숫자로 결정한다. 따라서, 많은 수의 이동 사용자에게 서비스하려면, 동일한 주파수 대역을 가진 채널들을 서로 간섭을 일으키지 않을 만큼 떨어진 위치에서 반복하여 사용해야 한다. 동일한 주파스 대역을 재사용하는 셀룰러 지역은 재사용 패턴이라 불리는 하나의 패턴을 형성하는데, 상기 패턴은 얼마나 많은 수의 가입자가 특정한 서비스 구역에서 서비스를 받을 수 있는가를 결정한다. 예를 들어, AMPS에서 일반적인 9-셀 재사용 패턴의 경우, 395개의 잠재적 가용 채널이 9개의 분리된, 대체로 균등한 그룹으로 분할되어, 셀 당 44 채널(395/9)의 최대 용량을 갖는다. 모든 사용자가 동시에 사용하는 경우는 발생할 것 같지 않으므로, 상기 채널들은 해당 사용자 수보다 더 많은 용량을 제공할 것이다. 일반적으로, 시스템은 2% 미만의 통화 시도만이 피크 시스템 활용 시에 차단되도록 설계되었다. 통화 통계는 서비스 구역마다 다양하지만, 셀 당 44채널의 할당은 일반적으로 셀 당 2000에서 3000 사용자들을 지원할 것이다. 사용자 저-밀도 지역의 재사용 패턴은 종종 21-셀 재사용 패턴을 사용한다. 그러한 패턴을 사용하면, 채널 간의 간섭에 대한 개선된 분리를 위해 셀 당 더 적은 채널이 할당된다.

사용자 밀집 구역에서는, 보다 많은 사용자 용량을 얻기 위해 셀 크기가 감소하고 셀의 수가 증가한다. 주파수 재사용 패턴은 채널 간 간섭이 감소함에 따라 더 작아질 수도 있다. 이러한 감소는 각각의 섹터에 대한 상이한 주파수 할당을 가지고 셀을 섹터로 분할하는 지향성 기지국 안테나로 이루어 질 수 있다. 120°섹터로 분할된 세 개의 안테나(섹터 당 약 19개의 채널과 함께 (7,3)로 표시됨)로 구성된 7-셀 재사용 패턴은 자주 AMPS 시스템에서 사용되지만, 최적의 주파수 할당은 서비스 구역의 지세와 와이어리스 시스템의 구조에 따라 좌우된다.

셀룰러 전송 특성

종래의 셀룰러 시스템에 있어서, 순방향 채널 및 역 채널 경로들은 대칭적이다. 순방향 채널 통신 경로는 기지국 송신기로부터 이동 사용자에게, 그리고 역 채널 통신 경로는 이동 사용자로부터 기지국 수신기까지이다.

순방향 채널 통신에 있어서, 기지국은 셀의 중앙에 위치한 단일 위치로부터 셀 내의 셀룰러 전화 사용자에게 전송한다. 사용자에게로의 기지국 전송은 일-대-다 (one-to-many) 동작이다. 종래 셀룰러 시스템의 역 채널 동작에 있어서, 셀 안의 단일 위치의 기지국에 있는 수신기는, 셀 내의 상이한 위치에 있는 다수의 이동 사용자 송신기들로부터 다수의 채널을 통해 통신을 수신한다. 사용자로부터의 기지국 수신은 다-대-일 (many-to-one) 동작이다.

종래의 셀룰러 시스템에 있어서 순방향 채널 및 역 채널 경로들은 대칭적이지만, 기지국 송신기 및 수신기는 사용자 송신기 및 수신기와 상당히 다르다. 또한 일-대-다 순방향 채널 동작은 다-대-일 역 채널 동작과 상당히 다르다. 셀룰러 시스템에 있어서, 기지국 송신 장비는 일반적으로 고 출력이고, 셀 내의 이상적 장소에 위치하며, 사용자와의 통신을 위한 지향성 고-이득 안테나를 사용한다. 기지국 송신기의 적용 지역은, 사용자의 위치 및 수를 고려하면서 셀의 지역을 규정하기 위해 측정되고 최적화된다. 기지국 셀룰러 송신기는 FM 라디오 또는 텔레비젼과 같은 1-웨이 상업 방송 무선 시스템에서 사용되는 송신기와 유사하다. 셀 내의 각각의 이동 사용자들은 한 번에 한 채널 (채널 쌍) 상에서 통신한다. (기지국으로부터 이동 사용자에게로의) 순방향 채널 동작에 있어서, 각 이동 사용자의 수신기는, 셀 내의 이동 사용자의 위치 함수 및 기지국 송신기에의 인접 정도에 따라 변화하는 신호 강세(strengh)를 가진 신호를 수신한다. 상이한 신호 강세들을 보완하기 위해, 각 사용자의 수신기는 대개 수신된 기지국 신호들의 상이한 강세를 보완하도록 수신기 감도를 조정하는 간단한 자동-이득-제어 (Automatic-Gain-Control) 회로 소자를 구비한다. 상기 사용자 수신기는 한 번에 한 신호를 복조할 수 있는 동적 범위를 요구한다.

종래 셀룰러 시스템의 (사용자에서 기지국으로의) 역 채널 동작에 있어서, 기지국의 수신기는 셀 내의 단일 위치에 있고, 셀 내의 상이한 위치에 있는 다수의 이동 사용자 송신기로부터 다수의 채널을 통해 통신을 수신한다. 사용자 위치는 이동 사용자가 셀 내에서 이동할 때 변화하고 따라서, 신호 강세는 기지국 수신기에 의해 이동 사용자로부터 수신된 신호에 대해 광범위하게 변화한다. 상기 신호 강세에 있어서의 광범위한 변화는, 다수의 채널에 대해 약한 사용자 신호 및 강한 사용자 신호를 제공하기 위해, 기지국 수신기들이 넓은 동적 범위를 갖기를 요구한다.

필요한 동적 범위를 얻기 위해, 종래 시스템은 주의 깊은 설계 및 셀 크기의 선택, 및 고가의 장치를 요구했다. 더 나아가, 기지국 수신기 내의 감도를 감소시키기 위해 간단한 저가의 AGC 회로 소자를 사용하는 것은, 상기 회로 소자가 신호 수신을 강한 신호를 수신할 수 있는 레벨로 감소시켰을 때, 약한 신호가 전혀 수신되지 않기 때문에 실용적이지 못하다. 상기 문제점은 기지국 수신기 동적 범위가, '멀리(far)' 있는 이동 사용자로부터의 수신이 가능한 동안 이동 사용자가 기지국에 얼마나 '가까이(near)' 있을 수 있는지를 결정하기 때문에 소위 "near-far" 문제로 알려져 있다.

상기 "near-far" 문제는 이론상, 멀리 있는 송신기가 고 출력을 사용하는 동안 인접한 사용자 송신기가 저 출력을 사용하는 이동 사용자 송신기 상에 전력 제어 기법을 사용함으로써 제어 할 수 있다. 그러나, 종래의 셀룰러 시스템에 있어서, 상기 사용자 전력 제어 기법은, 사용자 용 배터리 수명을 감소시키고, 주파수 재사용을 저하시키고, (전 전력이 필요한) 셀 등록시에 사용할 수 없으며, 그밖의 문제점들을 갖고 있어서 만족할 만한 수준이 아니다. 사용자에 대한 전력이 증가할 때, 사용자는 인접 채널 사용자 및 채널 간 사용자와 더 많은 간섭을 일으키게 될 것이다. 더 많은 사용자가 증가된 전력 레벨을 갖을수록, 더 크게 간섭이 발생한다. 간섭이 증가하면 용량이 손실되거나 질이 떨어지게 된다.

일반적으로 셀룰러 폰은 배터리로 작동되고, 전력이 제한되며, 접지에 가깝고, 종종 다-경로, 장애 및 다른 전송 문제를 가지며, 자주 옴니-지향성이고 이동성이 있기 때문에, 사용자와 기지국 사이의 역 채널 경로는 종래의 셀룰러 통신 시스템에서 가장 약한 링크였다. 또한, 셀의 끝 부분에 가까운 사용자는 일반적으로 전 전력으로 전송해야 한다. 이것은 인접 셀에서의 채널 재사용을 방해한다.

새로운 와이어리스 시스템의 필요성

오늘날 셀룰러 시스템은 품질에 대한 문제점 (채널 변환(handoff) 에러 및 그밖의 장애)을 안고 있으며, (스펙트럼 재사용의 한계로 인해) 사용자 용량이 불충분하고, 가격이 높다. 이러한 문제점 때문에, 셀룰러 시스템을 개선할 새로운 제안들이 많이 나왔다.

새로운 셀룰러 시스템에 관한 제안 중 상당수가 공중 인터페이스를 확장하기 위해 디지탈 기술을 사용한다. TDMA 및 CDMA 구현예를 포함한 디지탈 에어 프로토콜은 변조, 음성 및 채널 코딩, 다중 접속 및 타임 분할 듀플렉스 (Time Division Duplex) 기술과 같은 기법들을 사용한다. 상기 새로운 접근 법이 용량 및 채널 변환 품질 문제를 짚은 반면, 시스템 복잡성 및 이동 전화의 가격을 증가시키고, 적용 범위를 제한하는 역방향 경로 동기화 문제점을 안고 있다. 또한, 표준 음성 코딩 알고리듬은, 용량을 증가시키기 위해 음성의 질을 저하시킨다.

개인 통신 시스템

개인 통신 시스템 (Personal Communication Systems)은 미래형 와이어리스 시스템으로 제안되어 왔다. PCS 시스템은 방사된 전력과 적용 지역의 함수로써 하단 PCS (low-tier PCS) 및 상단 PCS (high-tier PCS)로 나뉘어진다. 상기 제안된 상단 PCS 시스템은 저 비트-율(bit-rate) 음성에 최적화되어 있고, 따라서 패킷-데이터 응용을 제공하는 제한된 능력을 갖는다. 상기 상단 PCS 시스템이 오늘날의 셀룰러 라디오를 대신한다면, 미국에서만 1억 사용자가, 전세계적으로는 더욱 많은 사용자가 서비스를 받을 수 있을 것이다. 패킷-데이터 응용의 지원에 관계되는 기술적 문제점들이 해결될 수 있다면, 서비스에 대한 요구가 훨씬 증대할 것이다.

FCC-허가 광대역 PCS 서비스에서 사용 가능한 주파수는 주요 무역 지역 (Major Trading Area) 서비스와 기본 무역 지역 (Basic Trading Area) 서비스로 분류된다.

(a) 다음 주파수 블록들은 MTA 기저 상에서 할당을 위해 사용 가능하다:

블록 A : 1903-1945 MHz와 한 쌍인 1850-1865 MHz; 및

블록 B : 1950-1965 MHz와 한 쌍인 1870-1885 MHz.

(b) 다음 주파수 블록들은 BTA 기저 상에서 할당을 위해 사용 가능하다:

블록 C : 1975-1990 MHz와 한 쌍인 1895-1910 MHz; 및

블록 D : 1945-1950 MHz와 한 쌍인 1865-1870 MHz.

블록 E : 1965-1970 MHz와 한 쌍인 1885-1890 MHz; 및

블록 F : 1970-1975 MHz와 한 쌍인 1890-1895 MHz.

분리된 20 MHz 대역, 1910-1930 MHz 역시 저 전력의 비허가된 PCS를 위해 할당되었다.

하단 PCS 시스템 또한 세계 시장을 대상으로 제안되었다. 하단 PCS 시스템의 몇가지 바람직한 특성은 IEEE 개인 통신 (1995년 4월)에 실린 도날드 C. 콕스의 "와이어리스 개인 통신: 그것은 무엇인가?"에서 설명되어 있다. 상기 하단 PCS 시스템의 바람직한 특성은 다음을 포함한다:

▶ 저 전력 소비, 고 품질 음성 및 저 지연의 적응형 미분 펄스 코드 변조 (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) 음성 엔코 딩.

▶ 데이터 전송 및 메시징을 위한 다중 데이터 비율을 지원할 유동적 무선 링크 구조.

▶ 통화 시간 및 데이터 전송 시간의 최대화를 위한 적응형 전 력 제어가 가능한 저 송신기 전력.

▶ 전력 소비를 최소화하는 저 복잡성 신호 처리.

▶ 저 채널 간 간섭 및 넓은 적용 지역

▶ 저 복잡성으로 무선 링크 성능과 용량을 최대화하는 동기 검파를 가진 다중-레벨 위상 변조

▶ 넓은 영역 상에서 기지국 전송을 동기화하기 위한 요구 조건을 완 화하는 분주 듀플렉싱.

하단 PCS 시스템은 저가의 일정한 망 설비(구리 또는 섬유류)로 배선된 다수의 저 복잡성, 저 가의 기지국의 조밀 수집을 기도한다. 상단 PCS 시스템은 성기게 분포된 셀 사이트를 의도한다. 와이어라인 전화의 품질과 경쟁하는 고 품질 전송의 필요성은, 고가의 상단 셀 사이트를 최소화 한 셀 사이트 당 사용자(users-per-cell-site) 및 MHz 당 사용자 (user-per-MHz)를 최대화하는 상단 PCS 시스템만을 이용해서는 쉽게 얻어지지 않는다. 셀룰러 시스템의 주파수 재사용 능력은, 셀의 수를 증가 시킴으로써 기지국 간의 분리를 감소시켜서 전체 시스템 용량을 증가시킨다. 그러나, 재사용이 역 방향 경로 제약에 의해 결정된다는 것을 주목해야 한다. 상기 큰 용량에 대한 주파수 재사용의 필요성은 하단 및 작은-셀 PCS 시스템이 미래 와이어리스 시스템에서 지배적인 위치를 가질 것을 알려준다. 그러나, 회로 품질, 스펙트럼 활용, 복잡성 (회로 및 망), 시스템 용량, 및 경제성 등의 복합적 상호 관계가 미래 와이어리스 시스템의 설계와 관련되어있다.

새로운 와이어리스 시스템이 제안된 것처럼 개발된다면, 기존 방식의와이어리스 시스템 (페이징, 메시징, 무선 전화 및 광역 패킷-데이터 망)의 미래 역할은 불분명해진다. 예를 들어, PCS 시스템은 사용자들의 이동성을 관리하기 위해 지능 망을 필요로 한다. 무선 전화는 대조적으로 망 지능의 독립성 및 와이어라인 전화를 모사한 기준 단위를 필요로 한다. 또다른 예로써, 데이터 시스템은 종종 와이어리스 음성 통신의 우선 필요 사항을 견디지 못한다. 또한 와이어리스 음성 시스템은 종종 데이터와 메시징의 중요성을 인식하지 못한다. 데이터 시스템과 음성 시스템이 독립적으로 작동하는 경우엔, 개별적 음성 및 데이터 시스템이 망 하부구조 및 기지국 장치의 공유에서 오는 경제성을 얻지 못하게 된다.

광범위한 기술이 새 향상된 와이어리스 시스템에 사용 가능하지만, 상기 시스템에 대한 제안들은 여전히 새 와이어리스 시스템의 용량, 적용 범위, 제어 및 품질에 대한 필요 사항을 경제적으로 만족시키는 법을 적절히 인식하고 있지 않다.

상기 기술된 설명에 따르면, 향상된 와이어리스 통신 시스템의 필요성이 대두된다.

발명의 요약

본 발명의 주요 목적은 사용자에로의 순방향 채널 통신과 사용자로부터의 이에 대응하는 역 채널 통신을 포함한 와이어리스 통신 시스템을 제공하는데 있다. 전형적으로, 사용자들은 하나 이상의 존 (zone)을 넘어 한 지역에서 다른 지역으로 이동하는 이동 사용자들이다. 순방향 채널 통신은 방송 존의 사용자에게 직접 방송된다. 사용자로부터의 역 채널 통신은 바로 복귀하지 않고 방송 존 상에 배치된 위치에 먼저 수집된다. 수집된 후, 역 채널 통신은 전 듀플렉스 통신을 수행한다. 순방향 채널 통신은 단일 지점에서 다지점 (point to multipoint)으로 수행되는 반면, 역 채널 통신은 다지점에서 단일 지점 (multipoint to point)으로 수행된다. 통신 시스템은 각각 단일 지점-다지점 방식의 순방향 경로를 직접 방송으로 처리하고, 다지점-단일 지점 방식의 역방향 경로를 다중 수집 지점을 사용하여 처리한다. 순방향 및 역방향 경로를 각각 배치함으로써, 본 발명은 종래 와이어리스 시스템보다 보다 큰 통신 용량과 보다 나은 통신 품질의 와이어리스 운영 시스템 구조를 제공하는 최적의 순방향 및 역방향 경로를 제공한다.

사용자에로의 순방향 채널 통신 및 이에 대응하는 사용자로부터의 역 채널 통신은 존 관리자에 의해 제어된다. 존 관리자는 방송 존에 방송 순방향 채널을 형성하기 위해 광대역 방송 신호를 사용하여 순방향 채널 통신을 방송하는 방송 송신기를 갖는 방송을 포함한다. 존 관리자는 또한 해당 역 채널 통신을 수신하는 어그리게이터 (agregator)를 포함한다. 방송 존의 사용자들은 방송으로부터 순방향 채널을 수신하는 수신기 및 사용자 역 채널에서 역 채널 통신을 방송하는 송신기를 갖는다. 집합적으로, 사용자로부터의 역 채널은 광대역 복합 신호를 제공한다. 다수의 콜렉터가 사이가 떨어진 위치에 있는 방송 존 상에 분포되어 있다. 각각의 콜렉터는 사용자로부터 광대역 복합 신호를 수신하는 광대역 콜렉터 수신기 및 사용자로부터의 역 채널 통신을 어그리게이터에 회송 (forwarding)하는 콜렉터 회송 수단을 포함한다. 일반적으로 어그리게이터는 몇 개의 콜렉터로부터 단일 사용자에 의해 전송된 역 채널 통신의 뚜렷한 표시 (distinct representations)를 수신한다. 상기 뚜렷한 표시는 뚜렷한 표시들중의 한 표시의 고 품질을 집단화 신호에 제공하기 위해 처리된다. 상기 집단화 과정은 또한 사용자의 현재 위치를 산출해낸다.

영역 관리자는 한 영역 내의 모든 존 관리자의 기능을 조정한다. 사용자가 한 존에서 다른 존으로 이동할 때, 영역 관리자가 채널 변환 (handoff) 절차를 지시함으로써, 제 일 존 관리자는 사용자 순방향 및 역방향 통신의 제어를 제 이 존 관리자에게 인도한다. 영역 관리자는 또한 자원 관리자로서 기능하여 전 영역 상의 시스템 자원의 할당을 최적화한다.

본 발명에 따르면, 디지털 신호 처리 (DSP) 자원이 사용되고, 상기 자원은 통신 시스템 내의 특정한 처리 위치에 대해 필요한 곳 및 때에 할당된다. 순방향 및 역방향 경로에 분포된 디지털 신호 처리기에 자원을 할당하는 과정에 의해 효용성과 경제성이 얻어진다.

본 발명에 따른 디지털 신호 처리 자원을 할당하기 위한 구조 및 과정이 광대역 무선 기술, 스펙트럼 확산(spread spectrum) 기술 및 기타 다중 접속 기술들에 적용된다. 본 발명에 따르면, 처리 자원의 실 시간 할당에 의해 시스템내의 변화에 실시간 적응을 할 수 있다.

와이어리스 운영 시스템의 고유의 특성은 종래의 셀룰러 시스템보다 증가된 용량, 적용 범위 및 품질을 고려하는 것이다. 콜렉터 어레이를 사용함으로써, 사용자들은 주어진 사이즈 존에 대해 저 전력으로 전송할 수 있고(종래의 셀룰러 시스템에서 콜렉터는 기지국보다 사용자에 가까웠기 때문에), 따라서 종래의 셀보다 큰 존을 허용함으로써 적용 범위가 증가된다. 콜렉터는, 정확한 순방향 및 역방향 링크 전력 제어 및 보다 효과적인 주파수 재사용을 위해 사용자 위치를 결정하는 존 관리자에 의해 사용되는 신호 강세 측정을 제공하고, 따라서 용량이 향상된다. 콜렉터로부터의 신호는 향상된 통신 링크 품질을 제공하기 위해 어그리게이터에서 집단화된다.

본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특성 및 효과는 첨부한 도면을 사용하여 설명한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 이해될 것이다.

도1은 사용자와의 와이어리스 통신을 위한 다수의 영역으로의 2-웨이 통신과 연결된 통신 망을 도시하고 있다.

도2는 사용자에게로의 순방향 채널 통신을 위한 방송 및 역 채널 통신을 수신하기 위한 어그리게이터를 포함하는 다수의 존 관리자와 통신하는 영역 관리자에 의해 서비스되고, 어그리게이터로 역 채널 통신을 회송하기 위한 사용자로부터의 역 채널 통신을 수집하는 다수의 콜렉터 어레이에 의해 서비스되는 도1의 한 영역을 도시하고 있다.

도3은 망에 연결된 도2에 도시된 영역의 상세도이다.

도4는 다수의 사용자 및, 이에 대응하는, 사용자로부터의 역 채널 통신을 수신하고 재전송하는 다수의 콜렉터로 형성된 콜렉터 어레이에 순방향 채널 통신을 방송하는 도2에 도시된 존 관리자와 시스템을 도시하고 있다.

도5는 방송에서 단일 사용자에게로의 순방향 채널 통신 및 단일 사용자로부터 네 개의 콜렉터를 통해 어그리게이터로의 역 채널 통신과, 도4에 도시된 시스템의 세부 사항을 도시한 개략도이다.

도6은 디지털 트랜시버 (송신기/수신기)의 일반화된 블록도이다.

도7은 도6에 도시된 트랜시버의 부분을 형성하는 RF 서브시스템 그룹의 블록도이다.

도8은 도4에 사용자로 사용된 도6의 디지털 신호 처리 서브시스템의 실시예를 도시한 블록도이다.

도9는 도3, 4 및 5에서 콜렉터로 사용된 도6의 트랜시버의 실시예를 도시한 블록도이다.

도10은 도 3, 4 및 5에서 어그리게이터로 사용된 도6의 트랜시버의 수신기 부분의 실시예를 도시한 블록도이다.

도11은 도3, 4 및 5에서 방송으로 사용된 도6의 트랜시버의 송신기 부분의 실시예를 도시한 블록도이다.

도12는 어그리게이터로의 역 채널 전송을 고립시키는 할당된 역 채널 스펙트럼의 부분을 이동시키는 콜렉터 및, 세명의 사용자에게 설정된 전-듀플렉스 통신 경로의 실시예를 도시하고 있다.

도13은 어그리게이터로의 역 채널 전송을 고립시키는 할당된 역 채널 스펙트럼 내에서 개별적 캐리어를 이동시키는 콜렉터 및, 세명의 사용자에게 설정된 전-듀플렉스 통신 경로의 제 이 실시예를 도시하고 있다.

도14는 세명의 사용자에게로의 순방향 채널 통신을 방송하기 위해 세 방송 범위를 사용하는 방송 및 이에 대응하는, 세명의 사용자로부터 존 관리자의 어그리게이터로 역 채널 통신을 수신하고 재전송하는 다수의 콜렉터를 가진 콜렉터 어레이와, 도2, 3 및 4의 존 관리자를 도시하고 있다.

도15는 도2 및 3의 두 존 관리자 (방송을 포함한) 및 이에 대응하는 두 콜렉터 어레이를 도시하고 있는데, 각각의 존 관리자는 다섯명의 사용자에게 순방향 채널 통신을 방송하기 위해 두 방송 범위를 사용하고, 각각의 콜렉터 어레이는 두 존 관리자 내에서 다섯 명의 사용자로부터 두 어그리게이터로의 역 채널 통신을 수신하고 재송신하기 위한 다수의 콜렉터로 구성되어 있다.

도16은 다른 위치로 이동하는 한 명의 사용자와 도15의 배치를 도시한다.

도17은 60°방송 분할 및 (3,6) 채널 분할과 함께 육변형 격자를 도시하고 있다.

도18은 방송 존 및, 선택된 지역의 적용 범위를 최대화하도록 최적으로 위치한 콜렉터를 갖는 콜렉터 어레이의 실시예를 도시하고 있다.

도19는 방송 존 및, 선택된 지역에서 사용자들의 가변적 집중에 맞도록 가변적 집중을 가지고 위치한 콜렉터로 구성된 콜렉터 어레이의 실시예를 도시하고 있다.

도20은 가변적인 높이를 가진 콜렉터 수신기와 함께 도19의 방송 송신기 및 콜렉터 수신기를 도시하고 있다.

시스템 구조 - 도1 및 2

도 1에 있어서, 본 발명의 구조는 하나 이상의 지리적 영역 (R)(11) 및 망(10)에 기초하여 이루어진다. 영역은 전국에서부터 거리 또는 건물까지 크거나 작거나 상관없다. 영역(11) 내와 영역(11)과 망(10) 사이의 순방향 채널 및 역 채널 통신은 영역 관리자 (RM)(21)에 의해 제어 및 설정된다. 영역 관리자(21)는 (예를 들어, 영역(11) 및 PSTN 사이에서) 교환, 가정 위치 등록 (Home Location Rigister) 및 방문자 위치 등록 (Vistor Location Register) 기능과 같은 사용자 관리, 및 롬(roaming) 지원 (예를 들어, IS-41 연결성) 등과 같은 시스템 전반에 걸치는 기능을 제공한다.

각 영역(11)은 존 관리자 (ZM)(20)에 의해 설정된 방송 존을 가지고 있다. 존 관리자(20)는 사용자 (U)(18)에게 순방향 채널 통신을 방송하는 강력 방송을 구비하고 있다. 존 관리자(20)는 또한 역 채널 통신을 처리하는 어그리게이터(17)를 포함한다. 존 관리자(20)는 영역(11)에 할당된 전체 주파수 스펙트럼을 사용하여 방송할 수 있다. 사용자(18)는 옴니-지향성 수신기로 존 매니저(20)로부터 순방향 채널 통신을 수신하고, 옴니-지향성 송신기로 콜렉터 어레이(13) 안의 콜렉터(19)에 역 채널 통신을 전송한다. 콜렉터 어레이(13)의 각각의 콜렉터(19)는 콜렉터의 수신 범위 내에서 상기 이동 사용자(18)들에 의해 전송된 역 채널 통신을 수신한다. 콜렉터 어레이(13)의 콜렉터(19)들은 교대로 역 채널 통신을 존 관리자(20) 안의 어그리게이터(17)로 재전송한다. 존 관리자(20)는 수신된 역 채널 통신을 처리하고, 영역 스위치를 통해 순방향 채널 통신을 발생시킨 망(10) 안의 동일한 자원으로 역 채널 통신을 회송(forward)한다.

각각의 존 관리자(20)는 방송, 사용자 및 콜렉터 간의 순방향 채널 및 역 채널의 주파수 할당을 조정하는 영역 관리자(21)와 통신한다.

도1에 도시된 바와 같이, 망(10)은 공중 교환 전화망 (Public-Switched Telephone Network)(125)을 포함한 통신계의 모든 연결된 통신 시스템을 나타낸다. 다수의 서비스 지역 영역(11)에는 망(10)과 와이어리스 사용자(18) 간에 2-웨이 통신을 제공하기 위해, 망(10)과 전 듀플렉스 연결이 되어있다. R(1), R(2), ..., R(r), ..., R(R) 영역을 포함한 모든 R 영역(11)이 도1에 도시되어 있다.

각각의 R 영역(11)은 영역 관리자(21) RM(1), RM(2), ..., RM(r), ..., RM(R)을 포함한다. 영역 관리자(21)는 망(10)으로부터 순방향 채널 통신을, 영역(11) 내의 와이어리스 전화 사용자(18)에게 방송하는 존 관리자(20)로 분배하기 위한 각 영역 내의 장치인 분배기 (DI)(24)를 각기 포함한다. DI(1), DI(2), ..., DI(r), ..., DI(R) 분배기를 포함한 모든 R 분배기(14)가 도1에 도시되어 있다.

각각의 영역 관리자(21)는 존 매니저(20)로부터 역 채널 통신을 누산하고, 망(10)에 역 채널 통신의 경로를 지정하는 각 영역(11) 내의 장치인 누산기 (AC)(15)를 포함한다. 존 관리자(20)는 콜렉터 어레이(13) 안의 콜렉터 C(1), ..., C(C) 등의 콜렉터(19)를 통해, 사용자 U1, ..., Uu를 포함한 사용자(18)로부터 역 채널 통신을 수신한다. 누산기 AC(1), AC(2), ..., AC(r), ..., AC(R)를 포함한 전체 R 누산기(15)가 도1에 도시되어 있다.

영역 관리자(21), 존 관리자(20), 콜렉터 어래이(13) 및 사용자(18)를 포함한 통신 시스템의 구성 요소들은 이하에서 상세히 기술되는 소프트웨어와 하드웨어의 결합에 의해 제공된다.

일반적으로, 소프트웨어는 와이어리스 운영 시스템으로 알려져 있고, 통신 시스템의 구성 요소들에 분배되어 있다. 운영 시스템의 실질적인 부분은 잘 알려진 기능 외에도 와이어리스 통신에 적용되는 다양한 정부 기준에 의해 요구된 기능을 제공한다. 본 발명에 따른 시스템은 이미 알려진 기능에 더해, 와이어리스 통신을 향상시킬 수 있는 다수의 새로운 기능을 제공한다. 상기 새로운 기능들은 이하에서 상술 및 도시된다. 하나의 실시예를 위해, 와이어리스 운영 시스템 기능은 다음과 같이 개략적으로 설정된다.

영역 관리자(21):

인터페이스:

▶ 망(10)으로 및 망(10)으로부터

▶ 존 관리자(20)로 및 존 관리자(20)로부터

▶▶ 누산기(15)로부터의 협대역 신호 (다중 어그리게이터(17) 로부터의 상태 정보)

▶▶ 분배기(14)로부터의 방송(16)으로의 협대역 신호 (다중 방송(16)으로의 제어 정보)

영역 관리자(21)에 의해 존 관리자(20)로 보내지는 정보 분야:

▶ 각 존 내의 등록된 이동 사용자의 리스트

▶ 허가된 방송(16) 주파수의 리스트

▶ 각 허가된 방송(16) 주파수에 대한 전력 한도

▶ 망(10)에서 발생한 통화 설정/해체 요구

▶ 영역 관리자(21)의 잠재적 채널 변환(handoff) 처리에 대한 요구

▶ 이전 영역 관리자(21)의 채널 변환 요구의 상태

영역 관리자(21)에 의해 존 관리자(20)로부터 수신된 정보 분야:

▶ 각 존 내의 등록된 이동 사용자의 갱신된 리스트

▶ 활동성 방송(16) 주파수 및 연관된 전력 레벨의 리스트

▶ 증가된 방송(16) 주파수 할당에 대한 요구

▶ 증가된 방송(16) 전력 레벨 한도에 대한 요구

▶ 활동성 사용자(18) 전력 레벨의 리스트

▶ 사용자(18)에게서 발생한 통화 설정/해체 요구

▶ 존 관리자(20)의 잠재적 채널 변환(handoff)의 처리에 대한 요구

▶ 이전 존 관리자(20)의 채널 변환 요구의 상태

존 관리자(20):

인터페이스:

▶ 어그리게이터(17)로부터의 협대역 신호 (다중 콜렉터(19)로부터 의 상태 정보)

▶ 방송(16)으로의 협대역 신호 (다중 콜렉터(19)로의 제어 정보)

존 관리자(20)에 의해 모든 콜렉터(19)로 보내지는 정보 분야:

▶ 활동성 수신 주파수의 리스트

▶ 활동성 수신 주파수 당 최소 신호 한계값(threshold)

▶ 재전송에 대한 허가

▶ 각 "재전송 허가"를 위해, 재 전송 주파수

존 관리자(20)에 의해 모든 콜렉터(19)로부터 수신된 정보 분야:

▶ 사용자 주파수 및 신호 강세(strength)

▶ 방송 신호 측정

어그리게이터(17) 제어:

▶ 활동성 복귀 주파수 리스트 (콜렉터(19)에서 어그리게이터(17)로 의 사용자(18) 신호 재전송)

▶ 집단화 제어 데이터

▶ 정보 경로 지정(routing) (망(10), 존 내부 (intrazone) 및 존 사이 (interzone)로)

방송(16) 제어:

▶ 채널 방송 신호 전력에 의해

▶ (방송(16) 제어 채널로 가는) 채널 사용자(18) 전송 전력에 의해

방송(16)

인터페이스:

▶ 분배기(14)로부터의 음성 및 데이터 채널

▶ 사용자(18) 및 콜렉터(19)로의 공중 인터페이스

방송 채널에 따른 처리:

▶ 망(10), 존 사이 및 존 내부로부터의 경로 지정(routing)

▶ 음성 코딩

▶ 에어 프로토콜 코딩

▶ 변조

신호 결합:

▶ 출력 신호에 대한 성능 이득 제어

▶ 출력 데이터 신호를 광대역에 혼합

▶ 제어 신호를 광대역에 혼합

전송:

▶ 디지털에서 아날로그로 (D/A) 변환

▶ 중간 주파수 (Intermediate Frequency)에서 무선 주파수 (Radio Frequency)로의 변환

▶ 안테나 피드(feed)

어그리게이터(17):

인터페이스:

▶ 콜렉터(19)로부터의 공중 인터페이스

▶ 누산기(15)로의 음성 및 데이터 채널

수신:

▶ 안테나 피드(feed)

▶ 무선 주파수에서 중간 주파수로

▶ 아날로그에서 디지털로 (A/D) 변환

집단화:

▶ 스펙트럼 변환 (spectral transform)

▶ 여과 (채널화)

▶ 동기화

▶ 결합/선택

▶ 사용자 국부화(localization)

집단화된 채널에 따른 처리:

▶ 복조 채널

▶ 에어 프로토콜 디코딩

▶ 음성 디코딩

▶ (망(10), 존 사이 및 존 내부로의) 정보 경로 지정(routing)

콜렉터(19):

▶ 사용자(18) 및 방송(16)으로부터의 공중 인터페이스

▶ 어그리게이터(17)로의 공중 인터페이스

수신:

▶ (사용자(18)로부터의) 안테나 신호

▶ 방송 신호로부터의 안테나 피드(feed) (방송(16)으로부터의 제어 신호)

▶ 사용자(18) 및 제어 신호 상에서 무선 주파수 (RF)를 중간 주파 수 (IF)로.

▶ 사용자(18) 신호 (광대역) 상에서 아날로그를 디지털로 (A/D) 변환

▶ 복조 제어 신호

검색 처리:

▶ 스펙트럼 변환 (spectral transforms)

▶ 신호 강세 측정

▶ 한계 비교 및 피크 리스트(peak list) 발생

재전송 채널에 의해:

▶ 이득 평준화 (균등화)

▶ 주파수 번역 (사용자(18)로부터 수신 -> 어그리게이터(17)로 보 내짐)

신호 결합:

▶ N 출력 데이터 신호를 하나의 광대역에 혼합

▶ 제어 신호를 한 광대역에 혼합

전송:

▶ 디지털에서 아날로그로 (D/A) 변환

▶ 중간 주파수(IF)에서 무선 주파수(RF)로 변환

▶ 지향성 안테나 피드

통신 영역 - 도2

도2는 도1의 영역(11) 가운데 전형적인 영역 R(r)을 도시하고 있다. R(r) 영역(11)은 다수의 존 관리자(20)에 의해 관리되고 있다. 각각의 존 관리자(20)는 방송 (B)(16)과 어그리게이터 (A)(17)를 포함한다. 방송(16)은 방송 존(12)을 결정하는 하나 이상의 순방향 채널 방송 범위를 넘어 방송한다. 각 방송(16) 및 어그리게이터(17)은 적어도 하나의 역 채널 콜렉터 어레이(13)와 연관되어 있다. 각 방송(16)은 방송 존 내에 위치한 사용자들에게 순방향 채널 통신을 방송하기 위한 장치이다. z가 방송(16)의 특정한 하나이고, z = 1, 2, ..., z, ..., Z 일 때, 방송 B(1), B(2), ..., B(z), ..., B(Z)를 포함한 전체 Z 방송(16)이 도 2의 영역 R(r)에 도시되어 있다.

영역 R(r) 내의 각 방송(16) 및 콜렉터 어레이(13)는 적어도 하나의 어그리게이터(17)와 연관되어 있다. 상기 어그리게이터(17)는 콜렉터 어레이(13)를 구성하는 콜렉터(19)로부터 역 채널 통신을 집단화하는 장치이다.

z가 어그리게이터(17)의 특정한 하나이고, z = 1, 2, ..., z, ..., Z 일 때, 어그리게이터 A(1), A(2), ..., A(z), ..., A(Z)를 포함한 전체 Z 어그리게이터(17)가 도 2의 영역 R(r)에 도시되어 있다.

도2의 각각의 콜렉터 어레이(13)는 사용자(18)에 의해 전송된 역 채널 통신을 수신하고, 어그리게이터(17)에 역 채널 통신을 전송하는 다수의 콜렉터 (도3 및 4의 콜렉터(19) 참조)로 구성되어 있다. z가 콜렉터 어레이(13)의 특정한 하나이고, z = 1, 2, ..., z, ..., Z 일 때, 콜렉터 어레이 CA(1), CA(2), ..., CA(z), ..., CA(Z)를 포함한 전체 Z 콜렉터 어레이(13)가 도 2의 영역 R(r)(11)에 도시되어 있다.

도2의 영역 R(r)(11)은 다수의 사용자(18)을 포함한다. 각각의 사용자(18)들은 방송(16)으로부터 순방향 채널 통신을 수신하고 콜렉터 어레이(13)에 역 채널 통신을 전송함으로써 전 듀플렉스 통신을 수신 및 전송하는 이동 가능한 장치이다.

도2에 도시된 영역(11)의 한 예가 샌프란시스코 만 지역(이후, '만 지역'이라 함)에 나타난다. 상기 지역에선, 네 영역이 약 50×100 마일 (5000 평방 마일), 즉 영역 당 1,250 평방 마일인 지역을 커버하는데 사용될 수 있다. 현재의 AMPS 시스템에 있어서, 만 지역의 영역은 각각 기존의 기지국을 약 50개 정도씩 가지고 있으며, 각각의 기지국은 방송 및 수신을 위한 송신기 및 수신기를 가지고 있다. 상기 AMPS 시스템에 있어서, 순방향 채널 방송 셀은 역 채널 수신 셀과 크기가 같다. 900 MHz 대역을 사용한 제공자에 할당된 416개의 채널 가운데, 셀 당 30에서 60개의 채널이 사용 가능하다. 현재 200,000명의 만 지역 가입자들의 용량 수요는 약 200 AMPS 셀을 요구한다. 현재의 AMPS 시스템에서는, 활동성 가입자의 수가 증가할수록 셀과 영역의 수도 증가해야한다.

본 발명에 따른 시스템이 20개의 방송 존에 의해 타일링된 동일한 네개의 만 지역 영역을 사용하는 현재의 만 지역 셀룰러 시스템에 사상될 수 있지만, 만 지역은 예를 들어, 30개의 존 관리자(20)와 함께 영역 관리자(21)에 의해 관리되는 하나의 더 큰 영역에 사상될 수 있다. 상기 존 관리자(20)에 있어서, 존 관리자(20)에 의해 설정된 존 크기는 현재의 AMPS 셀룰러 시스템을 위한 방송 셀보다 더 크다.

다수의 콜렉터(19)는 종래의 셀룰러 시스템의 셀들의 지역 상에 콜렉터 어레이(13)를 형성하는데 사용된다. 만 지역의 예를 살펴보면, 단일 영역(11)이 5000 평방 마일의 지역을 타일링하는데 사용될 때, 상기 영역은 각각 하나의 방송(16)과 하나의 어그리게이터(17)를 갖는 30개의 존 관리자(20) 및 콜렉터 어레이(13) 당 10개의 콜렉터(19)를 갖는 30개의 콜렉터 어레이(13)를 포함할 수 있다.

콜렉터 어레이(13) 내의 각각의 콜렉터(19)는 어그리게이터(17)의 수신 안테나로 향해진 고 이득(high gain) 지향성 송신기를 포함한다. 상기 어그리게이터(17)의 수신 안테나는 하나의 저 이득 광각 안테나이거나, 또는 어그리게이터가 다수의 지향성 안테나를 가질 수도 있다. 송신기 및 수신기의 상기 결합에 의해, 순방향 채널 및 역 채널 통신 장치는 순방향 및 역 채널의 고유한 특성에 맞추어진다. 상기 기술된 특성 외에도, 방송 범위가 각각의 사용자(18)에 대해 달라질 수 있도록, 방송(16)은 각 순방향 채널에 대해 변화할 수 있는 가변적 전송 전력을 갖는다. 유사하게, 각 사용자(18)에 대한 역 채널의 방송 범위가 사용자(18)에 인접한 콜렉터(19)에 도달하게 제어 될 수 있도록, 각각의 사용자(18) 또한 가변적 전송 전력을 갖는다. 상기 방송(16)은 FM 라디오와 같이, 사용자(18)의 옴니 지향성 안테나 상에서 페이딩(fading)을 제거하기 위해 선택적으로 순환 극성(circular polarization)을 갖는다.

와이어리스 통신 시스템 - 도3

도3에 있어, 망(10)에 연결된 도2 시스템의 단일 영역(11)이 상세하게 도시되어 있다. 도3에 도시한 바와 같이, 영역(11)은 T3 라인에 의해, 예를 들어, 망(10)에 연결되는 RM(r) 영역 관리자(21)를 포함한다. 영역 관리자(21)는 영역 스위치(22)에 연결된 누산기(15) 및 지도자(director)(14)를 포함한다. 영역 스위치(22)는 종래의 전화 스위칭 방식으로 연결을 교환한다. 영역 스위치(22)는 사용자(18)에게 영역 대 영역 (region-to-region) 연결 및 영역 대 망 연결 (region-to-network)을 제공한다.

도3에 있어서, 존 관리자(20)는 존 관리자 ZM(1), ..., ZM(Z)를 포함한다. 존 관리자(20)는 각각 방송 B(1), ..., B(Z)를 포함한 방송(16)을 구비하고 있다. 상기 방송(16)은 예를 들어, 상기 지도자(14)로부터 T1 라인 상으로 순방향 채널 통신을 수신한다. B(1) 방송(16-1)은 방송 존 BZ(1)을 설정하고, B(Z) 방송(16-Z)은 방송 존 BZ(Z)을 설정한다.

다수의 사용자(18-1)들은 방송 존 BZ(1) 내에 있고, B(1) 방송(16-1)으로부터 순방향 채널 통신을 수신한다. 각각의 사용자(18-1)들은 방송 존 BZ(1) 안의 콜렉터 어레이(13-1)의 하나 이상의 콜렉터에 역 채널 통신을 제공한다. 상기 콜렉터 어레이(13-1)는 번갈아 사용자(18-1)로부터 A(1) 어그리게이터(17-1)로 역 채널 통신을 계속한다. 상기 어그리게이터(17-1)는 사용자(18-1), 콜렉터(13-1) 및 어그리게이터(17-1)로부터 T1 라인을 통해 AC(r) 누산기(15)로 역 채널 통신을 계속한다. 영역 스위치(22)는 BZ(1) 존 안의 사용자로부터의 T1 통신을 BZ(Z)의 사용자(18-Z)와 같은 다른 존의 사용자 또는 망(125)에 연결한다.

도3에 도시한 바와 같이, BZ(Z) 존은 B(Z) 방송(16-Z)으로부터 순방향 채널 통신을 수신하는 다수의 사용자(18-Z)를 포함한다. 상기 사용자(18-Z)는 교대로 역 채널 통신을 콜렉터 어레이(13-Z)의 콜렉터(19)에 방송한다. 상기 콜렉터 어레이(13-Z) 내의 각각의 콜렉터(19-Z)는 역 채널 통신을 존 관리자(20-Z) 내의 어그리게이터(17-Z)로 전송한다. 그리고나서, 존 관리자(20-Z)는 어그리게이터(17-1)로부터 영역 관리자(21) 안의 AC(r) 누산기(15)로 역 채널 통신을 계속한다. 상기 영역 관리자(21)는, 상기 영역 스위치(22)의 동작을 통해, 역 채널 및 순방향 채녈 통신을 존 매니저 ZM(Z), BZ(1) 존과 같은 다른 존의 사용자 또는 망(10)으로 교환한다.

일정한 실시예들에서, 각각의 방송(16)은 각 채널에 대한 상이한 전력을 가지고 방송한다. 따라서 어떤 채널에 대한 방송 범위는 다른 채널의 방송 범위보다 더 넓거나 적다. "방송 존"이란 용어는 방송(16)으로부터의 일련의 방송 범위에 따라 커버 될 수 있는 지역을 의미한다. 채널에 대한 방송 범위가 존 관리자(20)의 명령에 따라 변화될 수 있기 때문에, 일반적으로 각각의방송으로부터의 방송 존들은 중복될 것이다. 유사한 방식으로, 각 사용자(18)는 가변적인 전송 전력을 갖고, 따라서 "사용자 존"은 상이한 시간에 상이한 범위로 방송하는 사용자(18)에 의해 도달되는 지역이다.

단일 방송 범위 예 - 도4

도4에 있어서, 도1에서 3까지 도시된 ZM(1) 존 관리자(20-1)는 예를 들어, 다수의 사용자(18)에게로의 순방향 채널 전송을 위한 방송 범위(BR-1)를 설정한다.

도4에 도시한 바와 같이, 존 관리자(20-1)는 BR(1) 방송 범위로써 지정된 지역 상에서 방송하는 B(1) 방송(16-1)을 포함한다. 상기 BR(1) 방송 범위 내에서, 다수의 사용자(18)들은 U(1;1), U(1;2) ,..., U(1;U)로 지정된다. 각각의 사용자(18)들은 존 관리자(20-1)의 B(1) 방송으로부터 순방향 채널로 방송을 수신하는 옴니 지향성 수신 안테나를 가지고 있다.

또한, 각각의 사용자(18)들은 BR(1) 방송 범위에 의해 커버된 지역보다 훨씬 제한된 지역을 커버하는 사용자 범위(UR)에 대해 설정된 역 채널로 전송하는 송신기를 가지고 있다. CA(1) 콜렉터 어레이(13-1)는 방송 범위 BR(1)의 지역 내에 위치한다. 상기 CA(1) 콜렉터 어레이(13-1)는 다수의 콜렉터(19)를 포함하고, 특히 16개의 콜렉터 C(1;01), C(1;02), ... , C(1;16)를 포함한다. 상기 콜렉터(19)는 각각 인접한 사용자(18)로부터의 전송을 수신하는옴니 지향성 수신 안테나를 가지고 있다. 예를 들어, 사용자 U(1;1)는 콜렉터 C(1;11), C(1;12) 및 C(1;15)에 도달하는 UR(1) 사용자 범위를 넘어 방송한다. 유사한 방식으로, 사용자 U(1;2)는 콜렉터 C(1;13), C(1;14) 및 C(1;15)에 도달하는 UR(2) 사용자 범위를 넘어 방송한다. 유사하게, 사용자 U(1;U)는 콜렉터 C(1;01), C(1;02), C(1;05) 및 C(1;06)에 도달하는 UR(u) 사용자 범위를 넘어 방송한다. 마지막으로, 사용자 U(1;U)는 콜렉터 C(1;03), C(1;04), C(1;07) 및 C(1;08)에 도달하는 UR(U) 사용자 범위 안에서 방송한다. 도4의 CA(1) 콜렉터 어레이(13-1) 내의 각각의 콜렉터(19)들은 기술된 것처럼 사용자(18)로부터 방송 역 채널 통신을 수신하는 것 외에도, ZM(1) 존 관리자(20-1)의 A(1) 어그리게이터(17-1)에 전송한다. 상기 ZM(1) 존 관리자(20-1)는 교대로 A(1) 어그리게이터(17-1)로부터 RM(r) 영역 관리자(21) 내의 AC(r) 누산기(15)로 역 채널 통신을 한다. 유사하게, ZM(1) 존 관리자(20-1) 내의 B(1) 방송(16-1)은 영역 관리자(21) 내의 DI(r) 지도자(14)로부터 순방향 채널 통신을 수신한다.

도4에 있어서, 존 관리자(20-1)는 역 채널 통신을 수신받아 U(1;U)를 통해 사용자 U(1;1) 가운데 특정 사용자에게 재전송하기 위해 선택된, 연관된 콜렉터 어레이(13-1) 내의 콜렉터(19) 가운데 특정 콜렉터들을 결정한다. 상기와 같은 선택은, 예를 들어, 재 전송에 최적인 콜렉터 세트를 결정하고 요구 받은 콜렉터의 허가 상태(permission status)를 갱신하기 위해, 콜렉터 어레이로부터의 신호 강세 측정을 접속시키는 존 관리자 제어 코드에 의해 수행된다. MATLAB 프로그래밍 언어로 수행된 상기 제어 코드의 한 실시예가 표1에 제시되어 있다.

표 1

저작권 1995 스펙트럼 와이어리스, Inc.

% 본 스크립트는 콜렉터의 존 관리자 제어를 수행한다. 존 관리자

% 데이터 베이스가 각 집단화된 역 채널 통신 링크의 품질을 결정하도록

% 조회한다. 품질이 불충분할 경우, 신호를 복귀시키는 콜렉터의 명세서% 를 바꾸거나, 가능하다면 어그리게이터로 신호를 복귀시키는 콜렉터의 % 수를 증가시키거나 이동 방송 전력을 증가시킨다.

% 고 품질이 과도한 경우, 콜렉터 복귀를 감소시키거나 이동 방송 전력

% 레벨을 감소시킨다.

%

% 알고리듬 매개 변수는 신호 품질에 대한 최소 및 최대 메리트(merit)

% 값 및 신호를 복귀시킬 수 있는 콜렉터의 최소 및 최대 개수이다.

%

MinMerit = 18;

MaxMerit = 22;

MinColl = 2;

MaxColl = 5;

ActiveChannel = Channel(find(ChannelStatus = = 1));

Nactive = length(ActiveChannel);

for ii = 1:Nactive

User = MobID(ActiveChannel(ii));

Merit = AggSigQual(ActiveChannel(ii));

NumColl = sum(CollStatus(ActiveChannel(ii),:);

Power = MobPower(ActiveChannel(ii));

if ( Merit < MinMerit )

[CollMerit,CollRanking]= sort(CollRSSI(ActiveChannel(ii),:));

GoodEnough = find(CollMerit > MinMerit - 10);

Ngood = length(GoodEnough);

CollMerit = CollMerit(GoodEnough);

CollRanking = CollRanking(GoodEnough);

if (Ngood < MinColl)

IncreasePower(User);

elseif (Ngood < = MaxColl)

CollStatus(ActiveChannel(ii),:) = zeros(NCOLL);

CollStatus(ActiveChannel(ii), CollRanking= ones(Ngood);

else

CollStatus(ActiveChannel(ii),:) = zeros(NCOLL);

CollStatus(ActiveChannel(ii),CollRanking(1;MaxColl)) = ones(MaxColl);

end;

elseif ( Merit > MaxMerit )

[CollMerit,CollRanking]= sort(CollRSSI(ActiveChannel(ii),:));

GoodEnough = find(CollMerit > MinMerit - 10);

Ngood = length(GoodEnough);

CollMerit = CollMerit(GoodEnough);

CollRanking = CollRanking(GoodEnough);

if ( Ngood > MaxColl )

DecreasePower(User);

elseif (Ngood > MinColl )

CollStatus(ActiveChannel(ii),:) = zeros(NCOLL);

CollStatus(ActiveChannel(ii),CollRanking = ones(Ngood);

end;

콜렉터 어레이 존 안의 사용자의 위치 함수로서 다수의 사용자들의 역사적 측정에 기초하여, 변화도 맵(gradient map)은 약 수신 위치와 강 수신 위치 사이의 신호 강세 변화를 저장한다. 상기 약 수신 지역에 있어서, 상당한 수의 콜렉터(19)가 동일한 사용자(18)에 대한 상이한 콜렉터(19)를 통해 다중 신호를 결합하는데 사용된다. 상기 결합에 의해, 신호 대 신호(signal-to-signal) 간섭이 특히 존 안의 약 수신 위치에서 개선된다.

단일 사용자 예 - 도5

도4의 B(1) 방송(16-1)로부터 단일 사용자 U(1;U)로의 순방향 채널 통신의 개략도가 도5에 도시되어 있다. 도4의 콜렉터 어레이(13-1)의 13'-1 부분이 도5에서 C(1;03), C(1;04), C(1;07) 및 C(1;08) 콜렉터로 나타나있다. 각각의 콜렉터(19)들은 사용자 U(1;U)로부터 역 채널 통신을 수신한다. 상기 각각의 콜렉터(19)들은 교대로 역 채널 통신을 ZM(1) 존 관리자(20-1) 내의 A(1) 어그리게이터(17-1)에 전송한다.

도5에 있어서, B(1) 방송(16-1)의 송신기는 고 이득 옴니 지향성 (또는 섹터로 분할된(sectored)) 안테나이다. 상기 U(1;U) 사용자(18)는 전형적으로 사용자가 배터리로 작동하고 이동하기 때문에, 전형적으로 저 전력인 옴니 지향성 수신기와 옴니 지향성 송신기를 가지고 있다. 각각의 콜렉터(19)는 전형적으로 저 이득의 옴니 지향성 수신 안테나를 가지고 있다. 상기 콜렉터(19)는 공간적 상위(diversity)를 위해 각각 둘 이상의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 또한 각각의 콜렉터(19)는 A(1) 어그리게이터(17-1)의 수신 안테나로 향해진 고 이득 지향성 송신기를 갖는다.

디지털 트랜시버 - 도6

도6은 본 발명에 따른 통신 시스템 내의 빌딩 블록으로써 사용되는 디지털 트랜시버(송신기transmitter/수신기receiver)의 블록도이다. 도6에 있어서, 트랜시버(25)는 RF 서브시스템 그룹(26-1, ,,,. 26-D) 및 디지털 신호 처리 서브시스템 그룹(27)을 포함한다. 상기 RF 서브시스템 그룹(26-1)은 각각 RF 신호를 수신 및 전송하는 수신 안테나(28-1) 및 송신 안테나(29-1)을 포함한다. 상기 RF 서브시스템 그룹(26-D)과 같은 다른 RF 서브시스템 그룹은 안테나(28-D)와 같은 수신 안테나만을 포함한다. RF 서브 시스템 그룹(26-1, ..., 26-D)은, 지역 발진기 제어 (LO.CTL)를 위한 제어 신호 및 수신 중간 주파수 (RX IF) 신호와 송신 중간 주파수 (TX IF) 신호를 포함하는 디지털 인터페이스를 가진 디지털 신호 처리 서브시스템 그룹(27)과 상호 연결되어 있다.

RF 서브시스템 그룹 - 도7

도7은 도6의 트랜시버(25)의 부분을 형성하는 RF 서브시스템 그룹(26)의 블록도이다. 상기 서브시스템 그룹(26)은 RF RX 서브시스템(26-RX) 및 RF TX 서브시스템(26-TX)을 포함한다. 상기 수신 시스템(26-RX)은 하나 이상의 수신 안테나(28) 상에서 RF 통신을 수신하고, 상기 통신을 멀티플렉서에서 결합시키고, RX 대역 여파기(30)에 입력한다. 상기 대역 여파기(30)는 교대로 RX RF 혼합기(32)에 연결된 RX RF 증폭기(31)에 교대로 연결된다. 상기 혼합기(32)는 상기 증폭기(31)로부터 RF 신호를 수신하여, 상기 수신된 신호를 RF 범위에서 IF 범위로 다운 컨버트하기 위해, 상기 신호를 RX 지역 발진기로부터의 지역 발진기 신호와 혼합한다. 상기 혼합기(32)로부터의 IF 범위 신호는, RX/AD 변환기(35)에 교대로 연결되는 RX IF 증폭기(34)에 교대로 연결되는 RX IF 대역 여파기(33)의 입력으로서 연결된다. 상기 변환기(35)는 증폭기(34)로부터의 IF 신호를, 도6에 나타난 유형의 디지털 신호 처리 서브시스템 그룹(27)에 연결된 디지털 RX IF 출력 신호를 제공하기 위해, 디지털 신호로 변환한다.

도7에 있어서, RF TX 서브시스템 (26-TX)은 도6에 도시된 유형의 디지털 신호 처리 서브시스템 그룹(27)으로부터 TX IF 신호를 수신하여, 전송 안테나(29)에 의한 하나 이상의 전송을 위해 신호를 처리한다.

도6에 나타난 유형의 디지털 신호 처리 서브시스템 그룹(27)으로부터의 TX IF 신호는 교대로 TX IF 증폭기(40)에 연결된 TX 대역 여파기(39)에 교대로 연결된 D/A 컨버터(38)에 연결된다. 상기 증폭기(40)에서 증폭된 TX IF 신호는 TX RF 혼합기(41)에 입력된다. 상기 TX RF 혼합기(41)는, IF 신호를 RF 신호로 바꾸기 위해, TX 지역 발진기(37)로부터 지역 발진기 신호를 수신한다. 상기 혼합기(41)로부터의 RF 신호는 교대로 TX RF 증폭기(43)에 연결된 TX RF 대역 여파기(42)에 입력된다. 상기 증폭기(43)에서 증폭된 신호는 하나 이상의 송신 안테나(29)에 연결된다.

도7에 있어서, RX 지역 발진기(36) 및 TX 지역 발진기(37)는, 서브시스템 26-RX, 26-TX에 의해 사용된 특정한 지역 발진기 주파수를 제어하기 위해, LO.CTL 제어 라인을 지나 도6에 나타난 유형의 디지털 신호 처리 그룹(27)에 연결된다.

사용자 트랜시버 - 도8

도8은 도6의 트랜시버와 일반적으로 유사한 사용자 트랜시버(25-U)의 블록도를 도시하고 있다. 도8에 있어서, 트랜시버(25-U)는 대개 저 전력이고 배터리로 작동한다. 수신 안테나(28-U) 및 송신 안테나(29-U)는 옴니 지향성이다. 해리스 반도체(Harris Semiconductor)에서 제작된 사용자 트랜시버(25-U)의 실시예의 구체적인 세부 사항은, 1993년 12월 DSP 출원, 즉, "DSP 기술에 따른 저가 고성능 수신기의 개발에 있어서의 고려 사항"의 15-28장에 기술되어 있다.

콜렉터 트랜시버 - 도9

도9는 콜렉터(19)의 트랜시버의 한 실시예를 도시한 콜렉터 트랜시버(25-C)의 블록도이다. 콜렉터 트랜시버(25-C)는 하나 이상의 수신 안테나(28-C) 및 하나 이상의 송신 안테나(29-C)를 구비하고 있다. 상기 안테나(28-C, 29-C)는 RF 서브시스템 그룹(26-C)에 연결된다. 상기 RF 서브시스템(26-C)은 디지털 처리 서브시스템(27-C)에 연결된다. 콜렉터 트랜시버(25-C)는 도6의 트랜시버와 동일한 형태이다. 한 실시예에서 도9의 디지털 처리 서브시스템(27-C)은, 예를 들어, MDC40T Dual C40 DSP Module로써 스펙트럼 신호 처리(Spectrum Signal Processing)에 의해 제작된 디지털 신호 프로세서이다. 상기 모듈은 텍사스 기구 (Texas Instruments) TIM-40 모듈 기준에 적합한 250 MFLOPS TMS 320C40 병렬 디지털 신호 프로세서(52, 53)로 특징지어진다. 상기 신호 프로세서는 병행 입/출력을 위해 6-채널 직접 메모리 접속 (Direct Memory Access) 제어 장치를 지원한다. 상기 제어 장치는 중앙 처리 장치(CPU)로부터 독립적이며 병렬한다.

도9의 디지털 신호 처리 서브시스템(27-C)은 수신 안테나(28-C)로부터의 저 전력, 옴니 지향성 수신 신호의 처리를 가능하게 한다.

예를 들어, 본 발명에 따른 실시예에서 상기 처리는, 재전송을 위해 채널을 분리, 균등화 및 리팩(re-pack)하기 위해, 이산 푸리에 변환 (Discrete Fourier Transform) 필터 뱅크를 수반한다. 이 과정에 있어서, 각 채널에 대한 전력 특정 밀도의 표시가 주기적으로 얻어진다. 또다른 실시예에선, 스펙트럼 확산 변조(spread spectrum modulation)가 재 전송을 위해 신호를 준비하는데 사용된다.

콜렉터 트랜시버(25-C)의 실시예는 단지 RF 서브시스템 그룹(26)을 포함하며, 채널화하지 않고 전체 광대역 신호를 더 높거나 더 낮은 주파수 범위로 바꾼다(트랜스폰드한다).

어그리게이터 수신기 - 도10

도10은 도6에 도시된 유형의 트랜시버(25)의 수신기 부분인 어그리게이터 수신기(25-A)의 블록도이다. 상기 어그리게이터 수신기(25-A)는 수신 안테나(28-A) 만을 포함하고 송신 안테나는 포함하지 않는다. 상기 수신 안테나(28-A)는, 디지털 IF 수신 신호를 디지털 신호 처리 서브시스템(27-A-1, 27-A-2, 27-A-3, ..., 27-A-N)에 제공하는 RF RX 서브시스템(26-RX-A)에 연결되어 있다. 도10에 도시된 각각의 디지털 신호 처리 (DSP) 서브시스템(27)은, 스펙트럼 신호 처리(Spectrum Signal Processing)로부터의 AES/EBU 딸 모듈과 같은 딸 모듈과 연결된 도9의 디지털 신호 처리 서브시스템(27-C)과 유사하다. 서브시스템(26-RX-A)으로부터의 RX IF 신호는 서브시스템(27-A-1)에서 서브시스템(27-A-N)까지 입력된다. 상기 어그리게이터 수신기(25-A)는 상기 기술된 유형의 다수의 콜렉터 송신기로부터 콜렉터 신호를 수신하는 저 이득, 광각 안테나(28-A)를 지원한다.

본 발명의 실시예에 따른 도10에 도시된 DSP 서브시스템(27)은, 각 사용자 역 채널 전송을 위해 다수의 콜렉터로부터 수신된 신호를 시간 및 위상에 맞게 동기화하기 위해, 자기 상관(auto-correlation)에 따라 DFT 필터 뱅크를 사용한다. 상기 필터 뱅크를 사용함으로써, 다수의 사용자 전송을 위해 상기 과정을 동시에 수행할 수 있다.

일단 단일 사용자 역 채널을 나타내는 다수의 신호가 동기화되면, 상기 신호는 몇가지 기술 중의 한 기술에 따라 결합(집단화)된다. 예를 들어, 각각의 콜렉터에 의해 보고된 채널 강세 측정에 기초한 균등한 이득 또는 최대 비율 결합, 또는 선택 등이 사용된다.

각각의 콜렉터에 의해 보고된 상기 채널 강세 측정은, 존 내에서 사용자를 지역화(위치)시키기 위해, 동기화 과정에서 얻어진 시간 지연 및 위상 쉬프트 정보와 함께 사용된다.

집성효과(aggregation)에 의한 신호의 특성향상

셀룰러무선전파환경은 순방향채널통신과 역채널통신의 다방향수신을 특징으로 한다. 통신무선신호의 순방 또는 역방의 반사신호는 시간적으로 밀접한 간격을 두고, 서로 동조하며 이동하여 수신점에 도달한다. 상기 결과로 생기는 간섭 패턴은 공간적 위치에 따라 빠르게 변하고, 반송 파장과 거의 비슷한 동기길이를 갖는다. 간섭의 분포(페이딩)는 레일리(Rayleigh) 분포에 의해 잘 나타난다. 페이딩 깊이는 -30 dB 에서 10 dB 사이에 분포되어있다. 휴대용이동전화 공급자는 이러한 페이딩을 막기위해 계획하는 전파모델에 의한 시스템에 반드시 페이딩 여유를 포함해야한다. 종래의 이동전화시스템은 통신셀 반경의 범위 안에서 서로 떨어진 두 기지국의 수신안테나를 이용하는 표준 다이버시티 합성기술을 이용하여 상당한 레일리 페이딩영향을 제거한다. 상기 두 기지국의 다이버시티 이득은 일반적으로 5 dB 에서 7 dB 사이이다.

또한, 페이딩은 특정한 전파경로에서 평균전파경로손실보다 높거나, 낮은 지역에 의해서 발생한다. 이러한 손실은 통신안테나와 수신안테나 사이의 존재하는 산 등의 지형적 영향, 또는 건물, 도로 등과 같은 인위적 영향에 의해서 일어날 수 있다. 특정 수신기의 음영페이딩은 이동전화이용자가 상기와 같은 방해물들을 지나 이동하면서 천천히 변화한다. 특정 수신기의 수신을 위해서, 실험적으로 음영페이딩은 대부분의 전파환경에서 6 dB 에서 12 dB 의 변수를 가진 대수 정규 분포이다. 상기 분포는 도시지역보다는 방해물이 없는 지역에서 더 높게 나타나며, 도시지역안에서는 평균건물높이에 따라 증가한다.

종래의 휴대용이동통신 임플랜테이션은 이러한 페이딩현상을 향상하기 위한 방법을 가지고 있지 않으며, 이동전화 공급자는 음영페이딩을 위해 계획된 시스템 안에 반드시 페이딩여유를 할당해야한다. 어떤 특정한 이동전화 임플랜테이션에서의 특정한 통신서비스 품질에 필요한 신호대잡음비(S/N비)가 주어질 때, 예를 들어, 8 dB 변수의 음영페이딩이 있을 때 셀의 98% 이상의 품질을 얻기 위하여 12. 1 dB의 음영 페이딩여유가 추가되어야한다.

상기에서 언급한 페이딩현상을 개선함으로서, 사용자로부터의 역채널신호의 품질이 본 발명에 의한 콜렉터에 의해 반송된 다수의 신호들의 집성효과에 의 해서 현저히 향상된다.

다중 기지국의 수신안테나의 경우처럼, 레일리 페이딩현상은 콜렉터가 파장보다 큰 간격을 두고 배치됨으로서 감소될 수 있다. 음영페이딩 현상은 규모가 큰 지형적 영향이나 인위적 영향에 의한 사용자 위치의 불명확함에 의해서 나타난다. 본 발명에 의한 콜렉터는 통신범위 전반에 걸쳐서 간격을 두고 배치되어있으므로, 적어도 하나의 콜렉터는 사용자에 대해서 방해가 없는 경로를 가질 수 있다. 특정 사용자에 대한 다양한 콜렉터에서 나타나는 음영페이딩현상은 본질적으로 서로 관계가 없다. 따라서, 신호의 집성은 필요한 음영페이딩여유를 크게 줄일 수 있을 것이다. 예를 들어, 어떤 특정한 이동전화 임플랜테이션에 있어서, 특정한 통신서비스품질에 필요한 신호대잡음비(S/N비)가 주어질 때, 8 dB 의 음영페이딩이 있을때 98% 이상의 셀의 통신서비스품질을 얻기 위하여 단지 0.8 dB 만의 음영페이딩여유를 필요로 한다. 이는, 콜렉터가 없는 종래의 휴대용이동전화 시스템에서 요구되는 음영페이딩여유보다 11.3 dB 의 향상을 보인다.

통신채널을 위한 신호를 디지털 방식으로 변조하고 인코드하는 종래의 셀방식이동통신 시스템은 채널품질의 측정을 미부호화 비트에러오류율(BER)로 나타낸다. 허용 가능한 음성특질에 자주 사용되는 값은 약 0.02 BER 이다 ("Wireless Digital Communications, Modulation and Spread Spectrum Applications", kamio Feher, Prentice Hall PTR, New Jersey, 1995). 상기 BER 값을 얻기 위해서 요구되는 S/N비는 사용되는 변조방식에따라 변화한다. 직교위상이동타건(quadrature phase-shift keying:QPSK) 방식에 있어서, 음영페이딩이 없고 레일리 페이딩현상이 있을 때는 9 dB의 S/N비가 요구되는 반면, 12 dB 변수의 음영페이딩에서는 20 dB의 SN비가 요구된다 ("Probability of Bit Error for MPSK Modulation with Diversity Reception in Rayleigh Fading and Log-Normal Shadowing Channel, W. P. Yung, IEEE Trans. on Comm., vol. 38, no. 7, 1990, pg. 933-937). 따라서, 11 dB 의 페이딩여유가 필요하다. 이때, BER 값이 낮을수록, 페이딩여유가 커진다. QPSK 변조방식에서, 0.0001 BER은 음영페이딩이 없는 경우에 약 34 dB 의 S/N비를 필요로 한다. 12 dB변수 음영페이딩환경에서는 18 dB 의 페이딩여유추가되어야 한다.

종래의 이동무선통신시스템에서의 큰 페이딩여유에 대한 요구는 본질적으로 셀의 크기를 축소시키거나 또는 셀 안의 통신서비스 품질을 저하시킨다. 일례로, 도시지역환경의 종래 디지털방식 셀룰러시스템에서 사용자가 최고 800 mW 의 유효방사전력으로 통신할 수 있고, 13 dB S/N 비가 가능한 음성통신을 위해 필요하다고 가정하자. 페이딩여유없이, Hata 전파모델은 허용가능 음성특질은 약 3.3 km 까지 보장될 수 있다고 표시하고 있다. 12 dB 음영페이딩의 경우에는, 음성특질 보장범위는 1.6 km 로 축소된다. 0.0001 BER이 요구될때는, 이 보장범위는 음영페이딩여유없이 0.84 km 이고, 18 dB의 음영페이딩여유가 있을 때는 0.25 km으로 축소된다. 데이터 전송은 일반적으로 실행가능 특질을 가진 음성보다 낮은 BER 값을 필요로 한다. 상기 사실은 종래 셀룰러시스템의 데이터 전송속도가 느리거나, 또는 작은 셀 들로 이루어진 고밀도 네트워크들이 분배될 것이라는 것을 말해주고 있다. 따라서, 본 발명은 크게 확장된 통신범위 또는 같은 범위에서의 향상된 통신서비스의 질 등의 통신시행계획에서 음영페이딩여유의 배제를 가능하게한다.

통신 송신기 (도 11)

도 11 에 도시된 통신 송신기(25-B)는 도 6의 트랜시버(25)의 일부분으로써, 송신안테나(29-B)를 포함하고 수신안테나는 포함하지 않는다. 도 11 에서, 디지털신호프로세서(TX) 서브시스템그룹(27-B)은 입력(60)에서 디지털신호프로세서(DSP)시스템(27-B-1, 27-B-2, 27-B-3,..., 27-B-N)으로 처리되는 신호를 수신한다. DSP시스템(27-B-1,..., 27-B-N)은 상기 신호를 처리하여, TX IF신호로서 RF TX시스템 (26-TX-B)로 출력한다. 상기 RF TX시스템 (26-TX-B)으로 부터 출력된 RF신호는 송신안테나(29-B)와 연결되어, 사용자에게 신호를 송신한다. 상기 디지털신호프로세서 서브시스템그룹(27-B)은 음성부호화, 변조, 전력제어등의 동작을 각각의 채널에서 실행하고, 광역송신을위해 상기 실행결과를 합성한다.

전 2중 통신임플랜테이션 (도 12, 13)

본 발명의 통신기, 사용자, 콜렉터, 어그리게이터를 사용할 때, 사용자로의 전 2중 통신경로가 만들어진다. 도 14는 어느 한 존(zone)에서의 세 사용자(U1, U2, U3)로의 전 2중 통신채널의 임플랜테이션을 도시하고 있다. 세개의 순방향채널(CH1, CH2, CH3)은 통신기(B1)에서 시작하고, 서로 다른 순방향 반송파에 의해서 각각의 사용자에게 전달되는 순방향채널통신이 가능하다. 사용자는 상기 순방향 반송파에 대응하는 역방향 반송파에의해서 역채널통신을 하게된다. 이러한 역채널통신은 해당 존의 콜렉터어레이의 각각의 콜렉터(C1, C2, C3)에 전달된다. 콜렉터는 아날로그 또는 디지털방식으로 역반송파스펙트럼의 상기 세 개의 사용자역채널 반송파를 포함하는 부분을, 수신된 사용자신호 또는 다른 콜렉터들이 사용자신호를 전송할 역채널스펙트럼의 부분과는 다른 역채널스펙트럼의 한 부분으로 이동시킨다. 각각의 콜렉터는 합성광역신호가 이동된 반송파를 어그리게이터(A1)로 전송한다. 어그리게이터는 각 사용자가 송신한 역채널신호중의 수신된 대표신호를 처리하고, 대표신호를 표준시간기준에 동기시키고, 각 대표의 수신된 신호강도를 측정하고, 선택적 또는 합성에 기초한 집성을 실행한다. 각 사용자를 위해 집성된 신호는 이제 전 2중경로의 역채널(CH1, CH2, CH3)의 역할을 한다.

도 15 에서, 대부분의 전 2중채널은 도 14의 전 2중채널과 동일하다. 차이점은 콜렉터(C1, C2, C3)가 어그리게이터로의 전송을 사용자(U1, U2, U3)로 부터수신된 사용자전송으로 부터 고립시키거나, 다른 클렉터에서 전송으로부터 고립시키는 방법에 있다. 이때, 각 콜렉터는 각 사용자에 대응하는 반송파를 다른 사용자나 콜렉터들에 의해 사용되지 않은 반송파로 이동시키고, 이동된 반송파대역에서만 큰 전력을 가지면서 해당역채널스펙트럼에 걸쳐있는 광역합성신호를 생성한 뒤, 이러한 광역합성신호를 어그리게이터(A1)로 전송한다.

도 14 와 15는 콜렉터로부터 어그리게이터로의 전송을 격리시키는 두 가지 방법을 도시하고 있다. 다른 방법은 어그리게이터로의 전송을 촉진시키는 고지향성 안테나(도 9의 29-C)와 같은, 콜렉터에서 어그리게이터의 통신에 물리적 변화의 이용하거나, 또는 사용자전송에서 콜렉터전송을 격리시키는 횡적 편파를 포함한다. 이러한 격리작용은 전체의 배정된 역채널스펙트럼에 각 콜렉터에 수신된 사용자반송파를 재송신하는 스펙트럼확산방식을 사용하여 이루어질 수 있다.

동작

시스템 동작

본 발명은 무선작동시스템을 가진다. 무선동작시스템의 실시 예에서는 시스템의 각 부분들을 포함하는 하드웨어와 소프트웨어에 관하여 설명되었다. 통신기, 콜렉터어레이, 어그리게이터는 이동전화기사용자와의 통신에 쓰이는 전 2중 통신채널을 만든다. 이 시스템의 동작은 각각의 통신 존을 관리하는 존관리자와, 통신 존의 어레이를 관리하는 영역관리자에 의해서 제어된다. 무선작동시스템제어의 실시예들이 다양한 동작에 관하여 설명될 것이다.

본 발명의 무선작동시스템의 고유한 장점은 종래의 이동통신시스템보다 향상된 용량, 유효서비스범위, 통신의 품질을 가능케한다는 점이다. 콜렉터어레이의 콜렉터는 사용자신호를 수신하여, 존관리자의 어그리게이터로 재 전송한다. 종래의 무선통신시스템에서는 콜렉터가 기지국보다 사용자와 가까이 있으므로, 콜렉터어레이는 사용자가 주어진 크기의 존에 낮은 전력을 가지고 송신을 가능하게 하여, 종래의 셀 보다 큰 존을 가능하게 함으로서, 유효범위를 증가시킨다. 콜렉터는 정확한 순방향/역방향 링크전력제어와 더욱 효과적인 주파수 재사용을 위해서, 사용자위치를 판단하는 존관리자에 의해 이용되는 신호강도측정을 제공하여, 용량을 향상시킨다. 콜렉터로부터 전송된 신호는 향상된 통신링크품질을 제공하기 위해 어그리게이터에서 집성(aggregate)된다.

먼저, 상기 시스템의 작동을 존 레벨에서 설명하겠다. 전력관리와 위치발견기능에 관한 실시예를 자세히 설명하며, 상기 실시예의 향상된 성능을 몇 가지의 콜-핸들링순서에 관한 시스템의 동작과 종래의 무선통신시스템에서 사용하는 방식과 비교하여 설명할 것이다.

전력관리 동작

셀룰러시스템에서는 통신기에서 이동전화기사용자로의 방향(순방채널)으로의 전력과 사용자에서 콜렉터로의 방향(역채널)으로의 전력의 두가지의 전력레벨이있다. 전력요구는 통신기와 사용자간의 거리, 거리에 따른 전파경로손실, 일정한 통화접속품질에 요구되는 신호대잡음비와 신호대간섭비에 의해 결정된다. 간단히 말해서, 일정한 접속품질을 가질 때, 순방향채널신호는 사용자에게 전달될 것이다. IS-54B와 IS-136 디지털 셀룰러장치에서, 디지털이동전화기의 전력측정성능은 순방향채널전력의 충분함을 측정하는 부가적이고 독립적인 수단이다. 역채널신호는 대개 여러 개의 콜렉터에 의해 수신된다. 상기신호는 충분한 수의 콜렉터의 신호대잡음비와 신호대간섭비가 신호들의 양질의 합성신호로의 집성을 가능케할 때, 콜렉터어레이에 전달될 것이다. 요구되는 신호강도비율의 정확한 값은 이용되는 셀방식기준에 의해 좌우된다. 본 발명의 실시 예에서는 만약 신호가 세 개 이상의 콜렉터에 의해서 최소 8 dB의 비율로 수신되었을 때, 집성(aggregation)프로세스가 일정수준의 신호품질을 제공할 것이다. 만약, 수신된 신호가 6 dB 의 최소 비율 안에서 수신되었다면, 대체로 두 개의 콜렉터가 요구될 것이다.

종래의 셀룰러시스템은 위치감지성능이 약하다. 기지국에서 이동전화기로의 경로의 왕복시간지연은 이동전화기사용자범위를 측정하기 위해 몇몇의 임플랜테이션에서 이용되고 있다. 대기에서의 무선전파의 속도가 1 μsec당 약 300 미터일 때, 수 μsec 정도까지의 정확한 시간지연측정으로도 이동전화기의 정확한 범위와 기지국에서 이동전화사용자의 방향을 전혀 알아내지 못한다. 그러나, 본 발명에서는 이동전화기의 통신의 다수의 콜렉터리턴은 여러 경로에 대한 시간지연측정과 신호강도측정을 가능하게 한다. 상기의 새로운 정보에 따라서 가능하게된 삼각망(triangulation)은 이동전화기의 위치-전화기의 범위와 방향을 포함한-측정에 상당한 향상을 이루게 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 콜렉터는 통신기 순방향채널통신에서 수신된 신호강도를 측정한다. 이러한 통신기순방향채널의 초기통신전력레벨을 정확히 알 수 있으므로, 콜렉터에 수신된 신호강도는 매우 정확하고 동적으로 얻어지는 전파경로손실맵을 존에 제공할 것이다. 상기사실은 무선작동시스템이 전파환경에서의 단기적 변화와 장기적 변화에 반응할 수 있도록 한다.

단일 존의 동작 (도 14)

도 14 에서는 ZM(1) 존관리자(20)의 범위 안에 있는 사용자들 (U(1;1), U(1;2), U(1;3))을 나타내고 있다. B(1) 통신기(16)의 동작을 통해, 존관리자(20)는 순방향 채널통신을 이동전화기 사용자에게로 서로 다른 두 개의 전력레벨에의해 전송한다. 제 1 전력레벨은 이동전화기 사용자 U(1;1) 과 사용자 U(1;3)에 이르는 동일한 전력레벨의 BR(1;1) 과 BR(1;3) 통신범위(B-Ranges)를 설정한다. 사용자 U(1;2)가 B(1)에 더 가깝기 때문에, 작은 통신범위(B-Ranges)인 BR(1;2)를 만드는 낮은 통신전력레벨이 이용된다.

도 14 에 나타난 사용자들은 각각 역채널통신을 하게된다. 사용자 U(1;1)는 콜렉터어레이(13)의 일부인 콜렉터 C(1;13)와 C(1;14)를 포함하는 사용자범위(U-Range) UR(1)안에서 통신을 하게된다. 또한, 사용자 U(1;2)는 콜렉터 C(1;07)와 C(1;11)를 포함하는 사용자범위(U-Range) UR(2)안에서 통신을하게된다. 사용자 U(1;3)는 콜렉터 C(1;01)와 C(1;02)를 포함하는 사용자범위(U-Range) UR(3)안에서 통신을 하게된다. 도 14 의 콜렉터어레이(13)의 각 콜렉터는 ZM(1)존관리자(20)에게 전송하고, A(1) 어그리게이터(17)에 의해서 수신된다. 반대로, 어그리게이터(17)는 사용자와 콜렉터로부터의 역채널통신을 RM(r)영역관리자(21)의 AC(r)누산기(15)에 재 송신한다.

콜-핸들링 제어순서

무선전화시스템은 이동전화수신기의 수시로 변화하는 상태를 처리하기 위해 이동전화수신기와 시스템제어센터간의 제어메시지의 규정된 순서에 따른다. IS-136 표준은 사용자의 통화를 위해 처리되어야하는 제어순서를 명시하고 있다. 다수의 콜렉터부터 시스템에 전송된 증가된 정보는 표준제어순서를 증대시킨다. 종래방법에의한 여러 가지 경우의 통화순서와, 본 발명에 의한 새로운 제어기능을 간단히 비교 설명할 것이다. 설명되는 특정한 제어순서는 이동전화기사용자의 등록, 이동전화 수신셋업, 이동전화 전송셋업과, 911 등의 비상전화를 위한 새로운 제어순서로 나타난다.

명확한 설명을 위해, 먼저 통화순서를 현재 사용되는 셀룰러임플랜테이션의 관점에서 설명할 것이다. 시스템제어는 송신을 관리하고, 하나의 셀 이라고도 하는 특정한 기지국(BSO)으로부터의 신호를 수신함으로서 사용자와 통신하는 이동전화스위치오피스(MTSO)에 존재한다. 본 발명에 따른 새로운 임플랜테이션은 영역관리자(RM), 존관리자(ZM), 이동전화기사용자(U)의 관계로서 설명될 수 있다. 순방향경로의 송신기와 역방향경로의 콜렉터와 어그리게이터를 통한 사용자(U)부터 존관리자(ZM)까지의 특정링크는 필요할 때마다, 설명될 것이다.

이동전화사용의 등록

이동전화시스템의 각각의 셀은 21개의 콜셋업채널중의 하나를 통해 통신하게된다. 제어채널의 순방향링크는 페이징채널, 사용자(U)로부터 리턴채널은 접근채널이라고 한다. 상기 페이징채널과 접근채널은 각각 10 kbps의 통신량을 전달하는 시분할 다중디지털채널이다. 사용자(U)가 이동전화기를 켰을 때, 전화기는 21개 페이징채널을 주사하여 가장 강도가 큰 채널을 선택한 뒤, 해당 접근채널을 통해 신호를 보낸다. 상기 신호를 수신한 기지국은 사용자등록과 사용자(U)가 이용하는 타입의 물리적 데이터를 요구하는 신호를 전송한다. 이때, 사용자전력제어가 시작될 수 있다. 상기 요구된 데이터는 이동전화스위치오피스가 사용자(U)를 확인하고, 그 정보를 홈로케이션레지스터 또는 방문자로케이션레지스터에 두기위해 사용된다. 이 방식에 따르면, 셀룰러시스템은 이동전화기가 등록이후 전화를 걸기 시작하기전에 전화기의 정확한 위치를 측정할 수 없다.

새로운 임플랜테이션은 이전과 같은 방식을 따르지만, 사용자(U)의 위치측정을위해 접근채널의 지정된 슬롯으로 부터 전송된 콜렉터 RSSI(received signal strength indicator)데이터를 사용할 것이다. 대기모드에있는 사용자(U)는 사용자(U)에게 걸려오는 전화를 지지하는 시스템자원의 사용가능을 의미하기 때문에, 상기 데이터는 자원할당알고리듬의 입력으로서 존관리자와 영역관리자에 의해 사용될 것이다. 존관리자는 사용자(U)재위치측정과 이동전화전력제어조정을위해 쓰이는 접근채널전송을 요구하기 위해 주기적으로 사용자(U)를 페이징한다. 위치정보는 존관리자에의해 저장되고, 또한 동적채널할당과 핸드오프알고리듬을 최대활용할수있도록하는 이력데이터베이스를 형성하는 영역관리자에게 전달된다. 위치측정절차가 사용자(U)가 다른 존의 부근에 도달했다고 표시할 때, 구(舊) 존관리자는 사용자(U)에게 새로운 존관리자에게 배정된 제어채널쌍을 통해 새 존관리자와 새로운 등록절차를 시작하라는 신호를 전송한다. 이것은 실제로 매우 간단한 핸드오프동작이다. 사용자(U)가 존관리자의 요구에 응답하지 않으면, 사용자(U)가 영역을 떠나거나, 전력이 다운된 것으로 간주되고, 영역관리자는 해당영역의 이용중인 사용자의 등록에서 그 사용자를 지우라는 신호를 수신한다.

이동전화기가 수신하는 전화

육상통신선에서 시작된 전화(이동전화기에 걸려온 전화)를 위한 현재의 표준은 연결요구가 MTSO에 도달했을 때 시작된다. MTSO는 모든 셀 들에게 주어진 페이징채널을통해 사용자(U)를 페이징하라는 명령을 한다. 사용자(U)는 셀의 페이징을 인식한 뒤, 쌍으로 이루어진 접근채널을 통해 기지국에 응답한다. 기지국은 MTSO에 사용자(U)와 통신중이라는 것을 알린다. 이후, MTSO는 통화를 위한 유휴음성채널을 선택하고, 채널과 육상통신선트렁크사이의 스위칭을 셋업한 뒤, 기지국에 채널명을 알린다. 기지국은 사용자(U)에게 페이징채널을 통해 음성채널할당을 알리고, 그 음성채널의 순방향링크를 통해 특정한 감시오디오톤(supervisory audio tone)을 송신한다. 상기 감시오디오톤은 6 kHz에 가까운 세 가지 톤중의 하나이고, 각 기지국은 셀 안의 모든 사용자와의 통신에서 하나의 감시오디오톤만을 이용한다. 어느 특정한 사용자(U)가 음성채널의 감시오디오톤을 수신하였을 때, 음성채널의 리턴링크를 통해 상기 감시오디오톤을 반복함으로서 응답한다. 감시오디오톤이 기지국에의해 수신됨으로서 확정되고, 페이징채널과 접근채널이 해방된다. 사용자(U)와 기지국간의 그이후의 제어통신은 음성채널이 50 ms동안 블랭크 되고 10 kbps의 제어교통의 버스트가 송신되는 블랭크와버스트메시지를 이용하여 음성채널을 통해 수행된다. 사용자(U)와 기지국은 통신링크가 존재한다는 것을 확인하기 위해 감시오디오톤을 이용한다. 만약 감시오디오톤이 5초이상 중지되면, 각 사용자와 기지국은 통화가 다른곳에의해서 종료되었다고 간주한다. 사용자(U)와의 음성채널통화가 개설되었을 때, 기지국은 연합된 육상통신선 트렁크를 오프-훅상태에 둔다. 이것은 성공적인 음성채널이 위치하였다는 것을 MTSO에게 알리는 것이다. 이후, 상기 MTSO는 사용자(U)에게 걸려온 전화를 신호하라는 명령을 기지국에게 보낸다. 사용자(U)는 신호를 수신하고, 리턴음성채널송신에 10 kHz의 신호톤(signaling tone)을 가함으로써, 온-훅 신호를 전송한다. 기지국은 상기 신호톤을 수신하고, MTSO에 육상통신선을 통해 호출신호를 전송하라고 알린다. 사용자(U)가 전화를 수신하였을 때, 신호톤은 정지되고, 기지국은 MTSO에 육상통신선에 전송하는 호출신호를 중단하라고 통보한 뒤, 음성통신이 생성된 경로를 통해서 실행된다.

본 발명에 의한 새로운 셀 방식의 이동통신시스템의 임플랜테이션에서는 전 시스템에 걸쳐서 사용자(U)를 페이징하는 작업이 필요하지 않다. 동작시작, 연속적인 위치측정, 새로운 존안에서 일어날 수 있는 재등록에서의 등록처리는 사용자(U)의 계속적인 위치측정을 한다. 영역관리자와 존관리자의 스케줄링알고리듬은 최적음성채널과 사용자(U)에게 할당되는 전송전력레벨과 수신전력레벨을 이미 식별하였다. 이 식별결과는 사용자(U)에게 전송되고, 그 뒤에 표준임플랜테이션이 실행된다. 통화에 최적의 채널과 전력을 할당하기 위해 존관리자와 영역관리자에의해 이용되는 알고리듬은 다음과 같이 간단히 설명될 수 있다: 위치측정과정을 통해 존관리자는 효과적인 접속을 위한 충분한 신호대잡음레벨과 함께 사용자(U)에게 도달하기 위해 요구되는 송신전력을 결정한다. 해당 존과 그에 이웃한 존에 존재하는 통화에 대한 데이터로 인해, 상기 레벨을 증가시킬 필요가 있을수도있다. 존관리자는 송신전력강도의 한계를 갖고, 각각 이용가능한채널의 사용을 인가 받는다. 만약 이용가능한채널이 전력제한을 요구하지 않으면, 존관리자는 사용자(U)에게 이전에 허용된 전력보다 더 높은 새로운 전력에서의 채널이용하기위한 허가를 요청한다. 영역관리자는 사용자(U)가 통화중 들어갈것같은 다른 존의 통화부하를 고려하고, 허용신호대간섭비을 허락하는 전력밸런스가 가능한지를 판단함으로써 상기요청을 허락할지에 대한 결정을 한다. 요구전력 사용허가는 해당채널 또는 다른 채널에도 가능하고, 또는 통화가 중지될 수 있다. 요구전력세팅단계에서 채널이 이용 가능하면, 존관리자는 사용자에게 그 채널을 할당하고, 송신전력이 상기 채널을 사용할 것이라는 신호를 영역관리자에게 전송한다. 통화가 계속될 때, 존관리자는 통신기전력이나 사용자전력의 변화가 필요한지를 판단하기 위해 사용자(U)의 위치를 측정하면서, 통화를 모니터 한다. 상기과정은 영역관리자에게서 허가를 필요로 할 수 있다. 영역관리자의 스케줄링알고리듬은 새로운 전화보다 이미 시작되어 계속되고있는 통화에 먼저 우선 순위를 두어 처리한다.

이동전화기가 송신하는 전화

간단하게 이동전화기에서 육상통신선으로의 접속만을 고려하여 보자. 이동전화기간의 접속은 이동전화기에서의 예상 가능한 방식으로 시작전화제어순서와 이동전화기의 전화수신제어순서를 결합시킴으로서 이루어진다. 현재 통용되는 표준방식에서는, 사용자(U)가 해당 접근채널을 통해 기지국으로 연결되기 위한 요구신호를 전송한다. 상기요구신호는 유휴음성채널을 선택한 뒤, 상기 기지국에 알리는 MTSO에 중계된다. 이후, 상기 음성채널을 통한 사용자와 기지국이 성공적으로 접속된 이후까지 육상통신선이 연결되지 않는 경우를 제외하곤, 제어순서는 사용자가 수신하는 전화를 위한 표준방식을 따른다. 음성채널이 개설되면, 영역관리자는 통보를 받고, 즉시 PSTN으로의 접속을 확장한다.

911 응급전화 처리절차

본 발명에 의한 콜렉터의 다이버시티방식은 이동전화기이용자의 더 정확한 위치측정을 가능케 한다. 이는 훨씬 더 효율적인 자원할당알고리듬을 사용하는, 시스템의 전체구조에 광범위한 임플램테이션을 이용한다. 어느 한 존 또는 복수의 존안에 특정한 사용자(U)를 청취할 수 있는 콜렉터가 많이 존재할수록, 위치측정능력을 더욱 향상된다. 존관리자는 신호대간섭능력 향상과 이동전화기배터리의 수명연장을위해, 낮은 전력을 가진 이동전화기 사용자의 요구에 따른 위치측정의 필요를 가늠할 것이다. 그러나, 이러한 요구는 911 응급전화가 사용자로부터 걸려온 경우 중지될 것이다. 사용자는 911과 같은 응급전화를 사용하기 전에도 반드시 전원을 켜야한다는 사실을 명심해야한다. 따라서, 상기에서 설명한 이동전화사용등록과정이 실행된다는 것을 알 수 있다. 또한 시스템은 어떠한 경우로 인하여 등록될 수 없는 이동전화기의 응급전화에 응답한다. 특정한 전화사용자부터 걸려온 응급전화의 접근채널을 통한 수신은 설명될 응급전화순서를 일어나게 한다. 간단한 설명을 위해, 하나의 응급전화가 걸려온경우를 예로 들것이다. 여러 응급전화가 걸려올 때는 걸려온 순서에 따라, PSTN 911 임플랜테이션에의해서 상기 과정이 일어난다.

상기 시스템에는 항상 최대전력을 유지하는 911 응답음성채널이 마련되어있다. 이동전화 사용자가 911전화를 걸었을 때, 해당 존관리자가 영역관리자에게 알린다. 911 전화응답은 사용자를 위해 가능한 최대전력을 유지할 것이다. 존안의 또한 주변의 모든 콜렉터는 영역관리자에게 위치측정데이터를 보내라는 지시를 수신하고, 이 영역관리자는 존관리자가 사용하는 표준위치측정알고리듬보다 훨씬 더 복잡하고 정확한 광영역위치측정알고리듬을 실행한다. 이때, 해당 존관리자는 위에서 설명한 사용자가 건 통화를 위한 음성채널설정절차를 실행하고, 영역관리자는 PSTN 방식의 911전화 처리기능에 접속되는 육상통신선을 만들 것이다. 또한 상기 영역관리자는 빈번히 911 응급전화 재위치 측정을 한다.

만약, 911 응급전화처리중에 핸드오프(handoff)가 필요할 때, 이 응급전화는 가장 먼저 취급되어 처리될 것이다. 새로운 음성채널은 항상 이용가능하고, 핸드오프 포인트는 정밀한 위치측정과 911전화에 이용되는 큰전력레벨을 사용하여 최적의 상태인 곳을 선택한다.

2 존 동작(도 15)

도 15 에서, RM(r) 영역관리자(21)와 ZM(1), ZM(2) 존관리자(20-1, 20-2) 는 CA(1), CA(2) 콜렉터어레이(13-1, 13-2)와 함께 도시되고 있다. 또한, 다섯 사용자 U(2;1), U(2;2), U(1;1), U(1;2), U(1;3)가 도시되어있다. ZM(1)존관리자(20-1)와 CA(1)콜렉터어레이(13-1)는 도 14 의 예와 같다. 도 15 에서는 CA(2)콜렉터어레이(13-2)는 ZM(2)존관리자(20-2), 사용자 U(2;1), U(2;2)와 함께 추가로 부가되었다. 이때, ZM(2) 존관리자(20-1)의 통신기 B(2)는 두 개의 통신전력레벨을 갖는다. 이때, 도 14 와 같이 이중 하나는 통신범위 BR(2;1), BR(2;3)에 쓰이고, 다른 하나는 통신범위 BR(2;2)에 쓰인다.

사용자이동 동작 (도 16)

도 16 에서는 도 15 의 요소들이 사용자 U(2;1)가 CA(2)콜렉터어레이(13-2)의 좌측하부코너에서 우측상부코너로 이동할 경우의 상태를 도시하고 있다. 또한. ZM(2)존관리자(20-2)의 통신기는 세 개의 다른 통신범위 BR(2;1), BR(2;2), BR(2;3)를 위한 세 개의 통신전력을가진다.

도 15, 16 은 사용자 U(2;1)가 도 15 의 CA(2) 콜렉터어레이(13-2)의 좌측하부에서 우측상부로 이동하는 경우를 설명한다. 특히, 사용자 U(2;1)의 경로는 콜렉터(2;13)에서 콜렉터(1;16)로의 직선으로 표현된다. 상기와 관련된 시스템제어활동은 아래와 같이 실행된다.

ZM(2) 존관리자(20-2)의 제어:

1) 먼저, 사용자 U(2;1)가 보낸 신호가 콜렉터 C(2;9)와 C(2;13)에 수신된다.

2) 사용자 U(2;1)의 신호가 콜렉터 C(2;6), C(2;9), C(2;10)에 수신된다. 사용자 U(2;1)가 통신기 B(2)에 가까우므로, 순방향통신채널에 배정된 사용자 U(2;1) 신호에 해당하는 통신기 B(2)의 전력레벨은 더 좁은 통신범위 BR(2;1)를 만들기 위해 감소된다.

3) 다음 사용자 U(2;1)의 신호는 콜렉터 C(2;3), C(2;6), C(2;7)에 수신되고, 사용자 U(2;1)가 통신기 B(2)로부터 멀어지므로, 통신기의 전력은 통신범위 BR(2;1)를 넓히기 위해 증가된다.

4) 사용자 U(2;1)의 신호가 콜렉터 C(2;3), C(2;4)에 수신되기 시작될 때, 통신기의 전력은 다시 통신범위 BR(2;1)를 넓히기 위해 증가된다. ZM(2) 존관리자(20-2)는 상기 사용자가 콜렉터어레이 CA(2)의 유효범위밖으로 이동하고있는지를 판단하고, 영역관리자 RM(r)(21)에게 핸드오프가 급히 필요하다는 메시지를 사용자 U(2;1)의 위치와 함께 전송한다.

5) 상기 ZM(2) 존관리자(20-2)는 영역관리자 RM(r)(21)로 부터, ZM(1) 존관리자(20-1)가 사용자 U(2;1)를 위한 핸드오프가 준비되었다는 메시지를 수신한다. 또한, 영역관리자 RM(r)(21)는 ZM(1) 존관리자(20-1)가 사용자 U(2;1)와 연결하기 위해 정한 새로운 주파수쌍 (통신/수신 채널쌍)을 ZM(2) 존관리자(2;1)에게 알린다. 상기 새로운 주파수쌍으로 변환할 때, 사용자 U(2;1)는 ZM(1) 존관리자(20-1)의 관리하에 있게되고, U(1;4)로 새롭게 지정될 것이다.

6) 상기 ZM(2) 존관리자(20-2)는 ZM(1) 존관리자(20-1)의 범위 안에서의 통신을 위해, U(1;4)라는 명칭하에 새로운 주파수쌍을 이용하라는 핸드오프메시지를 사용자 U(2;1)에 전송한다. 사용자 U(2;1)로부터 인지신호를 수신하면, ZM(2) 존관리자(20-2)는 해당통신을 정지하고, 콜렉터 C(2;3), C(2;4)에게 사용자 U(2;1)역채널의 청취중단을 통고한다. 또한, ZM(2) 존관리자(20-2)는 사용자 U(2;1)를 위해 이용한 송신채널을 취소함으로서, ZM(2) 존관리자(20-2)의 범위에 들어온 다른 사용자를 위해 이용될 수 있도록 한다.

RM(r) 영역관리자(21)의 제어:

1) RM(r) 영역관리자(21)는 ZM(2)존관리자(20-2)로부터 사용자 U(2;1)가 핸드오프를 필요로 한다는 메시지를 수신하고, 사용자 U(2;1)가 제 1 존으로 이동하는지를 판단한다.

2) RM(r) 영역관리자(21)는 ZM(1) 존관리자(20-1)에게 주어진 제 2 존의 리턴채널주파수로 사용자 U(2;1)를 청취하라고 지시한다.

3) 상기 RM(r) 영역관리자(21)는 ZM(1) 존관리자(20-1)로부터 사용자 U(2;1)를 청취하고, 콜렉터어레이 CA(1)의 콜렉터에 의해 위치를 측정했다는 것과 새로운 주파수가 사용자 U(2;1)를 위해 준비되었다는 메시지 수신한다. 이 새로운 주파수는 U(1;4)가 될 것이다.

4) 상기 RM(r) 영역관리자(21)는 ZM(1) 존관리자(20-1)에게 분배기 DI(r) (14)로부터 사용자 U(1;4)로의 순방향채널통신과 사용자 U(1;4)에서 누산기 AC (r)(15)로의 역채널통신을 위한 경로데이터를 전달하기 위한 메시지를 전송한다.

5) 상기 RM(r) 영역관리자(21)는 ZM(2) 존관리자(20-2)에게 핸드오프가 준비되었고, ZM(2) 존관리자(20-2)가 사용자 U(2;1)에게 새로 부여된 주파수에 동조하라는 지시를 보내라는 메시지를 전송한다.

ZM(1) 존관리자(20-1) 범위 안에서의 관리:

1) ZM(1) 존관리자(20-1)는 RM(r) 영역관리자(21)로부터 사용자 U(2;1)가 이용할 채널을 찾으라는 요구를 수신한 뒤, C(1;01)부터 C(1;16)의 모든 콜렉터에게 상기 채널을 모니터하고, 수신된 신호강도를 보고하라고 명령한다.

2) 상기 콜렉터들로부터 신호강도측정결과를 수신한 뒤, ZM(1) 존관리자(20-1)는 콜렉터 C(1;15), C(1;16)가 접근하는 사용자 U(2;1)를 가장 잘 수신할 수 있는지를 판단한다.

3) 상기 ZM(1) 존관리자(20-1)는 사용자 U(2;1)를위한 송신주파수를 할당하고, 사용자 U(2;1)를 U(1;4)라고 명한다.

4) ZM(1) 존관리자(20-1)는 RM(r) 영역관리자(21)에게 사용자 U(2;1)의 위치가 감지되었고, 새로운 주파수쌍이 부여되었다는 메시지를 전송한다.

5) ZM(1) 존관리자(20-1)는 분배기 DI(r)(14)에서 사용자 U(1;4)로의 순방채널통신과 사용자 U(1;4)에서 누산기 AC(r)(15)로의 역채널통신을 위한 경로데이터를 수신하고, 새롭게 할당된 주파수에의 순방채널통신을 전송하기 시작한다.

6) 상기 ZM(1) 존관리자(20-1)는 사용자 U(1;4)에서 어그리게이터 A(1)를 통한 콜렉터 C(1;15)와 C(1;16)로의 역채널통신을 수신하기 시작하고, 누산기 AC (r)(15)로의 역채널통신의 순서를 정한다. 이로써 핸드오프동작이 끝난다.

동적채널할당 동작

종래의 셀룰러시스템은 고정채널할당방식을 이용한다. 예를 들어, (7, 3) 채널편성방식을 이용하는 AMPS 셀룰러시스템은 18 또는 19로 고정된 채널을 시스템의 셀의 각 구간에 배정한다. 구간에 배정된 채널의 수가 고정되있을뿐아니라, 그 구간에 할당되는 정확한 주파수 또한 고정되어있다. 자원의 고정할당은 셀룰러시스템의 순간적이거나, 월간격의 교통량부하의 변화에 대한 반응을 어렵게 한다. 여러학술보고서는 시스템의 자원이 어느 특정한 시간에 가장 필요한 위치에 할당될 수 있는 효율을 증가시킴으써, 시스템용량을 크게 향상시키는 동적채널할당알고리듬의 여러 가지 예를 설명하고 있다. (예를 들어, "Channel Borrowing Without Locking for Sectorized Cellular Communications", by H. Jiang and S. S. Rappaport, IEEE Trans., VT-43, NO. 4, 1994, pp. 1067-1077.) 고정채널할당방식이 종래의 셀방식이동통신시스템에서 쓰인 이유에는 여러 가지가 있다. 첫째, 여러 채널을 합성하는데 쓰이는 아날로그 무선장치에서는 각각의 다른 주파수마다 다른 하드웨어를 필요로 한다. 따라서, 주파수의 변화는 하드웨어의 새로운 교체를 의미하고, 이는 매우 비경제적이다. 둘째, 동적채널할당방식이 종래의 시스템에 이용되지못한이유는 대부분의 할당체계가 채널베이스의 통신기와 이동전화기의전력제어를 요구하나, 일반적으로 아날로그채널콤바이너는 상기 요구를 수행할 수 없다.

디지털 RF 장치는 상기에서 언급한 문제를 향상시킬 수 있다. 그러나, 동적알고리듬은 셀 안의 이동전화기사용자의 위치정보에 많은 의지를 하고, 종래의 셀룰러시스템에서는 정확한 위치정보를 구하기 어렵기 때문에, 종래의 셀룰러시스템의 디지털방식임플랜테이션에서는 동적할당알고리듬을 충분히 활용할 수 없는 단점이 있다. 또한, 종래의 방식은 MTSO의 네트워크제어기능을 집중하고, 동적할당알고리즘의 임플랜테이션을 위한 데이터요구증가는 표준제어채널의 성능과 MTSO의 처리성능을 압도한다.

채널화된 무선통신을 위한 본 발명의 실시 예에서는 상기에서 언급된 문제를 해결하므로 써, 동적채널할당 또는 동적자원할당을 충분히 활용할 것이다. 콜렉터어레이가 제공하는 측정결과를 이용한 어그리게이터의 작동에 의해서 한 존안에서의 위치측정이 가능하다. 이는 가장 뛰어난 알고리듬의 활용을 가능케 한다. 분배된 영역관리자와 존관리자의 처리전력은 존관리자에서 제어알고리듬에 의해서, 존안에서 자원의 데이터를 사용하여 국부적인 의사결정을 가능케 한다. 존들의 네트워크에 대한 전역 자원모니터링과 조정은 영역관리자의 제어알고리즘에의해 실시된다.

첨부된 표 2에서 표 5는 본 발명의 분배된 제어체계에서의 통신기와 이동전화기의전력제어와 동적채널배정을 실행하기 위한 알고리듬의 실시예를 포함하고 있다. 영역관리자가 이용하는 특정한 동적채널할당알고리즘은 시스템의 특성에 의존하므로, AMPS 채널은 TDMA 시스템의 시간슬롯과 다르게 처리될 것이다. 좀더 명확한 설명을 위해, 이후의 설명될 사항은 영역 분할된 안테나보다는 전방향성의 안테나와 함께 존의 통신기와 콜렉터에 대해 언급하고 있다. 또한, 다양한 시스템구성요소의 제어데이터흐름을 지배하는 소프트웨어기능과, 분배기/통신기와 어그리게이터/누산기구조를 외부네트워크와 연결하는 스위칭기능은 절대적으로 필요할 것이다. 이후에 설명될 데이터구조에서, Nzone 은 영역관리자에 의해서 제어되는 존관리자의 수를 의미하고, Nfreq 은 이용되는 채널쌍의 총수를 의미한다. 관련된 데이터구조는:

영역관리자:

RegionFreqMap(Nzone,Nfreq) - 각 존의 각 주파수 (주파수쌍)의 최대허용 통신기전력 형태인 모든 존과 주파수에 대한 주파수매핑. 큰 주파수재사용분할을 이용하여, 각 존의 주파수예약세트에 최대가능전력을 할당함으로서 시작.

RegionFreqUse(Nzone,Nfreq2) - 각 존관리자가 보고한 영역의 현재상태. 모든 존과 주파수에 대한 현재 명령된 통신기과 사용자전력레벨. 존관리자의 보고에 의해서 정보가 갱신된다.

존관리자:

PowerPermit(Nfreq) - 영역관리자에의해 갱신되는, 각 주파수를 위한 최대허용 통신기전력.

HomeFreq(*) - 존의 비전력제한 사용을 위해 확보된 주파수.

BorrowedFreq(*) - 존안의 연결에 이용되는, 홈주파수가 아닌 다른 주파수.

PowerUse(Nfreq,2) - 존안의 현재 명령된 통신기와 사용자전력레벨.

MobileID(*) - 어그리게이터에의해 갱신되는 존안에서 사용자의 ID.

MobileLocation(*,2) - 어그리게이터에의해 갱신되는 존안의 각 사용자의 위치.

MobileConnect(*) - 사용자가 접속되어 통신중에있으면 할당된 주파수에 지정되고, 사용자가 이용중이나 접속되지 않았을 때는 지정되지 않는 주파수할당플래그.

표 2

저작권 1995 스펙트럼 와이어리스, INC.

주파수매핑을 초기화하는 영역관리자함수의 MATLAB 임플랜테이션.

함수 InitializeFreqMap()

%

% 이 함수는 영역의 주파수맵을 초기화하는데 쓰인다.

% 이임플랜테이션에서 아래의 주파수재사용분할은 12존분할이다. 따라서, 각

% 존은 1에서 12중의 하나를 배정 받는다. 각 존에 할당된 주파수(home

% frequencies)를 위해, 존관리자의 최대전력사용이 허락된다.

% 할당되지 않은 주파수를 위해, 허용된 전력레벨이 최대허용전력보다 작은 % 스퀴치(dB)에서 설정된다. 전력레벨은 dBm 으로 표시된다.

%

for iz = 1:Nzone

RegionFreqMap(iz,:) = MaxForward - Squelch;

RegionFreMap(iz,FreqSet(ZoneDesig(iz))) = MaxForward;

end

표 3

저작권 1995 스펙트럼 와이어리스, INC.

주파수함수를 모니터하고, 허용전력레벨을 리셋하는 영역관리자함수의 MATLAB 임플랜테이션. 연속 작동시킴.

함수 FreqMonitor()

%

% 이 함수는 영역관리자안에서 계속적으로 작동할 것이다. 이 함수는 적정한 % 허용전력레벨을 리셋하는 주파수의 리스트를 통해 순환될 것이다.

% 주파수를 빌린 존을 구하라. 만약 주파수를 빌린 존이 존재할 때, 다른 잠% 재적인 존을 위한 전력을 감소시켜라.

Borrowed = length((find(RegionFreqUse(:,Freq)> 0 &...

RegionFreMap(:,Freq) ∼ = MaxPower));

% 분할(이 예에서는 12)의 크기와 다사용에대한 벌칙을 반영하기 위해 스케일% 하라.

%

Npart = 12;

Borrowed = Borrowed*penalty*Nzone/Npart;

if ( Borrowed > 0 )

for iz = 1:Nzone

if ( RegionFreqMapa(:,Freq) ∼ = MaxPower )

RegionFreqMap(:,Freq) = MaxPower - Squelch -

Borrwed;

end;

end

표 4

저작권 1995 스펙트럼 와이어리스, INC.

접속요구를 처리하는 존관리자 함수의 MATLAB 임플랜테이션.

제어되는 사건.

함수 GetFreq(Mobile, AssignedFreq, AssignedForward,...

AssignedReverse)

%

% 이 함수는 주파수가 접속요구의 처리가 가능할지를 결정한 뒤, 처리가 가% 능할때, 접속동작을 위한 전력레벨을 할당할 것이다.

%

% 만약, 전력레벨의 배정이 불가능할 때, AssignFreq가 -999로 세트된다.

% 사용자위치는 전파경로손실과 국부전파잡음최저값을 판단하는데 이용된다.

%

PathLoss = GetPathLoss( MobileLocation(Mobile) );

LocalFloorFor = GetNoiseFloorFor( MobileLocation(Mobile) );

LocalFloorRev = GetNoiseFloorRev( MobileLocation(Mobile) );

% 먼저 홈주파수를 시도하라. 만약 사용가능한 홈주파수가 존재하면, 사용

% 하라.

%

Homer = find( PowerPermit(HomeFreq) > MinPowerReqdFor(HomeFreq) )

if ( length(Homer) > 0 )

AssignFreq = HomeFreq(Homer(1));

AssignForward = MinPowerReqdFor(HomeFreq(Homer(1)));

AssignReverse = MinPowerReqdRev(HomeFreq(Homer(1)));

return;

end;

%

% 이제, 빌릴 주파수를 찾아라.

%

Possible = find( PowerPermit > MinPowerReqdFor );

%

% 만약 사용가능한 주파수가 존재하면, 사용하고, 그렇지않은 경우에는, 중% 단하라.

%

if ( length(Possible) > 0 )

AssignFreq = Possible(1);

AssignForward = MinPowerReqdFor(Possible(1));

AssignReverse = MinPowerReqdRev(Possible(1));

else

AssignFreq = -999.;

end;

%

표 5

저작권 1995 스펙트럼 와이어리스, INC.

실행중인 접속동작을 모니터하고, 가능할 때 홈주파수에서 빌린 주파수로의 소프트핸드오프동작을 실행하는 존관리자 함수의 MATLAB의 임플랜테이션. 홈주파수가 채워지면 계속적으로 작동시킴.

함수 HomeMonitor()

%

% 이 함수는 현재 홈주파수에의해 작동되는 사용자접속이 빌린주파수에의해 % 적절하게 작동되는지를 판단한다. 만약 적절하게 연결되면, 새롭게 빌린 % 주파수에 해당되는 연결을 하기 위한 핸드오프가 시작된다.

%

% 홈주파수에의해 동작하는 사용자연결을 구하라.

%

for ii = 1:Nconn

if ( any(HomeFreq == MobileConnect(ii) )

Homer = MobileConnect(ii);

%

% 사용자위치가 전파경로손실과 국부전파잡음최저값을 판단하는데 이용된

% 다.

%

PathLoss = GetPathLoss( MobileLocation(ii,:) );

LocalFloorFor = GetNoiseFloorFor(

MobileLocation(ii,:) );

LocalFloorFor = GetNoiseFloorRev(

MobileLocation(ii,:) );

%

% 안전마진 뿐만 아니라, 요구되는 신호대잡음과 신호대간섭을 커버하기 위% 해서 특정한마진이 주어질 때, 순방향의 각 주파수의 요구전력을 구하라. % 반대로, 역전파잡음최저값에의 콜렉터배치값을 정하라.

%

MinPowerReqdFor = LocalFloor + PathLoss + Margin;

MinPowerReqdRev = LocalFloor + PathLoss + . . .

Margin - GainFromColl;

%

% 빌릴 주파수를 구하라.

%

Possible = find( PowerPermit > MinPowerReqdFor );

%

% 만약 사용 가능한 주파수가 존재하면 가져라. 핸드오프를 교환하라.

%

if ( length(Possible) > 0 )

SwapHandoff( ii, Homer, Possible(1),...

MinPowerReqdFor(Possible(1)),...

MinPowerReqdRev(Possible(1)) );

end;

end

%

용량과 품질의 향상을 위한 콜렉터어레이 (도 17)

본 발명에 따르면, 종래의 무선작동시스템보다 큰 통신용량과 보다나은 품질을 가진 무선작동시스템구조를 제공하기 위해 다수의 콜렉터들이 한 통신존에 이용된다. 이후에서 언급될 간단한 시스템의 예는 상기 결과를 설명할 것이다. 아래의 예에서는 전력제어 또는 동적채널할당을 이용하지 않았다.

종래의 전형적인 셀방식이동전화시스템에서, 각각 고정스펙트럼대역너비와 위치를 가진 고정된 수의 무선통신반송파가 특정지역에 걸쳐서 서비스를 제공한다. 간단히 말해서, 단일반송파에 의한 통신채널의 다중송신 등의 다양한 방법에 의해서 얻어질 수 있는 성능증가가 고려되지 않고 있다. 그러나, 이러한 성능향상을 위한 방법은 본 발명에 따른 실시예들에서 적용될 수 있다. 상기 예를 위해서 각 무선반송파대역은 단일 반방향 통신채널을 반송한다고 가정하자. 투웨이 통신채널은 상기와 같은 두 개의 원웨이채널을 필요로 한다. 이때, 하나의 원웨이채널은 이동전화기 사용자에게 신호를 송신하고, 다른 하나의 원웨이채널은 사용자로부터의 신호를 수신한다. 종래의 방식에서는, 전송과 수신채널은 고정번호계획에 따라 한 쌍을 이루고, 이 한 쌍을 투웨이채널을 의미하는 채널이라고 부른다. 종래의 명명법이 상기의 예에 적용된다. 종래의 셀방식시스템에서, 역채널은 순방향 채널통신기와 함께 위치한 단일수신기에 의해 서비스되는 반면, 본 발명에 따른 역채널은 어그리게이터에 신호를 송신하는 다수의 콜렉터에 의해 서비스된다. 현재 미국에서 인가된 각각의 셀룰러시스템당 416개의 채널(채널쌍)을 보유하고있고, 이중 21개의 채널은 제어채널에 이용되고 나머지 395개의 채널은 통화를 위해 쓰인다.

가장 큰 용량을 제공하기 위해 셀방식시스템은 셀 간의 이용가능한채널을 재 사용한다. 동일채널간섭이라고도하는 동일채널의 신호간의 간섭은 이 방식을 제한하는 요소이다. 용량과 품질요구는 통신의 질을 위해 최소의 기준을 규정함으로서 균형을 이룬다. 셀룰러시스템은 동일채널간섭은 기준에 맞는 최소한의 통신의 질을 제공하기 충분할 정도만큼의 낮은 상태를 유지하면서, 큰 용량을 가지기 위해 주파수재사용을 최대화하려고 한다. AMPS 디자인기준은 신호와 간섭간의 18dB의 비율이다. 품질측정은 상기기준을 만족시키지 못한 통화의 비율로서 나타낸다.

시스템의 용량은 간단히 각 셀의 이용 가능한 채널의 수를 합계함으로써 결정되는 것만은 아니다. 접속을 위한 무작위요구에 대한 시스템의 응답을 판단하기 위해서는 대기이론(queuing theory)이 반드시 이용되어야한다. 어느 시간에 모든 채널이 이용되지않을수있고, 또한 모든 채널이 이용되어 새로 도착하는 요구들이 블록될 수 있다. 시스템에 제공된 부하는 얼랑(erlang)의 단위로 측정된다. 시스템용량은 블록된 통화의 주어진 확률을 위하여 제공된 부하가 되는 것에 한정된다. 블록된 통화의 표준 셀룰러시스템디자인기준은 2%로 정해져있다. 한 셀 안에서 가능한 채널의수가 주어질 때, 얼랑 단위의 셀 용량은 표준공식을부터 측정된다.

종래의 셀방식구조는 셀 당 하나의 송신/수신 기지국을 이용한다. 셀유효범위는 육모형에 근접하게 그려지고, 많은 셀 들이 육각형의 형태로 이어지면서 일정한 영역에 통신서비스를 제공한다. 종래 기술과 본 발명에 따른 시스템의 비교를 위해, 제한된 용량을 가진 상태에서 종래의 셀은 본 발명에 따른 통신존과 같은 크기를 갖는다고 가정한다. 종래의 셀에서는 한 쌍의 송신기/수신기가 셀에 함께 위치하였으나, 본 발명에 따른 통신기는 셀의 송신기/수신기의 쌍과 같은 곳에 위치하고 있으나 콜렉터의 어레이는 통신범위에 걸쳐서 퍼져있다. 셀룰러시스템의 접속품질을 향상시키기 위한 하나의 기술은, 예를 들어 60°또는 120°의 개구부를 가진 통신안테나를 이용하여 셀(또는 본 발명에서는 통신존)을 지향성통신구획으로 나누는 방법이 있다.

특정한 예로, 종래의 시스템의 표준구성은 7개의 셀로 이루어진 그룹을 통해 중계되는 7개의 그룹으로 나뉘어진 채널을 가진다. 품질향상을 위해서, 120°구획분할이 분할되지 않는 경우의 표준인 6 에서 2로 간섭파의 수를 줄이기 위해서 사용된다. 19채널/섹터의 7개의 셀과 3-섹터 재사용으로 표시된(K=7, S=3), 상기 표준구성을 위한 용량은 12.3 얼랭/섹터와 36.9 얼랭/셀로 계산된다. 시스템모델링은 동일채널간섭을 판단하는 다수의 시도결과를 고려하여 이루어진다. 3,0의 무선전파경로손실계수와, 제로평균과 4dB 가변을 가진 대수정규음영을 가정할 때, 한 셀 안에서 시도된 통화의 약 27%는 시스템이 최고 사용량을 가질 때, 18 dB 신호품질표준에 미달될 것이다.

종래의 AMPS 셀룰러시스템은 (4,6) 주파수분할체계가 제안되었음에도 불구하고, (7,3)보다 작은 분할체계를 적용하지 않는다. 이와 같은 경우의 동일채널간섭은 통화서비스품질을 현재표준의 수준 또는 그 이하로 저하시킨다. 도 17은 본 발명에 따라 시스템의 용량을 충분히 증가시키면서, 향상된 통화서비스품질을 제공하는 (3,6) 주파수분할체계를 설명하고있다. 명확한 설명을 위해, 통신존만을 도시하였고, 콜렉터어레이의 도시는 생략하였다. 또한, 종래의 셀룰러시스템과의 직접적비교를 위해서 통신존은 육모 꼴로 표시되어있다. 도 17에서의 분할체계는 3개의 존 세트로 이루어진 그룹의 하나의 존 세트에 도시되고있다. 이 패턴은 동질이형의 다른 두 존 세트로 변형될 수 있다. 상기 다른 두 존 세트는 도 17에 도시되어있고, 그중 하나는 섹터의 영역에 그림이 그려져있는 육모 꼴들로 표시되어있고, 다른 하나는 영역 안에 아무런 그림이 없는 존들로 이루어져있다. 상기 (3,6) 분할체계는 도 17에 도시한바와 같아 분배된 18개의 독립된 주파수그룹을 만든다.

상기 분할알고리듬에서 간섭파의 수는 3 까지 가능하나, 상기 간섭파의 거리는 크게 증가되므로 전체적인 간섭을 감소시킬 수 있다. 상기 (3,6) 분할체계를 위한 22 채널/섹터의 용량은 14.9 얼랭/섹터와 89.4 얼랭/존으로 계산된다. 이는 종래 시스템에 따른 (7,3) 분할구조용량의 2.4배가 된다. 상기와 같은 전제하에 시스템모델링은 특정한 존에서 시도된 통화의 약 10%가 시스템의 전 용량이 사용될 경우의 품질기준에 미달할것다. 이는 종래의 시스템에 비해서 2.7배의 향상을 보이고 있다.

요컨대, 본 발명은, 상기의 간단한 예를 보아도 알 수 있듯이 종래의 셀룰러시스템의 용량과 품질에 대해 적어도 두 배의 향상을 가져온다. 물론, 더 복잡한 임플랜테이션들이 적용될 때, 더 큰 향상을 기대할 수 있다.

향상된 유효범위를 위한 콜렉터에레이 (도 18)

상기의 예에서는 종래의 셀룰러시스템보다 훨씬 월등한 용량과 통신서비스 품질을 가진 본 발명의 일 실시예를 설명하였다. 본 발명에 따른 무선동작시스템의 융통성은 유효범위를 넓히도록 디자인된 실시 예가 가능하도록 한다. 상기의 용량과 품질의 향상을 보인 예에서는, 사용자에서 콜렉터방향의 역채널통신경로는 종래의 셀룰러시스템에 따른 사용자에서 기지국방향의 경로보다 충분히 짧게 만들어져있다. 도 18에 도시된 실시 예는 더 멀어진 간격에도 향상된 통신채널의 품질을 제공하여 서비스유효범위를 넓힐 수 있도록 다수의 콜렉터로부터 신호를 수신한 역채널통신이 집성될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 19개의 육각형을 한 그룹으로 하는 것은 종래의 셀룰러시스템에 따른 셀 들이 하나의 세트를 이룬 것을 의미한다. 셀의 최대크기는 기지국안테나의 높이와 통신전력, 사용자의 고도와 통신전력, 주위전파환경에의해 결정된다. 저전력출력, 단방향성 저이득안테나, 단일 기지국에서 많은 사용자의 역채널통신을 동조시키는 어려움 등의 여러 가지 이유로 인해, 역채널링크가 가장 약하게 작동한다. 유효범위반경을 결정하는 MATLAB 코드는 아래의 표 6과 표 7에 나타나있다. 각 표는 Hata의 파라미터화된 모델(Hata, M., "Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services," IEEE Trans., VT-29, No. 3, 1980, pp. 317-325)에 해당하는 전파모델과, 안테나의 높이와 위치, 통신전력, 전파환경등의 주어진 값에 따라 통신서비스 유효범위를 결정하는 드라이버루틴으로 구성된다.

예를 들어, 교외전파환경에서, 200mW의 전력으로 2m의 고도에 위치하고 850MHz 대역범위에 안에 있는 사용자가 33m의 고도의 기지국안테나에 전파를 송신하는 경우를 가정하자. 이때, 존을 형성하는데 따르는 제한 등으로 인하여, 비교적 낮은 고도에 있는 기지국이 필요할 수 있다. 상기 경우에는, 셀의 최대반경이 약 2.5 km이다. 따라서, 종래에는 19개의 셀로 이루어진 하나의 세트가 309 km2 에 해당하는 영역을 담당하게된다. 이제, 도 18에 도시된바와 같이, 본 발명에 따른 콜렉터(19)의 어레이를 살펴보자. 이때, 콜렉터안테나의 고도도 33m로 가정한다. 100W인 기지국의 통신송신전력레벨은 14.8 km의 통신서비스 반경을 가진다. 표 7의 MATLAB코드는 도 18에 도시된 콜렉터(19)의 어레이가 훨씬 더 넓은 반경에 걸친 고품질통신서비스 유효범위를 제공하기에 충분하다는 것은 설명하고 있다. 이것은 집성효과를 이용하기 때문이다. 이 집성효과는 사용자로부터 콜렉터로의 역경로의 다이버시티를 활용함으로써, 콜렉터 주위의 고품질통신서비스범위의 유효반경을 확장한다. 본 발명의 실시예에 따른 통신존이 커버하는 해당 영역은 571 km²가 된다. 본 발명의 콜렉터어레이는 종래의 셀룰러시스템 셀의 기지국에 비해 비교적 간단하고 저비용의 수신기와 송신기를 사용하여 구성된다. 따라서, 도 18에서 도시된바와 같이, 저비용이고, 융통성 있는 위치배정이가능한 19개의 콜렉터(19)는 고비용의 19개 기지국을 대신하여 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 거의 두 배의 통신서비스유효범위향상을 가져온다.

더욱이, 순방향채널링크가 넓어질 때는 통신기(기지국)의 안테나를 높게 조정하는 등의 방법으로 서비스유효범위확장이 가능하다. 만약, 송신기 안테나의 높이가 50m로 증가되고 사용자송신전력이 600mW로 증가되었으나, 콜렉터의 높이를 33m로 계속 유지할 때, 종래의 셀 반경은 4.2km이고, 883km²의 서비스유효범위를 제공하는 반면, 본 발명에 따른 통신존은 19.4km의 반경을 갖고, 고품질통신링크를 갖는 977km²의 유효범위를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 유효범위의 비율은 종래의 셀룰러시스템에 비하여 15%의 향상만을 보이나, 종래의 셀룰러시스템에서는 기지국의 안테나높이가 50m로 증가되어야 하는 것에 비해, 본 발명에 따른 콜렉터의 안테나높이는 33m로 유지되기 때문에 경제적으로 큰 효과를 볼 수 있다. 존을 형성하는데 따르는 제한은 특별한위치설정요구, 배치의 지연 등으로 인한 추가비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 고전력의 송신기보다 저전력의 송신기가 더욱 바람직하다.

기지국의 안테나높이제한이 매우 완화되어있는 전파방해물이 별로 없는 시골환경에서는, 본 발명은 주어진 주파수조건의 무선전파의 절대적 한계에 의해서만 제한되는 통신존을 만드는데 이용될 수 있다. 850 MHz대역에서, 이 한계는 지구의 곡률과 대기의 굴절성으로 인한 무선 가시거리이다. 사용자안테나의 고도가 2m이고, 통신기의 안테나가 200m의 고도를 가질 때, 가시거리는 약 64km이다. 상기 통신기에의해 커버되는 범위는 10740km²이고, 도 18의 콜렉터어레이는 단지 50m고도의 콜렉터안테나를 가지고, 사용자통신전력레벨이 단지 600mW인 지역에 고접속품질의 통신서비스를 제공한다. 광영역을 서비스하도록 디자인된 셀룰러시스템의 배치에, 본 발명의 실시예는 종래의 셀룰러시스템을 능가하는 많은 장점을 제공한다.

비획일적 콜렉터어레이 (도 19, 20)

도 18에 도시된 본 발명의 실시예에서는 일정한 간격을 두고 배치된 콜렉터(19)의 어레이를 사용하였고, 모든 콜렉터(19)는 동일한 안테나의 고도를 가지고 있다. 본 발명의 다른 변형된 형태가 도 19와 20에서 설명되고 있다. 이때, 도 19에 도시된 바와 같이, 콜렉터들은 비균등하게 위치하고, 도 20 에서 도시된 것과 같은 동일하지 않은 고도를 가지고 있다. 예를 들어, 콜렉터(19-1)들은 150m, 콜렉터(19-2)들은 50m, 콜렉터(19-3)들은 30m의 고도에 위치하고, 통신기(18)는 고도 50m에 위치한다. 예를 들어, 특정한 지역의 무선전파를 어렵게 만드는 지형적 특성은 콜렉터들이 서로 더욱 가깝게 배치되도록 요구할 수 있다. 상기 설명된 예에서는, 예를 들어 중심지역은 건물높이를 엄격히 제한하는 교외단지이다. 표 6과 표 7의 도구를 이용한 시뮬레이션은 리턴되는 사용자 역채널통신의 집성효과가 100W의 기지국전력레벨과 600mW의 이동전화기전력의 조건에서 통신존전체에걸쳐 고품질의 통신링크를 제공한다. 콜렉터어레이의 위치분포가 유효범위, 통신서비스의 품질, 신뢰성, 사용량, 존 설정에 따른 제한, 장소이용도 등의 실질적 이유로 인하여 다양하게 변화할 수 있기 때문에, 상기의 변형된 예는 본 발명의 중요한 특성을 나타낸다.

표 6

함수 손실 = hata(dist, hbase, hmob, freq, city)

%

% 손실 = hata(dist, hbase, hmob, freq, city)

%

% hata 는 전파경로손실을 위해서 Okumura 모델의 Hata 공식을 실행한다.

% 상기 모델은 준평원지형을 가정하고, 아래의 입력파라미터범위를 가진다.

%

% dist 기지국-이동전화기 간격 (km) 1 에서 20

% hbase 기지국 안테나 (m) 30 에서 200

% hmob 이동전화기 안테나 (m) 1 에서 10

% freq 송신주파수 (MHz) 150 에서 1500

% city 지역 분류:

% 'L' 또는 'l' 대도시

% 'M' 또는 'm' 중소도시

% 'S' 또는 's' 교외지역

% 'O' 또는 'o' 방해물없이 트인 지역

%

% 리턴되는 변수가 dB로 표시되는 경로손실이다.

% 지역형태에 좌우되지않는 경로손실항을 셋업하라.

loss = 69.55 + 26.16*log10(freq) - 13.82*log10(hbase) + ...

(44.9 - 6.55*log10(hbase))*log10(dist);

%

% 지역분류를 정정하라.

%

% 표준 이동전화기안테나조정는 중소도시에 적용된다.

%

mobgain = (1.1*log10(freq) - 0.7)*hmob - 1.56*log10(freq) + 0.8;

citytype = upper(city);

if ( citytype =='L' )

if ( fre q < = 200 )

mobgain = 8.29*(log10(1.54*hmob))^2 - 1.1;

elseif ( freq > = 400)

mobgain = 3.2*(log10(11.75*hmob))^2 - 4.97;

end;

% 지역외 조정

%

elseif ( citytype == 'S' )

loss = loss - 2.*(log10(freq/28))^2 - 5.4;

elseif ( citytype == 'O' )

loss = loss - 4.78*(log10(freq))^2 + 18.33*log10(freq) - 40.94;

elseif (citytype ∼= 'M' )

'City type not recognized'

end;

loss= loss - mobgain;

표 7

함수 cover19(이동전화기전력, 이동전화기고도, 콜렉터고도,...

기지국전력, 기지국고도, 지역형태)

%

% 함수 coverit (이동전화기전력, 이동전화기고도, 콜렉터고도,

% 기지국전력, 기지국고도, 지역형태)

% 이 함수는 아래의 콜렉터위치 목록을 사용하고, 특정 이동전화기전력과

% 콜렉터의 고도를 이용, 특정기지국의 서비스유효 범위에 의하여 결정되는

% 존의 유효범위를 판단할 것이다. 아래의 파라미터는 잡음최저값, 신호대

% 잡음비, 통화시도의수를 포함한다. 유효범위원주의 임의분포한 지점에서

% 많은 통화시도가 실시될 것이다.

%

Nc = 19;

Location = [[ 0.0 3.8];...

[ -1.6 2.7 ]; [ 1.6 2.7 ];...

[ -3.2 1.9 ]; [ 0.0 1.9 ]; [ 3.2 1.8 ];...

[ -1.6 0.9 ]; [ 1.6 0.9 ];...

[ -3.2 0.0 ]; [ 0.0 0.0 ]; [ 3.2 0.0 ];...

[ -1.6 -0.9 ]; [ 1.6 -0.9 ];...

[ -3.2 -1.9 ]; [ 0.0 -1.9 ]; [ 3.2 -1.8 ];...

[ -1.6 -2.7 ]; [ 1.6 -2.7 ];...

[ 0.0 -3.8 ]

];

Location = Location/4.619;

%

NoiseFloor = -125.;

%

Level3 = 20.;

Level2 = 14.;

Level1 = 12.;

AbsLev3 = NoiseFloor + Level3;

AbsLev2 = NoiseFloor + Level2;

AbsLev1 = NoiseFloor + Level1;

Loss3 = MobilePower - AbsLev3;

Loss2 = MobilePower - AbsLev2;

Loss1 = MobilePower - AbsLev1;

%

Ntrial = 100000;

%

% 기지국의 전력과 고도로부터 유효범위반경을 구하라.

%

BassLoss = BasePower - ( NoiseFloor + Level3 );

R = 1.;

Loss = hata(R,BaseHeight,MobileHeight, 850, CityType);

if ( Loss > BaseLoss )

['Loss = ',num2str(Loss),' is too big']

break;

end

for iii = 1:500

if ( Loss < BaseLoss )

R = R*1.01;

Loss = hata(R,BaseHeight,MobileHeight,850,CityType);

end

end;

BaseRadius = R

Location = Location*BaseRadius;

%

% 거리 휴지점을 세트시켜라.

%

R = 1.;

Loss = hata(R,CollectorHeight,MobileHeight,850,Citytype);

if ( Loss > Loss3 )

['Loss = ',num2str(Loss),' is too big']

break;

end

for iii = 1:500

if ( Loss < Loss3 )

R = R*1.01;

Loss = hata(R,CollectorHeight,MobileHeight,850,Citytype);

end

end;

R3 = R

for iii = 1:500

if ( Loss < Loss2 )

R = R*1.01;

Loss = hata(R,CollectorHeight,MobileHeight,850,Citytype);

end

end;

R2 = R

for iii = 1:500

if ( Loss < Loss1 )

R = R*1.01;

Loss = hata(R,CollectorHeight,MobileHeight,850,Citytype);

end

end;

R1 = R

%

% 임의점을 구하라.

%

r = BaseRadius.*rand(1,Ntrial).^(0.5);

theta = 2.*pi*rand(1,Ntrial);

x = r.*cos(theta);

y = r.*sin(theta);

%

% 거리를 구하라.

%

Distance = zeros(Nc,Ntrial);

for ii = 1:Nc

Distance(ii,:) = ( (x-Location(ii,1)).^2 + ...

(y-Location(ii,2)).^2).^(0.5);

end;

%

% 콜렉터의 수를 구하라.

%

Flag = zeros(Nc,Ntrial);

Count1 = find(Distance<=R1);

Flag(Count1) = ones(1, length(Count1));

Count2 = find(Distance<=R2);

Flag(Count2) = 2.*ones(1, length(Count2));

Count3 = find(Distance<=R3);

Flag(Count3) = 3.*ones(1, length(Count3));

Covered = sum(Flag);

%['For mobile radius = ',num2str(Rm)]

Coverage = zeros(1,Nc+1);

for ii = 0:Nc

Coverage(ii+1) = length(find(Covered==ii))/Ntrial;

end;

Coverage

clf;

axis(BaseRadius*[-1.0, 1.0, -1.0, 1,0]);

hold on;

Doit = find(Covered==0);

plot(x(Doit),y(Doit),'w.');

Doit = find(Covered==1);

plot(x(Doit),y(Doit),'y.');

Doit = find(Covered==2);

plot(x(Doit),y(Doit),'g.');

Doit = find(Covered>=3);

plot(x(Doit),y(Doit),'m.');

xhex = BaseRadius*[ 0.0 -0.866 -0.866 0.0 0.866 0.866 0.0 ];

yhex = BaseRadius*[ 1.0 0.500 -0.500 -1.0 -0.500 0.500 1.0 ];

plot ii = 1:Nc

plot(Location(ii,1),Location(ii,2),'wx');

end;

end

본 발명에 관해서 위에서 상세하게 기술되어있지만, 본 발명은 상기에 기술된 실시예에만 국한되어있지않다. 상기 기술과 분야에 익숙한 사람들은 이후에 첨부된 청구범위에 기술되어 정의되어있는 본 발명의 영역과 취지안에서 다양한 변화, 대응, 변형이 가능하다.

Claims

동보통신 존에서 복수개의 동보통신 순방향 채널들을 형성하기 위하여 광대역 동보통신 신호들을 이용하여 복수개의 순방향 채널 통신을 방송하기 위한 동보통신 전송장치를 구비하는 동보통신 수단과;

복수개의 해당 역방향 채널 통신을 수신하기 위한 어그리게이터 수단과;

상기 동보통신 존에 위치하는 복수의 사용자 중에서, 상기 사용자 각각은 상기 통보통신 수단으로부터 서로 다른 순방향 채널을 수신하기 위한 사용자 수신 수단과, 각기 다른 사용자 역방향 채널로 사용자 역방향 채널 통신을 방송하기 위한 사용자 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 복수의 사용자는 서로 다른 사용자 역방향 채널들을 광대역 혼합 신호로써 제공하는 것을 특징으로 하는 동보통신 존에 위치하는 복수의 사용자와;

서로 떨어진 위치에서 상기 동보통신 존으로 분배되는 복수개의 컬렉터 수단에서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 상기 복수의 사용자로부터 역방향 채널 통신을 구비하는 광대역 혼합 신호를 수신하기 위한 광대역 컬렉터 수신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 복수개의 컬렉터 수단의 각각은 상기 사용자 역방향 채널 통신을 컬렉터 역방향 채널 통신으로써 복수개의 컬랙터 역방향 채널 통신으로부터 상기 어그리게이터 수단으로 전송하기 위한 컬렉터 전송 수단을 구비하며, 상기 컬렉터 역방향 채널 통신은 상기 어그리게이터에 의하여 수신된 해당 역방향 채널 통신인 것을 특징으로 하는 복수개의 컬랙터 수단으로 구비되는 것을 특징으로 하는 복수개의 순방향 채널 통신과 복수개의 해당 역방향 채널 통신을 구비하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상시 상기 전송 수단의 각각은 상기 동보통신 존보다 충분히 적은 사용자 존에서 방송(broadcasting)하는 것을 특징으로 하며, 상기 복수개의 컬렉터 수단은 상기 사용자 수단 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 동보통신 전송장치는 상기 동보통신 순방향 채널용으로 전송 파워를 변화시키기 위하여 제어가능하며, 그에 따라서 전송 파워 및 각 동보통신 순방향 채널용 동보통신 범위가 각각 제어 가능한 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 각 사용자를 위한 상기 사용자 전송장치는 상기 사용자 역방향 채널들의 전송 파워를 변경시키기 위하여 제어가능하며, 그에 따라 각 사용자를 위한 사용자 범위가 상기 복수개의 컬렉터 수단에 접속하기 위하여 제어 가능한 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 상기 동보통신 신호들의 매개변수들을 측정하기 위하여 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 사용자 매개변수들을 제공하기 위하여 상기 혼합 신호의 매개변수들을 측정하기 위하여 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컬렉터 수단은 상기 신호들의 매개변수들을 처리하기 위하여 디지털 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 컬렉터 순방향 수단은 컬렉터 역방향 채널 통신을 사용자 역방향 채널 통신으로부터 분리하는 전송 특징들을 구비하는 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 전송하기 위하여 컬랙터 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 광대역 전송장치 및 좁은 빔대역 그리고 고 이득 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 컬랙터 역방향 채널 통신을 수평으로 분극화하기 위한 수평 분극 전송 수단을 구비하며, 상기 복수의 사용자 각각을 위한 상기 사용자 전송 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신을 상기 컬랙터 역방향 채널 통신으로부터 분리하기 위하여 상기 사용자 역방향 채널 통신을 수직으로 분극화하기 위한 수직 분극 사용자 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제8항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 광대역 전송장치와, 상기 컬랙터 역방향 채널 통신을 수평으로 분극화하기 위하여 수평 분극화 및 좁은 빔대역 및 고이득 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 복수의 사용자의 각각을 위한 사용자 전송 수단은상기 역방향 채널 통신을 상기 컬렉터 역방향 채널 통신으로부터 분리하기 위하여 상기 사용자 역방향 채널 통신을 수직으로 분극화하기 위한 수직 분극화 사용자 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 사용자 역방향 채널 통신은 사용자 채널 통신들 사이에 분리 대역들을 구비하는 사용자 운용 스펙트럼 내에 위치하는 것을 특징으로 하며, 상기 컬렉터 전송 수단은 컬렉터 신호들을 구비하는 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 상기 분리 밴드들 내로 전송하기 위한 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 사용자 역방향 채널 통신들은 사용자 운용 스펙트럼 내에 존재하며, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 사용자 운용 스펙트럼과는 별개의 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동된 컬렉터 신호들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신들을 전송하기 위한 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제13항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 사용자 운용 스펙트럼을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동시키기 위한 아날로그 쉬프트와, 컬렉터 신호들을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼 내로 전송하기 위한 아날로그 컬렉터 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제13항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 사용자 운용 스펙트럼을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동시키기 위한 디지털 쉬프트와, 컬렉터 신호들을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼 내로 전송하기 위한 디지털 컬렉터 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 정종장치 스펙트럼으로 전송하는 분산(spread) 스펙트럼 전송장치이며, 상기 복수의 사용자 각각을 위한 사용자 전송 수단은 상기 전송장치 스펙트럼의 일부분인 사용자 스펙트럼을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 시간 분활 다중 접속 전송장치이며, 상기 복수의 사용자 각각을 위한 상기 사용자 전송 수단은 시간 분활 다중 접속 전송장치인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 순방향 채널 통신들 및 상기 역방향 채널 통신들은 복수의 접속 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제18항에 있어서, 상기 복수의 접속수단은 코드 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제18항에 있어서, 상기 다중 접속 수단은 공간분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제18항에 있어서, 상기 다중 접속수단은 주파수 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제18항에 있어서, 상기 다중 접속 수단은 시간 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 소정의 사용자 전송 수단으로부터의 소정 사용자 역방향 채널 통신 방송은 상기 컬렉터 수단 중 특정 컬렉터 수단에 의하여 수신되는 것을 특징으로 하며, 상기 컬렉터 수단 중 특정 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신에 해당하는 소정의 컬렉터 역방향 채널 통신을 상기 어그리게이터 수단으로 전송하는 것을 특징으로 하며, 상기 어그리게이터 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 소정 컬렉터 역방향 채널 통신들을 처리하기 위한 어그리게이터 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제23항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널을 제공하기 위하여 어그리게이터 디지털 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신용의 코드 되지 않은 비트 에러 율은 상기 컬렉터 수단 중 특정 수단에서 수신된 사용자 채널 통신을 위하여 코드 되지 않은 비트 에러 율에 대하여 증가하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제23항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표통신으로써 형상하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 처리하기 위한 어그리게이터 디지털 신호 프로세서 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제25항에 있어서, 상기 어그리게이터 디지털 신호 프로세서 수단은:

디지털 신호 프로세서와,

상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 클렉터 역방향 채널 통신을 동기화하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 동기화 코드와,

상기 특정 사용자의 위치를 결정하기 위하여 복수개의 클렉터 수단으로부터의 소정 사용자를 위한 역방향 채널 통신을 처리하기 위한 위치 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제23항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신 중 한 개의 통신을 선택하기 위한 선택수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제27항에 있어서, 상기 선택수단은:

디지털 신호 프로세서와,

상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 동기화하기 위하여 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 동기화 코드와,

측정된 특징들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 측정하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 측정 코드와,

상기 측정된 특징들에 따라 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신 중 소정 통신을 선택하기 위하여 디지털 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 선택수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제23항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 결합하기 위한 결합 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제29항에 있어서, 상기 결합 수단은:

디지털 신호 프로세서와,

상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 동기화하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 동기화 코드와,

측정된 특징들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 특정하기 의하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 측정코드와,

결합된 신호들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 결합하기 위하여 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 결합 코드를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자는 이동가능하며, 그리고 상기 동보통신 존에 위치한 제1 위치에서 상기 동보통신 존에 위치한 제2 위치로 이동하는 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 전송수단은 사용자 채널 통신을 방송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 제1 위치에서, 상기 사용자 역방향 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제1 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹의 각각의 컬렉터 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신들에 해당하는 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단으로 전송하는 것을 특징으로 하며,

그리고 상기 제2 위치에서, 상기 사용자 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹의 각각의 컬렉터 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신들에 해당하는 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단을 전송하는 것을 특징으로 하며,

그리고 상기 어그리게이터 수단은 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신을 수신하며 그리고 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 처리하기 위한 어그리게이터 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제31항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 하나 또는 그 이상은 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹에 공통인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제31항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 사용자 전송 수단은 상기 동보통신 존보다 충분히 적으며 그리고 상기 소정의 사용자가 상기 제1의 위치에서 상기 제2의 위치로 움직일 때 움직이는 사용자 존에서 방송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 제1의 위치에서 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하며, 그리고 상기 제2 위치에서 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제2 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제31항에 있어서, 상기 동보통신 전송장치는 상기 동보통신 순방향 채널들의 각각을 위하여 전송 파워를 변경시키기 위하여 제어 가능하며, 그에 따라 각각의 동보통신 순방향 채널을 위한 전송 파워 및 동보통신 범위는 각기 별도로 제어가능하며, 그리고 상기 소정의 사용자가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 소정의 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 사이 제1 위치로 연장되게 하기 위하여 제1 파워 레벨을 구비하며, 그리고 상기 소정의 사용자가 제2 위치에 있을 때, 상기 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 상기 제2 위치로 연장 가능하게 하기 위하여 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제31항에 있어서, 상기 사용자를 위한 상기 사용자 전송장치는 상기 사용자용의 사용자 역방향 채널의 전송 파워를 변경하기 위하여 제어 가능함에 따라 상기 사용자 범위가 제어 가능하게 되며, 그리고 상기 사용자가 제1의 위치에 있을 때, 상기 사용자 역방향 채널은 상기 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹으로 연장되게 하기 위하여 제1 파워를 구비하며, 그리고 상기 사용자가 제2의 위치에있을 때 상기 사용자 채널은 상기 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹으로 연장되게 하기 위하여 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제31항에 있어서, 상기 컬렉터 전송수단은 컬렉터 역방향 채널 통신을 사용자 채널 통신으로부터 분리하는 전송 특징들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신을 전송하기 위한 전송장치인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
네트워크와 상기 네트워크로부터의 복수개의 네트워크 순방향 채널 통신들을 구비하며 그리고 상기 네트워크의 방향으로의 복수개의 네트워크 역방향 채널 통신들이 구비되어 있는 영역 사이에서 통신을 하기 위한 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은:

동보통신 존에서 복수개의 순방향 채널 통신을 방송하기 위한 동보통신 수단에서, 상기 동보통신 수단은 복수개의 동보통신 순방향 채널들 내에서 광대역 동보통신 신호들을 이용하여 신호들을 전송하기 위한 동보통신 전송장치를 구비하는 동보통신 수단과, 그리고 역방향 채널 통신들을 수신하고 그리고 상기 수신된 채널 통신들을 어그리게이터 역방향 채널로써 상기 네트워크에 네트워크 역방향 채널 통신으로써 전송하기 위한 어그리게이터 수단을 구비하는 동보통신 수단과;

복수의 사용자에서, 상기 사용자 각각은 상기 동보통신 신호들로부터 순방향 채널을 수신하기 위한 사용자 수신 수단과, 사용자 채널 내에서 사용자 역방향 채널 통신을 방송하기 위한 사용자 전송 수단을 구비함으로써 상기 복수의 사용자로부터의 역방향 채널 통신들이 광대역 혼합 신호를 구성하는 복수의 사용자 역방향 채널 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자와;

서로 소정 간격의 위치들에서 상기 동보통신 존으로 분산되는 복수개의 컬렉터 수단에서, 상기 각각의 컬렉터 수단은 역방향 채널 통신들을 구비하는 상기 광대역 혼합 신호를 상기 사용자 중 소정 사용자로부터 수신하기 위한 광대역 컬렉터 수신 수단을 구비하며, 상기 각각의 컬렉터 수단은 사용자 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단으로 컬렉터 역방향 채널 통신으로써 전송하기 위한 컬렉터 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복수개의 컬렉터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
네트워크와 상기 네트워크로부터의 복수개의 네트워크 순방향 채널 통신들을 구비하며 그리고 상기 네트워크의 방향으로의 복수개의 네트워크 역방향 채널 통신들을 구비되어 있는 하나 또는 그 이상의 영역 사이에서 통신을 하기 위한 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은:

각 영역을 위하여 해당 영역 내에서의 통신들을 제어하기 위한 영역들 각각을 위한 하나 또는 그 이상의 영역 관리자 수단과;

각각의 영역을 위하여 그리고 복수개의 동보통신 존들에서 통신들을 관리하기 위한 복수개의 존 관리자 수단에서, 각각의 존 관리자 수단은 해당 동보통신 존을 위하며, 소정 영역을 위한 영역 관리자로부터의 네트워크 순방향 채널 통신을 수신하고 그리고 상기 해당 동보통신 존 내에서 복수개의 동보통신 순방향 채널들을 형성하기 위하여 광대역 동보통신 신호들을 이용하여 해당 순방향 채널 통신들을 방송하기 위한 동보통신 전송장치를 구비하는 동보통신 수단과, 그리고 상기 해당 동보통신 존을 위하여 해당 역방향 채널 통신을 수신하고 그리고 상기 네트워크 역방향 채널 통신들을 형성하기 위하여 상기 수신된 해당 역방향 채널 통신들을 어그리게이터 역방향 채널 통신들로써 소정 영역을 위한 영역 관리자에서 전송하는 어그리게이터 수단으로 구비되는 복수개의 존 관리자 수단과;

각 동보통신 존을 위한 복수의 사용자 중에서, 상기 각각의 사용자는 상기 동보통신 수단으로부터 다른 순방향 채널을 수신하기 위한 사용자 수신 수단과, 다른 사용자 역방향 채널에서 사용자 역방향 채널 통신을 방송하기 위한 사용자 전송 수단을 각각 구비하며, 그리고, 상기 복수의 사용자는 복수개의 다른 사용자 역방향 채널들을 광대역 혼합 신호로써 제공하는 복수의 사용자와;

복수개의 컬렉터 어레이들 중에서 각각은 상기 동보통신 존들의 각각을 위한 것이며, 해당 동보통신 존을 위한 상기 컬렉터 어레이의 각각은 소정 간격 떨어진 곳에서 상기 해당 동보통신 존에 대하여 분산되어 있는 복수개의 컬렉터 수단에서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 역방향 채널 통신들을 구비하고 있는 상기 광대역 혼합 신호를 상기 복수의 사용자 중 소정의 사용자로부터 수신하기 위한 광대역 컬렉터 수신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 컬렉터 수단의 각각은 상기 사용자 역방향 채널 통신들을 컬렉터 역방향 채널 통신으로써 상기 사용자 중 소정의 사용자로부터 어그리게이터 수단으로 전송하기 위한 컬렉터 전송 수단을 구비함으로써, 상기 컬렉터 역방향 채널 통신은 상기 어그리게이터 수단에 의하여 수신된 해당 역방향 채널 통신들인 것을 특징으로 하는 컬렉터 수단들을 구비하는 복수개의 컬렉터 어레이들 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 소정의 동보통신 존에 있어서 상기 사용자 전송 수단 중 소정의 수단은 상기 동보통신 존 보다 충분히 적은 사용자 존에서 방송하는 것을 특징으로 하며, 상기 복수개의 컬렉터 수단은 상기 사용자 존 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 동보통신 전송장치는 상기 동보통신 순방향 채널의 각각을 위한 전송 파워를 변화시키기 위하여 제어 가능함에 따라 각각의 동보통신 채널용의 전송 파워 및 동보통신 범위가 각각 별개로 제어 가능함으로 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 각 사용자를 위한 상기 사용자 전송장치는 상기 사용자 역방향 채널들의 전송 파워를 변화시키기 위하여 제어 가능함에 따라 각 사용자를 위한 사용자 범위는 상기 복수개의 컬렉터 수단에 접근하기 위하여 제어 가능한 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 상기 동보통신 신호들의 매개변수를 측정하기 위하여 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 각각은 사용자 매개변수를 제공하기 위하여 상기 혼합 신호의 매개 변수를 측정하기 위한 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 각각의 컬렉터 수단은 상기 신호들의 매개변수를 처리하기 위하여 디지털 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 컬렉터 채널 통신을 사용자 역방향 채널 통신으로부터 분리하는 전송 특징을 구비하는 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 전송하기 위한 컬렉터 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 광대역 전송장치 및 좁은 빔 대역 및 고 이득 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 수평으로 분극화하기 위하여 수평 분극 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하며, 그리고 복수의 사용자 각각을 위한 사용자 전송 수단은 상기 역방향 채널 통신을 상기 컬렉터 역방향 채널 통신으로부터 분리하기 위하여 사용자 역방향 채널 통신들을 수직으로 분극하기 위하여 수직 분극 사용자 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 광대역 전송장치 및 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 수평으로 분극화하기 위하여 수평 분극, 좁은 빔대역, 고 이득 전송 안테나를 구비하며, 그리고 복수의 사용자 각각을 위한 사용자 전송 수단은 사용자 역방향 통신을 컬렉터 채널 통신으로부터 분리하기 위하여 사용자 역방향 채널 통신을 수직으로 분극화하기 위한 수직 분극 사용자 전송 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 사용자 역방향 채널 통신들은 사용자 역방향 채널 통신들 사이에 분리 밴드들을 구비하는 사용자 운용 스펙트럼 내부에 위치하며, 그리고 상기 컬렉터 전송 수단은 컬렉터 신호들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 분리 밴드 내로 전송하기 위한 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 사용자 역방향 채널 통신들은 사용자 운용 스펙트럼 내부에 위치하며, 그리고 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 사용자 운용 스펙트럼으로부터 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동된 컬렉터 신호들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신들을 전송하기 위한 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제50항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 사용자 운용 스펙트럼을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동시키기 위한 아날로그 쉬프트와, 컬렉터 신호를 상기 컬렉터 운용 스펙트럼 내로 전송하기 위한 아날로그 컬렉터 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제50항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 사용자 운용 스펙트럼을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼으로 이동시키기 위한 디지털 쉬프트와 컬렉터 신호들을 상기 컬렉터 운용 스펙트럼 내로 전송하기 위한 디지털 컬렉터 전송장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 전송장치 스펙트럼으로 전송하는 분산 스펙트럼 전송장치이며, 그리고 복수의 사용자 각각을 위한 상기 사용자 전송 수단은 전송장치 스펙트럼의 일부인 사용자 스펙트럼을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제45항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 시간 분활 다중 접속 전송장치이며, 상기 복수의 사용자 각각을 위한 사용자 전송 수단은 시간 분활 다중 접속 전송장치인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제38항에 있어서, 상기 순방향 채널 통신들 및 상기 역방향 채널 통신들은 복수의 접속 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제55항에 있어서, 상기 복수의 접속 수단은 코드 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제55항에 있어서, 상기 복수 접속 수단은 공간 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제55항에 있어서, 상기 복수 접속 수단은 주파수 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제55항에 있어서, 상기 다중 접속 수단은 시간 분활 다중 접속 수단인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 소정의 사용자 전송 수단으로부터의 상기 사용자 역방향 채널 통신 방송은 상기 컬렉터 수단 주 소정의 수단에 의하여 수신되며, 그리고 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단 각각은 상기 사용자 역방향 채널 통신에 해당하는 컬렉터 역방향 채널 통신을 어그리게이터 수단으로 전송하며, 그리고 상기 어그리게이터 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 처리하기 위한 어그리게이터 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제60항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로 형성하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 처리하기 위한 어그리게이터 디지털 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제61항에 있어서, 상기 어그리게이터 디지털 신호 프로세서 수단은,

디지털 신호 프로세서와,

상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신을 동기화하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 동기화 코드와,

상기 사용자의 위치를 결정하기 위하여 복수개의 컬렉터 수단으로부터의 사용자를 위한 역방향 채널 통신들을 처리하기 위한 위치 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제60항에 있어서, 상기 어그리게이터 처리 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신들을 사용자 역방향 채널 통신들의 대표통신으로써 형성하기 위하여 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들 중 소정의 통신을 선택하기 위한 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제63항에 있어서, 상기 선택수단은,

디지털 신호 프로세서와,

컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 동기화하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 동기화 코드와,

측정된 특징들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 측정하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 측정 코드와,

상기 측정된 특징들에 따라 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들 중 한 통신을 선택하기 위하여 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 선택 코드로 구성됨을 특징으로 하는 통신 시스템.
제60항에 있어서, 상기 어그리게이터 수단은 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신들을 상기 사용자 역방향 채널 통신들의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 결합하기 위한 결합 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제65항에 있어서, 상기 결합 수단은,

디지털 신호 프로세서와,

상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 동기화하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 동기화 코드와,

측정된 특징들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 측정하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능하게 되는 측정 코드와,

결합된 신호들을 제공하기 위하여 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단으로부터의 컬렉터 역방향 채널 통신들을 결합하기 위하여 상기 디지털 신호 프로세서에 의하여 실행 가능한 결합 코드로 구비되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자는 이동가능하며, 그리고 상기 동보통신 존에 위치한 제1 위치에서 상기 동보통신 존에 위치한 제2 위치로 이동하는 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 전송수단은 사용자 채널 통신을 방송하는 것을 특징으로 하며,

그리고 상기 제1 위치에서, 상기 사용자 역방향 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제1 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹의 각각의 컬렉터 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신들에 해당하는 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단으로 전송하는 것을 특징으로 하며,

그리고 상기 제2 위치에서, 상기 사용자 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹의 각각의 컬렉터 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신들에 해당하는 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단을 전송하는 것을 특징으로 하며,

그리고 상기 어그리게이터 수단은 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신을 수신하며 그리고 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기 위하여 상기 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 처리하기 위한 어그리게이터 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제67항에 있어서, 상기 컬렉터 수단의 하나 또는 그 이상은 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹에 공통인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제67항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 사용자 전송 수단은 상기 동보통신 존보다 충분히 적으며 그리고 상기 소정의 사용자가 상기 제1의 위치에서 상기 제2의 위치로 움직일 때 움직이는 사용자 존에서 방송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 제1의 위치에서 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하며, 그리고 상기 제2 위치에서 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제2 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제67항에 있어서, 상기 동보통신 전송장치는 상기 동보통신 순방향 채널들의 각각을 위하여 전송 파워를 변경시키기 위하여 제어 가능하며, 그에 따라 각각의 동보통신 순방향 채널을 위한 전송 파워 및 동보통신 범위는 각기 별도로 제어가능하며, 그리고 상기 소정의 사용자가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 소정의 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 사이 제1 위치로 연장되게 하기 위하여 제1 파워 레벨을 구비하며, 그리고 상기 소정의 사용자가 제2 위치에 있을 때, 상기 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 상기 제2 위치로 연장 가능하게 하기 위하여 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제67항에 있어서, 상기 사용자용의 사용자 전송장치는 상기 사용자를 위한 사용자 역방향 채널의 전송 파워를 변화시키기 위하여 제어 가능하며, 이에 따라 사용자를 위한 사용자 범위가 제어가능하며, 그리고 상기 사용자가 제1의 위치에 있을 때 상기 사용자 역방향 채널은 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제1 그룹으로 확대될 수 있도록 제1 파워 레벨을 구비하며, 그리고 상기 사용자가 제2의 위치에 있을 때 상기 사용자 역방향 채널은 상기 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정수단의 제2 그룹으로 확대될 수 있도록 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제67항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 상기 컬렉터 역방향 채널 통신을 상기 역방향 채널 통신으로부터 분리하는 전송 특성들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신을 전송하기 위한 전송장치인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 존 관리자 수단은 동보통신 순방향 채널을 할당하기 위한 제어 수단과, 상기 영역 관리자의 제어 하에 이루어지는 사용자용 사용자 역방향 채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 순방향 채널들과 재사용 패턴을 구비하는 역방향 채널들을 할당하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 고정 재사용 패턴을 저장하며, 그리고 상기 존 관리자 수단은 상기 영역 관리자의 제어 하에 고정 재사용 패턴에 따라 동보통신 순방향 채널 및 사용자 역방향 채널을 할당하기 위한 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 다이내믹 채널 할당을 위하여 다이내믹 제어 수단을 구비하며, 그리고 상기 존 관리자 수단은 상기 영역 관리자의 제어 하에 상기 다이내믹 채널 할당에 따라 동보통신 순방향 채널 및 소정 사용자용의 사용자 역방향 채널을 할당하기 위한 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제76항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 히스토리 데이터 베이스를 구비하며, 그리고 상기 다이내믹 제어 수단은 상기 다이내믹 채널 할당을 상기 히스토리 데이터 베이스로부터의 데이터 함수로써 실행하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제77항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 위치 수단과, 상기 위치 수단으로부터의 위치 데이터를 구비하는 히스토리 데이터를 업데이트하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제76항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 소정 사용자의 방향 및 스피드를 결정하기 위한 움직임 수단을 구비하며, 그리고 상기 다이내믹 제어 수단은 상기 다이내믹 채널 할당을 상기 소정 사용자의 방향 및 스피드의 함수로써 상기 다이내믹 채널 할당을 실행하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 소정 사용자는 상기 사용자 중 한 사용자이며 그리고 상기 동보통신 존 중 제1 존으로부터 상기 동보통신 존 중 제2 존으로 움직이며, 그리고 상기 영역 관리자는 상기 제1 존을 위한 사용자 중 한 사용자를 위하여 제1 동보통신 순방향 채널 및 제1 사용자 역방향 채널을 할당하고 그리고 상기 제2 존을 위한 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 제2 동보통신 순방향 채널 및 제2 사용자 역방향 채널을 할당하기 위한 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자는 이동 가능하며 그리고 상기 동보통신 존 중 제1 존으로부터 상기 동보통신 존 중 제2 존으로 이동하며,

그리고, 상기 복수개의 컬렉터 어레이는,

상기 사용자의 사용자 역방향 채널 통신들로부터의 복수개의 제1 사용자 신호들을 제공하기 위하여 복수개의 제1 컬렉터 수단을 구비하는 제1 동보통신 존에 해당하는 제1 컬렉터 어레이와, 상기 사용자의 사용자 역방향 채널 통신들로부터의 복수개의 제2 사용자 신호들을 제공하기 위하여 복수개의 제2 컬렉터 수단을 구비하는 제2 동보통신 존에 해당하는 제2 컬렉터 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기 복수개의 존 관리자 수단은,

제1 집합신호를 발생시키기 위하여 복수개의 제1 사용자 신호들을 수신하고 처리하기 위한 상기 어그리게이터 수단 중 제1 수단을 구비하는 상기 제1 동보통신 존을 위한 상기 존 관리자 수단 중 제1 수단과, 제2 집합신호를 발생시키기 위하여 복수개의 제2 사용자 신호들을 수신하고 처리하기 위한 상기 어그리게이터 수단 중 제2 수단을 구비하는 상기 제2 동보통신 존을 위한 상기 존 관리자 수단 중 제2 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기 하나 또는 그 이상의 영역 관리자 수단은,

상기 제1 동보통신 존 및 상기 제2 동보통신 존을 구비하는 영역을 위한 상기 영역 관리자 수단 중 제1 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 영역 관리자 수단은 상기 제1 동보통신 존에 위치하는 사용자용의 제1 순방향 채널 및 제1 역방향 채널을 할당하고 그리고 상기 제2 동보통신 존에 위치하는 사용자를 위한 제2 순방향 채널 및 제2 역방향 채널을 할당하기 위한 제어수단과, 상기 제1 및 제2 집합 신호들을 수신하기 위한 수단과, 상기 제1 순방향 채널 및 상기 제1 역방향 채널로부터 상기 제2 순방향 채널 및 상기 제2 역방향 채널까지 위치하는 소정 사용자의 핸드오프(handoff)를 상기 제1 및 제2 집합 신호의 함수로써 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제81항에 있어서, 상기 핸드오프를 제어하기 위한 수단은 상기 제1 및 제2 집합 신호들의 세기를 센싱하고 그리고 상기 제2 집합 신호의 세기가 상기 제1 집합 신호의 세기 보다 클 때 상기 핸드오프를 발생시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제81항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 소정 사용자의 위치를 결정하기 위한 위치 수단을 구비하며, 그리고 상기 핸드오프를 제어하기 위한 수단은 상기 제1 및 제2 집합 신호들의 세기를 센싱하고 그리고 상기 핸드오프가 상기 제1 및 제2 집합 신호들의 세기 및 상기 소정 사용자의 위치 사이의 함수로써 발생하는 때를 결정하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제81항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 신호의 세기를 의미하는 위치 데이터를 위치의 함수로써 저장하기 위한 히스토리 데이터 베이스를 구비하며, 그리고 상기 핸드오프를 제어하기 위한 상기 수단은 상기 핸드오프가 상기 소정 사용자의 위치와 상기 히스토리 데이터 베이스로부터의 데이터의 함수로써 발생하는 때는 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제84항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 위치 수단으로부터의 위치 데이터를 구비하는 상기 히스토리 데이터 베이스를 업데이트하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제81항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 소정 사용자의 방향 및 스피드를 결정하기 위하여 그리고 상기 핸드오프가 상기 소정 사용자의 방향 및 스피드의 함수로써 발생하는 때를 결정하기 위한 움직임 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자는 이동 가능하며 그리고 상기 동보통신 존들 중 제1 존으로부터 상기 동보통신 존들 중 하나 또는 그 이상의 추가 동보통신 존들 중에서 상기 동보통신 존들 중 제2 존으로 이동하는 것을 특징으로 하며, 그리고

상기 복수개의 컬렉터 어레이는,

상기 소정 사용자의 사용자 역방향 채널 통신들로부터의 복수개의 제1 사용자 신호들을 제공하기 위한 복수개의 제1 컬렉터 수단을 구비하는 상기 제1 동보통신 존에 해당하는 제1 컬렉터 어레이와, 상기 소정 사용자의 사용자 역방향 채널 통신들로부터 하나 또는 복수의 사용자 신호들을 제공하기 위한 하나 또는 그 이상의 추가 컬렉터 수단을 각각 구비하는 하나 또는 그 이상의 추가 동보통신 존들에 해당하는 하나 또는 그 이상의 추가 컬렉터 어레이들과, 상기 소정 사용자의 사용자 역방향 채널 통신들로부터의 복수개의 제2 사용자 신호들을 제공하기 위한 복수개의 제2 컬렉터 수단을 구비하는 제2 동보통신 존에 해당하는 제2 컬렉터 어레이를 구비하는 하나 또는 그 이상의 추가 컬렉터 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기 복수개의 존 관리자 수단은,

제1 집합 신호를 발생시키기 위하여 복수개의 제1 사용자 신호들을 수신 처리하기 위한 상기 어그리게이터 수단 중 제1 수단을 구비하는 상기 제1 동보통신 존을 위한 상기 존 관리자 수단 중 제1 수단과, 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들을 형성하기 위하여 하나 또는 그 이상의 추가 사용자 신호들을 수신 처리하기 위한 어그리게이터 수단들 중 하나 또는 그 이상의 추가 수단을 구비하는 하나 또는 그 이상의 추가 동보통신 존들을 위한 상기 존 관리자 수단 중 하나 또는 그 이상의 추가 수단과, 제2 집합 신호를 발생시키기 위하여 복수개의 제2 사용자 신호들을 수신 처리하기 위한 상기 어그리게이터 수단 중 제2 수단을 구비하는 상기 제2 동보통신 존을 위한 상기 존 관리자 수단 중 제2 수단을 구비하는 상기 존 관리자 수단 중 하나 또는 그 이상의 추가 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기 하나 또는 그 이상의 영역 관리자 수단은,

상기 제1 동보통신 존과, 상기 제2 동보통신 존을 구비하는 하나 또는 그 이상의 추가 동보통신 존들을 구비하는 영역을 위한 상기 영역 관리자 수단 중 제1 수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 상기 영역 관리자 수단은 상기 제1 동보통신 존의 소정 사용자를 위한 제1 순방향 채널 및 제1 역방향 채널을 할당하기 위한 그리고 상기 제2 동보통신 존의 제2 순방향 채널 및 제2 역방향 채널을 할당하기 위한 제어 수단과, 상기 제2 집합 신호를 구비하는 제1 및 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들을 수신하기 위한 수단과, 상기 제1 순방향 채널 및 상기 제1 역방향 채널로부터 상기 제2 순방향 채널 및 상기 제2 역방향 채널 사이에 위치하는 상기 소정의 사용자의 핸드오프를 상기 제2 집합 신호를 구비하는 상기 제1 및 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들의 함수로써 제어하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제87항에 있어서, 상기 핸드오프를 제어하기 위한 수단은 상기 제1 및 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들의 세기를 센싱하기 위한, 그리고 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들에서 제2 집합 신호를 선택하기 위한, 그리고 상기 제2 집합 신호의 세기가 상기 제1 집합 신호의 세기보다 클 때 핸드오프를 발생시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제87항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 소정 사용자의 위치를 결정하기 위한 위치 수단을 구비하며, 그리고 상기 핸드오프를 제어하기 위한 상기 수단은 제1 및 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들의 세기를 센싱하고 그리고 하나 또는 그 이상의 추가 집합 신호들로부터 상기 제2 집합 신호를 선택하고, 그리고 상기 핸드오프가 상기 제1 및 제2 집합 신호의 세기 및 상기 소정 사용자의 위치 사이의 함수로써 발생할 때를 결정하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제87항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 소정 사용자의 위치를 결정하기 위한 수단을 구비하며, 그리고 상기 핸드오프를 결정하기 위한 수단은 상기 사용자의 근접도에 따른 소정 사용자로부터 상기 소정 존 관리자까지의 역방향 채널 통신을 검출하기 위하여 상기 존 관리자 수단 중 소정 수단을 활성화시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제90항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 위치 함수로써 신호의 세기를 의미하는 위치 데이터를 저장하기 위한 히스토리 데이터 베이스를 구비하며, 그리고 상기 핸드오프를 제어하기 위한 상기 수단은 상기 소정 사용자의 위치와 상기 히스토리 데이터 베이스로부터의 데이터 사이의 함수로써 발생하는 때를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제87항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 위치 수단으로부터의 위치 데이터를 구비하는 상기 히스토리 데이터 베이스를 업데이트하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제81항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 상기 소정의 사용자의 방향 및 스피드를 결정하기 위한 그리고 상기 핸드오프가 상기 소정 사용자의 방향 및 스피드의 함수로써 발생할 때를 결정하기 위한 움직임 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제38항에 있어서, 상기 사용자 중 한 사용자는 이동가능하며, 그리고 상기 동보통신 존들 중 한 존에 위치한 제1 위치에서 상기 동보통신 존들 중 한 존에 위치한 제2 위치로 이동하는 것을 특징으로 하며, 상기 사용자 중 한 사용자를 위한 전송수단은 사용자 채널 통신을 방송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 제1 위치에서, 상기 사용자 역방향 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정의 수단의 제1 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹의 컬렉터 수단 각각은 상기 사용자 채널 통신들에 해당하는 제1 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단으로 전송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 제2 위치에서, 상기 사용자 채널 통신은 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹에 의하여 수신되며, 상기 컬렉터 수단의 소정 수단 중 제2 그룹의 컬렉터 수단 각각은 상기 사용자 역방향 채널 통신들에 해당하는 상기 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 상기 어그리게이터 수단으로 전송하는 것을 특징으로 하며, 그리고 상기 어그리게이터 수단은 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신을 수신하며 그리고 상기 어그리게이터 역방향 채널 통신을 상기 사용자 역방향 채널 통신의 대표 통신으로써 형성하기위하여 상기 제1 및 제2 컬렉터 역방향 채널 통신들을 처리하기 위한 어그리게이터 처리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제94항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 컬렉터 수단은 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹에 공통인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제94항에 있어서, 상기 사용자 중 소정 사용자를 위한 전송 수단은 상기 동보통신 존들 중 한 존보다 충분히 작은 사용자 존에서 그리고 상기 소정의 사용자가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동할 때 움직이는 사용자 존에서 방송을 하며, 그리고 상기 제1 위치에서 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하며, 그리고 제2 위치에서, 상기 컬렉터 수단의 소정 수단의 제2 그룹은 상기 사용자 존 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제94항에 있어서, 상기 동보통신 전송장치는 상기 동보통신 순방향 채널 각각을 위한 전송 파워를 변화시키기 위하여 제어가능하며, 그에 따라 각각의 동보통신 순방향 채널용 전송 파워 및 동보통신 범위는 각각 독립적으로 제어 가능하며, 그리고 상기 소정의 사용자가 제1 위치에 있을 때, 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 상기 제1 위치로 확대할 수 있도록 제1 파워 레벨을 구비하며, 그리고 상기 상용자가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 소정 동보통신 순방향 채널은 상기 동보통신 범위가 상기 제2 위치로 확대할 수 있도록 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제94항에 있어서, 상기 사용자를 위한 상기 사용자 전송장치는 상기 사용자용의 사용자 역방향 채널의 전송 파워를 변경하기 위하여 제어 가능함에 따라 상기 사용자 범위가 제어 가능하게 되며, 그리고 상기 사용자가 제1의 위치에 있을 때, 상기 사용자 역방향 채널은 상기 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제1 그룹으로 연장되게 하기 위하여 제1 파워를 구비하며, 그리고 상기 사용자가 제2의 위치에 있을 때 상기 사용자 채널은 상기 사용자 범위가 상기 컬렉터 수단 중 소정 수단의 제2 그룹으로 연장되게 하기 위하여 제2 파워 레벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제94항에 있어서, 상기 컬렉터 전송 수단은 컬렉터 역방향 채널 통신을 사용자 채널 통신으로부터 분리하는 전송 특징들을 구비하는 컬렉터 역방향 채널 통신을 전송하기 위한 전송장치인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
네트워크와 상기 네트워크로부터의 복수개의 네트워크 순방향 채널 통신을 구비하는 그리고 상기 네트워크로의 복수개의 해당 네트워크 역방향 채널 통신들을 구비하는 영역 사이에서의 통신을 위한 통신 시스템에서, 상기 시스템은,

상기 영역 내에서 통신들을 제어하기 위한 영역 관리자 수단과,

복수개의 동보통신 존에서 통신을 관리하기 위한 복수개의 존 관리자 수단에서, 해당 동보통신 존을 위하여 상기 각각의 존 관리자 수단은 상기 영역 관리자로부터의 네트워크 순방향 채널을 수신하고 그리고 상기 해당 동보통신 존 내에서 복수개의 동보통신 순방향 채널들을 형성하기 위하여 광대역 동보통신 신호들을 이용하여 해당 순방향 채널 통신들을 방송하기 위한 동보통신 전송장치를 구비하는 동보통신 수단과, 상기 해당 동보통신 존을 위하여 해당 역방향 채널 통신들을 수신하고, 상기 네트워크 역방향 채널 통신들을 형성하기 위하여 상기 수신된 해당 역방향 채널 통신들을 어그리게이터 역방향 채널 통신으로써 상기 영역 관리자에서 전송하는 어그리게이터 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복수개의 존 관리자 수단과,

각 동보통신 존을 위한 복수의 사용자에서, 상기 사용자 중 소정 사용자는 이동 가능하며 그리고 상기 동보통신 존들 중 한 존으로부터 상기 동보통신 종들 중 다른 하나의 존으로 이동하며, 그리고 상기 사용자 각각은 상기 동보통신 수단으로부터 서로 다른 순방향 채널을 수신하고 그리고 서로 다른 사용자 역방향 채널에서 사용자 역방향 채널 통신들을 방송하기 위한 사용자 전송 수단을 구비하는 사용자 수신 수단과, 상기 복수의 사용자들은 복수의 사용자 역방향 채널들을 광대역 혼합 신호로서 제공하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자와,

상기 동보통신 존들을 위한 각각의 복수개의 컬렉터 어레이들에 있어서, 상기 해당 동보통신 존을 위한 각각의 컬렉터 어레이는 서로 소정의 간격으로 상기 해당 동보통신 존에 대하여 분산된 복수개의 컬렉터 수단을 구비하며, 상기 각각의 컬렉터 수단은 상기 복수의 사용자 중 소정 사용자로부터 역방향 채널 통신들을 구비하는 상기 광대역 혼합 신호를 수신하기 위한 광대역 컬렉터 수신수단을 구비하며, 상기 각각의 컬렉터 수단은 상기 사용자 역방향 채널 통신들을 컬렉터 역방향 채널 통신으로써 상기 사용자 중 소정 사용자로부터 어그리게이터 수단으로 전달하기 위한 컬렉터 전송 수단을 구비하며 그리고 상기 컬렉터 역방향 채널 통신들은 상기 어그리게이터 수단에 의하여 수신된 해당 역방향 채널 통신들인 것을 특징으로 하는 복수개의 컬렉터 수단을 구비하는 복수개의 컬렉터 어레이들을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제100항에 있어서, 상기 컬렉터 수단은 일정하지 않은 간격으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제102항에 있어서, 상기 컬렉터 수단은 다른 높이로 위치하고 있음을 특징으로 하는 통신 시스템.
제100항에 있어서, 상기 동보통신 존들 중 한 존 내에 위치하는 상기 사용자들은 제1 영역에서는 더 밀도 있게 위치하며, 제2 영역에서는 덜 밀도 있게 위치하며, 그리고 상기 컬렉터 수단은 상기 제2 영역에서보다는 상기 제1 영역 내에 보다 많은 수가 위치하고 있음을 특징으로 하는 통신 시스템.
제100항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 순방향 채널들 및 역방향 채널들을 다이내믹하게 할당하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제100항에 있어서, 상기 영역 관리자 수단은 순방향 채널들 및 재사용 패턴을 구비하는 역방향 채널들을 할당하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
복수개의 순방향 채널 통신들과 복수개의 해당 역방향 채널 통신들을 구비하는 통신 시스템은,

존 관리자 수단에 있어서는,

동보통신 존 내에서 복수개의 동보통신 순방향 채널들을 형성하기 위하여, 광대역 동보통신 신호들을 이용하여 복수개의 순방향 채널 통신들을 동보통신 전송장치를 구비하는 동보통신 수단을 이용하여 방송하는 단계와,

복수개의 해당 역방향 채널 통신들을 어그리게이터 수단을 이용하여 수신하는 단계로 이루어지며,

상기 동보통신 존 내에서의 복수의 사용자에 있어서는,

각 사용자를 위하여 사용자 수신 수단을 이용하여 동보통신 수단으로부터 서로 다른 순방향 채널을 수신하는 단계와, 사용자 전송장치 수단을 이용하여 서로 다른 사용자 역방향 채널에서 사용자 역방향 채널 통신들을 방송하는 단계로 구비되며, 상기 복수의 사용자를 위한 상기 방송은 복수개의 서로 다른 사용자 역방향 채널들을 광대역 혼합 신호로써 제공하며,

서로 간격 지워진 위치에서 상기 동보통신 존에 대하여 분산된 복수개의 컬렉터 수단의 각각에 있어서,

상기 복수의 사용자 중 소정의 사용자로부터의 역방향 채널 통신들을 구비하는 상기 광대역 혼합 신호를 광대역 컬렉터 수신수단을 이용하여 수신하는 단계와, 상기 복수의 사용자 중 소정 사용자로부터의 사용자 역방향 채널 통신을 컬렉터 역방향 채널 통신으로써 상기 어그리게이터 수단으로 컬렉터 전송 수단을 이용하여 전송하는 단계로 구비되며, 그에 따라 상기 컬렉터 역방향 채널 통신들은 상기 어그리게이터 수단에 의하여 수신된 해당 역방향 채널 통신들인 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
상기 제6항에 있어서, 상기 사용자 전송 수단들 중 소정 수단은 상기 동보통신 존보다는 충분히 적은 사용자 존 내에서의 방송을 의미하며, 그리고 상기 복수개의 컬렉터 수단은 상기 사용자 존 내부에 위치하고 있음을 특징으로 하는 통신 시스템.
제6항에 있어서, 상기 동보통신 순방향 채널들 각각을 위한 전송 파워를 변경시키는 단계가 더 구비되어 있으며, 그에 따라 각각의 동보통신 순방향 채널을 위한 전송 파워 및 동보통신 범위가 각각 독립적으로 제어 가능함으로 특징으로 하는 통신 시스템.
제106항에 있어서, 상기 사용자 역방향 채널들의 전송 파워를 변경하는 단계가 더 구비되어 있으며, 그에 따라 각 사용자를 위한 사용자 범위가 상기 복수개의 컬렉터 수단에 접속하기 위하여 접속 가능한 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제106항에 있어서, 상기 컬렉터 수단 각각에 있어서, 상기 동보통신 신호들의 매개변수들을 측정하는 단계가 더 구비되어 있음을 특징으로 하는 통신 시스템.
제106항에 있어서, 상기 컬렉터 수단 각각에 있어서, 사용자 매개변수들을 제공하기 위하여 상기 혼합 신호의 매개변수를 측정하는 단계를 더 구비되어 있음을 특징으로 하는 통신 시스템.