KR19990075513A - 협대역 시디엠에이 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 협대역 CDMA 채널을 N개 동시에 사용하여 데이터를 서비스함으로써 고속(64Kbps)의 데이터 서비스가 이루어지도록 한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 이동국에서 전송코자하는 고속 데이터를 한 프레임동안 버퍼에 임시 저장하고, 그 한 프레임의 고속 데이터를 소정의 시간 주기로 분할하여 다수개의 프레임으로 변환하고, 분할할 프레임에 각각의 일련번호와 채널번호를 첨가한 후 다수개의 무선 채널을 통해 기지국으로 전송해준다. 기지국은 전송된 다수개의 프레임을 다수개의 모뎀을 통해 수신하고 채널번호에 대응되는 모뎀의 큐에 저장한다. 제어국은 수신된 다수개의 프레임을 동일한 일련번호를 가지는 프레임별로 재결합하여 원래의 고속 데이터로 변환하여 공중데이터교환망으로 전송해줌으로써, 협대역 CDMA 채널을 다수개 이용하여 고속의 데이터 서비스가 가능해지는 것이다.

Description

협대역 시디엠에이 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치 및 그 방법

본 발명은 협대역(1.25MHz) CDMA 채널(8Kbps)을 이용한 데이터 서비스에 관한 것으로, 특히 협대역 CDMA 채널을 N개 동시에 사용하여 데이터를 서비스함으로써 고속(64Kbps)의 데이터 서비스가 이루어지도록 한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템은 동기 CDMA 방식과 비동기 CDMA 방식이 있는데, 전자는 많은 사용자의 신호들간에 상호 위상이 일치하지만 후자는 사용자의 신호들간에 상호 위상이 일치하지 않는다는 특징이 있다. 따라서 이동통신 시스템은 기지국에서 이동국(단말기)으로 구성되는 순방향 링크(Forward Link)와 이동국에서 기지국으로 구성되는 역방향 링크(Reverse Link)로 형성되어 있는데, 순방향 링크에서는 동기 CDMA 방식이 사용되고 역방향 링크에서는 비동기 CDMA 방식이 사용되고 있다.

한편, CDMA 시스템은 여러 통신자가 시간과 주파수 대역을 공유하면서 전송할 신호를 그 신호가 가진 원래의 주파수보다 훨씬 넓은 주파수 범위에 분산시켜 전송하는 대역 확산 통신 방식을 채택하고 있으며, 각 통신자는 할당된 랜덤 펄스 계열(의사 잡음)을 이용해서 송신할 신호를 확산하여 송출하게 된다.

수신 측에서는 송신 측과 같은 랜덤 펄스 계열을 발생시켜 송신 측에서 사용한 것과 동기를 이루어 수신 신호로 역확산하여 신호를 복원시킨다.

이와 같이 여러 통신자가 반송파 및 랜덤 펄스 계열에 동기를 맞추어 전송하는 것을 동기 CDMA라고 하며, 시스템의 가입자 용량은 신호 대 잡음 비로 구할 수가 있다.

상기 대역 확산 통신 방식에는 직접 계열 방식(Direct Spectrum)과 주파수 도약 방식(Frequency Hopping)이 있다.

이 중 직접 계열방식은 전송할 정보를 전송 속도가 높은 코드 시퀀스와 배타적 논리합으로 처리하면 전송 속도가 높아져서 주파수 대역이 넓어지는데 수신부에서는 역으로 송신부에서 사용한 코드로 수신 신호를 배타적 논리합으로 처리하면 원래의 정보를 얻을 수가 있다.

또한 주파수 도약방식은 여러 개의 반송 주파수를 일정한 주기동안 어느 한 개의 반송파로 정보를 전송한 후 다른 반송파 주파수로 도약하여 다시 일정한 주기동안 정보를 전송하므로 반송파 주파수의 도약은 여러 개의 반송파 주파수 범위에서 무작위로 변화해서 점유대역이 확대된 것과 같다.

상기와 같은 방식을 적용한 종래 CDMA 시스템에서 데이터를 서비스하기 위한 시스템 구성은 첨부한 도면 도1과 같다.

이에 도시된 바와 같이, 데이터를 전송하거나 상대방으로부터 전송된 데이터를 수신하여 처리하는 노트북 컴퓨터(1)와, 상기 노트북 컴퓨터(1)와 통신 케이블로 연결되고 상기 노트북 컴퓨터(1)에서 전송된 데이터를 무선 데이터로 변환하여 송신하고 기지국으로부터 송신된 무선 데이터는 처리하여 상기 노트북 컴퓨터(1)에 전달해주는 이동국(2)과, 상기 이동국(2)과 무선으로 데이터를 송, 수신하는 기지국(3)과, 상기 기지국(3)과 T1링크로 연결되고 상기 기지국(3)으로부터 전송된 데이터는 부호화하고 호의 특성에 따라 공중전화교환망(PSTN : Public Switched Telephone Network) 또는 공중데이터교환망(PSDN : Public Switched Data Network)으로 전송해주고, 그 공중전화교환망 또는 공중데이터교환망에서 얻어지는 데이터는 복호화 하여 상기 기지국(3)에 전달해주는 선택기 및 보코더(4)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 종래 CDMA 시스템은, 노트북 컴퓨터(1)를 이용하여 데이터를 전송하거나 수신할 경우, 먼저 노트북 컴퓨터(1)와 이동단말기인 이동국(2)을 통신 케이블로 연결하고, 노트북 컴퓨터(1)의 조작을 통해 전송할 데이터를 전송하면, 이동국(2)은 이를 수신한 후 8Kbps 데이터로 무선 전송을 한다.

이와 같이 전송되는 8Kbps 데이터는 기지국(3)에서 수신되며, 상기 기지국(3)은 수신된 데이터를 처리하여 선택기 및 보코더(4)에 전달해준다.

상기 선택기 및 보코더(4)는 수신된 데이터를 호의 특성에 따라 공중전화교환망 또는 공중데이터교환망으로 전달해주게 된다.

여기서, 보코더는 엔코더(Encoder)와 디코더(Decoder)로 구성되어, QCELP화된 패킷 데이터와 PCM 데이터를 서로 변환하는 기능을 수행한다.

즉, 순방향 링크시 엔코더는 ST-BUS 인터페이스 모듈을 통해 수신한 64Kbps의 PCM 데이터를 가변 레이트 패킷들로 엔코딩하여 프로세서 모듈로 보내게 되며, 역방향 링크시 디코더는 상기 프로세서 모듈로부터 들어온 패킷들을 64Kbps PCM 데이터로 디코딩 하여 ST-BUS 인터페이스 모듈로 보내게 되는 것이다.

한편, 상기 공중전화교환망 또는 공중데이터교환망으로부터 전송되는 데이터는 상기와는 역순으로 선택기 및 보코더(4)에서 복조 되고, 기지국(3)을 통해 무선으로 이동국 측에 전송된다.

상기 기지국(3)에서 전송된 데이터를 수신 받은 이동국(2)은 통신케이블로 연결된 노트북 컴퓨터(1)에 그 수신한 데이터를 전달해줌으로써 협대역 CDMA 채널을 이용한 데이터의 송, 수신이 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래 협대역 CDMA 채널을 이용한 데이터 전송 방식은 한 개의 무선 채널만을 이용하며 데이터 전송 속도도 8Kbps로 매우 느려서 16Kbps 이상의 고속 데이터 서비스는 불가능하다는 문제점을 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로,

본 발명은 협대역 CDMA 채널을 N개 동시에 사용하여 데이터를 서비스함으로써 고속(64Kbps)의 데이터 서비스가 이루어지도록 한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 협대역 CDMA 채널을 N개 동시에 사용하여 데이터를 서비스함으로써 고속(64Kbps)의 데이터 서비스가 이루어지도록 한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 장치는,

접속된 데이터 전송 매체로부터 전송된 고속의 데이터를 소정의 시간 주기로 분할하여 다수개의 프레임으로 만들고 이를 다수개의 채널을 통해 전송하며, 기지국내의 다수개의 모뎀으로부터 전송되는 데이터는 상기 다수개의 채널을 통해 수신한 후 프레임별로 재결합하여 고속의 데이터로 변환하여 상기 접속된 데이터 전송 매체로 전달해주는 이동국과;

상기 이동국에서 다수개의 채널로 송출되는 저속의 데이터를 다수개의 모뎀을 통해 수신하고, 상기 이동국으로 전송할 고속의 데이터는 상기 다수개의 모뎀으로 각각 분할하여 저속의 데이터로 변환하여 상기 이동국으로 송신해주는 기지국과;

상기 기지국내의 다수개의 모뎀에서 각각 수신한 저속의 데이터는 프레임별로 재결합하여 고속의 데이터로 변환하여 공중데이터교환망으로 전송해주고, 상기 공중데이터교환망에서 전송되는 고속의 데이터는 저속의 데이터로 분할하여 상기 기지국내의 다수개의 모뎀에 전달해주는 선택기 및 보코더로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방법은,

전송코자하는 고속 데이터를 한 프레임동안 버퍼에 임시 저장하고, 그 한 프레임의 고속 데이터를 소정의 시간 주기로 분할하여 다수개의 프레임으로 변환하는 데이터 분할과정과;

상기 분할할 프레임에 각각의 일련번호와 채널번호를 첨가한 후 다수개의 무선 채널을 통해 기지국으로 전송해주는 데이터 전송과정과;

상기 전송된 다수개의 프레임을 다수개의 모뎀을 통해 수신하고 상기 채널번호에 대응되는 모뎀의 큐에 저장하는 데이터 수신과정과;

상기 수신된 다수개의 프레임을 동일한 일련번호를 가지는 프레임별로 재결합하여 원래의 고속 데이터로 변환하는 데이터 재결합과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 CDMA 이동통신 시스템의 개략 구성도,

도 2 는 본 발명에 의한 CDMA 이동통신 시스템의 고속 데이터 서비스 장치 블록 구성도,

도 3 은 본 발명에서 채널 분할 및 재결합을 설명하기 위한 셀렉터 및 보코더의 상세 구성도,

도 4 는 본 발명에 의한 채널 분할 방법을 보인 흐름도,

도 5 는 본 발명에서 채널 분할 과정을 보여주는 데이터 프레임 구조도,

도 6 은 본 발명에 의한 분할된 채널을 재결합하는 방법을 보인 흐름도,

도 7 은 본 발명에서 분할된 채널을 재결합하는 과정을 보여주는 데이터 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:노트북 컴퓨터 20:이동국

30:기지국 40:선택기 및 보코더

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도2는 본 발명에 의한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치 블록 구성도 이다.

이에 도시된 바와 같이, 통신케이블로 이동국과 연결되어 고속 데이터를 전송하거나 고속 데이터를 수신하여 처리하는 노트북 컴퓨터(10)와; 상기 노트북 컴퓨터(10)에 접속되어 전송할 고속 데이터를 소정의 시간별로 분할하여 다수개의 프레임으로 변환한 후 다수개의 채널을 통해 전송하며, 기지국내의 다수개의 모뎀으로부터 전송되는 데이터는 상기 다수개의 채널을 통해 수신한 후 프레임별로 재결합하여 고속 데이터로 변환하여 상기 접속된 노트북 컴퓨터(10)로 전달해주는 이동국(20)과; 상기 이동국(20)에서 다수개의 채널로 송출되는 저속 데이터를 다수개의 모뎀을 통해 수신하고, 상기 이동국으로 전송할 고속의 데이터는 상기 다수개의 모뎀을 통해 저속의 데이터로 상기 이동국(20)으로 송신해주는 기지국(30)과; 상기 기지국(30)내의 다수개의 모뎀에서 각각 수신한 저속의 데이터는 프레임별로 재결합하여 고속의 데이터로 변환하여 공중데이터교환망으로 전송해주고, 상기 공중데이터교환망에서 전송되는 고속의 데이터는 소정의 시간별로 분할하여 다수개의 저속 데이터로 분할한 후 상기 기지국(30)내의 다수개의 모뎀에 전달해주는 선택기 및 보코더(40)로 구성된다.

상기에서, 이동국(20)은 상기 노트북 컴퓨터(10)에서 전송된 고속 데이터를 소정의 시간별로 분할하여 다수개의 프레임으로 만든 후 각각의 채널로 전송해주고, 상기 각각의 채널로부터 수신된 다수개의 프레임을 동일한 일련번호를 가지는 프레임별로 재결합하여 원래의 데이터로 만든 후 상기 노트북 컴퓨터(10)에 전달해주는 데이터 분할 및 재결합기(21)를 구비한 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 기지국(30)은 8Kbps 데이터를 각각 수신하거나 분할하여 송신해주기 위한 다수개의 모뎀(모뎀1 - 모뎀N)으로 구성된다.

그리고, 상기 선택기 및 보코더(40)는 상기 기지국(30)내의 다수개의 모뎀(모뎀1 - 모뎀N)과 연결되어 전송할 데이터를 CDMA 규격인 IS-95 포맷으로 변환해주는 선택기(41)와, 프레임별로 분할된 데이터를 재결합하여 고속 데이터로 만들고, 상기 고속 데이터는 소정의 시간 주기로 분할하여 프레임별로 나누어 저속 데이터를 만드는 보코더(42)로 구성된다.

여기서, 상기 IS-95는 이중모드 대역확산 스펙트럼 셀룰러 시스템의 이동국-기지국 호환표준으로 용어 및 기준 시간, 송신기 및 수신기 파라미터에 관한 요구사항, 보안 및 식별, 감시, 오류검출, 호처리 및 신호형식 등이 주로 언급되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스 장치의 작용을 첨부한 도면 도2 내지 도7에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 노트북 컴퓨터(10)에서 전송할 데이터를 8Kbps * N Kbps로 이동국(20)에 보내면, 이동국(20)내의 데이터 분할 및 재결합기(21)에서 상기 전송된 데이터를 각각 8Kbps의 N개의 병렬 데이터로 변환을 하여 N 개의 무선 채널을 통해 기지국(30)으로 송신하게 된다.

여기서, 데이터 분할 및 재결합기(21)의 기능중 데이터를 분할하는 방법을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4에 도시된 바와 같이, 전송할 데이터가 64Kbps라 가정하면, 상기 데이터 분할 및 재결합기(21)는 일차적으로 내부의 타이머 및 데이터 저장용 버퍼를 초기화시킨 상태에서 상기 64Kbps의 고속 데이터를 한 프레임(20msec)동안 상기 초기화시킨 버퍼에 저장한다.

여기서, 한 프레임의 데이터는 160바이트가 되며, 따라서 이를 20msec를 주기로 분할하면 160바이트/20이 되어 최종적으로 8개의 프레임 데이터를 만들 수 있다(20바이트/프레임).

즉, 20msec마다 8개의 프레임을 만들어 8개의 무선 채널을 통해 기지국(30)으로 송신하게 된다.

그리고, 도5에 도시된 바와 같이, 상기 분할된 각 프레임은 일련번호(Seq_id)와 채널번호(Ch_id)가 포함된다.

한편, 기지국(30)은 상기와 같이 이동국(20)에서 다수개의 채널을 통해 전송하는 데이터를 다수개의 모뎀(모뎀1 - 모뎀N)으로 수신한 후, IS-95 프로토콜 상위 계층 처리와 음성 변조(QCELP <--> PCM) 기능을 수행하는 선택기 및 보코더(40)에 그 수신된 프레임을 전달해준다.

상기 선택기 및 보코더(40)는 도3에 도시된 바와 같이 선택기(41)에서 IS-95 프로토콜 상위 계층 처리 기능을 수행하여 이동국의 데이터를 수신 받게 되며, 보코더(42)에서 20msec마다 평균 8개씩 수신되는 프레임을 모두 재결합하여 원래의 64Kbps데이터로 만들게 된다.

여기서, 보코더(42)의 기능을 좀 더 자세히 살펴보면, 도6에 도시된 바와 같이, 내부의 데이터 저장용 버퍼를 클리어 시킨 상태에서, 20msec마다 평균 8개씩 수신되는 프레임을 상기 기지국(30)내의 모뎀 번호별로 각각의 모뎀(채널)에 대응하는 큐(Queue)에 저장한다. 이후 모든 프레임에는 일련 번호가 포함되어 있으므로 도7에 도시된 바와 같이, 동일한 일련번호를 가지는 프레임끼리 재결합을 하여 원래의 데이터인 64Kbps의 고속 데이터를 만들게 된다.

이와 같이 복원된 고속 데이터는 기존과 같이 공중데이터교환망을 통해 상대방에게 전송되어진다.

한편, 상기 공중데이터교환망을 통해 수신되는 상대방으로부터 전송된 고속 데이터는 상기 보코더(42)에서 8개의 프레임으로 분할된다.

즉, 보코더(42)는 일차적으로 내부의 타이머 및 데이터 저장용 버퍼를 초기화시킨 상태에서 상기 수신된 고속 데이터(64Kbps라고 가정함)를 한 프레임(20msec)동안 상기 초기화시킨 버퍼에 저장한다.

여기서, 한 프레임의 데이터는 160바이트가 되며, 따라서 이를 20msec를 주기로 분할하면 160바이트/20이 되어 최종적으로 8개의 프레임 데이터를 만들 수 있다(20바이트/프레임).

즉, 20msec마다 8개의 프레임을 만들어 상기 선택기(41)에 전달해주게 되며, 상기 선택기(41)는 이를 기지국(30)에 전달해준다.

여기서, 분할된 각 프레임은 일련번호(Seq_id)와 채널번호(Ch_id)가 포함된다.

한편, 기지국(30)은 상기와 같이 선택기(41)에서 전달되는 8개의 프레임을 다수개의 모뎀(모뎀1 - 모뎀N)을 통해 무선 채널로 이동국(20)에 전송해주게 된다.

상기 이동국(20)내의 데이터 분할 및 재결합기(21)는 내부의 데이터 저장용 버퍼를 클리어 시킨 상태에서, 20msec마다 평균 8개씩 수신되는 프레임을 상기 클리어 시킨 버퍼에 저장한다. 이후 모든 프레임에는 일련 번호가 포함되어 있으므로 도7에 도시된 바와 같이, 동일한 일련번호를 가지는 프레임끼리 재결합을 하여 원래의 데이터인 64Kbps의 고속 데이터를 만들게 된다.

그리고 상기와 같이 재결합한 64Kbps 고속 데이터를 통신 케이블을 통해 상기 노트북 컴퓨터(10)에 전달해주게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 협대역 CDMA 채널을 다수개 사용하여 고속의 데이터를 병렬 분산 송수신 함으로써 협대역 CDMA 채널을 통해서도 고속의 데이터 서비스가 가능해지는 이점이 있다.

또한, 제어국의 선택기-보코더 블록에 데이터 분할 및 재결합 기능을 추가함으로써 기존 시스템의 최소 변경만으로 고속의 데이터 서비스가 가능하다는 이점도 있다.

Claims (4)

1. 협대역 CDMA 이동통신 시스템에 있어서,

   접속된 데이터 전송 매체로부터 전송된 고속의 데이터를 소정의 시간 주기로 분할하여 다수개의 프레임으로 만들고 이를 다수개의 채널을 통해 전송하며, 기지국내의 다수개의 모뎀으로부터 전송되는 데이터는 상기 다수개의 채널을 통해 수신한 후 프레임별로 재결합하여 고속의 데이터로 변환하여 상기 접속된 데이터 전송 매체로 전달해주는 이동국과;

   상기 이동국에서 다수개의 채널로 송출되는 저속의 데이터를 다수개의 모뎀을 통해 수신하고, 상기 이동국으로 전송할 고속의 데이터는 상기 다수개의 모뎀으로 각각 분할하여 저속의 데이터로 변환하여 상기 이동국으로 송신해주는 기지국과;

   상기 기지국내의 다수개의 모뎀에서 각각 수신한 저속의 데이터는 프레임별로 재결합하여 고속의 데이터로 변환하여 공중데이터교환망으로 전송해주고, 상기 공중데이터교환망에서 전송되는 고속의 데이터는 저속의 데이터로 분할하여 상기 기지국내의 다수개의 모뎀에 전달해주는 선택기 및 보코더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동국(20)은 상기 데이터 전송매체에서 전송된 고속 데이터를 소정의 시간별로 분할하여 다수개의 프레임으로 만든 후 각각의 채널로 전송해주고, 상기 각각의 채널로부터 수신된 다수개의 프레임을 동일한 일련번호를 가지는 프레임별로 재결합하여 원래의 데이터로 만든 후 상기 데이터 전송매체에 전달해주는 데이터 분할 및 재결합기를 구비한 것을 특징으로 하는 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스장치.
3. 협대역 CDMA 채널을 통해 데이터를 서비스하는 이동통신 시스템에 있어서,

   전송코자하는 고속 데이터를 한 프레임동안 버퍼에 임시 저장하고, 그 한 프레임의 고속 데이터를 소정의 시간 주기로 분할하여 다수개의 프레임으로 변환하는 데이터 분할과정과;

   상기 분할할 프레임에 각각의 일련번호와 채널번호를 첨가한 후 다수개의 무선 채널을 통해 기지국으로 전송해주는 데이터 전송과정과;

   상기 전송된 다수개의 프레임을 다수개의 모뎀을 통해 수신하고 그 수신한 데이터를 상기 채널번호에 대응되는 모뎀의 큐에 저장하는 데이터 수신과정과;

   상기 수신된 다수개의 프레임을 동일한 일련번호를 가지는 프레임별로 재결합하여 원래의 고속 데이터로 변환하는 데이터 재결합과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 소정의 시간 주기는 20msec인 것을 특징으로 하는 협대역 CDMA 채널을 이용한 고속 데이터 서비스방법.