KR20000017658A - 확장된 범위의 동심 셀 기지국 - Google Patents

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KR20000017658A
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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

본 발명은 확장된 범위의 동심(concentric) 셀 기지국과, ASIC 상관기를 재설계하지 않고 셀 크기나 액세스 범위를 확장하는 방법이다. 이 방법은 복수의 타이밍 프로토콜과 탐색창을 사용하는 동심 셀 기지국에 의해서 달성된다. 동심 셀 기지국은 마이크로 셀과 매크로 셀에 관련되어 있으며, 이 마이크 셀 및 매크로 셀은 동일한 주파수 대역과 상이한 타이밍 프로토콜 및 상이한 탐색창을 사용하며, 상기 탐색창은 이들 각 셀 내의 이동 전화기에 의해 전송되는 신호들이 적어도 1개의 탐색창의 범위 내에서 수신되도록 한다.

Description

확장된 범위의 동심 셀 기지국{Extended range concentric cell base station}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 확장된 범위를 갖는 무선 통신 시스템의 액세스 범위를 확장하는 것에 관한 것이다.
도 1은 주지된 원격 통신 산업 협회의 IS-95 규격에 기초하여 코드 분할 다중 접근(CDMA) 기법을 채택한 무선 통신 시스템(10)을 도시하고 있다. 이 무선 통신 시스템(10)은 이동 스위칭 센터(MSC)(12)와 이 MSC(12)에 접속된 복수의 기지국(BS)(14-i)을 구비한다. 각 BS(14-i)는 관련된 서비스 도달 범위(본 명세서에서 반경(Ri)의 셀(18i)로 나타내고 있다) 내에서 이동 전화기(16-k) 등의 이동 전화기(MT)에 무선 통신 서비스를 제공한다. 설명의 편의상, 기지국(14-i)이 중심 위치에 놓이는 원 형태로서 셀(18-i)을 도시한다. 그러나, 셀(18-i)은 기지국이 중심이 아닌 위치에 놓이고 원 형상이 아니어도(예컨대, 6방형) 좋으며, 반경(Ri)은 기지국과 셀(18-i)의 원주 상의 1점 간의 거리를 정의한 것으로 해석해야 함은 몰론이다.
각 기지국(14-i)은 이동 전화기에 대해 기지국 신호를 변조하여 전송하고, 관련된 셀(18-i) 내에서 이동 전화기로부터의 이동 전화기 신호를 수신하여 복조하는 무선부와 안테나를 포함한다. 각 기지국(14-i)은 또한 주지의 전역 위치 위성(global positioning satellites : GPS)을 사용하여 타이밍 정보를 수신하는 수신기(이하, "GPS 수신기" 라 함)를 또한 포함하고 있다.
GPS 수신기를 사용하여 GPS 타임에 얼라인된 타이밍 프로토콜에 따라 기지국(14-i)과 이동 전화기에 의해서 신호가 전송된다. 도 2는 IS-95 규격에 기초한 타이밍 프로토콜의 일예를 포함하는 타이밍 스케줄(20)을 도시한다. 이 타이밍 스케줄(20)은 일련의 프레임(22-n)을 포함하고, 각 프레임(22-n)은 시간 간격(t)을 가지고 있다. 각 프레임(22-n)의 시작 부분은 GPS 타임에 얼라인된 시간(Tn)에서 프레임 경계에 의해 표시되어 있다. 기지국(14-i)은, 타이밍 프로토콜에 따라서, 프레임 경계부터 기지국 신호의 전송을 시작하도록 구성되어 있고, 이 기지국 신호는 이동 전화기와 시스템 액세스 동작에 의해 어떤 정보도 운반하지 않는 신호나 많은 정보를 운반하는 신호, 정보를 운반하는 신호의 코히런트 복조를 위한 파일럿 신호를 포함하고 있다. 대조적으로, 이동 전화기(16-k)는 이동 전화기(16-k)가 기지국 신호를 수신하기 시작한 후 한 프레임 시간 기간을 x배한 시간 기간(즉, tx)에서 이동 전화기 신호를 전송하기 시작하도록 구성되어 있으며, 여기서 x는 제로 이상의 임의 정수이다. 기지국 신호와 달리, 이동 전화기 신호는 1개 이상의 정보를 나르는 신호를 포함하고 있으나 파일럿 신호는 포함하고 있지 않고, 정보를 운반하는 신호가 코히런트 복조되지 않도록 의사 잡음(PN) 시퀀스(또는 주지의 코드)와 결합된 일군의 오소고널(orthogonal) 부호를 사용하여 암호화된다. PN 시퀀스는 랜덤한 디지털 신호(0,1)를 포함하며, 본 명세서에서 0과 1을 전송하기 위한 시간 기간은 PN 칩으로 참조되고 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 상술된 타이밍 프로토콜을 설명한다. 도 3은 기지국(14-i)과 이동 전화기(16-k)에 의한 전송과 수신 순서를 도시하는 타임 챠트(28)를 도시한다. 시간 T1에서, BS(14-i)는 셀(18-i) 내의 임의의 곳에 위치될 수 있는 MT(16-k)에 기지국 신호(S1)의 전송을 개시한다. MT(16-k)는 시간 T1+dBS→MT에서 신호 S1의 수신을 시작하며, 여기서 dBS→MT는BS(14-i)로부터 MT(16-k)까지의 전파지연이다. 이 전파지연은 가시선(line-of-sight) 전파지연과 비가시선(non-line-of-sight)의 전파지연을 포함하는 것으로 해석되어야 함을 유의하길 바란다.
MT(16-k)는, 신호(S1)를 수신하기 시작한 때부터 시간 기간(tx)이 경과된 후 이동 전화기 신호(S2)의 전송을 시작할 것이다. 이에 따라서, MT(16-k)는 시간 T1+dBS→MT+ tx(또는 다소의 프레임 경계 이후의 시간 dBS→MT)에서 신호(S2)의 전송을 시작한다. 예컨대, MT(16-k)는, x=2인 경우, 시간 T3+dBS→MT(또는 기지국 신호(S1)의 수신 이후의 2개 프레임)에서 신호 S2의 전송을 시작한다.
BS(14-i)는, MT(16-k)로부터 BS(14-i)까지의 전파지연 dMT→BS에 기인하여, 시간 T1+dBS→MT+ tx + dMT→BS에서 신호(S2)의 수신을 시작할 것이다. 설명의 편의상, MT(16-k)로부터 BS(14-i)까지의 전파지연(dMT→BS)이 전파지연(dBS→MT)과 같은 것으로 하고, 이하에서는 양자를 개별적으로 일방향(one way) 전파지연(dOW), 즉, dOW=dMT→BS=dBS→MT로서 참조하거나 총칭하여 왕복 주행 전파지연(2dOW)으로서 참조하기로 한다. 이렇게 함으로써, BS(14-i)는 시간(T1+tx+2dOW)에서 신호(S2)의 수신을 시작할 것이다.
상기 수신된 신호(S2)를 복조하기 위해서는, 먼저 BS(14-i)가 신호(S2)를 검출할 필요가 있다. 각 무선부는 이동 전화기 신호를 검출하는 장치인 상관기를 포함한다. 상기 상관기는, 예컨대, 착신 신호를 PN 시퀀스로 승산하여 이동 전화기 신호(S2)를 검출하며, 여기서 PN 시퀀스는 상기 (PN 시퀀스와 착신 신호와의) 곱의 결과가 이동 전화기 신호(S2)의 검출을 표시하는 임계값을 초과할 때까지 소정의 시간 기간(본 명세서에서는 탐색창(Wn)으로서 참조됨)에 걸쳐 불연속한 스텝으로 시간 시프트된 것이다. BS(14-i)는, 탐색창(Wn)의 범위 내에서 신호(S2)를 수신하기 시작하지 못하는 경우에, (도 2에 참조된 타이밍 프로토콜을 사용하여) 신호(S2)를 검출하는 것이 불가능할 것이다.
BS(14-i)가 탐색창(Wn)의 범위 내에서 신호(S2)의 수신을 시작하도록 보장하기 위해서는, 탐색창(Wn)은, (이동 전화기와 기지국간 직선 경로 또는 가시선 경로(line-of-sight path)를 주행하는) 신호(S2)가 셀(18-i) 내의 이동 전화기(16-k)의 위치에 무관하게 도착 가능한 시간을 포함하는 시간 기간을 범위 내로 하고 있어야 한다. 상술한 타이밍 프로토콜에 의하면, 기지국(14-i)은 프레임 경계보다는 빠르지 않게, 그리고 이 프레임 경계 이후의 시간(2dOW-radius)보다 늦지 않게 신호(S2)를 수신할 것으로 예상할 수 있으며, 여기서 dOW-radius는 반경 Ri과 동일한 거리를 주행하는 신호의 일방향 전파지연이다(2dOW-radius는 왕복 주행 전파지연이다). 이에 따라, 탐색창(Wn)은 시간 Tn에서 시작하여 시간 Tn+2dOW-radius보다 빠르지 않게 종료하는 적어도 2dOW-radius의 범위에 걸치게 된다. 실제에 있어서, 탐색창(Wn)의 범위는 셀(18-i)의 유효반경(또는 사이즈)(본 명세서에서는 기지국의 액세스 범위로 참조된다)을 제한하고 있다.
탐색창(Wn)의 범위는 상관기의 실시 형태에 의존하고 있다. 보통, 상관기는 (기지국으로부터 이동 전화기 사이에서 왕복 주행하는 신호의) 왕복 주행 지연을 나타내는 소정 수의 비트(본 명세서에서는 "비트 제한"으로도 참조되고 있다)를 갖는 응용 주문형 집적회로의 형태(이하, "ASIC 상관기"라 함)로 구현된다. 그러한 비트 제한는, 상술한 바와같이, 셀(18-i)의 유효 사이즈나 기지국(14-i)의 액세스 범위를 제한하는 탐색창의 범위를 제한한다. 비트 제한에 의해 탐색창(Wn)이 2dOW-radius보다 작은 범위로 제한되지 않는 한, 기지국(14-i)은 (Ri가원주 상의 전체 지점에서 같다고 하면) 셀(18-i) 내의 어떤 장소에서 어떤 이동 전화기에 의해 전송되는 신호(S2)라도 그것을 검출하는 것이 가능하게 될 것이다.
IS-95 기초의 CDMA 무선 통신 시스템에서의 기지국의 전형적인 실시 형태에서는 왕복 주행 지연을 나타내는 12 비트 제한을 갖는 ASIC 상관기를 포함하고있다. 지연에 대해 미세 분해능을 갖기 위해서, 최소 분해능 단위로서 1/8 PN 칩의 전형적인 값이 사용된다. 1/8 PN 칩의 단위에서의 12 비트 제한(또는 왕복 주행 지연의 표시)는 512 PN 칩의 범위(즉, 212(bits) × 1/8 PN (chips/bits))를 제공한다. 1.2288MHz의 전송 대역폭의 경우(IS-95 기초 CDMA 무선 통신 시스템에서 전형적인 경우이다), 12비트 제한은 416㎲(즉, 512 PN 칩 ÷ 1.2288 PN 칩/㎲)의 왕복 지연을 나타낼 수 있다. 5.33(㎲/miles)의 공중 전파 지연에 있어서, 416㎲ 왕복 주행 지연(또는 208㎲ 일방향 지연)은, 이동 전화기가 기지국으로부터 대략 39마일(즉, 208㎲÷5.33(㎲/mile))에 위치하는 경우, 무선 경로에서의 손실이 적고 탐색창이 정확하게 구성되어 있다면, 기지국과의 통신이 가능한 제한(limitation)을 나타낸다-즉, 대략 39마일의 최대 반경 Ri(또는 최대 왕복 주행 지연)을 갖는 셀에 대해 12비트 제한(또는 512 시간 칩 지연 인덱스 표현)이 고려된다. 종래 타이밍 프로토콜에 따라서, 이동 전화기에 의해 BS(14-i)의 39마일을 넘어서 전송된 신호는 어떤 탐색창(Wn)의 범위 내의 BS(14-i)에는 도착할 수 없기 때문에, 12비트 ASIC 상관기를 사용하여 신뢰성 있게 검출하는 것은 불가능할 것이다.
최근에는, 셀 크기나 액세스 범위가 ASIC 상관기의 12비트 제한(즉, 39 마일) 이상으로 확장되는 경우에, ASIC 상관기를 다시 설계하지 않으면 안되었다. 구체적으로 설명하면, ASIC 상관기는, 그것의 액세스 범위인 12비트 제한을 벗어나 있는 이동 전화기에 의해 전송된 신호라도 검출할 수 있도록 비트 제한을 증가시키기 위해서는 재설계될 필요가 있다. 그러나, ASIC 상관기의 재설계는 바람직한 것은 아니며 작은 스케일의 애플리케이션에 대해서는 경제적이지 못할 것이다. 그러므로, ASIC 상관기의 재설계와 관련된 높은 비용을 초래함이 없이 기지국의 셀 크기 또는 액세스 범위를 확장할 필요가 있다.
도 1은 주지의 IS-95 규격에 기초한 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 기법을 채택한 무선 통신 시스템을 도시한 도면.
도 2는 상기 IS-95 규격에 기초하는 타이밍 프로토콜의 일예에 따라 사용되는 타이밍 스케줄을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 타이밍 스케줄에 따라 기지국과 이동 전화기에 의한 송수신의 순서를 도시하는 타임 챠트.
도 4는 본 발명의 코드 분할 다중 액세스에 대한 주지의 IS-95 규격에 기초한 기지국을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 사용된 타이밍 프로토콜에 대한 타이밍 스케줄을 도시한 도면.
도 6은 확장된 셀 내에 위치한 기지국과 이동 전화기에 의한 송수신의 순서를 도시하는 타임 챠트.
도 7은 본 발명에 의해 사용된 계층적 셀 구조를 갖는 기지국을 도시한 도면.
도 8은 도 7의 기지국에 의해 사용된 제1 및 제2 타이밍 프로토콜을 채택하고 있는 타이밍 스케줄을 도시한 도면.
도 9는 내반경과 외반경의 마이크로 셀 및 매크로 셀을 가지는 기지국을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
30 : 기지국 32, 34 : 셀
본 발명은 확장된 범위의 동심 셀 기지국과 ASIC 상관기를 재셜계함이 없이 셀 사이즈 또는 액세스 범위를 확장하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 목적은, 복수의 타이밍 프로토콜과 탐색창을 채택하는 동심 셀 기지국 설계에 의해 달성된다. 상기 동심 기지국은 마이크로 셀과 매크로 셀에 관련되어 있고, 상기 마이크로 셀과 매크로 셀은 동일 주파수를 사용하며, 각 셀 내의 이동 전화기에 의해 전송되는 신호가 적어도 1개의 탐색창의 범위 내에 수신되도록 하는 상이한 타이밍 프로토콜과 탐색창을 사용하고 있다. 일예에서, 마이크로 셀은 프레임 경계에서 시작하고 그 프레임 경계 후의 어떤 시간(p1)에서 종료하는 제 1 탐색창을 갖는 종래의 타이밍 프로토콜을 사용하며, 여기서 p1은 상기 제 1 탐색창을 나타내기 위해 사용되고 있는 ASIC 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타낸다. 대조적으로, 매크로 셀은 수정된 타이밍 프로토콜과 제 2 탐색창을 사용하고 있으며, 상기 제 2 탐색창은 프레임 경계 이후 시작하되 상기 프레임 경계 후의 시간(p1) 보다 늦지 않게 (즉, 제 1 탐색창의 종료 이전에) 시작하고 상기 제 2 탐색창이 시작한 후의 어떤 시간(p2)에서 종료하고, 여기서 상기 수정된 타이밍 프로토콜은 매크로 셀 내의 이동 전화기에 의해 전송되는 신호가 상기 제 2 탐색창의 범위내 수신되도록 한 것으로, p2는 제 2 탐색창을 나타내기 위해 사용되는 ASIC 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 의해 사용된 코드 분할 다중 액세스에 대한 주지의 IS-95 규격에 기초한 기지국(30)을 도시하고 있다. 기지국(30)은 기지국 신호를 변조하고 이동 전화기로 전송하며 또한 셀(34) 내의 이동 전화기로부터 이동 전화기 신호를 수신하여 복조하는 무선부와 안테나, 및 주지의 전역 위치 위성을 사용하여 타이밍 정보를 수신하는 GPS 수신기를 포함한다. 각 무선부는 이동 전화기 신호를 검출하여 복조할 수 있도록 되어 있는 ASIC 형태로 구현된 상관기(이하 "ASIC 상관기"라 함)를 포함한다.
설명의 목적상, ASIC 상관기는, 종래 기술 부분에서 설명한 바와같이, 왕복 주행 지연(기지국(30)으로부터 이동 전화기로, 다시 기지국(30)으로 주행하는 신호의 왕복 주행 지연)을 나타내는 12비트 제한(또는 512 PN 칩)을 가지고 있다. 그러나, 본 발명은 12비트 제한을 갖는 ASIC 상관기에 국한되는 것은 아니다. 본 발명이 다른 비트 제한을 갖는 ASCI 상관기나 ASIC 와는 다른 형태로 구현된 상관기를 갖는 기지국에도 똑같이 적용될 수 있음은 당업자에게는 명백한 것이다. 12비트(또는 512 PN 칩) ASIC 상관기는 범위가 대략 416㎲인 탐색창(Wn)을 갖는다. IS-95 규격에 기초한 타이밍 프로토콜을 사용하는 종래의 CDMA 무선 통신 시스템에 있어서, 그러한 탐색창(Wn)은 시간 Fn(프레임의 시작을 표시)에서 시작하여 시간 Fn+ 416㎲에 종료하도록 구성되고 이러한 창으로 기지국(30)은 이의 대략 39마일 내에 위치한 이동 전화기로부터 전송된 신호를 검출할 수 있을 것이다. 따라서, 기지국(30)의 39 마일을 넘어 위치하고 있는 이동 전화기는 12비트 ASIC 상관기를 구비한 기지국(30)의 액세스 범위를 벗어난 것으로서 간주될 것이다.
셀(34)은 외반경 Router(또는 R34) 및 내반경 Rinner(또는 R32)를 가지고 있고, 외반경 Router은 ASIC 상관기의 비트 제한의 액세스 범위를 벗어나 있는 거리일 수 있으며(예컨대 12비트 제한의 ASIC 상관기에 있어서 Router〉 39마일), 내반경 Rinner은 Router보다 작고, 반경(Router, Rinner)간의 차ΔR은 ASIC 상관기 비트 제한에 상당하는 거리(또는 최대 왕복 주행 지연)보다 크지 않을 것이다(예컨대, ΔR ≤39마일). 그러므로, 본 발명에 의하면, 셀(34)의 부분은 ASIC 상관기 비트 제한의 액세스 범위를 벗어나 있을 수 있다.
본 발명은, ASIC 상관기를 재설계하지 않고도, 기지국(30)이 ASIC 상관기 비트 제한의 액세스 범위를 벗어나 있는 장소(예컨대, 39마일 이상)뿐만 아니라 셀(34) 내에 어떤 장소에 위치한 전화기로부터 전송되는 신호를 검출할 수 있도록 한 것이다. 이러한 구성은, 탐색창 및/또는 기지국 전송 시간이 프레임 경계를 기준으로 시프트되게 함으로써, ASIC 상관기의 비트 제한을 벗어난 장소에 있는 이동 전화기에 의해 전송된 신호를 탐색창 내에서 수신될 수 있도록 한 수정된 타이밍 프로토콜을 사용함으로써 달성된다. 본 발명의 상기 구성은 프레임 경계를 기준으로 하여 시간 r에서 기지국 신호를 전송하도록 한 것과, 시간 r 이후에 시간 q에서 시작하고 q+p에서 종료하는 탐색창(Wn)을 구성한 것을 포함하고 있으며, 여기서 q는 기지국과 셀(34)의 내반경 간을 1회 왕복 주행하는 신호에 상당하는 전파지연을 표현하기 위해 0보다는 크게 한 타이밍 값이고(즉, q는 제로보다는 크고 내반경 Rinner에2배인거리의 전파지연에 상당한다), p는 이동 전화기 신호가 상관되고 그에 따라 검출되는 ASIC 상관기 비트 제한 또는 시간 기간에 상당하는 시간간격을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에서, 기지국(30)은 시프트거나 오프셋된 탐색창(Wn)을 포함하는 수정된 타이밍 프로토콜을 사용하여 이동 전화기(38)로부터 전송된 신호를 검출하도록 되어 있다. 도 5는 본 발명의 본 실시예에 따라 사용된 타이밍 프로토콜에 대한 타이밍 스케줄(70)을 도시한 것이다. 이 타이밍 스케줄(70)에 의하면, 기지국(30)은 프레임 경계에서 신호의 전송을 시작하고 시간 Fn+q부터 시간 Fn+p+q보다 늦지 않게 종료하는 시프트된 탐색창(Wn)내에서 이동 전화기 신호를 탐색하도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 이동 전화기(38)는 기지국이 기지국 신호의 수신을 시작한 후에 프레임 시간 간격을 x배한 시점(즉, fx)에서 신호의 전송을 시작하도록 구성되어 있다. 타이밍 스케줄(50)과 마찬가지로, 타이밍 스케줄(70)을 사용하는 기지국(30)은 (시프트된) 탐색창(Wn) 내에서 이동 전화기(38)로부터 전송되는 신호를 수신하기 시작할 것이다.
도 6은 기지국(30)과 셀(34) 내의 임의의 곳에 위치할 수 있는 이동 전화기(38)에 의해 도 5의 타이밍 프로토콜에 따라 전송 및 수신하는 순서를 도시한 타임도(60)이다. 기지국(30)은 시간 F1에서 기지국 신호 S1의 전송을 시작한다. 기지국(30)에 의한 시간 Fn에서 신호 S1을 전송하면 시프트된 탐색창(Wn) 내의 이동 전화기(38)에 의해 전송된 신호를 수신하게 되므로 이동 전화기 신호는 이동 전화기(38)가 ASIC 상관기의 비트 제한의 액세스 범위 외에 위치하더라도 기지국(30)에 의해 검출되고 복조될 수 있다.
이동 전화기(38)는 시간 F1-q+dOW에서 신호(S1)의 수신을 시작하며, dOW는 기지국(30)에서 이동 전화기(38)까지의(또는 이동 전화기(38)에서 기지국(30)까지) 일방향 전파지연이다. 이동 전화기(38)가 셀(34) 내에 위치하고 있으므로, 전파 지연(dow)은 신호가 적어도 거리 Rinner를주행하는 데 필요한 시간에 대응할 것이다. 설명의 용이함을 위해, 기지국(30)에서 이동 전화기(38)까지의 전파지연은 이동 전화기(38)에서 기지국(30)까지의 전파지연과 동일한 것으로 가정한다. 이동 전화기(38)가 이동 전화기 신호(S2)를 기지국(30)에 전송하면, 이동 전화기(38)는 이동 전화기(38)가 신호(S2)의 전송을 시작하기 전에 신호(S1)의 수신을 시작할 때부터 프레임 시간간격을 X 배한 시간 간격(즉, fx) 동안 대기한다. 따라서, 이동 전화기(38)는 어떤 시간 F1-q+dOW+fx(또는 몇 개의 프레임 경계 후에)에서 신호(S2)의 전송을 시작할 것이다. 기지국(30)은, 이동 전화기(38)에서 기지국(30)까지의 전파지연 dOW때문에, 어떤 시간 F1+dOW+fx+dOW(또는 F1+2dOW+fx)에서 신호의 수신을 시작할 것이다. 2dow는적어도 기지국과 거리 Rinner간에서 왕복 주행하는 신호에 필요한 시간에 대응하므로, 상기 신호는 시간 Fn(즉, 프레임 경계)과 시간 Fn+p간에서 수신되도록 위치가 정해질 것이며, 여기서 p는 ASIC 상관기 비트 제한(또는 탐색창(Wn)의 범위 내)에 대응하는 416㎲이다. 다음에, 신호 S2는 종래 주지된 기법을 사용하여 검출되고 처리된다.
본 발명의 수정된 타이밍 프로토콜만을 사용하는 기지국은 셀(32) 내에 위치한 이동 전화기에 의해 전송된 이동 전화기 신호를 검출하는 것이 불가능하게 될 수 있음을 유의하길 바란다. 그러한 이동 전화기 신호를 검출하는 것을 가능케 하기 위해서, 본 발명은, 본 명세서에 설명된 바와같이, 셀(34) 내에 위치한 이동 전화기와 통신하는데 사용되는 타이밍 프로토콜과는 상이한 타이밍 프로토콜을 사용한다.
도 7은 본 발명에 의해 사용된 계층적 셀 구조를 갖는 기지국(80)을 도시한 것이다. 기지국(80)은 마이크로 셀(82)과 매크로 셀(94)에 관련되어 있다. 마이크로 셀(82)은 마이크로 셀 반경(Rmicro또는 R82)을 가지며, 마이크로 셀의 반경 Rmicro은 ASIC 상관기 비트 제한에 대응하는 거리보다 작거나 같다(예컨대, Rmicro≤39마일). 매크로 셀(84)은 매크로 셀의 외반경(Rmacro-outer또는 R84)과 내반경(Rmacro-inner또는 R86)을 가지며, 매크로 셀의 내반경(Rmacro-inner)은 제로보다 크며 Rmacro보다 작거나 같고, 매크로 셀의 외, 내반경(Rmacro-outer,Rmacro-inner)간의 차 ΔR는 ASIC 상관기 비트 제한에 대응하는 거리보다 크지 않을 것이다(예컨대, 12비트 ASIC 상관기에 있어서는 ΔR≤39마일). 도 8은 마이크로 셀(82) 및 매크로 셀(84)을 2개의 별개의 셀로서 도시하고 있으나, 마이크로 셀(82) 및 매크로 셀(84)은 부분적으로 중첩될 수도 있음은 물론이다.
기지국(80)은 복수의 무선부(90), 1개 이상의 안테나(92) 및 GPS 수신기(94)를 포함한다. 복수의 무선부(90)의 각각은 업링크 및 다운링크 주파수 채널을 포함하는 동일 주파수 대역 freq을 사용한다. 각 무선부(90)는 ASIC 형태로 구현되는 적어도 1개의 상관기(96)를 포함한다. 안테나(92)는 주파수 대역 freq을 사용하여 신호를 송수신하도록 동작한다. 기지국(80)(또는 무선부(90))은 주파수 대역(freq)을 사용하여 신호를 전송하도록 구성되어 있어서, 마이크로 셀 및 매크로 셀(82,84) 내에 위치한 이동 전화기가 충분한 신호 강도로 파일럿 신호(기지국(80)의해 전송된다)를 수신하게 된다.
기지국(80)은 주파수 대역 freq 및 제1 타이밍 프로토콜을 사용하여 마이크로 셀(82) 내에 이동 전화기(86)와 같은 이동 전화기에 무선 통신 서비스를 제공한다. 일실시예에서, 제1 타이밍 프로토콜은 종래 기술 부분에서 상술한 바와같이, IS-95 기초 CDMA 무선 통신 시스템에서 현재 채택되어 있는 타이밍 프로토콜이다. 대조적으로, 기지국(80)은 동일한 주파수 대역과 제2 타이밍 프로토콜을 사용하여 매크로 셀(84) 내에 이동 전화기(88)와 같은 이동 전화기에 무선 통신 서비스를 제공한다. 일실시예에서, 제2 타이밍 프로토콜은 도 5에 도시된 상술한 수정된 타이밍 프로토콜이다. 이 실시예에서, 제 1 타이밍 프로토콜은 프레임 경계에서 시작하고 이 프레임 경계 후의 어떤 시간 p1에서 종료하는 제 1 탐색창(W1-N)과 관련되어 있으며, 여기서 p1은 제 1 탐색창(W1-n)을 나타내도록 사용되고 있는 ASIC 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타낸다. 제 2 타이밍 프로토콜은 프레임 경계 이후에서 시작하되 그 프레임 경계 이후의 시간(p1) 보다 늦지 않게 시작하며 그 시작 시점 후의 어떤 시간(p2)에서 종료하는 제 2 탐색창(W2-N)에 관련되어 있으며, 여기서 p2는 제 2 탐색창을 나타내는데 사용되고 있는 ASIC 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타낸다.
도 8에는 제1 및 제2 타이밍 프로토콜에 대한 타이밍 스케줄(100)이 도시되어 있다. 타이밍 스케줄(100)은 일련의 프레임(102-n)을 포함하며, 각각의 프레임(102-n)의 시간간격은 f이며, 각각의 프레임(102-n)의 시작은 GPS 수신기(94)를 사용하여 GPS 시간에 얼라인된 시간 Fn에서 프레임 경계로 표시된다. 제 1 및 제 2 타이밍 프로토콜에 따라, 기지국(80)은 프레임 경계에서 주파수 대역 freq을 사용하여 기지국 신호의 전송을 시작하고, 시간 Fn부터 Fn+p1보다 늦지 않게 종료하는 제1 탐색창(W1-n) 내에서 주파수 대역 freq을 사용하여 이동 전화기 신호를 탐색하도록 구성되어 있다. 제2 타이밍 프로토콜에 의하면, 기지국(80)은 프레임 경계에서 동일한 주파수 대역 freq를 사용하여 기지국 신호의 전송을 시작하고, 프레임 경계 이후 시작하되 시간 p1보다 늦지 않게 시작하고 그 시작 시점 후의 어떤 시간 p2에서 종료하는 제 2 탐색창(W2-n) 내에서 주파수 대역 freq를 사용하여 이동 전화기 신호를 탐색하도록 구성되어 있다. 설명의 목적상, 상기 제 2 탐색창(W2-n)은 제 1 탐색창(W1-n)이 종료하는 때 시작하는 것으로 도시하고 있다. 이렇게 하여도 본 발명을 어떤 식으로 제한하는 것은 아니다.
상기 타이밍 프로토콜에 무관하게, 이동 전화기(86, 88)는 이동 전화기가 기지국 신호의 수신을 시작한 후에 프레임 시간 간격을 x배한 시점(즉, fx)에서 신호 전송을 시작하도록 구성되어 있으며, 여기서 x는 제로 이상의 어떤 정수이다. 기지국(80)에 신호가 도착하는 때, 기지국(80)은 양 탐색창(W1-n, W2-n)을 사용하여 이동 전화기 신호의 존재를 확인하기 위해 착신 신호를 탐색할 것이다. 그 신호가 마이크로 셀(82) 내의 이동 전화기에 의해 전송되었다면, 다음에 기지국(80)은 제 1 탐색창(W1-n) 내의 이동 전화기 신호를 검출할 것이다. 상기 신호가 매크로 셀(84) 내의 이동 전화기에 의해 전송되었다면, 다음에 기지국(80)은 제 2 탐색창(W2-n) 내의 이동 전화기 신호를 검출할 것이다.
일실시예에서, 기지국(80)은 상이한 무선부를 사용하여 각 탐색창(W1-n, W2-n)을 탐색한다. 또다른 실시예에서, 기지국(80)은 하나의 무선부를 사용하여 양 탐색창(W1-n, W2-n)을 탐색한다. 또다른 실시예에서, 기지국(80)은, 제 1 탐색창(W1-n)내에서 어떤 이동 전화기 신호를 검출하였다면, 제 2 탐색창(W2-n)에서는 이동 전화기 신호를 찾지 못할 것이다.
특정한 실시예를 참조하여 본 발명을 상술하였지만, 다른 변형도 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명은 내반경과 외반경의 마이크로 셀과 매크로 셀(도 10 참조)을 갖는 기지국, 및 시분할 다중 액세스 등 다른 타입의 다중 액세스 기법을 채택한 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위와 사상이 상기 실시예들의 설명에 국한된 것은 아니다.

Claims (13)

  1. 이동 전화기 신호를 검출하는 방법에 있어서,
    제 1 프레임 경계에서 기지국 신호를 전송하는 단계;
    제 2 프레임 경계에서 시작하고 제 2 프레임 경계 후의 시간(p1)에서 종료하는 제 1 탐색창을 사용하여 이동 전화기 신호를 탐색하는 단계로서, 상기 p1는 제 1 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타내는, 상기 탐색 단계; 및
    상기 제 2 프레임 경계 이후 시작하되 상기 제 2 프레임 경계 후의 시간(p1) 보다 늦지 않게 시작하고 그 시작 시점이후 시간(p2)에서 종료하는 제 2 탐색창을 사용하여 이동 전화기 신호를 탐색하는 단계로서, 상기 p2는 제 2 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타내는, 상기 탐색 단계를 포함하는 이동 전화기 신호 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 전화기 신호를 상관기를 사용하여 검출하는 단계를 더 포함하는 이동 전화기 신호 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이동 전화기 신호는 착신 신호에 주지의 코드를 곱한 신호가 임계값을 초과하는 때 검출되는 이동 전화기 신호 검출 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 주지의 코드는 의사-랜덤 잡음 시퀀스인 이동 전화기 신호 검출 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 프레임 경계와 상기 제 2 프레임 경계는 동일한 것인 이동 전화기 신호 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 프레임 경계와 상기 제 2 프레임 경계는 동일하지 않은 것인 이동 전화기 신호 검출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 탐색창을 사용하여 이동 전화기 신호를 탐색하는 단계는 상기 이동 전화기 신호가 상기 제 1 탐색창을 사용하여 상기 이동 전화기를 탐색하는 단계에 의해 검출되지 않는 경우에만 실행되는 이동 전화기 신호 검출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 상관기와 상기 제 2 상관기는 동일한 것인 이동 전화기 신호 검출 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 상관기와 상기 제 2 상관기는 동일하지 않은 것인 이동 전화기 신호 검출 방법.
  10. 기지국에 있어서,
    프레임 경계에서 기지국 신호를 전송하는 제 1 무선부로서, 상기 제 1 무선부는 상기 프레임 경계에서 시작하여 상기 프레임 경계 이후의 시간(p1)에서 종료하는 제 1 시간 기간 동안 이동 전화기 신호를 탐색하도록 구성된 제 1 상관기를 가지며, 상기 p1는 상기 제 1 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타내는, 상기 제 1 무선부; 및
    상기 프레임 경계를 기준으로 하여 시간 r에서 기지국 신호를 전송하는 제 2 무선부로서, 상기 무선부는 상기 프레임 경계 후 시작하되 상기 프레임 경계 후의 시간(p1)보다 늦지 않게 시작하여 그 시작 시점 후의 시간(p2)에서 종료하는 제 2 시간 기간 동안 이동 전화기 신호를 탐색하도록 구성된 제 2 상관기를 가지며, 상기 p2는 상기 제 2 상관기의 비트 제한에 대응하는 시간 기간을 나타내는, 상기 제 2 무선부를 구비하는 기지국.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 상관기는 착신 신호에 주지의 코드를 곱한 신호가 임계값을 초과하는 때 이동 전화기 신호를 검출하는 기지국.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 상관기는 착신 신호에 주지의 코드를 곱한 신호가 임계값을 초과하는 때 이동 전화기 신호를 검출하는 기지국.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 프레임 경계를 할당하기 위한 타이밍 정보를 수신하는 GPS 수신기를 더 구비하는 기지국.
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