KR20000035806A - 비셀룰러 전용 무선 시스템을 셀룰러 이동 전화로 겸용하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

비셀룰러 전용 무선 시스템을 셀룰러 이동 전화로 겸용하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

전용 무선 시스템(10)의 무선 인터페이스는 셀룰러 이동 네트워크(20)의 무선 인터페이스로 겸용된다. 전용 무선 시스템의 비컨 채널(BCH)은 이중 버스트 유형의 주파수 정정 채널(FCCH)이 동기 채널(SCH)을 포함한다. 이들 두 채널의 버스트 포맷(FB, SB)은 셀룰러 이동 통신 네트워크(20)에서 사용된다. 전용 동기 채널(SCH)로 반송(搬送)된 정보 메시지는 전용 무선 시스템에 관련된 상태 및 식별 정보를 포함한다. 전용 무선 시스템을 위해 규정된 액세스 요구 채널(ARCH)은 이동 단말기가 전용 무선 시스템으로의 액세스를 요구하는 것을 가능케 한다. 전용 무선 시스템의 액세스 요구 채널(업링크에서)의 프로토콜은 다운링크로 사용된 셀룰러 네트워크의 액세스 허용 채널(AGCH)의 프로토콜과 유사하다. 이와는 달리, 다운링크의 셀룰러 네트워크 동기 채널(SCH)의 프로토콜은 전용 무선 시스템의 액세스 요구 채널(ARCH)(업링크에서)로서 사용될 수 있다. 따라서, 이동 단말기(26)는 전용 코드리스 전화기로 사용될 수 있다.

Description

비셀룰러 전용 무선 시스템을 셀룰러 이동 전화로 겸용하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ADAPTING NON-CELLULAR PRIVATE RADIO SYSTEMS TO BE COMPATIBLE WITH CELLULAR MOBILE PHONES}
지난 10여년 동안 공중 전화 통신(public telephony)을 위한 디지털 이동 통신 시스템의 상업적 이용은 엄청나게 증가하였다. 예를 들어, 1980년대 중반 이후로, 유럽의 GSM(Global System for Mobile Communication), 일본의 PDC(Personal Digital Cellular), 북아메리카의 D-AMPS(Digital Advanced Mobile Phone System)과 같이 전세계적으로 공용하기 위한 다수의 디지털 셀룰러 통신 시스템들이 편성되었다. 그러나, 비록 이들 시스템들에 대한 많은 기술적 내용이 다르다고는 하나, 전세계적으로 사용되는 많은 기타 셀룰러 시스템들이 유럽에서 개발된 GSM 무선 인터페이스 표준을 채택하고 있다.
매우 광범위하게 이용되고 있는 GSM 무선 인터페이스 표준(GSM air interface standard)은 TDMA(Time Division Multiple Access) 채널 할당 계획에 기초를 두고 있다. 이러한 TDMA 할당 계획은 소위 매크로셀들은 넓은 지역을 커버하고, 마이크로셀들은 다소 좁은 지역(예컨대, 고속 도로 등)을 커버하며, 피코셀들은 매우 좁은 지역(예컨대, 하나 또는 두 개의 방 정도의 크기)을 커버하는 계층적 셀 통신 구조의 이용을 허용한다. 그러나, 이러한 계층적 셀 구조를 이용하는 시스템의 중요한 요건은 배치된 기지국들이 셀 커버리지 영역들을 결정하며, 동일 셀룰러 네트워크(예를 들어, 공중 이동 통신 네트워크(Public Land Mobile Network)(PLMN))에 모두 속해야 한다는 것이다.
사업상 및 주거 환경에서, 전화 통신 서비스를 이용하는 사용자들은 이동성을 제한 받고, 따라서, 정상적으로 이용할 수 없는 서비스가 셀룰러 네트워크의 이동 통신 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,428,668호 및 제5,535,259호는 공지된 셀룰러 네트워크의 전체 부분은 아니지만, PSTN(Public Switched Telephone Network)에 직접 접속된 전용 무선 기지국을 개시한다. 이동 셀룰러 단말기가 전용 시스템의 "홈 기지국(home base station)"(HBS)의 전파 범위 내로 이동했을 때, 이동 단말기는 코드리스 전화기(cordless phone)로 이용할 수 있도록 전환된다. 이러한 코드리스 작동 모드를 이용하면, 이동 통신 사용자는 더 낮은 PSTN 요금, 고품질 음성 통신, 및 상당히 긴 대기 시간 등과 같은, 셀룰러 모드를 통한 다양한 장점들을 실감할 수 있다.
개인 무선 시스템이 셀룰러 네트워크 무선 인터페이스에 적합한 무선 인터페이스를 가졌더라면 많은 유사한 기타 장점들이 실현될 수 있었을 것이다. 예를 들면, 코드리스 작동 모드의 구현을 위해 이동 네트워크 또는 전용 시스템으로부터 소프트웨어를 다운로드하므로서, 이동 단말기는 이중-모드 셀룰러-HBS 휴대용 단말기로 전환될 수 있다. 따라서, 기지국의 송신 및 수신 주파수들이 교환되었다면, 전용 무선 시스템의 기지국 하드웨어는 이러한 이중 모드 셀룰러-HBS 작동용으로 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 전용 무선 시스템들은 현존하는 셀룰러 네트워크들에 적합하게 조작될 수 없으며, 상기한 장점들은 이루어지지 않았다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야에 관한 것이며, 특히, 셀룰러 이동 전화로 겸용하기 위한 전용 개인 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 전용 무선 시스템을 셀룰러 통신 시스템으로 겸용하려고 할 때 사용하는 방법 및 장치를 예시한 간략한 정면 블록도;
도 2는 종래의 제어 채널 프레임 포맷을 나타낸 도면;
도 3은 도 2에 나타낸 종래의 제어 채널 프레임 포맷의 주파수 정정 채널 프레임으로 사용된 버스트 포맷을 나타낸 도면;
도 4는 도 2에 나타낸 종래의 제어 채널 프레임 포맷의 동기 제어 채널 프레임으로 사용된 버스트 포맷을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 전용 무선 시스템을 이동 통신 네트워크에 적합하게 사용하기 위해서 사용될 수 있는 비컨 채널 프레임을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따라서, 전용 무선 비컨 채널에서 동기 채널 버스트의 비트 내용(contents)을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하거나 전용 무선 채널에 대한 액세스를 요구하기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 비컨 제어 채널 프레임 시퀀스를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하거나 전용 무선 채널에 대한 액세스를 요구하고 셀룰러 기지국과의 동기화를 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 비컨 제어 채널 프레임 시퀀스를 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따라서, 등록 갱신을 실현하기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 비컨 제어 채널 프레임 시퀀스를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라서, 전용 무선 시스템의 액세스 요구 채널의 비트 내용을 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하거나 전용 무선 채널에 대한 액세스를 요구하기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 비컨 제어 채널 프레임 시퀀스를 나타낸 도면; 및
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따라서, 등록 갱신시 ARCH SB를 사용하는 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적은 셀룰러 이동 전화 사용자가 전용 무선 시스템에 액세스하고 코드리스 모드로 통신하는 것을 가능케 하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 전용 무선 시스템의 무선 인터페이스를 셀룰러 이동 네트워크의 무선 인터페이스와 겸용할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 셀룰러 이동 전화 사용자가 전용 무선 시스템을 액세스하고 고정 전화 통신 네트워크(fixed telephone network)를 통해 통신하는 것을 가능케 하는 것이다.
본 발명의 한 양태에 따라서, 전술한 것 및 기타 목적들은 개인 무선 시스템의 무선 인터페이스를 셀룰러 이동 전화 네트워크의 무선 인터페이스로 겸용할 수 있게 하는 방법 및 장치들에 의해 이루어졌다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 전술한 것 및 기타의 목적들은 셀룰러 이동 전화가 코드리스 모드로 작동할 수 있도록 전용 무선 시스템의 비컨 채널(beacon channel)을 적합하게 하는 방법 및 장치에 의해 이루어졌다.
첨부한 도면과 관련된 명세서를 참조하면 본 발명의 방법 및 장치를 좀 더 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 이것 장점들은 다수 도면의 동일 부분 및 상응하는 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한 도 1-12를 참조하면 가장 잘 이해된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 도 1은 전용 무선 시스템을 셀룰러 통신 시스템으로 겸용하려고 할 때 사용하는 방법 및 장치들을 예시한 간략한 정면 블록도이다. 전용 무선 시스템(10)은 저전력 송신기/수신기가 있는 기지국(예컨대, HBS)을 포함한다. 본 실시예에서, 기지국(14)은 무선 인터페이스를 통한 이중-모드 전용 무선-이동 셀룰러 단말기(12)와의 양방향 통신을 위해 접속된다. 기지국(14)은 또한 PSTN(16)과의 양방향 통신을 위해 접속된다. 다음에 자세히 설명되는 바와 같이, 전용 무선 시스템의 무선 인터페이스는 셀룰러 이동 통신 시스템(20)의 무선 인터페이스로 사용할 수 있다. 단말기(12) 대신 사용될 수 있는 이동 단말기의 예는, 예를 들어, GSM에서 이용될 수 있는 표준 셀룰러 전화이다.
셀룰러 시스템(20)은 이동 서비스 스위칭 센터(24)에 접속된 기지국(22)을 포함한다. 기지국(22)은 송신기/수신기를 포함하며, 셀룰러 시스템(20)의 적어도 하나의 셀에 대한 커버리지 영역의 범위를 정한다. 기지국(22)은 무선 인터페이스를 통한 이동 셀룰러 전화(26)와의 양방향 통신을 위해 연결된다. 이러한 실시예에서, 전화(26)는 제2의 이중-모드 전용 무선 이동 셀룰러 전화일 수 있다. 특히, 도 1에는 단 하나의 전용 무선 기지국과 셀룰러 기지국만이 나타나 있는데, 이는 단지 예를 위한 것이지 본 발명을 이것으로 제한하려는 것은 아니다. 그것에 관하여, 다수의 유사한 전용 무선 기지국들 또는 셀룰러 기지국들이 존재할 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 알아야 한다.
일반적으로, 바람직한 실시예에 따라서, 전용 무선 시스템의 무선 인터페이스는 셀룰러 이동 네트워크의 무선 인터페이스로 겸용할 수 있게 조절된다. 도 1에서 나타낸 실시예에서, GSM 무선 인터페이스는 그것이 전세계적으로 널리 수용되어 이용되고 있기 때문에 표준적인 인터페이스로서 사용된다. 그러나, 본 발명이 GSM 프로토콜에 제한되도록 하려는 것은 아니며, 지나친 기술적 어려움 없이 이동 네트워크의 무선 인터페이스와의 호환성을 위해 전용 무선 시스템 무선 인터페이스가 사용되는 한, 어떤 적당한 이동 네트워크 무선 인터페이스라도 사용될 수 있다.
특히, 바람직한 실시예에서, 전용 무선 기지국의 브로드캐스트 제어 채널은 GSM용으로 사용된 무선 인터페이스 프로토콜로 사용하기에 적합하다. 전용 무선 기지국들은 한정된 영역에 있는 제한된 수의 이동 단말기들을 서비스하기 때문에, 이러한 전용 무선 기지국의 브로드캐스트 채널은 GSM 제어 채널에 대해서는 상당히 간단해질 수 있다. 계속적으로 일제 송신되는 정보 대신, 낮은 듀티-사이클 비컨 신호가 사용된다. 비컨 채널(BCH)은 FCCH(frequency correction channel)의 FB(frequency correction burst), 및 SCH(synchronization channel)의 SB(synchronization burst)를 포함한다. 이들 버스트 포맷은 GSM에서 사용된 FB 및 SB 포맷에 따라서 정해진다. 그러나, 전용 무선 기지국의 BCH SB로 전해진 정보 메시지는 전용 무선 시스템에 관련된 상태 및 식별 정보를 포함한다.
이 점에서, 그것은 어떤 이동 네트워크 제어 채널 작동을 설명하는데 유용하다. 도 2는 종래의 GSM 제어 채널 프레임 포맷을 나타내는 도면이다. 전력 공급시, GSM 이동 단말기는 GSM FB를 위한 어떤 규정된 주파수 대역을 자세히 조사한다. FB는 도 2에 나타낸 포맷과 같은 제어 채널을 사용하여 GSM으로부터 전송된다. 도 2는 GSM에 대한 단일 51 프레임 멀티프레임이 존재한다는 것을 나타낸다. GSM 멀티프레임은 FCCH(이동 단말기가 그것의 주파수를 동조시킬 때), SCH(이동 단말기가 그것의 타이밍을 동기시키고, TDMA 프레임 수와 기지국 식별 코드를 판독할 때), 브로드캐스트 제어 채널 또는 BCCH 프레임(이동 단말기가 제어 채널에 의해 정해진 셀에 대한 일반적인 정보를 판독할 때), 공통 제어 채널 또는 CCCH 프레임(이동 단말기가 호출되거나 SDCCH(Stand alone Dedicated Control Channel)을 할당받을 수 있을 때), 및 유휴 프레임(Idle frame)(더미 비트(dummy bit)들이 전송되었을 때)을 포함한다.
도 3은 종래의 GSM FB에서 사용된 버스트 포맷을 예시한 도면이다. GSM FB는 6개의 종지 비트(tail bit)(TB)와 142개의 고정 비트들(zeroes)을 포함한다. GSM에서, FB의 142 고정 비트들은 기지국 송신기의 변조기로하여금 변조되지 않은 캐리어를 발생시키게 한다.
이동 단말기가 GSM FB를 찾았으면, 단말기는 네트워크 및 기지국 식별 정보, 및 시간 기준 번호를 포함하는 GSM SB를 탐색한다. 도 4는 종래의 GSM SB에서 사용된 버스트 포맷을 예시한 도면이다. GSM SB는 타이밍 기준을 위해 사용되고, 또한 채널 모델을 추정하기 위해 채널 등화기에 의해 사용된 공지된 비트 패턴인 64비트 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 포함한다. GSM SB는 또한 6개의 종지 비트(zeroes)를 포함하는데, 이는 컨벌루셔널 부호화 알고리즘(convolutional coding algorithm)을 위한 소정의 개시 및 종료점을 제공하므로서 GSM 컨벌루셔널 디코더를 지원한다. 또한, GSM SB는 25-비트 데이터 또는 음성 정보 메시지를 부호화 하는 78 암호화 비트(encrypted bit)를 포함한다. 78 암호화 비트는 또한 네트워크 식별 및 기지국 컬러 코드를 나타내는 6비트와, 접속되는 GSM 기지국을 위한 TDMA 프레임 수를 나타내는는 19 비트를 포함한다.
일단 이동 단말기가 네트워크(예컨대, GSM)에 액세스했다면, 단말기는 BCCH 프레임을 판독하여 그것이 존재하는 셀에 대한 관련 정보를 얻는다. 네트워크는 단말기의 위치를 갱신하여 이동 단말기를 등록하고, 이동 단말기는 유휴 모드로 변한다. 이동 단말기는, CCCH를 통해 네트워크의 PCH(Paging Channel)을 수신하기 위해 주기적으로 활성화되는 것을 제외하고는, 유휴 모드로 유지된다.
상기에서 설명된 바와 같이, GSM 제어 채널은 일반적으로 네 가지의 기본적인 기능, 즉, (1)이동 단말기를 적당한 채널 주파수에 동조시키는 기능; (2) 네트워크 및 기지국을 식별하는 기능; (3) 이동 단말기를 시간적으로 동기화하는 기능; 및 (4) 네트워크에 대한 이동 단말기의 액세스를 제어하는 기능을 제공한다. 이와 같이, 기본적인 GSM 제어 기능은 전용 무선 시스템을 GSM과 함께 사용하려고 할 때 고려된다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 전용 무선 시스템은 호환성을 고려하여, 특히, 낮은 물리 계층에서 네트워크(GSM) 버스트 포맷을 이용한다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 전용 무선 시스템을 이동 통신 네트워크에 적합하게 조절하는데 사용될 수 있는 비컨 채널 프레임 포맷을 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, 반드시, 전용 무선 시스템을 위해 새로운 제어 채널이 사용되는데, 이 채널은 낮은 듀티 사이클로 전송되는 FB/SB 쌍을 포함한다. 도 5에 예시된 바와 같이, 이러한 제어 채널의 FB/SB 쌍은 N 26-프레임 시퀀스마다 전송된다(N은 정수). 여기서, N은 2이다. FB/SB 쌍은 트래픽 접속(예컨대, 트래픽 채널 또는 TCH)용으로 사용된 26-프레임 시퀀스의 유휴 프레임에서 발생한다. 이동 단말기가 전용 무선 시스템 기지국에 접속되지 않았을 때 네트워크 비컨 신호를 탐색하기 위해, 네트워크 액세스 지연 시간을 감소시키고, 이동 단말기가 필요로하는 스캔 시간을 감소시키기 위하여, N 값은 되도록 적게 선택된다.
GSM 브로드캐스트 제어 채널과 마찬가지로, 쌍을 이룬 각각의 FB와 SB 사이에 전송된 TDMA 시간 슬롯의 수는 고정된 수, M인데, 따라서 단말기가 FB를 찾으면, 비교적 빨리 SB를 찾을 수 있도록 한다. 그러나, 숫자 M이 존재하여, 전용 무선 기지국에 인접하여 배치된 어떤 GSM 이동 단말기가 단말기가 켜졌을 때 전용 무선 시스템 제어 채널에 임의로 동조되는 것을 막기 위해서, 도 2에 나타낸 바와 같이 GSM 브로드캐스트 제어 채널에서의 FB/SB 발생에 따라 FB/SB 비컨 쌍이 발생된다는 것은 아니다. 바람직한 실시예에서, 비컨 채널의 FB와 SB 사이의 거리는 26 TDMA 프레임이다. 이러한 경우에, 비컨 버스트 전송은 트래픽 접속의 유휴 프레임(도 5를 보시오)을 따라 일어난다. 이것은 전용 무선 기지국이, 그것이 접속중인 때에도, 완전한 비컨 채널을 전송할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 트래픽 접속에 관여하는 것은 아니지만, 전용 기지국으로 등록된 모든 이동 단말기들은 전용 무선 비컨과의 동조 상태를 유지한다.
작동중에, 전용 무선 시스템 기지국(예를 들어, 도 1에서 기지국(14))은 FB/SB 쌍을 전송하며, 전용 기지국을 스캔하는 인증된(예를 들어, 가입자) 이동 단말기가 인접 전용 기지국과 동조되도록 한다. 다음에 이동국은 전용 무선 기지국이 사용할 수 있도록 인증된 것인지를 결정해야 한다. 따라서, 전용 기지국(14)의 식별(및 작동 상태)은 BCH의 SB로 제공된다.
예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 도 6은 전용 무선 BCH의 SB의 비트 내용을 나타내는 도면이다. SB는 전용 무선 기지국을 식별하는데 사용될 수 있는 25비트를 포함한다. 25비트 중 K비트는 기지국 및 네트워크 식별 정보를 위해 사용될 수 있고, 나머지(25비트에서 K비트를 뺀 나머지) 비트들은 상태 정보용으로 사용될 수 있다(아래에서 자세히 설명된 바와 같이). 바람직한 실시예에서 K는 22비트이지만, K는 25보다 적은 어떤 수의 비트일 수도 있다. SB의 K-비트 전용 기지국 식별 세그먼트는 이후부터 HBBI(Home Base Beacon Identity)라고 칭한다. HBBI는 두 개의 부분, 즉, K1-비트 NCC(Network Color Code); 및 K2-비트 BCC(Base Color Code)로 구성된다. BCC는 NCC에의해 식별된 네트워크르 형성하기 위해 다수의 전용 기지국이 결합되고, 전용 기지국들 사이의 핸드오버(handover)가 요망될 때 사용된다. 바람직한 실시예에서, K1 및 K2는 각각 14 및 18비트이다.
이동 단말기는 HBBI를 탐지하고 사용하여 HBBI의 전용 기지국 정보를 단말기의 비휘발성 메모리에 저장된 전용 기지국 목록과 비교하므로서, 전용 기지국이 사용할 수 있도록 인증된 것인지를 판단한다(높은 확률로). 만약 그렇다면, 이동 단말기는 전용 기지국에 등록할 수 있다. 다음에는 좀 더 집약적인 인증 절차가 설명되는데, 이는 이동 단말기가 전용 기지국과의 접속을 유지하도록 인증되었는지 아닌지를 결정한다. 또한, 전용 기지국은 이동 단말기에 의해 인증될 수 있으며, 그것이 전용 기지국이라는 것을 확인하기 위하여, 그것은 그것의 존재를 주장하고 이동 단말기를 받아들일 수 있다. 인증이 이루어졌다면, 이동 단말기는 전용 무선 시스템에 등록되고 "코드리스" 모드로 작동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 전용 기지국과의 완전한 접속이 이루어지기 전에, 이동 단말기는 HBBI에서 전용 무선 기지국의 유선(PSTN) 번호를 탐지하고 그 번호를 셀룰러 네트워크(20)에 알린다. 이와는 달리, 유선 번호는 단말기가 전용 시스템에 등록해 있는 동안에도 알 수 있다. 따라서, 셀룰러 네트워크는 이동 단말기의 번호로 입중계 호출을 호출 전송하기 위해서 그리고 그들을 전용 기지국의 PSTN 번호로 경로를 변경하기 위해서 유선 번호를 사용할 수 있다.
BCH의 나머지(25-K) 비트들(예를 들어, 3)은 전용 기지국의 상태를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 3비트를 이용하면, 8가지의 상태가 정해질 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 네 가지의 상태, 즉, IDLE, BUSY, PAGE, 및 REGISTRATION UPDATE 상태가 정의된다. IDLE 상태란 전용 기지국이 새로운 이동 단말기와 통신하는데 사용할 수 있는 전파 자원(radio resource)(예를 들어, 채널)을 가진다는 것을 나타낸다. BUSY 상태는 모든 전파 자원이 사용되고 있고 그것은 전용 무선 기지국을 위해 부가적인 이동 단말기와 통신하는 것은 불가능하다는 것을 의미한다. 예를 들어, 만약 기지국이 한 번에 단 하나의 이동국만을 처리할 수 있도록 간단히 구성된다면, BUSY 상태는, 하나의 채널이 처리되자마자, BUSY 상태는 BCH의 상태 필드(status field)로 설정된다. 좀 더 복잡한 전용 기지국 구성에 있어서, 다수의 채널들은 연속적으로 처리될 수 있으며, BUSY 상태는 채널 모두가 사용되고 있을 때 BCH로 설정된다. 달리 말해, BCH에서 BUSY "플래그" 표시는 그 순간에 이동 단말기가 전용 기지국을 액세스할 수 없다는 것을 의미한다.
만약 전용 기지국이 BCH로 BUSY 상태를 전송한다면, 등록을 시도하는 이동 단말기는 HBBI에서 알아낸 정보를 기초로 전용 기지국과의 동기화를 시도할 수 있지만, 단말기는 전용 기지국이 IDLE 모드로 변할 때까지(예를 들어, BCH에 IDLE 플래그가 표시될 때까지) 인증 및 등록을 위해 대기한다. 이와는 달리, 이동 단말기 사용자는 셀룰러 작동 모드를 유지하고, 나중에 전용 기지국으로의 등록을 시도할 수 있다. 반면에, BUSY 상태가 설정되고, 이동 단말기가 전용 기지국에 등록되면, 단말기는 전용 기지국과의 동조를 유지할 수는 있으나, 단말기는 호출을 할 수는 없다. 그러나, 사용자는 전용 기지국을 통해 호출을 할 수 없다면 단말기를 셀룰러 작동 모드로 스위칭할 수 있는 선택권을 가지고 있다.
만약 PAGE 플래그가 BCH에 표시되면, 전용 기지국은 특정한 이동 단말기, 또는 등록된 모든 단말기들을 호출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 호출을 위해, HBBI의 K1-비트 NCC는 K1-비트 TEMPORARY PAGE NUMBER(TPN)로 교체되고, 전용 시스템으로의 등록시 이동 단말기에 할당된다. PAGE 상태 프래그를 검파하자마자, 단말기가 BCC를 복조할 수 있다면, 호출되지 않았던 등록된 단말기들은 기지국 채널과의 동조를 유지할 수 있다. 그러나, 호출되지 않은 단말기는 전용 시스템을 액세스하려는 시도를 하지 않을 수도 있다. 이용할 수 있는 2K1PAGE 번호의 설정시, 모든 등록된 단말기가 응답할 수 있는 디폴트 PAGE 번호가 제공된다.
특정 단말기가 호출될 수 있다는 점에서, BCH에 설정된 REGISTRATION UPDATE 상태는 PAGE 상태와 유사하다. 그러나, 이동 단말기가 CHANNEL REQUEST 메시지(아래에서 설명된)를 전송하므로서 호출 셋업을 시작하는 대신에, 단말기는 그것의 식별 정보를 전송한다. 이러한 절차는 전용 무선 시스템에게 이동 단말기가 전용 기지국과 동조되어 있다는 것을 보증한다. 그렇지 않으면, 단말기는, 단말기가 동조를 벗어나면(예를 들어, 범위를 벗어나 이동하면) 그것의 등록을 취소할 수 없으므로, 단말기는 이동 시스템에 의해 등록 취소된다(만약 그것이 동조를 유지하지 못하면).
TDMA 프레임 수가 GSM 제어 채널로 제공되는데, 이는 많은 수의 단말기들이 이동 네트워크에 동시에 접속되어 있기 때문이다. 그러나, 어느 한 시점에서 상대적으로 적은 수의 이동 단말기들만이 전용 무선 시스템과 접속되어 있으므로, 전용 무선 시스템의 TDMA 프레임 수를 일제 송신할 필요는 없다. 전용 시스템에서, 프레임 넘버링이 사용될 수 있는데 이는 장치에서 랜덤하게 초기화된다. 등록시, 전용 무선 시스템의 현재 TDMA 프레임 수는 이동 단말기로 전해지고, 다음에 기지국 및 단말기에서 동시에 증가될 수 있다. 그러나, 동일 전용 시스템에서 하나의 기지국에서 다른 기지국으로의 핸드오버를 위해서는(예를 들어, 비지니즈 애플리케이션), TDMA 프레임 수를 일제 송신하는 것이 암호화 정보의 연속적인 핸드오버를 수월하게하려고 할 때 유용할 것이다. 이러한 조건하에, 양도된 계류중인 미국 특허 출원 번호(docket no. EUS00507)에서 설명된 기술과 같은, 교번 핸드오버 기술이 이용될 수 있다.
전용 무선 시스템을 위해 새로운 ARCH(Access Request Channel)이 규정된다. 이러한 ARCH는 전파 지연(propagation delay)으로 인한 타이밍 불일치를 인정하는, 종래의 셀룰러 시스템에서 사용된 RACH(Random Access Channel)와는 다를 수 있다. 전용 무선 시스템의 비교적 좁은 범위 때문에, 전파 지연은 무시될 수 있으며 좀 더 강한 ARCH이 형성될 수 있다. 이러한 전용 시스템 ARCH에 대한 두 가지의 실시예가 아래에서 설명된다. 이에 대한 제1실시예에서, 전용 무선 시스템의 ARCH의 프로토콜(업링크에서)은 다운링크에서 사용된 GSM AGCH(GSM AGCH(Access Grant Channel)의 프로토콜과 유사하다. 비교적 좁은 범위가 주어지므로, 업링크 전송은 다운 링크 전송과 직접 동기화될 수 있으며, 따라서 정상적인 버스트 포맷이 예상된다.
도 7은, 본 발명의 제1실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하고 전용 무선 채널에 대한 액세스를 요구하기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 프레임 시퀀스를 예시한 도면이다. 전용 기지국의 상태를 판단하기 위해서, 전용 기지국(14)에 등록된 이동 단말기(12)는 전용 기지국이 전송한 비컨 SB를 주기적으로(느린 듀티 사이클로) 수신하고 복호한다. 발신 호출을 위해, 단말기는 비컨이 수신될 때까지 대기한다. 만약 IDLE 플래그가 비컨 SB로 정해지면(예를 들어, 기지국의 상태가 IDLE이다), 이동 단말기는 ARCH(Access Request Channel)의 CHANNEL REQUEST 메시지를 포함한다. 이러한 ARCH는 도 7의 낮은 프레임 시퀀스(다운링크)로 표현된다. 제1실시예에서, 전용 시스템을 위해 사용된 ARCH는 GSM 제어 채널들 BCCH, PCH, AGCH, 또는 SACCH(Slow Associated Control Channel)과 거의 일치하는 채널 포맷을 가진다. 전용 기지국의 ARCH는 프레임 중 네 개의 블록으로 분포되고 네 개의 연속적인 버스트로 전송된다. 이동 단말기는 SB 뒤에 이어지는 네 개의 연속적인 단말기-응답 주기동안 ARCH의 ACCESS REQUEST를 전송할 수 있다.
달리 말해, 만약 SB가 프레임 k로 수신된다고 가정하면, 이동 단말기는 프레임 k+1에서 k+4까지, k+5에서 k+8까지, k+9에서 k+12까지, 또는 k+13에서 k+16까지 ARCH를 전송할 수 있다. ARCH는 전술한 SB에 따라 동일한 시간 슬롯동안 전송된다. 그러나, ARCH가 전송되는 동안 프레임의 특정 블록(네 개의 가능한 블록을 벗어난)이 임의적으로 선택될 수 있다. ARCH의 ACCESS REQUEST 메시지는, 예를 들어, 접속 설정 이유(예를 들어, 호출에 대한 응답, 채널 요구, 또는 등록 갱신에 대한 응답), 그것의 임시 호출 번호 또는 랜덤 액세스 번호, 및(필요하다면) 시간 동기 정보와 같은, 요구하는 이동 단말기에 대한 일반적인 정보를 포함한다. ARCH 메시지는 AGCH 메시지가 수신되거나, BCH SB의 REGISTRATION UPDATE 표시가 사라질 때까지 BCH SB에 대하여 동일한 위치(첫번째 ARCH 발생시 임의로 판단된)에서 반복된다.
이동 단말기로부터 ARCH를 수신하자마자, 전용 기지국은 다음 비컨이 발생할 때까지 대기하고, AGCH(Access Grant Channel)의 ACCESS GRANT 메시지를 반송한다. 이러한 AGCH의 예는 도 7의 상위 프레임 시퀀스(업링크)로 표현된다. 이러한 실시예에서, 도 7에 나타낸 AGCH의 포맷은 GSM AGCH에 대해 명기한 포맷과 거의 일치한다. 전용 기지국의 AGCH는 ARCH의 프레임 위치에 따라 BCH SB에 대하여 동일한 프레임 위치에 위치된다. ACCESS GRANT 메시지는 ACCESS REQUEST 메시지로 존재하는 동일 TPN 또는 랜덤 액세스 번호, 및 단말기에 할당된 채널의 캐리어 주파수와 시간 슬롯 위치와 같은, 트래픽 채널에 요구를 즉시 할당하는 제어 정보를 포함한다.
양도된, 계류중인 미국 특허 번호(docket no. EUS00509)에서, 이동 단말기를 사용하는 GSM 브로드캐스트 제어 채널에 전용 기지국을 동기시키기 위한 방법이 설명되었다. 설명된 바와 같이, 단말기는 GSM 기지국의 브로드캐스트 제어 채널과 동기화되고, 그것의 업링크 정보를 GSM 시간 기준을 기초로 하여 전용 기지국에 전송한다. 다음에, 전용 기지국은 단말기로부터 수신된 신호와 동기화된다. 그러나, 상기에서 설명된 방법은 GSM 네트워크가 전용 네트워크를 오버레이할 경우에만 쓸 수 있다. 이에 관하여, 단말기는 호출이 전용 기지국으로 셋업될 때 GSM 네트워크와 동기화되지 않았을 것이므로, GSM과의 동기화가 요구된다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하거나 무선 채널에 대한 액세스를 요구하고, GSM 기지국과 동기시키기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 BCH 프레임 시퀀스를 예시한 도면이다. 호출 셋업 처리에 뒤이어, 전용 기지국의 전송 및 GSM 기지국(22)의 전송 사이의 시간 슬롯 동기화를 이루기 위해서, 이동 단말기(12)는 코드 타이밍 조절 메시지(coarse timing alignment message)를 전용 기지국(14)으로 전송한다. 단말기는 ACCESS REQUEST 메시지를 전송한 후, 그리고 다음 비컨을 수신하기 전에 바로 동기화된다. 이러한 실시예에서, ARCH의 마지막 블록은 프레임 k+16에서 발생하므로(SB가 프레임 k로 수신되었다고 가정하면), 단말기가 GSM 제어 채널에 동기될 때 이용할 수 있는 (26*N)-17 프레임이 존재한다.
예를 들어, 만약 N이 2라면, 단말기를 GSM 제어 채널과 동기시키기 위해서는 35 TDMA 프레임이 필요하다. 도 2를 다시 참조하면, 셀룰러 브로드캐스트 채널상의 적어도 세 개의 FB/SB 시퀀스가 35 TDMA 프레임에 존재한다. 이러한 시퀀스의 처음에는, 단지 FB 정보만이 이용되어 코스 시간(및 주파수) 동기화를 이룬다. 그 결과, SB의 정보를 복호하고 이용하는 단말기를 이용하므로서, 우수한 시간(및 주파수) 동기화를 이루는데 두 번째 시퀀스가 사용될 수 있다. 그러나, 만약 두 번째 시퀀스가 IDLE 프레임 전에 온다면, 단말기는 SB를 찾을 수 없을 것이다. 그러한 경우에는, 제3의 FB/SB 시퀀스가 사용된다. 단말기가 제1시퀀스의 FB를 찾았다면, 그것은 SB를 찾기 위해 두 번째 또는 세번째 FB/SB 시퀀스로 전송된 SB를 연속되는 매 11번째 프레임마다 탐색한다. 최악의 경우, 단말기는 32프레임을 기다려야만 한다. 따라서, N값으로 선택된 값은 최소한 2가 되어야 한다.
도 8을 다시 참조하면, 만약 이동 단말기가 동기화를 위해 GSM을 이용한다면, 단말기는 ARCH의 제1ACCESS REQUEST로 이러한 시도를 전용 기지국에 연락할 수 있다. 따라서, 제2비컨이 수신되어진 후(그리고 GSM 네트워크와의 동기화가 이루어진 후), 이동 단말기는 ARCH로 적당한 시간 조절 정보를 포함하는 제2메시지를 전송할 수 있다. 이러한 제2ARCH(및 메시지)는 제1ARCH가 발생될 수 있는 것과 같은 응답 프레임 위치에 존재한다.
특히, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 제2ARCH 메시지(및 시간 조절 정보)는 전용 기지국으로부터 AGCH의 ACCESS GRANT 메시지가 발생할 때 발생한다. 전용 기지국 및 이동 단말기는 AGCH 메시지로 제공된 정보 및 제2ARCH 메시지로 제공된 새로운 시간 조절 정보를 사용하여 새로운 트래픽 채널로 바꾼다. 이러한 새로운 트래픽 채널로의 전환은, 전용 기지국을 위해 충분한 시간을 허용하고 단말기가 수신된 각각의 ARCH 및 AGCH 메시지를 복호하도록 하는 소정의 지연(예를 들어, 네 개의 TDMA 프레임) 후 이루어진다. 만약 소정의 지연 후에도 새로운 트래픽 채널에 대한 접속이 다시 확립되지 않았다면, 전용 기지국은 전과 같이 BCH SB와 관련이 있는 위치에서 AGCH 메시지를 반복한다. 상기 메시지는 이동 단말기가 새로운 채널을 찾을 때 까지, 또는 소정의 타임아웃 기간이 종료될 때까지 반복된다.
만약 제1비컨이 전송되기 전에 이러한 동기화가 이루어지지 않는 경우에, 제2ARCH 메시지가 단말기가 여전히 GSM 시스템과의 동기화를 시도한다는 정보를 포함하는 것을 제외하면, 전송된 제2ARCH 메시지는 제1ARCH의 메시지와 거의 일치한다. 전용 기지국이 이러한 유형의 ARCH 메시지를 계속 수신하는 한, 전용 기지국은 트래픽 채널로 바뀌지 않을 것이며, 단말기가 그것이 GSM 기지국과 동기되었다는 것을 확인할 때까지 AGCH 메시지를 반복하므로서(ARCH 메시지의 정보를 동기화하기 위한 시도를 중단하므로서) 응답한다. 그러나, 만약 이동 단말기가 어떤 적당한 GSM 기지국과 동기될 수 없다면, 단말기는 ARCH 메시지에 포함된 적당한 정보를 전용 기지국에게 알린다. 이러한 경우, 단말기와 전용 기지국은 소정의 지연 후 새로운 트래픽 채널로 채널을 전환할 수 있다. 만약 이동국 및 전용 기지국이 트래픽 채널로 전환되었다면, 호출 셋업의 나머지 과정이 완료된다.
도 9는, 제1실시예에 따라서, 등록 갱신을 행하기 위해 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 BCH 프레임 시퀀스를 예시한 도면이다. 전용 기지국(14)은 해당 이동 단말기의 PAGE 번호가 뒤따르는 REGISTRATION UPDATE 상태 플래그를 포함하는 BCH를 전송한다. 단말기는 SB 다음에 오는 네 개의 단말기-응답 프레임 시퀀스중 하나에 랜덤하게 배치된, ARCH로 REGISTRATION ACKNOWLEDGMENT 메시지를 전송하므로서 응답한다. 단말기의 메시지는 그것의 식별 정보를 포함한다. 따라서,단말기는 "정지(sleep)" 모드로 돌아가고, 다음 비컨이 발생할 때 일시적으로 작동한다.
제2실시예에서, ARCH는 단지 SB만을 포함한다. SB는 수신기(예를 들어, 이러한 경우 전용 무선 기지국 수신기)에 의해 사용될 수 있는 긴 트레이닝 시퀀스를 포함하여 그것의 주파수(및 타이밍)를 동기화시킨다. 이것은, 앞서 설명된 바와 같이, 만약 이동 단말기의 주파수 기준이 1차 기준 자원으로서 사용된다면 유용할 것이다. ARCH SB의 25비트는 도 10에 나타낸 바와 같이 부호화된다. 도면에 나타낸 바와 같이 3개의 CAUSE 비트들은 설정 이유(예를 들어, 채널 요구, 등록 갱신을 확인, 호출에 대한 응답, 등등과 같은)를 나타낸다. 14비트 필드는 이동 단말기가 전용 이동 기지국에 등록할 때를 아는 임시 식별 정보인 TPN을 포함한다. 전용 기지국의 타이밍을 맞추기 위해서, 마지막 8비트는, 예를 들어, 시간 동기 정보(시간 차 또는 TD)와 같은 제어 정보를 수용할 수 있다.
제2실시예에서 ARCH를 사용하는 방법은 제1실시예를 위해 사용된 방법과 유사하다. 도 11은, 본 발명의 제2실시예에 따라서, 전용 무선 채널의 액세스에 응하고 전용 무선 채널에 대한 액세스를 요구하는데 사용될 수 있는 업링크 및 다운링크 프레임 시퀀스를 나타낸 도면이다. 이동 단말기는 BCH SB 뒤에 오는 8개의 연속적인 TDMA 프레임들 중 어느 것으로, ARCH SB로 ACCESS REQUEST 메시지를 전송할 수 있다. 달리 말해, BCH SB가 프레임 k로 수신된다고 가정하면, 이동 단말기는 프레임 k+1 내지 k+8 동안 ARCH를 전송할 수 있다. 도 12는, 본 발명의 제2실시예에 따라서, 등록 갱신시 이러한 ARCH SB를 사용하는 방법을 예시한 도면이다.
만약 다수의 전용 기지국이 결합되어 전용 네트워크를 형성하는 경우에(예를 들어, 비지니즈 또는 오피스 애플리케이션), 단일 전용 기지국과 함께 사용하기 위한 상기에서 설명된 비컨 채널 개념이 전용 네트워크를 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전용 네트워크의 다른 기지국들 각각을 위한 BCH는 유일한 캐리어 주파수로 전송된다. 또한, 전용 네트워크의 기지국들 각각은 유일한 HBBI를 전송할 수 있다. 각각의 이러한 HBBI는, 포함된 NCC 정보는 전용 네트워크의 기지국들 모두에 대해서는 동일하지만, BCC 정보는 개별 기지국들 마다 다르도록 정해져야 한다. 따라서, K2-비트 BCC로 인해, 2K2의 단일 기지국들이 전용 네트워크 내에서 구별될 수 있다.
비록 본 발명의 방법 및 장치에 대한 바람직한 실시예가 첨부한 도면과 전술한 명세서에 의해 자세하게 설명되었다할지라도, 본 발명이 설명된 실시예로 제한되는 것은 아니며, 다음의 청구항에 의해 언급된 본 발명의 범위에서 벗어 나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형 실시될 수 있다.

Claims (22)

  1. 전용 무선 시스템의 무선 인터페이스를 이동 네트워크의 무선 인터페이스로 사용하기 위한 방법에 있어서, 상기 이동 네트워크 무선 인터페이스의 프로토콜에 따라서 규정되는 포맷을 갖는 주파수 제어 정보 및 타이밍 제어 정보를 포함하며, 상기 전용 무선 시스템에 관련된 제어 정보를 더 포함하는, 상기 전용 무선 시스템에서 제1제어 채널을 생성하는 단계; 및
    상기 전용 무선 시스템의 기지국에서 상기 제1제어 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전용 무선 시스템에서 이동 단말기 액세스 요구 채널을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1제어 채널은 상기 주파수 제어 정보를 포함하는 주파수 정정 채널과, 상기 타이밍 제어 정보를 포함하는 동기 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1제어 채널은 비컨 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전용 무선 시스템에 관련된 상기 제어 정보는 전용 무선 시스템 상태 및 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이동 네트워크는 GSM 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이동 네트워크는 공중 이동 통신 네트워크(public land mobile network)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 이동 단말기 액세스 요구 채널은 상기 이동 네트워크의 AGCH(Access Grant Channel) 프로토콜에 따라서 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1제어 채널은 N 26-프레임 멀티프레임마다 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, N은 2인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제3항에 있어서, 상기 주파수 정정 채널 및 상기 동기 채널은 M TDMA 프레임의 거리에 의해 구별되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, M은 26인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제3항에 있어서, 상기 동기 채널은 유일한 기지국 식별 정보(unique base identity information)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제3항에 있어서, 상기 동기 채널은 상기 전용 무선 시스템에 대한 적어도 하나의 작동 상태를 규정하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제2항에 있어서, 상기 이동 단말기 액세스 요구 채널은 상기 이동 네트워크의 동기 채널 프로토콜에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 상기 15항에 있어서, 상기 동기 채널은 확립 이유와 이동 단말기 식별 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 동기 채널은 시간 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1제어 채널 전송은 트래픽 채널의 유휴 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 이동 통신 네트워크 사용자가 전용 무선 시스템과 통신하려고 할 때 사용하는 시스템에 있어서,
    상기 이동 통신 네트워크의 무선 인터페이스 프로토콜에 의해 포맷이 규정되는 주파수 정정 채널과 동기 채널을 포함하고, 상기 전용 무선 시스템에 관련된 제어 정보를 더 포함하는 비컨 채널을 생성하고;
    상기 비컨 채널을 전송하도록 작동하는, 상기 전용 무선 시스템과 결부된 기지국; 및
    상기 무선 인터페이스 프로토콜에 따라서 상기 비컨 채널을 수신하도록 작동하는, 상기 이동 통신 네트워크와 결부된 이동 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 이동 통신 네트워크는 GSM 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 전용 무선 시스템에 있어서,
    이동 통신 네트워크의 무선 인터페이스 프로토콜에 의해 포맷이 규정되는 주파수 정정 채널과 동기 채널을 포함하고, 상기 전용 무선 시스템에 관련된 제어 정보를 더 포함하는 비컨 채널을 생성하는 비컨 채널 생성 수단; 및
    상기 비컨 채널을 전송하기 위해 상기 비컨 채널 수단과 결합된 송신기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전용 무선 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 이동 통신 네트워크는 GSM 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전용 무선 시스템.
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