KR20000048810A

KR20000048810A - 다중신호 전송 시스템에서 상호변조 효과를 완화시키기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000048810A
Application number: KR1019990702804A
Authority: KR
Inventors: 폴 더블유. 덴트
Original assignee: 도날드 디. 먼둘; 에릭슨 인크.
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2000-07-25
Also published as: DE69732044T2; EP0934671B1; EP0934671A1; AU724436B2; DE69732044D1; CA2266913A1; US6061568A; AU4603097A; TW362318B; BR9712165A; JP2001501793A; JP3987122B2; WO1998015153A1; CA2266913C

Abstract

주파수 분할 다중 억세스 (frequency division multiple access, FDMA) 통신 시스템에서 상호변조 (intermodulation) 왜곡 효과를 완화시키기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 한 실시예에서는 전송되는 각 통신 신호에 대해 실효 전송 전력 레벨이 결정되고, 신호는 인접한 주파수 채널에 걸친 전송 전력 레벨의 매끄러운 테이퍼링 (tapering)이 이루어지도록 주파수 채널에 할당된다. 이와 같은 주파수 채널에 걸친 매끄러운 전력 테이퍼링은 2개의 고전력 신호가 바로 인접한 저전력 신호의 전송을 두절시키기에 충분한 상호변조곱을 발생시킬 가능성을 최소화한다. 또 다른 모범적인 실시예에서, 통신 신호는 고전력 신호가 주파수 대역 중심 부근에 위치하고 저전력 신호가 주파수 대역 엣지 (edge) 부근에 위치하도록 할당된다. 그 결과로, 다중-대역 통신 시스템에서 주파수 대역 사이의 상호변조 왜곡이 또한 최소화된다.

Description

다중신호 전송 시스템에서 상호변조 효과를 완화시키기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MITIGATING INTERMODULATION EFFECTS IN MULTIPLE-SIGNAL TRANSMISSION SYSTEMS}

최근의 전자 통신 시스템에서는 때로 정보 신호의 그룹들을 증폭하여 동시에 전송할 필요가 있다. 예를 들어, 셀룰러 무선 기지국 전송기는 전형적으로 단일 지형 셀 (cell)내에서 다수의 활성 수신 이동국으로 신호를 전송한다. 유사하게, 위성 통신 트랜스폰더 (transponder)는 다양한 참가 원격 스테이션에 대해 정해진 많은 수의 정보 신호를 증폭하여 전송한다. 이러한 시스템은 통상적으로 주파수 분할 다중 억세스 (frequency division multiple access, FDMA) 구조를 사용하여, 정보 신호가 할당된 주파수 대역내에서 인접한 주파수 채널을 차지하는 신호 반송파에 변조되기 때문에, 신호 전송을 손상시킬 수 있는 채널간 간섭을 방지하기 위한 배려가 취해져야 한다.

이러한 교차-채널 간섭의 한가지 가능한 원인은 2개 이상의 다른 주파수 신호가 혼합될 때 결과로 주어질 수 있는 상호변조 왜곡으로 공지된다. 예를 들어, 2개의 다른 주파수 반송파가 비선형 증폭기를 사용해 증폭되면, 원래 반송파 주파수의 정수배의 합과 차에서는 의사 출력이 발생된다. 이후 상세히 설명될 바와 같이, 3차 상호변조 왜곡의 곱은 FDMA 시스템에서 심각한 문제점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 비교적 강한 2개의 신호로부터 주어지는 3차 상호변조곱은 상호변조곱의 주파수와 같은 주파수를 갖는 반송파에서 전송되고 있는 비교적 약한 제3 신호의 전송을 두절시킬 수 있다.

전력 증폭기에서는 DC 대 RF 전력 변환 효율성과 증폭기에 의해 발생되는 상호변조곱의 레벨 사이에 교체가 이루어진다. 그래서, 양호한 DC 대 RF 전력 변환 효율성과 높은 스펙트럼 순도는 상반되는 요구조건이 될 수 있다. 그러므로, 증폭기의 선택은 셀룰러 기지국 설계에서 중요하다.

최근에는 식별되는 기지국 설계가 몇가지 있다. 가장 일반적으로, 기지국은 주파수 선택 조합기를 갖는 단일 반송파 전력 증폭기 (single carrier power amplifier, SCPA)를 사용한다. 이 설계는 동반되는 주파수 조합기에서 겪게되는 삽입 손실로 인해 약 6-7%의 전체적인 DC 대 RF 전력 변환 효율성을 제시한다. 주파수 조합기는 또한 대형이고 기지국 설치 동안 수동적으로 동조될 필요가 있는 "정적 (static)" 주파수 선택성을 갖는다.

설계에 대한 또 다른 일반적인 선택은 다중 반송파 전력 증폭기 (multi-carrier power amplifier, MCPA)를 사용한다. MCPA는 일반적으로 증폭기내에서 다른 변조 반송파 주파수를 혼합한 결과로 발생되는 상호변조곱의 발생을 방지하기 위해 매우 선형적으로 구성된다. 그러므로, 주파수 조합기가 요구되지 않더라고, 이 해결법은 약 4-6%의 전체적인 DC 대 RF 전력 변환 효율성을 제시한다. 상술된 SCPA/주파수 조합기 해결법과 비교할 만 하더라도, MCPA는 전형적으로 훨씬 더 낮은 확고함과 확실성을 갖는다. 고전력 MCPA는 또한 복잡한 기술이다. 즉, 제작에서 숙달되기 쉽지 않다.

MCPA에 의한 상호변조는 종래에 두 가지 방법 중 하나를 사용해 감소되었다: 피드포워드 (feed-forward) 소거 증폭, 또는 비선형 구성성분으로의 선형 증폭 (linear amplification with non-linear component, LINC). LINC 증폭은 아주 복잡하고 현재로는 저비용, 대량 제작 증폭기로 완전히 적절하지 못하다.

종래 피드포워드 소거 증폭기의 블록도는 도 1에 도시된다. 도 1에서, RF 입력 신호는 입력 신호 부분을 지연선(140)과 메인 증폭기(110)에 연결시키는 결합기(100a)로 인가된다. 메인 증폭기(110)는 메인 증폭기(110)내의 비선형성으로 인해 발생된 상호변조곱을 갖는 증폭 출력을 만든다. 증폭된 출력 신호 일부분은 결합기(100b)에 의해 합산기(150)로 연결된다. 지연선(140)은 메인 증폭기(110)의 출력에 대하여 입력 신호 중 연결된 일부분을 지연시켜 지연된 신호를 발생하고, 두 신호가 거의 동시에 합산기(150)로 이르게 한다. 합산기(150)의 출력은 보조 증폭기(160)에 연결되는 에러 신호이다. 보조 증폭기(160)는 에러 신호의 진폭을 조정하여 에러 정정 신호를 만든다. 에러 정정 신호는 메인 증폭기(110)에 의해 발생된 상호변조곱에 대해 진폭이 정합되고 위상이 반대로 되어야 한다. 상호변조곱의 결과적인 벡터 소거는 에러 정정 신호가 증폭된 입력 신호로부터 감산되는 결합기(100c)에서 실행된다. 출력 신호가 반송파 주파수로부터 -60dB 이상으로 더 아래에 있는 상호변조곱을 갖기 위해서는 벡터 소거가 높은 정확도로 실행되어야 한다. 전형적으로, 이는 제작시 달성하기 힘든 0.5도 위상 정확도 및 0.1dB 진폭 정확도 이상으로 에러 정정 신호가 유지되어야 함을 요구한다. 피드포워드 기술은 MCPA에서 상호변조곱을 효과적으로 억제하지만, 저전력 효율성을 포기하여야 하고 복잡성 및 구성성분 비용에 대해 많은 것이 요구된다. 특히, 고전력 MCPA는 제작에서 숙달되기 어렵다.

따라서, 예를 들어 다중 반송파 환경에서 전력 증폭기에 의해 주어지는 비선형성에 대해 보상되도록 상호변조 왜곡을 줄이는 다른 기술을 제공하는 것이 바람직하다.

<발명의 요약>

본 발명은 강도가 변하는 다수의 통신 신호가 다수의 주파수 채널에서 변조되어 전송을 위해 증폭되는 통신 시스템에서 상호변조 효과를 완화시키기 위한 방법 및 장치를 제공함으로서 상술된 필요사항 및 다른 필요사항을 실행한다. 한 모범적인 실시예에 따라, 전송되는 각 통신 신호에 대해 실효 전송 전력 레벨이 먼저 결정된다. 예를 들어, 원격 유닛에 신호를 전송하는 셀룰러 무선 기지국에서 사용되는 전력 레벨은 기지국과 원격 유닛 사이의 거리에 따라 조정될 수 있다. 일단 각 통신 신호에 대해 실효 전송 전력 레벨이 결정되면, 인접한 주파수 채널에 걸쳐 전송 전력 레벨의 매끄러운 테이퍼링 (tapering)이 이루어지도록 주파수 채널에 신호가 할당된다.

다른 말로 하면, 고전력 신호는 저전력 신호에 바로 인접하게 위치하지 않도록 스펙트럼내에서 신호의 위치를 정한다. 또한, 고전력 신호에서 저전력 신호로, 그들 사이에는 중간 전력 신호가 순서대로 전이된다. 주파수 채널에 걸쳐 이러한 전력 테이퍼링을 유지함으로서, 2개의 고전력 신호가 바로 인접한 저전력 신호와 간섭되는 상호변조 왜곡을 발생시킬 가능성이 최소화된다.

한 모범적인 실시예에서는 고전력 신호가 소정의 주파수 대역의 중심 가까이에 위치하고, 저전력 신호가 주파수 대역 엣지 (edge) 가까이에 위치하도록 통신 신호가 할당된다. 이 방법으로, 다중 대역 시스템에서 주파수 대역간의 상호변조 왜곡이 또한 최소화된다.

본 발명은 신호가 변화하는 전력 레벨로 전송되는 다중 반송파 통신 시스템에서 상호변조 왜곡을 최소화하기 위해 효율적인 비용의 기술을 제공한다. 또한, 본 발명의 특성은 이후 첨부된 도면에 도시된 설명예를 참고로 설명된다.

본 발명은 전자 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 다중 신호가 변화하는 전력 레벨로 동시에 전송되는 시스템에 관한 것이다.

도 1은 다중-반송파 통신 어플리케이션에서 상호변조곱 (intermodulation product)을 보상하기 위한 종래의 피드포워드 (feedforward) 회로를 도시하는 도면.

도 2는 다수의 셀 (cell), 이동 스위칭 센터, 다수의 기지국, 및 다수의 이동국을 갖는 종래의 셀룰러 이동 통신 시스템을 도시하는 도면.

도 3은 변화하는 전력 레벨로 전송되는 신호가 신호 전력 레벨에 관계없이 주파수 채널에 할당되는 종래의 주파수 채널 할당 구조를 도시하는 도면.

도 4는 다중-반송파 통신 시스템에서 전형적으로 사용되는 증폭 및 전송 구조의 블록도.

도 5는 다중 반송파 신호의 동시 비선형 증폭 결과로 주어지는 상호변조곱 왜곡을 도시하는 도면.

도 6은 다중 주파수 대역을 채용한 종래의 통신 시스템에서 전형적으로 사용하는 증폭 및 전송 구조의 블록도.

도 7a는 다중-대역 시스템에서의 신호가 전송 전력 레벨에 관계없이 채널에 할당되는 종래의 주파수 채널 할당 구조를 도시하는 도면.

도 7b는 다중-대역 시스템에서 다중 반송파 신호의 동시 비선형 증폭 결과로 주어지는 상호변조곱 왜곡을 도시하는 도면.

도 8은 본 발명에 의해 지시되는 모범적인 주파수 채널 할당 구조를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 의해 지시되는 모범적인 다중-대역 주파수 채널 할당 구조를 도시하는 도면.

도 2는 전형적인 셀룰러 이동무선통신 시스템에서 10개의 셀 (C1)-(C10)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 셀 (C1)-(C10)에는 연관되는 기지국 (B1)-(B10)이 있다. 부가하여, 한 셀내에서, 또한 한 셀에서 또 다른 셀로 이동가능한 9개의 이동국 (M1)-(M9)이 있다. 실제로, 셀룰러 이동무선 시스템은 10개 이상의 셀을 사용하여 실행되고, 9개 이상의 이동국을 포함한다. 그러나, 도 2의 간략화된 도면은 본 발명의 지시를 설명하기에 충분하다.

또한, 도 2에는 케이블이나 고정된 무선 링크에 의해 10개의 기지국 (B1)-(B10)에 연결되는 이동 스위칭 센터 (mobile switching center, MSC)가 도시된다. 이동 스위칭 센터(MSC)에서 기지국 (B1)-(B10)으로의 모든 케이블이 도시되지는 않았음을 주목한다. 이동 스위칭 센터(MSC)는 또한 케이블이나 고정된 무선 링크 (도시되지 않은)에 의해 고정된 스위칭 전화네트워크나 다른 유사한 고정 네트워크에 연결된다. 이동 스위칭 센터(MSC), 기지국 (B1)-(B10), 및 이동국 (M1)-(M9)은 모두 컴퓨터 제어된다.

일부 시스템에서는 기지국이 단일 방송 안테나를 사용해 그 셀내의 모든 이동국에 정보 신호를 전송한다. 종래 FDMA 시스템에서, 각 신호는 전송되기 이전에 적절한 반송파 신호에서 변조된다. 반송파 신호 주파수는 셀룰러 시스템에 의해 사용되도록 할당된 주파수 대역내에서 동일한 간격을 갖는다. 상술된 바와 같이, 다수의 변조 신호는 분리된 단일-반송파 증폭기를 사용하거나 단일 다중-반송파 증폭기를 사용해 증폭될 수 있다.

각 신호와 연관된 실효 출력 전송 전력 레벨이 기지국 및 대응하는 이동국 사이의 거리에 따라 조정되면, 신호 사이의 간섭이 줄어들 수 있거나 전력 절약이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 원격 스테이션의 균일한 지형적 분포와 거리 전파 감쇄 법칙의 제4 전력을 가정하면, 총 기지국 전송 전력은 명목값의 1/3으로 줄어들 수 있다.

종래 시스템에서, 이동국은 먼저 오는 것이 먼저 서비스를 제공받는 것을 근거로 반송파나 채널에 할당된다. 다른 말로 하면, 원격 스테이션이 서비스를 요구할 때, 이동국과 기지국 사이의 통신은 아마도 시스템폭의 공동채널 간섭을 줄이기 위해 순서가 정해진 리스트로부터 선택되는 이용가능한 제1 채널로 할당된다. 도 3은 이와 같은 할당 구조로부터 주어질 수 있는 모범적인 할당 패턴을 도시한다. 도면에서, 5개의 신호 (S1)-(S5)는 5개의 반송파 주파수 (F1)-(F5)에서 변조되는 것으로 도시된다. 반송파 주파수 (F1)-(F5)는 특정한 기지국에 의해 사용되도록 할당된 주파수 대역내의 채널을 나타내고, 신호 (S1)-(S5)는 기지국으로부터 대응하는 지형적 셀내에 위치하는 5개의 원격 스테이션으로의 통신을 나타낸다.

도면에서 도시된 바와 같이, 신호 (S1)-(S5)는 각 원격 스케이션과 연관된 상대적인 전송 전력 레벨에 관계없이 채널 (F1)-(F5)에 할당된다. 이러한 전송 전력 레벨은 예를 들면, 기지국과 원격 스테이션 사이의 거리를 근거로 결정되고, 도 2에서는 신호의 스펙트럼 표시의 각 높이로 도시된다. 신호의 강도는 순서가 정해지지 않는 방식으로 분포되고, 저전력 신호는 하나 이상의 고전력 신호와 바로 인접한 채널을 차지함을 주목한다 (예를 들면, 신호 S2와 S4 사이의 신호 S3).

다중 반송파 증폭기에 대한 RF 입력 신호로 사용될 때, 증폭기와 연관된 비선형성은 최악의 경우에 하나 이상의 증폭 신호를 이해할 수 없게 만들 수 있는 상호변조(IM) 곱을 생성한다. 도 4 및 도 5에서 설명되는 예를 고려해본다. 도 3에 도시된 신호 스펙트럼이 도 4의 비선형 전력 증폭기(100)에 다중 반송파 RF 신호로 입력된다고 가정한다. 결과의 신호는 공기 인터페이스 (air interface)를 통한 전송을 위해 전송 안테나 (도시되지 않은)에 연결된다.

일부 종류의 정정 측정이 없으면, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 비선형성은 도 3에 도시된 신호를 증폭하는 것에 부가하여 IM곱을 생성하게 된다. 예를 들어, 신호 (S1) 및 (S2)의 증폭과 연관된 3차 IM곱을 고려해본다. 이들 IM곱은 주파수 (2F1-F2) 및 (2F2-F1)에서 발생되고, 도 5에서는 점선을 통해 도시된다. 거기서, IM곱 중 하나는 정보 산출 신호(S3)의 중심 주파수이기도 한 F3에 중심을 두는 것을 볼 수 있다. 신호 (S1) 및 (S2)는 그 자체가 이러한 고전력 레벨로 전송되므로 (S3와 비교하여), 그들의 3차 IM곱도 또한 상대적으로 강하다. 사실상, 도 5에 도시된 예에서는 IM곱(121)이 신호(S3) 보다 강하여, 정보 산출 신호(S3)가 완전히 휩쓸려 버려질 수 있다.

이러한 문제점은 다중 대역과 다중 비선형 증폭기가 사용되는 통신 시스템 및 기지국에 대해 더 악화된다. 도 6에서, 다수의 다중-반송파 신호 (1-N)는 각각 적절한 대역통과 필터 (예를 들면, 11, 12, 및 13)를 통해 각각의 비선형 증폭기 (예를 들면, 21, 22, 및 23)로 입력된다. 선택적인 대역통과 필터 (예를 들면, 31, 32, 및 33)는 또한 전송 안테나로 연결되기 이전에 증폭된 출력을 더 필터처리하도록 연결될 수 있다.

도 6의 시스템에 대한 모범적인 입력 신호 스펙트럼은 도 7a와 같이 도시된다. 거기에는 3개의 대역 (A), (B), 및 (C) 각각에 대해 5개씩, 15개의 신호 (SA1-SA5, SB1-SB5, 및 SC1-SC5)가 도시된다. 이전 예에서와 같이, 각 대역내에서는 신호가 각각의 전송 전력과 관계없이 주파수 채널에 할당된다. 다시, 이는 주파수 대역 사이의 상호변조 두절의 부가 효과와 함께, 증폭하는 동안 IM곱을 생성하게 된다. 이러한 효과는 도 7b에 도시된다.

거기서는 신호 (SB1) 및 (SB4)와 연관된 2개의 상호변조곱 (IB1B4) 및 (IB4B1)이 신호 (SA4) 및 (SC1)에 영향을 주는 것으로 도시된다. 특별히, 주파수 (2FB1-FB4)에서 발생되는 3차 IM곱은 전송 신호(SA4) 보다 더 큰 전력 레벨을 갖는 것으로 도시된다. 한편, IM곱 (IB4B1)은 신호(SC1)와 연관된 것 보다 상당히 작은 전력 레벨을 갖는다. 후자의 비간섭 상황은 종래 기술에서 단지 우연히 발생된 것이지만, 이후 설명되는 바와 같은 본 발명을 실행할 때는 조직적으로 조장될 수 있음을 주목한다.

도시된 바와 같이, IM곱은 비선형 특성을 갖는 다중 반송파 증폭기를 사용해 정보를 전송할 때 심각한 문제점을 나타낸다. 이들 IM곱을 처리하는 종래의 한가지 방법은 피드포워드 (feed-forward) 소거를 사용하는 것이다. 그러나, 이 해결법은 비효율적이고 모든 설계 실행에 적용될 수 없다. 그래서, 본 발명에 따라, 다른 해결법이 주어진다.

본 발명의 모범적인 실시예에 따라, 반송파 주파수는 필요한 기지국 전송 전력을 근거로 이동국에 할당된다. 즉, 더 높은 기지국 전송 전력을 필요로 하는 이동국은 함께 증폭되는 주파수 그룹내에서 보다 중심에 배치된 주파수로 할당되고, 더 낮은 기지국 전송 전력을 필요로 하는 이동국은 그룹의 엣지에 더 가깝게 배치된 주파수로 할당된다. 이러한 개념은 도 8 및 도 9에서 설명된다.

도 8에서는 도 3에 대해 상기에서 논의된 신호 스펙트럼이 기지국 전송 전력 레벨에 따라 순서가 다시 정해진다. 그래서, 가장 강한 신호(S2)는 함께 증폭되는 그룹의 중심인 주파수(F3)로 할당된다. 두 번째 및 세 번째로 강한 신호 (S1) 및 (S4)는 각각 다음의 중심 주파수 (F4) 및 (F2)로 할당된다. 다른 방법으로, 이후 설명되는 다중 대역 상황에 대한 분포를 최적화하기 위해, (S1)은 주파수(F2)로 할당되고 신호(S4)는 주파수(F4)로 할당될 수 있다. 마지막으로, 기지국에 의해 전송되는 가장 약한 신호 (S3) 및 (S5)는 각각 엣지 주파수 (F1) 및 (F5)로 할당된다.

이들의 전송 전력에 따라 전송 신호의 순서를 정함으로서, 가장 강한 신호간의 상호변조는 다음으로 강한 신호에 해당되어, IM곱의 상대적인 효과가 줄어들게 된다. 더욱이, 가장 약한 신호는 각 대역내에서 엣지 주파수에 위치하므로, 주파수 대역간 상호변조곱의 효과도 또한 줄어든다. 본 발명에 따라 순서가 정해진 도 7a의 신호 스펙트럼을 도시하는 도 9를 고려해본다. 도 8과 같이, 도 9의 각 대역내에서는 가장 강한 신호가 가장 중심에 할당되고, 가장 약한 신호는 엣지 주파수에 가깝게 할당된다. 이 방법으로, 한 대역에 의해 생성되는 상호변조곱은 또 다른 대역내에서 전송되는 신호를 억누를 가능성이 적어진다.

실제로, 신호의 패턴은 초기화되고 종료되는 호출로 인해 계속하여 변한다. 종료된 호출은 아이들 채널 (idle channel)이 되어, 새로운 호출 서비스를 제공하는데 이용가능하다. 본 발명에 따라, 새로운 호출은 새로운 호출의 전력 요구사항 뿐만 아니라 이용가능한 아이들 채널의 어느 한 측에 있는 채널을 차지하는 활성 호출에 대해 사용되고 있는 전력 레벨도 고려하여 아이들 채널로 할당된다.

보다 특별히, 새로운 이동국과 통신하는데 요구되는 전력은 먼저 호출 셋업 위상 동안에 결정되고, 여기서는 이동국의 입증을 포함할 수 있는 신호전달 메시지가 교환된다. 기지국은 이동국에 의해 전송되고 있는 전력을 알아내고, 기지국 수신기에서 수신된 신호 강도를 측정하여, 이동국으로부터 기지국으로의 경로 손실을 설정한다. 비록 주파수에 의존되는 다중경로 패이딩 (multi-path fading)으로 인해 이동국-대-기지국 및 기지국-대-이동국에 대해 항상 똑같은 경로 손실을 보장하는 순간적인 상호작용이 존재하지 않지만, 경로 손실 상호작용은 그럼에도 불구하고 평균적으로 가정될 수 있다. 그래서, 이동국 수신기에 목표 신호 강도를 제공하는데 요구되는 평균적인 기지국 전송 전력은 이동국으로부터 기지국에서 수신된 평균적인 신호 강도로부터 결정될 수 있다. 그렇게 결정된 전력 요구조건은 같은 기지국 전송 전력 증폭기에 의해 증폭된 다른 채널에서 이미 사용된 전력과 비교된다.

이 작업을 실행하는 채널 할당 처리기는 이동 스위칭 센터의 일부로, 또는 그 부근에 위치한다. 다른 방법으로, 이는 기지국 전송기 및 수신기와 같은 위치에 놓이거나 그에 근접하게 위치하는 기지국 제어기의 일부가 될 수 있다. 채널 할당 처리기는 아이들 채널에 해당되는 활성 채널간의 상호변조 정도를 결정하고 각 아이들 채널에 대한 상호변조 강도를 평가할 수 있다. 이어서, 새로운 호출에 요구되는 최소 전력 레벨을 각 아이들 채널을 둘러싸는 채널에서 이미 사용되는 전력 레벨과 비교하고, 가장 적은 전력 불균형의 주변 활성 채널을 갖는 아이들 채널을 선택한다. 선택된 아이들 채널은 채널 할당 메시지를 기지국에서 이동국으로 전달함으로서 새로운 호출에 할당된다. 이어서, 이동국은 신호를 통신하도록 할당된 채널로 교환된다.

다른 방법으로, 채널 할당 처리기는 새로운 호출에 요구되는 최소 전력 레벨을 각 아이들 채널에서 평가된 상호변조 레벨과 비교할 수 있다. 이어서, 처리기는 원하는 전력 레벨에 대한 상호변조 전력의 비가 최소 목표값을 만족시키도록 아이들 채널 중 하나를 할당한다. 처리기는 큰 마진으로 최소 상호변조값을 만족시키는 채널을 할당하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 채널은 더 낮은 최소 전력 요구조건을 갖는 새로운 호출에 예정되어야 한다. 물론, 이용가능한 경우, 더 낮은 전력 요구조건을 갖는 새로운 호출이 출현하는 동안에 더 나은 채널이 유리하게 할당될 수 있고, 이와 같이 출현되면, 이를 새로운 호출로 할당하기 위해 이전 주파수 할당을 변경하는 것을 포함하는 내부 전환 (internal handoff)이 실행된다. 내부 전환은 한 기지국에서 또 다른 기지국으로 호출을 전환하는 것과 같은 방법으로, 즉 저속 또는 고속 제어 채널을 사용해 이동국에 전환 제어 메시지를 전달함으로서 실행된다.

채널 할당 처리기는 바람직한 실시예에서, 시험적인 내부 전환에 대한 상호변조 평가를 재계산하고, 새로운 호출과 진행중인 호출을 모두 수용가능한 상호변조 레벨로 수용하도록 최상의 채널 개조를 고른다. 상술된 본 발명의 한 특성에 따라, 이와 같은 개조 또는 신호 순서결정에 대한 간단한 알고리즘은 기지국 전송기 전력 요구조건에 의해 호출을 단순히 분류하는 것과, 도 8에 도시된 바와 같이, 가장 큰 전력 요구조건을 갖는 것은 같은 전력 증폭기에 의해 증폭된 스펙트럼 대역의 중심에 위치하고 점진적으로 더 낮은 전력 요구조건을 갖는 것은 증폭된 대역의 엣지에 점진적으로 더 가깝운 채널에 할당되도록 무선 스펙트럼내에서 채널의 순서를 정하는 것을 구비한다.

셀룰러 기술에 숙련된 자들은 기지국이 때로 기지국 위치에 대한 실제 평가 비용을 줄이기 위해 3개 셀에 대한 전송기 및 수신기를 같은 위치에서 함께 수집함을 알 수 있다. 3개의 인접한 셀 사이의 공통된 경계에 놓이는 공통된 위치는 3개의 주변 셀 각각의 중심쪽으로 향하는 120도 지향성 안테나를 사용해 3개의 셀에 서비스를 제공한다. 비록 "섹터 (sector)"는 단순하게 중심 보다 엣지에 있는 스테이션으로부터 조사되는 셀이지만, 이때는 셀이 "섹터"로 공지된다. 소정의 섹터에 대한 안테나는 그 섹터에 대한 적어도 하나의 전송기와 섹터에 대한 적어도 하느의 수신기에 연결된다. 그래서, 3개의 안테나 및 연관된 전송기는 때로 3개의 섹터 또는 셀에 서비스를 제공하도록 같은 위치에 설립된다. 적어도 FDMA 및 TDMA 시스템에서는 인접한 셀에서 사용되는 주파수가 통상적으로 7개의, 3-섹터 기지국 위치에 의해 서비스가 제공되는 3 x 7 섹터에 21개의 주파수 그룹이 주어지는 21-셀 재사용 계획과 같이, 주파수 재사용 계획에 따라 다르도록 신중하게 선택된다. 각 주파수 그룹은 서브-대역으로 함께 클러스터 (cluster) 처리되고, 도 8은 같은 위치에 있는, 즉 인접한 셀내의 각 섹터에서 사용되는 3개의 서버-대역을 도시한다. 각 서브-대역내에서, 채널은 각 서브-대역에 걸쳐 원하는 스펙트럼 테이퍼링을 이루도록 전력에 따라 할당되므로, 같은 서브-대역에서 채널간의 상호변조 효과를 줄일 뿐만 아니라 서브-대역간의 상호변조를 줄이게 된다.

본 발명은 강조되는 원리의 설명을 용이하게 하기 위해 여기서 설명된 특정한 실시예에 제한되지 않는 것으로 생각된다. 예를 들면, 본 발명은 셀룰러 무선 통신 시스템을 참고로 상세히 설명되었지만, 종래 기술에 숙련된 자는 다수의 신호가 다수의 주파수 반송파에서 변화하는 전력 레벨로 전송되는 임의의 통신 시스템에도 본 발명의 지시가 바로 적용될 수 있음을 알게 된다. 또한, 주파수 대역의 중심에 고전력 신호의 위치를 정하고 주파수 대역의 엣지에 저전력 신호의 위치를 정하는 것은 단지 본 발명의 한 실시예이다. 즉, 여기서는 주파수 대역내 또는 서브-대역내에서나 그에 걸쳐 IM곱 간섭을 완화시키기 위해 전송 전력 요구조건을 근거로 신호가 주파수 채널에 할당되는 순서결정 구조가 고려된다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기의 설명 보다는 여기에 첨부된 청구항에 의해 정의되고, 청구항의 의미와 일치하는 모든 동일한 것은 거기에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

통신 시스템에서 주파수 채널을 할당하는 방법에 있어서:

다수의 정보 신호에 대한 전송 전력 레벨을 수립하는 단계; 및

수립된 전송 전력 레벨을 근거로, 정보 신호를 전송하는 주파수 채널을 할당하여, 전송을 위한 정보 신호 처리 결과로 주어지는 상호변조 (intermodulation) 효과를 완화시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

정보 신호에 대해 수립된 전송 전력 레벨은 상기 정보 신호를 전송하는 전송 스테이션과 상기 정보 신호를 수신하는 수신 스테이션 사이의 거리를 근거로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

인접한 주파수 채널에 걸쳐 전송 전력 레벨의 매끄러운 테이퍼링 (tapering)을 이루도록 정보 신호가 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

더 높은 전송 전력 레벨을 갖는 신호의 결과인 상호변조곱이 실질적으로 더 낮은 전송 전력 레벨을 갖는 신호의 전송과 간섭되지 않도록 정보 신호가 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

더 높은 전송 전력 레벨을 갖는 신호가 주파수 대역 중심 부근에 위치하고 더 낮은 전송 전력 레벨을 갖는 신호가 주파수 대역 엣지 (edge) 부근에 위치하도록 정보 신호가 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

주파수 대역내에서 채널에 할당된 신호에 의해 발생되는 상호변조곱이 같은 주파수 대역내에서 채널에 또한 할당된 다른 신호의 전송과 실질적으로 간섭하지 않도록 통신 신호가 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

주파수 대역내에서 채널에 할당된 신호에 의해 발생되는 상호변조곱이 다른 주파수 대역에서 채널에 할당된 신호의 전송과 실질적으로 간섭하지 않도록 통신 신호가 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
통신 시스템에서 주파수 채널을 할당하는 방법에 있어서:

전송 스테이션에서 수신 스테이션으로 정보 신호를 전송하는데 사용될 신호 전송 전력 레벨을 결정하는 단계; 및

신호 전송 전력 레벨을 근거로, 정보 신호의 전송이 실질적으로 시스템에서 다른 정보 신호의 전송 결과로 주어지는 상호변조 간섭에 의해 두절되지 않는 이용가능한 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

이용가능한 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 상기 단계는:

이용가능한 주파수 채널에 대해, 상기 이용가능한 주파수 채널에 인접한 채널에서 다른 정보 신호를 전송하는데 사용되는 인접 전송 전력 레벨을 결정하는 단계; 및

정보 신호에 대해 결정된 신호 전송 전력 레벨과 가장 유사한 인접 전송 전력 레벨을 갖는 이용가능한 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

이용가능한 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 상기 단계는:

이용가능한 주파수 채널에 존재하는 상호변조 간섭의 레벨을 결정하는 단계; 및

정보 신호의 전송을 실질적으로 두절시키기에 충분하지 않은 상호변조 간섭의 레벨을 갖는 이용가능한 주파수 채널에 상기 정보 신호를 할당하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

상기 정보 신호는, 정보 신호의 신호 전송 전력 레벨과 이용가능한 채널내의 상호변조 간섭 레벨 사이의 비율이 최소 목표값 보다 더 큰 이용가능한 주파수 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

정보 신호가, 가장 적절한 이용가능한 주파수 채널이 또 다른 정보 신호를 위해 확보될 수 있도록 가장 적절한 이용가능한 주파수 채널에 할당되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

각 정보 신호가 상호변조 간섭에 의해 실질적으로 두절되지 않고 전송되도록, 부가적인 정보 신호가 시스템에 일체화될 때 주파수 채널이 재할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,

주파수 채널이, 인접한 주파수 채널에 걸쳐 전송 전력 레벨의 매끄러운 테이퍼링을 유지하도록 계속적으로 재할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

주파수 채널이, 더 높은 전력의 정보 신호가 주파수 대역 중심 부근에 위치하고 더 낮은 전력의 정보 신호가 주파수 대역 엣지 부근에 위치하도록 계속적으로 재할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
주파수 대역내의 다수의 반송파로 변조된 다수의 신호를 전송하는 기지국 (base station)에 있어서:

신호에 대한 전송 전력 레벨을 수립하고, 신호를 전송할 때 주어진 상호변조 간섭에 의해 실질적으로 두절되지 않고 신호가 전송되도록, 전송 전력 레벨에 따라, 반송파에 신호를 할당하는 채널 할당 처리기을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제16항에 있어서,

상기 채널 할당 처리기는 주파수 대역내에서 보다 중심에 배치된 반송파 주파수에 더 높은 전송 전력 레벨이 할당되고 주파수 대역의 엣지쪽으로 배치된 반송파 주파수에 더 낮은 기지국 전송 전력 레벨이 할당되도록 반송파에 상기 신호를 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
통신 시스템용 이동 스위칭 센터 (mobile switching center)에 있어서:

다수의 정보 신호에 대한 전송 전력 레벨을 결정하고, 정보 신호가 전송될 때 발생된 상호변조 간섭에 의해 실질적으로 두절되지 않고 이동 스위칭 센터와 통신하는 전송 스테이션으로부터 정보 신호가 전송되도록, 결정된 전송 전력 레벨에 따라, 다수의 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 채널 할당 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 스위칭 센터.
통신 시스템용 채널 할당 처리기 (channel allocation processor)에 있어서:

전송 스테이션으로부터 적어도 하나의 수신 스테이션으로 다수의 주파수 채널로 전송되는 다수의 정보 신호에 대한 전송 전력 레벨을 수립하는 수단; 및

정보 신호의 전송이 전송 스테이션으로부터 적어도 하나의 수신 스테이션으로 신호를 전송할 때 발생된 상호변조 간섭에 의해 실질적으로 두절되지 않도록, 수립된 전송 전력 레벨에 따라, 주파수 채널에 정보 신호를 할당하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 처리기.
적어도 하나의 중심 전송 주파수를 포함하는 전송 주파수의 인접한 대역에서 전송 주파수를 할당하는 방법에 있어서:

원격 스테이션으로 전송될 신호와 연관된 다운링크 (downlink) 전송 전력의 순서를 정하는 단계;

상기 인접한 대역에서 상기 적어도 하나의 중심 전송 주파수에 가장 큰 다운링크 전송 전력을 갖는 제1 신호를 할당하는 단계;

상기 적어도 하나의 중심 주파수에 실질적으로 인접한 전송 주파수에 두 번째로 가장 큰 다운링크 전송 전력을 갖는 제2 신호를 할당하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 중심 주파수로부터 바깥쪽으로 다운링크 전송 전력이 감소되는 순서로 나머지 신호를 계속하여 할당하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.