KR20000062518A

KR20000062518A - 다중 섹터 셀들을 갖는 코드 분할 다중 접속 시스템에서코드들과 스펙트럼의 향상된 재사용

Info

Publication number: KR20000062518A
Application number: KR1020000005114A
Authority: KR
Inventors: 카스튜리아산자이
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2000-10-25
Also published as: US6388998B1; JP2000236574A; BR0006751A; EP1026911A2; AU1487200A; EP1026911A3; CN1263424A; CA2296947A1

Abstract

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템과 방법에 관한 것이다. 시스템은 중앙 기지국을 갖고 통신하는 고정 단말기들을 포함한다. 각 섹터의 보호 섹터들 안의 단말기들은 안테나 방사 패턴 롤오프로 인한 섹터들간의 잠재적인 상호 간섭을 극복하기 위해 상이한 코드들의 집합들로부터 코드들을 사용하도록 구성된다. 남은 코드들, 양호하게는 대부분의 이용할 수 있는 코드들은 복수의 기본 섹터들 중 임의의 기본 섹터에 사용되는데, 기본 섹터들 각각은 각 섹터의 보호 섹터들을 분리시킨다. 셀에서 짝수의 섹터들에 관하여, 이용할 수 있는 코드들은 3개의 그룹들로 분할되는데, 이는 2개의 보호 섹터들과 1개의 기본 섹터들이다. 셀에서 홀수의 섹터들에 관하여, 이용할 수 있는 코드들은 4개의 그룹들로 분할되는데, 이는 3개의 보호 섹터들과 1개의 기본 섹터들이다. 보호 섹터들은 상대적으로 좁지만 섹터들간의 잠재적인 상호 간섭을 방지하기에는 충분히 넓다.

Description

다중 섹터 셀들을 갖는 코드 분할 다중 접속 시스템에서 코드들과 스펙트럼의 향상된 재사용{Improved reuse of codes and spectrum in a CDMA system with multiple-sector cells}

발명의 분야

본 발명은 코드 분할 다중 접속 통신 시스템들에 관한 것이며 특히 고정 무선 루프 환경에서 이런 시스템들 및 방법들의 동작 방법들에 관한 것이다.

관련 기술의 검토

CDMA(Code Division Multiple Access)는 미국 및 전세계에서 디지털 무선 통신에 관한 주요 기술들 중 하나가 되었다. CDMA에 근거한 고정 무선 루프 시스템들에 의해 제공된 서비스에 관하여 증대하는 수요는 기본 전화 시설이 부족하게 공급되는 나라들과 지역들에 두드러지게 존재한다. 특히, 상기 수요는 충분한 대역폭의 전화 접속들을 증대시키고 인터넷의 편리한 접근을 위해 품질을 증대시켰다.

이 요구를 어드레스하는 시스템들에서, 사용자들은 정적이고 그들의 위치는 알려져 있다. 이 환경에서, 디지털 무선 통신은 고정 단말기들을 포함하는 고정 배치 셀들에 제공된다. 이런 고정 무선 루프 CDMA 시스템의 예로서, 코드 제한 용량은 파일럿 및 제어 채널용으로 사용되는 것들을 감하여, 128 채널들일 수도 있다. 실행에 관하여, 몇 개의 옵션들이 존재한다. 첫째, 각 셀의 기지국은 전방향성의 안테나를 사용할 수 있다. 둘째, 셀은 각 섹터에 대해 기지국 안테나를 갖는 복수의 셀들로 분할될 수 있다. 코드들은 비간섭 섹터들에서 재사용될 수 있지만, 안테나 패턴들의 필연적인 오버랩은 인접 섹터들간의 상호 간섭을 피하기 위해 추가의 옵션들을 야기한다. 그러므로, 셋째 및 넷째 옵션들은 다중 섹터 셀들에 속하고 상호 간섭을 받는 인접 섹터들에서 이용할 수 있는 대역폭 중 상이한 부분들을 사용하거나, 또는 상호 간섭을 받는 인접 섹터들에서 이용할 수 있는 코드들 중 상이한 코드들을 사용하는데 각각 포함한다. 일반적으로 수요에서 추가적인 증대는 복수의 셀들과 상대적으로 고가인 복수의 기지국들을 증가시킴으로써 충족시킬 수 있다. 이런 CDMA 시스템에서 증가하는 수요를 충족시키기 위해 더 좋은 방법을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 다중 섹터들을 갖는 고정 무선 루프 CDMA 시스템에서, 각 섹터들의 양쪽 가장자리들에 2개의 보호 섹터들이 확립된다. 보호 섹터들의 목적은 섹터 안테나들의 방사 패턴들의 롤오프로부터 생기는 인접 섹터들간의 상호 간섭을 막기 위한 것이다. 섹터의 남은 부분은 보호 섹터들을 분리시키고 기본 섹터로 불려질 것이다. 확산 코드들은 2개의 이웃하는 섹터들이, 보호 섹터 옆의 보호 섹터이거나, 또는 보호 섹터 옆의 기본 섹터라 하더라도, 공동으로 임의의 코드들을 갖지 않도록 하기 위해 모든 섹터들 사이에서 분할된다. 같은 섹터의 반대쪽 가장자리들 위의 2개의 보호 섹터들은 같은 코드들의 그룹으로부터 코드들을 사용한다. 짝수의 섹터들을 갖는 셀들에서, 1 그룹의 기본 섹터들과 2 그룹의 보호 섹터들인, 코드들의 3 그룹이면 충분하다. 홀수의 섹터들을 갖는 셀들은 1 그룹의 기본 섹터들과 3 그룹의 보호 섹터들인, 코드들의 4 그룹을 필요로 한다.

이점으로, 보호 섹터들에서 사용되지 않는 코드들 전부는 기본 섹터들 중 임의의 기본 섹터에서 사용된다.

명확하게, 본 발명의 제 1 면을 따르는 시스템에서, 보호 섹터 또는 기본 섹터 안의 각각의 단말기들은 상기 코드들의 그룹들 중 적당한 코드들의 그룹으로부터 할당된 특정 코드를 사용하도록 구성된다.

보다 명확하게, 본 발명의 제 2 면을 따르는 시스템에서, 상기 코드들의 그룹들 중 적당한 코드들의 그룹으로부터 코드들이 보호 섹터들과 기본 섹터들 안의 단말기들에 할당된다.

보호 섹터들은 상대적으로 좁지만 섹터들간의 잠재적인 상호 간섭을 방지하기에는 충분히 넓다.

본 발명의 양 면을 따르는 추가의 특징들 및 이점들은 도면과 함께 고려되는 다음의 상세한 설명에서 명백해질 것이다.

도 1은 각 셀들이 다중 섹터들인 고정된 단말기들을 갖는 CDMA 시스템에서 본 발명의 제 1 실행을 도시한 블록도 및 개략도.

도 2는 본 발명의 방법을 도시한 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2, 3, 4 : 섹터 11 : 고정 무선 루프 셀

12 : 셀 기지국 13 : 고정 통신 단말기

14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 : 보호 섹터

22, 23, 24, 25 : 기본 섹터

도 1에서 고정 무선 루프 셀(11)은 셀 기지국(12) 및 복수의 고정 통신 단말기들(13)을 포함한다. 통상적으로 셀(11)과 같은 셀들은 미국에서 고도로 발달한 도시와 교외 지역들에서 사용되는 기본 전화 시설, 특히 도로, 라인들, 케이블들, 분국들, 및 전화 하이브리드 접합들이 부족하게 공급되는 지역들에서 유용하다. 그럼에도 불구하고, 이런 셀은 중요한 시설을 갖는 지역들에서 부가적인 용량을 제공하는 오버레이로 또한 사용될 수 있다. 단일 셀이 도시되었지만, 통상적으로 필요에 따라 배치되는, 복수의 이런 셀들이 사용되어지고 있다.

셀 기지국(12)은 4개의 안테나들을 예시적으로 사용하는데, 안테나들 각각은 섹터 1, 섹터 2, 섹터 3, 섹터 4로 라벨 붙여진, 4개의 섹터들을 규정하는, 안테나 어레이를 각각 포함할 수 있다. 각 고정 단말기(13)는 셀 기지국(12)에 조준된 고정 단말기의 개개의 안테나 또는 안테나 어레이를 갖으며 셀 기지국(12)을 통해 다른 전화 사용자들과 통신한다. 4개의 섹터들 각각에서 셀 기지국(12)으로부터 방사 패턴은 섹터 라인들에서 반드시 급경사로 떨어지는 것이 아니라, 약간은 자연적인 롤오프를 가지고 있음이 인식될 수도 있다.

섹터(1)와 같이, 각 섹터는 기본 섹터(22)의 양쪽 면에 보호 섹터들(예컨대, 14 및 15)을 포함하기 위해 분할된다. 시계 방향으로, 섹터(2)는 보호 섹터들(16 및 17)과 기본 섹터(23)를 포함한다. 섹터(3)는 보호 섹터들(18 및 19)과 기본 섹터(24)를 갖는다. 섹터(4)는 보호 섹터들(20 및 21)과 기본 섹터(25)를 갖는다.

예컨대, 공통 안테나로 공급되고 있는, 보호 섹터들(14 및 15)과 그 안의 단말기들(13)은 보호를 위해 제 1 코드들의 집합에서 별개의 코드들에 할당된다. 동시에, 이 코드들은 집합 S₁으로 불려질 수도 있다. 섹터(2)에서, 보호 섹터들(16 및 17)은 집합 S₁에서 임의의 코드들을 포함하지 않는, 집합 S₂로 불려지는, 제 2 집합에서 별개의 코드들에 할당된다. 보호 섹터들(15 및 16)에서 단말기들(13)에 의해 수신된 신호들간의 상호 간섭은 본 발명에 의해 회피된다. 보호 섹터들(21 및 14)에서 단말기들(13)에 의해 수신된 신호들간의 상호 간섭을 피하기 위해, 집합 S₁에서의 코드들이 보호 섹터(14)에 사용되므로, 코드 집합 S₂는 보호 섹터들(20 및 21)에 사용될 수도 있다. 섹터(3)에서, 보호 섹터들(17 및 20)에서 신호들이 갖는 간섭의 위험성이 없기 때문에 코드 집합 S1은 보호 섹터들(18 및 19)에 재사용될 수도 있다. 집합들(S₁및 S₂)에 존재하지 않는, 남은 CDMA 코드들은 집합 S를 포함하고 기본 섹터들(22-25) 중 임의의 기본 섹터 안의 단말기들(13)에 할당된다. 집합 S는 예시적으로 집합들(S₁및 S₂) 둘 다 보다 상당히 크다. 128개의 총 이용할 수 있는 코드들을 가정한다면(또는 보다 일반적으로, C개의 총 이용할 수 있는 코드들), 섹터(1) 기본 섹터(22)에서 사용 가능한 코드들은 128 - (S1 + S2)와 같은 수가 되고 나머지 기본 섹터들(23-25)에서도 또한 사용 가능하다.

간단한 보조 예에서와 같이, 총 C개의 CDMA 코드들이 이용 가능하다고 가정하자. 이용할 수 있는 코드들이 각각의 섹터들에 의해 차지되는 각도들에 비례하여 3개의 전체 집합들에 할당된다고 추가로 가정하자. 보호 섹터들(14 및 15)은 같이 각도 B°를 차지하고 기본 섹터(22)는 각도 A°를 차지한다면,

대칭으로 하여,

그리고 각 기본 섹터에 할당된, 복수의 코드들, S는,

그러므로,

코드들의 가정한 각도의 분산으로, 파일럿 채널들은 무시되며,

치환하면,

풀면,

예

C = 128에 대해, B = 30°(보호 섹터들(14 및 15) 각각이 15°인), A = 60°이다. 그 다음에, S = 128/64, S1 = 32, 그리고 S2 = 32 이다. 그 다음에, 셀들의 총 용량은 4×64 + 2(32 + 32) = 384에 비례하고, 반면에 종래 기술 기법은 256을 산출했다.

이 분석에 근접하는 동안, 일반적인 원리는 유효하게 된다. 이 예는 S가 2S₁보다 작지 않은, 제한 범위를 나타냄에 주의하라. 가정한 각도 비 B/A(=½)는 원하는 것보다는 아마 클 것이다. B/A는 ½보다 확실히 작을 수도 있는데, 즉, 보호 섹터들은 잠재적인 상호 간섭이 회피되는 한, 상대적으로 좁을 수도 있다. S는 2S₁보다 상응하게 클 수도 있다.

향상된 재사용 코드들을 제공하는 본 발명의 보다 양호한 실행에 관하여, 도 1의 배치는 B/A ＜ ½인 한 예에 쉽게 적용될 수 있다. 4개의 섹터들에 관하여, 도시된 바와 같이, B는 30°보다 작을 수 있다. 또한 각 보호 섹터가 B의 ½인 각도를 차지하는 것이 명백해질 것이다.

도 2는 본 발명의 방법을 도시한다. 단계(S1)는 다음과 같다. 복수의 섹터들에서 복수의 고정 단말기들(13)을 갖는 고정 무선 루프 셀(11)에서 통신하는 적어도 하나의 기지국(12)을 갖는 CDMA 시스템에서, 기본 섹터에 의해 분리된 2개의 보호 섹터들을 각각 포함하며, 제 1 코드들의 집합에서 코드들은 2개의 보호 섹터들 사이에 분할된다. 섹터들(1-4) 중 인접 섹터들에서, 보호를 위한 제 2 코드들의 집합은 제 1 코드들의 집합, 즉 비오버랩인 제 1 집합에서 완전히 별개로 선택된다. 특정한 코드들이 특정한 단말기들에 할당될 때, 각 단말기는 단말기의 할당된 코드를 사용하도록 구성되어야 한다.

또한, 남은 이용할 수 있는 코드들, 대부분의 이용할 수 있는 코드들은 기본 섹터들(22-25) 중 임의의 기본 섹터에 사용된다. 기본 섹터들은 최소의 잠재적인 상호 간섭을 갖는다.

이 시스템에서 사용된 임의의 안테나에 관하여, 방법의 초기 단계(도시하지 않음)는 분리된 안테나들의 방사 패턴들의 잠재적인 상호 간섭의 물리적인 크기를 결정할 것이다. 그 크기는 각 안테나에 의해 공급된 섹터의 각 명목상의 경계를 넘는 방사 패턴 롤오프의 크기이다. 그러므로, 임의의 안테나에 대하여, 보호 섹터들의 적정 폭이 결정될 것이다. 이 초기 단계는 동일한 안테나들이 사용될 임의의 상황에 대해 단지 한번만 행해질 필요가 있다.

여기에서 설명된 본 발명의 실행들에서, CDMA 시스템의 전 주파수 스펙트럼과 CDMA 시스템의 대부분의 이용할 수 있는 코드들은 고정 무선 루프 셀의 섹터들(1-4) 각각에 사용된다. 이용할 수 있는 대역폭의 사용은 각 섹터에서 반으로 나누어지거나 또는 이용할 수 있는 코드들의 사용은 각 섹터에서 반으로 나누어지는 종래 기술의 경우에서 보다 두드러지게 더 높은 용량을 초래한다. 짝수의 섹터들에 관하여, 이점은 3개의 그룹들, 간섭을 피하기 위해 보호 섹터들에서 사용하는 2개의 그룹들과 간섭이 있을 것 같지 않은, 임의의 기본 섹터들에서 사용하는 제 3 그룹으로 이용할 수 있는 코드들을 분할함으로써 생긴다.

도 1에 대해 설명될 전형적인 실행이 셀에서 4개의 섹터들을 사용하는 동안, 원리적으로 셀은 중요한 기본 섹터가 셀의 각 섹터에 남아있는 한, 양호하게는 짝수인, 2개 또는 그 보다 많은, 임의의 수의 섹터들을 가질 수 있다. 셀마다 6개의 섹터들이 또한 셀마다 3개의 섹터들이 있는, 현존 시스템들에서 광범위하게 사용됨이 주목된다. 홀수의 섹터들이 셀에서 사용될 때, 이용할 수 있는 코드들은 본 발명에 따라, 4개의 비오버랩 집합들로 분할되어야 한다. 이 코드 집합들은 3개의 보호 섹터들과 1개의 기본 섹터들로 구성된다. 그 결과는 짝수의 섹터들을 사용할 때의 결과보다 다소 효과적이지 못하다.

시스템의 실행들의 많은 변화들과 본 발명의 방법이 본 발명의 정신과 범위내에서 즉, 다음의 청구항들과 그것에 상당하는 것들의 범위내에서, 이루어질 수 있음이 명백해질 것이다.

본 발명은 보호 섹터 또는 기본 섹터 안의 단말기들 각각이 상기 코드들의 그룹들 중 적당한 코드들의 그룹들로부터 할당된 특정 코드를 사용하도록 구성되며, 상기 코드들의 그룹들 중 적당한 코드들의 그룹들로부터 코드들은 보호 섹터들과 기본 섹터들 안의 단말기들에 할당된다.

Claims

코드 분할 다중 접속 통신 시스템에 있어서,

고정 무선 루프 셀의 복수의 섹터들에 방사하는 복수의 안테나를 갖는 적어도 하나의 기지국으로서, 각 섹터는 2개의 보호 섹터들과 상기 2개의 보호 섹터들 사이에 하나의 기본 섹터를 포함하는, 상기 기지국; 및

상기 섹터들의 각각에서, 상기 기지국에 코드 분할 다중 접속 신호들을 전송하고 상기 기지국으로부터 코드 분할 다중 접속 신호들을 수신하도록 구성되는 각각의 복수의 고정 단말기들로서, 잠재적인 상호 간섭을 받는 상기 단말기들 중 보호 섹터들에서의 단말기들은 상이한 코드들의 집합들로부터 선택된 코드들을 사용하여 코드 분할 다중 접속 신호들을 전송하고 수신하도록 또한 구성되고, 상기 단말기들 중 상기 기본 섹터들에서의 단말기들은 임의의 상기 상이한 코드들의 집합들에 없는 코드들을 사용하여 코드 분할 다중 접속 신호들을 전송하고 수신하도록 구성되는, 상기 각각의 복수의 고정 단말기들을 구비하는 코드 분할 다중 접속 통신 시스템.
제 1 항에 있어서, 한 섹터의 상기 보호 섹터들은 상기 잠재적인 상호 간섭을 방지하기 위해 필요한 것보다 넓지 않은 코드 분할 다중 접속 통신 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 안테나들은 짝수의 안테나들을 구비하며, 상기 셀은 짝수의 섹터들을 갖는 코드 분할 다중 접속 통신 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 셀의 상기 보호 섹터들에서 상기 단말기들 전부는 상기 잠재적인 상호 간섭을 방지하기 위해 필요한 것보다 많지 않은 이용할 수 있는 코드들을 사용하도록 구성되는 코드 분할 다중 접속 통신 시스템.
셀의 복수의 섹터들에서 복수의 고정 단말기들과 통신하는 셀 내의 적어도 하나의 기지국을 갖는 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 각 섹터는 2개의 보호 섹터들과 상기 2개의 보호 섹터들 사이에 기본 섹터를 포함하고, 상기 단말기들에 의해 코드들의 사용을 향상시키는 방법에 있어서,

잠재적인 상호 간섭을 받는 보호 섹터들 안의 단말기들에 할당하기 위한 상이한 코드들의 집합들을 예약하는 단계, 및

상기 기본 섹터들 안의 단말기들에 임의의 상기 상이한 코드들의 집합들내에 없는 남은 코드들을 할당하는 단계로서, 임의의 상기 할당된 남은 코드들은 임의의 상기 기본 섹터들에서 사용 가능한, 상기 할당 단계를 구비하는 방법.
제 5 항에 있어서, 한 섹터의 상기 보호 섹터들은 상기 잠재적인 상호 간섭을 방지하기 위해 필요한 것보다 넓지 않은 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 셀은 짝수의 섹터들을 갖고, 상기 예약 단계는 보호 섹터들에서 사용하기 위한 단지 2개의 상이한 코드들의 집합을 예약하고, 제 3 코드들의 집합은 잠재적인 상호 간섭을 받지 않는 임의의 상기 기본 섹터들에서 사용 가능한 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 예약 단계는 상기 잠재적인 상호 간섭을 방지하기 위해 필요한 것 보다 많지 않은 이용할 수 있는 코드들을 구비하는, 상기 2개의 상이한 코드들의 집합들을 예약하는 방법.