KR20000074758A

KR20000074758A - 부호분할다중접속 통신시스템의 접근채널 통신장치 및 방법

Info

Publication number: KR20000074758A
Application number: KR1019990018912A
Authority: KR
Inventors: 손지영
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR100617809B1

Abstract

통신 시스템의 접근채널 통신장치가, 접근채널에 사용할수 있는 지정채널정보 및 오픈셋시간정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 기지국과, 상기 호출메세지를 분석한후, 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 이동국으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

부호분할다중접속 통신 시스템의 접근채널 통신장치 및 방법{apparatus and method for communicating access channel in cdma communication system}

본 발명은 부호분할다중접속 통신시스템에 관한 것으로, 특히 공용채널(Common Channel)인 접근채널 통신장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TIA/EIA/IS-95의 방식의 통신시스템은 음성호가 설정되기 전에 기지국과 이동국 사이에 데이터를 주고받기 위해서 공용채널인 호출채널(Paging Channel)과 접근채널(Access Channel)을 사용한다. 먼저 상기 기지국에서 이동국으로 메시지를 전송하는 경우, 상기 기지국은 호출채널을 통해 메시지를 전송하고 접근채널을 통해 응답을 받는다. 그리고 상기 이동국에서 기지국으로 메시지를 전송하는 경우, 상기 이동국은 접근채널을 통해 메시지를 전송하고 호출채널을 통해 응답을 받는다. 상기 호출채널과 접근채널은 다수가 존재할 수 있으며, 상기 호출채널은 월시부호(Walsh Code)에 의해 구별되고 접근채널은 롱코드(Long Code)에 의해서 구별된다.

도 1은 기지국과 이동국 간에 통신시 공용채널을 통해 메시지를 전송하는 동작을 도시하는 흐름도이다. 상기 도 1을 참조하면, 기지국이 호출채널을 통해 제어메시지를 전송하면, 해당하는 이동국은 공용채널인 접근채널을 통해 응답 메시지를 전송한다. 반대로 이동국에서 상기 접근채널을 통해 제어메시지를 전송하면, 기지국은 호출채널을 통해 해당하는 단말기에 응답메시지를 전송한다. 또한 이동국은 기지국 접근시 상기 접근채널을 통해 접근 메시지를 전송한다.

상기와 같이 공용채널인 접근채널의 기존 사용 방법은 트래픽(traffic) 양이 많지 않은 음성 호를 처리하기에 적합하게 되어 있다. 이때 같은 롱코드를 사용하는 이동국들이 동시에 상기 접근채널을 통해 메시지를 전송하면, 상기 접근채널에서 메시지 충돌(contention)이 발생되어 전송하고자 하는 메시지를 상실할 수 있다. 이와 같은 방식을 충돌에 근거한 임의접속(Contention Based Random Access) 방식이라고 한다.

상기와 같이 접근채널에서 메시지 충돌시, 상기 이동국은 접근채널의 사용을 재시도하여야 한다. 이런 경우, 각 이동국 들이 상기 접근채널을 통해 메시지를 전송할 때는 선정된 롱코드를 이용하여 데이터를 송신하며, 충돌이 일어나는 경우 각 이동국은 일정시간 후에 충돌이 일어났음을 감지하고 랜덤하게 지연(randomized delay)된 후에 데이터를 다시 송신한다. 또한 상기 이동국은 초기에 정해진 전력으로 기지국에 접근을 시도하고, 기지국으로부터 응답을 받지 못하면 다시 전력을 조금 증가시켜 접근하며, 이런 방법으로 정해진 회수만큼 접근채널의 접근을 반복하다가 안되면 처음부터 다시 이 절차를 사용하여 접근하는 방식을 사용한다. 상기와 같은 접속채널을 통한 메시지 송신은 접속 슬롯(slot) 단위로 이루어진다.

도 2는 이동국이 접근채널을 이용하여 메시지 송신 절차를 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 하나의 메시지를 보내고 이에 대한 ACK를 받는(또는 결국 받지 못하는) 과정을 접근 시도(Access Attempt)라고 한다. 접근 시도에서 각 전송을 접근 프로브(Access Probe)라 한다. 접근 프로브는 프리앰블(Preamble)과 메시지 캡슐(Message Capsule)로 구성된다. 접근 시도 내에서 접근 프로브들은 접근 프로브 시퀀스(Access Probe Sequence)들로 그룹지워진다. 각 접근 프로브 시퀀스는 일정 수(Max_Probe_No) 까지의 접근 프로브로 이루어지며 전체 접근 시도는 또다른 일정 수(Max_Sequence_No)까지의 접근 프로브 시퀀스로 이루어진다. 접근 프로브 시퀀스 내의 각 접근 프로브는 초기 전력(Initial Power)으로부터 시작해서 매번 일정양(Power Increment) 만큼 더 높은 전력 레벨(Power Level)로 송신된다. 각 접근 프로브 시퀀스 간의 시간 간격(RS)은 랜덤함수로 결정된다. 또한 각 접근 프로브 간의 시간 간격(TA+RT)도 랜덤함수로 결정된다. 각 접근 프로브가 전송된후 일정시간(TA) 동안 이동국은 기지국으로부터의 ACK를 기다린다. ACK가 수신되면 접근 시도가 성공적으로 끝나며, ACK가 수신되지 않으면 다음 접근 프로브는 랜덤시간(RT)을 기다린 후 전송된다.

상기와 같은 공용채널의 롱코드 공유 방법을 살펴보면, 상기 이동국은 동작 초기에 사용할 롱코드를 가능한 롱코드 항목 중에서 해싱(Hashing) 함수를 수행하여 결정한다. 상기와 같은 롱코드 결정 방법은 모든 이동국이 공정한 입장에서 접근채널의 롱코드를 공유하도록 한다.

상기와 같은 종래의 공용채널 사용 방법은 랜덤 접근(Random Access)의 문제점을 갖는다. 즉, 상기와 같은 종래의 방법은 상기 접근채널에 충돌에 근거한 임의 접속 방식을 사용하므로, 동일한 롱코드를 통해 동시에 메시지가 전송되는 경우 메시지의 충돌에 의해 전송하고자 하는 메시지가 상실될 수 있다. 상기와 같이 메시지 충돌이 발생되면, 임의의 시간만큼 대기한 후 접근채널을 다시 접근하여 메시지의 재전송을 시도하므로, 접근채널의 접근 시간을 예측할 수 없으며, 이로인해 평균전송시간, 전송시간의 변화 폭, 이동국의 전력소모량이 커지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 접근시도시 프로브 전송시간 오프셋을 다르게 설정하여 메시지 충돌을 줄일수 있는 접근채널 통신장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 지정된 특정 접근채널로 접근할수 있는 접근채널 통신장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 통신 시스템의 접근채널 통신장치가, 접근채널에 사용할수 있는 지정채널정보 및 오픈셋시간정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 기지국과, 상기 호출메세지를 분석한후, 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 이동국으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 통신시스템에서 메시지를 교환하는 방법을 도시하는 도면.

도 2는 이동국의 접근시도 절차를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템의 이동국이 공용채널 메시지를 통신하는 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템의 기지국이 공용채널 메시지를 통신하는 구성을 도시하는 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템에서 공용채널의 메시지 통신 절차를 도시하는 도면.

여기서 이하 본 발명의 바람직한 실시예 들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 부품들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

본 발명은 공용채널을 통해 메시지 통신시 기지국이 이동국에 응답을 요구하는 호출메세지를 보낼 때 이동국이 응답에 사용할 수 있는 롱코드 및 오프셋 시간에 관한 정보를 실어 보낸다.

여기서 상기 응답을 요구하는 호출메세지는 다음과 같은 것들이 있다.

명령 메시지(Order message), 채널할당 메시지(channel assignment message), 데이터 버스트 메시지(Data burst message), 인증 검증 메시지(Authentication message), SSD 갱신 메시지(SSD Update Message), 특징 인식 메시지(Feature Notification Message), 서비스 재지시 메시지(Service Redirection Message) 등이 있다.

즉, 본 발명은 상기와 같은 호출메세지에 특정 접근채널을 지정하기 위한 롱코드번호 및 프로브 전송에 시간 오프셋을 주기 위한 오프셋 필드를 추가하여 이동국으로 보낸다. 그러면, 상기 이동국은 상기 호출메세지에 대한 응답메세지 및 접근메세지를 슬롯경계에서 상기 오프셋만큼 지연시킨후 상기 지정된 롱코드를 사용하는 접근채널을 통해 기지국으로 보낸다.

상기 명령메세지를 예들 들 경우, 상기 롱코드번호 및 오프셋 필드가 추가된 메시지 포맷은 하기 표 1과 같다.

필드

메시지_타입('0000111')

ACK_SEQ

MSG_SEQ

ACK_REQ

VALID_ACK

ADDR_TYPE

ADDR_LEN

ADDRESS

ORDER

ADD_RECORD_LEN

order-specific fields(if used)

ACH_NUM

OFFSET

RESERVED

여기서 상기 접근채널은 롱코드에 의해 구분되므로, 상기 롱코드를 지정해주는 것은 상기 접근채널 번호를 지정해주는 것과 동일하다고 볼 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접근채널 통신을 수행하는 이동국의 구조를 도시하는 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 수신기311은 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환한다. 복조기(demodulator)313은 상기 수신기311에서 출력되는 수신신호를 원래의 신호로 복조하여 출력한다. 호출메시지 분석기315는 상기 복조기313에서 출력되는 상기 표 1과 같은 호출메시지의 필드 정보들을 분석하여 해당하는 접근채널의 통신을 제어하기 위한 정보들을 발생한다. 이때 상기 호출메세지 분석기315에서 출력되는 정보는 롱코드 번호, 오프셋 시간 등이 된다.

송신제어기351은 상기 제어메시지 분석기315로 부터 응답ACK 신호 및 오프셋 시간 등을 입력한다. 또한 송신제어기351은 메시지 버퍼353에 접근채널을 접근하기 위한 명령어(access probe Tx command)를 상기 오프셋 시간에 근거하여 전송하며, 프로브 번호(probe no)에 따른 접근채널의 전력 레벨(power level)을 송신기333에 출력한다. 또한 상기 응답 ACK 수신시 메시지 버퍼353을 클리어시키기 위한 제어신호를 발생한다.

상기 메시지 버퍼353은 접근 채널을 통해 전송하기 위한 상위 계층의 메시지를 수신하여 저장한다. 상기 메시지 버퍼353은 상기 송신제어기351에서 접근 프로브 전송 명령어 발생시 마다 내부에 저장 중인 상기 메시지를 전송하며, 상기 송신제어기351에서 클리어신호 발생시 내부에 저장 중인 메시지를 클리어시킨다.

롱코드 제어기317은 상기 제어메시지 분석기315에서 출력되는 롱코드 ID, 오프셋 시간 정보 등을 입력하며, 상기 제어메시지 분석기315에서 출력되는 정보들과 상기 메모리319에 저장된 정보들을 참조하여 발생할 롱코드를 결정한 후 이를 롱코드 발생기321에 출력한다. 상기 롱코드 발생기521은 상기 롱코드 제어기317의 제어하에 해당하는 롱코드를 발생하며, 롱코드의 발생 시간은 상기 오프셋 시간 정보에 의해 결정된다.

채널부호 및 직교확산기(encoding, repetition & orthogonal spreader)325는 상기 접근채널 데이터(access channel data)를 입력하며, 입력 데이터를 부호화, 반복, 인터리빙 및 직교확산하여 출력한다. 곱셈기327 및 329는 각각 대응되는 PN시퀀스 PN_I 및 PN_Q를 각각 입력하고, 상기 롱코드 발생기321에서 출력되는 롱코드를 공통 입력하며, 두 입력신호를 곱하여 상기 직교부호로 확산된 접근채널의 신호를 확산하기 위한 PN시퀀스를 발생한다. PN확산기331은 상기 곱셈기327 및 329에서 각각 출력되는 I채널 및 Q채널의 확산시퀀스와 상기 직교부호로 확산신호 접근채널신호를 곱하여 대역확산시킨다. 송신기333은 상기 PN확산기331에서 출력되는 접근채널의 확산신호를 RF신호로 상승시키고, 상기 송신제어기351에서 출력되는 파워레벨로 조정하여 안테나를 통해 송신한다.

상기와 같은 구성을 갖는 이동국 장치의 동작을 살펴보면, 상기 이동국 수신기311은 무선 전파신호를 수신하여 복조기313에 출력하며, 상기 복조기313은 상기 수신신호를 역확산, 역복호하는 동작 들을 수행하면서 복조하여 호출메세지를 발생한다. 그러면 상기 호출메시지 분석기315는 상기 표 1과 같은 구조를 갖는 호출메시지 내의 각 필드 내용을 분석하여 롱코드 ID 값, 오프셋 시간 정보 등을 추출하며, 추출된 응답 ACK신호 및 오프셋 시간정보는 상기 송신제어기551에 출력하며, 롱코드 ID 값, 오프셋 시간정보는 상기 롱코드 제어기317에 출력한다.

이때 송신제어기351은 상기 제어메시지 분석기315에서 출력되는 정보에 따라 메시지의 송신 형태를 다르게 제어한다. 그리고 메시지 버퍼353은 상기 송신제어기351의 제어하에 접근채널 메시지를 송신하며, 송신기333은 상기 송신제어기351의 제어하에 접근 프로브 번호에 대응되는 전력 레벨로 접근채널 메시지의 전력 레벨을 조정하여 출력한다.

상기 롱코드 제어기321은 상기 제어메시지 분석기315로부터 받은 수신된 롱코드 번호 및 오프셋 시간 정보를 바탕으로 상기 롱코드 발생기321에서 발생하여야 할 롱코드를 결정해준다. 여기서 상기 롱코드 제어기321은 상기 오프셋 시간 정보에 의해 시간 지연을 갖고 롱코드를 발생하도록 제어한다. 이 기능은 상기 롱코드 제어기317에서 위치되는 타이머를 이용하여 구현할수 있다. 상기 롱코드 발생기321에서 출력되는 롱코드는 이동국의 송신부 중 PN확산기331에 인가된다. 따라서 이동국 수신부에서 받은 순방향 호출메세지에 대한 응답 메시지 또는 추후의 접근 메시지를 이동국 송신부에서 접근채널로 보낼 때, 순방향 호출메시지 내의 롱코드 번호와 오프셋 시간 등에 관한 정보가 역방향 채널 파라미터로 반영된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접근채널 통신을 수행하는 기지국 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 호출메세지 발생기412는 접근채널 관련 정보를 포함하는 호출메세지데이터를 발생하여 변조기416으로 전송하고, 상기 변조기416은 송신 신호를 변조하여 송신기418로 출력하며, 상기 송신기418은 무선 전파신호를 송신한다. 한편 상기 호출메시지 발생기412는 동일한 접근채널 관련 정보(롱코드 번호 정보, 오프셋 시간 정보)를 복조기 제어기420으로 출력한다. 그러면 상기 복조기 제어기420은 상기 정보들을 바탕으로 복조부424를 제어하여 수신기426으로 부터 수신되는 신호를 복조한다. 이때 메모리414는 하기 <표 2>와 같이 호출메시지 발생기412가 참조할 수 있도록 각 이동국이 현재 할당 받은 롱코드 정보 및 오프셋 시간 정보 등을 저장한다. 제2메모리422는 상기 복조기 제어기420이 참조할 수 있도록 각 복조기451-45N의 롱코드 사용 상황 및 오프셋 시간 등에 관한 정보를 저장한다.

Mobile Station ID	오프셋 시간 정보	Long code 번호
mobile 1	20msec	Long code 1
mobile 2	40msec	Long code 10
mobile 3	60msec	Long code 11
---	---	---

상기 호출메시지 발생기412는 제1메모리414로부터 특정 이동국들이 현재 할당 받은 롱코드 번호 정보 및 오프셋 시간정보를 획득하고, 이를 바탕으로 새로 할당 가능한 롱코드를 결정하여 이에 대응하는 롱코드 번호 및 오프셋 시간정보를 호출메세지에 실어 보낸다. 상기 복조기 제어기420은 상기 호출메시지 발생기412로부터 접근채널 관련 정보를 받아서 필요에 따라 각 복조기451-45N에 역확산에 사용할 롱코드를 할당해주며, 오프셋 시간 정보에 따라 복조기를 동작시킨다. 상기 롱코드의 복조 시간에 대한 제한은 상기 복조기 제어기420에 위치되는 타이머를 사용하여 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신시스템에서 공용채널의 메시지 통신 절차를 도시하는 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 기지국은 511단계에서 시스템 파라미터 메시지를 전송한다. 그러면, 이동국은 513단게에서 상기 시스템 파라미터 메시지의 page number를 가지고 해쉬함수(hash function)을 돌려 호출채널(paging channel)을 찾아간다. 그리고 기지국은 515단계에서 시스템 파라미터 메시지, 접근 파라미터 메시지, 인접기지국 리스트 메시지 등을 전송한다. 이후, 상기 기지국은 515단계에서 응답을 요하는 호출메세지가 발생하는지 검사한다. 이때 상기 응답을 요하는 호출메세지 발생시 519단계로 진행하여 상기 호출메세지에 지정채널정보 및 오프셋 시간정보를 추가하며, 상기 호출메세지 발생이 감지되지 않을 시 계속해서 호출메세지 발생을 검사한다. 그리고 상기 기지국은 521단계에서 상기 지정채널정보 및 오프셋 시간정보가 추가된 호출메세지를 특정 이동국으로 전송한다. 상기 호출메세지를 수신한 이동국은 523단계에서 상기 호출메세지에 대한 응답메세지를 생성한다. 그리고 525단계에서 응답메세지를 슬롯경계에서 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 전송한다. 여기서 상기 지정채널정보는 롱코드번호이며, 상기 오프셋시간정보는 슬롯경계를 기준으로 메시지를 전송하기 위한 지연시간이다. 또한, 상기 지정채널은 공용채널인 다수개의 접근채널중에서 어느 특정 접근채널을 의미하는 용어이다. 예를들어, 접근채널이 20개라 할 때, 기지국은 15개의 접근채널은 기존에서처럼 여러 이동국이 공유하여 사용하도록 공용 접근채널로 설정하고, 5개는 특정 이동국에 할당하여 지정채널로 사용할수 있다. 이때, 상기 기지국은 527단계에서 상기 호출메세지를 통해 전송한 파라미터(지정채널정보 및 오프셋시간정보)를 가지고 특정 이동국의 접근을 모니터링한다. 따라서 상기 525단계에서 이동국이 전송한 응답메세지를 수신할수 있다. 이후, 이동국은 529단계에서 접근메세지 전송이 요구되는지 검사한다. 이때 상기 접근메세지 전송이 요구될시 상기 이동국은 531단계로 진행하여 해당 접근메세지를 생성하며, 상기 접근메세지 전송이 요구되지 않을 시 계속해서 접근메세지 전송요구를 검사한다. 그리고 상기 이동국은 533단계에서 상기 생성된 접근메세지를 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 전송한다. 물론, 이경우에도 기지국은 상기 지정채널을 모니터링하고 있기 때문에 상기 이동국이 전송한 접근메세지를 수신할수 있다. 또한, 상기 지정채널은 상기 이동국에만 할당된 채널이므로 기지국은 상기 접근메세지를 충돌없이 수신할수 있다. 여기서 상기 지정채널은 특정 하나의 이동국에만 할당되는 것으로 설명하였으나, 다른 예로서 다수개의 이동국들에 할당하는 것도 가능하다. 여기서 특정 지정채널을 사요하는 이동국들의 수는 충돌확률을 고려해 적정한 수로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 모든 이동국들이 같은 슬롯에서 접근을 하지 않고, 자신에게 할당된 오프셋만큼 지연된 시간에서 접근을 시도하기 때문에 기지국의 처리부하를 줄일수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동국이 호출메세지를 통해 전송된 지정채널에서 오프셋만큼의 지연을 가지고 응답 또는 기지국 접근을 하기 때문에, 같은 슬롯에서 접속을 시도함으로서 해서 발생하는 충돌을 막을수 있다. 또한, 이동국의 시스템 접속시 성공 확률을 높일수 있을 뿐만 아니라, 기지국은 이동국 검출확률을 높이고 처리부하를 줄일수 있다.

Claims

통신 시스템의 접근채널 통신장치에 있어서,

접근채널에 사용할수 있는 채널지정 식별정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 기지국과,

상기 호출메세지를 분석한 후, 상기 채널지정 식별정보에 따른 채널로 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 이동국으로 구성된 것을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.
제1항에 있어서,

상기 호출메세지는 이동국 응답을 요하는 메시지임을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.
제1항에 있어서,

상기 채널지정 식별정보는 롱코드번호임을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.
통신 시스템의 접근채널 통신장치에 있어서,

접근채널에 사용할수 있는 메시지 전송 오프셋시간정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 기지국과,

상기 호출메세지를 분석한 후, 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 이동국으로 구성된 것을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.
통신 시스템의 접근채널 통신장치에 있어서,

접근채널에 사용할수 있는 지정채널정보 및 오픈셋시간정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 기지국과,

상기 호출메세지를 분석한후, 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 이동국으로 구성된 것을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.
통신시스템의 접근채널 통신방법에 있어서,

기지국이, 접근채널에 사용할수 있는 지정채널정보 및 오픈셋시간정보를 포함하는 호출메세지를 전송하는 과정과,

상기 호출메세지를 분석한후, 이동국이 슬롯경계에서 상기 오프셋시간만큼 지연후 상기 지정채널로 응답메세지 및 접근메세지를 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 통신시스템의 접근채널 통신장치.