KR20010015077A

KR20010015077A - 비대칭 채널 할당을 이용하는 무선 데이터 통신 방법

Info

Publication number: KR20010015077A
Application number: KR1020000035910A
Authority: KR
Inventors: 노르드가드조셉케이; 팔라마라마리아이; 솔론즈맥스아론
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-02-26
Also published as: EP1065897A1; CA2312014A1; US6628626B1; CN1287418A; AU4274600A; BR0002878A; JP2001045574A; KR100782866B1

Abstract

기지국에서 이동 단말기까지의 고속 데이터 이동이, 셀방식이나 PCS 통신 시스템에서 사용된 역방향(이동 단말기에서 기지국)과 순방향(기지국에서 이동 단말기) 링크들에 의해 제공된 통신들을 보충하는 부가적인 광대역 통신 채널을 사용하여, 제공된다. 일실시예에서 상기 표준 순방향과 역방향 링크들이 부가적 또는 종속 순방향 광대역 채널에 대해 데이터 이동의 제어채널들로 사용된다. 다른 실시예에서 좁은 대역 순방향 링크 채널에 대해 수행된 통신들은 상기 종속 광대역 순방향 채널로 보내져서 좁은 대역 순방향 링크 채널에 대한 필요성을 제거한다.

Description

비대칭 채널 할당을 이용하는 무선 데이터 통신 방법{Wireless data communications using asymmetric channel allocation}

본 발명은 무선 통신, 더 구체적으로는, 무선 데이터 통신에 관한 것이다.

셀(cell)방식과 PCS(개인 통신 서비스(Personal communication service))통신은 주로 주파수 분할 이중 통신방식(duplex)(FDD)시스템에 기초하고 있다. 이런 형식의 시스템에서 주파수들의 한 범위는 기지국에서 이동 단말기(순방향 링크 (forward link))로의 통신에 사용되고, 주파수들의 다른 범위는 상기 이동 단말기에서 상기 기지국(역방향 링크(reverse link))으로의 통신에 사용된다. 도 1은 종래의 셀방식의 FDD 채널을 도시한 도면이다. 역방향 링크 대역(10)와 순방향 링크 대역(12)은 A와 B로 라벨이 붙여진 서브(sub) 대역들로 분할된다. 주로 서로 다른 서비스 제공자가 글자가 붙여진 대역들 각각에 서비스를 제공한다. 미국의 셀방식 통신의 경우에 상기 역방향 링크 대역는 824 MHz에서 849 MHz에 걸쳐 있고 상기 순방향 링크 대역는 869 MHz에서 894 MHz에 걸쳐 있다. 상기 서브 대역들 각각은 아날로그와 TDMA와 CDPD 시스템들에서의 30 KHz와, CDMA 시스템들에서 1.22 MHz와, GSM 시스템들에서 200 KHz의 좁은 대역채널들로 분리된다. 상기 좁은 대역 채널들은 한 쌍을 이루어서 이동 단말기와 기지국사이의 특별한 통신 세션(session)동안 좁은 대역 역방향 채널과 좁은 대역 순방향 채널이 이용될 수 있다. 데이터 통신들이 좁은 대역 30 KHz 링크들과 같은, 셀방식 통신 링크들에 대해 수행될 때, 4.8 내지 13.3 Kbits/sec의 상대적으로 느린 데이터 이동속도가 달성된다.

도 2는 미국 PCS 스펙트럼을 도시한다. 상기 셀방식과 같이 역방향 링크 대역(50)와 순방향 링크 대역(60)이 있다. 상기 역방향 링크와 순방향 링크 대역들 각각은 A와 B와 C와 D와 E와 F로 글자가 붙여진 서브 대역들로 분리되고, 여기서 서로 다른 서비스 제공자가 상기 서브 대역들 각각에서 운영에 관한 면허를 받는 다. 상기 역방향 링크 대역의 경우에 상기 대역은 1850 MHz에서 1910 MHz에 걸쳐 있고 상기 순방향 링크 대역의 경우에 상기 범위는 1930 MHz에서 1990 MHz까지이다. 상기 셀방식 대역과 같이 채널 쌍들이 기지국과 이동 단말기 사이의 통신들에 사용된다. 그러나 이 경우에 CDMA(코드 분할 다중 접속(Code division multiple access))시스템이 사용되면 상기 채널 쌍들은 1.25 MHz의 대역폭을 갖는다. 상기 형식들의 통신에 TDMA(시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access))을 사용하는 것도 가능하다는 것을 주목해야 한다. CDMA 시스템들 같은 시스템들은, 상기 순방향과 옆방향 링크들 모두에 대한 통신 대역이 더 빠른 데이터 이동을 허용하는 1.25 MHz 폭이라는 점에서, 대표적인 셀방식 시스템들에 대해 장점을 제공한다. 애석하게도 1.25 MHz 폭의 채널도 많은 양의 데이터의 적절한 이동을 위한 충분한 대역폭을 제공하지 않는다. 예를들어 1.25 MHz채널은 9.6 내지 13.3 Kbits/sec를 제공한다.

도 1은 셀방식의 순방향과 역방향 링크 스펙트럼을 도시한 도면.

도 2는 PCS의 순방향과 역방향 링크 스펙트럼을 도시한 도면.

도 3은 종속 스펙트럼을 가진 순방향과 역방향 링크 스펙트럼을 도시한 도면.

도 4는 역방향 링크 스펙트럼과 순방향 종속 스펙트럼을 도시한 도면.

도 5는 순방향 종속 채널에 대한 정보를 수신하는 이동 단말기의 블록도.

도 6은 상기 순방향 종속 채널에 대한 정보를 전송하는 기지국의 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

280, 540, 660 : 복조기 330, 690, 830 : 변조기

562 : 멀티플렉서 810 : 데이터 버퍼

892 : 디멀티플렉서

본 발명은, 셀방식이나 PCS(개인 통신 서비스(Personal Communication Service) 통신 시스템에 사용되는 상기 역방향(이동 단말기에서 기지국)과 순방향(기지국에서 이동단말기)링크들에 의해 제공된 통신들을 보충하는, 부가적인 광대역 통신 채널을 사용하여, 기지국에서 이동 단말기까지의 고속 데이터 이동을 제공한다. 일실시예에서 상기 표준 순방향과 역방향 링크들은, 상기 부가적 또는 종속 순방향 광대역 채널에 대한 데이터 이동과 음성과 저속 데이터 이동을 위한, 제어채널로 사용된다. 다른 실시예에서 상기 좁은 대역 순방향 링크 채널에 대해 수행된 통신들은 상기 종속하는 광대역 순방향 채널로 보내져서 좁은 대역 순방향 링크 채널의 필요성을 제거한다.

도 3은 종속 채널 스펙트럼을 가진 순방향과 역방향 링크 스펙트럼을 도시한 도면이다. PCS의 경우에 상기 종속 채널 스펙트럼은 2110 MHz에서 2150 MHz까지 걸쳐 있지만, 다른 주파수 범위들도 사용될 수 있다. 다른 주파수 범위들처럼 상기 종속 주파수 범위는, 서로 다른 서비스 제공자들이 상기 서로 다른 서브 대역들 내에서 운영하도록, 면허받은 문자들에 의해 지정된 서브 대역들로 분리될 수 있다.

상기 종속 주파수 스펙트럼은 순방향 링크 데이터 통신들에 사용되지만, 역방향 링크 데이터 통신들에도 사용될 수 있다. 대부분의 응용에서 이동단말기들이 상기 기지국에 극히 적은 데이터를 보내는 동안 많은 양의 데이터를 다운로드하는데 사용되기 때문에, 상기 순방향 링크에 상기 종속 스펙트럼을 사용하는 것이 바람직하다. 대표적인 응용은 인터넷을 검색하는 것이다. 서비스 제공자가 상기 D와 L대역들에서 운영하도록 면허받은 경우에, 상기 B 서브 대역에서의 한 쌍의 상대적으로 좁은 채널들은, 상기 L 서브 대역에서의 보다 넓은 통신 채널에 대해 상기 고속 데이터 이동을 유지시키는 제어 메시지들을 통신하는, 역방향과 순방향 링크들을 제공한다. 표준 데이터 이동 프로토콜들은, 상기 제어신호들이 상기 B 서브 대역에서 더 좁은 대역채널들에 대해 이동되는, 상기 데이터 이동을 제어하는데 사용될 수 있다. 상기 제어신호들이나 메시지들은 데이터 이동을 시작하기 위한 광 대역 데이터 채널에 대한 요구와 수신된 데이터의 승인 또는 데이터의 재전송에 관한 요구를 포함한다. 상기 데이터가 주로 집중적 양식으로 이동되므로, 긴 주기의 시간동안 단일 단말기에 상기 광 대역 통신 채널을 할당하는 것이 필요하지 않다. 각 이동 단말기가 상기 더 좁은 대역 채널들을 사용하여 데이터 채널을 요구하므로, 상기 이동 단말기는 데이터 이동이 완료될 때까지 한개나 그 이상의 더 넓은 대역 채널에의 접근이 허가된다. 이로인해 집중적인 고속 데이터 이동에 대한 사용자의 요구를 만족시키는 동안 상기 스펙트럼을 더 효율적으로 이용하게 된다.

개별적인 서비스 제공자들이 상기 좁은 대역 채널들과 상기 더 넓은 대역 종속 채널을 제어하는 것도 가능하다. 이 상황에서 상기 좁은 대역 서비스 제공자가 데이터 이동요구를 받았을때, 상기 좁은 대역 서비스 제공자는, 상기 요구가 줄을 지어 있는, 상기 광대역 종속 채널 서비스 제공자에게 요구를 보낸다. 채널이 이용가능하게 되었을 때 상기 종속 채널 서비스 제공자는 상기 좁은 대역 서비스 제공자에 의한 사용을 위해 상기 광 대역 종속 채널을 남겨둔다. 상기 좁은 대역 서비스 제공자는 그리고나서 상기 광대역 종속 채널에 대해 통신을 시작한다.

도 4는 상기 더 좁은 대역 순방향 링크에 대해 이동된 상기 정보가 상기 더 넓은 대역 종속 순방향 링크내에서 이동되는 대안을 도시한다. 이 경우에 제어신호들은 상기 좁은 역방향 링크와 상기 광대역 순방향링크의 일부분에 대해 통과되지만, 상기 광대역 순방향 링크의 나머지는 도 3의 상기 종속 순방향 링크와 같은 형식으로 데이터 이동을 위해 사용된다. 주로, 광대역 링크의 더 좁은 일부분이 제어신호들에 사용되고 상기 광대역 링크의 더 넓은 일부분은 데이터 이동을 위해 사용된 다. 상기 제어신호와 음성신호들을 상기 광대역 링크위의 상기 데이터 신호들과 다중전송(multiplex)하는 것도 가능하다. 도 4에 도시된 경우에서 상기 역방향 링크는 단일 1.25 MHz CDMA 채널이고 반면에 상기 광대역 순방향 링크는 3.75 MHz 폭의 CDMA 채널이다.

도 5는 상기 좁은 대역 순방향과 역방향 링크들에 대해 통신하고 상기 더 넓은 대역 종속 순방향 링크에 대해 데이터를 수신하는 이동 단말기를 도시한 것이 다. 이동 단말기(200)는 종래의 FDD(주파수 분할 이중 통신방식(Frequency Division Duplex)) 부분(210)과 종속 부분(220)을 포함한다. 상기 이동 단말기는 안테나(230)를 사용하여 정보를 수신하고 전송한다. 상기 종래 부분의 수신기 부분은 수신 필터(240)와 증폭기(250)와 혼합기(260)와 IF 스테이지(270)와 복조기 (demodulator)(280)와 디코더(290)를 포함한다. 상기 구성요소들은 현재의 셀방식이나 PCS 통신장치들을 대표한다. 상기 종래 부분(210)의 전송 부분은 RF 인코더 (320)와 변조기(330)와 IF 스테이지(340)와 혼합기(350)와 전력증폭기(360)와 전송 RF 필터(370)를 포함한다. 상기 구성요소들도 현재의 셀방식이나 PCS 통신장치에서 발견되는 대표적인 구성요소들이다. 제어 처리기(400)는, 무선 네트워크에 대한 접근을 확보하고 음성 통신을 제공하고 음성 채널 에러를 검출하고 전력을 제어하고 상기 사용자 인터페이스를 운영할 목적으로, 상기 종래의 수신과 전송 경로에 대해 제어신호들을 수신하고 보내는데 사용된다.

종속 수신기(220)는 상기 더 넓은 대역 종속 채널에 대해 통신되는 데이터를 수신한다. 상기 종속 수신기도 안테나(230)를 통해 통신을 수신하고, 그리고나서 상기 수신 RF 필터(500)를 통해 상기 신호를 필터처리한다. RF 필터(500)로부터의 상기 신호는 증폭기(510)를 사용하여 증폭되고 혼합기(520)에 의해 주파수가 아래로 이동되며 IF 스테이지(530)에 의해 증폭되고 복조기(540)에 의해 복조된다. 상기 데이터는 그리고나서 상기 데이터를 사용자에게 제공하는 디코더(550)를 사용하여 디코딩된다. 안테나(230)와 다른 안테나가 ,상기 종속 채널에서 전송하기 위해 사용된 주파수가 안테나(230)에 적당하지 않을 때나 더 지향성인(directional) 안테나가 요구될 때, RF 필터(500)에 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 제어처리기(560)는 디코더(550)가 에러를 검출하도록 제어한다. 에러가 검출되면 제어처리기(560)는 처리기(400)가, 상기 데이터가 에러와 함께 수신되었으며 재전송되어야 한다는 것을 표시하는 것과 같은, 메시지를 보내도록 명령한다. 제어처리기(560)는 처리기(400)가 데이터가 성공적으로 수신되었다는 것을 표시하는 메시지를 보내도록 명령하기도 한다. 부가적으로 제어처리기(560)는 처리기(400)가 데이터 이동이 요구될 때 광대역 통신 채널에의 접근을 요구하거나, 데이터 이동이 완료되었을 때 광대역 통신 채널을 해제하도록 명령한다. 제어처리기(560)는 상기 광대역 데이터를 포맷하고 멀티플렉서(562)가 음성을 가진 상기 광대역 데이터나 상기 좁은 대역 채널로부터의 데이터를 다중송신하도록 제어한다.

도 6은 종속 광대역 채널에 대해 데이터 전송을 유지하는 기지국의 블록도를 도시한 것이다. 상기 블록도는 종래의 FDD 부분(600)을 포함한다. 안테나(610)는 신호를 증폭기(630)에 공급하는 RF 필터(620)를 수신하기 위해 신호를 공급한다. 증폭기(630)의 출력은 신호를 IF 스테이지(650)에 공급하는 혼합기(640)에 제공된다. IF 스테이지(650)의 출력은 복조기(660)를 통과하고 나서 디코더(670)를 통과한다. FDD 부분(600)의 전송부분에서 인코더(680)는 신호를 IF 스테이지(692)에 제공하는 변조기(690)에 신호를 제공한다. IF 스테이지(692)의 출력은, 상기 신호를 전송필터(698)에 통과시키고나서 안테나(610)를 통해 밖으로 통과시키는 전력 증폭기(696)에 신호를 제공하는, 혼합기(694)에 제공된다. 제어기(700)는 채널 접근과 전력 제어 같은 항목들을 제어하여 상기 좁은 대역 채널에 대한 오버헤드 제어를 제공한다. 다시 한번, 상기 종래의 FDD 부분의 전송과 수신 부분은, 상기 더 넓은대역 종속 채널에 대한 전송을 제어하고 음성통신을 제공하는데 사용되는 업(up)링크와 좁은 대역 채널들에 대한 통신을 제공한다.

종속 전송기 부분(800)은 데이터를 상기 광대역 데이터 채널에 대해 상기 기지국에서 상기 이동 단말기로 전송한다. 데이터 버퍼(810)는 전송될 데이터를 수신한다. 상기 데이터 버퍼는 광대역 채널이 특정 이동단말기를 가진 통신에서 이용가능해질 때까지 데이터가 모아질 수 있도록 사용되고, 데이터가 상기 이동 수신기에 부정확하게 수신되었을 때 재전송되어야 하는 데이터를 유지하도록 버퍼를 제공한다. 데이터 버퍼(810)의 출력은 신호를 변조기(830)에 제공하는 인코더(820)에 제공된다. 변조기(830)로부터의 출력은 상기 신호를 혼합기(850)에 제공하는 IF 스테이지(840)에 제공된다. 혼합기(850)의 출력은 상기 신호를 전송필터(870)를 통해 전송 안테나(880)에 제공하는 전력 증폭기(860)에 제공된다. 단일 안테나가 상기 종래의 FDD 부분과 종속 전송기 부분 모두에, 상기 종래의 부분과 상기 종속 부분에서 전송에 사용된 주파수가 상기 같은 안테나와 양립할 수 있게 충분히 가깝다 면, 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 제어 처리기(890)는 제어 처리기(700)를 경유하여 상기 좁은 대역 채널들로부터 제어 메시지들과 같은 신호들을 수신한다. 제어 메시지들은 상기 데이터가 정확히 수신되었다거나 상기 데이터가 부정확하게 수신되어서 재전송되어야 한다는 것을 표시하는 메시지와 같은 정보를 포함한다. 제어 처리기(890)는 광대역 데이터가 데이터 버퍼(810)로 향하게 하고 좁은 대역 데이터나 음성을 인코더(680)으로 향하게 하기 위해 디멀티플렉서(demux)(892)의 선택입력도 제어한다.

상기 광대역 종속 데이터 채널이 서로 다른 이동 수신기들에 자주 다시 양도된다는 것을 주목해야 한다. 이것은 상대적으로 짧은 기간의 시간동안 상기 광대역 채널을 요구하는 데이터의 집중적인 성질때문이다. 결과적으로 단일 광대역 채널은 많은 이동수신기들에 서비스할 수 있다. 종속 수신기를 상기 기지국에 포함시키고 종속 전송기를 상기 이동 단말기에 포함시켜서, 상기 광대역 종속 채널에 대해 상기 이동 단말기에서 상기 기지국으로 고속 데이터 이동들이 이루어진다는 것도 주목해야 한다. 결과적으로 상기 광대역 종속 채널은 순방향이나 역방향 링크 채널로 사용된다. 상기 광대역 채널이 순방향이나 역방향 링크로 사용될 때, 상기 채널은, 상기 순방향과 역방향으로 동시거나 거의 동시인 데이터 이동을 유지하기 위해, 순방향과 역방향 링크로 세분된다.

본 발명은, 셀방식이나 PCS(개인 통신 서비스(Personal Communication Service) 통신 시스템에 사용되는 상기 역방향(이동 단말기에서 기지국)과 순방향 (기지국에서 이동단말기)링크들에 의해 제공된 통신들을 보충하는, 부가적인 광대역 통신 채널을 사용하여, 기지국에서 이동 단말기까지의 고속 데이터 이동을 제공한다.

Claims

무선 데이터 통신 방법에 있어서,

제 1 의 더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 보내는 단계와,

제 2 의 더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 수신하는 단계와,

상기 제 1과 제 2의 더 좁은 대역 통신 링크들의 적어도 하나를 통해 이동한 데이터 통신 제어 정보를 사용하여 더 넓은 대역 통신 링크에 대해 데이터를 보내는 단계를 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1의 더 좁은 대역 통신 링크와 상기 더 넓은 대역 통신 링크는 기지국과 이동 단말기 사이의 순방향 링크들이고, 상기 제 2의 더 좁은 대역 통신 링크는 기지국과 이동 단말기 사이의 역방향 링크인 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1의 더 좁은 대역 통신 링크와 상기 더 넓은 대역 통신 링크는 기지국과 이동 단말기 사이의 역방향 링크이고, 상기 제 2의 더 좁은 대역 통신 링크는 기지국과 이동 단말기 사이의 순방향 링크인 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신방법.
무선 데이터 통신 방법에 있어서,

더 넓은 대역 통신 링크의 더 좁은 일부분을 통해 데이터 통신 제어 정보를 보내는 단계와,

더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 수신하는 단계와,

상기 더 넓은 대역 통신 링크의 더 좁은 부분과 상기 더 좁은 대역 통신 링크의 적어도 하나를 통해 이동된 데이터 통신 제어 정보를 사용하여 상기 더 넓은 대역 통신 링크의 더 넓은 부분에 대해 데이터를 보내는 단계를 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 더 넓은 대역 통신 링크가 기지국과 이동 단말기 사이의 순방향 링크이고, 상기 더 좁은 대역 통신 링크가 기지국과 이동 단말기 사이의 역방향 링크인 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 더 넓은 대역 통신 링크가 기지국과 이동 단말기 사이의 역방향 링크이고, 상기 더 좁은 대역 통신 링크가 기지국과 이동 단말기 사이의 순방향 링크인 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
무선 데이터 통신방법에 있어서,

제 1의 더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 보내는 단계와,

제 2의 더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 수신하는 단계와,

상기 제 1과 제 2의 더 좁은 대역 통신 링크들의 적어도 하나를 통해 이동된 데이터 통신 제어 정보를 사용하여 더 넓은 대역 통신에 대해 데이터를 보내고 수신하는 단계를 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 7 항에 있어서,

데이터가 실질상 동시에 보내지고 수신되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신의 방법.
무선 데이터 통신 방법에 있어서,

더 넓은 대역 통신 링크의 더 좁은 부분을 통해 데이터 통신 제어 정보를 보내는 단계와,

더 좁은 대역 통신 링크를 통해 데이터 통신 제어 정보를 수신하는 단계와,

상기 더 넓은 대역 통신 링크의 더 좁은 부분과 더 좁은 대역 통신 링크의 적어도 하나를 통해 이동된 데이터 통신 제어 정보를 사용하여 상기 더 넓은 대역 통신 링크의 더 넓은 부분에 대해 데이터를 보내고 수신하는 단계를 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.
제 9 항에 있어서,

데이터가 실질적으로 동시에 보내지고 수신되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 방법.