KR20010032655A

KR20010032655A - 고정 무선 루프 동기식 코드분할다중접속 통신 시스템에대한 파형 및 프레임 구조

Info

Publication number: KR20010032655A
Application number: KR1020007005934A
Authority: KR
Inventors: 필립엘. 스테펜슨; 토마스알. 지알로렌지; 조니엠. 해리스; 리에이. 버터필드; 마이클제이. 허스트; 댄엠. 그리핀; 롤프케이. 톰슨
Original assignee: 엘 쓰리 커뮤니케이션즈 코포레이션
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2001-04-25
Also published as: JP2001526472A; EP1038222A1; AU1588199A; BR9813498A; WO1999030234A1; IL136646A0; US5966373A; CN1281561A

Abstract

CDMA 통신 시스템의 정보 전송 방법은 (a) 데이터와 제어 정보를 데이터스트림으로 다중화하는 단계; (b) 데이터스트림을 부호화 하여 부호화된 I/Q 심벌 쌍의 스트림을 형성하는 단계; (c) 부호화된 I/Q 부호 쌍의 스트림에 동기 정보 삽입; (d) 의사잡음(pn) 확산코드를 사용하여 부호화된 I/Q 부호 쌍과 삽입된 동기 정보를 확산하는 단계를 포함한다. 바람직한 프레임 구조는 복수의 다중-바이트 데이터 필드에 뒤따르는 부호화 되지 않은 동기필드를 포함한다. 복수의 데이터 필드중 각각은 제어메시지 필드에 의해 분리된다. 제어메시지 필드의 각각은 다중-바이트 제어메시지 프레임중 한 바이트를 포함한다.

Description

고정 무선 루프 동기식 코드분할다중접속 통신 시스템에 대한 파형 및 프레임 구조{WAVEFORM AND FRAME STRUCTURE FOR A FIXED WIRELESS LOOP SYNCHRONOUS CDMA COMMUNICATIONS SYSTEM}

일반적인 정의로 로컬루프는 가입자의 집을 중앙교환국에 접속하는 네트웍의 그 일부이다. 그러나, 이것은 네트웍이 디지털 루프 캐리어와 디지털 교차접속으로 로컬루프를 확장할 땐 맞지 않는 광범위한 정의이다. 본 발명의 목적으로, 그 접속의 종류가 무엇이건 간에, 로컬루프는 가입자 구내에서 네트웍 내 접속점까지의 접속으로 간주한다.

최근까지 구리 설비에 주로 바탕을 두고 멀리 떨어진 지역 또는 곤란한 지역에 대해 마이크로파 라디오링크에 의해 로컬루프가 추가되었다. 지난 10년 이상 광섬유는 로컬루프(또한 "액세스" 네트웍으로서 언급됨)를 현저히 잠식하여 가입자의 집과 건물에 더 가까이 도달하였다. 소넷 기반 액세스 네트웍은 광섬유를 억제시킨다. 이러한 광섬유 기반 해결책은 상당히 많은 사업 고객들이 있는 도시/대도시 지역에서 신뢰할 수 있고 비용 효율적으로 매우 높은 대역폭의 서비스를 제공할 수 있다. 사실, 미국에서 대부분의 액세스 제공자들은 이러한 광섬유 기반 설비를 사용해 미국의 사업 고객들에게 액세스 서비스를 제공해 왔다.

구리 및 광섬유 기반 해결책은 많은 상황에서 경제적인데 반해, 여전히 많은 결점을 갖고 있다.

예를 들면, 기존의 네트웍 하부조직이 없는 지역에서, 새로운 네트웍을 구축하는 것은 많은 시간과 비용이 든다. 그 비용은 주로 노동, 권리 취득(통행권 또는 지역권에 대한), 그리고 전자장치(광섬유 기반 액세스에 대한)에 들어간다. 통행권을 취득하고 공중 그리고/또는 지하에서 필요한 건설 공사를 이행하는데 드는 대규모의 노력 때문에 전체적인 과정은 매우 느리다. 또한, 광범위하지만 하부조직이 존재하는 인구 과밀 지역에서, 이미 가득 찬 덕트와 케이블 때문에 수용량을 증가시키는 것은 종종 비용이 매우 많이 들게 되고, 전체 시스템을 증가시키지 않고 수용량을 증가시키는 것은 때때로 불가능하다. 게다가, 유선 해결책은 거리에 민감한 비용이 들기 때문에, 희박한/드문드문 있는 수요에 대해서는 본질적으로 부적당하다. 또한 유선네트웍은 이동될 수 없어, 수요(소비자)가 이동할 때는 이점이 없어진다. 또한 유선네트웍은 긴급상황에서 신속히 전개될 수 없다.

"고정 무선 루프" 또는 FWL이란 용어는 고정 무선 기반 로컬 액세스를 의미한다. 그러나, 더 광범위한 용어인 "라디오 액세스" 하에 한정된 이동성 해결책과 종종 혼용된다. 라디오 기술의 형태에 관계없이, 모든 고정 무선 또는 라디오 액세스 시스템은 무선 수단을 사용하여 가입자에게 네트웍 액세스를 제공한다. 대체로 말해서, 고정 무선 해결책의 세 가지 주요 카테고리가 있다.

고정 셀룰러 시스템은 주로 APMS(북아메리카에서) 또는 NMT(북유럽 국가에서)와 같은 현행의 아날로그 셀룰러 시스템을 기초로 한다.

고정 코드리스 시스템은 주로 디지털 TDMA 시분할 다중 통신 기술을 사용하는 유럽의 DECT 표준을 기초로 한다.

주문 시스템은 특히 고정 무선 응용에 대하여 설계된다. 이 카테고리에서 종래의 시스템은 다중-포인트 시스템의 아날로그 마이크로파 포인트에 있다. 더 최근에 전개된 시스템은 고주파에서 작동하고 디지털 기술을 사용한다. 이러한 시스템들은 유사한 셀룰러 기술에서 유래할 수 있지만, 현행의 어떠한 협정 표준에 근거하지 않는다.

고정 무선 시스템의 세 가지 주요 카테고리 중에서 그 다른 것들보다 분명히 더 우수한 해결책은 없다. 만일 시스템 운영자에게 가장 필요한 것이 음성 품질이 제한적 요소가 아닌, 음성 지향 서비스를 제공하는 것이라면 종종 고정 셀룰러 시스템이 적절하고, 그것의 상대적으로 낮은 설비비용 때문에 바람직하기까지 하다. 매우 고밀도 도시 상황에 있어서는, 부하 운반 용량이 크고 피코-셀룰러 구조 때문에 DECT 해결책이 바람직할 수 있다. 마이크로파 해결책은 희박한 인구에 대해 가장 좋다. 주문 시스템은 넓은 범위의 상황에 걸쳐 잘 작동하고 최상의 전체 품질과 바람직한 특징을 갖지만, 적어도 가까운 장래에 더욱 비싸질 것 같다.

경제를 발전시키면서 대부분의 주거 소비자들은 적당한 음성 서비스에 주로 관심을 갖는다. 그러나, 대부분의 사업 고객들은 음성 외에도 데이터와 팩스 서비스를 필요로 한다. 성장하고 있는 가정용 컴퓨터와 인터넷 액세스의 인기와 함께, 주거 소비자들에게 안락한 고속의 데이터 서비스를 제공할 필요가 발생하고 있다. 이와 같이, 주거와 사업 양쪽의 모든 고객들이 고품질의 음성 및 데이터 서비스를 요구할 것이라는 것이 일반적인 경향이다.

종래의 코드분할다중접속 통신 시스템에서 발생하는 문제는 한정된 수의 이용 가능한 의사잡음(pn) 확산코드에 의해 부과된 시스템 용량 제한에 관한 것이다. 이 문제는 동위상(I)과 직각위상(Q) 심벌 쌍을 확산(그리고 역확산)하기 위해 한 채널에 두 개의 pn 코드가 사용될 경우 복잡해진다.

종래의 통신 시스템에서 다른 문제는 제어메시지 전송과 관계가 있다. 일반적으로, 제어메시지는 가장 빠른 전송을 위한 큐에 놓이고, 프레임 구조는 일반적으로 프레임의 시작 또는 끝에서 단일블록으로 특정 프레임에 대한 모든 제어메시지를 전송하도록 설계된다. 그러나, 이 방식은 프레임의 시작 또는 끝에서 단일블록으로 특정 프레임에 대한 모든 제어를 전송하기 위해 지연을 추가한다. 예를 들어, 만일 새로운 프레임이 끝날 때 한 바이트 메시지가 큐의 상단에 있다면, 다음 블록이 보내질 준비가 될 때까지 이 메시지는 전체 프레임으로 전송될 수 없다. 이 경우에, 전체 프레임에 지연이 있게 된다.

따라서, 본 발명의 제1차 목적 및 이점은 앞서 말한 그리고 다른 필요와 요건을 이행할 개선된 고정 무선 루프 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 pn 코드의 개선된 사용을 제시한 개선된 고정 무선 루프 시스템을 제공하는 것이며 또한 제어메시지와 관련된 지연 문제를 극복하는 것이다.

본 발명은 일반적으로 무선 로컬 루프 시스템, 특히 라디오 기지부와 다수의 가입자국 간에 음성과 데이터 통신을 제공하는 고정 무선 루프 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 위에서 설명한 특징 및 다른 특징은 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로 더 명확해진다.

도 1은 본 발명에 따른 동기식 DS-CDMA 고정 무선 통신 시스템의 간략한 블록도로, 이 시스템은 라디오 기지부(RBU)와 다수의 송수신기 또는 가입자단위(SU)를 갖는다. RBU는 SU에 사이드 채널을 전송하고, 또한 SU로부터 원래 비동기식으로 전송된 사이드 채널을 수신한다.

도 2는 도 1의 시스템의 전형적인 주파수 할당도이다.

도 3은 도 1의 RBU와 SU를 보다 상세히 도시한 블록도이다.

도 4는 제어메시지 프레임 필드로 산재된 데이터 필드를 갖는 현재 바람직한 프레임 구조이다.

도 5a와 도 5b는 RBU 전송 및 수신기 회로의 일부를 각각 좀더 자세히 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 방법과 장치에 의해 앞서 말한 그리고 다른 문제들이 극복되고 목적과 이점이 실현된다.

CDMA 통신 시스템에서 정보를 전송하는 방법이 개시되고, 이 방법은 (a) 데이터와 제어정보를 데이터스트림으로 멀티플렉싱하는 단계; (b) 상기 데이터스트림을 부호화 하여 부호화된 I/Q 심벌 쌍 스트림을 형성하는 단계; (c) 상기 부호화된 I/Q 심벌 쌍 스트림에 동기정보를 삽입하는 단계; (d) 상기 부호화된 I/Q 심벌 쌍과 삽입된 동기정보를 프레임으로서 전송하기에 앞서 동일한 의사잡음(pn) 확산코드를 사용해 확산하는 단계를 포함한다.

상기 멀티플렉싱 단계는 단일 바이트의 제어메시지 프레임으로 각각 구성되어진 제어메시지 필드에 의해 분리된 복수의 데이터 바이트로 데이터 필드가 구성된 데이터스트림을 형성한다. 상기 제어메시지 프레임은 제어메시지 헤더 필드, 복수의 제어데이터 필드 및 복수의 데이터 무결성 필드를 포함한다.

더욱 자세히, 상기 프레임은 복수의 데이터 바이트로 각각 구성된 복수의 데이터 필드가 이어지는 부호화 되지 않은 동기 필드가 구성된다. 상기 복수의 데이터 필드 각각은 제어메시지 필드에 의해 분리된다. 상기 제어메시지 필드 각각은 멀티-바이트 제어메시지 프레임의 단일 바이트로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 부호화 단계는 (a) I 채널과 Q 채널을 형성하도록 상기 데이터스트림을 1/2 비율로 컨볼루션 부호화 하는 단계와; (b) I 채널과 Q 채널을 4/5 비율로 펑처 트렐리스 코딩하는 단계를 포함한다.

서론과 도 1을 참조함으로써, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정 무선 시스템(FWS)(10)은 디지털 라디오 기술에 기초한 주문 시스템이다. 보다 엄밀히 말하면, FWS(10)는 공중 링크를 통해 CDMA 기술에 기초한 직접 연속 확산 스펙트럼을 사용하여 가입자에게 로컬 액세스를 제공한다. 이것은 유선 해결책과 경쟁적인 비용으로 매우 우수한 품질의 매우 신뢰할만한 서비스를 제공한다. FWS(10)는 높은 스펙트럼 효율을 나타내므로 이용 가능한 대역폭을 제한하여 좋은 유선 품질 서비스를 제공할 수 있다. 넓은 동적인 범위는 FWS(10)가 인구가 밀집한 대도시, 도시, 근교 지역 사회의 특정한 필요를 경제적인 면에서 충족시키는 피코, 마이크로, 또는 소형 셀룰러 구조로 전개될 수 있게 한다.

FWS(10)의 몇 가지 중요한 속성은 32 Kbps로 전송된 유선 음성 품질; 32/64 Kbps 처리량을 가진 데이터와 팩스 응용을 위한 높은 처리량; 잡음과 간섭에 대해 좋은 내성을 갖는 높은 서비스 신뢰도; 안전한 공중 링크; 및 인바운드와 아웃바운드 양쪽의 우선/긴급 호출과 같은 강화된 서비스 지원을 포함한다.

FWS(10)는 종래의 비동기식 CDMA 기술에 비해 용량이 3배 내지 5배인 이점이 있으며, 현재 이용 가능한 시분할 다중접속(TDMA) 기술에 비해 주파수 재사용 기술을 사용하는 능력 때문에 3배 내지 7배의 용량 이익이 있다.

FWS(10)는 사용자 또는 가입자단위(SU)(14)로서 언급한 복수의 송수신기부에 대해 라디오 기지부(RBU)(12)로부터의 순방향링크(FL) 송신이 시간적으로 정렬된 심벌과 칩이고, SU(14)는 FL 송신을 수신하고 송신 중 하나와 동기를 맞추도록 작동한다는 점에서 동기식 CDMA(S-CDMA) 통신 시스템이다. 각각의 SU(14)는 또한 그것의 송신 타이밍과 RBU(12)의 동기를 맞추고, 일반적으로 양방향 통신을 이행하도록 역방향링크(RL)로 RBU(12)에 신호를 전송한다. FWS(10)는 RBU(12)와 SU간 음성 그리고/또는 데이터를 전달하는 통신 시스템을 구현하는데 적합하다.

SU(14)는 고객구내장비(CPE)의 일부를 형성한다. CPE는 또한 네트웍 종결부(NTU)와 무정전 전원 공급기(UPS)를 포함하는데, 이것들은 도 1에 도시하지는 않았다.

RBU(12)는 도 1에 도시하지 않은 복수의 사용자 신호(사용자_1 내지 사용자_n)와, 끊임없이 전송되는 동기 사이드 채널(SIDE_CHAN) 신호를 발생시키는 회로를 포함한다. 이들 각 신호에는 각각의 pn 확산코드가 할당되고 확산코드로 변조된 후, 안테나(12b)를 가진 전송기(12a)에 인가된다. FL를 통해 전송될 때 송신은 위상 직각 변조되고, SU(14)는 그것으로부터 동위상(I) 성분과 직각위상(Q) 성분을 유도하기에 적합한 위상 복조기를 포함하는 것으로 가정한다. RBU(12)는 다수의 주파수 채널을 전송할 수 있다. 예를 들면, 각 주파수 채널은 128 코드 채널까지 포함하고, 2 GHz 내지 3 GHz 범위 내에 중심 주파수를 갖는다.

RBU(12)는 또한 사이드 채널 수신기(12d)에 출력이 결합된 수신기(12c)를 포함한다. 사이드 채널 수신기(12d)는 입력으로써 수신기(12c)로부터의 확산신호와 기준화계수 신호, 사이드 채널 역확산 pn 코드를 수신한다. 이 후자의 두 신호는 RBU 프로세서 또는 제어기(12e)로부터 발생한다. 기준화계수 신호는 고정될 수 있으며, 또는 역방향 채널로 전송하고 있는 SU(14) 수의 함수로써 적응형으로 할 수 있다. 사이드 채널 수신기(12d)는 SU(14)중 하나로부터 전송 검출을 가리키기 위해 RBU 제어기(12e)에 검출/비검출 신호를 출력하고, 또한 아래 설명된 것처럼 전력 추정치(x)를 출력한다. 판독/기록 메모리(MEM)(12f)는 SU 타이밍 위상 정보와 전력 추정치와 같은 시스템 변수 및 기타 정보들을 저장하도록 RBU 제어기(12e)에 양방향으로 연결된다.

네트웍 인터페이스부(NIU)(13)는 로컬 공중망에 사용되기에 적합한 아날로그 또는 디지털 중계선을 통해 공중 회선 교환 전화망(PSTN)(13a)과 같은 공중망에 RBU(12)를 접속시킨다. RBU(12)는 E1 중계선을 사용해 NIU(13)와 접속되고 동축케이블로 마스터 안테나(12b)에 접속된다. SU(14)는 위에 설명한 것처럼 라디오 인터페이스를 통해 RBU(12)와 통신한다.

또한, FWS(10)는 NIU(13)와 RBU(12)에 대해 조작, 관리, 유지보수, 준비(OAM＆P) 기능을 제공하는 요소관리시스템 또는 EMS(서술되지 않음)를 갖는다. EMS의 기능은 본 발명의 이해와 밀접한 관련이 없고 상세히 더 서술하지 않을 것이다.

NIU(13)는 시스템(10)에 대한 공중망 인터페이스이다. 그것의 주 용도는 공중망에 의해 요구되는 특정 프로토콜과 신호를 제공하는 것이다. 이러한 프로토콜은 고객뿐 아니라 국가, 어쩌면 네트웍에서의 접속점에 따라서도 변경될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, RBU(12)에 4개의 E1 접속이 사용되는 것으로 RBU(12)당 하나 내지 4개의 E1 접속을 사용해 NIU(13)는 최대 15개의 RBU(12)에 접속할 수 있다. 또한, 각 NIU(13)의 크기는 예를 들면 10,000 가입자까지 이른다. 각 E1 중계선의 타임슬롯(16)은 제어 EMS에 정보를 송수신하는데 뿐만 아니라, NIU(13)와 부착된 RBU(12)간에 제어정보를 전달하는데 사용된다. 프로토콜은 HDLC 포맷에 기초를 두고 RBU-NIU 통신을 강화하는데 최대한 활용된다.

NIU(13)에 의해 제공되는 기능은 구체적으로 RBU(12)의 초기화; SU(14)에 다이얼 톤과 DTMF 준비; 음성과 데이터 호출의 설정 및 해제; 호출 상세 기록(CDR)의 유지; HDLC 프로토콜(RBU 링크 제어 프로세서의 데이터 링크 프로토콜); 시스템 인터페이스 청구; 링과 온훅/오프훅 검출에 대한 공통 채널 시그널링(CCS); NIU, RBU, SU에서의 눈에 띄는 검출; 진행중 호출에 대한 채널 반환; 단순한 구형 전화 서비스(POTS)와 강화된 POTS 호출 특징을 부여하는 훅 플래시 검출; 32/64 Kbps 속도 변화 초기화; 전화 용량 지불(12/16 KHz 톤 검출, 라인 반전); 우선 및 긴급 번호 호출; E＆M, R1, R2, R2 변형, C7과 같은 국가 특정 시그널링 인터페이스 조절; 및 라인측과 중계선측 양쪽 모두에 대한 아날로그/디지털 선택의 시스템 모듈 방식을 포함한다.

SU(14)의 표준 동작 방식은 ITU-T G.721 표준에 따른 ADPCM 부호화를 사용한 압축 스피치 방식이다. 이것은 음질을 나타내는데, RBU(12)에 X.21이 아닌 채널이 개설될 때는 이 음질의 32 Kbps 서비스가 디폴트값으로 사용된다(X.21 채널이 EMS/NIS에 의해 제공될 때는 우선적으로 형성된다). 32 Kbps 채널은 요구된다면 9600 b/s까지 음성 대역 데이터에 사용될 수 있다. 채널율이 팩스/모뎀 시작톤의 검출로 64 Kbps PCM 부호화 음성/데이터에 접하였을 때, 팩스와 모뎀 속도는 최소한 33.6 Kbps가 될 수 있다.

SU-RBU 공중 링크는 91 MHz 또는 119 MHz의 대역폭으로 분리된 각 방향에 별도의 2.72 MHz(보호 주파수대를 포함하여 3.5 MHz) 채널을 제공한다. 명목상 동작 스펙트럼은 2.1 - 2.3 GHz 또는 2.5 - 2.7 GHz이다. 그러나, 시스템은 전송 주파수와 수신 주파수간 스펙트럼 마스크 및 분리가 ITU 283.5 명세에 따라 유지되다면 1.8부터 5 GHz까지 주파수가 변경될 수 있도록 설계된다. ITU 283.5 명세에 따라, 도 2에 도시한 것처럼, 총 96개의 허용된 주파수 쌍이 있다. 예를 들면, RBU(12)는 3' 주파수 대역으로 전송하고 3 주파수 대역으로 수신하며, SU(14)는 3 주파수 대역으로 전송하고 3' 주파수 대역으로 수신한다.

RBU(12)는 2.72 MHz 대역폭을 사용하여 동시에 128개의 34 Kbps 채널을 지원할 수 있어 1.6 bits/Hz의 스펙트럼 효율을 제공한다. 이 전체 용량 중에서, 8개 채널이 FWS(10)에 의해 사용되고, 채널 당 추가적인 2 Kbps는 시스템 오버헤드이다. 따라서 유효 트래픽 운송 용량은 32 Kbps의 120 채널이다.

FWS(10)의 스펙트럼 효율은 주로 FWS(10)가 양방향성 동기식 CDMA를 사용하기 때문에 종래의 CDMA 시스템의 3배 내지 5배가 된다. IS-95에 기초한 시스템을 포함해, 경쟁력 있는 시스템들은 단방향에서만 비동기식 또는 동기식이다. 양방향 동기성으로 FWS(10)는 유사 직교 확산코드를 사용하여 최대 가능 데이터 운송 용량을 얻을 수 있다.

라디오 발산은 긴 거리에 걸쳐 공중에 전도될 때 에너지를 손실한다. 멀리 있는 가입자로부터 수신된 신호 에너지를 근처 가입자의 신호 에너지가 완전히 압도하지 않게 하기 위해서, RBU(12)는 SU(14)의 전력레벨을 제어한다. 바람직한 실시예에서, 역방향 채널 전력(SU(14)에서 RBU(12)로)만 RBU(12)에 의해 제어된다. 전력제어는 주로 SU(14) 초기화에서 설정된다.

그 후의 전력 조정은 좀처럼 없고 주위 조건이 달라질 때 행해진다. 폐쇄루프 전력제어는 원하는 레벨에 대해 비교하고 원하는 전력 레벨에 이를 때까지 증분 조정하여 구현된다.

각 SU(14)는 단지 한 레벨의 전체 신호를 수신하므로 순방향채널 전력제어는 불필요하다. RBU(12)는 가장 먼 SU(14)가 수신하는 신호세기가 그 적용에 충분하기만 하면 된다.

광범위한 범위를 갖는 것이 항상 바람직하진 않다. 인구가 밀집한 도시 또는 근교의 설치에서, 아래에 설명한 것처럼 셀룰러 구조로 시스템을 배치할 필요가 있다. 이러한 배치에서 구역간 그리고 셀 간의 간섭을 줄이기 위해, RBU(12)의 범위는 특정 방향으로 선택적으로만이 아니라 전체적으로도 제한된다. 이러한 범위 제어는 RBU(12)에서 지향성 마스터 안테나(12b)를 사용해서, 또한 전체적인 RBU(12) 전력을 제어함으로써 이루어질 수 있다.

SU(14) 중 하나가 오프-훅(사용자가 전화기를 든 경우)을 검출할 때, 슬롯형 ALOHA 방식으로 6개의 역방향 동기 사이드 채널 중 하나를 통해 아웃고잉 호 요청을 전송한다. 사이드 채널은 임의로 선택된다. RBU(12)는 그 요청을 처리하고, 액티브 채널을 사용할 수 있다면, 액티브 채널코드(순방향과 역방향 모두)를 포함하고 있는 SU(14)에 아웃고잉 호 응답을 보낸다. 한편, RBU(12)는 순방향 사이드 채널 데이터를 새로 활성화된 채널을 통해 정해진 시간에 전송하기 시작하고, 액티브 호 데이터를 전송하기 시작한다. 순방향 사이드 채널에 주의를 기울이고 있는 SU(14)는 액티브 채널 할당을 수신하고, 수퍼프레임 경계에서 액티브 코드로 전환한다. SU(14)는 사이드 채널 데이터를 수신한 다음, 액티브 호 데이터를 수신하기 시작한다.

로컬루프의 한 SU(14)에 대해 NIU(13)가 인커밍 호를 수신할 때, E1 링크를 통해 RBU(14)에 통보된다. RBU(12)는 우선 SU(14)가 사용중인지 판정하기 위해 조사한다. 만일 사용중이 아니라면, RBU(14)는 순방향 사이드 채널로 SU(14)에 액티브 채널 코드를 포함하는 메시지를 보낸다. 위에서 논한 아웃고잉 호 처리와 같은 방식으로 호 처리를 계속한다.

만일 모든 채널이 사용중이고 NIU(13)가 사용중이지 않은 SU(14)에 대해 인커밍 호를 수신하면, 호출된 SU가 우선적인 인바운드 액세스(병원, 소방서, 또는 경찰서와 같은)가 아닌 한 호출자에게 가입자 사용중 톤을 제공하고, 이 경우에 NIU(13)는 RBU(12)에게 가장 우선권이 낮은 호를 중단하여 호출된 SU(14)에 대한 채널을 개방하라고 지시한다. 유사하게, 만일 SU(14)가 서비스 요청을 초기화하고 어떠한 트래픽 채널도 개방하지 않는다면, RBU(12)는 임시 트래픽 채널에 다이얼 톤을 제공하고 다이얼된 번호를 수신한다. 만일 다이얼된 번호가 긴급 번호이면, RBU(12)는 트래픽 채널을 개방하기 위해 우선 순위가 가장 낮은 호를 중단하고 그 개방된 채널을 SU(14)에 접속한다. 만일 호출된 번호가 긴급 번호가 아니면, SU(14)에 "서비스 대기" 상태를 가리키는 특별한 사용중 톤이 제공된다.

이제 RBU(12)와 SU(14)를 더 상세히 도시한 도 3을 참조한다.

PSTN(13a)으로부터의 인커밍 호는 NIU(13)를 통과하여 채널당 64 Kbps의 E1 중계선(13b)을 지나 RBU-상주 E1 인터페이스(20)를 통과한다. E1 인터페이스(20)는 64 Kbps 채널을 PPCM 하이웨이(21) 타임슬롯에 위치한 32 Kbps 채널로 압축하는 A-로(law) ADPCM 알고리즘을 선택적으로 수행한다. 만일 A-로(law) ADPCM 압축하지 않는다면, 64 Kbps 채널은 두 개의 32 Kbps 채널로 나누어지고 PPCM 하이웨이(21)에 놓이게 된다. 바람직한 실시예에서, RBU(12)는 128개의 32 Kbps 채널까지 수용할 수 있고, 각각의 SU(14)는 4개의 32 Kbps 채널까지 수용할 수 있다. PPCM 하이웨이(21)는 매 16 ms마다 발생되는 마스터 타이밍 펄스를 나타내는 프레임 동기(FrameSync) 신호(20a)에 관련해 작동한다. RBU(12)로 송수신하는 모든 호는 PPCM 하이웨이(21)와 E1 인터페이스(20)를 통과한다. 인커밍 호의 경우에, 신호는 기저대역 결합기(BBC)(22)에 인가되고 거기서부터 D/A 변환기(24)와 전송 라디오 주파수 프론트-앤드(RFFE)(26)에 인가된 후, 안테나(12b)에 인가되어 SU(14)로 전송된 다. SU(14)로 들어오는 호 신호는 안테나(14a)에 의해 수신되고 수신 RFFE(34), A/D(36), 복조기(38), 수신기(40)에 인가된다. SU(14)는 펄스코드변조(PCM) 하이웨이(43)를 네트웍 종결부(NTU)(52)에 결합하는 가입자 선 인터페이스회로(SLIC)(42)를 포함한다. 역방향에서, 호는 NTU(52)에서 발원하고 SLIC(42)와 PCM 하이웨이(43)를 지나 전송기(44), 변조기(46), D/A 변환기(48), 전송 RFFE(50)로 전달된다. 신호는 SU 안테나(14a)에 적용되고 RBU 안테나(12b)에 의해 수신된다. 수신된 신호는 수신 RFFE(28), A/D 변환기(30), 복조기와 동기부(32)에 인가된 다음, PPCM 하이웨이(21)와 E1 중계선(13b)과 NIU(13)를 통해 PSTN(13a)과 접속하는 E1 인터페이스(20)에 인가된다.

RBU(12)는 전체 FWS(10)에 대한 마스터 타이밍을 제어한다. FWS(10) 전체 타이밍은 PPCM 하이웨이(21)에서 발생한 주기적인 타이밍 펄스, 즉 FramSync 신호(20a)에 참조된다. FWS(10)에서 모든 데이터는 프레임이라 불리는 동일한 크기의 패킷으로 그룹 지어진 다음, 예를 들어 3개의 프레임으로 하나의 수퍼프레임을 구성하는 식으로 수퍼프레임으로 그룹 지어진다.

이제 현재 바람직한 S-CDMA 파형 발생 회로를 도시한 도 5a와 도 5b를 참조한다. RBU(12)에서 데이터(32 Kbps)와 제어메시지(1.5 Kbps) 모두 멀티플렉서(MUX)(53)를 사용해 하나의 비트스트림(34 Kbps)으로 다중화된다. 데이터스트림은 블록(54)에서 1/2 비율의 컨볼루션 부호화 된 후 블록(56)에서 4/5 비율로 펑처(4/5 비율로 펑처 트렐리스 코드)됨으로서 I와 Q 심벌 쌍을 만든다. 이어서 부호화 되지 않은 SYNC 워드(312.5 심벌/초, I SYNC와 Q SYNC)는 SYNC 삽입 MUX(58)에서 각 프레임의 시작점에 삽입된다. 결과 I/Q 심벌 쌍(21.25 K symbol/sec)은 본 발명의 일면에 따라, I와 Q 모두에 대해 동일한 pn 코드를 사용해 확산기(60A와 60B)에서 각각 확산된다. 결과 칩 파형(2.72 M chip/sec)은 그런 다음 D/A 변환기(24)에 보내지고 파형을 전송 주파수로 상향 변환하는 RFFE(26)에 전송된다.

파형은 순방향에서 모든 제3 동기워드가 전도되는 것을 제외하고 순방향(다운링크)과 역방향(업링크) 채널 모두 동일하다. 전도된 동기워드는 SU(14)가 수퍼프레임 경계가 어디에서 발생하는지 결정할 수 있게 해준다. 역방향에서 RBU(12)는 이미 수퍼프레임 경계가 어디에서 발생하는지에 대한 정보를 갖고 있기 때문에 동기워드는 전도되지 않는다. 그러나, 역방향 채널은 사이드 채널이 슬롯형 ALOHA 다중 접속 프로토콜을 사용하여 작동할 수 있도록 수퍼프레임 동기를 맞춘다. 역방향 채널 사이드 채널들은 항상 수퍼프레임 경계에서 시작하고 끝난다.

도 5b의 RF 수신기는 수신된 신호를 기저대역으로 하향 변환한다. 기저대역 신호는 다시 동일한 pn 코드를 사용해 역확산기(62A와 62B)에서 역확산되고, 심벌 주기동안 누산기(64A와 64B)에서 누적되어, I와 Q 소프트 심벌을 판정한다. I/Q 소프트 판정은 동기검출 및 제거 회로블록(66)에 제공된다. 이 블록의 회로(66)는 프레임 동기화를 위해 디펑처 블록(68)과 비터비 디코더(70)에 의해 사용되는 프레임 동기신호를 발생시킨다. I/Q 소프트 판정은 펑처 데이터가 다시 삽입되는 디펑처 블록(68)에 제공된다. 디펑처 블록(68)의 I/Q 출력은 I/Q 심벌을 받고 수신된 데이터와 제어를 출력하는 비터비 복호기(70)에 입력된다. 프레임 동기신호로부터, 제어프레임 동기신호는 블록(72)에 의해 발생된다. 이 신호는 데이터와 제어메시지를 분리하는 디멀티플렉서(DEMUX)(74)에 의해 사용된다.

I와 Q 채널에 대해 동일한 pn 코드를 사용하므로써, 별개의 I 및 Q pn 코드를 사용하는 시스템에 비해 FWS(10)의 용량이 두배가 된다.

도 4를 참조하면, 데이터와 제어메시지는 16 ms 프레임(80)에 포함된다. 각각의 16 ms 프레임(80)은 16-바이트 데이터(80A) 블록 또는 필드 4개와 1-바이트 제어(CTRL) 블록 또는 필드(80B) 3개로 구성된다. 단일 제어메시지 프레임(82)은 복수의 1-바이트 필드, 구체적으로 제어메시지의 형태를 구별하는데 사용될 수 있는 제어메시지 헤더필드와, 두 개의 제어 데이터 필드, 두 개의 CRC(XOR 암호화) 데이터 무결성 필드로 구성된다. 필드의 개수는 변경될 수 있다. 제어메시지 프레임(82)은 완전히 전송되기 위해 데이터 프레임(80)이 하나 이상 필요하다. 각각의 데이터 프레임(80)은 1-바이트 동기(SYNC)워드(80B)로 시작한다. 동기워드(80C)는 부호화 되지 않는다. 오히려, 이것은 펑처된 후, 동기 삽입 MUX(58)에 심벌 속도로 삽입되고, 동기검출 및 제거 블록(66)에서 제거된 후에 디펑처 되고 복호된다. 동기워드(80C)는 프레임 동기를 얻기 위해 RBU 수신기에 의해 사용된다. 동기워드(80C)는 또한 RF로 업/다운 변환에 기인한 I/Q 위상 모호를 해결하기 위해 비터비 복호기(70)에서 사용된다.

앞에서 논의한 것처럼, 종래의 방식에서, 제어메시지는 가장 빠른 전송을 위한 큐에 놓이고, 프레임 구조는 일반적으로 프레임의 시작 또는 끝에서 단일블록 내 특정 프레임에 대한 모든 제어메시지를 전송하도록 설계된다. 그러나, 이 방식은 프레임의 시작 또는 끝에서 단일블록 내 특정 프레임에 대한 모든 제어를 전송하기 위해 지연을 추가하므로, 수신기에서 메시지와 전화 데이터에 지연이 추가된다.

도 4에 도시한 프레임 구조와 관련하여, 제어메시지는 전체 프레임만큼 지연될 필요가 없다. 대신에, 이것은 프레임 데이터 필드(80A)에 산재한 세 개의 1 바이트 제어 블록 중 그 첫 번째 것으로 전송될 수 있어, 레이턴시가 현저히 감소하게 된다. 이것은 또한 전화 데이터에 의해 발생한 지연을 최소화하는 효과가 있다. 즉, 데이터 프레임(80) 내에 "패킷"으로 제어메시지를 보냄으로써, 전화 데이터는 지연이 적게 발생한다. 이 특징은 FWS(10)가 채널을 설정하고 해제하기 위해 필요한 시간을 감소시킬 뿐 아니라 제어루프를 더 확실하게 구현하게 할 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예에 관해 특별히 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 기술적으로 숙련된 자에 의해 변형과 수정이 가능하다.

Claims

코드분할다중접속 통신 시스템의 정보 전송 방법에 있어서,

데이터와 제어 정보를 데이터스트림으로 멀티플렉싱하는 단계;

상기 데이터스트림을 부호화 하여 부호화된 I/Q 심벌 쌍 스트림을 형성하는 단계;

상기 부호화된 I/Q 심벌 쌍 스트림에 동기 정보를 삽입하는 단계; 및

상기 부호화된 I/Q 심벌 쌍과 상기 삽입된 동기 정보를 프레임으로서 전송하기에 앞서 동일한 의사잡음(pn) 확산코드를 사용해 확산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제1항에 있어서,

상기 멀티플렉싱 단계는 단일 바이트의 제어메시지 프레임으로 각각 구성되어진 제어메시지 필드에 의해 분리된 다수의 데이터 바이트로 데이터 필드가 구성된 데이터스트림을 형성하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제2항에 있어서,

상기 제어메시지 프레임은 제어메시지 헤더 필드, 다수의 제어데이터 필드 및 복수의 데이터 무결성 필드로 구성되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레임은 복수의 데이터 바이트로 각각 구성된 복수의 데이터 필드가 이어지는 부호화 되지 않은 동기 필드가 구성되고, 상기 복수의 데이터 필드 중 각각은 각각이 멀티-바이트 제어메시지 프레임의 단일 바이트로 구성된 제어메시지 필드에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 부호화 단계는,

I 채널과 Q 채널을 형성하도록 상기 데이터스트림을 1/2 비율로 컨볼루션 부호화 하는 단계와;

I 채널과 Q 채널을 4/5 비율로 펑처 트렐리스 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
코드분할다중접속 통신 시스템의 정보 전송 방법에 있어서,

데이터와 제어 정보를 멀티-바이트 제어메시지 프레임의 단일 바이트로 각각 구성된 제어메시지 필드에 의해 분리된 복수의 데이터 바이트로 데이터 필드가 구성된 데이터스트림으로 멀티플렉싱하는 단계;

상기 데이터스트림을 부호화 하는 단계;

상기 데이터스트림에 부호화 되지 않은 동기 필드를 삽입하는 단계;

상기 데이터 프레임을 확산코드를 사용하여 확산하는 단계; 및

상기 확산 데이터 프레임을 수신기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제6항에 있어서,

상기 전송된 데이터 프레임을 수신하여 역확산하는 단계;

상기 동기 필드에 동기를 맞추는 단계;

상기 데이터 프레임을 디코딩 하는 단계; 및

상기 제어메시지 필드와 상기 데이터 필드를 디멀티플렉싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제7항에 있어서,

상기 제어메시지 프레임은 제어메시지 헤더 필드, 복수의 제어데이터 필드, 복수의 데이터 무결성 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
제6항에 있어서, 상기 부호화 단계는,

I 채널과 Q 채널을 형성하도록 데이터스트림을 1/2 비율로 컨볼루션 부호화 하는 단계;

I 채널과 Q 채널을 4/5 비율로 펑처 트렐리스 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 통신 방법.
통신망에 결합되고, CDMA 라디오 채널을 통해 통신하는 복수의 가입자단위(SU)에 결합된 라디오 기지부(RBU)로 구성된 동기식 CDMA 고정 무선 시스템에 있어서, 상기 RBU는,

멀티-바이트 제어메시지 프레임의 단일 바이트로 각각 구성된 제어메시지 필드에 의해 분리된 복수의 데이터 바이트로 데이터 필드가 구성된 데이터프레임으로, 한 SU에 사용될 데이터와 제어 정보를 멀티플렉싱하는 제1 멀티플렉서;

상기 데이터 프레임을 부호화하여 부호화된 I/Q 심볼 쌍을 형성하는 부호화기;

상기 부호화된 I/Q 심볼 쌍에 동기 필드의 부호화되지 않은 I/Q 심벌 쌍을 삽입하여 다중화된 I/Q 심벌 쌍 스트림을 형성하는 제2 멀티플렉서;

상기 다중화된 I/Q 심벌 쌍 스트림을 한 pn 확산코드를 사용하여 확산하는 확산기; 및

상기 확산 다중화된 I/Q 심벌 쌍 스트림을 상기 예정된 SU에 프레임으로서 전송하는 전송기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 CDMA 고정 무선 시스템.
제10항에 있어서, 상기 부호화기는,

1/2 비율의 컨볼루션 부호화기와;

4/5 비율의 펑처 트렐리스 코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 CDMA 고정 무선 시스템.
제10항에 있어서

상기 전송된 프레임은 복수의 데이터 바이트로 각각 구성된 복수의 데이터 필드가 이어지는 부호화 되지 않은 동기 필드로 구성되고, 상기 복수의 데이터 필드 각각은 각각이 멀티-바이트 제어메시지 프레임의 단일 바이트로 구성된 제어메시지 필드에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 동기식 CDMA 고정 무선 시스템.