KR20010071367A - 매우 가변적인 데이터 속도에 대한 트래픽 채널을 빠르게획득하는 방법 - Google Patents

매우 가변적인 데이터 속도에 대한 트래픽 채널을 빠르게획득하는 방법 Download PDF

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KR20010071367A
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Abstract

본 발명은 다중 할당 가능한 서브채널이 역방항 링크에서 각각의 서브채널에 주어진 긴 유사잡음(PN) 코드의 서로 다른 코드 위상을 할당함으로써 한정되는 CDMA 무선 통신에 대한 서비스 옵션 오버레이에 관한 것이다. 각각의 온-라인 가입자 유니트의 즉각적인 밴드폭 요구는 다음으로 각각의 네트워크층 접속에 대해 필요에 따른 베이스에 하나 또는 여러 서브 채널을 다이나믹하게 할당 또는 어떤 채널도 할당하지 않음으로써 매칭될 수 있다. 상기 시스템은 가입자 유니트에 접속된 컴퓨터가 파워온되지만, 현재는 액티브하게 데이터를 전송 또는 수신하지 않을 때 확장된 아이들 시간에 대한 역방향 링크에서 가입자 유니트와 기지국 사이의 상대적으로 큰 개수의 가상의 물리적인 접속을 효과적으로 제공한다. 상기 유지 서브채널은 기지국과 가입자 유니트가 동상이며 시간 동기화를 유지하는 것을 허용한다. 이는 새로운 코드 위상 서브채널을 할당함으로써 필요에 따라 추가의 서브채널을 빠르게 획득하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게, 새로운 채널의 코드 위상은 유지 서브채널과 일치하는 코드 위상에 대해 소정의 코드 위상 관계식에 따라 할당된다.

Description

매우 가변적인 데이터 속도에 대한 트래픽 채널을 빠르게 획득하는 방법 {FAST ACQUISITION OF TRAFFIC CHANNELS FOR A HIGHLY VARIABLE DATA RATE}
무선 전화와 개인용 컴퓨터의 증대되는 사용으로 인해 특정 애플리케이션에 사용되는 것으로만 생각되는 개선된 무선통신 서비스에 대한 요구가 증대되었다. 1980년대에, 무선 음성 통신은 셀룰러 전화 네트워크에 넓게 이용되었다. 상기의 서비스는 전형적으로 높은 기대 가입자 비용으로 인해 사업가의 독점적인 분야인 것으로 인식되었다. 동일하게 원거리에 분배된 컴퓨터 네트워크에 대한 액세스 역시 그러하며, 따라서 매우 최근까지도 단지 사업가와 대형 기관만이 필요한 컴퓨터와 무선 액세스 장비를 사용할 수 있었다. 두 기술을 광범위하게 사용할 수 있음에 따라 일반인들은 인터넷 및 개인용 인트라넷과 같은 네트워크에 액세스할 뿐 아니라 무선 방식으로 상기 네트워크에 액세스하기를 더욱 원한다. 이는 특히 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 핸드-헬드 개인용 디지털 보조장치 및 전화선에 구속되지 않으면서 상기 네트워크에 액세스하길 원하는 종류의 사용자에 관한 것이다.
또한 저비용, 인터넷에 대한 고속 액세스, 개인 인트라넷, 및 현존 무선 인프라구조를 사용하는 다른 네트워크를 제공하는 만족할 만한 솔루션이 아직까지는 넓게 이용되지 않는다. 이러한 상황은 대부분 여러 인공적인 불행한 환경때문이다. 우선, 무선 네트워크에 대한 비지니스 환경에서의 고속 데이터 서비스를 제공하는 전형적인 방식이 대부분의 가정이나 오피스에서 이용할 수 있는 음성 단계의 서비스에 쉽게 적용되지 않는다. 이 표준 고속 데이터 서비스는 또한 표준 셀룰러 무선 핸드세트에 대한 충분한 전송에 도움이 되지 않는다. 게다가, 현존 셀룰러 네트워크는 기본적으로 단지 음성 서비스를 전달하는 것으로만 설계되었다. 그 결과, 현재의 디지털 무선 통신 계획안의 중요성은 음성 문제에 있으나, CDMA와 같은 특정 계획안은 데이터 전송을 편리하게 하는 불균형 행위의 일 척도를 제공한다. 예를 들어, IS-95 순방향 트래픽 채널에서의 데이터 속도는 소위 속도 세트 1(Rate Set 1)에서 초당 1.2킬로비트(kbps)에서 9.6kbps로 증가시킬 수 있고, 속도 세트 2에서 1.8kbps에서 14.4kbps로 증가시킬 수 있다.
그러므로 상기 현존하는 시스템의 설계는 전형적으로 순방향에서 기껏 초당 14.4kbps의 레인지로 최대 데이터 속도를 수용할 수 있는 무선 채널을 제공한다. 상기의 낮은 데이터 속도 채널은 28.8 또는 심지어 56.6kbps의 속도에서 데이터를 전송하는데 직접적으로 도움이 되는것은 아니며, 상기 속도는 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN) 타입의 장비에 이용될 수 있는 128kbps와 같은 높은 속도외에도 값싼 유선 모뎀을 사용할 수 있다. 상기 레벨에서의 데이터 속도는 빠르게 브라우징 웹 페이지와 같은 활동을 위한 최소 수용가능한 속도가 되고 있다. 디지털 가입자 라인(xDSL) 서비스와 같은 고속 빌딩 블록을 사용하는 다른 타입의 데이터 네트워크는 현재 미국에서 사용중이다. 그러나 그 비용이 거주 고객들에게 매력적인 관점에서는 감소 추세에 있다.
상기 네트워크는 셀룰러 시스템이 기본적으로 대부분의 경우에 개선된 시점에서 공지되어있지만, 셀룰러 네트워크 토폴로지에 대해 고속 ISDN 또는 xDSL 등급의 데이터 서비스를 제공하는 규정은 존재하지 않는다. 불행하게도, 무선 환경에서, 여러 가입자에 의한 채널로의 액세스는 고비용이며 그에 대한 경쟁이 존재한다. 멀티플 액세스가 일 그룹의 무선 캐리어에 대한 아날로그 변조를 사용하는 전통적인 주파수 분할 다중 액세스(FDMA)에 의해서 또는 시분할 다중 액세스(TDMA) 또는 코드 분할 다중 액세스(CDMA)를 사용하는 무선 캐리어의 공유를 허용하는 새로운 디지털 변조 계획안에 의해 제공되는 것과 무관하게, 무선 스펙트럼의 본질은 공유되기를 기대하는 매체인 것이다. 이는 유선 매체가 획득하기에 상대적으로 저비용이며 따라서 일반적으로는 공유되지 않는다는 점에서 데이터 전송을 위한 전통적인 환경과는 매우 유사하지 않다.
다른 고려사항은 데이터 특성 자체이다. 예를 들어, 일반적인 웹 페이지에 대한 액세스는 비대칭 데이터 속도 전송 요구조건을 가지는 버스트-지향(burst-oriented)인 것으로 고려해 본다. 특히, 원거리 클라이언트 컴퓨터의 사용자는 우선 웹 페이지의 주소를 브라우저 프로그램에 지정한다. 브라우저 프로그램은 다음으로 상기 웹 페이지 주소 데이터를 네트워크를 거쳐 서버 컴퓨터로 전송하며, 상기 데이터는 전형적으로 100바이트 이하이다. 서버 컴퓨터는 다음으로 10킬로 바이트로부터 여러 메가 바이트의 텍스트, 이미지, 오디오, 또는 심지어 비디오 데이터를 언제든지 포함할 수 있는 요청 웹 페이지의 컨텐트에 응답한다. 사용자는 다음으로 다른 페이지가 다운로드되는 것을 요청하기 전에 수초 또는 심지어 수분동안 페이지의 컨텐트를 읽느라 시간을 보낼 것이다. 그러므로 요청된 순방향 채널 데이터 속도, 즉 기지국으로부터 가입자로의 채널 데이터 속도는 전형적으로 요청된 역방향 채널 데이터 속도보다 수배 크다.
오피스 환경에서는 대부분의 피고용자의 컴퓨터 작업 습관의 특성이 전형적으로 몇몇 웹 페이지를 체크하고 다음으로 컴퓨터를 사용하여 로컬 저장된 데이터를 액세스하거나 심지어 스톱하는 것과 같은 여분의 시간에 다른 일을 한다. 그러므로 상기 사용자가 하루 종일 연속적으로 인터넷 또는 개인 인트라넷에 접속된 것으로 기대될 지라도, 특정 가입자 유니트로부터 그리고 특정 가입자 유니트로 필요한 데이터 전송 액티버티(activity)를 지원하는 요구의 실제적인 전체 특성은 실제로 매우 산발적이다.
본 발명은 매우 가변적인 데이터 속도에 대한 트래픽 채널을 빠르게 획득하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밴드폭 관리 계획안을 사용하는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 서브 채널이 주어진 무선 순방향 링크 주파수(RF) 채널내에 할당되는 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 서브 채널이 주어진 역방향 링크 RF 채널내에 할당되는 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 가입자 유니트의 역방향 링크 밴드폭 관리 기능에 대한 상태도이다.
도 5는 기지국의 역방향 링크 밴드폭 관리 기능에 대한 상태도이다.
문제점
휴대용 컴퓨터로부터 인터넷 및 널리 이용되는 인프라구조를 이용하는 개인용 인트라넷과 같은 컴퓨터 네트워크에 이르는 무선 데이터 통신을 지원하는 효과적인 계획안이 필요하다. 불행하게도, 예를 들어 CDMA를 이용하는 대부분의 현재의 광대역 확산 무선 표준조차도 웹 페이지 브라우징과 같은 가장 보편적인 활동에 대한 적당한 구조를 제공하지 않는다. 순방향 및 역방향 링크에서, IS-95 타입의 CDMA 시스템의 최대 이용가능 채널 밴드폭은 단지 14.4kbps이다. IS-95는 스위칭된 회로이기 때문에, 한번에 액티브될 수 있는 스위칭된 사용자는 최대 64 회로만이 존재한다. 특히 이러한 제한은 획득하기 어려우며, 동시에 20 또는 30의 사용자가 전형적으로 사용된다.
또한, 현존 CDMA 시스템은 채널이 사용되기 전에 특정한 오퍼레이션을 요구한다. 액세스 및 트래픽 채널은 모두 소위 긴 코드 유사잡음(PN) 시퀀스에 의해 변조된다. 그러므로 수신기를 적당하게 동작시키기 위해서는 송신기와 우선적으로 동기화되어야 한다. 채널의 셋업 및 급속한 다운은 상기 동기화를 수행하기 위해 오버헤드를 요구한다. 상기 오버헤드는 가입자 유니트의 사용자에 대해 현저한 지연을 초래한다.
주어진 사용자에 대한 데이터 속도를 증가시키는 흥미있는 방법은 순방향 및 역방향 링크 방향 모두에서 채널을 공유하는 것이다. 이는 특히 CDMA로 다중 액세스를 쉽게 획득하는데 흥미있는 옵션이다. 추가의 사용자는 단순히 IS-95 시스템에서 순방향 링크에 대해 추가 코드를 추가하고 역방향 링크에서 코드 위상을 추가함으로써 지원받을 수 있다. 이상적으로, 상기 서브채널 오버헤드는 최소가 되어 추가의 서브채널이 접속을 위해 할당을 필요로 할 때 가능한 빠르게 이용할 수 있다.
동기화를 유지하기위해, 최저 가능 속도 접속이 역방향 링크에서 제공되며 동시에 요구시에 효율적이고 빠른 추가 코드의 램프-업(ramp-up)이 유지되는 동안 제공되는 방식으로 서브-채널을 제공하는것은 유리하다. 이는 다음으로 전체 시스템 용량에 대한 영향을 최소로 하면서 이용가능한 접속의 개수를 최소로 할 것이다.
본 발명의 간단한 설명
본 발명은 상술한 요구조건을 달성하는 IS-95형 CDMA 무선 통신 시스템에 대한 서비스 옵션 오버레이에 관한 것이다. 특히 순방향 링크에 대한 다수의 서브 채널은 예를 들면 각각의 서브-채널에 서로 다른 직교성 코드를 할당함으로써 단일 CDMA 무선 채널 밴드폭내에서 한정된다. 다중 서브채널은 역방향 링크에서 주어진 긴 유사잡음(PN) 코드의 서로 다른 코드 위상을 각각의 서브채널에 할당함으로써 한정된다. 각각의 온-라인 가입자 유니트의 동시적인 밴드폭 요구는 각각의 네트워크층 접속을 위해 필요한 기준으로서 하나 또는 여러 서브 채널을 할당하거나 어던 서브채널도 할당하지 않음으로서 일치된다.
특히, 본 발명은 가입자 유니트에 접속된 컴퓨터가 파워 온되지만 액티브하게 데이터를 전송 또는 수신하지 못하는 확장된 아이들(idle) 시간동안의 역방향 링크에서 가입자 유니트와 기지국간의 상대적으로 큰 개수의 가상의 물리적인 접속을 제공한다. 상기 유지 서브채널은 동상과 시간 동기화를 유지하기 위해 기지국과 가입자 유니트를 허용한다. 이는 새로운 코드 위상 서브채널을 할당함으로써 필요에 따라 추가 서브채널에 대한 빠른 획득을 가능하게 한다. 바람직하게, 새로운 채널의 코드 위상은 해당 유지 서브채널의 코드위상에 대해 소정의 코드위상 관계식에 따라 할당된다.
아이들 모드에서, 가입자 유니트는 기지국과 동기화를 유지하기에 충분히 빠를 필요가 있는 데이터 속도에서 유지 서브채널에 대한 "핵심(heartbeat)" 메세지또는 동기화 메세지를 전송한다.
핵심 신호의 시간은 기지국에서 수신기에 코드 위상 로킹 회로의 캡쳐 또는 로킹 범위를 고려하여 결정된다.
예를 들면, 수신기는 전형적으로 코드칩율에서 가동하는 PN 코드 상관기를 가진다. 상기 코드 상관기의 일 예는 이른-늦은 검출기를 포함하는 지연 동기 루프를 사용한다. 루프 필터는 얼마나 긴 코드 상관기가 위상 동기를 보장할수 있기 전에 동작 가능한지를 결정하는 루프의 밴드폭을 제어한다. 상기 루프 시간 상수는 견딜 수 있는 "지터(jitter)"의 양을 결정한다. 위상 동기는 전형적으로 칩 시간의 약 1/8과 같은 작은 칩 시간과 동일할 때 획득될 수 있는 것으로 고려된다.
핵심 메세지는 바람직하게 코드 위상에 의해 한정된 서브 채널상에서 형성된 타임 슬롯에서 전송된다. 시간 슬롯의 사용은 최소 개수의 전용 기지국 수신기로 하여금 아이들 역방향 링크를 유지할 수 있게 한다. 특히, 역방향 유지 채널 링크는 다중 위상인 동일한 긴 코드를 사용하며 또한 각각의 가입자 유니트에 상기 코드의 시간 슬롯을 할당함으로써 제공된다. 이는 기지국에서 큰 개수의 접속을 유지하는 오버헤드를 감소시킨다.
역방향 유지 채널의 시간 슬롯 특성으로 인해, 기지국 수신기는 또한 여러 역방향 링크사이에서 공유될 수 있다. 이를 허용하기 위해, 특정 가입자 유니트에 할당된 각각의 시간 슬롯인 동안 기지국 수신기는 우선 이른-늦은 상관기의 마지막 상태와 같은 위상 동기의 마지막 공지된 상태와 연관된 정보를 로딩한다. 다음으로 상기 위상 동기가 여전히 유효하다는 것을 보장하기 위해 필요한 시간에 대한이른-늦은 상관기를 처리하며 시간 슬롯의 끝에서 상관기의 상태를 저장한다.
추가 서브채널이 밴드폭 요구에 맞출 필요가 있을 때, 추가 코드 위상은 기지국 트래픽 채널 프로세서로부터 필요한 오버헤드 전송을 최소로 하기위해 로킹된 코드에 대한 소정의 위상 관계식으로 할당된다. 그 결과 수천의 아이들 가입자 유니트는 채널이 할당될 때 동시에 스타트업 지연을 최소로하면서 단일 CDMA 역방향 링크 무선 채널에서 유지될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 코드분할 멀티 액세스(CDMA)와 같은 디지털 변조 무선 서비스를 포함하는 통합 서비스 디지털 네트워크(ISDN)와 같은 디지털 데이터 프로토콜을 연속적으로 통합함으로써 무선 접속으로 고속 데이터 및 음성 서비스를 제공하는시스템(100)의 블록도이다.
상기 시스템(100)은 가입자 유니트(101-1, 101-2,..,101-u(총체적으로 가입자 유니트(101)) 및 하나 이상의 기지국(170)을 포함하는 두개의 서로 다른 타입의 요소를 포함한다. 가입자 유니트(101) 및 기지국(170)은 랩탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 휴대용 디지털 보조장치(PDA)등과 같은 휴대용 컴퓨터 디바이스(110)에 무선 데이터 서비스를 제공하는데 필요한 기능을 제공하도록 협력한다. 기지국(170)은 또한 가입자 유니트와 공용 스위칭 전화 네트워크(PSTN;180)에서 그리고 이로부터 데이터를 근본적으로 전송하도록 가입자 유니트(101)와 협력한다.
특히, 데이터 및/또는 음성 서비스는 또한 가입자 유니트(101)에 의해 휴대용 컴퓨터(101)외에 하나 이상의 전화기(112-1,112-2; 전화기(112)로 참조)와 같은 다른 장치에 제공된다. 전화기(112)는 자체로 다른 모뎀 및 도 1 에 도시되지 않은 컴퓨터에 접속된다. 일반적인 ISDN 용어에서는,휴대용 컴퓨터(110) 및 전화기(112)가 터미널 장비(TE)로서 참조된다. 가입자 유니트(101)는 네트워크 터미네이션 타입 1(NT-1)으로서 참조되는 기능을 제공한다. 도시된 가입자 유니트(101)는 특히 통상적인 목적지가 2B+D인 두개의 전달자 또는 "B" 채널 및 단일 데이터 또는 "D" 채널을 제공하는 소위 기본 속도 인터페이스(BRI) 타입 ISDN 접속으로 동작한다.
가입자 유니트(101)는 자체로 스푸핑(132;spoofing) 및 밴드폭 관리(134), 를 포함하는 본 발명에 따른 여러 기능을 수행하는 프로토콜 변환기(130)로서 참조되는 장치 및 ISDN 모뎀(120), CDMA 트랜시버(140), 및 가입자 유니트 안테나(150)를 포함한다. 가입자 유니트(101)의 여러 요소들은 분리된 디바이스에 구현될 수 있고 집적 회로로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 다수의 제작자로부터 쉽게 이용될 수 있는 현존하는 통상적인 ISDN 모뎀(120)은 현존하는 CDMA 트랜시버(140)와 함께 사용될 수 있다. 이 경우, 분리된 장치로서 팔릴 수 있는 프로토콜 변환기(130)에 의해 단일 기능이 완전하게 제공된다. 선택적으로, ISDN 모뎀(120), 프로토콜 변환기(130), 및 CDMA 트랜시버(140)는 완전한 유니트로서 통합될 수 있고 단일 가입자 유니트 디바이스(101)로서 팔릴수도 있다. 이더넷 또는 PCMCIA와 같은 다른 타입의 인터페이스 접속은 프로토콜 변환기(130)에 컴퓨팅 장치를 접속하는데 사용될 수 있다. 이 장치는 또한 ISDN "U" 인터페이스보다는 오히려 이더넷 인터페이스에 인터페이스된다.
ISDN 모뎀(120)은 표준 ISDN "U" 인터페이스에 필요한 포맷으로 터미널 장비(110, 112) 사이에서 데이터 및 음성 신호를 변환한다. U 인터페이스는 네트워크 터미네이션(NT) 및 전화기 회사 사이의 접속점을 지정하는 ISDN 시스템의 기준점이다.
프로토콜 변환기(130)는 스푸핑(132) 및 기본 밴드폭 관리(134) 기능을 수행한다. 일반적으로, 스푸핑(132)은 항상 기지국(170)의 다른 부분에서 공용 스위칭 전화 네트워크(180)에 접속된 터미널 장비(110,112)에 가입자 유니트(101)가 나타나는 것을 보장하는 것을 포함한다. 밴드폭 관리 기능(160)은 요구에 따라 CDMA 무선 채널(160)을 할당 및 할당 해제하는 역할을 한다. 밴드폭 관리(134)는 또한 이하에서 보다 자세하게 설명되는 방식으로 CDMA 무선 채널(160)의 하위부분을 다이나믹하게 할당하여 주어진 세션에 할당된 밴드폭의 다이나믹 관리를 포함한다.
CDMA 트랜시버(140)는 프로토콜 변환기(130)로부터 데이터를 수신하여 CDMA 무선 링크(160-1)에 대해 가입자 유니트 안테나(150)를 통한 전송을 위해 적당한 형태로 상기 데이터를 포맷한다. CDMA 트랜시버(140)는 단일 1.25MHz 무선 주파수 채널만으로 동작할 수 있으며 바람직한 실시예에서 선택적으로 다중 할당가능한 무선 주파수 채널에 대해 튜닝될 수 있다. CDMA 신호 전송은 기지국 장비(170)에 의해 수신되어 처리된다. 기지국 장비(170)는 전형적으로 멀티채널 안테나(171), 멀티플 CDMA 트랜시버(172) 및 밴드폭 관리 기능(174)을 포함한다. 밴드폭 관리기(174)는 가입자 유니트(101)에 아날로그 방식으로 CDMA 무선 채널(160) 및 서브 채널의 할당을 제어한다. 기지국(170)은 기술상 공지된 방식으로 공용 스위치 전화 네트워크(PSTN;180)에 변조된 무선 신호를 결합시킨다. 예를 들면, 기지국(170)은 주요 속도 ISDN 또는 IS-634 또는 V5.2와 같은 다른 LAPD 기반의 프로토콜과 같은 서로 다른 다수의 효과적인 통신 프로토콜에 대해 PSTN(180)과 통신할 수 있다.
데이터 신호는 CDMA 무선 채널(160)을 통해 쌍방향으로 이동한다. 즉, PSTN(180)으로부터 수신된 데이터 신호는 순방향에서 휴대용 컴퓨터(110)에 결합되고, 휴대용 컴퓨터(110)를 향하는 데이터 신호는 소위 역방향 링크에서 PSTN(180)에 결합된다. 본 발명은 역방향 링크 채널을 수행하는 특정한 방식을 포함한다.
도 1을 참조하면, 수푸핑(134)은 충분히 넓은 무선 통신 링크(160)가 계속적으로 이용가능한 믿음으로 터미널 장비(110,112)를 스푸핑하기 위해 ISDN 통신 경로를 통해 상기 동기 데이터 비트를 CDMA 트랜시버(140)가 루프백하도록 하는 것을 포함한다. 그러나 만일 실제 데이터가 터미널 장비로부터 무선 트랜시버(140)에 제공되었을 때만이 무선 밴드폭이 할당된다. 그러므로 네트워크층은 전체 통신 세션에 대한 할당된 무선 밴드폭을 할당할 필요가 없다. 즉, 데이터가 터미널 장비에 대해 네트워크 장비로 제공되지 않았을 때는 밴드폭 관리 기능(134)은 초기 할당된 무선 채널 밴드폭(160)을 할당해제하고 이는 다른 트랜시버 및 다른 가입자 유니트(101)를 이용할 수 있게 한다.
밴드폭 관리(134, 174)가 무선 채널에 대한 다이나믹 할당을 달성하는 방법을 더욱 자세하게 이해하기 위해 도 2를 참조한다. 상기 도면은 본 발명에 따른 무선 링크(160)에 대한 가능한 주파수 계획을 도시한 것이다. 특히, 전형적인 트랜시버(170)는 30MHZ에 이르는 큰 밴드폭내에서 임의의 1.25MHZ 채널에 대한 명령에 튜닝될 수 있다. 현존하는 셀룰러 무선 주파수 밴드의 위치에서, 상기 밴드경로는 전형적으로 800에서 900MHZ의 범위에서 이용할 수 있다. 개인용 통신 시스템(PCS) 타입의 무선 시스템의 경우, 밴드폭은 전형적으로 1.8에서 2.0기가헤르쯔(GHZ)의 범위에서 할당된다. 또한 전형적으로 80MHZ와 같은 가드 밴드에 의해 분리된 두개의 매칭 밴드는 동시에 액티브된다. 두개의 매칭 밴드는 순방향 및 역방향 풀 두플렉스 링크를 형성한다.
가입자 유니트(101)의 트랜시버(140)와 기지국(170)내의 트랜시버(172)와 같은 각각의 CDMA 트랜시버는 주어진 1.25MHZ 무선 주파수 채널에 시간으로 주어진 포인트에서 튜닝될 수 있다. 이는 일반적으로 상기 1.25MHZ 무선 주파수 캐리어가용인할 수 잇는 비트 에러율 제한내에서 약 500내지 600kbps 최대 데이터 속도 전성과 동일한 총 등가 전송을 제공한다.
이와는 반대로, 본 발명은 상대적으로 큰 개수의 서브채널로 이용가능한 대략 500에서 600kbps 데이터 속도를 다시 분할한다. 도시된 예에서, 밴드폭은 64 서브채널(300)로 분할되고, 그 각각은 8kbps 데이터율을 제공한다. 주어진 서브채널(300)은 서로 다른 할당가능한 유사랜덤 코드중 하나로 전송을 인코딩함으로써 물리적으로 수행된다. 예를 들어, 64서브채널(300)은 순방향 링크에 대해 각각의 한정된 서브채널(300)에 대한 서로 다른 직교성 코드를 사용하여 단일 CDMA RF 캐리어내에서 한정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 서브채널(300)은 필요에 따라서만 할당된다. 예를 들어, 다중 서브채널(300)은 특정 ISDN 가입자 유니트(101)가 전송되는 큰 양의 데이터를 요청하는 동안에 허용된다. 상기 서브채널(300)은 가입자 유니트(101)가 상대적으로 가볍게 로딩되는 동안에 빠르게 릴리스된다.
본 발명은 특히 역방향 링크를 유지하는 방법에 관한 것으로 서브채널의 동기화는 채널이 떠나고 다시 허용되는 시간을 재설정할 필요가 없다.
도 3은 서브채널이 역방향 링크에 할당되는 방식을 나타내는 장치를 도시한 도면이다. 바람직하게 전력을 유지하며 또한 기지국에서 이용될 수 있는 수신기 리소스를 유지하는 가능성을 확장하기 위해 역방향 링크에서 단일 무선 캐리어 신호를 이용한다. 그러므로 단일 1.2288MHZ 밴드(350)는 이용가능 무선 스펙트럼에서 선택된다.
1000 개별 가입자 유니트와 같은 상대적으로 큰 개수의 N은 특정한 방식으로 단일한 긴 유사잡음(PN) 코드를 이용하여 유지된다. 우선, 코드 위상의 번호 P는 이용가능한 242-1 서로 다른 긴 코드 위상으로부터 선택된다. 주어진 긴 코드 위상은 특정 가입자 유니트에 대해 유일하며 결코 변하지 않는다. 설명되는 바와 같이, 이는 보상 코드 위상에 대해서도 가능하다. P 코드 위상 쉬프트는 P 서브채널을 제공하는데 사용된다. 다음으로, 각각의 P 서브채널은 S 시간 슬롯으로 분할된다. 시간 슬롯팅은 아이들 모드동안에만 사용되고 두개의 장점을 제공한다. 즉, 기지국의 "유지" 수신기의 개수를 줄이고 전송 전력 및 상호 간섭을 줄임으로써 역방향 채널 용량에 대한 영향을 감소시킨다. 그러므로 최대 지원지원가능 개수의 지원가능 가입자 유니트 N은 P배의 S이다. 아이들 모드동안, 서로 다른 위상과 타임 슬롯을 가지는 동일한 PN 코드를 사용하는 것은 기지국(104)에 단일 레이크(rake) 수신기를 사용하는 것을 허용하는 많은 서로 다른 서브채널을 제공한다.
상술한 채널 할당 계획안에서, 무선 리소스는 필요한 기준으로 할당되는것으로 기대된다. 그러나 새로운 CDMA 채널을 셋업하기 위해 주어진 역방향 링크 채널은 수신기에서 코드 위상을 획득하는데 필요한 시간이어야 한다. 본 발명은 이하 자세하게 설명되는 여러 메카니즘에 의해 셋업되는 각 시간에 위상 동기를 획득하기 위해 각 채널을 기다리는 필요성을 제거한다. 일반적으로, 상기 기술은 데이터가 없는 곳에서 각 서브채널에 대한 코드 위상 동기를 유지하기에 충분한 속도에서유지 신호를 전송한다.
이 목적은 각 시간 슬롯의 크기를 최소로 하는 것이며, 아이들 모드에서 유지될 수 있는 가입자의 개수를 최대로 하는 것이다. 각 시간 슬롯의 크기 t는 가입자 유니트에서의 송신기와 기지국에서의 수신기 사이에서 위상 동기를 보증하는데 걸리는 최소 시간에 의해 결정된다. 특히, 수신기의 코드 할당기는 특정 시간 유니트에 대해 적어도 특정 개수의 유지 비트를 포함하는 유지 또는 "핵심" 신호를 수신해야 한다. 제한된 곳에서, 상기 핵심 신호는 소정의 시간 예를 들면 N 서브채널중 소정의 하나에서 지정된 타임슬롯에서 각각의 역방향 링크에서 각각의 가입자 유니트로부터 적어도 일 비트를 전송하여 전송된다.
최소 시간 슬롯동안 t는 신호 대 잡음비와 가입자 유니트의 기대되는 최대 속도를 포함하는 다수의 인자에 따른다. 신호 대 잡음비에 대해, 이는 다음을 따른다.
Eb / No + Io
여기에서 Eb는 비트당 에너지이며, No는 순환하는 노이즈 플로어이며, Io는 동일한 스펙트럼을 공유하는 역방향 링크에서 다른 서브-채널의 다른 코딩된 전송으로부터의 상호 간섭이다. 전형적으로, 링크를 폐쇄하는 것은 수신기에서 8칩 시간에 대한 통합을 필요로하며, 전형적으로 검출을 보증하는데는 20 칩 시간이 필요하다. 그러므로 약 160 칩 시간은 전형적으로 역방향 링크에서 코딩된 신호를 정확하게 수신하는데 필요하다. 1.2288MHZ의 경우, Tc 칩 시간은 813.33ns이며, 따라서 상기의 최소 통합 시간은 약 130μs이다. 이는 절대 최소 시간의 데이터 비트, 따라서 최소 시간의 슬롯 시간 t를 세팅한다. 130μs의 최소 슬롯 시간은 최대값에서 7692시간 슬롯이 각각의 위상 코딩된 신호에 대해서 초당 이용될 수 있음을 의미한다.
특정한 전력 제어 그룹 타이밍 요구조건에 일치하기 위해, 시간 슬롯의 시간은 다소 완화될 수 있다. 예를 들어, IS-95 표준에서, 전력 제어 그룹 타이밍 요구조건은 매 1.25ms마다 각각의 가입자 유니트로부터 전력 출력 샘플을 요구한다.
일단 코드 위상 동기가 필요하면, 핵심 신호의 시간은 기지국에서 수신기의 코드 위상 동기의 캡쳐 또는 동기 범위를 고려하여 결정된다. 예를 들어, 수신기는 전형적으로 코드칩율에서 동작하는 PN 코드 상관기를 가진다. 상기 코드 상관기의 일 예는 이른-늦은 검출기를 포함하는 지연 동기 루프를 사용한다. 루프 필터는 위상 동기를 보증할 수 있기전에 얼마나 긴 코드 상관기가 동작을 하도록 허용하여야하는지를 결정하는 상기 루프의 밴드폭을 제어한다. 상기 루프 시간 상수는 약 1/8의 칩시간 Tc와 같은 코드 상관기에서 견딜 수 있는 시간 오프셋의 양을 결정한다.
바람직한 실시예에서, 시스템(100)은 소위 노매딕(nomadic) 이동도를 유지하는데 사용된다. 즉, 셀룰러 전화기의 이동 수단내의 높은 이동도 동작은 필요한것으로 기대되지 않는다. 오히려, 액티브된 휴대용 컴퓨터의 전형적인 사용자는 약 4.5 시간당 마일(MPH)의 활기찬 걸음 속도에서 이동한다. 6.6 초당 피트의 속도와 일치하는 4.5MPH에서, 사용자는 1/1.2288MHZ 칩 시간(Tc)에서 101 피트 이동할 것이다. 그러므로 6.6 피트에 의해 분할된 대략 101 피트 또는 코드 위상 동기화 루프가 동기된채 남아있는 것으로 보장할 수 없는 지점에서 충분히 먼 거리를 이동하기 위해 상기의 사용자는 대략 15초가 걸릴 것이다. 그러므로 완전한 동기화 신호가 매 15 초마다 주어진 역방향 링크 채널에서 전송되며, 역방향 링크 루프는 동기된채 남아있을 것이다.
도 4는 가입자 유니트의 역방향 링크 밴드폭 관리 기능에 대한 상태도이다. 아이들 모드(400)에서, 가입자 유니트가 코드 위상 역방향 채널에 대해 시간 슬롯 할당을 수신하는 제 1 상태(401)가 입력된다. 상기 시간 슬롯은 아이들 모드에서 사용될 뿐이다. 동일한 긴 코드 위상은 미리 할당되며 가입자 유니트에 대해 영구적이다.
다음 상태 402에서, 핵심 신호는 할당된 시간 슬롯에 전송된다. 가입자 유니트는 추가의 코드 위상 채널이 트래픽 채널을 유지 및 액티브시키기 위해 충분한 밴드폭으로 역방향 링크의 설정을 유지하기에 필요한지를 결정하도록 내부 데이터 버퍼를 모니터링하는 상태 403이 입력된다. 만일 이경우가 아니라면, 가입자는 상태 402로 복귀하고 아이들 모드 400에 남는다.
아이들 모드(400)로부터 액티브 상태(405)로 진입하기 전에, 가입자 유니트는 기지국에 요청하여야 한다. 만일 허용되면,(단계 403-b), 프로세싱은 단계 451을 처리하지만 그렇지 않다면, 단계 402가 처리된다. 그러나 만일 가입자 유니트가 전송되는 데이터를 가진다면, 액티브 모드 450이 입력된다. 상기 모드의 제 1 상태 451에서 만일 새로운 코드 위상 채널이 필요하다면, 새로운 코드 위상은 상태 452에서 계산된다. 특히, 가입자유니트는 이것이 기초 채널의 코드 위상 채널과의 소정의 관계식으로 할당된 코드 위상 채널이라는 것을 안다. 즉,
Pn+1={P0}
여기에서 Pn+1은 새로운 채널 (n+1)에 대한 코드 위상이며, P0는 특정 가입자를 위해 기초 채널에 할당된 코드 위상이다. 상기의 코드 위상 관계식는 예를 들면 단일 가입자에 대해 1024(210)역방향 링크를 유지하는 시스템에서 매 224/210번째 또는 매 232번째 코드 위상마다 이용가능한 224코드로부터 규칙적으로 선택될 수 있다.
상기 새로운 코드 위상의 번호 C는 따라서 추가 코드 위상 채널의 번호를 기초로 각각의 새로운 채널에 대한 코드 위상 동기화를 필요로 하지 않으면서 즉각적으로 계산된다.
단계 452가 진행된후, 코드 위상 채널에 대한 요청이 이루어진다. 만일 허용된다면(단계 452-b), 처리 절차는 단계 453으로 진행된다. 만일 허용되지 않는다면, 추가의 채널 요청을 처리하기 위해 단계 451로 진행한다. 다음 단계 453에서, 가입자 유니트는 할당된 코드 위상 채널에서 데이터를 전송하기 시작한다. 단계 454에서는 만일 새로운 코드 위상 채널이 할당되는 지를 결정하는 단계 451 또는 할당해제되는 단계 455로 향하는 아이들 모드 400로 복귀할 때를 결정하기 위해 연관된 순방향 액세스 채널과 내부 데이터 버퍼를 계속적으로 모니터링한다.
도 5는 기지국(104)의 역방향 링크 관리 기능에서 아이들 모드 처리를 위한상태도이다. 제 1 단계 501에서, 각각의 아이들 가입자 유니트(101)에 대해, 이전에 동기화 세션으로부터 현재의 타임 슬롯(p,s)에 대한 상관기의 저장 상태가 판독되는 상태 502는 입력된다. 다음 단계 503에서, 이른-늦은 상관기는 타임 슬롯 시간동안 유지된다. 다음 단계 504에서, 상관기 상태는 저장된다. 상태 505에서 루프는 각각의 가입자에 대해 연속된다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 기술되었으며, 당업자는 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 여러가지 변용을 실시할 수 있다.
예를 들면, ISDN 대신에, 다른 유선 및 네트워크 프로토콜이 캡슐화될 수 있으며, 이는 예를 들어 xDSL, 이더넷 및 X.25이며, 따라서 상기의 다이나믹 무선 서브채널 할당 계획안이 유리하게 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 디지털 신호로 무선 통신을 제공하는 방법으로서, 상기 디지털 신호는 다수의 무선 가입자 유니트와 기지국 사이에서 전달되며, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조된 무선 신호를 통해 적어도 하나의 무선 주파수 채널을 사용하여 전달되고, 또한 표준 데이터 속도가 주어지는 방법에 있어서,
    1) 각각의 CDMA 무선 채널내에 다수의 서브채널을 이용할 수 있게하는 단계를 포함하는데, 상기 각 서브채널의 데이터 속도는 디지털 신호의 표준 데이터 속도보다 매우 적으며;
    2) 할당된 서브 채널의 수효와 그에 따른 주어진 세션 시간동안의 변화에 따라 필요에 따른 베이스에만 이용가능한 서브채널을 할당하는 단계; 및
    3) 역방항 링크에서, 파워 온된 가입자 유니트에 아이들 모드 접속을 제공하지만 현재는 액티브하게 데이터를 전송하지는 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가입자 유니트에 아이들 모드를 제공하는 단계는 기지국과의 비트 동기화를 유지하는데 충분히 낮은 데이터 속도에서 핵심 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기의 핵심 신호의 데이터 속도는 약 37에서 80bps인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가입자 유니트는 접속 유지를 위해 오버헤드를 감소시키도록 각각의 가입자에게 서로 다른 월시 코드를 할당하는 대신 동일한 PN 긴 코드이지만 서로 다른 코드 위상을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 핵심 메세지는 적은 수의 전용 기지국 수신기가 링크를 유지하도록 인액티브한 링크들 사이에서 슬롯팅된 시간인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가입자 유니트는 액티브 상태로 진입하기 위해 높은 데이터 서비스 속도를 요청하는 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 높은 용량의 데이터 또는 음성 트래픽에 대한 요청을 수신한 때에 기지국은 링크를 역방향 채널 트래픽 프로세서에 넘겨주며, 이후 추가의 코드 위상을 가입자 유니트에 할당하는 기지국에 의해 높은 속도를 이용할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 추가의 코드 위상은 기지국 트래픽 채널 프로세서로부터의 오버헤드 전송을 최소로 하기 위해 소정의 위상 관계식으로 할당되는 것을특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 램프-업(ramp-up)된 데이터 속도는 두개의 위상에서 발생할 수 있으며, 가입자 유니트는 우선적으로 최대 속도 채널에 대한 액세스에 허가되기 전에 낮은 이용가능 속도 채널에 대한 액세스에만 허용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 만일 기지국이 일 접속에 대한 최대 데이터 속도가 충분한지를 결정하면, 추가의 코드 채널은 가입자에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 추가의 채널은 오리지널 코드 위상과 소정의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 다수의 서브채널은 각각의 서브채널에 대해 직교성 코드를 할당함으로써 단일 무선 주파수 캐리어에서 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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