KR20010080168A

KR20010080168A - 예약 다중 액세스

Info

Publication number: KR20010080168A
Application number: KR1020017004735A
Authority: KR
Inventors: 타이드만에드워드지주니어; 호와드스티븐제이; 왈튼로드; 왈라스마크에스
Original assignee: 밀러 럿셀 비; 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-08-22
Also published as: JP2002528017A; US8014805B2; ES2440645T3; US6256301B1; KR100700954B1; EP1121827A1; AU6517599A; CN1330848A; PT1121827E; WO2000022873A1; DK1121827T3; JP4485687B2; HK1042399A1; EP1121827B1; CN1212040C; US20090137262A1

Abstract

이동지국 (12) 은 한 세트의 랜덤 액세스 채널들로부터 제 1 역방향 링크 공통 제어채널을 랜덤하게 선택하여 기지국 (14) 에 액세스한다. 이 이동지국 (12) 은 상기 제 1 역방향 링크 공통 제어채널 상에서 액세스 프로브의 요구 부분을 송신한다. 이 요구 부분은 다른 신호들과 충돌하게 된다. 이 요구 부분은 해시 함수를 이용해 번호를 유니크하게 식별함으로써 얻어지는 해시 식별자를 포함한다. 이 해시 식별자는 이동지국 (12) 을 준-유니크하게 식별한다. 이 이동지국 (12) 은 해시 식별자를 지정하는 기지국 (14) 으로부터 채널할당 메시지 및 예약된 액세스 채널을 수신한다. 이 예약된 액세스 채널은 경합 가능성이 낮은 통신을 제공한다. 이동지국 (12) 은 예약된 액세스 채널 상에서 액세스 프로브의 메시지 부분을 송신한다.

Description

예약 다중 액세스{RESERVATION MULTIPLE ACCESS}

Ⅰ. 발명의 분야

본 발명은, 통상적으로 무선 통신에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은, 무선 통신시스템에 있어서 다중 액세스에 관한 것이다.

Ⅱ. 관련 분야의 설명

통상의 무선 통신시스템에서, 복수의 이동지국들은 공통 기지국을 통해 통신한다. 기지국이 이용할 수 있는 자원이 유한하므로, 이 기지국 자원에 액세스하기 위해 이동지국들은 경쟁하게 된다. 도 1 은 통상의 현대 무선 통신시스템 (10) 을 나타낸 블록도이다. 이 시스템은 일련의 기지국들 (14) 로 이루어진다. 한 세트의 이동지국들 (12) 은 이 기지국 (14) 과 통신한다. 이동지국 (12) 은 순방향 링크 채널 (18) 및 역방향 링크 채널 (20) 상에서 기지국 (14) 과 통신한다. 여기서 사용되고 있는 "채널" 이란 용어는, 통상적으로 공통 기능을 갖는 통신 링크들의 그룹핑뿐만 아니라, 기지국과 특정 이동지국간의 단일 통신 링크도 지칭한다. 도 1 은 여러 형태의 이동지국들을 나타낸다. 예를 들어, 도 1 은, 손으로 운반할 수 있는 전화기, 차량 탑재 이동전화, 및 고정 위치 무선 로컬 루프 전화를 나타낸다. 상기 시스템은, 음성 및 데이터 서비스를 제공한다. 다른 현대 통신시스템은, 지상 기지국을 통해 동작하기 보다는 무선 위성 링크 상에서 동작한다.

코드분할 다중액세스(CDMA)를 이용한 무선시스템용 산업표준은, 그 명칭이 "듀얼모드 광대역 스펙트럼 확산 셀룰러 시스템용 이동지국-기지국 호환표준" 인 TIA/EIA 잠정 표준(TIA/EIA/IS-95)과, 그 후속표준들(여기서는 통칭하여 IS-95 라 지칭한다)에 개시되어 있으며, 여기서 참조하고 있다. 다른 채널들 중에서, IS-95 는, 기지국과 통신하기 위해 이동지국이 이용하는 역방향 링크 랜덤 액세스 채널을 정의한다. 이 액세스 채널은, 호출 발생, 페이지 응답 및 등록 등의 짧은 신호 메시지 교환에 이용된다. 예를 들어, 연장된 양방향 통신을 위해, 이동지국과 기지국사이에 전용 순방향 링크 및 역방향 링크 트래픽 채널쌍을 확립한다. 이 액세스 채널은, 확립을 용이하게 하기 위해 트래픽 채널이 확립되기 전에 이동지국으로부터 기지국으로 정보를 전송하는 데 이용될 수 있다.

IS-95 에 의해 정의되는 액세스 채널은, 액세스 프로브를 송신하는 액세스 채널 자원들의 일부분을 이동지국이 랜덤하게 선택하는 것을 의미한다. 액세스 채널의 랜덤한 성질로 인해, 단일 이동지국만이 선택된 부분 상에서 액세스를 시도하려 한다는 것을 보장할 수 없게 된다. 따라서, 액세스 프로브가 전송될 때, 여러 이유들 중 하나의 이유로서 기지국이 수신하지 못할 수도 있다. 기지국에서 수신된 전력 레벨이 너무 낮아 현재 간섭 레벨을 비교할 수 없으므로, 실패할 수도 있다. 다른 이동지국이 액세스 채널 자원들의 동일한 부분을 동시에 이용함으로서 충돌이 발생하여, 실패할 수도 있다. 어느 경우이든지, 액세스 프로브가 기지국에 의해 수신되지 않을 때, 이동지국은, 액세스 채널 자원들의 다른 부분을 랜덤하게 선택하여, 아마도 더 높은 신호 레벨을 이용하여, 시스템으로의 액세스를 시도하게 된다. 초기 충돌 후 2개의 이동지국들간의 일련의 로크스텝(lockstep) 실패를 방지하기 위하여, 재전송 프로세스도 난수화된다.

IS-95 표준에 따라, 액세스 채널 자원들의 일부분을 선택하기 위해, 이동지국은, CDMA 기술에 의해 정의된 하나 이상의 액세스 채널 중 하나를 랜덤하게 선택한다. 일단 액세스 채널이 선택되면, 이동지국은, 한 세트의 재발생 슬롯 경계들 중 하나에서 액세스 프로브의 송신을 시작하게 된다. 이 이동지국은 슬롯경계를 랜덤하게 선택하고, 송신을 시작한다. 이러한 동작은, 슬롯된 알로하 동작으로 지칭되며, 당해 기술분야에서 널리 공지되어 있다.

랜덤 액세스 시스템의 하나의 중요한 태양은 부하 제어(load control)이다. 부하 제어는, 기지국에서 액세스 프로브들이 수신되는 속도를 통계적으로 제어하는 데 이용된다. 액세스 시도 횟수가 증가함에 따라 충돌 횟수도 증가하므로, 슬롯된 알로하 시스템의 부하 제어가 중요하게 된다. 로딩(loading)이 더 증가함에 따라, 성공적인 액세스 횟수는 충돌로 소비되는 시스템 자원들로 인해 실제적으로 떨어지기 시작한다. 따라서, 슬롯된 알로하 시스템에서는, 완전히 로딩된 용량의 18 % 이하로 시스템을 로딩하는 것이 바람직하며, 그렇지 않은 경우 불안정한 행동이 발생할 수 있다.

또한, 로딩은 시스템내의 간섭량의 함수로 된다. 시스템의 이용가능한 용량이 감소함에 따라 간섭도 증가하게 된다. 랜덤 액세스 채널 상의 부하가 증가함에 따라, 트래픽 채널 등의, 시스템내의 다른 채널에 상당한 간섭을 일으킬 수도 있다. IS-95 에 따르면, 액세스 채널 상의 로딩은, 실패한 액세스 시도와후속 시도간의 랜덤 지연(액세스 프로브 백-오프로 지칭됨)의 삽입에 의해 제어된다. 그러나, IS-95 는, 로딩을 제어하기 위해 액세스 채널로의 액세스를 신속하게 인에이블 및 디스에이블하기 위한 소정의 메커니즘이 부족하다.

IS-95 에 따르면, 이동지국이 액세스 프로브를 전송할 때, 상기 이동지국은, 프리앰블내의 다른 정보와 함께 이동지국의 전자식별번호(ESN) 등의 고유 식별번호를 송신한다. 또한, 액세스 프로브는, 프로브의 목적을 규정하거나 사용자 데이터를 캐리하는 메시지를 포함한다. 예를 들어, 이 메시지는, 호출 발생에서 이용되는 전화번호를 지정할 수도 있다. 통상적으로, 액세스 프로브의 지속기간은, 80 내지 150 밀리초(msec)로 된다.

IS-95 표준에 따르면, 초기에, 이동지국은 제 1 레벨에서 액세스 프로브를 송신한다. 기지국이 소정 시간 후 확인에 응답하지 않는 경우, 이동지국은 더 높아진 전력레벨에서 액세스 프로브를 계속 반복하게 된다.

상기 액세스 방법은, 시스템 자원의 매우 효율적인 이용을 얻지 못한다. 우선, 액세스 프로브가 상당히 길고, 기지국이 액세스 프로브를 수신할 수 없는 경우에도 이동지국이 전체 액세스 프로브를 계속 송신하므로, 쓸모없는 에너지를 시스템으로 방출하게 되고, 이동지국 자원을 낭비하며 시스템 용량을 감소시키게 된다. IS-95 에 따르면, 일단 이동지국이 송신을 시작하면, 어떠한 제어 메커니즘도 존재하지 않으므로, 기지국은 송신전력을 증가하거나 감소시킬 수 없게 된다. 역방향 링크가 딥 페이드(deep fade)되면, 송신이 실패할 수도 있으며, 페이드가 없는 경우에는 필요하지 않게 되는, 높은 전력으로 이동지국이 메시지를 재송신하게 된다. 이 기지국은, 딥 페이드 도중 더 많은 전력을 요구하는 수단이나 후속 재송신 도중 전력 감소를 요구하는 수단을 갖고 있지 않다. 상당한 시스템 자원을 소비할 뿐만 아니라, IS-95 에 따른 액세스 방법은, 상당한 시간양을 커버하도록 스트레치할 수 있어 시스템을 지연시키게 된다. IS-95 에 따르면, 이동지국과 기지국간의 접속 품질 또는 데이터량에 관계 없이, 단지 하나의 데이터 속도로 액세스 채널 상에서 데이터가 송신된다.

따라서, 당해 기술분야에서는, 지연을 줄이며 이용가능한 시스템 자원들을 더 효율적으로 이용할 수 있는 다중 액세스 시스템을 개발하려는 요구가 계속 있었다.

발명의 개요

예약 다중 액세스(RsMA)는 복수의 이동지국들에 다중 액세스를 제공하는 데 이용된다. 시스템에 액세스하는 데 이용되는 액세스 프로브들은 요구 부분과 메시지 부분의 2개의 다른 부분들로 분할된다. 이 요구 부분은, "준고유하게(quasi-uniquely)" 이동지국을 식별하는 번호를 포함한다. 예를 들어, 해시 기능을 이용하여 이동지국을 고유하게 식별하는 더 긴 번호로부터 해시 식별을 얻을 수 있다. 또한, 요구 부분은 프리앰블도 포함하여, 검출을 용이하게 한다. 요구 부분의 길이는, 메시지 부분의 길이와 비교하여 작다.

요구 부분은 랜덤 액세스 채널 상에서 전송된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 요구 부분은, 몇몇 요구 부분들 길이 정도의, 슬롯 경계들이 서로 근접하여 뒤따르는 슬롯된 알로하 채널 상에서 송신된다.

이 요구 부분이 기지국에 의해 적절하게 검출되며, 자원들이 이용 가능한 경우, 기지국은 채널 할당 메시지를 이용하여 예약된 액세스 채널을 할당하게 된다. 채널 할당 메시지는 해시 식별을 포함한다. 이동지국은 예약된 액세스 채널 상에서 메시지 부분을 전송한다. 예약된 액세스 채널은, 경쟁할 가능성이 낮은 통신을 제공한다. 일 실시예에서, 메시지 부분은, 트래픽 채널에 대한 요구 또는 다른 시스템 관리 메시지를 포함할 수 있으며, 또한 사용자 정보의 데이터그램을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 메시지 부분은 한 세트의 가변 데이터 속도들 중 하나를 취할 수 있게 된다.

다른 실시예에서, 순방향 링크 채널은, 예약 채널 상에서 송신하면서 이동지국에 전력 제어정보를 전송한다. 또 다른 실시예에서, 채널 할당 메시지, 전력 제어정보, 또는 상기 모두는, 복수의 섹터들, 기지국들 또는 상기 모두로부터 전송된다.

일 실시예에서, 기지국은, 채널 할당 메시지도 반송하는(carry) 순방향 링크 채널할당 채널 상에서 특정 이동지국 또는 이동지국들의 클래스에 대기 메시지를 전송할 수 있다. 이 대기 메시지는 대상 이동지국에 의한 후속 액세스 시도를 지연시킨다. 다른 실시예에서는, 시스템으로의 액세스를 신속하게 디스에이블하는 데 대기 메시지를 이용하여, 로딩을 제어할 수 있다.

도면들의 간단한 설명

본 발명의 특징들, 목적들, 및 이점들은, 동일부호가 대응하여 식별하는 도면들을 참조하여 아래에 개시된 상세한 설명으로부터 명백하게 알 수 있게 된다.

도 1 은, 통상의 현대 무선통신시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2A 및 도 2B 는 RsMA 에서 이동지국 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 3 은 RsMA 시스템에서 일련의 채널들을 나타낸 도면이다.

도 4 는 순방향 전력 제어 공통채널의 예시적인 데이터 구조를 나타낸 도면이다.

도 5 는 폐루프 시스템에서 이동지국 송신전력을 나타낸 그래프이다.

도 6 은 다중 섹터된 기지국의 커버리지 영역 섹터를 나타낸 도면이다.

도 7 은 다중 섹터된 기지국의 블록도이다.

도 8 은 예시적인 이동지국 아키텍쳐의 블록도이다.

발명의 상세한 설명

종래 기술을 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은, 예약 다중 액세스(RsMA) 포맷을 이용하여 시스템으로의 랜덤 액세스를 용이하게 한다. 효율성을 증가시키기 위하여, 액세스 메시지들은 요구 부분과 메시지 부분의 2개의 부분들로 분할된다. 이 요구 부분은 랜덤 액세스 채널 상에서 전송된다. 이에 응답하여, 예약된 액세스 채널이 할당된다. 메시지 부분은 예약된 액세스 채널 상에서 전송된다. 이 예약된 액세스 채널을 이용하여, 일 실시예에서는, 폐루프 전력 제어가 액세스 프로브의 메시지 부분에 적용된다. 다른 특징들과 함께, 본 발명은 액세스 프로브에 효율성을 주게 된다.

이하, 본 발명을 일 예로서 설명한다. 도 2A 및 도 2B 는 본 발명에 따른 RsMA 시스템에서 이동지국 동작을 예시한 흐름도이다. 도 3 은 도 2 를 쉽게 이해하는 데 이용되는 RsMA 시스템에서의 일련의 채널들과 메시지들을 나타낸 도면이다.

도 2A 를 참조하면, 플로우는 시작 블록 (100) 에서 시작된다. 블록 (102) 에서, 시퀀스 번호와 프로브 번호는 "0" 으로 설정된다. 블록 (104) 에서, 이동지국은 시스템에 의해 지원되는 한 세트의 순방향 링크 채널할당 채널들로부터 순방향 링크 채널할당 채널(F-CACH)을 랜덤하게 선택한다. 예를 들어, 이동지국은 도 3 에 도시된 F-CACH(n) (200) 등의 n번째 순방향 링크 채널할당 채널을 선택한다. 일 실시예에서, 순방향 링크 채널할당 채널들의 개수는 프로그램 가능하고, 성공적인 액세스의 개수를 감소시키기 위해 "1" 또는 심지어 "0" 으로 감소될 수 있다.

블록 (106) 에서, 이동지국은 대응하는 기지국으로부터 수신된 파일럿 신호의 신호품질을 추정한다. 예를 들어, 이동지국은, 파일럿 신호가 수신되는 반송파의 에너지 대 잡음 전력밀도의 비(E_C/I_O)를 추정할 수도 있다. 블록 (108) 은, 이 파일럿 신호 품질이 소정의 스레시홀드를 초과하는지의 여부를 판정한다. 초과하지 않는 경우, 이동지국은, 순방향 링크 채널이 페이드되었으며 신호품질이 향상될 때까지 플로우가 블록 (106) 으로 계속해서 복귀하는 것을, 가정하게 된다. 지상 채널의 신속한 페이딩 성질로 인해, 통상적으로 역방향 링크 조건들은 그들 자신을 매우 신속하게 보정하게 된다. 딥 페이드 동안 송신을 회피함으로써, 이동지국은, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 F-CACH 사이 기지국 응답을 수신할 가능성을 증가시킬 수 있다. 블록 (106 및 108) 은, 선택적이며 어떤 실시예들에서는 상기 특징을 포함하지 않을 수도 있다.

블록 (108) 에서 파일럿 신호의 신호품질이 스레시홀드를 초과한 것으로 판정되면, 플로우는 블록 (110) 으로 진행하여, 이동지국은 선택된 R-CCCH 에 대응하는 역방향 링크 공통 제어 채널(R-CCCH)을 랜덤하게 선택한다. 예를 들어, 이동지국은 도 3 에 도시된 R-CCCH(c) (202) 등의 c 번째 역방향 링크 공통 제어 채널을 선택한다. 일 실시예에서, 이 F-CACH 는 복수의 R-CCCH 와 결합된다. 블록 (112) 에서, 이동지국은 송신 전력을 초기 전력 레벨(IP)로 초기화한다. 일 실시예에서, 이 IP 의 값은 파일럿 신호의 신호품질뿐만 아니라 다른 요인들에 기초하여 결정된다. 다른 실시예에서, IP 의 값은 고정되거나 프로그램가능한 값으로 된다. 플로우는 오프 페이지 컨넥터 (114) 를 통해 도 2B 의 오프 페이지 컨넥터 (116) 로 진행된다.

블록 (118) 에서, 이동지국은, 요구 메시지 (210) 에 의해 도시된 바와 같이, R-CCCH(c) (202) 상의 해시 ID 및 프리앰블을 구비한 액세스 프로브의 요구 부분을 송신한다. 이 해시 ID 는, 송신하는 이동 지국에 고유한 정보로부터 얻게 된다. 널리 공지된 복수의 기술들 중 하나에 따르면, 해시값은, 다수의 비트를 포함한 입력번호를 더 짧은 출력번호로 맵핑하는 해시함수에 의해 생성된다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 해시함수용 입력정보는 이동지국의 전자일련번호(ESN)를 포함하며, IS-95 에 따르면, 이동지국 장비를 고유하게 식별하는 이동지국 제작자에 의해 할당된 32 비트 번호로 된다. 32 비트를 이용하여, 유니크 ESN 은 40 억개 이상의 이동지국들을 할당할 수 있다. 해시함수의 출력은, 예를 들어, 4096 개의 서로 다른 "준-유니크한" 해시 ID 값들을 정의하는 12 비트번호로 된다. 유니크하지는 않지만, 해시 ID 의 길이는, 기지국의 커버리지 영역내에서 동작하는 하나 이상의 이동지국이 동일한 해시 ID 를 생성함과 동시에 액세스 프로브의 요구 부분을 송신할 가능성이 거의 없을 정도로 충분하게 된다. 이 해시 ID 를 사용함으로써, IS-95 와 비교하여 더 적은 정보가 송신되도록 하면서, 아주 다양한 케이스에서 영역내의 모든 다른 이동지국들로부터 상기 이동지국을 식별할 수 있도록 한다. 동일한 해시 ID 를 동시에 이용하는 2개 이상의 이동지국들간에 충돌이 발생하면, 액세스 시도의 일부 또는 모두가 실패할 수도 있다. 상기 경우, 실패한 요구 부분은 다시 재전송되고, 랜덤 액세스 백-오프 주기는 후속 충돌의 위험을 감소시킨다.

따라서, 액세스 도중에는, 이동지국은 기지국에 대해 고유하게 식별되어야 한다. 그러나, 상기 유니크한(unique) 식별은 상기 시점에서 시스템 액세스를 처리하는 데 필요하지 않다. 해시 ID 의 사용은, 액세스 프로브의 요구 부분에서 송신되는 데이터량을 상당히 감소시킨다. 본 발명에 따르면, 이동지국의 유니크한 식별은, 요구 부분에서보다는 액세스 프로브의 메시지 부분에서 달성된다.

블록 (120) 에서, 이동지국은 F-CACH(n) (200) 을 감시하여, 액세스 프로브가 기지국에 의해 성공적으로 디코드되었는지를 판정한다. 예를 들어, 도 3 에서, 하나의 경우에 있어서, 기지국은 응답 메시지 (212) 의 송신에 의해 응답한다. 이 응답 메시지는 전송되는 이동지국의 해시 ID 를 포함한다. 또한, 응답 메시지는 순환 중복 검사(CRC)값 또는 다른 에러 검출 메커니즘도 포함한다. 일 실시예에서, F-CACH(n) (200) 은 R-CCCH(c) 의 번호와 결합되고, CRC 값을 각각 포함한 서로 다른 이동지국들의 번호를 위한 메시지를 반송할 수 있다. 블록 (122) 에서, 이동지국은 F-CACH(n) 상에서 반송된 응답 메시지를 감시하여, CRC 에 의해 실패가 검출되었는지를 판정한다. 실패가 검출되면, 플로우는 아래에 설명하는 바와 같이 블록 (126) 으로 진행한다. 일 실시예에서, 이동지국으로부터 아무런 응답도 검출되지 않은 경우 기지국은 반복 응답 메시지 (212') 를 재송신한다. 도 3 에서, 반복된 응답 메시지 (212') 의 종료까지 이동지국 타이머 (D1) 가 끝나지 않도록 초기 송신의 종료 후 D2 초 동안 응답 메시지가 반복된다. 일 실시예에서, 이동지국은 원래 응답 메시지 (121) 와 반복 응답 메시지 (212') 의 에너지를 소프트 결합하여, 널리 공지된 기술에 따라 성능을 향상시키게 된다.

블록 (122) 에서 아무런 실패도 검출되지 않는 경우, 프로세스는 블록 (124) 로 진행하여, F-CACH(n) (200) 상에서 반송된 응답 메시지에 송신된 특정 해시 ID 가 이동지국에 의해 송신된 해시 ID 와 일치하는지를 판정한다. 이 해시 ID 가 일치하지 않거나 블록 (122) 에서 실패가 디코드되면, 플로우는 블록 (126) 으로 계속 진행한다. 블록 (126) 은, DI 타이머가 만기되었는지를 판정한다. 이 D1 은, 타임아웃될 때까지 액세스 프로브의 요구 부분이 송신되고 시간을 누산할 때 리셋된다. 예를 들어, 도 3 에서, D1 타이머의 주기는 D1 으로 표시된 이중 화살표로 나타내며, 액세스 프로브의 요구 부분 (210) 의 종료점에서 시작된다. 이 D1 타이머가 끝나지 않았다면, 이동지국은 블록 (210) 에서 시작하는 F-CACH(n) (200) 을 계속해서 감시하게 된다.

해시 ID 가 일치하면, 플로우는 블록 (124) 로부터 블록 (146) 으로 진행된다. 블록 (146) 은 응답 메시지 (212) 가 대기 메시지인지를 판정한다. 예를 들어, 기지국은, 소정 시간 경과 후 다시 액세스를 시도할 것을 이동지국에 명령하는, 대기 메시지를 전송할 수도 있다. 이와 같은 방법으로, 기지국은 이들 역방향 링크 채널을 이용하는 이동지국에 의해 기지국 로딩을 제어할 수 있게 된다. 대기 시간을 무한대로 설정함으로써, 본 발명의 시스템은 액세스 채널로의 액세스를 신속하게 디스에이블하여 로딩을 제어할 수 있는 메커니즘을 갖게 된다. 메시지가 대기 메시지인 경우, 플로우는 오프 페이지 컨넥터 (148) 를 통해 도 2A 의 오프 페이지 컨넥터 (158) 로 진행된다. 블록 (160) 에서, 이동지국은 백-오프 타이머에 이용되는 의사 램덤 번호 (PN(b)) 를 생성한다. 블록 (162) 에서, 이동지국은, 다른 액세스를 시도하기 위해 플로우에 다시 들어가기 전, PN(b) 슬롯 시간을 대기하게 된다. 일 실시예에서, 대기 메시지는 이동지국에 간단히 명령하여, 백-오프 주기를 선택하는 루틴으로 들어가도록 한다. 다른 실시예에서, 기지국은, 랜덤하게 선택된 번호에 의해 규정된 대기의 상부(top) 상에서 추가량을 더 대기하도록 이동지국에 명령할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기지국은, 대기 주기를 변경하기 위해 백-오프 주기와 곱셈하는 팩터를 규정할 수 있다.

도 2B 를 다시 참조하면, 블록 (146) 에서 아무런 대기 메시지도 수신되지 않은 경우, 플로우는 블록 (150) 으로 진행한다. 블록 (150) 은, 채널할당 메시지가 수신되었는지를 판정한다. 아무런 채널할당 메시지도 수신되지 않은 경우, 플로우는 블록 (152) 로 진행하여, 액세스 실패를 표명하고 이동지국은 시스템판정 상태로 들어가게 된다. 다른 실시예들에서는, 본 발명의 시스템내에 다른 형태의 응답 메시지들이 포함되며 실패가 표명되기 전에 검출된다.

블록 (150) 에서 채널할당 메시지가 검출되는 경우, 플로우는 블록 (154) 로 진행한다. 이 채널할당 메시지는, 도 3 에 도시된 R-RACH_1 (204) 등의, 이동지국에 의해 이용되는 예약된 액세스 채널(R-RACH), 역방향 링크를 규정한다. 2개 이상의 이동지국들이 동일한 ID 로 시스템에 액세스할 가능성이 매우 작기 때문에, 예약된 채널이 경합하지 않을 확률이 높아지게 된다. 또한, 일 실시예에서, 예약된 채널은 도 3 에 도시된 F-PCCH_1 (206) 등의, 순방향 링크 전력제어 채널(F-PCCH)과 결합되어, 아래에 설명하는 바와 같이 이동지국을 위한 폐루프 전력제어를 제공하게 된다. 일 실시예에서, R-RACH_1 의 할당에 기초하여, 이동지국은 결합된 F-PCCH 를 판정할 수 있다. 다른 실시예에서, 채널할당 메시지는 R-RACH 및 F-PCCH 를 모두 규정한다.

일 실시예에서, 채널할당 메시지는 대기 주기를 규정할 수 있다. 상기 실시예에서, 기지국은 현재 이용되고 있는 특정 R-RACH 가 미래의 소정 시간에 이용될 수 있는지를 판정한다. 이와 같은 판정은, 이미 처리된 메시지의 기지의 길이에 기초하여, 또는 메시지를 위한 기지의 최대길이에 기초하여, 이루어진다. 사실상, 시간 지연된 채널할당 메시지는, 소정의 프레임 개수가 경과된 후 특정 R-RACH 상에서 이동지국이 송신을 시작하는 것을 나타낸다. 이와 같은 형태의 동작은, 다른 이동지국에 의해 이용되는 R-CCCH 를 자유롭게 할 수 있는 이점을 갖고 있으므로, 충돌 횟수를 감소시키며 시스템의 전체적인 효율을 증가시키게 된다.

아래에 더 상세하게 설명하는 바와 같이, 블록 (154) 에서, 이동지국은 할당된 역방향 예약 액세스 채널 R-RACH_1 (204) 상에서 액세스 프로브의 메시지 부분 (214) 을 송신하고, 결합된 F-PCCH_1 (206) 상에서 전력제어 명령 (216) 을 수신한다. 이 메시지 부분은, 페이지로의 응답, 트래픽 채널에 대한 호출 발생 요구, 디지털 데이터 시스템내의 사용자 정보를 포함한 데이터그램, 또는 다른 형태의 메시지를 포함할 수 있다. 블록 (156) 에서, 이동지국은 액세스 시도를 종료하고, 액세스 루틴은 아이들 상태로 들어간다.

다시 블록 (126) 으로 복귀할 때, 정확히 수신된 응답 메시지에서 해시 ID 매칭이 검출되기 전 D1 타이머가 종료하는 경우, 플로우는 블록 (128) 로 진행한다. 블록 (128) 에서, 프로브 계수는 증분된다. 블록 (130) 은, 이 프로브 계수가 스레시홀드보다 작은지를 판정한다. 작은 경우, 최대 개수의 액세스 프로브가 전송되지 않으며, 백-오프 주기에 대한 난수 (PN(p)) 를 이동지국이 생성하는 블록 (144) 로 플로우가 진행된다. 블록 (142) 에서, 플로우는 PN(b) 에 의해 지정된 소정 개수의 시간 슬롯을 대기한다. 블록 (140) 에서, 이동지국은 그 자신의 송신전력을 증가시키고, 플로우는 블록 (118) 로 다시 진행하여, R-CCCH(c) 상에서 더 높은 전력레벨로 액세스 프로브를 송신하게 된다.

블록 (130) 에서 최대 개수의 액세스 프로브가 이전에 선택된 R-CCCH 상에서 이미 전송되었음을 판정하면, 플로우는 블록 (130) 에서 블록 (132) 으로 진행한다. 블록 (132) 에서, 시퀀스 번호는 증분된다. 블록 (134) 는, 이 시퀀스 번호가 소정의 스레시홀드보다 작은지를 판정한다. 작은 경우, 플로우는 오프페이지 컨넥터 (138) 를 통해 도 2A 로 다시 진행하고, 랜덤한 지연 후 , 이동지국은 시스템으로의 액세스를 시도하는 새로운 F-CACH 및 R-CCCH 를 랜덤하게 선택한다. 블록 (134) 에서 시퀀스 번호가 최대 시퀀스 번호 이상으로 판정되면, 플로우는 블록 (134) 에서 블록 (136) 으로 진행되어, 액세스 실패가 표명되며 이동지국은 시스템 판정 상태로 들어가게 된다.

상술한 동작은, IS-95 에서 정의된 액세스 방식에 비해 많은 이점들을 갖는다. 액세스 프로브의 요구 부분은, IS-95 내의 액세스 프로브와 유사한 방법으로 슬롯된 알로하 채널 상에서 송신된다. 그러나, IS-95 에 따르면, 이동지국은, 520 msec 정도의 기간을 갖는 메시지 및 긴 ESN 을 포함한 전체 액세스 프로브를 송신한다. IS-95 에 따르면, 그 후 이동지국은 기지국으로부터의 트래픽 채널할당 메시지에 대해 1360 msec 정도 동안 페이징 채널을 감시하게 된다. 트래픽 채널할당 메시지가 수신되지 않는 경우, 이동지국은, 8320 msec 정도로 되는 백-오프 주기의 삽입 후 다시 전체 액세스 프로브를 전송한다. 따라서, 실패인 경우, 이동지국이 전체 액세스 프로브를 재전송하기 전 9680 msec 정도가 경과하게 되고, 통상적으로 이전보다 더 높은 전력레벨로 시스템으로 훨씬 더 많은 에너지를 방출하게 된다.

따라서, IS-95 에 따르면, 기지국이 신호를 검출할 수 있는지의 여부에 관계없이 통상적으로 150 msec 이상의 에너지가 송신된다. 이와 같은 방법으로, 실패한 액세스 시도에 의해 상당한 에너지가 소비되므로, 이동지국 전력소비의 효율이 낮아지며, 시스템으로의 불필요한 간섭을 생성하게 된다. 또한, 상기 형태의 동작은, 실패의 경우 상당한 지연을 발생시키게 된다. 본 발명은 이들 문제점들을 극복하는 것이다.

IS-95 하에서, 기지국은, 전체 액세스 프로브가 수신될 때까지 이동지국과의 순방향 링크를 확립하지 않는다. 따라서, 기지국은, 긴 액세스 프로브의 송신 도중에는, 이동지국에 전력제어 정보를 전송할 방법이 없게 된다. 소정의 전력제어 없이는, (너무 높은 송신 전력레벨로 인한)과도한 전력 생성의 가능성과 (너무 낮은 송신 전력레벨로 인한)반복 송신의 가능성이 모두 증가되므로, 시스템으로의 간섭 레벨을 증가시키게 된다. 일 실시예에서, 또한 본 발명은, 액세스 프로브의 메시지 부분을 위한 폐루프 전력제어를 제공함으로써 상기 문제점을 극복하게 된다.

널리 공지된 획득 기술에 따르면, 기지국에 의한 이동지국 신호의 검출은, 종래 액세스 프로브에서 송신된 에너지의 아주 작은 부분만을 필요로 한다. 따라서, 종래 기술과는 달리, 본 발명은 기지국에 의한 이동지국 신호의 검출을 용이하게 하기 위해 액세스 프로브의 요구 부분을 이용하게 된다. 액세스 프로브의 요구 부분은 IS-95 에서의 액세스 프로브 보다 상당히 짧다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전체 요구 부분은 2.5 msec 내에 송신될 수 있다. 통상적으로, 요구 부분 기간에 대한 메시지 부분 기간의 비율은 0.01 정도로 매우 작다.

짧은 요구 부분의 송신 후, 이동지국은 송신을 중지한다. 기지국이 요구를 수신하면, 이 기지국은 짧은 채널 할당 메시지에 응답하게 된다. 또한, 메시지가 전체 ESN 보다는 해시 ID 를 규정하므로, 이 메시지는 비교적 짧아질 수도있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 예약된 액세스 채널 할당 메시지의 길이는 3.75 msec 로 된다. 이와 같은 방법으로, 예약된 액세스 채널 할당 메시지의 송신은 상당한 시스템 자원을 소비하지 않게 된다. 또한, 이와 같은 방법으로, 이동지국은, 기지국이 그 자신의 신호를 검출할 수 있었는지에 관하여 훨씬 신속하게 정보를 얻게 된다. 예를 들어, 도 3 에서, 응답 메시지 (212) 가 이동지국용 채널할당 메시지인 경우, 이 이동지국은, 기지국이 요구 부분의 송신 종료 후 약 5 msec 에 그 자신의 신호를 검출하였음을 인식하게 된다. 상기와 같은 전체 트랜잭션은 IS-95 에 따른 액세스 프로브를 송신하는 데 필요한 시간의 약 1/20 정도에서 일어나게 된다.

액세스 프로브의 요구 부분의 짧은 기간으로 인해, 슬롯된 알로하 동작에 따라 이동지국이 송신을 시작하도록 허용된 슬롯 경계는 서로 서로 근접하여 따라 갈 수 있다. 이와 같은 방법으로, 가능한 송신 횟수가 증가되므로, 충돌 확률이 감소되며, 랜덤 액세스 채널에 의해 더 많은 이동지국이 지원되도록 한다. 예를 들어, IS-95 에 따르면, 슬롯 경계는 초당 1.92 내지 12.5 경계(1.92 내지 12.5 경계/초)의 속도로 발생한다. 일 실시예에서, 본 발명의 슬롯 경계는 초당 800 경계 정도의 속도로 발생한다. 2개의 이동지국들이 동일한 슬롯 경계 동안 송신하지만 경로 지연으로 인한 시간 다이버시티 등의 다이버시티로 인해 요구들의 하나 또는 둘 다 모두를 기지국이 검출할 수 있는 경우, 이 기지국은, 해시 ID 를 참조하여 경합하는 이동지국을 서로 다른 R-RACH 에 각각 할당할 수 있으므로, 본 발명의 시스템은 어떤 환경에서든지 경합하는 이동지국을 포착할 수 있게 된다.

실패가 발생하면, 이동지국은 주기 D1 내에서의 실패를 인식하게 되며, 일 실시예에서 상기 주기 D1 은 40 내지 60 msec 정도로 된다. 이 이동지국은, 뒤따르는 신속하게 발생하는 슬롯 경계들 중 하나의 경계 상에서 후속 요구 부분을 전송할 수 있으므로, 실패에 의한 지연을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 요구 부분이 짧기 때문에, 시스템으로 불필요하게 방출되는 에너지량은 IS-95 와 비교하여 현저하게 감소된다.

일단 이동지국이 할당된 예약 액세스 채널로 되면, 트래픽 채널할당 프로세스는, IS-95 와 동일한 방법으로 처리될 수 있다. 이동지국에 의해 요구되는 자원들을 규정하는 메시지 부분 뿐만아니라, 이동지국이 또한 액세스 프로브의 메시지 부분내의 짧은 프리앰블도 송신하므로, 기지국은 신호를 검출하여 상관 복조를 수행할 수 있게 된다. 일 실시예에서, 메시지 부분내의 프리앰블의 길이는 약 1.25 msec 로 된다.

예약된 다중 액세스 방식의 사용에 의한 하나의 중요한 이점은, 기지국으로부터 이동지국으로의 순방향 링크 접속이, 역방향 링크 예약 다중 액세스 채널과 평행하게 신속히 확립된다는 것이다. 이와는 달리, IS-95 에서의 동작에 따르면, 기지국은, 전체 액세스 프로브가 수신될 때까지 이동지국을 완전하게 검출하지 않으며, 이동지국은, 전체 액세스 프로브가 송신될 때까지 순방향 링크 신호를 감시하는 것을 시작하지 않는다. 그러나, 본 발명에 따르면, 기지국은, 요구 부분의 송신 후 이동지국을 인식하게 된다. R-RACH 의 할당으로 인해, 이동지국과의 평행한 순방향 링크 접속이 신속하게 확립되게 된다. 기지국은 이동지국에 할당된 R-RACH 를 감시하여, 이동지국에 의한 어떠한 송신도 신속하게 검출할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 일 실시예에서, 본 발명의 시스템은, 평행한 순방향 링크 채널을 이용하여, 액세스 프로브의 메시지 부분의 송신 동안 이동지국 송신 전력의 폐루프 전력제어를 구현하게 된다. 폐루프 전력제어는 기지국에 의한 이동지국 송신 전력의 제어를 지칭한다. 기지국은 이 기지국에서의 실제 동작 조건에 기초하여 적당한 송신 레벨을 결정한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 단일 F-PCCH 는 복수의 R-RACH 들과 결합된다. 다중 이동지국들에 대한 전력 제어명령은 소정의 방법으로 채널 상에서 시간 멀티플렉싱되므로, 이동지국이 R-RACH 로 할당될 때, F-PCCH 상의 정보가 그 자신의 송신에 대응하는지를 판정할 수 있게 된다. 다른 실시예에서, 전력 제어 패킷들은, IS-95 에 따른 트래픽 채널 동작과 유사한 방법으로 개별 채널 상에서 데이터로 인터리브될 수 있다. 일 실시예에서, 이 전력 제어속도는 프로그램 가능하다. 예를 들어, 전력 제어명령은 0, 200, 400, 또는 800 명령/초의 속도로 이동지국에 전송될 수도 있다. 이 전력 제어속도는 시스템 로딩 등의 다른 팩터 뿐만 아니라 메시지의 길이에 따라 달라질 수도 있다. 메시지가 너무 짧아 메시지가 종료될 때까지 전력제어가 실시되지 않는 경우, 0 명령/초의 속도를 이용할 수도 있다.

이하, 도 4 를 참조하면, 전력 제어 정보 패킷 (250) 스트림의 예시적인 구조가 도시되어 있다. 각각의 전력 제어 정보 패킷 (250) 은 N 개의 전력제어 명령들 (252A 내지 252N) 을 반송할 수 있다. 이러한 방법으로, N 개의 서로다른 R-RACH 는 단일 F-PCCH 와 결합될 수 있다. 도 4 에 나타낸 실시예에서, 전력 제어 정보 패킷 (250) 내의 각 전력 제어 명령 (252) 은 단일 R-RACH 로 맵핑되며, 상기 R-RACH 상에서 통신하는 이동지국의 출력전력을 제어하는 데 이용된다. 따라서, 전력 제어명령 (252A) 은 R-RACH_1 상에서 송신하는 이동지국의 출력 전력레벨을 제어하며, 전력 제어 명령 (252B) 은 R-RACH_2 상에서 송신하는 이동지국의 출력전력을 제어하게 된다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에서, 본 발명의 시스템은, 가변 속도 전력제어를 실행할 수 있으므로, 전력제어 정보패킷 (250) 의 일부는 단일 이동지국을 위한 하나 이상의 명령을 포함할 수 있으며, 또는 F-PCCH 는 연속 전력제어 정보 패킷들에서 전력 제어명령을 시간 멀티플렉싱함으로써 N 이상의 R-RACH 을 제어할 수 있게 된다. 상기 경우, 결합된 R-RACH 로의 전력 제어 정보 패킷의 맵핑은 덜 균등하지만 동일한 원칙하에서 동작하게 된다.

일 실시예에서, 전력 제어 명령의 길이는 단일 비트이고, 이동지국은 IS-95 에서의 송신 전력을 상승시키거나 하강시킨다. 이동지국이 특정 R-RACH 상에서 송신을 시작할 때, 이 이동지국은 전력제어 비트 스트림 (250) 감시를 시작하며, 특히, 전력 제어 명령 (252) 은 특정 R-RACH 로 맵핑된다.

이하, 도 5 를 참조하면, F-PCCH 상에서 수신된 전력 제어 정보 명령에 따른 R-RACH 상에서 이동지국에 의해 송신되는 전력을 나타낸 타이밍도가 도시되어 있다. 액세스 채널 시간 슬롯의 시작에서, 이동지국은 초기 전력레벨로 액세스 프로브 메시지 부분의 프리앰블 부분을 송신한다. 통상적으로, 기지국은, 이동지국 신호를 포착하여, 이동지국에 전력 제어비트를 전송하기 전에 일련의 신호 품질 표시들을 누산하게 된다. 상기 지연은 도 3 및 도 5 에 D3 로서 도시되어 있다. 도 5 의 나머지 부분은 기지국으로부터 수신된 일련의 전력 제어 명령에 응답하는 이동지국 출력 전력의 예시적인 시퀀스를 나타낸다.

일 실시예에서, R-RACH 상의 전력제어는 상술한 IS-95 의 트래픽 채널 상의 전력제어와 유사하다. 더욱 자세하게는, 기지국은 수신된 신호의 전력레벨을 스레시홀드와 비교할 수 있다. 수신된 신호가 스레시홀드 이하인 경우, 기지국은 전력제어 정보 패킷을 이용하여 단일 비트 파워-업 명령을 이동지국에 전송한다. 그렇지 않은 경우, 기지국은 전력 제어 정보 패킷을 이용하여 이동지국에 단일 비트 파워-다운 명령을 전송한다. 일 실시예에서, 각각의 전력 제어 비트는 BPSK 변조로 변조되므로, 3가지 상태, 즉 오프, 0 도, 및 180 도 중 하나의 상태를 취할 수 있게 된다. 전력제어에 관한 더 많은 정보는 IS-95, 및 본 발명의 양수인에게 양도되며 여기서 참조하고 있는 발명의 명칭이 모두 "CDMA 셀룰러 전화시스템에서 송신전력을 제어하는 방법 및 장치" 인 미국 특허 제 5,056,109 호 공보 및 제 5,265,119 호 공보에 개시되어 있다.

상기와 같은 폐루프 전력제어는 널리 공지된 통신이론에 따른 이동 무선 전화시스템의 용량을 최대화하는 데에 있어서 중요하다. 폐루프 전력제어는, 일단 기지국이 이동지국의 송신을 포착하면 필요한 전력보다 더 많은 전력으로 신호를 송신함으로써 R-RACH 액세스를 시작하는 이동지국을 소망의 전력 레벨로 신속하게 보정할 수 있도록 함으로써, 시스템에서 불필요한 간섭을 감소시킨다. 폐루프 전력제어는, 일단 기지국이 이동지국의 송신을 포착하면 필요한 전력보다 더 낮은 전력으로 신호를 송신함으로써 R-RACH 액세스를 시작하는 이동지국을 소망의 전력 레벨로 신속하게 보정할 수 있도록 함으로써, 실패 확률을 감소시키게 된다.

또한, 메시지 부분의 송신 동안 전력 제어를 위한 제공 뿐만 아니라 메시지 부분의 분리로 인해, 시스템에 유연성을 주게 된다. 예를 들어, 무선 데이터 시스템의 경우, 이동지국은 상당히 긴 아이들니스 기간사이에 산재된 짧은 버스트의 데이터를 생성하기 쉽다. 이동지국이 데이터의 버스트를 가질 때마다 트래픽 채널을 확립하기 보다는, 상술한 액세스 프로세스를 이용하여 사용자 데이터를 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액세스 프로브의 메시지 부분은 베어러 트래픽의 데이터그램을 포함할 수도 있다.

본 발명은 여러 이유로 데이터그램의 송신에 특히 유용하다. IS-95 에 따르면, 액세스 프로브의 송신에는 4800 비트/초의 단일 데이터 속도만을 이용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 시스템은 액세스 모드에서 다양한 데이터 속도를 지원할 수 있다. 통상적으로, 이동지국이 송신 전력을 증가시킬 수 있는 경우 증가된 데이터 속도가 허용되므로, 각 비트의 지속기간이 감소되는 경우에도 각 비트(Eb)의 전용 에너지는 항상 일정하게 유지된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이동지국은, 충분한 송신 전력을 이용할 수 있는 경우 데이터 속도를 9600 비트/초, 19.2 킬로비트/초 또는 38.4 킬로비트/초로 증가시킬 수 있다. 더 높아진 데이터 속도를 이용함으로써, 이동지국은 더 낮은 데이터 속도보다 더 빨리 메시지를 전송할 수 있으므로 더 작은 시간동안 채널을 소비하게 되며 시스템의 혼잡을 줄일 수 있게 된다. 또한, 더 높아진 데이터 속도는, 큰 데이터그램의 전송과관련된 시간 지연을 감소시키게 된다. R-RACH 상에서 동작하는 폐루프 전력제어로 인해 이동지국은 필요한 범위까지만 그 자신의 송신 전력을 증가시킬 수 있으므로, 더 높아진 데이터 속도를 이용하는 것은 바람직하다.

또한, 예약된 채널의 사용은 시스템의 부하 제어를 허용한다. 이 부하 제어는, 입력신호의 데이터 속도를 고려하므로 단순한 지속성보다 더 지능적으로 된다. 예약된 채널이 증가된 속도로 데이터를 반송하는 경우, 또한 시스템 용량의 더 중요한 부분도 소비하게 된다. 일 실시예에서, 이동지국은 요구 부분의 프리앰블내에 소망의 데이터 속도 표시를 포함한다. 다른 실시예에서, 이동지국은 메시지 부분의 프리앰블의 소망의 데이터 속도 표시를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 기지국은 이동지국 신호의 암시적 특징들을 참조하여 데이터 속도를 결정한다. 이 기지국은 데이터 속도를 이용하여 현재 시스템 로딩을 결정한다. 시스템 로딩이 소정의 스레시홀드에 도달하면, 예를 들어, 기지국은 특정 또는 모든 요구되는 이동지국에 대기 메시지를 전송하는 것을 시작할 수 있으며, 또는 특정 데이터 속도를 이용하도록 특정 또는 모든 이동지국들에 명령할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 시스템은 순방향 링크 상에서, 역방향 링크 상에서 또는 상기 모두에서 의사 소프터(softer) 핸드오프 동작을 병합할 수 있다. 도 6 은 다중섹터된 기지국의 커버리지 영역 섹터들을 나타낸 도면이다. 다중섹터된 기지국 (270) 은 서로 다른 섹터 커버리지 영역들 (272A 내지 272C) 로 신호를 송신한다. 섹터 커버리지 영역들 (272A 내지 272C) 은 커버리지 중첩 영역들 (274A 내지 274C) 에서 일정 범위 중첩되므로, 기지국과 관련된 연속 커버리지 영역을 제공하게 된다. 커버리지 중첩 영역들 (274A 내지 274C) 내에서, 시스템 신호레벨은, 이동지국이 2개의 교차하는 섹터들을 통해 기지국과 양방향 통신을 충분히 확립할 수 있는 레벨로 된다. 상기 동작은, 본 발명의 양수인에게 양도되며 여기서 참조하고 있는 발명의 명칭이 "공통 기지국의 섹터들간의 핸드오프를 수행하기 위한 방법 및 장치" 인 미국 특허 제 5,625,876 호 공보에 상세히 개시되어 있다.

도 7 은 다중섹터된 기지국 (270) 의 블록도이다. 안테나 (280A 내지 280C) 는, 섹터 커버리지 영역들 (272A 내지 272C) 로부터 각각 신호를 수신한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 안테나 (280A 내지 280C) 는 2개 이상의 개별 안테나 소자를 구비한 다이버시티 안테나로 된다. 이 안테나 (280A 내지 280C) 는 수신된 에너지를 무선주파수(RF)처리 블록 (282A 내지 282C) 에 각각 제공한다. 이 RF 처리블록 (282A 내지 282C) 은 수신된 신호 에너지를 하향변환하고 양자화하여, 널리 공지된 기술들 중 어느 하나를 이용하여 디지털 샘플들을 생성하게 된다.

복조기 (284A 내지 284C) 는 디지털 샘플들을 수신하고, 그 안에 포함된 하나 이상의 역방향 링크를 복조한다. 일 실시예에서, 복조기 (284A 내지 284C) 는 한 세트의 복조기 소자들 및 본 발명의 양수인에게 양도되며 여기서 참조하고 있는 발명의 명칭이 "스펙트럼 확산 다중 액세스 통신시스템용 셀 사이트 복조 아키텍쳐" 인 미국 특허 제 5,654,979 호 공보에 개시된 것과 같은 탐색기 소자들을 구비한다. 상기 '979 호 공보에 따르면, 각 복조기는 한 세트의 복조 수단들을구비하며, 각각이 복조 수단은 역방향 링크 신호들 중 하나의 다중경로 전파에 할당될 수 있다. 복조 소자들의 출력을 결합하여 결과 신호를 생성하게 된다.

이동지국이 소프터 핸드오프에 있는 경우, 2개 이상의 복조기들 (284) 은, 이동지국으로부터 동일한 역방향 링크 트래픽 채널 신호를 복조하는 데 할당된다. 이 복조기 (284) 는 하나 이상의 섹터를 통해 수신된 트래픽 채널 신호를 더 합병할 수 있는 신호 조합 블록 (288) 에 복조된 신호를 출력한다. 신호 조합 블록 (288) 의 출력은 합병된 출력 상에서 신호 처리를 더 수행하는 신호처리유닛 (290) 에 결합된다.

신호 생성 블록 (292) 은 순방향 링크 신호를 생성한다. 이 신호 생성 유닛 (292) 은 이동지국의 위치에 따라 하나 이상의 복조기들 (286A 내지 286C) 에 순방향 링크 신호를 제공한다. 확립된 양방향 통신을 갖는 그 섹터들만이 이동지국에 트래픽 채널을 송신하므로, 이동지국을 서비스하지 않는 그 섹터들에서의 간섭을 감소시키게 된다. 변조기들 (286A 내지 286C) 은 무선링크 송신을 위한 신호를 변조하고, 그들을 RF 처리블록 (282A 내지 282C) 에 각각 전송한다. 이 RF 처리블록 (282A 내지 282C) 은 디지털 비트를 아날로그 신호로 변환하고, 그들을 소망의 송신 주파수로 상향 변환한다. 안테나 (280A 내지 280C) 는 대응하는 커버리지 영역들 섹터 (272A 내지 272C) 로 상기 신호를 방사한다.

종래 기술에 따르면, 소프터 핸드오프 기술은 기지국과 이동지국사이에 지속적인 양방향 통신이 확립된 트래픽 채널에만 관련되어 있었다. IS-95 에 따르면, 액세스 프로브들은, 이동지국이 커버리지 중첩 영역내에 위치되는지에 관계 없이 다중섹터된 기지국의 단일 섹터에 의해서만 수신된다. 이와 유사하게, IS-95 에 따르면, 채널할당 메시지는, 이동지국이 커버리지 중첩 영역에 위치하는지의 여부에 관계 없이 다중섹터된 기지국의 단일 섹터로부터만 송신된다.

통상적으로, 각 R-CCCH 는 단지 하나의 섹터와 결합되고, 액세스 프로브의 요구 부분은 단지 하나의 섹터에 의해 검출된다. 본 발명의 일 실시예에서, 기지국 (270) 은 소위 사이멀캐스트 모드로 기지국내의 모든 섹터들에서 F-CACH 를 방송하도록 구성된다. 이러한 방법으로, 커버리지 중첩 영역내에 위치한 이동지국은 요구 메시지 (210) 를 하나의 섹터에 송신하지만, 하나 이상의 섹터로부터 응답 메시지 (212) 를 수신할 수 있으므로, 이동지국에 의해 검출된 결합 신호 에너지를 증가시키며 이동지국에 의한 성공적인 수신 가능성을 증가시킨다. 액세스 프로세서 도중에 있어서 상기 형태의 의사 소프터 핸드오프 동작은 순방향 링크 트래픽 채널 상에서의 소프터 핸드오프와 유사하다. 따라서, 도 7 에서, 신호 생성 블록 (292) 은 F-CACH 를 생성하고, 응답 메시지가 생성되는 요구 부분의 기점에 관계 없이 이 F-CACH 를 각각의 복조기들 (286A 내지 286C) 에 전송한다. 이들 동일한 원리들은 다중 섹터들로부터 F-PCCH 의 송신에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 이동지국에 의한 F-CACH 및 F-PCCH 의 수신 신뢰성은 송신 다이버시티를 이용하여 섹터내에서 개선된다. 이 실시예에서, 동일한 정보의 복사본은, 직교 코드 다이버시티, 시분할 반복 송신, 및 지연 송신 등의 하나 이상의 다이버시티 기술들을 이용하여 소정의 섹터내의 서로 다른 안테나 소자들 상에서 송신된다.

유사한 방법으로, 이 원리는 동일 영역에서 동작하는 다른 기지국으로 연장될 수 있다. 따라서, 이동지국이 액세스 프로브의 요구 부분을 전송할 때, 기지국을 검출하는 것을 둘러싼 존(zone)내의 한 세트의 기지국들은 응답 메시지의 송신에 응답하게 된다. 이들 동일한 원리들은 다중 기지국으로부터 F-PCCH 의 송신에 적용될 수 있다. 액세스 프로세스 도중에 있어서 상기 형태의 의사 소프트 핸드오프 동작은 순방향 링크 트래픽 채널 상에서의 소프트 핸드오프와 유사하다.

상술한 바와 같이, IS-95 에 따르면, 전체, 또는 상당히 긴, 액세스 프로브가 기지국에 의해 수신될 때까지 이동지국 신호를 완전히 검출하지 않는다. 따라서, IS-95 에 따르면, 다른 섹터들이 신호를 검출하기 위하여, 액세스 프로브가 전송되는 섹터가 이 다른 섹터로의 신호를 식별할 수 없으므로, 트래픽 채널에 적용되는 소프터 핸드오프 기술들을 액세스 프로세스에 적용할 수 없게 된다. 이와는 달리, 본 발명에 따르면, 다수의 액세스 프로브는 쉽게 식별할 수 있는 R-RACH 상에서 송신된다. 따라서, 일 실시예에서, 복수의 섹터들은 R-RACH 를 복조하고, 대응하는 신호 에너지 출력을 제공한다. 예를 들어, 커버리지 영역 섹터 (272A) 와 결합된 R-CCCH 상에서 요구 부분 (210) 이 수신될 때, 각각의 복조기들 (284A 내지 284C) 은 이동지국에 할당된 R-RACH 의 복조를 시도하게 된다. 이러한 방법으로, 이동지국이 커버리지 중첩 영역들 (274A 내지 274C) 중 하나의 영역내에 위치하는 경우, 액세스 프로브의 메시지 부분은 대응하는 섹터의 복조기들 (284) 각각에 의해 수신된다. 이 결과신호는 신호 통신블록 (288) 에 의해합병되고, 조합된 신호에 기초하여 단일 전력제어 표시가 생성된다. 상술한 바와 같이, 전력 제어 표시는 사이멀캐스트 F-PCCH 상에서 하나 이상의 섹터로부터 송신될 수 있다. 액세스 프로세스 도중에 있어서 상기 형태의 의사 소프터 핸드오프 동작은 역방향 링크 트래픽 채널 상에서의 소프터 핸드오프와 유사하다.

유사한 방법으로, 이 원리들은 동일 영역에서 동작하는 다른 기지국에 연장될 수 있다. 따라서, 이동지국이 액세스 프로브의 요구 부분을 전송할 때, 기지국을 검출하는 것을 둘러싼 존내의 한 세트의 기지국은 R-RACH 의 복조를 시도하게 된다. 액세스 프로세스 도중에 있어서 상기 형태의 의사 소프트 핸드오프는 역방향 링크 트래픽 채널 상에서의 소프트 핸드오프와 유사하다.

역방향 링크 상에서 의사 소프터 핸드오프, 의사 소프트 핸드오프 또는 상기 모두의 합병은, R-RACH 상에서 전력제어의 적당한 동작을 상당히 용이하게 한다. 상당한 레벨로 이동지국 신호를 수신할 수 있는 각 섹터 및 기지국이, 이동지국에 전송된 전력제어 명령에 기여할 수 없는 경우, 이동지국 신호는 기여하지 않는 기지국에서 과도하게 될 수 있으므로, 통신을 방해하게 된다. 따라서, 일 실시예에서, 각각의 둘러싸는 기지국과 섹터는 R-RACH 상에서 이동지국으로부터 신호의 복조를 시도하게 되고, 이동지국에 전송된 전력제어 명령에 기여하게 된다.

도 8 은 예시적인 이동지국 아키텍쳐의 블록도이다. 안테나 (302) 는 무선 링크 상에서 신호를 수신하여 기지국에 송신한다. RF 신호 처리블록 (304) 은 안테나에 결합된다. 이 RF 신호 처리블록 (304) 은 변조기/복조기(모뎀) (306) 에 결합된다. 이 모뎀 (306) 은 양자화된 에너지를 수신하고 제어기(308) 의 제어하에서 입력신호를 복조한다. 일 실시예에서, 모뎀 (306) 은, 본 발명의 양수인에게 양도되며 여기서 참조하고 있는, 발명의 명칭이 "스펙트럼 확산 다중 액세스 통신시스템용 이동 복조기 아키텍쳐" 인 미국 특허 제 5,764,687 호 공보에 따라 동작한다. 또한, 모뎀 (306) 은 제어기 (308) 의 제어하에서 무선 링크 상에서 송신을 위한 신호를 변조한다. 이 변조된 신호는, 디지털 비트를 아날로그 신호로 변환하여, 이 변환된 신호를 안테나 (302) 상에서 송신을 위한 소망의 송신 주파수로 상향 변환하는 RF 신호처리 블록 (304) 에 결합된다. 일 실시예에서, 도 2A 및 도 2B 에 도시된 블록들은, 메모리 (310) 내에 저장되며 제어기 (308) 에 의해 실행되는 일련의 처리유닛에 의해 실행된다. 일 실시예에서, 이동지국은 기능들을 실행하기 위한 주문형 집적회로(ASIC)를 구비한다. 다른 실시예에서, 프로세스 블록들은 프로그램 가능한 저장장치에 저장된다.

시분할 기술을 이용하여 CDMA 채널들의 일부가 더 채널화되는 CDMA 시스템의 콘텍스트에서 설명되어 본 발명을 설명하였지만, 다른 채널화 기술들도 여기서 설명된 일반적인 원리들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 시분할 다중액세스(TDMA) 및 주파수분할 다중액세스(FDMA)채널들은, 본 발명의 원리들에 따라 이용될 수도 있다. 또한, 채널 상에서의 메시지들을 코딩하여 인터리브할 수 있다. 메시지들을 반복하고 에너지를 결합하여 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 채널 상에서 데이터가 반송되는 속도를 증가시키는 데 직각 변조기술들을 이용할 수 있다.

다른 대안적인 실시예들은, 도 2A 및 도 2B 에 도시된 블록들의 단순한 재배치를 포함하는 여기서 설명된 원리들을 실행할 때 당해 기술분야에서 숙련된 사람들에게는 명백하다. 예를 들어, 요구 부분에서 송신된 이동지국 식별의 크기를 감소시켜 얻어진 이점들은, 해시 함수의 사용과는 다른 방법으로 크기를 감소시켜 얻을 수도 있다. 일 실시예에서, 이동지국은 이 이동지국의 임시 식별자로서 준-유니크한 식별을 랜덤하게 선택할 수도 있다. 하나의 다른 실시예에서, 일단 이동지국이 액세스 프로브의 요구 부분을 전송하면, 이는 F-CACH 뿐만 아니라 파일럿 신호 강도도 감시하게 된다. 이 파일럿 신호 강도가 비교적 높지만 F-CACH 가 응답 메시지를 반송하지 않는 경우, 신호레벨이 너무 낮으므로 이동지국은, 기지국이 요구 부분을 검출하지 못했다고 판정한다. 따라서, 임의의 지연을 삽입하지 않고, 이동지국은, 더 높은 신호레벨로 요구 부분을 재송신하게 된다.

일 실시예에서, 기지국은 방송 액세스 제어 메시지를 주기적으로 전송한다. 이 액세스 제어 메시지는 이동지국에 의해 이용되어 시스템의 로딩 조건을 결정하게 된다. 이 액세스 제어 메시지는, 메시지가 모든 이동지국에 의해 수신되는 액세스 제어 메시지인 것을 나타내는 값을 포함한 메시지 형식 필드를 포함한다. 또한, 액세스 제어 메시지는 백-오프 타이머값을 결정하기 위해 이동지국에 의해 이용되는 값을 포함한 지속성 변수 필드도 포함한다. 또한, 액세스 제어 메시지는, 로드/플로우 제어를 위해 지속성 검사에 이용되는 최소값을 나타내는 값을 포함한 최소 대기시간 필드를 포함한다. 이 최소 대기시간 필드가 그 자신의 최대값으로 설정되면, 액세스는 셧오프된다. 다른 시스템 구성 정보 및 관련된 변수들은, IS-95 내의 페이징 채널 등의 순방향 링크 공통 제어 채널 상에서 반송될 수 있다.

다른 실시예에서, 이동지국은 액세스 프로브의 메시지 부분과 함께 파일럿 서브채널을 송신한다. 이 파일럿 서브채널의 포함은, 널리 공지된 수많은 기술들 중 하나의 기술에 의해 수행될 수도 있다. 이 서브채널은, 기지국에 의해 이용되어, F-PCCH 를 수신하는 전력레벨과 관련하여 기지국에 전력제어 정보를 제공할 수 있다. 즉, 이동지국은 파일럿 채널의 작은 부분을 이용하여 기지국에 증가 또는 감소 명령을 전송하므로, F-PCCH 서브 채널에 할당된 전력은 시스템 자원을 보존하기 위해 최소 허용레벨로 조정된다.

또 다른 실시예에서, 이동지국이 전송할 짧은 메시지를 갖는 경우, 이는, 모든 "0" 들(또는 임의의 다른 미리 선택된 값)로 설정된 해시 ID 를 갖는 R-CCCH 상에서 요구 메시지를 전송하여, 추가 데이터가 즉시 뒤따르며 아무런 채널할당도 요구되지 않음을 기지국에 나타내게 된다. 뒤따르는 데이터는, 예를 들어 약 5 msec 이내에 전송되므로, 폐루프 전력제어를 이용하여 임의의 중요한 이점을 실현하기에는 너무 작게 된다. 이와 같은 경우, 예약된 액세스 채널의 할당을 대기하기보다는 랜덤 액세스 채널 상에서 상기 정보를 통신하는 것이 더 효율적으로 된다. 요구 메시지는, R-CCCH 상에서 송신되므로, 전력제어의 대상은 아니다.

일 실시예에서, 채널할당 메시지는, 기지국이 동일 액세스 슬롯내의 다중 요구 부분 메시지를 수신하였음을 액세스된 이동지국에 알리는 데 이용되는 1 비트 표시를 갖는다. 이러한 방법으로, F-CACH 상에서 응답을 대기하는 이동지국은, 더 높은 전력레벨 또는 동일한 전력레벨로 요구 부분을 재전송해야 하는지 또는 할당 메시지를 계속해서 대기해야 하는지의 여부를 더 신속하게 판정하게 된다. 이와 같은 특징은, 송신 지연을 감소시키는 데 이용될 수 있다.

다른 실시예에서, 채널할당 메시지는, 예약된 채널 상에서 인에이블되는 폐루프 전력제어에 앞서 송신 전력을 조정하기 위해 이동지국에 의해 이용되는 전력제어 보정값을 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 기지국은, 예를 들어, 이동지국의 송신의 요구 부분 상에서 검출된 수신 에너지 뿐만 아니라 요구되거나 할당된 데이터 속도에 기초하여 신뢰성 있는 통신을 지원하는데 필요한 조정을 결정하게 된다.

또 다른 실시예에서, 클래스 대기 메시지는, 시스템으로의 액세스를 시도하는 이동지국의 클래스의 행동을 실행하는데 이용된다. 클래스 대기 메시지는, 클래스 마크 스레시홀드 이하의 클래스 마크를 갖는 그들 이동지국들이, 서로 다른 세트의 지속성 및 백-오프 파라미터를 이용하거나 시스템으로의 액세스 시도를 중지하고 갱신된 액세스 파라미터를 얻기 위해 적당한 오버헤드 채널을 감시하기 위해 다시 복귀하도록 한다. 클래스 마크 스레시홀드 보다 큰 클래스 마크를 갖는 그들 이동지국들은, 존재하거나 갱신된 지속성 및 백-오프 파라미터를 이용하여, 시스템에 계속해서 액세스하는 것이 허용된다. 이러한 방법으로, 본 발명의 시스템은, 로딩을 제어하기 위해 우선 순위 방법으로 액세스를 신속하게 디스에이블하기 위한 메커니즘을 갖게 된다.

또 다른 실시예에서, 시스템으로의 액세스를 원하는 이동지국들은, F-PCCH, F-CACH 또는 상기 모두 상에서 활동을 감시하여, 시스템 로딩의 추정값을 구하게된다. 상기 추정값은, 지속성, 백-오프, 데이터 속도 등의, 이동지국의 액세스 행동에 영향을 주는 파라미터들에 영향을 주는 데 이용될 수 있다. 상기 방식은, 소정의 동작 환경에서 요구 채널의 효율성을 효율적으로 증가시키는 데 이용될 수 있다.

본 발명은, 본 발명의 정신 또는 특징들로부터 일탈함이 없이 다른 특정 형태로 구현될 수도 있다. 상술한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라 설명하려는 것으로 이해될 수 있으므로, 상술한 설명보다는 첨부된 청구범위들에 의해 나타내진다. 청구범위들의 의미 및 범위내에 있는 모든 변화들은, 청구범위들의 범위에 포함되게 된다.

Claims

이동지국으로부터 기지국에 액세스하는 방법으로서,

경합하게 되는 한 세트의 랜덤 액세스 채널들로부터 제 1 역방향 링크 공통 제어채널을 랜덤하게 선택하는 단계;

상기 제 1 역방향 링크 공통 제어채널 상에서 액세스 프로브의 요구 부분을 송신하는 단계로서, 상기 요구 부분은 상기 이동지국을 준-유니크하게(quasi-uniquely) 식별하는 식별자를 포함하는, 상기 송신 단계;

상기 식별자를 지정하는 상기 기지국으로부터 채널 할당 메시지 및 예약된 액세스 채널을 수신하는 단계로서, 상기 예약된 액세스 채널은 경합 가능성이 낮은 통신을 제공하는, 상기 수신 단계; 및

상기 예약된 액세스 채널 상에서 상기 액세스 프로브의 메시지 부분을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.