KR20020027610A - 이동국 위치정보를 이용하여 파일롯 탐색 시간을감소시키는 방법 및 장치 - Google Patents

이동국 위치정보를 이용하여 파일롯 탐색 시간을감소시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선통신 네트워크에서 파일롯 신호 탐색을 수행하는 방법 및 장치. 네트워크에서 이동국의 위치를 결정한다. 그 후, 그 위치를 이용하여 탐색 윈도우 크기, 및 지정된 파일롯 신호세트에서 식별되는 모든 파일롯신호를 탐색하는데 사용되는 여타의 탐색 파라미터 정보를 결정한다. 또한, 이동국의 위치 및 송신된 파일롯 신호의 다중경로효과에 관련된 여타의 성분에 기초하여 탐색 윈도우 크기를 결정한다.

Description

이동국 위치정보를 이용하여 파일롯 탐색 시간을 감소시키는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING PILOT SEARCH TIMES UTILIZING MOBILE STATION LOCATION INFORMATION}
발명의 배경
Ⅰ. 발명의 분야
본 발명은 통신에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은, 한 기지국으로부터 다른 기지국으로의 호 (call) 의 핸드오프와 관련된 탐색시간을 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
Ⅱ. 배경기술의 설명
통상적으로, 무선통신 시스템은, 무엇보다, 전화를 할 때 하나 이상의 기지국과 통신하는 보통 이동전화기 (이동국) 라 칭하는 무선 유닛을 구비한다. 이동국은, 기지국 제어기에 의해 그 이동국에 할당되는 주파수대역 내에 포함된 하나 이상의 채널로 기지국과 통신한다. 이동국으로부터 기지국으로의 통신은 소위 "역방향 링크"로 이루어지고, 기지국으로부터 이동국으로의 통신은 "순방향 링크"로 이루어진다. 통화 동안, 이동국은, 이동국이 이동하는 동안 그 통화를 지속시키는데 필요할 수도 있는 다른 기지국을 계속적으로 탐색한다.
그런 무선시스템에서 사용되는 이동국의 하나의 주요 구성요소가 탐색기이다. 탐색기는 적어도 3가지 경우, 즉 1) 이동국이 통신을 위해 기지국을 획득하려는 경우; 2) 이동국이 페이징 또는 접속 채널 상에 있을 때의 대기 (idle) 상태; 및 3) 이동국이 트래픽 채널을 제어중인 트래픽 상태에서 상이한 기지국으로부터 송신되는 파일롯신호 (파일롯들) 를 탐색하도록 프로그램되어 있다. 이동국에 할당된 주파수 및 여타의 주파수 상의 파일롯들을 탐색하는 속도가 이동국의 탐색성능을 결정한다. 슬롯모드에서, 그 목적은 그 슬롯이 만료하기 전에 인접세트 내의 모든 파일롯을 탐색하는 것이다. 슬롯모드란, 선택된 시간 슬롯들 동안에만 이동국이 감시하는 이동국의 동작모드를 말한다. 또한, 이동국이 "후보 (candidate)" 주파수 내의 파일롯을 탐색하는 경우에는, 후보세트 내의 모든 파일롯의 탐색을 가능한 신속히 완료함으로써, 서비스중인 주파수에 재 동조되고, 후보 주파수를 탐색함으로써 야기되는 음성열화를 최소화하는 것이 필요하다. 하기에 설명된 바와 같이, 후보주파수는 잠재적인 핸드오프 주파수이며, 이들 탐색기술들은 무선통신 시스템에서 통신의 핸드오프를 조정하는데 사용된다.
A. 핸드오프
코드분할 다중접속 (CDMA) 무선시스템에서 사용되는 이동국은, 그 이동국이 트래픽채널을 제어중일 때, 3 가지 형태의 핸드오프 절차를 지원한다. 다중접속 통신시스템에서의 CDMA 기술의 이용법이, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1990년 2월 13일부로 허여된 발명의 명칭이 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" 인 미국특허 제 4,901,307 호에 개시되어 있다. 그 3 가지 형태의 핸드오프는,
1. 소프트 핸드오프 - 기존 기지국과의 통신을 차단하지 않고 신규 기지국과의 통신을 개시하는 핸드오프. 소프트 핸드오프는, 동일한 주파수 할당을 갖는 CDMA 채널간에서만 사용할 수 있다.
2. CDMA 로부터 CDMA 로의 하드 핸드오프 - 이동국이 따로따로 떨어진 기지국 세트들, 상이한 대역 등급들, 상이한 주파수 할당들, 또는 상이한 프레임 오프셋들 사이에서 천이하는 핸드오프.
3. CDMA 로부터 아날로그로의 핸드오프 - 이동국이 cdma 순방향 트래픽 채널로부터 아날로그 음성채널로 전환되는 핸드오프.
소프트 핸드오프를 수행하기 위해, 이동국은 할당된 파일롯 세트들을 계속 탐색한다. 용어 "파일롯" 이란, 파일롯 시퀀스 오프셋 및 주파수 할당에 의해 식별되는 파일롯 채널을 말한다. 파일롯은 동일한 순방향 링크 CDMA 채널에서는 순방향 링크 트래픽 채널과, 또는 유사하게 역방향 링크 파일롯을 사용하는 시스템에서는 역방향 링크와 결합된다. 한 파일롯 세트 내의 모든 파일롯은 동일한 CDMA 주파수 할당을 가진다. 명확성을 위해, 순방향 링크에 관해서만 파일롯을 논의한다.
이동국은 현재의 CDMA 주파수할당 상의 파일롯들을 탐색하여 CDMA 채널의 존재를 검출하고 그 신호강도를 측정한다. 이동국이 그에 이미 할당된 순방향 트래픽 채널중 어떤 것과도 결합되지 않은 충분한 강도의 파일롯들을 검출하면, 이동국은 파일롯강도 측정 메시지를 그 이동국이 현재 통신중인 기지국으로 전송한다. 그런 후, 그 기지국은 그 이동국에 그 파일롯과 결합된 순방향 트래픽 채널을 할당하고 그 이동국에게 핸드오프를 수행하도록 지시한다.
파일롯 탐색 파라미터, 및 파일롯강도 측정 메시지 송신의 규칙은 하기의 파일롯 세트로 표현된다.
액티브 세트: 이동국에 할당된 순방향 링크 트래픽 채널과 관련된 파일롯.
후보 세트: 현재 액티브 세트 내에 존재하지는 않지만, 충분한 강도로 이동국에 의해 수신되어 그 결합된 순방향 링크 트래픽 채널을 성공적으로 복조할 수 있음을 나타내는 파일롯.
인접 세트: 현재 액티브 세트 또는 후보 세트 내에 존재하지는 않지만 핸드오프의 후보가 될만한 파일롯.
잔여 세트: 인접 세트, 후보 세트 및 액티브 세트 내의 파일롯을 제외한, 현재의 CDMA 주파수할당 상의 현재 시스템 내의 모든 가능한 파일롯의 세트. 이 가능한 파일롯들의 세트는 파일롯 PN 시퀀스 오프셋 인덱스가 소정 파일롯 증분의 정수배인 파일롯들로 이루어진다.
기지국은 이동국으로 하여금 상이한 CDMA 주파수 상의 파일롯들을 탐색하여 CDMA 채널들의 존재를 검출하고 그들의 강도를 측정하도록 지시할 수 있다. 이동국은 그 탐색의 결과를 기지국에 보고한다. 그 파일롯 강도 측정치들에 따라, 기지국은 이동국으로 하여금 주파수간 하드 핸드오프를 수행하도록 지시할 수 있다.
파일롯 탐색 파라미터들은 하기의 파일롯 세트들로 표현된다.
후보 주파수 인접 세트: CDMA 후보 주파수 상의 파일롯 목록.
후보 주파수 탐색 세트: 기지국이 이동국으로 하여금 탐색하도록 지시할 수도 있는 후보 주파수 인접 세트의 서브 세트.
B. 파일롯 탐색
현 시스템에서는, 기지국이 탐색 윈도우, 즉 PN 오프셋들의 범위를 설정하고, 그 범위 내에서 이동국이 이용가능한 다중경로성분들을 탐색한다. 이들 다중경로성분이 결합된 순방향 링크 트래픽 채널의 복조를 위해 이동국에 의해 사용된다. 탐색 성능 기준 및 일반 무선시스템 기준은, 모두 통신 산업 협회가 공표한 표준 TIA/EIA-95x 및 표준 TIA/EIA-98-B, 및 미국 국립 표준 기구가 공표한 ANSI J-STD-018 에 정의되어 있다. 통상적으로, 이들 탐색은 하기에 의해 좌우된다:
액티브 세트 및 후보 세트: 액티브 세트 및 후보 세트 내의 파일롯들에 대한 탐색절차는 동일하다. 액티브 세트 및 후보 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는 SRCH_WIN_A 에 대응하는 표 1 에 명시된 PN 칩들의 갯수이다. 예를 들면, SRCH_WIN_AS=6 는 28 PN 칩 탐색 윈도우 또는 탐색 윈도우 중심주변의 ±14 PN칩들에 대응한다. 이동국은 액티브 세트 및 후보 세트 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우의 중심을 가장 먼저 도착하는 사용가능한 파일롯 다중경로성분 주위로 정한다.
인접 세트: 상이한 인접 탐색 윈도우에 대한 플래그가 설정되면, 인접 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는, 탐색중인 파일롯과 결합된 탐색 윈도우 크기 파라미터에 대응하는 표 1 에 명시된 PN칩들의 갯수이다. 플래그가 설정되지 않으면, 인접 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는 SRCH_WIN_NS에 대응하는 표 1 에 명시된 PN칩들의 갯수와 동일하다. 이동국은 이동국의 시간기준에 의해 정의된 타이밍을 사용하여 그 인접 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우의 중심을 파일롯의 PN 시퀀스 오프셋 주위로 정한다.
잔여 세트: 잔여 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는 SRCH_WIN_RS에 대응하는 표 1 에 명시된 PN칩들의 갯수이다. 이동국은 이동국의 시간기준에 의해 정의되는 타이밍을 사용하여 잔여 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우의 중심을 파일롯의 PN 시퀀스 오프셋 주위로 정한다. 이동국은 파일롯 PN 시퀀스 오프셋 인덱스가 파일롯 증분의 정수배인 잔여 세트 파일롯들을 탐색한다.
후보 주파수 탐색 세트: 후보 주파수에 대한 플래그가 설정되면, 후보 주파수 탐색 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는 그 탐색중인 파일롯과 결합된 SRCH_WIN_NGHBR 에 대응하는 표 1 에 명시된 PN칩들의 갯수가 된다. 플래그가 설정되지 않으면, 그 후보 주파수 탐색 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기는 CF_SRCH_WIN_N 에 대응하는 표 1 에 명시된 PN칩들의 갯수가 된다. 이동국은 이동국의 시간기준에 의해 정의된 타이밍을 사용하여 후보 주파수 탐색 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우의 중심을 파일롯의 PN 시퀀스 오프셋 주위로 정한다.
C. 탐색 시간
각각의 전화기 제조업체는 탐색기법을 구현하는 자신들만의 방법을 가지고 있다. 탐색기법에서, 특정 파일롯을 탐색하는 시간은 윈도우 크기 및 탐색기의 하드웨어에 의존한다. 특정 하드웨어가 주어지면, 파일롯을 탐색하는 시간은 탐색 윈도우 크기에 선형적으로 비례한다. 탐색 윈도우 크기를 감소시키면 탐색시간이 실질적으로 감소된다. 현재의 탐색절차를 사용하는 경우, 윈도우 크기는 주어진 셀의 서비스 영역의 크기에 의해 주로 결정된다. 셀이란, 이동국과의 통신을 위해 기지국에 의해 서비스되는 지리적 영역이다. 그런 4 개의 셀이 도 1 에 도시되어 있다. 서비스중인 셀 내의 이동국의 위치에 관계없이, 현재의 탐색 윈도우의 크기가 최악인 경우의 시나리오에 해당하도록 정해져 있다. 즉, 탐색 윈도우의 크기는 그 셀 내의 기지국으로부터 가장 먼 거리에 위치한 이동국에 대응하도록 정해져 있다.
페이징 또는 트래픽 채널 상에서, 이동국은 이동국의 시간기준에 의해 확립된 타이밍을 사용하여 인접 세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우의 중심을 파일롯의 PN 시퀀스 오프셋 주위로 정한다. 이동국의 시간기준은 가장 먼저 도착된 사용가능한 경로로서 정의된다. 최악인 경우의 시나리오가 탐색 윈도우 크기를 결정한다. 예를 들면, 도 1 은 각각의 셀이 PN1, PN2, PN3, 및 PN4 로 각각 지정된 파일롯을 가지는 무선시스템 (100) 의 4 개의 인접 셀 (102, 104, 106, 및 108) 을 나타낸다. 파일롯 PN1 에 대한 탐색 윈도우 크기는 점 A 에 위치한 이동국에 기초하여 결정된다. 그러나, 이동국이 점 B 에 있어도, 동일한 탐색 윈도우가 사용된다. 이는, 셀 (104) 내의 이동국의 위치를 고려하지 않기 때문에, 귀중한 탐색기 자원들의 낭비를 초래한다. 이동국이 점 B 에 있으면, 탐색 윈도우의 크기는 점 A 에 위치한 이동국에 대해 요구되는 탐색 윈도우의 크기보다 감소되어야 한다.
D. 위치탐색 방법
이동국에 자동 위치탐색 기능을 제공하기 위하여, 많은 기술들이 고려중이다. 한 기술은 다수의 셀 사이트로부터의 신호 도착의 시간차를 측정하는 것을 포함한다. 이 신호들을 "삼각측량"하여 정확한 위치정보를 추출한다. 이 기술은, 통상의 CDMA 시스템이 각각의 이동국에게 가장 근접한 셀 사이트에 도달할 정도의 신호전력으로만 송신하도록 요구하므로, 효과를 나타내기 위해서는 고도로 집중된 셀 사이트들 및/또는 그 사이트들의 송신전력의 증가를 요구한다. 이삼각측량법은 적어도 3 개의 사이트와의 통신을 필요로하고, 셀 사이트들의 집중도의 증가 또는 각각의 이동국의 신호전력의 증가에 대한 요구는 증가되어야 할 것이다. 다른 접근 방법은, 이동국에 GPS (위성 위치확인 시스템) 기능을 부가하는 것을 포함한다. 이 방법은 4개의 위성에 대한 관측선을 필요로하며, 다소 느리지만 이동국의 위치를 탐색하는데 가장 정확한 방법이다.
제 3 의 접근법은 이동국이 어떤 주파수 범위에서 GPS 캐리어를 찾아야 하는지를 나타내는 보조정보를 이동국에 전송한다. 대부분의 GPS 수신기는 소위 GPS 위성연감이라는 것을 사용하여, 그 주파수 영역에서 그 수신기에 의해 수행되는 가시의 위성으로부터의 신호에 대한 탐색을 최소화한다. 그 연감은 15,000 비트 블록으로 된, 전체 성좌에 대한 개략적 천체 위치표 및 시간 모델 데이터이다. 위성의 위치 및 날짜의 현재 시간에 관한 연감 내의 정보는 단지 근사치이다. 연감이 없다면, GPS 수신기는 위성신호를 획득하기 위해 가장 넓은 가능한 주파수 탐색을 수행해야 한다. 여타 위성들의 획득을 도울 부가적인 정보를 획득하기 위해서는, 부가적인 처리가 필요하다. 신호 획득 과정은 탐색에 필요한 다수의 주파수 빈 (bin) 으로 인해 수 분정도 소요된다. 각각의 주파수 빈은 중심 주파수 및 소정의 폭을 가진다. 연감의 유용성으로 인해, 위성 도플러의 불확실성이 감소되므로, 탐색해야 하는 빈의 갯수가 감소된다. 위성연감은 GPS 항법 메시지로부터 추출하거나, 하향 순방향 링크로 위성으로부터 이동국으로 데이터 또는 신호 메시지로서 전송할 수 있다. 이 정보의 수신시, 이동국은 GPS 신호 처리과정을 수행하여 그 위치를 결정한다.
이동국이 트래픽채널의 제어상태에 있으면서, 할당된 주파수 상의 모든 파일롯을 탐색할 수 있는 속도를 향상시키기 위해, 파일롯 탐색기술과 관련하여 이동국의 위치정보를 사용하는 방법 및 장치가 요구되고 있다. 본 발명은 이동국의 물리적 위치에 관한 정보를 이용하여 인접세트 및 후보세트 내의 각각의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기를 결정할 수 있어야 한다.
발명의 요약
넓게 말하면, 본 발명은 통신 네트워크에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는, 본 발명은 인접세트 및 액티브 후보세트 내의 파일롯에 대한 탐색 윈도우 크기를 결정할 때 이동국의 위치를 이용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 무선통신 네트워크에서 파일롯 신호 탐색을 수행하는 방법을 제공한다. 먼저, 그 네트워크 내의 이동국의 위치를 결정한다. 그런 후, 그 위치를 이용하여, 탐색 윈도우 크기, 및 한 파일롯 세트 내에서 식별되는 모든 파일롯을 탐색하는데 사용되는 탐색 파라미터 정보를 결정한다. 또한, 이동국의 위치 및 송신된 파일롯 신호의 다중경로 효과에 관련된 다른 성분에 기초하여, 탐색 윈도우 크기를 결정한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 디지털 신호처리 유닛에 의해 실행가능하고 무선통신 네트워크에서 파일롯 신호 탐색을 수행하는데 사용되는 디지털 정보를 포함하는 제품을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 본 발명은 그 파일롯 신호 탐색을 수행하는데 사용되는 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 상기 장치는 하나 이상의 기지국을 구비하고, 각각의 기지국은 파일롯 신호를 송신하며, 그 기지국은 통신네트워크 내의 이동국의 위치를 결정하는 데 이용된다. 또한, 상기 장치는 하나 이상의 이동국을 포함하고, 이동국은 적어도 하나 이상의 기지국과 통신적으로 접속되며, 그 이동국은 탐색 윈도우 크기 및 그 에게 송신된 탐색 파라미터 정보를 이용하여 한 선택된 파일롯 세트와 결합된 모든 파일롯 신호를 탐색하는데 요구되는 탐색시간을 최소화한다.
본 발명은 사용자에게 수많은 장점을 제공한다. 일 장점은, 공지된 기술들에 비해 한 파일롯 신호들의 세트를 탐색하는데 요구되는 시간이 감소된다는 점이다. 다른 장점은, 더 효율적인 탐색이 수행될 수 있으므로 귀중한 탐색기 자원들이 낭비되지 않는다는 점이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 하기의 상세한 설명을 검토하면 알 수 있는 여타의 수많은 장점과 이점을 제공한다.
도면의 간단한 설명
이하, 본 발명의 특징, 목적, 및 장점들을 도면을 통하여 자세히 설명하며, 도면중 동일 도면부호는 동일 부재를 지칭한다.
도 1 은 본 발명에 따른 무선통신 시스템의 4개의 인접한 셀을 나타낸다.
도 2a 는 본 발명에 따른, 위성 위치확인 시스템을 사용한 무선통신장치를 나타낸다.
도 2b 는 본 발명에 따른 무선통신 네트워크를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 이동국의 블록도를 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 제품의 일례를 나타낸다.
예시적인 실시예들의 상세한 설명
도 2a 내지 도 4 는 본 발명의 다양한 방법 및 장치 태양의 예들을 나타낸다. 설명의 용이함을 위해, 이 예들을 디지털 신호처리 장치의 맥락에서 설명하지만, 어떠한 제한을 하려는 것은 아니다. 기계-판독가능 명령들의 시퀀스를 실행하는데 사용되는 위에서 언급한 디지털 신호처리 장치는, 다양한 하드웨어 콤포넌트들 및 상호접속에 의해 구현할 수 있다. 그들 디지털 신호처리장치의 다양한 구성들을, 관련된 방법들의 설명을 통하여 자세히 설명한다.
동작
전술한 특허 및 공보 모두는 획득용으로 사용되는 파일롯 신호를 개시하고 있다. 파일롯 신호의 사용으로 이동국은 로칼 기지국을 적시에 획득할 수 있다. 이동국은 파일롯 채널을 통하여 전송된 수신 파일롯 신호로부터 의사잡음 (PN) 코드 위상 오프셋을 포함한 동기정보, 및 상대적인 신호전력정보를 획득한다. 또한, 이동국이 파일롯 채널을 획득하면, 그 파일롯 채널과 결합된 동기채널을 획득할 수 있다. 동기채널은 미세-동조의 타이밍 명령들을 수신하여 이동국으로 하여금 그의 내부회로를 시스템 시간과 일시적으로 동기시키도록 하는데 사용된다. 상기 설명으로부터, 이동국의 내부시간을 시스템 시간과 동기화하는것이 중요함을 알 수 있다. 이에 인해, 이동국은 PN 코드 시퀀스 내의 어디에 기지국이 존재하는지를 알 수 있고, 기지국과 이동국 간의 통신이 가능하게 된다. 따라서, 이동국이 기지국과 통신중일 때, 기지국은 이동국에 시스템 시간을 송신하여, 동기화를 용이하게 하도록 한다.
확산 스펙트럼 통신시스템에서, 이동국의 위상 및 주파수를 기지국의 송신에맞게 동기시키는데 파일롯 신호를 사용한다. 예시적인 실시예에서, 확산 스펙트럼 통신시스템은 직접-시퀀스 확산 스펙트럼 통신시스템이다. 그런 시스템의 예들이, 모두 본 발명의 양수인에게 양도되고, 1992년 3월 3일부로 허여된 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM" 인 미국특허 제 5,056,109 호, 및 1992년 4월 7일부로 허여된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 인 미국특허 제 5,103,459 호에 설명되어 있다. 직접-시퀀스 확산 스펙트럼 통신시스템에서, 송신된 신호는, 데이터 신호에 의해 반송파를 변조한 후 그 결과 신호를 광대역 확산신호로 다시 변조시킴으로써, 정보를 송신하는데 필요한 최소 대역폭보다 더 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산된다. 일 실시예의 파일롯 신호에서, 그 데이터는 올-원 시퀀스로서 간주할 수 있다. 통상, 전술한 특허들에 상세히 설명한 구현예인, 선형 피드백 쉬프트 레지스터가 이러한 확산신호를 생성한다. 그 확산신호는 다음 형태의 회전 페이저로서 간주할 수 있다.
기지국을 획득하기 위하여, 이동국은 그 기지국으로부터 수신된 신호들과 위상및 주파수모두에 대해 동기화되어야 한다. 탐색기는 그 수신된 신호의 위상를 알아낸다. 확산신호의 위상를 알아낸 후, 위상 및 주파수 추적을 위한 하드웨어를 갖는 복조장치를 사용하여 주파수를 알아낸다. 이동국이 그 수신된 신호의 위상을 알아내는 방법은, 이전에 탐색 윈도우이라는 용어로 설명된 한 세트의 위상 추정치들을 테스트하여, 오프셋 가정들이라고도 칭하는 그 가정의 위상 추정치들 중 하나가 정확한지를 판단한다. "윈도우" 탐색을 사용하여 동작하는 탐색기의 일례가, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1998년 9월 8일 출원된 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM" 인 공동출원 미국특허 제 5,805,648 호에 기재되어 있다.
호의 핸드오프를 위해, 무선 시스템은 소위 "슬롯" 탐색을 이용한다. 즉, 슬롯탐색을 수행하는 이동국에 주기적 윈도우들 ("슬롯들"이라 칭함) 을 할당하여, 호를 핸드오프할 수 있는 여타의 기지국들을 탐색한다. 따라서, 이동국들은 전술한 표준들에 따라, 이동국이 파일롯 채널이 존재할 것이라 예상하는 PN코드 시퀀스의 위치 주변에 중심을 둔 소정의 윈도우 내에서 주변 기지국들에 의해 송신된 파일롯 채널 신호들을 탐색한다.
이동국이 현재 통신중인 기지국은, 탐색 윈도우 크기, 및 시스템 시간과 같은 여타의 파라미터들을 이동국에 전송할 수 있다. 당업자는, 이 재획득 탐색 윈도우는, 탐색지연을 피할 수 있도록 가능한 작아야 하지만, 통상적인 내부 클록 에러를 고려하면 충분히 커야한다는 것을 용이하게 알 수 있다. 또한, 그 탐색 파라미터들은 가능한 특정화되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 본 발명은 현재 공지된 표준방법들에 비해 도 1 에 도시된 PN1에 대한 탐색 윈도우 크기를 1/3만큼 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 이동국이 점 B 에 있으면, PN1에 대한 탐색 윈도우를 3의 인수만큼 감소시킬 수 있다. 이동국이 점 C 에 있으면, 그 탐색 윈도우를 정비례하여 감소시킬 수 있다. 일실시예에서, 본 발명은 그 이동국의 물리적 위치를 이용하여 그 탐색 윈도우의 크기를 특정함으로써 이를 달성한다. 다른 실시예에서, 본 발명은 위치를 이용하여 모든 탐색 파라미터를 특정한다.
그 방법을 수행하기 위해서는, 이동국의 대략적인 위치를 알아야 한다. 그 위치는 종래기술에 공지된 다양한 방법 및 전술한 방법으로 결정할 수 있다. 한 예시적인 이동국 위치결정 기술이 본 발명의 양수인에게 양도되고 1998년 3월 17일 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF A WIRELESS CDMA TRANSCEIVER" 인 공동출원 미국특허출원 제 09/040,501 호에 설명되어 있다. 본 발명을 위해, 정확한 위치결정은 필요하지 않다. 이동국의 위치를 결정하기 위해 코스 기술 (course technique) 들을 이용할 수도 있다.
이동국이 트래픽 채널의 제어중이면, 현재 그 통신을 처리중인 기지국은, 인접세트 내에 포함된 파일롯 신호들을 탐색하는데 사용될 탐색 윈도우들의 크기를 이동국에게 알려주는 메시지를 송신한다. 그 탐색 윈도우 크기들은 그 서비스중인 셀 내의 그 이동국의 위치를 고려하여 결정된다. 예를 들어, 표 1 및 도 1 을 참조하면, 점 B 에 위치한 이동국의 경우, PN1에 대한 탐색 윈도우는 12 에서 4 로 감소되어, 윈도우의 크기를 160 칩에서 14 칩으로 감소시킬 수 있다. 그 탐색 윈도우의 크기가 감소되므로, 복조비용이 감소되어, 탐색이 신속히 완료된다.
탐색기 윈도우 크기는, 전화기와 목표 파일롯간의 지리적 거리에 관한 성분, 및 송신된 파일롯 신호에 대한 다중경로효과에 관한 성분인 2 개 이상의 성분을 가진다. 따라서, 그 두 성분의 효과들의 결합은 선택된 탐색 윈도우 크기를 최소화한다. CDMA 시스템에서, 공간 또는 경로 다이버시티는, 2개 이상의 셀-사이트를 통한 한 이동국으로부터의 동시 링크를 통해 다중신호경로를 제공함으로써 얻어진다. 또한, 경로 다이버시티는, 상이한 전파지연을 가지고 착신하는 신호를 분리하여 수신하고 처리함으로써 확산스펙트럼 프로세싱을 통한 다중경로환경을 이용하여 얻어질 수도 있다. 경로 다이버시티의 예들이, 모두 본 발명의 양수인에게 양도되고, 1992년 3월 31일부로 허여된 발명의 명칭이 "SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 인 미국특허 제 5,101,501 호, 및 1992년 4월 28일부로 허여된 발명의 명칭이 "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 인 미국특허 제 5,109,390 호에 예시되어 있다.
또한, 다른 실시예에서는, 탐색 파라미터들을 이동국의 위치에 기초하여 선택할 수도 있다. 이동국이 트래픽 채널을 제어하고 있을 때, 기지국은 그 이동국에게 탐색 파라미터들을 송신한다. 이들 탐색 파라미터는 그 이동국의 위치에 대한 지식을 이용하여 그 탐색 파라미터들을 특정 또는 "커스터마이징" 한다. 그런 특정을 이용하여 탐색절차들을 최적화한다. 탐색기에 의해 사용되는 탐색 윈도우 크기 및 절차들을 최적화하여 탐색을 수행함으로써, 탐색시간이 감소된다.
또 다른 실시예에서, 한 셀 내의 지리적 영역들에 대응하여 윈도우 크기가 결정되었으면, 그 윈도우 크기들이 메모리 유닛에 저장된다. 또한, 탐색 절차파라미터들을 저장할 수도 있다. 무선 시스템의 셀들이 거의 변하지 않는다고 가정하면, 그 윈도우 크기들이 그 지리적 영역 내에 위치한 어느 이동국에게 알려져서 그에 의해 사용될 수도 있다. 한 이동국의 위치를 알면, 기지국 제어기는 윈도우 크기 및/또는 탐색기 절차 파라미터들을 참조하여 그들을 그 이동국에 송신할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동국은 그 정보를 저장할 수 있다.
장치의 콤포넌트들 및 상호연결
특정 이동국 위치 시스템들 및 지원 하드웨어 실시예들에 관하여, 이하, 다양한 장치 실시예들을 설명한다. 그러나, 당업자는 다양한 위치 시스템을 이용할 수도 있음을 알 수 있다.
도 2(a) 는 동기식 CDMA 통신 네트워크의 기지국 (202) 및 이동국 (204) 의 구현을 나타낸 도이다. 네트워크가 빌딩 (206) 들 및 지상 장애물 (208) 들에 의해 둘러싸여 있다. 기지국 (202) 및 이동국 (204) 은 수개의 GPS 위성을 갖는 GPS 환경에 배치되어 있으며, 그 위성들 중 4 개 (210, 212, 214 및 216) 가 도시되어 있다. 그런 GPS 환경들은 잘 공지되어 있다. 예를 들어, Hofmann-Wellenhof, B 외 다수, GPS Theory and Practice, 제 2 판, 뉴욕, NY:Springer-Verlag Wien, 1993 을 참조한다. 전형적인 종래기술의 GPS 응용에서, GPS 수신기가 그의 위치를 결정하기 위해서는 4개 이상의 위성이 요구된다. 대조적으로, 원격국 (204) 의 위치는 적게는 하나의 GPS 위성으로부터의 신호들, 및 가장 간단한 경우는, 2 개의 다른 지상기반 신호들을 이용하여 결정할 수 있다.
도 2(b) 는 CDMA 네트워크 (220) 의 블록도이다. 네트워크 (220) 는 기지국 제어기 (BSC) (224) 를 갖는 이동 교환국 (MSC) (222) 을 포함한다. 공중교환 전화망 (PSTN) (226) 은 종래의 지상기반 전화선들 및 여타의 네트워크들 (미도시함) 로부터의 호들을 MSC (222) 로/로부터 라우팅한다. MSC (222) 는 PSTN (226) 으로부터의 호들을, 제 1 셀 (230) 과 결합된 소스 기지국 (228) 및 제 2 셀 (234) 과 결합된 타겟 기지국 (232) 으로/로부터 라우팅한다. 또한, MSC (222) 는 기지국들 (228 및 232) 간의 호들을 라우팅한다. 소스 기지국 (228) 은 호들을 제 1 통신경로 (238) 를 통하여 제 1 셀 (230) 내의 제 1 이동국 (236) 으로 송신한다. 제 1 통신경로 (238) 는 순방향 링크 (240) 및 역방향 링크 (242) 를 갖는 양방향 링크이다. 통상적으로, 기지국 (228) 이 이동국 (236) 과의 통신을 확립할 때, 순방향링크 (240) 는 트래픽 채널을 포함한다.
도시된 무선 위치지정 기능부 (WPF) (242) 는 BSC (224) 에 통신 접속되지만, MSC (222) 와 같은 여타의 네트워크 구성요소들에 직-간접적으로 접속될 수도 있다. 통상적으로, WPF (242) 는, 디지털 처리장치, 저장장치, 및 그런 장치들 내에서 흔히 설비되는 여타의 구성요소들 (미도시함) 을 구비한다. WPF (242) 는, 기지국 (228) 과 이동국 (236) 간에 송신되는 신호에 대한 단방향 시간 딜레이를 추정하거나, 기준시간과 신호의 도착시간간의 시간 오프셋을 모니터링 및 평가하는 것과 같은 다양한 용도로 사용할 수 있다.
각각의 기지국 (228 및 232) 은 단 하나의 셀과 결합되지만, 기지국 제어기는 때때로 수 개의 셀들 내의 기지국들을 관리하거나, 그들과 결합된다. 이동국 (236) 이 제 1 셀 (230) 로부터 제 2 셀 (234) 로 이동할 때, 이동국 (236) 은그 제 2 셀과 결합된 기지국과 통신을 개시한다. 통상적으로, 이를 타겟 기지국 (232) 으로의 "핸드오프" 라 칭한다. "소프트" 핸드오프시, 이동국 (236) 은, 소스 기지국 (228) 과의 제 1 통신링크 (238) 뿐만아니라 타겟 기지국 (232) 과 제 2 통신링크를 확립한다. 이동국 (236) 이 제 2 셀 (234) 내로 들어가서 그 제 2 셀과의 채널이 확립되면, 그 원격국은 제 1 통신링크 (238) 를 단절할 수 있다.
통상적으로, 하드 핸드오프에서는, 소스 기지국 (228) 과 타겟 기지국 (232) 의 동작이 상이하므로, 그 소스 기지국간의 통신링크 (244) 가 단절된 후에야 타겟 기지국으로의 링크가 확립될 수 있다. 예를 들어, 소스 기지국이 제 1 주파수 대역을 사용하는 CDMA 시스템 내에 있고 타겟 기지국이 제 2 주파수 대역을 사용하는 제 2 CDMA 시스템 내에 있을 때, 대부분의 원격국은 2 개의 상이한 주파수 대역에 동시에 동조할 수 없으므로, 그 원격국은 그 두 기지국으로의 링크를 동시에 유지할 수는 없다. 제 1 이동국 (236) 이 제 1 셀 (230) 로부터 제 2 셀 (234) 로 이동할 때, 소스 기지국 (228) 으로의 링크 (238) 는 단절되고, 타겟 기지국 (232) 과 새로운 링크가 형성된다.
도 3 을 참조하면, 이동국 (300) 이 일반적으로는 304 로 나타낸 무선통신 시스템의 기지국 (302) 과 무선통신하는 것으로 도시되어 있다. 도 3 에는, 명확한 설명을 위해, 단일 기지국 (302) 및 단일 이동국 (300) 이 도시되어 있으나, 시스템 (304) 은 통상적으로 여타의 이동국들 및 기지국들 (미도시함) 을 포함한다는 것을 알아야 한다. 예시적인 실시예에서, 시스템 (304) 은, 하나의 이동국신호를 다른 신호와 구별하기 위해 코드분할 다중접속 (CDMA) 원리를 구현한다. 바람직한 CDMA 시스템의 세부사항들은, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1990년 2월 13일부로 허여된 발명의 명칭이 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" 인 전술한 미국특허 제 4,901,307 호에 설명되어 있다. 도에 도시된 바와 같이, 이동국 (300) 은 무선링크 (308) 를 통하여 기지국 (302) 과 통신할 수 있는 수신기/송신기 (306) 를 포함한다. 또한, 이동국 (300) 은 수신기/송신기 (306) 에 의한 데이터의 송-수신을 제어하는 제어회로를 포함한다. 도 3 에서, 제어회로는, 간략화를 위해, 디지털 신호 처리기 (310) 로서 도시되어 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 처리기 (310) 는 데이터 저장장치 (312) 를 액세스할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 기지국 (302) 또한 디지털 신호 처리장비 및 저장장치를 포함할 있다. 이후 좀더 자세히 설명하는 바와 같이, 데이터 저장장치 (312) 는 디지털 신호 처리기 (310) 에 의해 수행가능한 명령들을 저장한다. 따라서, 데이터 저장장치 (312) 의 논리구조를 제외하고는, 이동국 (300) 은 종래기술에 공지된 CDMA 이동국이 바람직하다.
또한, 이동국 (300) 은 내부클록 (314) 을 포함한다. 일 실시예에서, 내부클록 (314) 은 전압제어 온도제어 수정발진기 (VCTCXO) 이다. 그러나, 수정계든 아니든, 여타의 클록장치들도 본 발명에 동일하게 사용하는데 적합하다. 따라서, 클록 (314) 의 출력신호는 카운터 (316) 로 전송되는 클록펄스들의 시퀀스이며, 클록펄스출력의 레이트는 공지된 원리에 따라 클록전원 (318) 으로부터 클록(314) 으로의 입력신호의 전압을 제어함으로써 제어된다. 클록 (314) 은, 전술한 바와 같이, 기지국 (302) 으로부터의 타이밍 메시지의 수신에 의해 시스템 시간과 동기화될 수 있다.
제품
상술한 방법들은, 예를 들어, 디지털 신호 처리유닛을 동작시켜 기계-판독가능 명령들의 시퀀스를 수행함으로써 구현할 수도 있다. 이들 명령은 다양한 형태의 신호 저장 매체에 내장할 수 있다. 이에 관해, 본 발명의 일 태양은, 파일롯 탐색을 수행하는데 필요한 시간을 감소시키는 방법을 수행하기 위해, 디지털신호 처리유닛에 의해 실행가능한 기계-판독가능 명령들의 프로그램을 실행하는 실재의 신호 저장 매체를 구비하는 제품에 관한 것이다.
그러한 디지털신호 저장 매체는, 예를 들어, 통신 네트워크에 포함된 RAM 또는 ASIC (모두 미도시함) 을 구비할 수도 있다. 다른 방법으로는, 디지털신호 처리유닛에 직-간접적으로 액세스가능한 자기 데이터 저장매체와 같은 다른 신호 저장 매체에, 명령들을 저장할 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 기계-판독가능 명령들은, C, C++, 또는 Java 또는 프로그래밍 분야의 당업자에 의해 통상적으로 사용되는 여타의 적당한 코딩언어와 같은 컴파일된 컴퓨터 코드라인을 포함할 수도 있다.
기타 실시예들
이상, 본 발명의 예시적인 실시예들로 생각하는 것을 나타내었으나, 당업자는 첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고, 다양한 변경 및 변형들을 행할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선 통신 네트워크에서 파일롯신호 탐색을 수행하는 방법으로서,
    상기 네트워크에서 이동국의 위치를 결정하는 단계;
    상기 이동국의 상기 위치, 탐색 윈도우 크기들, 및 파라미터 정보를 이용하여, 한 파일롯 세트 내에서 식별되는 모든 파일롯을 탐색하는데 요구되는 탐색시간을 최소화하는 단계; 및
    상기 파일롯 세트 내의 모든 파일롯을 탐색하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동국의 위치는 상기 통신 네트워크 내에서 추적되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동국의 위치와 함께 신호 다중경로 효과들을 이용하여 탐색 윈도우 크기들을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    한 셀 내의 이동국의 각각의 위치에 대하여 탐색 윈도우 크기들을 저장하는단계; 및
    이동국의 알려진 위치에 대한 상기 탐색 윈도우 크기를 이용하여 탐색 파라미터들을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저장되는 이동국의 위치는, 3 차원 표에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선 통신 네트워크에서 파일롯신호 탐색을 수행하는 방법을 수행하기 위해 디지털신호 처리장치에 의해 실행가능한 기계-판독가능 명령들의 프로그램을 구현하는 제품으로서,
    상기 판독가능 명령들은,
    상기 네트워크 내의 한 이동국의 위치를 결정하는 단계;
    상기 이동국의 상기 위치, 탐색 윈도우 크기들, 및 파라미터 정보를 이용하여, 한 파일롯 세트 내에서 식별되는 모든 파일롯을 탐색하는데 요구되는 탐색시간을 최소화하는 단계; 및
    상기 파일롯 세트 내의 모든 파일롯을 탐색하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 제품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 판독가능 명령들은, 상기 이동국의 위치와 함께 신호 다중경로 효과들을 이용하여 탐색 윈도우 크기들을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제품.
  8. 제 7 항에 있어서,
    한 셀 내의 각 이동국의 위치에 대하여 탐색 윈도우 크기들을 저장하는 단계; 및
    한 이동국의 알려진 위치에 대한 상기 저장된 탐색 윈도우 크기를 이용하여 탐색 파라미터들을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제품.
  9. 무선 통신 네트워크에서 파일롯신호 탐색을 수행하는 장치로서,
    제 1 디지털신호 처리유닛을 포함하는 하나 이상의 기지국 및 제 2 디지털신호 처리유닛을 포함하는 하나 이상의 이동국을 구비하며,
    상기 하나 이상의 기지국은 파일롯 신호를 송신하며, 상기 제 1 디지털신호 처리유닛은 상기 통신 네트워크 내의 이동국의 위치를 결정할 때 사용될 수 있고,
    상기 하나 이상의 이동국은 상기 하나 이상의 기지국과 통신 접속되며, 상기 제 2 디지털신호 처리유닛은 이동국의 위치, 탐색 윈도우 크기들, 및 파라미터 정보를 이용하여 한 파일롯 세트 내에서 식별되는 모든 파일롯 신호를 탐색하는데 요구되는 탐색시간을 최소화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기지국 중 선택된 한 기지국은 트래픽 채널을 이용하여 상기 탐색 윈도우 크기 및 파라미터 정보를 상기 하나 이상의 이동국에 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 무선 통신 네트워크에서 파일롯신호 탐색을 수행하는 장치로서,
    상기 통신 네트워크에서 이동국의 위치를 결정하는 제 1 수단; 및
    상기 제 1 수단에 통신 접속되며, 상기 이동국의 상기 위치, 탐색 윈도우 크기들, 및 파라미터 정보를 이용하여 한 파일롯 세트 내에서 식별되는 모든 파일롯 신호를 탐색하는데 요구되는 탐색시간을 최소화하는 제 2 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
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