KR20020059448A - 무선 주파수 전력 스펙트럼을 사용하는 셀룰러 통신시스템을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채널 대역폭, 채널 분리 및 무선 음성 서비스의 현존 배치와 호환되는 무선 주파수 전력 스펙트럼을 사용하는 무선 데이터 전송 시스템에 관한 것이다. 전송된 파형은 현존 셀룰러 네트워크와 호환된다. 그러나 시간 영역 디지털 코딩, 변조 및 전력 제어방식은 데이터 전송을 위하여 최적화된다. 현존 셀룰러 네트워크 사이트는 이에 따라 새로운 무선 주파수 계획에 대한 요구없이 그리고 현존 음성 서비스 배치에 간섭하지 않으면서 무선 데이터 트래픽에 대하여 최적화된 고속 서비스를 제공하는데 사용될 수 있다.

Description

무선 주파수 전력 스펙트럼을 사용하는 셀룰러 통신 시스템을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR A SPECTRALLY COMPLIANT CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}

통신 기술의 진화는 네트워크에 액세스하는 방식에 있어서 사용자의 기준을 계속적으로 유도하여 왔다. 무선 네트워크, 특히 음성 통신에 대한 무선 네트워크는 현재 대부분의 산업 사회에 서비스를 제공한다. 실제로, 무선 음성 통신은 그 편리성으로 인하여 여러 경우에 바람직한 방법이 되었다. 어떤 상황에서는 무선 전화기를 사용하는 것이 더 저렴하다. 예를 들어, 무선 전화 서비스는 집 또는 원거리에서 예비용 유선 전화기를 가져가는 것보다 훨씬 저렴할 수 있다.

동시에, 데이터 통신 서비스에 대한 요구, 특히 신뢰할만한 인터넷에 대한 고속 액세스에 대한 요구가 증가하였다. 이러한 요구는 매우 빨라 로컬 인스체인지 캐리어(LEC)가 상기 요구가 네트워크로 하여금 실패할 것이라는 것과 연관된다. 시간이 흐름에 따라, 이러한 요구들은 무선쪽으로 급선회할 것이며, 특히 랩탑 컴퓨터의 대중화, PDA 및 다른 휴대용 컴퓨팅 장치가 증가하게 될 것이다.

현존 컴퓨터 네트워크 하부구조로 무선 데이터 시스템을 통합하는데는 어려움이 있다. 일부 영역에 서비스를 제공하기 위하여, 여러 네트워크 구성의 계획뿐 아니라 정부기관으로부터 방송전파 액세스에 대한 필요 라이센싱을 획득하는 것이 요구된다. 특히, AMPS, TACS 및 NMT와 같은 아날로그 변조 표준외에 GSM(Global System for Module)통신과 같은 시분할다중액세스 및 코드분할다중액세스(CDMA)를 포함하는 수많은 가능성으로부터 무선 변조방식이 선택될 것이 틀림없다. 또한 기지국 요구조건에 대한 사이트 위치도 선택되어 획득될 것이다. 추가 기술은 종종 적절한 타워 높이, 효과적인 방사 전력 레벨 및 무선 서비스가 목적하는 영역에 대한 주파수 계획의 할당을 결정하는 데 필요하다.

이는 거의 모든 서비스 영역을 제공하지만, 현존 셀룰러 음성 하부구조는 증대를 하는데는 매우 고가이다. 그러므로 데이터를 전송하는 셀룰러 하부구조를 사용하는 대부분의 공통 방법은 컴퓨터가 현재 유선 전화기를 사용하는 방법과 대단히 유사하다. 특히, 디지털 데이터 신호는 유선 네트워크에 사용된 것과 동일한 방식으로 오디오 톤을 생성하기 위하여 모뎀 장비에 의하여 우선적으로 포맷된다. 오디오 톤은 이후 사용중인 인터페이스방식에 따라 이러한 톤을 변조하는 셀룰러 음성 트랜시빙 장비에 공급된다. 예를 들어, 컴퓨터에 의하여 제공된 입력 데이터 스트림은 오디오 주파수에서 주파수 쉬프트 키잉된(FSK) 신호를 생성하기 위하여 우선적으로 변조된다. FSK 오디오 신호는 이후 미국에서 유행하는 CDMA 변조를 위한 IS-95B 표준을 사용하여 변조된다. 이러한 변조방식은 여러 트래픽 재널을 정의하기 위하여 직교 코드 및 유사랜덤 잡음(PN) 확산 코드를 포함하는 무선 주파수 신호의 한쌍의 코드를 압축한다.

또한 소위 셀룰러 패킷 데이터(CDPD) 네트워크와 같은 데이터 서비스를 위한 분리된 네트워크를 사용하는 것이 가능하다. 그러나 CDPD 서비스 영역은 셀룰러 음성 통신에 현재 제공된 서비스 영역처럼 산재되어 있지는 않다. 이는 CDPD 네트워크의 증대가 기지국 사이트 계획, 라이센싱 획득, 사이트 획득 및 타워 높이 및 방사 전력 조절 및 주파수 계획을 포함하는 분리된 네트워크를 증대하는 것과 연관된 모든 비용을 요구하기 때문에 더욱 그러하다.

상술한 바와 같이, 현재의 음성 셀룰러 네트워크를 위한 가장 대중적인 통신방식은 CDMA 변조에 기초한다. 이러한 표준은 1.2288 MHz의 무선 주파수(RF) 채널 대역폭을 사용한다. 그러므로 RF 시스템 계획 엔지니어 및 부품 업계는 그 채널 대역폭에 따라 자신의 제품을 표준화하며 이런 네트워크는 무선 요구조건, 사이트 위치, 타워 높이 및 이런 채널 간격을 가정하는 주파수 계획으로 증대되었다.

불행하게도, 이런 CDMA 표준은 데이터 트래픽이 최적화되지 않은 통신을 위한 다른 파라미터를 명시한다. 이들은 가입자 유니트와 협력하여 일 기지국에서 다른 기지국으로 호출 제어를 전송하는데 필요한 소프트 핸드오프 처리를 포함한다. 이 요구조건은 개별 사용자가 주어진 시간에 둘 이상의 기지국과 통신하기 때문에 전체 시스템 용량을 감소시킨다.

게다가, 현존 CDMA 프로토콜은 접속이 통화동안 유지되는 것으로 가정한다. 이것은 정보를 위한 실제 요구시의 대단히 불규칙한 전형적인 인터넷 접속과 매우다르다. 예를 들어 웹페이지를 요청한 후, 전형적인 인터넷 사용자는 상대적으로 큰 데이터량이 다운로딩되는 것을 기대한다. 그러나 사용자는 추가 정보가 전송되기 전에 웹페이지를 보는 수초 또는 수분을 소비한다.

본 발명은 채널 대역폭, 채널 분리 및 무선 음성 네트워크의 현 배치와 호환될 수 있는 무선 주파수 전력 스펙트럼을 사용하는 무선 데이터 전송 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 따르는 무선 데이터 서비스를 위한 시스템의 고레벨 블록도이다.

도 2는 본 발명을 사용한 채널 간격의 주파수 영역 플롯이다.

도 3은 기지국 프로세서 성분의 상세도이다.

도 4는 기지국의 순방향 링크 통신을 수행하는데 이용된 기지국 및 가입자의 성분의 상세 도면이다.

도 5는 서로 다른 선택가능 데이터율이 지원될 수 있는 방법을 도시한 도면이다.

도 6은 역방향 링크 통신을 수행하는데 이용된 성분의 상세도이다.

본 발명은 채널 대역폭, 채널 분리 및 무선 음성 네트워크의 현 배치와 호환될 수 있는 무선 주파수 전력 스펙트럼을 사용하는 무선 데이터 전송 시스템에 관한 것이다. 그러나, 무선 데이터 프로토콜은 디지털 코딩, 변조, 채널 사용 할당 및 데이터 통신에 최적화된 전력 제어방식을 규정한다. 그러므로 전송된 파형은 시간 영역에서 볼 때 서로다른 포맷으로 보이지만 일반적으로 현존 셀룰러 네트워크와 주파수 영역에서 호환된다.

그 결과, 이런 무선 데이터 프로토콜을 이용하는 데이터 전송 시스템은 표준 셀룰러 시스템과 무선 주파수 네트워크 계획면에서 동일한 외형을 갖는다. 그러므로 서비스 제공자 측면에서, 최적화된 데이터 서비스는 현존 음성 네트워크를 위하여 미리 개발된 주파수 재사용 계획뿐 아니라 동일 기지국 위치, 타워 높이, 셀 사이트 및 셀 반경을 사용하여 배치될 수 있다. 그러나, 인터넷 서비스 제공자 및 사용자 측면에서, 시스템은 데이터 전송을 위하여 최적화된다.

본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세하게 설명된다. 도면은 본 발명을 원리를 예시적으로 나타낸 것이다.

도 1은 셀룰러 무선 전화 통신 시스템(10)을 도시한다. 종래기술에서, 시스템(10)은 차량과 연관된 음성 가입자 유니트(12-1) 및 랩탑 컴퓨터와 연관된 데이터 가입자 유니트(12-2)를 포함하는 하나 이상의 이동 사용자 또는 가입자(12)를 포함한다. 기지국(14-1,14-2,14-n)은 각각 다수의 셀(16-1,16-2,...,16-n)중 하나와 연관되며, 각각의 셀(16)은 시스템(10)이 무선 통신을 제공하고 있는 영역의 일부를 나타낸다. 각각의 기지국(14)은 해당 기지국 프로세서(BSP;18)을 가진다. 이동 전화 교환국(20)은 다른 네트워크(30,36) 및 각각의 기지국 프로세서(18) 사이의 트래픽 및 제어 신호를 연결시킨다. 단지 세개의 셀(16)만이 도 1에 도시되어 있지만, 전형적인 시스템(10)은 수백 기지국(14) 및 셀(16)과 수천 가입자 유니트912)를 포함할 수 있다.

셀룰러 네트워크(10)는 각각의 기지국 프로세서(18) 및 해당 셀(16)안을 이동하는 이동 가입자 유니트(12) 사이의 양방향 무선 통신 링크(22)를 제공한다. 기지국 프로세서(18)의 기능은 가입자 유니트(12)와의 무선 통신을 주로 관리한다. 이 경우, 기지국 프로세서(18)는 데이터 및 음성 신호 모두에 대하여 주로 중계국으로서의 역할을 한다.

그러나 본 발명에 따르면, 기지국 프로세서(18)는 음성 및 데이터 트래픽을 개별적으로 취급한다. 특히 음성 유니트(12-1) 서비스와 연관된 무선 채널은 데이터 사용자(12-2)를 위한 데이터 트래픽 처리와 연관된 무선 채널과는 다르게 처리된다. 그러므로 이러한 무선 채널은 이동 전화 교환국(20)의 서로 다른 회로에 개별적으로 결합된다. 예컨대, 서로 다른 무선 채널은 데이터 가입자 유니트(12-2)와 연관된 채널보다 이동 음성 유니트(12-1)를 서빙하는 것과 연관된다. 특히, 음성 트래픽과 연관된 회로(24-1)는 이동 전화 교환국(20)내의 음성 트래픽 프로세서(26)에 접속한다. 음성 신호는 이후 공용 전화망(PSTN;30)과 같은 음성 네트워크 및 목적 전화기(32)에 음성 스위치(27)를 통하여 라우팅된다. 전화기(32)로부터 이동 유니트(127)로 순방향으로 향하는 음성 트래픽은 유사한 방식이지만 반대순서로 취급된다.

한편, 데이터 가입자 유니트(12-2)와 연관된 데이터 신호는 데이터 트래픽 프로세서(28)에 대한 서로 다른 회로(24-2)에 우선적으로 결합된다. 데이터 신호는 다음으로 인터넷(36)과 같은 데이터 네트워크에 접속을 제공하기 위하여 라우터, 데이터 스위치, 집중화기 또는 다른 네트워크 존재 포인트일 수 있는 게이트웨이)29)를 통하여 공급된다. 데이터 신호는 궁극적으로 인터넷 서버일 수 있는 컴퓨터(38)로서 목적지로부터 결합되고 목적지에 결합된다.

셀룰러 전화 시스템은 가입자 유니트(12)와 기지국(13) 사이의 신호를 운반하기 위하여 주파수 분할 다중 액세스(FDMA)와 같은 아날로그 변조 계획을 사용하였으며, 무선 전화 통신 채널은 특정 호출동안 각각의 사용자에게 전용된 하나 이상의 캐리어 주파수 대역을 포함한다. 그러나 큰 채널 용량을 제공하며 무선 스펙트럼을 효과적으로 사용하기 위하여, 최근의 네트워크는 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 또는 코드 분할 다중 액세스(CDMA)와 같은 디지털 변조 계획을 사용하여 동작한다. TDMA 시스템의 통신은 각각의 캐리어 주파수 대역에 일련의 시간 슬롯을 할당하여 발생하며, 개별 가입자 유니트는 하나 이상의 시간 슬롯에 할당된 다. 본 발명은 CDMA 시스템에 관련되며, 각각의 사용자는 하나 이상의 고유 채널 코드에 할당된다. 각각의 채널 코드는 광대역폭에서 통신 신호의 전송 에너지를 확산시키는데 사용되는 디지털 변조 시퀀스에 해당한다. 수신국은 코딩된 신호를 역확산하여 기지국 정보를 복구하기 위하여 동일 코드를 사용한다.

미국에서 광역 확산에 사용되는 CDMA 계획은 무선통신 공업 협회(TIA) 표준 IS-95B로서 정의된다. 도 2에 도시된 바와 같이, IS-95B 표준은 상기 음성 신호가 단지 수 킬로헤르쯔 대역폭 신호로서 생성될지라도 IS-95A 음성 채널(40-1,40-2,...,40-n)이 1.2288MHz의 대역폭을 점유하는 것을 나타낸다. 그러므로, 확산 코드의 영향은 여러 다른 가입자(12)가 주어진 시간에 채널을 공유하더라도 각각의 채널의 요구 대역폭을 크게 증가시킬 것이다.

본 발명에 따르면, 코딩된 트래픽 채널(40-1,40-2,...40-n)은 서빙 이동 음성 유니트(12-1)과 연관되는 반면, 다른 코딩된 트래픽 채널(42-2)은 서빙 데이터 가입자(12-2)와 연관된다. 특히 채널 코딩, 채널 할당. 전력 제어 및 음성 채널(42)에 사용되는 핸드오프 계획은 업계 표준 IS-95B와 호환될 수 있다. 그러나 데이터 채널(42)은 주파수 대역폭 및 전력 스펙트럼 측면으로부터 음성 채널(40)과 호환될 수 있다. 특히, 데이터 채널(42)은 도2에 도시된 바와 같이 주파수 영역측면에서 음성 채널과 동일하다. 그러나 이들은 채널 코딩, 채널 할당, 핸드오프 및 인터넷 프로토콜(IP) 타입 데이터 액세스에 최적화되고 음성 채널에 사용된 채널 코딩과는 다른 전력 제어 계획을 사용한다. 데이터 채널은 CDMA 타입 인코딩을 사용할 수 있으나, 음성 채널에 사용된 CDMA 인코딩과 동일하지는 않다.

도 3은 본 발명에 따라 음성과 데이터를 서로 다르게 기지국 프로세서(18)가 취급하는 방법의 상세도이다. 기지국 프로세서(18)는 수신 변조기(317) 및 역방향 링크 디코더(318)을 포함하는 역방향 링크 성분외에 순방향 링크 인코더(314) 및 전송 변조기(316)를 포함하는 순방향 링크 성분 및 음성 채널 제어기(312)를 포함하는 음성 트래픽 프로세서(310)로 구성된다. 음성 채널을 처리하는 회로는 음성 채널 무선 주파수(RF) 상향 변환기(320) 및 RF 하향 변환기(322)로 완성된다.

기지국 프로세서(18)내에는 데이터 채널 제어기(332), 순방향 링크 인코더(334), 전송 변조기(346), 역방향 링크 디코더(348) 및 수신 복조기(349)를 포함하는 데이터 트래픽 프로세서(330)가 포함된다. 또한 데이터 취급 회로는 데이터 채널 RF 상향 변환기(340) 및 RF 하향변환기(342)로 구성된다.

음성 트래픽 프로세서(310) 및 RF 상향 및 햐향 변환기 회로(320,322)는 종래 기술로서 기본적으로 동작한다. 예컨대, 이런 회로는 이동 가입자 유니트(12)와 이동 전화 교환국(20) 사이의 양방향 음성 통신을 제공하기 위하여 IS-95B 에어 인터페이스 표준과 연관되어 수행된다. 특히 순방향에서, 즉 MTSO(20)를 통하여 PSTN으로부터 가입자 유니트(12)로 이동하는 음성 신호의 경우, 네트워크 접속(24-1)을 통하여 수신된 채널 신호는 순방향 링크 인코더(314)에 공급된다. 네트워크 접속(24-1)은 예컨대 T1 캐리어 회로와 같은 디지털 전송 케이블을 통하여 캐리어 등급 다중 회로를 사용할 수 있다.

IS-95 표준은 순방향 링크 인코더(314)가 음성 채널을 정의하기 위하여 유사랜덤 잡음(PN) 확산 코드 및 직교 월시 코드를 사용하여 신호를 인코딩한다. 이후 전송 변조기는 RF 하향 변환기(320)로 향하는 상기 신호에 직교 위상 쉬프트 키이(QPSK)와 같은 목적 변조를 이용한다.

역방항 링크에서, 즉 기지국(18)을 통하여 이동 유니트(12)로부터 이동 전화 교환국(20)으로 이동하는 신호의 경우, RF 하향 변환기(322)로부터 수신된 신호는 수신 복조기(317) 및 역방향 링크 디코드 회로(318)로 통과된다. 수신 복조기(317)는 신호로부터의 변조를 제거하며, 역방향 링크 디코더(318)는 이후 네트워크 접속(24-1)에 디지털 음성 신호를 제공하기 위하여 유사랜덤 잡음 및 월시 채널 코딩을 분해한다.

음성 채널 RF 상향 변환기(320) 및 RF 하향 변환기(322)는 음성 트래픽에 전용된 채널(40)에 동조된다. 특히 음성 트래픽에 전용된 채널만이 음성 채널 제어기(312)에 의하여 음성 트래픽 제어기(310)로 할당될 수 있다. 또한, 음성 채널제어기(312)는 IS-95B 표준에 따라 음성 트래픽 프로세서(310)의 나머지 회로를 제어한다. 예컨대, 무선 채널(40)은 호출 베이스마다 할당된다. 즉, 이동 가입자 유니트(12)의 사용자가 목적 전화기(32)의 전화번호를 다이얼링하여 호출을 하고자할 경우, 채널 제어기(312)는 인코더(314), 디코더(318), 변조기 및 호출이 진행되는 동안 호출에 상기 채널을 전용하는 트래픽 프로세서(31)의 복조 회로를 활성화시킴으로써 RF 순방향 링크 채널 및 RF 역방향 링크 채널을 개시 및 유지한다.

또한, 핸드오프와 같은 이동성과 연관된 기능, 특히 IS-95B에 의하여 지시된 소프트 핸드오프 알고리즘은 음성 채널 제어기(312)에 의하여 수행된다.

데이터 트래픽 프로세서(330)의 경우, 이러한 회로는 음성 트래픽 프로세서(310)와 다른 방식으로 신호를 처리한다. 순방향 링크에서, 신호는 데이터 전송 매체(24-2)로부터 수신되고 순방량 링크 인코더(334) 및 전송 복조기(346)에 공급된다. 그러나 순방향 링크 인코더(334) 및 전송 변조기(346)는 음성 트래픽 프로세서(310)의 해당 성분(314,316)과 다르게 동작한다. 한가지 차이점은 (도 4 및 5에 상세하게 설명된 바와 같이) 순방향 에러 교정(FEC) 코딩율이 각각의 사용자에게 서로 다른 코딩율이 할당되도록 개별 채널에 적용된다는 것이다. 또한, 순방향 링크 인코더 및 전송 변조기는 순간적인 요구 베이스에 할당될 뿐이다. 그러므로 코딩된 데이터율을 가진 무선 채널은 전송 또는 수신될 준비가 되어 있는 데이터를 실제 소유한 데이터 가입자(12-2)에 할당될 뿐이라는 것을 보장하기 위한 단계들이 처리된다.

데이터 채널 제어기(332)는 데이터 가입자(12-2)에게 무선 채널을 할당하며음성 트래픽 프로세싱(310)과 연관된 채널 제어기(312)와 다른 방식으로 데이터 호출의 핸드오프 및 이동성을 취급하는 것을 담당한다. 특히 바람직한 실시예의 데이터 채널 제어기(332)는 노메딕(nomadic) 타입 이동성만을 지원한다. 즉, 데이터 사용자(12-2)는 예컨대 액티브 접속동안 두개의 호출(16-1,16-2) 사이의 경계를 가로지는 것은 기대되지 않는다. 그러나 시스템(10)은 예컨대 사용자(12-2)가 적어도 무선 접속시 접속을 해제하며 서로 다른 호출로 이동한 후 무선 접속을 재설정한다면 서비스를 제공한다.

데이터 트래픽 프로세서(330)는 도 4를 참조로 상세하게 설명될 것이다. 이 도면은 기지국(18)으로부터 데이터 가입자 유니트(12-2)로 데이터 신호를 전송하는데 사용된 순방향 링크 프로세싱을 상세하게 도시한다. 기지국(18)에서, 이는 순방향 링크 전송 제어기(450) 및 순방향 링크 전송된 신호를 이루는 여러 신호를 생성하는 신호 처리 회로를 포함한다. 이들은 파일롯 채널(432), 페이징 채널(434) 및 하나 이상의 트래픽 채널(436)과 같은 기능을 수행하는 회로를 포함한다. 공지된 바와 같이, 파일롯 채널(432)은 기지국(18)에 의하여 전송된 신호를 가입자 유니트(12)의 수신기 회로로 하여금 적절하게 동기화하는 공지된 연속 파일롯 신호를 생성하는 것을 담당한다. 페이징 채널(434)은 순방향 링크(416)를 통하여 트래픽 채널 용량을 할당하도록 가입자 유니트(12)에 제어 신호를 전송한다. 예컨대, 페이징 채널(434)은 메세지를 전송하기 위하여 순방향 링크에서 트래픽 채널을 할당하는것이 필요할 때 가입자 유니트(12)에 메세지를 전송하는데 사용된다.

트래픽 채널(436)은 순방향 링크를 통하여 페이로드 데이터를 전송하는 물리층 구조를 제공한다. 바람직한 실시예에서, CDMA 인코딩은 트래픽 채널(436)외에 파일롯 채널(432), 페이징 채널(434)을 정의하는데 사용된다. 특히 트래픽 채널 회로(436)은 심볼 프레이밍 기능부(440), 순방향 에러 교정 로직(442), 멀티플렉서(444), 가산기(450) 및 무선 주파수(RF) 상향 변환기(452)를 포함한다.

순방향 링크(416)에서 전송될 데이터는 우선적으로 프레이밍 기능부(440)에 공급된다. 프레이밍 기능부(440)는 입력 페이로드 데이터를 프레임으로 참조된 편리한 크기의 그룹으로 패킷화한다. 전인코딩된 프레임의 크기는 FEC 인코더(442)에 의하여 주어진 시간에 선택된 특정 순방향 에러 교정(FEC) 코딩방식에 따라 변경될 것이다. 중요한 것은 프레이머(440) 및 FEC 인코더(442)의 조합이 주어진 전송 프레임에서 고정수의 출력 FEC 심볼을 생성한다는 것이다.

도 5는 프레이머(440) 및 FEC 인코더(442)가 이러한 목적을 달성하기 위하여 쌍으로 선택된다. 도시된 실시예의 고정된 출력 FEC 프레임 크기는 4096심볼이다. 이 실시예는 각각 1/4, 1/3,1/2 및 7/8율 인코딩을 제공하는 서로 다른 네개의 FEC 심볼 인코더(442-1,442-2,443-3,442-4)를 사용한다. 각 FEC 심볼 인코더(442)의 인코딩율은 입력 비트수 대 출력 비트수의 비를 나타낸다. FEC 인코더(442)에 의하여 사용된 실제 코드는 R과 같은 임의수의 서로 다른 타입의 에러 교정 코드일 수 있으며, 이에 따라 높은 정보율이 높은 비율을 가진 FEC 코드로 획득된다.

이러한 실시예는 또한 네개의 FEC 인코더(442-1,442-2,443-3,442-2)에 해당하는 네개의 프레이머 회로(440-1,440-2,440-3,440-4)를 사용한다. 예컨대, 1/4율 인코더(442-1)는 입력 비트를 1024비트의 전코딩된 FEC 그룹으로 그룹화하는 1/4율프레이밍 회로(440-1)를 요구하며, 목적하는 4096 출력 심볼을 생성한다. 유사하게, 1/3율 인코더(442-2)는 입력 비트를 전인코딩된 1331 비트 세트로 그룹화하기 위하여 1/3율 프레이머(440-2)를 요구한다. 1/4율 인코더(442-3)는 전인코딩된 2048크기의 세트로 프레이머(440-3)를 사용하며 7/8 인코더(442-4)는 전인코딩된 3584크기의 비트로 프레이밍 회로(440-4)를 사용한다.

프레이밍 회로(440) 및 FEC 인코더(442)는 주어진 시간에 특정 프레이머(440-1,440-2,440-3 또는 440-4)중 하나 및 특정 인코더(442-1,442-2,443-3 및 442-2)중 하나를 사용할 뿐이다. 특정 프레이밍 회로(440) 및 FEC 인코더(442)가 활성화되는 것은 각각의 프레이밍 회로(440) 및 인코더(442)에 입력된 코딩율 제어 신호456)에 의하여 제어된다. 코드율 선택 신호(456)는 순방향 링크 전송 제어기(450)에 의하여 생성된다.

주어진 접속은 특정 시간에 할당될 여러 트래픽 채널을 요구할 수도 있다. 예컨대, 디멀티플렉서(444)는 FEC 인코더(442)에 의하여 생성된 신호를 수신하며, 상기 신호는 다중 CDMA 채널 신호(439-1,...,439-n)을 생성하기 위하여 직교 위상 쉬프트 키잉(QPSK) 변조뿐 아니라 적당한 유사랜덤 잡음(PN) 및/또는 월시 직교 코딩을 사용하는 다중 확산 회로(436-1) 및 채널 변조기(438-1)에 입력된다. 상술한 바와 같이, QPSK 확산기(436) 및 변조기(438)는 변조된 대역폭 및 데이터 트래픽 프로세서(330)에 의하여 생성된 순방향 링크 신호의 전력 스펙트럼이 변조된 대역폭 및 음성 트래픽 프로세서에 의하여 생성된 변조 음성 신호의 전력 스펙트럼과 동일하다는 것을 보장한다. 이러한 다중 CDMA 트래픽 신호는 이후에 가산기(440)에 의하여 가산되며, 이와 함께 채널 파일롯 회로(432)에 의하여 생성된 파일롯 채널 신호 및 페이징 채널 회로(434)에 의하여 생성된 페이징 신호는 RF 상향 변환기(442)에 공급된다.

순방향 링크 전송 제어기(450)는 임의의 편리한 적당한 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서일 수 있으며, 그 소프트웨어 프로그램중에서 용량 관리기(455)로서 참조되는 프로세서를 가진다. 용량 관리기(455)는 특정 순방향 링크 트래픽 채널에 하나 이상의 채널 변조기(448)를 할당할 뿐 아니라 코딩율 선택 신호(456)값을 세팅한다. 또한, 용량 관리기(455)는 특정 순방향 링크 신호(416)에 대한 전력 레벨을 세팅한다.

기지국 프로세서(12)의 단일 용량 관리기(455)는 여러 트래픽 채널 회로를 관리할 수 있으며, 해당 트래픽 채널의 관찰된 상태에 따라 각각의 코딩율 선택 신호(456)을 세팅한다. 채널 물리층 특성에 대한 이러한 조절은 바람직하게 수신기에서 표준화된 잡음 전력 레벨(Eb/No)에 의하여 분할된 데이터 비트당 에너지비를 측정하는 것과 같은 신호 강도값을 결정하기 위한 응답시 이루어진다.

그러므로 변조기(448)에 의하여 생성된 개별 변조 신호의 전력 레벨을 변화시키는 것은 본 발명을 따르는 시스템이 서로 다른 상황하에서 서로 다른 코딩율을 선택하기 위하여 코딩율 선택 신호(456)값을 조절함으로써 수신기에서 Eb/No를 조절하는 것을 가능하게 한다.

예컨대, 빌딩 깊숙히 위치한 원격 액세스 유니트(12)가 특정한 반대의 다중경로 또는 다른 왜곡 상태를 경험한다면, 과거에는 액세스 유니트(12)에서 수신된적당한 신호 레벨을 획득하기 위하여 순방향 링크(16-n)의 전력 레벨을 증가시킬 필요가 있는 것으로 생각되었다. 그러나 본 발명에 따라 최대 데이터율이 필요하지 않다면, FEC 인코더(442)에 의하여 수행된 코딩율은 낮아질 수 있다.

또한 직선의 시각 환경과 같은 다중경로 왜곡이 최소인 다른 환경에서는 최고 코딩율 생성기(442-4)가 선택될 수 있으며, 동시에 특정 채널에 대한 순방향 링크에서 방사 전력 레벨이 감소하게 된다. 그러므로 이것은 일정한 사용자에 대한 이용가능 데이터율을 최대로 할 것이며, 또한 동일 무선 채널의 다른 사용자에게 생성된 간섭을 최소로 한다.

그러므로 전파가 양호한 환경에서 시스템(10)은 다른 사용자에 대한 추가의 간섭을 일으키지 않으면서 일정한 사용자에 대한 데이터율을 증가시킬 수 있다. 그러나 양호하지 못한 신호 환경에서는 각각의 특정 사용자 채널이 그 전력 레벨을 증가시키지 않으면서 보다 견고해질 수 있기 때문에 유리하다.

도 4를 보면, 액세스 유니트(12)의 수신기의 여러 소자들이 상세하게 도시되어 있다. 이들은 RF 하향 변환기(460), 이퀄라이저(462), 다중 레이크 수신기(464-1,...,464-n), 다중 채널 복조기(466-1,...,466-n), 멀티플렉서(468), FEC 디코더(460) 및 프레이밍 회로(472)로 구성된다.

RF 하향 변환기(460)은 순방향 링크 신호를 수신하여 기저대역 디지털 신호를 생성한다. 칩 이퀄라이저(462)는 수신된 신호의 개별 칩의 이퀄라이제이션을 제공하여 여러 레이크 핑거 및 간섭 소거 회로(464-1)에 최적화시킨다. 이러한 회로들은 공지된 방식으로 다중 채널 복조기(466-1)와 협력하며 각 채널에서 CDMA 인코딩을 해제시킨다. 파일롯 수신 회로(474) 및 페이징 신호 수신 회로(476)는 유사하게 기지국 프로세서(12)에 의하여 생성된 파일롯 채널 신호 및 페이징 신호를 수신하도록 수정된다. 멀티플렉서(468)는 다중 트래픽 채널이 특정 접속에 할당된 환경에서 신호를 재구성한다.

순방향 링크 수신 제어기(480)는 트래픽 채널 회로(58)의 소자의 여러 파라미터를 세팅하는 프로그램을 실행한다. 특히 이 제어기(480)가 FEC 디코더(470)에 전송될 코딩율 선택 신호(484)를 결정하는 관리 프로세서(482)를 실행한다는 사실은 중요하다.

특히 액세스 유니트(12)의 수신부에 있는 FEC 디코더(470)에 의하여 선택된 코딩율은 입력 데이터 신호를 정확하게 재구성하기 위하여 수신 프레이밍 회로(472)를 위한 전송 기지국 프로세서(18)에 있는 FEC 인코딩의 코딩율과 동일하여야 한다. 그러므로 RF 링크의 상태를 변경하기 위한 시스템(10)의 경우, 스테이션 프로세서(18)가 동일한 방식으로 액세스 유니트(12)에 상기 정보를 전달하는 것이 필요하다.

예컨대, 코딩율이 바람직한 실시예의 접속동안 변경된다면, 페이징 채널(434)은 채널 획득 시퀀스 또는 명령동안 전달될 인코딩 및 변조된 캐리어 주파수를 알려줄 뿐 아니라 사용될 특정 인코딩율을 액세스 유니트(12)에게 알려주는 것을 포함한다. 이후 접속은 오픈상태로 남아있고 최적인 코딩율이 변경되기 때문에 추가 제어 메세지가 트래픽 채널에 삽입될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이는 명령 신호 입력(486)을 통하여 제어기(480)에 다시 공급된 수신 데이터내의 명령 메세지를 삽입함으로써 달성된다.

링크의 품질 측정은 출력 신호(486)로부터 제어기(480)에 의하여 결정될 수 있으며 주기적으로 다시 역방향 링크 채널(도시하지 않음)에서 명령 구조를 통하여 기지국(18)의 제어기(450)에 전송될 수 있다는 것을 주지하여야 한다. 이는 기지국 프로세서(12)의 제어기(450)가 특정 접속시 FEC 인코더(442) 및 FEC 디코더(470)에 의하여 사용될 최적 FEC 코딩율을 적절하게 세팅하는 것을 가능하게 한다.

도 6을 참조하여, 역방향 링크 수행이 상세하게 설명될 것이다.

순방향 링크 제어기(430)는 호출 베이스보다는 연속된 요구 및 요구 베이스에 따라 순방향 링크(416)에서 트래픽 채널의 할당을 베이스하는 용량 관리기(436)를 사용한다. 즉, 사용자는 온라인 상태이기 때문에 접속이 사용자 및 네트워크층 접속기 컴퓨터 사이에 설정될 수 있다. 그러나 이러한 접속은 데이터가 전송될 필요가 없을 때 사용자에게 무선 채널이 할당하지 않는다 하더라도 논리적 센스로 유지된다.

순방향 링크에 의하여 제공된 것과 유사한 기능은 역방향 링크에 의하여 제공된다. 특히 역방향 링크의 전송 방향에서, 프레이밍 회로(640) 및 FEC 인코더(642)는 도 4에 개시된 순방향 링크로 동작한다. 그러나 역방향 링크에서는 연속된 파일롯 신호의 전송을 위하여 전용된 특정 파일롯 채널이 존재하지 않는다. 대신 파일롯 심볼이 파일롯 심볼 삽입 마크(643)에 의하여 데이터 사이에 삽입된다. 채널 변조기(644), QPSK 확산기(646) 및 RF 상향 변환기(652)는 전송된 역방향 링크 신호(655)를 제공한다.

역방향 링크 신호(655)는 이후 액세스 유니트로부터 RF 하향 변환기(660)에 의하여 우선적으로 수신된 베이스로 전파한다. RF 하향 변환기는 액세스 채널 블록(674)에 신호를 액세스하고 유지 채널 신호 블록(675)에 채널 신호를 유지하는 것을 조정한다. 이들은 나머지 소자들이 FEC 인코딩 및 디코딩율 및 기타 기능을 결정하도록 데이터를 정확하게 복조하도록 하기 위하여 역방향 링크 수신기 제어기(680)에 정보를 제공한다.

이들 성분은 상술한 순방향 링크 수신기의 칩 이퀄라이저(462)와 유사한 기능을 제공하는 칩 이퀄라이저(662), 파일롯 심볼로부터 데이터 심볼을 분리하는 것을 돕는 매칭 필터(663) 및 상술한 레이크 핑거 수신기(464)와 유사한 기능을 제공하는 한 세트의 레이크 핑거 역확산기(664-1,...,664-n)를 포함한다. 가변율 채널 복조기(666)는 상술한 채널 복조기(466)와 유사하게 동작한다. 최종적으로, FEC 디코더(670) 및 파일롯 심볼 디멀티플렉서(674)는 디코딩된 신호로부터 데이터 심볼을 제거하며, 프레이밍 로직(672)과 접속되어 출력 데이터를 생성한다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되었지만, 본 발명의 범위안에서 다양하게 변경될 수 있다.

Claims (12)

1. 무선 링크를 통하여 데이터 통신 서비스를 제공하며, 오직 데이터 서비스만을 제공하며 음성 서비스는 제공하지는 않는 적어도 하나의 전용 무선 채널을 포함하는 시스템으로서:

   상기 전용 채널을 통하여 전송될 데이터를 변조하며, 음성 신호 통신에 대한 디지털 무선 에어 인터페이스 표준에 따라 변조된 음성 신호의 변조된 신호 대역폭과 동일한 대역폭을 가진 변조된 데이터 신호(21)를 제공하는 변조기;

   상기 변조된 데이터 신호와 시스템의 다른 무선 신호 사이의 채널 간격이 상기 디지털 무선 에어 인터페이스 표준에 의하여 규정된 채널 간격과 호환될 수 있도록 상기 변조된 데이터 신호를 무선 캐리어 주파수로 상향변환하는 무선 주파수 상향변환기; 그리고

   상기 변조기에 데이터를 공급하기 전에 데이터를 인코딩하며, 데이터 서비스를 위하여 최적화되고, 상기 디지털 무선 에어 인터페이스 표준에 의하여 규정된 인코딩 방식과 다른 인코딩 방식을 사용하는 인코더를 포함하는 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 무선 에어 인터페이스 표준에 의하여 규정된 채널 할당과는 독립적으로, 상기 데이터 통신 서비스의 요구에 따라 데이터 채널을 할당하는 채널 할당기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 무선 에어 인터페이스는 IS-95인 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 변조기는 각각의 무선 캐리어 주파수에 다중 채널을 제공하기 위하여 코드 분할 다중 액세스(CDMA)를 형성하도록 확산 스펙트럼 변조를 이용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 다중 트래픽 채널은 주어진 시간에 주어진 전용 무선 캐리어 주파수에서 활성화되며, 상기 인코더에 의하여 사용된 인코딩율은 서로 다른 데이터 신호에 대하여 다른 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 시스템은 셀룰러 시스템이며, 상기 시스템의 데이터 서비스부는 셀간의 접속시의 핸드오버를 지원하지 않지만 상기 시스템의 음성 서비스부는 핸드오버를 지원하는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 동일 시간에 하나의 무선 캐리어 주파수에서 다중 논리 채널을 한정하기 위하여 코드 분할 다중 액세스(CDMA)를 사용하여 인코딩된 트래픽 신호를 운반하는 무선 채널을 통하여, 음성 및 데이터 서비스를 제공하는 시스템으로서:

   상기 음성 서비스를 입력받아 디지털 인코딩하며, 상기 인코딩된 음성 신호를 디지털 변조하여 상기 무선 채널중 제 1 채널에 상기 인코딩된 후 디지털 변조된 음성 신호를 형성하는 제 1 무선 채널 변조기; 그리고

   상기 데이터 서비스를 입력받고 상기 제 1 변조기에 의하여 음성 서비스 신호를 위하여 사용된 인코딩과 다른 방식으로 상기 데이터 서비스를 디지털 인코딩하며, 상기 인코딩된 데이터 신호를 디지털 변조하여 상기 무선 채널중 제 2 채널에 상기 인코딩된 후 디지털 변조된 음성 신호를 형성하며, 이에 따라 상기 무선 채널의 제 1 및 제 2 채널 사이의 주파수 간격 및 상기 디지털 변조된 데이터 신호의 대역폭은 무선 음성 신호를 위하여 규정된 에어 인터페이스 표준과 호환되는 제 2 무선 채널 변조기를 포함하는 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 에어 인터페이스는 IS-95인 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제 7항에 있어서, 상기 코딩된 논리 채널은 상기 제 2 무선 채널에서 전송되는 데이터 서비스 신호에 상기 코딩된 논리 채널을 할당하는 방식과는 다른 방식으로 상기 제 1 무선 채널에서 전송되는 음성 서비스 신호에 할당되는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제 7항에 있어서, 전송된 무선 주파수 전력 스펙트럼은 상기 제 1 및 제 2 무선 채널에 대하여 동일한 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 제 7항에 있어서, 상기 제 2 무선 채널에서 전송된 무선 주파수 전력 스펙트럼은 상기 에어 인터페이스 표준에 의하여 규정된 바와 같이 상기 제 1 무선 채널에서 전송된 무선 주파수 전력 스펙트럼과 호환되는 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 무선 채널은 동일한 캐리어 기지국 사이트로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 시스템.