KR20070013297A - 지상 셀룰러 주파수 스펙트럼의 공간 기반의 재사용을 위한시스템들 및 방법들 - Google Patents

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피터 디 카라비니스
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에이티씨 테크놀로지즈, 엘엘씨.
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Abstract

위성과 같은 공간 기반의 요소는 지상 기지국 및/또는 지상 게이트웨이를 가지고, 무선 단말기와의 통신을 위해 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하도록 구성된다. 지상 셀룰러/PCS 주파수들은 또한 지상 기지국들 및/또는 무선단말기들에 의한 지상 통신을 위해 사용될 수 있다.

Description

지상 셀룰러 주파수 스펙트럼의 공간 기반의 재사용을 위한 시스템들 및 방법들{Systems and methods for space-based reuse of terrestrial cellular frequency spectrum}
본 출원은 2004년 5월 21일에 출원된 가출원번호 60/573,253인 지상 셀룰러 주파수 스펙트럼의 공간 기반의 재사용을 위한 시스템들 및 방법들에 근거하여 우선권을 주장하며, 상기 출원의 개시물은 여기서 완전하게 설명된 바와 같이 그 전체로서 여기에 참조로서 통합된다.
본 발명은 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상 셀룰러 및 위성 셀룰러 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
위성 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들은 무선단말기 통신을 위해 광범위하게 사용된다. 위성 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들은 하나 이상의 위성들과 같이 적어도 하나의 공간 기반의 요소들을 사용되며, 이것/이것들은 복수의 위성 무선단말기들과 무선으로 통신하도록 구성된다.
위성 무선단말기 통신 시스템 및 방법은 시스템에 의해 지원되는 전체 영역을 커버링하는 하나의 안테나 패턴(빔(beam))을 활용할 수 있다. 대안적으로, 셀룰 러 위성 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들에서, 복수의 안테나 패턴들(빔들 또는 셀들)이 제공되며, 각각은 모든 서비스 영역에 있는 전혀 다른 지형학적인 영역들을 실질적으로 서빙할 있으며, 따라서 모든 위성 풋프린트(footprint)를 총체적으로 서빙할 수 있다. 따라서, 기존의 지상 셀룰러 무선단말기 시스템들 및 방법들에서 사용되는 것과 유사한 셀룰러 아키텍처는 셀룰러 위성 기반의 시스템들 및 방법들에서도 구현될 수 있다. 위성은 다운링크 또는 포워드 링크를 통해 위성으로부터 무선단말기로 전달되고, 업링크 또는 리턴 링크를 통해 무선단말기로부터 위성으로 전달되는 무선단말기 통신 신호들을 가지고, 전형적으로 양방향 통신 경로를 통해 무선단말기들과 통신한다.
셀룰러 위성 무선단말기 시스템들 및 방법들의 전반적인 설계 및 동작은 당해 분야의 숙련자들에게는 잘 알려져 있으며, 여기서는 더 이상 기술될 필요는 없다. 더욱이, 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "무선단말기(radioterminal)"는 멀티-라인(multi-line) 디스플레이를 가지거나 또는 가지지 않은 셀룰러 및/또는 위성 무선단말기들; 무선단말기와 데이터 프로세싱, 팩시밀리 및/또는 데이터 통신 기능들을 결합할 수 있는 PCS(Personal Communications System) 단말기들; 무선 주파수 트랜시버 및/또는 페이저, 인터넷/인트라넷 액세스, 웹 브라우저, 오거나이저(organier), 캘린더 및/또는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수 있는 PDA들(Personal Digital Assistants); 및/또는 무선 주파수 트랜시버를 포함하는 기존의 랩톱 및/또는 팜톱(palmtop) 컴퓨터들을 포함한다. 또한, 여기서 무선단말기는 "무선전화기(radiotelephone)", "무선단말기(radiotermainal)", "무선 단말기(wireless terminal)" 또는 단순히 "단말기(terminal)"로 지칭될 수도 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어(들) "무선전화(radiotelephone)", "무선단말기(radiotermainal)", "무선 단말기(wireless terminal)" 및/또는 "단말기(terminal)"는 또한 어떠한 다른 라디에이팅(radiating) 사용자 장치(device)/장비(equipment)/소스(source)를 포함하며, 이것은 시변의 또는 고정된 지형적 좌표들을 가질 수 있으며, 및/또는 휴대 가능하고, 운반 가능하기 때문에 (항공의, 바다의, 또는 육상 기반의) 수송수단 내에 설치되거나 및/또는 국부적으로 및/또는 하나 이상의 지상 및/또는 지상 이외의 위치(들)(extra-terrestrial location(s))에 걸쳐 분산된 방식으로 동작하도록 구성되거나 및/또는 위치될 수 있다.
지상 네트워크들은 셀룰러 위성 무선단말기 시스템들에 할당된 주파수 밴드들 중 적어도 일부를 지상에서 재사용하거나 및/또는 사용함으로써 셀룰러 위성 무선단말기 시스템 이용도(availability), 효율 및/또는 경제적 실행 가능성(economic viability)을 개선할 수 있다. 특히, 셀룰러 위성 무선단말기 시스템들에 대해서는 인구가 밀집된 영역들을 신뢰할만하게 서빙하는 것이 어렵다고 알려져 있는데, 그 이유는 위성 신호는 높게 솟은 구조물들에 의해 블록킹될 수 있고 및/또는 빌딩들을 통과할 수 없기 때문이다. 그 결과,그러한 영역들에서는 위선 스펙트럼이 충분히 활용되지 않거나 활용되지 못할 수 있다. 위성 시스템 주파수들의 지상의 사용 및/또는 재사용은 이러한 잠재적인 문제점들을 감소시키거나 제거할 수 있다.
더욱이, 전체적인 시스템의 능력(capacity)은 위성 시스템 주파수들의 지상 주파수 사용 및/또는 재사용의 도입에 의해 증가될 수 있는데, 왜냐하면 지상 주파수 사용 및/또는 재사용은 위성만에 의한 시스템(satellite-only system)의 것보다 더욱 밀집(denser)될 수 있기 때문이다. 실제로, 능력이 가장 요구되는 경우, 즉 밀집된 도시/산업/상업 영역들에서 능력이 개선될 수 있다. 그 결과, 더 큰 가입자 베이스(subscriber base)를 더욱 효율적이며 신뢰할만하게 서빙할 수 있기 때문에, 전체적인 시스템은 더욱 경제적으로 실행 가능(viable)할 수 있다.
위성 주파수들의 지상 사용(terrestrial use)의 한가지 예시가 본 발명자 카라비니스(Karabinis)에 부여된 위성 원격통신 리피터들 및 재전송 방법들이라는 제목의 미국 특허 5,937,332에서 기술되어 있으며, 이것의 개시는 여기서 완전하게 설명된 바와 같이 그 전체가 참조로서 여기에 통합된다. 그 안에서 기술된 바와 같이, 위성 원격통신 리피터들이 제공되는데, 상기 위성 원격통신 리피터들은 위성으로부터 수신된 다운링크 신호를 수신하고, 증폭하고 그리고 국부적으로 재전송함으로써 위성 원격통신 리피터들 근처에서 효율적인 다운링크 마진을 증가시키고, 업링크 및 다운링크 신호들의 빌딩들, 군엽(foliage), 수송 수단들, 및 링크 마진을 감소시킬 수 있는 다른 객체들로의 투과(penetration)에서의 증가를 허용한다. 휴대할 수 있는 그리고 휴대할 수 없는 리피터들이 제공된다. 미국 특허 5,937,332의 요약서를 참조하라.
지상에서(terrestrially) 적어도 동일한 위성 주파수 밴드의 일부를 사용하거나 및/또는 재사용함으로써, 그리고 지상 및 위성 통신 모두를 위해 동일한 무선 인터페이스를 실질적으로 사용함으로써 지상 통신 능력을 가지는 위성 무선단말기 시스템 또는 방법을 위한 위성 무선단말기들은 비용면에서 효과적이고(cost effective) 및/또는 미적으로 매력적일 수 있다. 잘 알려진 Thuraya, Iridium, 및/또는 Globalstar 듀얼 모드 위성/지상 무선 단말기들과 같은 기존의 듀얼 밴드/듀얼 모드 무선단말기 대안들은 (위성 및 지상 통신 간의 다른 주파수 밴드들 및/또는 무선 인터페이스 프로토콜들의 결과로서) 일부 요소들을 복제하며, 이것은 무선단말기의 비용, 크기 및/또는 무게를 증가시킨다. 본 발명가인 카라비니스에 부여된 복수의 무선 인터페이스 표준들을 활용하는 위성 시스템 및 이를 사용하는 방법으로 명명된 미국 특허번호 6,052,560를 참조하라.
위성 주파수들의 지상의 사용을 채용한 위선 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들이 다음에서 기술되어 있다: 셀룰러 위성 주파수 스펙트럼의 지상 재사용을 위한 방법들 및 시스템들이라는 제목으로 카라비니스에게 특허가 부여된 미국 특허번호 6,684,057; 조합된 무선전화/GPS 단말기들을 위한 필터들이라는 제목으로 카라비니스에 특허가 부여된 6,785,543; 위성-링크 원격 단말기 인터페이스 서브시스템들을 사용하는 무선 통신 시스템들 및 방법들이라는 제목으로 카라비스에게 특허가 부여된 6,856,787; 신호 감쇄 및/또는 블록킹, 주파수들의 동적 할당 및/또는 히스테리시스를 사용하는 위성-지상 주파수 재사용의 통합된 또는 독립된 시스템이라는 제목으로 카라니비스 등에게 특허가 부여된 6,859,652; 잠재적인 간섭을 감소시키기 위해 무선 단말기에서 지상에서 재사용된 위성 주파수들을 모니터링하고, 공간 기반 및 지상 무선단말기 통신 간의 핸드오버를 위한 방법들 및 시스템들이라는 제목으로 듀타 등에게 특허가 부여된 6,879,829; 위성 주파수들의 지상 재사용 을 위한 공간 가드밴드들이라는 제목으로 카라니비스에게 특허가 부여된 공개된 미국 특허출원번호 US2003/0054761; 잠재적인 간섭을 감소시키기 위해 지상에서 재사용된 위성 주파수들을 모니터링하기 위한 방법들 및 시스템들이라는 제목으로 카라니비스 등에게 특허가 부여된 US 2003/0054814; 멀티-밴드/멀티-모드 위성 무선전화 통신 시스템들 및 방법들이라는 제목으로 카라니비스에게 특허가 부여된 US 2003/0054762; 셀룰러 위성 시스템들에서 위성 피더 링크 대역폭/케리어들을 감소시키기 위한 방법들 및 시스템들이라는 제목으로 카라니비스에게 특허가 부여된 US 2003/0224785; 코오디네이팅된 위성-지상 주파수 재사용이라는 제목으로 바라니비스 등에게 특허가 부여된 US 2002/0041575; 위성 무선 전화 시스템들을 위한 공간-기반의 네트워크 아키텍처라는 제목으로 카라니비스 등에게 특허가 부여된 US 2003/0068978; 위성 주파수들의 지상 재사용을 위한 스테걸드 섹토리제이션(staggered sectorization)이라는 제목으로 카라니비스에게 특허가 부여된 US 2003/0153308; 위성 주파수들의 지상 재사용에 응답하여 위선 안테나 셀 패턴들을 수정하기 위한 방법들 및 시스템들이라는 제목으로 카라니비스에 특허가 부여된 US 2003/0054815;로 위의 모든 것들은 본 발명의 양수인에게 양도되며, 모든 개시들은 여기서 상세히 설명되는 바와 같이 그 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
일부의 위성 무선단말기 통신 시스템들 및 방법들은 무선 단말기들과 통신을 위해 복수의 밴드들을 사용하는 위성들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 위에서 언급된 카라니비스에 특허가 부여된 미국 특허 출원 공개번호 2003/0054762는 위성 셀들로 나뉘어진 위성 풋프린트에서 무선단말기들과 통신하도록 구성된 공간-기반의 요소를 포함하는 위성 무선단말기 시스템들 및 통신 방법들을 기술하고 있다. 공간-기반의 요소는 제1 주파수 밴드 및/또는 제1 무선 인터페이스를 통해 제1 위성 셀에 있는 무선단말기와 통신하도록 구성되며, 제2 주파수 밴드 및/또는 제2 무선 인터페이스를 통해 제1 또는 제2 위성 셀에 있는 제2 무선단말기와 통신하도록 구성된다. 실질적으로 제1 주파수 밴드 및/또는 실질적으로 제1 무선 인터페이스를 통해 제1 무선단말기와 지상에서 통신하도록 구성되며, 실질적으로 제2 주파수 밴드 및/또는 실질적으로 제2 무선 인터페이스를 통해 제2 무선단말기와 지상에서 통신하도록 구성된 보조적인 지상 네트워크가 또한 제공된다. 미국 특허 출원 공개번호 US 2003/0054762의 요약서를 참조하라.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 무선 통신 방법들은 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 무선단말기 및 공간-기반의 요소 간에 직접 통신한다. 다른 실시예들에서, 지상 기지국 및 무선단말기 간의 직접 통신은 또한 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 제공될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 지상 기지국 및 공간-기반의 요소간의 직접 통신은 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 제공될 수 있다. 이러한 실시예들의 결합들 또는 서브결합들이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 공간-기반의 요소가 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하도록 허가한다. 다른 실시예들에서, 지상 셀룰러/PCS 주파수는 공간-기반의 요소와 직접 통신하기 위해 무선단말기에 의해 사용된다. 또 다른 실시예들에서, 지상 셀룰러/PCS 주파수는 공간-기반의 요소와 직접 통신하기 위해 지상 기지국에 의해 사용된다. 이러한 실시예들의 결합들 또는 서브결합들이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 무선 통신 시스템은 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 무선단말기와 직접 통신하도록 구성된 공간-기반의 요소를 포함한다. 다른 실시예들에서, 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 무선단말기와 직접 통신하도록 구성된 지상 기지국이 또한 제공된다. 다른 실시예들에서, 지상 기지국은 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된다. 이러한 실시예들의 결합들 또는 서브결합들이 또한 제공될 수 있다.
마지막으로, 무선 통신 시스템의 예시적인 실시예들에서, 공간-기반의 요소는 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 무선단말기는 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된다. 또 다른 실시예들에서, 무선단말기는 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 지상 기지국과 직접 통신하도록 추가로 구성된다. 또 다른 실시예들에서, 지상 기지국은 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통해 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된다. 이러한 실시예들의 결합들 또는 서브결합들이 또한 제공될 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 지상 셀룰러 주파수 스펙트럼의 공간-기반의 사용을 위한 시스템들, 방법들 및/또는 요소들의 블록도들이다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 구체적이고 예시적인 실시예들이 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태들로 구체화될 수 있으며, 여기에서 설명된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 공개가 철저하고 완벽하게 되기 위해 그리고 당해 분야의 숙련자들에게 본 발명의 범위를 완벽하게 전달하도록 이러한 실시예들이 제공된다. 도면들에서, 같은 도면부호들(designators)은 같은 요소들을 가리킨다. 요소가 다른 요소에 "연결된(connected)", "결합된(coupled)", 또는 "응답하여(responsive)"로 지칭될 때, 다른 요소에 직접 연결되거나, 결합되거나 또는 응답할 수 있으며, 또는 개입되는 요소들이 존재할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 여기서 사용된 "연결된(connected)", "결합된(coupled)", 또는 "응답하여(responsive)"는 무선으로 연결된, 무선으로 결합된, 또는 무선으로 응답하는 것을 포함할 수 있다.
여기서 사용된 전문용어는 특정 실시예들만을 기술하기 위한 목적을 위한 것이며, 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "하나의(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"는 다른 뜻으로 기술되지 않는 한, 복수의 형태들을 또한 포함하려는 의도이다. 또한 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "포함한다(includes)", "포함한다(comprises)", "포함하는(including)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 기술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들(elements), 및/또는 성분들(components)의 존재를 상술하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 성분들. 및/또는 그들의 그룹들의 존재를 배제하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 여기서 사용된 (기술적인 그리고 과학적인 용어들을 포함하는) 모든 용어들은 본 발명이 속한 기술분야의 숙련자들중 하나에 의해 보편적으로 이해되는 것과 같은 의미를 가진다. 또한, 보편적으로 사용되는 사전들에서 정의된 것들과 같은 용어들은 적절한 분야 및 본 개시의 환경에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 여기서 일부러 그렇게 정의되지 않는 한 이상적이거나 또는 지나치게 틀에 박힌 의미로 해석되지는 않을 것이다.
비록 용어들 제1 및 제2는 다양한 요소들을 기술하는데 사용될 수 있지만, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다는 점을 이해할 것이다. 이러한 용어들은 하나의 요소와 다른 요소를 구별하는데만 사용된다. 따라서, 이하의 제1 무선단말기는 제2 무선단말기로 불려질 수 있으며, 유사하게 본 발명의 교지를 벗어나지 않고 제2 무선단말기는 제1 무선단말기로 불려질 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련된 열거된 항목들 중 일부 및 모든 결합을 포함한다. 또한 심볼 "/"은 "및/또는"을 위한 약식 표기(shorthand notation)로서 사용된다.
더욱이, 여기서 사용된 바와 같이, "실질적으로 같은(substantially same)" 밴드(들)은 비교되는 2 이상이 밴드들이 주파수에서 중복됨을 의미하지만, 예컨대 밴드 앤드(들)에서와 같이 중복되지 않는(non-overlap) 일부 영역들이 존재할 수 있다는 것을 의미한다. "실질적으로 같은(substantially same)" 무선 인터페이스(들)는 비교되는 2 이상의 무선 인터페이스들이 유사하지만 똑같을 필요는 없음을 의미한다. 예컨대 지상과 위성 통신 환경들 간에 존재할 수 있는 다른 특징들을 수용하거나 및/또는 설명하기 위해 다른 것(예컨대 지상 무선 인터페이스)에 관하여 하나의 무선 인터페이스(예컨대 위성 무선 인터페이스)가 존재할 수 있다. 예를 들면, 지상 통신을 위해 사용될 수 있는 보코더 레이트와 비교하여 다른 보코더 레이트가 위성 통신을 위해 사용될 수 있고(예를 들면, 지상 통신을 위해, 음성은 대략 9에서 13kbps로 압축(보코딩)될 수 있는 반면, 위성 통신을 위해서는 예컨대 2에서 4kbps의 보코더 레이트가 사용될 수 있다); 지상 통신을 위해 사용될 수 있는 코딩, 인터리빙의 깊이(interleaving depth) 및/또는 스펙트럼 코드들(예를 들면, 왈시 코드, 롱 코드들, 및/또는 주파수 호핑 코드들)과 비교할 때, 위성 통신을 위해서는 예를 들면, 다른 전방향 오류 정정 코딩, 다른 인터리빙의 깊이(interleaving depth), 및/또는 다른 확산-스펙트럼 코드들이 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 공간-기반의 통신을 위해 지상 셀룰러/PCS 주파수들을 허가한다. 여기서 사용된 바와 같이, 지상 셀룰러 주파수들은 미국에서는 824-849 MHz 및 869-894MHz의 범위에 있으며, 지상 PCS 주파수들은 미국에서 1850-1910MHz 및 1930-1990MHz의 주파수 범위에 있다. 지상 셀룰러 주파수들은 GSM 시스템들에 대해서 890-915MHz 및 930-960MHz의 범위에 있을 수 있으며, 다른 나라들은 그들 자신의 고유한 범위의 지상 셀룰러/PCS 주파수들을 가질 수 있다.
지상 셀룰러/PCS 주파수 및/또는 (셀룰러/PCS 및/또는 다른) 어떠한 시스템과 관련하여 지상 통신을 위해 사용되거나 및/또는 권한이 부여된 어떠한 다른 주파수는, 이후 총체적으로는 "셀룰러/PCS 주파수"로 지칭되며, 본 발명의 다양한 실 시예들에 따른 하나 이상의 많은 모드들에서 공간-기반의 통신을 위해 공간-기반의 요소, 지상 기지국 및/또는 무선단말기에 의해 사용될 수 있다. 예를 들면, 공간 기반 통신을 위해서 주어진 지상 셀룰러/PCS 주파수의 사용은 독점적이거나 또는 공유될 수 있다. 특히, 일부 실시예들에서는, 주파수(또는 주파수들의 밴드)가 공간-기반의 요소 또는 지상 기지국에 의해서만 사용될 수 있도록 하는 것과 같은 배타적인 방식으로, 지상 셀룰러/PCS 주파수(또는 주파수들의 밴드)는 공간-기반의 요소 또는 지상 기지국에 할당될 수 있다. 그러한 할당은 지상 셀룰러/PCS 주파수 밴드중 적어도 일부의 "밴드 분할(band segmentation)"을 야기한다. 다른 실시예들에서, 지상 셀룰러/PCS 주파수는 공간-기반의 요소 및/또는 지상 셀룰러/PCS 시스템에 의해 재사용됨으로써, 같은 주파수가 공간-기반 및 지상 통신을 위해 사용될 수 있다. 간섭 감소 및/또는 다른 기술들이 재사용에 따른 간섭을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 주어진 지상 셀룰러/PCS 주파수(또는 주파수들의 밴드)의 독점적 할당 및/또는 공유된 재사용은 임시 및/또는 영구적인 기반하에서 수행될 수 있다. 따라서, 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "사용(use)"은, 지상 셀룰러/PCS 주파수(또는 연속하거나 또는 연속하지 않을 수 있는 주파수들의 밴드들)에 적용될 때, 밴드 분할(band segmentation) 및/또는 영구적이거나 및/또는 동적 특성의 재사용을 의도한다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "지상(terrestrial)"은 "비공간(not in space)"를 의미하며, 육상-기반, 해상 및/또는 항공 장치들/시스템들을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들을 기술하고 있다. 도 1에서 도시된 바 와 같이, 위성(10)과 같은 공간-기반의 요소는 지상 셀룰러/PCS 주파수를 포함하는 링크(30)를 통해 무선단말기(20)와 직접 통신한다. 도 1의 다른 실시예들에서, 위성(10)과 같은 공간-기반의 요소는 다른 목적들, 예컨대 게이트웨이와 통신하기 위해 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용할 수 있다는 점은 당해 분야의 숙련자들에 의해 이해될 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예들을 기술하고 있으며, 여기서 위성(50)과 같은 공간-기반의 요소는 셀룰러/PCS 주파수를 포함하는 링크(80)를 통해 지상 기지국(60)과 직접 통신한다. 통신은 지상 셀룰러/PCS 및/또는 위성 주파수를 포함하는 링크(90)를 통해 지상 기지국(60) 및 무선단말기(70) 사이에 직접 일어날 수 있다. 도 2의 실시예들에서, 무선단말기(70) 및 지상 기지국(60)간의 링크(90)가 셀룰러/PCS 주파수를 포함할 때, 주어진 셀룰러/PCS 주파수는 위성(50)과 지상 기지국(60) 사이에 전용으로 할당될 수 있고/있거나 주어진 셀룰러/PCS 주파수는 공간-기반의 요소(50)과 지상 기지국(60) 사이의 링크(80) 및 무선단말기(70) 및 지상기지국(60) 사이의 링크(90) 모두에 의해 재사용될 수 있다. 재사용을 채용한 구체적인 실시예가 이하의 도 3과 관련하여 기술될 것이다. 지상 기지국(60)은 특정한 지형학적 지점에 영구히 고정되거나, 운반 가능하거나, 예컨대 해상, 항공, 또는 육상-이동 수단과 같은 이동 수단에 설치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 지상 셀룰러 주파수들이 위성들과 같은 하나 이상의 보조 공간 요소들(Ancillary Space Components, ASC)을 포함하는 보조 공간 네트워크(Ancillary Space Network, ASN)에 의해 사용되도록 허가한다. 도 3의 설 명에서 사용된 바와 같이, 지상 셀룰러 주파수들은 PCS 주파수들 및/또는 지상 통신을 위해 사용되거나 및/또는 권한이 부여된 다른 주파수들을 포함한다. 지상 셀룰러 주파수들을 사용하는 ASN은 공간-기반의 통신을 위하여 지상 셀룰러 무선단말기 시스템들에 할당된 주파수 밴드들중 적어도 일부를 사용함으로써 지상 셀룰러 무선단말기 시스템 이용도(availability), 효율 및/또는 경제적인 실행 가능성(economic viability)을 개선시킬 수 있다. 특히, 지상 셀룰러 무선단말기 시스템들이 빈약한 지역들(sparsely populated areas)을 신뢰할만하게 서빙하는 것은 어려울 수 있다고 알려지는데, 그 이유는 그와 관련될 수 있는 잠재적으로 많은 기반시설 비용 때문이다. 따라서, 지상 셀룰러 시스템의 진정한 전국적 및/또는 지역적 커버리지를 얻기는 힘들 수 있다. 지상 셀룰러 시스템 주파수들의 공간-기반의 사용은 이러한 잠재적인 문제점을 감소시키거나 또는 제거할 수 있다.
더욱이, 특히 지상의 기반시설의 배치(deployment)가 경제적으로 억제될 수 있는 지역들에서 지상 시스템 주파수들의 공간-기반의 주파수 사용의 도입에 의해 전체 시스템의 능력(capacity)은 증가될 수 있다. 그 결과, 더욱 큰 가입자 베이스를 보다 효과적이며 신뢰할 만하게 서빙할 수 있기 때문에, 지상 셀룰러 시스템은 경제적으로 더욱 적합할 수 있으며/있거나 가입자들에게 더욱 매혹적일 수 있다.
본 발명의 양수인에게 양도된 위에서 언급된 특허들 및 공개된 특허 출원서들에서 설명된 기술들은 (공간-기반의 통신을 위해) 공간상에서 지상 셀룰러 주파수들을 사용하는 조합된 지상/위상 시스템에서 사용될 수 있다. 따라서, 위에서 언급된 특허들 및/또는 특허 출원서들에서 기술된 시스템들, 방법들 및/또는 요소들 은 전부 위성 주파수들보다는 셀룰러 주파수들을 사용함으로써 수정될 수 있다. 더욱이, 다른 기존 또는 향후의 특허들, 특허 출원서들, 기술적 간행물들 또는 다른 개시물에서 기술되는 시스템들, 방법들 및/또는 요소들은 셀룰러 주파수들을 공간상에서 사용하기 위해 수정될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 지상 셀룰러/PCS 주파수들을 가지고 동작하고, 이에 의해 지상 셀룰러/PCS 주파수들을 가지고 공간-기반의 통신을 허가하도록, 주파수 응답/특성에 있어서 전체 ASN 또는 그의 요소들, 예컨대 필터들, 증폭기들, 안테나들, 믹서들은 적절하게 수정될 수 있다. 위성 밴드의 주파수들을 사용하는 공간-기반의 요소와 통신하도록 구성된 무선단말기의 요소들/특징들/성분들/파라미터들은 또한 셀룰러/PCS 밴드의 주파수들을 사용하는 공간-기반의 요소와 통신하도록 구성된 무선단말기의 요소들/특징들/성분들/파라미터들로서 실질적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 보코더는 더 낮은 레이트의 보코더 (예컨대, 2.4 kbps 보코더)일 수 있으며, 안테나 요소는 더 높은 이득의 및/또는 원형-편광(circularly-polarized) 안테나 요소일 수 있으며 및/또는 전력 증폭기의 최대 전력 제한은 무선단말기가 지상으로 통신하기 위해 사용할 수 있는 개개의 요소들/특성들/성분들/파라미터들과 비교하여 더 높을 수 있다(예컨대 3dB 높은).
따라서, 셀룰러/PCS 주파수들의 밴드를 사용하는 Verizon, Cingular, Nextel 등에 의해 현재 마케팅된 것들과 같은 기존의 것이든 아니든, 셀룰러/PCS 무선 네트워크는 적어도 하나의 위성을 포함하는 ASN을 활용할 수 있으며, 셀룰러/PCS 네트워크의 적어도 하나의 주파수를 사용하는 서비스를 제공하도록 ASN을 구성할 수 있다. 이에 의해 셀룰러/PCS 네트워크의 사용자들은 위성을 경유하여 진정한 전국적/지역적/글로벌 커버리지를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 지상 셀룰러 주파수 스펙트럼의 공간-기반의 재사용을 위한 방법들 및 시스템들의 블록도이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 기존의 셀룰러 네트워크(100)는 복수의 셀들(110)을 사용하며, 각각의 셀은 하나 이상의 지상 셀룰러 주파수들 FT를 사용하는 하나 이상의 무선단말기들(130)과 통신하기 위해 하나 이상의 기지국들(120)을 채용하고 있다. 당해 분야의 숙련자들이라면 일반적으로 도 3에서 기술된 것보다 더 많은 수의 셀들(110), 기지국들(120) 및 무선단말기들(130)이 사용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 더욱이, 셀룰러 네트워크(100)의 기반시설은 간략화를 위해 도시하지 않았다. 지상 셀룰러 네트워크(100)의 기반시설의 설계는 당해 분야의 숙련자들에게는 잘 알려져 있으며, 여기서는 더 이상 자세히 기술할 필요는 없다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 지상 셀룰러 주파수 F'T를 사용하는 적어도 하나의 게이트웨이(220) 및 적어도 하나의 ASC(210)를 채용하는 ASN(200)은 적어도 무선단말기들(130) 중 일부와 통신하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 같은 지상 주파수 밴드 또는 지상 주파수 밴드의 일부가 사용되며, 다른 실시예들에서는 같은 지상 주파수 밴드가 공간-기반의 통신을 위해 ASN(200)에 의해 사용된다. 따라서, ASN에 의해 사용되는 지상 주파수들은 F'T로 표기된다. 일부 실시예들에서는, 지상 셀룰러 주파수 F'T는 또한 ASC(210) 및 게이트 웨이(220) 사이의 통신을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서는, ASC(210) 및 게이트웨이(220)는 다른 (비지상의 셀룰러) 주파수들을 사용해서 통신할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 지상 기지국들(120) 및 ASC(210)간의 통신은 예를 들면, 도 2와 관련하여 기술되었던 적어도 하나의 지상 셀룰러 주파수 F'T를 사용해서 발생할 수 있다. 도 3에서 기술된 바와 같이, ASC(210)로부터의 위성 풋 프린트(230)는 적어도 부분적으로 지상 셀룰러 네트워크(100) 풋 프린트와 중복될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 풋 프린트들은 일치할 수 있으며, 다른 실시예들에서는 전체 지상 셀룰러 네트워크(100)는 위성 풋 프린트(230) 내에 포함될 수도 있다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 지상 셀룰러 네트워크(100) 및 위성 풋 프린트(230) 간에 중복 영역 내에서, 무선단말기(130a)와 같은 무선단말기는 적어도 하나의 지상 셀룰러 주파수 F'T를 사용해서 ASN(200)과 통신할 수 있고, 이에 의해 지상 셀룰러 네트워크의 능력 중 일부를 ASN(200)에게 오프로딩(offload) 되도록 허가한다. 다른 실시예들에서, 중복 영역에 있는 무선단말기(130b)와 같은 무선단말기는 지상 셀룰러 네트워크(100)와 관련된 기지국(120)과 계속해서 지상으로 통신할 수 있다. 더욱이, 중복 영역의 외부에서, 무선단말기(120c)는 적어도 하나의 지상 주파수 F'T를 사용해서 ASN(200)과 통신할 수 있다.
다른 실시예들에서, 복수의 셀룰러 네트워크들(100)이 ASN(200)과 통합될 수 있으며, ASN(200)은 그와 통합된 각각의 셀룰러 네트워크들(100) 중 하나로부터 적어도 하나의 주파수를 사용해서 각각 복수의 셀룰러 네트워크들(100)의 무선단말기 들을 서빙하도록 구성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 마지막으로, 도 1-3의 다양한 실시예들은 본 발명의 다른 실시예들에 따라 다양한 조합들 및 서브 조합들로서 결합될 수 있다는 점이 또한 이해될 것이다.
도면들 및 명세서들에서, 본 발명의 실시예들이 개시되었으며, 비록 특정 용어들이 사용되었지만 이들 용어들은 일반적이며 설명적인 의미로서만 사용되었고 제한의 목적은 아니며, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해서 설명된다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 방법에 있어서,
    지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 공간-기반의 요소 및 무선단말기 간에 직접 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 방법은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 지상 기지국 및 상기 무선단말기 간에 직접 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 방법은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 지상 기지국 및 상기 공간-기반의 요소 간에 직접 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 무선 통신 방법은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 지상 기지국 및 상기 공간-기반의 요소 간에 직접 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  5. 무선 통신 방법에 있어서,
    공간-기반의 요소에 의해 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  6. 무선 통신 방법에 있어서,
    공간-기반의 요소와 직접 통신하기 위해 무선단말기에 의해 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  7. 무선 통신 방법에 있어서,
    공간-기반의 요소와 직접 통신하기 위해 지상기지국에 의해 지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  8. 무선 통신 시스템에 있어서,
    지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 무선단말기와 직접 통신하도록 구성된 공간-기반의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 무선단말기와 직접 통신하도록 구성된 지상 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 지상 기지국은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된 지상 기지국을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된 상기 무선단말기와 협력(combination)하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 상기 공간-기반의 요소 및 상기 지상 기지국과 직접 통신하도록 구성된 상기 무선단말기와 협력(combination)하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  14. 무선 통신 시스템에 있어서,
    지상 셀룰러/PCS 주파수를 사용하도록 구성된 공간-기반의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  15. 무선 통신 시스템에 있어서,
    지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된 무선단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 무선단말기는
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 지상 기지국과 직접 통신하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  17. 무선 통신 시스템에 있어서,
    지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 공간-기반의 요소와 직접 통신하도록 구성된 지상 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 지상 기지국은
    상기 지상 셀룰러/PCS 주파수를 통하여 무선단말기와 직접 통신하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  19. 무선 통신 시스템에 있어서,
    셀룰러 주파수 밴드를 통하여 복수의 무선단말기들과 통신하도록 구성된 지상 셀룰러 네트워크; 및
    상기 지상 셀룰러 주파수 밴드 중 적어도 일부를 통하여 상기 무선단말기들 중 적어도 일부와 통신하도록 구성된 보조 공간 네트워크(ancillary space network)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  20. 무선 통신 방법에 있어서,
    셀룰러 주파수 밴드를 통하여 지상 셀룰러 네트워크 및 복수의 무선단말기들 간에 통신하는 단계; 및
    상기 지상 셀룰러 주파수 밴드 중 적어도 일부를 통하여 보조 공간 네트워크 및 상기 무선단말기들 중 적어도 일부간에 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
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