KR20080021785A - 하이브리드 위성 및 지상 직교 주파수 분할 다중 통신 방법및 장치 - Google Patents

하이브리드 위성 및 지상 직교 주파수 분할 다중 통신 방법및 장치 Download PDF

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라지브 라로이아
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Abstract

OFDM 무선 통신 시스템은 지상 및 위성 기반 기지국을 포함한다. 이동 노드는 2개의 업링크 동작 모드, 즉 지상 기지국 상호 작용을 위한 멀티 톤 모드 및 위성 기지국 상호 작용을 위한 단일 톤 모드를 지원한다. 단일 톤 모드에서, 피크대 평균 전력비는 동일한 전력 증폭기가 더 높은 평균 전력 신호를 전송할 수 있게 하는 멀티 톤 모드에서보다 낮아 범위를 확장하고 정지 궤도에서 위성에 도달할 수 있게 한다. 멀티 톤 모드에서, 이동 노드에는 사용자 데이터에 대한 멀티 톤 업링크 트래픽 채널 세그먼트가 임시로 할당되고, 업링크 제어 신호에 대한 전용 제어 채널이 할당되며, 이동 노드는 트래픽 채널에 대한 종속 Ack/Nak를 지원한다. 단일 톤 모드에서, 이동 노드에는 사용자 데이터와 제어 데이터 모두 전송하는데 사용하기 위한 단일 논리 업링크 전용 톤이 할당되고, 이동 노드는 트래픽 채널에 대한 종속 Ack/Nak 메커니즘을 사용하지 않는다.

Description

하이브리드 위성 및 지상 직교 주파수 분할 다중 통신 방법 및 장치{HYBRID SATELLITE AND TERRESTRIAL OFDM COMMUNICATION METHOD AND APPARATUS}
본 출원은 지상 및/또는 위성 기지국들로 업링크 신호들을 전달하기 위해 OFDM 톤들을 이용하는 OFDM 시스템을 구현하는데 이용될 수 있는 방법들 및 장치에 관한 것이다.
휴대용 통신 장치, 예컨대 휴대용 전화를 이용하여 통신하는 기능은, 넓은 지역에서 당사자의 위치에 불구하고 매우 가치있는 것이다. 그러한 장치의 가치는 종래의 소비자 기반 애플리케이션들의 경우와 더불어 군용 애플리케이션들에 있어서도 중요하다.
지상 기지국들은 다양한 지상 기반 위치들에 설치되어 음성 및/또는 데이터 서비스들을 지원하여 왔다. 그러한 기지국들은 통상 최대 수 마일의 커버리지 영역을 갖는다. 따라서, 사용 중의 종래의 셀룰러 전화와 기지국 간의 거리는 통상적으로 단지 몇 마일이다. 통상적인 사용 중의 셀룰러 전화와 지상 기지국 간에 상대적으로 거리가 더 짧아진다면, 휴대용 셀룰러 전화는 충분한 전력을 가지고 상기 기지국으로, 예컨대 업링크 상으로, 상대적으로 넓은 대역폭을 이용하여 전송하며, 많은 경우에 상대적으로 높은 데이터 레이트들을 지원할 수 있다.
지상 기지국들의 이용에 기초하는 한 가지 공지된 시스템의 경우, 복수의 OFDM 톤(tone)들, 예컨대 일부의 경우 7개 이상의 톤들이, 무선 단말에 의해 병렬로 이용되어 사용자 데이터를 상기 기지국들로 전송한다. 공지된 시스템에서, 업링크를 통해 전달될 사용자 데이터 및 업링크를 통해 전달될 제어 신호들은 통상적으로 별도로 코딩된다. 상기 공지된 시스템에서, 무선 단말은 지상 기지국으로 전송되는 하나 이상의 업링크 요청들에 응답하여 할당되는 톤들에 대응하는 업링크 트래픽 세그먼트들과의 업링크 제어 시그널링을 위한 전용(dedicated) 톤을 할당받을 수 있다. 상기 공지된 시스템에서 업링크 트래픽 채널 세그먼트 할당 정보가 전송된 요청에 응답하여 업링크 트래픽 채널 세그먼트들의 할당을 지시할 수 있는 할당 신호들을 모니터링하는 무선 단말들로 방송된다. 순환적으로, 상기 공지된 시스템의 기지국은, 흔히 비컨(beacon) 슬롯으로 지칭되는 시간 주기(time period)에 걸쳐 순환하는, 비컨 신호들로서 지칭되는, 타이밍 동기화 신호들과 함께 타이밍 동기화에 이용될 수 있는 신호들도 방송한다.
지상 기지국들은 인구가 지상 기지국의 코스트를 정당화하기에 충분한 지역들에서 유용한 반면, 지구상의 많은 곳에서 기지국을 구축할 상업적인 당위성이 불충분하며 그리고/또는 지리적 문제들 때문에 영구적인 지상 기지국을 구축하는 것이 비현실적이다. 예를 들어, 망망대해, 사막 지역들 및/또는 빙하로 뒤덮인 지역들과 같은 물리적으로 황폐한 지역들에서는 지상 기지국을 구축하고 유지하는 것이 어렵거나 비현실적일 수 있다.
일부 지리적 영역들에서 기지국들의 부재는 셀룰러 전화를 이용하여 통신하 는 것이 불가능한 "데드존(dead zone)"들을 초래한다. 셀룰러 전화가 놓치는 지역들의 수를 없애려고 하기 위해, 기업들은 계속하여 새로운 기지국들을 구축하려 할 것이지만, 전술한 이유들로 인하여, 예측 가능한 미래동안 지구상의 많은 지역이 지상 기지국들로부터의 셀룰러 전화 커버리지가 얻어질 수 없는 채로 남아있을 것이다.
지상 기지국들에 대한 대안은 위성들을 기지국들로서 이용하는 것이다. 위성 기지국들은 위성들을 발사하는 비용을 고려하면 구축하는데 극도로 비싸다. 더군다나, 정지 위성들이 위치할 수 있는 지구 위의 공간은 제한적이다. 정지 궤도의 위성들이 지구에 대해 고정된 위치에 있다는 장점을 갖는 반면, 더 낮은 지구 궤도 선회 위성들도 구축될 수 있지만 그러한 위성들도 구축하는데 여전히 비싸며 정지위성에 비해 초기의 이들의 저궤도 때문에 더 짧은 시간 동안 궤도에 머무를 것이다. 이동 전화가 위치할 수 있는 지구 표현으로부터 정지 궤도까지의 거리는, 일부 추정들이 22,300마일이 더 나은 추정치라고 제안할지라도, 예컨대 대략 22,226마일로 적지않다. 이를 전체적으로 본다면, 지구의 지름은 근사적으로 7,926마일이다. 불행히도 위성 기지국들의 경우에 신호들이 지나야만 하는 거리가 종래의 지상 기지국에 도착하기 위해 신호들이 통상적으로 지나는 기껏해야 통상 수 마일인 거리보다 상당히 길다.
이처럼, 정지 궤도까지의 거리를 고려하면, 지상 기지국들로 신호들을 전송하는데 요구되는 것보다 더 높은 전력 수준으로 위성들로 신호들을 전송할 것이 종종 필요하다. 결과적으로, 대부분의 위성 전화들은 배터리 크기, 전력 증폭기들 및 셀룰러 전화들을 구현하는데 이용되는 다른 회로들 때문에 종래의 셀룰러 전화들에 비하여 상대적으로 크고 두껍다. 상대적으로 큰, 그래서 종종 두꺼운, 전력 증폭기에 대한 필요성은, 부분적으로, 많은 종래의 통신 시스템들이 이상적인 피크대 평균 전력비(peak to average power ratio)보다 더 작은 비를 갖는다는 사실에 기인한다. 상기 상대적으로 큰 피크대 평균 전력비는 피크 전력 출력을 지원하기 위해 동일한 평균 전력 출력이지만, 상기 피크대 평균 전력비가 더 낮은 경우에 이용될 수 있는 것보다 더 큰 증폭기가 포함될 것을 필요로 한다.
지상 기지국 커버리지가 예측할 수 있는 미래를 위해 커버되는 지리적 영역 면에서 여전히 한정적일 듯하다고 가정하면, 상당히 큰 전화기를 필요로 하거나 시스템이 완전히 위성 시스템으로서 구현될 필요 없이 위성 기지국들의 영역 커버리지 이익을 제공하는 방법 및 시스템들이 개발될 수 있다면 바람직할 것이다. 특히, 이동 전화와 같은 통신 장치들이 지상 기지국 단독으로만 동작하도록 설계되지만 지상 기지국 커버리지가 이용 가능하지 않을 때는 위성 기지국과 동작할 수 있는 종래 통신 장치와 동일하거나 거의 동일한 크기가 되게 하는 방법 및 장치가 개발될 수 있다면 바람직할 것이다.
본 발명은 비교적 가까운 기지국과 먼 기지국을 모두 포함하는 통신 시스템에 사용하기에 적합한 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
넓은 지리적 영역을 커버하는 빔을 갖는 정지 위성의 경우, 빔 중앙과 에지 간의 왕복 시간에 상당한 차가 있을 수 있다. 이러한 RTT 모호성을 해결하기 위해, 몇 ㎳의 델타-RTT를 해결할 수 있는 레인징(ranging) 방식이 바람직할 수 있다.
이러한 방식은 역방향 링크 전송이 어느 순방향 링크 수퍼 슬롯과 관련되는지를 지시하기 위해 액세스 톤 세트에 대한 추가 시변 코딩에 OFDM의 기존 액세스 간격을 사용할 수 있다. 이 코딩은 수퍼 슬롯 레벨에 대한 모호성을 해결할 수 있다. 단말은 서브 수퍼 슬롯(<11.4 msec) 모호성을 커버하기 위해 다양한 시간 오프셋에서 반복적인 액세스 시도를 할 필요가 있을 수 있다. 하이브리드 지상-위성 네트워크에서, 단말은 최초 RTT 추정치를 형성하고 모호성을 정상 액세스 프로토콜에 의해 지원되는 범위 이내까지 압축하기 위해 검출된 최근의 지상 기지국의 위치에 관한 정보를 사용할 수 있다.
어떤 실시예에서, 본 발명의 시스템은 위성과 지상 기지국 모두 조합하여 사용되고 모바일들이 어느 한 타입의 기지국과 통신 링크를 설정할 수 있는 하이브리드 시스템으로서 구현된다. 이를 위해, 두 가지 다른 타이밍 동기화 모드가 WT에 지원된다. 원격 기지국, 예를 들어 위성 기지국에 사용되는 한 모드에서, 기지국으로부터 수신된 신호, 예를 들어 비컨 신호 또는 타이밍 동기화를 위해 사용될 수 있는 다른 고 전력 신호로부터 수신된 신호에 관해 서로 다른 코딩 및/또는 타이밍 오프셋을 갖는 다수의 액세스 프로브 신호가 전송된다. 원격 기지국은 순환적으로 발생하는 액세스 간격 내에 수신된 프로브 신호를 수락하여 디코딩하고 프로브 신호를 수신 및 디코딩할 수 있다고 가정하여 응답한다. 응답은 기지국 할당 무선 단말 식별자 및 타이밍 동기화 정보, 예를 들어 타이밍 정정값을 포함할 수 있다. 응답은 또한 특정 프로브가 어디에 응답하고 있는지를 지시할 수도 있다. WT는 수신된 응답에 대해 프로브 및 베이스 타이밍 정정 동작에 대한 응답을 모니터한다.
발명의 타이밍 특징에 필수적인 것은 아니지만, 타이밍 방법 및 장치는 원격 기지국에 대한 업링크 시그널링을 위해 단일 톤이 사용되는 단일 톤 동작 모드로 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 원격 기지국은 수십, 수백 또는 심지어 수천 마일로 환산하여 측정되는 사용중에 무선 단말로부터의 최소 거리를 갖는 기지국이다. 정지 궤도 위성 기지국이 원격 기지국의 일례이다. 정지 궤도 위성 기지국들은 지표면에서 수천 마일 위에 배치되며, 이 경우 지표면 상의 또는 심지어 민간 항공기 내의 통신 장치까지의 최소 거리가 수천 마일로 측정된다. 이는 예를 들어 정상 사용중에 예를 들어 무선 단말의 50마일까지, 그러나 보다 통상적으로는 5마일까지 이내에 위치하는 지상 기지국일 수도 있는 근방 기지국과 반대이다.
본 발명의 셀폰을 포함하는 본 발명의 방법 및 장치는 지상 및 위성 기지국을 모두 갖는 통신 시스템에 사용하기에 매우 적합하지만, 본 발명의 방법 및 장치는 일정량의 대역폭에 대한 출력 전력량의 큰 차가 요구되는 넓은 범위의 통신 애플리케이션에 매우 적합하다. 위성 예에서, 통상적으로 지상 기지국에 대해 동일한 양의 전송 대역폭을 이용한 성공적인 업링크 시그널링에 필요한 것보다 위성 기지국에 대해 성공적인 업링크 시그널링에 일정량의 대역폭에 대한 훨씬 더 많은 양의 출력 전력이 필요하다.
본 발명의 각종 특징들은 원격 및 비교적 가까운 기지국, 예를 들어 위성 기지국과 지상 기지국 모두와 통신할 수 있는 휴대용 통신 장치를 구현하는데 사용될 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 발명에 따라 구현되는 시스템은 다수의 근방 및 원격 기지국을 포함할 수 있다. 이러한 시스템에서, 지상 기지국의 배치를 정당화하기 위해 통신 커버리지에 충분한 통신 트래픽을 제공하도록 지상 기지국들이 사용된다. 예를 들어 물리적 환경의 특성, 기지국 부지 부족 또는 다른 이유들로 인해 지상 기지국이 배치되지 않은 영역의 커버리지에 충분한 양을 제공하도록 위성 기지국들이 사용된다. 예시적인 시스템의 휴대용 통신 장치들은 예를 들어 서로 다른 동작 모드 간 스위칭에 의해 지상 기지국과 위성 기지국 모두와 통신할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 각종 실시예에서 시스템은 OFDM 시스템으로 구현된다. 어떤 실시예들에서는, 업링크뿐 아니라 다운링크 시그널링에도 OFDM 시그널링이 사용된다. 제 1 및 제 2 OFDM 업링크 동작 모드가 지원된다.
지상 기지국들과의 정상 동작 동안, 무선 단말은 다수의 톤 상에서 사용자 데이터를 기지국으로 동시에 전송하기 위해 업링크에서 병렬도 다수의 톤을 사용한다. 이는 비교적 높은 데이터 레이트가 지원될 수 있게 한다. 멀티 톤 모드에서 동작할 때, 사용자 데이터가 다수의 톤에서 전송되는 시간의 일부 동안 평균 피크대 평균 전력비는 제 1 비이다. 후술하는 바와 같이, 예를 들어 위성 기지국과 통신하는데 사용되는 단일 톤 동작 모드에서 동작할 때, 더 낮은 제 2 피크대 평균 전력비가 달성된다. 따라서 단일 톤 모드로 동작시 전력 증폭기가 더 효율적인 방식으로 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 여러 심벌 시간 주기 동안 달성되는 단일 톤 동작 모드와 멀티 톤 동작 모드 간의 피크대 평균 전력비에서 차는 4㏈ 이상, 일반적으로는 6㏈이다.
단일 톤 모드는 지상 기지국들과의 통신시 맞서는 통산의 전송 전력 예산 제약 하에서 커버리지 영역을 최대화하여 통상의 지상 전송 전력 예산 제약 내에 유지하면서 위성 통신들이 지원될 수 있도록 OFDM 무선 단말을 동작시키는 방법이다. 이 모드는 멀티 톤 업링크 채널 및 ACK가 지원되지 않을 수도 있고, 일부 실시예에서는 지원되지 않는 음성 링크들의 낮은 레이트 데이터에 매우 적합하다. 단일 톤 모드에서, 단말은 OFDM 단일 톤 상에서 동시에 전송하게 된다. 이 톤은 단일 일정 논리 톤으로 표현되지만, 일부 실시예들에 사용되는 다른 OFDM 채널들과 일치하는 드웰(dwell) 경계상의 물리 톤마다 호핑할 수 있고, 각종 실시예에서는 호핑한다. 일 실시예에서, 이 논리 톤은 지상 기지국과의 통신에 사용되는 UL-DCCH 채널을 대체하여, 표준 멀티 톤 모드로 동작하는 다른 OFDM 사용자들과의 호환성을 유지할 수 있다.
무선 단말에 의해 사용되는 단일 톤 업링크 채널의 내용은 일부 실시예에서는 제어 데이터 및 사용자 데이터의 다중화를 포함한다. 이 다중화는 코드 워드 내의 필드 레벨에 있을 수 있는데, 즉 채널 코딩 블록으로부터의 일부 비트들이 제어 데이터를 표현하는데 사용되고 나머지는 사용자 데이터를 표현하는데 사용된다. 그러나 다른 실시예에서, 단일 톤 업링크 채널의 다중화는 코드 워드 레벨이며, 예를 들어 제어 데이터는 채널 코딩 블록 내에 코딩되고, 사용자 데이터는 채널 코딩 블록 내에 코딩되며, 블록들은 단일 톤 업링크 채널에서의 송신을 위해 함께 다중화된다. 일 실시예에서, 단일 톤 채널이 (예를 들어, 음성 호의 묵음 억제 동안) 사용자 데이터로 완전히 점유되지 않을 때, 불필요한 전송 심벌들 동안 송신기를 무효로 함으로써 이 기간 동안 신호가 전송될 필요가 없기 때문에 송신기 전력을 보존할 수 있다. 사용자 데이터는 다중화된 패킷 데이터 또는 규칙적으로 스케줄링된 음성 데이터일 수도 있으며, 또는 이 둘의 혼합일 수도 있다.
단일 톤 모드로 동작하는 단말의 경우, 멀티 톤 모드에서 이루어지는 것과 같이 다운링크 승인 신호가 개별 채널로 전송될 수 없어 다운링크 승인은 논리 단일 톤 업링크 채널 톤으로 다중화되거나 ACK들이 사용되지 않는다. 이러한 경우, 기지국은 필요에 따라 특별히 재전송을 요청하는 무선 단말에 의해 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들이 성공적으로 수신되었다고 가정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일 톤 모드로 동작하는 무선 단말은 표준 OFDM 성분들을 이용하여 송신기를 구현하는 한편, 전송된 전력으로 이득을 달성할 수 있다. 표준 모드에서, 전송된 평균 전력은 통상적으로 송신기의 전력 증폭기의 피크 전력 용량 이하로 제한되어 피크대 평균비(PAR), 통상적으로는 9㏈를 허용하고, 과도한 대역외 방사를 일으킬 수 있는 피크 클리핑(clipping)을 피한다. 단일 톤 모드에서는, 다양한 실시예에서 PAR는 약 3㏈로 제한되어 평균 전송 전력은 클리핑 가능성의 증가 없이 거의 6㏈만큼 증가할 수 있다.
주파수 호핑(드웰 경계에서 발생하는 단일 논리 톤에 대응하는 물리 톤에서의 변화)시, 전송된 파형의 위상은 주파수에 걸쳐 연속한 위상이 되도록 제어될 수 있다. 이는 심벌 끝에서 신호 위상이 다음 심벌의 시작 위상과 동일한 바람직한 값이 되도록 다음에 업링크로 전송되는 한 심벌로부터 OFDM 심벌의 순환 확장 동안 톤의 반송파 주파수를 변경함으로써 달성될 수 있고 모든 실시예에서 반드시 그러한 것은 아니지만 일부 실시예에서 달성된다. 이러한 위상 연속 동작은 신호의 PAR이 3㏈로 제한될 수 있게 한다.
정지 궤도 위성을 통한 OFDM은 기존의 기본 OFDM 통신 프로토콜의 몇 가지 변형에 의해 가능하다. 과도하게 긴 왕복 시간(RTT)으로 인해, 트래픽 채널에 대한 종속 승인들의 값은 거의 또는 전혀 없다. 따라서 발명의 일부 실시예에서, 단일 톤 업링크 모드 동작시 다운링크 승인은 전송되지 않는다. 이러한 일부 실시예에서, 다운링크 승인은 성공적으로 수신되지 않은 데이터의 반복 전송을 위해 요청이 UL로 전송되는 반복 요청 메커니즘으로 대체된다.
본 발명의 다양한 특징들, 이점들 및 실시예들은 다음의 실시예에서 논의된다.
도 1은 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 무선 통신 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인, 예컨대 지상 기반 기지국의 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 기지국, 예컨대 위성 기반 기지국의 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 무선 단말, 예컨대 이동 노드(mobile node)의 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 단일-톤 업링크 동작 모드로 동작하는 예시적인 WT, 예컨대 MN의 예시적인 업링크 정보 비트 인코딩을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 지상 기반 및 우주 기반 모두인 기지국들의 하이브리드를 포함하는 예시적인 OFDM 무선 다중 접속 통신 시스템을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 다양한 위성 기반 및 지상 기반 기지국들 간의 예시적인 백홀(backhaul) 상호 접속을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 단말, 예컨대 이동 노드를 동작시키는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따라 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 무선 단말, 예를 들어 이동 노드의 도면이다.
도 9는 본 발명에 따라 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 OFDM 무선 통신 시스템의 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 무선 단말, 예를 들어 이동 노드를 동작시키는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b의 조합을 포함하는 도 11은 본 발명에 따라 무선 단말을 동작시키는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명에 따라서 그리고 본 발명의 방법들을 이용하여 구현되는 예시적인 무선 통신 시스템(100)의 도면이다. 상기 예시적인 시스템(100)은 예시적인 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 다중 접속 확산 스펙트럼 무선 통신 시스템이다. 상기 예시적인 시스템(100)은 복수의 기지국들(102, 104) 및 복수의 무선 단말들(106, 108), 예컨대 이동 노드(mobile node)들을 포함한다. 다양한 기지국들(102, 104)은 백홀(backhaul) 네트워크를 통해 함께 접속될 수 있다. 상기 이동 노드들(MN1(106), MN N(108))은 상기 시스템을 통해 이동하고 기지국을 이용할 수 있으며, 네트워크 부착점(point of network attachment)인, 이들의 커버리지 영역에 현재 위치한다. 일부 기지국들은 지상(terrestrial) 기반 기지국들, 예컨대 BS(102)이고, 일부 기지국들은 위성 기반 기지국들, 예컨대 BS(104)이다. MN들(106, 108)의 관점으로부터, 상기 지상 기지국들은 근접 기지국들(102)로 간주되는 반면 상기 위상 기반 기지국들은 원격 기지국들(104)로 간주된다. 상기 MN들(106, 108)은 두 가지 상이한 동작 모드들, 예컨대 근접한, 예컨대 지상의, 기지국(102)과의 통신의 전력 및 타이밍 고려사항들에 맞춰진 업링크 멀티-톤 동작 모드와 원격, 예컨대 위성, 기지국(104)과의 통신의 전력 및 타이밍 고려사항들에 맞춰진 업링크 단일 톤 동작 모드에서 동작하는 기능을 포함한다. 때때로, MN 1(106)은 무선 링크(114)를 통해 상기 위성 BS(104)에 접속될 수 있으며 업링크 단일 톤 동작 모드에서 동작중일 수 있다. 다른 때에는, MN 1(106)은 무선 링크(110)를 통해 지상 기지국(102)에 접속될 수 있으며 더 종래의 멀티-톤 업링크 동작 모드에서 동작중일 수 있다. 유사하게, 때때 로, MN N(108)은 무선 링크(116)를 통해 위성 BS(104)에 접속될 수 있으며 업링크 단일 톤 동작 모드에서 동작중일 수 있다. 다른 때에는, MN N(108)은 무선 링크(112)를 통해 지상 기지국(102)에 접속될 수 있으며 종래의 멀티-톤 업링크 동작 모드에서 동작중일 수 있다.
다른 MN들은 한 가지 종류의 기지국, 예컨대 지상 기지국(102)과의 통신을 지원하지만, 다른 종류의 기지국, 예컨대 위성 기지국(104)과의 통신을 지원하지 않는 시스템 내에 있을 수 있다.
도 2는 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는, 예시적인 기지국(200), 예컨대 지상 기반 기지국의 도면이다. 예시적인 기지국(200)은 도 1의 상기 예시적인 시스템(100)의 근접, 예컨대 지상, 기지국(102)일 수 있다. 기지국(200)이 네트워크 액세스를 WT들에 제공하기 때문에, 상기 기지국(200)은 종종 액세스 노드로 지칭된다. 기지국(200)은 수신기(202), 송신기(204), 프로세서(206), I/O 인터페이스(208), 및 다양한 구성요소들이 데이터 및 정보를 교환할 수 있는 버스(212)를 통해 함께 접속되는 메모리(210)를 포함한다. 수신기(202)는 WT들로부터 수신되는 업링크 신호들을 디코딩하는 디코더(214)를 포함한다. 송신기(204)는 WT들로 전송되는 다운링크 신호들을 인코딩하는 인코더(216)를 포함한다. 수신기(202) 및 송신기(204)는, 각각 업링크 신호들이 WT들로부터 수신되고 다운링크 신호들이 WT들로 전송되는 안테나들(218, 220)에 각각 접속된다. 일부 실시예들에서, 동일한 안테나가 수신기(202) 및 송신기(204)에 이용된다. I/O 인터페이스(208)는 상기 기지국(200)을 인터넷/다른 네트워크 노드들에 접속시킨다. 메모리(210)는 루틴들(222) 및 데이터/정보(224)를 포함한다. 프로세서(206), 예컨대 CPU는 상기 루틴들(222)을 실행하고 메모리(210) 내의 데이터/정보(224)를 이용하여 기지국(200)의 동작을 제어하고 보 발명의 방법들을 구현한다. 루틴들(222)은 통신 루틴(226)과 기지국 제어 루틴(228)을 포함한다. 통신 루틴(226)은 기지국(200)에 의해 이용되는 다양한 통신 프로토콜들을 구현한다. 기지국 제어 루틴(228)은 스케줄러 모듈(230)을 포함하며, 이는 업링크 및 다운링크 세그먼트들을 업링크 채널 세그먼트들을 포함하여 WT들, 다운링크 제어 모듈들(232) 및 업링크 멀티-톤 사용자 제어 모듈들(234)에 할당한다. 다운링크 제어 모듈(232)은 WT들에 대한 비컨 시그널링, 파일럿 시그널링, 할당 시그널링, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트 시그널링, 및 수신되는 ack들/nak들에 따른 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들에 관한 자동 재송 매커니즘(automatic retransmission mechanism)들을 포함하는 다운링크 시그널링을 제어한다. 업링크 멀티-톤 사용자 제어 모듈(234)은 멀티-톤 업링크 모드에서 동작하는 WT에 관련된 동작들, 예컨대 액세스 동작들, 시간에 따라 다른 WT들 간에 변화하는 할당을 갖는, 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트에서 동시에 다수의, 예컨대 7개의, 톤들을 통해 WT로부터 전달되는 업링크 트래픽 채널 사용자 데이터를 수신 및 처리하는 동작들, 타이밍 동기화 동작들, 및 전용 논리 톤을 이용하여 전용 제어 채널을 통해 WT로부터 전달되는 제어 정보의 처리를 제어한다.
데이터/정보(224)는 기지국(200)을 자신의 네트워크 부착점으로서 이용하는 무선 단말들에 대응하는 정보(사용자 1/MN 세션 A 세션 B 데이터/정보(238), 사용 자 N/MN 세션 X 데이터/정보(240))의 복수의 세트들을 포함하는 사용자 데이터/정보(236)를 포함한다. 그러한 WT 사용자 데이터/정보는, 예컨대, WT 식별자(identifier)들, 라우팅 정보, 세그먼트 할당 정보, 사용자 데이터/정보, 예컨대, 음성 정보, 텍스트, 비디오 등의 데이터 패킷들, 코딩된 정보 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 데이터/정보(224)는 멀티-톤 UL 사용자 주파수/타이밍/전력/톤 호핑/코딩 구조 정보(224)를 포함하는 시스템 정보(242)를 포함한다.
도 2a는 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는, 예시적인 기지국(300), 예컨대 위성 기반 기지국의 도면이다. 예시적인 기지국(300)은 도 1의 예시적인 시스템(100)의 BS(104)일 수 있다. 상기 기지국(300)은 종종 액세스 노드로서 지칭되는데, 이는 상기 기지국이 네트워크 액세스를 WT들에 제공하기 때문이다. 기지국(300)은 수신기(302), 송신기(304), 프로세서(306), 및 다양한 구성요소들이 데이터와 정보를 교환할 수 있는 버스(310)를 통해 함께 접속되는 메모리(308)를 포함한다. 수신기(302)는 WT들로부터 수신되는 업링크 신호들을 디코딩하는 디코더(312)를 포함한다. 송신기(304)는 WT들로 전송되는 다운링크 신호들을 인코딩하는 인코더(314)를 포함한다. 수신기(302) 및 송신기(304)는 각각, 업링크 신호들이 WT들로부터 수신되고 다운링크 신호들이 WT들로 전송되는 안테나들(316, 318)에 각각 접속된다. 일부 실시예들에서, 동일한 안테나가 수신기(302) 및 송신기(304)에 이용된다. WT들과의 통신에 추가하여, 기지국(300)은 다른 네트워크 노드들, 예컨대 지향성 안테나 및 고용량 링크를 갖는 지상국, 다른 네트워크 노드들, 예컨대 다른 기지국들, 라우터들, AAA 서버들, 홈 에이전트 노드들 및 인터넷 에 접속되는 지상국과 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, BS-WT 통신 링크들과 함께 앞서 기재된 동일한 수신기들(302), 송신기들(304), 및/또는 안테나들이 BS-네트워크 노드 지상국 링크들에 이용되는 반면, 다른 실시예들에서는 별도의 엘리먼트들이 다른 기능들에 이용된다. 메모리(308)는 루틴들(320) 및 데이터/정보(322)를 포함한다. 프로세서(306), 예컨대 CPU는, 루틴들(320)을 실행하고 메모리(308)의 데이터/정보(322)를 이용하여 기지국(300)의 동작을 제어하고 본 발명의 방법들을 구현한다. 메모리(308)는 통신 루틴(324)과 기지국 제어 루틴(326)을 포함한다. 통신 루틴(324)은 기지국(300)에 의해 이용되는 다양한 통신 프로토콜들을 구현한다. 기지국 제어 루틴(326)은 스케줄러 모듈(328)을 포함하며, 이는 다운링크 세그먼트들을 WT들에 할당하고 재전송에 대한 수신된 요청에 응답하여 다운링크 세그먼트들을 WT들, 다운링크 제어 모듈들(330), 단일 업링크 톤 사용자 제어 모듈들(332), 및 네트워크 모듈(344)에 재스케줄링(reschedule)한다. 다운링크 제어 모듈(330)은 비컨 시그널링, 파일럿 시그널링, 다운링크 세그먼트 할당 시그널링, 및 다운링크 트래픽 채널 세그먼트 시그널링을 포함하는 WT들에 대한 다운링크 시그널링을 제어한다. 단일 UL 톤 사용자 제어 모듈(332)은: 사용자 데이터 및 제어 정보 모두를 포함하는 업링크 시그널링에 이용되는 WT 사용자에 대한 단일 전용 논리 톤(single dedicated logical tone) 할당 및 BS를 네트워크 부착점으로서 이용하려고 하는 WT와의 타이밍 동기화 동작들을 포함하는 동작들을 수행한다. 네트워크 모듈(334)은 네트워크 노드 지상국 링크와의 I/O 인터페이스에 관련된 동작들을 제어한다.
데이터/정보(322)는 기지국(300)을 네트워크 부착점으로서 이용하는 무선 단말들에 대응하는 정보(사용자 1/MN 세션 A 세션 B 데이터/정보(338), 사용자 N/MN 세션 X 데이터/정보(340))의 복수의 세트들을 포함하는 사용자 데이터/정보(336)를 포함한다. 그러한 WT 정보는, 예컨대 WT 식별자들, 라우팅 정보, 할당된 업링크 단일 논리 톤, 다운링크 세그먼트 할당 정보, 사용자 데이터/정보, 예컨대 텍스트, 비디오, 음악 등의 데이터 패킷들, 코딩된 정보 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 데이터/정보(322)는 단일-톤 UL 사용자 주파수/타이밍/전력/톤 호핑/코딩 구조 정보(344)를 포함하는 시스템 정보(342)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따라서 구현되며 본 발명의 방법들을 이용하는, 예시적인 무선 단말(40), 예컨대 이동 노드의 도면이다. 예시적인 WT(400)는 도 1의 예시적인 시스템(100) 내의 MN들(106, 108) 중 임의의 것일 수 있다. 상기 예시적인 무선 단말(400)은 수신기(402), 송신기(404), 프로세서(406) 및 다양한 구성요소들이 데이터/정보를 교환할 수 있는 버스(410)를 통해 함께 접속되는 메모리(408)를 포함한다. 수신 안테나(412)에 접속되는, 수신기(402)는 BS들로부터 수신되는 다운링크 신호들을 디코딩하는 디코더(414)를 포함한다. 송신 안테나(416)에 접속되는, 송신기(404)는 BS들로 전송되는 업링크 신호들을 인코딩하는 인코더(418)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 동일한 안테나가 수신기(402) 및 송신기(404)에 이용된다. 일부 실시예들에서, 무-지향성(omni-directional) 안테나가 이용된다.
또한, 송신기(404)는 전력 증폭기(405)를 포함한다. 동일한 전력 증폭기(405)가 멀티-톤 업링크 동작 모드 및 단일 톤 업링크 동작 모드 모두에 대해 WT(400)에 의해 이용된다. 예를 들어, 상기 멀티-톤 업링크 동작 모드에서, 업링크 트래픽 채널 세그먼트들은 일반적으로 7, 14, 또는 28개의 톤을 동시에 이용할 수 있으며, 전력 증폭기는 상기 28개의 톤에 대응하는 28개의 신호들이 동시에 구조적으로 정렬(align)하는 피크 조건(peak condition)들을 수용할 필요가 있으며, 이는 평균 출력 레벨을 제한하려는 경향이 있다. 그러나 동일한 전력 증폭기를 이용하여, WT(400)가 단일 업링크 톤 동작 모드에서 동작할 때, 상이한 톤들로부터의 신호들 간의 구조적인 정렬(alignment) 문제는 문제가 아니며, 상기 증폭기에 대한 평균 전력 출력 레벨이 멀티-톤 동작 모드 동안 상당히 증가할 수 있다. 본 발명에 따른, 본 방식은 종래의 지상 이동 노드가, 약간의 변경들로써 적응되고, 충분히 증가한 거리의 위성 기지국으로 업링크 신호들을 전달하는데 이용되게 한다.
메모리(408)는 루틴들(420) 및 데이터/정보(422)를 포함한다. 프로세서(406), 예컨대 CPU는 상기 루틴들(420)을 실행하고 메모리(408)의 데이터/정보(422)를 이용하여 무선 단말(400)의 동작을 제어하고 본 발명의 방법들을 구현한다. 상기 루틴들(420)은 통신 루틴(424) 및 무선 단말 제어 루틴들(426)을 포함한다. 통신 루틴(424)은 무선 단말(400)에 의해 이용되는 다양한 통신 프로토콜들을 구현한다. 무선 단말 제어 루틴들(426)은 초기화 모듈(427), 핸드오프 모듈(428), 업링크 모드 스위칭 제어 모듈(430), 업링크 단일 톤 모드 모듈(432), 업링크 멀티-톤 모드 모듈(434), 업링크 톤 호핑 모듈(436), 코딩 모듈(438), 및 변조 모듈(440)을 포함한다.
초기화 모듈(427)은 무선 단말의 스타트-업(start-up)에 관련된, 예컨대 동 작의 파워 오프(power off)로부터 파워 온(power on) 상태까지의 스타트-업을 포함하는 동작들, 그리고 기지국과 무선 통신 링크를 확립하려고 하는 무선 단말(40)에 관련된 동작들을 제어한다. 핸드오프 모듈(428)은 하나의 기지국으로부터 다른 기지국으로의 핸드오프들에 관련된 동작들을 제어하며, 예컨대 WT(400)는 현재 지상 기지국에 접속되어 있지만, 위성 기지국으로의 핸드오프에 참가할 수 있다. 업링크 스위칭 제어 모듈(430)은 다른 동작 모드들 간의 전환, 예컨대 무선 단말이 지상 기지국과의 통신으로부터 위성 기지국으로 스위칭할 때 멀티-톤 업링크 동작 모드로부터 단일 톤 업링크 동작 모드로의 전환을 제어한다. 업링크 단일 톤 모드 모듈(432)은 위성 기지국들과의 단일 톤 동작 모드에서 이용되는 모듈들을 포함하는 반면, UL 멀티-톤 모드 모듈(434)은 지상 기지국들과의 멀티-톤 동작 모드에서 이용되는 모듈들을 포함한다.
업링크 단일 톤 모듈(432)은 사용자 데이터 전송 제어 모듈(442), 전송 전력 제어 모듈(444), 제어 시그널링 모듈(446), UL 단일 톤 결정 모듈(448), 제어 데이터/사용자 데이터 다중화 모듈(450), DL 트래픽 트래픽 채널 재전송 요청 모듈(452), 드웰 경계(dwell boundary) 및/또는 심벌-간(inter-symbol) 경계 반송파 조정 모듈(454), 및 액세스 모듈(456)을 포함한다. 사용자 데이터 전송 모듈(442)은 단일 톤 동작 모드 동안 업링크 사용자 데이터와 관련한 동작들을 제어한다. 전송 전력 제어 모듈(444)은 단일 톤 업링크 모드 동안 전송 전력을 제어하여 상기 멀티-톤 업링크 동작 모드 동안 유지되는 피크 전력 대 평균 전력 비보다 적어도 4 dB 낮은 평균 피크대 평균 전력비를 유지한다. 제어 시그널링 모듈(446)은 단일 톤 동작 모드 동안의 시그널링을 제어하며, 그러한 제어 동작들은 동작이 멀티-톤 동작 모드로부터 단일 톤 동작 모드로 전환될 때 WT(400)로부터 전송되는 업링크 제어 신호들의 수 및/또는 주파수를 감소시키는 것을 포함한다. 업링크 단일 톤 결정 모듈(448)은, 예컨대 기지국 할당 WT 식별자와의 결합(association)을 통한, 업링크 시그널링에 이용되는 WT에 할당된 업링크 타이밍 구조의 단일 논리 톤을 결정한다. 제어 데이터/사용자 데이터 다중화 모듈(450)은 사용자 데이터 정보 비트들과 제어 데이터 비트들을 다중화하여 블록으로서 코딩될 수 있는 결합된 입력을 제공한다. 다운링크 트래픽 채널 재전송 요청 모듈(452)은, 예컨대 긴 왕복 시그널링 시간 때문에 수반되는 큰 지연을 가정할 때 WT가 데이터가 여전히 유효(valid)하다고 간주한다면, 성공적으로 디코딩되지 않았던 다운링크 트래픽 채널 세그먼트의 재전송에 대한 요청을 발행(issue)한다. 드웰 경계(dwell boundary) 반송파 조정 모듈(454)은 드웰(dwell)을 종결시키는 OFDM 심벌의 순환 확장(cyclic extension) 동안 톤의 반송파 주파수를 약간 변경하여 상기 심벌 종단(end)에서의 신호 위상이 이후의 심벌의 시작부 위상과 동일한 요구되는 값이 된다. 이 방식으로, 본 발명의 일부 실시예들의 특징에 따라서, 주파수 호핑(hop)에서, 전송되는 파형의 위상은 주파수들에 걸쳐 연속적인 위상이 되도록 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 주파수 조정은, 예컨대 연속적인 OFDM 심벌들 각각에 포함되는 다-편(multi-part) 순환 프리픽스의 일부로서 수행되어, 단일 UL 톤 동작 모드 동안 업링크에 대해 WT에 의해 전송되는 연속적인 업링크 OFDM 심벌들 간의 연속성을 제공한다. 상기 신호의 심벌들 간의 본 연속성은 피크 전력 레벨 제어를 유지하는 데 있어서 유리하며, 이는 전력 증폭기(405)가 단일 톤 동작 모드 동안 구동될 수 있는 레벨에 영향을 미친다.
액세스 모듈(456)은 위성 기지국과 새로운 무선 링크를 확립하는데 관련된 동작들을 제어한다. 그러한 동작은, 예컨대 본 발명의 일부 실시예들의 다양한 특징들에 따른 액세스 프로브 시그널링을 포함하는 타이밍 동기화 동작들을 포함할 수 있다. 넓은 지리적 영역을 커버하는 빔을 갖는 정지 궤도 위성들에 대해 빔의 중심부와 가장자리 사이에 왕복 시간에 있어서 현저한 차이가 있을 수 있다. 이러한 RTT 모호성을 해결하기 위해, 수 밀리초의 델타(delta)-RTT를 분해(resolve)할 수 있는 레인징(ranging) 방식이 이용된다. 예를 들어, 타이밍 구조는, 예컨대 수퍼 슬롯과 같은, 상이한 시간 세그먼트들로 분할될 수 있으며, 여기서 수퍼슬롯은 114개의 연속적인 OFDM 심벌 전송 시간 인터벌들을 나타내며, 액세스 프로브 신호의 상이한 코딩이 상이한 수퍼슬롯들에 이용될 수 있다. 이는 수퍼슬롯 내에서 분해되는 위성 BS와 WT간의 타이밍 모호성을 허용하는데 이용될 수 있다. 추가로, 다양한 시간 오프셋들에서의 반복적인 액세스 시도들이 상기 수퍼슬롯 모호성(ambiguity), 예컨대(<11.4msec)을 커버하기 위해 반복적으로 시도될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출된 최종 지상 BS에 대한 위치가 초기 왕복 시간 추정치(estimate)(WT-SAT BS-WT)를 형성하는데 이용될 수 있으며 본 추정치는 지상 기지국들과 일반적으로 이용되는 액세스 시그널링에 의해 지원되는 범위 내에서 이용되는 범위를 압축할 수 있다.
업링크 멀티-톤 모듈(434)은 사용자 데이터 전송 제어 모듈(458), 전송 전력 제어 모듈(460), 제어 시그널링 모듈(462), 업링크 트래픽 채널 요청 모듈(464), 업링크 트래픽 채널 톤 세트 결정 모듈(466), 업링크 트래픽 채널 변조/코딩 선택 모듈(468), 다운링크 트래픽 채널 ack/nak 모듈(470), 및 액세스 모듈(472)을 포함한다. 사용자 데이터 전송 제어 모듈(458)은 WT에 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트들의 전송을 제어를 포함하는 동작들을 포함한다.
사용자 데이터 전송 제어 모듈(458) 멀티-톤 동작 모드에서 사용자 데이터의 동작들에 관련된 업링크 전송을 제어하며, 여기서 사용자 데이터는, 일시적으로 WT에 할당되며, 다수의 톤들을 동시에 이용하여 전송되는 신호들을 포함하는, 업링크 트래픽 채널 세그먼트로 전달된다. 전송 전력 제어 모듈(460)은, 예컨대 전력 증폭기의 피크(peak) 전력 출력 능력(capability)을 초과하지 않는 점에서, 예컨대 상기 전력 증폭기의 능력들 내에서 그리고 수신된 기지국 업링크 전력 제어 신호들에 따라서 출력 전력 레벨들을 조정하여, 업링크 동작의 멀티-톤 모드에서 업링크 전송 전력 레벨들을 제어한다. 제어 시그널링 모듈(462)은 상기 멀티-톤 업링크 동작 모드 동안 전력 및 타이밍 제어 시그널링 동작들을 제어하며, 상기 제어 시그널링의 레이트(rate)는 상기 단일-톤 업링크 동작 모드에서보다 더 높다. 일부 실시예들에서, 제어 시그널링 모듈(462)은, 업링크 제어 시그널링에서 이용할, 예컨대 BS 할당 WT 식별자에 대응하는, BS에 의해 WT에 전용되는 전용 제어 채널 논리 톤의 이용을 포함한다. 제어 시그널링 모듈(462)은 사용자 데이터를 포함하지 않는 업링크 제어 채널 세그먼트들의 전송에 관한 제어 정보를 코딩할 수 있다. UL 트래픽 채널 요청 모듈(464)은, 예컨대 WT(400)가 업링크 상으로 전달할 사용자 데 이터를 가질 때, 할당되는 트래픽 채널에 대한 요청들을 발생시킨다. UL 트래픽 채널 톤 세트 결정 모듈(466)은 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대응하는 이용할 톤들의 세트를 결정한다. 상기 톤들의 세트는 동시에 이용되는 다수의 톤들을 포함한다. 멀티-톤 동작 모드에서, WT가 동일한 BS에 의해 동일한 WT 식별자를 할당받았을 수 있을지라도, 어느 시간에 업링크 트래픽 채널 사용자 데이터를 전달하기 위해 WT에 할당되는 논리 톤 세트는 다른 시간에서 업링크 트래픽 채널 사용자 데이터를 전달하기 위해 WT에 할당된 논리 톤 세트와 다를 수 있다. 또한, 모듈(466)은 톤 호핑(hopping) 정보를 이용하여 상기 논리 톤들에 대응하는 물리 톤들을 결정할 수 있다. UL 트래픽 채널 변조/코딩 선택 모듈(468)은 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 이용될 코딩 레이트(coding rate) 및 변조 방법을 선택 및 구현한다. 예를 들어, UL 멀티-톤 모드에서, WT는, 상이한 코딩 레이트들 및/또는 상이한 변조 방법들, 예컨대 QPSK, QAM16을 이용하여 구현되는 복수의 사용자 데이터 레이트를 지원할 수 있다. DL 트래픽 채널 Ack/Nak 모듈(470)은, 업링크 멀티-톤 동작 모드 동안, 수신된 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들의 Ack/Nak 결정 및 응답 시그널링을 제어한다. 예를 들어, 다운링크 타이밍 구조 내의 각각의 다운링크 트래픽 채널 세그먼트에 대해, 상기 UL 멀티-톤 동작 모드에 대한 업링크 타이밍 구조 내에 대응하는 Ack/Nak가 있을 수 있으며, 만일 상기 다운링크 트래픽 채널 세그먼트를 할당받았다면, WT는, 예컨대 자동 재전송 메커니즘에서 이용되는, 전송 결과를 BS로 되돌려 전달하는 Ack/Nak를 전송한다. 액세스 모듈(472)은 상기 멀티-톤 동작 모드 동안 액세스 동작들, 예컨대 근접, 예컨대 지상 기지국과의 무 선 링크를 확립하고, 그리고 타이밍 동기화를 달성하는 동작들을 제어한다. 일부 실시예들에서, 상기 멀티-톤 모드용 액세스 모듈(472)은 단일-톤 모드용 액세스 모듈(456)용 액세스 모듈(456)보다 더 낮은 수준의 복잡도를 갖는다.
데이터/정보(422)는 업링크 동작 모드(474), 기지국 식별자(476), 기지국 시스템 정보(475), 기지국 할당 무선 단말 식별자(477), 사용자/장치/세션/자원 정보(478), 업링크 사용자 음성 데이터 정보 비트들(479), 업링크 사용자 다중화 패킷 데이터 정보 비트들(480), 업링크 제어 데이터 정보 비트들(481), 업링크 사용자 데이터 및 제어 데이터(482)를 포함하는 코딩된 블록, 코딩된 사용자 데이터 블록들, 코딩된 제어 데이터 블록(484), 주파수 및 타이밍 구조 정보(485), 단일 톤 모드 코딩 블록 정보(488), 멀티-톤 모드 코딩 블록 정보(489), 단일 톤 모드 송신기 블랭킹(blanking) 기준/정보(490), 단일 톤 모드 송신기 전력 조정 정보(491), 멀티-톤 모드 송신기 전력 조정 정보(492), 및 단일 톤 모드 반송파 주파수/순환 확장 조정 정보(493)를 포함한다. 업링크 동작 모드(474)는 WT가 현재, 예컨대 지상 기지국과의 통신을 위한 멀티-톤 업링크 모드(400)에 있는지 또는, 예컨대 위성 기지국과의 통신을 위한, 단일-톤 업링크 모드에 있는지를 식별하는 정보를 포함한다. BS들 시스템 정보(475)는, 상기 시스템의 기지국들 각각에 관련된 정보, 예컨대 기지국 위성 또는 지상 타입, 기지국에 의해 이용되는 반송파 주파수 또는 주파수들, 기지국 식별자 정보, 기지국 내의 섹터들, 기지국이 이용하는 타이밍과 주파수 업링크 및 다운링크 구조를 포함한다.
BS 식별자(476)는, 예컨대 전체 시스템에서 다른 BS들과 그 BS를 구별하는, WT(400)이 자신의 현재 네트워크 부착점으로서 이용 중인 BS의 식별자를 포함한다. BS 할당 WT 식별자(477)는 WT의 네트워크 부착점으로서 이용되는 BS에 의해 할당되는, 예컨대 0 … 31 범위 내의 값인, 식별자일 수 있다. 단일 톤-톤 업링크 동작 모드에서, 상기 식별자(477)는 사용자 데이터 및 제어 데이터 모두를 포함하는 업링크 시그널링을 위한 WT에 의해 이용되는 업링크 타이밍 구조 내의 단일 전용 논리 톤에 관련될 수 있다. 멀티-톤 업링크 동작 모드에서, 상기 식별자(477)는 업링크 제어 데이터에 대한 전용 제어 채널에 대한 WT에 의해 이용되는 업링크 타이밍 구조 내의 논리 톤에 관련될 수 있다. 상기 BS 할당 식별자(477)는, 예컨대 상기 업링크 멀티-톤 동작 모드에서 업링크 트래픽 채널 세그먼트의, 세그먼트 할당들을 생성할 때 BS에 의해 이용될 수도 있다.
사용자/장치 세션/자원 정보(478)는 사용자 및 장치 식별 정보, 라우팅 정보, 보안(security) 정보, 진행(ongoing) 세션 정보, 및 무선 링크 자원 정보를 포함한다. 업링크 사용자 음성 데이터 정보 비트들(479)은 음성 호(call)에 대응하는 입력 사용자 데이터를 포함한다. 업링크 사용자 다중화(multiplexed) 패킷 데이터 정보 비트들(480)은, 예컨대 텍스트, 비디오, 음악, 데이터 파일 등에 대응하는, 입력 사용자 데이터를 포함한다. 업링크 제어 데이터 정보 비트들(481)은 WT(400)가 BS에 전달하고자 하는 전력 및 타이밍 제어 정보를 포함한다. 업링크 사용자 데이터 및 제어 비트들을 포함하는 코딩된 블록(482)은 제어 정보 비트들(481)과 함께 사용자 정보 비트들(478 및/또는 479)의 혼합에 대응하는 코딩된 출력 블록으로, 이는 일부 실시예들에서 UL 단일 톤 동작 모드 동안 형성된다. 코 딩된 사용자 데이터 블록(483)은 사용자 정보 비트들(478 및/또는 479)의 코딩된 블록인 반면, 코딩된 제어 데이터 블록(484)은 제어 정보 비트들(481)의 코딩된 블록이다. 데이터 및 제어 정보는 UL 멀티-톤 동작 모드에서, 그리고 UL 단일 톤 동작 모드의, 일부 실시예들에서는 별도로 코딩된다. 업링크 사용자 데이터와 업링크 제어 데이터 간의 코딩이 분리된 단일-톤 동작 모드의 일부 실시예들에서, 전달할 사용자 데이터가 없을 때, 송신기를 블랭킹(blank)하는 능력이 촉진된다. 단일 톤 모드 송신기 블랭킹 기준/정보(490)가, 예컨대 진행 중인 대화(conversation)의 소강상태(lull)에 기인하여, 전달할 데이터가 없는, 사용자 데이터에 전용되는 일부 인터벌들 동안 단일 업링크 톤 상에 출력 송신기 전력을 적용하지 않는, 블랭킹 결정(blanking decision)들에 이용된다. 이러한 송신기 블랭킹 방식은 무선 단말에 관한 전력 절감을 가져오며, 이는 평균 전력 출력이 정지 궤도의 위성과의 통신을 용이하게 하는데 있어서 상대적으로 높은 경우에 중요한 고려사항들이다. 추가로, 간섭 수준들이 감소할 수 있다.
단일 톤 모드 코딩 블록 정보(488)는 단일 톤 동작 모드에서 업링크에 이용되는 코딩 레이트 및 변조 방법, 예컨대 적어도 4.8KBits/sec를 지원하는, 예컨대 QPSK 변조를 이용하는 낮은 코딩 레이트를 식별하는 정보를 포함한다. 멀티-톤 모드 코딩 블록 정보(489)는 단일 톤 모드에서의 코딩 레이트 더하기 일부 추가적인 더 높은 데이터 레이트와 적어도 동일한 코딩 레이트를 지원하기 위한, 멀티-톤 모드 동작 동안 업링크의 업링크 트래픽 채널 세그먼트들에 대해 지원되는 복수의 상이한 데이터 레이트 옵션들, 예컨대 QAM4, 예컨대 QPSK, 및 QAM16을 포함하는 변조 방식들 및 다양한 코딩 레이트들을 포함한다.
주파수 및 타이밍 구조 정보(485)는, 네트워크 부착점으로서 이용되는 BS에 대응하는, 드웰 경계 정보(486) 및 톤 호핑 정보(487)를 포함한다. 주파수 및 타이밍 정보(485)는 상기 타이밍 및 주파수 구조 내의 논리 톤들을 식별하는 정보도 포함한다.
단일 톤 모드 송신기 전력 조정 정보(491) 및 멀티-톤 모드 전력 조정 정보(492)는, 각각 단일 톤 동작 모드 및 멀티-톤 모드일 때, 전력 증폭기(405)의 동작 및 제어를 위한, 피크 전력(peak power), 평균 전력, 피크 전력 대 평균 전력비, 최대 전력 레벨들을 포함한다. 단일 톤 모드 반송파 주파수 순환 확장 조정 정보(493)는 드웰 경계 및/또는 심벌-간 경계 반송파 조정 모듈(454)에 의해 이용되어 단일 톤 동작 모드 동안, 예컨대 특히 드웰 경계에서 하나의 물리 톤으로부터 다른 물리 톤으로의 호핑 동안 업링크의 심벌 경계들에서의 신호들 간의 연속성을 구현한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 단일-톤 업링크 동작 모드에서 동작하는 예시적인 WT, 예컨대 MN에 대한 예시적인 업링크 정보 비트 인코딩을 도시하는 도면(500)이다. 업링크 주파수 구조에서, 논리 톤이 WT에, 예컨대 기지국에 의해, 직접 또는 간접적으로 할당된다. 예를 들어, BS는 단일-톤 모드 WT에게 특정 전용 논리 톤과 관련될 수 있는 사용자 식별자를 할당할 수 있다. 예를 들어, 상기 논리 톤은, 예컨대 WT가 통상적으로 동시에 7개 이상의 톤들을 이용하여 업링크 트래픽 채널 정보를 전송하는, 멀티-톤 동작 모드에 있다면, 전용 제어 채 널(dedicated control channel, DCCH) 톤에서 이용되는 것과 동일한 논리 톤일 수 있다. 상기 논리 톤은 기지국 및 WT 모두에 알려진 톤 호핑 정보에 따라서 물리 톤으로 매핑될 수 있다. 상이한 물리 톤들 간의 톤 호핑은 드웰 경계들 상에서 일어날 수 있으며, 여기서 드웰은 고정된 수, 예컨대 7개의, 업링크에서 이용되는 타이밍 구조 내의 연속적인 OFDM 심벌 전송 시간 인터벌들일 수 있다. 상기 업링크 주파수 구조 내의 동일한 논리 톤이 단일-톤 동작 모드에서 이용되어 제어 정보 비트들(502) 및 사용자 데이터 정보 비트들(504) 모두를 전달한다. 상기 제어 정보 비트들(502)은, 예컨대 전력 및 타이밍 제어 정보를 포함할 수 있다. 상기 사용자 데이터 비트들(504)은 음성 사용자 데이터 정보 비트들(504) 및/또는 다중화된 패킷 사용자 데이터 비트들(508)을 포함할 수 있다. 다중화기(multiplexer)(510)를 이용하여 제어 데이터 정보 비트들(502) 및 사용자 데이터 정보 비트들(504)을 수신한다. 상기 다중화기(510)의 출력은 제어 및 사용자 정보 비트들의 조합을 인코딩하고 코딩된 비트들의 코딩된 블록(516)을 출력하는 업링크 블록 인코딩 모듈(514)에 대한 입력이다. 상기 코딩된 비트들은 이용되는 업링크 변조 방식, 예컨대 저 레이트 QPSK 변조 방식에 따라서, 변조 심벌들로 매핑되며, 상기 변조 심벌들은 할당된 논리 톤에 대응하는 물리 톤을 이용하여 전송된다. 업링크 레이트는 적어도 하나의 단일 음성 호를 지원하기 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 업링크 사용자 정보 레이트는 적어도 4.8KBits/sec 이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 지상 기반 및 우주 기반 모두인 기지국들의 하이브리드(hybrid)를 포함하는 예시적인 OFDM 무선 다중 접속 통신 시 스템(600)을 도시하는 도면이다. 각각의 위성(위성 1(602), 위성 2(604), 위성 N(606))은, 본 발명에 따라서 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는, 기지국(위성 기지국 1(608), 위성 기지국 2(610), 위성 기지국 N(612))을 포함한다. 위성들(602, 604, 608)은, 지구(603)의 적도 근방의 대략 22,300마일의 높은 지구 궤도의 우주(601)에 위치한, 예컨대 정지 궤도(geo-stationary) 위성들일 수 있다. 상기 위성들(602, 604, 608)은 각각, 지구의 표면상에 대응하는 셀룰러 커버리지 영역들(셀 1(614), 셀 2(616), 셀 N(618))을 가질 수 있다. 예시적인 하이브리드 통신 시스템(600)은 복수의 지상 기지국(지상 BS 1'(620), 지상 BS 2'(622), 지상 BS N'(624))들도 포함하며, 이들 각각은 각각 대응하는 셀룰러 커버리지 영역(셀 1'(626), 셀 2'(628), 셀 N'(630))을 갖는다. 다른 셀들 또는 다른 셀의 부분들은 부분적으로 또는 완전히 서로 중첩하거나 중첩하지 않을 수 있다. 일반적으로, 지상 기지국들 셀의 크기는 위성의 셀 크기보다 작다. 일반적으로, 지상 기지국들의 수는 위성 기지국들의 수를 초과한다. 일부 실시예들에서, 많은 상대적으로 작은 지상 BS 셀이 상대적으로 큰 위성 셀 내에 위치한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 지상 셀들은 통상적인 반경 1-5 마일을 갖는 반면, 위성 셀들은 통상적으로 100-500마일의 반경을 갖는다. 본 발명에 따라 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는, 복수의 무선 단말들, 예컨대 셀룰러 폰들, PDA, 데이터 단말 등과 같은 사용자 통신 장치들이 본 시스템에 존재한다. 무선 단말들의 세트는 고정 노드(stationary node)들 및 이동 노드들을 포함할 수 있다; 이동 노드들은 시스템 전체를 이동할 수 있다. 이동 노드는 기지국을 이용할 수 있으며, 그 셀에서 네트 워크 부착점으로서 현재 머무른다. 일부 실시예들에서, 지상 BS들은 WT들에 의해 디폴트 타입의 기지국으로 이용되어 먼저 액세스가 지상 또는 위성 기지국에 의해 제공될 수 있는 위치들에서 이용하려고 하며, 위성 기지국들은 주로 지상 기지국에 의해 커버되지 않는 영역들에서 액세스를 제공하는데 이용된다. 예를 들어, 일부 지역들에서는, 낮은 인구 밀도 때문에, 울퉁불퉁한 황폐한 지형 등 때문에, 경제적, 환경적, 및/또는 지형적 이유들로 지상 기지국을 설치하는 것이 비실용적일 수 있다. 일부 지상 기지국 셀들에서는, 예컨대 산, 고층 빌딩 등과 같은 장애물 때문에, 음영 지점(dead spot)들이 있을 수 있다. 그러한 음영 지점 위치들에서 위성 기지국들을 이용하여 커버리지 내의 간극(gap)들을 채워서 WT 사용자에게 더 심리스(seamless)한 전체 커버리지를 제공할 수 있다. 추가로, 우선순위 고려사항들, 그리고 사용자 가입 티어 레벨(user subscribed tier level)들이, 일부 실시예들에서 이용되어, 위성 기지국들로의 액세스를 결정한다. 상기 기지국들은, 예컨대 백홀 네트워크를 통해, 함께 접속되어 다른 셀들에 위치한 MN들에 대한 상호 접속성을 제공한다.
위성 기지국과 통신하는 MN들은, 예컨대 음성 채널을 지원하는, 단일 톤이 업링크에 이용되는 단일-톤 동작 모드에서 동작 중일 수 있다. 다운링크에서, 톤들의 더 큰 세트, 예컨대 113 개의 다운링크 톤들이 이용될 수 있으며, 이는 WT에 의해 수신 및 처리된다. 예를 들어, 다운링크에서 WT는, 필요에 따라, 일시적으로 복수의 톤들을 동시에 이용하여 다운링크 트래픽 채널 세그먼트를 할당받을 수 있다. 추가로, WT는 다른 셀들에 걸쳐 동시에 제어 시그널링을 수신할 수 있다. 셀 1(614)은, 각각 무선 링크들(644, 646)을 통해 위성 BS 1(608)과 통신하는 (MN 1(632), MN N(634))을 포함한다. 셀 2(616)는, 각각 무선 링크들(648, 650)을 통해 위성 BS 2(610)와 통신하는 (MN 1'(636), MN N'(638))을 포함한다. 셀 N(618)은, 각각 무선 링크들(652, 654)을 통해 위성 BS N(612)과 통신하는 (MN 1''(640), MN N'(642))을 포함한다. 일부 실시예들에서, 위성 BS와 MN간의 다운링크는, 예컨대 다운링크에서 음성, 데이터, 및/또는 디지털 비디오 방송을 지원하는, 대응하는 업링크보다 사용자 정보의 더 높은 레이트를 지원한다. 일부 실시예들에서, 위성 BS를 그 네트워크 부착점으로서 이용하는, WT를 가정하면 다운링크 사용자 데이터 레이트는, 상기 업링크 사용자 데이터 레이트, 예컨대 4.8 KBit/sec와 근사적으로 동일하며, 따라서 단일 음성 호를 지원하지만, 위성 기지국의 전력 자원들을 보전하는데 도움이 된다.
지상 기지국들과 통신하는 MN들은, 예컨대 다수의 톤, 예컨대 7개 이상이, 업링크 트래픽 채널 세그먼트들에 동시에 이용되는, 종래의 동작 모드에서 동작 중일 수 있다. 셀 1'(626)은, 각각 무선 링크들(666, 668)을 통해 지상 BS 1'(620)과 통신하는 (MN1'''(654), MN N'''(656))을 포함한다. 셀 2'(628)는, 각각 무선 링크들(670, 672)을 통해 지상 BS 2(622)와 통신하는 (MN1'''(658), MN N'''(660))을 포함한다. 셀 N'(630)은, 각각 무선 링크들(674, 676)을 통해 지상 BS N'(624)과 통신하는 (MN1''''(662), MN N''''(664))을 포함한다.
도 6은 도 5의 다양한 위성 기반 및 지상 기반 기지국들 간의 예시적인 백홀 상호 접속을 도시하는 도면이다. 다양한 네트워크 노드들(702, 704, 706, 708, 710, 712)은, 예컨대 라우터들, 홈 에이전트 노드들, 외부 에이전트(foreign agent) 노드들, AAA 서버 노드들, 및 백홀 네트워크를 통해 위성들을 지원하고 통신하는 위성 추적(satellite tracking)/고 통신 데이터 레이트 용량 지상 국들(high communications data rate capacity ground stations)을 포함할 수 있다. 지상국들로서 서빙하는 네트워크 노드들(702, 716, 718)과 위성 기지국들(608, 610, 612) 간의 링크들(714, 716, 718)은 지향성 안테나들을 이용하는 무선 링크들일 수 있는 반면, 지상 노드들 간의 링크들(720, 722, 724, 726, 728, 730, 732, 734, 736, 738)은 유선 및/또는 무선 링크들, 예컨대 광 섬유 케이블들, 광대역 케이블들, 마이크로파 링크들 등일 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른, 무선 단말, 예컨대 이동 노드를 동작시키는 예시적인 방법의 흐름도(1200)이다. 무선 단말은 복수의 기지국들을 포함하는 예시적인 무선 OFDM 다중 접속 확산 스펙트럼 통신 시스템의 복수의 제 1 타입 무선 단말들 중 하나일 수 있으며, 일부 기지국들은 지상 기반 그리고 일부 기지국들은 위성 기반이고, 상기 제 1 타입 무선 단말들은 지상 기지국들 및 위성 기지국들 모두와 통신할 수 있다. 또한, 상기 예시적인 통신 시스템은 지상 기지국들과 통신할 수 있지만, 위성 기지국들과 통신할 수 없는 예시적인 제 2 타입 무선 단말들을 포함할 수 있다.
흐름도(1200)의 방법의 동작은 무선 단말이 켜지거나 핸드오프 동작에 반응하여 단계(1202)에서 시작된다. 동작은 단계(1202)로부터 단계(1204)로 진행한다. 단계(1204)에서, 상기 무선 단말은 새로운 네트워크 부착점으로서 이용하고자 하 는, 네트워크 부착점이 지상 기지국인지 또는 위성 기지국인지를 결정한다. 단계(1204)에서 상기 새로운 네트워크 부착점이 지상 기지국이라고 결정된다면 동작은 단계(1206)로 진행하며, 여기서 무선 단말은 그 동작 모드를 제 1 동작 모드, 예컨대 멀티 톤 업링크 동작 모드로 설정한다. 그러나 단계(1204)에서 상기 새로운 네트워크 부착점이 위성 기지국이라고 결정되면, 동작은 단계(1208)로 진행하며, 여기서 무선 단말은 그 동작 모드를 제 2 동작 모드, 예컨대 단일 톤 업링크 동작 모드로 설정한다.
단계(1206)로 돌아가면, 동작은 단계(1206)로부터 단계(1210)로 진행하며, 여기서 새로운 지상 기지국에 의해 수락되었던 WT는, 기지국 할당 무선 단말 사용자 식별자(base station assigned wireless terminal user identifier)를 수신한다. 동작은 단계(1210)로부터 단계(1212, 1214 및 1216)로 진행한다. 단계(1212)에서, WT는 다운링크 사용자 데이터를, 상기 지상 기지국으로부터 전달하는, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들에 대응하는 신호들을 수신하도록 동작한다. 동작은 단계(1212)로부터 단계(1218)로 진행하며, 여기서 WT는 응답확인(Acknowledgment)/부정 응답확인(Negative Acknowledgment)(Ack/Nak) 응답 신호를 상기 기지국으로 전송한다.
단계(1214)로 돌아가면, 단계(1214)에서, WT는 단계(1212)에서 수신된 WT 사용자 ID로부터 전용 제어 채널 논리 톤을 결정한다. 동작은 단계(1214)로부터 단계(1220)로 진행한다. 단계(1220)에서, WT는 톤 호핑 정보에 기초하여 이용할 논리 톤에 대응하는 물리 톤을 결정한다. 예를 들어, WT 할당 ID 변수(WT assigned ID variable)는 32개의 값들(0 … 31)의 범위를 가질 수 있으며, 각각의 ID는 예컨대 113개의 톤을 포함하는 업링크 타이밍 구조인, 업링크 타이밍 구조 내의 상이한 단일 논리 톤에 대응한다. 상기 113개의 논리 톤들은 업링크 타이밍 구조 내의 업링크 톤 호핑 패턴에 따라서 호핑될 수 있다. 예를 들어, 액세스 인터벌들을 제외하면, 상기 업링크 타이밍 구조는 드웰 인터벌(dwell interval)들로 세분될 수 있으며, 각각의 드웰 인터벌은, 예컨대 7인, 고정된 수의 듀레이션, 연속적인 OFDM 심벌 전송 시간 인터벌들, 및 드웰 경계들에서 발생하지만 중간에서는 발생하지 않는 톤 호핑을 갖는다. 동작은 단계(1220)에서 단계(1222)로 진행한다. 단계(1222)에서, WT는 전용 제어 채널 톤을 이용하여 업링크 제어 채널 신호들을 전송하도록 동작한다.
단계(1216)로 돌아가면, 단계(1216)에서, WT는 업링크 상으로 전송할 사용자 데이터가 있는지에 대해 체크한다. 전송을 대기 중인 데이터가 없다면, 동작은 단계(1216)로 돌아오며, 여기서 WT는 계속하여 전송할 데이터를 체크한다. 그러나 단계(1216)에서, 업링크 상으로 전송할 사용자 데이터가 있다고 결정되면, 동작은 단계(1216)에서 단계(1224)로 진행한다. 단계(1224)에서, WT는 지상 기지국으로부터의 업링크 트래픽 채널 할당을 요청한다. 동작은 단계(1224)에서 단계(1226)로 진행한다. 단계(1226)에서, WT는 업링크 트래픽 채널 세그먼트 할당을 수신한다. 동작은 단계(1228)로 진행하며, 여기서 WT는, 예컨대 QPSK 또는 QAM16인, 이용할 변조 방식을 선택한다. 단계(1230)에서, WT는 이용될 코딩 레이트를 선택한다. 동작은 단계(1230)에서 단계(1232)로 진행하며, 여기서 WT는 단계(1230)의 선택된 코딩 레이트에 따라 상기 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대한 사용자 데이터를 코딩하며 상기 코딩된 비트들을 단계(1228)의 선택된 변조 방법에 따라 변조 심벌 값들로 매핑한다. 동작은 단계(1232)에서 단계(1234)로 진행하며, 여기서 WT는 상기 업링크 트래픽 채널 세그먼트 할당에 기초하여 이용할 논리 톤들을 결정한다. 단계(1236)에서, WT는 톤 호핑 정보에 기초하여 이용할 논리 톤들에 대응하는, 물리 톤들을 결정한다. 동작은 단계(1236)에서 단계(1238)로 진행한다. 단계(1238)에서, WT는 사용자 데이터를 상기 결정된 물리 톤들을 이용하여 지상 기지국으로 전송한다.
단계(1208)로 돌아가면, 동작은 단계(1208)에서 단계(1240)로 진행한다. 단계(1240)에서, 위성 기지국에 의해 수락되었던, WT는 BS 할당 WT 사용자 ID를 상기 위성 기지국으로부터 수신한다. 동작은 단계(1240)에서 단계(1242) 및 단계(1244)로 진행한다.
단계(1242)에서, WT는 위성 기지국으로부터, 다운링크 사용자 데이터를 전달하는, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들에 대응하는 신호들을 수신하도록 동작한다. 동작은 단계(1242)에서 단계(1246)로 진행하며, 여기서 WT는 오류(error)에 응답하여 다운링크 트래픽 채널 사용자 데이터의 재전송을 요청한다. 다운링크 전송이 성공적으로 수신되고 디코딩되었다면 응답이 무선 단말로부터 기지국으로 전달되지 않는다. 오류가 정보 복구(information recovery) 프로세스에서 검출되는, 일부 실시예들에서, 재전송 요청은 전송되지 않는데, 예컨대 이는 손실 다운링크 데이터에 대한 유효성(validity)의 시간 윈도우(time window)가 재전송이 완료될 수 있기 전에 또는 데이터의 낮은 우선순위 레벨 때문에 만료될 것이기 때문이다.
단계(1244)로 돌아가면, 단계(1244)에서, WT는 상기 할당된 WT 사용자 ID에 대한 사용자 데이터 및 제어 데이터 모두에 대해 이용할 단일 업링크 논리 톤을 결정한다. 특정 실시예에 따라, 동작은 단계(1248) 또는 단계(1250)로 진행한다.
단계(1248)에서, WT는 업링크 상으로 전달될 사용자 데이터 및 제어 데이터를 다중화한다. 단계(1248)의 다중화된 데이터는 단계(1252)로 전달되며, 여기서 WT는 사용자 및 제어 정보 비트들의 혼합(mixture)을 단일 코딩된 블록(single coded block)으로 코딩한다. 동작은 단계(1252)에서 단계(1254)로 진행하며, 여기서 WT는 상기 결정된 논리 톤 및 톤 호핑 정보에 기초하여 각각의 드웰에 이용할 물리 톤을 결정한다. 동작은 단계(1254)에서 단계(1256)로 진행한다. 단계(1256)에서, WT는 각각의 드웰에 대한 상기 결정된 논리 톤을 이용하여 결합된 사용자 데이터 및 제어 데이터의 상기 코딩된 블록을 위성 기지국으로 전송하도록 동작한다.
단계(1250)에서, WT는 상기 사용자 데이터 및 제어 데이터를 독립 블록들로 코딩하도록 동작한다. 동작은 단계(1250)에서 단계(1258)로 진행하며, 여기서 WT는 상기 결정된 논리 톤 및 톤 호핑 정보에 기초하여 각각의 드웰에 이용되는 물리 톤을 결정하도록 동작한다. 동작은 단계(1258)에서 단계(1260)로 진행한다. 단계(1260)에서, WT는 드웰 당 결정된, 상기 결정된 물리 톤을 이용하여 사용자 데이터의 코딩된 블록들 및 제어 데이터의 코딩된 블록들을 위성 기지국으로 전송하도록 동작한다. 단계(1260)에 대해서, 본 발명의 일부 실시예들의 특징에 따라, 전송될 사용자 데이터가 존재하지 않는, 사용자 데이터에 전용되는 시간 인터벌들 동 안, 단일 톤이 사용되지 않을 수 있다.
흐름도(1200)의 방법에 따라서 무선 단말을 동작시키는 것은 다수의 OFDM 톤들이 동시에 이용되어 제 1 피크 전력 대 평균전력 비를 갖는 제 1 업링크 신호로 적어도 일부의 사용자 데이터를 전송하는 제 1 동작 모드에서 제 1 복수의 연속적인 OFDM 심벌 전송 시간 주기들을 포함하는 제 1 시간 주기 동안 상기 무선 단말을 동작시키는 것으로 귀결될 수 있다. 예를 들어, WT는 지상 기지국을 네트워크 부착점으로서 이용할 수 있으며 업링크 트래픽 채널 데이터에 대해, 예컨대 7, 14, 또는 28개의 톤인 복수의 톤들을 동시에 이용하여 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대응하는 무선 링크 자원들을 통한 업링크 사용자 데이터를 전달할 수 있다: 예컨대, 전용 제어 채널 톤인, 추가적인 톤 또는 톤들이 제어 시그널링에 함께 이용될 수도 있다. 또한, 흐름도(1200)의 방법에 따라서 무선 단말을 동작시키는 것은 최대 하나의 OFDM 톤을 이용하여, 상기 제 1 피크 전력 대 평균전력비와는 다른, 제 2 피크 전력 대 평균전력 비를 갖는 제 2 업링크 신호로 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하는 제 2 동작 모드에서 제 2 복수의 OFDM 심벌 전송 시간 주기들을 포함하는 제 2 시간 주기 동안 상기 무선 단말을 동작시키는 것으로 귀결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 시간 주기 동안, WT는 위성 기지국을 네트워크 부착점으로서 이용중일 수 있으며 기지국 할당 WT 사용자 식별자와 관련된 단일 전용 논리 톤에 대응하는 무선 링크 자원들을 통해 업링크 사용자 데이터 및 제어 데이터를 전달 중일 수 있으며, 상기 단일 전용 논리 톤은 드웰 경계들에서 다른 물리 톤들로 호핑될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제 2 피크 전력 대 평균전력 비는, 예컨대 적어도 4dB만큼, 상기 제 1 피크 전력 대 평균전력비보다 낮다. 일부 실시예들에서, WT는 무-지향성(omni-directional) 안테나를 이용한다. 상기 제 1 시간 주기 동안의 상기 제 1 동작 모드 도안 무선 링크를 통해 전달되는 사용자 데이터는 적어도 4.8 Kbits/sec의 레이트인 사용자 데이터를 포함할 수 있다. 상기 제 2 시간 주기 동안의 상기 제 2 동작 모드 동안 상기 업링크를 통해 전달되는 사용자 데이터는 적어도 4.8 Kbits/sec의 레이트인 사용자 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 음성 채널이 상기 제 1 및 제 2 동작 모드들 모두에서 WT 동작을 위해 지원될 수 있다. 일부 실시예들에서, WT는 제 1 동작 모드에서 복수의 상이한 코딩 레이트들을 포함하는 복수의 상이한 업링크 코딩 레이트 옵션들과, 예컨대 QPSK, QAM16인, 복수의 상이한 변조 방식들을 지원한다. 일부 실시예들에서, WT는 제 2 동작 모드에서의 동작을 위한, 예컨대 단일 코딩 레이트를 이용하는 QPSK인, 단일 업링크 레이트 옵션을 지원한다. 일부 실시예들에서, 상기 제 2 동작 모드에서의, 업링크 사용자 데이터 신호들에 대한, 정보 비트율은, 상기 제 1 동작 모드의, 업링크 사용자 데이터 신호에 대한, 최소 정보 비트율과 같거나 낮다.
일부 실시예들에서, 위성 기지국이 WT에 의해 네트워크 부착점으로서 이용될 때, 상기 위성 기지국과 무선 단말 간의 거리는, 지상 기지국이 WT에 의해 네트워크 부착점으로서 이용될 때의, 지상 기지국과 무선 단말 간의 거리보다 적어도 3배이다. 일부 실시예들에서, 상기 통신 시스템의 적어도 일부의 위성 기지국들은 정지 궤도(geo-stationary) 또는 정지 궤도(geo-synchronous) 위성들이다. 그러한 일부 실시예들에서, 상기 대지-정지 또는 정지 궤도 위성 기지국과 이를 네트워크 부착점으로서 이용하는 WT 간의 거리는 적어도 35,000km인 반면, 지상 기지국과 이를 네트워크 부착점으로서 이용하는 WT간의 거리는 최대 100km이다. 일부 실시예들에서, WT에 의해 네트워크 부착점으로서 이용되는 위성 기지국은 WT로부터 적어도 신호 왕복 시간이 100 OFDM 심벌 전송 시간 주기를 초과하게 되는 거리만큼 떨어져 있으며, 각각의 OFDM 심벌 전송 시간 주기는 하나의 OFDM 심벌 및 대응하는 순환 프리픽스를 전송하는데 이용되는 시간을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로의 전환은 지상 기지국과 위성 기지국 사이에 핸드오프가 일어날 때 발생한다. 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로의 전환이 발생하는, 그러한 일부 실시예들에서, WT는 수신된 다운링크 사용자 데이터에 응답하여 확인응답 신호들을 전송하는 것을 중지한다. 제 1 동작 모드로부터 제 2 동작 모드로의 전환이 일어나는, 그러한 일부 실시예들에서, WT는 전송되는 업링크 제어 신호들의 수 및/또는 주파수를 감소시킨다.
본 발명의 다양한 특징들에 따라, 다른 실시예들은 우주 기반 기지국들을 포함하지만 지상 기반 기지국들을 포함하지 않는 시스템들, 지상 기지국들을 포함하지만 우주 기반 기지국들을 포함하지 않는 시스템들, 및 공수 플랫폼(airborne platform) 기반 기지국들을 포함하는 다양한 조합들을 포함할 수 있다.
본 발명의 업링크 시스템과 같은 시스템에서, 모든 애플리케이션에 반드시 그러한 것은 아니지만 일부, 예를 들어 다중 사용자 시스템에서 발생하는 것과 동 시에 업링크에서 위성으로 전송할 수 있는 다수의 WT가 있는 애플리케이션에서는 전력 문제 외에도 업링크 심벌 타이밍 동기화가 문제일 수 있다. OFDM에서, 서로 다른 WT에 의해 전송된 심벌들이 동시에 기지국에 도달하는 것이 중요하다. 업링크 타이밍 동기화를 달성하는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 적어도 일부 예시적인 타이밍 동기화 방법은 출원서 첫 페이지에서 대리인 명부: Flarion-171PROV에 의해 확인되는 "원격 기지국들과의 OFDM 업링크를 지원하는 방법 및 장치"라는 명칭으로 2005년 6월 13일자로 제출된 미국 예비 특허 출원 S.N. 60/689,910호 및 "원격 기지국들과의 업링크를 지원하는 방법 및 장치"라는 명칭으로 본 출원과 동일자로 제출된 미국 실용신안출원에 개시되어 있다. 전술한 출원 모두 본원에 참조로 통합되며, 이 예비 특허 출원과 동일자로 제출되고 있으며, 발명자들로서 본 출원에서 지명된 것과 동일인들로 지명된다.
본 발명의 다양한 실시예들로 일부가 업링크에서 다수의 톤들을 이용하는, 원격 기지국들과 통신할 때, 업링크 세그먼트 할당들이 트래픽 세그먼트들의 할당 > 2x 최대 RTT(round trip time) 을 보상하도록 조정되는 UL 할당 슬레이브 구조(UL assignment slave structure)와 함께 이용된다. 예컨대, 무-지향성 안테나들 또는 거의 무-지향성 안테나들을 장착한 핸드셋들인, 고 이득 안테나들이 없는 단말들의 일부의 경우에(그러나 반드시 모든 경우는 아님), 위성 기지국에 의해 전송된 신호의 성공적인 수신을 위한 극단 링크 예산(extreme link budget) 요구사항들은 단일 톤 모드의 이용을 통한 통신을 제약할 수 있다. 따라서, 지상 기지국으로부터 위성 기지국으로의 핸드오프가 발생할 때의 일부 실시예들로, 무선 단말은 멀티-톤 업링크 모드로부터 단일 OFDM 업링크 모드 동작으로의 변경 및 전환을 감지한다.
큰 지리적 영역을 커버하는 빔을 갖는 대지-정지 위성들에 있어서 상기 빔의 중심과 가장자리 간의 왕복 시간에 상당한 차이가 있을 수 있다. 이러한 RTT 모호성을 해결하기 위해 수 밀리초(millisecond)의 델타-RTT를 분해할 수 있는 레인징 방식이 요망될 수 있다.
그러한 방식은 액세스 톤 세트 상의 추가적인 시변 코딩과 함께 OFDM의 기존 액세스 인터벌을 이용하여 역방향-링크 전송이 어느 순방향 링크 수퍼 슬롯에 관련되는지를 지시할 수 있다. 이 코딩은 수퍼 슬롯 레벨에 대한 모호성을 해결할 수 있다. 단말은 서브-수퍼슬롯(<11.4 msec) 모호성을 커버하기 위해 시변 오프셋들에서 반복적인 액세스 시도들을 시도할 필요가 있을 수 있다. 하이브리드 지상-위성 네트워크에 있어서 상기 단말은 검출된 최종 지상 기지국의 위치에 관한 정보를 이용하여 초기 RTT 추정을 형성하고 상기 모호성을 통상적인 액세스 프로토콜에 의해 지원되는 범위 내로 압축할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따라 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 무선 단말(800), 예를 들어 이동 노드의 도면이다. 예시적인 무선 단말(800)은 수신기(802), 송신기(804), 프로세서(806) 및 메모리(808)를 포함하며, 이들은 각종 엘리먼트가 데이터 및 정보를 상호 교환할 수 있는 버스(810)를 통해 함께 연결된다.
수신기(802)는 WT(800)가 기지국으로부터 다운링크 신호들을 수신하는 수신 안테나(812)에 연결된다. 수신기(802)는 디코딩된 수신 다운링크 신호를 위한 디 코더(814)를 포함한다. 송신기(804)는 WT(800)가 기지국으로 업링크 신호를 전송하는 송신 안테나(816)에 연결된다. 일부 실시예에서, 송신 안테나(816)는 전방향성 안테나이다. 일부 실시예에서, 송신 및 수신 기능에 모두 동일한 안테나가 사용된다. 송신기(804)는 전력 증폭기(817) 및 인코더(818)를 포함한다. 전력 증폭기(817)는 본 발명에 따라 업링크 시그널링의 전송 전력을 제어하도록 제어된다. 인코더(818)는 업링크 신호로 기지국으로 전달될 데이터/정보를 예를 들어 코딩된 블록들에 의해 인코딩하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 코딩 구현은 WT(800)가 단일 업링크 톤 동작 모드로 동작하고 있는지 멀티 톤 업링크 동작 모드로 동작하고 있는지에 따라 달라진다.
메모리(808)는 루틴(820) 및 데이터/정보(822)를 포함한다. 프로세서(806), 예를 들어 CPU는 루틴(820)을 실행하고 메모리(808) 내 데이터/정보(822)를 사용하여 WT(800)의 동작을 제어하고 본 발명의 방법들을 구현한다.
루틴(820)은 통신 루틴(824) 및 무선 단말 제어 루틴(826)을 포함한다. 통신 루틴(824)은 무선 단말(800)에 의해 사용되는 통신 프로토콜을 구현한다. 무선 단말 제어 루틴(826)은 스위칭 제어 모듈(828), 단일 톤 모드 전송 제어 모듈(830), 멀티 톤 모드 전송 제어 모듈(832), 업링크 시그널링 주파수 제어 모듈(834), 업링크 트래픽 채널 요청 모듈(836), 업링크 트래픽 채널 세그먼트 전송 종료 모듈(838) 및 전력 전송 제어 모듈(840)을 포함한다.
무선 단말(800)은 WT(800)가 다수의 OFDM 톤을 동시에 사용하여 기지국으로 신호를 전송하는 제 1 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드 및 WT가 한 번에 단일 톤을 사용하여 기지국으로 신호를 전송하는 제 2 단일 톤 OFDM 업링크 동작 모드를 지원한다. 스위칭 제어 모듈(828)은 제 1 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드와 제 2 단일 톤 OFDM 동작 모드 간의 스위치를 제어한다. 예를 들어, 스위칭 제어 모듈(828)은 단일 톤 전송 제어 모듈(830)과 멀티 톤 전송 제어 모듈(832) 간 제어를 앞뒤로 전달하기 위한 동작들을 제어할 수 있다. 스위칭 제어 모듈(828)은 지상/위성 스위칭 모듈(842)을 포함한다. 모듈(842) 동작은 무선 단말(800)이 지상 기지국과의 통신에서 위성 기지국으로 스위칭할 때 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 단일 톤 업링크 동작 모드로의 WT(800) 스위칭을 포함한다.
단일 톤 모드 전송 제어 모듈(830)은 단일 톤 업링크 동작 모드 동안 단일 OFDM 톤을 이용하여 사용자 데이터를 전송하도록 송신기(804)를 제어한다. 멀티 톤 모드 전송 제어 모듈(832)은 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 다수의 OFDM 톤을 사용하여 동시에 사용자 데이터를 전송하도록 송신기(804)를 제어한다.
전력 전송 제어 모듈(840)은 전력 증폭기(817)의 제어를 포함하여, 단일 톤 업링크 동작 모드 동안 전송 전력을 제어하여 멀티 톤 업링크 동작 모드 동안 유지되는 피크대 평균 전력비보다 적어도 4㏈ 더 낮은 평균 피크대 평균 전력비를 유지하도록 송신기(804)를 제어한다. 업링크 시그널링 주파수 제어 모듈(834)은 동작이 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 단일 톤 업링크 동작 모드로 스위칭할 때 무선 단말(800)로부터 전송되는 업링크 제어 신호의 주파수를 감소시킨다. 업링크 트래픽 채널 요청 모듈(836)은 멀티 톤 업링크 동작 모드 동안 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대한 요청의 생성 및 전송, 예를 들어 기지국, 예컨대 지상 기지국에 현 재 연결된 다수의 잠재적인 무선 단말 중 어떤 것에도 할당될 수 있으며 멀티 톤 업링크 동작 모드로 동작하고 있는 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대한 요청을 제어한다. 업링크 트래픽 채널 세그먼트 전송 종료 모듈(838)은 송신기(804)가 업링크 트래픽 채널 세그먼트 및/또는 업링크 트래픽 채널 세그먼트 신호, 예를 들어 다수의 톤을 동시에 사용하고 요청에 대응하는 할당과 관련된 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대한 전송 요청을 중단하도록 동작을 제어한다. 예를 들어, 일부 실시예에서 WT(800)가 단일 톤 업링크 동작 모드로 동작하도록 스위칭될 때, WT(800)에는 업링크 멀티 톤 동작 모드의 업링크 트래픽 채널 세그먼트가 서로 다른 시간에 서로 다른 무선 단말에 할당될 수 있는 업링크 멀티 톤 동작 모드에서와 같이 업링크 트래픽 채널 세그먼트를 요청하여 할당되어야 하는 대신, 업링크 데이터/정보에 사용하기 위한 전용 신호 톤이 할당된다.
데이터/정보(822)는 현재 업링크 동작 모드(84), 기지국 시스템 정보(846), BS 식별자(848), BS 할당 WT 식별자(850), 사용자 장치/세션/자원 정보(852), 사용자 데이터(853), 업링크 동작 모드에 대한 데이터/정보(854)를 포함한다. 현재 업링크 동작 모드(844)는 업링크 시그널링에 관련된 WT(800)의 현재 동작 상태, 예를 들어 지상 기지국에 사용되는 멀티 톤 업링크 동작 모드 또는 위성 기지국에 사용되는 단일 톤 업링크 동작 모드를 포함한다. BS 시스템 정보(846)는 WT(800)가 네트워크 부착점으로서 사용할 수 있는 다수의 BS 각각에 대응하는 시스템 정보를 포함한다. BS 시스템 정보(846)는 예를 들어 기지국 타입, 예를 들어 위성 또는 지상, 기지국 식별자 정보, 기지국 섹터 식별자 정보, 업링크 시그널링에 사용되는 반송파 주파수, 업링크 시그널링에 사용되는 톤 블록, 업링크 신호에 사용되는 톤 호핑 정보, 다운링크 시그널링에 사용되는 반송파 주파수, 다운링크 시그널링에 사용되는 톤 블록, 다운링크 신호에 사용되는 톤 호핑 정보, 타이밍 및 주파수 구조 정보, 순환 프리픽스 사양을 포함하는 OFDM 심벌 타이밍 정보, OFDM 심벌 전송 시간 간격, 예를 들어 슬롯, 하프 슬롯, 수퍼 슬롯, 비컨 슬롯, 울트라 슬롯 등의 그룹화, 액세스 간격 정보 및 프로토콜 등을 포함할 수 있다. BS 식별자(848)는 어느 BS가 현재 WT의 네트워크 부착점으로서 사용되고 있는지를 식별하는 정보를 포함하며, 이는 BS 시스템 정보(846)의 정보 세트와 상관하는데 사용될 수 있다. BS 할당 WT 식별자(850)는 네트워크 부착점으로서 사용되고 있는 BS에 의해 WT(800)에 할당된 식별자일 수 있다. 예를 들어, 위성 BS에 의해 BS 식별자(850)는 업링크 시그널링을 위해 WT(800)에 의해 사용되도록 단일 전용 논리 톤과 관련시키는데 사용될 수 있는 한편, 지상 BS에 의해 BS 할당 WT 식별자(850)는 트래픽 채널 세그먼트에 대한 요청 전송시 그리고 업링크 트래픽 채널 세그먼트가 자신에게 할당되었는지 또는 시스템의 다른 어떤 WT에 할당되었는지를 식별하기 위한 할당 신호 처리시 자신을 식별하기 위해 WT(800)에 의해 사용될 수 있다.
사용자/장치/세션/자원 정보(852)는 WT(800)에 관한 정보, 예를 들어 식별 정보, WT 제어 정보, WT 옵션 정보, IP 어드레스, WT(800)와의 통신 세션에서 다른 WT에 관한 정보, 라우팅 정보, 및 사용할 할당된 에어 링크 자원에 속하는 정보를 포함한다. 사용자 데이터(853)는 예를 들어 비디오, 텍스트, 오디오 등에 대응하는 음성 데이터/정보 및/또는 다중화된 패킷 데이터/정보를 포함한다. 사용자 데 이터(853)는 정보 비트, 코드 비트, 정보 비트 블록 및 코딩된 비트 블록을 포함한다.
업링크 동작 모드에 대한 데이터/정보(854)는 멀티 톤 모드 데이터/정보(856) 및 단일 톤 모드 데이터/정보(858)를 포함한다. 멀티 톤 모드 데이터/정보(856)는 톤 정보(858) 및 전력 제어 정보(860)를 포함하는 한편, 단일 톤 모드 데이터/정보(858)는 톤 정보(862) 및 전력 제어 정보(864)를 포함한다.
도 9는 본 발명에 따라 구현되고 본 발명의 방법들을 이용하는 예시적인 OFDM 무선 통신 시스템(900)의 도면이다. 예시적인 OFDM 무선 통신 시스템(900)은 지구(903) 상에 위치하는 다수의 지상 기지국(지상 기지국 1(922), … , 지상 기지국 N(924)) 및 다수의 위성 기지국(우주(901)의 위성(902)에 위치하는 위성 BS 1(908), 우주(901)의 위성 N(906)에 위치하는 위성 BS N(912))을 포함한다. 예시적인 OFDM 시스템(900)은 다수의 제 1 타입 WT(WT 1 타입 1(914), WT N 타입 1(916)) 및 다수의 제 2 타입 WT(WT 1 타입 2(918), WT N 타입 2(920))를 포함한다. 적어도 일부 WT(914, 916, 918, 920)는 시스템 전역으로 이동할 수 있고 위치에 따라 서로 다른 시간에 서로 다른 기지국에 부착될 수 있는 이동 노드이다. WT(914, 916, 918, 920)는 WT에서 BS로의 업링크 및 BS에서 WT로의 다운링크 OFDM 시그널링을 모두 지원한다.
제 1 타입 WT(914, 916)는 지상 기지국(922, 924)과의 통신시 제 1 개수의 OFDM 톤을 사용하여 업링크 신호를 전송하고 위성 기지국(908, 912)과의 통신시 제 2 개수의 톤을 사용하여 업링크 신호를 전송하며, 제 2 개수의 톤은 제 1 개수의 톤보다 적다. 일부 실시예에서, 제 2 개수의 톤은 하나이다. 일부 실시예에서, 멀티 톤은 예를 들어 코딩된 사용자 데이터를 포함하는 업링크 트래픽 채널 세그먼트 신호를 전송하기 위해 WT에 의해 동시에 사용되는 다수의 톤, 예를 들어 7, 14 또는 28개의 톤을 말한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 제어 신호를 전송하기 위해 추가 톤들이 동시에 사용될 수도 있다. 일부 실시예에서, WT는 업링크 멀티 톤 동작 모드에서 예를 들어 지상 BS와 통신하고, 사용자 데이터의 업링크 트래픽 채널 시그널링을 위해 다수의 톤을 동시에 사용할 수 있지만, WT는 액세스 요청에 단일 톤을 그리고 지상 기지국에 관한 제어 시그널링에 단일 또는 다수의 톤을 동시에 사용할 수 있다.
제 2 타입 WT(918, 920)는 멀티 톤 업링크 동작 모드를 지원하지만 단일 톤 동작 모드는 지원하지 않으며, 이러한 WT는 지상 BS(918, 820)와 통신할 수 있지만 위성 BS(908, 912)와 통신할 수 없다.
점선(926, 928, 930, 932)은 타입 1 WT 1(914)이 (지상 BS 1(922), 지상 BS N(924), 위성 BS 1(908), 위성 BS N(912))과 통신할 수 있고 (멀티 톤, 멀티 톤, 단일 톤, 단일 톤) 업링크 동작 모드로 각각 동작할 수 있음을 지시하며, 예를 들어 WT 1(914)은 서로 다른 시간에 네트워크 부착점으로서 서로 다른 BS(922, 924, 908, 916)를 사용한다. 점선(934, 936, 938, 940)은 타입 1 WT N(916)이 (지상 BS 1(922), 지상 BS N(924), 위성 BS 1(908), 위성 BS N(912))과 통신할 수 있고 (멀티 톤, 멀티 톤, 단일 톤, 단일 톤) 업링크 동작 모드로 각각 동작할 수 있음을 지시하며, 예를 들어 WT N(916)은 서로 다른 시간에 네트워크 부착점으로서 서로 다 른 BS(922, 924, 908, 916)를 사용한다.
점선(942, 944)은 타입 2 WT 1(918)이 (지상 BS 1(922), 지상 BS N(924))과 통신할 수 있고 (멀티 톤, 멀티 톤) 업링크 동작 모드로 각각 동작할 수 있음을 지시하며, 예를 들어 WT 1(918)은 서로 다른 시간에 네트워크 부착점으로서 서로 다른 BS(922, 924)를 사용한다. 점선(946, 948)은 타입 2 WT N(920)가 (지상 BS 1(922), 지상 BS N(924))과 통신할 수 있고 (멀티 톤, 멀티 톤) 업링크 동작 모드로 각각 동작할 수 있음을 지시하며, 예를 들어 WT N(920)은 서로 다른 시간에 네트워크 부착점으로서 서로 다른 BS(922, 924)를 사용한다.
도 10은 본 발명에 따라 무선 단말, 예를 들어 이동 노드를 동작시키는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도(1000)이다. 동작은 단계(1002)에서 시작하여, WT가 전원이 켜지고 초기화되어 OFDM 업링크 신호를 기지국, 예를 들어 한번에 하나의 기지국으로 전달하도록 동작한다. 예를 들어, 무선 단말은 다운링크 방송 신호, 예를 들어 기지국 또는 다수의 기지국으로부터의 비컨 신호 또는 신호들을 수신하여, 특정 BS를 네트워크 부착점으로서 사용하고자 한다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 적어도 하나의 지상 BS 세트가 네트워크 부착점으로서 사용하기에 허용될 수 있는 것으로 결정된다고 가정하면, 가장 강하게 수신된 비컨 신호에 대응하는 세트로부터의 지상 BS가 WT에 의해 선택되어 부착점으로서 사용될 수 있지만, 이용 가능한 지상 기지국이 없다면 WT는 위성 BS가 허용 가능한 경우 위성 기지국을 사용할 수 있다. 동작은 단계(1002)에서 단계(1004)로 진행한다.
단계(1004)에서, 무선 단말은 WT와 네트워크 부착점으로서 사용하고자 하는 기지국 간의 거리가 100mi를 초과하는지 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 어떤 BS들, 예를 들어 정지 궤도의 위성 기지국들은 WT로부터 항상 적어도 100mi 떨어져 있는 것으로 WT에 의해 알려질 수 있다. 어떤 실시예들에서, 어떤 기지국들은 WT 위치, BS 위치, 날짜 및/또는 시간에 따라 WT로부터 100mi 이상 또는 미만일 수 있다.
기지국이 WT에서 100mi 이상 떨어져 있던 기지국, 예를 들어 위성 기지국이었다고 가정하면, 동작은 단계(1004)에서 단계(1006)로 진행하고, 그렇지 않으면 동작은 단계(1004)에서 단계(1008)로 진행한다.
단계(1006)에서, WT는 주파수 대역 내부로부터 기지국에 대응하는 업링크 반송파 주파수, 예를 들어 1500㎒ 주파수 대역 내부로부터의 반송파 주파수 및 관련 톤 블록을 결정하고, 이 대역은 1500㎒ 내지 1599㎒ 범위의 주파수를 포함한다. 동작은 단계(1006)에서 단계(1010)로 진행한다. 단계(1010)에서, WT는 다른 WT들을 제외하도록 업링크 시그널링에 사용하기 위해 WT를 위해 기지국에 의해 WT에 제공되는 하나의 논리 톤을 결정하도록 동작한다. 동작은 단계(1010)에서 단계(1012)로 진행한다. 단계(1012)에서, WT는 미리 결정된 호핑 시퀀스에 따라 논리 톤에 대응하는 물리 톤을 결정하도록 동작한다. 동작은 단계(1012)에서 단계(1014)로 진행한다. 단계(1014)에서, 무선 단말은 많아야 하나의 톤을 사용하여 업링크 신호들을 동시에 전송하도록 동작한다. 단계(1014)는 서브 단계(1016) 및 서브 단계(1018)의 동작을 포함한다. 서브 단계(1016)에서, WT는 OFDM 심벌을 갖는 순환 프리픽스, 예를 들어 업링크로 전송되는 각각의 OFDM 심벌에 대한 순환 프 리픽스를 포함하도록 동작하며, 순환 프리픽스 시간 듀레이션은 WT와 BS 간의 최대 왕복 전파 지연 미만이다. 서브 단계(1018)에서, WT는 피크 전력을 제 1 레벨로 제한하고 제 1 평균 전력을 이용하여 전송하도록 동작한다.
기지국이 WT에서 100mi 이하로 떨어진 기지국이었다고 가정하면, 동작은 단계(1004)에서 단계(1008)로 진행한다. 예를 들어, 기지국은 약 25mi, 5mi, 2mi 또는 1mi의 반지름을 갖는 셀룰러 커버리지 영역을 갖는 지상 기지국일 수 있고, WT는 현재 그 커버리지 영역 내에 있을 수 있다.
단계(1008)에서, WT는 주파수 대역 내부로부터 기지국에 대응하는 업링크 반송파 주파수, 예를 들어 1500㎒ 주파수 대역 내의 반송파 주파수 및 관련 톤 블록을 결정하고, 그 대역은 1500㎒ 내지 1599㎒ 범위의 주파수를 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(1008)에 대응하는 지상 기지국 및 단계(1006)에 대응하는 위성 기지국은 동일한 주파수 대역을 사용하지만, 서로 다른 비중첩 반송파 주파수 및 톤 블록을 사용한다. 동작은 단계(1008)에서 단계(1020)로 진행한다.
단계(1020)에서, WT는 업링크 시그널링을 위해 WT에, 예를 들어 임시로 할당되는 논리 톤들을 결정하도록 동작한다. 예를 들어, WT는 업링크 트래픽 채널 세그먼트를 요청했을 수도 있고, 예를 들어 업링크 타이밍 구조의 하나의 해당 반복 동안 업링크 타이밍 구조에서 특정 인덱스 번호를 갖는 업링크 트래픽 채널 세그먼트가 할당되었을 수도 있으며, 업링크 트래픽 채널 세그먼트는 다수, 예를 들어 7, 14 또는 28개의 톤을 동시에 사용한다. 동작은 단계(1020)에서 단계(1022)로 진행한다.
단계(1022)에서, WT는 미리 결정된 호핑 시퀀스에 따라 논리 톤들에 대응하는 물리 톤들을 결정하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 결정된 업링크 톤 호핑 시퀀스는 기지국 식별자 값의 함수이다. 일부 실시예에서, 예를 들어 위성 기지국에 의한 단일 업링크 톤 동작 및 가까운 지상 기지국에 의한 멀티 업링크 톤 동작을 위한 업링크 톤 호핑 결정시 기지국 식별자 값의 함수인 동일한 호핑 시퀀스 식이 사용된다. 동작은 단계(1022)에서 단계(1024)로 진행한다.
단계(1024)에서, 무선 단말은 업링크 통신을 위해 동시에 다수의 톤을 사용하여 지상 기지국과 통신하도록 업링크 신호들을 전송하도록 동작한다. 단계(1024)의 동작은 서브 단계(1026)의 동작을 포함한다. 서브 단계(1026)에서, 무선 단말은 피크 전력을 제 1 피크 전력 레벨로 제한하고 제 1 평균 전력보다 낮은 제 2 평균 전력을 이용하여 전송하도록 동작한다.
도 11a 및 도 11b의 조합을 포함하는 도 11은 본 발명에 따라 무선 단말을 동작시키는 예시적인 방법의 흐름도(1100)이다. 무선 단말은 예를 들어 도 3의 예시적인 무선 단말(400) 또는 도 8의 예시적인 무선 단말(800)일 수 있다. 무선 단말, 예를 들어 이동 노드를 동작시키는 예시적인 방법은 단계(1102)에서 시작하여, 무선 단말은 전원이 켜지고 초기화된다. 단계(1102)에서, 무선 단말은 특정 기지국을 네트워크 부착점으로서, 예를 들어 전원이 켜진 다음에 예를 들어 슬립(sleep)에서 액티브로의 무선 단말 상태 변경이 이어지는 초기 액세스의 일부로서, 또는 서로 다른 네트워크 부착점 간, 예를 들어 서로 다른 기지국 간의 핸드오프 동작의 일부로서 사용하기로 결정할 수 있다. 동작은 단계(1102)에서 단 계(1104)로 진행한다.
단계(1104)에서, 무선 단말은 어느 동작 업링크 모드, 즉 제 1 모드 및 제 2 모드가 사용되어야 하는지를 결정한다. 예를 들어, 제 1 동작 모드에서 제 1 다수의 연속 OFDM 심벌 전송 시간 주기를 포함하는 제 1 시간 주기 동안, 무선 단말은 다수의 OFDM 톤을 동시에 사용하여 제 1 피크대 평균 전력비를 갖는 제 1 업링크 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 제 1 기지국으로 전송하도록 동작하고, 제 2 동작 모드에서 제 2 다수의 연속 OFDM 심벌 전송 시간 주기를 포함하는 제 2 시간 주기 동안, 무선 단말은 많아야 하나의 OFDM 톤을 사용하여 제 1 피크대 평균 전력비와 다른 피크대 평균 전력비를 갖는 제 2 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 제 2 기지국으로 전송하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 제 2 피크대 평균 전력비는 제 1 피크대 평균 전력비보다, 예를 들어 적어도 4㏈ 더 낮다. 일부 실시예에서, 모드 선택은 관심 있는 기지국과 무선 단말 간의 거리의 함수이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 2 기지국은 제 2 시간 주기 동안 제 1 기지국이 제 1 시간 주기 동안에 떨어져 있는 것보다 무선 단말로부터 적어도 3배 더 떨어져 있다. 일부 실시예에서, 제 2 기지국은 무선 단말과 기지국 간의 신호 왕복 시간이 심벌 전송 시간 주기를 초과하도록 제 2 시간 주기 동안 무선 단말로부터 적어도 떨어진 거리에 있으며, 상기 심벌 전송 시간 주기는 하나의 OFDM 심벌 및 대응하는 순환 프리픽스를 전송하는데 사용되는 시간을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 기지국은 지상 기지국이고 제 2 기지국은 위성 기지국이다. 일부 실시예에서, WT가 액세스할 수 있는 다수의 잠재 기지국은 각각 업링크 동작 모드로 식별된다. 예를 들 어, 지상 타입 기지국은 제 1 동작 모드로 식별되는 한편, 위성 타입 기지국은 제 2 동작 모드로 식별될 수 있다.
무선 단말이 동작 모드가 제 1 모드라고 결정하면, 동작은 단계(1104)에서 단계(1106, 1108, 1110)로 진행한다. 무선 단말이 동작 모드가 제 2 모드라고 결정하면, 동작은 연결 노드 A(1112)로 진행한다.
단계(1106)에서, WT는 제 1 시간 주기 동안 다수의 코딩 레이트 중 전송할 사용자 데이터를 코딩하는데 사용될 수 있는 것을 선택한다. 일부 실시예에서, 제 1 기지국은 다수의 코딩 레이트 중에서 사용할 무선 단말에 대한 업링크 코딩 레이트를 선택하였고, WT는 단계(1106)에서 기지국 선택을 구현한다. 그 다음, 단계(1114)에서 WT는 제 1 시간 주기 동안 전송될 적어도 일부 사용자 데이터를 제 1 시간 주기 동안 제어 정보를 전달하는데 사용되는 코드 블록과 다른 코드 블록으로 코딩한다. 동작은 단계(1114)에서 단계(1116)로 진행한다. 단계(1116)에서, WT는 지원되는 다수의 변조 방법 중 상기 제 1 시간 주기가라면 적어도 일부 동안 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하는데 사용되는 방법을 선택하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 제 1 기지국은 다수의 변조 방법 중에서 사용할 무선 단말에 대한 변조 방법을 선택하고, 무선 단말은 단계(1116)에서 선택을 구현한다. 일부 실시예에서, WT는 제 1 업링크 동작 모드에서 QAM4 및 QAM16을 포함하는 다른 변조 방법들을 지원한다. 그 다음, 단계(1118)에서, WT는 코딩된 비트들을 변조 심벌 값들에 매핑하도록 동작한다.
단계(1108)로 돌아가면, 단계(1108)에서 무선 단말은 상기 제 1 동작 모드에 서 상기 제 1 기지국으로부터 적어도 하나의 트래픽 채널 업링크 세그먼트 할당 신호를 수신하도록 동작한다. 동작은 단계(1108)에서 단계(1120)로 진행한다. 단계(1120)에서, WT는 어느 톤들이 적어도 하나의 트래픽 채널 세그먼트 신호로부터, 예를 들어 제 1 기지국에 대응하는 알려진 타이밍 및 주파수 구조 정보와 조합하여 상기 제 1 시간 주기 동안 다수의 OFDM 톤들 중 일부로서 사용되는지를 결정한다. 동작은 단계(1120)에서 단계(1122)로 진행한다. 단계(1122)에서, 무선 단말은 제 1 레이트로 제 1 시간 주기 동안 적어도 일부 사용자 데이터를 동시에 전송하는데 사용되는 다수의 OFDM 톤을 상기 제 1 시간 주기 동안 호핑하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 레이트는 심벌 전송 시간 주기의 배수이고, 상기 호핑 레이트는 동일한 물리 톤들이 상기 제 1 시간 주기의 다수의 연속한 심벌 전송 시간 주기, 예를 들어 7개의 연속 심벌 전송 시간 주기에 사용되게 한다.
동작은 단계(1118, 1122)에서 단계(1124)로 진행한다. 단계(1124)에서, 무선 단말은 단계(1118)로부터의 변조 심벌 값들을 단계(1122)로부터의 호핑된 톤들과 관련시키도록 동작한다. 동작은 단계(1124)에서 단계(1126)로 진행한다. 단계(1126)에서, 다수의 연속 OFDM 심벌 전송 시간 주기를 포함하는 제 1 시간 주기 동안, 무선 단말은 제 1 업링크 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 제 1 기지국으로 동시에 전송하도록 동작하고, 제 1 업링크 신호는 제 1 피크대 평균 전력을 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 시간 주기 동안의 적어도 일부 사용자 데이터 전송은 적어도 4.8Kbits/sec의 레이트로의 사용자 데이터 전송을 포함한다. 일부 실시예에서, 제 1 동작 모드 동안, 무선 단말은 상기 제 1 기지국으로의 제어 신호 전송을 위해 상기 제 1 기지국에 의해 할당된 기지국 할당 무선 단말 식별자와의 고정된 일대일 관련을 갖는 적어도 하나의 톤을 사용한다.
단계(1110)로 돌아가면, 단계(1110) 동안 무선 단말은 상기 제 1 시간 주기 동안 상기 제 1 기지국으로부터 사용자 데이터를 수신하도록 동작한다. 동작은 단계(1110)에서 단계(1128)로 진행한다. 단계(1128)에서, 무선 단말은 미리 결정된 제 1 승인 방식에 따라 제 1 기지국으로 승인을 전송하도록 동작한다.
단계(1104)에서, WT가 동작 업링크 모드가 제 2 모드라고 결정했다면, 동작은 연결 노드 A(1112)를 통해 단계(1130 또는 1132), 단계(1133) 및 단계(1134)로 진행한다. 단계(1130)에서, WT는 제 2 시간 주기 동안 전송되도록 사용자 데이터 및 제어 데이터를 개별적으로 코딩된 블록들로 코딩한다. 다른 경로를 따라, 단계(1132)에서 무선 단말은 제 2 시간 주기 동안 전송될 사용자 데이터를 제 2 시간 주기 동안 전송될 제어 데이터와 다중화한다. 동작은 단계(1132)에서 단계(1136)로 진행한다. 단계(1136)에서, 무선 단말은 단계(1132)의 다중화된 제어 및 사용자 데이터를 단일 코드 블록으로 코딩한다.
일부 실시예에서, 무선 단말은 제 2 시간 주기 동안 전송을 위해 단일 코딩 레이트로 데이터를 코딩하며, 단일 코딩 레이트는 상기 제 1 시간 주기 동안 전송을 위해 사용자 데이터를 코딩하는데 사용될 수 있는 다수의 코딩 레이트 중 가장 낮은 코딩 레이트보다 낮거나 같다.
동작은 단계(1130) 또는 단계(1136)에서 단계(1138)로 진행한다. 단계(1138)에서, 무선 단말은 제 2 시간 주기 동안 단일 지원 변조 방법, 예를 들어 QPSK를 사용한다. 동작은 단계(1138)에서 단계(1140)로 진행한다. 단계(1140)에서, 무선 단말은 코드 블록 비트들을 변조 심벌 값들에 매핑하도록 동작한다.
단계(1133)에서, 무선 단말은 트래픽 채널 업링크 세그먼트 할당 신호의 사용 없이 무선 단말 식별자 할당으로부터 상기 제 2 동작 모드 동안 사용되는 단일 톤을 결정하도록 동작한다. 예를 들어, 무선 단말이 제 2 기지국, 예를 들어 위성 기지국에 등록할 때, 무선 단말에는 액티브 사용자 식별자 값이 할당될 수 있고, 각 액티브 사용자 식별자 값은 기지국에 의해 사용되는 업링크 타이밍 및 주파수 구조의 다른 논리 업링크 톤과 관련될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제 2 동작 모드 동안 사용되는 단일 톤은 상기 제 1 시간 주기 동안 제어 시그널링에 독점적으로 사용되는 전용 제어 채널에 제 1 동작 모드 동안 전용되는 논리 업링크 전송 타이밍 구조에 위치를 차지한다. 일부 실시예에서, 제 2 동작 모드 동안 사용되는 단일 톤은 기지국 할당 무선 단말 식별자와의 고정된 일대일 관련을 갖는 반면, 제 1 동작 모드 동안 상용자 데이터를 전송하는데 사용되는 상기 톤들은 기지국 할당 무선 단말 식별자와의 고정된 일대일 관련을 갖지 않는다. 동작은 단계(1133)에서 단계(1142)로 진행한다. 단계(1142)에서, 무선 단말은 제 1 레이트로 제 2 시간 주기 동안 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하는데 사용되는 단일 OFDM 톤을 제 2 주기 동안 호핑하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 레이트는 심벌 전송 시간 주기의 배수이며, 상기 호핑 레이트는 상기 제 2 시간 주기에서 다수의 연속 심벌 전송 시간 주기, 예를 들어 7개의 연속 심벌 전송 시간 주기에 동일한 물리 톤이 사용되게 한다.
동작은 단계(1140) 및 단계(1142)에서 단계(1144)로 진행한다. 단계(1144)에서, 무선 단말은 변조 심벌 값들을 호핑된 톤들에 관련시키도록 동작한다. 동작은 단계(1144)에서 단계(1146)로 진행한다. 단계(1146)에서 무선 단말은 제 2 다수의 연속한 OFDM 심벌 전송 시간 주기를 포함하는 제 2 시간 주기 동안 제 1 피크대 평균 전력과 다른 제 2 피크대 평균 전력을 갖는 제 2 업링크 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 동시에 제 2 기지국으로 전송하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 상기 제 2 시간 주기 동안의 적어도 일부 사용자 데이터 전송은 적어도 4.8Kbits/sec의 레이트로의 사용자 데이터 전송을 포함한다. 일부 실시예, 예를 들어 사용자 데이터 및 제어 데이터가 제 2 동작 모드에서 개별 블록으로 코딩되는 일부 실시예에서, 단일 톤은 미사용인 것으로 인정되고 전송될 사용자 데이터가 없을 때 사용자 데이터의 전송에 전용되는 시간 주기 동안 상기 단일 톤 상에서 어떤 신호도 전송되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 시간 주기 동안 전송하는 단계(1126) 및 제 2 시간 주기 동안 전송하는 단계(1146)는 제 1 및 제 2 기지국으로 신호를 전송하기 위한 전방향성 안테나의 사용을 포함한다.
단계(1134)로 돌아가면, 단계(1134)에서 무선 단말은 제 2 시간 주기 동안 상기 사용자 데이터의 승인 없이 제 2 기지국으로부터 사용자 데이터를 수신한다. 동작은 단계(1134)에서 단계(1148)로 진행한다. 단계(1148)에서, 무선 단말은 단계(1134)의 수신된 다운링크 사용자 데이터에서 검출된 에러가 있었는지 여부를 확인하도록 동작한다. 에러가 검출되었다면, 동작은 단계(1150)로 진행하여 무선 단말은 사용자 데이터의 재전송을 요청하도록 동작한다. 일부 실시예에서, 단 계(1150)를 수행할지 여부에 대한 판정은, 예를 들어 데이터의 중요도, 무선 단말의 서비스 레벨, 및/또는 데이터의 시간 실효 고려사항에 의해 더 한정된다.
본 발명의 기술들은 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 본 발명은 본 발명을 구현하는 장치, 예를 들어 이동 단말과 같은 이동 노드, 기지국, 통신 시스템에 대한 것이다. 또한, 이는 본 발명에 따른 방법, 예를 들어 이동 노드, 기지국 및/또는 통신 시스템, 예를 들어 호스트를 제어 및/또는 동작시키는 방법에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 기계가 본 발명에 따른 하나 이상의 단계들을 구현하도록 제어하는 기계 판독 가능 명령을 포함하는 기계 판독 가능 매체, 예컨대 ROM, RAM, CD, 하드 디스크 등에 대한 것이다.
다양한 실시예들에서 여기서 설명한 노드들은 하나 이상의 모듈을 이용하여 본 발명의 하나 이상의 방법들에 대응하는 단계들, 예를 들어, 신호 처리, 메시지 생성 및/또는 전송 단계를 수행하도록 구현된다. 따라서 일부 실시예들에서 본 발명의 다양한 특징들이 모듈들을 이용하여 구현된다. 그러한 모듈들은 소프트웨어, 하드웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 상술한 방법들 또는 방법 단계들 다수가, 예컨대 하나 이상의 노드에서, 상술한 방법들의 전부 또는 일부를 구현하기 위해 기계, 예컨대 범용 컴퓨터를 추가 하드웨어에 의해 또는 추가 하드웨어 없이 제어하도록 메모리 장치, 예컨대 RAM, 플로피 디스크 등과 같은 기계 판독 가능 매체에 포함된, 소프트웨어와 같은 기계 실행 가능 명령들을 이용하여 구현될 수 있다. 이에 따라, 무엇보다도 본 발명은 기계, 예컨대 프로세서 및 관련 하드웨어로 하여금 상술한 방법(들)의 단계들 중 하나 이상을 수행하게 하는 기계 실행 가능 명령들을 포함하는 기계 판독 가능 매체에 관련된다.
OFDM 시스템을 배경으로 설명되었지만, 본 발명의 방법 및 장치 중 적어도 일부는 많은 비-OFDM 및/또는 비-셀룰러 시스템을 포함하는 다양한 범위의 통신 시스템들에 적용 가능하다.
상술한 본 발명의 방법들 및 장치에 대한 많은 추가적인 변형들이 본 발명의 상기 설명의 관점에서 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 그러한 변형들은 본 발명의 범위 내로 간주된다. 일부 실시예들에서 기지국들은 OFDM 신호들을 이용하여 이동 노드들(WT들)과의 통신 링크를 확립하는 액세스 노드들로서 기능한다. 다양한 실시예들에서, WT들은 셀폰, 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말들(PDA), 또는 본 발명의 방법들을 구현하기 위한, 수신기/송신기 회로 및 논리 및/또는 루틴을 포함하는 다른 휴대용 장치들로서 구현된다.

Claims (46)

  1. 무선 단말을 동작시키는 방법으로서,
    제 1 다수의 연속 OFDM 심벌 전송 시간 주기들을 포함하는 제 1 시간 주기 동안, 제 1 피크대 평균 전력비를 갖는 제 1 업링크 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 제 1 기지국으로 전송하기 위해 다수의 OFDM 톤들이 동시에 사용되는 제 1 모드로 동작하는 단계; 및
    제 2 다수의 연속 OFDM 심벌 전송 시간 주기들을 포함하는 제 2 시간 주기 동안, 상기 제 1 피크대 평균 전력비와 다른 제 2 피크대 평균 전력비를 갖는 제 2 신호의 적어도 일부 사용자 데이터를 제 2 기지국으로 전송하기 위해 최대한 하나의 OFDM 톤이 사용되는 제 2 동작 모드로 동작하는 단계를 포함하는, 무선 단말 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기지국은 상기 제 2 시간 주기 동안, 상기 제 1 기지국이 상기 제 1 시간 주기 동안 상기 무선 단말로부터 떨어진 것보다 적어도 3배 더 상기 무선 단말로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 기지국은 상기 WT와 BS 간의 신호 왕복 시간이 심벌 전송 시간 주 기를 초과하도록 상기 제 2 시간 주기 동안 상기 무선 단말로부터 적어도 멀리 떨어져 있고, 상기 심벌 전송 시간 주기는 하나의 OFDM 심벌 및 대응하는 순환 프리픽스를 전송하는데 사용되는 시간량을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 피크대 평균 전력비는 상기 제 1 피크대 평균 전력비보다 낮은 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 피크대 평균 전력비는 상기 제 1 피크대 평균 전력비보다 적어도 4㏈ 더 낮은 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기지국은 지상 기지국이고 상기 제 2 기지국은 위성 기지국인 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 주기 동안의 적어도 일부 사용자 데이터 전송은 적어도 4.8 Kbits/sec 레이트로의 사용자 데이터 전송을 포함하고,
    상기 제 2 시간 주기 동안의 적어도 일부 사용자 데이터 전송은 적어도 4.8 Kbits/sec 레이트로의 사용자 데이터 전송을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 주기 동안 상기 제 1 기지국으로부터 사용자 데이터를 수신하는 단계;
    미리 결정된 제 1 승인(acknowledgement) 방식에 따라 상기 제 1 기지국으로 승인들을 전송하는 단계; 및
    상기 사용자 데이터의 수신 승인 없이 상기 제 2 시간 주기 동안 상기 제 2 기지국으로부터 사용자 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 주기 동안, 상기 수신된 사용자 데이터에서의 에러 검출에 응답하여 사용자 데이터의 재전송을 요청하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드 동안, 상기 제 1 시간 주기 동안의 상기 사용자 데이터 전송 전에, 상기 제 1 시간 주기 동안 제어 정보를 전달하는데 사용되는 코드 블록과 다른 코드 블록으로 상기 제 1 시간 주기 동안 전송될 상기 사용자 데이터의 적어도 일부를 코딩하는 단계;
    상기 제 2 동작 모드 동안, 상기 제 2 시간 주기 동안의 상기 사용자 데이터 전송 전에, 상기 제 2 시간 주기 동안 전송될 사용자 데이터를 상기 제 2 시간 주기 동안 전송될 제어 데이터와 다중화하는 단계; 및
    상기 다중화된 제어 및 사용자 데이터를 단일 코드 블록으로 코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    제 1 레이트로 상기 제 1 시간 주기 동안 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하기 위해 동시에 사용되는 다수의 OFDM 톤들을 상기 제 1 시간 주기 동안 호핑하는 단계; 및
    상기 제 1 레이트로 상기 제 2 시간 주기 동안 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하기 위해 사용되는 단일 OFDM 톤을 상기 제 2 시간 주기 동안 호핑하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 레이트는 심벌 전송 시간 주기의 배수인 레이트이고, 상기 호핑 레이트는 상기 제 1 및 제 2 시간 주기 각각의 전송 시간 주기들에 동일한 물리 톤 들이 사용되게 하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드 동안 사용되는 상기 단일 톤은 상기 제 1 시간 주기 동안 제어 시그널링에 독점적으로 사용되는 전용 제어 채널에 상기 제 1 동작 모드 동안 전용되는 논리 업링크 전송 타이밍 구조에 위치를 차지하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드 동안 사용되는 상기 단일 톤은 기지국 할당 무선 단말 식별자와 고정된 일대일 관련을 갖고,
    상기 제 1 동작 모드 동안, 사용자 데이터를 전송하는데 사용되는 톤들은 기지국 할당 무선 단말 식별자와 고정된 일대일 관련을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드 동안, 상기 무선 단말은 상기 제 1 기지국으로의 제어 신호들의 전송을 위해 상기 제 1 기지국에 의해 할당된 기지국 할당 무선 단말 식별자와 고정된 일대일 관련을 갖는 적어도 하나의 톤을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드 동안, 상기 제 1 기지국으로부터 적어도 하나의 트래픽 채널 업링크 세그먼트 할당 신호를 수신하는 단계;
    상기 적어도 하나의 트래픽 채널 업링크 세그먼트 할당 신호로부터 상기 제 1 시간 주기 동안 사용되는 상기 다수의 OFDM 톤들 중 일부로서 어느 톤들이 사용될지를 결정하는 단계; 및
    트래픽 채널 업링크 세그먼트 할당 신호의 사용 없이, 무선 단말 식별자 할당으로부터 상기 제 2 동작 모드 동안 사용되는 상기 단일 톤을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시간 주기 동안 사용자 데이터 및 제어 데이터를 개별 코딩된 블록들로 코딩하는 단계; 및
    제어 데이터의 코딩된 블록들을 전송하기 위해 사용자 데이터의 코딩된 블록들을 전송하는데 사용되는 동일한 단일 톤을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 모드 동안, 상기 단일 톤은 미사용인 것으로 인정되고 전송 될 사용자가 없을 때 사용자 데이터의 전송에 전용되는 시간 주기들 동안 상기 단일 톤 상에서 신호가 전송되지 않는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 시간 주기 동안 전송하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 기지국으로 상기 신호들을 전송하기 위해 전방향성 안테나를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    다수의 지원되는 서로 다른 변조 방법들 중 상기 제 1 시간 주기의 적어도 일부 동안 상기 적어도 일부 사용자 데이터를 전송하는데 사용될 변조 방법을 선택하는 단계; 및
    상기 제 2 시간 주기 동안 단일 지원 변조 방법을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 지원되는 서로 다른 변조 방법들은 QAM4 및 QAM16 변조를 포함하고, 상기 단일 지원 변조 방법은 QPSK 변조 방법인 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    다수의 코딩 레이트들 사이에서 상기 제 1 시간 주기 동안 전송을 위해 사용자 데이터를 코딩하는데 사용될 수 있는 코딩 레이트를 선택하는 단계; 및
    상기 제 2 시간 주기 동안 전송을 위해 단일 코딩 레이트로 데이터를 코딩하는 단계를 더 포함하며, 상기 단일 코딩 레이트는 상기 다수의 코딩 레이트들에서 상기 제 1 시간 주기 동안 전송을 위해 사용자 데이터를 코딩하는데 사용될 수 있는 최저 코딩 레이트보다 낮거나 같은 것을 특징으로 하는 무선 단말 동작 방법.
  23. OFDM 통신 방법으로서,
    무선 단말이 제 1 기지국으로 신호들을 전송하기 위해 동시에 다수의 OFDM 톤들을 사용하는 제 1 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드로 상기 무선 단말을 동작시키는 단계; 및
    무선 단말이 제 2 기지국으로 신호들을 전송하기 위해 단일 OFDM 톤을 사용하는 제 2 단일 톤 OFDM 업링크 동작 모드로 상기 무선 단말을 동작시키는 단계를 포함하며, 상기 제 2 기지국은 상기 무선 단말과 상기 제 1 기지국 간에 발생할 수 있는 최소 가능 물리적 거리보다 큰 상기 무선 단말과의 최소 가능 물리적 거리를 갖는, OFDM 통신 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드 동안의 전송은 제 1 시간 주기 동 안 제 1 피크대 평균 전력비를 사용한 신호 전송을 포함하고,
    상기 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드 동안의 전송은 상기 제 1 시간 주기와 동일한 듀레이션을 갖는 제 2 시간 주기 동안 제 2 피크대 평균 전력비를 이용한 신호 전송을 포함하며, 상기 제 2 피크대 평균 전력비는 상기 제 1 피크대 평균 전력비보다 적어도 4㏈ 더 작은 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 기지국은 위성 기지국이고 상기 제 1 기지국은 지상 기지국이며, 상기 방법은,
    상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국으로의 핸드오프 발생시 상기 제 1 동작 모드에서 상기 제 2 동작 모드로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드와 상기 제 2 동작 모드 간의 스위칭 단계는 수신된 사용자 데이터에 응답한 승인들의 전송을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드와 상기 제 2 동작 모드 간의 스위칭 단계는 상기 무선 단말로부터 전송된 업링크 제어 신호들의 주파수를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 모드와 상기 제 2 동작 모드 간의 스위칭 단계는 트래픽 채널 세그먼트 할당들에 대한 요청들의 전송을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 방법.
  29. 통신 방법으로서,
    제 1 기지국으로 OFDM 신호들을 전송하도록 무선 단말을 동작시키는 단계를 포함하며, 상기 무선 단말과 상기 기지국 간의 거리는 100 마일을 초과하고,
    상기 기지국으로 OFDM 심벌에 의해 전송되는 순환 프리픽스는 상기 무선 단말과 상기 기지국 간의 최대 왕복 전파 지연 미만인, 통신 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 무선 단말은 동시에 최대 1개의 톤을 사용하여 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 최대 1개의 톤은 다른 무선 단말들에 의한 사용을 배제하여 업링크 시 그널링에 사용하기 위해 상기 기지국에 의해 상기 무선 단말에 전용되는 하나의 논리 톤인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 하나의 논리 톤은 미리 결정된 호핑 시퀀스에 따른 시간에 걸쳐 결정되는 물리 톤에 대응하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    지상 기지국에 대한 업링크 통신들을 위해 동시에 다수의 OFDM 톤들을 사용하여 상기 지상 기지국과 통신하도록 상기 무선 단말을 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 지상 기지국으로 전송하기 위해 상기 제 1 기지국으로 전송하는데 사용되는 동일한 피크 전력 제약을 이용하지만, 상기 제 1 기지국으로 신호들을 전송하기 위해 상기 지상 기지국으로 신호들을 전송하는데 사용되는 것보다 높은 평균 전력을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 기지국은 위성 기지국이고, 상기 방법은,
    상기 위성 기지국 및 상기 지상 기지국으로의 통신들을 위해 동일한 주파수 대역을 이용하지만, 상기 지상 기지국 및 상기 위성 기지국에 대해 서로 다른 비중첩 반송파들을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 동일한 주파수 대역은 1500 ㎒ 주파수 대역이고, 상기 대역은 1500 내지 1599 ㎒ 범위의 주파수들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  37. 무선 통신 단말로서,
    무선 단말이 기지국으로 신호들을 전송하기 위해 동시에 다수의 OFDM 톤들을 사용하는 제 1 멀티 톤 OFDM 업링크 동작 모드와, 제 2 단일 OFDM 톤 OFDM 업링크 동작 모드 간 스위칭을 제어하는 제어 수단;
    상기 단일 톤 업링크 동작 모드 동안 단일 OFDM 톤을 사용하여 사용자 데이터를 전송하는 수단; 및
    상기 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 동시에 다수의 OFDM 톤들을 사용하여 사용자 데이터를 전송하는 수단을 포함하는, 무선 통신 단말.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 멀티 톤 업링크 동작 모드 동안 유지되는 피크대 평균 전력비보다 적어도 4㏈ 더 낮은 평균 피크대 평균 전력비를 유지하도록 상기 단일 톤 업링크 동작 모드 동안 전송 전력을 제어하는 전력 전송 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 무선 단말이 지상 기지국과의 통신을 위성 기지국으로 스위칭할 때 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 상기 단일 톤 업링크 동작 모드로 스위칭하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말.
  40. 제 39 항에 있어서,
    무선 단말은 상기 단일 톤 업링크 동작 모드 동안 단일 OFDM 톤을 이용하여 사용자 데이터를 전송하는 수단에 연결되는 전방향성 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 무선 단말은 동작이 상기 멀티 톤 업링크 동작 모드에서 상기 단일 톤 업링크 동작 모드로 스위칭할 때 상기 무선 단말로부터 전송되는 업링크 제어 신호들의 주파수를 감소시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 사용자 데이터는 적어도 일부 음성 또는 텍스트 데이터를 포함하고,
    상기 무선 단말은,
    상기 멀티 톤 업링크 동작 모드 동안 업링크 트래픽 채널 세그먼트들에 대한 요청들을 전송하는 수단; 및
    상기 동작 모드가 상기 멀티 톤 동작 모드에서 상기 단일 톤 동작 모드로 스위칭될 때 업링크 트래픽 채널 세그먼트들의 전송을 중단하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말.
  43. OFDM 통신 시스템으로서,
    다수의 지상 기지국들;
    적어도 하나의 위성 기지국; 및
    지상 기지국과의 통신시 제 1 다수의 OFDM 톤들을 사용하여 업링크 신호들을 전송하고 위성 기지국과의 통신시 제 2 다수의 톤들을 사용하여 업링크 신호들을 전송하는 제 1 타입의 무선 단말을 포함하며, 상기 제 2 다수의 톤들은 상기 제 1 다수의 톤들보다 적은, OFDM 통신 시스템.
  44. 제 43 항에 있어서,
    멀티 톤 업링크 동작 모드만을 지원하는 제 2 타입의 다수의 무선 단말들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 2 다수의 톤들은 하나인 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 제 1 타입의 추가 무선 단말들을 더 포함함, 상기 제 2 타입의 무선 단말들은 지상 기지국들과 통신할 수 있도록 제한되는 한편, 상기 제 1 타입의 무선 단말들은 업링크 및 다운링크 둘 다에서 OFDM 신호들을 이용하여 지상 기지국들 및 위성 기지국들과 통신할 수 있는 것을 특징으로 하는 OFDM 통신 시스템.
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