KR20090008457A

KR20090008457A - 무선 전자통신 네트워크에서 이동 단말기에 의한 캐리어 무선 신호의 변조

Info

Publication number: KR20090008457A
Application number: KR1020087029699A
Authority: KR
Inventors: 고빈다 나라파 라잔
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2009-01-21
Also published as: CN102106128B; EP2027689A2; US20070293219A1; CN102106128A; JP2009540752A; WO2007146182A2; WO2007146182A8; US7787875B2

Abstract

무선 전자통신 네트워크에서 이동 단말기로부터 정보를 송신하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국으로 무선 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 이동 단말기는 상기 무선 신호 내에 정보를 포함시키기 위하여 상기 무선 신호를 변조시킨다. 제 2 기지국은 상기 무선 신호를 수신하고 상기 정보를 디코딩한다.

무선 전자통신 네트워크, 이동 단말기, 기지국, 무선 신호, 변조 신호.

Description

무선 전자통신 네트워크에서 이동 단말기에 의한 캐리어 무선 신호의 변조{MODULATION OF A CARRIER RADIO SIGNAL BY A MOBILE TERMINAL IN A WIRELESS TELECOMMUNICATIONS NETWORK}

본 발명은 전자통신들에 관한 것이며, 특히 무선 전자통신들에 관한 것이다.

공지된 무선 전자통신 네트워크들에서, 더 높은 데이터 레이트(data rate)들 쪽으로의 시프트(shift)는 이동 단말기들로 하여금 상대적으로 더 높은 무선 주파수(RF) 송신 전력을 필요로 하도록 한다. 더 높은 송신 전력은 더 높은 수신 정확도를 가능하게 함으로써, 더 높은 데이터 레이트들을 허용한다.

이동 단말기는 상기 이동 단말기가 네트워크의 기지국의 안테나의 범위 내에 있을 때, 무선 전자통신 네트워크에 접속된다. 양호한 업링크 커넥티비티(uplink connectivity), 즉, 이동 단말기로부터 기지국으로의 송신 방향에서의 양호한 커버리지(coverage)를 보장하기 위하여, 이동 단말기 내의 RF 송신기의 송신 전력이 높아야 하거나 또는 이동 단말기들이 실제로 항상 기지국의 범위 내에 있도록 단위 면적당 많은 수의 기지국들이 필요로 된다.

본 발명자는 많은 상황들에서, 기지국에 의한 적당히 정확한 수신을 유지하면서 이동 단말기들로부터 송신된 무선 신호들의 송신 전력을 낮출 수 있는 정보 송신 방법을 발견하였다.

본 발명의 예는 무선 전자통신 네트워크에서 이동 단말기로부터 정보를 송신하는 방법이다. 상기 방법은 제 1 기지국으로부터 제 2 기지국으로 무선 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 상기 이동 단말기는 정보를 상기 무선 신호 내로 포함시키기 위하여 무선 신호를 변조한다. 제 2 기지국은 무선 신호를 수신하고 정보를 디코딩(decoding)한다.

신호들은 유용하게도, 일부 실시예들에서, 다른 것보다 더 낮은 전력으로 이동 단말기들로부터 송신되지만, 여전히 정확히 수신될 수 있다. 결과적으로, 이동 단말기는 다른 것보다 덜 강력한 송신기로 구성될 수 있다. 배터리들에 대한 요구가 더 적기 때문에, 더 작고 더 가벼운 배터리들이 이동 단말기들 내에 제공될 수 있다. 또한, 배터리들은 재충전들 사이에 더 긴 이용-시간들을 가질 것이다.

부연하면, 기지국들 사이에서 직접적으로 송신되는 무선 신호는 예를 들어, 네트워크를 통하여 하나의 기지국으로부터 또 다른 기지국으로 데이터를 운반하거나, 상이한 기지국들로부터 이동 단말기로의 동일한 데이터의 다중 송신들을 허용하도록 하는데 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 이제 예로서, 그리고 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 공지된 무선 전자통신 네트워크(종래 기술)를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전자통신 네트워크를 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 이동 단말기를 더 상세히 도시한 도면.

도 4는 도 2에 도시된 이동 단말기로부터 기지국으로 접속을 설정할 시의 메시징을 도시한 메시지 시퀀스도.

도 5는 도 2에 도시된 이동 단말기로부터 기지국으로 접속을 설정할 시의 가능한 부가적인 메시징을 도시한 메시지 시퀀스도.

공지된 네트워크가 먼저 비교를 위해 설명될 것이다. 이어서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 예시적인 네트워크가 상세히 설명될 것이다.

공지된 방법

도 1에 도시된 바와 같이, 공지된 무선 통신 네트워크는 제 1 기지국(11) 및 제 2 기지국(12)을 포함한다. 이동국은 무선 주파수(RF) 신호들이 데이터가 양 방향들로 전달될 수 있는 이동 단말기 및 기지국 둘 모두에 의해 충분히 강하게 수신될 때 기지국에 접속될 수 있다. 그 후, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(13)는 업링크 송신 경로(15) 및 다운링크 송신 경로(15')를 통하여 제 1 기지국(12)에 접속된다.

송신기 및 수신기 사이의 수용 가능한 거리는 송신된 신호의 세기에 의해 제한된다. 예를 들어, 도 1에서, 이동 단말기(13)는 업링크 경로(15)의 거리가 기지국(11)이 이동국(3)으로부터 송신되는 신호를 정확히 수신하도록 하는 거리일 때, 제 1 기지국(1)의 범위 내에 있다. 한편, 제 2 이동 단말기(14) 및 기지국(11) 사이의 거리(16, 16')는 더 길어서, 제 2 이동 단말기(14)에 의해 송신된 신호는 제 1 기지국에 의해 정확히 수신되지 않는다. 제 2 이동 단말기(14) 및 이의 가장 가까운 기지국(12) 사이의 거리(17, 17') 또한 길어서, 제 2 이동 단말기(14)로부터 그 제 2 기지국(12)으로의 신호들이 또한 정확하게 수신되지 않는다.

기지국들(11, 12) 중 하나와 제 2 이동 단말기(14) 사이에 업링크 커넥티비티를 갖는 공지된 방법은 단순히 제 2 이동 단말기(14)의 송신 전력을 증가시키는 것이다. 그러나, 이동 단말기들이 배터리들에 의해 전력을 공급받기 때문에, 이것은 배터리의 세기가 더 높아질 필요가 있고, 상기 이동 단말기들이 재충전 가능한 유형이라다고 가정하면, 상기 이동 단말기들이 더 자주 재충전될 필요가 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 사용자의 건강에 가능한 나쁜 영향들을 피할 필요성 및 배터리 크기에서의 한계들로 인하여, 송신 신호 전력이 증가되는 정도에 극심한 실제적인 한계들이 존재한다.

커넥티비티를 보장하는 또 다른 공지된 방식은 기지국들의 밀도, 즉, 단위 면적당 수를 증가시키는 것이다. 불행히도, 이것은 기지국들에서 더 많은 투자를 필요로 하며, 기지국 이용은 단말기들 대 기지국들의 비가 감소됨에 따라 덜 효율적일 것이다.

다운-스트림 커넥티비티(down-stream connectivity)는 기지국이 메인 전기(main electricity)를 공급받기 때문에 별로 중요하지 않다. 따라서, 더 정확한 신호 수신을 보장하기 위하여 송신 전력을 증가시키는 것이 간단하고, 이것이 이동 단말기들에서 행해지는 것보다 더 적은 문제점들을 초래한다.

예시적인 실시예

공지된 시스템을 고려할 때, 본 발명자는 하나의 기지국으로부터 또 다른 기지국으로 송신되는 무선 신호를 변조함으로써 이동 단말기가 더 적은 송신 전력을 이용하여 신호를 기지국으로 송신할 수 있다는 것을 인식하였다.

변조 모드

본 발명의 실시예에 따른 네트워크가 도 2에 도시되어 있다. 간소화를 위하여, 2개의 기지국들 및 2개의 이동 단말기들만이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 네트워크는 도 1에 도시된 네트워크와 대체로 유사하다; 그러나, (a) 연속적인 무선 주파수(RF) 신호(28, 28')가 제 1 기지국(21)과 제 2 기지국(22) 사이에서 송신되고, (b) 이동 단말기(24)는 기지국으로 직접 RF 신호를 송신하는 대신에, 기지국들(21, 22) 사이에서 송신되는 RF 신호(28)(및/또는 28')를 변조한다. 따라서, 이동 단말기는 업링크 접속의 "변조 모드"인 것으로 간주될 수 있다.

변조 신호(29)는 캐리어 신호가 변조되지 않으면 업링크 신호가 단독으로 이동국으로부터 나오는 경우에 필요로 되는 업링크 신호에 비하여 상대적으로 약하다.

변조 신호는 주파수 변조, (예를 들어, 코드 분할 다중 액세스 시스템들에서와 같은) 코드 변조, 또는 시간 변조와 같이 공지된 유형의 하나 이상의 변조 신호 특성들을 기반으로 한다. 다수의 이동 단말기들은 예를 들어, 상이한 코드들 또는 상이한 타임 슬롯(time slot)들을 이용하여 단일의 연속적인 RF 신호(28, 28')를 변조할 수 있다. 이동 단말기가 변조를 행하기 위하여 사전-설정된 신호 특성들을 이용하거나, 또는 때때로, 기지국들(21, 22) 중 하나 이상이 후속 업링크 송신들에 이용될 신호 특성들을 이동 단말기에 통지할 수 있다.

다운링크 방향에서, 기지국(22(또는 21)으로부터 이동 단말기(24)로의 다이렉트 RF 링크(direct RF link)(27')(또는 26')가 이용된다.

기지국들(21, 22) 사이에 RF 신호들(28, 28')이 존재하기 때문에, 이러한 신호들(28, 28')이 기지국으로부터 기지국으로의 다이렉트 데이터 전달에 유용하게 이용될 수 있다는 점이 주의될 것이다. 일례는 유선 네트워크 루트(wired network route)에 대한 대안으로서 네트워크를 가로질러 데이터를 송신하는 것이다. 또 다른 예는 이동국에서 정확한 수신 신뢰도를 증가시키기 위하여 2개의 기지국들로부터 이동국으로의 동일한 데이터의 송신을 가능하게 하는 것, 즉, 소위 "리던던트(redundant)" 접속들을 이용하는 것이다.

도 2에 도시된 네트워크는 물론, 부가적인 기지국들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

다이렉트 모드

완전함을 위하여, 업링크 경로(25)의 거리가 기지국(21)이 높은 전력이라기보다는 오히려 적절한 전력으로 이동국(23)으로부터 송신되는 신호를 정확히 수신하도록 하는 거리일 때, 도 2에 도시된 무선 전자통신 네트워크가 제 1 기지국(21)의 범위 내에 부가적인 이동 단말기(23)를 포함한다는 것이 추가될 것이다. 따라서, 부가적인 이동 단말기(23)는 업링크 송신 경로(25) 및 다운링크 송신 경로(25')를 통하여 제 1 기지국(22)에 직접 접속된다. 이것은 업링크 접속의 "다이렉트 모드"로서 간주될 수 있다.

도 2에 도시된 네트워크는 물론 부가적인 이동 단말기들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

이동 단말기

각각의 이동 단말기는 다이렉트 모드 또는 변조 모드 중 하나가 업링크 접속에 대해 선택 가능하도록 구성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 단말기들(23, 24)은 송신기(30) 및 수신기(32)를 포함한다. 송신기(30)는 변조 신호 발생기(34) 및 다이렉트 신호 발생기(36)에 접속된다. 변조 신호 발생기(34)는 이동 단말기가 변조 모드일 때 송신을 위한 신호들을 생성하도록 동작한다. 다이렉트 신호 발생기(36)는 이동 단말기가 다이렉트 모드일 때 송신을 위한 신호들을 생성하도록 동작한다. 상기 발생기들은 2개의 발생기들(34, 36)에 접속된 제어 회로(38)에 의한 이용을 위해 선택 가능하다. 제어 회로(38)는 후술되는 바와 같이 디코딩된 페이징 및 핸드쉐이크 신호(decoded paging and handshake signal)들을 수신하는 수신기(32)에 접속된다.

제어 회로(38)는 후술되는 바와 같이 이용하기 위한 타이머(39)를 포함한다.

접속 모드의 선택

네트워크는 상기 네트워크의 전체 커버리지 영역(coverage area) 내의 임의의 이동 단말기(23, 24)가 항상 기지국에 접속될 수 있도록 하기 위하여 충분히 가깝게 이격된 기지국들(21, 22)을 갖도록 구성된다. 기지국들(21, 22)은 각각 페이징 메시지들을 주기적으로 송신한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(24)는 상기 이동 단말기(24)의 현재 위치 주위의 상이한 기지국(22, 21)으로부터 각각 하 나 이상의 페이징 메시지들을 수신한다(도 4: 단계 a, b).

그 후, 이동 단말기는 선택된 기지국에 응답하기 위해 페이징 메시지를 선택하고(단계 c) 상기 선택된 기지국에 수신확인 메시지를 역송신한다. 선택에 대한 기준은 예를 들어, 상이한 기지국들로부터의 페이징 메시지들 중 어느 것이 가장 강하게 수신되었는가라는 것이다. 그 후, 이동 단말기는 업링크 접속에 대해 어느 모드를 이용할지, 즉 다이렉트 모드를 이용할지 또는 변조 모드를 이용할지의 여부를 선택하고 나서, 대응하는 초기화 메시지를 기지국으로 송신한다(단계 e). 기지국이 초기화 메시지를 성공적으로 수신한다고 가정하면, 상기 기지국은 선택된 모드가 이용에 수용 가능하다는 것을 이동 단말기에 확인하는 핸드쉐이크 메시지로서 종종 공지되어 있는 신호를 송신한다(단계 f).

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 핸드쉐이크 메시지가 이동 단말기의 타이머(timer)(39)에 의해 측정된 바와 같은 소정의 타임-아웃 기간(time-out period) 내에 기지국으로부터 이동국에 의해 수신되지 않는 경우(단계 f')(즉, 도 4에 도시된 바와 같은 단계(f)가 이어서 발생하지 않는 경우), 이동 단말기는 대신 또 다른 기지국으로 초기화 신호(단계 h)보다 앞서 수신확인 신호를 송신한다(단계 g). 이 제 2 기지국은 두 번째로 강력한 페이징 메시지가 수신되었던 기지국이라는 것을 기반으로 하여 선택될 수 있다. 핸드쉐이크 메시지가 부가적인 타임 아웃 기간 내에 그 다른 기지국으로부터 수신되지 않는 경우(단계 i), 이동 단말기는 업링크 접속의 2개의 모드들, 즉, 다이렉트 모드 및 변조 모드 중 다른 모드를 선택하고, 프레시 수신확인 메시지(fresh acknowledgement message)를 제 1 기지국으로 송신한 다(단계 j).

이 프로세스는 이동 단말기가 핸드쉐이크 메시지를 성공적으로 수신할 때까지(단계 l), 상이한 기지국들 및 모드들이 반복 시퀀스에서 선택되는 것으로 지속된다(도 5에 k로 표시됨).

변조 모드에서의 신호 저하(signal degradation)

도 2를 다시 참조하면, 예를 들어, 무선 신호들을 감쇠시키는 양호하지 않은 기상 조건들로 인하여 신호 저하가 존재한다면, 이 저하는 이동 단말기(24)에 의해 변조된 변조 신호(28)를 수신하는 기지국(28)에 의해 검출될 것이다. 그 후, 기지국(22)은 다른 이웃하는 기지국들이 또한 더 낮은 신호 세기를 수신하였는지를 검사하기 위하여 이웃하는 기지국들(23)과 통신한다. 신호 저하가 확인되는 경우, 기지국은 변조 모드로부터 다이렉트 모드로 스위칭하고 기지국에서 더 양호한 수신 정확도를 보장하도록 이동 단말기(24)에 명령한다. 이것은 무선 송신 전력이 증가된다는 단점에도 불구하고, 이동 단말기에서 필요로 된다.

일반사항

일부 다른 실시예들에서, 이동 단말기는 동시에 다이렉트 모드 및 변조 모드 둘 모두를 이용하여 업링크 접속될 수 있다. 이것은 이동 단말기가 송신하는 데이터의 적어도 하나의 기지국에 의한 정확한 수신 가능성을 증가시키기 위한 것이다. 이것은 종종 증가된 '리던던시(redundancy)'라 칭해진다.

본 발명은 상기 본 발명의 정신 또는 본질적인 특성들을 벗어남이 없이 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 면들에서 제한적인 것이 아니라, 설명적인 것으로서만 간주되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기의 설명이라기보다는 오히려, 첨부된 청구항들에 의해 표시된다. 청구항들의 의미 및 등가 범위 내에 있는 모든 변화들이 이들의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims

무선 전자통신 네트워크에서 이동 단말기로부터 정보를 송신하는 방법에 있어서:

제 1 기지국으로부터 제 2 기지국으로 무선 신호를 송신하는 단계,

상기 이동 단말기가 상기 정보를 상기 무선 신호에 포함시키기 위하여 상기 무선 신호를 변조하는 단계;

상기 제 2 기지국이 상기 무선 신호를 수신하고 상기 정보를 디코딩하는 단계를 포함하는, 정보 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 변조는 주파수 변조 및 시간 변조 중 하나 이상을 포함하는, 정보 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 네트워크는 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access; CDMA) 네트워크이며, 상기 변조는 코드 변조를 포함하는, 정보 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국으로의 상기 무선 신호는 또한 상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국으로 데이터를 송신하는데 이용되는, 정보 송신 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 네트워크는 다수의 기지국들을 포함하며, 상기 기지국들 각각은 상기 기지국들 중 다른 기지국과 무선 링크들을 확립하고, 상기 이동 단말기가:

상기 이동 단말기로부터 신호를 최소 신호 감쇠로 수신할 수 있는 상기 기지국을 선택하는 단계, 및

상기 기지국으로의 무선 링크의 무선 신호를 변조하는 단계를 포함하는, 정보 송신 방법.
송신기 및 신호 발생기를 포함하는 무선 통신용 이동 단말기에 있어서:

상기 신호 발생기는 상기 이동 단말기를 통과하는 무선 캐리어 신호(carrier signal)를 변조하도록 구성되는 변조 신호를 송신용 정보로부터 생성하도록 동작하며,

상기 송신기는 상기 변조 신호를 송신하도록 동작하는, 이동 단말기.
제 6 항에 있어서,

기지국들 사이에서 송신되는 캐리어 무선 신호를 변조하지 않고 기지국으로 직접 송신될 신호를 송신용 정보로부터 생성하기 위하여 상기 송신기를 제어하도록 동작하는 부가적인 신호 발생기를 더 포함하는, 이동 단말기.
제 7 항에 있어서,

상기 변조 신호 발생기 및 부가적인 신호 발생기는 선택적으로 동작하는, 이동 단말기.
제 8 항에 있어서,

기지국으로의 신호 감쇠의 추정치에 따라서 상기 변조 신호 발생기를 이용할지 또는 상기 부가적인 신호 발생기를 이용할지의 여부를 선택하도록 동작하는 제어 회로를 포함하는, 이동 단말기.
이동 단말기들과의 통신들에서 이용하도록 구성되는 제 1 기지국 및 제 2 기지국을 포함하는 무선 전자통신 네트워크에 있어서:

상기 제 1 기지국은 상기 제 2 기지국으로 무선 신호를 송신하도록 동작하고, 상기 네트워크는 제 6 항에 따른 적어도 하나의 이동 단말기를 포함하는, 무선 전자통신 네트워크.
제 10 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 이동 단말기는 기지국들 사이의 무선 캐리어 신호를 변조하지 않고 상기 기지국들 중 하나로 직접 송신될 신호를 송신용 정보로부터 생성 하기 위하여 상기 송신기를 제어하도록 동작하는 부가적인 신호 발생기를 포함하고;

수신된 신호 품질의 저하가 결정될 시에, 상기 기지국들 중 하나가 상기 부가적인 신호 발생기의 이용을 위해 전달하도록 상기 이동 단말기에 명령하는, 무선 전자통신 네트워크.
제 10 항에 있어서,

상기 네트워크는 다수의 기지국들을 포함하며, 상기 기지국들 각각은 상기 기지국들 중 다른 기지국과 무선 링크들을 확립하고, 상기 이동 단말기는 상기 이동 단말기로부터 신호를 최소 신호 감쇠로 수신할 수 있는 상기 기지국을 선택하고 상기 기지국으로의 무선 링크의 무선 신호를 변조하도록 동작하는, 무선 전자통신 네트워크.