KR950008647B1 - 디지탈 무선 통신 시스템과 양방향 무선기 - Google Patents

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    • H04W88/08—Access point devices

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈 무선 통신 시스템과 양방향 무선기
제1도는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 커버리지(coverage)를 보이는 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 디지탈 양방향 무선기의 블록도.
제3도는 다른 무선기 셀들의 프레임과 슬롯을 도시한 개략도.
발명의 배경
본 발명은 양방향(two-way) 무선 통신 시스템에 관한 것으로 더 상세히는 통신 구역(communication cell)들이 다른 운영 특성(operating characteristic)을 가질 수 있는 시스템에 관한 것이다.
종래의 셀룰러형(cellular type) 양방향 무선 통신 시스템에 있어서, 휴대용 또는 차량용등의 이동 무선기가 한 지역에서 다른 지역으로 이동하면 한 통신구역에서 다른 통신 구역으로 무선을 인계(transfer 또는 hand-off)해야 할 필요가 종종 발생한다. 셀룰러형 시스템에 있어서는, 한 큰 담당 영역에 의해서가 아니라 하나 또는 복수의 기지국(base station)에 의해 작은 영역들, 즉 통신구역(이하 셀 cell)로 약칭함)들이 담당된다. 일반적으로 인접 셀들은 간섭을 회피하기 위해 다른 주파수로 운영된다. 셀들간을 이동하는 이동국(roving station)등이 종래의 이동 통신 시스템에 있어서는, 중앙 제어국이 이동국에 대해 다른 셀에 엑세스 할때 신뢰성 있는 통신을 위해 어느 주파수로 변경할 것인가를 지시해야 한다. 이것은 다른 셀 수신기들이 이동국 신호의 강도 또는 음질을 보고하고 이에 따라 중앙 제어국이 이동국을 통신 셀에 할당하는 소위 투표(voting) 방식으로 수행된다. 이러한 방식으로도 셀 인계 작동이 수행될 수 있으나, 상당한 시설 투자와 복잡성이 요구된다. 각 셀에는 수신 신호 강도를 결정하는 수신기가 구비되어야 하며, 모든 수신기는 중앙 제어국에 연결되어, 거기서 이동국과 통신할 적절한 셀을 결정해야 한다. 이동국이 셀 인계 결정을 할 수 있으면 중앙 제어국에 의한 판단에 요하는 상당한 시설 투자를 경감시킬 수 있어서 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명에 의하면 다른 운영 특성을 갖는 복수의 셀을 포함하는 디지탈 무선 통신 시스템과 양방향 디지탈 무선기가 제공된다. 이동국이 어느 인접 셀들의 무선 통신에 적합할 것인가를 판단하는 수단이 구비된다.
이 통신 시스템은 양방향 디지탈 무선 통신을 제공하는 복수의 셀들을 포함한다. 본 발명의 한 특징에 의하면, 각 셀들은 적어도 한 내향(inbound) 통신 슬롯과 적어도 한 외향 통신 슬롯을 구비하는 통신 프레임을 사용한다. 각 셀의 프레임들은 바람직하게 동기되고 길이가 균일하다. 적어도 한 셀은 다른 셀과 다른 데이타 속도(data rate)를 가진다. 본 발명의 다른 특징에 의하면, 적어도 한 셀의 프레임은 다른 셀들의 프레임보다 많은 슬롯을 가진다. 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 각 슬롯의 또다른 특징에 의하면, 각 슬롯의 비트수는 비트 전송률(bit rate)에 무관하게 동일하다.
본 발명의 한 특징에 의하면, 통신 시스템은 적어도 그 일부가 다른 운영 특성을 가지는 복수의 셀을 포함한다. 이 셀들중의 하나에서 운영되는 디지탈 무선기는 그 셀에 인접한 셀들의 운영 특성에 대한 정보를 제공받는다. 본 발명의 다른 특징에 의하면, 이 운영 특성들은 운영 주파수, 비트 전송률, 및/또는 통신 슬롯 정보를 포함할 수 있다.
이 통신 시스템에 사용되는 양방향 디지탈 무선기는 인접 셀들의 주파수, 비트 전송률, 타임 슬롯 할당에 대한 정보를 저장하는 메모리 수단을 구비한다. 이 무선기는 인접 셀 등의 신호를 평가하는 신호 평가 수단을 구비한다.
본 발명의 한 특징에 의하면, 무선기는 신호의 평가시 저장된 비트 전송률 정보를 기준으로 무선 수신기 특성을 조절하는 수단을 구비한다. 본 발명의 다른 특징에 의하면, 무선기는 만족스러운 신호 특성을 가지는 인접 셀의 식별 부호를 전송하는 수단을 구비한다.
바림직한 실시예의 설명
제1도에서, 무선 통신 시스템(10)은 그 셀의 범위내의 무선기와 양방향 통신을 위한 하나 또는 복수의 기지국을 각각 구비하는 복수의 셀(11-28)을 포함한다. 시스템에서 셀들의 크기는 다양하다. 각 셀의 기지국들은 중앙 제어국(30)과 예를들어 유선, 광통신 또는 무선 연결로 통신한다. 중앙 제어국(30)은 통신 시스템(10)과 전화 회선망(31; telephone network)간에 연결을 제공하여 통상의 전화 시스템과 무선시스템 내에서 운영되는 무선기간에 양방향 통신을 허용한다.
통신 시스템(10)은 음성 및 데이타 메시지가 아날로그 신호가 아니라 바람직하기로는 2진 형태의 디지탈 신호로 전송하는 디지탈 시스템이다. 디지탈 무선 시스템에서, 정보가 신뢰성 있게 전송될 수 있는 비트 전송률 또는 전송 속도는 어느 정도까지는 기지국의 커버리지(유효범위)에 의해 결정된다. 일반적으로 커버리지 즉 셀 크기가 커질수록 신뢰성 있는 통신을 위해 비트 전송률은 낮아진다. 이것은 페이딩(fading)이나 다경로 시간 지연 확산(multipath time delay spread), 그리고 실제 시스템에 존재하는 간섭 조건등에 기인한다. 따라서 고밀도의 통화 지역은, 저밀도 통화 지역을 담당하는 큰 셀보다 더 높은 데이타 전송 속도 및 이에 따른 더 높은 데이타 처리량(throughput)을 지원할 수 있는 작은 셀들로 담당되는 것이 최적이다.
시스템(10)에서, 모든 셀(11-28)은 예를들어 8밀리초 프레임등의 동일한 데이타 프레임을 사용한다. 여러가지 프레임들이 제3도에 도시되어 있다. 각 프레임의 전반부는 외향부이고 후반부는 내향부이다. 외향부는 여러 셀 기지국들로부터 이동국에 데이타가 전송되는 동안의 시간이다. 내향 시간은 여러 이동국으로 부터 셀 기지국에의 전송에 사용된다. 이와 같이, 시스템은 시분할 다중 억세스 시스템(TDMA)이다. 각 프레임의 내향부 및 외향부는 예를들어 그 셀내의 특정 무선기와의 통신에 대응하는 슬롯들로 더 세분할 수 있다. 바람직하기로는, 각 셀은 데이타 전송 속도와 무관하게 동일한 비트 수를 포함한다. 이것은 높은 데이타 전송 속도를 가지는 프레임이 데이타 전송 속도가 낮은 프레임이나 셀들보다 많은 슬롯을 가진다는 것을 의미한다.
가장 작은 셀들(11-13)은 한 건물이나 건물의 일부를 담당하도록 설계된 셀에 대응한다. 이 경우, 이것은 6.4mbps의 데이타 전송 속도로 전송이 가능하며, 제3a도에 도시된 바와 같이 64내향 및 64외향 슬롯을 가질 것이다. 다음 크기의 셀들(14-17)은 고용량 셀로 데이타를 1.6mbps로 전송하며 제3b도에 도시된 대로 16내향 및 외향 슬롯을 구비할 것이다. 그 다음 크기의 셀(18-19)은 더 큰 지역을 담당하는 고용량 셀로서 데이타를 400kbps로 전송하며 제3c도에 도시된대로 네 내향 및 외향 슬롯을 구비한다. 중용향 셀들(20-21)은 제3d도에 도시된대로 두 내향 및 두 외향 슬롯만을 구비하여 200kbps로 데이타를 전송한다. 저용량 셀들(22-28)은 8밀리초 프레임동안에 단지 한 내향 및 외향 슬롯을 구비하여 제3E도와 같이 8밀리초 프레임동안에 단지 한 내향 및 외향 슬롯을 구비하여 제3e도와 같이 8밀리초 프레임동안에 단지 한 내향 및 외향 슬롯을 구비하여 데이타를 100kbps로 전송한다.
이것은 물론 셀들간의 간섭을 회피하는데 필요하다. 간섭을 회피하는 방법으로는 두가지 있는데, 양 방법은 모두 시스템(10)에 동시에 사용될 수 있다. 첫째 방법은 각 셀에 다른 주파수를 사용하는 방법(FDMA)이다. 그러나 셀 수가 증가하면 모든 셀들을 수용할 충분한 수의 주파수를 확보할 수 없게 된다. 뿐만 아니라 이 방법은 주파수 사용 견지에서도 비효율적이다. 먼 셀들간에는 주파수를 재사용할 수 있고 어떤 경우에는 셀들의 시분할 멀티플렉싱도 사용할 수 있다.
예를들어, 개별 건물은 그 자체의 셀을 가지는게 바람직할 것이다. 이 건물에서 사용되는 높은 데이타 전송 속도에서는 그 주파수는 충분히 이용되지 못할 것이다. 셀들이 동일한 타임 슬롯을 이용하지 않는다면 인접 셀이나 먼 셀들간에 동일한 주파수가 이용될 수 있다. 예를들어 셀(12)은 프레임 전반부의 32내향 및 외향 슬롯을 이용하고 셀(13)은 동일 프레임 후반부의 32내향 및 외향 슬롯을 이용할 수 있을 것이다. 다른 슬롯을 이용하여 동일한 주파수를 사용할 수 있는 셀 수는 각 셀에 요구되는 슬롯 수만에 의해 제한될 것이다. 셀(1-28)들의 운영 특성은 고정될 필요가 없다. 이것은 중앙 제어국(30)에 제어하에 통신 요청에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 하나 또는 복수의 셀들의 주파수, 비트 전송률 및/또는 타임 슬롯들은 독립적으로 제어될 수 있다.
시스템(10)에 사용되기에 적합한 무선기(40)가 제2도에 도시되어 있다. 신뢰성 확보를 위해 무선기(40)는 한쌍의 안테나(41, 42)와, 최적 수신을 하는 안테나를 선택하며 T/R 스위칭을 제공하는 다이버시티(diversity) 안테나 스위치(43)를 구비한다. 안테나 스위치(43)의 출력은 가변 중심 주파수 및 밴드폭을 갖는 RF 필터(44)에 인가된다.
주파수 합성기(45)의 출력은 RF필터(44)의 RF 신호 출력을 1F주파수로 믹싱(mixing)하는 믹서(46)에 인가된다. 1F신호는 선택 가능한 밴드폭과 수신 신호 강도(RSSI) 출력을 가지며 스위칭 가능한 1F부(47)로 인가된다. 1F(47)의 밴드폭은 수신된 신호의 데이타 전송 속도를 기준으로 설정된다. 그뒤 1F데이타 신호는 검파기(50)를 통해 대응 외향 데이타 슬롯으로 수신된 데이타를 언팩(unpack)시키는 프로그램가능한 TDMA(51)로 전송된다. 데이타의 다른 부분은 부호기(codec; 52)와 마이크로 제어기(53)에 인가된다. 부호기(52)는 디지탈 음성 데이타를 아날로그 포맷으로 변환하여 스피커(54)를 구동시킨다. 마이크로 제어기(53)에 공급된 제어 및 정보 데이타는 메모리(55)에 저장될 수 있다.
음성 전송을 위해, 마이크(56)로부터의 음성은 부호기(5)에 인가된 뒤, 디지탈 데이타를 전송을 위해 적절한 내향 슬롯으로 팩(pack)하는 프로그램 가능한 TDMA (51)로 인가된다. 이 데이타는 변조기(57)로 인가된 뒤 오프셋 진동기(offset oscilator ; 60)에 인가된다. 오프셋 진동기(60)의 출력은 믹서(61)에서 주파수 합성기(45)의 출력과 믹싱된다. 믹서(61)의 출력은 RF-PA(62)에 인가되어 다이버시티 안테나(41, 42)로 전송된다.
마이크로 제어기(53)는 다양한 무선기 기능들을 제어하는 제어 수단들로 구성된다. 메모리(55)는 프로그램 저장과 사용을 위한 RAM 과 ROM을 포함한다.
무선기(40)는 인접 셀들의 신호 강도를 주기적으로 검사한다. 휴대용이건 차량용이건 무선기(40)가 이동함에 따라 수신되는 신호 강도는 변화할 것이다. 마이크로 제어기(53)는 스위치 가능한 1F부(47)의 RSSI 출력을 모니터(monitor) 한다. 무선기(40)가 다른 셀의 신호 강도가 소정시간동안 더 강하고 판단하면, 수신기는 그 셀로부터의 서비스를 요구한다. 무선기가 인접 셀들을 검색하기 위해서는 무선기는 셀들의 운영 주파수와 비트 전송률, 그리고 바람직하기로는 작동의 타임 슬롯을 알아야 한다. 특정 셀이 모든 외향 슬롯동안 작동되지 않으면, 무선기는 어느 슬롯동안 그 셀로부터 신호를 찾을 수 있는지를 알아야 한다. 인접 셀이 다른 데이타 전송률로 운영되고 있으면 무선기는 1F 필터를 스위칭하여 신호를 통과시킴으로써 신호 강도의 결정이 이뤄지고 셀의 ID가 수신되도록 하므로, 비트 전송률 정보는 중요하다.
작동에 있어서 무선기(40)가 특정 셀 내에서 통신을 개시하면, 인계가 가능한 모든 인접 셀에 대한 정보가 무선기로 전송된다. 이 정보는 메모리(55)에 저장되어 인접 셀들의 검색에 사용된다. 예를들어 무선기(40)가 셀(18)에서 운영되고 있다면 무선기는 인접 셀들(11, 12, 16, 21, 23, 24, 25)들을 검색하고 RSSI출력을 이용하여 이들의 신호 강도를 평가한다. 마이크로 제어기(53)는 수신된 신호 강도들을 저장 및 비교하고, 인접 셀들로부터 전송된 어드레스를 디코딩 및 저장한다. 무선기에 의해 최적의 셀이 결정되면, 새로운 셀(예를들어 16)로의 인계 요청에 따라 현재 셀(18)에 있는 무선기의 내향 슬롯동안에 새로운 셀의 식별 부호가 전송된다. 셀(18)의 기지국이 이 정보를 중앙 제어국(30)에 전송하면, 중앙 제어국은 셀(16)로의 통신으로 변경하고 셀(18)을 통해 무선기(40)이 새로운 셀에서 어느 슬롯을 사용할 것인가를 추천하는 명령을 전송한다. 이와 같이 인계 과정동안의 셀의 선택은 기본적으로 개별 무선기(40)에 의해 제어되고, 중앙 제어국(30)은 셀 선택이 아니라 통신의 변경만을 처리한다.

Claims (16)

  1. 디지탈 무선기와 함께 사용하는 디지탈 무선 통신 시스템에 있어서, 양방향 디지탈 무선 통신에 상기 디지탈 무선기를 제공하는 송신기 및 수신기를 갖춘 적어도 한개의 기지국을 각각 포함하는 복수의 셀을 구비하는데, 상기 각 셀의 기지국은 디지탈 무선기와 통신하기 위해서 적어도 한개의 내향 통신 슬롯 및 적어도 한개의 외향 통신 슬롯을 갖춘 통신 프레임을 이용하는 디지탈 무선기와 통신하고, 상기 적어도 한개의 내향 슬롯은 디지탈 무선기중 한개로부터의 정보를 수신하는 기지국 수신기에 이용되고, 상기 적어도 한개의 내향 슬롯은 정보를 디지탈 무선기중 적어도 한개에 전송하는 기지국 송신기에 이용되며, 상기 복수의 셀중 각 통신 프레임은 길이가 일정하고, 상기 셀중 첫번째 것은 적어도 두번째 셀의 기지국 송신기 데이타 속도와 다른 기지국 송신기 데이타 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1셀의 데이타 전송 속도는 상기 제2셀의 데이타 전송 속도보다 빠르고, 상기 제1셀은 제2셀보다 더 많은 프레임당 통신 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1셀의 내향 통신 슬롯은 상기 제2셀의 내향 통신 슬롯과 동일한 수의 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1셀의 외향 통신 슬롯은 상기 제2셀의 외향 통신 슬롯과 동일한 수의 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  5. 디지탈 무선기와 함께 사용되는 디지탈 무선 통신 시스템에 있어서, 적어도 기지국의 일부가 다른 운영 특성을 갖는 최소한 한개의 기지국을 각각 포함하는 복수의 셀 및, 디지탈 무선기에 정보를 제공하는 송신기 수단을 갖춘 각 셀의 기지국을 구비하는데, 상기 디지탈 무선기가 현재 작동하고 있는 셀에 해당하는 기지국의 송신기 수단은 디지탈 무선기가 현재 작동하고 있는 셀에 인접한 셀의 기지국 운영 특성에 관하여 디지탈 무선기로 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 운영 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  7. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 비트 전송율을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  8. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 통신 슬롯 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  9. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 운영 주파수와 비트 전송률을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  10. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 운영 주파수와 통신 슬롯 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  11. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 비트 전송률과 통신 슬롯 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  12. 제5항에 있어서, 상기 다른 운영 특성이 운영 주파수와 비트 전송률과 통신 슬롯 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템
  13. 제5항에 있어서, 상기 셀중의 적어도 하나의 운영 특성을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 무선 통신 시스템.
  14. 현재 디지탈 무선기가 동작하는 셀과, 현재 디지탈 무선기가 데이타를 송신하고 데이타를 수신하고 동작하는 셀의 기지국에 인접한 셀, 다른 송수신 주파수, 다른 데이타 전송률, 및/또는 다른 통신 타임 슬롯동안 디지탈 무선기로의 송신 데이타를 이용하여 기지국들이 작동하는 인접 셀을 갖는 통신 시스템에 사용하기 위한 양방향 디지탈 무선기에 있어서, 디지탈 무선기는 인접 셀 기지국 송수신 주파수와, 인접 셀 기지국 데이타 송신률, 및 인접 셀 기지국이 정보를 송신하는 동안의 타임슬롯에 관하여 현재 작동하는 셀의 기지국에 의해서 송신되는 정보를 디지탈 무선기가 수신하여 기억하는 기억 수단, 및 상기 기억 수단에 결합되고 디지탈 무선기로 인접 셀의 기지국에 의해 송신된 신호를 평가하는 신호 평가 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 양방향 디지탈 무선기.
  15. 제14항에 있어서, 신호를 평가했을 때 상기 저장된 비트 전송률 정보에 따라 무선기 수신 특성을 조절하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 디지탈 무선기.
  16. 제14항에 있어서, 만족스러운 신호 특성을 가진 인접 셀의 식별 부호를 전송하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 디지탈 무선기.
KR1019910701428A 1989-04-27 1990-04-09 디지탈 무선 통신 시스템과 양방향 무선기 KR950008647B1 (ko)

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