KR960012086B1 - 셀룰러 통신 시스템의 무선 통신 링크에서의 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

셀룰러 통신 시스템의 무선 통신 링크에서의 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]
셀룰러 통신 시스템의 무선 통신 링크에서의 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 셀룰러 통신 시스템에 관한 것으로 특히, 셀룰러 통신 시스템의 무선 통신 링크에서 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템은 여러가지 형태를 취한다. 일반적으로, 통신 시스템의 용도는 정보를 지닌 신호를 한 지점에 위치된 정보원(source)에서 다소 떨어진 거리의 다른 지점에 위치된 사용자 목적지로 송신하기 위한 것이다. 통신 시스템은 일반적으로 세개의 기본적인 성분 즉, 송신기와 채널 및 수신기로 이루어진다. 상기 송신기는 메세지 신호를 채널상에 전송하기에 적합한 형태를 처리하는 기능을 갖는다. 상기 메세지 신호의 처리는 통상적으로 변조라 지칭된다. 채널의 기능은 송신기 출력 및 수신기 입력간에 물리적인 연결을 제공하기 위한 것이다. 수신기의 기능은 원래의 메세지 신호에 대한 추정치(estimate)를 생성하기 위해 수신된 신호를 처리하는 것이다. 상기 수신된 신호의 처리는 복조 및 검파라 지칭된다.
두가지 형태의 양방향 통신 채널(two-way communication channel), 즉 지점 대 지점 채널(point-to-point channels) 및 지점 대 다중 지점 채널(point-to-multipoint channe ls)이 존재한다. 지점 대 지점 채널의 예는 와이어라인(예를 들어, 국부 전화 전송) 마이크로파 링크 및 광섬유를 포함한다. 이와 대조적으로, 지점 대 다중 지점 채널은 많은 원격 스테이션이 동시에 단일 중앙 통신 사이트(예를 들어, 셀룰러무선 전화 통신 시스템)와 통신할 수 있는 능력을 제공한다. 상기 지점 대 다중 지점 시스템은 다중 접속시스템 (Multiple Acces System , MAS) 이라고도 칭한다.
변조의 사용은 다중화(multiplexing) 즉, 공통 채널을 통해 수개의 메세지 소오스로부터 신호가 동시에 전송되는 것을 허용한다. 또한, 변조는 메세지 신호를 잡음 및 간섭에 덜 민감한 형태로 변환시키는데 사용될 수 있다.
다중화된 통신 시스템에 있어서, 상기 시스템은 통상적으로 통신 채널상에서 자원의 계속적인 사용을 요구하기 보다는 통신 채널 자원이 짧거나 이산적인 부분동안 통신 채널에 걸친 능동적인 서비스를 요구하는 많은 원격 유니트(즉, 이동 통신 유니트)로 이루어진다. 따라서, 통신 시스템은 짧은 기간동안 동일한 통신채널상에 많은 원격 유니트와 통신하는 특성을 가지도록 설계되었다. 상기 시스템은 다중 접속 통신 시스템이라고 불리워진다.
다중 접속 시스템의 한가지 형태는 셀룰러 무선 통신 시스템이다. 셀룰러 무선 통신 시스템은 통상적으로 다수의 중앙 통신 기지국(base site)을 포함한다. 각 중앙 통신 사이트는 서비스 영역내의 이동 통신 유니트를 서비스하기 위해 서비스 영역 유효 범위를 갖는다. 서비스 영역은 통상 사실상 연속적인 서비스 영역을 제공하는 방법으로 인접한 중앙 통신 사이트 서비스 유효 범위 영역이 겹쳐지도록 배치된다. 사실상 연속적인 서비스 영역은 하나의 서비스 영역을 제공하는 하나의 통신 사이트에서 다른 서비스 영역을 제공하는 인접한 중앙 통신 사이트로 이동 통신 유니트를 핸드 오프함으로써 중단되지 않는 서비스를 제공한다.
중앙 통신 사이트 및 이동 통신 유니트간의 통신은 통상적으로 셀룰러 통신 시스템 통신 자원 재사용 계획에 따라 할당된 한쌍의 통신 자원 또는 채널(즉, 송신 및 수신 채널)상에서 일어난다.
중앙 통신 사이트에 의해 서비스되는 다른 인접한 서비스 영역에서의 다른 이동 통신 유니트간에 통신으로 인한 셀룰러 통신 시스템에서의 잡음을 제한하기 위해서 뿐만 아니라 셀룰러 통신 시스템의 용량을 증가시키기 위해, 이용 가능하나 제한된 수의 통신 자원의 재사용이 셀룰러 통신 시스템의 서비스 영역내에서 행해진다. 과거에는, 통신 자원의 재사용은 통신 채널내에서 허용할 수 없는 잡음을 야기시키지 않는다는 것을 확실히 하기 위해서, 동일한 통신 자원이 할당된 중앙 통신 사이트들의 서비스 영역은 지리적으로 분리되어져 왔다. 충분한 지리적 분리가 행해짐으로써, 통신 채널에서의 특정 형태의 잡음[즉, 공통 채널 간섭(co-channel interference)]이 제한된다. 그러나, 지리적 분리는 적당한 신호 대 잡음비(통신 채널에서의 무시할 수 있는 잡음)를 보장할 것을 요구하며 이는 통신 시스템의 용량을 제한하는데, 왜냐하면 이용가능한 통신 자원 모두가 각각의 서비스 영역에서 사용될 수 있는 것은 아니기 때문이다.
통신 자원 재사용의 효율성을 증가시키고 셀룰러 통신 시스템의 용량을 향상시키기 위해, 중앙 통신 사이트의 서비스 영역은 섹터(sectors)로 분할될 수 있고, 여기서 각 섹터내에서 이용가능한 통신 자원(즉 통신채널)의 전부나 일부분이 할당된다. 서비스 영역을 섹터로 분할함으로써, 적당한 신호 대 잡음비를 유지하면서도 요구되는 지리적 분리가 감소될 수 있다. 예를 들어, 모토로라 인코포레이티드로 양도된 미국 특허번호 제4,128,740호에는 네개의 셀(서비스 영역)-여섯개의 섹터로 된 통신 자원 재사용 패턴을 기술하고 있다. 기술된 바와 같이, 각각의 셀은 여섯개의 섹터로 분할되고, 각각의 섹터는 대략 이용가능한 통신 자원의 1/24을 포함한다. 매 네개의 셀 사이트마다 통신 자원 패턴이 반복된다. 상기 통신 재사용 패턴은 Comroe 등에 의해 1990년 1욀 2일 출원되고 모토로라 인코포레이티드에 양도되어 현재 계류중인 미국 특허출원 제07/459,624호에 기술된 바와 같이 1셀 사이트 재사용 패턴으로 더 감소될 수도 있다. 3, 7, 21, 49, 63, 91 사이트 재사용 패턴을 포함하여 셀룰러 통신 시스템에서 사용하기 위한 많은 다른 재사용 패턴이 존재하나 3, 7, 21, 49, 63, 91 사이트 재사용 패턴으로 한정되지 않는 다른 것은 본 기술에 숙련된 사람들에게는 명백한 것이다.
게다가, 수개의 재사용 패턴도 셀룰러 통신 시스템에서 동시에 사용되어 왔다. 1979년 3윌 13일자로 Frenkiel에게 부여된 미국 특허 제4,144,411호에는 셀룰러 대형-셀 주파수 재사용 패턴 및 소형 크기로 겹쳐지나 동일한 유형의 주파수 재사용 패턴으로 주파수가 정적 재사용(static reuse )되는 셀룰러 시스템을 제시한다. 소형 크기로 된 재사용 패턴 및 대형-셀 패턴은 모두 일곱개의 셀 재사용 패턴상에 있다. 이는 보다 적은 송신 전력을 통해서 및 대형 셀과 같은 셀 구역에 일정 간격을 둔 동일한 사이트를 유지함으로써 성취된다. 상기 개념은 한 지리적 영역에서 트래픽 채널의 주파수 재사용을 향상시키는 한가지 방법이다. 위에 겹쳐져 서비스하는 셀(overlaid serving cell)에서 밑에 놓인 셀(underlaid cel1)로 핸드 오프할 것인가 대한 결정은 가입자의 수신된 신호 세기(received signal strength, RSS)가 아래에 겹쳐 놓인 셀에 대한 임계 세트보다 더 큰지의 여부에 근거를 둔다. 만약 RSS가 설정된 임계와 작거나 같다면, 이용가능한 대형 셀 채널이 있는지 알기 위한 검사가 행해진다.
Frenkiel의 논문에 대한 개선은 캐나다의 몬테리오주 토론토에서 1983년 5월 25∼27일까지 개최된 제33회 IEEE Vehicular Technology conference에서 제시되고 Samuel W. Halpern에 의해 저작된 Reuse Partitioning in Cellular Systems 논문에 논의되어 있다. Halpern 논문은 주어진 지리적 영역내에서 다중 재사용 레벨(또는 패턴)을 갖는 셀룰러 시스템을 설명한다. 재사용 레벨은 채널이 주파수, 타임 슬롯, 코드 또는 다른 적합한 분류에 근거를 둔 특정 채널 재사용 패턴을 지칭한다. 예를 들어, 보통 일곱개의 셀 재사용 패턴을 사용하는 셀 클러스터는 세개의 셀 재사용 패턴상에서 동시에 동작할 수 있으므로 하나의 주파수세트는 다른 주파수 세트가 아홉개의 셀 재사용 페턴에 주어지는 동안 세개의 셀 재사용 패턴에 주어질 수 있다. 주파수 스팩트럼을 상호 배타적인 두 그룹의 채널들로 분할하는 것은 다중 재사용 패턴을 제공하는 한가지 방법이다. 결과적으로, 하나의 셀 사이트는 특정 셀 사이트에 전용되고 다른 재사용 패턴이 할당되는 채널 세트의 채널을 사용함으로써 9-셀 재사용 패턴 및 3-셀 재사용 패턴 모두에서 동작할 수 있다. 그와 같은 보다 작은 재사용 패턴은 감소된 반경을 갖는 셀의 연속하지 않는 겹침(overlay)을 형성한다.
통신 자원 또는 채널이 서로 구별되는 주파수일 수 있음(즉, 주파수-분할 다중 접속(FDMA) 통신 시스템)은 본 기술에 숙련된 사람들에게 명백할 것이다. 그러나, 통신 재사용 분리 패턴에 따라서 할당될 수 있는 다른 형태의 통신 자원 또는 채널이 존재한다. 이들 다른 통신 자원은 데이타 채널 및 트랙픽 채널을 포함하여, 상기 자원은 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템에서와 같은 동일한 주파수내의 타임 슬롯 또는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템과 같은 다른 형태의 채널화된 시스템에서의 트랙픽 채널 및 데이타 채널일 수 있다.
CDMA 시스템일 수 있는 통신 시스템의 한가지 형태는 스펙트럼 확산 시스템이다. 다음을 포함하여 세가지 일반적인 형태의 스팩트럼 확산 통신 기술이 존재한다.
직접 시퀀스(Direct Sequence)
정보 신호 대역폭보다 횔씬 큰 비트 속도를 가진 디지탈 코드 시퀀스에 의한 반송파의 변조 그러한 시스템은 직접 시퀀스 변조된 시스템으로 지칭된다.
도약(Hopping)
코드 시퀀스에 의해 지시되는 패턴내에서 이산적 3증분량으로 반송 주파수를 천이 이러한 시스템은 주파수 도약기로 불리워진다. 송신기는 몇몇 설정된 세트내에서 주파수마다 점프하며, 주파수 사용 순서는 코드 시퀀스에 의해 결정된다. 이와 유사하게 ''시간 도약 또는 시간-주파수 도약은 코드 시퀸스에 의해 조정되는 송신 시간을 갖는다.
첩(chirp)
주어진 한 펄스 구간동안 넓은 대역에 걸쳐 반송파가 스위프되는(swept) 펄스-FM 또는 첩변조.
스펙트럼 확산 통신 시스템은 다수의 다른 방법에 의해 다중 접속 시스템으로서 구현될 수 있다. 다중 접속 스펙트럼 확산 시스템의 한가지 형태는 CDMA 시스템이다. CDMA 스펙트럼 확산 시스템은 직접 시퀀스(DS-CDMA) 또는 주파수 도약(FH-CDMA) 스펙트럼 확산 기술을 사용할 수 있다. FH-CDMA 시스템은 저속 주파수 도약(SFH-CDMA) 및 고속 주파수 도약(FFH-CDMA) 시스템으로 더 분할될 수 있다. SFH-CDMA 시스템에서는 송신될 데이타 비트의 시퀀스를 표시하는 몇몇 데이타 심볼이 단일의 도약내에 반송파를 변조한다. 반면에, FFH-CDMA 시스템에서 반송파는 데이타 심볼마다 여러 시간을 도약한다.
SFH-CDMA 시스템에 있어서, 특정 통신 채널에서 두 통신 유니트간의 통신은 단시간 동안 소정의 넓은 주파수 대역중 특정 부분에서 반송파를 발생시키도록 주파수 합성기를 사용함으로써 실현된다. 주파수 합성기는 반송파를 발생시키기 위한 넓은 주파수 대역내에 있는 주파수들의 집합중 특정 주파수를 결정하기 위해 입력 확산 코드(input spreading code)를 사용한다. 확산 코드는 예를 들어 의사 잡음 코드(PNcode) 또는 월쉬 코드(Walsh code)일 수 있다. 확산 코드는 확산 코드 발생기에 의해 주파수 합성기로의 입력이 된다. 확산 코드 발생기는 서로 다른 또는 쉬프트된 확산 코드가 주파수 합성기로 출력되도록 하는 서로 다른 전이(transition)를 통해서 주기적으로 클럭되거나 보측(stepped)된다. 그러므로, 확산 코드 발생기가 주기적으로 클럭됨에 따라서 반송파 주파수도 주파수 대역의 다른부분으로 도약하거나 재할당된다.
게다가, 반송파는 상기 도약에 부가하여 송신될 데이타 비트 시퀀스를 나타내는 데이타 심볼에 의해 변조된다. SFH-CDMA 시스템에서 통상 사용되는 유형의 반송파 변조는 M진 위상 시프트 키잉(MPSK)이고, 여기서 M개의 위상중 송신된 하나를 결정하는데 k=log2M개의 데이타 심볼이 사용된다.
SFH-CDMA 시스템에서, 통신 자원 재사용 분리 패턴은 각각의 셀이 동일한 주파수 대역폭내에서 동작하도록 단일 셀 서비스 영역으로 감소될 수 있다. 더 나아가 각각의 셀은 섹터로 더 분할될 수 있다. 마찬가지로, 통신 자원 재사용 분리 패턴은 각 셀의 각 섹터는 동일한 주파수 대역폭에서 동작되도록 각 셀마다 단일의 섹터로 더욱 감소될 수 있다. 통신 자원 재사용 분리 패턴에서 그러한 근접한 주파수 재사용은 개개의 채널이 반드시 주파수에 의해 분리되지는 않으며 코드에 의해 분리되기 때문에 가능하다. 개개의 코드도 통신 차원-재사용 분리 패턴에 따라서 재사용된다. 그러나, SFH-COMA 시스템에 있어서, 최소로 상관되는 직교 코드들의 집합을 형성하는 코드들 모두는 각 셀의 모든 섹터에서 재사용될 수 있다.
각 셀의 각 섹터에서 동일한 주파수 대역내에 있는 코드들 모두를 사용하는 것은 CDMA 통신 시스템의 공통 채널 간섭으로 인한 전체 잡음 레벨(즉, 동일한 주파수 및 코드 분할에서 동시 통신의 수)을 증가시킨다. 신호 품질 및 그에 따른 잡음 레벨의 영향은 통신 채널로부터 전송된 정보 신호의 재생 품질로 측정될 수 있다. 아날로그 신호(예를 들어, 음성 신호)의 디지탈 통신에서, 신호 품질은 채널의 비트 에러율(BER)(즉, 특정 시간 기간동안 전송된 신호 비트의 재생시 존재하는 에러의 갯수)에 의해 결정된다. 비트에러율이 증가함에 따라, 수신하는 통신 유니트에 의해 수신된 신호의 품질은 감소한다. 그 결과로, 대개 통신 시스템은 수신 신호의 품질 저하를 제한하기 위해 BER을 일정한 상한 또는 최대값에 의해 제한하도록 설계된다. 그러므로, 잡음은 동일한 통신 채널을 사용하는 사용자의 수에 크게 관련되기 때문에 상기 최대 BER은 통신 채널에서 동시에 코드 분할된 사용자의 수를 제한함으로써 제한된다.
BER은 반송파 대 간섭(C/l)의 전력비(power ratio)에 관련된다. 만약 C/I 전력비가 증가하면 BER은 감소하고 신호 품질은 개선된다. 만약 C/I 전력비가 감소하면, BER은 증가하고 신호 품질은 저하된다. 통신 링크에서의 간섭을 감소시키는 목적은 C/I 전력비를 향상시킴에 의해 이루어질 수 있다.
동일한 주파수 대역폭에 있는 다중 통신 채널의 코드 분할은 넓은 주파수 대역폭의 일부분을 각 특정 채널에 대해 배분 또는 할당함으로써 행해질 수 있다. 동일한 시간 기간 동안 주파수 대역의 일부분을 다른채널에 할당하기 위해 다수의 확산 코드가 사용된다. 그 결과로, 송신된 신호는 통신 자원의 동일한 넓은 주파수 대역에 있으나, 유일한 확산 코드에 의해 할당된 넓은 주파수 대역의 유일한 부분내에 있다. 이들 유일한 확산 코드는 확산 코드간의 상호상관(cross-correlation)이 0이 되도록 서로 직교한다. 송신된 특정 신호는 통신 채널로부터 검색될 특정 수신된 신호에 관련된 확산 코드로 통신 채널에서 신호들의 합을 표시하는 신호를 역확산(despreading)함으로써 통신 채널로부터 검색될 수 있다. 더구나, 확산 신호가 서로 직교할 경우, 특정 확산 코드에 관련된 원하는 신호만이 개선되며 다른 신호들은 개선되지 않도록 수신신호가 특정 확산 코드에 상관될 수 있다.
이동 통신 유니트에 의해 사용하기 위한 통신 자원 재사용 분리 패턴에 따라 코드 분할된 통신 자원을 할당한 후, 국부 중앙 통신 사이트는 대개 할당된 통신 채널 자원상에서 이동 통신 유니트에 따라 계속적인 통신을 서비스하기 위해, 대개 국부 중앙 통신 사이트에 위치된 송수신기(transciever)를 할당한다. 송수신기는 통상적으로 이동 통신 유니트가 위치되는 특정한 지리적인 영역을 서비스하는 안테나에 연결된다. 중앙 통신 사이트의 송수신기는 이동 통신 유니트의 통신을 타겟 통신 유니트로 계속적으로 경로지정(route)할 것이다. 타겟 통신 유니트는 동일한 서비스 영역내에 있는 다른 이동 통신 유니트일 수도 있고 다른 서비스 영역에 있는 이동 통신 유니트 또는 공중 교환 전화망(PSTN)의 가입자일 수 있다.
이동 통신 유니트가 동일한 통신 채널 대역에서 동작하는 하나 이상의 안테나에 의해 공급된 영역내에 위치될 경우, 중앙 통신 사이트 및 이동 통신 유니트간의 통신 링크에 존재하는 공통 채널 간섭을 감소시킬 필요성이 존재한다.
[발명의 요약]
셀룰러 통신 시스템내에서 중앙 사이트로부터 이동 유니트로의 무선 통신 링크에서의 간섭을 감소시키기위한 방법 및 장치가 제공된다. 상기 중앙 사이트는 이동 유니트가 위치되는 지리적인 영역을 서비스하는 제1 및 제 2 안테나를 포함한다. 상기 무선 통신 링크는 제 1중앙 사이트 안테나 및 이동 유니트간에 제 1무선 통신 채널에서의 신호를 통신함으로써 제공될 수 있다. 마찬가지로, 무선 통신 링크는 제2중앙 사이트 안테나 및 이동 유니트간에 제2무선 통신 채널에서의 신호를 통신함으로써 제공될 수 있다. 상기 무선 통신 링크를 제공하는 제1무선 통신 채널에서의 간섭 정도(measure of interference)가 결정된다. 소정의 임계값보다 높은 간섭 정도에 응답하여 상기 무선 통신 링크는 제1무선 통신 채널에서 제2무선 통신 채널로 스위치된다.
[상세한 설병]
도1A도 및 도1B도를 참조하면, 종래 기술의 셀룰러 통신 시스템의 셀(100) 지리적 서비스 유효 범위 영역(service coverage area)의 배치도가 도시된다. 셀(100)은 세개의 지리적인 서비스 영역으로 구분되며 각 영역은 단일 안테나(102, 104 및 106)를 갖는 중앙 통신 사이트(130)에 의해 각각 서비스된다. 각 안테나(102, 104 및 106)는 일반적으로 셀(100)의 단지 하나의 지리적인 섹터 또는 서비스 영역을 덮는 대응하는 방사 패턴(radiation pattern)(108, 110 및 112)을 각각 갖는다. 그러나, 구분된(sectorized) 안테나 방사 패턴은 통상적으로 셀의 섹터와 정확하게 같은 모양이 아니며, 오히려 안테나 방사 패턴이 통상적으로 섹터의 고정된 형성을 근접하게 따르도록 조정될 수 있는 곡선 형태(curved shape)를 취한다. 서비스 유효범위를 갖는 셀의 모든 부분을 적어도 하나의 안테나로 서비스를 제공해야 하는 통신 시스템의 제한 요건 및 상기 곡선 형태로 인해서, 구분된 안테나의 방사 폐턴은 둘 이상의 구분된 안테나가 서비스를 제공하는 겹쳐지는 영역을 가질 것이다. 예를 들어, 겹쳐지는 안테나 영역(114)은 안테나 방사 패턴(즉, 안테나 서비스 영역)(108 및 112)간에 존재할 수 있다. 상기 겹쳐지는 서비스 영역(114)내에서 이동 통신 유니트(128)는 안테나(102 및 106) 각각에서 송신된 바와 같이, 중앙 통신 유니트(130)로부터의 단일 통신 채널에서 두개의 다른 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 겹쳐지는 서비스 영역내에 있는 이동 통신 유니트(128)는 중앙 통신 유니트(130)의 두 안테나(102 및 106)에 의해 수신되는 통신 채널에 신호를 송신할 수 있다. 본 기술분야의 당업자라면 이동 통신 유니트(128)는 여러 서비스 영역을 이동하거나 특정 서비스 영역내에 특정위치에 고정되는 무선 통신 유니트일 수 있음을 이해할 것이다.
SFH-CDMA 셀룰러 통신 시스템에서, 안테나 서비스 영역(108 및 112) 각각은 동일한 주파수 대역내에서 동작하기 위해 통신 채널 재사용 계획에 따라 할당될 수 있다. 또한, 각 안테나 서비스 영역(l08 및 112)은 그 주파수 대역내에서 통신 채널을 분리하도록 동일안 코드를 사용하기 위해 통신 채널 재사용 계획에 따라 할당될 수 있다. 상기 코드는 서로 다른 시간에는 서로 다른 주파수 대역 부분을 서로 다른 채널로 할당한다. 결과적으로, 두개의 서비스 영역(108 및 112) 채널 할당(또는 주파수 대역 부분의 할당)이 동시인지의 여부에 관계없이, 겹쳐지는 서비스 영역(114)내에 있는 이동 통신 유니트(128)는 안테나 서비스 영역(l08)에서 동작하는 통신 채널 뿐만 아니라 안테나 서비스 영역(112)에서 동작하는 다른 통신 채널에 의해 사용하기 위해 할당된 특정 주파수 대역에서 중앙 통신 사이트(130)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 중앙 통신 유니트(130)와 무선 통신 링크를 갖는 이동 통신 유니트(128)는 안테나 서비스 영역(108 및 112)을 각각 공급하는 두 안테나(102 및 106)중 단지 하나[예를 들어, 안테나(102)]로부터 통신 채널을 제공하고 있는 주파수 대역의 특정 부분에서의 신호만을 예상하고 있을 것이다. 따라서, 통신 채널을 제공하는 주파수 대역의 특정 부분에서 다른 안테나[(예를 들어, 안테나(l06)]에 의해 송신된 다른 신호는 무선통신 링크의 예상된 신호와 간섭할 것이다. 이러한 간섭은 공통 채널 간섭으로서 알려져 있다.
마찬가지로, 겹쳐지는 서비스 영역(114)에서 중앙 통신 사이트(130)와 무선 통신 링크를 갖는 이동 통신유니트(128)는 안테나 서비스 영역(108)에서 동작하는 통신 채널에 의해 사용되기 위해 안테나(102)에 할당된 주파수 대역의 특정부분에서 신호를 송신할 수 있다. 그러나, 안테나(106)도 이동 통신 유니트(128)가 송신한 신호를 수신할 것이다. 그러나, 안테나(106)는 주파수 대역의 동일한 특정 부분에 할당된 다른 통신채널을 통해 중앙 통신 사이트(130) 및 서비스 영역(112)에 위치된 다른 이동 통신 유니트간에 무선 통신링크를 제공하고 있는 중일 수 있다. 그 결과로서, 이동 통신 유니트(128)에 의해 통신 채널에서 송신된 신호는 다른 이동 통신 유니트 및 안테나(106)간의 무선 통신 링크와 간섭할 것이다. 그러한 간섭 또한 공통채널 간섭으로 알려져 있다.
도2A도 및 도2B도에 도시된 바와 같은 본 발명의 양호한 실시예는 상기 겹쳐지는 서비스 영역이 중앙통신 사이트(230) 및 이동 통신 유니트(288)간의 무선 통신 링크상에서 미치는 영향을 감소시킨다. 셀룰러 통신 시스템의 양호한 실시예의 셀(200) 지리적인 서비스 유효 범위 영역 체계가 도시된다. 셀(200)은 세개의 지리적 영역으로 구분되며 각 영역은 단일 안테나(202, 204 및 206)를 갖는 중앙 통신 사이트(230)에 의해 서비스된다. 상기 셀은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않으면서 보다 많거나 적은 섹터로 구분될 수 있다는 것은 본 기술에 숙련된 사람들에게는 분명할 것이다. 각 안테나(202, 204 및 206)는 각각 대응하는 방사 패턴(208, 210 및 212)을 갖는데, 각 방사 패턴은 일반적으로 셀(200)의 단지 하나의 지리적인 섹터 또는 서비스 영역만을 커버한다. 그러나, 이미 언급된 바와 같이 구분된 안테나 방사 패턴은 통상적으로 셀의 섹터와 정확하게 같은 형태를 취하지 않으며 오히려 안테나 방사 패턴이 통상적으로 섹터의 고정된 형태에 근접하게 따르도록 조정될 수 있는 곡선 형태를 취한다. 서비스 유효범위를 갖는 셀의 모든 부분에 적어도 하나의 안테나로부터 서비스를 제공하기 위한 통신 시스템 제한 및 상기 곡선 형태로 인해서, 구분된 안테나의 방사 패턴은 둘 이상이 구분된 안테나가 서비스를 제공하는 겹쳐지는 영역[예를 들어, 겹쳐지는 서비스 영역(214)]을 취할 것이다.
양호한 실시예의 SFH-CDMA 셀룰러 통신 시스템에서, 안테나 서비스 영역(208 및 212) 각각은 주로 동일한 주파수 대역내에서 동작하기 위해 통신 채널 재사용 계획에 따라서 할당될 수 있다. 또한, 각각의 안테나 서비스 영역(208 및 212)은 바람직하기로는 주파수 대역내에서 통신 채널을 분리하도록 동일한 코드를 사용하기 위해 통신 채널 재사용 계획에 따라서 할당될 수 있다. 상기 코드는 서로 다른 시간에는 서로 주파수 대역의 다른 부분을 서로 다른 채널에 할당한다. 결과적으로, 겹쳐지는 서비스 영역(214)내의 이동통신 유니트(128)는 안테나 서비스 영역(208)에서 동작하는 통신 채널뿐만 아니라 안테나 서비스 영역(112)에서 동작하는 다른 통신 채널에 의해 사용하기 위해 할당된 특정 주파수에서 중앙 통신 사이트(230)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 중앙 통신 사이트(230)와 무선 통신 링크를 갖는 이동 통신 유니트(228)는 각각 안테나 서비스 영역(208 및 212)을 공급하는 두개의 안테나(202 및 206)중 단지 하나[예를 들어, 안테나(202)]으로부터의 통신 채널을 제공하고 있는 주파수 대역의 특정 부분에서의 신호만을 예상하고 있을 것이다. 따라서, 통신 채널을 제공하는 주파수 대역의 특정 부분에서 다른 안테나[예를 들어, 안테나(206)]에 의해 전송된 다른 신호는 무선 통신 링크의 예상된 신호와 간섭할 것이다. 그러한 간섭은 공통 채널 간섭으로서 언급된다.
마찬가지로, 겹쳐지는 서비스 영역(214)에서 중앙 통신 사이트(230)와 무선 통신 링크를 갖는 이동 통신유니트(228)는 안테나 서비스 영역(208)에서 동작하는 통신 채널에 의해 사용되기 위해 안테나(202)에 할당된 주파수 대역의 특정부분에서 신호를 송신할 수 있다. 그러나, 안테나(206)도 이동 통신 유니트(228)가 송신한 신호를 수신할 것이다. 그러나, 안테나(206)는 주파수 대역의 동일한 특정부분에 할당된 다른 통신채널을 통해 중앙 통신 사이트(236) 및 서비스 영역(212)에 위치된 다른 이동 통신 유니트간에 무선 통신링크를 제공하는 중일 수 있다. 그 결과로서, 이동 통신 유니트(228)에 의해 통신 채널에서 송신된 신호는 다른 이동 통신 유니트 및 안테나(206)간의 무선 통신 링크와 간섭할 것이다. 그러한 간섭도 공통 채널 간섭으로서 언급된다.
이러한 공통 채널 간섭은 셀(200)로 하여금, 단일 안테나(216, 218 및 220)를 가진 중앙 통신 사이트(230)에 의해서 각각 서비스되는 제2세트의 지리적인 서비스 유효 범위 영역 혹은 구분된 영역을 포함하도록 함으로써 감소될 수 있다. 각각의 안테나(216,218 및 220)는 대응하는 방사 패턴(222, 224 및 226) 각각을 가지며 이 방사 패턴은 일반적으로 셀(200)의 서비스 영역 또는 단지 하나의 지리적 섹터를 커버한다.
제2세트의 지리적인 서비스 영역[즉, 방사 패턴(222, 224 및 226)]은 주로 제1세트의 지리적인 서비스 영역[즉, 방사 패턴(222, 224 및 226)]은 주로 제1세트의 지리적인 서비스 영역[즉, 방사 패턴(208, 210 및 212)]으로 부터 오프셋됨에 있어서 제1세트의 안테나(202, 204 및 206)간의 겹쳐지는 방사 패턴이 제2세트의 안테나(216, 218 및 220)간에 겹쳐지는 방사 패턴과 지리적으로 겹쳐지지 않도록 오프셋된다. 양호한 실시예에서, 이는 배열된 제1 및 제2세트의 안테나 방사 패턴이 서로에 대해 60°회전 변위(rotational displacement)를 갖도록 구성함으로써 성취된다. 본 기술분야의 당업자라면 제1 및 제2세트의 안테나 패턴의 겹쳐지는 서비스 영역들이 직접적으로 서로 겹쳐지지 않는한, 제1 및 제2세트의 안테나 방사 또는 서비스 영역은 다른 회전 변위 각도로 배치될 수 있음을 알 것이다.
안테나 서비스 영역(222)은 바람직하기로는 안테나 서비스 영역(208 및 212)에 할당된 채널과는 다른 주파수 대역내에서 통신 채널을 동작시키도록 통신 채널 재사용 계획에 따라 할당된다. 또한, 안테나 서비스영역(222)은 바람직하기로는 서비스 영역(208 및 212)에 할당된 채널에서 할당된 주파수 대역내의 통신 채널을 분리하기 위해 다른 코드를 사용하도록 통신 채널 재사용 패턴에 따라서 할당된다. 본 기술분야의 당업자라면 서비스 영역(222) 통신 채널 할당은 통신 채널 할당 서비스 영역(208 및 212)과 다를 것만을 필요로 한다는 것을 알 것이다. 따라서, 대안적인 통신 채널 할당에 있어서는 동일한 주파수 대역에 서비스 영역(222)이 동작하되, 서비스 영역(208 및 212)에 할당된 주파수 대역의 특정 부분이 동시에 서비스 영역(222)에 할당되지 않도록 서비스 영역(208 및 212)과 다른 코드의 세트를 사용하는 것을 포함한다. 또다른 대안적인 통신 채널 할당은 동일한 코드 세트에 따르나 서비스 영역(208 및 212)과 다른 주파수 대역에서 동작하는 서비스 영역(222)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2세트 서비스 영역들의 다른 서비스 영역 [즉, 서비스 영역(224 및 226)]은 바람직하기로는 제1세트의 서비스 영역(208, 210, 212)에 의해 사용되는 주파수 대역 및 코드 세트에 대응하지 않는 주파수 대역 및 코드 세트로 통신 채널상에서 동작하도록 할당된다.
제1세트의 중앙 통신 사이트 안테나(202, 204 및 206) 중 하나와 이동 통신 유니트(228)간의 통신 링크에서 공통 채널 간섭의 가능성을 감소시키기 위해서, 이 무선 통신 링크를 제공하는 무선 통신 채널에서의 간섭의 정도가 얻어진다. 통신 링크를 제공하는 통신 채널에서의 간섭 정도는 여러 소오스로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 이동 통신 유니트(228)의 지리적 위치에 대한 예측과 함께 관련 안테나(202 및 206)의 전력 송신 레벨은 이동 통신 유니트(228)에 의해 송신되고 수신되는 신호를 운반하는 통신 채널에서 간섭의 평가를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 안테나(202) 또는 안테나(206) 또는 이동 통신 유니트(228)에 의해 통신 채널에서 수신된 신호의 반송파 대 간섭 전력비의 평가는 송신된 신호를 운반하는 통신채널에서의 간섭의 평가를 형성하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 안테나(202) 또는 안테나(206) 또는 이동 통신 유니트(228)에 의해 통신 채널에서 수신된 신호의 수신 비트 에러율은 송신된 신호를 운반하는 통신 채널에서의 간섭의 평가를 형성하는데 사용될 수 있다. 사용된 간섭 측정 기술에 따라서, 통신 링크를 제공하는 통신 채널에서의 그러한 간섭 측정은 중앙 통신 사이트(230) 또는 이동 통신 유니트(228)에 의해 결정될 수 있다. 본 기술분야의 당업자라면 통신 채널에서 간섭의 원인은 때때로 공통 채널 간섭과 다르다는 것을 알 것이다. 게다가, 상기 양호한 실시예의 간섭 감소 기술은 본 기술의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서도 다른 간섭 원인에 응답하여 사용하도록 확장될 수 있다.
간섭의 정도가 설정된 임계 이상이라 결정한 후, 중앙 통신 사이트(230)는 바람직하기로는 무선 통신 링크를 제공하는 채널 및 안테나[예를 들어, 안테나(202)]으로부터 무선 통신 링크에 대해 다른 통신 채널을 제공하는 제2세트의 다른 안테나[예를 들어, 안테나(216)]으로 무선 통신 링크를 스위치한다. 그 결과로서, 겹쳐지는 서비스 영역(214)에 있는 이동 통신 유니트(228)와 중앙 통신 사이트(230)간의 무선 통신 링크에서 공통 채널 잡음이 감소된다.
제2세트의 서비스 영역을 제공하기 위해 제2세트의 안테나(216, 218 및 220)를 대신해서 좁은 빔 안테나(narrow beam antenna)가 사용될 수 있다는 것은 본 기술에 숙련된 사람들에게 분명할 것이다. 상기 좁은 빔 안테나는 전체 셀(200)에 걸쳐 연속적인 서비스 유효범위를 제공하지 않는다. 그러나, 이동 통신 유니트는 제1세트의 안테나(202, 204 및 206)의 겹쳐지는 서비스 영역에 위치되면서도 통신 링크는 상기 제2세트의 서비스 영역으로 바뀔 수 있다. 그러므로, 통신 링크에서의 공통 채널 간섭은 감소될 것이다.
또다른 대안적인 양호한 실시예가 도3A도 및 도3B도에 도시된다. 상기 대안의 실시예에서, 제2세트의 안테나 및 대응하는 서비스 영역은 단일의 전방향 안테나(omni-directional antenna)(232) 및 전방향 서비스 영역(234)을 포함한다. 상기 전방향 서비스 영역은 사실상 제2세트의 서비스 영역(222, 224 및 226)과 동일하게 동작하여 동일한 채널 할당 제한을 갖는다.
본 기술분야의 당업자라면 이동 통신 유니트(228)가 자신을 서비스하는 안테나[예를 들어, 안테나(202)]에 지리적으로 근접할 경우, 중앙 통신 사이트(230) 및 이동 통신 유니트(228)간의 통신 링크에서의 공통채널 간섭은 더욱 심각한 문제가 된다는 것을 알 것이다. 이는 부분적으로는 송신 전력 제어의 사용에 기인한다. 따라서, 대안적인 양호한 실시예는 제2세트의 서비스 영역이 중앙 통신 사이트를 서비스하는 안테나에 근접한 지리적인 영역과 셀(200) 부분만을 커버하도록 제2세트의 안테나 및 서비스 영역을 제공할 수 있다.
비록 본 발명이 어느 정도 특정되게 기술되고 예시되었다 하더라도 본 발명의 실시예는 단지 예시로서 행해진 것이고, 본 기술분야의 당업자에 의해 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고도 부분 및 단계의 배열 및 조합에 있어서 여러 변화가 가능하다. 예를 들어, 전술된 바와 같은 양호한 실시예내 통신 시스템의 안테나, 안테나 패턴 및 통신 채널 할당 부분은 SFH-CDMA 스펙트럼 확산 통신 시스템에 관한 것이다.
그러나, 본 기술 분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 여기에 기술되고 청구된 안테나, 안테나 패턴 및 통신 채널 할당은 FFH-CDMA, DS-CDMA, TDMA 및 FDMA에 기초한 다른 유형어 전송 시스템에서 사용하기 위해 적용될 수도 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1A도 및 제1B도는 종래기술의 중앙 통신 사이트 안테나 패턴을 도시한 블럭도
제2A도 및 제2B도는 양호한 일실시예의 중앙 통신 사이트 안테나 패턴을 도시한 블럭
제3A도 및 제3B도는 대안적인 양호한 일실시예의 중앙 통신 사이트 안테나 패턴을 도시한 블럭도.

Claims (9)

  1. 셀의 한 영역에 서비스를 제공하는 섹터 안테나를 다수 구비하는 중앙 통신 사이트(230)를 포함하는 셀룰러 통신 시스템에 있어서, (a) 셀의 제1섹터 안테나와 이동 통신 유니트(228)간에 신호를 전송하는 무선 통신 링크를 통해 제공되는 제1무선 통신 채널에서의 간섭 정도(measure of interference)를 결정하는 수단과, (b) 상기 간섭 정도가 소정의 임계 이상인 것에 응답하여, 상기 제1무선 통신 채널로부터 상기 셀의 제3안테나와 상기 이동 통신 유니트 사이에 신호가 전송되는 제2무선 통신 채널로 상기 무선 통신 링크를 스위칭하는 수단을 포함하며, 상기 셀의 한 지리적 영역(208)에 서비스를 제공하는 상기 제1섹터 안테나는 상기 셀의 인접한 지리적 영역(212)에 서비스를 제공하는 제2섹터 안테나와 특정한 중복 서비스 영역(214)을 가지며, 상기 이동 통신 유니트는 상기 특정한 중복 서비스 영역(214)내에 위치하며, 상기 제3안테나는 지리적 영역(222, 234)에 서비스를 제공하며 상기 영역은 상기 특정한 중복 서비스 영역(214)위에 겹쳐지고, 상기 제1 및 제2안테나 외의 다른 적어도 하나의 안테나의 지리적 영역으로서 상기 특정한 중복 서비스 영역과는 중복되지 않는 적어도 하나의 추가적인 지리적 영역과 중복되는 서비스 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간섭은 상기 셀의 상기 제1섹터 안테나에 의해 서비스가 제공되는 지리적 영역내에 위치한 소스(source)로부터 전송된 상기 제1무선 통신 채널내의 적어도 한 신호를 포함하며, 상기 소스는 본질적으로 상기 셀의 제4안테나 및 다른 이동 통신 유니트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신 시스템
  3. 제1항에 있어서, 상기 간섭 정도를 결정하는 수단은 상기 제1 및 제2안테나의 전력 전송 레벨 및 상기 이동 통신 유니트의 지리적 위치에 대한 추정값과, 상기 제1통신 채널에서 수신된 신호의 반송파 대 간섭 전력비의 추정값, 상기 제1통신 채널내 신호의 수신 비트 에러율로 본질적으로 구성된 그룹으로부터 선택된 척도(measure)를 이용하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2무선 통신 채널은 코드 분할 채널, 시분할 채널 및 주파수 분할채널들로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 채널들을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신 시스템.
  5. 셀룰러 통신 시스템에서 중앙 통신 사이트(230)로 부터 이동 통신 유니트(228)로의 무선 통신 링크내 간섭을 감소시키는 방법으로서, (a) 셀의 제1섹터 안테나와 상기 이동 통신 유니트 사이에 신호를 전송하는 무선 통신 링크를 통해 제공되는 제1무선 통신 채널내의 간섭 정도를 결정하는 단계와, (b) 상기 간섭정도가 소정의 임계 이상인 것에 응답하여, 상기 제1무선 통신 채널로부터 상기 셀의 제3안테나와 상기이동 통신 유니트간에 신호가 전송되는 제2무선 통신 채널로 상기 무선 통신 링크를 스위칭하는 단계를 포함하며, 셀의 한 지리적 영역(208)에 서비스를 제공하는 상기 제1섹터 안테나는 상기 셀의 인접 지리적 영역(2l2)에 서비스를 제공하는 제2섹터 안테나와 특정한 중복 서비스 영역(214)을 가지며, 상기 이동 통신유니트는 상기 특정한 중복 서비스 영역내에 위치하며, 상기 제3안테나는 지리적 영역(222, 234)에 서비스를 제공하며 상기 영역은 상기 특정한 중복 서비스 영역(214) 위에 겹쳐지며, 상기 제1 및 제2안테나 외의 적어도 하나의 다른 안테나의 지리적 영역으로서 상기 특정한 중복 서비스 영역과는 중복되지 않는 적어도 하나의 추가적인 지리적 영역과 중복되는 서비스 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 링크 간섭 감소방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 간섭은 상기 셀의 상기 제1섹터 안테나에 의해 서비스를 제공받는 상기 지리적 영역내에 위치하는 소스로부터 전송된 상기 제1무선 통신 채널내의 적어도 한 신호를 포함하며, 상기소스는 상기 셀의 제 4 안테나 및 다른 이동 통신 유니트로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 간섭 감소 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 간섭 정도를 결정하는 단계는 상기 제1 및 제2안테나의 전력 전송 레벨 및 상기 이동 통신 유니트의 지리적 위치에 대한 추정값과, 상기 제1통신 채널에서 수신된 신호의 반송파 대 간섭 전력비의 추정값, 상기 제1통신 채널내 신호의 수신 비트 에러율로 본질적으로 구성된 그룹으로부터 선택된 척도를 이용하는 것을 특징으로 하는 간섭 감소 방법
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2무선 통신 채널은 코드 분할 채널, 시분할 채널 및 주파수 분할채널로 본질적으로 구성된 그룹으로부터 선택된 채널들을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 감소 방법.
  9. 셀룰러 통신 시스템 셀로서, (a) 셀의 한 지리적 영역에서 무선 통신 링크를 지원하는 제1안테나 수단으로서 상기 셀의 인접 지리적 영역을 서비스하는 제2섹터 안테나와 특정한 중복 서비스 영역을 가지며, 이동 통신 유니트는 상기 특정한 중복 서비스 영역에 위치하며, 상기 제1섹터 안테나 수단과 상기 이동 통신 유니트 간의 제1통신 채널에서 신호를 전송함으로써 무선 통신 링크를 지원하는 상기 제1안테나 수단과, (b) 상기 특정한 중복 서비스 영역에 겹치는 지리적 영역내에서 무선 통신 링크를 지원하는 좁은 빔 안테나 수단(narrow beam antenna means)으로서 상기 좁은 빔 안테나 수단과 상기 이동 통신 유니트간의 제2통신 채널에서 신호를 전송함으로써 상기 무선 통신 링크를 지원하는 좁은 빔 안테나 수단과, (c)상기 무선 통신 링크를 지원하기 위한 상기 제1무선 통신 채널내 간섭 정도를 결정하는 수단과, (d) 상기 간섭 정도가 소정의 임계를 넘는 것에 응답하여 상기 무선 통신 링크를 상기 제1무선 통신 채널로 부터 상기 제2무선 통신 채널로 스위칭시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신 시스템 셀.
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