KR100559763B1

KR100559763B1 - 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국

Info

Publication number: KR100559763B1
Application number: KR1020027005462A
Authority: KR
Inventors: 헤르베르트 판쩨르
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 2006-03-13
Also published as: EP0659317B1; CN1308428A; KR20030097589A; JP4049748B2; WO1994029980A1; RU2315430C2; EP1333605B1; KR20030097590A; DE4319830A1; EP1333602A2; TW320799B; JP4049749B2; EP1351422A2; JP2004180335A; KR100383686B1; EP1035678A3; KR100356976B1; DE69435329D1; EP1333602B1; US5619491A

Abstract

본 발명은 데이터 시퀀스가 코드 시퀀스로 확산되는 적어도 하나의 전송기 및 데이터 시퀀스들이 검출기에 의해 재생되는 적어도 하나의 수신기를 구비한 CDMA 전송 시스템에 관한 것이다. CDMA 전송 시스템들에서 필요한 주파수 대역을 갖는 주파수 부분만을 사용하여 로드(load)하기 위하여, 프레임 내에 전송되는 페이로드가 신호 버스트로 압축되는 프레임 구조가 제안된다. 프레임 내의 버스트는 프레임 관련 초기 순간(t_o) 및 지속 기간(t_d)에 의해 특징지워진다.

페이로드, 칩, 코드워드, 비트 레이트

Description

코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국{Mobile station for a code division multiple access transmission system}

도 1은, 전송기와 수신기를 포함하는 CDMA 전송 시스템을 도시하는 도면.

도 2a는, CDMA 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면.

도 2b는, 데이터 레이트, 버스트 지속 기간 및 수신 전력간의 상관 관계를 도시하는 도면.

도 3은, 작은 셀과 큰 셀들의 프레임내의 버스트 분포를 도시하는 도면.

도 4는, 같은 주파수 대역으로 적어도 2개의 CDMA 시스템들이 부분적으로 중첩된 경우의 간섭 상태를 도시하는 도면.

도 5는 상호 동기화되지 않은 상이한 사용자들을 갖는 CDMA 시스템내에서의 버스트들에 의한 프레임 점유 상태를 도시하는 도면.

도 6은 비동기 동작(다운링크와 업링크에 대한 데이터 레이트가 다른 경우)에 적용한 실시예를 도시하는 도면.

도 7은, 간섭의 상황을 도시한 도면.

도 8은, 페이로드 신호와 파일롯 신호에 대하여 별개의 버스트들을 사용하는 모양을 도시한 도면.

도 9는, 비동기 셀들의 경우에 페이로드 신호에 중첩된 복수의 파일롯 신호를 사용하는 모양을 도시한 도면.

도 10은, 측정 타임 슬롯(time slot)들을 생성하기 위해서 페이로드 데이터 블록들의 압축을 사용하는 모양을 도시한 도면.

도 11은, 하나의 수신기만이 필요한 경우에 다른 주파수 대역들로 버스트 신호들을 전송하는 2개의 전송기들을 사용하는 모양을 도시하는 도면.

도 12는, 2개의 별개의 수신기들이 필요한 경우, 다른 주파수 대역들로 버스트 신호를 전송하기 위한 하나의 전송기를 사용하는 모양을 도시한 도면.

본 발명은 데이터 시퀀스가 코드 시퀀스에 의해 확산되는 적어도 1 개의 전송기와, 데이터 시퀀스들이 검출기에 의해 재생되는 적어도 1 개의 수신기를 포함하는 CDMA 전송 시스템에 관한 것이다.

마찬가지로, 본 발명은 CDMA 전송 시스템용 수신기 및 전송기에 관한 것이다.

코드-분할 다중 접속(Code-Division Multiple Access, CDMA)에 기초한 전송 시스템에 있어서, 상이한 사용자들의 신호들은 공통 주파수 대역에서 동시에 스위칭되며, 공통 반송파 주파수를 사용하여 스위칭된다. CDMA 시스템들은 확산 대역 기술 즉, 전송되는 신호가 신호 전송에 최소한으로 요구되는 주파수 대역보다 훨씬 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산되는 기술에 기초하고 있다. 대역 확산은 일반적으로 간섭에 대해 큰 저항력을 갖는 CDMA 시스템들을 제공한다.

CDMA 시스템들에서 주파수 대역 확산을 위해서, 전송되는 각각의 (페이로드(payload)) 비트는 전송기 및 수신기에 의해 합의된 코드워드(codeword)로 곱해진다. 코드화되는 페이로드 데이터 시퀀스의 비트들간을 구별하기 위해, 코드워드의 비트는 일반적으로 칩이라 칭한다. 적절한 코드워드들의 사용은 원칙적으로, 개개의 사용자들의 신호들의 상호 간섭을 배제시킨다.

CDMA 기술을 사용하여 특정 비트 에러율(error rate)을 얻기 위해서, 주어진 간섭 전력은 송신 페이로드의 비트 레이트(bit rate)에 거의 비례하는 신호 전력을 필요로 한다. 예를 들면, 코드화된 음성 전송, 팩시밀리 전송 등과 같은 애플리케이션에 따라 개개의 사용자들이 상이한 페이로드 비트 레이트들을 사용하는 CDMA 시스템들에서는, 주파수들의 경제적인 사용을 위해, 필요한 주파수 대역폭으로만 CDMA 전송 시스템을 로드(load)하는 것이 바람직하다.
예를 들면, WO 92/15164로부터 공지된 CDMA 전송 시스템에서는, 프로그램가능한 클록 발생기가 가변 대역폭을 얻기 위해 제공되며, 그 발생기에 의해, 선택된 각각의 코드워드의 칩 클록 레이트가 미리 정의된다. 칩 클록 레이트가 높게 선택 될수록, 확산 전송 신호의 결과적인 대역폭은 더 넓어진다.

삭제

실용적인 이유들로, 칩 클록 레이트들은 기본 클록 레이트의 정수배들이 되도록 선택된다. 따라서, 상기 특허 출원의 양호한 실시예에서, 대역폭은 1.2MHz 또는 그것의 배수가 된다.

본 발명의 목적은 매우 큰 유연성(flexibility)을 갖는 시스템을 가능케 하는 CDMA 전송 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은, 프레임 구성이 제공되며, 프레임 내에 전송되는 페이로드 정보가 신호 버스트들로 압축되는 것으로 달성된다.

따라서, 프레임 내에 발생하는 전송 데이터는 버스트로 집중될 수 있으며, 프레임 길이 대 버스트 지속 시간의 비는 달성된 압축 인자(compression factor)를 나타낸다. 또한, 이런 방식으로, 매우 상이하며, 미세한 단계로 나누어진(finely graded) 압축 인자들이 달성될 수 있다. 매우 높은 페이로드 데이터 레이트(data rate)들로 이전과 같이 연속적인 전송이 실행될 수 있으며, 따라서, 전체 프레임 길이가 버스트로서 사용될 수 있는 반면, 낮은 레이트의 페이로드 데이터에서는 프레임의 한 섹션만이 사용된다.

프레임 내의 버스트는 프레임 관련 시작 순간 t_o및 연관된 지속 기간 t_d으로 특징 지워진다. 이러한 파라미터들은 선택가능한 확산에 의해, 시스템 또는 링크에 의존하도록 선택될 수 있으나, 부가적으로, 한 링크 내에서 가변적으로 변경될 수도 있다. 예컨대, 고정국(fixed station)에 의한 시작 순간 t_o의 제어된 사전 규정 또는 송신국(sending station) 자체에 대한 시작 순간 t_o의 랜덤한 선택과 같은 적절한 조치들이, 주파수들의 균형잡힌 경제적인 이용이 이루어지도록 프레임들이 가능한 균일하게 채워지는 것에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 매우 유리한 실시예에서 원(original) 페이로드 데이터 레이트에 따라 확산 인자(spreading factor)를 선택하는 것이 제공된다. 따라서, 상이한 페이로드 비트 레이트들을 일정한 출력 비트 레이트, 이른바 칩 레이트로 나타낼 수 있다.

동일한 페이로드 정보가 응축된 버스트로 전송되어야 하는 경우의 결과는, 시간 압축된 페이로드 데이터의 비트 레이트가 버스트 길이 대 프레임 길이의 비에 반비례하여 증가하게 되는 것이다. 이 증가된 비트 레이트에 대한 적절한 비트 에러율을 얻기 위해, 본 발명의 다른 실시예는 압축 인자에 비례하여 전력을 상응하게 증가시키는 것을 제안하고 있다.

간단히 말하면, 확산 인자들이 선택가능하거나 또는 가변적으로 설정될 수 있다는 사실은 필요할 때 버스트 지속 기간에 대한 전력 교환을 위해 이용된다.

CDMA에 기초한 이동 무선의 기본적인 특성은, 특히, 고정국으로의 전송 방향에서, 동일한 페이로드 비트 레이트에 관한 신호들이 동일한 전력으로 수신되며, 인접 셀들의 노이즈 전력은 전체 수신 전력의 일부에 불과하다는 것이다. 그러나, 예를 들면, 작은 셀들 및 중첩되는 큰 셀들간의 링크에서 이러한 조건은 만족될 수 없으며, 그 이유는, 작은 셀과 큰 셀의 고정국 근처에서의 충분한 전력 조정(adaptation)이 큰 셀의 훨씬 더 큰 송신 전력으로 인해 불가능하기 때문이다.

상이한 오페레이터들(operators)은 일반적으로 조정되지 않은 방식(uncoordinated fashion)으로 그들의 무선 셀들을 설치한다. 이는 다음과 같은 문제, 즉, 하나의 오페레이터의 셀 경계들이 다른 오페레이터의 고정국들의 위치와 정확하게 일치해버리는 문제점을 발생하게 한다. 이런 경우, 적절한 전력 조정을 실행하는 것이 불가능할 것이며, 이것은 각각의 경우에, 적어도 고정국에서 노이즈 전력이 페이로드 신호 전력보다 상당히 클 것이기 때문이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 셀 크기에 따라 버스트의 시작 순간 t_o를 선택하는 것을 제안하고 있다. 이런 방식으로, 작은 셀들이 동작하는 버스트 범위들은 큰 셀들이 동작하는 프레임들의 범위들로부터 분리될 수 있다. 이로써 상이한 전송 전력들에 기인한 간섭은 대부분 배제된다. 버스트들 간의 경계는 상황에 따라 결정되는 필요한 안전 거리들로 정의될 수 있으며, 상이한 셀 카테고리들(작은 셀에서 큰 셀까지 등)에서의 무선 트래픽비(radio traffic ratio)는 결정적인 파라미터이다.

모든 셀 카테고리들에 대해 프레임들이 동기화되는 경우에 매우 간단한 해결책이 제공될 수 있지만, 이것은 적절한 장치(예컨대, GSM에서와 같은 이동 교환 센터) 및 시그널링(signalling) 링크들로 보장될 수 있다.

조정되지 않은 상이한 오페레이터들에게는 프레임 동기화가 전제될 수 없기 때문에, 허용할 수 없는 간섭이 존재한다. 이러한 문제 해결을 위해, 본 발명은 고정국 또는 이동국의 프레임 내의 전계 강도 분포를 측정함으로써 프레임 내에서 셀마다 적절하고 보다 양호한 사용가능한 시간 영역을 결정하는 것을 제안한다.

유리하게는, 이 측정을 위해 프레임은 측정에 관련된 타임 슬롯들로 다시 분할된다. 버스트는 예컨대, 전송되는 정보에 따라 n개의 연속적인 타임 슬롯들을 커버하도록 선택된다. 특수한 변형으로는 매번 정확히 하나의 타임 슬롯을 할당하는 것이 있다.

이동 무선 시스템들은 다운링크(고정국에서 이동국) 및 업링크(이동국에서 고정국) 방향들을 갖는 듀플렉스 전송에 기초하고 있다. 2개의 전송 방향들은 주파수 영역(FDD) 또는 시간 영역(TDD)으로 분리될 수 있다. 중요성이 증대되고 있는 데이터 서비스들은 2개의 방향들에서의 페이로드 비트 레이트들이 극단적으로 다른 값들(비대칭 링크들)을 나타낼 수 있다는 점에서 두드러진다. 이들 링크들 중 몇몇은 조정된 확산 인자가 선택되고 이에 따라 조정된 전력으로 전송이 이루어지는 방식으로 CDMA에서 암묵적으로 고려되고 있다고 할 수 있다. 그러나, 전체 셀 환경에 대해 비대칭성이 유지된다면, 예컨대, 서비스들의 범위는 특히 분배 서비스들을 포함하기 때문에, 무선 자원으로부터 상이한 대역폭들이 2개의 전송 장치들에 할당되어야 한다. 예컨대, FDD가 업링크에 대해서는 500KHz이고, 다운링크에 대해서는 4MHz인 것으로 가정하자. 주파수 영역들은 일반적으로 다수의 사용자들이 고려되는 글로벌 플랜(global planning)에 따르므로, 이러한 셋업은 매우 유연하지 않다.

다른 실시예에 있어서, 본 발명은 전송기와 수신기 간의 전송 방향들(다운링크/업링크)을 시간 함수로서 분리하는 것을 제안하며, 시간 성분은 각각의 전송 방향에 대해 가변적으로 규정될 수 있다.

시간을 사용한 분리(TDD)가 이용될 경우, 2개의 전송 방향들에 대하여 오퍼레이터가 어느 정도까지 주파수 대역을 사용하는가는 국소적으로 개개의 오페레이터에게 맡겨져 있다. 기본 원리에 따르면, 버스트 길이는 2개의 방향들에 대한 평균 비트 레이트들에 따라 가변적으로 조정되는 것이 가능하다(한편, 부가적으로, 필요한 비트 에러율도 고려됨).

이러한 조정(adaptation)은 각각의 개개의 링크에 대해 별개로 실행될 수 없으며, 그 이유는 그렇지 않을 경우 오버랩에 의해서 허용될 수 없는 간섭이 고정국측 또는 이동국측에서 발생하기 때문이다. 이것은 어느 것에도 불필요한 것이며, 그 이유는 때때로의 예외적인 경우들이 상대적으로 조정되는 전력에 의해 고려되기 때문이다. 또한 오버랩핑은 인접 셀들에 대해 서로 허용될 수 없으며, 그 이유는, 인접한 고정국(이동국보다 높은 송신 전력을 가질 경우)이 이동국의 수신을 간섭할 수 있거나, 고정국의 수신이 근처에 위치한 인접 셀의 이동국에 의해 셀 경계부에서 간섭되기 때문이다. 따라서, 상술한 바와 같이 적합한 공통의 제어기에 의해 2개의 방향들에 대한 경계부들의 변경을 조정(coordination)시키는 것이 적절하다. 이와는 별도로, 이웃 셀들을 조정되지 않은 것으로 간주하여, 상술한 분산형 측정 방법을 실행할 가능성이 여전히 존재한다.

순수한 CDMA 시스템은 모든 경우들에 있어서 사용자들의 충분한 분리를 실현하기에는 충분하지 않다는 것이 이미 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서는 시간 영역에서의 부가적인 분리를 행하는 것을 제안한다. 본 발명은, 예컨대, 핸드오버 실행을 위해 각각 다른 주파수 영역들에서 일시적으로 통신하는 것을 다른 대안으로서 제안한다.

페이로드 데이터를 동일한 콘텐츠를 갖는 적어도 2개의 버스트들로 압축함으로써, 시간 프레임으로 동일 정보를 제 1 주파수 대역 및 적어도 제 2 주파수 대역으로 연속하여 전송하는 것이 이러한 방식으로 가능하다.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들에 기초하여 상세하게 기술되고 설명된다.

도 1은 CDMA 무선 시스템, 예를 들면 이동 통신용의 무선 시스템을 도시하고 있으며, 이 시스템은 전송기(1)와 수신기(2)를 포함하고 있다. 전송기(1)와 수신기(2)는 시간 프레임 FR(도 2a)를 사용하고 있으며, 이 프레임은 동일한 길이의 타임 슬롯들로 분할되어 있다(도시하지 않음). 각각의 타임 슬롯에서 페이로드 데이터 블록이 전송된다. 이것은 블록 구조화된 데이터를 사용하는 것, 또는 연속적인 페이로드 데이터 스트림(예를 들면, 디지털화된 음성 신호들)을 동일한 시간 길이를 갖는 데이터 블록들로 세분할(subdivide)하는 것을 전제 조건으로 한다. 따라서, 전송 프레임의 각각의 타임 슬롯에 대한 전송을 위해, 원 페이로드(예를 들면, 음성 신호, 팩시밀리 데이터, 영숫자 메시지들 등)의 데이터 전송 레이트에 따라서, 상이한 크기의 데이터 블록들을 이용가능하다.

전송해야 할 페이로드 PLD는 디지털 형식으로 프레임 발생기(11)에 인가된다. 프레임 발생기(11)에 도착한 데이터 스트림은 데이터 블록들이 후속의 확산기(12)에 전송되기 전에 기억 수단에 의해 블록들로 일시 기억(buffering)될 수 있다.

블록 구조화된 데이터의 처리 및 일시 기억에 의해 지연들이 발생한다. 음성 신호들에서 이러한 지연들이 인지되지 않도록 하기 위해서, 전형적인 실시예에서는 1O ms의 프레임 길이가 선택되었다.

일시 기억된 각각의 데이터 블록은 t_d의 시간 지속 기간을 갖는 데이터 블록 DB로 압축될 수 있으며, 이것은 블록들이 확산기(12)에 전송될 때 프레임 발생기(11)가 데이터 레이트를 변경하여 행해진다. 페이로드 데이터 블록과 구별하기 위해서, 이러한 압축된 데이터 블록 DB를 이하에서는 버스트 또는 CDMA-버스트라 칭한다.

버스트의 데이터 비트들은 공지된 방식으로 확산기(12)에서 다중-디지트(multi-digit) 코드 워드를 곱함으로써 확산되기 때문에, 변조기(13)에서의 확산 신호의 후속적 변조에 의해, 확산되지 않은 신호보다 넓은 대역폭을 갖는 신호가 생긴다. 후속적으로 이 확산 신호는 가산단(15)에서 다른 채널들 OCHH와 결합되어 합 신호가 생성되어 안테나(16)를 통해 전송되기 전에 전력 제어단(14)에서 전력 제어를 받는다.

버스트의 시간 길이 t_d, 프레임의 시작을 나타내는 순간 t₀, 버스트가 전송되는 전송 전력 P_tx는, 프레임 발생기(11)와 전력 제어단(14)을 위해 제어 유닛(1O)에 의해 생성된 미리 규정된 값들이다. 전송 전력 P_tx는, 특정 수신 전력 P가 수신기(2)에 나타나도록 제어된다. 전송 전력 P_tx는 특정 수신 전력 P가 수신기(2)에서 발견되도록 제어된다. 유리하게는, 전송 전력 P_tx는, 수신 전력 P가 전송 버스트의 선택된 데이터 전송 레이트 τ에 비례하도록 선택된다. 이것은 버스트의 시간 길이 t_d가 동일한 페이로드 블록 크기로 짧게 선택된다면, 제어 유닛(10)은 이에 상응하여 더 큰 수신 전력 P를 보장하기 위해서, 전송 전력 P_tx를 이에 상응하여 더 크게 선택해야 한다는 것을 의미한다(도 2b 참조). P', t'_d 및 τ'에 의해, 다른 수신 전력, 선택된 다른 데이터 전송 레이트, 및 다른 시간 길이가 각각 표현된다. 주어진 실시예의 경우, τ=8 kb/s이고, τ'=12 kb/s이다.

수신기(2)에 있어서, 안테나(21)를 통해 수신된 혼합 신호가 신호 분배기(22)에 의해 개개의 신호 처리 회로들로 분배된다. 각각의 수신 채널 또는 가입자를 위해 그러한 하나의 신호 처리 회로가 각각 제공된다. 각각의 신호 처리 회로에 있어서, 신호는 처음에 복조기(23)에서 복조되고, 공지된 방식으로 역확산기(24)에서 역확산된다. 전송단에서 사용된 코드워드의 사용에 의해 채널과 가입자가 구별된다. 디코더(25)에서, 원 페이로드 신호 PLD는 수신된 버스트들로부터 재구성된다.

CDMA에 기초한 적절한 이동 무선 시스템의 기본적인 특징은, 고정국에 동일한 페이로드 비트 레이트에 대하여 개개의 가입자들로부터의 신호들이 개개의 신호들의 최적의 분리를 보증하기 위해 실질적으로 동일한 전력으로 이상적으로 수신될 수 있다는 것이다. 더구나, 이하에서 총체적으로 노이즈 전력이라 칭하는 신호들인 인접 셀들로부터 수신된 신호들은 전체 수신 전력의 일부만을 형성한다. 이러한 상태는, 큰 셀과 작은 셀에 의해 형성된 CDMA 무선 시스템에서는 유지될 수 없으며, 이는 큰 셀의 대단히 큰 전송 전력에 기인하여, 이 큰 셀의 이웃에 위치하는 작은 셀에서 전력의 적절한 조정(adaptation)이 가능하지 않기 때문이다.

이 경우, 큰 셀들의 최소한의 커버리지 영역 F₂부터 구분되는 작은 셀들을 위한 그것들 자체의 최소한의 커버리지 영역 F₁을 프레임 FR 내에서 정의하기 위해서, 본 발명의 개념이 이용할 수 있다.(도 3 참조). 작은 셀 및 큰 셀로부터의 페이로드 신호들은 적절한 서브 프레임들(F₁와 F₂)로 각각 전송될 수 있도록 버스트들로 압축된다.

작은 셀의 버스트와 큰 셀의 버스트로의 분할은, 작은 셀의 고정국으로부터 수신된 노이즈 전력이 다른 작은 셀들에만 배타적으로 제한되도록 하고, 큰 셀의 고정국으로부터 수신된 노이즈 전력이 다른 큰 셀들에만 배타적으로 제한되도록 한다. 작은 셀들의 버스트들 a, b, c는 큰 셀들의 버스트들 X, Y보다도 낮은 데이터 레이트로 전송되며, 기본 페이로드 신호들의 동일한 데이터 레이트들을 위해 이에 상응하는 보다 긴 버스트 지속 기간이 제공되고, 그 결과, 작은 셀들의 버스트들 a, b, c의 전송에는 상대적으로 적은 전송기 전력만이 필요하게 된다, 따라서, 다른 작은 셀들로부터 수신된 노이즈 전력은 작은 셀들이 인접 셀들이더라도 역시 작게 된다. 반면, 큰 셀들의 가입자들에 대해서는 적절한 더 큰 전력을 사용하여 더 높아진 압축률로 안전하게 선택될 수 있으며, 그 이유는, 큰 셀의 증대는 이웃하는 큰 셀들에 있어서 동일한 보호비를 제공하기 때문이다.

도 4는 다른 바람직하지 않은 노이즈 상황을 도시하고 있으며, 이 상황에서는, 동일한 주파수 대역을 사용하지만 각각 상이한 코드들에 의해서만 가입자들을 구별하는 2개의 독립적인 CDMA 무선 시스템들의 2개의 상이한 오퍼레이터들 A, B가 조정되지 않은 방식(uncoordinated fashion)으로 위치된 수신국들을 갖고 있다. 오퍼레이터 B가 그의 고정국을 오퍼레이터 A의 무선 셀의 셀 경계 상에 위치시키는 경우, 최악의 상황이 일어날 수 있다. 결과적으로, 적어도 고정국에서는 어떤 레이트에서도 다른 오퍼레이터에 의해 기인하는 노이즈 전력이 그 자체 가입자들의 페이로드 신호의 전력보다도 상당히 높기 때문에, 적절한 전력 매칭(matching)을 행하는 것은 불가능하다. *는 간섭을 표시하고, 간섭 전력의 합 ∑I가 페이로드 전력의 합 ∑P보다도 매우 큰 경우에, 이것은 제어 불가능하다는 것을 나타낸다.

상호 독립한 오퍼레이터들이 존재하고 있는 경우, 모든 오퍼레이터들을 동기화시키는 것은 비용이 매우 많이 들게 한다. 따라서, 작은 셀 및 큰 셀을 위한 프레임의 상술한 분리와 같이, 다른 오퍼레이터들로부터 분리하여 각각의 오퍼레이터에 대해 서브 프레임을 형성하는 것이 항상 가장 실질적인 해결책인 것만은 아니다. 그러나, 공통 프레임의 동기화를 행하지 않으면, 허용될 수 없는 간섭 신호들이 발생한다.

다른 실시예에서는, 개개의 오퍼레이터들이 양호하게는 동일한 길이이지만 서로 독립적으로 선택된 프레임들 FR로, 그들의 데이터를 전송하는 것으로 가정된다. 양호하게는, 프레임들 FR은 동일 길이의 타임 슬롯들로 세분할되는 한편, 각각의 사용자는 버스트 모드에서 동작한다. 즉, 그의 가입자들의 데이터를 전송하기 위해 상응하여 더 높아진 전송 전력을 가진 하나 이상의 타임 슬롯들을 사용한다. 따라서 의도적으로 전체 프레임 길이를 사용할 필요가 없게 된다. 이러한 방식에 의해, 프레임 내에 미사용 영역 또는 거의 사용되지 않는 영역이 생긴다. 프레임 내에서의 전계 강도 분포를 측정하는 것에 의해, 각각의 오퍼레이터의 각각의 고정국과, 선택적으로는 관여한 이동국들은 또한 미사용 타임 슬롯들을 찾아내서, 전송되어야 할 정보량에 의존하여, 다수의 연속한 빈 타임 슬롯들을 전송을 위해 선택할 수 있다(도 5 참조). 데이터 전송 레이트와 전송 전력의 선택에 의해, 전송되어야 할 데이터량을 이용가능한 타임 슬롯들의 수로 조정할 수 있다. 화살표 ARl은 버스트를 점유하는 2개의 연속적인 타임 슬롯들을 나타내고, 화살표 AR2 및 AR3은 측정 후의 점유 상태를 나타낸다.

다른 실시예에서, 고정국으로부터 이동국으로의 전송(다운링크)과, 이동국으로부터 고정국으로의 전송(업링크)을 위해, 상이한 페이로드 비트 레이트들이 사용된다(비대칭 링크). 프레임의 비교적 더 큰 부분은 보다 높은 페이로드 레이트를 필요로 하는 방향에 사용되고, 프레임의 다른 부분은 다른 방향을 위해 사용된다. 이 경우, 서브 프레임들의 시간에 의존하는 경계들은 양호하게는 주어진 고정치이기 때문에, 서브 프레임들에서 전송 전력을 통해 실제로 필요한 페이로드 데이터 레이트들을 조정할 수 있다. 예를 들면 도 6에서, 버스트 d는 버스트들 a, b, c 보다도 높은 페이로드 비트 레이트를 가질 필요가 있으며, 이 경우, 다운 링크를 위한 버스트 d의 전송 전력은, 이에 상응하여 더 높아진 수신 전력으로 수신되도록 선택된다. 한편, 업링크를 위한 버스트들 U, V, W, X의 수신 전력들은 대응하는 데이터 레이트들에 따라 제어되고, 그 결과, 그것들은 모두 고정국에 의해 동일한 수신 전력으로 수신된다.

양호하게는, 전체 CDMA 시스템 내에서의 다운링크 서브 프레임 및 업링크 서브 프레임의 분할은 동일하게 되도록 선택하여야 하며, 그렇지 않으면 도 7에 도시된 간섭 상황들에 이를 수 있다. 도 7에서, 오퍼레이터 B는 보다 높은 전송 전력에 기인하여 간섭하게 되고, 표시된 대역 X와 대역 Y 중 대역 Y는 근접성에 기인하여 간섭한다. 다운 링크 서브 프레임 및 업링크 서브 프레임의 폭들이 상이한 경우에는, 무선 셀의 다운 링크 서브 프레임의 일부분이 다른 무선 셀의 업링크 서브 프레임의 일부분과 시간적으로 오버랩된다. 이 경우, 고정국은 이웃하는 고정국을 간섭할 수 있거나, 그들의 고정국으로부터의 최대 거리에 기인하여 보다 큰 전력으로 전송하는 셀 경계 상의 이동국들이, 이웃 셀 근처의 이동국을 간섭할 수 있다. 따라서 이 경우에는, 전체 CDMA 시스템 내에서 다운링크 서브 프레임 및 업링크 서브 프레임의 동기화된 세분할을 행하거나, 큰 셀과 작은 셀이 동시에 사용되는 것을 고려하여 전술한 바와 같이 빈 타임 슬롯이 점유되기 전에 전계 강도 측정으로 다수의 타임 슬롯들로 프레임을 세분할하는 것이 유리하다.

다른 실시예에서는, 상이한 주파수 대역들로 작동하는 적어도 여러 개의 전송기들이 있다. 개개의 무선 셀들을 서로 구별하기 위해서, 개개의 전송기들에 의해 전송되는, 임의의 실시예들에서 제공된 페이로드 신호가 존재한다. 이 실시예의 경우, 호출 중에 주파수 대역들을 변경하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 다음과 같다.

-상이한 셀 카테고리들에게 상이한 주파수들이 할당되어진다면, 호출 동안에, 예를 들면 작은 셀로부터 큰 셀로 핸드오버가 실행되어야 한다. 이런 경우에, 큰 셀의 파일롯 신호는 작은 셀에서 사용된 파일롯 신호와는 다른 주파수를 갖는다;

-충분한 수의 가입자들이 코드 중복을 효율적으로 사용하여 동시에 이용가능하기 때문에, CDMA 주파수 대역들은 최소한의 주파수 대역, 예를 들면, 5OO kHz을 갖는다. 이는 작은 네트워크들의 오퍼레이터들, 예를 들면 무선 구내 교환망(이것들 중에는 확실히 복수의 교환망들이 오피스 빌딩에 존재할 가능성이 있음)의 조정되지 않은 사용(uncoordinated use)에 의해 정의되거나, 또는 극단적인 경우로서 무선 전화의 단순한 사용자들로서 정의되지만, 이러한 각각의 오퍼레이터에 대한 주파수 대역의 할당은 효율적이지 않다. 따라서 이러한 오퍼레이터들은 주파수 대역들을 공유하는 한편, 노이즈 상태가 변화하였을 때에는 다른 주파수 대역으로 다이나믹하게 변화할 수 있도록 해야 한다;

-또한, 이웃하는 셀로의 핸드오버가 소망되지만, 이 셀이 다른 주파수 영역을 갖는 것을 선호하는 상황도 있을 수 있다;

CDMA 시스템의 경우에는 일반적으로 기지국 자체의 셀과 이웃하는 셀들에서 동일한 주파수 범위를 이용할 수 있다. 그러나, 매우 높은 페이로드 비트 레이트들의 결과로서 확산 인자(spreading factor)가 작은 경우에는, 이것은 더 이상 유지되지 않는다. 이 경우에도, 다른 주파수들로 다이나믹하게 변화시킬 필요가 있다.

다른 주파수로의 변경은 2개의 요건을 갖는다:

-측정 및 식별 동작들, 예를 들면 파일롯 신호에 기초하여 전계 강도의 동시 측정으로 가능한 인접 고정국들의 인식, 또는 핸드오버를 위해 가능한 주파수 범위내의 노이즈 전력의 측정.

-시그널링(signalling) 정보의 교환. 이것은 소위 전방향 핸드오버(forward handover)로서 행해지며, 이 경우, 정보의 교환은 이미 새로운 주파수로 행해진다. 이러한 전이(transition)는 신속하며, 그 이유는, 전방으로의 전이로부터 페이로드가 이미 선행 주파수의 2배의 레이트로 전송될 수 있고, 다른 방향에서 핸드오버가 올바르게 수신되면, 종료된 선행 링크에 의해 종료가 행해지기 때문이다. 이 경우의 특징은, 2개의 주파수들로 특정 지속 기간 동안 링크가 존재한다는 것이다. 이것의 이점은, 손실되는 페이로드가 없다는 것이다(씸리스 핸드오버(seamless handover)). 2번째 가능성은 구주파수로 시그널링이 행해질 수 있다는 것이다. 이 방법은 이동국과 새로운 셀들이 체인지 오버(change-over)가 발생하기 전에 처음에 완전히 정합되어 있어야 하기 때문에 보다 느리다. 그러나, 이동국은 새로운 주파수를 수신하는 것 이외에, 업링크를 확인하기 위해서 새로운 주파수로 전송해야 한다. 요컨대, 페이로드의 전송을 중단없이 행하고자 한다면, 새로운 주파수와 구주파수로 병행하여 송신 및 수신 동작들을 행해야 한다.

이것들의 고려는 시간에 관해서 다시 분할하는 것에 대해서도 유사하게 유효하다. 그러나, 이 경우의 차이는 2개의 타임 슬롯들의 병행 동작을 위해서는 1개의 송수신기로 충분하지만, 2개의 다른 주파수들에 대하여는 충분하지 않다는 것이다.

그러나, 2개 이상의 송수신기들은 특히 이동국에서 비용 및 전류 소비를 현저히 증가시킨다. 따라서, 적어도 단순한 (전화)이동국들에 대해서는 1개의 송수신기로 제한하는 것이 소망된다. "무선 전화“로서 사용하기 위해서는, 고정국에 대하여 1개의 송수신기만을 사용하는 것이 유리하다. 이것은 부가적인 선택 사항이라고 생각된다. 지금은, 이동국만이 1개의 송수신기로 제한되는 것으로 한다.

다운링크에 관하여:

a) 셀들의 변경을 위한 후보들의 식별

이동 무선 시스템들에서는, 각각의 고정국이 그것의 식별 코드(파일롯 신호)를 파일롯 채널을 통해 전송하는 신뢰할 수 있는 방식이 존재한다. 파일롯 채널들로부터 수신된 전력을 측정하고 식별 코드들을 디코딩하는 것으로, 이동국은 셀들의 변경을 위해 필요한 정보를 얻는다. CDMA 시스템의 경우, 파일롯 채널들은 일반적으로 그것들의 코드들에 의해 분리되어 있고, 따라서 동일한 주파수 대역에 놓여질 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 이것에는 예외들이 있으며, 이것은 셀 크기들이 다르고, 복수의 오퍼레이터들이 조정되지 않은 환경에 있는 경우이다. 그러면 파일롯 채널들은 상이한 대역들에 놓이게 된다. 1개의 송수신기만을 가지고 해결할 수 있는 방법이 도 8에 도시되어 있으며, 이는 페이로드 a,b,c, 및 파일롯 정보 pil 각각을 시간적으로 연속하는 버스트들로 전송하는 것이다. 수신기측에서는, 페이로드가 수신될 때 다른 주파수 대역들의 파일롯 신호들을 수신하기 위해 주파수 대역을 변경해야 한다.

도 8의 이동국의 수신기는 우선 주파수 대역 X로부터 페이로드 버스트 d를 수신하고, 그 다음 동일한 시간 프레임 내에서 파일롯 신호 pil이 주파수 대역 Y로부터 수신되도록 수신기를 변화시킨다. 도 8에서, 상대적 전력 pr이 표시되어 있다. 도 8의 상부는 큰 셀에서의 전송 상황에 관한 것이고, 도 8의 중앙부는 작은 셀에서의 전송 상황에 관한 것이고, 도 8의 하부는 이동국에서의 수신기에 관한 것이다.

도 8에 도시된 실시예는 양호하게는 완전히 동기화된 CDMA 무선 시스템에 사용될 수 있다. 비동기 CDMA 무선 시스템에는, 도 9에 도시된 것과 같은 실시예가 추천될 수 있다. 파일롯 신호를 운반하는 무선 셀들 내의 파일롯 신호들 pil은, 연속하는 버스트들에서 다른 페이로드 신호 버스트들에 중첩된다. 페이로드 신호 버스트를 수신하면, 수신기는 계속해서 전송되는 파일롯 신호 버스트를 수신하기 위해 다른 주파수 대역으로 변환된다. 완전한 파일롯 신호 버스트를 수신하기 위해서는, 파일롯 신호 버스트 수신을 위해 제공된 타임 슬롯은 파일롯 신호 버스트 길이의 적어도 2배가 되어야 한다.

b)주파수 변경을 위한 후보들의 식별

이 목적을 위해, 최소의 가능한 전계 강도를 갖는 (따라서 예상 노이즈 전력이 가장 작은) 주파수들을 발견해야 한다. 그러나, 전계 강도가 프레임 지속 기간 동안 너무 심하게 변동하지 않아야 한다는 것이 조건이다(예를 들면, 도 8의 경우 파일롯 신호를 사용하고 있지 않으며, 우연히 동기화되어 있는 다른 오퍼레이터가 소정의 주파수로 전송하고 있다고 생각할 수 있음). 이것에는 2개의 해결책이 있다:

-2개의 버스트들을 위한 전송 전력을 최대치와 비교한다. 이것은 스펙트럼의 낭비이다. 또는,

-프레임 전체에 걸쳐 측정이 행해질 수 있도록 버스트들이 다이나믹하게 조정되는 것이다.

도 1Oa은 예를 들면 페이로드 데이터의 전송이 전송기의 완전한 시간 프레임에 걸쳐 행해지는 실시예를 도시하고 있다. 다음의 시간 프레임에서, 페이로드 데이터 블록은 압축되어 버스트로 되고, 그 결과, 이 버스트의 수신 후, 수신기가 다른 주파수 대역들에서 시간 프레임의 나머지에 대한 측정을 행할 수 있는 충분한 시간이 생긴다. 페이로드 데이터 블록의 압축의 직접적인 결과는, 도 1Oa로부터 다시 명백해지는 바와 같이, 버스트에 대하여 전송 전력이 더 높아진다는 것이다. 도 1Oa의 상부는 전송기에 관한 것이고, 이 경우, 증가된 데이터 레이트가 화살표 AR4로 표시되고, 도 10a의 하부는 수신기에 관한 것이며, 이 경우, 화살표 AR5과 AR6은 다른 주파수들에서의 측정을 표시하고 있다.

도 1Ob에는 파생된 실시예가 도시되고 있다. 제 2 시간 프레임 내에는, 제 2 시간 프레임을 위한 페이로드 데이터 블록과 제 3 시간 프레임을 위한 페이로드 데이터 블록 양쪽이 제 2 시간 프레임에 할당된 페이로드 데이터 블록 대신에 전송되고, 그 결과, 수신기를 위해 제 3 시간 프레임은 그 순간에서 측정을 위해 완전히 이용될 수 있다. 도 1Ob의 상부는 전송기에 관한 것이고, 이 경우, 증가된 비트 레이트는 화살표 AR7로 나타내고, 도 10b의 하부는 수신기에 관하는 것이며, 이 경우, 화살표 AR8은 측정을 나타낸다.

c) 씸리스 핸드오버(seamless handover) 과정

다운링크에서 과도적으로 오버랩된 전송은, 선행 링크의 페이로드를 프레임의 일부분에 집중시키고 제 1 전송기 TA를 통해 전송하는 것에 의해 달성될 수 있다(도 11에 도시된 실시예 참조). 동일한 고정국에 속하지만 다른 고정국에도 속할 가능성이 있는 제 2 전송기 TB는, 동일한 페이로드를 상보적인 부분에 집중시킨다. 2개의 송수신기들의 사용은, 상술한 바와 유사하게 전체 프레임들에 걸쳐 동일한 전송기 전력들을 갖는 것이 가능하게 한다. 프레임의 세분할은 가변적으로 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 과부하(overload) 때문에 선행 주파수가 포기된 경우, 약간 증가한 압축 인자로 인해 전송 전력이 약간 증가될 수 있고, 반면에 아직 교란되지 않은 새로운 주파수는 더 큰 전력을 취급할 수 있고, 따라서 매우 높은 압축 인자로 로드될 수 있는 것이 달성될 수 있다.

업링크에 관하여:

도 11에는 수신기 R 및 다른 선택적인 충전 데이터 FDTA가 도시되어 있다.

셀들의 변경을 위한 후보들의 선택은 여기에서는 생략된다.

a)주파수들의 변경을 위한 후보들의 식별

대칭적인 페이로드를 구비한 단순한 듀플렉스 링크들에서는, 이동국들 또는 고정국들을 각각 서로 간섭하게 하는 상반하는 상태가 아닌(non-reciprocal situation) 것으로부터 큰 편차들이 발생하더라도, 업링크 또는 다운링크에서의 노이즈 전력에 관해서는 어떠한 상관관계들이 존재한다. 전송의 2개의 방향들은 현저히 비대칭적인 페이로드 비트 레이트들이 발생하는 경우에만 서로 독립적인 작용을 나타낸다. 어떤 레이트에서도, 다운링크를 위한 주파수를 갖는 노이즈 전력은 별도로 측정되어야 한다. 이 경우, 고정국은 별개의 측정 수신기를 포함하는 것으로 가정되어 있기 때문에, 시간에 의한 분할은 불필요하다.

b) 씸리스 핸드오버(seamless handover)의 과정

도 12에 도시된 이 실시예에서, 이동국은 핸드오버 동안, 시간 프레임에서 연속하는 각각의 전송 페이로드 데이터 블록을 새로운 주파수 대역 Y와 구주파수 대역 X 모두에서 전송한다. 이 경우, T는 전송을 행하는 이동국을 나타낸다. 이러한 목적을 위해, 페이로드 데이터 블록은 시간 프레임 마다 한번이 아닌 시간 프레임마다 2번 전송될 수 있도록, 이에 상응하여 압축된다. 압축 자체는 이에 상응하여 증대된 전송 전력들을 필요로 한다. 고정국에는 각각의 주파수 대역 X, Y를 위해 별개의 수신기 RA, RB가 각각 존재한다. 이러한 2중 전송은 주파수의 변경이 고정국에서 발생할 때까지 계속된다. 주파수 대역 X에서의 선행 링크들 PLK1와 PLK2 및 새로운 링크들 NLK1 및 NLK2이 각각 도 12에 도시되어 있다.

상술한 이유에서, 버스트들간의 경계는 가변적이다. 프레임 전체에 걸친 전송기 전력들의 등화는 불가능하며, 그 이유는, 결여된 부분이 다른 주파수에 의한 전송을 위해 필요하기 때문이다. 이는 하나의 프레임에 걸쳐 노이즈 전력의 불균일한 분포의 결과를 가져온다.

업링크와 다운링크에 대한 조합된 접근법

조정되지 않은 환경의 경우에는 동일한 주파수 대역이, 하나의 오퍼레이터에서는 다운링크를 위해 사용되고, 이웃하는 다른 오퍼레이터에 의해서는 업링크로서 사용되는 것을 배제할 수는 없다. 이 경우, 노이즈 전력의 불균일한 분포는 어떤 레이트에서도 2개의 전송 방향들에 대해 고려되어야 한다.

고정국에도 1개의 송수신기만이 있는 경우

상술한 바와 같이, 이것은 특히 무선 전화들에 대해 비용 효율이 높다. 평가를 위해, 이동국에 대해 기술된 상황이 고정국에 전송될 필요가 있다. 기본적인 메카니즘은 이미 논의되었다.

선택적인 중첩

2개의 주파수들에 의한 병행 전송의 가능성은 보다 긴 시간 지속 시간에 걸쳐 또한 연장될 수 있다. 이 경우, 수신시 보다 좋은 품질을 갖는 신호를 선택할 수 있다. 전송 전력들은 저감될 수 있으며, 시간 평균화된 합 전력이 다이버시티 재생의 결과로서 하나의 주파수에 의한 전송 전력보다 작게 될 수 있는 범위까지도 저감될 수 있다. 확장으로서, 3개 이상의 주파수들에 의한 동시 링크들도 가능하다.

프레임내에 전송되는 페이로드 정보가 신호 버스트들로 압축됨으로써, 매우 큰 유동성을 갖는 시스템을 가능케 하는 CDMA 전송 시스템이 제공될 수 있다.

Claims

원 데이터 시퀀스를 코드 시퀀스들에 의해 확산 스펙트럼 데이터의 시퀀스로 확산하기 위한 주파수 확산 수단(12)을 구비하는 적어도 하나의 전송기(1)를 포함하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국에 있어서,

상기 전송기는, 상기 원 시퀀스의 데이터를 압축된 데이터 버스트들로 압축하고, 데이터 프레임들의 시퀀스를 구비한 프레임 구조를 생성하고, 상기 데이터 프레임들의 시퀀스의 타임 슬롯들 내에 상기 압축된 데이터 버스트들을 포함시키기 위한 프레임 생성 수단(11) 및 관련 제어 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 1 항에 있어서,

상기 주파수 확산 수단(12)은 각각의 원 페이로드 데이터 레이트에 따라 확산 인자를 선택하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임 생성 수단(11)은 상기 버스트들의 가변적인 프레임 관련 시작 순간들(t_o)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 3 항에 있어서,

상기 프레임 생성 수단(11)은 셀 크기에 따라 상기 버스트들의 프레임 관련 시작 순간들(t₀)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 프레임 생성 수단(11)은 상기 버스트들의 가변적인 프레임 관련 지속 기간(t_d)을 조정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

전력 제어 수단(10,14)이 압축된 데이터 버스트의 전송을 위한 전송 전력을 증가시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

프레임내의 전계 강도 분포를 측정함으로써, 프레임내에서 셀 마다 적절하고 보다 양호하게 사용가능한 시간 영역이 결정되는 것을 특징으로 하는, 코드 분할 다중 접속 전송 시스템용 이동국.