KR100300156B1 - 직교변조성분을효율적으로이용한음성메시징시스템및방법 - Google Patents

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Abstract

두개의 직교 변조 성분(500 및 510) 모두가 수신기로 향하는 단일의 음성 메시지 또는 수신기를 위한 두개의 개별적인 메시지의 2개 절반을 운반하는데 사용되는 음성 페이징 시스템에 유용한 변조 스킴(600). 단일의 음성 메시지는 절반의 시간으로 송신된다.

Description

직교 변조 성분을 효율적으로 이용한 음성 메시징 시스템 및 방법{VOICE MESSAGING SYSTEM AND METHOD MAKING EFFICIENT USE OF ORTHOGONAL MODULATION COMPONENTS}
음성 메시지를 선택적 호출 수신기(즉, 페이저)와 같은 휴대용 수신기에 전송하는데 적합한 무선 주파수 (RF) 통신 시스템에서, 스펙트럼 효율 때문에 단일 측파대 변조 기술이 이용된다. 현재, 정보를 다른 수신기에 반송하는데 상위 또는 하위 측파대 중 하나만 이용된다. 상위 또는 하위 측파대 하나로 모두 전달되는 메시지를 복조 및 재구성하기 위해서는, 수신기가 채널 상의 메시지 지속기간 동안 신호의 동상(in-phase) 성분(I)과 직교(quadrature) 성분(Q) 모두를 샘플링하는 것이 필요하다. 양쪽 측파대 모두가 복원은 되지만, 메시지는 측파대 중 단지 하나에만 포함되어 있다. 그래서, 다른 측파대에 있는 정보는 폐기된다.
단지 하나의 측파대만이 메시지를 반송한다는 것은 "에어(air)" 시간을 비효율적으로 이용하는 것이므로, 할당된 RF 대역 상에서 "트래픽(traffic)" 비효율을초래하게 된다. 더우기, 이는 수신기 처리 전력을 비효율적으로 이용하는 것이 되어, 휴대용 수신기 장치의 배터리 에너지를 쓸데없이 소비하게 된다.
본 발명은 페이징 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 성분을 직교 변조 스킴(orthogonal modulation scheme)으로 이용하는 음성 페이징 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 선택 호출 통신 시스템의 다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 서브채널 스펙트럼을 도시하는 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 송신기의 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 송신기의 진폭 압신기 모듈(an amplitude compander module)의 다이어그램.
도 5는 본 발명에 따른 하나의 직교 변조기의 블럭도.
도 6은 본 발명에 따른 다른 직교 변조기의 블럭도.
도 7은 본 발명에 따른 힐버트 필터(Hilbert filter)의 임펄스 응답을 도시하는 다이어그램.
도 8은 본 발명에 따른 송신기의 보간 변조의 다위상(polyphase) 다이어그램.
도 9는 보간 변조에서 보간 필터의 임펄스 응답을 도시하는 다이어그램.
도 10은 본 발명에 따른 송신기의 시간 반전 모듈(time reverser module)의 이용을 도시하는 블럭도.
도 11은 음성 메시지를 도시하는 플롯도.
도 12는 도 11에 도시된 음성 메시지의 디지털 표현을 도시하는 다이어그램.
도 13 및 도 14는 도 11의 음성 메시지의 두개 절반의 디지털 표현을 도시하는 다이어그램.
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 시그널링 프로토콜의 예를 도시하는 타이밍도.
도 18은 본 발명에 따른 수신기의 블럭도.
<도면의 상세한 설명>
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)의 블럭도가 도시되어 있다. 무선 통신 시스템(100)은 종래의 전화기 링크(110)에 의해, 종래의 패킷 스위치 전화 네트웍(PSTN)(108)을 통해, 시스템 콘트롤러(102)에 접속되는 종래의 전화기(101), 팩스기(120) 또는 메시징 터미널(122)과 같은 메시지 입력 장치를 구비한다. 시스템 콘트롤러(102)는 전형적으로 트위스트 페어 전화선인 하나 이상의 통신 링크(116) - 부수적으로 RF, 마이크로웨이브, 또는 다른 고품질의 통신 링크를 포함할 수도 있음- 를 통해 복수의 무선 주파수 송신기/수신기(103)의 동작을 감시한다. 시스템 콘트롤러(102)는 인바운드 및 아웃바운드(inbound and outbound) 전화 어드레스를 지상선 메시지 스위치 컴퓨터와 호환 가능한 포맷으로 인코딩하고 디코딩한다. 시스템 콘트롤러(102)는 아날로그 음성 메시지, 디지털 숫자 메시지, 및 응답 명령과 같은 정보를 포함할 수 있는 아웃바운드 메시지를 인코딩하고 스케줄링하여, 무선 주파수 송신기/수신기(103)가 선택적 호출 라디오라고도 불리는 복수의 호출 수신기(106)에게 그들이 송신 또는 "응답-확인(ack-back)"능력을 갖는다는 것을 전송하는 기능을 한다. 또한 시스템 콘트롤러(102)는 다수의 선택 호출 수신기(106)로부터 무선 주파수 송신기/수신기(103)에 의해 수신되고, 임의적인 응답 메시지를 포함하는 인바운드 메시지를 디코딩하는 기능을 한다.
응답 메시지의 예는 확인응답과 지정된 응답 메시지이다. 확인응답은 시스템 콘트롤러(102)에서 개시된 아웃바운드 메시지에 대한 응답이다. 선택 호출 수신기(106)를 위한 아웃바운드 숫자 메시지의 예는 전화기(101)로부터 입력된 숫자 페이지 메시지이다. 선택 호출 수신기(106)에 대한 아웃바운드 아날로그 메시지의 예는 전화기(101)로부터 입력된 음성 페이지 메시지이다. 이들 예의 경우, 확인응답은 아웃바운드 숫자 또는 아날로그 메시지의 성공적인 수신을 가리킨다. 지정된 응답 메시지는 시스템 콘트롤러(102)로부터의 아웃바운드 메시지에 포함된 명령에 응답하여 선택 호출 수신기로부터 전달된 메시지이다. 지정된 응답 메시지의 예는 선택 호출 수신기(106)에 의해 개시된 메시지이지만, 이는 지정된 응답 명령이 시스템 콘트롤러(102)로부터 수신된 후에만 전송된다. 이와는 반대로, 지정된 응답 메시지의 송신 허용을 요구하는 인바운드 메시지가 선택 호출 수신기(106)로부터 시스템 콘트롤러(102)로 통신된 후에, 지정된 응답 명령이 시스템 콘트롤러(102)에 의해 전달된다. 응답 메시지는 아웃바운드 메시지 또는 명령 내의 지정된 시간에 전송되는 것이 바람직하지만, 다른 방법으로는 당업자에 잘 공지된 ALOHA 또는 슬롯된 ALOHA 프로토콜과 같은 스케쥴링되지 않는 프로토콜을 이용하여 전송될 수 있다. 임의 메시지는 응답을 필요로 하는 아웃바운드 메시지를 수신하지 않고, 선택 호출 수신기(106)에 의해 전송된 인바운드 메시지이다. 임의 메시지의 예는 선택 호출 수신기(106)가 무선 통신 시스템(100)의 무선 범위내에 있다는 것을 무선 통신 시스템(100)에 경고하는 선택 호출 수신기(106)로부터의 인바운드 메시지이다. 임의 메시지는 지정된 응답을 전송하라는 요청을 포함할 수 있고, 숫자 데이터와 같은 데이타를 포함할 수 있다. 임의 메시지는 ALOHA 또는 슬롯된 ALOHA 프로토콜을 이용하여 전송된다. 인바운드 및 아웃바운드 메시지는 무선 주파수 송신기/수신기(103)에 결합된 종래의 안테나(104)로부터 전송된 아웃바운드 무선 신호 및 그것에 의해 수신된 인바운드 무선 신호에 포함된다. 무선 통신 시스템(100)은 또한 복수의 고정된 사이트를 포함하는 것을 특징으로 하고 있는데, 각각의 고정된 사이트(fixed sites)는 시스템 콘트롤러(102), 하나의 무선 주파수 송신기/송신기(103), 시스템 콘트롤러(102)를 무선 주파수 송신기/수신기(103)에 결합하는 통신 링크(116), 및 안테나(104)를 구비한다.
유의할 점은, 시스템 콘트롤러(102)는 전세계적인 영역 내에서 신뢰성있는 무선 신호를 제공하기 위해, 다수의 무선 주파수 송신기/수신기(103), 종래의 안테나(104)를 포함하는 종래의 혼성 셀룰러, 사이멀캐스트(simulcast), 위성 또는 다른 커버리지 스킴을 가능하게 하는 분산된 전송 제어 환경에서 동작할 수 있다는 점이다.
무선 통신 시스템(100)에 이용하도록 할당된 선택 호출 수신기(106) 각각은 유일한 선택 호출 어드레스인 그에 할당된 적어도 하나의 어드레스를 갖는다. 선택 호출 어드레스는 시스템 콘트롤러(102)로부터의 메시지가 어드레스된 선택 호출 수신기(106)에만 전송하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 음성 메시지는 다수의 서브 채널 중 하나로 전송된다.도 2는 하나의 서브 채널을 도시하고 있다. 바람직한 실시예에서, 무선 주파수(RF) 채널에는 3개의 서브 채널이 존재하고, RF 채널은 예를 들면 25㎑의 폭을 갖는다. 다른 방법으로는, 50㎑ 채널에 7개 서브채널이 이용될 수 있고, 기술분야의 숙련자라면 채널의 대역폭에 따라 다른 갯수의 서브 채널이 이용될 수 있다는 것은 자명하다. 서브 채널은 6250㎐로 분리된다. 각각의 서브채널은 상위 측파대(500), 하위 측파대(510), 및 파일럿 캐리어(pilot carrier)(520)를 갖는다. 이하 설명으로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 측파대(500 및 510)는 하나의 메시지 일부 또는 2개의 분리 메시지를 반송하는데 이용된다. 하나의 서브 채널에서 음성을 위한 스펙트럼 할당은 300 내지 2800㎐의 음성 대역폭을 포함하는 2500㎐이다.
도 3은 메시지 특히 아날로그 음성 메시지가 전송되는 본 발명에 따른 전송 프로세스(600)를 도시하고 있다. 이 프로세스는 송신기/수신기(103)에 의해 수행되는 것이 바람직하지만, 다른 방법으로는 시스템 콘트롤러(102)에 의해 수행된다. 어느 경우에든, 궁극적으로 전송된 정보는 도 15 내지 도 17과 결합하여 이하에 설명되는 시그널링 프로토콜 내에 일체화된다.
입력되는 음성(speech) 메시지 S(n)는 전화선을 통해, 예를 들면 시스템 콘트롤러(102)에 의해 수신된다. 예를 들면 만일 전화선이 T1선이면, 이때 음성은 64kbps 펄스 코드 변조(CPM)를 이용하여 인코딩되고, 이는 A/D 변환기(605)에 의해 8㎑ 샘플링 레이트의 선형 16 비트 PCM으로 변환된다. 그 타입에 무관하게, 종래의 아날로그 전화선 상의 음성 메시지는 A/D 변환기(605)에 의해 적절한 디지털 포맷으로 변환된다. 다음에, 디지털 음성 정보는 전형적인 음성 스펙트럼인 300-2800Hz를 벗어난 주파수를 필터링하는 대역통과 필터(BPF)(610)에 의해 처리된다. 다음에 필터링된 디지털 음성 정보가 자동 이득 제어(AGC) 모듈(620)을 통과하여, 예를 들어, 사람이 전화기, 무선 전화기, 셀룰러 전화기 등의 핸드셋으로 말할 때 발생하는 변동과 같은, 입력 음성의 진폭에 있어서의 편차를 보상한다. AGC 모듈(620)은 가해성(intelligibility)을 개선하고 또한 부가되는 파일럿 캐리어 에너지가 항상 전송된 신호에 존재하는 신호 에너지의 일정 부분 미만이 되도록 보장한다. 예를 들면 약 2.5㎲의 고속 어택 시상수(attack time constant)와 예를 들면 2sec의 저속 감쇠 시상수(decay time constant)를 갖는 AGC 스킴은 음성 특성을 왜곡시키지 않고 음성 에너지를 넓은 범위의 음성 샘플에서 일정하게 유지하는데 유용하다. 이들 파라메타는 제한적인 의미는 아니다.
다음에 디지털 음성 정보는 시간-스케일 압축기(630)에 의해 시간-스케일 압축된다. 임의의 수의 시간-스케일 압축 스킴이 유용하다. 다음에, 디지털 음성 정보는 예를 들면, 약 2:1 ㏈율로 압신하는 진폭 압신기(640)를 통과하여, 채널 잡음을 막는다.
제1 및 제2 직교 변조 성분을 구비한 직교 변조 스킴이 이용된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 직교 변조 성분은 단일 음성 메시지의 세그먼트를 반송하는데 이용된다. 다른 실시예에 따르면, 제1 및 제2 직교 변조 성분은 제1 및 제2의 분리 음성 메시지를 반송하는데 이용된다. 어느 실시예든지, 제1 및 제2 직교 변조 성분은 예를 들면, 각각 상위 및 하위 측파대(500 및 510) 중 하나이거나 각각 동상(I) 및 직교 위상(Q) 성분(또한 "채널"이라고 불리움) 중 하나이다. 더우기, 어떤 스킴이 이용되더라도, 본 발명은 제1 및 제2 직교 변조 성분을 생성하기 위해 각각 제1 및 제2 메시지 부분으로 제1 및 제2 직교 성분을 직교로 변조하는 것을 염두에 두고 있다.
음성 분할기 모듈(650)은 단일 메시지가 제1 및 제2 직교 변조 성분 모두에 의해 반송되는 경우에 이용된다. 음성 분할기 모듈(650)의 출력은 음성 신호 S(n)을 시간적으로 포함하는 제1 및 제2 음성 메시지 부분이다. 음성 메시지 부분은 각각 Sa(n) 및 Sb(n)로 지칭된다. 그러나, 만일 두개의 분리 메시지가 제1 및 제2 직교 변조 성분으로 변조되는 경우, 음성 분할기 모듈(650)은 이용되지 않고, 두개의 음성 메시지 S1(n) 및 S2(n)는 후속하는 모듈로 진행하기 전에, 모듈(600-640)(도시되지 않은 모듈(600-640)과 동일하게)에 의해 각각 병렬로 처리된다.
단일 음성 메시지 S(n)는 음성 분할기 모듈(650)에 의해 제1 및 제2 메시지 부분 Sa(n) 및 Sb(n)으로 시간적으로 분할된다. 디지털 정보의 경우, 음성 분할기 모듈(650)은 음성 메시지 S(n)의 시간적인 중간점 근처 어느 곳인 제로 교차점 또는 다른 편리한 시간적 발생과 같은 지점에서, 처리된 음성 메시지 S(n)를 나타내는 숫자들의 테이블을 두개로 분리한다.
다음에, 음성 메시지 부분 Sa(n) 및 Sb(n) (또는 경우에 따라 음성 메시지 S1(n) 및 S2(n))는 음성 메시지 부분을 제1 및 제2 직교 변조 성분으로 변조하는 직교 변조기(660)를 통과한다. 직교 변조기(660)는 나중에 상세히 서술된다.
다음에, 파일럿 캐리어는 가산기(705)에 의해 직교 변조기(660)의 출력에 가산한다. 파일럿 캐리어는 음성 정보의 최대 진폭의 약 0.15배의 진폭을 갖는다.
송신기 처리시 이 지점 이전에, 모듈은 예를 들면 8㎑ 샘플링 레이트로 동작한다. 이것이 결국 아날로그 정보로 변환된 경우, 이미지가 8㎑의 배수로 발생한다. 이와 같은 이미지를 제거하기 위해, 역-이미징 필터가 필요한 것이다. 결국, 이와 같은 필요성을 피하기 위해, 처리된 신호는 보간기 모듈(71)에 의해 16㎑ 샘플링 레이트로 보간되어 이미지는 16㎑로 분리된다. 일단 아날로그 정보로 변환되면, 아날로그 필터가 이미지를 제거하는데 이용된다.
다음에 보간기의 출력은 16 비트 D/A 변환기 모듈(720)을 이용하여 디지털에서 아날로그로 변환된다. 다음에 D/A 변환기 모듈(720)의 아날로그 출력은 모든 이미지를 제거함으로써 적절한 아날로그 재구성 (역-이미징) 필터(730)를 통과하여기저대역 SSB 신호만이 남게 된다.
직교 진폭(QAM) 변조 모듈(740)은 재구성 필터(730)의 출력에 결합되어 SSB 신호를 안테나(750)를 거쳐 전송하는 적절한 서브채널로 변조한다.
도 4는 진폭 압신기 모듈(640)을 상세히 도시한다. 기술분야에 공지된 바와 같이, 진폭 압신은 신호의 저 진폭 성분을 부스트(boosting)하고 신호의 고 진폭 성분을 압축하는 것을 포함한다. 이는 저 진폭 성분을 임의의 채널 잡음의 영향으로부터 보호하여 보다 나은 가해성과 품질을 제공한다.
진폭 압신기(640)는 N 샘플에 대해 평균 계산된 신호의 평균 절대값을 산출함으로써 제어 전압 인수 c2(n)를 발생한다. 이는 두개의 이동 평균 필터를 이용하여 달성된다. 제1 이동 평균 필터(641)는 N 입력 샘플의 평균 절대값을 산출하고 제2 이동 평균 필터(642)는 제1 가동 평균 필터(641)의 출력으로부터 얻어진 평균 절대값의 N 샘플 평균을 산출한다.
지연 모듈(643)에서, 입력 신호는 N-1 샘플만큼 지연되고, 출력 진폭 압신 신호는 (지연된 샘플 X 압축기 이득 인수) / (제어 전압 c2(n))1/2에 의해 계산된다.
도 4에 도시된 구현에서는, N=48이고 이득 인수=0.140625XN이다. 바람직하게는, 도 4에는 도시되지 않았지만, 진폭 압신 신호는 압신으로 유입될 가능성이 있는 하모닉(harmonics)을 제거하기 위해 300-2800Hz 대역통과 필터로 다시 대역 통과 필터링된다. BPF(610)과 유사한 필터가 이용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 직교 변조기(660)의 2가지 구현예를 도시한다. 도 5에서, 음성 메시지 부분를 상위 및 하위 측파대로 변조하는데 반해, 도 6에서는 음성 메시지 부분을 I와 Q 성분으로 변조한다.
먼저, 도 5에서, 직교 변조기(660)는 각각 제1 및 제2 힐버트 변환 모듈(670 및 680)을 구비한다. 힐버트 변환 모듈(670 및 680)은 각각 33-탭(tap) 힐버트 필터(672 및 682), 16-샘플 지연 모듈(674 및 684), 및 시프트 승산기(676 및 686)을 구비한다. 33-탭 힐버트 필터(672와 682)는 Q 성분을 발생하고, 16-샘플 지연 모듈(674 및 684)는 I 성분을 발생한다. 승산기(676 및 686)는 Q성분에 필요한 90도 위상 시프트를 발생한다. 상위 측파대 I+j*Q은 가산기(685)에 의해 발생되고, 하위 측파대 I-j*Q은 가산기(695)에 의해 발생된다.
한편, 도 6에서, 직교 변조기의 다른 구성이 660'으로 도시된다. 본 구성에서, 직교 변조기(660')는 지연 모듈(674)와 유사한 지연 모듈(700)과, 필터(672)와 유사한 힐버트 필터(701)를 구비한다. 음성 메시지 부분 Sa(n) (또는 S1(n))은 지연 모듈(700)을 통과하고, 음성 메시지 부분 Sb(n) (또는 S2(n))은 힐버트 필터(701)을 통과한다. 힐버트 필터의 출력은 90도 위상 시프트를 위한 승산기(702)에 결합된다. 가산기(703)에서, 지연 모듈(700)의 출력은 승산기(702)의 출력에 더해진다. 그러므로, 가산기(703)의 출력은 I성분으로 변조된 메시지 부분 Sa(n)과 Q성분으로 변조된 메시지 부분 Sb(n)을 포함하고, 또는 제2 실시예의 경우, I성분으로 변조된 메시지 부분 S1(n)과 Q성분으로 변조된 메시지 부분 S2(n)을 구비한다.
도 7은 33-탭 힐버트 필터(672, 682 및 701)의 임펄스 응답의 적절한 예를 도시한다.
도 8은 기술분야에 공지된 보간기 모듈(710)의 적절한 예의 다위상 표현이고, 도 9는 보간기 모듈(710)의 임펄스 응답이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 매2번째 샘플마다 제로이므로, 계산의 복잡성을 감소시킨다. 또한, 필터의 주파수 응답은 0-3㎑에서 대역 통과를 갖고, 5,600㎐에서 60㏈의 감쇄를 갖는다. 도 8에서, H0(z2)=h0+ z-1h2+z-2h4+...,; 및 H1=z-1[h1+z-1h3+z-2h5+...]이다. 임펄스 응답과 다위상 표현에서 매2번째마다 제로가 된다는 점을 이용하면, 연산은 하나의 채널(I 또는 Q)에 대해 16㎑ 샘플링 레이트에서 샘플마다 6배 감소되므로, 직접 구현에서 16㎑에서 샘플마다 21배 이상으로 실질적으로 개선된다.
선택적으로, 메시지 부분의 하나 또는 둘다가 직교 변조기(660)(또는 660')에 의해 변조되기 전에 시간 반전되고, 또는 어느것도 시간-반전되지 않을 수 있다. 도 10은 단일 메시지가 전송되는 경우에는, 음성 분할기(650)의 출력에, 그리고 2개의 분리 메시지 부분이 전송되는 경우에는 진폭 압신기(640)의 출력에 결합된 선택적인 시간 반전 모듈(660)을 도시한다. 시간 반전 모듈(800)은 시간상 역으로 전송되도록 메시지 부분을 시간적으로 반전시킨다. 본 발명의 디지털 구현의 경우, 시간 반전 모듈(800)은 음성 분할기(650) 또는 진폭 압신기(640)의 출력으로부터 제일 마지막에서 제일 첫번째 순서로 숫자의 시퀀스를 판독한다. 예를 들면, 시간 반전 모듈(650)은 이하에 서술되는 바와 같이 최상위 인덱스에서 아래쪽으로 감소하는 소프트웨어 카운터이다.
메시지 부분을 시간 반전시킴으로써, 전송된 음성 정보는 "스크램블"되고, 따라서 채널을 종종 모니터링하는 수신기에서 음성 신호의 시간 반전된 부분을 "판독 가능"하지 않거나 읽을 수 없다는 점에서 비밀 또는 프라이버시 등급이 낮다. 이와 같이, 송신된 음성 정보가 시간 반전된다는 것을 선험적으로 알고 있는 수신기만이 송신된 신호를 복조하여 이해할 수 있다. 시간 반전할 지 또는 시간 반전하지 않을 지의 판단은 송신기와 수신기에 알려진 미리 정렬된 시퀀스에 기초하여 프레임 기준에 의해 프레임 상의 시그널링 프로토콜 내에서 이루어질 수 있다. 송신기와 수신기 모두에 공지된 시퀀스의 한 가지 예는 선택 호출 수신기의 이진 인코딩된 어드레스이다. 더우기, I와 Q 채널이 변조된 경우에, 하나 또는 두개 모두가 시간 반전된 2개의 음성 부분의 채널상의 스펙트럼에 동시 중첩하는 것은 불규칙적 모니터링 수신기의 가해성을 불확실하게 한다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따라 음성 메시지를 송신하는 예가 설명된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 음성 메시지 VM은 TM의 시간 지속기간을 갖는 것으로 도시되어 있다. A/D 변환 모듈(605)에 의해 샘플링되어 디지털화되면, 음성 메시지 S(n)는 도 12에 도시된 샘플의 디지털 표현인 디지털 숫자 1 내지 N의 시퀀스로 정의된다. 음성 메시지 VM의 디지털 표현은 음성 분할기(650)에 의해 두개로 분할된다. 음성 메시지를 분리하는 바람직한 점은 시간 Ts에서의 제로점이다. 그러므로, 샘플 k의 디지털 값은 시간 Ts에서의 음성 메시지의 값이다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 메시지 부분 Sa(n)은 샘플 1 내지 k에 대한 디지털 값을 포함하고, 제2 메시지 부분 Sb(n)은 샘플 k+1 내지 N에 대한 디지털 값을 각각 포함한다. 제1 및 제2 메시지 부분중 어느 하나 또는 이들 모두는 선택적으로 시간 반전되고, 도 13 및 도 14에서 괄호는 각각의 메시지 부분이 시간 반전될 때 디지털 값의 순서를 가리킨다.
만일 상위 및 하위 측파대(500 및 510)가 메시지 부분을 반송하는데 이용되면, 상위 측파대(500)는 힐버트 변환 모듈(670)을 이용하여 제1 부분과 같은 메시지 부분의 하나로써 형성된다. 제1 메시지 부분을 반송하는 상위 측파대는 ISa+jQSa로 표현된다. 마찬가지로, 제2 메시지 부분(시간이 반전되거나 또는 되지 않은)을 반송하는 하위 측파대는 힐버트 변환 모듈(680)에 의해 발생되고, ISb-jQSb로 표현된다. 그러므로, 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 메시지 부분 Sa(n) 및 Sb(n)은 상위 및 하위 측파대(500 및 510)에 의해 반송된다. 결국, 지속기간 TM을 갖는 음성 메시지는, 메시지의 절반이 상위 측파대(500)에 의해 반송되고 다른 절반이 하위 측파대(510)에 의해 반송되기 때문에 절반의 시간으로 전송된다.
이하의 설명으로 부터 명확해지는 바와 같이, 특히 수신기가 디지털 신호 처리를 이용하는 경우, 수신기는 통상 양쪽 측파대를 검출하지만, 하나의 측파대는 무시한다. 만일 메시지가 개시시 시간 압축되면, 측파대 모두는 전송 또는 "에어" 시간의 절반으로 메시지를 전송하는데 이용된다. 더우기, 수신기는 절반의 시간에 동일한 메시지를 수신하므로, 전력 소비 디코딩 회로가 절반의 시간 동안만 활성화되기 때문에 보다 적은 전력을 소비한다.
이와 유사하게, 상위 및 하위 측파대(500 및 510)는 선택적으로 두개의 분리 메시지를 반송한다. 이 경우, 각각 힐버트 변환 모듈(670 및 680)의 출력에서 메시지 1 S1(n)은 IS1+jQS1으로 표현되고, 메시지 2 S2(n)은 IS2-jQS2로 표현된다.
페이징 시스템의 경우, 음성 메시지 부분은 프로토콜에 따라 전송된다. 이와 같은 한 가지 프로토콜이 도 15 내지 도 17에 도시되어 있다. 도 15를 참조하면, 도 1의 무선 통신 시스템(100)에 의해 이용된 아웃바운드 시그널링 프로토콜의 전송 코딩 포맷예의 특징을 도시하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제어 프레임(330)의 세부를 포함하는 타이밍도가 도시되어 있다. 제어 프레임(330)은 또한 디지털 프레임(330)으로 분류된다.
시그널링 프로토콜은 프로토콜 디비젼(protocol divisions)으로 세분화되는데, 이는 시간(310), 사이클(320), 프레임(330), 블럭(340) 및 워드(350)이다. 15개의 4분 유일 식별 사이클(320)까지가 각 시간(130)에 전송된다. 통상적으로, 모든 15개 사이클(320)은 매 시간마다 전송된다. 제어 프레임(330)과 아날로그 프레임(430) (도 17을 참조로 이하에 서술됨)을 포함하는 128개의 1.875초 유일 식별 프레임까지가 각각의 사이클(320)에 전송된다. 통상적으로, 모든 128 프레임이 전송된다. 115밀리초를 지속하는 하나의 동기 및 프레임 정보 신호(331)와 11개의 160밀리초 유일 식별 블록(340)이 각각의 제어 프레임(330)으로 전송된다. 초당 3200 비트(bps) 또는 6400 bps의 비트 레이트는 각각의 제어 프레임(330) 동안 이용가능하다. 각각의 제어 프레임(330) 동안의 비트 레이트는 동기 신호(331) 동안 선택 호출 수신기(106)로 통신된다. 비트 레이트가 3200bps일 때, 도 15에 도시된 바와 같이, 16개의 유일 식별 32 비트 워드가 각 블럭(340)에 포함된다. 비트 레이트가 6400bps일 때, 32개의 유일 식별 32 비트 워드(도시되지 않음)가 각 블럭(340)에 포함된다. 각각의 32 비트 워드에서, 기술분야의 숙련자에 공지된 방법과 같이, 적어도 11 비트가 에러 검출 및 정정에 이용되고, 21 비트 미만이 정보에 이용된다. 각 블럭(340)에 있는 비트와 워드(350)는 프로토콜의 에러 정정 능력을 향상시키기 위해 기술분야의 숙련자에 공지된 기술을 이용하는 인터리브 방식으로 전송된다.
정보는 정보 필드의 각 제어 프레임(330)에 포함되는데, 상기 정보는 블럭 정보 필드(BI)(332)의 프레임 구조 정보, 어드레스 필드(AF)(333)의 하나 이상의선택 호출 어드레스, 및 벡터 필드(VF)(334)의 하나 이상의 벡터를 포함한다. 벡터 필드(334)는 벡터 경계(335)에서 시작한다. 벡터 필드(334)의 각 벡터는 어드레스 필드(333)의 하나의 어드레스에 대응한다. 정보 필드(332, 333, 334)의 경계는 동기 및 프레임 정보 필드(331)에 포함된 시스템 정보의 종류, 및 어드레스 필드(333)에 포함된 어드레스의 수, 및 벡터 필드(334)에 포함된 벡터의 수와 종류와 같은 인수에 따라, 가변적인 블럭 정보 필드(332) 및 정보 필드(332, 333, 334)에 의해 정의된다.
도 16을 참조하면, 도 1의 무선 통신 시스템에 의해 이용된 아웃바운드 시그널링 프로토콜의 전송 포맷의 특징을 도시하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 프레임(430)의 세부를 포함하는 타이밍도가 도시되어 있다. 음성 프레임(430)은 여기에서는 아날로그 프레임(430)으로 분류된다. 프로토콜 디비젼 시간(310), 사이클(320), 및 프레임(330, 340)의 지속 기간은 도 15의 제어 프레임에 대해 설명된 것과 동일하다. 각각의 아날로그 프레임(430)은 헤더 부분(435)과 아날로그 부분(440)을 갖는다. 동기 및 프레임 정보 신호(331)의 정보는 제어 프레임(330)의 동기 신호(331)와 동일하다. 상기 설명된 바와 같이, 프레임(430)의 헤더 부분(435)은 주파수 변조되고, 아날로그 부분(440)은 진폭 변조된다. 아날로그 부분(440)은 하나의 직교 변조 성분을 통해 음성 메시지 부분을 반송하는 부분이다. 도 16은 무선 통신 시스템이 3개의 서브 채널을 포함하는데, 각각의 서브 채널이 도 2에 도시된 것과 유사한 파일럿 서브 캐리어를 가지며, 음성 메시지 부분이 전송을 위해 할당된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트랜지션 부분(444)은 적어도 3개의 서브채널(441, 442 및 443)을 위한 진폭 변조된 파일럿 서브 캐리어를 포함한다. 각각의 서브채널(441, 442 및 443)은 도 2에 도시된 바와 같이 상위 측파대 및 하위 측파대를 포함하며, 또한 그와 함께 I채널과 Q채널과 관련되어 있다. 도 16에 도시된 예에서, 제1 음성 메시지의 제1 부분인 상위 측파대 신호(500)는 메시지 부분(445)의 하나를 포함하고, 하위 측파대(510)에는 예를 들면 동일한 제1 음성 메시지의 제2 부분이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도 1의 무선 통신 시스템에 의해 이용된 아웃바운드 시그널링 프로토콜의 2개의 아날로그 프레임(430)과 제어 프레임(330)을 도시하는 타이밍도가 도시된다. 도 18의 도면은 제어 프레임(330)인 프레임 제로의 예를 도시한다. 4개의 어드레스(501, 502, 503 및 504) 및 프레임 제로인 4개의 벡터(518, 521, 522, 523)가 도시된다. 2개의 어드레스(501, 502)는 1개의 선택 호출 수신기(106)를 포함하는 반면에, 다른 두개의 어드레스(503, 504)는 제2 및 제3 선택 호출 수신기(106)를 위한 것이다. 각각의 어드레스(501, 502, 503 및 504)는 연관된 벡터의 (즉, 벡터가 시작하는 위치와 얼나마 지속되는 지) 프로토콜 위치를 가리키는 각 어드레스 내의 포인터를 포함함으로써 벡터(518, 521, 522 및 523)중 하나와 유일하게 연관된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 벡터 위치는 벡터가 시작하는 벡터 경계(335) 다음의 워드(350)의 수와, 벡터의 길이를 워드로 식별함으로써 제공된다. 어드레스 및 벡터의 상대적 위치는 상호 무관하다는 것은 자명하다. 포인터로 지시된 관계가 화살표로 도시되어 있다.
도 17에 도시된 실시예에서, 제어 프레임 벡터(518, 521 및 523)는 서브채널(441 또는 442)중 하나의 메시지 부분과 단독으로 연관되어 있다. 특히, 벡터(518)는 서브채널(441)의 상위 측파대(500)을 가리키고, 벡터(521)는 서브채널(442)의 하위 측파대(510)을 가리킨다. 이와 유사하게, 벡터(523)는 서브채널(442)의 측파대 모두를 가리킨다. 즉, 서브채널(441)의 경우, 상기 예는 두개의 서로다른 메시지 부분이 상위 및 하위 측파대에 의해 반송된다는 것을 도시한다. 서브채널(442)의 경우, 한 메시지 부분의 2개의 절반 각각은 각각 상위 및 하위 측파대에 의해 반송된다. 이와 같이, 제어 프레임 벡터(518, 521 및 523)는, 음성 프레임 메시지를 위해 어떤 서브채널 (즉, 어떤 무선 주파수)을 참조하여야 하는 지를 가리키는 정보, 및 또한 서브채널로부터 2개의 분리 메시지가 복원되어야 할 지 또는 단일 메시지의 제1 및 제2 절반이 복원되어야 할 지를 가리키는 정보를 내부에 포함한다.
시그널링 프로토콜에 따르면, 제1 및 제2 메시지를 본 발명에 따른 어드레스 가능한 수신기에 전송하는 방법은 제1 및 제2 메시지를 각각 제1 및 제2 직교 성분으로 직교 변조하여 제1 및 제2 직교 변조 성분을 생성하고; 어드레스 가능한 수신기의 어드레스에 대응하는 어드레스 정보와 동기화 정보에 따라 특정한 순간 시각에 제1 및 제2 직교 변조 성분을 동시에 복조하는데 적합한 모드로 진입하도록 어드레스 가능한 수신기를 트리거하는데 적합한 동기화 정보를 포함하는 프로토콜로 상기 제1 및 제2 직교 변조 성분을 동시에 전송하는 것을 포함한다.
두개의 서로 다른 메시지가 상위 및 하위 측파대 (또는 I 또는 Q 채널)를 통해 동시에 각각 전송되는 실시예를 이용하는 하나의 예로서는, 하나의 메시지는 직접 음성 페이징 메시지이고 다른 하나는 페이저에 저장될 음성 메일박스 메시지인 경우이다.
지금부터 도 18을 참조하면, 선택 호출 수신기(106)는 적어도 안테나(840), 직교 진폭 (QAM) 복조기(850), FM 복조기(860), 디코더/콘트롤러(870), 오디오 증폭기(872), 스피커(874), 경보기(876), 디스플레이(878) 및 제어부(880)을 구비한다. QAM 복조기(850)는 음성 메시지를 복원하기 위해 안테나(840)에 의해 검출된 신호에 대해 QAM 복조를 수행한다. FM 복조기(860)는 FM 복조를 수행하여 데이타 및 다른 비-아날로그 메시지를 복원한다. FM 복조기(860)의 출력은 디코더/콘트롤러(870)에 결합된 데이타 리미티드(limited) 신호(디지털 데이타)이고, 디코더/콘트롤러(870)에 의해 디코딩되고 거기에 응답하여 데이타 메시지를 디스플레이하거나 또는 저장하며, 음성 메시지를 복조하기 위해 서브채널을 로케이팅하고, 경보기(876)를 활성화시키는 등의 시그널링 프로토콜 정보를 포함한다.
음성 메시지는 QAM 복조기(850)의 I와 Q 채널 출력 상에서 동작하는 일련의 프로세싱 모듈을 통해 복원된다. 프로세싱 모듈은 900 내지 960으로 도시되어 있고, 예를 들면, 디지털 신호 처리기 상의 펌웨어(firmware)에 의해 또는 디코더/콘트롤러(870)에 저장된 소프트웨어에 의해 구현된다. 후자의 경우, 프로세싱 모듈은 디코더/콘트롤러(870)에 의해 수행될 것이다.
만일 메시지 부분이 I와 Q 성분으로 변조되었다면, 메시지 부분은 QAM 복조기(850)의 출력으로부터 직접 복원된다. 만일 메시지중 어느 하나 또는 모두가 전송시 시간 반전되었다면, 이때 복원된 메시지 부분은 시간 반전 모듈(900 및 910)에 의해 적절한 시퀀스로 다시 반전된다. 결국, 메시지 부분 S1(n)은 시간 반전 모듈(900)의 출력에서 취해지고, 메시지 부분 S2(n)은 시간 반전 모듈(910)의 출력에서 취해진다.
다른 한편, 만일 메시지 부분이 상위 및 하위 측파대로 변조되었다면, 이때 I성분은 지연 모듈(920)을 통과하고, Q성분은 힐버트 변환 모듈(930)을 통과한다. 가산기 모듈(940)은 모듈(920 및 930)의 출력을 더하고, 가산기 모듈(950)은 지연 모듈(920)의 출력에서 모듈(930)의 출력을 감산한다. 상기 복원된 메시지 부분은 전송시 시간 반전되었다면 시간 반전 모듈(900 및 910)을 통과한다.
메시지 부분 Sa(n) 및 Sb(n)은 본래의 메시지 S(n)를 재구성하기 위해 메시지 부분 Sa(n) 및 Sb(n)을 시간적으로 결합하는 시간 시퀀싱 가산기(960)에 의해 처리된다.
시간 복조 및 진폭 변조의 부수적인 기능은 변조시 수행된 그와 같은 프로세스를 "해제(undo)"하기 위해 수행되는 것이 바람직하다. 그러므로, 비록 도 18에 상세히 도시되지 않았지만, 시간 복조 및 진폭 복조 모듈은 예를 들면 시간 시퀀싱 가산기(960)의 출력에 결합된다. 복원된 신호의 품질을 증가시키는데 적합한 다른 후-복조 프로세싱을 본 발명에 따라 가정할 수 있다.
상기 설명은 단지 예시적인 것이고 다음의 특허청구의 범위에 개시된 것을 제외하고 어떠한 형태로 본 발명을 한정하려 의도된 것은 아니다.

Claims (10)

  1. 메시지를 수신기에 송신하는 방법에 있어서,
    상기 메시지를 상기 메시지의 시간 접촉 부분(time contiguous portions)인 제1 및 제2 메시지 부분으로 시간적으로 분할(temporally splitting)하는 단계;
    상기 제1 및 제2 메시지 부분을 제1 및 제2 직교 성분으로 각각 직교 변조(orthogonally modulating)하여, 제1 및 제2 직교 변조 성분을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 직교 변조 성분을 동시에 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직교 변조 단계는 동상(in-phase) 성분과 직교(quadrature) 성분을 생성하는 것을 포함하고, 상기 동상 성분은 상기 제1 메시지 부분에 의해 변조되며, 상기 직교 성분은 상기 제2 메시지 부분에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직교 변조 단계는 상위 및 하위 측파대(upper and lower sidebands)를 생성하는 것을 포함하고, 상기 상위 측파대는 상기 제1 메시지 부분에 의해 변조되며, 상기 하위 측파대는 상기 제2 메시지 부분에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 메시지 부분은 단일 음성 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 메시지의 제1 및 제2 부분을 어드레스 가능한 수신기에 송신하는 방법에 있어서,
    상기 메시지의 제1 및 제2 부분 - 상기 제1 및 제2 메시지 부분은 상기 메시지의 시간 접촉 부분(time contiguous portions)임 - 을 제1 및 제2 직교 성분으로 직교 변조하여 제1 및 제2 직교 변조 성분을 생성하는 단계; 및
    어드레스 가능한 수신기의 어드레스에 대응하는 어드레스 정보와, 동기 정보에 따라 특정 순간 시각에 상기 제1 및 제2 직교 변조 성분을 동시에 변조하는데 적합한 모드로 진입하도록 상기 어드레스 가능한 수신기를 트리거하는데 적합한 동기 정보를 포함하는 프로토콜로, 상기 제1 및 제2 직교 변조 성분을 동시에 변조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 직교 변조 단계는 동상 성분과 직교 성분을 발생하는 것을 포함하고, 상기 동상 성분은 상기 메시지의 제1 부분에 의해 변조되며, 상기 직교 성분은 상기 메시지의 제2 부분에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 직교 변조 단계는 상위 및 하위 측파대(upper and lower sidebands)를 생성하는 것을 포함하고, 상기 상위 측파대는 상기 메시지의 제1 부분에 의해 변조되며, 상기 하위 측파대는 상기 메시지의 제2 부분에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1 및 제2 직교 변조 성분을 포함한 송신 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    각각 상기 제1 및 제2 직교 변조 성분으로부터 제1 및 제2 메시지 부분 - 상기 제1 및 제2 메시지 부분은 단일 메시지의 시간 접촉 메시지 부분임 - 을 얻기 위해 상기 송신 신호를 복조하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 메시지 부분을 시간적으로 시퀀싱(temporally sequencing)하여 시간적으로 그들을 결합(combine in time)함으로써, 상기 제1 및 제2 메시지 부분으로 구성된 단일 메시지를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시간적으로 시퀀싱하는 단계 이전에 상기 제1 및 제2 메시지 부분중 적어도 하나를 시간 반전(time reversing)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 메시지 부분은 디지털 신호이고, 상기 제1 및 제2 메시지 부분을 아날로그 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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