KR20030027875A - 통신로 부호화 및 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

통신로 부호화 및 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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도날드더블유 베커
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Abstract

다수의 원격 장치(remote unit)들이 어떤 선결된 코드어(codeword) 세트를 사용하여 데이타 버스트(data burst)들을 부호화하고 전기 부호화된 데이타 버스트들을 다중 접속 채널(multiple-access channel)을 통하여 어떤 허브 스테이션(hub station)으로 전송하는 통신 시스템(communication system)에 관한 방법 및 장치(apparatus). 전기 허브 스테이션이 전기 원격 장치들 중 하나로부터의 어떤 데이타 버스트를 수신할 때, 전기 허브 스테이션은 전기 수신된 데이타 버스트를 복조하고 전기 선결된 코드어 세트내의 각 코드어와 상관시켜 어떤 코드어가 최대의 상관성(correlation)을 갖는지를 결정한다. 전기 허브 스테이션은 전기 상관을 사용하여 전기 원격 장치로 되돌려보낼 시한 동기화 신호(timing synchronization signal) 및/또는 반송 주파수 조절 신호(carrier frequency adjustment signal)를 발생시킨다. 전기 신호들은 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트를 전송할 그 시한을 동기화하라는 또는 그 반송 주파수를 조절하라는 정보를 제공한다. 전기 허브 스테이션은 또한 전기 상관을 사용하여 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 측정한다.

Description

통신로 부호화 및 복호화 방법 및 장치{Channel Encoding and Decoding Method and Apparatus}
디지털 데이타 전송을 위한 무선통신 시스템의 사용은 점점 더 확산되어가고 있다. 무선 시스템에서, 비용 및 그 유용성에 있어 가장 중요한 리소스(resource)는, 무선 회선 그 자체이다. 그러므로, 무선 회선을 구성하는 통신 시스템을 디자인함에 있어 중요한 목표중의 하나는 무선 회로의 유용면적을 효율적으로 사용하는 것이며, 덧붙여 회선의 사용과 관련된 지연을 줄이는 것 또한 바람직하다.
디지털 데이타 시스템에서, 원거리 장치는 허브 스테이션에 폭발성의 데이타를 발생시키는 경향이 있다. 폭발성 데이타(bursty data)는, '평균 교통량 대 피크 비(peak-to-average traffic ratio)'가 높다는 특징을 가지고 있는데, 이는 데이타 블록이 상대적으로 긴 휴지기(periods of idleness)사이의 짧은 시간격 동안에 전송되어지는 것을 의미한다.
시분할 다중 접속방식(TDMA) 통신 시스템에 있어, 개개의 타임슬롯(time slot) 채널(channel)은 각각의 원격 장치에 지정되거나 귀속된다. 원격 장치는 허브 스테이션에 데이타를 전송하기 위해 타임 슬롯을 사용한다. 정하여진 타임슬롯의 범위 내로 전송하기 위해, 원격 장치는 허브 스테이션이 제공하는 통신 리소스를 공유할 수 있다. 시분할 다중 접속 방식(TDMA)은 전송시간과 원격 장치의 타임슬롯이 각각 서로 적절히 동조될 때, 효과적으로 운용될 수 있다.
장치들이 폭팔성의 데이타를 포함하는 사용 패턴을 가지는 시분할 다중 접속방식에서 개개의 타임 슬롯 채널(channel)을 각각의 활동 원격 장치로 전용화(dedication)하는 것은 시스템 용량의 효율적인 사용을 초래하지 못한다.이것은 원격 장치가 시스템을 사용하고 있지 않을 때, 시슬랏 회선이 가동되지 않기 때문이다.
다수의의 원격 장치와 허브 스테이션을 갖춘 통신 시스템에 있어, 허브 스테이션은 언제 원격 장치가 버스트를 허브 스테이션에 보낼 지를 감지하고, 그 버스트의 데이타 용량을 결정하며, 원격 장치로 피드백(feedback)하기 위해 시한 동기화 신호(timing synchronization signals)와 같은 명령을 생성시킨다.
본 통신 시스템에서, 원격 장치에서 허브 스테이션으로 전송되는 버스트는 일반적으로 버스트를 탐지하는 허브 스테이션에 의해 사용되어지는 프리앰블(preamble)을 포함한다. 프리앰블의 추가된 비트(bits)는 버스트의 길이와 각가의 원격 장치에 요구되는 타임 슬롯의 지속 시간을 연장시킨다. 시스템 내의 원격 장치가 많을수록, 허브 스테이션이 프리앰블 데이타 버스트를 감지하고 처리하는 시간이 길어진다. 게다가, 만약 버스트의 데이타 비트가 짧다면, 프리앰블은 데이타 비트보다 더 길어질 지 모른다. 이것은 중요한 시스템 리소스의 비효율적인 사용을 야기한다.
따라서, 시스템 리소스를 효율적으로 사용하도록 해주는 다중 접속 시스템(multiple-access system)이 필요한 것이다.
요 약
본 발명은 무선 통신 회로나 채널을 통한 폭발성 메시지의 신뢰성 있는 전송을 용이하게 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 지정된 코드어 세트를 이용해서 다수의 데이타 버스트를 부호화하고 부호화된 데이타 버스트를 다중 접속 채널을 통해 허브 스테이션으로 전송하는 다수의 원격 장치를 가진 통신 시스템에 관한 것이다. 허브 스테이션이 원격 장치중의 하나로부터 데이타 버스트를 수신하였을 때, 전기 허브 스테이션은 다수의 다른 시한 변위(timing offset) 및/또는 반송 주파수 변위(carrier frequency offset)에서 데이타 버스트를 재표본추출(resampling)한다. 허브 스테이션은 지정된 코드어 세트의 범위 내에서 가장 적절한 코드어의 결합을 결정하도록 수용한 데이타와 각각의 코드어를 결합시킨다. 이 때, 허브 스테이션은 최적의 부호를 가진 코드어와 다수의 다른 시한(timing) 및/ 또는 반송주파수 변위 표본을 결합시키고 원격 장치로 보내질 시한 동기화 신호 및/또는 반송 주파수 조절 신호(adjustment signal)를 도출한다. 그 신호들은 원격 장치에 그 시한을 동기화하거나 혹은 연달은 데이타 버스트 전송을 위한 반송주파수 변위를 조정할 정보를 제공한다. 허브 스테이션은 신호 대 잡음비(signal- to- noise)를 추정하기 위해 상관(correlation)의 결과를 사용할 수 있다.
본 발명에는 몇 가지 특성 또는 이점이 있다. 첫째, 데이타 버스트 부호화에 대한 실시태양의 하나인 QPSK 코드어 세트는 각각의 코드어가 이웃하는 코드어로부터 같은 거리 구성을 가지도록 만들어졌다. 즉, 각각의 코드어는 주어진 거리에서 모든 다른 코드어들 처럼 같은 수의 코드어들을 가진다. 이것의 이점은 각각의 코드어들이 동일한 잡음 내잡음성(noise immunity)을 갖도록 해준다는 것이다. 바람직하게는, 전체의 코드어 데이타 세트는 또한 전송 에러의 발생가능성을 줄이기 위해 낮은 신호 대 잡음 환경에서 잘 실행되도록 만들어졌다.
두번째로 원격 장치는, 바람직하게는 데이타 버스트를 비동기 코드(non-coherent code)로 부호화시킨다. 비동기 코드의 사용은 (허브 스테이션에서) 복조되는 동안 부호화된 버스트와 관련된 반송 위상(carrier phase)의 결정을 요구하지는 않는다.
셋째, 한 가지 실시태양에서, 각각의 버스트는 상대적으로 짧으며, 프리앰블(preamble)을 포함하지 않는다. 이것은 프리앰블 비트(preamble bit)를 부호화하고 복호화하는 데 있어 필요한 채널(channel)과 리소스를 통해 보내지는 데이타의 양을 감소시킨다.
넷째, 한 가지 실시태양에 있어, 채널 복조화는 잡음이 존재할 때 신호를 측정할 수 있는, 상관성에 기초한 구성을 요구한다. 이는 채널이 잡음에 의해 덜 방해받게 하며, 상대적으로 낮은 신호 대 잡음비의 환경에서 작동하도록 하여준다.
다섯째, 한 가지 실시태양에서, 회선 복조는 대체적으로 복잡하지 않는 상관성에 기초한 구조를 갖는다.이러한 특징이 현재의 마이크로프로세서에 기초한(microprocessor-based) 시스템에서 고도로 벡터화되어(vectorized) 수송되어지는 실행을 가능하게 하는 것이다. 따라서, 복조의 속도에서 예약 채널을 통해 수신된 신호를 적절하고 정확하게 복조화하기 위해 어떠한 절충(tradeoff)도 요구되지 않는다.
여섯째, 한 가지 실시태양에서 한 개의 혹은 다수의 버스트가 허브 스테이션에 의해 수신되고 처리된 후 허브 스테이션은 시한 조절 신호(timing adjustment signal)를 원격 장치로 다시 돌려보낸다. 허브 스테이션이 특정 원격 장치로부터 버스트를 수신하고 처리하는 동안, 바람직하게는, 원격 장치의 전송 시한 조절이 일어나지 않는다. 이는 허브 스테이션이 각각의 버스트를 수신하고 처리하는 시간을 감소시킨다. 이는 채널을 통해 수신된 메시지를 빠르고 효율적으로 처리하기 위해 많은 수의 원격 장치들이 채널과 허브 스테이션에 접근하도록 하여준다.
일곱번째, 한 가지 실시태양에서, 허브 스테이션은 반송 주파수 조절 신호를 파생시켜서 원격 장치로 다시 돌려보낸다. 바람직하게는, 허브 스테이션이 특정한 원격 장치로부터 버스트를 수신하고 처리하는 동안, 원격 장치의 반송 주파수에 있어 조절이 일어나지 않는다. 이는 허브 스테이션이 각각의 버스트를 수신하고 처리하는 시간을 감소시킨다. 이는 채널을 통해 수신된 메세지를 빠르고 효율적으로처리하기 위해 많은 수의 원격 장치들이 채널과 허브 스테이션에 접근하도록 하여준다.
본 발명의 한 측면은 다수의 원격 장치가 데이타를 허브 스테이션으로 전송하는 통신 방법에 관한 것이다. 이 방법은 데이타 버스트가 지정된 코드어 세트를 사용하여 부호화되는 원격 장치로부터 데이타 버스트를 수신하는 것을 포함한다. 이 방법은 추가적으로 다수의 다른 시한변위에서 허브 스테이션에 수신된 데이타 버스트를 재표본추출하는 단계와 최대의 상관성을 가진 코드어를 찾아내기 위해 코드어와 허브 스테이션에서 수신된 데이타 버스트를 코드어셋과 연관시키는 것을 포함한다. 이 방법은 추가적으로 최대의 상관성을 가진 코드어와 다수의 다른 시변위 표본들을 관련시키는 것과 시한 동기화 신호를 파생시켜 원격 장치로 다시 되돌려보내는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 반송 주파수 조절 신호를 파생시키는 것을 포함한 방법을 제외하고 상술한 방법과 유사한 방법에 관한 것이다. 반송 주파수 조절 신호는 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트를 전송시킬 그 반송 주파수를 조절하라는 정보를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 통신 시스템에서 다수의 원격 장치가 데이타를 허브 스테이션으로 전송하는 통신방법에 관한 것이다. 이 방법은 비경쟁형(non-contention), 다중 접속 채널을 통해 원격 장치로부터 데이타 버스트를 전송하는 것을 포함한다. 이 방법은 복합 상관에 기초한 비경쟁형 접속 채널의 신호 대 잡음비를 측정하고, 허브 스테이션으로부터 버스트에 수신된 여러 복합 상관을 이행하는 것을 추가적으로 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 다중 원격 장치가 제한된 통신 리소스를 두고 경쟁하는 시스템에서 시스템 접근 방법에 관한 것이다. 이 방법은 경쟁형 접근 통신 리소스(contention-type access communication resource)를 통해 한 블록의 데이타를 송신하는 것을 포함한다. 이 방법은 추가적으로 비경쟁형 직각 위상 전이 타건(non-coherent quadrature phase shift keying code)을 사용하는 허브 스테이션을 위해 유도된 해당 통지(notification) 메세지를 부호화하는 것과 예약된 통신 리소스를 통해 부호화된 통지 메시지를 전송하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 지정된 코드어 세트를 사용하여 통지 버스트(notification burst)를 부호화시키기에 적합한 부호기(encoder)를 포함한 것이다. 통지 버스트는 허브 스테이션에 원격 장치가 경쟁형 리소스를 통해 데이타 버스트를 보내는 것을 통지한다. 원격 장치는 비경쟁형, 다중 접속 채널을 사용함으로써 원격 장치로부터 허브 스테이션으로 부호화된 데이타 버스트를 전송하는 데 적합한 전송기(transmitter)를 추가적으로 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 수신기(receiver), 적어도 한 개의 정합 필터(matched filter), 마이크로프로세서 그리고 시한 동기화 회선(timing synchronization circuit)을 포함한 허브 스테이션에 관한 것이다. 이 수신기는 원격 장치로부터 데이타 버스트를 받도록 고안되어졌다. 이 정합필터는 다수의 다른 시한 변위에서 수신된 데이타 버스트를 재표본추출하도록 고안되어졌다. 마이크로프로세서는 최대의 상관성을 갖는 코드어를 찾기 위해 코드어 세트로부터 여러코드어들과 수신된 데이타 버스트를 관련짓도록 고안되어졌다. 시한 동기화 회선은 신호를 원격 장치에 다시 보내도록 고안되어졌으며, 이것은 원격 장치가 뒤에 이어지는 데이타 버스트를 전송하기 위해 그 시한(timing)을 동기화하도록 정보를 제공한다.
본 발명의 한가지 응용형태는 세 가지 통신 리소스를 포함하는 통신 시스템에서 예약 블록(reserved block) 혹은 예약 채널(reservation channel)과 관련된 부호화 그리고 복호화 데이타에 관한 것이다: 경쟁형 예약 접근 예약 블록(contention-type access block), 비경쟁형 접근 블록(non-contention-type access block), 그리고 예약 채널이라 불리는 두번째 비 경쟁형 접근 블록. 원격 장치가 허브 스테이션에 전송할 한 블록의 데이타가 있을 때마다, 원격 장치는 비경쟁형 접근 블록으로 데이타 블록을 보낸다. 또한 원격 장치는 예약 채널을 (reservation channel) 통해 해당 통지 메시지를 전송한다. 만약 허브 스테이션이 데이타 블록이 아닌 통지 메세지를 받는다면, 허브 스테이션은 비경쟁적 접근 블록 내에서 리소스를 지정하는 원격 장치에 응답 메시지를 보낸다.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 짧고 산발적인 메세지의 무선 통신 회선(wireless communications link)을 통한 신뢰성 있는 전송을 용이하게 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 예시적인 시스템을 설명하는 블록 선도(block diagram)이다.
도 2는 전기 도 1의 예시적인 시스템 내에서, 예약 블록(reserved block) 또는 경쟁형 접근 블록 및 비경쟁형 접근 블록간 통신 리소스 배정의 한 실시태양을묘사하는 개념도(conceptual diagram)이다.
도 3은 전기 도 1의 시스템 내에서 부호화된 데이타를 전송시키는 방법을 묘사하는 블록선도이다.
도 4는 전기 도 2의 예약 블록에 관련되어 사용된 코드어 세트의 한 형태를 나타낸다.
도 5는 전기 도 2의 허브 스테이션으로부터 수신된 데이타 버스트를 처리하는 방법 및 장치를 나타내는 도표이다.
통신 시스템
본 발명은 짧고, 폭팔적인(bursty) 메세지의 무선 통신 회선 또는 채널을 통한 신뢰성 있는 전송을 용이하게 하는 효과적인 방법 및 장치에 관한 것이다. 하기에서는 본 발명의 통신 시스템이 기술된다. 구체적으로, 본 발명은 전기 통신 시스템의 예약 채널로 구체화된다. 다르게는, 본 발명은 다른 유형의 시스템 및/또는 응용에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 예시적인 시스템을 설명하는 블록 선도이다. 도 1의 시스템은 위성 회선(satellite link)을 통한 고속의 신뢰성 있는 인터넷 통신 서비스를 제공한다.
특히, 도 1에서, 컨텐트 서버(content server, 100)는 인터넷(102)에 연결되어 있고, 이는 다시 허브 스테이션(104)에 연결되어 있어서, 허브 스테이션(104)은 컨텐트 서버(100)에 디지털 데이타(digital data)를 요청하고 받을 수 있다. 허브 스테이션(104)은 또한 위성(106)을 통하여 다수의 원격 장치들(108A-108N)과 연락된다. 예를 들어, 허브 스테이션(104)은 한 순방향 업링크(forward uplink, 110)를 통하여 신호를 위성(106)에 전송한다. 위성(106)은 순방향 업링크(110)로부터 신호를 받아서 그것을 순방향 다운링크(forward down link, 112)로 재전송한다. 순방향 업링크(110) 및 순방향 다운링크(112)는 합쳐서 순방향 링크(forward link)로 언급된다. 원격 장치들(108A-108N)은 허브 스테이션(104)으로부터 오는 원격-장치 특이적 메세지 및 방송 메세지를 수신하기 위하여 전기 순방향 링크로 구성된 하나 이상의 채널을 모니터한다.
유사한 방식으로, 원격 장치들(108A-108N)은 역방향 업링크(reverse uplink, 114)를 통하여 신호를 위성(106)에 전송한다. 위성(106)은 역방향 업링크(114)로부터 신호를 받아서 이를 역방향 다운링크(116)로 재전송한다. 역방향 업링크(114) 및 역방향 다운링크(116)는 합쳐서 역방향 링크(reverse link)로 언급된다. 허브 스테이션(104)은 원격 장치들(108A-108N)로부터의 메세지를 추출하기 위하여 전기 역방향 링크로 구성된 하나 이상의 채널을 모니터한다.
전기 예시적인 시스템의 한 가지 실시태양에서, 각 원격 장치(108A-108N)는 다수의 시스템 사용자들에 연결된다. 예를 들어, 도 1에서 원격 장치 108A는 어떤 근거리 통신망(local area network, 116)에 연결된 것으로 나타나고, 이는 다시 일군의 사용자 단말기(user terminal, 118A-118N)에 연결된다. 전기 사용자 단말기들(118A-118N)은 개인용 또는 네트워크 컴퓨터, 프린터, 디지털 원격 검침 장비(digital meter reading equipment) 등의 여러 종류의 근거리 통신망 노드(node) 중 하나일 것이다. 어떤 메세지가 전기 사용자 단말기들(118A-118N) 중 하나로 향하는 순방향 링크로 수신되면, 원격 장치 108A는 이를 전기 근거리 통신망(116)을 통하여 적당한 사용자 단말기(118)로 전송한다. 마찬가지로, 전기 사용자 단말기들(118A-118N)은 전기 근거리 통신망(116)을 통하여 전기 원격 장치 108A로 메세지를 전할 수 있다.
전기 예시적인 시스템의 한 가지 실시태양에서, 각 원격 장치(108A-108N)는 다수의 사용자들에게 인터넷 서비스를 제공한다. 예를 들어, 사용자 단말기 118A가 브라우저 소프트웨어(browser software)를 실행하여 월드 와이드 웹(World Wide Web)에 접근하는 개인용 컴퓨터라고 가정하면, 전기 브라우저가 전기 사용자로부터 어떤 웹 페이지 또는 내장 객체(embedded object)에 대한 요청을 받을 때, 전기 사용자 단말기 118A는 잘 알려진 기술에 의하여 요청 메세지(request message)를 창출한다. 전기 사용자 단말기 118A는 또한 잘 알려진 기술을 사용하여, 전기 요청 메세지를 전기 근거리 통신망(116)을 통하여 원격 장치 108A로 전송한다. 전기 원격 장치 108A는 전기 요청 메세지에 기초하여 무선 링크 요청을 창출하고, 전기 역방향 업링크(114) 및 역방향 다운링크(116) 내의 어떤 채널을 통하여 이를 전송한다. 허브 스테이션(104)은 전기 역방향 링크를 통하여 전기 무선 링크 요청을 수신하며, 이 무선 링크 요청에 기초하여 인터넷(102)을 통하여 어떤 요청 메세지를 적당한 컨텐트 서버(100)에 전달한다.
응답시에, 컨텐트 서버(100)는 인터넷(102)을 통하여 요청된 페이지 또는 객체를 허브 스테이션(104)에 전송하며, 허브 스테이션(104)은 전기 요청된 페이지 또는 객체를 수신하여서 어떤 무선 링크 응답(wireless link response)을 창출한다. 전기 허브 스테이션(104)은 순방향 업링크(110) 및 순방향 다운링크(112) 내의 어떤 채널을 통하여 이를 전송한다.
원격 장치 108A는 전기 무선 링크 응답을 수신한 후, 근거리 통신망(116)을 통하여 전기 사용자 단말기 118A에 해당 응답 메세지를 전송한다. 이러한 방식으로, 사용자 단말기 118A와 전기 컨텐트 서버(100) 간 양방향성 링크(bi-directional link)가 구축된다.
통신 리소스(resource) 배정(allocation)
도 2는, 전기 도 1의 예시적인 시스템 내에서, 예약 블록 또는 예약 채널(140), 경쟁형 접근 블록(contention-type access block, 142) 및 비경쟁형 접근 블록(144)간 통신 리소스 배정의 한 실시태양을 묘사하는 개념도이다. 예약 블록(140), 경쟁형 접근 블록(142) 및 비경쟁형 접근 블록(144)은 함께 도 1에서 보여진 역방향 링크(114, 116)를 구성한다.
예약 블록(140)은 일련의 리소스들로 구성되어 있는데, 각 리소스는 하나의 활동 원격 장치(108)(도 1)에 배정되어 각기 전용화되어 있다. 예약 블록(140)은 한 원격 장치(108)로부터의 전송이 또 다른 원격 장치(108)와의 통신을 방해하지 않는 잘 알려진 여러 비경쟁적 접근 기구들 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 예로서, 예약 블록(140)은 일련의 시간 다중화 확장 스펙트럼 채널(time multiplexed spread spectrum channel) 또는 일련의 FDMA(주파수 분할 다중 접속) 또는 TDMA 채널로 구성될 수 있다. 전기 예약 블록(140)의 다중 접속 및 통신 포맷(communication format)은 나머지 리소스 배정 블록(142-144)과 다를 수 있다.
예약 채널의 기능
예약 블록(140)은 어떤 원격 장치(108)가 경쟁형 접근 블록(142)을 통하여 시스템에 접근을 시도할 때마다 허브 스테이션(104)에 알리는 데 사용된다. 이는 허브 스테이션(104)이 전기 경쟁형 접근 블록(142) 상에서의 충돌(collision) 발생(또는 기타 고장 상태)을 정확히 감지하고, 전기 충돌에 연루된 원격 장치들(108)을 밝혀내는 것을 가능하게 한다. 추가적으로, 예약 블록(140)은 기타 태스크(task)들 뿐 아니라, 사용자 데이타의 전송을 위한 리소스들을 요청하거나 또는 현재 전송할 수 있는 사용자 데이타의 양을 허브 스테이션(104)에 알리는 데 사용된다.
한 가지 실시태양으로, 예약 블록(140) 상에서 통신 포맷을 사용한다면, 허브 스테이션(104)이 성공적으로 수신할 가능성이 높아진다. 예를 들어, 전기 통지 메세지는 비교적 높은 신호 대 방해비(signal-to-interference ratio)로 허브 스테이션(104)에 도달할 것이다.
추가적으로, 예약 블록 전송물은, 그것이 어떤 경쟁형 리소스를 통한 한 블록의 데이타 전송을 지시하든지 아니든지 간에, 원격 장치(108A-108N)에 대하여 시간 배열(time alignment)(동기화), 반송 주파수 조절 및 전원 제어 통지를 유도하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 허브 스테이션(104)은 예약 블록(140)을 통하여 수신된 전송물을 검사함으로써, 원격 장치(108)에 시간, 반송 주파수, 전원 조절 명령 또는 기타 전송 관련 정보를 줄 수 있다.
이러한 기능을 목적으로 예약 블록(140)을 사용하는 것은 이로운데, 왜냐하면, 원격 장치(108)는 어떠한 부가적인 시스템 리소스 소비 및 충돌의 위험없이 예약 블록(140)을 통하여 실제적인 또는 의사(dummy) 메세지를 전송할 수 있기 때문이다. 예약 블록(140)을 사용하여 이러한 부가 기능을 갖춤으로써, 경쟁형 접근 블록(142) 및 비경쟁형 접근 블록(144) 상의 적재(loading)를 훨씬 감소시킬 수 있다.
한 가지 실시태양으로, 전기 예약 블록 전송물은 경쟁형 리소스(142)를 통하여 전송되는 데이타의 양을 반영한다. 예를 들어, 한 가지 실시태양으로, 예약 블록 전송물은 경쟁형 리소스(142)를 통하여 전송되는 패킷(packet)의 수를 나타내는 페이로드(payload) 메세지이다. 허브 스테이션(104)이 전기 경쟁형 리소스(142) 상의 표시된 것보다 더 적은 양의 데이타를 감지하면, 허브 스테이션(104)은 충분한 크기의 비경쟁형 리소스(144)를 할당하여 아직 수신되지 않은 전기 데이타의 전송을 지원하고 원격 장치(108)에 알린다. 원격 장치(108)는 전기 비경쟁형 리소스(144)를 통하여 데이타를 재전송함으로써 응답한다.
이러한 실시태양으로, 원격 장치(108)가 통신 리소스에 대한 필요를 예측할 수 있는 곳에서 전기 원격 장치(108)가 어떤 등시성의(isochronous) 또는 다른 형태의 데이타를 전송하려 한다면, 전기 원격 장치(108)는 전기 데이타가 전송가능해지기 전에 전기 예측한 양의 리소스들의 전송을 표시하는 어떤 페이로드 메세지를 전기 예약 블록(140)을 통하여 전달할 수 있다. 그러나, 전기 원격 장치(108)는 경쟁형 리소스(142)에는 해당 메세지를 전송하지 않는다. 따라서, 허브 스테이션(104)은 해당하는 경쟁형 리소스 전송물이 아닌 예약 블록 전송물을 수신하며, 그에 응답하여 비경쟁형 리소스를 배정한다. 전기 원격 장치(108)는 비경쟁형 리소스(144)를 통하여 데이타를 전송하며, 이 때, 전기 데이타는 경쟁형 리소스(142) 상에서 일정 계획(scheduling)의 지연 또는 충돌을 초래함 없이 이용될 수 있다. 추가적으로, 전기 원격 장치(108)는 경쟁형 리소스(142)를 통하여 메세지를 전송하지 않기 때문에, 전기 경쟁형 리소스(142) 상에서의 적재 및 충돌 횟수는 감소한다.
어떤 경우에, 원격 장치(108)는 예측 불가능한 데이타뿐 아니라 예측가능한 데이타도 전송한다. 예를 들어, 원격 장치(108)는 예측가능한 속도의 음성 신호 및 예측 불가능한 데이타 신호를 동시에 전송할 수 있다. 이러한 경우, 원격 장치(108)는 예약 블록 전송을 통하여 보내어지는 전기 페이로드 표시에 전기 예측된 리소스의 양을 합할 수 있다. 예를 들어, 만약 전기 원격 장치(108)가 다섯 개의 데이타 패킷을 보내야 하고 추가적으로 두 개의 음성 패킷을 보내야 하는 것을 예측한다면, 전기 원격 장치(108)는 전기 경쟁형 리소스(142)를 통하여 다섯 개의 데이타 패킷을 전송하고, 예약 블록(140)을 통하여 일곱 개의 데이타 패킷이 전송될 것이라는 것을 표시하는 해당 메세지를 전송한다. 허브 스테이션(104)은 전기예약 블록 전송물을 수신한 후, 남아있는 두 개의 패킷을 전송할 수 있는 충분한 비경쟁형 리소스(144)를 예정해 둔다.
또 다른 실시태양으로, 전기 원격 장치(108)는 예약 블록(140)을 통하여 전송 대기 중인 데이타의 양을 표시하는 메세지를 보낸다. 예를 들어, 전기 원격 장치(108)는 어떤 메세지가 경쟁형 리소스(142)를 통하여 전송되었으며, 얼마간의 데이타가 전송 대기 중이라는 것을 알린다. 대기 행렬의 길이(queue length)에 관한 정보는 허브 스테이션(104)이 적당한 시스템 리소스를 배정하는 데 이용될 수 있다. 실제로는, 이러한 실시태양은 원격 장치(108)가 실제 수신되는 것보다 더 많은 양의 데이타를 전송 중임을 알리는 예약 블록 메세지를 전송하고, 이 후, 허브 스테이션(104)이 수신되지 않은 전기 데이타의 전송을 지원할 충분한 크기의 비경쟁형 리소스(144)를 할당하는 상술한 실시태양의 특별한 경우이다. 사실상, 전송된 데이타의 양과 메세지에 표시된 데이타 양의 차이는 대기 행렬의 크기와 같다.
예약 블록(140)을 통한 전송이 경쟁형 접근 블록(142)을 통한 전송과 동시에 행해질 필요는 없다. 예약 블록(140)을 통한 전송은, 방금전 어떤 경쟁형 접근 블록(142)을 통하여 전송이 이루어졌다는 것, 경쟁형 접근 블록(142)을 통하여 전송이 이루어지고 있다는 것, 또는 곧 경쟁형 접근 블록(142)을 통하여 전송이 이루어질 것이라는 것을 모두 나타낼 수 있다.
또 다른 실시태양으로, 예약 블록(140)의 리소스들은 원격 장치들(108A-108N) 간에 균등하지 않게 배정될 수 있다. 예를 들어, 전기 리소스들은 활동중인 및 휴지의(quiescent) 원격 장치 집단에 기초하여 배정될 수 있다. 전기 활동 원격 장치들은 데이타를 전송할 가능성이 좀 더 있는 원격 장치들이며, 전기 휴지 원격 장치들은 데이타를 전송할 가능성이 덜한 원격 장치들이다. 장기간동안 어떤 활동 원격 장치로부터 어떠한 전송물도 수신되지 않으면, 전기 허브 스테이션(104)는 전기 원격 장치를 휴지 원격 장치로 재분류하며, 어떤 휴지 원격 장치로부터 어떤 전송물이 수신되면, 전기 허브 스테이션(104)는 전기 원격 장치를 활동 원격 장치로 재분류한다. 전기 활동 원격 장치들은 전기 휴지 원격 장치들 보다 전기 예약 블록(140)에 대하여 좀 더 빈번히 접근하도록 할당된다.
유사하게, 전기 예약 블록(140)의 리소스들은 전기 사용자에게 배정된 서비스의 특성, 전기 원격 장치(108)의 데이타 전송 용량, 전기 원격 장치(108)의 이전 사용 패턴 또는 전기 마지막 전송물은 전기 원격 장치(108)로부터 수신되었으므로 그 기한에 따라 전기 원격 장치들(108A-108N)에 배정된다. 전기 예약 블록 리소스들을 균등하지 않게 배정함으로써, 전기 예약 블록(140) 사용으로 인하여 전기 시스템내에 발생된 전체적인 대기 시간을 줄일 수 있다.
유사하게, 전기 예약 블록(140) 전용 시스템 리소스의 총량은 시스템이 작동하고 있는 동안 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서의 예약 블록(140) 및 전기 경쟁형 접근 블록(142) 및 전기 비경쟁형 접근 블록(144)의 엄격한 분리는 가동적(movable) 분리로 대체될 수 있다. 전기 예약 블록(140)에 배정된 리소스의 양을 증가시킴으로 예약 블록(140) 사용으로 인한 전기 시스템의 전체적인 대기시간을 감소시킬 수 있다. 그러나, 전기 예약 블록(140)에 배정된 리소스의 양을 증가시키면, 그 외의 접근 리소스에 배정될 수 있는 리소스의 양이 감소한다. 따라서, 전기 경쟁형 리소스(142) 및 전기 비경쟁형 리소스(144)에 대하여 이용가능한 리소스가 충분할 때, 전기 예약 블록(140)에 대하여 추가적인 리소스들이 배정될 수 있다. 전기 경쟁형 리소스(142) 및 전기 비경쟁형 리소스(144)에 대한 적재가 증가함에 따라, 전기 예약 블록(140)에 배정된 리소스의 양은 감소할 수 있다.
상기한 바처럼, 전기 예약 블록(140), 전기 경쟁형 접근 블록(142) 및 전기 비경쟁형 접근 블록(144)에 대하여 사용되는 통신 포맷이 모두 동일할 필요는 없다. 잘 알려진 및 최근 개발된 무수한 통신 포맷들을 본 발명의 내용에 직접적으로 접목시킬 수 있다. 일반적으로, 비경쟁형 접근 및 경쟁형 접근 블록(142·144)은 용이한 구현을 위하여 공통의 통신 포맷 및 채널화(channelization)를 사용한다. 한 가지 실시태양에서는, 전기 예약 블록(140)은 어떤 다른 통신 포맷을 따라 작동한다.
전기 예약 블록(140)의 한 가지 중요한 특성은 그것이 각 활동 원격 장치(108)에 하나의 유일한 리소스이 할당될 수 있을 만큼 충분한 개별 리소스들을 포함하고 있다는 것이다. 유일하게 할당된 리소스을 사용함으로써, 한 원격 장치(108)는 다른 원격 장치들이 허브 스테이션(104)과 통신하는 것을 방해하지 않고 전기 허브 스테이션(104)과 통신할 수 있다. 다수의 원격 장치들(108A-108N) 및 각 원격 장치(108)에 배정된 타임 슬롯이 제한되어 있는 시스템에서는, 전기 예약 채널(140)을 통한 데이타 버스트를 짧게 유지하는 것이 중요하다.
전기 예약 리소스(140)을 통한 신호 전송과 관련된 전송 지연을 어떤 적당한 값으로 제한하는 것이 또한 중요하다. 만약 하나의 원격 장치(108)가 전기 예약블록(140)을 통하여 연속적으로 전송함에 따른 시간 지연(time delay)이 너무 크다면, 전기 지연은 비경쟁형 접근 블록(144)를 통한 재전송에 따른 지연을 결정하는 데 있어서 중요해 진다. 따라서, 전기 예약 블록(140)을 통한 데이타 버스트가 짧을수록 전기 데이타 버스트가 특정 속도로 전송되는 빈도가 높아지며, 그에 따라, 바람직하게 그 전송 지연을 제한한다.
예약 채널 부호화
도 2에서, 전기 예약 블록(140)의 리소스들은 어떤 고효율의 협대역 통신 채널(이후 "예약 채널(140)"로 언급됨)을 포함한다. 일반적으로, 전기 원격 장치들(108A-108N, 도 1)은 바람직하게는, 전기 예약 채널(140)을 통하여 전기 허브 스테이션(104)으로 전송될 메세지들을 부호화하며, 그 후, 전기 허브 스테이션(104)은 전기 메세지들을 복호화한다. 한 가지 실시태양에서, 전기 메세지들은 비동기, 직각 위상 전이 타건(QPSK) 기호열(symbol sequence) 세트로 부호화된다. 비동기 코드 사용은 이롭게도, 복조 동안 전기 부호화된 버스트에 관련된 반송 위상(carrier phase) 결정을 필요로 하지 않는다.
전기 QPSK 기호열 세트는 다수의 가능한 코드어 또는 코드 형태(pattern)를 포함한다. 각 코드어는 다수의 'I' 값 및 다수의 'Q' 값으로 구성된다. 개개의 I 및 Q 숫자(digit) 값은 2진수, 즉, +1 또는 -1 둘 중 하나이다. QPSK 변조된(modulated) 각 기호는 하나의 I값 및 하나의 Q값으로 구성된다. 어떤 기호에서 함께 유효하게 취해진 2진 I 및 2진 Q값은 QPSK로 알려진 4-위상 변조를 생성한다.
도 3은 전기 도 1의 시스템내에서 전기 예약 블록(140)을 거쳐 전송될 데이타를 부호화하는 방법을 묘사하는 블록 선도이다. 도 3에서, 전기 예약 채널(140)로 보내질 각 메세지의 초기 길이는 6 비트이다. 다르게는, 본 발명에 따라 6 이상의 또는 6 이하의 메세지 길이가 사용될 수 있다. 어떤 부호기(150)에서, 전기 원격 장치(108)는 조사표(look-up table)를 사용하여 6-비트 메세지를 18-비트 코드어로 부호화한다. 구체적으로, 전기 원격 장치(108)는 도 4에서 보여지는 바처럼 어떤 코드어 세트를 조회하여 전기 6-비트 메세지에 부합하는 코드어를 찾는다.
도 4는 비동기, 9-기호 QPSK 기호열 세트에 해당하는 코드어 세트의 한 형태를 나타낸다. 도 4에서 보여지는 바처럼, 이 세트는 26또는 64 코드어로 구성되어 있는데, 이는 6 비트의 초기 메세지 길이에 해당한다. 전기 64 코드어는 도 4의 표에서 행(row)으로 나타나 있다. 각 코드어는 도 4에서 첫 9개 열(column)로 나타나 있는 9개의 I값(I0에서 I8) 및 도 4에서 두번째 9개 열로 나타나 있는 9개의 Q값(Q0에서 Q8)로 구성되어 있다.
도 3의 한 변환기(converter, 152)에서, 전기 원격 장치(108)는 18-비트 코드어를 9개의 QPSK 기호로 변환한다. 각 I값 및 대응하는 Q값이 하나의 기호를 구성하기 때문에, 각 코드어는 9개의 기호에 해당한다. 예를 들어, 도 4에서 번호 2의 코드어(세 번째 행)의 두 번째 기호(I1, Q1)는 (-1, 1)의 값으로 구성되어 있다. 어떤 전송기(154)에서, 전기 원격 장치(108)는 전기 기호들을 전기 예약채널(140)을 통하여 전기 허브 스테이션(104)으로 전송한다.
전기 통신 시스템의 한 가지 실시태양에서 사용된 비동기 QPSK 코드 세트는, 각 코드어가 이웃 코드어들로부터 같은 거리에 배치되도록, 즉, 각 코드어가 주어진 거리에서 다른 모든 코드어와 동일한 수의 코드어를 갖도록 만들어 진다. 이는 각 코드어가 동일한 잡음 면역성(noise immunity)을 갖게 한다. 전기 전체 코드어 데이타 세트는 또한, 전송 오류 확률을 낮추기 위하여 신호 대 잡음비가 낮은 환경에서 잘 실행되도록 만들어 진다.
다른 실시태양으로, 전기 원격 장치들(108A-108N)은 상기한 부호화에 더하여 또는 그 대신 전기 메세지에 다른 부호화 기술 또는 변용(transformation)을 적용할 수 있다. 예를 들어, 전기 원격 장치들(108A-108N)은 6-비트 메세지를 18-비트로 부호화하며, 18-비트는 그 후 변조된다. 또한 QPSK 대신, 전기 원격 장치들(108A-108N)은 8PSK, 16PSK 등의 다른 형태의 변조를 사용할 수 있다. 상기 언급하였듯이, 기타 메세지 길이로는 6 대신 4, 5, 8, 10, 12 등이 사용될 수 있다. 추가적으로, 전기 6 메세지 비트는 12, 16, 18, 24 등의 어떠한 적합한 수의 비트, 기호 또는 비트 및 기호의 조합으로 부호화될 수 있다.
예약 채널 복조
도 5는 어떤 원격 장치(108, 도 3)로부터 전기 예약 채널(140, 도 2)을 거쳐 수신된 데이타 버스트(200)를 처리하는 허브 스테이션(104)의 일부분의 한 가지 실시태양을 나타내는 도표이다. 도 5는 또한 어떤 원격 장치(108)로부터 전기 예약채널(140)을 거쳐 허브 스테이션(104)에 수신된 전기 데이타 버스트(200)를 처리하는 방법의 한 가지 실시태양을 묘사한다. 도 5에서 보여지는 전기 허브 스테이션(104) 부분은 별개의 세 시한 위상(timing phase)(202, 204, 206)을 가진 다위상 정합필터(polyphase matched filter), 기억 공간(208, 210, 212, 224), 상관기(correlator)(214, 216, 218, 226), 선택기(selector)(220), 변환기(222), 검출기(detector)(228), 처리 요소(process element)(230), 위상 제거기(phase remover)(232), 측정기(estimator)(234), 위상 회전기(phase rotator)(244), 및 상관 모듈(correlation module)(246)으로 구성되어 있다. 다르게는, 다른 실시태양에서, 전기 다위상 정합필터는 세 개 이하의 또는 세 개 이상의 별개의 시한 위상을 가질 수 있다. 또한, 다른 실시태양에서는, 단일한 다위상 정합필터 대신 다수의 필터가 사용된다.
전기 기억 공간들(208, 210, 212, 224)은 전기 허브 스테이션(104)과 관련된 기억 단위의 일부일 수 있다. 한 가지 실시태양에서, 전기 상관 모듈(246)은 도 5에 나타난 전기 기억 공간(208, 210, 212), 전기 상관기(214, 216, 218) 및 전기 선택기(220)와 실질적으로 유사한 요소들을 포함한다.
한 가지 바람직한 실시태양에서, 전기 허브 스테이션(104)은 복합적 관련에 기초한 전략을 사용하여 전기 예약 채널 버스트(200)를 복조한다. 한 가지 실시태양에서, 전기 허브 스테이션(104)은 인텔(Intel)사의 펜티엄 III 등의 하나 이상의 표준 마이크로프로세서를 사용하여 전기 상관기(226, 214, 216, 218) 및 상관 모듈(246)에서 복합 상관을 수행한다.
도 5에서, 전기 허브 스테이션(104)은 복합 QPSK 기호로 된 들어오는 어떤 예약 채널 버스트(또는 패킷)(200)를 수신한다. 전기 허브 스테이션(104) 내의 전기 다위상 정합필터는 그 세 별개의 시한 위상(202-206)을 사용하여 전기 예약 채널 버스트(200)를 세 상이한 기호 시한 가정(symbol timing hypothesis)에서 재표본추출한다.
첫번째 시한 위상(202)은 들어오는 예약 패킷(200)을 -1/32 기호 시한 변위(symbol timing offset) 등의 음수의 기호 시한 변위인 위상 세트를 가진 '초기(early)' 시한 가정에서 재표본추출한다. 이로써, 기호당 한 표본의 유효한 속도로 9개의 복합 QPSK 기호를 포함하는 '초기' 재추출된 예약 버스트가 생성된다. 이 재추출된 버스트는 기억 공간 208에 저장된다.
다른 형태로는, -1/8, -1/16, -1/64 등의 또다른 음수의 기호 시한 변위가 전기 허브 스테이션(104)에 의하여 선택되고 사용될 수 있다. 전기 음수의 기호 시한 변위는 전기 예약 채널(140)의 신호 대 잡음비에 따라 달라진다. 신호 대 잡음비가 상대적으로 높으면, 전기 허브 스테이션(104)는 비교적 작은 음수의 기호 시한 변위를 선택하여 사용할 수 있다.
두번째 시한 위상(204)은 어떠한 기호 시한 변위없이 '정시의(on-time)' 시한 가정에서 들어오는 예약 패킷(200)을 재표본추출한다. 이로써, 기호당 한 표본의 유효한 속도로 9개의 복합 QPSK 기호를 포함하는 '정시' 재추출된 예약 버스트가 생성된다. 이 재추출된 버스트(210)는 기억 공간 210에 저장된다.
세번째 시한 위상(206)은 들어오는 예약 패킷(200)을 +1/32 기호 시한 변위등의 양수의 기호 시한 변위인 위상 세트를 가진 '후기(late)' 시한 가정에서 재표본추출한다. 이로써, 기호당 한 표본의 유효한 속도로 9개의 복합 QPSK 기호를 포함하는 '후기' 재추출된 예약 버스트가 생성된다. 이 재추출된 버스트(212)는 기억 공간 212에 저장된다.
다른 형태로는, +1/8, +1/16, +1/64 등의 또다른 양수의 기호 시한 변위가 전기 허브 스테이션(104)에 의하여 선택되고 사용될 수 있다. 전기 양수의 기호 시한 변위는 전기 예약 채널(140)의 신호 대 잡음비에 따라 달라진다. 신호 대 잡음비가 상대적으로 높으면, 전기 허브 스테이션(104)는 비교적 작은 양수의 기호 시한 변위를 선택하여 사용할 수 있다.
전기 허브 스테이션(104)의 상관기 226은 '정시' 가정에서 재표본추출된 데이타 버스트를 정확한 것으로 추정한다. 전기 상관기(226)는 (기억 공간 210에 저장된) '정시' 가정에서 재추출된 데이타(9-기호 버스트)를 모든 64개의 가능한 9 기호(18-비트) 예약 채널 코드어와 관련시키는데, 그 각각은 전기 허브 스테이션(104)의 기억 공간 224에 저장되어 있다.
한 가지 실시태양으로, 64개의 복합 상관은 하기와 같은 어떤 연관 크기(correlation magnitude)를 유도해 냄으로써 수행된다:
상기 식에서,은 전기 수신된 예약 채널 버스트로부터의 9-표본벡터(vector)이고,은 전기 수신된 예약 채널 버스트로부터의 9-표본 벡터이며,는 도 4에서 보여진 전기 64-코드어 세트의 어떤 코드어로부터의 9-비트 벡터이고, 및는 도 4에서 보여진 전기 64-코드어 세트의 어떤 코드어로부터의 9-비트 벡터이다. 상기 방정식에서 기호 ''는 두 벡터의 내적(dot product)를 나타낸다. 전기 64-코드어 세트의 각 코드어는 전기 수신된 예약 채널 버스트와 상관된다. 한 가지 실시태양에서, 상관기 226의 결과물(output)은 한 세트의 64 에너지 또는 전력 수준(크기)이다.
상관기 226으로부터의 64 복합 상관의 결과는 검출기 228로 전달되며, 전기 검출기는 기억 공간 210에 저장된 전기 수신된 예약 버스트에 대하여 최대의/최고의 상관성을 가진 18-비트 코드어 색인(기호열 세트 멤버(symbol sequence set member))을 찾는다. 최고의 연관 크기를 가진 18-비트 코드어 색인은 전기 원격 장치(108)에 의하여 전송되었을 가능성이 가장 큰 6-비트 예약 채널 메세지와 관련되어진다. 전기 검출기(228)는 전기 6-비트 결과 데이타(output data)(236)가 추가적으로 처리될 수 있도록 전기 허브 스테이션(104)의 다른 구성 요소로 보낸다.
전기 허브 스테이션(104)은 전기 결과 데이타(236)를 추가로 처리하여 전기 예약 버스트(200)을 전송한 원격 장치(108)의 한 가지 이상의 특성 또는 사건을 결정한다. 예를 들어, 상기한 바처럼, 전기 허브 스테이션(104)은 전기 결과 데이타(236)를 사용하여 원격 장치(108)가 데이타 버스트를 보냈는지의 여부 또는전기 원격 장치(108)에서 대기 행렬의 크기를 결정할 수 있다. 전기 허브 스테이션(104)은 전기 결과 데이타(236)를 사용하여 원격 장치(108)의 정체, 전기 경쟁형 채널을 통하여 전송되고 있는(또는 전송될) 데이타 버스트의 길이, 전송된 데이타 버스트의 수 및 기타 정보를 결정할 수 있다.
시한 동기화
한 가지 실시태양에 있어, 허브 스테이션(104)은 정확한 시한 정보나 +/- 1/32 기호 시간 변위내 에서와 같이 예약 채널(140)을 위한 동기화를 지속시킨다. 바람직하게, 허브 스테이션(104)은 도 5에서와 같이 복조가 진행되는 동안 시간 정보를 찾아낸다. 변환기(222)에서, 검출기 228로부터 기호 색인(symbol index)(6비트 출력)(242)은 도4에서 보여지는 바와 같이 예약 기호 테이블(reservation symbol table)을 참조함으로써 해당하는 기호 신호열(sequence)(9-기호 코드어)(9-symbol codeword)로 변환된다. 필수적으로, 변환기(222)는 부호기로써 작동한다.
상관기214-218에서, 선택기(selector)(222)로부터 기호 신호열은 다위상 필터(polyphase filter 202-260)에 의한 초기의, 정시 및 후기의 재표본 추출로부터 발생되는 기억 공간 208-212에 저장된 각각의 세 데이타 버스트와 관련되어져 매우 복잡하다. 구성의 한 면을 보면, 상관기 214-218은 에너지 혹은 파워 레벨이다.
상관기(226)가 실행하는 상관은 기억 공간(210) 표본들과 상관기(226)에 의해 실행된 선택되어진 코드어 값과 기억 공간으로부터의 표본들의 상관관계와 같다. 그러므로, 한 가지 실시태양에서, 해당 크기 결과는 상관기(226)으로부터 선택기(220)로 발송되며, 상관계(216)는 더 이상 필요치 않는다.
상관기 214-218의 결과들은 예약 채널(140)을 통해 선택기(220)로 전송되는데, 그곳에서 버스트(200)의 시한이 이른지, 늦었는지 아니면 정시인지를 결정짓기 위해 비교가 이루어진다. 최대의 상관성에 기초하여, 선택기(220)는 초기의, 정시의, 혹은 후기의 피드백 신호(238)를 산출한다. 허브 스테이션(104)은,이어지는 예약 버스트 전송에 맞추어 원격 장치(108)에 예약 버스트를 순방향으로 진행시키거나 뒤로가는 것을 지연시키는 것을 알리기 위해 피드백 신호(238)를 사용한다. 구성의 한 면을 보면, 만약 예약 채널(140)을 통해 버스트(200)가 늦거나 빨리 전송되어졌다면 허브 스테이션(104)은 원격 장치에 '시한 오류 신호 238'(timing error signal)를 보낸다. 한 가지 실시태양에서, 만약 허브 스테이션(104)이 버스트(200)이 정시라고 결정하면 허브 스테이션(104)은 원격 장치(108)로 시한 동기화 신호를 재전송하지 않는다.
예를 들어 만약 선택기(220)가, 후기의 표본추출(206)로부터 도출된 데이타 세트(212)의 복잡한 상관관계가 가장 높은 크기일 때, 그때 허브 스테이션(104)은 원격 장치(108)가 제 시간에 그 다음 예약 버스트 전송으로 진행하는 것을 지시하는 원격 장치(108)로 피드백 신호(238)를 보낸다. 즉, 허브 스테이션(104)는 원격 장치(108)가 다음에 이어지는 예약 버스트를 초기에 전송하도록 지시한다. 이것으로 원격 장치( 108)가 예약 채널(140)의 시한을 향상시킨다.
한 가지 실시태양에서, 허브 스테이션(104)이 여러 개의 예약 채널 버스트를 처리한 다음, 허브 스테이션(104)은 원격 장치 108에 피드백 신호를 보낸다. 구성의 한 면을 보면, 허브 스테이션(104)은 피드백 신호(238)를 보내기 전에 최대의 상관성을 평균화한다. 구체적인 장치로서, 허브 스테이션 104는 시한 피드백 신호 238을 파생시키기 위해 최대의 상관관계를 가진 (10개의 수신된 신호 200에 기초하여)를 평균화한다.
반송 주파수 조절
한 가지 실시태양에 있어, 위상 회전기(phase rotator)(244)와 도 5의 상관모듈(246)은 허브 스테이션(104)이 원격 장치(108)로 전송되도록 반송 조절 신호(248)을 파생시킨다. 반송 주파수 조절 신호(248)는 원격 장치(108)가 다음에 이어지는 전송을 위해 그 전송 주파수(전송 위상의 변화 비율)를 알려준다 구체적으로 회전기(244)는 두번째 시한 위상(204)으로부터 재표본화 된 예약 버스트를 '정시에'(on-time) 받고 세 개의 개별적인 주파 표본 신호열을 만들어내기 위해 버스트의 반송 위상(carrier phase)을 회전시킨다: '저속(slow)' 주파 표본 신호열, '고속(fast)' 주파 표본 신호열 그리고 '원래의(on-frequency)'(변경되지 않은) 표본 신호열. 경우에 따라서는, 다른 실시태양에서, 세가지 혹은 그 이상의 주파 표본 신호열이 만들어질 수 있다. 위상 회전기(244)는 상관계 모듈(246)에 주파 표본 신호열을 산출한다.
상관모듈(246)의 작동은 실질적으로 상술되고 도5에서 보여지는 선택기 (220)와 위에서 기억 공간 208,210,212가 실행하는 작동과 유사하다. 상관 모듈 (246)은 변환기(222)로부터의 기호 신호열과 세 개의 주파수 표본 기호열(저속의,고속의 및 변경되지 않은 주파수 표본 기호열)을 관련시킨다. (저속의, 고속의 및 변경되지 않은 주파수 표본 기호열). 상관 모듈(246)은 그때 세 개의 주파수 표본 기호열 중에서 어떤 주파수 표본 기호열이 최대의 상관계에 변환기(222)로부터 기호 신호열을 공급하는지를 결정한다. 상관계 모듈(246)이 반송 주파수가 너무 늦은지, 고속인지 아니면 실질적으로 맞는지 결정한 후에, 상관계 모듈(246)은 허브 스테이션(104)가 필요할 경우 원격 장치의 전송 반송 주파수를 조절하는 원격 장치(108)로 다시 전송되도록 반송 주파수 조절 신호(248)를 제공한다.
한 가지 실시태양에서, 여러 개의 예약 채널 버스트를 처리한 후에, 허브 스테이션(104)은 반송 주파수 조절 신호(246)를 원격 장치(108)로 보낸다. 한 면을 살펴보면, 반송 주파수 조절 신호(246)를 보내기 전에 허브 스테이션(104)은 여러개의 최대 상관을 평균화한다. 특정 장치에 있어, 허브 스테이션(104)은 반송 주파수 조절 신호 (246)를 파생시키기 위하여 (10개의 수신 버스트(200)에 기초하여) 열 개의 최적 상관을 평균화시킨다.
신호 대 잡음비 측정
한 가지 바람직한 실시태양에서, 전기 상관기(226)으로부터의 결과물 및 전기 검출기(228)로부터의 결과물은 전기 처리 요소(230)내로 입력된다. 처리 요소(230)은 전기 상관기(226) 및 전기 검출기(228)로부터의 입력물을 사용하여 실성분(real component)(I최대 연관) 및 허성분(imaginary component)(Q최대 연관)을 파생시키는데, 이들은 검출기(228)에 의하여 검색되어 선택된 코드어에 대한 복합 상관과 관련되어 있다. 구체적으로, 검출기(228)에서 검출한 최대의 복합 상관 크기를 가진 코드어는 부수된(I최대 연관, Q최대 연관) 값의 쌍을 갖는다:
I최대 연관=
Q최대 연관=
상기 식에서,및는 전기 선택된 예약 코드어의 I 및 Q 벡터이다. 전기 도 5의 처리 요소(230)에서, (I최대 연관, Q최대 연관)은 하기의 방정식을 사용하여 전기 수신된 데이타의 위상 회전(phase rotation) 또는 위상 추정치(phase estimate)를 결정하는 데 사용된다:
위상 = ArcTan2(I최대 연관, Q최대 연관)
상기 식에서, ArcTan2는 사분면 아크탄젠트 함수(four-quadrant arctangent function)이다.
위상 제거기(232)는 전기 유추된 위상 추정치만큼 전기 정시 재추출 예약 데이타(210)를 역회전(derotation)함으로써, 처리 요소(230)에서 유추된 위상 추정치를 정시 재추출 데이타로부터 제거한다. 즉, 위상 제거기(232)는 전기 유추된 위상 추정치에 -1을 곱한 만큼으로 전기 정시 재추출 예약 데이타를 회전시킨다.
측정기(234)는, 전기 위상 제거기(232)로부터의 전기 역회전된 정시 재추출예약 데이타를 사용하여 전기 버스트(200)가 수신되는 곳의 신호 대 잡음비를 측정한다. 전기 도 5의 측정기(234)에서 신호 대 잡음비를 측정하는 방법은 다양하다. 한 가지 실시태양으로, 하기의 두 합(sum)을 생성하는 단계를 포함하는 방법이 있다:
SUMABS=
SUMOQR=
상기 식에서,및은 (전기 위상 제거기(232)로부터의) 전기 역회전된 정시 재추출 예약 데이타의 I 및 Q 벡터이고,및는 (전기 검출기(228)로부터의) 전기 선택된 수신 코드어의 I 및 Q 벡터이다. SUMABS는 절대값(absolute value)의 합을 나타내고, SUMOQR는 제곱(squared) 값의 합을 나타낸다. SUMABS및 SUMOQR는 예약 버스트의 수에 따라 누적되어 예약 버스트 수가 N일 때, SUMABSN 및 SUMOQRN을 산출한다. 전기 신호 대 잡음비는 하기와 같이 측정된다:
신호 대 잡음비(SNR) = 10 log10[(SUMABSN)/((N)(B)(SUMSQRN)·SUMABSN)]
상기 식에서, B는 예약 버스트당 코드 비트의 수를 나타낸다. 상기한 실시태양들 중 하나에서, B는 18이다. 다르게는, 다른 실시태양들에서는, 전기 복합 상관의 결과를 사용하여 신호 대 잡음비를 측정하기 위하여 다른 방법을 사용할 수있다.
허브 스테이션(104)은 예를 들어 예약 버스트가 실제로 수신되었는지 등의 예약채널(140)이 실행중인지의 여부를 결정하기 위해, 측정기(estimator)(234)에서 측정된 신호 대 잡음 비를 이용한다. 만약 측정된 SNR(신호대 잡음비)가 첫번째 지정된 임계값(threshold) 이하이면, 그때 허브 스테이션(104)은 탐지기(228)로부터 발생된 산출 데이타(236)을 처리하지 않는다.
한 가지 실시태양에서, 만약 측정된 신호 대 잡음비가 두번째 지정된 임계값 이하이면, 그때, 허브 스테이션(104)은 예약 채널(140)을 통과한 원격 장치의 다음 전송 시한을 조절하기 위해 피드백 신호(238)를 사용하지 않는다. 이것은 측정기(234)로부터 선택기(220)로 가능한/불가능한 회선(line)으로 실행되어질 수 없다. 한 가지 실시태양에서, 이 두번째로 지정된 임계값은 첫번째 지정된 임계값과 같다. 경우에 따라서는, 다른 실시 태양에서, 두번째 지정된 임계값은 첫번째 지정된 임계값 보다 적거나 많다.
한 가지 실시태양에서, 측정된 신호 대 잡음비는 전기 원격 장치에 대하여 전기 예약채널을 통하여 전송 전원을 유지하는 데 사용된다. 구체적으로, 측정된 신호 대 잡음비에 기초하여, 허브 스테이션(104)은 하나 이상의 메시지를 원격 장치가 전력을 증가 혹은 감소시키도록 지시하는 원격 장치(108)에 보낸다.
본 발명은 제한된 리소스에의 접근을 위해 경쟁하는 다중 장치들(multiple units)의 다양한 시스템에서 구현될 수 있다. 그러한 시스템들은 무선 지상 시스템 및 무선 시스템들을 포함한다.
본 발명은, 그 발명의 요지에서 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 전기한 실시태양은 모든 측면에서 오직 예시적인 것일 뿐이고, 제한적인 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상기한 구체적 기술보다도 부가된 청구항에 의해 정의되어진다. 따라서, 청구항의 등가물의 범위 내에서 유래하는 모든 변형은 그 범위 안에 포함될 것이다.

Claims (29)

  1. 다수의 원격 장치(remote unit)들이 하나의 허브 스테이션(hub station)으로 데이타를 전송하는 통신 시스템에서,
    어떤 원격 장치로부터, 선결된 코드어(codeword) 세트(set)를 사용하여 부호화된 데이타 버스트(data burst)를 수신하는 단계;
    전기 허브 스테이션에서 다수의 상이한 시한 변위(timing offset)로 수신된 데이타 버스트를 표본추출하는(sampling) 단계;
    전기 허브 스테이션에 수신된 데이타 버스트를 전기 코드어 세트와 관련시켜 최대의 상관성(maximum correlation)을 가진 코드어를 찾는 단계;
    전기 최대의 상관성을 가진 코드어를 전기 다수의 상이한 시한 변위 표본들과 관련시키는 단계; 및,
    시한 동기화 신호(timing synchronization signal)를 파생시켜 전기 원격 장치로 되돌려보내는 단계(이때, 시한 동기화 신호는 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트들의 전송을 위한 그 시한을 동기화하라는 정보를 제공한다)를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    선결된 코드어 세트를 사용하여 어떤 원격 장치에서 데이타 버스트를부호화하는 단계; 및,
    전기 부호화된 데이타 버스트를 다중 접속 채널(multiple-access
    channel)을 통하여 전기 원격 장치로부터 전기 허브 스테이션으로 전
    송하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 데이타가 전기 허브 스테이션에서 수신되고
    처리된 후, 전기 시한 동기화 신호를 전기 원격 장치로 되돌려보내는
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 다수의 데이타 버스트가 전기 허브 스테이션
    에서 수신되고 처리된 후, 전기 시한 동기화 신호를 전기 원격 장치로
    되돌려보내는 단계(이때, 전기 시한 동기화 신호는 전기 데이타 버스
    트를 전기 코드어 세트에 수 회 상관시킨 것에 기초한다)를 추가로 포
    함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    반송 주파수 조절(carrier frequency adjustment) 신호를 파생시켜 전
    기 원격 장치로 되돌려보내는 단계(이때, 전기 반송 주파수 조절 신호
    는 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트를 전송할 반송 주파수를
    조절하라는 정보를 제공한다)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    전기 데이타 버스트의 반송 위상(carrier phase)을 회전시켜 하기의 세 별개의 주파수 표본 신호열(frequency sample sequence):
    저속(slow) 주파수 표본 신호열;
    고속(fast) 주파수 표본 신호열; 및,
    원래의(on-frequency) 표본 신호열을 창출하는 단계를 추가로
    포함하는
    통신 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 다수의 데이타 버스트가 전기 허브 스테이션
    에서 수신되고 처리된 후, 전기 반송 주파수 조절 신호를 전기 원격
    장치에 되돌려보내는 단계(이때, 전기 반송 주파수 조절 신호는 전기
    데이타 버스트를 전기 코드어 세트에 수 회 상관시킨 것에 기초한다)
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    다수의 상이한 시한 변위들은 초기(early) 변위 표본, 정시(on-time)
    표본 및 후기(late) 변위 표본을 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    데이타 버스트는 선결된 비동기(non-coherent) QPSK 코드어 세트인 것
    을 특징으로 하는
    통신 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    QPSK 코드어 세트는 각 코드어가 동일한 잡음 면역성(noise immunity)
    을 갖는 64개의 9-기호 코드어로 구성된 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    비동기 복조(noncoherent demodulation)를 사용하여 전기 부호화된 데
    이타 버스트를 복조하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    전기 데이타 버스트는 프리앰블(preamble)을 갖지 않는 것을 특징으로
    하는
    통신 방법.
  13. 다수의 원격 장치들이 하나의 허브 스테이션으로 데이타를 전송하는 통신 시스템에서,
    어떤 원격 장치로부터, 선결된 코드어 세트를 사용하여 부호화된 데이타 버스트를 수신하는 단계;
    전기 허브 스테이션에서 다수의 상이한 시한 변위로 수신된 데이타 버스트를 표본추출하는 단계;
    전기 허브 스테이션에 수신된 데이타 버스트를 전기 코드어 세트와 관련시켜 최대의 상관성을 가진 코드어를 찾는 단계;
    전기 최대의 상관성을 가진 코드어를 전기 다수의 상이한 시한 변위 표본들과 상관시키는 단계; 및,
    반송 주파수 조절 신호를 파생시켜 전기 원격 장치로 되돌려보내는 단계(이때, 반송 주파수 조절 신호는 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트를 전송할 반송 주파수를 조절하라는 정보를 제공한다)를 포함하는, 통신 방법.
  14. 다수의 원격 장치들이 하나의 허브 스테이션으로 데이타를 전송하는 통신 시스템에서,
    어떤 원격 장치로부터 데이타 버스트를 비경쟁형(non-contention), 다중 접속 채널을 통하여 전기 허브 스테이션으로 전송하는 단계;
    전기 허브 스테이션에 수신된 전기 버스트로 복수의 복합 상관(complexcorrelation)을 수행하는 단계; 및,
    전기 복합 상관에 기초하여 비경쟁형 접근 채널의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 측정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    전기 측정된 신호 대 잡음비가 선결된 수준보다 낮을 경우 전기 허브
    스테이션에 수신된 버스트를 추가로 처리하는 것을 중지시키는 단계를
    추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    전기 허브 스테이션으로부터, 전송 전원(transmission power)을 조절
    하라고 지시하는 신호를 전기 원격 장치에 보내는 단계를 추가로 포함
    하는 것을 특징으로 하는
    통신 방법.
  17. 다수의 원격 장치들이 제한된 통신 리소스(communication resource)를 두고경쟁하는 시스템에서,
    한 블록의 데이타를 경쟁형 접근 통신 리소스를 통하여 전송하는 단계;
    비동기 직각 위상 전이 타건(non-coherent quadrature phase shift keying) 코드어 세트를 사용하여, 전기 허브 스테이션으로 보내질 해당 통지 메세지(corresponding notification message)를 부호화하는 단계; 및,
    전기 부호화된 통지 메세지를 어떤 예약 통신 리소스를 통하여 전송하는 단계를 포함하는, 원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    어떤 허브 스테이션에서 전기 부호화된 통지 메세지를 수신하는 단계;
    다수의 상이한 시한 변위로 전기 부호화된 통지 메세지를 표본추출하는 단계;
    전기 부호화된 통지 메세지를 어떤 코드어 세트와 관련시켜 최대의 상관성을 가진 코드어를 찾는 단계;
    전기 최대의 상관성을 가진 코드어를 전기 다수의 상이한 시한 변위 표본들과 관련시키는 단계; 및,
    시한 동기화 신호(timing synchronization signal)를 파생시켜 전기 원격 장치로 되돌려보내는 단계(이때, 시한 동기화 신호는 전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트들의 전송을 위한 시한을 동기화하라는정보를 제공한다)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 전기 통지 메세지가 전기 허브 스테이션에서
    수신되고 처리된 후, 전기 시한 동기화 신호를 전기 원격 장치에 되돌
    려 보내는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 다수의 통지 메세지가 전기 허브 스테이션에
    서 수신되고 처리된 후, 전기 시한 동기화 신호를 전기 원격 장치로
    되돌려보내는 단계(이때, 전기 시한 동기화 신호는 전기 통지 메세지를 전기 코드어 세트에 수 회 상관시킨 것에 기초한다)를 추가로 포
    함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    반송 주파수 조절(carrier frequency adjustment) 신호를 파생시켜 전
    기 원격 장치로 되돌려보내는 단계(이때, 전기 반송 주파수 조절 신호
    는 전기 원격 장치에 연이은 통지 메세지들을 전송할 반송 주파수를
    조절하라는 정보를 제공한다)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    전기 원격 장치로부터의 다수의 통지 메세지가 전기 허브 스테이션
    에서 수신되고 처리된 후, 전기 반송 주파수 조절 신호를 전기 원격
    장치에 되돌려보내는 단계(이때, 전기 반송 주파수 조절 신호는 전기
    통지 메세지를 전기 코드어 세트에 수 회 상관시킨 것에 기초한다)
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    다수의 상이한 시한 변위들은 초기 변위 표본, 정시 표본 및 후기
    변위 표본을 포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치로 시스템에 접근하는 방법.
  24. 다수의 원격 장치들이 하나의 허브 스테이션에 접근하기 위하여 제한된 통신 리소스(communication resource)를 두고 경쟁하는 시스템에서,
    어떤 선결된 코드어 세트를 사용하여 어떤 통지 메세지를 어떤 통지 버스트(notification burst)로 부호화하는 용도의 부호기(encoder)(이때, 전기 통지 버스트는 전기 원격 장치가 어떤 데이타 버스트를 경쟁형 리소스를 거쳐 전기 허브 스테이션으로 전송하였음을 전기 허브 스테이션에 통지하도록 구성되어 있다); 및,
    전기 원격 장치로부터의 전기 통지 버스트를 비경쟁형, 다중 접속 채널을 사용하여 어떤 허브 스테이션으로 전송하는 용도의 전송기(transmitter)로 구성된 원격 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    전기 선결 코드어 세트는 비동기 직각 위상 전이 타건 코드어 세트를
    포함하는 것을 특징으로 하는
    원격 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    전기 부호기는 6-비트(bit) 통지 메세지를 9-기호 QPSK 통지 버스트
    로 전환시키는 것을 특징으로 하는
    원격 장치.
  27. 다수의 원격 장치들이 하나의 허브 스테이션에 접근하기 위하여 제한된 통신 리소스(communication resource)를 두고 경쟁하는 시스템에서,
    어떤 원격 장치로부터 어떤 데이타 버스트를 수신하는 용도의 수신기(receiver);
    전기 수신된 데이타 버스트를 다수의 상이한 시한 변위로 표본추출하는 용도의 정합필터(matched filter);
    전기 수신된 데이타 버스트를 어떤 코드어 세트로부터의 다수의 코드어와 관련시켜 최대의 상관성을 가진 코드어를 찾는 용도의 마이크로프로세서(microprocessor); 및,
    전기 원격 장치에 연이은 데이타 버스트들을 전송할 그 시한을 동기화하라는 정보를 제공하는 신호를 되돌려보내는 용도의 시한 동기화 회선(timing syncronization circuit)으로 구성된 허브 스테이션.
  28. 제 27항에 있어서,
    전기 마이크로프로세서에 의하여 최대의 상관성을 가지는 것으로 나타
    난 코드어를 다수의 상이한 반송 주파수 변위 표본(carrier frequency
    offset sample)들과 관련시키는 용도의 반송 주파수 조절 회로(이때,
    전기 반송 주파수 조절 회로는 전기 원격 장치에 어떤 반송 주파수 조
    절 신호를 보내도록 되어 있는데, 이때 전기 반송 주파수 조절 신호는
    전기 원격 장치에 대하여 연이은 데이타 버스트를 전송할 반송 주파수
    를 조절하라는 정보를 제공한다)를 추가로 포함하는 것을 특징으로
    하는
    허브 스테이션.
  29. 어떤 통지 버스트를 부호화하는 용도의 원격 장치(이때, 전기 통지 버스트는 허브 스테이션에 전기 원격 장치가 경쟁형 리소스를 통하여 어떤 데이타 버스트를 전기 허브 스테이션으로 전송하였음을 알리도록 구성되어 있다); 및,
    전기 부호화된 데이타 버스트를 수신한 후, 전기 원격 장치에 그 전송 시한을 조절하라는 신호를 보내는 용도의 허브 스테이션으로 구성된 통신 시스템.
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