KR100298363B1 - 씨디엠에이(cdma)셀룰러이동통신시스템의채널추정장치및방법 - Google Patents

Abstract

CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템에 있어서, 특히 CDMA 방식을 이용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서 파일럿 채널상의 각 프레임에 파일럿 비트와 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트를 함께 전송함으로써 계속 변해가는 CDMA 채널을 보다 정확하게 추정할 수 있도록 한 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 파일럿 채널로 전송되는 파일럿 비트와 부가 정보비트에 대해 파일럿 의사잡음 코드(Pilot Pseudo Noise Code)를 이용한 상관을 취하여 그에 따른 상관값을 산출하기 위한 파일럿 코드 상관부와, 파일럿 코드 상관부에서 산출된 부가 정보비트에 대한 상관값을 이용하여 부호(Sign)를 판정하기 위한 부호 판정부와, 부호 판정부에서 판정된 부호에 따라 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호를 변경하여 상기 부가 정보비트에 대한 상관값과 상기 파일럿 비트에 대한 상관값을 상기 CDMA 채널을 추정하는데 이용하기 위한 유한 충격 응답 필터를 포함하여 구성되며, CDMA 채널 추정에 파일럿 비트뿐만 아니라 부가 정보비트를 모두 이용함으로 인해 보다 정확한 CDMA 채널 추정이 가능하게 되고, 또한 이러한 채널 추정 장치 및 방법을 통해 통신 시스템의 통화 품질을 향상시킬 수 있는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

씨디엠에이(ＣＤＭＡ) 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법{Channel Estimator and Channel Estimation Method in CDMA Cellular Communication System}

본 발명은 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 CDMA 방식을 이용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에서 파일럿 채널상의 각 프레임에 파일럿 비트와 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트를 함께 전송함으로써 계속 변해가는 CDMA 채널을 보다 정확하게 추정할 수 있도록 한 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA 방식에서 기지국에서 이동국으로 통신하는 순방향 링크에서는 기지국이 하나의 파일럿 채널로 동일한 신호를 전송할 수 있으므로 각 이동국은 이를 이용하여 채널에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 정보를 이용하여 순방향 링크에서는 동기(Coherent) 방식을 이용하여 신호를 검출한다.

반면, 이동국에서 기지국으로 통신하는 역방향 링크에서는 파일럿 채널을 이용할 경우 전력의 소모가 크므로 파일럿 채널을 사용하지 않았다. 이 같이 파일럿 채널의 파일럿 정보를 이용할 수 없으므로 채널의 정보를 알아내는 것이 어렵고 복잡하게 된다. 그러므로 역방향 링크에서는 채널에 대한 정보 없이 신호를 검출하는 비동기(Noncoherent) 방식을 이용하고 있다.

비동기 수신방식은 간단하다는 장점을 가지고 있지만 성능이 떨어지는 단점이 있다. 또한 현재 셀룰러 이동 통신 시스템은 셀의 반경이 점차 작아지는 추세에 있으므로 이동국이 필요로 하는 출력 신호 크기의 부담도 줄어들고 있다. 이에 따라 현재 개발 중인 여러 셀룰러 시스템에서는 역방향 링크에서 파일럿 채널을 사용하려는 추세이며, 신호의 검출은 파일럿 신호를 이용하는 동기(Coherent) 방식을이용하려는 추세이다.

최근, CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템에서는 역방향 링크의 파일럿 채널 상에 파일럿 신호 뿐만 아니라 또다른 부가 정보 비트를 첨가시킬 수 있다는 제안이 나오고 있다. 이에 따라 보다 정확한 채널 추정 장치 및 방법이 요구 되고 있는 실정이다.

도 1은 종래 기술에 따른 CDMA 채널 추정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 CDMA 채널 추정 장치에 입력되는 다중 경로를 통한 수신신호는 지연부(10,20,30)를 통해 각각 정해진 시간만큼씩 지연되어 출력된다.

기 정해진 시간만큼씩 지연된 수신신호중 파일럿 채널을 통해 전송되는 파일럿 신호는 파일럿 코드 상관기(11,21,31)에서 파일럿 PN 코드를 이용한 상관을 취하게 된다.

파일럿 코드 상관기(11,21,31)에서 상관을 취하여 각각 산출되는 상관값은 CDMA 채널 추정값으로 이용된다.

정확한 CDMA 채널 추정을 위한 유한 충격 응답 필터(Finite Impulse Response filter ; 이하 FIR 필터라 약칭함)(12,22,32)는 추정할 CDMA 채널 구간을 늘려주게 되는데, 다시말해서 파일럿 코드 상관기(11,21,31)의 상관 구간을 늘려주게 된다.

또한, FIR 필터(12,22,32)는 기 파일럿 코드 상관기(11,21,31)로부터 출력되는 상관값을 지연, 누적시키고, 그에 따른 평균값을 CDMA 채널 추정에 이용할 수 있도록 한다.

트래픽 코드 상관기(13,23,33)는 기 정해진 시간만큼씩 지연된 수신신호중 트래픽 채널을 통해 수신되는 트래픽 신호를 트래픽 PN 코드와 상관을 취하게 된다. 이 때, 트래픽 코드 상관기(13,23,33)로부터 산출되는 상관값은 상기 FIR 필터(12,22,32)의 출력값과 승산기(14,24,34)를 통해 결합된다.

기 결합된 각각의 승산기(14,24,34) 출력값들은 합산부(40)에서 합산된다.

이상에서 언급된 상기 파일럿 채널을 통한 파일럿 신호는 주기적으로 반복되는 동일한 비트열 또는 수신측에서 이미 알고 있는 신호에 파일럿 PN 코드를 곱하여 보내진 비트열이다.

이와 같이 종래 기술에 따른 CDMA 채널 추정 장치는 파일럿 채널상에 파일럿 신호만이 존재하는 경우에 대해서만 고려하여 설계되어 있으므로, 파일럿 채널상으로 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트가 첨가되어 전송될 경우에는 채널 추정 장치의 성능이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

즉, 파일럿 채널상으로 파일럿 비트 이외에 일반적인 통화 데이터 비트나 전력제어 비트 등과 같은 CDMA 채널에 대한 보다 구체적인 부가 정보를 함께 실어 보낸다면, 기 종래의 CDMA 채널 추정 장치로는 수신된 파일럿 비트만 알 수 있을 뿐이고, 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트는 어떤 정보인지 알 수 없게 되므로 정확한 CDMA 채널을 추정하는데 어려움이 따르게 된다는 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 파일럿 채널상에 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트가 존재할 경우에 대비하여 이에 적합하도록 수정 보완된 CDMA 채널 추정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치의 특징은, 임의의 파일럿 채널상의 각 프레임당 존재하는 파일럿 비트 및 상기 파일럿 비트가 아닌 또 다른 부가 정보비트를 모두 이용하여 CDMA 채널을 추정(Estimation)함에 있어서, 파일럿 채널로 전송되는 파일럿 비트와 부가 정보비트에 대해 상관을 취하여 그에 따른 상관값을 산출하기 위한 파일럿 코드 상관부와, 파일럿 코드 상관부에서 산출된 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호(Sign)를 판정하기 위한 부호 판정부와, 부호 판정부에서 판정된 부호에 따라 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호를 변경하여 부가 정보비트에 대한 상관값과 파일럿 비트에 대한 상관값을 상기 CDMA 채널을 추정하는데 이용하기 위한 유한 충격 응답 필터를 포함하여 구성된다는 것이다.

바람직하게는 상기 파일럿 코드 상관부가 파일럿 의사잡음 코드(Pilot Pseudo Noise Code)를 이용하여 파일럿 비트와 부가 정보비트에 대한 상관을 취하게 되며, 상기 부호 판정부는 임의의 기간동안 반복되는 상기 부가 정보비트에 대한 누적된 상관값을 이용하게 된다.

바람직하게 상기 판정부호가 -인 경우에 상기 부가 정보비트에 대한 상관값은 상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호와 반대인 상관값이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의채널 추정 방법의 특징은, 임의의 파일럿 채널상의 각 프레임당 존재하는 파일럿 비트 및 상기 파일럿 비트가 아닌 또 다른 부가 정보비트를 모두 이용하여 CDMA 채널을 추정(Estimation)함에 있어서, 파일럿 비트 및 부가 정보비트에 대한 상관값을 산출하는 단계와, 상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호를 판정하는 단계와, 상기 판정결과에 따라 상기 부가 정보비트 상관값의 부호를 변경한 상관값과 상기 파일럿 비트의 상관값을 이용하여 채널을 추정하는 단계로 이루어진다는 것이다.

바람직하게는 상기 정보비트에 대한 상관값으로부터 채널을 추정하는 단계가, 과거 임의의 시점까지 누적된 부가 정보비트에 대한 상관값과 현재 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값을 합산하는 단계와, 합산된 상관값에 따라 부호를 판정하는 단계를 포함하여 이루어지게 되며, 상기 과거 임의의 시점까지 누적된 부가 정보비트에 대한 상관값과 현재 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값을 합산하는 단계에서, 과거 임의의 시점까지 누적된 부가 정보비트에 대한 상관값 및 현재 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값은 동일한 부가 정보비트에 대해 상관을 취한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 CDMA 채널 추정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 2는 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.

도 3은 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정에 따른 부호 판정 방법을 나타낸 플로우챠트.

도 4는 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정을 위한 송신측의 일부 구성과 파일럿 채널상의 프레임 구성을 나타낸 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100,200,300 : 지연부 110,210,310 : 파일럿 코드 상관기

120,220,320 : 부호 판정부 130,230,330 : 유한 충격 응답 필터

140,240,340 : 트래픽 코드 상관기

150,250,350 : 시간 지연부

400 : 합산부

이하, 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정 장치 및 방법에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정 장치에 입력되는 다중 경로를 통한 수신신호는 지연부(100,200,300)를 통해 각각 정해진 시간만큼씩 지연되어 출력된다.

기 정해진 시간만큼씩 지연된 수신신호중 파일럿 채널을 통해 전송되는 파일럿 비트와 부가 정보비트는 파일럿 코드 상관기(110,210,310)에서 파일럿 PN 코드를 이용한 상관을 취하게 된다.

여기서, 파일럿 비트와 부가 정보비트는 파일럿 채널을 통해 전송된다.

상기 파일럿 코드 상관기(110,210,310)는 PN 칩(Chip) 단위로 시간옵셋(Time Offset)을 설정하여 상관을 취하며, 그 결과 산출되는 상관값은 CDMA 채널 추정값으로 이용하게 된다.

이 때, 이미 수신측에서 부호(Sign)를 알고 있는 파일럿 비트에 대한 상관값은 종래의 CDMA 채널 추정 장치에서와 같이 그대로 CDMA 채널 추정값으로 이용되며, 수신측에서 알지 못하는 부가 정보비트에 대해서는 상관값에 대한 부호 판정(Sign Decision) 과정을 거쳐야 한다.

부호 판정기(Other Data Sign Decision)(120,220,320)는 상기 파일럿 코드 상관기(110,210,310)에서 출력된 부가 정보비트에 대한 상관값에 대해 '-'의 부호를 갖는지 '+'의 부호를 갖는지를 판정하여 FIR 필터(130,230,330)에 알려주게 된다.

만약 부호 판정기(120,220,320)가 상기 부가 정보비트의 상관값에 대한 부호(Sign)를 '+'로 판정하면 FIR 필터(130,230,330)는 파일럿 비트 부분과 동일하게 처리하고, 상기 부가 정보비트의 상관값에 대한 부호(Sign)를 '-'로 판정하면 FIR 필터(130,230,330)는 부호를 반대로 하여 처리하게 된다.

또한, 정확한 CDMA 채널 추정을 위한 FIR 필터(130,230,330)는 종래와 마찬가지로 추정할 CDMA 채널 구간을 늘려주게 된다. 즉 파일럿 코드 상관기(110,210,310)의 상관 구간을 늘려주게 된다.

FIR 필터(130,230,330)는 기 파일럿 코드 상관기(110,210,310)로부터 출력되는 상관값을 지연, 누적시키고, 그에 따른 평균값을 채널 추정에 이용할 수 있도록 한다.

즉, 파일럿 비트와 부가 정보비트에 대한 상관 과정이 동일한 PN 코드를 사용하고, 동일한 파일럿 코드 상관기(110,210,310) 및 동일한 FIR 필터(130,230,330)을 사용한다.

트래픽 코드 상관기(140,240,340)는 기 정해진 시간만큼씩 지연된 수신신호중 트래픽 채널을 통해 수신되는 트래픽 신호를 트래픽 PN 코드와 상관을 취하고 이에 따른 상관값을 출력한다. 이 때, 트래픽 코드 상관기(140,240,340)로부터 산출되는 상관값은 정확한 보상을 위한 시간 지연부(150,250,350)을 경유하여 상기 FIR 필터(130,230,330)의 출력값과 승산기(160,260,360)를 통해 결합된다.

기 결합된 각각의 승산기(160,260,360) 출력값들은 합산부(400)에서 합산된다.

이상에서 언급된 상기 파일럿 채널을 통한 파일럿 비트는 주기적으로 반복되는 동일한 비트열 또는 수신측에서 이미 알고 있는 신호에 파일럿 PN 코드를 곱하여 보내진 비트열이며, 수신측은 부가 정보비트가 파일럿 채널을 통해 전송되는 것은 알고 있지만 상기 부가 정보비트가 무엇인지는 알지 못하기 때문에 상관값에 대한 부호 판정(Sign Decision)이 필요한 것이다.

또한, 정확한 CDMA 채널 추정을 위해 트래픽 채널로 들어오는 현재 데이터 뿐만 아니라 나중에 들어올 데이터까지 임의의 메모리에 저장해 두었다가 채널 추정에 사용하게 되는데, 현재 추정된 채널의 상관값은 CDMA 채널 추정 시점에서 양쪽의 채널 변화를 관찰하여 처리하게 되므로 CDMA 채널 추정이 정확할 뿐만 아니라 트래픽 채널상의 데이터 검파 또한 정확하게 할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정을 위한 부호 판정 방법을 나타낸 플로우챠트이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 파일럿 채널을 통해 파일럿 비트와 함께 전송되는 부가 정보비트는 일반적으로 신뢰성있는 CDMA 채널 추정을 위해 수회 반복하여 전송된다.

도 2에서 설명된 부호 판정기는 반복되는 부가 정보비트에 대한 상관값이 최초로 입력되면, 입력되는 현재의 상관값만으로 부호를 판정하게 된다.

그러나, 그 이후에는 반복되는 부가 정보비트에 대한 현재의 상관값만을 이용하여 부호를 판단하지 않고, 반복되어 들어온 부가 정보비트에 대한 과거의 상관값을 이용함으로써 보다 정확하게 부호를 판정할 수 있게 된다.

다시 말하자면, 부가 정보비트에 대한 과거의 상관값을 계속 누적시켜, 기 누적된 상관값과 현재의 상관값을 합산하고(S2), 기 합산된 상관값이 '0'을 초과하는가 판단한다(S3).

판단된 결과에 따라 기 합산된 상관값이 '0'을 초과하면 부호 판정기는 '+' 부호(Sign)를 FIR 필터에 알리고(S4), 기 합산된 상관값이 '0'을 미만이면 부호 판정기는 '-' 부호(Sign)를 FIR 필터에 알리게 된다(S5).

여기서, 상기 부가 정보비트에 대한 누적된 상관값은 송신측으로부터 하나의 부가 정보에 대해 반복해서 전송한 횟수만큼만 누적시키게 되고, 새로운 부가 정보가 전송되면 최초 부호 판정 과정으로 복귀하게 된다.

즉, 부가 정보비트에 대한 정보가 파일럿 신호 비트의 정보와는 달리 반대의 신호를 가지는 경우에 상관값이 + 또는 -의 값을 가지게 되며, 상관값이 -인 경우에는 상관값이 파일럿 신호 비트에 대한 상관결과에 영향을 미치므로 이에 대한 부호 처리를 바꾸어 처리함으로써 부가 정보비트에 대한 부분을 채널 추정에 반영할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 CDMA 채널 추정을 위한 송신측의 일부 구성과 파일럿 채널상의 프레임 구성을 나타낸 도면이다.

CDMA 채널 추정 장치에 대해 송신측은 파일럿 비트 및 파일럿 비트 이외의 또다른 부가 정보비트를 파일럿 채널을 통해 보통 한 프레임당 4개의 PN 칩(Chip)으로 분리하여 전송한다. 여기서, 상기 부가 정보비트는 수(1∼2bit) 비트 이내이며, 일반적인 통화 데이터 비트나 전력제어 비트 등과 같은 CDMA 채널에 대한 보다 구체적인 정보를 담고 있게 된다.

CDMA 채널 추정에 필요한 파일럿 비트와 부가 정보비트는 멀티플렉서(500)를통해 다중화되어 송출되는데, 파일럿 비트는 보통 '+'의 부호(Sign)를 갖게 되며, 부가 정보비트는 신뢰성을 높이기 위해 파일럿 채널을 통한 프레임마다 동일한 비트를 복수회 반복하여 다중화된다.

이와 같이 파일럿 채널상에 파일럿 비트 이외의 다른 부가 정보비트가 존재할 경우에 대비하여 파일럿 비트뿐만 아니라 부가 정보비트를 채널추정에 이용할 수 있도록 함으로써보다 정확한 CDMA 채널 추정이 가능하게 되고, 또한 이러한 채널 추정 장치 및 방법을 통해 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 통화 품질이 향상된다는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 임의의 파일럿 채널상의 각 프레임당 존재하는 파일럿 비트 및 상기 파일럿 비트가 아닌 또다른 부가 정보비트를 모두 이용하여 CDMA 채널을 추정(Estimation)함에 있어서,

   상기 파일럿 채널로 전송되는 상기 파일럿 비트와 상기 부가 정보비트에 대해 상관을 취하여 그에 따른 상관값을 산출하기 위한 파일럿 코드 상관부와;

   상기 파일럿 코드 상관부에서 산출된 상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호(Sign)를 판정하기 위한 부호 판정부와;

   상기 부호 판정부에서 판정된 부호에 따라 상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호를 변경하여 상기 부가 정보비트에 대한 상관값과 상기 파일럿 비트에 대한 상관값을 상기 CDMA 채널을 추정하는데 이용하기 위한 유한 충격 응답 필터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 코드 상관부는 파일럿 의사잡음 코드(Pilot Pseudo Noise Code)를 이용하여 상기 파일럿 비트와 상기 부가 정보비트에 대한 상관을 취하는 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 부호 판정부는 임의의 기간동안 반복되는 상기 부가정보비트에 대한 누적된 상관값을 이용하는 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.
4. 임의의 파일럿 채널상의 각 프레임당 존재하는 파일럿 비트 및 상기 파일럿 비트가 아닌 또다른 부가 정보비트를 모두 이용하여 CDMA 채널을 추정(Estimation)함에 있어서,

   상기 파일럿 비트 및 상기 부가 정보비트에 대한 상관값을 산출하는 단계와;

   상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호를 판정하는 단계와;

   상기 판정결과에 따라 상기 부가 정보비트 상관값의 부호를 변경한 상관값과 상기 파일럿 비트의 상관값을 이용하여 채널을 추정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 부가 정보비트에 대한 상관값으로부터 채널을 추정하는 단계는,

   과거 임의의 시점까지 누적된 상기 부가 정보비트에 대한 상관값과 현재 상기 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값을 합산하는 단계와,

   상기 합산된 상관값에 따라 부호를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 과거 임의의 시점까지 누적된 상기 부가 정보비트에대한 상관값과 현재 상기 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값을 합산하는 단계에서, 상기 과거 임의의 시점까지 누적된 부가 정보비트에 대한 상관값 및 현재 상기 파일럿 채널로 전송되는 부가 정보비트에 대한 상관값은 동일한 부가 정보비트에 대해 상관을 취한 것임을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 판정된 부호가 -인 경우에 상기 부가 정보비트에 대한 상관값은 상기 부가 정보비트에 대한 상관값의 부호와 반대인 상관값인 것을 특징으로 하는 CDMA 셀룰러 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.