KR100369657B1

KR100369657B1 - 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100369657B1
Application number: KR10-2000-0049263A
Authority: KR
Inventors: 정길영
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2003-01-29
Also published as: KR20020016111A

Abstract

코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어를 위해 이동 통신 단말기가 신호 대 간섭 비율을 측정하는 장치에 있어서, 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행되고 트래픽 월시코드에 의한 역확산은 수행되지 않은 수신신호에 대해 제곱 연산을 하는 제곱기를 포함하는 레이크 핑거들과, 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들에 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 각각 잡음 성분을 구하고, 이들을 결합한 값을 평균하여 잡음전력을 측정하는 잡음전력 측정부와, 상기 레이크 핑거들로부터 입력되는 제곱값들을 누적한 값의 평균을 검출하고, 상기 검출한 값에서 상기 잡음전력을 상쇠시킨 신호전력을 측정하는 신호전력 측정부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치 및 방법{SIGNAL TO INTERFERENCE RATIO MEASUREMENT APPARATUS FOR DOWNLINK POWER CONTROL IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL EQUIPMENT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 순방향 전력제어를 위해 단말기에서 수신신호 대 간섭 비율(Signal to Interference ratio: 이하 SIR이라 함.)을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

3세대 이동통신시스템인 IMT-2000에서는 간섭을 줄여서 셀 용량을 증대시키기 위해서 순방향 내부 루프 전력제어(inner loop power control) 방식이 채택되었다. 그리고 전력제어의 성능은 신호전력 대 간섭신호전력을 어떻게 정확하게 측정하느냐에 좌우된다. 왜냐하면 측정된 신호전력 대 간섭신호전력이 목표(target) 신호전력 대 간섭신호전력과 비교되어 전력제어 되기 때문이다.

도 1은 종래의 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

W-CDMA 시스템에서 다운링크 전력제어(downlink power control)를 위해서 이동국에서 신호전력을 측정할 때 전용데이터채널(Dedicated Physical Data Channel: 이하 DPDCH라 함.)의 파일롯 심볼(known pilot symbol)을 이용한다. 하지만 데이터 비율(data rate)에 따라서 파일롯 심볼의 수도 가변적이다. 데이터 비율이 30kbps인 경우는 파일롯 심볼 개수가 2개에 불과하다. 이런 경우에는 신호 전력 측정을 위한 파일롯 심볼 수가 충분하지 않으므로 정확한 신호전력 대 간섭신호전력을 계산하기가 쉽지 않다.

따라서 본 발명의 목적은 정확도를 높인, 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭신호 비율 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 제1발명은 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어를 위해 이동 통신 단말기가 신호 대 간섭 비율을 측정하는 장치에 있어서, 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행되고 트래픽 월시코드에 의한 역확산은 수행되지 않은 수신신호에 대해 제곱 연산을 하는 제곱기를 포함하는 레이크 핑거들과, 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들에 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 각각 잡음 성분을 구하고, 이들을 결합한 값을 평균하여 잡음전력을 측정하는 잡음전력 측정부와, 상기 레이크 핑거들로부터 입력되는 제곱값들을 누적한 값의 평균을 검출하고, 상기 검출한 값에서 상기 잡음전력을 상쇠시킨 신호전력을 측정하는 신호전력 측정부로 구성됨을 특징으로 한다.상기한 목적을 달성하기 위한 본 제2발명은 코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어를 위해 이동 통신 단말기가 신호 대 간섭 비율을 측정하는 방법에 있어서, 의사 잡음 신호에 의해 역확산을 수행한 다음, 트래픽 월시코드에 의해 역확산이 수행되지 않은 수신신호에 대해 제곱 연산을 수행하는 제1과정과, 상기 제1과정에서 계산된 제곱값들을 누적한 값의 평균을 검출하는 동시에, 상기 제1과정에서 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들에 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 각각 잡음 성분을 구하고 이들을 결합한 값을 평균하여 잡음전력을 측정하는 제2과정과, 상기 제1과정에서 계산된 제곱값들을 누적한 값의 평균에서 상기 잡음전력을 상쇠시킨 신호전력을 측정하는 제3과정과, 상기 신호전력을 상기 잡음전력으로 나누어 신호 대 간섭 비율을 계산하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 이용되는 프레임의 구조를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치의 구성을 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

종래의 측정 장치가 갖는 문제는 신호전력을 측정할 파일롯 심볼 수가 충분하지 않다는 것이었던 바, 본 발명은 신호전력을 정확히 추정하기 위해서 심볼 수를 충분히 확보한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 다운링크 프레임 구조(frame structure)에 따르면, DPDCH와 전용제어채널(Dedicated Physical Control Channel: 이하 DPCCH라 함.)이 시간 다중화(time multiplex)되어 있다. 신호전력 측정을 위해 DPCCH의 파일롯 이외에도 데이터 필드 심볼들, 즉 송신 전력 제어(Transmit Power Control: 이하 TPC라 함)와 수송 형태 결합 표시기(Transport Format Combination Indicator: 이하 TFCI라 함.) 심볼들을 이용하면 단지 파일롯 심볼만을 이용했을 때에 비하여 좀 더 정확한 신호전력을 측정할 수 있다.

도 2는 본 발명에 이용되는 기지국 송신기 프레임의 구조를 나타낸 도면이다. 제1시간 다중화부(510)에서 출력되는 DPCCH의 TFCI, TPC, 파일롯(PLT) 비트들과 DPDCH의 데이터(DATA1, DATA2)가 제2시간 다중화부(520)를 거치면서 아래쪽에 도시된 슬롯 형태를 갖추게 된다. 도시된 바와 같이, 1프레임은 10ms이며, 15개의 슬롯으로 이루어진다. S/P(Serial to Paralell)(530)은 제2시간 다중화부(520)에서 순차적으로 출력되는 1프레임을 입력하여 15개의 슬롯들을 동시에 출력한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 순방향 전력제어를 위한 이동 통신 단말기의 수신신호 대 간섭 비율 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

수신신호 대 간섭 비율 측정장치는 레이크 핑거(600), 잡음 측정부(300), 잡음다중경로결합기(400), 평균기(760) 그리고 신호전력 측정부(800)로 구성된다.

상기 레이크 핑거(600)는 PN 역확산기(110), 월시 역확산기(120), 곱셈기(130), 채널 최적화기(140) 그리고 제곱기(650)를 포함한다. 상기 PN 역확산기(110)는 입력신호를 PN시퀀스와 혼합하여 역확산시킨다. 월시 역확산기(120)는 상기 역확산된 신호와 트래픽 채널의 직교 부호(traffic channel Walsh code)를 곱하여 트래픽 채널의 신호를 추출한다. 채널 추정기(channel estimator)(140)는 상기 역확산된 신호로부터 다중경로 성분의 채널 응답의 크기와 위상을 추정한다. 곱셈기(130)는 상기 채널 추정기(140)의 출력을 복소 공액(complex conjugate)한 값(*)과 상기 월시 역확산기(120)의 출력을 곱하여 데이터 심볼을 출력한다. 제곱기(650)는 상기 채널 추정기(140)의 출력 신호를 제곱(I², Q²)하여 신호의 에너지를 구한다. 상기 제곱기(650)는 월시 역확산기(120)를 거치기 전의 신호를 제곱하여 후술하는 신호전력측정부(800)로 전달하는데, 월시 역확산기(120)를 거치기 전의 신호에는 전술한 도 2에 표시된 바와 같이 TFCI, TPC, 파일롯(PLT) 비트들이 포함되어 있으므로 이들을 신호전력 측정에 이용할 수 있는 것이다.

잡음 측정부(300)는 월시 역확산기(310), 곱셈기(320), 차이 계산부(330), 제곱기(340), 덧셈기(accumulator)(350)를 포함한다. 월시 역확산기(310)는 상기 역확산된 신호와 파일롯 채널의 직교 부호(pilot channel Walsh code)를 곱하여 파일롯 채널의 신호를 추출한다. 곱셈기(320)는 상기 월시 역확산기(310)의 출력과 상기 채널추정기(140)의 출력을 복소 공액한 값(*)을 곱한다. 차이 계산부(330)는 파일롯 채널의 이전 심볼 값에서 현재 심볼 값을 감산하여 두 심볼 사이의 차를 계산한다. 제곱기(340)는 상기 차이 계산부(330)에서 출력되는 두 심볼 사이 차 값의 각 성분을 제곱(I², Q²)하여 잡음 성분의 에너지를 구한다. 덧셈기(350)는 상기 제곱기(340)의 출력을 PCG(Power Control Group)_길이 단위로 누적한다.잡음다중경로결합기(400)는 다수 잡음측정부(700)들의 출력을 결합한다.평균기(760)는 상기 잡음다중경로결합기(400)의 출력으로부터 평균 심볼 전력을 구한다.

신호전력 측정부(800)는 다중경로결합기(810), 제곱기(820), 평균기(830) 그리고 덧셈기(840)를 포함한다. 다중경로결합기(810)는 다수 레이크 핑거(600)들의 제곱기(650)에서 출력되는 신호의 에너지를 합한다. 제1뎃셈기(820)는 상기 다중경로결합기(810)의 출력을 누적한다. 평균기(830)는 상기 제1덧셈기(820)의 출력으로부터 평균 심볼 전력을 구한다. 제2덧셈기(840)는 상기 평균기(830)의 출력과 상기 잡음측정부(700)의 평균기(760)에서 출력되는 음(-)의 잡음 전력을 합하여 신호 전력을 출력한다.

상기와 같은 구성에 의거하여 신호 대 간섭 비율 측정은 다음과 같은 원리로 이루어지게 된다. 단말기 레이크 수신기 I/Q 결합기(combiner)로부터 DPCCH 영역(field)(TFCI, TPC, PILOT)를 분리한 후에 각각의 심볼을 제곱한다. 이때 역확산, 결합하는 과정에서 인터페이스 효과는 많이 줄어 들지만, 제곱하는 과정에서 (신호성분)², (간섭성분)²과 (신호성분)(간섭성분)이 나타나기 때문에 (간섭성분)²과 (신호성분)(간섭성분)을 제거해야 신호전력을 구할 수 있다.

먼저 (신호성분)(간섭성분)을 없애기 위해서 평균기(830)에서 평균을 취한다. 그러면 (신호성분)²과 (간섭성분)²만이 남는다. 이때 이 신호전력과 간섭전력은 한 심볼에 해당하는 추정치이다. 그후에 심볼당 간섭전력을 없애려면, 퀄컴(Qualcomm)사에서 제안한 파일롯 채널을 이용한 전력제어 그룹에 해당하는 간섭전력 추정치를 구한 다음, 평균기(760)에서 이를 심볼 갯수로 나눈다. 그리고 덧셈기(840)에서 심볼당 간섭전력에 추정되는 전력만큼을 DPCCH 영역(TFCI, TPC, PILOT)을 이용해서 구한 (신호성분)²+ (간섭성분)²에서 상쇠시켜서 심볼당 평균 신호전력을 구한다. 마지막으로, 도시하지는 않았으나, 심볼에 해당하는 신호전력을 간섭전력으로 나누면 신호전력 대 간섭전력의 비를 구할 수 있다. 이와 같은 기법을 사용하기 위해서는 트래픽(traffic) 채널과 파일롯 채널에 사용하는 확산 요소(spreading factor)가 다르더라도, 언제나 트래픽 채널에서 사용하는 확산 요소를 기준으로 공통(common) 파일롯 채널을 이용하여 심볼 당 평균 간섭신호를 구하여 적용하면 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 TPCI, TPC, 파일롯 심볼을 이용하여 신호 전력을 구함으로써 파일롯 심볼만을 이용할 때 보다 신호 전력 추정치의 정확도가 높아서 순방향 전력제어 성능을 향상시키는 장점이 있다. 또한 CDMA 기술의 가장 큰 맹점인 간섭 효과를 줄이는 결과를 가져오는 바, 셀 용량을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.

Claims

코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어를 위해 이동 통신 단말기가 신호 대 간섭 비율을 측정하는 장치에 있어서,

의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행되고 트래픽 월시코드에 의한 역확산은 수행되지 않은 수신신호에 대해 제곱 연산을 하는 제곱기를 포함하는 레이크 핑거들과,

의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들에 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 각각 잡음 성분을 구하고, 이들을 결합한 값을 평균하여 잡음전력을 측정하는 잡음전력 측정부와,

상기 레이크 핑거들로부터 입력되는 제곱값들을 누적한 값의 평균을 검출하고, 상기 검출한 값에서 상기 잡음전력을 상쇠시킨 신호전력을 측정하는 신호전력 측정부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 신호전력 측정부는,

상기 레이크 핑거들의 제곱기로부터 입력되는 제곱값들을 결합하는 다중경로결합기와,

상기 다중경로결합기의 출력을 누적하는 제1덧셈기와,

상기 제1덧셈기의 출력으로부터 제1평균 심볼 전력을 구하는 제1평균기와,

상기 평균 심볼 전력에서 상기 잡음 전력을 상쇠시키는 제2덧셈기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 잡음전력 측정부는,

의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들과 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 잡음 성분의 에너지를 구하여 전력제어길이 단위로 누적하는 잡음측정부들과,

상기 잡음측정부들의 출력을 결합하는 잡음다중경로결합기와,

상기 잡음다중경로결합기의 출력으로부터 제2평균 심볼 전력을 구하는 제2평균기로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
코드분할 다중접속 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어를 위해 이동 통신 단말기가 신호 대 간섭 비율을 측정하는 방법에 있어서,

의사 잡음 신호에 의해 역확산을 수행한 다음, 트래픽 월시코드에 의해 역확산이 수행되지 않은 수신신호에 대해 제곱 연산을 수행하는 제1과정과,

상기 제1과정에서 계산된 제곱값들을 누적한 값의 평균을 검출하는 동시에, 상기 제1과정에서 의사 잡음 신호에 의해 역확산이 수행된 신호들에 파일롯 채널의 직교 부호를 곱하여 추출한 파일롯 채널의 신호들로부터 각각 잡음 성분을 구하고 이들을 결합한 값을 평균하여 잡음전력을 측정하는 제2과정과,

상기 제1과정에서 계산된 제곱값들을 누적한 값의 평균에서 상기 잡음전력을 상쇠시킨 신호전력을 측정하는 제3과정과,

상기 신호전력을 상기 잡음전력으로 나누어 신호 대 간섭 비율을 계산하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.