KR100379343B1 - 지연 임계적 무선 원격통신 시스템에서의 충돌 해결을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

지연 임계적 무선 원격통신 시스템에서의 충돌 해결을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

PRACH(Packet Random Access Channel) 채널에서 충돌 데이터 페이로드에서의 다수의 직렬형 심볼들을 사용하여 충돌 신호들을 분석한다. 그 신호들은 직렬 기반이나 세미블라인드 알고리즘을 실행하는 시공 필터들에 의해 추정되고, 유한 알파벳으로부터의 거리나 평균 제곱 오차와 같은 선택 기준이 상기 추정된 신호들에 적용된다.

Description

지연 임계적 무선 원격통신 시스템에서의 충돌 해결을 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for collision resolution in a delay-critical radio telecommunications system}
본 발명은 지연 임계적 무선 원격통신 시스템에서의 충돌 문제 해결에 관한 것으로서, 특히 GPRS(General Packet Radio Service) 및 EDGE(Enhanced Data rate for GSM Evolution)에서 RACH(Random Access Channel)에서의 충돌의 해결에 관한 것이다.
GSM(Global System for Mobile communication)과 같은 셀룰러 이동 통신 시스템은 네트워크에 대한 이동국들의 최초 액세스를 가능하게 하기 위하여 RACH를 사용한다. 패킷 무선 네트워크들(GPRS 및 EDGE 등)은 채널들을 영구적이라기보다는(회로 스위치된 GSM에서와 같이) 요구를 기초로 해서 사용자들에게 할당하기 때문에 최초 액세스뿐만 아니라 호 동안에도 PRACH(Packet Random Access Channel)라 불리는 유사한 채널들을 또한 사용한다. 이들 시스템들에서 이용된 랜덤 액세스 메카니즘은 1975년 4월 ACM Computer Communication Review, Vol. 5, No. 2, 28-42쪽에 있는 L.G. Roberts의 "슬롯 및 캡쳐를 갖는/갖지 않는 ALOHA 패킷 시스템"에 기술되어 있는 바와 같이 슬롯(slotted) ALOHA에 기초하고 있다. MS(mobile station)는 하나의 단일 무선 버스트를 점유하는 (P)RACH를 통해 짧은 메시지를 전송한다. 일반적으로, PRACH의 위치(주파수 및 타임슬롯)는 BCCH(Broadcast Channel)에 의해 나타내어진다. ALOHA 기술들의 주요 문제는 PRACH상에서의 전송이 중심에 조정되지 않는다는 사실에 기인하고 따라서 여러 MS들은 동시에 PRACH를 액세스할 수 있다. 이것을 충돌(collision)이라 부른다. 충돌은 특히 실시간 서비스를 위한 전체 시스템 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 한 예로서 패킷 스위치된 무선 인터페이스를 통한 패킷 음성의 전송을 고려한다. 음성은 활성 및 비활성 기간(각각 토크스퍼트(talkspurt) 및 사일런스 갭(silence gap)의 교호 시퀀스이기 때문에 채널(주파수 및 타임슬롯의 조합)은 일반적으로 토크스퍼트를 전송하는데 필요한 경우에만 MS에 할당된다. 토크스퍼트 전송의 끝 이후에, 채널은 또다른 MS에게 제공된다. 토크스퍼트의 개시시에, MS는 그것의 활성성을 나타내고 채널을 요청하기 위하여 PRACH에 액세스할 필요가 있다. 기지국이 액세스 메시지를 성공적으로 수신하는 경우 및 채널이 현재 사용가능한 경우에, 그것은 사용을 위해 채널을 할당했음을 나타내는 수취 확인 메시지를 MS에 전송한다. 회로 스위치 시나리오에 있어서, 이 처리는 단지 호의 개시시에 발생하는 반면, 패킷 스위치된 음성 시스템에서는 평균 매 2초마다 일어난다. 그러나, 전체 액세스 절차는 다음과 같은 여러 에러 메카니즘들에 종속된다.
a) 물리층 에러들은 공동 채널 간섭 및 열적 노이즈로 인한 액세스 메시지의 업링크 전송 동안 일어날 수 있다.
b) 여러 MS들은 PRACH에 동시에 액세스하므로 충돌이 발생한다.
c) 물리층 에러들은 수취 확인 메시지의 다운링크 전송 동안 일어날 수 있다.
이들 장애 메카니즘들의 어느 것이라도 시스템 성능을 악화시킨다. 액세스 상태가 성공적이지 못한 경우, 스피치 패킷이 임시 버퍼에 저장되는 동안 MS는 PRACH에 다시 액세스해야 한다. 그러나, 버퍼가 오버플로하는 경우에, 스피치 패킷은 드롭된다. 이것은 스피치 프론트엔드 클리핑(speech front-end clipping)으로서 알려져 있으며 오랄 통신의 질을 현저히 악화시킬 수 있다.
(다른 MS로부터) 여러 메시지들이 랜덤 액세스 채널상에서 동시에 발생하더라도 어떤 상태하에서는 하나의 액세스 패킷을 성공적으로 디코드하는 것을 가능하게 할 수 있음이 공지되어 있다. 이것은 캡쳐 효과(capture effect)로서 알려져 있다. 캡쳐는 ALOHA형 시스템의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있고, 그 방법들은, 1984년 7월, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. SAC-2, No. 4, 583-588쪽의 C. Namislo에 의한 "Analysis of mobile radio slotted ALOHA systems", 및 1998년 4월, IEE Proc. Communications, Vol. 145, No. 2, 91-97쪽의 H. Zhou와 R.H. Deng에 의한 "Capture model for mobile radio slotted ALOHA systems"에 개시되어 있다. 위에서의 공개 문헌들에서 나타난 대부분의 캡쳐 모델들은 랜덤 액세스 채널에 동시에 액세스하는 패킷들 간의 전력 차에 기초하고 있다(전력 캡쳐). 그러나, 전력 캡쳐는 대부분의 MS가 기지국에 근접해 있는 마이크로셀룰러 또는 피코셀룰러 환경들에 적합하지 않으며 또한 셀 영역 위에서 상이한 MS로부터 전력을 이퀄라이징시키는 것을 목표로 하고 있는 (신호 기반) 전력 제어 기술이 채용된다.
본 발명의 목적은 캡쳐 기술을 이용하는 충돌 해결의 방법 및 이 방법을 수행하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 다중 액세스 원격 통신 채널과 함께 사용하기 위한 충돌 복원 신호 처리 유닛에 있어서, 복수의 브랜치들을 갖는 안테나 수단(50)과, 직렬형 심볼들(TLS)의 상이한 시퀀스의 인가에 의해 상기 안테나 수단에 의해 수신된 신호를 추정하고 대응하는 후보 신호(SC1-SCM)을 공급하도록 각각 배열되는 복수(M)의 시공 필터(spatio-temporal filter) 수단(52, 54)과, 소정의 기준에 따라서 하나 이상의 신호들을 상기 후보 신호들로부터 선택하도록 배열된 신호 선택기 수단(56)을 포함하는 충돌 복원 신호 처리 유닛이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 시간 임계적 유저들(m, n)과, 상기 유저들로부터의 신호들을 복수의 타임슬롯들(10, 12)내로 엔코드하는 엔코더 수단(76)과, 제 1 송수신기 수단과, 제 2 송수신기 수단(50)과, 디코더 수단(86)과, 데이터 또는 스피치 싱크(88)를 포함하는 무선 원격 통신 시스템에 있어서, 본 발명을 따르는 신호 처리 유닛이 상기 제 2 송수신기 수단(50)에 접속되는 것을 특징으로 하는 무선 원격 통신 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 충돌이 일어날 수 있는 다중 액세스 채널을 갖는 지연 임계적 원격 통신 시스템에서의 충돌 해결 방법에 있어서, 복수의 브랜치들을 갖는 안테나에 의해 다중 액세스 채널로부터 신호들을 수신하는 단계와, 복수의 후보 신호들을 제공하도록 직렬형 신호들의 복수의 상이한 시퀀스들의 인가에 의해 수신된 신호들을 추정하는 단계와, 미리 결정된 기준에 따라서 하나 이상의 후보 신호들을 선택하는 단계를 포함하는 충돌 해결 방법이 제공된다.
도 1은 PRACH(Packet Random Access Channel) 충돌 데이터 모델을 도시하는 도면.
도 2는 종래의 필터 구조를 도시하는 도면.
도 3은 신호 처리 유닛을 도시하는 도면.
도 4는 h=2 및 T=2인 경우 직렬형 시퀀스 콤바인더의 출력을 도시한 도면.
도 5는 T=4인 경우 도 3의 신호 선택기에서 계산된 선택 통계의 3가지 예를 도시하는 도면.
도 6은 도 3에서의 2 브랜치 안테나에 대한 시뮬레이션 결과들을 도시한 도면.
도 7은 도 3에서의 4 브랜치 안테나에 대한 시뮬레이션 결과들을 도시한 도면.
도 8은 PRACH 성능 시뮬레이션 결과들을 도시한 도면.
도 9는 GSM 송수신기를 개략적으로 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 안테나 32 : 시공 필터
36 : 채널 디코더 38 : 블록 패러티 체커
40 : 스위치 48 : 충돌 복원 신호 처리 유닛
50 : 다중 브랜치 안테나 52, 54 : 시공 필터
56 : 신호 선택기 58, 60 : 신호 추정기
62 : 다른 신호 선택기 66 : 직렬형 시퀀스 콤바인더
70 : GSM 송신기 72 : GSM 수신기
76 : 엔코더 78 : 인터리버
80 : 채널 선택기 84 : 디인터리버
86 : 디코더 88 : 싱크
도면에서 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술을 기술하고, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명을 단지 예로서 기술하기로 한다.
도 1은 PRACH 충돌 모델을 도시한다. 유저 m으로부터의 액세스 버스트(10), 유저 n으로부터의 액세스 버스트(12), 및 CCI(Co-Channel Interference)를 나타내는 인접 셀로부터의 버스트(14)는 모두 수신 안테나(도시하지 않음)에 동시에 도달한다. 유저 버스트들(10, 12) 각각은 직렬 시퀀스(20)에 의해 분리된 두개의 데이터부(16, 18)를 갖는 동일한 구조를 갖는다. 유저들(m, n)은 동일한 원격 통신 셀내에 있으므로 그들의 직렬 시퀀스는 동일하며, seq.k.로서 나타내어져 있다. CCI 버스트(14)는 동일한 구조를 갖지만, 상이한 셀로부터 발원하기 때문에, 그것의 직렬 시퀀스(22)는 상이한 직렬 심볼들 seq.p.를 포함한다.
도 2는 충돌 신호들중 하나를 복원하는데 사용된 종래의 기기에 대한 블록도이다. 안테나(30)에 도달하는 신호들은 필요한 직렬 시퀀스(34)를 또한 수신하는 시공 필터(32)에 공급된다. 시공 필터(32)는 직렬 시퀀스를 이용함으로써 상기 신호를 추정하고 그 추정된 신호를 채널 디코더 블록(36)에 전한다. 상기 디코더(36)로부터의 디코더 신호는 블록 패러티 체커(38) 및 이 패러티 체커(38)에 의해 제어되는 스위치(40)에 전해진다. 패러티 체커(38)가 심볼들의 필요한 조합의 존재를 검출하는 경우에, 그것은 스위치(40)를 닫으므로 디코더(36)로부터의 그 디코드된 신호는 출력인 캡쳐 신호(42)를 형성한다.
채널 디코더(36), 패러티 체커(38), 스위치(38)는 함께 캡쳐 신호 추정기(44)를 형성한다. 이러한 추정기는 모든 액세스 버스트들이 동일한 직렬 시퀀스(34)를 포함하기 때문에 안테나(30)에서 충돌이 존재하는 경우에 하나의 신호만을 복원할 수 있다.
시공 필터(32)는 특정의 공지된 직렬 기반 또는 세미블라인드 알고리즘을 사용할 수 있다.
잠재적으로 블라인드 기술들이 충돌시의 CCI 및 동시 유저들 일부 또는 전부를 복원하는데 응용될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 그 경우에 그 공지된 직렬 시퀀스는 무시될 수 있으며 소정의 일반적인 신호 특성은 일정한 계수 특성과 같이개량될 수 있다. 이러한 방식의 단점은 신호들의 총 수가 크고(동시 유저들, CCI, 및 그들의 다중 경로들), 다량의 데이터가 최적화 기능의 로컬 최소치를 회피하는데 필요하게 된다는 것이다. 일반적으로, 후자의 경우는 고정 조건들에서 수신된 제한된 양의 데이터만이 사용가능한 경우 이동 무선 통신 시스템의 경우는 아닌 것이다.
도 3은 충돌 시에 하나 이상의 유저들을 복원시킬 수 있는 본 발명에 따르는 신호 처리 유닛을 도시한다. 다중 브랜치 안테나(50)가 M 개의 시공 필터들에 접속된다(명료한 설명을 위해 두 개(52, 54)만 도시함). M 개의 필터 출력 신호 후보들(SC1-SCM)은 신호 선택기(56)에 접속되고, 이 신호 선택기는 캡쳐 신호 추정기에 각각 접속된 N 개의 출력들을 갖는다(명확성을 위해 두 개(58, 60)만 도시함). N 개 신호 추정기들의 출력들은 상이한 신호 선택기(62)에 접속된다.
원격 통신 셀에 적합한 직렬 시퀀스(64)는 각각의 시공 필터(52, 54)에 하나가 제공되는 M 개의 상이한 직렬형 시퀀서들(TLS1-TLSM)을 제공하는 직렬형 시퀀스 콤바인더(66)에 공급된다. 각각의 필터는 소정의 공지된 직렬 방식이나 세미블라인드 알고리즘일 수 있는 동일한 알고리즘을 실행한다.
도 1을 참조하면, 동일한 수의 심볼들을 갖는 부분들(70, 72)과 유저들(m, n)에 대해 데이터 페이로드의 일부가 선택되는 경우에, 정보 심볼들이 상이할 확률은 제로가 아니게 된다. 그 선택된 심볼들은 직렬형 심볼들이라 칭한다. 따라서 상이한(선형적으로는 독립적이고 직교하지 않는) 직렬형 시퀀스들은 대응하는 신호들을 복원하는데 이용될 수 있다.
페이로드에서의 직렬형 심볼들의 위치는 선택되거나 랜덤하게 될 수 있고, 그 판정은 본 발명을 따르는 장치가 설치되는 기지국의 제조업자에 의해 이루어진다.
도 3에서, 콤바인더(66)는 페이로드에서의 직렬형 심볼들을 사용하여 M 개의 상이한 직렬형 시퀀스들(TLS1-TLSM)을 발생시킨다. 각각의 필터(52, 54)는 그것에 제공된 심볼들을 이용하여 안테나(50)로부터의 신호를 추정하고, M 개의 신호 후보 출력들(SC1-SCM)을 제공하며, 그 신호 선택기(56)는 소정의 선택 기준에 따라 N≤M 인 경우에 N 개의 신호 후보들을 선택한다.
그 선택 기준은 예컨대 FA(Finite Alphabet)이나 MSE(Mean Square Error)로부터의 거리가 될 수 있다.
N 개의 선택된 신호들은 상이한 신호 선택기(62)에 캡쳐된 신호 출력을 각각 제공하는 각각의 캡쳐된 신호 추정기(58, 60)에 하나의 신호를 전한다. 선택기(62)는 복제되는 신호들을 소거하고 P = 0 .... N 인 경우에 P개 신호들을 선택한다.
안테나(50)는 다중 액세스 채널에서 충돌 신호들로부터 직렬형 심볼들을 포함하는 신호를 수신한다고 가정한다. 직렬형 심볼들인 것으로 선택되는 h 개 심볼들의 FA(Finite Alphabet) 및 T 개의 정보 심볼들이 있다고 가정한다. 즉, 본 예에서 충돌 신호들의 페이로드에서의 T 개 정보 심볼들의 FA의 모든 가능한 값들은 T=2 및 h=2에 대해 도 4에서 도시된 바와 같은 기존의 직렬형 시퀀스에 사용될 것이다. 도 3에서, 시공 필터들의 수 M은 M = hT에 의해 결정된다.
그 솔루션의 복잡도는 0(hT)이다.
FA로부터의 거리의 추정은 선택 기준으로서 적절하다. 직렬 데이터가 충분히 큰 경우 대안적인 기준은 MSE(Mean Square Error)을 이용하는 것이다.
도 4는 M = 4(T=2) 및 h = 2(이진 FA)인 경우의 4 개의 직렬형 시퀀스들(TLS1-TLS4)을 도시한다.
캡쳐 시뮬레이션은 SNR = 35dB(Signal to Noise Ratio) 및 SIR = 6dB(Signal to Interference Ratio)을 갖는 통상적인 GSM 도시 시나리오(TU50)에서 2개 및 4개의 브랜치 안테나 어레이들에 의해 수신된 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 신호들에 대해 계산되었다. 그 시뮬레이션은 GSM 일반 버스트에 대응하는 PRACH 버스트 구조를 가정한다. 각각의 버스트에 대해, 전송된 비트들은 하나의 데이터 블록의 채널 엔코딩에 의해 얻어진다. 채널 코딩 체계는 (34, 28) 시스템적 CRC(cyclic redundancy check) 코드(입력에서 28비트를 허용하고 출력에 6패러티 체크 비트를 제공한다), 및 (3, 1, 5) 컨벌루션 코드(레이트 1/3, 제한 길이 5 컨벌루션 코드)를 포함한다. 시공 필터는 LS(Least Square) 알고리즘에 의해 조정된 5개의 계수들의 브랜치 FIR(Finite Impulse Response) 필터들로 이루어진다. 그 알고리즘의 파라미터들은 T = 2 및 4 이다(각각 M = 4 및 16).
도 5는 T = 4 및 2개의 브랜치 안테나에 대한 신호 선택기(56)에서 계산된 선택 통계의 3가지 예들을 도시하고 있다. 직렬형 시퀀스의 수 q에 대해 FA로부터의 거리 d의 플롯들에 대한 형태가 도시되어 있다.
도 5의 (a)에서 신뢰성 있는 캡쳐는 없다. 도 5의 (b)에서는 2명의 유저가있고, 하나는 캡쳐되어 있으며 마크된 최소치에 의해 나타내어진다. 도 5의 (c)에서는 2명의 유저가 있고 둘 다 캡쳐되며 두 개의 마크된 최소치에 의해 나타내어진다.
도 6은 2브랜치 안테나에 대해 충돌 유저들의 수에 대한 캡쳐의 확률 p의 시뮬레이트된 플롯들을 도시한다. 맨 위의 행은 종래의 솔루션을 나타내고, 중간 행은 T=2 인 경우의 본 발명의 솔루션을 나타내며, 맨 아래 행은 T=4 인 경우의 본 발명의 솔루션을 나타낸다.
첫 번째 열은 하나의 유저에 대한 캡쳐 확률 p(1)에 관한 것이다. 세 개의 모든 솔루션들은 하나의 유저만이 있는 경우에는 어려움 없이 신호를 캡쳐할 수 있지만, 그 이상의 유저들이 있는 경우에는 캡쳐 확률은 모든 솔루션들에 있어 감소된다.
두 번째 열은 두 유저들을 캡쳐하기 위한 확률 p(2)에 관한 것이다. 종래의 솔루션은 두 번째 유저를 캡쳐할 수 없다. 본 발명의 솔루션에서는 T=2 일 때, 두 유저들을 캡쳐할 확률은 0.5이고, T=4 일 때 그 확률은 0.6이다.
세 번째 열은 세 유저들을 캡쳐할 확률 p(3)에 관한 것이다. 종래의 솔루션은 세 번째 유저를 캡쳐할 수 없다. 본 발명의 솔루션에서는 이 2브랜치 안테나 배열에 대해 낮은 캡쳐 확률이 존재한다.
도 7은 도 6에서와 유사한 플롯들을 도시하지만 이번엔 4브랜치 안테나에 대한 것이다. 종래의 솔루션 결과들은 변화하지 않는다. 본 발명의 솔루션들에 있어서, T=2 인 경우, 두 유저들을 캡쳐할 확률은 이제 0.7이고, 세 유저들을 캡쳐할확률은 0.1 미만이다. 그러나, T=4인 경우, 두 유저들을 캡쳐할 확률은 이제 0.9보다 크고, 세 유저들을 캡쳐할 확률은 액 0.2이다.
이제 패킷 음성 시스템에서의 본 발명의 기술을 적용하는 예를 고려해본다.
TDMA(Time Division Multiple Access) 기반 시스템(GSM형 채널 구조를 갖는)을 고려한다. 사용가능한 채널들(타임슬롯)중 하나는 PRACH의 수용을 위해 사용된다. 여러 유저들은 패킷 스위칭에 의해 동일한 채널들을 공유하므로, PRACH는 유저가 채널을 필요로 함을 기지국에 나타내야 할 때마다 사용중이 된다. 스피치 토크스퍼트의 기간 및 사일런스 기간은 각각 1초 및 1.35초의 평균값으로 지수적으로 분포된다고 가정한다. PRACH의 입도는 5msec이다. 일단 MS가 토크스퍼트를 발생시키면, 특정의 확률을 갖는 PRACH 타임슬롯을 랜덤하게 액세스한다. 비록 액세스 확률이 어떻게 제어되는지에 관해서는 여러 방식들이 존재할지라도, 본 연구에서는 각각의 PRACH 슬롯이 3/8인 일정한 확률로 액세스되는 간단한 기술을 고려한다. 20msec 내에서 4개의 PRACH 슬롯들이 존재하고 MS는 3/8의 확률로 그들 중 소정의 것을 액세스할 수 있다. 적어도 한번의 액세스 시도가 성공적인 경우, MS는 기지국에 의해서 다음번 20msec 기간 동안에 통보받는다. 이 경우에, 업링크 액세스의 결과에 관한 정보를 포함하는 다운링크 메시지가 전송된다. 할당을 위해 사용 가능한 채널들이 존재하는 경우에, MS는 스피치 패킷의 전송을 어느 채널이 행하고 개시하는지를 통지받는다. 사용가능한 트래픽 채널들이 존재하지 않는 경우에, 기지국은 질의 통보 메시지를 MS에 전송하고, 그것에 그것의 업링크 시도가 성공적이었음을 알리므로, 상기 MS는 PRACH를 다시 액세스할 필요가 없다.
위에서 설명한 바와 같이, 실시간 서비스들의 경우에 액세스 상태는 업링크 액세스에서의 지연이 서비스 성능 악화에 직접적으로 트랜슬레이트되기 때문에 매우 신속하게 완료되어야 한다. 성능 지표로서 액세스 시도가 60msec 내에 완료되지 못하는 확률이 선택된다. a) 특정의 캡쳐 능력이 없는 시스템과, b) 종래의 알고리즘을 실행하는 시스템과, c) 제안된 기술을 사용하는 시스템의 성능이 비교된다.
업링크 및 다운링크의 양 경우에, 하나의 전송된 버스트상으로의 채널 코딩에 의해 맵되는 그 필요한 신호 발신은 28 데이터 비트에 대응된다고 가정한다. 코딩 체계의 한 예로서 각각의 28 비트 블록으로부터 6 패러티 체크를 생성하는 (34, 28) 시스템적 CRC(cyclic redundancy check) 블록 코드가 고려된다. 그리고 그 결과로 얻어지는 34 비트 플러스 추가적인 4 테일 비트가 레이트 1/3, 제한 길이 5 콘벌루션 코드에 의해 보호된다. 2×57 = 114 코드된 데이터 비트들은 26 비트 직렬 시퀀스 및 2×4 테일 비트를 포함하는 하나의 버스트로 최종적으로 전송된다.
편의를 위해 채널의 캡쳐 특성을 기술하는 "캡쳐 매트릭스"가 도입된다. 3개의 메시지까지가 성공적으로 복원될 수 있다. 또한 5개 이상의 동시 전송이 동일 PRACH 버스트에서 발생하는 경우 모든 메시지들은 변조된 것으로 가정된다. 캡쳐 매트릭스 P = [p(m, n)]3×5의 원들은 다음과 같이 규정된다.
p(m, n) = Pr{m 개의 성공적 메시지 ｜ n 개의 동시 액세스}
캡쳐가 없는 경우에 대해서는, 하나 이상의 MS는 동일 PRACH 슬롯을 동시에액세스할 때마다 모든 액세스 메시지들이 변조된다고 가정된다. 또한, 모든 업링크 전송들은 1%의 블록 오차 레이트에 종속되고 모든 다운링크 전송들은 0.4%의 블록 오차 레이트에 종속된다. 이 경우에 캡쳐 매트릭스는 다음과 같이 주어진다.
두번째 경우는 종래의 알고리즘을 고려한 경우이다. 다운링크 블록 오차 레이트는 0.4%이다. 도 6의 첫번째 행에서의 플롯들에 따라서 이 경우의 캡쳐 매트릭스(2개의 수신 안테나 및 SRN=35dB 및 SIR=6dB에 대해 캡쳐 메카니즘을 시뮬레이팅한 이후에 결정됨)는 다음과 같이 된다.
캡쳐 매트릭스로부터 알 수 있는 바와 같이, 비록 하나의 메시지를 복원하는 것이 가능할지라도 다중 캡쳐는 불가능하다.
마지막으로, 본 발명의 알고리즘을 고려한다. 두 경우를 시험하였는데, 그들 모두는 2개의 안테나를 사용한 것에 해당된다. 첫번째 경우에서 2개의 직렬형 심볼이 사용되는 경우 도 6의 두번째 행에서의 플롯들에 따르는 캡쳐 매트릭스는 다음과 같이 된다.
4개의 직렬형 심볼들이 사용되는 경우에 도 6의 세번째 행에서의 플롯들에 따라 캡쳐 매트릭스는 다음과 같다.
60msec 내의 액세스 실패의 확률이 시스템에서의 동시 유저들(호)의 수의 함수로서 플롯화되는 경우에 시스템 시뮬레이션의 결과가 도 8에 도시되어 있다. 4개의 플롯들은 NC(no capture), 즉 CA(종래의 알고리즘), 및 2 브랜치 안테나 및 T=2나 T=4(TLLS(2, 2) 및 TLLS(2, 4))에 대해 TLLS(Training-Like Least Square)을 위한 본 발명에 따른 플롯들을 나타낸다. 이 결과들은 본 발명의 알고리즘이 사용되는 경우에 달성되는 우수한 성능을 명확히 보여주고 있다.
이들 결과들의 요약으로서 다음의 표는 액세스 실패 확률이 0.01의 값을 초과하지 않는 경우에 동일 PRACH에 의해 지원될 수 있는 호들의 최대 수를 제공한다.
캡쳐 기술 동시 호의 최대 수
무 캡쳐 15
2안테나의 종래 알고리즘(LS)에 의한 캡쳐 40
2안테나 및 2 직렬형 심볼 TTLS(2,2)를 갖는 본 발명의 기술 90
2안테나 및 4 직렬형 심볼 TTLS(2,4)를 갖는 본 발명의 기술 100
마지막으로 2개 대신에 4개의 안테나를 사용하는 것이 도 7에 도시된 캡쳐 확률에 의해 나타내어진 바와 같이 훨씬 양호한 성능을 제공할 것임을 유의한다.
도 7에는 GSM 송신기(70) 및 수신기(72)가 있다. 종래의 송신기는 2개의 스피치 똔느 시간 임계적 데이터 소스들(m, n)과, 엔코더(76)와, 인터리버(78)와, 다수의 채널들(82)에 출력 신호들을 전송하는 채널 선택기(80)를 포함한다. 수신기(72)에서 안테나 어레이(50)에 의해 수신된 신호는 본 발명에 따르는 충돌 복원 신호 처리 유닛(48)을 통해 디인터리버(84)와, 디코더(86)와, 싱크(88)로 전해진다.
PRACH 및 음성 유저들을 참조하여 본 발명을 기술하였는데, 본 발명은 충돌이 발생하는 다른 다중 액세스 채널들 및 예컨대 실시간 비디오 등의 시간 임계적 데이터에 적용할 수 있다. 본 발명은 다중 액세스 채널에서의 충돌 복원이 불가능한 기존의 장치들과는 대조적으로 2이상의 유저들을 위해 충돌 복원의 확률을 제공한다.

Claims (9)

  1. 다중 액세스 원격 통신 채널과 함께 사용하기 위한 충돌 복원 신호 처리 유닛에 있어서,
    복수의 브랜치들을 갖는 안테나 수단(50)과,
    직렬형(training-like) 심볼들(TLS)의 상이한 시퀀스의 인가에 의해 상기 안테나 수단에 의해 수신된 신호를 추정하고 대응하는 후보 신호(SC1 내지 SCM)를 공급하도록 각각 배열되는 복수(M)개의 시공 필터 수단(52, 54)과,
    미리결정된 기준에 따라서 하나 이상의 신호들을 상기 후보 신호들로부터 선택하도록 배열된 신호 선택기 수단(56)을 포함하는 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬형 심볼들에 부가하여 직렬 심볼들이 처리되는 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기준은 유한 알파벳으로부터의 후보 신호의 거리인 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필터 수단(52, 54) 각각은 상기 안테나 수단으로부터 수신된 다수의 정보 신호들(T)에 대해 동작하고, 상기 유한 알파벳은 h 개 심볼들을 갖고, 상기 필터 수단의 수(M)는 M = hT에 의해 주어지는 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기준은 상기 후보 신호들의 평균 제곱 오차(mean square error)인 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 선택된 신호들을 수신하도록 배열된 복수의 캡쳐된 신호 추정기들(58, 60), 및 상이한 신호 선택기(62)를 더 포함하는 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 시공 필터 수단(52, 54)은 동일한 직렬 기반 또는 세미블라인드 알고리즘을 실행하는 충돌 복원 신호 처리 유닛.
  8. 복수의 시간 임계적 유저들(m, n)과,
    상기 유저들로부터의 신호들을 복수의 타임슬롯들(10, 12)에 엔코드하는 엔코더 수단(76)과,
    제 1 송수신기 수단과,
    제 2 송수신기 수단(50)과,
    디코더 수단(86)과,
    데이터 또는 스피치 싱크(88)를 포함하는 무선 원격 통신 시스템에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 신호 처리 유닛이 상기 제 2 송수신기 수단(50)에 접속되는 것을 특징으로 하는 무선 원격 통신 시스템.
  9. 충돌이 일어날 수 있는 다중 액세스 채널을 갖는 시간 임계적 원격 통신 시스템에서의 충돌 해결 방법에 있어서,
    복수의 브랜치들을 갖는 안테나에 의해 상기 다중 액세스 채널로부터 신호들을 수신하는 단계와,
    복수의 후보 신호들을 제공하도록 직렬형 심볼들의 복수의 상이한 시퀀스들의 인가에 의해서 수신된 신호들을 추정하는 단계와,
    미리 결정된 기준에 따라서 하나 이상의 후보 신호들을 선택하는 단계를 포함하는 충돌 해결 방법.
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