KR100444730B1 - 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치및 방법 - Google Patents

광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 그 복조 장치는 복수의 섹터에서 각 섹터당 복수 개의 안테나를 통하여 수신한 신호를 역확산하는 칩 연산부; 상기 칩 연산부에서 역확산된 신호로부터 컨트롤 채널과 데이터 채널의 심볼을 선택적으로 이용하여 채널을 추정하고 다중 경로를 통해 들어온 신호를 결합하는 심볼 연산부; 상기 심볼 연산부에서 결합한 신호를 프레임 단위로 묶어서 TFCI(Transport Format Combination Indicator) 복호, FBI(Feedback Information) 복호, 프레임 동기 추정, 신호대잡음비 추정, 사후 결합 및 2차 디인터리빙 연산을 수행하는 프레임 연산 장치부; 상기 칩 연산부, 심볼 연산부 및 프레임 연산 장치부의 출력을 저장하는 기억 장치; 상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 상기 기억 장치 사이의 입출력 신호를 제어하는 기억 장치 제어부; 및 상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 호스트 사이의 입출력을 제어하는 호스트 인터페이스를 포함한다. 본 발명에 따르면, 여러 개의 채널(또는 핑거)을 하나의 장치에서 시분할을 이용하여 나누어 처리함으로써 장치의 효율을 높이고, 채널 당 핑거의 수, 기억장치의 용량, 연산 시간 등의 자원을 하나의 풀의 형태로 관리하며 서비스에 필요한 자원만을 동적으로 할당함으로써 한정된 자원을 효율적으로 관리하여 기지국 복조 장치의 채널 용량을 극대화할 수 있다.

Description

광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치 및 방법{DEMODULATING APPARATUS OF A BASE STATION FOR WIDEBAND CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 광대역 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division MultipleAccess, 이하 W-CDMA라고 함) 시스템에 관한 것으로, 특히 W-CDMA 시스템용 기지국의 복조 장치 및 복조 방법에 관한 것이다.
IS-95 등 기존의 CDMA 시스템용 기지국에 사용되는 복조 장치는 장치의 구현시에 미리 채널마다 핑거, 기억장치 등의 자원을 정해서 할당하고, 이러한 채널 요소를 병렬로 만들어서 여러 채널을 함께 수용할 수 있도록 하고 있다.
하지만 W-CDMA 시스템의 경우 기존의 통신 시스템과는 달리 음성 서비스, 영상 서비스 등 요구하는 자원의 크기가 다양한 서비스를 함께 제공해야 하므로 채널마다 자원을 미리 정해서 할당해 두면 비효율적이다.
또한, 기존의 CDMA 시스템용 기지국의 복조 장치에서는 채널 추정이 필요하지 않은 논코히런트 복조(noncoherent demodulation)를 사용하였으나, W-CDMA를 비롯한 3세대 시스템에서는 코히런트 복조를 사용하므로 채널 추정의 성능을 높이는 것이 시스템의 무선 용량을 늘이는 데 매우 중요한 역할을 하게 되었다.
W-CDMA 규격에 따르면 기지국의 복조 장치에서 수행해야 할 역할에는 데이터 복조 외에 TFCI(Transport Format Combination Indicator) 복호, FBI(Feedback Information) 복호, 전력 제어 비트, 신호대잡음비 측정 등이 있다.
하지만, 이들은 모두 시간 지연과 신뢰도 조건이 다르다. 예를 들면, 데이터 복조, TFCI 복호 등은 시간 지연이 조금 있다 하더라도 신뢰도가 높아야 하고, FBI 복호는 어느 정도 이상의 신뢰도를 가지면서 시간 지연도 너무 커서는 안된다. 전력 제어 비트의 경우 신뢰도가 조금 낮더라도 시간 지연을 최소화해야 한다.
따라서 W-CDMA 시스템의 기지국에서 사용되는 복조 장치는 시간 지연과 신뢰도 조건에 따라서 복호 처리도 차등화해서 수행할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 여러 개의 채널 또는 핑거를 하나의 장치에서 시분할을 이용하여 나누어 처리할 수 있도록 하여 장치의 효율을 향상시키고, 복호 처리를 차등화하여 W-CDMA 시스템에서 요구하는 다양한 종류의 시간지연과 신뢰도 요구 사항을 만족시키며, 다단계에 걸쳐서 채널을 추정함으로써 채널 추정의 성능도 향상시킬 수 있는 W-CDMA 시스템용 기지국의 복조 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치의 칩 연산부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치의 심볼 연산부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치의 프레임 연산부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 방법의 수신 신호 역확산 단계를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 방법의 채널 추정 및 신호 결합 단계를 나타내는 순서도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 방법의 심볼 복호 단계를 각각 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치에서 동적 자원을 관리하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치에서 동적으로 핑거를 할당하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 복조 장치에서 동적으로 할당된 핑거를 결합하는 방법을 나타낸 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 칩 연산부 20 : 심볼 연산부 30 : 프레임 연산 장치부
40 : 기억 장치 50 : 기억 장치 제어부 60 : 호스트 인터페이스
100 : 핑거 풀 101 : 핑거 유닛 110 : 채널 스케줄러
120 : 타임 트래커 200 : 제1 채널 추정부 210 : 제1 레이크 결합부
220 : 제2 채널 추정부 230 : 제2 레이크 결합부
240 : 확산 요소 추정부 250 : 제3 채널 추정부
260 : 제3 레이크 결합부 300 : 결합 정보 저장부
310 : TFCI 복호부 320 : FBI 복호부 330 : 프레임 동기 추정부
340 : 신호대잡음비 추정부 350 : 사후 결합 및 2차 디인터리버
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 W-CDMA 시스템용 기지국의 복조 장치는,
복수의 섹터에서 각 섹터당 복수 개의 안테나를 통하여 수신한 신호를 역확산하는 칩 연산부; 상기 칩 연산부에서 역확산된 신호로부터 컨트롤 채널과 데이터 채널의 심볼을 선택적으로 이용하여 채널을 추정하고 다중 경로를 통해 들어온 신호를 결합하며, 상기 결합 신호를 이용하여 다음단계 채널 추정 및 신호 결합을 수행하는 심볼 연산부; 상기 심볼 연산부에서 결합한 신호를 프레임 단위로 묶어서 TFCI(Transport Format Combination Indicator) 복호, FBI(Feedback Information) 복호, 프레임 동기 추정, 신호대잡음비 추정, 사후 결합 및 2차 디인터리빙 연산을 수행하는 프레임 연산 장치부; 상기 칩 연산부, 심볼 연산부 및 프레임 연산 장치부의 출력을 저장하는 기억 장치; 상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 상기 기억 장치 사이의 입출력 신호를 제어하는 기억 장치 제어부; 및 상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 호스트 사이의 입출력을 제어하는 호스트 인터페이스를 포함한다.
상기 칩 연산부는 각각 하나의 섹터에서 수신한 복수의 신호를 최소 확산 요소로 역확산하는 복수 개의 핑거 유닛을 포함하는 핑거 풀; 및 상기 핑거 풀의 각 핑거 유닛으로부터 출력되는 신호를 스케줄링을 통해 일렬로 정렬하고 각 핑거 유닛의 번호를 나타내는 꼬리표를 추가하는 채널 스케줄러를 포함한다.
상기 칩 연산부는 상기 채널 스케줄러의 출력 신호를 참조하여 상기 핑거 풀의 각 핑거 유닛의 위치를 조정하는 타임 트래커를 더 포함한다.
상기 심볼 연산부는 상기 칩 연산부로부터 출력되는 역확산 신호 중 파일럿 심볼을 이용하여 시분할을 통해 1차 채널을 추정하는 제1 채널 추정부; 상기 제1 채널 추정부로부터 출력되는 1차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보를 생성하고, 상기 1차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼의 데이터 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 제1 레이크 결합부; 상기 1차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 2차 채널을 추정하는 제2 채널 추정부; 상기 제2 채널 추정부로부터 출력되는 2차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보를 생성하고, 상기 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼과 데이터 채널의 심볼의 데이터 부분을 제거하여 2차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 제2 레이크 결합부; 상기 2차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 3차 채널을 추정하는 제3 채널 추정부; 및 상기제3 채널 추정부로부터 출력되는 3차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보를 생성하는 제3 레이크 결합부를 포함한다.
상기 심볼 연산부는 상기 칩 연산부로부터 출력되는 역확산 신호 중 데이터 채널의 심볼만을 이용하여 데이터 채널의 확산 요소를 추정하는 것을 특징으로 하는 확산 요소 추정부를 더 포함하고, 상기 제2 레이크 결합부가 상기 확산 요소 추정부에서 출력되는 확산 요소를 이용하여 데이터 채널에서 데이터 부분을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 프레임 연산 장치부는 상기 심볼 연산부에서 출력된 컨트롤 채널의 정보를 시간 지연 또는 신뢰도 조건 중 적어도 어느 하나의 조건에 따라 파일럿 심볼, TFCI 심볼, FBI의 S필드 심볼, FBI의 D필드 심볼 및 TPC(Transmission Power Control) 심볼 등으로 분류하여 저장하는 결합 정보 저장부; 상기 결합 정보 저장부의 TFCI 심볼을 이용하여 TFCI 복호를 수행하고 프레임의 데이터 채널의 확산 요소를 알아내는 TFCI 복호부; 상기 결합 정보 저장부의 FBI의 S필드 심볼 및 상기 FBI의 D필드 심볼을 이용하여 FBI 복호를 수행하는 FBI 복호부; 상기 결합 정보 저장부의 파일럿 심볼을 이용하여 프레임의 동기가 맞았는지를 검증하는 프레임 동기 추정부; 상기 결합 정보 저장부의 파일럿 심볼을 이용하여 역방향 채널의 신호대잡음비를 추정하는 신호대잡음비 추정부; 및 상기 TFCI 복호부에서 TFCI 심볼을 복호하여 얻은 데이터 채널 확산 요소를 이용하여 데이터 채널 심볼의 사후 결합을 수행하고, 상기 데이터 채널 확산 요소와 압축 모드 정보를 이용하여 2차 디인터리빙을 수행하는 사후 결합 및 2차 디인터리버를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 방법은,
a) 복수의 섹터에서 각 섹터당 복수 개의 안테나를 통하여 신호를 수신하고, 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 상기 복수의 섹터에서 수신한 신호를 역확산하는 단계; b) 상기 역확산된 신호로부터 컨트롤 채널과 데이터 채널의 심볼을 선택적으로 이용하여 채널을 추정하고, 상기 채널 추정을 통하여 얻은 값을 이용하여 다중 경로를 통해 들어온 신호를 결합하며, 상기 결합된 신호를 이용하여 다음 단계의 채널 추정과 신호 결합을 수행하는 단계; 및 c) 상기 결합 신호를 시간 지연 및 안정성 조건 중 적어도 어느 하나의 조건에 따라 분류하여 TFCI 복호, FBI 복호, 프레임 동기 추정, 신호대잡음비 추정, 사후 결합, 2차 디인터리빙 연산을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 단계 a)는 상기 역확산된 신호를 스케줄링을 통해 일렬로 정렬하고 각 핑거 유닛의 번호를 나타내는 꼬리표를 각 프레임에 추가하는 단계; 및 상기 역확산된 신호를 참조하여 상기 핑거 유닛의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
상기 단계 b)는 상기 역확산 신호 중 파일럿 심볼만을 이용하여 시분할을 통해 1차 채널을 추정하는 단계; 상기 추정된 1차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보를 생성하고, 상기 1차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼의 데이터 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 단계; 상기 1차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 2차 채널을 추정하는 단계; 상기 추정된 2차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보를 생성하고, 상기 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼과 데이터 채널의 심볼의 데이터 부분을 제거하여 2차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 단계; 상기 2차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 3차 채널을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 3차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
이하, 상기한 목적을 구체적으로 구현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 복조 장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 복조 장치는 칩 연산부(10), 심볼 연산부(20), 프레임 연산 장치부(30), 기억 장치(40), 기억 장치 제어부(50) 및 호스트 인터페이스(60)를 포함한다.
칩 연산부(10)는 M개의 섹터로부터 섹터당 L개의 안테나에서 입력된 신호를 설정에 따라 선택하여 최소 확산 요소로 역확산하고 이 신호를 스케줄링을 통해 정렬한다.
심볼 연산부(20)는 칩 연산부(10)의 역확산 신호를 이용하여 채널을 추정하고 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 역확산 신호를 결합하여 결합 정보를 생성한다.
프레임 연산부(30)는 심볼 연산부(20)에서 출력되는 결합 정보를 이용하여 지연 시간과 신뢰도 조건에 따라 TFCI 복호, FBI 복호, 프레임 동기 추정, 사후 결합 및 2차 디인터리빙(de-interleaving) 및 신호대 잡음비 추정을 수행한다.
기억 장치(40)는 칩 연산부(10), 심볼 연산부(20) 및 프레임 연산부(30)의 출력을 저장하여 필요할 때 사용할 수 있도록 한다.
기억 장치 제어부(50)는 칩 연산부(10), 심볼 연산부(20), 프레임 연산부(30)와 기억 장치(40) 사이의 입출력을 제어하는 역할을 수행한다.
호스트 인터페이스(60)는 칩 연산부(10), 심볼 연산부(20), 프레임 연산부(30)와 외부 호스트 사이의 입출력을 제어하는 역할을 수행한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 복조 장치의 칩 연산부(10)의 상세 블록도이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 칩 연산부(10)는 핑거 풀(finger pool)(100), 채널 스케줄러(channel scheduler)(110) 및 타임 트래커(time tracker)(120)를 포함한다.
핑거 풀(100)은 N개의 핑거 유닛(Finger Unit)(101)을 하나의 풀로 묶는다.
각 핑거 유닛(Finger Unit)(101)은 W-CDMA의 칩 속도인 3.84Mcps의 16배의 클럭으로 동작하며 시분할을 통해 하나의 장치로 16개의 역방향(Uplink) 채널의 역확산을 수행한다. 이 때, 각 핑거 유닛(101)은 설정에 따라 W-CDMA 역방향 (Uplink) 채널인 전용 채널(Dedicated Channel, DPCH)(140), 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, RACH)(141), 공통 패킷 채널(Common Packet Channel,CPCH)(142) 등을 역확산할 수 있으며, 하나의 섹터에서 복수 개의 안테나를 통하여 수신하는 신호를 각각 처리한다.
각 채널에서 데이터 채널의 확산 요소는 W-CDMA 규격에 따라 4 ~ 256까지 설정에 따라 사용할 수 있다.
채널 스케줄러(110)는 N개의 핑거 유닛(101)에서 나오는 신호를 스케줄링을 통해 한 줄로 정렬해서 심볼 연산부(20)로 출력한다. 이 때, 채널 스케줄러(110)는 각 핑거 유닛(101)의 번호를 표시하는 꼬리표를 출력 신호에 붙여서 나중에 이를 이용하여 핑거 유닛(101)을 구분하여 처리할 수 있도록 한다.
타임 트래커(120)는 채널 스케줄러(110)의 출력 신호를 이용해서 각 핑거 유닛(101) 내의 위치 조정을 하는 역할을 하며, 하나의 장치로 모든 핑거 유닛(101)의 신호를 시분할을 통해 처리한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 복조 장치의 심볼 연산부(20)의 상세 블록도이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 심볼 연산부(20)는 제1 채널 추정부(200), 제1 레이크 결합부(210), 제2 채널 추정부(220), 제2 레이크 결합부(230), 확산 요소 추정부(240), 제3 채널 추정부(250) 및 제3 레이크 결합부를 포함한다.
제1 채널 추정부(200)는 칩 연산부(10)로부터 입력받은 여러 채널의 역확산 심볼(201) 중 컨트롤 채널의 파일럿 심볼(202)을 이용하여 하나의 장치로 시분할을 통해 1차 채널을 추정한다.
제1 레이크 결합부(210)는 제1 채널 추정부(200)로부터 출력되는 1차 채널추정치(203)를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보(211)를 생성하고, 칩 연산부(10)로부터 입력받은 여러 채널의 역확산 심볼(201) 중 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼(204)에 대하여 결정 피드백(decision feedback)을 통해서 신호 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼(212)을 생성한다.
제2 채널 추정부(220)는 1차 확장 파일럿 심볼(212)을 이용하여 시분할을 통해 2차 채널을 추정한다.
제2 레이크 결합부(230)는 제2 채널 추정부(220)로부터 출력되는 2차 채널 추정치(221)를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보(231)를 생성한다.
또한, 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼(204)과 데이터 채널의 심볼(205)에 대하여 결정 피드백(decision feedback)을 통해 신호 부분을 제거하고 2차 확장 파일럿 심볼(232)을 생성한다.
여기서, 신호 부분이 제거된 데이터 채널의 심볼은 컨트롤 채널의 확산 요소만큼 다시 누적된 후에 컨트롤 채널의 심볼과 결합한다.
또한 데이터 채널의 결합 시 확산 요소 추정부(240)에서 데이터 채널의 심볼만을 이용하여 데이터 채널의 확산 요소를 시분할을 통해 추정해서 얻은 확산 요소 추정치(241)가 이용된다.
제3 채널 추정부(250)는 2차 확장 파일럿 심볼(242)을 이용하여 마지막으로 3차 채널을 추정한다.
제3 레이크 결합부(260)는 이 3차 채널 추정치(251)를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 나온 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보(261)를 생성한다.
상기에서 제1, 제2 및 제3 채널 추정부(200, 220, 250), 제1, 제2 및 제3 레이크 결합부(210, 230, 260) 및 확산 요소 추정부(240)는 모두 하나의 장치로 이루어져서 시분할을 통해 채널의 정보를 처리할 수 있다.
또한, 제1, 제2 및 제3 레이크 결합부(210, 230, 260)는 동적으로 할당된 핑거 유닛(101)으로부터 출력되는 신호에 포함되어 있는 핑거 유닛(101)의 번호를 나타내는 꼬리표와 핑거-채널 매핑 테이블을 참조하여 각 레이크 결합부(210, 230, 260)에 설정되어 있는 핑거의 수만큼 상기 핑거 유닛의 출력 신호를 결합하여 1차, 2차 및 3차 결합정보를 생성한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 복조 장치의 프레임 연산 장치부(30)의 상세 블록도이다.
도 4에 도시되어 있듯이, 프레임 연산 장치부(30)는 결합 정보 저장부(300), TFCI 복호부(310), FBI 복호부(320), 프레임 동기 추정부(330), 신호대잡음비 추정부(340) 및 사후 결합 및 2차 디인터리버(350)를 포함한다.
결합 정보 저장부(300)는 심볼 연산부(20)에서 출력된 1차, 2차 및 3차 결합정보(211, 231, 261)를 파일럿 심볼(301), TFCI 심볼(302), FBI의 S필드 심볼(303), FBI의 D필드 심볼(304), TPC(Transmission Power Control) 심볼(305), 데이터 채널 심볼(306) 등으로 각각 분류하여 저장한다.
TFCI 복호부(310)는 프레임동안 결합 정보 저장부(300)에 저장된 TFCI 심볼(302)을 이용하여 TFCI 복호를 수행하고, 프레임의 데이터 채널의 확산 요소(311)를 알아낸다.
FBI 복호부(320)는 FBI의 S필드 심볼(303)과 FBI의 D필드 심볼(304)을 이용하여 SSDT(Site Selection Diversity Transmission)와 폐루프 다이버시티(Closed Loop Diversity)에 필요한 정보를 얻는다.
프레임 동기 추정부(330)는 파일럿 심볼(301)을 이용하여 프레임의 동기가 맞았는지를 검증한다.
신호대잡음비 추정부(340)는 파일럿 심볼(301)을 이용하여 역방향 채널의 신호대 잡음비를 추정함과 동시에 TPC 심볼(305)을 이용하여 순방향 및 역방향 TCP 명령을 내린다.
사후 결합 및 2차 디인터리버(de-interleaver)(350)는 TFCI 복호부(310)에서 TFCI 심볼(302)을 복호하여 얻은 데이터 채널 확산 요소(311)를 이용하여 데이터 채널 심볼(306)의 사후 결합을 수행한 후 확산 요소(311)와 압축 모드 정보(351)를 이용하여 2차 디인터리빙을 수행한다.
여기서 결합 정보 저장부(300), TFCI 복호부(310), FBI 복호부(320), 프레임 동기 추정부(330), 신호대잡음비 추정부(340) 및 사후 결합 및 2차 디인터리버(de-interleaver)(350)는 모두 하나의 장치로 시분할을 통해 모든 채널의 정보를 처리할 수 있다.
또한 결합 정보 저장부(300)는 서로 다른 시간지연/신뢰도 조건을 만족하기위해 심볼 연산부(20)에서 출력되는 1차 결합 정보(211), 2차 결합 정보(231) 및 3차 결합 정보(261)를 적절히 분류한다. 예를 들면, 시간 지연이 가장 작아야 하는 TPC 심볼(305), 파일럿 심볼(301) 및 FBI의 D 필드 심볼(304)은 1차 결합 정보(211)를 이용하고, 신뢰도와 시간 지연을 모두 일정 수준에 맞춰야 하는 FBI의 S 필드 심볼(303)은 2차 결합 정보 (231)를 이용하며, 신뢰도를 가장 높여야 하는 데이터 채널 심볼(306)과 TFCI 심볼(302)은 3차 결합 정보(261)를 이용할 수 있다.
도 5 내지 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 복호 방법의 순서도로, 도 5는 수신 신호를 역확산하는 방법의 순서도이고, 도 6은 채널을 추정하고 신호를 결합하는 방법의 순서도이며, 도 7a는 1차 결합 정보를 이용하여 심볼을 복호하는 방법의 순서도이고, 도 7b는 2차 결합 정보를 이용하여 심볼을 복호하는 방법의 순서도이며, 마지막으로 도 7c는 3차 결합 정보를 이용하여 심볼을 복호하는 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 복호 방법에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, M개의 섹터로부터 섹터당 L개의 안테나를 통하여 이동 단말기 등이 송신한 신호가 수신된다(S500).
다음, 각 사용자별로 동적으로 할당되어 있는 핑거 유닛(101)에서 수신 신호를 최소 확산 요소로 역확산한다(S510). 이 때 각 사용자에 대하여 핑거 유닛(101)을 동적으로 할당하는 방법에 대해서는 후술한다.
역확산된 신호는 스케줄링을 통해 정렬되며(S520), 각 핑거 유닛(101)의 번호를 표시하는 꼬리표가 각 신호 프레임별로 추가된다(S530).
다음, 역확산된 신호의 심볼 중 컨트롤 채널의 파일럿 심볼을 이용하여 시분할을 통해 1차 채널이 추정되고(S600), 이 1차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛(101)에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보가 생성된다(S610).
또한 여러 채널의 역확산 심볼 중 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼에 대하여 결정 피드백을 통해서 신호 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼이 생성된다(S620).
다음, 이 1차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 시분할을 통해 2차 채널이 추정되고(S630), 이 2차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보가 생성된다(S640).
또한 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼과 데이터 채널의 심볼에 대하여 결정 피드백을 통해 신호 부분을 제거하고 2차 확장 파일럿 심볼이 생성된다(S650).
다음, 이 2차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 마지막으로 3차 채널이 추정되고(S660), 이 3차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 나온 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보가 생성된다(S670).
다음, 상기에서 생성된 1차, 2차 및 3차 결합 정보를 이용하여 W-CDMA 규격에서 요구하는 각종 심볼에 대한 복호가 수행된다.
즉, 1차 결합 정보를 이용하여 TPC 명령이 생성되고(S700), 신호대잡음비가추정되며(S710), 2차 결합 정보를 이용하여 FBI 복호가 수행된다(S720).
또한 3차 결합 정보를 이용해서는 프레임동기가 추정되고(S730), TFCI 복호가 수행되어(S740) 데이터 채널의 확산 요소가 얻어진다(S750).
여기서 얻어진 데이터 채널의 확산 요소를 이용하여 3차 결합정보 가운데 데이터 채널의 심볼을 다시 결합하는 사후결합이 수행된 후(S760), 2차 디인터리빙 연산이 수행된다(S770).
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 복조 장치 및 그 방법에서 이용 가능한 동적 자원 관리 방법, 동적 핑거 할당, 동적으로 할당된 핑거를 결합하는 방법 등의 순서도이다.
먼저, 도 8을 참조하여 동적 자원 관리 방법을 설명하면 다음과 같다.
상위 계층으로부터 채널 할당 요구를 받으면 채널의 수, 서비스 종류에 따른 채널에 필요한 기억장치 용량, 즉 채널 자원이 탐색된다(S800). 여기서 채널 자원 탐색에 실패하면 상위계층에 채널 할당 실패가 보고된다(S810). 채널 자원 탐색에 성공하면 채널에 필요한 기억장치 영역이 할당된다(S820).
다음, 핑거 유닛의 수, 서비스 종류에 따른 핑거 유닛에 필요한 기억 장치 용량, 즉 핑거 자원이 탐색된다(S830). 여기서 핑거 자원 탐색에 실패하면 핑거 할당 실패가 보고된다(S840). 핑거 자원 탐색에 성공하면 핑거 유닛에 필요한 기억장치 영역이 할당된다(S850).
다음, 각 채널과 핑거 유닛에 필요한 설정이 수행된 후(S860), 본 발명의 실시예에 따른 복조 장치 또는 복조 방법을 이용하여 복조가 수행된다(S870).
복조가 수행되는 중에 상위 계층에서 채널 변환 요구를 받으면, 다시 변환된 채널에 필요한 자원이 탐색된다(S800).
또한, 상위 계층이나 다중경로 탐색 결과로부터 핑거 추가 요구를 받으면, 다시 핑거 유닛에 필요한 자원이 탐색된다(S830).
또한, 상위 계층이나 핑거 상태 결과로부터 핑거 해제 요구를 받으면 해당 핑거 유닛에 할당된 자원이 해제된 후(S880), 다시 채널과 핑거 유닛에 필요한 설정이 수행된다(S860).
마지막으로, 상위 계층에서 채널해제 요구를 받으면 할당된 채널 자원과 핑거 자원이 모두 해제된다(S890).
다음, 도 9를 참조하여 동적 핑거 할당 방법을 설명한다.
먼저, 채널이 설정된 후(S900), 핑거 유닛이 설정된다(S910).
다음, 핑거-채널 매핑 테이블이 설정된 후(S920), 마지막으로 채널당 핑거의 수가 설정된다(S930).
다음, 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복조 장치의 각 레이크 결합부(210, 230, 260)에서 동적으로 할당된 핑거를 결합하는 방법을 설명한다.
먼저, 핑거 신호 입력을 위해 대기한다(S1000). 핑거 신호가 입력되면 핑거 신호의 프레임에 붙은 꼬리표를 통해 이 신호를 출력한 핑거 유닛의 번호가 식별된다(S1010).
다음, 핑거-채널 매핑 테이블을 통해 핑거 유닛에 해당하는 채널 번호가 식별된 후(S1020), 해당 채널의 컨트롤 채널 결정 변수에 채널이 보상된 핑거의 컨트롤 채널 신호가 누적된다(S1030).
다음, 누적된 핑거의 수가 설정된 핑거의 수와 같은 지의 여부가 판단되어(S1040), 같지 않으면 다시 핑거 신호 입력을 기다리고(S1000), 같으면 컨트롤 채널 결합 정보가 출력되고 컨트롤 채널 결정 변수가 초기화된다(S1050).
컨트롤 채널 심볼의 결합이 끝나면 해당 컨트롤 채널 심볼의 구간 동안 입력된 데이터 채널의 심볼들은 이미 결합될 준비가 되어 있는 상태가 된다.
마지막으로, 컨트롤 채널 심볼의 결합때 식별한 핑거 유닛의 번호와 심볼 위치를 이용하여 각 데이터 채널 출력을 결합하여 데이터 채널 결합 정보가 출력되고 데이터 채널 결정 변수가 초기화된 후(S1060), 다음 심볼의 결합을 위해 핑거 신호 입력을 기다린다(S1000).
상기한 실시예에서는 물리 채널의 데이터를 복조하는 부분만을 표시하였으나 본 발명에 따른 복조 장치를 다중 경로 탐색기, 프리 앰블 탐색기, 채널 복호부, 트랜스포트 채널 처리기 등의 장치 가운데 일부 혹은 전부와 함께 하나의 장치로 구성하거나 또는 기록매체 내에 집적시켜 놓는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복조 장치 또는 복조 방법 중의 일부를 하드웨어 장치로, 다른 일부분을 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램으로 구현하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 상기한 실시예에 대한 다양한 변경이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면, 여러 개의 채널(또는 핑거)을 하나의 장치에서 시분할을 이용하여 나누어 처리함으로써 장치의 효율을 높이고, 채널 당 핑거의 수, 기억장치의 용량, 연산 시간 등의 자원을 하나의 풀의 형태로 관리하며 서비스에 필요한 자원만을 동적으로 할당함으로써 한정된 자원을 효율적으로 관리하여 기지국 복조 장치의 채널 용량을 극대화할 수 있다.
또한, 컨트롤 채널의 파일럿 심볼 뿐 아니라 컨트롤 채널과 데이터 채널의 모든 심볼을 이용하여 채널을 추정할 수 있으므로 채널 추정의 성능을 높여 무선 용량을 늘일 수 있다.
또한, 3단계에 걸쳐서, 결정 피드백을 이용하여 채널을 추정하고 레이크 결합을 함에 따라 세 개의 결정 변수를 가지게 되며, 이들은 뒤로 갈수록 시간 지연은 커지나 신뢰도가 높아지는 특징을 가지고 있다. 이를 이용하여 W-CDMA 역방향 채널/심볼의 여러 종류의 시간지연/신뢰도 요구 사항을 만족시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 복수의 섹터에서 각 섹터당 복수 개의 안테나를 통하여 수신한 신호를 역확산하는 칩 연산부;
    상기 칩 연산부에서 역확산된 신호로부터 컨트롤 채널과 데이터 채널의 심볼을 선택적으로 이용하여 채널을 추정하고 다중 경로를 통해 들어온 신호를 결합하며, 상기 결합 신호를 다음 단계의 채널 추정에 이용하여 다음 단계 신호의 결합을 수행하는 심볼 연산부;
    상기 심볼 연산부에서 결합한 신호들을 프레임 단위로 묶어서 TFCI(Transport Format Combination Indicator) 복호, FBI(Feedback Information) 복호, 프레임 동기 추정, 신호대잡음비 추정, 사후 결합 및 2차 디인터리빙 연산을 수행하는 프레임 연산 장치부;
    상기 칩 연산부, 심볼 연산부 및 프레임 연산 장치부의 출력을 저장하는 기억 장치;
    상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 상기 기억 장치 사이의 입출력 신호를 제어하는 기억 장치 제어부; 및
    상기 칩 연산부, 상기 심볼 연산부 및 상기 프레임 연산 장치부와 호스트 사이의 입출력을 제어하는 호스트 인터페이스
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩 연산부가
    각각 하나의 섹터에서 수신한 복수의 신호를 최소 확산 요소로 역확산하는 복수 개의 핑거 유닛을 포함하는 핑거 풀; 및
    상기 핑거 풀의 각 핑거 유닛으로부터 출력되는 신호를 스케줄링을 통해 일렬로 정렬하고 각 핑거 유닛의 번호를 나타내는 꼬리표를 추가하는 채널 스케줄러
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 핑거 풀의 각 핑거 유닛이 시분할을 통해 16개의 역방향 채널의 역확산을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 칩 연산부가 상기 채널 스케줄러의 출력 신호를 참조하여 상기 핑거 풀의 각 핑거 유닛의 위치를 조정하는 타임 트래커를 더 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 심볼 연산부가
    상기 칩 연산부로부터 출력되는 역확산 신호 중 파일럿 심볼을 이용하여 시분할을 통해 1차 채널을 추정하는 제1 채널 추정부;
    상기 제1 채널 추정부로부터 출력되는 1차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보를 생성하고, 상기 1차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼의 데이터 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 제1 레이크 결합부;
    상기 1차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 2차 채널을 추정하는 제2 채널 추정부;
    상기 제2 채널 추정부로부터 출력되는 2차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보를 생성하고, 상기 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼과 데이터 채널의 심볼의 데이터 부분을 제거하여 2차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 제2 레이크 결합부;
    상기 2차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 3차 채널을 추정하는 제3 채널 추정부; 및
    상기 제3 채널 추정부로부터 출력되는 3차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보를 생성하는 제3 레이크 결합부
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 심볼 연산부가 상기 칩 연산부로부터 출력되는 역확산 신호 중 데이터 채널의 심볼만을 이용하여 데이터 채널의 확산 요소를 추정하는 것을 특징으로 하는 확산 요소 추정부를 더 포함하고,
    상기 제2 레이크 결합부가 상기 확산 요소 추정부에서 출력되는 확산 요소를 이용하여 데이터 채널에서 데이터 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는
    광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 레이크 결합부가 상기 동적으로 할당된 핑거 유닛으로부터 출력되는 신호에 포함되어 있는 핑거 유닛의 번호를 나타내는 꼬리표와 핑거-채널 매핑 테이블을 참조하여 상기 각 레이크 결합부에 설정되어 있는 핑거의 수만큼 상기 핑거 유닛의 출력 신호를 결합하여 1차, 2차 및 3차 결합정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 핑거의 수 및 핑거-채널 매핑 테이블이 동적으로 할당 가능한 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 심볼 연산부가 시분할을 이용하여 채널을 추정하고, 하나의 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 연산 장치부가
    상기 심볼 연산부에서 출력된 컨트롤 채널의 정보를 시간 지연 또는 신뢰도 조건 중 적어도 어느 하나의 조건에 따라 파일럿 심볼, TFCI 심볼, FBI의 S필드 심볼, FBI의 D필드 심볼 및 TPC(Transmission Power Control) 심볼 등으로 분류하여 저장하는 결합 정보 저장부;
    상기 결합 정보 저장부의 TFCI 심볼을 이용하여 TFCI 복호를 수행하고 프레임의 데이터 채널의 확산 요소를 알아내는 TFCI 복호부;
    상기 결합 정보 저장부의 FBI의 S필드 심볼 및 상기 FBI의 D필드 심볼을 이용하여 FBI 복호를 수행하는 FBI 복호부;
    상기 결합 정보 저장부의 파일럿 심볼을 이용하여 프레임의 동기가 맞았는지를 검증하는 프레임 동기 추정부;
    상기 결합 정보 저장부의 파일럿 심볼을 이용하여 역방향 채널의 신호대잡음비를 추정하는 신호대잡음비 추정부; 및
    상기 TFCI 복호부에서 TFCI 심볼을 복호하여 얻은 데이터 채널 확산 요소를 이용하여 데이터 채널 심볼의 사후 결합을 수행하고, 상기 데이터 채널 확산 요소와 압축 모드 정보를 이용하여 2차 디인터리빙을 수행하는 사후 결합 및 2차 디인터리버
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프레임 연산부가 시분할을 통해 모든 채널의 정보를 처리하고, 하나의 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 결합 정보 저장부가 상기 심볼 연산부의 1차 결합정보를 이용하여 파일럿 심볼 및 FBI의 D 심볼을 분류하고, 2차 결합정보를 이용하여 FBI의 S 심볼을 분류하며, 3차 결합정보를 이용하여 데이터 채널 심볼 및 TFCI 심볼을 분류하는 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서,
    상기 기억 장치의 기억 영역이 서비스의 종류에 따라 채널마다 필요한 만큼 동적으로 할당 가능한 것을 특징으로 하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 장치.
  14. a) 복수의 섹터에서 각 섹터당 복수 개의 안테나를 통하여 신호를 수신하고, 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 상기 복수의 섹터에서 수신한 신호를 역확산하는 단계;
    b) 상기 역확산된 신호로부터 컨트롤 채널과 데이터 채널의 심볼을 선택적으로 이용하여 채널을 추정하고, 상기 채널 추정치를 이용하여 다중 경로를 통해 들어온 신호를 결합하며, 상기 결합 신호를 다음 단계의 채널 추정에 이용하여 다음 단계 신호의 결합을 수행하는 단계; 및
    c) 상기 결합 신호들을 시간 지연 및 안정성 조건 중 적어도 어느 하나의 조건에 따라 분류하여 TFCI 복호, FBI 복호, 프레임 동기 추정, 신호대잡음비 추정, 사후 결합, 2차 디인터리빙 연산을 수행하는 단계
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 단계 a)가
    상기 역확산된 신호를 스케줄링을 통해 일렬로 정렬하고 각 핑거 유닛의 번호를 나타내는 꼬리표를 각 프레임에 추가하는 단계; 및
    상기 역확산된 신호를 참조하여 상기 핑거 유닛의 위치를 조정하는 단계
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 단계 b)가
    상기 역확산 신호 중 파일럿 심볼만을 이용하여 시분할을 통해 1차 채널을추정하는 단계;
    상기 추정된 1차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 결합하여 1차 결합 정보를 생성하고, 상기 1차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼의 데이터 부분을 제거하여 1차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 단계;
    상기 1차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 2차 채널을 추정하는 단계;
    상기 추정된 2차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 2차 결합 정보를 생성하고, 상기 2차 결합 정보를 이용하여 컨트롤 채널의 파일럿이 아닌 심볼과 데이터 채널의 심볼의 데이터 부분을 제거하여 2차 확장 파일럿 심볼을 생성하는 단계;
    상기 2차 확장 파일럿 심볼을 이용하여 3차 채널을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 3차 채널 추정치를 이용하여 각 사용자에게 동적으로 할당된 핑거 유닛에서 출력되는 신호를 다시 결합하여 3차 결합 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 광대역 부호 분할 다중 접속 시스템용 기지국의 복조 방법.
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