KR100465297B1 - signal receiving method of wireless communication system by using array antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 어레이 안테나를 이용한 무선통신시스템의 신호 수신 방법은, 하나 이상의 이동국에서 타이밍 제어신호를 기지국으로 송부하여 상기 기지국으로의 호 접속을 시도하는 단계와; 상기 하나 이상의 이동국에 서로 직교하는 채널 부호를 각각 할당하는 단계와; 상기 기지국에서 일정한 방향의 영역에 있는 이동국들을 하나의 그룹으로 구분하는 단계와; 상기 그룹에 속하는 이동국들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호를 수신하는 단계와; 상기 이동국들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호가 상기 기지국에 도달하는 시각을 맞추는 단계를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.A signal receiving method of a wireless communication system using an array antenna according to the present invention comprises the steps of: at least one mobile station sending a timing control signal to a base station to attempt to connect to the base station; Assigning channel codes orthogonal to each other to the at least one mobile station; Dividing the mobile stations in a predetermined direction by the base station into a group; Receiving a transmission signal modulated with the orthogonal channel code of mobile stations belonging to the group; And adjusting the time when the transmission signal modulated by the orthogonal channel code of the mobile stations reaches the base station.
이와 같은 본 발명에 의하면, 동일한 빔 내의 타 사용자에 의한 간섭 효과를 줄일 수 있으며, 빔의 각도를 작게 형성 하지 않더라도 효과를 발휘하게 되어 빔포밍을 좀 더 효율적으로 운용할 수 있게 되는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the interference effect by other users in the same beam, and even if the angle of the beam is not made small, there is an advantage that the beamforming can be more efficiently operated.
Description
본 발명은 신호 수신방법에 관한 것으로, 특히 수신되는 신호의 간섭을 보다 효율적으로 제거하기 위하여 안테나 빔포밍 및 업링크 동기식 전송 방식을 결합한어레이 안테나를 이용한 무선통신시스템의 신호 수신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal reception method, and more particularly, to a signal reception method of a wireless communication system using an array antenna combining antenna beamforming and uplink synchronous transmission in order to more efficiently eliminate interference of a received signal.
일반적으로 알려진 바와 같이 무선통신을 행할 때, 수신되는 신호에는 원하는 신호(이하 원신호)와 간섭신호가 함께 존재하며, 통상 한 개의 원신호에 대해 다수의 간섭신호가 존재한다. 이러한 간섭신호에 의한 통신왜곡의 정도는 원신호 전력 대 모든 간섭신호 전력의 합에 의해 결정되므로, 원신호의 레벨이 간섭신호 각각의 레벨보다 현저히 높은 경우에도 간섭신호의 개수가 많으면 간섭신호의 전체전력이 커져서 통신왜곡이 발생한다.As is generally known, when performing wireless communication, a desired signal (hereinafter, referred to as an original signal) and an interference signal exist together in a received signal, and a plurality of interference signals exist for one original signal. Since the degree of communication distortion due to such interference signals is determined by the sum of the original signal powers and the powers of all the interference signals, when the number of the interference signals is large even when the level of the original signal is significantly higher than the level of each of the interference signals, The power increases and communication distortion occurs.
이러한 간섭신호의 영향을 배제하기 위한 방법으로 일반적으로 안테나 어레이(array)를 통한 빔포밍(beam-forming) 시스템과 업링크 동기식 전송 방식(Uplink Synchronous Transmission Scheme : 이하 USTS)이 적용되고 있다.As a method for excluding the influence of the interference signal, a beam-forming system and an uplink synchronous transmission scheme (hereinafter referred to as USTS) through an antenna array are generally applied.
상기 안테나 어레이를 통한 빔포밍 시스템에서는 다수의 안테나를 이용하여 이러한 간섭신호를 최소화 시키는 데 중점을 두고 있다. 즉 이동국이 이동하거나 그 신호의 도달각이 상황에 따라 가변적일 때, 여러 안테나 소자로 구성된 어레이를 사용해서 원거리 신호원들의 위치를 파악하거나 그 안테나 소자들로부터 나오는 신호들을 선택적으로 송수신하기 위하여 배열된 안테나의 위상을 제어하여 원신호를 선택적으로 송수신하고 간섭신호의 영향을 최소화 시킴으로써 가입자 상호간의 간섭을 대폭 감소시키는 것이다.In the beamforming system using the antenna array, a plurality of antennas are used to minimize the interference signal. That is, when the mobile station moves or the angle of arrival of the signal varies depending on the situation, it is arranged to locate remote signal sources or to selectively transmit and receive signals from the antenna elements using an array composed of several antenna elements. By controlling the phase of the antenna to selectively transmit and receive the original signal and to minimize the influence of the interference signal to greatly reduce the interference between subscribers.
도 1은 종래의 기지국에서의 빔포밍 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a beamforming system in a conventional base station.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 기지국(10)에서의 빔포밍 시스템은 복수개의 안테나 소자(12)를 이용해 각각의 안테나 소자(12)에서 수신되는 신호(16)들의 이득 및 위상을 조절하여, 기지국(10)에서 원하는 이동국(14)의 방향으로부터 전파되어 오는 신호(16)를 집중하여 수신하고 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중접속 간섭에 의한 잡음 신호레벨을 크게 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키고 기지국(10)의 채널용량을 증가시킨다.Referring to FIG. 1, the beamforming system of the conventional base station 10 uses a plurality of antenna elements 12 to adjust gain and phase of signals 16 received from each antenna element 12. In addition, the base station 10 concentrates and receives the signal 16 propagated from the direction of the desired mobile station 14, and greatly reduces the noise signal level due to the multiple access interference propagated from the other direction. It improves and increases the channel capacity of the base station 10.
도 2는 종래의 기지국 빔포밍에 의한 빔 형성을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating beam formation by a conventional base station beamforming.
빔 형성은 수신 신호에 대한 수신 빔을 형성하는 것과 송신 신호에 대한 송신 빔을 형성하는 것을 말한다.Beamforming refers to forming a receive beam for a received signal and forming a transmit beam for a transmitted signal.
상기 빔은 각각의 이동국에 대하여 배타적으로 형성되기는 어려우며 일정한 빙 영역을 갖게 된다. 이에 따라 형성된 동일한 빔 영역내부에 각기 다른 이동국이 존재할 수 있고, 이 경우 상기 같은 영역에 있는 다른 이동국에서 서로 다른 신호를 상기 기지국으로 전송하게 되어 결국 이들 서로는 빔 형성에 의한 간섭 제거 효과를 잃어버리고 만다.The beam is difficult to form exclusively for each mobile station and has a constant ice area. In this case, different mobile stations may exist in the same beam area, and in this case, different mobile stations in the same area transmit different signals to the base station, so that they lose the interference cancellation effect due to beam forming. Make.
결국, 안테나 빔포밍 시스템은 동일한 웨이트 벡터를 공유하는 공간상의 사용자를 빔으로 구분하여 다른 영역에 있는 사용자 신호로부터의 간섭을 줄임으로써 신호 간섭을 줄여주는 기술로 동일한 빔 영역내의 타 사용자의 간섭까지는 제거하기 어렵게 된다.As a result, the antenna beamforming system reduces the signal interference by dividing the users in the space sharing the same weight vector into beams and reducing the interference from the user signals in the other areas, thereby eliminating the interference of other users in the same beam area. It becomes difficult to do it.
한편, 상기 USTS란 이동국에서 기지국으로의 역방향 채널의 용량을 증가시키기 위한 방법으로 역방향에서의 이동국의 송신 시점을 정밀하게 조정하여 동기화를 시킴으로써, 부호로 채널을 구분하여 사용하는 부호분할 다중방식(CDMA)을 사용하는 무선 채널의 각 채널간의 간섭을 최소화 시키는 방식을 말한다.On the other hand, the USTS is a method for increasing the capacity of the reverse channel from the mobile station to the base station by precisely adjusting the transmission time of the mobile station in the reverse direction to synchronize, code division multiplex (CDMA) used to distinguish the channel by code ) Means the method of minimizing the interference between each channel of the wireless channel.
CDMA방식에서는 부호로 무선 채널을 구분하기 위하여 부호로 변조된 신호의 동기를 맞추게 된다. 기지국에서 이동국으로 신호의 전송은 신호의 동기가 정밀하게 맞추어져 있다. 그러나 이동국으로부터 기지국으로 전송되는 신호의 동기는 맞추어져 있지 않다. 이 동기를 맞추고 별도의 구분 신호를 사용하지 않고 채널 부호로 사용자 신호를 구분하게 하면 채널 용량을 효과적으로 늘일 수 있다.In the CDMA scheme, a signal modulated with a code is synchronized to distinguish a wireless channel by a code. The signal transmission from the base station to the mobile station is precisely synchronized. However, the synchronization of signals transmitted from the mobile station to the base station is not synchronized. This capacity can be effectively increased by synchronizing the user signals with the channel codes without using separate signals.
즉, 기지국에서 수신되는 신호의 수신 타이밍을 일치하도록 이동국에서 타이밍 제어신호를 보내어 이동국이 신호전송 타이밍을 제어토록 하고, 상기 이동국은 각각의 신호를 구분하기 위해 별개의 직교하는 채널부호를 할당 받아 운영하는 방식을 의미한다.That is, the mobile station sends a timing control signal to match the reception timing of the signal received at the base station so that the mobile station controls the signal transmission timing, and the mobile station is assigned and operated with a separate orthogonal channel code to distinguish each signal. It means the way.
여기서, 상기 역방향 채널은 이동국의 위치가 고정되어 있지 않기 때문에 서로 동기가 맞지 않는 형태로 동작되며, 상호 직교성을 가지는 채널 부호의 직교 특성을 이용할 수 없어 이동국의 채널이 증가함에 따라 역방향 채널 신호의 간섭이 증가되어 역방향 채널의 용량이 제한되는 문제가 있었으며, 이를 극복하기 위해 USTS가 적용된 것이다.Here, the reverse channel is operated in a form that is not synchronized with each other because the position of the mobile station is not fixed, the interference of the reverse channel signal as the channel of the mobile station is increased because the orthogonality characteristics of channel codes having mutual orthogonality cannot be used. There was a problem that the capacity of the reverse channel is limited by the increase, and the USTS is applied to overcome this.
상기 USTS에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.A more detailed description of the USTS is as follows.
USTS는 한 기지국 내의 다수의 이동국의 송신을 기지국이 관리하는 기준 시간에 맞춰서 역방향 채널간 직교성(orthogonality)을 이용한 것이다.USTS uses orthogonality between reverse channels in accordance with a reference time managed by a base station to manage the transmission of multiple mobile stations in one base station.
즉, 기지국 셀 내의 이동국은 역방향 채널을 이용하여 호 접속을 시도하고 기지국은 신호의 왕복지연(round trip propagation delay)를 측정하여 기준 시간과 호 접속을 시도한 이동국의 프레임 시작 시간 사이의 시간 차이를 구한다. 이는 이동국에 착신되었을 경우에도 마찬가지로 기지국이 계산에 의해서 기준 시간과 시간 차이를 알려준다. 이 시간옵셋 정보를 기지국에서 이동국으로 제어 체널을 이용하여 알려줌으로써 이동국은 기지국이 보유한 기준 시간에 송신 채널 내의 프레임 송신 시점을 맞추게 된다. 통화 중에도 지속적인 시간 옵셋의 측정과 이동국으로의 전달, 이동국에서의 송신 시점의 조정을 통해 이동국의 기지국에의 도착 시점은 기준 시간에 맞춰진다.That is, the mobile station in the base station cell attempts a call connection using a reverse channel, and the base station measures a round trip propagation delay of the signal to obtain a time difference between the reference time and the frame start time of the mobile station that attempted the call connection. . When the mobile station reaches the mobile station, the base station informs the reference time and the time difference by calculation. By providing this time offset information from the base station to the mobile station using the control channel, the mobile station adjusts the frame transmission time in the transmission channel at the reference time held by the base station. Even during a call, the time of arrival of the mobile station to the base station is adjusted to the reference time by measuring the continuous time offset, transmitting to the mobile station, and adjusting the transmission time at the mobile station.
한 기지국 내의 통화를 시도한 다른 이동국들도 위와 같은 방법으로 기지국이 보유한 고유한 기준 시간에 비교한 시간 차이를 통보 받아서 기지국의 기준 시간에 프레임 기준 시간을 맞춘다.Other mobile stations that attempt to make calls within one base station are also informed of the time difference compared to the unique reference time owned by the base station in the same manner to adjust the frame reference time to the base station reference time.
이 때, 이동국과 기지국은 채널 코드 즉, 직교하는 채널부호 코드를 사용하게 되는데, 상기 채널 코드는 이동국과 채널을 구분하기 위해서 이용되고, 각각의 이동국에 개별적으로 부과되는 것이며, 상기 이동국들은 채널 코드의 직교성에 의하여 간섭이 제거되는 것이다.In this case, the mobile station and the base station use a channel code, i.e., an orthogonal channel code code, which is used to distinguish the mobile station from the channel, and is imposed on each mobile station individually. Interference is eliminated by the orthogonality of.
도 3은 종래의 업링크 동기식 전송 방식을 설명한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a conventional uplink synchronous transmission scheme.
도 3을 참조하면, 먼저 이동국이 역방향 액세스 신호를 제어 채널을 이용하여 기지국으로 전송한다. (S1)3, a mobile station first transmits a reverse access signal to a base station using a control channel. (S1)
상기 기지국으로 전송된 역방향 액세스 신호를 상기 기지국이 수신하여 상기 이동국과 기지국간의 역방향 액세스 신호가 전송되는 기준 시점과, 상기 이동국이 기지국으로 전송한 역방향 액세스 신호를 전송하여 상기 기지국이 수신한 수신 시점의 차이를 계산한다.(S2)A reference time point at which the base station receives the reverse access signal transmitted to the base station to transmit a reverse access signal between the mobile station and the base station, and a reception time point at which the base station receives the reverse access signal transmitted by the mobile station to the base station. Calculate the difference (S2)
상기 기준 시점과 수신 시점의 차이를 계산하여, 이 차이에 따라 상기 기지국이 동기 제어 메시지를 생성하고, 제어 채널을 이용하여 생성된 동기 제어 메시지를 이동국으로 전송한다.(S3) 그리고, 상기 기지국이 전송한 동기 제어 메시지를 이동국이 수신한다.(S4)The difference between the reference time point and the reception time point is calculated, and the base station generates a synchronous control message according to the difference, and transmits the generated synchronous control message to the mobile station using the control channel (S3). The mobile station receives the transmitted synchronization control message (S4).
상기 이동국이 수신한 동기 제어 메시지에 따라 역방향 송신 시점을 조정한 후에 역방향 신호를 기지국으로 전송한다.(S5) 이에 상기 역방향 신호가 기지국으로 전송되어, 상기 이동국과 기지국간 초기 동기가 설정되었는지 판단한다.(S6)After the uplink transmission time is adjusted according to the synchronization control message received by the mobile station, the uplink signal is transmitted to the base station. (S5) The uplink signal is transmitted to the base station to determine whether the initial synchronization between the mobile station and the base station is established. (S6)
그 다음 상기 초기 동기가 설정되었는지 판단한 결과(S6), 상기 초기 동기가 설정되지 않았을 경우, 상기 기지국이 역방향 액세스 신호를 수신하여 기준 시점과 수신 시점의 차이를 다시 계산(S2)하여 그 다음 단계를 수행한다.Next, as a result of determining whether the initial synchronization is set (S6), if the initial synchronization is not set, the base station receives the reverse access signal and recalculates the difference between the reference time point and the reception time point (S2) to perform the next step. Perform.
한편, 상기 초기 동기가 설정되었는지 판단한 결과(S6), 상기 초기 동기가 설정되었을 경우, 상기 기지국이 통화채널 전송 시작 명령을 통화채널을 이용하여 이동국으로 전송한다.(S7) 그리고, 상기 이동국이 통화채널 전송 시작 명령을 수신하여 통화채널을 통하여 역방향 신호를 기지국으로 전송한다.(S8)On the other hand, as a result of determining whether the initial synchronization is set (S6), when the initial synchronization is set, the base station transmits a talk channel transmission start command to the mobile station using the talk channel (S7). Receiving a channel transmission start command and transmitting the reverse signal to the base station through the communication channel (S8).
상기 역방향 신호를 상기 기지국이 수신하여, 지속적으로 수신 시점과 기준 시점을 비교하여 동기 제어 비트를 생성하고, 상기 동기 제어 비트를 통화 채널을 통하여 이동국으로 전송한다.(S9)The base station receives the reverse signal, continuously compares the reception time with the reference time to generate a synchronization control bit, and transmits the synchronization control bit to the mobile station through a communication channel (S9).
그리고, 상기 동기 제어 비트를 수신한 이동국이 상기 동기 제어 비트에 따라 전송 시점을 조절하는 것이다.(S10)Then, the mobile station receiving the synchronization control bit adjusts a transmission time point according to the synchronization control bit.
상기에서 살펴본 바와 같이 안테나 빔포밍 시스템의 경우는 공간상의 사용자를 빔으로 구분하여 간섭을 줄여주는 기술이지만, 빔 영역 내의 타 사용자의 간섭까지 완벽히 제거해 주기 어려우며, 또한 업링크 동기식 전송 방식(USTS)의 경우는 다중 경로에 의한 간섭이 여전히 존재하게 되어 완벽한 간섭제거 효과를 보이기 힘들다.As described above, the antenna beamforming system reduces the interference by dividing the users in the space into beams, but it is difficult to completely remove the interference of other users in the beam area, and the uplink synchronous transmission method (USTS) In this case, interference by multiple paths still exists, so it is difficult to show a perfect interference cancellation effect.
본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로, 빔포밍 시스템에 있어서 동일한 빔 영역 내에 존재하는 다수 이동국에 대해 업링크 동기식 전송 방식을 적용하고, 상기 동일한 빔 영역 내에 또 다른 이동국이 포함되는 경우 그 이동국에 대해 업링크 동기식 전송 방식을 적용함으로써, 동일한 빔 내의 타 사용자에 의한 간섭 효과를 줄이게 하는 어레이 안테나를 이용한 무선통신시스템의 신호 수신 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the beamforming system, when an uplink synchronous transmission scheme is applied to a plurality of mobile stations existing in the same beam region, and another mobile station is included in the same beam region. It is an object of the present invention to provide a signal receiving method of a wireless communication system using an array antenna that reduces interference effects by other users in the same beam by applying an uplink synchronous transmission scheme to the mobile station.
도 1은 종래의 기지국에서의 빔포밍 시스템을 도시한 도면.1 illustrates a beamforming system in a conventional base station.
도 2는 종래의 기지국 빔포밍에 의한 빔 형성을 도시한 도면.2 is a diagram illustrating beam formation by conventional base station beamforming.
도 3은 종래의 업링크 동기식 전송 방식을 설명한 순서도.3 is a flow chart illustrating a conventional uplink synchronous transmission scheme.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 신호 수신방법을 채용한 기지국에서의 빔포밍 시스템을 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a beamforming system in a base station employing a signal receiving method according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기지국 12 : 안테나 소자10: base station 12: antenna element
14, 14' : 이동국 16 : 신호14, 14 ': mobile station 16: signal
18 : 동일한 빔 영역 20 : 타이밍 제어신호18: same beam area 20: timing control signal
22 : 채널부호로 변조된 송신 신호 24 : 동기제어 메시지22: Transmission signal modulated by channel code 24: Synchronization control message
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 어레이 안테나를 이용한 무선통신시스템의 신호 수신 방법에 의하면, 하나 이상의 이동국에서 타이밍 제어신호를 기지국으로 송부하여 상기 기지국으로의 호 접속을 시도하는 단계와; 상기 하나 이상의 이동국에 서로 직교하는 채널 부호를 각각 할당하는 단계와; 상기 기지국에서 일정한 방향의 영역에 있는 이동국들을 하나의 그룹으로 구분하는 단계와; 상기 그룹에 속하는 이동국들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호를 수신하는 단계와; 상기 이동국들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호가 상기 기지국에 도달하는 시각을 맞추는 단계를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.According to a signal receiving method of a wireless communication system using an array antenna according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, at least one mobile station to send a timing control signal to the base station to attempt to connect to the base station; ; Assigning channel codes orthogonal to each other to the at least one mobile station; Dividing the mobile stations in a predetermined direction by the base station into a group; Receiving a transmission signal modulated with the orthogonal channel code of mobile stations belonging to the group; And adjusting the time when the transmission signal modulated by the orthogonal channel code of the mobile stations reaches the base station.
또한, 상기 이동국들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호가 상기기지국에 도달하는 시각을 맞추는 단계는 상기 그룹에 속하는 어느 하나의 이동국의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호를 수신하는 단계 이전에 상기 이동국에서 전송된 엑세스 신호의 송신 시각과 수신 시각을 비교하여 상기 기지국은 상기 이동국의 송신 신호의 전송 시점을 조정하는 동기제어 메시지를 제어 채널을 이용하여 이동국으로 전송하여 역방향 신호의 동기를 맞추는 단계와, 상기 이동국의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호를 수신하는 단계 이후에 지속적으로 도달 시각 조정 신호를 전송하여 역방향 신호의 동기를 조정하는 단계를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.In addition, adjusting the time when the transmission signal modulated by the orthogonal channel code of the mobile stations reaches the base station includes: receiving the transmission signal modulated by the orthogonal channel code of one mobile station belonging to the group. By comparing the transmission time and the reception time of the access signal transmitted from the mobile station, the base station transmits a synchronization control message for adjusting the transmission time of the transmission signal of the mobile station to the mobile station using a control channel to synchronize the reverse signal. And transmitting a time adjustment signal of arrival continuously to receive a transmission signal modulated by the orthogonal channel code of the mobile station, thereby adjusting synchronization of a reverse signal.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 어레이 안테나를 이용한 무선통신시스템의 신호 수신 방법에 의하면, 기지국으로 전송되는 각각의 신호가 동일한 빔 영역이 들어 있고, 그 신호가 기지국에 도달하는 시각이 동기 되도록 조정되고 있는 하나 이상의 이동국들의 그룹에 새로운 이동국을 포함시키는 단계와; 상기 새로운 이동국에서 발생된 신호가 상기 기지국에서 수신되는 시각이 상기 하나 이상의 이동국 그룹내의 어느 한 이동국에서 발생된 신호의 수신 시각과 동기 되도록 조정하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to a signal receiving method of a wireless communication system using an array antenna according to another embodiment of the present invention to achieve the above object, each signal transmitted to the base station contains the same beam area, the signal is a base station Including the new mobile station in a group of one or more mobile stations that are being adjusted to synchronize their time of arrival; And adjusting the time at which the signal generated at the new mobile station is received at the base station to be synchronized with the reception time of a signal generated at any one of the mobile stations in the at least one mobile station group.
또한, 상기 하나 이상의 이동국에서 발생하는 신호는 서로 직교하는 직교하는 채널부호로 구분되며 , 상기 각각의 직교하는 채널부호가 할당된 하나 이상의 이동국에서 발생된 신호들은 서로 직교성을 갖는 것을 특징으로 한다.The signals generated by the one or more mobile stations are divided into orthogonal channel codes that are orthogonal to each other, and the signals generated by the one or more mobile stations to which each orthogonal channel code is assigned are orthogonal to each other.
이와 같은 본 발명에 의하면, 동일한 빔 내의 타 사용자에 의한 간섭 효과를 줄일 수 있으며, 빔의 각도를 작게 형성 하지 않더라도 효과를 발휘하게 되어 빔포밍을 좀 더 효율적으로 운용할 수 있게 되는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the interference effect by other users in the same beam, and even if the angle of the beam is not made small, there is an advantage that the beamforming can be more efficiently operated.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 신호 처리방법을 채용한 기지국에서의 빔포밍 시스템을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a beamforming system in a base station employing a signal processing method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 있어서 기지국(10)에서의 어레이 안테나 빔 포밍 시스템은 복수개의 배열 안테나 소자(12)를 이용해 각각의 안테나 소자(12)에서 수신되는 신호들의 이득 및 위상을 조절하여, 기지국(10)에서 원하는 이동국(14)의 방향으로부터 전파되어 오는 신호를 집중하여 수신하고, 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중접속 간섭에 의한 잡음 신호레벨을 크게 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키고 기지국의 채널용량을 증가시킨다.Referring to FIG. 4, in the present invention, the array antenna beamforming system in the base station 10 uses a plurality of array antenna elements 12 to adjust gain and phase of signals received at each antenna element 12. In addition, the base station 10 concentrates and receives a signal propagated from the direction of the desired mobile station 14, and greatly reduces the noise signal level due to the multiple access interference propagated in the other direction, thereby improving the performance of the system. Increase the channel capacity of the base station.
또한, 본 발명의 빔 포밍 시스템은 동일한 빔 영역(18)내의 이동국(14)의 역방향 채널 신호의 동기를 맞춤으로써 동일 영역(18)내의 타 이동국에 의한 신호 간섭은 채널 부호의 직교성을 최대한 이용하여 제거하고, 빔 형성 영역 밖의 타 이동국의 신호에 의한 간섭은 종래의 빔 포밍 방법에 의해 제거하여 채널 용량을 늘리고 성능을 유지 할 수 있는 것이다.In addition, the beamforming system of the present invention synchronizes the reverse channel signals of the mobile stations 14 in the same beam region 18 so that signal interference by other mobile stations in the same region 18 can be maximized using the orthogonality of the channel code. In addition, interference by signals of other mobile stations outside the beam forming region may be removed by a conventional beamforming method to increase channel capacity and maintain performance.
즉, 동일한 빔이 형성되어 기지국으로 전송되는 다수의 이동국(14)에 발생된 신호들 각각에 대해서 USTS를 적용함으로써 in-beam(18)에서의 타 신호에 의한 간섭을 제거한다는 것이다.That is, the same beam is formed and the USTS is applied to each of the signals generated in the plurality of mobile stations 14 transmitted to the base station, thereby eliminating interference by other signals in the in-beam 18.
상기 USTS는 한 기지국(10) 내의 다수의 이동국(14)의 송신을 기지국(10)이관리하는 기준 시간에 맞춰서 역방향 채널간 직교성(orthogonality)을 이용하는 것을 말하는 데, 본 발명에서는 한 기지국(10) 내에서 동일한 빔 영역(18) 내에 포함된 다수의 이동국(14) 즉, in-beam(18) 내의 다수의 이동국(14)의 송신에 대해 상기 기지국(10)에서 할당하는 채널부호의 직교성을 이용하여 in-beam(18)에서의 타 신호에 의한 간섭을 제거하게 되는 것이다.The USTS refers to using orthogonality between reverse channels in accordance with a reference time managed by the base station 10 for transmission of a plurality of mobile stations 14 in one base station 10. In the present invention, one base station 10 Orthogonality of channel codes assigned by the base station 10 for transmission of multiple mobile stations 14, i.e., multiple mobile stations 14 in in-beam 18, within the same beam region 18 within This eliminates interference by other signals in the in-beam 18.
여기서, 기지국(10) 셀 중 동일한 빔 영역(18) 내에 포함된 다수의 이동국(14)은 역방향 채널을 이용하여 기지국(10)으로 호 접속을 시도하고, 상기 기지국(10)은 신호의 왕복지연(round trip propagation delay)를 측정하여 기준 시간과 호 접속을 시도한 이동국(14)의 프레임 시작 시간 사이의 시간 차이를 구한다.Here, a plurality of mobile stations 14 included in the same beam region 18 among the cells of the base station 10 attempt to connect to the base station 10 by using a reverse channel, and the base station 10 performs a round trip delay of a signal. (round trip propagation delay) is measured to find the time difference between the reference time and the frame start time of the mobile station 14 which attempted to connect the call.
상기 기지국(10)으로 호 접속을 시도하는 것은, 상기 기지국(10)에서 수신되는 각 신호의 수신 타이밍이 일치되도록, 상기 하나 이상의 이동국(14)에서 타이밍 제어신호(20)를 보내는 것을 의미하는 것이며, 상기 타이밍 제어신호(20)를 수신한 기지국(10)이 별개의 직교하는 채널부호를 상기 하나 이상의 이동국(14)에 각각 할당하여 전송하게 된다.Attempting to connect a call to the base station 10 means that the at least one mobile station 14 sends a timing control signal 20 so that the reception timing of each signal received at the base station 10 is matched. In response to the timing control signal 20, the base station 10 assigns a separate orthogonal channel code to the one or more mobile stations 14 and transmits the signals.
결국, 상기 동일한 빔 영역(18)에 속하는 어느 하나의 이동국(14)의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 신호(22)가 전송되어 상기 기지국(10)에 수신되기 이전에, 상기 이동국(14)에서 전송된 엑세스 신호의 송신 시각과 수신 시각을 비교하여 상기 기지국(10)은 상기 이동국의 송신 신호의 전송 시점을 조정하는 동기제어 메시지(24)를 제어 채널을 이용하여 이동국(14)으로 전송하여 역방향 신호의 동기를맞추는 단계가 필요한 것이다.As a result, before the signal 22 modulated by the orthogonal channel code of any one mobile station 14 belonging to the same beam region 18 is transmitted and received by the base station 10, the mobile station 14 Comparing the transmission time and the reception time of the access signal transmitted from the base station 10 transmits a synchronization control message 24 for adjusting the transmission time of the transmission signal of the mobile station to the mobile station 14 by using a control channel It is necessary to synchronize the reverse signal.
또한, 상기 신호의 왕복지연 이라 함은 상기 다수의 이동국(14)에서 기지국(10)으로 전송되는 상기 타이밍 제어신호(20)의 기준 시점과, 상기 타이밍 제어신호(20)를 수신하는 기지국(10)에서의 수신 시점의 차이를 의미하는 것이다.In addition, the round trip delay of the signal refers to a reference time point of the timing control signal 20 transmitted from the plurality of mobile stations 14 to the base station 10 and the base station 10 receiving the timing control signal 20. ) Means the difference in reception time.
이는 이동국(14)에 착신되었을 경우에도 마찬가지로 기지국(10)이 계산에 의해서 기준 시간과 시간 차이를 알려준다. 이 시간옵셋 정보 즉, 상기 동기제어 메시지(24)를 기지국(10)에서 이동국(14)으로 제어 채널을 이용하여 알려줌으로써 이동국(14)은 기지국(10)이 보유한 기준 시간에 송신 채널 내의 프레임 송신 시점을 개략적으로 맞추게 된다. (이를 초기 동기라 한다.)When the mobile station 14 reaches the mobile station 14, the base station 10 informs the reference time and the time difference by calculation. This time offset information, that is, the synchronization control message 24 is transmitted from the base station 10 to the mobile station 14 by using the control channel so that the mobile station 14 transmits the frame in the transmission channel at the reference time held by the base station 10. You'll get a rough perspective. (This is called initial motivation.)
통화 중에 기지국(10)은 이동국(14)에서 전송되어 오는 신호의 도달 시각을 측정하여 기준 시각과 비교하여 그 차이를 보정하는 신호(Timing Alignment Bit)를 지속적으로 이동국으로 전송하여, 이동국(14)에서의 송신 시점의 조정을 통해 이동국(14)의 송신 신호가 기지국(10)에 도착하는 시점은 기준 시간에 맞춰진다.During the call, the base station 10 continuously transmits a timing alignment bit to the mobile station by measuring the arrival time of the signal transmitted from the mobile station 14 and comparing the reference time to correct the difference. The timing at which the transmission signal of the mobile station 14 arrives at the base station 10 through the adjustment of the transmission timing in e.g.
상기 기지국(10) 내의 통화를 시도한 동일한 빔 영역(18) 내에 포함된 다른 이동국(14)들도 위와 같은 방법으로 기지국(10)이 보유한 고유한 기준 시간에 비교한 시간 차이를 통보 받아서 기지국(10)의 기준 시간에 프레임 기준 시간을 맞춘다.Other mobile stations 14 included in the same beam area 18 that attempted a call in the base station 10 are also informed of the time difference compared to the unique reference time held by the base station 10 in the same manner. The frame reference time is adjusted to the reference time.
이 때, 상기 이동국(14)과 기지국(10)은 채널 코드 즉, 상기 직교하는 채널부호를 사용하게 되는데, 상기 채널 코드는 이동국(14)의 무선 채널을 구분하기 위해서 이용되고, 각각의 이동국(14)에 개별적으로 부과되는 것이며, 상기이동국(14)에서 전송되는 신호들은 채널 코드의 직교성에 의하여 간섭이 제거되는 것이다.At this time, the mobile station 14 and the base station 10 use a channel code, that is, the orthogonal channel code, which is used to distinguish a radio channel of the mobile station 14, and each mobile station ( 14), the signals transmitted from the mobile station 14 are interference eliminated by the orthogonality of the channel code.
결국 본 발명에 의한 신호 처리방법은, 하나 이상의 이동국(14)에서 타이밍 제어신호를 기지국(10)으로 송부하여 상기 기지국으로의 호 접속을 시도하는 단계와; 상기 하나 이상의 이동국(14)에 서로 직교하는 채널 부호를 각각 할당하는 단계와; 기지국(10)에서 일정한 방향의 영역에 있는 이동국(14)들을 하나의 그룹으로 구분하는 단계와; 상기 그룹에 속하는 이동국(14)들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호(22)를 수신하는 단계와; 상기 이동국(14)들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호(22)가 상기 기지국(10)에 도달하는 시각을 맞추는 단계를 포함하여 이루어 진다.Eventually, the signal processing method according to the present invention comprises the steps of: at least one mobile station (14) sending a timing control signal to the base station (10) and attempting to connect to the base station; Assigning channel codes orthogonal to each other to the one or more mobile stations (14); Dividing the mobile stations 14 in a predetermined direction in the base station 10 into one group; Receiving a transmission signal (22) modulated with the orthogonal channel code of mobile stations (14) belonging to the group; And setting the time when the transmission signal 22 modulated by the orthogonal channel code of the mobile stations 14 reaches the base station 10.
또한, 상기 이동국(14)들의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호(22)가 상기 기지국(10)에 도달하는 시각을 맞추는 단계는 상기 그룹에 속하는 어느 하나의 이동국(14)의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호(22)를 수신하는 단계 이전에 상기 이동국(14)에서 전송된 엑세스 신호의 송신 시각과 수신 시각을 비교하여 상기 기지국(10)은 상기 이동국(14)의 송신 신호의 전송 시점을 조정하는 동기제어 메시지(24)를 제어 채널을 이용하여 이동국(14)으로 전송하여 역방향 신호의 동기를 맞추는 단계와, 상기 이동국(14)의 상기 직교하는 채널부호로 변조된 송신 신호(22)를 수신하는 단계 이후에 지속적으로 도달 시각 조정 신호를 전송하여 역방향 신호의 동기를 조정하는 단계를 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the timing at which the transmission signal 22 modulated by the orthogonal channel code of the mobile stations 14 arrives at the base station 10 is determined by the orthogonality of any one of the mobile stations 14 belonging to the group. Before the step of receiving the transmission signal 22 modulated by the channel code, the base station 10 compares the transmission time and the reception time of the access signal transmitted from the mobile station 14 so that the base station 10 receives the transmission signal of the mobile station 14. Transmitting a synchronization control message 24 for adjusting the transmission time point to the mobile station 14 using a control channel to synchronize the reverse signal, and transmitting a signal modulated by the orthogonal channel code of the mobile station 14 22) after the step of receiving continuously characterized in that it comprises the step of adjusting the synchronization of the reverse signal by transmitting the arrival time adjustment signal.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 신호 처리방법은, 도 4의 실시예에서와 같이 동일한 빔 영역(18) 내에 포함된 다수의 이동국(14) 그룹에 소정의 이동국(14')이 포함되는 경우 적용할 수 있다.In the signal processing method according to another embodiment of the present invention, when a predetermined mobile station 14 'is included in a plurality of groups of mobile stations 14 included in the same beam area 18 as in the embodiment of FIG. Applicable
즉, 동일한 빔 영역(18) 내에 포함되어 있지 않다가 어느 시기에 상기 빔 영역(18)에 소정의 이동국(14')이 포함되는 경우에는, 그 포함되는 동시에 상기 소정의 이동국(14')에서 발생되는 신호에 동일한 빔이 형성되어 전송되게 됨으로써, 상기 소정의 이동국(14') 역시 동일한 빔 영역(18) 내에 포함된 다수의 이동국(14)그룹에 해당하게 된다.That is, when a predetermined mobile station 14 'is included in the beam region 18 at some time while not included in the same beam region 18, the predetermined mobile station 14' is included at the same time. The same beam is formed and transmitted on the generated signal, so that the predetermined mobile station 14 'also corresponds to a plurality of mobile station 14 groups included in the same beam area 18.
이 경우에는 상기 소정의 이동국(14')이 포함되는 동시에 상기에서 설명한 바와 같이 소정의 이동국(14')에서 발생되는 신호를 in-beam(18) 내의 신호에 포함시켜 상기와 동일하게 USTS를 적용하게 된다.In this case, the predetermined mobile station 14 'is included, and as described above, the signal generated in the predetermined mobile station 14' is included in the signal in the in-beam 18 to apply the USTS as described above. Done.
즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 신호 처리방법에 의하면, 기지국(10)으로 전송되는 각각의 신호가 동일한 빔 영역(18)이 들어 있고, 그 신호가 기지국(10)에 도달하는 시각이 동기 되도록 조정되고 있는 하나 이상의 이동국(14)들의 그룹에 새로운 이동국(14')을 포함시키는 단계와; 상기 새로운 이동국(14 )에서 발생된 신호가 상기 기지국(10)에서 수신되는 시각이 상기 하나 이상의 이동국 그룹내의 어느 한 이동국에서 발생된 신호의 수신 시각과 동기 되도록 조정하는 단계가 포함된다.That is, according to the signal processing method according to another embodiment of the present invention, each signal transmitted to the base station 10 includes the same beam area 18, the time when the signal reaches the base station 10 Including the new mobile station 14 'in the group of one or more mobile stations 14 that are being adjusted to be synchronized; And adjusting the time at which the signal generated at the new mobile station 14 is received at the base station 10 to be synchronized with the reception time of the signal generated at any one of the mobile stations in the at least one mobile station group.
또한, 상기 하나 이상의 이동국(14)에서 발생하는 신호는 서로 직교하는 직교하는 채널부호로 구분되며, 상기 각각의 직교하는 채널부호가 할당된 하나 이상의 이동국(14)에서 발생된 신호들은 서로 직교성을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the signals generated by the one or more mobile stations 14 are divided into orthogonal channel codes that are orthogonal to each other, and the signals generated by the one or more mobile stations 14 assigned to each orthogonal channel code are orthogonal to each other. It is characterized by.
이상에서와 같은 본 발명에 의한 안테나 빔포밍 및 업링크 동기식 전송 방식을 결합한 신호 처리방법에 의하면, 동일한 빔 내의 타 사용자에 의한 간섭 효과를 줄일 수 있으며, 빔의 각도를 작게 형성 하지 않더라도 효과를 발휘하게 되어 빔포밍을 좀 더 효율적으로 운용할 수 있게 되는 장점이 있다.According to the signal processing method combining the antenna beamforming and the uplink synchronous transmission scheme according to the present invention as described above, it is possible to reduce the interference effect by other users in the same beam, even if the angle of the beam is not formed small The advantage is that the beamforming can be operated more efficiently.
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