KR100531356B1 - 이동 무선 통신 시스템의 데이터 심볼 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전송되는 데이터 심볼의 중요도가 큰 것은 파이롯트 심볼과 가까운 곳에 배열시키고 중요도가 작은 것은 파이롯트 심볼과의 거리를 멀리 되도록 배열하여 전송함으로써 데이터의 전송률을 떨어뜨림이 없이 검파시 오류 확률을 줄이도록 하는 이동 통신 시스템의 심볼 전송 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 방법은 송신하고자 하는 데이터를 중요도에 따라 분리하는 데이터의 분리 단계와, 상기 분리된 송신 데이터가 중요 데이터인지의 여부를 판정하는 단계와, 상기 판정결과 중요 데이터가 아닌 경우에는 파이롯트 심볼로부터 멀리 떨어지도록 배열하고 중요 데이터인 경우에는 파이롯트 심볼에 가까이 배열하여 데이터 포맷을 형성하는 단계와, 상기 형성된 데이터 포맷을 전송하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

Description

이동 무선 통신 시스템의 데이터 심볼 전송 방법{method for transferring data symbol in mobile wireless communication system}

본 발명은 이동 통신 시스템의 데이터 심볼 전송 방법에 관한 것으로, 특히 파이롯트 심볼을 사용하는 이동 통신 시스템에서 데이터의 중요도에 따라 파이롯트 심볼과의 거리 즉, 데이터를 전송하는 위치를 달리하여 전송하는 이동 통신 시스템의 데이터 심볼 전송 방법에 관한 것이다.

이동 무선 통신 시스템의 수신기에서는 그 성능을 향상시키기 위하여 논 코히어런트 복조 방법에 비하여 약 3dB정도의 성능을 향상시킬 수 있는 코히어런트(Coherent) 복조방법을 널리 사용하고 있다.

이동 무선 통신 시스템에서 이러한 코히어런트 복조 방법을 사용하기 위해서는 현재 상용화되어 있는 CDMA 시스템에서와 같이 파이롯트 채널이나 차세대 CDMA 시스템에서 제안되고 있는 바와 같이 파이롯트 심볼을 사용하는 방법이 일반적이다.

도 1은 종래의 파이롯트 심볼을 사용하는 이동 통신 시스템에서의 데이터 포맷 구조를 나타낸 것으로, 하나의 슬롯트(10)는 파이롯트 심볼(11)과 전송하고자 하는 데이터 심볼(12)로 구성되어 있다.

그리고 이와 같은 데이터 포맷을 사용하는 종래의 이동 무선 통신 시스템의 수신기 구조는 개략적으로 도시된 도 2와 같이, 수신기로 입력되는 신호에서 파이롯트 신호를 추출하는 파이롯트 비트 추출기(Pilot bit extractor)(20)와, 상기 파이롯트 비트 추출기(20)에서 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측하는 채널 예측기(Channel estimator)(21)와, 상기 채널 예측기(21)에서 예측된 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보를 수신받아 수신된 데이터 신호를 검파(복조)하는 코히어런트 검파기(Coherent detector)(22)를 구비하고 있다.

이와 같은 종래의 이동무선 통신 시스템의 수신기 구조에 의하면, 채널에서 수신되는 신호는 파이롯트 비트 추출기(20)에서 파이롯트 신호를 추출하고, 이렇게 추출된 파이롯트 신호를 이용하여 채널 예측기(21)에서는 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상을 예측한다.

그리고 코히어런트 검파기(22)는 채널 예측기(21)에서의 예측된 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보를 입력받아 파이롯트 비트 추출기(20)를 통하여 출력되는 수신 데이터 신호를 검파한다.

이때 채널 예측기(21)에서 예측된 데이터 신호의 크기 및 위상에 대한 정보가 정확할수록 수신된 데이터 신호의 검파 오류 확률이 줄어들게 된다.

상술한 종래의 이동 무선 통신 시스템의 수신기에서는 채널 특성이 한 개의 슬롯트가 전송되는 시간동안 급격히 변하지 않는다면 수신된 데이터 신호의 크기 및 위상은 파이롯트 심볼과 비슷하므로 비교적 정확한 검파를 할 수 있지만, 이동 무선통신 채널 환경에서는 채널의 특성이 시간에 따라 급격히 바뀔 수 있으며, 특히 수신기가 이동하는 속도가 증가할수록 채널 특성의 변화가 빨라진다.

이 경우 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 전송되는 거리가 증가할수록 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 신호 크기 및 위상 차이가 증가하게 되며, 이로 인해 검파시 오류 확률이 증가하게 된다.

여기서 채널의 상태에 따라 기울기 또는 그래프의 모양은 비선형 또는 지수 로그 함수 모양으로 달라질 수 있다.

따라서 검파시 오류 확률을 줄이기 위해서는 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리 또는 채널 특성의 변화를 줄이는 것이 바람직하지만, 채널 특성의 변화는 인위적으로 조절하기 어렵기 때문에 검파 후 오류 확률을 줄이는 방법으로 데이터 심볼들 사이에 파이롯트 심볼을 삽입하는 횟수를 늘여 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리를 줄이는 방법을 생각할 수 있으나 이러한 방법은 데이터의 전송률을 떨어뜨린다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로 전송되는 데이터 심볼의 중요도가 큰 것은 파이롯트 심볼과 가까운 곳에 배열시키고 중요도가 작은 것은 파이롯트 심볼과의 거리를 멀리 되도록 배열하여 전송함으로써 데이터의 전송률을 떨어뜨림이 없이 검파시 오류 확률을 줄이도록 하는 이동 통신 시스템의 심볼 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 이동 통신 시스템의 데이터 심볼 전송 방법은, 송신하고자 하는 데이터를 중요도에 따라 분리하는 단계와, 상기 분리된 송신 데이터가 중요 데이터인지의 여부를 판정하는 단계와, 상기 판정결과 중요 데이터이면 파이롯트 심볼에 가까이 배열하고 중요 데이터가 아니면 파이롯트 심볼로부터 멀리 배열하도록 하여 데이터 포맷을 형성하는 단계와, 상기 형성된 데이터 포맷을 전송하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

일반적으로 영상 또는 음성 데이터인 경우 낮은 주파수 부분의 데이터가 높은 주파수 부분의 데이터에 비하여 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 결정하는데 더 중요한 요소로 작용하고 있다.

즉, 낮은 주파수 부분의 데이터는 높은 주파수 부분의 데이터에 비하여 더 큰 에너지를 가지고 있으며 데이터 전송시 낮은 주파수에서 발생되는 오류는 높은 주파수 부분의 데이터에서 발생되는 오류에 비하여 더 큰 에너지를 가지고 있으며, 데이터 전송시 낮은 주파수에서 발생되는 오류는 높은 주파수 부분의 데이터에서 발생되는 오류에 비하여 시스템의 성능을 더욱 증가시킨다.

따라서 본 발명은 이와 같은 점에 착안하여 파이롯트 심볼 가까운 곳에는 데이터 심볼의 중요도가 큰 낮은 주파수 부분의 데이터를 배열하고 파이롯트 심볼에 먼 곳에는 데이터 심볼의 중요도가 작은 높은 주파수 부분의 데이터를 배열하게 송신 데이터의 포맷을 형성함으로써 검파시 오류 확률을 크게 경감시킬 수 있다.

이하 첨부 도면에 근거하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동무선 통신 시스템에서 송신 데이터를 전송하는 과정을 도시한 것이다.

본 발명에 의한 송신 데이터 전송 방법은 먼저 송신하고자 하는 데이터를 중요도에 따라 분리한다(S₁₀).

이때 중요도는 한 슬롯트내의 데이터를 가지고 결정되며 그 중 대표적인 것으로는 높은 에너지를 가지며 SNR에 더 결정적인 역할을 하는 낮은 주파수 부분의 데이터와 그렇지 않은 높은 주파수 부분의 데이터로 구분하여 분리할 수 있다.

이어 중요도에 따라 분리된 데이터를 중요 데이터인지의 여부를 체크한 후(S₁₁), 중요 데이터라고 판정되면 파이롯트 심볼(31) 가까이에 배열하고(S₁₂), 중요 데이터가 아니라면 파이롯트 심볼(31)에 따라 멀리 배열되게 데이터 심볼의 포맷을 형성한다.

도 5는 낮은 주파수 부분의 데이터를 파이롯트 심볼(31)에 가까이 배열하고 높은 주파수 부분의 데이터를 파이롯트 심볼(31)로부터 떨어지게 배열하여 작성된 데이터 심볼의 포맷을 나타낸 것으로, 이는 전술한 바와 같이 낮은 주파수 부분의 데이터 심볼은 높은 에너지를 가짐과 동시에 SNR에서 결정적인 역할을 하기 때문에 중요도가 더 높으며, 높은 주파수 부분의 데이터 심볼은 그렇지 못하기 때문이다.

그리고 중요도는 한 슬롯트에 들어가는 데이터 심볼을 가지고 구분하는 것으로 동일한 주파수 부분의 데이터 심볼이라도 상대적으로 그보다 높은 주파수 부분의 데이터 심볼이 많은 경우에는 파이롯트 심볼(31)에 가까이 배열되게 되며, 한 슬롯트 내에 그 보다 낮은 주파수 부분의 데이터 심볼이 많은 경우에는 파이롯트 심볼(31)에 멀리 떨어져 배열될 수 있는 것으로 중요도는 그 슬롯트내의 데이터 심볼에 따라 상대적으로 결정됨을 유의하여야 한다.

이와 같이 송신 데이터의 포맷이 결정되면 이 송신 데이터를 전송한다(S₁₄).

도 6은 코히어런트 검파후의 전송되는 데이터 심볼과 이들 데이터 심볼에서의 오류 발생 확률을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 한 슬롯트내에 배열되어 전송되는 데이터 심볼이 D₁,D₂,D₃과 같이 3개이고, 전송되는 이들 데이터 심볼의 에너지가 10,5,1이라고 가정하고, 또 코히어런트 검파후 각 심볼에서 오류가 발생하는 확률이 파이롯트 심볼과 가까운 쪽부터 0.01, 0.02, 0.03이고, 검파후 심볼 오류가 발생하였을 경우, 해당되는 데이터 심볼 에너지는 손실된다고 하면 발생 가능한 6가지의 데이터 심볼 D₁,D₂.D₃의 배열에 따라 다음 표 1과 같은 평균 에너지 손실이 있을 수 있다.

표 1. (평균 에너지 손실)

(1) D1,D2,D3	10×0.01 + 5×0.02 + 1×0.03 = 0.23
(2) D1,D3,D2	10×0.01 + 1×0.02 + 5×0.03 = 0.27
(3) D2,D1,D3	5×0.01 + 10×0.02 + 1×0.03 = 0.28
(4) D2,D3,D1	5×0.01 + 1×0.02 + 10×0.03 = 0.37
(5) D3,D1,D2	1×0.01 + 10×0.02 + 5×0.03 = 0.36
(6) D3,D2,D1	1×0.01 + 5×0.02 + 10×0.03 = 0.41

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 평균 에너지 손실을 줄이기 위해서는 본 발명에 따른 (1)의 경우와 같이 데이터 심볼의 에너지가 큰 심볼은 파이롯트 심볼과 가까운 곳에 배열하고 에너지가 작은 심볼은 파이롯트 심볼로부터 멀리 떨어져 배열함으로써 심볼 에너지의 손실이 줄어짐을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 파이롯트 심볼을 이용하여 검파하는 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access) 등과 같은 이동 무선 통신 시스템에서 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 전송되는 거리가 증가할수록 검파시 오류 확률이 증가하는 특성을 이용하여 전송되는 데이터 심볼의 중요도가 큰 것은 파이롯트 심볼과 가까이 배열하고, 전송되는 데이터 심볼의 중요도가 작은 것은 파이롯트 심볼과 거리를 멀리하여 배열되게 송신 데이터의 포맷을 만든 다음 전송함으로써 데이터의 전송률을 떨어뜨림이 없이 검파시 오류 확률을 크게 경감시킬 수 있어 이동 무선 통신 시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 이동 무선 통신 시스템의 송신 데이터 포맷 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 일반적인 이동 무선 통신 시스템에서의 수신기의 중요 부분을 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 파이롯트 심볼과 데이터 심볼간의 거리 또는 채널 특성 변화에 따른 검파시 오류 확률을 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 이동 무선 통신 시스템에서 송신 데이터를 전송하는 과정을 도시한 플로우 챠트,

도 5는 본 발명에 따른 이동 무선 통신 시스템의 송신 데이터 포맷 구조를 도시한 도면,

도 6은 코히어런트 검파후의 전송되는 데이터 심볼과 이들 데이터 심볼에서 오류 발생 확률을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,30 : 슬롯트 11,31 : 파이롯트 심볼

12,32 : 데이터 심볼 20 : 파이롯트 비트 추출기

21 : 채널 예측기 22 : 코히어런트 검파기

Claims (2)

1. 송신하고자 하는 데이터를 중요도에 따라 분리하는 데이터의 분리 단계와,

   상기 분리된 송신 데이터가 중요 데이터인지의 여부를 판정하는 단계와,

   상기 판정결과 중요 데이터가 아닌 경우에는 파이롯트 심볼로부터 멀리 떨어지도록 배열하고 중요 데이터인 경우에는 파이롯트 심볼에 가까이 배열하여 데이터 포맷을 형성하는 단계와,

   상기 형성된 데이터 포맷을 전송하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 데이터 심볼 전송방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터의 분리 단계는, 낮은 주파수 부분의 데이터를 중요 데이터로, 높은 주파수 부분의 데이터를 중요 데이터가 아닌 것으로 각각 분리함을 특징으로 하는 이동 무선 통신 시스템의 데이터 심볼 전송방법.