KR100615595B1 - 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 기지국 수신부에 다수의 특정 등화기를 설치하여 통화 설정 단계에서 순차적으로 등화기들을 변경시키고, 가장 우수한 복조 특성을 나타내는 등화기를 선택하여 위상 왜곡을 효과적으로 보상하기 위한 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 다수개의 등화수단; 선택 신호에 따라 중간주파수(IF) 처리부에 위치한 상기 다수개의 등화수단중 하나를 선택하는 스위칭수단; 및 기지국에서 전송된 채널 할당 순방향 프리앰블 신호에 의해 채널을 설정한 단말기로부터 역방향 프리앰블 신호가 수신되면 상기 스위칭수단을 제어하여 상기 다수개의 등화수단 각각에 대한 복조 품질을 측정하고, 상기 다수개의 등화수단 중 상기 측정된 복조 품질이 우수한 특성을 나타내는 등화수단을 선택하기 위한 선택신호를 상기 스위칭 수단으로 출력하는 기저대역 처리수단을 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선통신시스템의 기지국 수신부 등에 이용됨.

등화기, 복조품질, 등화기 선택, 프리앰블 신호, 선택 스위치

Description

기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그 방법{DYNAMIC SELECT APPARATUS AND METHOD OF PHASE EQUALIZER IN BS RECEIVER}

도 1 은 종래의 무선통신시스템에서 위상 왜곡을 보상하기 위한 기지국 수신부에 대한 구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치의 일실시예 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 방법에 대한 일실시예 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

210 : RF 처리부 220~221 : 등화기

230~231 : 선택 스위치 240 : 복조기

250 : 등화기 선택기

본 발명은 현재 사용중인 무선가입자망(WLL), 광대역무선가입자망(B-WLL), 무선주파수망(TRS), 이동전화망(Cellullar), 개인휴대통신망(PCS), 지능형교통망(ITS), 외국에서 사용중인 타 이동전화망, 현재 유럽방식과 북미방식으로 표준화가 추진되고 있는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication), UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 등과 같은 차세대 이동통신망 등을 포함하는 무선통신망에서 정확한 위상 왜곡 특성에 대해 보다 정확하게 보상하기 위해 다단의 등화기를 선택하여 아날로그적인 위상 오차를 제거하기 위한 기지국 디지털 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근들어, 통신분야가 발달함에 따라 이동통신 사용자들은 더 많은 정보를 더욱 저렴한 가격으로 더 좋은 품질의 서비스를 제공받기를 원하고 있다. 따라서, 이동통신시스템을 더 많은 용량을 처리하기 위해 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환시켜 왔다.

이동통신시스템에서는 일정한 지역내에서 한정된 주파수를 사용하게 되는데, 요구 정보량과 사용을 요구하는 사용자 수는 더욱 늘어가는 추세이다. 따라서, 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 디지털 방식들 중에서도 주파수 이용 효율이 높은 방식이 요구된다. 현재 일반적으로 많이 사용되는 디지털 이동통신 방식으로는 시분할다중접속 방식(TDMA: Time Division Multiple Access; 이하, TDMA)과 코드분 할다중접속 방식(CDMA: Code Division Multiple Access; 이하, CDMA)이 있다.

지금까지의 연구들에 의하면 주파수 이용 효율이 TDMA 방식에 비해 CDMA 방식이 효율적인 것으로 알려져 있고, TDMA 방식과 비교해서 CDMA 방식은 상대적으로 한 사용자가 넓은 주파수 대역을 사용한다.

한편, 현재 서비스 중인 국내의 디지털 이동통신방식은 1.25MHz의 대역폭을 여러 가입자가 사용자 코드로 분할하여 사용하는 CDMA 방식이다. 아날로그 방식에서 사용되는 신호는 대역폭 30KHz의 주파수 변조(FM: Frequency Modulation) 방식의 협대역 신호이다.

최근, 이동통신시스템에 요구하는 통신 정보량이 인터넷을 비롯한 멀티미디어 서비스의 요구로 인해 폭발적으로 증가함에 따라, 한 가입자에게 요구되는 데이터의 양도 수 Mbps(Mega Bits per Second)에 이른다. 최근에 연구 개발되고 있는 차세대 이동통신(IMT-2000) 시스템은 5MHz이상 20MHz까지의 대역폭을 사용하는 광대역 CDMA 방식도 채택하고 있다.

종래의 협대역시스템에서는 무시되었던 문제들이 광대역시스템에서는 무시할 수 없는 문제로 대두되기도 한다. 이러한 문제들 가운데 광대역을 사용함으로써, 사용 대역폭내의 주파수에 따른 위상특성의 차이가 선형적이지 않아서 신호 수신 성능을 저하시키게 된다. 위상특성의 차이는 신호의 복조 과정에서 심볼간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference)을 발생시키며, 이는 곧 디지털 시스템의 신호대잡음비를 증가시켜 결국은 수신부의 복조 성능을 저하시키게 된다.

사용 대역폭 내의 주파수에 따른 위상지연의 차이는 시스템 전체에 걸친 여 러 원인에 의해서 발생하게 된다. 각 단말기와 기지국 제조사의 시스템 구조와 구성부품의 특성 등의 차이가 원인이 된다.

위상지연 문제를 해결하기 위하여 현재 사용중인 1.25MHz CDMA 시스템에는 기지국의 중간주파수(IF) 처리부에 아날로그 위상 등화기를 사용한다. 위상 등화기는 위상지연으로 인한 위상 왜곡 현상을 상쇄시키기 위해 반대의 왜곡을 의도적으로 인가하여 신호의 왜곡을 보상하지만, 단말기 및 기지국의 제조사가 서로 다를 수 있기 때문에 그 위상 왜곡 특성도 다를 수 있다. 이러한 상황에서 종래의 방식과 같이 기지국 IF 처리부에 고정된 하나의 특정한 위상 보상 특성을 가진 등화기를 이용하여 위상 왜곡을 보상하게 될 때, 오히려 더 왜곡이 심해지도록 등화기가 작용할 수도 있다. 이는 수신기의 수신특성에 큰 영향을 끼치게 된다. 특히, 요구되는 대역폭이 상대적으로 넓게 필요한 데이터 서비스와 같은 고속 서비스의 경우 요구되는 통화품질이 종래의 음성 서비스보다 높기 때문에 더 심각한 문제를 발생시킬 수 있다.

또한, 종래의 아날로그적인 구현 방법은 대표적 단말기 송신부 및 기지국 수신부의 위상특성을 측정하여 그 특성에 대한 보정을 기지국 수신부에서 고정적인 특성 값으로 보상하게 된다.

그러나, 이러한 방법은 단말기의 위상을 측정한 단말기와 다른 회사의 단말기이거나 종류가 다를 때에 그 위상 특성이 동일하다고 볼 수가 없다. 따라서, 서로 다른 위상 왜곡 특성을 가진 단말기에 대해 기지국에서 동일한 특성으로 보정할 때 오히려 왜곡을 가중시키는 결과를 가져 올 수도 있으므로, 이는 기지국에서의 수신 성능을 떨어뜨리게 된다. 현재 CDMA 시스템(IS-95 기반)의 기지국이 이와 같은 구조로 구현되어 있다.

도 1 은 종래의 무선통신시스템에서 위상 왜곡을 보상하기 위한 기지국 수신부에 대한 구성도로서, 중간주파수(IF) 처리부에서 아날로그식으로 처리하는 방식에 대한 구현 예를 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안테나로 수신된 신호는 기지국 수신 RF(Radio Frequency) 처리부(101)에서 증폭되고 대역통과필터 및 주파수 하향변환하여 중간주파수(IF) 신호로 변환시킨 후, 수신 IF 처리부에서 대역통과필터, 자동이득증폭기 등을 거쳐서 I(동상),Q(직교) 채널로 분리하여 고정된 특성을 가진 등화기(102)를 거쳐서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 변환된 디지털 신호는 I,Q 데이터 다중화기를 통해서 기저대역 처리부로 입력된다. 입력된 디지털 신호는 복조기(103)에서 복조하여 데이터를 추출한다.

이와 같이, 소프트웨어적인 처리 방법으로 등화기를 이용하는데, 이와 관련되어서는 여러 가지의 등화기 알고리즘이 개발되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 디지털 신호처리의 양이 많아지면 기지국 디지털 처리부의 부하도 지나치게 가중화됨으로 가격의 상승 및 구조의 복잡성 등이 배가되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기지국 수신부에 다수의 특정 등화기를 설치하여 통화 설정 단계에서 순차적으로 등화기들을 변경시키고, 가장 우수한 복조 특성을 나타내는 등화기를 선택하여 위상 왜곡을 효과적으로 보상하기 위한 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 등화수단; 선택 신호에 따라 중간주파수(IF) 처리부에 위치한 상기 다수개의 등화수단중 하나를 선택하는 스위칭수단; 및 기지국에서 전송된 채널 할당 순방향 프리앰블 신호에 의해 채널을 설정한 단말기로부터 역방향 프리앰블 신호가 수신되면 상기 스위칭수단을 제어하여 상기 다수개의 등화수단 각각에 대한 복조 품질을 측정하고, 상기 다수개의 등화수단 중 상기 측정된 복조 품질이 우수한 특성을 나타내는 등화수단을 선택하기 위한 선택신호를 상기 스위칭 수단으로 출력하는 기저대역 처리수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, 다수개의 등화기를 갖는 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 방법에 있어서, 상기 기지국에서 전송된 채널 할당 순방향 프리앰블 신호에 의해 채널을 설정한 단말기로부터 역방향 프리앰블 신호가 수신되면 복조기에서 순차적으로 각각의 등화기로부터 출력된 신호에 대한 복조 품질을 측정하는 단계; 및 상기 다수개의 등화기 중 상기 측정된 복조 품질이 가장 우수한 등화기를 선택하기 위한 스위치 제어 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

삭제

본 발명은, 위상 왜곡 특성을 보다 정확하게 보정하는 간단한 구조와, 경제적으로 구현할 수 있도록하여 보다 좋은 통신 품질 특성을 보장한다.

이를 위해서는, 첫째로 기지국 수신부에서 정확한 위상 왜곡 특성을 측정해야 하고, 둘째로 기지국 수신부의 처리 부하 증가를 최소화하면서 구현해야 한다.

셋째로, 현재 서비스되고 있는 시스템에 적용하기 위해서 이미 널리 보급되어 있는 단말기의 구조, 소프트웨어 및 표준화되어 있는 무선접속규격을(기지국-단말기간) 수정없이 구현해야 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치의 일실시예 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, RF(Radio Frequency) 처리부(210)로 수신된 신호 가 등화기로 들어오기 전까지의 구조는 상기 도 1의 시스템과 같은 구조를 가지고 있으며, 이 신호는 선택된 등화기(220) 및 선택 스위치(230~231)를 통해서 아날로그/디지털(A/D) 신호 변환기를 통과하여 기저대역 처리부로 입력된다. 이 복조기(240)는 선택된 등화기(220)를 통해 수신된 신호에 대한 복조품질을 측정하게 되고, 그 품질 측정 결과를 등화기 선택기(250)에 전달하게 된다.

이에, 등화기 선택기(250)는 제어선을 이용하여 다수개의 등화기 선택기를 순차적으로 변환시킨다. 이러한 과정을 모든 등화기에 대해서 수행한다. 그 결과는 등화기 선택기(250)에 저장하고, 저장한 등화기 선택기(250)는 가장 복조품질이 좋은 등화기(220~221의 n번째 조합)를 선택하여 통화채널 복조시에 사용한다. 따라서, 통화채널을 통해서 복조되는 신호는 최적의 등화기를 사용하게 된다.

도 3 은 본 발명에 따른 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 유휴 상태에서 단말기가 발호를 시도하거나 기지국에서 단말기를 호출하면(301) 기지국에서 채널 할당 순방향 프리앰블 신호를 단말기로 송신한다(302).

이어서, 채널 할당 메시지를 수신한 단말기가 채널을 설정한 후 역방향 프리앰블 신호를 기지국으로 송신한다(303).

이렇게, 기지국에서 역방향 프리앰블 신호를 수신하기 시작하면 여러 개의 등화기를 모두 검색하기 위하여 모든 준비된 등화기에 대해 복조기에서 순차적으로 복조품질을 측정하여 등화기 선택기에 저장한다(304).

이와 같이, 모든 등화기에 대한 측정이 끝나면 복조 품질이 측정된 등화기 중 가장 좋은 품질을 가진 등화기를 선택하여 선택 스위치를 조절한다(305).

이후의 과정은 종래의 방법과 같은 호 제어 방법에 따라 구현된다. 즉, 순방향 널 트래픽 신호를 송신하여(306) 기지국에서 기지국 응답 메세지를 송신하도록 하고(307), 역방향 널 트래픽 신호를 송신하고(308) 서비스 옵션을 협상한 후 통화상태로 들어간다(309).

여기서, 복조 품질을 측정하는데 역방향 프리앰블 신호를 이용하는 이유는 프리앰블이 품질 지시자도 포함하지 않은 모두 '0'인 데이터라 복조기에서 품질을 판단하는데 유리하고, 프리앰블 신호가 전송되는 시기가 통화시간이 아니므로 등화기의 교체로 인한 통화품질의 저하가 없기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 IF 처리부의 등화기(220)와 아날로그/디지털 신호 변환기 사이에 선택 스위치(230)를 위치하도록 하여 하나의 아날로그/디지털 신호 변환기를 사용할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명에서는 IF 처리부의 최종단에 등화기(220)를 위치시켜 누적된 모든 아날로그적인 위상 오차를 디지털부 바로 전단계에서 제거하도록 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 첫째로 정확한 위상 왜곡 특성의 보상을 보장하기 위하여 기지국 수신 IF 처리부에 여러 종류의 등화기를 배치시키고, 각 등화기에 의한 품질 특성을 기저대역 처리부에서 측정함으로써, 등화기들 중 가장 적당한 것을 선택할 수 있는 효과가 있다.

둘째로, 본 발명에서는 기저대역 처리부만으로 위상을 보상하도록 하여 기저대역 처리부의 신호 처리부담을 줄일 수 있는 효과가 있다. 따라서, 이러한 등화기 최적화 선택 기법은 호가 설정되도록 하기 위해 통화채널을 설정할 때에만 유휴 시간과 유휴 데이터를(역방향 프리앰블) 이용하게 되므로 추가적인 처리 시간지연이나 통화채널 상태에서의 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.

마지막으로, 본 발명에 의해서 시스템이 구현되면 역방향(단말기에서 기지국으로 송신되는 방향) 신호의 위상 왜곡이 줄어들고, 신호간 간섭(Inter Symbol Interference)이 줄어들게 된다. 이는 기지국 기저대역의 수신특성을 향상시키게 되며, 결과적으로 기지국 수신부의 프레임 에러율(FER : Frame Error Rate)이 줄어들게 된다. 이때, 기지국은 단말기에게 폐회로 전력제어를 통해 단말기의 전력을 낮추게 하며, 이는 다른 사용자들에게 그 만큼 잡음을 줄여주게 되므로 전체 시스템의 용량을 늘일 수 있게 된다. 또한, 단말기의 송신전력이 줄어들게 되므로 단말기의 건전지의 소모가 적게 되어 한번의 충전으로 더 오랜 시간동안 통화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 무선통신시스템 기지국 수신부의 위상 등화기 동적 선택 장치에 있어서,

   다수개의 등화수단;

   선택 신호에 따라 중간주파수(IF) 처리부에 위치한 상기 다수개의 등화수단중 하나를 선택하는 스위칭수단; 및

   기지국에서 전송된 채널 할당 순방향 프리앰블 신호에 의해 채널을 설정한 단말기로부터 역방향 프리앰블 신호가 수신되면 상기 스위칭수단을 제어하여 상기 다수개의 등화수단 각각에 대한 복조 품질을 측정하고, 상기 다수개의 등화수단 중 상기 측정된 복조 품질이 우수한 특성을 나타내는 등화수단을 선택하기 위한 선택신호를 상기 스위칭 수단으로 출력하는 기저대역 처리수단

   을 포함하는 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 장치.
2. 삭제
3. 다수개의 등화기를 갖는 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 방법에 있어서,

   상기 기지국에서 전송된 채널 할당 순방향 프리앰블 신호에 의해 채널을 설정한 단말기로부터 역방향 프리앰블 신호가 수신되면 복조기에서 순차적으로 각각의 등화기로부터 출력된 신호에 대한 복조 품질을 측정하는 단계; 및

   상기 다수개의 등화기 중 상기 측정된 복조 품질이 가장 우수한 등화기를 선택하기 위한 스위치 제어 신호를 출력하는 단계

   를 포함하는 기지국 수신부에서의 위상 등화기 동적 선택 방법.
4. 삭제
5. 삭제

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