KR100719637B1 - 이동 통신 시스템의 이동국과 이동국용 통신 다이버시티 방법 - Google Patents

Abstract

이동 통신 시스템에 있어서 독립 버전의 신호들은 다수의 안테나를 통해 전송된다. 이 안테나들은 독립 버전의 신호들이 상관된 페이딩이 행해지지 않도록 서로에 대해 공간적으로 분리되거나 직교 편광된다. 각각의 독립 버전의 신호는 이전 버전의 신호가 상이한 안테나로부터 전송된 후 고정된 지연을 가지면서 각각의 안테나로부터 전송된다. 이 고정된 지연은 상기 신호의 적어도 하나의 정보 비트이다. 수신된 신호 버전은 합성 신호를 제공하기 위해 등화기 또는 RAKE 아키텍쳐에서 등화된다. 등화기는 인접하는 등화기 탭 세트로부터 고정된 지연만큼 분리된 각각의 등화기 탭 세트를 갖는다. RAKE 아키텍쳐는 인접하는 RAKE 핑거 세트로부터 고정된 지연만큼 분리된 각각의 RAKE 핑거 세트를 갖는다.

Description

이동 통신 시스템의 이동국과 이동국용 통신 다이버시티 방법{TRANSMIT DIVERSITY AND RECEPTION EQUALIZATION FOR RADIO LINKS}

도 1은 단일 송신 안테나를 갖는 기지국을 포함하는 종래의 이동 통신 시스템의 도면,

도 2는 도 1의 이동국에서 수신된 신호의 다중 경로를 시간 영역상에 도시한 도면,

도 3은 다중 분기 수신부에 있어서 수신기 다이버시티의 효과를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 일실시예의 이동 통신 시스템을 도시한 도면,

도 5는 다수의 송신 안테나를 포함하는 기지국에서 본 발명의 일실시예에 따른 송신 다이버시티를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국 송신기를 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이동국 수신기를 도시한 도면,

도 8은 도 7의 이동국 수신기의 등화기의 일실시예를 도시한 도면,

도 9는 도 8의 등화기 부분에서 동작하는 바와 같이, 지연 없이 송신된 독립 버전의 제 1 신호의 수신 다중 경로와, 제 1 신호의 송신 후 사전 결정된 지연 시간을 가지면서 송신된 독립 버전의 제 2 신호의 수신 다중 경로를 도시한 그래프도,

도 10은 독립 버전의 신호의 독립 페이딩을 도시한 도면,

도 11은 도 7의 이동국 수신기의 대안의 실시예에 따른 RAKE 아키텍쳐를 도시한 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 이동국 30: 기지국

40: 이동 교환국 50: PSTN

310: 코더 312: 인터리버

314: 변조기

본 발명은 신뢰성있는 통신을 행하는데 필요한 송신 전력을 감소시키기 위한 이동 통신 시스템의 송신 다이버시티와 수신 등화에 관한 것이다.

포워드 링크 및 리버스 링크를 포함하는 셀룰러 전화 시스템과 같은 듀플렉스 무선 시스템에서, 전체의 통신 품질을 보장하기 위해서는 링크 밸런스가 유지되어야 한다. 통상, 셀룰러 기지국에서의 리버스 링크 수신기 시스템은, 기지국에 의해 감지되는 이동국의 송신 페이딩이 감소되도록 두개 이상의 수신 안테나 산포량(reception antenna spread) 7-10λ를 갖는 다이버시티 수신을 이용하고 있다. 그러나, 다중 안테나 및 수신기 채널들은 소형 및 비용 절감이 중요한 요소로 되는 차량 장착용 혹은 휴대용 이동 통신 장치용으로는 적당하지 않다. 차량 장착용이나 휴대용 이동 통신 장치는 수신 다이버시티를 이용할 수 없기 때문에, 업링크 성능이 다운링크 성능보다 통상 6-7데시벨 정도 우수하다. 통상적으로, 링크 밸런스는 이동 수신기에서의 다이버시티 수신 부족분을 채우기 위한 보다 강한 기지국 다운링크 송신 전력 증폭기를 사용함으로써 유지되어 다운링크 성능을 개선하고 있다. 그러나, 송신 전력을 높이는 것은 링크 전력 버짓(link power budget), 콤포넌트 사이즈, 중량, 비용에 역효과를 끼치며, 또한 시스템 간섭을 높이는 결과를 초래한다.

도 1은 안테나(701)를 갖는 이동국(70)에 신호를 무선으로 송신하는 단일 기지국 송신 안테나(601)를 갖는 기지국을 포함하는 종래의 이동 통신 시스템을 도시하고 있다. 이동국(70)과 기지국(60) 사이에 위치하는 빌딩, 나무, 혹은 산과 같은 환경적 장애물로 인해, 기지국(60)으로부터 송신되는 신호는 여러 장애물로부터 반사된 후 시간적으로 지연되는 다수의 다중 경로 신호들과 더불어, 이동국(70)에서 수신된다. 도 2는 환경적 장애물로 인한 수신 신호의 다중 경로 지연을 도시하고 있다. 이동국(70)내의 적응성 등화기는 가변적인 크기의 가중치와 시간 편차(time offset)를 가져, 환경내에서의 신호 반사 형태를 변화시키는 이동국의 이동으로 인한 채널 응답의 변화량을 보상한다. 신호 수신시, 등화기는 수신된 채널 응답을 고르게 하기 위해 수신 신호의 다중 경로를 지연시켜 다중 경로에 의해 생성된 무선 채널 왜곡을 보상하고 있다. 등화기는 다중 경로의 스미어링(smearing)을 적응적으로 경감시키기 위해 주파수 영역에서 동작한다.

30k㎐의 협대역 신호를 송신하는 북미 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템에서, 비트 주기는 매우 길며, 이동국 등화기의 등화기 탭들은 1/4 내지 1 비트만큼 분리되며, 이는 먼 거리로부터의 다중 경로 에코우에 해당한다. 환경적 장애물로 인한 다중 경로로부터의 전파 지연이 비교적 짧고(통상적으로 정보 비트의 1/4), 대부분의 다중 경로의 지연이 등화기가 처리할 수 없을 정도로 매우 짧기 때문에 TDMA 시스템의 이동국 등화기는 환경적 반사에 의해 야기되는 다중 경로를 크게 줄일 수는 없다. 일반적으로, TDMA 시스템의 이동국 등화기들은 다중 경로의 스미어링을 크게 줄일 수 없기 때문에, 통상적으로 차동 모드로 유지된다(등화기는 OFF). 반면, GSM(전역적 이동 통신 시스템) 시스템의 이동국의 등화기 수신기들과 CDMA 시스템의 이동국의 RAKE 수신기들은 다중 경로를 크게 줄일 수 있다. 그러나, GSM 및 CDMA 시스템에서의 등화기 수신기 및 RAKE 수신기의 구성은 복잡하다.

도 3은 종래의 다이버시티 수신의 효과를 페이딩 확률과 관련한 페이딩 정도로 도시한 도면이다. 가령, 단일 안테나를 사용한 1-분기 수신의 경우, 신호가 페이딩되는 시간의 10 퍼센트는 25 데시벨 이상이 된다. 그러나, 두개의 안테나에서 수신되는 신호가 동시에 페이딩하지 않도록 기지국에서 공간적으로 분리되는 두개의 상이한 독립 안테나를 사용하여 두개의 신호가 수신되는 2-분기 수신의 경우, 신호가 페이딩되는 시간의 10퍼센트는 15 데시벨 이상이 된다. 4개의 안테나를 이용한 4-분기 수신의 경우, 신호가 페이딩되는 시간의 10 퍼센트는 10 데시벨 이상이 된다. 따라서 동일한 송신 신호 세기를 사용한 1-분기 수신에 비해, 2-분기 수신에 대해서는 10 데시벨의 다이버시티 이득이 실현된다. 이 경우 페이딩 마진은 2-분기 수신의 경우가 보다 적으며, 따라서 링크 버짓은 낮은 신호 세기와 다중 수신 분기를 사용하여 소정의 수신 기준을 구현할 수 있으므로 유지될 수 있다. 그러나, 이동국에서의 수신 다이버시티는 통상의 휴대용 이동 유닛이 공간적으로 분리된 다중 안테나를 구비할 수는 없기 때문에 비실용적이다.

따라서, 본 발명은 이동국 수신 등화와 조합된 기지국 송신기 다이버시티를 사용함으로써 기지국 송신 전력을 증가시키지도 않고도 이동 통신 시스템의 다운링크 성능을 개선시킬 수 있다. 다중 송신 안테나를 포함하는 다중 채널 송신기는 하나의 신호와 하나 이상의 독립 버전의 동일 신호를 시간 지연시켜 이동국에 송신하고 있다. 수신된 독립 버전의 신호의 세기는 등화기를 사용하는 이동국에서 주파수 영역상에서 등화되거나 RAKE 수신기내에서 시간적으로 동기화되어 복합 신호를 생성한다. 따라서 시스템의 페이딩 면역 마진이 증가되고, 전체 송신 전력이 덜 소요되고, 간섭 발생이 감소하도록 하는, 다이버시티 이득 효과가 달성될 수 있다.

도 4는 송신 다이버시티와 수신 등화를 이용하는 본 발명의 바람직한 실시예의 이동 통신 시스템을 도시한 도면이다. 이동 통신 시스템은 TDMA, GSM, CDMA 이동 통신 시스템일 수 있다. 도시된 바와 같이, 이동 통신 시스템은 이동국(10)에 대해 통신 신호를 무선으로 송/수신하는 다수의 기지국(30, 31)을 포함한다. 비록 도시되어 있지는 않지만 각각의 기지국(30, 31)은 각각의 섹터들을 커버(cover)할 수 있다. 이동 교환국(40)은 통신선 L을 통해 다수의 기지국(30, 31)에 접속되며, 또한 이동국(10)과 공중 교환 전화망(PSTN)(50)상의 또다른 이동국 간의 통신을 가능하게 하도록 PSTN(50)에 접속되어 있다. 두개의 기지국이 도시되어 있지만, 이동 통신 시스템은 임의의 개수의 기지국들을 포함할 수도 있다.

송신 다이버시티를 달성하기 위해, 두개 이상의 독립 버전의 동일 신호들은 기지국(30)으로부터 가령 이동국(10)으로 송신된다. 도 5에 상세하게 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예의 기지국(30)은 적어도 7-10λ(λ는 파장임)만큼 수평으로 공간 분리된 두개의 안테나(301, 302)를 포함한다. 안테나들은, 독립 버전의 동일 신호들이 동일한 페이딩이 행해지지 않는 상이한 실효 무선 채널들을 통해 이동국(10)으로 송신될 수 있도록 공간적으로 분리되어 있다. 대안적으로, 각각의 안테나(301, 302)는 수직으로 공간 분리될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 각각의 안테나(301, 302)는 상이한 독립의 페이딩 전송을 위해 서로에 대해 직교 편광(수직/수평 이중 편광 또는 이중 경사 편광)될 수도 있다. 또다른 대안의 실시예에서, 안테나(301, 302)의 공간 분리 및 직교 편광의 조합을 통한 전송 독립성이 이루어질 수 있다. 게다가, 두개의 안테나(301, 302)만이 도시되어 있지만, 기지국은 임의의 개수의 안테나를 통해 독립 버전의 동일 신호를 전송하여 다이버시티 효과를 보다 개선시킬 수 있다.

다이버시티 효과를 효과적으로 달성하기 위해서는, 기지국(30)으로부터 송신되고 이동국(10)에 의해 수신되는 독립 버전의 신호들이 서로로부터 분리되어야 한다. 송신된 독립 버전의 신호들의 RF 에너지가 송신 동안 랜덤 네트 위상 합산값 및 랜덤 네트 위상 무효값을 갖는 이동국(10)에서 수신된 조합 신호를 형성하는 단순한 조합을 행하지 않도록 하기 위해서는, 독립 버전의 송신 신호들이 기지국(30)의 안테나(301, 302)로부터 비동시에 송신된다. 따라서, 도 5는 실선으로 도시되는 바와 같이 안테나(301)로부터 이동국(10)으로 송신되는 독립 버전의 제 1 신호와 그에 대응하는 다중 경로들을 도시하고 있다. 도 5는 또한 점선으로 도시되는 바와 같이 안테나(302)로부터 이동국(10)으로 송신되는 독립 버전의 제 2 신호와 그에 대응하는 다중 경로들을 도시하고 있으며, 독립 버전의 제 2 신호는 안테나(301)로부터 신호의 송신 후, 사전결정된 지연 시간만큼 안테나(302)로부터 지연되어 송신된다. 다시 말해서, 신호들은 안테나(301)로부터의 신호의 송신 후, 인위적인 지연 시간만큼 지연되어 송신된다.

도 6은 도 5의 기지국(30)의 기지국 송신기를 보다 상세히 도시하고 있다. 입력 데이터 또는 음성 In은 코더(310)에 공급된다. TDMA 및 GSM 이동 통신 시스템에서, 코더(310)는 가령 펄스 코드 변조(PCM)를 수행할 수 있다. CDMA 이동 통신 시스템에서, 코더(310)는 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있는 종래의 코딩 알고리즘을 사용한 가변율 보코더(variable-rate vocoder)(비디오 압축 또는 데이터 압축)일 수 있다. 코딩된 신호는 인터리버(interleaver)(312)에 공급되며, 이 인터리버는 이 코딩된 신호를 페이딩으로 인한 전체 데이터 블럭의 손실을 줄이기 위해 인터리빙한다. 인터리빙된 데이터는 변조기(314)에 공급되며, 이 변조기는 TDMA 시스템용 DQPSK(π/4 직교 위상 시프트 키 기법)와, GSM 시스템용 GMSK(가우시안 최소 시프트 키 기법)와, CDMA 시스템용 QPSK(직교 위상 시프트 기 기법)를 사용하여 인터리빙된 데이터를 변조한다.

변조기(314)로부터 출력되는 변조된 신호는 증폭기(330)로 공급되며, 이 증폭기는 변조된 신호를 증폭하여 이동국(10)으로의 무선 송신을 위한 안테나(301)로 공급한다. 변조된 신호는 또한 변조기(314)로부터 고정된 지연 소자(320)로 공급되며, 이 지연 소자는 소정의 지연 시간 Δ만큼 변조된 신호를 지연시키며, 그 후 지연된 신호를 출력한다. 소정의 지연 시간 Δ은 공통 소스로부터 공급되는 안테나 어레이로부터의 동시 전송의 경우에서와 같이 전송 패턴내에 무효값(null)이 형성되는 RF 로빙(lobing)과, 디지탈 상태들간의 전이 에지에 시분산이 발생하는 심볼간 간섭을 방지하도록 송신된 신호의 한 비트 정보 기간보다도 크게 되도록 선택된다.

증폭기(331)는 지연 소자(320)로부터 출력되는 지연 신호를 증폭하여 이동국(10)으로의 무선 전송을 위한 안테나(302)로 공급한다. 따라서 지연 신호는 독립적이고 또한 안테나(301)로부터 신호의 송신 후 소정의 지연 시간 Δ만큼 지연되어 안테나(302)로부터 이동국(10)으로 송신된다. 변조된 신호는 또한 지연 소자(32N)로 공급되며, 이 지연 소자는 변조된 신호를 소정의 지연 시간 NΔ만큼 지연시키며, 그 후 지연된 신호를 출력한다. 증폭기(33N)는 지연 소자(32N)로부터 공급된 지연 신호를 증폭하여 이동국(10)으로의 무선 전송을 위한 안테나(30N)로 공급한다. 따라서, 신호는 독립적이고 또한 안테나(301)로부터의 신호 송신 후, 소정의 지연 시간 NΔ만큼 지연되어 안테나(30N)로부터 이동국(10)으로 송신된다. N은 정수이고 기지국의 송신 분기의 수는 제한되지 않았음을 이해할 수 있다. 다이버시티 효과는 송신 분기의 수가 증가할 수록 개선된다.

도 7은 도 4의 이동국(10)의 수신기의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 안테나(101)는 도 6의 기지국 송신기의 안테나(301, 302, 30N)로부터 송신된 신호를 무선으로 수신한다. 수신된 신호는 복조기(102)에 공급되며, 이 복조기는 기지국(30)에 사용된 대응 변조 체계에 따라 신호를 복조한다. 가령, DQPSK, GMSK, QPSK 복조는 각각 TDMA, GSM, CDMA 시스템용 복조기(102)에 의해 수행된다. 복조된 신호는 후술될 등화기(104)에 공급되며, 이에 따라 지연 소자를 갖는 안테나(301, 302, 30N)에 의해 송신되는 독립 버전의 신호들은 조합되어 합성 신호를 형성한다. 등화기(104)로부터 출력되는 합성 신호는 디인터리버(106)에 공급되며 도 6의 기지국 송신기의 인터리버(312)에 의한 인터리빙에 대해 상보적인 방식으로 디인터리빙된다. 디인터리빙된 신호는 디코더(108)에 공급되며, 디코더(108)는 데이터 혹은 음성일 수 있는 신호 Out을 공급하도록 대응하는 디코딩을 수행한다.

도 8은 TDMA 시스템에 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예의 등화기를 도시하고 있다. 등화기(104)는 각각이 3-탭의 적응성 등화기인 등화기 부분(120, 130)을 포함하는 분리 등화기이다. 고정된 지연 소자(140)는 등화기 부분(120, 130) 간의 지연선을 따라 접속되도록 포함되어 있다. 도 8은 두개의 등화기 부분들이 구현됨에 따라 두개의 독립 버전의 신호를 수신하는 이동국용 등화기의 일예를 도시하고 있음을 알 수 있다. 일반적으로, 등화기(104)는 안테나 개수 N과 동일한 개수 N의 등화기 부분을 포함하며, 이 안테나를 통해 기지국으로부터 독립 버전의 신호들이 송신된다. 각각의 고정 지연 소자(140)는 각각의 등화기 부분의 쌍 사이에 접속된다.

도 7의 복조기(102)로부터 출력되는 복조 신호는 도 8의 고정 또는 가변 지연 소자(121)와 등화기 부분(120)의 승산기(123)에 공급된다. 지연 소자(121)는 복조 신호를 지연 시간 τ₁만큼 지연시켜 지연 소자(122) 및 승산기(124)에 공급한다. 지연 소자(122)는 또한 지연 소자(121)의 출력을 지연 시간 τ₂만큼 지연시켜 승산기(125)에 공급한다. 지연 소자(121, 122)는 탭형 지연선(tapped delay line)을 형성하며, 그 각각은 송신된 신호의 전체 정보 비트 기간의 1/4, 1/2, 또는 1의 지연을 제공하지만, 일반적으로는 1 정보 비트 기간보다도 훨씬 짧은 지연을 제공한다. 지연 소자(122)의 지연 출력은 또한 등화기(120)의 지연 출력으로서 고정 길이 지연 소자(140)에 공급된다. 승산기(123, 124, 125)의 각각은 제각기 크기 가중치 h₁, h₂, h₃만큼 대응하는 입력을 승산한다. 크기 가중치 h₁, h₂, h₃는 종래의 방식으로 신호를 등화시키기 위해 적응적으로 공급된다. 승산기(123-125)의 각각의 승산된 출력은 합산기(126)에 공급되며, 이 합산기는 승산된 출력들을 합산하여, 등화기 부분(130)에 출력될 등화기 부분(120)의 합산 출력을 제공한다.

북미 TDMA 시스템에서, 등화기 부분(120)에 탭형 지연선을 형성하는 지연 소자(121, 122)와 관련하여, 비트 기간은 환경적으로 야기되는 자연적인 다중 경로 에코우에 비해 매우 길다. 2-탭형 등화기는 실제로 사용되는 가장 긴 등화기인데, 그 이유는 그 이상의 탭을 사용한다고 해서 장점이 있는 것은 아니기 때문이다. 통상적으로, 탭들간의 지연은 가능한한 작으며, 통상적으로 비트 기간의 1/4정도 된다. 다른 등화기는 연속하는 탭들간의 지연이 전체 비트의 1/2 또는 1에 해당하는 지연 소자를 사용할 수 있다. 30k㎐의 협대역폭에 반비례하는 TDMA 시스템에서의 긴 비트 기간으로 인해, 1/4 비트 기간 간격의 제 2 탭은 채널 왜곡을 보상하기에는 비교적 비효율적이며 결과적으로 1데시벨 미만의 이득이 달성된다. 따라서 TDMA 등화기는 종종 턴 오프되며, 심볼간 간섭의 보상없이 대신에 차동 검출이 사용된다. 반면에, GSM 시스템에서, 환경적으로 야기되는 다중 경로 에코우는 등화기에 의해 보상되어야만될 심각한 심볼간 간섭을 일으킨다. GSM 시스템에서, 5 내지 8 탭의 등화기는 통상 사용되며, 유효 이득은 10데시벨의 링크 버짓 개선량보다 더 높다. 등화기 기반의 채널 보상을 위해, 다중 경로로 인해 발생되는 왜곡이 주파수 영역상에서 분석되며, 채널 대역폭에 걸쳐 고른 응답성을 생성시키 기 위해 연속하는 탭들에 대한 가중치가 설정된다.

도 8의 TDMA 등화기를 참조하면, 소자(140)는 지연 소자(122)로부터 공급되는 바와 같이, 등화기 부분(120)의 지연된 출력을 도 6과 관련하여 기술된 소정의 지연 시간 Δ만큼 지연시킨다. 고정된 지연 소자(140)는 송신 신호의 적어도 하나의 정보 비트 기간의 지연을 제공하며, 바람직하게는 2 또는 3의 정보 비트 기간의 지연을 제공하여, 수신된 독립 버전의 신호들이 분리되도록 한다. 고정 지연 소자(140)의 출력은 지연 소자(131) 및 등화기 부분(130)의 승산기(133)에 공급된다. 지연 소자(131)는 고정 지연 소자(140)의 출력을 지연 시간 τ₃만큼 지연시켜 지연 소자(132) 및 승산기(134)에 공급한다. 지연 소자(132)는 고정 지연 소자(131)의 출력을 지연 시간 τ₄만큼 지연시켜 승산기(135)에 공급한다. 지연 소자(131, 132)는 탭형 지연선을 형성하며 지연 소자(121, 122)에 관련하여 전술한 바와 같이 지연을 제공한다. 승산기(133, 134, 135)는 제각기 대응하는 입력들을 크기 가중치 h₄, h₅, h₆만큼 승산하여 대응하는 승산된 출력을 제공한다. 전술한 바와 같이, 크기 가중치 h₄, h₅, h₆들은 종래의 방식으로 신호를 등화하기 위해 적응적으로 제공된다. 승산기(133 내지 135)들의 각각의 승산된 출력들은 합산기(136)에 공급되며, 이 합산기는 승산된 출력들을 합산하여, 합산기(137)에 출력될 합산된 출력을 제공한다. 합산기(137)는 합산기(126)로부터 제공된 등화기 부분(120)의 합산된 출력과 합산기(136)의 합산된 출력을 합산하여, 디인터리버(106)에 출력될 도 7과 관련하여 기술된 합성 신호에 대응하는 등화기 출력 신호를 제공한다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 고정 지연 소자(140)는 등화기 부분(130)의 탭형 지연선의 탭들로부터 등화기 부분(120)의 탭형 지연선의 탭들을 고정된 지연만큼 분리시킨다.

전술한 바와 같이 송신기 다이버시티 효과를 달성하기 위해서는 기지국(30)으로부터 송신되고 이동국(10)에 의해 수신되는 독립 버전의 신호들이 분리되어야 한다. 도 6에 도시된 바와 같은 기지국 송신기로부터의 인위적인 지연을 갖는 독립 버전의 신호들을 전송하게 되면, 수신시 독립 버전의 신호들이 분리될 수 있다. 송신된 신호의 하나의 정보 비트 기간보다도 큰 소정의 지연 시간 Δ을 사용하게 되면, 공통 소스로부터 제공되는 안테나 어레이로부터의 동시 전송의 경우에서와 같이 무효값(null)이 전송 패턴내에 형성되는 RF 로빙과, 디지탈 상태들간의 전이 에지에 시분할이 발생하는 심볼간 간섭을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 사전결정된 지연 시간 Δ은 송신된 신호의 하나의 정보 비트 기간이 된다. 보다 바람직하게는, 사전결정된 지연 시간 Δ은 송신된 신호의 적어도 2 또는 3의 정보 비트 기간이다.

도 5와 관련하여 기술된 바와 같이, 안테나(301)로부터 이동국(10)으로 송신되는 신호는 가령 환경적 장애물에 반사되는 신호로 인해 지연되는 다중 경로들을 포함한다. 환경적 장애물로 인해 발생하는 송신된 신호의 다중 경로들은 도 2에 도시되고 있다. 따라서 기지국 송신기의 안테나(301)로부터 송신되는 신호는 먼저 이동국(10)에서 수신되며, 그 후 등화기(104)로 공급된다. 다중 경로들을 포함하는 신호들은 도 8에 도시된 등화기(104)의 등화기 부분(120)에 공급되며, 이 등화기 부분은 다중 경로들의 스미어링(smearing)을 줄여 등화된 신호를 합산기(126)의 출력으로서 제공할려고 하고 있다. 다중 경로들을 포함하는 신호들은 지연 소자(122)로부터 고정 지연 소자(140)로 공급되며, 이 고정 지연 소자는 사전결정된 지연 시간 Δ만큼 지연시켜 다중 경로들을 포함하는 신호를 등화용 등화기 부분(130)에 공급하고 있다.

고정 지연 소자(140)에 의해 제공되는 사전결정된 지연 시간 Δ의 측면에서, 지연 소자(320)에 의해 지연되고 다중 경로들을 포함하는 바와 같이, 도 6의 기지국 송신기의 안테나(302)에 의해 송신되는 독립 버전의 신호가 수신되어, 최초 송신된 독립 버전의 신호가 고정 지연 소자(140)로부터 등화기 부분(130)으로 제공될 때와 동시에 등화기 부분(120)으로 공급된다. 따라서, 소정의 시점에서, 등화기 부분(130)은 기지국 송신기의 안테나(301)로부터 송신된 독립 버전의 신호들의 다중 경로의 스미어링을 줄일려고 하며, 등화기 부분(120)은 동시에 기지국 송신기의 안테나(302)로부터 송신된 독립 버전의 신호들의 다중 경로들의 스미어링을 줄일려고 하고 있다. 합산기(126, 136)로부터 출력되는 등화된 독립 버전의 신호들은 합산기(137)에서 합산되어 합성 신호를 제공한다.

도 9는 도 8의 등화기 부분(120, 130)에 의해 대응하는 시점에서 동작되는 다중 경로들을 포함하는 독립 버전의 신호를 도시하고 있다. 기지국 송신기의 안테나(301)로부터 최초로 송신되며 다중 경로들을 포함하는 독립 버전의 신호는 실선으로 도시되고 있다. 도 9에서 도시되는 대응 시점에서, 다중 경로들을 포함하는 독립 버전의 신호들은 도시된 바와 같이 등화기 부분(130)에 의해 동작된다. 기지국 송신기의 안테나(302)로부터 송신되며 다중 경로들을 포함하는 독립 버전의 신호는 점선으로 도시되고 있다. 도 9에 도시된 대응 시점에서, 다중 경로들을 포함하는 각각의 독립 버전의 신호는 등화기 부분(120)에 의해 동작된다. 도시된 바와 같은 독립 버전의 신호들은 송신시 사전결정된 지연 시간 Δ만큼 분리되고, 고정 지연 소자(140)에 의해 서로 분리되어 있는 등화기 부분(120, 130)에 의해 동시에 동작된다.

따라서, 독립 버전의 신호들은 안테나(301)로부터 송신된 후 사전결정된 지연 시간 Δ만큼 지연되어 안테나(302)로부터 송신된다. 따라서 이 독립 버전의 신호들은 전술한 바와 같이 등화기(104)에 의해 분리될 수 있으며, 합성 신호를 제공하도록 합성될 수도 있다. 게다가, 독립 버전의 신호들은 서로에 대해 공간적으로 분리되거나 직교 편광되어 있는 상이한 안테나들(301, 302)로부터 송신된다. 따라서 독립 버전의 신호들은 상이한 경로를 통해 송신되며 상관된 페이딩이 용이하지 않다. 따라서 독립 버전의 신호들은 다이버시티 이득의 효과로 인해 독립 버전의 신호들보다도 큰 유효 신호 세기를 갖는 합성 신호를 제공하도록 합성될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 안테나(301)로부터 최초에 송신된 독립 버전의 신호들은 안테나(302)에 의해 사전결정된 지연 시간 Δ만큼 지연되어 송신된 독립 버전의 신호들과는 다른 상이한 페이딩을 가진다. 독립 버전의 신호들이 합성되어 등화기(104)에 합성 신호가 제공될 때, 네트 효과(net effect)는 독립 버전의 신호들의 신호 세기를 단순히 가산하는 것이어서, 그 합성 신호는 독립 버전의 신 호들 중 하나만 취출된 신호의 세기의 두배로 된다. 이렇게 신호 세기를 두배로 하게 되면, 3데시벨이 증가하게 된다. 본 발명에서 달성되는 송신기 다이버시티 이득의 측면에서, 합성 신호의 유효 신호 세기는 실제로 독립 버전의 신호 세기보다 6-15데시벨 이상이 될 수 있다.

도 7의 이동국 수신기는 도 8에서 상세히 기술된 등화기(104)를 포함하는 것으로서 기술되었다. 도 8의 등화기는 TDMA 등화기로서 기술되지만, 전술한 바와 같이, 탭의 수를 변화시킴으로써 GSM 등화기로서 사용될 수도 있다. CDMA 시스템용 이동 통신 수신기의 다른 바람직한 실시예에서, 도 7의 등화기는 도 11에 도시한 특수한 RAKE 아키텍쳐(200)로 대체되어 있다. 일반적으로, CDMA 시스템용 RAKE 아키텍쳐는 다중 경로들로 인해 발생되는 왜곡을 경험하게 된다. 그러나, CDMA 시스템의 대역폭은 매우 넓으며, 매우 짧은 비트 기간에 해당하며, 환경적으로 발생되는 에코우들은 비트의 수의 측면에서 많은 차이를 보이고 있다. 전술한 바와 같은 TDMA 시스템에서의 오직 두개의 인접하는 비트 또는 GSM 시스템에서의 8개의 인접하는 비트들보다는 CDMA 시스템에서의 여러 비트들에서 심볼간 간섭이 발생한다. 따라서, 시스템 아키텍쳐는 적은 개수의 RAKE 핑거들 간의 가변 시간 지연을 사용하여 수백 혹은 수천의 탭들을 갖는 복잡한 등화기 설계를 방지하며, 대부분의 탭들은 제로값으로 설정될 것이다. 따라서, RAKE 기반의 CDMA 시스템에서, 오직 상부의 3개 혹은 4개의 에코우들만이 트래킹(tracking)되고, 동기화되며, 합산되어 합성 신호를 형성한다. 가변 지연을 선택하기 위한 스캐닝 기능은 에코우들이 존재하는 지연 편차를 식별하기 위해 시간 영역상에서 행해진다.

도 11에서 상세히 도시된 바와 같이, 복조된 I 및 Q 성분들은 RAKE 아키텍쳐(200)의 데이터 버스(210)에 입력된다. 이 I 및 Q 신호 성분들은 데이터 버스(210)로부터 탐색 유닛(212)으로 공급되며, 탐색 유닛(212)은 I 및 Q 신호 성분에 기초하여 수신된 신호의 에코우들을 탐색한다. 탐색 유닛(212)은 에코우들이 수신된 신호의 어디에 존재하는지를 나타내는 표시자를 핑거 제어 유닛(214)으로 공급하며, 핑거 제어 유닛(214)은 제어 신호를 RAKE 핑거(216, 218, 220)에 공급한다. RAKE 핑거(216, 218, 220)는 각각 데이터 버스(210)를 따라 제공된 I 및 Q 신호 성분에 접속되어, 핑거 제어 유닛(214)으로부터 제공된 제어 신호에 따라 특정의 지연만큼 수신된 신호의 에코우를 제각기 지연시킨다. 따라서, RAKE 핑거(216, 218, 220)는 도 2에 도시된 바와 같은 수신된 신호의 각각의 다중 경로 에코우를 지연시키도록 적응되며, 그에 따라 합산기(230)에 제공되는 RAKE 핑거(216, 218, 220)의 출력은 스미어링을 효과적으로 줄이려고 할 때 서로에 대해 동기화되어 있는 수신된 신호의 각각의 에코우들을 포함하고 있다.

I 및 Q 성분들은 또한 데이터 버스(210)로부터 고정된 지연 소자(240)로 제공되며, 이 고정된 지연 소자(240)는 I 및 Q 성분들을 사전결정된 지연 시간 Δ만큼 지연시킨다. 지연된 I 및 Q 신호 성분들은 고정된 지연 소자(240)로부터 데이터 버스(260)로 제공된다. I 및 Q 신호 성분들은 데이터 버스(260)로부터 탐색 유닛(262)으로 제공된다. 탐색 유닛(262), 핑거 제어 유닛(264), RAKE 핑거(266, 268, 270)는 각각 탐색 유닛(212), 핑거 제어 유닛(214), RAKE 핑거(216, 218, 220)와 유사하게 동작한다. 핑거 제어 유닛(214)은 탐색 유닛(262) 및 핑거 제어 유닛(264)에 제어 신호를 제공하여, 탐색 유닛(212)에 의해 결정된 바와 같이 신호의 에코우들이 어디에 존재하는지를 나타내는 표시자에 기초하여 탐색 및 핑거 제어를 조정한다. RAKE 핑거(266, 268, 270)는 따라서 스미어링을 줄이려고 할 때 서로에 대해 동기화되어 있는 수신된 신호의 각각의 에코우들을 포함하고 있는 출력들을 합산기(230)에 제공하도록 적응되어 있다. RAKE 아키텍쳐(200)의 합산기(230)는 합산된 출력을 디인터리버에 제공하며, 이 디인터리버는 디인터리빙된 출력을 디코더에 제공한다. 이러한 특정 실시예의 CDMA 시스템에서, 디코더는 가령 비터비 소프트 디코더(Viterbi soft decoder)일 수 있다.

도 5의 기지국(30)의 안테나(301)로부터 송신되는 신호는 대응하는 복조기에 의해 복조되며, 이 복조기는 신호의 I 및 Q 신호 성분을 RAKE 아키텍쳐(200)의 데이터 버스(210)로 제공한다. 다중 경로들을 포함하는 신호들은 RAKE 핑거(216, 218, 220)의 세트에 의해 처리되어 스미어링이 경감된다. 수신된 신호의 I 및 Q 성분들은 그 후 고정된 지연 소자(240)에 의해 지연되고 다시 데이터 버스(260)에 제공되어 RAKE 핑거(266, 268, 270)의 세트에 의해 지연된다. 이 특정 시점에, 도 5의 안테나(302)로부터 송신되는 독립 버전의 신호들은 대응하는 복조기에 의해 복조되어 I 및 Q 신호 성분으로서 데이터 버스(210)에 제공된다. 안테나(302)로부터 송신되는 다중 경로들을 포함하는 지연된 독립 버전의 신호의 I 및 Q 성분은, RAKE 핑거(266, 268, 270) 세트가 안테나(301)로부터 송신된 신호의 I 및 Q 신호 성분을 처리함에 따라 그와 동시에 RAKE 핑거(216, 218, 220)의 세트에 의해 처리된다. RAKE 핑거의 출력들은 합산기(230)에 제공되며, 합산기(230)는 다이버시티 이득의 효과로 인해 독립 버전의 신호들의 어떠한 것보다도 큰 유효 신호 세기를 갖는 합성 신호를 출력한다.

도 11의 RAKE 아키텍쳐(200)는, 두개의 RAKE 핑거 세트가 구현됨에 따라 기지국으로부터 송신되는 두개의 독립 버전의 신호를 수신하는 이동국의 일예를 도시하는 것임을 알아야 한다. 일반적으로, RAKE 아키텍쳐(200)는 안테나 개수와 동일한 개수의 RAKE 핑거 세트를 포함하며, 이 안테나를 통해 독립 버전의 신호들이 기지국으로부터 송신된다. 각각의 고정 지연 소자(140)은 RAKE 핑거 세트의 쌍들 간에 접속된다. 탐색 유닛, 핑거 제어 유닛, RAKE 핑거는 통상적인 RAKE 아키텍쳐 소자들이라는 것을 알아야 한다.

본 발명은 대응하는 핑거들 및 그의 설명에 국한되어서는 안된다. 가령, 도 8의 등화기는 임의의 종류의 환경에 대해 단순화될 수 있다. 가령 30k㎐를 갖는 유효 협대역을 사용하는 TDMA 환경에 대해, 비트 기간이 매우 길기 때문에 그 환경에서 지연은 거의 일어나지 않는다. 특수한 경우, 도 8의 등화기는, 등화기 부분(120)이 제 1 고정 탭으로서 오직 하나의 승산기(123)만을 포함하고 등화기 부분(130)이 제 2 고정 탭으로서 오직 하나의 승산기(133)만을 포함하는 단일의 2-탭 등화기로 감소될 수 있다. 단순화된 등화기는 지연 소자(121, 122, 131, 132)와 승산기(124, 125, 134, 135)를 포함하지 않을 수 있다. 등화기 부분(120, 130) 사이에 오직 고정된 지연 소자(140)만이 구현됨에 따라, 중량, 사이즈, 비용이 감소되도록 등화기를 단순화할 수 있다

따라서, 본 발명에 따르면, 이동국 수신 등화와 조합된 기지국 송신기 다이버시티를 사용함으로써 기지국 송신 전력을 증가시키지도 않고도 이동 통신 시스템의 다운링크 성능을 개선시킬 수 있으며, 시스템의 페이딩 면역 마진이 증가되고, 전체 송신 전력이 덜 소요되고, 간섭 발생이 감소하도록 하는, 다이버시티 이득 효과가 달성될 수 있다.

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13. 이동 통신 시스템의 이동국에 있어서,

    각각의 송신 간의 고정된 지연의 적어도 두배의 지연을 가지면서 송신되는 다중 버전의 신호를 수신하는 안테나－상기 고정 지연은 신호의 적어도 하나의 정보 비트임－와,

    상기 안테나에 의해 수신된 각 버전의 신호를 등화하여 합성 신호를 제공하기 위한 등화기를 포함하며,

    상기 등화기는 각각의 등화기 탭들의 세트를 가지며, 각각의 등화기 탭들의 세트는 인접하는 등화기 탭들의 세트로부터 상기 고정된 지연만큼 분리되어 있는

    이동 통신 시스템의 이동국.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 등화기는,

    제 1 탭형 지연선에서 수신된 신호를 지연시키며, 상기 제 1 탭형 지연선의 등화탭 세트로부터 제공되는 지연된 신호와 제 1 가중 계수를 승산하여 제 1 승산 신호를 제공하며, 상기 제 1 승산 신호를 합산하여 제 1 등화 신호를 제공하는 제 1 등화기 부분과,

    상기 제 1 탭형 지연선의 출력을 상기 고정된 지연만큼 지연시키기 위한 고정된 지연 소자와,

    제 2 탭형 지연선에서 상기 고정된 지연 소자의 출력을 지연시키며, 상기 제 2 탭형 지연선의 등화탭 세트로부터 제공되는 지연된 신호와 제 2 가중 계수를 승산하여 제 2 승산 신호를 제공하며, 상기 제 2 승산 신호를 합산하여 제 2 등화 신호를 제공하며, 상기 제 1 등화 신호와 상기 제 2 등화 신호를 합산하여 합성 신호를 제공하는 제 2 등화기 부분을 포함하는 이동 통신 시스템의 이동국.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 신호는 상기 이동 통신 시스템의 기지국의 다수의 안테나로부터 독립적으로 이동국으로 송신되는 이동 통신 시스템의 이동국.
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20. 이동국용 통신 다이버시티 방법에 있어서,

    각각의 송신 간의 고정된 지연의 적어도 두배의 지연을 가지면서 송신되는 다중 버전의 신호를 수신하는 단계－상기 고정 지연은 신호의 적어도 하나의 정보 비트임－와,

    각각의 등화기 탭들의 세트를 갖는 등화기를 사용하여 수신된 각각의 버전의 신호를 등화하는 단계－상기 각각의 등화기 탭들의 세트는 인접하는 등화기 탭들의 세트로부터 고정된 지연만큼 분리되어 합성 신호를 제공함－를 포함하는

    이동국용 통신 다이버시티 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 등화 단계는,

    제 1 탭형 지연선에서 수신된 신호를 지연시키는 단계와,

    제 1 승산 신호를 제공하기 위해, 상기 제 1 탭형 지연선의 등화탭 세트로부터 제공되는 지연된 신호와 제 1 가중 계수를 승산하는 단계와,

    제 1 등화 신호를 제공하기 위해, 상기 제 1 승산 신호를 합산하는 단계와,

    제 1 신호를 제공하기 위해, 상기 제 1 탭형 지연선의 출력을 상기 고정된 지연만큼 지연시키는 단계와,

    제 2 탭형 지연선에서 상기 제 1 신호를 지연시키는 단계와,

    제 2 승산 신호를 제공하기 위해, 상기 제 2 탭형 지연선의 등화탭 세트로부터 제공되는 지연된 신호와 제 2 가중 계수를 승산하는 단계와,

    제 2 등화 신호를 제공하기 위해, 상기 제 2 승산 신호를 합산하는 단계와,

    합성 신호를 제공하기 위해, 상기 제 1 등화 신호 및 상기 제 2 등화 신호를 합산하는 단계를 포함하는 이동국용 통신 다이버시티 방법.
22. 제 20 항에 있어서,

    상기 신호는 기지국의 다수의 안테나로부터 독립적으로 이동국으로 송신되는 이동국용 통신 다이버시티 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 신호는 상기 기지국의 상기 다수의 안테나 중의 제 1 안테나로부터 송신되며, 상기 다수의 안테나 중의 n 번째(n은 1보다 큰 정수임) 안테나로부터 독립적으로, 상기 다수의 안테나 중의 (n-1)개의 안테나로부터의 신호 송신 후, 상기 고정된 지연 시간만큼 지연되어 송신되는 이동국용 통신 다이버시티 방법.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 기지국의 다수의 안테나들은 7 내지 10λ만큼 공간 분리되어 있는 이동국용 통신 다이버시티 방법.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 기지국의 다수의 안테나들은 서로에 대해 직교 편광되는 이동국용 통신 다이버시티 방법.
26. 제 1 안테나로부터 입력 신호의 제 1 버전을 송신하는 단계와,

    상기 제 1 안테나의 송신과는 독립적으로 제 2 안테나로부터 상기 입력 신호의 제 2 버전을 송신하는 단계와,

    각 송신 사이에 고정된 지연을 가지면서 입력 신호의 상기 제 1 버전 및 상기 제 2 버전을 수신하는 단계－상기 고정 지연은 신호의 적어도 하나의 정보 비트임－와,

    합성 신호를 제공하기 위하여 각각의 등화기 탭들의 세트를 가지며 각각의 탭들의 세트는 인접하는 등화기 세트로부터 상기 고정된 지연만큼 분리되어 있는 등화기를 사용하여 상기 입력 신호의 제 1 버전과 제 2 버전을 등화하는 단계를 포함하는

    무선 통신 시스템에서 신호를 송신하는 방법.
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