이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
HRPD와 호환성을 유지하며 OFDM 전송 방식을 이용하는 시스템에서 BCMCS 슬롯은 연속적으로 전송되지 않을 수 있다. 따라서 OFDM 심볼이 슬롯 경계에 위치하느냐 중앙에 위치하느냐에 따라 채널 추정 성능이 달라지게 되는데, 슬롯 경계에 위치한 OFDM 심볼은 슬롯 중앙에 비해 채널을 부정확하게 추정된다. 즉, 개별 파일럿 톤에 할당되는 전력과 개별 데이터 톤에 할당되는 전력의 비 R을 OFDM 심볼의 위치와 상관없이 하나의 값을 이용하기 때문에 슬롯 경계에 위치한 OFDM 심볼에서 오류가 발생하는 확률이 커지게 된다.
따라서, 본 발명에서는 슬롯의 위치에 따라 pilot tone에 할당되는 전력을 조절하면 수신 성능을 개선 할 수 있도록 하기 위한 방법을 제공하도록 한다.
일반적으로 파일럿 톤의 전력은 크게 할수록 채널 추정 성능은 개선된다. 그러나 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력으로 사용하는 총 전송 전력은 제한되어 있기 때문에 파일럿 톤의 전력을 증가시키게 되면 데이터 톤의 전력을 감소해야 한다. 만약, 이와 같이 데이터 톤의 전력을 감소하게 되면 데이터를 복조하는 과정에서 오류 발생 확률이 증가한다. 따라서, 총 전송 전력이 주어졌을 때 파일럿 톤에 할당할 전력과 데이터 톤에 할당할 전력을 적절히 설정할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 동작을 위해서는 송수신기간에 미리 슬롯 경계에 위치한 OFDM 심볼에서 사용할 전력비 R_Side와 슬롯 중앙에 위치한 OFDM 심볼에서 사용할 전력비 R_Center의 값이 약속되어 있어야 한다. 이러한 전력비는 초기값을 이용할 수도 있고 BCMCS를 수신하기 전에 단말이 기지국으로부터 통보 받은 것을 이용할 수도 있다. 즉, 최적의 R_Side와 R_Center 값은 채널 상태에 따라 다르기 때문에 송수신기간에 이 값을 미리 약속한다. 이때, R_Side와 R_Center 값 설정 시에 빠른 페이딩 환경에서는 다른 심볼의 파일럿 톤을 채널 추정에 이용하는 것이 큰 도움이 안 되기 때문에 R_Side와 R_Center를 상대적으로 크게 설정하는 것이 유리하다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서 송신기의 구조를 도시한 도면이다.
송신기는 수신된 패킷 데이터를 채널 부호화하는 채널 부호화기(301)와, 부호화된 패킷 데이터를 인터리빙하는 채널 인터리버(302)와, 인터리빙된 패킷 데이터를 변조하는 변조기(303)와, 경계톤을 삽입하는 경계톤 삽입기(304) 및 파일럿 톤을 삽입하는 파일럿 톤 삽입기(305)를 포함한다. 그리고 상기 송신기는 톤 전력 할당기(606)와, QPSK 확산기(307)와, 역 고속 퓨리에 변환기(308)와, 싸이클릭 프리픽스 삽입기(309)와, 호환(Compatible) 프로세서(310)를 포함한다.
이와 같이 구성된 송신기의 동작에 대해 상기 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상위 계층에서 만들어진 물리계층 패킷 데이터는 채널 부호화기(301)에 입력되어 채널 부호화되고, 채널 부호화된 비트열은 다이버시티 이득을 얻기 위해 채널 인터리버 (302)를 통해 섞이게 된다. 인터리빙된 비트열은 변조기(303)로 입력되어 변조 신호로 변환된다. 여기서 변조 신호는 데이터 톤(data Tone)(203)에 배치된다.
그런 다음 변조기(303)에서 출력된 신호는 경계 톤 삽입기(304)로 입력되어 대역 경계 부근에 경계 톤(201)에 배치되고, 파일럿 톤 삽입기(305)를 통해 등간격으로 파일럿 톤(202)에 배치된다.
이후, 톤 전력 할당기(606)에서 OFDM 심볼이 슬롯 경계에 위치하는지, 중앙에 위치하는지에 따라 즉, 심볼의 위치에 따라 파일롯 톤에 할당되는 전력을 조절 하여 할당한다. 이에 대하여 도 5a를 참조하여 더 구체적으로 살펴보면, OFDM 심볼이 슬롯의 경계에 위치한 것(121, 124)이면 전력비 R_Side를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다. 또한, OFDM 심볼이 슬롯의 중앙에 위치한 것(122,123)이면 전력비 R_Center를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다. 상술한 바와 같이 R_Side 및 R_center 값은 미리 설정된 값이다.
이후, 모든 톤에 전송될 신호가 할당되면 QPSK 확산기(307)에서 QPSK 확산 과정을 거친다. QPSK 확산 과정을 거친 변조 신호들은 역 고속 퓨리에 변환기(308)에서 역 고속 퓨리에 변환 과정을 통해 원하는 주파수 톤의 위치에 놓인 후 싸이클릭 프리픽스 삽입기(309)를 통해 CP를 삽입하는 과정을 거치고 나면 송신할 OFDM 신호가 완성된다.
본 발명에서 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 OFDM 심볼의 위치에 따라 다른 값을 설정할 수 있도록 하는데 OFDM 심볼의 위치마다 항상 고정된 값의 전력의 비를 사용할 수 있다. 그러나, 고속 패킷 데이터 시스템(HRPD System)에서 모든 슬롯에서 OFDM 심볼을 전송하지 않을 수도 있으므로, 고정된 값의 전력비를 사용하지 않고 전력비 값을 경우에 따라서 변경이 가능하도록 할 수 있다.
이와 같이 고정된 값의 전력비를 사용하지 않고 전력비 값을 경우에 따라 변경하기 위해 기지국은 HRPD에서 BCMCS를 지원하기 위해 사용하는 신호 메시지(e.g. BroadcastOverhead Message)에 OFDM 심볼의 위치에 따른 전력비를 포함시켜 단말기에게 현재 사용중인 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 알려줄 수 있도록 한다.
상기와 같이 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 유동적으로 설정하기 위해 다음과 같은 두 가지 실시 예를 고려할 수 있다.
먼저, 제1 실시 예로 기지국이 OFDM 심볼이 전송되는 슬롯에서 항상 공통적으로 적용되는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력 비를 단말기로 알려주도록 한다. 상기한 제1 실시 예와 같이 기지국이 항상 공통적으로 적용되는 전력비를 단말기로 알려주기 위한 신호 메시지의 구조는 하기의 <표 1>과 같이 도시된다.
Field |
Length (bits) |
[...] |
[...] |
DualPDREnabled |
1 |
EBCMCSTransmissionFormat |
0 or M |
DCPilotToDataGain |
0 or N |
DualPDREnabledForThisLogicalChannel |
1 |
ACPilotToDataGainRecord |
0, N, 2N, or 4N |
[...] |
[...] |
상기한 <표 1>은 본 발명을 위해 사용하는 필드만을 표시한 것으로 BCMCS 지원을 위해 사용되는 다른 필드들은 도시를 생략하도록 한다. 상기 <표 1>에서는 두 종류의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알려주도록 되어 있다. HRPD에서는 하나의 슬롯에서 4개의 OFDM 심볼을 전송하는 것을 가정하여 각각의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알려줄 수 있다. 그러나, 슬롯의 가운데에 위치하는 2개의 심볼과 경계에 위치하는 2개의 심볼의 특성이 유사하여 신호 메시지의 부하를 줄이는 방향에서 두 종류의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알려주도록 한다. 그러면, <표 1>의 각 필드에 대한 설명은 다음과 같다.
먼저, 'DualPDREnabled'필드는 상기의 두 종류의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비(Dual Pilot to Data tone power Ratio, Dual PDR)를 사용하는가 여부를 나타내는 필드이다. 상기 필드값이 '1'인 경우 상기의 Dual PDR을 사용하는 것을 나타낸다. 그러나, 상기 필드값이 '0'인 경우, 한 가지 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비만을 사용하는 것을 나타낸다.
'EBCMCSTransmissionFormat'필드는 전송 포맷을 나타내기 위한 것이다. 상기 필드의 MSB(Most Significant Bit)가 '0'이면 가변 형식(Variable Format)을 지원하지 않는 전송 포맷을 사용하는 것이고, 상기 필드의 MSB가 '1'이면 가변 형식을 지원하는 전송 포맷을 사용하는 것이다. 가변 형식은 다중 슬롯 전송을 하는 경우 슬롯별로 다른 포맷의 OFDM 심볼을 전송하는 것을 허용하는 것이다. 여기서 가변 형식에 해당하는 OFDM 심볼의 포맷은 Cyclic Prefix의 크기, Pilot Tone의 개수, Guard Tone의 개수 등으로 정의된다. 즉 가변 형식을 지원할 경우, 슬롯별로 서로 다른 크기의 Cyclic Prefix, Pilot Tone, Guard Tone 등을 적용한 OFDM 심볼을 전송할 수 있게 되며, 따라서 슬롯별로 적절한 PDR의 값이 다를 수 있다. 이러한 이유로 가변 형식을 지원하는 경우 형식의 변화 이전과 이후의 DPR 값을 다르게 설정할 필요가 있다.
'DCPilotToDataGain'필드는 직류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 나타내는 값이다. 본 발명의 제1 실시예에서는 Dual PDR을 교류 파일럿 톤에만 적용하는 것을 가정하기 때문에 DCPilotToDataGain은 하나의 값만 정의된다.
'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드는 해당 논리 채널에서 Dual PDR의 포함 여부를 나타내는 필드이다. 상기 필드값이 '1'인 경우에는 해당 논리 채널에서 Dual PDR을 사용한다. 따라서 상기 필드를 통해 Dual PDR과 관련된 필드를 정의할 것임을 나타낸다. 반면, 상기 필드값이 '0'인 경우에는 해당 논리채널에서 Dual PDR을 사용하지 않음을 나타낸다.
'ACPilotToDataGainRecord'필드는 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 나타내기 위한 값들이다. 상기 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '0'인 경우에는 Dual PDR을 사용하지 않기 때문에 'ACPilotToDataGainRecord'필드는 하기 <표 2a> 또는 <표 2b>의 형태로 표현된다.
Field |
Length (bits) |
ACPilotToDataGain |
N |
Field |
Length (bits) |
ACPilotToDataGain1 |
N |
ACPilotToDataGain2 |
N |
상기 <표 2a>는 가변 형식을 사용하지 않는 경우에 대한 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 나타내고, 상기 <표 2b>는 가변 형식을 사용하는 경우에 대한 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 나타낸다.
상기 <표 2a>는 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '0'이고 'EBCMCSTransmissionFormat'필드의 MSB가 '0'인 경우, 즉 Dual PDR과 가변 형식을 사용하지 않는 경우에 'ACPilotToDataGainRecord'필드가 표현되는 방식이다. 'ACPilotToDataGain'필드는 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 나타내는 것으로 심볼의 위치와 상관없이 하나의 값으로 정의된다.
상기 <표 2b>는 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '0'이고 'EBCMCSTransmissionFormat'필드의 MSB가 '1'인 경우, 즉 Dual PDR은 사용하지 않고 가변 형식을 사용하는 경우에 'ACPilotToDataGainRecord'필드가 표현되는 방식이다. 'ACPilotToDataGain1'필드는 전송 포맷이 바뀌기 전 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 나타내고 'ACPilotToDataGain2'필드는 전송 포맷이 바뀌고 난 후 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 나타내는 것으로 심볼의 위치와 상관없이 하나의 값으로 정의된다.
한편 상기 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '1'인 경우에는 Dual PDR을 사용하기 때문에 상기 'ACPilotToDataGainRecord'필드는 하기 <표 2c> 또는 <표 2d>의 형태로 표현된다.
Field |
Length (bits) |
ACInternalPilotToDataGain |
N |
ACBoundayPilotToDataGain |
N |
Field |
Length (bits) |
ACInternalPilotToDataGain1 |
N |
ACBoundayPilotToDataGain1 |
N |
ACInternalPilotToDataGain2 |
N |
ACBoundayPilotToDataGain2 |
N |
상기 <표 2c>는 가변 형식을 사용하지 않는 경우에 대한 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 나타내고, 상기 <표 2d>는 가변 형식을 사용하는 경우에 대한 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 나타낸다.
상기 <표 2c>는 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '1'이고 'EBCMCSTransmissionFormat'필드의 MSB가 '0'인 경우, 즉 Dual PDR을 사용하고 가변 형식은 사용하지 않는 경우에 'ACPilotToDataGainRecord'필드가 표현되는 방식이다. 'ACInternalPilotToDataGain' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가운데 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함하는 필드이고 'ACBoundaryPilotToDataGain' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가장자리 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함하는 필드이다.
상기 <표 2d>는 'DualPDREnabledForThisLogicalChannel'필드가 '1'이고 'EBCMCSTransmissionFormat'필드의 MSB가 '1'인 경우, 즉 Dual PDR과 가변 형식을 모두 사용하는 경우에 'ACPilotToDataGainRecord'필드가 표현되는 방식이다. 'ACInternalPilotToDataGain1' 필드와 'ACBoundaryPilotToDataGain1' 필드는 전송 포맷이 바뀌기 전에 사용하는 값으로 각각 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가운데 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값과 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가장자리 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함하는 필드이다.
한편, 'ACInternalPilotToDataGain2' 필드와 'ACBoundaryPilotToDataGain2' 필드는 전송 포맷이 바뀌고 난 후에 사용하는 값으로 각각 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가운데 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값과 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가장자리 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함하는 필드이다.
한편, 제2 실시 예로 기지국이 각 인터레이스별로 OFDM 심볼이 전송되는 슬롯에서 적용되는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 단말기로 알려주도록 한다. HRPD는 4-슬롯 인터레이스(4-slot interlace) 전송 방식으로 동작하여, 하나 혹은 하나 이상의 인터레이스만을 OFDM 심볼 전송으로 사용 가능하다. 따라서, OFDM 심볼 전송 시 각 인터레이스별로 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 다르게 설정하도록 동작시킬 수 있다.
상기한 제2 실시 예와 같이 기지국이 OFDM 심볼 전송 시 각 인터레이스별로 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 다르게 설정하여 이를 단말기로 알려주기 위한 신호 메시지의 구조는 하기의 <표 3>과 같이 도시된다.
상기한 <표 3>은 본 발명을 위해 사용하는 필드만을 표시한 것으로 BCMCS 지원을 위해 사용되는 다른 필드들에 대한 도시는 생략한다. <표 3>을 살펴보면, 신호 메시지는 두 종류의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알려줄 수 있는 필드를 포함한다.
신호 메시지에 각각의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알려주기 위한 필드를 포함할 수 있다. 그러나, 신호 메시지의 부하를 줄이기 위해 상기한 <표 3>과 같이 신호 메시지는 두 종류의 심볼에 대한 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 알리기 위한 필드를 포함하도록 한다.
그러면, 상기한 <표 3>의 각 필드에 대한 설명하도록 한다.
먼저, 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded'필드는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비 값의 포함 여부를 나타낸다. 만약, 이 필드의 값이 '0'이면 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 포함하지 않고, 디폴트 값을 사용하는 것을 의미한다. 또한, 이 필드의 값이 '1'이면 모든 OFDM 심볼 전송 시 사용되는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 포함하는 것을 의미한다.
또한, 'InterlaceXIncluded'는 인터레이스 'X' 슬롯들을 이용하여 전송하기 위한 정보 포함 여부를 나타내는 필드이다. 'X'는 0, 1, 2 또는 3이다. 이 필드의 값이 '0'이면 전송 정보가 포함되지 않음을 나타내고, '1'이면 전송 정보가 포함되었음을 나타낸다.
그리고, 'CenterSymbolsPTDTPRX (Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for Center Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)'필드는 인터레이스 X에 포함되는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가운데 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함한다. 이때 'CenterSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded' 필드가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded '필드가 '1'인 경우만 포함된다.
또한, 'SideSymbolsPTDTPRX(Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for Side Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)'필드는 인터레이스 X에 포함되는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중 가장자리 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 나타내는 필드이다. 'SideSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded' 필드가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded' 필드가 '1'인 경우만 포함된다.
상기한 <표 1> 내지 <표 3>에서 사용되는 N 비트(bits)는 파이럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 나타내기 위하여 사용되는 값으로 직접 dB값을 명시하거나 코드화(coded) 되어 사용될 수 있으며, N의 크기에 따라 해상도(resolution) 정도가 달라질 수 있다.
그러면, 이제 본 발명에 따라 전송하고자 하는 슬롯의 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 OFDM 심볼의 위치에 따라 다른 값을 설정하도록 하여 OFDM 심볼의 위치마다 항상 고정된 값의 전력의 비를 사용할 수 있도록 하기 위한 송신기에 대하여 도 7을 참조하여 살펴보도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기의 동작을 도시한 도면이다. 본 발명에서 방송 서비스를 위한 고속 패킷 시스템에서의 송신기는 기지국이다.
701단계에서 송신기는 전송하고자 하는 방송 데이터를 채널 부호화기(301), 채널 인터리버(302), 변조기(303)를 거쳐 데이터 톤을 발생한다. 이후 702단계에서 경계 톤을 삽입한 후 703단계에서 파일럿 톤을 삽입한다. 그리고, 704단계에서 송신기는 OFDM 심볼이 슬롯의 중앙에 위치하는 것인지 경계에 위치하는 것인지에 대하여 검사한다. 상기 검사결과 경계에 위치한 것이면 705단계에서 전력비 R_Side를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당하고, 706단계에서 OFDM 심볼이 슬롯의 중앙에 위치한 것이면 전력비 R_Center를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다.
이후 707단계에서 송신기는 QPSK 확산기(307)를 통해 BCMCS 컨텐트 식별자 별로 서로 다른 QPSK 확산을 수행한 후 708단계에서 역 고속 퓨리에 변환기(308)를 통해 역 고속 퓨리에 변환을 수행한다. 이후, 퓨리에 변환된 심볼에 싸이클릭 프리픽스 삽입기(309)를 통해 CP를 삽입하여 OFDM 신호를 완성한다. 이후, 709단계에서 송신기는 HRPD 호환 프로세서(310)를 통해 HRPD와 호환성을 갖도록 하는 후속 작업을 수행하고 710단계에서 상기 완성된 OFDM 신호를 전송한다.
상기한 송신기에서 도 7과 같은 동작을 거쳐 생성된 OFDM 신호를 출력시 이를 수신하는 수신기에서 방송 신호를 복구하는 과정에 대하여 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 수신기의 동작을 도시한 도면이다. 본 발명에서, 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 수신기는 단말기이다.
수신기는 801단계에서 송신기인 기지국으로부터 R_Side와 R_Center의 값을 수신한다. 만약, 통보받지 않았다면 초기값을 사용한다. 수신기는 802단계에서 BCMCS 슬롯이 수신되면 OFDM 심볼을 추출하고, 803단계로 진행하여 QPSK 역확산 과정을 수행한다.
이후, 804단계로 진행하여 수신기는 채널을 추정하는데 OFDM이 슬롯의 위치를 확인하기 위해 슬롯 경계에 위치한 OFDM 심볼인가를 검사한다. 만약, 수신한 OFDM 심볼이 슬롯의 경계에 위치하는 것인 경우에는 805단계로 진행하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_Side를 적용하여 채널을 추정한다.
한편, 수신한 OFDM 심볼이 슬롯의 중앙에 위치하는 것인 경우에는 806단계로 진행하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_Center를 적용하여 채널을 추정한다. 이와 같이 805단계와 806단계에서의 채널 추정 과정에서는 주위의 OFDM 심볼에 있는 파일럿 톤을 이용한다. 이렇게 추정된 채널을 이용하여 수신기는 807단계에서 데이터 톤을 추출하여 복조한다. 이후, 수신기는 복조된 데이터를 이용하여 808단계에서 최종적으로 복호를 통해 송신기로부터 전송된 방송 신호를 복원한다.
상기 도 7 및 도 8에서는 하나의 슬롯에 4개의 OFDM심볼이 존재함을 가정하였다. 그러나 4개의 OFDM 심볼 뿐만 아니라 다수개의 OFDM심볼이 존재하더라도 상기와 같은 방법으로 적용 가능하다. 즉 슬롯의 경계에 위치한 OFDM심볼들의 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비를 R_Side로 슬롯의 경계에 위치하지 않은 OFDM심볼들의 파일럿을 R_Center로 적용할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 다른 실시예를 간략하게 설명한다. 상기 도 5부터 도 8까지 상기 실시 예에서는 하나의 OFDM BCMCS 슬롯의 인접한 위치에 최소한 하나의 CDM 슬롯이 존재하고 있는 경우를 포함하고 있다. 그러나 OFDM 슬롯에 인접하여 하나의 CDM 슬롯으로 구성되어져 있을 경우 상기 CDM 슬롯과 직접 인접한 OFDM 슬롯내의 OFDM심볼의 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비만을 R_Side로 만으로도 설정할 수도 있다.
도 9는 OFDM BCMCS 슬롯이 연속적으로 전송되는 경우를 나타낸 도면이다. 412와 413은 동일한 방송 정보를 전송하는 OFDM BCMCS 슬롯으로 수신기는 412와 413을 모두 수신한다. 그러나 BCMCS 수신기는 411과 414가 CDM 슬롯이므로 수신하지 않는다. 이러한 상황에서는 124 OFDM 심볼을 복조하기 위한 채널 추정에서 413 OFDM BCMCS 슬롯의 OFDM 심볼들을 이용할 수 있다. 따라서 121과 124는 모두 슬롯의 경계에 위치한 OFDM 심볼이지만 파일롯 톤 대 데이터 톤의 전력비는 다르게 설정될 필요가 있다.
이러한 상황에서의 문제를 해결하기 위해 본 발명은 슬롯내 OFDM 심볼의 위치별로 서로 다른 파일롯 톤 대 데이터 톤의 전력비를 다르게 설정하는 방법으로 확장될 수 있다.
이와 같은 전력비를 알려주기 위한 신호 메시지의 구조는 하기의 <표 4>와 같이 도시된다.
상기한 <표 4>는 본 발명을 위해 사용하는 필드만을 표시한 것으로 BCMCS 지원을 위해 사용되는 다른 필드들은 도시를 생략하도록 한다. <표 4>의 각 필드에 대한 설명은 다음과 같다.
먼저, 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded' 필드는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비 값의 포함 여부를 나타내는 필드이다. 이 필드값이 '0'인 경우에는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 포함하지 않고, 초기에 설정된 디폴트(default) 값을 사용하도록 함을 나타낸다. 또한, 이 필드값이 '1인 경우에는 모든 OFDM 심볼 전송시 사용되는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 포함함을 나타낸다.
또한 'InterlaceXIncluded' 필드는 인터레이스 'X' 슬롯들을 이용하여 전송하기 위한 정보 포함 여부를 나타내는 필드이다. 이때, 'X'는 0, 1, 2 또는 3이다. 이 필드의 값이 '0'이면 전송 정보가 포함되지 않음을 나타내고, '1'이면 전송 정보가 포함되었음을 나타낸다.
'FirstSymbolsPTDTPRX (Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for the First Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중에서 도 9의 121 OFDM 심볼과 같이 슬롯내에서 가장 먼저 전송되는 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함한다. 이때 'FirstSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded'가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded'가 '1'인 경우만 포함된다.
'SecondSymbolsPTDTPRX (Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for the Second Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중에서 도 9의 122 OFDM 심볼과 같이 슬롯내에서 두 번째로 전송되는 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함한다. 이때 'SecondSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded'가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded'가 '1'인 경우만 포함된다.
'ThirdSymbolsPTDTPRX (Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for the Third Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중에서 도 9의 123 OFDM 심볼과 같이 슬롯내에서 세 번째로 전송되는 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함한다. 이때 'ThirdSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded' 가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded'가 '1'인 경우만 포함된다.
'ForthSymbolsPTDTPRX (Pilot Tone to Data Tone Power Ratio for the Forth Symbols transmitted in interlace X slots, X = 0, 1, 2, or 3)' 필드는 하나의 슬롯에서 전송되는 OFDM 심볼들 중에서 도 9의 124 OFDM 심볼과 같이 슬롯내에서 마지막으로 전송되는 심볼들의 전송을 위해 사용하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비 값을 포함한다. 이때 'ForthSymbolsPTDTPRX' 필드는 'PilotToneToDataTonePowerRatioIncluded' 가 '1'이고, 'InterlaceXIncluded'가 '1'인 경우만 포함된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 OFDM 심볼의 위치별로 서로 다른 파일럿 톤 대 데이터 톤의 전력비를 사용하는 본 발명의 실시 예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기의 동작을 도시한 도면이다. 본 발명에서 방송 서비스를 위한 고속 패킷 시스템에서의 송신기는 기지국이다.
10단계에서 송신기는 전송하고자 하는 방송 데이터를 채널 부호화기(301), 채널 인터리버(302), 변조기(303)를 거쳐 데이터 톤을 발생한다. 이후 11단계에서 경계 톤을 삽입한 후 12단계에서 파일럿 톤을 삽입한다.
13단계에서 송신기는 OFDM 심볼이 슬롯의 맨처음에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 첫 번째 OFDM 심볼이라면 14단계에서 R_1을 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다. 그렇지 않을 경우, 15단계에서 OFDM 심볼이 슬롯의 두 번째에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 두 번째 OFDM 심볼이라면 16단계에서 R_2를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다. 그렇지 않을 경우, 17단계에서 OFDM 심볼이 슬롯의 세 번째에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 세 번째 OFDM 심볼이라면 18단계에서 R_3를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다. 그렇지 않을 경우 OFDM 심볼은 슬롯의 맨마지막에 위치하는 것을 의미하므로 19단계에서 R_4를 적용하여 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력을 할당한다.
이후 20단계에서 송신기는 QPSK 확산기(307)를 통해 BCMCS 컨텐트 식별자 별로 서로 다른 QPSK 확산을 수행한 후 21단계에서 역 고속 퓨리에 변환기(308)를 통해 역 고속 퓨리에 변환을 수행한다. 이후, 퓨리에 변환된 심볼에 싸이클릭 프리픽스 삽입기(309)를 통해 CP를 삽입하여 OFDM 신호를 완성한다. 이후, 22단계에서 송신기는 HRPD 호환 프로세서(310)를 통해 HRPD와 호환성을 갖도록 하는 후속 작업을 수행하고 23단계에서 상기 완성된 OFDM 신호를 전송한다.
상기한 송신기에서 도 10과 같은 동작을 거쳐 생성된 OFDM 신호를 출력시 이를 수신하는 수신기에서 방송 신호를 복구하는 과정에 대하여 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.
도 11은 다른 실시 예에 따라 OFDM 심볼의 위치별로 서로 다른 파일럿 톤 대 데이터 톤의 전력비를 사용하는 본 발명의 실시 예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 수신기의 동작을 도시한 도면이다. 본 발명에서, 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 수신기는 단말기이다.
수신기는 30단계에서 송신기인 기지국으로부터 R_1, R_2, R_3, R_4의 값을 수신한다. 만약, 통보받지 않았다면 초기값을 사용한다. 수신기는 31단계에서 BCMCS 슬롯이 수신되면 OFDM 심볼을 추출하고, 32단계로 진행하여 QPSK 확산 과정을 수행한다.
33단계에서 송신기는 OFDM 심볼이 슬롯의 맨처음에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 첫 번째 OFDM 심볼이라면 34단계에서 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_1을 적용하여 채널을 추정한다. 그렇지 않을 경우, 35단계에서 OFDM 심볼이 슬롯의 두 번째에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 두 번째 OFDM 심볼이라면 36단계에서 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_2를 적용하여 채널을 추정한다. 그렇지 않을 경우, 37단계에서 OFDM 심볼이 슬롯의 세 번째에 위치하는 것인지를 판단한다. 만약 슬롯의 세 번째 OFDM 심볼이라면 38단계에서 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_3을 적용하여 채널을 추정한다. 그렇지 않을 경우 OFDM 심볼은 슬롯의 맨마지막에 위치하는 것을 의미하므로 29단계에서 파일럿 톤과 데이터 톤의 전력비 R_4를 적용하여 채널을 추정한다. 34, 36, 38 및 39단계에서의 채널 추정 과정에서는 주위의 OFDM 심볼에 있는 파일럿 톤을 이용한다.
이렇게 추정된 채널을 이용하여 수신기는 40단계에서 데이터 톤을 추출하여 복조한다. 이후, 수신기는 복조된 데이터를 이용하여 41단계에서 최종적으로 복호를 통해 송신기로부터 전송된 방송 신호를 복원한다.
상기한 바와 같이 본 발명에서 송신기는 OFDM 심볼의 위치에 따라 전력비를 다르게 설정하여 OFDM 신호를 송신하고, 이를 수신한 수신기는 슬롯에서 OFDM 심볼의 위치에 따라 해당 전력비를 이용하여 채널을 추정할 수 있어 OFDMA 심볼의 채널 추정 성능을 개선시킨다.
도 12는 본 발명에 따라 OFDM 심볼의 위치에 따라 전력비를 다르게 설정하여 송신한 OFDM 신호를 수신하는 수신기의 구조의 블록 구성도이다. 이하 도 12를 참조하여 본 발명에 따라 OFDM 심볼의 위치에 따라 전력비를 다르게 설정하여 송신한 OFDM 신호를 수신하는 수신기의 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
우선 수신기는 HRPD와 호환하는 수신기 동작을 수행한다. 따라서 HRPD 호환 수신 프로세스(71)는 HRPD 방식의 신호를 수신하여 그 중 데이터에 해당하는 부분의 신호를 추출하여 출력하며, 수신되는 방식이 OFDM 방식의 데이터인지 또는 CDM 방식의 데이터인지를 구별한다. 이와 같이 구별하는 방법은, 앞에서 설명한 바와 같이 방송 서비스의 경우라면, MSB가 방송 서비스를 지시하는 "1"의 값을 가지는가에 따라 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 HRPD 시스템에서는 전술한 바와 같이 각 슬롯마다 OFDM으로 송신된 방송신호가 수신되었을 수도 있고, CDM으로 송신된 unicast 신호 혹은 제어 신호가 수신되었을 수도 있다. 여기서는 먼저 수신기에서 파일럿 톤 전력과 데이터 톤 전력의 비를 알기 위해 CDM으로 송신된 제어신호를 수신하는 경우를 먼저 살펴본다. 상기 HRPD 시스템으로부터 제어 메시지 또는 소정의 메시지 형태로 전력비 메시지가 수신되면 상기 HRPD 호환 수신 프로세스(71)는 이를 전력비 메시지 수신기(72)로 출력한다. 그러면 전력비 메시지 수신기(72)는 CDM 제어신호 중에서 전력비 메시지를 추출하고, 상기 추출된 메시지 중에서 전력비 값을 채널 추정 가중치 결정기(73)로 출력한다. 여기서 전력비란, 파일럿 대비 데이터의 전력 비를 의미한다.
그러면 상기 채널 추정 가중치 결정기(73)는 상기 전력비 값을 이용하여 채널 추정에 필요한 채널별 가중치 값을 결정한다. 그리고 이와 같이 결정된 채널 가중치 값은 채널 추정기(78)로 입력된다.
다음으로, OFDM 방식으로 송신된 신호에 대하여 살펴보기로 한다. OFDM 방식으로 송신된 신호는 OFDM 처리부(1200)로 입력된다. 그러면 OFDM 처리부(1200)에서 데이터가 처리되는 과정에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 OFDM 처리부(1200)는 수신된 신호에서 싸이클릭 프리픽스(cyclic prefix)를 제거하기 위해 CP 제거기(74)로 입력된다. 상기 CP 제거기(74)는 수신된 신호에서 전파 지연 및 다중 경로 등으로 인하여 오염된 CP를 제거하고, FFT 처리부(75)로 출력한다. 그리고 상기 FFT 처리부(75)는 입력된 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 후 이를 출력한다. 그러면 QPSK 역확산기(76)는 상기 주파수 영역의 신호를 QPSK 역확산하여 출력한다. 이와 같이 QPSK 역확산을 수행하는 이유는 송신기에서 QPSK 확산되어 신호가 전송되었기 때문이다. 그러면 각 신호의 톤들이 출력된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 경계 톤과 파일럿 톤 및 데이터 톤 등이 혼재되어 있는 형태로 출력되는 것이다. 그러면 파일럿 톤 추출기(77)에서는 파일럿 톤을 추출하여 채널 추정기(78)로 출력하며, 나머지 톤들은 데이터 톤 추출기(79)로 출력한다. 상기 데이터 톤 추출기(79)는 파일럿 톤 추출기(77)로부터 출력된 톤들 중 데이터에 해당하는 톤만을 추출하여 복조기(80)로 출력한다.
이와 같이 파일럿 톤 추출기(77)에서 추출된 파일럿 톤은 채널 가중치 추정기(78)로 입력된다. 그러면 채널 가중치 추정기(78)는 상기 채널추정 가중치 결정기(73)에서 결정된 가중치를 이용하여 채널을 추정한다.
이와 같이 채널이 추정되면, 채널 추정 값은 상기 복조기(80)로 입력된다. 상기 복조기(80)는 채널 추정 값을 이용하여 데이터 톤의 복조를 수행하여 출력한다. 그러면 복조된 신호는 디인터리버(81)에서 디인터리빙되어 복호기(82)로 입력된다. 상기 복호기(82)는 디인터리빙된 신호에서 복호하여 전송된 신호를 복원한다. 즉, 방송 서비스가 전송된 경우라면 방송 신호를 복원하는 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 수신기에서 HRPD 방식으로 전송된 OFDM 신호의 수신을 위한 제어 흐름도이다. 이하 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 수신기에서 수행되는 제어 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저 수신기는 51단계에서 전력비 메시지를 수신한다. 이와 같은 전력비 메시지의 수신은 송신 방법에 따라 달라진다. 이와 같이 전력비 메시지를 수신하면 상술한 바와 같이 전력비 메시지 수신기(72), 채널 추정 가중치 결정기(73) 및 채널 추정기(78)를 통해 채널 추정치가 결정되는 것이다. 상기 수신기는 52단계에서 상술한 바와 같은 메시지를 통해 수신된 DCPilotToDataRatio를 읽어 직류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력을 저장한다. 이때 OFDM 심볼의 외곽(outer)에 위치하는 파일럿 톤의 전력과 내부(inner)에 위치하는 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력에 대한 정보를 각각 저장한다. 그런 후 수신기는 53단계에서 수신된 신호의 EBCMCSTranssimssionFormat 중 MSB가 "1"인가를 검사한다. 만일 MSB가 1인 경우 54단계로 진행하고 그렇지 않은 경우 56단계로 진행한다.
먼저 56단계로 진행하는 경우 수신기는 DualPDREnableForThisLogicalCh의 값이 1인가를 검사한다. 상기 검사결과 상기 DualPDREnableForThisLogicalCh의 값이 1인 경우 62단계로 진행한다. 상기 62단계로 진행하면, 수신기는 슬롯의 순서에 관계없이 ACPilotToDataRatioOuterSymbols와 ACPilotToDataRatioInnerSymbols를 읽어 각각 가운데 OFDM 심볼과 가장자리 OFDM 심볼들에서 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력비를 저장한다. 반면에 56단계에서 61단계로 진행하면 슬롯의 순서와 OFDM 심볼의 슬롯 내 위치에 관계없이 ACPilotToDataRatio를 읽어 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 저장한다.
한편, 상기 53단계에서 54단계로 진행하면 수신기는 DualPDREnabledForThisLogiclaCh의 값이 1인가를 검사한다. 상기 54단계의 검사결과 DualPDREnabledForThisLogiclaCh의 값이 1인 경우 64단계로 진행하고, 1이 아닌 경우 63단계로 진행한다.
상기 64단계로 진행하면, 전송 포켓이 바뀌기 전의 슬롯에 대해 ACPilotToDataRatioOuterSymbol1과 ACPilotToDataRatioInnerSymbol1을 읽어 각각 가운데 OFDM 심볼들과 가장자리 OFDM 심볼들에서의 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 저장한다. 그리고 수신기는 전송 포맷이 바뀐 이후에 슬롯에 대해 ACPilotToDataRatioOuterSymbol2와 ACPilotToDataRatioInnerSymbol2를 읽어 각각 가운데 OFDM 심볼들과 가장자리 OFDM 심볼들에서의 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 저장한다.
반면에 63단계로 진행하는 경우 상기 수신기는 OFDM 심볼의 슬롯 내 위치에 관계없이 ACPilotToDataRatio1과 ACPilotToDataRatio2를 읽어 각각 전송 포맷이 바뀌기 전의 슬롯과 전송 포맷이 바뀐 이후의 슬롯에서의 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 저장한다.
상기한 바와 같이 61단계 혹은 62단계 혹은 63단계 혹은 64단계를 수행한 이후에 수신기는 65단계로 진행하여 파일럿 톤의 수신 심볼을 저장한다. 그런 후 수신기는 66단계로 진행하여 저장된 직류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비와 교류 파일럿 톤 전력과 데이터 톤의 전력의 비를 고려하여 채널 추정 가중치를 결정한다. 이후 67단계에서 채널 추정기 가중치를 적용하여 파일럿 톤의 수신 심볼을 결합하고 보간합으로써 데이터 톤이 겪은 채널을 추정하고 채널 추정치를 저장한다. 그리고, 수신기는 68단계에서 데이터 톤을 채널 추정치를 이용하여 복조 및 복호 과정을 수행하여 방송 신호를 복구한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어 본 발명의 실시 예에서는 방송서비스(BCMCS) 기술이 고속 패킷 이동통신 시스템(High Rate Packet Data 이하, HRPD라 함)과 호환성을 가지면서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전송 방식을 적용한 시스템에 적용된다. 그러나 OFDM 기반의 다른 방송 시스템에도 상기한 본 발명이 적용 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.