KR100735231B1

KR100735231B1 - 이동통신 시스템에서 파일럿 톤 배치 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100735231B1
Application number: KR1020040092155A
Authority: KR
Inventors: 한진규; 권환준; 김동희; 김윤선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2007-07-03
Also published as: BRPI0517679A; JP2008520157A; WO2006052103A1; KR20060045107A; EP1657873B1; AU2005302906A1; ES2373725T3; US20060098569A1; RU2337496C1; US8432978B2; CN101057472B; CN101057472A; EP1657873A1; ATE529991T1

Abstract

본 발명은 방송서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서 기지국들 사이의 신호를 격리하기 위해 톤을 배치하기 위한 것으로서, 상위 계층으로부터 패킷 데이터를 수신하여 부호화하고 확산하며 변조하고, 상기 변조된 패킷 데이터의 심볼에 경계톤을 삽입하고, 미리 결정된 파일럿 톤 옵셋에 따른 파일럿 톤 배치를 적용하여 파일럿 톤을 삽입하고, 상기 파일럿 톤 배치가 적용된 패킷 데이터 심볼을 서로 다른 방송 컨텐트를 전송하는 기지국들이 구분되도록 확산하고, 상기 확산된 패킷 데이터 심볼을 역 퓨리에 변환한 후 싸이클릭 프리픽스를 삽입하여 전송함을 특징으로 한다.

HRPD, 파일럿 톤, 파일럿 톤 옵셋, 데이터 톤, 경계 톤, 컨텐트.

Description

이동통신 시스템에서 파일럿 톤 배치 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ARRANGING PILOT TONE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 고속 패킷 이동통신 시스템(HRPD) 순방향 링크의 슬롯 구조를 도시한 도면.

도 2는 BCMCS용으로 HRPD 순방향 링크 슬롯의 데이터 전송구간에 OFDM 심볼을 삽입한 슬롯 구조를 도시한 도면,

도 3은 고속 패킷 데이터 시스템에서 일반적인 톤 배치 방법을 도시한 도면,

도 4는 고속 패킷 데이터 시스템에서 일반적인 송신기의 구조를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기 구조를 도시한 도면,

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기 구조를 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 방송 서비스를 제공하기 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기의 동작을 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 파일럿 톤 옵셋을 반영한 톤 배치를 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 파일럿 톤 배치 부여 방법의 일례를 도시한 도면.

본 발명은 무선 패킷 이동통신시스템에서 방송 서비스를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식을 이용하는 방송 시스템에서 파일럿 톤의 배치 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재까지 방송 또는 멀티캐스트 서비스(BCMCS : BroadCast and MultiCast Services)를 위한 무선 전송 방식은 고정 수신과 저속 이동 수신을 목적으로 개발되었다. 최근 이러한 서비스를 고속 이동 환경에서 소형의 단말기로 수신할 수 있는 기술의 개발이 활발히 진행되어 왔다. 디지털 다중 방송(DMB : Digital Multimedia Broadcast)과 디지털 비디오 방송(DVB-H : Digital Video Broadcast Handheld) 등의 방송 기술은 휴대 가능한 크기의 소형 단말로 비디오 수준의 방송을 수신하기 위해 개발된 기술이다. 또한, 기존의 단방향 방송 서비스를 쌍방향으로 발전시키려는 연구도 병행되어 왔다. 이를 위해 기존의 유무선 통신망을 리턴 채널(Return Channel)로 활용하는 방안이 모색되었다. 그러나 이러한 접근은 방송과 통신이 서로 다른 전송방식을 사용하고 있어서 근본적인 쌍방향 방송의 구현에 한계가 있다.

한편, 일반적으로 무선 패킷 이동통신 시스템이 지원하는 서비스는 특정 송신기와 특정 수신기 사이에 정보를 교환하는 통신 서비스이다. 통신 서비스에서 서로 다른 수신기는 서로 다른 채널을 통해 정보를 수신한다. 그런데 무선 이동통신 시스템에서는 채널간의 격리도가 낮기 때문에 간섭에 의해 성능이 제한되는 특징을 갖는다. 현존하는 이동통신 시스템에서는 채널간의 격리도를 높이기 위하여 CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access)와 같은 다중 접속방식과 셀룰러 개념을 사용하고 있다. 그러나 이러한 기술을 통해 근본적으로 간섭을 억제하는 효과를 얻을 수는 없기 때문에 간섭이 여전히 성능을 제한하는 요소로 작용한다.

한편, BCMCS는 통신 서비스와 달리 복수의 수신자에게 송신자가 일방적으로 정보를 송출하는 방식이다. 동일한 정보를 수신하는 사용자는 동일한 채널을 공유하기 때문에 이들 사용자 간에는 간섭이 발생하지 않는다. 이동 방송 서비스의 경우 고속 이동 환경에서 발생하는 다중 경로 페이딩 현상으로 인한 간섭은 수신 성능을 저하시키는 주된 원인이 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해 이동 수신이 가능하도록 설계된 DVB-T (Digital Video Broadcast Terrestrial), DVB-H, DAB(Digital Audio Broadcast) 등과 같은 다수의 방송 시스템은 OFDM 전송 방식을 사용하고 있다.

방송 시스템에서 상기 OFDM 전송 방식이 갖는 장점은 OFDM 전송 방식을 사용할 경우, 다중 경로 페이딩이 자기 간섭을 일으키는 현상을 방지할 수 있다. 특히 방송 서비스에서는 SFN(Single Frequency Network)을 통해 서로 다른 기지국이 동일한 방송 신호를 전송하기 때문에, OFDM을 통해 서로 다른 기지국이 송출한 신호가 서로 간섭이 되지 않고 수신할 수 있는 장점을 갖는다. 따라서 OFDM 전송 방식을 방송에 적용할 경우 간섭이 발생하지 않는 환경을 구현할 수 있어서 전송 효율을 극대화할 수 있다.

고속 패킷 이동통신 시스템(HRPD : High Rate Packet Data, 이하 “HRPD"라 한다)의 순방향 링크는 다중 접속 기술로 TDMA 기법을 다중화 방식으로 TDM(Time Division Multiplexing)/CDM(Code Division Multiplexing) 기법을 사용하고 있다.
도 1은 일반적인 고속 패킷 이동통신 시스템(HRPD) 순방향 링크의 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 한 슬롯은 반 슬롯 구조가 반복된 형태를 갖는다. 상기 반 슬롯의 중앙에는 N_pilot칩(chip)길이의 파일럿(Pilot)(103, 108)이 삽입되는데, 이는 수신 단말에서 순방향 링크의 채널 추정에 이용된다. 상기 파일럿(Pilot)의 양측에는 역방향 전력제어 정보, 자원 할당 정보 등을 포함하는 N_MAC칩(chip) 길이의 매체 접근 제어(MAC : Medium Access Control, 이하 “MAC”이라 한다) 정보(102, 104, 107, 109)가 전송된다. 그리고 상기 MAC 정보의 양측에는 N_Data 칩(chip) 길이의 실제 전송 데이터(101, 105, 106, 110)가 전송된다. 이와 같이 파일럿, MAC, 데이터 등이 서로 다른 시간에 전송되는 TDM 방식으로 다중화되어 있다.
한편 MAC과 데이터 정보는 왈시(Walsh) 코드를 이용한 CDM 방식으로 다중화하는 방법을 이용하고 있으며, HRPD 순방향 링크 시스템에서는 파일럿, MAC, 데이터의 소블럭 단위의 크기는 N_pilot = 96 칩(chip), N_MAC = 64 칩(chip), N_Data = 400 칩(chip)으로 설정되어 있다.

도 2는 BCMCS용으로 HRPD 순방향 링크 슬롯의 데이터 전송구간에 OFDM 블록(이하 "OFDM 심볼"이라 한다)을 삽입한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.

삭제

HRPD 순방향 호환성을 유지하기 위해 파일럿과 MAC 신호의 위치와 크기는 상기 도 1에 도시된 바와 같은 HRPD 슬롯에서의 위치와 크기가 일치하게 설정되어 있다. 즉 반 슬롯의 중앙에 N_pilot 칩 길이의 파일럿(103, 108)이 위치하고 파일럿 신호 양측에 N_MAC 칩 길이의 MAC 신호(102, 104, 107, 109)가 위치한다. 따라서 OFDM 기반 방송 서비스를 지원하지 않는 기존의 HRPD 단말기도 파일럿을 통해 채널을 추정하고 MAC 신호를 수신할 수 있다. 슬롯의 남은 영역, 즉 데이터 전송구간(101, 105, 106, 110)에서는 OFDM 심볼(121, 122, 123, 124)을 삽입한다. 이러한 OFDM 심볼은 BCMCS 정보를 변조한 것이다.

기존 HRPD 순방향 링크 시스템에서 N_Data=400 칩으로 설정되어 있었으므로, OFDM 심볼의 크기 또한 N_Data=400 칩이다. OFDM 방식에서는 다중 경로를 통해 시간 지연된 수신 신호가 자기 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위해 싸이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix, 이하 "CP"라 한다)를 OFDM 심볼의 앞부분에 놓는다. 즉, 하나의 OFDM 심볼은 BCMCS 정보를 역방향 고속 퓨리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)한 OFDM 데이터(126)와 CP(125)로 구성된다. CP의 크기는 N_CP 칩으로 OFDM 데이터의 뒷부분에서 N_CP 칩만큼의 신호를 복사하여 OFDM 데이터 직전에 위치시킨 것이다. 따라서 OFDM 데이터의 크기는(N_Data-N_CP)칩이 된다. 여기서 N_CP는 자기 간섭을 일으키는 시간 지연을 얼마만큼 허용할 것인가에 의해 결정된다. 만약, N_CP가 크다면 더 많은 지연 수신 신호가 간섭을 일으키지 않고 복조되지만 OFDM 데이터의 크기가 작아지기 때문에 보낼 수 있는 정보량이 줄어든다. 반면 N_CP가 작다면 보낼 수 있는 정보량은 커지지만 다중 경로 페이딩이 심한 환경에서 자기 간섭이 발생할 확률이 높아져 수신 품질이 저하된다.

SFN에서는 여러 송신기로부터 같은 신호가 전송되지만 이 신호들이 서로 다른 시간에 따라 단말기에 수신되기 때문에 CP의 크기를 키우는 것이 일반적이다. BCMCS용으로 OFDM 신호를 전송하는 HRPD 순방향 링크 시스템에서는 N_CP=80 칩으로 설정하는 것이 적당하다. 이러한 경우 OFDM 데이터의 크기는 320칩이 된다. 이것은 320개의 변조 심볼을 IFFT하여 OFDM 데이터 구간에 전송할 수 있다는 것을 의미하기 때문에, OFDM 방식을 통해 총 320개의 톤을 확보할 수 있다.

그러나 320개의 톤이 모두 데이터 심볼 전송에 이용될 수는 없다. 사용하는 주파수 대역의 가장자리에 있는 일부 톤은 대역 외 신호에 간섭으로 영향을 미치는 것을 줄이기 위한 경계 톤(Guard Tone)으로 사용해야 한다. 기존 HRPD 순방향 링크에서 사용하는 파일럿(103, 108)은 송신기마다 서로 다른 코드로 확산되어 전송되기 때문에 SFN으로 운영되는 BCMCS의 채널 추정 용도로 사용하기에 적합하지 않다. 따라서 OFDM 신호의 채널 추정을 위한 전용의 파일럿이 추가적으로 필요하다. 톤의 일부에 송수신기가 미리 약속한 신호를 전송하여 채널 추정에 이용할 수 있으며 이러한 톤을 OFDM 전용 파이럿 톤(Pilot Tone)이라고 한다. SFN에서 운용되는 OFDM 방식은 상대적으로 큰 시간 지연을 허용하므로 주파수 선택적 페이딩(Frequency Selective Fading)이 심화되기 마련이다. 심한 주파수 선택적 페이딩에서도 채널 추정을 할 수 있도록 충분한 파일럿 톤을 확보해야 한다. 이러한 표의 개수를 나타내면 하기 <표 1>과 같다. 320개의 톤들 중에서 16개는 경계 톤으로 64개는 파일럿 톤으로 활용하고 나머지 240개의 톤에 데이터를 전송한다.

총 Tone의 개수	NData - NCP = 320
Guard Tone의 개수	NGTone = 16
Pilot Tone의 개수	NPtone = 64
데이터 Tone의 개수	NDtone = 240

도 3은 고속 패킷 데이터 시스템에서 일반적인 톤 배치 방법을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 대역의 가장자리 부분에는 경계 톤(Guard Tone)(201)을 배치되고, 16개의 경계 톤 중 절반인 8개는 대역의 낮은 주파수 부분에 배치되고, 나머지 8개는 대역의 높은 주파수 부분에 배치된다. 상기 경계 톤에는 어떠한 신호도 전송하지 않는다. 때문에 경계 톤에는 전력도 할당되지 않는다. 그리고 데이터 톤(Data Tone)(203)은 경계 대역의 가운데 부분에 배치된다. 마지막으로 파일럿 톤(Pilot Tone)(202)은 채널 추정의 용도로 이용되기 때문에 5개의 톤에 한번씩 등간격으로 배치된다. 가장 낮은 주파수는 파일럿 톤으로부터 시작해서 4개의 경계 톤이 배치되고 다음에 다시 파일럿 톤이 삽입되는 구조이다.
데이터 톤(203)이 배치된 영역에서도 마찬가지로 파일럿 톤(202)이 삽입된 후 4개의 데이터 톤(203)이 위치하고 다음에 파일럿 톤(202)이 배치된다. 이러한 방법으로 각 톤을 배치하면 DC(Direct Current) 성분에 해당하는 주파수에 파일럿 톤(205)이 배치된다. 이러한 파일럿 톤(205)은 DC 톤이기 때문에 전력을 할당하지 않거나 전력을 다른 톤에 비해 적게 할당하여 전송하게 된다.
한편, 파일럿 톤(202)과 데이터 톤(203)에 할당되는 전력량은 서로 다르다. 채널 상태에 따라 파일럿 톤(202)과 데이터 톤(203)의 전력비의 최적의 해는 상이하기 때문에 송수신기는 미리 그 값을 서로 규정하고 있어야 한다.
도 4는 고속 패킷 데이터 시스템에서 일반적인 송신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 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 QPSK 확산기(306)와, 역 고속 퓨리에 변환기(307)와, 싸이클릭 삽입기(309)와, 호환(Compatible) 프로세서(310)를 더 포함한다.
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. 모든 톤에 전송될 신호가 할당되면 QPSK 확산 과정을 거치게 된다. 이러한 QPSK 확산 과정을 통해 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국의 신호는 서로 다른 복소 의사 잡음(Pseudo Noise, 이하 "PN"이라 한다)열이 곱해지게 된다. 여기서 복소 PN 열이란 실수 성분과 허수 성분이 모두 PN 코드로 구성된 복소 수열이다.
또한, 원하지 않는 기지국의 신호는 잡음의 형태로 수신기에 영향을 미치기 때문에 원하지 않는 기지국으로부터의 채널을 분리하여 채널 추정할 수 있게 된다. 상기 QPSK 확산 과정에서 곱해지는 복소 PN 열은 BCMCS 컨텐트 식별자를 입력받아 생성된다.
QPSK 확산 과정을 거친 변조 신호들은 역 고속 퓨리에 변환 과정을 통해 원하는 주파수 톤의 위치에 놓이게 된다. 다중경로 페이딩에 따른 자기 간섭 효과를 방지하기 위한 목적으로 CP를 삽입하는 과정을 거친 후에 송신할 OFDM 신호가 완성된다. 이후 과정은 파일럿(103, 108)과 MAC(102, 104, 107, 109) 등이 삽입되도록 HRPD의 송신기 과정을 그대로 따른다. 최종적으로는 전송되는 신호는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 슬롯 구조를 갖추게 된다.
그런데 종래의 방법대로 파일럿 톤을 배치하면 DC 성분에 파일럿 톤이 위치하게 된다. 이러한 경우 DC 성분 주위의 채널 추정이 어려워지는 문제점이 발생한다. 예를 들어 DC 위치의 파일럿 톤(205)에 전력을 할당하지 않는다면, DC 주위에서는 5개의 톤에 한번씩 등간격으로 파일럿 톤을 배치한다는 원래의 취지에 부합되지 않는다. 따라서 DC 주위의 데이터 톤들(207, 208)에서는 채널 추정 오류가 다른 위치에 비해 상대적으로 증가하게 된다. DC 위치의 파일럿 톤(205)에 전력을 할당하되 그 값을 미약하게 설정한 경우에도 채널 추정 오류의 문제는 발생하게 된다.

삭제

따라서 본 발명의 목적은 OFDM 전송 방식을 기반으로 하는 고속 패킷 이동통신 시스템에서 파일럿 톤이 DC 주파수에 위치하지 않고 등간격으로 배치되도록 파일럿 톤을 삽입하는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국 사이에 신호를 격리하기 위해 파일럿 톤을 일정한 옵셋을 주어 배치함으로써 DC 주변의 채널 추정 오류 문제를 해결하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 방법은, 방송서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 기지국들 사이의 신호를 격리하기 위한 톤 배치 방법으로서, 상위 계층으로부터 패킷 데이터를 수신하여 부호화하고 확산하며 변조하는 과정과, 상기 변조된 패킷 데이터에 경계톤을 삽입하는 과정과, 미리 결정된 파일럿 톤 옵셋에 따른 파일럿 톤 배치를 적용하여 파일럿 톤을 삽입하는 과정과, 상기 파일럿 톤 배치가 적용된 패킷 데이터 심볼을 서로 다른 방송 컨텐트를 전송하는 기지국들이 구분되도록 확산하는 과정과, 상기 확산된 패킷 데이터 심볼을 역 퓨리에 변환을 수행한 후 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 장치는, 방송서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 기지국들 사이의 신호를 격리하기 위해 톤을 배치하기 위한 장치로서, 상위 계층으로부터 수신되어 채널 부호화하고 확산하며 변조하는 수신 처리부와, 상기 변조된 패킷 데이터의 심볼에 경계톤을 삽입하는 경계톤 삽입기와, 상기 경계톤이 삽입된 상기 패킷 데이터 심볼에 미리 결정된 파일럿 톤 옵셋에 따른 파일럿 톤 배치를 적용하여 파일럿 톤을 삽입하는 파일럿 톤 삽입기와, 상기 파일럿 톤 옵셋이 적용된 패킷 데이터 심볼을 서로 다른 방송 컨텐트를 전송하는 기지국들이 구분되도록 확산하고, 상기 확산된 패킷 데이터 심볼을 역 퓨리에 변환한 후 싸이클릭 프리픽스를 삽입하여 전송하는 송신처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 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.
이하 본 발명의 실시예에서 방송서비스(BCMCS) 기술은 HRPD와 호환성을 가지면서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전송 방식을 적용한 시스템에 적용된다. 또한 상기 방송서비스(BCMCS) 기술은 OFDM 기반의 다른 방송 시스템에도 적용이 가능하다.
서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국이 같은 위치에 파일럿 톤을 배치하면 원하지 않는 기지국의 파일럿 톤이 채널 추정에 반영되게 된다. 기지국에서 QPSK 확산 과정은 이러한 문제를 방지하기 위해 적용된다. 그러나 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국간에 파일럿 톤(Pilot Tone)의 위치를 서로 겹치지 않게 배치할 경우 파일럿 톤의 위치에 간섭으로 작용하던 원하지 않는 기지국의 신호는 데이터 톤이 위치하기 때문에 수신기에서는 채널 추정을 보다 정확하게 수행할 수 있다. 따라서 BCMCS 컨텐트 별로 서로 다른 파일럿 톤 옵셋(Pilot Tone Offset)을 적용하는 기술은 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국 사이에 신호를 효율적으로 격리하는데 도움이 되므로 이러한 기술을 적용하여 본 발명의 실시예에 따른 톤 배치 방법에 대해 설명하기로 한다. 우선, 본 발명의 실시예에 따라 톤 배치를 하기 위한 송신기의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 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 QPSK 확산기(306)와, 역 고속 퓨리에 변환기(307)와, 싸이클릭 삽입기(309)와, 호환(Compatible) 프로세서(310)를 더 포함한다. 여기에 송신기는 상기 파일럿 톤 삽입기(305)와 연결된 파일럿 톤 옵셋 발생기(320)가 추가될 수 있다.
이와 같이 구성된 송신기의 동작에 대해 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상위 계층에서 만들어진 물리계층 패킷 데이터는 상기 채널 부호화기(301)에 입력되어 채널 부호화되고, 채널 부호화된 비트열은 다이버시티 이득을 얻기 위해 상기 채널 인터리버(302)를 통해 섞이게 된다. 인터리빙된 비트열은 상기 변조기(303)로 입력되어 변조 신호로 변환된다. 여기서 변조 신호는 데이터 톤(data Tone)에 배치된다.
그런 다음 상기 변조기(303)에서 출력된 신호는 상기 경계톤 삽입기(304)로 입력되어 대역 경계 부근에 경계 톤에 배치되고, 상기 파일럿 톤 삽입기(305)를 통해 등간격으로 파일럿 톤에 배치된다. 이때 방송서비스(BCMCS) 컨텐트 아이디에 따라 상기 파일럿 톤 옵셋 발생기(320)는 옵셋을 발생하여 파일럿 톤의 위치를 변화시킨다. 즉, 각 컨텐트의 OFDM 심볼들이 서로 다른 옵셋 값을 가지도록 옵셋 값을 발생시킨다.
모든 톤에 전송될 신호가 할당되면 QPSK 확산 과정을 거치게 된다. 이러한 QPSK 확산 과정을 통해 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국의 신호는 서로 다른 복소 의사 잡음(Pseudo Noise, 이하 “PN”이라 한다)열이 곱해지게 된다. 여기서 복소 PN 열이란 실수 성분과 허수 성분이 모두 PN 코드로 구성된 복소 수열이다. 원하지 않는 기지국의 신호는 잡음의 형태로 수신기에 영향을 미치기 때문에 원하지 않는 기지국으로부터의 채널을 분리하여 채널 추정할 수 있게 된다. 따라서 상기 QPSK 확산 과정에서 곱해지는 복소 PN 열은 BCMCS 컨텐트 식별자를 입력받아 생성된다.
QPSK 확산 과정을 거친 변조 신호들은 역 고속 퓨리에 변환 과정을 통해 원하는 주파수 톤의 위치에 놓이게 된다. 그런 다음 다중경로 페이딩에 따른 자기 간섭 효과를 방지하기 위한 목적으로 CP를 삽입하는 과정을 거치고 나면 송신할 OFDM 신호가 완성된다. 이후 파일럿 및 MAC 등이 삽입되도록 HRPD의 송신기 과정을 그대로 따른다. 최종적으로는 전송되는 신호는 슬롯 구조를 갖추게 된다.
이와 같이, 파일럿 톤의 옵셋은 BCMCS 컨텐트 식별자에 의해 결정된다. 즉 같은 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국들은 같은 파일럿 톤 옵셋 값을 사용하게 되는 반면, 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 경우 다른 파이럿 톤 옵셋 값을 사용하게 된다. 여기서 BCMCS 컨텐트 식별자는 또한 QPSK 확산 과정에도 전달되어 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국들이 서로 다른 복소 PN 열이 곱해지도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방송 서비스를 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.
상기 본 발명의 일 실시예와 달리 본 발명의 다른 실시예에서는 송신기가 별도의 파일롯 톤 옵셋 발생기를 구비하지 않고 미리 설정된 파일롯 톤 옵셋을 입력한다. 또한 본 발명의 다른 실시예에서는 파일롯 톤 옵셋이 BCMCS 컨텐트 별로 다르게 설정되며, 여러 기지국을 관장하는 기지국 제어기와 같은 상위노드에서 상기 파일롯 톤 옵셋을 결정하여 각 기지국에 알려주는 방식에서만 상기 본 발명의 일 실시예와 차이가 있다. 그러므로 상기 차이점들 외에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신기는 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일한 구조를 가지므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 구조를 갖는 송신기의 동작을 첨부된 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 방송 서비스를 제공하기 위한 고속 패킷 데이터 시스템에서의 송신기의 동작을 도시한 도면이다.
701단계에서 송신기는 수신된 패킷 데이터를 채널 부호화하고, 인터리빙하여 인터리빙된 패킷 데이터를 변조한다. 즉, 방송으로 송신할 데이터를 부호화된 변조 신호로 변환한다.
그런 다음 702단계에서 송신기는 BCMCS 컨텐트 식별자 별로 서로 다른 파일롯 톤 배치를 적용하여 BCMCS 컨텐트 식별자가 다르면 서로 다른 위치에 파일롯 톤이 위치하도록 도 3의 파일럿 톤 삽입기(305)를 통해 등간격으로 파일럿 톤을 삽입한다.
703단계에서 송신기는 QPSK 확산기(306)를 통해 BCMCS 컨텐트 식별자 별로 서로 다른 QPSK 확산을 수행한 후 704단계에서 역 고속 퓨리에 변환을 수행하고, 퓨리에 변환된 심볼에 CP를 삽입하여 OFDM 신호를 완성한다. 이후, 705단계에서 송신기는 도 3의 HRPD 호환 프로세서(310)를 통해 HRPD와 호환성을 갖도록 하는 후속 작업을 수행하고 706단계에서 상기 완성된 OFDM 신호를 전송한다.
다음은 도 8을 참조하여 상술한 바와 같이 송신기에서 전송되는 슬롯의 OFDM 심볼에 파일럿 톤 옵셋을 적용하기 위한 방법 및 톤 배치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 파일럿 톤 옵셋을 적용한 톤 배치를 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 무선 주파수(RF : Radio Frequency, 이하 "RF"라 한다)로 전송될 때에는 0번째 주파수 톤은 DC 톤으로써 정 가운데에 배치되고, 160번째 주파수 톤으로부터 319번째 주파수 톤까지는 DC 톤의 왼쪽으로 이동 배치된다. 즉, 0번째 주파수 톤을 기준으로 왼쪽에는 160~319번째 주파수 톤이 놓이고 오른쪽에는 1~159번째 주파수 톤이 놓인다. Δ는 종래의 파일럿 톤 배치 기준의 옵셋을 나타내는 변수이다.
참조부호 250은 Δ=0인 경우이므로 종래의 파일럿 톤 배치와 동일하다. 상기의 방법대로 참조부호 250의 톤 배치를 RF단에서의 배치로 다시 도시하면 상기 도 3에 도시된 바와 같은 배치를 얻을 수 있다. 종래의 톤 배치에 따른 파일럿 톤(202)은 5의 배수가 되는 주파수 톤에 위치하는 것을 확인할 수 있다.
상기 도 8의 참조부호 251, 252, 253, 254는 각각 Δ=1, Δ=2, Δ=3, Δ=4인 경우를 나타내었다.
파일럿 톤(202)은 5로 나누어 나머지가 Δ가 되는 주파수 톤에 위치한다. 상기 도 8에 도시된 바와 같이, Δ가 0이 아닌 경우 DC 톤에는 파일럿 톤(202)이 아닌 데이터 톤(203)이 놓이게 된다. 만약 DC 톤에 전력을 할당하지 않아 어떠한 신호도 전송하지 않는다고 한다면, 종래의 방법에서는 파일럿 톤 하나를 전송하지 않는 것이 되지만 0이 아닌 옵셋을 적용한 방법에서는 데이터 톤 하나를 전송하지 않는 것이 된다. 즉 종래의 방법에서는 240개의 데이터 톤은 그대로 전송하되 파일럿 톤을 하나 줄인 63개가 전송되나, 옵셋이 0이 아닌 값을 적용할 경우 파일럿 톤의 개수는 64개이지만 데이터 톤은 하나 줄인 239개가 전송된다.
이와 같이 옵셋이 0이 아닌 값을 적용하여 얻을 수 있는 첫번째 효과는 DC 톤 주위의 채널 추정 정확도가 종래 방법에 비해 증가한다. 종래 방법에서는 DC 톤에 파일럿 톤이 위치해서 DC 톤 주위의 채널 추정의 정확도가 떨어졌지만 본 발명의 실시예에서는 파일럿 톤이 DC 톤을 피하도록 함으로써 DC 톤 주위에서 채널 추정의 정확도가 떨어지는 현상을 막을 수 있다.
또한, 옵셋이 0이 아닌 값을 적용할 경우 사용할 수 있는 옵셋 값은 4가지 (Δ=1, Δ=2, Δ=3, Δ=4)가 존재한다. 따라서 송신기에서는 이를 제어함으로써 서로 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국간의 신호를 구분할 수 있으므로 본원 발명의 다른 실시예에서는 옵셋 값을 적용하는 방법을 상기 기지국간의 신호 구분에도 응용할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 참조부호 251과 252는 각각 Δ=1, Δ=2인 경우의 톤 배치를 나타낸다. 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 참조부호 251에서 파일럿 톤(202)으로 사용된 주파수는 252에서는 데이터 톤(203)으로 사용된다. 반대로 참조부호 252에서 파일럿 톤(202)으로 사용된 주파수는 참조부호 251에서는 데이터 톤(203)으로 사용된다. 그러므로 Δ=1의 톤 배치를 이용한 기지국과의 채널 상태를 단말기에서 추정할 때, Δ=2의 톤 배치를 이용한 기지국으로부터는 데이터 톤(203)만이 간섭으로 작용한다.
한편, 일반적으로 채널 추정의 정확도를 높이기 위해 파일럿 톤(202)에 할당되는 전력이 데이터 톤(203)에 비해 크다. 종래의 방법에서는 모든 파일럿 톤(202)의 위치가 동일했기 때문에 채널 추정 단계에서 다른 BCMCS 컨텐트를 전송하는 기지국으로부터의 간섭은 항상 파일럿 톤(202)의 충돌에 의해 발생하게 되었다.
그러나 상술한 바와 같이 배치를 다르게 설정한다면, 파일럿 톤(202)과 데이터 톤(203)이 충돌하여 파일럿 톤(202)이 채널 추정에 간섭을 일으키게 되며, 데이터 톤(203)은 파일럿 톤(202)보다 적은 전력이 할당되기 때문에 채널 추정과정에서의 간섭량이 감소하게 되므로 채널 추정의 정확도가 높아지게 된다.
그러면 상술한 바와 같은 파일럿 톤 옵셋을 부여하기 위한 구체적인 설명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 파일럿 톤 배치 부여 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 슬롯에서 파일럿 및 MAC(Pilot & MAC)(406, 407)은 상기 도 1에 도시된 바와 같은 종래 HRPD 순방향 링크와의 호환성을 위해 전송하는 파일럿(103, 108)과 MAC(102, 104, 107, 109)를 합쳐서 나타낸다. 슬롯의 나머지 부분에서는 OFDM 심볼이 전송되며, 하나의 슬롯에서 4개의 OFDM 심볼을 전송한다.
예를 들어, 동일한 시간 슬롯에서 일부 기지국은 BCMCS 컨텐트 A를 전송하고 일부 기지국은 B를 나머지 기지국은 C를 전송하면, 컨텐트 A를 전송하는 기지국에서는 첫 번째 OFDM 심볼(411)에 Δ=1, 두 번째 OFDM 심볼(421)에 Δ=2, 세 번째 OFDM 심볼(431)에 Δ=1, 네 번째 OFDM 심볼(441)에 Δ=3을 적용한다. 즉, 하나의 슬롯 내에서 OFDM 심볼간에 서로 다른 옵셋을 적용할 수 있다. 그리고 컨텐트 B를 전송하는 기지국에서는 첫 번째 OFDM 심볼(412)에 Δ=2, 두 번째 OFDM 심볼(422)에 Δ=1, 세 번째 OFDM 심볼(432)에 Δ=4, 네 번째 OFDM 심볼(442)에 Δ=2를 적용한다. 또한, 컨텐트 C를 전송하는 기지국에서는 첫 번째 OFDM 심볼(413)에 Δ=4, 두 번째 OFDM 심볼(423)에 Δ=3, 세 번째 OFDM 심볼(433)에 Δ=2, 네 번째 OFDM 심볼(443)에 Δ=1를 적용한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 첫 번째 OFDM 심볼을 살펴보면, 컨텐트 A를 전송하는 기지국은 Δ=1, 컨텐트 B를 전송하는 기지국은 Δ=2, 컨텐트 C를 전송하는 기지국은 Δ=4를 이용하고 있다. 따라서 서로 다른 컨텐트를 전송하는 기지국들은 서로 다른 위치에 파일럿 톤(202)을 배치하고 있다. 나머지 OFDM 심볼에서도 컨텐트가 틀리면 파일럿 톤 옵셋을 다르게 설정함으로써 파일럿 톤의 충돌을 막을 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

삭제

상술한 바와 같이 본 발명은 파일럿 톤 옵셋을 적용하여 서로 다른 컨텐트를 전송하는 기지국들이 서로 다른 위치에 다르게 파일럿 톤을 배치함으로써, 파일럿 톤의 충돌을 막을 수 있으므로 전송 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

방송서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 톤 배치 방법에 있어서,

상위 계층으로부터 방송 데이터를 수신하여 변조하는 과정과,

상기 변조된 데이터를 상기 OFDM 심볼의 데이터 톤에 배치하는 과정과,

상기 OFDM 심볼에 방송 서비스 컨텐트 별로 다르게 설정된 파일럿 톤 옵셋에 따라 파일럿 톤을 삽입하는 과정과,

상기 OFDM 심볼을 포함하는 패킷 데이터를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
제1항에 있어서,

상기 파일럿 톤 옵셋은 파일럿 톤 옵셋 발생기에서 상기 방송 서비스 컨텐트에 의해 결정되어 발생되는 것을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
제1항에 있어서,

상기 파일롯 톤 옵셋이 결정되고 상기 파일럿 톤 옵셋 정보는 수신기로 전송되는 것을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 파일럿 톤을 삽입하는 과정은 하나의 슬롯내 포함된 OFDM 심볼들간에 서로 다른 상기 파일럿 톤 옵셋을 적용함을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
제1항에 있어서,

상기 파일럿 톤을 삽입하는 과정은 상기 파일럿 톤이 직류 주파수에 위치하지 않고 등간격으로 배치되도록 상기 파일럿 톤 옵셋을 적용함을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
제6항에 있어서,

상기 직류 주파수에 위치하는 DC(Direct Current) 톤은 무선 주파수로 전송될 때 0번째 주파수 톤으로서 중앙에 배치되고, 주파수축에서 160번째 주파수 톤 내지 319번째 주파수 톤은 상기 DC 톤의 왼쪽에 배치되며, 1번째 주파수 톤 내지 159번째 주파수 톤은 상기 DC 톤의 오른쪽으로 배치됨을 특징으로 하는 톤 배치 방법.
방송서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 톤을 배치하는 장치에 있어서,

상위 계층으로부터 방송 데이터를 수신하여 변조하고, 상기 변조된 데이터를 상기 OFDM 심볼의 데이터 톤에 배치하는 데이터 처리부와,

상기 OFDM 심볼에 방송 서비스 컨텐트 별로 다르게 설정된 파일럿 톤 옵셋에 따라 파일럿 톤을 삽입하는 파일럿 톤 삽입기와,

상기 OFDM 심볼을 포함하는 패킷 데이터를 전송하는 송신 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
제8항에 있어서,

상기 파일럿 톤 옵셋을 상기 방송 서비스 컨텐트에 의해 결정하여 발생하는 파일럿 톤 옵셋 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
제8항에 있어서,

상기 파일롯 톤 옵셋이 결정되고 상기 파일럿 톤 옵셋 정보는 수신기로 전송되는 것을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
삭제
제8항에 있어서,

상기 파일럿 톤 삽입기는 하나의 슬롯내 포함된 OFDM 심볼들 간에 서로 다른 상기 파일럿 톤 옵셋을 적용함을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
제8항에 있어서,

상기 파일럿 톤 삽입기는 상기 파일럿 톤은 직류 주파수에 위치하지 않고 등간격으로 배치되도록 상기 파일럿 톤 옵셋을 적용함을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
제13항에 있어서,

상기 직류 주파수에 위치하는 DC(Direct Current) 톤은 무선 주파수로 전송될 때 0번째 주파수 톤으로서 중앙에 배치되고, 주파수축에서 160번째 주파수 톤 내지 319번째 주파수 톤은 상기 DC 톤의 왼쪽에 배치되며, 1번째 주파수 톤 내지 159번째 주파수 톤은 상기 DC 톤의 오른쪽으로 배치됨을 특징으로 하는 톤 배치 장치.
방송 서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 기지국의 패킷 데이터 전송 방법에 있어서,

상위 계층으로부터 방송 데이터를 수신하여 채널 부호화하고 변조하는 과정과,

상기 변조된 데이터를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 데이터 톤에 배치하는 과정과,

채널추정을 위한 파일럿 톤을 생성하는 과정과,

방송 서비스 콘텐트 별로 다르게 설정된 파일럿 톤 옵셋에 따라 상기 파일럿 톤을 상기 OFDM 심볼에 배치하는 과정과,

상기 OFDM 심볼을 포함하는 패킷 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 방법.
제15항에 있어서,

상기 파일럿 톤을 배치하는 과정에서 상기 파일럿 톤 옵셋은 하나의 슬롯내 포함된 OFDM 심볼들 간에 서로 다르게 적용함을 특징으로 하는 전송 방법.
방송 서비스를 위한 고속 패킷 이동통신 시스템에서 기지국의 패킷 데이터 전송 장치에 있어서,

상위 계층으로부터 방송 데이터를 수신하여 변조하고, 상기 변조된 데이터를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 데이터 톤에 배치하는 데이터 처리부와,

채널추정을 위한 파일럿 톤을 생성하는 파일럿 톤 발생기와,

상기 OFDM 심볼에 방송 서비스 콘텐트 별로 다르게 설정된 파일럿 톤 옵셋에 따라 상기 파일럿 톤을 배치하는 파일럿 톤 삽입기와,

상기 OFDM 심볼을 포함하는 패킷 데이터를 전송하는 송신 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
제17항에 있어서,

상기 파일럿 톤 삽입기는 상기 파일럿 옵셋을 하나의 슬롯내 포함된 OFDM 심볼들 간에 서로 다르게 적용함을 특징으로 하는 전송 장치.