KR100826168B1

KR100826168B1 - 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치

Info

Publication number: KR100826168B1
Application number: KR1020010088512A
Authority: KR
Inventors: 이상우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-12-29
Filing date: 2001-12-29
Publication date: 2008-04-30
Also published as: KR20030058125A

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에 있어서, 특히 차세대 이동 통신 시스템에서 수신 측 복호 단의 채널 추정 장치에 관한 것이다. 이 장치는 칩 단위로 누적된 파일럿 심볼들로부터 해당 전력 제어 그룹의 전력을 검출하고, 그 검출된 전력을 미리 설정된 임계 치와 비교하는 전력 검출부, 전력 검출부의 비교 결과 현재 검출된 전력이 설정된 임계 치보다 낮을 경우, 이후에 수신되는 파일럿 신호를 초기화 상태부터 계속 누적하는 파일럿 필터 레지스터를 포함한다.

채널 추정, 파일럿 필터

Description

이동 통신 시스템의 채널 추정 장치{channel estimator in mobile communication system}

도 1은 1/8 레이트의 불연속 모드로 전송되는 역 방향 링크 채널 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치를 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명의 채널 추정 장치를 사용할 경우에, 각 전송 속도에서의 타이밍 예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 채널 추정 장치를 사용할 경우에, 1/8 레이트의 전송 속도에서의 타이밍 예를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 역 확산부 20,21 : 누산부

30,31 : 파일럿 위상 메모리 50,51 : 심볼 지연 버퍼

80,81 : 파일럿 필터 레지스터 90 : 위상 회전부

100 : 전력 검출부

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 차세대 이동 통신 시스템에서 수신 측 복호 단의 채널 추정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템에서 이동 국은 역방향 링크(reverse link)를 통해 파일럿(pilot)을 전송한다.

그 파일럿 신호는 코히어런트 검출(Coherent detection)을 위한 채널 추정(channel estimation)에 사용되는 것으로, 기지국은 이동국으로부터 수신되는 파일럿을 이용하여 코히어런트 복조(coherent demodulation)를 수행한다. 보다 상세하게, 기지국은 코히어런트 복조를 위해서 채널 추정이 필요하게 되고, 채널 추정을 수행하는 채널 추정기(channel estimator)의 출력은 수신신호의 위상정보를 알려주므로, 그 채널 추정기의 위상정보로 수신신호에 대한 위상 회전(phase rotation)을 실시하여 원래 신호를 복원한다.

이러한 기지국의 코히어런트 복조에는 파일럿 필터(pilot filter)가 채널 추정에 사용되는데, 현재까지는 이동평균필터(moving average filter)가 가장 좋은 성능을 발휘한다고 알려져 있다. 그 이동 평균 필터는 현재 시점에서 일정 시간 이상의 전후로 입력된 신호의 평균으로 채널 추정을 행하는 필터이다.

다음에 역 방향 링크 기본 채널(fundamental channel)의 불연속 모드(Discontinuous mode : DTX mode)는 그 채널을 통해 전송되는 20ms 프레임(frame)의 16개(0번째에서 15번째까지) 전력 제어 그룹(Power Control Group ; 이하, PCG 라 약칭함) 중에서 2번째/3번째, 6번째/7번째, 10번째/11번째, 14번째/15번째의 특정 PCG에서만 신호 전송을 수행하는 모드로써, 1/8 레이트(rate) 전송속도의 데이터에 대해서만 적용된다.

참고로 통신 시스템의 전송 속도는 풀레이트(full rate), 1/2 레이트, 1/4 레이트, 1/8 레이트가 있다.

도 1은 1/8 레이트의 불연속 모드로 전송되는 역방향 링크 채널 구조를 나타낸 도면으로써, 도 1과 같은 채널 구조에서 수신측 복호단에 이동 평균 필터를 사용하는 경우는 일정 시간 전의 데이터 표본과 일정 시간 후의 데이터 표본이 준비되어 있어야만 현재 시점의 데이터에 대한 채널 추정이 가능하다.

결국 도 1에 예시된 바와 같이 1/8 레이트의 불연속 모드로 전송되는 역 방향 링크 채널에 대해, 0번째 및 1번째 PCG에서 파일럿 전송이 개시되지 않는 경우(불연속 모드인 경우)에는 2번째 PCG에서 채널 추정의 결과 값이 부정확하게 되고 그에 따른 위상 정보도 불량하므로, 정확한 원래 데이터 복원이 어렵게 된다는 문제가 있다. 결국 1/8 레이트의 불연속 모드에서는 다른 필터를 사용해야 한다.

그러나 보다 큰 문제는 수신측 복호단에서 20ms 프레임을 전부 수신한 후 속도 판정(rate determination)을 거쳐야만 현재 수신되는 신호의 전송속도가 풀레이트(full rate)인지 1/2 레이트인지 1/4 레이트인지 1/8 레이트인지를 알 수 있다는 것이다.

따라서 풀레이트(full rate), 1/2 레이트, 1/4 레이트를 위한 이동 평균 필터의 채널 추정 결과로 수신신호에 대한 위상 회전(phase rotation)을 실시하고, 그에 따른 심볼(symbol)들로 복호(decoding) 및 속도 판정(rate determination)을 행한다. 이 때 속도 판정 결과가 1/8 레이트의 전송속도로 판정되는 경우에는 이동평균필터가 아닌 다른 형식의 필터를 사용하고, 그 사용된 필터의 출력 값으로 위상 회전을 실시한 심볼로 복호를 다시 행해야 한다.

이 때는 1/8 레이트의 전송속도에 대해 사용되는 필터의 출력 및 위상 회전 이전의 심볼을 20ms 동안 저장해야 한다는 단점이 있다.

반대로 모든 전송속도에 대해 하나의 파일럿 필터를 사용할 경우에는 20ms동안 수신된 심볼을 저장할 별도의 메모리는 필요치 않지만, 각 전송 속도에 대한 복호 성능이 저하된다는 문제가 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 모든 전송 속도의 불연속 모드로 전송되는 역 방향 링크 채널에 대해, 0번째 및 1번째 PCG에서 파일럿 전송이 개시되지 않는 경우에 하드웨어의 추가나 성능 저하를 야기하지 않는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치의 특징은, 역 확산된 칩 단위의 수신 파일럿 신호를 임의의 칩 동안 누산하는 누산부, 상기 누산부에서 칩 단위로 누적된 파일럿 심볼들로부터 해당 전력 제어 그룹의 전력을 검출하고 그 검출된 전력을 미리 설정된 임계치와 비교하는 전력 검출부, 상기 전력 검출부의 비교 결과에서 현재 검출된 전력 제어 그룹의 전력이 설정된 임계치보다 상대적으로 낮을 경우 이후에 수신되는 파일럿 신호를 초기화 상태부터 계속 누적하는 파일럿 필터 레지스터로 구성된다.

이하 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

이하 설명에서는 신호가 20ms의 프레임 단위로 전송된다는 가정 하에서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치를 나타낸 블록도이다.

본 발명의 채널 추정 장치는, 역 확산부(despreader)(10)와, PCG 전력 측정을 위한 전력 검출부(energy detect)(100)와, 전송 속도 갱신을 위한 누산부(accumulator)(20,21)와, 파일럿 위상을 저장하기 위한 파일럿 위상 메모리(pilot phase memory)(30,31)와, 파일럿 필터 레지스터(pilot filter register)(80,81)와, 위상 회전부(phase rotation)(90)와, 월쉬 상관부(walsh correlator)(60,61)와, 심볼 지연 버퍼(symbol delay buffer)(50,51)와, 먹스(mux)(40,41)와, 가산기(70,71)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 채널 추정 장치의 동작에 대해 이하 설명한다.

우선 송신측에서는 송신 데이터를 I채널 지류 신호(I channel branch signal)와 Q채널 지류 신호(Q channel branch signal)로 분리시켜, 그 I 채널 신호와 Q 채널 신호에 채널 코드를 곱하여 확산하고, 그 확산된 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 I 및 Q 평면상에서 위상 회전시킨 후 변조 과정을 거쳐 전송한다.

이에 대해 수신측에서 역 확산부(10)는 확산되어 전송된 각 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 채널 코드로 역 확산시킨 후 출력한다. 이 때 각 수신 신호는 표본 단위에서 칩 단위의 신호로 변환되어 있어서, 누산부(20,21)는 갱신 전송 속도에 따라 수 칩(chip) 동안 누산(accumulation)한다. 예를 들어, 128 의사랜덤코드 칩(PN chip : pseudo noise code chip)을 갱신 전송 속도로 할 때, 누산부(20,21)는 128 의사 랜덤 코드 칩 동안 누산된 파일럿 신호를 만든다.

누산된 각 채널 지류의 파일럿 신호는 각 A경로에 따라 먹스(40,41)를 통해 가산기(70,71)에 전해진다. 각 먹스(40,41)로부터 전달되는 가산기(70,71)의 입력값은 이전 값을 저장하고 있던 파일럿 필터 레지스터(80,81)의 각 출력 값과 더해져서 출력된다.

이 때 파일럿 위상 메모리(30,31)에 저장되어 있던 일정 시간 이전에 입력된 누산부(20,21)의 출력 값이 B 경로로 먹스(40.41)를 통해 파일럿 필터 레지스터(80,81)에 전달되어 그 파일럿 필터 레지스터(80,81)가 갱신된다.

이후에 파일럿 필터 레지스터(80,81)에 저장되는 값은 지연된 C 경로의 심볼에 대한 위상 회전에 사용된다.

이상의 동작은 풀레이트, 1/2 레이트, 1/4 레이트의 경우에 관한 것이다.

다음 도 3은 본 발명의 채널 추정 장치를 사용할 경우에, 각 전송 속도에서의 타이밍 예를 나타낸 도면으로써, 그 도 3에서 0번째 다음 1번째 PCG의 끝시점(X시점)을 보면, 파일럿 위상 메모리(30,31)에는 기존에 두 PCG 구간(0번째 PCG와 1번째 PCG 구간) 동안 누산부(20,21)로부터 출력된 누산 파일럿 심볼이 저장된다.

상기의 예에서와 같이 128 의사 랜덤 코드 칩(PN chip)을 갱신 전송 속도로 한다면, 전력 제어 비트(Power control bit) 부분을 제외한 1152 칩이 한 PCG 구간에 존재하며, 그에 따라 파일럿 위상 메모리(30,31)는 9(1152/128=9)개의 분리된 메모리 공간을 각 PCG당 필요로 하게 된다.

즉 파일럿 필터의 길이를 2구간의 PCG로 한다면, 파일럿 위상 메모리(30,31)는 총 18개의 메모리 공간이 요구된다.

또한 도 3의 X시점에서 파일럿 필터 레지스터(80,81)에는 이전 2구간 PCG의 파일럿 신호가 누적되어 있고, 심볼 지연 버퍼(50,51)는 1번째 PCG의 심볼을 순차적으로 출력한다.

결국 파일럿 필터 레지스터(80.81)의 출력은 128 의사 랜덤 코드 칩(PN chip)마다 갱신되므로, 위상 회전부(90)는 128 의사 랜덤 코드 칩(PN chip) 구간 동안의 수 심볼들에 대해 파일럿 필터 레지스터(80,81)의 동일한 출력 값을 이용하여 위상 회전하게 된다.

다음은 신호의 전송 속도가 1/8 레이트인 경우의 동작을 설명한다.

전력 검출부(100)는 또 다른 누산부(110,120)와, 승산부(130,140), 합산부(150)와, 비교부(comparator)(160)로 구성된다.

제3 누산부 및 제4 누산부(110,120)는 역 확산부(10)에서 역 확산되어 출력된 파일럿 신호를 2구간의 PCG 동안 누적한다. 예를 들어, 제1누산부 및 제2 누산부(20,21)은 128 의사 랜덤 코드 칩(PN chip) 단위로 누적하고, 제3누산부 및 제4 누산부(110,120)는 128 의사랜덤코드 칩(PN chip) 단위로 누적된 파일럿 심볼들을 18번 누적한다.

이후에 승산부(130,140)는 각 채널 지류의 파일럿 심볼 누적 값을 승산하고, 합산부(150)가 각 승산부(130,140)의 출력을 합산하여, 해당 PCG의 전력을 검출한다.

본 발명의 불연속 모드에서 전단 2구간의 PCG 동안의 전력은 정해진 임계 치보다 작은 값을 갖는다. 즉, 도 4에서 파일럿이 전송되지 않는 0번째 PCG 구간과 1번째 PCG 구간에 대해 검출된 전력 값이 정해진 임계 치보다 낮다는 것이다.

이후에 다음 2구간의 PCG(2번째 PCG 구간과 3번째 PCG 구간) 동안에 신호가 전송되므로(이때는 검출된 전력 값이 정해진 임계 치보다 높다), 파일럿 위상 메모리(30,31)로의 경로는 디스에이블(disable)되고, 파일럿 필터 레지스터(80,81)는 "0"으로 초기화된다. 그리고 B 경로를 통해 이후에 입력된 파일럿 신호는 파일럿 필터 레지스터(80,81)에 계속 누적된다.

이 때 일정 구간 동안 파일럿 필터 레지스터(80,81)에 누적된 파일럿 신호는 C 경로로부터 동일한 시간 동안 지연된 심볼의 위상 회전 값으로 이용된다. 여기서 위상 회전 값으로 이용되는 파일럿 필터 레지스터(80,81)의 누적 값은 1 PCG 구간동안 누적된 값이거나, 그 이상의 PCG 구간동안 누적된 값으로, 이는 장치 구현을 어떻게 하느냐에 따라 달라지는 값이다.

마지막으로, 도 4의 Y시점을 보면, 파일럿 필터 레지스터(80,81)에는 2번째 PCG 구간의 파일럿 신호가 누적되어 있다. 따라서 심볼 지연 버퍼(50,51)는 2번째 PCG구간에 해당되는 심볼을 순차적으로 출력한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치를 사용함으로써, 이동국으로부터 전송되는 신호의 전송 속도를 모르고 또한 DTX(Discontinuous transmission mode)로 동작할 때, 1/8 레이트의 전송 속도에 대해 사용되는 필터의 출력 및 위상 회전 이전의 심볼을 20ms 동안 저장하기 위한 메모리의 추가가 필요 없게 된다.

또한 1/8 레이트를 위한 별도의 파일럿 필터를 추가하지 않고 간단한 하드웨어의 추가만으로, 1/8 레이트의 전송 속도에서 발생되는 복호 성능의 저하를 방지할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

역 확산된 칩 단위의 수신 파일럿 신호를 임의의 칩 동안 누산하는 누산부;

상기 누산부에서 칩 단위로 누적된 파일럿 심볼들로부터 해당 전력 제어 그룹의 전력을 검출하고, 그 검출된 전력을 미리 설정된 임계 치와 비교하는 전력 검출부;

상기 전력 검출부의 비교 결과에서 현재 검출된 전력이 설정된 임계 치보다 상대적으로 낮을 경우, 이후에 수신되는 파일럿 신호를 초기화 상태부터 계속 누적하는 파일럿 필터 레지스터를 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전력 검출부는,

상기 누산부에서 칩 단위로 누적된 각 채널 지류의 파일럿 심볼들을 누적하는 누산부들,

상기 각 누산부의 누적 값에 대해 승산(X², X는 각 채널 지류의 누적 값)하는 승산부들,

상기 각 승산부들의 값을 합산하는 합산부, 그리고

상기 합산부의 합산값을 미리 설정된 임계 치와 비교하는 비교부로 구성됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 비교부는,

상기 합산부의 합산 값이 미리 설정된 임계 치보다 상대적으로 낮을 경우, 상기 파일럿 필터 레지스터를 초기화시키기 위한 신호를 출력시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 채널 추정 장치.