KR100925763B1

KR100925763B1 - 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법 및 그 전송 매트릭스

Info

Publication number: KR100925763B1
Application number: KR1020087001221A
Authority: KR
Inventors: 메일링 딩
Original assignee: 지티이 코포레이션
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2009-11-11
Also published as: EP1901465A4; US8300574B2; WO2007003071A1; US20090303889A1; EP1901465B1; CN101133582B; CN101133582A; EP1901465A1; KR20080019712A

Abstract

본 발명은 조인트 송신 기술의 업링크 동기 구축 방법에 관한 것으로써, UE는 우선 업링크 채널에 인접한 다운링크 채널에 대해 채널 추정을 진행하고 업링크 동기 타임 슬롯 송신 신호의 송신 타이밍을 확정하고 다운링크 채널 추정 결과에 의해 전송 매트릭스 A와 기존 예비 송신 신호에 관련한 매트릭스 d를 구성한 후,

계산을 통하여 전환 후의 신호 e를 획득, 신호 e를 이용하여 기존 업링크 동기 서열을 대체함으로써 송신을 진행하고, 송신시 절차 (b)에서 확인한 송신 타이밍을 활용; 기지국은 상관기(correlator, 코릴레이터)를 이용하여 수신 신호에 대해 추정을 진행하여 업링크 신호의 타이밍을 획득하고 UE의 시간 조절량을 획득; 네트웍 단말에서 UE의 업링크 신호 송신 타이밍의 조절을 지시하여 완성하고 업링크 동기의 구축과정을 완성한다. 동 방법은 이동통신 시스템 중 기지국으로 하여금 UE를 정확히 지시하여 업링크 동기 구축 과정을 완성하도록 한다. 동 발명은 또한 TD-SCDMA 시스템 중의 전송 매트릭스 및 그 생성 방법을 공개하여, 동 전송 매트릭스는 업링크 동기 서열의 전환에 활용된 후 채널의 시간 지연 특점을 제거할 수 있다.

Description

조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법 및 그 전송 매트릭스 {A Method of Uplink Synchronization Establishment Based on the United Transmission Technology and the Transmission Matrix thereof}

본 발명은 시분할 다중접속(TDD)과 주파수분할 다중접속(FDD) 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히는 이러한 이동 통신 시스템 중 업링크 동기(Uplink Sync Control)의 구축 방법에 관한 것이다.

통신 시스템에 있어서 수신자가 신호를 수신하는 타이밍 정보는 정보를 정확히 해석할 수 있는 기반이다. FDD 이동통신 시스템에서 다운링크와 업링크는 모두 비 동시성일 가능성이 있고, 기지국과 유저 단말은 경로 서치와 추적을 통하여 상대방이 신호를 송신한 타이밍 정보, 특히는 신호 수신 초기 경로의 타이밍 정보를 획득할 수 있다. 이동통신 시스템의 채널 특징을 고려할 시, 단기 내에 수신 신호의 초기 경로 위치에는 큰 변화가 발생하지 않을 것이나 자아 신호 강도에는 단기 내에 큰 변화가 발생할 수 있으므로, 경로 서치와 추적은 통상적으로 신호 에너지에 대해 장기간 웨이팅 (Weighting) 평균을 실행한 후 해당 결과 정보를 이용하여 처리 절차를 진행하는 방법을 채용한다. 다른 한 면으로, FDD 이동통신 시스템 중 서치창 사이즈는 큰 것으로 선택가능하며, 예로서 WCDMA 시스템 중 경로 서치창은 96 칩 (chips) 이상일 수 있으므로 단시간 내에 추측한 편차가 다음 시스템 기능에 대한 영향은 크지 않다.

TDD에 기반한 CDMA 시스템은 전부 특수한 파일럿 코드 구조를 채택하여, 동 구조 형성 방법은 동일한 타임 슬롯 중 상이한 Midamble (타임슬롯 버스트 구조 중 트레이닝 서열 부분)이 이동한 채널 추정치가 동일한 채널 추정 결과의 상이한 창에 위치하도록 하며, 동 창의 폭 사이즈는 경로의 최대 시간 지연과 비교할 경우 별반 차이가 나지 않는다. 예로서, TD-SCDMA (Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) 시스템 중 일반적인 채널 추정 창의 길이는 16 칩이나 경로의 최대 시간 지연은 15.3 칩 이상에 달한다. 따라서, 시스템 중 임의의 일방의 수신 신호는 동기 또는 표준 동기의 특징을 구비할 것을 필요로 한다. 특별히, 기지국은 반드시 유저 시설(UE)의 신호 송신 시의 초기 위치를 획득해야 하며, 동 시설에 대해 추적을 진행하여 유저 시설에 통보함으로써 정기적인 조정을 실행하도록 하여 동기 또는 표준 동기의 목표에 도달하도록 한다.

TDD 이동통신 시스템에서 다운링크의 신호는 동기 송신함으로 인해, 유저 시설은 시종 신호를 송신할 수 있는 물리 채널 (예로서 DwPCH 과 P-CCPCH) 을 이용하여 동기 서치와 추적을 진행한다. 업링크 방향에서는 동기 또는 표준 동기 목적에 달성하기 위해 시스템은 초기 동기성 구축과 동기성 제어 두가지 절차를 실행해야 한다. 그 중, 전자는 후자의 기반임과 동시에 시스템 기능 실현의 전제이다.

업링크 동기성 TD-CDMA 시스템과 표준 동기성 TD-CDMA 시스템에 있어서, 업링크 초기 신호의 동기 과정에 약간의 차이가 있으나 모든 기지국은 업링크 초기 신호의 수신 타이밍을 처리 기반으로 한다. 그러나 채널의 시간 지연 확장 특징으로 인해 기지국은 초기 신호 타이밍 판정에서 고유의 편차가 발생하여 시스템 기능의 실현에 영향을 주게 된다.

TD-SCDMA 시스템을 예로 할 경우, 해당 서브 픽셀 구조도는 도1과 같다. 발명의 명칭은 “동기성 코드분할 다중접속 통신 링크 구축과 유지 방법”, 특허출원번호가 97118934.X인 중국 특허는 업링크 동기 구축 방법에 대해 공개함으로써, 도2와 같이, 동 방법은 절차21, 유저 시설은 자체와 기지국 사이의 거리를 추정; 절차 22, 유저 시설은 상기 거리에 의해 송신 타이밍을 추정 확인; 절차 23, 유저 시설 신호 송신; 절차 24, 기지국에서 수신 신호의 초기 경로 위치를 획득; 절차 25, 네트웍 단말에서 유저 시설의 송신 타이밍 조절을 지시; 절차 26, 유저 시설에서 송신 타이밍을 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법에 의해, 기지국에서는 수신한 UpPTS（uplink pilot time slot）의 최종 경로(tail path)를 수신 UpPTS의 초기 타이밍으로 함으로 인하여 유저 타이밍 정보에 대한 판독 오류를 초래할 수 있다. 이는 긴(large) 시간 지연 확장 채널 조건하의 유저에 대한 영향이 더욱 심각하며, 유저의 접속 과정 완료 불능을 초래할 수도 있다. 따라서 TD-SCDMA 와 TD-CDMA를 완벽하게 포함한 TDD 이동통신 시스템의 업링크 동기 구축 과정은 관련 시스템의 발전과 성숙화를 크게 추진할 것이다.

이와 동시에, 조인트 검측 기술의 활용은 이미 이론과 실천을 거쳐 증명되었다. 독일 Kaiserslautern 대학의 P.W.Baier 교수는 조인트 검측 기술과 Relative Even 조인트 송신 기술을 발명했다. 동 기술은 TDD 시스템에서 업/다운링크 전송 타임 슬롯 간의 시간 간격이 채널 관련 시간보다 작을 경우, 업링크 채널의 임펄스 리스폰스(impulse response)와 다운링크 채널의 임펄스 리스폰스가 비교적 큰 관련성을 구비한 특징에 업링크 조인트 채널이 추정하여 획득한 채널 임펄스 리스폰스와 유저 주파수 확장 서열 정보가 기지국에서의 프리 프로세스(pre-proces) 송신 신호를 결합하여, 모바일 스테이션 수신자가 채널 추정을 할 필요가 없이 관련 계산만 진행하면 전송 신호를 검측해 낼 수 있도록 한다. 이는 유저 시설에 대한 조인트 검측 수요를 기지국에 대한 조인트 송신 수요로 전환함으로써 모바일 스테이션의 복잡도를 효과적으로 감소할 수 있다. 출원번호가 03137628.2인 중국 특허 “조인트 검측 송신 기술에 기반한 신호 조인트 최적화 방법”이 바로 상기 기술을 기반으로 한 기술과제이다. 허나, 현재까지 유저 시설에 조인트 송신 기술을 활용한 실제 실현 방안은 없다.

본 발명이 해결 하고자 하는 기술문제는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법을 제공함으로써, 업링크 동기와 업링크 표준 동기 TDD 이동 통신 시스템 중의 기지국으로 하여금 유저 시설을 정확히 지도함으로써 업링크 동기 구축 과정을 완성하도록 하는 것이다.

상기 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이동 통신 시스템에 활용되는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법을 제공함으로써, 동 방법은

（a） 유저 시설은 업링크 채널에 인접한 다운링크 채널에 대해 채널 추정을 실행하고;

（b） 유저 시설은 업링크 동기 타임 슬롯 송신 신호의 송신 타이밍을 확인하고;

（c） 유저 시설은 다운링크 채널 추정 결과에 의해 전송 매트릭스 A와 기존 예비 송신 신호와 관련한 매트릭스

를 구성하고;

（d） 유저 시설은

을 계산하여 전환 후의 신호

를 구하며, 그 중

은 노이즈 매트릭스;

（e） 유저 시설은 신호 e를 이용하여 기존의 업링크 동기 서열을 대체함으로써 송신을 진행하고, 송신시 (b)에서 확인한 송신 타이밍을 이용하며;

（f） 기지국은 상관기(correlator, 코릴레이터)를 통하여 수신 신호에 대해 추정을 진행하고 업링크 신호의 타이밍을 획득하며 유저 시설이 업링크 동기를 실현하기 위해 필요한 타임 조절량을 계산하고;

（g） 네트웍 단말은 계산한 타임 조절량을 이용하여 유저 시설이 업링크 신호 송신 타이밍의 조절을 진행하는 것을 지시하고, 유저 시설은 업링크 신호의 송신 타이밍을 조절함으로써 업링크 동기 구축을 완료하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 （a）에서, 유저 시설은 다운링크 파일럿 타임 슬롯 또는 메인 공공 제어 물리 채널에 대해 채널 추정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 （a）에서 유저 시설이 채널 추정 진행 시, 채널 추정의 장기간 필터링 결과를 이용하여 경로 위치를 획득함과 동시에 순식간의 채널 추정 결과를 이용하여 관련 경로의 채널 추정 값을 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 （b）에서 수신 신호의 파워에 의해 기지국과의 거리를 추정하고 송신 타이밍을 계산하거나, 유저 시설이 네트웍의 어느 한 곳에 위치했다고 설정하고 수신 타이밍에 의해 송신 타이밍을 지정하는 것을 특징으로 한다.

상기 전송 매트릭스 A는 채널 추정 결과와 확장 스펙트럼 서열 합성곱으로 구성되고 상기 매트릭스 d는 예비 송신 신호와 “0” 원소로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 통신 시스템은 TD-SCDMA 시스템이고, 절차 (a) 중 채널 추정 결과를

, 그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수이며, H^T 매트릭스는 H의 전치 매트릭스이고, 상기 절차 (c)에서 상기 전송 매트릭스 A는 하기 절차:

(c1) 우선 매트릭스 B를 구성, 매트릭스 B의 구성 방법은: 31N*16 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 H^T 매트릭스를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 16개 H^T 매트릭스를 배열 완료 후 새로 구성한 31N*16 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정;

(c2) 다음, 143N*128 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 매트릭스 B를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 8개 매트릭스 B를 배열 완료 후 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정하는 절차를 통하여 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 (c)에서 상기 매트릭스 d는 기존의 예비 송신 업링크 동기 서열 뒤에 다수개의 0을 추가하여 구성한 143N개 원소를 포함한 원 디멘션 매트릭스인 것을 특징으로 한다.

상기 노이즈 매트릭스는 유저 시설이 검측한 로컬 노이즈 또는 기지국 타임 슬롯 업링크 파일럿 타임 슬롯의 SNR 추정을 통하여 획득한 것임을 특징으로 한다.

상기 절차 (d)에서 MMSE-BLE 방법의 간소화 알고리즘 또는 ZF-BLE방법으로 신호 e를 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 (f)에서 관련 출력 에너지가 최대인 시각을 업링크 신호의 타이밍으로 정하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차 (f)에서 상기 기지국은 서치창 내에 최대 피크 값보다 작고 최대 피크 값과의 차이가 설정 범위보다 작은 또 다른 피크 값의 존재 여부를 판단하고, 존재할 경우 2개의 사용자가 동일한 접속 코드를 이용하여 접속하고 있는 것으로 판단하고 직접 퇴출; 존재하지 않을 경우 절차 (g)를 진행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 해결 하고자 하는 다른 기술문제는, TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스 및 그 생성 방법을 제공함으로써 동 전송 매트릭스로 하여금 업링크 동기 서열의 전환에 이용된 후 채널의 시간 지연 특점을 제거되도록 하는 것이다.

상기 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스의 생성 방법을 제공함으로써, 상기 생성 방법은

（r） 채널 추정 결과

에 의해 전치 매트릭스 H^T를 획득하고 그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수;

（s） 우선 매트릭스 B를 구성, 매트릭스 B의 구성 방법은: 31N*16 매트릭스를 새로 구성하고 첫번째 H^T 매트릭스를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 16개 H^T 매트릭스를 배열 완료 후 새로 구성한 31N*16 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정;

（t） 다음, 143N*128 매트릭스를 새로 구성하고 첫번째 매트릭스 B를 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 8개 매트릭스 B를 배열 완료 후 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정하여 상기 전송 매트릭스를 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 또한 TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스를 제공함으로써,

상기 전송 매트릭스는 디멘션이 143N*128인 매트릭스로 첫 번째 매트릭스 B를 디멘션이 143N*128인 전송 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 기타 원소를 0으로 설정;

상기 매트릭스 B는 디멘션이 31N*16인 매트릭스로 16개 H^T 매트릭스를 포함하고, 첫 번째 H^T 매트릭스는 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 기타 원소는 0으로 설정;

상기 매트릭스 H^T는 매트릭스 H의 전치 매트릭스, 매트릭스 H는 채널 추정 결과로 구성된 원 디멘션 매트릭스로,

, 그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수 인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명은 유저 시설에 조인트 송신 기술을 이용함으로써 업링크 동기 서열에 대해 전환을 실행하고 채널의 시간 지연을 제거함으로써 초기 신호의 타이밍을 더욱 정확하게 계산하고 더욱 정확한 시간 조절량을 획득함으로써 유저 시설의 업링크 동기 구축 과정을 정확히 지도할 수 있다. 본 발명은 업링크 동기 구축 과정의 저 성공율 폐단을 본질적으로 해결했다.

도1은 TD-SCDMA 시스템 서브픽셀 구조도;

도2는 기존의 업링크 동기 구축 흐름도;

도3은 본 발명 실시예에서 제출한 업링크 동기 구축 방법의 흐름도;

도4는 본 발명 실시예에서 제출한 전송 매트릭스 A의 구조도.

TDD 이동통신 시스템은 시분할 다중접속을 기반으로, 다운링크와 업링크는 동일한 주파수를 이용함으로써 다운링크와 업링크가 동등한 무선 전파 환경을 구비하도록 한다. 또한, 채널 임펙트 레스폰서는 일정한 시간 범위내에서 관련성을 구비함으로 업링크의 채널 임펙트 레스폰서와 다운링크의 채널 임펙트 레스폰서도 일정한 시간범위 내에 관련성을 구비하며, 심지어 동등하다고 여길 수도 있다.

본 발명은 TDD 이동통신 시스템 중 다운링크와 업링크의 채널 대칭성과 채널의 시간 관련성을 이용하여, 유저 시설(UE)에 활용되는 조인트 송신 기술을 제안했으며, 동 기술을 TDD 이동통신 시스템의 업링크 동기 구축 과정에 활용함으로써 유저 시설의 간단한 처리를 통하여 관련 계산에 의해 기지국에서 업링크 신호의 타이밍을 정확하게 검측할 수 있도록 했다. 아래에 도면과 결합하여 TD-SCDMA 시스템에서의 본 발명의 구체적인 실시예를 기재함으로써 본 발명의 기술특점과 기능에 대해 설명하도록 한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 보호범위에 대해 제한성을 구비하지 않는다. 실제로 TD-CDMA 와 WCDMA 시스템에서 여전히 하기와 같은 동일한 방법을 이용할 수 있다.

도1과 같이, TD-SCDMA 시스템의 서브 픽셀 구조에서, 타임 슬롯 0의 Midamble과 타임 슬롯 UpPTS 간 최대 시간 간격은 1개 타임 슬롯보다 작고, DwPTS (다운링크 파일럿 타임 슬롯)과 타임 슬롯 UpPTS 간의 최대 시간 간격은 1개 타임 슬롯의 절반에 비해서도 작다. 따라서, 업링크 UpPTS의 채널 임펙트 리스폰스는 다운 링크 타임 슬롯 0 또는 다운링크 DwPTS 채널 임펙트 레스폰서와 같다고 볼 수 있다. 또한, 타임 슬롯 0의 방송 채널과 DwPTS 부분은 모두 고정 파워를 이용하여 연속적인 송신을 진행한다. 유저 시설에서 상기 두 부분 신호는 모두 비교적 큰 SNR을 구비하며, 채널 추정 결과는 비교적 높은 정확도를 구비한다. 실제 실현 시, 유저 시설의 처리 능력에 의해 선택 가능하며, 처리 능력이 우월할 경우 DwPTS 부분을 선택하여 채널 추정을 진행할 수 있다.

도3에서와 같이, 본 실시예의 방법은 하기와 같은 절차를 포함한다.

절차 31, 유저 시설은 DwPTS 또는 P-CCPCH (메인 공공 제어 물리 채널)에 대해 채널 추정 진행;

채널 추정 과정에, 본 실시예는 채널 추정의 장기간 필터링 결과를 이용하여 경로 위치를 정확하게 획득함과 동시에, 순간적 채널 추정 결과를 이용하여 경로 관련 채널 추정치를 획득함으로써 채널 추정의 정확성을 향상시킨다. 기타 채널 추정 방법도 이용 가능하다. 여기서, 오버 샘플링 비율 (over sampling rate)이 1일 경우의 채널 추정 결과를

라 한다.

절차 32, 유저 시설에서 업링크 동기 타임 슬롯 송신신호의 송신 타이밍을 확인;

여기서 수신 신호의 파워에 의해 기지국과의 거리를 추정하여 송신 타이밍을 계산 가능하다. 또한 유저 시설이 네트웍의 어느 한 위치에 있다고 가정함으로써 설정한 송신 타이밍을 활용할 수 있다. 예로서, 유저 시설이 셀(cell) 변두리에 위치했다고 할 경우, 송신 타이밍이 수신 타이밍보다 96 칩(chips) 빠르게 설정할 수 있다. 이 외 기타 방식도 이용 가능하다.

절차 33, 유저 시설은 다운링크 채널 추정 결과에 의해 디멘션이 143×128이고 채널 추정 결과와 스프리드 스펙트럼 서열 합성곱으로 구성된 전송 매트릭스

를 구성하고, 동시에 디멘션이 1×143이고 예비 발사 신호와 0 원소로 구성된 매트릭스

를 구성해야 한다.

본 실시예의 조인트 송신 기술이 동기 접속 채널에 이용되고 동 채널이 기타 채널과 상이함으로 인해, 매트릭스

는 특유의 특점을 구비한다. 도4와 같이, 매트릭스 A는 8개 매트릭스 B로 병렬 배열되었고, 매트릭스 B는 16개 H^T 매트릭스가 병렬 배열되어 구성되었으며, 그 중 H^T는 채널 추정 결과에 표시된 16*1 매트릭스이다.

매트릭스 B의 구성 방법은, 31*16 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 H^T 매트릭스를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 항상 1을 가하도록 하며 16개 H^T 매트릭스를 배열 완료 후 새로 구성한 31*16 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정한다.

매트릭스 A의 구성 방법은, 143*128 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 매트릭스 B를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 항상 16을 가하도록 하며 8개 매트릭스 B를 배열 완료 후 새로 구성한 143*128 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정한다.

유저 시설이 송신하려는 동기 서열이

일 경우, 매트릭스

, 즉 기존에 송신하려던 업링크 동기 서열 뒤에 15개 0을 가하여 143개 원소를 포함한 1 디멘션 매트릭스를 구성한다.

절차 34, 유저 시설은

의 값을 구하고, 대체 신호

,

를 획득한다. 그 중

은 노이즈 매트릭스,

, 유저 시설이 검측한 로컬 노이즈일 수 있으며 기지국 UpPTS 부분의 SNR 추정을 통하여 획득할 수도 있다.

구체적으로 실시할 경우, 조인트 검측 기술 중 MMSE-BLE (minimum mean squared error block linear equalizer), ZF-BLE (zero-forcing block linear equalizer) 등 방법을 이용하여 신호

를 구할수 있다. MMSE-BLE 방법을 이용할 경우, 통용되는 계산식은 아래와 같다.

（1）

식 (1)에서

는 A의 켤레 매트릭스의 전치 매트릭스이다.

는 실제 송신한 신호

,

는 명의상에서 노이즈 공간 관련 매트릭스로 불리우며,

는 신호 공간 관련 매트릭스로 불리 운다.

는

의 역 매트릭스,

는

의 조건하에 있음을 표시한다. 실제로 값을 구할 때, 그 과정은 기존의 조인트 검측 알고리즘의 과정과 완전히 일치하다. Cholesky 분해 알고리즘, 근사 Cholesky 분해를 활용 가능하며 FFT, Schur 알고리즘도 이용 가능하다.

의 역수를 구하는 계산을 피면하기 위해 MMSE-BLE 방법의 간략화 알고리즘을 이용할 수 있으며, 해당 계산식은 하기와 같다.

(2）

그 중,

은 노이즈 에너지 중간치 (middle-energy value)이다.

또는, 더욱 간단한 ZF-BLE 방법을 이용 가능하며, 해당 계산식은 아래와 같다.

（3）

계산식 (1)을 이용할 경우 값을 구하는 성능이 우월하나 계산이 복잡하고, 계산식 (3)을 이용할 경우 계산은 간단하나 성능이 떨어진다. 허나 계산식 (2)를 이용할 경우 성능과 계산량이 모두 상기 (1)과 (3) 사이에 놓인다.

절차 35, 유저 시설은 대체 신호e를 이용하여 기존의 업링크 동기 서열을 대체함으로써 송신을 진행하고, 송신 타이밍은 절차 32의 결과를 이용한다.

절차 36, 기지국은 상관기(correlator, 코릴레이터)를 통하여 수신 신호 추정을 진행하고, 관련 출력 에너지가 최대인 시각을 업링크 신호 타이밍으로 설정하여, 유저 시설이 업링크 동기 효과에 도달하기 위해 진행이 필요한 시간 조절량을 계산한다.

실제로 실행할 경우 FFT 보조 방법을 이용할 수 있다. 서치 창 내에 최대 피크 값보다 작고 최대 피크 값과의 차이가 x dB보다 작은 또 다른 피크 값 (x는 설정 가능, 0~20 dB 가능)이 존재할 경우, 이때 2개의 사용자가 동일한 접속 코드를 이용하여 접속하고 있는 것으로 판단함으로 직접 과정을 퇴출하여 나오거나 절차 37을 실행할 수 있다.

절차 37, 네트웍 단말은 획득한 정보를 이용하여 유저 시설이 업링크 신호 송신 타이밍 조절을 완성하는 것을 지도, TD-SCDMA 시스템에서 상기 정보는 FPACH 채널의 특정된 필드 (field)를 이용하여 전송한다.

절차 38, 유저 시설은 네트웍 단말의 명령에 의해 업링크 신호의 송신 타이밍을 조절, 이때 업링크 신호는 기지국에서 업링크 동기를 획득 가능하다.

상기 통신 과정은 또한 진일보로 업링크 동기 추적 단계에 진입할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명 중 방법은 유저 시설에 조인트 송신 기술을 활용함으로써 업링크 동기 서열 전환을 실행하고 채널의 시간 지연 특점을 제거하여, 더욱 정확하게 초기 신호의 타이밍을 계산 가능하고 정확한 시간 조절량을 얻음으로 유저 시설이 업링크 동기 구축 과정을 완성하는 것을 정확하게 지도한다. 따라서 업링크 동기 구축 과정의 성공율이 낮은 문제점을 해결할 수 있다.

강조할 것은, 본 발명의 방법은 TD-SCDMA 시스템에만 제한된 것이 아니며, 다른 2개 실시예에서 본 발명의 방법은 TD-CDMA 또는 WCDMA 시스템에 활용되고 있으며 똑같이 도3의 흐름에 따르고 단지 구성을 이룬 매트릭스 A와

의 차이점일 뿐이다. TD-CDMA와 WCDMA 시스템에서 매트릭스 A와 매트릭스

의 구성 방법은 기타 특허문서에 의해서 이미 공개되었으며, 예로서 본 발명의 종래기술에서 인용한 출원번호가 03137628.2, 발명명칭이 “조인트 검측 송신 기술에 기반한 신호 조인트 최적화 방법”인 중국 특허에서 TD-CDMA와 WCDMA 시스템 중 매트릭스 A와 매트릭스 d의 구성 방법을 공개했다. TD-SCDMA 시스템의 업링크 접속은 특수한 타임 슬롯 구조를 이용함으로 본 발명의 실시예 부분에서 상기와 같은 TD-SCDMA 업링크 접속 타임 슬롯의 전송 매트릭스 A의 구성 방법을 소개했다.

TD-SCDMA 시스템에서, 매트릭스 A와 B의 디멘션은 예비 송신 서열의 폭과 채널 추정 창의 길이에 의해 결정된다. 또한, 동 디멘션은 오버 샘플링 비율의 크기에 따라 변화된다. 다른 실시예에서, 오버 샘플링 비율이 N일 경우,

, 매트릭스 B의 구성 방법은 A와 같으나 디멘션은 커진다. 만약 B 매트릭스가 31N*16 이고 A가 143N*128, 그 중 N은 1과 같거나 1 이상인 정의 정수, 샘플링 비율로 인한 디멘션의 변화는 상기 실시예와 동등한 변화로 볼 수 있다.

본 발명은 TD-SCDMA, TD-CDMA 또는 WCDMA 시스템에 이용되어, 이러한 이동통신 시스템 중의 기지국으로 하여금 유저 시설이 업링크 동기 구축 과정을 완성하는 것을 정확히 지시할 수 있도록 한다.

Claims

이동통신 시스템에 활용되는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법에 있어서,

（a） 유저 시설은 업링크 채널에 인접한 다운링크 채널에 대해 채널 추정을 실행하고;

（b） 유저 시설은 업링크 동기 타임 슬롯 송신 신호의 송신 타이밍을 확인하고;

（c） 유저 시설은 다운링크 채널 추정 결과에 의해 전송 매트릭스 A와 기존 예비 송신 신호와 관련한 매트릭스
를 구성하고;

（d） 유저 시설은
을 계산하여 전환 후의 신호
를 구하며, 그 중
은 노이즈 매트릭스;

（e） 유저 시설은 신호 e를 이용하여 기존의 업링크 동기 서열을 대체하고, 신호 e를 송신하며, 송신시 (b)에서 확인한 송신 타이밍을 이용하며;

（f） 기지국은 상관기(correlator, 코릴레이터)를 통하여 수신 신호에 대해 추정을 진행하고 업링크 신호의 타이밍을 획득하며 유저 시설이 업링크 동기를 실현하기 위해 필요한 타임 조절량을 계산하고;

（g） 네트웍 단말은 계산한 타임 조절량을 이용하여 유저 시설이 업링크 신호 송신 타이밍의 조절을 진행하는 것을 지시하고, 유저 시설은 업링크 신호의 송신 타이밍을 조절함으로써 업링크 동기 구축을 완료하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 （a）에서, 유저 시설은 다운링크 파일럿 타임 슬롯 또는 메인 공공 제어 물리 채널에 대해 채널 추정을 진행하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 （a）에서 유저 시설이 채널 추정 진행 시, 채널 추정의 장기간 필터링 결과를 이용하여 경로 위치를 획득함과 동시에 순식간의 채널 추정 결과를 이용하여 관련 경로의 채널 추정 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 （b）에서 수신 신호의 파워에 의해 기지국과의 거리를 추정하고 송신 타이밍을 계산하거나, 유저 시설이 네트웍의 어느 한 곳에 위치했다고 설정하고 수신 타이밍에 의해 송신 타이밍을 지정하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 전송 매트릭스 A는 채널 추정 결과와 확장 스펙트럼 서열 합성곱으로 구성되고 상기 매트릭스 d는 예비 송신 신호와 “0” 원소로 구성되는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1 또는 5에 있어서,

상기 통신 시스템은 TD-SCDMA 시스템이고, 절차 (a) 중 채널 추정 결과를
, 그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수이며, H^T 매트릭스는 H의 전치 매트릭스이고, 상기 절차 (c)에서 상기 전송 매트릭스 A는 하기 절차:

(c1) 우선 매트릭스 B를 구성, 매트릭스 B의 구성 방법은: 31N*16 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 H^T 매트릭스를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 16개 H^T 매트릭스를 배열 완료 후 새로 구성한 31N*16 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정;

(c2) 다음, 143N*128 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 매트릭스 B를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 8개 매트릭스 B를 배열 완료 후 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정하는 절차를 통하여 획득하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 절차 (c)에서 상기 매트릭스 d는 기존의 예비 송신 업링크 동기 서열 뒤에 다수개의 0을 추가하여 구성한 143N개 원소를 포함한 원 디멘션 매트릭스인 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 노이즈 매트릭스는 유저 시설이 검측한 로컬 노이즈 또는 기지국 타임 슬롯 업링크 파일럿 타임 슬롯의 SNR 추정을 통하여 획득한 것임을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 (d)에서 MMSE-BLE 방법의 간소화 알고리즘 또는 ZF-BLE방법으로 신호 e를 획득하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 (f)에서 관련 출력 에너지가 최대인 시각을 업링크 신호의 타이밍으로 정하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 절차 (f)에서 상기 기지국은 서치창 내에 최대 피크 값보다 작고 최대 피크 값과의 차이가 설정 범위보다 작은 또 다른 피크 값의 존재 여부를 판단하고, 존재할 경우 2개의 사용자가 동일한 접속 코드를 이용하여 접속하고 있는 것으로 판단하고 직접 퇴출하며; 존재하지 않을 경우 절차 (g)를 진행하는 것을 특징으로 하는 조인트 송신 기술에 기반한 업링크 동기 구축 방법.
TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스의 생성 방법에 있어서,

（r） 채널 추정 결과
에 의해 전치 매트릭스 H^T를 획득하고 그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수;

（s） 우선 매트릭스 B를 구성, 매트릭스 B의 구성 방법은: 31N*16 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 H^T 매트릭스를 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 16개 H^T 매트릭스를 배열 완료 후 새로 구성한 31N*16 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정;

（t） 다음, 143N*128 매트릭스를 새로 구성하고 첫 번째 매트릭스 B를 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 8개 매트릭스 B를 배열 완료 후 새로 구성한 143N*128 매트릭스의 기타 원소를 0으로 설정하여 상기 전송 매트릭스를 획득하는 것을 특징으로 하는 TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스의 생성 방법.
TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스에 있어서,

상기 전송 매트릭스는 디멘션이 143N*128인 매트릭스로 첫 번째 매트릭스 B를 디멘션이 143N*128인 전송 매트릭스의 제1행 제1열에서 제31행 제16열 사이에 놓이게 하고, 다음 매트릭스 B는 앞 매트릭스 B의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 16을 가하도록 하며, 기타 원소를 0으로 설정;

상기 매트릭스 B는 디멘션이 31N*16인 매트릭스로 16개 H^T 매트릭스를 포함하고, 첫 번째 H^T 매트릭스는 새로 구성한 매트릭스의 제1행 제1열에서 제16행 제1열 사이에 놓이게 하고, 다음 H^T 매트릭스는 앞 H^T 매트릭스의 우측에 인접하도록 하고 시작 행에 1을 가하도록 하며, 기타 원소는 0으로 설정;

상기 매트릭스 H^T는 매트릭스 H의 전치 매트릭스, 매트릭스 H는 채널 추정 결과로 구성된 원 디멘션 매트릭스로,
,그 중 N은 오버 샘플링 비율로 1과 같거나 그 이상인 정수 인 것을 특징으로 하는 TD-SCDMA 시스템 중 전송 매트릭스.