KR100925978B1

KR100925978B1 - Method and system for estimating a joint channel of multiple cell in downlink of mobile communication network

Info

Publication number: KR100925978B1
Application number: KR1020080011498A
Authority: KR
Inventors: 김영락; 강찬구; 서경교; 김성근; 김덕경; 임종태
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-11-10
Also published as: KR20090085739A

Abstract

본 발명은 기준 셀의 기지국과 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하고, 결합한 미드엠블에 의사 역 행렬을 곱하여, 간섭이 제거된 결합 채널을 추정할 수 있도록 하는, 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법 및 시스템에 관한 것으로서,In the downlink of a mobile communication network, a midamble received from a base station of a reference cell and a base station of a neighboring cell is combined, and the combined midamble is multiplied by a pseudo inverse matrix to estimate a combined channel free from interference. A multicell combined channel estimation method and system for

본 발명에 따른 본 발명에 따른 하향링크의 다중셀 결합 채널 추정 방법은, (a) 기준 셀의 제1 기지국과 인접 셀의 제2 기지국 및 제3 기지국으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 제1 기지국의 제1 미드엠블과 상기 제2 기지국의 제2 미드엠블 및 상기 제3 기지국의 제3 미드엠블을 결합하여 미드엠블 행렬(G)을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 미드엠블 행렬(G)에 의사 역 행렬을 연산하여 결합 채널을 추정하는 단계;를 포함한다.According to the present invention, a method for estimating a downlink multi-cell combined channel according to the present invention includes: (a) receiving a signal including a midamble from a first base station of a reference cell and a second base station and a third base station of an adjacent cell; ; (b) generating a midamble matrix (G) by combining the first midamble of the first base station, the second midamble of the second base station, and the third midamble of the third base station; And (c) estimating a combined channel by calculating a pseudo inverse matrix on the midamble matrix G.

이동국, 인접셀, 기준셀, 하향링크, 미드엠블, 채널추정, TD-SCDMA, 가지국 Mobile station, neighbor cell, reference cell, downlink, midamble, channel estimation, TD-SCDMA, branch station

Description

Method and system for estimating a joint channel of multiple cell in downlink of mobile communication network in downlink of mobile communication network

본 발명은 시간 분할 연동 코드분할 다중접속(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access, 이하 TD-SCDMA) 방식의 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TD-SCDMA 기반의 셀룰러 이동 통신망의 다중 셀 환경의 하향 링크에서 이동국(Mobile Station)이 기준 셀의 기지국과 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하고, 결합한 미드엠블을 이용하여 다중 셀 결합 채널을 추정할 수 있도록 하는, 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-cell combined channel estimation method and system in downlink of a time division synchronous code division multiple access (TD-SCDMA) mobile communication network, and more particularly, to TD. In a downlink of a multi-cell environment of a cellular mobile communication network based on SCDMA, a mobile station combines a midamble received from a base station of a reference cell and a base station of an adjacent cell, and combines a multicell combining channel using the combined midamble. A method and system for multi-cell combined channel estimation in downlink of a mobile communication network are provided.

일반적으로, TD-SCDMA 방식 이동 통신망의 하향 링크에서 이동국의 결합 채널 추정(Joint Channel Estimation:JCE)은 기지국이 각 이동국들에게 전달하는 두 데이터 부분 사이에 있는 셀 마다 다른 미드엠블 부분을 이용해서, 셀 내에 위치한 이동국들의 채널 임펄스 응답을 추정하였다.In general, Joint Channel Estimation (JCE) of a mobile station in a downlink of a TD-SCDMA mobile communication network uses a different midamble portion for each cell between two data portions that a base station delivers to each mobile station. The channel impulse response of the mobile stations located in the cell was estimated.

즉, 단위 셀에서 기지국은 모든 이동국들에게 공통 미드엠블을 전송하고, 단위 셀 내의 각 이동국은 기준 셀의 기지국으로부터 미드엠블을 수신할 뿐만 아니라 인접 셀의 기지국으로부터 미드엠블을 수신하며, 수신한 미드엠블을 이용해 한 개의 채널 임펄스 응답을 추정하였다.That is, in the unit cell, the base station transmits a common midamble to all mobile stations, each mobile station in the unit cell not only receives the midamble from the base station of the reference cell, but also receives the midamble from the base station of the neighboring cell. One channel impulse response was estimated using the emblem.

이동국은 추정한 채널 임펄스 응답 값과 스프레딩 코드(Spreading code)를 이용하여 시스템 행렬을 구하고, 이 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 기지국으로부터 수신한 데이터들을 검출하고 있다.The mobile station obtains a system matrix using the estimated channel impulse response value and the spreading code, multiplies the system matrix by a pseudo inverse matrix, and detects data received from the base station.

그런데, 다중 셀 환경의 TD-SCDMA 방식의 하향 링크에서 각 셀들은 서로 다른 미드엠블을 사용하고 있다. 이동국이 기준 셀의 경계에 위치할 경우, 기준 셀의 기지국 뿐만 아니라 인접 셀의 기지국으로부터도 미드엠블을 수신하기 때문에, 미드엠블을 이용하여 시스템 행렬을 구할 때 인접 셀의 시스템 행렬도 얻게 된다. 이때, 인접 셀의 시스템 행렬은 매우 심각한 간섭이 되고, 이 간섭에 의해 이동국이 결합 채널을 추정하거나 데이터를 검출하는데 오류가 발생하는 문제점이 있다.However, in the downlink of the TD-SCDMA scheme in a multi-cell environment, each cell uses a different midamble. When the mobile station is located at the boundary of the reference cell, since the midamble is received not only from the base station of the reference cell but also from the base station of the neighboring cell, the system matrix of the neighboring cell is also obtained when the system matrix is obtained using the midamble. At this time, the system matrix of the neighboring cells is very serious interference, and there is a problem that an error occurs when the mobile station estimates a combined channel or detects data due to the interference.

또한, 인접 셀로부터의 신호가 간섭으로 간주되기 때문에, 채널 추정 값의 정확도를 높이기 위해 채널 추정을 위한 여러 번의 반복 과정이 필요하여 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.In addition, since signals from neighboring cells are regarded as interference, there is a problem that complexity is increased because several iterations for channel estimation are necessary to increase the accuracy of the channel estimation value.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 기준 셀의 기지국과 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하고, 결합한 미드엠블에 의사 역 행렬을 곱하여, 간섭이 제거된 결합 채널을 추정할 수 있도록 하는, 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법 및 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above-described problem, the present invention combines the midamble received from the base station of the reference cell and the base station of the neighboring cell, and multiplies the combined midamble by a pseudo inverse matrix, so that the interference channel can be estimated by eliminating interference. An object of the present invention is to provide a method and system for multi-cell combined channel estimation in a downlink of a mobile communication network.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하향링크의 다중셀 결합 채널 추정 방법은, (a) 기준 셀의 제1 기지국과 인접 셀의 제2 기지국 및 제3 기지국으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 제1 기지국의 제1 미드엠블과 상기 제2 기지국의 제2 미드엠블 및 상기 제3 기지국의 제3 미드엠블을 결합하여 확장 미드엠블 행렬(G)을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 확장 미드엠블 행렬(G)에 의사 역 행렬을 연산하여 결합 채널을 추정하는 단계;를 포함한다.According to the present invention, a method for estimating a downlink multi-cell combined channel according to the present invention includes: (a) receiving a signal including a midamble from a first base station of a reference cell and a second base station and a third base station of an adjacent cell; Receiving; (b) generating an extended midamble matrix (G) by combining the first midamble of the first base station, the second midamble of the second base station, and the third midamble of the third base station; And (c) estimating a combined channel by operating a pseudo inverse matrix on the extended midamble matrix (G).

또한, 상기 (b) 단계는, 잡음(n)이 포함된 상기 확장 미드엠블 행렬을 생성하게 된다.Also, in the step (b), the extended midamble matrix including the noise n is generated.

또한, 상기 (b) 단계에서, 상기 확장 미드엠블 행렬은 수학식

을 통해 기준 셀의 기지국으로부터 수신한 기본 미드엠블 행렬과, 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 서로 다른 기본 미드엠블 행렬들을 결합한 형태를 갖는다.Further, in the step (b), the extended midamble matrix is

Through the combination of the basic midamble matrix received from the base station of the reference cell and different basic midamble matrices received from the base station of the neighboring cell.

또한, 상기 (c) 단계는, 수학식

에 의해 상기 결합 채널을 추정하게 된다.In addition, the step (c) is,

The combined channel is estimated by.

그리고, (d) 검출된 상기 결합 채널에 스프레딩 코드를 이용하여 시스템 행렬을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 연산하여 잡음이 제거된 데이터를 산출하는 단계;를 추가로 포함한다.(D) calculating a system matrix using a spreading code on the detected combined channel; And (e) calculating a pseudo inverse of the system matrix to calculate noise-free data.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중셀 결합 채널 추정 시스템은, 미드엠블이 포함된 신호를 무선으로 송출하는 기지국; 및 기준 셀 또는 인접 셀에 있는 상기 기지국으로부터 수신한 상기 미드엠블들을 결합하여 확장 미드엠블 행렬을 생성하고, 상기 확장 미드엠블 행렬에 의사 역 행렬을 연산하여 결합 채널을 추정하는 이동국;을 포함한다.On the other hand, the multi-cell combined channel estimation system according to the present invention for achieving the above object, the base station for transmitting a signal containing the mid-amble wirelessly; And a mobile station combining the midambles received from the base station in a reference cell or an adjacent cell to generate an extended midamble matrix, and calculating a pseudo inverse matrix to the extended midamble matrix to estimate a combined channel.

그리고, 상기 이동국은, 상기 확장 미드엠블 행렬에 상기 의사 역 행렬을 곱 하여 채널 임펄스 응답값을 산출하고, 상기 채널 임펄스 응답값에 스프레딩 코드를 이용하여 시스템 행렬을 산출하며, 상기 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 간섭이 제거된 데이터를 산출하게 된다.The mobile station multiplies the extended midamble matrix by the pseudo inverse matrix to calculate a channel impulse response value, calculates a system matrix by using a spreading code to the channel impulse response value, and adds a pseudo to the system matrix. The inverse matrix is multiplied to yield data with interference removed.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중셀 결합 채널 추정 단말기는, 각 기지국으로부터 수신한 신호에서 각각의 미드엠블을 추출하여 각각 입력하는 미드엠블 수신부; 각각의 미드엠블 행렬들을 결합하여 확장 미드엠블 행렬을 생성하여 출력하는 미드엠블 결합부; 상기 확장 미드엠블 행렬을 이용하여 채널 임펄스 응답값을 추정하는 결합 채널 추정부; 각 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하여 결합 채널 값을 추정하며, 상기 결합 채널 추정값에 스프레딩 코드를 이용하여 시스템 행렬을 구하고, 상기 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 데이터를 산출하도록 제어하는 제어부; 및 상기 채널 임펄스 응답 값을 입력받아 상기 시스템 행렬을 산출하고, 상기 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 기지국으로부터 수신한 데이터를 산출하는 데이터 산출부;를 포함한다.On the other hand, the multi-cell combined channel estimation terminal according to the present invention for achieving the above object, a midamble receiver for extracting each of the midamble from the signal received from each base station; A midamble combiner which combines respective midamble matrices to generate and output an extended midamble matrix; A combined channel estimator estimating a channel impulse response value using the extended midamble matrix; A control unit for combining the midambles received from each base station to estimate a combined channel value, obtaining a system matrix using a spreading code, and multiplying the system matrix by a pseudo inverse matrix to calculate data; And a data calculator configured to receive the channel impulse response value, calculate the system matrix, and multiply the system matrix by a pseudo inverse matrix to calculate data received from a base station.

또한, 상기 제어부는, 상기 미드엠블 결합부를 통해 수학식

에 따라 상기 확장 미드엠블 행렬(G)을 산출하게 된다.In addition, the control unit, through the midamble coupling unit

Accordingly, the extended midamble matrix G is calculated.

그리고, 상기 제어부는, 상기 결합 채널 추정부를 통해 수학식

에 따라 상기 결합 채널 값을 검출하게 된다.And, the control unit, through the combined channel estimation unit

As a result, the combined channel value is detected.

본 발명에 의하면, 이동 통신망의 하향 링크에서 다중 셀 결합 채널을 추정할 수 있다. 또한, 다중 셀 결합 채널을 추정할 때 간섭이 제거된 데이터를 얻을 수 있어, 고속의 데이터 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다. 그리고, 다중 셀 결합 채널을 추정할 때 데이터 검출의 오류를 방지할 수 있다.According to the present invention, a multi-cell combined channel can be estimated in the downlink of a mobile communication network. In addition, when the multi-cell combined channel is estimated, interference-free data can be obtained, thereby improving the quality of a high-speed data service. In addition, when estimating a multi-cell combined channel, an error of data detection can be prevented.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.Details of the object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법이 적용된 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도 이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a mobile communication system to which a multi-cell combined channel estimation method is applied in a downlink of a mobile communication network according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동통신 시스템은 이동국(MS:Mobile Station)(110) 및 기지국(120 ~ 124)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a mobile communication system according to the present invention includes a mobile station (MS) 110 and base stations 120 to 124.

여기서, 이동국(110)은 제1 기지국(120)의 기준 셀 내에 위치해 있으며, 제1 기지국(120)과 인접한 제2 기지국(122) 및 제3 기지국(124)으로부터 공통 미드엠블이 포함된 신호를 수신한다.Herein, the mobile station 110 is located in a reference cell of the first base station 120 and receives a signal including a common midamble from the second base station 122 and the third base station 124 adjacent to the first base station 120. Receive.

기지국(120 ~ 124)은 공통 미드엠블이 포함된 신호를 무선으로 송출한다.The base stations 120 to 124 wirelessly transmit a signal including the common midamble.

이동통신 시스템은, 기지국(120 ~ 124)과 기지국 제어기(BSC)를 포함하고, 전술한 구성 외에 이동통신 교환국(Mobile Station Controller, 이하 MSC)과 홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR)를 포함하나, 통상적인 기술에 해당하므로 도시하지 않고 생략한다.The mobile communication system includes a base station (120 to 124) and a base station controller (BSC), and includes a mobile station controller (MSC) and a home location register (HLR) in addition to the above-described configuration. However, since it corresponds to a conventional technique, it is not illustrated and omitted.

또한, 이동국(110)은 기지국(120)으로부터 시스템 정보를 수신하고, 이를 근거로 HLR에 위치 등록을 수행한다.In addition, the mobile station 110 receives system information from the base station 120 and performs location registration with the HLR based on this.

또한, 이동국(110)은 기준 셀 영역 내의 제1 기지국(210)과 인접 셀 영역의 제2 기지국(212) 및 제3 기지국(214)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하고, 제1 기지국의 제1 미드엠블과 제2 기지국의 제2 미드엠블, 제3 기지국의 제3 미드엠블을 결합하여 확장 미드엠블 행렬(G)을 생성한다.In addition, the mobile station 110 receives a signal including the midamble from the first base station 210 in the reference cell region, the second base station 212 and the third base station 214 in the adjacent cell region, An extended midamble matrix G is generated by combining the first midamble, the second midamble of the second base station, and the third midamble of the third base station.

이어, 이동국(110)은 생성한 확장 미드엠블 행렬(G)에 의사 역(Pseudo inverse) 행렬을 곱 연산하여, 기준 셀 내에 위치한 제1 기지국(210)의 결합 채널 추정값을 얻는다.Subsequently, the mobile station 110 multiplies the generated extended midamble matrix G by a pseudo inverse matrix to obtain a combined channel estimate of the first base station 210 located in the reference cell.

그리고, 이동국(110)은 결합 채널 추정값과 스프레딩 코드를 이용하여 기준 셀 및 인접 셀들의 시스템 행렬을 구하고, 여기에 제1 기지국(210) 셀의 시스템 행렬(A₀)과 제2 기지국(212) 셀의 시스템 행렬(A₁) 및 제3 기지국(214) 셀의 시스템 행렬(A₂)을 결합한 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱함으로써, 간섭이 제거된 데이터(d₀)를 검출하게 된다.The mobile station 110 obtains a system matrix of reference cells and neighbor cells using the combined channel estimate and the spreading code, and the system matrix A ₀ and the second base station 212 of the cell of the first base station 210. By multiplying the system matrix of the system matrix A _{1 of the} cell and the system matrix A ₂ of the cell of the third base station 214 by the pseudo inverse matrix, the data d ₀ from which interference is removed is detected.

기지국(120 ~ 124)은 각기 셀(Cell) 단위로 배치되어 있고, 이동국(110)에서 발생하는 통화 요청을 MSC로 전송하거나 자신이 관할하는 셀 영역에 존재하는 이동국(110)의 위치를 파악하는 위치 등록을 수행한다. Each of the base stations 120 to 124 is arranged in units of cells, and transmits a call request generated from the mobile station 110 to the MSC or locates the mobile station 110 existing in the cell area under its control. Perform location registration.

기지국(120 ~ 124)은 GPS(Global Positioning System)로부터 각 기지국(120 ~ 124)이 위치한 위도와 경도 등의 정보를 얻을 수 있으며, 이러한 기지국(120 ~ 124)의 위치 정보를 하향 링크 호출 채널의 시스템 파라미터 메시지를 통하여 이동국(110)에게 전달한다. 이동국(110)은 자신이 속해 있는 셀의 기지국의 위치 정보를 이용하여 이동국(110) 자신의 이동 거리를 계산함으로써 새로운 위치 정보를 등록할 수 있다.The base stations 120 to 124 may obtain information such as latitude and longitude at which each of the base stations 120 to 124 are located from the global positioning system (GPS), and the position information of the base stations 120 to 124 may be obtained from the downlink call channel. It communicates to the mobile station 110 via a system parameter message. The mobile station 110 may register new location information by calculating the moving distance of the mobile station 110 itself using the location information of the base station of the cell to which it belongs.

위치 등록은 이동국(110)의 위치, 상태, 식별자, 슬롯 주기 및 그 밖의 다른 특징들을 해당 기지국을 통하여 MSC에 알리는 처리 절차로서 기지국이 이동국(110)으로 착신호를 설정하고자 할 때 이동국(110)을 효과적으로 호출할 수 있도록 하는 절차이다. 이러한 이동국(110)의 위치 등록은 이동국(110)의 전원을 온 또는 오프할 때, 이동국(110)이 MSC 간을 이동할 때, 그리고 이동국(110)의 파라미터가 변경 되는 경우에 실시된다.Location registration is a process of informing the MSC of the location, status, identifier, slot period, and other features of the mobile station 110 through the base station when the base station attempts to establish an incoming call to the mobile station 110. This is a procedure to effectively call. This location registration of the mobile station 110 is performed when the power of the mobile station 110 is turned on or off, when the mobile station 110 moves between MSCs, and when the parameters of the mobile station 110 are changed.

기지국 제어기(BSC)는 다수의 기지국(120 ~ 124)을 제어 및 관리하면서 핸드 오프 등 무선 호 처리에 필요한 제반 기능을 수행한다. 또한, 기지국 제어기(BSC)는 위치 등록된 이동국(110)의 가입자 정보를 MSC로 전송한다.The base station controller (BSC) performs various functions necessary for radio call processing such as handoff while controlling and managing the plurality of base stations 120 to 124. The base station controller (BSC) also transmits subscriber information of the location registered mobile station 110 to the MSC.

MSC는 무선 기지국들이 효율적으로 운용될 수 있도록 하는 통제 기능과 공중 전화망의 교환기와의 연동 기능을 가지고 있다. 이러한 MSC는 무선 기지국을 통하여 이동국(110)의 위치 등록이 수행되면, MSC 내 방문자 위치 등록기(VLR: Visitor Location Register)에 이동국(110)의 가입자 정보를 임시 저장한 후, HLR로 이동국(110)의 위치 등록을 요청한다.The MSC has control functions that enable wireless base stations to operate efficiently and interwork with exchanges in public telephone networks. When the MSC registers the location of the mobile station 110 through the wireless base station, temporarily stores subscriber information of the mobile station 110 in a visitor location register (VLR) in the MSC, and then moves the mobile station 110 to the HLR. Request registration of your location.

여기서, HLR은 이동국(110)의 사용자의 가입자 정보에 관한 서비스 프로파일을 저장하고 있는 데이터베이스로서, 가입자의 전화 호를 비롯하여 이동국(110)의 단말 식별 번호(Mobile Identification Number: MIN), 단말기 고유 번호(Electronic Serial Number: ESN) 및 서비스 종류에 대한 정보를 가지고 있다. HLR은 이동국(110)이 위치한 기지국(120 ~ 124)과 MSC의 정보를 포함하는 가입자 정보를 저장하는 기능을 수행한다. MSC는 제어부, 통화로부 및 주변기기로 구성되어 있으며, 이동국(110)에 대한 과금 자료 수집 기능도 갖는다.Here, the HLR is a database that stores a service profile about subscriber information of a user of the mobile station 110, including a subscriber's telephone call, a mobile identification number (MIN) of the mobile station 110, a terminal unique number ( It contains information about Electronic Serial Number (ESN) and service type. The HLR performs a function of storing subscriber information including information of the MSC and the base stations 120 to 124 where the mobile station 110 is located. MSC is composed of a control unit, a call path unit and a peripheral device, and also has a charging data collection function for the mobile station (110).

한편, 이동 통신망은 코드 분할 다중 접속(CDMA:Code Division Multiple Access), 광대역 코드 분할 다중 접속(WCDMA:Wideband Code Division Multiple Access), 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA:High Speed Downlink Packet Access), 와이브로(WiBro : wireless broadband) 등의 이동통신 네트워크를 포함할 수 있다.Meanwhile, mobile communication networks include Code Division Multiple Access (CDMA), Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), and WiBro ( It may include a mobile communication network such as WiBro (wireless broadband).

도 2는 본 발명이 적용된 TD-SCDMA 이동 통신망에서의 무선 전송의 기본 단위인 무선 프레임의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a radio frame that is a basic unit of radio transmission in a TD-SCDMA mobile communication network to which the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 무선 프레임은 5 ms 길이의 부 프레임 2 개로 이루어져, 10 ms 길이를 갖는 무선 전송의 기본 단위를 구성한다. 부 프레임은 7 개의 타임슬롯(Timeslot)과 DwPTS(202) 및 UpPTS(205)로 구성된다. Referring to FIG. 2, the radio frame is composed of two subframes of 5 ms length and constitutes a basic unit of radio transmission having a 10 ms length. The subframe consists of seven timeslots, the DwPTS 202 and the UpPTS 205.

도 1에서, 화살표가 아래로 도시되어 있는 타임슬롯은 기지국에서 이동국으로 신호를 전송하는 하향(Downlink) 전송구간이고, 화살표가 위로 도시되어 있는 타임슬롯은 이동국에서 기지국으로 신호를 전송하는 상향(Uplink) 전송구간이다.In FIG. 1, the timeslots indicated by the arrows down are downlink transmissions for transmitting signals from the base station to the mobile stations, and the timeslots indicated by arrows up are the uplink transmissions from the mobile stations to the base stations. ) Transmission section.

TD-SCDMA 이동 통신망에서는 타임슬롯 단위로 상향전송구간과 하향전송구간이 변경되기 때문에 몇 가지 규칙을 적용하여 부 프레임의 타임슬롯들을 상향/하향전송구간으로 할당한다.In the TD-SCDMA mobile communication network, since the uplink and downlink sections are changed in units of timeslots, the time slots of the subframes are allocated to the uplink / downlink transmission sections by applying some rules.

도 1에서, 타임슬롯 0번(201)은 반드시 하향 전송에만 사용되어야 하며, DwPTS(202)는 이동국이 동기를 맞출 수 있도록 기지국에서 사전에 약속된 부호 시퀀스(Sequence)를 전송하는 구간이며, UpPTS(205)는 역방향 동기를 위해 이동국이 기지국으로 사전에 약속된 특정 부호 시퀀스를 전송하는 구간이다.In FIG. 1, timeslot 0 201 must be used only for downlink transmission, and DwPTS 202 is an interval in which a base station transmits a previously promised code sequence so that the mobile station can synchronize, UpPTS 205 is a section in which the mobile station transmits a predetermined code sequence previously promised to the base station for reverse synchronization.

스위칭 포인트(Switching Point)(203)는 상향/하향 전송이 바뀌는 시점을 나타내고, 보호구간(Guard Period, 이하 GP)(204)은 DwPTS(202)와 UpPTS(205)가 겹쳐서 서로 상대방에게 간섭을 주지 않기 위해서 설정하는 구간이다. 스위칭 포인트(203)는 상향으로 전송할 데이터가 많을 경우에 상향 타임슬롯의 수가 많게 설정 되며, 하향으로 전송할 데이터가 많을 경우에 하향의 타임슬롯의 수가 많게 설정된다.The switching point 203 indicates a time point when the up / down transmission is changed, and the guard period (GP) 204 does not interfere with each other by overlapping the DwPTS 202 and the UpPTS 205. This section is set not to. The switching point 203 is set to have a large number of uplink timeslots when there is a lot of data to be transmitted upwards, and a large number of downlink time slots when there is a lot of data to be transmitted downwards.

도 3은 부 프레임 내의 타임슬롯의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of timeslots in a subframe.

도 3을 참조하면, 부 프레임 내의 타임슬롯은 데이터 심볼(302, 306)과 미드엠블(304) 및 GP(308)를 포함한다.Referring to FIG. 3, timeslots within subframes include data symbols 302 and 306, midamble 304, and GP 308. In FIG.

데이터 심볼(302, 306)은 상향 전송과 하향 전송에 동일하게 사용되는 구조이고, 미드엠블(304)은 상향 전송에 있어서 동일한 타임슬롯을 사용하는 이동국이나 기지국의 채널을 구별하는데 사용된다. The data symbols 302 and 306 are used in the same way for uplink transmission and downlink transmission, and the midamble 304 is used for distinguishing channels of a mobile station or a base station using the same timeslot for uplink transmission.

또한, 미드엠블(304)은 상향과 하향 전송에 있어서 채널 추정과, 하향 전송에 있어서 기지국에서 이동국으로의 채널 경로에 따른 손실이 얼마인지 측정하게 된다. 각 기지국들이 서로 다른 미드엠블을 사용함으로써 미드엠블은 기지국을 구별하는데 사용된다. 미드엠블(304)은 특정 시퀀스를 사용하며, 특정 시퀀스의 종류에는 128 개가 있다. 채널 부호와 미드엠블에서 사용되는 미드엠블 시퀀스는 특성 및 종류에 있어 서로 상이하다. 일 예로 상향 전송에서 사용되는 채널 부호는 데이터 심볼(302, 306)에 사용되는 직교 부호로서 데이터 심볼(302, 306)을 통해 데이터를 전송하는 이동국들의 데이터를 구별하는 역할을 한다.In addition, the midamble 304 measures channel estimation in uplink and downlink transmission, and how much loss is caused by the channel path from the base station to the mobile station in downlink transmission. Since each base station uses a different midamble, the midamble is used to distinguish the base station. The midamble 304 uses a specific sequence, and there are 128 kinds of the specific sequence. The midamble sequences used in the channel code and the midamble are different in characteristics and types. For example, the channel code used for uplink transmission is an orthogonal code used for the data symbols 302 and 306 to distinguish data of mobile stations transmitting data through the data symbols 302 and 306.

GP(308)는 현재 전송되고 있는 타임슬롯과 그 다음에 전송되는 타임슬롯 사이를 구별해 주는 역할을 수행하고, 상향 전송 타임슬롯 뒤에 하향 전송 타임슬롯이 오거나, 하향 전송 타임슬롯 뒤에 상향 전송 타임슬롯이 오는 경우 서로 간에 간섭 신호가 발생되지 않도록 구별해 주는 역할을 수행한다.The GP 308 serves to distinguish between the time slot being transmitted and the time slot being transmitted next, and the downlink transmission time slot is followed by the downlink transmission time slot or the uplink transmission time slot after the downlink transmission time slot. In this case, it plays a role of distinguishing each other from generating interference signals.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법이 적용된 이동국의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.4 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a mobile station to which a multi-cell combined channel estimation method in downlink according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이동국(110)은 미드엠블 수신부(410), 미드엠블 결합부(420), 결합 채널 추정부(Joint Channel Estimatioin)(430), 제어부(440) 및 데이터 산출부(450)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the mobile station 110 according to the present invention includes a midamble receiver 410, a midamble combiner 420, a joint channel estimator 430, a controller 440, and data calculation. A portion 450 is included.

미드엠블 수신부(410)는 각 기지국으로부터 수신한 신호에서 각각의 미드엠블을 추출하여 각각 입력한다.The midamble receiver 410 extracts and inputs each midamble from the signals received from the base stations.

미드엠블 결합부(420)는 각각의 미드엠블 행렬들을 결합하여 확장 미드엠블 행렬을 출력한다.The midamble combiner 420 combines the respective midamble matrices and outputs an extended midamble matrix.

결합 채널 추정부(430)는 확장 미드엠블 행렬을 이용하여 채널 임펄스 응답값을 추정한다.The combined channel estimator 430 estimates a channel impulse response value using the extended midamble matrix.

제어부(440)는 각 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하여 결합 채널 값을 추정하며, 결합 채널 추정값에 의사 역 행렬을 곱하여 시스템 행렬을 구하고, 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 데이터를 산출하도록 제어한다.The control unit 440 combines the midambles received from each base station to estimate a combined channel value, multiplies the combined channel estimate by a pseudo inverse matrix, obtains a system matrix, and controls the system matrix to multiply a pseudo inverse matrix to calculate data. .

데이터 산출부(450)는 채널 임펄스 응답 값을 입력받아 시스템 행렬을 산출하고, 여기에 의사 역 행렬을 곱하여 각 이동국으로부터 수신한 데이터를 산출하게 된다.The data calculator 450 receives the channel impulse response value, calculates a system matrix, multiplies the pseudo inverse matrix, and calculates data received from each mobile station.

전술한 구성의 이동국(110)은 자신이 위치해 있는 기준 셀의 제1 기지 국(210)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신할 뿐만 아니라, 인접 셀의 제2 기지국(212) 및 제3 기지국(214)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신한다.The mobile station 110 having the above-described configuration not only receives a signal including the midamble from the first base station 210 of the reference cell in which the mobile station 110 is located, but also receives the second base station 212 and the third base station of the adjacent cell. 214 receives the signal containing the midamble.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart for explaining a multi-cell combined channel estimation method in downlink according to an embodiment of the present invention.

먼저, 이동국(110)은 인접 셀에 위치한 제3 이동국(114) 및 제4 이동국(116)의 미드엠블 정보를 알고 있고, 그 인접 셀 이동국들의 스트램블링 코드와 스프레딩 코드 정보를 알고 있는 것으로 가정한다.First, the mobile station 110 knows the midamble information of the third mobile station 114 and the fourth mobile station 116 located in the adjacent cell, and knows the scrambling code and the spreading code information of the adjacent cell mobile stations. Assume

도 5를 참조하면, 이동국(110)은 자신이 위치해 있는 기준 셀의 제1 기지국(120)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신한다(S510).Referring to FIG. 5, the mobile station 110 receives a signal including the midamble from the first base station 120 of the reference cell in which the mobile station 110 is located (S510).

이어, 이동국(110)은 인접해 있는 제2 기지국(122) 및 제3 기지국(124)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하게 된다(S520).Subsequently, the mobile station 110 receives a signal including the midamble from the adjacent second base station 122 and the third base station 124 (S520).

여기서, 이동국(110)은 기준 셀의 제1 기지국(120)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하거나, 인접해 있는 제2 기지국(122) 및 제3 기지국(124)으로부터 미드엠블이 포함된 신호를 수신하는 과정을 동시적으로 수행할 수 있으며, 통신 상태에 따라 S510 단계를 수행하고 다음에 S520 단계를 순차적으로도 수행하거나, S520 단계를 먼저 수행한 후에 S510 단계를 수행할 수도 있다.Here, the mobile station 110 receives a signal including the midamble from the first base station 120 of the reference cell, or a signal including the midamble from the adjacent second base station 122 and the third base station 124. May be performed simultaneously, and according to the communication state, step S510 may be performed and step S520 may be performed sequentially, or step S520 may be performed after step S520 is performed first.

제1 기지국(210)은 미드엠블 수신부(410)를 통해 각 이동국으로부터 수신한 신호에서 각각의 미드엠블을 추출하여 미드엠블 결합부(420)로 각각 입력한다.The first base station 210 extracts the respective midambles from the signals received from the mobile stations through the midamble receiver 410 and inputs them to the midamble combiner 420.

이어, 이동국(110)은 미드엠블 결합부(420)를 통해 기준 셀의 제1 미드엠블 과 인접 셀의 제2 미드엠블 및 제3 미드엠블을 결합하여 다음 수학식 1과 같은 확장 미드엠블 행렬(G_multicel)을 생성한다(S530).Subsequently, the mobile station 110 combines the first midamble of the reference cell, the second midamble and the third midamble of the adjacent cell through the midamble coupling unit 420 to expand the midamble matrix as shown in Equation 1 below. G _multicel ) is generated (S530).

여기서, m은 각 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 나타낸다.Here, m represents the midamble received from each base station.

또한, 이동국(110)이 생성한 확장 미드엠블 행렬(G_multicel)에는 잡음(n)이 포함될 수 있으며, 확장 미드엠블 행렬(128×16)은 전체 미드엠블 행렬(128×128)의 부분에 해당된다.In addition, the extended midamble matrix G _multicel generated by the mobile station 110 may include noise n, and the extended midamble matrix 128 × 16 corresponds to a portion of the entire midamble matrix 128 × 128. do.

이어, 이동국(110)은 확장 미드엠블 행렬(G_multicel)에 의사 역 행렬을 곱하여 다음 수학식 3과 같이 채널 임펄스 응답값(

)을 구한다(S540).Subsequently, the mobile station 110 multiplies the extended midamble matrix G _multicel by a pseudo inverse matrix to obtain a channel impulse response value as shown in Equation 3 below.

To obtain (S540).

또한, 채널 임펄스 응답값(

)은 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the channel impulse response value (

) Can be expressed as Equation 3 below.

여기서, W는 각 채널 임펄스 응답 지연의 길이이고, K는 기지국의 수이다.Where W is the length of each channel impulse response delay and K is the number of base stations.

영인가(Zero-Forcing, 이하 ZF) 알고리즘은 제곱한 유클리디안 거리(Euclidian distance)

를 최소화하는 알고리즘이다. 따라서, ZF에 의한 채널 추정은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Zero-Forcing (ZF) algorithm uses squared Euclidian distance

Is an algorithm that minimizes Accordingly, channel estimation by ZF may be expressed as in Equation 3.

따라서, 이동국(110)은 수학식 3과 같이 연산하게 됨에 따라 의사 역 행렬에 의해 잡음(n_m)이 제거된 채널 임펄스 응답 값을 얻게 된다.Accordingly, the mobile station 110 obtains the channel impulse response value from which the noise n _m is removed by the pseudo inverse matrix, as calculated by Equation 3 below.

전술한 바와 같이 이동국(110)은 기준 셀의 제1 기지국(120)으로부터 미드엠블을 수신함과 더불어, 인접하는 제2 기지국(122) 및 제3 기지국(124)으로부터 간섭신호의 미드엠블을 수신하여, 기준 셀로부터 수신한 미드엠블과 인접 셀로부터 수신한 미드엠블을 결합하여 결합 채널 추정부(430)를 통해 채널 추정을 하게 되는 것이다.As described above, the mobile station 110 receives the midamble from the first base station 120 of the reference cell and receives the midamble of the interference signal from the adjacent second base station 122 and the third base station 124. In addition, the midamble received from the reference cell and the midamble received from the adjacent cell are combined to perform channel estimation through the combined channel estimator 430.

이어, 이동국(110)은 각각의 채널 임펄스 응답 값과 스프레딩 코드를 이용하여 각 채널당 시스템 행렬을 구한다(S550).Subsequently, the mobile station 110 obtains a system matrix for each channel by using each channel impulse response value and spreading code (S550).

그리고, 이동국(110)은 데이터 산출부(450)를 통해 각 시스템 행렬에 의사 역 행렬을 곱하여 간섭이 제거된 데이터를 산출한다(S560).The mobile station 110 multiplies each system matrix by a pseudo inverse matrix through the data calculator 450 to calculate data from which interference is removed (S560).

고속의 데이터 서비스를 지원하는 셀룰라(Cellular) 이동통신 시스템에서 다중 사용자간 간섭(MAI)과 심볼간 간섭(ISI)은 시스템의 성능을 저하시키는 가장 큰 요인들이다. 특히, 고속 데이터 전송이나 낮은 확산계수(Spreading factor)가 적용되는 상황에서는 성능 저하가 더욱 심화된다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 전술한 바와 같이 채널 추정 시에 수학식 2 및 수학식 3과 같이 의사 역 행렬을 이용하여 간섭을 제거하게 된다.In a cellular mobile communication system supporting high-speed data service, multi-user interference (MAI) and inter-symbol interference (ISI) are the most significant factors that degrade the performance of the system. In particular, in a situation in which high speed data transmission or a low spreading factor is applied, performance deterioration is further exacerbated. In order to solve this problem, the present invention eliminates interference by using a pseudo inverse matrix as in Equation 2 and Equation 3, as described above.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기준 셀의 기지국과 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 미드엠블을 결합하고, 결합한 미드엠블에 의사 역 행렬을 곱하여, 간섭이 제거된 결합 채널을 추정할 수 있도록 하는, 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, by combining the midamble received from the base station of the reference cell and the base station of the neighboring cell, and multiplying the combined midamble by a pseudo inverse matrix, it is possible to estimate the combined channel from which interference is removed, A multi-cell combined channel estimation method and system in downlink of a mobile communication network can be realized.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

본 발명은 고속의 데이터 서비스를 지원하는 이동통신 시스템에 적용할 수 있으며, 다중 셀 결합 채널을 이용하는 이동통신 시스템에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to a mobile communication system supporting a high speed data service, and can be applied to a mobile communication system using a multi-cell combined channel.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신망의 하향 링크에서의 다중셀 결합 채널 추정 방법이 적용된 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a mobile communication system to which a multi-cell combined channel estimation method is applied in a downlink of a mobile communication network according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110 : 이동국 120 ~ 124 : 기지국110: mobile station 120 to 124: base station

302, 306 : 데이터 심볼 304 : 미드엠블302, 306: data symbol 304: midamble

308 : GP 410 : 미드엠블 수신부308: GP 410: midamble receiving unit

420 : 미드엠블 결합부 430 : 결합 채널 추정부420: midamble combiner 430: combined channel estimator

440 : 제어부 450 : 데이터 산출부440 control unit 450 data calculation unit

Claims

(a) receiving a signal including a midamble from a first base station of a reference cell and a second base station and a third base station of an adjacent cell;

(b) generating an extended midamble matrix (G) by combining the first midamble of the first base station, the second midamble of the second base station, and the third midamble of the third base station; And

(c) estimating a combined channel by calculating a pseudo inverse matrix on the extended midamble matrix G;

Downlink multi-cell combined channel estimation method comprising a.

The method of claim 1,

In the step (b), the extended multicell combined channel estimation method of downlink, characterized in that for generating the extended midamble matrix including the noise (n).

The method of claim 1,

In the step (b), the extended midamble matrix is

A method for estimating a downlink multi-cell combined channel, characterized in that it has a form of combining a basic midamble matrix received from a base station of a reference cell and different basic midamble matrices received from a base station of a neighboring cell.

The method of claim 1,

Step (c) is, equation

And a method for estimating the combined channel by downlink multi-cell combined channel estimation method.

The method of claim 1,

(d) calculating a system matrix using a spreading code on the detected combined channel; And

(e) calculating pseudo-inverse matrix data on the system matrix to remove noise-free data;

Downlink multi-cell combined channel estimation method characterized in that it further comprises.

A base station for wirelessly transmitting a signal including a midamble; And

A mobile station for combining the midambles received from the base station in a reference cell or an adjacent cell to generate an extended midamble matrix, and calculating a pseudo inverse matrix to the extended midamble matrix to estimate a combined channel;

Multi-cell combined channel estimation system comprising a.

The method of claim 6,

The mobile station multiplies the extended midamble matrix by the pseudo inverse matrix to calculate a channel impulse response value, calculates a system matrix by using a spreading code to the channel impulse response value, and adds a pseudo inverse matrix to the system matrix. Multi-cell combined channel estimation system, characterized in that by multiplying to remove the interference.

A midamble receiver which extracts and inputs each midamble from the signals received from each base station;

A midamble combiner for generating and outputting an extended midamble matrix G by combining the respective midamble matrices;

A combined channel estimator estimating a channel impulse response value using the extended midamble matrix G;

A control unit for combining the midambles received from each base station to estimate a combined channel value, obtaining a system matrix using a spreading code, and multiplying the system matrix by a pseudo inverse matrix to calculate data; And

A data calculator configured to receive the channel impulse response value, calculate the system matrix, and multiply the system matrix by a pseudo inverse matrix to calculate data received from a base station;

Multi-cell combined channel estimation terminal comprising a.

The method of claim 8,

The control unit, through the midamble coupling unit

The extended midamble matrix (G) is calculated according to the multi-cell combined channel estimation terminal.

The method of claim 8,

The control unit uses the combined channel estimator

And detecting the combined channel value according to the multi-cell combined channel estimation terminal.