KR101076124B1 - 통신 시스템에서 취득 표시기 비트를 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

통신 시스템 내 수신기에서 취득 표시기 비트(AIs)를 결정하는 방법은, 다중화된 취득 비트 y=B X AI +n을 수신하는 단계로서, B는 기지국과 UE에 알려진 시그니쳐 매트릭스이고, AI는 모든 취득 표시기 비트이며, n는 노이즈를 나타내는 상기 수신 단계를 포함한다. 이후에, 취득 표시 비트의 예측 값(

)이

의 함수로 계산된다. 여기서, B^T(s,.)는 취득 표시기 비트(AIs)에 대해 트랜스포즈된 매트릭스 B^T의 s번째 행 벡터이다. 마지막으로, 취득 표시기 비트(AIs)가 다음과 같이 설정된다:

.

여기서, R과 U는 결정 임계값이다.

Description

통신 시스템에서 취득 표시기 비트를 결정하는 방법{Method Of Determining An Acquisition Indicator Bit In A communication System}

본 발명은 암호화된 데이터의 통신 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 통신 시스템 내 수신기에서 취득 표시기 비트를 결정 단계를 개선하는 방법에 관한 것이다.

본 발명이 제 3 세대 광대역 코드 분할 다중 접속(3G WCDMA) 시스템에 관하여 기술할 것이나, 동일한 방법이 다른 통신 시스템의 수신기에서 취득 표시기 비트(Acquisition Indicator Bit, AIs)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 3G WCDMA 표준 3GPP TS 25.211의 물리적 채널 및 물리적 채널에 대한 전송 채널(FDD)(Release 4) 및 3GPP TS 25.213의 "확대 및 변조(FDD)"(Release 4)가 일반적이고 구체적으로 참조 될 것이다.

제 3 세대 CDMA 시스템에서, UE(User Equipment)와 기지국 간의 물리적 연결이 PRACH(Physical Random Access Channel) 및 AICH(Acquision Indicator Channel)을 통해 이루어진다. 연결을 요청하기 위해 UE는 기지국으로 RACH와 메시지를 운반하는 PRACH 신호를 전송한다. 기지국이 PRACH 프리앰블(preamble) 신호를 인식하는 경우에, 기지국은 AICH를 이용하여 UE에 응답함으로써, 연결 요청이 승인되었는지 여부를 표시한다. 3GPP TS 25.211의 AICH에 대한 예시가 도 1에 도시된다.

AICH 수신시, AIs∈{-1, 0, 1} 및 s=0,1,...,15인 경우에, AICH를 통해 전송되는 실제값화 된(real valued) 심볼들(a0, a1, ..., a31)에 따라 AIs를 예측하는 것이 문제가 된다. 0의 AIs는 시그니쳐(signiture, s)가 한 세트의 유효 시그니쳐들의 일원이 아님을 나타낸다. 1의 AIs는 긍정 승인(positive acknowlegement)을 의미하며, -1의 AIs는 부정 승인(negative acknowlegement)을 나타낸다. 기지국에서, AIs는 다음의 식에 의해 다른 것 {AIn:n≠s}과 함께 다중화된 코드이다.

(1)

여기서, {bs,j:j=0,1,...,31}이 3GPP TS 25.211의 표 21에 주어지며, 이하의 실시예에서 B^T로 도시된다.

본 발명은 통신 시스템 내 수신기에서 취득 표시기 비트(AIs)를 결정하는 방법이다. 이 방법은 다중화된 취득 표시기 비트(y=B×AI+n)를 수신하는 단계를 포함하며, 여기서 B는 기지국과 UE 에 알려진 시그니쳐 매트릭스(signiture matrix)이고, AI는 한 세트의 모든 취득 표시기 비트이며, n은 노이즈(noise), 예를 들면 AWGN(additive white Gaussian noise)를 나타낸다. 다음으로, 예측된 취득 표시기 비트의 값(

)은

의 함수로써 계산되며, 여기서 B^T(S,.)는 취득 표시기 비트(AIs)에 대한 매트릭스(B^T)의 s번째 행 벡터이다. 마지막으로, 취득 표시기 비트(AIs)는 다음과 같이 설정된다:

여기서, R과 U는 결정 임계값이다.

상수 R과 U는 동일한 절대값을 가지며, 예를 들면 각각 -0.5 및 0.5이다. 예측된 값(

)은 다음과 같이 계산된다.,

본 발명의 이러한 측면들 또는 다른 측면들이 첨부된 도면들을 참조하여 이하 발명의 상세한 설명에 의해 명확하게 설명될 것이다.

도 1은 3GPP TS 25.211에 정의된 3G WCDMA 시스템의 취득 표시기 채널(AICH)의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 원리를 채택한 취득 표시기 비트(AIs)를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 방법(통신 시스템의 수신기에서 수행됨)이 도 2에 도시된다. 입력 신호(y)는 10에서 수신된다. 예측 취득 표시기(

)가 입력 신호(y)로부터 계 산된다. 시그니쳐 인덱스 (s)에 대응하는 결과적으로 예측 취득 표시기(

)가 -1, 0, 1의 값들 중 하나를 가지는 취득 표시기 비트(AIs)를 결정하는 데 사용된다. 결정된 취득 표시기 비트는 16에서 출력된다. 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다:

매트릭스 형태로, 식(1)은 다음과 같이 표현된다.

a = B×AI (2)

여기서,

이고,

레이크 수신기(rake receiver)로부터 수신된 소프트 비트(soft bit)가 다음과 같이 구체화될 수 있다.

y=a+n

또는

y=B×AI+n, (3)

여기서, n은 노이즈를 나타내며 예를 들면 AWGN 이다.

식(3)에서 알려지지 않은 취득 표시기(

)에 대한 최대 가능 예측값(추정값)은 알려지며(S.M.Kay, 정적 신호 처리의 기본(추정 이론), 프렌티스 홀 참조), 다음과 같이 주어진다.

직교성(orthogonality)에 기인하여 (3GPP TS 25.211의 표 21 참조),

여기서, I_{16 ×16}은 16차원을 가진 식별 매트릭스(행렬)이다.

따라서, 식(4)는 다음과 같이 축약될 수 있다.

표 인덱스(s)가 AICH 시그니쳐 패턴에 대하여, 3GPP TS 25.213의 표 3의 RACH 프리앰블 시그니쳐를 위한 인덱스와 동일하다고 가정한다. 다르게 표현하면, 식(6)의 s에 대응하는 부분만이 관심의 대상이 되도록 인덱스(s)가 US(user equipment)에 알려진다.

T^S(y)가 인덱스(s)에 대응하는 통계치이고, y이가 주어지는 경우에,

여기서,

는 매트릭스(B^T)의 s 번째 행 벡터를 나타낸다.

다음의 가설에 대해 균일 분포(uniform prior)를 가정한다.

3-어레이 맵(MAP) 결정 규칙(S.M. Kay, 정적 신호 처리의 기초(검출 이론), 프렌티스 홀, 참조)은 다음을 결정하기 위한 것이다.

여기서, U 와 R은 상수이다.

은 취득 표시기 비트가 i 라는 가정을 나타낸다. 완전한 채널을 가정하면, 상수 R과 U는 절대값이 동일하며, 예를 들면, 각각 -0.5와 0.5일 수 있다.

이러한 예측을 향상시키기 위해, 다음과 주어진 MMSE(Minimum Mean Square Error) 추정량이 사용된다.

여기서,

는 수신기에서 예측된 노이즈 변화를 나타낸다. MMSE 추정량은 배경 노이즈를 고려한 솔루션이다.

식(8)을 이용하면, 식(4)가 다음과 같이 축약된다.

가 인덱스(S)에 대응하는 통계치이고 y가 주어지는 경우에,

예시로써, AI₀=-1, AI₁=-1, AI₂=1, AI₃=-1, AI₄=-1, AI₅=-1, AI₆=-1, AI₇=-1, AI₈=-1, AI₉=-1, AI₁₀=0, AI₁₁=-1, AI₁₂=-1, AI₁₃=-1, AI₁₄=-1, 그리고 AI₁₅=0이다.

AI는 다음과 같이 정의되고,

여기서 T는 트랜스포즈(transpose)를 의미하므로,

식 (2)에서 매트릭스(B)(32×16 크기)는 다음과 같이 주어진다.

예를 들어, b _0,0 =1 이고 b_{2 ,1}=-1이다.

트랜스포즈된(transposed) B는

식(3)으로부터, a =B × AI 이다.

y, a, B 및 AI가 각각 32 × 1, 32 × 1, 32 × 16, 및 16 × 1이다.

연산된 a 는

식 (3)으로부터, 노이즈는 부가 백색 가우스 노이즈(additive white Gaussian)으로 가정한다. 노이즈 값이 다음과 같이 주어진다고 가정하면,

식(3)으로부터, 얻어지는 y의 예시(sample)은 다음과 같다.

y는 AICH 상에 포함되어 수신된 취득 표시기 비트의 노이즈 버전이다.

시그니쳐 인덱스(s)가 2라고 가정하며, 식(3)에 의하여, AI₂는 다음과 같이 예측(추정)된다.

이는 두 개의 벡터인 B^T의 3번째 행과 y의 곱이다. U=.5를 이용하며,

(2)가 0.5 보다 크므로,

(2)=1로 결정될 수 있으며, 이는 초기 설정인 AI₂=1과 일치한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세 한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (9)

1. 통신 시스템 내 수신기에서 취득 표시기 비트(AIs)를 결정하는 방법에 있어서, 상기 방법은,

   다중화된 취득 비트 y=B × AI + n을 수신하는 단계로서, B는 기지국과 수신기에 알려진 시그니쳐 매트릭스이고, AI는 모든 취득 표시기 비트이며, n은 노이즈를 나타내는, 상기 수신 단계와;

   대상 AI 비트의 예측 값(

   

   )을

   

   의 함수로 계산하는 단계로서, B^T(s,.)는 취득 표시기 비트(AIs)에 대해 트랜스포즈된 매트릭스 B^T의 s번째 행 벡터인, 상기 계산 단계와; 그리고

   취득 표시기 비트(AIs)를

   

   로 설정하는 단계로서, R과 U는 결정 임계값인, 상기 설정 단계를 포함하되,

   상기 예측 값(

   

   )은

   

   에 의해 계산되고,

   

   는 수신기에서 예측된 노이즈 변화를 나타내며,

   J는 0보다 크거나 같은 정수인 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   R과 U는 절대값이 동일한 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   R과 U는 각각 -0.5와 0.5인 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 예측 값(

   

   )은 J=32인 경우에 대해,

   

   와 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 방법은 매트릭스 B 또는 B^T를 사전 저장하는 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 방법은 소프트웨어에서 수행되는 것을 특징으로 하는 취득 표시기 비트 결정하는 방법.
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