KR101218495B1 - 직교 주파수 분할 다중화/시분할 듀플렉스 방식의 이동통신시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널변화에 따른 적응채널 예측 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중화/시분할 듀플렉스 방식의 이동통신시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널변화에 따른 적응채널 예측 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM/TDD 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 채널을 예측하는데 있어서 하향링크 채널의 변화 정도에 따라 그 예측방법을 달리하는 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 하향 링크 채널 변화 정도 따른 N(자연수)개의 도플러 주파수 범위와 상기 N개의 도플러 주파수 범위 각각에 대응되는 채널 예측 방법들을 설정하고, 하향 링크 채널을 통해 수신된 신호로부터 도플러 주파수를 측정한 후, N개의 도플러 주파수 범위들 중 측정된 도플러 주파수가 포함되는 도플러 주파수 범위를 확인하고, 확인된 도플러 주파수에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 선택한 후, 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 사전 등화를 수행한다. 이를 통하여 각각의 단말 이동속도 또는 채널환경에 따라 서로 다른 채널에 적합한 사전등화가 가능하다.
Figure R1020060016980
OFDM, 사전등화, 채널 추정, 채널 예측, 상향 링크

Description

직교 주파수 분할 다중화/시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 장치 및 방법{AN ADAPTIVE CHANNEL PREDICTION APPARATUS AND METHOD FOR UPLINK PRE-EQUALIZATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHGONAL FREQUNCY DIVISION MULTIPLEXING/TIME DIVISION DUPLEX ACCORDING TO THE QUANTITY OF DOWNLINK CHANNEL VARIATION}
도 1 내지 도 2는 일반적인 OFDM 송수신기의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 사전 등화를 위한 채널을 예측하기 위한 OFDM 송수신기의 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 하향링크 채널 변화에 따라 변화정도에 따라 적응적으로 채널 예측 방법을 선택하기 위한 과정을 도시하는 흐름도.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 사전등화에 관한 것으로서, 특히 추정된 하향링크 채널을 이용한 상향링 크 사전등화에 있어서 하향링크 채널 변화 정도에 따라 상향링크 채널 예측 방법을 달리하는 적응 채널 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 멀티미디어 시스템은 이동 무선채널 환경에서 고용량 데이터의 고속 전송이 요구되며 급격히 증가하고 있는 무선통신에 대한 수요를 수용해야 한다. 따라서, 최근에 고속의 데이터 전송이 가능하면서 주파수 이용효율이 높은 전송방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 짧은 심벌 주기를 갖는 고속의 데이터를 전송하기 위해서는 넓은 전송 대역이 요구되며, 심벌간 간섭 (ISI, Inter-Symbol Interference) 또는 무선 채널의 다중경로 간섭에 의해 발생하는 주파수 선택적 페이딩을 극복해야 한다. 이를 위한 방식으로 심벌 주기를 확장하여 여러 개의 반송파를 통해 전송하는 다중 반송파 기술이 있다. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 다중 반송파 기술의 하나로써, 상호 직교하는 부반송파의 주파수 대역을 겹쳐서 전송하여 주파수 이용 효율이 높고, 다중 반송파를 이용한 변,복조를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform),FFT를 통해 고속 구현이 가능하다. 또한, 다중경로 채널에 의한 신호의 지연확산(delay spread)보다 긴 보호구간을 이용하여 부반송파간의 직교성을 유지함으로써 주파수 영역에서 부반송파별로 하나의 탭을 갖는 간단한 등화가 가능하다.
사전등화는 OFDM 시스템의 등화가 간단한 특징과 TDD(Time division duplex) 채널의 상반성(reciprocity)을 이용하여 전송 전에 미리 채널왜곡을 보상하는 방법이다. TDD 채널의 상반성은 상향/하향링크 모두 동일한 주파수를 사용하기 때문에 두 채널의 상관도가 매우 높은 성질을 말하며, 동시에 전송하는 경우 상향/하향링 크 채널의 특성이 같고 도플러 주파수 또한 같은 성질을 말한다. 따라서 TDD 모드 시스템에서 하향링크 채널을 추정하여 수신을 위한 등화 뿐만 아니라 송신하기 전에 미리 상향링크 채널의 왜곡을 보상하는데도 이용할 수 있다. 수신단에서의 등화는 보통 잡음의 증폭에 의한 성능저하 현상이 발생하는데 사전등화의 경우는 송신전에 수행되기 때문에 잡음의 증폭이 없는 장점이 있다. 또한 사전등화를 하면 수신단에서 등화가 필요하지 않기 때문에 상향링크 수신기의 복잡도를 낮출 수 있는 특징이 있다.
일반적으로 사전등화 방식은 크게 TDD 채널의 상반성이 유지되는 경우와 사용자 이동에 따른 도플러 효과에 의해 상반성이 유지되지 않은 경우를 위한 두가지로 분류할 수 있다.
먼저, 첫번째로 TDD 채널의 상반성이 유지되는 경우, 즉 사용자의 이동이 거의 없거나 슬롯구간이 채널의 간섭 시간(coherence time)에 비해 충분히 작은 경우를 위한 사전등화 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 단말기에서 하향링크 구간의 마지막 심볼 구간에서 추정된 채널계수를 다음 상향링크 구간의 모든 심벌들의 등화를 위해 사용하는 방법을 이용하여 사전등화를 수행한다.
그러면, 도 1을 참조하여 일반적인 TDD 채널의 상반성이 유지되는 경우에 사전 등화를 위한 OFDM 송수신기의 블록 구성도를 살펴보도록 한다.
다중 경로 채널(multipath channel)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 상기 단말기의 안테나(antenna)를 통해서 수신된다. 안테나를 통해 수신된 신호는 듀플렉서(100)를 거쳐 RF 처리기(102)로 입력되고, RF 처리기(102)는 수신된 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한다. 이후 아날로그 디지털 변화부(도시하지 않았음)를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 버스트 심볼(burst symbol) 추출부(도시하지 않았음)를 통해 수신 신호로부터 얻어진 베이스밴드 신호로부터 OFDM 심볼을 추출한다. 버스트 심볼 추출부에 의해 추출된 심볼은 송신측에서 삽입되었던 CP(Cyclic Prefix)가 CP 제거부(104)에 의해 제거되고 FFT(Fast Fourier Transformer)(106)에 의해 FFT(Fast Fourier Transform)된 후, 수신 등화기(108)에 인가된다. 수신 등화기(108)는 FFT된 데이터 신호에 대하여 채널 추정기(112)에 의해 추정된 채널 특성값에 따라 채널 왜곡을 보상한다. 이처럼 채널 왜곡이 보상된 신호는 복조부(110)에서 복조된다.
채널 추정기(112)에서 추정된 채널계수 즉, 하향링크 구간의 마지막 심볼 구간에서 추정된 채널계수를 다음 상향링크 구간의 모든 심벌들의 등화를 위해 사용하는 방법을 이용하여 송신 등화기(114)에서 사전등화를 수행한다. 여기서 가간섭성 시간(coherence time)은 채널의 임펄스 응답이 거의 변화하지 않는 시간구간의 통계적인 값을 나타낸다. 상기의 사전등화를 위해 수신단에서의 등화를 위해서는 결합 알고리즘들 예를 들어 MRC (Maximal Ratio Combining), EGC (Equal Gain combining), ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error) 등이 응용되어 사용될 수 있다. 또한, 전송전력을 사전등화를 사용하지 않는 경우와 동일하게 제한하는 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)-based 사전등화 방법들이 이용될 수 있다.
송신 등화기(114)로부터 출력된 심벌들은 IFFT(116), CP 삽입부(118), RF 처리기(120), 듀플렉서(100)를 통해 시스템으로 송신된다.
두번째로 단말기 사용자의 이동 또는 기타 채널환경에 의해서 TDD 채널의 상반성이 유지되지 않는 경우에는 추정된 하향링크 채널과 전송할 상향링크 채널이 동일하지 않기 때문에 사전등화에 앞서 추정된 하향링크 채널 값을 이용한 하향링크 채널의 변화에 기반하여 상향링크 채널의 변화를 예측하는 과정이 필요하다. 이와 같이 TDD 채널의 상반성이 유지되지 않으면 상향/하향링크 채널의 특성이 달라져 불완전한 등화로 인해 사전등화의 성능저하가 매우 심각해진다. 따라서, 상향링크 채널의 변화를 예측하여 불완전한 사전등화에 의한 성능 저하를 방지하도록 한다.
그러면, 도 2를 참조하여 TDD 채널의 상반성이 유지되지 않는 경우에 채널 예측을 위한 OFDM 송수신기의 블록 구성도를 살펴보도록 한다. 채널 추정기(212), 업링크 채널 예측기(213)를 제외하고는 도 1의 내부 구성과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
FFT(Fast Fourier Transformer)(106)에 의해 FFT(Fast Fourier Transform)된 후, 수신 등화기(108)에 인가된다. 수신 등화기(108)는 FFT된 데이터 신호에 대하여 채널 추정기(212)에 의해 추정된 채널 특성값에 따라 채널 왜곡을 보상한다. 이처럼 채널 왜곡이 보상된 신호는 복조부(110)에서 복조된다.
채널 추정기(112)에서 추정된 채널계수를 이용하여 상향링크 채널 예측을 상향 링크 채널 예측기(213)에서 수행하는데, 시간영역의 추정된 하향링크 채널의 보 간(Interpolation) 또는 곡선적합(Curve Fitting)을 통해 채널변화를 알아내고 이를 바탕으로 보외법(Extrapolation)을 적용하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 추정된 하향링크 채널 값을 베셀(Bessel) 함수를 이용하여 통계적인 예측치를 계산하는 방법이 있다. 이와 같이 시간영역에서 예측된 채널은 주파수 영역으로 변환되어 송신 등화기(114)에서 사전등화를 수행한다.
상술한 바와 같이 일반적인 사전등화 방법들은 TDD 채널의 상반성이 유지되는 경우와 TDD 채널의 상반성이 유지되지 않는 경우를 위해서 각각 독립적으로 적용된 단말기의 OFDM 송수신기를 사용하고 있다. 그러나, 단말기의 사용자는 일반적으로 정지해 있는 경우와 이동하는 경우를 동시에 가지는데, 상기와 같이 둘 중에 하나의 경우를 고려한 단말기의 OFDM 송수신기를 사용하게 되면 해당 경우에 최적화된 채널 예측만 가능할 뿐이다. 예를 들어, 만약 사용자가 이동하는 경우를 고려하여 상반성이 유지되지 않는 경우를 위해서 사전등화를 위해 항상 채널예측 방법을 적용한다면, 정지해 있거나 이동 속도가 느려서 상반성이 유지되는 상황에서도 불필요한 채널예측을 하게 되는 단점이 발생한다. 또한, 사용자의 이동 속도에 따라서 채널의 상반성 정도가 달라지고, 따라서 최적의 채널 예측 방법 또한 달라지는데 각각의 경우에 대한 채널 예측 방법의 제어가 불가능하게 된다. 따라서, 특정 단말 사용자가 정지해 있는 경우와 이동하는 경우 즉, 상반성이 유지되는 경우와 그렇지 않은 경우를 모두 효과적으로 수용 가능한 OFDM 송수신기가 요구된다.
그러므로 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 추정된 하향링크 채널을 이용한 상향링크 사전등화에 있어서 하향링크 채널 변화 정도에 따라 상향링크 채널 예측 방법을 달리하는 적응 채널 예측 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위한 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응 채널 예측 방법에 있어서, 하향 링크 채널 변화 정도 따른 N(자연수)개의 도플러 주파수 범위와 상기 N개의 도플러 주파수 범위 각각에 대응되는 채널 예측 방법들을 설정하는 과정과, 하향 링크 채널을 통해 수신된 신호로부터 도플러 주파수를 측정하는 과정과, 상기 N개의 도플러 주파수 범위들 중 상기 측정된 도플러 주파수 측정값이 포함되는 도플러 주파수 범위를 확인하고, 상기 확인된 도플러 주파수에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 선택하는 과정과, 상기 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 사전 등화하는 과정을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응 채널 예측 장치에 있어서, 하향 링크 채널 변화 정도 따른 N(자연수)개의 도플러 주파수 범위와 상기 N개의 도플러 주파수 범위 각각에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 저장하는 메모리부와, 하향 링크 채널을 통해 수신된 신호로부터 도플러 주파수를 측정하는 도플러 주파수 측정기와, 상기 N개의 도플러 주파수 범위들 중 상기 측정된 도플러 주파수 측정값이 포함되는 도플러 주파수 범위를 확인하고, 상기 확인된 도플러 주파수에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 선택하는 채널 예측 방법 선택기와, 상기 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 예측하는 상향 링크 채널 예측기와, 상기 상향 링크 채널 예측기로부터 예측된 채널에 따라 미리 채널왜곡을 보상하는 송신 등화기를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 OFDM/TDD 방식의 이동통신 시스템에서 단말기 사용자의 이동 속도가 특정 임계치 이상으로 빠른 경우 또는 TDD 채널의 상반성이 유지되지 않고 슬롯구간에서 채널이 변화하는 경우에만 사전등화를 위한 채널예측 과정을 적용하기 위해 하향링크 채널의 도플러 주파수를 이용하여 TDD 채널의 상반성 유지 여부를 확인한다. 그래서 하향링크 채널의 도플러 주파수 값이 특정 임계치 이상인 경우에만 상향링크 채널의 예측과정을 수행한다. 여기서 특정 임계치는 하향링크 채널과 상향링크 채널의 특성이 달라지는 도플러 주파수의 최소값을 나타낸다.
또한, 하향링크 채널의 변화 정도가 클수록 추정된 하향링크 채널에 기반한 상향링크 채널 예측 방법의 계산량이 증가하고 그렇지 않은 경우와는 다른 방법이 필요하다. 따라서 본 발명은 사용자의 속도 또는 채널의 변화정도에 따라서 적합한 채널예측 방법을 선택하여 적응적인 채널 예측 방법을 적용함으로써, 고속 이동 사용자에게 적합한 사전등화 방식을 제공하면서 저속 또는 이동중이 아닌 사용자의 사전등화를 위해 불필요한 채널예측 계산을 피할 수 있는 방안을 제공한다.
그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 채널의 변화 정도에 따라 사전등화를 위한 최적의 채널예측 방법을 제공하기 위한 OFDM 송수신기에 대하여 도 3을 참조하여 살펴보도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 사전 등화를 위한 채널을 예측하기 위한 OFDM 송수신기의 블록 구성도이다.
기지국으로부터 송신되는 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)을 통해 잡음이 가산된 형태로 상기 단말기의 안테나(antenna)를 통해서 수신된다. 안테나를 통해 수신된 신호는 듀플렉서(300)를 거쳐 RF 처리기(302)로 입력되고, RF 처리기(302)는 수신된 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한다. 이후 아날로그 디지털 변화부(도시하지 않았음)을 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 버스트 심볼(burst symbol) 추출부(도시하지 않았음)를 통해 수신 신호로부터 얻어진 베이스밴드 신호로부터 OFDM 심볼을 추출한다. 버스트 심볼 추출부에 의해 추출된 심볼은 송신측에서 삽입되었던 CP(Cyclic Prefix)가 CP 제거부(304)에 의해 제거되고 FFT(Fast Fourier Transformer)(306)에 의해 FFT(Fast Fourier Transform)된 후, 수신 등화기(308)에 인가된다. 수신 등화기(308)는 FFT된 데이터 신호에 대하여 채널 추정기(311)에 의해 추정된 채널 특성값에 따라 채널 왜곡을 보상한다. 이처럼 채널 왜곡이 보상된 신호는 복조부(310)에서 복조된다.
한편, FFT(306)로부터 출력되는 데이터 신호를 입력으로 하는 도플러 주파수 측정기(312)는 입력된 데이터 신호로부터 도플러 주파수를 측정한 후, 도플러 주파수 측정값을 채널 예측 방법 선택기(313)로 출력한다. 이러한 채널 예측 방법 선택기(313)는 하향링크 채널을 이용하여 추정된 도플러 주파수 값이 입력되면, 채널 예측 방법을 선택하기 위해 각각의 채널 예측 방법을 위한 미리 설정된 도플러 주파수 임계값들과 입력된 도플러 주파수 값을 비교하여 채널 예측 방법을 선택한다. 즉, 본 발명에서는 도플러 주파수 범위를 정하고, 설정된 도플러 주파수 범위마다 최적의 채널 예측 방법을 설정한다. 이후, 하향링크 채널을 이용하여 추정된 도플러 주파수가 포함되는 도플러 주파수 범위에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 사용하여 상향 링크 사전등화를 수행한다. 따라서, 본 발명은 단말 이동속도 또는 채널환경에 따라 서로 다른 채널에 적합한 상향링크 사전등화가 가능하도록 한다. 일반적으로 단말 사용자가 정지해 있는 경우에 채널의 가간섭성 시간(coherence time)에 비해 슬롯구간이 충분히 작다면 TDD 채널의 상반성에 의해서 하향링크 채널과 상향링크 채널의 특성이 동일하기 때문에 사전등화를 위해서 가장 최근의 하향링크 구간에서 추정된 채널 계수를 그대로 사용이 가능하다. 그러나, 단말 사용자의 이동에 의해서 도플러 주파수가 높아질수록 하향링크 채널의 특성이 상향링크 채널의 특성과 달라지므로 사전등화를 위해서는 상향링크 채널의 예측이 선행되어야 한다. 사전등화를 위한 상향링크 채널의 예측은 먼저 추정된 하향링크 채널의 변화를 보간법 또는 곡선적합을 이용하여 추정한 다음 이를 이용한 보외법을 통해 상향링크 채널의 예측이 가능하다. 보통 채널추정 정확도가 높은 경우는 보간법을 이용하고 채널추정 정확도가 낮은 경우는 채널추정 오류에 의한 영향을 감소시키기 위해서 곡선적합을 많이 사용한다. 즉, 측정된 하향링크 채널의 도플러 주파수에 따라 하향링크 채널의 변화를 나타내는 보간 또는 곡선적합에 적합한 방법 및 보간 및 곡선 접합 차수가 달라지며 보간 또는 곡선적합을 위한 하향링크 채널 구간의 길이 역시 달라진다. 예를 들어서 슬롯구간 내에서 채널의 변화가 선형(Linear)인 경우 선형 보간 또는 1차 곡선적합 방법이 적합하고, 이때 보간 또는 곡선적합을 위한 채널구간의 길이가 작아도 길이가 긴 경우와 채널예측의 정확도에는 차이가 없다. 상기의 경우보다 도플러 주파수가 큰 경우로, 슬롯구간 내에서 채널의 변화가 비선형(Non-linear)인 경우에는 비선형 보간 또는 곡선적합이 적합하며 채널의 변화 정도에 따라 2차 또는 3차 보간 또는 곡선적합이 필요하다. 또한 채널의 변화가 선형인 경우에 비해서 보간 또는 곡선적합을 위한 채널구간의 길이가 더 길어야 채널예측의 성능을 높일 수 있다.
따라서, 본 발명에서 채널 예측 방법 선택을 위해 사용자의 이동 정도를 예측하기 위해 단말 사용자가 정지해 있는 경우, 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 선형인 경우, 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 비선형인 경우의 임계값을 미리 설정한다. 이를 위해 본 발명에서 채널 예측 방법 선택을 위한 임계값으로는 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 선형인 경우 선형 보간법과 1차 곡선 적합법 중 어느 하나의 채널 예측 방법을 사용하기를 판단하기 위한 제1 임계값과, 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 비선형인 경우 2차 보간법과 2차 곡선 적합법 중 어느 하나의 채널 예측 방법을 사용하기를 판단하기 위한 제2 임계값과, 채널 변화가 비선형인 경우 3차 보간법과 3차 곡선 적합법 중 어느 하나의 채널 예측 방법을 사용하기를 판단하기 위한 제3 임계값을 미리 설정한다. 본 발명에서는 3개의 임계값을 설정하였지만, 이는 채널 예측 정확성의 정도에 따라 둘 이상의 임계값을 설정할 수 있다. 이와 같은 미리 설정된 임계값은 메모리부(321)에 저장된다.
본 발명은 하향링크 채널의 변화 정도에 따라 상향링크 채널의 사전등화를 위한 최적의 채널예측 방법을 선택하여 선택된 채널 예측 방법으로 사전 등화를 수행하는 방안을 제공한다. 따라서, 본 발명의 채널 예측 방법 선택을 위한 과정에서 수행되는 일반적인 하향 채널을 이용한 도플러 주파수를 측정하는 방법이나, 일반적인 선형,2차, 3차 보간법 또는 1,2, 3차 곡선 적합법에 대한 구체적인 설명은 본 발명에서 생략하도록 한다. 또한, 본 발명에서는 각 도플러 주파수 범위마다 상기와 같은 선형, 2차 3차 보간법 및 곡선 적합법을 사용하여 채널 예측을 수행하도록 설정하였지만. 각 도플러 주파수 범위마다 다른 최적의 채널 예측 방법을 사용할 수도 있다.
즉, 채널 예측 방법 선택기(313)는 도플러 주파수 측정기(312)에서 추정된 도플러 주파수(
Figure 112006012770951-pat00001
)와 메모리부(321)에 미리 저장된 제1, 2, 3 임계값들을 비교하여 해당하는 채널 예측 방법을 선택한다. 이와 같은 채널 예측 방법을 선택하는 과정에 대하여는 하기의 도 4를 참조하여 더 구체적으로 살펴보도록 한다. 이후, 상향 링크 채널 예측기(313)는 채널 예측 방법 선택기(312)에서 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 예측한다. 이와 같이 시간 영역에서 예측된 상향 링크 채널은 주파수 영역으로 변환되어 송신 등화기(114)에서 사전 등화를 수행하고, 사전 등화가 수행된 송신 신호를 IFFT(316), CP 삽입부(318), RF 처리기(320)를 거쳐 기지국으로 전송한다.
그러면, 상기의 도 3과 같이 구성되는 단말기에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응 채널 예측 과정을 도 4의 흐름도를 참조하여 살펴보도록 한다.
400단계에서 도플러 주파수 측정기(312)가 FFT(306)로부터 출력되는 데이터 신호가 입력되면 입력된 데이터 신호로부터 도플러 주파수(
Figure 112006012770951-pat00002
)를 측정한 후, 측정된 도플러 주파수 측정값을 채널 예측 방법 선택기(313)로 출력한다.
그러면, 채널 예측 방법 선택기(313)는 도플러 주파수 측정값이 제3 임계값을 초과하는지를 검사한다. 이때, 제3 임계값은 하향 링크 채널 변화가 비선형인 경우 3차 보간 또는 3차 곡선 적합이 필요한 경우임을 판단하기 위한 임계값임을 가정한다. 만약, 402단계 검사결과 도플러 주파수 측정값이 제3 임계값을 초과하면 404단계로 진행하여 채널 예측 방법들 중 3차 보간법 또는 3차 곡선 적합법을 선택한 후 416단계로 진행하여 선택된 채널 예측 방법으로 상향 링크 채널 예측기(314)에서 채널 예측을 수행한다.
402단계 검사 결과 도플러 주파수 측정값이 제3 임계값 이하인 경우에는 406 단계로 진행하여 도플러 주파수 측정값이 제2 임계값을 초과하고 제3 임계값 이하인지를 검사한다. 이때, 제2 임계값은 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 비선형인 경우 2차 보간 또는 3차 곡선 적합이 필요한 경우임을 판단하기 위한 임계치값이다. 만약, 도플러 주파수 측정값이 제2 임계값을 초과하고 제3 임계값 이하이면 408단계로 진행하여 채널 예측 방법들 중 2차 보간법 또는 2차 곡선 적합법을 선택한 후 416단계로 진행하여 선택된 채널 예측 방법으로 상향 링크 채널 예측기(314)에서 채널 예측을 수행한다.
406단계 검사결과 도플러 주파수 측정값이 제2 임계값 이하인 경우에는 410단계로 진행하여 도플러 주파수 측정값이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하인지를 검사한다. 이때, 제1 임계값은 단말 사용자 이동에 의해 슬롯 구간 내에 채널 변화가 선형인 경우를 판단하기 위한 임계값이다. 만약, 도플러 주파수 측정값이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면 412단계로 진행하여 채널 예측 방법들 중 선형 보간법 또는 1차 곡선 적합법을 선택한 후, 416단계로 진행하여 선택된 채널 예측 방법으로 상향 링크 채널 예측기(314)에서 채널 예측을 수행한다.
한편, 410단계 검사결과 도플러 주파수 측정값이 제1 임계값 이하인 경우에는 414단계로 진행하여 최초 추정된 하향 링크 채널을 그대로 상향 링크 사전 등화에 사용하는 방법을 선택한 후, 416단계로 진행하여 선택된 채널 예측 방법으로 상향 링크 채널 예측기(314)에서 채널 예측을 수행한다. 이때, 도플러 주파수 측정값이 제1 임계값 이하인 경우에는 하향 링크와 상향 링크 채널의 특성이 거의 동일한 경우로 판단하여 기존 방법인 가장 최근의 하향 링크 구간에서 추정된 채널 계수를 그대로 사용하여 상향 링크 채널의 사전등화를 위해 사용한다. 본 발명의 도 4에서의 실시 예에서는 임계값을 3개로 설정하여 도플러 주파수 범위를 3개로 설정하였지만, 이는 채널 예측 정확성의 정도에 따라 둘 이상의 도플러 주파수 범위를 설정할 수도 있다. 또한, 도 4에서의 실시 예에서는 도플러 주파수 범위 중 제3 임계값을 초과하면 3차 보간법 또는 곡선 적합법을 사용하고, 제2 임계값을 초과하고 제3 임계값 이하이면 2차 보간법 또는 곡선 적합법을 사용하고, 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면 선형 보간법 또는 1차 곡선 적합법을 사용한다고 기재하였지만, 각 도플러 주파수 범위에 따라 상기와 같은 채널 예측 방법 이외의 가장 최적의 채널 예측 방법을 미리 설정할 수도 있다. 또한, 이와 같은 채널 예측 방법으로는 선형, 1차, 2차, 3차 보간법 또는 곡선 적합법 이외에 베셀 함수를 이용하여 채널을 예측하는 방법을 사용할 수도 있다.
본 발명은 OFDM/TDD 방식의 이동통신 시스템에서 하향링크 채널의 변화 정도에 따라 적절한 상향링크 채널 사전등화를 위한 채널 예측 방법을 선택하여 사전등화를 수행함으로써 사용자의 이동성을 효율적으로 보장할 수 있다. 또한, 본 발명은 상향링크 채널 사전등화 수행 시 채널변화에 따라 적응적인 채널 예측 방법을 적용함으로써, 고속 이동 사용자에게 적합한 사전등화 방식을 제공하면서 저속 또는 이동 중이 아닌 사용자의 사전등화를 위해 불필요한 채널예측 계산을 피할 수 있도록 한다.

Claims (8)

  1. 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응 채널 예측 방법에 있어서,
    하향 링크 채널 변화 정도 따른 N(자연수)개의 도플러 주파수 범위와 상기 N개의 도플러 주파수 범위 각각에 대응되는 채널 예측 방법들을 설정하는 과정과,
    하향 링크 채널을 통해 수신된 신호로부터 도플러 주파수를 측정하는 과정과,
    상기 N개의 도플러 주파수 범위들 중 상기 측정된 도플러 주파수 측정값이 포함되는 도플러 주파수 범위를 확인하고, 상기 확인된 도플러 주파수에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 사전 등화하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도플러 주파수 범위에 대응되어 설정되는 채널 예측 방법은 TDD(Time Division Duplex) 채널에서 하향/상향 채널의 유사성 정도에 따라 최적으로 상향 채널을 예측 가능한 채널 예측 방법으로 설정함을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설정 가능한 채널 예측 방법은 선형 보간법, 1차 곡선 적합법, 2차 보간법, 2차 곡선 적합법, 3차 곡선 적합법, 3차 보간법, 베셀 함수를 이용한 채널 예측 방법 중 하나의 채널 예측 방법임을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    도플러 주파수 범위 중 하향 링크 채널 특성과 상향 링크 채널 특성의 유사성 정도를 판단하기 위한 도플러 주파수 범위를 설정하고, 상기 설정된 도플러 주파수 범위에 대응하는 채널 예측 방법으로 가장 최근의 하향 링크 구간에서 추정된 채널 계수를 사용한 상향 링크 채널 예측 방법을 설정하는 과정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 방법.
  5. 직교 주파수 분할 다중화 및 시분할 듀플렉스 방식의 이동통신 시스템에서 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응 채널 예측 장치에 있어서, 하향 링크 채널 변화 정도 따른 N(자연수)개의 도플러 주파수 범위와 상기 N개의 도플러 주파수 범위 각각에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 저장하는 메모리부와,
    하향 링크 채널을 통해 수신된 신호로부터 도플러 주파수를 측정하는 도플러 주파수 측정기와,
    상기 N개의 도플러 주파수 범위들 중 상기 측정된 도플러 주파수 측정값이 포함되는 도플러 주파수 범위를 확인하고, 상기 확인된 도플러 주파수에 대응되어 설정된 채널 예측 방법을 선택하는 채널 예측 방법 선택기와,
    상기 선택된 채널 예측 방법을 이용하여 상향 링크 채널을 예측하는 상향 링크 채널 예측기와,
    상기 상향 링크 채널 예측기로부터 예측된 채널에 따라 미리 채널왜곡을 보상하는 송신 등화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 도플러 주파수 범위에 대응되어 설정되는 채널 예측 방법은 TDD(Time Division Duplex) 채널에서 하향/상향 채널의 유사성 정도에 따라 최적으로 상향 채널을 예측 가능한 채널 예측 방법으로 설정함을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 설정 가능한 채널 예측 방법은 선형 보간법, 1차 곡선 적합법, 2차 보간법, 2차 곡선 적합법, 3차 곡선 적합법, 3차 보간법, 베셀 함수를 이용한 채널 예측 방법 중 하나의 채널 예측 방법임을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 메모리부가,
    상기 N개의 도플러 주파수 범위 중 하향 링크 채널 특성과 상향 링크 채널 특성의 유사성 정도를 판단하기 위한 도플러 주파수 범위와 상기 도플러 주파수 범위에 대응하여 가장 최근의 하향 링크 구간에서 추정된 채널 계수를 사용한 상향 링크 채널 예측 방법을 저장함을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 사전등화를 위한 하향링크 채널 변화에 따른 적응채널 예측 장치.
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