KR101421776B1 - 비평형 ｑｐｓｋ 변조를 사용하는 타임슬롯 공유 - Google Patents

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Abstract

다운링크 채널에서 직교 서브 채널(OSC)들을 사용하는 것과 같이 슬롯들을 재사용하는 무선 송신 방식에서, 파라미터화된, 하이브리드 직교 변조가 사용된다. 하이브리드 직교 변조에서, 심볼 배열은 직교 형태이고, 네 심볼들은 복소 평면에서 단위원 상에 놓인다. I 및 Q 브랜치들의 직교성은 보존된다. 교차 전력 브랜치 비 파라미터(α)가 도입됨으로써 신호의 총 에너지가 두 서브 채널들 사이에 분균등하게 분할되도록 한다. 이 파라미터(α)는 초과 시간으로부터 변화될 수 있다.

Description

비평형 ＱＰＳＫ 변조를 사용하는 타임슬롯 공유{TIMESLOT SHARING USING UNBALANCED QPSK MODULATION}
본 발명은 데이터를 변조하기 위한 방법 및 디바이스(device)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 셀룰러 무선 시스템 내의 공유 채널에서 동시에 두 이동국들로 송신되는 데이터의 변조에 관한 것이다.
"Voice capacity evolution with orthogonal sub channel, see' "3GPP TSG GERAN Meeting#33, GP-070214에서 제안된 직교 서브 채널(Orthogonal Sub Channels)의 개념이 널리 수용되었다. 하나의 이유는 개발도상국들에서 가입자 지국(subscriber station)의 급속한 성장이 송수신 기지국(base transceiver station: BTS) 하드웨어 자원들에 심한 압력을 부과하기 때문이다. 그러므로 더빙(dubbing)되는 MUROS(Multiple User Reusing One Slot) 기술에 대한 연구 항목이 GSM의 표준화에 개방되었고, "New Study Item on Multi-User Reusing One Slot(MUROS)" 3GPP TSG GERAN Meeting #36.GP072027을 참조하라.
OSC는 두 사용자들이 동일한 주파수 및 타임슬롯(timeslot)을 공유하도록 하는 멀티플렉싱(multiplexing) 기술이다. 이는 다운링크 채널에서의 직교 위상 편이 키잉(quadrature phase shift keying: QPSK) 변조에 의존한다. I 브랜치에 의해 반송되는 데이터는 제 1 사용자에게 속하고, 반면에 Q 브랜치에 의해 반송되는 데이터는 제 2 사용자에게 속한다. 직교성은 제곱근 상승형 코사인 필터(root raised cosine pulse) 형상 필터에 의해 심볼 기간의 역수와 같은 대역폭으로 보존된다. 수신기 측에서, 이동국(MS)은 서브 채널들을 분리하기 위해 직교 트레이닝 시퀀스(orthogonal training sequence)들에 의존하고 3GPP TSG GERAN Meeting#33, GP-070214를 참조하라. 업링크 채널에서, 동일한 채널을 공유하는 두 이동국들은 또한 동일한 주파수 및 타임슬롯에서 송신한다.
기지국은 다중 사용자 검출기, 예를 들어 연속적인 간섭 소거를 사용하여 두 사용자들을 분리한다.
MUROS에 대한 물리적 계층은 서브 채널들 중 하나에서 레거시(legacy) 이동국들을 지원해야 하다는 것이 3GPP TSG GERAN Meeting #36.GP072027, "New Study Item on Multi-User Reusing One Slot MUROS"에 기술되었다. 그러나, OSC가 레거시 가우시안 최소 편이 키잉(GMSK) 이동국들과 역으로 호환될 수 없음이 보고되었고, 예를 들어 3GPP TSG GERAN Meeting#36.GP071663, "The Performance of OSC and Feasibility Analysis" 및 3GPP TSG GERAN Meeting #36,GP071785, "Discussion Paper on OSC"를 참조하라. 이 문제는 다운링크 채널에서 발생하는데, 왜냐하면 레거시 수신기는 송신된 신호가 직교 위상 편이 키잉(QPSK) 변조되면 매우 불량한 성능을 드러내기 때문이다.
더욱이, OSC가 전력 제어 및 셀룰러 무선 시스템의 셀들을 하위분할(subdivide)할 필요성에 대해 가해지는 제한들에 대한 어떤 문제들이 발생되어서, 추가적인 핸드오버(handover)들이 발생되고 그에 따라 단절된 호출들과 같은 키 성능 표시자(key performance indicator: KPI)의 일부를 저하시킬 잠재적인 가능성을 제공하며, 또한 3GPP TSG GERAN Meeting#36, GP071720, "On Orthogonal Sub channels"을 참조하라. 또한 지금까지, 3GPP TSG GERAN Meeting #33.GP-070214, "Voice capacity evolution with orthogonal sub channel" 및 3GPP TSG GERAN Meeting #36.GP071739, "Speech capacity enhancements using DARP"에 설명되는 바와 같은 MUROS에 대한 어떠한 제안도 레거시 모바일들에 대한 역방향 호환성 요건을 충족시키지 않는다.
그러므로, 기존 셀룰러 무선 시스템에서 OSC를 도입하는 부정적인 양상들을 제거하거나 적어도 감소시키는 방법 및 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 셀룰러 무선 시스템들에서 OSC를 사용하는 것과 같이 도입 재사용과 관련된 문제들의 적어도 일부를 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 OSC를 사용하는 셀룰러 무선 시스템에서 데이터의 송신을 개선할 수 있는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.
이 목적들 및 다른 목적들은 추가된 청구항들에서 설명되는 바와 같은 방법, 변조기 이동국 및 셀룰러 무선 시스템에 의해 달성될 수 있다. 그러므로, 셀루러 시스템에서 QPSK 변조 방식을 사용하여 두 브랜치(branch)를 포함하는 공유 채널상에서 멀티플렉싱된 두 이동국들로 송신되는 데이터를 변조하여 변조된 QPSK의 총 에너지가 변조된 신호의 두 브랜치들 사이에서 불균등하게 분할되도록 함으로써 개선된 무선 시스템이 달성될 수 있다.
그러므로, 다운링크 시스템에서 파라미터화된 하이브리드 직교 변조(quaternary modulation)가 사용된다. 상기 하이브리드 4차 변조에서, 심볼 배열(constellation)은 직교 상태이고, 네 심볼들은 복수 평면에서 단위 원에 위치된다. I 및 Q 브랜치들의 직교성이 보존된다. 그러나, 교차 전력 브랜치 비 파라미터(α)다 도입되어, 상기 신호의 총 에너지가 두 서브 채널들 사이에서 불균등하게 분할되도록 한다. 이 파라미터(α)는 시간을 초과하면서부터 변화될 수 있다. 이 파라미터는 예를 들어 하나의 송신 타임슬롯에서 다음 송신 타임슬롯으로 변화될 수 있다. 이는 0≤α≤1이 되도록 선택된다. α=1인 극단적인 경우, 전력은 I/Q 브랜치들 사이에서 분균등하게 분할됨으로써 일반적인 QPSK 변조를 발생시킨다. α=0이면, BPSK 변조를 발생시키는 브랜치들 중 하나에 모든 신호 전력이 제공된다. 다른 α의 값들은 I 및 Q 서브 채널들 사이의 총 에너지의 중간 분포들을 발생시킨다. 하나의 실시예에 따르면, 파라미터(α)는 예를 들어 공유된 다운링크 채널을 통해 데이터를 수신하거나 고정 방식을 사용하는 하나 또는 양 이동국들로부터의 피드백에 기반하여 적응 가능하게 선택될 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 바에 따른 방법을 사용하도록 적응되는 셀룰러 무선 시스템, 변조기 및 이동국으로 확장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 레거시 모바일들에 대한 역방향 호환성 요건을 충족시키는 것과 같이, 기존 셀룰러 무선 시스템에서 OSC를 도입하는 부정적인 양상들을 제거하거나 적어도 감소시킨다.
본 발명은 이제 비제한적인 방식으로 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 기술될 것이다:
도 1은 데이터를 변조할 때 수행되는 상이한 단계들을 도시한 흐름도,
도 2는 신호 배열에 대한 도,
도 3은 I 및 Q 브랜치들 사이의 교차 전력비를 도시한 도;
도 4는 변조기의 도;
도 5는 OSC를 사용한 셀룰러 시스템의 도;
도 6a 및 6b는 OSC를 사용하여 변조된 데이터를 수신하는 수신기에서 수행되는 상이한 절차의 단계들을 도시한다.
도 1에서, 본 발명의 실시예에 따라 데이터를 모델링할 때 수행되는 상이한 단계들을 도시한 흐름도가 도시된다. 우선 단계 101에서 데이터는 셀룰러 무선 시스템의 상이한 사용자들에게 송신되고 직교 서브 채널들(Orthogonal Sub Channel: OSC)들에서 멀티플렉싱된다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 다음의 포인트들로 구성되는 보통의 QPSK 배열이 선택된다.
Figure 112012086147058-pct00008
시작 포인트로서 보통의 QPSK 소거를 사용함으로써, 교차 전력비 파라미터 0≤α≤1은 예를 들어 사전 규정된 기준 또는 단계 103에서 하나 또는 다수의 이동국들로부터의 피드백에 기반하여 선택된다. 이때 새로운 직교 소거는 단계 105에서 다음과 같이 생성된다:
Figure 112012086147058-pct00011
다음에 상술한 바와 같은 직교 배열은 적응성 α-QPSK 배열로서 칭해질 것이다. 다음 단계 107에서 멀티플렉싱된 데이터는 단계 105에서 결정된 변조를 사용하여 사용자에게 송신된다.
도 2에서, α=6일 때 적응성 α-QPSK 배열 내의 네 포인트들이 도시된다.
적응성 α-QPSK 배열에서, I 및 Q 브랜치들 사이의 교차 전력비는
Figure 112012086147058-pct00010
이다.
도 3에서, I 및 Q 브랜치들 사이의 교차 전력비(χ)는 α의 함수로서 도시된다. 예를 들어 α=0.6인 경우 I 브랜치의 전력은 Q 브랜치의 전력보다 약 6.6 dB 이하이다. 심볼 배열 상수에서 α의 값과는 상관없이 총 에너지를 유지하는 것이 바람직하다.
도 4에서, α-QPSK 변조를 사용하여 데이터를 송신하는데 사용되는 예시적인 변조기(400)가 도시된다. 변조기(400)는 두 상이한 이동국들로 송신될 데이터 시퀀스들을 수신하고 QPSK 변조하기 위한 개시 변조기들(401 및 403)을 포함한다. 변조기들(401 및 403)은 본원에서 상술한 바와 같은 적응성 α-QPSK 배열에 따라 변조기들(401 및 403)로부터 QPSK 신호들을 매핑하도록 적응되는 매핑 유닛(mapping unit)(405)과 결합된다. 유닛(405)에서 형성되는 적응성 α-QPSK 배열 시퀀스는 펄스 형성 필터(409)에 접속된 회전 블록(407)으로 전송되며, 상기 회전 블록(407)은 계획된 수신기들로 송신되는 멀티플렉싱된 데이터 시퀀스를 반송파 주파수로 증폭하고 혼합하도록 적응되는 유닛(411)에 차례로 접속된다.
변조기(400)는 데이터가 송신되는 하나 이상의 이동국들로부터 피드백을 수신할 수 있다. 수신된 피드백에 응답하여 변조기는 그에 따라 α를 조정하도록 적응될 수 있다. 예를 들어 α는 두 이동국들로부터 송수신 기지국(BTS)으로의 거리, 보고된 수신 신호 품질(reported received signal quality: RXQUAL), 또는 이동국의 케이퍼빌리티들(예를 들어, 레거시/OSC 인지)에 따라 설정될 수 있다.
도 5에서, 셀룰러 무선 시스템(500)의 예시적인 프로세스가 도시된다. 시스템(500)은 송수신 기지국(501)을 통해 셀룰러 무선 시스템과 접속되는 다수의 이동국들(503 및 505)로부터 송신되는 데이터를 수신하기 위한 BTS 수신기(501)를 포함한다. 이동국들(503 및 505)은 OSC 인지 비-OSC 인지일 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, 이동국(503)은 OSC 인지인데 반해 이동국(505)은 비 OSC 인지이다. 시스템(500)은 적응성 α-QPSK 변조 신호를 생성하기 위해 도 4와 관련하여 상술한 바에 따른 변조기와 같은 변조기(507)를 더 포함한다. 게다가 상기 시스템은 적절한 값 α를 계산하기 위하여 그리고 α값을 α-QPSK 변조기로 공급하기 위하여 제어 유닛(509)을 포함한다. α의 값은 하나의 송신 간격에서 후속하는 송신 간격까지 변할 수 있다. α의 사전 규정된 상수를 사용하는 것 또한 가능하다.
도 5에서의 이동국(503)과 같은 OSC-인지 수신기는 α의 값(대안으로 χ)이 동기화/채널 추정 및 복조 동한 사용되는 경우 더욱 양호한 성능을 나타낼 것이다. 만일 이것이 공지되지 않는다면, 이는 추정될 수 있다.
도 6a 및 6b에서 상술한 바에 따라 변조되는 데이터를 수신하는 수신기에서 수행되는 상이한 단계들이 도시된다. 도 6a에서 α가 공지되지 않은 경우 동기화/채널 추정 및 복조 공안 수신기(600)에서 수행되는 단계들이 도시된다. 우선 블록 601에서, OSC 서브 채널들에서 멀티플렉싱된 사용자들을 위한 트레이닝 시퀀스들이 샘플링된 수신 신호와 함께 획득된다. 다음에, 블록 603에서, 동기화 위치, 채널 임펄스 응답 및 교차 전력 브랜치 공급 파라미터 α 또는 χ, 또는 α와 상관된 다른 파라미터가 추정됨으로써 송신기에서의 변조기에 의해 사용되는 α-QPSK 배열에 대한 추정을 제공한다. 그리고나서 블록 603의 추정된 α-QPSK 배열은 수신된 신호를 복조할 때 블록 605에서 사용된다.
도 6b에서 α가 공지되는 경우 동기화/채널 추정 및 복조 동안 수신기(650)에서 수행되는 단계들이 도시된다. 우선 블록 651에서, OSC 서브 채널들에서 멀티플렉싱된 사용자들을 위한 트레이닝 시퀀스들이 샘플링된 수신된 신호와 함께 획득되고 동기화 위치, 교차 전력 브랜치 공급 파라미터 α 또는 χ, 또는 α와 상관된 다른 파라미터가 획득된다. 다음에, 블록 653에서, α 또는 χ와 같은 교차 전력 브랜치 공급 파라미터는 동기화 위치 및 채널 임펄스 응답의 추정 동안 사용된다. 그리고나서 α-QPSK 배열은 수신된 신호를 복조할 때 블록 655에서 사용된다.
적응성 α-QPSK 복조를 본원에서 기술된 바와 같이 사용함으로써 레거시 수신기의 성능이 개선되면서, 반면에 OSC 인지 수신기를 적절하게 처리한다. 8PSK 쿼터 레이트(quarter rate)에 대한 상기 수행 결과는 시뮬레이션들과 함께 적응성 α-QPSK 변조에 의해 강화된 OSC가 심지어 레거시 모바일이 서브 채널들 중 하나를 점유할 때조차고 쿼터 레이트 스피치 베어러(speech bearer)에 대해 경쟁력있는 대안임을 표시한다.
더욱이, 상술한 바와 같이 변조 방식 및 변조기를 사용함으로써 MUROS에 부합되는 어떠한 멀티플렉싱 개념에 대한 기본 요건인 OSC 개념이 강화됨으로써, OSC에서 더욱 유연한 전력 제어가 가능한 것 외에도 서브 채널들 중 하나에 레거시 모바일들을 도입하는 것이 가능해졌다. 이는 더욱 양호한 시스템 성능을 획득하는데 도움을 줄 것이며 KPI를 개선하거나 유지하는데 도움을 줄 것이다. 이는 다른 중요한 문제이다. 변조 기술은 또한 8PSK를 송신할 수 있는 임의의 PTS 하드웨어에서 직접 구현된다.

Claims (13)

  1. 두 브랜치들 내의 공유 채널상에서 멀티플렉싱된 두 이동국들로 데이터를 송신하는 송수신기 기지국(BTS)을 포함하는 셀룰러 무선 시스템에서 직교 위상 편이 키잉(QPSK) 변조 방안을 사용하는 GSM(Global System for Mobile communication) 시스템으로 송신된 변조된 데이터를 변조하는 방법으로서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지가 α-QPSK 배열 시퀀스를 형성하는 상기 변조된 신호의 두 브랜치들 사이에서 불균등하게 분할하고, π/2로 시퀀스를 회전시키는 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지는 상기 두 이동국들로부터 상기 송수신 기지국(BTS)으로의 거리, 보고된 수신 신호 품질(RXQUAL), 또는 이동국들의 케이퍼빌리티들에 따른 비율로 불균등하게 분할되는 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지는 상기 두 브랜치들 사이에서 적응 가능하게 분할되는 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 두 브랜치들 사이의 에너지 분포는 하나의 송신 슬롯에서 다음 송신 슬롯까지 변경되는 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 두 이동국들은 직교 서브 채널들을 사용하여 동일한 채널을 공유하는 GSM(global system for mobile communication) 이동국들인 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조된 신호들은 모두 복소 평면 내의 단위 원에 위치되는 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    α-QPSK 배열은
    Figure 112014016674856-pct00014

    의 형태인 것을 특징으로 하는 데이터를 변조하는 방법.
  8. 직교 위상 편이 키잉(QPSK) 변조 방안을 사용하여 두 브랜치들 내의 공유 채널상에서 멀티플렉싱된 두 이동국들로 GSM(Global System for Mobile communication) 시스템으로 변조된 신호로서 송신된 데이터를 변조하는 변조기로서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지가 α-QPSK 배열 시퀀스를 형성하는 상기 변조된 신호의 두 브랜치들 사이에서 불균등하게 분할하는 분할 수단(405)과,
    π/2로 시퀀스를 회전시키는 수단(407)을 특징으로 하는 변조기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지를 분할하는 수단은, 상기 QPSK 변조된 신호의 총 에너지가 상기 두 이동국들로부터 송수신 기지국(BTS)으로의 거리, 보고된 수신 신호 품질(RXQUAL), 또는 이동국들의 케이퍼빌리티들에 따른 비율로 불균등하게 분할되게 하는 것을 특징으로 하는 변조기.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 두 브랜치들 사이에서 변조되는 QPSK의 총 에너지를 적응 가능하게 분할하는 수단을 특징으로 하는 변조기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 두 브랜치들 사이의 에너지 분포를 하나의 송신 슬롯에서 다음 송신 슬롯으로 변경하는 수단을 특징으로 하는 변조기.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    복소 평면 내의 단위 원에 상기 모든 QPSK 변조 신호를 위치시키는 수단을 특징으로 하는 변조기.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    α-QPSK 배열은
    Figure 112014016674856-pct00015

    의 형태인 것을 특징으로 하는 변조기.
KR1020107019269A 2008-01-30 2008-01-30 비평형 ｑｐｓｋ 변조를 사용하는 타임슬롯 공유 KR101421776B1 (ko)

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