KR101479478B1 - 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 수신국(S1) 및 적어도 하나의 부가적인 수신국(S2, S3)에서 수신되는 무선 신호(2, 3, 4)로부터 비트 스트림을 복구하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 상기 수신국들(S1 내지 S3) 각각에서, 상기 수신된 무선 신호(2, 3, 4)를 복조하여 복조된 데이터 스트림(B, B', B")을 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국(S2, S3)으로부터 상기 제 1 수신국(S1)으로 적어도 하나의 복조된 데이터 스트림(B', B")을 전달하는 단계, 상기 제 1 수신국(S1)에서, 상기 수신국들(S1 내지 S3) 각각의 상기 복조된 데이터 스트림들(B, B', B")로부터 결합된 데이터 스트림을 발생시키는 단계, 및 상기 비트 스트림을 복구하기 위하여 상기 결합된 데이터 스트림에 대한 하드 결정을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법{METHOD FOR RECOVERING A BIT STREAM FROM A RADIO SIGNAL}

본 발명은 제 1 수신국(receiving station) 및 적어도 하나의 부가적인 수신국에서 수신되는 무선 신호로부터 비트 스트림(bit stream)을 복구하는 방법, 수신국 및 적어도 하나의 부가적인 수신국에서 수신되는 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 수신국, 적어도 하나의 이와 같은 수신국 및 채널 소자(channel element)를 포함하는 기지국 라우터(base station router), 및 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 네트워크(network)에 관한 것이다.

이동국에 의해 방출된 무선 신호가 2개 이상의 상이한 수신국들에서 수신될 때, 이동국에 의해 방출되었던 비트 스트림이 재구성이 단일 수신 신호를 기반으로 하여 수행되는 경우에 비하여 더 높은 품질로 복구될 수 있는 방식으로 상기 수신된 신호들을 결합하는 것이 가능하다. 2개 이상의 수신 신호들을 결합함으로써 이와 같은 비트 스트림을 복구하기 위하여, 소프터 핸드오버(softer handover) 및 소프트 핸드오버(soft handover)로서 공지된 2개의 방식들이 종래 기술에 공지되어 있고, 이는 도 1 및 도 2를 참조하여 이하에서 간단히 설명될 것이다.

도 1은 네트워크(1) 내의 상이한 장소들에 위치된 3개의 기지국들(BS1 내지 BS3)에 접속되는 중앙국으로서 무선 네트워크 제어기(Radio Network Controller: RNC)를 갖는 계층적인 무선 네트워크(1)의 예를 도시한다. 기지국들(BS1 내지 BS3) 각각은 이동국(MS), 예를 들어, 이동 전화, PDA 등에 의해 방출되었던 무선 신호들을 수신하는, 다음에서 수신국들(S1 내지 S3)이라고도 칭해지는, 3개의 섹터(sector)들을 포함한다. 도 1의 예에서, 기지국들(BS1 내지 BS3) 및 이동국(MS) 사이의 무선 송신은 비트 스트림을 인코딩(encoding)하기 위하여 동위상(in-phase)(I) 및 직교-위상(Q) 성분을 사용하여, 16-QAM(직교 진폭 변조) 변조 방식에 기초하여, UMTS(범용 이동 전기통신 시스템) 표준을 사용하여 구현된다. 이 이유 때문에, 네트워크에서 송신되는 무선 신호들은 다음에서 IQ 기저대역 신호들이라고도 칭해진다.

이동국(MS)에 의해 방출된 무선 신호들은 3개의 기지국들(BS1 내지 BS3) 각각에 의해 수신된다. 제 1 기지국(BS1)에서는, 제 1 및 제 2 수신국(S1, S2)이 이동국(MS)으로부터 각각의 무신 신호들(2a, 2b)을 수신하는 반면, 제 2 및 제 3 기지국들(BS2, BS3)에서는, 제 2 및 제 1 수신국들(S2, S1)만이 각각 이동국(MS)으로부터 무선 신호들(3, 4)을 수신할 수 있다.

제 1 기지국(BS1)의 제 1 및 제 2 수신국들(S1, S2)에 의해 수신되는 무선 신호들(2a, 2b)로부터 비트 스트림을 복구하기 위하여, 이러한 신호들은 소프터 핸드오버(softer handover; HO)라고 칭해지는 프로세스(process)에서 결합된다. 소프터 핸드오버에서, (자신들의 다이버시티 브랜치(diversity branch)들을 포함하는) 2개의 수신국들(S1, S2)의 무선 신호들(2a, 2b)은 신호들의 잡음과의 최적의 선형 결합 방식으로서 공지되어 있는 최대비 결합(Maximum Ratio Combining: MRC)을 사용하여 결합되어, 전형적으로 제 2 및 제 3 기지국(BS2, BS3)으로부터의 출력 신호들(OS2, OS3)의 비트 스트림들에 비하여 개선된 품질을 갖는 제 1 기지국(BS1)의 출력 신호(OS1)를 생성한다.

그러나, 소프터 핸드오버 방식을 적용하기 위하여, 도 2에 더 상세히 도시되어 있는 CPRI/OBSAI(Common Packet Radio Interface/Open Base Station Architecture Initiative) 표준에 따른 기지국인 제 1 기지국(BS1)의 수신국들(S1 내지 S3) 사이에 많은 데이터가 라우팅(routing)될 필요가 있고, 상기 3개의 수신국들(S1 내지 S3) 각각은 각각의 무선 주파수(RF) 헤드(head)(RF1 내지 RF3)에 결합된다. 물론, 다이버시티 수신이 수행될 때 2개 이상의 무선 헤드들이 또한 수신국들(S1 내지 S3) 각각에 사용될 수 있다.

3개의 수신국들(S1 내지 S3)은 수신된 무선 신호들(2a, 2b)이 거대한 량의 IQ 기저대역 데이터를 사용하여 CPRI 프로토콜 표준에 따라 전송되는 특수화된 스위치 패브릭(swithch fabric)(5)에 결합되므로, 거대한 데이터 전송 용량을 갖는 백플레인(backplane)을 필요로 한다. 이것은 특히 수신국들(S1 내지 S3) 및 이들의 각각의 RF 헤드들(RF1 내지 RF3)이 원격으로 설치되고 CPRI 데이터가 소위 기지국 호텔 개념(base station hotel concept)의 콘텍스트(context)에서 더 긴 거리들에 걸쳐 전송되어야 하는 경우에 문제가 된다. 더욱이, 스위치 패브릭(5)은 거대한 데이터 레이트(data rate)들을 지원해야 한다.

더욱이, 상술된 개념은 업그레이드들과 함께 점점 더 많은 수신국들이 추가되어야 하는 경우에 용이하게 스케일링(scaling) 가능하지 않은데, 그 이유는 스위치 패브릭이 이 경우에 적응되어야 하기 때문이다. 동일한 문제가 자신의 출력에서 CPRI 데이터를 IP 데이터로 변환하는 스위치 패브릭(5) 다음의 중앙 채널 소자(6)에 의해서 발생한다. 채널 소자(6)의 크기는 수신국들의 최종적인 수와 부합되어야 해서, CPRI/OBSAI 방식으로 "필요에 따른 과금(pay as you grow)" 전략이 지원되지 않게 된다.

요약하면, 기지국의 백플레인이 소프터 핸드오버를 지원하기 위하여 거대한 대역폭을 제공해야 한다. 다수의 수신국들로부터의 수신 신호들의 임의의 결합이 가능하고 3개의 섹터들 및 (예를 들어, 수신국당 2개의 RF 헤드들을 사용한) 다이버시티 수신을 갖는 기지국들이 전형적이기 때문에, 대역폭은 기본적인 IQ 기저대역 데이터 신호의 대역폭의 6배와 동일하다. 예를 들어, IQ 기저대역 데이터는 2 × 14 × 2 × 3.84 MChip/s = 215 Mbit/s와 동일한 UMTS에 대해 칩당 2개의 샘플들에서 2 × 14 비트로서 샘플링될 수 있다. 무선 카드들 내부에, 적응형 스케일링이 수행되어, 레졸루션(resoultion)을 14 비트로부터 5 비트로 감소시켜서, 76.8 Mbit/s를 발생시킨다. 3개의 수신국들 플러스 수신 다이버시티로부터 발생하는 6개의 안테나 경로(antenna path)들을 고려하면, 이것은 매우 고가의 백플레인을 필요로 하는 76.8 × 6 = 460.1 Mbit/s의 총 대역폭을 의미한다.

3개의 기지국들(BS1 내지 BS3)의 출력 신호들(OS1 내지 OS3)을 결합하기 위하여, 무선 네트워크 제어기(RNC)에서 "프레임 선택(frame selection)"을 적용하고, 출력 신호들(OS1 내지 OS3)이 각각의 링크들(L1 내지 L3)을 통하여 IP 데이터로서 라우팅되는 소프트 핸드오버라고 칭하는 또 다른 방식이 사용된다.

프레임 선택은 기지국들(BS1 내지 BS3)로부터의 출력 신호들(OS1 내지 OS3)의 디코딩된 프레임들에 기초한다. 프레임 선택 동안, 양호 또는 불량 프레임을 표시하는 CRC(주기적 리던던시 체크) 체크섬(checksum)들, 특히, 각각의 프레임과 함께 전송된 표시자 비트(indicator bit)를 평가함으로써 출력 신호들(OS1 내지 OS3) 내의 프레임들로부터 유효 프레임들이 선택된다. 프레임 선택은 상이한 출력 신호들(OS1 내지 OS3)의 정보를 실제로 결합할 수 없다. 따라서, 소프트 핸드오버는 일종의 하드 결정(hard decision)이며, 콘센트레이터 기능(concentrator function)의 역할을 하는 무선 네트워크 제어기(RNC) 내부의 어떤 종류의 선택 결합으로 간주될 수 있다.

오늘날 사용되는 소프트 핸드오버 방식은 전부가 아니라, 일정량의 결합 이득(combining gain)을 캐치(catch)한다. 상이한 기지국들 사이에서 또한 소프터 핸드오버 결합을 갖는 것이 바람직하지만, 백홀(backhaul)에서의 거대한 대역폭 요건들로 인하여, 이것은 가능하지 않다. 기지국들 사이에서 소프터 핸드오버를 사용하는 것은 다수의 수신국들에서 수신되는 IQ 기저대역 데이터를 무선 네트워크 제어기(RNC) 쪽으로 송신하는 것을 필요로 할 것이다. 이것은 오늘날 간단한 프레임 선택 태스크(frame selection task)인 콘센트레이터 기능이 특히 무선 네트워크 제어기(RNC)가 수백 개의 기지국들을 핸들링(handling)해야한다는 관점에서 매우 계산 집약적이 될 것이라는 것을 또한 의미할 것이다. 소프터 핸드오버를 수행할 때, 무선 네트워크 제어기(RNC)는 오늘날 간단한 선택 및 스위칭이 아니라, 디지털 신호 프로세싱 태스크(digital signal processing task)들을 수행해야 할 것이다. 무선 네트워크 제어기(RNC)는 또한 이 목적을 위해 고성능 신호 프로세싱 DSP들 및 ASIC들을 구비하고 있어야 할 것이다.

더구나, 모든 네트워크 소자들이 기지국 라우터(BSR)들에서 컬랩스(collapse)되는 플랫 IP 네트워크 구조(flat IP network structure)의 콘텍스트에서, 더 이상 무선 네트워크 제어기와 같은 중앙국이 존재하지 않는다. 그러나, 또한 플랫 IP 네트워크에서, 소프트 또는 소프터 핸드오버를 제공하는 것이 여전히 바람직하다.

본 발명의 목적은 유용하게도: 모두가 무선 신호들의 결합에 필요한 전송 용량을 비교적 낮은 레벨로 유지하면서, 적어도 2개의 수신된 무선 신호들을 결합함으로써 무선 신호로부터 고품질로 비트 스트림을 복구하도록 하는 방법, 수신국, 기지국 라우터뿐만 아니라, 네트워크를 제공하는 것이다.

제 1 수신국 및 적어도 하나의 부가적인 수신국에서 수신되는 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은: 상기 수신국들 각각에서, 상기 수신된 무선 신호를 복조하여 복조된 데이터 스트림을 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 제 1 수신국으로 적어도 하나의 복조된 데이터 스트림을 전달하는 단계, 상기 제 1 수신국에서, 상기 수신국들 각각의 상기 복조된 데이터 스트림들로부터 결합된 데이터 스트림을 발생시키는 단계, 및 상기 비트 스트림을 복구하기 위하여 상기 결합된 데이터 스트림에 대한 하드 결정(hard decision)을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들의 예들은 유용하게도: 모두가 무선 신호들의 결합에 필요한 전송 용량을 비교적 낮은 레벨로 유지하면서, 적어도 2개의 수신된 무선 신호들을 결합함으로써 무선 신호로부터 고품질로 비트 스트림을 복구하도록 하는 방법, 수신국, 기지국 라우터 뿐만 아니라, 네트워크를 제공한다.

본 발명은 복조된 데이터 스트림을 전달하는 것을 제안하므로, 전체 IQ 기저대역 신호를 전송하는 것을 필요로 하는 소프터 핸드오버에 비하여 상당히 더 낮은 전송 용량을 필요로 한다. 소프트 핸드오버와 대조적으로, 상술된 프레임 선택 프로세스를 사용함으로써 복수의 결정된 비트 시퀀스들 중 하나를 선택하는 대신에, 전달 이후에 하드 결정만이 행해져서, 개선된 품질을 갖는 결합된 데이터 신호를 발생시키도록 복조된 데이터 스트림들을 결합하는 것이 가능하게 된다. 수신국들 중 하나 - 전형적으로 이동국에 대해 호출을 설정하였던 수신국이 복조된 데이터 스트림들의 결합을 수행하기 때문에, 무선 네트워크 제어기와 같은 추가적인 네트워크 소자가 필요하지 않아서, 제안된 해결책이 비-계층적인 네트워크들에 이상적으로 적합하게 된다.

그러므로, 본 발명을 이용함으로써, 거대한 데이터 전송 요건들의 문제들을 경험하지 않고, 이동국이 하나의 기지국의 여러 수신국들에 의해 서비스되든지 또는 상이한 기지국들의 수신국들에 의해 서비스되든지 간에, 모든 경우들에서 소프터 핸드오버에서 이익을 얻는 것이 가능하다. 대응하는 네트워크의 아키텍처가 더 플랫해지고, 모든 링크들이 "소프터"이기 때문에, 소프트 또는 소프터 핸드오버의 상이한 핸들링이 피해진다.

결과적으로, 상기에 제안된 방식에 필요한 전송 용량은 소프트 및 소프터 핸드오버 방식들에 의해 정의된 전송 용량의 2개의 극단들 사이에 있다: 모바일 사용자에 대해 384 kbit/s 서비스의 예를 고려하면, 소프트 핸드오버는 384 kbit/s에서의 데이터 전송을 의미하는 반면, 소프터 핸드오버는 76 Mbit/s를 의미한다. 소프터 핸드오버에 필요한 전송 용량에 비하여, 새롭게 발명된 방식은 중간의 전송 용량을 필요로 하지만, 76 Mbit/s의 극단 경우에 비하여 거의 동일한 소프터 핸드오버 성능을 제공한다. 따라서, 오늘날의 IQ 기저대역 데이터의 MRC 결합에 의한 동일한 기지국의 상이한 수신국들 사이의 경계들에서의 소프터 핸드오버 경우에 비하여, 무시 가능한 성능 손실이 발생한다; 오늘날의 기지국들 사이의 소프트 핸드오버에 비하여, 상당한 성능 이득이 획득된다.

바람직한 변형에서, 결합된 데이터 스트림은 수신국들 각각의 복조된 데이터 스트림들의 로그-가능도 비(log-likelihood ratio)들을 가산함으로써 제 1 수신국에서 발생된다. 이 경우에, 예를 들어, 16-QAM 변조 포맷(modulation format)의 심볼(symbol)들로부터 획득되는 로그-가능도 비(LLS)들이 결합되는데, 이 변조 포맷의 특수한 경우에 대한 LLR들의 발생은 전체 내용들이 본원에 참조되어 있는 Signal, Systems, and Computers 2004 Volume: 1, pp. 794 to 798에서 Steve Allpress, Carlo Luschi, 및 Steve Felix에 의한 논문 "Exact and Approximated Expressions of the Log-Likelihood ratio for 16-QAM signals"에 상세히 설명되어 있다. 다른 변조 포맷들의 LLR들이 유사한 방식으로 획득될 수 있다는 점이 이해된다. 로그-가능도 비들의 결합은 로그-가능도 비들의 간단한 추가가 증가된 품질로 비트 스트림을 복구하도록 하는 결합된 신호를 발생시키는데 충분하기 때문에 특히 유용하다. 코드 특성들에 따라, 로그-가능도 비들은 LLR들을 발생시키도록 설계되는 디맵퍼(demapper)의 출력 또는 신호 프로세싱 캐스케이드(signal processing cascade)에서 디맵퍼 다음의 (터보) 디코더(decoder) 또는 소프트 비트 감소 유닛(soft bit reduction unit) 또는 다른 엔티티의 출력에서 감지될 수 있다.

부가적인 바람직한 변형에서, 수신국들 각각에서, 복조된 데이터 스트림이 디맵퍼를 사용하여 로그-가능도 비들의 복조된 데이터 스트림으로 형상화된다. 이 경우에, LLR들을 포함하는 복조된 데이터 스트림들이 수신국들 사이에서 전달되므로, 상이한 수신국들의 LLR들이 동일한 스케일링 팩터(scaling factor)로 스케일링되는 경우에 제 1 수신국에서 직접적으로 (양자화된) LLR들을 결합(가산)하도록 한다. 상이한 수신국들로부터 발생된 LLR들의 양자화에 상이한 스케일링 팩터들이 사용되는 경우에, 각각의 스케일링 팩터들이 또한 바람직하게는 블록형 방식으로 송신되어야 하며, 제 1 수신국에서 LLR들을 결합할 때 고려될 수 있다. 대안적으로, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 수신국들 사이에 예를 들어, 16-QAM 변조의 심볼들을 포함하는 복조된 데이터 스트림들을 전달하는 것이 또한 가능하다.

매우 바람직한 변형에서, 각각의 수신국에서, 복조된 데이터 스트림에 포함된 심볼들이 바람직하게는 블록형 방식으로 정규화된 심볼 공간으로 스케일링되고, 스케일링된 심볼들을 갖는 데이터 스트림들이 양자화되고 스케일링된 심볼들의 잡음 분산(noise variance)을 나타내는 신호와 함께 제 1 수신국으로 전달된다. 이 경우에, 예를 들어, 16-QAM 변조 방식의 심볼들이 동위상 및 직교 신호 성분들을 사전-스케일링함으로써, 그리고 소정의 데이터 블록에 대한 오프셋(offset)을 사전-계산함으로써 정규화된 심볼 공간에서 수신국들 사이에 전달된다. 이러한 양들은 상기 인용된 논문에서 설명된 바와 같이, 미리-정의된 간격들로(예를 들어, 각각의 데이터 블록 이후에) 재-계산될 수 있다. 그 후, 정규화된 (복소) 심볼들이 제 1 수신국에서 직접적으로 가산되어 결합된 심볼 스트림을 형성해서, 전달된 심볼들의 신뢰도(reliablity)를 나타내는 잡음 분산을 고려할 수 있다. 그 후, LLR들이 단일 결합 심볼 스트림으로부터 나중에 계산될 수 있다. 대안으로서, 각각의 복조된 데이터 스트림과 함께 전달되는 잡음 분산이 제 1 수신국 내에서 데이터 스트림들 각각의 LLR들을 처음으로 계산하는데 사용될 수 있고, 상이한 데이터 스트림들의 로그-가능도 비들의 데이터 스트림들이 상술된 방식으로 나중에 가산된다. 물론, 블록형 스케일링 없이 심볼들을 전달하는 것이 또한 가능하며, 이 경우에, 스케일링은 제 1 수신국에서 수행된다. 그러나, 스케일링은 또한 백홀 네트워크를 통하여 교환되어야 하는 데이터의 량을 감소시킨다.

본 발명의 부가적인 양태는 도입부에서 설명된 바와 같은 수신국에서 구현되며, 상기 수신국은: 수신된 무선 신호를 복조하여 복조된 데이터 스트림을 형성하는 복조기, 상기 복조된 데이터 스트림을 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 수신국으로 전달되는 적어도 하나의 부가적인 복조된 데이터 스트림과 결합함으로써 결합된 데이터 스트림을 발생시키는 결합기, 및 비트 스트림을 복구하기 위하여 상기 결합된 데이터 스트림에 대한 하드 결정을 수행하는 하드 결정 유닛을 포함한다. 이와 같은 수신국은 제 1 수신국("마스터 스테이션(master station)")으로서, 또는 부가적인 수신국들("슬레이브 스테이션(slave station)들") 중 하나로서 상술된 바와 같은 방법을 구현하는데 사용될 수 있다. 슬레이브 스테이션으로 사용될 때, 상기 수신국은 단지 복조된 데이터 스트림을 마스터 스테이션으로 전달한다. 수신국들 각각이 상황들에 따라 마스터 또는 슬레이브 스테이션의 역할을 할 수 있기 때문에, 동일한 구성의 복수의 수신국들이 중앙국을 필요로 하지 않는 플랫 네트워크의 개념에 따라 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 수신국은 상기 복조된 데이터 스트림으로부터 로그-가능도 비들의 복조된 데이터 스트림을 형성하는 디맵퍼를 더 포함하며, 상기 결합기는 상기 복조된 데이터 스트림의 로그-가능도 비들 및 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터의 적어도 하나의 부가적인 변조된 데이터 스트림의 로그-가능도 비들을 가산함으로써 결합된 데이터 스트림을 발생시키도록 설계된다. 이 경우에, LLR들은 상기 부가적인 수신국들로부터 상기 제 1 수신국으로 송신될 수 있고, 사용되는 (터보) 코드의 특성들에 따라, 디맵퍼의 출력 또는 상기 디맵퍼 다음의 디코더 또는 소프트 비트 감소 유닛과 같은 수신국의 부가적인 엔티티의 출력에 위치될 수 있는 결합기에서 가산될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 수신국은 바람직하게는 블록형 방식으로 상기 복조된 데이터 스트림에 포함된 심볼들을 정규화된 심볼 공간으로 스케일링하는 스케일링 유닛을 더 포함하며, 상기 스케일링 유닛은 또한 스케일링된 심볼들의 잡음 분산을 나타내는 신호를 발생시키도록 설계된다. 상기 스케일링 유닛은 정규화된 심볼 공간을 발생시키므로, 상이한 수신국들 사이에 전달된 데이터량을 감소시키도록 한다. 잡음 분산 및 정규화된 심볼 공간 내의 심볼들로부터, LLR들이 마스터의 역할을 하는 제 1 수신국에서 계산될 수 있다.

본 발명의 부가적인 양태는 상술된 적어도 하나의 수신국 및 채널 소자를 포함하는 기지국 라우터에서 구현된다. 통상적으로, 기지국 라우터들, 즉, 채널 소자를 통하여 인터넷(internet)과 같은 코어 네트워크(core network)에 직접적으로, 즉, 무선 네트워크 제어기와 같은 추가적인 네트워크 소자를 사용함이 없이, 접속될 수 있는 기지국들이 다이버시티 수신을 위한 단지 하나 또는 2개의 RF 캐리어들 및 단일 수신국(섹터)을 제공한다. 상술된 방식에서와 같이, RF 수신 헤드들에 대해 중앙 채널 소자가 필요하지 않고, 상기 채널 소자가 RF 수신 헤드 내에 통합될 수 있으므로, 코어 네트워크의 (단일화된) 스위치 또는 라우터 내에 플러그(plug)/접속될 수 있는 하나의 기판 상에 채널 소자 및 RF 수신기를 배열함으로써 "유선 라인 카드"를 제공한다.

본 발명의 부가적인 양태는 이동국에 의해 송신된 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 네트워크에서 구현되는데, 상기 네트워크는: 상기 무선 신호를 수신하고 바람직하게는 제 1 기지국 라우터에서 구현되는 상술된 바와 같은 제 1 수신국, 상기 무선 신호를 수신하고 바람직하게는 적어도 하나의 부가적인 기지국 라우터에서 구현되는 상술된 바와 같은 적어도 하나의 부가적인 수신국, 및 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 제 1 수신국으로 적어도 하나의 복조된 데이터 스트림을 전달하는 전달 디바이스, 바람직하게는, 코어 네트워크를 포함한다. 상술된 바와 같은 네트워크는 플랫 네트워크인데, 즉, 기지국 라우터들 및 수신국들이 각각 동일한 구성으로 이루어질 수 있고, 중앙 네트워크 소자가 필요하지 않다. 마스터 스테이션으로서 사용되는 특정 수신국의 선택은 상황에 따르며, 특정 기준들을 기반으로 하여 행해질 수 있는데, 예를 들어, 이동국으로부터 호출을 처음으로 설정하였던 기지국/수신국이 마스터 스테이션으로서 선택된다.

상술된 플랫 IP 네트워크는 운영자가 소유하는 가장 귀중한 자산이 무선 자원, 즉, 자신이 사용하는 라이센스가 있는 스펙트럼(licensed spectrum)이기 때문에 오늘날의 계층적인 네트워크들에 비하여 증가된 성능을 갖는다. 그러므로, 자신들의 스펙트럼으로부터 가장 높은 용량을 짜내는 것이 네트워크 운영자들의 목표이다. 상기에 설명되었던 제안된 방식은 이 요건을 정확하게 충족시킨다.

바람직한 실시예에서, 상기 전달 디바이스는 스케일링된 심볼들의 잡음 분산을 나타내는 신호를 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 제 1 수신국으로 전달하도록 설계된다. 상기 스케일링된 심볼들의 잡음 분산을 나타내는 신호는 심볼들의 신뢰도를 나타내며, 상이한 데이터 스트림들의 심볼들을 이들의 잡음 분산에 따라 가중시킴으로써 표준 심볼 공간에서 직접적으로 심볼들을 결합하는데 사용되므로, 복구된 비트 스트림의 품질을 더 개선시킨다.

본 발명의 부가적인 특성들 및 장점들이 청구항들 및 본 발명의 콘텍스트에서 중요한 세부사항들을 도시하는 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들의 다음의 설명에서 제공된다. 개별적인 특성들이 그들 자신에 의해 개별적으로 구현될 수 있거나, 또는 개별적인 특성들 중 여러 개가 본 발명의 변형에서 임의의 희망하는 조합으로 구현될 수 있다.

본 발명은 모두가 무선 신호들의 결합에 필요한 전송 용량을 비교적 낮은 레벨로 유지하면서, 적어도 2개의 수신된 무선 신호들을 결합함으로써 무선 신호로부터 고품질로 비트 스트림을 복구하도록 하는 방법, 수신국, 기지국 라우터뿐만 아니라 네트워크를 제공한다.

도 1은 계층적인 네트워크의 개략도.
도 2는 도 1의 계층적인 네트워크의 기지국의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 비-계층적인 네트워크의 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 기지국 라우터들의 실시예들을 도시한 도면.
도 5는 UMTS에 의한 신호 프로세싱의 캐스케이드의 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 수신국의 실시예를 도시한 도면.

본 발명의 실시예들이 도면들에 도시되어 있다.

다음의 설명 전체에 걸쳐, 도면에 도시되는 동일한 소자들에는 동일한 참조 번호들이 병기될 것이다.

도 3은 네트워크가 비-계층적 네트워크이고, 도 1의 기지국들(BS1 내지 BS3)이 각각의 링크(L1 내지 L3)를 통하여 무선 네트워크(1)에서 코어/백홀 네트워크(7) 형태의 전달 디바이스의 역할을 하는 인터넷에 각각 접속되는 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)로 교체된다는 점에서 도 1에 도시된 네트워크(1)와 상이한 네트워크(1)를 도시한다. 더 정확하게는, 도 4에도 도시되어 있는 바와 같이, 3개의 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3) 각각이 자신의 채널 소자(6)를 포함하므로, 코어 네트워크(7)에 위치된 표준 스위치(8)에 제공되는 표준 IP 데이터의 출력 신호(OS1 내지 OS3)를 발생시킨다. 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)은 각각 3개의 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)의 각각의 커버리지 에어리어(coverage area)에 위치된 이동국(MS)에 접속되는 단일 수신국(S1 내지 S3)만을 포함한다.

도 3의 플랫 네트워크(1)에서, 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)의 출력을 결합하는데 사용될 수 있는 중앙국이 존재하지 않는다. 각각의 기지국 라우터(BSR1 내지 BSR3)에서 발생된 데이터 스트림들을 결합함으로써 비트 스트림을 복구하기 위하여, 제 1 기지국 라우터(BSR1)가 마스터의 역할을 하도록 선택되고, 제 2 및 제 3 기지국 라우터들(BSR2, BSR3)로부터 데이터 스트림들을 수신하여 이들을 자신의 데이터 스트림과 결합해서 비트 스트림을 복구한다.

제 1 기지국 라우터(BSR1)는 자신이 이동국(MS)으로부터 호출을 설정하였던 기지국 라우터이기 때문에 마스터로서 선택된다. 마스터는 이동국(MS)이 멀리 이동하여 또 다른 기지국 라우터(BSR2, BSR3)에 가깝게 위치될지라도 변화되지 않은 채로 유지될 수 있다. 그러나, 특정 기준들에 따라, 특히 이동국(MS)의 위치에 따라 호출 동안 마스터의 선택을 변경하는 것이 타당할 수 있다.

종래 기술에 따른 플랫 IP 네트워크에서, 제 2 및 제 3 기지국 라우터들(BSR2, BSR3)은 코어 네트워크(7)의 IP 라인들 상의 부하를 낮게 유지하기 위하여 출력 신호들(OS2, OS3)로서 디코딩된 프레임들을 제 1 기지국 라우터(BSR1) 쪽으로 송신한다. 이 방식은 "헤어피닝(hairpinning)"이라고 칭해진다. 원래 무선 네트워크 제어기에 위치되었던 프레임 선택 기능(소프트 핸드오버)은 이제 마스터의 역할을 하는 제 1 기지국 라우터(BSR1)에 위치된다. 사용자에 대해 384 kbit/s 서비스를 고려하면, 헤어피닝 경로는 백플레인 상의 76 Mbit/s와 대조적으로 384 kbit/s를 반송하기만 하면 된다. 그러므로, 백홀 용량이 도 3의 플랫 IP 네트워크에서 소프터 핸드오버 대신에 소프트 핸드오버를 행할 때 대략 200의 팩터 만큼 감소된다.

그러나, 기지국 라우터들은 전형적으로 단지 하나 또는 2개의 RF 캐리어들 및 단일 수신국(섹터)을 제공한다. 그러므로, 3개의 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)이 3개의 수신국들을 갖는 장소를 생성하도록 같은 장소에 위치될지라도, 소프터 핸드오버에 대한 지원이 존재하지 않는다. 수신국들/섹터들 사이의 경계에서, 프레임 선택에 의한 소프트 핸드오버만이 지원될 수 있고, 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)이 공통 백플레인을 공유하지 않고, 코어 네트워크(7) 상에서 IQ 기저대역 데이터를 전송하는 것이 통신 경로를 오버로딩할 것이기 때문에 IQ 기저대역 데이터의 고속 교환을 위한 통신 경로도 공유하지 않기 때문에, 소프터 핸드오버를 행할 가능성이 존재하지 않는다.

그러나, 소프트 핸드오버로 다시 떨어지고 소프터 핸드오버를 손실할 때, 특히 자신의 용량에서 상당한 네트워크 성능 손실이 존재한다. 기지국들 및 무선 네트워크 제어기를 갖는 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 계층적인 네트워크로부터 도 3의 기지국 라우터들 및 플랫 IP 네트워크 쪽으로의 전이가 비용 및 확장성 면에서 매력적일지라도, 무선 에어 인터페이스(wireless air interface) 상에서의 용량의 이와 같은 손실이 큰 결점이다. 그러므로, 소프터 핸드오버 지원의 손실이 기지국 라우터들의 더 높은 수용에 대한 장애물이다. 이것은 스펙트럼이 운영자들에게 값비싸므로, 무선 네트워크의 스펙트럼 효율이 운영자들에게 궁극적으로 관심을 받는다는 관점에서 인식되어야 한다. 그러므로, 소프터 핸드오버를 손실하는 것이 스펙트럼 효율을 저하시키는 것이 매우 문제가 된다.

결과적으로, 도 3에 도시된 바와 같은 플랫 네트워크(1)에서도, 소프터 핸드오버에 의해 제공되는 것과 유사한 성능을 갖는 방식을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식이 UMTS 표준을 사용하는 네트워크(1)의 예에 대해 이하에 더 상세히 설명될 것이며, 도 5는 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3)의 수신국들(S1 내지 S3)에서 구현될 수 있는 1/3 레이트 터보 코드를 갖는 384 kbit/s의 16-QAM HSUPA(고속 업링크 패킷 액세스)에 대한 전형적인 시그널링 캐스케이드를 도시한다.

신호 프로세싱 캐스케이드에서, 제 1 단계에서, IQ 기저대역 무선 신호가 무선(RF) 헤드(10)에서 수신되고, 무선 송신에 사용되는 16-QAM 변조 방식의 동위상 및 직교 성분을 포함하는 2개의 비트 스트림들이 생성된다. UMTS에서는, IQ 기저대역 데이터가 칩당 2개의 샘플들에서 2×14 비트로서 샘플링되고, RF 헤드(10) 이후의 데이터 레이트는 2×14×2×3.84 MChip/s=215 Mbit/s이다. UMTS에 사용된 무선 카드들이 또한 레졸루션을 14비트로부터 5비트로 감소시켜서 자신의 출력에서 76.8 Mbit/s를 발생시키는데 사용되는 적응형 스케일링 유닛(11)을 포함한다. 소프터 핸드오버 방식에서, 적응형 스케일링 유닛(11)의 출력에서의 데이터 스트림(들)이 부가적인 처리를 위해, 즉, 도 5에 도시된 캐스케이드의 나머지가 수행되기 전에, 특히 데이터 스트림이 복조되기 전에, 최대 비 결합을 사용하기 위해 백플레인 버스(12)로 송신된다.

복조기(13)에서 스케일링된 기저대역 신호를 복조한 이후에, 데이터 레이트는 16-QAM 변조 방식의 각각의 심볼이 6 소프트비트×1.152 Mbit/s=6.9 Mbit/s의 데이터 레이트에서 로그-가능도 비들을 발생시키는 심볼 디맵퍼(14) 내의 복조된 데이터 스트림으로부터 추출되는 4 비트들에 대응하기 때문에 2×4 비트×288 kSym/s이다. LLR들이 6 소프트비트×384 kbit/s=2.3 Mbit/s의 출력 데이터 스트림을 생성하는 1/3 레이트를 갖는 터보 디코더(15)의 입력에 제공된다. 터보 디코더(15) 다음에, 데이터 스트림의 레졸루션을 4 소프트비트×384 kbit/s=1.5 Mbit/s로 감소시키는 소프트 비트 감소 유닛(16)이 배열된다. 그 후, 감소된 소프트 비트 수가 최대-가능도 추정을 사용하여 하드 결정 유닛(17)에서 하드 결정을 수행하는데 사용되므로, 384 kbit/s의 희망하는 레이트를 갖는 비트 스트림(18)을 재생한다.

도 5의 UMTS 프로세싱 캐스케이드에서, 76.8 Mbit/s의 데이터 레이트를 가지는 복조기(13)의 입력에서의 데이터 스트림이 소프터 핸드오버에 사용되는 반면, 384 kbit/s의 데이터 레이트를 갖는 하드 결정 유닛(17)의 출력에서의 데이터 스트림이 소프트 핸드오버에 사용된다. 다음에서 제안되는 방식은 도 5의 캐스케이드에서의 지점들 A 내지 D에 존재하는 수신국들(S1 내지 S3) 사이, 즉, 종래의 소프트 및 소프터 핸드오버에 의해 각각 사용되는 데이터 스트림들 사이의 데이터 스트림들의 전달에 기초한다.

디코더(15)의 입력(지점 B)에서의 변조된 데이터 스트림들이 수신국들(S1 내지 S3) 사이에서 전달되는 경우에, 6 비트 레졸루션에서 로그 가능도 비(LLR)들을 전송하기 위하여 6.9 Mbit/s의 데이터 레이트가 필요하다. 이것은 소프터 핸드오버에서 사용되는 기저대역 IQ 데이터의 데이터 레이트에 비하여 이미 11의 팩터 만큼의 대량 절약(massive saving)이다. 프레임 선택을 사용하는 종래의 소프트 핸드오버를 사용할 때 전송되는 384 bit/s의 디코딩된 데이터 스트림에 비하여, 이것은 18의 팩터 만큼의 증가이다. 그러므로, 이와 같은 제안된 방식은 실제로 오늘날의 네트워크들의 소프트 및 소프터 데이터 전달의 2개의 극단들 사이에 있다. 그러나, IQ 기저대역 데이터를 기반으로 하는 종래 기술에 따른 소프터 핸드오버 및 디코더(15)의 입력(지점 B)에서의 LLR들을 기반으로 하는 본원에 제안된 바와 같은 소프터 핸드오버의 성능이 매우 유사하다고 예상될 수 있기 때문에, 성능에서 무시 가능한 손실만이 존재하는 반면, 코어 네트워크(7) 내의 헤어피닝 경로 상에서 데이터 전송 요건이 100 Mbit/s 라인으로부터 10 Mbit/s 라인으로 줄어든다.

도 6은 도 5에 도시된 캐스케이드에 본질적으로 대응하지만, 디맵퍼(14)의 출력에서의 데이터 스트림(B)을 제 2 및 제 3 기지국 라우터들(BSR2, BSR3)로부터 코어 네트워크(7)를 통하여 제 1 기지국 라우터(BSR1)(도 4 참조)로 전달되는 각각의 데이터 스트림들(B', B")과 결합하는 결합기(20)를 더 포함하는 제 1 기지국 라우터(BSR1)(마스터)의 수신국(S1)을 도시한다. 결합기(20)는 자신의 출력에서 결합된 데이터 스트림(21)을 발생시키는데, 이 데이터 스트림은 상이한 데이터 스트림들(B, B', 및 B")의 로그-가능도 비들을 가산함으로써 생성된다.

제 1 수신국(S1) 및 대응하는 기지국 라우터(BSR1)가 또한 슬레이브의 역할을 할 수 있기 때문에, 수신국(S1)은 또한 지점 B에서의 데이터 스트림을 마스터의 역할을 하는 또 다른 기지국 라우터에 전달될 수 있는 출력 신호(OS1)로서 제공하는 탭(22)을 더 포함한다. 이와 같은 방식에서, 도 3의 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3) 및 각각의 수신국들(S1 내지 S3)이 동일한 구성으로 이루어지도록 선택될 수 있다.

코드 특성들에 따라, 디코더(15)의 출력(지점 C)에서, 또는 소프트 비트 감소 이후에, 즉, 4-비트 레졸루션을 갖는(지점 D) LLR들을 감지하는 것이 또한 고려될 수 있다. 후자의 경우에, 1.5 Mbit/s의 데이터 전송 요건만이 필요한데, 이는 종래 기술에 따른 소프터 핸드오버에서 IQ 데이터를 전송하는 것에 비하여 50 이상의 팩터 만큼의 절약을 발생시키며, 이 소프터 핸드오버 방식은 종래의 소프트 핸드오버에 비하여 4 팩터의 매우 작은 데이터 레이트 증가에 이른다.

상술된 경우들 모두에서, 즉, 디맵퍼(14)가 사용된 이후에 데이터 스트림들(B, C, D)을 복조할 때, 이러한 데이터 스트림들은 LLR들로 구성된다. 상술된 바와 같이, 이 유형의 데이터에 대하여, 데이터 스트림들(B, C, D)이 데이터 스트림들(B, B', B")에 대하여 상술된 방식으로 다른 기지국 라우터들로부터의 데이터 스트림들과 용이하게 결합될 수 있기 때문에, 제 1 기지국 라우터(BSR1)에서의 결합이 특히 용이하다.

그러나, 소프터 핸드오버 정보(도 5의 지점 A에서의 데이터 스트림)로서 심볼 정보를 슬레이브 스테이션들(S2, S3)로부터 마스터 스테이션(S1)으로 통과시키는 것이 또한 고려될 수 있다. 이 경우에, 수신된 심볼들은 우선 스케일링 유닛(19)을 이용하여 블록형 방식으로 표준 심볼 공간으로 정규화된다. 16-QAM 변조를 가정하는 고려된 예에 대하여, 이와 같은 표준 심볼 공간은 동위상 및 직교 위상 축 둘 모두 상에서 1/sqrt(10) 및 3/sqrt(10)에 배치되는 심볼들의 컨스텔레이션 플롯(constellation plot)들을 갖는다. 일련의 심볼들(블록)에 대하여, 공통 스케일링 팩터가 사용될 수 있다. 각각의 블록에 대하여, 잡음 분산(N₀)이 계산될 수 있고, 또한 신호(23)(도 5 참조)로서 "슬레이브" 수신국들(S2, S3)로부터 "마스터" 수신국(S1)으로 통과될 수 있다. 잡음 분산은 디코더(15) 내로 공급되는 LLR들을 적절하게 계산하도록 하는 심볼들의 신뢰도에 대한 표시자이다. 표준 컨스텔레이션으로 정규화함으로써, 동위상 및 직교 위상 축에서의 4 비트의 낮은 레졸루션이 충분할 수 있는데, 그 이유는 잡음 분산이 매우 빠르게 변화하지 않기 때문이다. 채널의 코히어런스 시간(coherence time)으로 인하여, 잡음 분산은 어떤 시간 동안 일정하게 머무르므로, 단지 규칙적인 시간 간격으로 기지국 라우터들(BSR1 내지 BSR3) 사이의 헤어피닝 경로 상에서 전송될 필요가 있다.

마스터 스테이션(S1)에서, 심볼들을 프로세싱하는 2개의 방식들이 사용될 수 있다: 제 1 방식에서, 스케일링된 심볼들의 각각의 데이터 스트림이 심볼들의 잡음 분산을 사용함으로써 LLR들의 데이터 스트림으로 개별적으로 형상화된다. 이 방식으로, 수신국들은 모든 수신국들로부터의 심볼 스트림들을 바람직하게는 병렬로 디맵핑(demapping)할 수 있는 디맵퍼를 가지고 있어야 한다. 그 후, 디맵퍼의 출력에서의 결과적인 로그-가능도 비들이 디맵퍼 다음의 결합기에서 가산될 수 있다.

제 2 방식에서, 결합기가 (복소) 심볼들을 직접적으로 가산하는데 사용된다. 데이터 스트림들 각각의 심볼들의 양자화가 표준 심볼 공간의 사용으로 인해 동일하기 때문에, 심볼들을 가산하기 위하여 잡음 분산이 고려되어야 한다. 특정 수신국(예를 들어, 제 2 수신국(S2))의 데이터 스트림의 심볼들의 높은 잡음 분산은 심볼들이 매우 신뢰 불가능하다는 것을 마스터 수신국(S1)에 나타내어, 상기 마스터 수신국(S1)이 낮은 확률을 사용하여 제 2 수신국(S2)으로부터의 심볼들을 가산하게 될 것이다. 그러나, 제 3 수신국(S3)에 대한 경우일 수 있는 잡음 분산이 낮은 경우에, 심볼들은 더 신뢰 가능하며, 제 3 슬레이브 수신국(S3)의 가산으로의 기여도(contribution)가 더 높은 확률을 가져야 한다. 상술된 방식으로, 상이한 수신국들(S1 내지 S3)로부터의 데이터 스트림들의 가중된 가산을 기반으로 하는 결합된 데이터 신호가 획득된다. 가중치들은 심볼들의 잡음 분산에 따르며, 전형적으로 잡음 분산에 반비례한다. 그 후, 결합된 심볼들을 포함하는 데이터 스트림이 결합된 심볼 스트림의 잡음 분산을 고려함으로써 마스터 스테이션(S1)의 디맵퍼에서 LLR들의 데이터 스트림으로 변환될 수 있다.

데이터 심볼들을 포함하는 지점 A에서의 복조된 데이터 스트림을 LLR들을 포함하는 지점 C에서의 디코딩된 데이터 스트림과 비교할 때, 백홀 데이터 전송 요건들이 유사하지만(각각 2.3 Mbit/s), 지점 C가 (심볼 공간 내의) 지점 A 및 디코더(15)가 자신 앞에 위치된 이후에 감지되기 때문에, 지점 A에서의 정보가 지점 C에서보다 더 중요할 수 있다. 터보 디코더들의 경우에, 디코더의 입력이 아니라, 디코더(15)의 출력에서 LLR들을 결합하는 것이 터보 디코딩 특성들로 인하여 성능 손실을 초래할 수 있다. 이 성능 손실은 헤어피닝 용량이 증가되도록 함이 없이 지점 A에서의 복조된 데이터 신호를 감지함으로써 피해진다.

지점 A에서의, 즉, 심볼 공간으로부터 유도되는 복조된 데이터 신호를 전달하는 것이 디코더(15)에 입력으로서 제공되는 LLR들을 반영하는 예를 들어, 지점 B에서의 복조된 데이터 스트림을 전달하는 것보다 더 양호한 이유에 대한 하나의 부가적인 아규먼트(argument)가 존재한다. 디맵핑 기능으로 인하여, 그리고 본질적으로, 일부 컨스텔레이션 지점들이 다른 지점들보다 더 높은 순간적인 파워(momentary power)를 가지기 때문에, 모든 비트 위치들이 동등하게 간섭에 민감하지는 않다. 이것은 본래 일부 비트 위치들이 원칙적으로 다른 비트 위치들에 비하여 더 높은 LLR들을 가질 것이라는 것을 의미한다. LLR 도메인(domain)을 양자화할 때, 소프터 정보의 높은 동적 범위 및 이에 따른 높은 레졸루션이 필요하다. 이것은 동력이 유용하게도 상술된 바와 같은 블록형 스케일링 및 잡음 분산의 송신에 의해 관리될 수 있는 심볼 도메인에 적용되지 않는다.

네트워크 설계에 대하여, 상술된 방식들은 헤어피닝 경로 상에서 대량 데이터 전송 요건들을 가지는 IQ 전송을 기반으로 하는 소프터 핸드오버의 이상적인 경우에 비하여 차선의 소프터 핸드오버 데이터에 의해 네트워크 성능의 손실 사이의 트레이드-오프(trade-off)에 대한 기본을 제공한다. 섹터 경계들에서, 즉, 상이한 수신국들 사이에서 심볼 또는 LLR 정보를 통과시키는 것에 의한 이상적인 소프터 핸드오버(IQ 기저대역 데이터의 MRC 결합)로부터 차선의 소프터 핸드오버로의 단계적으로 감소하는 손실은 기지국 라우터들의 장소들 사이의 소프트 핸드오버로부터 차선의 소프터 핸드오버로 이동함으로써 보상될 수 있는 것보다 더 많다. 어쨌든, 성능 손실들이 최소이어야 할지라도, 소프터 핸드오버를 제공하는 임의의 방식이 프레임 선택에 의한 소프트 핸드오버를 행하는 것보다 더 양호하게 수행될 수 있다.

이것은 특히 기지국 라우터들의 장소들 사이의 중간에 위치되는 셀 에지에서의 사용자들이 자신들이 큰 거리를 극복하기 위하여 시스템에 의해 파워 업(power up)하도록 명령받는다면 시스템에 대한 가장 "값비싼" 사용자들이라는 관점에서 그러하다. 그것에 의하여, 사용자들은 또한 네트워크(1)의 내부에서 대량 간섭을 생성한다. 그러므로, 임의의 종류의 네트워크 개선은 우선 이러한 문제가 있는 사용자들에 초점을 맞춰야 하며, 그것은 정확하게 상기에 제안된 방식을 행해서, 전체 네트워크 용량을 증가시키는 것이다.

그러므로, 수신국들이 동일한 기지국 라우터에서 구현되든지 또는 상이한 기지국 라우터들에서 구현되든지 간에 수신국들 사이의 소프터 핸드오버를 위한 제안된 방식은 용량 및 서비스 품질 면에서 무선 네트워크(1)의 성능을 상승시킨다. 지금까지 단지 장소의 섹터들 사이에서 "미시적으로" 이용 가능하였던 소프터 핸드오버가 이제 또한 넓게 이격되어 떨어진 장소들의 섹터들 사이에서 "거시적으로" 가능하다. 본질적인 "소프터" 데이터를 추출하는 압축 방식을 통하여, 기저대역 IQ 데이터의 전송이 대략 40의 팩터 만큼 감소될 수 있으므로, 소프터 핸드오버에 대한 백홀 전송 용량의 상당한 절약들을 가능하게 한다.

더구나, 제안된 방식은 기지국 라우터들의 플랫 IP 네트워크 원리에 완벽하게 부합하고, 또한 섹터들 사이에서의 IQ 기저대역 데이터의 라우팅에 필요한 값비싼 백플레인을 기지국들에서 제거한다. 따라서, 본 발명은 기지국 용량에서의 용이한 스케일링을 가능하게 하고, 용량 수요들이 증가할 때 기지국 라우터들의 수가 용이하게 증가되기 때문에, 기지국 라우터들로 "필요에 따른 과금" 전략을 지원하는 반면, 백플레인-기반 방법에서는, 백플레인 전송 용량이 용량 업그레이드(capacity upgrade)들의 최종적인 크기와 부합해야 할 것이다.

상기 방식은 또한 기지국 아키텍처 상에서 새로운 관점을 발생시키기 때문에, 3GPP, CPRI 또는 OBSAI의 콘텍스트에서 자립형이 될 가능성을 갖는다. 상기 방식은 도 2 및 도 4를 비교할 때, 즉, CPRI/OBSAI에 의한 종래의 아키텍처 정의를 새롭게 제안된 방식을 기반으로 한 것과 비교할 때 인식될 수 있는 바와 같이, 특수화된 하드웨어(hardware)를 사용하는 대신에 표준 IP 장비를 재사용하도록 한다. CPRI 인터페이스(도 2)가 기본적인 IQ 데이터를 전송하기 때문에, RF 헤드들(RF1 내지 RF3)로부터 스위치 패브릭(5)까지 거대한 데이터 전송 용량이 필요하다. 이것은 특히 RF 헤드들(RF1 내지 RF3)이 원격으로 설치되고 CPRI 데이터가 기지국 호텔 개념의 콘텍스트에서 더 긴 거리들에 걸쳐 전송되어야 하는 경우에 문제가 된다. 더욱이, 스위치 패브릭(5)은 오늘날의 기지국들의 백플레인과 유사한 거대한 데이터 레이트들을 지원해야 한다. 상기 개념은 또한 업그레이드들과 함께 점점 더 많은 RF 헤드들이 추가되어야 하는 경우에 용이하게 스케일링 가능하지 않다. 자신의 크기가 RF 헤드들의 최종적인 수와 부합해야 하기 때문에, 스위치 패브릭(5) 다음의 중앙 채널 소자(6)에도 동일한 문제가 적용된다. 그러므로, CPRI/OBSAI 방식으로 "필요에 따른 과금" 전략이 지원되지 않는다.

이에 대조적으로, 제안된 방식(도 4 참조)을 기반으로 한 아키텍처로, 소프터 데이터가 통상적인 방식으로, 즉, "종래의" IP 패키지들로서 백홀 네트워크를 통하여 전송될 수 있기 때문에, 매우 비용-효율적이고 확장성이 훨씬 더 용이한 표준 IP 장비가 사용될 수 있다. 더구나, 도 4에 도시된 바와 같이, 단일 중앙 채널 소자(6)로부터 분산된 채널 소자들로 이동하는 것, 즉, 각각의 기지국 라우터에 채널 소자(6)를 제공하는 것이 가능하다. 이것은 채널 소자(6)가 무선 헤드(RF)와 통합될 수 있으므로, 무선 및 채널 소자가 동일한 기판 상에 구현되고, 예를 들어, 애플리컨트(applicant)에 의해 분산되는 MMAP(멀티미디어 액세스 플랫폼) 유형으로 이루어지는 도 4의 스위치/라우터(8) 내로 플러그될 수 있는 "무선 라인 카드"를 형성할 수 있기 때문에, 단일 1-기판 기지국의 비전(vision)에 더 가깝다. 이와 같은 방식으로, MMAP 스위치가 하나의 박스(box) 및 통합된 OAM(Organization, Access and Management) 커버링 둘 모두 내에서 통합된 스위치 제공 유선(AMT, SDH,...) 및 무선(UMTS, CDMA,...) 인터페이스들이 될 수 있으므로, 유선 및 무선 사이의 실제 수렴에 대한 운영자들의 희망들을 충족시킨다.

상술된 방식은 너무 많은 대역폭 및 비용을 필요로 하는 종래의 소프터 HO 방식에서와 같은 IQ 기저대역 데이터의 전송을 위한 백플레인이 스위치 내부에 수용될 수 없기 때문에, 무선 라인 카드들 및 이에 따른 통합된 라우터들의 비전에 대해 필수적이다. 단순히 점점 더 많은 무선 라인 카드들이 플러그 인되어야 할 때, 무선 인터페이스들의 수에서의 용이한 확장성이 제공될 수 있다. 또한, 상기 카드들은 스위치 내부에 이미 제공되는 간단한 IP를 기반으로 한 상호-통신을 수행하는, 상이한 대역들 또는 표준들에서 동작하는 무선 라인 카드들일 수 있다.

1 : 무선 네트워크 6 : 채널 소자
7 : 코어/백홀 네트워크 8 : 표준 스위치
BS1, BS2, BS3 : 기지국들 L1, L2, L3 : 링크
BSR1, BSR2, BSR3 : 기지국 라우터들

Claims (10)

1. 제 1 수신국 및 적어도 하나의 부가적인 수신국(further receiving station)에서 수신되는 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법에 있어서:
   상기 수신국들 각각에서, 상기 수신된 무선 신호를 복조하여 복조된 데이터 스트림을 형성하는 단계,
   상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 제 1 수신국으로 적어도 하나의 복조된 데이터 스트림을 전달하는 단계,
   상기 제 1 수신국에서, 상기 수신국들 각각의 복조된 데이터 스트림들로부터 결합된 데이터 스트림을 발생시키는 단계, 및
   상기 비트 스트림을 복구하기 위하여 상기 결합된 데이터 스트림에 대한 하드 결정(hard decision)을 수행하는 단계를 포함하고,
   각각의 수신국에서, 상기 복조된 데이터 스트림에 포함된 심볼들은 블록형 방식으로 정규화된 심볼 공간(normalized symbol space)으로 스케일링되고, 스케일링된 심볼들을 갖는 데이터 스트림들은 상기 스케일링된 심볼들의 잡음 분산(noise variance)을 나타내는 신호와 함께 상기 제 1 수신국으로 전달되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결합된 데이터 스트림은 상기 수신국들 각각의 상기 복조된 데이터 스트림들의 로그-가능도 비들(log-likelihood ratios)을 가산함으로써 상기 제 1 수신국에서 발생되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수신국들 각각에서, 상기 복조된 데이터 스트림이 디맵퍼(demapper)를 사용하여 로그-가능도 비들의 복조된 데이터 스트림으로 성형(shaped)되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 방법.
4. 삭제
5. 수신국(S1) 및 적어도 하나의 부가적인 수신국(S2, S3)에서 수신되는 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 수신국(S1)에 있어서:
   상기 수신된 무선 신호를 복조하여 복조된 데이터 스트림을 형성하는 복조기,
   상기 복조된 데이터 스트림을 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국(S2, S3)으로부터 상기 수신국(S1)으로 전달되는 적어도 하나의 부가적인 복조된 데이터 스트림과 결합함으로써 결합된 데이터 스트림을 발생시키는 결합기, 및
   상기 비트 스트림을 복구하기 위하여 상기 결합된 데이터 스트림에 대한 하드 결정을 수행하는 하드 결정 유닛을 포함하고,
   블록형 방식으로 상기 복조된 데이터 스트림에 포함된 심볼들을 정규화된 심볼 공간으로 스케일링하는 스케일링 유닛을 추가로 포함하고,
   상기 스케일링 유닛은 또한 스케일링된 심볼들의 잡음 분산을 나타내는 신호를 발생시키도록 설계되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 수신국.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 복조된 데이터 스트림으로부터 로그-가능도 비들의 복조된 데이터 스트림을 형성하는 디맵퍼를 추가로 포함하고,
   상기 결합기는 상기 복조된 데이터 스트림의 상기 로그-가능도 비들 및 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터의 적어도 하나의 부가적인 변조된 데이터 스트림의 로그-가능도 비들을 가산함으로써 결합된 데이터 스트림을 발생시키도록 설계되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 수신국.
7. 삭제
8. 제 5 항에 따른 적어도 하나의 수신국(S1, S2, S3) 및 채널 소자를 포함하는, 기지국 라우터.
9. 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 네트워크에 있어서:
   상기 무선 신호를 수신하고 제 1 기지국 라우터에서 구현되는 제 5 항에 따른 수신국인 제 1 수신국,
   상기 무선 신호를 수신하고 적어도 하나의 부가적인 기지국 라우터에서 구현되는 제 5 항에 따른 수신국인 적어도 하나의 부가적인 수신국, 및
   상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 제 1 수신국으로 적어도 하나의 복조된 데이터 스트림을 전달하는 전달 디바이스를 포함하고,
   상기 전달 디바이스는 스케일링된 심볼들의 잡음 분산을 나타내는 신호를 상기 적어도 하나의 부가적인 수신국으로부터 상기 제 1 수신국으로 전달하도록 설계되는, 무선 신호로부터 비트 스트림을 복구하는 네트워크.
10. 삭제

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