KR101500264B1 - 경계지역의 단말을 위한 채널추정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경계지역의 단말을 위한 채널추정 방법 및 장치에 관한 것으로 본 발명의 일 실시예에 의한 단말이 채널 추정을 수행하는 방법은 동일한 무선 자원에서 전송되는 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계, 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계, 및 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

경계지역의 단말을 위한 채널추정 방법 및 장치{Methods and Apparatuses for Channel estimation to Terminals within Edge Area}

본 발명은 주파수 재활용(frequency reuse) 개념을 사용하는 이동통신 시스템의 단말기에 광범위하게 적용 가능하다. 특히, 셀 경계지역의 성능향상을 위해 채널추정 성능을 향상하고자 하는 단말기를 위해 사용할 수 있다.

일반적으로 셀 경계 지역에 위치한 단말기의 경우, 데이터를 전송하는 기지국 이외의 인접 기지국으로 강한 간섭신호를 수신하게 된다. 이렇게 인접 기지국으로부터 수신된 간섭신호로 인해 셀 경계의 수신성능이 열화된다. 특히, 셀 경계지역의 경우 간섭신호로 인해 채널추정 성능이 좋지 않으며, 이러한 채널추정 성능이 성능열화의 가장 중요한 요인 중 하나로 작용하게 된다.

셀 경계지역에서 셀들 간의 신호의 중첩으로 인한 단말의 채널 추정 성능 약화를 방지하는 것이 필요하다.

본 발명은 인접셀들이 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하고, 이를 활용하여 좋은 채널상태를 보이는 셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 레퍼런스 신호를 재생성하여 이를 수신신호에서 제거 하는 과정을 반복하여 채널추정 성능을 향상시키는 경계지역의 단말기를 위한 채널추정 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 단말이 채널 추정을 수행하는 방법은 동일한 무선 자원에서 전송되는 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계, 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계, 및 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 기지국이 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 방법은 상기 기지국이 상기 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신하는 단계, 및 셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 상기 단말에게 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 채널 추정을 수행하는 단말은 서빙셀 및 인접셀로부터 신호를 수신하는 수신부, 및 동일한 무선 자원에서 전송되는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하며, 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하여 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 기지국은, 상기 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 생성하는 제어부, 및 상기 생성한 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신하고, 상기 셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 상기 단말에게 송신하는 송신부를 포함한다.

본 발명을 구현할 경우 셀 경계지역에서 셀들 간의 신호의 중첩으로 인한 단말의 채널 추정 성능 약화를 방지하고 단말의 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 레퍼런스 신호에 대한 1ms 시간구간동안의 주파수-시간축의 자원을 도시한 도면이다.
도 2는 단말기에서 사용하는 채널추정의 실시예를 도시한다.
도 3은 제안하는 채널추정 방법의 실시예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말에서 채널 추정을 수행하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기지국이 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 서빙셀과 인접셀의 레퍼런스 신호에서 단말이 채널 추정을 위해 인접셀의 신호 간섭을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트으로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 ‘PUCCH, PUSCH, PDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다’는 형태로 표기하기도 한다.

eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 셀 경계 지역에 위치한 단말기의 수신성능 향상을 위한 채널추정 방법에 관한 것이다. 일반적으로 셀 경계 지역에 위치한 단말기의 경우, 데이터를 전송하는 기지국 이외의 인접 기지국으로 강한 간섭신호를 수신하게 된다. 이렇게 인접기지국으로부터 수신된 간섭신호로 인해 셀 경계의 수신성능이 열화된다. 특히, 셀 경계지역의 경우 간섭신호로 인해 채널추정 성능이 좋지 않으며, 이러한 채널추정 성능이 성능열화의 가장 중요한 요인 중 하나로 작용하게 된다. 본 발명에서는 테이터를 전송하는 셀과 인접셀에서 전송하는 파일럿 신호 또는 레퍼런스 신호를 반복적으로 추정하여 이를 수신신호에서 제거하는 방식을 통해 채널추정 성능을 향상하는 방법을 제안한다. 또한, 제안하는 수신기의 동작을 위해 이동통신 시스템의 시그널링 방식과 레퍼런스 신호의 설정방법을 제안한다.

가장 관련도가 높은 종래의 기술은 종래 OFDM 기반의 이동통신 시스템에서의 채널추정 알고리즘이다. 가장 일반적으로 많이 사용하는 채널추정을 설명하기 위해 3GPP LTE 시스템을 기준으로 레퍼런스 신호 및 단말기의 채널추정 알고리즘을 설명하겠다.

LTE 시스템의 하향 링크는 OFDM 변조방식을 사용한다. LTE 시스템의 하향링크에는 여러 개의 안테나 포트가 정의될 수 있는데, 각 포트별로 채널추정을 위해 레퍼런스 신호가 전송된다. 이때 각기 다른 안테나 포트에서 전송되는 레퍼런스 신호의 전송위치를 도 1에 도시하였다.

도 1의 레퍼런스 신호는 1ms 시간구간동안의 주파수-시간축의 자원을 도시한 도면이다. 도 1의 레퍼런스를 보면 4개의 안테나 포트에서 레퍼런스 신호가 전송된다. 각 안테나 포트로부터 전송되는 레퍼런스 신호를 살펴보면 주파수 축으로 6개의 OFDM 심볼마다 레퍼런스가 배치되어 있다. 또한, 시간축으로 1번, 2번 안테나로부터는 1ms에 4번 레퍼런스 신호가 전송되는 반면, 3번, 4번 안테나로부터는 1ms에 2번의 레퍼런스 신호가 전송되는 것을 살펴볼 수 있다.

이동통신 단말기는 간 안테나 포트로 전송된 레퍼런스 신호를 사용하여 채널추정을 수행한다. 일반적으로 채널추정은 시간축, 주파수 축으로 로우 패스 필터링(low pass filtering)을 수행하여 노이즈의 영향을 감소시킨 후, 이를 시간축, 주파수 축으로 인터폴레이션(interpolation)을 하여 모든 시간, 주파수 자원에 대한 채널추정 결과를 계산한다.

도 2는 단말기에서 사용하는 채널추정의 실시예를 도시한 도면이다. 도 2의 채널추정 알고리즘을 바탕으로 살펴보면, 우선 수신된 레퍼런스 신호들을 주파수 축으로 로우패스필터링(low pass filtering)을 수행한다(S210). 그 이후 다시 시간축으로 로우패스필터링(low pass filtering)을 수행한다(S220). 그렇게 되면 전송된 레퍼런스 신호 위치에 대해 노이즈의 영향이 감소된 채널추정 결과를 확보할 수 있다. 이후, 주파수 축과 시간축으로 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여(S230) 모든 자원에 대한 채널 추정결과를 확보한다. 이때, 통상적으로 많이 사용하는 인터폴레이션 방법으로 선형보간법을 사용할 수 있다.

종래의 LTE 시스템에서 기본적으로 인접한 셀간에는 레퍼런스 신호가 겹치지 않게 배치하는 것을 고려하여 설계되었다. 이렇게 겹치지 않게 레퍼런스를 전송한 후, 셀 경계지역의 수신 성능을 위해서 레퍼런스 신호의 송신전력을 다른 자원보다 높여서 전송하는 부스팅(boosting) 기술을 적용하고 있다. 이는 셀 경계 지역에서는 레퍼런스 신호를 통한 채널추정이 용이하지 않으므로 레퍼런스 신호의 크기를 다른 자원보다 크게 전송하는 것이다. 이렇게 크게 전송되는 레퍼런스들끼리 충돌되면 부스팅의 효과가 없어지므로, 서로 인접한 셀들끼리는 레퍼런스 신호를 주파수 축으로 시프트(shift)하여 충돌되지 않게 배치하여 전송하곤 한다.

그러나, 이렇게 레퍼런스 신호의 전력을 높이고, 또한 인접셀 간에 다른 위치에 전송하도록 하여도 근본적인 간섭의 문제를 해결하기 어렵다. 이는 셀 경계지역에서는 인접셀에서 전송하는 데이터 채널의 간섭으로 인해 채널추정이 용이하지 않기 때문이다.

본 발명은 이동통신 단말기가 셀 경계지역에 위치하는 상황에서 인접셀에서 강한 간섭신호를 수신하게 되어 채널추정 성능이 열화되는 문제를 해결하고자 한다. 이를 위해 각 인접한 기지국 간의 전송시간을 동기화하였다고 가정한다. 실제로 모든 이동통신의 기지국이 전송하는 신호의 시간을 동기화 할 필요는 없다. 인접한 일부 기지국들간의 전송시간이 동기화되어 전송하여도 본 발명의 제안이 문제없이 적용될 수 있다.

본 발명에서는 종래의 셀 경계지역에서 단말기의 채널추정을 위해 서로 다른 주파수에 레퍼런스 신호를 전송하도록 하는 시스템과는 달리 레퍼런스 신호를 인접 기지국들이 같은 위치에 전송하게 하며 이를 이용하여 채널 추정성능을 향상시키는 방법을 제안한다.

우선 단말기들은 셀 경계지역에 위치하게 되면 인접셀에 대한 채널추정과 서빙셀(serving cell)에 대한 채널추정을 같이 병행하여 진행하여 채널추정 성능을 향상시킨다. 같은 자원에 두 기지국이상이 레퍼런스를 전송하는 경우 가장 강한 레퍼런스 신호부터 채널추정을 수행한다. 이렇게 추정한 채널추정 결과를 수신신호에서 제거하면 인접셀의 레퍼런스 신호의 수신 SNR(Signal-to-noise ratio)이 향상되게 된다. 이렇게 수신 SNR이 향상된 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다. 이번에는 다시 수신된 신호에서 인접셀의 채널추정 결과를 제거한다. 이렇게 되면 서빙셀의 입장에서 인접셀에서 수신한 간섭신호가 크게 제거되었으므로 보다 안정적인 채널추정을 수행할 수 있다. 이렇게 채널추정을 반복하게 되면 서빙셀과 인접셀의 채널추정 결과가 향상되며 복잡도를 고려하여 적정한 횟수 이후에 결과를 최종적인 채널추정 결과로 사용한다.

도 3에 본 발명에서 제안하는 채널추정 방법의 개요를 도시한다. 도 3의 실시예에서는 서빙셀과 한 개의 인접셀이 있는 셀 경계 지역의 채널 추정방법을 도시한다. 우선 단말기는 SNR이 높은 셀에서 전송되는 레퍼런스 신호에 대한 채널추정을 먼저 수행한다. 일반적으로 서빙셀이 인접셀보다는 SNR이 높은 경우가 대부분이므로 도 3의 실시예에서는 서빙셀로부터 수신되는 신호에 대한 채널추정을 먼저 수행하는 것을 도시한다(S310). 그러나, 실제 상황에서는 간섭셀의 SNR이 더 높을 수 있으므로 이러한 경우에는 간섭셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하는 것이 성능이 더 좋을 수 있다. 도 3의 실시예에서 서빙셀에 대한 채널추정을 수행한 후 이 결과를 사용하여 서빙셀의 레퍼런스 신호를 재생성하여 수신된 신호에서 제거한다(S320). 이는 여러 가지 수신된 신호에서 서빙셀로부터 수신한 레퍼런스 신호의 성분을 제거하는 것과 동일하다. 이렇게 되면 인접셀의 신호의 SNR이 향상된다. 인접셀 신호의 향상된 SNR을 확보하였다면, 다음은 인접셀에 대한 채널추정을 수행한다(S330). 이렇게 추정한 인접셀에 대한 채널추정은 앞에서 간섭제거를 거치지 않고 인접셀에 대한 채널추정을 수행한 것보다 채널추정 성능이 향상된다. 이렇게 추정한 인접셀에 대한 채널추정 결과로부터 인접셀에서 수신한 레퍼런스 신호성분을 재생성하고 이를 수신된 신호에서 제거한다(S340). 이렇게 되면 수신한 신호에서 인접셀로부터 수신한 간섭신호가 줄어들게 되고 서빙셀에 대한 보다 안정적인 채널추정을 수행할 수 있다. 그러므로, 이제는 서빙셀에 대한 채널추정을 수행하여 향상된 성능의 서빙셀 채널 추정결과를 확보한다(S350).

도 3의 실시예에서는 서빙셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 전체 3번의 채널추정 후에 최종적인 채널추정 결과를 확보하는 경우의 실시예를 도시하였다. 그러나, 이를 더 많이 수행하여 성능을 향상할 수 있다. 이렇게 하는 경우 복잡도가 증가하게 된다. 그러므로, 적절한 수준에서 채널추정, 레퍼런스 신호 재생성 및 간섭제거의 과정의 횟수를 제한할 수 있다.

본 발명은 인접하는 여러 셀에서 같은 자원에 레퍼런스를 전송하고 단말기에서 이를 순차적으로 채널추정, 간섭제거를 통해 채널추정 성능을 향상하는 방법을 제안한다. 제안하는 채널추정 방법을 사용하기 위해서는 단말기에서는 시간이 동기화되고 같은 자원에 레퍼런스를 전송하는 기지국의 정보를 채널추정이전에 확보하여야 한다.

이러한 인접 기지국의 정보를 획득하는 방법은 여러 가지 형태로 구현이 가능하다. 기지국순방향채널로 시스템 정보를 전송하고 있다. 이러한 시스템 정보에 시간동기가 되어 있고 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하는 인접 기지국의 정보를 전송할 수 있다. 상기 실시예에서 기지국은 인접한 기지국 중 시간동기가 맞추어져 있고 같은 자원에 레퍼런스를 전송하는 셀들의 ID들을 전송한다. 단말기들은 이러한 셀들의 경우 제안한 방법으로 간섭제거를 통해 향상된 성능의 채널추정을 할 수 있다. 또한, 이렇게 시간동기가 맞춰지고 레퍼런스 신호의 위치가 같은 인접셀들의 경우 단말기는 종래의 셀 서치(Cell search)와는 별도의 탐색을 통해 인접셀에 대한 탐색을 수행할 수 있다. 종래의 셀서치에서는 사전정보가 주어져 있지 않아 PSS, SSS를 통해서만 셀 탐색이 수행이 가능하지만, 상기의 실시예와 같이 시간동기 및 레퍼런스 자원에 대한 정보가 같은 셀의 경우는 ID의 정보를 통해 레퍼런스 신호의 패턴에 대한 상관관계(correlation) 만으로 셀 탐색을 수해할 수 있어 더 빠른 시간 내에 셀 탐색이 가능하기 때문이다.

또 다른 방법은 단말기가 인접셀 탐색과정을 통해 시간 동기가 맞춰져 있고 또한 같은 위치에 레퍼런스를 전송하는 기지국을 알아내는 것이다. LTE 시스템에서는 PSS(primary synchronization signal), SSS(secondary synchronization signal)과 같이 동기를 위해 신호를 전송한다. 단말기는 이러한 신호를 포착하면 서빙셀 및 강한 신호를 전송하는 인접셀의 셀 ID 및 전송타이밍을 알 수 있다. 이렇게 획득한 전송타이밍 및 cell ID로부터 제안하는 알고리즘을 적용할 수 있는 지 여부를 판정한다. 제안하는 채널추정 알고리즘을 사용하기 위해서는 서빙셀과 인접셀의 전송시간이 일정한 시간차 이내에 들어오는 지 여부를 판단하고, 셀 ID로부터 계산한 레퍼런스의 위치가 서로 일치하는 지를 판단하여 본 발명에서 제안하는 채널추정 알고리즘을 사용할지 여부를 판정한다. 상기의 미리 결정한 시간차로 CP의 길이 또는 CP 길이의 1/2과 같이 CP 길이 이내의 상수를 사용할 수 있다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 셀 경계 지역에 위치한 단말기의 경우 인접셀의 간섭으로 인해 채널추정 성능을 향상하는 방법에 대한 것이다. 종래에 인접셀의 레퍼런스 신호를 서로 다른 자원에 전송하도록 배치하였던 것에 대비하여 본 발명에서는 인접셀들이 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하고, 이를 활용하여 좋은 채널상태를 보이는 셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 레퍼런스 신호를 재생성하여 이를 수신신호에서 제거 하는 과정을 반복하여 채널추정 성능을 향상한다.

이를 통해 셀 경계지역의 단말기의 수신 성능이 향상될 수 있다. 또한, 데이터 채널에 대한 인접셀 간섭을 완화 또는 제거 하는 방식의 수신기에도 채널추정이 중요한 부분인데, 본 발명의 채널추정 방법을 사용하면 이러한 고성능의 수신알고리즘의 성능을 향상할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말에서 채널 추정을 수행하는 과정을 보여주는 도면이다. S410 내지 S430은 선택적으로 수행될 수 있다. 먼저, 단말은 기지국으로부터 상기 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 수신한다(S410). 이때, 상기 단말은 상기 수신한 셀들의 ID를 이용하여 상기 인접셀의 레퍼런스 신호의 패턴에 대한 상관관계(correlation)로 셀 탐색을 수행할 수 있다.

여기서 시간 동기가 맞춰졌다는 것은 서빙셀과 인접셀의 레퍼런스 신호가 중첩되는 것을 의미한다. 그러나 모든 시간 대에서 동일하게 레퍼런스 신호가 중첩되는 것을 의미하지는 않는데, 예를 들어, 서빙셀의 레퍼런스 신호가 A라는 간격으로 송신되며, 인접셀의 레퍼런스 신호가 2xA라는 간격으로 송신되면 인접셀과 서빙셀의 레퍼런스 신호는 매 2xA라는 시간 간격에서 중첩된다. 물론 레퍼런스 신호가 전송되는 무선 자원은 서빙셀과 인접셀이 동일하다.

그리고 단말은 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다(S420). 그리고 수신된 신호에서 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하여(S430), 인접셀의 신호의 SNR을 향상시킨다. 여기서 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 방식은 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 방식을 적용할 수 있다.

이후 인접셀에 대한 채널 추정을 S440과 S450과 같이 수행한다. 즉, 동일한 무선 자원에서 전송되는 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다(S440). 그리고 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거한다(S450). 여기서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 방식은 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 방식을 적용할 수 있다.

그 결과 인접셀로부터 수신한 간섭신호가 줄어들게 된다. 이후 단말은 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다(S460).

도 4에서 S410, S420, S430은 선택적으로 적용할 수 있다. 서빙셀 보다 인접셀의 신호가 훨씬 강하다면, 즉 인접셀의 SNR이 높은 경우에는 S420과 S430 단계를 생략할 수 있다.

또한 S410에서 셀들의 ID를 기지국으로부터 수신할 수도 있으나, 이와 달리, 단말이 상기 인접셀의 셀 ID와 전송 타이밍을 상기 레퍼런스 신호를 통하여 확인할 수도 있다. 이 경우, 단말은 확인된 전송 타이망과 셀 ID를 이용하여 서빙셀과 인접셀의 레퍼런스 신호의 전송 시간이 일정한 시간차 이내에 들어오는지 확인하여, 도 4의 과정을 적용할 수 있다. 상기 셀 ID로부터 계산된 상기 인접셀의 레퍼런스 신호는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호와 시간차로 CP(Cyclic prefix) 길이 이내의 상수일 수 있다. 한편, 상기 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)가 될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기지국이 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.

기지국은 상기 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신한다(S510). 여기서 시간 동기가 맞춰진다는 의미는 앞서 도 4에서 설명한 바와 같다. 이후 상기 셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 단말에게 송신한다(S520). 단말은 상기 레퍼런스 신호와 인접셀에서 송신되는 레퍼런스 신호를 이용하여 도 4의 과정을 통하여 인접셀의 신호 간섭을 제거할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 서빙셀과 인접셀의 레퍼런스 신호에서 단말이 채널 추정을 위해 인접셀의 신호 간섭을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다.

서빙셀 기지국(601)과 인접셀 기지국(602), 그리고 단말(609)에 있어서, 상기 서빙셀 기지국(601)이 인접셀들의 식별정보인 ID를 전송한다(S610). 단말(609)은 인접셀들의 ID를 이용하여 셀을 탐색한다(S620). 이와 달리 인접셀들의 ID를 단말(609)이 수신하지 않고 레퍼런스 신호를 통하여 인접셀들의 ID와 전송 타이밍을 확인할 수도 있다.

이후 서빙셀 기지국(601)과 인접셀 기지국(602)은 각각 레퍼런스 신호를 송신한다(S631, S632). 단말은 인접셀 기지국(602)의 레퍼런스 신호의 수신 감도를 높이기 위해 먼저 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거한다(S640). 이 과정은 생략할 수 있다.

서빙셀 기지국(601)과 인접셀 기지국(602)은 각각 레퍼런스 신호를 송신하고(S641, S642), 단말(609)은 수신된 신호에서 인접셀 기지국(602)의 레퍼런스 신호 성분을 제거한다(S650).

이후, 서빙셀 기지국(601)과 인접셀 기지국(602)은 각각 레퍼런스 신호를 송신한다(S651, S652). 단말(609)은 인접셀 기지국(602)의 레퍼런스 신호 성분을 제거하였으므로, 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다(S660).

도 7은 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 기지국(1000)은 제어부(1010)과 송신부(1020), 수신부(1030)을 포함한다.

제어부(1010)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 인접셀들이 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하고, 이를 활용하여 좋은 채널상태를 보이는 셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 레퍼런스 신호를 재생성하여 이를 수신신호에서 제거하는 과정을 반복하여 채널추정 성능을 향상시키는 데에 따른 전반적인 기지국의 동작을 제어한다.

송신부(1020)와 수신부(1030)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말과 송수신하는데 사용된다.

보다 상세히 살펴보면, 도 7의 기지국(1000)은 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송한다. 제어부(1010)는 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 생성하고, 송신부(1020)는 상기 생성한 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신하고, 상기 셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 상기 단말에게 송신한다.

여기서 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)가 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도 8은 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1100)은 수신부(1110) 및 제어부(1120), 송신부(1130)을 포함한다.

수신부(1110)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.

또한 제어부(1120)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한, 인접셀들이 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하고, 이를 활용하여 좋은 채널상태를 보이는 셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 레퍼런스 신호를 재생성하여 이를 수신신호에서 제거 하는 과정을 반복하여 채널추정 성능을 향상시키는 데에 따른 전반적인 단말의 동작을 제어한다.

송신부(1130)는 기지국에 상향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.

보다 상세히 살펴보면, 도 8의 단말(1100)은 채널 추정을 수행한다. 수신부(1110)는 서빙셀 및 인접셀로부터 신호를 수신하며, 제어부(1120)는 동일한 무선 자원에서 전송되는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하며, 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하여 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행한다. 또한, 상기 제어부(1120)는 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하기 위하여, 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거할 수 있다. 또한, 제어부(1120)는 상기 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하기 이전에 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하여 수신된 신호에서 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거할 수 있다. 제어부(1120)는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하기 위하여, 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거할 수 있다.

그리고 수신부(1110)는 기지국으로부터 상기 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 제어부(1120)는 상기 수신한 셀들의 ID를 이용하여 상기 인접셀의 레퍼런스 신호의 패턴에 대한 상관관계(correlation)로 셀 탐색을 수행하도록 상기 수신부(1110)를 제어한다.

기지국으로부터 인접셀의 셀 ID를 전송받지 않은 경우, 상기 제어부(1120)는 상기 인접셀의 셀 ID와 전송 타이밍을 상기 레퍼런스 신호를 통하여 확인할 수 있다.

또한, 상기 셀 ID로부터 계산된 상기 인접셀의 레퍼런스 신호는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호와 시간차로 CP(Cyclic prefix) 길이 이내의 상수가 되도록 구현될 수 있다. 도 8에서 단말이 수신하는 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal) 가 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

지금까지 인접셀들이 같은 자원에 레퍼런스 신호를 전송하고, 이를 활용하여 좋은 채널상태를 보이는 셀에 대한 채널추정을 먼저 수행하고 레퍼런스 신호를 재생성하여 이를 수신신호에서 제거 하는 과정을 반복하여 채널추정 성능을 향상시키는 경계지역의 단말기를 위한 채널추정 방법 및 장치에 대해 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

1. 단말이 채널 추정을 수행하는 방법에 있어서,
   기지국으로부터 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 수신하는 단계;
   상기 동일한 무선 자원에서 전송되는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계;
   상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계; 및
   수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계는
   상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 단계를 포함하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계 이전에
   수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 단계; 및
   수신된 신호에서 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 단계는
   상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 단계를 포함하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 단말은 상기 수신한 셀들의 ID를 이용하여 상기 인접셀의 레퍼런스 신호의 패턴에 대한 상관관계(correlation)로 셀 탐색을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 단말은 상기 인접셀의 셀 ID와 전송 타이밍을 상기 레퍼런스 신호를 통하여 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 셀 ID로부터 계산된 상기 인접셀의 레퍼런스 신호는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호와 시간차로 CP(Cyclic prefix) 길이 이내의 상수인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 기지국이 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 기지국이 상기 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신하는 단계; 및
    셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 상기 단말에게 송신하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 채널 추정을 수행하는 단말에 있어서,
    서빙셀 및 인접셀로부터 신호를 수신하는 수신부; 및
    동일한 무선 자원에서 전송되는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 및 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 중 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하며, 상기 채널 추정 결과를 사용하여 수신된 신호에서 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하여 수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 제어부를 포함하되,
    상기 수신부는 기지국으로부터 상기 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 수신하는 단말.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하기 위하여,
    상기 인접셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 것을 특징으로 하는 단말.
14. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인접셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하기 이전에
    수신된 신호에서 서빙셀의 레퍼런스 신호에 대해 채널 추정을 수행하여 수신된 신호에서 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 단말.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 제거하기 위하여,
    상기 서빙셀의 레퍼런스 신호 성분을 재생성하여 이를 수신한 신호에서 제거하는 것을 특징으로 하는 단말.
16. 삭제
17. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수신한 셀들의 ID를 이용하여 상기 인접셀의 레퍼런스 신호의 패턴에 대한 상관관계(correlation)로 셀 탐색을 수행하도록 상기 수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
18. 제 12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인접셀의 셀 ID와 전송 타이밍을 상기 레퍼런스 신호를 통하여 확인하는 것을 특징으로 하는 단말.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 셀 ID로부터 계산된 상기 인접셀의 레퍼런스 신호는 상기 서빙셀의 레퍼런스 신호와 시간차로 CP(Cyclic prefix) 길이 이내의 상수인 것을 특징으로 하는 단말.
20. 제 12항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)인 것을 특징으로 하는 단말.
21. 단말의 채널 추정을 위한 레퍼런스 신호를 전송하는 기지국에 있어서,
    상기 단말에게 제공하는 서빙셀과 시간 동기가 맞춰졌으며 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 전송하는 셀들의 ID를 생성하는 제어부; 및
    상기 생성한 셀들의 ID를 상기 단말에게 송신하고, 상기 셀과 동일한 무선 자원에서 레퍼런스 신호를 상기 단말에게 송신하는 송신부를 포함하는 기지국.
22. 제 21항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호는 PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal)인 것을 특징으로 하는 기지국.
    
    

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