KR101729779B1

KR101729779B1 - 타 셀 간섭을 제거하는 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템

Info

Publication number: KR101729779B1
Application number: KR1020100084446A
Authority: KR
Inventors: 류영권; 박희걸; 정후영; 김홍직; 강덕창; 이현철
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2017-04-24
Also published as: KR20120020682A

Abstract

다른 셀로부터의 간섭신호를 제거하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 본 발명에 의하면, 제거 대상 셀의 정보를 바탕으로, 기저대역 수신신호에 대해 주파수 도메인에서 채널을 추정하고, 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 셀의 간섭신호를 시간 도메인 신호로 재생성한 후, 수신신호에서 재생성된 간섭신호를 제거할 수 있다. 구체적으로, 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 제거 대상 셀의 ID 정보를 이용하여 기준신호(RS) 시퀀스를 생성하며, 셀의 타이밍 정보를 이용하여 기저대역 수신신호를 FFT 처리하고 FFT 처리된 신호에 대해 RS의 위치에 맞게 RS 시퀀스를 배열하고 각 위치에서 채널의 상태를 추정한다. 그리고, 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 셀의 RS 위치가 아닌 영역에 영('0')을 삽입한 후 IFFT 처리하여 시간 도메인 신호로 재생성한 후, 타이밍 정보에 따라 시간 도메인 상에서 IFFT 처리된 RS를 수신신호로부터 제거한다.

Description

타 셀 간섭을 제거하는 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING OTHER CELL INTERFERENCE AND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM USING THE SAME TECHNIQUE}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 이동통신 시스템에서 다른 셀로부터의 간섭신호(예컨대 RS, 파일럿 신호 등)를 제거하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 일반적으로 셀 내에는 기지국, 중계기, 릴레이 등을 설치하여 단말기를 중계한다.

일반적인 셀룰러 시스템에서의 주파수 재사용 방법은 주파수를 다수의 채널로 분할하고 동일 채널 간의 간섭을 특정 수준 이하로 유지할 수 있도록 정해진 주파수 배치 패턴에 따라 셀 단위로 채널이 할당된다. 셀룰러 기법을 사용하는 3GPP LTE 시스템 역시 셀 간에 발생하는 간섭을 최소화하고 할당된 주파수 대역폭으로 최대한 많은 채널을 확보하기 위해서 전체 통신 서비스 영역을 작은 셀 단위로 분할하고 셀 단위로 가입자(단말기)를 제어 관리하고 있다(전송 전력 관리, 인접 셀의 주파수 자원 충돌 최소화 기법).

그런데 이동통신에서 중계기 또는 릴레이가 기지국으로부터 신호를 수신하거나, 단말기가 기지국, 중계기 또는 릴레이로부터 신호를 수신함에 있어서, 이때 주변에 셀들이 많이 존재하는 환경에서는 인접 셀에서 송신하는 신호가 수신을 원하는 신호에 간섭으로 작용할 수 있다. 예컨대 OFDMA 시스템은 주파수 재사용 계수(frequency reuse factor) 1을 기본으로 하고 있다. 주파수 재사용 계수가 1인 경우 주파수 효율(frequency efficiency)면에서는 뛰어난 장점이 있지만, 사용하는 모든 부반송파가 인접 셀의 부반송파와 중첩되어 신호 간에 간섭으로 작용하게 되는 단점이 있다. 이러한 인접 셀의 간섭신호로 인하여, 특히 셀의 경계 부근에 위치한 단말기는 수신 성능이 저하되고, 또한 핸드오버시에 통신이 두절되는 현상들이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 OFDMA 방식의 이동통신 시스템에서 다른 셀로부터의 간섭신호를 제거하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 다른 셀로부터의 간섭신호를 제거하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법과 그를 위한 이동통신 시스템이 개시된다. 본 발명에 의하면, 제거 대상 셀의 정보를 바탕으로, 기저대역 수신신호에 대해 주파수 도메인에서 채널을 추정하고, 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 셀의 간섭신호를 시간 도메인 신호로 재생성한 후, 수신신호에서 재생성된 간섭신호를 제거할 수 있다. 구체적으로, 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 제거 대상 셀의 ID 정보를 이용하여 기준신호(RS) 시퀀스를 생성하며, 셀의 타이밍 정보를 이용하여 기저대역 수신신호를 FFT 처리하고 FFT 처리된 신호에 대해 RS의 위치에 맞게 RS 시퀀스를 배열하고 각 위치에서 채널의 상태를 추정한다. 그리고, 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 셀의 RS 위치가 아닌 영역에 영('0')을 삽입한 후 IFFT 처리하여 시간 도메인 신호로 재생성한 후, 타이밍 정보에 따라 시간 도메인 상에서 IFFT 처리된 RS를 수신신호로부터 제거한다.

본 발명에 의하면, 원하는 셀의 신호를 수신하기 전에 타 셀의 RS로 인한 간섭을 제거함으로써 데이터 수신 성능을 개선하여 송신기에서 수신기로 고속의 데이터 전송이 가능하고, 이에 따라 기지국에서 단말기로의 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 향상된 전송 속도는 기지국 내의 총 처리량(throughput)을 향상시키게 되고, 이는 곧 전체 무선 네트워크의 성능을 향상시키는 것이 되며, 이를 통해 단말 사용자에게 고속의 데이터 전송 서비스를 가능하게 하고 단말의 배터리 소모를 줄일 수 있으며 셀 내에 더 많은 사용자를 서비스할 수 있게 된다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면.
도2는 LTE DL 프레임 구조를 도시한 도면.
도3은 LTE UL 프레임 구조를 도시한 도면.
도4는 LTE DL RS 구조를 도시한 도면.
도5는 LTE UL DMRS 구조를 도시한 도면.
도6은 본 발명이 적용될 수 있는 OFDMA 수신기의 구조를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 실시예에 따라 OFDMA 수신기의 타 셀 간섭을 제거하는 장치의 구성을 구체적으로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 이동통신망의 구성을 도시한 도면이다.

일실시예에 있어서, 이동통신망은, 예컨대 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 및 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망(예컨대, WCDMA 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 또는 향후 개발될 4G 등) 및 옥외용 기지국(Macro-eNB), 초소형 기지국(Home-eNB) 및 단말(UE)을 구성 요소로 포함하는 임의의 기타 이동통신망을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 LTE의 무선접속망인 E-UTRAN을 위주로 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이, 이동통신망은 하나 이상의 네트워크 셀로 구성될 수 있고, 이동통신망에 서로 다른 종류의 네트워크 셀이 혼재할 수 있다. 이동통신망은 옥내에서 좁은 범위의 네트워크 셀(이하, '펨토셀'이라 함)을 관리하는 초소형 기지국(Home-eNB)(11~15, 21~23, 31~33), 옥외에서 넓은 범위의 셀(이하, '매크로셀'이라 함)을 관리하는 옥외용 기지국(Macro-eNB)(10,20,30), 단말(UE)(40), SON(Self Organizing&optimizing Networks) 서버(50) 및 MME(60)를 포함할 수 있다. 도1에 도시된 각 구성요소의 개수는 예시적인 것으로, 본 발명이 실시될 수 있는 이동통신망의 각 구성요소의 개수가 도면에 도시된 개수에 제한되는 것은 아니다.

옥외용 기지국(Macro-eNB)(10,20,30)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 1km 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 매크로셀 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 옥외용 기지국(10,20,30)은 도심지에서 섹터(Sector) 방식의 다중 FA(Multi FA)를 사용하거나, 산간지역 등에서 단일 FA(1FA)를 사용한다. 다중 FA의 일예로서, WCDMA에서 옥외용 기지국(10,20,30)은 4FA를 사용한다.

초소형 기지국(Home-eNB)(11~15,21~23,31~33)은, 예컨대 LTE망, WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등에서 사용될 수 있는, 예를 들어 수십 m 내외의 반경을 갖는 셀을 관리하는 옥내용 기지국 또는 펨토 기지국의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이동통신망을 구성하는 네트워크 셀은 옥외용 기지국 셀(매크로셀) 및 초소형 기지국 셀(펨토셀)을 포함할 수 있다. 매크로셀은 옥외용 기지국(10,20,30)에 의해 관리될 수 있고, 펨토셀은 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)에 의해 관리될 수 있다.

초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)이나 옥외용 기지국(10,20,30)은 각각 독자적으로 코어망의 접속성을 가질 수 있다.

단말(UE)(40)은 GSM망, CDMA망와 같은 2G 이동통신망, LTE망, WiFi망과 같은 무선인터넷망, WiBro망 및 WiMax망과 같은 휴대인터넷망 또는 패킷 전송을 지원하는 이동통신망에서 사용되는 무선 이동 단말기의 특징을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일실시예에 있어서, 단말(40)은 매크로셀 가입자 단말 또는/및 펨토셀 가입자 단말일 수 있다.

SON 서버(50)는 옥외용/초소형 기지국 설치 및 최적화를 수행하고 각 기지국에 필요한 기본 파라미터 또는 데이터를 제공하는 기능을 하는 임의의 서버를 포함할 수 있다.

MME(60)는 단말(40)의 호 처리 등을 관리하기 위하여 사용되는 임의의 개체를 포함할 수 있다.

일실시예에 있어서, 하나의 네트워크 관리 장치가 SON 서버(50)와 MME(60)의 기능을 모두 수행할 수 있고, SON 서버(50) 및 MME(60)는 하나 이상의 옥외용 기지국(10,20,30)과 하나 이상의 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)을 관리할 수 있다.

상기 이동통신망에서 매크로셀 및 펨토셀이 혼재된 네트워크 셀을 가정하였지만, 네트워크 셀은 매크로셀 또는 펨토셀 만으로도 구성 가능하다.

상기의 이동통신망을 LTE망으로 가정하는 경우, LTE망은 inter-RAT망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. inter-RAT망 중 하나(예컨대, WiBro망)가 상기 이동통신망인 경우 역시, 타 망(LTE망, WiFI망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)에 연동된다. 도면에는 일 망(예컨대, LTE망)과 타 망(WiFi망, WiBro망, WiMax망, WCDMA망, CDMA망, UMTS망, GSM망 등)이 이격되어 도시되어 있지만, 일 망과 타 망은 오버랩(Overlay)되어 있음을 전제로 한다.

옥외용 기지국(10,20,30) 및 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)이 방송하는 NCL은 현 기지국에서 서비스받던 단말(40)이 인접 셀(매크로셀 또는 펨토셀)로 핸드오버할 때 인접 셀이 어떻게 구성되어 있는지를 알려준다. 일예로, LTE망에서는 504개의 PCI(Physical Layer Cell ID) 중 인접 셀이 사용하는 PCI를 알려 주어 단말(40)이 핸드오버를 위한 효율적인 셀 탐색(cell searching)을 할 수 있도록 한다. NCL 정보는 인접 셀 구성에 따라 Intra-frequency NCL(인접 셀이 동일한 주파수로 이루어진 경우), Inter-frequency NCL(인접 셀이 다른 주파수로 이루어진 경우), Inter-RAT NCL(인접 셀이 다른 통신 규격인 경우)로 나뉘어진다. 단말(40)은 NCL 정보를 바탕으로 인접 셀을 검색하여 주변의 매크로셀 또는 펨토셀로 핸드오버한다.

LTE망에서, 매크로셀로의 액세스는 모든 단말에게 허용되지만, 펨토셀로의 액세스는 특정 단말(가입자)에게로 제한될 수 있다. 구체적으로, 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)은 자신이 관리하는 펨토셀에 대한 정보인 SIB 1(System Information Block type 1)을 브로드캐스팅할 수 있는데, 이 SIB 1에는 해당 펨토셀로의 액세스가 제한되어 있는지 여부를 표시하는 CSG 지시자(Closed Subscriber Group indicator)가 포함되어 있다. 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)에 의해 브로드캐스팅된 SIB 1내의 CSG 지시자가 '참(True)'의 값을 가지면 특정 가입자만이 해당 펨토셀에 액세스할 수 있는 폐쇄형 방식으로 통신이 이루어지고(CSG: Closed Subscriber Group), '거짓'의 값을 가지면 모든 가입자가 해당 펨토셀에 액세스할 수 있는 개방형 방식으로 통신이 이루어진다(OSG: Opened Subscriber Group). CSG 지시자가 '참'의 값을 가지면, 단말(40)은 자신이 액세스 가능한 펨토셀의 목록인 화이트 리스트(White List) 내에 해당 펨토셀이 포함되는 것으로 확인된 경우에만, 해당 펨토셀에 액세스할 수 있다.

일예로, 단말(40)이 초소형 기지국(예컨대, 21)에 접속하는 절차를 살펴보면 다음과 같다. 단말(40)은 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)이 브로드캐스팅하는 SIB 1의 CSG 지시자를 바탕으로 해당 펨토셀로의 접속이 제한되어 있는지 여부를 알 수 있다. 또한, 단말(40)이 초소형 기지국 셀을 식별하는 식별자로는 물리계층에서의 셀 구분 인자인 물리계층 셀 식별자(PCI: Physical Layer Cell Identity)와 이동통신망 내에서 고유한 셀 구분 인자인 전역 셀 식별자(GCI: Global Cell Identity)가 있다. 셀 식별자는 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33)이 브로드캐스팅하는 SIB 1에 포함되어 있다. 일실시예에 있어서, 단말(40)이 접속 기지국(21)임을 탐지하면 옥외용 기지국(20)으로 보고하고, 단말(40)로부터 초소형 기지국(21)의 탐지를 보고받은 옥외용 기지국(20)은 해당 단말(40)에게 탐지된 초소형 기지국(21)로부터 수신한 SIB 1을 판독하여 해당 초소형 기지국(21)의 셀 식별자(PCI or GCI)를 보고할 것을 명령하고, 단말(40)이 판독하여 알아낸 셀 식별자와 화이트 리스트에 기초하여 탐지된 초소형 기지국(21)에 해당 단말(40)이 접속 가능한지를 판단한다. 탐지된 초소형 기지국(21)에 해당 단말(40)이 접속 가능한 것으로 판단되면 해당 초소형 기지국(21)으로 핸드오버를 허용한다.

단말(40)이 초소형 기지국(21)에서 옥외용 기지국(20) 또는 다른 초소형 기지국으로 접속하는 절차 역시 상기의 과정을 준용한다.

본 발명에 따라 타 셀 간섭을 제거하는 장치는, 옥외용 기지국(10,20,30) 또는 초소형 기지국(11~15,21~23,31~33) 또는 단말(40)의 OFDMA 수신기에 적용되어, 인접 셀의 간섭신호를 제거할 수 있다. 이외에도, 본 발명이 적용될 수 있는 OFDMA 수신기는, 기지국(20)과 단말(40) 간에 통신 중재 역할을 하는 중계기(repeater) 또는 릴레이(relay)에도 동일하게 적용될 수 있다.

시골 지역에 비해 건물이 밀집되어 있는 도심에서는 건물의 뒤쪽 또는 건물 내부 등 음영지역이 더욱 많다. 이동통신에서 전파가 수신되지 않거나 수신 강도가 약하여 통신이 어려운 음영지역을 해소하기 위해 많은 중계기 또는 릴레이가 사용되고 있다.

향후의 중계기 또는 릴레이는 기지국 신호를 단순하게 수신-증폭-송신하여 단말에게 전달하는데 그치지 않고 기지국의 신호를 복원하여 디지털 신호로 복원하여 신호를 재생산 과정을 통해 다시 단말에게 송신하는 장치로 진화하고 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 중계기 또는 릴레이가 자체적인 셀 ID를 가지고 있으므로, 주변에 더욱 많은 셀들이 존재하는 환경이 될 것이다. 그러나 OFDMA 이동통신 환경에서 타 셀의 RS(reference signal)는 수신을 원하는 기지국의 데이터 전송 영역에 겹쳐서 송신되므로 인접 셀의 RS는 원하는 신호에 간섭으로 작용하게 된다. 또한 CDMA 이동통신 시스템에서는 타 셀의 파일럿(pilot) 신호가 간섭신호에 해당한다.

이해를 돕기 위하여, 간섭신호의 대상인 타 셀의 기준신호(RS)에 대해 살펴보기로 한다. RS는 신호를 수신할 때 무선 구간의 채널 정보를 추정하여 보정할 수 있도록 기지국에서 데이터와 함게 송신하는 신호로 데이터 송신 시에는 항상 RS가 부가되어 송신된다.

LTE는 OFDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템으로, 전송 프레임 구조는 도2 및 도3과 같다. 도2는 10MHz의 전송 대역폭을 갖는 LTE DL(DownLink) 프레임 구조이고, 도3은 10MHz의 전송 대역폭을 갖는 LTE UL(UpLink) 프레임 구조이다.

도2를 참조하면, LTE DL 프레임 구조에서 최소 전송 단위는 TTI(transmission time interval)이다. 각각의 TTI(subframe)는 2개의 연속된 슬롯(짝수번째 슬롯(even-numbered slot)과 홀수번째 슬롯(odd-numbered slot)이 1 TTI를 구성함)으로 이루어진다. 하나의 슬롯은 50개의 RB(resource block)로 이루어진다. 예컨대 하나의 RB는 시간축 7심볼(l=0,...6)과 주파수축 12부반송파(subcarrier)로 이루어진다. 이 경우 각 RB는 84개(7x12=84개)의 RE(resource element)로 이루어진다. 기지국에서 단말로의 DL 데이터 전송은 RB 단위로 이루어진다. LTE DL 프레임 구조에서 DL 데이터의 전송은 PDSCH(physical downlink shared channel)를 통해 이루어지고, DL 제어 정보 전송은 PDCCH(physical downlink control channel), PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid ARQ indicator channel)를 통해 이루어진다. DL 동기 채널로는 P-SCH(primary synchronization channel), S-SCH(secondary synchronization channel)가 있다. 또한 DL 데이터 및 DL 제어 정보의 코히어런트(coherent) 검출(detection) 및 측정(measurement)을 위한 신호로 RS를 사용한다.

LTE에서 DL RS의 전송 구조는 도4와 같다. 도4의 (A)는 기지국이 1개의 안테나를 갖는 경우의 RS 전송 구조이고, (B)는 기지국이 2개의 안테나를 갖는 경우의 RS 전송 구조이며, (C)는 기지국이 4개의 안테나를 갖는 경우의 RS 전송 구조이다. 기지국이 다수의 안테나를 갖는 경우, DL RS의 전송 구조를 보면 안테나간 전송되는 RS의 패턴(pattern)이 직교(orthogonal)함을 알 수 있다.

도3을 참조하면, LTE UL 프레임 구조에서 TTI, slot, RB, RE에 대한 정의는 LTE DL 프레임 구조에서와 동일하다. LTE UL 프레임 구조에서 UL 데이터의 전송은 PUSCH(physical uplink control channel)를 통해 이루어지고, UL 제어 정보는 PUCCH(physical uplink shared channel)를 통해 이루어진다. UL 채널 측정을 위하여 SRS(sounding reference signal)가 사용되는데, SRS 전송 위치는 TTI에서 2번째 슬롯(홀수번째 슬롯(odd-numbered slot))의 마지막 심볼(l=6)에 위치할 수 있다. 또한 UL 데이터 및 UL 제어 정보의 코히어런트 검출 및 측정을 위한 신호로 demodulation RS(DMRS)를 사용한다.

LTE에서 UL DMRS의 전송 구조는 도5와 같다. UL DMRS는 슬롯의 4번째 심볼(l=3) 위치에 전송된다.

DMRS와 SRS를 총칭하여 기준신호(RS)라 한다. 즉 DMRS는 데이터의 코히어런트(coherent) 복조를 위한 것이고, SRS는 상향링크의 동기를 유지하고 기지국 상향링크 스케쥴러가 상향링크의 채널품질을 알 수 있도록 하는 것이다. 구체적으로, 시간 영역에서 DMRS는 서브프레임의 4번째와 11번째 SC-FDMA 심볼(SC-FDMA 심볼은 상향링크 시간 영역에서의 한 심볼로서, 일반적으로 송신 데이터를 이산 푸리에 변환(DFT)한 후 주파수 영역의 특정 부반송파에 넣어 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 생성한다)에 위치하고, SRS는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼에 위치한다. DMRS와 SRS는 서로 다른 서브프레임에 위치하여 전송될 수 있지만, 동일한 서브프레임에 위치할 수도 있다. DMRS와 SRS가 동일한 서브프레임에 위치하는 경우에, DMRS는 4번째와 11번째 SC-FDMA 심볼을 사용하고, SRS는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼을 사용한다. 주파수 영역에서 하나의 SC-FDMA 심볼은 기지국에서 할당한 부반송파 영역을 차지한다. 기지국은 특정 부반송파를 사용하도록 부반송파의 시작점과 부반송파의 개수를 알려준다. 단말은 할당된 주파수 영역에 12개의 부반송파를 사용하여 기준신호를 송신한다. OFDMA에서 주파수 영역은 부반송파로 이루어져 있는데, 상향링크에서는 12개의 연속적인 부반송파가 하나의 RB를 이룬다. RB(Resource Block)는 스케쥴링 및 채널 할당의 기본 단위가 된다.

본 발명에 따른 OFDMA 수신기의 타 셀 간섭 제거 장치는, 타 셀의 간섭을 제거하기 위해서 주파수 도메인에서 채널 추정을 하고 이를 바탕으로 타 셀에 의한 간섭신호를 시간 도메인 신호로 재생성하여 재생성된 간섭신호를 수신된 신호로부터 빼주어 간섭을 제거한다. 이하에서는 중계기/릴레이의 OFDMA 수신기에 대해 살펴보기로 한다.

도6을 참조하여 타 셀의 간섭을 제거하는 장치를 살펴보면, RF 모듈(미도시됨)에서 기지국 신호 또는 타 중계기/릴레이 신호를 수신하게 되고 이 신호는 디지털 처리를 위해 기저대역(baseband) 신호로 변환되어 수신부(203)로 입력된다. 셀 탐색부(201)는 수신된 기저대역 신호로부터 인접 셀 정보를 획득한다. 기존 방식의 수신기는 수신부(203)에서 셀 탐색부(201)로부터 받은 수신해야 할 셀 들에 대한 정보를 수신하여 이를 바탕으로 기저대역 신호를 처리하게 된다. 셀 탐색부(201)와 수신부(203)는 기존 방식의 수신기에서와 같이 동작하며, 본 발명에서는 타 셀 신호 재생성 및 제거부(202)를 구비함으로써 타 셀에 의한 간섭을 제거한 후 수신신호를 수신부(203)에서 처리토록 하여 수신 성능을 개선한다.

여기서, '수신해야 할 셀 정보(a)'는, 사용자가 수신을 원하는 셀의 정보를 의미한다. 일실시예에 있어서, 셀 탐색부(201)에서 신호가 가장 크게 탐색된 셀 또는 사용자가 임의로 정한 셀의 타이밍 정보, 셀 ID 등이 될 수 있다. 또한, 타 셀 신호 재생성 및 제거부(202)에서 출력되는 '타 셀 간섭이 제거된 신호(C)'는 '제거해야 할 셀 정보(b)'를 바탕으로 타 셀의 RS로 인한 간섭이 제거된 신호이다. 이때 '제거해야 할 셀 정보(b)'는 간섭 대상이 되는 타 셀의 타이밍 정보와 셀 ID 정보이다. 타 셀 간섭이 제거된 신호(C)는 제거해야 할 셀 정보(b)를 이용해 타 셀에 의한 간섭신호(RS)(B)를 시간 도메인에서 재생성하여, 재생성된 간섭신호(B)를 기저대역 수신신호(A)에서 제거한 것이다. 즉 타 셀 신호 재생성 및 제거부(202)는 제거 대상인 타 셀의 정보(b)를 이용하여 기저대역 수신신호(A)에서 타 셀의 RS 신호(B)를 시간 도메인 상에서 제거한 후, 타 셀에 의한 간섭신호(RS)(B)가 제거된 신호(C)를 수신부(203)로 전달한다. 따라서 기존의 수신기는 타 셀에 의한 간섭신호(RS)가 제거되지 않은 신호(A)를 그대로 수신부(203)로 전달함에 반하여, 본 발명에서는 기저대역 신호(A)에서 타 셀에 의한 간섭신호(B)를 제거한 후 타 셀에 의한 간섭이 제거된 신호(C)를 수신부(203)로 전달한다. 상기 타 셀에 의한 간섭신호(RS)(B)는 시간 도메인에서 재생성된 것을 특징으로 한다. 간섭신호(RS)는 CDMA에서는 파일럿 신호이고, WCDMA에서는 CPICH(common pilot channel)이다.

RS 생성부(301)는 제거해야 할 셀 정보(a) 중 제거대상 타 셀의 ID 정보를 바탕으로 RS 시퀀스를 생성한다. RS 시퀀스는 셀 ID에 따라 다르다. 예컨대 기지국마다 서로 다른 RS 시퀀스를 사용함으로써 중계기/릴레이 또는 단말이 기지국을 식별하여 수신하는 것이다.

고속 푸리에 변환(FFT) 처리부(302)는 제거해야 할 셀 정보(a) 중 제거대상 타 셀의 타이밍 정보를 바탕으로 기저대역 수신신호를 FFT(fast fourier transform) 처리하여 주파수 영역 신호로 변환한다. 즉 기저대역 신호를 타이밍에 맞춰 FFT를 수행한다. 여기서 타 셀의 타이밍 정보는 동기 채널을 이용하여 획득할 수 있다. 예컨대 정합 필터 형식으로 상관기를 통해 타이밍 정보를 얻을 수 있다.

채널 추정부(303)는 RS 생성부(301)에서 생성된 RS 시퀀스를 이용하여 FFT 처리된 기저대역 수신신호로부터 무선 전달 경로에서 발생한 채널 정보를 획득한다. 즉 주파수 도메인에서 RS의 위치는 셀 정보에 의해 흩어져 있으며, 채널 추정부(303)는 RS의 위치에 맞게 RS 시퀀스를 배열하고 각 위치에서 채널의 상태를 추정한다. 채널 정보 추정 방법은 OFDMA 수신기마다 서로 다른 알고리즘을 사용하고, 공지의 기술을 준용하여 구할 수 있다. 예컨대, 가장 쉬운 채널 정보 추정 방법으로는 수신된 신호를 알려진 RS 값으로 나누는 것이다. RS는 중간에 일정 간격으로 삽입되므로 데이터에 인가된 채널 정보를 위해서는 보간법을 사용할 수 있다. 결국 타 셀의 채널 정보를 알면 해당 셀의 RS를 구할 수 있게 된다.

여기서 FFT를 수행한 후 채널 정보를 추정하는 이유를 살펴보면, OFDMA 시스템은 주파수 도메인에 RS 신호를 삽입하기 때문이다. 이 채널 정보는 타 셀로부터 중계기/릴레이에 도달한 신호로 볼 수 있다. 하기에서 설명되겠지만, 이를 이용하면 타 셀의 RS를 알 수 있고, 타 셀의 RS를 다시 IFFT 처리하여 시간 도메인에서 타 셀의 타이밍 정보에 맞춰 제거할 수 있다. OFDMA 시스템은 송신기에서 심볼 주기마다 IFFT(inverse FFT)된 신호를 송신한다. 수신기는 심볼 타이밍에 맞춰 FFT를 수행해야 송신된 신호를 정확하게 수신할 수 있다. RS도 마찬가지로 수신기가 RS가 보내진 타이밍에 맞춰 FFT를 수행해야 채널 정보를 추정할 수 있으며, 이 채널 정보를 이용하여 FFT 처리된 신호에서 RS에 의한 신호만을 IFFT를 수행함으로써 시간 도메인에서 제거해야 할 셀의 RS 신호(B)로 재생성할 수 있게 된다.

고속 푸리에 역변환(IFFT) 처리부(305)는 채널 추정부(303)에서 추정된 주파수 도메인의 채널 정보를 이용하여 얻은 타 셀의 RS를 시간 도메인 신호로 변환하기 위해서 IFFT(inverse FFT)를 수행한다. 이때 IFFT 수행 전에, 제로 삽입부(304)는 RS의 위치가 아닌 영역에 대해 '0'을 삽입한다. 따라서 채널 정보의 IFFT를 수행하게 되면, RS에 의한 시간 도메인 신호가 재생성된다. 이 신호가 제거 대상인 타 셀에 의한 간섭신호(RS)(B)가 된다.

이득 조절부(306)는 타 셀에 의한 간섭신호(B)의 제거 양을 조절한다. 예컨대 간섭신호가 약하여 재생성된 신호의 신뢰도가 떨어진다면 이득을 작게 하여 간섭신호를 제거함으로써 원 신호를 보호한다. 이득 조절부(306)의 조건은 간섭신호의 SNR(signal to noise ratio)에 의해 결정될 수 있다. 일실시예에 있어서, SNR이 작을수록 이득을 작게 준다.

타이밍 조절부(307)는 가산부(308)를 제어하여 시간 도메인에서 타 셀의 타이밍 정보에 맞춰 타 셀에 의한 간섭을 제거한다. 이를 위해 제거 대상 타 셀의 타이밍 정보를 가산부(308)로 제공한다.

가산부(308)는 타이밍 조절부(307)에서 제공되는 타이밍 정보를 바탕으로, 기저대역 수신신호(A)에서 타 셀의 타이밍에 맞춰 타 셀의 RS 신호(B)를 제거한 후, 타 셀에 의한 간섭신호(RS)(B)가 제거된 신호(C)를 출력한다.

상기와 같은 타 셀 신호 재생성 및 제거부(202)를 제거를 원하는 셀의 개수만큼 구비함으로써, 인접 셀들의 RS로 인한 간섭을 효율적으로 제거할 수도 있다. 셀 간섭을 제거하는 개수가 많아짐에 수신기의 구조는 다소 복잡해지지만 수신 성능은 그만큼 향상된다. 이때 간섭 제거 대상 셀은 셀 탐색부(201)에서 가장 신호가 크게 잡히는 순서대로 정해질 수 있다. 왜냐하면 신호가 큰 것이 간섭을 가장 많이 줄 것이기 때문이다.

본 발명에 따라 타 셀 간섭을 제거하는 장치는 기지국 신호를 수신하여 증폭한 후 중계기 지역에 전달해주는 '셀 ID가 부여되지 않는 RF 중계기'에도 적용할 수 있다. 중계기에서 RF 신호를 수신하여 기저대역 신호로 변환한 다음 필요하지 않은 기지국의 RS를 제거한 후 다시 RF 신호로 변환하여 증폭하여 중계기 지역에 송신하게 되면 단말은 타 셀의 간섭이 제거된 신호를 수신할 수 있어 전송 효율이 증대된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 저장매체에는 전술한 실시예를 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령어가 저장된다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

201: 셀 탐색부 202: 타 셀 신호 재생성 및 제거부
203: 수신부 301: RS 생성부
302: FFT 처리부 303: 채널 추정부
304: 제로 삽입부 305: IFFT 처리부
306: 이득 조절부 307: 타이밍 조절부
308: 가산부

Claims

타 셀 간섭을 제거하는 장치로서,
제거 대상 셀의 ID 정보를 이용하여 기준신호(RS) 시퀀스를 생성하는 RS 생성부;
상기 셀의 타이밍 정보를 이용하여 기저대역 수신신호를 빠른 푸리에 변환(FFT) 처리하는 FFT 처리부;
상기 FFT 처리된 신호에 대해 RS의 위치에 맞게 상기 RS 시퀀스를 배열하고 각 위치에서 채널의 상태를 추정하는 채널 추정부;
상기 채널 추정부에 의해 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 상기 셀의 RS를 빠른 푸리에 역변환(IFFT) 처리하여 시간 도메인 신호로 재생성하는 IFFT 처리부;
상기 타이밍 정보를 제공하는 타이밍 조절부; 및
상기 타이밍 조절부에서 제공되는 상기 타이밍 정보에 따라 시간 도메인 상에서 상기 IFFT 처리된 RS를 상기 수신신호로부터 제거하여 출력하는 가산부를 포함하는 타 셀 간섭을 제거하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 IFFT 처리 전에, 상기 채널 정보를 이용하여 얻은 상기 셀의 RS 위치가 아닌 영역에 영('0')을 삽입하는 제로 삽입부를 더 포함하는 타 셀 간섭을 제거하는 장치.
제1항에 있어서,
제거되는 RS의 양을 조절하는 이득 조절부를 더 포함하는 타 셀 간섭을 제거하는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 장치가 적용되는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 수신기.
타 셀 간섭을 제거하는 방법으로서,
수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하는 단계;
제거 대상 셀의 ID 정보를 이용하여 기준신호(RS) 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 셀의 타이밍 정보를 이용하여 기저대역 수신신호를 빠른 푸리에 변환(FFT) 처리하는 단계;
상기 FFT 처리된 신호에 대해 RS의 위치에 맞게 상기 RS 시퀀스를 배열하고 각 위치에서 채널의 상태를 추정하는 단계;
상기 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 상기 셀의 RS 위치가 아닌 영역에 영('0')을 삽입한 후 빠른 푸리에 역변환(IFFT) 처리하여 시간 도메인 신호로 재생성하는 단계;
상기 타이밍 정보에 따라 시간 도메인 상에서 상기 IFFT 처리된 RS를 상기 수신신호로부터 제거하는 단계를 포함하는 타 셀 간섭을 제거하는 방법.
이동통신 시스템으로서,
제거 대상 셀의 셀 ID 정보 및 타이밍 정보를 바탕으로 기저대역 수신신호에 대해 주파수 도메인에서 채널을 추정하고, 추정된 채널 정보를 이용하여 얻은 상기 셀의 간섭신호를 시간 도메인 신호로 재생성한 후, 상기 타이밍 정보를 바탕으로 상기 수신신호에서 상기 재생성된 간섭신호를 제거하는 이동통신 시스템.
제6항에 있어서,
상기 간섭신호는, RS(reference signal)인, 이동통신 시스템.
삭제
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 셀의 간섭신호를 제거하는 장치를 제거를 원하는 셀의 개수만큼 구비하는, 이동통신 시스템.