KR20000046182A - Cd­cdma 시스템에서 프래임 단위의 피드백을 이용한전송 다이버시티 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동국이 기지국의 전송 안테나의 선택에 대한 정보를 프레임 단위로 기지국에 피드백 시켜줌으로서 슬로우 페이딩 및 패스트 페이딩 환경에서도 우수한 성능과 안정적인 동작을 하는데 적당하도록 한 전송 다이버시티 방법에 관한 것이다. 이와 같은 전송 다이버시티 방법은 이동국이 프레임 단위로 피드백 정보를 기지국으로 전송하는 단계와, 상기 기지국은 상기 수신된 제어 정보에 따라 소정의 단위로 전송 안테나를 선택하여 트래픽 데이터를 발생하는 단계와, 상기 전송 안테나의 파일럿 신호에 따라 상기 이동국이 상기 기지국의 트래픽을 복조하는 단계로 이루어지므로서 슬로우 페이딩 환경에서의 우수한 다이버시티 성능을 유지할 뿐만 아니라 피드백 정보의 손상으로 인한 성능 악화를 줄여 안정적인 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＣＤ­ＣＤＭＡ 시스템에서 프래임 단위의 피드백을 이용한 전송 다이버시티 방법

본 발명은 전송 다이버시티에 관한 것으로서, 특히 이동국이 기지국의 전송 안테나의 선택에 대한 정보를 프레임 단위로 기지국에 피드백 시켜줌으로서 슬로우 페이딩 및 패스트 페이딩 환경에서도 우수한 성능과 안정적인 동작을 하는데 적당하도록 한 전송 다이버시티 방법에 관한 것이다.

일반적으로 페이딩은 수신파의 진폭이나 위상에 랜덤한 변동을 주며 통신 품질을 열화 시키는 요인이다. 이러한 페이딩에 대한 대책으로서는 복수개의 안테나나 주파수를 사용하여 선택이나 합성 등을 행하는 각종 다이버시티(Diversity) 기술이 효과적이다.

즉, 다이버시티는 송신 전력을 증가시키지 않고서도 짧은 주기의 페이딩 영향을 경감시킬 수 있는 뛰어난 기술인데 아날로그 및 디지털 통신의 구별없이 사용되고 있다.

이러한 다이버시티 중에 가장 널리 사용되는 기술은 공간 다이버시티라고 부르는 방법인데 공간적으로 떨어진 2개의 수신안테나를 이용하여 이들 수신 신호중 상대적으로 높은 레벨 쪽을 출력 신호로서 선택한다. 또는 2개의 수신 신호를 적당한 방법으로 합성하여 출력 신호로 하는 방법이다.

일반적으로 차세대 DS - CDMA 시스템에서는 순방향에 빠른 (예를 들어, 800㎐) 전력제어를 수행한다.

이와 함께 순방향 용량을 증가시킬 수 있는 좋은 방법은 전송 다이버시티를 이용하여 이동국으로 하여금 필요로 하는 평균 신호 대 잡음비(E_b/N_o)를 낮추는 것이다.

이에 따라, DS - CDMA 시스템의 순방향으로 전송 다이버시티를 주는 방법은 여러가지가 제안되었는데 OTD(Orthogonal Transmit Diversity)와 TSTD(Time Switched Transmit Diversity) 그리고, STD(Selective Transmit Diversity) 등이 있다.

이러한 전송 다이버시티 방법을 설명하면, 우선 OTD 방식은 기지국에서 코드 심볼이 여러 개의 안테나로 나누어져 전송되고, 이때 단말기는 각 안테나로부터 수신되는 심볼들을 먹싱(Muxing)하여 하나의 프레임으로 만드는 방식이다.

그리고, TSTD방식은 기지국에서 송신하고자 하는 코드 심볼들을 여러 개의 안테나에 교대로 전송하는 방식이며, STD방식은 이동국이 수신 파일럿 신호 중 그 세기가 가장 큰 안테나를 선택하고, 상기 선택한 안테나 정보를 기지국에 알려 줌으로서 기지국이 단말기에 유리한 안테나를 통하여 선택적으로 정보를 전송하는 방식이다.

이와 같은 방법들은 각각 장단점을 가지고 있는데, 먼저 OTD 방식은 전송된 신호의 지속 시간에 비해 변동이 완만한 플랫 페이딩(Flat fading) 환경에서는 어느 정도의 성능을 발휘하지만 다중 경로에 의한 페이딩인 주파수 선택성 페이딩 환경에서는 성능이 급격히 나빠지는 단점이 있다.

그리고, STD 방식은 슬로우 페이딩(Slow fading) 환경에서는 가장 우수한 성능을 가지지만, 패스트 페이딩(Fast fading) 환경에서는 다이버시티를 쓰지 않을 때 보다 성능이 더욱 나빠지는 결과를 얻는다.

그리고, TSTD 방식은 채널의 환경에 관계없이 비교적 고른 성능을 보이지만 가장 일반적인 채널 환경인 슬로우 페이딩 환경 하에서의 성능은 STD 방식보다 나빠지는 단점이 있다.

이와 같이, 패스트 페이딩 환경에서는 전송되는 프레임 자체의 인터리빙이 있기 때문에 전송 경로에 의한 다이버시티 효과가 거의 없으므로 전술한 방식들은 공통적으로 패스트 환경에서는 성능을 발휘하지 못하며 특히 STD의 경우는 오히려 성능이 더 나빠지기까지 한다.

도 1은 일반적인 선택 전송 다이버시티 방식을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 기지국의 파일럿 신호가 안테나 A 와 B를 통해 송출된다면 기지국의 전송 트래픽도 안테나 A 또는 B를 통해 전송되고, 이동국은 안테나 A 또는 B를 통해 전송된 파일럿 신호의 세기를 비교하여 보다 강한 신호를 선택하여 수신한다(S100).

이어, 이동국은 선택한 안테나에 대한 피드백 정보를 피드백시켜 기지국의 전송 안테나로 보낸다(S110).

그러면, 기지국은 수신된 피드백 정보를 이용하여 안테나를 선택하여 트래픽 데이터를 전송한다(S120).

그러나, 기지국의 전송 안테나로 전송되는 피드백 정보에 오류가 있으면 이에 따라 기지국은 다른 안테나로 트래픽 데이터를 전송하고, 이동국은 파일럿 안테나와 트래픽 안테나간의 상이함으로 잘못된 파일럿에 대한 트래픽 복조를 하게 된다.

이와 같이, 순방향 안테나의 선택에 대한 이동국의 피드백 정보에 오류가 있다면 이동국은 기지국의 트래픽 정보가 실리지 않고 안테나에서 전송되는 파일럿 신호를 기준으로 트래픽 신호에 대한 복조를 수행하므로서 높은 심볼 에러를 발생할 확률이 커지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 프레임 단위로 기지국에 피드백 정보를 전송하여 이동국이 모든 안테나에서 오는 파일럿 신호를 기준으로 복조를 각각 수행하는 전송 다이버시티 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 전송 다이버시티 방법은 이동국이 프레임 단위로 피드백 정보를 기지국으로 전송하는 단계와, 상기 기지국은 상기 수신된 제어 정보에 따라 소정의 단위로 전송 안테나를 선택하여 트래픽 데이터를 발생하는 단계와, 상기 전송 안테나의 파일럿 신호에 따라 상기 이동국이 상기 기지국의 트래픽을 복조하는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 기지국으로 전송되는 피드백 정보는 역방향 파일럿 채널의 전력제어 비트 부분에 삽입되어 전송되거나 또는 상기 전력제어 비트 부분을 삭제하고 그 자리에 삽입하여 전송된다.

또한, 상기 이동국은 상기 전송 안테나에서 전송된 모든 파일럿 신호에 대해서 독립적으로 상기 트래픽의 복조를 한다.

도 1은 일반적인 선택 전송 다이버시티 방식을 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명에 따른 이동국의 선택 전송 다이버시티 방법을 나타낸 흐름도.

도 2b는 본 발명에 따른 기지국의 선택 전송 다이버시티 방법을 나타낸 흐름도.

도 3a, 3b는 본 발명에 따른 역방향 파일럿 채널의 구조를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2a는 본 발명에 따른 이동국의 선택 전송 다이버시티 방법을 나타내는 흐름도 이고, 도 2b는 본 발명에 따른 선택 기지국의 전송 다이버시티 방법을 나타내는 흐름도 이다.

도 2a를 참고하면, 이동국이 전송 안테나에 대한 선택을 하는 방법은 우선, 이동국 안테나의 복조기 초단에서 수신되는 A 안테나와 B 안테나의 파일럿 신호를 동조 검출하기 위해서 일정 구간동안 동기 시켜 누적한다(S200).

그리고, 기지국으로 송신하기 위한 안테나 선택에 관한 피드백 정보를 얻기 위해서 각각의 안테나로부터 수신된 신호세기지시자(Received Signal Strength Indicator; RSSI)의 차이를 비교기에서 산출하고, 상기 산출된 차이를 협대역 필터에서 필터링 하여 매 프레임 마다 어느 안테나에서 송신되는 신호가 얼마나 강하게 수신되는지를 계산한다(S201).

이때, 비교기의 출력은 프레임당 N 출력이라고 가정하면, 협대역 필터에서 출력된 신호는 프레임당 1출력이 얻어진다.

그리고, 기지국의 신호를 전송할 송신안테나의 너무 잦은 교체는 폐루프 전력제어에 나쁜 영향을 줄 수 있으므로, 최종적으로 기지국의 안테나 선택에 대한 피드백 정보의 결정을 위해서 선택 루틴에 히스테리시스(Hysterisys)를 가지도록 한다.

즉, A 안테나의 선택에 대한 스레쉬홀드(Threshold)값과 B 안테나의 선택에 대한 스레쉬홀드값을 서로 비교해서 기지국으로 전송할 피드백 정보를 얻는다(S202).

그리고, 얻어진 피드백 정보는 기지국으로 전송된다.

한편, 상기 S202 단계에서 산출된 피드백 정보에 오류가 발생하였을 경우를 대비하여 이동국 안테나의 복조기 초단에서 수신된 A 안테나와 B안테나의 파일럿 신호를 참조하여 각 안테나의 트래픽을 복조하고(S203), 이어 2개의 프래임 복호기를 이용하여 복호한다(S204).

그리고, 복호된 코드의 CRC 에러를 검사하고 그 중 좋은 프레임을 선택한다(S205). 이러한 CRC 에러 검사는 만약 A 안테나가 선택되어 신호가 수신되어야 함에도 불구하고 B 안테나에서 신호가 수신되는 경우를 검사하고 정정하기 위한 것이다.

도 2b를 참조하면, 기지국에서는 이동국에서 송신한 안테나 선택에 대한 피드백 정보에 따라 프레임당 하나의 선택된 안테나 정보를 검출한다(S210).

그리고, 검출된 정보에 따라서 기지국은 새로운 안테나의 선택을 결정하고(S211), 다음 전송 프레임이 시작되는 시점에서 선택된 송신 안테나로의 스위칭이 이루어진다(S212).

이어. 스위칭된 신호는 기지국에서 선택한 전송 안테나와 매핑되어 신호를 전송하게 된다(S213).

이와 같이, 이동국은 프레임 단위로 기지국의 안테나 선택에 대한 피드백 정보를 기지국으로 전송하며, 기지국은 수신된 피드백 정보를 이용하여 프레임 단위로 송신 안테나를 선택한다.

이때, 이동국은 모든 수신 파일럿의 트래픽에 대한 복조를 수행하여 그중 좋은 프레임을 선택함으로서 피드백 정보의 손실에 크게 영향을 받지 않고 복조를 수행 할 수 있다.

즉, 이동국에서 피드백 시킨 정보(안테나 선택에 대한 정보)가 손상되어 기지국에서 이동국이 요구하지 않은 안테나를 통하여 트래픽을 송신하더라도 이동국은 수신되는 모든 파일럿 신호를 기준으로 트래픽에 대한 복조를 수행함으로서 트래픽 프레임의 수신에 치명적인 오류가 생기는 것을 막을 수 있는 것이다.

도 3a, 3b는 본 발명에 따른 역방향 파일럿 채널의 구조를 나타낸 도면이다.

이동국에서 기지국으로 빠른 피드백 정보를 보내기 위해서는 그 정보를 프레임의 끝 부분에 실어 보내야 하는데, 이때, 기지국에서는 안테나 선택에 대한 약간의 시간 여유를 가져야 하므로 전송되는 프레임 중 16개 전력 제어 그룹 중 바지막 전력 제어 그룹의 첫 부분에 피드백 정보를 실어 보낸다.

도 3a를 참조하면, 이동국은 기지국의 전송 안테나 선택에 대한 정보를 역방향 파일럿 채널에 삽입하여 보내는데, 이때 역방향 파일럿 채널에는 이미 빠른 순방향 전력제어를 위한 전력제어 비트(300)가 삽입되어 있다.

따라서, 이동국은 안테나 선택에 대한 피드백 정보(310)를 상기 전력제어 비트(300)를 피하여 삽입시킨다.

또는, 도 3b에 나타낸 바와 같이 전력 제어 비트의 삽입을 삭제하고 그 자리에 안테나 선택에 대한 피드백 정보(320)를 삽입한다.

이렇게 프레임에 피드백 정보를 삽입하는 방법은 두가지가 있다.

이상의 설명에서와 같은 본 발명은 프레임 단위의 피드백 정보를 이용하여 이동국은 모든 수신 파일럿에 대한 트래픽 복조를 수행하고 프레임을 선택하므로서, 슬로우 페이딩 환경에서의 우수한 다이버시티 성능을 유지할 뿐만 아니라 피드백 정보의 손상에도 안정적인 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이동국이 프레임 단위로 피드백 정보를 기지국으로 전송하는 단계와,

   상기 기지국은 상기 수신된 제어 정보에 따라 소정의 단위로 전송 안테나를 선택하여 트래픽 데이터를 발생하는 단계와,

   상기 전송 안테나의 파일럿 신호에 따라 상기 이동국이 상기 기지국의 트래픽을 복조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전송 다이버시티 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이동국이 프레임 단위로 피드백 정보를 전송하는 단계에서, 상기 피드백 정보는 역방향 파일럿 채널의 전력제어 비트 부분에 삽입되어 전송되거나 또는 상기 전력제어 비트 부분을 삭제하고 그 자리에 삽입하여 전송되는 것을 특징으로 하는 전송 다이버시티 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 이동국이 상기 파일럿 신호를 복조하는 단계에서, 상기 전송 안테나에서 전송된 모든 파일럿 신호에 대해서 독립적으로 상기 트래픽의 복조를 하는 것을 특징으로 하는 전송 다이버시티 방법.