KR20020090901A - 3ｇｐｐ 표준에 따라 부호화된 신호의 수신 방법 및 수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3GPP CDMA 표준에 따라 부호화된 신호의 수신에 관련된 것이다. 본 발명의 목적은 CDMA 시스템, 특히 3GPP 표준을 따르는 시스템에서 채널의 품질을 증가시키고 동시에 낮은 복잡도를 보장하는 개선된 기법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 코드 제어 심볼을 부가적인 파일럿 심볼로 사용하여 3GPP 광대역 CDMA 표준에 따라 부호화된 신호를 수신하는 수신기 및 방법이 제시된다.

Description

3ＧＰＰ 표준에 따라 부호화된 신호의 수신 방법 및 수신기{A METHOD FOR IMPROVING RECEIVERS FOR THE 3GPP STANDARD BY EMPLOYING CODED CONTROL-SYMBOLS AS ADDITIONAL PILOT SYMBOLS}

본 발명은 3GPP CDMA 표준에 따른 신호 수신 방법과 신호 수신기에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 다중 접속 통신 시스템에 있어서, 서로 다른 별개의 소스(sources)와 하나 또는 여러 개의 다른 목적지(destinations) 사이에는 여러개의 분리된 링크들(즉, 정보(예컨대, 데이터) 교환을 위한 두 개의 다바이스 사이에서 소정의 매체(예를 들어 전자기파)를 통한 전용 접속을 뜻함)이 공존할 수 있다. 그러므로 이런 통신 시스템은 특정 링크의 송신된 정보가 수신기측에서 복원될 수 있도록 링크들 사이의 간섭을 최소화하도록 설계되어야 한다. 지난 수 십년간 무선 통신 시스템을 위한 여러 다중 접속 기법들이 연구되어 왔는데, 예를 들어 각 링크에 겹치지 않는 타임 슬롯을 할당함으로써(Time Division Multiple Access) 또는 각 링크에 겹치지 않는 주파수 대역을 할당함으로써(Frequency Division Multiple Access) 링크들을 분리하는 기법이 있다.

제 3 세대 시스템, 특히 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준을 따르는 이동 통신 시스템은 데이터 송신에 있어서 광대역 CDMA(Code Division Multiple Access) 기법을 이용한다. 송신기측에서 사용자 데이터는 송신 에러를 막기 위해 소스 부호화된다. 보통, 송신기와 수신기 사이의 송신 채널은 첨가된 잡음 때문에 보낸 신호를 많이 왜곡시키고 열화시킨다. 그러므로 수신기측에서 복호화 후 비트 에러율을 최소화하기 위해서는, 수신기측에서 채널 특성을 추정하고 보상하여 그 영향을 최소화할 필요가 있다.

송신 채널은 시변(time-variant)이기 때문에 채널 추정이 연속적으로 이루어져야 한다. 채널 추정을 용이하게 하기 위해서, 파일럿 블록, 즉 수신기가 우선순위를 알고 있는 데이터 심볼들의 블록은, 예를 들어, 데이터 스트림이 3GPP 표준을 따르는 이동 통신 시스템의 이동국으로부터 기지국으로 이동하는 업링크(uplink) 방향인 어떤 특정 제어 채널에서 일정한 간격으로 링크 내에서 송신될 수 있다.

일반적으로, 그런 제어 채널에서는, 비 파이럿 심볼에 대한 파이럿 심볼의 비율이 클수록, 채널 추정은 더 개선된다. 또한, 이것은 비트 에러율(BER)을 낮춰 주는데, 이는 송신 파워가 줄어들거나 재전송되어야 할 데이터 블록이 줄어드는 것을 의미한다.

그러나 3GPP 표준에 따르면, 파일럿 비트 수는 그 표준에 의해서는 고정되어 있고 업링크 모드 또는 다운링크 모드 같은 링크 모드에 따라 결정된다. 예를 들어, 시스템의 별개의 두 디바이스 사이에서 물리 계층 제어 정보를 전달하는 소위 DPCCH(Dedicated Physical Control Channel) 구조는 각각의 업링크 모드에 따라 바뀔 수 있고, 또한 그 안에 포함된 파일럿 심볼의 개수는 최대 개수와 최소 개수 사이에서 변할 수 있기 때문에, 파일럿 지원 채널 추정기를 이용하여 얻은 채널 추정의 품질도 시스템의 각각의 업링크 모드에 따라 결정되는 것이다. 최대 개수보다 적은 파이럿 심볼이 전송된 경우 열악한 품질의 채널 추정을 보상하기 위해 송신된 신호의 파워를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, CDMA 시스템에 있어서 각 링크는같은 셀내의 모든 링크와 간섭하기 때문에, 불행히도 더 높은 송신 파워는 전반적인 간섭 레벨을 증가시켜, 전반적인 시스템의 성능에 부정적인 영향을 미친다.

채널 추정에 있어서 가능한 개선은 소위 데이터 지원 채널 추정 기법을 적용함으로써 이루어질 수 있다. 알다시피, 수신기측에서 채널 정보를 요구하는 임의의 송신 시스템에도 이 일반적인 클래스의 알고리즘을 이용할 수 있다. 그러나 데이터 지원 채널 추정기는 반복적인 프로시져이다. 먼저, 채널 추정에 대한 개략적인 추정치가 계산된다. 후속하여, 이런 추정치를 기초로 수신된 신호에 포함되어 있는 데이터가 보상되고, 송신된 데이터 심볼 스트림이 추정된다. 비록 이들 추정된 심볼들은 에러를 포함하는 것이 보통이지만, 두 번째 반복 때 파일럿 비트로 사용하기에는 올바르다고 가정된다.

그러므로, 만약 에러의 수가 충분히 작다면, 새로 계산된 채널 추정은 개선될 것이고, 그 결과, 송신된 데이터의 새로운 추정은 적은 에러 비트를 포함할 것이다. 이러한 반복은 채널 추정과 추정된 데이터 시퀀스가 소정의 최종 추정치로 수렴할 때까지 반복될 수 있다. 따라서 추정의 품질면에 있어서는, 이상적으로 전체 신호가 파일럿 심볼로 작용하기 때문에 데이터 지원 기법이 순전한 파일럿 지원 추정기보다 우수할 수 있다.

한편, 만약 초기 추정치에 너무 많은 에러 비트가 있다면 반복 결과는 발산될 수 있다.

뿐만 아니라, 구현면에서 볼 때 데이터 지원 추정 기법은 적어도 다음의 결점을 가지고있다.

각각의 반복은 시스템에 부가적인 지연을 유도하기 때문에, 전반적인 지연 제한 조건이 엄격한 통신 시스템에서는 문제가 발생한다. 더 나아가, 모든 부가적인 지연은 부가적인 버퍼를 필요로 하는데, 이는 동시에 많은 사용자에게 서비스하고 높은 데이터 레이트로 작동하는 시스템에서는 심각한 장애를 일으킨다.

뿐만 아니라, 데이터 지원 기법의 계산상의 복잡도는 순전한 파일럿 지원 추정기보다 상당히 높은 경향이 있다. 보통, 계산상의 복잡도는 반복 횟수에 따라 적어도 선형적으로 증가한다. 그러나 증가한 계산상의 복잡도는 요구되는 하드웨어와 펌웨어의 복잡성에 직접적인 영향을 미치고 그 결과 제품의 비용에도 직접적인 영향을 미친다.

이기에 반하여, 3GPP 표준을 따르는 무선 통신 시스템의 이동국이나 기지국 내에 포함되는 수신기의 하드웨어와 펌웨어의 디자인에 있어서 주요 제약 중의 하나는 채널 추정 알고리즘의 계산상의 복잡도가 낮아야 한다는 것이다.

결과적으로, 진보된 데이터 지원 기법은 단순한 옵션이 아니며 순전한 파일럿 지원 기법은 전술한 문제들을 가진 채 이용되는 것이다.

본 발명의 목적은 CDMA 시스템, 특히 3GPP 표준을 따르는 시스템에서 채널 추정의 품질을 증가시키기는 동시에 낮은 복잡도를 보장 향상된 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 해법은 청구 범위 제 1 항, 제 10 항, 제 14 항의 특징을 각각 구현하는 방법, 수신기, 실행 소프트웨어에 의해 이루어진다. 유리한 및/또는 바람직한 세부 사항 및/또는 실시예 등은 종속의 내용이다.

따라서, 본 발명은 3GGP 표준을 따르는 구조의 구체적 특성을 이용함으로써 파일럿 기반 채널 추정을 개선하는 기법을 제안하고 사용하는데, 특히 제어 심볼을 사용하는 모드와 관련있다.

3GPP 광대역 CDMA 표준에 따라 인코딩된 신호의 수신을 위해 부가적인 파일럿 심볼로서 부호화된 제어 심볼을 사용함으로써, 파일럿 심볼로 사용된 심볼의 양이 증가하여, 채널 추정이 개선된다. 결과적으로, 전반적인 통신시스템의 성능이 증가하고, 송신에 필요한 에너지는 감소될 수 있으며, 이동 단말기의 배터리 수명을 연장시킬 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 3GPP 광대역 CDMA 송신 채널의 전용 물리적 제어 채널(DPCCH)에서 송신되는 부호화된 제어 심볼을 사용할 것을 제안하고 있다.

유리하게도, TFCI로부터 그와 관련된 TFCI 비트로 매핑은 고유하므로 코드화된 제어 심볼은 전용 물리적 제어 채널(DPCCH)의 전송 포맷 조합 지시기(TFCI)의 데이터를 포함하고 있다. TFCI는 수신기측에서 재인코딩 되어 DPDCH용 채널 추정을 위해 부가적인 파일럿 심볼로 사용될 송신된 TFCI 비트를 얻을 수 있다.

본 발명은 복호화된 제어 심볼을 재부호화하고 상기 재부호화된 제어 심볼을 부가적인 파일럿 심볼로 사용하며, TFCI 부호화기를 포함하는 수단을 구비하는 레이크 수신기내에서 구현되는 것이 바람직하다. 더 나아가 복호화된 제어 심볼을 재부호화하는 상기 수단은 채널 추정 유닛과 관련되도록 권장된다.

따라서, TFCI 비트가 각 DPCCH 프레임의 끝에서 복호화되고 부가적인 파이럿 심볼로 이용하기 위해 가장 알맞은 송신된 TFCI가 결정되고 재인코딩 되도록 더 권장된다. 뿐만 아니라 3GPP 광대역 CDMA 송신 채널 특성 추정은 송신된 파일럿 심볼과 상기 부가적인 파일럿 심볼에 기반을 두는데, 여기서 상기 특성 추정은 DPDCH의 특성 추정인 것이 바람직하다.

또 다른 바람직한 개선점에 따르면, 추정은 파일럿 및 데이터 지원 채널 추정을 이용한 추정 및/또는 송신된 파일럿 심볼과 상기 부가적인 파일럿 심볼에 기초한 송신 기지국과 같은 송신기와 이동국과 같은 수신기 사이의 주파수 오프셋의 추정이다.

그러므로, 3GPP 업링크 또는 다운 링크내의 제어 채널의 특정 구조를 이용하여 파일럿 지원 채널 추정을 위한 부가적인 파일럿 심볼을 생성함으로써, 부가적인 파일럿 비트를 이용하여 시스템에서의 채널 보상을 위한 채널 추정을 개선할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명은 반복적인 알고리즘을 포함하고 있지 않기 때문에 심각한 부가적 지연이나 부가적인 불확실성이 시스템에 도입되지 않으며 부가적인 계산상의 복잡도도 매우 작아진다.

결과적으로, 전반적인 성능 예측 가능하고 채널 추정의 품질은 두 개의 부가적인 파일럿 비트를 이용하여 얻은 품질과 동일하다.

본 발명은 특히 첨부된 도면을 참조하고 바람직한 실시예를 기초하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 TFCI 비트를 부가적인 파일럿 비트로 사용하는 3GPP 업링크용 수신기의 레이크 핑거(rake finger)를 도시하는 개략도.

도 2는 업링크에서의 전용 물리적 채널용 예시적인 변조기를 도시하는 개략도.

도 3은 업링크에서의 DPDCH와 DPCCH용 프레임 구조를 도시한 도면.

도 4는 DPCCH 필드의 가능한 조합을 갖는 예시적인 모드를 도시한 도면.

도 5는 순전히 파일럿 지원 채널 추정을 이용하는 종래 기법에 따른 3GPP 업링크용 수신기의 레이크 핑거를 도시하는 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : DPDCH 확산기3 : I&Q 다중화 유닛

4 : 분할부5 : 곱셈기

6 : 채널 추정부7 : TFCI 복호화부

본 발명의 이해를 돕기 위해, 데이타 전송을 위해 CDMA 기법, 특히 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)을 이용하여 3GPP 표준을 따르는 이동 통신 시스템의 업 링크에서 전용 물리적 채널을 위한 변조기를 단지 예시를 위해 개략적으로 도시하는 도 2를 먼저 참조하도록 한다.

당업자에게 알려진 바와 같이, 특히 3GPP 표준을 따르는 다중 접속 통신 시스템에서 사용되는 CDMA 기법은 각 링크에 겹치지 않는 타임 슬롯이나 주파수 대역을 할당하는 것에 의해서가 아니라 송신된 신호들을 이상적으로는 상호 직교하도록 만드는 리던던시(redunduncy)를 송신된 신호에 도입하는 것에 의해서 서로 다른 링크의 각각의 정보를 분리시키도록 디자인된다. 그러므로 하나의 링크의 송신된 정보는 수신된 신호를 이 링크와 관련된 기초 함수(basic functions) 세트상에 투영함으로써 다른 모든 정보들과 분리될 수 있다. 리던던시를 도입하는 작업을 스프레딩(spreading)이라 지칭한다. 이 작업에서 로직 송신 채널의 각각의 심볼은 소위 채널화 코드에 의해 변조되는데, 이 코드는 이 데이터 스트림에 대해 고유하며 수신기에 알려져 있다. 모든 채널화 코드는 서로 직교이다. 검출과 분리 작업은 디스프레딩(despredaing)이라고 불린다. 이 작업에서 수신된 신호는 관심 링크와 관련된 채널화 코드와 코릴레이트(correlate)된다. 채널화 코드의 직교성 때문에 모든 다른 링크들의 송신된 신호들은 대부분은 은닉되어 간섭 잡음이라 불리는 잡음 층을 유발한다.

3GPP 표준을 따르는 예시적인 업링크 및 도 1에 도시되었듯이, 업링크 전용물리적 채널에는 두 가지 유형이 있는데, 업링크 DPDCH와 업링크 DPCCH 이다. 후속하는 상세한 설명에서, 두 개 채널의 비트 스트림은 각각 XDPDCH(m)과 XDPCCH(m)으로 표현될 것인데, 이는 특정 이산 시간 영역에 기초한 인덱스 m을 갖는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 스트림이다. DPCCH에서의 데이터 레이트는 3GPP에 의해 고정되지만, DPDCH에서의 데이터 레이트는 링크 셋업(link set-up)시 결정되고 소정의 업링크 모드에서 송신 중에 동적으로 변할 수 있다. DPDCH와 DPCCH는 서로 다른 채널화 코드를 가진 스프레더(1,2)에 의해 스프레딩된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 유닛(3)에 의해 하나의 물리적 스트림으로 I/Q(in-phase/Quadrature)코드 다중화 된다(알다시피,I/Q는 밴드패스 신호의 베이스 밴드 표현의 실수 부분과 허수 부분을 나타낸다). 뿐만 아니라, 파라메타 β_d와 β_c는 DPDCH와 DPCCH 사이의 상대 파워를 조절한다.

업링크에서, 예를 들어 전화 대화의 데이터 같은 상위 계층에서 생성되는 전용 데이터는 전송 채널을 통해 계층(1), 즉, 물리적 계층으로 이동하는데, 알려져 있듯이 전송채널은 3GPP 표준에 있는 특별한 유형의 로직 채널이다. 몇 개의 전송 채널들은 하나의 업링크 DPDCH상으로 공통적으로 시간 다중화된다. 시스템의 모드에 따라, 각각의 전송 채널의 다른 파라미터들과 데이터 레이트는 하나의 업링크 주기 중에 변할 수 있다. 다음의 상세한 설명에 있어서, 각각의 DPDCH의 특성, 즉 현재 데이터 레이트와 각각의 다중화된 전송 채널의 레이터 등은, 일반적으로 DPDCH의 상태로 지칭된다.

시스템에 할당된 두 디바이스 사이, 즉, 바람직한 실시예로서, 예컨대, 셀룰러 폰인 이동 단말기와 기지국 사이에 링크가 설정될 때 및 새로운 전송 채널이 추가될 때마다 두 디바이스 중 상위 계층 함수에 의해 특정 DPDCH의 모든 가능한 DPDCH 상태 셋이 결정된다. 그것은 TFC(transprot format combination)라고 불리고 룩-업 테이블로 이해할 수 있는데, 각각의 엔트리는 하나의 DPDCH 상태를 나타낸다.

업 링크 DPCCH는 계층(1)에서 생성된 제어 정보를 나르는 데 이용된다. 이 제어 정보는 보통 이미 알려진 파일럿 비트로 구성되어 코헤런트(coherent) 검출, 송신 파워 제어 명령 TPC, 피드백 정보 FBI, 선택적인 전송 포맷 조합 표시기 TFCI를 위한 채널 추정을 지원한다.

I/Q 다중화된 DPDCH와 DPCCH의 연속적인 데이터 스트림은 10ms의 동일한 주기의 프레임으로 포맷된다. DPDCH 상태는 각 프레임 내에서는 일정하나, 프레임 사이에서 변할 수 있다. 도 3은 그러한 업링크 전용 물리적 채널의 프레임 구조를 보여 주고있다.

상기 예시적인 프레임 구조를 이용함으로써, 본 발명의 접근 방법은 DPCCH내의 선택적으로 전송된 TFCI 비트의 특정한 특성을 이용하여 후속적으로 상세히 설명할 바와 같이 파일럿 비트의 수를 증가시킨다. 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 길이 블록내에서 데이터 포맷을 정의하고 기초적인 송신 유닛으로 작용하는 각 프레임은 15개의 슬롯으로 세분된다. 각 DPCCH 슬롯에는 10개의 심볼이 있다. 각 슬롯에 대한 DPDCH 심볼 수는 DPDCH 상태에 따라 결정된다. 서로 다른 업링크DPCCH 필드에 대한 심볼의 수(Npilot,NTPC, NFBI 그리고 NTFCI)는 업링크 모드에 의해 결정되고 하나의 업링크 주기에 대해 고정되어 있다. 예시적인 모드에 있어서, 가능한 배치가 도 4에 도시된 표에 리스트 되어 있다. 분명히, 파이럿 블록의 길이 Npilot은 각 슬롯에 대해 5비트와 8비트 사이에서 변할 수 있다.

더 나아가, 위에 언급했듯이, TFC는 룩-업 테이블로 이해할 수 있는데, 각 엔트리는 DPDCH 상태를 나타낸다. 그에 기초하여, 전송 포맷 조합 표시기 TFCI는 그 TFC 룩-업 테이블로의 포인터(pointer)로 이해할 수 있다. 따라서 TFCI는 같은 프레임 내에서 DPDCH 상태를 수신기에게 알린다. TFC 룩-업 테이블내의 각각의 엔트리에 대해 하나의 TFCI가 존재한다. 룩-업 테이블의 길이에 따라, TFCI는 최대 10비트로 표현될 수 있다. 견실한 전송을 보장하기 위해, 전송하기 전에 TFCI는 펑처드 리드 뮬러 코드(a punctured Reed-Mueller code)를 이용하여 블록 부호화 되는 것이 바람직한데, 즉 각각의 TFCI가 당업자에게 알려진 바와 같이 길이가 30비트인 하나의 코드워드(code-word)로 매핑되는 것이다. 이들 TFCI의 코드워드의 비트들은 TFCI 비트들로 지칭 될 것이다. 30개의 부호화된 TFCI 비트들은 각각의 프레임의 15개의 타임 슬롯 사이에 골고루 나누어져, 즉, 도 4의 표에서 도시된 바와 같이 각 슬롯마다 2비트씩 나누어진다. 리드 뮬러 코드내에 삽입된 리던던시는 몇몇 TFCI 비트가 에러와 함께 수신되더라도 재구성, 즉, 전송된 TFCI의 복호화를 허용한다.

본 발명에 유용한 리드 뮬러 부호화와 복호화의 상세한 사항들은 변경할 수 있고 일반적으로 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에, 이하의 상세한 설명에서는 리드 뮬러 코드에 대해 자세하게 논의하지 않는다. 뿐만 아니라 도 4의 표에 도시된 바와 같이 배치는 결정적인 것이 아니며, 예를 들어, 각 슬롯마다 최소 3비트의 길이를 가지고 있는 Npilot과 각 슬롯마다 4비트까지의 길이를 갖는 NTFCI 포함하는 모드와 같은 이미 다른 가능한 모드가 존재한다.

도 4를 기초로 하여, 본 발명은 송신된 TFCI의 경우 각 슬롯마다 최소 7개의 파일럿 비트까지 두 개씩 파일럿 비트 Npilot의 수를 증가시킨다. 그러나, 수신기는 송신된 TFCI 비트를 수신할 때 각각의 송신된 TFIC 비트에 대한 2진 정보를 모르기 때문에, TFCI 비트자체가 파일럿 비트로 사용될 수는 없다. 따라서 다음과 같은 TFCI 비트의 2가지 특성이 이용된다.

우선, 프레임 당 30 TFCI 비트, 즉, 프레임 당 15개의 슬롯, 슬롯 당 두 비트가 펑처드 리드 뮬러 코드의 코드워드를 구성한다.

다음으로, DPDCH 프레임과 관련된 TFCI 코드워드가 복호화되고 DPDCH 프레임의 특성이 TFC 룩-업 테이블로부터 결정된 후에야 DPDCH의 프레임이 디스프레드(despread)되고 처리될 수 있다.

TFCI 코드워드의 복호화는 올바르게 또는 잘못 복호화된 코드 워드를 만들 수 있다.

만약 TFCI 코드워드가 올바르게 복호화되지 않는다면 TFCI 코드워드에 포함된 정보는 복구될 수 없다. 그러나, TFCI 복호화 알고리즘은 복호화된 TFCI에 에러가 없는지 여부를 판단할 수 없기 때문에, 시스템은 얻은 TFCI가 이 프레임의 적절한 DPDCH 상태를 나타내는 것처럼 진행한다. 따라서, 잘못된 채널화 코드, 레이트 매칭(rate matching) 및/또는 다중화 파라미터들이 현재의 DPDCH 프레임에 적용되고, 결과적으로 이 DPDCH의 전체 데이터는 손실될 것이다. 이런 실패는 후속하는 CRC(Cyclic Redundancy Check)에서 검출된다. 이어서, 상위 계층 함수들은 이 프레임의 재송신을 요구할 것이다. 그러한 정보의 손실은 DPDCH에 대한 채널 추정의 품질과 상관없이 실질적으로 일어난다.

그러나, 만약 TFCI 코드워드가 올바르게 복호화된다면, 포함된 TFCI정보가 알려지고 이 프레임의 DPDCH 상태도 올바르게 결정될 수 있다. 이런 경우에 있어서 DPDCH에 대한 더 나은 채널 추정은 보다 낮은 BERs(bit Error Rate)을 만들어 낸다. TFCI로부터 관련된 TFCI 비트로의 매핑이 고유하므로, TFCI는 수신측에서 재부호화되어 이 프레임에서 송신된 TFCI 비트를 얻을 수 있다. 결과적으로, 각 TFCI 비트는 DPDCH에 대한 채널 추정을 위한 부가적인 파일럿 심볼로서 사용될 수 있다.

본 발명의 접근 방식은 레이크 핑거라고 불리는 L 병렬 처리 유닛을 포함하며 MRC(maximal ratio combining)를 적용하는 수단을 구비하는 예시적인 레이크 수신기에서 구현되는 것이 바람직하다. 본 발명의 접근 방식을 사용하는 레이크 수신기의 그러한 레이크 핑거 중 하나가 도 1에 개략적으로 도시되어 있는데, 그에 비하여 도 5는 본 발명의 접근 방식을 사용하지 않는 종래 기법에 따른 레이크 핑거를 도시하고 있다.

WCDMA 시스템에 적용할만한 전형적인 채널 모델은, 수신된 신호가 독립적인 영 평균 콤플렉스 가우시안 시변 프로세스(independent zero-mean complexGaussian time variant processes)에 의해 가중화된 입력 신호의 지연 복제본(delayed replicas)의 합으로 표현되는 이산 WSSUS(wide sense stationary uncorrelate scattering) 채널 모델이기 때문에 레이크 수신기가 사용되는 것이 바람직하다.

특히, x(t)와 y(t)가 각각 채널 입출력의 등가 콤플렉스 베이스 밴드 표현을 나타낸다면,

이고, 여기서는 제 1 복제본을 가중하는 콤플렉스 가우시안 프로세스이다. 제 1 경로(path)의 도플러 스펙트럼이라 불리는, 파워 스펙트럼,는 제 1 경로의 페이딩(fading) 레이트를 제어한다. 도플러 스펙트럼은 페이딩 환경에 따라 결정된다. 그 대역폭은 최대 도플러 스프레드 fD 에 의해 결정된다.는 화이트 가우시안 영 평균 노이즈를 나타내는데, 화이트 가우시안 영 평균 노이즈는 수신기에 있는 부가적인 열 잡음과 다른 사용자 때문에 생기는 간섭을 모형화한다.

레이크 수신기을 기반으로 한 수신 필터를 적용하고, 그 레이크 수신기의 하나의 다중경로와 관련된 하나의 레이크 핑거내의 DPCCH에 대해 디스프레딩과 디스크램블링을 수행한 후, 얻어진 이산 신호는 다음 형태로 쓰여지며,

여기서 X_DPCCH(m)과 X_DPDCH(m)은 위에서 언급했듯이 각각 DPCCH와 DPDCH의 BPSK 심볼 스트림이다. 신호 n(m)은 등가 화이트 가우시안 노이즈 소스(white Gaussian noise source)를 나타낸다.

수신기의 목적 중 하나는 수신된 y_DPCCH(m)과 y_DPDCH(m)으로부터 x_DPCCH(m)과 x_DPDCH(m)을 추정하는 것이다. 이 목적은 2가지 주요한 단계로 나누어진다. 첫 번째 단계는 h₁(m)과 n(m)의 영향을 최소화하기 위해 y_DPCCH(m)과 y_DPDCH를 처리하는 것이다. 이 단계를 전처리 과정이라 한다. 두 번째 단계는 에러 정정 복호화를 이용하여 원래 송신된 2진 심볼 스트림을 추정하는 것이다.

최적의 전처리는 다음을 계산하도록 설정하는 것이 좋은데.

이 식은 John G. Proakis의 "Digital Communication", McGraw-Hill Book Company 1989의 예에서 개시되었으며, 본 명세서에서 그 내용은 참고로써 인용하고 있다.

이러한 전처리를 근사화하는 레이크 수신기의 각각의 레이크 핑거들은 수학식 3의 방정식의 합산 항 중 하나를 계산한다. 그러나, 수학식 3은 제 1 레이크 핑거에서 채널 전송 함수 h₁(m)이 알려져야 할 것을 요구하는데, h₁(m)을 추정하기 위해 광범위하고 다양한 기법들이 제안되어왔다.

비교를 위해 도 5를 참조하면, 종래 기법에 따른 레이크 핑거의 가능한 구현이 도시되어 있다. 종래의 레이크 수신기는 가장 일반적인 클래스 중 하나인 파일럿 지원 기법이라고 불리는 채널 추정 알고리즘, 즉, 수신기가 이미 알고 있는 송신된 파일럿 심볼에 기초한 채널 추정 알고리즘을 이용한다.

도 5에 따른 수신기는 수신 데이터로부터 알려진 파일럿 비트를 제거 할 수도 있다. 그러므로, 수신기는 부가적인 노이즈 때문에 열화된 송신 채널을 관찰할 수 있다. WCDMA 시스템 내의 채널 전송 함수 h₁(m)이 협대역 신호이므로, 심볼 레이트로 샘플링되면 채널 추정은 소정의 저역 필터 형태에 의해 개선될 수 있다.

도시된 레이크 핑거의 구조는 예시적인 3GPP 업링크의 특정한 특성, 즉, 파일럿 비트가 DPCCH 내의 다른 제어 정보와 함께 다중화된다는 사실을 고려한다. 도 5의 유닛(4)에서 다른 제어 비트 위치에 있는 수신된 데이터로부터 파일럿 비트 위치에 있는 수신된 데이터 일부분을 분리한 후, 각 슬롯에 대해 알려진 파일럿 패턴을 사용한 간단한 곱셈 연산(5)에 의해 파일럿 비트 정보는 제거된다. 그리고 난 후, 나타난 결과 신호는 채널의 실제 관측값으로, 채널 추정 디바이스(6)에 입력된다. 채널 추정기(6)에 사용되는 구체적인 알고리즘은 구체적인 시스템 제한 조건에 맞춰지는데, 이는 당업자에게는 잘 알려져 있지만 본 발명에 있어서는 그다지 중요하지 않다. 도 5에 도시된 것처럼 DPDCH이 한 프레임 지연되는 것은, 하나의 전체 프레임이 수신된 후에야 TFCI 비트를 복호화할 수 있기 때문이다. 도 5에 따른 종래의 레이크 수신기의 구조에 기초로 하여, 본 발명의 접근 방식을 구현하는 개선된 레이크 수신기의 레이크 핑거가 도 1에 도시되어 있는데, 도 5와 관련해서 유사하거나 동일한 수단은 동일한 참조 부호로 표시된다. 도 1에 따른 본 발명의 수신기는 다음과 같이 도 5의 종래 레이크 수신기와는 현저하게 다르게 작동한다.

각 DPCCH 프레임의 종단에서, 프레임의 30개 TFCI 비트들이 복호화되고 가장 알맞은 송신된 TFCI가 결정된다. 수정된 복호화 디바이스(7)는 DPDCH 프레임을 처리하기 위한 DPDCH 상태 파라미터 뿐만 아니라 획득한 TFCI도 출력으로 제공한다.

이어서, TFCI는 TFCI 부호화기(8)에 입력되는데, TFCI 부호화기(8)는 전송기 측, 예컨데, 이동국에서 사용되는 TFCI 부호화기와 동일하며 3GPP 표준에서 정의된다. TFCI 부호화기(8)는 이 TFCI와 연관된 30개 TFCI 비트들을 출력으로서 생성한다.

계속해서, 이어지는 곱셈 연산(9)에 있어서, 획득한 TFCI 비들들은 수신된 데이터들로터 TFCI 비트 정보를 제거하기 위해 사용된다. 이런 작업은 위에서 언급했듯이 파일럿 데이터의 제거 처리(5)와 비교될 수도 있다.

그런 다음, 획득한 데이터는 제 2 채널 추정 디바스(10)에 입력된다. 제 2 채널 추정 디바이스(10)에 대한 다른 입력들은 이 DPCCH 프레임의 파일럿 정보가 될 수도 있고/또는 제 1 채널 추정 디바이스(6)로부터의 채널 추정치가 될 수도 있다. 제 2 채널 추정 디바이스(10)에 의해 제공된 새로운 채널 추정치는 DPDCH 데이터 스트림을 보상하기 위해 사용된다.

전술한 바와 같이, TFCI가 에러를 가진채 복호화된다면 TFCI 비트 정보를 수신된 데이터로부터 정확하게 제거할 수 없다. 그 결과, 제 2 채널 추정 블록에 의해 생성된 채널 추정의 품질은 열화되고 실제로 제 1 채널 추정기부터 얻어진 품질보다 더 나쁠 수 있다. 그러나, 앞서 논의했듯이, 이 데이터 프레임은 채널 추정기의 품질과는 상관없이 손실된다.

그러나, TFCI가 올바르게 복호화된다면 제 2 채널 추정기(10)에 있어서 파일럿 비트로부터의 입력과 TFCI 비트로부터의 입력 사이의 질적인 차이는 없고, 계산된 채널 추정의 품질은 시스템이 부가적인 파일럿 비트를 가진 경우와 동일하다.

이런 개선된 채널 추정 방안의 부가적인 수적인 복잡도는 작게 유지 될 수 있다. TFCI 부호화를 위한 수단(8)은 간단한 룩업-테이블로서, 구현될 수 있으므로 무시해도 좋은 정도의 수적인 복잡도와 지연을 유발한다. 제 2 채널 추정기(10)는 다른 방식으로 디자인될 수 있다.

첫 번째 방식에 따르면, 완전히 새로운 채널 추정은 초기 파일럿 심볼과 TFCI 비트로부터 새로이 생성된 채널 정보로부터 계산될 수 있다. 그러나, 이러한 접근 방식은 계산상의 복잡도가 높다.

그러므로, 본 발명의 도 1의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 채널 추정 수단(6)으로부터의 채널 추정은 TFCI 프로세스로부터의 부가적인 데이터를 사용함으로써 개선된다. 대부분의 채널 추정 기법이 선형 작업이기 때문에 업데이트 알고리즘을 쉽게 디자인할 수 있다. 더 나아가, 제 1 및 제 2 채널 추정 디바이스(6,10)는 그들의 전반적인 복잡도가 8개 파일럿 비트용의 유사한 채널 추정기보다 크지 않도록 디자인 될 수 있다.

따라서, 본 발명으로 인해, DPDCH를 보상하는 채널 추정은 적절한 경우에는 개선된다. 따라서, 수신기에서 소정 타겟(target) BER을 구하기 위해 DPDCH 비트 당 송신된 에너지는 줄일 수 있지만, DPCCH 비트의 에너지는 동일하게 유지해야 한다. 이러한 DPDCH에서의 송신 에너지의 감축은 송신기측에서 도 2에 있는 β_d팩터를 줄임으로써 그에 따라 이루어질 수 있다. 따라서, 앞서 지적했듯이, 감소된 송신기 에너지는 간섭을 줄여주고 결과적으로 전반적인 시스템 성능은 증대시켜 부가적으로 이동 단말기의 배터리 수명을 늘여 준다.

본 발명이 바람직한 실시예에서 주로 업링크에 대해 설명하였지만, 본 발명은 다운 링크에서도 사용될 수 있고 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않는다면 구체적인 시스템의 제한 조건에 따라 몇 가지 변경이 가능하다는 사실이 당업자에게 자명함을 유의하여야 한다.

본 발명에 따르면, CDMA 시스템(특히 3GPP 표준을 따르는 시스템)에서 채널 추정의 품질을 증가시키고 동시에 낮은 복잡도를 보장하는 개선된 기법이 제공된다.

Claims (14)

1. 부호화된 제어 심볼(coded control symbols)이 부가적인 파일럿 심볼(additional pilot symbols : Pilot)로 사용되는 것을 특징으로 하는 3GPP 광대역 CDMA 표준에 따라 부호화된 신호 수신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부호화된 제어 심볼이 3GPP 광대역 CDMA 전송 채널의 전용 물리적 제어 채널(dedicated physical control channel : DPCCH)에서 송신되는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 부호화된 제어 심볼이 3GPP 광대역 CDMA 전송 채널의 전용 물리적 제어 채널(DPCCH)의 전송 포맷 조합 표시기(transport format combination indicator : TFCI)로부터의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   각각의 송신된 전송 포맷 조합 표시기(TFCI) 비트가 재부호화되고 부가적인 파일럿 비트(an additional pilot symbol)로 사용되는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   전송 포맷 조합 표시기(TFCI) 비트가 각각의 전용 물리적 제어 채널(DPCCH) 프레임의 종단에서 복호화되고, 가장 알맞은 송신된 전송 포맷 조합 표시기(TFCI)가 결정되고 재부호화되어 부가적인 파일럿 심볼로 사용되는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에서,

   3GPP 광대역 CDMA 전송 채널 특성 추정이 송신된 파일럿 심볼과 상기 부가적인 파일럿 심볼에 기반을 두는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 3GPP 광대역 전송 채널 특성 추정이 전용 물리적 데이터 채널(dedicated physical data channel : DPDCH)의 특성 추정인 것을 특징으로 하는 수신 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   송신 기지국(a base transmitting station)의 송신기와 이동국(a mobile station)의 수신기 사이의 주파수 오프셋(offset) 추정은 송신된 파일럿 심볼과 상기 부가적인 파일럿 심볼에 기반을 두는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 추정이 파일럿을 이용한 추정과 데이터 지원 채널 추정인 것을 특징으로 하는 수신 방법.
10. 부호화된 제어 심볼을 부가적인 파일럿 심볼로서 사용하는 수단(7,8,9,10)을 포함하는 3GPP 광대역 CDMA 표준을 따라 부호화된 신호 수신용 수신기.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 수신기가 레이크 수신기인 것을 특징으로 하는 수신기.
12. 제 10 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    복호화된 제어 심볼을 재부호화하고 상기 재부호화된 제어 심볼을 부가적인 파일럿 심볼로 사용하며 TFCI 부호화기(8)를 포함하는 수단(8,9,10)을 특징으로 하는 수신기.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    복호화된 제어 심볼을 재부호화하는 상기 수단이 채널 추정 유닛(10)과 관련 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 수신기에서 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 실행 소프트웨어.