KR20030045952A - 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작방법 - Google Patents

기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 레이크 합성 후 판별기에서 추정된 DPDCH/DPCCH 심볼을 궤환시킨 결정 지향 모드(Decision-Directed Mode)를 이용하여 채널 추정기와 칩 레벨 빔 형성기에 알맞은 기준신호를 생성시킴으로써, 파일롯 심볼만을 기준신호로 사용했을 때보다 채널 추정과 빔 형성을 보다 정확하게 하여 시스템 용량 및 기지국의 유효 범위를 증가시키도록 하기 위한 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법, 그리고 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템에 있어서, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 신호변환수단; 상기 신호변환수단의 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하기 위한 다중경로 탐색수단; 상기 다중경로 탐색수단에 의해 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하기 위한 기준신호 발생수단; 상기 기준신호 발생수단의 칩 레벨 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하기 위한 칩 레벨 빔 형성수단; 상기 칩 레벨 빔 형성수단의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하기 위한 채널분리수단; 상기 채널분리수단의 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하기 위한 채널 추정 및 보상수단; 각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하기 위한 채널합성수단; 및 각 결정지향채널별로 심볼을 판별하기 위한 심볼판별수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 스마트 안테나 기지국 시스템 등에 이용됨.

Description

기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법{Smart antenna base station system and the method of chip level beamforming based and his action method to use standard signal production apparatus and the method and he}
본 발명은 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법, 그리고 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 광대역 코드분할 다중 접속(WCDMA) 스마트 안테나 기지국 시스템에서 레이크 핑거 합성 후의 판별기를 통해 추정된 전용 데이터 채널과 전용 제어 채널의 심볼을 궤환한 것과 확산 코드 및 스크램블링 코드를 이용하여, 채널 추정기와 칩 레벨 빔 형성기에 알맞은 기준신호를 발생시키기 위한 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법, 그리고 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
배열 안테나를 이용하는 이동 통신 기지국 시스템에서는 여러 가지 빔 형성 알고리즘을 통해, 원하는 사용자 신호에 대해 안테나 이득을 높이고, 간섭 신호로 작용하는 사용자에 대해 안테나 이득을 감소시켜 전체적으로 시스템의 용량을 증가시키게 된다.
특히, 칩 레벨 빔 형성기를 채택한 비동기식 광대역 코드분할 다중 접속(WCDMA : Wideband Code Division Multiple Access) 스마트 안테나 기지국 시스템은 심볼 레벨 빔 형성기를 기반으로 하는 시스템에 비해 칩 단위로 빔 형성 벡터의 곱셈이 이루어져야 하기 때문에, 전력 소모가 많고 계산량이 많아지는 단점이 있다. 그러나, 필요로 하는 직교/동상(I/Q) 상관기 수가 적어 추가적인 하드웨어 구현 복잡도가 낮고, 기지국 시스템에서는 전력 소모의 문제가 크기 않기 때문에, 구현 가능성이 높다고 할 수 있다.
WCDMA 이동 통신 시스템의 상향 링크에서는 전용 물리 데이터 채널(DPDCH : Dedicated Physical Data Channel)과 전용 물리 제어 채널(DPCCH : Dedicated Physical Control Channel)이 병렬로 전송된다.
여기서, DPDCH는 사용자가 기지국으로 보내는 데이터를 실어 나르며, DPCCH는 DPDCH를 전송해서 코히어런트 복조하는데 필요한 제어 정보를 실어 나른다. DPCCH내에 파일롯 심볼이 일부를 차지한다. 이러한 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 칩 레벨 빔 형성기에서 쓰일 수 있는 빔 형성 알고리즘으로는 기준신호(파일롯)를 이용하여 빔 형성 가중치 벡터를 구하는 알고리즘이 대표적이다. 칩 레벨 빔 형성기에서 쓰이는 기준신호는 기지국에서 알고 있는 파일롯 심볼을 확산시켜 칩 레벨 시퀀스로 만든 후, 이를 기준신호로 사용하고, 수신된 DPCCH의 파일롯 칩 레벨 시퀀스를 이용하여 빔 형성 가중치 벡터를 계산한다.
WCDMA 상향 링크에서 DPDCH와 DPCCH의 칩 전력은 각 채널의 확산 계수에 의해 결정되는데, DPCCH의 확산 계수는 항상 256이며, DPDCH의 확산 계수는 4~256으로 데이터 전송 속도에 따라 다르다. 만약, 960kbps의 고속 데이터를 전송할 경우 DPDCH의 확산 계수는 4를 쓰게 되며, 이때는 DPDCH의 칩 전력이 DPCCH의 칩 전력에 비해 무려 8배가 높다. 이렇게 DPDCH와 DPCCH의 칩 전력의 차이가 클 때에는 파일롯 칩 시퀀스만을 이용해서 빔 형성 가중치 벡터를 정확하게 구하는 데 한계가 있을 수 있다.
참고적으로, 스마트 안테나 기지국 시스템에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 스마트 안테나 기지국 시스템과 관련하여 "코드분할다중접속 스마트 안테나 시스템"(대한민국 특허출원번호 "10-2000-0062843', 2000.10.25)을 살펴보면 다음과 같다.
이 특허는, CDMA 시스템에서 트래픽 채널의 전력에 비해 파일롯 채널의 전력이 상대적으로 낮아 생기는 빔 형성 오차를 줄이기 위해, 레이크 합성 후 판별기에서 추정된 트래픽 채널의 일부 심볼을 궤환하여 재확산하여 기준신호로 사용하는 방법을 제시하였다.
상기 특허에서 고려한 CDMA 시스템의 상향 링크는 데이터를 전송하는 트래픽 채널과 연속적인 파일롯 채널이 동시에 전송된다. 하지만, WCDMA 시스템의 상향 링크는 파일롯이 데이터와 함께 연속적으로 전송되지 않고, 슬롯 형식마다 DPCCH한 슬롯(10비트) 내의 파일롯이 차지하는 부분이 달라지는데, 일반 모드에서는 최대 8비트, 최소 5비트이고 압축 모드에서는 최대 5비트, 최소 3비트이므로, 상기 특허와는 다른 구조를 가진 기준신호 발생기를 고려해야 한다.
특히, 압축 모드의 경우에는 파일롯이 최소 3비트밖에 되지 않기 때문에, 파일롯 심볼만으로 빔 형성 가중치 벡터를 구하거나, 채널 추정을 하면 정확하게 빔 형성 가중치 벡터를 구할 수 없을 뿐 아니라, 채널 추정 오차도 커지게 된다.
따라서, 현재의 기술 분야에서는 레이크 핑거 합성 후의 판별기를 통해 추정된 전용 데이터 채널과 전용 제어 채널의 심볼을 궤환한 것과 확산 코드 및 스크램블링 코드를 이용하여 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 채널 추정기와 칩 레벨 빔 형성기에 알맞는 기준신호를 생성시키도록 하는 방안이 필수적으로 요구된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 레이크 합성 후 판별기에서 추정된 DPDCH/DPCCH 심볼을 궤환시킨 결정 지향 모드(Decision-Directed Mode)를 이용하여 채널 추정기와 칩 레벨 빔 형성기에 알맞은 기준신호를 생성시킴으로써, 파일롯 심볼만을 기준신호로 사용했을 때보다 채널 추정과 빔 형성을 보다 정확하게 하여 시스템 용량 및 기지국의 유효 범위를 증가시키도록 하기 위한 기준신호 발생 장치 및 그 방법과 그를 이용한 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그의 동작 방법, 그리고 상기 방법들을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템에서 기준신호 발생기의 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 배열 안테나102 : RF 수신기
103 : 다중경로 탐색기104 : 레이크 핑거
105 : 칩 레벨 빔 형성기106 : 역확산기
107 : 채널 추정기108 : 채널 보상기
109 : 레이크 합성기110 : 판별기
111 : 기준신호 발생기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템에 있어서, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 신호변환수단; 상기 신호변환수단의 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하기 위한 다중경로 탐색수단; 상기 다중경로 탐색수단에 의해 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하기 위한 기준신호 발생수단; 상기 기준신호 발생수단의 칩 레벨 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하기 위한 칩 레벨 빔 형성수단; 상기 칩 레벨 빔 형성수단의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하기 위한 채널분리수단; 상기 채널분리수단의 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하기 위한 채널 추정 및 보상수단; 각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하기 위한 채널합성수단; 및 각 결정지향채널별로 심볼을 판별하기 위한 심볼판별수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 장치에 있어서, 해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 형성시켜주기 위한 DPCCH 슬롯 구성기를 포함하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제1 기준신호 발생수단; 상기 제1 기준신호발생수단의 출력 신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제2 기준신호 발생수단; 및 결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제3 기준신호 발생수단을 포함하는 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법에 있어서, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하는 제 1 단계; 상기 변환된 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하여 다중경로를 탐색하는 제 2 단계; 상기 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하는 제 3 단계; 상기 발생된 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하는 칩 레빌 빔 형성기의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하는 제 4 단계; 상기 분리된 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하는 제 5 단계; 각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하는 제 6 단계; 및 각 결정지향채널별로 심볼을 판별하는 제 7 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 방법에 있어서, 해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 구성하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키는 제 1 단계; 상기 심볼레벨 기준신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 2 단계; 및 결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 스마트 안테나 기지국 시스템에, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하는 제 1 기능; 상기 변환된 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하여 다중경로를 탐색하는 제 2 기능; 상기 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하는 제 3 기능; 상기 발생된 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하는 칩 레빌 빔 형성기의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하는 제 4 기능; 상기 분리된 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을보상하는 제 5 기능; 각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하는 제 6 기능; 및 각 결정지향채널별로 심볼을 판별하는 제 7 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 기준신호 발생장치에, 해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 구성하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키는 제 1 기능; 상기 심볼레벨 기준신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 2 기능; 및 결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나기지국 시스템은, 배열 안테나(101)를 통해 수신된 신호를 각 안테나별로 표본화된 디지털 기저 대역 신호로 변환하기 위한 RF(Radio Frequency) 수신기(102)와, RF 수신기(102)를 통해 디지털 기저 대역 신호를 입력받아 다중경로를 검출하고, 각 다중경로에 대한 지연 시간을 추정하기 위한 다중경로 탐색기(103)와, 상기 다중경로 탐색기(103)를 통해 각 다중경로 별로 추정된 지연 시간 만큼 지연시킨 기준신호와 상기 배열 안테나(101)로부터 수신된 데이터를 통해 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 슬롯단위로 계산하여, 배열 안테나(101)의 입력 신호 벡터에 곱해주는 칩 레벨 빔 형성기(105)와, 칩 레벨 빔 형성기(105)를 통해 전달되는 데이터를 이용하여 각 다중경로 별로 역확산을 하여 DPDCH 및 DPCCH를 분리하기 위한 역확산기(106)와, 역확산기(106)를 통해 분리된 DPCCH 및 파일롯 심볼을 이용하여 원하는 사용자로부터 기지국 배열 안테나(101)까지의 채널을 추정하기 위한 채널 추정기(107)와, 채널 추정기(107)로부터 추정한 채널 추정값을 이용하여 각 레이크 핑거(104)의 DPDCH 및 DPCCH를 보상하기 위한 채널 보상기(108)와, 각 레이크 핑거(104)에서 나오는 DPDCH 및 DPCCH별로 합성하기 위한 레이크 합성기(109)와, DPDCH 및 DPCCH의 심볼을 판별하기 위한 판별기(DPDCH, DPCCH)(110)와, 판별기(110)로부터 판별된 DPDCH 심볼, DPCCH 심볼, 파일롯 및 역확산기(106)의 확산 코드, 스크램블링 코드를 입력받아 채널 추정기(107)와 칩 레벨 빔 형성기(105)에서 사용되는 기준신호를 발생하기 위한 기준신호 발생기(111)를 구비한다.
여기서, 기준신호 발생기(111)는 해당 슬롯에 대해 채널 추정기(107)에 쓰일 심볼 레벨의 기준신호와 칩 레벨 빔 형성기(105)에서 쓰일 칩 레벨 기준신호를발생시킨다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템 및 그 동작 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, M개의 안테나 배열 요소를 가진 기지국 배열 안테나(101)로부터 입력된 신호는 RF 수신기(102)를 통해 동기를 맞추고, 각 안테나별로 샘플링하고, 칩 레이트를 가진 A/D 변환기를 통하여 각 안테나 별로 칩 레벨의 기저 대역 입력 신호 벡터를 얻는다. 그리고 나서, 결정 지향 모드를 적용하여 얻은 기준신호를 가지고 다시 수신된 신호를 복조하기 위해 RF 수신기(102) 내부에 한 슬롯 시간에 해당하는 버퍼를 둔다.
다중경로 탐색기(103)는 안테나별로 전달받은 입력 신호 벡터를 일정한 시간동안 받은 후, 다중경로를 검출하고, 각 다중경로 신호별 지연 시간을 추정하고 나서, 추정된 지연 시간에 따라 레이크 핑거(104)를 할당하며, 각 레이크 핑거(104) 및 기준신호 발생기(111)에 지연 시간 정보를 제공한다.
각각의 레이크 핑거(104)는 크게 칩 레벨 빔 형성기(105)와 역확산기(106), 채널 추정기(107)와 채널 보상기(108) 및 기준신호 발생기(111)로 구성되어 있다.
다중경로 탐색기(103)로부터 레이크 핑거(104)를 할당받은 후에 안테나의 입력 신호 벡터는 각 레이크 핑거(104)의 칩 레벨 빔 형성기(105)의 입력으로 들어가게 된다.
한편, 기준신호 발생기(111)로부터 기준신호를 입력받은 칩 레벨 빔 형성기(105)는 빔 형성 가중치 벡터를 슬롯 단위로 계산하여, 안테나의 입력 신호벡터에 곱하는 기능을 담당한다. 빔 형성 알고리즘으로는 SMI(Sample Matrix Inversion) 알고리즘, N-LMS(Normalized LMS) 혹은 RLS(Recursive Least Sqaure) 알고리즘과 같은 기준신호를 필요로 하는 알고리즘을 모두 사용할 수 있다.
기준신호 발생기(111)에서는 채널 추정기(107)와 칩 레벨 빔 형성기(105)에서 사용되는 기준신호를 생성하는 것을 담당한다.
역확산기(106)는 칩 레벨 빔 형성기(105)로부터 빔 형성된 수신 신호를 역확산하여 원하는 사용자가 송신한 DPDCH 및 DPCCH를 분리하고 복조하는 기능을 담당한다. 또한, 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 데 필요한 확산 코드와 스크램블링 코드를 기준신호 발생기(111)에 제공한다.
채널 추정기(107)는 역확산기(106)로부터 역확산된 DPCCH와 파일롯 심볼을 이용하여 원하는 사용자로부터 배열 안테나(101)까지의 채널을 추정하는 기능을 담당하며, 채널 보상기(108)는 채널 추정기(107)로부터 추정한 채널 추정값을 이용하여 각 레이크 핑거(104)의 DPDCH 및 DPCCH를 보상하는 기능을 담당한다.
레이크 합성기(109)는 각 레이크 핑거(104)에서 나오는 DPDCH 및 DPCCH별로 합성하는 기능을 담당한다.
판별기(DPDCH, DPCCH)(110)는 레이크 합성기(109)로부터 합성된 DPDCH 및 DPCCH 심볼의 부호를 판정하는 기능을 담당한다.
도 2 는 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템에서 기준신호 발생기의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기준신호 발생기(111)는 DPCCH기반의 기준신호로 해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정 지향 DPCCH 심볼을 사용하여 슬롯을 형성시켜주는 DPCCH 슬롯 구성기를 포함하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키기 위한 심볼레벨 기준신호 발생기(204)와, 심볼레벨 기준신호 발생기(204)의 출력 신호에 DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연 시간만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(203)와, 결정 지향 DPDCH에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연 시간만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(111)를 구비한다.
여기서, 본 발명에 따른 기준신호 발생기(111)는 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(111)이고, 여기서 결정지향 DPDCH를 쓰지 않으면 DPCCH 기반의 기준신호 발생기(203)가 동작되고, DPCCH 슬롯 구성기(201)만 통과하면 심볼레벨 기준신호 발생기(204)가 동작된다.
즉, DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(111)와 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(203)는 스위치에 의해 모드가 결정된다. 예를 들면, 상기 스위치는 DPDCH 기반 기준신호 발생시 온(ON)되어 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(111)가 구동되고, DPCCH 기반의 칩레벨 기준신호 발생시 오프(OFF)되어 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호 발생기(203)가 구동된다. 한편, 상기 스위치와는 무관하게 심볼레벨 기준신호는 DPCCH 슬롯 구성기(201)만 통과하면 발생된다.
이제, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 기준신호 발생기의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템에서는 채널 추정기(107)에 쓰일 기준신호와 칩 레벨 빔 형성기(105)에서 사용될 기준신호를 필요로 한다.
채널 추정 오차를 줄이기 위한 채널 추정기(107)의 기준신호는 결정 지향 모드를 적용하여 DPCCH 한 슬롯에 있는 심볼을 모두 사용하는 것이다. DPCCH 기반의 심볼 레벨의 기준신호는 DPCCH 슬롯 구성기(201)를 통해 DPCCH 한 슬롯의 이미 기지국 복조기에서 알고 있는 파일롯은 그대로 쓰고, 결정 지향 DPCCH 부분 중 파일롯을 제외한 부분을 첨가시켜 한 슬롯으로 구성한다. 0 번째 사용자에 대해, n 번째 슬롯에 대해 DPCCH 슬롯 구성기(201)를 통해 구성된 DPCCH 기반의 심볼 레벨의 기준신호는 하기의 [수학식1]과 같이 나타낼 수 있다.
는 해당 슬롯에서의 0 번째 사용자의 k 번째 결정 지향 DPCCH심볼을 나타내는 것이다.은 0 번째 사용자의 n번째 슬롯에서 k번째 파일롯을 나타내며, Npilot은 0 번째 사용자의 DPCCH 슬롯 형식에 해당하는 한 슬롯 내의 파일롯의 개수를 나타낸다.
또한, 결정 지향 모드를 적용한 칩 레벨 빔 형성기(105)에 맞는 기준신호를 생성하는 방식은 2가지가 있다.
첫번째 방식은, DPCCH 슬롯 구성기(201)를 통해 구성된 DPCCH 기반의 심볼 레벨의 기준신호 rs를 DPCCH의 채널 코드를 곱하여 확산시키고, 90°위상 변화를 시킨 후, 0 번째 사용자의 스크램블링 코드 S(0)를 곱하여 칩 레벨 신호를 만든다. 이를 칩 단위 지연기(202)를 통과시켜 각 레이크 핑거(104)의 다중경로 지연 시간에 해당되는 만큼 지연시킨다. 이것이 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 생성하는 것으로, 파일롯과 결정 지향 DPCCH만을 이용하여 구성하는 것이다.
두번째 방식은, 결정 지향 DPDCH를 0 번째 사용자의 채널 코드를 곱한 것과 DPCCH 기반의 심볼 레벨 기준신호인 rs에를 곱하여 90°위상 변화시킨 것을 더한다. 그 후에, 0 번째 사용자의 스크램블링 코드 s(0)를 곱하여 칩 레벨 신호를 만든 후, 이를 칩 단위 지연기(202)를 통과시켜 각 레이크 핑거(104)의 다중경로 지연 시간에 해당되는 만큼 지연시킨다. 이 방식은 상기 DPCCH 기반의 칩 레벨 신호와 DPDCH 기반의 칩 레벨 신호를 합성하여 기준신호로 사용하는 것이다.
상기 방식들에서 DPDCH의 채널 코드는 사용자의 데이터량에 따라 확산 계수가 변화될 수 있기 때문에 기지국의 각 레이크 핑거(104)에서 채널 코드를 생성할 수 없을 수도 있다. 이 경우에는 확산 계수를 4로 하여 역확산을 하고, 기준신호를 만들 때도 확산 계수가 4인 코드를 사용한다. 이들 코드 모두역확산기(106)에서 모두 쓰이기 때문에 역확산기(106)에서 쓰는 코드를 그대로 사용할 수 있어 추가적인 하드웨어 구현이 필요하지 않다. DPCCH의 채널 코드인은 확산 계수가 256으로, 모두 '1'인 시퀀스이므로 기지국에서 이미 알고 있는 코드이며, 0 번째 사용자의 스크램블링 코드는 0 번째 사용자와 통화 상태를 열기 전에 기지국에서 스크램블링 코드를 할당해 주기 때문에, 스크램블링 코드도 이미 기지국 복조기에서 생성할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 결정 지향 모드를 갖는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 0 번째 슬롯에 해당하는 기저대역 입력 신호 벡터의 기지국 시스템 내의 신호 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도면에서 점선은 해당 슬롯의 결정 지향 DPDCH와 결정 지향 DPCCH를 얻기 위한 과정으로 전처리 과정에 해당되며, 이 과정으로 인해 한 슬롯의 지연이 발생된다. 따라서, 결정 지향 모드를 적용하기 위해서는 전처리 과정을 수행하기 전에, 해당 슬롯의 기저 대역 입력 신호 벡터를 한 슬롯 단위별로 버퍼에 저장해야 한다. 전처리 과정에서 쓰이는 기준신호는 파일롯만을 이용하여 생성한다. 채널 추정기(107)에서 사용하는 기준신호는 파일롯 심볼만으로 DPCCH 한 슬롯을 구성하여 사용하는데, 하기의 [수학식2]와 같이 나타낼 수 있다.
또한, 전처리 과정에서 칩 레벨 빔 형성기(105)에서는 상기 [수학식2]에 DPCCH의 채널 코드를 곱하여 90°로 위상 변화시키고, 0 번째 사용자의 스크램블링 코드 S(0)를 곱하여 칩 레벨 신호를 만든 후, 이를 칩 단위 지연기(202)를 통과시켜 각 레이크 핑거(104)의 다중경로 지연 시간에 해당되는 만큼 지연시킨 것을 칩 레벨 기준신호로 사용한다.
전처리 과정에서 얻은 결정 지향 DPDCH 및 DPCCH는 도 2에서 설명한 기준신호 발생기(111)의 입력으로 들어가 DPCCH 기반의 심볼 레벨 기준신호 및 칩 레벨 기준신호 또는 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 생성하여 버퍼에 저장됐던 해당 슬롯의 기저 대역 입력 신호 벡터를 다시 복조한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 결정 지향 모드를 가진 칩 레벨 빔 형성기 기반의 WCDMA 스마트 안테나 기지국 시스템을 통해 채널 추정 효과도 높일 수 있을 뿐만 아니라 보다 더 정확하게 빔 형성 가중치 벡터를 구할 수 있어, 빔 형성 효과도 높일 수 있기 때문에 시스템 용량 및 기지국의 유효 범위(coverage area)를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 기준신호 발생기에서 사용되는 코드들이 모두 역확산기에서 사용하는 코드를 그대로 사용할 수 있기 때문에 추가적인 하드웨어 구현이 필요로 하지 않는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템에 있어서,
    배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하기 위한 신호변환수단;
    상기 신호변환수단의 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하기 위한 다중경로 탐색수단;
    상기 다중경로 탐색수단에 의해 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하기 위한 기준신호 발생수단;
    상기 기준신호 발생수단의 칩 레벨 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하기 위한 칩 레벨 빔 형성수단;
    상기 칩 레벨 빔 형성수단의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하기 위한 채널분리수단;
    상기 채널분리수단의 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하기 위한 채널 추정 및 보상수단;
    각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하기 위한 채널합성수단; 및
    각 결정지향채널별로 심볼을 판별하기 위한 심볼판별수단
    을 포함하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준신호 발생수단은,
    상기 심볼판별수단에 의해 판별된 DPDCH 심볼, DPCCH 심볼, 파일롯 및 상기 채널분리수단의 확산 코드, 스크램블링 코드를 입력받아 해당 슬롯에 대해 상기 채널 추정수단에 쓰일 상기 심볼 레벨 기준신호와, 상기 칩 레벨 빔 형성수단에서 쓰일 DPCCH 기반의 상기 칩 레벨 기준신호 및 DPDCH 기반의 상기 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 심볼 레벨의 기준신호는,
    해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정 지향 DPCCH 심볼을 사용하여 슬롯을 형성시켜주는 DPCCH 슬롯 구성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호는,
    상기 심볼 레벨 기준신호의 출력에 DPCCH 채널 코드를 곱하고, 90°위상 변화시키고, 해당 사용자의 스크램블링 코드를 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시켜 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호는,
    결정 지향 DPDCH에 해당 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 상기 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템.
  6. 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법에 있어서,
    배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하는 제 1 단계;
    상기 변환된 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하여 다중경로를 탐색하는 제 2 단계;
    상기 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하는 제 3 단계;
    상기 발생된 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하는 칩 레빌 빔 형성기의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하는 제 4 단계;
    상기 분리된 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하는 제 5 단계;
    각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하는 제 6 단계; 및
    각 결정지향채널별로 심볼을 판별하는 제 7 단계
    를 포함하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 단계의 기준신호는,
    상기 심볼판별수단에 의해 판별된 DPDCH 심볼, DPCCH 심볼, 파일롯 및 상기 채널분리수단의 확산 코드, 스크램블링 코드를 입력받아 해당 슬롯에 대해 상기 채널 추정수단에 쓰일 상기 심볼 레벨 기준신호와, 상기 칩 레벨 빔 형성수단에서 쓰일 DPCCH 기반의 상기 칩 레벨 기준신호 및 DPDCH 기반의 상기 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 칩 레벨 빔 형성기 기반의 스마트 안테나 기지국 시스템의 동작 방법.
  8. 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 장치에 있어서,
    해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 형성시켜주기 위한 DPCCH 슬롯 구성기를 포함하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제1 기준신호 발생수단;
    상기 제1 기준신호 발생수단의 출력 신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제2 기준신호 발생수단; 및
    결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키기 위한 제3 기준신호 발생수단
    을 포함하는 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 장치.
  9. 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 방법에 있어서,
    해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 구성하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키는 제 1 단계;
    상기 심볼레벨 기준신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 2 단계; 및
    결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 3 단계
    를 포함하는 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호 발생 방법.
  10. 프로세서를 구비한 스마트 안테나 기지국 시스템에,
    배열 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역신호로 변환하는 제 1 기능;
    상기 변환된 기저대역신호로부터 다중경로를 검출하고, 각 경로의 지연시간을 추정하여 다중경로를 탐색하는 제 2 기능;
    상기 탐색된 다중경로 지연시간 정보를 바탕으로, 채널 추정 및 칩 레벨 빔 형성을 위한 기준신호를 발생하는 제 3 기능;
    상기 발생된 기준신호를 바탕으로, 칩 레벨 빔 형성 가중치 벡터를 생성하고, 각 경로별로 빔을 형성하는 칩 레빌 빔 형성기의 출력을 역확산하여 결정지향채널(DPDCH, DPCCH)을 분리하는 제 4 기능;
    상기 분리된 결정지향 제어 채널(DPCCH)과 상기 기준신호의 심볼 레벨 기준신호를 바탕으로, 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 채널을 보상하는 제 5 기능;
    각 경로별로 결정지향 데이터 채널(DPDCH)과 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 합성하는 제 6 기능; 및
    각 결정지향채널별로 심볼을 판별하는 제 7 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 프로세서를 구비한 기준신호 발생장치에,
    해당 슬롯의 파일롯 심볼과 파일롯 심볼을 제외한 결정지향 제어 채널(DPCCH)을 사용하여 슬롯을 구성하여 심볼레벨 기준신호를 발생시키는 제 1 기능;
    상기 심볼레벨 기준신호에 따라, DPCCH 채널 코드를 곱하고 90도 위상 변화시켜서 해당 사용자의 스크램블링 코드와 곱한 후, 해당 다중 경로 지연시간 만큼지연시킨 것을 출력하여 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 2 기능; 및
    결정지향 데이터 채널(DPDCH)에 해당하는 사용자의 DPDCH 채널 코드와 스크램블링 코드를 곱한 후, 다중 경로 지연시간 만큼 지연시킨 것과 DPCCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 더한 것을 출력하여 DPDCH 기반의 칩 레벨 기준신호를 발생시키는 제 3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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