KR20030093188A

KR20030093188A - 확산 스팩트럼 통신 시스템에서 포워드 전력 제어를 위한Ｅｂ/Ｎｔ 추정용 방법과 장치

Info

Publication number: KR20030093188A
Application number: KR10-2003-7006370A
Authority: KR
Inventors: 어드버캐디어 딘크; 아파르나 허제카
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-12-06
Also published as: KR100578435B1; GB2384401A; GB0308173D0; WO2002037929A2; CN1630997A; DE10196851B4; WO2002037929A9; US6542483B1; AU3513602A; WO2002037929A3; DE10196851T5; CN100459479C; GB2384401B

Abstract

레일리 페이딩에 따른 수신된 신호의 변동을 완화시키는 전력 제어와 그로인해 최적의 시스템 (10) 용량을 달성하는 확산 스팩트럼 통신 CDMA 시스템 (10)이 개시 되었다. CDMA2000 단말기에 대한 내부 루프 (26) 빠른 포워드 전력 제어 알고리듬에 대한 방법과 하드웨어 실행이 (42) 설명된다. 시뮬레이션 결과와 간단한 어플리케이션 특정 직접 회로 (ASIC) 실행에서 보여준 좋은 성능이 CDMA2000 이동 스테이션에서의 내부 루프 (26) 포워드 전력 제어를 위한 Eb/Nt 추정의 실행을 위한 방법과 장치 (42)로 얻어진다. IS-95 A 시스템 (10)은 포워드 링크 (26)에 대하여 느린 전력 제어 스킴을 채택한다. CDMA2000 시스템 (10)에서, 전력 제어 서브채널은 빠른 포워드 전력 제어 메카니즘에 도입된다.

Description

확산 스팩트럼 통신 시스템에서 포워드 전력 제어를 위한 Ｅｂ/Ｎｔ 추정용 방법과 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR Eb/Nt ESTIMATION FOR FORWARD POWER CONTROL IN SPREAD SPECTRUM COMMUNICATIONS SYSTEMS}

확산 스팩트럼 통신 시스템에서 베이스(base) 스테이션에 의해 전송된 각각의 데이터 신호에 사용된 상대적인 전력은 각각의 원격 유니트에 의해 전송된 정보에 응답하여 제어를 필요로 한다. 이러한 제어를 제공하는 주 원인은 특정 지역에서 포워드 채널 링크가 현저하게 불리할 수 있다는 점을 다루기 위함이다. 불리한 원격 유니트로 전송된 전력이 증가하지 않는 한 상기 신호의 질은 받아들일 수 없을 정도로 될 수 있다. 따라서, 베이스 스테이션에서 수신되는 충분한 신호 크기를 보장하고 간섭의 가능성을 최소화하면서 양질의 오디오 정보를 유지하기 위해서는 출력 전력은 반드시 제어되어야만 한다.

부가하여, CDMA 광대역 채널이 모든 셀(cell)에서 다시 사용되므로, 같은 셀내의 다른 사용자들에 의해 야기되는 자체 간섭과 다른 셀들의 사용자들에 의해 야기되는 간섭이 시스템의 수용 용량에 대한 제한 요소로 대두된다. 더욱이 근접한베이스 스테이션으로부터 오는 간섭은, 엑티브(active) 베이스 스테이션으로부터 오는 간섭이 그러하듯이, 엑티브 베이스 스테이션으로부터 오는 신호와 페이딩되지 않을 수 있다. 페이딩과 다른 손실들에 기인하여, 최대의 수용 용량은 모든 사용자에 대한 신호 대 노이즈 비율 (SNR)이, 평균적으로, "받아들여질 수 있는" 채널 성능을 지원하기 위한 최소 점에서 얻어진다. 이러한 상황에서의 원격 유니트는 적절한 성능을 달성하기 위해 엑티브 베이스 스테이션으로부터 부가적인 신호 전력을 요구한다.

통신 시스템은 원격 유니트들의 전송 에너지를 제어하는 전력 제어 방법을 사용하는 것으로 알려져 있다. 스펙트럼 확산 시스템에서의 전력제어는 두가지 주요 기능을 지원한다. 첫째로, 스펙트럼 확산 시스템에서의 개개의 원격 유니트의 신호는 전형적으로 동일한 주파수 내에서 전송되기 때문에, 수신된 신호와 연관된 대부분의 노이즈(즉, 노이즈 밀도 당 비트(bit) 에너지에 반비례함, 즉, 정보-비트 대 노이즈-스펙트랄 밀도 당 에너지 비율로 정의된 Eb/N0)는 다른 원격 유니트들의 전송에 기인한 것이다. 노이즈의 크기는 각각의 다른 원격 유니트들의 전송으로부터 수신된 신호 전력에 직접적으로 연관되어 있다. 따라서, 원격 유니트가 저전력 레벨로 전송하는 것이 이롭다. 제2로, 여러 전송들이 대략 동일한 전력 레벨로 베이스 스테이션에 의해 수신되는 방식으로, 모든 원격 유니트들의 전력을 다이내믹하게 조절하는 것이 바람직하다.

이동 스테이션 송신기의 동적 전력 제어는 두가지 요소를 포함한다: 이동 스테이션에 의한 송신 전력의 개루프 평가, 그리고 이 평가에서의 베이스 스테이션에의한 에러의 폐루프 보정이다. 개루프 전력 제어에서, 각각의 이동 스테이션은 할당된 CDMA 주파수 채널상의 총 수신 전력을 추정한다. 이 추정과 베이스 스테이션으로부터 제공받은 보정에 기초하여, 상기 이동 스테이션의 전송된 전력은 추정된 패스(path) 손실에 맞게, 미리 정해진 레벨로 베이스 스테이션에 도달되게 조절된다. 상반된 페이딩(fading)과 같은 포워드와 리버스 채널에서의 차이점이 주파수 차이, 그리고 이동 스테이션의 수신과 송신 특성의 부적절한 매칭으로 인하여 발생할 수 있다. 이러한 것은 이동 스테이션에 의하여 쉽게 평가되지 않을 수 있다. 각각의 이동 스테이션은 각각의 포워드 트래픽 채널로 삽입된 낮은 비율의 데이타를 통하여 베이스 스테이션에 의해 제공된 폐루프 전력 제어 정보로 그들의 전송 전력을 보정한다. 상기 베이스 스테이션은 베이스 스테이션에 대한 포워드 전력 제어 방식이 통신 유니트들에 의해 필요한 요구들에 대응하는 식으로 하여, 디스패치(dispatch) 상황인 경우에 베이스 스테이션과 이동 통신 유니트 사이에서의 내보내는 전력을 증가시키고 감소시킨다. 상기 베이스 스테이션은 각각의 이동 스테이션의 CDMA 채널의 품질을 감시함으로서 보정된 정보를 얻어내고, 상기 추정값을 임계치에 비교하며, 그리고 그 결과에 따라 증가와 감소 중 하나를 요구한다.

본 발명은 일반적으로 무선통신에 관한 것이다. 보다 자세히 말하면 본 발명은 코드 분할 다중 접속 무선 통신 시스템의 향상된 전력 파일럿과 관련되어 있다.

상기 발명의 바람직한 실시예는 다음의 도면들에 대한 참조와 함께 설명된다.

도 1 은 핑거(finger)당 고정 점 레이크(RAKE) 수신기 실행을 보여준다.

도 2 는 어플리케이션 특정 직접 회로 (ASIC) 실행을 구비한 인너루프 포워드 전력 제어에 관한 제안된 방법을 보여준다.

도 3 은 가변의 프레임(frame) 비율을 위한 핑거(finger)당 Eb 평가를 보여준다.

도 4 는 고정된 프레임(frame) 비율을 위한 핑거(finger)당 Eb 평가를 보여준다.

도 5 는 1-탭(1-tap) 하이패스(high-pass) 필터를 이용한 노이즈 전력 평가를 위한 고정 점 실행을 보여준다.

도 6 은 Eb/Nt 평가에 대한 제안된 방법과 파일럿 가중치된(weighted) 그리고 파일럿 데로테이트된(derotated) 피시비(PCB)들 간의 성능 비교를 보여주는 그래프이다.

도 7 과 도 8 은 전력 제어 없는 것과 포워드 전력 제어를 구비한 제안된 방법과의 성능 비교를 보여주는 그래프 들이다.

CDMA2000 이동 스테이션의 내부 루프 포워드 전력 제어를 위한 총 Eb/Nt 추정의 계산은 CDMA2000 이동 스테이션의 내부 루프 포워드 전력 제어를 위한 Eb/Nt 추정용 방법과 장치를 사용하여 최소한의 하드웨어로써 이루어진다. 이러한 방식은 비회전된 트래픽(traffic) 심볼들, 예를들면, 결합기 이전의 파일럿 가중에 앞선 트래픽 심볼들, 레이크(RAKE) 결합기에 앞선 트래픽 심볼들을 사용하여 총 Eb/Nt 추정을 실행한다. 결합기에서, 모든 다양한 경로로부터의, 시간이 정렬되고 파일럿 가중된 트래픽 심볼들이 함께 합쳐진다. 따라서, 이는 대략 1만 5천 게이트(gate)들에서 대략 7천 게이트들이되는 50 퍼센트의 하드웨어 절감을 가져온다. 여기에서, 포워드 트래픽 채널에 대한 레이크 핑거 당 Eb/Nt 추정은 가변 레이트(rate) 프레임들인 경우에는 Eb 추정에 대한 언로테이티드된 역 PCB 심볼들을 사용하고, 고정 레이트(rate) 프레임들인 경우에는 Eb 추정에 대한 언로테이티드된 포워드 트래픽 심볼들을 사용하고, 그리고 노이즈 전력 추정을 위한, 레이크 핑거 당 64 칩 이상으로 집적된 파일럿 심볼들을 사용하여 행해진다. 추정된 노이즈 전력은 Eb/Nt를 계산하기 전에 트래픽 월쉬(Walsh) 길이에 따라서 스케일 된다.

현존하는 CDMA의 잠정적인 기준(IS-95 et seq.)은 통신 산업 협회 (Telecommunications Industry Association (TIA))와 전자 산업 협회 (Electronics Industry Association(EIA)) 에 의하여 개발되었다. IS-95 에서, 전송 비율이 전체 비율보다 낮게 쓰여질 때, 비연속적(돌발형)인 신호가 전송된다. 상기 신호는 20 밀리세칸드 길이의 논리 프레임(frame)들로 나뉘어 진다. 상기 프레임들은 전력 제어 그룹들로 일컬어지는 16개의 더 작은 부분들(또는 슬롯(slot))로 나뉘어 진다. 상기 베이스 스테이션 복조기는 이동 스테이션으로부터 수신받은 각각의 전력 제어 그룹의 에너지를 추정한다.

CDMA2000 에서, 상기 이동 스테이션은 포워드 링크 트래픽 채널 전력 제어를 위하여 내부와 외부의 전력제어 루프 모두를 지원할 필요가 있다. 상기 이동 스테이션(MS)에서의 상기 외부 전력 제어 루프는 각각의 지정된 포워드 트래픽 채널 상에서의 타겟 프레임 오차율 (FER)을 얻기위해 요구되는 타겟 Eb/Nt 설정값을 추정한다. 상기 내부 전력 제어 루프는 수신된 포워드 트래픽 채널의 추정된 Eb/Nt를대응하는 타겟 Eb/Nt 설정값과 비교한다. 이것은 역 전력 제어 서브채널(subchannel) 상의 베이스 스테이션으로 전송되어질 전력 제어 비트(bit) 값을 결정한다.

이동 스테이션에서의 역 전력 제어 서브채널은 포워드 트래픽 채널 전력 제어에 대한 내부 전력 제어 루프와 외부 전력 제어 루프 모두를 지원한다. 상기 외부 전력 제어 루프는 각각의 지정된 포워드 트래픽 채널상의 타겟 프레임 에러율(FER)을 얻기위해 Eb/Nt 에 근거하여 설정값을 추정한다. 이러한 설정값들은 내부 루프를 통하여 잠재적으로, 또는 신호를 알리는 메시지(message)들을 통하여 명백하게, 베이스 스테이션으로 통신된다. 설정값들 사이의 차이점은 베이스 스테이션이 내부 루프들을 갖지 않는 포워드 트래픽 채널들에 대하여 적절한 전송 레벨들을 도출하는 것을 도와준다. 상기 내부 전력 제어 루프는 역 전력 제어 서브채널 상의 베이스 스테이션으로 보내어질 전력 제어 비트 값을 결정하기 위해 수신된 포워드 트래픽 채널의 Eb/Nt 를 대응하는 외부 전력 제어 루프 설정값과 비교한다. 상기 이동 스테이션은 상기 베이스 스테이션의 명령에 따라서 역 전력 제어 서브채널 상에 말소 표시 비트(EIB)들 또는 특성 표시 비트(QIB)들을 전송한다.

가변적인 데이타 비율인 경우에, 펑츄어된(punctured) 역 링크 전력 제어 비트들(포워드 링크로 전송된)은 Eb 추정에 사용된다. 고정된 데이타 비율인 경우에, 상기 트래픽 Eb 추정은 상기 전력 그룹내에서 모든 트래픽 비트들 상에서 처리된다. 노이즈(Nt)는 공통의 안내 채널로 부터 산출된다. 우리의 스킴에서 상기 Eb 와 Nt 의 추정들은 각각의 개별적인 레이크(RAKE) 핑거들 상에서 이루어 진다. 이것들은 전체 Eb 와 Nt 추정을 위해 결합된다. 간략화된 레이크 수신기는 아래의 도 1과 관련되어 설명되어 있다. 비전력제어에 대한 제시된 방법의 비교 모의 실험 결과가 주어진다. 도 1에서 도시된 간략화된 이동 스테이션 레이크 수신기는 제시된 방식을 위해 사용된다.

시스템(10)의 전단에서, 아날로그 에서 디지탈 변환기들(12)(ADCs)은 모든 세가지 아키텍처들에 공통이다. 전형적인 핑거 레이크 아키텍처는 도 1 에 도시되어 있다. 멀티핑거 아키텍처에서, 중복 구조들이 제공되어있다. 예를들어, 도 1 에서 보여주듯이 세가지 다중경로들로, 세가지 핑거 레이크 아키텍처, 세가지 중복 구조들이다. 모든 세가지 핑거들, A, B, C, 블럭들이 세가지 핑거 또는 세가지 다중경로 결합기를 구성하기 위해 모든 세가지 핑거들에 대해 공통의 포인트(point)를 형성한다. 각각의 레이크 핑거 입력이 트래픽(T)과 파일럿(P) 신호들을 분류하기위해서 복소수 팩터와의 곱셈을 위한 디지탈 믹서(14)에서 나타난다. 월쉬 함수는 믹서(16)에서의 트래픽 신호상에 기능하고 합계(18)은 N 칩 입력 신호들을 적분한다. 유사하게, 상기 파일럿 경로는 설명된 실시예에서(64) 칩들에 대해서 합계(20)를 제공한다. 아래에서 보다 더 논의되는 바와 같이, 트래픽(T) 경로에 대하여, 양자화기(22)는 데이타 심벌들(26)(QT)을 양자화된 트래픽 데이타로서 출력하고, 파일럿(P) 신호는 파일럿 신호들(28) (QP) 을 출력하는 양자화기(24)에서 발생된다. 채널 추정기(30)는 파일럿을 믹싱하기 위해서 복소수 공액 함수(32)에 선행한 파일럿 신호들(28) 상에서 운영되고, 지연(34)을 통한 트래픽 패스들은 양자화기(38) 이전에 (36)에서 곱해진다.

도 1 을 참조하면, 입력 C 는 입력 (40)을, 핑거_i, 즉, 핑거_1, 라고 명할 수 있는 시스템(10)의 결합기에 제공한다. 도 2 를 참조하면, 다른 아키텍처가 핑거_2 에 제공되고, 계속해서 이런 방식으로 나아간다. QT(22, 26', 26")는 Eb 에너지 계산들 (42, 44, 그리고 46) (1 부터 N 까지) 을 위해 레이크 (10) 로부터 탭(tap) 된다. 이러한 출력들은 환형 버퍼(도시되지 않았음)로 가고, 환형 버퍼내에서 핑거들, 핑거 1, 2,...N, 또는 그들의 심볼들은 서로 부가된다. 상기 부가후에 Eb는 추정된다. 각각의 레이크 결합기 출력(40)은, 다음에 설명되었듯이, 베이스 스테이션으로부터 단말기까지의 다중경로들이, 예로, 세가지 다중경로들을 갖기때문에, 수신기에서 생성된 전력 제어 심볼들의 세개의 복제값에 대한 전력 제어 심볼을 보낸다. 따라서, 총 에너지를 알아보기 위해서는, 이 모든 심볼들을 C 에서 결합하고, 그리고 나서, 결합된 심볼들을 추정한다.

도 2 와 관련하여 논의하였듯이, 포워드 루프 제어로부터의 결합된 에너지 또는 결합된 심볼은 하나의 이진수 심볼(62)로서의 출력이다. 이것은 다른 다중경로들로부터 오는 모든 이러한 심볼들을 부가한 후에 결합된 에너지를 추정하는 최적의 방법을 나타낸다.

일반적으로, Eb/Nt 는 입력 C 이후에, 모든 다중 핑거들이 결합된 이후에, 도출되는 것이 최적이지만, 그러나 하드웨어 관점에서는 다소 복잡한 접근이다. 그러나, C 포인트에서는 Eb 를 획득하기에는 상대적으로 덜 복잡한 것이 주목되지만 복잡성은 아래에서 논의된 바와 같이 두가지 경로, 즉 파일럿 경로라고도 불리우는 QP (28)라고 불리우는 경로와, 트래픽 경로라고도 불리우는 다른 경로인 QT (26)즉, 데이타 심볼들과 파일럿 심볼들이 있는 경우에 존재하는 것이다. 데이타 심볼들의 에너지가 중요한데, 따라서 교차점(36)에서 두가지 경로의 곱셈 후에 상기 파일럿 심볼들은 상기 데이타 심볼들과 곱해진다. 트래픽 경로, QT 상의 심볼들의 에너지는 중요하며, 따라서 상기 신호들은 P1, QT, 그리고 QP 포인트에서 곱해진다. 그러나, P 그 자체만으로도 중요하기 때문에 다중경로 즉, 핑거_i 에서의 QT 의 에너지가 T 블럭이 서로 부가된 모든 다중경로 즉, 그것들의 상응하는 파일럿 경로들에 의해서 곱해진 모든 다중경로들을 나타냄에 따라 T 블럭이 요구된다.

이러한 파일럿 곱셈들을 제거하는 것이 바람직하기 때문에, 그리고 각각의 다중경로 또는 각각의 핑거의 노이즈를 그들의 상응하는 파일럿 경로에 의해서 곱하기 위해서, 총 Nt에 의하여 나뉘어진 Eb 의 파일럿 가중화는 노이즈 계산의 관점에서 매우 복잡한 하드웨어를 나타낸다. 디폴트 Eb 는 파일럿 데이타에 의해 곱해지지만 그러나, 각각의 핑거들에서의 노이즈 전력 역시 그들의 상응하는 파일럿 경로들에 의해 곱해질 필요가 있다.

따라서, 파일럿 심볼들에 의한 이러한 트래픽 심볼들의 곱하기 이전에, 상기 트래픽 신호들이 각각의 다중경로에 대한 QT 포인트들에서 상기 파일럿 데이타를 사용하지 않고 포착될 수 있다. 따라서, 상기 트래픽과 파일럿 신호들이 채널과 동일한 위상으로 회전하기 때문에 정확성을 약간 잃을 수 있다, 즉, 시간에 따라 변하는 크기를 갖는 회전 각(angle)으로 나타나는 각각의 포인트 jw 에 의한 DC 콘스턴트(constant)와 곱해진 베이스 스테이션으로부터의 직류 전류 (DC) 콘스턴트가 그 예이다. 따라서, 수신기에서, 정현파형이 트래픽과 파일럿 상에서 발생한다. 그리고나서 상기 파일럿 경로는 수신기로부터 DC 일정크기를 얻기위하여, 상기 정현파형의 웨이브폼의 공액 복소수가 취하여지고 정현파형 그 자체에 곱해질것을 요구한다. 이것은 또한 채널 내에서 베이스 스테이션 신호쪽으로 유도되는 채널 내에서의 위상 회전을 제거하기위한 디로테이션으로 알려져 있다. 따라서 상기 트래픽 신호를 파일럿 심볼의 공액 복소수에 의해서 곱하지 않음으로써, 트래픽 신호에 대해서 베이스 스테이션으로부터 보내어진 실제 심볼은 회전에 의하여 열화된다. 그러나, 트래픽 신호들에 사용된 상대적으로 짧은 심볼의 적분은 전력 계산에 영향을 미치는 것은 아니기 때문에, 실질적으로는 작은 회전만이 관측된다. 따라서, 회전에도 불구하고, 만약 트래픽 신호들이 파일럿에 의한 회전후에 QT 포인트에서 관측되었다면, 이 만큼을 잃게된다. 그러나 그 대신에, 15,000 게이트 대비 7,000 게이트의 하드웨어 절감이 얻어진다.

도 6 을 참조하면, 수직의 축이, 즉, -17.5 dB 을 보여주며, 이것은 동일한 에러 율, 즉 동일한 속도에서 1 퍼센트의 비율을 얻기위해 가중치를 둔 파일럿 신호보다도 0.6 dB 이 더 나타난다. 따라서, 상기 시스템은 0.6 dB 신호들의 증폭을 필요 이상으로 실행한다. 따라서, 동일한 성능에 대하여, 최적보다 0.6 dB 더한, 더 높은 Eb/Nt 이 동일한 비율을 수신하기 위하여 요구되지만, 그러나 이것은 무시할 정도로 간주된다.

총에 대한 내부 루프 전력 추정이 산출되며, 포워드 전력 제어의 이행은 Eb 추정을 위한 회전되지 않은 트래픽 심볼들과 Nt 추정을 위한 파일럿 심볼들을 사용한다. 이것은 모든 1.25 ms 마다(설정)을 베이스 스테이션으로부터의 트래픽 채널의 요구되는 전력의 증가 또는 감소에 비교된다. 각각의 핑거들에 대하여 개개의 독립적인...i = 1,2...N 들을 결합하면, Eb 와 노이즈 추정 파라미터(parameter)들이 다음에서 상술되는 값을 가지면서 총를 얻게된다.

수학식 1을 재배열 함으로써, 회전되지 않은 PCB 기반의 SNR 계산을 위한 Eb 추정을 다음과 같이 쓸 수 있다,

수학식 2를 사용하여, 애플리케이션 특정 직접 회로 (ASIC)에서 도 2 에서 실행된, 제시된 간략화된 내부 루프 전력 제어 알고리듬은 오직 비트 데이타 결정을 위한 임계값 (62) 에 선행하는 곱셈기 (50, 52, 54, 그리고 56), 그리고 가산기 (58, 60) 를 사용한다. 양자화된 트래픽과 파일럿 심볼들로서의 입력 QT 와 QP 는 도 1 의 회로도로부터 제공되어진다. 각각의 프레임의 끝에서,은 포워드 링크 전력 제어 시뮬레이션과 관련하여 논의되었듯이 업데이트된다.

다중 경로의 신호들은 다른 경로를 통하여 도달하기 때문에, 그들의 진폭들과 위상들은 수신되는 지점에서 독립적으로 변한다. 특히, 채널들의 특성이 이동 스테이션의 움직임에 따라서 변동하기 때문에 이동채널들에서 페이딩(fading)이 발생한다. 다중 경로의 신호가 하나가 아닌 많은 경로로 수신기로 진행될때 분산이 일어나서, 서로 다르고 불규칙적으로 변하는 지연과 진폭들을 가지고 있는 많은 에코신호들을 수신기가 듣게된다. 따라서, 다중 경로 시간 분산이 한 CDMA 시스템에서 나타날 때, 수신기는 한 심볼 주기마다의 상대적인 시간 지연을 갖는 다른 경로들을 따라서 이동해온("레이(rays)" 라고 언급되는) 전송된 신호의 다수의 버젼(version)들의 복합적인 신호를 수신한다. 상기의 심볼 주기후에 수신된(예를들어, 만약 반사에 의하여 발생한 시간 지연이 한 심볼 주기를 초과할 때) 각각의 레이는 상기 통신 시스템의 총 용량을 감소시켜 버리는 비상관의 간섭 신호로서 표출된다. 전송된 심볼들(비트)을 최적으로 검파하기 위해서, 수신된 스파이크들은 반드시 결합시켜야 한다. 전형적으로 이것은 모든 다중 경로 기여 부분들을 "긁어 모으기(rake)" 때문에 그렇게 이름 붙여진 레이크 수신기에 의해서 행하여진다.

레이크 수신기는, 다양하게 수신된 신호 경로, 즉, 다양한 신호 레이로부터의 신호 에너지를 수집하도록 결합하는 다이버시티(diversity) 형태를 이용한다. 다이버시티는 여분의 통신 채널을 제공하여, 몇몇의 채널이 페이딩될 때도 비-페이딩 채널을 통해 통신이 가능하도록 한다. 수신된 무선 신호는 예컨대, 그 신호를 코사인 및 사인 파형과 혼합하고, I 및 Q 샘플을 산출하는 RF 수신기(1)에서 그 신호를 필터링하여 복조된다. CDMA 레이크 수신기는 상관방법을 사용하여 에코 신호를 개별적으로 검출하고 그 신호들을 대수적으로(동일 부호를 가짐) 적분함으로써 페이딩에 대처한다. 또한, 심볼 상호간의 간섭을 피하기 위해, 적절한 시간 지연이 각각의 검출된 에코 신호 사이에 삽입되어 그들이 다시 적절한 곳에 놓이도록 한다.

현재의 이동 스테이션의 구성은 판정 로직으로부터 신뢰불가능한 전력 제어 신호를 배제하는 "핑거 록(finger lock)" 메커니즘을 이용한다. 레이크 탭에서의 출력은 적절한 가중치와 결합된다. 수신기는, 적절하게 가중된 상당한 에너지를 갖고 수신된 신호의 노이즈 및 간섭에 대한 비율을 최대화하도록 결합된 레이크 탭 출력을 배열함으로써 최초의 레이를 검색한다. 레이크 수신기의 각가의 핑거상에서, 복조된 신호 에너지는, 핑거로부터 전력 제어 데이터를 신뢰가능하게 이용하는데 요구되는 최소 에너지를 나타내는 임계값과 비교된다.

상이한 시간 지연에서 수신된 신호를 갖는 시그너쳐(signature) 시퀀스(sequence)의 상관값은 수신 에코 신호간의 예정 시간 지연(dt)에서 탭되는 지연선을 통과한다.

일반적으로, 다중 경로로부터의 신호들의 의사 노이즈 (pseudo noise) (PN) 부호들의 위상을 발견하기 위하여 가동되는 레이크 수신 장치는 각각, 수신기로서 복수의 복조하는 핑거들을 사용하여, 다중경로에의 번호들에 상응하여, 독립적인 복조기들에 일치하여 복조된다. 복조 이후의 수신기들로부터 얻어진 결과들은 바람직한 시간적 정보와 복조된 데이타를 추출하기 위해 결합기 내에서 함께 연결된다.

다시 도 1을 참조하면, 그러한 레이크 수신 장치의 종래의 배치 구성으로서,복수의 복조 핑거 및 (복조 데이터, 타이밍 정보 및 주파수 정보를 추출하게 되어 있는) 후처리 결합기가 도시되어 있다. 동작의 결과에 기초하여, 복조 핑거들은 그들의 복조 동작을 실행한다. 복조 핑거들은 개별적으로 동작하여 그것과 관련된 신호들을 복조한다. 결합기는 복조 핑거들에서 각각 실행된 변조 동작들의 결과를 결합하여, 필요한 데이터 및 타이밍 정보를 추출한다.

가변 프레임 레이트에 대해서는, 순방향 트래픽 채널 상에서 펑츄어된 역방향 전력 제어 비트들만을 이용하여 트래픽 Eb 추정치가 획득된다. 고정 레이트의 경우에는, 모든 트래픽 비트에 걸쳐서 Eb 추정이 행해진다.

가변 및 고정 레이트 프레임의 Eb 추정은 각각 도 3 및 도 4에서와 같이 구현된다.

잡음 전력 추정은 도 5에 도시된 1-탭 고역 통과 필터(70)를 이용하여 구현된다. 이 방법에서는, 아래와 같이 잡음 전력을 산출하기 위해 (72)에서 지연된 파일롯 심벌이 그 자신으로부터 공제된다.

여기서, 일(1) 심벌 복합 지연 블록(74)에서 지연값 = 1 파일럿 심벌 기간에서,

인 경우이다.

Nt는 64개 칩의 파일럿에 걸쳐서 계산되고, 트래픽의 Eb는 월시 길이에 걸쳐서 계산된다(128 칩 기간에 대해 NChip = 8, 16, 32, 64). 이것은 매 전력 제어 그룹(PCG)마다에서 적분/덤프 누산기(integrate/dump accumulator)(76)에 의해 달성된다. 따라서, (78) 에서의 스케일링(scaling)은 정확한 Eb/Nt 가 다음과 같이 계산되는 식으로하여 파일럿 채널상에서의 노이즈 계산에 대해 실행된다.

포워드 링크 전력 제어에 대한 시물레이션 결과는 다음의 파라미터들과 추정들로 얻어진다.

최대 트래픽 채널 전송 Ec/Ior = -4 dB

최소 트래픽 채널 전송 Ec/Ior = -32 dB

내부 루프 전력 제어 스텝 크기 = 0.5 dB

외부 루프 전력 제어 스텝 업 (Step Up) 크기 = 0.5 dB

외부 루프 전력 제어 스텝 다운 (Step Down) 크기 =

n 번째 PCG 이동 스테이션 추정에 대하여, 베이스 스테이션은 (n+2) 번째 PCG 에서의 변화를 적용한다.

Nt 추정은 전체적인 전력 그룹에 대한 파일럿 심볼들에 기초한다.

PC 비트들은 전체 비율 트래픽과 동일한 전력 수준에서 전송된다.

역 전력 제어 비트(PCB) 에러는 1 퍼센트로 정하여진다.

내부 루프 전력 제어에 대한 파일럿 가중화된 기반의 Eb/Nt 추정 방법의 성능은 도 6 에서 보여준 바와같이, 제시된 방법보다 0.6 dB 이 더 좋다.

지금 전력 제어 시스템과 관련하여 제시된 방법의 성능의 비교는 도 7 과 도 8 에서 각각, 1-경로와 2-경로 레일리(Rayleigh) 채널들에 대하여 주어졌다.

도 6 은 결합기 이후에 파일럿 가중화된 PCB 심볼들을 사용한 Eb/Nt 추정이 제시된 방법보다 0.6 dB 더 좋다는 것을 보여준다. 그러나, 하드웨어는 제시된 방법보다 더 복잡하다.

느린 이동 속도에서 포워드 전력 제어 방법에 대한 제시된 방법은 1-경로와 2-경로 레일리 채널들에 대하여 각각, 5dB 과 1dB 이상의 성능 향상들을 제공한다. 빠른 이동 속도에서, 시스템의 성능은 포워드 전력 제어 방법이 취해질 때 나빠진다.

앞서 상술한 실시예가 위와 같이 보여졌지만, 상술된 본 발명이 상술된 실시예의 범주를 넘어서서 적용되는 것은 이 분야의 전문가에 의해 인식될 것이다. 따라서 그러한 대안, 변형, 그리고 고려된 변화들을 포함하는 본 발명의 범위가 청구범위들에 의하여 정의되도록 의도되었다.

Claims

확산 스팩트럼 통신 시스템에서 포워드 전력 제어를 위한 노이즈 밀도 당 비트 에너지를 추정하기 위한 장치에 있어서,

트래픽 경로와 파일럿 경로를 제공하기 위해 개별적인 다중경로 신호 입력들의 파일럿 심볼 정보로부터 트래픽 데이타 심볼들을 분리하는 레이크 수신기 전단과;

트래픽 경로에 위치하고 데이타 심볼 비트 에너지를 계산하기 위한 제1 적분기와;

파일럿 경로에 위치하고 노이즈 밀도를 계산하기 위한 제2 적분기와;

상기 제1 적분기에 의해 계산된 데이타 심볼 비트 에너지를 파일럿 경로로부터 상기 제2 적분기에 의하여 계산된 노이즈 밀도와 비교하기 위한 트래픽 경로로부터 취해지는 비회전된 전력 제어 비트로 이용하는 포워드 전력 제어 알고리듬을 채용하여 노이즈 밀도 당 비트 에너지의 추정치를 제공하는 추정기

를 포함하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 트래픽 경로의 상기 비트 에너지가 월쉬 길이에 대하여 계산되는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 적분기의 출력에 있고 상기 트래픽 경로에서 데이타 심볼값들을 결정하기 위한 제1 양자화기를 포함하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제2 적분기의 출력에 있고 상기 파일럿 경로에서 상기 파일럿 심볼값들을 결정하기 위한 제2 양자화기를 포함하는 장치.
제 4항에 있어서, 상기 제2 양자화기에 뒤이어 상기 파일럿 경로에 있는 채널 추정기를 더 포함하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 추정기는 전력 제어 비트를 결정하기 위해 개별적인 다중경로 신호 입력들의 각각의 핑거에 대하여 상기 포워드 전력 제어 알고리듬을 실행하는 장치.
제 6항에 있어서, 가변 레이트 프레임들인 경우에, 노이즈 밀도 당 비트 에너지의 추정은 Eb 추정용 비회전된 전력 제어 비트 심볼들에 의해 실행되는 장치.
제 6항에 있어서, 고정 레이트 프레임들인 경우에, 상기 포워드 트래픽 채널에 대한 노이즈 밀도 당 비트 에너지의 추정은 Eb 추정용 비회전된 포워드 트래픽 심볼들을 사용하여 실행되는 장치.
제 2항에 있어서, 상기 추정된 노이즈 전력이 상기 노이즈 밀도 당 비트 에너지의 계산 이전에 트래픽 월쉬 길이에 따라서 스케일되며 핑거당 64 칩에대해 적분된 파일럿 심볼들을 사용하여 상기 포워드 트래픽 채널에 대하여 상기 노이즈 밀도 당 비트 에너지의 추정이 실행되는 장치.
제 6항에 있어서, 상기 추정기는, 파일럿 가중 기반의 Eb/Nt 추정의 성능과 비교하여 포워드 전력 제어 알고리듬을 채용하는 상기 추정기의 하드웨어 구현에 있어서 대략 50 퍼센트 적은 게이트(gates)로서 최적의 폭에 대해 대략 0.6 dB 에서 내부 루프 전력 제어를 획득하는 장치.
확산 스팩트럼 통신 시스템에서 포워드 전력 제어를 위한 노이즈 밀도 당 비트 에너지를 추정하기 위한 방법에 있어서,

트래픽 경로와 파일럿 경로를 제공하기 위해 개별적인 다중경로 신호 입력들에 대해 레이크 수신기 전단으로 파일럿 심볼 정보로부터의 트래픽 데이타 심볼들을 분리하는 단계와;

데이타 심볼 비트 에너지를 얻기 위해 트래픽 경로를 적분하는 단계와;

노이즈 밀도를 얻기위해 파일럿 경로를 적분하는 단계와;

노이즈 밀도 당 비트 에너지를 제공하기 위해 파일럿 경로로부터의 노이즈 밀도와 비교하기 위해 포워드 전력 제어 추정을 가진 트래픽 경로로부터 취해진 비회전된 전력 제어 비트로서 데이타 심볼 비트 에너지를 사용하는 단계

를 포함하는 방법.