KR20040059150A

KR20040059150A - 신호대잡음비 추정기

Info

Publication number: KR20040059150A
Application number: KR1020020085728A
Authority: KR
Inventors: 박탄중
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-12-28
Filing date: 2002-12-28
Publication date: 2004-07-05

Abstract

본 발명은 DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없어 DPCH의 SIR을 구할 수 없는 경우에도 CPICH(Common Pilot Channel, 공통파일럿채널)을 이용하여 간섭신호를 구함으로써 SIR을 구하기에 적당하도록 한 신호대잡음비 추정기에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 전용물리채널(DPCH)의 신호대잡음비(SIR)를 계산하는 전용물리채널 SIR 계산부와, 공통파일럿채널(CPICH)의 SIR을 계산하는 공통파일럿채널 SIR 계산부와, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부에서 계산한 공통파일럿채널의 신호 전력과 상기 전용물리채널 SIR 계산부에서 계산한 전용물리채널의 신호전력의 비를 계산하는 신호전력비 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않은 경우에도 순방향 DPCH SIR을 정확하게 구할 수 있는 이점이 있다.

Description

신호대잡음비 추정기{Estimator of Signal to Interference}

본 발명은 IMT-2000(International Mobile Communication-2000) 순방향 전용물리채널(Dedicated Physical Channel, 이하, ‘DPCH ’) 신호대잡음비(Signal to Interfereance, 이하, ‘SIR’) 추정기에 관한 것으로, 특히 DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없어 DPCH의 SIR을 구할 수 없는 경우에도 CPICH(Common Pilot Channel, 공통파일럿채널)을 이용하여 간섭신호를 구함으로써 SIR을 구하기에 적당하도록 한 신호대잡음비 추정기에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템은 사람, 자동차, 선박, 열차, 항공기 등 이동체를 대상으로 하는 통신 시스템으로, 이에는 키폰 시스템, 이동전화(휴대전화, 차량전화), 항만전화, 항공기전화, 이동공중전화(열차, 유람선, 고속버스 등에 설치), 무선호출, 무선전화, 위성이동통신, 아마추어무선, 어업무선 등이 포함된다.

이러한 이동통신 시스템에는 아날로그 방식을 사용하는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 시스템, 디지털 방식을 사용하는 CDMA(Code Division Multiple Access, 부호 분할 다원 접속) 시스템 및 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할 다원 접속) 시스템, FDMA(Frequency Division Multiple Access, 주파수 분할 다원접속) 시스템, WLL(Wireless Local Loop, 무선 가입자 망), CDMA2000-1x, IMT2000 시스템 등이 있다.

한편, 아이엠티-2000 시스템은 유럽 및 일본을 중심으로 한 동기 방식과 미국을 중심으로 한 비동기 방식으로 나뉘는데, 비동기식은 범용 위치지정 시스템(GPS; Global Positioning System)을 이용한 기지국간 동기가 필요하지 않는 점에서 동기식과 구별된다. 비동기식은 표준화 기구 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)를 통해서 계속적으로 표준화가 진행되고 있다.

비동기식 아이엠티-2000 시스템은 대역확산방식(DS_MAP; Direct Sequence Mobile Application Protocol)을 사용하므로 주파수 효율성이 높고, 범용 로밍(Global Roaming)이 가능하다는 장점이 있다.

도 1에는, 일반적인 아이엠티-2000 시스템의 개략적인 블록 구성도가 도시되어 있다.

비동기식 아이엠티-2000 시스템은 무선운용장치(100), 기지국 제어기(110), 다수의 기지국(120) 및 이동 무선국(130)으로 구성된다. 상기 무선운용장치(100)는 Iu 인터페이스를 통하여 기지국 제어기(110)에 연결된다. 상기 무선운용장치(100)는 음성호 기반 베어러 접속 및 신호를 처리하는 영역인 회선 교환망(130)과 패킷호 기반 베어러 접속 및 신호를 처리하는 영역인 패킷 교환망(130)으로 구성된다.

상기 기지국 제어기(110)는 소프트 핸드 오버와 무선 자원 관리 알고리즘을 지원하며, 상기 무선운용장치(100)의 회선 교환과 패킷 교환 도메인 연결을 위한 동일한 인터페이스 사용과 공중 인터페이스 프로토콜 스택으로 회선 교환과 패킷 교환 데이터 처리기능을 수행한다. 상기 기지국 제어기(110)는 Iub 인터페이스로 다수의 기지국(120)에 연결된다.

상기 기지국(120)은 Uu 인터페이스를 통하여 이동 무선국(130)에 연결된다.상기 이동 무선국(130)은 가입자 식별, 인증 알고리즘 수행, 인증과 암호 저장, 그리고 가입자 정보를 갖는다.

그리고, 상기 기지국(120) 또는 이동 무선국(130)에는 역방향 또는 순방향 DPCH SIR 추정기가 구비되어 있다. 상기 기지국(120) 또는 이동 무선국(130)에 구비된 DPCH SIR 추정기에 의해 계산된 SIR을 기초로 전력제어를 수행한다.

즉, DPCH의 SIR은 매 슬롯마다 계산되어야 하며 이를 바탕으로 역방향 TPC(Transmission Power Control, 전송전력제어) 커맨드를 낸다. 상기 TPC 커맨드는 DPCH의 전력제어에 이용되는데, 이는 채널의 용량을 결정하는데 중요한 요소가 되며 이에 따라 셀에서 수용할 수 있는 가입자의 수가 좌우된다. 따라서, DPCH SIR 추정기의 성능과 그 특성을 향상시키는 것이 IMT-2000 시스템의 전체 성능향상의 중요한 요소가 된다.

다음은 종래기술에 의한 신호대잡음비 추정기에 대하여 기술한다.

도 2에는 종래 기술에 의한 DPCH SIR 추정기의 개략적인 블록 구성이 도시되어 있고, 도 3에는 순방향 DPCH 프레임의 구조가 도시되어 있고, 도 4에는 파일럿 수가 2, 4, 8, 16인 경우의 순방향 DPCH의 파일럿 비트 패턴이 도시되어 있고, 도 5에는 STTD를 사용한 경우의 순방향 DPCH의 파일럿 비트 패턴이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 DPCH SIR 추정기는, DPCH 역확산기(210)와 CHICH 역확산기(212)와 채널 추정기(214)와 매 슬롯마다 DPCH의 파일럿 필드를 추출하고 비트 패턴을 복구하는 파일럿 필드 추출기(Pilot Field Extractor)(216)와 파일럿 패턴을 생성하는 파일럿 패턴 생성기(Pilot PatternGenerator)(218)와 덧셈기(Adder)(220, 232)와 적분된 파일럿 필드의 신호전력을 심볼 수로 나누는 디바이더(Devider)(222, 234)와 입력된 신호를 제곱하는 제곱기(224, 230)와 저주파수만을 통과시키는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(236)와 DPCH에서의 신호대잡음비를 계산한는 SIR계산기(226)을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구성을 가지는 DPCH SIR 추정기는 이미 그 패턴을 알고 있는 DPCH의 파일럿 필드를 이용하여 신호전력과 잡음전력은 파일럿 필드의 분산(Variance)을 이용하여 추정한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 SIR 추정기는 다음과 같은 문제점이 제기되고 있다.

종래 기술에 의한 DPCH 추정기에서 역방향의 경우, 유저간의 구별은 서로 다른 스크램블링 코드(Scrambling Code)사용함으로써 이루어진다. 이 경우, 서로 다른 스크램블링 코드를 사용하는 유저의 신호는 간섭신호로써 작용한다. 따라서, 자기신호 이외의 모든 신호가 간섭신호로 작용한다.

그러나, 순방향의 경우, 셀에서 사용하는 하나의 스크램블링 코드에 여러 가입자가 서로 다른 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)를 사용하여 서로의 코드를 구별한다.

즉, 스클램블링 코드를 사용하고 있는 OVSF가 다른 유저의 신호는 간섭신호로 작용하지 않는다. 따라서, 순방향의 경우에는 DPCH의 SIR을 구하기 위해서는 스크램블링 코드와 OVSF가 곱해진 이후에 신호전력과 간섭신호전력을 구할 수 밖에없다

도 2에 도시된 바와 같이, DPCH의 SIR을 구하기 위해서는 파일럿 필드의 평균을 이용하여 신호전력을 계산하고 분산을 이용하여 잡음전력을 계산한다.

그런데 분산을 계산하기 위해서는 최소한 2개 이상의 심볼(4개 이상의 비트)이 존재하여야 한다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, IMT-2000 시스템의 순방향 DPCH의 슬롯구조 특성상 파일럿의 개수가 2인 경우는 심볼의 수가 하나인 경우가 된다. 이 경우 신호의 전력은 계산할 수 있으나 분산을 계산할 수 없으므로 잡음전력을 계산할 수 없고 그 결과 순방향 DPCH의 신호대 잡음비를 추정할 수 없는 문제점이 있다.

또한 STTD(Space Time Transmit Diversity)가 적용된 경우에는 파일럿의 개수가 8 또는 16인 경우에만 실효분산을 추정할 수가 있다. 따라서, 신호대 잡음비를 계산할 수 없거나 계산하더라도 부정확한 값을 추정하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 신호대잡음비(SIR) 추정기의 목적은, DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없어 DPCH의 SIR을 구할 수 없는 경우에도 CPICH(Common Pilot Channel)을 이용하여 간섭신호를 구함으로써 SIR을 구할 수 있는 신호대잡음비(SIR) 추정기를 제공하는 데 있다.

도 1은, 일반적인 IMT-2000 시스템의 개략적인 블록 구성도.

도 2는, 종래 기술에 의한 순방향 전용물리채널 신호대잡음비 추정기의 블록 구성도.

도 3은, 순방향 전용물리채널 프레임의 구조도.

도 4는, 다운링크 전용물리채널에 대한 파일럿트 비트 패턴.

도 5는, STTD를 사용한 경우의 전용물리채널에 대한 파일럿트 비트 패턴.

도 6은, 본 발명에 의한 순방향 전용물리채널 신호대잡음비 추정기의 블록 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 ; 무선운용장치 110 ; 기지국 제어기

120 ; 기지국 210, 610 ; DPCH 역확산기

212, 612 ; CPICH 역확산기 214, 614 ; 채널 추정기

216, 616 ; 파일럿필드추출기 218, 618 ; 파일럿패턴생성기

670 ; 신호전력비계산기 680 ; 스위치

226, 626, 660 ; 신호대잡음비계산기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 신호대 잡음비(SIR) 추정기는, 전용물리채널(DPCH)의 신호대잡음비(SIR)를 계산하는 전용물리채널 SIR 계산부와, 공통파일럿채널(CPICH)의 SIR을 계산하는 공통파일럿채널 SIR 계산부와, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부에서 계산한 공통파일럿채널의 신호 전력과 상기 전용물리채널 SIR 계산부에서 계산한 전용물리채널의 신호전력의 비를 계산하는 신호전력비 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하다.

본 발명에 의한 신호대 잡음비(SIR) 추정기는, 상기 전용물리채널 SIR 계산부와 공통파일럿채널 SIR 계산부에 연결되어서, STTD(Space Time Transmit Diversity)와 파일럿 필드의 심볼 수에 따라 SIR 추정 계산 방식을 선택할 수 있는 스위치부가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 신호대잡음비(SIR) 추정기는, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부는, 공통파일럿채널의 신호전력을 구하는 공통파일럿채널 신호전력단과, 공통파일럿채널의 잡음전력을 구하는 공통파일럿채널 잡음전력단과, 상기 공통파일럿채널 신호전력단에서 구한 신호전력과 공통파일럿채널 잡음전력단에서 구한 잡음전력을 기초로 공통파일럿채널의 SIR을 계산하는 SIR 계산단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하면, DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없어 DPCH의 SIR을 구할 수 없는 경우에도 CPICH(Common Pilot Channel, 공통파일럿채널)을 이용하여 간섭신호를 구함으로써 정확한 SIR을 구할 수 있는 이점이 있다.

다음은 본 발명인 신호대 잡음비(SIR) 추정기의 바람직한 일실시예를 첨부한도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 순방향 전용물리채널 신호대잡음비 추정기의 블록 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 순방향 전용물리채널 신호대잡음비 추정기는, DPCH의 SIR을 계산하는 DPCH SIR 계산부(500)와, CPICH의 SIR을 계산하는 CPICH SIR 계산부(600)와, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부(600)에서 계산한 공통파일럿채널의 신호 전력과 상기 전용물리채널 SIR 계산부(500)에서 계산한 전용물리채널의 신호전력의 비를 계산하는 신호전력비 계산기(670)로 구성된다.

그리고, 상기 전용물리채널 SIR 계산부(500)와 공통파일럿채널 SIR 계산부(600)와 신호전력비 계산기(670)에는 스위치(680)가 연결된다. 상기 스위치 (680)는 STTD(Space Time Transmit Diversity)와 파일럿 필드의 심볼 수에 따라 SIR 추정 계산 방식을 선택한다.

그리고, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부(600)는, 공통파일럿채널의 신호전력을 구하는 공통파일럿채널 신호전력단(650)과, 공통파일럿채널의 잡음전력을 구하는 공통파일럿채널 잡음전력단(651)과, 상기 공통파일럿채널 신호전력단(650)에서 구한 신호전력과 공통파일럿채널 잡음전력단(651)에서 구한 잡음전력을 기초로 공통파일럿채널의 SIR을 계산하는 SIR 계산기(660)로 구성된다.

그리고, 상기 DPCH SIR 계산부(500)는, 덧셈기(Adder)(620, 632)와 적분된 파일럿 필드의 신호전력을 심볼 수로 나누는 디바이더(Devider)(622, 634)와 입력된 신호를 제곱하는 제곱기(624, 630)와 DPCH에서의 신호대잡음비를 계산한는 DPCH SIR 계산기(626)으로 구성된다.

그리고, 상기 CPICH 신호전력단(650)은, 덧셈기(652)와 적분된 파일럿 필드의 신호전력을 심볼 수로 나누는 디바이더(654)와 입력된 신호를 제곱하는 제곱기(656)로 구성된다.

그리고, 상기 CPICH 잡음전력단(651)은, 덧셈기(658)와 적분된 파일럿 필드의 신호전력을 심볼 수로 나누는 디바이더(659)와 입력된 신호를 제곱하는 제곱기(657)로 구성된다.

또한 본 발명의 일실시예에 의한 순방향 DPCH SIR 추정기는, DPCH 역확산기(610)와 CHICH 역확산기(612)와 채널 추정기(614)와 매 슬롯마다 DPCH의 파일럿 필드를 추출하고 비트 패턴을 복구하는 파일럿 필드 추출기(616)와 파일럿 패턴을 생성하는 파일럿 패턴 생성기(Pilot Pattern Generator)(618) 역시 포함하고 있다.

다음은, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 일실시예에 의한 순방향 DPCH SIR을 구하는 과정에 대하여 기술한다.

상기 본 발명의 일실시예의 구성에서 본 바와 같이, CPICH SIR을 계산하는 새로운 CPICH SIR 계산부(600)에서 계산된 CPICH SIR과 상기 신호전력비 계산기(670)에서 계산된 DPCH 신호전력과 CPICH 신호전력의 비는 곱셈기(671)에 의해서 곱해지고, DPCH SIR 계산부(500)에서 계산된 DPCH SIR은 모두 스위치(680)로 입력되어진다.

이론적으로 계산하면 OVSF는 상호간에 100% 직교성을 가지고 있다. 따라서 DPCH에 DPCH의 OVSF를 곱할 경우 DPCH의 OVSF 이외의 OVSF 코드를 사용하는 모든 신호의 전력은 제거되고 DPCH의 신호전력과 간섭신호 성분만 남게 된다.

이것은 CPICH의 OVSF를 이용하는 경우에도 동일한 결과를 얻는다. 즉, DPCH를 이용하여 계산한 간섭신호전력과 CPICH를 이용하여 계산한 간섭신호전력은 등가인 것이다.

따라서, DPCH 파일럿필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없는 경우에는 CPICH를 이용하여 간섭신호를 구할 수 있게 된다. 이는 STTD 모드와 DPCH 파일럿 필드의 심볼 수에 따라 DPCH SIR의 추정방식을 변화시킴으로써 구현된다. STTD가 적용되지 않고 DPCH의 파일럿 필드 심볼 수가 2개 이상인 경우 종래의 SIR 추정 방식에 의하고, 그 이외의 경우에는 CPICH와 DPCH를 이용하여 SIR을 추정한다.

상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성과 동작 과정을 가지는 본 발명인 신호대잡음비(SIR) 추정기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, DPCH 파일럿 필드의 심볼 수가 충분치 않아 분산을 이용하여 간섭신호 전력을 구할 수 없어 DPCH의 SIR을 구할 수 없는 경우에도 CPICH을 이용하여 간섭신호를 구함으로써 정확한 SIR을 구할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 정확한 SIR을 구함으로써 DPCH의 전력제어 안정화를 향상시킬 수 있고, 시스템의 용량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

전용물리채널(DPCH)의 신호대잡음비(SIR)를 계산하는 전용물리채널 SIR 계산부와;

공통파일럿채널(CPICH)의 SIR을 계산하는 공통파일럿채널 SIR 계산부와;

상기 공통파일럿채널 SIR 계산부에서 계산한 공통파일럿채널의 신호 전력과 상기 전용물리채널 SIR 계산부에서 계산한 전용물리채널의 신호전력의 비를 계산하는 신호전력비 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 추정기.
제 1 항에 있어서,

상기 전용물리채널 SIR 계산부와 공통파일럿채널 SIR 계산부에 연결되어서, STTD(Space Time Transmit Diversity)와 파일럿 필드의 심볼 수에 따라 SIR 추정 계산 방식을 선택할 수 있는 스위치부가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 추정기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공통파일럿채널 SIR 계산부는,

공통파일럿채널의 신호전력을 구하는 공통파일럿채널 신호전력단과;

공통파일럿채널의 잡음전력을 구하는 공통파일럿채널 잡음전력단과;

상기 공통파일럿채널 신호전력단에서 구한 신호전력과 공통파일럿채널 잡음전력단에서 구한 잡음전력을 기초로 공통파일럿채널의 SIR을 계산하는 SIR 계산단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비 추정기.