KR20060079223A - 파일럿 신호의 시간에 따른 추이에 기초하여 수신국에데이터를 전송하는 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 송신국(NodeB)으로부터 수신국(UE1, UE2)으로 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따르면, 송신국(NodeB)에 안테나 장치(AV)가 제공되며, 상기 안테나 장치는 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서 시간에 따라 변동하는 자계 강도(E1, E2)를 갖는 전자기장을 발생시키고, 상기 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서의 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이를 기초로 하여 데이터를 전송하기 위해 상기 수신국(UE1, UE2)에 데이터(D1, D2)를 전송할 송신 시점(t1, t2)을 정한다.

Description

파일럿 신호의 시간에 따른 추이에 기초하여 수신국에 데이터를 전송하는 방법{METHOD FOR DATA TRANSMISSION TO A RECEIVING STATION ACCORDING TO THE TEMPORAL COURSE OF THE PILOT SIGNALS}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 송신국으로부터 수신국으로 데이터를 전송하는 방법 및 관련 송신국에 관한 것이다.
이동 무선 채널은 다경로 전파 현상을 특징으로 한다. 이는 송신 안테나로부터 방사된 무선 신호, 즉 전자기파로 변조된 신호가 여러 경로를 통해 송신 안테나로부터 수신 안테나로 전파되는 것을 의미한다. 그럼으로써 각각 신호를 운반하는 다수의 전자기파가 수신기에 도달하고, 수신기의 지역에 따른 전파 시간차로 인해 상이한 경로를 통해 전자기파의 보강 간섭(constructive interference) 또는 상쇄 간섭(destructive interference)이 발생한다. 따라서 한 편으로는 매우 양호한 수신 조건을 갖는 지역들을 포함하는 정상(定常) 무선 자장이 형성되고, 다른 한 편으로는 데드 스폿(dead spot)이 형성된다. 따라서 가입자국의 위치에 따라 서비스 제공이 원활하거나 원활하지 않을 수 있으며, 심지어 서비스 제공이 전혀 불가능할 수도 있다.
이동 전화 장치에서 일반적으로 나타나듯이, 수신자가 무선 자장에 대해 상 대적으로 이동하는 경우, 전술한 문제의 해결을 위한 여러 가지 방법이 공지되어 있다. 속도가 낮은 경우(~<10km/h)에는 고속 송신출력 제어가 사용될 수 있다. 속도가 높은 경우에는 전송될 데이터의 인터리빙을 통해 데드 스폿의 작용이 보상될 수 있다. 이와 같은 두 가지 방법은 예컨대 GSM(Global System for Mobile Communication) 표준 또는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 표준에 따른 이동 무선 시스템에 사용된다.
그러나 예컨대 휴대용 컴퓨터와 같이 매우 느리게 움직이거나 전혀 움직이지 않는 가입자국이 데이터를 수신해야 하는 경우에는 전술한 방법들이 적용될 수 없다. 그러나 UMTS 표준에 제공된, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)로 지칭되는 데이터 전송에서는 특히 느리게 움직이거나 전혀 움직이지 않는 가입자국에 고속의 데이터 전송이 제공된다. 이를 위해 하나의 무선 셀의 모든 가입자국이 그들의 무선 채널을 측정하여, 그 측정값을 무선 셀에 서비스를 제공하는 기지국에 알린다. 특히 양호한 무선 채널을 가진 가입자국에 무선 자원이 목적에 맞게 할당되도록 하기 위해, 기지국 내에 존재하는 계획 기능(planning functionality)이 사용된다. 데드 스폿 내에 영구적으로 위치하는 가입자국은 이러한 방식으로 무선 커버리지에서 거의 배제되는 반면, 무선 채널의 품질이 낮은 가입자국은 무선 채널의 품질이 양호한 가입자국보다 무선 자원을 할당받는 빈도가 덜하다. 따라서 HSDPA에 사용된 무선 자원의 분배가 불균등해진다. HSDPA를 위한 고속 송신 출력 제어가 제공되지 않고 일반적으로 가입자는 저속으로만 이동하므로, 앞서 언급한 무선 전송 보증 방법(송신 출력 제어 및 인터리빙)은 적용될 수 없다.
본 발명의 목적은, 무선 통신 시스템에서 송신국으로부터 수신국으로 데이터를 전송하는 바람직한 방법 및 고정 가입자국이 무선 커버리지에서 배제되지 않도록 할 수 있고, 가용 무선 자원들이 가입자국들에 균등하게 분배되는 것을 보증할 수 있는 송신국을 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항들에 따른 방법 및 송신국에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항의 대상이다.
본 발명에 따른, 무선 통신 시스템에서 송신국으로부터 수신국으로 데이터를 전송하는 방법에서는 송신국이 안테나 장치를 사용하며, 상기 안테나 장치는 수신국의 위치에서 시간에 따라 변동하는 자계 강도를 갖는 전자기장을 발생시키고, 상기 수신국의 위치에서의 자계 강도의 시간에 따른 추이를 기초로 하여 데이터를 전송하기 위해 상기 수신국에 데이터를 전송할 송신 시점을 정한다.
송신국은 시간에 따라 변하는 전자기장을 발생시킴으로써 수신국이 위치한 지역에서 영구적인 데드 스폿이 발생하지 않는 것을 보증한다. 또한, 송신국은 전송되는 데이터가 수신국의 위치의 자계 강도가 최대 크기가 되는 시점에 수신국에 도달하도록 송신 시점을 정할 수 있다. 송신국의 하나의 무선 커버리지 영역 내에 다수의 수신국이 존재하는 경우에는 물론 각각의 지역에서 시간에 따라 변하는 자장이 발생할 수 있으므로, 모든 수신국 각각에 자계 강도가 높은 데이터 수신, 즉 품질이 높은 데이터 수신이 가능해지는 시점이 개별적으로 지정될 수 있다. 모든 수신국을 위해 최소값과 최대값 사이에서 변동하는 자계 강도가 발생할 수 있기 때문에, 모든 수신국에 대해 그들의 위치에서 자계 강도가 높아지는 시점이 존재한다. 따라서, 예컨대 HSDPA를 위해 사용되는 무선 채널과 같은 무선 자원이 무선 커버리지 영역 내 모든 가입자국에 균등하게 분배될 수 있다.
송신국은 예컨대 공지되어 있는 수신국의 지리적 위치 및 수신국의 위치에 전자기장을 발생시키는 가능한 전자기파의 전파 경로의 특성과 함께 사용된 송신 출력을 참고하여 수신국의 위치에서의 시간에 따른 추이를 알아낸다. 송신국에는 예컨대 측정 또는 이론적 모델에 기초하여 검출된 할당 규정이 공지되며, 상기 규정에 따라 송신국이 각각의 송신 출력에 수신국의 위치(본 발명의 다른 실시예들에서는 상황에 따라 수신국들의 무선 커버리지 영역의 각각의 위치도 해당됨)의 자계 강도를 할당할 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 개선예에서는 송신국이 수신국으로부터 데이터 전송이 이루어지기 전에 송신국이 적어도 하나의 정보를 수신하고, 송신국은 상기 정보를 기초로 자계 강도의 시간에 따른 추이를 추정한다. 이 경우, 자계 강도의 시간에 따른 추이를 추정하기 위해 송신국에 미리 공지된 할당 규정은 더 이상 필요하지 않다. 그 대신 상기 정보를 기초로 시간에 따른 추이가 추정된다.
상기 정보로부터 수신국에 의해 수신된 신호의 품질이 적어도 2개의 시점에 추론될 수 있는 것이 특히 유용하다. 수신된 신호의 품질은 수신국의 위치의 자계 강도에 비례하기 때문에, 자계 강도의 시간에 따른 추이를 기술하는 함수의 이론적 지식을 토대로, 즉 전자기장은 결정론적으로 변한다는 지식을 토대로 각각 2개의 시점에 지정된 신호의 품질로부터 수신국의 위치의 자계 강도의 시간에 따른 추이의 추정이 이루어질 수 있다.
수신국의 위치에서 시간에 따라 변하는 자계 강도를 발생시키기 위한 안테나 장치는, 각각 하나의 전자기파를 송출하며 공간적으로 분리된 적어도 2개의 안테나로 구성되는 것이 바람직하다. 적어도 2개의 전자기파에 대해 상이한 주파수가 사용됨으로써, 특히 5 내지 50헤르츠의 주파수차 및/또는 상기 두 전자기파의 상대 위상각의 시간에 따른 변동으로 인해, 예컨대 개별 안테나에 의해 발생할 수 있는 정상 전자기장 대신 소위 이동성(wandering) 전자기장이 발생한다. 따라서 수신국에는 자계 강도의 시간에 따른 추이가 이론적으로, 즉, 자계 강도는 결정론적으로 변한다는 이론이 공지된다. 수신국의 위치 또는 송신국의 무선 커버리지 영역 내 각 지역의 전자기장이 변동하는 주기는 전자기파들의 주파수차의 역수로 정의되거나, 2개의 전자기파 사이의 360°의 상대적 위상 변동이 이루어지는 시간으로 정의된다. 예컨대 주파수차가 20헤르츠인 경우, 50 밀리세컨드의 주기가 생성된다. 2개 이상의 안테나를 포함함으로써 안테나 장치에서 조정 가능한 주파수 및 위상각을 갖는 2개 이상의 전자기파를 송출하는 안테나 장치에 의해서도 이동성 전자기장이 발생할 수 있다.
전송될 데이터가 적어도 2개의 전자기파로 변조되는 것도 바람직하다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서는 무선 통신 시스템이 이동 무선 시스템이다.
본 발명에 따른 송신국은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 모든 특징들을 포함한다.
하기에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 상세히 설명한다.
하기에서 수신국은 가입자국으로 지칭되나, 그에 국한되는 것은 아니다. 가입자국은 예컨대 이동 전화이거나, 또는 영상 데이터 및/또는 음성 데이터의 전송, 팩스 전송, 단문 메시지 서비스(SMS) 전송 및 이메일 전송 그리고 인터넷 액세스를 위한 이동형 또는 고정형 장치도 될 수 있다. 또한, 무선 통신 시스템의 일반적인 송신 유닛 및/또는 수신 유닛도 포함된다.
하기에서 송신국은 기지국으로 지칭되나, 그에 국한되는 것은 아니다.
본 발명은 바람직하게 모든 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. 무선 통신 시스템이란 국들 간에 무선 인터페이스를 통해 데이터 전송이 이루어지는 시스템을 말한다. 데이터 전송은 양방향뿐만 아니라 단방향으로도 이루어질 수 있다. 무선 통신 시스템은 특히 예컨대 GSM 표준 또는 UMTS 표준에 따른 모든 이동 무선 시스템이다. 예컨대 미래의 제 4 세대 이동 무선 시스템도 무선 통신 시스템에 포함된다.
하기에서는 UMTS 표준에 따른 이동 무선 시스템을 예로 하여 본 발명을 기술한다. 물론 본 발명이 UMTS 표준에 따른 이동 무선 시스템에만 국한되는 것은 아니다.
도면은 기지국의 개략도이다.
도 1에는 기지국(NodeB)이 개략적으로 도시되어 있다. 기지국(NodeB)은 도 시되지 않은 라인들을 통해 또는 중간에 접속된 국들(예: 무선망 제어기(RNC: Radio Network Controller))에 의한 무선 연결들을 통해 고정망과 연결된다. 기지국(NodeB)은 2개의 안테나(A1, A2)를 구비한 안테나 장치(AV)와 상기 안테나 장치(AV)를 제어하기 위한 제어 유닛(P)을 포함한다. 데이터 전송을 위해 기지국(NodeB)은 상기 두 안테나(A1, A2)를 이용하여 반송 주파수를 가진 각각 하나의 전자기파를 송출한다. 상기 두 안테나(A1, A2)의 반송 주파수는 예컨대 5 내지 50헤르츠만큼 차이가 난다.
두 전자기파의 그러한 주파수차로 인해 기지국(NodeB)의 무선 커버리지 영역 내에 예컨대 개별 안테나에 의해 발생할 수 있는 정상 전자기장 대신 소위 이동성 전자기장이 발생한다. 즉, 전자기장이 무선 커버리지 영역(FB) 내에 있는 각각의 장소에서 시간에 따라 변동한다. 이때, 기지국(NodeB)의 무선 커버리지 영역(FB) 내부의 한 지역의 전자기장이 변동하는 주기는 두 안테나(A1, A2)의 전자기파의 주파수차의 역수에 상응한다.
물론 기지국(NodeB)은 미세한 차이가 나는 2개의 반송 주파수 대신 1개의 공통 반송 주파수를 사용해서도 2개의 안테나(A1, A2)를 동작시킬 수 있다. 그러한 경우에도 마찬가지로 이동성 전기장을 발생시키기 위해, 2개 안테나(A1, A2)의 전자기파 간의 위상각을 시간에 따라 변동시킨다. 위상각의 시간에 따른 변동이 밀리세컨드 당 7.2°이면, 예컨대 50 밀리세컨드 이내에 360°의 위상 변동이 발생한다. 상기 위상 변동은 위상각이 일정할 때 2개의 전자기파의 20헤르츠의 주파수차에 상당하는 것이다.
기지국(NodeB)은 파일럿 신호를 2개의 반송 주파수로 변조하여 소위 CPICH(Common Pilot Channel)을 통해 전송하고, 상기 파일럿 신호는 기지국(NodeB)의 무선 커버리지 영역 내에 있는 모든 수신국에 의해 수신될 수 있다. 제 1 위치(P1)에 있는 제 1 가입자국(UE1)은 시간에 따라 변하는 제 1 자계 강도(E1)를 갖는 파일럿 신호를 수신한다. 이는 표시법에 의해 E1(P1, t)로 표시되어 있다. 즉, 제 1 자계 강도 E1은 제 1 위치(P1)와 시간(t)의 함수이다. 제 2 위치(P2)에 있는 제 2 가입자국(UE2)도 마찬가지로 제 2 자계 강도(E2)를 갖는 파일럿 신호를 수신한다. 도면에 제 2 자계 강도(E2)의 위치 의존도와 시간 의존도가 제 1 자계 강도(E1)와 동일한 방식으로 표시되어 있다.
상기 두 위치(P1, P2)에서의 2개의 자계 강도(E1, E2)의 최대값은 제 1 가입자국(UE1) 및 제 2 가입자국(UE2)으로부터 기지국(NodeB)까지의 거리뿐만 아니라 상기 위치(P1, P2)에 도달하는 전자기파들의 전파 경로와 신호 감쇠에 좌우된다. 상기 두 위치(P1, P2)의 2개의 자계 강도(E1, E2)가 변동하는 주기는 상기 두 위치(P1, P2)에서 동일하며, 2개의 반송파의 주파수차(DF)의 역수에 상응한다. 도면에 상기 두 위치(P1, P2)에서 중첩된 반송파의 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이가 개략적으로 도시되어 있다.
2개의 가입자국(UE1, UE2)은 각각 제 1 시점(t1', t2') 및 제 2 시점(t1", t2")에 수신된 파일럿 신호의 품질을 측정한다. 이때, 신호의 품질은 예컨대 신호 대 잡음 비의 형태를 취한다. 이어서 2개의 가입자국(UE1, UE2)은 각각 하나의 정보(I1, I2)를 기지국(NodeB)으로 전송하며, 상기 정보들로부터 각각 2개의 시점 (t1', t2' 또는 t1", t2")에 각각의 수신된 파일럿 신호의 품질을 추론할 수 있다. 기지국(NodeB)에는 2개의 안테나(A1, A2) 사이의 주파수차(DF)가 공지되고, 그에 따라 무선 커버리지 영역(FB) 내 임의의 위치에서의 자계 강도가 시간에 따라 변동하는 주기가 공지된다. 기지국(NodeB)은 각각 2개의 시점(t1', t2' 또는 t1", t2")에 공지된 각 파일럿 신호의 품질에 기초하여 제 1 위치(P1)에서의 제 1 자계 강도(E1) 및 제 2 위치(P2)에서의 제 2 자계 강도(E2)의 시간에 따른 추이를 추정한다. 이어서 기지국(NodeB)은 제 1 가입자국(UE1)에 대해 데이터(D1)를, 예컨대 HSDPA를 이용하여, 제 1 트래픽 채널(TCH)을 통해 제 1 가입자국(UE1)에 전송할 제 1 송신 시점(t1)을 결정한다. 2개의 안테나(A1, A2)는 물론 앞서 CPICH를 통한 파일럿 신호의 전송에 사용된 것과 동일한 반송 주파수 및 동일한 주파수차(DF)를 이용하여 작동된다. 또한, 파일럿 신호는 제 1 데이터(D1)와 동일한 채널을 통해 전송될 수도 있다. 예컨대 두 경우 모두 CPICH 또는 제 1 트래픽 채널이 사용될 수 있다. 기지국(NodeB)은 파일럿 신호 대신 데이터도 트래픽 채널을 통해 두 가입자국(UE1, UE2)으로 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 데이터를 위해 적어도 2개의 시점에 수신 품질이 측정될 수 있으며, 그 결과 두 위치(P1, P2)에서의 제 1 자계 강도 및 제 2 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이를 추정할 수 있고, 다음 데이터 전송을 위한 송신 시점들이 각각 결정될 수 있다.
제 1 시점(t1)은, 제 1 수신 시점에서 제 1 위치(P1)에서의 제 1 자계 강도(E1)의 최대값이 "t1 + Δt1"이 되도록 선택된다. 제 1 위치(P1)에서의 제 1 자계 강도(E1)가 최대인 시점이 수신 시점인 것이 이상적이다. 앞서 기술한 것과 동 일한 방식으로, 기지국(NodeB)은 제 2 데이터(D2)를 제 2 가입자국(UE2)으로 전송할 제 2 송신 시점(t2)을 결정한다. 제 2 데이터(D2)는 제 2 가입자국(UE2)에 의해 제 2 수신 시점에 값 "t2 + Δt2"로써 수신되며, 상기 시점에도 마찬가지로 제 2 위치(P2)에서의 제 2 자계 강도(E2)가 최대이다.
두 가입자국(UE1, UE2)의 위치들(P1, P2)에서 시간에 따라 변하는 각각의 전자기장(E1, E2)에 의해, 상기 두 가입자국(UE1, UE2) 중 어느 것도 영구적인 데드 스폿 내에 존재할 수 없는 것이 보증된다. 또한, 기지국(NodeB)은 자신의 무선 커버리지 영역(FB) 내에 또 다른 가입자국들이 존재하는 경우, 모든 가입자국에 대해 각각의 위치에서의 각 자계 강도의 시간에 따른 추이를 추정할 수 있고, 그럼으로써 상기 가입자국들이 이용할 수 있는 무선 자원, 예컨대 HSDPA를 이용한 데이터 전송에 제공되는 무선 채널을 모든 가입자국에 균등하게 분배할 수 있다.
무선 자원에는 예컨대 송신 출력이나 송신 시간 간격뿐만 아니라, 하나의 무선 인터페이스상에서 상이한 채널들 및/또는 가입자국들을 분리하기 위해 사용되는 확산 코드 및/또는 스크램블링 코드가 속한다.
도면에 도시된 2개의 가입자국은 본 실시예에서 제 1 위치(P1) 및 제 2 위치(P2)에 고정되어 있다. 물론 본 발명은 상기 두 가입자국이 움직이는 경우에도 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 장점은, 모든 가입자국에 대해 가용 무선 자원이 균등하게 분배됨으로써 무선 커버리지 영역(FB) 내에 있는 모든 가입자국의 전체 데이터 처리량이 최대가 된다는 것이다. 또한, 기지국은 데이터 패킷의 전송시 기지국 (NodeB) 내에서의 버퍼링에 의해 발생하는 지연 시간이 최소화되도록 송신 시점을 선택할 수 있다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 송신국(NodeB)으로부터 수신국(UE1, UE2)으로 데이터를 전송하는 방법으로서,
    상기 송신국(NodeB)은 안테나 장치(AV)를 사용하며, 상기 안테나 장치는 상기 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서 시간에 따라 변동하는 자계 강도(E1, E2)를 갖는 전자기장을 발생시키고,
    상기 송신국(NodeB)은 상기 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서의 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이를 기초로 하여 데이터를 전송하기 위해 상기 수신국(UE1, UE2)에 데이터(D1, D2)를 전송할 송신 시점(t1, t2)을 정하는,
    데이터 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 송신국(NodeB)은 데이터 전송이 이루어지기 전에 상기 수신국(UE1, UE2)으로부터 적어도 하나의 정보(I1, I2)를 수신하고, 상기 정보를 기초로 하여 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이를 추정하는,
    데이터 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 정보(I1, I2)로부터 상기 수신국에 의해 수신된 신호의 품질이 적어도 2개의 시점(t1', t2' 또는 t1", t2")에 추론될 수 있는,
    데이터 전송 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서 시간에 따라 변하는 자계 강도(E1, E2)를 발생시키기 위한 상기 안테나 장치(AV)는, 각각 하나의 전자기파를 송출하며 공간적으로 분리된 적어도 2개의 안테나(A1, A2)로 구성되는,
    데이터 전송 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전자기파들이 상이한 주파수를 갖는,
    데이터 전송 방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전자기파의 주파수가 5 내지 50헤르츠 만큼 차이가 나는,
    데이터 전송 방법.
  7. 제 4항, 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 전자기파의 상대 위상각이 시간에 따라 변동하는,
    데이터 전송 방법.
  8. 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 전송될 데이터(D1, D2)가 적어도 2개의 전자기파로 변조되는,
    데이터 전송 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템이 이동 무선 시스템인,
    데이터 전송 방법.
  10. 송신국(NodeB)으로서,
    수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서 시간에 따라 변하는 자계 강도(E1, E2)를 갖는 전자기장을 발생시키기 위한 안테나 장치(AV),
    상기 수신국(UE1, UE2)의 위치(P1, P2)에서의 자계 강도(E1, E2)의 시간에 따른 추이를 기초로 하여 데이터를 전송할 송신 시점(t1, t2)을 결정하기 위한 제어 유닛(P), 및
    상기 송신 시점(t1, t2)에 상기 수신국(UE1, UE2)으로 상기 데이터(D1, D2)를 전송하기 위한 수단들(AV)을 포함하는,
    송신국.
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