KR20070017206A - 브로드캐스트 멀티캐스트 모드 - Google Patents

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KR20070017206A
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communication system
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아난드 지. 다바크
에코 옹고사누시
아리스 파파사켈라리오우
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텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

브로드캐스트/멀티캐스트 전송 포맷은 데이터부 (402, 504) 와 트래픽 데이터부에 결합된 싸이클릭 프레픽스 (CP) 를 포함한다. 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 전송을 수행하는 통신 시스템들에 적용되는 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 위한 방법 및 시스템을 또한 설명한다. 전송의 데이터부에 파일럿을 추가하는 것이 또한 개시된다.
브로드캐스트, 멀티캐스트, 싸이클릭 프레픽스, 파일럿

Description

브로드캐스트 멀티캐스트 모드{BROADCAST MULTICAST MODE}
본 발명은 일반적으로 통신 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통신 시스템들에서 사용하기 위한 브로드캐스트/멀티캐스트 모드에 관한 것이다.
하이 레이트 패킷 데이터 (HRPD : High rate packet data) 는 무선 데이터 기술에 기초한 고속 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 인 1xEV-DO 라고 통상적으로 불리기도 한다. HRPD 의 포괄적인 논의는 미국통신산업협회 임시표준문서 #TIA/EIA/IS-856, 2000년 11월 1일자 "cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification," 위원회 TR-45.4 에서 발견될 수 있다.
도 1 은 2004년 6월 3GPP2 의 필라델피아 회의, "Enhanced Broadcast multicast for HRPD" 의 #C30-20040607-060 제안에 따른 강화 브로드캐스트 멀티캐스트 (EBM) 에 기초한 종래 기술인 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 을 도시한다. 도 1 에 도시한 바와 같이, 전송 포맷의 구성은 OFDM 및 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 전송 양자를 사용한다. 매체 액세스 제어 (MAC) 부 (104, 108, 114, 118) 및 파일럿부 (106, 116) 는 CDMA 를 이용하여 송신되는 반면, OFDM 데이터부 (102, 110, 120) 는 OFDM 을 이용하여 송신된다. 도 1 의 전송 포맷의 하나의 제한 사항은 도 2 에 도시한 통상적인 HRPD 전송 구성과 역방향으로 호환가능하지 않다는 것이다. OFDM 이 통상적으로 HRPD 채널들에 의해 사용되지 않으므로, HRPD 채널들은 도 1 의 전송 포맷의 OFDM 변조된 부분과 역방향으로 호환가능하지 않다.
브로드캐스트 멀티캐스트 데이터는 모든 시스템 사용자들에게 브로드캐스팅되며, 도 1 에 도시한 포맷을 사용하는 통신 시스템의 상이한 셀들/섹터들로부터 동일한 정보가 송신되는 것 또한 가능하다. 이러한 상황에서, 롱 코드 확산을 갖는 CDMA 가 이용되는 경우에, 상이한 셀들/섹터들로부터 수신된 정확하게 동일한 신호들이 서로 간섭을 유발하고, 이들은 예들 들어 레이크 수신기를 이용하여 서로 코히런트하게 (coherently) 결합될 수 있다. 그러나, HRPD 의 전송은 등화기가 수신기에 구현되는 것을 필요로 하고, 이러한 경우에, 등화기의 길이가 매우 길 수 있으므로 (~ 50 탭), 상이한 셀들/섹터들에 의해 송신된 동일한 데이터를 효율적으로 결합하기 곤란하다. 상이한 셀들/섹터들로부터 도래한 데이터가 상이한 셀/섹터 의존 특정 확산 코드들과 함께 변조되므로, 이러한 결합은 하나의 공정에서 효율적으로 행해질 수 없다. 가능한 서브-최적 결합 구성은 모든 등화기들로부터의 결과적인 소프트 판정을 결합하기 전에 각 섹터로부터 수신된 신호상에 별개의 등화 (equalization) 를 수행하는 것이다. 이러한 결합 접근이 실제로 가능하지만, 서브-최적 결합 및 등화로 인한 성능 손실이 특히 고주파수 선택 채널들에서 상당할 수도 있다.
통상의 브로드캐스트 멀티캐스트 시스템 (BCMS) 은 섹터 의존 롱 코드 확산을 파일럿 및 데이터 필드들 상에 적용한다. 이는 여러가지 문제점들을 발생시 킨다. 고주파수 선택 채널들 (예를 들어, 보행용 (Pedestrian) B 채널) 에서, 성능을 향상시키기 위하여, 등화기가 레이크 수신기의 대용물로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 등화는 섹터들을 소프트 결합하기 전에 섹터마다 수행된다. 대부분의 등화기들은 그 등화기 탭들을 트레이닝하거나 채널 추정을 수행하기 위하여 양호한 성능을 획득하는 충분히 높은 신호대잡음비 (SNR) 를 필요로 한다. 불행하게도, 보다 강한 (주 (primary)) 섹터들로부터의 간섭으로 인해 부 (secondary) 섹터에 대한 SNR 이 매우 낮으므로 이는 불가능하다. 또한, 섹터 의존 데이터 및 파일럿 확산으로 인해, 모든 섹터들에 걸쳐 합산된 총 채널의 하나의 샷 (shot) 등화를 획득할 수 없다.
OFDM 의 경우에, 정확하게 동일한 정보가 상이한 (롱 코드를 가지지 않은) 셀들/섹터들로부터 송신되므로, 상이한 셀들/섹터들로부터 수신된 신호들은 다중경로 전파 지연처럼 보인다. 따라서, 모든 상이한 다중경로들/신호들은 주파수영역 등화를 수행하기 전에 고속 푸리에 변환 (FFT) 을 이용하여 수신기에서 효율적으로 결합될 수 있다. 이러한 접근은 시스템의 상이한 기지국으로부터 예측된 전파 지연보다 큰 길이를 갖는 싸이클릭 프레픽스 (CP) 를 이용한다. 따라서, 신호 기지국에 대한 채널 확산이 훨씬 더 작다고 할지라도 (예를 들어, 차량용 (Vehicular) B 채널에서 15 마이크로초보다 작다고 할지라도), 매우 큰 CP (예를 들어, 대략 65 마이크로초를 필요로 하는 80 샘플들) 가 도 1 의 전송 포맷과 함께 사용된다. 싸이클릭 프레픽스 삽입으로 인한 스펙트럼이 효율 손실이 발생한다. 하지만, 이러한 레이트는 결합의 이용으로부터의 쓰루풋 (throughput) 이득과 상 쇄된다.
도 2 에 도시한 바와 같이, CDMA 를 이용하여 송신되는 HRPD 에 대한 통상적인 전송 포맷은 데이터 (트래픽 데이터) (202), MAC (204), 파일럿 (206), MAC (208), 후속하는 데이터 (210), 데이터 (212), MAC (214), 파일럿 (216), MAC (218) 및 데이터 (220) 를 포함한다. OFDM 이 상이한 기지국들로부터 송신된 신호의 정확한 복제의 공동 결합 및 등화의 매우 효율적인 방법을 허용하지만, 도 2 에 도시한 HRPD 에 통상적으로 이용되는 모든 CDMA 전송과의 역방향 비호환성과 같은 제한 사항들 또한 도입한다.
도 1 은 HRPD 에 대한 강화 브로드캐스트/멀티캐스트 모드 (EBM) 에 대한 종래 기술의 채널의 구성을 강조한 도면이다.
도 2 는 HRPD 전송 포맷의 종래 기술을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따라 브로드캐스트/멀티캐스트 전송 포맷에 기초한 CDMA-CP 를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 싸이클릭 프레픽스 배치를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 또 다른 싸이클릭 프레픽스 배치를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 블록도를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템을 도시한다.
도 8 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전송 포맷을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 또 다른 전송 포맷을 도시한다.
도 10 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전송 포맷을 도시한다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 브로드캐스트/멀티캐스트 전송의 수신을 강조한 흐름도를 도시한다.
<바람직한 실시형태의 상세한 설명>
본 명세서에서, 본 발명의 브로드캐스트 멀티캐스트 모드의 일 실시예를 예시하는 HRPD 시스템을 이용한다. 이러한 모드는 임의의 무선 표준에 적용가능하고 HRPD 시스템에 한정되지 않는다.
도 3 에서, 다른 브로드캐스트/멀티캐스트 통신 시스템뿐만 아니라 HRPD 에 관련된 브로드캐스트/멀티캐스트 데이터의 전송에 대한 전송 포맷이 도시된다. 개시된 접근법은 통신 시스템에서의 상이한 섹터들/셀들로부터 수신한 신호들을 효율적으로 결합한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 브로드캐스트/멀티캐스트 데이터가 시스템의 상이한 섹터들/셀들로부터 송신될 때마다, 본 발명은 싸이클릭 프레픽스 (CP) 를 브로드캐스트/멀티캐스트 데이터에 삽입한다. CP 는 뒤에 첨부될 수도 있고, 앞에 첨부되거나 데이터의 양측에 추가될 수 있다. 임의의 셀/섹터 특정 롱 코드 확산이 본 발명의 일 실시형태의 전송의 이러한 일부에 대하여 제거된다. 또는, 동일한 브로드캐스트/멀티캐스트 컨텐트가 통신 시스템의 상이한 섹터들/셀들로부터 송신되는 경우에, 컨텐트 의존 롱 코드 확산이 이러한 데이터를 다른 컨텐츠와 구별하는데 이용될 수 있다. 도 3 에 도시한 예시적인 포맷에서, CP 는 트래픽 데이터 (302, 310, 312 및 320) 의 전후에 추가된다. 또한, 이러한 포맷은 MAC (304, 314), 파일럿 (306, 316) 및 MAC (308, 318) 를 포함한다. 도 3 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따르면, 트래픽 데이터부 (302, 312, 320) 는 롱 코드 확산을 이용하지 않는 트래픽 데이터의 전후에 추가되는 CP 들을 포함한다. 하나 이상의 CP 들을 트래픽 패킷들 (302, 310, 320) 에 첨부함으로써, 통신 시스템은 통상적인 HRPD 시스템과의 역방향 호환성을 유지할 수 있고, 시스템의 상이한 섹터들/셀들로부터 수신되고 있는 동일한 신호들의 효율적인 결합을 허용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 브로드캐스트/멀티캐스트 데이터가 시스템의 상이한 섹터들/셀들로부터 송신될 때마다, CP 는 브로드캐스트/멀티캐스트 데이터에 부착되고, 도 3 에 도시한 바와 같이, CP 들이 데이터에 앞에 첨부되고 뒤에 첨부되거나, 도 4 에 도시한 바와 같이, CP (404) 가 데이터 (402) 뒤에만 첨부될 수 있거나, 도 5 에 도시한 바와 같이, CP (502) 가 데이터 (504) 의 앞에 첨부될 수 있다. 수행된 한가지 다른 점은 CP 및 트래픽 데이터의 전송 동안에 임의의 롱 코드 확산을 제거한다는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3 에 도시한 CDMA + CP 기반 전송이라 하는 것을 이용하는 몇몇 이점은, CDMA + CP 구성은 수신기에서의 최적의 결합 및 등화를 편리하게 한다는 것이다. 즉, 동일한 컨텐트를 송신하는 모든 섹터들로부터의 합성 롱 채널의 결합 및 등화가 도 6 에 도시되고, 이하 더 설명할 바와 같은 수신기 구성을 이용하여 효율적이고 보다 낮은 복잡도로 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 설명한 CDMA + CP 접근법의 이용은, 이러한 송신기들이 여전히 CDMA 전송 들을 사용하므로, 통상적인 HRPD 및 다른 타입의 브로드캐스트/멀티캐스트 시스템과의 역방향 호환성을 제공한다. CP 의 추가적인 블록(들) 이 송신기에서 추가되어야 하는 때에 셀/섹터 특정 롱 코드 확산은 송신기로부터 제거될 수 있고, CP 의 추가 외에, 송신기 시그널링에서 요구되는 다른 변화는 존재하지 않는다.
본 발명의 CDMA + CP 구성을 이용한다면, CDMA 가 이용되므로 다른 타입의 수신기들이 사용될 수 있는데, 예를 들어 통상적인 레이크 수신기들 또는 등화기들이 이용될 수 있다. 다른 셀들/섹터들로부터 동일한 브로드캐스트/멀티캐스트 신호들을 효율적으로 결합할 수 있는 보다 향상된 수신기에 대한 필요성이 있다면, 도 6 에 도시한 바와 같은 고속 푸리에 변환 (FFT)/역 고속 푸리에 변환 (IFFT) 수신기 (600) 가 또한 사용될 수 있다. FFT/IFFT 구성 수신기 (600) 는 다른 섹터들/셀들에 걸쳐 결합된 채널로부터 기인한 롱 채널 응답의 보다 낮은 복잡도의 결합 및 등화를 허용하는데, 이는 CP 의 삽입에 의해 가능하게 된다. FFT 블록 (602) 은 수신한 신호에 FFT 를 수행하고 변형된 신호를 주파수 영역 등화기 (604) 에 제공한다. 이용될 수 있는 등화 알고리즘은 예시적인 실시예로서 선형, 결정 피드백 및 최대 우도 (maximum likelihood) 를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 그 후, 역 FFT (IFFT) 는 정규화된 (normalized) 신호에 대해 IFFT 를 수행한다. 최종적으로, 신호의 복조는 직교 위상 편이 변조 (QPSK)/ 16 직교 진폭 변조 (QAM) 복조기 (608)(QPSK/16QAM) 에 의해 수행된다.
이하 도 7 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템 (700) 이 도시된다. 통신 시스템 (700) 은 메시지들을 각각 브로드캐스트/멀티캐스트할 수 있는 복수의 셀 사이트들 (702-706) 을 포함하는 셀룰라 시스템을 포함할 수 있다. 하나 이상의 셀 사이트들은 시스템의 다른 섹터들 내에 배치될 수 있다. 복수의 셀룰라 폰들 (708, 710) 이 시스템 (700) 내에서 동작한다. 셀룰라 폰들 (708, 710) 을 포함하는 통신 시스템 (700) 은 기존의 CDMA 시스템들과 역방향으로 호환가능한 HRPD 에 대한 향상된 브로드캐스트 멀티캐스트 모드를 허용하는 본 발명의 CDMA + CP 구성을 사용한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 파일럿 심볼이 브로드캐스트/멀티캐스트 메시지들에 대한 데이터 필드들 내에 삽입된다. 파일럿 심볼들은 코드-영역 (CD) 또는, 시간-영역 다중화될 수 있다. 코드 또는 시간 영역 내의 파일럿 심볼들의 위치는 수의적 (arbitrary) 이거나 다른 기준에 기초하여 최적화될 수 있다. 파일럿 심볼들의 추가는 전술한 CP 에 대한 추가일 수 있거나 CP 를 이용하지 않고 파일럿 심볼들만을 이용할 수 있다. 도 8 에서, 이전에 도시한 데이터 필드 (302) 와 같은 데이터 필드가 도시되지만, 도 8 에서는 파일럿 (806) 이 데이터 (802) 및 CP (804) 에 추가된다. 파일럿 (806) 은 TD 파일럿을 포함할 수 있는데, 데이터 필드의 말단에 추가되는 것으로 도시되었다 할지라도, TD 파일럿 (806) 은 데이터 필드(들)의 시작부에 또한 도입될 수 있다. 도 8 데 도시한 예시적인 실시예에서, 파일럿은 Np 코드들을 갖는 TD 파일럿 (806) 일 수 있고, CP 는 Nc 칩들을 가질 수 있고, 데이터 필드는 예를 들어 400 칩들을 가질 수 있고, 도 8 에 도시한 전체적인 데이터 필드는 400 + Nc + Np 칩들을 포함하는 CDMA 변조된 데이터 필드일 수 있다. 파일럿 심볼들이 데이터 필드에 삽입되므로, 파일럿은 컨텐 트 의존 롱 확산 코드를 이용하여 또한 확산된다. 이러한 파일럿 심볼들은 간단하고 (하나의 샷) 효율적인 합성 브로드캐스트/멀티캐스트 채널의 추정을 (복수의 섹터들로부터) 허용한다.
도 9 에서, TD 파일럿 (904) 이 CP 의 이용없이 데이터 (902) 에 추가되는 또 다른 실시예가 도시된다. 도 9 에 도시한 예시적인 실시예에서, 데이터 (902) 는 롱 코드 확산을 이용하지 않고 전송된다. 도 10 에서, 도시한 또 다른 실시예는 코드 분할 파일럿 (1002) (M 코드들을 갖는 예) 이 데이터 (1004) (16 M 코드들을 갖는 CDMA 변조된 데이터) 에 추가되는 것이다. 설명한 파일럿을 이용하는 것은 통신 시스템에 의해 전송된 브로드캐스트 또는 멀티캐스트를 수신하는 수신기들에서의 결합 및 등화 (equalization) 를 용이하게 한다. 모든 셀들/섹터들로부터의 합성 롱 채널의 결합 및 등화는 전술한 FFT/IFFT 수신기 구조 또는 다른 수신기 구조를 이용하여 효과적으로 획득될 수 있다. 파일럿 신호가 설명한 데이터에 추가되는 경우에, 파일럿 칩들이 알려지고, 다른 수신기(들)에 의한 등화 동안에 에지 효과를 제거하는데 이용될 수 있다.
도 11 에서, 브로드캐스트/멀티캐스트 전송이 수신되는 방식을 강조하는 흐름도를 도시한다. 1102 에서, 데이터 필드들이 송신된 패킷의 나머지로부터 추출된다. 1104 에서 파일럿이 데이터로부터 추출되고, 채널 추정이 수행된다. 1106 에서, 데이터 필드의 전송에서 사용된다면 CP 가 제거된다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 예시 및 설명하였지만, 본 발명이 한정적이지 않다는 것은 명백하다. 다양한 수정, 변화, 변경, 대체물 및 등가물이, 첨부 된 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 인지될 것이다. 브로드캐스트/멀티캐스트에 대한 컨텐트 의존 확산을 갖는 CDMA + CP 는 설명한 3GPP 고속 다운링크 패킷 액세스 (HSDPA) 외에 다른 시스템들 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 통신 시스템에서 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하는 방법으로서,
    데이터가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 전송의 일부가 되면, 그 데이터에 싸이클릭 프레픽스 (cyclic prefix) 를 추가하는 단계; 및
    상기 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하는 단계
    를 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 싸이클릭 프레픽스를 추가하는 상기 단계는,
    a) 상기 싸이클릭 프레픽스를 데이터에 뒤에 첨부하는 단계,
    b) 상기 싸이클릭 프레픽스를 데이터 앞에 첨부하는 단계, 또는
    c) 상기 싸이클릭 프레픽스를 데이터 앞과 뒤에 첨부하는 단계
    를 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 및 상기 싸이클릭 프레픽스는 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 을 이용하여 송신되는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터는 컨텐트 의존 롱 코드 확산을 이용하여 송신되는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하기 전에, 파일럿을 상기 데이터에 추가하는 단계를 더 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 하이 데이터 레이트 패킷 데이터 (HRPD) 통신 시스템인 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  7. 통신 시스템으로서,
    복수의 셀 사이트들을 포함하고,
    브로드캐스트/멀티캐스트 메시지가 상기 복수의 셀 사이트들에 의해 송신되어야 하는 경우에, 송신되는 상기 브로드캐스트/멀티캐스트 메시지는,
    데이터부;
    상기 데이터부에 결합된 싸이클릭 프레픽스 (CP) 를 포함하고,
    상기 데이터부 및 상기 싸이클릭 프레픽스는 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 을 이용하여 송신되는 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 싸이클릭 프레픽스는,
    a) 상기 데이터부 뒤에 첨부되거나,
    b) 상기 데이터부 앞에 첨부되거나, 또는
    c) 상기 데이터부 앞과 뒤에 첨부되는 통신 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터부는 컨텐트 의존 롱 코드 확산을 이용하여 송신되는 통신 시스템.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 하이 레이트 패킷 데이터 (HRPD) 시스템을 포함하는 통신 시스템.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트/멀티캐스트 메시지는 파일럿을 더 포함하는 통신 시스템.
  12. 복수의 셀 사이트들을 포함하는 통신 시스템에서 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하는 방법으로서,
    상기 복수의 셀 사이트들에 의해 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하기 전에 파일럿을 데이터 필드에 추가하는 단계를 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 데이터 필드에 대해 컨텐트 의존 롱 코드 확산을 수행하는 단계를 더 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 브로드캐스트/멀티캐스트 전송을 송신하기 전에 싸이클릭 프레픽스를 상기 데이터 필드에 추가하는 단계를 더 포함하는 브로드캐스트/멀티캐스트 송신 방법.
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