KR20070121002A - Ｒａｋｅ 수신기에 대하여 지연 값들을 선택하는 방법 및컴퓨터 판독가능 매체 - Google Patents

Ｒａｋｅ 수신기에 대하여 지연 값들을 선택하는 방법 및컴퓨터 판독가능 매체 Download PDF

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KR20070121002A
KR20070121002A KR1020077023873A KR20077023873A KR20070121002A KR 20070121002 A KR20070121002 A KR 20070121002A KR 1020077023873 A KR1020077023873 A KR 1020077023873A KR 20077023873 A KR20077023873 A KR 20077023873A KR 20070121002 A KR20070121002 A KR 20070121002A
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Abstract

송신된 데이터 심볼의 다중경로 컴포넌트들은 개개의 지연들을 가지고 수신되고 복수의 핑거(finger)들을 가지는 RAKE 유닛에 의해 처리된다. 지연 프로파일이 계산하고, 여기서 탐지된 피크들에 대한 지연 값들을 결정된다. 이 프로파일에 대한 가장 큰 피크들을 나타내는 복수의 피크 지연 값들(PA1, PA3, PA4, PA5)이 미리 선택되고, 이러한 미리 선택된 피크 지연 값들 각각에 대하여 하나의 기간 내에서 상기 미리 선택된 피크 지연 값 근처의 지연 값들에 대한 SIR(signal-to-interference ratio)이 계산된다. 각 기간 내에서 최고의 SIR을 가지는 지연 값이 선택되고 각각의 선택된 지연이 RAKE 핑거에 할당되는 RAKE 유닛에 제공된다. 이로 인하여 수신기의 웨이크-업(wake-up) 직후에 매우 정확한 지연 값들이 제공될 수 있기 때문에, 여러 개의 프레임들에 대해 지연 프로파일들을 필터링하는 것이 불가능한 시간 제약 프로세스에서도 올바르고 정확한 경로 지연들을 선택하는 능력이 향상될 수 있다.
네트워크, 무선 통신 시스템, RAKE 수신기, 송신 채널, 지연 프로파일, 다중경로

Description

ＲＡＫＥ 수신기에 대하여 지연 값들을 선택하는 방법 및 컴퓨터 판독가능 매체{SELECTING DELAY VALUES FOR A RAKE RECEIVER}
본 발명은 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼을 수신하는 방법에 관한 것으로서, 송신된 데이터 심볼의 개개의 다중경로 컴포넌트들은 개개의 지연들을 가지고 수신되고, 수신된 신호들은 복수의 핑거(finger)들을 가지는 RAKE 유닛에 의해 처리되고, 상기 방법은 수신된 파일롯 신호 세트로부터 지연 프로파일을 계산하는 단계, 및 지연 프로파일에서 탐지된 피크들에 대한 지연 값들을 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 코딩된 디지털 데이터 심볼들을 위한 수신기, 및 대응하는 컴퓨터 프로그램과 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 송신기와 수신기 간의 물리적 채널은 통상적으로 무선 링크에 의해 형성된다. 예로서, 송신기는 기지국일 수 있고, 수신기는 이동국일 수 있거나, 그 반대일 수도 있다. 대부분의 경우 송신 안테나는 수신기를 향하여 좁게 포커싱(focus)되지 않는다. 이는 송신되는 신호가 복수의 경로를 통하여 전달될 수 있음을 의미한다. 송신기로부터 수신기까지의 가능한 직통 경로 이외에도, 근처의 개체로부터의 반사에 의한 다수의 다른 전달 경로들이 존재한다. 그러 므로, 빌딩, 움직이는 차 또는 조망의 세부 사항과 같은 다양한 개체로부터 신호의 서로 다른 부분들이 반영되기 때문에, 수신기는 서로 다른 시점에, 즉, 서로 다른 지연을 가지고, 동일한 신호의 복수의 인스턴스들을 수신할 수 있다.
이들 신호의 서로 다른 부분들은 수신기에서의 간섭을 초래하는 것이다. 송신 시스템과 순시적 위상 관계의 시간 분해능(time resolution)에 따라서, 이 수신기에서 유사한 전달 거리를 가지는 부분들이 결합되고 개별적인 다중경로 컴포넌트를 형성한다. 결합의 영향은 반송 파장과 거리 차이의 순시적인 관계에 의존하며, 따라서 이는 소정의 다중경로 컴포넌트에 대해서 증진되거나 소거될 수 있다. 소거되는 간섭인 경우, 이 결합으로 인해 그 경로에 대한 경로 이득의 크기가 상당히 감소되거나 경로 이득이 페이딩(fading)된다. 그러므로 실제의 경로 이득은 페이딩에 의해 일시적으로 상당히 줄어들 수 있다.
다수의 송신 시스템은 모든 다중경로 컴포넌트로부터의 데이터 심볼 에너지를 결합하는 수신기를 이용함으로써 다중경로 전달 및 페이딩의 영향을 줄이려고 노력한다. CDMA(Code Division Multiple Access) 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템에서 신호의 서로 다른 수신된 부분의 에너지는 소위 RAKE 수신기를 이용함으로써 수신기에 이용될 수 있다.
이들 시스템에서 확산(spreading) 및 역확산(despreading)이 이용된다. 데이터는, 데이터가 광범위한 주파수에 걸쳐 분포되어 있는 확산 스펙트럼 변조 기법을 이용하여 송신기측으로부터 송신된다. 각 채널에는 주파수 범위에 걸쳐 데이터를 확산하는 데에 이용되는 고유한 확산 코드가 할당된다. 확산 코드는 의사-임의 잡음 코드이며, 예를 들면, 의사 임의 방식으로 분포되고 잡음과 유사한 속성을 가지는, "칩(chips)"이라고 칭하는, 1과 0인 2진 시퀀스로 이루어진다. 1개의 데이터 비트를 확산하는 데에 이용되는 칩의 개수, 즉, 칩/비트는 가변적이며, 이는 채널의 데이터 레이트와 시스템의 칩 레이트에 적어도 부분적으로 의존한다.
송신된 데이터를 복구시키기 위해서는 수신기에서 수신된 신호는 동일한 칩 레이트를 이용하여 동일한 확산 코드로 확산되고 역확산되어야 한다. 또한, 복조 시점이 동기화되어야 한다. 즉, 역확산 코드가 시간적으로 올바른 순간에 수신된 신호에 적용되어야 하는데, 이는 상술한 다중경로 영향 때문에 어려울 수 있다. CDMA 수신기의 성능은 RAKE 수신기를 이용함으로써 향상되는데, 이 RAKE 수신기에서는 각각의 다중경로 컴포넌트에, 그 확산 코드의 참조 사본이 대응하는 다중경로 컴포넌트의 경로 지연과 동일하게 지연되는 역확산기가 할당된다. 그 다음 역확산기의 출력, 즉, RAKE 수신기의 핑거(finger)들은 간섭성을 갖고 결합되어 심볼 추정치를 생성한다.
그러므로, RAKE 수신기는 모든 경로에 대한 채널 임펄스 응답 값과 다중경로 지연의 지식을 필요로 한다. RAKE 결합기의 출력에서 최적의 가능한 SNR(signal to noise ratio)을 구하기 위하여, 가능한 많은 물리적 경로로부터 신호 에너지가 수집되어야 한다. 모든 알려진 다중경로 컴포넌트의 지연 변경이 추적되어야 하고, 새로운 경로는 나타나면 즉시 발견되어야 한다. 이는 통상적으로 총 검색 영역보다는 작은 관측 윈도우를 가지는 경로 검색 유닛을 이용함으로써 달성된다. 실제 지연 추정 시스템에서 경로 검색 유닛은 새로운 경로를 탐지하기 위한 목적으 로 지연 범위를 다시 탐색하는 데에 주기적으로 이용된다.
CDMA 수신기의 성능은 다중경로 지연 탐지 유닛의 품질에 상당히 의존한다. 다중경로의 탐지된 지연이 올바른 값에서 벗어났다면, 그 경로에 의해 전달되는 송신된 전력의 적어도 일부가 손실된 것이고 잡음 레벨은 증가하여 수신기의 성능이 저하될 것이다. 다중경로의 지연을 정확하게 발견하는 일반적인 방법은 충분히 긴 시간 동안 수신된 파일롯 신호의 전력 프로파일을 모아서, 페이딩의 영향을 완화시킬 수 있도록 다수의 무선 프레임들에 대한 지연 프로파일을 필터링하는 것이다. 이렇게 얻어진 전력 프로파일은 다소 안정적이며, 그 다음 탐지된 지연은 사용자 데이터의 추가적인 변조를 위해 채널 추정기 및 RAKE에 전달된다.
이러한 정확한 지연 탐지의 기본적인 요건 중 하나는 전력 프로파일을 필터링하고 파일롯 심볼을 축적하기에 충분히 긴 시간임은 명백하다. 그러나, CDMA 시스템에는 이에 대하여 보장할 수 없는 시간 제약 프로세스들이 존재하므로, 이들 프로세스들에 대하여 필터링 테크닉이 적용될 수 없다. 페이징, 즉, 예를 들어 기지국으로부터 사용자 장비 또는 휴대폰을 검색하는 프로세스가 이러한 범주에 속하게 된다. 사용자 장비의 전력을 절약하기 위하여, 사용자 장비의 무선 주파수 유닛이 단지 가끔씩만 슬리핑에서 웨이크 업(wake up)될 필요가 있도록 페이징은 불연속적인 방식으로 관리된다. 짧은 웨이크 업 기간 중에, 수신기는 경로들의 지연을 찾아내고, 예를 들면, 자동 주파수 정정 및 페이징 지시자 탐지를 수행해야 한다. 수신기에 대하여 페이징 지시자가 탐지되면, 관련 정보를 디코딩할 것이다. 이러한 환경 하에서는 탐지 시간이 제약받으므로, 지연 탐지는 일반적으로 다소 정 밀하지는 않아, 다른 조치를 취하지 않을 경우 예를 들면, 메시지 페이징의 디코딩 에러 및 잘못된 페이징 지정이 일어날 수 있다.
접속 모드에서 정보를 복조화하는 것과 같이, 시간이 제약되지 않는 일반적인 경우에는, 시간에 따른 안정적인 평균 피크에 대한 지연을 얻기 위하여 반복적으로 지연 프로파일을 계산하고 필터링함으로써 경로 검색이 수행되는 반면, 시간이 제약되는 경우에서는, 긴 시간 동안 필터링되는 프로파일을 얻는 것이 시간상 불가능하므로 채널 추정기 및 RAKE에 대한 지연 값들은 순간적인 지연 프로파일로부터 결정되어야 한다.
필터링된 지연 프로파일로부터 유도되는 지연들이 평균 상의 최선의 값인, 시간이 제약되지 않는 경우에서도, 일부 슬롯들에서는 이 지연들이 최적의 지연으로부터 벗어날 수 있으므로 이들 기간 동안 수신기의 성능이 저하된다. 그러나, 특히, 디인터리빙(de-interleaving) 및 디코딩 이후에 총체적인 저하는 다소 제한될 것이다.
대조적으로, 부정확한 지연 탐지에 의한 수신기의 성능의 저하는 많은 슬롯 또는 프레임에 대하여 평균계산되거나 수정될 수 없기 때문에, 시간이 제약되는 경우에서의 문제점은 훨씬 더 심각하다. 그러므로, 예를 들면, 페이징 지정 탐지에 대하여, 오직 2개의 페이징 지정 심볼들 만이 페이징이 있을지 없을지를 판정하기 위해 축적된다. 이것이 실패한다면, 수신기는 페이징 지정을 하지 못하고 페이징 에러 메시지를 얻을 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 여러 개의 프레임들에 대한 지연 프로파일을 필터링하는 것이 불가능한 시간 제약 프로세스들에서도 올바르고 정확한 경로 지연을 선택하는 능력을 향상시킬 수 있는 다중경로 컴포넌트를 탐지하는 방법을 제공하는 것이다. 그러나 본 발명의 원리는 여러 개의 프레임들에 대한 필터링이 가능하지만 바람직하지 않은 경우인, 다른 경우에서도 적용가능하다고 이해될 것이다.
본 발명에 따른 방법은 지연 프로파일에 대하여 결정된 피크 지연 값들 중에서 복수의 피크 지연 값들을 미리 선택하는 단계 - 상기 미리 선택된 피크 지연 값들은 지연 프로파일에 탐지된 가장 큰 피크들을 나타냄 - , 미리 선택된 피크 지연 값들 각각에 대하여 하나의 기간 내에서 미리 선택된 피크 지연 값 근처의 지연 값들에 대한 SIR(signal-to-interference ratio)을 계산하는 단계, 각 기간 내에서 최고의 SIR을 가지는 지연 값을 선택하는 단계, 및 선택된 지연 값들을 RAKE 유닛에 제공하고 각각의 선택된 지연 값을 RAKE 유닛의 핑거에 할당하는 단계를 더 포함한다는 점에서 본 발명에 따른 목적이 달성된다.
경로 검색기로부터의 지연들 근처의 SIR 값을 모니터링한 다음 최고의 SIR 값에 따라 RAKE의 핑거들을 재배치시킴으로써, 수신기의 웨이크업(wake-up) 바로 직후에 매우 정확한 지연 값들이 제공될 수 있으므로, 페이징과 같은 시간이 제약되는 경우에서 수신기의 성능이 상당히 향상된다. 동시에, SIR 값들은 각 피크 근처의 소량의 지연 값들에 대해서만 계산되어도 되기 때문에, 필요한 계산 자원 또한 낮은 수준으로 유지될 수 있다.
이 방법이 최소 간격 제약사항을 만족시키도록 선택된 지연 값들을 재배치하는 단계를 더 포함한다면, 서로 다른 RAKE 핑거들이 실제로 서로 다른 다중 경로 지연 신호들을 추적할 것임을 보장한다.
일 실시예에서, 파일롯 심볼들 및 사용자 데이터 심볼들을 동시에 획득하도록 수신된 신호들을 처리하는 단계, 및 상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하는 단계를 더 포함한다. 파일롯 신호들 및 사용자 데이터 신호들을 동시에 처리함으로써, 사용자 데이터 심볼이 필요한 즉시 준비될 것이기 때문에 빠른 해결이 성취된다. 그 다음 본 방법은 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하는 단계, 상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하는 단계, 및 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 대안으로, 본 방법은 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하는 단계, 남아있는 지연 값들에 대한 채널 추정치들을 0으로 세팅(set)하는 단계, 모든 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하는 단계, 및 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 방법은 수신된 신호들을 저장하는 단계, 파일롯 심볼들을 획득하도록 수신된 신호들을 처리하는 단계, 상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하는 단계, 상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 획득하도록 저장된 신호들을 처리하는 단계, 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치를 계산하는 단계, 및 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계를 더 포함한다. 수신된 신호들을 저장한 다음 RAKE 핑거들에 대한 지연 값들이 선택된 이후에 이 선택된 지연들에 대해서만 사용자 데이터 신호를 처리함으로써, 계산 자원이 절약될 수 있다.
언급했듯이, 본 발명은 또한 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼에 대한 수신기에 관한 것인데, 여기서 송신된 데이터 심볼의 개개의 다중경로 컴포넌트들은 개개의 지연들을 가지고 수신되고, 수신기는 수신된 신호들을 처리하기 위한 복수의 핑거들을 가지는 RAKE 유닛을 구비하며, 이 수신기는 수신된 파일롯 신호 세트로부터 지연 프로파일을 계산하고, 지연 프로파일에서 탐지된 피크들에 대한 지연 값들을 결정하도록 구성되어 있다. 이 수신기가, 지연 프로파일에 대하여 결정된 피크 지연 값들 중에서 복수의 피크 지연 값들을 미리 선택하고 - 상기 미리 선택된 피크 지연 값들은 지연 프로파일에 탐지된 가장 큰 피크들을 나타냄 - , 상기 미리 선택된 피크 지연 값들 각각에 대하여 하나의 기간 내에서 미리 선택된 피크 지연 값 근처의 지연 값들에 대한 SIR을 계산하고, 각 기간 내에서 최고의 SIR을 가지는 지연 값을 선택하고, 선택된 지연 값들을 RAKE 유닛에 제공하고 각각의 선택된 지연 값을 RAKE 유닛의 핑거에 할당하도록 또한 구성될 때, 여러 개의 프레임들에 대한 지연 프로파일들을 필터링하는 것이 불가능한 시간 제약 프로세스에서도 올바르고 정확한 경로 지연을 선택하는 능력을 향상시킬 수 있는 수신기가 제공된다.
수신기가 최소 간격 제약사항을 만족시키도록 선택된 지연 값들을 재배치하도록 또한 구성되어 있다면, 서로 다른 RAKE 핑거들이 실제로 서로 다른 다중 경로 지연 신호들을 추적할 수 있음이 보장된다.
일 실시예에서, 수신기는 파일롯 심볼들 및 사용자 데이터 심볼들을 동시에 획득하도록 수신된 신호들을 처리하고, SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하도록 또한 구성되어 있다. 파일롯 신호들 및 사용자 데이터 신호들을 동시에 처리함으로써, 사용자 데이터 심볼이 필요한 즉시 준비될 것이기 때문에 빠른 해결이 성취된다. 그 다음 수신기는 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하고, 상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하고, 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성될 수 있다. 대안으로, 수신기는 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하고, 남아있는 지연 값들에 대한 채널 추정치들을 0으로 세팅하고, 모든 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하고, 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 수신기는 수신된 신호들을 저장하고, 파일롯 심볼들을 획득하도록 수신된 신호들을 처리하고, 상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하고, 상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 획득하도록 저장된 신호들을 처리하고, 상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치를 계산하고, 상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성된다. 수신된 신호들을 저장한 다음 RAKE 핑거들에 대한 지연 값들이 선택된 이후에 이 선택된 지연들에 대해서만 사용자 데이터 신호를 처리함으로써, 계산 자원이 절약될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 수신기는 WCDMA 수신기일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 구비한 컴퓨터 판독가능 매체 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
도 1은 기지국과 이동국 간의 다중 경로의 일례를 도시.
도 2는 도 1에 도시된 경로들에 대한 전력 지연 프로파일을 도시.
도 3은 도 2에 도시된 프로파일에 대응하는 샘플링된 지연 프로파일을 도시.
도 4는 RAKE 수신기의 개관을 도시.
도 5는 낮은 분해능으로 샘플링된 지연 프로파일 및 이 지연 프로파일에서의 피크들 근처의 SIR(signal-to-interference ratio)의 계산을 도시.
도 6은 재배치 유닛이 포함된 RAKE 수신기의 개관을 도시.
도 7은 지연 재배치의 원리를 도시하는 흐름도.
도 8은 SIR의 계산을 도시하는 흐름도.
이제 본 발명은 도면을 참조하여 이하 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 기지국(1)과 이동국(2)이 서로 통신하는 경우를 도시한다. 예로서, 기지국(1)으로부터 송신된 신호는 이동국(2)에 의해 수신된다. 그러나, 송신된 신호는 기지국으로부터 이동국까지의 복수의 경로를 따라 이동한다. 직통이며 장애물이 없는 전달 경로(3)가 존재하는 경우더라도, 이 직통 경로 이외에도, 근처에서 개체로부터의 반사가 복수의 직통이 아닌 경로를 생성시킨다. 2개의 이러한 경로가 도면에 도시된다. 하나의 직통이 아닌 경로(4)는 집(5)으로 부터 반사되고, 다른 경로(6)는 다른 빌딩(7)으로부터의 반사에 의해 생성된다.
신호 중 직통이 아닌 경로(4 및 6) 중 하나를 통해 송신되는 부분은 신호 중 직통 경로(3)를 통하여 이동하는 부분에 비하여 이동국(2)에 도달하는 데에 더 긴 거리를 이동해야 하기 때문에, 동일한 신호의 복수의 인스턴스가 서로 다른 시점에서, 즉, 서로 다른 지연을 가지고 이동국(2)에 수신될 것이다.
그러므로, 파일롯 신호가 기지국(1)으로부터 송신된 경우, 시간 t의 함수로서 이동국(2)에 수신된 전력 P가, 도 2에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있으며, 이 도면은 전력 지연 프로파일의 일례를 나타낸다. 전력 지연 프로파일은 잡음 및 간섭 신호를 비롯하여, 이동국에 수신된 모든 신호를 나타낸다. 그러나, 전력 지연 프로파일에서 오직 피크들만이 송신된 신호의 다중경로 컴포넌트들에 대응한다. 이들 피크들이 함께 채널의 임펄스 응답을 형성한다. 도 2에서 시간 t3에 수신된 피크 P3가 도 1의 직통 경로(3)에 대응하는 한편, 각각 시간 t4 및 t6에 수신된 피크 P4 및 P6는 도 1의 직통이 아닌 경로(4) 및 경로(6)에 대응한다. 그러므로, 예로서, (피크 P6에 대응하는) 경로(6)의 지연은 (피크 P3에 대응하는) 경로(3)의 지연보다 크다는 것을 알 수 있다.
도 2에 도시된 지연 프로파일은 순간적인 지연 프로파일이며, 이러한 프로파일들에서 실제 피크들을 나타내는 피크들 이외에도 잡음 피크들이 종종 일어난다. 또한, 실제 경로들을 나타내는 피크들은, 예를 들면, 채널에서의 부정적인 간섭에 의해 잠시 동안 페이딩할 수 있다. 그러므로 실제 경로들은 순간적인 지연 프로파 일에서의 가장 높은 피크들에 일치할 필요는 없다. 그러나, 실제 경로들은 통상적으로 소정의 기간 동안 안정적인 지연 값들을 가지는 반면, 잡음 피크들은 랜덤하게 일어난다. 또한, 실제 경로들의 지연은 타임 슬롯 간에 또는 프레임 간에 약간씩 변경될 수도 있다. 그러므로, 잡음 피크들의 영향을 줄이고 정확하고 안정적인 지연 값들을 얻기 위하여 순간적인 지연 프로파일은 일반적으로 복수의 송신 프레임들에 대해 필터링된다.
통상적으로, 수신된 신호의 지연 프로파일은 도 2에 도시된 것과 같이 연속적인 곡선으로서 이용될 수는 없을 것이다. 대신에, 이 프로파일은 복수의 샘플 값들로 구성될 것이다. 이는 도 3에 도시되는데, 도 3은 도 2에 도시된 연속적인 지연 프로파일에 대응하는 샘플링된 전력 지연 프로파일을 도시한다. 지연 값
Figure 112007074380418-PCT00001
마다 (여기서
Figure 112007074380418-PCT00002
, 즉, 전체 가능한 지연 범위), 대응하는 전력 값
Figure 112007074380418-PCT00003
이 도시된다. 이 경우 이용가능한 전력 지연 프로파일의 추정치들은 인접하는 일련의 동일한 간격을 둔 샘플들,
Figure 112007074380418-PCT00004
로 구성된다.
이동국(2) 및 기지국(1)은, 예를 들면, CDMA 시스템 또는 WCDMA 시스템에서 이용되도록 구성될 수 있고, 그러한 경우 이동국(2)은 RAKE 수신기를 이용할 수 있는데, 이 수신기는 소정의 채널에 대한 다양한 다중경로 신호들을 식별하고 추적할 수 있다. 이런 식으로 몇몇의 다중경로 컴포넌트의 에너지 또는 전력이 이 수신기에서 이용될 수 있다. RAKE 수신기에서는 각 다중경로 컴포넌트에 그 확산 코드의 참조 사본이 대응하는 다중경로 컴포넌트의 경로 지연과 동일하게 지연되는 역확산기가 할당된다. 그 다음 역확산기의 출력, 즉, RAKE 수신기의 핑거(finger)는 간섭성을 갖고 결합되어 심볼 추정치를 생성한다. 그러므로 RAKE 수신기는 모든 경로에 대한 채널 임펄스 응답 값과 다중경로 지연의 지식을 필요로 한다. 가능한 많은 물리적 경로로부터 신호 에너지가 수집되어야 한다. 이러한 지식은 지연 프로파일로부터 획득할 수 있다.
본원에서는 이동국에서의 RAKE 수신기에 대한 참조가 이루어지지만, 이하 기술된 알고리즘들은 임의의 CDMA 수신기에서, 즉, 이동국 또는 기지국에서 이용될 수 있으며, 송신 방향은 업링크(uplink)일 수도 있고 다운링크(downlink)일 수도 있음을 유의해야 한다.
전달 채널의 구조가 시간에 대하여 일정하게 유지되지 않기 때문에, 기존의 경로들의 지연은 변경되고, 오래된 경로들은 사라지고 새로운 경로가 나타난다. 모든 알려진 다중경로 컴포넌트의 지연 변경이 추적되어야 하고, 새로운 경로는 나타나는 즉시 발견되어야 한다. 그러므로, 드물게 활성화되는 제한된-범위 경로 검색기는 통상적으로 새로운 경로들을 탐지하는 데에 이용되며, 몇몇의 구현에서는, 순간적으로 페이딩된 기존의 경로들을 재-탐지하는 데에 이용된다. 이는 도 4에 도시되는데, 이 도면은 RAKE 수신기의 개관을 나타낸다.
수신기에서, 수신된 확산 데이터 신호들이 경로 검색기(11) 및 RAKE 유닛(12)에 제공된다. 경로 검색기(11)는 소정의 범위의 지연들에 대해서 순간적인 임펄스 응답 추정치들을(복소수 또는 전력) 주기적으로 계산하는, 경로 검색 윈도 우라고도 칭하는 장치이다. 소정의 지연 값에 대한 복소수 값 또는 전력 값은, 예를 들면, 파일롯 심볼에 대한 수신된 데이터와 적절하게 지연된 확산 시퀀스 사본을 상호 연관시킴으로써 추정될 수 있다. 경로 검색기(11)는 주로 경로들의 존재 여부를 탐지하는 데에만 이용되기 때문에, 이 검색기의 출력 분해능은 RAKE 유닛(12)이 요구하는 것 보다는 낮을 수 있다. 그 다음 탐지된 경로 지연들, 즉, 지연 프로파일에서의 피크들을 나타내는 지연들이 RAKE 유닛(12) 및 채널 추정기(13)에 전달된다.
그 다음 수신된 신호들이 RAKE 유닛(12)에서 역확산되는데, RAKE 유닛에서는 각각의 보고된 지연에 RAKE 핑거가 할당되고, 각각의 RAKE 핑거는 복소수의 역확산 데이터 심볼을 제시한다. 채널 추정기(13)에서 각각의 경로에 대한 채널 추정치가 경로 검색기(11)에 의해 제공된 탐지된 지연들 및 RAKE 유닛(12)에 의해 제공된 역확산 데이터 심볼들로부터 계산된다. 결합기(15)에서는 RAKE 유닛(12)에 의해 제공된 역확산 데이터 심볼들을 (켤레화 유닛(14)에 의해 제공된) 켤레화된 채널 추정치와 곱하고 그 결과들은 디코더(16)에서 디코딩을 더 하는데에 이용된다.
접속 모드, 즉, 수신기가 이미 데이터 신호를 수신하는 과정에 있을 때, 다중경로의 지연들을 정확하게 알 수 있는 일반적인 방식은 충분히 긴 시간 동안 파일롯의 전력 프로파일을 축적하고 그 다음 페이딩의 영향을 완화할 수 있고 시간에 대해 평균계산된 안정적인 피크를 달성할 수 있도록 다수의 무선 프레임들에 대해 지연 프로파일들을 필터링하는 것이다.
언급한 바와 같이, 데이터를 정상적으로 수신하는 동안 순간적인 지연 프로 파일들은 통상적으로 안정적이고 올바른 값들을 보장하도록 복수의 프레임들에 대해 필터링된다. 그러나, CDMA 시스템에서는 필터링 기법이 이용될 수 없는 몇몇의 시간 제약 프로세스들이 존재하기도 한다. 페이징은 이러한 시간이 제약되는 처리의 일례이다. 페이징은 예를 들면 기지국이 수동적인 사용자 단말기와 접속하기 위한 검색이 이루어지는 프로세스이다. 대부분의 시간 동안 수동적인 사용자 단말기가 슬립 모드이며, 단지 가끔씩만 이 단말기에 대한 페이징 신호가 존재하는지를 검사하기 위해 슬립 모드로부터 웨이크 업된다. 이 짧은 시간 동안 장치는 송신 채널에서 경로들의 지연을 찾아내고, 예를 들면, 자동 주파수 정정 및 페이징 지시자 탐지를 수행해야 하며, 실제로 장치에 대하여 페이징 지시자(PI)가 탐지됐다면, 페이징 채널(PCH)에서 정보를 디코딩할 것인데, 이 정보는, 예를 들면 3GPP 네트워크에서 보조적인 공통 제어 물리 채널(S-CCPCH)을 통해 송신된다. 웨이크업 기간 중에 경로 탐지에 이용가능한 시간은 상술한 바와 같이 필터링을 이용할 수 없게 하며, 웨이크업 이벤트들 간의 시간 간격이 다소 길기 때문에, 서로 다른 웨이크업 기간들 중에 측정된 지연 프로파일들은 통상적으로 필터링에 이용되기에 충분할 정도로 상관되지는 않는다. 이러한 경우 후술될 방법이 이용되어 안정적이고 올바른 값을 보장할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들은 필터링이 가능하지만 바람직하지 않은 때와 같은, 다른 경우에도 적용가능하다고 이해될 것이다.
웨이크업 기간 중에 실제 경로 지연들을 추정하는 제1 단계는, 예를 들면, 128개의 칩의 지연 범위 상에서 순간적인 지연 프로파일의 비정밀 경로 검색을, 예를 들면, 1개의 칩의 분해능으로 수행하는 것이다. 도 5의 윗 부분에는 예시를 위 하여 64개의 칩의 지연 범위에서 예를 들면 1개의 칩의 분해능을 가지는 순간적인 지연 프로파일(21)이 도시된다. 이 예에서 비정밀 경로 검색기는 6개의 피크들, 즉, PA1, PA2, PA3, PA4, PA5 및 PA6를 찾아내었다. 이 비정밀 경로 검색의 목적은 가장 강력한 경로들의 영역을 발견하는 것이며, 낮은 분해능과 지연 프로파일이 필터링되지 않았다는 사실 때문에 결과가 매우 정확한 것은 아니지만, 경로 검색기로부터 전달된 지연들은 통상적으로 실제 값들과 많이 다르지는 않는다. 그러므로, RAKE 및 채널 추정기는 실제로 각각의 경로에 대한 최고 전력 및 최저 잡음을 획득하기 위한 정확한 지연을 필요로 하기 때문에, 이러한 제1 비정밀 경로 검색에 의해 제공된 지연은, 예를 들면, 슬롯 단위로, 각각의 경로에 대한 최고 전력 및 최저 잡음에 대응하는 지연을 찾기 위해 이 제공된 지연 근처를 검색한 다음 이에 따라 RAKE 핑거 및 채널 추정기를 재배치함으로써 향상될 수 있다. 이는 짧은 기간내에서의 비정밀 경로 검색에 의해 제공된 지연들 각각의 근처의 지연 값들에 대한 SIR(signal-to-interference ratio)을 계산함으로써 이루어질 수 있다. 도 6에서 이는 재배치 유닛(17)에서 수행된다. SIR 값들이 발견된 피크들 근처의 몇몇의 지연 값들에 대해서만 계산되기 때문에, SIR 계산들에 필요한 계산 자원은 다소 제한되어서, 제한된 처리 기능만을 가지는 수신기에서도 구현될 수 있는 해결을 제시한다.
그러므로 일 실시예에 따르면, RAKE 핑거들은 경로 검색기로부터 바로 지연들에 배치되지 않는다. 대신, 예를 들면, 강력한 경로의 양측에 1/4 칩이 떨어져 있거나, 또는 강력한 경로의 양측에 1/4 칩과 1/2칩이 떨어져 있는 것과 같이, 이러한 제1 검색에 의한 몇몇의 가장 강력한 지연들 근처의 SIR 값들이 모니터링되고, 그 후 최고 SIR 값을 가지는 지연이 이 경로에 대한 지연 후보로서 선택된다. 이는 도 5의 윗부분의 4개의 가장 강력한 피크들, 즉 PA1, PA3, PA4, 및 PA5 근처의 계산된 SIR 값을 보여주는 도 5의 아래 부분에 도시된다. 이 예에서 피크 PA1에 관한 최고 SIR 값은 초기에 비정밀 경로 검색에 의해 제공된 지연 보다 1/4 칩만큼 지연된 값에서 발견된 반면 피크 PA3에 관해서는 초기에 제공된 값이 실제로 최고 SIR 값을 가진 것이었음을 알 수 있다. 피크 PA4에 관해서는 최고 SIR 값이 초기에 제공된 지연 보다 2/4 칩만큼 지연된 값에서 발견되었고, 피크 PA5에 관해서는 초기의 지연보다 1/4 칩만큼 덜 지연된 값에서 발견되었다.
재배치 유닛(17)에서 수행되는 지연 재배치의 원리를 예시하는 흐름도(100)가 도 7에 도시된다. 우선, 단계(101)에서 지연들이 경로 검색기(11)로부터 수신된다. 단계(102)에서 가장 강력한 경로의 지연 근처의 SIR 값들이 계산되고 모니터링된다. SIR 값들이 계산되는 방식은 도 8의 흐름도를 참조하여 다음에 기술될 것이다. 그 다음, 단계(103)에서 방금 계산된 것들 중 최고의 SIR 값을 가지는 지연이 선택되고 이 경로를 나타내는 지연으로서 저장된다. 그 다음 단계(104)에서 방금 처리된 경로가 마스크 아웃(mask out), 즉, 검사될 경로들의 그룹으로부터 제거되며, 단계(105)에서 경로들이 더 고려되어야 할 필요가 있는지를 판정한다. 그 럴 필요가 있는 경우라면, 현재 가장 강력한 경로에 대하여 단계(102 내지 105)가 반복된다. 도 5에 도시된 예에서, 4개의 가장 강력한 경로들이 고려되는데, 이는 4개의 핑거를 가지는 RAKE 유닛에 대응한다. 충분한 개수의 경로가 처리되었을 때, 단계(106)에서 저장된 경로들이 이웃하는 경로들 간의 특정 최소 거리를 요구하는 최소 간격 제약사항을 만족시키도록 재배치될 수 있다. 이 제약사항은 서로 다른 RAKE 핑거들이 실제로 서로 다른 다중경로 지연 신호들을 추적하는 것을 보장한다. 도 5의 예에서는 모든 경로들이 이미 이러한 제약사항을 만족한다. 그 다음 단계(107)에서 RAKE 핑거들 및 채널 추정기가 사용자 데이터를 복조화하는 데에 결과 지연들이 이용된다. RAKE 지연들의 위치는 수신기가 동적인 방식으로 송신된 전력을 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 슬롯 기반으로 결정될 수 있다.
언급한 바와 같이, 도 8의 흐름도(200)는 도 7의 단계(102)에서 SIR 값들을 계산하는 방식을 나타낸다. 우선, 단계(201)에서, 슬롯의 모든 파일롯 심볼들에 대하여 파일롯 패턴이 제거된 채널 추정치들이 판독된다. 비정밀 경로 검색으로부터의 각각의 지연 및 그 이웃들에 대하여, 채널 추정치는, 파일롯 패턴들을 제거하기 위해 RAKE로부터의 역확산 파일롯 심볼과, 대응하는 송신된 파일롯 심볼들의 켤레 복소수를 곱함으로써 획득될 수 있음을 유의한다. 그 다음, 단계(202)에서, 각 지연에 대하여 채널 추정치들의 평균 값들, 및 실수 부분과 허수 부분의 제곱의 합이 계산되어 추정된 전력을 획득한다. 단계(203)에서 각 지연에 대하여 채널 추정치들의 편차의 제곱이 계산되어 추정된 간섭을 획득한다. 마지막으로, 단계(204)에서, 각 지연에 대하여, 추정된 간섭에 대한 추정된 전력의 비율로서 SIR이 각 슬 롯 마다 계산된다.
채널 추정기 및 RAKE 유닛에서의 결과 지연들의 사용은 소정의 시간 슬롯에 이용되어야 할 지연이 이전에 수신된 데이터로부터 계산될 수 있는 정상 접속 모드와는 다르다. 현재 상황에서, 지연들은 동일한 시간 슬롯에서 수신된 데이터의 복조화에 이용될 필요가 있을 수 있다. 몇몇의 다른 이를 행하는 방식이 다음에 기술될 것이다. 특정한 경우에 선택된 방법은 수신기를 구현하는 데에 하드웨어와 소프트웨어 간의 구분에 의존할 수 있다. 다음의 구현에서 채널화 코드 및 파일롯 패턴들은 수신기에 알려져 있으며, 지연들은 경로 검색기와 그들의 이웃들로부터 유래한 것이므로, 예를 들면, 공통 파일롯 채널(CPICH)에 대한 RAKE는 모든 가능한 지연 후보들에 대한 SIR 값 및 채널 추정치를 획득하기 위한 비정밀 경로 검색 직후에 동작될 수 있다. 그 다음 정밀한 SIR 프로파일로부터 최선의 지연 값들이 선택되고 전용 물리 채널(DPCH) 상에서 사용자 데이터를 결합하는 데에 이용된다. 한편, 별개의 유닛이며 RAKE를 필요로 하지 않는 경로 검색기는 강력한 경로들의 지연들을 찾기 위하여 지연 윈도우 내의 모든 샘플링 지점들에 대한 전력 프로파일들을 계산한다.
일 구현에서, 사용자 데이터 및 공통 파일롯 채널(CPICH)로부터의 파일롯 신호는 동시에 역확산되고, CPICH 심볼들은 SIR 값을 계산하는 데에 이용되며, 그 다음 이 역확산된 심볼들 및 그 대응하는 채널 추정치들이 상술한 바와 같이 배치된 오직 그 지연들에 대한 결합기에만 전달된다.
대안은 경로 검색기 및 그들의 이웃들로부터 모든 지연들에 대한 역확산 심 볼들을 결합기에 전달하는 것이지만, 배치되지 않은 지연들의 채널 추정치들에는 이들이 실제로는 결합된 심볼들로부터 제외되도록 결합기에 대하여 0이 세팅된다.
다른 구현에서는 수신된 신호들을 기록하면서 CPICH 심볼들을 이용하여 SIR 값들을 계산한 다음, 배치된 지연들에 대한 역확산 및 결합기에 대한 이 지연들의 채널 계수의 추정만을 하는 것 또한 가능하다.
본 발명의 실시예가 기술되고 도시되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 다음의 특허 청구 범위에 정의된 주요-항목의 범위 내의 다른 방식으로 구현될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼을 수신하는 방법 - 송신된 데이터 심볼의 개개의 다중경로 컴포넌트들은 개개의 지연들을 가지고 수신되고, 수신된 신호들은 복수의 핑거(finger)들을 가지는 RAKE 유닛(12)에 의해 처리됨 - 으로서,
    수신된 파일롯 신호 세트로부터 지연 프로파일(21)을 계산하는 단계, 및
    상기 지연 프로파일에서 탐지된 피크들에 대한 지연 값들을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 지연 프로파일에 대하여 결정된 상기 피크 지연 값들 중에서 복수의 피크 지연 값들(PA1, PA3, PA4, PA5)을 미리 선택하는 단계 - 상기 미리 선택된 피크 지연 값들은 상기 지연 프로파일에 탐지된 가장 큰 피크들을 나타냄 - ,
    상기 미리 선택된 피크 지연 값들(PA1, PA3, PA4, PA5) 각각에 대하여 하나의 기간 내에서 상기 미리 선택된 피크 지연 값 근처의 지연 값들에 대한 SIR(signal-to-interference ratio)을 계산하는 단계,
    각 기간 내에서 최고의 SIR을 가지는 지연 값을 선택하는 단계, 및
    상기 선택된 지연 값들을 상기 RAKE 유닛(12)에 제공하고 각각의 선택된 지연 값을 상기 RAKE 유닛(12)의 핑거에 할당하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼을 수신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    최소 간격 제약사항(minimal separation constraint)을 만족시키도록 상기 선택된 지연 값들을 재배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파일롯 심볼들 및 사용자 데이터 심볼들을 동시에 획득하도록 수신된 신호들을 처리하는 단계, 및
    상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하는 단계,
    상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하는 단계, 및
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하는 단계,
    남아있는 지연 값들에 대한 채널 추정치들을 0으로 세팅(set)하는 단계,
    모든 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하는 단계, 및
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수신된 신호들을 저장하는 단계,
    파일롯 심볼들을 획득하도록 수신된 신호들을 처리하는 단계,
    상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하는 단계,
    상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 획득하도록 저장된 신호들을 처리하는 단계,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치를 계산하는 단계, 및
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼에 대한 수신기 - 송신된 데이터 심볼의 개개의 다중경로 컴포넌트들은 개개의 지연들을 가지고 수신되고, 상기 수신기는 수신된 신호들을 처리하기 위한 복수의 핑 거(finger)들을 가지는 RAKE 유닛(12)을 구비함 - 로서,
    수신된 파일롯 신호 세트로부터 지연 프로파일(21)을 계산하고,
    상기 지연 프로파일에서 탐지된 피크들에 대한 지연 값들을 결정하도록 구성되어 있고,
    상기 수신기는 또한,
    상기 지연 프로파일에 대하여 결정된 상기 피크 지연 값들 중에서 복수의 피크 지연 값들(PA1, PA3, PA4, PA5)을 미리 선택하고 - 상기 미리 선택된 피크 지연 값들은 상기 지연 프로파일에 탐지된 가장 큰 피크들을 나타냄 - ,
    상기 미리 선택된 피크 지연 값들(PA1, PA3, PA4, PA5) 각각에 대하여 하나의 기간 내에서 상기 미리 선택된 피크 지연 값 근처의 지연 값들에 대한 SIR을 계산하고,
    각 기간 내에서 최고의 SIR을 가지는 지연 값을 선택하고,
    상기 선택된 지연 값들을 상기 RAKE 유닛(12)에 제공하고 각각의 선택된 지연 값을 상기 RAKE 유닛(12)의 핑거에 할당하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크의 송신 채널을 통해 송신기로부터 송신된 디지털 데이터 심볼에 대한 수신기.
  8. 제7항에 있어서,
    최소 간격 제약사항을 만족시키도록 상기 선택된 지연 값들을 재배치하도록 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    파일롯 심볼들 및 사용자 데이터 심볼들을 동시에 획득하도록 수신된 신호들을 처리하고,
    상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하도록 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하고,
    상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하고,
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치들을 계산하고,
    남아있는 지연 값들에 대한 채널 추정치들을 0으로 세팅하고,
    모든 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 제공하고,
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    수신된 신호들을 저장하고,
    파일롯 심볼들을 획득하도록 수신된 신호들을 처리하고,
    상기 SIR의 계산에 상기 파일롯 심볼들을 이용하고,
    상기 선택된 지연 값들에 대응하는 사용자 데이터 심볼들을 획득하도록 저장된 신호들을 처리하고,
    상기 선택된 지연 값들 각각에 대한 채널 추정치를 계산하고,
    상기 채널 추정치들을 상기 제공된 사용자 데이터 심볼들과 결합하도록 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신기는 WCDMA 수신기인 것을 특징으로 하는 수신기.
  14. 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 단계들을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 프로그램 코드 수단들이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 프로그램 수단은 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 것인 프로그램 코드 수단들이 저장된 컴퓨터 판독가 능 매체.
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