KR20080020472A - 이동통신시스템에서의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및장치 - Google Patents

이동통신시스템에서의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및장치 Download PDF

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KR20080020472A
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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 하향링크 파일럿 신호를 생성하기 위하여 기지국은 각 섹터에 할당되는 직교 스크램블링 코드 패턴을 시간 및 안테나에 따라 상이하게 설정한다.
스크램블링 코드, 파일럿 신호, 섹터, 하향링크

Description

이동통신시스템에서의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및 장치{Method and apparatus of transmitting a downlink pilot signal in mobile communication system}
본 발명은 이동통신 시스템에서 하향링크 파일럿 신호 전송방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 CDM(Code Division Multiplexing) 방식의 이동통신에서는 기지국이 동일한 자원을 이용하여 서로 다른 섹터에 대한 파일럿 신호를 전송하는 경우, 섹터마다 서로 직교하는 스크램블링 코드를 이용하여 직교성을 확보한다. 한편, 이러한 CDM을 이용한 파일럿 신호 전송 방법을 사용하는 경우, 채널에서 시간 지연이 큰 경우 간섭 섹터의 다중 경로가 원하는 홈 섹터의 시간 영역으로 넘어오는 경우가 발생하므로 섹터간 파일럿 신호의 직교성이 깨지고 그로 인해 채널 추정 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 직교성의 파괴로 인해 발생하는 특정 섹터에 대한 채널 추정 성능의 지속적인 저하를 방지하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 제1 섹터와 제2 섹터를 포함하는 복수의 섹터로 구성된 기지국에서 하향링크 파일럿 신호를 전송하는 방법은,
상기 제1 섹터에 해당하는 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계; 상기 제2 섹터에 해당하며, 상기 제1 하향링크 파일럿 신호와 다른 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계; 및 상기 제1 하향링크 파일럿 신호 및 상기 제2 하향링크 파일럿 신호는 각각 매 서브프레임마다 다르게 생성하여 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 복수의 섹터로 구성된 기지국이 하향링크 파일럿 신호를 전송하는 방법은,
섹터 공통 파일럿 신호를 생성하는 단계; 상기 복수의 섹터에 할당된 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 이전 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴과 다르게 선택하는 단계; 및 상기 현재 서브 프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 기초로 상기 섹터 공통 파일럿 신호에 각 섹터 별 스크램블링 코드를 곱 하여 상기 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송장치는,
복수의 섹터에 공통되는 섹터 공통 파일럿 신호를 생성하는 섹터 공통 파일럿 생성기; 및 상기 복수의 섹터에 할당된 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 이전 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴과 다르게 선택하여 상기 섹터 공통 파일럿 신호를 스크램블링하여 하향링크 파일럿 신호를 출력하는 섹터 스크램블러를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국은 매 서브프레임마다 각 섹터에 할당되는 스크램블링 코드를 변경하여 서브프레임마다 간섭 섹터가 변경되도록 함으로써, 섹터 간 간섭을 랜덤화하여 간섭 섹터의 다중 경로로 인해 발생하는 채널 추정 성능의 지속적인 저하를 방지하는 효과가 있다.
또한, 동일한 서브 프레임 내에서 안테나 별로 간섭 섹터를 다르게 함으로써, 안테나 별 채널 추정 성능의 저하를 방지하는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사 한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 기지국이 세 개의 섹터로 구성되고, 각 섹터는 2개의 안테나(0번 안테나, 1번 안테나)로 구성되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 송신 구조를 도시한 것으로서, 도 1은 0번 안테나를 통해 전송되는 하향링크 파일럿 송신 구조이고, 도 2는 1번 안테나를 통해 전송되는 하향링크 파일럿 송신 구조로서, 이 구조는 세 섹터에 공통으로 적용된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 0번 안테나 및 1번 안테나에 대한 파일럿 신호는 각 서브프레임(sub-frame)의 첫 번째 심벌(symbol)에 6개의 서브 캐리어 간격으로 배치되어 있다. 또한, 두 개의 안테나의 파일럿 신호는 서로 다른 주파수 자원을 사용하여 전송된다.
한편, 도 1 및 도 2에서 도시한 것과 같이 서로 다른 섹터가 동일한 시간/주파수 자원을 이용하여 파일럿 신호를 전송하는 경우, 기지국은 파일럿 신호에 대한 스크램블링을 통해 단말이 각 섹터에 대한 채널 추정을 수행할 수 있도록 한다. 이 때, 어떤 스크램블링 코드를 사용하느냐에 따라 각 섹터에 해당하는 파일럿 신호가 서로 직교할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서는 주파수에 대하여 위상이 선형적으로 증가하는 복소 직교 스크램블링 코드를 이용하여 각 섹터별 파일럿 신호가 직교하도록 하는 경우에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 기지국 송신기를 도시한 구조도이다.
도 3을 참조하면, 기지국 송신기는 섹터 공통 파일럿 생성기(110), 섹터 스크램블러(120), 주파수 매핑부(130) 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(140)를 포함한다.
섹터 공통 파일럿 생성기(110)는 각 안테나 별로 세 섹터에 공통되는 주파수 영역 섹터 공통 파일럿 신호를 생성한다. 섹터 공통 파일럿 생성기(110)에서 생성되는 m 번째 안테나에 대한 섹터 공통 파일럿 신호(
Figure 112007052337517-PAT00001
)는 다음의 수학식 1과 같은 벡터 형태로 표시할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007052337517-PAT00002
여기서, N은 파일럿을 전송하는데 사용되는 서브캐리어(sub-carrier)의 수이다
섹터 스크램블러(120)는 섹터 공통 파일럿 생성기(110)에서 출력되는 섹터 공통 파일럿 신호를 섹터 스크램블링 코드를 이용하여 스크램블링하는 것으로 그 출력은 다음의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure 112007052337517-PAT00003
여기에서
Figure 112007052337517-PAT00004
는 k 번째 섹터의 m번째 안테나에 대한 스크램블링 코드를 의미하고,
Figure 112007052337517-PAT00005
는 두 벡터를 원소 단위로 곱하여 새로운 벡터를 만드는 연산을 의미한다. 즉,
Figure 112007052337517-PAT00006
의 i번째 원소는
Figure 112007052337517-PAT00007
의 i 번째 원소와
Figure 112007052337517-PAT00008
의 i번째 원소의 곱이다. 스크램블링 코드는 단말이 섹터 파일럿 신호를 구분할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 다음 수학식 3의 3개의 스크램블링 코드(
Figure 112007052337517-PAT00009
) 중에서 하나가 선택된다.
[수학식 3]
Figure 112007052337517-PAT00010
이 때, 위 수학식 2의 스크램블링 코드는 그 코드를 퓨리에 역변환 하여 구한 값,
Figure 112007052337517-PAT00011
을 최대로 하는 m이
Figure 112007052337517-PAT00012
에 최대한 가깝도록 설정한다. 위 조건을 만족하는 간단한 방법으로는
Figure 112007052337517-PAT00013
를
Figure 112007052337517-PAT00014
로 설정하는 방법이 있다.
주파수 매핑부(130)는 섹터 스크램블러(120)에 의해 스크램블링된 주파수 영역 파일럿 신호를 섹터와 안테나에 따라 해당 주파수 위치에 매핑 시킨다.
이렇게 주파수 매핑된 신호는 다시 IFFT부(140)로 입력되어 IFFT 변환되어 안테나를 통해 단말로 송신된다.
다음, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신기의 하향링크 파일럿 신호 전송하는 방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 다른 섹터 별로 시간 및 안테나에 따라 스크램블링 코드를 설정하는 일 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 기지국 송신기는 섹터 공통 파일럿 생성기(110)를 통해 각 안테나 별로 세 섹터에 공통되는 주파수 영역 섹터 공통 파일럿 신호를 생성한다(S101).
이후, 기지국 송신기는 서브프레임 단위로 스크램블링 코드를 변경한다(S102). 즉, 각 서브프레임마다 스크램블링 코드 할당 패턴을 변경한다(S102).
도 5는 매 서브프레임마다 각 섹터 및 안테나 별로 다르게 선택되는 스크램블링 코드 할당 패턴의 일 예를 나타낸 것으로서, 아래와 같은 특징을 갖는다. 즉, 첫째, 동일한 시간에서 각 섹터의 0번 안테나들에 할당되는 스크램블링 코드 패턴과 각 섹터의 1번 안테나들에 할당되는 스크램블링 코드 패턴을 다르게 설정한다. 둘째, 각각의 안테나에 대하여, 복수 개의 섹터에 할당되는 스크램블링 코드 패턴이 시간에 따라 바뀌도록 설정한다. 도 5의 0번 안테나를 예로 들어 설명하면, 스크램블링 코드 패턴이 서브프레임 번호에 따라 (
Figure 112007052337517-PAT00015
),(
Figure 112007052337517-PAT00016
),(
Figure 112007052337517-PAT00017
) 순으로 바뀐다. 이와 같이 스크램블링 코드를 할당하면, 매 서브프레임마다 각 섹터에 할당되는 스크램블링 코드가 변경되고 동일한 서브프레임 내에서 안테나 별로 간섭 섹터를 다르게 하여, 지속적인 채널 추정 성능의 저하를 방지하는 효과가 있다.
다시, 도 4를 보면, 기지국 송신기는 섹터 별 스크램블링 코드가 선택되면, 이를 이용하여 섹터 공통 파일럿 신호를 스크램블링하여 출력한다(S103). 이후, 스크램블링된 파일럿 신호는 주파수 매핑되고(S104), IFFT 변환되어(S105) 단말로 전송된다(S106).
도 6은 일반적인 하향링크 파일럿 신호 전송 방법을 이용하는 경우에 채널 추정 오차가 발생하는 일 예를 도시한 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송 방법을 이용하는 경우 채널 추정 오차가 지속적으로 저하되는 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 기지국이 하향링크 파일럿 신호 전송 시, 시간에 따른 스크램블링 코드 호핑 없이 즉, 시간에 따라 할당되는 스크램블링 코드의 변경 없이, 세 개의 섹터(
Figure 112007052337517-PAT00018
)에 대해 상호 직교하는 스크램블링 코드(
Figure 112007052337517-PAT00019
)를 사용하는 경우에 단말이 측정한 채널 응답을 그린 것으로서, 0번 안테나에 대한 채널 응답의 경우를 예로 든 것이다. 1번 안테나에 대한 단말의 채널 응답은 0번 안테나에 대한 단말의 채널 응답과 동일하다.
도 6을 보면, 단말은 세 개의 섹터에서 송신된 하향링크 파일럿 신호를 모두 수신하므로, 단말의 채널 응답 벡터는 세 섹터 모두에 대한 채널 응답을 포함한다. 한편, 단말의 채널 응답은 직교 스크램블링 코드 번호에 따라 시간 지연 영역에 나타나는 영역이 달라지며, 시간에 따른 스크램블링 코드 호핑을 수행하지 않으므로, 서브프레임이 바뀌어도 각 섹터가 일정한 시간 영역에서 나타난다. 이 때, 도 6에서와 같이
Figure 112007052337517-PAT00020
섹터의 다중 경로 중 하나가
Figure 112007052337517-PAT00021
섹터에 간섭을 주는 경우, 시간이 지나도 상기 간섭이 지속되는 문제점이 발생한다. 이러한 간섭 지속 현상은 1번 안테나에 대해서도 동일하게 나타난다.
도 7a 및 도 7b는 도 5에서 제시한 예와 같이 스크램블링 코드 호핑을 수행한 경우 간섭이 랜덤화 되는 일 예를 도시한 것으로서, 도 7a는 0번 안테나에 대한 일 예이고, 도 7b는 1번 안테나에 대한 일 예이다.
도 7a를 보면, 0번 안테나에 대하여
Figure 112007052337517-PAT00022
섹터의 다중 경로는 시간에 따라
Figure 112007052337517-PAT00023
와
Figure 112007052337517-PAT00024
섹터를 번갈아 가면서 영향을 미친다. 또한, 도 7a 및 도 7b에서처럼 동일한 서브 프레임에서
Figure 112007052337517-PAT00025
섹터의 다중 경로가 간섭을 주는 섹터가 안테나 별로 다르게 나타난다. 예를 들어, 첫 번째 서브프레임에서
Figure 112007052337517-PAT00026
섹터의 다중 경로가 영향을 주는 섹터는 0번 안테나에 대해서는
Figure 112007052337517-PAT00027
섹터이고, 1번 안테나에 대해서는
Figure 112007052337517-PAT00028
섹터이다. 본 발명의 실시 예에서는 이와 같이 스크램블링 코드를 호핑하여 하향링크 파일럿 신호를 전송함으로써 송신 안테나 및 시간에 대하여 간섭을 랜덤화 시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 0번 안테나를 통해 전송되는 하향링크 파일럿 신호 송신 구조이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 1번 안테나를 통해 전송되는 하향링크 파일럿 신호 송신 구조이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 기지국 송신기를 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송신기의 하향링크 파일럿 신호 전송하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 별로 시간 및 안테나에 따라 스크램블링 코드를 설정하는 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 종래의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법에 의해 채널 추정 오차가 발생하는 일 예를 도시한 것이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송 방법에 의해 0번 안테나에 대한 채널 추정 오차가 지속적으로 저하되는 일 예를 도시한 것이다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 파일럿 신호 전송 방법에 의해 1번 안테나에 대한 채널 추정 오차가 지속적으로 저하되는 일 예를 도시한 것이다.

Claims (8)

  1. 제1 섹터와 제2 섹터를 포함하는 복수의 섹터로 구성된 기지국에서 하향링크 파일럿 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 제1 섹터에 해당하는 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계;
    상기 제2 섹터에 해당하며, 상기 제1 하향링크 파일럿 신호와 다른 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계; 및
    상기 제1 하향링크 파일럿 신호 및 상기 제2 하향링크 파일럿 신호는 각각 매 서브프레임마다 다르게 생성하는 단계
    를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계는,
    섹터 공통 파일럿 신호에 제1 스크램블링 코드를 곱하여 상기 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계는,
    상기 섹터 공통 파일럿 신호에 상기 제1 스크램블링 코드와 직교하는 제2 스크램블링 코드를 곱하여 상기 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하는 단계를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 매 서브프레임마다 다르게 생성하는 단계는,
    상기 제1 스크램블링 코드 및 상기 제2 스크램블링 코드를 상기 매 서브프레임마다 다르게 선택하는 단계를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계는,
    상기 제1 섹터가 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나로 구성된 경우, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 서로 직교하는 제1 스크램블링 코드 및 제2 스크램블링 코드를 할당하는 단계; 및
    상기 제1 스크램블링 코드 및 상기 제2 스크램블링 코드를 이용하여 상기 제1 하향링크 파일럿 신호를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계는,
    상기 제2 섹터가 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 포함하는 복수의 안테나로 구성된 경우, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 서로 직교하는 제3 스크램블링 코드 및 제4 스크램블링 코드를 할당하는 단계; 및
    상기 제3 스크램블링 코드 및 상기 제4 스크램블링 코드를 이용하여 상기 제2 하향링크 파일럿 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  5. 복수의 섹터로 구성된 기지국이 하향링크 파일럿 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    섹터 공통 파일럿 신호를 생성하는 단계;
    상기 복수의 섹터에 할당된 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 이전 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴과 다르게 선택하는 단계; 및
    상기 현재 서브 프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 기초로 상기 섹터 공통 파일럿 신호에 각 섹터 별 스크램블링 코드를 곱하여 상기 하향링크 파일럿 신호를 생성하여 전송하는 단계
    를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 복수의 섹터에 해당하는 각 섹터가 복수의 안테나로 구성된 경우, 상기 복수의 안테나가 서로 직교하는 스크램블링 코드를 가지도록 상기 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 선택하는 단계
    를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 방법.
  7. 복수의 섹터에 공통되는 섹터 공통 파일럿 신호를 생성하는 섹터 공통 파일 럿 생성기; 및
    상기 복수의 섹터에 해당하는 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 상기 복수의 섹터에 해당하는 이전 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴과 다르게 선택하여 상기 섹터 공통 파일럿 신호를 스크램블링하여 하향링크 파일럿 신호를 출력하는 섹터 스크램블러
    를 포함하는 하향링크 파일럿 신호 전송 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 섹터 스크램블러는,
    상기 복수의 섹터에 해당하는 각 섹터가 복수의 안테나로 구성된 경우, 상기 복수의 안테나가 서로 다른 스크램블링 코드를 가지도록 상기 현재 서브프레임의 스크램블링 코드 할당 패턴을 선택하는 하향링크 파일럿 신호 전송 장치.
KR1020070072179A 2006-08-30 2007-07-19 이동통신시스템에서의 하향링크 파일럿 신호 전송 방법 및장치 KR100874003B1 (ko)

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