KR100903869B1 - 동기채널 신호 전송 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동기채널 신호 전송 방법에 관한 것이다.
본 발명에서, 송신기는 인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터로 이루어지는 프리코딩 벡터군을 하나 이상 포함하도록 프리코딩 벡터 그룹을 생성하고, 프리코딩 벡터 그룹에 포함된 프리코딩 벡터를 순차적으로 적용하여 SCH 심벌을 전송한다. 또한, 송신기는 하나 이상의 프레임에 포함된 복수의 프리코딩 벡터에 동일한 프리코딩 벡터를 적용하여 전송한다.
SCH, 프리코딩 벡터, 빔 형성, 다이버서티, 빔 형성 이득, 직교
Description
본 발명은 동기채널 신호 전송 방법에 관한 것이다.
종래의 광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA) 등의 이동통신 시스템에서는 복수 개의 송신 안테나를 가진 기지국이 동기채널(Synchronization CHannel, SCH) 신호를 전송할 때 다이버서티 이득을 얻기 위하여 시간에 따라 송신 안테나를 바꾸는 시간 스위칭 송신 다이버서티(Time Switching Transmit Diversity, TSTD) 방식과 주파수 스위칭 송신 다이버서티(Frequency Switching Transmit Diversity, FSTD) 방식을 사용하였다. 그러나, TSTD 방식은 한 번에 하나의 안테나를 이용하여 SCH 신호를 송신하므로 각 안테나마다 하나씩 할당된 전력 증폭기를 효율적으로 활용하지 못한다는 단점이 있고, FSTD 방식은 두 개의 프리앰블을 서로 다른 주파수와 서로 다른 안테나를 이용하여 송신하는 기법이므로, 두 개의 프리앰블을 필요로 하여 이동국에서의 셀 탐색이 복잡해지는 단점이 있다.
종래의 이동통신 시스템에서는 이러한 TSTD와 FSTD의 단점을 보완하기 위한 방법으로 한번에 두 개의 안테나를 모두 활용하면서 하나의 프리앰블만을 전송하는 프리코딩 벡터 스위칭(Precoding Vector Switching, PVS) 방식을 사용한다. 이러한, PVS 방식은 SCH 신호를 전송하기 위해, 복수개의 서로 다른 프리코딩 벡터(precoding vector)를 사용하는 방식으로, 매 SCH 심벌을 전송할 때마다 설정치 만큼의 위상이 변경된 프리코딩 벡터를 적용하는 방법을 사용한다. 한편, PVS 방식을 사용하는 경우, 어느 인접한 두 개의 프리코딩 벡터도 상호 직교하지 않게 되는 경우가 발생하여 그로 인해 다이버서티(diversity) 이득이 감소하게 되고, 셀 탐색 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다이버서티 이득을 최대로 하면서, 빔 형성 이득을 증가시켜 이동국의 셀 탐색 시간을 단축시키는 SCH 신호 전송 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 송신기의 동기채널 신호 전송 방법은,
인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터로 이루어지는 프리코딩 벡터군을 복수 개 포함하는 프리코딩 벡터 그룹을 생성하는 단계; 및 상기 프리코딩 벡터 그룹을 이용하여 동기채널 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 송신기의 동기채널 신호 전송 방법은,
적어도 하나의 프레임에 각각 적용되는 복수의 프리코딩 벡터를 결정하는 단계; 및 각 프리코딩 벡터를 대응하는 프레임에 포함된 복수의 동기채널 심벌에 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 송신기는 상호 직교하는 프리코딩 벡터를 연속으로 위치시키고, 이를 순차적으로 각 SCH 심벌에 적용함으로써, 인접하는 두 개의 SCH 심벌이 서로 직교하는 프리코딩 벡터를 사용해 전송될 확률을 높임으로써 다이버서티 이득을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 하나 이상의 프레임에 포함된 복수의 SCH 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 적용함으로써 빔 형성 이득을 높이는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 유사한 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.
본 명세서에서 이동국(Mobile Station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node-B), eNB(Evolved Node-B)송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 동기채널(Synchronization CHannel, SCH) 신호 전송 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 SCH 신호를 시간 멀티플렉싱(Multiplexing) 방식으로 전송하는 경우를 예를 들어 설명하나, 본 발명은 SCH 신호를 주파수 멀티플렉싱 방식으로 전송하거나, 시간 및 주파수 멀티플렉싱 방식을 병합하여 전송하는 경우에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기를 도시한 구조도로서, 기지국 송신기를 도시한 것이다.
도 1을 보면, 송신기는 SCH 신호 생성부(101), 빔 형성(precoding)부(102), 고속 퓨리에 역변환부(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)(103), RF 송신부(104) 및 안테나(105)를 포함한다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 안테나를 포함하는 송신기를 예로 들어 설명하나, 이는 본 발명을 한정하는 것이 아니며 본 발명은 안테나의 개수 변경이 가능하다.
SCH 신호 생성부(101)는 주 동기채널(Primary-SCH, P-SCH) 및 부 동기채 널(Secondary-SCH, S-SCH)을 포함하는 SCH 심벌을 정해진 패턴에 따라 생성한다. 도 1에서, SCH 신호 생성부(101)의 출력 Sk는 k번째 서브 캐리어에 전송하는 SCH 심벌을 나타내고, N은 SCH 심벌 전송에 사용되는 서브 캐리어 개수를 나타낸다.
빔 형성부(102)는 입력되는 SCH 심벌에 프리코딩(precoding) 벡터를 곱하여 출력한다. 이때, P-SCH는 S-SCH를 코히어런트(coherent) 복조할 때 채널 추정용으로 사용되므로, S-SCH 검출을 위해 P-SCH와 S-SCH에 대해서는 동일한 프리코딩 벡터를 사용한다. 즉, 하나의 SCH 심벌에 포함된 P-SCH 및 S-SCH는 동일한 프리코딩 벡터에 의해 프리코딩 된다.
M개의 안테나를 통해 SCH 신호를 전송하는 경우, 각 프리코딩 벡터는 다음의수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, i는 SCH 심벌의 전송 순서에 따른 인덱스를 의미한다. 따라서, 두 개의 안테나를 이용하여 데이터를 송신하는 경우의 프리코딩 벡터는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 다음의 수학식 3과 같이 첫 번째 요소 값은 1()이고, 두 번째 요소 값의 크기는 1이고 위상이 일정 패턴에 따라 변경 되는 프리코딩 벡터를 사용한다.
빔 형성부(102)에 의해 프리코딩 벡터가 곱해진 SCH 심벌은 IFFT부(103) 및 RF 송신부(104)를 거쳐 안테나(105)를 통해 이동국으로 전송된다.
이동국에서의 수신 신호 전력은 송신기에서 사용하는 프리코딩 벡터에 따라 달라진다. 따라서, 이동국은 서로 다른 프리코딩 벡터가 적용된 복수 개의 SCH 심벌을 결합하면 다이버서티 이득을 얻을 수 있다. 또한, 무선 채널 벡터가 프리코딩 벡터와 정합(matched)된 경우에는 이동국에서의 수신 신호 전력은 평균 수신 전력보다 증가하는 데 이를 빔형성 이득이라고 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SCH 신호 전송 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프리코딩 벡터의 두 번째 요소의 변경 패턴을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프리코딩 벡터를 적용하여 SCH 심벌을 전송하는 일 예를 도시한 것으로서, 8개의 프리코딩 벡터를 이용하여 SCH 심벌을 전송하는 경우를 예로 들어 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 송신기는 우선, 빔 형성에 사용할 복수개의 프리코딩 벡터를 포함하는 프리코딩 벡터 그룹을 결정한다(S101). 이때, 프리코딩 벡터 그룹에 포함되는 프리코딩 벡터의 개수를 송신기가 생성할 수 있는 상호 직교하는 프리코딩 벡터의 개수보다 많게 설정하는 경우, 송신기는 데이터 전송 시 다이버서 티(diversity) 이득을 얻기 위해, 인접하는 프리코딩 벡터의 직교할 확률이 높도록 프리코딩 벡터를 배치한다.
이를 위해, 송신기는 인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터를 복수 개 포함하는 프리코딩 벡터군을 하나 이상 생성한다. 이때, 복수의 프리코딩 벡터군은 서로 직교하지 않을 수 있다. 한편, 하나의 프리코딩 벡터군에 포함되는 프리코딩 벡터의 최대 개수는 송신기의 안테나 수 즉, 프리코딩 벡터의 길이에 따라 정해진다. 예를 들어, 두 개의 안테나를 사용하여 데이터를 전송하는 경우에는 프리코딩 벡터군에 포함되는 상호 직교하는 프리코딩 벡터의 개수는 최대 2개가 된다. 또한, 하나의 프리코딩 벡터군에 포함되는 프리코딩 벡터의 개수는 각 프레임 별로 할당 되는 SCH 심벌의 수와 동일하게 설정할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 프레임에 2개의 프리코딩 벡터가 포함되는 경우, 송신기는 하나의 프리코딩 벡터군에 2개의 프리코딩 벡터가 포함되도록 설정할 수 있다.
도 3은 프리코딩 벡터의 두 번째 요소의 변경 패턴의 일 예를 도시한 것으로서, 각 프리코딩 벡터의 두 번째 요소()의 크기는 일정하며, 위상이 m=i%N에 따라서 일정한 패턴으로 변경된다. i 는 SCH 심벌의 전송 순서에 따른 인덱스이고, %는 모듈화 연산을 의미하며, 프리코딩 벡터가 반복해서 사용됨을 나타내기 위해 사용된다. 한편, 두 프리코딩 벡터의 두 번째 요소 간의 차가 180도이면, 두 프리코딩 벡터는 직교함을 의미한다.
도 3을 보면, 1번째 프리코딩 벡터와 2번째 프리코딩 벡터가 서로 직교하고, 3번째 프리코딩 벡터와 4번째 프리코딩 벡터가 서로 직교함을 알 수 있다. 또한, 5 번째 프리코딩 벡터와 6번째 프리코딩 벡터가 서로 직교하고, 7번째 프리코딩 벡터와 8번째 프리코딩 벡터가 서로 직교함을 알 수 있다. 그러나, 이외에 서로 인접하는 프리코딩 벡터는 서로 직교하지 않는다. 예를 들어, 2번째 프리코딩 벡터와 3번째 프리코딩 벡터는 서로 직교하지 않는다. 이에 따라, 프리코딩 벡터 그룹은 1번째 및 2번째 프리코딩 벡터로 구성된 프리코딩 벡터군, 3번째 및 4번째 프리코딩 벡터로 구성된 프리코딩 벡터군, 5번째 및 6번째 프리코딩 벡터로 구성된 프리코딩 벡터군 그리고, 7번째 및 8번째 프리코딩 벡터로 구성된 프리코딩 벡터군으로 표현할 수 있다.
다시, 도 2를 보면, 프리코딩 벡터 그룹이 결정되면, 송신기는 각 SCH 심벌에 프리코딩 벡터 그룹에 포함된 프리코딩 벡터를 순차적으로 적용하여(S102), 최종적으로 SCH 신호를 전송한다(S103). 도 4는 프리코딩 벡터를 실제 SCH 심벌에 적용하여 SCH 신호를 전송하는 일 예를 도시한 것으로서, 도 3의 프리코딩 벡터를 순차적으로 적용한 경우를 나타낸다. 즉, 프리코딩 벡터 와 , 와 , 와 , 와 이 서로 직교하며, 그에 따라 1번째 SCH 심벌(m = 0)과 2번째 SCH 심벌(m = 1), 3번째 SCH 심벌(m = 2)과 4번째 SCH 심벌(m = 3), 5번째 SCH 심벌(m = 4)과 6번째 SCH 심벌(m = 5), 7번째 SCH 심벌(m = 6)과 8번째 SCH 심벌(m = 7)은 상호 직교하는 프리코딩 벡터를 이용하여 전송된다. 여기서, 은 프리코딩 벡터 와 가 서로 직교하는 것을 의미하며, 은 와 가 서로 직교하지 않는 것을 의미한다.
전술한 바와 같이 인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터로 이루어지는 프리코딩 벡터군을 복수 개 포함하여 프리코딩 벡터 그룹을 생성하고, 프리코딩 벡터 그룹에 포함된 프리코딩 벡터를 순차적으로 적용하여 SCH 심벌을 전송하면, 인접하는 두 개의 SCH 심벌이 서로 직교하는 프리코딩 벡터를 사용해 전송될 확률이 증가하므로, 다이버서티 이득이 증가하는 효과가 있다. 또한, 하나의 프레임에 포함된 모든 SCH 심벌이 상호 직교하도록 프리코딩 벡터 그룹을 결정하면, 한 프레임 내에서는 다이버서티 이득을 최대로 하면서 여러 프레임에 걸쳐서 빔 형성 이득을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
한편, 전술한 바와 같이 SCH 심벌 단위로 프리코딩 벡터를 변경하는 방법은, 다음과 같이 빔 형성 이득을 최대로 하기 위해 하나 혹은 복수 개의 프레임에 포함된 SCH 심벌에 하나의 프리코딩 벡터를 적용하도록 변경이 가능하다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 프레임에 포함되는 모든 SCH 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 적용하는 일 예를 도시한 것이고, 도 7 및 도 8은 각각 도 5 및 도 6에서 빔 형성에 사용하는 프리코딩 벡터의 시간에 따른 흐름을 도시한 것이다. 도 5 및 도 7은 인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하지 않는 프리코딩 벡터만으로 구성된 프리코딩 벡터 그룹을 이용하여 빔 형성을 수행하는 경우를 나타내고, 도 6 및 도 8은 인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터로 이루어지는 프리코딩 벡터군을 하나 이상 포함하는 프리코딩 벡터 그룹을 이용하여 빔 형성을 수행하는 경우를 나타낸다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 프레임에 포함된 모든 SCH 심벌에 동 일한 프리코딩 벡터를 사용하는 것을 예로서 설명하나, 본 발명은 하나 이상의 프레임에 포함된 복수의 SCH 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 사용하도록 변경이 가능하다.
도 5를 보면, 하나의 프레임에 포함된 모든 SCH 심벌은 동일한 프레임 벡터가 적용된다. 즉, 첫 번째 프레임에는 첫 번째 프리코딩 벡터(), 두 번째 프레임에는 두 번째 프리코딩 벡터(), 세 번째 프레임에는 세 번째 프리코딩 벡터(), 네 번째 프레임에는 네 번째 프리코딩 벡터()가 적용된다. 이와 같이 프레임 별로 프리코딩 벡터를 적용하는 방법은 빔 형성 이득을 높이는 효과가 있으며, 이에 따라 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)가 낮은 이동국에서 탐색 시간을 줄이는 효과가 있다.
한편, 도 6은 도 5와 하나의 프레임에 포함된 모든 SCH 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 적용하는 것은 동일하나, 최대한 서로 직교하는 프리코딩 벡터를 이용하여 SCH 신호를 전송하는 점에서 다르다. 즉, 도 5에서는 도 7에 도시된 바와 같이 인접하는 와 , 와 는 서로 직교하지 않으나, 도 6에서는 도 8에 도시된 바와 같이 와 , 와 는 서로 직교한다. 이와 같이 인접하는 프레임에 서로 직교하는 프리코딩 벡터를 적용하는 경우에는 전술한 빔 형성 이득 외에도 다이버서티 이득을 높이는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 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 송신기를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동기채널 신호 전송 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빔 형성에 사용하는 프리코딩 벡터의 시간에 따른 흐름을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프리코딩 벡터를 적용한 동기채널심벌을 전송하는 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 프레임에 포함되는 모든 동기채널 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 적용하는 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상호 직교하는 연속되는 프리코딩 벡터가 포함된 프리코딩 벡터를 이용하여 하나의 프레임에 포함되는 모든 동기채널 심벌에 동일한 프리코딩 벡터를 적용하는 일 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 도 5에서 빔 형성에 사용하는 프리코딩 벡터의 시간에 따른 흐름을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 도 6에서 빔 형성에 사용하는 프리코딩 벡터의 시간에 따른 흐름을 도시한 것이다.
Claims (9)
- 송신기의 동기채널 신호 전송 방법에 있어서,인접하는 프리코딩 벡터와 상호 직교하는 프리코딩 벡터로 이루어지는 프리코딩 벡터군을 복수 개 포함하는 프리코딩 벡터 그룹을 생성하는 단계; 및상기 프리코딩 벡터 그룹을 이용하여 동기채널 신호를 전송하는 단계를 포함하는 동기채널 신호 전송 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 프리코딩 벡터군에 포함되는 프리코딩 벡터의 최대 개수는 프리코딩 벡터 길이에 대응하는 동기채널 신호 전송 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 프리코딩 벡터 그룹에 포함되는 프리코딩 벡터의 개수는 상기 최대 개수보다 많은 동기채널 신호 전송 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 프리코딩 벡터군에 포함되는 프리코딩 벡터의 개수는 적어도 하나의 프레임이 포함하는 동기채널 심벌의 개수인 동기채널 신호 전송 방법.
- 제 1항에 있어서,각 프리코딩 벡터군은 자신과 다른 프리코딩 벡터군이 상호 직교하지 않는 동기채널 신호 전송 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 전송하는 단계는,상기 프리코딩 벡터 그룹에 포함된 프리코딩 벡터를 각 동기채널 심벌에 순차적으로 적용하는 단계를 포함하는 동기채널 신호 전송 방법.
- 송신기의 동기채널 신호 전송 방법에 있어서,적어도 하나의 프레임에 각각 적용되는 복수의 프리코딩 벡터를 결정하는 단계; 및각 프리코딩 벡터를 대응하는 프레임에 포함된 복수의 동기채널 심벌에 적용하는 단계를 포함하며,상기 결정하는 단계는,상호 직교하는 복수의 연속되는 프리코딩 벡터를 포함하는 프리코딩 벡터군을 적어도 하나 포함하는 상기 복수의 프리코딩 벡터를 설정하는 단계인 동기채널 신호 전송 방법.
- 삭제
- 제 7항에 있어서,상기 복수의 프리코딩 벡터에 포함된 각 프리코딩 벡터는 자신과 인접하는 다른 프리코딩 벡터와 직교하지 않는 동기채널 신호 전송 방법.
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2007
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US20050101259A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-05-12 | Wen Tong | Communication channel optimization systems and methods in multi-user communication systems |
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