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KR100918730B1 - 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 통신 시스템에서기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 통신 시스템에서기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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KR100918730B1
KR100918730B1 KR1020030075194A KR20030075194A KR100918730B1 KR 100918730 B1 KR100918730 B1 KR 100918730B1 KR 1020030075194 A KR1020030075194 A KR 1020030075194A KR 20030075194 A KR20030075194 A KR 20030075194A KR 100918730 B1 KR100918730 B1 KR 100918730B1
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노정민
윤석현
조영권
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 파일럿 신호를 할당하는 방법에 있어서, 전송하고자 하는 파일럿 신호 및 데이터 신호를 서로 다른 직교 코드로 확산한 후, 상기 확산된 각각의 신호들을 합성하여 코드 분할 다중화하는 과정과, 상기 코드 분할 다중화된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간 -주파수 셀에 매핑하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
Figure R1020030075194
파일럿 패턴 세트, 파일럿 코드, 서브 대역, 코드 분할 다중화

Description

직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 통신 시스템에서 기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트 송수신 장치 및 방법{APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING PILOT PATTERN SET FOR DISTINGUISH BASE STATION IN COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING SCHEME AND METHOD THEREOF}
도 1은 통상적인 OFDM 시스템에서 1개의 파일럿 서브 캐리어를 사용할 경우 파일럿 패턴에 따른 파일럿 채널 신호들이 송신되는 위치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 OFDMA-CDM 시스템에서 프레임 셀에 각 채널에 해당되는 데이터가 매핑되는 방법을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿이 매핑되는 방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿이 매핑되는 방법을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 송신 장치의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 장치의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 기지국 검출기를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 송신 과정을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 과정을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿 코드 발생 패턴을 발생시키는 과정을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 일 실시 예에 따른 파일럿 코드 발생 패턴을 발생시키는 과정을 도시한 도면.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 기지국 구분을 위한 파일럿 패턴을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적인 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서 송신기, 즉 기지국(BS: Base Station)은 수신기, 즉 단말기로 파일럿 서브 캐리어(이하 '파일럿 채널'이라 칭하기로 한다) 신호들을 송신한다. 상기 기지국은 데이터 서브 캐리어(이하 '데이터 채널'이라 칭하기로 한다) 신호들을 송신함과 동시에 상기 파일럿 채널 신호들을 동시에 송신한다. 여기서, 상기 파일럿 채널 신호들을 송신하는 이유는 동기 획득(synchronization acquisition)과 채널 추정(channel estimation) 및 기지국 구분을 위해서이다.
최근 유무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 사용되고 있는 상기 OFDM 방식은 멀티 캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 채널(sub-channel)들로 변조하여 전송하는 다중 반송파 변조(MCM: Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
이와 같은 다중 반송파 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 고주파 라디오(HF radio)에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 상기 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 다중 반송파간의 직교 변조 구현의 난해함으로 인해 실제 시스템 적용에는 한계가 있었다.
그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한, 보호구간(guard interval)의 사용과 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix) 보호구간 삽입 방식의 사용으로 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 문제점이 크게 감소하였다.
이에 따라 상기 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting)과 디지털 텔레비전, 무선 근거리 통신망(WLAN: Wireless Local Area Network), 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM: Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 상기 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.
상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM: Frequency Division Multiplexing) 방식과 유사하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들 간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다.
또한, 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하며, 다중경로 페이딩에 강하다는 장점이 있다. 아울러, 보호구간을 이용하여 심볼간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.
한편, 상기 파일럿 채널 신호들은 일종의 트레이닝 시퀀스(training sequence)로서 동작하여 송신기와 수신기간 채널 추정을 수행할 수 있도록 하며, 또한 상기 파일럿 채널 신호들을 이용하여 단말기가 자신이 속한 기지국을 구분할 수 있도록 한다. 상기 파일럿 채널 신호들이 송신되는 위치는 송신기와 수신기간에 미리 규약되어 있다. 결과적으로, 상기 파일럿 채널 신호들은 일종의 기준 신호(reference signal)로서 동작하게 된다.
이때, 기지국에서 송신하는 파일럿 채널 신호들이 생성하는 패턴을 파일럿 패턴(pilot pattern)이라 한다. 기존의 OFDM 시스템에서 파일럿 패턴은 상기 파일럿 채널 신호들의 기울기(slope)와 상기 파일럿 채널 신호들이 송신되기 시작하는 시작점(start point)에 의해 구별된다. 따라서 상기 OFDM 통신 시스템은 상기 OFDM 통신 시스템을 구성하는 기지국들 각각을 구분하도록 하기 위해 상기 기지국들 각각이 상이한 파일럿 패턴을 가지도록 설계해야만 한다.
또한, 상기 파일럿 패턴은 코히어런스 대역폭(Coherence bandwidth)과 코히어런스 시간(Coherence time)을 고려해서 생성된다.
상기 코히어런스 대역폭은 주파수 영역(frequency domain)에서 채널(channel)이 동일하다고 가정, 즉 채널이 변하지 않는다고 가정할 수 있는 최대 대역폭을 나타낸다. 상기 코히어런스 시간은 시간 영역(time domain)에서 채널이 동일하다고 가정, 즉 채널이 변하지 않는다고 가정할 수 있는 최대 시간을 나타낸다.
이와 같이, 상기 코히어런스 대역폭과 코히어런스 시간에서는 채널이 동일하다고 가정할 수 있기 때문에 상기 코히어런스 대역폭과 코히어런스 시간에서는 한 개의 파일럿 채널 신호만을 송신해도 동기 획득, 채널 추정 및 기지국 구분등에 전혀 문제가 발생되지 않으며, 데이터 채널 신호들의 송신을 최대화할 수 있어 시스템 전체 성능을 향상시키게 된다.
즉, 파일럿 채널 신호들을 송신하는 최소 주파수 간격은 코히어런스 대역폭이고, 상기 파일럿 채널 신호들을 송신하는 최소 시간 간격, 즉 최소 OFDM 심볼 시간 간격은 코히어런스 시간이다.
한편, 상기 OFDM 통신 시스템을 구성하는 기지국들의 수는 상기 OFDM 통신 시스템의 크기에 따라 가변적이나, 상기 OFDM 통신 시스템의 크기가 커질수록 증가하게 된다. 그러므로 상기 기지국들 각각을 구분하기 위해서는 서로 다른 기울기와 시작점을 가지는 파일럿 패턴들이 상기 기지국들 수만큼 존재해야만 한다.
이하, 도 1을 참조하여 다양한 종류의 파일럿 채널의 패턴이 적용되는 예를 설명한다. 도 1은 통상적인 OFDM 통신 시스템에서 파일럿 채널의 패턴으로 생성 가능한 모든 기울기들을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 파일럿 채널의 패턴으로 생성 가능한 기울기들과 상기 기울기들의 수, 즉 파일럿 채널 신호 송신에 따른 기울기들과 그 수는 코히어런스 대역폭(101)과 코히어런스 시간(102)에 따라 제한된다.
만약 상기 코히어런스 대역폭(101)이 6이고, 코히어런스 시간(102)이 1일 때, 파일럿 패턴의 기울기가 정수라고 가정하면, 상기 조건에서 발생 가능한 파일럿 패턴의 기울기(S)는 S=0부터 S=5까지 6개가 된다. 즉, 상기 조건에서 발생 가능한 파일럿 패턴의 기울기는 0부터 5까지 정수중의 어느 한 값이 된다.
여기서, 상기와 같이 발생 가능한 파일럿 패턴의 기울기가 6개라는 것은 상기 조건을 만족하는 OFDM 통신 시스템에서 상기 파일럿 패턴을 사용하여 구분할 수 있는 기지국들의 수가 6개라는 것을 의미한다.
한편, 상기 파일럿 패턴의 기울기 S가 6(S=6)인 파일럿 서브 캐리어에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 실제로 파일럿 패턴의 기울기 S가 0(S=0)인 경우와 기울기 S가 6(S=6)인 경우는 서로 구분되지 않으므로, 상기 기울기가 각각 S=0인 경우와 S=6인 경우 둘 중 하나의 기울기만 사용할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 파일럿 패턴의 기울기가 S=6인 상기 파일럿 서브 캐리어는 상기 파일럿 서브 캐리어와 코히어런스 대역폭(101)만큼 이격된 다른 파일럿 패턴에서의 기울기가 S=0인 것과 같으므로, 상기 기울기 S=0인 경우와 기울기 S=6인 경우는 구별될 수 없다.
상기 도 1에 도시되어 있는 사선 처리된 원은 코히어런스 대역폭(101)만큼 이격되어 있는 파일럿 서브 채널 신호를 나타낸 것이다. 결국, 상기 흰색 원들로 표시된 파일럿 서브 캐리어가 기울기 S=6일 경우, 상기 사선 표시된 원으로 구분된 파일럿 서브 캐리어의 기울기 S=0인 경우와 같아지게 된다. 따라서 상기 파일럿 서브 캐리어의 기울기는 코히어런스 대역폭(101)으로 제한된다.
다음으로 본 발명에 적용되는 직교 주파수 분할 다중 접속-코드 분할 다중(OFDMA-CDM: Orthogonal Frequency Division Multiple Access-Code Division Multiplexing, 이하, 'OFDMA-CDM'이라 칭하기로 한다) 방식 시스템에 대해 간략히 설명한다.
도 2는 상기 OFDMA-CDM 시스템에서 시간-주파수 자원 분할 방법을 나타내는 도면이다. 상기 도 2의 실시예에서 단위 사각형은 임의 개수(예컨대, 8개)의 서브 캐리어(sub-carrier)로 구성되며 1개의 OFDM 심볼 구간(Symbol Interval)과 동일한 지속시간을 갖는 시간-주파수 셀(TFC: Time-Frequency Cell, 이하, 'TFC'라 칭하기로 한다)(201)로 정의된다. 또한, 프레임 셀(FC: frame cell, 이하, 'FC'라 칭하기로 한다)(203)은 상기 TFC(201)의 정수배(예컨대, 16배)에 해당하는 대역폭과 정수배(예컨대, 8배)에 해당하는 지속시간(즉, 심볼 지속 구간)을 갖는 시간-주파수 영역으로 정의된다.
상기 도 2에 도시된 FC들은 패킷 데이터의 전송을 위한 FC들과 상기 패킷 데이터가 전송되는 서브 채널(Sub-Channel)들에 대한 제어 정보(control information)를 전송하기 위한 FC들로 구분된다. 한편, 상기 패킷 데이터의 전송을 위해 사용되는 FC 내에서, 시간에 따라 일정한 주파수 간격만큼 도약하는 서로 다른 두개의 서브 채널들(Sub-Channels), 즉 서브 채널 A와 서브 채널 B가 도시되어 있음을 알 수 있다.
상기 도 2에 도시된 상기 OFDMA-CDM 방식을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 OFDMA-CDM 방식은 상기에서 설명한 바와 같이 OFDM 방식과, CDMA 방식의 특성들을 접목하여 성능 이득을 최대화하는 방식이다. 또한 상기 OFDMA-CDM 방식에서는 전체 대역폭(total bandwidth)을 다수의 서브 캐리어 영역, 즉 서브 주파수 영역으로 분할하여 사용한다.
즉, 상기 도 2에 도시되어 있는 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 동일한 지속 시간(ΔtTFC)을 가지고 미리 설정된 설정 개수의 서브 주파수 영역들로 구성된 주파수 영역(ΔfTFC)을 가지는 영역을 상술한 바와 같이 TFC(201)이라 정의하며, 상기 TFC(201)는 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 영역들로 구성된다.
여기서, 상기 TFC(201)로 구성되는 서브 주파수 영역들의 개수는 시스템에서 상황에 따라 가변적으로 설정할 수 있음은 물론이다. 또한, 이하에서는 상기 TFC(201)가 차지하는 주파수 영역을 "TFC 주파수 영역"이라 정의하기로 하며, 상기 TFC가 차지하는 시간 영역을 "TFC 시간 구간"이라 칭하기로 한다. 결국, 상기 도 2에 도시되어 있는 단위 사각형들(201)이 상기 TFC들을 나타낸다.
한편, 상기 CDMA 방식에 의한 처리는 상기 서브 캐리어들별로 미리 설정되어 있는 채널화 코드(channelization code)에 의해 데이터를 확산하는 과정 및/또는 상기 확산된 데이터를 다시 미리 설정되어 있는 스크램블링 코드(scrambling code)에 의해 스크램블링하는 과정을 포함한다.
또한, 상술한 같이 다수의 상기 TFC(201)들이 하나의 FC(203)를 구성하며, 상기 FC(203)는 상기 TFC(201)의 대역폭 ΔfTFC 보다 미리 설정한 설정 배수에 해당하는 대역폭, 즉 ΔfFC를 가지며, 상기 TFC(201)의 지속시간 ΔtTFC보다 미리 설정한 설정 배수에 해당하는 지속 시간, 즉 ΔtFC을 가진다. 예컨대, 상기 도 2에서는 상기 FC(203)가 상기 TFC(201)의 대역폭 ΔfTFC의 16배에 해당하는 대역폭을 가지고(ΔfFC = 16 ΔfTFC), 상기 TFC(201)의 지속 시간 ΔtTFC의 8배에 해당하는 지속 시간을 가지게 되는 경우를 나타낸다(ΔtFC = 8 ΔtTFC). 이때, 상기 FC(203)가 차지하는 주파수 영역을 "FC 주파수 영역"이라 정의하기로 하며, 상기 FC(203)가 차지하는 시간 영역을 "FC 시간 구간"이라 칭하기로 한다.
한편, 상기와 같이 분할된 M개(여기서는 설명의 편의상 임의의 수 M개로 분할되었다고 가정한다)의 FC들 중 첫 번째 FC부터 M-1번째 FC 까지는 패킷 데이터 송신을 위해서 사용되고, M번째 FC는 제어 정보(control information) 송신을 위해서 사용될 수 있다. 여기서, 상기 패킷 데이터 송신을 위해 사용되는 FC들의 개수 및 제어 정보 송신을 위해 사용되는 FC들의 개수는 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이다. 다만 상기 제어 정보 송신을 위해 사용되는 FC들의 개수가 증가할수록 패킷 데이터 송신을 위해 사용되는 FC들의 개수가 감소하여 데이터 전송률이 저하된다는 문제점이 발생된다. 따라서 이를 고려해서 상기 패킷 데이터 송신 및 제어 정보 송신을 위한 FC들의 개수가 결정된다. 이하 설명의 편의상 상기 패킷 데이터 송신을 위해서 사용되는 FC를 "데이터 프레임 셀(이하 "데이터 FC"라 칭하기로 한다)"라고 정의하고, 상기 제어 정보 송신을 위해서 사용되는 FC를 "제어 프레임 셀(이하 "제어 FC"라 칭하기로 한다)라고 정의하기로 한다.
또한, 상기 도 2에는 하나의 FC 내에서 서로 다른 두 개의 서브 채널들(sub-channels), 즉 서브 채널 A와 서브 채널 B가 도시되어 있다. 여기서 상기 서브 채널이라 함은 미리 설정된 설정 개수의 TFC들이 시간의 변화에 대응하여 미리 설정된 설정 주파수 도약 패턴(frequency hopping pattern)에 따라 주파수 도약되어 전송되는 채널을 의미한다. 상기 서브 채널을 구성하는 TFC들의 개수와 주파수 도약 패턴은 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이며, 상기 도 2에서는 8개의 TFC들이 하나의 서브 채널을 구성하는 경우를 나타내고 있다.
한편, 상기에서와 같은 OFDMA-CDM 시스템에 기존의 OFDM 시스템에서 사용된 파일럿 전송 방법을 적용할 경우 데이터는 확산(spreading)을 하고 파일럿은 확산을 하지 않기 때문에 데이터 신호와 파일럿 신호를 멀티플렉싱(multiplexing)하는 과정이 번거롭게 된다. 또한, 기지국 구별을 위해 가능한 파일럿 신호 패턴의 개수를 늘리기 위해서는 주파수 영역에서 인접 파일럿 신호 간의 간격이 큰 것부터 작은 것까지 매우 다양해야 하는데, 이와 같이 할 경우 상기 파일럿 신호간의 간격이 코히어런스 밴드 간격보다 커지는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 파일럿 신호를 이용하여 기지국 구별뿐만 아니라 채널 추정까지 할 경우 채널 추정의 성능 저하가 야기되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDMA-CDM 통신 시스템에서 효율적인 기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트를 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 OFDMA-CDM 통신 시스템에서 효율적인 기지국 구분을 위한 파일럿 패턴 세트를 생성하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA-CDM 통신 시스템에서 기지국 구분을 위한 파일럿 패턴수를 최대화시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 파일럿 신호를 할당하는 방법에 있어서, 전송하고자 하는 파일럿 신호 및 데이터 신호를 서로 다른 직교 코드로 확산한 후, 상기 확산된 각각의 신호들을 합성하여 코드 분할 다중화하는 과정과, 상기 코드 분할 다중화된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간 -주파수 셀에 매핑하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 파일럿 신호를 할당하여 기지국을 구별하는 방법에 있어서, 상기 기지국의 식별자에 따라 파일럿의 코드 분할 다중화를 위한 직교 코드를 상기 각 프레임 셀별로 결정하는 과정과, 상기 각 프레임 셀별로 전송하고자 하는 파일럿 신호를 상기 결정된 코드로 확산하고, 상기 결정된 코드가 아닌 다른 코드로 전송하고자 하는 데이터 신호를 확산하고, 이후 상기 확산된 각각의 신호들을 하여 합성하여 코드 분할 다중화하는 과정과, 상기 코드 분할 다중화된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간 -주파수 셀에 매핑하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 할당된 파일럿 신호를 수신하는 방법에 있어서, 상기 각 프레임 셀별로 수신된 신호를 고속 푸리에 변환하고, 송신시 코드 분할 다중화를 위해 사용한 하나 이상의 직교 코드들로 역확산하는 과정과, 상기 역확산 결과 최대값을 가지는 직교 코드를 확인하고, 상기 각 프레임 셀별로 확인된 직교 코드들을 조합함으로써 기지국을 구별하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 파일럿 신호를 할당하는 장치에 있어서, 기지국의 식별자에 따라 파일럿의 코드 분할 다중화를 위한 직교 코드를 상기 각 프레임 셀별로 결정하는 파일럿 코드 패턴 세트 발생기와, 상기 각 프레임 셀별로 전송하고자 하는 파일럿 신호를 상기 파일럿 코드 패턴 세트 발생기에서 결정된 직교 코드로 확산하는 파일럿용 대역 확산기와, 상기 각 프레임 셀별로 전송하고자 하는 데이터 신호를 상기 파일럿 코드 패턴 세트 발생기에서 결정된 직교 코드가 아닌 다른 직교 코드로 확산하는 데이터용 대역 확산기와, 상기 파일럿용 대역 확산기 및 데이터용 대역 확산기로부터 확산된 신호를 상기 각 프레임 셀별로 합성하여 코드 분할 다중화하는 합산기와, 상기 코드 분할 다중화된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간 -주파수 셀에 매핑하는 역고속 푸리에 변환기를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀에 할당된 파일럿 신호를 수신하는 장치에 있어서, 상기 각 프레임 셀별로 수신된 신호를 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기와, 송신시 코드 분할 다중화를 위해 사용한 하나 이상의 직교 코드들로 역확산하여 직교 코드를 검출하고, 상기 각 프레임 셀별로 검출된 직교 코드들을 조합하여 기지국을 식별하는 기지국 검출기를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿 패턴(pilot pattern)을 효율적으로 생성하는 방법 및 시스템을 제안한다.
종래 OFDMA-CDM 시스템에서는 상술한 바와 같이 데이터는 각 TFC 단위로 확산하였으나, 파일럿 신호는 확산하지 않음으로 인해 시스템 구현상의 어려움이 있었다. 그러나 본 발명에 의하면 상기 파일럿 신호에 대해서도 데이터와 동일하게 확산할 수 있게 되어 송신 장치의 구현이 용이하게 된다. 또한, 상기와 같이 구현함에 따라 파일럿 패턴뿐만 아니라, 상기 파일럿 신호의 확산 코드에 따른 기지국 구별이 가능하므로, 보다 많은 기지국들에 대해서도 용이하게 구별하는 것이 가능하다.
이하, 후술되는 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면들(예컨대, 도 3 및 도 4)에 도시된 OFDMA-CDM 시스템의 프레임 구조는 상기 도 2에서 상술한 바와 같은 OFDMA-CDM 시스템의 프레임 구조를 나타내며 이때, x축은 시간을 가리키고 y축은 주파수를 가리킨다.
또한, 상기 도 2에서 상술한 바와 같이 편의상 몇 가지 용어가 정의되었다. 첫 째로 상기 TFC란, 한 개의 OFDM 심볼 시간 간격과 ΔfTFC 만큼의 주파수 간격으로 이루어진 할당 자원을 가리키는 것으로 데이터가 저장되는 최소 단위를 가리킨다. 다음으로 FC란, 다수 개의 OFDM 심볼 시간 간격과 다수개의 ΔfTFC만큼(=ΔfFC)의 주파수 간격으로 이루어진 할당 자원을 가리키는 것으로 상기 FC에 의해 서브 대역이 결정된다. 즉, 상기 ΔfFC이 서브 대역의 크기를 가리키게 된다. 마지막으로 서브 채널이란 연속적인 데이터의 단위를 의미하는 것으로 하나의 FC에 다수개의 서브 채널이 할당될 수 있다.
이하, 상기 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 시간-주파수 영역에서 파일럿이 매핑되는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿이 매핑되는 방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 주파수-시간 영역은 임의의 프레임 주파수(ΔfFC)와 프레임 시간(frame duration)에 의해 다수의 FC를 형성한다. 상기 FC는 다수의 TFC로 구성되고, 상기 TFC는 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 확산 값(NSF) 개수의 서브 캐리어(sub-carrier)로 이루어진 주파수 구간으로 구성된다. 예컨대, 확산 계수(Spreading Factor)가 8이라고 할 경우, 상기 하나의 TFC는 8개의 서브 캐리어로 구성된다. 한편, 파일럿 신호는 본 발명에 따라 상기 NSF값만큼 확산된 후 각 FC의 소정 TFC에 매핑된다. 이때, 상기 파일럿 신호가 FC에 매핑되는 규칙은 하기 정의되는 NFI, NTI 및 S 값에 의해 설정될 수 있다.
먼저, 상기 NFI는 주파수 구간(frequency interval)에서 인접 파일럿 신호와의 간격을 의미하며, 단위는 ΔfTFC이다. 다음으로, 상기 NTI는 시간 구간(time interval)에서 인접 파일럿과의 간격을 의미하고 단위는 OFDM 심볼 구간이다. 마지막으로 상기 기울기(slope) S는 해당 파일럿 신호간의 주파수 간격과 다음 파일럿 신호가 오는 시간 간격간의 비를 의미한다. 상기 도 3에서는 상기 NSF가 8(NSF=8), 상기 NFI가 1(NFI=1), 상기 NTI가 2(NTI=2)인 경우로 각각 설정하였으며, 따라서 상기 기울기 S는 상기 NFI의 1과 상기 NTI의 2를 통해 1/2(NFI/NTI=1/2)이 된다.
한편, 각 FC에 매핑되는 파일럿 신호에 사용되는 확산 코드로는
Figure 112008009647514-pat00001
중의 하나가 사용될 수 있으며, 각 FC마다 서로 다른 확산 코드를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 확산 코드끼리는 반드시 직교성을 만족해야 하며, 예컨대 상기 직교 코드로 왈쉬 코드(walsh code)를 사용할 수 있다. 즉, 0번째 FC에 대하여 NSF 개수의 확산 코드 중 하나를 선택하여 파일럿을 확산한 후 매핑(mapping)하고, 나머지 FC에 대해서 독립적으로 동일하게 파일럿을 확산할 수 있다.
따라서, 가능한 확산 코드 사용 방법은 상기 FC의 개수를 NSB라 할 경우
Figure 112008009647514-pat00025
가 된다. 예를 들어, 상기 FC의 개수가 5(NSB=5)이고, 상기 확산 코드의 개수가 8(NSF=8)인 경우 가능한 확산 코드 사용 방법은 85이 된다. 이때, 각 기지국들이 고유의 식별자(ID: IDentifier)를 부여 받는다면 이를 이용하여 서로 다른 확산 코드 방법을 선택할 수 있다. 이는 하기 도 10에서 후술되므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
정리하면, 상기 각 FC마다 소정의 기울기에 따라 파일럿이 매핑되는 패턴을 정의할 수 있으며, 또한 모든 FC에 대해서 동일한 기울기에 따라 파일럿 신호를 매핑할 수도 있다. 아울러 상기 파일럿 신호가 해당 FC내의 소정 위치에 매핑되는 각 TFC에서 코드 다중화될 경우, 상기 파일럿 신호에 할당하게 되는 직교 코드를 각 FC별로 다르게 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 각 FC별 파일럿 패턴 및 직교 코드에 의해 보다 많은 수의 기지국 구별을 용이하게 할 수 있다.
이때, 상기와 같이 확산 코드의 개수가 8개일 경우, 파일럿 신호가 포함되는 TFC에는 파일럿 신호에 하나의 직교 코드가 할당되고, 나머지 7개의 직교 코드에는 데이터들이 할당된다. 한편, 파일럿 신호가 포함되지 않는 TFC에는 8개의 직교 코드 모두에 데이터들이 할당된다. 상기와 같은 할당 방법은 각 FC별로 다르게 설정할 수 있으며, 상기 FC별로 다르게 설정된 파일럿 매핑 패턴 및 할당되는 코드들에 의해 보다 많은 수의 기지국들을 구별할 수 있게 된다.
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 구분 패턴 발생 방법에 대해 설명한다. 상기 도 4는 도 3에서 설명한 방법과 달리 소정의 기울기 값에 따른 패턴을 형성하여 파일럿 패턴을 구성하는 것이 아니라, 기울기 S를 1로 하여 모든 TFC에 파일럿을 포함하는 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿이 매핑되는 방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 도 4에서 시간-주파수 영역은 상기 도 3에서 상술한 바와 같이 임의의 프레임 주파수(ΔfFC)와 프레임 시간(frame duration)에 의해 FC(서브 밴드)가 결정된다. 상기 FC는 상술한 바와 마찬가지로 여러 개의 TFC로 구성되고, 상기 TFC는 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)과 확산 값(NSF) 개수의 부반송파로 이루어진 주파수 구간으로 구성된다.
이때, 본 발명의 제2 실시예에 따라 상기 파일럿은 NSF 값만큼 확산된 후 NFI, NTI 및 S 값에 의해 각 FC에 매핑된다. 여기서, 상기 NFI는 주파수 구간에서 인접 파일럿 신호와의 간격을 의미하고, 단위는 ΔfTFC이다. 또한, 상기 NTI는 시간 구간에서 인접 파일럿 신호와의 간격을 의미하고 단위는 OFDM 심볼 구간이다. 마찬가지로 상기 S는 해당 파일럿 신호간의 주파수 간격과 다음 파일럿 신호가 오는 시간 간격간의 비, 즉 기울기(slope)를 의미한다.
예컨대, 상기 도 4에서는 상기 NSF가 8(NSF=8), 상기 NFI가 1(NFI=1), 상기 NTI가 1(NTI=1), 및 상기 기울기가 1(S=NFI/NTI=1/1=1)인 경우로 각각 설정하였다. 각 FC에 매핑되는 파일럿 신호가 사용하는 확산 코드는 C0, ..., C7 중의 하나를 사용할 수 있으며, 각 FC마다 서로 다른 확산 코드를 사용할 수 있다. 이때, 상기 확산 코드끼리는 반드시 직교성을 만족해야 하며, 예컨대 상기 직교 코드로 왈쉬 코드를 사용할 수 있다. 즉, 0번째 FC에 8개의 확산 코드 중 하나를 선택하여 파일럿 신호를 확산한 후 매핑하고, 나머지 FC에 대해서 독립적으로 마찬가지로 수행하면 된다.
따라서 가능한 확산 코드 사용 방법은 FC의 개수를 5라 할 경우 85이 된다. 만약 각 기지국이 고유의 식별자를 부여 받는다면 이를 이용하여 서로 다른 확산 코드 방법을 선택할 수 있다. 이는 하기 도 11의 설명에서 후술되므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 파일럿 패턴 송신 장치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 송신 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 전송하고자 하는 데이터는 변조기(501)와 대역 분배기(503)를 거친 후, 각 대역에 따라 NSB개의 데이터용 대역 확산기(511, 513)로 전달된다. 또한 파일럿 신호는 변조기(505)와 대역 분배기(507)를 거친 후, 각 대역에 따라 NSB개의 파일럿 신호용 대역 확산기(515, 517)로 전달된다. 한편, 파일럿 코드 패턴 세트 발생기(509)에서는 기지국 식별자(BSID: Base Station IDentifier, 이하 'BSID'라 칭하기로 한다)를 이용하여 파일럿 코드 패턴 세트
Figure 112008009647514-pat00026
를 발생시키고, 이를 상기 데이터용 대역 확산기들(511, 513) 및 파일럿 신호용 대역 확산기들(515, 517)로 전달한다. 여기에서 Bi는 i번째 대역에서 사용하는 코드 종류를 가리킨다.
따라서, 상기 데이터용 대역 확산기들(511, 513) 중 데이터용 제0 대역 확산기(511)에서는 B0가 가리키는 코드를 제외한 나머지 코드를 이용하여 데이터를 확산시킨다. 마찬가지로 데이터용 제(NSB-1) 대역 확산기(513)에서는
Figure 112008009647514-pat00004
가 가리키는 코드를 제외한 나머지 코드를 이용하여 데이터를 확산시킨다.
한편, 상기 파일럿 신호용 대역 확산기들(515, 517) 중 파일럿 신호용 제0 대역 확산기(515)에서는 B0가 가리키는 코드를 이용하여 파일럿 신호를 확산시킨다. 마찬가지로 파일럿 신호용 제(NSB-1) 대역 확산기(517)에서는
Figure 112008009647514-pat00027
가 가리키는 코드를 이용하여 파일럿 신호를 확산시킨다.
다음으로 제0 대역 덧셈기(519)에서는 상기 데이터용 대역 확산기(511)에서 출력되는 데이터 부분과 상기 파일럿 신호용 대역 확산기(515)에서 출력되는 파일럿 부분을 합하여 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 ‘IFFT'라 칭하기로 한다)기(523)의 제0 대역 부분으로 보낸다. 마찬가지로 제(NSB-1) 대역 덧셈기(521)에서는 상기 데이터용 대역 확산기(513)에서 출력되는 데이터 부분과 상기 파일럿 신호용 대역 확산기(517)에서 출력되는 파일럿 신호 부분을 합하여 상기 IFFT기(523)의 제(NSB-1) 대역 부분으로 보낸다. 그런 다음 상기 덧셈기들(519, 521)의 출력 값은 N-포인트(point) IFFT기(523), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter)(525), 디지털-아날로그 변환 및 RF(Radio Frequency) 처리기(Digital to Analog converter & RF processor)(527)를 거친 후, 안테나를 통하여 에어(Air) 상으로 송신된다.
이렇게 함으로써 상기 NSB개를 가지는 각각의 대역들에 대하여, 상기 NSF개의 코드들 중 상기 BSID의 각 Bi값에 해당되는 코드에는 파일럿 신호가 확산되며, 나머지 코드들에는 데이터들이 확산되게 된다.
다음으로 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 과정을 살펴보도록 하자.
도 6은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저 상기 OFDMA-CDM 통신 시스템의 송신기에서 송신한 데이터는 다중 경로 채널(multipath channel) 등과 같은 실제 무선 채널 환경을 겪고 잡음(noise) 성분이 가산된 형태로 상기 OFDMA-CDM 통신 시스템 수신기의 안테나를 통해 수신된다. 이후 상기 안테나를 통해 수신된 데이터들은 아날로그-디지털 변환 및 RF 처리기(601)를 거쳐 직렬/병렬 변환기(serial to paraller converter)(603)로 전달된다. 그런 다음 상기 직렬/병렬 변환기(603)로부터 직렬/병렬 변환된 수신 데이터들은 N-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 ‘FFT’라 칭하기로 한다)기(605)을 거친 후 다수의 데이터용 역확산기들(609, 611)과 기지국 검출기(607)로 전달된다.
이어서 기지국 검출기(607)에서는 상기 FFT기(605)에서 N-포인트 FFT를 수행한 이후의 데이터를 이용하여 파일럿 신호 코드 발생 패턴 세트
Figure 112008009647514-pat00028
를 발생시킨다. 상기 기지국 검출기(607)에서 수행하는 구체적인 과정은 하기 도 7에서 설명하기로 한다. 다음으로 상기 데이터용 제0 대역 역확산기(609)에서는 B0가 가리키는 코드, 즉 파일럿 신호의 확산을 위해 사용된 코드를 제외한 나머지 코드를 이용하여 데이터를 역확산 시킨다. 마찬가지로 데이터용 제(NSB-1) 대역 역확산기(611)에서는
Figure 112008009647514-pat00029
가 가리키는 코드를 제외한 나머지 코드를 이용하여 데이터를 역확산 시킨다. 이후 상기 역확산기들(609, 611)로부터 역확산된 데이터는 대역 합성기(613) 및 복조기(615)를 거친후 데이터를 복원한다.
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 상기 도 6의 기지국 검출기(607)에서 수행되는 기지국 검출 과정을 알아보도록 하자.
도 7은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 기지국 검출기의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 도 6에서 FFT 이후의 데이터 중 제0 대역 데이터는 C0 역확산기(701)와
Figure 112008009647514-pat00030
역확산기(703)로 전달된다. 그러면 상기 C0 역확산기(701)와 상기
Figure 112008009647514-pat00031
역확산기(703)에서는 상기 데이터에 대해 역확산을 수행하고, 상기 역확산 과정이후 나온 값은 최대 값 검출기(705)로 전달한다. 그러면 상기 최대값 검출기(705)에서는 상기 전달되는 값 중에서 가장 큰 값을 갖는 쪽의 코드 값을 선택하여 출력한다. 이때, 상기 선택되어 출력된 값을 B0라 한다. 한편, 제1 대역 내지 제NSB-1 대역에 대해서도 상기 제0 대역에서와 동일한 과정을 거친 후,
Figure 112008009647514-pat00032
을 발생시킨다. 상술한 바와 같이 상기 검출된 상기 B0 및
Figure 112008009647514-pat00033
을 확인하여 기지국을 식별하게 된다. 따라서 상기 각 대역별로 구분된 파일럿 신호를 위해 사용한 코드에 의해 상기 도 6의 데이터용 대역 역확산기들(609, 611)은 데이터 역확산을 수행한다.
다음으로 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 송신 과정의 흐름을 알아보도록 하자.
도 8은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 송신 과정을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 먼저 801 단계에서는, 파일럿 코드 패턴 발생기에서 BSID를 이용하여 파일럿 코드 패턴을 발생시킨 후 803 단계로 이동한다. 상기 803 단계에서 데이터는 변조기와 대역 분배기 및 데이터용 확산기를 거쳐 덧셈기로 전달된다. 또한, 파일럿 신호는 변조기와 대역 분배기 및 파일럿 신호용 확산기를 거쳐 덧셈기로 전달된다. 이때, 상기 데이터용 확산기에서는 파일럿 신호 코드를 제외한 나머지 코드로 확산시키고, 상기 파일럿 신호용 확산기에서는 파일럿 신호 코드로 확산시킨다.
그런 다음, 805 단계에서는 상기 덧셈기를 통해 상기 전달되는 데이터와 파일럿 신호를 더한 후 IFFT기로 전송하고, 상기 IFFT기로부터 출력된 데이터는 병렬/직렬 변환기 및 디지털-아날로그 변환 및 RF 처리기를 거쳐 무선 환경으로 송신된다.
다음으로 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 과정의 흐름을 알아보도록 하자.
도 9는 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 수신 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 먼저, 901 단계에서는, RF 처리기 및 아날로그-디지털 변환기를 거친 데이터는 직렬/병렬 변환기를 거쳐 FFT기에 전달된다. 그런다음 903 단계에서 상기 수신된 데이터는 FFT 수행 이후 정해진 대역에 따라 데이터용 확산기 및 기지국 검출기로 전달된다. 이후, 905 단계에서는 상기 기지국 검출기에서 상술한 방법에 의하여 BSID를 계산하여 기지국을 검출하고, 상기 검출된 정보를 데이터용 역확산기로 전달한다. 마지막으로 907 단계에서는 상기 데이터용 역확산기에서 기지국 검출기로부터 수신된 정보를 이용하여 데이터를 확산하고, 대역 합성기 및 변복조기를 거쳐 데이터를 복원한다.
다음으로 도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 파일럿이 매핑되는 절차를 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서 파일럿 코드 발생 패턴을 발생시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 먼저 1001 단계에서는 기지국 식별자(BSID)를 이용하여 각 FC, 즉 서브 대역마다 확산 코드를 결정할 수 있도록 총 FC(서브 대역) 개수(NSB)의 자리 수를 갖는 NSF 진수로 하기 <수학식 1>과 같이 기지국 식별자를 표현한다.
Figure 112003040200924-pat00011
상기 <수학식 1>에서 Bi는 0, 1, ..., NSF-1 값 중의 하나이고 i는 0, 1, ..., NSB-1의 값을 지닌다.
그런 다음 1003 단계에서는 상기 1001 단계에서 구한 Bi(i=0, 1, ..., NSB-1)값을 이용하여 각 서브 대역에서 사용하게 될 확산 코드를 결정한다. 예를 들어 상기 Bi가 3이라고 가정, 즉 Bi=3 이면 i번째 서브 대역에서 파일럿 신호는 C3코드로 확산된다. 상기 도 3에서는 0번째 서브 대역에 C0, 1번째 서브 대역에 C1, (NSB-1)번째 서브 대역에
Figure 112008009647514-pat00034
를 사용하고 있음을 알 수 있다.
다음으로 1005 단계에서는 파일럿 주파수 간격(NFI), 파일럿 시간 간격(NTI) 및 기울기 S에 따라 파일럿 신호를 매핑한다. 한편, 상기 매핑된 파일럿을 이용하여 일반적인 채널 추정도 이루어지기 때문에 코히어런스 밴드 간격을 고려하여 파일럿 신호 주파수 간격을 정해야한다. 또한 코히어런스 시간 간격을 고려하여 파일럿 신호 시간 간격을 정해야 한다. 따라서 상기 기울기 S는 상기 두 가지 상황을 모두 고려하여 설정해 주는 것이 바람직하다.
다음으로 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-CDM 시스템에서의 파일럿이 매핑되는 흐름을 설명한다.
상기 도 11은 OFDMA-CDM 시스템에서 기지국 구별을 위한 파일럿 매핑 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 먼저 1101 단계에서는 기지국 식별자(BSID)를 이용하여 각 FC, 즉 서브 대역마다 확산 코드를 결정할 수 있도록 총 FC(서브 대역) 개수 5자리 수를 갖는 8진수로 기지국 식별자를 표현한다.
Figure 112003040200924-pat00013
즉, B0=0, B1=1, B2=2, B3=6, B4=7이 된다. 이하, 1103 단계에서는 상기 1101 단계에서 구한 Bi(i=0, 1, 2, 3, 4)를 이용하여 각 서브 대역에서 사용하게 될 확산 코드를 결정한다. 즉, 0번째 서브 대역은 C0, 1번째 서브 대역은 C1, 2번째 서브 대역은 C2, 3번째 서브 대역은 C6, 4번째 서브 대역은 C7를 사용하게 된다. 그런 다음 1105 단계에서는 파일럿 주파수 간격(NFI=1), 파일럿 시간 간격(NTI=1) 및 기울기 S(S=1)에 따라 파일럿 신호를 매핑한다. 상기 값들이 상술한 도 4의 실시예에서와 같이 전부 1일 경우에는 모든 TFC에 파일럿 신호가 매핑되는 경우가 된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDMA-CDM 시스템의 시간-주파수 영역을 다수의 서브 대역 및 서브 시구간으로 분할하여 파일럿 서브 블록을 구성하고, 상기 파일럿 서브 블록별로 파일럿 패턴들을 조합하여 OFDM-CDM 시스템을 구성하는 기지국들을 구분함으로써 구분 가능한 기지국들의 개수를 증가시킬 수 있다는 이점을 가진다. 결과적으로, 한정된 무선 자원, 즉 한정된 파일럿 패턴 자원을 세트화시켜 효율적으로 사용함으로써 시스템 전체 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims (24)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 두개 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀을 통해 파일럿 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    전송하고자 하는 파일럿 신호 및 데이터 신호를 서로 다른 직교 코드를 사용하여 확산한 후, 상기 확산된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 합성하여 코드 분할 다중화하는 과정과,
    상기 코드 분할 다중화된 신호를 상기 프레임 셀 내의 특정 시간-주파수 셀을 통해 송신되도록 매핑하는 과정을 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파일럿 신호 확산시 사용되는 직교 코드는 기지국 식별에 사용됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매핑하는 과정은; 기지국별로 구분 가능한 기 정해진 패턴에 따라 매핑하는 과정을 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기 정해진 패턴은 시간-주파수 영역상에서의 기울기에 따라 설정되며,
    상기 기울기는 주파수 구간에서 인접 파일럿간의 간격과 시간 구간에서 인접 파일럿간의 간격의 비를 나타냄을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기울기가 1일 경우, 상기 프레임 셀 내의 모든 시간-주파수 셀에 상기 코드 분할 다중화된 신호가 매핑됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전체 주파수 대역을 구성하는 복수의 프레임 셀들 각각에 포함된 파일럿 신호의 코드 분할 다중화를 위해 할당하는 직교 코드들이 상기 프레임 셀 별로 구분되고, 상기 프레임 셀별로 구분된 상기 파일럿 신호의 직교 코드들을 조합함으로써 복수의 기지국들이 구별됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  7. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 두개 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀을 통해 파일럿 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    기지국의 식별자에 따라 파일럿 신호의 코드 분할 다중화를 위한 직교 코드를 각 프레임 셀별로 결정하는 과정과,
    상기 각 프레임 셀별로 전송하고자 하는 파일럿 신호를 상기 결정한 직교 코드를 사용하여 확산하고, 상기 결정한 직교 코드가 아닌 다른 직교 코드를 사용하여 전송하고자 하는 데이터 신호를 확산한 후, 상기 확산된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 합성하여 코드 분할 다중화하는 과정과,
    상기 코드 분할 다중화한 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간-주파수 셀을 통해 송신되도록 매핑하는 과정을 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 결정한 직교 코드는 상기 기지국의 식별에 사용됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 매핑하는 과정은; 기지국별로 구분 가능한 기 정해진 패턴에 따라 매핑하는 과정을 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기 정해진 패턴은 시간-주파수 영역상에서의 기울기에 따라 설정되며,
    상기 기울기는 주파수 구간에서 인접 파일럿간의 간격과 시간 구간에서 인접 파일럿간의 간격의 비를 나타냄을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기울기가 1일 경우, 상기 프레임 셀 내의 모든 시간-주파수 셀에 상기 코드 분할 다중화된 신호가 매핑됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  12. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 두개 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀을 통해 파일럿 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    각 프레임 셀별로 수신된 신호를 고속 푸리에 변환하고, 상기 고속 푸리에 변환한 신호를 송신 신호의 코드 분할 다중화를 위해 사용한 하나 이상의 직교 코드들을 사용하여 역확산하는 과정과,
    상기 역확산 결과를 고려하여 상기 각 프레임 셀별로 상기 직교 코드들 중 최대값을 가지는 직교 코드를 결정하고, 상기 각 프레임 셀별로 결정된 직교 코드들을 조합함으로써 기지국을 구별하는 과정을 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각 프레임 셀별로 결정된 직교 코드를 사용하여 상기 각 프레임 셀별로 수신된 신호를 복조하는 과정을 더 포함하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파일럿 신호와 상이한 데이터 신호는 상기 각 프레임 셀별로 결정된 직교 코드와 상이한 직교 코드를 사용하여 다중화됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 방법.
  15. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 두개 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 하나 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀을 통해 파일럿 신호를 송수신하는 장치에 있어서,
    기지국의 식별자에 따라 파일럿 신호의 코드 분할 다중화를 위한 직교 코드를 각 프레임 셀별로 결정하는 파일럿 코드 패턴 세트 발생기와,
    상기 파일럿 신호를 상기 파일럿 코드 패턴 세트 발생기에서 결정된 직교 코드를 사용하여 확산하는 파일럿용 대역 확산기와,
    데이터 신호를 상기 파일럿 코드 패턴 세트 발생기에서 결정된 직교 코드가 아닌 다른 직교 코드를 사용하여 확산하는 데이터용 대역 확산기와,
    상기 파일럿용 대역 확산기 및 상기 데이터용 대역 확산기로부터 확산된 신호를 상기 각 프레임 셀별로 합성하여 코드 분할 다중화하는 합산기와,
    상기 코드 분할 다중화된 신호를 상기 프레임 셀 내의 소정의 시간-주파수 셀을 통해 송신되도록 매핑하는 역고속 푸리에 변환기를 포함하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 결정된 직교 코드는 상기 기지국의 식별에 사용됨을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 역고속 푸리에 변환기는 상기 코드 분할 다중화된 신호를 기지국별로 구분 가능한 기 정해진 패턴에 따라 매핑함을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기 정해진 패턴은 시간-주파수 영역상에서의 기울기에 따라 설정되며,
    상기 기울기는 주파수 구간에서 인접 파일럿간의 간격과 시간 구간에서 인접 파일럿간의 간격의 비를 나타냄을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기울기가 1일 경우, 상기 역고속 푸리에 변환기는 상기 프레임 셀 내의 모든 시간-주파수 셀에 상기 코드 분할 다중화된 신호를 매핑함을 특징으로 하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  20. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 전체 주파수 대역을 복수의 부반송파들을 포함하는 하나 이상의 서브 대역들로 분할하여, 상기 서브 대역들 중 하나의 서브 대역 및 복수의 직교 주파수 분할 다중 심벌구간들로 하나의 프레임 셀을 구성하고, 상기 프레임 셀 내에서 두개 이상의 직교 주파수 분할 다중 심벌 및 하나 이상의 부반송파로 구성되는 시간-주파수 셀을 통해 파일럿 신호를 송수신하는 장치에 있어서,
    각 프레임 셀별로 수신된 신호를 고속 푸리에 변환하는 고속 푸리에 변환기와,
    상기 각 프레임 셀별로 상기 고속 푸리에 변환한 신호를 송신 신호의 코드 분할 다중화를 위해 사용한 하나 이상의 직교 코드들을 사용하여 역확산한 다음 상기 각 프레임 셀별로 직교 코드를 결정하고, 상기 각 프레임 셀별로 결정된 직교 코드들을 조합하여 기지국을 식별하는 기지국 검출기를 포함하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 기지국 검출기는,
    상기 각 프레임 셀별로 상기 고속 푸리에 변환한 신호를 상기 직교 코드들을 사용하여 역확산하는 역확산기를 더 포함하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  22. 삭제
  23. 제20항에 있어서,
    상기 기지국 검출기는,
    상기 역확산 결과를 고려하여 상기 각 프레임 셀별로 상기 직교 코드들 중 최대값을 가지는 직교 코드를 결정하기 위한 상기 최대값을 검출하는 최대값 검출기를 더 포함하는 파일럿 신호 송수신 장치.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 기지국 검출기는,
    상기 각 프레임 셀별로 결정된 직교 코드가 아닌 다른 직교 코드를 사용하여 데이터 신호를 역확산하는 데이터용 역확산기를 더 포함하는 파일럿 신호 송수신 장치.
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