KR100665704B1

KR100665704B1 - 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법및 그 장치

Info

Publication number: KR100665704B1
Application number: KR1020040095598A
Authority: KR
Inventors: 서종수; 황순업
Original assignee: 학교법인연세대학교
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2007-01-09
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: KR20060056489A

Abstract

본 발명은 적응형 부분 병렬 간섭 제거 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 DS/CDM 위성 DMB 시스템에서의 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법은 (a) 상기 하향 링크의 수신기에 포함된 칩 등화기에서 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력하는 단계, (b) 역확산 검출부에서 수신한 상기 제1추정 신호에 대하여 역확산하여 각 채널별 신호를 검출하는 단계, (c) 재확산부에서 상기 역확산된 신호를 재확산하는 단계, (d) 간섭 신호 합산부에서 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 단계, (e) 간섭 신호 제거부에서 상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 재생될 제3추정 신호를 생성하는 단계, (f) 재생 신호 검출부에서 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치는 병렬 간섭 제거기 입력단에서 칩 등화기를 사용함으로써 다중 접속 간섭을 제거할 수 있다.

DMB, 칩 등화기, 병렬 간섭 제거기, 피드포워드, 피드백.

Description

칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치{Method for cancelling interference in parallel dicision feedforward with chip equalizer and Apparatus thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 DMB 디지털 시스템 E의 시스템 블록 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 DS/CDM 시스템에서 다중 접속 간섭의 제거를 위한 병렬 간섭 제거기의 구성도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 칩 등화기의 구성도.

도 4a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도.

도 4b는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 역확산 검출부의 구성도.

도 4c는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 재확산부의 구성도.

도 5a는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 반복시행의 첫번째 단계를 수행하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기 의 구성도.

도 5b는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 반복시행의 두번째 단계를 수행하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도.

도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명>

410 : 칩 등화기

420 : 역확산 검출부

430 : 재확산부

440 : 간섭 신호 합산부

450 : 시간 지연부

460 : 간섭 신호 제거부

470 : 재생 신호 검출부

본 발명은 적응형 부분 병렬 간섭 제거 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특 히 DS/CDM 위성 DMB 시스템에서의 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

국내 위성 DMB(digital multimedia breadcating)의 표준방식으로 채택된 DS/CDM-QPSK(Direct Sequence/Code Division Multiplux-Quadrature Phase Shift Keying) 방식은 방송 컨텐츠를 위성중계기 또는 지상중계기를 통하여 지상으로 송신하는 다채널 고품질의 멀티미디어 서비스이다.

ITU-R BO.1130-4에서 권고한 위성 DMB Digital System E는 위성중계기와 지상중계기(Gap-filler)를 통해서 이동, 휴대 그리고 고정 수신기에 부가 데이터와 고품질의 오디오, 비디오 등의 멀티미디어 방송 서비스를 제공하기 위해 고안되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 DMB 디지털 시스템 E의 시스템 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 위성 DMB 방송센터(110)에서 프로그램 제공자(150) 등으로부터 수신한 각종 컨텐츠를 송신 지구국으로 전송하고 송신 지구국은 오디오, 비디오 및 데이터 신호를 CDM(Code Division Multiplex) 또는 TDM(Time Division Multiplex) 방식으로 다중화하여 Ku 대역(14 GHz) 반송파 신호를 QPSK 변조한 후 위성(120)으로 전송한다. 위성(120)은 이를 직접 지상의 휴대폰 및 차량용 수신기 등의 이동단말기(140)에 S 대역(2.6 GHz)의 CDM 신호로 변환하여 전송하거나, 또는 위성신호를 직접 받기 어려운 전파 음영지역에는 지상중계기(130)에 Ku 대역의 TDM 신호로 보내고, 중계기(130)는 이 신호를 S 대역의 CDM 신호로 변환하여 가입자 단말기(140)로 전송한다.

여기서 디지털 시스템 E의 송신기에 대해서 살펴보면, 방송국 별로 자신의 프로그램을 독립적으로 방송하기 위해 서로 다른 직교 확산 코드(orthogonal spreading code)를 사용하며, 파일럿 채널(pilot channel)을 통해 수신기와 동기를 일치시키고 제어 데이터를 전송한다. 채널 부호는 외부호로 리드 솔로몬(Reed-Solomon) 부호를, 내부호로 길쌈 부호(Convolutional code)를 사용한 연접부호(concatenated code)를 사용한다. 외부호는 전송 채널용과 파일럿 채널용으로 구분되는데, 전송채널은 RS(255, 239)에서 51 bytes를 제거시킨 RS(204, 188)을 사용하고 파일럿 채널은 RS(96, 80)을 사용하여 각각 최대 8 bytes의 오류정정 능력을 갖는다. 내부호의 길쌈(Convolution) 부호는 구속장(constraint length) 7을 사용하고 모부호율이 1/2인 부호화 출력에 대하여 펑춰링(punturing)을 통하여 2/3, 3/4, 5/6, 7/8의 가변 부호율을 만든다. 바이트 인터리버(byte interleaver)는 전송채널 및 파일럿 채널 모두 바이트 단위로 주기가 12인 길쌈(Convolutional) 인터리버를 사용하며, 전송신호의 비트 인터리버(bit interleaver)는 비트 단위로 주기가 51인 분할형 Convolutional 인터리버를 사용한다.

그러나 DS/CDM-QPSK 신호는 수신환경이 열악한 도심지 환경이나 음영지역에서는 다중 경로 페이딩에 의해 방송채널 부호간에 직교성이 상실되어 다중 접속 간섭(Mutiple Access Interference : MAI)이 증가되므로, 채널용량 및 BER(Bit Error Rate, 이하 'BER'이라고 한다) 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 위성 DMB 신호를 수신하기 위해 현재 사용되고 있는 레이크(Rake) 수신기는 구현이 간단하면서, 다중 경로에 의한 수신 다이버시티 성능을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 다중 접속 간섭은 제거할 수 없기 때문에 실제 운용 가능한 채널용량과 이론적인 채널용량 사이에 큰 격차가 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 무선 이동 통신에서는 다중 사용자 검출기에 대한 많은 연구가 되어오고 있다. 기존의 다중 사용자 검파(Multiple User Detection) 기술은 기지국의 수신단에서 필요한 기술로서, 상향 링크(uplink)에서 발생되는 다중 접속 간섭 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 되어 왔다. 종래 기술에 따른 S. Verdu에 의해 제안된 최적의 간섭 제거기는 사용자 수에 따라 시스템의 복잡도가 기하급수적으로 증가하기 때문에 실제적으로 구현하기 어려운 문제가 있다. 이에 대한 대안으로 준최적 검출기가 제안되었으며, 이는 크게 선형 간섭 제거기와 비선형 간섭 제거기로 구분된다. 선형 간섭 제거기는 기존의 정합 필터단의 출력에 선형 변환을 적용한 것으로서 기본적으로 동기 시스템을 대상으로 하여 제안되었으며 역상관기(decorrelating receiver), MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신기가 있다. 역상관기 수신기는 역행렬을 곱해주는 과정에서 잡음전력이 증가되고, MMSE 수신기는 모든 사용자의 신호 크기와 잡음의 분산을 미리 알고 있어야 하는 단점이 있다. 비선형 간섭 제거기는 수신기의 구조를 개선시켜 성능을 향상시키는 것으로 구조에 따라 순차적 간섭 제거기(Serial Inteference Cancellation : SIC)와 병렬 간섭 제거기(Parallel Interference Cancellation : PIC)로 나뉜다. 병렬 간섭 제거기는 순차적 간섭 제거기의 검파지연을 줄이고 수신신호를 재 정렬시키는 과정을 생략하기 위해 제안되었다. 즉, 모든 사용자 신호를 동시에 병렬로 검출한 다음, 수신 신호로부터 원하는 사용자 외의 다른 사용자 신호를 제거한다. 여기서 DS/CDM 위성 DMB 시스템은 동기 시스템이면서 모든 방송채널의 신호 전력이 같기 때문에 병렬 간섭 제거기 구조를 통해서 효율적으로 다중 접속 간섭을 제거할 수 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 DS/CDM 시스템에서 다중 접속 간섭의 제거를 위한 병렬 간섭 제거기의 구성도이다.

종래 기술에 따른 병렬 간섭 제거기는 송신단에서 보내온 모든 방송채널 신호를 추정하여 동시에 각 방송채널에 해당하는 다중 접속 간섭을 제거한다. 반복시행(multistage) d번째에서 추정된 k번째 방송채널의 수신신호는 다음과 같은 수학식에 의해 표현된다.

(1)

여기서,

는 k(k=1,2,...,K)번째 방송채널의 d-1번째 단계에서 추정된 m번째 QPSK 심볼 데이터이고,

는 l(l=0,1,,...,L-1)번째 경로의 채널 추정된 계수이며, 추정된 QPSK 심볼 데이터

에 방송채널마다 똑같은 채널추정된 계수와 방송채널 구분을 위한 확산 부호열

를 곱해 주어 송신단에서 보내온 신호를 재생(regeneration)하게 된다. 방송신호는 다중 경로 채널을 겪으므로, L개의 탭 길이를 갖는 FIR (Finite Impulse Response) 필터를 이용해서 채널계수를 곱해주게 된다.

도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 DS/CDM 시스템의 하향링크에서 다중 접속 간섭 제거를 위해 제안한 병렬 간섭 제거기 구조가 도시 되어 있다. 첫번째 방 송채널을 수신한다고 가정할 때, 다중 접속 간섭은 수학식(2)와 같이 첫번째 방송채널을 제외한 나머지 방송채널 신호의 합으로 표현되고, 레이크 수신기 출력은 수학식(3)과 같다. 이를 수신신호 r(t)에서 제거하고, 레이크 수신기 출력을 이용하여 QPSK 심볼을 검출한다.

(2)

(3)

QPSK 심볼

의 I, Q 신호는 각각 수학식(4), (5)와 같고,

는 부호 검출기를 의미한다.

(4)

(5)

상술한 바와 같이 병렬 간섭 제거기에 레이크 수신기를 사용하면 정합필터 사용시 보다 신뢰도 높은 데이터 추정이 가능해져 효율적으로 다중 접속 간섭을 제거할 수 있다. 하지만, 레이크 수신기 역시 초기 단계에서 부정확한 데이터 추정이 존재하고, 이는 다음 단계(next stage)의 오류로 잔존하게 되어 오히려 다중 접속 간섭을 증가시키게 하는 문제점이 있다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 병렬 간섭 제거기 입력단에서 칩 등화기를 사용함으로써 다중 접속 간섭을 제거할 수 있는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치를 제시하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 접속 간섭을 제거함으로써 수신 BER 성능이 개선되며, 잠재적인 채널 용량을 늘릴 수 있는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치를 제시하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 역확산 검출부의 수를 줄임으로써 하드웨어의 복잡도를 낮게 할 수 있는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치를 제시하는데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에서 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해 질 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법을 제시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법은 (a) 상기 하향 링크의 수신기에 포함된 칩 등화기에서 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력하는 단계, (b) 역확산 검출부에서 수신한 상기 제1추정 신호에 대하여 역확산하여 각 채널별 신호를 검출하는 단계, (c) 재확산부에서 상기 역확산된 신호를 재확산하는 단계, (d) 간섭 신호 합산부에서 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 단계, (e) 간섭 신호 제거부에서 상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 재생될 제3추정 신호를 생성하는 단계, (f) 재생 신호 검출부에서 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하향 링크상의 수신기는 위성 DMB 시스템의 수신기일 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법에서 상기 (a)단계는 상기 칩 등화기에서 상기 제1추정 신호를 시간 지연부에 전송하는 단계, 상기 시간 지연부는 상기 (b) 내지 (d)단계에서 채널별 신호가 합산되어 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 제1추정 신호를 지연시켜 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법에서 상기 (d)단계는 상기 생성된 제2추정 신호를 잔여 채널 추정 필터에 전송하는 단계, 상기 잔여 채널 추정 필터는 상기 제2추정 신호와 상기 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법을 제시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법은 (a) 상기 하향 링크의 수신기에 포함된 칩 등화기에서 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 스위치에 송신하는 단계, (b) 상기 스위치에서 상기 수신한 신호를 미리 설정된 개수의 역확산 검출부에 상응하여 분배하는 단계-여기서 역확산 검출부의 수는 채널의 수보다 작음-, (c) 역확산 검출부에서 수신한 상기 분배된 신호에 대하여 역확산하여 각 채널별 신호를 검출하는 단계, (d) 재확산부에서 상기 역확산된 신호를 재확산하는 단계, (e) 간섭 신호 합산부에서 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 단계, (f) 간섭 신호 제거부에서 상기 (b)단계에서 수신한 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 제3추정 신호를 생성한 후 상기 제3추정 신호를 상기 스위치로 송신하는 단계, (g) 상기 (b) 내지 (f)단계는 미리 설정된 회수만큼 반복되며 마지막 반복 시행에서 상기 간섭 신호 제거부는 상기 제3추정 신호를 재생 신호 검출부로 송신하는 단계, (h) 상기 재생 신호 검출부에서 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법에서 상기 (b)단계는 상기 스위치에서 상기 수신한 신호를 시간 지연부에 전송하는 단계, 상기 시간 지연부는 상기 (c) 내지 (e)단계에서 분배된 신호가 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 수신한 신호를 지연시켜 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법에서 상기 (e)단계는 상기 생성된 제2추정 신호를 잔여 채널 추정 필터에 전송하는 단계, 상기 잔여 채널 추정 필터는 상기 제2추정 신호와 상기 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기를 제시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력하는 칩 등화기, 상기 제1추정 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출하는 역확산 검출부, 상기 역확산된 신호를 수신하여 재확산하는 재확산부, 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 간섭 신호 합산부, 상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 재생될 제3추정 신호를 생성하는 간섭 신호 제거부, 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 재생 신호 검출부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 칩 등화기에서 상기 제1추정 신호를 수신하며, 채널별 신호가 합산되어 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 제1추정 신호를 지연시켜 출력하는 시간 지연부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 생성된 제2추정 신호를 수신하고, 상기 제2추정 신호와 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하며, 상기 수정된 제2추정 신호를 상기 간섭 신호 제거부에 전송하는 잔여 채널 추정 필터를 더 포함할 수 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기를 제시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 스위치에 송신하는 칩 등화기, 상기 칩 등화기 또는 간섭 신호 제거부로부터 수신한 신호를 미리 설정된 개수의 역확산 검출부에 상응하여 분배하는 스위치-여기서 역확산 검출부의 수는 채널의 수보다 작음-, 상기 분배된 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출하는 역확산 검출부, 상기 역확산된 신호를 수신하여 재확산하는 재확산부, 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 간섭 신호 합산부, 상기 스위치에서 수신한 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 제3추정 신호를 생성한 후 상기 스위치로 송신하고 미리 설정된 회수의 마지막 반복 시행에서 상기 제3추정 신호를 재생 신호 검출부로 송신하는 간섭 신호 제거부, 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 재생 신호 검출부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 스위치에서 출력된 전체 신호를 수신하며, 상기 분배된 신호가 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 수신한 신호를 지연시켜 출력하는 시간 지연부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시행을 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 상기 생성된 제2추정 신호를 수신하고, 상기 제2추정 신호와 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하며, 상기 수정된 제2추정 신호를 상기 간섭 신호 제거부에 전송하는 잔여 채널 추정 필터를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 칩 등화기의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 칩 등화기(410)는 적응형 N탭 FIR 필터(413)와 적응형 알고리즘(415)을 포함하여 구성된다.

본 발명에서 사용되는 칩 등화기(410)는 종래 기술에 따른 N개의 탭을 가지는 적응형 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용한다. 여기서 칩 등화기(410)는 FIR 필터 및 적응형 알고리즘을 이용하여 입력 신호와 칩 등화기(410) 계수에 대해 길쌈(convolution) 연산을 하여 신호를 출력하고, 이후 출력된 신호는 역확산된 후 검출기(detector)를 통해 데이터 신호 검출이 된다.

이러한 데이터 신호를 입력 신호와 출력 신호로 나누어 설명하면 다음과 같다.

(6)

(7)

(8)

(9)

여기서,

은 칩 등화기(410)의 입력 신호이고,

은 칩 등화기(410)의 출력 신호이며,

은 칩 등화기(410)의 계수이다. 또한, H는 벡터 헤르미션 변환(vector Hermitian transpose)이고, T는 벡터 트랜스포즈(vector transpose)이다. 칩 등화기(410)의 계수

는 LMS, RLS 등의 적응 알고리즘(adaptive algorithm)을 사용하여 수정된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 칩 등화기의 구성도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 실시예는 다음과 같이 크게 세 가지로 구분된다. 첫째, 일반적으로 칩 등화기를 이용하여 다중 경로 채널에서 수신한 신호에서 다중 접속 간섭을 제거하는 방법, 둘째, 칩 등화기를 이용하면서 신호 검출을 위한 검출기의 수를 줄이고 반복시행의 수를 증가시켜 다중 접속 간섭을 제거하는 방법, 셋째, 칩 등화기를 이용하면서 잔여 채널 추정 필터를 이용하여 다중 접속 간섭을 제거하는 방법으로 구분된다. 상술한 모든 방법에서는 공통적으로 칩 등화기를 이용하면서 보다 효율적으로 다중 접속 간섭을 제거하기 위한 구성 요소가 선택적으로 추가되며, 최종 검출되어 재생되는 신호는 첫 번째 방송 채널 신호라고 가정한다. 이하에서는 다중 접속 간섭을 제거하는 방법에 있어 상술한 세번째 방법에 따른 다중 접속 간섭 제거 방법이 그 성능이 가장 좋으나 구현 복잡도가 가장 낮은 첫번째 방법부터 설명한다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도이다. 도 4a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 칩 등화기(410), 역확산 검출부(420), 재확산부(430), 간섭 신호 합산부(440), 시간 지연부(450), 간섭 신호 제거부(460) 및 재생 신호 검출부(470)를 포함하여 구성된다.

칩 등화기(410)는 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력한다. 칩 등화기(410)를 통과한 수신 신호는 채널에 의한 인접 심볼 간섭(Inter Symbol Interference : ISI)이 보상되어 방송 채널간에 직교성을 회복할 수 있으며, 또한 역확산 과정시 방송 채널간 다중 접속 간섭이 줄어 들어 수신 성능이 개선될 수 있다.

역확산 검출부(420)는 칩 등화기(410)로부터 제1추정 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출한다. 수신단에서 첫 번째 방송 채널 신호를 수신한다고 가정하였으므로, 그 외의 채널 신호는 간섭 신호가 되며, 따라서 역확산 검출부(420)는 방송 채널에 상응하여 두 번째 채널부터 k번째 방송 채널의 수만큼 포함되어야 한다. 칩 등화기(410)를 통과한 신호는 역확산 검출부(420)를 통과하여 채널별 전송 데이터가 검출되고 검출된 데이터는 재확산부(430)와 간섭 신호 합산부(440)를 통하여 간섭 신호 성분으로 생성된다. 칩 등화기(410)의 출력 신호에서 간섭 신호 성분은 간섭 신호 제거부(460)에 의해서 제거되고 첫 번째 방송 채널 데이터로 검출되게 된다.

재확산부(430)는 역확산 검출부(420)에서 역확산된 신호를 수신하여 재확산하며 이득 조절한다.

간섭 신호 합산부(440)는 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성한다.

시간 지연부(450)는 칩 등화기(410)에서 제1추정 신호를 수신하며 제1추정 신호가 역확산 검출부(420), 재확산부(430) 및 간섭 신호 합산부(440)를 통과하면 서 채널별 신호가 합산되어 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 제1추정 신호를 지연시켜 출력한다. 이는 다중 접속 간섭을 제거하기 위해서는 신호 검출이 필요한데, 이 과정에서 64칩의 신호가 입력되어야 하나의 데이터 심볼을 결정할 수 있으므로, 간섭 신호 제거부(460)에서 첫 번째 방송 채널인 제3추정 신호를 생성하기 위해서는 역확산 검출부(420)와 간섭 신호 합산부(440)를 통과하는데 지연되는 시간까지 제1추정 신호의 대기 시간이 필요하다. 따라서 지연 시간부(450)는 이러한 제1추정 신호에 대한 대기 시간을 위해 더 포함될 수 있다.

이러한 입출력 신호를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

(10)

즉, 간섭 신호 합산부(440)에서 출력된 제2추정 신호 p(n)은 상술한 검출 과정과 역확산과정 등을 수행할 때 N만큼 지연되므로, 칩 등화기(410)를 통과한 N 지연된 칩 등화기(410)의 출력 신호

에 대하여 다중 채널 간섭 요소가 된다. 따라서

신호로부터 p(n)을 빼주면 다중 채널 간섭 요소가 최소화된 신호

을 얻을 수 있다.

간섭 신호 제거부(460)는 제1추정 신호로부터 제2추정 신호를 제거하여 재생될 첫 번째 방송 채널 신호인 제3추정 신호를 생성한다.

재생 신호 검출부(470)는 재생될 제3추정 신호를 검출하고, 이후 첫 번째 방송 채널 신호를 재생한다. 여기서 재생 신호 검출부(470)는 역확산 검출부(420)에서 수행되는 원리와 동일한 원리에 의해 재생 신호를 검출한다.

여기서, T_C와 T_B는 각각 칩 샘플링 시간(chip sampling time)과 비트(데이터) 샘플링 시간(bit sampling time)을 나타낸다. 즉, 도 4를 참조하면, 각각의 단계에서 칩 률의 속도 또는 데이터 률의 속도로 입력되는 신호를 처리하는 과정이 도시 된다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 역확산 검출부의 구성도이다. 도 4b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 역확산 검출부는 역확산(despread)을 위한 곱셈기(423), 적분부(integrator)(425) 및 검출부(detector)를 포함하여 구성된다.

역확산 검출부(420)는 제1추정 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출하며 입력 및 출력 신호를 벡터 수식으로 표현하면 다음과 같다. 재생 신호 검출부(470)도 같은 원리로 입력 및 출력 신호를 처리한다. 즉, 도4a를 참조하면, 'detect s1', 'detect s2' 등은 다음과 같이 입출력 신호를 처리한다.

(11)

(12)

(13)

여기서,

는 칩 등화기(410)의 출력 벡터이며, 는 첫번째 확산 부호 (spreading code)이다.

도 4c는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 재확산부의 구성도이다. 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 재확산부(430)는 이득 조절부(435)에 연결되어, 역확산 검출부(420)에서 역확산된 신호를 수신하여 재확산하고 이득 조절을 하며, 입출력 신호를 벡터 수식으로 표현하면 다음과 같다.

(14)

(15)

(16)

여기서 g₂는 이득 조절(gain scaling)값이며,

은 칩 등화기(410)에서 출력된 신호의 벡터이고,

는 두번째 확산 부호(spreading code)이다.

도 5a는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 반복시행의 첫번째 단계를 수행하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 반복시행의 두번째 단계를 수행하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도이다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2실시예 에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 칩 등화기(410), 스위치(SW)(510), 역확산 검출부(420), 재확산부(430), 간섭 신호 합산부(440), 시간 지연부(450), 간섭 신호 제거부(460) 및 재생 신호 검출부(470)를 포함하여 구성된다. 상술한 제1실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

스위치(510)는 최초 칩 등화기(410)로부터 수신한 신호를 미리 설정된 개수의 채널 검출기에 상응하여 분배한다. 즉, 스위치(510)는 처음에 수신된 신호과 각 단계에서 간섭이 제거된 신호를 멀티플렉스(multiplexing)한다. 여기서 역확산 검출부(420)의 수는 채널의 수보다 작다. 즉, 상술한 제1실시에서 구비된 간섭 신호 검출을 위한 채널 수만큼의 역확산 검출부(420) 대신에 여기서는 채널 수보다 적은 수의 역확산 검출부(420)를 구비한다. 따라서 한번에 간섭 신호를 제거하지 않고, 반복 시행을 통하여 제거되지 않은 간섭 신호를 제거한다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, k가 5인 경우, 최초 S2, S3, S4, S5는 각각 방송 채널 2, 3, 4, 5번의 역확산 검출부(420)가 되고, 상술한 과정에 의하여 출력 신호가 간섭 신호 제거부(460)를 통과하여 다시 스위치(510)로 입력된다. 도 5b를 참조하면, 다음 단계에서의 S6, S7, S8, S9는 각각 방송 채널 6, 7, 8, 9번의 역확산 검출부(420)가 된다. 따라서 이러한 과정을 반복적으로 수행함으로써 다중 접속 간섭을 제거하고 최종 재생될 첫 번째 방송 채널을 검출하여 재생할 수 있다. 여기서 반복되는 회수는 채널 전체의 수와 각 단계에서 역확산되는 신호의 수에 상응하여 정해진다. 따라서 역확산 검출부(420)의 수를 제1실시예보다 적게 구성함으로써 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있다.

여기서 시간 지연부(450)는 스위치(510)에서 출력된 전체 신호를 수신하며 각 반복 시행 단계에서 분배된 신호가 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 스위치(510)로부터 수신된 전체 신호를 지연시켜 출력한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 DS/CDM 시스템에서 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기는 칩 등화기(410), 스위치(SW)(510), 역확산 검출부(420), 재확산부(430), 간섭 신호 합산부(440), 시간 지연부(450), 잔여 채널 추정 필터(610), 간섭 신호 제거부(460) 및 재생 신호 검출부(470)를 포함하여 구성된다. 제3실시예는 상술한 제1실시예 및 제2실시예에 잔여 채널 추정 필터(610)를 더 추가하여 구성될 수 있으므로 이하에서는 제2실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.

잔여 채널 추정 필터(Residual Channel Estimation Filter : RCEF)(610)는 칩 등화기(410)에서 완벽하게 보상하지 못한 채널 임펄스 응답을 제거하기 위한 적응형 FIR(Finite Impulse Response) 필터이며, 간섭 신호 합산부(440)에서 생성된 제2추정 신호를 수신하여 채널 계수와 칩 등화기 계수와의 길쌈(convolution) 연산을 하여 간섭 신호 제거부(460)에 전송한다. 잔여 채널 추정 필터(610)는 칩 등화기(410)와 동일하게 칩 률(chip rate)로 동작을 하며, 검출 지향(decision directed) LMS 알고리즘, CMA(constant modulus) 알고리즘 또는 moe(minimum output energy) 알고리즘 등을 이용하여 계수를 적응적으로 변경할 수 있다.

잔여 채널 추정 필터(610)의 입출력 신호를 벡터 수식으로 표현하면 다음과 같다.

(17)

(18)

(19)

(20)

여기서,

은 잔여 채널 추정 필터(610)의 입력 신호의 벡터 표현이고,

은 출력 신호의 벡터 표현이며,

은 잔여 채널 추정 필터(610)의 계수이고, M은 계수 크기이면서 입출력 벡터의 크기이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치는 병렬 간섭 제거기 입력단에서 칩 등화기를 사용함으로써 다중 접속 간섭을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치는 다중 접속 간섭을 제거함으로써 수신 BER 성능이 개선되며, 잠재적인 채널 용량을 늘릴 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법 및 그 장치는 역확산 검출부의 수를 줄임으로써 하드웨어의 복잡도를 낮게 할 수 있다.

Claims

다중 경로 채널에서 다중 접속 간섭을 제거하기 위한 하향 링크상의 수신기에서 수행되는 병렬 간섭 제거 방법에 있어서,

(a) 상기 하향 링크의 수신기에 포함된 칩 등화기에서 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력하는 단계;

(b) 역확산 검출부에서 수신한 상기 제1추정 신호에 대하여 역확산하여 각 채널별 신호를 검출하는 단계;

(c) 재확산부에서 상기 역확산된 신호를 재확산하는 단계;

(d) 간섭 신호 합산부에서 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 단계;

(e) 간섭 신호 제거부에서 상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 재생될 제3추정 신호를 생성하는 단계; 및

(f) 재생 신호 검출부에서 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제1항에 있어서,

상기 하향 링크상의 수신기는 위성 DMB 시스템의 수신기인 것을 특징으로 하 는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제1항에 있어서,

상기 (a)단계는

상기 칩 등화기에서 상기 제1추정 신호를 시간 지연부에 전송하는 단계; 및

상기 시간 지연부는 상기 (b) 내지 (d)단계에서 채널별 신호가 합산되어 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 제1추정 신호를 지연시켜 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제1항에 있어서,

상기 (d)단계는

상기 생성된 제2추정 신호를 잔여 채널 추정 필터에 전송하는 단계; 및

상기 잔여 채널 추정 필터는 상기 제2추정 신호와 상기 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
다중 경로 채널에서 다중 접속 간섭을 제거하기 위한 하향 링크상의 수신기에서 수행되는 병렬 간섭 제거 방법에 있어서,

(a) 상기 하향 링크의 수신기에 포함된 칩 등화기에서 상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 스위치에 송신하는 단계;

(b) 상기 스위치에서 상기 수신한 신호를 미리 설정된 개수의 역확산 검출부에 상응하여 분배하는 단계-여기서 역확산 검출부의 수는 채널의 수보다 작음-;

(c) 역확산 검출부에서 수신한 상기 분배된 신호에 대하여 역확산하여 각 채널별 신호를 검출하는 단계;

(d) 재확산부에서 상기 역확산된 신호를 재확산하는 단계;

(e) 간섭 신호 합산부에서 상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 단계;

(f) 간섭 신호 제거부에서 상기 (b)단계에서 수신한 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 제3추정 신호를 생성한 후 상기 제3추정 신호를 상기 스위치로 송신하는 단계;

(g) 상기 (b) 내지 (f)단계는 미리 설정된 회수만큼 반복되며 마지막 반복 시행에서 상기 간섭 신호 제거부는 상기 제3추정 신호를 재생 신호 검출부로 송신하는 단계; 및

(h) 상기 재생 신호 검출부에서 상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제5항에 있어서,

상기 하향 링크상의 수신기는 위성 DMB 시스템의 수신기인 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제5항에 있어서,

상기 (b)단계는

상기 스위치에서 상기 수신한 신호를 시간 지연부에 전송하는 단계; 및

상기 시간 지연부는 상기 (c) 내지 (e)단계에서 분배된 신호가 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 수신한 신호를 지연시켜 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
제5항에 있어서,

상기 (e)단계는

상기 생성된 제2추정 신호를 잔여 채널 추정 필터에 전송하는 단계; 및

상기 잔여 채널 추정 필터는 상기 제2추정 신호와 상기 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거 방법.
다중 경로 채널에서 하향 링크상의 수신기에 포함되고 다중 접속 간섭을 제거하는 병렬 간섭 제거기에 있어서,

상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 출력하는 칩 등화기;

상기 제1추정 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출하는 역확산 검출부;

상기 역확산된 신호를 수신하여 재확산하는 재확산부;

상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 간섭 신호 합산부;

상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 재생될 제3추정 신호를 생성하는 간섭 신호 제거부; 및

상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 재생 신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제9항에 있어서,

상기 하향 링크상의 수신기는 위성 DMB 시스템의 수신기인 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제9항에 있어서,

상기 칩 등화기로부터 상기 제1추정 신호를 수신하며, 채널별 신호가 합산되어 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 제1추정 신호를 지연시켜 출력하는 시간 지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제9항에 있어서,

상기 생성된 제2추정 신호를 수신하고, 상기 제2추정 신호와 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하며, 상기 수정된 제2추정 신호를 상기 간섭 신호 제거부에 전송하는 잔여 채널 추정 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
다중 경로 채널에서 하향 링크상의 수신기에 포함되고 다중 접속 간섭을 제거하는 병렬 간섭 제거기에 있어서,

상기 다중 경로 채널에서 수신한 신호를 필터링하여 제1추정 신호를 스위치에 송신하는 칩 등화기;

상기 칩 등화기 또는 간섭 신호 제거부로부터 수신한 신호를 미리 설정된 개수의 역확산 검출부에 상응하여 분배하는 스위치-여기서 역확산 검출부의 수는 채널의 수보다 작음-;

상기 분배된 신호를 수신하여 역확산한 후 각 채널별 신호를 검출하는 역확산 검출부;

상기 역확산된 신호를 수신하여 재확산하는 재확산부;

상기 재확산된 채널별 신호를 합산하여 제2추정 신호를 생성하는 간섭 신호 합산부;

상기 제1추정 신호로부터 상기 제2추정 신호를 제거하여 제3추정 신호를 생성한 후 상기 스위치로 송신하고 미리 설정된 회수의 마지막 반복 시행에서 상기 제3추정 신호를 재생 신호 검출부로 송신하는 간섭 신호 제거부; 및

상기 재생될 제3추정 신호를 검출하는 재생 신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제13항에 있어서,

상기 하향 링크상의 수신기는 위성 DMB 시스템의 수신기인 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제13항에 있어서,

상기 스위치에서 출력된 전체 신호를 수신하며, 상기 분배된 신호가 제2추정 신호로 생성되는 동안 지연된 시간만큼 상기 수신한 신호를 지연시켜 출력하는 시간 지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.
제13항에 있어서,

상기 생성된 제2추정 신호를 수신하고, 상기 제2추정 신호와 잔여 채널 추정 필터의 계수를 길쌈(convolution) 연산하여 상기 제2추정 신호를 수정하며, 상기 수정된 제2추정 신호를 상기 간섭 신호 제거부에 전송하는 잔여 채널 추정 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 등화기를 이용한 병렬 검출 피드포워드 간섭 제거기.