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KR20060089165A - 이동통신 시스템에서 시공간 다중 사용자 검파기 및 검파방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 시공간 다중 사용자 검파기 및 검파방법 Download PDF

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KR20060089165A
KR20060089165A KR1020060010571A KR20060010571A KR20060089165A KR 20060089165 A KR20060089165 A KR 20060089165A KR 1020060010571 A KR1020060010571 A KR 1020060010571A KR 20060010571 A KR20060010571 A KR 20060010571A KR 20060089165 A KR20060089165 A KR 20060089165A
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강환민
박진수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 이동통신 시스템에서 시공간 다중 사용자 검파기 및 검파 방법에 관한 것으로서, 복수 개의 수신 안테나들과, 수신 안테나로부터 수신된 원신호들의 채널을 추정하는 채널 추정부와, 채널 추정부로부터 추정된 채널의 특성을 이용하여 원신호들에 대해 시공간 디코딩을 수행하고, 다이버시티 결합을 수행하는 시공간 다이버시티 복호화부와, 시공간 다이버시티 복호화부에서 복호화된 신호들을 소정의 기준으로 정렬하는 신호 정렬부와, 신호 정렬부에서 정렬된 신호들을 전달받아 적어도 하나의 간섭신호를 생성하고, 상기 원신호로부터 상기 간섭신호를 제거하는 연속 간섭 제거 검파부를 포함한다. 이에 의해, 다중 사용자 간섭 현상인 MAI 성분과 다중 경로 채널 간섭 현상을 효과적으로 제거함으로써, 수신 성능을 향상시켜 가입자를 증가시킬 수 있다. 또한, 연산량이 감소되어 시스템의 구현이 용이하다.
시공간 다중 사용자 검파, STTD 복호화, 간섭신호, 수신전력, 신호정렬

Description

이동통신 시스템에서 시공간 다중 사용자 검파기 및 검파 방법{Space-Time Multiuser Detector in Mobile Communication System}
도 1은 종래의 복수 개의 송신 안테나를 이용하여 데이터를 전송하는 송신단과 복수 개의 수신 안테나를 이용하여 데이터를 수신하는 수신단을 도시한 블록도,
도 2은 종래 연속 간섭 제거 검파기의 구조를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시공간 연속 간섭 제거 다중 사용자 검파기의 구조를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시공간 연속 간섭 제거 다중 사용자 검파기의 동작을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
300, 302 : 수신 안테나 304, 306 : 채널 추정부
308 : STTD 복호화부 310 : 신호 정렬부
312 : 매칭필터 314 : 정보값 결정부
320 : 간섭신호 발생부 322 : 제1곱셈부
324 : 제2곱셈부 326 : 진폭 추정부
328 : 사용자 코드 발생부 330 : 지연부
332 : 간섭신호 제거부
본 발명은 시공간 다이버시티를 갖는 다중 사용자 검파기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 시스템과 같은 다중 접속 시스템에서 발생하는 다중접속간섭(Multiple Access Interference : MAI) 및 다중 경로 채널 간섭 현상을 동시에 줄일 수 있는 시공간 다중 사용자 검파기 및 검파 방법에 관한 것이다.
현재, 대부분의 이동통신 시스템에서는 다중 경로 채널 간섭에 의한 성능 저하가 발생한다. 이와 같은 성능 저하 문제는 송신 다이버시티를 이용하여 해소할 수 있다. 이에 따라, 초기에는 다중 수신 안테나를 사용하여 송신 다이버시티를 수행하거나, 다중 송수신 안테나를 동시에 사용함으로써 효율적으로 시공간에 대한 송수신 다이버시티를 높여서 다중 경로 채널 감쇄 현상을 제거하였다.
한편, IS-95에 근거하여 상용화된 CDMA 방식은 사용자가 증가함에 따라 다중 사용자 간섭에 의해 통화품질 향상 및 가입자 수용 용량에 한계를 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 다중 사용자 간섭 제거 알고리즘들이 제안되고 있다.
다중 사용자 검파 알고리즘은 크게 역상관 검파기와 최소 평균제곱 오차(Minimum Mean-Squared Error: MMSE) 검파 알고리즘을 포함하는 선형 다중 사용자 검파 알고리즘 방안과 연속 간섭 제거(Successive Interference Cancellation: SIC) 검파기와 병렬 간섭 제거(Parallel Interference Cancellation: PIC) 검파기를 포함하는 감산 간섭 제거 검파 알고리즘 방안이 있다.
이하 다중 사용자 검파 알고리즘에 대해 순차적으로 알아보기로 한다.
역상관 검파기는 심볼간 간섭(Intersymbol Interference)을 제거하는데 사용되는 zero-forcing equalizer와 유사하다. 역상관 검파기는 각 사용자의 코드 시퀀스들의 상관값으로 만들어진 행렬의 역행렬을 구하여 간섭신호를 제거한다. 그러나 역상관 검파기는 역행렬을 구해야 하기 때문에 사용자가 증가할수록 연산량이 급격히 늘어나는 단점을 가지고 있다. 또한 역상관 검파기는 다중 접속 간섭 현상을 제거하는 대신에 역행렬이 곱하기 행태로 들어가기 때문에 잡음이 증가하는 단점도 가지고 있다.
MMSE 검파기는 실제 데이터와 기존 검파기의 soft 출력 사이의 평균 제곱 오류를 최소화하는 것이다. 그러나, MMSE 검파기는 상관 행렬의 변형한 것으로 수신한 신호의 진폭 (Amplitude)을 추정하여야 한다는 단점을 가지고 있다. 또한 MMSE 검파기의 성능은 간섭 사용자의 파워에 의존하기 때문에 원근(Near-far) 문제로 인한 손실이 있으며, 역상관 검파기와 동일하게 역행렬을 구해야 하는 단점이 있다.
감산 간섭 제거 검파 방안은 선형 검파기와 달리 수신된 신호에 대한 다중 사용자 간섭 현상을 직렬 형태 또는 병렬 형태 제거하는 방안이다. SIC 검파기는 수신되는 사용자 파워가 큰 순서대로 신호를 검파하고, 검파된 신호를 이용하여 MAI 성분을 새로 만들고, 새로 만든 MAI 성분을 원 수신 신호에서 순차적으로 제거한다. SIC 검파기의 특징은 매우 간단한 하드웨어 구조를 갖지만, 사용자가 늘어 날수록 지연시간이 늘어나는 단점을 갖는다.
PIC 검파기는 SIC 검파기와 달리 병렬 형태로 MAI 성분을 제거하므로 지연시간은 줄일 수 있지만, 하드웨어 구조는 복잡하여 실제 구현하기에는 매우 복잡하다.
최근에는 다중 경로 채널 간섭 현상과 다중 사용자 간섭 현상을 동시에 줄일 수 있는 방안으로 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 알고리즘들이 제안되고 있다. 대표적인 시공간 다중 사용자 검파 알고리즘은, 다중 송수신 안테나를 사용할 경우, 선형 다중 사용자 검파 알고리즘 방안인 역상관 검파 알고리즘을 결합하는 방안과 MMSE 검파 알고리즘과 결합하는 방안이 있다.
도 1은 종래 시공간 부호화 코드를 사용하는 다중 송수신 안테나 시스템을 도시한 블록도이다.
다중 송수신 안테나 시스템의 송신단은 시공간 전송 다이버시티(Space- Time Transmit Diversity: STTD) 부호화부(100)와 복수 개의 송신 안테나들(104, 106)을 포함하며, 수신단은 복수 개의 수신 안테나들(110, 112)과 채널 추정부들(114, 116), STTD 복호화부(118)를 포함한다.
채널 부호화와 인터리빙 등의 송신 데이터 처리 과정을 수행한 심벌(x1, x2)은 STTD부호화부(100)로 입력된다. STTD 부호화부(100)는 입력되는 심벌(x1, x2)을 STTD 부호화 방식에 따라 부호화한다. STTD 부호화부(100)에서 입력되는 심벌을 STTD부호화하는 방식을 설명하면 다음과 같다.
입력심벌(x1, x2)은 STTD 부호화 과정을 통해 부호화된 심벌들인 (x1, x2), (-x2*, x1*)로 출력된다. 그런 다음, STTD 부호화부(100)로부터 출력된 (x1, x2)는 제1 송신 안테나(102)로 전달되며, (-x2*, x1*)는 제N(N=2) 송신 안테나(104)로 전달된다. 이렇게 송신 안테나들(102, 104)로부터 출력된 심벌들은 수신 안테나들(110, 112)로 전달된다. 이 때, 제1송신 안테나(102)로부터 출력된 심벌은 제1수신 안테나(110) 내지 제N 수신 안테나(112)로 전달되며, 제N 송신 안테나(104)로부터 출력된 심벌은 제1수신 안테나(110) 내지 제N 수신 안테나(112)로 전달된다. 즉, 제1수신 안테나(110)는 제1송신 안테나(102)와 제N송신 안테나(104)로부터 송신된 (x1, x2), (-x2*, x1*) 심벌을 모두 수신하며, 제N수신 안테나(112)도 제1송신 안테나(102)와 제N송신 안테나(104)로부터 송신된 (x1, x2), (-x2*, x1*) 심벌을 모두 수신한다.
제1수신 안테나(110)로 입력된 심벌은 채널 추정부(114)로 전달되며, 제N수신 안테나(112)로 입력된 심벌은 채널 추정부(116)로 전달된다. 각 채널 추정부(114, 116)는 해당 안테나를 통해 수신된 심벌이 어떠한 채널을 통해 전달되었는지를 추정한다. STTD 복호화부(118)는 채널 추정부들(114, 116)로부터 전달받은 추정한 채널 특성에 적용하여 수신한 심벌에 대한 STTD 복호화를 수행한다. 즉, STTD 복호화부(118)는 제1수신 안테나(110)로 입력된 심벌 (x1, x2), (-x2*, x1*)에 해당 채널의 특성을 적용하여 STTD 복호화를 수행하고, 제N수신 안테나(112)로 입력된 심벌 (x1, x2), (-x2*, x1*)에 대해 해당 채널의 특성을 적용하여 STTD 복호화를 수행한다. 이 때, 제1수신 안테나(110)로 입력된 심벌과 제2수신 안테나(112)로 입력된 심벌을 비교할 수 있으므로, 보다 정확한 복호화가 가능하다. STTD 복호화부(118)로부터 출력된 심벌은 검파기로 전달되고, 검파기는 전달받은 심벌을 검파한다.
다중 송수신 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 시스템의 경우, 수신 안테나는 각 송신 안테나들로부터 전달받은 신호를 조합하여 송신 신호를 획득한다.
하지만, 복수개의 송신 안테나가 서로 상이한 신호를 전송하고, 수신 안테나는 복수개의 송신 안테나들 중 하나의 송신 안테나가 전송한 신호를 수신할 경우를 가정한다. 즉, 제1수신 안테나는 제1송신 안테나가 전송한 신호만을 수신하여야 하며, 제N수신 안테나는 제N송신 안테나가 전송한 신호만을 수신하여야 한다. 하지만, 제1수신 안테나는 제1수신 안테나에서 전송되는 신호뿐만 아니라 제2송신 안테나 내지 제N송신 안테나가 전송하는 신호들도 수신한다. 이 경우 제2송신 안테나 내지 제N송신 안테나로부터 수신되는 신호는 잡음 또는 간섭신호로 동작한다. 따라서, 다중 사용자 간섭 현상인 MAI 성분을 제거하고, 동시에 다중 경로 채널 간섭 현상을 제거할 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명의 목적은, 다중 사용자 간섭 현상인 MAI 성분과 다중 경로 채널 간섭 현상을 제거할 수 있는 시공간 다중 사용자 검파기와 검파 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 복수 개의 수신 안테나들; 상기 수신 안테나로부터 수신된 원신호들의 채널을 추정하는 채널 추정부; 상기 채널 추정부로부터 추정된 채널의 특성을 이용하여 원신호들에 대해 시공간 디코딩을 수행하고, 다이버시티 결합을 수행하는 시공간 다이버시티 복호화부; 상기 시공간 다이버시티 복호화부에서 복호화된 신호들을 소정의 기준으로 정렬하는 신호 정렬부; 및, 상기 신호 정렬부에서 정렬된 신호들을 전달받아 순차적으로간섭신호를 생성하고, 상기 원 신호로부터 상기 간섭신호를 제거하는 연속 간섭 제거 검파부;를 포함한다.
상기 신호 정렬부는, 상기 시공간 다이버시티 복호화부로부터 전달받은 신호들에 대해 각각 수신 전력을 측정하고, 상기 수신전력의 크기 순으로 상기 각 신호들을 정렬할 수 있다.
상기 연속 간섭 제거 검파부는, 상기 신호 정렬부로부터 전달받은 신호들 중 상기 수신전력이 가장 큰 신호부터 필터링하여 출력하는 매칭 필터; 상기 매칭 필터에서 출력된 신호의 정보값을 결정하는 정보값 결정부; 상기 정보값을 이용하여 간섭신호를 생성하는 간섭신호 발생부; 상기 신호 정렬부로부터 전달받은 신호들을 소정 시간동안 지연시키는 지연부; 및, 상기 지연부에서 지연된 신호들에서 상기 간섭신호 발생부에서 생성된 간섭신호를 제거하는 간섭신호 제거부;를 포함할 수 있다.
상기 지연부는, 상기 신호 정렬부로부터 출력된 신호가 상기 매칭 필터, 상기 정보값 결정부, 상기 간섭신호 발생부를 통과하여 소요되는 시간만큼 상기 신호 정렬부로부터 정렬된 신호들 또는 상기 간섭신호 제거부로부터의 신호를 지연할 수 있다.
상기 간섭신호 발생부는, 미리 설정된 소정의 진폭으로 상기 정보값을 변환시키기 위한 진폭비율을 추정하는 진폭 추정부; 상기 정보값에 상기 진폭비율을 승산하는 제1곱셈부; 상기 제1곱셈부로부터 전달받은 신호에 해당하는 사용자코드를 발생시키는 사용자 코드 발생부; 및, 상기 제1곱셈부로부터 전달받은 신호와 상기 사용자 코드를 승산하는 제2곱셈부;를 포함할 수 있다.
상기 연속 간섭 제거 검파기부는, 상기 간섭신호 제거부를 통해 상기 간섭신호가 제거된 신호를 피드백시켜, 후순위의 수신전력을 갖는 신호에 대해 새로이 간섭신호를 생성하고, 상기 간섭신호가 제거된 신호를 지연시켜 상기 새로이 생성된 간섭신호를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 신호정렬부에서 정렬된 신호 중 수신을 원하는 신호보다 높은 수신전력을 가진 신호들이 모두 제거될 때까지, 상기 간섭신호가 제거된 신호를 피드백시켜 새로이 간섭신호를 생성하여 제거하는 과정을 반복하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 복수 개의 수신 안테나들로 수신된 신호들의 채널을 추정하는 단계; 상기 추정한 신호들에 대해 추정된 채널 특성을 이용하여 시공간 디코딩을 수행하고, 다이버시티 결합을 수행하는 단계; 상기 다이버시티 결합된 신호들을 소정의 기준으로 정렬하는 단계; 및, 상기 정렬된 신호들을 순차적으로 하나씩 전달받아 간섭신호를 생성하고, 상기 다이버시티 결합된 신호들로부터 상기 간섭신호를 제거하는 단계;를 포함하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
상기 정렬된 신호는, 상기 수신전력이 감소되는 순서로 정렬되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 연속 간섭 제거 검파기의 구성을 도시한 블록도이다. 이하 도 2를 이용하여 연속 간섭 제거 검파기의 구성 및 각 구성의 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 2에 의하면 연속 간섭 제거 검파기(SIC)는 매칭 필터(200), 정보값 결정부(202), 간섭신호 발생부(210), 지연부(204), 간섭신호 제거부(220)를 포함하며, 간섭신호 발생부(210)는 곱셈부(212,214)들과 진폭 추정부(216), 사용자코드 발생부(218)를 포함한다.
매칭 필터(200)는 입력되는 원 사용자신호(r(t))를 매칭 필터링하여 신호의 세기가 가장 강한 신호부터 검출한다. 매칭 필터(200)는 검출한 신호를 정보값 결정부(202)로 전달한다. 정보값 결정부(202)는 매칭 필터(200)에서 검출된 신호의 정보값(d1)을 결정하여 외부로 전달하고, 동시에 간섭신호 발생부(210)로 전달한다.
간섭신호 발생부(210)는 정보값 결정부(202)에서 결정한 정보값(d1)를 진폭 추정부(212) 및 사용자 코드 발생부(218)로부터 전달받은 진폭 및 사용자 코드인 PN코드(송신단에서 사용한 스크램블링 코드) 등 해당 사용자 정보를 이용하여 간섭신호를 발생시킨다. 다시 말하면, 곱셈부(212, 214)는 전달받은 정보값 결정부(202)에서 결정한 정보값(d1)과 예측된 해당 진폭을 곱셈하여 출력하고, 곱셈부 (214)는 곱셈부(212)에서 출력되는 신호와 사용자 코드를 곱셈하여 간섭신호를 발생한다.
지연부(204)는 원신호(r(t))를 소정시간(Tb) 지연한 지연신호(r(t-Tb))를 출력하게 된다. 간섭신호 제거부(220)는 지연부로부터 전달받은 지연신호(r(t-Tb))에서 곱셈부로부터 전달받은 간섭신호를 제거한 신호(r1(t))를 출력한다.
이와 같이, 연속 간섭 제거 검파기는 다중 접속 간섭을 순차적으로 제거하는 방식으로 다음 단으로 더 적은 다중 접속 간섭신호를 보내기 위해 결정된 비트 신호에 대한 진폭을 추정하여 원 신호에서 하나의 사용자 신호들을 연속적으로 제거한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시공간 연속 다중 사용자 검파기의 구성들을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시된 바에 의하면, 시공간 연속 다중 사용자 검파기는, 제1 및 제2수신 안테나(300, 302)와, 제1 및 제2채널 추정부(304, 306), STTD 복호화부(308), 신호 정렬부(310), 매칭 필터(312), 정보값 결정부(314), 간섭신호 발생부(320), 지연부(330), 간섭신호 제거부(332)를 포함한다. 간섭신호 발생부(320)는 제1 및 제2곱셈부(322, 324)와 진폭 추정부(326), 사용자코드 발생부(328)를 포함한다.
이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시공간 연속 다중 사용자 검파기의 구성들과 각 구성에서의 동작에 대해 알아보기로 한다.
제1수신 안테나(300)에서 수신한 신호들은 제1채널 추정부(304)로 전달되며, 제2수신 안테나(302)에서 수신한 신호들은 제2채널 추정부(306)로 전달된다. 이 때 , 송신 안테나가 복수개인 경우, 제1수신 안테나(300)와 제2수신 안테나(302)는 각 송신 안테나로부터 송신된 신호를 모두 수신한다. 예를 들어, 수신 안테나의 개수와 송신 안테나의 개수가 각각 2개로 동일한 경우, 제1수신 안테나(300)는 제1송신 안테나가 송신한 신호와 제2송신 안테나가 송신한 신호를 수신한다. 또한 제2수신 안테나(302) 역시 제1송신 안테나가 송신한 신호와 제2송신 안테나가 송신한 신호를 수신한다.
제1채널 추정부(304)는 제1수신 안테나(300)로부터 전달받은 신호들에 대한 채널 추정을 수행하며, 제2채널 추정부(306)는 제2수신 안테나(302)로부터 전달받은 신호들에 대한 채널 추정을 수행한다. 이 때, 제1 및 제2채널 추정부(304,306)는 입력된 복수의 신호에 대해 각각 채널을 파악한다. 따라서, 동일한 채널로 입력된 신호가 제1채널 추정부(304)와 제2채널 추정부(306)에서 각각 채널이 추정되므로, 보다 정확한 채널 추정이 가능하다.
제1 및 제2채널 추정부(304, 306)에서 추정된 신호들은 STTD 복호화부(308)로 전달된다. 상술한 바와 같이 복수개의 수신 안테나를 사용하므로 하나의 수신 안테나를 사용하는 것보다 좋은 성능을 가질 수 있다. 즉, 하나의 송신 안테나로부터 전송된 신호는 복수개의 수신 안테나들로 전달된다. 따라서, 복수개의 수신 안테나들을 이용하여 신호를 수신하여 신호를 판단함으로써, 좋은 성능을 가지게 된다. 한편, 도 3에서는 2개의 수신 안테나만을 도시하고 있으나, 사용자의 설정에 따라 수신 안테나의 개수를 변경될 수 있다. 수신 안테나의 개수가 변경되는 경우 채널 추정부의 수는 수신 안테나가 수에 따라 변경된다.
제1 및 제2채널 추정부(304,306)에서 각 신호에 대한 채널이 추정되면, 신호와 채널 정보가 STTD 복호화부(308)로 제공된다. STTD 복호화부(308)에서는 제1 및 제2채널 추정부(304, 306)로부터 전달받은 채널 특성에 적용하여 수신한 신호에 대한 STTD 복호화를 수행한다. 즉, STTD 복호화부(308)는 제1수신 안테나(300)로 입력된 각 신호에 대해 제1채널 추정부(304)에서 추정한 채널 특성을 적용하여 STTD 복호화를 수행하고, 제2수신 안테나(302)로 입력된 심벌에 대해 제2채널 추정부(306)에서 추정한 채널의 특성을 적용하여 STTD 복호화를 수행한다.
STTD 복호화부(308)에서 복호화된 신호들은 신호 정렬부(310)로 전달된다. 신호 정렬부(310)는 STTD 복호화부(308)로부터 전달받은 신호들을 설정된 순서에 따라 정렬한다. 신호들을 정렬하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있으며, 본 실시예의 신호 정렬부(310)에서는 신호 정렬부(310)는 전달받은 신호들의 수신 전력을 측정하고, 측정한 수신 전력순으로 전달받은 신호들을 정렬한다. 이 때, 각 신호에는 이동통신 시스템의 사용자에 대한 코드인 PN 코드가 포함되어 있으며, 신호 정렬부(310)는 각 신호에 포함된 PN코드와, 해당 이동통신 기기의 턴온시 기지국으로부터 제공되는 PN코드를 이용하여 해당 이동통신 기기가 수신해야 하는 신호의 수신 전력이 몇 번째에 위치하는지 알 수 있다.
이렇게 이동통신 기기가 원하는 신호가 몇 번째의 수신 전력을 갖는지 알게 되면, 해당 신호보다 높은 수신 전력을 갖는 신호들을 제거함으로써, 해당 신호를 추출해낼 수 있다. 예를 들어, 총 10개의 신호가 입력되고, 원하는 신호가 5번째의 수신 전력을 갖는다면, 1번째에서 4번째까지의 수신 전력을 갖는 신호들은 간섭 신호로 간주되며, 해당 신호들을 입력된 신호로부터 제거함으로써, 원하는 신호를 추출해 낼 수 있다. 이렇게 입력된 신호로부터 간섭신호를 제거하기 위해, 매칭 필터(312), 정보값 결정부(314), 간섭신호 발생부(320)를 통해 추출되는 간섭신호를, 지연부(330)를 통해 지연된 신호에서 제거하는 과정을 반복한다. 이러한 과정에 대해서는 상세히 후술한다.
한편, 신호 정렬부(310)에서 수신 전력에 따라 순서가 정해진 신호들은 한꺼번에 매칭 필터(312)로 전달된다.
매칭 필터(312)는 전달받은 신호들을 필터링하여 입력된 신호 중 가장 높은 전력을 갖는 신호, 즉 신호 정렬부(310)에서 정렬된 신호 중 1번째 수신 전력을 갖는 신호만을 출력한다. 이 때, 매칭 필터(312)에서 가장 높은 전력을 갖는 신호를 추출하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 신호 정렬부(310)에서 수신 전력이 1번째인 신호의 PN코드와, 신호 정렬부(310)로부터 입력된 신호를 곱하여 디스프레딩(Despreading)함으로써, 수신 전력이 1번째인 신호를 출력한다.
매칭 필터(312)로부터 출력된 수신 전력이 1번째인 신호는 정보값 결정부(314)로 전달된다. 정보값 결정부(314)는 매칭 필터(312)에서 검출된 신호의 정보값을 결정하며, 이 때, 정보값은 신호의 각 비트에 대한 값을 판단한 신호의 내용이다. 정보값 결정부(314)로부터 판단된 정보값은 외부로 전달되고, 동시에 간섭신호 발생부(320)로 전달된다.
간섭신호 발생부(320)는 정보값 결정부(314)에서 결정한 정보값을 진폭 추정부(328) 및 사용자 코드 발생부(328)로부터 전달받은 진폭 및 사용자 코드 등을 이 용하여 간섭신호를 발생시킨다. 다시 말하면, 제1곱셈부(322)는 정보값 결정부(314)로부터 전달받은 정보값과 진폭 추정부(326)로부터 전달받은 예측된 진폭 추정값을 곱셈하여 출력한다. 이 때, 예측된 해당 진폭 추정값은 일반적으로 이동통신 신호의 송수신시 정해진 원신호의 진폭에 도달하기 위해 곱해져야 하는 값이다. 제2곱셈부(324)는, 제1곱셈부(322)에서 원신호의 진폭으로 증폭된 신호와, 사용자 코드 발생부(328)로부터 전달받은 사용자 코드를 곱셈하여 간섭신호를 발생한다. 이 때, 사용자 코드 발생부(328)에서 제공하는 사용자 코드는 PN 코드로서, 제2곱셈부(328)에서 PN 코드를 곱함으로써, 신호를 스프레딩(Spreding)하게 된다. 이러한 과정을 거치면, 신호 정렬부(310)로부터 입력된 신호 중 수신 전력이 가장 높은 신호를 추출할 수 있게 되며, 이 신호는 원하는 신호에 대한 간섭신호로 간주된다.
한편, 지연부(330)는 신호 정렬부(310)로부터 전달받은 신호들을 소정시간(Tb) 지연한 지연신호를 출력한다. 이 때, 소정시간은 매칭 필터(312)로 입력된 신호가 간섭신호 발생부(320)를 거쳐 간섭신호로 출력되는데 소요되는 시간이다. 간섭신호 제거부(332)는 지연부(330)로부터 전달받은 지연신호에서 제2곱셈부(324)로부터 전달받은 간섭신호를 제거하여 수신 전력이 가장 높은 신호가 제거된 신호를 출력한다.
간섭신호 제거부(332)로부터 출력된 신호, 즉 1번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호가 제거된 출력신호는 다시 매칭 필터(312)로 전달되며, 매칭 필터(312)는 전달받은 신호들을 필터링하여 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호를 출력한다. 즉, 매칭 필터(312)는 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호의 PN 코드와, 1번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호가 제거된 출력신호를 곱하여 출력신호를 디스프레딩함으로써, 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호만을 출력한다. 매칭 필터(312)로부터의 신호는 정보값 결정부(314)로 제공되고, 정보값 결정부(314)에서는 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호의 정보값을 출력한다. 정보값은 제1곱셈부(322)로 제공되고, 이동통신 신호의 기준 진폭으로 증폭되도록 진폭 추정부(326)에서 진폭 추정값이 제공되면, 정보값과 진폭 추정값이 곱해진다. 이에 따라, 일정 비율로 증폭된 정보값은, 제2곱셈부(324)로 제공되고, 사용자 코드 발생부(328)로부터 제공된 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호의 PN 코드와 곱해져 간섭신호를 생성한다.
한편, 1번째 간섭신호가 제거된 신호는 지연부(330)를 통해 지연되고, 지연된 신호와, 2번째로 높은 수신 전력을 갖는 신호인 간섭신호는 간섭신호 제거부(332)로 제공된다. 간섭신호 제거부(332)에서는 지연부(330)에서 지연된 신호에서 간섭신호를 제거함으로써, 2번째 높은 수신 전력을 갖는 간섭신호가 제거된 신호가 출력된다.
이렇게 1번째 높은 수신 전력을 갖는 신호와 2번째 높은 수신 전력을 갖는 신호가 제거된 것과 동일한 과정을 거쳐, 3번째 높은 수신 전력을 갖는 신호와 4번째 높은 수신 전력을 갖는 신호를 원신호로부터 제거할 수 있다. 그러면, 이동통신 기기에서 원하는 정보값이 포함된 5번째 높은 수신 전력을 갖는 신호를 추출해 낼 수 있다. 이 때, 6번째 내지 10번째 수신 전력을 갖는 신호는 5번째 수신 전력을 갖는 신호보다 그 수신 전력이 작으므로, 굳이 제거할 필요가 없으나, 상술한 방법으로 수신 전력이 작은 신호도 제거할 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시공간 연속 다중 사용자 검파기에서 수행되는 동작을 도시한 흐름도이다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시공간 연속 다중 사용자 검파기에서 수행되는 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
S400단계에서 시공간 연속 다중 사용자 검파기의 제1 및 제2수신 안테나(300,302)에서는 송신 안테나들로부터 송신된 신호를 수신한다. 도 4에서는 수신 안테나의 개수가 m이고, K번째 신호가 이동통신 기기에서 원하는 신호인 경우를 예로 들어 도시하고 있다.
S402단계에서 제1 및 제2채널 추정부(304,306)는 제1 및 제2수신 안테나(300,302)로부터 수신한 각 신호의 채널을 추정한다. S404단계에서 STTD 복호화부(308)은 추정된 채널 특성을 이용하여 각 수신 안테나로부터 수신한 신호들을 복호화한다.
S406단계에서 신호 정렬부(310)는 복호화된 신호들을 수신 전력 순으로 정렬한다. 즉, 수신한 m개의 신호들이 수신전력 순으로 정렬된다.
S408단계에서 시공간 연속 다중 사용자 검파기는 검파를 시작한다. 이 때, 신호 정렬부(310)에서 정렬된 순서에 따라수신전력이 가장 큰 신호(m=1)부터 제거할 수 있도록 순차적으로 검파를 시작한다.
즉, 수신전력 순으로 정렬된 신호들을 상술한 매칭 필터(312), 정보값 결정부(314), 간섭신호 발생부(320)를 통해 처리함으로써, S410단계에서 시공간 연속 다중 사용자 검파기는 m=1인 사용자의 기저 대역 신호인 간섭신호를 생성한다.
S412단계에서 간섭신호 제거부(332)에서 원신호에서 생성한 간섭신호를 원신호에서 감산함으로서, 간섭신호를 제거한다. S414단계에서 시공간 연속 다중 사용자 검파기는 m=K인지 여부를 판단한다. 여기서, K는 이동통신 기기에서 원하는 신호의 수신 전력 순위이므로, m=K는 원하는 신호보다 큰 수신 전력을 갖는 모든 간섭신호가 원신호로부터 제거되었음을 의미한다. 따라서, 판단 결과 m=K이면 S418단계로 이동하여 종료하고, m=K가 아니면 S416단계로 이동하여 m을 1증가시켜 간섭신호를 제거하는 과정을 반복한다.
본 시공간 다중 사용자 검파기는, 기존의 IS-95를 기본으로 하는 CDMA 방식에서 다중 접속 간섭 현상 및 다중 경로 채널 간섭 현상을 동시에 제거할 수 있으므로, 기존의 단일 사용자 검파 검파기보다 좋은 수신 성능을 갖기 때문에 가입자를 늘일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 시공간 연속 간섭 제거 검파기를 사용하여 기존의 시공간 역상관 검파기와 시공간 MMSE 검파기에 비하여 연산량을 줄일 수 있으므로, 실제 시스템에서 구현이 용이하고, 두 개의 송수신 안테나 시스템에서 적용할 경우, 복잡도 측면에서 효율적이다. 그러므로 늘어나는 이동통신 가입자를 수용할 수 있으며, 향후 3세대, 4세대 통신 시스템같은 멀티미디어 통신에 적용하여 좋은 성능 향상을 가져 올 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다중 사용자 간섭 현상인 MAI 성분과 다중 경로 채널 간섭 현상을 효과적으로 제거함으로써, 수신 성능을 향 상시켜 가입자를 증가시킬 수 있다. 또한, 연산량이 감소되어 시스템의 구현이 용이하다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 복수 개의 수신 안테나들;
    상기 수신 안테나로부터 수신된 원신호들의 채널을 추정하는 채널 추정부;
    상기 채널 추정부로부터 추정된 채널의 특성을 이용하여 원신호들에 대해 시공간 디코딩을 수행하고, 다이버시티 결합을 수행하는 시공간 다이버시티 복호화부;
    상기 시공간 다이버시티 복호화부에서 복호화된 신호들을 소정의 기준으로 정렬하는 신호 정렬부; 및
    상기 신호 정렬부에서 정렬된 신호들을 전달받아 적어도 하나의 간섭신호를 생성하고, 상기 원신호로부터 상기 간섭신호를 제거하는 연속 간섭 제거 검파부;를 포함하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 정렬부는,
    상기 시공간 다이버시티 복호화부로부터 전달받은 신호들에 대해 각각 수신 전력을 측정하고, 상기 수신전력의 크기 순으로 상기 각 신호들을 정렬함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속 간섭 제거 검파부는,
    상기 신호 정렬부로부터 전달받은 신호들 중 상기 수신전력이 가장 큰 신호부터 필터링하여 출력하는 매칭 필터;
    상기 매칭 필터에서 출력된 신호의 정보값을 결정하는 정보값 결정부;
    상기 정보값을 이용하여 간섭신호를 생성하는 간섭신호 발생부;
    상기 신호 정렬부로부터 전달받은 신호들을 소정 시간동안 지연시키는 지연부; 및,
    상기 지연부에서 지연된 신호들에서 상기 간섭신호 발생부에서 생성된 간섭신호를 제거하는 간섭신호 제거부;를 포함함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지연부는,
    상기 신호 정렬부로부터 출력된 신호가 상기 매칭 필터, 상기 정보값 결정부, 상기 간섭신호 발생부를 통과하여 소요되는 시간만큼 상기 신호 정렬부로부터 정렬된 신호들 또는 상기 간섭신호 제거부로부터의 신호를 지연함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 간섭신호 발생부는,
    미리 설정된 소정의 진폭으로 상기 정보값을 변환시키기 위한 진폭비율을 추정하는 진폭 추정부;
    상기 정보값에 상기 진폭비율을 승산하는 제1곱셈부;
    상기 제1곱셈부로부터 전달받은 신호에 해당하는 사용자코드를 발생시키는 사용자 코드 발생부; 및,
    상기 제1곱셈부로부터 전달받은 신호와 상기 사용자 코드를 승산하는 제2곱셈부;를 포함함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 연속 간섭 제거 검파기부는,
    상기 간섭신호 제거부를 통해 상기 간섭신호가 제거된 신호를 피드백시켜, 후순위의 수신전력을 갖는 신호에 대해 새로이 간섭신호를 생성하고, 상기 간섭신호가 제거된 신호를 지연시켜 상기 새로이 생성된 간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호정렬부에서 정렬된 신호 중 수신을 원하는 신호보다 높은 수신전력을 가진 신호들이 모두 제거될 때까지, 상기 간섭신호가 제거된 신호를 피드백시켜 새로이 간섭신호를 생성하여 제거하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파기.
  8. 복수 개의 수신 안테나들로 수신된 신호들의 채널을 추정하는 단계;
    상기 추정한 신호들에 대해 추정된 채널 특성을 이용하여 시공간 디코딩을 수행하고, 다이버시티 결합을 수행하는 단계;
    상기 다이버시티 결합된 신호들을 소정의 기준으로 정렬하는 단계; 및,
    상기 정렬된 신호들을 순차적으로 하나씩 전달받아 간섭신호를 생성하고, 상기 다이버시티 결합된 신호들로부터 상기 간섭신호를 제거하는 단계;를 포함하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호들을 정렬하는 단계는,
    상기 다이버시티 결합된 각 신호들에 대한 수신 전력을 측정하고, 상기 각 신호들을 상기 수신전력의 크기 순으로 정렬하는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 간섭신호를 제거하는 단계는,
    상기 정렬된 신호들을 필터링하여 상기 수신전력이 가장 큰 신호를 출력하는 단계;
    상기 출력된 신호의 정보값을 결정하는 단계;
    상기 정보값을 이용하여 간섭신호를 생성하는 단계;
    상기 정렬된 신호들을 소정 시간동안 지연시키는 단계;
    상기 지연된 신호들에서 상기 간섭신호를 제거하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 정렬된 신호들을 소정 시간동안 지연시키는 단계는, 상기 정렬된 신호들이 필터링, 정보값 결정, 간섭신호 생성에 소요되는 시간동안 상기 정렬된 신호들을 지연시키는 단계인 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 간섭신호 생성하는 단계는,
    상기 정보값과 진폭비율을 승산한 신호를 출력하는 단계;
    상기 승산한 신호와 해당신호의 사용자 코드를 승산하여 간섭신호를 출력하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 간섭신호가 제거된 신호를 필터링하여 후순위의 수신전력을 갖는 신호를 출력하는 필터링 단계;
    상기 간섭신호가 제거된 신호를 소정 시간동안 지연시키는 지연 단계;
    상기 필터링된 신호를 이용하여 새로이 간섭신호를 생성하는 생성 단계;
    상기 지연된 신호에서 상기 새로이 생성된 간섭신호를 제거하는 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정렬된 신호로부터 수신을 원하는 수신전력의 신호보다 높은 수신전력을 갖는 모든 신호가 제거될 때까지 상기 필터링 단계 내지 상기 제거 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 정렬된 신호는, 상기 수신전력이 감소되는 순서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 다중 송수신 안테나를 갖는 시공간 다중 사용자 검파 방법.
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