KR20000002214A - Interference cancellation system using antenna alignment in multiple channel environment - Google Patents

Interference cancellation system using antenna alignment in multiple channel environment Download PDF

Info

Publication number
KR20000002214A
KR20000002214A KR1019980022820A KR19980022820A KR20000002214A KR 20000002214 A KR20000002214 A KR 20000002214A KR 1019980022820 A KR1019980022820 A KR 1019980022820A KR 19980022820 A KR19980022820 A KR 19980022820A KR 20000002214 A KR20000002214 A KR 20000002214A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
multipath
stage
interference cancellation
interference
signal
Prior art date
Application number
KR1019980022820A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100459010B1 (en
Inventor
한상훈
오성근
신영건
Original Assignee
오성근
신영건
주홍정보통신 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오성근, 신영건, 주홍정보통신 주식회사 filed Critical 오성근
Priority to KR10-1998-0022820A priority Critical patent/KR100459010B1/en
Publication of KR20000002214A publication Critical patent/KR20000002214A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100459010B1 publication Critical patent/KR100459010B1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2611—Means for null steering; Adaptive interference nulling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0817—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with multiple receivers and antenna path selection
    • H04B7/082—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with multiple receivers and antenna path selection selecting best antenna path

Landscapes

  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

PURPOSE: An interference cancellation system is provided to use an antenna alignment in a multiple channel environment of a code division multiple channel system and a base station system. CONSTITUTION: An interference cancellation system comprises: multiple channel processing terminal(21) to reduce the effect of a multiple channel fading in a receive signal of a receive antenna; beam forming terminal(22) to form the best beam according to the receive signal processed in the multiple channel processing terminal; multiple channel combining terminal(23) to lessen the number of the signal by combining the signals of the multiple channel; interference cancellation terminal(24) to cancel the interference caused by the multiple channel of the combined signals; and multiple user deciding terminal(25) to decide the signals of the multiple users.

Description

다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템Interference Cancellation System Using Antenna Array in Multipath Environment

본 발명은 무선 CDMA(code division multiple access) 시스템 및 기지국 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 CDMA 시스템 및 기지국 시스템에서 다중 경로환경에서 안테나 배열을 이용하는 간섭 제거 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless code division multiple access (CDMA) system and a base station system, and more particularly, to an interference cancellation system using an antenna array in a multipath environment in a wireless CDMA system and a base station system.

일반적으로 무선 CDMA 시스템 및 기지국 시스템에서 수신 신호는 송신측에 의한 직접파 이외에 반사파를 통한 여러 다른 경로를 통해서 수신안테나에 도달한다. 따라서, 경로가 다른 둘 이상의 전파가 수신안테나에서 수신되면 복잡한 수신 장해가 되어 정확한 신호를 수신하지 못하게 된다. 따라서, 무선 CDMA 시스템 및 기지국 시스템에서는 사용자 신호에 대한 신호전력 대 간섭과 잡음 전력의 비(SINR : signal to interference plus noise ratio)를 최대화시키기 위한 최대비 결합(MRC : maximal ratio combining)과 다중 경로에 의한 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거기가 이용되고 있다.In general, in a wireless CDMA system and a base station system, the received signal arrives at the receiving antenna through various other paths through the reflected wave in addition to the direct wave by the transmitting side. Therefore, when two or more radio waves with different paths are received at the reception antenna, it becomes a complicated reception obstacle and thus cannot receive an accurate signal. Accordingly, in wireless CDMA systems and base station systems, a maximum ratio combining (MRC) and multiple paths for maximizing the signal to interference plus noise ratio (SINR) for a user signal are required. An interference canceller is used to remove interference caused by the interference.

그러면, 도 1을 참조하여 종래의 다중 경로 후결합을 이용하는 간섭 제거 시스템을 설명한다.Next, an interference cancellation system using a conventional multipath post-coupling will be described with reference to FIG. 1.

사용자 수가 K명이고 다중 경로 수가 L이라고 가정한 경우 종래의 다중 경로 후결합 간섭 제거 시스템은 도 1에서와 같이 수신안테나의 수신 신호(X(t))에서 다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위하여 레이크(rake) 수신기의 구조를 갖는 다중 경로 처리단(11)과, 다중 경로 처리단(11)에서 처리된 수신 신호( ZK,L )의 다중 경로에 의한 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거단(12)과, 간섭 제거단(12)에서 다중 경로에 의한 간섭이 제거된 다중 사용자에 대한 다중 경로를 통하여 수신된 신호( SK,L )를 사용자 신호에 대한 신호전력 대 간섭과 잡음 전력의 비를 최대화시키기 위한 최대비 결합하는 다중 경로 결합단(13)과, 다중 경로 결합단(13)에서 최대비 결합된 신호( dK )에서 다중 사용자의 신호를 결정해 주는 다중 사용자 결정단(14)으로 이루어진다.Assuming that the number of users is K and the number of multipaths is L, the conventional multipath post-coupling interference cancellation system uses a rake to reduce the effects of multipath fading on the receive signal X (t) of the receive antenna as shown in FIG. (rake) a multipath processing stage 11 having a structure of a receiver, and a received signal processed by the multipath processing stage 11 Z K, L Signal received through the multipath for the multi-path to the interference cancellation stage 12 for removing the interference by the multi-path of the multi-path interference cancellation stage 12 S K, L ) Is the maximum ratio combined signal at the multipath combining stage 13 and the maximum ratio combined signal at the multipath combining stage 13 to maximize the ratio of signal power to interference and noise power for the user signal. d K It is composed of a multi-user decision stage 14 for determining the signal of the multi-user at.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 다중 경로 후결합을 이용한 간섭제거 시스템에서 계산량이 많이 요구되어지는 부분이 간섭 제거단(12)이고, 이 간섭 제거단(12)은 입출력 신호의 수가 변함이 없는 유일한 단이다. 따라서, 종래의 다중 경로 후결합 간섭 제거 시스템은 다중 경로를 결합하지 않은 다중 경로 처리단(13)의 출력신호( ZK,L )를 간섭 제거단(12)에 바로 적용함으로서 많은 계산량을 요구한다.However, in the conventional interference cancellation system using the multipath post-combination structure configured as described above, the portion that requires a large amount of computation is the interference cancellation stage 12, and the interference cancellation stage 12 is the only one in which the number of input / output signals does not change. It's sweet. Accordingly, in the conventional multipath post-combination interference cancellation system, the output signal of the multipath processing stage 13 that does not combine the multipath ( Z K, L ) Is applied directly to the interference cancellation stage 12, which requires a large amount of computation.

또한, 여러 종류의 간섭 제거기 중에서 현재 CDMA 시스템에서 문제가 되고 있는 원근 문제(near-far problem)를 제거하고 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 다중 사용자 검출기 중에서 선형 상관성 제거 다중 사용자 검출기를 이용할 경우에는, 상관성 제거 필터(13)를 거친 출력 신호의 잡음이 시간적으로나 공간적으로 백색화되어 있지 않기 때문에 각각 사용자의 다중 경로 신호를 최대비 결합하기 전에 사전 백색화 과정이 요구되어진다.In addition, if you use a linear user elimination multiuser detector among multiple user detectors that can eliminate near-far problems and improve system performance, which is currently a problem in CDMA systems, Since the noise of the output signal passing through the rejection filter 13 is not whitened temporally or spatially, a pre-whitening process is required before the maximum ratio combining of each user's multipath signal.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 다중 경로환경에서 무선 CDMA 기지국 시스템에 안테나 배열을 이용하여 역방향 채널 용량을 크게 향상시키고 간섭 제거단에 다중 경로를 결합하지 않은 다중 경로 처리단의 출력 신호를 적용한 종래의 후처리 간섭 제거 시스템의 문제점이었던 많은 계산량을 줄이고, 상관성 제거 필터를 거친 출력 신호의 잡음이 시간적으로나 공간적으로 백색화되어 있지 않기 때문에 각각 사용자의 다중 경로 신호를 최대비 결합하기 전에 요구되어지는 사전 백색화 과정이 필요 없는 다중 경로 전결합을 이용하는 간섭 제거 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to improve the uplink channel capacity by using an antenna array in a wireless CDMA base station system in a multipath environment and to multipath without combining the multipath to the interference cancellation stage. It reduces the amount of computation that has been a problem of the conventional post-processing interference cancellation system using the output signal of the processing stage, and maximizes the multipath signal of each user since the noise of the output signal passed through the correlation elimination filter is not temporally or spatially whitened. An object of this invention is to provide an interference cancellation system using multipath precoupling, which does not require the prewhitening process required before uncoupling.

도 1은 종래에 사용하는 다중경로 후결합을 이용한 간섭제거 시스템을 개괄적으로 도시한 블록 구성도,1 is a block diagram schematically illustrating an interference cancellation system using a multipath post-combination conventionally used;

도 2는 본 발명의 다중경로 환경에서 무선 CDMA 기지국 시스템에 안테나 배열을 이용한 계산량이 적은 간섭제거 시스템을 개괄적으로 도시한 블록 구성도,FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating an interference cancellation system having a low calculation amount using an antenna array in a wireless CDMA base station system in a multipath environment according to the present invention.

도 3은 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 실시예에 관한 전체 블록도,3 is an overall block diagram of an embodiment of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention;

도 4a는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 다중경로 처리단의 실시예에 관한 부분 블록도,4A is a partial block diagram of an embodiment of a multipath processing stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention;

도 4b는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 빔 형성단의 실시예에 관한 부분 블록도,4b is a partial block diagram of an embodiment of a beam forming stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention;

도 4c는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 다중경로 결합단의 실시예에 관한 부분 블록도,4C is a partial block diagram of an embodiment of a multipath coupling stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention;

도 4d는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 간섭 제거단 및 다중 사용자 결정단의 실시예에 관한 부분 블록도,4d is a partial block diagram of an embodiment of an interference cancellation stage and a multi-user determination stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention;

도 5는 종래 및 본 발명의 간섭 제거단의 위치에 다른 계산량과의 관계를 나타낸 도표이다.5 is a diagram showing the relationship between the calculation amount and the position of the interference cancellation stage of the prior art and the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

21 : 다중경로 처리단 22 : 빔 형성단21: multipath processing stage 22: beam forming stage

23 : 다중경로 결합단 24 : 간섭 제거단23: multipath coupling stage 24: interference cancellation stage

25 : 다중 사용자 결정단25: multi-user decision making

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위하여 레이크 수신기의 구조를 갖는 다중 경로 처리단과, 최적의 빔 형성을 위한 빔 형성단과, 다중 경로의 신호를 결합하여 신호의 개수를 줄여주는 다중 경로 결합단과, 다중 경로에 의한 간섭신호를 제거하기 위한 간섭 제거단과, 다중 사용자의 신호를 결정해 주는 다중 사용자 결정단으로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a multipath processing stage having a rake receiver structure, a beamforming stage for optimal beam formation, and a multipath signal in order to reduce the influence of multipath fading. It consists of a multipath combining stage that reduces the number, an interference cancellation stage for removing the interference signal by the multipath, and a multiuser determination stage that determines the signal of the multiuser.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명의 다중 경로 환경에서 무선 CDMA 기지국 시스템에 안테나 베열을 이용하는 간섭 제거 시스템의 블록 구성도이다. 수신안테나의 수신 신호( X(t) )에서 다중 경로 페이딩의 영향을 감소시키기 위하여 레이크(rake) 수신기의 구조를 갖는 다중 경로 처리단(21)과, 다중 경로 처리단(21)에서 처리된 수신 신호( ZK,L,M )에 따른 최적의 빔 형성을 하는 빔 형성단(22)과, 빔 형성단(22)을 통해 최적의 빔이 형성된 다중 사용자에 대한 다중 경로를 통하여 수신된 신호( YK,L )를 사용자 신호에 대한 신호전력 대 간섭과 잡음 전력의 비를 최대화시키기 위해 최대비 결합을 하거나 동등한 이득 결합(equal gain combining) 방식을 이용하여 다중 경로의 신호를 결합하여 신호의 개수를 줄여주는 다중 경로 결합단(23)과, 다중 경로 결합단(23)에서 결합된 신호( SK )의 다중 경로에 의한 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거단(24)과, 간섭 제거단(24)에서 다중 경로에 의한 간섭이 제거된 신호( dK )에서 다중 사용자의 신호를 결정해 주는 다중 사용자 결정단(25)으로 이루어진다.2 is a block diagram of an interference cancellation system using antenna tear in a wireless CDMA base station system in a multipath environment of the present invention. Receive signal of receiving antenna ( X (t) In order to reduce the influence of the multipath fading in the multipath processing stage 21 having the structure of the rake (rake) receiver, and the received signal (processed by the multipath processing stage 21) Z K, L, M Signal received through the multi-path for the multi-user with the beam forming end 22 and the optimal beam forming through the beam forming end 22 Y K, L In order to maximize the ratio of the signal power to the interference and noise power for the user signal, the maximum number of combinations or the multiple gains using the equal gain combining method can be used to reduce the number of signals. The path combining end 23 and the signal combined at the multipath combining end 23 S K The interference canceling stage 24 for removing the interference by the multipath of the multi-path, and the signal from which the interference by the multipath is removed in the d K The multi-user decision stage 25 determines the multi-user signal.

또한, 입출력 신호의 개수가 같고 계산량이 많이 요구되어지는 상기 간섭 제거단(24)을 상기 다중 경로 결합단(23)의 후단에 위치시킴으로써, 상기 다중 경로 결합단(23)에서 다중 경로 결합되어 개수가 감소된 신호를 상기 간섭 제거단(24)에 적용하여 간섭 제거단(24)에서의 계산량을 줄일 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, by placing the interference cancellation stage 24, which has the same number of input / output signals and requires a large amount of computation, at the rear end of the multipath coupling stage 23, the number of multipath coupling stage 23 is multipath-coupled. Is applied to the interference cancellation stage 24 to reduce the amount of computation at the interference cancellation stage 24.

상기에서 다중 경로 결합단(23)은 다중 경로 신호를 결합하기 위하여 최대비 결합 방식 또는 동등한 이득 결합 방식을 이용한다.The multipath combining stage 23 uses a maximum ratio combining scheme or an equivalent gain combining scheme to combine the multipath signals.

상기에서 간섭 제거단(24)은 병렬 간섭 제거기(PIC:parallel interference canceller), 연속 간섭 제거기(SIC:successive interference canceller)등 많은 간섭 제거기의 일 예로 선형 상관성 제거 다중 사용자 검출기를 이용한다.The interference cancellation stage 24 uses a linear correlation cancellation multi-user detector as an example of many interference cancellers such as a parallel interference canceller (PIC) and a successive interference canceller (SIC).

상기와 같이 구성된 본 발명의 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템을 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.Referring to the drawings the interference cancellation system using the antenna array in the multipath environment of the present invention configured as described above is as follows.

도 3은 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 실시예에 관한 전체 블록도이다.3 is an overall block diagram of an embodiment of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention.

도시된 바와 같이 도 3은 다중경로 환경에서 기지국 안테나 배열을 사용한 계산량이 적은 간섭제거 시스템의 전체적인 구조이다. 수신된 신호의 처리순서는 다중경로 처리단(21), 빔 형성단(22), 다중경로 결합단(23), 간섭 제거단(24) 및 다중 사용자 결정단(25)의 순서로 신호가 처리된다.As shown in FIG. 3, the overall structure of the interference cancellation system with low computational complexity using the base station antenna array in a multipath environment is illustrated. The received signal is processed in the order of the multipath processing stage 21, the beamforming stage 22, the multipath combining stage 23, the interference cancellation stage 24, and the multi-user determination stage 25. do.

도 4a는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 다중경로 처리단의 실시예에 관한 부분 블록도이다.4A is a partial block diagram of an embodiment of a multipath processing stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention.

먼저, 기지국에서만 안테나 배열을 사용하여 이동체의 신호를 수신한다고 가정하고, 하나의 셀에 K 명의 사용자가 균일하게 분포되어 있으며, 기지국 수신기의 비동기와 주파수 선택적 페이딩 채널을 고려한다. 그리고, 안테나 배열의 요소 개수는 M 개이고, 각각의 다중 사용자 신호는 L 개의 다중 경로 신호로 구성되는 것으로 가정한다. 또한, 저속 변화 채널을 가정하여, 비트 주기 T 동안 채널 특성이 일정한 값을 유지한다고 가정하면, k 번째 사용자의 신호가 l 번째 경로를 통하여 기지국에 수신되는 신호의 세기 βk,l 은 수학식 1과 같이 나타내어지며, 협대역 신호 모델을 가정하면, M 개의 안테나 배열로부터의 M×1 출력 벡터 X(t) 는 수학식 2와 같이 나타내어진다.First, it is assumed that only a base station receives an antenna signal using an antenna array. K The two users are uniformly distributed and consider the asynchronous and frequency selective fading channels of the base station receiver. The number of elements in the antenna array M , Each multi-user signal is L Assume that the signal is composed of four multipath signals. Also, assuming a slow changing channel, the bit period T Suppose the channel characteristic remains constant while k Signal from the first user l Of the signal received at the base station through the first path β k, l Is represented by Equation 1, assuming a narrowband signal model, M From array of antennas M × 1 Output vector X (t) Is expressed as in Equation 2.

수학식 2에서와 같이 수신안테나에 수신된 신호 X(t) 는 도 4a에서와 같이 레이크 수신기로 구성된 다중 경로 처리단(21)에서 각각의 사용자와 경로에 해당되어지는 확산코드와 상관을 취하여 메시지 정보 비트 한 비트당 한 표본 벡터를 형성하게 되고, m 번째 안테나에서 다중 경로 처리 후, i 번째 비트에 대한 q 번째 경로를 통하여 수신된 p 번째 사용자의 다중 경로 처리단(21)의 출력신호 벡터는 수학식 4와 같이 나타내어진다.Signal received at the receiving antenna as shown in Equation 2 X (t) As shown in FIG. 4A, the multipath processing stage 21 configured as a rake receiver correlates with a spreading code corresponding to each user and a path to form one sample vector for each bit of message information. m After multipath processing on the first antenna, i For the first bit q Received through the first path p The output signal vector of the multi-path processing stage 21 of the first user is represented by Equation 4.

수학식 4에서 Rk,l,p,q(i) 는 i 번째 비트에 대한 각각의 사용자가 사용하는 코드의 상호 상관의 정의 식으로 수학식 5와 같이 나타내어지며, np,q(i) 는 잡음 신호를 각 사용자와 경로에 해당되는 확산 코드와 상관을 취하여 생성된 신호 벡터로서 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.In equation (4) R k, l, p, q (i) Is i Defining the cross-correlation of the code used by each user for the first bit is expressed as shown in Equation 5, n p, q (i) Is a signal vector generated by correlating a noise signal with a spreading code corresponding to each user and a path, as shown in Equation 6.

또한, 도 4b는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 빔 형성단에 관한 부분 블록도이다.4B is a partial block diagram of the beamforming stage of the interference cancellation system using the antenna array of the present invention.

그리고, 수학식 4와 같이 나타내어지는 다중 경로 처리단(21)의 각각의 다중 경로 신호에 대하여 도 4.b에서와 같은 빔 형성단(22)에서 최적 방향성 빔을 형성한다. 이때, 안테나 배열 수신기에서는 신호 도착 방향(DOA : direction of arrival)을 추정함으로써 빔 형성 가중치 벡터를 구하여 안테나 배열의 출력을 결합하며, 코드 필터링 후, 비동기 방식 다중 사용자 CDMA 환경에서 최적의 빔 형성 가중치는 wp,q≅ αp,q 와 같이 근사화할 수 있으며, 근사화된 빔 형성 가중치를 사용함으로써 p 번째 사용자의 q 번째 경로에 대한 빔 형성단(22)의 출력 신호는 수학식 7과 같이 나타내어진다.Then, for each multipath signal of the multipath processing stage 21 represented by Equation 4, an optimal directional beam is formed at the beam forming stage 22 as shown in FIG. At this time, the antenna array receiver obtains a beamforming weight vector by estimating a direction of arrival (DOA), and combines the outputs of the antenna array.After the code filtering, the optimal beamforming weight in an asynchronous multi-user CDMA environment w p, q ≅ α p, q By using the approximated beamforming weights p Of the first user q The output signal of the beam forming stage 22 for the first path is expressed by Equation (7).

수학식 8에서 αk,l,p,q 는 수신된 안테나 배열 응답 벡터에 각각의 사용자와 경로에 해당하는 최적 빔 형성 가중치를 곱하여 빔형성을 한 것으로 수학식 αk,l,p,q= α* p,qαk,l 와 같이 나타낼 수 있으며, nY,p,q(i) 는 잡음 신호를 각각의 사용자와 경로에 해당하는 최적 빔 형성 가중치 벡터를 곱해주어 생성된 수학식 nY,p,q(i) = α* p,qnp,q(i) 와 같은 신호 벡터를 나타낸다.In equation (8) α k, l, p, q The beamforming is obtained by multiplying the received antenna array response vector by the optimal beamforming weight corresponding to each user and path. α k, l, p, q = α * p, q α k, l Can be represented as n Y, p, q (i) Is the equation generated by multiplying the noise signal by the optimal beamforming weight vector for each user and path. n Y, p, q (i) = α * p, q n p, q (i) Denotes a signal vector such as

또한, 도 4c는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 다중경로 결합단에 관한 부분 블록도이다.4C is a partial block diagram of a multipath coupling stage of an interference cancellation system using an antenna array of the present invention.

수학식 8과 같이 나타내어지는 빔 형성단(22)의 출력은 도 4.c에서 알 수 있듯이 각각의 사용자에 대한 L개의 다중 경로로 구성되어 있다. 따라서, 도 4.c와 같이 구성된 다중 경로 결합단(23)에서는 각각의 사용자 신호에 대한 신호전력 대 간섭과 잡음 전력의 비를 최대화시키기 위해서 각각의 사용자 다중 경로의 신호를 최대비 결합을 하거나 동등한 이득 결합을 이용하여 다중 경로 신호를 결합하여 신호의 개수를 줄여준다.As shown in Equation 8, the output of the beam forming stage 22 is composed of L multiple paths for each user, as shown in FIG. Therefore, in the multi-path combining stage 23 configured as shown in FIG. 4.c, the maximum ratio combining or equalization of the signals of each user multipath is performed in order to maximize the ratio of signal power to interference and noise power for each user signal. Gain-coupling reduces the number of signals by combining multipath signals.

그러면, 다중 경로 결합단(23)에서 결합된 출력 신호는 수학식 9와 같이 나타내어진다.Then, the output signal combined at the multipath coupling stage 23 is represented by Equation (9).

수학식 9에 있어서, γk,p(i) 는 로 나타내어지며, ns,p(i) 는 으로 나타내어진다.In Equation 9, γ k, p (i) Is Represented by n s, p (i) Is It is represented by

또한, 수학식 9의 다중 경로 결합단(23)의 출력 신호를 행렬-벡터 표현으로 나타내면 수학식 10과 같이 된다.In addition, when the output signal of the multipath combining stage 23 of Equation 9 is represented by a matrix-vector representation, Equation 10 is obtained.

도 4d는 본 발명의 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템의 간섭 제거단 및 다중 사용자 결정단에 관한 부분 블록도이고 간섭 신호를 제거시키기 위한 간섭 제거단(24) 및 다중 사용자 결정단(25)의 구조이며, 본 발명에서의 간섭 제거기의 실시 예로 다중 사용자 검출기 중에서 상관성 제거 다중 사용자 검출기를 이용한다.4D is a partial block diagram of an interference cancellation stage and a multi-user determination stage of the interference cancellation system using the antenna array of the present invention, and the structure of the interference cancellation stage 24 and the multi-user determination stage 25 for canceling the interference signal. In an embodiment of the present invention, an interference elimination multi-user detector is used among multi-user detectors.

따라서, 간섭 제거기(상관성 제거 다중 사용자 검출기)(24)의 입력 신호는 수학식 10과 같이 되며, 간섭 제거기(상관성 제거 다중 사용자 검출기)(24)의 입력 잡음 신호는 평균이 0이며, 공분산 행렬은 수학식 11과 같이 나타내어진다.Thus, the input signal of the interference canceller (correlation removal multi-user detector) 24 is expressed by Equation 10, and the input noise signal of the interference canceller (correlation removal multi-user detector) 24 has an average of 0, and the covariance matrix is Equation 11 is shown.

그리고, 수학식 10을 Z-변환하면 수학식 12와 같이 나타내어진다.Then, Z-conversion of Equation 10 is expressed as Equation 12.

따라서, 다중 사용자 상관성 제거 검출단(24)의 출력 신호의 Z-변환 신호는 수학식 13과 같이 나타내어진다.Therefore, the Z-converted signal of the output signal of the multi-user correlation elimination detection stage 24 is represented by Equation (13).

수학식 13에서 G(z) 는 선형 상관성 제거 필터의 전달 함수 행렬이며 G(z)=[Γ(-1)z+Γ(0)+Γ(1)z-1]-1 와 같이 나타내어진다.In equation (13) G (z) Is the transfer function matrix of the linear decorrelation filter G (z) = [Γ (-1) z + Γ (0) + Γ (1) z -1 ] -1 It is represented as

따라서, 시간 축에서의 간섭 제거기(상관성 제거 다중 사용자 검출기)(24)의 출력 신호는 수학식 14와 같이 된다.Thus, the output signal of the interference canceller (correlation cancellation multi-user detector) 24 on the time axis is as shown in equation (14).

그러면, 다중 사용자 결정단(25)에서는 수학식 14와 같이 나타내어지는 간섭 제거기(다중 사용자 상관성 제거 검출기)(24)의 출력 신호로부터 다중 사용자의 신호를 결정한다.Then, the multi-user decision stage 25 determines the signal of the multi-user from the output signal of the interference canceller (multi-user correlation elimination detector) 24 shown in Equation (14).

이와 같이 각각 사용자의 다중 경로 결합된 신호를 다중 사용자 검출기에 적용하는 간섭 제거 시스템에서 상당한 계산량을 차지하고 있는 간섭 제거기에서 실제로 행하여지는 연산의 계산량을 종래의 다중 경로 후결합을 이용하는 간섭 제거 시스템과 비교하여 설명하면 다음과 같다.In this way, the amount of computation actually performed in the interference canceller, which occupies a considerable amount of computation in the interference cancellation system applying the user's multipath combined signal to the multiuser detector, is compared with the conventional interference cancellation system using the multipath post-combination. The explanation is as follows.

도 5는 종래 및 본 발명의 간섭 제거단의 위치에 다른 계산량과의 관계를 나타낸 도표이다.5 is a diagram showing the relationship between the calculation amount and the position of the interference cancellation stage of the prior art and the present invention.

실제 간섭 제거기(상관성 제거 다중 사용자 검출기)에서 실행되어지는 계산량은 입력 신호의 역행렬을 구해주는 연산이다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 후처리 간섭 제거 시스템의 경우에는 다중경로 결합단(13)의 위치가 간섭 제거단(12)의 뒤에 위치된 경우로써, 종래의 간섭 제거단(12)의 입력신호 수는 KL 이기 때문에 실제적으로 간섭 제거단(12)에서 처리되는 계산량은 KL × KL 의 치수를 갖는 행렬의 역행렬을 구하는 과정이 필요하게 되고, 이 역행렬 계산은 대략 O(MK)3 의 곱셈 연산이 요구되어진다.The amount of computation performed in the real interference canceller (correlation cancellation multi-user detector) is an operation that yields the inverse of the input signal. Therefore, in the conventional post-processing interference cancellation system as shown in FIG. 1, the position of the multipath coupling end 13 is located behind the interference cancellation end 12, and thus, the conventional interference cancellation end 12 is performed. Since the number of input signals of is KL, the amount of computation processed in the interference cancellation stage 12 actually requires a process of obtaining an inverse of a matrix having a dimension of KL × KL. O (MK) 3 Multiplication operation is required.

그러나, 본 발명의 전처리 간섭 제거 시스템의 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 간섭 제거단(24)을 다중경로 결합단(23)의 뒤로 위치하게 함으로서 간섭 제거단(24)의 입력신호 수는 K 이기 때문에 실제적으로 간섭 제거단(24)에서 처리되는 계산량은 K × K 의 치수를 갖는 행렬의 역행렬을 구하는 과정이 필요로 하고, 역행렬의 계산은 대략 O(K)3 의 곱셈 연산이 요구되어진다.However, in the case of the preprocessing interference cancellation system of the present invention, as shown in FIG. 2, the number of input signals of the interference cancellation stage 24 is K by placing the interference cancellation stage 24 behind the multipath coupling stage 23. Therefore, the amount of computation that is actually processed in the interference cancellation stage 24 requires a process of obtaining an inverse of a matrix having dimensions of K × K, and the calculation of the inverse matrix is approximately O (K) 3 Multiplication operation is required.

따라서, 신호의 수를 줄여주는 빔 형성 단과 다중 경로 처리단에 비하여 입력 신호의 개수와 출력 신호의 개수가 동일한 간섭 제거기에 다중 경로 결합 신호를 적용하는 본 발명을 이용함으로써 간섭 제거단에 다중경로를 결합하지 않은 다중경로 처리단의 출력신호를 적용한 기존의 후처리 간섭 제거 시스템의 문제점이었던 많은 계산량을 줄이게 되었다. 또한, 종래의 다중 경로 후결합을 이용하는 간섭 제거 시스템에서는 상관성 제거 필터를 거친 출력 신호의 잡음이 시간적으로나 공간적으로 백색화되어 있지 않기 때문에 다중 경로 결합단에서 각각 사용자의 다중 경로 신호를 최대비 결합하기 전에 사전 백색화 과정이 필요하였지만, 본 발명에 의하여 최대비 결합 전에 백색화 과정이 필요 없게 되었다.Therefore, the multipath combined signal is applied to the interference canceling stage by using the present invention in which the multipath combined signal is applied to the interference canceller having the same number of input signals and output signals as compared to the beamforming stage and the multipath processing stage. The amount of computation that has been a problem of the conventional post-processing interference cancellation system using the output signal of the uncoupled multipath processing stage is reduced. In addition, in the conventional interference cancellation system using the multipath post-coupling, since the noise of the output signal passing through the correlation cancellation filter is not whitened temporally or spatially, the multi-path combining stage can perform the maximum ratio combining of the user's multipath signals. Although prior whitening procedures were necessary, the present invention eliminates the need for whitening procedures prior to maximum ratio binding.

이와 같이 본 발명은 간섭 제거단에 다중 경로를 결합하지 않은 다중 경로 처리단의 출력 신호를 적용한 종래의 다중 경로 후결합 간섭 제거 시스템과는 달리 다중 경로환경에서 무선 CDMA 기지국 시스템에 역방향 채널 용량을 크게 향상시키기 위하여 안테나 배열을 이용한 빔형성을 하고 간섭 제거단에 각 가입자의 최대비 결합한 신호를 적용함으로써 간섭 제거단에서의 계산량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 상관성 제거 필터를 거친 출력 신호의 잡음이 시간적으로나 공간적으로 백색화되어 있지 않기 때문에 각각 사용자의 다중 경로 신호를 최대비 결합하기 전에 요구되어지는 사전 백색화 과정이 필요 없도록 한다.As described above, the present invention provides a large reverse channel capacity for a wireless CDMA base station system in a multipath environment, unlike a conventional multipath post-combination interference cancellation system in which an output signal of a multipath processing stage that does not combine a multipath to an interference cancellation stage is applied. In order to improve beamforming using antenna array and apply the maximum ratio combined signal of each subscriber to the interference cancellation stage, not only can we reduce the amount of computation at the interference cancellation stage, but also the noise of the output signal through the correlation elimination filter Because it is not whitened, the pre-whitening process required before the maximum ratio combining of each user's multipath signal is unnecessary.

Claims (5)

다중 경로환경에서 무선 CDMA 기지국 시스템에 안테나 배열을 이용하는 간섭제거 시스템에 있어서,An interference cancellation system using an antenna array in a wireless CDMA base station system in a multipath environment, 다중경로 전파에 의해 시간적으로 지연되어 수신된 신호들을 분리하여 다중경로 페이딩에 의한 영향을 감소시키는 다중경로 처리단;A multipath processing stage for separating the received signals delayed in time by multipath propagation to reduce the effects of multipath fading; 상기 다중경로 처리단으로부터 출력된 신호에 빔 형성 가중치 백터를 곱하여 최적 방향성 빔을 형성하여 각 경로들을 최적 결합하는 빔 형성단;A beam forming stage configured to multiply the signal output from the multipath processing stage by a beamforming weight vector to form an optimal directional beam to optimally combine the respective paths; 상기 빔 형성단으로부터 출력된 각 사용자에 대한 다중경로 신호들을 신호전력 대 간섭과 잡음 전력의 비(SINR)를 최대화시키기 위해서 다중경로 신호를 최대비 결합하는 다중경로 결합단;A multipath combining stage for maximum ratio combining the multipath signals for each user output from the beamforming stage to maximize the ratio of signal power to interference and noise power (SINR); 상기 다중경로 결합단으로부터 출력된 다중 사용자 신호를 동일 채널 간섭신호를 제거시키기 위한 간섭 제거단; 및An interference canceling stage for removing co-channel interference signals from the multi-user signal output from the multipath combining stage; And 상기 간섭 제거단으로부터 출력된 검출 신호에서 해당 다중 사용자의 신호를 결정해 주는 다중사용자 결정단으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템.And a multi-user decision stage configured to determine a signal of a corresponding multi-user from the detection signal output from the interference cancellation stage. 제 1 항에 있어서, 빔 형성 단은;The method of claim 1, wherein the beam forming stage; 상기 다중경로 처리단에 의해 다중경로 처리하여 출력된 신호가 입력되고, 각 안테나로부터 출력된 각 사용자의 다중 경로 신호들을 각 경로 별로 빔 형성을 하는 것을 특징으로 하는 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템.Signals generated by multipath processing by the multipath processing stage are input, and multipath signals output from each antenna are beam-formed for each path, using an antenna array in a multipath environment. Removal system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다중 경로 결합단의 신호처리 방식은 최대비 결합 방식 대신에 동등 이득 결합 방식을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템.The signal processing scheme of the multipath coupling stage may use an equal gain coupling scheme instead of the maximum ratio coupling scheme. 제 1 항에 있어서, 상기 간섭 제거단 대신에 병렬 간섭 제거기 또는 연속 간섭 제거기를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템.The interference cancellation system using an antenna array in a multipath environment according to claim 1, wherein a parallel interference canceller or a continuous interference canceller can be used instead of the interference cancellation stage. 다중 경로를 이용한 무선 통신 시스템의 다중 경로 결합을 이용한 간섭 제거기를 적용하는 시스템에 있어서,A system for applying an interference canceller using multipath combining of a wireless communication system using a multipath, 간섭 제거기의 입력에 다중 경로 결합된 신호를 적용하는 다중 경로 전결합방식의 간섭 제거 시스템을 이용한 것을 특징으로 하는 다중경로 환경에서 안테나 배열을 이용한 간섭제거 시스템.An interference cancellation system using an antenna array in a multipath environment, characterized by using a multipath precombination interference cancellation system applying a multipath combined signal to an input of an interference canceller.
KR10-1998-0022820A 1998-06-17 1998-06-17 Interference Cancellation System Using Antenna Arrays in Multipath Environments KR100459010B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0022820A KR100459010B1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Interference Cancellation System Using Antenna Arrays in Multipath Environments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0022820A KR100459010B1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Interference Cancellation System Using Antenna Arrays in Multipath Environments

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000002214A true KR20000002214A (en) 2000-01-15
KR100459010B1 KR100459010B1 (en) 2005-04-06

Family

ID=19539872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0022820A KR100459010B1 (en) 1998-06-17 1998-06-17 Interference Cancellation System Using Antenna Arrays in Multipath Environments

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100459010B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020010023A (en) * 2000-07-28 2002-02-02 윤종용 Adaptive beamforming method for application to code division multiple access wireless communication system
KR20030078521A (en) * 2002-03-30 2003-10-08 삼성전자주식회사 Apparatus and method for up-link data communication
KR100809313B1 (en) * 2001-01-30 2008-03-04 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Radio communication system
US8064532B2 (en) 2005-09-30 2011-11-22 Alexander Alexandrovich Maltsev Method and scheme for space-time coded cochannel interference cancellation
KR101114105B1 (en) * 2007-09-12 2012-05-15 콸콤 인코포레이티드 Capacity increasing devices and methods for wireless communication
US8374156B2 (en) 2007-09-12 2013-02-12 Qualcomm Incorporated Capacity increasing devices and methods for wireless communication

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2570967B2 (en) * 1993-07-08 1997-01-16 日本電気株式会社 CDMA receiver
JP3323067B2 (en) * 1996-07-12 2002-09-09 沖電気工業株式会社 CDMA receiver

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020010023A (en) * 2000-07-28 2002-02-02 윤종용 Adaptive beamforming method for application to code division multiple access wireless communication system
KR100809313B1 (en) * 2001-01-30 2008-03-04 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Radio communication system
KR20030078521A (en) * 2002-03-30 2003-10-08 삼성전자주식회사 Apparatus and method for up-link data communication
US8064532B2 (en) 2005-09-30 2011-11-22 Alexander Alexandrovich Maltsev Method and scheme for space-time coded cochannel interference cancellation
KR101114105B1 (en) * 2007-09-12 2012-05-15 콸콤 인코포레이티드 Capacity increasing devices and methods for wireless communication
US8374156B2 (en) 2007-09-12 2013-02-12 Qualcomm Incorporated Capacity increasing devices and methods for wireless communication
US9185594B2 (en) 2007-09-12 2015-11-10 Qualcomm Incorporated Capacity increasing devices and methods for wireless communication
US9313683B2 (en) 2007-09-12 2016-04-12 Qualcomm Incorporated Capacity increasing devices and methods for wireless communication
US9479960B2 (en) 2007-09-12 2016-10-25 Qualcomm Incorporated User diversity for muros callers
US9622106B2 (en) 2007-09-12 2017-04-11 Zhi-Zhong Yu Capacity increasing devices and methods for wireless communication

Also Published As

Publication number Publication date
KR100459010B1 (en) 2005-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3939751B2 (en) Reception method and receiver
EP0779001B1 (en) Reception method and base station receiver
US7499484B2 (en) Method for 2D antenna rake combining in a code division multiple access system
US6108565A (en) Practical space-time radio method for CDMA communication capacity enhancement
US6549565B1 (en) Code division multiple access system and method of operation with improved signal acquisition and processing
KR100795824B1 (en) Signal Processing Method and Apparatus for Antenna Array System Providing a Diversity Gain
EP1530299A1 (en) Communication method, receiver and base station
KR100655661B1 (en) Apparatus and method for detecting space-time multi-user signal of base station based array antenna
US6324160B1 (en) Adaptive receiver for CDMA base stations
WO2000036765A1 (en) A receiver
Ghazi-Moghadam et al. A CDMA interference canceling receiver with an adaptive blind array
KR100459010B1 (en) Interference Cancellation System Using Antenna Arrays in Multipath Environments
US20030130012A1 (en) Method and device for evaluating an uplink radio signal
EP1293051A2 (en) Antenna combiners
KR100333821B1 (en) interference cancellation system utilizing multipath maximal-ratio combining
JP3337274B2 (en) Mobile communication system
Pelletier et al. Group optimal space-time MUD with beamforming
KR20020057594A (en) Apparatus for smart antenna using phase estimation
KR20030028111A (en) Space-Time Array Receiver System in the CDMA system and Receiving method
KR19990079971A (en) Method and apparatus for receiving multi-user signals in CDMA system
JP3537203B2 (en) Antenna diversity receiver
AU686866C (en) CDMA receiving method and receiver
Shao et al. A dynamic groupwise successive interference cancellation array receiver scheme for DS-CDMA systems
Kim et al. A new space-time minimum variance receiver for CDMA systems and its performance analysis
Ko et al. A SWITCHED BEAM ANTENNA SYSTEM COMBINED WITH MULTIUSER DETECTORS

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070831

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee