KR20080011823A - Method and apparatus for adaptive antenna controlling in mobile telecommunication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 다중 수신 안테나들을 구비한 수신 장치의 일 예를 도시한 도면.1 is a view showing an example of a receiving device having multiple receive antennas according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따라 적응적으로 다중 수신 안테나들을 제어하는 수신 장치의 일 예를 도시한 도면. 2 is a diagram illustrating an example of a reception device for adaptively controlling multiple reception antennas in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 적응적으로 다중 수신 안테나들을 제어하는 제어부의 구조를 도시한 일 예.3 is an example illustrating a structure of a controller for adaptively controlling multiple reception antennas according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따라 다중 수신 안테나들을 제어하는 일 예로, 임계값 범위를 도시한 도면. 4 is a diagram illustrating a threshold range as an example of controlling multiple reception antennas according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따라 적응적으로 다중 수신 안테나들을 제어하는 제어부의 제어 과정을 도시한 흐름도.5 is a flowchart illustrating a control process of a controller for adaptively controlling multiple receive antennas according to the present invention.
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 적응적으로 다중 수신 안테나 경로들을 제어하는 방법 및 수신 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a method and a receiving apparatus for adaptively controlling multiple receive antenna paths.
단말과 기지국간의 무선 링크의 품질은, 단말이 이동하면서 발생하는 도플러 확산 (Doppler spread)에 의한 시간 선택적 감쇠(time selective fading)에 의해 끊임없이 변화한다. 또한, 단말이 정지하고 있더라도 주변 반사물이 이동하거나 다른 사용자 단말의 임의 간섭으로 인하여 무선 링크의 상황은 언제나 바뀔 수 있다.The quality of the radio link between the terminal and the base station is constantly changed by time selective fading due to Doppler spread occurring as the terminal moves. In addition, even when the terminal is stopped, the situation of the radio link can be changed at any time due to the movement of the surrounding reflector or random interference of other user terminals.
이에 따라 단일 안테나 구조의 수신기를 사용할 경우, 이동하는 단말은 무선 링크 품질의 변화로 인하여 수신 성능이 저하 가능하다. 이러한 단말의 수신 성능 저하는 서비스 단절 또는 동기 획득 실패로 이어질 수 있다.Accordingly, when a receiver having a single antenna structure is used, the mobile station may have a poor reception performance due to a change in radio link quality. The deterioration of the reception performance of the terminal may lead to service interruption or synchronization acquisition failure.
이동 통신 시스템에서 단말은 항상 최적의 무선 링크를 제공하는 기지국으로부터 서비스를 받기를 원한다. 상기 언급한 무선 링크 품질의 변화 폭은 수십 dB에 이르기 때문에 이러한 환경 하에서 최적의 무선 링크 선택은 잦은 핸드오버(handover), 즉 핑퐁(ping-pong) 현상을 일으키는 원인이 될 수도 있다.In a mobile communication system, a terminal always wants to receive service from a base station that provides an optimal radio link. Since the above-mentioned variation of the radio link quality is several tens of dB, the optimal radio link selection under such an environment may cause frequent handover, that is, ping-pong phenomenon.
따라서, 무선 링크의 품질의 변화 폭이 큰 경우, 이동 통신 시스템에서는, 다중 안테나 수신기들을 구성하여 기지국으로부터 각 안테나 수신기로의 무선 링크 품질 조합하여 무선 링크를 획득할 수 있도록 한다. Therefore, when the variation of the radio link quality is large, the mobile communication system configures multiple antenna receivers so as to obtain a radio link by combining radio link quality from the base station to each antenna receiver.
다시 말해서, 다중 경로, 멀티 사용자 단말과 같이 동적인 무선 환경에서는 단말의 수신 성능을 높이기 위해서, 간섭 제거 기법 및 다중 수신 안테나 기법을 사용할 수 있다. 이러한 간섭 제거 기법과 다중 수신 안테나 기법은 이미 공지된 기술이나, 실제 상용되는 단말의 경우, 다중 수신 안테나 하드웨어의 가격 증가 및 전력 소모 증가로 인하여 보급되지 않는 실정이다. In other words, in a dynamic wireless environment such as a multi-path and a multi-user terminal, an interference cancellation technique and a multiple receive antenna technique may be used to increase the reception performance of the terminal. Such an interference cancellation technique and a multiple reception antenna technique are already known technologies, but in the case of an actual commercially available terminal, they are not spread due to an increase in price and power consumption of multiple reception antenna hardware.
그러나, 고속 휴대 인터넷의 원활한 서비스를 위해서, 현재 이동 통신 시스템은 단말 형태로 상기 지적된 간섭 제거 기법의 필요성을 부각되고 있는 실정이며 또한, 휴대 인터넷의 규격에 다중 수신 안테나 기법의 사용이 필요한 실정이다. However, for the smooth service of the high-speed portable Internet, the current mobile communication system is emphasizing the necessity of the above-described interference cancellation technique in the form of a terminal, and also requires the use of the multiple receive antenna technique in the portable Internet standard. .
도 1은 종래 기술에 따라 다중 수신 안테나 기법을 적용한 수신 장치 즉, 단말의 일 예를 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은 N개의 수신기를 구비한 단말을 도시한 것으로, 여기서 N은 3으로 가정한다. 도 1에서 제1 수신기는 수신안테나(A#1)(100), RF부(102), 아날로그/디지털(A/D) 변환부(104), 필터(106), FFT부(108)로 구성된다. 제2 수신기는 A#2(110), RF부(112), A/D 변환부(114), 필터(116), FFT부(118)로 구성된다. 제3 수신기는 A#N(120), RF부(122), A/D 변환부(124), 필터(126), FFT부(128)로 구성된다. 상기 각 수신기를 통해 수신된 신호는 다이버시티 결합기(Diversity Combiner)(150), LLR(Log likelihood ratio)(160), 채널 복호기(Decoder)(170)를 통해 복호화된다.1 is a diagram illustrating an example of a reception device, ie, a terminal, to which a multiple reception antenna scheme is applied according to the prior art. 1 shows a terminal having N receivers, where N is assumed to be 3. FIG. In FIG. 1, the first receiver includes a reception antenna (A # 1) 100, an
도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 송신측으로부터 전송된 신호는 A#1(100)를 통해 수신된다. 상기 A#1(100)를 통해 수신된 신호는 RF부(102)를 거쳐 A/D 변환부(104)로 전달된다. A/D변환부(104)는 전달된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 필터(106)로 전달한다. 필터(106)는 상기 A/D 변환부(104)로부터 전달된 신호에서 OFDM 전송 심볼을 포함하는 특정 대역의 신호만을 FFT(108)로 출력한다. FFT부(108)는 상기 0FDM 신볼의 샘플들을 주파수 영역으로 변환하여 부반송파 신호들을 출력한다. 이러한 동작은 상기 제2 수신기, 상기 제3 수신기 각각에 서 동일하게 수행된다. In more detail with reference to Figure 1, the signal transmitted from the transmitting side is received through the A # 1 (100). The signal received through the
상기 결합기(150)는 상기 제1 수신기, 제2 수신기, 제3 수신기로부터 전달된 신호를 결합한 후, LLR(160)로 전달한다. 즉, 상기 결합기(150)는, 수신된 신호의 전송효율을 높이기 위해, 구비된 상기 복수 개의 수신 안테나(A#1)(100). A#2(110), A#3(130) 각각을 통해 전송된 신호에 대해 서로 다른 가중치를 가중하고, 상기 서로 다른 가중치를 적용하여 컴바이닝을 수행함으로서 다이버시티 효과를 높인다. The
LLR(160)는 변조 심볼열을 원래 정보 값들로 추정한다. 즉, 송신 장치의 부호율에 따라 또는 부호화 관련 파라미터에 대응하여, 각 정보 비트들에 대응하는 LLR 값들을 추정한 후, 채널 복호기(170)로 출력한다.
채널 복호기(170)는 상기 LLR 값들을 부호화 방식 및 부호화율에 따라 복호화한다. The
그러나, 상기와 같이 종래 기술에 따른 디중 수신 안테나 구조의 단말은, 상기 다중 수신기들을 구비함에 따른 RF 회로 및 베이스밴드(Base-band) 복조 회로가 추가되어 하드웨어의 가격 증가되고, 상기 구비된 다중 수신기들로 인한 단말의 전력 소모도 증가하게 되는 문제점을 여전히 가지고 있다. However, as described above, the terminal of the dual receive antenna structure according to the related art has an RF circuit and a baseband demodulation circuit added with the multiple receivers to increase the price of hardware, and the multiple receivers There is still a problem that the power consumption of the terminal due to the increase.
또한, 상기 다중 수신기 동작에 따른 복조 회로의 추가로 인하여, 단말의 외형을 결정하는 요소(form factor)가 커지는 문제점을 가진다. 이러한 단말의 외형적인 확대는 새로운 디자인, 소형화, 슬림화와 같이 트랜트(trend)에 강한 성향을 가지는 현대의 단말 소비자들의 욕구를 만족시킬 수 없는 문제점을 가진다. In addition, due to the addition of a demodulation circuit according to the multi-receiver operation, there is a problem in that a form factor for determining the appearance of the terminal increases. The external expansion of such a terminal has a problem that cannot satisfy the needs of modern terminal consumers having a strong tendency toward a trend, such as a new design, miniaturization, and slimness.
따라서, 전력 소모에 민감한 상용 단말의 운용을 위해서는, 필요에 따라 다중 수신 안테나를 어떻게 운용할 것인지, 그리고 다중 수신 안테나를 운용한다면 몇 개의 안테나를 운용할 것인지에 대한 정의가 절실히 필요하다. 즉, 다중 수신 안테나 구조를 가지는 단말이 수신 성능을 최대한 보장하되, 단말의 전력 소모를 최대한 줄일 수 있는 방안이 필요한 실정이다. Therefore, in order to operate a commercial terminal sensitive to power consumption, a definition of how to operate multiple receive antennas as necessary and how to operate multiple antennas when operating multiple receive antennas is urgently needed. That is, while a terminal having a multiple reception antenna structure guarantees the reception performance to the maximum, there is a need for a method for reducing power consumption of the terminal to the maximum.
따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 이동통신시스템에서 적응적으로 다중 수신 안테나들의 경로를 제어하는 장치 및 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention devised to solve the problems of the prior art operating as described above provides an apparatus and method for adaptively controlling the path of multiple receive antennas in a mobile communication system.
또한, 본 발명은 이동통신시스템에서 적응적으로 다중 수신 안테나들의 전원 공급을 제어하는 수신 장치 및 방법을 제공한다. The present invention also provides a receiving apparatus and method for adaptively controlling the power supply of multiple receiving antennas in a mobile communication system.
이러한 본 발명은, 다중 수신 안테나들을 구비하는 장치에서 적응적으로 상기 안테나들의 경로를 제어하는 방법에 있어서, 상기 다중 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들을 다이버시티 컴바이닝하는 과정과, 상기 다이버시티 컴바이닝된 신호의 신호 대 잡음 및 간섭신호의 비율(CINR)를 이용하여 분산을 추정하는 과정과, 상기 추정된 분산이 최대 다이버시티 이득을 만족하기 위해 설정된 임계값 범위내에 존재하는지 확인하는 과정과, 상기 확인 결과에 대응하여 상기 안테나 경로를 변경하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.The present invention provides a method for adaptively controlling the paths of the antennas in an apparatus having multiple receive antennas, the method comprising: diversity combining signals received through the multiple receive antennas, and diversity diversity. Estimating a variance using a signal-to-noise ratio of the estimated signal and an interference signal (CINR), checking whether the estimated variance is within a threshold range set to satisfy a maximum diversity gain, and And changing the antenna path in response to the verification result.
이러한 본 발명은, 적응적으로 다중 수신 안테나들의 경로를 제어하는 다중 수신 안테나들을 포함하는 수신 장치에 있어서, 상기 다중 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들을 다이버시티 컴바이닝하는 컴바이너와, 상기 컴바이너로부터 출력된 컴바이닝된 신호의 분산을 추정하고 상기 추정된 분산이 최대 다이버시티 이득을 만족하기 위해 설정된 임계값 범위내에 존재하는지 확인하여 상기 다중 수신 안테나 경로를 변경하는 제어 명령을 인가하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 명령에 따라 전력 공급을 온/오프하여 상기 다중 수신 안테나들의 경로를 변경하는 스위치 연산부를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a reception apparatus including multiple reception antennas for adaptively controlling a path of multiple reception antennas, comprising: a combiner for diversity combining signals received through the multiple reception antennas, and the combiner; A control unit for estimating a variance of the combined signal output from the control unit and checking whether the estimated variance is within a threshold range set to satisfy a maximum diversity gain, and applying a control command to change the multiple receive antenna paths; And a switch calculator configured to change a path of the multiple reception antennas by turning on / off a power supply according to a control command of the controller.
이러한 본 발명은, 적응적으로 다중 수신 안테나들의 경로를 제어하는 제어부가, 상기 다이버시티 컴바이닝된 신호의 신호 대 잡음 및 간섭신호의 비율(CINR)를 이용하여 분산을 추정하는 분산 계산부와, 상기 추정된 분산이 최대 다이버시티 이득을 만족하기 위해 안테나 경로를 추가 설정하기 위한 상한 임계값과 안테나 경로를 삭제 설정하기 위한 하한 임계값을 포함하는 테이블을 구비하는 전력/스위치 제어부를 포함함을 특징으로 한다. The present invention is a control unit for adaptively controlling the path of the multiple receive antennas, the dispersion calculation unit for estimating the variance by using the ratio of the signal-to-noise and interference signal (CINR) of the diversity combined signal, And a power / switch control unit having a table including an upper limit threshold for additionally setting an antenna path and a lower limit threshold for deleting an antenna path for the estimated variance to satisfy the maximum diversity gain. It is done.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러 므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily flow the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명은 차세대 무선 통신 서비스를 위하여 단말이 다중 수신 안테나를 구비하는 것을 제안하며, 특히 무선 링크의 품질에 따라 다중 수신 안테나의 개수를 적응적으로 조절하는 방법 및 수신 장치를 제시한다.The present invention proposes a terminal having multiple reception antennas for a next generation wireless communication service. In particular, the present invention provides a method and a reception apparatus for adaptively adjusting the number of multiple reception antennas according to the quality of a radio link.
본 발명은 다중 수신 안테나들을 구비하는 수신 장치를 개시하는 것으로, 다중 안테나 구조의 수신기를 사용하는 경우 다양한 안테나 경로 이득으로 인하여 무선 링크 품질 변화의 편차가 줄어드는 이점과 동시에 신호 성분만 선택적으로 증폭시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한 다중 송신 안테나를 사용하는 기지국과 통신하는 경우는 무선 링크의 용량 증대로 인하여 고속의 데이터 전송이 가능하다. The present invention discloses a reception device having multiple reception antennas. In the case of using a receiver having a multi-antenna structure, the variation of the radio link quality change due to various antenna path gains is reduced and the effect of selectively amplifying only signal components. Can be obtained. In addition, when communicating with a base station using multiple transmit antennas, high data transmission is possible due to an increase in the capacity of a radio link.
따라서, 본 발명은 단일 안테나 수신기의 단점을 극복하기 위해 제안된 다중 안테나 수신기를 사용할 경우, 발생하는 높은 전력 소모를 줄이기 위해서, 적응 안테나 수신 알고리즘을 제안하한다. 즉, 필요한 시점에만 다중 수신 안테나 경로를 활성화 시키는 제어 방법을 제안하고자 한다Therefore, the present invention proposes an adaptive antenna reception algorithm in order to reduce the high power consumption that occurs when using the proposed multi-antenna receiver to overcome the disadvantages of a single antenna receiver. In other words, we propose a control method that activates multiple receive antenna paths only when necessary.
도 2는 본 발명에 따라 적응적으로 다수의 수신 안테나들을 구비하는 수신 장치의 일 예를 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는 N개의 수신기를 구비한 수신 장치를 도시한 것으로, 상기 N은 3을 예를 들어 설명한다. 2 is a diagram illustrating an example of a reception device having a plurality of reception antennas adaptively according to the present invention. 2 shows a receiving apparatus having N receivers, where N is described with an example of 3. FIG.
상기 도 2에서 제1 수신기는 수신안테나(A#1)(200), RF부(202), A/D 변환부(204), 필터(206), FFT부(208)로 구성된다. 제2 수신기는 A#2(210), RF부(212), A/D 변환부(214), 필터(216), FFT부(218)로 구성된다. 제3 수신기는 A#N(220), RF부(222), A/D 변환부(224), 필터(226), FFT부(228)로 구성된다. 그리고, 상기 수신 장치는 다이버시티 결합기(Diversity Combiner)(250), LLR(260), 채널 복호기(Decoder)(270)를 구비하며, 스위치 연산부(240)와, 제어부(230)를 더 구비하여 적응적으로 상기 수신기들의 운용하도록 제어한다. In FIG. 2, the first receiver includes a reception antenna (A # 1) 200, an
도 2를 참조하면, 상기 제1수신기는 하기와 같은 블록들을 포함하여 구성 가능하다. Referring to FIG. 2, the first receiver may include the following blocks.
RF부(202)는 A#1(200)을 통해 수신된 즉, 송신기로부터 주파수 상향 변조되어 전송된 무선 신호에 대하여 주파수 하향 변조를 수행한다. A/D변환부(204)는 RF부(202)로부터 전달된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 샘플링 및 양자화(Quantize)를 수행한다. 필터(206)는 샘플링 또는 양자화된 디지털 신호로부터 원하지 않는 주파수 성분을 제거하여, 원하는 주파수 대역의 신호를 출력한다. 상기 필터(206)는 오버 샘플링(Over-sampling)하는 경우에 사용 가능하다. FFT 부(208)는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform)을 수행하는 블록으로, 시간 영역의 OFDM 전송 심볼을 포함하는 상기 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환하여, 부반송파 신호들로 출력한다. The
상기 제2 수신기 및 제3 수신기는, 상기 제1 수신기와 동일한 블록들로 구성되며, 상기 제1 수신기와 병렬형태의 구조로 구성된다. 상기 제2 수신기 및 제3 수신기는 A#2(210) 및 A#N(220)을 통해서 상기 송신기로부터 전송된 신호를 수신한다.The second receiver and the third receiver are composed of the same blocks as the first receiver and have a structure in parallel with the first receiver. The second receiver and the third receiver receive signals transmitted from the transmitter through
다이버시티 결합기(Diversity Combiner)(250)는 상기 A#1(200), A#2(210), A#N(220)을 통해 입력된 수신 신호들을 최적 비율로 조합하여 결합한 후, 다이버시 티 이득을 구한다. 이때, 상기 A#1(200), A#2(210), A#N(220)들의 가중치를 조절하여 상기 다이버시티 이득이 최대가 되도록 한다. 상기 다이버시티 결합기(250)의 결과는 제어부(230)로 회기한다. The
LLR(260)는 가우시안(Gaussian)분포의 지수 부분들을 비교하는 블록으로, 상기 컴바이닝된 신호에서 즉, 컴바이닝된 변조된 OFDM 심볼들을 원래 정보 값들로 추정한다. 채널 복호기(270)는 상기 추정된 LLR 값들을 부호화 방식 또는 부호화 율에 따라 복호화한다.
본 발명에서 제어부(Adaptive Antenna Controller, 230)는 상기 다이버시티 결합기(250)로부터 다이버시티 이득을 획득한, 결과 값을 이용하여 다르게 말하면 특정 수신기에 의해 전체 다이버시티 이득이 감소함을 확인하면, 상기 다이버시티 이득이 최대가 되도록 조절하기 위하여 상기 수신기들의 동작을 활성화/비활성화하도록 스위치 연산부(240)를 제어한다. 상기 제어부(230)는 상기 스위치 연산부(230)에 상기 수신기들의 활성화 여부를 매트릭스 형태로 제어 명령을 내리는 블록이다.In the present invention, if the controller (Adaptive Antenna Controller) 230 obtains the diversity gain from the
스위치 연산부(Switch Matrix, 240)는 상기 제어부(230)의 제어 명령에 따라 상기 수신기들의 활성화/비활성화를 스위칭하는 블록으로, 안테나 경로당 스위치를 온/오프(on/off)시키는 수동 블록이다. 상기 스위치 연산부(240)는 스위치 어레이(array) 구조를 가진다. The
따라서, 상기 스위치 연산부(240)는 상기 제어부(230)에 따라 비활성화된 수신기를 제외한 나머지 수신기들로부터 수신된 신호들을 다이버시티 결합기(250)로 출력한다. 이에 따라 다이버시티 결합기(250)는 활성화된 수신기들로부터 수신한 신호에 대하여 다이버시티 컴바이닝을 수행하여 무선 품질을 보장하며, 다이버시티 이득을 최대화한다. Accordingly, the
상기 전술한 바와 같이, 제어부(230)는 스위치 연산부(240)의 안테나 경로 즉, 신호 품질을 보장하지 못하는 특정 수신기를 비활성화 시킨다. 이는 스위치 연산부(240)가 상기 제어부(230)의 제어 명령에 대응하여 안테나 매트릭스를 변경하여 상기 특정 안테나 경로를 비활성화 시킨다. 또한, 상기 안테나 경로가 비활성화 되지 않음은, 곧 상기 안테나 경로에 대응하는 수신기를 구성하는 모든 블록들로 인가되는 전력을 오프하는 것을 의미한다. As described above, the
다시 말해서, 본 발명은 제어부(230)가 스위칭 연산부(240)에 제어 명령을 인가하여 다이버시티 이득에 효율성을 보장하는 못하는 특정 수신기를 비활성화 상태로 제어하여, 즉 특정 수신기를 구성하는 RF 회로 및 복조 회로들에 전력을 인가하지 않음으로써, 다중 수신 안테나를 구비하는 수신 장치의 전체 전력 소모를 절약하도록 한다. In other words, according to the present invention, the
도 3은 본 발명에 따른 적응적으로 다수의 수신 안테나들을 제어하는 제어부의 일 예를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a controller for adaptively controlling a plurality of receive antennas according to the present invention.
도 3을 참조하면, 제어부(300)는 적응적으로 안테나 즉, 수신기들을 동작을 활성화/비활성화되도록 제어한다. 이러한 제어부(300)는 도 2에서는 참조부호 230으로 표기되고 있으나, 이는 동일한 구성을 말한다. Referring to FIG. 3, the
상기 제어부(300)는 다이버시티 결합기(250)의 수신 신호로부터 신호 품질 척도인 CINR을 계산하는 CINR 계산부(310)와, 상기 계산된 CINR의 값으로부터 가변 프로세스인 정규화된 신호 품질의 편차를 예측하는 분산 계산부(320), 정규화된 신호 품질 편차를 바탕으로 몇 개의 안테나를 사용해야 적절한지를 규정짓는 임계 테이블을 포함하는 전력/스위치 제어부(330)로 구성된다. 여기서, The
특히, 상기 전력/스위치 제어부(330)는 상기 정규화된 신호 품질 편차가 현재 사용 중인 안테나 개수에 대한 하한 임계값보다 작으면 안테나 경로를 한 개 비활성화 시키고, 해당 안테나 경로를 다이버시티 컴바이닝 과정에서 제외하도록 상기 도 2의 스위치 연산부(240)에 제어 명령을 인가하는 블록이다. 반대로 정규화된 신호 품질 편차가 현재 사용 중인 안테나 개수에 대한 상한 임계값보다 크면, 안테나 경로를 한 개 활성화 시키고, 해당 안테나 경로가 다이버시티 컴바이닝 과정에 포함되도록 상기 스위치 연산부(240)를 제어한다. In particular, the power /
여기서, 상기 CINR(carrier to interference and noise ratio)는 OFDM 전송 심볼을 포함하는 신호와 잡음 및 다른 안테나 경로를 통해 수신된 신호간의 비율을 나타내는 것이다. 상기 CINR를 추정하는 것은 본 발명의 요지가 아니며, 상기 CINR를 추정하는 발명은 동일 출원인에 의해 기출원된 2004-37956에 상세히 설명되어 있으므로, 이를 참조하며 이에 따른 자세한 설명은 생략하기로 한다. Here, the carrier to interference and noise ratio (CINR) represents a ratio between a signal including an OFDM transmission symbol and a signal received through noise and another antenna path. Estimating the CINR is not a subject matter of the present invention, and the invention for estimating the CINR is described in detail in 2004-37956 filed by the same applicant, and the description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명에 따라 임계값 범위를 적용하여 수신 안테나의 수를 제어하는 전력/스위치 제어부의 일 예를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an example of a power / switch controller for controlling the number of receiving antennas by applying a threshold range according to the present invention.
도 4를 참조하면, 사용된 안테나들(일 예로, A#1내지 ~ A#3)을 통해 수신된 컴바이닝된 신호의 CINR의 분산 값이, 상기 정해진 상기 안테나 상한 값보다 커지 면 CINR값의 산포(degree of scattering)가 크다는 의미하므로, 본 발명에서는 상기 CINR값의 산포를 줄여서 CINR값의 추정치를 안정화 시키고자 한다. 따라서 CINR값의 산포를 줄이려면 안테나 경로를 추가로 확보하여 다이버시티 효과를 얻어야 한다. 여기서, 산포는 데이터가 평균으로부터 얼마나 흩어져 있는가를 나타내는 것이며, 분산은 데이터값과 편균간의 거리 제곱에 대한 평균으로 정의된다.Referring to FIG. 4, when the variance value of the CINR of the combined signal received through the used antennas (eg, A # 1 to A # 3) is greater than the predetermined upper limit of the antenna, the CINR value may be determined. Since the mean of scattering is large, the present invention aims to stabilize the estimate of the CINR value by reducing the dispersion of the CINR value. Therefore, to reduce the dispersion of the CINR value, additional antenna paths must be secured to obtain diversity effects. Here, the scatter represents how scattered the data is from the mean, and the variance is defined as the mean of the square of the distance between the data value and the average.
또한, CINR의 분산 값이 정해진 하한 값보다 작아지면, CINR값의 산포가 매우 작다는 의미이므로, CINR값의 산포가 조금 더 늘어나더라도 안정화된 수신이 가능하므로, 안테나 개수를 줄여서 단말의 전력 소모를 줄이는 것이 바람직하다. In addition, when the dispersion value of the CINR is smaller than the predetermined lower limit value, it means that the distribution of the CINR value is very small. Therefore, even if the distribution of the CINR value is slightly increased, stable reception is possible. It is desirable to reduce.
따라서, 전력/스위치 제어부는 도 4와 같은 테이블을 구비하여 상기 안테나 경로를 추가/삭제하도록 스위치 연산부를 제어 명령을 인가하여 스위치 매트릭스를 변경한다. Accordingly, the power / switch control unit includes a table as shown in FIG. 4 to change the switch matrix by applying a control command to the switch operation unit to add / delete the antenna path.
상기 도 4의 테이블에서 안테나 상한 임계값은 안테나 경로를 추가하는 임계값(Antenna Add threshold)으로, 안테나 하한 임계값은 안테나 경로를 제외시키기 위한 임계값(Antenna Drop threshold)으로 정의된다. 상기 언급된 임계값들은 수신 장치에서 구현 및 운용 파라미터로, 이 파라미터의 최적화는 필드 테스트를 통한 데이터 수집을 통하여 이루어질 수 있다.In the table of FIG. 4, the antenna upper limit threshold is defined as an antenna add threshold, and the antenna lower limit threshold is defined as an antenna drop threshold for excluding an antenna path. The above-mentioned thresholds are implementation and operational parameters at the receiving device, and optimization of this parameter can be achieved through data collection through field testing.
일 예로, 도 4에서 1개의 안테나를 사용하는 경우, 기준이 되는 상한 임계값은 T11의 분산값으로 설정되며, 상기 사용되는 안테나의 수가 1이므로 하한 임계값은 0으로 설정된다. For example, in the case of using one antenna in FIG. 4, the upper limit threshold as a reference is set to a dispersion value of T11, and the lower limit threshold is set to 0 since the number of antennas used is one.
또한, 2 개의 안테나를 사용하는 경우, 기준이 되는 상한 임계값은 T21의 분 산값으로 설정되며, 하한 임계값은 T22의 분산값으로 설정된다. In addition, when two antennas are used, the upper limit threshold as a reference is set to the dispersion value of T21, and the lower limit threshold is set to the dispersion value of T22.
보다 구체적으로 설명하면, 현재 사용되는 안테나의 수가 1인 경우, 안테나 경로는 T11만 존재한다. 이때, 수신된 신호의 추정된 분산 값이, 상기 기 설정된 T11의 분산값 즉, 상한 임계값보다 작고, 하한 임계값 0보다 큰지를 확인한다. More specifically, when the number of antennas currently used is 1, only the antenna path is T11. At this time, it is checked whether the estimated variance value of the received signal is smaller than the predetermined variance value of T11, that is, the upper limit threshold value and the lower
상기 추정된 분산값이 상기 임계값 범위를 만족하면, 상기 T11만을 안테나 경로로 설정한 수신 장치는 별도의 안테나 경로의 변경 없이, 송신기로부터 전송된 신호들을 수신 가능하며 최적화된 다이버시티 이득을 보인다고 할 수 있다. 반면에, 상기 추정된 분산 값이, 상기 T11의 분산값보다 크면, 이는 상기 CINR값의 산포를 줄이기 위하여 안테나 경로를 추가하도록 변경해야 한다. When the estimated variance value satisfies the threshold range, the receiving device which sets only the T11 as the antenna path can receive signals transmitted from the transmitter and exhibits an optimal diversity gain without changing the antenna path. Can be. On the other hand, if the estimated variance value is greater than the variance value of T11, it should be changed to add an antenna path to reduce the dispersion of the CINR value.
또한, 사용된 안테나의 수가 2인 경우, 두 개의 안테나들 통해 수신되어 컴바이닝된 신호의 분산값이, 상한 임계값인 T21의 분산 값과 하한 임계값인 T22의 분산값내에 존재하는지를 확인한다. 이때, 컴바이닝된 신호의 분산값이 상기 상한 임계값인 T21의 분산 값과 하한 임계값인 T22의 분산값내에 존재하면, 현재의 안테나의 수를 유지한다. 이는 곧, 상기 안테나 T21과 T22를 통해 수신된 신호의 컴바이닝된 신호의 분산값이, 2개의 안테나 경로인 T21, T22를 통해 최대 다이버시티 이득이 보장됨을 의미한다. In addition, when the number of antennas used is 2, it is checked whether the variance value of the signal received and combined through the two antennas is within the variance value of the upper limit T21 and the variance value of the lower limit T22. At this time, if the variance of the combined signal is within the variance of the upper limit T21 and the variance of the lower limit T22, the current number of antennas is maintained. This means that the variance value of the combined signal of the signals received through the antennas T21 and T22 is guaranteed to the maximum diversity gain through two antenna paths T21 and T22.
반면에, 상기 컴바이닝된 신호의 분산값이 상기 상한 임계값인 T21의 분산 값보다 크면, 안테나 경로를 추가하도록 즉, 하나의 안테나를 더 사용하도록 스위칭 매트릭스를 변경한다. 반면에, 상기 컴바이닝된 신호의 분산값이 상기 하한 임계값인 T22의 분산값보다 작으면, 현재의 안테나 수에서 신호 이득을 보장하는 안 테나만을 사용하여 즉, 다이버시티 이득을 보장하지 못하는 안테나 경로를 삭제하도록 스위칭 매트릭스를 변경한다. On the other hand, if the variance value of the combined signal is greater than the variance value of the upper limit T21, the switching matrix is changed to add an antenna path, that is, to use one more antenna. On the other hand, if the variance value of the combined signal is smaller than the variance value of the lower limit T22, only the antenna that guarantees signal gain at the current antenna number, i.e., does not guarantee diversity gain Change the switching matrix to delete the antenna path.
여기서, 상기 전력/스위치 제어부에 의한 스위치 매트릭스를 변경은 해당 안테나 경로에 대응하는 수신기의 전력을 온하거나, 오프함을 의미한다. Here, changing the switch matrix by the power / switch controller means turning on or off the power of the receiver corresponding to the corresponding antenna path.
도 5는 본 발명에 따라 적응적으로 다수의 수신 안테나들을 제어하는 제어부의 제어 과정을 도시한 신호 흐름도이다. 상기 제어부는 본 발명에 따라 CINR을 계산하는 블록과 계산된 CINR을 이용하여 분산을 계산하는 블록과, 계산된 분산을 통해 안테나 경로를 제어하는 제어부를 포함한다. 5 is a signal flow diagram illustrating a control process of a controller for adaptively controlling a plurality of receive antennas according to the present invention. The control unit includes a block for calculating a CINR, a block for calculating a variance using the calculated CINR, and a control unit for controlling the antenna path through the calculated variance according to the present invention.
도 5를 참조하면, 단계 500에서 제어부의 CINR 계산부는 컴바이닝된 수신 신호에서 CINR 값을 추정한다. 추정된 CINR 값은 분산 계산부로 전달된다. Referring to FIG. 5, in
분산 계산부는 상기 CINR에 대하여 CINR 분산을 추정한다. 따라서, 단계 502에서 각각의 안테나 경로를 통해 수신된 신호들에 대하여 평균을 구한다. 여기서, 평균을 구하는 <수학식 1>은 하기와 같다. The variance calculator estimates the CINR variance for the CINR. Thus, in
여기서, X1은 안테나 경로 1로부터 수신된 전력 또는 수신 신호의 레벨을 나타내고, N은 전체 안테나 경로의 수를 나타낸다. Where X1 represents the level of power or received signal received from
즉, 단계 502에서 분산 계산부는 각각의 안테나 경로를 통해 수신된 신호의 전력(수신 신호의 레벨)들을 총합을 전체 안테나 경로의 수로 나누어 평균 값을 추 정한다. That is, in
단계 504에서 분산 계산부는 하기의 <수학식 2>와 같이 분산을 추정한다. In
즉, 단계 504에서 분산 계산부는 각각의 안테나 경로를 통해 수신된 신호의 전력(신호 레벨)의 제곱들을 총합을 전체 안테나 경로의 수로 나눈 값에서, 상기 단계 502에서 구한 평균 값의 제곱을 감산함으로, 표본 분산을 추정한다. 이렇게 계산된 표본 분산 값은 실제 모분산에 대하여 바이어스(bias)를 가지므로 N/(N-1)을 곱하여 상기 바이어스(bias)가 제거된 모 분산의 추정 값을 구한다.That is, in
단계 506에서 전력/스위치 제어부는 현재 사용 안테나의 개수 즉, 상기 안테나 경로의 수(N)를 포함하는 행을 찾는다. 상기 추정된 분산값이 설정된 임계값 범위 즉, 현재 안테나 경로에 대응하는 상한 임계값과 하한 임계값 범위내에 존재하는지 확인한다. In
상기 단계 506에서 설정된 임계값 범위내에 존재하면 즉, 분산 계산부의 출력 값이 현재 행이 가리키는 상한 임계값과 하한 임계값 사이에 있으면, 단계 508로 진행하여 현재의 안테나 경로 즉, 현재의 안테나 수를 그대로 유지한다. 단계 530에서 제어부는 스위치 연산부에 현재의 안테나 경로를 유지하기 위한 제어 명령을 인가한다.If it is within the threshold range set in the
반면에, 상기 단계 506에서 계산된 분산이 범위내에 존재하지 않으면, 단계 510으로 진행하여 상기 분산이 설정된 상한 임계값을 초과하는지 확인한다. 상기 분산 계산부의 CINR 출력 값이 현재 행이 가리키는 상한 임계값보다 크면, 단계 512로 진행하여 안테나 경로를 한 개 더 추가하도록 결정한다. 단계 530에서 제어부는 스위치 연산부에 안테나 경로를 새롭게 추가 설정하는 제어 명령을 인가한다. 따라서, 상기 제어 명령을 인가받은 스위치 연산부는, 스위치 매트릭스를 변경하여 새롭게 안테나 경로를 설정하게 된다. On the other hand, if the variance calculated in
또한, 상기 단계 506에서 계산된 분산이 범위내에 존재하지 않으면, 단계 520으로 진행하여 상기 분산이 설정된 하한 임계값보다 작은지 확인한다. 상기 분산 계산부의 출력 값이 현재 행이 가리키는 하한 임계값보다 작으면, 단계 522로 진행하여 안테나 경로를 한 개 감소시키도록 결정한다. 단계 530에서 제어부는 현재의 안테나 경로에서 하나의 안테나 경로를 삭제하는 제어 명령을 인가한다. 따라서, 상기 제어 명령을 인가받은 스위치 연산부는, 스위치 매트릭스를 변경하여 새롭게 안테나 경로를 설정하게 된다. In addition, if the variance calculated in
따라서, 본 발명은 수신 신호 품질의 편차가 큰 무선 환경에서는 더 많은 수신 안테나를 사용하여 품질의 변화 폭을 줄이고, 반면에 수신 신호 품질의 편차가 적은 무선 환경에서는 적은 수의 수신 안테나를 사용하여 수신 장치, 즉 특정 수신기로 인가되는 전력을 오프하여 전체 단말의 전력 소모를 줄임으로써 최적화된 성능을 가진 단말을 구현할 수 있다. 또한, 상기 분산에 의해 상기 단말의 수신 신호 품질 편차를 제어함으로써 핸드오버(Hand-over)시 핑퐁 발생을 제어하는데 도움을 줄 수 있다.Therefore, the present invention reduces the variation in quality by using more receiving antennas in a wireless environment where the variation in received signal quality is large, while using a smaller number of receiving antennas in a wireless environment where the variation in received signal quality is less. It is possible to implement a terminal having optimized performance by reducing power consumption of the entire terminal by turning off power applied to a device, that is, a specific receiver. In addition, by controlling the received signal quality deviation of the terminal by the distribution can help to control the ping pong generation during handover (Hand-over).
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어 지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. In the present invention operating as described above in detail, the effects obtained by the representative of the disclosed invention will be briefly described as follows.
본 발명은, 다중 수신 안테나의 다이버시티 컴바이닝을 수행함에 있어서, 빠르게 변화하는 무선 채널에 대응하여 수신 신호의 품질 편차를 최소화하는 안정적인 수신 장치를 제공한다. 또한, 수신 신호 품질 편차에 대응하여 적응적으로 안테나 경로를 제어함으로, 다이버시티 컴바이닝을 저하시키는 특정 수신기로 인가되는 전력을 제어하여, 단말 전체의 전력 소모를 최소화한다. 이는 실제 서비스를 제공하기 위한 대기시간을 증대시키는 장점을 가진다. The present invention provides a stable receiving apparatus for minimizing quality variation of a received signal in response to a rapidly changing wireless channel in performing diversity combining of multiple receiving antennas. In addition, by adaptively controlling the antenna path in response to the received signal quality variation, it controls the power applied to a specific receiver to reduce the diversity combining, thereby minimizing the power consumption of the entire terminal. This has the advantage of increasing the waiting time for providing the actual service.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060072277A KR20080011823A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Method and apparatus for adaptive antenna controlling in mobile telecommunication system |
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KR1020060072277A KR20080011823A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Method and apparatus for adaptive antenna controlling in mobile telecommunication system |
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KR (1) | KR20080011823A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101158212B1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-06-19 | 청주대학교 산학협력단 | Method and apparatus for reducing switching noise in space diversity receiver system |
US8699643B2 (en) | 2010-12-23 | 2014-04-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for receiving a signal |
US11405919B2 (en) | 2017-07-26 | 2022-08-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods and apparatuses for wireless communication using antenna array |
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- 2006-07-31 KR KR1020060072277A patent/KR20080011823A/en not_active Application Discontinuation
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