KR100321225B1 - 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템. - Google Patents
이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템. Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 이동통신시스템을 위한 효율적인 적응형 코히어런트 복조 시스템에 관한 것으로, 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 이동단말기의 이동속도와 무관하게 채널 추정 효율을 극대화할 수 있도록 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 기준신호 역확산부, 트래픽신호 역확산부, 기준신호 필터, 코히어런트 복조부를 포함하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서, 상기 시스템은 속도 판별부를 포함하고, 상기 속도 판별부의 입력단이 상기 기준신호 역확산부의 출력단에 접속되고, 상기 속도 판별부의 출력단이 상기 기준신호 필터에 접속되는 구성을 지님으로써, 이동단말기의 이동속도 및 최대 도플러 주파수 편이를 추정한 후, 이에 따라 저역통과 필터의 계수를 적응적으로 조정함으로써, 이동단말기의 이동속도와 무관하게 채널 추정 효율을 극대화하여 궁극적으로 채널용량을 증가시킬 수 있도록 하고 있다.
Description
본 발명은 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 관한 것으로, 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 이동단말기의 이동속도와 무관하게 채널 추정 효율을 극대화할 수 있도록 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 관한 것이다.
대역확산시스템은 신호를 전송하기 전에 수배의 단위로 신호대역이 확산되어지는 시스템이다. 확산대역내에 하나의 사용자만 있는 경우는 주파수대역 사용률이 매우 비효율적이지만, 여러 사용자가 있는 경우에는 여러 사용자가 같은 주파수대역을 사용할 수 있으므로 대역확산 시스템의 장점을 유지하면서 주파수대역의 효율성은 확보된다.
상기 대역확산시스템에서 신호 전송 및 수신에 대해 간략히 언급하면 다음과 같다.
신호원은 디지탈 또는 아날로그인데, 아날로그인 경우에는 펄스부호변조, 델타변조 부호화 등과 같은 A/D 변환을 거쳐 디지탈 신호로 바꾼다. 디지탈신호원의 정보 여유분은 데이타 압축에 의해 제거, 또는 감소시킬 수 있다. 송신출력은 오류정정부호화기에 의해 부호화되는데, RF채널을 통해 전파되면서 발생할 수 있는 오류의 탐지와 정정을 위해 여유부호를 도입한다. 결과적으로 신호의 스펙트럼은 원하는 대역으로 확산되고, 전송을 위해 지정된 주파수 범위로 천이하는 변조기를 통과하게 된다. 변조된 신호는 증폭되고 지상 또는 위성 채널을 통하여 보내진다. 이러한 채널은 간섭, 잡음, 그리고 신호 전력의 감쇠 등을 유발한다.
또한, 수신단에서 수신기는 송신기에서 사용되어진 과정의 역과정을 수행함으로써 원래의 신호를 복원한다. 즉, 복조, 대역역확산, 역부호화, 역압축되어 디지탈 신호를 구성해낸다.
코히어런트 복조 방식은 기준신호 혹은 파일럿 신호로부터 채널의 이득 및 위상 정보를 추정한 후, 이를 이용하여 원하는 트래픽 신호를 복조하는 방식으로 채널추정의 정확도를 높이기 위해 소정 시간 동안 누적하여 얻어진 기준신호 혹은 파일럿 신호의 샘플을 저역통과 필터에 통과시킴으로써 신호대 잡음비를 향상시키는 방식이다.
일반적으로 코히어런트 복조 방식의 성능은 채널추정 정확도에 크게 좌우되며 효율적인 채널추정을 위해서는 기준신호의 신호대 잡음비를 최대한 높게 유지하여야 한다.
한편, 이동통신시스템에 있어서, 정지상태에서 부터 시속 수백 Km 까지의 속도로 이동되어지는 이동단말기를 동시에 지원하여야 하므로 기준신호의 신호대 잡음비를 극대화하기 위해서는 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이에 따라 저역통과 필터 계수를 조정해야 할 필요가 있다.
그러나, 상기 종래기술에 의한 채널추정 방식은 이동단말기의 속도를 고려하지 않고 가능한 최대 이동속도에 맞추어 설계되어 저역통과 필터 계수를 고정시키는 고정형 저역통과 필터를 사용함으로써, 저속으로 이동되어지는 이동단말기에 대해서는 채널추정 효율이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 관한 것으로, 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 이동단말기의 이동속도와 무관하게 채널 추정 효율을 극대화할 수 있도록 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로, 본 발명은 기준신호 역확산부, 트래픽신호 역확산부, 기준신호 필터, 코히어런트 복조부를 포함하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서, 상기 시스템은 속도 판별부를 포함하고, 상기 속도 판별부의 입력단이 상기 기준신호 역확산부의 출력단에 접속되고, 상기 속도 판별부의 출력단이 상기 기준신호 필터에 접속되는 구성을 가지는 시스템이 제시된다.
도 1은 본 발명에 의한 적응형 코히어런트 복조 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 의한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서, 기준신호 필터에서 사용되는 저역통과 필터 계수를 설정하는 속도 판별부를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 있어서, 상기 저역통과 필터 계수의 변화에 따른 기준신호 필터의 차단 주파수 대역이 변화되는 것을 보이기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 기준신호 역확산부 110 : 속도 판별부
120 : 기준신호 필터 130 : 트래픽신호 역확산부
140 : 지연 보상 버퍼 150 : 코히어런트 복조부
200 : 저역통과 필터 210 : 절단부
220 : 제로 교차 카운터
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 그 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 적응형 코히어런트 복조 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, I 및 Q 채널 데이타 샘플을 수신기의 PN 생성기에서 발생된 PN 코드와 각각 코릴레이션(Correlation)을 수행하고, 각 결과 값을 소정의 구간 동안 누적시키는 기준신호 역확산부(Reference signal despreader)(100)와, 상기 기준신호 역확산부(100)의 각 출력신호를 입력받아 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여 저역통과 필터 계수를 설정하는 속도 판별부(110)와, 상기 저역통과 필터 계수를 이용하여 I 및 Q 채널 데이타 샘플의 잡음성분을 제거하기 위해 저역통과 필터링을 수행하는 기준신호 필터(120)와, I 및 Q 채널 데이타 샘플을 입력받아 트래픽 심볼 구간 동안 각각 누적시켜 각 트래픽 심볼 신호를 획득하는 트래픽신호 역확산부(Traffic signal despreader)(130)와, 상기 기준신호 필터(120)에 의한 저역통과 필터링 시간만큼 상기 각 트래픽 심볼 신호를 지연시키는 지연 보상 버퍼(140)와, 상기 지연 보상 버퍼(140)의 각 출력신호와 상기 기준신호 필터(120)의 출력값을 인가받아 위상을 보상하고, 원하는 트래픽 신호를 복조하는 코히어런트 복조부(150)로 구성된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 제 부분의 상호작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이하 설명은 기본적으로 QPSK 데이타 변조 방식에 기반을 두고 설명하기로 한다.
상기 기준신호 역확산부(100)는 기지국으로부터 수신된 기저대역 신호를 A/D 변환한 I 채널 데이타 샘플과 Q 채널 데이타 샘플을 수신기의 PN 생성기에서 발생하는 PN코드와 코릴레이션을 수행한 후, 일정 구간 동안 누적하여 I 채널 데이타와 Q 채널 데이타를 생성한다.
이 때, 상기 I 채널 데이타와 Q 채널 데이타는 기준신호에 대한 I 및 Q 채널 데이타를 의미한다.
또한, 상기 속도 판별부(110)는 상기 I 채널 데이타와 Q채널 데이타를 입력받아, 이동 단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정한 후, 이 결과를 이용하여 상기 기준신호 필터(120)에 사용되어 지는 저역통과 필터 계수를 조정한다.
또한, 상기 기준신호 필터(120)는 상기 저역통과 필터 계수를 이용하여 상기 I 채널 데이타와 Q 채널 데이타의 잡음성분을 제거하기 위해, 저역통과 필터링을 수행한다.
또한, 상기 트래픽 신호 역확산부(130)는 I 채널 데이타 샘플과 Q 채널 데이타 샘플을 입력받아, 트래픽 심볼 구간 동안 누적시켜 트래픽 심볼 신호를 생성한다.
또한, 상기 지연 보상 버퍼(140)는 상기 기준신호 필터(120)에 의한 기준신호의 저역통과 필터링에 의한 시간 지연을 보상하기 위해 상기 트래픽 심볼 신호를 지연시키는 역활을 수행한다.
또한, 상기 코히어런트 복조부(150)는 상기 지연 보상 버퍼의 출력신호를 입력받아, 위상을 보상하고, 원하는 트래픽 신호를 복조한다.
이 때, BPSK 데이타 변조 방식의 경우, I 채널 데이타 샘플과 Q 채널 데이타 샘플이 동일한 값을 지니므로, 상기 기준신호 역확산부(100) 및 트래픽 신호 역확산부(130)에는 상기 I 채널 데이타 샘플 혹은 Q 채널 데이타 샘플중 하나의 신호만 입력되고, 그에 따라, 상기 코히어런트 복조부(150)의 출력신호 역시 하나의 신호가 된다.
상기 코히어런트 복조부의 출력신호는 다중경로 전파전파 환경에서, 각 전파전파경로에 대해 개별적으로 추적하고, 복조하여 조합하는 레이크 컴바이너로 입력되어진다
도 2는 본 발명에 의한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서, 상기 기준신호 필터에서 사용되는 저역통과 필터 계수를 설정하는 속도 판별부를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, I 및 Q 채널 데이타를 입력받아, 신호대 잡음비를 향상시키기 위해 저역통과 필터링을 수행하는 저역통과 필터(200)와, 상기 저역통과 필터(200)의 출력을 입력받아, 입력 신호의 레벨에 따라 절단을 수행하여 이동단말기의 이동속도 추정오차 혹은 최대 도플러 주파수 편이 오차를 줄이기 위한 절단부(210)와, 상기 절단부(210)의 출력을 입력받아, 제로 교차율을 계산하고, 이동 단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 기준신호 필터(120)에 사용되는 저역통과 필터 계수를 설정하는 제로 교차 카운터(220)로 구성되어 진다.
상기 저역통과 필터(200)는 상기 기존신호 역확산부(100)에서 역확산된 I 및 Q 채널 데이타를 입력받아, 저역통과 필터링을 수행함으로써, 신호대 잡음비를 향상시키는 역활을 수행한다.
또한, 상기 절단부(210)는 상기 저역통과 필터(200)의 출력을 입력받아, 입력신호의 레벨에 따라 LSB(Least Significant Bit) 비트를 절단 수행한다.
이 때, 절단되는 비트의 수는 잡음에 의한 속도추정 혹은 최대 도플러 주파수 편이 오차를 줄이기 위해 사용되어 진다.
또한, 상기 제로 교차 카운터(220)는 상기 절단부(210)의 출력을 입력받아, 제로 교차율을 계산하여 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를추정하고, 그에 해당하는 저역통과 필터 계수를 설정한다.
이 때, 상기 제로 교차 카운터(220)는 입력신호가 제로 레벨 이하로 내려가는 평균 횟수를 측정함으로써, 제로 교차율을 구한다.
또한, 상기 저역통과 필터 계수는 기준신호 필터(120)에서 기준신호 역확산부(100)의 출력신호, 즉 I 및 Q 채널 데이타의 잡음성분을 제거하는데 사용되어 진다.
다시 말하면, 기준신호 필터(120)에서 저역통과 필터 계수가 크게 설정되면, 차단 주파수 대역폭이 넓어지게 되고, 저역통과 필터 계수가 작게 설정되면, 차단 주파수 대역폭이 좁아지게 되는데, 입력신호의 주파수 대역폭이 좁은데도 불구하고, 차단 주파수 대역폭이 넓으면, 잡음성분이 그 만큼 많아지게 된다.
따라서, 잡음성분을 최소화하기 위해서는 입력신호의 주파수 대역에 해당하는 적절한 저역통과 필터 계수를 설정하여, 차단 주파수를 입력신호 주파수 대역에 맞추는 것이 고정된 차단 주파수를 가지는 것보다 더욱 효율적이다.
또한, 상기 제로 교차 카운터(220)는 레벨 교차 카운터로 대치될 수 있는데, 이 경우에도 어느 기준 레벨 이하로 내려가는 평균 횟수를 추정하여 레벨 교차율을 구한다.
그리고, 상기 레벨 교차율을 이용하여, 이동 단말기의 이동속도 또는 최대 도플러 주파수 편이를 추정하고, 그에 해당하는 저역통과 필터 계수를 구한다.
도 3은 본 발명에 있어서, 상기 저역통과 필터 계수의 변화에 따른 기준신호 필터의 차단 주파수가 변화되는 것을 보이기 위한 도면이다.
도 3에서, 신호 A(300)는 입력신호 주파수 대역폭이 좁은 경우이고, 신호 B(310)는 입력신호 주파수 대역폭이 넓은 경우이다.
신호 A(300)에 대한 차단 주파수를 협대역 차단 주파수(320), 신호 B(310)에 대한 차단 주파수를 광대역 차단 주파수(330)라고 하고, 필터 계수가 작은 경우에 해당하는 차단 주파수를 협대역 차단 주파수(320), 필터 계수가 큰 경우에 해당하는 차단 주파수를 광대역 차단 주파수(330)라고 명명하기로 한다.
이 때, 신호 A(300)의 입력에 대한 협대역 차단 주파수(320)와, 신호 B(310)의 입력에 대한 광대역 차단 주파수(330)는 효율적인 상태이다.
하지만, 신호 A(300)에 대한 광대역 차단 주파수(330)는 필터가 입력받는 신호를 증가시켜, 신호 A(300)에 대한 협대역 차단 주파수(320)에 비해 원시신호는 동일하지만, 잡음성분을 증가시키는 결과를 초래한다.
즉, 신호 성분이 적은 대역에 걸쳐 존재하는 경우에는 필터의 차단 주파수를 작게하고, 신호 성분이 큰 대역에 걸쳐 존재하는 경우에는 필터의 차단 주파수를 크게하는 것이, 차단 주파수를 고정적으로 하는 것보다 더 효율적이다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 기준신호 역확산부, 트래픽신호 역확산부, 기준신호 필터, 코히어런트 복조부를 포함하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서, 상기 시스템은 속도 판별부를 포함하고, 상기 속도 판별부의 입력단이 상기 기준신호 역확산부의 출력단에 접속되고, 상기 속도 판별부의 출력단이 상기 기준신호 필터에 접속되는 구성을 가짐으로써,
이동단말기의 이동속도 및 최대 도플러 주파수 편이를 추정한 후, 이에 따라 저역통과 필터의 계수를 적응적으로 조정함으로써, 이동단말기의 이동속도와 무관하게 채널 추정 효율을 극대화하여 궁극적으로 채널용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 기준신호 역확산부, 트래픽신호 역확산부, 기준신호 필터, 코히어런트 복조부를 포함하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템에 있어서,상기 시스템은 속도 판별부를 포함하고, 상기 속도 판별부의 입력단이 상기 기준신호 역확산부의 출력단에 접속되고, 상기 속도 판별부의 출력단이 상기 기준신호 필터에 접속되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 속도 판별부는 상기 기준신호 역확산부의 출력신호를 입력받아, 이동단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여 저역통과 필터 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 기준신호 필터는 상기 속도 판별부에서 결정된 저역통과 필터 계수를 이용하여 수신 입력 데이타 샘플의 잡음성분을 제거하기 위해 저역통과 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 트래픽 역확산부의 출력단으로 부터의 출력신호가상기 기준신호 필터에 의한 저역통과 필터링 시간만큼 지연되기 위한 지연보상버퍼에 연결되어 지는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 속도 판별부는 입력신호로써, I 채널 데이타 신호와 Q 채널 데이터 신호 모두가 입력될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 속도 판별부는 입력신호로써, I 채널 데이타 신호 혹은 Q 채널 데이타 신호중 하나의 신호가 입력될 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 속도 판별부는상기 기준신호 역확산부에서 역확산된 기준신호 데이타 신호를 인가받아 신호대 잡음비를 향상시키기 위해 저역통과 필터링을 수행하는 저역통과 필터와,상기 저역통과 필터로부터의 출력신호를 입력받아, 입력신호 레벨에 따라 절단을 수행하여 이동단말기의 이동속도 추정오차 혹은 최대 도플러 주파수 편이 오차를 줄이기 위한 절단부와,상기 절단부의 출력신호를 입력받아, 제로 교차율을 계산하고, 이동 단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 상기 기준신호 필터에 사용되는 저역통과 필터 계수를 설정하는 제로 교차 카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 제로 교차 카운터는 레벨 교차 카운터로 대치되어, 상기 절단부의 출력신호를 입력받아, 레벨 교차율을 계산하고, 이동 단말기의 이동속도 혹은 최대 도플러 주파수 편이를 추정하여, 상기 기준신호 필터에 사용되는 저역통과 필터 계수를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템을 위한 적응형 코히어런트 복조 시스템.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |