KR100329972B1 - Data symbol detection apparatus and its method of communication system - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.The present invention relates to an apparatus for detecting data symbols in a communication system, a method thereof, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.
2. 발명이 해결하고자하는 과제2. The problem to be solved by the invention
본 발명은 다중의 확산코드를 사용하는 DS/CDMA 시스템의 수신단에서 데이터 심볼을 검출시 송신단에서의 비선형 왜곡 및 페이딩 의한 채널 왜곡에 의한 성능 열화를 줄일 수 있는 데이터 심볼 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.The present invention provides a data symbol detection apparatus and method and method for reducing performance degradation due to nonlinear distortion and fading channel distortion at the transmitting end when detecting a data symbol at a receiving end of a DS / CDMA system using multiple spreading codes. To provide a computer-readable recording medium that records a program for realizing this.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치에 있어서, 외부로부터 전달되는 수신심볼 시퀀스를 일시적으로 판정하기 위한 비트 판정수단; 상기 비트 판정수단을 통해 판정된 참조시퀀스로부터 원형시퀀스를 생성하고, 상기 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 새로운 참조시퀀스를 선정하며, 신구 참조시퀀스간의 비교를 통해 시퀀스의 출력 여부를 제어하기 위한 시퀀스 제어수단; 상기 시퀀스 제어수단의 출력신호를 입력받아 멀티코드와 비선형 전달특성에 의해 발생되는 왜곡을 추정하기 위한 왜곡 추정수단; 및 상기 왜곡 추정수단으로부터 전달된 채널이득 정보를 이용하여 시퀀스 가중치를 계산하고, 계산된 가중치 값을 왜곡 시퀀스의 각 심볼에 승산하여 승산값을 상기 시퀀스 제어수단으로 출력하기 위한 이득 가중수단을 포함함.The present invention provides a data symbol detection apparatus of a communication system, comprising: bit determining means for temporarily determining a reception symbol sequence transmitted from the outside; Generates a circular sequence from the reference sequence determined by the bit determining means, selects a new reference sequence by evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence, and controls whether or not the sequence is output by comparing the old and new reference sequences. Sequence control means for performing; Distortion estimating means for estimating the distortion generated by the multicode and the nonlinear transfer characteristic by receiving the output signal of the sequence control means; And gain weighting means for calculating a sequence weight using the channel gain information transmitted from the distortion estimating means, and multiplying the calculated weight value by each symbol of the distortion sequence to output a multiplication value to the sequence control means. .
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 멀티코드 DS/CDMA 방식을 이용하는 통신 시스템 등에 이용됨.The present invention is used in a communication system using a multi-code DS / CDMA method.
Description
본 발명은 멀티코드 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로서, 특히 멀티코드 직접확산 코드분할다중접속(Direct Sequence/Code Division Multiple Access : 이하 DS/CDMA라 칭함) 방식을 이용하는 통신 시스템의 수신단에서 데이터 심볼을 검출하기 위한 데이터 심볼 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting data symbols in a multi-code CDMA communication system, a method thereof, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method. Data symbol detection apparatus for detecting data symbols at a receiving end of a communication system using a Direct Sequence / Code Division Multiple Access (hereinafter referred to as DS / CDMA) scheme, a method thereof, and a computer storing a program for realizing the method. The present invention relates to a recording medium which can be read by.
일반적으로, 무선통신을 위해 확산코드에 의한 변조를 통한 전송방식은 DS/CDMA 방식이라 하며, 여러 개의 코드가 이용될 수 있다. 이러한, 전송방식을 사용하는 시스템을 멀티코드 DS/CDMA 시스템이라고 한다.In general, a transmission method through modulation by spreading code for wireless communication is called a DS / CDMA method, and several codes may be used. Such a system using a transmission method is called a multicode DS / CDMA system.
이에 반해, 하나의 확산코드를 이용하여 확산변조하는 시스템은 일반적인 DS/CDMA 시스템으로써 멀티코드를 사용하는 시스템에 대응하여 단일코드 DS/CDMA 시스템이라 한다.On the contrary, a system for spreading modulation using one spreading code is a general DS / CDMA system and is called a single code DS / CDMA system corresponding to a system using multicode.
그리고, DS/CDMA 시스템은 그것이 갖는 기술적 특성으로 인해 주파수분할다중접속(FDMA) 및 시분할다중접속(CDMA) 방식에 비해 무선채널에 있어서 보다 우수한 성능을 나타내고 있지만, 전송되는 데이터 레이트, 즉 데이터 전송율이 증가하게 되면 무선채널의 다경로 특성으로 인해 전송되는 심볼간의 간섭이 발생하여 시스템의 전송성능이 심하게 열화된다.In addition, the DS / CDMA system exhibits better performance in a wireless channel than the frequency division multiple access (FDMA) and time division multiple access (CDMA) schemes due to its technical characteristics. Increasingly, due to the multipath characteristics of the radio channel, interference between transmitted symbols occurs and the transmission performance of the system is severely degraded.
이와 같은, 전송 열화 현상은 다경로 채널이 갖는 첫 번째 경로와 마지막 경로간의 시간차로 정의되는 지연확산이 심볼구간을 훨씬 초과하기 때문에 수신기에서 수신되는 이전 심볼과 현재의 심볼이 서로 중첩되는 결과로써 발생하는 것으로서, 동화상 등과 같은 고속의 데이터를 전송하게 되는 경우 심볼간 간섭은 더욱 심해져 전송 시스템으로의 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.Such transmission degradation occurs as a result of overlapping the previous and current symbols received at the receiver because the delay spread defined by the time difference between the first path and the last path of the multipath channel far exceeds the symbol interval. In this case, when high-speed data such as moving pictures are transmitted, inter-symbol interference becomes more severe and there is a problem that a function of a transmission system cannot be performed.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 데이터 심볼 검출 장치를 도 4의 일반적인 멀티코드 코드분할다중접속 통신 시스템을 참조하여 설명한다.A conventional data symbol detection apparatus for solving the above-described problems will be described with reference to the general multi-code code division multiple access communication system of FIG.
도 4에 도시된 바와 같이, 멀티코드 CDMA 송신단의 경우, CRC(Cyclic Redundancy Code) 발생기(401)는 순환생성다항식을 이용하여 입력된 B비트 크기의 각 전송 데이터블럭에 대해 CRC 패러티비트를 계산하고, 수신단에서 데이터블록의 전송오류를 검출하기 위해 전송데이터 블록 뒤에 CRC 비트를 추가한다. 이때, 채널 부호화기(402)는 전송채널에서 발생되는 신호왜곡에 대해 용장도를 제공하여 채널복호화기(415)의 정정능력을 갖도록 신호처리를 한다. 통상 컨볼루션 코드나 터보코드에 의해 입력된 1비트에 대하여 여러비트가 출력된다. 레이트정합(403)은 입력된 데이터블록에 대하여 정해진 규칙에 따라 특정비트를 반복하거나 제거함으로써, 일정한 비트레이트를 출력한다. 부호화된 임의의 비트 레이트를 정해진 비트레이트에 정합시키는 것이다. 인터리버(404)는 채널에서 발생되는 군집오류를 분산시키기 위한 것이다.As shown in FIG. 4, in the case of a multi-code CDMA transmitter, a cyclic redundancy code (CRC) generator 401 calculates a CRC parity bit for each transmitted data block having a B bit size using a cyclically generated polynomial. In order to detect a transmission error of the data block, the receiver adds a CRC bit after the data block. In this case, the channel encoder 402 provides redundancy with respect to the signal distortion generated in the transmission channel and performs signal processing to have the correction capability of the channel decoder 415. Usually, several bits are output for one bit input by the convolution code or the turbo code. The rate matching 403 outputs a constant bit rate by repeating or removing specific bits according to a predetermined rule for the input data block. The coded arbitrary bit rate is matched to a predetermined bit rate. The interleaver 404 is for distributing clustering errors occurring in the channel.
멀티코드 확산기(405)는 다중의 확산코드를 사용하여 직접 시퀀스 확산변조를 하는 멀티코드 CDMA 변조기로서, 데이터 심볼 발생부(111), 직/병렬변환부(112), 확산 변조부(121 내지 12k), 가산부(113)로 구성된다.The multi-code spreader 405 is a multi-code CDMA modulator for direct sequence spread modulation using multiple spread codes. The data code generator 111, the serial / parallel converter 112, and the spread modulators 121 to 12k. ) And an adder 113.
여기서, 데이터 심볼 발생부(111)는 입력되는 비트로부터 데이터 심볼을 생성한다. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)의 경우, 심볼당 2비트가 가용되며 맵핑(mapping)은 그레이(Gray)부호에 의해 이루어진다. 직/병렬 변환부(112)는 입력되는 심볼시퀀스를 저속 병렬시퀀스로 변환한다. 따라서, K개의 채널코드를 사용하는 경우 K개의 병렬시퀀스가 만들어진다. 확산 변조부(121 내지 12k)는 할당된 채널코드로 데이터 심볼을 확산시킨다. 확산코드로는 왈쉬코드가 사용되고 그것에 의해 부채널이 구분된다. 가산부(113)는 각 확산 변조부(121 내지 12k)의 출력을 칩단위로 더하기 때문에 다중레벨 신호가 출력된다.Here, the data symbol generator 111 generates a data symbol from the input bits. In the case of Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 2 bits per symbol are available and mapping is performed by Gray code. The serial / parallel converter 112 converts an input symbol sequence into a low speed parallel sequence. Therefore, when using K channel codes, K parallel sequences are generated. The spreading modulators 121 to 12k spread the data symbols with the assigned channel codes. Walsh codes are used as the spreading codes, and subchannels are distinguished by them. The adder 113 adds the output of each spreading modulator 121 to 12k in units of chips so that a multilevel signal is output.
따라서, 멀티코드 확산부(405)는 심볼신호에 대하여 다중레벨의 칩신호로 변환된 결과를 제공한다.Accordingly, the multicode spreader 405 provides a result of converting the symbol signal into a multilevel chip signal.
즉, 데이터 심볼 검출부(141)에서는 확산코드수 K가 5일 때, 512개의 시퀀스를 필요로하기 때문에 보다 높은 데이터 레이트의 서비스를 위해 확산코드수를 증가하는 경우 유사도 평가에 사용될 심볼시퀀스와 계산량은 기하급수적으로 증가하게 되므로, 시퀀스의 개수 및 계산복잡도의 증가 원인이 된다.That is, since the data symbol detection unit 141 requires 512 sequences when the spreading code number K is 5, the symbol sequence and calculation amount to be used for the similarity evaluation when the spreading code number is increased for a higher data rate service are Since it increases exponentially, the number of sequences and the computational complexity increase.
D/A(Digital Analog) 변환기(406)는 기저대역의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 변환된 아날로그 신호는 RF(Radio Frequency) 상향 변환기(407)에 의해 평형 변조된 후, 중간주파수와 캐리어주파수로 각각 변환되고 전력증폭기(408)와 안테나를 통해 방사된다. 전력증폭기(408)는 입출력 응답특성으로서 선형특성 또는 비선형특성을 가지고 RF신호의 출력을 증폭하지만 비선형증폭기의 경우 그의 비선형특성으로 인해 입력 신호레벨에 따라 다른 신호레벨을 각각 출력한다. 하기와 같은 [수학식 1]은 일반적인 비선형 전력증폭기의 입출력 응답특성을 나타낸 것이다.A digital analog (D / A) converter 406 converts the baseband digital signal into an analog signal. The converted analog signal is balanced modulated by a radio frequency (RF) upconverter 407, and then converted into an intermediate frequency and a carrier frequency, respectively, and radiated through the power amplifier 408 and the antenna. The power amplifier 408 amplifies the output of the RF signal with a linear characteristic or a non-linear characteristic as an input / output response characteristic, but in the case of the nonlinear amplifier, it outputs a different signal level according to the input signal level due to its nonlinear characteristic. Equation 1 shows the input and output response characteristics of a general nonlinear power amplifier.
상기 [수학식 1]로부터 알 수 있듯이, 입력신호의 레벨 범위 0 ```` x ``<=`` 0.45에서 출력신호의 레벨은 y=2x, 입력신호의 레벨범위 0.45 ```` x ``<=`` 1에서는 y=x, 그리고 입력신호의 레벨범위 0.45 ```` x ``<=`` 1에서는 y=-0.2x의 신호레벨을 출력한다. 결과적으로 이같은 전력증폭기의 비선형특성은 전력증폭기의 증폭이득을 제외한 신호크기 관점에서 전송신호가 전력증폭기 특성으로 인한 변형 또는 손상인 것이다. 따라서, 비선형 전력증폭기에서는 입력신호가 여러가지로 변형된 신호로서 출력되기 때문에 입력신호에 대하여 왜곡된 출력신호를 나타내는 것이다.As can be seen from Equation 1, the level of the output signal in the level range 0 `` `` x '' <= `` 0.45 of the output signal is y = 2x, the level of the input signal 0.45 `` '' x `` <= '' 1 outputs y = x and input signal level range 0.45 `` `` x `` <= '' 1 outputs y = -0.2x signal level. As a result, the nonlinear characteristic of the power amplifier is that the transmission signal is deformed or damaged due to the power amplifier characteristics in terms of the signal size excluding the gain of gain of the power amplifier. Therefore, in the nonlinear power amplifier, since the input signal is output as variously modified signals, the output signal is distorted with respect to the input signal.
멀티코드 CDMA 수신단의 경우 각 블럭의 기능은 상기 송신단의 대응블럭에 대한 역기능에 해당한다.In the case of a multicode CDMA receiver, the function of each block corresponds to the inverse function of the corresponding block of the transmitter.
데이터 심볼검출기(412)는 레이크(RAKE) 복조기(411)의 출력인 k개의 수신심볼에 대하여 본래의 k개의 전송 심볼을 검출해낸다. 한 가지 방법은 k개의 수신심볼, 즉 수신 심볼 시퀀스와 전송 가능한 모든 심볼 시퀀스에 대하여 서로간의 유사성을 평가하여 유사도가 가장 큰, 즉 심볼간 오차가 가장 작은 전송가능 심볼시퀀스를 현재의 수신심볼시퀀스로 결정 출력하는 것이다.The data symbol detector 412 detects the original k transmitted symbols for the k received symbols that are the outputs of the RAKE demodulator 411. One method evaluates the similarity between k received symbols, i.e., the received symbol sequence and all transmittable symbol sequences, so that the transmittable symbol sequence having the largest similarity, that is, the least error between symbols, is used as the current received symbol sequence. Will output the decision.
예를 들면, 전송 심볼 시퀀스가이고, 수신심볼시퀀스가이라고 가정한다. 여기서,는 멀티코드 확산기(405)를 구성하는 i번째 확산 변조부(121 내지 12k)에 입력되는 데이터 심볼로서 I성분과 Q성분으로 구성된 복소신호, 즉 QPSK신호이고,는 데이터 심볼 검출기 전단인 레이크 복조기(411)를 구성하는 i번째 레이크 결합부(131 내지 13k)의 출력 심볼이다. 2비트짜리 심볼에는 2^2가지가 존재하므로 k개의 심볼로 구성되는 심볼시퀀스는가지가 존재한다. 그러므로, 전송가능한 심볼시퀀스, 즉 유사성 평가에 사용될 전송심볼 시퀀스는이다. 만약 k가 4인 경우, 즉 멀티코드 CDAM 송신단이 멀티코드 확산기(405)에서 4개의 확산코드를 사용하는 경우 평가될 심볼시퀀스는 256개이다. 따라서, 상기 데이터 심볼 검출 과정은 다음의 [수학식 2]와 같이회의 유사도를 평가하고, 그 중에서 가장 작은 오차를 나타내는 심볼시퀀스을 수신심볼시퀀스에 대한 전송심볼시퀀스로 출력된다.For example, if the transmission symbol sequence And the receiving symbol sequence Assume that here, Denotes a data symbol input to the i-th spreading modulators 121 to 12k constituting the multi-code spreader 405 and is a complex signal composed of I and Q components, that is, a QPSK signal. Is an output symbol of the i < th > rake coupling parts 131 to 13k constituting the rake demodulator 411 which is the front end of the data symbol detector. Since there are 2 ^ 2 kinds of 2-bit symbols, a symbol sequence consisting of k symbols There is a branch. Therefore, transmittable symbol sequences That is, the transmission symbol sequence to be used for similarity evaluation to be. If k is 4, i.e., when the multicode CDAM transmitter uses 4 spreading codes in the multicode spreader 405, the symbol sequence to be evaluated is 256. Therefore, the data symbol detection process is as shown in Equation 2 below. Evaluate the similarity of meetings, and symbol sequence showing the smallest error among them Receive Symbol Sequence Outputs the transmit symbol sequence for.
한편, 멀티코드 확산기(405)의 출력인 송신신호는 비선형 전력증폭기에서 어느 정도 왜곡되었는지를 수신단에서 알 수 없기 때문에, 본 발명의 데이터 심볼 검출부(141)에서 비선형 전력증폭기의 비선형특성을 재현하기 위하여 사용된다.On the other hand, since the transmitting end of the transmission signal output from the multi-code spreader 405 is not known how much distortion in the non-linear power amplifier, the data symbol detection unit 141 of the present invention to reproduce the non-linear characteristics of the non-linear power amplifier Used.
여기서, 비선형 전력증폭기의 비선형 특성은 노후, 충격, 과열, 과전류, 불안정한 전원공급 등 비선형 전력증폭기의 불안전한 동작으로 인해 심화하게 되는데 그러한 입출력 응답특성이 입력신호에 영향을 주는 왜곡이다. 따라서, 시스템의 성능은 상기 비선형 전력증폭기를 사용하는 경우, 그의 입출력 응답 특성 외에 이동무선채널에서 심각한 페이딩이 발생하는 경우 극도로 열화된다.Here, the nonlinear characteristics of the nonlinear power amplifier are aggravated by unsafe operation of the nonlinear power amplifier, such as aging, shock, overheating, overcurrent, and unstable power supply. Such input / output response characteristics are distortions that affect the input signal. Thus, the performance of the system is extremely degraded when the nonlinear power amplifier is used, in addition to its input / output response characteristics, when serious fading occurs in the mobile radio channel.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 데이터 심볼 검출 장치를 도 1의 일반적인 멀티코드 코드분할다중접속 통신 시스템의 상세 구성도를 참조하여 설명한다.A conventional data symbol detection apparatus for solving the above problems will be described with reference to the detailed configuration diagram of the general multi-code code division multiple access communication system of FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 멀티코드 코드분할다중접속 통신 시스템의 상세 구성도는 상기 도 4의 구성도에 대해 보다 상세히 설명한 것이다.As shown in FIG. 1, a detailed configuration diagram of a general multi-code code division multiple access communication system is described in more detail with respect to the configuration diagram of FIG. 4.
상기 송신단(도 4의 404 내지 406)에서 멀티코드 확산기(405)는, 데이터 비트를 데이터 심볼로 변조하는 데이터심볼 발생부(111)와, 데이터심볼 발생부(111)로부터 전달된 고속의 심볼열을 여러개의 저속 심볼열로 변환하는 직/병렬 변환부(112)와, 개별적인 코드에 의해 직/병렬 변환부(112)로부터 전달된 신호를 확산변조하는 확산 변조부(121 내지 12k)들과, 확산 변조부(121 내지 12k)들에 의해 확산변조신호들을 가산하는 가산부(113)를 구비한다.In the transmitting terminal (404 to 406 of FIG. 4), the multi-code spreader 405 includes a data symbol generator 111 for modulating data bits into data symbols and a high-speed symbol string transmitted from the data symbol generator 111. FIG. A serial / parallel converter 112 for converting the signal into a plurality of low-speed symbol strings, spread modulators 121 to 12k for spread-modulating a signal transmitted from the serial / parallel converter 112 by a separate code, And an adder 113 for adding spread modulated signals by the spread modulators 121 to 12k.
이와 같은 구조를 갖는 상기 멀티코드 확산기(405)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the multicode spreader 405 having such a structure will be described below.
동화상 등과 같은 데이터 비트는 데이터심볼 발생부(111)에서 디지털 변조된 심볼로 변환된다.Data bits such as moving pictures are converted into digitally modulated symbols by the data symbol generator 111.
예를 들면, 데이터 비트를 위상으로 변조하는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식의 경우 데이터심볼 발생부(111)는 입력비트 '00'에 대해서는 π/4, 데이터 비트 '01'에 대해서는 3π/4, 데이터 비트 '11'에 대해서는 -3π/4, 데이터비트 '10'에 대해서는 -π/4 위상을 가지며 크기가 1인 데이터 심볼을 출력한다.For example, in the case of a quadrature phase shift keying (QPSK) method in which data bits are modulated in phase, the data symbol generator 111 may generate? / 4 for the input bit '00' and 3π / 4 for the data bit '01'. For example, a data symbol having a size of 1 is output with a phase of -3π / 4 for data bit '11' and a phase of -π / 4 for data bit '10'.
그리고, 신호처리를 편리하게 하기 위해 보통 비트는 논리값 '0'은 '1'로, 그리고 논리값 '1'은 '-1'로 각각 사용된다.In order to simplify signal processing, the normal bits are used as logic values '0' and '1' and logic values '1' and '-1', respectively.
직/병렬 변환부(112)에 입력된 데이터 심볼은 순차적으로 k개의 병렬가지 각각 배정된다.The data symbols inputted to the serial / parallel conversion unit 112 are sequentially assigned k parallel branches.
그러므로, 확산변조부(121 내지 12k)에 입력되는 심볼 구간은 데이터 심볼의 심볼구간 T_d보다 훨씬 큰 T_s (=KT_d )을 갖게 된다.Therefore, the symbol section input to the spreading modulators 121 to 12k has a T_s (= KT_d) which is much larger than the symbol section T_d of the data symbol.
확산변조부(121 내지 12k)는 고유한 길이가 N인 확산코드를 가지고 있고 이것을 병렬로 변환된 데이터 심볼에 곱한다. 보통 상관기로 구성되는 상기 확산 변조부(121 내지 12k)를 통해 하나의 데이터 심볼은 보다 작은 구간을 갖는 N개의 칩심볼 T_c (=T_s /N)로 출력된다.The spreading modulators 121 to 12k have spreading codes having a unique length of N and multiply them by data symbols converted in parallel. One data symbol is output to N chip symbols T_c (= T_s / N) having smaller intervals through the spreading modulators 121 to 12k, which are usually configured as correlators.
결국, 이와 같은 과정에서 데이터 심볼의 대역폭 W_s (=1/T_s )이 N배의 대역폭 W_c (=1/T_c )으로 확산된다. 이러한, 과정은 각각의 확산 변조부(121 내지 12k)에서 동시에 이루어진다.As a result, in this process, the bandwidth W_s (= 1 / T_s) of the data symbol is spread over N times the bandwidth W_c (= 1 / T_c). This process is performed simultaneously in each of the spreading modulation units 121 to 12k.
각각의 확산 변조부(121 내지 12k)에서 출력되는 확산변조된 신호는 칩 심볼 단위로 가산부(113)를 통해 더해진다.The spread modulated signal output from each spread modulator 121 to 12k is added through the adder 113 in units of chip symbols.
이외에도, 실제의 송신단에는 송신 처리부와 안테나가 포함된다.In addition, the actual transmitting end includes a transmission processor and an antenna.
상기 수신단(410 내지 413) 중에서, 레이크(RAKE) 결합부(131 내지 13k) 및 데이터 심볼 검출부(141)(도 4의 412와 동일함)에 대해서 보다 자세히 설명하기로 한다.Among the receivers 410 to 413, the RAKE combiner 131 to 13k and the data symbol detector 141 (the same as 412 of FIG. 4) will be described in more detail.
L개의 경로를 통해 전송되는 신호를 수신하는 레이크 결합부(131 내지 13k)는 L개의 역확산부와 1개의 다이버시티결합부로 구성된다.The rake combiners 131 to 13k that receive signals transmitted through the L paths include L despreaders and one diversity combiner.
데이터 심볼 검출부(141)는 복조된 심볼로부터 전송 심볼을 복원하는 기능으로 구성된다. 그리고, 상기 수신단은 상기 송신단과 반대의 기능을 수행한다.The data symbol detector 141 is configured to recover a transmission symbol from the demodulated symbol. The receiving end performs a function opposite to that of the transmitting end.
이러한, 구조를 갖는 상기 수신단의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the receiver having such a structure will be described below.
우선, 수신된 신호는 복조를 위해 먼저 동일하게 다수개의 레이크 결합부(131 내지 13k)로 입력된다. 레이크 결합부(131 내지 13k) 각각은 해당되는 데이터 심볼을 복조한다.First, the received signal is first input to the plurality of rake coupling parts 131 to 13k for demodulation. Each of the rake combiners 131 to 13k demodulates a corresponding data symbol.
예를 들어, 첫 번째 레이크 결합부(131)는 송신단의 첫 번째 확산변조부(121)를 통해 확산변조된 병렬 데이터 심볼을 복조한다.For example, the first rake combining unit 131 demodulates the spread-modulated parallel data symbols through the first spreading modulation unit 121 of the transmitter.
이와 같은, 과정은 송신단에서 사용된 것과 동일한 확산코드에 의해 이루어지며, 최대의 심볼 에너지를 얻기 위해 L개의 경로성분 각각에 대해 역확산된다. k번째 레이크 결합부(13k)의 역확산부는 입력된 수신신호에 k번째 확산코드를 곱한후 N구간에 걸쳐서 출력한다.This process is performed with the same spreading code as used at the transmitting end and despread for each of the L path components to obtain the maximum symbol energy. The despreading unit of the k-th Rake coupling unit 13k multiplies the received signal by the k-th spreading code and outputs it over N periods.
그리고, 동일 심볼의 다른 L-1개의 경로성분을 얻기 위해서는 이미 결정된 지연시간() 만큼 지연시킨 동일코드가 사용된다.In addition, in order to obtain other L-1 path components of the same symbol, a predetermined delay time ( The same code delayed by) is used.
다이버시티 결합부로 입력된 경로별로 역확산된 L개의 신호성분은 각 경로별로 추정된 채널이득에 의해 곱해지는 최대비 결합을 통해 출력된다.The L signal components despread for each path input to the diversity combiner are output through the maximum ratio combining multiplied by the channel gain estimated for each path.
레이크 결합부(131 내지 13k)를 통해 이용되는 지연시간과 추정 채널이득은 독립적으로 수행되는 일반적인 채널추정부로부터 추정된 것으로 사용될 수 있다.The delay time and the estimated channel gain used through the rake coupling units 131 to 13k may be used as estimated from general channel estimation performed independently.
이러한, 과정은 나머지 레이크 결합부(131 내지 13k)에 대해서 동일하게 이루어진다. 레이크 결합부(131 내지 13k)들에서 복조된 데이터 심볼은 데이터 심볼 검출부(141)를 통해 송신기에서 전송된 심볼로써 복원된다.This process is the same for the remaining rake coupling portions 131 to 13k. The data symbols demodulated by the rake combiners 131 to 13k are recovered as symbols transmitted from the transmitter through the data symbol detector 141.
레이크 결합부(131 내지 13k)들의 출력인 k개의 심볼을 하나의 심볼시퀀스라고 하면, 일반적으로는 수신된 심볼시퀀스를 전송 가능한 모든 시퀀스와의 평가를 통해 심볼간 오차가 가장 적은 심볼시퀀스를 선택하는 과정을 통해 심볼 검출이 이루어진다.When k symbols, which are outputs of the Rake combiners 131 to 13k, are referred to as one symbol sequence, a symbol sequence having the least error between symbols is selected by evaluating the received symbol sequence with all transmittable sequences. Symbol detection is performed through the process.
이러한 방법은, 잡음만이 존재하는 채널에서 가장 좋은 성능을 나타낸다. 또 다른 심볼 검출방법은, 레이크 결합부(131 내지 13k)들로부터 출력된 심볼에 대해심볼이 갖는 본래의 값(즉, +1 또는 -1임)으로 판정하는 방법이다.This method shows the best performance in the channel where only noise is present. Another symbol detection method is a method of determining an original value (ie, +1 or -1) of a symbol for a symbol output from the rake coupling units 131 to 13k.
그러나, 상기한 바와 같이 데이터 심볼을 검출하는 종래의 경우, 송신단의 비선형 처리부로 인한 왜곡이 증가하는 경우나 또는 페이딩 채널에서 사용되는 경우 멀티코드 DS/CDMA 시스템의 성능이 상당히 열화되며, 또한 높은 데이터 전송율을 위해 수개 이상의 확산코드가 사용되는 경우 데이터 심볼 검출부(141)에서 수신된 심볼시퀀스와 비교 평가될 시퀀스의 갯수와 그 계산의 복잡도가 기하 급수적으로 증가하여 종래의 검출 방법으로는 실시간 처리를 할 수 없는 문제점이 있었다.However, in the conventional case of detecting data symbols as described above, the performance of the multicode DS / CDMA system is significantly degraded when the distortion due to the nonlinear processing unit of the transmitting end is increased or when used in a fading channel. When more than one spreading code is used for the data rate, the number of sequences to be compared with the symbol sequences received by the data symbol detection unit 141 and the complexity of the calculations increase exponentially so that the conventional detection method can perform real-time processing. There was a problem that could not be.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 다중의 확산코드를 사용하는 DS/CDMA 시스템의 수신단에서 데이터 심볼을 검출시 송신단에서의 비선형 왜곡 및 페이딩 의한 채널 왜곡에 의한 성능 열화를 줄일 수 있는 데이터 심볼 검출 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the present invention is directed to performance degradation due to channel distortion due to nonlinear distortion and fading at the transmitting end when data symbols are detected at the receiving end of a DS / CDMA system using multiple spreading codes. An object of the present invention is to provide a data symbol detecting apparatus and method thereof, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.
즉, 본 발명은, 다중의 확산코드를 사용하는 DS/CDMA 시스템의 수신단에서 데이터 심볼을 검출함에 있어, 전송 가능성이 있는 심볼시퀀스는 참조시퀀스로부터 오류발생 가능성이 가장 큰 시퀀스로써 생성하고, 비선형 전달특성과 채널이득을 이용하여 전송중에 야기된 왜곡을 갖는 왜곡 시퀀스로 추정하고 또한 수신심볼 시퀀스와의 유사성 평가를 통해 심볼시퀀스를 선정함으로써, 송신단에서의 비선형 왜곡 및 페이딩 의한 채널 왜곡에 의한 성능 열화를 줄일 수 있는 데이터 심볼 검출장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.That is, according to the present invention, in detecting a data symbol at a receiving end of a DS / CDMA system using multiple spreading codes, a symbol sequence which is likely to be transmitted is generated as a sequence having the highest error probability from a reference sequence, and is transmitted nonlinearly. By using the characteristics and channel gain, we estimate the distortion sequence with the distortion caused during transmission and select the symbol sequence by evaluating the similarity with the received symbol sequence to reduce the performance degradation due to the nonlinear distortion and fading channel distortion. It is an object of the present invention to provide a data symbol detection apparatus which can be reduced, and a method thereof and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.
도 1은 종래의 데이터 심볼 검출 장치를 구비한 일반적인 멀티코드 코드분할다중접속 통신 시스템의 상세 구성도.1 is a detailed block diagram of a general multi-code code division multiple access communication system having a conventional data symbol detection apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치의 일실시예 구성도.2 is a block diagram of an embodiment of a data symbol detection apparatus of a communication system according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도.3 is a flowchart of an embodiment of a data symbol detection method of a communication system according to the present invention;
도 4는 종래의 데이터 심볼 검출 장치를 구비한 일반적인 멀티코드 코드분할다중접속 통신 시스템의 구성도.4 is a block diagram of a general multi-code code division multiple access communication system equipped with a conventional data symbol detection apparatus.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
211: 비트 판정부 212: 시퀀스 제어부211: bit determination unit 212: sequence control unit
213: 왜곡 추정부 214: 이득 가중부213: distortion estimator 214: gain weighting unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치에 있어서, 외부로부터 전달되는 수신심볼 시퀀스를 일시적으로 판정하기 위한 비트 판정수단; 상기 비트 판정수단을 통해 판정된 참조시퀀스로부터 원형시퀀스를 생성하고, 상기 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 새로운 참조시퀀스를 선정하며, 신구 참조시퀀스간의 비교를 통해 시퀀스의 출력 여부를 제어하기 위한 시퀀스 제어수단; 상기 시퀀스 제어수단의 출력신호를 입력받아 멀티코드와 비선형 전달특성에 의해 발생되는 왜곡을 추정하기 위한 왜곡 추정수단; 및 상기 왜곡 추정수단으로부터 전달된 채널이득 정보를 이용하여 시퀀스 가중치를 계산하고, 계산된 가중치 값을 왜곡 시퀀스의 각 심볼에 승산하여 승산값을 상기 시퀀스 제어수단으로 출력하기 위한 이득 가중수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a data symbol detection apparatus of a communication system, comprising: bit determining means for temporarily determining a reception symbol sequence transmitted from the outside; Generates a circular sequence from the reference sequence determined by the bit determining means, selects a new reference sequence by evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence, and controls whether or not the sequence is output by comparing the old and new reference sequences. Sequence control means for performing; Distortion estimating means for estimating the distortion generated by the multicode and the nonlinear transfer characteristic by receiving the output signal of the sequence control means; And gain weighting means for calculating a sequence weight using the channel gain information transmitted from the distortion estimating means, and multiplying the calculated weight value by each symbol of the distortion sequence to output a multiplication value to the sequence control means. Characterized in that made.
그리고, 본 발명은, 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치에 적용되는 데이터 심볼 검출 방법에 있어서, 수신심볼 시퀀스를 입력받아 소정의 임계치를 기준으로 하여 상기 수신 심볼시퀀스의 각 성분에 대한 원래의 비트값을 판정한 후, 상기 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 평가 결과에 따라 새로운 제 1 참조시퀀스를 선정하는 제 1 단계; 상기 제 1 참조시퀀스를 바탕으로 원형시퀀스를 생성하고, 멀티코드와 비선형 전달특성을 이용하여 왜곡 추정을 위한 왜곡 시퀀스를 생성하며, 측정한 경로이득 집합을 이용하여 채널이득을 계산하여 계산한 채널이득값과 상기 왜곡 시퀀스를 승산하는 제 2 단계; 상기 수신심볼 시퀀스와 상기 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 평가 결과에 따라, 최소거리를 갖는 왜곡 시퀀스를 선정하여 선정한 왜곡 시퀀스의 원형시퀀스를 새로운 제 2 참조시퀀스로 지정하는 제 3 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 참조시퀀스의 동일 여부에 따라, 상기 제 1 참조시퀀스를 출력하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a data symbol detection method applied to a data symbol detection apparatus of a communication system, wherein a received symbol sequence is input and original bit values of respective components of the received symbol sequence are received based on a predetermined threshold. A first step of evaluating similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence and selecting a new first reference sequence according to the evaluation result; Generate a circular sequence based on the first reference sequence, generate a distortion sequence for distortion estimation using multicode and nonlinear transfer characteristics, and calculate the channel gain using the measured path gain set to calculate the channel gain. Multiplying the distortion sequence by a value; A third step of evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence and selecting a distortion sequence having a minimum distance according to an evaluation result and designating a circular sequence of the selected distortion sequence as a new second reference sequence; And a fourth step of outputting the first reference sequence according to whether the first and second reference sequences are the same.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 통신시스템의 데이터 심볼 검출 장치에, 수신심볼 시퀀스를 입력받아 소정의 임계치를 기준으로 하여 상기 수신 심볼시퀀스의 각 성분에 대한 원래의 비트값을 판정한 후, 상기 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 평가 결과에 따라 새로운 제 1 참조시퀀스를 선정하는 제 1 기능; 상기 제 1 참조시퀀스를 바탕으로 원형시퀀스를 생성하고, 멀티코드와 비선형 전달특성을 이용하여 왜곡 추정을 위한 왜곡 시퀀스를 생성하며, 측정한 경로이득 집합을 이용하여 채널이득을 계산하여 계산한 채널이득값과 상기 왜곡 시퀀스를 승산하는 제 2 기능; 상기 수신심볼 시퀀스와 상기 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 평가 결과에 따라, 최소거리를 갖는 왜곡 시퀀스를 선정하여 선정한 왜곡 시퀀스의 원형시퀀스를 새로운 제 2 참조시퀀스로 지정하는 제 3 기능; 및 상기 제 1 및 제 2 참조시퀀스의 동일 여부에 따라, 상기 제 1 참조시퀀스를 출력하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수있는 기록매체를 제공한다.In addition, the present invention, after receiving the received symbol sequence to the data symbol detection apparatus of a communication system having a processor, and determines the original bit value for each component of the received symbol sequence on the basis of a predetermined threshold, A first function of evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence and selecting a new first reference sequence according to the evaluation result; Generate a circular sequence based on the first reference sequence, generate a distortion sequence for distortion estimation using multicode and nonlinear transfer characteristics, and calculate the channel gain using the measured path gain set to calculate the channel gain. A second function of multiplying a value and the distortion sequence; A third function of evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence and selecting a distortion sequence having a minimum distance according to an evaluation result and designating a circular sequence of the selected distortion sequence as a new second reference sequence; And a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a fourth function of outputting the first reference sequence, depending on whether the first and second reference sequences are the same.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 장치의 일실시예 구성도이다.2 is a block diagram of an embodiment of a data symbol detection apparatus of a communication system according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 데이터 심볼 검출 장치는, 수신심볼을 일시적으로 판정하는 비트 판정부(211)와, 비트 판정부(211)를 통해 전달되는 참조시퀀스로부터 원형시퀀스를 생성하고, 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유사성을 평가하여 새로운 참조시퀀스를 선정하며, 신구 참조시퀀스간의 비교를 통해 시퀀스의 출력 여부를 제어하는 시퀀스 제어부(212)와, 시퀀스 제어부(212)의 출력신호를 입력받아 멀티코드와 비선형 전달특성에 의해 발생되는 왜곡을 추정하기 위한 왜곡 추정부(213)와, 왜곡 추정부(213)로부터 전달된 채널이득 정보를 이용하여 시퀀스의 가중치를 계산하고, 계산된 가중치값을 왜곡 시퀀스의 각 심볼에 승산하여 승산값을 시퀀스 제어부(212)로 출력하기 위한 이득 가중부(214)를 구비한다.As shown in FIG. 2, the data symbol detection apparatus of the present invention generates a circular sequence from a bit determining unit 211 that temporarily determines a reception symbol and a reference sequence transmitted through the bit determining unit 211. In addition, a new reference sequence is selected by evaluating the similarity between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence, and the output signal of the sequence control unit 212 and the sequence control unit 212 for controlling whether or not the sequence is output through comparison between the old and new reference sequences. Using the distortion estimator 213 and the channel gain information transmitted from the distortion estimator 213 for estimating the distortion generated by the multicode and the nonlinear transfer characteristics, the weight of the sequence is calculated and the weight is calculated. A gain weighting unit 214 is provided for multiplying the value by each symbol of the distortion sequence and outputting the multiplication value to the sequence control unit 212.
여기서, 비트 판정부(211)는 소정의 임계치를 기준으로 하여 입력된 수신심볼 시퀀스의 각 성분에 대해 원래의 비트값으로 판정하는 것을 동시에 수행한다.Here, the bit determination unit 211 simultaneously performs the determination as the original bit value for each component of the received reception symbol sequence on the basis of a predetermined threshold value.
시퀀스 제어부(212)는 참조시퀀스와 단지 1비트만이 다른 원형시퀀스를 생성하고, 수신심볼 시퀀스와 가중왜곡 시퀀스간의 유클리드 거리를 계산하여 계산한 결과가 가장 작은 심볼시퀀스에 해당하는 원형시퀀스를 새로운 참조시퀀스로 선정하며, 기존 참조시퀀스와 신규 참조시퀀스간의 비교를 통해 시퀀스의 출력 여부를 결정한다.The sequence control unit 212 generates a circular sequence that differs from the reference sequence by only 1 bit, calculates a Euclidean distance between the received symbol sequence and the weighted distortion sequence, and calculates a circular sequence corresponding to the symbol sequence having the smallest result. The sequence is selected and the output of the sequence is determined by comparing the existing reference sequence with the new reference sequence.
왜곡 추정부(213)는 멀티코드로 상기 원형시퀀스를 동시에 확산변조시키고 멀티코드 신호를 직렬로 변환하여 출력하는 멀티코드 확산부와, 멀티코드 확산부를 통해 입력되는 입력 신호의 크기에 따라 다른 형태의 비선형 성질을 나타내는 비선형 처리부 및 다수의 확산코드를 이용하되, 상기 멀티코드 변환부로부터 입력되는 신호열과 각 확산코드를 동시에 곱하고 코드별로 각각 누적시킨 후, 복조된 심볼을 출력하는 멀티코드 역확산부를 포함한다.Distortion estimator 213 is a multi-code spreader that spreads and modulates the circular sequence simultaneously with multi-codes, converts a multi-code signal in series, and outputs the multi-code spreader. A nonlinear processing unit having a nonlinear property and a plurality of spreading codes are used, and the multi-code despreading unit multiplies the signal sequence input from the multicode converting unit and each spreading code at the same time, accumulates each code, and outputs a demodulated symbol. do.
그리고, 도면에서 블록간 "⇒" 표시는 K개의 심볼이 병렬로 전달되는 것을 나타낸다.Incidentally, the " " mark between blocks in the drawing indicates that K symbols are transmitted in parallel.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 데이터 심볼 검출 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the data symbol detection apparatus of the present invention having the above structure will be described in detail as follows.
먼저, 본 발명에서 일반적으로 사용되는 용어를 살펴보면, 레이크(RAKE) 복조기의 출력에 대해 직접 판정된 심볼시퀀스이며 본 발명의 데이터 심볼 검출기를 구성하는 비트 판정부(211)의 출력을 참조 시퀀스라 하고, 레이크(RAKE) 결합부의 출력을 수신심볼 시퀀스라 하며, 상기 참조 시퀀스와 단지 한 비트만 다른 시퀀스로 본 발명의 데이터 심볼 검출기를 구성하는 시퀀스 제어부(212)에서 생성되는 심볼 시퀀스를 원형시퀀스라 하고, 상기 원형시퀀스에 비선형특성과 채널 페이딩 왜곡 성분이 고려되어 생성된 것으로 멀티코드 확산과정, 비선형처리과정, 멀티모드 역확산 과정을 거치고, 여기에 상기 시퀀스 가중치가 곱해져서 얻어진 심볼시퀀스이며 본 발명의 데이터 심볼 검출기를 구성하는 이득 가중부(214)의 출력해 해당하는 것을 가중왜곡 시퀀스라 한다. 여기서, 심볼시퀀스는 심볼열을 의미한다.First, referring to the terms generally used in the present invention, the output of the bit determination unit 211 which is a symbol sequence directly determined for the output of the RAKE demodulator and constituting the data symbol detector of the present invention is referred to as a reference sequence. The output of the RAKE coupling unit is called a reception symbol sequence, and the symbol sequence generated by the sequence control unit 212 constituting the data symbol detector of the present invention by a sequence different from the reference sequence by only one bit is called a circular sequence. The symbol sequence is a symbol sequence obtained by multiplying a nonlinear characteristic and a channel fading distortion component in a circular sequence, and performing a multicode spreading process, a nonlinear processing process, and a multimode despreading process. The output of the gain weighting unit 214 constituting the data symbol detector corresponds to a weighted distortion sequence. do. Here, the symbol sequence means a symbol sequence.
그리고, 별도의 채널 추정기에서 제공되는 것으로서, 이동무선채널에서 발생된 페이딩의 크기를 말하는 것으로, 즉 정규화된 송신신호에 대한 수신신호의 크기를 말하며, 다경로채널의 경우에는 각 경로별로 서로 다른 크기를 갖는 페이딩이 발생하므로 경로수 만큼의 채널 이득의 존재를 나타내는 것을 채널 이득이라 하며, 상기 채널 이득에 대해 제곱한 결과로서 채널페이딩을 고려하기 위해 왜곡 추정부(213)의 출력에 곱해지는 가중치를 말하며, 본 발명의 데이터 심볼 검출기를 구성하는 이득 가중부에서 계산되는 것을 시퀀스 가중치라 한다.In addition, as provided by a separate channel estimator, this refers to the size of fading generated in the mobile radio channel, that is, the size of a received signal for a normalized transmission signal, and in the case of a multipath channel, a different size for each path. Since fading occurs, the presence of channel gains equal to the number of paths is referred to as channel gain, and a weight multiplied by the output of the distortion estimator 213 to consider channel fading as a result of the square of the channel gain. In other words, what is calculated in the gain weighting unit constituting the data symbol detector of the present invention is called a sequence weight.
비트 판정부(211)는 수신심볼 시퀀스, 즉 상기 도 1의 레이크 결합부의 출력 시퀀스를 일시적으로 판정한다.The bit determining unit 211 temporarily determines the reception symbol sequence, that is, the output sequence of the rake coupler of FIG.
본 발명에 의한 신호처리를 용이하게 하기 위해 논리값 '0'에 해당하는 비트는 '1'로 표기되고, 논리값 '1'에 해당하는 비트는 '-1'로 표기된다. 그러므로, 비트 판정부(211)로 입력되는 심볼시퀀스를 수신 시퀀스 "z_1 , z_2 ,...,z_k ~~~~(=Z)"라고 하면, I채널 성분인 a_k와 Q채널 성분인 b_k로 구성되는 심볼은 다음 [수학식 3]과 같이 표현된다.In order to facilitate signal processing according to the present invention, the bit corresponding to the logic value '0' is represented by '1', and the bit corresponding to the logic value '1' is represented by '-1'. Therefore, assuming that the symbol sequence input to the bit determining unit 211 is the reception sequence " z_1, z_2,..., Z_k ~~~~ (= Z) ", the channel sequence a_k and the Q channel component b_k The composed symbol is expressed as in Equation 3 below.
여기서, 심볼 z_k는 각 성분에 대해 '0'보다 클 경우 '1'로 판정되고, '0'보다 작을 경우 '-1'로 판정된다. 이와 같은 과정으로 판정된 심볼시퀀스, 즉 참조시퀀스는 시퀀스 제어부(212)로 전달된다.Here, the symbol z_k is determined to be '1' when larger than '0' for each component and '-1' when smaller than '0'. The symbol sequence determined in this manner, that is, the reference sequence, is transmitted to the sequence controller 212.
시퀀스 제어부(212)는 참조시퀀스로부터 원형시퀀스를 생성시키고, 이득 가중부(214)로부터 입력된 2K개의 가중 왜곡 시퀀스와 수신심볼 시퀀스간의 유클리드(Euclid) 거리를 각각 계산하고 그 중 가장 작은 값을 갖는 가중 왜곡 시퀀스를 선정하며, 그리고 선정한 시퀀스의 왜곡추정 이전의 것에 해당하는 원형시퀀스가 참조시퀀스와 동일한지를 비교하고 새로운 참조시퀀스를 결정한다.The sequence control unit 212 generates a circular sequence from the reference sequence, calculates an Euclidean distance between the 2K weighted distortion sequence input from the gain weighting unit 214 and the received symbol sequence, respectively, and has the smallest value. A weighted distortion sequence is selected, and a new reference sequence is determined by comparing whether the circular sequence corresponding to that before the distortion estimation of the selected sequence is identical to the reference sequence.
한편, 원형시퀀스 생성 기능은 참조시퀀스와 단지 한 비트만이 다른 시퀀스, 즉 원형시퀀스를 만드는 것이다. 이러한, 원형시퀀스를 생성하는 과정에 의해 표현 방법을 바꿔서 예를 들면 다음과 같다.The circular sequence generation function, on the other hand, creates a sequence that is different from the reference sequence by only one bit, that is, a circular sequence. For example, the expression method is changed by the process of generating the circular sequence.
즉, 참조시퀀스의 k번째 심볼은 다음 [수학식 4]와 같다.That is, the k-th symbol of the reference sequence is expressed by Equation 4 below.
여기서, 참조시퀀스를 벡터 "R=[r_1,i ,r_1,q ,r_2,i ,r_2,q ,....,r_k,i ,r_k,q ]"로 표현될 수 있다고 하면, 첫 번째 원소만 다른 값을 갖는 벡터는 "S(1)=[s_1,i ,r_1,q ,r_2,i ,r_2,q ,....,r_k,i , r_k,q ]"로 표현된다.Here, if the reference sequence can be expressed as a vector "R = [r_1, i, r_1, q, r_2, i, r_2, q, ...., r_k, i, r_k, q]", the first element A vector having only a different value is expressed as "S (1) = [s_1, i, r_1, q, r_2, i, r_2, q, ...., r_k, i, r_k, q]".
그리고, 모든 원소는 '1' 또는 '-1' 값을 가지고 있기 때문에, 원소 s_1,i는원소 r_1,i과 반대인 값을 갖게 된다.Since all elements have a value of '1' or '-1', the elements s_1, i have values opposite to the elements r_1, i.
또한, 벡터 S(2)의 경우도 벡터 R의 두 번째 원소만 다른 값을 갖는다.In the case of the vector S (2), only the second element of the vector R has a different value.
따라서, 참조시퀀스와 단지 한 비트 다른 벡터는 2K개가 존재하며 시퀀스 제어부(212)는 2K개, 즉 한 벌의 원형시퀀스를 생성하여 순차적으로 왜곡 추정부(213)로 출력한다.Therefore, there are 2K vectors different from the reference sequence by only one bit, and the sequence controller 212 generates 2K, i.e., a circular sequence, and sequentially outputs them to the distortion estimator 213.
시퀀스 제어부(212)의 계산 및 선정 과정은 이득 가중부(214)로부터 전달된 2K개의 왜곡 시퀀스와 수신심볼 시퀀스가 얼마나 닮았는지, 즉 시퀀스간 유사성으로써 다음과 같은 유클리드 거리를 통해 평가하는 것으로 이루어진다.The calculation and selection process of the sequence control unit 212 consists of evaluating how similar the 2K distortion sequences transmitted from the gain weighting unit 214 and the received symbol sequence, that is, the similarity between the sequences, are as follows.
입력된 왜곡 시퀀스를 "U_i (=u_1^i , u_2^i ...,u_k^i )"라고 하면, 이것과 수신심볼 시퀀스간의 유클리드 거리는 D_i = vert U_i -Z vert ^2으로 계산된다. 이것을 심볼간의 거리로 바꾸면으로 계산된다.If the input distortion sequence is " U_i (= u_1 ^ i, u_2 ^ i ..., u_k ^ i) ", the Euclidean distance between this and the received symbol sequence is calculated as D_i = vert U_i -Z vert ^ 2. If you change this to the distance between symbols Is calculated.
시퀀스 제어부(212)는 입력된 2K개의 왜곡 시퀀스에 대해 상기와 같이 계산하고 이들 중 가장 작은 D값의 왜곡 시퀀스를 선정한다.The sequence controller 212 calculates the input 2K distortion sequences as described above and selects a distortion sequence having the smallest D value among them.
이어서, 시퀀스 제어부(212)는 선정한 시퀀스의 원형시퀀스를 참조시퀀스와 비교하여, 동일하지 않다면 시퀀스 제어부(212)는 선정된 원형시퀀스를 새로운 참조시퀀스로 지정하고 상기의 원형시퀀스 생성과정을 반복한다.Subsequently, the sequence control unit 212 compares the circular sequence of the selected sequence with the reference sequence. If not, the sequence control unit 212 designates the selected circular sequence as a new reference sequence and repeats the above-described circular sequence generation process.
만약, 비교 결과 동일하다면, 이미 지정되어 있는 참조시퀀스를 출력하고 시퀀스 제어부의 모든 메모리를 초기화시킨다.If the comparison result is the same, the already designated reference sequence is output and all memories of the sequence controller are initialized.
왜곡 추정부(213)는 멀티코드로 상기 원형시퀀스를 동시에 확산변조시키고멀티코드 신호를 직렬로 변환하여 출력하는 멀티코드 확산부와, 멀티코드 확산부를 통해 입력되는 입력 신호의 크기에 따라, 다른 형태의 비선형 성질을 나타내는 비선형 처리부 및 다수의 확산코드를 이용하되, 멀티코드 확산부로부터 입력되는 멀티코드 신호열과 각 확산코드를 동시에 곱하고 코드별로 각각 누적시킨 후, 복조된 심볼을 출력하는 멀티코드 역확산부로 구성되는데, 여기서 왜곡 추정부(213)의 비선형 처리부는 상기 도 1의 송신단에서 사용되는 비선형 처리부와 동일한 전달특성을 가지며, 이에 대한 설명은 상기 도 1과 관련된 내용으로 대체하기로 한다.The distortion estimator 213 spreads and modulates the circular sequence simultaneously with multicode, converts a multicode signal in series, and outputs the multicode spreader, and a different form according to the size of an input signal input through the multicode spreader. Multi-code despreading using a non-linear processing unit and a plurality of spreading codes, which multiply the multi-code signal sequence inputted from the multi-code spreading unit and each spreading code at the same time, accumulate each code, and output a demodulated symbol. In this case, the nonlinear processing unit of the distortion estimator 213 has the same transmission characteristics as that of the nonlinear processing unit used in the transmitter of FIG. 1, and the description thereof will be replaced with the description of FIG. 1.
왜곡 추정부(213)의 멀티코드 확산부와 멀티코드 역확산부는 상기 도 1의 레이크 결합부에서 사용되는 것과 동일한 확산코드를 사용한다.The multicode spreader and the multicode despreader of the distortion estimator 213 use the same spreading code as that used in the rake combining section of FIG.
원형시퀀스를 "S=[s_1 ,s_2 ,...,s_k ]"라하고 하자.Assume that the circular sequence is "S = [s_1, s_2, ..., s_k]".
그리고, 길이가 N인 k번째 확산코드를 "C_k =[c_1,^(k) ,c_2^(k) ,...,s_N^(k) ]"라고 하면 확산코드 집합은 다음 [수학식 5]와 같이 표현된다.If the kth spreading code of length N is "C_k = [c_1, ^ (k), c_2 ^ (k), ..., s_N ^ (k)]", then the spreading code set is represented by Equation 5 ]
따라서, 시퀀스 제어부(212)로부터 입력되는 원형시퀀스 S는 K개의 확산코드로 구성된 코드집합 C에 의해 상기 멀티코드 확산부에서 동시에 X=S·C로 확산변조된다. 여기서, "X=[X_1 , X_2 ,...,X_N ]"는 확산변조를 통해와 같이 형성된 신호로서, 멀티코드 확산부는 이것을 순차적으로 각각 출력한다.Therefore, the circular sequence S input from the sequence control unit 212 is spread-modulated at the same time in the multi-code spreading unit by X = S · C by the code set C composed of K spreading codes. Where "X = [X_1, X_2, ..., X_N]" is spread through modulation As a signal formed as follows, the multi-code spreader sequentially outputs each of them.
상기 비선형 처리부는 그가 가지고 있는 전달특성을 통해 상기 멀티코드 확산부로부터 입력된 멀티코드 신호를 처리한 후, 상기 멀티코드 역확산부로 전달한다.The nonlinear processing unit processes the multicode signal input from the multicode spreader through its transfer characteristic and transmits the multicode signal to the multicode despreader.
이때, 멀티코드 역확산부는 상기 멀티코드 확산부에서 처리되는 역과정을 수행하며, 비선형 처리부로부터 입력된 N개의 멀티코드 신호에 대해 상기 멀티코드 역확산부는 k번째 확산코드를 각 비트별로 곱한다. 또한, 멀티코드 역확산부는 이것을 모두 누적하여 k번째 심볼을 복원하고, 다른 심볼을 위해 나머지 확산코드에 의한 상기 과정이 동일하게 이루어진다.In this case, the multicode despreader performs an inverse process processed by the multicode spreader, and the multicode despreader multiplies the k-th spreading code by each bit for N multicode signals input from the nonlinear processing unit. In addition, the multi-code despreader accumulates all of these to restore the k-th symbol, and the above process by the remaining spreading codes is performed for other symbols.
따라서, 멀티코드 역확산부는 전술한 바와 같은 과정을 동시에 수행하고 복원된 심볼시퀀스, 즉 왜곡 시퀀스를 출력한다.Accordingly, the multicode despreader simultaneously performs the above-described process and outputs the reconstructed symbol sequence, that is, the distortion sequence.
이와 같은 과정을 통해 상기 비선형 처리부의 전달특성에 의한 멀티코드 신호의 왜곡을 재생할 수 있기 때문에 왜곡 추정부(213)를 통해 송신단의 비선형 처리부가 송신심볼 시퀀스에 야기시킨 왜곡에 대한 정확한 추정이 가능하다.Through this process, since the distortion of the multicode signal due to the transmission characteristic of the nonlinear processing unit can be reproduced, the distortion estimation unit 213 enables accurate estimation of the distortion caused by the nonlinear processing unit of the transmitting end to the transmission symbol sequence. .
이득 가중부(214)는 무선채널로 인한 왜곡을 고려하기 위해 수신단의 다시버시티 결합부에서 사용되는 채널이득을 곱하는 과정이다. 수신단을 위해 별도로 이용할 수 있는 채널 추정부로부터 T_s마다 한번씩 추정된 채널이득이 주어는데, 이득 가중부(214)는 왜곡 추정부(213)에서 전달된 왜곡 시퀀스에 대해 상기 채널이득을 승산하고, 왜곡 시퀀스를 위한 채널이득의 값은 레이크 결합부에 있는 상기 멀티코드 역확산부의 수로 결정된다.The gain weighting unit 214 is a process of multiplying the channel gain used in the reversibility combining unit of the receiver to consider distortion due to the radio channel. A channel gain estimated once every T_s is given from a channel estimator separately available for a receiver, and the gain weighting unit 214 multiplies the channel gain with respect to the distortion sequence transferred from the distortion estimator 213 and distorts the distortion. The value of channel gain for the sequence is determined by the number of multicode despreaders in the rake joint.
즉, "g_1 , g_2 ,...,g_L"는 채널 추정부에서 추정한 각 경로의 채널이득이며, 이들의 제곱의 합이 심볼에너지에 해당된다.That is, "g_1, g_2, ..., g_L" is the channel gain of each path estimated by the channel estimator, and the sum of their squares corresponds to the symbol energy.
따라서, 이득 가중부(214)는과 같이 계산된 채널 이득을 상기 왜곡 시퀀스의 각 심볼에 곱해서 이득을 갖는 왜곡 시퀀스를 만들고 이것을 시퀀스 제어부(212)로 전달한다.Thus, the gain weighting unit 214 The channel gain calculated as follows is multiplied by each symbol of the distortion sequence to produce a distortion sequence having a gain, which is transmitted to the sequence controller 212.
도 3은 본 발명에 따른 통신 시스템의 데이터 심볼 검출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an embodiment of a data symbol detection method of a communication system according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 멀티코드 DS/CDMA 통신시스템을 위한 데이터 심볼 검출 방법은, 먼저 전송된 심볼을 복원 검출하기 위해 수신심볼 시퀀스(Z)를 레이크 복조부로부터 전달받아(301) 데이터심볼 검출부로 입력된 심볼시퀀스는 비트 판정부(211)에 의해 '1'또는 '-1'로 각각 판정되고, 이 판정은 모든 심볼의 각 성분에 대해 이루어지고 판정을 위한 임계치가 주어지며, 일시 판정된 시퀀스는 참조시퀀스 R로 지정된다(302).As shown in FIG. 3, in the data symbol detection method for a multicode DS / CDMA communication system, a received symbol sequence Z is received from a rake demodulator in order to recover a transmitted symbol first (301). The symbol sequence inputted to the detector is determined by the bit determiner 211 as '1' or '-1', respectively, and this determination is made for each component of every symbol and given a threshold for the determination, and is determined temporarily. The specified sequence is designated as the reference sequence R (302).
그리고, 생성된 참조시퀀스를 모태(seed)로 이용하여 전송되었을 것으로 가정되는 원형시퀀스를 생성한(303) 후, 멀티코드와 비선형 전달특성을 이용하여 왜곡을 구성하고 심볼시퀀스에 나타난 왜곡을 생성한다(304). 이때, 채널왜곡을 고려하기 위해 채널이득을 곱한다(305).After generating a circular sequence (303), which is assumed to have been transmitted using the generated reference sequence as a seed, the distortion is configured using multicode and nonlinear transfer characteristics, and the distortion shown in the symbol sequence is generated. 304. In this case, the channel gain is multiplied to consider the channel distortion (305).
입력된 수신심볼 시퀀스와 승산 과정(305)에서 승산된 출력 시퀀스간의 유사성을 평가하기 위해 유클리드 거리(D)를 계산한다(306). 여기서, 2K개의 거리 값이 계산된다.The Euclidean distance (D) is calculated to evaluate the similarity between the input received symbol sequence and the output sequence multiplied in the multiplication process (305). Here, 2K distance values are calculated.
이어서, 이들 중에서 가장 작은 값의 D를 갖는 왜곡 시퀀스를 선정하고 이것의 원형시퀀스를 새로운 참조시퀀스 Rs로 지정한다(307).Next, a distortion sequence having the smallest value D among them is selected and its circular sequence is designated as the new reference sequence R s (307).
그리고, 참조시퀀스 R과 D가 최소인 참조시퀀스R_s가 동일한지를 비교하여(308), 동일하면 참조시퀀스 R을 출력한 후(309), 다음 번에 입력되는 수신심볼 시퀀스에 대한 검출을 위해 수신심볼 시퀀스 입력 과정(301)부터 반복 수행한다. 이때, 참조시퀀스의 심볼은 직렬로 출력된다.The reference sequence R_s having the minimum reference sequence R and D is compared with each other (308). If the reference sequence R_s is the same, the reference sequence R is output (309), and then the reception symbol is detected to detect the next received symbol sequence. Repeated from the sequence input process (301). At this time, the symbols of the reference sequence are output in series.
만일, 비교 과정(308)에서 비교 결과 동일하지 않으면, 원형시퀀스 생성 과정(303)부터 반복 수행한다.If the comparison result is not the same in the comparison process 308, it repeats from the circular sequence generation process (303).
전술한 바와 같은 과정을 통해, 비트판정으로 인한 판정 오류를 개선할 수 있고, 또한 심볼 검출 과정에서 유사성 평가에 사용되는 원형시퀀스의 개수를 상당히 줄일 수 있다.Through the process as described above, it is possible to improve the determination error due to bit determination, and also significantly reduce the number of prototype sequences used for similarity evaluation in the symbol detection process.
즉, 수신심볼 시퀀스와의 유사성 평가를 위해 사용되는 심볼 시퀀스로서 왜곡의 근원인 전력증폭기의 비선형 입출력 응답특성과 채널 페이딩 특성을 고려하여 심볼 검출의 정확도를 높일 수 있고, 또한 전송 가능한 모든 심볼시퀀스에 대하여 평가하는 것이 아니라 오류 가능성이 가장 높은 심볼시퀀스로부터 가장 낮은 심볼시퀀스까지 순차적으로 유사성 평가를 함에 따라 전송 가능한 모든 심볼시퀀스를비교 평가하기 전에 최적의 심볼시퀀스를 검출할 수 있기 때문에 보다 높은 데이터레이트의 서비스를 위해 증가되는 확산코드에 대해서도 기하급수적인 심볼시퀀스 개수 증가와 계산 복잡도를 요하지 않아 실시간 처리를 할 수 있다.That is, it is a symbol sequence used for evaluating the similarity with the received symbol sequence, and it is possible to improve the accuracy of symbol detection in consideration of the nonlinear input / output response characteristics and the channel fading characteristics of the power amplifier which is the source of distortion, and also to all symbol sequences that can be transmitted. By evaluating the similarity sequentially from the most probable symbol sequence to the lowest symbol sequence, the optimal symbol sequence can be detected before the comparison of all transmittable symbol sequences. Even for spreading codes that are increased for services, real-time processing can be performed without requiring exponentially increasing number of symbol sequences and computational complexity.
예를 들면, 멀티코드 개수 K가 4인 경우 일반적인 검출방법은 2^2K개의 원형시퀀스를 생성하여 처리해야 하지만, 본 발명을 사용할 경우는 2K·N_r (N_r 〈32)개만을 생성하는 것으로 가능하다.For example, if the number of multicodes K is 4, the general detection method should generate and process 2 ^ 2K circular sequences, but in the case of using the present invention, it is possible to generate only 2KN_r (N_r < 32). .
실제로, N_r은 '10'이하이다. 이와 같은 결과는, 본 발명에서 보이는 있는 원형시퀀스 생성과정이 오류발생이 가장 큰 심볼시퀀스부터 순서대로 생성시키는데서 기인한다.In fact, N_r is less than or equal to '10'. The result is that the circular sequence generation process shown in the present invention is generated in order from the symbol sequence with the largest error occurrence.
이것은, 어떤 심볼시퀀스가 다른 심볼시퀀스로 바뀔 가능성이 한 비트가 다른 경우에서 가장 크고 모든 비트가 다른 경우에서 가장 작다는 사실에서 확인할 수 있다.This can be seen from the fact that the probability that one symbol sequence is changed to another symbol sequence is the largest in one case and the smallest in all other cases.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.The method of the present invention as described above may be implemented as a program and stored in a computer-readable recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.).
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명은, 멀티코드와 비선형 전달특성과 채널이득을 이용하여 전송 중에 야기된 왜곡을 갖는 왜곡 시퀀스로 추정하고, 또한 수신심볼 시퀀스와의 유사성 평가를 통해 심볼시퀀스를 선정함으로써, 비선형 전달 특성으로 인한 왜곡과 채널 왜곡이 있는 경우, 수신 심볼의 오류를 줄여 멀티코드 DS/CDMA 통신 시스템의 성능을 개선시킬 수 있고, 오류발생 가능성이 가장 큰 원형시퀀스를 우선적으로 생성하여 처리하기 때문에 평가되는 시퀀스의 갯수와 계산의 복잡도를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention estimates a distortion sequence having distortion caused during transmission by using multicode, nonlinear transfer characteristics, and channel gain, and selects a symbol sequence by evaluating similarity with a received symbol sequence. In the case of distortion and channel distortion due to propagation characteristics, it is possible to improve the performance of a multicode DS / CDMA communication system by reducing an error of a received symbol, and to generate and process a circular sequence with the highest error probability first. This can significantly reduce the number of sequences and the complexity of computation.
즉, 본 발명은, 수신심볼 시퀀스와의 유사성 평가를 위해 사용되는 심볼 시퀀스로서 왜곡의 근원인 전력증폭기의 비선형 입출력 응답특성과 채널 페이딩 특성을 고려하여 심볼 검출의 정확도를 높일 수 있고, 또한 전송 가능한 모든 심볼시퀀스에 대하여 평가하는 것이 아니라 오류 가능성이 가장 높은 심볼시퀀스로부터 가장 낮은 심볼시퀀스까지 순차적으로 유사성 평가를 함에 따라 전송 가능한 모든 심볼시퀀스를 비교 평가하기 전에 최적의 심볼시퀀스를 검출할 수 있기 때문에 보다 높은 데이터레이트의 서비스를 위해 증가되는 확산코드에 대해서도 기하급수적인 심볼시퀀스 개수 증가와 계산 복잡도를 요하지 않아 실시간으로 처리할 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention can improve the accuracy of symbol detection by considering the nonlinear input / output response characteristics and the channel fading characteristics of a power amplifier which is a source of distortion as a symbol sequence used for evaluating the similarity with a received symbol sequence. Rather than evaluating all symbol sequences, the similarity is evaluated sequentially from the most probable symbol sequence to the lowest one, so that the optimal symbol sequence can be detected before comparing and evaluating all transmittable symbol sequences. Spreading codes that are increased for high data rate services can be processed in real time without requiring exponentially increasing symbol sequence numbers and computational complexity.
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