KR100340377B1 - 디지털 통신 시스템에서의 탭핑된 지연 라인 프로세서의 탭 가중치들 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

탭핑된 지연 라인 공간/시간 프로세서용 가중치 계산 평가 방법을 개시한다. 논리 0을 나타내는지 또는 논리 1을 나타내는지가 가장 확실한 레벨을 갖는 심볼들이, 트레이닝 시퀀스와 함께 탭 가중치들을 설정하는 데 사용된다.

Description

디지털 통신 시스템에서의 탭핑된 지연 라인 프로세서의 탭 가중치들 조절 방법{A method of adjusting tap weights of a tapped delay line processor in digital communication system}
본 발명은 디지털 통신 시스템들, 예를 들어, 이동 셀룰라 전화 시스템들에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 통신 네트워크내의 전송에서 심볼들은 열화(degrade)된다. 예를 들어, GSM 시스템에서, 수신된 신호들은, 다중경로 전파로 인한 지연들, 동일 채널을 사용하는 단말기들로부터의 간섭, 및 더 일반적인 잡음에 의해 열화된다.
탭핑된(tapped) 지연 라인 공간 및/또는 시간 프로세싱은, 다중 경로 전파 및 다른 단말기들로부터의 간섭의 효과들을 감소시키는 데 사용될 수도 있으며, 공간 프로세싱은 간섭자들(interferers)로부터의 신호 레벨들을 감소시키기 위해 안테나 어레이를 조정하고, 시간 프로세싱은 다중경로 전파의 효과를 감소시킨다. 공간/시간 프로세싱은 안테나 어레이를 적응시키기 위해 한 개의 멀티브랜치 (multi-branch) 탭핑된 지연 라인 프로세서내에서 결합될 수 있다. 안테나를 적응시키기 위해, 이동 단말기를 통해 전송되는 심볼들의 각 프레임은, 26개 예상된(미리 알려진) 심볼들의 트레이닝(training) 시퀀스를 포함하는 미드 앰블(mid-amble)을 포함한다. 이동 단말기는 관련 기지국의 지시를 받아 다수의 미리 정해진 트레이닝 시퀀스 중 하나를 사용함으로써, 간섭하는 단말기들이 구별되는 것을 가능하게 한다. 어레이의 각 안테나는, 탭 출력 신호들이 가중되고 합산되는 각각의 탭핑된 지연 라인 등화기를 가진다. 공지된 이론상의 제안에서는, 가중치 w는,
W = Rxx -1rxd
와 같이 결정된다. 여기서, Rxx는 시스템으로의 입력의 자기상관 행렬(autocorrelation matrix)이고, rxd는 입력 신호와 기지의 시퀀스의 상호상관 벡터(crosscorrelation vector)이다. 실제로는, 추정치들은 트레이닝 시퀀스에 대한 순시 행렬들과 벡터의 평균을 얻어 평가할 수 있다.
상기 추정치들의 정확도는 짧은 26개 심볼 트레이닝 시퀀스에 의해 제한된다.
이러한 배경기술에 대응하여, 본 발명은, 기지의(known) 심볼 및 의사 기지(pseudo-known) 심볼을 참조하여, 연속적인 반복들에 의해 탭핑된 지연 라인 공간 및/또는 시간 프로세서의 탭 가중치들을 조절하는 방법을 제공하며, 가중된 탭 출력은 합산되는데, 여기서 제 1 반복은 트레이닝 시퀀스의 기지의 심볼을 참조하여 실행되고, 후속 반복들은, 기지의 심볼들 및 의사 기지 심볼들 둘 모두를 참조하여 행해지며, 후자(의사 기지 심볼들)는, 합산된 탭 출력 신호들의 실수부를 설정 레벨(set level)에 비교하고, 상기 설정 레벨의 한쪽에 속하는 상기 합산된 탭 출력 신호들에 논리 0의 심볼값을 할당하고, 상기 설정 레벨의 다른 한쪽에 속하는 상기 합산된 출력 신호들에 논리 1의 심볼값을 할당하고, 설정 레벨로부터 임계 거리를 초과하는 레벨의 상기 심볼값들을 의사 기지로 선택함으로써 선택되며, 상기 임계치는 반복들간에서 변화하고, 후속의 반복들은 다음과 같이 평가된다:
논리 0 값이 할당된 그 신호들의 레벨들의 평균과, 논리 1 값이 할당된 그 신호들의 레벨들의 평균을 계산하고;
논리 0 값이 할당된 각 신호의 레벨과 그 각각의 평균간의 거리, 및 논리 1 값이 할당된 각 신호의 레벨과 그 각각의 평균간의 거리를 계산하고;
상기 평균들로부터의 거리들의 합을 계산하고;
상기 설정 레벨로부터의 모든 신호들의 레벨들의 거리들을 계산하고;
상기 설정 레벨로부터의 모든 신호들의 레벨들의 거리들의 합을 계산하고;
상기 평균들로부터의 거리들의 합 대 상기 설정 레벨로부터의 모든 심볼들의 레벨들의 거리들의 합의 비율을 계산한다.
효과에 있어서, 논리 0 나타내는지 논리 1을 나타내는지가 가장 확실한 레벨들을 갖는 그러한 심볼들은, 트레이닝 시퀀스와 함께 탭 가중치들을 설정하는 데 사용된다. 다른 임계치들이 시도되고, 가장 낮은 비율을 생성하는 것이 선택될 수있다.
가중치 w는 다음과 같이 결정되는 것이 바람직하다.
w = Rxx -1rxd
여기서, Rxx는 시스템으로의 입력의 자기상관 행렬의 추정치이고, rxd는 기지의 심볼들 또는 기지 심볼들 및 의사 기지 심볼들의 시퀀스와 입력 신호의 상호상관 벡터의 추정치이다.
본 발명의 일 실시예가 이제 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 기술될 것이다.
도 1은 안테나 시스템 및 그 탭핑된 지연 공간/시간 프로세서의 개략도.
도 2는 트레이닝 시퀀스에서 수신된 신호 레벨을 도시한 도면.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 안테나 3 : 변환기
4 : 수신기 5 : 기억장치
6 : 탭핑된 지연 라인 8 : 각각의 가중치
12, 14 : 가산기 15 : 이동 단말기
도면을 참조하여, M개의 안테나들의 어레이(array)내에서 각 안테나(2)는 각각의 수신기(4)에 연결된다. 어레이에 의해 수신된 신호들은 변조된 가우스 최소 시프트 키(gaussian minimum shift key: GMSK)이다. 그 신호들은 수신기(4)에서 GMSK 신호의 차동 위상 인코딩을 제거하기 위해 역회전(de-rotated)된다. 상기 역회전된 각 수신기로부터의 신호는, 각각의 아날로그/디지털 변환기(3)에 공급되어 신호가 샘플링되고 양자화되고, 양자화된 샘플은 코딩된 디지털 신호들로 변환된다.
디지털화된 역회전 신호들은 신호들이 시퀀스로 판독될 수 있는 기억장치(5)에 저장된다.
디지털화된 역회전 신호들은 각 안테나를 위한 각각의 탭핑된 지연 라인(6)에 시퀀스로 판독된다. 각각의 탭핑된 지연 라인은 물리적일 수도 있고, 하나 이상의 데이터 프로세서들에 의해 시뮬레이팅(simulating)될 수도 있다. 그러한 프로세싱은 어떠한 경우에서도 실시간보다 더 빠르게 실행되어 몇몇의 반복들이 한 프레임내에서 실행될 수 있다.
탭핑된 지연 라인이 각 탭에서 물리적(physical)이거나 가상적(virtual)이거나, 신호는 각각의 가중치들(8)에 의해 가중되고, 가중된 신호들은 합산기(12)에서 합산된다. 각각의 공간/시간 프로세서로부터의 합들은 합산기(14)에서 합산된다.
이동 단말기(15)에 의해 전송된 신호의 각 프레임내에, 26개 예상된(미리알려진) 심볼들의 트레이닝 시퀀스를 포함하는 미드-앰블(mid-amble)이 존재한다. 다수의 다른 트레이닝 시퀀스들이 존재하며, 이동 단말기는 어느 시퀀스를 송신할 것인지를 기지국에 의해 지시받는다. 트레이닝 시퀀스는 단말기(15)와 간섭을 일으킬 수도 있는 이동 단말기에 의해 재사용되지 않으므로, 그들은 구별될 수 있다.
공간/시간 프로세서들을 가중하는 데 있어 그 이론적 근거는 Wiener-Hopf 방정식이다:
w = Rxx -1rxd
여기서, Rxx는 시스템으로의 입력의 자기상관 행렬(autocorrelation matrix)이고, rxd는 입력 신호와 기지의 시퀀스의 상호상관 벡터(crosscorrelation vector)이다.
자기상관 행렬과 상호상관 벡터의 추정은 순시(instantaneous) 심볼, 즉, 심볼 행렬들에 의한 심볼을 평균함으로서 이루어진다.
Rxx의 추정이 심볼들의 보다 긴 시퀀스를 사용하여 상세화되는 것을 가능하게 하기 위해, 합산기(14)의 출력은 심볼값들을 일시적으로 할당하도록 분석된다. 이를 위해, 의사 기지 심볼(pseudo-known symbols)들은 그 유효성에 있어서 적정한 정도의 확실성이 존재하는 트레이닝 시퀀스의 외부로부터 선택된다. 논리 0 또는 논리 1의 심볼값을 할당하는 일시적 선택은 합산기(14) 출력의 실수부의 레벨이 양(positive)인지 음(negative)인지 여부에 의존한다. 따라서, 0의 설정 결정 레벨(16)(도 2 참조)은, 논리 1 심볼들(20)의 레벨과 논리 0 심볼들(18)의 레벨을 구별한다.
제 2 반복에 있어서, 상기 결정 레벨(16)로부터의 모든 심볼들의 거리의 평균이 계산된다. 이 평균(28)은 도 2에서 결정 레벨(16)의 양 측에 도시된다. 레벨 28 외부에 속하는 임의의 심볼 레벨은 기지의 심볼 레벨로써 취급되고, Rxx행렬은 아래에 기술되는 바와 같이 계산되고 평가된다.
이후의 반복에서, 레벨(28)은 평균보다 50% 크거나 50% 작은 값까지, 예를 들어 10%들로, 양 방향들로 변화한다.
각 반복에 있어서, 양호함의 측정(measure of goodness)은 Rxx의 추정치를 평가할 수 있도록 하기 위하여 계산된다.
설정 레벨(16)과 논리 0 심볼들(18)의 레벨간의 거리들 d0의 평균(22)을 계산한다. 설정 레벨(16)과 논리 1 심볼들(20)의 레벨 사이의 거리들 d1의 평균(24)을 계산한다.
논리 0으로 구별되는 각 심볼(18)의 레벨과 그 각각의 평균(22) 간의 거리를 계산하고, 논리 1로 구별되는 각 심볼(20)의 레벨과 그 각각의 평균(24) 간의 거리를 계산하고, 상기 평균들로부터의 모든 거리들의 합을 계산한다.
상기 설정 레벨로부터의 모든 심볼들의 레벨들의 거리들을 계산하며, 상기 설정 레벨로부터의 모든 심볼들의 레벨들의 거리들의 합을 계산한다.
평균들으로부터의 거리의 합 대 설정 레벨로부터의 모든 심볼들의 레벨들의 거리의 합의 비율을 계산한다. 이러한 양호함의 측정이 더 작을수록, 출력 품질에 대한 선택이 더 나아진다. 이상적으로는, 논리 0으로 구별되는 심볼들의 레벨들은 모두 같고, 논리 1로 구별되는 심볼들의 레벨들은 모두 같으며, 0 및 1 심볼들의 레벨들은 그 결정 레벨(16)로부터 동일한 간격을 갖는다.
복원된 시퀀스내의 에러율(error rate)이 높더라도, 낮은 값을 얻을 수 있다는 것을 고려하기 위해, 상기 비율은 (1+N)에 의해 곱해지는 것이 바람직하고, 여기서 N은 설정 레벨에 참조한 값들이 할당된 심볼들과 기지의 시퀀스내의 심볼들 사이의 에러들의 수이다.
그렇게 얻어진 곱의 값은 양호함의 측정, 즉 Rxx의 추정치가 얼마나 양호한가에 관한 것이다. 상기 값이 더 낮을수록, 추정치는 더 양호하다.
일단 임계값이 완전히 설정되면, 양호함의 최고 상태를 만드는 Rxx행렬이 선택되고, 가중치 w11내지 wML를 결정를 결정하는 데 사용된다.
효과에 있어서, 논리 0 을 나타내는지 논리 1 을 나타내는지가 가장 확실한 레벨들을 갖는 심볼들은, 트레이닝 시퀀스와 함께 탭 가중치들을 설정하는 데 사용된다. 다른 임계들이 시도되고 가장 낮은 비율을 생성하는 것이 선택될 것이다.

Claims (3)

  1. 기지의(known) 심볼 및 의사 기지(pseudo-known) 심볼을 참조하여, 연속적으로 반복하여, 탭핑된 지연 라인 공간 및/또는 시간 프로세서의 탭 가중치들을 조절하는 방법으로서,
    가중된 탭 출력은 합산되는데, 제 1 반복은 트레이닝 시퀀스의 기지의 심볼을 참조하여 실행되고, 후속 반복들은, 기지의 심볼 및 의사 기지 심볼 둘 모두를 참조하여 행해지며, 후자(의사 기지 심볼)는, 상기 합산된 탭 출력 신호의 실수부를 설정 레벨과 비교하고, 논리 0의 심볼값을 상기 설정 레벨의 한 쪽에 속하는 상기 합산된 탭 출력 신호들에 할당하고, 논리 1의 심볼값을 상기 설정 레벨의 다른 쪽에 속하는 상기 합산된 탭 출력 신호들에 할당하고, 상기 설정 레벨로부터 임계 거리를 초과하는 레벨의 상기 심볼값들을 의사 기지로 선택함으로써 선택되며, 상기 임계치는 반복들간에 변화하고, 연속되는 반복은 다음에 의해 평가되는데:
    상기 논리 0값이 할당된 상기 신호들의 레벨들의 평균과, 상기 논리 1 값이 할당된 상기 신호들의 레벨의 평균을 계산하고;
    상기 논리 0 값이 할당된 각 신호의 레벨과 그 각각의 평균 간의 거리와, 상기 논리 1 값이 할당된 각 신호의 레벨과 그 각각의 평균 간의 거리를 계산하고,
    상기 평균들로부터의 거리들의 합을 계산하고;
    상기 설정 레벨로부터 모든 신호들의 레벨들의 거리들을 계산하고;
    상기 설정 레벨로부터 모든 신호들의 레벨들의 거리들의 합을 계산하고;
    상기 평균들로부터의 거리들의 합 대 상기 설정 레벨로부터 모든 심볼들의 레벨들의 거리들의 합의 비율을 계산하는, 탭 가중치들 조절 방법
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가중치들 w는,
    w = Rxx -1rxd
    로서 결정되고, Rxx는 상기 시스템에 대한 입력의 자기상관 행렬의 추정값이고, rxd는 기지 심볼들 또는 기지의 심볼들 및 의사 기지 심볼들의 시퀀스와 상기 입력 신호의 상호상관 벡터의 추정치인, 탭 가중치들 조절 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비율은 (1+N)에 의해 곱해지고, N은 설정 레벨에 참조한 값들이 할당된 심볼들과, 상기 기지의 시퀀스 또는 상기 기지의 시퀀스 및 의사 기지 시퀀스내의 심볼들 간의 에러의 수인, 탭 가중치들 조절 방법.
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