KR100447841B1 - 웨이트가 적응적으로 갱신되는 적응 안테나 수신 장치 - Google Patents

웨이트가 적응적으로 갱신되는 적응 안테나 수신 장치 Download PDF

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Abstract

적응 안테나 수신 장치는 유저에게 공통으로 제공되어 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환하는 멀티-빔 형성기(1)를 포함한다. 수신 복조부(2)는 유저 중 하나에 제공되어, 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응적으로 갱신되는 적응 웨이트로 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 패스 신호를 합성함으로써 상기 유저 중 상기 하나에 대한 복조 신호를 생성한다.

Description

웨이트가 적응적으로 갱신되는 적응 안테나 수신 장치{ADAPTIVE ANTENNA RECEPTION APPARATUS WITH WEIGHT UPDATED ADAPTIVELY}
본 발명은 적응 안테나 장치에 관한 것이다. 특히, 웨이트가 적응 제어되는 멀티-빔 신호로서 CDMA (code division multiple access) 신호를 수신하는 적응 안테나 수신 장치에 관한 것이다.
CDMA 시스템은 가입자 용량을 증대시킬 수 있는 가능성이 있고, 이동 통신 셀룰러 시스템의 무선 액세스 시스템으로 기대되고 있다. 그러나, 동시에 액세스하는 다른 유저 신호가 기지국 수신단에서 간섭 신호로서 기능을 하는 문제가 있다. 적응 어레이 안테나 수신 장치는 이 간섭 신호를 제거하여 희망하는 신호만 수신하는 방법으로서 공지되어 있다. 이 적응 어레이 안테나 수신 장치는 복수의 안테나에 의해서 신호를 수신하고, 복소수를 사용한 웨이팅 동작 및 합성 동작을 실행하여, 각 안테나의 수신 신호의 진폭과 위상을 제어하고 또한 희망하는 유저 신호를 수신하고 다른 유저 간섭 신호는 억제하는 지향성 빔이 형성된다.
도 1 은 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예의 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 1 을 참조하면, 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예는 수신 복조부(100) 및 패스 검출부(200)로 구성되어 있다. CDMA 신호는 어레이 안테나(도시되지 않음)에 의해서 수신된다. 어레이 안테나의 각 안테나에 의해서 수신되는 CDMA의 구성 요소를 이하 안테나-대응 다중 확산 신호라 한다. 패스 검출부(200)는 안테나-대응 다중 확산 신호로부터 멀티 패스의 패스 타이밍을 검출한다. 수신 복조부(100)는 검출 패스 타이밍에서 안테나-대응 다중 확산 신호에 대한 각 패스에 대하여 역확산을 실행하고, 희망 신호로부터 각 패스에 대한 지향성 빔 신호를 적응 형성하고, 지향성 빔 신호를 합성하여 복조 신호를 생성한다.
패스 검출부(200)는 슬라이딩 상관 유닛(201), 지연 프로파일 생성부(202), 지연 프로파일 합성부(203) 및 패스 타이밍 검출부(204)로 구성된다. 슬라이딩 상관 유닛(201)은 복수의 칩에 대한 안테나-대응 확산 신호에 대하여 칩 주기의 1/NR(NR은 양의 정수임)의 분해능으로 역확산 동작을 수행하고 역확산 신호의 계열(系列)을 출력한다. 지연 프로파일 생성부(202)는 슬라이딩 상관 유닛(201)으로부터 출력되는 각 안테나에 대하여 역확산 신호의 계열을 동 위상(同相)으로 벡터 평균하여 신호 레벨(진폭 또는 전력)을 계산하고, 임의의 소정의 시간 주기 동안 평균 동작을 수행한다. 따라서, 안테나-대응 지연 프로파일 생성부(202)는 각 안테나에 대한 소정의 시간 주기 동안 평균을 낸 안테나-대응 지연 프로파일을 생성한다.
지연 프로파일 합성부(203)는 안테나-대응 지연 프로파일을 합성하여 하나의 지연 프로파일을 생성한다. 패스 타이밍 검출부(204)는 지연 프로파일로부터 복수의 패스 타이밍을 검출하고 이 패스 타이밍은 수신 복조부(100)에 이용된다. 패스 타이밍 검출부(204)는 0.75 내지 1 칩의 패스 선택 간격을 통상적으로 취하면서 지연 프로파일로부터 순차로 큰 레벨에 대한 패스의 타이밍을 선택한다.
수신 복조부(100)는 멀티 패스의 L(L은 양의 정수)패스 (#1 내지 #L) 수신부(110-1 내지 110-L), 합성 유닛(120), 판정 유닛(130), 스위치(140), 감산기(150)로 구성되어 있다. 패스(#1 내지 #L) 수신부(110-1 내지 110-L)는 동일한 구조를 가지고 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이하, 패스(#i) 수신부(110-i)(1≤i≤L)의 회로 구성 및 동작을 설명한다. 패스(#1) 수신부(110-i)는 상관 유닛(111-i), 빔 형성기(112-i), 레이크 합성 웨이팅부(113-i), 정규화부(114-i), 승산기(115-i), 및 안테나 웨이트 적응 제어부(116-i)로 구성되어 있다.
상관 유닛(111-i)은 패스 타이밍 검출부(204)에 의해서 검출된 패스 타이밍에서 안테나-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행한다. 빔형성기(112-i)는 적응적으로 생성된 유저 고유의 안테나 웨이트를 사용하여 안테나 지향성을 갖는 상관 유닛(111-i)의 출력을 수신하고 패스 대응 지향성 빔 신호를 출력한다. 레이크 합성 웨이팅부(113-i)는 위상 변화를 보정하도록 패스 대응 지향성 빔에 대하여 웨이팅 동작을 수행한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부(113-i)는 패스 합성 후 SINR(희망신호전력 대 간섭잡음전력비)가 최대(최대비율 합성(maximum ration combining))가 되도록 웨이팅 동작을 수행한다.
합성 유닛(120)은 레이크 합성 웨이팅부(113-1 내지 113-L)의 출력을 가산하고 패스 합성을 행하여 고품질의 복조 신호를 출력한다. 판정 유닛(130)은 전송된 가능성이 높은 전송 신호를 복조 신호로부터 판정한다. 기지(旣知)의 참조 신호가 존재하는 경우 참조 신호로서 기지의 참조 신호를 사용하고, 기지의 참조 신호가 존재하지 않는 경우 참조 신호로서 판정 유닛(130)의 출력을 사용하도록 스위치(140)가 스위칭 동작을 수행한다. 감산기(150)는 참조 신호로부터 복조 신호를 감산하여 에러 신호를 생성한다. 감산기(150)에 의해서 생성되는 에러 신호는 패스(#1 내지 #L) 수신부(110-1 내지 110-L)에 각각 분배된다.
정규화부(114-i)는 레이크 합성 웨이팅부(113-i)에 의해서 추정되는 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행한다. 여기에서, 계산량을 줄이기 위해서 정규화부(114-i)가 생략되어 있다. 승산기(115-i)는 에러 신호와 정규화 채널 추정 신호를 승산한다.
안테나 웨이트 적응 제어부(116-i)는 상관 유닛(111-i)의 출력과 승산기(115-i)의 출력을 사용함으로써 안테나 웨이트를 적응적으로 갱신시킨다. 최대 제곱 평균 오차(MMSE : minimum mean square error) 제어가 안테나 웨이트 적응 제어부(116-i)에 통상적으로 사용된다. MMSE에서, 지향성은 희망하는 유저 신호로 향해지고 SINR을 최대화하도록 제어가 수행된다. 판정 에러 신호를 사용하는 적응 갱신 알고리즘으로서는 LMS(least mean square) 알고리즘과 RLS(recursive least square) 알고리즘이 공지되어 있다.
도 1에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예에서, 어레이 안테나로부터의 안테나-대응 수신 신호에 직접 웨이팅 합성 동작을 수행하여 지향 빔 신호가 형성된다. 그러나, 이 회로 구성에서, 패스 검출부(200)에서는 빔 형성이 수행되지 않는다. 따라서, 안테나 이득을 활용하기 위한 패스 검출이 수행될 수 없다. 따라서, 안테나의 수가 증가되는 경우 패스 검출 특성이 열화되는 문제가 있다.
도 2는 멀티-빔 시스템으로서 적응 안테나 수신 장치의 제 2 종래 예의 회로 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 적응 안테나 수신 장치의 제 2 종래 예는 멀티-빔 형성기(301), 패스 검출 및 빔 선택부(400), 및 수신 복조부(300)로 구성되어 있다.
멀티 빔 형성기(301)는 어레이 안테나(도시되지 않음)에 의해서 수신되는 CDMA 신호로서 안테나-대응 다중 확산 신호를 수신하고 빔-대응 확신 신호를 멀티-빔 신호로서 출력한다. 빔-대응 확산 신호 중 하나를 순차로 선택하면서 멀티 패스의 패스 타이밍을 검출한다. 수신 복조부(300)는 빔-대응 확산 신호 중 하나를 선택하고, 검출 패스 타이밍에서 선택된 빔-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작 수행하여 패스 대응 신호를 생성하고, 패스에 대한 패스 대응 신호에 웨이팅 합성 동작을 수행하여 복조 신호를 출력한다.
멀티 빔 형성기(301)는 멀티-빔 신호로서 안테나-대응 확산 신호를 수신하고 각 빔에 대한 빔-대응 확산 신호를 출력한다. 멀티-빔 시스템에서 계산량을 줄이기 위해서, 모든 유저에 대하여 역확산 동작을 행하기에 앞서 멀티-빔 형성기(301)가 통상적으로 배열되고, 모든 유저로부터의 신호가 멀티플렉스되는 다중 신호에 대하여 멀티-빔 수신 동작을 수행한다. 이에 의해서 유저당 계산량이 크게 감소될 수 있다.
패스 검출 및 빔 선택부(400)는 슬라이딩 상관 유닛(401), 지연 프로파일 생성부(402), 패스 타이밍 검출부(403) 및 패스 타이밍 검출부(404)로 구성되어 있다.
슬라이딩 상관 유닛(401)은 복수의 칩에 대한 빔-대응 확산 신호에 대하여 칩 주기의 1/NR(NR은 양의 정수임)의 분해능으로 역확산 동작을 수행하고 역확산 신호의 계열(系列)을 출력한다. 지연 프로파일 생성부(402)는 슬라이딩 상관 유닛(401)으로부터의 각 빔에 대한 역확산 신호의 계열을 동 위상(同相)으로 벡터 평균하고 신호의 레벨(진폭 또는 전력)을 계산하고, 임의의 소정의 시간 주기 동안 평균 동작을 수행한다. 따라서, 빔-대응 지연 프로파일이 얻어진다.
패스 타이밍 검출부(403)는 모든 빔에 대하여 독립적으로 빔-대응 지연 프로파일로부터 복수의 빔-대응 패스 타이밍을 검출한다. 패스 선택 간격이 0.75 내지 1 칩인 동안 빔-대응 지연 프로파일로부터 순차로 더 큰 레벨에 대한 패스의 타이밍을 선택하도록 패스 타이밍 검출이 통상적으로 수행된다. 패스 타이밍 검출부(404)는 패스 타이밍 검출부(403)에 의해서 검출되는 빔-대응 패스 타이밍을 수집하고 수집된 빔-대응 패스 타이밍으로부터 복수의 큰 레벨로 패스의 타이밍을 선택하고 선택된 패스 타이밍 세트와 선택된 패스 타이밍의 빔 수를 출력한다.
수신 복조부(300)는 패스의 수에 대한 L 패스(#1 내지 #L) 수신부(310-1 내지 310-L) 및 합성 유닛(320)으로 구성되어 있다. 패스(#1 내지 #L) 수신부(310-1 내지 310-L)는 동일 회로 구성을 가지고 있으며 동일한 동작을 수행한다. 이하, 패스 수신부(310-i)(1≤i≤L)를 설명한다. 패스 수신부(310-i)는 스위치(311-i), 상관 유닛(312-i), 및 레이크 합성 웨이팅부(313-i)로 구성되어 있다.
스위치(311-i)는 빔-대응 확산 신호 중에서 하나를 선택하도록 빔/패스 타이임 검출부(404)로부터 출력되는 빔 수에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 상관 유닛(312-i)은 패스 타이밍 검출부(404)에 의해서 선택되는 패스 타이밍에서 선택된 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행한다.
레이크 합성 웨이팅부(313-i)는 위상 변화를 보정하도록 상관 유닛(311-i)의 출력에 대하여 웨이팅 동작을 수행한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부(313-i)는 패스 합성 후에 SINR에 대한 웨이팅 동작을 최대(최대비율 합성)가 되도록 수행한다. 합성 유닛(32)은 패스 합성을 위해서 레이크 합성 웨이팅부(313-1 내지 313-L)의 출력을 더하여 고품질의 복조 신호를 출력한다.
상술한 바와 같은 회로 구성의 적응 안테나 수신 장치에서, 패스 검출 및 빔 선택부(400)는 멀티-빔 형성기(301)에 의해서 형성되는 빔-대응 확산 신호를 사용하여 패스 검출을 수행한다.
따라서, 안테나의 수가 증가되는 경우에도 패스 검출 특성은 결코 열화되지 않는다.
그러나, 도 1에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예에서는 패스 검출부(200)에서 빔 형성이 수행되지 않는다. 따라서, 안테나 이득을 활용하기 위한 패스 검출이 수행될 수 없다. 이러한 이유 때문에, 안테나의 수가 증가되는 경우에 패스 검출 특성이 열화된다. 또한, 패스 검출부(200)는 수신 복조부(100)의 빔 형성기(112-1 내지 112-L)에 사용되는 초기 안테나 웨이트를 패스 타이밍 검출과 동시에 생성할 수 없다.
또한, 도 2에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 2 종래 예는 상술한 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 이 구조에서 수신 복조부(300)는 멀티-빔 형성기(301)의 출력으로부터 선택된 빔-대응 확산 신호를 처리한다. 따라서, 안테나-대응 신호가 직접 수신되는 도 1에 나타낸 수신 복조부(100)와 같지 않게, 수신 SINR가 최대인 적응 빔 형성이 성취될 수 없다.
상술한 설명과 관련하여, 무선 기지국의 어레이 안테나 시스템이 일본국 공개특허공보(JP-A-평성 11-266180)에 개시되어 있다. CDMA 모바일용 무선 기지국의 어레이 안테나 시스템에서, 빔 형성기(12)는 어레이 안테나(11)의 복수의 안테나 소자에 의해서 수신되는 멀티 패스 신호에 대하여 빔 형성을 수행하여 복수의 빔(B1 내지 B4)이 형성되고 이는 멀티 패스의 각 패스에 대하여 제공되는 역확산/지연 조절부(핑거부)(131 내지 13k)에 공급된다. 각 핑거부는 복수의 빔 중 대응하는 것에 대하여 역확산 동작을 수행한다. 빔 선택기(15)는 모든 패스의 모든 빔을 위해 역확산 신호 중에서 보다 큰 신호 성분을 갖는 것을 선택한다. 합성부(17)는 선택된 역확산 신호와 웨이트를 합성하고, 판정부(18)는 합성 신호에 기초하여 데이터를 식별한다. 탐색기는 멀티 패스 신호들 사이의 시간 간격을 측정하고, 역확산 동작 개시 타이밍과 지연 시간 신호를 멀티 패스의 패스마다 제공되는 역확산/지연 조절부에 공급한다.
또한, 적응 어레이 변화 수신기가 일본국 공개특허공보(JP-P2000-31874A)에 개시되어 있다. 이 참조에서, 수신 회로는 복수의 안테나로부터 출력되는 각 수신 신호를 위상 검출하고, 수신 신호의 위상에 따른 위상 기본 대역 신호 또는 수신 신호의 위상 사이의 시간차 값을 출력한다. 위상 에러 검출부는 위상 기본 대역 신호로부터의 왜곡과 간섭 및 잡음이 없는 경우 이상적인 심볼 포인트의 절반의 위상을 감산하고, 표시로 위상 에러를 이상적인 심볼 포인트의 절반에 출력한다. 절대값 계산부는 각 브랜치에 대한 위상 에러로서의 표시로 각 위상 에러의 절대값을 출력한다. 웨이트 계산부는 각 수신 신호에 따른 웨이트를 출력한다. 웨이팅부는웨이팅하고 그 웨이팅을 각 브랜치의 위상 에러에 더한다. 제 1 결합부는 웨이팅부에 의해서 웨이팅되는 각 브랜치의 위상 에러를 더하여 합성하고, 이상적인 심볼 포인트의 절반의 모든 포인트를 위하여 이상적인 심볼 포인트의 절반에 제 1 합성 위상 에러를 출력한다. 제 2 합성부는 웨이트를 더하고 그 웨이팅에서 제 1 합성 위상 에러를 감산하고, 나머지 절반의 이상적인 심볼 포인트 모두를 위하여 이상적인 심볼 포인트의 나머지 절반에 제 2 합성 위상 에러를 출력한다. 이상적인 심볼 포인트의 나머지 절반은 π 라디안의 위상에 의해서 이상적인 심볼 포인트의 절반과 상이한 위상을 갖는다. 판정부는 제 1 및 제 2 합성 위상 에러 중 가장 작은 것에 대응하는 이상적인 심볼 포인트를 판정하고 복조 데이터로서 판정된 이상적인 심볼 포인트에 대응하는 코드를 출력한다. 웨이트 계산부는 각 수신 신호의 수신 신호 강도, 참조 데이터에 대응하는 이상적인 심볼 포인트의 제 1 또는 제 2 합성 위상 에러, 및 참조 데이터에 대응하는 이상적인 심볼 포인트의 각 브랜치 위상 에러에 따라서 합성된 웨이트를 갱신시킨다. 참조 데이터는 상기 판정부로부터의 전송 신호 또는 복조 데이터에 포함된 데이터로 알려져 있다.
또한, 어레이 안테나 수신 장치가 일본국 공개특허공보(JP-P2000-91833A)에 개시되어 있다. 이 참조에서, 어레이 안테나 수신 장치는 임의의 진폭과 위상 회전과 병행하여 제공되는 복수의 안테나 소자에 의해서 수신되는 신호를 부여함으로써 희망하는 안테나 패턴이 형성된다. 아날로그 빔 형성기는 각 안테너 소자의 출력 신호를 입력하고, 인접하는 출력 빔 사이의 위상차가 선택 출력 빔에 의존하여 결정되는 일정값을 나타내도록 빔을 합성한다. 복수의 수신기는 빔 형성기의 각 출력 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 위상 보정부는 안테나 소자 사이의 위상차가 일정값이 되도록 각 수신기의 출력 신호에 위상 보정량이 주어진 디지털 신호로 상기 디지털 신호를 변환시킨다. 외상 보정부는 계산부와 복수의 위상 회전부로 구성되어 있다. 계산부는 인접하는 빔 사이의 디지털 신호를 승산하고, 이 승산 결과로부터 일정값을 감산하여 위상 보정량이 결정되고, 이 위상 보정량을 후속하는 인접하는 빔 사이의 디지털 신호로부터 결정된 위상 보정량에 더한다. 복수의 위상 회전부는 기준량을 제외한 위상 보정량만큼 상기 디지털 신호를 위상 회전시킨다.
또한, CDMA 셀룰러 시스템에서의 패스 탐색 회로가 일본국 특허공개공보(JP-P2001-36451A)에 개시되어 있다. 이 참조에서, 패스 탐색 회로는 복수의 소자의 안테나부로 구성되어 있다. 복수의 무선 수신부는 안테나부의 각 소자에 의해서 수신되는 무선 주파수 신호를 기본 대역 신호로 주파수 변환시킨다. 아날로그 디지털 변환기는 각 기본 대역 신호를 디지털 데이터로 변환시킨다. 수신단 상의 기지의 신호와 기본 대역 신호의 상호 상관 관계를 계산하고 상관 신호를 출력한다. 웨이트 평균 계산부는 특정 웨이트 계수에 기초하여 상관 계산부로부터 출력되는 상관 신호에 웨이팅 동작 및 더하는 동작을 수행하고 소정의 회수 동안 평균 동작을 수행한다. 상관 피크 검출부는 웨이팅 평균부로부터 출력되는 지연 프로파일로서 웨이팅 평균 동작후에 상관 신호 중에서 하나 이상의 피크를 검출하고, 수신 패스의 수신 타이밍과 수신 레벨로서 검출되는 피크에 대응하는 수신 타이밍과 수신 레벨을 출력한다. 웨이팅 제어 유닛은 웨이트 계수를 제어함으로서 안테나부의 지향성을 설정하고, 통신단으로서 모바일 단말기가 존재하는 섹터를 분할하도록 복수의 안테나 지향성을 형성하기 위해서 복수의 웨이트 계수를 생성한다.
또한, CDMA 적응 수신 장치가 일본국 특허 제2,914,445호에 개시되어 있다. 이 참조에서, CDMA 적응 수신 장치는 모든 유저에 대한 웨이팅 합성부와 웨이팅 제어부의 한 세트와 에러 생성부로 구성되어 있다. 웨이팅 합성부는 코드 분할 다중 액세스 신호를 수신하는 N개의 안테나의 각각의 입력에 대응하는 웨이팅 합성 동작을 수행한다. 웨이팅 제어부는 웨이팅 동작에 대한 안테나 웨이트 계수를 출력한다. 에러 생성부는 웨이팅 합성부로부터 출력되는 수신 신호로부터 멀티 패스 중 M 패스에 대응하는 타이밍에서 복조되는 M 복조 신호와 채널 추정 신호로부터 희망하는 신호에 대하여 수신 패스에 대응하는 M 에러 신호를 생성하고, 이 에러 신호를 합성하여 웨이팅 제어부로 출력한다.
또한, 다이버시티 수신 장치가 국제 특허 출원 WO97/20400에 개시되어 있다. 이러한 다이버시티 수신 장치에서, 상관 유닛은 직접 CDMA 시스템에 전송된 데이터가 수신되는 경우 모든 브랜치에 대하여 복수의 페이딩 수신파를 역확산시킨다. 복수의 승산기는 역확산 신호와 웨이트 계수를 승산한다. 다이버시티 수신 장치는 데이터 신호를 재생하는 식별부와, 웨이트 계수를 제어하기 위한 피드백 데이터로서 식별부로부터의 출력과 식별부에 대한 입력 신호로부터 얻어지는 식별 에러 신호를 사용하는 웨이트 계수 계산부로 구성되어 있다.
본 발명의 목적은 계산량이 크게 감소될 수 있는 적응 안테나 수신 장치를제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 패스 검출 특성과 수신 복조 특성을 실현할 수 있는 적응 안테나 수신 장치를 제공하는데 있다.
도 1 은 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 적응 안테나 수신 장치의 제 2 종래 예의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에서의 멀티-빔 형성기의 회로를 나타낸 블록도.
도 5의 (a)는 6개의 안테나가 라인 상에 배열된 안테나 구조에서 6개의 빔의 직교 멀티-빔 패턴을 나타낸 도면.
도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서의 빔들 사이에 하나의 빔 씩 추가되는 12개의 빔의 패턴을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에서의 웨이팅 합성부의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에서의 레이크 합성 웨이팅부의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 8은 본 발명의 실시예에서의 레이크 합성 웨이팅부의 다른 회로 구성을나타낸 블록도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에서의 지연 프로파일 생성부의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에서의 직교 멀티-빔 그룹 선택부의 회로 구성을 나타낸 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 멀티-빔 형성기
2 : 수신 복조부
3-1 내지 3-L : 패스 수신부
31-i : 상관 유닛
32-i : 웨이팅 합성부
33-i : 레이크 합성 웨이팅부
34-i : 정규화부
35-i : 승산기
36-i : 웨이트 적응 제어부
본 발명의 일예로, 적응 안테나 수신 장치는 멀티-빔 형성기 및 수신 복조부를 포함한다. 멀티-빔 형성기는 유저에게 공통으로 제공되어, 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환시킨다. 수신 복조부는 유저 중 하나에 제공된다. 수신 복조부는 빔-대응 확신 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응적으로 갱신된 적응 웨이트를 빔-대응 상관 신호와 웨이팅시켜서 패스 신호를 생성하고, 패스 신호를 합성함으로서 하나의 유저에 대한 복조 신호를 생성한다.
여기서, 멀티-빔 형성기는 이전 승산기와 이전 합성 회로의 그룹을 포함한다. 이전 승산기의 그룹은 어레이 안테나의 빔 패턴에 대해서 각각 제공된다. 각 그룹의 이전 승산기 각각은 안테나-대응 확산 신호 중 하나와 소정의 빔 웨이트를 승산하여 빔 웨이트 확산 신호를 생성한다. 이 그룹에 대하여 이전 합성 회로의 각각 제공되어 그룹의 빔 웨이트 확산 신호를 합성하여 빔-대응 확산 신호 중 하나를 생성한다.
또한, 수신 복조부는 수신부, 수신 합성 유닛 및 에러 신호 생성부를 포함할 수도 있다. 각 수신부는 패스 중 하나에 제공된다. 수신부는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 빔-대응 상관 신호와 적응 웨이트를 웨이팅시킴으로써 패스에 대한 패스 신호 중 하나를 생성하고, 빔-대응 상관 신호와 에러 신호에 기초하여 적응 웨이트를 갱신시킨다. 수신 합성 유닛은 수신부에 제공되어 수신부로부터의 패스 신호를 합성하여 복조 신호를 출력한다. 에러 신호 생성부는 복조 신호간 차를 나타내기 위한 기지의 참조 신호 또는 복조 신호, 그리고 상기 기지의 참조 신호 또는 하나의 유저로부터의 전송 추정 신호로부터 에러 신호를 생성하고 이 에러 신호를 수신부로 전송한다.
이 경우에, 에러 신호 생성부는 판정부, 스위치 및 감산기를 포함할 수도 있다. 판정부는 복조 신호로부터 전송 추정 신호를 판정한다. 스위치는 전송 추정 신호와 기지의 참조 신호 중 하나를 참조 신호로서 선택한다. 감산기는 이 참조 신호로부터 복조 신호를 감산하여 에러 신호를 생성하여 에러 신호를 수신부에 전송한다.
또한, 수신부는 상관 유닛, 웨이팅 합성부, 레이크 합성 웨이팅부, 수신 승산기 및 웨이트 적응 제어부를 포함할 수도 있다. 상관 유닛은 패스 타이밍에서 빔-대응 확산 신호의 상관을 계산하여 빔-대응 상관 신호를 생성한다. 웨이팅 합성부는 상관 유닛으로부터 출력되는 빔-대응 상관 신호를 적응 웨이트와 웨이팅시키고 웨이팅된 빔-대응 상관 신호를 합성하여 웨이트 패스 신호를 생성한다. 레이크 합성 웨이팅부는 웨이트 패스 신호에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변화를 보정함으로써 패스 신호를 생성하고, 웨이트 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정한다. 수신 승산기는 에러 신호와 채널 추정 신호를 승산한다. 웨이트 적응 제어부는 수신 승산기의 출력과 빔-대응 상관 신호에 기초하여 적응 웨이트를 갱신시킨다.
이 경우에, 수신부는 레이크 합성 웨이팅부와 수신 승산기 사이에 제공되어 레이크 합성 웨이팅부에 의해서 추정되는 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행하는 정규화부를 더 포함할 수도 있다. 수신 승산기는 채널 추정 신호 대신에 정규화부의 출력과 에러 신호를 승산한다.
또한, 웨이팅 합성부는 웨이팅 복소 공액 계산 회로, 웨이팅 승산기, 및 웨이팅 합성 회로를 포함할 수도 있다. 웨이트 복소 공액 계산 회로는 적응 웨이트의 복소 공액을 계산한다. 웨이트 승산기는 빔-대응 상관 신호와 적응 웨이트의 복소 공액을 승산한다. 웨이팅 합성 회로는 웨이트 승산기의 출력을 합성하여 웨이트 패스 신호를 생성한다.
또한, 레이크 합성 웨이팅부는 채널 추정부, 레이크 복소 공액 계산 회로 및 레이크 승산기를 포함할 수도 있다. 채널 추정부는 웨이트 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정한다. 레이크 복소 공액 계산 회로는 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산한다. 레이크 승산기는 채널 추정 신호의 복소 공액과 웨이트 패스 신호를 승산하여 패스 신호를 생성한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부는 채널 추정부, 레이크 복소 공액 계산 회로, 제 1 레이크 승산기, 간섭 전력 추정부, 역수 계산부 및 제 2 레이크 승산기를 포함할 수도 있다. 채널 추정부는 웨이트 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정한다. 레이크 복소 공액 계산 회로는 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산한다. 제 1 레이크 승산기는 채널 추정 신호의 복소 공액과 웨이트 패스 신호를 승산하여 패스 신호를 생성한다. 간섭 전력 추정부는 웨이트 패스신호로부터 간섭 전력을 계산한다. 역수 계산부는 간섭 전력의 역수를 계산한다. 제 2 레이크 승산기는 제 1 레이크 승산기의 출력과 역수 계산부의 출력을 승산한다.
적응 안테나 수신 장치는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍을 검출하고 패스 타이밍을 수신부로 출력하는 패스 검출부를 더 포함할 수도 있다.
이 경우에, 패스 검출부는 슬라이딩 상관 유닛, 지연 프로파일 생성부, 지연 프로파일 합성부 및 패스 타이밍 검출부를 포함할 수도 있다. 이 슬라이딩 상관 유닛은 복수의 칩에 대한 빔-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행하고 빔-대응 역확산 신호의 계열을 출력한다. 지연 프로파일 생성부는 빔-대응 역확산 신호의 계열로부터 빔-대응 지연 프로파일을 생성한다. 지연 프로파일 합성부는 하나 이상의 빔-대응 지연 프로파일을 선택하여 합성함으로써 하나의 지연 프로파일을 생성한다. 패스 타이밍 검출부는 지연 프로파일로부터 패스 타이밍을 검출하고 수신 복조부로 출력한다.
또한, 웨이트 적응 제어부는 빔 선택 신호에 응답하여 적응 웨이트의 초기 데이터를 설정한다. 이때, 적응 안테나 수신 장치는 상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하여 상기 수신부에 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고, 상기 지연 프로파일과 상기 패스 타이밍으로부터 상기 빔 선택 신호를 생성하여 상기 수신부에 출력하는 패스 검출부를 더 포함할 수도 있다.
또한, 수신부는 직교 멀티-빔 그룹 선택부, 상관 유닛, 웨이팅 합성부, 레이크 합성 웨이팅부, 수신 승산기, 및 웨이트 적응 제어부를 포함할 수도 있다. 직교 멀티-빔 그룹 선택부는 빔 선택 신호에 응답하여 빔-대응 확산 신호로부터 직교하는 것을 선택하고, 이 직교하는 빔-대응 확산 신호는 빔-대응 확산 중에서 최대 레벨을 갖는 빔-대응 신호를 포함한다. 상관 유닛은 패스 타이밍에서 직교 빔-대응 확산 신호의 상관을 계산하여 빔-대응 상관 신호를 생성한다. 웨이팅 합성부는 상관 유닛으로부터 출력되는 빔-대응 상관 신호를 적응 웨이트로 적응시키고 웨이트 빔-대응 상관 신호를 합성하여 웨이트 패스 신호를 생성한다. 레이크 합성 웨이팅부는 웨이트 패스 신호에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변화를 보정함으로써 패스 신호를 생성하고, 웨이트 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정한다. 수신 승산기는 에러 신호와 채널 추정 신호를 승산한다. 웨이트 적응 제어부는 빔 선택 신호에 응답하여 적응 웨이트의 초기 데이터를 설정하고 수신 승산기의 출력과 빔대응 상관 신호에 기초하여 적응 웨이트를 갱신한다.
이 경우에, 적응 안테나 수신 장치는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍을 검출하여 수신부로 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고, 패스 타이밍과 지연 프로파일로부터 빔 선택 신호를 생성하여 수신부로 출력하는 패스 검출부를 더 포함할 수도 있다.
이 경우에, 패스 검출부는 슬라이딩 상관 유닛, 지연 프로파일 생성부, 지연 프로파일 합성부, 패스 타이밍 검출부 및 빔 선택 신호 생성부를 포함할 수도 있다. 슬라이딩 상관 유닛은 복수의 칩에 대한 빔-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행하고 빔-대응 역확산 신호의 계열을 출력한다. 지연 프로파일 생성부는 빔-대응 역확산 신호의 계열로부터 빔-대응 지연 프로파일을 생성한다. 지연 프로파일 합성부는 하나 이상의 빔-대응 지연 프로파일을 선택하고 합성하여 지연 프로파일을 생성하고 지연 프로파일의 레벨을 출력한다. 패스 타이밍 검출부는 지연 프로파일로부터 패스 타이밍을 검출하고 수신 복조부로 출력한다. 빔 선택 신호 생성부는 패스 타이밍 검출부로부터 패스 타이밍에 응답하여 지연 프로파일의 레벨로부터의 빔 선택 신호를 생성한다.
본 발명의 다른 예에서, 적응 안테나 수신 장치는 멀티-빔 형성기, 수신 복조부 및 패스 검출부를 포함한다. 멀티-빔 형성기는 유저에게 공통으로 제공되어, 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환시킨다. 수신 복조부는 유저 중 하나에 대하여 제공된다. 수신 복조부는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응적으로 갱신된 적응 웨이트를 가지고 빔-대응 상관신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 패스 신호의 합성에 의해서 한 유저에 대하여 복조 신호를 생성한다. 패스 검출부는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍을 검출하고 패스 타이밍을 수신 복조부에 출력한다.
본 발명의 또 다른 예에서, 적응 안테나 수신 장치는 멀티-빔 형성기, 수신 복조부, 및 패스 검출부를 포함한다. 멀티-빔 형성기는 유저에게 공통으로 제공되어, 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환시킨다. 수신 복조부는 유저들에게 대하여 제공된다.
수신 복조부 각각은 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응 갱신된 적응 웨이트를 가지고 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 패스 신호를 합성함으로써 유저 중 하나에 대하여복조 신호를 생성한다. 적응 웨이트의 초기 데이터는 빔 선택 신호에 응답하여 설정된다. 경로 검출부는 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍을 검출하여 수신 복조부로 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고, 패스 타이밍과 지연 프로파일로부터 빔 선택 신호를 생성하여 수신부로 출력한다.
다음으로, 본 발명의 적응 안테나 수신 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 역확산 동작후에 멀티-빔 형성기(1)의 모든 출력이 웨이팅되고 합성되어 멀티-빔 시스템에서의 종래 예에서와 동일한 효과가 실현되는 회로 구성을 갖는다.
이 목적을 위해서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 모든 유저에게 제공되는 멀티-빔 형성기(1)와 유저에게 각각 제공되는 수신 복조부(2)로 구성되어 있다. CDMA(code division multiple access)신호가 어레이 안테나(도시되지 않음)의 안테나에 의해서 수신되어 빔-대응 확산 신호의 멀티-빔 신호가 출력될 때 멀티-빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신한다. 안테나-대응 확산 신호 각각은 안테나마다에 대한 확산 신호이고, 빔-대응 확산 신호 각각은 어레이 안테나의 빔 패턴마다 또는 빔마다에 대한 확산 신호이다. 수신 복조부(2)는 빔-대응 확산 신호를 수신하고, 각 패스 타이밍에서 상관 계산 또는 역확산 동작을 수행하고, 웨이팅 합성 동작을 통해 복조 신호를 출력한다.
멀티 빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신하고 멀티-빔 신호로서 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환한다. 통상적으로, 멀티-빔 시스템에서 계산량을 줄이기 위해서, 멀티-빔 형성기(1)는 모든 유저에 대한 역확산 동작 이전에 배열되고, 모든 유저로부터의 신호가 다중화된 CDMA신호의 확산 신호에 공통으로 멀티-빔 신호 수신 동작을 수행한다. 이에 의해서, 유저 당 계산량이 크게 줄어들 수 있다.
유저 마다에 대한 수신 복조부(2)는 멀티 패스 전파 루트(도시되지 않음)의 패스 수만큼의 L(L은 양의 정수)패스(#1 ~ #L)수신부(3-1 내지 3-L), 합성부(4), 판정부(5), 스위치(6), 및 감산기(7)로 구성되어 있다.
패스(#1 내지 #L)수신부(3-1 내지 3-L)는 동일한 회로 구성을 가지고 있으며 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이하, 패스 수신부(3-i)(1≤i≤L)를 설명한다. 패스 수신부(3-i)는 상관 유닛(31-i), 웨이팅 합성부(32-i), 레이크 합성 웨이팅부(33-i), 정규화부(34-i), 승산기(35-i), 및 웨이트 적응 제어부(36-i)로 구성되어 있다.
상관 유닛(31-i)은 패스 타이밍에서 빔-대응 확산 신호를 역확산시켜 빔-대응 역확산 신호를 생성하는데, 즉, 확산 코드와 빔-대응 확산 신호의 상관을 계산하여 빔-대응 상관 신호를 생성한다.
제 1 실시예에서, 상관 유닛(31-1 내지 31-L)은 멀티-빔 형성기(1)와 웨이팅 합성부(32-1 내지 32-L) 사이에 존재한다. 그러나, 이들은 선형의 연속 합성되어 있기 때문에, 이들은 도 1에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예에서의 빔 형성기의 동작과 마찬가지 방법으로 동작한다.
웨이팅 합성부(32-i)는 유저 고유 웨이트를 사용하여 상관 유닛(31-i)으로부터 출력되고 적응 제어되는 빔-대응 상관 신호를 웨이팅 및 합성한다.
레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스(#i)에 대한 적응 웨이팅 합성부(32-i)의 출력에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변화를 보정한다. 이때, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스 합성 후 SINR에 대한 웨이팅 동작이 최대(최대비율 합성)가 되도록 수행한다. 게다가, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 전송 패스를 추정하여 채널 추정 신호를 생성한다.
합성 유닛(4)은 레이크 합성 웨이팅부(33-1 내지 33-L)의 출력을 가산하거나 또는 합성하여 패스 합성을 수행하여 고품질 복조 신호를 출력한다. 판정 유닛(5)은 전송된 확률이 높은 전송 신호, 즉 유저로부터 전송된 전송 신호를 복조 신호로부터 판정한다. 스위치(6)는 참조 신호로서, 기지의 참조 신호가 존재하는 경우 기지의 참조 신호를, 어떠한 기지의 참조 신호도 존재하지 않는 경우 판정 유닛(5)의 출력을 선택한다. 감산기(7)는 참조 신호로부터 복조 신호를 감산하여 에러 신호를 생성한다. 감산기(7)에 의해서 생성되는 에러 신호는 패스(#1 내지 #L)수신부(3-1 내지 3-L)에 분배된다.
정규화부(34-i)는 레이크 합성 웨이팅부(33-i)에 의해서 추정되는 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행한다. 여기서 정규화부(34-i)를 생략하여 계산량을 줄일 수도 있다.
승산기(35-i)는 에러 신호와 정규화된 채널 추정 신호를 승산한다. 웨이트 적응 제어부(36-i)는 승산기(35-i)의 출력과 상관 유닛(31-i)으로부터의 빔-대응 상관 신호를 사용하여 웨이트를 적응적으로 갱신시킨다. 희망 유저 신호의 수신 SINR을 최대화하기 위해서 웨이트 적응 제어부(36-i)에 통상적으로 최대 평균 제곱 에러(MMSE)제어가 사용된다. 웨이트 적응 제어부(36-i)의 동작은 기본적으로 도 1에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 1 종래 예에서의 안테나 웨이트 적응 제어부의 동작과 동일하다. 웨이팅 합성 신호가 안테나-대응 신호인지 빔-대응 신호인지의 여부에만 차이가 있다.
판정 에러 신호를 사용하는 적응 갱신 알고리즘으로서 LMS(least mean square)와 RLS(the recursive least square)와 같은 알고리즘이 공지되어 있다. 본 실시예에서, 이들 적응 갱신 알고리즘 중 임의의 알고리즘이 사용될 수 있다. 도 3에 나타낸 회로 구성에서, 판정 에러 신호는 패스 합성 후의 신호를 사용하여 검출된다. 그러나, 패스 합성전 패스마다에 대하여 검출하는 방법이 사용될 수도 있다.
또한, 각 패스에 대하여 공통으로 웨이팅 동작을 수행하기 위하여 적응 제어를 수행하는 방법이 개발되었다. 위상 변화의 역 보정이 판정 에러 신호에 대하여 수행된다는 점에서 회로 구성의 변경은 본 발명에 공통적으로 이루어지며 이는 본 발명의 제 1 실시예의 일 형태이다. 본 발명은 이 변경에 응용될 수 있다. 이 변경의 회로 구성은 일본국 특허출원번호(JP-A-평성 11-055216)에 상세하게 개시되어 있다.
도 4는 도 3의 멀티-빔 형성기(1)의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4에서, 멀티-빔 형성기(1)는 M×N(M과 N은 양의 정수) 승산기(21-1-1 내지 21-1-N, 21-2-1 내지 21-2-N, 21-M-1 내지 21-M-N)와 M 합성 유닛(22-1 내지 22-M)으로 구성되어 있다. 각 승산기(21-1-1 내지 21-1-N, 21-2-1 내지 21-2-N, 21-M-1 내지 21-M-N)는 대응 빔 웨이트를 가지고 안테나-대응 확산 신호 중 대응하는 것에 대하여 웨이트 동작을 수행한다. 각 M 합성 유닛(22-1 내지 22-M)은 승산기(21-1-1 내지 21-1-N, 21-2-1 내지 21-2-N, 또는 21-M-1 내지 21-M-N)의 N 출력을 가산한다. 따라서, 빔-대응 확산 신호가 생성된다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 도 3의 멀티-빔 형성기(1)의 빔 패턴 예를 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 6개의 안테나가 일직선상에 배열되는 안테나 구조로 6개의 빔의 직교 멀티-빔 패턴을 나타낸 도면이다. 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에 나타낸 빔 사이에 하나의 빔이 추가된 12개의 빔의 멀티-빔 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 패스 #1에 대한 웨이팅 합성부(32-1)의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 6을 참조하면, 웨이팅 합성부(32-1)는 복소 공액 계산 유닛(41-1-1 내지 41-1-N), 승산기(42-1-1 내지 42-1-N), 및 합성부(43-1)로 구성되어 있다. 복소 공액 계산 유닛(41-1-1 내지 41-1-N)은 패스 #1의 웨이트의 복소 공액을 계산한다. 승산기(42-1-1 내지 42-1-N)는 웨이트의 복소 공액과 패스 #1에 대한 빔-대응 역확산 신호를 승산한다. 합성 유닛(43-1)은 승산기(42-1-1 내지 42-1-N)의 각 출력을 더한다. 비록 도시하지는 않았지만, 다른 웨이팅 합성부(32-2 내지 32-L)는 상술한 웨이팅 합성부(32-1)와 동일한 회로 구성을 갖는다.
도 7은 도 3의 패스 #1의 레이크 합성 웨이팅부(33-1)의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 7을 참조하면, 레이크 합성 웨이팅부(33-1)는 채널 추정부(51-1), 복소 공액 계산 유닛(52-1), 및 승산기(53-1)로 구성되어 있다. 채널 추정부(51-1)는 패스 #1에서 웨이팅 합성부(32-1)로부터 출력되는 웨이팅 합성 신호로부터 전송 패스를 추정하여 채널 추정 신호를 출력한다. 복소 공액 계산 유닛(52-1)은 패스 #1의 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산한다. 승산기(53-1)는 복소 공액 계산 유닛(52-1)의 출력과 패스 #1의 웨이팅 합성 출력을 승산하고 레이크 합성 웨이트 신호를 출력한다.
비록 도시하지는 않았지만, 다른 레이크 합성 웨이팅부(33-2 내지 33-L)는 상술한 레이크 합성 웨이팅부(33-1)와 동일한 회로 구성을 갖는다. 또한, 도 7에 나타낸 레이크 합성 웨이팅부(33-1)의 동작은 패스 #1의 신호 전력에 의존하는 웨이팅 동작이다.
도 8은 도 3의 패스 #1의 레이크 합성 웨이팅부(33-1)의 다른 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 8을 참조하면, 레이크 합성 웨이팅부(33-1)는 채널 추정부(51-1), 복소 공액 계산부(52-1), 승산기(53-1), 간섭 전력 추정부(52-1), 역수 계산 동작(55-1) 및 승산기(56-1)로 구성되어 있다. 채널 추정부(51-1)는 패스 #1의 웨이팅 합성 출력으로부터 전송 패스 데이터를 추정하고 패스 #1의 채널 추정 신호를 출력한다. 복소 공액 계산 유닛(52-1)은 패스 #1의 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산한다. 승산기(53-1)는 복소 공액 동작(52-1)의 출력과 패스 #1의웨이팅 합성 신호를 승산한다. 간섭 전력 추정부(52-1)는 패스 #1의 웨이팅 합성 출력으로부터 간섭 전력을 추정한다. 역수 계산 동작(55-1)은 패스 #1의 간섭 전력 추정의 역을 계산한다. 승산기(56-1)는 역수 계산 동작(55-1)의 출력과 승산기(53-1)의 출력을 승산하고, 레이크 합성 웨이트 출력으로서 상기 승산 결과를 출력한다.
비록 도시하지는 않았지만, 다른 레이크 합성 웨이팅부(33-2 내지 33-L)는 상술한 레이크 합성 웨이팅부(33-1)와 동일한 회로 구성을 갖는다. 또한, 도 8에 나타낸 레이크 합성 웨이팅부(33-1)의 동작은 패스 #1의 SINR에 따른 웨이팅 동작이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 패스 검출 및 빔 선택부(8)가 추가된 것을 제외하고는 도 3에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치와 동일한 회로 구성을 갖는다. 제 1 실시예에서와 동일한 참조 번호는 제 2 실시예에서 동일한 구성 요소로 할당되어 있다. 동일한 구성 요소의 동작은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 멀티-빔 형성기(1), 수신 복조부(2), 및 패스 검출 및 빔 선택부(8)로 구성되어 있다. 어레이 안테나(도시되지 않음)의 안테나에 의해서 CDMA 신호가 수신되어 빔-대응 확산 신호의 멀티-빔 신호가 출력될 때, 멀티-빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신한다. 수신 복조부(2)는 빔-대응 확산 신호를 수신하고, 각 패스 타이밍에서 역확산 동작을 수행하고, 위상 변화 보정과 웨이팅 합성 동작을 통해서 복조 신호를 출력한다. 패스 검출 및 빔 선택부(8)는 빔-대응 확산 신호를 수신하고, 패스 타이밍 검출을 수행하고, 빔 선택 신호를 생성하여 수신 복조부(2)에서 패스 수신에 사용되는 초기 웨이트를 생성한다.
멀티 빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신하고 멀티 빔으로서 빔-대응 확산 신호를 출력한다.
패스 검출 및 빔 선택부(8)는 슬라이딩 상관 유닛(81), 지연 프로파일 생성부(82), 지연 프로파일 선택/합성부(83), 패스 타이밍 검출부(84), 및 빔 선택 신호 생성부(85)로 구성되어 있다.
슬라이딩 상관 유닛(81)은 복수의 칩에 대한 빔-대응 확산 신호에 대하여 칩 주기의 1/NR(NR은 양의 정수임)의 분해능으로 역확산 동작을 수행하고 빔-대응 역확산 신호의 계열(系列)을 출력한다.
지연 프로파일 생성부(82)는 빔-대응 지연 프로파일을 생성하고, 그 각각은 슬라이딩 상관 유닛(81)으로부터 출력되는 빔-대응 역확산 신호의 계열을 사용하여 수정의 시간 주기 동안 평균된다.
지연 프로파일 선택/합성부(83)는 지연 프로파일 중에서 보다 큰 레벨에 대한 것을 하나 이상 선택하여 더함으로써 하나의 지연 프로파일을 생성한다. 또한, 지연 프로파일 선택/합성부(83)는 선택/합성 지연 프로파일의 레벨 데이터를 출력한다. 이하, 지연 프로파일 선택/합성부(83)가 제 2 실시예에서서 중요한 구성요소가 되는 이유를 설명한다.
도 2에 나타낸 적응 안테나 수신 장치의 제 2 종래 예에서의 패스 검출 및 빔 선택부에서, 빔마다에 대하여 독립적으로 검출되는 모든 패스 타이밍 중 보다 큰 레벨에 대한 것과, 패스 타이밍 동안의 패스의 빔 수가 검출되고 하나의 세트로서 수신 복조부(300)에 알려진다. 수신 복조부(300)는 선택된 빔 신호에 대하여 출력을 합성한다. 이 방법에서, 빔 사이의 중앙 방향으로 물리적인 패스가 존재하는 경우, 복수의 패스 수신부가 이 물리적인 패스에 할당된다. 따라서, 각 패스 수신부(310)는 물리적인 패스 상에서 신호의 성분을 수신한다.
종래 예에서와 마찬가지로, 복수의 패스 수신부(3)가 하나의 물리적인 패스에 처음 할당되면, 패스 수신부(3)는 적응 제어 하에서 모든 빔-대응 신호를 사용하여 물리적인 패스 상에서의 신호 수신을 시도한다. 따라서, 복수의 패스 수신부(3)는 수렴(convergence) 후에 동일한 물리 패스 상에서 신호를 수신하도록 상태가 설정되어 있다. 이러한 상태 하에서, 패스 수신부(3)의 활용성이 현저하게 감소된다. 초기값이 할당된 경우 하나의 물리적인 패스에 대하여 각 패스 수신부를 할당하도록 발명할 필요가 있다.
따라서, 제 2 실시예에서의 적응 안테나 수신 장치에서, 지연 프로파일 선택/합성부(83)에 의해서 하나의 지연 프로파일로 빔-대응 지연 프로파일을 합성함으로써, 그 다음 합성된 지연 프로파일로부터 패스 타이밍을 검출함으로써, 각 패스 수신부가 하나의 물리적인 패스에 할당될 수 있다.
지연 프로파일/합성부(83)에 대하여 일부 방법을 고려할 수 있고, 그 방법은 멀티-빔 패턴의 형태에 의존한다. 예를 들면, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 멀티-빔 패턴의 빔 패턴이 밀집하여 배열된 경우, 빔 방향 사이의 중앙 방향으로부터 신호가 도달할 때 빔 패턴으로부터 하나의 빔 패턴이 선택되면 레벨이 약간 낮아진다. 따라서, 이 경우, 지연 프로파일 선택/합성부(83)는 모든 패스 타이밍 동안 M 지연 프로파일 중에서 보다 큰 레벨에 대한 것을 선택할 수 있다.
도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 멀티-빔 패턴의 빔 패턴이 드물게 배열되는 경우, 이 신호는 빔 패턴 사이의 중앙 방향으로부터 도착하고, 레벨의 저하는 하나의 빔 패턴이 선택된 경우에 더 크다. 도 5의 (a)에 나타낸 예에서, 빔 패턴 사이의 중앙 방향으로부터 신호가 도착하는 경우 약 4dB까지 레벨 저하된다. 따라서, 지연 프로파일 선택/합성부(83)는 매 타이밍 동안 M 지연 프로파일 중에서 보다 큰 레벨에 대한 것 2개를 선택하고 선택된 지연 프로파일을 합성하여 하나의 지연 프로파일을 생성한다.
그러나, 보다 큰 레벨에 대한 2개의 지연 프로파일이 모든 패스 타이밍 동안 항상 선택되는 경우, 빔 패턴의 피크 방향으로부터 신호가 도착하거나 또는 패스가 없는 경우에 잡음이 추가된다. 따라서, 두 번째로 큰 레벨에 대한 지연 프로파일이 추가되는 경우에는 한계가 생긴다.
신호가 빔 패턴 사이의 중앙 방향으로부터 도착하는 경우 인접하는 빔 패턴에서의 레벨이 높아진다. 따라서, 첫 번째 한계는 두 번째로 큰 레벨에 대한 빔 패턴이 첫 번째로 큰 빔에 대한 빔 패턴에 근사한 경우, 제 2 지연 프로파일이 제 2 레벨 값에 의존하여 선택되어 합성에 사용되는 것이다.
두 번째 한계는 두 번째로 큰 레벨이 첫 번째로 큰 레벨로부터 소정의 레벨 내에 있는 경우 두 번째로 큰 레벨에 대한 지연 프로파일이 선택되어 합성에 사용하는 것이다.
세 번째 한계는 상기 레벨이 M 지연 프로파일의 평균 잡음 레벨을 소정의 레벨만큼 초과하는 경우, 두 번째로 큰 레벨에 대한 지연 프로파일이 선택되어 합성을 위해 사용하는 것이다.
이들 한계는 광학 합성에 사용될 수도 있다. 두 번째 또는 세 번째 한계를 사용하는 방법은 2개의 지연 프로파일의 합성의 경우에서와 마찬가지로 선택될 지연 프로파일의 수가 3 이상으로 증가된 경우에 적용될 수 있다. 그러나, 선택/합성될 빔-대응 지연 프로파일의 수가 증가되는 경우 잡음이 증가하기 때문에 항상 유익한 것은 아니다.
패스 타이밍 검출부(84)는 선택/합성 지연 프로파일에 기초하여 수신 복조부(2)에 사용되는 하나 이상의 패스 타이밍을 검출한다. 패스 타이밍 검출부(84)는 지연 프로파일로부터 통상적으로 0.75 내지 1칩의 패스 선택 간격을 취하면서 보다 큰 레벨에 대한 패스의 타이밍을 순차로 선택한다.
빔 선택 신호 생성부(85)는 각 검출 패스 타이밍에서 선택/합성 지연 프로파일의 레벨로부터 패스 수신부(3)의 웨이팅 합성부(36)에 사용되는 초기 웨이트의 진폭 성분을 생성한다. 특히, 하나의 빔-대응 지연 프로파일이 지연 프로파일 선택/합성부(83)에 의해서 선택되는 경우, 선택 신호는 선택된 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트가 1로 설정되고, 다른 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트는 0으로 설정되게 하는 방식으로 생성된다. 선택 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트는 선택 빔-대응 지연 프로파일의 레벨에 비례하는 값으로 설정되고 다른 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트는 0으로 설정되는 방식으로 선택 신호가 생성된다.
수신 복조부(2)는 상술한 바와 같이 검출 또는 생성된 빔 선택 신호와 패스 타이밍에 기초하여 초기 웨이트를 생성하고, 각 패스에 대하여 적응 복조를 수행한다. 즉, 수신 복조부(2)는 상술한 바와 같이, 멀티 패스 전파 루트의 패스 수만큼의 L 패스(#1 내지 #L) 수신부(3-1 내지 3-L), 합성 유닛(4), 판정 유닛(5), 스위치(6), 및 감산기(7)로 구성되어 있다.
패스(#1 내지 #L) 수신부(3-1 내지 3-L)는 동일한 회로 구성을 가지며 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이하, 패스 수신부(3-i)(1≤i≤L)를 설명한다. 패스 수신부(3-i)는 상술한 바와 같이 상관 유닛(31-i), 웨이팅 합성부(32-i), 레이크 합성 웨이팅부(33-i), 정규화부(34-i), 승산기(35-i), 및 웨이트 적응 제어부(36-i)로 구성되어 있다.
상관 유닛(31-i)은 패스 타이밍에서 빔-대응 확산 신호를 역확산하여 빔-대응 역확신 신호를 생성한다. 웨이팅 합성부(32-i)는 유저 고유 웨이트를 사용하여 상관 유닛(31-i)으로부터 출력되고 적응적으로 생성되는 빔-대응 역확산 신호를 웨이팅 및 합성시킨다. 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스 #1에 대한 적응 웨이팅 합성부(32-i)의 출력에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변경을 보정한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스 합성 후의 SINR에 대한 웨이팅 동작이 최대(최대비율 합성)가 되도록 수행한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 채널 추정 신호를 추정한다.
합성 유닛(4)은 레이크 합성 웨이팅부(33-1 내지 33-L)의 출력을 더하여 패스 합성을 수행하여 고품질의 복조 신호를 출력한다. 판정부(5)는 전송된 확률이 높은 복조 신호로부터 전송 신호를 판정한다. 스위치(6)는 기지의 참조 신호가 존재하는 경우 참조 신호로서 기지의 참조 신호를 사용하고, 어떠한 기지의 참조 신호도 존재하지 않는 경우 참조 신호로서 판정 유닛(5)의 출력을 사용하도록 스위칭 동작을 수행한다. 감산기(7)는 참조 신호로부터 복조 신호를 감산하여 에러 신호를 생성한다. 감산기(7)에 의해서 생성되는 에러 신호는 패스(#1 내지 #L) 수신부(3-1 내지 3-l)에 분배된다.
정규화부(34-i)는 레이크 합성 웨이팅부(33-i)에 의해서 추정되는 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행한다. 여기에서, 정규화부(34-i)를 생략하여 계산량을 줄일 수도 있다.
승산기(35-i)는 정규화된 패스 추정 신호와 에러 신호를 승산한다. 웨이트 적응 제어부(36-i)는 승산기(35-i)의 출력과 상관 유닛(31-i)의 출력을 사용하여 적응적으로 웨이트를 갱신한다.
웨이트의 적응 갱신이 새로운 패스에 대하여 개시되는 경우, 초기 웨이트는 빔 선택 신호 생성부(85)로부터 빔 선택 신호를 사용하여 생성된다. 빔 선택 신호는 하나의 빔 패턴의 선택을 나타내는 경우(즉, 하나는 1이고 다른 것은 0임), 빔 선택 신호는 그 자체로 초기 웨이트로서 사용된다. 빔 선택 신호가 복수의 빔 패턴의 선택을 나타내는 경우(즉, 0이 아닌 값을 갖는 것이 복수개이고 나머지는 0임), 두가지 방법을 생각할 수 있는데, 한가지 방법은 빔 선택 신호를 그 자체로 초기 웨이트로서 사용하는 방법이고, 다른 방법은 위상 데이터를 더하는 것이다.
멀티 빔 형성기(1)의 빔 웨이트를 계산하는 경우, 어레이 안테나의 기하학적 중앙이 0위상 시프트를 갖는 방식으로 웨이트의 계산이 미리 수행되면, 하나의 물리적인 패스에 대한 멀티-빔 형성기(1)의 각 출력은 동일 위상이 된다. 따라서, 빔 선택 신호는 그 자체로서 사용될 수도 있다. 그러나, 선택/합성 빔 패턴이 물리적인 패스와 상이해질 수 있는 가능성이 있다. 따라서, 선택 빔 패턴의 위상을 추정하고 위상 성분을 빔 선택 신호에 더하는 방법을 생각할 수 있다. 예를 들면, 위상 추정은 상관 유닛(31-1 내지 31-L)의 출력을 사용하여 채널 추정을 수행함으로써 실현될 수 있다. 더욱이, 0이 아닌 빔 선택 신호 대신에 채널 추정 신호 그 자체를 사용하는 방법을 생각할 수 있다.
도 10은 도 7의 빔에 대한 지연 프로파일 생성부(82)의 회로 구성을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 지연 프로파일 생성부(82)는 빔-대응 동 위상(in-phase) 평균부(821), 빔-대응 레벨 검출부(822) 및 빔-대응 레벨 평균부(823)로 구성되어 있다. 빔-대응 동 위상 평균부(821)는 슬라이딩 상관 유닛(81)으로부터 빔-대응 역확산 신호의 계열을 동일 위상으로 벡터 평균한다. 빔-대응 레벨 검출부(822)는 벡터 평균 신호의 레벨(진폭 또는 전력)을 계산한다. 빔-대응 레벨 평균부(823)는 벡터 평균 신호의 레벨에 대하여 임의의 시간 평균을 수행한다.
빔-대응 동 위상 평균부(821)는 빔-대응 역확산 심볼 신호의 위상을 정합시키면서 빔-대응 역확산 심볼 신호를 벡터 합산함으로써 실질적으로 SINR이 향상된다. 변조가 심볼 신호에 대하여 수행되는 경우, 복조를 제거하지 않으면 상술한 동작이 수행될 수 없다. 그러나, 기지의 파일롯 신호를 사용한다면, 심볼 복조를 제거하여 동 위상 합산이 수행될 수 있다. 동 위상 평균에 대한 심볼 신호의 수가 증가하는 경우, SINR이 크게 향상될 수 있다. 페이딩(fading) 등에 따라서 빠른 위상 변화가 있는 경우, 동 위상 평균에 대한 심볼 신호의 수는 한정된다. 빔-대응 동 위상 평균부(821)에서의 평균 웨이팅 방법 및 심볼 신호의 평균수는 임의의 것이 될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-i)(1≤i≤L)가 패스(#1 내지 #L)수신부(9-i)에 추가되는 것을 제외하고는 도 9에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에서의 적응 안테나 수신 장치와 동일한 회로 구성을 갖는다. 제 3 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호가 부여된다. 동일한 구성 요소의 구조 및 동작은 제 2 실시예에서의 것과 동일하다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 적응 안테나 수신 장치는 멀티-빔 형성기(1), 수신 복조부(2), 및 패스 겁출 빔 선택부(8)로 구성되어 있다. CDMA 신호가 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되어 빔-대응 확산 신호의 멀티-빔 신호를 출력하는 경우에 멀티-빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신한다. 수신 복조부(2)는 빔-대응 확산 신호를 수신하고, 모든 패스 타이밍 동안 역확산 동작을 수행하고 웨이팅 합성 동작을 통해서 복조 신호를 출력한다. 패스 검출 및 빔 선택부(8)는 빔-대응 확산 신호를 수신하고, 패스 타이밍 검출을 수행하고 빔 선택 신호를 생성하여 수신 복조부(2)에서의 패스 수신을 위해 사용되는 초기 웨이트를 생성한다.
멀티 빔 형성기(1)는 안테나-대응 확산 신호를 수신하고, 멀티 빔으로서 빔-대응 확산 신호를 출력한다.
패스 검출 및 빔 선택부(8)는 슬라이딩 상관 유닛(81), 지연 프로파일 생성부(82), 지연 프로파일 선택/합성부(83), 패스 타이밍 검출부(84), 및 빔 선택 신호 생성부(85)로 구성되어 있다.
슬라이딩 상관 유닛(81)은 복수의 칩에 대한 빔-대응 확산 신호에 대하여 칩 주기의 1/NR(NR은 양의 정수임)의 분해능으로 역확산 동작을 수행하고 빔-대응 역확산 신호의 계열(系列)을 출력한다. 지연 프로파일 생성부(82)는 슬라이딩 상관 유닛(81)으로부터 출력되는 빔-대응 역확산 신호의 계열을 사용하여 소정의 시간 주기 동안 각각 평균을 내어 빔-대응 지연 프로파일을 생성한다.
지연 프로파일 선택/합성부(83)는 M 지연 프로파일의 타이밍마다에 대하여 보다 큰 레벨을 갖는 것을 하나 이상을 선택하고 더함으로써 하나의 지연 프로파일을 생성한다. 또한, 지연 프로파일 선택/합성부(83)는 모든 타이밍에 대하여 선택/합성 빔 신호의 레벨 데이터를 출력한다.
패스 타이밍 검출부(84)는 선택/합성 지연 프로파일에 기초하여 수신 복조부(2)에 사용되는 하나 이상의 패스 타이밍을 검출한다. 패스 타이밍 검출부(84)는 통상적으로 0.75 내지 1 칩의 패스 선택 레벨 간격을 취하면서 지연프로파일로부터 보다 큰 레벨에 대한 패스 타이밍을 순차로 선택한다.
빔 선택 신호 생성부(85)는 검출 패스 타이밍의 각각에서 선택/합성 지연 프로파일의 레벨로부터 패스 수신부(3)의 웨이팅 합성부(36)에 사용되는 초기 웨이트의 진폭 성분을 생성한다. 특히, 하나의 빔-대응 지연 프로파일이 지연 프로파일 선택/합성부(83)에 의해서 선택되는 경우, 선택 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트가 1로 설정되고, 다른 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트는 0으로 설정되는 방식으로 선택 신호가 생성된다. 지연 프로파일 선택/합성부(83)에 의해서 2개의 지연 프로파일이 선택되어 합성되는 경우, 선택 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트가 선택 빔-대응 지연 프로파일의 레벨에 대하여 비례하는 값으로 설정되고, 다른 빔-대응 지연 프로파일에 대한 웨이트가 0으로 설정되는 방식으로 선택 신호가 생성된다.
수신 복조부(2)는 상술한 바와 같이 검출되거나 또는 생성되는 빔 선택 신호 및 검출 패스 타이밍에 기초하여 초기 웨이트를 생성하고, 각 패스에 대하여 적응 복조를 수행한다. 즉, 수신 복조부(2)는 멀티 패스 전파 루트의 패스 수에 대응하는 L 패스(#1 내지 #L) 수신부(9-1 내지 9-L), 합성 유닛(4), 판정 유닛(5), 스위치(6), 및 감산기(7)로 구성되어 있다.
패스(#1 내지 #L) 수신부(9-1 내지 9-L)는 동일한 회로 구성을 가지며 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이하, 패스 수신부(9-i)(1≤i≤L)를 설명한다. 패스(#1 내지 #L) 수신부(9-i)는 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-i), 상관 유닛(31-i), 웨이팅 합성부(32-i), 레이크 합성 웨이팅부(33-i), 정규화부(34-i), 승산기(35-i), 및 웨이트 적응 제어부(36-i)로 구성되어 있다.
직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-1 내지 91-L)는 멀티-빔 형성기(1)의 빔-대응 신호 그룹 중으로부터, 빔 선택 신호 생성부(85)로부터 출력되는 빔 선택 신호의 최대값에 대한 빔-대응 신호를 포함하는 직교 멀티-빔 그룹을 선택한다. 멀티-빔 형성기(1)가 도 5의 (a)에 나타낸 직교 멀티 빔만을 갖는 경우에, 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-1 내지 91-L)는 불필요해진다. 또한, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 직교 멀티-빔 사이에 빔이 배열되는 경우, 상관은 인접하는 빔 출력 사이에 존재한다. 따라서, 웨이팅 합성 동작이 모든 빔 출력을 사용하여 수행되는 경우 회로 구성이 과잉된다. 모든 빔 출력에 대하여 웨이팅 합성 동작이 수행되거나 또는 선택된 직교 멀티 그룹에 대하여 웨이팅 합성 동작이 수행되는 어느 경우에도 특성이 변화되지 않는다. 그러나, 멀티 직교 빔 그룹 선택부(91-1 내지 91-L)에 의해서 연속 계산량이 크게 감소될 수 있다.
상관 유닛(31-i)은 패스 타이밍에서 빔-대응 확산 신호를 역확산시켜서 빔-대응 역확산 신호를 생성한다. 웨이팅 합성부(32-i)는 유저 고유 웨이트틀 사용하여 상관 유닛(31-i)으로부터 출력되어 적응적으로 생성되는 빔-대응 역확산 신호를 웨이팅하고 합성한다. 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스(#i)에 대한 적응 웨이팅 합성부(32-i)의 출력에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변화를 보정한다. 또한, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 패스 합성 후에 SINR에 대한 웨이팅 동작을 최대(최대비율 합성)가 되도록 수행한다. 게다가, 레이크 합성 웨이팅부(33-i)는 채널 추정 신호를 추정한다.
합성 유닛(4)은 레이크 합성 웨이팅부(33-1 내지 33-L)의 출력을 더하여 패스 합성을 수행하고 고품질의 복조 신호를 출력한다. 판정 유닛(5)은 전송된 확률이 높은 전송 신호를 복조 신호로부터 판정한다. 스위치(6)는 기지의 참조 신호가 존재하는 경우 참조 신호로서 기지의 참조 신호를 사용하고, 어떠한 기지의 참조 신호도 존재하지 않는 경우 참조 신호로서 판정 유닛(5)의 출력을 사용하도록 스위칭 동작을 수행한다. 감산기(7)는 이 참조 신호로부터 복조 신호를 감산하여 에러 신호를 생성한다. 감산기(7)에 의해서 생성되는 에러 신호는 패스(#1 내지 #L) 수신부(3-1 내지 3-L)에 분배된다.
정규화부(34-i)는 레이크 합성 웨이팅부(33-i)에 의해서 추정되는 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행한다. 여기서, 정규화부(34-i)를 생략하여 계산량을 줄일 수도 있다.
승산기(35-i)는 정규화된 패스 추정 신호와 에러 신호를 승산한다. 웨이트 적응 제어부(36-i)는 승산기(35-i)의 출력과 상관 유닛(31-i)의 출력을 사용하여 적응적으로 웨이트를 갱신시킨다.
웨이트의 적응 갱신이 새로운 패스에 대하여 개시되는 경우, 빔 선택 신호 생성부(85)로부터 빔 선택 신호를 사용하여 초기 웨이트가 생성된다. 빔 선택 신호가 하나의 빔 패턴의 선택(즉, 하나는 1이고 다른 것은 0임)을 나타내는 경우, 빔 선택 신호는 그 자체로 초기 웨이트로서 사용된다. 빔 선택 신호가 복수의 빔 패턴의 선택(즉, 0이 아닌 값을 갖는 것이 복수개이고 다른 것들은 0임)을 나타내는 경우, 2가지 방법을 생각할 수 있는데 한가지 방법은 빔 선택 신호를 그 자체로초기 웨이트로서 사용하는 방법이고 다른 방법은 위상 데이터를 더하는 방법이다.
멀티 빔 형성기(1)의 빔 웨이트를 계산하는 경우, 어레이 안테나의 기하학적 중앙이 0 위상 시프트를 가지고, 하나의 물리적인 패스에 대한 멀티-빔 형성기(1)의 각 출력은 동일한 위상을 갖는다. 따라서, 빔 선택 시호는 그 자체로 사용될 수도 있다. 그러나, 선택/합성 빔 패턴이 물리적인 패스와 상이해지는 가능성도 있다. 따라서, 선택된 빔 패턴의 위상을 추정하고 빔 선택 신호에 대한 위상 성분을 더하는 방법을 생각할 수 있다. 예를 들면, 위상 추정은 상관 유닛(31-1 내지 31-L)의 출력을 사용하여 채널 추정을 실행함으로써 실현될 수 있다. 더욱이, 0인 아닌 빔 선택 신호 대신에 채널 추정 신호 그 자체를 사용하는 방법을 생각할 수 있다.
도 12는 도 11의 패스 #1에서의 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-1)의 회로 구성을 나타낸 블록도이다. 도 12에서, 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-1)는 멀티-빔 형성기(1)의 빔 출력 그룹(빔 #1 내지 #N)중으로부터, 빔 선택 신호 생성부(85)로부터 출력되는 빔 선택 신호의 최대값에 대한 빔을 포함하는 직교 멀티-빔 그룹을 선택하는 선택부(911-1)를 갖는다. 비록 도시하지는 않았지만, 다른 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-2 내지 91-L)는 상술한 직교 멀티-빔 그룹 선택부(91-1)와 동일한 회로 구성을 갖는 것을 알 수 있다.
이 방법에서, 유저 마다에 대한 역확산 동작에 앞서 멀티-빔 형성기(1)를 배열함으로써, 그리고 모든 유저에 대하여 공통으로 멀티 빔을 형성함으로써, 계산량이 크게 줄어들 수 있다. 또한, 빔 선택 신호에 기초하는 초기 웨이트 및 빔-대응 확산 신호를 사용하는 빔 선택 및 패스 검출, 및 수신 SINR을 최대화하기 위한 적응 수신을 수행함으로써, 우수한 패스 검출 특성과 수신 복조 특성이 실현될 수 있다.
또한, 수신 복조부(2)에서의 멀티-빔 형성기(1)의 출력으로부터 가장 큰 레벨에 대한 빔을 포함하는 직교 멀티-빔 그룹을 선택함으로써, 연속 계산량이 크게 줄어들 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적응 안테나 수신 장치는 어레이 안테나에 의해서 코드 분할 다중 처리(CDMA) 신호를 수신하고 각 패스에 대한 지향성을 형성한다. 수신 장치는 멀티-빔 신호로서 안테나-대응 확산 신호를 수신하고 패스 마다에 대한 빔-대응 역확산 신호에 대하여 웨이팅 합성 동작을 수행하고, 그 후, 각 패스 신호를 합성하고, 빔 역확산 출력과 위상 변화의 역 보정에 의해서 얻어지는 판정 에러 신호를 사용함으로써 웨이팅 및 합성에 사용되는 웨이트를 적응적으로 갱신시킨다. 따라서, 계산량이 크게 줄 수 있다. 또한 우수한 패스 검출 특성 및 수신 복조 특성이 실현될 수 있다.

Claims (17)

  1. 유저에게 공통으로 제공되어 어레이 안테나의 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환하는 멀티-빔 형성기; 및
    상기 유저 중 하나에게 제공되어, 상기 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응적으로 갱신되는 적응 웨이트로 상기 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 상기 패스 신호를 합성함으로써 상기 유저 중 상기 하나에 대한 복조 신호를 생성하는 수신 복조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티-빔 형성기는,
    상기 어레이 안테나의 빔 패턴에 각각 제공되는 형성기 승산기의 그룹으로서, 상기 그룹의 각각의 상기 형성기 승산기의 각각은 상기 안테나-대응 확산 신호 중 하나와 소정의 빔 웨이트를 승산하여 상기 빔 웨이트 확산 신호를 생성하는 형성기 승산기의 그룹, 및
    상기 그룹에 각각 제공되어 상기 그룹의 상기 빔 웨이트 확산 신호를 합성하여 상기 빔-대응 확산 신호 중 하나를 생성하는 형성기 합성 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 복조부는,
    패스 중 하나에 각각 제공되어, 상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍에서 상기 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 상기 적응 웨이트로 상기 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 상기 패스에 대한 상기 패스 신호 중 하나를 생성하고, 상기 빔-대응 상관 신호와 에러 신호에 기초하여 상기 적응 웨이트를 갱신하는 수신부,
    상기 수신부에 제공되어 상기 수신부로부터의 상기 패스 신호를 합성하여 상기 복조 신호를 출력하는 수신 합성 유닛, 및
    기지(旣知)의 참조 신호 또는 상기 유저 중 상기 하나로부터 전송 추정 신호와 상기 복조 신호 사이의 차를 나타내기 위해 상기 기지의 참조 신호 또는 상기 복조 신호로부터 상기 에러 신호를 생성하고, 상기 에러 신호를 상기 수신부에 분배하는 에러 신호 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에러 신호 생성부는,
    상기 복조 신호로부터 상기 전송 추정 신호를 판정하는 판정부,
    상기 전송 추정 신호와 상기 기지의 참조 신호 중 하나를 참조 신호로서 선택하는 스위치, 및
    상기 참조 신호로부터 상기 복조 신호를 감산하여 상기 에러 신호를 생성하고, 상기 에러 신호를 상기 수신부에 분배하는 감산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 패스 타이밍에서 상기 빔-대응 확산 신호의 상관을 계산하여 빔-대응 상관 신호를 생성하는 상관 유닛;
    상기 상관 유닛으로부터 출력되는 상기 빔-대응 상관 신호를 상기 적응 웨이트로 웨이팅하고, 웨이팅된 빔-대응 상관 신호를 합성하여 웨이트 패스 신호를 생성하는 웨이팅 합성부;
    위상 변화를 보정하여 상기 패스 신호를 생성하도록 상기 웨이팅 패스 신호에 대하여 웨이팅 동작을 수행하고 상기 웨이팅 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정하는 레이크 합성 웨이팅부;
    상기 에러 신호와 상기 채널 추정 신호를 승산하는 수신 승산기; 및
    상기 수신 승산기의 출력과 상기 빔-대응 상관 신호에 기초하여 상기 적응 웨이트를 갱신시키는 웨이트 적응 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 수신 승산기와 상기 레이크 합성 웨이팅부 사이에 제공되어 상기 레이크 합성 웨이팅부에 의해서 추정되는 상기 채널 추정 신호에 대하여 정규화 동작을 수행하는 정규화부를 더 구비하고.
    상기 수신 승산기는 상기 채널 추정 신호 대신에 상기 정규화부의 출력과 상기 에러 신호를 승산하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 웨이팅 합성부는,
    상기 적응 웨이트의 복소 공액을 계산하는 웨이트 복소 공액 계산 회로,
    상기 적응 웨이트의 복소 공액과 상기 빔-대응 상관 신호를 승산하는 웨이트 승산기, 및
    상기 웨이트 승산기의 출력을 상기 웨이트 패스 신호에 합성하는 웨이팅 합성 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이크 합성 웨이팅부는,
    상기 웨이트 패스 신호로부터 상기 채널 추정 신호를 추정하는 채널 추정부,
    상기 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산하는 레이크 복소 공액 계산 회로, 및
    상기 채널 추정 신호의 상기 복소 공액과 상기 웨이트 패스 신호를 승산하여 상기 패스 신호를 생성하는 레이크 승산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이크 합성 웨이팅부는,
    상기 웨이트 패스 신호로부터 상기 채널 추정 신호를 추정하는 채널 추정부,
    상기 채널 추정 신호의 복소 공액을 계산하는 레이크 복소 공액 계산 회로,
    상기 채널 추정 신호의 상기 복소 공액과 상기 웨이트 패스 신호를 승산하여 상기 패스 신호를 생성하는 제 1 레이크 승산기,
    상기 웨이트 패스 신호로부터 간섭 전력을 계산하는 간섭 전력 추정부,
    상기 간섭 전력의 역수를 계산하는 역수 계산부, 및
    상기 역수 계산부의 출력과 상기 제 1 레이크 승산기의 출력을 승산하는 제 2 레이크 승산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하고, 상기 패스 타이밍을 상기 수신부로 출력하는 패스 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 패스 검출부는,
    복수의 칩에 대한 상기 빔-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행하여 빔-대응 역확산 신호의 계열을 출력하는 슬라이딩 상관 유닛,
    상기 빔-대응 역확산 신호의 계열로부터 빔-대응 지연 프로파일을 생성하는 지연 프로파일 생성부,
    상기 빔-대응 지연 프로파일 중 하나 이상을 선택하고 합성함으로써 하나의 지연 프로파일을 생성하는 지연 프로파일 합성부, 및
    상기 지연 프로파일로부터 상기 패스 타이밍을 검출하여 상기 수신 복조부로 출력하는 패스 타이밍 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  12. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이트 적응 제어부는 빔 선택 신호에 응답하여 상기 적응 웨이트의 초기 데이터를 설정하고,
    상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하여 상기 수신부에 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고, 상기 지연 프로파일과 상기 패스 타이밍으로부터 상기 빔 선택 신호를 생성하여 상기 수신부로 출력하는 패스 검출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  13. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 빔-대응 확산 중 최대 레벨에 대한 상기 빔-대응 신호를 포함하는 직교 빔-대응 확산 신호로부터 직교하는 것을 빔 선택 신호에 응답하여 선택하는 직교 멀티-빔 그룹 선택부,
    상기 패스 타이밍에서 상기 직교 빔-대응 확산 신호의 상관을 계산하여 빔-대응 상관 신호를 생성하는 상관 유닛,
    상기 상관 유닛으로부터 출력되는 상기 빔-대응 상관 신호를 상기 적응 웨이트로 웨이팅하고 웨이트 빔-대응 상관 신호를 합성하여 웨이트 패스 신호를 생성하는 웨이팅 합성부,
    상기 웨이트 패스 신호에 대하여 웨이팅 동작을 수행하여 위상 변화를 보정해서 상기 패스 신호를 생성하고 상기 웨이트 패스 신호로부터 채널 추정 신호를 추정하는 레이크 합성 웨이팅부,
    상기 에러 신호와 상기 채널 추정 신호를 승산하는 수신 승산기, 및
    상기 빔 선택 신호에 응답하여 상기 적응 웨이트의 초기 데이터를 설정하고 상기 수신 승산기의 출력과 상기 빔-대응 상관 신호에 기초하여 상기 적응 웨이트를 갱신하는 웨이트 적응 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하여 상기 수신부에 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고, 상기 지연 파일과 상기 패스 타이밍으로부터 상기 빔 선택 신호를 생성하여 상기 수신부로 출력하는 패스 검출부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 패스 검출부는,
    복수의 칩에 대한 상기 빔-대응 확산 신호에 대하여 역확산 동작을 수행하고 빔-대응 역확산 신호의 계열을 출력하는 슬라이딩 상관 유닛,
    상기 빔-대응 역확산 신호의 계열로부터 빔-대응 지연 프로파일을 생성하는 지연 프로파일 생성부,
    상기 빔-대응 지연 프로파일 중 하나 이상을 선택하여 합성함으로써 지연 프로파일을 생성하고 상기 지연 프로파일의 레벨을 출력하는 지연 프로파일 합성부,
    상기 지연 프로파일로부터 상기 패스 타이밍을 검출하고 상기 수신 복조부를 출력하는 패스 타이밍 검출부, 및
    상기 패스 타이밍 검출부로부터 상기 패스 타이밍에 응답하여 상기 지연 프로파일의 레벨로부터 상기 빔 선택 신호를 생성하는 빔 선택 신호 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  16. 유저에게 공통으로 제공되어, 어레이 안테나로 이루어진 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환하는 멀티-빔 형성기,
    상기 유저 중 하나에 제공되어, 상기 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고 적응적으로 갱신되는 적응 웨이트로 상기 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 상기 패스 신호를 합성함으로써 상기 유저 중 상기 하나에 대한 복조 신호를 생성하는 수신 복조부, 및
    상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하고, 상기 패스 타이밍을 상기 수신 복조부에 출력하는 패스 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
  17. 유저에게 공통으로 제공되어, 어레이 안테나로 이루어진 안테나에 의해서 수신되는 안테나-대응 확산 신호를 빔-대응 확산 신호로 변환하는 멀티-빔 형성기,
    상기 유저에 제공되어, 상기 빔-대응 확산 신호로부터 패스 타이밍에서 빔-대응 상관 신호를 생성하고, 적응적으로 갱신되는 적응 웨이트로 상기 빔-대응 상관 신호를 웨이팅함으로써 패스 신호를 생성하고, 상기 빔 선택 신호에 응답하여 설정되는 상기 적응 웨이트의 초기 데이터인 상기 패스 신호를 합성함으로써 상기 유저 중 하나에 대하여 복조 신호를 생성하는 수신 복조부, 및
    상기 빔-대응 확산 신호로부터 상기 패스 타이밍을 검출하여 상기 수신 복조부로부로 출력하고, 지연 프로파일을 생성하고 상기 지연 프로파일과 상기 패스 타이밍으로부터 상기 빔 선택 신호를 생성하여 상기 수신부로 출력하는 패스 검출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 수신 장치.
KR10-2002-0031635A 2001-06-06 2002-06-05 웨이트가 적응적으로 갱신되는 적응 안테나 수신 장치 KR100447841B1 (ko)

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