KR100477233B1 - Cdma수신장치의수신신호의합성신호중의스퓨리어스성분을검출하기위한방법및신호평가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CDMA 수신장치의 수신신호 혼합체 중의 스퓨리어스 성분을 검출하기 위한 방법 및 신호 평가장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라 수신측에서 개별 CDMA-링크의 개별 스프레딩 코드에 부가해서 부가 스프레딩 코드가 형성되고, 상기 스프레딩 코드에 의해 수신신호가 디스프레드된다. 이렇게 발생된 기준신호가 평가되고 스퓨리어스 성분이 기준신호로 부터 검출된다.

Description

ＣＤＭＡ 수신장치의 수신신호의 합성 신호 중의 스퓨리어스 성분을 검출하기 위한 방법 및 신호 평가장치{METHOD AND SIGNAL EVALUATION MEANS FOR DETECTING THE NOISE PART IN THE SIGNAL MIX OF THE RECEPTION SIGNAL OF A CDMA RECEPTION MEANS}
본 발명은 CDMA 수신장치의 수신신호의 합성 신호 중의 스퓨리어스 성분을 검출하기 위한 방법 및 신호 평가장치에 관한 것이다.
CDMA-방법(CDMA = code division multiple access)은 위성 및 이동 무선 시스템에서 송신장치와 수신장치 사이의 무선 인터페이스에 대한 통상의 전송 방법이다. CDMA-방법은 스펙트럼 확산 방법(spread spectrum)이며, 이 방법에서는 협대역 유효신호가 확산 코드에 의해 통상적으로 정수의 팩터 만큼 스펙트럼적으로 확산되고, 잡음과 유사한 특성을 얻는다. 의도치 않은 수신기에서는 스펙트럼 확산된 신호가 다른 송신장치의 유효 신호에 부가적으로 중첩되는 부가의 잡음이다. 그러나, 스펙트럼 확산된 신호의 의도된 스퓨리어스가 저지될 수도 있다.
통상의 CDMA-수신기에서 수신신호는 역확산되거나 송신장치의 확산 코드와 상관된다. 협대역의 스퓨리어스는 역확산에 의해 스펙트럼적으로 확산되므로, 그것의 방해 작용이 저역 필터링에 의해 감소된다.
무선 인터페이스를 통한 광대역 전송에서는 수신장치가 협대역 전송에서 가능한 것 보다 현저히 더 많은 다중 경로를 분해할 수 있도록 하여준다. 전송은 다수의 링크에 대해 동시에 동일한 반송파 주파수로 이루어진다. 따라서, 이동 무선 회로망에서 다수의 기지국이 하나의 이동국에 동시에 접속될 수 있다. 그 결과, 접속의 품질이 부가로 개선될 수 있다.
일반적으로 다수의 전파 경로, 개별적으로 전송되는 심볼 사이의 간섭, 및 동일 반송파 주파수의 부가 링크의 간섭으로 인한 수신국에서의 수신 조건의 복잡성은 유효 신호와 스퓨리어스 신호에 대한 성분의 분리된 평가를 어렵게 한다.
잡음 전력이 기준 채널에 의해 측정되는 것은 공지되어 있다. 기준 채널은 인접한 주파수 대역에 또는 시분할 멀티플렉싱에 의해 동일한 주파수 대역에서 유효 신호로 부터 분리되어 형성된다. 그러나, 이러한 방법에 의해서는 스퓨리어스의 열적 잡음 성분만이 검출될 수 있으므로, CDMA-방법에서 스퓨리어스 성분의 부정확한 검출이 이루어진다.
본 발명의 목적은 CDMA-수신장치에 대한 스퓨리어스 성분의 검출을 개선시킨, 방법 및 신호 평가장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구범위 제 1항에 따른 방법 및 청구범위 제 7항에 따른 신호 평가장치에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.
본 발명에 따라 수신측에서 개별 CDMA-링크의 개별 확산 코드에 부가해서 하나의 부가 확산 코드가 형성되고, 상기 부가 코드에 의해 수신신호가 역확산된다. 이렇게 해서 발생된 기준신호가 평가되고, 기준 신호로 부터 스퓨리어스 성분이 검출된다.
스퓨리어스 성분의 검출에 의해, CDMA-방법에서 링크 사이의 또는 한 링크의 인접해서 전송되는 심볼 사이의 간섭에 의해 야기되는 스퓨리어스가 극복된다. 본 발명에 따라 유효 신호의 채널 자체에서 스퓨리어스 성분의 검출이 이루어지며 주파수 또는 시분할 멀티플렉싱에 의해 분리되어 스퓨리어스 성분의 검출이 이루어지지 않는다. 따라서, 검출된 값의 높은 정확도가 얻어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수신신호의 동위상 및 직교 성분에 대한 역확산이 이루어진다. 그리고 나서, 두 성분에 대한 기준신호가 중첩에 의해, 경우에 따라 적합한 변환 후에, 평가된다. 상기 특징에 의해 본 발명이 예컨대 이동 무선 시스템과 같은 이동 통신에서 사용되는 통상의 수신장치에서 실시될 수 있다.
스퓨리어스 성분의 검출이 이루어지는 데이터 셋은 바람직하게는 역확산이 수행되는 디지털 심볼의 적어도 일부이다. 스퓨리어스 성분의 검출을 위해, 하나의 심볼 또는 다수의 심볼에 해당하는 지속시간 뿐만 아니라 한 심볼의 일부가 평가될 수도 있다. 따라서, 스퓨리어스 성분의 검출은 검파와 동기적으로 이루어질 필요는 없다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따르면, 전송되는 적어도 하나의 전송 디지털 심볼에 대해 각 기준신호의 합산이 이뤄지고, 스퓨리어스 성분은 각각의 기준 신호에 대한 출력 검출에 의해 결정된다. 합산은 적어도 하나의 심볼에 대한 스퓨리어스 성분을 평균하기 때문에, 평균 스퓨리어스 성분으로부터 심볼의 개별 세그먼트에 대해 측정된 결과의 편차가 줄어든다. 합산된 기준신호(예컨대, 동위상 및 직교 성분에 대한)의 출력이 결정되면, 통상적으로 신호 대 잡음 비의 표시에 필요한 형태로 스퓨리어스 성분이 주어진다. 출력 결정은 결정 결과 또는 경우에 따라 특히 바람직한 형태의 중간 결과를 야기시키는 변환이다.
수신신호의 두 성분에 대한 스퓨리어스 성분의 결정 결과가 공통으로 제시되어야 하면, 바람직하게는 동위상 및 직교 성분에 있어 기준 신호와 관련한 값(변환에 의해 기준신호로 부터 나온 신호 또는 기준신호 자체)이 선택적으로 정해진 윈도우 길이 동안 가산된다. 윈도우 길이는 측정의 정확도 -긴 윈도우 길이는 4개의 심볼에 대한 평균을 의미한다- 또는 무선 인터페이스의 변동에 대한 반응 신속도 -짧은 윈도우 길이는 변동되는 스퓨리어스 조건에 대한 신속한 반응을 의미한다- 에 대한 요구에 따라 맞춰진다.
부가의 확산 코드로는 아직 사용되지 않은 임의의 확산 코드가 사용될 수 있다. 이러한 확산 코드는 검출 결과에 현저한 영향을 줄 수 있는 어떤 링크에 의해서도 이용되어서는 안된다. 바람직하게는 준직교 코드가 선택된다. 유효신호를 가진 링크의 역확산시 유효신호에 부가해서 유효 신호 자체 보다 현저히 작은 간섭이 생기면, 준-직교성이 주어진다. 이러한 준직교 확산 코드가 특히 본 발명에 적합한데, 그 이유는 역확산시 생기는 간섭이 높은 정확도로 스퓨리어스 성분을 제시하기 때문이다. 예건대, Walsh-시퀀스와 같은 직교 확산 시퀀스의 사용도 가능한데, 그 이유는 충분한 동기화시에만 직교성이 적용되고 이러한 직교성은 이동 무선 채널에서 다중 경로 전파에 의해 주어지지 않기 때문이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
본 발명은 예시적으로 DS-CDMA-방법(DS = direct sequence)에 따라 작동되는이동 무선 시스템으로써 설명된다. 그러나, CDMA-방법이 다른 전송 방법(시간, 주파수 및 공간 분할 다중 액세스의 TDMA, FDMA, SDMA)과 조합될 수도 있다.
도 1에 따라 2개의 이동국은 동시에 공통 반송파 주파수로 기지국에 접속되는 이동 무선 시스템의 송신장치(SE)이다. 기지국의 수신 경우만이 고려되므로, CDMA-수신장치를 가진 기지국은 시간 의존성을 갖는(t는 시간임) 수신신호(r)를 받는다.
도 2는 이동국과 기지국 사이의 링크, 소위 업링크(uplink)에 대한 블록 회로도이다. 그러나, 본 발명은 기지국으로 부터 이동국으로의 링크에도 적용될 수 있다. K 개의 가입자(이동국)들은 동시에 각각의 링크에 대한 개별 확산 코드 a'1,2..k 로 확산 후 송신 출력P1,2..k 으로 시간에 의존하는 심볼 b1,2..k 을 송신하고 공통의 반송파 주파수 ωs 로 변조시킨다. 물론, 상기 반송파 주파수는 주파수 및 위상 θ면에서 약간의 개별 편차를 가질 수 있다. 개별 링크에 할당된 상기 신호는 각각의 전파 경로에 대한 특성 채널 계수 h1,2..k 에 의한 웨이팅에 의해 모델화될 수 있는 다중 경로 전파의 영향을 계속 받는다. 여기서, τ는 개별 전파 경로의 개별 지연이다. 무선 인터페이스 상에서 상기 신호의 중첩이 이루어지고 잡음 신호(n)가 부가로 가산된다. 따라서, 수신장치에서 검출될 수 있는 바와 같은 수신신호(r)가 생긴다:
Figure PAT00001
K는 가입자 수, L은 전파 경로의 수
전형적인 CDMA-수신장치는 직교 복조기 및 역확산기 또는, 송신장치의 확산 코드 a'k 에 매칭된 상관기로 이루어진다. 베이스 밴드 변환 또는 직교 복조 후에, 수신장치에 있는 링크에 대해 개별 확산 코드 ak로 역확산이 이루어진다. 시점 nT에서 하기와 같은 상관기의 출력 신호가 나타난다(이하, n은 이산 시점이라 함):
Figure PAT00002
상기 식에서, ωE 는 수신기 발진기의 각주파수이다.
가입자(k)에 관련한 상관기의 출력신호를 풀면 다음과 같다:
Figure PAT00003
상기 식에서 dk (l)(n) 은 k번째 가입자 및 첫번째 전파 경로의 유효신호이다. i(n)은 심볼간 상호간섭, 즉 역확산에 의해 생긴 간섭을 포함한 다중 액세스 간섭(multiple access interference)의 합이다. η(n)은 열적 잡음 성분이다.
예컨대 RAKE-수신기에서 채널 추정 및 검파를 수행하기 위해 수신장치는 유효 신호 성분 dk (l)(n) 만을 평가하고, 간섭 i(n) 및 열적 잡음 성분 η(n)이 스퓨리어스로 작용한다. 채널 추정을 수행하기 위해, 그리고 전송되는 디지털 심볼의 검파를 수행하기 위해 스퓨리어스 출력이 필요하기 때문에, 본 발명에 따라 수신 신호의 합성 신호 중의 스퓨리어스 성분이 검출된다.
스퓨리어스 성분을 검출하기 위해, 도 3에 따른 수신 장치(EE)는 안테나(A)를 통해 수신신호(r)를 받으며 전술한 바와 같이, 베이스 밴드 내로의 복조를 수행한다. 수신장치(EE)는 신호 평가장치(DSP)를 포함한다. 신호 평가장치(DSP)는 예컨대 디지털 신호 프로세서로 또는 주문형 집적회로(ASIC)로 형성될 수 있다. 신호 평가장치(DSP)의 내부에서 역확산 수단(ENT), 평가 수단(AW) 및 메모리 수단(SP)이 이용될 수 있다. 상기 수단(ENT), (AW), (SP)의 적어도 일부는 디지털 신호 프로세서에서 적합한 알고리즘으로 구현될 수 있다.
디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 부가의 확산 코드(aR)가 형성되고, 메모리 수단(SP)에 저장된다. 부가의 확산 코드(aR)는 신호 프로세서(DSP)로 전달된 다음 거기에 저장됨으로써, 부가의 확산 코드(aR)가 메모리 수단(SP)으로 부터 독출에 의해 형성된다. 역확산 수단(ENT)에서 수신 신호(r)의 역확산이 이루어지므로, 기준 신호(rs)가 생겨 평가 수단(AW)에 공급된다. 평가 수단(AW)에서 스퓨리어스 성분(σ)이 검출된다. 검출된 스퓨리어스 성분(σ)은 예컨대 각각의 링크에 대한 신호 대 잡음 비를 결정하고 수신 파라메터를 매칭시키는데 사용되어, 방사 범위 변동 또는 송신 출력의 매칭이 이루어질 수 있다. 또한, 검출된 스퓨리어스 성분(σ)은 채널의 추정을 개선시키거나 또는 최대 사후(maximum-a-posteriori) 검파기의 검파를 개선시킬 수 있다.
스퓨리어스 성분(σ)의 검출은 도 4에 나타난다. 시간에 의존하는 수신신호(r)는 직교 복조에 의해 베이스 밴드에서 동위상 및 직교 성분으로 전환된다. 이것은 혼합단에서 한 신호가 수신측 반송파 주파수(직교 성분의 경우 약 90도 위상 편이됨)와 곱해지는 방식으로 이루어진다. 그리고 나서, 두 성분이 도 3에 따른 역확산 수단(ENT)에서 부가의 확산 코드(aR)로 역확산되고, 주기 지속시간(T)에 대해 적분(가산)됨으로써, 기준신호(rs)가 형성된다. 역확산을 위해, CDMA-수신장치로 부터 공지된 상관기가 사용될 수 있다.
이러한 역확산은 유효 신호의 링크에 대한 코드들에 상응하지만, 평가되지 않는 링크에 상응하는 코드가 사용된다. 부가의 확산 코드(aR)는 다른 확산 코드(ak)에 대한 준직교 코드, 예컨대 GOLD-시퀀스이거나, 또는 Walsh-시퀀스이다.
스퓨리어스 성분에 대한 출력 결정을 위해, 적분 결과, 즉 기준신호(rs)를 제곱한다.
그리고 나서, 출력값으로 변환된 두 성분의 기준신호가 가산된다. 따라서, 하기 출력값이 후속 평가에 사용된다:
Figure PAT00004
주기 지속시간 T 동안 전송되는 심볼의 일부 또는 하나의 완전한 심볼이 검출될 수 있다; 후자는 심볼의 평가를 위해 동기 처리가 바람직한 경우이다.
수신신호(r)와 국부적으로 형성된 부가의 확산 코드(aR) 사이의 고정적 시간 관계에 의해, 평균화가 수행된다. 부가의 고정 확산 코드(aR)를 사용하면, 이 확산 코드가 수동 상관기와 같이 작용하고 부가로 시간적 평균화를 수행한다.
무선 채널의 시간 의존성이 작으면, 스퓨리어스 성분의 출력값에 대한 추정값 w(n)의 추가적인 저역 필터링이 시간 윈도우에 대한 평균화에 의해 이뤄질 수 있다:
Figure PAT00005
상기 식에서, N 은 저역 필터의 윈도우 길이이다. 간섭 f(n)이 시간에 의존하기 때문에, 저역 필터링이 제공된다. 추정 윈도우의 길이는 무선 채널의 시간 불변값 및 추정 결과에 요구되는 정확도에 맞춰진다.
본 발명에 의해 CDMA-수신장치에 대한 스퓨리어스 성분의 검출이 개선된다.
도 1은 이동국으로 부터 기지국으로 2개의 링크를 가진 이동 무선 시스템에서 무선 인터페이스의 예시도.
도 2는 CDMA-전송방법에서 수신신호의 합성 신호를 발생시키기 위한 블록 회로도.
도 3은 CDMA-수신장치 및 신호 평가장치의 블록 회로도.
도 4는 수신신호의 합성 신호 중의 스퓨리어스 성분을 검출하기 위한 블록 회로도.

Claims (10)

  1. 각각의 CDMA-링크에 개별 확산 코드(a)가 할당되는 CDMA-수신장치에서 수신신호(r)의 합성 신호중 스퓨리어스 성분(σ)을 검출하기 위한 방법에 있어서,
    부가의 확산 코드(aR)를 형성하는 단계;
    수신신호(r)를 기준신호(rs)로 상기 부가 확산 코드(aR)에 의해 부가로 역확산시키는 단계; 및
    상기 기준신호(rs)를 평가함으로써 스퓨리어스 성분(σ)을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 수신신호(r)의 동위상 및 직교 성분에 대한 역확산이 수행되고, 기준신호(rs)는 경우에 따라 적합한 변환(reshaping) 후에, 중첩에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 전송되는 디지털 심볼의 적어도 일부에 대한 역확산이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 적어도 하나의 전송되는 디지털 심볼에 대한 역확산이 이루어지고, 출력 결정이 각각의 기준신호(rs)에 대해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 기준신호(rs)는 경우에 따라 적합한 변환 후에, 동위상 및 직교 성분에 대해 선택적으로 정해진 윈도우 길이 동안 가산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 또는 2항에 있어서, 부가의 확산 코드(aR)로서 준직교 코드 또는 Walsh-시퀀스가 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 각각의 CDMA-링크에 개별 확산 코드(a)가 할당되며, 수신신호(r)의 합성 신호중 스퓨리어스 성분(σ)을 검출하기 위해 CDMA-원리를 이용하는 이동 무선 시스템용 신호 평가장치(DSP)에 있어서,
    부가의 확산 코드(aR)를 형성하기 위한 수단(SP),
    상기 부가의 확산 코드(aR)에 의해 수신신호(r)를 기준신호(rs)로 역확산하기 위한 적어도 하나의 역확산 수단(ENT), 및
    스퓨리어스 성분(σ)을 검출하기 위한 기준신호(rs)의 평가수단(AW)을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 평가장치.
  8. 제 7항에 있어서, 수신신호(r)의 동위상 및 직교 성분에 대한 개별 역확산 수단(ENT)이 제공되고, 기준신호(r)를 경우에 따라 적합한 변환 후에, 중첩에 의해 평가하기 위한 평가수단(AW)이 제공되는 것을 특징으로 하는 신호 평가장치.
  9. 제 7항 또는 8항에 있어서,
    역확산 수단(ENT)은 역확산이 적어도 하나의 전송되는 디지털 심볼에 대해 이루어지도록 형성되고,
    평가수단(AW)에 의해 각각의 기준 신호(rs)에 대한 출력이 결정되는 것을 특징으로 하는 신호 평가장치.
  10. 제 7항 또는 8항에 있어서, 평가수단(AW)은 기준신호(rs)가 경우에 따라 적합한 변환 후에, 동위상 및 직교 성분에 대해 선택적으로 고정된 윈도우 길이 동안 가산되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 신호 평가장치.
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