KR100517972B1

KR100517972B1 - 빔형성기를 이용한 ｗｃｄｍａ 스마트안테나 시스템의 수신장치 및 방법

Info

Publication number: KR100517972B1
Application number: KR10-2002-0054717A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 김상준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2005-09-30
Also published as: KR20040023095A

Abstract

본 발명은 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트안테나 시스템의 수신장치 및 방법에 관한 것으로, 빔형성기의 가중치 벡터 계수 갱신시 DPCCH 채널과 DPDCH 채널을 선택적으로 또는 동시에 이용함으로써, 빔 형성 알고리즘의 수렴속도와 성능을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 빔 포밍 알고리즘에 따라, 제어신호를 출력하는 디에스피와; 상기 디에스피에서 출력되는 제어신호에 의해, 상기 빔 포밍 알고리즘이 MMSE계열 빔포밍 알고리즘이면 DPCCH신호를 선택하고, 상기 빔 포밍 알고리즘이 BLIND계열 빔 포밍 알고리즘이면 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 입력신호로 선택하는 입력신호선택기와; 상기 입력신호선택기에서 선택된 입력신호에 대해, 가중치 벡터계수를 갱신하는 적응형 가중치 벡터 추정기와; 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 빔포머와; 상기 빔포머에서 출력되는 신호를 합하여 채널을 추정하는 채널 추정기를 포함하여 구성한다.

Description

빔형성기를 이용한 ＷＣＤＭＡ 스마트안테나 시스템의 수신장치 및 방법{RECEIVE APARATUS AND METHOD FOR WCDMA SMART ANTENNA SYSTEM IN USING BEAM FORMER}

본 발명은 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트안테나 시스템의 수신장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 DPCCH 채널과 DPDCH 채널을 선택적으로 또는 동시에 이용하여 알고리즘의 수렴속도와 성능을 향상시키도록 한 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트안테나 시스템의 수신장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스마트 안테나 시스템은 복수개의 배열 안테나 소자를 이용하여 각각의 안테나 소자에서 수신되는 신호들의 이득 및 위상을 조절하여, 기지국에서 원하는 사용자의 방향으로부터 전파되어 오는 신호만을 수신하고, 그 이외의 방향에서 전파되어 오는 다중접속 간섭에 의한 잡음 신호 레벨을 크게 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키고, 아울러 기지국의 채널 용량을 증가시키는 시스템이다.

상기 스마트 안테나는, 셀(cell)에서 각 가입자에게 개별 빔 패턴을 제공하고 어레이 안테나로써 수행한다.

그리고, SIR(signal-to-interference ratio)을 최대화시키기 위해 빔 패턴을 형성한다.

한편, CDMA 이동통신 환경에서 기존 수신 기지국은 처리할 수신 신호에 미치는 간섭 신호수를 줄여 주기 위해 셀을 3등분하여 3개의 안테나로 각각 120도 범위 내의 간섭과 신호를 각각 담당하도록 하고 있는데, 추가적으로 스마트 안테나는 신호의 입사 방향에 대한 이득 조절을 하는 공간 필터링(spatial filtering)으로 더욱 간섭의 영향을 줄여 주어 간섭 신호 및 잡음 대 신호비(SIR)를 개선시켜 준다.

상기 스마트 안테나는 Beamforming 방법에 따라, 고정빔 선택방식(switched beam smart antenna)과 적응빔 방식 (Adaptive beam smart antenna)이 있는데, 상기 고정빔 선택방식 (switched beam smart antenna)은 안테나의 패턴이 고정되어 있는 것이고, 적응빔 방식 (Adaptive beam smart antenna)은 안테나의 패턴이 시간, 혹은 주위 환경에 따라서 변할 수도 있는 것으로, 고정빔에 비하여 좀더 지능적으로 환경에 적응할 수 있는 장점이 있다.

도1은 상기 적응빔 방식을 이용한 스마트 안테나의 빔형성기에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 안테나를 통해 칩레이트신호를 입력받아 이를 각 패스의 타이밍을 튜닝한후, 그 디엘엘에서 출력되는 칩레이트신호를 PN코드로 디스크램블링하여 이를 OVSF코드에 의해 DPDCH신호와 DPCCH신호로 분리하는 디엘엘(1)과; 상기 디엘엘(1)에서 출력되는 DPDCH신호를 역확산하는 DPDCH역확산기 (2)와; 상기 디엘엘(1)에서 출력되는 DPCCH신호를 역확산하는 DPCCH역확산기(3)와; 상기 DPPCH역확산기(3)의 심볼 레이트신호를 입력받아 추정하고자 하는 가중치 벡터를 갱신하는 적응형 가중치 벡터 추정기(6)와; 상기 DPDCH역확산기(2)에서 출력되는 DPDCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 DPDCH빔포머 (4)와; 상기 DPCCH역확산기(2)에서 출력되는 DPCCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 DPCCH빔포머(5)와; 상기 DPDCH빔포머(4)와 DPCCH빔포머 (5)에서 출력되는 신호를 합하여, 그에 따라 채널을 추정하는 채널추정기(7)로 구성되며, 이와같은 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 디엘엘(1)은, 안테나를 통해 칩레이트신호를 입력받아 이를 각 패스의 타이밍을 튜닝한후, 그 디엘엘(1)에서 출력되는 칩레이트신호를 PN코드로 디스크램블링하여 이를 OVSF코드에 의해 DPDCH신호와 DPCCH신호로 분리하여 출력한다.

이때, DPDCH역확산기(2)는 상기 디엘엘(1)에서 출력되는 DPDCH신호를 역확산하고, DPCCH역확산기(3)는 상기 디엘엘(1)에서 출력되는 DPCCH신호를 역확산한다.

여기서, 적응형 가중치 벡터 추정기(6)는, 상기 DPCCH역확산기(2)의 심볼 레이트신호를 입력받아 추정하고자 하는 가중치 벡터를 갱신하여 그에 따른 가중치 벡터 계수를 DPDCH빔포머(4) 및 DPCCH빔포머(5)에 인가한다.

이에 따라, DPDCH빔포머(4)는, 상기 DPDCH역확산기(2)에서 출력되는 DPDCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각(DOA:Direction Of Arrival)을 보상하여 출력하고, DPCCH빔포머(5)는 상기 DPCCH역확산기(3)에서 출력되는 DPCCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각(DOA:Direction Of Arrival)을 보상하여 출력한다.

그러면, 채널 추정기(7)는, 상기 DPDCH빔포머(4)와 DPCCH빔포머(5)에서 출력되는 신호를 합하여, 그에 따라 채널을 추정한다.

이때, 상기 적응형 가중치 벡터 추정기(6)는, 가중치 벡터 계수를 갱신할 때, 제어채널인 DPCCH채널만을 이용한다.

그러나, DPCCH와 DPDCH가 동시에 들어오는 WCDMA시스템에서, 빔형성 알고리즘을 파일롯 비트가 필요없는 블라인드(Blind) 계열을 사용하는 경우, 상술한 종래 기술은, 데이터 전송률이 낮은 DPCCH 채널 정보만을 이용하여 가중치 벡터 계수를 갱신하는데, 이는 상대적으로 전송률이 높은 DPDCH 채널 정보를 이용하지 않음으로써 채널환경이 나쁜 경우에 빔형성기의 성능이 열화되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

즉, WCDMA시스템에서 가중치 벡터 계수를 갱신할 때, 블라인드 계열 빔형성 알고리즘을 사용하는 경우에는 데이터 전송률이 느린 DPCCH신호들만 사용하게 되므로 알고리즘의 수렴속도와 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 빔형성기의 가중치 벡터 계수 갱신시 DPCCH 채널과 DPDCH 채널을 선택적으로 또는 동시에 이용함으로써, 빔 형성 알고리즘의 수렴속도와 성능을 향상시키도록 한 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트 안테나 시스템의 수신장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 빔 포밍 알고리즘에 따라, 제어신호를 출력하는 디에스피와;상기 디에스피에서 출력되는 제어신호에 의해, 상기 빔 포밍 알고리즘이 MMSE계열 빔포밍 알고리즘이면 DPCCH신호를 선택하고, 상기 빔 포밍 알고리즘이 BLIND계열 빔 포밍 알고리즘이면 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 입력신호로 선택하는 입력신호선택기와;상기 입력신호선택기에서 선택된 입력신호에 대해, 가중치 벡터계수를 갱신하는 적응형 가중치 벡터 추정기와;상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 빔포머와;상기 빔포머에서 출력되는 신호를 합하여 채널을 추정하는 채널 추정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트 안테나 시스템의 수신장치 및 방법에 대한 작용과 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트 안테나 시스템의 수신장치에 대한 실시예의 구성을 보인 블록도로서, 안테나를 통해 칩레이트신호를 입력받아 이를 각 패스의 타이밍을 튜닝한후, 그 디엘엘에서 출력되는 칩레이트신호를 PN코드로 디스크램블링하여 이를 OVSF코드에 의해 DPDCH신호와 DPCCH신호로 분리하는 디엘엘(10)과; 상기 디엘엘(10)에서 출력되는 DPDCH신호를 역확산하는 DPDCH역확산기(20)와; 상기 디엘엘(10)에서 출력되는 DPCCH신호를 역확산하는 DPCCH역확산기(30)와; 사용자 인터페이스를 통해 MMSE계열 알고리즘 또는 BLIND계열 알고리즘을 선택한후,그 선택된 알고리즘에 따라 입력신호를 선택하기 위한 제어신호를 출력하는 디에스피(90)와; 상기 디에스피(90)에서 출력되는 제어신호에 의해, DPCCH신호를 선택하거나, 또는 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 선택하는 입력신호선택기(80)와; 상기 입력신호선택기(80)에서 선택된 DPCCH신호 또는 DPDCH신호 및 DPCCH신호를 입력받아 추정하고자 하는 가중치 벡터 계수를 갱신하는 적응형 가중치 벡터 추정기(70)와; 상기 DPDCH역확산기(20)에서 출력되는 DPDCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 DPDCH빔포머(40)와; 상기 DPCCH역확산기(30)에서 출력되는 DPCCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각을 보상하는 DPCCH빔포머(50)와; 상기 DPDCH빔포머(40)와 DPCCH빔포머(50)에서 출력되는 신호를 합하여, 그에 따라 채널을 추정하는 채널추정기(60)로 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 디엘엘(10)은, 안테나를 통해 칩레이트신호를 입력받아 이를 각 패스의 타이밍을 튜닝한후, 그 디엘엘에서 출력되는 칩레이트신호를 PN코드로 디스크램블링하여 이를 OVSF코드에 의해 DPDCH신호와 DPCCH신호로 분리하여 출력한다.

이때, DPDCH역확산기(20)는 상기 디엘엘(10)에서 출력되는 DPDCH신호를 역확산하고, DPCCH역확산기(30)는 상기 디엘엘(10)에서 출력되는 DPCCH신호를 역확산한다.

한편, 디에스피(90)는, 사용자 인터페이스를 통해 MMSE계열 알고리즘 또는 BLIND계열 알고리즘을 선택한후,그 선택된 알고리즘에 따라 입력신호를 선택하기 위한 제어신호를 입력신호선택기(80)에 인가한다.

이에 따라, 입력신호선택기(80)는, 상기 디에스피(90)에서 출력되는 제어신호에 의해 DPCCH신호를 선택하거나,또는 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 선택하여 적응형 가중치 벡터 추정기(70)에 인가하는데, 상기 디에스피(90)에서 MMSE계열 알고리즘이 선택되면 DPCCH신호를 선택하고, 상기 디에스피(90)에서 BLIND계열 알고리즘이 선택되면 DPDCH신호와 DPCCH신호를 선택한다.

이렇게, MMSE계열 알고리즘 또는 BLIND계열 알고리즘의 선택에 따라, DPCCH신호를 선택하거나,또는 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 입력신호로 선택하는 이유는, 빔형성 알고리즘 구현시, 3GPP 스펙에서 DPCCH신호에 비해 DPDCH신호의 데이너 레이트가 같거나 큰 경우가 대부분이므로, 파일럿 패턴이 필요없는 BLIND계열 알고리즘을 적용하는 경우에 DPCCH신호만을 사용할 필요가 없기 때문이다.

예를 들어, DPDCH역확산기(20)의 최소 확산계수가 64일 경우, DPCCH신호 한 심볼당 DPDCH신호는 4개의 심볼이 들어오게 되고, 이에 따라 DPCCH의 확산계수가 256으로 고정되어 있음을 감안하면 DPCCH신호의 한 심볼 갱신에 필요한 시간주기에 DPDCH신호는 4번의 갱신과정을 거칠수 있게 되며, 또한 입력신호를 DPCCH신호와 DPDCH신호를 동시에 선택하게 되면, 동일한 시간에 DPCCH신호 한 심볼을 이용하여 계수를 갱신시킬 때보다 몇배의 자유도를 갖고서 빔형성기를 운용할 수 있게 된다.

그러면, 상기 적응형 가중치 벡터 추정기(70)는, 상기 입력신호선택기(80)에서 선택된 DPCCH신호 또는 DPDCH신호 및 DPCCH신호를 입력받아 추정하고자 하는 가중치 벡터 계수를 갱신하여 그에 따른 가중치 벡터 계수를 DPDCH빔포머(40) 및 DPCCH빔포머(50)에 인가한다.

이에 따라, DPDCH빔포머(40)는, 상기 DPDCH역확산기(20)에서 출력되는 DPDCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각(DOA:Direction Of Arrival)을 보상하여 출력하고, DPCCH빔포머(50)는 상기 DPCCH역확산기(30)에서 출력되는 DPCCH신호를, 상기 가중치 벡터 계수에 의해 도래각(DOA:Direction Of Arrival)을 보상하여 출력한다.

그러면, 채널 추정기(60)는, 상기 DPDCH빔포머(40)와 DPCCH빔포머(50)에서 출력되는 신호를 합하여, 그에 따라 채널을 추정한다.

다시 말해서, 본 발명은, 빔형성기 계수 갱신시에. MMSE계열 알고리즘 또는 BLIND계열 알고리즘의 선택에 따라, DPCCH신호를 선택하거나,또는 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 입력신호로 선택함으로써 빔형성 알고리즘의 수렴속도 및 성능을 향상시킨다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 빔형성기의 가중치 벡터 계수 갱신시 DPCCH 채널과 DPDCH 채널을 선택적으로 또는 동시에 이용함으로써, 빔 형성 알고리즘의 수렴속도와 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도1은 종래 WCDMA 스마트 안테나의 빔형성기의 구성을 보인 블록도.

도2는 본 발명 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트안테나 시스템의 수신장치의 구성을 보인 블록도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:디엘엘 20:DPDCH역확산기

30:DPCCH역확산기 40:DPDCH빔포머

50:DPCCH빔포머 60:채널추정기

70:적응형가중치벡터추정기 80:입력신호선택기

90:디에스피

Claims

빔 포밍 알고리즘에 따라, 제어신호를 출력하는 디에스피와;

상기 디에스피에서 출력되는 제어신호에 의해, 상기 빔 포밍 알고리즘이 MMSE계열 빔포밍 알고리즘이면 DPCCH신호를 선택하고,

상기 빔 포밍 알고리즘이 BLIND계열 빔 포밍 알고리즘이면 DPDCH신호와 DPCCH신호를 동시에 입력신호로 선택하는 입력신호선택기와;

상기 입력신호선택기에서 선택된 입력신호에 대해, 가중치 벡터계수를 추정하는 적응형 가중치 벡터 추정기와;

상기 가중치 벡터 계수에 의해, 상기 DPDCH신호와 DPCCH신호에 대한 도래각을 보상하는 빔포머와;

상기 빔포머에서 출력되는 신호를 이용하여 채널을 추정하는 채널 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트 안테나 시스템의 수신장치.
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DPCCH신호와 DPDCH신호를 수신하는 단계와;

정해진 빔 포밍 알고리즘에 따라 상기 DPCCH신호 또는 상기 DPDCH신호와 DPCCH신호에 대해 선택적으로 가중치 벡터를 추정하는 단계와;

상기 가중치 벡터계수에 의해, 상기 DPCCH신호와 상기 DPDCH신호에 대해 각각 빔포밍을 하는 단계와;

상기 빔 포밍된 출력신호를 이용하여 채널을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔형성기를 이용한 WCDMA 스마트 안테나 시스템의 수신방법.