KR100580090B1 - 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치 - Google Patents

송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 송신 다이버서티를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 두 모드에 따라 수신기의 간단한 제어로 두 경우 모두 데이터를 수신할 수 있는 모드 선택형 복조장치를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 수신신호를 입력받아 채널경로의 복소진폭을 추정하여 채널신호를 얻기 위한 채널추정수단; 상기 수신신호를 입력받아 역확산을 수행하기 위한 역확산수단; 상기 수신신호가 송신기에서 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인지에 따라 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 입력받아 스위칭하기 위한 제1 스위칭수단; 송신 안테나 다이버서티가 수행되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함께 복조를 수행하기 위한 복조수단; 송신 안테나 다이버서티가 수행되지 않고 전송되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함게 콘볼루션을 취하기 위한 곱셈 연산수단; 및 상기 수신신호가 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인가에 따라 상기 복조수단이나 상기 곱셈 연산수단으로부터 출력된 신호를 선택하여 출력하기 위한 제2 스위칭수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신 등에 이용됨.
송신 다이버서티, 수신기, 복조, 모드 선택

Description

송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치{Mode-selective Demodulator for Code Division Multiple Access Systems using Transmit Antenna Diversity}
도 1 은 일반적인 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템의 신호모델을 나타내는 일예시도.
도 2 는 본 발명이 적용되는 수신기의 구성예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 대한 일실시예 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
301 : 채널추정기 302 : 역확산기
303 : 제1 스위치 304 : 역다중화기
305 : STTD 디코더 306 : 다중화기
307 : 제2 스위치 308 : 곱셈기
본 발명은 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 관한 것으로, 특히 에스티티디(STTD : Space Time block coding based Transmit antenna Diversity) 모드의 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 관한 것이다.
종래에는 코드분할다중접속 시스템을 위한 수신신호 복조장치에서 송신 안테나 다이버서티를 이용하는 기지국에서 전송하는 신호를 수신하여 복조할 수 있으면서 송신 안테나 다이버서티를 사용하지 않는 기지국에서의 전송 신호도 수신하여 복조를 수행할 수 있는 간단한 수신신호 복조장치가 구현되어 있지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 송신 다이버서티를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 두 모드에 따라 수신기의 간단한 제어로 두 경우 모두 데이터를 수신할 수 있는 모드 선택형 복조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 있어서, 수신신호를 입력받아 채널경로의 복소진폭을 추정하여 채널신호를 얻기 위한 채널추정수단; 상기 수신신호를 입력받아 역확산을 수행하기 위한 역확산수단; 상기 수신신호가 송신기에서 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인지에 따라 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 입력받아 스위칭하기 위한 제1 스위칭수단; 송신 안테나 다이버서티가 수행되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함께 복조를 수행하기 위한 복조수단; 송신 안테나 다이버서티가 수행되지 않고 전송되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함게 콘볼루션을 취하기 위한 곱셈 연산수단; 및 상기 수신신호가 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인가에 따라 상기 복조수단이나 상기 곱셈 연산수단으로부터 출력된 신호를 선택하여 출력하기 위한 제2 스위칭수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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.
도 1 은 일반적인 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템의 신호모델을 나타내는 일예시도이다.
제 3세대 이동통신 시스템에서 순방향 링크에 송신 안테나 다이버서티를 채 택하고 있다. 도 1 은 기지국에서 단말기로의 순방향 링크에서 STTD를 사용하는 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 시스템의 신호모델이다.
STTD 인코더는 순차적으로 입력되는 두개의 심볼 S1과 S2를 인코딩하여, 안테나1에는 S1과 S2를, 안테나2에는 -S2*와 S1*를 순차적으로 출력한다. 여기서, S1과 S2는 변조심볼을 나타내며 일반적으로 복소수이다. 그리고, Z*는 복소수 Z의 켤레복소수(conjugate)를 나타낸다.
STTD 인코더를 통해 인코딩된 변조심볼은 확산코드 c(t)에 의해 각각 확산되어 안테나1과 안테나2를 통하여 송신된다.
각 안테나에서 송신된 신호는 서로 다른 특성을 갖는 무선 다경로채널을 거쳐 수신기의 안테나에 도달한다. 수신기에 수신되는 신호를 다음의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 111999017495084-pat00001
여기서, h1(t;τ)와 h2(t;τ)는 각각 안테나1과 안테나2로부터 수신기까지의 무선 다경로채널에 대한 임펄스응답을 나타내며,
Figure 111999017495084-pat00002
는 콘볼루션 연산을 나타내고, T는 심볼구간을 나타낸다. 무선 다경로채널의 임펄스응답은, 두 안테나로부터 수신 기까지의 전파지연시간이 동일하다고 가정하여, 다음의 [수학식 2]와 같이 모델링할 수 있다.
Figure 111999017495084-pat00003
여기서, al (i)와 τl (i)는 안테나i(i=1, 2)와 수신기 사이의 채널 임펄스응답에서 l번째 채널경로의 복소진폭과 전파지연을 각각 나타낸다.
[수학식 2]의 무선 다경로채널 모델 가정하에서 수신신호는 다음의 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 111999017495084-pat00004
도 2 는 본 발명이 적용되는 수신기의 구성예시도이다.
도 2 는 수신기의 전체구조를 나타내고 있다. 그림에서 수신신호는 안테나를 통해 수신된 고주파신호가 주파수영역에서 하향변환(down-conversion)되고, 중간주파수대역이나 기저대역에서 아날로그에서 디지털로 변환(A/D 변환)된 후의 신호를 나타낸다. 수신기는 검색기(210), 다수의 복조기(221 내지 223), 심볼결합기(230)와 제어프로세서(240)로 구성된다.
제어프로세서(240)는 검색기(210), 복조기(221 내지 223)와 심볼결합기 (230)를 포함한 모든 수신기의 각 구성요소들을 제어한다.
검색기(210)는 제어프로세서(240)의 제어에 의해 수신신호로부터 무선 다경로채널의 경로지연과 각 경로지연에 해당하는 신호의 크기를 추정하여 제어프로세서(240)로 출력한다.
복조기(221 내지 223)는 제어프로세서(240)의 제어와 역확산부호 정보에 의해 각 채널경로를 통과한 수신신호에 대해 역확산 및 복조를 수행한다. 각 복조기의 출력은 심볼결합기(230)로 출력된다.
심볼결합기(230)는 제어프로세서(240)의 제어에 의해 해당되는 복조기(230)의 출력심볼을 최대비결합방식(maximal ratio combining)에 의해 신호에너지에 비례하는 계수를 곱한 후 복조심볼들을 결합한다.
도 3 은 본 발명에 따른 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 복조기의 구조를 나타내고 있다. 복조기는 에스티티디(STTD : Space Time block coding based Transmit antenna Diversity) 모드와 논 다이버서티(ND : Non Diversity) 모드의 두 모드로 동작된다.
STTD 모드는 송신기에서 STTD를 사용하여 신호를 전송하는 경우에 해당하며, ND 모드는 송신기가 STTD를 사용하지 않고 하나의 안테나만을 사용하여 신호를 전송하는 경우에 해당한다. 이 두 모드는 수신단말기가 제어채널을 복조함으로써 알 수 있으며, 제어프로세서(240)가 각 복조기(221내지 223)의 모드를 제어한다.
복조기는 채널추정기(301), 역확산기(302), 스위치(303과 307), 역다중화기(DEMUX, 304), STTD 디코더(305), 다중화기(MUX, 306)와 곱셈기(308)로 구성된다.
채널추정기(301)는 수신신호로부터 al (1)과 al (2)의 추정치
Figure 111999017495084-pat00005
과
Figure 111999017495084-pat00006
를 계산하여 STTD 디코더(305)의 입력으로 출력한다. 역확산기(302)는 수신신호에 전파지연 τl을 고려한 확산코드 c(t-τl)로 역확산을 수행하여 출력한다. 스위치(303과 307)는 STTD 모드에서는 STTD로 스위칭되며, ND 모드에서는 ND로 스위칭된다. 역다중화기(DEMUX, 304)의 출력 심볼 Zl,1과 Zl,2는 다음의 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 111999017495084-pat00007
여기서, nl,1과 nl,2는 가산성 잡음에 의한 성분이다.
STTD 디코더(305)는 역다중화기(DEMUX)의 출력 Zl,1과 Zl,2과 채널추정기(301)의 출력
Figure 111999017495084-pat00008
과
Figure 111999017495084-pat00009
를 입력받아 다음의 [수학식 5]의 연산을 통해 STTD 디코딩된 심볼
Figure 111999017495084-pat00010
와
Figure 111999017495084-pat00011
를 출력한다.
Figure 111999017495084-pat00012
다중화기(MUX, 306)는 STTD 디코더(305)에서 출력된 심볼에 대해 다중화를 수행하여 스위치(307)로 출력한다.
곱셈기(308)는 ND 모드에서 역확산기(302)의 출력신호와 채널추정기(301)의 출력의 켤레복소수를 곱하여 스위치(307)로 출력한다.
스위치(307)는 다중화기(306)의 출력 신호나 곱셈기(308)의 출력신호를 선택하여 심볼결합기(230)의 입력으로 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템의 수신기에 적합하며, STTD 모드와 ND 모드가 있어 송신 다이버서티를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우에 간단한 제어로 데이터 복조가 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 송신 안테나 다이버서티를 사용하는 코드분할다중접속 시스템을 위한 모드 선택형 복조장치에 있어서,
    수신신호를 입력받아 채널경로의 복소진폭을 추정하여 채널신호를 얻기 위한 채널추정수단;
    상기 수신신호를 입력받아 역확산을 수행하기 위한 역확산수단;
    상기 수신신호가 송신기에서 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인지에 따라 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 입력받아 스위칭하기 위한 제1 스위칭수단;
    송신 안테나 다이버서티가 수행되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함께 복조를 수행하기 위한 복조수단;
    송신 안테나 다이버서티가 수행되지 않고 전송되어 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 상기 채널추정수단으로부터 입력된 추정된 상기 채널신호와 함게 콘볼루션을 취하기 위한 곱셈 연산수단; 및
    상기 수신신호가 송신 안테나 다이버서티가 수행된 신호인가에 따라 상기 복조수단이나 상기 곱셈 연산수단으로부터 출력된 신호를 선택하여 출력하기 위한 제2 스위칭수단
    을 포함하는 모드 선택형 복조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복조수단은,
    상기 송신 안테나 다이버서티에 의한 에스티티디(STTD : Space Time block coding based Transmit antenna Diversity) 모드의 상기 수신신호의 복조를 위해 상기 역확산수단에서 역확산된 신호를 상기 제1 스위칭수단을 통해 입력받아 역다중화하기 위한 역다중화수단;
    상기 역다중화수단에서 출력된 역다중화된 소정수의 신호와 상기 채널추정수단에서 출력된 소정수의 상기 추정된 채널신호를 입력받아 STTD 복조를 수행하기 위한 디코딩수단; 및
    상기 디코딩수단에서 출력된 복조된 신호를 받아 다중화하기 위한 다중화수단
    을 포함하는 모드 선택형 복조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디코딩수단은,
    상기 역다중화수단으로부터 출력된 제1 역다중화 신호(Zl,1)와 제2 역다중화 신호(Zl,2)를 상기 채널추정수단으로부터 출력된 상기 제1 채널신호(
    Figure 112000000218948-pat00013
    )와 제2 채널신호(
    Figure 112000000218948-pat00014
    )를 입력받아 하기 수학식의 연산을 통해 STTD 디코딩된 심볼 (
    Figure 112000000218948-pat00015
    ,
    Figure 112000000218948-pat00016
    )를 출력하는 것을 특징으로 하는 모드 선택형 복조장치.
    Figure 112000000218948-pat00017
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭수단은,
    상기 수신신호가 상기 송신기에서 송신안테나 다이버서티가 수행된 STTD 모드의 신호이면 상기 복조수단으로 스위칭하여 신호를 출력하고, 상기 수신신호가 상기 송신기에서 송신안테나 다이버서티가 수행되지 않은 논다이버서티(ND : NonDiversity) 모드의 신호이면 상기 곱셈 연산수단으로 스위칭하여 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모드 선택형 복조장치.
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