KR100625451B1 - Interference cancellation method in composite structure of smart antenna and interference cancellator - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 간섭으로 추정되는 신호에 대해 신뢰도를 나타내는 간섭제거 가중치를 도입하여 부분적인 간섭신호 제거를 수행하는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서의 간섭신호 제거방법에 관한 것으로, 스마트 안테나를 통해 수신된 신호를 역확산시킨 후, 심볼을 판정하고, 상기 심볼 판정 과정에서 나온 정보를 이용해 임의의 자연수 k-1 간섭신호에 대한 제1 가중치를 계산하는 제1 단계; 상기 제1 가중치를 제거하기 위해 k-1개의 간섭신호 각각에 대해 가중치 역연산을 수행한 후, 상기 k-1개의 간섭신호를 재확산하는 제2 단계; 상기 제1 단계의 심볼 판정 과정에서 계산된 심볼의 최소 제곱 오류값을 이용해 입력된 심볼의 신뢰도를 나타내는 k-1개의 제2 가중치를 각각 계산하는 제3 단계; 및 상기 k-1개의 재확산된 간섭신호 각각에 대해 상기 계산된 제2 가중치를 곱하여 부분적인 소거를 수행하는 제4 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for removing interference signals in a combination device of a smart antenna and an interference canceller that performs partial interference signal removal by introducing an interference cancellation weight indicating reliability of a signal estimated as interference. A first step of despreading the received signal, determining a symbol, and calculating a first weight for any natural number k-1 interference signal using the information from the symbol determination process; Performing a weighted inverse operation on each of the k-1 interference signals to remove the first weight, and then respreading the k-1 interference signals; A third step of calculating k-1 second weights representing reliability of the input symbol by using the least square error value of the symbol calculated in the symbol determination process of the first step; And a fourth step of performing partial cancellation by multiplying the calculated second weight value for each of the k-1 respread interference signals.
간섭제거 가중치, 스마트 안테나, 간섭제거기, 결합장치Interference Cancellation Weight, Smart Antenna, Interference Canceller, Combiner
Description
도 1 은 본 발명이 적용되는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치의 구성예시도.1 is a configuration example of a coupling device of the smart antenna and the interference canceller to which the present invention is applied.
도 2 는 본 발명에 따른 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서의 간섭신호 제거방법에 대한 일실시예 흐름도.2 is a flowchart illustrating a method for canceling an interference signal in a combination device of a smart antenna and an interference canceller according to the present invention.
본 발명은, 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서의 간섭신호 제거방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히, 광대역 코드 분할 다중 접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 시스템의 용량을 증대시키기 위한 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서 추정된 심볼의 신뢰도에 따라 부분적으로 간섭신호를 제거할 수 있도 록 하는 간섭신호 제거방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
CDMA 시스템의 특성은 다른 무선 시스템과는 달리 다른 사용자의 신호가 간섭으로 작용하며, 간섭에 의해 시스템의 용량이 결정된다는 점이다. 따라서, 수신신호에서 다른 사용자의 신호를 완전히 제거해낼 수 있다면 용량을 획기적으로 증가시킬 수 있다.The characteristic of CDMA system is that unlike other wireless systems, signals of other users act as interference, and the capacity of the system is determined by the interference. Therefore, if the user's signal can be completely removed from the received signal, the capacity can be significantly increased.
타 사용자의 간섭을 제거하여 용량 증대를 유도하는 방식으로써 현재 광범위하게 연구되고 있는 것에는 스마트 안테나와 간섭제거기가 있으며, 이 두가지를 결합한 형태 역시 논의되고 있다. 두가지를 결합시킴으로써 더 효과적인 용량증대를 꾀할 수 있다. As a method of inducing capacity increase by eliminating interference of other users, smart antennas and interference cancellers are widely studied. A combination of the two is also discussed. By combining the two, more effective dose escalation can be achieved.
스마트 안테나와 간섭제거기의 일반적인 결합 형태는 스마트 안테나의 출력이 간섭제거기의 입력으로 연결되는 형태이며, 경우에 따라서 간섭제거기의 출력 정보가 스마트 안테나의 입력정보로 되먹임되는 형태도 있다.The general combination of smart antenna and interference canceller is a form in which the output of the smart antenna is connected to the input of the interference canceller, and in some cases, the output information of the interference canceller is fed back into the input information of the smart antenna.
이러한, 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합을 통해 두 장치의 단점을 보완함으로써 더 큰 용량 증대를 유도하였다. The combination of the smart antenna and the interference canceller induces a larger capacity increase by complementing the disadvantages of the two devices through the combination of the smart antenna and the interference canceller.
그러나, 일반적인 간섭제거기의 간섭제거 과정에서는 자신을 제외한 나머지 신호에 대해서 간섭신호로 추정하여 전부 제거함으로써 추정이 잘못되었을 경우 심각한 신호 왜곡을 불러일으킬 수 있는 문제점이 있었다.However, in the interference elimination process of the conventional interference eliminator, there is a problem that can cause serious signal distortion when the estimation is wrong by estimating and removing all signals except for itself as interference signals.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 간섭으로 추정되는 신호에 대해 신뢰도를 나타내는 간섭제거 가중치를 도입하여 부분적인 간섭신호 제거를 수행하는, 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서의 간섭신호 제거방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in the combined device of the smart antenna and the interference canceller to perform the partial interference signal cancellation by introducing an interference cancellation weight indicating the reliability of the signal estimated to be interference. It is an object of the present invention to provide a method of canceling an interference signal and a computer readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에 적용되는 간섭신호 제거방법에 있어서, 상기 스마트 안테나를 통해 수신된 신호를 역확산시킨 후, 심볼을 판정하고, 상기 심볼 판정 과정에서 나온 정보를 이용해 임의의 자연수 k-1 간섭신호에 대한 제1 가중치를 계산하는 제1 단계; 상기 제1 가중치를 제거하기 위해 k-1개의 간섭신호 각각에 대해 가중치 역연산을 수행한 후, 상기 k-1개의 간섭신호를 재확산하는 제2 단계; 상기 제1 단계의 심볼 판정 과정에서 계산된 심볼의 최소 제곱 오류값을 이용해 입력된 심볼의 신뢰도를 나타내는 k-1개의 제2 가중치를 각각 계산하는 제3 단계; 및 상기 k-1개의 재확산된 간섭신호 각각에 대해 상기 계산된 제2 가중치를 곱하여 부분적인 소거를 수행하는 제4 단계를 포함한다.In the present invention for achieving the above object, in the interference signal removal method applied to the combination device of the smart antenna and the interference canceller, after despreading the signal received through the smart antenna, the symbol is determined, the symbol determination A first step of calculating a first weight for an arbitrary natural number k-1 interference signal using information obtained in the process; Performing a weighted inverse operation on each of the k-1 interference signals to remove the first weight, and then respreading the k-1 interference signals; A third step of calculating k-1 second weights representing reliability of the input symbol by using the least square error value of the symbol calculated in the symbol determination process of the first step; And a fourth step of performing partial cancellation by multiplying the calculated second weight value for each of the k-1 respread interference signals.
또한, 본 발명은, 프로세서에서, 상기 스마트 안테나를 통해 수신된 신호를 역확산시킨 후, 심볼을 판정하고, 상기 심볼 판정 과정에서 나온 정보를 이용해 임의의 자연수 k-1 간섭신호에 대한 제1 가중치를 계산하는 제1 단계; 상기 제1 가중치를 제거하기 위해 k-1개의 간섭신호 각각에 대해 가중치 역연산을 수행한 후, 상기 k-1개의 간섭신호를 재확산하는 제2 단계; 상기 제1 단계의 심볼 판정 과정에서 계산된 심볼의 최소 제곱 오류값을 이용해 입력된 심볼의 신뢰도를 나타내는 k-1개의 제2 가중치를 각각 계산하는 제3 단계; 및 상기 k-1개의 재확산된 간섭신호 각각에 대해 상기 계산된 제2 가중치를 곱하여 부분적인 소거를 수행하는 제4 단계를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In addition, the present invention, the processor, after despreading the signal received through the smart antenna, the symbol is determined, and using the information from the symbol determination process, the first weight for any natural number k-1 interference signal Calculating a first step; Performing a weighted inverse operation on each of the k-1 interference signals to remove the first weight, and then respreading the k-1 interference signals; A third step of calculating k-1 second weights representing reliability of the input symbol by using the least square error value of the symbol calculated in the symbol determination process of the first step; And a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a fourth step of performing partial erasure by multiplying the calculated second weight value for each of the k-1 respread interference signals.
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.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명이 적용되는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치의 구성예시도이다.1 is an exemplary configuration diagram of a combination device of a smart antenna and an interference canceller to which the present invention is applied.
본 발명의 실시예에서 설명하는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합은 적응형 스마트 안테나(1)를 앞단에 놓고, 평행형 간섭제거기(2)를 뒷단에 놓아 순차적으로 연결시킨 형태이다. 이 형태가 스마트 안테나가 제거하는데 실패한 간섭신호를 간섭제거기가 제거하고, 스마트 안테나의 출력 결과를 다중 사용자 신호 추정에 이용함으로써 간섭제거기의 성능을 높일 수 있는 최적의 형태이다. The combination of the smart antenna and the interference canceller described in the embodiment of the present invention is a form in which the adaptive
본 발명이 적용되는 스마트 안테나와 간섭제거기를 결합시킨 구조를 도 1에 도시하였다.1 illustrates a structure in which a smart antenna and an interference canceller are applied to the present invention.
도 1 의 앞단 부분이 적응형 스마트 안테나 부분(1)으로, 복수개의 안테나(11), 역확산 모듈(12), 가중치 연산부(13), 심볼 판정 모듈(14)로 이루어진다. 가중치 연산부(13)에 사용되는 가중치 벡터는 심볼 판정 모듈(14)에서 나온 정보를 이용하여 최소 제곱 평균(LMS : Least mean square) 알고리즘을 적용, 점차적으로 최적화된 가중치 벡터가 되도록 적응되어간다.The front part of FIG. 1 is an adaptive
간섭제거기(2)는 스마트 안테나의 심볼 판정 모듈(14) 이후의 모듈들인 가중치 역연산부(21), 재확산 모듈(22)을 거친 후, 간섭제거 가중치(p) 연산을 위한 간섭제거 연산 모듈(23)로 이루어진다. 적응형 스마트 안테나로부터 심볼 판정 모듈을 거쳐 출력된 신호는 공간필터링이 된 신호로 복원하기 위해 스마트 안테나에서 부과된 가중치가 제거되고, 의사 잡음(PN) 코드를 사용하여 재확산된다. 그리고, 재확산된 신호는 간섭제거 가중치(p)에 의해 평행적으로 간섭제거가 수행된다. The
일반적으로 간섭제거기는 연속형 간섭제거기(serial interference canceller)와 평행형 간섭제거기(parallel interference canceller)가 있으며, 본 실시예에서는 평행형 간섭제거기를 통해 설명하고 있다.In general, the interference canceller includes a serial interference canceller and a parallel interference canceller. In this embodiment, the interference canceller is described through a parallel interference canceller.
일반적인 간섭제거기는 추정된 타사용자 신호를 전부 제거함으로써 추정이 잘못되었을 경우 심각한 성능 저하를 불러일으키는 문제점이 있었는데, 본 발명에서는 간섭제거 가중치(p)를 사용하여 잘못 추정된 것으로 판단되는 신호에 대해서는 부분적인 소거만을 행하게 함으로써 성능 저하를 방지하였다.In general, the interference canceller has a problem of causing serious performance degradation when the estimation is wrong by removing all estimated other user signals. In the present invention, the interference elimination weight (p) is used to determine a part that is incorrectly estimated using the interference cancellation weight (p). Performance reduction was prevented by only performing the erase.
간섭제거 가중치(p)는 입력된 심볼의 신뢰도와 밀접히 관련되므로 적응형 스마트 안테나의 심볼 판정 모듈에서 계산된 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값()을 도입하여 다음의 [수학식 1]와 같이 나타내었다.Since the interference cancellation weight (p) is closely related to the reliability of the input symbol, the minimum square error (MSE) value of the symbol calculated by the symbol determination module of the adaptive smart antenna ( ) Was introduced as shown in
스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서 간섭제거 가중치를 부여하여 간섭제거를 수행하는 간섭제거기 부분에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The interference canceller portion for performing interference cancellation by giving an interference cancellation weight in a combination device of a smart antenna and an interference canceller will be described in detail as follows.
간섭제거기에서는 부분적인 간섭제거를 수행하는 평행형 간섭제거기를 이용하였다. 일반적으로 광대역 CDMA에서는 빠른 전력제어가 수행되어 사용자간의 수신 신호 세기의 차가 거의 없을 것으로 예측되며, 수신신호의 세기가 거의 비슷할 경우에는 평행형 간섭제거기가 연속적 간섭제거기보다 성능이 우수하기 때문이다. In the interference canceller, a parallel interference canceller for partial interference cancellation is used. In general, in broadband CDMA, fast power control is performed so that there is almost no difference in the received signal strength between users. When the received signal strength is almost the same, the parallel interference canceller performs better than the continuous interference canceller.
본 발명에서는 추정된 신호들에 신뢰도를 부여하고, 신뢰도에 따라 간섭 제거여부를 결정하는 부분적인 간섭제거 방법을 제시함으로써, 부정확한 판단에 의한 간섭제거의 오류를 줄이고자 하였다.In the present invention, by providing a partial interference cancellation method that gives reliability to the estimated signals, and determines whether to remove the interference according to the reliability, it was intended to reduce the error of the interference cancellation by the incorrect decision.
적응형 스마트 안테나에서 심볼 판정 모듈을 거쳐 출력된 신호는 다음과 같은 과정을 거친다. 공간 필터링된 결과로 복원하기 위해 스마트 안테나에서 부과된 가중치를 복원하고, 의사 잡음(PN : Pseudo Noise) 코드로 재확산한다. 그리고, K명의 사용자에 대해 재확산된 신호는 평행적으로 부분 간섭제거를 수행한다.The signal output through the symbol determination module in the adaptive smart antenna is processed as follows. In order to restore the spatially filtered result, the weight imposed on the smart antenna is recovered and respread with a pseudo noise (PN) code. The respread signal for K users then performs partial interference cancellation in parallel.
위에서 언급한 바와 같이 일반적인 간섭제거 과정에서는 자신을 제외한 K-1개의 심볼에 대해서 똑같은 신뢰도로 추정되었다는 가정하에 모두 제거하였다. 그러나, 실제로 K-1개의 신호는 상호 독립적인 페이딩을 경험하므로 K-1 개의 추정 결과가 동일한 신뢰도를 갖지 않는다. 잘못된 추정을 근거로 간섭을 제거할 경우 간섭제거기의 성능은 급격히 저하되므로, 신뢰도가 낮은 신호와 신뢰도가 높은 신호를 동일하게 취급하여 간섭을 제거하는 것은 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있다.As mentioned above, in the general interference elimination process, all of the K-1 symbols except itself are assumed to have the same reliability. In practice, however, the K-1 signals experience fading independent of each other, so that the K-1 estimation results do not have the same reliability. When the interference is removed based on a false estimation, the performance of the interference canceller decreases drastically. Therefore, the interference can be degraded by treating the low reliability signal and the high reliability signal in the same manner.
이를 보상하기 위해 본 발명에서는 K-1개의 신호에 대해 신뢰도(p)를 도입하였다. 신뢰도(p)는 0에서 1사이의 값이며, 추정된 심볼의 신뢰도(p)에 따라 부분적인 간섭제거를 수행할 수 있도록 해주는 간섭제거 가중치를 나타낸다. 이 가중치는 심볼의 신뢰도와 직접적으로 관련되므로 빔 형성시에 계산되었던 최소 제곱 오류(MSE : Minimum Squared Error)를 이용한 특정 함수값이 될 수 있다. To compensate for this, the present invention introduces a reliability p for K-1 signals. Reliability (p) is a value between 0 and 1, and represents an interference cancellation weight that enables partial interference cancellation according to the estimated symbol reliability (p). Since this weight is directly related to the reliability of the symbol, it can be a specific function value using the minimum squared error (MSE) calculated at the time of beam formation.
MSE는 심볼에 대한 신뢰성을 부여하는 값이므로 MSE가 크다면 기준신호와의 차가 크다는 의미이므로 상대적으로 낮은 신뢰도를 갖는다고 할 수 있다. 지수함수로 표현되는 간섭제거 가중치 함수를 이용해서 k번째 간섭제거단에서 i번째 사용자의 간섭제거 가중치는 상기한 [수학식 1]과 같다. Since the MSE is a value that gives the reliability of the symbol, if the MSE is large, it means that the difference from the reference signal is large. Using the interference cancellation weight function expressed by the exponential function, the interference cancellation weight of the i-th user in the k-th interference cancellation stage is expressed by
도 2 는 본 발명에 따른 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에서의 간섭신호 제거방법에 대한 일실시예 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for canceling an interference signal in a combination device of a smart antenna and an interference canceller according to the present invention.
상기한 바와 같이 적응형 스마트 안테나에서 얻어지는 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값을 이용하여 간섭제거 가중치(p)를 부여함으로써 간섭제거기에서 잘못 추정된 신호성분을 제거하는 일을 방지할 수 있게 되는데, 이에 대해 도면에 제시한 흐름에 따라 설명하면 다음과 같다.As described above, by applying the interference cancellation weight (p) by using the least square error (MSE) value of the symbol obtained from the adaptive smart antenna, it is possible to prevent the interference canceller from removing an incorrectly estimated signal component. This will be described according to the flow shown in the drawings.
우선, 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치가 구동된다(201). 스마트 안테나에서 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값을 획득한다(202). 이는 최소 제곱 오류(MSE : Minimum Squared Error) 계산 방식에 의하여 얻어지는 오류 값을 말한다.First, a combination device of the smart antenna and the interference canceller is driven 201. Obtain a minimum squared error (MSE) value of the symbol in the smart antenna (202). This refers to an error value obtained by a minimum squared error (MSE) calculation method.
이렇게 얻어진 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값에 대해 지수 함수로 계산하여 간섭제거 가중치 값을 획득한다(203). 이때, 지수 함수로 계산된다는 것은 상기한 [수학식 1]과 같이 간섭제거 가중치 값을 얻는다는 것을 의미한다. 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값이 크면 클수록 간섭제거 가중치 값은 0에 가까와지고, 심볼의 최소 제곱 오류(MSE) 값이 0이면 간섭제거 가중치 값은 1이 된다.The least squares error (MSE) value of the symbol thus obtained is calculated by an exponential function to obtain an interference cancellation weight value (203). In this case, the calculation by the exponential function means that the interference cancellation weight value is obtained as shown in
획득한 간섭제거 가중치 값을 간섭신호로 추정되는 신호에 부여하여 간섭신호에 대하여 부분적인 소거를 수행한다(204). The obtained interference elimination weight value is applied to a signal estimated as an interference signal to partially cancel the interference signal (204).
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.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, 광대역 CDMA 시스템의 용량을 증대시키는 스마트 안테나와 간섭제거기의 결합장치에 있어서 간섭제거 가중치 값을 도입함으로써 신뢰도가 떨어지는 신호추정에 대해서는 부분적인 간섭제거를 가능하게 함으로써 전체적인 성능향상을 유도하는 효과가 있다.As described above, the present invention provides the overall performance by enabling partial interference cancellation for a signal estimation that is less reliable by introducing an interference cancellation weight value in a combination device of a smart antenna and an interference canceller that increases the capacity of a broadband CDMA system. It is effective to induce improvement.
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