KR100698172B1 - Method of estimating SIR in mobile terminal and mobile terminal thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신용 단말에서 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정함에 있어서 신호의 파워(power)를 바이어스가 없도록 측정함으로써 보다 정확한 신호대 간섭비를 추정하는 방법 및 그 이동통신용 단말에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이동통신용 단말에서의 신호대 간섭비는 추정 방법은, 레이크 수신기의 컴바이너 출력 신호로부터 신호 파워(signal power) 및 간섭 파워(interference power)를 측정하여 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정하는 방법에 있어서, 상기 컴바이너 출력 신호에 파일롯 심볼(pilot symbol)의 켤레 값(conjugate)을 승산하는 제1단계; 상기 제1단계의 출력 신호를 파일롯 비트 필드(pilot bit field) 동안 평균하는 제2단계;상기 제2단계의 결과값인 평균값의 단순 제곱을 구하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서의 제곱값의 실수부(real part)를 취하여 상기 신호 파워로 출력하는 제4단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for estimating a more accurate signal-to-interference ratio by measuring the power of a signal without bias in estimating a signal-to-interference ratio (SIR) in a mobile communication terminal and a mobile communication terminal will be. In the method for estimating the signal-to-interference ratio in a mobile communication terminal according to the present invention, a signal-to-interference ratio (SIR) is measured by measuring signal power and interference power from a combiner output signal of a rake receiver. A method of estimating an interference ratio, comprising: a first step of multiplying a conjugate value of a pilot symbol by a combiner output signal; A second step of averaging the output signal of the first step during a pilot bit field; a third step of obtaining a simple square of an average value that is a result of the second step; And a fourth step of taking a real part of the square value in the third step and outputting the real part with the signal power.
이동통신용 단말, 바이어스, 신호대 간섭비, SIRMobile terminal, bias, signal to interference ratio, SIR
Description
도1은 종래기술에 따른 이동통신용 단말에서의 SIR 추정 장치의 블록 구성도임.1 is a block diagram of an SIR estimation apparatus in a mobile communication terminal according to the prior art.
도2는 본 발명에 따른 이동통신용 단말에서의 SIR 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 블록 구성도임.Figure 2 is a block diagram of a preferred embodiment of an SIR estimation apparatus in a mobile communication terminal according to the present invention.
도3은 AWGN인 1인 이상적인 경로에서의 모의 실험 결과를 도시한 것임.Figure 3 shows the simulation results in the ideal path of 1, AWGN.
본 발명은 이동통신용 단말에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이동통신용 단말에서 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정함에 있어서 신호의 파워(power)를 바이어스가 없도록 측정함으로써 보다 정확한 신호대 간섭비를 추정하는 방법 및 그 이동통신용 단말에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication terminal. More specifically, the present invention provides a method for estimating a more accurate signal-to-interference ratio by measuring the signal power without bias in estimating a signal-to-interference ratio (SIR) in a mobile communication terminal and its movement. It relates to a terminal for communication.
이동통신용 단말은 기지국으로부터 전송된 신호를 수신하여 신호대 간섭비(SIR)를 추정한다. SIR은 신호가 전송되는 채널의 수신 신호 전력과 간섭 전력의 비를 이미하는 값으로서, 단말에서 채널의 상태를 판단하는 하나의 파라미터로서 측정된다. 특히, 하향링크(down link) 전력 제어(power control)를 위해 단말은 SIR을 추정하여 기 설정된 문턱값(threshold)인 SIRtarget과 비교하고 그 비교 결과에 따라 기지국으로 TPC(Transmit Power Control) 값을 보내주어야 하기 때문에 정확한 SIR의 추정은 매우 중요한 작업이다.The mobile communication terminal receives a signal transmitted from the base station and estimates a signal-to-interference ratio (SIR). The SIR is a value that already determines the ratio of the received signal power and the interference power of the channel through which the signal is transmitted, and is measured as one parameter for determining the state of the channel at the terminal. In particular, for downlink power control, the UE estimates the SIR, compares it with an SIR target , which is a preset threshold, and transmits a TPC (Transmit Power Control) value to the base station according to the comparison result. Accurate estimation of the SIR is very important because it must be sent.
도1은 종래기술에 따른 이동통신용 단말에서의 SIR 추정 장치의 블록 구성도이다. 도1에서, 수신 신호의 전력은 레이크 수신기의 컴바이너(10)의 출력 신호를 이용하여 측정된다. 단말의 안테나를 통하여 수신된 신호는 레이크 핑거 단에서 역확산(despreading)되어 칩 단위의 신호를 심볼 단위의 신호로 변환되고, 상기 레이크 컴바이너(10)의 채널 추정기(11)에 의해 구해진 채널 추정값을 컨쥬게이트(conjugate)하여 곱해줌으로써 채널 보상을 한다. 기지국에서 전송된 신호가 L개의 다중경로(multi-path)를 통과하여 단말에 수신된다면, 핑거의 개수는 L이 되고 상기 레이크 컴바이너(10)에서는 각 L개의 핑거에서 채널 보상된 L개의 신호를 MRC(Maximal-Ratio-Combining) 방법에 의해 결합한다. 1 is a block diagram of an SIR estimating apparatus in a mobile communication terminal according to the prior art. In Fig. 1, the power of the received signal is measured using the output signal of the
레이크 컴바이너(10)의 출력 신호는 분기되어 신호 파워 측정 모듈(20)과 간섭 파워 측정 모듈(30)로 입력된다. 상기 신호 파워 측정 모듈(20)은 입력된 신호의 파워를 측정하고, 상기 간섭 파워 측정 모듈(30)은 입력된 신호의 간섭 파워를 측정한다. 상기 간섭 파워 측정 모듈(30)에서 간섭 파워를 측정하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 본 발명의 고려 대상이 아니므로 이하에서는 신호 파워의 측정 과정을 설명하도록 한다. The output signal of the
신호의 파워는 일반적으로 DPCCH(Dedicated Physical Control CHannel)의 파일롯 신호를 이용하여 코히런트(coherent)하게 구한다. 여기서 코히런트하게 구한다는 의미는 미리 알고 있는 트레이닝 신호(training signal)에 해당하는 파일롯 비트(pilot bit)를 이용한다는 뜻이다. 즉, 레이크 컴바이너(10)의 출력 신호로부터 DPCCH의 파일롯 비트 필드(pilot bit field)를 추출한 후에 이를 이용하여 신호 파워를 측정한다. The power of the signal is generally obtained coherently using a pilot signal of a dedicated physical control channel (DPCCH). Coherent means that the pilot bit corresponding to the training signal known in advance is used. That is, after extracting a pilot bit field of the DPCCH from the output signal of the lake combiner 10, the signal power is measured using the pilot bit field.
도1에 도시된 바와 같이, 상기한 바와 같은 종래의 신호 파워 측정 방법에 있어서는 DPCH에서 DPCCH의 파일롯 비트 혹은 파일롯 심볼을 추출하여 파일롯 비트 필드 동안 코히런트하게 평균하고 이 값에 절대값을 취한 후 자승을 함으로써 신호의 파워를 구한다. As shown in Fig. 1, in the conventional signal power measurement method as described above, the pilot bit or pilot symbol of the DPCCH is extracted from the DPCH, coherently averaged during the pilot bit field, the absolute value is taken, and then the squared. Obtain the signal power by
상기한 바와 같이 종래의 방법대로 신호의 파워를 측정할 경우 측정된 신호의 파워에는 채널에서 더해진 잡음의 파워가 바이어스(bias)로 작용하게 되는데, 이를 이론적 분석을 통해서 알아보면 다음과 같다. As described above, when measuring the power of the signal according to the conventional method, the power of the noise added from the channel acts as a bias to the measured power of the signal.
분석의 편의를 위해 채널은 경로 1인 AWGN을 가정한다. 먼저 상기 레이크 컴바이너 출력단의 복소값인 n번째 DPCH 심벌 은 다음의 수학식1과 같이 표현할 수 있다.For convenience of analysis, the channel is assumed to be AWGN, which is
여기서 는 DPCH신호의 송신단에서의 파워이고, 는 CPICH의 송신단에서의 파워이다. 채널 추정은 AWGN이므로 '1'로 본다. 즉, 이상적인 채널 추정을 가정한다. xD,I,xD,Q는 송신단에서 전송한 DPCCH의 파일럿 비트로서 1 혹은 -1의 값을 갖는다. zD,I,zD,Q는 채널에서의 잡음이 역확산되면서 발생되는 가산 잡음으로 파워가 확산계수(spreading factor)만큼 줄어든다. 상기 레이크 컴바이너(10)의 출력 신호는 수학식1에서 보는 바와 같이 복소값이다. 이때 I와 Q에서의 신호의 통계는 동일하므로 신호의 파워 또한 동일하다고 볼 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 I에서의 신호파워만 보기로 한다. I 에서의 신호 파워는 다음의 수학식2와 같다.here Is the power at the transmitting end of the DPCH signal, Is the power at the transmitting end of the CPICH. Since channel estimation is AWGN, it is regarded as '1'. That is, assume ideal channel estimation. x D, I , x D, Q are pilot bits of the DPCCH transmitted from the transmitter and have a value of 1 or -1. z D, I , z D, Q are additive noises generated by despreading noise in a channel, and the power is reduced by a spreading factor. The output signal of the rake combiner 10 is a complex value as shown in equation (1). At this time, since the statistics of the signals in I and Q are the same, the power of the signal can be regarded as the same. Therefore, in the present invention, only the signal power at I will be considered. The signal power at I is as shown in
이와 같이 구해진 신호의 바이어스를 구해보면 다음의 수학식3과 같다. The bias of the signal obtained as described above is obtained from Equation 3 below.
수학식3에서 보는 바와 같이 구해진 신호의 평균 파워는 원하는 신호의 파워에 잡음에 의한 바이어스 항이 가산되어 있음을 알 수 있다. 이는 간섭 및 잡음의 파워를 제대로 측정했을 경우, 전체 SIR을 실제값보다 높게 측정하여 업링크(uplink) TPC에 반영함으로써 수신단의 성능에 좋지 않은 영향을 미치는 문제점이 있다.As shown in Equation 3, the average power of the obtained signal can be seen that the bias term due to noise is added to the power of the desired signal. When the interference and noise power are properly measured, the total SIR is measured higher than the actual value and reflected in the uplink TPC, which adversely affects the performance of the receiver.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신용 단말에서 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정함에 있어서 신호의 파워(power)를 바이어스가 없도록 측정함으로써 보다 정확한 신호대 간섭비를 추정하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to estimate the power of the signal in estimating the Signal to Interference Ratio (SIR) in the mobile communication terminal By measuring the absence of bias, a more accurate method of estimating the signal-to-interference ratio is provided.
본 발명의 다른 목적은 신호의 파워를 바이어스가 없도록 측정함으로써 보다 정확한 신호대 간섭비를 추정할 수 있는 이동통신용 단말을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a mobile communication terminal capable of estimating a more accurate signal-to-interference ratio by measuring a signal power without bias.
본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 이동통신용 단말에서의 신호대 간섭비는 추정 방법은, 레이크 수신기의 컴바이너 출력 신호로부터 신호 파워(signal power) 및 간섭 파워(interference power)를 측정하여 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정하는 방법에 있어서, 상기 신호 파워를 측정하는 단계는, 상기 컴바이너 출력 신호에 파일롯 심볼(pilot symbol)의 켤레 값(conjugate)을 승산하는 제1단계와, 상기 제1단계의 출력 신호를 파일롯 비트 필드(pilot bit field) 동안 평균하는 제2단계와, 상기 제2단계의 결과값인 평균값의 단순 제곱을 구하는 제3단계와, 상기 제3단계에서의 제곱값의 실수부(real part)를 취하여 상기 신호 파워로 출력하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.As an aspect of the present invention, the method for estimating the signal-to-interference ratio in the mobile communication terminal according to the present invention, by measuring the signal power (interference power) and the signal power (interference power) from the combiner output signal of the rake receiver In the method for estimating a signal to interference ratio (SIR), the measuring signal power may include: a first multiplying a conjugate value of a pilot symbol by the combiner output signal; And a second step of averaging the output signal of the first step during a pilot bit field, a third step of obtaining a simple square of an average value that is a result of the second step, and the third step And a fourth step of taking a real part of a square value of E and outputting the real power.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 이동통신용 단말은, 레이크 수신기의 컴바이너 출력 신호로부터 신호 파워 측정하는 신호 파워 측정 모듈 및 간섭 파워를 측정하는 간섭 파워 측정 모듈을 포함하여 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)를 추정하는 장치를 포함하는 이동통신용 단말에 있어서, 상기 신호 파워 측정 모듈은, 상기 컴바이너 출력 신호에 파일롯 심볼(pilot symbol)의 켤레 값(conjugate)을 승산하는 제1수단; 상기 제1단계의 출력 신호를 파일롯 비트 필드(pilot bit field) 동안 평균하는 제2수단; 상기 제2수단의 출력값인 평균값의 단순 제곱을 구하는 제3수단; 및 상기 제3수단에서 구해진 제곱값의 실수부(real part)를 취하여 상기 신호 파워로 출력하는 제4수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.As another aspect of the present invention, a mobile communication terminal according to the present invention includes a signal power measurement module for measuring the signal power from the combiner output signal of the rake receiver and an interference power measurement module for measuring the interference power ( In the mobile communication terminal comprising a device for estimating a signal to interference ratio (SIR), the signal power measurement module, the signal power multiplier multiplied by the conjugate value (conjugate) of the pilot symbol (pilot symbol) to the combiner output signal; 1 means; Second means for averaging the output signal of the first step during a pilot bit field; Third means for obtaining a simple square of an average value which is an output value of the second means; And fourth means for taking a real part of the square value obtained by the third means and outputting the real power with the signal power.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 도2는 본 발명에 따른 신호대 간섭비 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 블록 구성도이다.The configuration, operation, and other features of the present invention will be clearly understood by one preferred embodiment of the present invention described below with reference to the accompanying drawings. Figure 2 is a block diagram of a preferred embodiment of a signal-to-interference ratio estimation apparatus according to the present invention.
도2에서, 수신 신호의 전력은 레이크 수신기의 컴바이너(40)의 출력 신호를 이용하여 측정된다. 단말의 안테나를 통하여 수신된 신호는 레이크 핑거 단에서 역확산(despreading)되어 칩 단위의 신호를 심볼 단위의 신호로 변환되고, 상기 레이크 컴바이너(40)의 채널 추정기(41)에 의해 구해진 채널 추정값을 컨쥬게이트(conjugate)하여 곱해줌으로써 채널 보상을 한다. 기지국에서 전송된 신호가 L개의 다중경로(multi-path)를 통과하여 단말에 수신된다면, 핑거의 개수는 L이 되고 상기 레이크 컴바이너(40)에서는 각 L개의 핑거에서 채널 보상된 L개의 신호를 MRC(Maximal-Ratio-Combining) 방법에 의해 결합한다. In Fig. 2, the power of the received signal is measured using the output signal of the
레이크 컴바이너(40)의 출력 신호는 분기되어 신호 파워 측정 모듈(60)과 간섭 파워 측정 모듈(50)로 입력된다. 상기 신호 파워 측정 모듈(60)은 입력된 신호 의 파워를 측정하고, 상기 간섭 파워 측정 모듈(40)은 입력된 신호의 간섭 파워를 측정한다. 상기 간섭 파워 측정 모듈(40)에서 간섭 파워를 측정하는 구체적인 방법은 종래기술에 의한 다양한 방법에 의해 구현될 수 있는 것으로서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The output signal of the
상기 레이크 컴바이너(40)에서 출력되어 상기 신호 파워 측정 모듈(60)에 입력된 신호에 DPCCH(Dedicated Physical Control CHannel)의 파이롯 신호의 컨쥬게이트(conjugate)를 곱함으로써 상기 레이크 컴바이너(40) 출력 신호에서 신호 성분을 제거하고 채널 성분 만을 남긴다. 채널 성분이 제거된 값을 파일롯 비트 필드(Nps) 동안 평균한 값을 구한다. 상기 파일롯 비트 필드(Nps)는 기 결정된 값으로서 단말이 미리 알고 있는 값이다. 상기 평균 값을 단순 제곱한 후에 그 값에서 실수 성분(real part) 만을 취하여 신호 파워로 출력한다.The lake combiner (4) is obtained by multiplying a conjugate signal of a pilot signal of a dedicated physical control channel (DPCCH) by a signal output from the lake combiner 40 and input to the signal
본 발명의 특징은 신호파워 측정시 발생할 수 있는 바이어스를 제거하기 위해 기존방법에서 사용하는 절대값의 제곱 대신 단순 제곱을 한다는 점이다. 이후 이 제곱된 값(복소값)에서 실수항만을 취하여 신호 파워로 출력한다. 이와 같이 신호 파워를 측정할 경우, 바이어스에 대한 분석을 해 보면 다음과 같다. A feature of the present invention is that simple squares are used instead of squares of absolute values used in conventional methods to remove biases that may occur when measuring signal power. After that, only the real term is taken from this squared value (complex value) and output as the signal power. When measuring the signal power in this way, the analysis of the bias is as follows.
먼저 역확산된 레이크 컴바이너의 출력신호는 기존방법과 같다. 즉,First, the output signal of the despread rake combiner is the same as the conventional method. In other words,
이 역확산된 파일럿 비트를 이용하여 제안된 방법과 같이 신호의 파워를 구하면 아래 식과 같다.Using the despread pilot bits, the signal power is calculated as in the proposed method.
여기서 , Y I 와 Y Q 는 아래와 같은 분포를 같는 가우시안 확률변수(Gaussian random variables)이다.Where Y I and Y Q are Gaussian random variables with the following distribution:
따라서 Y I 와 Y Q 의 제곱의 통계는 서로 동일함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the statistics of Y I and Y Q are equal to each other.
바이어스가 없다는 것을 검증하기 위해 위의 식에 평균을 취하면 아래와 같다.To verify that there is no bias, average the above equations as follows:
위 식에서 보는 바와 같이 단순 제곱을 취할 경우 종래기술에서 절대값의 제곱을 취함으로써 발생되는 바이어스 항이 제거되어 있음을 볼 수 있다. As shown in the above equation, it can be seen that the bias term generated by taking the square of the absolute value in the prior art is removed.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명에 따르면 이동통신 단말에서 신호대 간섭비(SIR)의 측정을 위하여 신호 파워를 추정할 때 잡음에 의한 바이어스 항을 제거할 수 있기 때문에 보다 정 확한 신호대 간섭비의 측정이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, since the bias term due to noise can be eliminated when estimating signal power for measuring the signal-to-interference ratio (SIR) in the mobile communication terminal, it is possible to measure the signal-to-interference ratio more accurately.
도3은 AWGN인 1인 이상적인 경로에서의 모의 실험 결과를 도시한 것으로서, 본 발명에 의해 단순 제곱한 경우가 종래기술에서의 절대값의 제곱을 구한 경우보다 더 이상적인 상황에 접근한다는 것을 알 수 있다.Fig. 3 shows the simulation results in an ideal path of 1, which is AWGN, and it can be seen that the simple squared approach by the present invention approaches a more ideal situation than the square of the absolute value in the prior art. .
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