KR100698532B1 - 시공간 부호화된 ｄｓ-ｃｄｍａ 통신 시스템에서적응스텝크기 알고리듬을 사용하여 수신신호를 복호하는방법 - Google Patents

시공간 부호화된 ｄｓ-ｃｄｍａ 통신 시스템에서적응스텝크기 알고리듬을 사용하여 수신신호를 복호하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에 존재하는 통신 채널에서 시공간 부호화된 직접시퀀스(DS)-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 있어서, 수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 갱신 단위인 스텝 크기를 조정하는 단계; 상기 스텝 크기를 이용하여 탭가중치 벡터를 갱신하는 단계; 및 탭가중치 벡터를 사용하여 수신신호를 역확산하는 단계를 포함하는 수신신호 복호방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복호 방법은 탭가중치 벡터 및 스텝크기가 통신 환경의 변화에 따라 적응적으로 갱신되기 때문에 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 이러한 성능의 우수성은 수신안테나의 수와 사용자의 수가 증가함에 따라 더욱 현저하다.

Description

시공간 부호화된 ＤＳ-ＣＤＭＡ 통신 시스템에서 적응스텝크기 알고리듬을 사용하여 수신신호를 복호하는 방법 {A Decoding Method Using Adaptive Step-size Algorithm for a Space-time Coded DS-CDMA System}
도 1은 시공간 부호화된 DS-CDMA 시스템 모델을 도시한 것.
도 2는 본 발명에 따른 수신신호 복호 과정을 나타낸 흐름도.
도 3은 상태수가 8인 QPSK 시공간 격자 부호에서 사용자가 5명인 경우, 종래의 최대우도 복호기, 고정스텝크기-적응간섭제거 복호기, 및 본 발명에 따른 적응스텝크기-적응간섭제거 복호기의 비트 오율을 도시한 것.
도 4는 상태수가 16인 QPSK 시공간 격자 부호에서, 사용자가 1명, 5명 및 10명인 경우, 종래의 최대우도 복호기, 고정스텝크기-적응간섭제거 복호기, 및 본 발명에 따른 적응스텝크기-적응간섭제거 복호기의 비트 오율을 도시한 것.
본 발명은 하나 이상의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에 존재하는 통신 채널에서 시공간 부호화된 직접시퀀스(DS)-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 있어서, 수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 갱신 단위인 스텝 크 기를 조정하는 단계; 상기 스텝 크기를 이용하여 탭가중치 벡터를 갱신하는 단계; 및 탭가중치 벡터를 사용하여 수신신호를 역확산하는 단계를 포함하는 수신신호 복호방법에 관한 것이다.
일반적으로 직접시퀀스(DS)-코드분할다원접속(CDMA) 시스템에서, 적응 블라인드 다중사용자 검출기법(adaptive blind multiuser detection)은 단일 사용자의 수신기에서 필요로 하는 정도의 정보만으로 다원접속간섭(MAI, Multiple-Access Interference) 및 심볼간간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)을 억제할 수 있기 때문에 매우 유용하게 사용된다. 상기 검출기법은 블라인드 최소평균제곱(LMS, Least Mean Square) 알고리듬을 사용하는 선형 최소평균제곱오류(MMSE, Minimum Mean Square Error) 수신기 및 변형된 블라인드 LMS 알고리듬을 사용하는 적응간섭제거기(AIC, Adaptive Interference Canceller) 등으로 구현된다. 이러한 블라인드 LMS 알고리듬은 스텝크기에 의하여 그 성능이 크게 좌우된다는 문제가 있다.
스텝크기란, LMS 알고리듬(x(i+1)=x(i)+μ·▽)에서 평균제곱오류의 순시 기울기의 추정치 ▽에 곱하여지는 비례상수 μ이다. 상기 LMS 알고리듬에서 적응시키고자하는 변수 x는 순시기울기의 추정치 ▽ 및 스텝크기 μ에 비례하여, 적응적으로 갱신된다. 따라서, 상기 스텝크기는 변수 x의 적응적 갱신을 위한 갱신단위를 의미한다.
상기 스텝크기 μ값이 너무 작은 경우에는 변수 x가 최적값으로 수렴하는 속도가 너무 느리게 되고, 반대로 스텝크기 μ값이 너무 큰 경우에는 오히려 수렴하 지 않고 발산하거나 불안정한 상태가 된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 하나 이상의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에 존재하는 통신 채널에서 시공간 부호화된 직접시퀀스(DS)-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 있어서, 스텝크기를 적응적으로 갱신하는 적응스텝크기 알고리듬을 사용하는 수신신호 복호방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수신신호 복호방법은 수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 적응적 갱신을 위한 갱신 단위인 스텝 크기를 조정하는 단계; 상기 스텝 크기를 이용하여 탭가중치 벡터를 갱신하는 단계; 및 탭가중치 벡터를 사용하여 수신신호를 역확산하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 복호 방법은 탭가중치 벡터 및 스텝크기가 통신 환경의 변화에 따라 적응적으로 갱신되기 때문에 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 이러한 성능의 우수성은 수신안테나의 수와 사용자의 수가 증가함에 따라 더욱 현저하다.
따라서, 본 발명의 목적은 시공간 부호화된 DS-CDMA 통신 시스템에서의 수신신호 복호 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에 존재하는 통신 채널에서 시공간 부호화된 직접시퀀스(DS)-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 있어서, 스텝크기를 적응적으로 갱신하는 적응스텝크기 알고리듬을 사용하 는 수신신호 복호방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로 본 발명은,
상기 통신 시스템의 p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여, m번째 수신 안테나에서 i번째 심볼구간의 수신 심볼로 결정된
Figure 112004045896145-pat00001
에 대응하는 역확산신호
Figure 112004045896145-pat00002
와 i번째 심볼구간의 수신신호 r(i)의 역확산신호
Figure 112004045896145-pat00003
간의 오차값을 구하는 단계(a);
수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 갱신 단위인 스텝 크기를, 상기 단계(a)에서 구한 오차값을 이용하여 조정하는 단계(b);
상기 단계(a)에서 구한 오차값 및 상기 단계(b)에서 구한 스텝 크기를 이용하여 상기 탭가중치 벡터를 갱신하는 단계(c); 및
상기 단계(c)에서 구한 탭가중치 벡터를 사용하여 i+1번째 심볼구간의 수신신호 r(i+1)을 역확산하는 단계(d)를 포함하는, 시공간 부호화된 DS-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 단계(b)에서 상기 스텝크기 μ는 하기 수학식 1과 같이 최소평균제곱(LMS, Least Mean Square) 알고리듬에 의하여 조정된다:
[수학식 1]
Figure 112004045896145-pat00004
상기식에서,
α는 최소평균제곱 알고리듬의 학습률이고,
e(i)는
Figure 112004045896145-pat00005
와
Figure 112004045896145-pat00006
간의 오차값이며,
r(i)는 i번째 심볼구간의 수신신호이고,
T는 전치연산기호이며,
Y(i)는 i번째 심볼구간의 탭가중치 벡터의 미분식
Figure 112004045896145-pat00007
이다.
한편, 상기 미분식 Y는 하기 수학식 2에 의하여 갱신된다:
[수학식 2]
Figure 112004045896145-pat00008
상기식에서,
I는 항등행렬이고,
μ는 스텝크기이며,
*는 공액연산기호이고,
r(i), e(i) 및 T는 상기 정의한 바와 같다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 단계(c)에서 상기 탭가중치 벡터 w는 하기 수학식 3과 같이 복소 최소평균제곱 알고리듬에 의하여 갱신된다:
[수학식 3]
Figure 112004045896145-pat00009
상기식에서, μ, e(i), r(i) 및 *는 상기 정의한 바와 같다.
시공간 부호화된 DS-CDMA 통신 시스템에서는 일반적으로 복소 영역의 신호 성좌점을 사용하므로, 역확산 후에도 복소영역에서 신호처리를 수행한다. 따라서, 복소영역에서 동작하도록 확장된 복소 최소평균제곱 알고리듬이 탭가중치 벡터 w를 갱신하기 위하여 사용된다.
본 발명에 있어서, 상기
Figure 112004045896145-pat00010
와 상기
Figure 112004045896145-pat00011
간의 오차값 e(i)는, 상기 p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여, 매 심볼 구간마다 상태
Figure 112004045896145-pat00012
에서 상태
Figure 112004045896145-pat00013
로 천이시키는 부호어
Figure 112004045896145-pat00014
에 대한 유클리드 거리를 의미하며, 하기 수학식 4로 표현된다:
[수학식 4]
Figure 112004045896145-pat00015
상기식에서,
Figure 112004045896145-pat00016
는 상태 si에서 상태 si+1로 천이시키는 부호어의 유클리드 거리를 의미하고,
기호
Figure 112004045896145-pat00017
는 경로계량이 최소인 값을 의미한다.
따라서, 상태
Figure 112004045896145-pat00018
에서 상태
Figure 112004045896145-pat00019
로 천이시키는 부호어
Figure 112004045896145-pat00020
가 i번째 심볼구간의 수신심볼로 결정되며, 상기
Figure 112004045896145-pat00021
에 대응하는 역확산 신호
Figure 112004045896145-pat00022
와 i번째 수신신호 r(i)의 역확산 신호
Figure 112004045896145-pat00023
사이의 유클리드 거리가 오차값 e(i)이다.
따라서, 최대우도(ML, Maximum Likelihood) 복호기에 저장되어 있던 상기 유클리드 거리값을 귀환받아(feedback) 오류신호 e(i)로서 사용할 수 있으며, 복호지연이나 복잡도의 증가를 피할 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복호 방법의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
먼저, 시공간 부호화된 DS-CDMA 통신 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 시공간 부호화된 DS-CDMA 시스템 모델을 도시한 것이다. K명의 사용자가 있는 DS-CDMA 시스템의 순방향링크에서 기지국의 송신안테나(110) 수는 L개이고, 이동국의 수신안테나(120) 수는 M개인 것으로 가정하였다.
k번째 사용자의 i번째 데이터 비트인 bk(i)(k=1, 2, ..., K)는 길이 L인 부호어 x k (i)=(x1 k(i), ..., xL k(i))로 시공간 부호화되고, 길이 N인 시그너쳐 시퀀스 a k =[ak,0, ak,1, ..., ak,N-1]와 곱해져서 각 송신 안테나(110)로 매핑된다. 각 송수신 안테나 사이의 채널(130)은 동일한 이득의 P개의 경로가 존재하는 i.i.d. 레일레이 페이딩 채널인 것으로 가정하였다.
이 때, m번째 수신 안테나에 수신된 기저대역 신호는 하기 수학식 5와 같다:
[수학식 5]
Figure 112004045896145-pat00024
상기식에서,
F는 프레임 길이이고,
hm ℓ,p(t)는 ℓ번째 송신안테나에서 m번째 수신안테나로 전송되는 p번째 경로의 채널 이득이며,
φ(t)는 단위 에너지를 갖는 사각 칩 펄스이고,
TS는 심볼주기이며,
TC는 칩주기이고,
τp m은 m번째 수신안테나에서 p번째 경로의 상대적인 도착지연시간이며,
nm(t)는 전력밀도가 N0인 가우시안 잡음이고,
ak,n은 시그너쳐 시퀀스이며,
ES는 비트 에너지(Eb)를 송신 안테나(L)의 수로 나눈 심볼 에너지(Eb/L)이다.
매 심볼주기 동안에 칩 정합필터를 통하여 칩 주기로 추출된 N개의 신호는 한 심볼 주기 동안의 수신 심볼벡터 r m k (i)=[rm k,0(i), rm k,1(i), ..., rm k,N-1(i)]를 구성한다. 채널의 페이딩은 한 프레임 주기 동안 변하지 않을 만큼 느리며, 도착 지연 시간 τp m은 정수 dp m∈[0, N-1]에 대하여 τp m=dl mTC인 것으로 가정하였다.
Figure 112004045896145-pat00025
는 시그너쳐 시퀀스 a k 의 변형된 시퀀스로서, n번째 성분을 하기 수학식 6과 같이 정의한다:
[수학식 6]
Figure 112004045896145-pat00026
상기식에서, IA는 사건 A에 대한 지표 함수(indicator function)로서 다음과 같이 정의된다:
Figure 112004045896145-pat00027
상기 정의로부터 시그너쳐 시퀀스 a k 는
Figure 112004045896145-pat00028
와 동일함을 알 수 있다.
m번째 수신안테나에서 p번째 경로의 도착지연에 동기된 수신신호벡터는 하기 수학식 7과 같이 표현된다:
[수학식 7]
Figure 112004045896145-pat00029
상기식에서, n p m(i)는 실수부와 허수부의 분산이 N0/2인 N개의 독립적인 복소 가우시안 확률변수로 구성된 잡음 벡터이다.
일반적인 단일사용자 검출기에서는 원하는 사용자의 시그너쳐 시퀀스에 의하여 수신신호벡터를 역확산시킨다. i번째 심볼주기에서 p번째 경로를 통하여 수신된 k번째 사용자의 역확산 신호는 다음과 같다:
[수학식 8]
Figure 112004045896145-pat00030
상기식에서, γd k,u는 a k와
Figure 112004045896145-pat00031
사이의 상호상관값이고,
Figure 112004045896145-pat00032
는 원하는 사용자의 신호이며,
ηp m(i)는 원하는 사용자의 신호를 제외한 간섭 및 잡음 항이다.
이하에서는, 본 발명에 따라 탭가중치 벡터 및 스텝크기가 통신 환경의 변화에 따라 적응되는 복호 방법을 설명한다.
일반적으로, 적응간섭제거기(AIC)에서 수신신호벡터는 시그너쳐 시퀀스 대신 탭가중치벡터에 의하여 역확산된다. i번째 심볼주기에서 p번째 경로를 통하여 수신된 k번째 사용자에 대한 AIC의 출력은 하기 수학식 9와 같다:
[수학식 9]
Figure 112004045896145-pat00033
상기식에서, w p k(i)는 AIC의 탭가중치벡터이다. 상기 탭가중치벡터 w p k(i)는 최소평균제곱 오류(MMSE) 공식에 근거하여,
Figure 112004045896145-pat00034
의 조건하에서 평균제곱오류(MSE)
Figure 112004045896145-pat00035
를 최소화하도록 매 심볼주기마다 갱신된다.
이후에는, m번째 안테나에서 p번째 경로의 k번째 사용자에 대한 것으로 가정하고, 아래첨자를 생략한다.
본 발명에 있어서, 탭가중치 벡터는 하기 수학식 3a와 같이 갱신된다:
[수학식 3a]
Figure 112004045896145-pat00036
상기식에서,
w(i+1)은 i+1번째 심볼구간에 적용되는 탭가중치 벡터이고,
w(i)는 i번째 심볼구간에 적용되는 탭가중치 벡터이며,
μ=2μ'은 스텝크기이고,
Figure 112004045896145-pat00037
및
Figure 112004045896145-pat00038
는 각각 탭가중치 벡터의 실수부 및 허수부에 관한 기울기값이며,
e(i)는
Figure 112004045896145-pat00039
와
Figure 112004045896145-pat00040
간의 오차값이고,
r(i)는 i번째 심볼구간의 수신신호이며,
*는 공액연산기호이다.
임의의 최적스텝크기 μopt∈[μmax, μmin]에 대하여 유일한 정상 프로세스(stationary process) {r(i), w(i,u)}가 존재하는 것으로 알려져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 복호 방법에 있어서, 적응 스텝크기는 μ∈[μmax, μmin]의 조건하에서 μ에 관하여,
Figure 112004045896145-pat00041
을 적응적으로 최소화하도록 LMS 알고리듬을 적용하여 하기 수학식 1a와 같이 갱신한다:
[수학식 1a]
Figure 112004045896145-pat00042
상기식에서,
μ(i+1)은 i+1번째 심볼구간에 적용되는 스텝크기이고,
μ(i)는 i번째 심볼구간에 적용되는 스텝크기이며,
α=2α'은 LMS 알고리듬의 학습률(learning rate)이고,
†는 공액전치 연산기호이며,
T는 전치연산기호이고,
Y(i)는 i번째 심볼구간의 탭가중치 벡터의 미분식
Figure 112004045896145-pat00043
이며,
e(i), r(i), 및 *는 상기 정의한 바와 같다.
상기 Y는 μ에 대하여 상기 수학식 3a의 미분을 취하여, 하기 수학식 2a와 같이 갱신할 수 있다:
[수학식 2a]
Figure 112004045896145-pat00044
상기식에서,
Y(i+1)은 i+1번째 심볼구간에 적용되는 탭가중치 벡터의 미분식이고,
Y(i)는 i번째 심볼구간에 적용되는 탭가중치 벡터의 미분식이며,
I는 항등행렬이고,
e(i), r(i), μ, *, 및 T는 상기 정의한 바와 같다.
복소영역으로 확장된 적응스텝크기 알고리듬을, 복소성좌점을 사용하는 시공간부호화된 DS-CDMA 시스템에 적용할 수 있다.
Figure 112004045896145-pat00045
를 p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여 원하는 신호 및 역확산된 신호 사이의 유클리드 거리라고 정의하면, 본 발명에 따라 적응스텝크기-적응간섭제거 알고리듬을 적용하는 복호 방법에서의 오류신호는 하기 수학식 4와 같다:
[수학식 4]
Figure 112004045896145-pat00046
상기식에서,
Figure 112004045896145-pat00047
는 상태 si에서 상태 si+1로 천이시키는 부호어의 유클리드 거리를 의미하고,
기호
Figure 112004045896145-pat00048
는 경로계량이 최소인 값을 의미한다.
따라서, 매 심볼 구간마다 최대우도 복호기에서 귀환되는 유클리드 거리를 오류신호 e(i)로서 사용할 수 있으며, 복호지연이나 복잡도의 증가를 피할 수 있다.
상기 수학식 4에 의하여, 본 발명에 따라 적응스텝크기-적응간섭제거 알고리듬을 적용하는 복호 방법에서 스텝크기, 미분식, 및 탭가중치 벡터의 갱신과 관련된 상기 수학식 1 내지 3을 하기 수학식 10 내지 12와 같이 정리할 수 있다:
[수학식 10]
Figure 112004045896145-pat00049
[수학식 11]
Figure 112004045896145-pat00050
[수학식 12]
Figure 112004045896145-pat00051
상기식에서,
위첨자 및 아래첨자로 각각 μmax 및 μmin이 부기된 대괄호 [ ]는 μ∈[μmax , μmin] 조건을 만족하기 위한 절삭을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 복호 과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 전술한 바와 같이, p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여, m번째 수신 안테나에서 이전 심볼구간(즉, i번째 심볼구간)의 수신 심볼로 결정된
Figure 112004045896145-pat00052
에 대응하는 역확산신호
Figure 112004045896145-pat00053
와 i번째 심볼구간의 수신신호 r(i)의 역확산신호
Figure 112004045896145-pat00054
간의 오차값을 구한다(S10).
이후, 상기 수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 갱신 단위인 스텝 크기를, 상기 단계(S10)에서 구한 오차값을 이용하여 조정한다(S20).
이후, 상기 단계(S10)에서 구한 오차값 및 상기 단계(S20)에서 구한 스텝 크기를 이용하여 탭가중치 벡터를 갱신한다(S30).
이후, 상기 단계(S30)에서 구한 탭가중치 벡터를 사용하여 다음 심볼구간(즉, i+1번째 심볼구간)의 수신신호 r(i+1)을 역확산한다(S40). 이와 같은 과정을 통하여, 탭가중치 벡터 및 스텝크기가 통신 환경의 변화에 따라 적응적으로 갱신되 며, 최적의 성능을 나타낼 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 복호 방법을 사용한 모의실험 결과를 설명한다.
본 발명에 따른 복호 방법을, 동일한 송신전력의 2개의 송신안테나를 구비하는 시공간부호화된 DS-CDMA 시스템의 순방향링크에서 평가하였다. 수신기에서 채널 페이딩과 도착지연시간에 대한 추정은 정확하다고 가정하였다. 시그너쳐 시퀀스로는 길이 31인 골드시퀀스(Gold sequence)를 사용하였고, 시공간부호로는 L=2이고, 상태수가 8 및 16인 타로크(Tarokh) QPSK 시공간부호를 사용하였다.
한 프레임은 패딩(padding) 비트를 포함하여 260심볼로 구성된다. 최대 도플러 주파수 fD 및 프레임주기 Tf의 곱인 페이딩률 fDTf는 0.001인 것으로 가정하였고, 도착지연시간은 τp m∈[0, 10Tc]인 균일분포를 따르는 것으로 가정하였다.
고정스텝크기-적응간섭제거 복호 방법에서 고정된 스텝크기 μfix∈[5×10-5, 5×10-1]를 사용하여 주어진 안테나 및 사용자수의 조건 하에서 여러 차례 모의실험하였다. 이러한 실험 결과, 시스템의 평균 비트오율을 최소화하는 준최적의 값을 고정 스텝크기 μfix로 선택하였다. 초기 스텝크기 μ(0)=0.001인 것으로 설정하였다. 또한, Y(0)=0.1[1, ..., 1]T이며, 그밖에 μmin=0, μmax=0.0025(E b/N0), 및 α=0.001로 설정하였다.
도 3 및 도 4는 경로가 2개인 레일레이 페이딩 환경에서 각각 기존의 최대우도복호(Conv. ML), 고정스텝크기-적응간섭제거(FS-AIC+ML), 및 본 발명에 따른 적응스텝크기-적응간섭제거(AS-AIC+ML)를 적용한 시공간 격자 부호화된 DS-CDMA 시스템의 성능을 도시한 것이다.
도 3은 상태수가 8인 QPSK 시공간 격자 부호에서 사용자가 5명인 경우의 각각의 복호 방법에 따른 비트 오율을 도시한 것이고, 도 4는 상태수가 16인 QPSK 시공간 격자 부호에서 사용자가 1명, 5명 및 10명인 경우의 각각의 복호 방법에 따른 비트 오율을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4 모두에서, 본 발명에 따른 적응스텝크기-적응간섭제거 복호 방법이 가장 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있다. 특히, 이러한 성능의 우수성은 수신안테나의 수와 사용자의 수가 증가함에 따라 더욱 현저하게 나타난다.
본 발명에 따른 복호 방법은 탭가중치 벡터 및 스텝크기가 통신 환경의 변화에 따라 적응되기 때문에 최적의 성능을 나타낼 수 있다. 이러한 성능의 우수성은 수신안테나의 수와 사용자의 수가 증가함에 따라 더욱 현저하다.
또한, 본 발명에 따른 복호방법에서는 오류신호로서, 최대우도(ML) 복호기에서 귀환되는 유클리드 거리를 사용하기 때문에, 복호 지연이나 복잡도의 증가없이 탭가중치 벡터 및 스텝크기를 적응적으로 갱신하여 최적화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 하나 이상의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에 존재하는 통신 채널에서 시공간 부호화된 직접시퀀스(DS)-CDMA 통신 시스템의 수신신호 복호 방법에 있어서,
    p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여, m번째 수신 안테나에서 i번째 심볼구간의 수신 심볼로 결정된
    Figure 112006053639444-pat00055
    에 대응하는 역확산신호
    Figure 112006053639444-pat00056
    와 i번째 심볼구간의 수신신호 r(i)의 역확산신호
    Figure 112006053639444-pat00057
    간의 오차값을 구하는 단계(a);
    수신신호를 역확산하기 위한 탭가중치 벡터의 갱신 단위인 스텝 크기를, 상기 단계(a)에서 구한 오차값을 이용하여 조정하는 단계(b);
    상기 단계(a)에서 구한 오차값 및 상기 단계(b)에서 구한 스텝 크기를 이용하여 상기 탭가중치 벡터를 갱신하는 단계(c); 및
    상기 단계(c)에서 구한 탭가중치 벡터를 사용하여 i+1번째 심볼구간의 수신신호 r(i+1)을 역확산하는 단계(d)를 포함하되,
    상기 단계(b)에서 상기 스텝크기는 최소평균제곱(LMS, Least Mean Square) 알고리듬에 의하여 조정되며, i+1번째 심볼구간에 적용되는 스텝크기 μ(i+1)은 하기 수학식 1에 의하여 구하는 것을 특징으로 하는 수신신호 복호방법:
    [수학식 1]
    Figure 112006053639444-pat00058
    상기식에서,
    α는 최소평균제곱 알고리듬의 학습률이고,
    e(i)는
    Figure 112006053639444-pat00059
    와
    Figure 112006053639444-pat00060
    간의 오차값이며,
    r(i)는 i번째 심볼구간의 수신신호이고,
    T는 전치연산기호이며,
    Y(i)는 i번째 심볼구간의 탭가중치 벡터의 미분식
    Figure 112006053639444-pat00061
    이다.
  4. 제 3 항에 있어서, i+1번째 심볼구간에 적용되는 미분식 Y(i+1)은 하기 수학식 2에 의하여 갱신되는 것을 특징으로 하는 방법:
    [수학식 2]
    Figure 112004045896145-pat00062
    상기식에서,
    I는 항등행렬이고,
    μ는 스텝크기이며,
    r(i)는 i번째 심볼구간의 수신신호이고,
    e(i)는
    Figure 112004045896145-pat00063
    와
    Figure 112004045896145-pat00064
    간의 오차값이며,
    *는 공액연산기호이고,
    T는 전치연산기호이다.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(c)에서 상기 탭가중치 벡터는 복소 최소평균제곱(LMS, Least Mean Square) 알고리듬에 의하여 갱신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, i+1번째 심볼구간에 적용되는 탭가중치 벡터 w(i+1)은 하기 수학식 3에 의하여 갱신되는 것을 특징으로 하는 방법:
    [수학식 3]
    Figure 112004045896145-pat00065
    상기식에서,
    μ는 스텝크기이고,
    e(i)는
    Figure 112004045896145-pat00066
    와
    Figure 112004045896145-pat00067
    간의 오차값이며,
    r(i)는 i번째 심볼구간의 수신신호이고,
    *는 공액연산기호이다.
  7. 제 3 항, 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기
    Figure 112004045896145-pat00068
    와 상기
    Figure 112004045896145-pat00069
    간의 오차값 e(i)는,
    상기 p번째 경로의 k번째 사용자에 대하여, 매 심볼 구간마다 상태
    Figure 112004045896145-pat00070
    에서 상태
    Figure 112004045896145-pat00071
    로 천이시키는 부호어
    Figure 112004045896145-pat00072
    에 대한 유클리드 거리로서 최대우도 복호기에 저장되어 있던 값이며, 하기 수학식 4로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법:
    [수학식 4]
    Figure 112004045896145-pat00073
    상기식에서,
    Figure 112004045896145-pat00074
    는 상태 si에서 상태 si+1로 천이시키는 부호어의 유클리드 거리를 의미하고,
    기호
    Figure 112004045896145-pat00075
    는 경로계량이 최소인 값을 의미한다.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7715508B2 (en) 2005-11-15 2010-05-11 Tensorcomm, Incorporated Iterative interference cancellation using mixed feedback weights and stabilizing step sizes
US8005128B1 (en) * 2003-09-23 2011-08-23 Rambus Inc. Methods for estimation and interference cancellation for signal processing
US7905872B2 (en) * 2004-06-04 2011-03-15 The Procter & Gamble Company Absorbent articles comprising a slow recovery stretch laminate
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US8419701B2 (en) * 2005-01-10 2013-04-16 The Procter & Gamble Company Absorbent articles with stretch zones comprising slow recovery elastic materials
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US7711075B2 (en) 2005-11-15 2010-05-04 Tensorcomm Incorporated Iterative interference cancellation using mixed feedback weights and stabilizing step sizes
US7826516B2 (en) 2005-11-15 2010-11-02 Rambus Inc. Iterative interference canceller for wireless multiple-access systems with multiple receive antennas
US7991088B2 (en) * 2005-11-15 2011-08-02 Tommy Guess Iterative interference cancellation using mixed feedback weights and stabilizing step sizes
US7702048B2 (en) * 2005-11-15 2010-04-20 Tensorcomm, Incorporated Iterative interference cancellation using mixed feedback weights and stabilizing step sizes
US20070110135A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-17 Tommy Guess Iterative interference cancellation for MIMO-OFDM receivers
US7623602B2 (en) * 2005-11-15 2009-11-24 Tensorcomm, Inc. Iterative interference canceller for wireless multiple-access systems employing closed loop transmit diversity
US8323257B2 (en) 2007-11-21 2012-12-04 The Procter & Gamble Company Absorbent articles comprising a slow recovery stretch laminate and method for making the same
US9017305B2 (en) 2010-11-12 2015-04-28 The Procter Gamble Company Elastomeric compositions that resist force loss and disintegration

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7301993B2 (en) * 2002-09-13 2007-11-27 Broadcom Corporation Channel estimation in a spread spectrum receiver

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