KR100833649B1 - 이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치 및그 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치 및그 방법 Download PDF

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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 수신된 신호로부터 두 가지 기준을 토대로 간섭 잡음을 제거한다. 먼저, 수신된 신호 중 사용자 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)과 파일롯 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 각각 측정한다. 그리고, 측정된 비트 에러율 중 소정의 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율을 가지는 신호이고, 측정된 신호대 잡음비 중 소정의 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가진 파일롯 신호와 대응하는 신호인 사용자 신호들을 추출한다. 그리고 추출된 사용자 신호들을 수신 전력이 큰 순서대로 그룹화하고, 수신 신호에서 그룹별 사용자 신호를 각각 제거한다. 이를 통하여, 수신 신호에서 다중 간섭 잡음을 용이하게 제거할 수 있다.
다중 접속, 간섭 잡음, 제거, BER, 채널 추정 오류, 정확성, 그룹형

Description

이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치 및 그 방법 {THE APPARATUS AND METHOD FOR GROUP-WISE SUCCESSIVE INTERFERENCE CANCELLATION OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 송신기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 수신기 내의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 저역 통과 필터와 검출기의 구성을 자세히 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 송신기의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 2에 도시한 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수신되는 신호에서 다중 간섭으로 인한 잡음을 제거하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이동 통신의 표준인 IS(Interim Standard)-95와 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000을 포함하고 있는 2세대 및 3세대 이동 통신 시스템은 다중 접속 방식으로 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 방식을 채택하여 사용하고 있다.
그런데, 코드 분할 다중 접속 방식 중 직접 수열(Direct Sequence) 코드 분할 다중 접속 방식을 보면 다수의 사용자가 시간과 주파수를 공유한다. 즉, 사용자들이 동일한 시간에 동일한 채널을 통해 해당 데이터를 수신단으로 전송한다. 이로 인해, 수신단은 서명 수열(Signature Sequence)을 토대로 각 사용자를 구분한다.
그러나, 사용자별 서명 수열 사이에 완전한 직교성(Orthogonality)이 보장되지 않아 각 서명 수열 사이의 교차 상관이 발생하게 되며, 이 교차 상관으로 인해 사용자 간 간섭(Multiple access interference)이 발생하게 된다. 이는 곧, 시스템의 전송 용량과 성능에 제한을 가하게 된다.
또한, 기존의 시스템(수신기)은 특정 사용자 신호만을 고려하여 검출하기 때문에 이 경우 다른 사용자 신호들은 간섭으로 작용하게 된다. 일반적으로, 한 사용자에 의한 사용자 간 간섭은 작은 크기이지만 사용자 수가 증가하거나, 수신 전력이 차이가 나는 경우 그로 인한 사용자 간 간섭은 매우 커져 시스템의 수용량과 성능을 제한하는 요소 중의 하나가 된다.
따라서, 사용자 간 간섭인 다중 접속 간섭을 제거하기 위한 방안으로 간섭 제거기(Interference Cancellation)가 제안되었는데, 이는 그 구조에 따라 직렬(Successive) 간섭 제거기와 병렬(Parallel) 간섭 제거기로 각각 분류된다.
먼저, 직렬 간섭 제거기는 좋은 비트 오류 확률(Bit error rate) 성능을 나타내긴 하지만, 사용자 수에 비례하여 처리 지연 시간이 증가하는 특징이 있다. 그리고, 다 단계(Multi stage)로 구성할 경우 복호 지연이 발생한다.
반면, 병렬 간섭 제거기는 처리 지연 시간은 짧으나 좋은 성능을 얻기 위해 다단계 구조를 구성해야 하므로 계산 복잡도가 높아진다. 그리고, 다중 경로 페이딩 환경에서도 성능이 떨어진다.
한편, 기존의 단일 사용자 검출 방법은 복수 사용자간의 간섭을 무시한 상태에서 채널 추정을 하기 때문에 다른 사용자들의 신호로 인한 상당한 양의 간섭 잡음을 수신 신호가 포함하게 된다. 그리고, 그러한 수신 신호에서 채널 파라미터와 결정 값을 획득하기 때문에 사용자가 증가하면 증가할수록 시스템의 성능과 용량 감소를 가져오는 되며, 채널 추정 또한 정확성이 떨어지게 된다.
관련 기술로는, 권리권자가 엘지전자 주식회사인 [명칭 : 그룹 순차형 간섭 제거 방법 및 장치, 출원번호 : 2000-67170호]의 특허가 있는데, 이는 업링크 동기식 전송 방식(USTS)을 채용한 비동기식 전송 시스템에서 성능 열화를 가져오는 다중 접속 간섭을 제거한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 통신 시스템에서 적어도 어느 하나의 수신된 신호에서 다중 접속으로 인한 간섭 잡음을 정확하게 제거할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 방법은, 사용자 신호와 파일롯 신호를 포함하는 적어도 하나의 수신 신호에서, 상기 사용자 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)과 상기 파일롯 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 각각 측정하는 단계; 상기 측정된 비트 에러율 중에서 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율을 가지는 제1 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 단계; 상기 측정된 신호대 잡음비 중에서 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가지는 파일롯 신호와 대응하는 제2 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 단계; 상기 제1 및 제2 기준을 모두 만족하는 복수의 사용자 신호를 추출하고, 상기 추출된 사용자 신호들을 복수의 그룹으로 그룹화하는 단계; 및 상기 그룹별로, 상기 수신 신호에서 해당 그룹의 사용자 신호를 각각 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치는, 사용자 신호와 파일롯 신호를 포함하는 적어도 하나의 수신 신호 중, 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율(Bit Error Rate)을 가지며, 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가지는 파일럿 신호와 대응하는 사용자 신호를 복수 개 추출하는 제어기; 및 상기 추출된 사용자 신호를 토대로 상기 수신 신호에서 잡음을 각각 제거하는 복수 개의 잡음 제거기를 포함하며, 상기 제어기는, 상기 추출된 사용자 신호를 복수의 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹의 사용자 신호를 하나의 잡음 제거기로 각각 제공하는 것을 특징으로 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하 본 발명의 실시 예에서는 이동 통신 시스템 중의 하나인 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 이동통신 시스템에 대해 설명하기로 한다. 하지만, 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템은 본 발명의 실시 예 중에서 하나의 예이고, 본 발명은 다른 통신 시스템에도 적용할 수 있다.
먼저, 본 발명이 적용되는 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템의 송신기에 대해 알아본다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템의 송신기의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 송신기(100)는 동기식 2진 펄스 위상 편이 키잉(Binary Pulse Shift Keying, 이하 'BPSK' 라 함) 구조로 이루어져 있으며, 확산기(110, 120)와 가산기(130), 확산기(140), 성형 여파기(Pulse Shaping Filter, 150) 및 변조기(160)를 포함한다.
자세히 설명하면, 먼저 송신기(100)의 확산기(110)는 파일럿 채널의 신호(a1)를 월쉬(Walsh) 부호 0번(a2)을 이용하여 확산시킨다. 그리고, 확산기(120)는 통화 채널의 i번째 사용자의 (+1, -1) 신호(a3)를 월쉬 부호 1번(a4)을 이용하여 확산시킨다.
가산기(130)는 각각 확산시킨 파일럿 채널의 신호 및 사용자 신호를 합산하여 송신 신호를 생성하며, 확산기(140)는 생성된 송신 신호를 의사 잡음(Pseudo-random Noise, 이하 'PN' 코드라 함) 코드(a5)를 이용하여 확산시킨다.
성형 여파기(150)는 송신 신호를 성형 여파시켜 출력하며, 변조기(160)는 성형 여파기(150)로부터 출력되는 송신 신호를 반송파(a6)에 의한 주파수 변조를 수행한다. 그리고, 변조기(160)는 주파수 변조된 송신 신호(a7)를 안테나를 통해 수신기로 전송한다.
다음으로, 위에 기술된 구조로 이루어지는 송신기(100)로부터 수신되는 송신 신호를 수신하는 수신기, 즉 본 발명의 실시 예에 따른 수신기 내의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치에 대해 알아본다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템의 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치(200) 역시 동기식 BPSK 구조로 이루어져 있으며, 저역 통과 필터(Low Pass Filter, 210)와 버퍼(220), 검출기(230~230n), 제어기(Controller, 240), 합산기(250~250n), 재 확산기(260~260n), 곱셈기(270~270n) 및 뺄셈기(280)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따라 합산기(250)는 재 확산기(260) 및 곱셈기(270)와 하나의 그룹(이하 설명의 편의를 위하여 '잡음 제거 그룹' 이라 함)을 이루며, 잡음 제거 그룹은 적어도 한 개 이상인 것을 특징으로 한다. 자세히 언급하면, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치(200)는 입력되는 사용자 신호와 동일한 개수의 기저 대역 신호를 생성하는 잡음 제거 그룹을 적어도 하나 이상 구성한다. 즉, 본 발명은 제거해야만 하는 사용자 신호가 기하급수적으로 증가함에 따라, 현실적으로 모든 사용자 신호에 대한 순차적인 간섭 잡음 제거가 불가능 하므로, 적어도 하나 이상의 잡음 제거 그룹을 통해 사용자 신호(-제거해야만 하는 사용자 신호-)와 동일한 개수의 기저 대역 신호를 생성한다. 그리고, 생성된 기저 대역 신호를 이하 언급될 소정의 기능부가 송신기로부터 수신된 신호에서 제거함으로써, 본 발명은 모든 수신 신호에서 다중 간섭 잡음을 정확하게 제거할 수 있다. 참고로, 기저 대역 신호는 사용자 신호를 토대로 생성된다.
또한, 하나의 잡음 제거 그룹 내의 각 기능부들은 적어도 하나의 다른 그룹 내의 기능부들과 일대일로 대응되는 구조를 이룬다. 예를 들어 합산기(250)는 다른 합산기(251~250n) 중 적어도 하나와 일대일로 대응되며, 재 확산기(260)는 다른 재 확산기(261~260n) 중 적어도 하나와 대응되고, 곱셈기(270) 역시 다른 곱셈기(271~270n) 중 적어도 하나와 일대일로 대응되는 구조를 이룬다.
다음에는, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 각 구성 요소에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 첨부된 도 3을 이용하여 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치(200)의 저 역 통과 필터(210)의 구조를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치 내의 저역 통과 필터 및 검출기의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 저역 통과 필터(210)는 복조기(211, 212)와 정합 여파기(Matched Filter, 213)를 포함한다.
저역 통과 필터(210) 내의 복조기(211)는 안테나를 통해 송신기(100)로부터 수신되는 신호를 I 채널에 대한 반송파에 의한 주파수 복조를 수행한다. 복조기(212)는 안테나를 통해 송신기(100)로부터 수신되는 신호를 Q 채널에 대한 반송파에 의한 주파수 복조를 수행한다. 정합 여파기(213)는 주파수 복조되어 복조기(211) 및 복조기(212)로부터 출력되는 각각의 신호를 정합 여파시켜 출력시킨다.
한편, 버퍼(220)는 정합 여파시킨 신호(도 3의 205)를 저역 통과 필터(210)로부터 전달 받아 임시 저장한다. 그리고, 검출기(230~230n)의 구조 역시 첨부된 도 3을 이용하여 설명하기로 한다.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 검출기(230~230n)는 역 확산기(231)와 합산기(232), 역 확산기(233), 가산기(234), 합산기(235) 및 진폭/위상 추정기(236)를 포함한다.
역 확산기(231)는 버퍼(220)에 임시 저장되어 있는 신호를 i 번째 사용자의 PN 코드를 통해 역 확산시키며, 진폭/위상 추정기(236)는 역 확산된 신호의 진폭과 위상을 추정하여 채널 추정 신호(도 2의 b1, b2, … bn)를 각각 출력시킨다.
합산기(232)는 추정된 진폭과 위상을 역 확산된 신호에 합산시키며, 역 확산기(233)는 합산된 신호를 월쉬 부호 1번을 이용하여 역 확산시킨다. 그리고, 가산기(234)는 N 칩 주기 동안의 신호를 합산하며, 합산기(235)는 두 합산기(234)로부터 수신되는 신호를 모두 합산시켜 사용자 신호(도 2의 c1, c2 … cn)를 출력한다.
한편, 제어기(240)는 각각의 검출기(230~230n)로부터 수신되는 채널 추정 신호(b1, b2 … bn)와 사용자 신호(c1, c2 … cn)에서 제거할 신호를 선택하는데, 선택시 본 발명의 실시 예에 따른 두 가지 기준을 토대로 한다. 그리고, 제어기(240)는 두 선택 기준을 모두 만족하는 사용자 신호들을 수신 전력이 큰 순서대로 그룹화한 후, 각 그룹의 수신 전력이 큰 순서대로 그룹들을 순차적으로 선택한다.
먼저, 첫 번째 선택 기준은 기준 비트 에러율(Bit Error Rate, 이하 'BER' 이라 함)이다. 즉, 기준 BER 보다 현재 시스템의 사용자 BER이 작으면 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 잡음 제거 과정을 수행하지 않는다. 반면, 각각의 사용자 BER이 기준 BER 보다 커서 현재 시스템의 성능이 나쁠 경우에는 간섭 잡음 제거를 수행한다. 이를 통해, 기준 BER이라는 일정 성능을 보장함과 동시에 다중 접속으로 인한 간섭 잡음을 선택 및 추후 제거 되도록 함으로써, 시스템의 하드웨어 복잡도를 감소시킨다.
참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 기준 BER은 음성을 많이 사용하는 시스템인 경우 10-3으로 할 수 있다. 하지만, 본 발명은 이것에 한정된 것이 아니라, 그 외 다른 값을 기준 BER로 채택할 수 있다.
다음으로, 두 번째 선택 기준은 파일롯 신호에 대한 기준 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR' 이라 함)이다. 즉, 동기(Coherent) 수신기의 경우 채널 추정 오류를 고려함으로써, 채널 추정 신호인 파일롯 신호의 SNR 값이 기준 SNR 값 이상인 사용자 신호에 대해서만 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 잡음제거를 수행한다.
참고로, 기준 SNR 값은 본 발명의 실시 예에 따라 PTc/LNo로 할 수 있다. 여기서, P는 파일롯 신호의 수신 전력이며, Tc는 채널의 동기 시간, L은 다중 경로의 가지(Diversity Branch) 수, No는 잡음 에너지(Noise energy per complex symbol time)이다. 하지만, 본 발명은 이것에 한정된 것이 아니라, 그 외 다른 값을 기준 SNR로 채택할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 제어기(240)는 송신기(100)로부터 수신된 신호에 대해 BER과 채널 추정 오류를 동시에 고려하여 다중 접속으로 인한 간섭 잡음이 정확히 제거되도록 함으로써, 채널 추정시 정확성을 향상시킬 수 있으며, 향상된 채널 추정을 바탕으로 데이터를 결정함으로써 데이터의 정확성 또한 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템의 성능을 높이고, 더 많은 사용자를 수용하여 시스템의 용량을 높일 수 있다. 또한, 하드웨어 복잡도를 감소시킬 수 있다.
그리고, 제어기(240)는 도면에는 도시되어 있지 않지만 적어도 두 개 이상의 기능부로 나눌 수 있는데, 본 발명은 이점에 한정된 것이 아니라 더욱 세부적으로 또는 더욱 광범위하게 분류할 수 있다.
간략히 설명하면, 제어기(240)는 비트 에러율 측정부와 신호대 잡음비 측정부, 제1 및 제2 신호 검색부, 그룹 선택부로 분류할 수 있는데, 먼저 비트 에러율 측정부는 사용자 신호와 파일롯 신호를 포함하는 적어도 하나의 수신 신호 중 사용자 신호의 비트 에러율을 각각 측정한다. 그리고, 신호대 잡음비 측정부는 파일롯 신호의 신호대 잡음비를 각각 측정한다.
제1 신호 검색부는 측정된 비트 에러율 중 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율을 가진 사용자 신호가 있는지를 검색하며, 제2 신호 검색부는 추출된 신호대 잡음비 중 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가진 파일롯 신호와 대응하는 사용자 신호가 있는지를 검색한다. 다음으로, 그룹 선택부는 제1 및 제2 신호 검색부를 통해 검색된 사용자 신호 중 두 선택 기준을 모두 만족하는 사용자 신호들을 추출한다. 그리고, 추출된 사용자 신호들을 수신 전력이 큰 순서대로 그룹화한 후, 각 그룹의 수신 전력이 큰 순서대로 그룹들을 순차적으로 선택한다.
합산기(250~250n)는 선택된 각 그룹의 사용자 신호에 대해 통화 채널의 1번, g번째 사용자 신호의 추정 값(d1, d2 … dn)과 월쉬 부호 1번 및 1번, K번째 사용자의 (+1, -1) 신호의 추정 값을 곱한 후, 곱한 결과 값에 파일럿 채널의 신호 크기를 합산시킨다.
재 확산기(260~260n)는 합산기(250~250n)로부터 출력되는 신호를 PN 코드를 이용하여 재 확산시키며, 곱셈기(270~270n)는 재 확산된 신호를 진폭 및 위상 추정 값과의 곱셈 연산을 통해 기저 대역 신호를 생성한다. 참고로, 이때 생성된 기저 대역 신호의 개수는 앞서 언급한 바와 같이 그룹 선택부를 통해 추출된 사용자 신호들의 개수와 동일하다.
뺄셈기(280)는 생성된 기저 대역 신호를 송신기(100)로부터 수신된 신호에서 제거함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 잡음 제거 신호(e)를 생성한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치(200)는 생성된 잡음 제거 신호(e)를 토대로 앞서 언급한 간섭 잡음 제거 과정을 소정 횟수 반복 수행한다.
또한, 뺄셈기(280)는 송신기(100)로부터 수신된 신호에서 기저 대역 신호를 제거함에 있어 수신 전력이 큰 순서대로 기저 대역 신호를 제거한다. 즉, 뺄셈기(280)는 적어도 어느 하나의 잡음 제거 그룹으로부터 출력되는 기저 대역 신호 중 수신 전력이 큰 기저 대역 신호부터 제거한다. 이는, 가장 강한 신호의 사용자에 대한 동기 획득과 복조가 용이하고, 올바른 데이터 결정 확률이 높기 때문이다. 그리고, 가장 강한 신호를 제일 먼저 제거하는 것이 나머지 사용자 신호에 대해 가장 큰 이득이 되기 때문이다.
다음, 위에 기술된 구조로 이루어지는 코드 분할 다중 접속 이동 통신 시스템의 수신기 내의 그룹형 간섭 잡음 제거 장치를 토대로, 본 발명의 실시 예에 따른 잡음 제거 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 송신기의 동작 과정에 대해 간략히 알아본다.
도 4는 도 1에 도시한 송신기의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시되어 있듯이, 먼저 본 발명의 실시 예에 따른 송신기(100) 내의 확산기(110)는 파일럿 채널의 신호(a1)를 월쉬 부호 0번(a2)을 이용하여 확산(S410)시키며, 확산기(120) 역시 통화 채널의 i번째 사용자의 (+1, -1) 신호(a3)를 월쉬 부호 1번(a4)을 이용하여 확산시킨다(S420).
가산기(130)는 각각 확산시킨 파일럿 채널의 신호 및 사용자 신호를 합산하여 송신 신호를 생성(S430)하며, 확산기(140)는 생성된 송신 신호를 PN 코드(a5)를 이용하여 확산시킨다(S440).
성형 여파기(150)는 송신 신호를 성형 여파(S450)시켜 출력하며, 변조기(160)는 성형 여파기(150)로부터 출력되는 송신 신호를 반송파(a6)에 의한 주파수 변조를 수행한다(S460). 이후, 변조기(160)는 주파수 변조된 송신 신호(a7)를 안테나를 통해 수신기로 전송한다. 이때 수신기로 전송하는 송신 신호는 아래의 [수학식 1]과 같다.
Figure 112007030891530-pat00001
여기서, f0는 반송 주파수이고 θi는 i번째 사용자 위상이다.
다음에는 위에 기술된 바와 같이 송신되는 신호를 수신하여 잡음을 제거하는 과정에 대하여 설명한다.
도 5는 도 2에 도시한 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치의 동작 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치(200)의 저역 통과 필터(210)는 안테나를 통해 송신기(100)로부터 수신되는 신호를 I 채널에 대한 반송파와, Q 채널에 대한 반송파를 토대로 주파수 복조를 수행한다(S501). 이때, 저역 통과 필터(210)에 수신된 신호는 앞서 생성된 송신 신호에 채널 잡음이 추가된 신호로서, 아래의 [수학식 2]와 같다.
Figure 112007030891530-pat00002
여기서, K는 서비스 중인 사용자 수이고
Figure 112007030891530-pat00003
는 각각 i 번째 사용자 신호에 대한 채널 응답의 진폭, 위상, 시간 지연을 나타낸다. 그리고, n(t)는 부가성 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise)이다.
이후, 버퍼(220)는 저역 통과 필터(210)로부터 수신되는 신호를 임시 저장(S502)하며, 검출기(230)의 역 확산기(231)는 버퍼(220)에 임시 저장되어 있는 신호를 i 번째 사용자의 PN 코드를 통해 역 확산시킨다(S503). 이때, 역 확산 후 얻어진 기저 대역 I 채널 신호와 Q 채널 신호는 아래의 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 같다.
Figure 112007030891530-pat00004
Figure 112007030891530-pat00005
여기서, nc(n)과 ns(n)는 백색 가우시안 잡음과 다중 접속 잡음을 포함한 잡음이다.
이후, 진폭/위상 추정기(236)는 역 확산된 신호의 진폭과 위상을 추정하여 채널 추정 신호(b1, b2, … bn)를 각각 출력시킨다(S504). 이때, 출력되는 채널 파라미터 추정 값은 아래의 [수학식 5] 및 [수학식 6]과 같다.
Figure 112007030891530-pat00006
Figure 112007030891530-pat00007
참고로, 채널 파라미터 추정 값은 수학식 5와 6의 Ii(n)와 Qi(n)를 Np 칩 주기 동안 평균화함으로써 얻어진다. 여기서, NpTc는 채널 특성이 일정하게 유지되는 시간 내로 설정하고, 검출되는 심볼 구간 동안 채널 파라미터들이 일정하게 유지된다는 가정 하에 Np 샘플을 사용한다.
합산기(232)는 추정된 진폭과 위상을 역 확산된 신호에 합산(S505)시키며, 역 확산기(233)는 합산된 신호를 월쉬 부호 1번을 이용하여 역 확산시킨다(S506). 가산기(234)는 N 칩 주기 동안의 신호를 합산(S507)하며, 합산기(235)는 두 합산기(234)로부터 수신되는 신호를 모두 합산시켜 사용자 신호(c1, c2, … cn)를 출력한다(S508).
제어기(240)는 각각의 검출기(230~230n)로부터 수신되는 채널 추정 신호(b1, b2, … bn)와 사용자 신호(c1, c2, … cn)를 바탕으로 제거할 신호를 선택(S509)하는데, 선택시 본 발명의 실시 예에 따른 두 가지 기준을 토대로 한다.
첫 번째, 현재 시스템의 각 사용자 BER이 기준 BER 보다 적으면 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 잡음 제거를 수행하지 않는다. 반면, 각 사용자 BER이 기준 BER 보다 커서 현재 시스템의 성능이 나쁠 경우에는 다중 접속으로 인한 간섭 잡음 제거를 수행할 수 있도록 해당 사용자 신호를 먼저 선택한다(S510). 이는, 기준 BER 이라는 일정 성능을 보장함과 동시에 다중 접속으로 인한 간섭 잡음을 제거함으로써, 시스템의 하드웨어 복잡도를 감소시킬 수 있다.
두 번째, 동기(Coherent) 수신기에 있어서 채널 추정 오류를 고려한다. 즉, 채널 추정 신호인 파일롯 신호의 SNR 값이 기준 SNR 값 보다 큰 파일롯 신호와 대응하는 사용자 신호에 대해서만 간섭 잡음 제거가 일어날 수 있도록 해당 사용자 신호를 선택한다(S511). 이를 통해, 채널 추정시 정확성을 향상시킬 수 있고, 향상된 채널 추정을 바탕으로 데이터를 결정함으로써 데이터의 정확성도 향상되어 시스템의 성능과 용량을 증가시킬 수 있다.
이후, 제어기(240)는 두 선택 기준을 모두 만족하는 사용자 신호들을 수신 전력이 큰 순서대로 그룹화한 후, 각 그룹의 수신 전력이 큰 순서대로 그룹들을 순차적으로 선택한다(S512). 그러면, 합산기(250)는 선택된 각 그룹의 사용자 신호에 대해 통화 채널의 K번째 사용자 신호의 추정 값(d)과 월쉬 부호 1번, K번째 사용자의 (+1, -1) 신호의 추정 값을 곱한 후, 곱한 결과 값에 파일럿 채널의 신호 크기를 합산시킨다(S513).
이후, 재 확산기(260)는 합산기(250)로부터 출력되는 신호를 PN 코드를 이용하여 재 확산(S514)시키며, 곱셈기(270)는 재 확산된 신호를 진폭 및 위상 추정값과의 곱셈 연산을 통해 기저 대역 신호를 생성한다(S515).
이후, 뺄셈기(280)는 생성된 기저 대역 신호를 송신기(100)로부터 처음 수신된 송신 신호에서 제거함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 잡음 제거 신호(e)를 생성한다(S516). 이때, 뺄셈기(280)는 각 잡음 제거 그룹의 곱셈기(270~270n)로부터 출력되는 기저 대역 신호 중 수신 전력이 큰 기저 대역 신호부터 수신 신호에서 제거한다.
참고로, 본 발명의 실시 예에 따른 잡음 제거 신호(e)는 아래의 [수학식 7]과 같다.
Figure 112007030891530-pat00008
그리고, 본 발명의 실시 예에 따라 j번째 잡음 제거 과정 후에 j+1번째 사용자에 대한 수신기 입력 신호는 아래의 [수학식 8]과 같다.
Figure 112007030891530-pat00009
여기서, i번째 사용자를 위한 추정값
Figure 112007030891530-pat00010
는 i-1번째 잡음 제거 과정 후에 얻어진
Figure 112007030891530-pat00011
를 바탕으로 얻을 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 그룹형 다중 간섭 잡음 제거 장치는 제거해야만 하는 사용자 신호가 기하급수적으로 늘어나는 현실적인 상황을 감안하여, 적어도 한 개 이상의 잡음 제거 그룹을 구성하고, 구성된 각각의 잡음 제거 그룹을 통해 제거해야만 하는 사용자 신호를 토대로 동일한 개수의 신호를 생성한다. 그리고, 생성된 신호를 수신 신호에서 제거함으로써, 간섭 잡음을 정확히 제거한다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부 된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 잡음 제거 그룹을 구성하고, 구성된 잡음 제거 그룹을 통해 제거해야만 하는 사용자 신호와 동일한 개수의 신호를 생성하여 수신 신호에서 제거함으로써, 각 신호에 포함되어 있는 간섭 잡음을 정확히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 채널 추정시 정확성을 향상시킬 수 있다. 이외에도, 향상된 채널 추정을 바탕으로 데이터를 결정함으로써 데이터의 정확성 또한 향상되어 시스템의 성능 및 용량을 증가시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 사용자 신호와 파일롯 신호를 포함하는 적어도 하나의 수신 신호에서, 상기 사용자 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)과 상기 파일롯 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 각각 측정하는 단계;
    상기 측정된 비트 에러율 중에서 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율을 가지는 제1 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 단계;
    상기 측정된 신호대 잡음비 중에서 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가지는 파일롯 신호와 대응하는 제2 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기준을 모두 만족하는 복수의 사용자 신호를 추출하고, 상기 추출된 사용자 신호들을 복수의 그룹으로 그룹화하는 단계; 및
    상기 그룹별로, 상기 수신 신호에서 해당 그룹의 사용자 신호를 각각 제거하는 단계
    를 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자 신호를 각각 제거하는 단계는,
    상기 그룹별로, 상기 추출된 사용자 신호를 토대로 기저 대역 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 수신 신호에서 상기 기저 대역 신호를 제거하여 잡음 제거 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기저 대역 신호를 생성하는 단계는,
    상기 그룹별로 해당 그룹에 속하는 사용자 신호와 동일한 개수의 기저 대역 신호를 생성하는 다중 간섭 잡음 제거 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 그룹화하는 단계는, 수신 전력이 큰 순서대로 상기 추출된 사용자 신호들을 복수의 그룹으로 그룹화하는 다중 간섭 잡음 제거 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기준 및 제2 기준 중 하나의 기준을 만족하지 않는 사용자 신호가 있으면, 상기 다중 간섭 제거 방법을 수행하지 않는 단계
    를 더 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 방법.
  6. 사용자 신호와 파일롯 신호를 포함하는 적어도 하나의 수신 신호 중, 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율(Bit Error Rate)을 가지며, 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가지는 파일럿 신호와 대응하는 사용자 신호를 복수 개 추출하는 제어기; 및
    상기 추출된 사용자 신호를 토대로 상기 수신 신호에서 잡음을 각각 제거하는 복수 개의 잡음 제거기
    를 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 추출된 사용자 신호를 복수의 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹의 사용자 신호를 하나의 잡음 제거기로 각각 제공하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 사용자 신호의 비트 에러율(Bit Error Rate)을 각각 측정하는 비트 에러율 측정부;
    상기 파일롯 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)를 각각 측정하는 신호대 잡음비 측정부;
    상기 측정된 비트 에러율 중에서 미리 설정된 제1 기준치 보다 큰 비트 에러율을 가지는 제1 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 제1 신호 검색부;
    상기 측정된 신호대 잡음비 중에서 미리 설정된 제2 기준치 보다 큰 신호대 잡음비를 가지는 파일롯 신호와 대응하는 제2 조건을 만족하는 사용자 신호를 검색하는 제2 신호 검색부; 및
    상기 제1 및 제2 기준을 모두 만족하는 복수의 사용자 신호를 추출한 후, 상기 추출된 사용자 신호들을 복수의 그룹으로 그룹화하는 그룹 선택부
    를 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 그룹 선택부는,
    수신 전력이 큰 순서대로 상기 추출된 사용자 신호들을 복수의 그룹으로 그룹화하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 잡음 제거기는,
    상기 제어기로부터 제공 받은 각 그룹의 사용자 신호에 대해 소정의 사용자 신호 추정 값과 월쉬(Walsh) 부호를 곱한 후, 상기 곱한 결과 값에 파일럿 채널의 신호 크기를 합산하는 합산기;
    상기 합산된 신호를 의사 잡음(Pseudo-random Noise) 코드를 이용하여 재 확산시키는 재 확산기; 및
    상기 재 확산된 사용자 신호에 진폭 및 위상 추정 값을 곱산 연산하여 기저 대역 신호를 생성하는 곱셈기
    를 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 곱셈기는,
    해당 그룹에 속하는 사용자 신호와 동일한 개수의 기저 대역 신호를 생성하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 생성된 기저 대역 신호를 상기 수신 신호에서 제거하여 잡음 제거 신호를 생성하는 뺄셈기
    를 더 포함하는 다중 간섭 잡음 제거 장치.
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