KR101059608B1

KR101059608B1 - 수신기, 이 수신기를 포함한 이동 단말기 및 이 단말기를 사용한 통신 서비스 제공 방법

Info

Publication number: KR101059608B1
Application number: KR1020057009664A
Authority: KR
Inventors: 로메인 딜로이지
Original assignee: 엔엑스피 비 브이
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2011-08-25
Also published as: KR20050085201A; CN1717877A; WO2004049595A1; JP2006508578A; AU2003276573A1; JP4463689B2; EP1568154A1; GB0227626D0; US20060234662A1; CN100505579C; US7266355B2

Abstract

다이버시티 수신기(60)는 안테나에 의해 공급받는 2개의 서로 다른 채널과, 각각의 채널용 적응형 이퀄라이저(20, 30) 및 계수 적응화기(40)를 포함해서, 이퀄라이저에 대해서 시간 공유 방식으로 2개의 계수 세트를 조정한다. 결합기가 이퀄라이징된 신호를 결합시킨다. 2개 이상의 이퀄라이저 사이에 계수를 적응시키는 데 하나의 적응화기를 공유함으로써 계산 부하가 감소될 수 있다. 이는 배터리에 의해 전력을 공급받는 작은 이동 단말기에서 유용하며, GSM 또는 UMTS 또는 다른 무선 네트워크에 사용된다. 이는 임의의 타입의 이퀄라이저에 적용될 수 있으며, 임의의 시간 공유 방식을 사용한다. 이 결합기는 이퀄라이징된 신호 사이에서 임의의 타입의 다이버시티를 활용할 수 있다. 이퀄라이저는 동일한 계수를 재사용함으로써 연속 타임 슬롯에서 2개 이상의 이퀄라이징된 신호값을 출력할 수 있고, 새로운 계수가 다른 이퀄라이저에 대해서 계산된다.

Description

수신기, 이 수신기를 포함한 이동 단말기 및 이 단말기를 사용한 통신 서비스 제공 방법{LOW COMPLEXITY EQUALIZER FOR RADIO RECEIVER}

본 발명은 다이버시티 수신기, 이러한 수신기를 포함한 이동 단말기 및 이러한 단말기를 사용하여 통신 서비스를 제공하는 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은 종종 다중 경로 페이딩(multipath fading)이라고도 알려진 다중 경로 투과 효과의 악영향을 받으며, 이로써 송신된 신호는 다수의 물리적인 물체에 의해 산란되고, 반사되기 때문에 복수의 다양한 경로를 거쳐서 송신기로부터 수신기에 이르게 된다. 모바일 통신 시스템에서, 이동 단말기가 이동 중인 경우에, 서로 다른 경로 및 이들의 상대적인 신호 강도는 빠르게 변화할 수 있다. 수신기는 서로 다른 경로에 있는 이들 신호들의 중첩 부분을 수신하고, 이들은 긍정적으로든 부정적으로든 추가되어 수신된 신호의 진폭을 변화시킨다. 모바일이 파장의 반(1.8GHz의 경우 7.5cm) 이상의 거리를 이동하는 경우, 간섭은 부정적에서 긍정적으로 혹은 그 반대로 변할 수 있다. 고속으로 이동하는 수신기는 짧은 기간 내에 다양한 페이드를 거칠 수 있다. 최악의 경우에, 수신기는 수신된 신호가 심각한 페이드 상태에 있는 어떤 위치에서는 수신을 완전히 중지할 수 있다. 양호한 통신 상태를 유지하는 것이 매우 어려워질 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 다양한 다이버시티 기술(안테나 다이버시티, 극성 다이버시티, 시간 다이버시티 등과 같은)을 사용하여 채널의 페이딩의 악영향을 완화시키는 것이 알려져 있다. 현재 모바일 통신 시스템에 사용되는 다이버시티 방법은 주파수 및 시간 다이버시티이며, 공간 및 극성 다이버시티는 크기, 전력 소비 및 처리 성능의 제한으로 인해서 사용되지 않는다(적어도 모바일용 수신기에서는). 안테나 다이버시티에서, 2개 이상의 수신 안테나가 수신기에 제공된다. 한쪽 안테나에서 수신된 신호가 다른 안테나에서 수신된 신호의 간섭을 실질적으로 받지 않을 정도로 안테나가 충분히 이격되어 있다면, 한쪽 안테나가 널(a null) 상태일 때, 다른 쪽 안테나는 양호한 신호를 수신할 수 있을 것이다.

레이크(Rake) 수신기는 한쪽 안테나에서 수신된 다중 경로 간섭을 해소할 수 있을 정도의 신호 에너지를 수집함으로써 수신 성능을 개선하는 한가지 알려진 방법이다. 그러나, 다중 경로 이득을 갖기 위해서, 두 경로 사이의 시간 지연 차가 칩의 주기(약 270ns, 여기서 칩은 CDMA 코딩에 사용되는 확산 코드의 일부로 정의된다)보다 더 커야 한다. 이러한 상태는 어떤 환경에는 적절하지만(전형적으로 실외 환경), 실내 또는 보행중인 경우와 같은 다른 환경에서는(즉, 기지국은 실외에 있고, 모바일은 실내에 있는) 다중 경로 이득은 낮고, 레이크 성능을 빠르게 저하한다. 이 성능을 개선하기 위해서, 듀얼 안테나 수신기를 사용하여 공간 다이버시티를 활용하는 것이 알려져 있다.

레이크 수신기로 수용할 수 있는 다중 경로의 수는

이고, 여기서 L은 다중 경로의 수의고, τ는 지연 확산이고, T_c는 칩 기간이다. τ>T_c(실외 또는 공장)이면, 다중 경로 다이버시티는 널 상태이고, 성능은 빠르게 저하한다. 실외 및 실내 환경에서 시뮬레이션이 행해졌고, 이는 레이크 성능에 대한 영향을 보여준다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 다이버시티가 사용되지만, 성능을 개선하기 위해서 각각의 안테나에서 상관되지 않는 페이딩을 가질 필요가 있다. 안테나가 많이 이격될수록 상관 계수는 감소한다.

UMTS 다운링크에서, 신호는 동기식으로 전송되고, 따라서 확산 코드는 기지국에서 완전하게 직교한다. 그러나, 다중 경로 투과에 의해 야기된 서로 다른 지연에 의해 확산 시퀀스의 직교가 저하하거나 파괴되며, 이로써 출력 코히어런트 레이트 수신기에서 다중 액세스 간섭(MAI)을 유발한다. 이러한 효과는 레이크 수신기가 MAI를 상관없는 노이즈로서 차선책으로 처리하기 때문이다.

소수의 사용자가 활동중인 상황에서(N_user/SF≤0.25), 종래의 레이크 수신기는 적절한 방식으로 동작하고, 추가적인 신호 처리가 필요하지 않다(256 또는 128배 정도의 높은 확산 인수(spreading factor)라고 하면). 그러나, 유저의 수가 확산 인수에 근접한 값으로 가까워짐에 따라서, 심지어 완벽한 전력 제어 상태에서도 성능에 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 이 경우에 간섭 제거 기술이 사용될 수 있다.

PCT 특허 출원 WO 0113530 호에는 레이크 수신기를 CDMA 시스템에 적용하는 예가 개시되어 있다. 이 경우, 모두 L개 안테나 브랜치로부터 수신된 신호는 무선 주파수 부분을 통해서 안테나 브랜치에 접속된 지연 추정기로 전달된다. 이 지연 추정기에서, 최상의 가청 다중 경로 투과 신호 성분의 지연이 탐색된다. 탐색된 다중 경로 투과 신호 성분을 처리하기 위해 레이크 핑거(a Rake finger)가 할당된다. 지연 추정기는 탐색된 지연을 각각의 레이크 브랜치에 통보한다. 지연 추정기는 각각의 안테나 브랜치에 대해 정합된 필터를 포함한다. 따라서, 정합된 필터의 수도 L이다. 정합된 필터에서, 서로 다르게 지연되어 수신된 무선 신호에 대해서 미리 정해진 수의 병렬 상관 관계 계산이 수행되어 다중 경로 투과 신호 성분의 지연을 추정한다. 상관 관계 계산에서, 수신된 무선 신호에 포함된 확산 파일럿 부분은 미리 정해진 지연을 사용하여 기존의 확산 코드에 의해 역확산(despread)된다.

계산된 상관 관계에 기초해서, 지연 추정기에 위치된 할당기는 적어도 하나의 지연을 선택하고, 이로써 다중 경로 투과 신호 성분이 수신된다. 이 할당기는 레이크 핑거를 할당하고, 이 레이크 핑거에 탐색된 지연을 알림으로써 탐색된 신호 성분을 처리한다. 이러한 선택을 수행하기 위해서, 각각의 정합된 필터의 상관 관계 결과는 전형적으로 할당기에서 결합된다. 상관 관계가 높으면, 지연이 발견되고, 이는 안테나 브랜치에 들어오는 문제의 무선 신호의 다중 경로 투과 신호 성분의 지연을 나타낸다.

이는 모든 상황을 상당히 복잡하게 하고, 따라서 낮은 계산 부하, 낮은 전력 소비 및 저비용이 필요한 모바일 기지국에서는 실용적이지 않다.

본 발명의 목적은 이러한 문제를 해결하는 개선된 장치 또는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 제 1 측면에 따라서, 하나 이상의 안테나를 사용하는 수신기가 제공되고, 이 수신기는

안테나 또는 안테나들에 의해 공급받는 2개 이상의 서로 다른 채널과,

각각이 계수 세트를 가지고 있으며, 각각이 채널 중 하나의 신호를 이퀄라이징시키는 2개 이상의 적응형 이퀄라이저(adaptive equalizer)와,

시간 공유 방식(a time shared manner)으로 계수 세트 중 2개 이상을 적응시키는 계수 적응화기와,

이퀄라이징된 신호를 결합하는 결합기를 포함한다.

하나의 적응화기를 공유해서 2개 이상의 이퀄라이저에 계수를 조정함으로써, 계산 부하가 감소될 수 있다. 이는 특히 배터리 전력 공급식의 소형 이동 단말기에 유용하다. 이는 어떤 타입의 이퀄라이저에도 적용될 수 있으며, 임의의 시간 공유 방식을 사용한다. 결합기는 이퀄라이징된 신호들 사이에서 임의의 타입의 다이버시티를 활용할 수 있고, 임의의 무선 변조 타입으로 사용될 수 있다. 해소되어야 하는 주요 간섭 타입인, 다중 액세스 간섭이 이퀄라이저의 출력을 업데이트하는 샘플 시간만큼 자주 계수를 업데이트할 필요가 없을 정도로 충분히 저속으로 변할 수 있다는 인식에 기초하고 있다. 이는 양호한 페이딩 효과 감쇄와 함께 더 양호한 간섭 제거라는 관점에서(네트워크 성능을 증가시킨다) 기존의 레이트 수신기에 비해 개선된 성능을 제공할 수 있다(네트워크 효율을 개선한다). 이는 2D 레이크 수신기에 비해서 더 낮은 계산의 복잡성으로 달성될 수 있으며, 이는 저전력 소비를 의미하고, 이는 소형 이동 단말기 내의 수신기에서 특히 중요하다.

일부 실시예에서의 추가적인 특징은 동일한 계수를 재사용함으로써 2개 이상의 이퀄라이징된 신호 값을 연속 타임 슬롯으로 출력하도록 배치된 이퀄라이저로, 새로운 계수는 연속 타임 슬롯 각각에서 서로 다른 이퀄라이저에 대해서 계산된다. 이러한 배치는 더 간단한 적응화기를 최상으로 사용할 수 있게 한다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 동일한 알고리즘을 사용하여 이퀄라이저 각각의 계수를 적응시키도록 계수 적응화기가 배치된다. 또한 이는 적응화기를 더 간단하게 하고 더 간단하고 저렴하게 구현될 수 있게 한다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 적응화기가 선형 알고리즘을 사용하도록 배치된다는 점이다. 이는 비선형인 다른 방식에 비해서 더 간단해서 구현이 쉽고 값이 저렴하다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 적응화기가 결합된 이퀄라이징된 신호로부터의 피드백의 입력을 갖는다는 점이다. 이는 더 직접적인 피드백을 제공해서 다른 방식보다 더 빠르고 정확하게 조정이 집중되게 할 수 있다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 적응화기가 이퀄라이징된 신호 및 추정된 무선 경로 특성을 사용하여 계수를 적응시키도록 배치된다는 점이다. 이는 다수의 다른 가능성 중 하나로, 계수가 채널 특성에 더 직접 관련되기 때문에 적응형이 양호하다는 장점을 가지며, 특히 단말기가 이동 중이여서 경로 특성이 빠르게 변할 때 유익하다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 결합된 이퀄라이징된 신호를 복조하고 CDMA 디코딩하는 회로이다. 이는 더 널리 사용되고, 상용화될 수 있는 변조 방식 중 하나이고, 특히 MPI 및 MAI에 적용할 수 있으며, 따라서 위에 설명된 다양한 특성이 이 방식에 더 적절하다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 안테나로부터의 신호의 IF 처리 회로이다. 이는 이퀄라이징용 신호를 제공하는 편리한 방법이다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 안테나로부터의 신호를 이퀄라이징 이전에 복합 디지털 형태로 변환하는 회로이다. 이는 신호에 위상 정보를 유지하기 때문에, 특히 이퀄라이징을 수행할 신호의 편리한 형태이다.

일부 실시예의 추가적인 특징은 수신기가 하나 이상의 집적 회로로서 구현된다는 점이다. 이는 소프트웨어 구현에 비해서 처리 속도를 개선할 수 있으며, 더 많은 부분을 집적시킴으로써 제조 비용이 더 감소될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 안테나, 이 안테나에 연결된 위에 설명된 수신기 및 이 수신기에 연결되어 수신기가 수신한 데이터를 처리하는 프로세서를 포함한 이동 단말기를 제공하는 것이다. 이는 그 장점들이 제공되어, 수신기 소자 단독의 값보다 훨씬 더 크게 추가된 값을 가짐으로써 단말기를 더 양호하게 할 수 있다고 하는 점을 분명하게 주장한다.

본 발명의 다른 측면은 이 단말기를 사용하는 통신 서비스를 제공하는 방법을 제공한다. 이러한 단말기를 제공함으로써 수신기 소자 단독의 값보다 훨씬 더 크게 추가된 값을 가짐으로써 대응해서 개선된 서비스가 가능하다는 점을 분명하게 주장한다.

당업자에게 자명한 바와 같이, 임의의 추가적인 특성들이 서로 혹은 본 발명의 임의의 측면과 조합될 수 있다. 다른 장점은 특히 본 발명자에게 알려지지 않은 다른 종래의 기술에 대해서 당업계에 자명할 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 예로서 참조하면서 설명될 것이다.

도 1은 네트워크에 연결된 단말기의 수신기의 실시예를 도시하는 도면,

도 2는 타임 슬롯의 시퀀스의 이퀄라이저 및 계수 적응화기의 동작을 도시하는 도면,

도 3은 수신기 및 안테나의 예를 도시하는 도면,

도 4는 도 3에 사용된 조정 알고리즘의 예를 도시하는 도면,

도 5는 조정 알고리즘의 다른 예를 도시하는 도면.

도 1. 네트워크에 연결된 수신기의 실시예

도 1은 네트워크(90)의 기지국(3)에 무선 연결에 의해 연결된 수신기(60)의 실시예를 도시하고 있다. 한가지 특정 응용예는 예컨대 음성 서비스 또는 정보 서비스와 같이, 네트워크를 통해서 운영업체가 제공하는 통신 서비스와 관련된 데이터를 수신하는 것이다. 이론적으로는 기지국에 적용될 수도 있지만, 이 예에서 수신기는 이동 단말기(70)에 포함된다. 이동 단말기는 한 쌍의 안테나(1, 2)를 포함하되, 이는 이격되어 연결되어 공간적인 분리 수신의 이점을 취한다. 안테나로부터의 채널 신호는 이퀄라이저에 제공될 수 있다. 이론적으로는, 채널 신호가 하나의 안테나로부터 공급되어, 예컨대 시간 또는 극성과 같은, 다른 타입의 다이버시티를 활용할 수 있다. 유저 인터페이스, 데이터 또는 음성 처리 기능부 등과 같은 이동 단말기의 다른 부분이 부분(80)으로 표시되어 있다. 이 수신기는 임의의 종류의 변조 타입 및 임의의 공중 인터페이스 표준을 사용하여 어떤 타입의 단말기에도 적용될 수 있다.

이 수신기는 출력단이 결합기(50)에 의해 결합되어 있는 제 1 및 제 2 이퀄라이저(20, 30)를 포함하며, 이퀄라이징된 신호의 추가 처리를 위해서 다른 부분으로 전송된다. 이퀄라이징은 MPI 또는 MAI를 감소시키기 위한 것이다. 이퀄라이저는 트랜스버설 필터(transversal filter), 판정(decision) 피드백 이퀄라이저와 같은 선형 타입 또는 MLSE(Maximum Likelihood Sequence Estimator)과 같은 비선형 타입과 같은 조정형인 임의의 타입이 될 수 있다. 이는 이퀄라이징을 적응시키도록 조정될 수 있는 계수를 사용하여 동작한다(MLSE용 확률 분포 함수라 불림). 대부분의 계산 부하는 통상적으로 업데이트된 계수를 계산하는 것으로 나타난다. 계수 적응화기(40)는 이퀄라이저들 사이에서 공유된다. 이러한 적응화기에 대한 시간 공유는 위에 설명된 이득을 달성하게 할 수 있다. 이것이 배치되는 예가 도 2에 도시되어 있다.

도 2. 타임 슬롯의 시퀀스에서 이퀄라이저와 계수 적응화기의 동작

도 2는 타임 슬롯의 시퀀스 및 각각의 슬롯에서의 이퀄라이저와 계수 적응화기의 동작을 도시하고 있다. 이는 도 1의 이퀄라이저 및 적응화기의 동작 또는 다른 이퀄라이저 및 적응화기의 동작이 될 수 있다. 제 1 행은 타임 슬롯의 번호를 나타내는 제목을 나타낸다. 제 2 행은 계수 적응화기의 동작을 나타낸다. 제 3 및 제 4 행은 이퀄라이저의 동작을 나타낸다. 타임 슬롯(1, 3)에서, 적응화기는 제 1 이퀄라이저(EQZ:20)의 계수를 계산한다. 타임 슬롯(2, 4)에서, 적응화기는 제 2 이퀄라이저(EQZ:30)의 계수를 계산한다. 타임 슬롯(2)에서 제 1 이퀄라이저는 타임 슬롯(1)에서 계산된 계수를 사용한다. 타임 슬롯(3)에서, 안테나로부터의 새로운 입력에 대해서 동일한 계수를 재사용한다. 타임 슬롯(4)에서는 타임 슬롯(3)에서 계산된 새로운 계수를 사용한다. 한편, 이에 대응해서 타임 슬롯(3)에서 제 2 이퀄라이저(EQZ:30)는 타임 슬롯(2)에서 계산된 계수를 사용한다. 타임 슬롯(4)에서, 이는 그 안테나로부터의 새로운 입력에 대해서 동일한 계수를 재사용하고, 타임 슬롯(5:도시 생략)에서 타임 슬롯(4)에서 계산된 새로운 계수를 사용할 것이다.

도 3. 수신기의 실시예

수신기의 실시예의 개략 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 수신기는 예컨대 도 1의 수신기 또는 다른 수신기가 될 수 있다. 무선 주파수(RF) 신호는 안테나 (100)에 의해 수신되고, 각각의 안테나로부터의 신호는 일련의 처리 소자를 지나며, 각각의 안테나에 대해서 기본적으로 동일하다. 일련의 소자는 안테나 필터(120) 및 로우 노이즈 증폭기(LNA:120)를 포함한다. 이 스테이지에서, RF 신호는 원하는 신호를 포함하고 있는 제 1 주파수 대역과, 원치않는 인접 채널 신호를 포함하는 제 2 및 제 3 주파수 대역을 포함한다.

LNA의 출력은 로컬 오실레이터(140)에 의해 인가되는 IF 믹서(130)에 접속된다. 믹서의 출력은 IF 필터(150)를 통해서 공급된다. 자동 이득 제어를 가진 선형 IF 증폭기 스테이지(160)는 한 쌍의 직교 믹서(180, 190)에 연결되어 동상 IF 신호 및 직교 IF 신호를 각각 생성한다. 제 2 로컬 오실레이터(170)는 이들 직교 믹서에 연결된다. 직교 신호는 안티 에일리어스(anti alias) 대역 통과 필터(200, 210)에 의해 필터링되고, 그 출력은 아날로그-디지털 변환기(220)로 전달되어 이퀄라이징을 위한 복합 디지털 신호를 생성한다. 이들은 아날로그-디지털 변환기(ADC)로 입력되기 전에 증폭기 정보를 제거하도록 리미터를 포함한 멀티 레벨 또는 단일 비트의 ADC가 될 수 있다.

복합 디지털 신호는 이퀄라이저(230)에 의해 이퀄라이징되고, 조정된 계수에 의해 가중되며, 결합기(270)에서 하나 이상의 다른 안테나로부터의 대응하는 신호와 결합된다. 이 결합기는 더 양호한 신호를 선택하도록 간단한 스위치의 형태 또는 가산기의 형태가 될 수 있고, 혹은 신호의 각각의 신호 대 노이즈 비율을 반영하는 가중 결합이 될 수 있다. 이후에, 이들은 기저대(Baseband) 처리 소자로 전송되고, 여기서 디코더(280)에 의해 디코딩되고, QPSK 복조기(290)에 의해 복조된 다. IF 스테이지에서의 스펙트럼 폴딩(spectrum folding) 효과는 I 및 Q 채널을 사용한 기저대 처리에 의해 제거될 수 있다.

이퀄라이저의 계수는 이퀄라이저 계수 조정 알고리즘(260)을 포함하는 논리 회로(250)에 의해 조정되며, 이는 입력으로서 피드백용 출력 에러 신호인 이전의 계수 및 채널 추정부(240)에 의해 안테나로부터의 입력으로부터 도출된 채널의 추정된 임펄스 응답을 나타내는 값(h₁)을 갖는다. 이 알고리즘으로의 다른 입력은 선택적인 것으로, 디코딩 및 복조 이후의 수신기 출력으로부터의 피드백 신호이다.

도 4. 선형 계수 조정 알고리즘을 사용한 이퀄라이징

채널의 선형 이퀄라이징은 선형 트랜스버설 필터를 사용하여 구현될 수 있다. 전체 구조의 예가 도 4에 도시되어 있다. 이는 일련의 지연 소자(z), 일련의 계수 승산기(300), 가산기(310) 및 임계값 소자(320)로 이루어진 가중부를 포함한 이퀄라이저(230)를 포함한다. 계수의 조정을 위한 부분(260)은 에러 추정부(330) 및 업데이트 알고리즘(340)으로 이루어지고, 채널 추정부(240)의 출력을 사용한다. 이퀄라이저의 입력은 ADC의 출력단으로부터 들어오는 샘플

에 의해 형성된다. 선형 이퀄라이저의 출력은 시퀀스

로, 심볼

의 계산값을 나타낸다. k를 가진 탭(C_k)의 수는 2K+1이고, 여기서 k는 -K...K이다. 이퀄라이저는 다음과 같이 정의된다.

임계값 검출기를 통해서

로부터 심볼

을 계산할 수 있다. 에러가 없다면,

가 될 것이고, 신호 에러는

로 정의된다. 샘플

은 다음 식으로부터 획득된다.

이는 가중부에 의해 수행된 것이다. 디지털 통신에 공통으로 사용되는 최적화 기준은 에러 확률의 최소화이다. 불행하게도 에러 확률은 계수의 비선형 함수이다. 따라서, 그 직접적인 구현은 실제로 매우 어렵거나, 구하는 계산이 매우 복잡하다. 이러한 문제를 피하기 위해서, 다른 기준이 사용될 수 있다. 첫번째 타입의 이퀄라이저는 피크 왜곡 기준에 기초한 제로 포싱(Zero-Forcing) 이퀄라이저라 불리는 것이다. 두번째 타입은 평균 제곱 오차

의 최소화에 기초한 것으로 최소 평균 제곱 오차 이퀄라이저라 불린다. 비선형 이퀄라이징에 기초한 다른 기술은 다른 방안으로 사용될 수 있으며, 이는 도 5를 참조하면서 이하 설명될 것이다.

제로 포싱은 피크 왜곡의 최소화 기준을 적용함으로써 적응시키는 것을 포함한다. 우선 무한수의 계수를 고려하고, 이는 이론적으로는 간섭의 완전한 제거를 가능하게 하며, z 변환의 전체 임펄스 응답은

으로 주어지며, 여기서

는 채널의 임펄스 응답의 z변환이고,

는 이퀄라이저의 임펄스 응답의 z변환이다.

일 때, 간섭이 완전히 제거되므로, 이러한 관계를 식 1-1에 대입하면,

이다.

제로 포싱 이퀄라이저는 채널

의 역필터링에 의해 간섭을 상쇄시킨다. 채널이 생성하는 임의의 감쇄도 이퀄라이저에서의 증폭에 의해 보상될 수 있다. 유한 길이 ZF 이퀄라이저는 2K+1개의 계수를 갖고 있으며, 이는 다음의 선형 시스템에 의한 풀이에 의해 획득된다.

제로 포싱 이퀄라이저 조정은 각각의 계수

에서

를 가산하는 것을 포함하고, 여기서 n은 반복을 나타낸다. 계수는 다음과 같이 획득된다.

이 방법은 모든 이러한 적응형 이퀄라이저에 기본이다. 이퀄라이저의 계수를 최적으로 적응시키는 보정을 구하기 위해서, 에러 신호와 심볼 사이의 상관 관계의 결여가 활용되고, 심볼은 서로 무관한 것으로 가정한다.

이 경우, 채널의 샘플이 0이 되게 하는 것은

을 상쇄시키는 것과 같다. 따라서, 필요한 계수는 식

에 의해 구해질 수 있으며, 여기서 μ는 0과 1 사이에 놓인 범위 인수이다.

MMSE 이퀄라이저는 2차 에러이다.

이 이퀄라이저의 출력은

으로 주어진다. 이전 관계식이 식 1-4에 도입되면,

가 된다.

계수에 대한 식 1-5의 최소화는 에러가 신호 샘플

에 직교하게 하는 것으로 이는

를 제공하고, 여기서 ε_k는

로 대치될 수 있다. 마지막으로

가 유도되고, 여기서

이고,

이다.

선형 시스템은 다음과 같은 매트릭스 형태로 표현될 수 있다.

MMSE 이퀄라이저에 대한 계수의 결정은

매트릭스Γ의 역을 계산할 필요가 있다. 이것을 계산하는 것이 통상적으로 어렵기 때문에, LMS 알고리즘이 종종 사용된다. 이 알고리즘은 적응형 알고리즘으로 여기서

는

에 의해 획득된다.

기울기는

가 되고, 이로써

를 제공한다.

실제로, 기울기는

및

로 계산되어야 하고, 여기서

이다.

위에 설명된 바와 같이, 이런식으로 계수의 적응형을 계산하는 하나의 처리부는 2개 이상의 이퀄라이저 사이에서 나누어져야 한다. 이러한 공유는 임의의 시간 공유의 형태가 될 수 있다. 시간 공유의 바람직한 횟수는 매 타임 슬롯당 한번씩 스위칭하는 것으로, 이는 2560 칩이고 칩 기간은 260nsec으로, UMTS 표준에 정의된 바와 같이 665μsec를 제공하지만, 이론적으로는 다른 공유 횟수가 사용될 수도 있다.

도 5. 비선형 이퀄라이징

DFE(결정 피드백 이퀄라이저)가 도 5에 도시된 바와 같은 비선형의 일례이다. 이는 순방향 필터(350)와 역방향 필터(360)의 2개의 트랜스버설 필터의 형태로, 가산기(380) 및 임계값 검출기

(370)를 포함하고 있다. 순방향 필터는 채널로부터 들어오는 샘플

을 수신한다. 이 필터의 목적은 이전 샘플에 의해 생성된 간섭을 제거하는 것이다. 역방향 필터는 임계값 검출기

이후에 심볼을 수신한다. 역방향 필터의 출력은 피드백되고, 임계값 검출기의 입력단에서 신호에 추가된다. 이 필터의 기능은 이전 심볼에 의해 야기된 간섭을 제거한다. 이퀄라이저

의 출력은 임계값 필터로부터 들어온다. 2개의 선형 이퀄라이저의 사용에도 불구하고, 임계값 검출기가 존재함으로써 DFE를 비선형으로 만든다.

DFE의 출력은

으로 주어진다.

순방향 필터는 K+1의 계수의 형태이고, 역방향 필터는 K 계수의 형태이다. 이전 기준이 DFE에 적용될 수 있으며, DFE의 성능은 선형 이퀄라이저보다 높다.

다른 적응형 비 선형 알고리즘의 예가 사용될 수 있다.

다른 수정예 및 결론

본 발명의 실시예는 CDMA 시스템을 참조로 설명되었지만, 안테나 다이버시티가 사용될 수 있는 예컨대, UMTS(Universal Mobile Telecommunication System), GSM(Global System for Mobile communications), 블루투스 또는 DECT와 같은 임의의 통신 시스템에 적용할 수 있다는 것이 분명할 것이다. 이러한 공간 다이버시티 장치의 많은 이점의 정도는 서로 다른 안테나로부터의 신호 사이에 낮은 상관관계가 존재하는 지 여부에 다소 의존하고 있다. 안테나의 분리의 함수로서의 상관 관계 정도는 베셀 함수로서 동작하며, 실험 결과 0.25λ에 가까운 분리 거리면 각각의 안테나에서의 상관 관계없는 페이징을 갖기에 충분하다는 것을 나타낸다. 수 센티미터에 대응하는 이러한 정도의 분리를 둔 2개의 안테나를 휴대형 모바일에서 사용하는 것이 실제적이다.

W-CDMA 수신기와 같은 수신기의 새로운 아키텍처가 설명되었다. 이 시스템은 고속 페이딩을 완화시킬 수 있고, 실외 또는 더 일반적으로는 시간적인 공유가 낮은 환경과 같은 어떤 환경에서 성능을 개선할 수 있는 공간 다이버시티를 활용한다. 특히 간섭 레벨이 높으면, 수신기는 적응형 알고리즘을 사용하여 간섭을 제거한다. 기본 단계는 간섭(MAI 또는 MPI)이 연속 타임 슬롯에 대해서 거의 일정하다고 새로운 가정을 하는 것이다. 이는 매 슬롯마다 계수를 업데이트할 필요가 없다는 것을 의미한다. 또한, 2개의 안테나에 하나의 알고리즘만이 사용된다. 이 알고리즘은 수신기가 제 1 안테나의 계수를 찾는 것을 가능하게 하고, 이들 계수는 다음 슬롯에 대해서 사용되고, 이 시간 동안 알고리즘은 제 2 안테나의 업데이트된 계수를 계산한다. 이 장치는 기저대 알고리즘의 계산의 복잡성을 감소시키고, 따라서 모바일 스테이션에 관련된 제한(가격, 전력 소비, 크기, 무게 등)에 적합한 최적의 처리의 구현을 가능하게 한다. 2중 안테나 수신기에서 핸드셋에 적합한 낮은 복잡성을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이는 결합 기술을 사용하여 SNIR(signal to noise plus interference ratio)를 최대화시킬 수 있다. 가중 계수는 LMS(최소 평균 제곱 에러)와 같은 표준 선형 알고리즘을 사용하여 획득될 수 있다. 복잡성을 감소시키기 위해서, 하나의 알고리즘이 사용된다. 이 알고리즘이 다음 슬롯에 사용되는 제 1 안테나의 계수를 결정하는 동안, 동시에 제 2 안테나용 이퀄라이저는 이전 타임 슬롯에서 계산된 계수를 사용한다. 효율적으로 하나의 간섭 상쇄 시스템만이 두 안테나에 사용되기 때문에, 종래의 2D 레이크에 대한 전체 복잡도가 감소된다.

그 구현은 종래의 언어를 사용하는 소프트웨어에서 구현될 수 있으며, 이는 이퀄라이징을 적응시키도록 자신을 즉시 재구성할 수 있다. 하드웨어(논리 회로)가 2개의 안테나를 스위칭하고, 심지어 많은 알고리즘을 구현해서 계수를 찾는 데 사용될 수 있다. 2개 이상의 타임 슬롯에 대한 재사용을 위해 가중 계수를 유지할 수 있어야 하고, 최적의 결합을 위해 알고리즘을 구현할 수 있어야 한다. 몇몇 적응형 알고리즘(LMS, RLS..) 및 종래의 재구성가능 하드웨어 기술(FPGA, DSP 등)이 설정된 원리에 따라서 사용될 수 있다. FPGA의 이점은 논리 회로 재구성에 있어서의 고속 처리 및 짧은 재기록 시간으로, 50㎲미만이 될 수 있다. 응용 분야는 특히 저렴한 예컨대 GPRS, 제 3 세대 및 모든 CDMA 시스템에서의 높은 데이터 레이크 수신을 위한 임의의 휴대형 이동 단말기를 포함할 수 있다. 보다 일반적으로, 이는 임의의 안테나 다이버시티에 적용될 수 있으며, 이는 무선 전화 및 무선 LAN을 포함하는 미래의 멀티미디어 시스템용 무선 모듈의 주요 소자이다.

위에 설명된 바와 같이, 다이버시티 수신기는 안테나에 의해 공급받는 2개의 서로 다른 채널, 각각의 채널용 적응형 이퀄라이저 및 계수 적응화기를 포함하여, 2개의 계수 세트를 이퀄라이저에 대해서 시간 공유 방식으로 조정한다. 결합기는 이퀄라이징된 신호를 결합시킨다. 2개 이상의 이퀄라이저 사이에 계수를 적응시키는 데 하나의 적응화기를 공유함으로써 계산 부하가 감소될 수 있다. 이는 배터리에 의해 전력을 공급받는 작은 이동 단말기에서 유용하며, GSM 또는 UMTS 또는 다른 무선 네트워크에 사용된다. 이는 임의의 타입의 이퀄라이저에 적용될 수 있으며, 임의의 시간 공유 방식을 사용한다. 이 결합기는 이퀄라이징된 신호 사이에서 임의의 타입의 다이버시티를 활용할 수 있다. 이퀄라이저는 동일한 계수를 재사용함으로써 연속 타임 슬롯에서 2개 이상의 이퀄라이징된 신호값을 출력할 수 있고, 새로운 계수가 다른 이퀄라이저에 대해서 계산된다. 청구의 범위의 범주 내에 있는 다른 수정예 및 실시예가 당업자에게 자명할 것이다.

Claims

하나 이상의 안테나(1, 2, 100)를 사용하는 수신기(60)에 있어서,

상기 안테나 또는 안테나들에 의해 공급받는 2개 이상의 서로 다른(diverse) 채널과,

2개 이상의 적응형 이퀄라이저(adaptive equalizer:20, 30, 230) - 상기 적응형 이퀄라이저는 각각 상기 채널 중 한 채널의 신호를 이퀄라이징시키고, 계수 세트를 각각 가지며, 연속 타임 슬롯에서 동일한 계수를 재사용함으로써 2개 이상의 이퀄라이징된 신호를 출력하도록 구성되는 한편, 상기 연속 타임 슬롯 각각에서 상기 이퀄라이저 중 상이한 이퀄라이저에 대해서는 새로운 계수가 계산됨 - 와,

시간 공유 방식(a time shared manner)으로 상기 계수 세트 중 2개 이상을 적응시키는 계수 적응화기(40)와,

상기 이퀄라이징된 신호를 결합하는 결합기(50)를 포함하는

수신기.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 계수 적응화기는 적응형 알고리즘을 사용하여 상기 이퀄라이저 각각에 대한 상기 계수를 적응시키도록 구성되는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 계수 적응화기는 선형 알고리즘을 사용하도록 구성되는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 계수 적응화기는 상기 결합된 이퀄라이징된 신호로부터의 피드백 입력을 갖는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 계수 적응화기는 이퀄라이징될 신호 및 추정된 무선 경로 특성을 사용하여 상기 계수를 적응시키도록 구성되는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 결합된 이퀄라이징된 신호를 복조하고 CDMA 디코딩하는 회로(270, 280, 290)를 포함하는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 안테나로부터의 신호를 IF 처리하는 회로(130, 140, 150, 160)를 포함하는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 안테나로부터의 신호를 이퀄라이징하기 전에 이퀄라이징을 위한 복합 디지털 신호로 변환하는 회로(170, 180, 190, 200, 210, 220)를 포함하는

수신기.
제 1 항에 있어서,

상기 수신기는 하나 이상의 집적 회로로서 구현되는

수신기.
안테나(1, 2)와,

상기 안테나에 연결된 제 1 항에 기재된 수신기와,

상기 수신기에 연결되어 상기 수신기가 수신한 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하는

이동 단말기(70).
이동 단말기에서 사용하기 위한 통신 방법으로서,

적어도 하나의 안테나에 의해 수신기 내에 있는 2개 이상의 서로 다른 채널을 공급하는 단계와,

각각이 계수 세트를 갖는 2개 이상의 적응형 이퀄라이저에서, 상기 채널 중 한 채널의 신호를 이퀄라이징시키는 단계와,

계수 적응화기에서 시간 공유 방식으로 상기 계수 세트 중 2개 이상을 적응시키는 단계와,

연속 타임 슬롯에서 동일한 계수를 재사용함으로써 2개 이상의 이퀄라이징된 신호를 상기 이퀄라이저로부터 출력하는 한편, 상기 연속 타임 슬롯의 각각에서 상기 이퀄라이저 중 상이한 이퀄라이저에 대해서는 새로운 계수가 계산되는 단계와,

상기 이퀄라이징된 신호를 결합하는 단계를 포함하는

통신 방법.