KR101089203B1

KR101089203B1 - 채널 응답 계산의 개선

Info

Publication number: KR101089203B1
Application number: KR1020077008078A
Authority: KR
Inventors: 제임스 채프먼; 제이슨 테일러; 씨릴 바라돈
Original assignee: 엠스타 소프트웨어 알앤디 (센젠) 리미티드; 엠스타 프랑스 에스에이에스; 엠스타 세미콘덕터인크; 엠스타 세미콘덕터, 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2011-12-05
Also published as: EP1794961A2; US9258149B2; WO2006027607A3; KR20070110255A; WO2006027607A2; US20080130730A1

Abstract

채널 임펄스 응답 측정하는데 잠재적으로 사용될 수 있는 탭 세트를 결정하고, 상기 결정은 채널 임펄스 응답을 추정하는데 사용한다.

채널응답

Description

채널 응답 계산의 개선{REFINEMENT OF CHANNEL RESPONSE CALCULATION}

본 발명은 무선시스템에서 채널 응답 계산을 개선하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.

일반적인 무선 시스템(radio system)에서(도 1 참조), 정보는 송신기에 의해 무선반송파(radio carrier)상으로 변조된다. 그리고 상기 신호는 변화하는 미지의 환경(enviroment)을 통해 수신기로 전달된다. 신호에서 환경 영향을 제거하는 역량은 대부분의 경우 수신기에서의 주요한 성능 요소이다.

환경 영향은 무선채널(radio channel)의 간섭(interference)과 잡음(noise)으로 설명할 수 있다. 상기 잡음은 수신기의 회로 잡음(circuit noise)과 더불어 환경의 열적 잡음(thermal noise)으로부터 유발된다. 간섭은 무선스펙트럼(radio spectrum)의 다른 사용자에 의해 유발된다. 무선채널은 잠재적으로 길이 및 감쇠(attenuation) 차이가 있는 다중-전파경로(propagation path)의 영향으로 설명된다(도 2a 참조).

상기 무선채널 내의 경로 길이의 차이는 송신기에서 수신기 사이에서 송신 신호의 지연(delay)차이를 유발한다. 이는 또한, 지연에 대한 수신 전력의 분포(distribution)를 유발한다(도 2b 참조). 상기 지연의 범위는 수신기에서 ISI(inter-symbol interference)로 알려진 연속적인 전송심벌 중복의 원인이 된다. 수신기의 주요한 목적은 간섭과 잡음에 직면하여 상기 ISI를 제거하여, 전송된 정보를 복구하는 것이다('Digital Communications', John G. Proakis, McGraw-Hill International Series, 3^rd Edition 참조). 샘플된 시스템(sympled system)에서, 도2c의 지연대비 연관 전력분포와 같이 무선채널 필터는 샘플된다.

ISI를 성공적으로 제거하기 위해서는, 수신기에서 무선 채널을 추정하는 것이 필요하다. 불충분한 채널의 추정은 수신기의 성능을 상당히 떨어트린다. 일부 수신기는 맹검법(blind fashion)('digitalCommunications', John G. Proakis, McGraw-Hill International Series, 3rd Edition 참조)으로 채널을 추정한다. 그러나 많은 현대 통신 표준은 채널 추정을 더 쉽게 하기 위해 전송 심벌의 기지의 시퀀스(known sequence)를 수신기에 제공한다. 상기 표준 예는 GSM/GPRS 및 E-GPRS 이다.

미리 알려지거나 수신기에서 이전에 추정된 심벌 시퀀스로부터 무선채널을 추정할 때, 많은 기술을 이용할 수 있다('Channel estimation in narrowband communication systems', H. Arslan and G. Bottomley, Wireless Communications and Mobile Computing; 2001; vol. 1:201-219 참조). 상기 기술의 예로, LS(Least-Squares) 추정, 또는 특정 심벌 시퀀스 형태에 대한 상관(correlation)을 이용하는 방법이 있다.

무선채널을 추정할 때 잡음 및 간섭의 존재는 추정의 정확도를 열화 시킨다. 따라서 수신기의 성능을 최대화하기 위해서는 이러한 열화 정도(degradation)를 최소화하여야 한다. 잡음과 간섭의 영향을 줄이는 한가지 방법은 무선채널에서 실질적으로 0인 탭(tap)은 추정하지 않는 대신에 탭을 0으로 설정하는 것이다. 탭을 0으로 설정함으로써, 상기 탭 상에 존재하는 잡음의 영향으로 생긴 에러는 제거된다. 이런 효과는 공개된바 있다(US 5251233). 더욱이, 영이 아닌 탭 만을 추정하므로 추정된 탭의 잡음 및 간섭이 차례차례 삭제되어 추정의 자유도는 감소하게 된다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은 잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 장치에 있어서, 상기 신호의 신호 중요도를 세트 내의 모든 위치에 대해 산출하는 측정부(measurement means); 상기 측정부에서 계산된 신호 중요도를 이용하여 어떠한 위치가 채널응답값 계산에 사용될 수 없는 위치인지를 결정하는 선택부(selecting means); 및 상기 선택부에서 배제된 위치가 제외된 상기 세트를 이용하여 채널응답값을 계산하는 추정부(estimation means);를 포함한다.

또한, 본 발명은 잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 방법에 있어서, 상기 신호의 신호중요도를 세트 내의 모든 위치에 대해 산출하는 측정 단계(measurement step); 상기 측정 단계에서 계산된 신호 중요도를 이용하여 어떠한 위치가 채널응답값 계산에 사용될 수 없는 위치인지를 결정하는 선택 단계(selecting step); 및 상기 선택 단계에서 배제된 위치가 제외된 상기 세트를 이용하여 채널응답값을 계산하는 추정 단계(estimation step);를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 의미 있는 신호를 포함하는 상기 채널 탭을 추정함으로써 무선채널 추정의 특성(quality)을 증가할 수 있는 방법을 설명한다. 채널추정은 맹검법(blindfashion)을 이용하여 추정될 수도 있고, 기지의 심벌의 세트와 비교하는 방법으로 추정될 수도 있다. 몇몇 시스템에서 상기 심벌은 수신기의 이전 작업을 통해 얻어지나, 대부분의 경우 특별히 무선채널을 계산하는 수신기를 돕기 위하여 심벌은 전송신호에 신중히 놓여진다. 상기 심벌은 학습시퀀스로 종종 언급된다. 예를 들어, GSM/GPRS/E-GPRS(도 3, '3GPP TS 45.002 - 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE; Radio Access Network; Multiplexing and Multiple Access on the Radio path.' 참조)에서 사용되는 무선 버스터(burst)에 학습시퀀스는 포함된다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은 채널 내에서 지연에 대응한 신호 중요성 분포를 추정한다. 상기 분포는 고속 및 저속 페이딩(fading) 영향하에 시간에 따라 변화한다('Microwave Mobile Communications', William C. Jakes - Editor, IEEE Press 참조). 선택적으로 상기 분포의 주요 시변 특성을 트랙킹하는 동안, 추정이 일정 이상의 정확도를 갖도록 상기 분포는 필터링된다. 상기 추정된 신호 중요성 분포는 새로운 채널 추정값이 계산될 때마다 무선채널내에서 어느 탭이 추정되었는지 여부를 결정하는데 사용된다. 신호 중요성을 가지는 상기 채널 탭만을 추정함으로써 추정의 자유도는 감소하고, 그에 따라 채널 추정시 간섭과 잡음이 삭제된다. 그 결과, 0 근처의 탭을 0으로 함으로서, 상기 탭 값과 관련된 잡음도 제거된다. 제안된 발명을 사용함으로써 얻어진 채널 추정 개선은 직접적으로 수신기의 전반적인 성능을 증가시킨다.

다른 실시예에 따르면, 잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 장치에 있어서, 상기 잠재적인 탭 위치는 벡터로 취급되며, 상기 장치는 상기 벡터를 파라미터로 하는 목적함수(objective fuction)의 허용치를 산출하여 상기 벡터의 상태를 추론하는 수단; 상기 추론된 상태에 의해 특정되는 잠재 탭 위치의 채널응답값을 이용하여 채널응답값을 계산하는 수단;을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명은 잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response) 값을 추정하는 방법에 있어서, 상기 잠재적인 탭 위치는 벡터로 취급되며, 상기 방법은 상기 벡터를 파라미터로 하는 목적함수(objective fuction)의 허용치를 산출하여 상기 벡터의 상태를 추론하는 단계; 상기 추론된 상태에 의해 특정되는 잠재 탭 위치의 채널응답값을 이용하여 채널응답값을 계산하는 단계;를 포함한다.

본 발명은 주문자 하드웨어(bespoke hardware), 일반적인 하드웨어를 사용하는 소프트웨어 또는 양자의 결합에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다음과 같은 첨부도면을 기초로 설명될 수 있다.

도 1은 통신 링크(communication link) 모델을 나타낸다.

도 2는 다중 무선전파경로가 송신기로부터의 지연에 대한 수신 전력 분포를 어떻게 일으키는지를 나타내는 것으로, (a)는 다중-반사(multiple reletion)가 송신기와 수신기 사이의 경로 길이의 차이를 발생하는지 나타내며, (b)는 지연 대비 수신 전력의 연속 분포를 나타내며, (c)는 지연 대비 수신 전력의 샘플링 버전을 나타낸다.

도 3은 GSM/GPRS/E-GPRS의 무선 버스트(BURST)에서의 학습시퀀스(training sequence)를 나타낸다.

도 4는 채널상태에 따라 추정된 채널 탭의 수를 적응적으로 변경하는 본원의 일 실시예에 따른 방법을 나타낸다.

도 5는 일 실시예에 따라, 주어진 탭의 채널 전력 값을 필터링하는 방법을 나타낸다. 도 5에서 입력 값은 x이고, 출력은 y 이다. 그리고

로 표시된 블록은 하나의 샘플에 대한 지연에 해당한다.

도 6은 지연에 따른 주어진 채널 전력의 분배 현재 값을 정확히 추정하기 위한 채널 탭을 결정하는 본원의 일 실시예에 따른 방법을 나타낸다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 상세한 설명에서, 정보는 계속적인 스트림이 아닌 비트블록단위로 전송됨을 가정한다. 그러나 본 발명은 비트블록단위만을 한정하지 않고 양자 전송방법 모두에 적용 가능하다.

도 1은 일반적인 디지털 무선시스템에서 발견할 수 있는 처리블록을 나타낸다.

송신기(101)에서 정보 비트는 에러 보호 코딩을 부가하는 블록(102)을 통과하여, 코딩된 정보를 무선 반송파 상에 변조하는 변조부(103)를 통과하여 전달된다. 수신기의 무선 채널 추정을 돕는 기지의 심벌(known symbol)이 더해 질 수 있다.

일단 전송되면, 무선신호는 수신기(108)에 도달하기 전에 무선 채널(104)을 통과한다. 상기 무선채널은 올바른 수신을 확보하기 위해 수신기에서 제거되어야 할 ISI를 빈번하게 생성한다. 수신기에 의해 처리되기 전, 상기 신호는 간섭 및 잡음 모두를 가지게 된다. 잡음이 환경에 의한 열적 잡음(thermal noise)인 반면, 간 섭은 다른 스펙트럼의 사용자에 의해 발생된다. 그리고 Rx 프론트-엔드(front-end)(105)를 통해 신호가 전달될 때 부가적 잡음 또한 더해진다.

수신기(108)의 Rx 프론트-엔드(105) 내에서 아날로그 무선신호는 디지털 기저신호(digital base band signal)로 변환된다. 그리고 상기 신호는 복조부(106)를 통과한다. 무선채널 및 Rx프론트-엔드에서 부가된 간섭, 잡음, ISI가 존재하는 전송된 코드-비트(coded-bits)는 추정될 수 있다. 최종 수신 정보비트를 산출하기 위해 상기 신호는 디코드(decode: 107) 된다.

무선 채널

이 ISI의 주요한 공급원이라고 하여도, 신호 경로 안의 다른 필터들도 ISI를 부가할 수 있다. 특히 Rx 프론트-엔드(105)는 수신 필터링

과정에서 ISI를 부가한다. 또한, 어떤 전송 변조 스키마는 전송 필터링

과정에서 ISI를 부가할 수 있다. 상기와 같은 스키마의 예 중 하나가 EDGE에서 8PSK 변조이다('3GPP TS 45.004 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group GSM/EDGE; Radio Access Network' 참조). 올바른 신호로 복구하기 위해 수신기는 ISI의 모든 원인을 제거하는 것이 필요하다. 신호의 경험에 의해 조합된 필터링

은 다음과 같다.

상기 시스템에서, 수신된 신호는,

이다.

상기 경험에 의해 조합된 필터

는 N 개의 전송된 심벌

길이 J를 가진다. 수신심벌

는

라 정의한다.

은 신호에 더해진 잡음과 간섭을 나타낸다.

수신된 신호는 다음과 같은 행렬 형식으로 나타낼 수 있다.

; 상기 식에서,

은 전송된 심벌

(

,

)의

행렬이다. 또한,

를 기지의 학습시퀀스 세트로부터 형성되는 행렬이 되도록 한다. 상기 심벌은 수신기에서 미리 추정된 심벌이거나, 또는 송신기(101)에서 수신기의 채널응답 추정을 돕기 위해 특별히 더해진 심벌일 수 있다.

기지의 학습 시퀀스를 사용함으로써, 수신기는 다양한 방법으로( 'Channel estimation in narrowband communication systems', H. Arslan and G, Bottomley, Wireless Communications and Mobile Computing; 2001; vol 1:201-219. 참조) 조합된 채널

을 추정할 수 있다. 그 중 한가지 방법은 다음과 같은 채널

의 값을 제공하는 최소제곱법(Least-Squares: LS)이다.

,

상기

는 M 의 해밀턴 전치행렬(hemitian transpose)를 나타낸다.

일 때 추정오차분산(estimation error variance)은 최소치가 된다. 상기 I는 단위행렬(identity matrix)이다.

상기 식은 채널 값의 MSE(mean square error)이다. 상기 식에서

는 추가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)만을 가정할 때의 잡음전력이다. 상기의 경우, 추정된 채널 탭 J의 수를 줄이는 것은 채널 값의 에러를 감소시키고, 나아가 수신기의 성능을 증가시키는 것임이 분명하다. 상기 추정은 추정의 정확도의 증가시키기 위해서다. 평가의 정확성을 증가시키기 위한 일반적인 방법의 예는 추정된 자유도의 수를 줄이는 것이다.

본 실시예는 수신기에서 무의미한 신호를 포함하는 모든 채널 탭을 구별하고 무시하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이처럼 추정될 채널 탭 수를 줄임으로써 채널 추정의 에러가 감소하도록 한다. 만약 의미 있는 신호의 분포가 M 탭의 폭 사이에 있다면

에서 본 발명은 L개의 주요한 채널 탭을 결정할 수 있다. 이는

을 이용하는 다른 방법과 대조를 이룬다.

'중요한 신호'로 사용될 수 있는 많은 척도가 있음은 당업자에게 분명하다. 상기 척도 중 하나는 탭의 진폭이다. 가능한 다른 척도는 주어진 탭의 신호 전력이다. 상기 두 척도는 절대치로 사용될 수 있고, 총신호전력 또는 잡음 전력과 같은 전체 척도에 대한 비율로 사용될 수 있다. 이하에서 전력은 중요한 신호의 척도로 사용한다. 중요한 신호의 다른 척도를 사용하여 본 발명과 유사한 다른 실시하는 것은 당업자에게 자명하다.

도 4는 본 발명의 실시 예를 나타낸다. 본 실시예에서, 기지의 학습 시퀀스중 수신신호 부분은 채널전력추정 블록(401)에 입력으로 사용된다. 상기 블록은 수신데이터를 기지의 학습시퀀스(102)와 함께 채널에서 지연을 갖는 전력의 분포를 추정하기 위해 수신데이터를 사용한다(도 2 참조). 그리고 상기 추정은 평균전력분포를 갱신하는데 사용된다(403). 평균분포에 기초하여, 무시해도 좋은 전력을 갖는 채널 탭은 404에서 식별된다. 무시할 수 없는 탭은 수신된 시퀀스 및 알고 있는 학습 시퀀스에 기초하여 405에서 추정된다. 그 다음, 채널 추정의 결과는 복조 블록(106)의 나머지부분(remainder)에서 사용된다.

본 발명의 일 실시예에서, 현재 전력 분포(401)는 탭의 최대 수

이상의 채널 분포의 첫번째 추정을 이용하여 추정된다. 주어진 탭의 전력

은 절대값의 제곱

을 취하여 산출된다. 어떤 시스템에서, 학습 시퀀스는 좋은 자기-상관 특성을 갖도록 설계할 수 있다. 예를 들어 26개의 학습 시퀀스를 가지는 GSM 및 E-GPRS에서, -5와 5사이의 비 제로 레그(lag)에 대하여 자기상관(autocorrelaton)이 0이 되도록 16개 심벌을 갖는다. 이 경우, 학습 시퀀스와 수신된 시퀀스의 상응하는 색션(section)을 단순상관(simply correlating)함으로써 합리적인 채널값을 얻을 수 있다. 상기 상관을 이용함으로써 효과적인 방법으로 실행되는 이점이 있다. GSM/E-GPRS와 같은 특정한 경우에 학습 시퀀스의 특징은 비이상적 자기-상관 특성으로부터 야기되는 추가적인 오차 없이 추정될 수 있는 6 심벌 또는 그 이하의 심벌 길이의 채널값을 허용한다. 실험적으로, 전력분포를 추정할 때 자기상관에서의 몇가지 비이상적 경우에도 실행되며, 특히

일 때 과도한 에러 없이 탭의 분포가 추정된다.

전력 분포 및 채널(402)의 추정에 사용된 심벌 시퀀스는 통신 시스템에서 특정될 수 있다. 그러한 시스템에 대한 예로, 무선 버스트 중심에 존재하는 26개의 심벌이 미리 결정되어, 수신기에서 채널 추정하는데 사용할 수 있는 GPRS/E-GPRS 시스템이 있다(도3 참조).

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전력 분포와 채널(402)의 추정에 사용되는 심벌은 수신기(108) 내에서의 선행 연산을 통해 채널 추정에 앞서 계산될 수 있다. 일 예에 따르면, 수신데이터의 섹션(section)은 복조되며, 복조처리의 추가적인 반복을 위해 학습 심벌 세트를 사용한다. 특히 GSM/EDGE에서는 2-패스 복조 부(two-pass demodulator)를 갖는다. 첫 번째 패스에서 무선 버스트(도 3)의 가운데 존재하는 학습 심벌은 학습 시퀀스(TS)로 사용된다. 복조부를 통한 두번째 패스에서, 일부가 첫번째 복조부의 결과로써 확인되는 더 큰 심벌 세트가 사용된다. 두번째 복조시의 학습 심벌의 세트가 더 크기 때문에, 전력 분포와 전력 추정의 정확도는 더 증가한다. 상기와 같이 반복적인 단계를 설계하는 것은 당업자에게 자명하다. 이 경우 이전의 반복된 단계에서 추정된 심벌을 현재 또는 계속적인 단계에서 학습된 심벌(402)로 사용할 수 있다는 이점을 얻게 된다.

주어진 학습 심벌의 시퀀스(401)로부터 추정된 지연을 갖는 전력 분포는 잡음, 간섭 및 다른 추정오차 원인으로부터 악영향을 받는다. 상기 오차의 영향을 줄이기 위해서, 전력 분포의 연속적인 추정은 평균화 된다(403). 주어진 탭의 평균을 제공하는 방법은 상기 탭에 대한 연속적인 전력 추정을 필터링 하는 것이라는 점은 당업자가 용이하게 알 수 있는 사항이다. 구체적으로, 필터는 유한한 임펄스 응답(FIR)을 갖는다. 상기와 같은 필터의 예는 단순 운영 평균 필터(simple running average filter)이다. 다른 실시예로, 상기 필터는 무한 임펄스 응답(IIR)을 갖는다. 상기 필터는 FIR 구조보다 더 효율적으로 실행될 수 있다는 이점을 갖는다. 상기와 같은 IIR구조는 도 5에 나타난다.

지연을 갖는 전력 분포는 고속 및 저속 페이딩의 영향 때문에 계속 변화한다. 구체적으로 전력 분포(403)의 평균화는 고속 페이딩의 평균화 동안에 저속 페 이딩을 탐지하기 위해 선택될 수 있다. 구체적으로, 2기 1차 IIR 필터가(도 5 참조) 필터링을 수행하기 위하여 사용될 때 '망각인자(forgetting factor)'

는 필터가 추적할 수 있는 변화의 길이를 변경하기위하여 조절될 수 있다. 이런 경우,

증가는 평균화 블록 403이 더 빠른 변화를 추적할 수 있게 한다. 진폭 및 위상 응답 모두에 대해 최적화된 필터의 특성은 본 발명이 적용되는 통신 시스템에 따라서 다양해 질 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 구체적으로 GSM/EDGE에서 저속 페이딩을 추적하기 위해 적용된 IIR 필터는 만족할만한 결과를 주는 것으로 나타난다. 바람직하게는, 채널 전력 분포(403)에 적용되는 필터링은 변화하는 환경에 순응하기 위해 바뀔 수 있다. 예를 들어, 페이딩 비율이 감소한다면 필터링의 상태는 증가될 수 있다. (예를 들어 도 5에서 변화하는 환경을 추적하는 동안 망각 인자는 더 낮아진다.)

바람직하게는, 본 실시예에서 평균 전력 분포(403)는 정확한 채널 추정(405)이 수행될 때 채널 탭을 결정하기 위하여 사용된다. 어떠한 탭이 무시할 만큼 낮은 전력을 가지는지를 결정하는 방법은 많이 있다. 일 실시예로, 평균 전력 분포의 각각의 탭의 전력은 분포 내의 총 전력과 비교된다(도 6 참조). 총계의 백분율로서, 스레스홀드(theshold)보다 낮은 전력을 가지는 탭이 발견될 때, 정확한 채널 추정을 하기 위해, 상기 탭은 무시되어 0으로 가정된다. 최상의 성능을 수행할 수 있도록 스레스홀드 값은 발명이 사용되는 시스템에 따라 변화될 수 있다. 가능한 실 시예로, 스레스홀드(예를 들어 10%로)는 고정될 수 있다. 또 다른 실시예로, 스레스홀드는 추정된 페이딩 비율에 따라 변화될 수 있는 평균 레벨(403)과 같은 시스템 파라미터에 따라 변화될 수 있다. 바람직하게, 추정 처리부(405)는 단지 채널의 끝의 탭을 제거함으로써 단순화될 수도 있다. 상기 방법에서, 추정된 특정한 탭을 삭제하는 것보다 평균 전력 분산(403)에 의존하는 경우 추정은 짧아진다(또는 길어진다.).

바람직하게는, 각각의 탭 402의 전력은 잡음 또는 에러에 대해 비율화 될 수 있다. 상기 전력은 각각의 탭에 대한 신호대 잡음비(SNR) 산출을 위하여 상기 탭과 연관된다. 이들은 채널의 정확한 추정을 위해 무시할 탭을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 주어진 스레스홀드(예를 들면 OdB) 아래의 SNR를 갖는 탭은 무시될 수 있다. 잡음을 추정하는 방법은 많다. 그 중 한가지 방법은 추정된 채널의 기지의 학습 심벌을 재변조하여, 수신 신호의 연관된 섹션으로부터 빼는 것이다. 그 결과 신호에 존재하는 잡음 전력값

을 알 수 있다. 더 나아가, 상기 잡음 추정은 채널 상의 추정오차를 추정하는데 이용될 수 있고, 탭 중요성을 평가하는데도 사용될 수 있다. 예를 들어, M 탭 이상의 상관인 경우, 채절 추정상에서 잡음에 기인한 오차전력은

이 될 것이다.

정확한 채널 추정(405)을 수행하기 위해서 널리 공지된 많은 가능한 방법이 있다('Channel estimation in narrowband communication systems', H. Arslan and G, Bottomley, Wireless Communications and Mobile Computing; 2001; vol 1:201-219 참조). 구체적으로, MAP 추정이 사용될 수 있다. 구체적인 경우 채널 계수가 경험적으로 동일한 세기

와 관련되지 않는다고 가정하면, 학습 시퀀스는 이상적인 LS 자기-상관 특성을 가지고, 잡음

은 전력을 갖는 백색잡음이다. 평균제곱 오차(Mean Square Error) 행렬은 다음과 같다.

추정된 채널의 길이 J가 감소하면 추정된 오차도 감소한다. 이는 본 발명의동작원리를 설명한다. 즉, 추정시에 자유도 수를 줄임으로 추정의 정확도는 증가하는 원리를 나타낸다. 결론적으로, 의미 없는 것으로 평가되는 탭과 연관된 오차는 영으로 되기 때문에 더 이상 나머지 복조 과정에 입력되지 않는다. 이것은 수신기의 전반적인 성능을 증가시키는데 도움을 준다.

지금까지의 설명에 기초하여, 채널추정처리단계에 사용된 탭의 세트 내에서 주어진 탭을 포함시킬지 여부에 대한 결정은 그 특정 탭과 관련된 신호 중요성 척도를 기초로 한다. 그러나 채널 추정에 사용된 탭의 세트 안에 모든 가능한 탭을 포함 시킬지 여부에 대해 공동 결정을 할 수도 있다. 상기 '공동 결정' 방식에 대 한 몇 가지 예를 이하에서 설명한다.

채널 추정을 위한 J탭 세트의 가능성이 주어지면, 채널 추정 처리에

번째 탭을 포함할지에 대한 결정은

로 표현할 수 있다.

은 채널 추정에서 색인 K가 포함된 채널 탭임을 나타낸다.

는 채널 추정시 무시되는 탭 k임을 나타낸다. 벡터

는 모든 탭에 대한 포함(Inclusion)-배제(exclusion) 결정을 나타낸다.

채널 추정에 포함될 수 있는 탭에 대한 결정은 목적함수 값의 극대화(maximising)을 이용하여 유도될 수 있다. (또는, 목적함수가 채널 추정의 정확도가 부정적인 상관이 될 때는, 등가적으로 목적함수의 최소화를 이용하여 유도될 수 있다). 선택된 세트는 imax로 나타내며 다음 식을 이용하여 유도된다.

상기와 같은 접근에서, 벡터 i의 모든 가능한 상태

가 고려되며 가능한 최상의 상태가 선택된다. 게다가, i의 각각의 가능한 값에 대한 목적함수 추정시에 모든 탭과 관련된 있는 신호 중요성은 고려될 수 있다.

목적함수

는 다른 다양한 방법으로도 가능하고, 다음과 같은 식으로 나타 낼 수 있다.

상기 식으로 표현된 구체적인 실행에 따르면, 목적함수는 복조부(106)에서 처리되는 신호의 SNR에 대응된다. 분자부분에서 채널추정에 포함된 각 탭들에 대한 전력 값이 더해진다. 상기 값은 복조부(106)에서 사용되는 신호 전력에 대응된다. 분모는 총 잡음값 및 간섭 전력을 제공하고 3개로 분리된 구성요소 항으로 구성된다.

첫 번째 항은 채널 추정 과정에 포함되지 않는 채널 탭의 전력에 대응한다. 상기 채널 탭은 채널추정시에 무시되기 때문에, 상기 탭과 관련된 정보는 복조부(106)에서 버려지고, 이에 따라 자기 간섭의 정도는 증가된다.

목적함수의 분모에 두 번째 항은 수신된 신호의 잡음에 대한 전력이다. 본 항은 상술한 바와 같이 계산될 수 있으며, 목적함수가 계산될 탭 결정 세트i 에 의존하지 않는다.

최종적으로, 3번째이자 마지막 항은 채널 추정 잡음에 대응한다. 채널 추정에 포함되는 각각의 탭에서, 상기 추정과 관련된 잡음 전력이 계산되어, 전체 채널 추정 잡음에 더해 진다. 항

는 백터 i와 관련된 탭이 채널 추정에 포함된다고 가정하였을때, 색인 k를 갖는 탭에 대한 채널 추정 잡음의 전력을 나타난다. 주어진 탭 k에 대한 채널 추정 잡음 전력과 벡터 i의 주어진 상태는 잡음 전력

을 포함하는 다수의 파라미터, 채널추정 방법 및, 적절한 경우 채널 추정에 사용되는 학습 심벌세트에 의존한다. 상기 의존을 무시하고, 채널 잡음 전력

의 근사값을 사용함으로써 목적함수 F의 식을 단순화하는 것도 가능하다.

실제 값

보다 추정된 채널 탭 전력 값

을 사용하도록, 목적함수 F을 수정할 수도 있다. 또한, 복조 처리 과정에서 수행된 결정의 품질에 영향을 줄 수 있는 추가 파라미터를 포함하도록 "목적함수" 방식이 쉽게 확장될 수도 있다. 예를 들어, 채널 추정부(405)는 수신된 신호의 DC 오프셋 값을 산출할 수 있다. 그리고 상기 파라미터 값과 관련된 잡음을 고려하기 위해 목적함수 F를 정의하는 수식을 변경할 수도 있다.

상기 채널 추정 과정 증에 벡터i의 최상의 상태를 추론하는 것은 주어진 목적함수에 최적화된 솔루션을 제공한다. 그러나 이러한 방식은, 채널 탭의 가능한 모든

조합에 대해 목적함수의 추정이 요구되기 때문에 실행의 복잡도가 높아질 수 있다. 그러므로 복잡한 상기 실행을 줄이는 것을 목적으로 하는 기술을 이하에 서 설명한다.

상기 공동-결정 방식의 실행 복잡도를 줄이는 방법이 도 7에 나타난다. 701단에서, 최대전력

을 갖는

탭은 가능한 세트 탭

로부터 발견된다. 본 발명에서,

의 값은 채널 추정에 포함될 탭의 최소 개수를 결정짓는 파라미터이다. 상기 파라미터의 값은 고정되거나 수신된 상태에 따라 맞춰질 수 있다. Jmin의 최상의 탭이 식별되었을 때, 대응되는 탭 선택값 imax 및 목적함수의 관련된 값

이 계산된다. 최대 전력값을 갖는

탭에 대해

가 1이 되도록

가 설정된다. 즉 다음으로 높은 전력을 가지는 탭은 결정

에 아직 포함되지 않은 가능한 탭의 세트로부터 인식된다. 그리고 목적함수

에 상응하는 값뿐만 아니라 새로운 탭 선택 값 i은 704단에서 계산된다. 새로운 최고의 탭이 인덱스 m과 일치한다고 가정하면 i의 값은 다음과 같이 계산된다.

그리고 인택스 m을 갖는 탭이 마지막 탭 결정값

에 포함될 수 있는지 여부를 결정하는 실험을 705단에서 수행한다. 만약, 목적함수

값이

의 현재 최선의 결정을 위한 목적함수와 스레스홀드 T 의 합보다 크다면

및

값은 최상의 탭 결정 세트에 탭 m을 포함하도록 706단에서 갱신된다. 그리고 상기 계산은 703단에서 반복된다. 그러나 목적함수값의 실험이 실패하거나, 가능한 탭이 모두 처리된 경우 계산은 종료되고

현재값은 채널 추정에 포함될 수 있는 탭을 결정한다. 스레스홀드 T의 값은 고정되거나 수신된 신호 상태에 따라 맞춰질 수 있다.

일반적인 공동-결정방법과 비교하면, 최악의 경우에도 원래의

보다 i 의 결정 전제

에 대해서만 목적함수가 계산될 것이 요구되기 때문에 도7의 실행은 더 간단할 수 있다. 그러나 본 실시예는 줄어드는 전력 차수를 처리하는데 있어 채널 탭을 요구한다. 이러한 처리는 복잡하게 실시될 수 있다. 게다가, 유도된 해결방법은 상호 인접하지 않은 선택된 채널 탭의 세트를 일치화하는 것이다. 상기와 같은 해결방법은 채널 추정에 대한 계산 복잡도를 높게 만든다.

공동-결정의 다른 변형된 방법이 이하에서 설명한다. 상기 변형에서, 채널 탭은 줄어드는 전력 차수에 따른 처리가 필요치 않다. 그리고 상기의 해결방법은 인접한 채널 탭 세트를 생성을 보장한다. 상기 실행에 있어, 채널 길이의 가능한 다른 값j가 처리된다. j는

과

사이의 모든 값이 될 수 있다. 주어진 채널 길이 값J에서, 목적함수 F는 인접하는 채널 탭의 가능한 배열에 대해

계산된다. 가능한 모든 채널 길이 값J에 대해 상기 처리 과정이 일단 수행되면, 목 적함수 값

의 세트가 생성된다. 그리고 제일 큰 목적함수 값에 대응되는 탭 배열이 선택된다. 상기 배열의 2가지 단순화하는 과정은 이하에서 설명한다.

채널 길이 추정에 대한 계산 복잡도를 줄이기 위해서 채널길이 J의 낮은 차수를 이용하여 계산 수행하는 것이 가능하다. 만약 J 채널 길이에 대한 최상의 목적함수 값과 J+l 채널 길이에 대한 위한 최상의 목적함수 값의 차이가 스레스홀드 T보다 낮다면 채널 길이는 J+l로 선택된다. J+l 채널 길이에 대한 최상의 목적함수 값에 대응한 채널 탭 배열은 채널 추정에 사용된다. 상기와 같은 접근을 통해서, 낮은 채널 길이값에 대한 채널 배열과 연관된 계산을 피할 수 있을 때 낮은 실행 복잡도를 얻을 수 있다.

목적함수 계산의 반복과 관련된 복잡도는 벡터 i가 항상 첫 번째 탭을 포함시키는 것으로 강제로 가정함으로써 줄일 수 있다. 상기와 같은 실행을 통해 주어진 채널 길이 J 에 대한 목적함수의 평가의 수는

에서 1로 줄어든다.

Claims

잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 장치에 있어서,

상기 신호의 신호 중요도를 상기 세트 내의 모든 위치에 대해 산출하는 측정부(measurement means);

상기 측정부에서 계산된 신호 중요도를 이용하여 어떠한 위치가 채널 응답값 계산에 사용될 수 없는 위치인지를 결정하는 선택부(selecting means); 및

상기 선택부에서 배제된 위치가 제외된 상기 세트를 이용하여 채널응답 값을 계산하는 추정부(estimation means);를 포함하며,

상기 선택부는 상기 세트 내의 적어도 하나의 위치에 대해 같은 위치에 해당하는 각각의 신호 중요도를 조합하는 것을 특징으로 하는 장치.
삭제
제1항의 장치에 있어서,

상기 선택부는 필터링을 통해 신호 중요도를 조합하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제3항의 장치에 있어서,

상기 신호 중요도는 상기 세트 내 탭 위치의 신호 전력을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제3항의 장치에 있어서,

상기 선택부는 채널 응답 추정에서 배제되는 위치를 결정하기 위하여 상기 세트 내의 각 위치에서의 신호 중요도를 스레스홀드(threshold)와 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제3항의 장치에 있어서,

상기 측정부는 신호 중요도를 사용하여 상기 세트 내 모든 위치에 대한 신호대 잡음비를 계산하고,

상기 선택부는 신호대 잡음비가 스레스홀드 이하로 떨어지는 신호를 가지는 탭 위치를 채널 응답 추정시 배제하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제3항의 장치에 있어서,

상기 신호는 기지의 시퀀스를 포함하고;

상기 측정부는 다른 탭 위치에 대한 신호 중요도를 추론하기 위하여, 다양한 오프셋의 신호와 상기 시퀀스의 복사본을 대비(correlate)하는 것을 특징으로하는 장치.
잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 장치에 있어서,

상기 잠재적인 탭 위치는 벡터로 취급되며,

상기 장치는 상기 벡터를 파라미터로 하는 목적함수의 허용치를 산출하여 상기 벡터의 상태를 추론하는 수단;

상기 추론된 상태에 의해 특정되는 잠재적 탭 위치의 채널응답값을 이용하여 채널응답값을 계산하는 수단;을 포함하는 장치.
제8항의 장치에 있어서,

상기 추론 수단은 상기 세트 내 위치에 대하여 상기 신호의 신호 중요도를 계산하고, 최고 신호 중요도를 가지는 단 하나의 탭을 액티브 탭으로써 가지는 벡터를 형성하며, 그 다음 크기의 신호 중요도를 가지는 탭을 액티브 탭으로써 추가 구비하도록 상기 벡터를 변경하고, 상기 벡터 변경으로 인해 목적함수의 값이 개선되었는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제9항의 장치에 있어서,

상기 추론 수단은 상기 액티브 탭이 인접한 벡터 상태에 대해서만 목적함수값을 계산하고, 상기 상태로부터 최상 목적함수 값을 제공하는 상태를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항의 장치에 있어서,

상기 추론 수단은,

m개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대해서,

a. m-1 개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 값이, 주어진 기준에 따를 때, m-2 개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 값보다 좋지 않거나,

b. m-1 또는 m-1 개의 액티브 탭을 가지는 상태가 없는 경우라면,

상기 m개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 평가를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 장치에 있어서,

상기 목적함수는 상기 신호의 신호대 잡음비를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 방법에 있어서,

상기 신호의 신호 중요도를 상기 세트 내의 모든 위치에 대해 산출하는 측정 단계(measurement means);

상기 측정 단계에서 계산된 신호 중요도를 이용하여 어떠한 위치가 채널응답값 계산에 사용될 수 없는 위치인지를 결정하는 선택 단계(selecting means); 및

상기 선택 단계에서 배제된 위치가 제외된 상기 세트를 이용하여 채널응답값을 계산하는 추정 단계(estimation means);를 포함하며,

상기 선택 단계는 상기 세트 내의 적어도 하나의 위치에 대해 같은 위치에 해당하는 각각의 신호 중요도를 조합하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제13항의 방법에 있어서,

상기 선택 단계는 필터링을 통해 신호 중요도를 조합하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 또는 제15항의 방법에 있어서,

상기 신호 중요도는 상기 세트 내 탭 위치의 신호 전력을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 또는 제15항의 방법에 있어서,

상기 선택 단계는 채널 응답 추정에서 배제되는 위치를 결정하기 위하여 상기 세트 내의 각 위치에서의 신호 중요도를 스레스홀드(threshold)와 비교하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 또는 제15항의 방법에 있어서,

상기 측정 단계는 신호 중요도를 사용하여 상기 세트 내 모든 위치에 대한 신호대 잡음비를 계산하고,

선택 단계는 신호대 잡음비가 스레스홀드 이하로 떨어지는 신호를 가지는 탭 위치를 채널 응답 추정시 배제하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항 또는 제15항의 방법에 있어서,

상기 신호는 기지의 시퀀스를 포함하고;

상기 측정 단계는 다른 탭 위치에 대한 신호 중요도를 추론하기 위하여, 다양한 오프셋의 신호와 상기 시퀀스의 복사본을 대비하는 것을 특징으로 하는 방법.
잠재적 탭 위치(potential tap position) 세트를 가지고, 수신기에서 수신된 무선신호(wireless signal)에 대한 채널응답(channel response)값을 추정하는 방법에 있어서,

상기 잠재적인 탭 위치는 벡터로 취급되며,

상기 방법은 상기 벡터를 파라미터로 하는 목적함수의 허용치를 산출하여 상기 벡터의 상태를 추론하는 단계;

상기 추론된 상태에 의해 특정되는 잠재적 탭 위치의 채널응답값을 이용하여 채널응답값을 계산하는 단계;를 포함하는 방법.
제20항의 방법에 있어서,

상기 추론 단계는 상기 세트 내 위치에 대하여 상기 신호의 신호 중요도를 계산하고, 최고 신호 중요도를 가지는 단 하나의 탭을 액티브 탭으로써 가지는 벡터를 형성하며, 그 다음 크기의 신호 중요도를 가지는 탭을 액티브 탭으로써 추가 구비하도록 상기 벡터를 변경하고, 상기 벡터 변경으로 인해 목적함수의 값이 개선되었는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제21항의 방법에 있어서,

상기 추론 단계는 상기 액티브 탭이 인접한 백터 상태에 대해서만 목적함수 값을 계산하고, 상기 상태로부터 최상 목적함수 값을 제공하는 상태를 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항의 방법에 있어서,

상기 추론 단계는,

m개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대해서,

a. m-1 개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 값이, 주어진 기준에 따를 때, m-2 개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 값보다 좋지 않거나,

b. m-1 또는 m-1 개의 액티브 탭을 가지는 상태가 없는 경우라면,

상기 m개의 액티브 탭을 가지는 상태에 대한 목적함수 평가를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제20항 내지 제23항 중 어느 한 항의 방법에 있어서,

상기 목적함수는 상기 신호의 신호대 잡음비를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제