KR101101630B1

KR101101630B1 - 통신 시스템에서 ｍ-ｑａｍ 검출을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101101630B1
Application number: KR1020057025276A
Authority: KR
Inventors: 피터 말므; 벤트 린드오프; 엔드레스 체더그렌
Original assignee: 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘)
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2012-01-02
Also published as: JP2007507122A; KR20060029243A; CN1817017B; EP1647122A1; PL1647122T3; US7154966B2; EP1647122B1; EP2453626A1; US20040264591A1; CN1817017A; WO2005004430A1; EP2453626B1; JP4546466B2

Abstract

16-QAM 신호와 같은 수신된 신호에 대해 결정 경계를 추정함으로써 빠르고 간단한 M-QAM 검출을 수행하기 위한 방법 및 시스템이 설명된다. 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보가 수집된다. 동위상 성분 및 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균이 다수의 심볼에 걸쳐 결정된다. 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값은 참조를 제공하여 결정 경계 추정을 생성하고, 수신된 신호의 추정된 신호-대-간섭 비(“SIR”)에 기초하여 추정하여, 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성한다.

M-QAM 신호, 결정 경계 추정, 신호대 간섭비, 심볼

Description

통신 시스템에서 Ｍ-ＱＡＭ 검출을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR M-QAM DETECTION IN COMMUNICATION SYSTEMS}

본 발명은 무선 통신에서 이용하기 위한 변조된 신호의 검출에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 통신 시스템에서 멀티-레벨 직교 진폭 변조(“M-QAM”) 검출에 관한 것이다.

디지털 통신 시스템에서, 정보를 나타내는 디지털 심볼들은 다른 노드(예를 들면, 기지국, 이동 전화)간에 송신되어 정보를 교환한다.

개방형 시스템 상호접속(“OSI”) 모델이라 종종 지칭되는 레이어링된 모델은 통신 시스템을 기술하는데 이용된다. 그 모델에서 비트로 구성된 정보 스트림이 송신되는 최하위 레이어는 종종 물리적 레이어로 지칭되고, 정보는 종종 다른 물리적 채널 상에서 송신된다. 물리적 채널은 배열에 따라 미리 정의된 품질을 가지는 서비스를 제공한다. 단순화된 기술에서, 물리적 채널은 선정된 포맷으로 비트의 포맷팅, 코딩, 인터리빙, 캐리어의 변조, 매체를 통한 송신, 다운-컨버전, 복조, 디-인터리빙, 및 순방향 에러 정정을 포함한다. 뿐만 아니라, 시간 및 주파수 양쪽에서의 동기화 및 채널 추정과 같이, 적절한 오퍼레이션을 위해 필요한 다수의 다른 기능들이 있다. 파일럿 심볼은 종종 물리적 채널 상에서 정보 심볼 사이에서 송신된다. 그리고나서, 이들 파일럿 심볼들은 수신기에서 동기화 및 채널 추정을 얻는데 이용된다. 채널 추정은 송신된 심볼이 채널(변조, TX 전방-엔드, 매체, RX 전방-엔드, 및 복조기를 포함함)에 의해 영향을 받는 방법 및 수신기에서 신호를 재구성하는데 이용되는 방법을 기술한다. 바꿔 말하면, 채널 추정은 무선 채널의 응답을 결정하는데 도움을 주므로, 수신기에서 보상될 수 있다.

물리적 채널은 3가지 타입, 즉 전용 채널, 공유 채널, 및 브로드캐스트 채널을 가질 수 있다. 브로드캐스트 채널은 공통 정보를 모든 사용자 또는 사용자 그룹에 반송하는데 대해, 공유 채널은 다수의 사용자에 의해 이용될 수 있는 데이터 채널이다. 전용 물리적 채널은 한번에 단지 하나의 사용자에 의해 이용된다.

매체는 다른 노드의 안테나 사이에서 전자기 또는 광학 신호를 반송한다. 무선 통신 시스템에서, 매체는 “자유-공간”으로 구성되고 신호는 매체에서 전파되는 전자기파이다.

기지국은 매우 자주 복수의 물리적 채널을 이용하여 송신한다. 시간 분할 다중 액세스(“TDMA”) 시스템에서, 동일한 기지국으로부터의 물리적 채널들은 시간( 및 복수의 캐리어가 이용되는 경우에는 주파수)을 이용하여 분리된다. 주파수 분할 다중 액세스(“FDMA”) 시스템에서, 다른 물리적 채널을 분리하는데 단지 주파수만이 이용된다. 코드 분할 다중 액세스(“CDMA”) 시스템에서, 코드(복수의 캐리어가 이용되는 경우에는 주파수)는 다른 사용자들을 분리하는데 이용된다.

수신기에서, 수신된 신호가 처리되어, 여기에서 “수신된 샘플”또는 “수신된 샘플 스트림”이라 지칭되는 디지털 샘플의 시퀀스 또는 스트림을 얻고, 이들 샘플들은 복소수로서 표현될 수 있다. 예를 들면, 수신된 신호는 필터링되고, 증폭되며 동위상 및 직교 로컬 오실레이터를 이용하여 기저대역으로 믹싱 다운되고, 아날로그-대-디지털(“A/D”) 변환 및 동기화 처리 후에, 복소수 수신된 샘플의 스트림이 얻어진다. 복소수 샘플 스트림 r(n)의 각 샘플은 실수 성분 및 허수 성분의 합, 즉 r(n)=I(n) + jQ(n)으로서 표현되고, I(n)은 샘플의 동위상 성분을 나타내고, Q(n)은 샘플의 직교 성분을 나타내며, n은 샘플 시간 인덱스이다.

더 새로운 제3 세대(“3G”) 셀룰러 통신 시스템은 광대역 코드 분할 다중 액세스(“WCDMA”) 기술을 우세하게 채용한다. 고속 다운링크 패킷 액세스(“HSDPA”)로 알려진 WCDMA 표준에서 확장된 것은 제3 세대 파트너십 프로젝트(“3GPP”) 표준화 기구에서 최근에 표준으로 인정되었다. HSDPA는 3GPP 범용 모바일 통신 시스템(“UMTS”) 표준에 더 높은 차수의 변조 및 증분 리던던시와 같은 주지된 기술을 도입시킨다. HSDPA에 도입된 더 높은 차수의 변조는 M-QAM, 특히 16-상태 직교 진폭 변조(“16-QAM”)로서, 이전 시스템에 비해 무선 채널 이용당 전달될 수 있는 비트의 개수를 실질적으로 2배로 한다.

일반적으로 말하면, 16-QAM은 2개의 4-레벨 펄스 진폭 변조된 (“PAM”) 신호를 2개의 각각의 직교 캐리어(I 및 Q) 상으로 변조함으로써 달성되고, 4²=16개의 가능한 심볼 표현을 제공한다. 따라서, 16-QAM 심볼은 각각의 I 또는 Q 직교 캐리어 및 진폭 정보에 기초한 위상 정보를 포함한다. 직교 위상 시프트 키잉(“QPSK”) 검출은 비교하면, 단지 위상 정보만을 포함한다.

WCDMA 시스템의 수신기들은 시간-멀티플렉싱된 파일럿 심볼 또는 코드-멀티플렉싱된 파일럿 채널과 같은, 참조 신호에 좌우되어, 무선 채널 응답의 추정을 계산한다. 통상, 공통 파일럿 채널(“CPICH”)의 채널 이득 및 위상은 이러한 목적을 위해, 슬롯당 한번씩 추정된다. CPICH는 단지 관련된 위상 정보만을 포함하는 QPSK-변조된 채널이고, 따라서 위상 참조만을 제공한다. 고속 물리적 다운링크 공유 채널(“HS-PDSCH”) 상에서 전달되는 16-QAM 데이터는 데이터의 정보를 복원하기 위해, 위상 및 진폭 정보의 처리를 필요로 한다. 따라서, 수신기가 모르는, CPICH와 HS-PDSCH간의 이득 오프셋은 채널 추정 및 심볼 검출을 위한 위상 참조뿐만 아니라 진폭 참조를 확립하기 위하여 결정되어야 한다.

이득 오프셋의 추정없이는, 대응하는 16-QAM 성상도(constellation)에 대한 결정 경계가 적절한 검출을 위해 확립될 수 없다. 평균 전력

을 가지는 정규화된 16-QAM 성상도의 예가 도 1에 도시되어 있다. 성상도는 16개의 동일 확률의 성상도 포인트(110-115) 및 결정 경계 그리드(120-125)를 포함한다. 무선 채널은 시간에 따라 원래 신호의 이득 및 위상을 변경하므로, 결정 경계(120-125)도 연속적으로 업데이트되어야 하고, 이는 결정 경계(120-125)가 추정될 수 있을 때까지 정보가 저장되는 것이 필요하다. 결과적으로, CPICH/HS-PDSCH 이득 차이가 추정되는 속도가 감소됨에 따라, 수신기의 메모리 수요가 감소된다. 그러므로, 이러한 오버헤드 절감을 실현하기 위해, 이득 차이를 가능한 한 빨리 추정하는 것이 유익하다. 그러므로, 이득 차이 추정기는 이득 차이를 빠르게, 양호하게는 약 1/2의 슬롯내에 추정할 수 있어야 한다.

M-QAM에서 결정 경계의 추정을 위한 여러 가지 방법들이 개시되어 있다. 예를 들면, “A Method for Blind Determination of Pilot to Data Power Ratio for QAM Signals", TSG-RAN Working Group 1 #21, August 27-31, 2001에서, 결정 경계의 추정은 파일럿 채널의 전력과 데이터 채널의 전력간의 무선 추정에 기초하고 있다. 이러한 접근법의 단점은, 필터링 및 2개의 추정된 값들간의 분할이 요구된다는 사실을 포함한다. 그러므로, 상기 방법은 매우 복잡하고, 결과적으로 잡음이 있는 결정 경계 추정을 생성하게 된다.

다른 추정 방법들은 결정 경계의 추정이 추정의 비-선형 변환에 이어지는 신호 전력 추정에 기초하는 것을 필요로 한다. 이러한 접근법의 단점들도 비선형 변환으로부터 기인하는 복잡도 및 잡음이 있는 추정을 포함한다.

이전 접근법들이 갖는 문제는, 복잡한 계산을 필요로 하게 되어 결과적으로 추정 속도가 더 느리게 되고 결국 메모리의 측면에서 비용이 증가하게 되며, 잡음이 있는 결정 경계를 추정한다는 것이다. 그러므로, 통신 시스템에서 더 빠르고 더 간단하며 더 적은 잡음이 발생하는 M-QAM 검출에 대한 요구가 존재한다.

강조되어야 할 점은, 본 청구의 범위 및 명세서에 이용되는 경우에, “포함하다” 및 “포함하는”이란 용어는 진술된 특징, 단계 또는 컴포넌트의 존재를 지정하는 것으로 받아들여지고 이들 용어의 이용은 하나 이상의 다른 특징, 단계 컴포넌트 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 전조하는 것은 아니라는 점이다.

CDMA 시스템, 특히 HSDPA-지원 WCDMA 시스템에서 16-QAM 신호와 같은 수신된 신호에 대해 빠르고 간단한 M-QAM 검출을 수행하기 위한 시스템 및 방법이 기재된다. 하나의 양태에 따르면, 수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 방법은 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하는 단계를 포함한다. 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균이 결정된다. 다수의 심볼에 걸쳐 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균이 결정된다. 동위상 및 직교 위상 성분의 상기 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표가 결정된다.

다른 양태에 따르면, 수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 시스템은 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직을 포함한다. 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하고, 다수의 심볼에 걸쳐 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하며, 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 추가 로직이 포함된다.

또 다른 양태에 따르면, 수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 방법은 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하는 단계를 포함한다. 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분 및 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균이 함께 결정된다. 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표가 결정된다.

또 다른 양태에 따르면, 수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 시스템은 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직을 포함한다. 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분 및 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하고, 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 추가 로직이 포함된다.

또 다른 양태에 따르면, 컴퓨터 판독가능 매체는 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하고, 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하며, 다수의 심볼에 걸쳐 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하고, 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 명령을 포함한다.

또 다른 양태에 따르면, 사용자 장비에 의해 신호가 수신된 경우에, M-QAM 심볼 성상도 결정 경계를 추정하기 위한 사용자 장비는 다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직을 포함한다. 다수의 심볼에 걸쳐 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하고, 다수의 심볼에 걸쳐 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하며, 동위상 및 직교 위상 성분의 결정된 평균 절대값에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 추가 로직이 포함된다.

바이어스 보상은 다른 양태에 따라 선택적으로 결정 경계 추정에 적용될 수 있다. 수신된 신호의 신호-대-간섭비(“SIR”)가 추정되고, 적절한 바이어스 보상을 결정하는데 이용됨으로써, 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성한다. 예를 들면, 바이어스 보상값은 미리 결정된 값들의 테이블로부터 선택될 수 있고, 선택된 바이어스 보상값은 결정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응한다. 선택된 바이어스 보상값은 결정 경계 추정에 적용된다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 유사한 참조부호는 유사한 구성요소를 지정하는데 이용된 첨부된 도면과 함께, 이하의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명을 읽을 때, 본 기술분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.

도 1은 정규화된 16-QAM 성상도의 예를 예시하는 도이다.

도 2는 본 발명의 하나의 양태에 따라 SIR에 대한 결정 경계 추정을 예시하는 그래프이다.

도 3은 본 발명의 하나의 양태에 따라 경계 추정 시스템을 예시하는 블록도이다.

도 4는 본 발명의 다른 양태에 따라 바이어스 보상을 가지는 경계 추정 시스템을 예시하는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 하나의 양태에 따른 경계 추정 방법을 예시하는 플로우차트이다.

도 6은 본 발명의 다른 양태에 따른 바이어스 보상을 가지는 경계 추정 방법을 예시하는 플로우차트이다.

이제, 다양한 양태들은 컴퓨터 시스템의 구성요소에 의해 수행될 수 있는 액션의 시퀀스의 측면에서 실시예와 관련하여 설명될 것이다. 예를 들면, 각 실시예에서, 다양한 액션들은 특정 회로 또는 회로들(예를 들면, 특정 기능을 수행하도록 상호접속된 이산 로직 게이트), 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 프로그램 명령, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다는 것은 자명하다. 그러므로, 다양한 양태들이 다수의 다른 형태로 실시될 수 있고, 모든 그러한 형태들은 기재된 것의 범주내에 드는 것으로 생각될 수 있다. 각각의 다양한 양태들에 대해, 임의의 그러한 형태의 실시예는 기재된 액션을 수행하도록 “구성된 로직”, 또는 다르게는 기재된 액션을 수행하는 “로직” 또는 수행“할 수 있는 로직”으로서 지칭될 수 있다.

액션 시퀀스는 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 매체로부터 명령을 페치하고 명령을 실행할 수 있는 다른 시스템과 같은, 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의한 이용을 위해 또는 이들과 관련하여 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체로 실시될 수 있다.

여기에 이용되는 바와 같이, “컴퓨터 판독가능 매체”는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 이용하기 위하거나 이와 관련하여 이용하기 위한 프로그램을 포함하고, 저장하며, 통신하고, 전파하거나 트랜스포트할 수 있는 임의의 수단일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들면 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스 또는 전파 매체이고, 이들로 제한되지 않는다. 컴퓨터 판독가능 매체의 더 구체적인 예들(비-소모적 리스트)은, 이하, 하나 이상의 와이어를 구비하는 전기적 접속, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 삭제가능한 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광학 파이버, 및 휴대용 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CDROM)를 포함할 수 있다.

16-QAM, 변조된 신호와 같은 M-QAM 신호에 대해 검출을 수행하기 위해서는, 결정 경계가 추정되어야 한다. 이전의 방법들에서와 같이, 에너지를 처음으로 그리고 결정 경계를 나중에 추정하는 것은, 불필요한 복잡한 문제를 추가시키고, 따라서 추정 속도를 감소시킨다. 본 발명의 하나의 양태에 따르면, 채널 지연당 위상 시프트는 추정되고, 이는 결정 경계의 양호한 추정을 수행하는데 충분한 정보를 제공한다.

채널 지연당 위상 시프트는 파일럿 채널, 예를 들면 WCDMA 시스템의 CPICH로부터 결정될 수 있다. 수학적으로는, RAKE 수신기 및 역확산에서 수신되고 dⁱ _k로 표현되는, 채널 지연 i에 대한 k번째 데이터 심볼은 이하의 수학식으로 모델링될 수 있다.

여기에서, h_i는 핑거 i에 대한 복소수 값으로된 채널 탭이고, u_k는 k번째 M-QAM 심볼이며, e_i는 잡음이고, N_f는 RAKE 수신기에서 식별되는 채널 지연의 개수이며, α는 스케일 인자이다.

스케일 인자 α는 HS-PDSCH 데이터 심볼과 같이, 전체 16-QAM 성상도에 걸쳐 평균 계산된 데이터 심볼의 평균 제곱근(RMS) 값에 비례한다. 이것은 결과적으로 실제 데이터 심볼의 평균 전력이 1로 정규화되고, 즉

이 된다. 파일럿 채널로부터 얻어지는 채널 추정은

이고, β는 파일럿 심볼의 RMS 값에 비례하는 스케일 인자이다. 실제, HSDPA를 지원하는 시스템에 적용됨에 따라, α는 16-QAM 성상도에 걸쳐 평균 계산되는데 대해, β는 QPSK 성상도에 걸쳐 평균 계산된다.

RAKE 조합기로부터 시간 k에서 조합된 수신 값 d_k는 이하의 수학식과 같이 기재될 수 있다.

여기에서,

는 추정된 채널 탭 가중치

이고, R_e는 잡음 및 간섭에 대한 추정된 공분산 함수이며, D_k = [d_k ¹,...,d_k ^N]^T이다.

본 기술분야의 숙련자에게는 자명한 바와 같이, 수학식 2는 R_e=diag(σ₁ ²,...,σ_N ²)와 같은 전형적인 최대 비율 조합, 및 G-RAKE와 같은 추가 진보된 조합기 구조 모두의 표현을 포함한다. 또한, 채널 추정이 정확하다, 즉

이라고 가정함으로써, 수학식 2는 수학식 3과 같이 기록될 수 있다.

αβH^HR_e ^-1H는 2차 형태이고 따라서 실수값이므로, 결정 변수는 M-QAM 심볼(잡음 용어도 포함함)에 의해 승산된 스케일 인자(αβH^HR_e ^-1H)이다. 16-QAM 심볼이 동일한 확률을 가지는 것으로 가정하는 것에 이어서, 결정 경계의 그리드는 기준점,

을 결정함으로써 추정될 수 있다.

여기에서, N은 수신된 역확산 16-QAM 심볼의 개수이다.

그러므로, 수학식 4a에 따르면, 결정 경계의 추정은 동위상(실수) 성분 진폭값 Red_k 및 직교 위상(허수) 성분 진폭값 Imd_k의 절대값의 합의 평균에 대응하는 단일값으로부터 결정되는 성상도의 참조점으로서 표현될 수 있다. 참조점의 I 및 Q 좌표가 동일하므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 성상도가 대칭이므로, 성상도의 참조점의 좌표를 결정하는데 하나의 참조값이 이용될 수 있다. 참조점은 결정 경계 가 용이하게 계산될 수 있는 성상도의 좌표점의 추정을 나타낸다. 이것은 본질적인 대칭을 활용함으로써 계산을 단순화시킨다. 송신된 심볼의 I 성분의 이득이 송신된 심볼의 Q 심볼의 이득과 거의 동일한 경우에 성상도가 대칭이다. 결정 경계는 오프셋을 고려함으로써 용이하게 계산된다.

그러나, 신호 성상도가 대칭이지 않은 경우에(즉, 심볼의 I 및 Q 성분 사이에 이득 오프셋이 있다), I 및 Q 채널 각각에 대한 진폭 정보가 수집되어, 개별적으로 평균계산된다. 참조점에 대한, 분리된 I 및 Q 좌표값,

및

은 이하에 도시된 바와 같이 결정된다.

좌표값

및

는 결정 경계 그리드가 추정될 수 있는 성상도에서 좌표 추정을 나타내는 참조점을 나타낸다. 결정 경계는 오프셋을 고려함으로써 용이하게 계산된다.

대칭 또는 비대칭의 어느 경우든, 참조점이 결정되고, 종래 방법에서와 같이 비선형 변환이 필요없이, 결정 경계가 계산된다. 연관된 계산은 도출하기가 매우 간단하고 하드웨어 또는 소프트웨어로 계산하기도 간단하다.

도 2의 그래프는 결정 경계 추정을 신호 전력 또는 분산에 기초하는 종래 방법과 비교할 때, 본 발명에 따라 수학식 4a 또는 4b를 적절하게 이용하여 SIR, E_S/N_O에 대한 결정 경계 추정 방법의 정밀도를 예시하고 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 양태에 따른 추정(210)은 종래의 신호 전력/분산 기반 방법 추정(220)보다는, 결정 경계 값(200)에 대해 더 적은 바이어스를 나타낸다. 신호 전력/분산 기반 추정(220)에 존재하는 증가된 바이어스는 제곱근과 같은, 비선형 변환의 이용에 기인한다. 더 큰 바이어스뿐만 아니라, 그러한 전력/분산 기반 추정은 결과적으로 더 큰 잡음이 있는 경계 추정으로 나타나는 성향이 있다. 따라서, 본 출원인의 방법은 종래 경계 추정 방법보다 구현하기가 더 간단하고 빠를 뿐만 아니라, 더 적은 바이어스를 제공하므로, 결과적으로 더 잡음이 적은 경계 추정으로 나타나게 된다.

그러나, 16-QAM은 결정 경계에서 에러에 매우 민감하므로, 더 낮은 양의 바이어스라도 16-QAM 복조에서 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들면, HSDPA에 대해 단지 6-7%까지의 결정 경계 에러만이 허용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 훨씬 더 정확한 경계 추정을 제공하기 위해 바이어스를 보상하기 위한 기술이 개시된다.

추정 바이어스는 이하의 관계에 따라 SIR에 기초하고 있다.

여기에서, f(SIR)은 감소하는 SIR에 따라 증가하는 함수이다.

바이어스 조항 f(SIR)은 우리가 추정하기를 원하는 SIR에 좌우되므로, 바이 어스 조항을 제거하는데 부트스트랩 방법이 이용될 수 있다. 부트스트랩 방법은 시뮬레이션을 이용하여 표준 에러를 계산하고 바이어스 정정값과 같은 보상값들이 계산될 수 있는 통계적 분석과 관련된다. 보상값들은 에러를 보상하는 수학식을 이용하여 계산된다. 이들 값들은 필요한 대로, 예를 들면 SIR이 크게 변할 때마다 계산되거나, 계산을 통해 결정되고 SIR 값을 참조하여 태뷸레이팅(tabulate)될 수 있다.

도 2로부터 자명한 바와 같이, 바이서는 높은 SIR에서는 더 적게 문제가 있을 수 있다. 뿐만 아니라, 부트스트랩 바이어스 제거는 결정 경계 추정에 증가하는 분산에 부정적인 영향을 가지고 있다. 그러므로, 바이어스 정정에 대한 필요가 낮은 SIR로 제한될 수 있다. 양적인 용어로, HS-PDSCH의 블록 에러 레이트(“BLER”)는 바이어스가, SIR 임계값 SIR_threshold로서 지정할 수 있는 특정 임계값보다 높은 경우에 급격하게 하락한다. 따라서, 부트스트랩 방법은 아래와 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 수학식 6으로부터 나오고,

은 계산된 바이어스 정정 조항이다. 다른 SIR 값 범위에 대한 바이어스 정정 조항

은 양호하게는 미리 결정되어 태뷸레이팅된다. 예를 들면, 바이어스 정정 조항

은 이하의 수학식 7에 따라 미리 결정되어 태뷸레이팅된다.

여기에서, a는 상수이다.

바이어스 정정 조항

이 수학식 7에 나타난 바와 같이 2개의 태뷸레이팅된 값들로 표현되지만, 추가적인 증분 정정값은 복수의 SIR 임계값에 기초하여 태뷸레이팅되어 바이어스 정정 정밀도를 향상시킨다. 예를 들면, 아래의 수학식 8은 4개의 태뷸레이팅된 값들, 즉 0 및 상수 a, b, 및 c, 및 대응하는 증분 SIR 임계값을 도시하고 있다. 물론, 바이어스 정정에서 더 훨씬 더 큰 해상도를 위해 더 큰 테이블이 채용될 수 있다.

본 발명의 하나의 양태에 따른 경계 추정 시스템의 블록도 예시는 도 3에 도시되어 있다. 수신된 신호는 전방 엔드 수신기(300)에서 다운 변환되어 디지털로 샘플링된다. 디지털 샘플은 버퍼(310)에 저장된다. 버퍼의 출력 (y_t)은 채널 추정기(320)에 제공되고, 이는 파일럿 채널을 역확산시키고 각 무선 채널 탭

에 대한 채널 가중치를 추정한다. 버퍼로부터의 출력은 RAKE 수신기(330)에 제공되어, 데이터 채널을 역확산시키고 신호를 수신된 16-QAM 심볼 추정으로 조합한다. 채널 추정기(320)로부터의 채널 탭 추정

은 RAKE 수신기(330)에 제공된다. 수학식 2에 따라 결정된, RAKE 수신기(330)의 출력 dk는 결정 경계 추정기(340)에 제공되어, 참조점

(또는

,

)을 계산하고 도 5를 참조하여 이하에 더 설명되는 본 발명의 하나의 양태에 따라 결정 경계를 추정한다. 그리고나서, 추정된 결정 경계가 검출기(350)에 포워딩되어, 로그-확률 비율을 계산하고, 그리고나서 채널 디코더(도시되지 않음)에서 디코딩하는데 이용된다.

도 5의 플로우차트는 본 발명의 하나의 양태에 따라 결정 경계 추정기(340)에서 수행되는 결정 경계 추정 방법을 예시하고 있다. N개의 수신된 역확산 심볼에 걸쳐 동위상(I) 및 직교 위상(Q) 채널에 대한 진폭 정보가 결정된다(단계 500). N개의 심볼에 걸친 평균 진폭은 상기 수학식 4a 또는 4b 중 하나에 따라 계산되어(단계 510), 대응하는 참조점을 결정한다. 결정 경계는 참조점에 기초하여 추정된다(단계 520). 수학식 4a 또는 4b 중 어느 하나의 선형 계산을 이용하여, 평균 진폭이 신속하고 효율적으로 계산되고, 이는 메모리 요구와 같은 오버헤드를 감소시키고 더 잡음이 적은 경계 추정을 생성한다.

더 높은 차수의 변조의 이용으로 인해 필요한 경우, 참조점이 스케일링될 수 있다(단계 530). 예를 들면, 64-QAM 신호가 처리되고 있는 경우에, 3개의 참조점이 요구되고, 이들 각각은 16-QAM 참조점의 스케일링된 버전으로부터 제어 유닛(460)에서 도출될 수 있다. 수학식 4a가 계산되면, 참조점

=4이다. 이러한 참조점은 64-QAM 신호에 대한 3개의 참조점의 중간값이 된다.

의 값은 예를 들면 0.5 및 1.5의 승산 인자에 의해 스케일링되어,

,

및

이 되도록, 2 및 6의 추가적인 참조점을 생성한다.

본 발명의 다른 양태에 따라 추가된 결정 경계 추정 정밀도에 대한 바이어스 보상이 수행된다. 결정 경계 추정이 낮은 SIR에서 주로 바이어스되므로, (수학식 5 참조), 16-QAM 검출은 양호하게는 더 낮은 SIR에서 바이어스 정정을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 바이어스 정정을 가지는 경계 추정 시스템의 블록도 예시가 도 4에 도시되어 있다. 수신된 신호는 다운 컨버팅되어 전방 엔드 수신기(400)에서 디지털로 샘플링된다. 샘플들은 버퍼(410)에 저장된다. 버퍼의 출력 (y_t)은 채널 추정기(420)에 제공되고, 이는 파일럿 채널을 역확산시키고 각 무선 채널 탭

에 대한 채널 가중치를 추정한다. 버퍼로부터의 출력은 RAKE 수신기(430)에 제공되어, 데이터 채널을 역확산시키고 신호를 수신된 16-QAM 심볼 추정으로 조합한다. 채널 추정기(420)로부터의 채널 탭 추정

은 RAKE 수신기(430)에 제공된다. 수학식 2에 따라 결정된, RAKE 수신기(430)의 출력 dk는 결정 경계 추정기(440)에 제공되어, 참조점

(또는

,

)을 계산하고 도 6를 참조하여 이하에 더 설명되는 본 발명의 하나의 양태에 따라 결정 경계를 추정한다.

결정 경계 추정이 제어 유닛(460)에 포워딩되어, 상기 기재된 부트스트랩 방법에 따라 바이어스를 정정한다. 제어 유닛(460)은 수학식 3에서 인자 β로 표시되는, 실제 채널 이득이 변경된 방법에 대해 설명하는데 이용되는 공통 파일럿 채널 CPICH에 대한 SIR 추정과 같이, 바이어스 정정에서 다른 정보를 고려할 수 있 다. 더구나, 제어 유닛은 수학식 3에서 인자 α로 표시되는, HS-PDSCH에 대한 전력 설정에 관한 다른 정보를 고려할 수 있다. 그러한 인자들은 HS-PDSCH에 대한 이전 전력 설정에 관한 히스토리, 현재 변조 및 채널 코드 레이트, 및 현재 HS-PDSCH 블록이 재송신인지 아닌지 여부를 포함한다. 예를 들면, 현재의 HS-PDSCH 블록이 재송신이라면, 전력 설정 α는 제1 송신보다 훨씬 더 낮을 수 있다. 그리고나서, HS-PDSCH SIR은 심각하게 변경할 수 있다.

바이어스 정정된 결정 경계 추정

은 추정된 16-QAM 심볼을 검출하고 검출기(450)에서 수신된 비트에 대한 로그-확률 비율을 계산하는데 이용된다. 로그-확률 비율은 채널 디코더(도시되지 않음)에서 채널 디코딩되어 수신기에서 추가 처리를 위해 가용하게 된다.

도 6의 플로우차트는 본 발명의 양태에 따라 결정 경계 추정기(440) 및 제어 유닛(460)에서 수행되는 바이어스 정정된 결정 경계 추정 방법을 예시하고 있다. N개의 수신된 역확산 심볼에 걸쳐 동위상(I) 및 직교 위상(Q) 채널 모두에 대한 진폭 정보가 결정되고(단계 600), N개의 심볼에 걸친 평균 진폭이 결정 경계 추정기(440)에서 수학식 6에 따라 계산된다(단계 610).

SIR 값은 평균 진폭(단계 610으로부터), 및 채널 추정기(420)에 의해 주지된 기술을 이용하여 수행된 파일럿 채널의 신호 세기 및 간섭 추정에 기초하여 추정된다(단계 620). 파일럿 채널의 간섭 추정은 주지된 기술을 이용하여 데이터 채널에 대해 스케일링된다. 하나의 그러한 주지된 기술은 Johan Nilsson에 의한 미국 출원번호 09/996,513호 “Methods and Apparatus for Channel Estimation Using Plural Channels”에 기재되어 있고, 이는 참조로 여기에 사용되었다.

일단 SIR이 추정되면, 대응하는 바이어스 보상값이 제어 유닛(460)에서 상기 설명된 부트스트랩 방법, 예를 들면 수학식 7 또는 8에 따른 태뷸레이팅된 값들 또는 다른 테이블을 이용하여 결정될 수 있다(단계 630). 평균 진폭값은 수학식 6에 따라 바이어스 값을 이용하여 제어 유닛(460)에서 보상되고(단계 640), 참조점이 결정된다. 더 높은 차수의 변조의 이용으로 인해 필요한 경우, 참조점은 상기 설명된 바와 같이 스케일링될 수 있다(단계 650).

보상된 결정 경계 추정은 참조점에 기초하여 제어 유닛(460)에서 생성되고(단계 660), 상기 설명된 바와 같이 검출을 위해 검출기(450)에 제공된다.

상기 설명이 주로 16-QAM을 참조했지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 청구된 시스템 및 방법이 이 경우로 제한되지 않는다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 예를 들면, 64-QAM, 256-QAM 등과 같은 더 높은 차수의 변조 시나리오도 청구된 시스템 및 방법의 범주에 든다고 할 것이다. 예를 들어, 64-QAM 경우에 대해 3개의 결정 경계 세트가 필요하고, 그러나 상기 설명된 바와 같이, 이들 추가적인 경계는 16-QAM 경우의 단지 스케일링된 버전일 뿐이다.

본 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명은 그 사상 또는 실질적인 특성으로부터 벗어나지 않고서도 다양한 특정 형태로 실시될 수 있다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 현재 개시된 실시예들은 모든 측면에서, 예시적인 것으로 간주되고 제한적이지 않은 것으로 간주된다. 본 발명의 범주는 상기 설명보다는 첨부된 청구의 범위에 의해 나타나고, 그 등가의 의미 및 범주에 드는 모든 변경들이 포함된다 고 할 것이다.

Claims

수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도(constellation) 결정 경계들을 추정하기 위한 방법으로서,

다수의 심볼에 걸쳐 상기 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 단계;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 단계;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 단계; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 단계

를 포함하는 추정 방법.
제1항에 있어서,

상기 결정된 참조 좌표의 바이어스 보상을 수행하여 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성하는 추가 단계를 포함하는 추정 방법.
제2항에 있어서,

상기 바이어스 보상은 상기 수신된 신호의 추정된 신호-대-잡음 비(SIR)에 기초하는 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 바이어스 보상을 수행하는 단계는, 미리 결정된 값들의 테이블로부터 바이어스 보상값을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 바이어스 보상값은 추정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응하는 추정 방법.
제4항에 있어서,

상기 바이어스 보상값은 상기 참조 좌표로부터 차감되어 바이어스 보상을 수행하는 추정 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신된 신호는 통신 시스템의 데이터 채널인 추정 방법.
제6항에 있어서,

상기 데이터 채널은 고속 물리적 다운링크 공유 채널(HS-PDSCH)인 추정 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신된 신호는 16-QAM 변조 신호인 추정 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신된 신호가 16-QAM 변조 신호의 차수보다 더 높은 차수의 M-QAM 변조 신호인 경우에 복수의 차원의 참조 좌표(a plurality of dimensional reference coordinates)를 얻기 위해 상기 참조 좌표를 스케일링하는 추가 단계를 포함하는 추정 방법.
수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계들을 추정하기 위한 시스템으로서,

다수의 심볼에 걸쳐 상기 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 로직;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 로직; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 로직

을 포함하는 추정 시스템.
제10항에 있어서,

상기 결정된 참조 좌표의 바이어스 보상을 수행하여 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성하는 로직을 더 포함하는 추정 시스템.
제11항에 있어서,

상기 바이어스 보상은 상기 수신된 신호의 추정된 신호-대-잡음 비(SIR)에 기초하는 추정 시스템.
제12항에 있어서,

상기 바이어스 보상을 수행하는 로직은, 미리 결정된 값들의 테이블로부터 바이어스 보상값을 선택하는 로직을 포함하고, 상기 선택된 바이어스 보상값은 추정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응하는 추정 시스템.
제13항에 있어서,

상기 바이어스 보상값은 상기 참조 좌표로부터 차감되어 바이어스 보상을 수행하는 추정 시스템.
제10항에 있어서,

상기 수신된 신호는 통신 시스템의 데이터 채널인 추정 시스템.
제10항에 있어서,

상기 수신된 신호는 16-QAM 변조 신호인 추정 시스템.
제10항에 있어서,

상기 수신된 신호가 16-QAM 변조 신호의 차수보다 더 높은 차수의 M-QAM 변조 신호인 경우에 복수의 차원의 참조 좌표를 얻기 위해 상기 참조 좌표를 스케일링하는 추가 로직을 포함하는 추정 시스템.
수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계들을 추정하기 위한 방법으로서,

다수의 심볼에 걸쳐 상기 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 단계;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분 및 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값들의 평균을 결정하는 단계; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조값을 결정하는 단계

를 포함하는 추정 방법.
제18항에 있어서,

상기 결정된 참조값의 바이어스 보상을 수행하여 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성하는 추가 단계를 포함하는 추정 방법.
제19항에 있어서,

상기 바이어스 보상은 상기 수신된 신호의 추정된 신호-대-잡음 비(SIR)에 기초하는 추정 방법.
제20항에 있어서,

상기 바이어스 보상을 수행하는 단계는, 미리 결정된 값들의 테이블로부터 바이어스 보상값을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 바이어스 보상값은 추정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응하는 추정 방법.
수신된 신호에 대해 M-QAM 심볼 성상도 결정 경계들을 추정하기 위한 시스템으로서,

다수의 심볼에 걸쳐 상기 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분 및 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값들의 평균을 결정하는 로직; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 상기 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 로직

을 포함하는 추정 시스템.
제22항에 있어서,

상기 결정된 참조 좌표의 바이어스 보상을 수행하여 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성하는 로직을 더 포함하는 추정 시스템.
제23항에 있어서,

상기 바이어스 보상은 상기 수신된 신호의 추정된 신호-대-잡음 비(SIR)에 기초하는 추정 시스템.
제24항에 있어서,

상기 바이어스 보상을 수행하는 로직은, 미리 결정된 값들의 테이블로부터 바이어스 보상값을 선택하는 로직을 포함하고, 상기 선택된 바이어스 보상값은 추정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응하는 추정 시스템.
M-QAM 심볼 성상도 결정 경계들을 추정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은,

다수의 심볼에 걸쳐 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 단계;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 단계;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값의 평균을 결정하는 단계; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 단계

를 수행하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
제26항에 있어서,

상기 컴퓨터 프로그램은 상기 결정된 참조 좌표의 바이어스 보상을 수행하여 바이어스 정정된 결정 경계 추정을 생성하는 추가 단계를 수행하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
제27항에 있어서,

상기 바이어스 보상은 상기 수신된 신호의 추정된 신호-대-잡음 비(SIR)에 기초하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
제28항에 있어서,

상기 바이어스 보상을 수행하는 단계는, 미리 결정된 값들의 테이블로부터 바이어스 보상값을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 바이어스 보상값은 추정된 SIR을 포함하는 SIR의 범위에 대응하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
사용자 장비에 의해 신호가 수신된 경우에, M-QAM 심볼 성상도 결정 경계들을 추정하기 위한 사용자 장비로서, 상기 사용자 장비는,

다수의 심볼에 걸쳐 상기 수신된 신호의 동위상 및 직교 위상 성분들에 대한 진폭 정보를 결정하는 로직;

상기 다수의 심볼에 걸쳐 상기 동위상 성분 및 상기 직교 위상 성분의 진폭 정보의 절대값들의 평균을 결정하는 로직; 및

상기 동위상 및 직교 위상 성분들의 결정된 평균 절대값들에 기초하여 결정 경계 추정을 생성하기 위한 참조 좌표를 결정하는 로직

을 포함하는 사용자 장비.