KR101120545B1 - 다이버시티 수신기가 구비된 이동 무선 통신 디바이스, 및 안테나 수신 브랜치들을 통해 신호가 수신되는 방법 - Google Patents

다이버시티 수신기가 구비된 이동 무선 통신 디바이스, 및 안테나 수신 브랜치들을 통해 신호가 수신되는 방법 Download PDF

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Abstract

다이버시티 수신기는 여러개의 안테나 수신 브랜치를 가진다. 각각의 브랜치가 적어도 하나의 수신 채널 파라미터를 추정하는 수단을 가지며, 한 브랜치 내의 채널 파라미터 추정 수단은 다른 브랜치 내의 채널 파라미터 추정 수단에 연결된다. 이런 방식으로 한 브랜치 내의 채널 파라미터 추정의 적어도 일부가 다른 브랜치 내의 적어도 하나의 수신 채널 파라미터를 추정하는 것을 돕기 위하여 사용된다. 이것은 다이버시티 수신기에서 프로세싱 시간과 프로세싱 성능을 절약하며, 심지어 가장 좋은 안테나와 수신 브랜치를 선택할 때 더 높은 정확도가 초래된다.

Description

다이버시티 수신기가 구비된 이동 무선 통신 디바이스, 및 안테나 수신 브랜치들을 통해 신호가 수신되는 방법{MOBILE RADIO COMMUNICATION DEVICE PROVIDED WITH A DIVERSITY RECEIVER, AND METHOD WHEREIN A SIGNAL IS RECEIVED THROUGH ANTENNA RECEIVING BRANCHES}
본 발명은 여러개의 안테나 수신 브랜치를 가지는 다이버시티 수신기에 관한 것이다.
또한 본 발명은 이러한 다이버시티 수신기가 구비되는 이동 무선 통신 디바이스, 여러 개의 안테나 수신 브랜치를 통해 하나의 신호가 수신되는 방법, 및 이 방법을 적용하기에 적당한 신호에 관한 것이다.
이러한 다이버시티 수신기는 JP-A-04-185130으로부터 알려져 있다. 이 알려진 다이버시티 수신기는 두 개의 RF 안테나 수신 브랜치를 가진다. 각각의 RF 브랜치는 하나의 안테나를 가지며, 이때 두 개의 안테나는 각 안테나가 사실상 서로 상관되지 않는 신호를 수신하도록 하는 서로간의 거리만큼 공간적으로 분리되어 있다. 이 알려진 다이버시티 수신기에서 상기 브랜치는 연속적으로, 각각의 안테나에 연결된 필터, 증폭기, 지연 디바이스, 및 합성기 또는 이와 유사한 구성요소를 더 포함한다. 이들 브랜치의 출력들은 하나의 결합 회로로 전달된다. 이 알려진 다이버시티 수신기는 다중경로 왜곡 효과를 감소시키며 확산 스펙트럼 통신 환경에서 수신된 무선 채널의 안정한 수신을 성취한다.
이 알려진 다이버시티 수신기의 단점은, 프로세싱 성능의 대부분이 이 수신된 무선 채널의 수신 및 선택을 제어하는데 요구되는 것이다.
본 발명의 목적은 더 큰 유연성 및 프로세싱 성능과 정확성 사이의 향상된 타협(trade-off)을 보여주는 다이버시티 수신기를 제공하려는 것이다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기에서, 각 브랜치는 적어도 하나의 수신 채널 파라미터를 추정하는 수단을 구비하고, 한 브랜치 내의 채널 파라미터 추정 수단은 다른 브랜치 내의 채널 파라미터 추정 수단에 연결된다.
유사하게 본 발명에 따른 방법에 있어서, 각 브랜치에서 하나의 수신된 채널에 대한 추정이 이루어진다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기와 방법의 장점은, 채널 특성에 관한 지식이 필요한 이들 다이버시티 구조에 있어서, 한 브랜치 내의 채널 추정 수단과 다른 브랜치 내의 채널 추정 수단 사이의 연결이 다이버시티 프로세싱 및 계산의 중복성을 적어도 부분적으로 방지한다는 사실을 이용할 수 있다는 것이다. 특히 여러개의 다이버시티 브랜치들 사이에서 채널 파라미터 추정 정보의 형태로 정보를 교환함으로써, 다이버시티 프로세싱 및 계산의 일부는 시간의 면에서 관찰될 때 중복적이라는 것이 밝혀진다. 이런 방식으로, 한 안테나가 채널 파라미터 추정이 결정될 수 있는 위치를 취하며, 한편 약간 앞서거나 뒤늦게 적어도 부분적으로 동일한 계산이 다른 안테나에 대해 이루어진다는 사실이 이용된다. 이러한 계산은 이제 생략될 수 있다. 또는 다른 식으로 말해서, 일정량의 시간 동안 동일한 프로세싱 성능을 사용할 때 채널 추정 파라미터 결과는 유리하게 더욱 정확하게 될 것이다. 이들 장점은 또한 이러한 다이버시티 수신기를 포함하는 이동 통신 디바이스에 대해서도 적용된다.
본 발명에 따라, 한 브랜치 내의 채널 파라미터 추정이 다른 브랜치 내의 채널 파라미터 추정을 위한 시작 포인트로서 사용된다.
계산에서의 중복없이 그리고 동일한 프로세싱 성능이 주어지면, 이제 채널 추정은 더 짧은 시간량 동안에 계산될 수 있거나 또는 프로세싱 시간량이 주어질 경우 동일한 결과를 획득하기 위하여 더 적은 프로세싱 성능과 계산이 필요하다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 한 실시예는, 한 브랜치 내의 채널 파라미터 추정은 조잡한 채널 파라미터 추정을 제공하며, 이 조잡한 채널 파라미터 추정은 다른 브랜치 내의 채널 파라미터 추정을 위한 시작으로서 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 이 실시예는 더욱 정확한 채널 추정 결과를 초래한다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 또 다른 실시예는, 다른 브랜치 내의 추정 수단은 상기 한 브랜치 내의 추정 수단에 연결되어, 상기 다른 브랜치 내의 채널 파라미터 추정의 적어도 일부가 상기 한 브랜치 내의 수신 파라미터 채널의 추정을 돕기위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
이런 방식으로, 여러 개의 브랜치들 내의 추정 수단은 다른 추정 수단에 상호 연결되어, 다수의 상호 교환된 채널 파라미터 추정 정보 또는 연관된 정보를 초래하며, 이에 따라 다수의 장점을 제공한다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 또 다른 실시예는, 상기 다이버시티 수신기는 두 개의 안테나 수신 브랜치를 가지는 것을 특징으로 한다.
이것은 본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 단순하고 비용 효율적인 실시예를 제공한다.
본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 또 다른 유리한 실시예는, 여러개의 브랜치 내에서 임의의 특정 채널 파라미터 추정의 출현 사이에 시간 지연을 추정하기 위하여 다이버시티 수신기가 배열되는 것을 특징으로 한다.
아래에서는 본 발명에 따른 다이버시티 수신기와 방법이 각자의 추가적인 장점들과 함께 더욱 명확하게 설명될 것이며, 동시에 본 발명에 따른 다이버시티 수신기의 체계적인 실시예를 도시하는 첨부된 도면이 참조된다.
도 1은 두 개의 안테나 수신 브랜치(B1, B2)를 가지는 구체적인 다이버시티 수신기(1)의 개략도.
도 1은 두 개의 안테나 수신 브랜치(B1, B2)를 가지는 구체적인 다이버시티 수신기(1)의 개략도이며, 이를 이용하여 다이버시티 신호를 수신하는 방법이 설명될 것이다. 각각의 브랜치(B1, B2)는 전체적으로 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 수신 수단(2, 3)으로서 지시되어 있는 수신 수단을 포함한다. 도시된 수신기는 각각 RF 수단(2, 3)에 연결된 두 개의 개별적인 안테나(A1, A2)를 포함한다. RF 수단(2, 3)은, 직교방식으로 구현되거나 또는 그렇지 않은, 필터, (저잡음) 증폭기, 믹서, 오실레이터, 컨버터, 아날로그 또는 디지털 프로세싱 수단을 일반적으로 포함하는데(명시적으로 도시어 있지는 않음), 이들은 모두 일반적으로 관련 기술분야에서 알려져 있다. 예컨대 RF 수단(2, 3)에서부터 하나 이상의 신호가 채널 파라미터 추정 수단(6, 7)의 각각의 입력단(4, 5)에 각각 공급됨으로써, 이들 수단(6, 7)으로 하여금 이 신호로부터 각각의 출력(8, 9)에서 개별적인 채널 파라미터 양을 유도할 수 있게 한다. 채널 파라미터의 예에는, 예컨대 하나 이상의 채널에서 수신된 채널의 품질, 또는 채널 전달 함수 즉 각 브랜치 내에서 각각의 수신 채널의 진폭과 위상이 있다. 채널 파라미터 추정 수단(6, 7)은 RF 수단(2, 3)의 출력(10, 11)으로부터 각각의 파라미터 신호를 유도할 수 - 또한 바랄 수 - 있다. 예컨대 품질 파라미터는 심지어, 도면에서 점선으로 도시된 바와 같이, 하드 리미터(12, 13)로부터의 출력 신호에 의해 제공되는 데이터 신호로부터 유도될 수도 있다. 출력단(8, 9) 상의 채널 파라미터 신호는 각각 고려되는 브랜치(B1, B2)의 특정 수신 채널 내의 수신된 신호의 추정을 위한 측정을 포함한다. 파라미터가 채널 품질에 관한 것일 때, 이러한 품질은 RSSI(Received Signal Strength Indication)일 수 있다. 또 다른 예는 체크섬(checksum)인데, 이는 DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunication) 시스템에서의 특정 경우에 사용된다. 품질 측정은 연속적으로 또는 비연속적으로 수행될 수 있다. 품질 신호를 이용하여, 다이버시티 디바이스(1)는 선택하기에 가장 좋은 안테나(A1, A2)가 어느 것인지를 결정할 수 있다. 이것은 도면에서, 제어가능 증폭기(14, 15)와 이 증폭기(14, 15)에 연결된 합산 디바이스(16)를 통해, 개략적으로 도시되어 있다. 종종 진폭 정보와 위상 정보 둘 모두가 합산 디바이스(16)에서 신호의 코히어런트 합산을 보장하기 위하여 사용된다. 이러한 경우 제어가능 증폭기(14, 15)는 위상 정정을 수행할 필요가 있다. 사실상 실제 실시예에서는, 증폭기(14, 15)가 수신된 신호의 위상을 정렬시키지만 반면에 이 신호의 진폭은 수정하지 않는 것이 좋을 수 있다. 이 프로세스는 "동일 게인 결합(equal gain combining)"이라고 불리운다. 위에서 기술된 바와 같이 채널 파라미터의 또 다른 예에는 채널 전달 함수가 있다. 품질 파라미터와 마찬가지로, 채널 전달 함수 파라미터 계산 결과는 적어도 부분적으로 채널 파라미터 수단들(6, 7) 사이에서 교환될 수 있다. 가능하게는, 가장 좋은 안테나(A1, A2)를 선택하기 위한 계산의 총량을 감소시키기 위하여, 품질 파라미터와 채널 전송 파라미터 둘 모두가 교환될 수 있다.
한 브랜치(B1) 내의 채널 추정 수단(6)은, 한 브랜치(B1) 내의 채널 추정의 적어도 일부가 다른 브랜치(B2) 내의 수신 채널의 추정을 돕기 위해 사용되도록, 다른 브랜치(B2) 내의 추정 수단(7)에 연결된다. 채널 추정 수단 중 하나(6 또는 7)가 채널 추정 정보 또는 도움이 될 수 있는 정보의 일방향 교환을 위해 다른 브랜치 내의 대응되는 채널 추정 수단에 연결되어 있다는 사실 외에, 상기 수단들(6, 7)이 적어도 특정한 시간 기간 동안에 이러한 정보를 상호 교환하는 것도 역시 가능하다. 이것은 상당한 양의 프로세싱 성능을 절약하거나 또는 만약 프로세싱 성능이 일정하게 유지되는 경우라면 채널 추정의 정확성이 증가하게 될 것이다. 예컨대, 추정 수단 중 하나(6 또는 7)로부터 이루어지는 채널 추정은 채널 추정 수단 중 다른 하나(7 또는 6)에서 이루어지는 프로세싱 및 계산을 위한 시작 포인트로서 사용되거나, 그 역의 경우도 마찬가지이다. 또한, 하나의 브랜치(B1, B2) 내의 수단(6, 7)에 의해 계산된 채널 추정은 정밀하지 않은 채널 추정을 제공하며, 이 정밀하지 않은 채널 추정은 채널 추정 수단 중 다른 하나(7, 6)에서 이루어지는 프로세싱 및 계산을 위한 시작 포인트로서 사용되는 것도 역시 가능하고, 및/또는 그 역의 경우도 역시 가능하다.
안테나(A1, A2)의 위치는 각각에서 순간적으로 수신된 신호가 상관되지 않도록 하는 위치이다. 그러나, 만약 수신된 신호에 관해서 제로(0)가 아닌 시간 차가 관찰된다면 이 신호들은 상관을 보여주고, 이는 다이버시티 수신기(1)에서 유리하게 사용된다. 일반적으로 안테나(A1)와 안테나(A2) 사이의 거리(d)는 최적의 안테나 다이버시티 결과를 얻기 위하여 수신된 신호의 파장을 2로 나눈 것보다 훨씬 더 크다. 만약 다이버시티 수신기(1)가 속도 v로 움직이는 차량에 위치하고 또 이 안테나들이 대략 운동 방향으로 직선 상에 위치한다면, 한 안테나로부터의 채널 파라미터 추정은 다른 안테나를 위한 채널을 더 양호하게 하지만 d/v 초의 시간 지연 이후에 사용된다라고 말할 수 있다. 다이버시티 수신기(1)의 또 다른 실제 실시예에서, d/v의 지연값은 예컨대 추정 수단(6, 7)에서 명시적으로 추정될 수 있다. 그후 지연값은 추정된 채널 파라미터를 위해 사용됨으로써, 여러개의 브랜치들 내 추정 프로세스를 최적으로 동기화할 수 있다.
비록 도 1에는 단지 두 개의 브랜치만이 도시되어 있으나, 둘보다 많은 브랜치 및 연관된 안테나를 가지는 것도 역시 가능하다. 이런 경우 각각의 채널 추정 수단은, 브랜치들 중 하나의 적어도 일부의 채널 추정이나 관련된 정보가 다른 브랜치들 중 하나의 수신 채널 추정을 돕기 위해 사용될 수 있도록, 채널 추정 정보 또는, 중간 결과와 같이, 이것에 관련된 정보의 교환을 바랄 수 있거나, 또는 이러한 정보를 모두 상호 교환할 수 있다.
또한 위에서 설명된 방법은, 차량 무선 시스템 또는 차량 통신 시스템과 같은 이동 통신 디바이스나 시스템에서 응용될 수 있다. 이러한 예에는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 직교 주파수 분할 다중) 시스템이 있는데, 이 경우 다이버시티는, 독립적인 데이터를 운반하는 다수의 서브-반송파들에 기인하여 일반적으로 많은 계산 및 프로세싱 시간을 요구한다. 다른 예에는, DVB-T(지상파)와 같은 DVB(Digital Video Broadband: 디지털 비디오 광대역) 시스템, ISDB 시스템, 예컨대 셀룰러 CDMA와 같은 CDMA(Carrier Detect Multiple Access: 반송파 검출 다중 액세스) 시스템; UMTS(Universal Mobile Telecommunication System: 범용 이동 원격통신 시스템), GSM(Global Systems for Mobile communicaitons: 이동통신을 위한 글로벌 시스템) 및 언급된 DECT 시스템이 있다. OFDM 신호의 경우, (벡터) 출력(10, 11)은 일반적으로 여러개의 평행한 서브반송파 신호들(예컨대 WLAN에 있어서는 64개, DVB-T에 있어서는 2천 내지 8천개)로 구성된다. 이런 경우, 상기 브랜치들은 모든 서브반송파에 대해 반복된다. 직접 시 퀀스 CDMA의 경우, 수신기 브랜치들은 일반적으로 하나의 소위 레이크 수신기(rake receiver)를 형성한다. 이 경우 출력(10, 11)은 각각 벡터 신호들을 운반하는데, 이 벡터 신호들은 레이크의 여러가지 핑거(finger)들의 형태로 신호들을 포함하고 있다. 이때 제어가능 증폭기(14, 15)는 모든 핑거 신호들에 대해 동작한다. 이 경우 합계 디바이스(16)에서의 합산은 모든 브랜치에서 모든 핑거들의 모든 신호들을 누적시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 여러개의 안테나 수신 브랜치를 가지는 다이버시티 수신기, 이러한 다이버시티 수신기가 구비되는 이동 무선 통신 디바이스, 여러 개의 안테나 수신 브랜치를 통해 하나의 신호가 수신되는 방법, 및 이 방법을 적용하기에 적당한 신호 등에 이용가능하다.

Claims (9)

  1. 여러 개의 안테나(A1,A2) 수신 브랜치(B1,B2)를 가지는 다이버시티 수신기(1)로서,
    각각의 브랜치(B1,B2)는 수신된 신호의 품질 또는 채널 전달 함수를 포함하는 채널 파라미터를 추정하는 수단(6,7)을 구비하고,
    한 브랜치(B1;B2) 내의 상기 채널 파라미터 추정 수단(6;7)은 다른 브랜치 (B2;B1) 내의 채널 파라미터 추정 수단(7;6)에 연결되고,
    한 브랜치(B1) 내의 채널 파라미터 추정이 다른 브랜치(B2) 내의 채널 파라미터를 추정하는데 사용되고,
    두 개의 수신 브랜치(B1, B2) 내의 상기 채널 파라미터 추정은 상기 다이버시티 수신기(1)가 어느 안테나(A1, A2)가 선택되는지 결정하는데 사용되는,
    다이버시티 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 다른 브랜치(B2) 내의 채널 파라미터 추정은 한 브랜치(B1) 내의 채널 파라미터를 추정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 다이버시티 수신기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다이버시티 수신기(1)는 두 개의 안테나(A1,A2) 수신 브랜치(B1,B2)를 가지는 것을 특징으로 하는, 다이버시티 수신기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다이버시티 수신기(1)는 여러 개의 브랜치(B1,B2) 내에서 특정 채널 파라미터들 사이의 시간 지연을 추정하기 위하여 배열되는 것을 특징으로 하는, 다이버시티 수신기.
  5. 이동 무선 통신 디바이스로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 다이버시티 수신기(1)를 구비한, 이동 무선 통신 디바이스.
  6. 신호 수신 방법으로서,
    여러 개의 안테나(A1,A2) 수신 브랜치들(B1,B2)을 통해 하나의 신호를 수신하는 단계와,
    각 브랜치(B1;B2) 내에서 수신된 신호의 품질 또는 채널 전달 함수를 포함하는 채널 파라미터에 대한 추정을 하는 단계를 포함하는데,
    한 브랜치(B1)에서의 채널 파라미터 추정은 다른 브랜치(B2)에서의 채널 파라미터를 추정하는데 사용되고,
    두 개의 수신 브랜치(B1, B2) 내의 상기 채널 파라미터 추정은 다이버시티 수신기(1)가 어느 안테나(A1, A2)가 선택되는지 결정하는데 사용되는,
    신호 수신 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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