KR101828835B1 - 무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무선통신 시스템의 다중 경로 신호 수신 장치에 있어서, 역확산된 파일럿 신호(pilot signal)를 입력받아 채널을 추정하는 채널 추정기(channel estimator); 상기 채널 추정기에서 출력된 추정된 채널 이득(channel gain) 값을 입력받아 가중치(weighting)가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하는 웨이팅 블록(weighting block); 및 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상하는 보상부(compensator unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVING MULTIPATH SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 이동통신 시스템의 수신기에서는 다중 경로를 통해 서로 다른 시간에 수신된 신호들을 각 경로 별로 복조하여 시간적 지연을 제거한 후, 각 경로의 신호를 결합하여 복호를 수행한다. 여기서, 다중 경로 신호에 대해 독립적인 복조를 수행하고 결합하는 장치를 일반적으로 레이크 수신기(rake receiver)라고 한다.
종래에 제공되는 일반적인 레이크 수신기는 각 경로별 채널을 추정하는 채널 추정기(channel estimator)를 구비하고, 채널 추정기에서 출력된 채널 이득(channel gain) 값을 보상하여 최대비 합성(Maximum Ratio Combining)을 하고 있다. 즉, 최대비 합성은 채널 추정기의 출력 값인 채널 이득 값에 추정 에러가 없을 경우에 최적의 효과를 나타내고 있다.
그러나, 종래의 레이크 수신기에 구비된 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)에 따라 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되고 있다. 따라서, 보상기(compensator)에서 채널 이득 값을 보상하기 전에 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트(weight) 적용이 필요한 것이 현실이다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 채널 추정기의 추정 에러를 고려하여 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트를 채널 추정기에 적용할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 채널 추정기에 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트를 적용하여 수신기의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치는, 무선통신 시스템의 다중 경로 신호 수신 장치에 있어서, 역확산된 파일럿 신호(pilot signal)를 입력받아 채널을 추정하는 채널 추정기(channel estimator); 상기 채널 추정기에서 출력된 채널 이득(channel gain) 값을 입력받아 가중치(weighting)가 부여된 채널 이득 값을 출력하는 웨이팅 블록(weighting block); 및 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상하는 보상부(compensator unit)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 수신 신호 중 파일럿 신호를 역확산하여 상기 채널 추정기 및 상기 웨이팅 블록으로 상기 역확산된 신호를 전달하는 파일럿 역확산기(pilot despreader); 상기 수신 신호에 포함된 노이즈를 추정하여 상기 웨이팅 블록 및 상기 보상부로 상기 추정된 노이즈 추정값을 전달하는 노이즈 추정기(noise estimator); 및 상기 수신 신호 중 트래픽 신호를 역확산하여 상기 보상부로 상기 역확산된 트래픽 신호를 전달하는 트래픽 역확산기(traffic despreader)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 웨이팅 블록은, 상기 역확산된 파일럿 신호, 상기 추정된 채널 이득 값 및 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력하는 제1 블록; 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 제2 블록; 상기 제1 블록과 상기 제2 블록의 출력 값을 입력받아 상기 채널 추정기에서 추정된 에러(err)를 반영한 가중치를 출력하는 제1 제산기(divider); 및 상기 추정된 채널 이득 값과 상기 가중치를 입력받아 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하는 제1 곱셈기(multiplier)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 블록은, 상기 추정된 채널 이득 값과 상기 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 상기 역확산된 파일럿 신호와 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력하는 제3 블록; 상기 제3 블록에서 출력된 값을 입력받아 평균을 구하는 제1 평균기(averager); 상기 제1 평균기에서 출력된 값을 입력받아 실수 값만을 출력하는 실수기; 및 상기 실수기에서 출력된 값과 노이즈 추정기에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 제거기(noise canceller)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 블록은, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산하는 전력 계산기(power calculator); 상기 전력 계산기에서 출력된 값을 입력받아 평균을 구하여 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 제2 평균기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가중치는 아래의 수학식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00001
바람직하게는, 상기 제3 블록은, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 출력하는 제1 공액 복소기(complex conjugator); 및 상기 제1 공액 복소기에서 출력된 값과 상기 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 상기 역확산된 파일럿 신호와 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력하는 제2 곱셈기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 노이즈 제거기는, 상기 노이즈 추정기에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 해당 계수를 곱한 값을 출력하는 제3 곱셈기; 및 상기 실수기에서 출력된 값과 상기 제3 곱셈기에서 출력된 값의 마이너스 값을 입력받아 각각의 값을 더하여 상기 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 가산기(adder)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 보상부는, 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 켤레 복소수 값을 출력하는 제2 공액 복소기; 상기 제2 공액 복소기에서 출력된 값과 노이즈 추정기에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 상기 제2 공액 복소기에서 출력된 값을 상기 노이즈 추정값으로 나눈 값을 출력하는 제2 제산기; 및 상기 제2 제산기에서 출력된 값과 트래픽 역환산부에 출력된 값을 입력받아 각각의 입력받은 값을 곱하여 추정된 채널 이득 보상값을 출력하는 보상기(compensator)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 이득 보상값은 아래의 수학식에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00002
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 방법은, 무선통신 시스템의 다중 경로 신호 수신 방법에 있어서, 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 채널을 추정하여 추정된 채널 이득 값을 출력하는 과정; 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하는 과정; 및 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상하는 과정을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 하는 한다.
바람직하게는, 수신 신호 중 파일럿 신호를 역확산하여 상기 역확산된 신호를 전달하는 과정; 상기 수신 신호에 포함된 노이즈를 추정하여 상기 추정된 노이즈 추정값을 전달하는 과정; 및 상기 수신 신호 중 트래픽 신호를 역확산하여 상기 역확산된 트래픽 신호를 전달하는 과정을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하는 과정은, 상기 역확산된 파일럿 신호, 상기 추정된 채널 이득 값 및 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력하는 과정; 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 과정; 상기 가중치의 분자를 구성하는 값과 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 입력받아 상기 추정된 에러(err)를 반영한 가중치를 출력하는 과정; 및 상기 추정된 채널 이득 값과 상기 가중치를 입력받아 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 역확산된 파일럿 신호, 상기 추정된 채널 이득 값 및 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력하는 과정은, 상기 추정된 채널 이득 값과 상기 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 상기 역확산된 파일럿 신호와 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력하는 과정; 상기 출력된 역확산된 파일럿 신호와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 입력받아 평균을 출력하는 과정; 상기 출력된 평균값을 입력받아 실수 값만을 출력하는 과정; 및 상기 출력된 실수 값과 상기 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 과정은, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산하는 과정; 및 상기 출력된 전력 값을 입력받아 평균을 구하여 상기 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가중치는 아래의 수학식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00003
바람직하게는, 상기 추정된 채널 이득 값과 상기 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 상기 역확산된 파일럿 신호와 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력하는 과정은, 상기 추정된 채널 이득 값을 입력받아 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 출력하는 과정; 및 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값과 상기 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 상기 역확산된 파일럿 신호와 상기 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 출력된 실수 값과 상기 노이즈 추정값을 입력받아 상기 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 과정은, 상기 노이즈 추정값을 입력받아 해당 계수를 곱한 값을 출력하는 과정; 및 상기 출력된 실수 값과 상기 노이즈 추정값에 해당 계수를 곱한 값의 마이너스 값을 입력받아 각각의 값을 더하여 상기 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 상기 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상하는 과정은, 상기 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 켤레 복소수 값을 출력하는 과정; 상기 출력된 켤레 복소수 값과 노이즈 추정값을 입력받아 상기 출력된 켤레 복소수 값을 상기 노이즈 추정값으로 나눈 값을 출력하는 과정; 및 상기 출력된 켤레 복소수 값을 상기 노이즈 추정값으로 나눈 값과 역환산된 트래픽 신호를 입력받아 각각의 입력받은 값을 곱하여 추정된 채널 이득 보상값을 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 이득 보상값은 아래의 수학식에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00004
본 발명의 무선통신 시스템에서 다중 경로 신호 수신 장치 및 방법에 따르면, 채널 추정기의 추정 에러를 고려하여 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트를 채널 추정기에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수신기의 전체적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 웨이팅 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 제3 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제2 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 노이즈 제거기의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 보상부의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력하는 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치가 부여된 채널 이득 값을 출력하는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명에 따른 수신기의 전체적인 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수신기는 파일럿 역확산기(pilot despreader, 101), 노이즈 추정기(noise estimator, 102), 트래픽 역확산기(traffic despreader, 103), 채널 추정기(channel estimator, 104), 웨이팅 블록(weighting block, 105), 보상부(compensator unit, 106), MRC(Maximum Ratio Combining, 107) 및 곱셈기(multiplier, 108)를 포함하여 구성될 수 있다.
파일럿 역확산기(101)는 수신 신호 중 파일럿 신호를 입력받아 입력받은 파일럿 신호를 역확산한다. 보다 구체적으로, 수신된 칩(chip) 단위의 신호 r(m)는 파일럿 역확산기(101)에서 파일럿의 확산 인자(spreading factor)만큼 역확산되어 심볼(simbol) 단위의 신호인
Figure 112012035110153-pat00005
가 된다.
노이즈 추정기(102)는 수신 신호 중에 포함된 노이즈를 추정한다. 보다 구체적으로, 수신된 칩 단위의 신호 r(m)는 노이즈 추정기(102)를 거쳐 해당 심볼에서 사용할 노이즈 추정값인
Figure 112012035110153-pat00006
을 출력한다. 본 발명에서는 노이즈 추정값이 노이즈 분산인
Figure 112012035110153-pat00007
와 동일한 것으로 가정하였다.
트래픽 역확산기(103)는 수신 신호 중 트래픽 신호를 역확산한다. 보다 구체적으로, 수신된 칩 단위의 신호 r(m)는 트래픽 역확산기(103)에서 트래픽 데이터의 확산 인자만큼 역환산되여
Figure 112012035110153-pat00008
라는 신호를 출력한다. 여기서, 트래픽 데이터의 확산 인자와 파일럿의 확산 인자는 서로 다른 값을 가질 수 있으나 본 발명에서는 수식 유도의 편의성을 위해 같은 값을 사용하는 것을 가정하였다. 여기서, 역확산된 트래픽 신호인
Figure 112012035110153-pat00009
는 아래의 <수학식 1>에 따라 결정된다.
Figure 112012035110153-pat00010
여기서,
Figure 112012035110153-pat00011
는 역확산된 후에 파일럿과 트래픽의 비를 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00012
는 노이즈 항을 나타낸 것이다. 상술한 노이즈 항인
Figure 112012035110153-pat00013
는 아래의 <수학식 2>에 따른 분산을 갖는다.
Figure 112012035110153-pat00014
여기서, 간단한 수식 유도를 위해 채널 추정의 입력에 사용되는 역확산된 파일럿의 노이즈도 수학식 2와 같은 분산을 갖도록 스켈링(scaling)되었다고 가정한다.
채널 추정기(104)는 파일럿 역확산기(101)에서 역확산된 심볼 단위의 신호인
Figure 112012035110153-pat00015
을 입력받아 채널을 추정한다. 보다 구체적으로, 채널 추정기(104)는 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 채널을 추정하여, 추정된 채널 이득(channel gain) 값인
Figure 112012035110153-pat00016
을 출력한다. 여기서, 추정된 채널 이득 값인
Figure 112012035110153-pat00017
는 아래의 <수학식 3>에 따라 결정된다.
Figure 112012035110153-pat00018
여기서,
Figure 112012035110153-pat00019
는 채널 추정기를 충분히 큰 Tap 수(=2A+1)를 갖는 FIR 필터로 근사화하여 나타낸 행렬을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00020
는 i번째 패스를 위한 채널 추정기의 입력 신호를 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00021
은 채널 추정기를 FIR 필터로 근사화 했을 때 l 번째 채널 추정 계수를 나타낸 것이다.
상술한 <수학식 3>에 포함된
Figure 112012035110153-pat00022
는 아래의 <수학식 4>에 따라 결정된다.
Figure 112012035110153-pat00023
여기서,
Figure 112012035110153-pat00024
는 채널 이득 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00025
는 노이즈 항으로 아래 <수학식 5>과 같은 분산을 갖는다.
Figure 112012035110153-pat00026
또한,
Figure 112012035110153-pat00027
는 아래의 <수학식 6>에 따라 결정된다.
Figure 112012035110153-pat00028
여기서,
Figure 112012035110153-pat00029
은 채널 추정기를 FIR 필터로 근사화 했을 때 l 번째 채널 추정 계수를 나타낸 것이다.
웨이팅 블록(105)은 채널 추정(104)기에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치(weighting)가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 파일럿 역확산기(101)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호와 채널 추정기(104)에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 즉, 가중치를
Figure 112012035110153-pat00030
라고 했을 때, 추정된 채널 이득 값에 가중치가 곱해진
Figure 112012035110153-pat00031
Figure 112012035110153-pat00032
값을 출력한다. 따라서, 본 발명의 웨이팅 블록(105)은 채널 추정기(104)에서 추정된 채널 이득의 에러를 반영하여 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 종래의 수신기에 구비된 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)에 따라 추정된 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 웨이팅 블록(105)을 구비하여, 보상부(106)에서 추정된 채널 이득 값을 보상하기 전에 채널 추정기(104)에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트(weight)를 적용하는 장점이 있다.
보상부(106)는 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상한다. 보다 구체적으로, 노이즈 추정기(102)로부터 추정된 노이즈 값, 트래픽 역확산기(103)로부터 역확산된 트래픽 신호 및 웨이팅 블록(105)으로부터 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상한다. 즉, 아래의 <수학식 7>에 따라 결정되는 채널 이득을 보상한 값을 출력한다.
Figure 112012035110153-pat00033
여기서,
Figure 112012035110153-pat00034
는 가중치를 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00035
는 추정된 노이즈 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00036
는 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00037
는 역확산된 트래픽 신호를 나타낸 것이다.
MRC(107)는 복수의 보상부(106)에서 출력된 채널 이득을 보상한 값을 입력받아 최대비 합성에 의하여 채널 이득을 보상한 값을 모두 더한다.
곱셈기(108)는 MRC(107)에서 최대비 합성에 의하여 출력된 값에 역확산된 파일럿과 트래픽의 비(
Figure 112012035110153-pat00038
)를 곱하여 수신기의 최종값을 출력한다. 수신기의 최종값은 아래의 <수학식 8>에 의하여 결정된다.
Figure 112012035110153-pat00039
여기서, 여기서,
Figure 112012035110153-pat00040
는 가중치를 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00041
는 추정된 노이즈 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00042
는 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00043
는 역확산된 트래픽 신호를 나타낸 것이다. 상술한 <수학식 8>을 구체적으로 살펴보면, 웨이팅 블록(105)에서 추정된 채널 이득 값에 곱해진 가중치가 수신기의 최종값에 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 수신기의 최종값에 가중치가 곱해져 있어, 채널 추정기(104)에서 추정된 채널 이득 값의 에러를 반영하는 장점이 있다.
최종적으로, 상술한 가중치인
Figure 112012035110153-pat00044
가 도출되는 과정을 보다 구체적으로 살펴보자. 먼저, 상술한 <수학식 1>을 전개하면, 아래의 <수학식 9>과 같이 전개된다.
Figure 112012035110153-pat00045
여기서,
Figure 112012035110153-pat00046
는 추정된 노이즈 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00047
는 역확산된 후에 파일럿과 트래픽의 비를 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00048
는 채널 이득 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00049
는 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00050
는 노이즈 항의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00051
는 노이즈 항을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00052
는 송신한 데이터를 나타낸 것이다. <수학식 9>에서
Figure 112012035110153-pat00053
와
Figure 112012035110153-pat00054
는 각각 <수학식 10> 및 <수학식 11>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00055
Figure 112012035110153-pat00056
<수학식 11>의
Figure 112012035110153-pat00057
와 같은 형태의 신호의 신호대 잡음비를 최대화하는
Figure 112012035110153-pat00058
는 아래의 <수학식 12>와 같은 형태로 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00059
여기서,
Figure 112012035110153-pat00060
는 아래의 <수학식 13>과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00061
여기서, 각 패스 별 노이즈는 서로 독립이므로, <수학식 13>은 아래의 <수학식 14>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00062
여기서, <수학식 14>는 대각선 성분 이외의 원소들이 모두 0인 diagonal matrix이므로, 역행렬(inverse matrix)는 아래의 <수학식 15>와 같다.
Figure 112012035110153-pat00063
또한, 상술한 <수학식 12>의
Figure 112012035110153-pat00064
는 아래의 <수학식 16>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00065
상술한 <수학식 15>와 <수학식 16>을 <수학식 12>에 대입하여 가중치인
Figure 112012035110153-pat00066
를 구하면, 아래의 <수학식 17>에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00067
여기서,
Figure 112012035110153-pat00068
는 채널 추정기에서 출력된 노이즈 분산이므로, 채널 추정기의 입력의 노이즈 분산인
Figure 112012035110153-pat00069
에 비해 매우 작으므로, 아래의 <수학식 18>과 같이 근사화할 수 있다. 즉,
Figure 112012035110153-pat00070
에서 분모에 비하여 분모가 매우 작으로므로,
Figure 112012035110153-pat00071
는 0이라는 값에 수렴될 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00072
<수학식 18>을 구현 가능한 식으로 유도하기 위하여 정리하면, 아래의 <수학식 19>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00073
상술한 <수학식 3>과 <수학식 4>를 이용해 <수학식 19>를 채널 추정기의 입력 및 출력의 식으로 변환하면, 아래의 <수학식 20>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012035110153-pat00074
여기서, 는 가중치를 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00076
는 역확산된 파일럿 신호(
Figure 112012035110153-pat00077
)와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값(
Figure 112012035110153-pat00078
)의 곱한 값의 평균을 구한 후, 실수 값만을 취한 것을 나타낸 것이고,
Figure 112012035110153-pat00079
는 노이즈 성분을 나타낸 것으로
Figure 112012035110153-pat00080
는 0번째 해당하는 계수를 나타낸 값이고
Figure 112012035110153-pat00081
는 노이즈 추정값을 나타낸 것이며,
Figure 112012035110153-pat00082
는 추정된 채널 이득 값(
Figure 112012035110153-pat00083
)의 전력을 계산한 후, 그 평균값을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이팅 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이팅 블록(weighting block, 201)은 제1 블록(202), 제2 블록(203), 제1 제산기(divider, 204), 제1 곱셈기(multiplier, 205)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 제1 블록(202)은 제3 블록(206), 제1 평균기(averager, 207), 실수기(208), 노이즈 제거기(noise canceller, 209)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 블록(202)은 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 블록(202)은 파일럿 역확산기(미도시)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호, 채널 추정기(210)에서 출력된 추정된 채널 이득 값 및 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력한다. 먼저, 제1 블록(202)에 포함되어 구성되는 제3 블록(206)은 채널 추정기(210)에서 출력된 추정된 채널 이득 값과 파일럿 역확산기(미도시)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 역확산된 파일럿 신호와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 출력한다. 제1 평균기(207)는 제3 블록(206)에서 출력된 값을 입력받아 입력받은 값의 평균을 구한다. 보다 구체적으로는, 제3 블록(206)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱을 입력받아 입력받은 역확산된 파일럿 신호와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱의 평균을 구한다. 실수기(208)기는 제1 평균기(207)에서 출력된 값을 입력받아, 입력받은 값의 평균을 출력한다. 노이즈 제거기(209)는 실수기(208)에서 출력된 값과 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거한다. 보다 구체적으로, 노이즈 제거기(209)는 실수기(208)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호와 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값의 곱의 평균에서 실수만을 취한 값에서, 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 노이즈 성분을 제거한다.
제2 블록(203)은 채널 추정기(210)에서 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력한다. 여기서, 가중치라 함은 채널 추정기(210)에서 추정된 채널 이득 값의 에러를 보상하기 위하여 추정된 채널 이득 값에 곱하여진 값을 정의될 수 있다. 세부적인 수식은 도 1을 통하여 상세히 설명한 <수학식 20>에 따라 결정될 수 있다.
제1 제산기(204)는 제1 블록(202)에서 출력된 값과 제2 블록(203)에서 출력된 값을 입력받아 채널 추정기(210)에서 추정된 에러를 반영한 가중치를 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 블록(202)에서 출력된 값을 제2 블록(203)에서 출력된 값으로 나누어 추정된 에러를 반영한 가중치를 출력한다.
제1 곱셈기(205)는 채널 추정기(210)에서 추정된 채널 이득 값과 제1 제산기(204)에서 출력된 값을 입력받아 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 제산기(204)에서 출력된 추정된 에러를 반영한 가중치와 채널 추정기(210)에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 입력받은 각각의 값을 곱하여 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이팅 블록(201)은 채널 추정기(210)에서 추정된 채널 이득의 에러를 반영하여 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 종래의 수신기에 구비된 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비에 따라 추정된 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 웨이팅 블록(201)을 구비하여, 보상부(미도시)에서 추정된 채널 이득 값을 보상하기 전에 채널 추정기(210)에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트를 적용하는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제3 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제3 블록(301)은 제1 공액 복소기(complex conjugator, 302) 및 제2 곱셈기(303)를 포함하여 구성될 수 있다.
제3 블록(301)은 추정된 채널 이득 값과 역확산된 파일럿 신호를 입력받아, 입력받은 각각의 값의 곱을 출력한다. 보다 구체적으로, 제3 블록(301)은 채널 추정기(미도시)에서 출력된 추정된 채널 이득 값과 파일럿 역확산기(미도시)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호를 입력받아, 입력받은 추정된 채널 이득 값과 역확산된 파일럿 신호의 곱을 출력한다.
제1 공액 복소기(302)는 채널 추정기(미도시)에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 출력한다.
제2 곱셈기(303)는 제1 공액 복소기(302)에서 출력된 값과 파일럿 역확산기(미도시)에서 출력된 값을 입력받아 입력받은 각각의 곱을 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 공액 복소기(302)에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값과 파일럿 역확산기(미도시)에서 출력된 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호의 곱을 출력한다.
이후, 제3 블록(301)에서 출력된 값은 제1 평균기(미도시)에 입력된다. 보다 구체적으로, 제3 블록(301)에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호의 곱을 출력하여, 출력된 값을 제1 평균기(미도시)로 전달한다.
도 4는 본 발명에 따른 제2 블록의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 블록(401)은 전력 계산기(power calculator, 402) 및 제2 평균기(403)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2 블록(401)은 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 블록(401)은 채널 추정기(미도시)에서 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력한다. 여기서, 가중치라 함은 채널 추정기(210)에서 추정된 채널 이득 값의 에러를 보상하기 위하여 추정된 채널 이득 값에 곱하여진 값을 정의될 수 있다. 세부적인 수식은 도 1을 통하여 상세히 설명한 <수학식 20>에 따라 결정될 수 있다.
전력 계산기(402)는 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 입력받은 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산한다. 보다 구체적으로, 전력 계산기(402)는 채널 추정기(미도시)에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 입력받은 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산하여 출력한다.
제2 평균기(403)는 전력 계산기(402)에서 출력된 전력값의 평균값을 구하여 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 평균기(403)는 전력 계산기(402)에서 출력된 전력값을 입력받아, 입력받은 전력값의 평균을 계산하여 출력한다. 즉, 제2 평균기(403)를 통하여 출력된 값은 가중치의 분모를 구성값이 된다.
이후, 제2 블록(401)에서 출력된 값인 가중치의 분모를 구성하는 값은 제1 제산기(미도시)에 전달되어, 제1 제산기(미도시)에서 가중치가 출력된다.
도 5는 본 발명에 따른 노이즈 제거기의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노이즈 제거기(noise canceller, 501)는 제3 곱셈기(502) 및 가산기(adder, 503)를 포함하여 구성될 수 있다.
노이즈 제거기(501)는 제1 블록(미도시)에 포함되어 구성될 수 있는 것으로, 제1 블록(미도시)에 포함된 실수기(미도시)에서 출력된 값과 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거한다. 즉, 노이즈 제거기(501)는 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하여 출력된 값을 제1 가산기(미도시)에 전달한다.
제3 곱셈기(502)는 노이즈 제거기(501)에 포함된 것으로, 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 해당 계수를 곱한 값을 출력한다.
제2 가산기(503)는 실수기(미도시)에서 출력된 값과 제3 곱셈기에서 출력된 값의 마이너스 값을 입력받아 입력받은 각각의 값을 더하여 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거한다.
이후, 노이즈 제거기(501)에서 출력된 값은 가중치의 분자를 구성하는 값으로 제1 가산기(미도시)에 전달되어, 제1 가산기(미도시)에서 가중치가 출력된다. 가중치의 세부적인 수식은 도 1을 통하여 상세히 설명한 바와 같이 <수학식 20>에 따라 결정된다.
도 6은 본 발명에 따른 보상부의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보상부(compensator unit, 601)는 제2 공액 복소기(602), 제2 제산기(603) 및 보상기(compensator, 604)를 포함하여 구성될 수 있다.
보상부(601)는 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상한다. 보다 구체적으로, 보상부(601)는 웨이팅 블록(미도시)으로부터 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치를 반영하여 추정된 채널 이득을 보상하여 MRC(미도시)로 전달한다.
제2 공액 복소기(602)는 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 켤레 복소수 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 공액 복소기(602)는 웨이팅 블록(미도시)으로부터 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 입력받은 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수를 출력한다.
제2 제산기(603)는 제2 공액 복소기(602)에서 출력된 값과 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 제2 공액 복소기(602)에서 출력된 값을 노이즈 추정기(미도시)에서 출력된 노이즈 추정값으로 나눈 값을 출력한다.
보상기(604)는 제2 제산기에서 출력된 값과 트래픽 역환산부(미도시)에서 출력된 값을 입력받아 각각의 입력받은 값을 곱하여 추정된 채널 이득 보상값을 출력한다.
즉, 종래에 제공되는 일반적인 수신기는 각 경로별 채널을 추정하는 채널 추정기를 구비하고, 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값을 보상하여 최대비 합성을 하고 있었지만, 최대비 합성은 채널 추정기의 출력 값인 채널 이득 값에 추정 에러가 없을 경우에 최적의 효과를 나타낸다. 그러나, 종래의 수신기에 구비된 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비에 따라 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되었다. 따라서, 보상부에서 채널 이득 값을 보상한다고 하더라도 채널 추정기에서 발생된 에러를 보상할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 채널 추정기에서 발생된 에러를 보상하기 위하여 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 웨이트를 적용하여 신호대 잡음비를 최대로 할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치의 분자를 구성하는 값을 출력하는 순서도를 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 추정된 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값을 출력한다(701). 먼저, 제1 공액 복소기는 채널 추정기로부터 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 출력한다. 이후, 제2 곱셈기는 제1 공액 복소기에서 출력된 값과 파일럿 역확산기에서 출력된 값을 입력받아 각각 입력받은 값의 곱을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 곱셈기는 제1 공액 복소기에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값과 파일럿 역확산기에서 출력된 역확산된 파일럿 신호를 입력받아, 역확산된 파일럿 신호에 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수의 값의 곱을 출력한다.
이후, 추정된 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 출력한다(702). 즉, 제1 평균기는 제2 곱셈기에서 출력된 값을 입력받아, 입력받은 값의 평균을 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 평균기는 제2 곱셈기에서 출력된 역확산된 파일럿 신호에 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수의 값의 곱을 입력받아, 입력받은 값의 평균을 출력한다.
채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 출력한 후, 출력된 평균값 중 실수 값만을 출력한다(703). 보다 구체적으로, 실수기는 제1 평균기로부터 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 입력받아, 입력받은 평균값 중 실수 값만을 출력한다.
출력된 평균값 중 실수 값만을 출력한 후, 출력된 실수값에서 노이즈 항을 제거한다(704). 즉, 노이즈 제거기는 실수기에서 출력된 값을 입력받아 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 항을 제거한다. 보다 구체적으로, 제3 곱셈기는 노이즈 추정기에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 해당 계수를 곱한 값을 출력한다. 이후, 제2 가산기는 실수기에서 출력된 값과 제3 곱셈기에서 출력된 값의 마이너스 값을 입력받아 입력받은 각각의 값을 더하여 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하면, 가중치 분자를 구성하는 과정은 종료된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력하는 순서도를 나타낸 것이다. 먼저, 가중치의 분모를 구성하는 제2 블록은 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 블록은 채널 추정기에서 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 가중치의 분모를 구성하는 값을 출력한다. 여기서, 가중치라 함은 채널 추정기에서 추정된 채널 이득 값의 에러를 보상하기 위하여 추정된 채널 이득 값에 곱하여진 값을 정의될 수 있다. 세부적인 순서는 도 8에 도시된 바와 같이, 추정된 채널 이득 값의 평균 전력을 계산한다(801). 보다 구체적으로, 전력 계산기는 채널 추정기에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 입력받은 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산하여 출력한다.
추정된 채널 이득 값의 평균 전력을 계산한 후, 계산된 평균 전력 값의 평균을 출력한다(802). 보다 구체적으로, 제2 평균기는 전력 계산기에서 출력된 전력값을 입력받아, 입력받은 전력값의 평균을 계산하여 출력한다. 즉, 제2 평균기를 통하여 가중치의 분모를 구성하는 값이 출력되면, 가중치의 분모를 구성하는 과정은 종료된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치가 부여된 채널 이득 값을 출력하는 순서도를 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저 역확산된 파일럿 신호를 입력받아, 채널 이득 값을 출력한다(901). 보다 구체적으로, 채널 추정기는 파일럿 역확산기로부터 역확산된 파일럿 신호를 입력받아 추정된 채널 이득 값을 출력한다. 그러나, 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비에 따라 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되고 있다. 따라서, 보상기에서 채널 이득 값을 보상하기 전에 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 가중치를 적용하기 위하여 아래와 같은 과정이 이루어진다.
이후, 추정된 채널 이득 값을 입력받아 가중치의 분모를 구성하는 값을 계산한다(902). 먼저, 전력 계산기에서 추정된 채널 이득 값의 평균 전력을 계산하는데, 전력 계산기는 채널 추정기에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 입력받은 추정된 채널 이득 값의 전력을 계산하여 출력한다. 이후, 추정된 채널 이득 값의 평균 전력을 계산한 후, 계산된 평균 전력 값의 평균을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 평균기는 전력 계산기에서 출력된 전력값을 입력받아, 입력받은 전력값의 평균을 계산하여 출력한다. 즉, 제2 평균기를 통하여 가중치의 분모를 구성하는 값이 출력되면, 가중치의 분모를 구성하는 과정은 종료된다. 본 순서도에서는 가중치의 분자를 구성하는 값을 계산한 후, 가중치의 분모를 계산하는 순서로 도시하였지만, 가중치의 분자를 구성하는 값을 계산한 후, 가중치의 분모를 계산할 수도 있으며, 가중치의 분모와 분자를 구성하는 값을 동시에 계산할 수도 있음은 물론이다.
가중치의 분모를 구성하는 값을 계산한 후, 가중치의 분자를 구성하는 값을 계산한다(903). 먼저, 제1 공액 복소기는 채널 추정기로부터 추정된 채널 이득 값을 입력받아, 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값을 출력한다. 이후, 제2 곱셈기는 제1 공액 복소기에서 출력된 값과 파일럿 역확산기에서 출력된 값을 입력받아 각각 입력받은 값의 곱을 출력한다. 보다 구체적으로, 제2 곱셈기는 제1 공액 복소기에서 출력된 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수 값과 파일럿 역확산기에서 출력된 역확산된 파일럿 신호를 입력받아, 역확산된 파일럿 신호에 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수의 값의 곱을 출력한다. 이후, 추정된 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 출력한다. 즉, 제1 평균기는 제2 곱셈기에서 출력된 값을 입력받아, 입력받은 값의 평균을 출력한다. 보다 구체적으로, 제1 평균기는 제2 곱셈기에서 출력된 역확산된 파일럿 신호에 추정된 채널 이득 값의 켤레 복소수의 값의 곱을 입력받아, 입력받은 값의 평균을 출력한다. 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 출력한 후, 출력된 평균값 중 실수 값만을 출력한다. 보다 구체적으로, 실수기는 제1 평균기로부터 채널 이득의 켤레 복소수 값에 역확산된 파일럿 신호를 곱한 값의 평균을 입력받아, 입력받은 평균값 중 실수 값만을 출력한다. 출력된 평균값 중 실수 값만을 출력한 후, 출력된 실수값에서 노이즈 항을 제거한다. 즉, 노이즈 제거기는 실수기에서 출력된 값을 입력받아 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 항을 제거한다. 보다 구체적으로, 제3 곱셈기는 노이즈 추정기에서 출력된 노이즈 추정값을 입력받아 해당 계수를 곱한 값을 출력한다. 이후, 제2 가산기는 실수기에서 출력된 값과 제3 곱셈기에서 출력된 값의 마이너스 값을 입력받아 입력받은 각각의 값을 더하여 가중치의 분자를 구성하는 값에 포함된 노이즈 성분을 제거하면, 가중치 분자를 구성하는 과정은 종료된다.
가중치의 분모와 분자를 구성하는 값을 계산한 후에는 가중치를 계산한다(904). 보다 구체적으로, 제1 제산기는 노이즈 제거기에서 출력된 가중치를 구성하는 분모를 입력받고 제2 블록에서 출력된 가중치를 구성하는 분자를 입력받아, 노이즈 제거기에서 입력받은 값을 제2 블록에서 입력받은 값으로 나누어 가중치를 계산한다. 종래에 제공되는 수신기는 각 경로별 채널을 추정하는 채널 추정기를 구비하고, 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값을 보상하여 최대비 합성을 하고 있다. 즉, 최대비 합성은 채널 추정기의 출력 값인 채널 이득 값에 추정 에러가 없을 경우에 최적의 효과를 나타내고 있다. 그러나, 종래의 수신기에 구비된 채널 추정기는 단말기의 이동속도 및 입력 신호의 신호대 잡음비에 따라 채널 이득 값에 추정 에러가 발생되고 있다. 따라서, 본 발명에서는 보상기에서 채널 이득 값을 보상하기 전에 채널 추정기에서 출력된 채널 이득 값의 신호대 잡음비를 최대화할 수 있는 가중치를 적용한 것이다.
이후, 가중치가 계산되었으면, 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력한다(905). 보다 구체적으로, 제1 곱셈기에서는 제1 제산기에서 출력된 가중치와 채널 추정기에서 출력된 추정된 채널 이득 값을 입력받아 각각의 입력받은 값을 곱하여 가중치가 부여된 추정된 채널 이득 값을 출력하면, 본 발명에 따른 알고리듬은 종료된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
101: 파일럿 역확산기 102: 노이즈 추정기
103: 트래픽 역확산기 104: 채널 추정기
105: 웨이팅 블록 106: 보상부
107: MRC 108: 곱셈기
201: 웨이팅 블록 202: 제1 블록
203: 제2 블록 204: 제1 가산기
205: 제1 곱셈기 206: 제3 블록
207: 제1 평균기 208: 실수기
209: 노이즈 제거기 210: 채널 추정기
301: 제3 블록 302: 제1 공액 복소기
303: 제2 곱셈기 401: 제2 블록
402: 전력 계산기 403: 제2 평균기
501: 노이즈 제거기 502: 제3 곱셈기
503: 가산기 601: 보상부
602: 제2 공액 복소기 603: 제2 제산기
604: 보상기

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 다중 경로를 통한 신호들을 수신하기 위한 장치에 있어서,
    신호의 파일럿 신호(pilot signal)에 기반하여 채널 이득(channel gain)을 추정하는 채널 추정기(channel estimator);
    상기 채널 이득의 추정에 대한 에러(error)를 보상하기 위한 가중치(weight)를 결정하고,
    상기 채널 이득 및 상기 가중치에 기반하여 가중 채널 이득을 결정하는 웨이팅 블록(weighting block); 및
    상기 신호의 잡음, 상기 신호의 트래픽 신호, 및 상기 가중 채널 이득에 기반하여 보상값을 출력하는 보상부(compensator unit)를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 중 파일럿 성분을 역확산하여 상기 채널 추정기 및 상기 웨이팅 블록으로 상기 파일럿 신호를 전달하는 파일럿 역확산기(pilot despreader);
    상기 신호 중 잡음 성분을 추정하여 상기 웨이팅 블록 및 상기 보상부로 상기 잡음을 전달하는 노이즈 추정기(noise estimator); 및
    상기 신호 중 트래픽 성분을 역확산하여 상기 보상부로 상기 트래픽 신호를 전달하는 트래픽 역확산기(traffic despreader)를 더 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이팅 블록은, 상기 파일럿 신호, 상기 채널 이득 및 상기 잡음에 기반하여 제1 값을 결정하는 제1 블록;
    상기 채널 이득의 전력에 기반하여 제2 값을 결정하는 제2 블록;
    상기 제1 값 및 상기 제2 값에 기반하여 상기 채널 추정기에서의 상기 에러가 반영된, 상기 가중치를 출력하는 제1 제산기(divider); 및
    상기 채널 이득과 상기 가중치에 기반하여 상기 가중 채널 이득을 결정하는 제1 곱셈기(multiplier)를 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 블록은, 상기 채널 이득 및 상기 파일럿 신호에 기반하여 상기 파일럿 신호와 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값의 곱인 제3 값을 출력하는 제3 블록;
    상기 제3 값의 평균인 제1 평균 값을 출력하는 제1 평균기(averager);
    상기 제1 평균 값의 실수 값만을 출력하는 실수기; 및
    상기 실수기에서 출력된 값과 상기 잡음에 기반하여 상기 제1 값을 결정하는 노이즈 제거기(noise canceller)를 포함하는 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 블록은, 상기 추정된 채널 이득에 기반하여, 상기 추정된 채널 이득의 전력을 계산하는 전력 계산기(power calculator);
    상기 전력의 평균인 상기 제2 값을 결정하는 제2 평균기를 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가중치는 아래의 수학식에 의하여 결정되는 장치.
    Figure 112017078277384-pat00123

    여기서,
    Figure 112017078277384-pat00124
    는 상기 가중치를 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00125
    는 상기 파일럿 신호(
    Figure 112017078277384-pat00126
    )와 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값(
    Figure 112017078277384-pat00127
    )의 곱한 값의 평균을 구한 후, 실수 값만을 취한 것을 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00128
    는 상기 잡음에 대한 성분을 나타낸 것으로
    Figure 112017078277384-pat00129
    는 0번째 대응하는 계수를 나타낸 값이고
    Figure 112017078277384-pat00130
    는 상기 잡음을 나타낸 것이며,
    Figure 112017078277384-pat00131
    는 상기 채널 이득(
    Figure 112017078277384-pat00132
    )의 전력의 평균을 나타낸 것이다.
  7. 제1항에 있어서,
    다른 신호의 잡음, 상기 다른 신호의 트래픽 신호, 및 상기 다른 신호의 가중 채널 이득에 기반하여 다른 보상값을 결정하는 다른 보상부와,
    상기 보상값 및 상기 다른 보상값에 대해 최대 비 합성(maximal ratio combining, MRC)을 수행하는 합성부를 더 포함하고,
    상기 다른 신호는, 상기 다중 경로 중 다른 경로를 통해 상기 장치에 수신되는 신호인 장치.
  8. 제1항에 있어서 상기 웨이팅 블록은,
    상기 파일럿 신호, 상기 신호의 잡음, 상기 채널 이득에 기반하여, 상기 추정된 채널 이득의 수신 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio, SNR)을 최대화하기 위한 상기 가중치를 결정하는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 웨이팅 블록은, 상기 파일럿 신호, 상기 신호의 잡음, 상기 채널 이득, 및 상기 채널 이득의 전력에 기반하여, 상기 가중치를 결정하고,
    상기 보상부는, 상기 채널 이득의 켤레 복소수인 제2 켤레 복소수 값을 출력하는 제2 공액 복소기;
    상기 제2 켤레 복소수 값을 상기 잡음으로 나눈 제2 제산 값을 출력하는 제2 제산기; 및
    상기 제2 제산 값과 상기 트래픽 신호를 곱한 상기 보상값을 출력하는 보상기(compensator)를 포함하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 보상값은 아래의 수학식에 따라 결정되는 장치.
    Figure 112017078277384-pat00133

    여기서,
    Figure 112017078277384-pat00134
    는 상기 가중치를 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00135
    는 상기 잡음을 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00136
    는 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이며,
    Figure 112017078277384-pat00137
    는 상기 트래픽 신호를 나타낸 것이다.

  11. 무선 통신 시스템에서 다중 경로를 통한 신호들을 수신하기 위한 장치의 동작 방법에 있어서,
    신호의 파일럿 신호(pilot signal)에 기반하여 채널 이득(channel gain)을 추정하는 과정;
    상기 채널 이득의 추정에 대한 에러(error)를 보상하기 위한 가중치(weight)를 결정하는 과정과,
    상기 채널 이득 및 상기 가중치에 기반하여 가중 채널 이득을 결정하는 과정; 및
    상기 신호의 잡음, 상기 신호의 트래픽 신호 및 상기 가중 채널 이득에 기반하여 보상값을 출력하는 과정을 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 중 파일럿 성분을 역확산하여 상기 파일럿 신호를 결정하는 과정;
    상기 신호 중 잡음 성분을 상기 잡음을 결정하는 과정; 및
    상기 신호 중 트래픽 성분을 역확산하여 상기 트래픽 신호를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 가중치를 결정하는 과정은,
    상기 파일럿 신호, 상기 채널 이득 및 상기 잡음에 기반하여 제1 값을 결정하는 과정;
    상기 채널 이득에 기반하여 제2 값을 결정하는 과정;
    상기 제1 값 및 상기 제2 값에 기반하여, 상기 채널 이득 결정시 발생된 상기 에러가 반영된 상기 가중치를 출력하는 과정을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 값을 결정하는 과정은,
    상기 채널 이득 및 상기 파일럿 신호에 기반하여 상기 파일럿 신호와 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값의 곱인 제3 값을 결정하는 과정;
    상기 제3 값의 평균인 제1 평균값을 출력하는 과정;
    상기 제1 평균값의 실수 값 및 상기 잡음에 기반하여 상기 제1 값을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 값을 결정하는 과정은,
    상기 추정된 채널 이득에 기반하여, 상기 추정된 채널 이득의 전력을 계산하는 과정; 및
    상기 전력의 평균인 상기 제2 값을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 가중치는 아래의 수학식에 의하여 결정되는 방법.
    Figure 112017078277384-pat00138

    Figure 112017078277384-pat00139

    여기서,
    Figure 112017078277384-pat00140
    는 상기 가중치를 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00141
    는 상기 파일럿 신호(
    Figure 112017078277384-pat00142
    )와 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값(
    Figure 112017078277384-pat00143
    )의 곱한 값의 평균을 구한 후, 실수 값만을 취한 것을 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00144
    는 상기 잡음에 대한 성분을 나타낸 것으로
    Figure 112017078277384-pat00145
    는 0번째 대응하는 계수를 나타낸 값이고
    Figure 112017078277384-pat00146
    는 상기 잡음을 나타낸 것이며,
    Figure 112017078277384-pat00147
    는 상기 채널 이득(
    Figure 112017078277384-pat00148
    )의 전력의 평균을 나타낸 것이다.
  17. 제11항에 있어서,
    다른 신호의 잡음, 상기 다른 신호의 트래픽 신호, 및 상기 다른 신호의 가중 채널 이득에 기반하여 다른 보상값을 결정하는 과정과,
    상기 보상값 및 상기 다른 보상값에 대해 최대 비 합성(maximal ratio combining, MRC)을 수행하는 과정을 더 포함하고,
    상기 다른 신호는, 상기 다중 경로 중 다른 경로를 통해 상기 장치에 수신되는 신호인 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 가중치를 결정하는 과정은,
    상기 파일럿 신호, 상기 신호의 잡음, 상기 채널 이득에 기반하여, 상기 추정된 채널 이득의 수신 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio, SNR)을 최대화하기 위한 상기 가중치를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 가중치를 결정하는 과정은,
    상기 파일럿 신호, 상기 신호의 잡음, 상기 채널 이득, 및 상기 채널 이득의 전력에 기반하여, 상기 가중치를 결정하는 과정을 포함하고,
    상기 보상값을 결정하는 과정은,
    상기 채널 이득의 켤레 복소수인 제2 켤레 복소수 값을 결정하는 과정;
    상기 제2 켤레 복소수 값을 상기 잡음으로 나눈 제2 제산 값을 결정하는 과정; 및
    상기 제2 제산 값 및 상기 트래픽 신호를 곱하여 상기 보상값을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 보상값은 아래의 수학식에 따라 결정되는 방법.
    Figure 112017078277384-pat00149

    여기서,
    Figure 112017078277384-pat00150
    는 상기 가중치를 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00151
    는 상기 잡음을 나타낸 것이고,
    Figure 112017078277384-pat00152
    는 상기 채널 이득의 켤레 복소수 값을 나타낸 것이며,
    Figure 112017078277384-pat00153
    는 상기 트래픽 신호를 나타낸 것이다.
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