KR20000071213A - 수신방법 및 수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CMDA 방법을 채용한 시스템의 수신방법 및 수신기에 관한 것으로, 수신된 전송 신호를 이진화하는 수단(304)을 구비한다. 수신된 전송 신호는 한 희망 신호 및 다수의 간섭 신호들을 포함하며, 이 신호들은 각각 알려진 코드 집합중의 한 코드와 곱해진다. 다중 억세스 간섭을 효과적으로 제거하기 위해, 수신기는 희망 신호로부터 최소한 몇몇 간섭 신호들을 제거하는 수단(312), 간섭 제거후 희망 신호를 검출하는 수단(316), 수신된 전송 신호의 간섭 신호 개수 및 그들에 의해 사용된 코드들을 산정하는 수단(306, 310) 및 희망 신호로부터 인지된 신호들의 효과를 제거하기 위한 수단(312)을 구비한다.

Description

수신방법 및 수신기{A reception method and a receiver}

본 발명은 특히 CDMA 데이터 통신 시스템에 적용될 수 있다. CDMA는 확산 스펙트럼 기술을 기반으로하는 다중 억세스 방법이며, 이전에 사용된 FDMA 및 TDMA에 더하여 최근에는 셀룰라 무선 시스템에 사용되고 있다. CDMA는 종래의 방법들에 비해 주파수 계획의 단순성 및 스펙트럼 효율성등과 같은 많은 장점을 가진다.

CDMA 방법에서, 사용자의 협대역 데이터 신호는 그 데이터 신호보다 훨씬 넓은 대역을 가진 확산 코드와 곱해져서 상대적으로 광대역으로 된다. 종래의 시험 시스템에서는, 1.25MHz, 10MHz 및 25MHz와 같은 대역폭이 사용되고 있다. 곱하는 것과 관련하여, 데이터 신호는 사용될 전 영역으로 확산된다. 모든 사용자는 동시에 같은 주파수 대역을 사용함으로써 전송한다. 별개의 확산 코드가 기지국 및 이동국 사이의 각 접속에 대해 사용되고, 상이한 사용자들의 신호는 수신기에서 각 사용자의 확산 코드에 기초하여 서로와 구별될 수 있다. 그 목적은 확산 코드들이 상호 직교하도록, 즉 그들이 서로 상관하지 않도록 확산 코드들을 선택하는데 있다.

통상적으로 구축된 CDMA 수신기들의 상관기들(correlators)은 확산 코드에 기초하여 그들이 인식한 희망 신호와 동기된다. 수신기에서 데이터 신호는 전송 단계에서와 동일한 확산 코드로 그 신호를 곱함으로써 원래의 대역으로 복원된다. 이상적으로 어떤 다른 확산 코드와 곱해졌던 신호들은 상관하지 않으며 협대역으로 복원되지 않는다. 따라서 희망 신호의 관점에서, 그들은 잡음으로서 나타난다. 목적은 수많은 간섭 신호들 중 희망 사용자의 신호를 검출하는 것이어야 한다. 실제로, 확산 코드들은 상관하며, 다른 사용자들의 신호들은 수신된 신호를 선형적으로 왜곡시킴으로써 희망 신호의 검출을 보다 어렵게한다. 사용자들 서로간에 야기된 이 간섭은 다중 억세스 간섭이라 불린다.

여러 수신 방법들이 다중 억세스 간섭에 의해 야기된 신호 품질의 왜곡을 제거하도록 개발되어졌다. 이들은 통상적인 한 사용자 수신과 동시적인 멀티유저 검출을 허용하는 방법들을 둘 다 포함한다. 통상적인 한 사용자 수신에 있어서, 수신된 전송 신호는 희망 사용자의 신호 이외에 전송신호중 모든 다른 신호들을 무시하는 선형의 정합 필터와 상관된다. 이것은 구축이 간단하나 소위 근원(near-far) 현상에 영향받기 쉬우며, 이때 기지국에 가까운 전송기는 보다 멀리 떨어진 위치에 있는 전송기의 신호들을 방해할 수 있다.

최적의 멀티유저 검출기(multiuser detector;MUD)는 다수의 선형 정합 필터 및 비터비(Viterbi)-검출기를 포함한다. 한 알려진 선형의 멀티유저 검출기는 비상관(decorrelating) 검출기라 불리는 LS 검출기(least squares detector)이다. 이 검출기는 사용된 코드들의 상호 교차-상관을 필요로한다. 또한 다른 선형 검출기들이 최소 평균 평방 에러(minimum mean square error;MMSE)의 표준에 의해 개발되고 있다. 이 방법들은 수신된 신호의 신호 부분 공간을 예측하기 위한 목적의 부분공간 방법들과 유사하다. 이 방법들의 결점은 사용자의 수와 함께 지수함수적으로 증가하는 복잡성이다.

본 발명은 코드 분할 다중 억세스 방법을 채용하는 시스템의 수신방법에 관한 것이며, 여기서 신호들이 각각 알려진 다수의 코드들 중 한 코드로 곱해지는, 희망 신호 및 다수의 간섭하는 신호들을 포함하는 수신된 전송 신호가 이진화되고, 이 방법에서 최소한 희망 신호를 간섭하는 몇몇 신호들이 제거되고 간섭 제거 후 희망 신호가 검출된다.

도 1은 본 발명이 채용될 수 있는 시스템을 도시한다.

도 2는 타임 윈도우의 사용을 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 수신기 구조를 도시한 블록 다이어그램이다.

본 발명의 목적은 종래의 방법들의 결점들이 제거될 수 있는 수신 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 목적은 구축하기에 너무 복잡하지 않고 희망신호로부터 다중 사용자 간섭 효과를 효과적으로 제거하는 수신 방법 및 수신기를 제공하는데 있다.

이것은 전제부에 서술된 유형의 방법인, 간섭 신호들의 갯수 및 그들에 의해 사용된 코드들이 수신된 전송 신호에서 파악되고 파악된 신호들의 효과가 희망 신호에서 제거되는 것을 특징으로 하는 방법으로 이뤄진다.

본 발명은 또한 코드 분할 다중 억세스 방법을 채용한 시스템의 수신기에 관한 것으로, 수신기는 알려진 코드 집합 중 각각 한 코드와 곱해지는 한 희망신호 및 다수의 간섭 신호들을 포함하는 수신된 전송 신호를 이진화하기 위한 수단을 구비하고, 희망 신호로부터 최소한 약간의 간섭 신호를 제거하는 수단 및 간섭 제거후 희망 신호를 검출하는 수단을 구비한다. 본 발명에 따른 수신기는 수신된 전송 신호에서 다수의 간섭 신호와 그들에 의해 사용된 코드들을 산정하는 수단 및 희망 신호로부터 인식된 신호들의 효과를 제거하는 수단을 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 방법으로 몇가지 장점들이 성취된다. 동작을 위해, 본 발명의 방법은 사용된 코드 집합에 대한 정보만을 필요로 한다. 예를들어, 동작중인 사용자들의 코드들이나 사용자들의 수에 대한 정보는 수신기로 보내질 필요가 없다. 따라서 시스템의 신호전송 부하가 증가하지 않는다. 본 발명의 방법은 또한 에러들에 민감하지도 않다. 판단 중 어쩐 일인지 에러의 개수가 증가하는 경우, 신호의 품질은 갑자기 변화하지 않고 다만 점차적으로 악화된다.

코드 및 동작중인 사용자의 수는, 이들 파라미터들이 심볼 속도에 비교할 때 느리게 변화하기 때문에, 모든 심볼 검출과 관련하여 반드시 판단될 필요가 없다. 결과적으로 요구되는 처리 용량은 원한다면 감소될 수 있다. 따라서 본 방법은 관련 수신기의 처리 용량에 의존하는 바람직한 정확도를 가지고 적용될 수 있다.

이하에서 본 발명은 첨부된 도면과 함께 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명은 따라서 셀룰라 무선 시스템과 같이 코드 분할 억세스 방법을 채용한 시스템에 적용될 수 있다. 도 1은 한 셀에 관계되는 것과 같은 일반적인 CDMA 무선 시스템의 구조예를 도시한다. 한 셀에서, 시스템은 보통 한개의 기지국(100) 및 기지국과 양방향의 접속(108 내지 112)을 가지는 다수의 단말(102 내지 106)을 구비한다. 모든 단말에 의해 사용된 별개의 주파수 대역이 양 전송 방향(다운링크 및 업링크)에 대해 예비된다.

다음의 예에서 본 발명이 단말(102)에 적용된다고 가정하자. 그 단말은 기지국(100)으로부터 신호(108)를 수신한다. 모든 접속에 대해 동일한 주파수 대역이 사용되기 때문에, 단말(102)에 의해 수신된 합성 신호는 단말(104 및 106)로 의도된 신호(110 및 112)도 또한 포함한다. 신호를 보낼 때, 기지국은 각 단말에 의도된 신호를 관련 접속에 사용된 확산 코드와 곱한다. 따라서 각 접속은 서로 다른 별개의 확산 코드를 사용하며, 그 코드는 서로와 가능한 적게 간섭하도록, 달리 말하면 가능한 상호 직교한 것이도록 선택된다. 어떤 주어진 시간에 기지국들에서 사용하는 확산 코드들은 코드 집합을 형성한다.

단말에서, 수신된 합성 신호는 무선 주파수에서 중간 주파수로 전환되고 샘플링된다. 신호 성분들의 딜레이를 알기 위해, 신호의 임펄스 응답이 계측되고, 그 후 그 신호는 다수의 종래기술의 정합 필터들로 공급되는데, 이때 검출을 위한 적합한 파라미터들이 산출되며, 파라미터들의 개수는 K_i및 L_i가 코드 집합의 개수 및 기지국 i의 전파 경로를 참조할 때의 범위안에 있다. 따라서 수신된 신호는 다수의 단말들을 목표로 예정된 신호들을 구비하며, 그 신호들은 무선 경로상의 다중경로-방향으로 전파된다.

간섭 제거를 위해, 수신기의 목적은 먼저 동작중인 사용자의 수와 사용자 신호들과 곱해진 코드들을 찾는 것이다. 수신기는 기지국에 의해 사용된 코드 집합을 알아차린다. 수신기는 정합 필터들의 출력에 기초하여 동작중인 사용자의 수 및 간섭하는 사용자들의 수를 정한다. 여기에는 적용될 수 있는 다른 대안들이 있다. 수신된 신호는 슬라이딩 관측 윈도우에 의해 관측된다. 이것은 소정 개수의 샘플, 예를들어 열 개의 연속적인 샘플들이 선택된다는 것을 의미하며, 그 결정은 이들 열 개의 샘플을 사용한 정합 필터들의 출력을 기반으로 이뤄진다.

신호의 개수와 사용된 코드들은 다수의 정합 필터들에 의해, 수신된 전송 신호를 알려진 한 코드 집합의 코드들과 상관시킴으로써 산정될 수 있고, 그로부터 얻어진 결과는 소정의 시간 윈도우에 대해, 즉 샘플들의 개수에 대해 평균되고, 그 평균된 필터 출력들은 소정 임계값(threshold value)과 비교되고, 그 소정 임계값을 초과하는 파워를 갖는 코드들이 선택된다. 또는, 수신기가 가령 열개의 사용자들의 간섭 제거를 위해 고안되었으면, 임계를 최악으로 초과하는 열 개의 간섭 경로들이 놓여지고 그들이 간섭 제거에 포함된다.

본 발명의 다른 대안에 있어서, 간섭 신호의 개수 및 사용된 코드들은 다수의 정합 필터들에 의해, 수신된 전송 신호를 소정 시간 윈도우에 대해 한 타임에 한 샘플, 알려진 코드 세트의 코드들과 상관시킴으로써 산정되고, 그로부터 얻어진 결과는 크기 순으로 샘플-특정하게 배열되고, 가장 세기가 강한 것들 가운데 가장 자주 나타나는 코드들 및 경로들이 선택된다. 예를들어, 시간 윈도우의 길이가 열 개의 샘플이고, 어느 한 코드에 상응하는 정합 필터의 출력이 최소한, 말하자면 가령 4개의 가장 세기가 강한 출력들 가운데서 5번 나타나면, 그 관련 코드는 어떤 간섭하는 접속에 사용되고 있다고 추측될 수 있다. 이 방법이 채용될 때, 어떤 소정의 임계값들도 필요로 하지 않는다. 상기 예에서 사용된 수치는 단지 예로써 주어진 것일 뿐이다.

간섭하는 접속들의 개수와 그 접속들에 사용되는 코드들이 정해졌을 때, 할 일은 희망 신호로부터 간섭의 효과를 제거하는 것이다. 이 목적을 위해, 코드들 사이의 교차-상관(cross correlations)이 계측된 딜레이와 함께 산출되어야 한다.

종래의 코드 세트의 코드들 사이에 서로 다른 딜레이를 가진 상호 교차-상관은 수신기의 메모리에 미리 저장될 수 있고, 희망 신호로부터 인지된 신호들의 효과를 제거할 때 코드들 사이의 교차-상관은 메모리에 저장된 상관값을 이용하여 각 코드의 딜레이 차이와 함께 산출된다. 다른 대안은, 필요할 때마다 직접 교차-상관을 산출하는 것이다. 이 경우 산출의 횟수가 증가하지만, 다른 한편 메모리가 실질적으로 덜 필요로 해진다.

본 발명의 일실시예에서, 확산 코드 비트 지속기간(duration)의 정확도상의, 알려진 코드 집합의 코드들 사이의 교차-상관 행렬의 함수, 가령 그 역행렬 또는 상이한 딜레이 값을 갖는 상호 교차-상관이, 수신기의 메모리에 미리 저장된다. 만약 두 개의 미리 저장된 값들 사이에 딜레이 차이가 있으면, 그 보정 값은 메모리에 저장된 값들로부터 보간에 의해 얻어진다.

도 1에 도시된 예는 단말(102)에 비추어 더 탐구된다. 단말(102)은 기지국에 사용된 코드 세트를 인식하는 것뿐만 아니라, 당연히 인식한 확산 코드를 가진 신호(108)를 수신한다. 당연히, 단말은 동일한 주파수를 가지고 전송된 기지국의 모든 다른 신호들도 수신하며, 이 경우 다른 신호들(110 및 112)은 단말(104 및 106)을 목표로 예정된 것들이다. 그러나, 단말(102)은 미리 이들 신호의 존재에 대해 알지 못하며, 다만 이들 신호들을 식별되지 않은 간섭으로서 간주한다. 따라서 본 발명의 해법에서 단말은 상술한 방식으로 신호들의 개수와 그들에 의해 사용된 확산 코드들을 알아낸다. 도 2는 이 과정을 도시한다. 수신된 합성 신호는 따라서 슬라이딩 타임 윈도우(sliding time window)를 활용하여 검증된다. 도 2에서, 타임 윈도우 T_W가 열 개의 샘플을 측정한다고 가정하자. 희망 신호(108)는 심볼들(200 내지 206)을 포함한다. 단말은 정합 필터 뱅크에 의해 기지국에 사용된 코드 집합을 모두 경험하고, 신호(110 및 112)에 해당하는 좋은 상관이 어느 특정 확산 코드들에 나타나는 것을 관측한다. 다른 확산 코드들(208, 210)이 사용될 때, 고효율의 값들은 정합 필터들의 출력에 나타나지 않는다. 그러면 타임 윈도우는 원하는 개수의 샘플들에 대해 이동하고 계측이 다시 수행되며, 이것은 원하는 횟수만큼 반복된다. 이들 결과로부터 단말은 간섭 신호의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들을 추정할 수 있고, 이 정보에 기초하여 간섭 제거가 수행될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 수신기 구조의 예를 도시한 블록 다이어그램이다. 수신기는 무선 주파수부(302)를 통해 샘플링 수단(304), 일반적으로 신호가 원하는 샘플링 주파수로 샘플링되는 아날로그-디지털 변환기로 수신된 신호를 공급하는 안테나(300)를 포함한다. 샘플링된 신호는 여러개의 정합 필터들을 포함하는 필터 뱅크(306)로 공급된다. 정합 필터들은 종래 기술의 해법으로 구현될 수 있다. 샘플링된 신호는 샘플링 수단(304)으로부터, 알려진 방법들을 이용하여 임펄스 응답이 산출되는 딜레이 산정 수단(308)으로도 또한 공급된다. 산정된 딜레이는 필터 뱅크(306)로 제공된다.

필터 뱅크에서 수신된 전송 신호는 소정 코드 집합의 코드들과 상관된다. 필터 뱅크의 출력은 상술한 방법들을 이용하여 수신된 전송 신호로부터, 간섭 신호의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들을 산정하는 처리 수단(310)으로 제공된다. 처리 수단(310)은 가령 신호나 일반적인 프로세서에 의해, 또는 선택적으로, 분리되어 있는 부품들에 의해 프로그램-방식으로 바람직하게 구축될 수 있으며, 이것은 당업자에 있어 명백한 것이다.

따라서 처리 수단(310)에서 필터 뱅크(306)로부터 수신된 결과는 소정 타임 윈도우에 대해 평균될 수 있고, 평균된 필터들의 출력은 소정 임계값과 비교될 수 있고, 그 소정 임계값을 초과하는 파워를 갖는 코드들이 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 처리수단(310)에서, 필터 뱅크로부터 수신된 결과는 크기 순으로 샘플-특정하게 정렬될 수 있고, 몇몇 연속적인 계측 타임 윈도우들 동안, 가장 세기가 강한 것들 중에 가장 자주 나타나는 코드들이 선택된다.

또한, 수신기는 간섭 제거의 알려진 방법들을 사용하여 희망 신호로부터, 검출된 신호들의 효과를 제거하기 위한 수단(312)을 구비한다. 간섭 제거 수단(312)은 예를 들어 신호나 일반적인 프로세서에 의해, 프로그램-방식으로 바람직하게 구축될 수 있다. 수신기는 또한 확산 코드 비트 지속기간의 정확도상의 서로 다른 딜레이값과 함께 알려진 코드 집합의 코드들 사이의 상호 교차-상관들을 저장하는 메모리 수단(314)을 구비한다. 두 저장된 값들 사이에 딜레이 차이가 있다면, 간섭 제거 수단(312)은 보간에 의해 보정값을 산출한다.

또한 수신기는 간섭 제거후 희망 신호를 검출하는 수단(316)을 구비한다. 검출 수단(316)은 통상적인 방법들로 구축될 수 있다. 검출 수단으로부터 신호가 수신기의 다른 부분으로 제공된다.

당연히, 수신기는 필터들 및 증폭기들과 같은 다른 구성 요소들을 또한 구비하며, 이것은 당업자에게 자명한 것이다. 다만 그들이 본 발명과는 무관하기 때문에 도 3이나 설명에 포함되지 않는다.

본 발명이 첨부된 도면에 따른 예를 참조하여 설명되지만, 본 발명이 그것에 한정되지 않고 부가된 청구항들에 개시된 발명적 사상의 범주 안에서 여러가지 방법으로 변형될 수 있음은 명백한 것이다.

Claims (10)

1. 코드 분할 다중 억세스 방법을 채용하는 시스템의 수신방법에 있어서,

   수신된 전송 신호가 이진화되고,

   상기 수신된 전송 신호는 희망 신호와 다수의 간섭 신호들을 포함하고, 이 신호들은 각각 알려져 있는 다수의 코드들과 곱해지며,

   이 방법에서 최소한 몇몇 간섭 신호들이 희망 신호로부터 제거되고,

   희망 신호는 간섭 제거후 검출될 때,

   간섭 신호들의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들이 수신된 전송 신호에서 산정되고,

   검출된 신호들의 효과가 희망 신호로부터 제거됨을 특징으로 하는 수신 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   간섭 신호들의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들은 다수의 정합 필터들(306)에 의해, 수신된 전송 신호를 알려진 코드 세트의 코드들과 상관시킴으로써 산정되고, 그로부터 얻어진 결과들은 소정 타임 윈도우에 대해 평균되고, 평균된 출력은 소정 임계값과 비교되고, 소정 임계값을 초과하는 파워를 갖는 코드들이 선택됨을 특징으로 하는 수신 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   간섭 신호들의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들은 다수의 정합 필터들(306)에 의해, 수신된 전송 신호를 알려진 코드 집합의 코드들과, 소정 타임 윈도우인 동안 한 타임에 한 샘플 상관시킴으로써 산정되고, 그로부터 얻어진 결과는 크기 순으로 샘플-특정하게 배열되며, 가장 강한 결과들 중에서 가장 자주 나타나는 코드들이 선택됨을 특징으로 하는 수신 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   알려진 코드 집합의 코드들 사이에 상이한 딜레이 값들을 갖는 상호 교차-상관들이 수신기의 메모리(314)에 미리 저장되고, 희망 신호로부터 인지된 신호들의 효과를 제거할 때, 상기 코드들 사이의 교차-상관이 메모리에 저장된 상관 값들을 이용하여 각 코드의 딜레이 차이와 함께 산출됨을 특징으로 하는 수신 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   알려진 코드 집합의 코드들 사이에서, 확산 코드 비트 지속기간(duration)의 정확도상에서, 서로 다른 딜레이 값들을 갖는 상호 교차-상관들은 수신기의 메모리(314)에 미리 저장되고, 두 개의 미리 저장된 값들 사이에 딜레이 차이가 있으면, 보간에 의해 보정치가 얻어짐을 특징으로 하는 수신 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   희망 신호로부터 인지된 신호들의 효과를 제거할 때 코드들 사이의 교차-상관은 메모리(314)에 저장된 상관값들을 사용하여 각 코드의 딜레이 차이와 함께 산출됨을 특징으로 하는 수신 방법.
7. 코드 분할 다중 억세스 방법을 채용하는 시스템의 수신기에 있어서,

   수신된 전송 신호를 이진화하는 수단(304)을 구비하고,

   상기 수신된 전송 신호는 한 희망 신호와 다수의 간섭 신호들을 포함하고, 그 신호들은 각각 알려진 코드 집합중 한 코드와 곱해지며,

   희망 신호로부터 간섭 신호들의 최소한 일부를 제거하는 수단(312) 및

   간섭 제거후 희망 신호를 검출하는 수단(316)을 구비하며,

   수신된 전송 신호에서 간섭하는 신호들의 개수와 그들에 의해 사용된 코드들을 산정하는 수단(306, 310) 및

   희망 신호로부터 인지된 신호들의 효과를 제거하는 수단(312)을 구비함을 특징으로 하는 수신기.
8. 제 7항에 있어서,

   다수의 정합 필터들에 의해, 수신된 전송 신호를 알려진 코드 집합의 코드들과 상관시키는 다수의 산정 수단(306), 그로부터 얻어진 결과를 소정 타임 윈도우에 대해 평균을 내는 수단(310), 상기 평균된 필터들의 출력을 소정 임계치와 비교하는 수단(310) 및 상기 소정 임계치를 초과하는 파워를 갖는 코드들을 선택하는 수단(310)을 구비함을 특징으로 하는 수신기.
9. 제 7항에 있어서,

   다수의 정합 필터들에 의해, 수신된 전송 신호를 소정 타임 윈도우인 동안 한 타임에 한 샘플, 알려진 코드 집합의 코드들과 상관시키는 다수의 산정수단(306), 그로부터 얻어진 결과들을 크기 순으로 샘플-특정하게 정렬시키는 수단(310) 및 가장 파워가 강한 상기 결과들 중에서 가장 자주 나타나는 코드들을 선택하는 수단(310)을 더 구비함을 특징으로 하는 수신기.
10. 제 7항에 있어서,

    확산 코드 비트 지속기간의 정확도상에서, 상이한 딜레이 값을 갖는 알려진 코드 집합의 코드들 사이의 상호 교차-상관을 저장하는 메모리 수단(314)을 더 구비함을 특징으로 하는 수신기.