KR20010011216A - smart antenna system using the structure of prebeamformer about each multipath and adaptive equalization combiner each frequency bins - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스마트 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 다중경로 신호별 사전 빔 형성과 지연 시간 보상회로를 사용하는 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 적응 등화기에 관한 것이다.The present invention relates to a smart antenna system, and more particularly, to an adaptive equalizer in a frequency domain using an antenna array using a pre-beam shaping and a delay time compensation circuit for each multipath signal.
정보의 고속 광대역화 되어감에 따라 시스템은 높은 동작주파수가 요구되며, 다중경로에 의한 지연 확산(delay spread) 현상은 심각한 인접 부호간의 간섭(Inter-Symbol Interference : ISI)을 초래한다.As information becomes high-speed broadband, the system requires a high operating frequency, and delay spread due to multipath causes severe inter-symbol interference (ISI).
이것은 무선 통신 시스템의 동작을 제한하는 중요한 요인으로 부각되고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서 채널 등화기가 요구되어 진다.This is an important factor limiting the operation of the wireless communication system, and a channel equalizer is required to solve this problem.
높은 동작주파수의 사용은 서비스 반경을 점차 좁아지게 하여 동일채널을 사용한 인접 기지국셀 간의 거리를 더 가깝게 한다.The use of a high operating frequency gradually narrows the service radius, resulting in closer distances between adjacent base station cells using the same channel.
이것은 인접 기지국셀 간의 동일채널 간섭(Co-Channel Interference : CCI)의 증가를 초래하고, 시스템의 효율성 및 망의 성능 저하를 가지고 온다.This causes an increase in co-channel interference (CCI) between neighboring base station cells, bringing about system efficiency and network performance degradation.
종래 시영역 채널 등화기는 정보의 고속 광대역화에 의한 지연 확산(delay spread)의 증가로 많은 수의 TDL(Tap Delay Line) 구조가 필요하다.Conventional time-domain channel equalizers require a large number of Tap Delay Line (TDL) structures due to an increase in delay spread due to high-speed broadband of information.
이로 인한 채널 등화기의 복잡도는 실시간 시스템의 구현을 어렵게 만들게 되었다.This complexity of the channel equalizer makes it difficult to implement a real-time system.
따라서, 주파수 영역의 채널 등화기 구조가 제안되고 있다.Therefore, a channel equalizer structure in the frequency domain has been proposed.
상기 주파수 영역의 채널 등화기 시스템은 광대역 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 각 주파수 성분별로 적응 신호 처리를 해준다.The channel equalizer system in the frequency domain converts the wideband signal into the frequency domain and performs adaptive signal processing for each frequency component.
이렇게 함으로써, 상기 변환된 신호는 각 주파수 성분별로 협대역 신호로 가정할 수 있어, 상기 채널 등화기의 구조는 TDL 구조에 비해 매우 간단하고 복잡도가 적다는 이점이 있다.By doing so, the converted signal can be assumed to be a narrowband signal for each frequency component, so that the structure of the channel equalizer is very simple and less complicated than that of the TDL structure.
그러나, 동일채널 간섭(CCI) 환경에서는 느린 수렴성능을 보인다.However, it shows slow convergence performance in the co-channel interference (CCI) environment.
최근, 안테나 배열구조를 사용한 스마트 안테나 기술은 서비스 범위의 확대, 용량 증대, 시스템 효율성 증대, 실시간 시스템 구현의 용이성 등 많은 이점을 제공하기 때문에 고속의 무선 통신 시스템들을 구현할 때 필수적으로 고려되고 있다.Recently, smart antenna technology using an antenna array structure has been considered to be essential when implementing high-speed wireless communication systems because it provides many advantages such as extended service range, increased capacity, increased system efficiency, and ease of real-time system implementation.
뿐만 아니라, 스마트 안테나 기술은 다중경로 신호들을 공간적으로 분리하여 유효 지연 확산을 줄일 수 있기 때문에, 정보의 고속화가 심화되어짐에 따라 채널 등화기의 요구조건을 완화시켜주는 중요한 수단으로 부각되고 있다.In addition, since the smart antenna technology can spatially separate multipath signals to reduce the effective delay spread, the smart antenna technology has emerged as an important means for mitigating the requirements of the channel equalizer as the speed of information increases.
그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 채널 등화기는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the channel equalizer in the frequency domain using the antenna array according to the related art described above has the following problems.
첫째, 다중경로 신호의 입사 방향 추정 및 적응 알고리즘 구현에 복잡도가 커서 실시간 구현에 많은 어려움이 있다.First, since the complexity of the incidence direction estimation and the implementation of the adaptive algorithm of the multipath signal is large, there are many difficulties in real-time implementation.
둘째, 동일채널 혼신(CCI) 환경에서 느린 수렴성능을 보인다.Second, it shows slow convergence performance in the same channel interference (CCI) environment.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사이클릭 프리픽스(cycilc prefix) 프레임 구조를 갖는 단일 반송파 및 OFDM 전송방식의 고속 무선 통신 시스템에서, 사이클릭 프리픽스를 갖는 수신된 신호의 사이클릭(cyclic) 특성과 자기 상관 특성을 이용하여 다중경로 신호들의 지연 시간을 추정하고, 다중경로 신호별로 독립적인 빔 형성을 위한 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정하고, 상기 추정된 결과로부터 선택된 다중경로 신호별로 사전 빔 형성과 지연 시간 보상을 통하여 등화기에 입력하여 동일채널 간섭 신호를 효과적으로 제거하고, 주파수 영역의 적응 등화기를 이용하여 선택된 다중경로 신호들의 최적 결합을 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and in the high-speed wireless communication system of a single carrier and OFDM transmission system having a cyclic prefix frame structure, between the received signal having a cyclic prefix Estimating the delay time of multipath signals using cyclic and autocorrelation characteristics, estimating a pre-beamforming weight vector for independent beamforming for each multipath signal, and selecting the multipath signal selected from the estimated results The purpose is to effectively remove co-channel interference signals by inputting them to the equalizer through pre-beam formation and delay compensation, and to optimally combine the selected multipath signals using an adaptive equalizer in the frequency domain.
도 1 은 본 발명에 따른 사이클릭 프리픽스 프레임 구조를 갖는 단일 반송파 광대역 스마트 안테나 시스템 구성도1 is a configuration diagram of a single carrier wideband smart antenna system having a cyclic prefix frame structure according to the present invention
도 2 는 본 발명에 따른 단일 반송파 전송방식의 경우 주파수 영역의 적응 등화기 구성도2 is a configuration diagram of an adaptive equalizer in a frequency domain in the case of a single carrier transmission method according to the present invention
도 3 은 본 발명에 따른 OFDM 전송방식을 채택하는 광대역 스마트 안테나 시스템 구성도3 is a block diagram of a broadband smart antenna system employing the OFDM transmission method according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 OFDM 전송방식의 경우 주파수 영역의 적응 등화기 구성도4 is a block diagram of an adaptive equalizer in the frequency domain in the OFDM transmission method according to the present invention
도 5 는 본 발명에 따른 사전빔 형성기 뱅크 구성도5 is a schematic diagram of a prebeam former bank according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 다중경로 신호들의 지연시간 및 사전 빔 형성 가중치 벡터 추정기의 구성도6 is a block diagram of a delay time and a pre-beamforming weight vector estimator of multipath signals according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 따른 복소 순환 정합 여파 상관기 구성도7 is a block diagram of a complex cyclic matched filter correlator according to the present invention
도 8 (a)는 본 발명에 따른 신호 전력 결합기 구성도8 (a) is a block diagram of a signal power combiner according to the present invention
(b)는 본 발명에 따른 신호 진폭 결합기 구성도(b) is a block diagram of a signal amplitude combiner according to the present invention
도 9 는 본 발명에 따른 다중경로 빔 형성 가중치 벡터 추정기의 구성도9 is a block diagram of a multipath beamforming weight vector estimator according to the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10a, 10b : 동기부 20 : 사전 빔 형성부10a, 10b: synchronizer 20: pre-beam forming unit
21, 31 : 사이클릭 픽스 제거기 22 : 빔 형성기21, 31: cyclic fix remover 22: beam former
23 : 직/병렬 변환부 30 : 추정부23: serial / parallel conversion unit 30: estimation unit
32 : 복소 순환 정합 여파 상관기 32a : 심벌 패턴 발생부32: complex cyclic matching filter correlator 32a: symbol pattern generation unit
32b : 순환 쉬프트 레지스터부 32c : 블록 데이터 버퍼부32b: cyclic shift register section 32c: block data buffer section
32d : 교차 상관부 33 : 신호 결합기32d: cross correlator 33: signal combiner
34 : 빔 형성 가중치 벡터 추정기 34a : 빔 형성 가중치 발생부34: beamforming weight vector estimator 34a: beamforming weight generator
34b : 빔 형성 가중치 벡터 발생부 34c : 빔 형성 가중치 생성기34b: beamforming weight vector generator 34c: beamforming weight generator
35 : 지연 시간 추정기 40 : 지연 시간 보상부35: delay time estimator 40: delay time compensation unit
50a, 50b : 적응형 등화부 51, 53 : FFT부50a, 50b: Adaptive equalizer 51, 53: FFT part
52 : IFFT 부 54 : 가중치 갱신부52: IFFT unit 54: weight update unit
55 : 벡터 생성기 56 : 차분기55: vector generator 56: difference
57 : 등화기부 60 : 판정부57: equalizing unit 60: determination unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 적응 등화기의 특징은 다수개의 안테나 배열을 통해 수신된 신호를 이용하여 신호의 프레임 동기, 타이밍 동기, 주파수 동기등을 수행하는 동기부와, 상기 동기부에서 출력된 신호는 훈련 또는 학습 구간 동안 파일럿 신호가 갖는 특성을 이용하여 다중경로에 대한 지연 시간을 추정하고, 상기 추정된 지연 시간 정보를 통하여 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정하는 추정부와, 상기 추정부에서 출력된 사전 빔 형성 가중치 벡터를 상기 동기부에서 출력된 신호에 적용하여 동일 경로별 신호 성분을 결합하기 위해 다중 경로 신호별로 독립 빔을 형성하는 사전 빔 형성부와, 상기 추정된 지연시간 만큼 상기 사전 빔 형성부를 통해 출력된 다중경로 별 신호의 지연된 시간을 보상하여 각 다중경로 신호들의 수신된 시간을 일치시키는 지연시간 보상부와, 상기 지연 시간 보상부에서 출력된 신호를 주파수 영역에서 등화시키는 적응형 등화부를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of an adaptive equalizer in a frequency domain using an antenna array according to the present invention for achieving the above object is to perform frame synchronization, timing synchronization, frequency synchronization, etc. of a signal using signals received through a plurality of antenna arrays. The synchronization unit and the signal output from the synchronization unit estimate a delay time for a multipath using characteristics of a pilot signal during a training or learning period, and calculate a pre-beam shaping weight vector based on the estimated delay time information. An estimator for estimating and a prebeam forming unit for forming an independent beam for each multipath signal in order to combine signal components for the same path by applying the pre-beam shaping weight vector output from the estimator to the signal output from the synchronizer And a delayed time of the signal for each multipath output through the pre-beam forming unit by the estimated delay time. And a delay compensator for compensating the liver to match the received time of each multipath signal, and an adaptive equalizer for equalizing the signal output from the delay time compensator in a frequency domain.
본 발명의 특징에 따른 작용은 다중경로 및 동일채널 간섭 환경에서 일반적인 사이클릭 프리픽스 구조를 갖는 단일 반송파 전송방식을 채택하는 구조와 OFDM 전송방식을 채택하는 구조를 갖는 광대역 무선 통신 시스템을 위한 스마트 안테나 시스템으로서, 사전 빔 형성과 주파수 영역의 적응 등화기가 결합된 구조를 갖고 있으며, 이를 통하여 다중경로 신호들의 최적 결합과 동일채널 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.An operation according to the characteristics of the present invention is a smart antenna system for a broadband wireless communication system having a structure employing a single carrier transmission scheme having a cyclic prefix structure and a scheme employing an OFDM transmission scheme in a multipath and co-channel interference environment. As a result, it has a structure in which pre-beam formation and adaptive equalizer in frequency domain are combined, thereby effectively eliminating co-channel interference and optimal combining of multipath signals.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 적응 등화기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of a frequency domain adaptive equalizer using an antenna array according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1, 3 은 광대역 무선 통신 시스템을 위한 스마트 안테나의 전체 구성도로 서, 도 1 은 사이클릭 프리픽스 프레임 구조를 갖는 단일 반송파 전송방식의 시스템 구성도이고, 도 3 은 다수의 부반송파를 통해 신호가 전송되는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송방식의 시스템 구성도를 나타낸다.1 and 3 are overall configuration diagrams of a smart antenna for a broadband wireless communication system, FIG. 1 is a system configuration diagram of a single carrier transmission method having a cyclic prefix frame structure, and FIG. 3 is a signal transmission through a plurality of subcarriers. A system configuration diagram of an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) transmission scheme is shown.
상기 도 1, 3을 보면 다수개의 안테나로 각각 수신되는 신호의 동기를 일치시킨 후, 상기 각각의 안테나에 상응하여 샘플된 신호를 출력하는 동기부(10a, 10b)와, 상기 동기부(10a, 10b)에서 출력된 신호를 이용하여 다중경로에 대한 지연 시간을 추정하고, 상기 추정된 지연 시간 정보를 통하여 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정하는 추정부(30)와, 상기 추정부(30)에서 출력된 사전 빔 형성 가중치 벡터를 상기 동기부(10a, 10b)에서 출력된 신호에 적용하여 동일 경로별 신호 성분을 결합하기 위해 다중 경로 신호별로 독립 빔을 형성하는 사전 빔 형성부(20)와, 상기 추정된 지연시간 만큼 상기 사전 빔 형성부(20)를 통해 출력된 다중경로 별 신호의 지연된 시간을 보상하여 각 다중경로 신호들의 수신된 시간을 일치시키는 지연시간 보상부(40)와, 상기 지연 시간 보상부(40)에서 출력된 신호를 주파수 영역에서 등화시키는 적응형 등화부(50a)(50b)와, 상기 적응형 등화부(50a)(50b)에서 출력된 다수개의 시영역 신호를 보상하는 판정부(60)로 구성된다.1 and 3, the synchronization units 10a and 10b for synchronizing the signals received by the plurality of antennas and outputting the sampled signals corresponding to the respective antennas, and the synchronization units 10a and An estimator 30 estimating a delay time for the multipath using the signal output from 10b), and an estimator 30 estimating a pre-beam shaping weight vector based on the estimated delay time information, and an output from the estimator 30. A pre-beam forming unit 20 for forming an independent beam for each multi-path signal to apply the pre-beam forming weight vector to the signals output from the synchronization units 10a and 10b to combine signal components for the same path, and A delay time compensator 40 for compensating a delayed time of a signal for each multipath output through the pre-beam forming unit 20 by an estimated delay time and matching the received time of each multipath signal with the delay time; Bo Adaptive equalizers 50a and 50b for equalizing the signals output from the unit 40 in the frequency domain, and a determination unit for compensating a plurality of time domain signals output from the adaptive equalizers 50a and 50b. It consists of 60.
그리고 도 2, 4 는 각 다중경로 신호별로 사전 빔이 형성되어 들어온 신호를 주파수 영역에서 등화시키는 주파수 영역 적응 등화기의 구성도를 나타낸 것으로서, 도 2 는 단일 반송파 전송방식의 적응 등화기 구성도이고, 도 4 는 OFDM 전송방식의 적응 등화기 구성도이다.2 and 4 are diagrams showing the configuration of a frequency domain adaptive equalizer for equalizing a signal having a pre-beam formed in each multipath signal in a frequency domain, and FIG. 2 is a configuration diagram of an adaptive equalizer of a single carrier transmission method. 4 is a block diagram of an adaptive equalizer of the OFDM transmission scheme.
상기 도 2를 보면 상기 지연 시간 보상부(40)에서 출력된 다수개의 다중경로 별 시영역 신호를 다수개의 주파수 영역 신호로 변환하는 다수개의 제 1 FFT부(51)와,2, a plurality of first FFT units 51 converting a plurality of multipath time-domain signals output from the delay time compensator 40 into a plurality of frequency-domain signals;
상기 제 1 FFT부(51)에서 출력된 다수개의 주파수 영역 신호의 왜곡을 각각 보상해주는 등화기부(57)와, 상기 등화기부(57)에서 출력된 다수개의 주파수 영역 신호를 다수개의 시영역 신호로 변환하는 IFFT부(52)와, 상기 IFFT부(52)에서 출력된 시영역 신호와 훈련신호 또는 상기 출력된 시영역 신호를 판정한 신호를 이용하여 차신호를 구하여 다수개의 주파수 영역 신호로 변환하는 제 2 FFT부(53)와, 상기 제 2 FFT부(53)와 제 1 FFT부(51)에서 출력된 각각의 주파수 영역 신호를 결합하여 주파수 영역에서 적응 빔을 형성하는 가중치 갱신부(54)로 구성된다.An equalizer 57 for compensating for distortion of a plurality of frequency domain signals output from the first FFT unit 51 and a plurality of frequency domain signals output from the equalizer 57 as a plurality of time domain signals; The IFFT unit 52 converts the difference signal into a plurality of frequency domain signals using a signal obtained by determining the time domain signal and the training signal output from the IFFT unit 52 and the output time domain signal. A weight updating unit 54 combining the second FFT unit 53 and the respective frequency domain signals output from the second FFT unit 53 and the first FFT unit 51 to form an adaptive beam in the frequency domain. It consists of.
그리고 도 4를 보면 상기 지연 시간 보상기(40)에서 출력된 다수개의 다중경로 별 시영역 신호를 다수개의 주파수 영역 신호로 변환하는 FFT부(51)와, 상기 FFT부(51)에서 출력된 다수개의 주파수 영역 신호의 왜곡을 각각 보상해주는 등화기부(57)와, 상기 등화기부(57)에서 출력된 다수개의 주파수 영역 신호를 하나의 백터값으로 만들어 주는 벡터 생성기(55)와, 상기 벡터 생성기(55)에서 출력된 신호와 훈련신호 또는 상기 출력된 신호를 판정한 신호를 이용하여 차신호를 구하고, 상기 차신호와 FFT부(51)에서 출력된 각각의 주파수 영역 신호를 결합하여 적응 빔을 형성하는 가중치 갱신부(54)로 구성된다.4, an FFT unit 51 converting a plurality of multipath-specific time domain signals output from the delay time compensator 40 into a plurality of frequency domain signals, and a plurality of outputs from the FFT unit 51. An equalizer 57 for compensating for distortion of the frequency domain signal, a vector generator 55 for making a plurality of frequency domain signals output from the equalizer 57 into one vector value, and the vector generator 55 Obtaining a difference signal using a signal outputted from the signal and a training signal or a signal determined from the output signal, and combining the difference signal with each of the frequency domain signals output from the FFT unit 51 to form an adaptive beam. And a weight updater 54.
도 5 는 각각의 다중경로를 위한 독립 빔을 형성하기 위하여 사전 빔 형성 가중치 벡터와 안테나 배열에 입사된 동일 경로별 성분을 결합시키는 역할을 수행하는 빔 형성 뱅크 구성도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a beamforming bank configured to combine a pre-beamforming weight vector and components of the same path incident on an antenna array to form an independent beam for each multipath.
상기 도 5를 보면 상기 동기부(10a, 10b)에서 출력된 다수개의 샘플 신호에서 프리픽스를 제거하는 다수개의 사이클릭 프리픽스 제거기(21)와, 상기 각 사이클릭 프리픽스 제거기(21)에서 출력된 신호와 상기 추정부(30)에서 출력된 사전 빔 형성 가중치 벡터에 의해서 가중합된 신호를 각각 결합하여 동일 경로 신호 별로 신호를 결합시키는 다수개의 빔 형성기(22)와, 상기 다수개의 빔 형성기(22)에서 출력되는 동일 경로별 신호를 병렬로 변환하는 다수개의 직/병렬 변환부(23)로 구성된다.Referring to FIG. 5, a plurality of cyclic prefix cancellers 21 for removing a prefix from a plurality of sample signals output from the synchronization units 10a and 10b, and a signal output from each of the cyclic prefix removers 21 and A plurality of beam formers 22 for combining the signals weighted by the pre-beam shaping weight vector output from the estimator 30 and combining the signals for the same path signal, and the plurality of beam formers 22 It is composed of a plurality of serial / parallel converter 23 for converting the output signal of the same path in parallel.
도 6 은 사전 빔 형성과 다중경로 신호별 지연 시간 보상을 위하여, 초기 학습 또는 훈련 구간 동안 안테나 배열을 통해 입사된 학습 또는 훈련 신호가 갖는 신호 특성을 이용하여 각각의 다중경로 신호별 지연 시간 추정기를 통해 다중 경로 신호별 지연 시간 추정 및 사전 빔 형성 가중치 벡터 추정기를 통해 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정하는 구성도이다.FIG. 6 illustrates a delay time estimator for each multipath signal using signal characteristics of a learning or training signal incident through an antenna array during an initial learning or training interval for pre-beam formation and compensation for delay time for each multipath signal. The delay time estimation for each multipath signal and the pre-beam shaping weight vector estimator are used to estimate the pre-beam shaping weight vector.
상기 도 6을 보면 상기 추정부(30)는 상기 동기부(10a, 10b)에서 출력된 다수개의 샘플 신호에서 프리픽스를 제거하는 다수개의 사이클릭 프리픽스 제거기(31)와, 상기 다수개의 사이클릭 프리픽스 제거기(31)에서 출력된 각각의 신호를 기준 신호와 교차상관을 시키는 다수개의 복소 순환 정합 여파 상관기(32)와, 상기 복소 순환 정합 여파 상관기(32)에서 출력된 신호를 하나의 신호로 결합하는 신호 결합기(33)와, 상기 신호 결합기(33)에서 출력된 신호로부터 각각의 다중경로에 대한 지연 시간을 추정하는 지연시간 추정기(35)와, 상기 다수개의 사이클릭 프리픽스 제거기(31)에서 출력된 신호와 상기 지연시간 추정기(35)에서 추정된 지연시간 정보를 이용하여 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정하는 빔형성 가중치 벡터 추정기(34)로 구성된다.6, the estimator 30 includes a plurality of cyclic prefix removers 31 for removing a prefix from a plurality of sample signals output from the synchronizers 10a and 10b, and the plurality of cyclic prefix removers. A plurality of complex cyclic matched filter correlators 32 which cross-correlate each signal output from (31) with a reference signal, and a signal combining the signals output from the complex cyclic matched filter correlator 32 into one signal. A combiner 33, a delay time estimator 35 for estimating a delay time for each multipath from the signal output from the signal combiner 33, and a signal output from the plurality of cyclic prefix cancellers 31 And a beamforming weight vector estimator 34 estimating a pre-beamforming weight vector using the delay time information estimated by the delay time estimator 35.
도 7 은 입사된 학습 또는 훈련 신호와 상호 상관값을 얻기 위한 복소 순환 정합 여파 상관기 구성도이다.7 is a block diagram of a complex cyclic matched filter correlator for obtaining a cross correlation with an incident learning or training signal.
상기 도 7을 보면 기준 신호를 출력시키는 심벌 패턴 발생부(32a)와, 상기 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력된 기준 신호를 순환 이동시키면서 출력하는 순환 쉬프트 레지스터부(32b)와, 상기 순환 쉬프트 레지스터(32b)를 통해 순환 이동시키면서 출력되는 기준 신호와 블록 데이터 버퍼(32c)에 저장된 사이클릭 프리픽스제거기(31)를 통해 출력된 한 블록 데이터 신호를 교차 상관시키는 교차 상관부(32d)로 구성된다.Referring to FIG. 7, a symbol pattern generator 32a outputs a reference signal, a cyclic shift register unit 32b for cyclically moving a reference signal output from the symbol pattern generator 32a, and the cyclic shift. And a cross correlation unit 32d for cross-correlating a reference signal outputted while cyclically moving through the register 32b and a block data signal outputted through the cyclic prefix remover 31 stored in the block data buffer 32c. .
그리고 상기 심벌 패턴 발생기(32a) 출력 값은 상기 도 1 과 같이 사이클릭 프리픽스 프레임 구조를 갖는 단일 반송파에 의한 전송방식인 경우 PN 신호열의 공액복소를 취한 값이 되며, 상기 도 3 과 같이 OFDM 전송방식인 경우 주파수 영역에서 균일한 진폭을 갖는 BPSK, QPSK, M진 PSK 등으로 변조된 기준이 되는 신호를 IDFT을 통해 시영역으로 변환된 신호의 공액복소를 취한 값이 된다.The symbol pattern generator 32a output value is a value obtained by conjugating the PN signal sequence in the case of a single carrier transmission system having a cyclic prefix frame structure as shown in FIG. 1, and an OFDM transmission scheme as shown in FIG. In this case, the complex signal of the signal transformed into BPSK, QPSK, M-ary PSK, etc. having a uniform amplitude in the frequency domain is converted to the time domain through IDFT.
도 8 은 다중경로 신호의 지연 시간을 추정기의 입력으로 사용하기 위하여, 상기 도 6에서 보듯이 복소 정합 여파 상관기(32)를 통해 독립적으로 얻어진 교차 상관값을 결합하는 신호 결합기로써, 도 8 (a)와 같이 전력 결합을 하는 신호 전력 결합기(33a)와, 도 8 (b)와 같이 진폭 결합을 하는 신호 진폭 결합기(33b)가 있다.FIG. 8 is a signal combiner combining the cross correlation values independently obtained through the complex matched filter correlator 32, as shown in FIG. 6, in order to use the delay time of the multipath signal as the input of the estimator. ), There is a signal power combiner 33a for power combining and a signal amplitude combiner 33b for amplitude combining as shown in FIG.
도 9 는 다중경로 신호별 사전 빔 형성 가중치 벡터 추정기를 나타낸 구성도이다.9 is a diagram illustrating a pre-beamforming weight vector estimator for each multipath signal.
상기 도 9를 보면 기준 신호를 출력시키는 심벌 패턴 발생부(32a)와, 상기 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력된 신호를 추정된 다중경로 신호별 지연 시간만큼 순환 이동 후 출력하는 순환 쉬프트 레지스터부(32b)와, 상기 순환 쉬프트 레지스터부(32b)의 출력신호를 각 안테나 요소 별로 사이클릭 프리픽스가 제거된 입력 신호들과 가중합을 구하여 다중경로 신호별 사전빔 형성가중치를 구하는 다수개의 빔형성 가중치 생성기(34c)와, 상기 다수개의 빔 형성 가중치 생성기(34c)의 출력신호를 하나의 벡터로 구성하여 다중 경로 신호별 사전 빔 형성 가중치 벡터를 구하는 다수개의 벡터 형성기(34b)로 구성된다.Referring to FIG. 9, a symbol pattern generator 32a outputs a reference signal, and a cyclic shift register unit cyclically shifts the signal output from the symbol pattern generator 32a by an estimated delay time for each multipath signal. (32b) and a plurality of beamforming weights to obtain the weighted sum of the output signals of the cyclic shift register unit 32b with the input signals from which the cyclic prefix has been removed for each antenna element to obtain the prebeam shaping weights for the multipath signals. A generator 34c and a plurality of vector generators 34b configured to obtain output beams of the plurality of beamforming weight generators 34c into one vector to obtain a prebeaming weighting vector for each multipath signal.
이와 같이 구성된 빔형성 가중치 벡터 추정기(34)의 상기 심벌 패턴 발생기(32a)에서 발생된 신호는 추정된 다중경로 신호별 지연 시간만큼 순환 쉬프트 레지스터부(32b)를 통하여 순환 이동되고, 상기 순환 이동된 신호는 각 안테나 별로 사이클릭 프리픽스가 제거된 입력 신호들과의 가중합을 구한다.The signal generated by the symbol pattern generator 32a of the beamforming weight vector estimator 34 configured as described above is cyclically moved through the cyclic shift register part 32b by the estimated delay time for the multipath signal, and the cyclically shifted The signal is weighted with the input signals from which the cyclic prefix is removed for each antenna.
여기서, 얻어진 값은 벡터 형성기를 통하여 다중경로 신호별 사전 빔 형성 가중치 벡터를 구한다.Here, the obtained value obtains a pre-beam shaping weight vector for each multipath signal through a vector former.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 적응 등화기의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the adaptive equalizer in the frequency domain using the antenna array according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 다수개의 안테나를 통해 들어온 신호는 블록 단위로 처리되고, 안테나 배열을 통해서 입사된 신호는 동기부(10a, 10b)를 통하여 동기가 이루어진다.First, signals input through a plurality of antennas are processed in block units, and signals incident through the antenna array are synchronized through the synchronization units 10a and 10b.
그리고 이를 통해 샘플링된 입력 신호를 얻게 된다.This results in a sampled input signal.
이어 도 7 과 같이 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력된 신호를 사이클릭 쉬프트(shift) 시키면서 도 6에서 보듯이 각 안테나의 복소 순환 정합 여파 상관기(32)를 통하여 사이클릭 프리픽스가 제거된 입력 신호 블록과의 상관값을 측정한다.Subsequently, as shown in FIG. 6, the cyclic prefix is removed through the complex cyclic matched filter correlator 32 of each antenna while cyclically shifting the signal output from the symbol pattern generator 32a as shown in FIG. 7. Measure the correlation with the block.
이와 같이 각각의 출력된 값은 신호 결합기(33)를 통하여 도 8 (a)와 같이 신호 전력 결합기(33a)에 의해 전력 결합을 하거나, 도 8 (b)와 같이 신호 진폭 결합기(33b)에 의해 진폭 결합을 한다.As such, the output values are combined by the signal power combiner 33a as shown in FIG. 8 (a) through the signal combiner 33, or by the signal amplitude combiner 33b as shown in FIG. 8 (b). Make amplitude coupling.
상기 신호 결합기(33)를 통해 결합된 신호는 다중경로 지연 시간 추정기(35)를 통하여 특정 임계 상관값 이상인 곳에서, 기준 신호열의 순환 이동된 정도로부터 다중경로 신호의 지연 시간을 추정하게 된다.The signal coupled through the signal combiner 33 estimates the delay time of the multipath signal from the degree of circular shift of the reference signal sequence, where the multipath delay time estimator 35 is above a certain threshold correlation value.
이를 이용하여 입력 신호와 순환 이용된 기준 신호열과의 곱을 하여 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정한다.Using this, the pre-beamforming weight vector is estimated by multiplying the input signal with the cyclically used reference signal sequence.
이어 상기 정보로부터 각각의 다중경로 신호들을 위한 독립적인 빔을 형성하기 위하여, 도 5 와 같이 빔 형성 뱅크를 통하여 빔 형성 가중치 벡터와 안테나 배열에 입사된 동일 경로별 성분을 결합한다.In order to form an independent beam for each of the multipath signals from the above information, the beamforming weight vector and the same path-specific components incident on the antenna array are combined through the beamforming bank as shown in FIG. 5.
그리고, 지연 시간 보상기(40)를 통해 추정된 다중경로 신호별 지연 시간만큼 보상을 시켜준 후, 적응형 등화부(50a, 50b)의 입력으로 들어가게 된다.After compensation by the delay time for each multipath signal estimated by the delay time compensator 40, and enters the input of the adaptive equalizer (50a, 50b).
상기 적응형 등화부(50a,50b)의 입력 신호는 도 2, 4에서 보듯이 FFT부(51)를 통하여 주파수 영역의 신호로 변환된다.The input signals of the adaptive equalizers 50a and 50b are converted into signals in the frequency domain through the FFT unit 51 as shown in FIGS. 2 and 4.
상기 변환된 신호는 각각의 주파수 성분별로 적응 알고리즘을 통하여 원하는 MSE(Mean Square Error)로 수렵시켜 나간다.The converted signal is hunted down to a desired mean square error (MSE) through an adaptive algorithm for each frequency component.
즉, 초기 학습 또는 훈련 구간 동안에는 알고 있는 기준 신호와의 MSE가 작아지는 방향으로 상기 적응형 등화부(50a, 50b)를 적응시켜 나간다.That is, during the initial learning or training period, the adaptive equalizers 50a and 50b are adapted to reduce the MSE with the known reference signal.
그리고, 학습 또는 훈련기간이 지난 이후에는 상기 출력된 신호를 판단(decision)하여 상기 신호를 기준 신호로 삼고 상기 적응형 등화부(50a, 50b)를 계속 적응시켜 나간다.After the learning or training period has passed, the output signal is determined to use the signal as a reference signal, and the adaptive equalizers 50a and 50b are continuously adapted.
제 1 실시예First embodiment
도 1, 2 는 사이클릭 프리픽스 프레임 구조를 사용하는 단일 반송파 전송방식의 전체 시스템 구성도를 나타낸다.1 and 2 show an overall system configuration of a single carrier transmission method using a cyclic prefix frame structure.
다중경로 및 동일 채널 간섭 환경에서 안테나 배열을 통하여 입사된 신호는 동기부(10a)를 통해 프레임 동기, 타이밍 동기, 주파수 동기등을 수행하고, 각 안테나 별로 샘플링과 A/D 변환기를 통하여 입력 신호를 얻는다.In the multipath and co-channel interference environment, the signal incident through the antenna array performs frame synchronization, timing synchronization, frequency synchronization, etc. through the synchronization unit 10a, and inputs the signal through the sampling and A / D converters for each antenna. Get
샘플링된 입력 신호는 도 5, 6에서 보듯이 앞단에서 사이클릭 프리픽스 제거기(21)(31)를 통해 사이클릭 프리픽스가 제거되고 신호 처리 과정을 거치게 된다.As shown in FIGS. 5 and 6, the sampled input signal is subjected to a signal processing process by removing the cyclic prefix through the cyclic prefix remover 21 and 31.
임의의 a 번째 안테나를 통해 샘플링된 입력 신호 벡터와 사이클릭 프리픽스가 제거된 신호 벡터는 다음 수학식 1과 같이 표현된다.Input signal vector sampled through any a-th antenna Signal Vectors with and Cyclic Prefixes Removed Is expressed by Equation 1 below.
, a = 1,, A , a = 1, , A
상기 수학식 1에서 m은 m 번째 전송된 블록을 나타내며, N 은 한 블록의 크기를 나타낸다.In Equation 1, m represents the m-th transmitted block, N represents the size of one block.
그리고 우선적으로 다중경로 신호별 지연 시간을 추정하게 되는데, 도 7 과 같은 방법으로 다중 경로의 지연 시간을 추정한다.First, delay time for each multipath signal is estimated. As shown in FIG. 7, delay time of the multipath signal is estimated.
도 7을 보면 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력된 기준 PN 코드 신호열의 공액복소를 취한 출력 값을 순환 이동 레지스터부(32b)를 통하여 순환 이동시키면서 샘플링된 입력신호와의 교차 상관을 얻어내는 복소 순환 정합 여파 상관기(32)를 나타낸다.Referring to FIG. 7, a complex that obtains a cross correlation with a sampled input signal while cyclically moving an output value obtained by conjugating the reference PN code signal sequence output from the symbol pattern generator 32a through the circular shift register unit 32b. A cyclic matched filter correlator 32 is shown.
상기 복소 순환 정합 여파 상관기(32)의 교차 상관 출력 값은 도 6에서 보듯이 신호 결합기(33)를 통하여 결합되며, 다음 수학식 2와 같이 표현된다.The cross correlation output value of the complex cyclic matched filter correlator 32 is combined through the signal combiner 33 as shown in FIG.
그리고 상기 신호 결합기(33)는 도 8 (a)와 같이 신호 전력 결합기(33a)에 의해 전력 결합을 하거나, 또는 도 8 (b)와 같이 신호 진폭 결합기(33b)에 의해 진폭 결합을 한다.The signal combiner 33 performs power combining by the signal power combiner 33a as shown in FIG. 8 (a) or amplitude combining by the signal amplitude combiner 33b as shown in FIG. 8 (b).
, ,
상기 수학식 2에서 d 는 기준이 되는 PN 코드 신호를 나타내며, * 는 공액복소를 뜻한다.In Equation 2, d denotes a reference PN code signal, and * denotes a conjugate complex.
다중경로 신호의 지연 시간은 상관 값 R(τ)가 특정 임계값을 초과할 때, 상기 순환 이동 레지스터부(32b)의 순환 이동 정도를 선택함으로써, 다중경로 신호의 지연 시간들을 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.The delay time of the multipath signal is determined by the correlation value R (τ) When exceeding, by selecting the degree of cyclic shift of the cyclic shift register 32b, the delay times of the multipath signal can be expressed as in Equation (3).
상기 수학식 3의 L 은 선택된 다중경로의 수이고은번째 분기를 뜻한다.L in Equation 3 is the number of selected multipaths silver The first quarter.
그리고 상기개수에 따라 다음 적응형 등화부(50a)의 분기 개수가 결정된다.And said The number of branches of the next adaptive equalizer 50a is determined according to the number.
이어 상기 추정된 다중경로 신호별 지연 시간을 사용하여, 빔 형성을 위한 다중경로 신호별 사전 빔 형성 가중치 벡터를 추정한다.Next, the estimated delay time for each multipath signal Using Equation 3, the pre-beam shaping weight vector for each multipath signal for beamforming is estimated.
도 9에서 보듯이, 심벌 패턴 발생부(32a)를 통하여 기준 PN 코드 신호열의 공액복소를 취한 신호가 발생되고, 각 다중경로 신호별 빔 형성 가중치 벡터부(34a)의 순환 쉬프트 레지스터부(32b)로 읽혀진다.As shown in FIG. 9, a signal obtained by conjugate conjugate of the reference PN code signal sequence is generated through the symbol pattern generation unit 32a, and the cyclic shift register unit 32b of the beamforming weight vector unit 34a for each multipath signal is generated. It is read as
번째 분기의 순환 쉬프트 레지스터부(32b)는 다중경로 신호의 시지연만큼 순환 이동시켜 출력하고 각 안테나에서 샘플링된 입력 신호와의 가중합을 취한다. The cyclic shift register section 32b of the first branch delays the multipath signal. Cyclically shift the output and take the weighted sum of the input signals sampled at each antenna.
이와 같이 얻어진 가중치 값들은 벡터 형성기(34b)를 통해 사전 빔 형성 가중치 벡터를 생성한다.The weight values thus obtained generate a pre-beam forming weight vector via the vector former 34b.
추정된 사전 빔 형성 가중치 벡터는 수학식 4와 같이 표현된다.The estimated pre-beamforming weight vector is expressed as in Equation 4.
상기 수학식 4에서,은번째 다중경로 신호를 위한 사전 빔 형성 가중치 벡터를 나타내며, 입력 신호에 맞게 정규화 된다.In Equation 4, silver The pre-beam shaping weight vector for the second multipath signal is normalized to the input signal.
이와 같이 결정된 빔 형성 가중치 벡터을 이용하여 도 5에서 보듯이 안테나 배열에 입사된 동일 경로별 신호 성분을 결합한다.Beamforming weight vector determined in this way As shown in FIG. 5, the signal components of the same paths incident on the antenna array are combined.
그리고 사전 빔 형성에 의해서 가중합된 신호는 수학식 5와 같이 표현된다.And the signal weighted by the pre-beam formation is expressed as in Equation 5.
상기 H는 공액 트랜스포스(conjugate transpose)를 나타낸다.H stands for conjugate transpose.
상기 수학식 5를 통해 가중합된 출력 신호는 적응형 등화부(50a)로 들어가기 전에 각 분기마다 지연 시간을 추정된만큼 반대로 순환 이동시킴으로써 지연 시간을 보상해주고, 상기 적응형 등화부(50a)의 입력으로 들어간다.The weighted output signal obtained by Equation 5 is estimated for each branch before entering the adaptive equalizer 50a. Compensating the delay time by cyclically shifting as much as possible, and enters the input of the adaptive equalizer 50a.
따라서 상기 적응형 등화부(50a)의 최종입력은 수학식 6 과 같다.Therefore, the final input of the adaptive equalizer 50a is expressed by Equation 6 below.
도 1, 2를 보면 사전 빔 형성을 통해 나온 신호는 각 분기별로 제 1 FFT부(51)를 통하여 주파수 영역으로 변환하고, 각각의 주파수 성분별로, 적응 알고리즘을 통하여 각 분기의 신호를 다음 수학식 7과 같이 최대비 결합(Maximal Ratio Combining : MRC)을 하게된다.Referring to FIGS. 1 and 2, the signal obtained through the pre-beam formation is converted into the frequency domain through the first FFT unit 51 for each branch, and for each frequency component, the signal of each branch is converted into the following equation through an adaptive algorithm. As in 7, the maximum ratio combining (MRC) is performed.
임의의 m 번째 수신된 블록은 주파수 영역 적응 등화기부(57)의 각 독립된 주파수 성분별로 적응 알고리즘을 통하여 얻은 등화기 가중치 벡터와 가중합을 취한다.Any m-th received block is an equalizer weight vector obtained through an adaptive algorithm for each independent frequency component of the frequency domain adaptive equalizer 57. Take a weighted sum with.
따라서 n 번째 주파수 성분의 가중합 출력은 다음 수학식 8과 같다.Therefore, the weighted sum output of the n th frequency component is expressed by Equation 8 below.
상기 H는 공액 트랜스포즈(conjugate transpose)를 나타낸다.H stands for conjugate transpose.
그리고 IFFT부(52)를 통하여 다시 시영역의 신호로 변환된다.Then, the IFFT unit 52 converts the signal into a time domain signal.
따라서 최종 적응형 등화부(50a) 출력은 상기을 판단(decision)부(60)를 통하여 판정치로 얻는다.Therefore, the final adaptive equalizer 50a output is Decision value through the decision unit 60 Get into.
그리고 상기 적응형 등화부(50a)로 들어온 신호는 적응 알고리즘에 의해서, 학습 또는 훈련 구간동안 기준이 되는 PN 코드 신호열과 등화기 출련신호의 MSE가 최소가 되도록 등화기의 가중치를 각각의 주파수 성분별로 적응 시켜나간다.In addition, the signal input to the adaptive equalizer 50a is weighted by each frequency component so that the MN of the PN code signal sequence and the equalizer output signal, which are the reference during the learning or training interval, is minimized by the adaptive algorithm. Adapt it.
그리고 학습 또는 훈련 구간 이후에는 상기 판정치을 기준 신호로 대치하여 계속 적응 알고리즘을 구현해나간다.And the determination value after the learning or training interval. Replace with the reference signal to continue to implement the adaptive algorithm.
상기 적응 알고리즘으로는 주파수 성분별 전력 정규화된 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘을 사용한다.As the adaptive algorithm, a power normalized least mean square (NLMS) algorithm for each frequency component is used.
그리고 출력 오차는 다음 수학식 10으로 표현되며, 이것은 주파수 영역에서 사용하기 위해 제 2 FFT부(53)를 통해 주파수 영역으로 변환된다.The output error is expressed by the following equation (10), which is converted into the frequency domain through the second FFT unit 53 for use in the frequency domain.
E(m) = E (m) =
그리고 다음 수학식 11은 NLMS(Normalized Least Mean Square)에 의한 등화기 가중치 갱신식이다.Equation 11 is an equalizer weight update equation based on NLMS (Normalized Least Mean Square).
상기 수학식 11에서 α는 적응 상수이며,은 등화기 n 번째 주파수 성분들의 m 번째 갱신된 평균 입력 전력을 나타낸다. 그리고 ||·||은 벡터 2-놈(norm) 연산자를 나타내며, λ는 퍼겟팅 팩터(forgetting factor)를 나타낸다.In Equation 11 is an adaptation constant, Denotes the mth updated average input power of the equalizer nth frequency components. || · || represents a vector 2-norm operator, and λ represents a forgetting factor.
이와 같이 NLMS 알고리즘은 등화기 가중치를 갱신시킬 값을 각 주파수 성분별로 추정된 입력 평균 전력으로 정규화 시켜준다.As such, the NLMS algorithm normalizes the value to update the equalizer weights with the input average power estimated for each frequency component.
그리고 상기 λ을 사용해서 등화기 입력 평균 전력을 순환적으로 구하게 되는데, 상기 수학식 11과 같은 방법은 입력 신호의 전력 변화 폭이 심할 때 더 유용하다.In addition, the equalizer input average power is cyclically calculated using the lambda. The method of Equation 11 is more useful when the power change range of the input signal is severe.
제 2 실시예Second embodiment
도 3, 4 는 사이클릭 프리픽스를 갖는 OFDM 전송방식을 채택하는 광대역 무선 통신 시스템을 위한 스마트 안테나 시스템의 구성도이다.3 and 4 are configuration diagrams of a smart antenna system for a broadband wireless communication system employing an OFDM transmission scheme having a cyclic prefix.
상기 도 3, 4에서 보인 시스템의 동작은 상기 제 1 실시예와 거의 같다.The operation of the system shown in FIGS. 3 and 4 is almost the same as in the first embodiment.
단지 OFDM 신호는 정보를 여러 개의 부반송파를 통해 전송하는 방식이며, 변조 방식으로는 주파수 영역에서 균일한 진폭을 갖는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature PSK), M진 PSK(M-ary PSK)의 변조 방식을 사용한다.Only OFDM signals transmit information through several subcarriers, and modulation schemes include binary phase shift keying (BPSK), quadrature PSK (QPSK), and M-ary PSK (MPS) with uniform amplitude in the frequency domain. Uses a modulation scheme of
변조 신호는 IDFT(Inverse Discrecte Fourier Transform)를 통해 시영역으로 변환되고, 사이클릭 프리픽스를 첨가하여 전송하게 된다.The modulated signal is transformed into the time domain through an Inverse Discrecte Fourier Transform (IDFT), and is transmitted by adding a cyclic prefix.
그리고 다중경로 신호들의 지연 시간 추정은 사이클릭 프리픽스를 갖는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 자기상관 특성을 이용하여 찾아낸다.The delay time estimation of the multipath signals is found using autocorrelation characteristics of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal having a cyclic prefix.
도 7 과 같이 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력되는 신호는 기준이 되는 신호 D를 IDFT를 통해 변환하고, 공액복소를 취한 값이다.Signal output from the symbol pattern generator 32a as shown in FIG. Is a value obtained by converting the reference signal D through the IDFT and taking the conjugate complex.
따라서 상기 심벌 패턴 발생부(32a)에서 출력된 신호를 순환 쉬프트 레지스터부(32a)를 통해 순환 이동시키면서 샘플링된 입력 신호와의 교차 상관을 얻어는 복소 순환 정합 여파 상관기 장치이며, 상기 수학식 2와 같이 표현된다.Therefore, a complex cyclic matched filter correlator device which obtains cross correlation with a sampled input signal while cyclically moving a signal output from the symbol pattern generator 32a through a cyclic shift register 32a. It is expressed as
그리고 다음 수학식 12와 같이 자기 상관 함수를 정의한다면, 시영역에서의 자기 상관 특성이 수학식 13과 같은 특성을 갖는 것을 이용한 것이다.If the autocorrelation function is defined as in Equation 12 below, the autocorrelation property in the time domain is the one having the same property as in Equation 13.
상기 수학식 13에 있어서 변조 방식으로는 주파수 영역에서 균일한 진폭을 갖는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature PSK), M진 PSK(M-ary PSK)의 변조 방식을 사용함으로인 값을 취하게 된다.In Equation 13, a modulation scheme of binary phase shift keying (BPSK), quadrature PSK (QPSK), and M-ary PSK (M-ary PSK) having a uniform amplitude in the frequency domain is used. Will take the value of.
그리고, 도 3, 4와 같은 OFDM 전송 방식에서는 주파수 영역 적응 등화부(57)에서 적응 처리된 신호의 출력 Y(m)가 원하는 출력이며, 판단(decision)부(60)를 통하여 판정치을 얻는다.3 and 4, the output Y (m) of the signal adaptively applied by the frequency domain adaptive equalizer 57 is a desired output, and is determined by the decision unit 60. Get
이와 같이 출력된 각각의 신호는 벡터생성기(55)를 거쳐 순차적인 데이터 출력값을 얻는다.Each signal thus output is obtained through the vector generator 55 to obtain a sequential data output value.
따라서, 상기 수학식 10 과 같이 오차를 구하는 식은 수학식 14와 같이 표현된다.Therefore, an equation for obtaining an error as in Equation 10 is expressed as in Equation 14.
E(m) = E (m) =
그리고 NLMS(Normalized Least Mean Square)에 의한 등화기 가중치 갱신식은 상기 제 1 실시예에서 표현된 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the equalizer weight update equation based on NLMS (Normalized Least Mean Square) may be expressed as Equation 11 expressed in the first embodiment.
이와 같이 NLMS 알고리즘은 등화기 가중치를 갱신시킬 값을 각 주파수 성분별로 추정된 입력 평균 전력으로 정규화 시켜준다.As such, the NLMS algorithm normalizes the value to update the equalizer weights with the input average power estimated for each frequency component.
그리고 상기 λ을 사용해서 등화기 입력 평균 전력을 순환적으로 구하게 되며, 상기 수학식 11과 같은 방법은 입력 신호의 전력 변화 폭이 심할 때 더 유용하다.In addition, the equalizer input average power is cyclically calculated using the lambda, and a method such as Equation 11 is more useful when the power change range of the input signal is severe.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 안테나 배열을 사용한 주파수 영역의 적응 등화기는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the adaptive equalizer in the frequency domain using the antenna array according to the present invention has the following effects.
첫째, 동일 채널 간섭 신호(CCI)가 존재하는 환경하에서 안테나 배열을 통하여 입사된 각각의 다중경로 신호들에 대하여 사전 빔 형성을 수행하고 지연 시간 보상을 함으로써, 주파수 영역의 적응 등화기를 통하여 원하는 신호를 보다 효율적으로 추출해 낼 수 있다.First, in the presence of co-channel interference signal (CCI), by performing pre-beam shaping and delay time compensation for each of the multipath signals incident through the antenna array, a desired signal is obtained through an adaptive equalizer in the frequency domain. It can be extracted more efficiently.
둘째, 다중경로 신호의 입사 방향 추정 및 적응 알고리즘 구현에 간단하고 복잡도가 작아서 실시간 구현에 효과적이다.Secondly, it is simple to estimate the incidence direction of the multipath signal and to implement the adaptive algorithm, which is effective for real-time implementation.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기제된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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