KR20010013294A - 데이터 수신 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20010013294A
KR20010013294A KR19997011288A KR19997011288A KR20010013294A KR 20010013294 A KR20010013294 A KR 20010013294A KR 19997011288 A KR19997011288 A KR 19997011288A KR 19997011288 A KR19997011288 A KR 19997011288A KR 20010013294 A KR20010013294 A KR 20010013294A
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마르쿠스 나쓰한
클라우스-디터 필레캄프
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칼 하인쯔 호르닝어
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Abstract

채널 임펄스 응답들이 평가되는 데이터 수신 방법으로서, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 변화하며 전송 채널들의 전송 특성들의 변화로 적응된다.

Description

데이터 수신 방법 및 장치 {TIME VARIABLE ADAPTATION METHOD AND DATA RECEIVER}
여러 원격 통신 시스템 특히 이동 무선 전화 시스템에서, 채널 전송은 시변적(time-variable)이고 주파수 선택적(frequency-selective)이다. 시변 및 주파수 선택성 전송 채널을 가진 원격 통신 시스템에서는, 수신기에서의 데이터 검출에 아래의 방법이 통상적으로 사용된다.
·전송 채널의 전송 특성 평가 - 이는 통상적으로 채널 임펄스 응답을 평가(채널 평가)함에 의해 행해지는데, 채널 임펄스 응답은 일반적으로 전송 채널의 채널 임펄스 응답의 절대값과 위상을 평가하는 것을 말한다. 그러나, 전송 채널의 전송 특성을 결정하기 위해 채널 임펄스 응답의 절대값만을 평가하는 검출 방법도 공지되어 있다.
·수신기를 현재(present) (평가된) 전송 특성 또는 채널 임펄스 응답에 적응시킴 - 전송 채널의 전송 특성에 관한 정보가 데이터 검출 동안 효과적으로 이용된다.
비록, 일반적으로는 통신 링크와 관련 전송 채널에 대해 단지 하나의 현재 채널 임펄스 응답이 존재하지만, 데이터 검출 목적상 다수의 통신 링크와 관련 전송 채널들의 채널 임펄스 응답들을 평가하고 데이터 검출 목적을 위해 이를 이용하는 새로운 검출 방법에 있어서는 항상 다수의 채널 임펄스 응답들을 평가하는 것을 의미한다. 또한, 하나의 통신 링크가 다수의 서로 다른 전송 채널에 동시에 할당되는 전송 방법도 있다. 채널 임펄스 응답과 관련하여 사용되는 다른 용어들도 항상 복수를 의미한다. 그러나, 본 명세서에서는 설명의 간략화를 위해 단지 하나의 현재 채널 임펄스 응답만이 평가되는 검출 방법을 설명한다.
공지의 방법들에서는, 채널 임펄스 응답의 평가가 특정 고정 시간 프레임에서 또는 연속적으로 수행된다. 채널 임펄스 응답들의 각 평가 이후에, 수신기는 현재 채널 임펄스 응답들에 적응된다. 다시 말해, 전송 채널의 전송 특성에 관한 수신기의 정보가 갱신되어 데이터 검출 시에 유리하게 이용된다.
현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응은 원격 통신 시스템에 따라 서로 다르게 이루어진다. 이하에서 몇 가지 예를 이용하여 간략히 설명한다.
·GSM 에서는, 비터비(Viterbi) 검출기의 메트릭 형성(metric formation) 동안 승산기들(multipliers)을 세팅하는데 채널 임펄스 응답들이 이용된다.
·예를 들어 IS-95 같은 직접 시퀀스(DS) CDMA 이동 무선 시스템에서는, 일반적으로 레이크(rake) 수신기가 데이터 검출 목적으로 사용된다. 이 경우, 레이크 핑거들(fingers)의 세팅 또는 조정을 통해 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 이루어진다.
·결정 피드백 이퀄라이저(DFE)를 가진 광대역 TDMA 시스템(예를 들어, 약 2㎒의 대역폭)에서는, 순방향 또는 역방향 피드 필터의 필터 계수들을 계산하는데 채널 임펄스 응답들이 이용된다. DFE의 필터 계수들을 계산하기 위해서는, 고도로 복잡한 방정식 시스템을 풀어야 한다. 이는 DFSE(결정 피드백 시퀀스 이퀄라이저 - MLSE와 DFE의 결합)를 가진 광대역 TDMA 시스템에서도 동일하다.
·JD-CDMA 시스템의 수신기에서는, 다수의 서로 다른 방법 단계들이 데이터 검출 목적으로 수행된다. 현재 평가(estimated) 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응은, 이 경우에는 예를 들어 제로 포싱 블록 이퀄라이저(zero forcing block equalizer, ZF-BLE)를 이용하여, 아래의 4 단계로 이루어진다.
단계 1 : 모든 가입자들 k=1,...,K에 대해서 가입자 k의 채널 임펄스 응답 h(k)와 가입자 특정(specific) CDMA 코드 c(k)를 컨볼루션하여 결합(combined) 임펄스 응답 b(k)을 생성하는 단계; 가입자마다 다수의 채널 임펄스 응답들이 존재할 수 있다.
단계 2 : 모든 가입자들 k=1,...,K의 결합 임펄스 응답들 b(k)에 근거하여 시스템 행렬 A를 결정하는 단계.
단계 3 : 행렬 AHA를 결정하는 단계. (위첨자 H는 복수 공액 전치(complex conjugate transposed) 연산을 의미함)
단계 4 : AHA의 콜레스키 분해(Cholesky decomposition) 계산 단계.
수신기들에 있어서, 현재 채널 임펄스 응답으로의 수신기의 적응은 예를 들어 상기한 모든 경우에 있어서 많은 소모를 가져오는데, 이는 적응을 수행하기 위해서는 승산, 가산 또는 데이터 이동과 같은 여러 연산에 높은 계산 전력과 많은 전력 소비가 필요하기 때문이다.
본 발명은 데이터 수신 방법 및 방법 수행을 위한 장치에 관한 것이다. "데이터"라는 용어는 본원에서는 음성 데이터를 가리킨다.
이하의 도면들은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 것이다.
도 1은 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 채널 임펄스 응답들 사이의 변화에 적응되는 JD-CDMA 수신기의 개략적 블록도이다.
도 2는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 수신된 데이터의 품질에 적응되는 JD-CDMA 수신기의 개략적 블록도이다.
따라서, 본 발명은 가능한 최저의 대가로 가능한 최고의 품질로 데이터 수신을 구현할 수 있는 방법과 그 수행 장치를 개시하는 것을 목적으로 한다.
이 목적은 특허청구범위 제 1 항에 다른 특징을 가진 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격은 다양하며, 대응하는 전송 채널들의 전송 특성의 변화에 적응된다.
상기한 바와 같이, 공지의 방법에서는 채널 임펄스 응답들의 평가치가 특정 고정 시간 프레임 또는 연속적으로 측정된다. 채널 임펄스 응답들의 각 평가 후에, 수신기가 현재 채널 임펄스 응답들로 적응된다. 따라서, 이 적응은 통상 고정 시간 프레임에서도 이루어진다. 예를 들어, GSM과 JD-CDMA에서는 트레이닝 시퀀스들(training sequences)(중문, midambles)을 이용하여 이동 무선 채널들의 임펄스 응답들이 평가된다. 이들 트레이닝 시퀀스들은 전송된 각 버스트(burst)에 대해 측정되고 이어서 수신기가 현재 채널 임펄스 응답들로 적응된다. 예를 들어 IS-95와 같은 통상적인 직접 시퀀스 (DS) CDMA 이동 무선 시스템에서는, 이동 무선 채널의 채널 특성을 결정하기 위해 소위 파일럿 신호들이 사용된다. 이들 파일럿 신호들은 이 경우에 연속적으로 균일하게 전송된다.
그러나, 이 목적을 위해 특수하게 생성된 시뮬레이션 툴(simulation tools)들을 이용한 복소 시뮬레이션 동안, 어떤 조건하에서는 원격 통신 시스템에서 전송 채널들의 전송 특성들과 채널 임펄스 응답들이 상기한 고정 시간 프레임에 대응하는 경우보다 더 천천히 발생한다는 것이 판명되었다. 전송 채널들의 전송 특성들과 이에 따른 채널 임펄스 응답들이 너무 완만하게 또는 미미하게 변화하여 채널 임펄스 응답들의 각각의 평가 후에 현재 채널 임펄스 응답들로 수신기를 적응시키는 것이 불필요하고, 결국 적응은 소정의 고정 시간 프레임에 따라 이루어진다. 이런 상황은 하나의 가입자가 TDMA 프레임의 다수의 연속 타임 슬롯들에 할당되는 TDMA 시스템과 JD-CDMA 및 GSM 시스템에서도 뚜렷하게 나타난다. 고정된 소정의 시간 프레임에서 수신기를 현재 채널 임펄스 응답으로 적응시키는 것은 이런 상황하에서는 불필요한 복잡성을 증가시키면서도 데이터 검출 면에서는 약간의 개선만이 있을 뿐이다.
본 발명은 따라서, 가능한 최저 복잡성으로 즉, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 가능한 최대 시간 간격으로 가능한 최고 신뢰도의 데이터 검출이 수행될 수 있도록, 전송 특성의 변화에 따라 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격을 변화시킨다는 개념에 근거하고 있다.
대응 전송 채널들의 전송 특성들이 변하는 정도에 따라 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격을 변화시킴에 의해 복잡도가 감소될 수 있다. 특정 시간 단계들 내에서 전송 특성의 주된 변화가 결정되면, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 감소된다. 특정 시간 단계들 내에서 전송 특성의 근소한 변화가 결정되면, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 증가된다. 전송 특성의 변화가 근소할수록 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응성 사이의 시간 간격이 더 커지며, 그 역도 성립한다.
이 때, 여러 가지 생각 가능한 실시예들이 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화를 결정하는데 사용될 수 있다.
바람직한 실시예는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 대응 채널 임펄스 응답들의 변화 또는 상기 대응 채널 임펄스 응답들의 변화 정도에 적응되도록 한다.
다른 실시예는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 대응 전송 채널들을 통해 수신되는 데이터의 품질에 적응되도록 한다. 이 경우, 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화 정도는 수신된 데이터의 품질로부터 추측되며, 그 결과 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격은 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화 정도에 따라 적응된다. 수신된 데이터의 품질이 더 우수하면 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 더 커지며, 그 역도 성립한다.
본 발명의 다른 실시예는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 부가적으로 수신된 데이터의 품질에 적응되도록 할 수 있다. 다시 말해, 대응 전송 채널들의 전송 특성들이 수신된 데이터의 품질에 근거하여 결정된다면, 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화 정도에 따라 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격을 변화시키는 것도 가능하다.
그 결과, 천천히 변화하는 전송 채널들의 경우에는 복잡성과 전력 소비가 더 감소될 수 있으며, 이는 채널 임펄스 응답들의 평가도 매우 복잡하기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 수신기에서 결정되는 측정값들에 적응된다. 이 경우, 이들 측정값들은 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 지표(characteristic)이다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 채널 임펄스 응답들의 평가치들 사이의 시간 간격이 부가적으로 수신기에서 결정되는 측정값들에 의존한다. 다시 말해, 전송 특성들 또는 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화 정도가 수신기에서 결정되는 측정값들에 의해 결정된다면, 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화 정도에 따라 채널 임펄스 응답들의 평가치들 사이의 시간 간격을 변화시키는 것도 가능하다.
그 결과, 천천히 변화하는 전송 채널들의 경우에는 복잡성과 전력 소비가 더 감소될 수 있다.
본 발명의 개선점들은 종속항들에 나타나 있다. 상기 방법을 수행하는 장치들은 제 8 항 내지 제 12 항에 기재되어 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 통해 본 발명을 더 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응은 보통 고정 프레임에서 이루어지지만, 전송 채널들의 전송 특성들이 변하지 않거나 극히 미세하게 변할 경우에는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 이루어지지 않는다. 그 결과, 수신기에서의 계산의 복잡성과 전력 소비가 상당히 감소된다.
바람직한 실시예에서는, 새로 측정된 전송 특성들을 이전에 측정된 전송 특성들과 비교함에 의해 전송 특성들의 변화가 결정될 수 있다.
그 목적으로, 전송 채널들이 변화하는 정도의 척도로서 적당한 메트릭(metric)을 형성할 수 있다. 전송 채널들의 전송 특성들의 변화가 크거나 높을수록 메트릭의 값이 커진다. 메트릭의 값이 비교적 크면, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 이루어진다. 메트릭의 값이 특정 임계치보다 작으면, 적응은 이루어지지 않는다.
도 1은 JD-CDMA 수신기의 블록도를 도시하고 있다. 이는 업링크 또는 다운링크용 수신 장치(EV)일 수 있다. 가입자는 하나의 CDMA 코드(단일 코드 옵션) 또는 다수의 CDMA 코드들(복수 코드 옵션)에 할당될 수 있다. 가입자는 하나의 시간 슬롯(단일 슬롯) 또는 다수의 시간 슬롯들(복수 슬롯)에 할당될 수 있다.
수신 장치(EV)는 수신 안테나(EA)와 채널 평가기(KS)를 제공한다. 채널 평가기(KS)는 각 수신된 버스트에 대해 그 시간 슬롯에서 동작하는 모든 가입자들의 채널 임펄스 응답들을 평가한다. 모든 가입자들의 채널 임펄스 응답들은 메트릭 형성 유닛(MB)에서 이전에 평가된 채널 임펄스 응답들과 비교되고 메모리(MS)에 저장된다. 메트릭의 한 예가 새로 평가된 채널 임펄스 응답들과 이전에 평가된 채널 임펄스 응답들 사이의 평균 제곱 차이다. 예를 들어 제로 포싱 블록 이퀄라이저(ZF-BLE)의 경우, 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격의 적응은 JD-CDMA 시스템의 수신기의 메트릭 형성 유닛(MB)에 의해 수행된다. 다시 말해, 여기서 설명하는 특정 실시예에서는 데이터 검출을 위한 상기한 1 내지 4의 단계들이 결합 검출기(joint detector, JD)에서 수행되었는가(전송 채널들의 전송 특성들이 변화되었는가) 아니면 수행되지 않았는가(전송 채널들의 전송 특성들의 극히 미세하게만 변화되었는가)에 대한 결정이 이루어진다. 결합 검출기(JD)에서는, 서로 다른 가입자들에게 할당된 CDMA 코드들(CC)에 근거하여 수신된 데이터(ED)가 검출된다. 바람직한 실시예에서는, 메트릭 형성 유닛과 결합 검출기의 채널 평가기의 적어도 상당 부분이 소프트웨어로 제어되는 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 여기서는, 단지 전송되어 수신된 데이터(ED)의 품질이 특정 한계 이하로 떨어질 경우에만 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 수행된다. 이 실시예는 전송 채널들의 전송 특성들에 극히 미세한 변화만이 있는 경우에 채널 임펄스 응답의 평가를 생략할 수 있어서 채널 평가의 복잡성이 부가적으로 감소된다는 장점이 있다.
전송 채널들이 변화하였는가 그리고 채널 평가 또는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 수행되어야 하는가에 대한 결정이 유리하게도 수신된 데이터(ED)의 품질에 의존하는 메트릭에 근거하여 수행될 수 있다. 이 경우, 메트릭 형성 유닛(MB)은 먼저 단계 1 내지 4가 수행되어야 하는 가를 결정하고 다음으로 채널 평가가 수행되어야 하는가를 결정한다.
메트릭은 결합 검출기의 연속적(value-continuous) 평가 값들로 형성될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서는, 메트릭이 클수록 결합 검출기의 연속적 평가 값들도 크다. 블록 코드들을 이용하여 메트릭을 형성하는 다른 실시예가 구현될 수 있다. 알려진 블록-코드된 데이터의 체크합(checksum)이 "정확한" 값을 가지면, 전송 채널이 단지 극히 미세하게 변한 것이다. 알려진 블록-코드된 데이터의 체크합이 "정확한" 값을 가지지 않으면, 채널 평가와 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응이 이루어져야 한다.
상기한 ZF-BLE 외에 JD-CDMA 에 대한 가능한 검출 알고리듬에는 제로 포싱 블록 결정 피드백 이퀄라이저(ZF-BDFE), 최소 평균 제곱 에러 블록 이퀄라이저(MMSE-BLE), 최소 평균 제곱 에러 블록 결정 피드백 이퀄라이저가 있다.
당업자라면 상기 설명으로부터 이들 검출 방법들의 경우에도 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
전송 채널들의 전송 특성들의 변화 척도인 메트릭들 대신에, 예를 들어 통신 링크에 할당된 이동국의 속도, 도플러 주파수, 예를 들어 GPS로 측정된 공간 좌표의 변화와 같이 전송 채널들의 전송 특성들 또는 전송 채널들의 전송 특성들의 변화에 대한 의미 있는 측정값들을 이용하는 것도 가능하다.
소프트웨어로 제어되는 프로세서는 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격의 적응과 채널 평가들 사이의 시간 간격의 적응이 이들 지표 측정값들로 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 방법은 또한 이상의 설명의 도움으로 당업자에 의해 GSM 시스템, DS-CDMA 시스템, 광대역 TDMA 시스템들에도 구현될 수 있으며, 소위 멀티 유저 검출기(MUD)와 고속 데이터 서비스에도 적용될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 따른 방법은 통상적인 기지국 또는 통신 터미널들에서 수행되는 종류의 전송/수신 방법들의 일부일 수 있다.
이 경우, 본 발명의 수신 장치들은 기지국 또는 통신 터미널들과 같은 전송/수신 장치들의 일부일 수 있다.

Claims (12)

  1. 전송 채널들의 전송 특성들이 평가되는, 데이터 수신 방법에 있어서,
    전송 채널들의 현재 전송 특성들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 변화하며 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  2. 채널 임펄스 응답들이 평가되는, 데이터 수신 방법에 있어서,
    현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 변화하며 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 채널 임펄스 응답들의 변화로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  4. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 대응 전송 채널들을 통해 수신되는 데이터의 품질로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  5. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    채널 임펄스 응답들의 평가들 사이의 시간 간격이 대응 전송 채널들을 통해 수신되는 데이터의 품질로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  6. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    현재 채널 임펄스 응답들로의 수신기의 적응들 사이의 시간 간격이 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 지표인 측정값들로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  7. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    채널 임펄스 응답들의 평가들 사이의 시간 간격이 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 지표인 측정값들로 적응되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  8. (a) 채널 평가 수단;
    (b) 수신 장치를 현재 채널 임펄스 응답들로 적응시키는 수단; 그리고
    (c) 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신 장치의 적응들 사이의 시간 간격을 대응 전송 채널들의 전송 특성들의 변화로 적응시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (a) 수신된 데이터의 품질을 결정하는 수단; 그리고
    (b) 현재 채널 임펄스 응답들로의 수신 장치의 적응들 사이의 시간 간격을 수신된 데이터의 품질로 적응시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    채널 임펄스 응답들의 평가들 사이의 시간 간격을 수신된 데이터의 품질로 적응시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 전송 채널들의 전송 특성들의 지표인 측정값들을 결정하는 수단; 그리고
    (b) 수신 장치의 적응들 사이의 시간 간격을 전송 채널들의 전송 특성들의 지표인 측정값들로 적응시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    채널 임펄스 응답들의 평가들 사이의 시간 간격을 전송 채널들의 전송 특성들의 지표인 측정값들로 적응시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
KR19997011288A 1997-06-06 1998-05-28 데이터 수신 방법 및 장치 KR20010013294A (ko)

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