KR20010071923A - 직접 시퀀스 부호 분할 다중 액세스 수신기에 대한 적합경로 선택 임계값 설정 - Google Patents

직접 시퀀스 부호 분할 다중 액세스 수신기에 대한 적합경로 선택 임계값 설정 Download PDF

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클라스 노린, 쿨트 헬스트룀
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Abstract

본 발명은 지연 전력 프로파일(DPP)에서 피크를 검출 및 선택하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 적합 임계값은 DPP 신호에서 유효한 경로를 결정하는데 사용된다. 적합 임계값은 DPP 신호의 신호 대 잡음 비를 측정하고, 경로 추정에서 비검출 및 의사 경보를 최소화시키도록 임계값을 설정함으로써 결정된다. 신호 대 잡음 비를 결정하기 위해 시스템은 반복 프로세스를 사용하고, 여기서 원(raw) 추정치 및 개선된 추정치는 잡음으로 이루어진다.

Description

직접 시퀀스 부호 분할 다중 액세스 수신기에 대한 적합 경로 선택 임계값 설정{ADAPTIVE PATH SELECTION THRESHOLD SETTING FOR DS-CDMA RECEIVERS}
셀룰러 무선 시스템에서, 레이크(RAKE) 수신기 구조는 직접 시퀀스 부호 분할 다중 액세스(DS-CDMA) 시스템에서의 다중경로 전파를 처리하는데 사용된다. 레이크 수신기는 수신된 다중경로 신호의 선택된 가장 강한 구성요소에 다수의 병렬 복조기(일반적으로, 당업계에서 레이크 "핑거"라고 칭한다)를 할당함으로써 대부분의 수신된 신호 에너지를 포착(capture)할 수 있어야 한다. 대응하는 지연 보상 후에, 모든 핑거의 출력은 결합된다. 핑거의 할당 및 시간 동기화는 추정 채널 응답에 기초하여 실행된다. 다중경로 지연 탐색 프로세서(일반적으로, 당업계에서 "탐색기"라 칭한다)는 채널 지연 프로파일을 추정하고, 지연 프로파일내의 경로를 식별하고, 변화하는 전파 조건으로 인한 지연 변화를 추적한다.
DS-CDMA를 사용하는 무선 시스템을 통해 송신된 데이터의 복조를 용이하게 하기 위해, 송신 신호의 수신 복제(replica(s))의 정확한 부호 위상은 수신측에 공지되어야 한다. 정확한 부호 위상은 수신 신호를 송신기에 의해 사용된 공지된 확산 시퀀스와 동일하거나 적어도 부분적으로 동일한 것과 상관시킴으로써 수신기에 의해 일반적으로 복구된다. 이러한 동작에 의해 얻어지는 교차 상관 패턴은 이 패턴에서 발견되는 최대의 상대적인 지연에 대하여 평가된다.
수신기에 의해 계산되는 교차 상관 패턴은 상이한 경로 지연에 대응하는 교차 상관 값의 원하는 중첩에 더하여 상이한 유형의 불필요한 신호 에너지로 이루어질 것이다. 이러한 불필요한 신호 에너지는 송신 채널에서의 잡음 및 페이딩의 출현 뿐만 아니라 사용된 확산 시퀀스에 고유한 비이상적 교차 상관 특성 때문이다. 이들 환경은 피크 검출기가 의사 상관 최대값(본원에서는 "의사 경보"라고 칭한다)을 발견하거나 현재의 교차 상관 최대값(본원에서는 "비검출"이라고 칭한다)을 발견하지 못할 수 있기 때문에, 교차 상관 피크 검출 프로세스를 어렵게 만든다.
교차 상관 최대값을 검출함으로써 부호 위상 정보를 발견 및 복구하는 문제가 연구되고 있다. 일정한 의사 경보율을 산출하려는 의도로 일반적으로 사용되는 방법은 본원에서 일정한 의사 경보율(CFAR) 검출기라 칭한다. CFAR 검출기의 원리는 경로 추정에서 사용하기 위해 경로 선택 임계값을 제공함으로써, 교차 상관 패턴에서의 상기 경로 선택 임계값 이상의 값이 경로 후보로서 식별된다. 그 값이 경로 선택 임계값 미만인 경우에, 신호는 거부되고 잡음으로서 간주된다. 임계값에 할당된 값에 따라, 의사 경로 검출의 어떤 확률 즉, 의사 경보율이 얻어진다. 현재 측정된 잡음 레벨로 소정의 일정한 임계 계수를 곱하면 공지된 일정한 의사 경보율을 이상적으로 얻도록 경로 선택 유닛에서 사용될 수 있는 그러한 경로 선택 임계값이 생성된다. 이러한 종래의 검출기에서 사용된 일정한 임계 계수는 소정의 시스템 동작 파라미터 및 조건의 세트에 대해 최적화될 수 있다.
임계 계수의 선택 및 의사 경보 검출의 대응하는 확률은 현재의 교차 상관 최대값을 검출하지 못할 확률 즉, 비검출율에 밀접하게 관련된다. 경로 선택 임계값이 비교적 높은 레벨로 설정되는 경우에, 의사 경보의 횟수는 감소하지만, 비검출의 횟수는 증가한다. 반대로, 경로 선택 임계값이 비교적 낮은 레벨로 설정되는 경우에, 의사 경보의 횟수는 증가하지만, 비검출의 횟수는 감소한다. 비검출 및 의사 경보 확률 모두의 최소화가 전체 수신기 성능에 대해 바람직하고, 이들 확률의 최소화가 검출기 경로 선택 임계값의 설정에 관하여 모순된 요구를 야기하기 때문에, 이러한 경로 선택 임계값의 신중한 설정은 이러한 경로 탐색의 방법을 적용하는 어떤 시스템에 대해 중요하다.
도 1A 및 도 1B는 때때로 모순된 요구를 야기할 수 있는 의사 경보 및 비검출을 모두 최소화하도록 경로 선택 임계값을 어떻게 설정하는지의 이해를 돕기 위해 개념적 도해를 제공한다. 도 1A는 높은 신호 대 잡음 비(SNR)의 유효한 경로의 비검출 및 의사 경로를 검출하는 확률을 도시한다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 일정한 의사 경보율 경로 선택 임계값(thCFAR)이 피크 검출을 위해 사용될 때, 비검출의 확률은 제로이지만, CFAR 검출 유닛은 어느 정도 고정되고 일정한 의사 경보율을 갖는다. 또한, 도 1A는 이들 SNR 조건에 따라, thadaptive로서 도시된 점으로 임계값을 이동하는 것은 의사 경로 검출 또는 유효한 경로의 비검출을 발생되지 않게 하는 것을 도시한다.
도 1B는 낮은 SNR일 때, 유효한 경로의 비검출 및 의사 경로를 검출하는 확률을 도시한다. 도 1B에서, 낮은 SNR의 기간 동안 일정한 경로 선택 임계값의 사용은 의사 경로의 실질적으로 고정된 확률을 유지하면서 비검출의 확률이 증가되게 하는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 1B는 이들 SNR 조건하에서, 임계값을 왼쪽으로 이동하는 것이 후술하는 바와 같이 비검출 및 의사 경보 사이의 트레이드오프가 바람직할 수 있는, 적합 임계값(thadaptive)으로 도시되어 있는 바와 같이, 증가된 의사 경보율에 의해 비검출을 최소화시킬 수 있다는 것을 도시한다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 그래프는 단순히 개념적이고, 일정한 임계 계수와 평균 잡음 레벨을 곱함으로써 피크 검출기에 사용된 경로 선택 임계값을 적합시키는 종래의 알고리즘이 전체적인 수신기 성능을 최적으로 되지 않게 한다는 것을 출원인이 발견했다는 것을 지적하기 위해 사용되고 있다. 경로 선택 임계값을 결정하는데 사용된 일정한 임계 계수가 소정의 동작 파라미터 및 조건의 세트에 최적일 수 있지만, 이러한 일정한 임계 계수는 다른 파라미터 및 조건에 대해 최적되지 않는다. 따라서, 양호한 송신 조건(예를 들어, 높은 신호 대 잡음 비(SNR's))에 대해, 종래의 알고리즘은 전체적인 성능이 저하되게 하는 의사 상관 피크를 검출할 것이다. 불량한 송신 조건(예를 들어, 낮은 SNR's)에서, 종래의 알고리즘은 보존적(즉, 임계값이 너무 높다)이고, 전체적인 수신기 성능을 저하시킬 수 있는 퍼텐셜 상관 피크를 거부할 것이다. 따라서, 이들 관찰결과는 어떤 선택된 일정한 임계 계수가 수신기의 전체적인 성능을 최적화시키지 않을 것이고, 따라서, 시스템의 용량을 최적화시키지 않는다는 것을 나타낸다.
본 발명은 지연 전력 프로파일(DPP) 신호에서 유효 피크를 검출 및 선택하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1A은 높은 SNR을 갖는 송신에 대해, 일정한 경로 선택 임계값 및 적합 경로 선택 임계값을 사용하여 비검출 및 의사 경보의 확률을 도시하는 도면.
도 1B는 낮은 SNR을 갖는 송신에 대해, 일정한 경로 선택 임계값 및 적합 경로 선택 임계값을 사용하여 비검출 및 의사 경보의 확률을 도시하는 도면.
도 2는 DS-CDMA 시스템에서 사용된 탐색 및 추적 유닛을 도시하는 도면.
도 3은 종래의 일정한 임계 계수 기술을 사용하는 경로 선택 유닛을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 경로 선택 유닛을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 DPP 신호의 SNR을 결정하는 방법을 도시하는 도면.
도 6은 SNR(Ebc/N0)의 범위에 대한 의사 경보 및 비검출 확률을 도시하는 도면.
도 7은 가변 경로 선택 임계값을 설정하는 것을 도시하는 도면.
도 8은 SNR에 따라 가변화하는 임계 계수를 도시하는 도면.
확산 스펙트럼 무선 수신기에서 유효한 경로를 결정하는 시스템 및 방법이 설명된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 경로 선택 유닛은 지연 전력 프로파일(DPP) 신호에서 유효한 피크를 결정하는데 사용된다. 본 발명은 DPP 신호내의 잡음으로부터 유효한 피크를 분리하기 위한 경로 선택 임계값을 적합하게 설정하도록 임계값 표 또는 매핑 기능을 사용하여 매핑되는 정확한 SNR 추정치를 생성시키기 위해 DPP 신호에 나타나는 잡음 레벨을 정확하게 추정한다. 정확한 잡음 레벨 추정치 및 적합 경로 선택 임계값을 사용하여, 비검출 및 의사 경보 모두의 확률을 최적화시킨다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 시스템은 경로 선택 임계값을 설정하도록 채널 SNR을 지속적으로 추정한다. SNR은 신호에서 나타나는 잡음 레벨을 결정하는 반복 프로세스를 사용하여 추정된다. 반복 프로세스는 소정 수의 피크를 제거하고 잔류 신호를 평가함으로써 잡음 레벨의 원(原)(raw) 추정치를 결정하는 단계를 포함한다. 개선된 잡음 추정치는 잡음 레벨을 계산하기 전에 제거되어야 할 피크의 수를 정제하는데 원 잡음 레벨 추정치를 사용함으로써 결정된다. 측정된 SNR에 기초하여, 임계값 매핑 유닛은 DPP내의 잡음으로부터 유효한 피크를 분리하기 위해 경로 선택 임계값을 설정하는데 사용된다. 임계값 매핑 함수는 시스템의 선험적 시뮬레이션과 의사 경보 및 비검출 사이의 바람직한 트레이드오프를 결정하는 것에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 특징은 첨부되는 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
후술하는 실시예에서, 제한하지 않고 설명할 목적으로, 본 발명의 완벽한 이해를 제공하기 위해 특별한 회로, 회로 구성요소, 기술 등과 같은 특정한 상세가 설정된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 상세에서 벗어나 다른 실시예에서 실시될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 다른 예에서, 널리 공지된 방법, 장치 및 회로의 상세한 설명은 본 발명의 설명을 명백하게 하기 위해 생략되었다.
도 2는 본 발명이 실현될 수 있는 예시적인 탐색 및 추적 유닛(100)의 블록도를 도시한다. 도 2에 도시된 이러한 특별한 구성 예를 들어, 안테나 신호 및 섹터의 수는 단순히 예시적인 것에 주의하라. 섹터 11에서 섹터 16은 수신기와 관련된 상이한 안테나 섹터를 나타낸다. 섹터(11- 16)상에 수신된 혼합 DS-CDMA 신호는 선택 유닛(3)에서 탐색 및 추적 유닛(100)에 의해 초기 프로세스된다. 선택 유닛(3)은 각 안테나 신호에 대한 파일럿 디멀티플렉서 및 버퍼(도시되지는 않았다)를 포함한다. 디멀티플렉서는 데이터 스트림으로부터 파일럿 심볼 및 다른 샘플을 추출한다. 디멀티플렉스 및 버퍼된 신호는 탐색기 (51에서 5L)에 선택적으로 분배된다.
탐색기(51에서 5L)는 활성 안테나 섹터(11-16)중의 하나상에 수신된 복합 신호에서의 원하는 신호에 대해 "탐색"하도록 선택 유닛(3)으로부터 전달된 디멀티플렉서/버퍼된 신호상의 적절한 부호(예를 들어, 짧고 긴 골드 부호(Gold codes))를 사용하여 복합 상관을 실행한다. 이들 상관은 소정의 시간 또는 탐색 윈도우에 대해 실행된다. 그 결과, 탐색기(51에서 5L)는 각 안테나 신호에 대한 DPP를 경로 선택 유닛(7)에 전달한다. DPP 계산의 상세는 본원에 특별히 관련되지는 않지만, 흥미있는 독자는 본원에 참조되어 통합된 1998년 5월 29일 출원된 독일 출원 번호 DE-19824218.2호 'Multipath Searching and Tracking Procedure for a DS-CDMA System with Periodically Inserted Pilot Symbols"을 참조하라. 경로 선택 유닛(7)은 탐색기로부터 수신된 DPP로부터 N개의 가장 강한 경로(d1 ,,...,dN ,)를 추출하고, 간섭 추정치를 고려한다. 또한, 경로 선택 유닛(7)은 선택된 활성 섹터 및 안테나 신호의 표시인 선택 정보(s1 ,,...,sN ,)를 발생시킨다. 신호(d1 ,,...,dN ,및 s1 ,,...sN ,)는 추적 및 제어 유닛(9)에 입력된다.
추적 및 제어 유닛(9)은 두개의 주요 기능을 실행한다. 제1 기능은 탐색기의 타이밍을 이동국 및 기지국 사이의 거리 변동에 적합시키는 것이다. 제2 기능은 탐색 윈도우의 조정에 따라 전달된 지연 경로(d1 ,,...dN ,)를 적합시키고, 최종 지연 값의 어떤 수 및 대응하는 안테나/섹터 정보를 선택하는 것이다.
본 발명을 논의할 목적으로, 설명의 초점을 경로 선택 유닛(7)으로 돌아간다. 도 3은 전술된 종래의 일정한 임계 계수 기술을 사용하여 지연 값(d1 ,,...,dN ,) 및 선택 정보(s1 ,,...,sN ,)을 제공하도록 사용될 수 있는 경로 선택 유닛(7)의 더욱 상세한 블록도를 도시한다. 경로 선택 유닛에서, 활성 섹터 1에 모두 있는 안테나1 및 안테나 2로부터의 DPP는 가산기(201)로 전달된다. 가산기(201)는 두개의 안테나로부터의 DPP를 합산한다. 하나의 섹터 및 두개의 활성 안테나의 사용은 단순화를 위해 도시되어 있지만, 당업자는 경로 선택 유닛(7)으로의 입력은 하나 이상의 활성 섹터 및 각 활성 섹터에 대한 안테나의 임의의 수를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 가산기(201)로부터의 합산은 합산된 신호의 전체적인 최대값을 탐색하는 피크 검출 및 제거 유닛(203)에 들어간다. 최대값 및 대응하는 지연 값은 저장된다. 이러한 최대값 및 이러한 최대값의 각 측상의 샘플(즉, 펄스 확산)의 어떤 수(예를 들면, 3)는 제거되거나 동등하게 제로(0)로 설정된다. 종래에는, 이러한 절차가 N회 반복되었고, 여기서 N은 어느 정도 고정된 소정의 상수(예를 들면, 8)이다. 따라서, N개의 후보 지연 값 및 대응하는 피크 값의 세트가 주어진다.
피크 및 펄스 확산이 제거된 후, 남아 있는 지연 프로파일은 간섭(잡음)으로서 고려된다. 잡음 추정 유닛(207)은 남아 있는 지연 프로파일을 수용하고, 효과적인 잡음 레벨로서 평균 값을 계산한다. 평균 값은 피크 검출 및 제거 후에 지연 프로파일에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하고, 지연 프로파일에 남아 있는 샘플의 전체 수로 합을 나눔으로써 결정된다. 잡음 추정 유닛(207)의 출력 및 일정한 임계 계수(215)가 곱셈 유닛(208)에 의해 함께 곱해진다. 전술된 바와 같이, 일정한 임계 계수(215)는 DPP 계산에서 본래부터 가지고 있는 상관 길이, 간섭성 집적화의 수 및 비간섭성 집적화의 수와 같은 소정의 파라미터에 대한 일정한 의사 경보율을 발생시키려고 의도된 고정 값이다.
가산기(201)는 또한 신호를 경로 추정 유닛(205)에 출력한다. 경로 추정 유닛(205)은 후보 피크 값을 효과적인 잡음 레벨의 프로덕트에 의해 설정되는 경로 선택 임계 값 및 곱셈 유닛(208)으로부터 얻어진 일정한 임계 계수와 비교하는 예비의 경로 선택을 실행한다. 경로 선택 임계값을 초과하는 피크 값 및 대응하는 지연만이 경로 조회 유닛(209 및 211)에 전달된다.
경로 조회 유닛(209 및 211)은 각각의 안테나로부터의 DPP를 수용하고, 후보 지연 위치에서 DPP 신호와 곱셈 유닛(208)으로부터 얻어진 경로 선택 임계값을 비교한다. 이러한 예시적인 시스템이 두개의 안테나 다이버시티를 갖기 때문에, 곱셈 유닛의 출력은 1/2의 다이버시티 계수에 의해 곱해진다. 물론, 섹터마다 안테나의 상이한 수가 사용되는 경우에, 다이버시티 계수의 분모는 사용된 안테나의 수에 따라 변화될 수 있다. 합산된 신호 및 두개의 안테나 신호중의 하나가 모두 동일한 지연 위치에서 경로 선택 임계값 이상인 경우에만, 경로 조회 유닛(209 및 211)은 경로 추정 유닛(205)에 의해 식별된 후보 경로를 유지한다. 최대값 검출 유닛(213)은 남아 있는 경로를 비교하여, 남아 있는 경로의 전력의 내림순에 따라 N개의 가장 강한 경로를 선택 및 정렬한다. 선택된 경로의 지연(d1 ,,...,dN ,)은 추적 및 제어 유닛(9)에 대해 입력 신호로서 발생된다. 선택된 섹터 및 안테나 신호를 나타내는 선택 정보(s1 ,,...,sN ,)는 레이크 수신기에 대해 제어 신호로서 발생된다. 경로의 수가 복조 핑거의 수보다 작은 경우에, 레이크 수신기는 어떤 핑거가 스위치 오프되어야 한다고 인식한다.
발명의 배경에 설명되고 도 1A에 도시된 바와 같이, 양호한 송신 조건 동안, 일정한 경로 선택 임계값의 사용은 의사 경로 검출의 최적화 레벨을 보다 작게 만든다. 또한, 도 1B에 도시된 바와 같이, 불량한 송신 조건 동안, 일정한 경로 선택 임계값은 유효한 경로의 비검출의 최적화 레벨을 보다 작게 만든다. 본 발명에 따라, 출원인은 의사 경보율 및 비검출 비율 사이의 트레이드오프를 최적화하도록 동적인 가변 임계 계수를 제공하는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다. 특히, 출원인은 변화하는 SNR 조건을 가지고 상이하게 변하는 임계 계수를 제공한다. SNR의 함수로서, 임계 계수가 예를 들어, 선형적 또는 비선형즉으로 변화하기 때문에, 이러한 양을 정확하게 추정하는 것이 중요하다. 출원인은 SNR 추정 및 특히 잡음 레벨 추정이 피크의 정확한 수가 제거되는 경우에 더욱 정확하다는 것을 발견했다.
따라서, 도 4 및 도 5는 피크의 최적화 수를 반복적으로 결정함으로써 개선된 잡음 레벨 추정 프로세스를 발생시키는 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한다. 잡음의 개선된 계산이 이제부터 SNR 추정치 및 경로 선택 유닛에 대한 가변 경로 선택 임계값을 결정하는데 사용된다.
도 4는 본 발명의 경로 선택 프로세스에서의 적합 임계값 설정을 도시한다. 소자(301, 303 및 305)의 기능은 도 5의 순서도와 공동으로 설명될 것이다. 단계 401에서, 피크 검출 및 제거 유닛(301)은 DPP 신호에서의 가장 강한 피크의 신호 전력을 추정한다. 다음으로, 단계 403에서, 피크 검출 및 제거 유닛(301)은 가장 강한 피크 및 DPP 신호로부터의 대응하는 펄스 확산을 뺀다. 단계 404에서, 검출된피크의 수(i)가 검출되어야 할 피크의 최대 수(Lmax)와 동일한지가 결정된다. Lmax는 제거될 수 있는 피크의 어는 정도 소정의 최대 수이고, 레이크 핑거의 수에 의해 한정될 수 있는 수이다. i가 Lmax과 동일하지 않는 경우에, 블록 405는 피크의 수를 하나 증가시킨다. 단계 401 및 103은 반복된다. i가 Lmax과 동일할 때, 프로세스는 단계 406으로 간다.
단계 406에서, 유닛 303은 Lmax피크가 제거된 후, DPP의 잔류를 사용하여 잡음 레벨에 대한 원 추정치(Nraw)를 계산한다. 잡음 레벨의 원 추정치는 DPP의 잔류에서의 샘플의 신호 강도를 합산함으로써 얻어진다. 합은 합산된 샘플의 수로 나눠진다. 단계 407에서, 아래의 수학식에 나타난 바와 같이, 피크 검출 및 제거 유닛(301)은 i=1,2,3....에서 i= Lmax=예를 들어, 12(또는 더 많은) 피크를 사용하여 축적된 신호 전력(Si)을 추정한다. 여기서, 전력 값은인 오름 강도 순서로 배열된다.
단계 408에서, 유닛 303은 신호 전력(Si)에서의 차이 즉, S2-S1,S3-S2,S4-S3, ..., Si-Si-1을 계산한다. 유닛 303은 원 잡음 레벨 추정치(Nraw)로 피크의 전체 수(Lmax)를 곱하고, 가장 큰 전력 값(SLmax)에 대한 신호 전력으로부터 프로덕트를 뺀다. 유닛 303은 전술된 차이(SLmax-Lmax*Nraw)로 신호 전력에서의 차이(Si-Si-1)을 나눈다. 단계 408의 계산은 아래의 공식에 나타난다.
상기 방정식의 결과는 각 피크가 원 잡음 레벨 결정 전에 DPP로부터 제거되었는지의 표시로서 값이 번갈아 사용될 수 있는 전체 전력에 대한 각 피크의 상대적인 증가의 표시이다.
개선된 잡음 레벨 추정치를 얻기 위해, 잡음 레벨 계산의 또 다른 반복은 실행되고, 여기서 제거되어서는 안되는 피크는 잡음으로서 고려되는 신호 에너지에 포함된다. 본질적으로, 단계 409에서 피크 검출 및 제거 유닛(301)은 유효한 피크의 수(npeak)를 선택하고, 여기서 npeak는 단계 407에서의 결과가 어떤 임계값 보다 더 큰 예를 들어, 5%보다 더 큰 상대적 증가를 갖는 피크만을 나타낸다. 단계 411에서, 피크 검출 및 제거 유닛(301)은 유효한 피크 및 DPP 신호로부터의 대응하는 펄스 확산만을 제거한다. 단계 413에서, 유닛 305는 Nimp를 계산한다. 개선된 잡음 레벨 추정치(Nimp)는 원 잡음 레벨 추정치와 유사한 방법으로 계산된다. 여기서, 피크 및 펄스 확산이 제거된 후 남아 있는 샘플은 합산되고, 그 합은 남아 있는 샘플의 전체 수로 나누어진다. 마지막으로, 단계 415에서, 유닛 305는 예를 들어, 이어지는 공식을 사용하여 채널 SNR의 추정치를 계산한다.
임계값 매핑 유닛(307)은 신호의 추정된 SNR에 기초하여 변화하고, 블록 309에서 개선된 레벨 추정치에 의해 그 자체에 곱해지는 임계 계수를 출력한다. 유닛 307에 의해 실행되는 임계값 매핑은 후술되는 바와 같이 결정될 수 있다.
먼저, 비검출 및 의사 경보 확률은 상이한 SNR 값의 영역 및 DPP 발생에서 본래부터 가지고 있는 시스템 파라미터의 소정의 특정 세트 예를 들면, 확산 계수, 비간섭 축적에 대해 모의 실험될 수 있다. 임계 계수는 어떤 소정의 SNR에 대한 비검출 및 의사 경보의 확률 레벨을 최적화시키도록 설정된다. 따라서, 비검출 및 의사 경보의 확률은 시간에 대해 변할 수 있다. 도 6은 -10에서 4dB까지의 Ebc/N0범위에 있어서 부가 백색 가우시안 잡음(AWGN)에 대한 의사 경보 및 비검출율의 예시적인 시뮬레이션을 도시한다. 도 6에서, 실선은 정확한 피크의 비검출을 나타내고, 파선은 어떤 피크의 비검출을 나타내고, 일점쇄선은 의사 경보를 나타낸다. 도시된 바와 같이, Ebc/N0(SNR)이 더 높을수록 의사 경보 커브 및 비검출 커브 사이의 갭은 더 크다. 이것은 가로좌표상에 나타난 경로 선택 임계값이 SNR이 개선될 때 상당하게 증가될 수 있다(즉, 비선형적으로)는 것을 의미한다. 그러나, 당업자는 경로 선택 임계값이 SNR이 개선될 때 선형적으로 또한 증가될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 도 6은 의사 경보율이 정규화된 잡음 층을 기본적으로 따른다는 것을 나타내는 의사 경보 커브의 확산이 작다는 것을 도시한다.
이러한 시뮬레이션 값의 세트가 주어진 경우에, 시뮬레이션 결과에 기초하여 유닛 307에서 사용하기 위한 매핑 함수를 단순히 도시하지만, 특정의 선택은 도 7 및 도 8과 공동으로 설명될 것이다.
도 7은 어떻게 임계값 매핑이 실행될 수 있는지에 관하여 시스템 설계자에게 정보를 제공하도록 시뮬레이션의 결과를 사용하는 임계 계수 대 추정된 평균 SNR의 그래프이다. 본질적으로, 도 7의 하부 두개의 사실상의 오버래핑 커브는 (1)두개의 독립적인 전파 경로('x'점을 통한 커브) 및 (2)하나의 전파 경로('+'점을 통한 커브)를 갖고 무선 채널 경로 시나리오에 대한 1%의 (이상적으로) 일정한 의사 경보율을 얻도록 임계 계수가 설정될 수 있다는 것을 도시한다.
도 7의 상부 두개의 사실상의 오버래핑 커브는 (1)DPP에서의 두개의 독립적인 피크("o" 점을 통해 표시된 함수로 도시된다) 및 (2)DPP에서의 하나의 피크("*"를 통해 표시된 함수로 도시된다)의 무선 채널 전파 시나리오에 대한 비검출율 및 의사 경보율 모두를 최소화하는 것을 원하는 경우에, 유닛 307에서 사용될 수 있는 매핑을 나타낸다. 도 7은 또한 두개의 최대의 일정한 의사 경보율 및 최소화된 의사 경보/비검출율 사이에 있도록 선택되는 유닛 307에 대한 임계값 매핑 함수의 하나의 예시적인 실현(일점쇄선을 사용하여)을 도시한다. 임계값 매핑에 대한 특별한 실현이 도 7에 도시되지만, 당업자는 다양한 함수가 임계값 매핑에 의해 사용될 수 있어서, 임계값이 일정한 의사 경보율 및 최소화된 의사 경보/비검출율 사이에 있다는 것을 인식할 것이다.
도 8은 확산 계수, 안테나 다이버시티 및 비상관 축적의 수의 상이한 결합이사용된 것을 제외하고 도 7에서 제공된 정보와 유사한 임계 계수 대 추정된 평균 SNR의 그래프를 도시한다. 여기서, 예시적인 실현은 실선으로 도시되고, 그래프의 상부 왼쪽 코너의 함수의 세트에 의해 식별된다.
다시 도 3으로 돌아가서, 임계값 매핑 함수가 전술된 바와 같이 선택되는 경우에, 유닛 307은 상기 계산된 바와 같이 SNR에 기초하여 가변 임계 계수를 계산한다. 도 7에 도시된 예시적인 실현에서, 추정된 SNR이 2.5보다 작거나 같은 경우()에, 임계 계수는 1.9로 설정된다. 그러나, 추정된 SNR이 2.5보다 큰 경우(SNR >2.5)에, 임계 계수는 아래의 공식에 따라 설정된다.
임계 계수 = 0.1822 * SNR + 1.444
수신된 신호의 SNR이 하나의 프레임으로부터 다음으로 변화하기 때문에, 임계 계수는 프레임 베이스마다 조정될 수 있다.
곱셈 유닛(309)은 경로 선택 임계값을 생성시키기 위해 유닛 307에 의해 설정된 임계 계수의 프로덕트 및 유닛 305로부터 얻어진 개선된 잡음 레벨 추정치를 수용한다. 최종적으로, 경로 추정 유닛(311)은 DPP 신호 및 곱셈 유닛(309)로부터의 경로 선택 임계값을 사용하여 선택하는 어떤 경로를 결정한다. 경로 조회는 경로 조회 유닛(313 및 315)을 사용하여 도 3에 관하여 전술된 유사한 방법으로 실행되고, 도 4에 도시된 구성으로부터 얻어지는 개선된 잡음 레벨 추정치를 고려한다.
전술된 잡음 추정 프로세스에 더하여, 적어도 두개의 다른 정보 소스가 더욱 정제된 잡음 레벨 추정을 생성시키도록 본원에 설명된 반복 프로세스의 일부분으로서 사용될 수 있다. 이들 두개의 소스는 파선(320 및 322)에 의해 도 4에서 개념적으로 인식된다. 상부 파선(320)은 Nraw ,및 Nimp ,에 대해 새로운 잡음 레벨 추정치를 발생시키는 피크 검출 유닛(301)에서 사용하기 위해 최대 검출 유닛(317)으로부터의 정보를 피드백시킨다. 하부 파선(322)은 피크 검출 및 제거 유닛(301)에 입력으로서 마찬가지로 사용될 수 있고, 새로운 Nraw ,및 Nimp ,값이 계산될 때 데이터 복조기(319)로부터 얻어진 소프트 정보 값을 나타낸다. 또한, 도 4의 시스템은 잡음 레벨의 균일하게 더욱 정제된 추정에 대해 상부 및 하부 파선 모두로 나타난 피드백 루프를 실현할 수 있다.
또한, Nraw ,및 Nimp ,의 발생이 도 4의 적합 임계 계수에 관해서만 개시되었지만, 도 4에 관하여 설명된 반복 잡음 레벨 추정치를 갖고 도 3의 일정한 임계 계수를 사용하는 것은 당업자의 지식내이다. 도 4에서의 이러한 실시예를 실현하기 위해, 임계값 매핑 유닛(307)은 일정한 출력을 갖도록 제거되거나 만들어질 수 있고, Nimp ,(305)으로부터의 잡음 신호 출력은 곱셈기(309)로 바로 진행될 수 있다. 곱셈기(309)는 개선된 잡음 레벨 추정치 및 일정한 임계 계수의 프로덕트를 얻을 것이다.
본 발명이 전술된 예시적인 실시예에 관하여 설명하는 동안, 당업자는 본 발명이 다른 방법으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상기 개시된 기술의 많은 변형물 및 결합물은 이어지는 청구범위에 의해 설명되는 바와 같이 발명의 사상 및 범위에서 벗어남 없이 당업자에 의해 발명될 수 있을 것이다.

Claims (34)

  1. 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법에 있어서,
    수신된 복합 신호와 관련된 신호 대 잡음 레벨을 추정하는 단계와;
    상기 신호 대 잡음 레벨에 기초하여 변화하는 임계 계수를 식별하는 단계와;
    상기 신호 대 잡음 레벨 및 상기 임계 계수와 관련된 잡음 레벨을 곱하여 경로 선택 임계값을 발생시키는 단계와;
    상기 경로 선택 임계값을 전파 경로의 특성과 비교하는 단계와;
    상기 특성이 상기 경로 선택 임계값을 초과할 때, 상기 전파 경로를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 대 잡음 레벨을 추정하는 단계는,
    상기 수신된 복합 신호에 대해 교차-상관 동작을 실행하여 복수의 피크를 갖는 상관 신호를 발생시키는 단계와;
    상기 상관 신호로부터 제1 갯수의 상기 피크를 제거하여 제1 잔류 신호를 형성하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호에 기초하여 상기 잡음 레벨에 대한 제1 추정치를 결정하는 단계와;
    상기 제1 추정치에 기초하여 상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 단계와;
    상기 상관 신호로부터 상기 유효화 하는 단계에서 유효화된 제2 갯수의 상기 피크를 제거하여 제2 잔류 신호를 생성시키는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에서 상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 단계는,
    상기 신호의 전체 전력에 대한 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 전력의 증가를 결정하는 단계와;
    소정의 증가보다 더 큰 값을 갖는 피크를 유효화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소정의 증가는 5%인 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제1 추정치를 결정하는 단계는,
    상기 상관 신호로부터 상기 제1 갯수의 피크 및 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 결정하는 단계는,
    상기 상관 신호로부터 상기 제2 갯수의 피크 및 상기 제2 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 임계 계수를 식별하는 단계는,
    상기 추정된 신호 대 잡음 레벨이 제1 값보다 작을 때 제1 함수에 따라 상기 임계 계수를 선택하고, 상기 추정된 신호 대 잡음 레벨이 제1 값보다 클 때 제2 함수에 따라 상기 임계 계수를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 함수는 일정한 임계 계수를 출력하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제2 함수는 일정한 임계 계수를 출력하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제2 함수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 상기 임계 계수를 선형으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제2 함수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 상기 임계 계수를 비선형적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 임계 계수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 선형적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 임계 계수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 비선형적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  14. 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치에 있어서,
    수신된 복합 신호화 관련된 신호 대 잡음 레벨을 추정하는 수단과;
    상기 신호 대 잡음 레벨에 기초하여 변화하는 임계 계수를 식별하는 수단과;
    경로 선택 임계값을 발생시키도록 상기 신호 대 잡음 레벨 및 상기 임계 계수와 관련된 잡음 레벨을 곱하는 수단과;
    상기 경로 선택 임계값을 전파 경로의 특성과 비교하는 수단과;
    상기 특성이 상기 경로 선택 임계값을 초과할 때, 상기 전파 경로를 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 신호 대 잡음 레벨을 추정하는 수단은,
    복수의 피크를 갖는 상관 신호를 발생시키도록 상기 수신된 복합 신호에 대해 교차-상관 동작을 실행하는 수단과;
    제1 잔류 신호를 형성하도록 상기 상관 신호로부터 제1 갯수의 피크를 제거하는 수단과;
    상기 제1 잔류 신호에 기초하여 상기 잡음 레벨에 대한 제1 추정치를 결정하는 수단과;
    상기 제1 추정치에 기초하여 상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 수단과;
    제2 잔류 신호를 생성시키도록 상기 상관 신호로부터 상기 유효화 수단에 의해 유효화된 상기 제2 갯수의 피크를 제거하는 수단과;
    상기 제2 잔류 신호에서 상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 결정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 수단은,
    상기 신호의 전체 전력에 대한 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 전력의 증가를 결정하는 수단과;
    소정의 증가보다 더 큰 값을 갖는 피크를 유효화 시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 소정의 증가는 5%인 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제1 추정치를 결정하는 수단은,
    상기 상관 신호로부터 상기 제1 갯수의 피크 및 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 수단과;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 수단과;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 결정하는 수단은,
    상기 상관 신호로부터 상기 제2 갯수의 피크 및 상기 제2 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 수단과;
    상기 상관 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 수단과;
    상기 상관 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 임계 계수를 식별하는 수단은,
    상기 추정된 신호 대 잡음 레벨이 제1 값보다 작을 때 제1 함수에 따라 상기 임계 계수를 선택하고, 상기 추정된 신호 대 잡음 레벨이 제1 값보다 클 때 제2 함수에 따라 상기 임계 계수를 선택하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1 함수는 일정한 임계 계수를 출력하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제2 함수는 일정한 임계 계수를 출력하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제2 함수는 상기 잡음 레벨의 함수로서 상기 임계 계수를 선형적으로변화시키는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 제2 함수는 상기 잡음 레벨의 함수로서 상기 임계 계수를 비선형적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  25. 제 14항에 있어서,
    상기 임계 계수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 선형적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  26. 제 14항에 있어서,
    상기 임계 계수는 상기 신호 대 잡음 레벨의 함수로서 비선형적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 장치.
  27. 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법에 있어서,
    수신된 혼합 신호에서 잡음의 제1 추정치를 결정하는 단계와;
    상기 잡음의 제1 추정치를 정제하여 정제된 잡음 추정치를 발생시키는 단계와;
    상기 정제된 잡음 추정치 및 임계 계수를 곱하여 경로 선택 임계값을 발생시키는 단계와;
    상기 경로 선택 임계값을 전파 경로의 특성과 비교하는 단계와;
    상기 특성이 상기 경로 선택 임계값을 초과할 때, 상기 전파 경로를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 임계 계수는 일정한 값인 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 임계 계수는 신호 대 잡음 비의 함수로서 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  30. 제 27항에 있어서,
    상기 잡음의 제1 추정치를 결정하는 단계는,
    상기 수신된 복합 신호에 대해 교차-상관 동작을 실행하여 복수의 피크를 갖는 상관 신호를 발생시키는 단계와;
    상기 상관 신호로부터 제1 갯수의 상기 피크를 제거하여 제1 잔류 신호를 형성하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호를 사용하여 잡음의 상기 제1 추정치를 계산하는 단계를더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 잡음의 제1 추정치를 정제하는 단계는,
    상기 제1 추정치에 기초하여 상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 단계와;
    상기 상관 신호로부터 상기 유효화 단계에서 유효화된 제2 갯수의 상기 피크를 제거하여 제2 잔류 신호를 생성시키는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에서 상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제1 갯수의 피크를 유효화 시키는 단계는,
    상기 신호의 전체 전력에 대한 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 전력의 증가를 결정하는 단계와;
    소정의 증가보다 더 큰 값을 갖는 피크를 유효화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제1 추정치를 계산하는 단계는,
    상기 상관 신호로부터 상기 제1 갯수의 피크 및 상기 제1 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 단계와;
    상기 제1 잔류 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 잡음 레벨에 대한 제2 추정치를 계산하는 단계는,
    상기 상관 신호로부터 상기 제2 갯수의 피크 및 상기 제2 갯수의 피크의 각각의 주위의 샘플의 펄스 확산을 제거하는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에 남아 있는 샘플의 신호 전력을 합산하는 단계와;
    상기 제2 잔류 신호에 남아 있는 상기 샘플의 전체 수로 상기 합을 나누는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 수신기에서의 전파 경로 선택 방법.
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