KR20020041217A - Method and apparatus for semi-blind transmit antenna array employing chip level forward link channel estimation - Google Patents

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KR20020041217A
KR20020041217A KR1020000071025A KR20000071025A KR20020041217A KR 20020041217 A KR20020041217 A KR 20020041217A KR 1020000071025 A KR1020000071025 A KR 1020000071025A KR 20000071025 A KR20000071025 A KR 20000071025A KR 20020041217 A KR20020041217 A KR 20020041217A
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Abstract

PURPOSE: A semi-blind transmit antenna apparatus adopting chip level forward channel estimation in a mobile system and a method thereby are provided to effectively carry out channel estimation and data detection by directly executing chip level signal processing for forward signals without going through a despreading step. CONSTITUTION: A terminal forward processor(387) is composed of a receiving RF part(341), a forward fading estimator(343), a data determiner(345), and a decoder(347). The receiving RF part(341) converts a forward multipath fading channel signal received through a duplexer(337) into a baseband signal. The forward fading estimator(343) estimates and outputs forward fading for each path using the output of the receiving RF part(341). The data determiner(345) determines the data of the received signal using the output of the forward fading estimator(343). The decoder(347) decodes the determined data and restores a received message(348). A terminal signal processor(389) is composed of the forward fading estimator(343), the data determiner(345), and a forward fading encoder(349). The forward fading encoder(349) collects, encodes and outputs the forward fading coefficients estimated from the forward fading estimator(343). A terminal reverse processor(391) is comprised of an encoder(329), a multiplexer(331), a spreader(333), and a transmitting RF part(335). The encoder(329) encodes and outputs a transmitting message(328). The multiplexer(331) multiplexes and outputs the output of the forward fading encoder(349) and the output of the encoder(329). The spreader(333) spreads and outputs the output of the multiplexer(331). The transmitting RF part(335) converts the output of the spreader(333) into an RF signal.

Description

이동통신시스템에서 칩 레벨 순방향 채널추정을 채용한 반맹목적 송신 안테나 어레이 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR SEMI-BLIND TRANSMIT ANTENNA ARRAY EMPLOYING CHIP LEVEL FORWARD LINK CHANNEL ESTIMATION}Semi-blind transmission antenna array device and method employing chip-level forward channel estimation in mobile communication system

본 발명은 부호분할다중접속 통신시스템의 송신 안테나 어레이 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 칩 레벨 순방향 채널추정을 채용한 반맹목적 송신 안테나 어레이 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission antenna array apparatus and method for a code division multiple access communication system, and more particularly, to a semi-blind transmission antenna array apparatus and method employing chip level forward channel estimation.

최근 급격한 증대를 보이고 있는 부호분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 이동통신의 수요를 충족시키기 위해 복수개의 기지국 안테나를 써서 빔형성을 해주는 스마트안테나가 연구 개발되어 상용화를 눈 앞에 두고 있다. 특히 차세대 이동통신은 다양한 고속 멀티미티어 서비스를 제공해 줘야 하므로 여기에 필요한 고속 데이터 전송을 가능케하는 순방향 빔형성 기법에 관심이 쏠리고 있다. 스마트 안테나를 써서 순방향 빔형성을 해주는 방법은 다음 문헌에서 이미 제안된 바있다.In order to meet the demand of Code Division Multiple Access (CDMA) mobile communication, which has shown a sharp increase in recent years, smart antennas that use beamforming using a plurality of base station antennas have been researched and developed and are ready for commercialization. In particular, since next-generation mobile communication has to provide various high-speed multimedia services, attention is focused on a forward beamforming technique that enables high-speed data transmission required for this. A method for forward beamforming using a smart antenna has already been proposed in the following literature.

(참고 문헌 1: J. S. Thompson, J. E. Hudson, P. M. Grant, and B. Mulgrew, "CDMA Downlink Beamforming for Frequency Selective Channels," PIMRC'99, B2-3, Osaka, Japan, September 1999)(Reference 1: J. S. Thompson, J. E. Hudson, P. M. Grant, and B. Mulgrew, "CDMA Downlink Beamforming for Frequency Selective Channels," PIMRC'99, B2-3, Osaka, Japan, September 1999)

도 1은 상기 Thompson의 송신 어레이 안테나 구조를 도시하고 있다. 상기 Thompson의 송신 안테나어레이 구조의 동작을 살펴보면, 송신메시지는 순방향처리기 (131)의 송신빔 형성기(105)에서 특정 송신 방향으로 빔이 형성되며, 안테나 어레이(111)을 통해 공중에 전파된다. 그리고 역방향 처리기(133)은 상기 안테나 어레이(111)을 통해 수신되는 역방향 채널의 신호를 수신 및 처리하게 된다. 순방향페이딩파워계산기(119)는 상기 역방향처리기(133)의 중간 출력으로부터 수신되는신호의 경로별 페이딩 계수를 추정하고, 상기 추정된 페이딩 계수의 평균 파워를 구한다. 상기 역방향 평균 페이딩 파워는 순방향 평균 페이딩 파워와 같다는 가정을 이용하여 평균 페이딩 파워를 계산하는 것이다. 어레이벡터 계산기(123)는 상기 역방향처리기(133)의 중간 출력으로부터 수신된 신호의 입력 방향(어레이벡터)를 계산한다. 송신상관행렬계산기(125)는 상기 계산된 평균 페이딩 파워 정보와 어레이 벡터를 이용하여 송신 상관행렬을 구하며, 가중치벡터 계산기(127)는 상기 계산된 송신 상관행렬을 이용하여 가중치 벡터를 계산한후, 이를 송신빔 형성기(105)에 출력한다. 따라서, 상기 송신빔 형성기(105)는 상기 가중치 벡터에 따라 대응하는 안테나 소자로 출력될 송신신호의 가중치를 부가하여 송신빔의 형성을 제어한다.Figure 1 shows the structure of the Thompson's transmit array antenna. Looking at the operation of the transmission antenna array structure of the Thompson, the transmission message is formed in the transmission beam former 105 of the forward processor 131 in a specific transmission direction, and is propagated to the air through the antenna array 111. The reverse processor 133 receives and processes a signal of a reverse channel received through the antenna array 111. The forward fading power calculator 119 estimates a path fading coefficient of the signal received from the intermediate output of the reverse processor 133 and obtains an average power of the estimated fading coefficient. The average fading power is calculated using the assumption that the backward average fading power is equal to the forward average fading power. The array vector calculator 123 calculates an input direction (array vector) of a signal received from the intermediate output of the reverse processor 133. The transmission correlation matrix calculator 125 calculates a transmission correlation matrix using the calculated average fading power information and the array vector, and the weight vector calculator 127 calculates a weight vector using the calculated transmission correlation matrix. This is output to the transmission beam former 105. Accordingly, the transmission beam former 105 controls the formation of the transmission beam by adding a weight of the transmission signal to be output to the corresponding antenna element according to the weight vector.

상기 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 Thompson 방식의 송신 안테나어레이 시스템은 다음과 같이 요약된다. 먼저, 수신안테나어레이가 수신한 신호의 입력방향(또는 어레이 벡터)를 추정하고, 두 번째로 수신안테나어레이가 수신한 수신신호의 경로별 페이딩계수를 추정하고 이것의 평균파워를 구한다. 세번째로 상기 방향정보와 평균 페이딩파워정보를 이용해 송신안테나어레이용 가중치벡터를 계산한다. 그리고 네번째로 상기 계산된 가중치벡터를 이용해 송신빔 형성을 제어하여 신호를 송신하는 방법이다.Thompson's transmission antenna array system having a structure as shown in FIG. 1 is summarized as follows. First, the input direction (or array vector) of the signal received by the receiving antenna array is estimated. Second, the fading coefficient for each path of the received signal received by the receiving antenna array is estimated, and the average power thereof is obtained. Third, the weight vector for the transmission antenna array is calculated using the direction information and the average fading power information. Fourth, a method of transmitting a signal by controlling transmission beam formation using the calculated weight vector.

이 방법은 순방향 채널 특성을 정확히 알지 못하는 상태에서 역방향 수신신호로부터 추정한 역방향 채널 특성에 기초를 둔 순방향 빔형성 방법으로서 맹목적 (Blind) 송신 안테나 어레이 방법이라고 부른다. 그러나, 송수신 주파수대가 서로다른 FDD (Frequency Division Duplex) 통신방식의 경우, 송수신채널 특성이 서로다르므로 상기 맹목적 송신 방식으로는 송신빔형성을 하는데 한계가 있다. 즉, 보다 고속 순방향 데이터 전송을 위해서는 순방향 채널 특성을 기지국이 알 필요가 있는데, 기지국이 단말국으로부터 궤환받은 정보를 이용해 송신빔형성을 해주는 반맹목적(semi-blind) 송신 안테나 어레이 방법이다. 상기 반맹목적 송신 안테나 어레이 방법은 이미 다음 문헌에서 제안된 바 있다.This method is called a blind transmission antenna array method as a forward beamforming method based on the reverse channel characteristics estimated from the reverse received signals without knowing the forward channel characteristics accurately. However, in the case of FDD (Frequency Division Duplex) communication systems having different transmission / reception frequency bands, transmission / reception channel characteristics are different so that the blind transmission method has a limitation in forming a transmission beam. That is, the base station needs to know the characteristics of the forward channel for faster forward data transmission, and is a semi-blind transmission antenna array method in which the base station forms a transmission beam using information fed back from the terminal station. The semi-blind transmission antenna array method has already been proposed in the following document.

(참고 문헌 2): 최진호, 천병진, "이동통신시스템에서 피드백 정보를 이용하는 반맹목적 방식의 송신안테나어레이 장치 및 방법", 대한민국특허 출원번호 P2000-11617.(Reference Document 2): Choi Jin-ho, Chun Byung-jin, "Semi-intentional transmission antenna array apparatus and method using feedback information in a mobile communication system", Korean Patent Application No. P2000-11617.

도 2는 상기한 선출원 특허 P2000-11617호에 개시된 송신 안테나 어레이 구조를 도시하고 있다. 상기 도 2에 도시된 송신 안테나 어레이 구조의 동작은 다음과 같이 요약된다. 단말국은 단일안테나(239)를 통해 수신된 순방향신호로부터 상기 순방향채널추정을 위해 레이크수신기(243)를 이용해 각 다중경로 성분을 분리한다. 순방향페이딩추정기(247)는 각 경로별 순방향채널을 추정하고, 순방향페이딩부호기(249)에서 이를 부호화하여 역방향채널을 통해 기지국으로 궤환시킨다. 그러면, 기지국은 단말국으로부터 궤환된 경로별 순방향채널정보를 순방향채널복호기 (219)에서 복호하고, 순방향페이딩파워계산기(221)에서 경로별 순방향페이딩파워를 계산한다. 한편, 어레이벡터계산기(223)에서 경로별 어레이벡터를 계산한다. 이후, 송신상관행렬계산기(225)에서 상기 순방향페이딩파워와 상기 어레이벡터를 이용해 송신상관행렬을 계산하고, 가중치벡터계산기(227)에서 송신 가중치벡터를 계산한다. 그리고, 송신빔형성기(205)에서 상기 가중치벡터를 이용해 송신신호의 빔형성을 제어하여 다시 안테나어레이(211)를 통해 원하는 단말국으로 송신한다.FIG. 2 shows the structure of a transmit antenna array disclosed in the above-mentioned prior application patent P2000-1 1 617. FIG. The operation of the transmit antenna array structure shown in FIG. 2 is summarized as follows. The terminal station separates each multipath component from the forward signal received through the single antenna 239 using the rake receiver 243 for the forward channel estimation. The forward fading estimator 247 estimates the forward channel for each path, encodes it in the forward fading encoder 249, and feeds it back to the base station through the reverse channel. Then, the base station decodes the forward channel information for each path fed back from the terminal station in the forward channel decoder 219 and calculates the forward fading power for each path in the forward fading power calculator 221. Meanwhile, the array vector calculator 223 calculates an array vector for each path. Thereafter, the transmission correlation matrix calculator 225 calculates the transmission correlation matrix using the forward fading power and the array vector, and calculates the transmission weight vector in the weight vector calculator 227. In addition, the beamforming of the transmission signal is controlled by the transmission beam former 205 using the weight vector, and then transmitted to the desired terminal station through the antenna array 211.

그러나, 부호분할다중접속(CDMA) 통신의 경우 칩 전송 속도 (Chip Rate)를 일정하게 유지하면서 데이터 전송 속도 (Data Rate)를 높이기위해 확산율(Spreading Rate)을 일정 수준 (예를 들어, 10) 이하로 내리는 수가 있다. 이때, 단말국에서 레이크수신기를 그대로 사용한다면, 역확산기 출력중 원하는 신호성분에 비해 ISI (Inter Symbol Interference)나 MAI (Mulitple Access Interference) 등의 간섭신호 성분이 커져 채널추정이 제대로 이루어지지 않게 된다. 그 결과, 상기 반맹목적 순방향 빔형성 방법은 부정확한 채널추정값에 의존하게 되므로, 상기 레이크 수신기의 효과가 크게 저하되는 문제점이 있다. 즉, 고속 순방향 데이터 전송 환경하에서는 단말국에서 순방향 채널 추정 및 데이터 검파를 위해 기존의 레이크수신기를 쓰는 것은 부적절하다는 것을 알 수 있다.However, in the case of code division multiple access (CDMA) communication, the spreading rate is lowered to a certain level (for example, 10) or less in order to increase the data rate while maintaining the chip rate constant. There is a number to fall. At this time, if the terminal station uses the rake receiver as it is, the interference signal components such as ISI (Inter Symbol Interference) or MAI (Mulitple Access Interference) are larger than the desired signal components of the despreader output, so that channel estimation is not properly performed. As a result, the anti-blind forward beamforming method is dependent on an incorrect channel estimate value, so that the effect of the rake receiver is greatly reduced. That is, in the fast forward data transmission environment, it can be seen that it is inappropriate for the terminal station to use an existing rake receiver for forward channel estimation and data detection.

따라서, 본 발명의 목적은 순방향 신호를 역확산 과정 없이 바로 칩레벨 신호처리하여 효과적인 경로별 채널추정 및 데이터 검파를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for performing channel estimation and data detection for each path by performing chip level signal processing on a forward signal without despreading.

본 발명의 다른 목적은 칩 레벨 순방향 채널추정을 채용한 반맹목적 송신 안테나 어레이 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a semi-blind transmission antenna array apparatus and method employing chip level forward channel estimation.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 이동통신시스템에 있어서, 기지국장치가, 순방향 신호의 칩 레벨에서 추정된 순방향페이딩정보를단말국으로부터 궤환받고, 상기 순방향 페이딩정보와 수신되는 역방향신호로부터 추된 어레이벡터를 가지고 상기 송신빔형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 기지국신호처리기와, 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔형성을 제어하는 송신빔형성기를 포함하고; 단말국 장치가, 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하는 순방향페이딩추정기와, 상기 획득된 각 경로별 순방향페이딩정보을 수집하여 부호화하는 순방향 채널부호기와, 상기 부호화된 순방향페이딩정보를 송신메세지와 다중화하여 상기 기지국으로 송신하는 역방향처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above objects, in a mobile communication system, a base station apparatus is fed back with forward fading information estimated at a chip level of a forward signal from a terminal station and received with the forward fading information. and a base station signal processor for generating a weight vector for the transmission beam forming with the estimation of the array vector from the reverse signal, and a transmit beamformer which controls the transmission beam forming of a transmission message to have the weight vector; A forward fading estimator for estimating forward fading information for each path at a chip level of the forward signal from the base station, a forward channel encoder for collecting and encoding the obtained forward fading information for each path, and the encoded And a reverse processor which multiplexes forward fading information with a transmission message and transmits the same to the base station.

본 발명의 제2견지에 따르면, 기지국이 안테나어레이를 통해 방향성을 가지는 신호를 특정 단말국으로 송신하는 이동통신시스템에서의 통신방법이, 상기 단말국이 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩 레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하고, 상기 추정된 각 경로별 순방향페이딩정보를 결합하여 부호화한후 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 기지국이 상기 단말국으로부터의 역방향신호에서 상기 순방향페이딩정보를 추출하고, 상기 추출된 순방향 페이딩정보를 이용해 순방향페이딩파워를 계산하는 과정과, 상기 기지국이 상기 단말국으로부터의 역방향 신호를 가지고 어레이벡터를 추정하는 과정과, 상기 기지국이 상기 순방향페이딩파워와 상기 어레이벡터를 가지고 송신빔 형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 과정과, 상기 기지국이 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔을 제어하여 상기 안테나 어레이를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a communication method in a mobile communication system in which a base station transmits a signal having a directionality through an antenna array to a specific terminal station, wherein the terminal station is configured at a chip level of a forward signal from the base station. Estimating forward fading information for each path, combining and encoding the estimated forward fading information for each path, and transmitting the same to the base station, and the base station extracts the forward fading information from a reverse signal from the terminal station. Calculating a forward fading power using the extracted forward fading information, the base station estimating an array vector with a backward signal from the terminal station, and the base station calculates the forward fading power and the array vector. Generating a weight vector for forming a transmission beam with It characterized in that the base station comprises the step of transmitting on the antenna array to control the transmission beam of the transmission message to have the weight vector.

도 1은 Thompson이 제안한 종래방식의 송신안테나어레이를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a conventional transmission antenna array proposed by Thompson.

도 2는 Choi가 제안한 종래방식의 송신안테나어레이를 나타낸 도면.2 is a diagram showing a conventional transmission antenna array proposed by Choi.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 구성을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a base station according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말국 구성을 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating a terminal station configuration according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 절차를 도시하는 도면.5 is a diagram illustrating a base station procedure according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단말국 절차를 도시하는 도면.6 is a diagram illustrating a terminal station procedure according to an embodiment of the present invention.

도 7은 EM 기반 채널 추정 과정을 나타낸 도면.7 illustrates an EM based channel estimation process.

도 8은 경로별 순방향 페이딩 파워 계산 과정을 나타낸 도면.8 is a diagram illustrating a process of calculating forward fading power for each path.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 알고리즘을 설명하기 위해 HMM 신호 모델을 나타낸 도면.9 illustrates an HMM signal model for explaining an algorithm according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. Also, in the following description, many specific details such as components of specific circuits are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention may be practiced without these specific details. It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

일반적으로 송신 안테나 어레이 시스템을 채용한 기지국에서, 최적 송신빔형성을 위한 가중치벡터는 다음 송신상관행렬 G 의 최대 고유치(Eigenvalue)에 해당하는 고유벡터(Eigenvector)에 해당함이 알려져있다. (참고 문헌 1, 2 참조)In general, in a base station employing a transmission antenna array system, it is known that the weight vector for optimal transmission beamforming corresponds to an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the next transmission correlation matrix G. (See references 1 and 2)

여기서,은 경로별 어레이벡터,은 경로별 도래각(Angle of Arrival),은 경로별 순방향페이딩파워, M은경로수,는 Hermitiam 연산자를 각각 나타낸다. 따라서, 최적 송신빔형성을 위해서는 경로별 어레이벡터와 경로별 순방향페이딩파워를 기지국이 알 필요가 있다. 여기서, 우리는 순방향/역방향 채널간의 다음과 같은 가역성(Reciprocity)을 가정한다.here, Is an array-by-path array vector, Is the Angle of Arrival, Is the forward fading power for each path, M is the number of paths, Represents the Hermitiam operator, respectively. Therefore, the base station needs to know the array vector for each path and the forward fading power for each path for optimal transmission beam formation. Here, we assume the following Reciprocity between the forward and reverse channels.

(가정 1) 순방향과 역방향 페이딩 채널간의 다중경로(multipath) 수는 서로 같고, 또한 각 경로로의 또는 부터의 송수신방향도 같다.(Assumption 1) The number of multipaths between the forward and reverse fading channels is the same, and the transmission and reception directions to and from each path are also the same.

(가정 2) FDD 시스템에서 송수신 주파수 대역차가 상관대역보다 클 경우, 순방향과 역방향의 동일 경로에 대한 순간 페이딩계수는 서로 독립적이다.(Assumption 2) In the FDD system, when the transmission / reception frequency band difference is larger than the correlation band, the instantaneous fading coefficients for the same path in the forward and reverse directions are independent of each other.

상기 가역성에 따르면 경로별 어레이벡터(등가적으로, 경로별 도래각)은 단말국으로부터 수신한 역방향신호로부터 추정하는 것이 가능함에 비해서 (가정 1), 경로별 순방향페이딩 파워는 상기 역방향 수신신호로부터는 추정이 어려우므로 (가정 2), 단말국이 기지국으로부터 순방향신호를 수신하여 상기 경로별 순방향 채널특성을 추정한 다음, 다시 기지국으로 궤환시켜줄 필요가 있다.According to the reversibility, an array vector for each path (equivalently, an angle of arrival for each path) can be estimated from an uplink signal received from a terminal station (provision 1). Since the estimation is difficult (assumption 2), it is necessary for the terminal station to receive the forward signal from the base station, estimate the forward channel characteristics for each path, and then feed it back to the base station.

그런데, 고속 순방향 데이터 전송시 단말국이 순방향 채널추정을 효과적으로 하기 위해서는 역확산후 심볼 레벨 신호처리를 수행하는 기존의 레이크수신기 대신 역확산을 하지 않고 소정의 칩 레벨 신호처리를 수행하는 신호처리기가 필요하다. 상기 필요성에 따라 본 발명에서 제시된 순방향 빔형성 알고리즘은 단말국이 EM(expectation maximization) 방법에 기초하여 순방향 채널추정을 한 다음 이를 기지국에 궤환시켜주고, 기지국이 상기 궤환된 경로별 순방향 채널정보와 자신이 추정한 경로별 어레이벡터정보를 이용해 상기 <수학식 1>의 고유벡터를 구함으로써순방향 빔형성을 하는 반맹목적 (Semi-blind) 순방향 빔형성 알고리즘이다.However, in order for the terminal station to effectively perform forward channel estimation during high-speed forward data transmission, a signal processor that performs predetermined chip level signal processing without despreading is required instead of the conventional rake receiver that performs symbol level signal processing after despreading. Do. According to the necessity, the forward beamforming algorithm proposed in the present invention performs a forward channel estimation based on an EM (expectation maximization) method, and then feeds it back to the base station, and the base station forwards the received forward channel information and the feedback to the base station. It is a semi-blind forward beamforming algorithm that performs forward beamforming by obtaining the eigenvector of Equation 1 using the estimated path-by-path array vector information.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서 단말국으로부터 순방향 페이딩 계수를 수신하여 최적의 가중치 벡터를 구한후, 이를 이용하여 송신되는 신호의 빔을 효율적으로 형성하는 기지국의 송신 어레이 안테나 시스템의 구조를 도시하고 있다. 한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서기지국의 순방향 송신신호를 수신한후, 수신된 신호로부터 순방향 페이딩 계수를 추정한후, 상기 추정된 순방향 페이딩 계수 값을 특정의 역방향 채널을 통해 기지국으로 전송하는 단말국의 구조를 도시하고 있다. 여기서, 상기 단말국이 추정하는 순방향 페이딩 계수는 순방향 페이딩 크기가 될수 있다.3 is a transmission array antenna system of a base station that receives a forward fading coefficient from a terminal station to obtain an optimal weight vector in a mobile communication system according to an embodiment of the present invention, and then efficiently forms a beam of a transmitted signal using the same. The structure of the is shown. On the other hand, Figure 4 is after receiving the forward transmission signal of the base station in the mobile communication system according to an embodiment of the present invention, after estimating the forward fading coefficient from the received signal, the estimated forward fading coefficient value to a specific reverse channel The structure of a terminal station transmitting to a base station through the network is shown. Here, the forward fading coefficient estimated by the terminal station may be a forward fading magnitude.

상기 도 3을 참조하면, 기지국은 부호기(301), 확산기(303), 송신빔형성기(305), 송신RF부(307)등으로 이루어진 기지국순방향처리기(381)와, 순방향채널복호기(319), 순방향페이딩파워계산기(321), 어레이벡터계산기(323), 송신상관행렬계산기(325), 가중치벡터계산기(327) 등으로 이루어진 기지국신호처리기(383)와, 수신RF부(313), 레이크수신기(315), 역다중기(316), 복호기(317)등으로 이루어진 기지국역방향처리기(385)와, 기타 이중기(309), N개의 동일 안테나소자들로 이루어진 안테나 어레이(311) 등으로 구성된다. 도면에서 굵은 선은 상기 안테나어레이를 사용함으로써 필요한 N개의 신호선을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 3, the base station includes a base station forward processor 381 consisting of an encoder 301, a spreader 303, a transmit beamformer 305, a transmit RF unit 307, a forward channel decoder 319, A base station signal processor 383 consisting of a forward fading power calculator 321, an array vector calculator 323, a transmission correlation matrix calculator 325, a weight vector calculator 327, a receiving RF unit 313, and a lake receiver ( 315), base station reverse processor 385 composed of demultiplexer 316, decoder 317, etc., other duplexer 309, antenna array 311 composed of N identical antenna elements, and the like. In the drawing, the thick lines represent N signal lines required by using the antenna array.

상기한 기지국 구성에 근거한 동작을 살펴보면 다음과 같다.An operation based on the configuration of the base station is as follows.

먼저, 기지국순방향처리기(381)의 동작을 살펴보면, 부호기(301)는 송신메세지(300)을 부호화하고, 확산기(303)은 상기 부호기(301)의 출력을 확산하여 출력한다. 송신빔형성기(305)는 상기 송신메세지를 수신하는 단말국과 효율적으로 통신을 수행하기 위해 상기 확산기(303)로부터의 출력을 상기 복수의 안테나소자들에 대응하도록 복수개로 복사하고, 상기 복수의 신호들과 상기 가중치벡터계산기(327)로부터의 순방향 다중경로에 적용할 가중치 벡터를 곱하여 출력한다. 송신RF부(307)은 상기 송신빔형성기(305)의 출력을 래디오주파수(RF)신호로 변환하여 출력한다. 상기 송신RF부(307)의 출력은 이중기(309)를 통해 송신신호로 분리되어 안테나어레이(311)을 통해 빔을 형성하여 해당 단말국으로 송신된다.First, referring to an operation of the base station forward processor 381, the encoder 301 encodes the transmission message 300, and the spreader 303 spreads and outputs the output of the encoder 301. The transmission beam former 305 copies the output from the spreader 303 into a plurality of antenna elements so as to correspond to the plurality of antenna elements in order to efficiently communicate with the terminal station receiving the transmission message, and transmits the plurality of signals. And the weight vector to be applied to the forward multipath from the weight vector calculator 327 is output. The transmission RF unit 307 converts the output of the transmission beam former 305 into a radio frequency (RF) signal and outputs the radio frequency (RF) signal. The output of the transmitting RF unit 307 is separated into a transmission signal through the duplexer 309, forms a beam through the antenna array 311, and is transmitted to the corresponding terminal station.

다음으로, 상기 기지국역방향처리기(385)를 살펴보면, 수신RF부(313)는 상기 이중기(309)을 통해 수신되는 수신신호를 주파수 하강시켜 기저대역신호로 변환하여 출력한다. 레이크수신기(315)는 상기 수신RF부(313)에서 출력되는 다중경로 신호를 역확산하여 출력한다. 역다중화기(316)은 상기 레이크 수신기(315)로부터의 출력에서 순방향 페이딩정보를 포함하는 채널신호를 분리하여 순방향채널복호기(319)로 제공한다. 복호기(317)은 상기 역다중화기(316)의 출력을 복호하여 출력한다.Next, referring to the base station reverse direction processor 385, the reception RF unit 313 converts the received signal received through the duplexer 309 into a baseband signal and outputs the frequency. The rake receiver 315 despreads and outputs the multipath signal output from the reception RF unit 313. The demultiplexer 316 separates the channel signal including the forward fading information from the output from the rake receiver 315 and provides it to the forward channel decoder 319. The decoder 317 decodes and outputs the output of the demultiplexer 316.

다음으로, 상기 기지국신호처리기(383)을 살펴보면, 순방향채널복호기(319)는 상기 레이크수신기(315)의 출력을 복호하여 단말국에서 전송한 순방향 페이딩 계수를 추출한다. 여기서, 상기 페이딩 계수는 단말국에서 추정한 순방향 페이딩크기가 될수 있다. 순방향페이딩파워계산기(321)은 상기 순방향채널복호기(319)로부터의 페이딩계수를 가지고 순방향 페이딩 파워를 계산하여 출력한다. 여기서, 상기 순방향페이딩파워계산기(321)은 상기 순방향채널복호기(319)로부터의 정보중 순방향페이딩계수를 추출해내는 순방향페이딩계수추출기(도시하지 않음)와 상기 추출된 상기 순방향페이딩계수값으로부터 순방향페이딩파워를 계산하는 파워계산기(도시하지 않음) 등으로 구성된다. 한편, 상기 순방향페이딩파워계산기(321)는 상기와 같이 순방향채널복 기(319)를 통해 추출되는 순방향채널정보만을 가지고 순방향페이딩파워를 계산할수도 있고, 이와 아울러 수신되는 역방향신호로부터 소정의 신호처리 결과 생성되는 부가정보를 추가적으로 이용해 순방향페이딩파워를 계산할수도 있다`Next, referring to the base station signal processor 383, the forward channel decoder 319 decodes the output of the rake receiver 315 and extracts the forward fading coefficient transmitted from the terminal station. Here, the fading coefficient may be a forward fading size estimated by the terminal station. The forward fading power calculator 321 calculates and outputs a forward fading power with the fading coefficient from the forward channel decoder 319. Here, the forward fading power calculator 321 is a forward fading coefficient extractor (not shown) for extracting a forward fading coefficient from the information from the forward channel decoder 319 and the forward fading power from the extracted forward fading coefficient value. It is composed of a power calculator (not shown) for calculating the. On the other hand, the forward fading power converter 321 has only the forward channel information is extracted on the forward channel repeat call group 319 as described above may compute a forward fading power, this as well as the predetermined signal process from the uplink signal received Additional fading power can be used to calculate forward fading power.

단말기로부터 궤환된 순방향채널정보가 복소정보일 경우, 상기 순방향페이딩계수 추출기는 기지국이 해당 송신빔형성시 사용했던 가중치벡터와 어레이벡터계산기(323)로부터의 어레이벡터 추정값을 이용해 복소 순방향페이딩계수을 추출한다. 한편, 단말기로부터 궤환된 순방향페이딩정보가 크기 정보일 경우, 상기 순방향페이딩계수 추출기는 기지국이 해당 송신빔형성시 사용했던 가중치벡터와 어레이벡터계산기로부터의 어레이벡터 추정값을 이용해 순방향페이딩크기을 추출한다.The forward channel information fed back from the terminal is complex information In this case, the forward fading coefficient extractor is a weight vector used by the base station in forming a corresponding transmission beam. Array vector estimates from the array vector calculator 323 Complex forward fading coefficient using Extract On the other hand, the size of the forward fading information fed back from the terminal information In this case, the forward fading coefficient extractor is a weight vector used by the base station in forming a corresponding transmission beam. Array vector estimates from the array vector calculator Forward fading size using Extract

상기 어레이벡터계산기(323)은 상기 레이크 수신기(315)의 중간 출력을 입력하여 수신신호의 입력방향(또는 이로부터 파생되는 어레이벡터)를 계산하여 출력한다. 여기서, 상기 어레이벡터계산기는 역방향 수신신호로부터 바로 어레이벡터를 소정의 신호처리 후 생성할수도 있고, 우선 수신방향을 소정의 신호처리 후 생성한 다음, 어레이벡터를 계산할수도 있다.The array vector calculator 323 inputs an intermediate output of the rake receiver 315 to derive an input direction (or derived from) of a received signal. Calculate and output the array vector). Here, the array vector calculator is an array vector directly from a reverse received signal.Can be generated after predetermined signal processing,Is generated after predetermined signal processing, and then array vectorYou can also calculate

송신상관행렬계산기(325)는 상기 순방향페이딩파워계산기(321)로부터의 상기 페이딩 파워와 상기 어레이벡터계산기(323)으로부터의 상기 어레이벡터를 가지고 송신상관행렬을 구하고, 가중치벡터계산기(327)는 상기 송신상관행렬계산기(325)로부터의 상기 송신상관행렬을 이용해 순방향 다중경로에 적용할 가중치 벡터를 계산하여 출력한다.The transmission correlation matrix calculator 325 obtains a transmission correlation matrix based on the fading power from the forward fading power calculator 321 and the array vector from the array vector calculator 323, and the weight vector calculator 327 calculates the transmission correlation matrix. A weight vector to be applied to the forward multipath is calculated and output using the transmission correlation matrix from the transmission correlation matrix calculator 325.

상기 도 4를 참조하면, 단말국은 수신RF부(341), 순방향페이딩추정기(343), 데이터판정기(345), 복호기(347)등으로 이루어진 단말국순방향처리기(387)와, 순방향페이딩추정기(343), 데이터판정기(345), 순방향페이딩부호기(349) 등으로 이루어진 단말국신호처리기(389)와, 부호기(329), 다중기(331), 확산기(333), 송신RF부(335)등을 포함하는 단말국역방향처리기(391)와 기타, 이중기(337), 단일안테나(339) 등으로 구성된다.Referring to FIG. 4, the terminal station includes a receiving station RF processor 341, a forward fading estimator 343, a data determiner 345, a decoder 347, and a forward fading estimator. 343, a terminal station signal processor 389 consisting of a data determiner 345, a forward fading encoder 349, an encoder 329, a multiplexer 331, a spreader 333, and a transmitting RF unit 335 And a terminal station direction processor 391 and the like, a double unit 337, a single antenna 339, and the like.

먼저, 단말국순방향처리기(387)을 살펴보면, 수신RF부(341)은 이중기(337)을 통해 수신되는 순방향 다중경로 페이딩채널 신호를 주파수 하향조정하여 기저대역신호로 변환하여 출력한다. 순방향페이딩추정기(343)은 상기 수신RF부(341)의 출력을 가지고 각 경로당 순방향 페이딩을 추정하여 출력한다. 데이터판정기(345)는 상기 순방향페이딩추정기(345)로부터의 순방향페이딩을 가지고 수신신호의 데이터를 판정하고, 복호기(347)에서 상기 판정된 데이터를 복호하여 수신메세지(348)를 복원한다.First, referring to the terminal station forward processor 387, the reception RF unit 341 converts the downlink multipath fading channel signal received through the duplexer 337 into a baseband signal by outputting the frequency down-regulated signal. The forward fading estimator 343 has an output of the reception RF unit 341 and estimates and outputs forward fading for each path. The data determiner 345 determines the data of the received signal with the forward fading from the forward fading estimator 345, and decodes the determined data by the decoder 347 to recover the received message 348.

다음으로, 단말국신호처리기(389)를 살펴보면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 순방향페이딩추정기343는 각 경로당 순방향페이딩을 추정하여 출력한다. 여기서, 상기 순방향채널추정기는 기지국의 송신빔형성기가 무방향성 송신빔을 형성할 경우 복소 순방향페이딩정보혹은 크기 순방향페이딩정보을 추정한다. 한편, 기지국의 송신빔형성기가 방향성 송신빔을 형성하는 경우, 순방향페이딩계수를, 도래각을, 어레이벡터를, 가중치벡터를라고 할 때, 복소 순방향 채널 정보이나 크기 순방향 채널 정보을 추정한다. 상기 데이터판정기(345)는 상기 순방향 송신데이터를 검파한다. 상기 순방향페이딩부호기(349)는 상기 순방향페이딩추정기(343)으로부터의 추정된 각 경로당 순방향 페이딩 계수를 취합하고 부호화하여 출력한다.Next, referring to the terminal station signal processor 389, as described above, the forward fading estimator 343 estimates and outputs forward fading for each path. Here, the forward channel estimator uses complex forward fading information when the transmit beamformer of the base station forms the non-directional transmit beam. Or size forward fading information Estimate On the other hand, when the transmission beamformer of the base station forms the directional transmission beam, the forward fading coefficient , Angle of arrival , Array vector , Weight vector Complex forward channel information Or size forward channel information Estimate The data determiner 345 detects the forward transmission data. The forward fading encoder 349 collects, encodes, and outputs a forward fading coefficient for each path estimated from the forward fading estimator 343.

다음으로, 단말국역방향처리기(391)을 살펴보면, 부호기(329)는 송신메세지(328)을 부호화하여 출력한다. 다중기(331)은 상기 순방향페이딩부호기(349)의 출력과 상기 부호기(329)의 출력을 다중화하여 출력한다. 확산기(333)는 상기 다중기(331)의 출력을 확산하여 출력한다. 송신RF부(335)는 상기 확산기(333)의 출력을 주파수 상승조정하여 래디오주파수(RF)신호로 변환하여 출력한다. 상기 래디오주파수 신호는 이중기(337)에서 송신신호로 분리되어 단일안테나(339)를 통해 기지국으로 송신된다.Next, referring to the terminal station reverse direction processor 391, the encoder 329 encodes and outputs the transmission message 328. The multiplexer 331 multiplexes the output of the forward fading encoder 349 and the output of the encoder 329. The diffuser 333 diffuses and outputs the output of the multiplexer 331. The transmitter RF unit 335 adjusts the frequency of the output of the spreader 333 to convert the radio frequency (RF) signal and outputs the radio frequency (RF) signal. The radio frequency signal is separated from the duplexer 337 into a transmission signal and transmitted to the base station through the single antenna 339.

상기한 도 3 및 도 4의 구성에서 도시하지 않았지만, 상기 부호기(301, 329)는 컨벌루션부호기, 반복기, 인터리버등을 포함하고, 상기 송신RF부(307, 335)은 D/A변환기, 상향주파수변환기, 파워증폭기등을 포함하고, 상기 수신RF부(313, 341)은 저잡음증폭기, 하향주파수변환기, A/D변환기등을 포함하고, 상기 레이크수신기(315)는 경로탐색기, 역확산기, 채널추정기, 결합기등을 포함하고, 상기 복호기(317, 347)는 디인터리버, 컨버루션복호기등을 포함한다.Although not shown in the configuration of FIGS. 3 and 4, the encoders 301 and 329 include a convolutional encoder, a repeater, an interleaver, etc., and the transmitting RF units 307 and 335 include a D / A converter and an up frequency. The receiver RF unit 313, 341 includes a low noise amplifier, a downlink frequency converter, an A / D converter, and the like, and the rake receiver 315 includes a path finder, a despreader, a channel estimator, and the like. And a combiner, and the decoders 317 and 347 include a deinterleaver, a convolution decoder, and the like.

상기한 구성들에서, 본 발명에 따른 핵심구성은 기지국신호처리기(383), 단말국신호처리기(389), 송신빔형성기(305)등으로 이루어진 "칩레벨 순방향채널추정을 채용한 반맹목적 송신 안테나 어레이 신호처리기"이다. 그 나머지는 통상적으로 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 사용되는 구성들이다. 그리고, 상기 다중화기(331), 역다중화(316)은 부호분할다중접속 통신의 경우 보통 직교 월시(Walsh) 코드를 이용하여 이루어진다.In the above configurations, the core configuration according to the present invention comprises a base station signal processor 383, a terminal station signal processor 389, a transmission beam former 305, and the like. Signal processor. " The rest are the components typically used in code division multiple access mobile communication systems. In addition, the multiplexer 331 and the demultiplexing 316 are usually formed using an orthogonal Walsh code in the case of code division multiple access communication.

도 5 및 도 6은 상기 도 3 및 도 4의 구조를 가지는 기지국과 단말국에서 수행되는 절차를 도시하는 도면이다. 여기서 본 발명의 특징적 요소를 명확히 나타내기 위해, 기지국의 부호화된 송신데이터 발생에서 단말국의 부호화된 데이터 검파 및 순방향 채널추정까지, 그리고 단말국의 순방향 채널추정정보 발생에서 기지국의 가중치벡터 계산까지만 고려한다.5 and 6 illustrate a procedure performed in a base station and a terminal station having the structures of FIGS. 3 and 4. In order to clarify the characteristic elements of the present invention, only the generation of the encoded transmission data of the base station to the encoded data detection and forward channel estimation of the terminal station, and only the calculation of the weight vector of the base station from the generation of the forward channel estimation information of the terminal station do.

상기 도 5를 참조하면, 기지국은 403단계에서 가중치벡터를 초기화()한다. 그리고, 매 i번째 송신시기마다 기지국은 405단계에서 새로운 송신데이터를 발생시키고, 407단계에서 상기 발생된 데이터를 확산률 L인 확산코드로 확산시켜 확산된 신호를 발생시킨다. 그리고, 409단계에서 상기 확산된 신호에 미리 계산된 가중치벡터를 곱하여 특정 단말국방향으로 순방향 빔형성된 신호를 얻은 다음 안테나어레이를 통해 공간으로 송신한다.Referring to FIG. 5, the base station initializes the weight vector in step 403. )do. Then, at every i th transmission time, the base station transmits new transmission data in step 405. In step 407, the generated data is spread with a spreading rate L. Diffused signal Generates. In operation 409, the weight vector previously calculated on the spread signal. Forward beamforming signal to a specific terminal station by multiplying Is then transmitted to the space through the antenna array.

그리고, 기지국은 411단계에서 상기 순방향 신호송신 이후 일정시간 (D 단위시간) 지연 후, 413단계에서 단말국으로부터 순방향 채널벡터정보를 포함하는 역방향 신호를 수신한다. 그리고 기지국은 417단계에서 역방향신호로부터 경로별 어레이벡터를 추정하고, 419단계에서 역방향신호로부터 경로별 순방향 채널추정정보를 추출하여 경로별 순방향 페이딩 파워를 계산한다.In step 411, the base station receives a reverse signal including forward channel vector information from the terminal station after a predetermined time (D unit time) delay after the forward signal transmission. The base station determines the array vector for each path from the reverse signal in step 417. And estimate the forward channel estimation information for each path from the reverse signal in step 419. Forward fading power by path by extracting Calculate

그리고 상기 기지국은 421단계에서 상기 경로별 어레이벡터와 경로별 순방향 페이딩파워를 이용해 송신상관행렬을 상기 <수학식 1>에 따라 계산하고, 423단계에서 상기 송신상관행렬을 이용해 차기 순방향 빔형성에 쓰일 가중치벡터를 계산한다. 상기 가중치 벡터는 수학적으로 말해 상기 송신상관행렬의 최대 고유치에 해당하는 고유벡터에 해당하는데, 이를 계산하는 방법은 파워계산법, 라그랑제계산법, CGM (Conjugate Gradient Method) 계산법, TGM (Tangential GradientMethod) 계산법등 여러 가지가 있으므로 적당한 것을 선택해서 사용한다.In step 421, the base station calculates a transmission correlation matrix according to Equation 1 using the array vector for each path and the forward fading power for each path, and uses the transmission correlation matrix for the next forward beamforming in step 423. Weight vector Calculate The weight vector mathematically corresponds to an eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the transmission correlation matrix, and the method of calculating the weight vector includes a power calculation method, a Lagrangian calculation method, a Conjugate Gradient Method (CGM) calculation method, and a Tangential GradientMethod (TGM) calculation method. There are many things, so choose the right one.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 단말국은 433단계에서 채널벡터를 초기화(하고, 매 i번째 수신시기마다 435단계에서 상기 기지국으로부터의 상기 순방향 빔형성된 신호벡터를 수신한다. 그리고, 상기 단말국은 437단계에서 상기 수신된 신호벡터를 가지고 EM 알고리즘에 기초하여 채널벡터를 추정하고, 439단계에서 상기 추정된 채널벡터를 이용해 송신데이터를 검파한다. 한편, 상기 단말국은 441단계에서 상기 437단계에서 추정된 채널벡터를 부호화하고, 443단계에서 상기 부호화된 순방향 채널추정벡터을 다시 역방향 채널을 통해 상기 기지국으로 궤환한다. 상기 채널추정과정은 신호모델과 함께 이후 상세히 설명될 것이다. 단지, 여기서 주의해야 할 점은 본 발명에 따른 단말국의 순방향 채널추정방법이 역확산후 심볼 레벨 신호처리에 의해 채널추정 및 MRC (Maximum Ratio Combining) 결합하는 기존방식의 레이크수신기를 사용하지 않고, 역확산되지 않은 칩 레벨 순방향 수신신호에 대해 바로 순방향 채널추정을 시도한다는 것이다. 이점이 기존의 단말국의 순방향 채널추정방법과 다른 점이며, 이렇게 하는 이유는, 확산률이 작은 상태 (L<10)에서 기존 방식대로 역확산한 후 채널추정하는 경우, 원하는 신호에 비해 ISI 나 MAI 등으로 이루어지는 간섭신호가 너무 커져서 결국 신뢰할수 있는 채널추정을 할 수 없기 때문이다.Referring to FIG. 6, the terminal station initializes a channel vector in step 433. And the forward beamformed signal vector from the base station in step 435 at every i < th &gt; reception time. Receive The terminal station uses the received signal vector in step 437 based on an EM algorithm. In step 439, the transmission data are estimated using the estimated channel vector. Detect. In step 441, the terminal station encodes the channel vector estimated in step 437, and in step 443, the encoded forward channel estimation vector. Is fed back to the base station through the reverse channel. The channel estimation process will be described later in detail along with the signal model. However, it should be noted that the forward channel estimation method of the terminal station according to the present invention does not use a conventional rake receiver combining channel estimation and MRC (Maximum Ratio Combining) by symbol level signal processing after despreading. Undespread chip level forward signal Is to try forward channel estimation for. This is different from the forward channel estimation method of the existing terminal station. If the channel estimation is performed after despreading in the small state (L < 10) according to the conventional method, the interference signal composed of ISI or MAI becomes too large compared with the desired signal, and thus, the reliable channel estimation cannot be performed.

이하 본 발명에서 제안하는 EM 기반 채널추정 알고리즘(도 6의 437단계)에대해 상세히 살펴보기로 한다. 한편, 본 발명에서 채널추정을 위해 고려한 신호모델은 첨부된 도 9와 같다.Hereinafter, the EM-based channel estimation algorithm proposed in the present invention (step 437 of FIG. 6) will be described in detail. On the other hand, the signal model considered for channel estimation in the present invention is as shown in FIG.

우선,번째 송수신 시기(Session)에서 송신될개의 데이터로 이루어진 송신 데이터 시퀀스가 데이터 주기를 가지면서 발생한다고 가정한다(701단계). 이하 혼동을 주지않는 한에 있어서 i번째 송수신 시기임을 나타내는 Superscript (i)을 편이상 생략하기로 한다.first, To be sent in the first transmission session Data sequence consisting of two pieces of data Data cycle Assume that it occurs while having (step 701). Unless otherwise confused, Superscript (i) indicating the i-th transmission / reception time will be omitted one or more times.

이후, 상기 송신 데이터를 칩 주기를 가진, 따라서 확산률인 확산코드로 확산시켜 확산된 신호 시퀀스를 발생한다(702단계) 여기서는 편의상 L = 4인 경우를 예로 들었다.Thereafter, the transmission data chip period With, thus the diffusion rate Diffusion code Spread Signal Sequence (Step 702) Here, the case where L = 4 for convenience.

그리고, 상기 확산된 신호가 이전 시기에서 준비된 가중치벡터에 의해 곱해져 빔형성된 신호 시퀀스가 발생하여 안테나어레이로 공급된다(703단계). 상기 빔형성된 신호는 상기 안테나어레이를 통해 공간으로 송출되어 무선 다중 페이딩채널을 통과하게 된다. 여기서, 채널 메모리 길이가 M 칩 구간이고 매 칩 구간마다 서로 독립적인 페이딩채널을 통한다고 가정하면 단말국에 수신되는 신호는 하기 수학식 2와 같다(704단계).The weight vector of the spread signal is prepared at a previous time. Signal sequence multiplied by Is generated and supplied to the antenna array (step 703). The beamformed signal is transmitted to the space through the antenna array to pass through a wireless multiple fading channel. Here, the channel memory length is M chip section and each fading channel independent of each other Assuming that the signal is received by the terminal station Is the same as Equation 2 (step 704).

여기서,으로은 m번째 경로의 순방향페이딩채널와 어레이벡터 의 곱으로 이루어지고,는 평균이 0 이고 분산이인 AWGN (Additive White Gaussian Noise)이다. 그리고, 편이상인 경우를 예로 들었다.here,toIs the forward fading channel of the mth pathAnd array vector Is multiplied byIs 0 and the variance isAWGN (Additive White Gaussian Noise). And more than oneFor example,

한편, 단말국은 k번째 데이터구간동안에 수신되는 확산률 L개만큼의 상기 수신신호를 묶어서 하기 수학식 3과 같은 k번째 수신신호 벡터를 생성한다(705단계).On the other hand, the terminal station generates the k-th received signal vector as shown in Equation 3 below by combining the received signals with L spread values received during the k-th data period (step 705).

여기서, 상기 <수학식 2>와 <수학식 3>은 하기 수학식 4와 같이 정리할수 있다.Here, Equations 2 and 3 can be summarized as in Equation 4 below.

여기서, 송신신호행렬, 채널행렬, 잡음벡터으로 정의되고, 상기 T는 Transpose 연산을 나타낸다.Where the transmission signal matrix , Channel matrix , Noise vector T is defined as a Transpose operation.

상기 도 9에 도시된 바와 같이. 채널메모리가 한 데이터구간이상이될 경우, 복수개의 송신 데이터가 상기 수신 신호벡터에 반영됨을 알 수 있는데, 이때 반영되는 데이터수는(여기서,는 a의 정수부 + 1 을 나타냄) 으로 나타낼 수 있다. 여기서, L=4, M=7일 경우,으로 계산된다.As shown in FIG. 9 above. Data section with one channel memory If abnormal, a plurality of transmission data is received signal vector Is reflected in the number of data reflected (here, Denotes the integer part of a + 1). Where L = 4 and M = 7, Is calculated.

그러면, 하나의 수신신호벡터 에 반영되는개의 연속되는 데이터를 묶어서 송신신호벡터 생각할 수 있는데(a 참조),는 하기 <수학식 5>와 같은 마르코프 체인 (Markov Chain)으로 나타낼 수 있다.Then, one received signal vector Reflected inSignal vector ToI can think of it (see a).May be represented by a Markov chain as shown in Equation 5 below.

그러면, 상기는 상기 송신데이터벡터와 확산코드의 함수로와 같이 간략하게 나타낼 수 있다. 또한, 상기 채널행렬 H와 가중치벡터를 곱한 값을 채널벡터라고 하고와 같이 정의한다. 이렇게 정의하는 이유는 결국 단말국에서 추정할 수 있는 것은 상기 채널행렬 H나 가중치벡터가 아니라 이 두 값이 곱해진 채널벡터이기 때문이다. 상기 두 정의에 따라 상기 수학식 4는 하기 수학식 6과 같이 정리할수 있다.Then, the above Is the transmission data vector And spreading code As a function of It can be briefly expressed as follows. Further, the channel matrix H and the weight vector Multiply the channel vector by Called It is defined as The reason for this definition is that the terminal station can estimate the channel matrix H or the weight vector. Channel vector multiplied by these two values Because it is. According to the two definitions, Equation 4 may be summarized as Equation 6 below.

일반적으로, 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>을 각각 발생식 (Source Equation)관측식 (Observation Equation)이라고 부르고, 이 식들을 묶어 숨겨진 마르코프 모델 (HMM: Hidden Markov Model)이라고 칭한다.In general, the <Equation 5> and <Equation 6> Source EquationandIt is called Observation Equation, and these equations are collectively called Hidden Markov Model (HMM).

상기 HMM을 우리가 관심을 갖고 있는 고속 순방향 데이터 전송 환경의 신호 모델로 삼아 다음과 같은 문제를 설정한다. 즉, K개의 수신신호벡터들로 이루어진 수신신호벡터군를 수신한 후(707 참조), 이로부터 단말국에서 미리 알고 있는 지식, 즉, 송신데이터벡터간의 마르코프 성질(수학식 5)과 확산코드을 이용하여, 원하는 채널벡터를 EM 알고리즘에 의해 추정한다.Using the HMM as a signal model of a high speed forward data transmission environment of interest, the following problems are set. That is, a received signal vector group consisting of K received signal vectorsAfter receiving (see 707), knowledge from the terminal station is known, i.e., the transmission data vector.Markov Properties of Liver (Equation 5) and Diffusion CodeUsing the desired Channel VectorIs estimated by the EM algorithm.

상기 HMM 신호모델과 EM 알고리즘에 기반을 둔 채널추정 알고리즘을 상기 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A channel estimation algorithm based on the HMM signal model and the EM algorithm will be described with reference to FIGS. 6 and 7 as follows.

우선, 단말국이 동작을 시작하면, 433단계에서 채널벡터를 초기화하고, 435단계에서 매 송수신 시기 (i번째)마다 기지국으로부터 K개의 순방향 신호벡터군를 수신한다. 그리고, 437단계에서 상기 순방향 신호벡터군을 가지고 EM 기반 채널벡터를 추정한다.First, when the terminal station starts operation, the channel vector is initialized in step 433, and in step 435, the K forward signal vector group from the base station is transmitted at every transmission / reception time (i-th). Receive In step 437, the EM-based channel vector is estimated using the forward signal vector group.

상기 도 7에 EM 기반 채널추정과정이 자세히 도시되어 있다. 먼저, 단말국은 601단계에서 송신된 데이터 시퀀스를 미리 알고 있는지를 판단한다. 만일, 송신된 데이터 시퀀스를 미리 알고 있다면 603단계를 수행하고, 그렇지 않다면 605단계를수행한다. 우선, 송신된 데이터 시퀀스가 단말국에 알려지지 않았을 경우를 생각해본다. 이 경우, 605단계에서 수신신호벡터군와 이전 송수신 시기의 채널추정값가 주어졌다는 조건하에서가 특정한 값를 가질 사후 확률 (A Posteriori Probability)를 하기 수학식 7과 같이 조건부 확률에 의해 구한다.The EM based channel estimation process is illustrated in detail in FIG. 7. First, the terminal station determines whether the data sequence transmitted in step 601 is known in advance. If the transmitted data sequence is known in advance, step 603 is performed. Otherwise, step 605 is performed. First, the transmitted data sequenceConsider a case where is unknown to the terminal station. In this case, the received signal vector group in step 605.Estimated Channel Values for TransceiversProvided thatIs a specific valueA posteriori probabilityBy conditional probability as shown in Equation 7 Obtain

그리고 607단계에서가 상기 특정한 값를 가질 경우의 사전계산이 가능한 송신신호행렬와 수신신호벡터를 이용하여 자기상관행렬(Auto Correlation Matrix) R과 상호상관벡터(Cross Correlation Vector)를 하기 수학식 8 및 수학식 9를 통해 구한다.And in step 607Is the specific valueCan be pre-calculated when Transmit Signal MatrixAnd received signal vectorCross Correlation Vector with Auto Correlation Matrix R usingIs obtained through the following Equations 8 and 9

그리고, 상기 단말국은 607단계에서 상기 수학식 8 및 상기 수학식 9를 이용해 갱신된 채널추정값을 하기 수학식 10에 의해 구한다.In step 607, the terminal station obtains the updated channel estimation value using Equation 8 and Equation 9 by Equation 10 below.

여기서, J는의 경우의 수로서 이진 데이터 시퀀스인 경우로 주어진다. 상기 사후 확률를 구하는 과정은 (참고 문헌 3)에 자세히 나와 있으므로 여기서 설명을 생략한다.Where J is If is a binary data sequence Is given by Post-mortem probability The procedure for obtaining is detailed in (Ref. 3), so the explanation is omitted here.

(참고 문헌 3): G. Kaleh and R. Vallet, "Joint Parameter Estimation and Symbol Detection for Linear or Non-linear Unknown Dispersive Channels", IEEE Trans. on Communications, January 1994(Ref. 3): G. Kaleh and R. Vallet, "Joint Parameter Estimation and Symbol Detection for Linear or Non-linear Unknown Dispersive Channels", IEEE Trans. on Communications, January 1994

한편, 송신 데이터 시퀀스가 미리 단말국에 알려진 경우 (즉, 송신데이터 시퀀스가 파이롯 시퀀스일 경우),가 어떤 알려진 값을 가질 확률이 1 이고 나머지 값을 가질 확률이 0 임이 자명하므로, 603단계에서 상기 수학식 8 및 수학식 9를 가지고 하기 수학식 11 및 수학식 12를 계산하고, 이를 이용해 채널추정값을 상기 수학식 10과 같은 방법으로 갱신한다.Meanwhile, the transmission data sequence Is known to the terminal station in advance (i.e., when the transmission data sequence is a pilot sequence), Since it is obvious that the probability of having a known value is 1 and the probability of having a remaining value is 0, the following Equation 11 and Equation 12 are calculated using Equation 8 and Equation 9 in step 603, and the channel estimation value is used. Is updated in the same manner as in Equation (10).

상기와 같이 채널추정을 수행한후 도 6의 439단계에서 상기 채널추정값를 이용해 송신데이터를 검파하는데 상기 사후 확률이 가장 커지는 데이터값을 송신데이터벡터로 결정한다. 일반적으로 이와같은 검파방법을 최대 사후 확률 (MAP: Maximum A Posteriori) 검파라고 부르며, 하기 수학식 13과 같이 구할수 있다.After performing channel estimation as described above, the channel estimation value in step 439 of FIG. Detect the transmission data by using the data value that has the greatest post probability. Decide on In general, such a detection method is called Maximum A Posteriori (MAP) detection, and can be obtained as shown in Equation 13.

상기 송신데이터벡터가 정해졌으면, 송신데이터는 상기의 정의로부터의 첫 번째 요소임을 쉽게 알 수 있다.If the transmission data vector is determined, transmission data Above From the definition of It's easy to see that this is the first element of.

한편, 441단계에서 상기 채널추정값을 그대로 역방향송신 하기에는 정보량이 많아서 곤란하므로 소정의 부호화 논리를 가진 부호기를 통해 하기 수학식 14와 같이 부호화한다.On the other hand, the channel estimation value in step 441 Is a coder with a predetermined encoding logic because it is difficult to transmit the data backward as it is. Encoding is performed as in Equation 14 below.

그리고, 443단계에서 상기 부호화된 채널추정값을 역방향 송신한다. 상기 채널추정값을 역방향 송신한후, 445단계에서 인덱스 i를 증가시켜 다음 수신신호벡터를 받을 준비를 하고 상기한 과정들을 반복 수행한다.In operation 443, the encoded channel estimate value. Transmits backwards. After transmitting the channel estimation value backward, in step 445, the index i is increased to prepare to receive the next received signal vector, and the above processes are repeated.

추가적으로, 상기 채널추정값은 기지국으로 궤환되어 송신빔형성에 사용되는데, 첨부된 도면 도 8에 기지국으로 궤환된 부호화된 상기 채널추정정보로부터 순방향페이딩파워를 계산하는 과정이 도시되어 있다. 먼저, 기지국은 501단계에서 순방향 채널추정정보가 상기 부호기의 역작용을 하는 복호기을 통해 하기 수학식 15와 같이 복호된다.In addition, the channel estimation value is fed back to the base station and used to form the transmission beam, and the coded channel estimation information fed back to the base station in FIG. The process of calculating the forward fading power from is shown. First, in step 501, the base station estimates forward channel estimation information. Is the encoder Decoder, counteracting Decoded by Equation 15 below.

그리고, 503단계에서중 가중치벡터 및 어레이벡터성분을 제외한 순방향 채널추정벡터를 계산한다. 앞에서 지적했듯이, 상기 채널추정벡터는 페이딩채널행렬 H와 가중치벡터가 곱해진 값이므로 상기 503단계의 작업을 해 주어야함에 유의할 필요가 있다. 그리고, 505단계에서 상기 계산된 순방향추정벡터를 가지고 순방향페이딩파워를 계산한다. 상기 순방향페이딩파워는 상기 페이딩계수로부터 쉽게 계산할 수 있다. 상기 순방향페이딩파워는 앞에서 설명한 대로 상기 수학식 1의 송신상관행렬을 구하는데 사용된다.And in step 503Weight vector And array vectorsForward channel estimation vector without componentsCalculate As pointed out above, the channel estimation vector is a fading channel matrix H and a weight vector.It should be noted that since the value is multiplied, the operation of step 503 must be performed. In operation 505, forward fading power is calculated using the calculated forward estimation vector. The forward fading power can be easily calculated from the fading coefficient. The forward fading power is used to obtain the transmission correlation matrix of Equation 1 as described above.

상술한 바와 같이, 송신안테나어레이를 채용한 FDD-CDMA (Frequency Division Duplex-Code Division Multiple Access) 이동통신시스템에 있어서, 단말국은 기존의 레이크수신기 방식에 의한 채널추정방식 대신 칩레벨 신호처리를 통해, 경로별 순방향 채널추정을 하고, 기지국은 단말국이 추정한 경로별 순방향 채널추정값을 역방향 채널을 통해 궤환받아 순방향 빔형성을 위한 가중치벡터 계산에 반영함으로써 성능 좋은 고속 순방향 데이터 전송을 성취하고 나아가 이동통신시스템의 용량증대, 통화품질향상, 단말국의 송신전력절약등의 효과를 발생시킨다.As described above, in a frequency division duplex-code division multiple access (FDD-CDMA) mobile communication system employing a transmission antenna array, a terminal station uses chip level signal processing instead of a channel estimation method using a conventional rake receiver method. In order to achieve high performance of fast forward data transmission, the base station estimates the forward channel estimation value estimated by the terminal station through the reverse channel and reflects it in the weight vector calculation for forward beamforming. The effects of increasing capacity of communication system, improving call quality, and saving transmission power of terminal station are produced.

Claims (20)

안테나 어레이를 구비하는 기지국 송신장치에 있어서,In the base station transmitter having an antenna array, 순방향 신호의 칩 레벨에서 추정된 순방향페이딩정보를 단말국으로부터 궤환받고, 상기 순방향 페이딩정보와 수신되는 역방향신호로부터 추정된 어레이벡터를 가지고 상기 송신빔형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 기지국신호처리기와,A base station signal processor receiving feedback fading information estimated at a chip level of a forward signal from a terminal station and generating a weight vector for forming the transmission beam with an array vector estimated from the forward fading information and a received reverse signal; 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔형성을 제어하는 송신빔형성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a transmission beam former for controlling transmission beam formation of a transmission message with the weight vector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 송신빔형성기는 상기 송신 메시지를 안테나수(N개)만큼 복사하고, 각각을 상기 가중치벡터의 각 요소들과 곱하여 N개의 신호를 상기 안테나 어레이로 출력함을 특징으로 하는 장치.And the transmission beamformer copies the transmission message by the number of antennas (N), multiplies each by each element of the weight vector, and outputs N signals to the antenna array. 제1항에 있어서, 상기 기지국신호처리기는,The method of claim 1, wherein the base station signal processor, 상기 단말국으로부터 궤환된 각 경로별 순방향 페이딩정보를 복호하는 순방향채널복호기와,A forward channel decoder for decoding forward fading information for each path fed back from the terminal station; 상기 복호된 순방향 페이딩정보에서 순방향페이딩파워를 계산하는 순방향페이딩파워계산기와,A forward fading power calculator for calculating forward fading power from the decoded forward fading information; 상기 수신되는 역방향신호에서 각 경로별 어레이벡터를 계산하는 어레이벡터계산기와,An array vector calculator for calculating an array vector for each path from the received reverse signal; 상기 순방향페이딩파워와 상기 어레이벡터를 가지고 송신상관행렬을 계산하는 송신상관행렬계산기와,A transmission correlation matrix calculator for calculating a transmission correlation matrix with the forward fading power and the array vector; 상기 송신상관행렬계산기로부터의 상기 송신상관행렬의 최대 고유치에 해당하는 최대 고유벡터를 계산하여 상기 가중치벡터로 결정하는 가중치벡터계산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a weight vector calculator that calculates a maximum eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue of the transmission correlation matrix from the transmission correlation matrix calculator and determines the weight eigenvector. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 송신상관행렬계산기는, 상기 어레이벡터계산기로부터 얻어진 어레이벡터와 상기 순방향페이딩파워계산기로부터 얻어진 순방향페이딩파워를 이용해 상기 송신상관행렬를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.The transmission correlation matrix calculator is an array vector obtained from the array vector calculator. And forward fading power obtained from the forward fading power calculator. Transmit correlation matrix using Device for calculating the. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 순방향페이딩파워계산기는, 상기 순방향채널복호기로부터의 정보중 순방향페이딩계수를 추출하는 순방향페이딩계수추출기와, 상기 추출된 상기 순방향페이딩계수로부터 순방향페이딩파워를 계산하는 파워계산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.The forward fading power calculator includes a forward fading coefficient extractor for extracting a forward fading coefficient from information from the forward channel decoder, and a power calculator for calculating forward fading power from the extracted forward fading coefficients. Device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 순방향페이딩계수 추출기는, 단말국으로부터 궤환된 순방향채널정보가 복소 정보일 경우, 상기 기지국이 해당 송신빔형성시 사용했던 가중치벡터와 상기 어레이벡터계산기로부터의 어레이벡터 추정값을 이용해 복소 순방향페이딩계수을 추출하는 것을 특징으로 하는 장치.In the forward fading coefficient extractor, the forward channel information fed back from the terminal station is complex information. In this case, the weight vector used by the base station in forming the corresponding transmission beam. And array vector estimates from the array vector calculator. Complex forward fading coefficient using Device for extracting the. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 순방향페이딩계수 추출기는, 상기 단말국으로부터 궤환된 순방향페이딩정보가 크기 정보일 경우, 상기 기지국이 해당 송신빔형성시 사용했던 가중치벡터와 어레이벡터계산기로부터의 어레이벡터 추정값을 이용해 순방향페이딩크기을 추출하는 것을 특징으로 하는 장치.The forward fading coefficient extractor, the forward fading information fed back from the terminal station is the size information In this case, the weight vector used by the base station in forming the corresponding transmission beam. Array vector estimates from the array vector calculator Forward fading size using Device for extracting the. 기지국에서 방향성을 가지고 송신되는 신호를 수신하는 단말국 장치에 있어서,A terminal station apparatus for receiving a signal transmitted with directionality from a base station, 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하는 순방향페이딩추정기와,A forward fading estimator for estimating forward fading information for each path at a chip level of the forward signal from the base station; 상기 획득된 각 경로별 순방향페이딩정보을 수집하여 부호화하는 순방향 채널부호기와,A forward channel encoder for collecting and encoding the obtained forward fading information for each path; 상기 부호화된 순방향페이딩정보를 송신메세지와 다중화하여 상기 기지국으로 송신하는 역방향처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a reverse processor which multiplexes the encoded forward fading information with a transmission message and transmits the same to the base station. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 순방향페이딩추정기는, 상기 기지국이 무방향성 송신빔을 형성할 경우는 복소 순방향페이딩정보혹은 크기 순방향페이딩정보을 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.The forward fading estimator uses complex forward fading information when the base station forms a non-directional transmission beam. Or size forward fading information Device for estimating the. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 순방향페이딩추정기는, 순방향페이딩계수를, 도래각을, 어레이벡터를, 가중치벡터를, 경로수를 M이라고 할 때, 복소 순방향페이딩정보혹은 크기 순방향 페이딩 정보을 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.The forward fading estimator, the forward fading coefficient , Angle of arrival , Array vector , Weight vector , When the number of paths is M, complex forward fading information Or size forward fading information Device for estimating the. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 순방향채널추정기는 EM(Expectation Maximization) 방식에 의해 상기 순방향페이딩정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.The forward channel estimator is characterized in that for estimating the forward fading information by the EM (Expectation Maximization) method. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 EM 방식은 마르코프 성질을 갖는 송신데이터벡터 시퀀스에 대한 발생식과 무선채널을 통과한 수신신호벡터에 대한 관측식으로 이루어지는 HMM 신호모델을 가지고 주어진 규칙에 의해 의해 상기 송신데이터 시퀀스와 채널벡터를 추정하는 것임을 특징으로하는 장치.The EM method estimates the transmission data sequence and the channel vector according to a given rule with an HMM signal model consisting of a generation expression for the transmission data vector sequence having Markov properties and an observation expression for the reception signal vector passing through the radio channel. Device characterized in that. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 EM 방식은 단말국이 미리 상기 송신데이터 시퀀스를 알지 못할 경우,상기 송신데이터가 가질 수 있는 값들의 사후 확률을 계산하고 자기상관행렬 R과 상호상관벡터를 계산하고, 채널벡터를에 의해 계산하는 것임을 특징으로 하는 장치.In the EM scheme, when the terminal station does not know the transmission data sequence in advance, it calculates a posterior probability of values that the transmission data may have, and correlates with the autocorrelation matrix R. And calculate the channel vector The device characterized in that the calculation. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 송신데이터벡터 시퀀스는 상기 사후확률이 가장 크도록 하는 벡터 시퀀스로 추정하는 것을 특징으로 하는 장치.And the transmission data vector sequence is estimated as a vector sequence having the largest posterior probability. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 EM 방식은 단말국이 미리 상기 송신데이터 시퀀스를 아는 경우, 상기 사후확률을 계산할 필요없이 바로 자기상관행렬 R과 상호상관벡터를 계산하고, 채널벡터를에 의해 계산하는 것임을 특징으로 하는 장치.In the EM scheme, when the terminal station knows the transmission data sequence in advance, the autocorrelation matrix R and the cross-correlation vector are not required without calculating the post probability. And calculate the channel vector The device characterized in that the calculation. 이동통신시스템에 있어서,In the mobile communication system, 기지국장치가,The base station apparatus, 순방향 신호의 칩 레벨에서 추정된 순방향페이딩정보를 단말국으로부터 궤환받고, 상기 순방향 페이딩정보와 수신되는 역방향신호로부터 추된 어레이벡터를 가지고 상기 송신빔형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 기지국신호처리기와,Being fed back for the forward fading information estimated at the chip level of the forward signal from the terminal station, and the base station the signal processor to have the estimation of the array vector from the reverse signal to be received and the forward fading information generates a weight vector for the transmission beam forming , 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔형성을 제어하는 송신빔형성기를 포함하고,A transmission beam former for controlling transmission beam formation of a transmission message with the weight vector; 상기 단말국 장치가,The terminal station apparatus, 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하는 순방향페이딩추정기와,A forward fading estimator for estimating forward fading information for each path at a chip level of the forward signal from the base station; 상기 획득된 각 경로별 순방향페이딩정보을 수집하여 부호화하는 순방향 채널부호기와,A forward channel encoder for collecting and encoding the obtained forward fading information for each path; 상기 부호화된 순방향페이딩정보를 송신메세지와 다중화하여 상기 기지국으로 송신하는 역방향처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And a reverse processor which multiplexes the encoded forward fading information with a transmission message and transmits the same to the base station. 안테나 어레이를 구비하며, 단말국으로부터 순방향페이딩정보를 수신하는 이동통신시스템의 기지국장치가 순방향신호를 송신하는 방법에 있어서,A method of transmitting a forward signal by a base station apparatus of a mobile communication system having an antenna array and receiving forward fading information from a terminal station, 순방향 신호의 칩 레벨에서 추정된 순방향페이딩정보를 상기 단말국으로부터 궤환받는 과정과,Receiving, from the terminal station, forward fading information estimated at a chip level of a forward signal; 상기 단말국으로부터 수신되는 역방향신호로부터 어레이벡터를 추정하는 과정과,Estimating an array vector from a reverse signal received from the terminal station; 상기 순방향 페이딩정보와 상기 어레이벡터를 가지고 상기 송신빔형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 과정과,Generating a weight vector for forming the transmission beam with the forward fading information and the array vector; 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔을 제어하여 상기 안테나어레이를 통해 상기 단말국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And controlling the transmission beam of the transmission message with the weight vector to transmit to the terminal station through the antenna array. 단말국 송신방법에 있어서,In the terminal station transmission method, 순방향 신호의 칩 레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하는 과정과,Estimating forward fading information for each path at the chip level of the forward signal; 상기 추정된 각 경로별 순방향페이딩정보을 수집하여 부호화하는 과정과,Collecting and encoding forward fading information for each estimated path; 상기 부호화된 순방향페이딩정보를 송신메세지와 다중화하여 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And multiplexing the encoded forward fading information with a transmission message to transmit to the base station. 기지국이 안테나어레이를 통해 방향성을 가지는 신호를 특정 단말국으로 송신하는 이동통신시스템에서의 통신방법에 있어서,A communication method in a mobile communication system in which a base station transmits a directional signal to a specific terminal station through an antenna array, 상기 단말국이 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩 레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하고, 상기 추정된 각 경로별 순방향페이딩정보를 결합하여 부호화한후 상기 기지국으로 송신하는 과정과,Estimating, by the terminal station, forward fading information for each path at the chip level of the forward signal from the base station, combining and encoding the estimated forward fading information for each path, and transmitting the information to the base station; 상기 기지국이 상기 단말국으로부터의 역방향신호에서 상기 순방향페이딩정보를 추출하고, 상기 추출된 순방향 페이딩정보를 이용해 송신빔 형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 과정과,Extracting, by the base station, the forward fading information from the backward signal from the terminal station, and generating a weight vector for forming a transmission beam using the extracted forward fading information; 상기 기지국이 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔을 제어하여 상기 안테나 어레이를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And controlling, by the base station, the transmission beam of the transmission message with the weight vector to transmit through the antenna array. 기지국이 안테나어레이를 통해 방향성을 가지는 신호를 특정 단말국으로 송신하는 이동통신시스템에서의 통신방법에 있어서,A communication method in a mobile communication system in which a base station transmits a directional signal to a specific terminal station through an antenna array, 상기 단말국이 상기 기지국으로부터의 순방향 신호의 칩 레벨에서 각 경로별 순방향페이딩정보를 추정하고, 상기 추정된 각 경로별 순방향페이딩정보를 결합하여 부호화한후 상기 기지국으로 송신하는 과정과,Estimating, by the terminal station, forward fading information for each path at the chip level of the forward signal from the base station, combining and encoding the estimated forward fading information for each path, and transmitting the information to the base station; 상기 기지국이 상기 단말국으로부터의 역방향신호에서 상기 순방향페이딩정보를 추출하고, 상기 추출된 순방향 페이딩정보를 이용해 순방향페이딩파워를 계산하는 과정과,Extracting, by the base station, the forward fading information from the reverse signal from the terminal station, and calculating forward fading power using the extracted forward fading information; 상기 기지국이 상기 단말국으로부터의 역방향 신호를 가지고 어레이벡터를 추정하는 과정과,Estimating an array vector by the base station using a reverse signal from the terminal station; 상기 기지국이 상기 순방향페이딩파워와 상기 어레이벡터를 가지고 송신빔 형성을 위한 가중치벡터를 생성하는 과정과,Generating, by the base station, a weight vector for forming a transmission beam with the forward fading power and the array vector; 상기 기지국이 상기 가중치벡터를 가지고 송신메세지의 송신빔을 제어하여 상기 안테나 어레이를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And controlling, by the base station, the transmission beam of the transmission message with the weight vector to transmit through the antenna array.
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