KR20020049855A

KR20020049855A - 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 ｓｉｒ 추정방법 및 이를 위한 시스템

Info

Publication number: KR20020049855A
Application number: KR1020000079162A
Authority: KR
Inventors: 심동희
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-06-26
Also published as: KR100651973B1

Abstract

본 발명은 CDMA 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 SIR 추정 방법은 안테나 어레이에 수신된 신호들 중 원하는 신호의 방향 벡터에 근사하는 적응 가중치를 추정하는 단계와; 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과, 상기 수신신호 벡터를 내적하여 안테나 어레이 출력신호를 산출하는 단계와; 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 수신신호 벡터와의 제1 내적값으로부터, 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 안테나 어레이 출력신호와의 제2 내적값을 차감하여 간섭 신호를 추출하는 단계와; 상기 안테나 어레이 출력신호 대비 상기 추출된 간섭신호에 의해 SIR을 추정하는 단계로 이루어진다.

Description

안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 ＳＩＲ 추정 방법 및 이를 위한 시스템{Method for estimating Signal to Interference Ratio in Base Station System with Antenna Array, Apparatus for the same}

본 발명은 CDMA 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래 기술의 SIR 추정 기술은, 기지국 안테나 장비가 안테나 어레이가 아닌 단일 안테나 시스템 혹은 다이버시티(diversity)를 위해 두 개 정도의 안테나를 사용하여 수신된 신호를 기반으로 하여 추정되도록 고안된 것이었다. 이를 위하여 WCDMA 시스템에서의 신호 전송시, 전송할 신호는 프레임 단위로 전송되고, 각 프레임은 복수의 슬롯(slot)으로 구성되어 있고, 한 슬랏에는 복수의 심볼들이 존재함을 전제한다. 특히, 역방향 링크(Reverse Link)로의 신호 전송시, 신호 감쇄 현상 및 여러 주위의 반사체로 인하여 다수의 전송경로가 존재하며, 그 전송경로는 각각 복소 이득을 가지는 것으로 전제한다. 또한, 역방향 링크로의 신호 전송시, 별도의 파일럿 채널을 통하여 파일럿 심볼을 전송하거나, 혹은 데이터 신호 일부에 파일럿 심볼을 전송하는 것을 전제한다.

상기와 같은 전재하에 WCDMA 기지국 시스템은, 단말기에서 전송된 파일럿 심볼 모두를 기지국에서 수신하여 평균을 구하여 채널 정보를 검출한다. 이 검출된 채널 정보를 이용하여, 기지국은 특정 구간동안 전송된 신호 전력의 순시치(S)를 구하고, 마찬가지로 간섭신호(백색 SIR을 포함)(I) 전력을 일정기간 동안 평균한 값을 구한다. 즉, 종래 기술에서는 상기와 같이 구하여진 S와 I를 이용하여 SIR를추정하는데, 그 과정은 다음 참고문헌에 보다 상세하게 설명되어 있다.

[참고문헌]

"S. Seo, T. Tomohiro and F. Adachi, SIR-based transmit power control of reverse link for coherent DS-CDMA mobile radio, IEICE transactions on communications, vol. E81-B, no.7, pp. 1508 1516, July, 1998"

그러나, 이와 같이 모든 단말기들로부터 공통적으로 수신되는 파일럿 심볼을 이용하여 수신신호의 전력 크기를 구하는 방법은 적응형 안테나 어레이를 사용하여 각각의 단말기들로부터 전송되는 신호의 지향성을 제어하는 기술과 잘 정합되지 않는 문제점이 있다. 즉, 상기 파일럿 심볼에 대한 안테나 어레이의 지향성과, 여타의 데이터들이 전송되는 다른 채널의 지향성이 다를 수 있으므로, 상기 파일럿 심볼의 평균값으로부터, 이것의 수신신호 전력 크기 또는 잡음 및 간섭성분이 포함된 신호의 전력 크기를 산출하여 SIR 추정을 하는 방법은 정확하게 이루어지지 않는다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 원하는 신호의 방향벡터에 근사하는(approximated) 웨이트 벡터를 이용하여 정확한 SIR을 추정하기 위한 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법상 특징에 따르면, 안테나 어레이에 수신된 신호들 중 원하는 신호의 방향 벡터에 근사하는 적응 가중치를 추정하는 단계와; 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과, 상기 수신신호 벡터를 내적하여 안테나 어레이 출력신호를 산출하는 단계와; 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 수신신호 벡터와의 제1 내적값으로부터, 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 안테나 어레이 출력신호와의 제2 내적값을 차감하여 간섭 신호를 추출하는 단계와; 상기 안테나 어레이 출력신호 대비 상기 추출된 간섭신호에 의해 SIR을 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

바람직하게, 상기 SIR은 상기 적응 가중치의 추정 회수에 상응하여 추정된다.

또한, 상기 SIR은, 상기 수신신호가 전송되어진 채널의 한 슬롯 이상 또는 한 프레임 동안의 스냅샷들에서 추정된 SIR의 평균값으로부터 추정되는데, 상기 한 슬롯 이상 또는 한 프레임 동안 추정된 SIR 각각에 특정의 계수 또는 스냅샷 인덱스에 상응하는 서로 다른 계수를 곱하여 평균값을 구하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 간섭신호의 추출은, 한 스냅샷(snapshot) 이상 동안 추정된 간섭신호의 평균값으로부터 추정되는데, 상기 스냅샷 각각에서 추정된 간섭신호에는 임의 계수가 곱해져서 평균값이 구해지는 것을 특징으로 한다.

다른 한편, 상기 안테나 어레이에 다중 경로(multipath)로 신호가 수신되는 경우에, 상기 다중 경로로 수신된 신호 각각에 대해 이 수신신호의 방향벡터에 근사하는 적응 가중치들을 추정하는 단계와, 각 경로에 대해 상기 추정된 웨이트 벡터의 허미션 연산값과, 상기 수신신호 벡터를 각각 내적하여 안테나 어레이의 출력신호들을 산출하는 단계와, 각 경로에 대해 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 수신신호 벡터와의 제1 내적값으로부터, 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 안테나 어레이 출력신호와의 제2 내적값을 차감하여 각각의 간섭 신호를 추출하는 단계와, 각 경로에 대해 상기 안테나 어레이 출력신호 대비 상기 추출된 간섭신호에 의해 SIR들을 추정하여, 이 SIR의 평균값에 의해 SIR을 추정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치상 특징에 따르면, 안테나 어레이의 수신 신호를 복조한 신호로부터 적응 가중치를 산출하는 웨이트 벡터 계산부와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 적용하여 빔을 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기와, 상기 형성된 빔을 합성하여 출력하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 출력신호와, 상기 복조된 신호와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 이용하여 신호대 간섭 잡음비(SIR)를 추정하는 SIR 추정기로 구성된다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치상 다른 특징에 따르면, 안테나 어레이에 수신된 신호를 복조한 신호로부터 적응 가중치를 K(0이상의 정수)개의 핑거에 대해서 각각 산출하는 웨이트 벡터 계산부와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 적용하여 빔을 각 핑거에 대해서 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기와, 상기 형성된 빔을 합성하여 각 핑거에 대해서 출력하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 출력신호와, 상기 복조된 신호와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 구해진 웨이트 벡터를 이용하여 각 핑거에 대한 신호대 간섭 잡음비(SIR)를 추정하는 제1 SIR 추정기와, 상기 제1 SIR 추정기에서 추정된 각 핑거의 SIR 값들로부터구하고자 하는 SIR을 추정하는 제2 SIR 추정기로 구성된다. 이때, 상기 제2 SIR 추정기는 상기 제1 SIR 추정기에서 추정된 SIR 값들의 평균값으로부터 SIR을 추정한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SIR 추정을 설명하기 위한 장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SIR 추정 구간을 설명하기 위한 WCDMA 시스템의 전송 채널을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SIR 추정을 설명하기 위한 장치를 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

101 : 주파수 하향 변환기

102 : 아날로그 디지털 변환기

103 : 웨이트 벡터 계산부

104 : 곱셈기

105 : 덧셈기

106 : SIR 추정기

107 : 복조부

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 SIR를 추정하기 위한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 안테나 어레이를 통하여 수신된 초고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하는 복수의 주파수 하향 변환기(frequency down converter)(101)와, 상기 하향 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 복수의 아날로그 디지털 변환기(A/D converter)(102)와, 상기 아날로그 디지털 변환기(102)의 출력 신호 벡터로부터 순방향 빔형성에 이용되는 적응 가중치(이하, 웨이트 벡터라 칭함)를 산출하는 웨이트 벡터 계산부(103)와, 상기 웨이트 벡터 계산부(103)에서 구해진 웨이트 벡터로 실제의 빔을 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기(104)와, 상기 실제의 빔을 합성하여 출력하는 덧셈기(105)와, 상기 덧셈기(105)의 출력신호 즉, 안테나 어레이 출력신호와, 상기 아날로그 디지털 변환기(102)의 출력 신호 벡터와, 상기 웨이트 벡터 계산부(103)에서 구해진 웨이트 벡터를 이용하여 SIR(Signal/Interference Ratio : SIR)를 추정하는 SIR 추정기(106)로 구성된다.

이와 같은 구성에 의하여 상기 복수개의 안테나에 수신된 신호는 같은 수만큼의 주파수 하향 변환기(101)에 의해 기저대역 신호로 변환되고, 마찬가지로 같은수만큼의 아날로그 디지털 변환기(102)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 이때, 상기 아날로그 디지털 변환기(102)의 출력 신호 벡터들(~, 이하라 총칭함)들은 웨이트 벡터 계산부(103)로 인가되어, 적응적으로 조절되는 웨이트 벡터(복소수의 적응 가중치)(~, 이하라 총칭함)들을 산출하는데 이용된다. 또한, 상기 아날로그 디지털 변환기(102)의 출력 신호 벡터들()들은 SIR 추정기(106)에 인가된다. 상기 산출된 웨이트 벡터들을 허미션(Hermitian) 연산한 값과, 상기 아날로그 디지털 변환기(102)의 출력 신호 벡터들()은 곱셈기(104)에서 각각 곱해진 후, 덧셈기(105)에 의해 합성되어 안테나 어레이의 출력신호로써 SIR 추정기(106)에 인가된다.

상기 SIR 추정기(106)의 SIR 추정 과정은 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 안테나 어레이를 사용할 경우, 안테나 어레이의 안테나 개수를 N, 원하는 신호원(이하 원신호) 및 간섭 신호(잡음 신호를 포함)들을 포함하는 신호원의 개수를 d라고 할 때, m번째 안테나에서 수신된 신호는 다음 수학식 1과 같이 표시된다.

여기서,는 기준 안테나에서 수신된 k번째 신호를,는 k번째 신호의전력을,는 k번째 신호의 입사각을,는 m 번째 안테나에서의 잡음 성분을, d는 안테나 어레이로 들어오는 신호의 개수를 나타낸다. 일반적으로, 안테나 어레이로 수신한 신호는로 쓸 수 있는데, 이 때는 N×1 벡터로 다음 수학식 2와 같이 쓸 수 있다.

즉, A는 N×d 행렬로써, 이 A를 구성하는 열벡터(k=1,2,...d)는 안테나 어레이의 방향 벡터로서 다음 수학식 3과 같이 나타낸다.

한편, 원신호를이라 하고, 원신호의 웨이트 벡터를이라고 할 때, 적응 안테나 어레이를 사용하는 목적은이 원하는 사용자의 벡터에 근접하도록 웨이트 벡터를 구하는 것이다. 이와 같은 원리를 다음 수학식 4에 나타내었다. 이때,을 구하기 위해, 송신단(단말기)과, 수신단(기지국) 사이의 채널 환경으로 인한 페이딩 현상을 극복하기 위한 별도의 채널 추정기(channel estimator)를 달아서,에 반영되도록 할 수 있다.

상기이 원하는 사용자의 방향 벡터에 근접하도록 웨이트 벡터를 구하게 되면, 어레이 각 안테나의 곱셈기(104)에서 웨이트 벡터의 각 안테나에 해당하는 부분을 곱하여 어레이 출력 신호(y)를 구하게 되는데, 이때 어레이 출력 신호는 다음 수학식 5에 의해서 산출된다.

상기 수학식 5에서 y₁은이 원하는 사용자의 방향 벡터에 근접하도록 웨이트 벡터를 구했다면 원하는 사용자의 신호로 근접하게 되는데, 이것을 다음 수학식 6에 나타내었다.

그러면, 적응 안테나 어레이의 출력단에서 원하는 신호를 추정할 수 있게 되고, 이 성질을 이용하여 SIR 추정기(106)에서 SIR를 다음과 같이 구할 수 있다.

적응 안테나 어레이의 입력단(웨이트 벡터 계산부[103]의 입력 벡터 :~, 이하라 총칭함)에서 수신된 신호는 원하는 신호뿐만 아니라 다른 간섭 신호가 함께 공존한다. 따라서, 어레이 출력단(y)에서 추정된 신호들 중 원하는신호(y₁)의 방향 벡터()에 근접하는 웨이트 벡터()의 허미션 연산값과, 어레이 출력단에서 구한 원하는 신호(y₁)의 제1 내적값을 먼저 구한다. 그리고, 어레이의 입력단의 신호 벡터()와 원하는 신호(y₁)의 웨이트 벡터()의 허미션 연산값과의 제2 내적값에서, 상기 구한 제1 내적값을 차감하면, 상기 어레이 출력단에서 구한 원하는 신호(y₁)는 간섭 신호만이 남아 있게 되어, SIR 추정기(106)에서 SIR를 추정할 수 있게 된다.

이와 같은 SIR 추정 과정을 수식으로 다시 쓰면 다음과 같다.

즉, 상기 수학식 2에서 설명한 바와 같이. 제2 내적값으로부터 제1 내적값을 차감하면, 상기 어레이 출력단에서 추정된 원하는 신호(y₁)는 하기 수학식 7과 같은 성분만 남게 된다.

어레이 출력단에서의 간섭 성분의 합

=

따라서, 상기 수학식 5~수학식 7의 결과를 이용하여 적응 안테나 어레이의 출력단에서의 SIR를 구하면, 다음 수학식 8과 같이 나타내어진다.

어레이 출력단에서의 SIR

=

상기 수학식 8에 의해 추정된 SIR는, 적응 안테나 어레이가 설치된 기지국에서 웨이트 벡터를 계산하기 위해 안테나 어레이가 신호를 수신할 때마다 (이것을 스냅샷(snapshot)이라고 한다.) 실시하는 것을 전제한다.

즉, 상기 웨이트 벡터의 계산은, 그 계산량 때문에 지속적으로 웨이트 벡터를 갱신하는 것이 아니라, 특정 시간 간격으로 (물론 매우 작은 시간 간격이지만) 웨이트 벡터를 갱신하는 것으로 전제한 것이다.

참고적으로, 광대역 코드 분할 다중 접속(WCDMA) 시스템에서 역방향 링크(Reverse Link)(단말기가 기지국으로 송신하는 신호)를 통하여 전송되는 신호는, 도 3에 도시된 바와 같이 전용 물리 데이터 채널(Dedicated Physical Data Channel : DPDCH)(데이터 신호)과 전용 물리 제어 채널(Dedicated Physical Control Channel : DPCCH)(제어 신호)를 통하여 전송되도록 되어 있는데 이때, 이 WCDMA 신호는 한 프레임당 소정의 개수를 갖는 타임 슬롯으로 구성되어 있어, 본 발명에서와 같이 적응 안테나 어레이를 사용할 경우, 이 한 슬롯당 한 번 웨이트 벡터를 계산할 수 있고, 또는 한 슬롯 내에서도 여러 번 웨이트 벡터를 계산 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제안한 SIR 추정도 이 웨이트 벡터의 계산 횟수에 맞추어 이루어지도록 한다.

그러나, 이와 같은 방법에 의해 추정되는 SIR은, 이동통신 채널 환경에서 필수 불가결하게 발생하는 페이딩(fading) 현상으로 SIR 추정치가 매 스냅샷마다 변동할 수 있고 그 변화의 정도는 이동체의 속도 및 채널 환경에 따라 변할 수 있기 때문에 어느 정도의 평균을 취하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

따라서, 앞에서 설명한 매 스냅 샷마다 SIR를 추정하는 방법 (한 슬랏에 한 번 또는 그 이상의 웨이트 벡터 갱신 속도에 맞추어 SIR 추정이 이루어짐) 이외에도, 과거 스냅 샷에서 추정했던 SIR의 순시치를 저장하고 있다가, 소정의 구간이 지난 후(한 슬롯 이상 또는 한 프레임 간격으로 SIR를 추정함) 평균을 취하는 방법을 이용하는 것이 바람직할 것이다.

상기에서 설명한 SIR 추정 방법을 수식으로 나타내면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

평균된 어레이 출력단에서의 SIR

=

이때, 상기은 l(0이상의 정수)번째 스냅샷에서 추정한 SIR를,은 l번째 스냅샷에서 추정한 SIR에 곱해줄 계수이다. 아울러 L은 평균을 취하는 구간을 나타낸다. 이 L 구간도 적정하게 선택할 수 있다.

한편, 상기 계수은, 스냅 샷 인덱스가 작을수록 적은값을 지정하고, 최근 스냅 샷(스냅샷 인덱스가 클수록)에서는 SIR 값에 더 큰 비중을 줄 수 있도록 큰값을 지정하도록 한다. 또는, 상기값은 모두로 지정하여 평균을 취할수도 있다.

다른 한편, 간섭 신호는 원하는 신호의 세기에 비해 작은 편이고, 그 변화 또한 원하는 신호의 변화 정도에 비해 작을 수 있기 때문에, 임의의 스냅샷동안 평균을 구하여 SIR을 추정하는 것이 좀 더 정확한 SIR를 추정하는 방법일 수 있다. 이는 상기 한 슬롯 이상 또는 한 프레임에 걸쳐 추정된 SIR의 평균을 내는 것이 페이딩으로 인한 신호 세기 변화를 신속히 반영할 수 없는 결과를 초래할 수도 있기 때문이다.

따라서, 상기 수학식 8과 수학식 9를 다음 수학식 10과 같이 다시 표현할 수 있다.

어레이 출력단에서의 SIR

=

간섭 성분을 평균내는 총 구간을 L(L개의 스냅샷 구간)이라고 할 때, 간섭 성분은 현재 스냅샷으로부터 L번째 스냅샷 전의 간섭 성분까지의 추정치를 모두 chi_l만큼의 계수를 반영하여 평균을 취한다. 한편, 원하는 신호의 세기는 현재 스냅샷에서의 값만을 반영하여 페이딩 현상으로 인한 신호의 세기 변화를 순간적으로 반영할 수 있도록 한다.

지금까지 가정한 매 스냅샷 마다의 SIR 추정 방법을 특정 구간의 평균을 취하도록 한다면 채널의 변화에 따른 SIR의 변화를 어느 정도 줄일 수 있고, 그 추정값이 좀 더 정확한 값으로 수렴할 수 있을 것이다.

한편, 송신단(단말기)으로부터 전송된 신호가 다중 경로를 통하여 수신단(기지국)에 수신되는 것을 고려하는 경우, 이 수신단은 안테나 각각에 여러 개의 핑거(finger)를 두어 각 핑거들 신호를 안테나 순서대로 모아, 이 각각의 핑거에 대한 안테나 어레이의 웨이트 벡터를 구할 수 있는데, 이때에는 그 각각의 안테나 순으로 모은 핑거들 신호에 대해서 SIR를 추정할 수 있다.

이 경우의 SIR 추정시에는 각 핑거에서 수신하는 신호의 경로들의 입사각이 일반적으로 다르기 때문에, 각 핑거마다 SIR를 추정하여야 한다.

상기 다중 경로가 존재할 때의 SIR 추정을 위한 적응 안테나 어레이 구조를 도 3에 나타내었다.

도 3을 참조하면, WCDMA 기지국 시스템에서의 SIR 추정은, 안테나 어레이를 통하여 수신된 초고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하는 복수의 주파수 하향 변환기(frequency down converter)(201)와, 상기 하향 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 복수의 아날로그 디지털 변환기(A/D converter)(202)와, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터로부터 순방향 빔형성에 이용되는 웨이트 벡터를 K(0이상의 정수)개의 핑거에 대해서 각각 산출하는 웨이트 벡터 계산부(203)와, 상기 웨이트 벡터 계산부(203)에서 구해진 웨이트 벡터로 실제의 빔을 각 핑거에 대해서 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기(204)와, 상기 실제의 빔을 합성하여 각 핑거에 대해서 출력하는 덧셈기(205)와, 상기 덧셈기(205)의 출력신호 즉, 안테나 어레이 출력신호와, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터와, 상기 웨이트 벡터 계산부(203)에서 구해진 웨이트 벡터를 이용하여 각 핑거에 대한 SIR(Signal/Interference Ratio : SIR)를 추정하는 제1 SIR 추정기(206)와, 상기 제1 SIR 추정기(206)에서 추정된 각 핑거의 SIR들을 이용하여 최종적인 SIR을 추정하는 제2 SIR 추정기(207)로 구성되어 이루어진다.

이와 같은 구성에 의한 SIR 추정을 첫 번째 핑거를 중심으로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

즉, 상기 복수개의 안테나에 수신된 신호는, 이 안테나와 같은 수만큼의 주파수 하향 변환기(202)에 의해 기저대역 신호로 변환되고, 마찬가지로 같은 수만큼의 아날로그 디지털 변환기(202)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 이때, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터들(~, 이하라 총칭함)들은 웨이트 벡터 계산부(203)로 인가되어, 적응적으로 조절되는 웨이트 벡터(복소수의 가중치)(~, 이하라 총칭함)들을 산출하는데 이용된다. 또한, 상기 산출된 웨이트 벡터들()을 허미션(Hermitian) 연산한 값과, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터들()은 곱셈기(204)에서 각각 곱해진 후, 덧셈기(205)에 의해 합성되어 첫 번째 핑거에 대한 안테나 어레이의 출력신호로써 제1 SIR 추정기(206)에 인가된다. 또한, 임의의 i(0부터 K-1까지 증가하는 정수)번째 핑거에 대한 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터들(∼,이하라 총칭함)도 웨이트 벡터 계산부(203)로 인가되어, 적응적으로 조절되는 웨이트 벡터(복소수의 가중치)(~,이하라 총칭함)들을 산출하는데 이용된다.또한, 상기 산출된 웨이트 벡터들()을 허미션(Hermitian) 연산한 값과, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터들()은 곱셈기(204)에서 각각 곱해진 후, 덧셈기(205)에 의해 합성되어 i번째 핑거에 대한 안테나 어레이의 출력신호로써 제1 SIR 추정기(206)에 인가된다. 또한, 상기 아날로그 디지털 변환기(202)의 출력 신호 벡터들(~)도 제1 SIR 추정기(206)에 인가된다.

상기 제1 SIR 추정기(206)의 동작은 다음과 같다.

제1 SIR 추정기(206)의 입력신호 즉, 어레이 출력단(y)에서 추정된 신호들 중 i번째 핑거에서 추정된 어레이 출력 신호(y_i)로부터 계산된 웨이트 벡터()의 허미션 연산값과, 이 (y_i)의 제1 내적값을 먼저 구한다. 그리고, i번째 핑거의 어레이의 입력단 신호 벡터()와, 이 입력단 신호벡터()로부터 계산된 웨이트 벡터()의 허미션 연산값과의 제2 내적값에서, 상기 구한 제1 내적값을 차감하면, 상기 어레이 출력단에서는 i번째 핑거에 대한 간섭 신호만이 남아 있게 되어, 제1 SIR 추정기(206)에서 SIR를 추정할 수 있게 된다. 제1 SIR 추정기(206)에서의 이와 같은 과정은 K개의 핑거에 대해서 각각 이루어진다.

한편, 제2 SIR 추정기(207)의 SIR 추정 과정은 다음과 같다.

상기 제1 SIR 추정기(206)의 추정된 K개의 SIR 들은, 제2 SIR 추정기(207)에 의해 그 평균값이 구해져서, CDMA 이동통신 시스템에서의 SIR값으로 이용된다.

상기 제1 SIR 추정기(206) 및 제2 SIR 추정기(207)의 SIR 추정 과정은 K개의핑거에 대해서 다음 수학식 11과 같이 나타내어진다.

다중 핑거 어레이 출력단에서의 SIR

=

즉,는 i번째 핑거의 신호를 안테나 인덱스에 따라 모은 수신 신호 벡터로써,로부터 구한 웨이트 벡터를 지칭하고,는 이 웨이트 벡터()와 수신 신호 벡터와의 복소 내적을 통해 구한 출력을 나타낸다.

추가적으로, 적응 안테나 어레이가 구비된 CDMA 시스템에서 상기 수학식 8~수학식 11에서 각각 다르게 구한 SIR를 이용하여 전력 제어를 적용 실시하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 적응 안테나 어레이를 구비한 CDMA의 기지국 시스템은, 전력 제어를 위한 임계 SIR를 기지국 시스템에 설정한다. 기지국 시스템은, 이 임계 SIR 보다 큰 SIR이 추정되는 경우에, 원하는 사용자의 송신 신호 전력을 높이도록 원하는 단말기로 제어 명령 신호를 전송하고, 또는 이 임계치보다 작은 SIR이 추정되는 경우에, 원하는 사용자의 송신 신호 전력을 낮추도록, 원하는 단말기로 제어 명령 신호를 전송한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서 특정 단말기로부터 전송된 신호의 파일럿 심볼을 이용하는 대신에 이 특정 단말기로부터 전송된 신호의 방향벡터에 근사하는 웨이트 벡터를 이용함으로써, 정확한 SIR 추정이 가능해졌다. 궁극적으로, 정확한 SIR 추정에 의하여 기지국 시스템이 특정 단말기에 대한 전력 제어를 원활히 수행함으로써, 단말기는 불필요한 전력 낭비를 방지하는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims

안테나 어레이에 수신된 신호들 중 원하는 신호의 방향 벡터에 근사하는 적응 가중치를 추정하는 단계와;

상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과, 상기 수신신호 벡터를 내적하여 안테나 어레이 출력신호를 산출하는 단계와;

상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 수신신호 벡터와의 제1 내적값으로부터, 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 안테나 어레이 출력신호와의 제2 내적값을 차감하여 간섭 신호를 추출하는 단계와;

상기 안테나 어레이 출력신호 대비 상기 추출된 간섭신호에 의해 SIR을 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 SIR은 상기 적응 가중치의 추정 회수에 상응하여 추정되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 SIR은, 상기 수신신호가 전송되어진 채널의 한 슬롯 이상 또는 한 프레임 동안의 스냅샷들에서 추정된 SIR의 평균값으로부터 추정되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제3 항에 있어서, 상기 한 슬롯 이상 또는 한 프레임 동안 추정된 SIR 각각에 특정의 계수 또는 스냅샷 인덱스에 상응하는 서로 다른 계수를 곱하여 평균값을 구하는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 간섭신호의 추출은, 한 스냅샷(snapshot) 이상 동안 추정된 간섭신호의 평균값으로부터 추정되는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제5 항에 있어서, 상기 스냅샷 각각에서 추정된 간섭신호에는 임의 계수가 곱해져서 평균값이 구해지는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR 추정 방법.
제1 항에 있어서, 상기 안테나 어레이에 다중 경로(multipath)로 신호가 수신되는 경우에, 상기 다중 경로로 수신된 신호 각각에 대해 이 수신신호의 방향벡터에 근사하는 적응 가중치들을 추정하는 단계와,

각 경로에 대해 상기 추정된 웨이트 벡터의 허미션 연산값과, 상기 수신신호 벡터를 각각 내적하여 안테나 어레이의 출력신호들을 산출하는 단계와,

각 경로에 대해 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 수신신호벡터와의 제1 내적값으로부터, 상기 추정된 적응 가중치의 허미션 연산값과 상기 안테나 어레이 출력신호와의 제2 내적값을 차감하여 각각의 간섭 신호를 추출하는 단계와,

각 경로에 대해 상기 안테나 어레이 출력신호 대비 상기 추출된 간섭신호에 의해 SIR들을 추정하여, 이 SIR의 평균값에 의해 SIR을 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나 어레이가 구비된 기지국 시스템에서의 SIR추정 방법.
안테나 어레이의 수신 신호를 복조한 신호로부터 적응 가중치를 산출하는 웨이트 벡터 계산부와,

상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 적용하여 빔을 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기와,

상기 형성된 빔을 합성하여 출력하는 덧셈기와,

상기 덧셈기의 출력신호와, 상기 복조된 신호와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 이용하여 신호대 간섭 잡음비(SIR)를 추정하는 SIR 추정기로 구성되는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 어레이를 이용한 이동통신 시스템에서의 빔형성 시스템.
안테나 어레이에 수신된 신호를 복조한 신호로부터 적응 가중치를 K(0이상의 정수)개의 핑거에 대해서 각각 산출하는 웨이트 벡터 계산부와,

상기 웨이트 벡터 계산부에서 산출된 적응 가중치를 적용하여 빔을 각 핑거에 대해서 형성하는 안테나 수만큼의 곱셈기와,

상기 형성된 빔을 합성하여 각 핑거에 대해서 출력하는 덧셈기와,

상기 덧셈기의 출력신호와, 상기 복조된 신호와, 상기 웨이트 벡터 계산부에서 구해진 웨이트 벡터를 이용하여 각 핑거에 대한 신호대 간섭 잡음비(SIR)를 추정하는 제1 SIR 추정기와,

상기 제1 SIR 추정기에서 추정된 각 핑거의 SIR 값들로부터 구하고자 하는 SIR을 추정하는 제2 SIR 추정기로 구성되는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 어레이를 이용한 이동통신 시스템에서의 빔형성 시스템.
제9 항에 있어서, 상기 제2 SIR 추정기는 상기 제1 SIR 추정기에서 추정된 SIR 값들의 평균값으로부터 SIR을 추정하는 것을 특징으로 하는 적응 안테나 어레이를 이용한 이동통신 시스템에서의 빔형성 시스템.