KR20030054995A - Fading channel estimation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3GPP에서 구현의 이슈로 규정되어 있는 W-CDMA 업링크 채널 추정(uplink channel estimation)의 한 기법에 관한 것으로, 특히 빠르게 변화되는 페이딩 채널을 추정하기 위하여 가변망각인자(VFF: Variable Forgetting Factor)를 도입한 페이딩 채널 추정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique of W-CDMA uplink channel estimation, which is defined as an issue of implementation in 3GPP. In particular, the variable forgetting factor (VFF) is used to estimate a rapidly changing fading channel. The present invention relates to a fading channel estimator incorporating "
송수신기가 움직일 경우 양단의 신호전송경로 모델인 시변채널은 통신 시스템에서 데이터 왜곡의 주요 원인이 된다. 최근에 LMS 알고리즘을 이용하여 채널 추정기를 구현한 연구 결과가 발표되었다. 하지만, LMS 알고리즘이 가지는 느린 수렴속도로 인하여 추정하고자 하는 채널이 급변하는 경우 추정기의 성능이 열화되어 수신단의 성능이 저하된다.When the transceiver is moving, the time-varying channel, the signal transmission path model at both ends, is the main cause of data distortion in the communication system. Recently, research results of channel estimator using LMS algorithm have been published. However, if the channel to be estimated suddenly changes due to the slow convergence speed of the LMS algorithm, the performance of the estimator deteriorates and the performance of the receiver decreases.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 칼만 필터와 같은 빠른 수렴속도를 갖는 채널 추정기가 요구되고 있는 실정에 있다.In order to solve this problem, there is a demand for a channel estimator with a fast convergence speed such as a Kalman filter.
하지만, 통상의 칼만 필터는 고정된 망각인자를 가지고 있으므로 이를 채널 추정기에 적용하는 경우, 채널 환경에 따라 최적의 망각인자를 사전에 미리 계산해 주어야 하는 문제점이 있었다.However, since the conventional Kalman filter has a fixed oblivion factor, when it is applied to a channel estimator, there is a problem that the optimal oblivion factor must be calculated in advance according to the channel environment.
따라서, 본 발명의 목적은 채널환경에 따라 계산되어지는 망각인자인 가변망각자인자를 이용하여 시변 채널의 계수를 추정하는 페이딩 채널 추정장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fading channel estimating apparatus for estimating a coefficient of a time-varying channel using a variable forgetting factor which is a forgetting factor calculated according to a channel environment.
도 1은 본 발명에 의한 페이딩 채널 추정장치의 블록도.1 is a block diagram of a fading channel estimating apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 칼만 필터링 계산표.2 is a Kalman filtering calculation table according to the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
1 : 원스텝 예측기 2 : VFF 솔버1: one-step predictor 2: VFF solver
3 : 칼만이득 연산기4 : 리카티 방정식 솔버3: Kalman Gain Operator 4: Rikaty Equation Solver
5 : 지연기5: delay
도 1은 본 발명에 의한 페이딩 채널 추정장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력 신호를 근거로 채널 계수를 추정하는 원스텝(one step) 예측기(1)와; 입력신호와 오차정보를 이용하여 현재 시점의 최적의 가변망각인자를 구하는 VFF 솔버(2)와; 지연기(5)를 통해 피드백되는 신호를 근거로 칼만필터의 이득을 연산하는 칼만이득 연산기(3)와; 오차 분산 행렬을 갱신하는 리카티 방정식 솔버(Ricatti equation solver)(4)와; 상기 리카티 방정식 솔버(4)의 출력신호를 일정 시간 지연시켜 출력하는 지연기(5)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram showing an embodiment of a fading channel estimating apparatus according to the present invention, and as shown therein, a one step estimator 1 for estimating channel coefficients based on an input signal; A VFF solver (2) for finding an optimal variable forgetting factor at the present time by using an input signal and error information; A Kalman gain operator 3 for calculating the gain of the Kalman filter based on the signal fed back through the retarder 5; A Ricatti equation solver 4 for updating the error variance matrix; It is composed of a retarder (5) for delaying the output signal of the Ricardi equation solver (4) for a predetermined time, and will be described in detail with reference to Figure 2 attached to the operation of the present invention configured as described above.
입력 신호열 S(k)를 원하는 필터의 차수만큼 버퍼링시켜 원스텝 예측기(1) 및 VFF 솔버(2)에 공급한다. 일반적으로, 상기 입력 신호열 S(k)는 채널에 의해 왜곡된 DPCCH(DPCCH: Dedicated Physical Control Channel)의 칩 레벨의 파일럿 비트들이다.The input signal string S (k) is buffered by the order of the desired filter and supplied to the one-step predictor 1 and the VFF solver 2. In general, the input signal sequence S (k) is the chip level pilot bits of the Dedicated Physical Control Channel (DPCCH) distorted by the channel.
DPCCH의 경우 확산계수(spreading factor)가 256으로 고정되어 있고, 파일럿 비트는 38 심볼값을 가질 수 있으므로, 채널 추정에 이용할 수 있는 칩 레벨 비트를 역확산(despreading)되기 전에 고려한다면 한 슬롯당 768에서 최대 2048비트가 된다. 여기서, 상태 벡터는 추정하고자 하는 채널을 FIR 필터로 모델링하였을 때 그 채널계수에 해당된다.In the case of DPCCH, the spreading factor is fixed at 256, and the pilot bit is 3 Since it can have 8 symbol values, it can be up to 768 to 2048 bits per slot if taken into account before despreading the chip level bits available for channel estimation. Where state vector Is the channel coefficient when modeling the channel to be estimated by FIR filter.
원스텝 예측기(1)에 입력되는 초기값은 일반적으로 영벡터()로 하고, 입력신호를 슬롯별로 필터의 차수만큼 계속 파일럿 비트들을 받으면서 채널 계수를 갱신시켜 나가도록한 구조이다. 이는 일반적인 적응필터의 구조와 동일하다. 또한, WCDMA의 경우에는 참조신호에 해당하는 파일럿 비트들의 패턴을 수신단에서 이미 알고 있으므로, 코히런트 수신기(coherent receiver) 구조를 이용하여 좀 더 명확한 채널추정이 가능하게 된다.The initial value input to the one-step predictor 1 is generally zero vector ( ), And the channel coefficient is updated while receiving the pilot bits by the order of the filter for each slot. This is the same as the structure of a general adaptive filter. In addition, in the case of WCDMA, since the receiver already knows a pattern of pilot bits corresponding to the reference signal, a clear channel estimation can be performed using a coherent receiver structure.
본 발명에서 제안하는 구조는 VFF 솔버(2)가 기존에 상수값으로 설정되어 입력되는 칼만필터의 망각인자 lambda 값을 매 갱신 때마다 입력신호 정보와 오차 정보를 이용하여 새로이 계산하는 것이다. 이렇게 함으로써, 현재 시점의 최적의 가변망각인자 lambda (k)가 얻어진다.The proposed structure of the present invention newly calculates the forgetting factor lambda value of the Kalman filter inputted with the VFF solver 2 set as a constant value by using the input signal information and the error information at every update. In this way, the optimal variable forgetting factor lambda (k) at the present time is obtained.
이를 위해 입력신호의 통계적 특성인 잡음신호의 분산값(R(k))를 알아야 하는데, 이는 기존의 칼만필터에서도 요구되는 항목이므로, 기존의 칼만필터를 구현할 수 있는 수신기라면 추가적인 입력신호 정보 없이도 구현이 가능하다.To this end, it is necessary to know the variance value (R (k)) of the noise signal, which is a statistical characteristic of the input signal, which is also required in the existing Kalman filter, so that any receiver capable of implementing the existing Kalman filter may be implemented without additional input signal information. This is possible.
그러나, 실제 시스템에서는 이를 알기가 어려우므로 매 갱신때마다 오차 신호 e(k)의 분산을 계산한 후 여기에 적당한 상수로 튜닝한 값을 잡음신호의 분산값으로 처리한다.However, since it is difficult to know this in an actual system, the variance of the error signal e (k) is calculated at every update, and the value tuned to an appropriate constant is treated as the variance of the noise signal.
결국, 일단 입력신호가 제공되면 관측 벡터 S(k)에 저장되고, 여기서 영벡터로 초기화된 채널 벡터 a(k|k)의 정보를 이용하고, 리카티 방정식으로 계산된 칼만 이득의 정보를 이용하여 다음 단계에서 사용될 채널의 계수를 추정하는 것이다. 추정된 계수벡터는 레이크 수신기에서 채널이 갖는 시간 지연정보(MultipathSearcher에서 주어짐)와 더불어 해당 채널에서 왜곡된 입력신호의 복원에 사용된다.After all, once the input signal is provided, it is stored in the observation vector S (k), where the information of the channel vector a (k | k) initialized to zero vector is used, and the information of Kalman gain calculated by the Riccati equation is used. It is to estimate the coefficient of the channel to be used in the next step. The estimated coefficient vector is used to recover the distorted input signal in the channel along with the time delay information (given in the MultipathSearcher) of the channel in the rake receiver.
본 발명의 다른 실시예로써, 상기 리카티 방정식 솔버(4) 외에 가변망각인자를 계산하는 블록이 추가된 것을 들 수 있다.In another embodiment of the present invention, a block for calculating the variable forgetting factor may be added in addition to the Rikaty equation solver 4.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 가변망각자인자 칼만필터를 이용하여 시변채널의 계수를 추정함으로써, 채널 환경이 급변하는 경우에도 안정되고 빠른 추정 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있고, 추가 정보 없이 기존의 칼만필터에 비하여 최적의 망각인자를 자동으로 계산할 수 있는 효과가 있으며, 수신단의 채널추정오차에 의한 성능 열화를 저감할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention estimates the coefficient of the time-varying channel using the variable forgetful factor factor Kalman filter, thereby achieving stable and fast estimation performance even when the channel environment changes rapidly. Compared to the Kalman filter, the optimal forgetting factor can be calculated automatically, and the performance degradation due to channel estimation error of the receiver can be reduced.
Claims (2)
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KR1020010085436A KR20030054995A (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Fading channel estimation apparatus |
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KR1020010085436A KR20030054995A (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Fading channel estimation apparatus |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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KR1020010085436A KR20030054995A (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Fading channel estimation apparatus |
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KR (1) | KR20030054995A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101050197B1 (en) * | 2008-12-29 | 2011-07-19 | 연세대학교 산학협력단 | Linear system control device and method |
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2001
- 2001-12-26 KR KR1020010085436A patent/KR20030054995A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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