KR20040017856A

KR20040017856A - 무선 통신 시스템용 적응형 파일럿 필터의 선택

Info

Publication number: KR20040017856A
Application number: KR10-2004-7001954A
Authority: KR
Inventors: 파르바대나댄서브라만야; 시우다산; 애그라왈애브니쉬
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-02-27
Also published as: JP4307997B2; US7583756B2; JP2004538720A; WO2003015364A1; US20070230544A1; CN100536445C; US7230975B2; US20030072277A1; CN1555638A; KR100982929B1

Abstract

채널 추정을 개선시키기 위해 CDMA 통신 시스템에서의 레이크 수신기에 대한 파일럿 필터의 적응 선택을 위한 방법이 개시되어 있다. 확산 이후에, 수신된 값은 파일럿 필터 (310) 를 사용하여 필터링된다. 서로 다른 대역폭의 FIR 또는 IIR 필터가 제공된다. 제 1 방법은 서로 다른 임계값 (328) 과 SNR 추정치를 비교하고 SNR 추정치 (330) 에 따라 각 레이크 핑거에 대한 적절한 필터를 선택하기 위해, 각 레이크 핑거에 대한 잡음 전력 (322) 과 신호 전력 (324) 을 측정하는 단계로 이루어진다. 제 2 방법에서, 수신된 값을 최상으로 예측하는 필터가 선택되고, 즉, 모든 필터의 출력은 다음으로 수신된 값에 비교되고 (432), 최소 평균 제곱 에러를 갖는 필터의 출력이 필터링된 심볼로서 선택된다 (414).

Description

무선 통신 시스템용 적응형 파일럿 필터의 선택{ADAPTIVE SELECTION OF THE PILOT FILTER FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

배경

분야

본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 적응형 파일럿 필터에 관한 것이다.

배경

무선 통신 시스템은 음성 패킷 데이터등과 같은 다양한 유형의 통신을 제공하도록 널리 배치되어 있다. 이들 시스템은 코드 분할 다중 액세스 (CDMA), 시간 분할 다중 액세스 (TDMA), 또는 어떠한 다른 유형의 다중 액세스 기술에 기초할 수도 있다. CDMA 시스템은 다른 유형의 시스템 이상의, 증가한 시스템 용량을 포함한다는 이점을 제공할 수도 있다. 통상적으로, CDMA 시스템은 당업계에 모두 공지되어 있는 IS--95, cdma2000, IS-856, 및 W-CDMA와 같은 하나 이상의 표준을 실시하도록 설계된다.

무선 통신 시스템에서, 파일럿은 다수의 기능을 수행하는 수신기를 돕기 이해 송신기 유닛 (예를 들어, 기지국) 으로부터 수신기 유닛 (예를 들어, 단말기) 로 송신된다. 통상적으로, 파일럿은 공지된 데이터 패턴 (예를 들어, 모든 0의 시퀀스) 에 기초하고 공지된 신호 처리 구성 (예를 들어, 특정한 채널화 코드와 커버되고 공지된 스크램블링 코드 또는 의사-잡음 (PN) 시퀀스와 확산된) 을 사용하여 생성된다. 파일럿은 송신기 유닛의 타이밍 및 주파수와의 동기화, 통신 채널 품질의 추정, 데이터 송신의 코히어런트 복조, 및 수신기 유닛으로의 최상의 링크와 송신기 유닛에 의해 지원 가능한 가장 높은 데이터 레이트를 갖는 소정의 송신기 유닛의 결정과 같은 다른 기능을 위해 수신기 유닛에서 사용될 수도 있다.

수신기 유닛에서, 레이크 수신기는 송신된 파일럿, 시그널링, 및 트래픽 데이터를 복구하기 위해 사용된다. 송신된 신호는 다중 신호 경로 (또는 다중경로) 를 통해 수신될 수도 있고, 충분한 강도의 각 수신된 다중경로가 레이크 수신기의 각각의 핑거 프로세서에 할당되고 그것에 의해 처리될 수도 있다. 각 핑거 프로세서는 이러한 다중경로를 통해 수신된 데이터 및 파일럿을 복구하기 위해 송신기에서 수행되는 것과 상보적인 방식으로 할당된 다중경로를 처리한다. 복구된 파일럿은 이러한 다중경로에 대한 채널 응답에 의해 결정되고, 채널 응답을 나타내는 진폭과 위상을 갖는다. 통상적으로, 파일럿은 채널 응답에 의해 유사하게 왜곡되는 파일럿을 따라 송신되는 다양한 트래픽의 코히어런트 복조를 위해 사용된다. 또한, 다수의 다중경로에 대한 파일럿은 개선된 품질을 갖는 조합된 심볼을 획득하기 위해 이들 다중경로로부터 유도되는 복조된 심볼을 조합하기 위해 사용된다.

복구된 파일럿의 품질은 통신 시스템의 성능에 영향을 줄 수도 있는 복조 처리의 성능에 직접 영향을 준다. 통상적으로, 송신된 파일럿은 채널 잡음에 의해 저하되고, 통신 채널에서의 페이딩에 의해 더 저하된다. 이들 다양한 현상(또는 채널 상태) 은 수신된 파일럿에 기초하여 수신기 유닛에서의 통신 채널의 시변 응답 (즉, 진폭 및 위상) 을 추정하도록 조합한다.

따라서, 무선 통신 시스템에서 수신된 파일럿으로부터의 통신 채널의 시변 응답의 개선된 추정을 제공하는 기술이 요구된다.

요약

본 발명의 양태는 파일럿 심볼을 제공하기 위해 특정한 채널 상태 하에서 수신된 신호를 처리하고, 신호가 수신되는 통신 채널의 응답의 개선된 추정을 제공하기 위해 "적응형" 방식으로 파일럿 심볼을 필터링하는 기술을 제공한다. 수신기 유닛 (예를 들어, 단말기) 에 수신된 신호가 서로 다른 시간에서 서로 다른 채널 상태를 경험할 수도 있고, 송신된 신호의 서로 다른 인스턴스 (예를 들어, 다중경로) 는 시간적으로 근접하여 수신될 때에도 서로 다른 채널 상태를 경험한다. 따라서, 일 양태에서, 적응형 응답을 갖는 파일럿 필터가 다양한 서로 다른 채널 상태를 경험했을 수도 있는 수신된 파일럿에 기초하여 채널 응답의 추정을 제공하기 위해 사용된다.

송신된 파일럿은 통신 채널에서의 잡음에 의해 저하되고 단말기의 이동으로 인한 페이딩에 의해 더 왜곡된다. 협 대역폭을 갖는 필터는 더 많은 채널 잡음을 제거하는데 있어서 효과적이지만, 수신된 파일럿에서의 페이딩으로 인한 변동을 트래킹하는데 있어서는 덜 효과적이다. 반대로, 광 대역폭을 갖는 필터는 페이딩으로 인한 신호 변호를 추적하는데 있어서 효과적이지만, 더 많은 양의 채널 노이지를 필터를 통해 전파하게 한다.

"최적의" 성능을 제공하는 파일럿 필터는 채널 상태에 기초하여 적응될 수 있는 응답을 갖는다. 채널 상태는 수신된 파일럿의 신호 대 잡음비 + 간섭비 (SNR), 단말기의 속도 등과 같은 다양한 특성에 의해 정량화된다. 따라서, 파일럿 필터의 대역폭은 파일럿 SNR의 함수, 단말기 속도 등으로서 적응될 수도 있다.

다양한 적응형 파일럿-필터링 구성이 실시될 수도 있다. 제 1 구성에서, 채널 상태는 파일럿 전력과 잡음 전력에 기초하여 추정될 수도 있는 수신된 파일럿의 품질에 기초하여 추정된다. 그 후, 특정한 응답이 추정된 파일럿 품질에 기초하여 (예를 들어, 파일럿 대 잡음비에 기초하여) 파일럿 필터에 대해 선택된다. 제 2 구성에서, 채널 상태는 파일럿 추정 (예를 들어, 필터링된 파일럿 심볼) 에 기초하여 추정되고, 이러한 품질은 후술하는 바와 같은, 파일럿 심볼에 대한 "예측 (prediction)" 에러에 기초하여 추정될 수도 있다. 그 후, 특정한 응답이 파일럿 추정에 기초하여 (예를 들어, 예측 에러를 감소시키기 위해) 파일럿 필터에 대해 선택된다. 이들 구성을 아래에서 상세히 설명한다. 또한, 다른 구성이 본 발명의 범위 내에서 실시될 수도 있다.

또한, 본 발명은 이하, 상세히 설명하는 바와 같은, 본 발명의 다양한 양태, 실시형태, 및 특징을 실시하는 방법, 파일럿 필터, 레이크 수신기, 장치, 및 다른 엘리먼트를 제공한다.

도면의 간단한 설명

본 발명의 특징, 본질, 및 이점은 도면을 참조하여 이하 설명하는 상세한 설명으로부터 명백할 것이고, 도면중 유사한 참조 문자는 도면 전반에 대응한다.

도 1은 무선 통신 시스템에서의 기지국 및 단말기의 단순 블록도이다.

도 2는 본 발명의 적응형 파일럿 필터를 포함하는 레이크 수신기의 실시형태의 블록도이다.

도 3은 제 1 적응형 파일럿 필터링 구성을 실시할 수 있는 파일럿 필터의 실시형태의 도면이다.

도 4A 및 4B는 제 2 적응형 파일럿 필터링 구성을 실시할 수 있는 파일럿 필터의 실시형태의 도면이다.

도 5는 제 2 적응형 파일럿-필터링 구성을 실시할 수 있는 파일럿 필터의 또 다른 실시형태의 도면이다.

상세한 설명

도 1은 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 실시할 수 있는 무선 통신 시스템에서의 기지국 (104) 및 단말기 (106) 의 단순 블록도이다. 포워드 링크 (즉, 다운링크) 상의 기지국 (104) 에서, 송신 (TX) 데이터 프로세서 (112) 는 사용자-특정 데이터, 메시지 등과 같은 다양한 유형의 "트래픽"을 수신한다. 그 후, TX 데이터 프로세서 (112) 는 코딩된 데이터를 제공하기 위해 하나 이상의 코딩 구성에 기초하여 서로 다른 유형의 트래픽을 포맷 및 코딩한다. 각 코딩 구성은 순환 리던던시 검사 (CRC), 콘볼루셔널, 터보, 블록, 및 다른 코딩의 임의의 조합을 포함할 수도 있고 코딩을 전혀 포함하지 않을 수도 있다. 통상적으로, 서로 다른 유형의 트래픽은 서로 다른 코딩 구성을 사용하여 코딩된다.

그 후, 변조기 (MOD : 114) 는 TX 데이터 프로세서 (112) 로부터 파일럿 데이터 및 코딩된 데이터를 수신하고, 변조된 데이터를 생성하기 위해 수신된 데이터를 처리한다. 어떤 CDMA 시스템에 있어서, 변조기 (114) 에 의한 처리는 (1) 사용자-특정 데이터, 메시지, 및 각각의 트래픽 채널상의 파일럿 데이터를 채널화하기 위해 서로 다른 채널화 코드를 사용하여 코딩된 파일럿 데이터를 커버링하는 단계 (2) 스크램블링 코드를 사용하여 채널화된 데이터를 확산하는 단계를 포함한다. 채널화 코드는 IS-95에서의 왈쉬 코드 및 W-CDMA에서의 직교 가변 확산 인자 (OVSF) 코드이다. 스크램블링 코드는 IS-95 및 cdma2000의 특정한 오프셋에서 복소 의상-잡음 (PN) 시퀀스이고 W-CDMA의 특정한 스크램블링 시퀀스이다. IS-95 및 cdma2000에서 왈쉬 코드를 사용한 "커버링"은 W-CDMA에서 OVSF 코드를 사용한 "확산"과 동일하고, IS-95 및 cdma2000에서 PN 시퀀스를 사용한 "확산"은 W-CDMA에 스크램블링 시퀀스를 사용한 "스크램블링"과 동일하다. 그 후, 변조된 데이터는 송신기 (TMTR : 116) 로 제공되고 무선 통신 채널 상에서 안테나 (118) 를 통해 단말기로의 송신에 적합한 포워드 변조된 신호를 생성하기 위해 조절 (예를 들어, 하나 이상의 아날로그 신호로 컨버트, 증폭, 필터링, 및 1/4 변조) 된다.

단말기 (106) 에서, 포워드 변조된 신호는 안테나 (150) 에 의해 수신되어 수신기 (RCVR : 152) 로 제공된다. 수신기 (152) 는 수신된 신호를 조절 (예를 들어, 필터링, 증폭, 다운컨버트, 및 디지털화) 하여 데이터 샘플을 제공한다. 그 후, 복조기 (DEMOD : 154) 는 복구된 심볼을 제공하기 위해 데이터 심볼을 수신 및 처리한다. 어떤 CDMA 시스템에 있어서, 복조기 (154) 에 의한 처리는 (1)기지국에서 데이터를 확산하기 위해 사용된 동일한 스크램블링 코드를 사용하여 데이터 샘플을 역확산하는 단계, (2) 각각의 트래픽 채널 상에서 수신된 데이터 및 메시지를 채널화하기 위해 역확산된 샘플을 디커버링하는 단계, 및 (3) 수신된 신호로부터 복구된 파일럿을 사용하여 채널화된 데이터를 코히어런트하게 복조하는 단계를 포함한다. 복조기 (154) 는 후술하는 바와 같이, 수신된 신호에서의 다중 신호 인스턴스를 처리할 수 있는 레이크 수신기를 구현할 수도 있다.

그 후, 수신 (RX) 데이터 프로세서 (156) 는 포워드 링크상에 송신된 사용자-특정 데이터 및 메시지를 복구하기 위해 복조기 (154) 로부터의 심볼을 수신 및 처리한다. 복조가 (154) 및 RX 데이터 프로세서 (156) 에 의한 처리는 기지국 (104) 에서의 변조기 (114) 및 TX 데이터 프로세서 (112) 에 의해 수행된 처리와 상보적이다.

전술한 바와 같이, 어떤 무선 통신 시스템에서, 파일럿은 기지국으로부터 단말기로 포워드 링크상의 다른 유형의 트래픽과 함께 송신된다. 어떤 시스템에서, 파일럿은 각 활성 단말기로부터 기지국으로 리버스 링크상에서 또한 송신된다. 송신된 파일럿은 파일럿과 함께 송신된 다양한 트래픽을 코히어런트하게 복조하기 위해 수신기 유닛에 의해 사용된다.

기지국에서 파일럿을 생성하기 위해, 파일럿 데이터는 파일럿 송신을 위해 사용된 특정한 채널화 코드를 사용하여 초기에 커버되고, 스크램블링 코드를 사용하여 확산된다. 기지국 및 단말기 모두에서 단순한 신호 처리를 위해, 통상적으로, CDMA 시스템은 파일럿 데이터에 대해 모두 0의 시퀀스와 파일럿 채널에 대해모두 0의 채널화 코드를 사용한다. 이 경우에, 파일럿은 기지국에 할당된 유효한 스크램블링 코드이다.

W-CDMA는 다수의 서로 다른 파일럿 채널을 지원한다. 먼저, 공통 파일럿 채널 (CPICH) 이 전술한 바와 같이 생성될 수도 있고 제 1 기지국 안테나상으로 송신될 수도 있다. 또한, 다이버시티 CPICH가 파일럿 데이터가 0이 아니다는 점을 제외하고 전술한 바와 같이 생성될 수도 있고 기지국의 다이버시티 안테나상으로 송신될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 제 2 CPICH가 셀의 한정된 부분에서 송신될 수도 있고, 각 제 2 CPICH는 0이 아닌 채널화 코드를 사용하여 생성된다. 기지국은 사용자의 데이터 채널과 동일한 채널화 코드를 사용하여 특정 사용자에게 전용 파일럿을 송신할 수도 있다. 이 경우에, 파일럿 심볼은 상기 사용자에 대한 데이터 심볼과 시간-멀티플렉싱된다. 최종으로, 업링크상에서, 단말기는 업링크 데이터와 함께 1/4-멀티플렉싱된 파일럿 신호를 기지국으로 송신한다. 본 명세서에 개시한 기술이 상기 서로 다른 유형의 파일럿 채널 모두와, 무선 통신 시스템에서 송신될 수도 있는 다른 파일럿 채널을 처리하는데 응용할 수 있다는 것이 당업자는 이해할 것이다.

단말기에서, 기지국으로부터의 파일럿은 기지국에서 실행된 방식과 상보적인 방식으로 수신된 신호를 처리함으로써 복구될 수도 있다. 통상적으로, 단말기에서의 처리는 (1) 데이터 심볼을 제공하기 위해 수신된 신호를 조절 및 디지털화하는 단계, (2) 처리될 다중경로의 칩 오프셋과 매칭하는 소정의 칩 오프셋 (또는 위상) 에서 스크램블링 코드를 사용하여 데이터를 역확산하는 단계, (3) 기지국에서 파일럿 데이터를 커버하기 위해 사용된 동일한 채널화 코드를 사용하여 역확산된 샘플을 디커버링하는 단계, 및 (4) 디커버링된 샘플을 공지된 파일럿 데이터와 승산하여 적절한 시간 이상 결과적인 샘플을 누산하는 단계를 포함한다. 파일럿 데이터가 모두 0의 시퀀스이고 채널화 코드가 0인 경우에, 파일럿을 복구하기 위한 처리는 스크램블링 코드를 사용하여 데이터 샘플을 역확산하고 (다른 트래픽 채널상에 송신된 데이터를 제거하기 위해) 채널화 코드의 길이의 정수배 이상의 역확산된 샘플을 누산하는 단계를 포함한다. 이러한 상보적인 신호 처리는 기지국으로부터 송신된 (소망하는) 파일럿을 복구하고 이러한 기지국과 다른 기지국으로부터의 다른 트래픽 채널상의 다른 (외부에서 발생한) 송신을 제거한다.

도 2는 수신된 신호에서 강한 신호 인스턴스 (또는 다중경로) 를 탐색하고 충분한 강도의 하나 이상의 다중경로를 복조하기 위해 사용될 수도 있는 복조기 (154a) 의 실시형태의 블록도이다. 복조기 (154a) 는 도 1의 복조기 (154) 의 일 실시형태이며, 다수의 핑거 프로세서 (210) (또는 복조 핑거) 와 탐색기 엘리먼트 (212) (또는 탐색기) 를 구비하는 레이크 수신기를 구현한다.

다중경로 및 다른 현상으로 인해, 기지국으로부터 송신된 신호는 다중 신호 경로를 통해 단말기에 의해 수신될 수도 있다. 따라서, 단말기에서 수신된 신호는 하나 이상의 기지국에 대한 다수의 다중경로를 포함할 수도 있다. 그 후, 탐색기 (212) 는 수신된 신호에서 강한 다중경로를 탐색하고 일련의 기준을 충족시키는 각 발견된 다중경로의 강도 및 타이밍의 표시를 제공하기 위해 사용된다.

각 탐색기 (212) 에 의해 발견된 다중 (및 통상적으로 가장 강한) 신호 인스턴스를 처리하는 능력을 갖는 레이크 수신기가 설계된다. 하나의 핑거 프로세서 (210) 가 관심있는 각 다중경로 (예를 들어, 탐색기 (212) 에 의해 제공된 신호 강도 정보에 기초하여 제어기 (160) 에 의해 결정된 바와 같은, 충분히 강한 각 다중경로) 를 처리하기 위해 할당될 수도 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 수신기 (152) 로부터의 복소 심볼 (I_IN및 Q_IN) 은 다수의 핑거 프로세서 (210a 내지 210l) 로 제공된다. 특정한 다중경로를 처리하기 위해 할당된 각 핑거 프로세서 (210) 내에서, I_IN및 Q_IN샘플은 기지국에서 데이터를 확산하기 위해 사용된 스크램블링 코드를 또한 수신하는 PN 역확산기 (220) 로 제공된다. 스크램블링 코드는 구현되는 특정한 CDMA 표준과 상기 핑거 프로세서에 의해 처리된 다중경로의 칩 오프셋에 정렬된 특정한 칩 오프셋 (즉, 특정한 위상) 에 따라 생성된다.

PN 역확산기 (220) 는 스크램블링 코드와 복소 I_IN및 Q_IN의 복소 곱을 수행하고 디커버 엘리먼트 (222 및 232) 로 복소 역확산된 I_DES및 Q_DES를 제공한다. 디커버 엘리먼트 (222) 는 데이터를 커버하기 위해 사용된 하나 이상의 채널화 코드 (예를 들어, 왈쉬 코드 또는 OVSF 코드) 를 사용하여 역확산된 샘플을 디커버하고, 복소 디커버된 데이터 샘플을 생성한다. 그 후, 디커버된 데이터 샘플은 디커버된 데이터 심볼을 생성하기 위해 채널화 코드의 길이 이상의 샘플을 누산하는 심볼 누산기 (224) 에 제공된다. 디커버 엘리먼트 (222) 및 심볼 누산기 (224) 는 특정한 트래픽 채널상에 송신된 데이터를 복구하는 제 1 "채널화기"를 실제로 형성한다. 그 후, 디커버된 데이터 심볼은 파일럿 복조기 (226) 에 제공된다.

많은 CDMA 시스템에 있어서, 포워드 링크상에서, 파일럿은 모든 시간에 연속적으로 송신되거나 송신의 일부분 동안 비-연속적으로 송신된다. 송신된 파일럿을 복구하기 위해, 디커버 엘리먼트 (232) 는 기지국에서 파일럿을 커버하기 위해 사용된 특정한 채널화 코드를 사용하여 역확산된 샘플을 디커버한다. 채널화 코드는 IS-95 및 cdma2000에 있어서 0의 왈쉬 코드이고, W-CDMA에서는 어떤 파일럿 채널에 대해 0의 OVSF 코드이다. 그 후, 디커버된 파일럿 샘플은 파일럿 심볼 (x_n) 을 제공하기 위해 샘플의 세트를 누산하는 누산기 (234) 로 제공된다. 각 세트는 파일럿 누산 시간 간격을 나타내는 N_C칩에 대한 다수의 샘플을 포함한다. 이러한 시간 간격은 파일럿에 대해 사용된 채널화 코드의 길이의 정수배, (파일럿이 버스트에서 송신된 경우에) 전체 파일럿 기준 기간, 또는 다른 시간 간격일 수도 있다. 그 후, 심볼 누산기 (234) 는 파일럿 필터 (236) 에 파일럿 심볼을 제공한다. 디커버 엘리먼트 (232) 및 심볼 누산기 (234) 는 특정한 파일럿 채널상에 송신된 파일럿을 복구하는 제 2 채널화기를 실제로 형성한다.

후술하는 바와 같은 다양한 필터 설계를 갖는 파일럿 필터 (236) 가 구현될 수도 있다. 파일럿 필터 (236) 는 다중경로가 수신되는 통신 채널의 응답의 추정치인 파일럿 추정치 (y_n) 를 제공하기 위해 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 을 필터링 (및 보간할 수도 있다) 한다. 본 출원의 양수인에게 양도되었고, 본 명세서에 참조되는, 2001년 4월 4일 출원한, "METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING CHANNELCHARACTERISTICS USING PILOT AND NON-PILOT DATA"라는 명칭의 미국 출원 번호 제 09/826,130 호에 개시되어 있는 바와 같이, 파일럿 필터 (236) 는 개선된 파일럿 추정치를 제공하기 위해 (심볼 누산기 (224) 로부터의) 디커버된 데이터 심볼을 수신 및 활용할 수도 있다. 통상적으로, 파일럿 필터 (236) 는 코히어런트하게 복조될 각 디커버된 데이터에 하나의 파일럿 추정치를 제공한다. 파일럿 추정치는 파일럿 복조기 (226) 에 제공되고 디커버된 데이터 심볼을 코히어런트하게 복조하기 위해 사용되고, 또한, 복구된 파일럿의 강도를 검출하는 신호 품질 추정기 (242) 로 제공된다.

파일럿 복조기 (226) 는 파일럿 필터 (236) 로부터의 파일럿 추정치와 심볼 누산기 (224) 로부터의 디커버된 데이터 심볼의 코히어런트 복조를 수행하고 복조된 심볼은 심볼 조합기 (240) 에 제공한다. 코히어런트 복조는 파일럿 추정치와 디커버된 데이터의 내적과 외적을 실행함으로써 달성될 수 있다. 내적 및 외적은 데이터의 위상 복조를 효율적으로 수행하고 복구된 파일럿의 상대적 강도 만큼 결과 출력을 스케일링한다. 핑거 프로세서에 의한 파일럿과의 스케일링은 효율적인 조합을 위해 다중경로의 품질에 따라 서로 다른 다중경로로부터의 기여를 효율적으로 가중한다. 따라서, 내적 및 외적은 코히어런트 레이트 수신기의 특성인 위상 투사 및 신호 가중의 이중 역할을 수행한다.

심볼 조합기 (240) 는 레이크 수신기에 의해 처리되는 특정한 데이터 송신에 복구된 심볼을 제공하기 위해 모든 할당된 핑거 프로세서 (210) 로부터의 복조된 심볼을 수신하고 코히어런트하게 조합한다. 그 후, 복구된 심볼은 다음의 처리엘리먼트 (즉, RX 데이터 프로세서 (156)) 로 제공된다.

신호 품질 추정기 (242) 는 (1) 파일럿 추정치의 동위상 및 1/4 성분을 제곱 (P_I ²및 P_Q ²) 하고, 여기서, y_n= P_I+ jP_Q이고, (2) 제곱 (P_I ²및 P_Q ²) 의 합을 생성하기 위해 제곱된 결과의 각 쌍을 합산하고, (3) 복구된 파일럿의 강도를 나타내는 상관된 값을 생성하기 위해 제곱의 N_M합을 누산함으로써 파일럿의 에너지를 계산할 수도 있다.

통상적으로, 소정이 응답을 갖는 신호 파일럿 필터는 파일럿 추정치를 제공하기 위해 파일럿 심볼을 필터링한다. 이 파일럿 필터는 모든 채널 상태에서 로버스트하도록 선택되는 특정한 대역폭 (즉, 대역폭은 채널 상태에 대한 어떤 가정에 기초하여 수용 가능한 성능을 제공하도록 통상적으로 선택된다) 을 갖는다. 그러나, 채널 상태가 소정의 단말기에 대해 시간을 통해 변할 수 있고 통상적으로 단말기로부터 단말기로 변할 수 있기 때문에, 모든 시간에서 모든 단말기에 의해 신호 파일럿 필터를 사용하는 것은 많은 상황에서 서브-최적 성능을 제공한다.

본 발명의 양태는 다양한 채널 상태 하에서 수신될 수도 있는 파일럿에 기초하여 통신 채널의 응답의 개선된 추정치를 제공하기 위해 "적응형" 방식으로 파일럿 심볼을 필터링하는 기술을 제공한다. 본 발명에 의하면, 소정의 단말기에서 수신된 신호가 서로 다른 시간에 서로 다른 채널 상태를 경험할 수도 있고, 서로 다른 다중경로가 근접한 시간에 수신될 때에도 서로 다른 채널 상태를 경험할 수도 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 일 양태에서, 적응형 응답을 갖는 파일럿 필터는 다양한 서로 다른 채널 상태 하에서 수신될 수도 있는 파일럿에 기초하여 채널 응답의 개선된 추정치를 제공하기 위해 사용된다.

전술한 바와 같이, 송신된 파일럿은 통신 채널에서의 잡음에 의해 저하되고 단말기의 이동으로 인한 페이딩에 의해 왜곡된다. 협 대역폭을 갖는 필터 (즉, 긴 시간 상수를 갖는 필터) 는 더 많은 채널 잡음을 제거하는데 있어 효율적이지만, 페이딩으로 인한 수신된 파일럿에서의 변동을 트래킹하는데 있어서 덜 효율적이다. 반대로, 광 대역폭을 갖는 필터 (즉, 짧은 시간 상수를 갖는 필터) 는 페이딩으로 인한 신호 변동을 트래킹하는데 있어서 더욱 효율적이지만, 더 많은 양의 채널 잡음을 필터를 통해 전파하게 한다.

테이블 1은 다양한 채널 상태에 개선된 성능을 제공하는 필터 응답을 리스트한다. 테이블 1의 2개 데이터 로우 (row) 는 서로 다른 양의 채널 잡음 (즉, 낮고 높은 채널 잡음) 에 대응하고, 2개 데이터 컬럼은 서로 다른 단말기 속도 (즉, 낮고 높은 속도) 에 대응한다. 채널 잡음이 낮을 때, 적당한 양의 채널 잡음을 통과하게 하면서 신호 변동을 더 양호하게 추적할 수 있기 때문에, 통상적으로, 광 대역폭 필터가 바람직하다. 채널 잡음이 높고 낮은 속도일 때, 통상적으로 신호 변동은 작고, 느린 신호 변동을 트래킹할 수 있으면서 더 많은 채널 잡음을 양호하게 필터링할 수 있기 때문에, 협 대역폭 필터가 양호하다. 채널 잡음과 단말기 속도 모두가 높을 때, 더 양호한 성능을 제공할 수 있는 필터 응답은채널 잡음의 양 대 신호 변동의 양에 의존한다.

수신된 파일럿에 대응하는 심볼은,

[수학식 1]

x_n= p_n+ n_n

과 같이 표현될 수도 있고, 여기서,

x_n은 단말기에서 수신될 때의, 파일럿 심볼을 나타내고,

p_n은 어떠한 추가된 잡음은 없지만 채널로 인한 페이딩을 경험한 이후에, 단말기에 수신된 파일럿 심볼을 나타내고,

n_n은 채널 잡음, 수신기 잡음, 및 다른 기지국 및 다중경로로부터의 간섭을 포함하는 전체 잡음을 나타낸다.

양 (x_n, p_n및 n_n) 은 복소 값이다. 송신된 파일럿이 공지된 (상수) 진폭 및 위상을 갖기 때문에, x_n은 통신 채널의 응답을 실제로 나타낸다.

단말기에서 수신될 때의, 파일럿의 추정치는 파일럿 심볼을 필터링하거나 평균화함으로써 획득될 수도 있다. 유한 임펄스 응답 (FIR) 필터 구조가 파일럿필터에 사용되는 경우에, 필터링된 파일럿 심볼 (즉, 파일럿 추정치) 는,

[수학식 2]

와 같이 표현될 수도 있고,

여기서, y_n은 파일럿 추정치를 나타내고, w_i는 필터 계수를 나타낸다. 통상적으로, 필터 계수 (및 필터 응답) 는 모든 채널 상태에 로버스트한 성능을 제공하도록 선택된다.

"최적" 성능을 제공하는 파일럿 필터는 채널 상태에 기초하여 적응될 수 있는 응답을 갖는다. 채널 상태는 수신된 파일럿의 신호 대 잡음 + 간섭비 (SNR), 단말기의 속도 등과 같은 다양한 특성에 의해 정량화될 수도 있다. 따라서, 파일럿 필터의 응답 (예를 들어, 대역폭) 은 파일럿 SNR, 단말기 속도 등의 함수로서 적응될 수도 있다. 이하 설명하는 바와 같이, 다양한 적응형 파일럿 필터링 구성이 구현될 수도 있다.

제 1 적응형 파일럿 필터링 구성에서, 채널 상태는 파일럿 전력 및 잡음 전력에 기초하여 추정될 수도 있는 수신된 파일럿의 품질에 기초하여 추정된다. 그 후, 특정한 응답이 추정된 파일럿 품질에 기초하여 (예를 들어, 파일럿 대 잡음 전력비에 기초하여) 파일럿 필터에 대해 선택된다. 이 구성에 있어서, 파일럿 전력은,

[수학식 3a]

와 같이, 수신된 파일럿 심볼에 기초하여 추정될 수도 있거나,

[수학식 3b]

와 같이, 필터링된 파일럿 심볼에 기초하여 추정될 수도 있고, 여기서, g_i는 신호 평균 계수를 나타낸다. 단기간 (Short-term) 평균이 g_i를 1.0으로 설정함으로써 수학식 3a 및 3b에 사용될 수도 있다. 또한, 필터링된 평균이 g_i를 어떠한 다른 값으로 설정함으로써 수학식 3a 및 3b에 사용될 수도 있다. g_i에 대한 적절한 값은 컴퓨터 시뮬레이션, 실험상의 측정치등에 의해 결정될 수도 있다. 또한, 잡음 전력은,

[수학식 4]

와 같이, 수신된 파일럿 심볼에 기초하여 추정될 수도 있다.

수학식 4에서의 잡음 평균 계수는 수학식 3a 및 3b에서의 신호 평균 계수와 동일할 필요는 없다. 평균화의 지속기간은 (1) 충분히 길어서 S_n및 N_N에 대해 신뢰할 수 있는 추정치가 형성될 수도 있고 (2) 충분히 짧아서 SNR에서의 변화가적정한 시간 내에서 응답될 수도 있도록 선택된다. 수학식 4에서의 추정된 잡음 전력 (N_n) 은 단말기 속도로 인한 잡음 성분 뿐만 아니라 채널 잡음을 포함한다. 수학식 3a, 3b, 및 4에서, 하나의 파일럿 전력 추정치 (S_n) 및 하나의 잡음 추정치 (N_n) 이 각 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 에 제공된다.

파일럿 및 잡음 전력을 추정하기 위해 사용된 수학식 3a, 3b, 및 4에서 합산을 위한 평균화 간격이 다양한 고려사항에 기초하여 선택될 수도 있다. 더 짧은 평균화 간격 (즉, 광 대역폭) 은 페이딩의 더 양호한 트래킹을 제공하지만 더 많은 잡음을 허용한다. 파일럿 필터 응답은 채널에서의 실제 변화를 충분히 트래킹하도록 고속이어야 하지만, 수학식 3a, 3b, 및 4에 대한 평균화 간격은 낮은-속도로부터 높은-속도로 변화하는 사용자와 같은 비교적 장기간 (long-term) 변화만을 충분히 트래킹하도록 고속일 필요성이 있다.

또한, 파일럿 전력 및 잡음 전력을 추정하는 다른 방법이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다. 파일럿 및 잡음 전력 추정치를 추정하는 어떠한 방법이, 본 명세서에 참조되는, 미국 특허 제 6,097,972 호, 제 5,903,554 호, 제 5,799,005 호, 및 5,056,109 호에 개시되어 있다.

다음으로, 파일럿 대 잡음 전력비 (SNR_n) 이 파일럿 및 잡음 전력 추정치 (즉, SNR_n= S_n/ N_n) 에 기초하여 계산되고, 파일럿 필터의 응답은 계산된 SNR_n에 기초하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 광 대역폭을 갖는 파일럿 필터가 SNR_n이높은 경우에 사용될 수도 있고, 협 대역폭을 갖는 파일럿 필터는 SNR_n이 낮은 경우에 사용되어야 한다. 대역폭 선택은 하나 이상의 임계값 (T_k) 의 세트에 SNR_n을 비교함으로써 달성될 수도 있다.

일 실시형태에서, (N_T-1)개 임계값이 파일럿 필터에 대한 N_T개의 서로 다른 가능한 응답중의 하나를 선택하기 위해 사용된다. (N_T-1)개 임계값이 순서화된 리스트 () 로 배열될 수도 있고 순서화된 리스트 () 로 배열되는 대역폭을 갖는 N_T개 필터 응답과 연결된다. 가장 좁은 필터 대역폭 (B₁) 은 SNR_n이 가장 낮은 임계값 (T₁) 이하인 경우 (즉, SNR_n≤T₁) 에 선택되고; 제 2의 가장 좁은 필터 대역폭 (B₂) 는 SNR_n이 T₁보다 크지만 제 2의 가장 낮은 임계값 (T₂) 이하인 경우 (즉, T₁≤SNR_n≤T₂) 에 선택되고, 가장 넓은 필터 대역폭 () 는 SNR_n이 가장 높은 임계값 () 보다 큰 경우 (즉,) 에, 선택된다. 임계값에 대한 SNR_n의 비교에 기초하여 대역폭을 선택하는 것은,

[수학식 5]

와 같이 요약될 수 있다.

제 1 구성에 있어서, 적응 가능한 응답을 갖는 단일 필터가 SNR_n에 의해 결정되는 바와 같이, 서로 다른 대역폭을 구현하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, FIR 필터 구조 또는 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 갖는 파일럿 필터가 구현되는 경우에, 필터 계수의 하나의 세트가 각 가능한 필터 응답에 대해 사용될 수도 있고, 필터 계수의 소정의 세트가 SNR_n및 임계값에 기초하여 사용하기 위해 선택된다.

도 3은 제 1 적응형 파일럿 필터링 구성을 구현할 수 있는 파일럿 필터 (236a) 의 실시형태의 도면이다. 파일럿 필터 (236a) 는 도 2의 파일럿 필터 (236) 를 구현하기 위해 사용될 수도 있고, 제어 유닛 (320) 에 연결된 FIR 필터 (310) 를 구비한다. FIR 필터 (310) 는 특정한 필터 응답에 따라 파일럿 심볼 (x_n) 을 수신 및 필터링하고 필터링된 파일럿 심볼 (y_n) 을 제공한다. FIR 필터 (310) 의 특정한 응답 (및 대역폭) 은 제어 유닛 (320) 에 의해 제공된 일련의 계수 () 에 의해 결정된다.

FIR 필터 (310) 내에서, 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 은 일련의 직렬 연결된 지연 엘리먼트 (312b 내지 312n) 에 제공된다. 수신된 파일럿 심볼 (x_n), 및 지연 엘리먼트 (312b 내지 312n) 의 출력은 계수 () 를 각각 수신하는 승산기 (314a 내지 314n) 을 통해 각각 제공된다. 각 승산기 (314) 는 수신된 계수와 각 수신된 심볼을 승산하여 합산기 (316) 로 스케일링된 심볼을 제공한다. 합산기는 필터링된 파일럿 심볼 (y_n) 을 제공하기 위해 모든 승산기 (314) 로부터의 스케일링된 심볼을 더한다. FIR 필터 (310) 로부터의 필터링된 파일럿 심볼은,

[수학식 6]

과 같이 표현될 수도 있다.

제어 유닛 (320) 내에서, 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 은 전술한 바와 같은 파일럿 및 잡음 전력을 각각 추정하는 파일럿 전력 추정기 (322) 및 잡음 전력 추정기 (324) 에 제공된다. 도 3에 도시하지는 않았지만, 파일럿 전력은 필터 파일럿 심볼 (y_n) 에 기초하여 추정될 수도 있다. 그 후, 파일럿 전력 추정치 (S_n), 및 잡음 전력 추정치 (N_n) 는 파일럿 대 잡음 전력의 비를 계산하는 SNR 추정기 (326) 로 제공된다. 그 후, 파일럿 대 잡음 전력비 (SNR_n) 는 SNR_n을 하나 이상의 임계값 (T_k) 에 비교하는 임계값 검출기 (328) 에 제공된다. 비교의 결과에기초하여, 소정의 필터 응답 (예를 들어, 특정한 대역폭) 이 다수의 가능한 필터 응답 사이에서 선택되고 임계값 검출기 (328) 로부터의 선택 신호에 의해 표시된다. 계수 저장 장치 (330) 는 선택 신호를 수신하고 선택된 필터 응답에 대한 필터 계수의 세트를 FIR 필터 (310) 로 제공한다.

명확하게는, 도 3은 FIR 필터 구조를 사용하는 파일럿 필터를 도시한다. 또한, 파일럿 필터는 IIR 필터 구조 또는 어떠한 다른 필터 구조를 사용하여 구현될 수도 있다. 제어 유닛 (320) 은 개별 유닛으로서 구현될 수도 있고 제어기 (160) 내에서 구현될 수도 있다.

제 2 적응형 파일럿 필터링 구성에서, 채널 상태는 파일럿에 대한 "예측" 에러에 기초하여 추정될 수도 있는 파일럿 추정치의 품질에 기초하여 추정된다. 그 후, 특정한 응답이 (예를 들어, 예측 에러를 최소화시키기 위해) 파일럿 추정치의 품질에 기초하여 파일럿 필터에 대해 선택된다 (또는 특정한 응답을 갖는 필터가 선택된다). 이 구성의 일 실시형태에서, 파일럿 심볼은 서로 다른 응답 (또는 대역폭) 을 갖는 2개 이상의 필터의 뱅크 (bank) 를 사용하여 초기에 필터링된다. 그 후, 예측 에러가 각 필터에 대해 계산되고, 예측 에러를 최소화하는 필터가 사용을 위해 선택된다.

FIR 필터 구조가 뱅크에서 각 필터에 대해 사용되는 경우에, 필터링된 파일럿 심볼 (또는 파일럿 추정치) 은,

[수학식 7]

과 같이 표현될 수도 있고, 여기서,는 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 에 대한 k-번째 필터로부터의 파일럿 추정치이고,는 k-번째 필터에 대한 계수를 나타낸다. 수학식 7에서의 각 수학식은 뱅크에서의 각각의 필터를 정의한다. 각 수학식에 있어서, 현재 수신된 파일럿 심볼의 추정치 () 는 (1) 현재의 수신된 파일럿 심볼 이외의 수신된 파일럿 심볼에 의존하는 예측 항 (즉,), 및 현재의 수신된 파일럿 심볼에 의존하는 제 2 항 (즉,) 으로 이루어진다.

(1-극 (one-pole)) IIR 필터 구조가 뱅크에서의 각 필터에 사용되는 경우에, 필터링된 파일럿 심볼 (또는 파일럿 추정치) 은,

[수학식 8]

과 같이 표현될 수도 있고, 여기서,는 k-번째 필터에 대한 시간 상수이다. 수학식 8에서의 각 수학식에 있어서, 현재 파일럿 심볼 () 의 추정치는 이전에 수신된 파일럿 심볼에 의존하는 예측 항 (즉,) 과 현재 수신된 파일럿 심볼에 의존하는 제 2 항 (즉,) 으로 이루어진다.

시간 상수 () 는 필터의 대역폭에 비례하고 서로 다른 시간 상수가 뱅크에서의 각 필터에 사용된다. 더 큰 시간 상수 () 가 현재의 수신된 파일럿 심볼을 더 가중하고 이전에 수신된 파일럿 심볼은 덜 가중하여서, 수신된 파일럿 심볼의 더 적은 필터링 (즉, 더 넓은 대역폭) 을 발생시킨다.

필터 구조 (IIR 또는 FIR) 중 하나에 있어서, 필터에 대한 응답 (및 대역폭) 은 기하학적으로 관련 (예를 들어, 서로에 대하여 2의 거듭제곱) 되도록 선택될 수도 있거나 어떤 다른 관계에 기초하여 정의될 수도 있다. 예를 들어, IIR 필터에 대한 시간 상수 () 는 1/2, 1/4, 1/8등으로서 선택될 수도 있다.

또한, 다른 유형의 예측기가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다.

필터 구조 (IIR 또는 FIR) 중 하나에 있어서, 예측 에러 () 는,

[수학식 9]

와 같이, 뱅크에서의 각 필터에 대해 계산될 수도 있다. 수학식 9에 나타낸 바와 같이, 양 () 은 바로 이전에 수신된 파일럿 심볼 (x_n-1) 의 추정치이고, 또한 현재 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 에 대한 예측으로서 사용될 수도 있다. 따라서, 예측 에러 () 는 예측량 () 과 실제 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 사이에서 계산된다.

일반적인 IIR 또는 FIR 경우에 있어서, 예측 에러는 아래와 같이 결정될 수도 있다. 먼저, 필터링된 파일럿 심볼은,

[수학식 10]

과 같이 표현될 수도 있고, 여기서,은 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 에 대한 예측이다. 예측 에러 (e_n) 은,

[수학식 11]

과 같이 표현될 수 있다.

필터링된 파일럿 심볼이,

[수학식 12]

와 같이 표현되는 경우에, 예측 () 은,

[수학식 13]

과 같이 표현될 수도 있고, 예측 에러 (e_n) 은,

[수학식 14]

와 같이 표현될 수도 있다.

예측 에러의 장기간 평균 () (즉, 예측 에러 추정치) 가 예를 들어,

[수학식 15]

와 같이 계산될 수도 있고, 여기서, b_i는 예측 에러 평균을 위해 사용된 계수를 나타낸다. 계수 (b_i) 는 균일한 평균 (즉, 계수 b_i에 대해 모두 1) 을 제공하고, 최근의 예측 에러를 더욱 많이 가중시키거나, 또는 어떠한 다른 특성을 달성하도록 선택될 수도 있다.

모든 필터에 대한 예측 에러 추정치 () 가 서로에 대해 비교되고, 가장 작은 예측 에러를 갖는 (즉, 예측 에러를 최소화시키는) 소정의 필터가 사용을 위해 선택된다. 예측 에러 비교 및 필터 선택은 (1) (여러 시간 상수로서 선택될수도 있는) 정기적 시간 간격에서, 각 슬롯의 시작 (예를 들어, 어떤 CDMA 시스템에 대해 1.67 msec 및 W-CDMA에서 0.66 msec) 에서, 각 프레임의 시작 (예를 들어 20 msec), 또는 어떤 다른 시간에서 주기적으로 및/또는 소망할 때마다 수행될 수도 있다.

도 4A는 제 2 적응형 파일럿 필터링 구성을 구현할 수 있는 파일럿 필터 (236b) 의 실시형태의 도면이다. 또한, 파일럿 필터 (236b) 는 도 2의 파일럿 필터 (236) 를 구현하기 위해 사용될 수도 있고, 선택기 (414) 에 연결된 필터 (412a 내지 412n) 의 뱅크를 구비한다.

각 필터 (412) 는 FIR 필터, IIR 필터, 또는 어떤 다른 필터 구조로서 구현될 수도 있고, 각각의 응답 (예를 들어, 특정한 대역폭) 과 관련된다. 각 필터 (412) 는 필터 응답에 기초하여 파일럿 심볼 (x_n) 을 수신 및 필터링하고 필터링된 파일럿 심볼 () 을 제공한다. 일 실시형태에서, 각 필터 (412) 는 수신된 파일럿 심볼과 필터링된 파일럿 심볼 사이의 예측 에러 () 더 계산하고 전술한 바와 같이, 예측 에러 추정치 () 를 유도한다. 필터 (412a 내지 412n) 로부터의 필터링된 파일럿 심볼은 제어기 (160) 로부터의 선택 신호를 수신하는 선택기 (414) 로 제공된다. 그 후, 선택기 (414) 는 제어기 (160) 로부터의 선택 신호에 의해 표시되는 바와 같이, 최상의 성능을 갖는 소정의 필터로부터의 필터링된 파일럿 심볼을 제공한다. 그 후, 선택된 필터로부터의 필터링된 파일럿 심볼 (y_n) 은 다른 처리 엘리먼트, 예를 들어, 도 2에 도시한 레이크 수신기에서의 파일럿 복조기 (226) 로 제공된다.

도 4B는 도 4A에 도시한 필터 (412a 내지 412n) 의 뱅크로부터의 하나의 필터인 필터 (412k) 의 실시형태의 도면이다. 이 실시형태에서, 필터 (412k) 는 소정의 응답을 구현하기 위해 계수의 소정의 세트 () 가 할당된 FIR 필터로서 구현된다. 필터 (412k) 는 도 3에 도시한 FIR 필터 (310) 와 유사하게 구현되고 선택기 (414) 에 제공되는 필터링된 파일럿 심볼 () 을 생성한다.

도 4B에 도시한 바와 같이, 합산기 (432) 는 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 로부터 예측된 파일럿 심볼 () 을 감산함으로써 예측 에러 () 를 유도한다. 예측된 파일럿 심볼 () 은 수학식 13에 나타낸 바와 같이, (현재의 파일럿 심볼을 제외한 FIR 필터에 대한 모든 항을 포함하는, 즉,) 합산기 (416) 로부터의 출력을 스케일링 인수 () 로 스케일링함으로써 유도된다. 예측 에러 추정기 (434) 기는 예측 에러 () 를 수신하고, 전술한 바와 같이, 예측 에러 추정치 () 를 유도하고, 제어기 (160) 에 예측 에러 추정치를 제공한다. 추정기 (434) 는 당업계에 공지된 바와 같이, 어떠한 유형 및 순서의 필터를 구현할 수도 있다. 제어기 (160) 는 모든 필터 (412a 내지 412n) 으로부터 예측 에러 추정치를 수신하고, 최소 예측 에러를 갖는 필터를 결정하고, 최상의 성능을 갖는 필터를 식별하는 선택 신호를 제공한다. 각 필터 (412) 는 선택 신호를 수신하고 선택 신호에 의해 명령될 때만 필터링된 파일럿 심볼을 제공하도록 설계될 수도 있다.

또 다른 실시형태에서, 제어기 (160) 는 수신된 파일럿 심볼 (x_n), 및 합산기 (418) 로부터의 필터링된 파일럿 심볼 () 또는 합산기 (416) 로부터의 항에 기초하여 모든 필터 (412) 에 대한 예측 에러 추정치 () 를 유도한다.

하나의 소정의 설계에서, 모든 필터 (412) 의 응답은 고정 (즉, 각 필터에는 고정된 계수의 세트가 할당된다) 된다. 예를 들어, 필터는 필터에 대한 대역폭 또는 시간 상수가 (1) 기하학적으로 관련 (예를 들어, BW, BW/2, BW/4 등) 되고, (2) 어떠한 다른 정의된 관계에 기초하고, 또는 (3) 어떠한 다른 방식으로 변경되도록 설계될 수도 있다. 이것은 필터의 설계를 단순하게 만들 수도 있다.

또 다른 소정의 설계에서, 필터는 서로 다른 응답을 달성하도록 프로그램할 수도 있다. 예를 들어, 서로 다른 계수의 세트가 제어기 (160) 로부터의 제어 신호에 기초하여 필터에 제공될 수도 있다. 이러한 프로그램 능력 (programmability) 특징은 변경된 채널 상태를 매칭하기 위해 필터를 동적으로 조절될 수 있게 한다.

도 5는 제 2 적응형 파일럿 필터링 구성을 구현할 수 있는 파일럿 필터 (236 c) 의 실시형태의 도면이다. 또한, 파일럿 필터 (236c) 는 도 2의 파일럿 필터 (236) 를 구현하기 위해 사용될 수도 있고, 제어 유닛 (520) 에 연결된 IIR 필터(510) 를 구비한다. IIR 필터 (510) 는 특정한 필터 응답에 따라 파일럿 심볼 (x_n) 을 수신 및 필터링하여 필터링된 파일럿 심볼 (y_n) 을 제공한다. IIR 필터 (510) 는 제어 유닛 (520) 에 의해 제공되는 일련의 계수 () 에 의해 결정되는 응답을 갖는다.

IIR 필터 (510) 내에서, 제공된 파일럿 심볼 (x_n) 은 승산기 (518a) 에 의해 스케일링되어 합산기 (516a) 에 제공된다. 합산기 (516a) 는 k-번째 세트의 계수에 기초하여 생성되는 필터링된 파일럿 심볼 () 을 제공하기 위해 승산기 (518a 및 518b) 로부터의 출력을 수신하여 더한다. 필터링된 파일럿 심볼 () 은 다수의 직렬-연결된 지연 엘리먼트 (512a 내지 512n) 에 제공된다. 지연 엘리먼트 (512a 내지 512n) 로부터의 출력은 k-번째 세트에 대한 계수 () 를 각각 수신하는 승산기 (514a 내지 514n) 에 각각 제공된다. 각 승산기 (514) 는 수신된 계수와 각 수신된 심볼을 승산하여 합산기 (516b) 로 스케일링된 심볼을 제공한다. 합산기 (516b) 는 모든 승산기 (514) 로부터의 스케일링된 심볼을 더하여 그 결과를 승산기 (518b) 에 제공한다.

제어 유닛 (520) 내에서, 예측 에러 () 를 제공하기 위해, 예측 파일럿 심볼 () 이 합산기 (524) 에 제공되고 수신된 파일럿 심볼 (x_n) 로부터 감산된다. 그 후, 예측 에러 추정기 (526) 는 예측 에러 () 를 수신하고, 전술한바와 같이, 특정한 평균 응답에 기초하여 예측 에러 추정치 () 를 유도한다. 그 후, 예측 에러 추정치 () 는 하나 이상의 임계값 (TH_k) 에 대해 각 예측 에러 추정치를 비교하는 임계값 검출기 (528) 에 제공된다. 비교의 결과에 기초하여, 소정의 필터 응답 ( 예를 들어, 특정한 대역폭) 이 임계값 검출기 (528) 로부터의 선택 신호에 의해 선택 및 표시된다. 계수 저장 유닛 (530) 은 선택 신호를 수신하고 선택된 필터 응답에 대한 필터 계수의 세트를 IIR 필터 (510) 에 제공한다.

도 5의 파일럿 필터 (236c) 는 주기적으로 또는 소망할 때마다 조절될 수도 있는 응답을 갖는 하나의 필터 (510) 만을 구비한다. 필터 (510) 에 대해 사용될 소정의 응답은 현재의 필터 응답의 출력 (즉, 파일럿 추정치) 에 의존한다. 제어기 (160) 또는 다른 유닛이 파일럿 필터 (236c) 의 성능을 모니터하고 필터를 적절한 응답으로 "조정 (steer)" 하기 위해 사용될 수도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 레이크 수신기 (154a) 의 각 핑거 프로세서 (210) 에는 도 3 내지 5에 도시된 바와 같은 다양한 설계를 사용하여 구현될 수도 있는 각각의 적응형 파일럿 필터 (236) 가 장착된다. 따라서, 각 핑거 프로세서 (210) 는 추정된 채널 상태에 기초하여 선택될 수도 있는 응답 (예를 들어, 대역폭) 을 갖는 각각의 파일럿 필터와 연결된다. 이것은 핑거 프로세서에 의해 처리될 다중경로가 경험하는 채널 상태를 최상으로 매칭시키는 소정의 필터 응답을 각 핑거 프로세서 (210) 가 사용할 수 있게 한다. 이러한 방법으로, 서로 다르고 독립적인 파일럿 필터 응답이 레이크 수신기 (154a) 에 의해 동시에 처리될 서로 다른 다중경로에 대해 사용될 수도 있다.

또한, 비-파일럿 (non-pilot) 심볼이 채널 상태 및/또는 채널 응답 (즉, 진폭 및 위상) 을 추정하기 위해 파일럿 심볼과 함께 사용될 수도 있다. 채널 추정을 위해 비-파일럿 데이터를 사용하는 것은 시간 분할 멀티플렉싱 (TDM) 방식에서 불연속 파일럿을 송신하는 시스템에 특히 유용하다. 사실, W-CDMA 시스템에 응용 가능한 어떤 동작 상태에 있어서, 파일럿 출력에 대한 SNR에서의 1.0 dB까지의 개선이 파일럿 필터에 비-파일럿 심볼을 포함시킴으로써 달성될 수도 있다. 더 높은 파일럿 SNR은 개선된 시스템 성능을 제공할 수도 있다.

본 명세서에 설명한 적응형 파일럿 필터링 기술은 통신 채널의 시변 응답 (즉, 진폭 및 위상) 의 개선된 추정치를 제공하기 위해 사용될 수 있고, 이것은 수신기 성능 및 시스템 용량을 개선시킬 수도 있다. 파일럿 필터의 응답 (예를 들어, 필터 대역폭) 은 채널 상태를 매칭하도록 적응될 수도 있다.

본 명세서에 설명한 적응형 파일럿 필터링 기술은 (연속 또는 불연속) 파일럿을 송신하는 다양한 무선 통신 시스템에서 사용될 수도 있다. 이러한 시스템은 IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA등과 같은 다양한 표준을 구현하는 CDMA 시스템을 포함한다. 본 명세서에 설명한 기술은 기지국으로부터 단말기로의 포워드 링크 (즉, 다운링크) 상에 송신된 파일럿을 복구하기 위해 단말기에서 사용될 수도 있다. 어떤 시스템에 있어서, 파일럿은 단말기로부터 기지국으로의 리버스 링크 (즉, 업링크) 상에 송신되고, 이 경우에, 본 명세서에 설명한 기술이 단말기로부터 송신된 파일럿을 복구하기 위해 기지국에서 사용될 수도 있다.

적응형 파일럿 필터, 레이크 수신기, 및 다른 수신기 엘리먼트가 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 설계에 있어서, 적응형 파일럿 필터 및 그와 연결된 제어 회로 및/또는 레이트 수신기가 디지털 신호 프로세서 (DSP), 응용 주문형 집적 회로 (ASIC), 프로세서, 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이 (FPGA), 프로그램 가능한 로직 장치, 다른 전자 유닛, 또는 이들의 임의의 조합 내에서 구현될 수도 있다. 또한, 적응형 파일럿 필터 및 그와 연결된 제어 회로 및/또는 레이크 수신기 모두 또는 일부가 프로세서 (예를 들어, 도 1 및 2의 제어기 (160)) 에 의해 실행된 소프트웨어 또는 펌웨어에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 FIR 또는 IIR 필터, 파일럿 대 잡음 전력비 (SNR_n), 예측 에러 추정치 () 의 계산, 임계값 검출 등은 제어기 (160) 또는 어떠한 다른 프로세서에 의해 실행된 프로그램 코드를 사용하여 구현 및 수행될 수도 있다.

개시한 실시형태의 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있도록 제공한다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변형이 당업자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에 개시한 일반 원리는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태에 적용할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 개시한 실시형태에 제한되는 것이 아니고, 본 명세서에 개시한 원리 및 새로운 특징과 부합하는 가장 광범위한 범위를 부여한다.

Claims

송신기 유닛과 수신기 유닛 사이의 통신 채널의 응답을 나타내는 파일럿 추정치를 생성하는 방법으로서,

상기 수신기 유닛에서, 변조된 신호를 수신 및 처리하여 상기 변조된 신호에 포함된 파일럿에 대한 수신 파일럿 심볼을 유도하는 단계;

상기 수신 파일럿 심볼에 기초하여 하나 이상의 통신 채널의 특성을 추정하는 단계; 및

특정한 필터 응답에 따라 상기 수신 파일럿 심볼을 필터링하여 파일럿 추정치를 포함하는 필터링된 파일럿 심볼을 제공하는 필터링 단계를 포함하며,

상기 특정한 필터 응답은 상기 하나 이상의 추정된 채널 특성에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 선택되는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정된 채널 특성은 통신 채널에서의 잡음을 나타내는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정된 채널 특성은 통신 채널에서의 페이딩을 나타내는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 수신 파일럿 심볼에 기초하여 파일럿 전력을 추정하는 단계;

상기 수신 파일럿 심볼에 기초하여 잡음 전력을 추정하는 단계; 및

상기 추정된 파일럿 및 잡음 전력에 기초하여, 파일럿 대 잡음 전력비를 유도하는 단계를 더 포함하며,

상기 하나 이상의 채널 특성은 상기 파일럿 대 잡음 전력비에 기초하여 추정되는, 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 잡음 전력은 연속 수신된 파일럿 심볼들 사이의 차에 기초하여 추정되는, 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 파일럿 대 잡음 전력비를 하나 이상의 임계값에 비교하는 단계; 및

상기 비교 결과에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 특정한 필터 응답을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

현재의 파일럿 심볼 이외의 하나 이상의 수신 파일럿 심볼에 기초하여 현재의 수신 파일럿 심볼에 대한 예측 파일럿 심볼을 형성하는 단계;

상기 예측 파일럿 심볼과 현재의 수신 파일럿 심볼 사이의 예측 에러를 결정하는 단계; 및

상기 하나 이상의 수신 파일럿 심볼에 대한 상기 하나 이상의 예측 에러에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 특정한 필터 응답을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 예측 에러를 주기적으로 평가하는 단계를 더 포함하며,

상기 선택하는 단계는 상기 평가하는 단계와 함께 주기적으로 수행되는, 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 현재의 수신 파일럿 심볼에 대한 예측 파일럿 심볼로서 직전에 필터링된 파일럿 심볼이 사용되는, 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 예측 에러로부터 유도된 값을 하나 이상의 임계값에 비교하는 단계를 더 포함하며,

상기 특정한 필터 응답은 상기 비교의 결과에 기초하여 선택되는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 가능한 필터 응답은 복수의 서로 다른 대역폭과 관련되는, 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정된 채널 특성이 통신 채널에서 대량의 잡음을 나타내는 경우에, 협 대역폭을 갖는 필터 응답이 선택되는, 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정된 채널 특성이 통신 채널에서 낮은 페이딩을 나타내는 경우에, 협 대역폭을 갖는 필터 응답이 선택되는, 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 복수의 서로 다른 대역폭은 거의 기하학적으로 관련되는, 방법
제 1 항에 있어서,

상기 필터링 단계는 유한 임펄스 응답 (FIR) 필터를 사용하여 달성되는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 필터링 단계는 무한 임펄스 응답 (IIR) 필터를 사용하여 달성되는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 가능한 필터 응답은 복수의 계수 세트로부터 유도되는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 변조된 신호는 CDMA 신호인, 방법.
CDMA 시스템에서, 기지국과 단말기 사이의 통신 채널의 응답을 나타내는 파일럿 추정치를 생성하는 방법으로서,

상기 단말기에서, 포워드 변조된 신호를 수신 및 처리하여 상기 포워드 변조된 신호에 포함된 파일럿에 대한 수신 파일럿 심볼을 유도하는 단계;

하나 이상의 통신 채널의 특성을 추정하는 단계; 및

상기 수신 파일럿 신호를 특정한 필터 응답에 따라 필터링하여 그 필터링된 파일럿 심볼을 제공하는 필터링 단계를 포함하며,

상기 특정한 필터 응답은 상기 하나 이상의 추정된 채널 특성에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 선택되고,

상기 복수의 가능한 필터 응답은 복수의 서로 다른 대역폭과 관련되며,

상기 하나 이상의 채널 특성은 상기 수신 파일럿 심볼 또는 필터링된 파일럿 심볼의 품질에 기초하여 추정되는, 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 수신 파일럿 심볼의 품질은 파일럿 전력과 잡음 전력의 추정치에 기초하여 유도되는, 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 필터링된 파일럿 심볼의 품질은 상기 필터링된 파일럿 심볼과 수신 파일럿 심볼 사이의 예측 에러에 기초하여 유도되는, 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추정된 채널 특성이 상기 통신 채널에서 대량의 잡음 또는 낮은 페이딩을 나타내는 경우에, 협 대역폭이 선택되는, 방법.
송신기 유닛과 수신기 유닛 사이의 통신 채널의 응답을 나타내는 파일럿 추정치를 생성하는 방법으로서,

상기 수신기 유닛에서, 변조된 신호를 수신 및 처리하여 상기 변조된 신호에 포함된 파일럿에 대한 수신 파일럿 심볼을 유도하는 단계;

상기 수신 파일럿 심볼을 복수의 필터 응답에 따라 필터링하여 그 필터링된파일럿 심볼의 복수의 시퀀스를 제공하는 필터링 단계;

상기 수신 파일럿 심볼과 상기 필터 응답으로부터 유도된 필터링된 파일럿 심볼에 기초하여 각 필터 응답에 대한 예측 에러를 유도하는 단계; 및

최소 예측 에러와 관련된 필터 응답으로부터 유도된 필터링된 파일럿 심볼을 상기 파일럿 추정치로서 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 복수의 필터 응답에 따라 필터링하는 단계는 동시에 수행되는, 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 예측 에러를 유도하는 단계는,

각 필터 응답에 대하여,

하나 이상의 이전에 수신된 파일럿 심볼에 기초하여 현재의 수신 파일럿 심볼에 대한 예측 파일럿 심볼을 형성하는 단계; 및

상기 예측 파일럿 심볼과 상기 현재의 수신 파일럿 심볼 사이의 예측 에러를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
무선 통신 시스템에서의 파일럿 필터로서,

변조된 신호에 포함된 파일럿에 대한 파일럿 심볼을 수신하고, 수신 파일럿 심볼을 특정한 필터 응답에 따라 필터링하여 그 필터링된 파일럿 심볼을 제공하도록 동작하는 필터, 및

상기 필터에 연결되고, 상기 수신 파일럿 심볼에 기초하여 상기 변조된 신호를 송신하는데 사용된 하나 이상의 통신 채널의 특성을 추정하며, 상기 하나 이상의 추정된 채널 특성에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 특정한 필터 응답을 선택하도록 동작하는 제어 유닛을 구비하는, 파일럿 필터.
제 26 항에 있어서,

상기 하나 이상의 채널 특성은 상기 수신 파일럿 심볼에 대한 파일럿 전력과 잡음 전력의 추정치에 기초하여 추정되는, 파일럿 필터.
제 26 항에 있어서,

상기 하나 이상의 채널 특성은 상기 필터링된 파일럿 심볼과 상기 수신 파일럿 심볼 사이의 예측 에러에 기초하여 추정되는, 파일럿 필터.
제 26 항에 있어서,

상기 복수의 가능한 필터 응답은 복수의 서로 다른 대역폭과 관련되는, 파일럿 필터.
무선 통신 시스템에서의 레이크 수신기로서,

수신 신호에서의 각각의 신호 인스턴스를 처리하기 위한 복수의 핑거 프로세서를 구비하며,

상기 핑거 프로세서는, 각각,

하나 이상의 의사-잡음 (PN) 시퀀스에 따라 디지털화된 샘플을 수신 및 역확산하여 역확산된 샘플을 제공하도록 동작하는 역확산기,

상기 역확산기에 연결되고, 상기 역확산된 샘플을 수신 및 채널화하여 데이터 심볼을 제공하도록 동작하는 제 1 채널화기;

상기 역확산기에 연결되고, 상기 역확산된 샘플을 수신 및 채널화하여 상기 수신 신호에 포함된 파일럿에 대한 파일럿 심볼을 제공하도록 동작하는 제 2 채널화기;

상기 제 2 채널화기에 연결되고, 파일럿 심볼을 수신 및 특정한 필터 응답에 따라 필터링하여 그 필터링된 파일럿 심볼을 제공하도록 동작하는 필터;

상기 필터에 연결되고, 상기 파일럿 심볼에 기초하여, 상기 핑거 프로세서에 의해 처리될 신호 인스턴스에 대한 하나 이상의 통신 채널의 특성을 추정하고, 상기 하나 이상의 추정된 채널 특성에 기초하여 복수의 가능한 필터 응답 중에서 특정한 필터 응답을 선택하도록 동작하는 제어 유닛; 및

상기 제 1 채널화기 및 상기 필터에 연결되고, 상기 필터링된 파일럿 심볼을 갖는 데이터 심볼을 수신 및 복조하여 복조된 심볼을 제공하도록 동작하는 파일럿 복조기를 더 구비하는, 레이크 수신기.