KR20040055299A - 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 본 발명의 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 줄이기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법은, 수신 데이터를 중복하는 제 1단계; 및 간섭에 영향을 받지 않는 심벌만을 검출하는 제 2단계를 포함하되, 중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 접합부 검출 과정에서 간섭의 영향을 받은 심벌을 이용하되, 고려되지 않는 심벌의 간섭성분을 완전히 제거함으로써, 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 크게 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법{Method for Interference Cancellation using Overlap Technique in Mobile Communication System}

본 발명은 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로서, 특히 시분할 코드분할 다중접속(Time Division-Code Division Multiple Access; 이하, 'TD-CDMA'라 함) 이동 통신 시스템에서 사용되는 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 TD-CDMA 시스템의 데이터 전송 신호의 타이밍도이다.

도면에 도시된 바와 같이, TD-CDMA 시스템에서 송신된 신호는 심벌의 수가, 확산 계수가일 때,개의 칩으로 구성된 2개의 데이터 블록과개의 칩 길이를 가지는 미드엠블 부분으로 이루어진다.

전송 신호는 다중 경로 채널을 거치면서 시간 지연된 성분들과 합쳐져서 수신된다.

이렇게 수신된 신호의 미드엠블 부분은 채널 추정을 위해 사용되고, 데이터블록들은 미드엠블의 시간 지연 성분이 제거된 후 검출 과정이 수행된다.

일반적으로, 이와 같은 데이터 검출을 위해 도 2 또는 도 3과 같은 중복 검파 방식(Joint Detection)이 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 TD-CDMA 시스템의 비인가(Zero Forcing) 선형 블록 등화 장치의 구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 비인가 선형 블록 등화 장치에서,은 수신 벡터를 나타내며,는 추정된 전송 심벌 벡터를 의미한다. 또한,는 채널 정보와 코드 정보를 포함하는 시스템 행렬이며,은 잡음의 상관 행렬이다. 행렬 상단의연산은 'Hermitian' 연산을 의미한다.

본 발명이 적용되는 비인가 선형 블록 등화 장치는, 화이트닝 정합 필터(210), 화이트닝 필터(220) 및 ISI(심벌간 간섭 신호)/MAI(다중 액세스 간섭 신호) 제거기(230)로 구성된다.

일반적인 수신기는 정합 필터(Matched Filter)로 구현되며, 보편적으로 상관 잡음의 경우에 대해 일반적인 수신기를 전-화이트닝(Pre-whitening) 필터로 확장하게 된다. 이러한 일반적인 수신기를 화이트닝 정합 필터(Whitening Matched Filter)(210)로 정의한다.

상기 화이트닝 필터(Whitening Filter)(220)는 심벌간 간섭 신호와 다중 액세스 간섭 신호를 재생하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 ISI/MAI 제거기(230)는 수신된 신호에서 심벌간 간섭 신호와 다중 액세스 간섭 신호를 제거하는 기능을 수행한다.

상기 도 2의 비인가 선형 블록 등화 장치는, 오차의 '유클리드 평균(Euclidean norm)'을 최소화시킴으로써 요구되는 신호와 잡음만을 포함하고 있는 심벌에 관한 추정값을 얻을 수 있다.

는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

이 때, 'Cholesky 분해(decomposition)'에 의해로 정리된다.

도 3은 본 발명이 적용되는 TD-CDMA 시스템의 비인가 블록 결정 궤환 등화 장치의 구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 비인가 블록 결정 궤환 등화 장치는, 화이트닝 정합 필터(210), 화이트닝 필터(220), 리미터(310) 및 궤환기(320)로 구성된다.

상기 도 2의 비인가 선형 블록 등화 장치가 ISI/MAI 제거기(230)로 구성되는 것과 달리, 도 3의 비인가 블록 결정 궤환 등화 장치는 리미터(310) 및 궤환기(320)를 구비함으로써, 수신된 신호를 궤환하여 심벌간 간섭 신호 및 다중 액세스 신호를 제거하는 기능을 수행한다.

상기 도 3의 비인가 블록 결정 궤환 등화 장치는 다음의 수학식 2와 같이 표현되는 신호를 수신하게 된다.

결정 궤환에 의해 결정된 신호를 제거하며 검파를 하게 된다면, 다음의 수학식 3으로 정리된다.

이 때, 결정된 신호를 제거하는 과정이 포함되므로, 신뢰성 높은 신호를 먼저 제거하기 위한 '전력 순서화(Power ordering)' 과정이 필요하다.

상기와 같은 접합부 검출(Joint Detection) 과정은 모든 사용자의 전체 심벌의 채널 정보와 코드 정보를 모두 포함하는 행렬의 연산으로 수행된다. 특히,의 '분해(Decomposition)' 연산은 매우 큰 계산량을 가지므로, 분해 과정의 계산량을 줄이는 과정이 핵심이 된다.

한편, 행렬는 '토플리츠(Toeplitz)' 구조를 갖는다. 이 때,은 '토플리츠' 구조는 아니지만, 이에 근접한 구조를 가지게 된다. 그러므로, 일반적으로 정보를 포함하는 상위 몇 행만 계산하고, 나머지 부분은 계산된 부분을 복사해 넣는 근사 분해 방식으로 계산량을 줄이는 연구가 수행되어 왔다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명이 적용되는 근사 분해 방식을 설명하기 위한 일예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 근사 분해 방식은, '계산'이라고 표시된 부분은 분해 과정에서 실제적으로 계산한 부분이며, '복사' 부분은 계산된 부분과 거의 같은 값을 갖는 부분으로, 계산된 값들을 복사해서 채우는 부분이다.

이때,는 사용자 수,은 심벌 수,는 실제로 계산된 행의 수를 의미한다.

이와 같이, '분해' 과정의 계산량은 사용자 수와 고려하는 심벌 수가 커짐에 따라 크게 증가한다.

TD-CDMA 시스템에서 미드엠블을 이용한 채널 추정을 하게 되면, 한 시간 슬롯 내에서 같은 사용자의 모든 심벌에 대한 채널 정보는 일정하므로 고려하는 심벌 수를 줄여도 시스템 행렬내의 정보는 변화 없이 행렬의 크기를 줄일 수 있으므로 계산량을 크게 줄일 수 있다.

또한, 한 시간 슬롯 내에서는 시스템 행렬을 다시 생성할 필요가 없기 때문에 분해 과정도 한번만 수행하면 된다.

그러나 고려하는 심벌의 수를 줄여서 중복 검파 과정을 수행하게 되면, 최대 시간 지연이 큰 채널 환경에서는 수신 벡터에서 고려되지 않은 앞, 뒤 심벌들의 시간 지연 성분이 간섭으로 작용하는 문제점이 있으며, 이렇게 작용하는 간섭 성분은 적절히 제거할 수 있는 방법이 없기 때문에 수신 성능이 매우 저하되는 문제점이있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 접합부 검출 과정에서 간섭의 영향을 받은 심벌을 이용하되, 고려되지 않는 심벌의 간섭성분을 완전히 제거함으로써, 수신 성능의 저하를 방지하기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 접합부 검출 과정에서 간섭의 영향을 받은 심벌을 이용하되, 고려되지 않는 심벌의 간섭성분을 완전히 제거함으로써, 수신 성능의 저하를 방지하기 위한 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1은 일반적인 TD-CDMA 시스템의 데이터 전송 신호의 타이밍도,

도 2는 본 발명이 적용되는 TD-CDMA 시스템의 비인가 선형 블록 등화 장치의 구조도,

도 3은 본 발명이 적용되는 TD-CDMA 시스템의 비인가 블록 결정 궤환 등화 장치의 구조도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명이 적용되는 근사 분해 방식을 설명하기 위한 일예시도,

도 5는 접합부 검출 과정에서 고려하는 심벌의 수를 줄였을 때의 시간 지연 성분에 의한 간섭의 영향을 설명하기 위한 타이밍도,

도 6은 본 발명에 따른 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 일실시예 타이밍도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

210 : 화이트닝 정합 필터 220 : 화이트닝 필터

230 : ISI/MAI 제거기 310 : 리미터

320 : 궤환기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 줄이기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법에 있어서, 수신 데이터를 중복하는 제 1단계; 및 간섭에 영향을 받지 않는 심벌만을 검출하는 제 2단계를 포함하되, 중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 줄이기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 제공하기 위하여 마이크로프로세서를 구비한 장치에, 수신 데이터를 중복하는 제 1기능; 및 간섭에 영향을 받지 않는 심벌만을 검출하는 제 2기능을 포함하되, 중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연에 의해 결정되는 것을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명은, 간섭의 영향을 받는 심벌은 신뢰도가 낮으므로 검파 과정에서 신호의 결정을 내리지 않는다. 그리고, 바로 다음의 접합부 검출 과정에서 간섭의 영향을 받지 않도록 중복 검파 과정을 수행한다.

이러한 중복 검파 방식은 수신 성능의 저하 없이 계산량을 크게 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 기존의 근사(approximate) 기법과 결합이 가능하므로 계산량을 더욱 효율적으로 줄이는 것이 가능하다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 접합부 검출 과정에서 고려하는 심벌의 수를 줄였을 때의 시간 지연 성분에 의한 간섭의 영향을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도면에 도시된,은 고려하는 심벌의 수를 의미하며,보다는 작은 값을 갖는다. 전송된 신호는의 길이를 갖지만, 시간 지연에 의해 수신된 벡터는의 길이를 가지며, 이때는 최대 시간 지연을 의미한다.

이미 설명한 바와 같이, 고려하는 심벌의 수를 줄이면 시스템 행렬에서 정보의 손실 없이 행렬의 크기를 줄일 수 있다. 단, 데이터 블록에서 한번만 수행하던연산은번 연산을 해주어야 한다.

이러한 연산은 분해 과정에 비해 그리 큰 연산량은 아니므로, 전체 시스템의 복잡도는 크게 줄일 수 있다.

그러나, 이렇듯 단순히 고려하는 심벌의 크기를 줄이기만 한다면, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 수신 신호열이 앞 뒤 심벌의 시간 지연 성분에 의해 간섭을 받게 된다. 이러한 간섭 성분은 채널의 시간 지연이 클수록 더욱 영향을 미치게 되고, 적절히 제거할 방법이 없으므로 수신 성능을 저하시킨다.

도 6은 본 발명에 따른 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 일실시예 타이밍도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 간섭 제거 방법은, 수신 데이터 벡터를 중복시켜서 간섭에 영향을 받지 않는 심벌들만 검출할 수 있다. 이 경우에 중복된 심벌 수를라고 정의하기로 한다.

본 발명에 따른 간섭 제거 방법은, 수신 데이터 벡터를 중복시켜서 간섭에영향을 받지 않는 심벌들만 검출하게 되는데, 이 경우 중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연의 영향을 받는다.

한 번 접합부 검출 과정에 검출하는 심벌 수는가 되며,는 최소한보다는 커야 한다. 단, 한 데이터 블록에서 가장 앞과 가장 마지막 연산은 지연된 심벌에 의한 간섭을 절반만 받으므로 검출하는 심벌 수는가 된다.

한 심벌과 다른 심벌간의 간격이 크다면, 두 심벌 사이에서는 상관 관계를 가지지 않는다. 그러므로, 고려하는 심벌 수는 일정 크기를 넘게 되면 성능에 큰 영향을 주지 않는다.

따라서, 성능의 저하 없이 계산량을 최대한 줄일 수 있는 고려하는 심벌의 수와 중복시킬 심벌의 크기를 찾는 것이 중요하다.

이러한 요소들은 채널의 시간 지연 정보를 안다면 쉽게 알아낼 수 있다. 중복 기법을 사용하면, 시간 지연 성분 간섭의 영향으로 인한 성능의 저하 없이 접합부 검출 과정의 계산량을 크게 줄일 수 있다.

일반적으로 'Cholesky 분해'는의 계산량을 가지게 된다. 여기에 근사 기법을 적용하면으로 계산량을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 중복 검파 방식은을으로 줄이므로,의 계산량을 가지게 되며, 이 때 근사 기법도 결합할 수 있으므로,까지 계산량을 낮출 수 있다.

본 발명의 중복 검파 방식을 이용하여 성능의 저하 없이 '분해' 계산량 측면에서의 이득을 얻을 수 있다.

의 연산 과정 횟수가 증가하긴 하지만, 이 경우에도행렬의 크기 자체가 작아지기 때문에 계산량의 증가는 없음을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 접합부 검출 과정에서 간섭의 영향을 받은 심벌을 이용하되, 고려되지 않는 심벌의 간섭성분을 완전히 제거함으로써, 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 크게 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 수신 성능의 저하를 방지함으로써, 효율적으로 데이터 통신이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 줄이기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법에 있어서,

   수신 데이터를 중복하는 제 1단계; 및

   간섭에 영향을 받지 않는 심벌만을 검출하는 제 2단계를 포함하되,

   중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연에 의해 결정되는 것

   을 특징으로 하는 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   접합부 검출에 의해 검출하는 심벌 수는(단,는 고려하는 심벌 수이며,는 중복된 심벌 수임)이며,는(단,는 최대 시간 지연이며,는 확산 계수임)보다 큰 것

   을 특징으로 하는 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수신 데이터의 데이터 블록의 앞부분과 뒷부분에 대하여 접합부 검출에 의해 검출하는 심벌 수는인 것

   을 특징으로 하는 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법.
4. 수신 성능의 저하 없이 접합부 검출 연산의 계산량을 줄이기 위한 중복 검파 방식을 이용한 이동 통신 시스템의 간섭 제거 방법을 제공하기 위하여 마이크로프로세서를 구비한 장치에,

   수신 데이터를 중복하는 제 1기능; 및

   간섭에 영향을 받지 않는 심벌만을 검출하는 제 2기능을 포함하되,

   중복되는 부분의 크기는 최대 시간 지연에 의해 결정되는 것

   을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.