KR20040075343A - 적응적 최소 평균 자승 오차를 이용한 방법, 장치, 셀룰러폰, 이동 전화 장치, 및 제품 - Google Patents

적응적 최소 평균 자승 오차를 이용한 방법, 장치, 셀룰러폰, 이동 전화 장치, 및 제품 Download PDF

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Abstract

채널을 통해, 바람직한 채널에 관련된 바람직한 부분과, 상기 바람직한 부분에 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호가 수신될 수 있다. 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및/또는 실험 추정과, 상기 신호 교차 공분산의 실험 추정에 따라, 채널을 적응적으로 등화시킴으로써 상기 수신된 신호로부터 상기 바람직한 부분이 복구될 수 있다. 일 실시예에서, 이동 전화 장치(예컨대, 셀룰러 폰)와 같은 수신기(10)는 적어도 두 개의 안테나(55)를 포함하는 통신 인터페이스(15)에 효과적으로 연결되어 상기 신호를 수신하는 프로세서(75)를 포함한다. 수신기(10)는 또한 시분할 다중 접속(TDMA)과 함께 셀룰러 환경에서 상기 바람직한 부분을 수신하여 상기 신호의 디지털 전송을 가능하게 하기 위해, 여러 가지 독립적 소스로부터의 동일 채널 간섭, 부호간 간섭 및 페이딩이 존재할 때, 신호를 탐지할 수 있는 적응적 등화기(86)를 포함하는 프로세서(75)에 효과적으로 연결될 수 있는 모뎀(70)을 포함할 수도 있다. 따라서, 최소 평균 자승 오차(MMSE)에 따라 신호에 대한 블라인드 적응적 시공 등화가 제공될 수 있다.

Description

적응적 최소 평균 자승 오차를 이용한 방법, 장치, 셀룰러 폰, 이동 전화 장치, 및 제품{ROBUST LOW COMPLEXITY MULTI-ANTENNA ADAPTIVE MINIMUM MEAN SQUARE ERROR EQUALIZER}
전형적인 무선 통신 시스템은 일반적으로 3개의 주요 소자, 즉, 전송기, 채널 및 수신기를 포함한다. 예를 들어, 무선 디지털 통신 시스템에서, 전송기는 데이터 소스로부터의 디지털 데이터를 처리하여 펄스형 필터를 통과시킨 후, 캐리어 신호를 변조하는 데에 그것을 사용할 수도 있다. 그 후, 전송을 위해, 변조된 캐리어는 채널로 추가 전달된다. 수신기에서, 채널의 출력은 동일한 캐리어 신호로 복조되어, 기저대역(baseband) 신호를 형성한다. 기저대역 신호는 정합 필터(matched filter)를 통과한 후, 심볼 레이트로 샘플링된다. 그 후, 이들 샘플은 논리 소자(decision logic)로 전송되어 수신된 부호(symbol)를 결정함으로써,원래의 디지털 데이터를 제공한다.
채널에 있는 동안, 신호는 각종 현상 때문에 왜곡되고 손상되며, 수신기에 도달하기 전에 상당히 열화되었을 수 있다. 이에 대한 주요한 이유 중에는, 부호간 간섭(inter-symbol interference: ISI), 페이딩(fading), 동일 채널 간섭(co-channel interference: CCI) 및 열(백색) 잡음이 있다. 부호간 간섭은, 데이터 스트림 내에 포함된 데이터 부호가 서로 간섭할 때 발생하는 것으로, 다시 말해, 무선 채널 자체의 바람직하지 않은 상호 작용 때문에 발생한다. 이것은 채널 및/또는 형상화(shape) 필터에 의한 신호 대역 제한 때문에, 및/또는 가시선(line-of-sight)에서의 장애물의 존재와 같은 다양한 이유로 무선 채널이 종종 다중경로 채널로 되기 때문에 발생한다. 다중경로는 또한 페이딩을 유발한다.
동일 채널 간섭은, 둘 이상의 사용자가 한 무선 주파수 상에서 동작할 때 발생한다. 그것은 동일한 주파수가 셀과 셀 사이에서 순환 사용되는 셀룰러 폰 시스템에서는 매우 보편적이다. 공교롭게도, 전송된 신호는 목표로 설정되지 않은 근접 셀로 부적절하게 이동하여, 목표로 설정되지 않은 근접 셀 내의 신호와의 간섭을 유발하기 쉽다. 열(백색) 잡음은 항상 전자 장치에 존재한다.
이러한 바람직하지 않은 효과에 대처하기 위해 여러 가지 기법이 이용될 수 있다. 필수적으로, 부호간 간섭을 보상하기 위해서, 등화(equalization)가 다양한 통신 시스템에서 종종 수행되고, 페이딩을 보상하기 위해서, 다양한 기법이 일반적으로 채용되고, 백색 잡음 효과는 정합 필터의 사용에 의해 최소화된다. 반면, 각 사용자 신호의 세기에 따라, 동일 채널 간섭은 관련된 사용자의 데이터의 정교한수신을 방해할 가능성이 있다. 특정 사용자에 대해서는, 임의의 개수의 간섭 유발 소스가 상이한 지역에 배치되어, 상술한 기법의 간단한 조합을 통해 합당한 보상을 제공하는 것을 극히 어렵게 만들 수도 있다. 또한, 수신기와 관련하여 알려지지 않은 기점(origins)에 배치된 간섭 소스의, 온/오프 절환을 포함하는 상반되는 동작은 다양한 간섭을 유발하여, 예시와 같이, 계속 변화할 수 있다. 고정된 보상 시스템은, 이들 시간 변화를 쫓아갈 수 없고, 변화하는 간섭을 제거하지 못할 수 있기 때문에, 시변 간섭(time-varying interference)을 적절히 보상하지 못할 수 있다.
따라서, 무선 통신 시스템에서, 더욱 효율적인 보상 메커니즘은 상술한 바람직하지 않은 효과에 대처하는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로는 신호 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 시공 처리(space-time processing) 기법을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 신호 탐지 및 추정에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 채널을 통해 바람직한 부분과 바람직하지 않은 부분을 포함하는 신호를 수신하는 통신 인터페이스를 포함하는 이동 전화 장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 적어도 2개의 안테나를 포함하여 무선 인터페이스(예컨대, 채널)를 통해 신호(바람직한 부분과 바람직하지 않은 부분을 포함)를 수신하는 셀룰러 폰의 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 두 개의 지연 경로를 통한 신호의 적어도 두 개의 지연 신호 부분을 적절히 등화하는 다중 안테나 적응적등화기(equalizer)를 내장하는 수신기를 나타낸 도면,
도 4는 바람직한 부분과 바람직하지 않은 부분을 포함하는 수신된 신호에 대해 시공 등화를 적절히 수행하여 신호로부터 바람직한 부분을 복구함으로써, 등화기 계산이, 바람직한 채널 1 및 2에 대한 적응적 추정 및/또는 사전 정보와, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체적인 수신된 신호 교차 공분산(covariance)의 적응적인 실험 추정에 따라 FIR 필터가 출력되는 등화기 계산 모듈을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 동일 채널을 포함한 채널 및/또는 부호간 간섭을 통해, 왜곡되고 잡음이 있는 수신 신호로부터 바람직한 신호를 복구하기 위한 도 4의 등화기 계산 모듈에 대한 적응적 등화 루틴의 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 가지 최소 평균 자승 오차(minimum mean square error: MMSE) 등화기 기반 수신기의 코딩되지 않은 비트 오류율(UBER) 성능을 비교하는 차트이다.
도 1에 도시한 이동 전화 장치(10)는, 일 실시예에서, 통신 인터페이스(15)를 포함하여 무선 링크와 같은 하나 이상의 통신 링크를 통해 통신한다. 일 실시예에서, 통신 인터페이스(15)는, 채널을 통해, 바람직한 부분과 바람직하지 않은 부분을 포함하는 신호를 수신한다. 그러나, 이동 전화 장치(10)는 신호의 바람직하지 않은 부분을 하나 이상의 간섭 소스로부터 간섭을 포함한 왜곡된 형태로 수신할 수도 있다. 이동 전화 장치(10)는 등화기(20)를 더 포함하는데, 이 등화기는통신 인터페이스(15)에 연결되어 다중 수신모드에서 적응적으로 동작할 수 있다.
일 실시예에서, 통신 인터페이스(15)는 프로세서(30) 및 송수신기(25)에 연결되어 하나 이상의 무선 통신을 수신 및/또는 전송할 수 있다. 송수신기(25)는 수신기 애플리케이션(42)을 저장하는 저장 유닛(40)과 수신기 회로(35)를 더 포함하여 이용 가능한 통신 표준안 중의 임의의 한 표준안에 따라 무선 통신을 처리한다.
기본적으로, 신호로부터 바람직한 부분을 복구하는 한 가지 동작은, 적어도 두 개의 지연 경로를 통한 적어도 두 개의 지연 신호 부분에 있는 신호를 수신하는 통신 인터페이스(15)에 연결된, 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이 사용을 필요로 한다. 수신기 애플리케이션(42)을 사용하면, 등화기(20)는 두 개의 지연 신호 부분과 바람직한 부분에 관한 사전 정보를 이용하여, 전체적인 수신 신호의 시공 교차 공분산 행렬과 수신된 신호의 바람직한 부분에 대응하는 바람직한 채널 부분을 추정할 수도 있다.
신호의 바람직하지 않은 부분이 시변이고 통계적으로 일정하지 않으므로, 이들 추정은 신호의 시간 윈도우(time-window)를 통해 채널의 평균 동작을 나타내는 적응적인 가중치로서 변환된다. 적응적 가중치에 따라, 두 개의 지연 경로를 통한 두 개의 지연 신호 부분의 각 지연 신호 부분이 조정되어, 대응하는 등화된 출력을 제공할 수도 있다. 바람직하지 않은 부분을 신호에서 제거하기 위해, 등화된 출력은, 차례로, 공통 출력으로 결합될 수도 있다. 마지막으로, 신호에서 바람직한 부분을 복구하기 위해, 임계 결정 기준(threshold decision criterion)이 공통 출력에 적용될 수도 있다.
앞에서 설명한 바와 같은 디지털 통신에서의 실질적인 문제점 중의 하나가, 다른 전송된 부호가 주어진 전송된 부호를 왜곡시키는 부호간 간섭(ISI)이다. 실제 채널의 대역 제한 효과 때문에, 또한 채널의 다중 경로 효과(예컨대, 에코) 때문에, 전송된 신호 상에 ISI가 부과된다. 채널 왜곡을 반대로 하기 위해 가장 보편적으로 사용되는 기법 중의 하나가 선형 채널 등화이다. 등화기가 선형 필터이기 때문에, 등화기는 채널 응답의 근사화 반전(approximate inverse)을 제공한다. 채널 특성이 알려지지 않거나 시간 내내 변화하는 것이 보편적이므로, 등화기는 적응적일 수 있다.
통상적인 등화 기법은 사전 할당된 시간 슬롯(시변 상황 동안 주기적임)으로 트레이닝(training) 신호를 전송한다. 일례에서, 수신기 및 송신기 모두에게 알려진 짧은 데이터 시퀀스는 등화기를 조절하여, 그것이 임의의 데이터를 전송하기 전에 최적 솔루션을 수집하는 데 사용될 수도 있다. 이 알려진 데이터 세트는 통상적으로 트레이닝 시퀀스라고 지칭되고 많은 적응적 등화 시스템에 의해 사용된다. 그 후, 수신기에서 적합한 적응적 알고리즘(예컨대, 최소 평균 자승(least mean square))을 사용하면, 등화기 계수가 변화되거나 채택되어 등화기의 출력을 트레이닝 시퀀스와 근접하게 일치시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 셀룰러 폰(50)은 안테나(55(1) 내지 55(N))를 포함하여, 무선 인터페이스(65)를 통한 무선 통신과 같은 통신을 수신할 수도 있다. 안테나(55(1) 내지 55(N))는 변조기-복조기(모뎀: MODEM)(70)에 연결되어, 바람직한 부분과 (예컨대, 하나 이상의 소스로부터의 동일 채널 간섭 때문에) 바람직하지 않은 부분을 포함하는, (예컨대, ISI 때문에) 왜곡되거나 페이딩될 수도 있는 신호를 채널을 통해 수신할 수도 있다. 모뎀(70)은 무선 인터페이스(84), 다중 안테나 적응적 등화기(86), 및 이동 전화 수신기 회로(88)를 포함할 수도 있다. 일부 예에서, 무선 인터페이스(84)는 무선 주파수 인터페이스일 수도 있다. 마찬가지로, 다중 안테나 적응적 등화기(86)는, 일 실시예에서, 상술한 모든 결함이 존재할 때, 신호를 탐지할 수 있는 다중 수신 모드로 동작할 수도 있다.
이동 전화 프로세서(75)는 메모리(80)에 연결될 수도 있다. 메모리(80)는, 일부 실시예에서, 이동 전화 수신기 모듈(82)을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 이동 전화 프로세서(75)는 키 패드(90) 및 디스플레이(95)와 통신하여, 정상 동작 중에 키 패드(90) 입력을 처리하고 디스플레이(95)로 신호를 출력한다. 오디오 인터페이스(100)는 오디오 신호를 생성하거나 수신하는 이동 전화 프로세서(75)에 연결될 수도 있다. 일 실시예에서, 오디오 인터페이스(100)는 통상적인 암호화기-복호화기(CODEC)를 구비한 통상적인 스피커 및 통상적인 마이크로폰을 포함하고, 이들 모두는 이동 전화 프로세서(75)와 적절히 간섭하도록 서로 효과적으로 연결되어 있다.
본 발명의 특정 실시예에 따른 한 가지 동작은, 동일 채널 및/또는 부호간 간섭이 존재할 때, 수신된 신호를 탐지할 수 있는 적응적 등화기(86)를 사용하는 모뎀(70)을 필요로 한다. 더욱 구체적으로, 모뎀(70)은 많은 사용자가 각 채널 내의 각 사용자에게 단일 시간 슬롯을 할당함으로써 간섭 없이 단일 무선 주파수(RF)채널에 접속하게 하는 바람직한 신호의 디지털 전송을 가능하게 하는 시분할 다중 접속(TDMA)과 함께 셀룰러 환경에서 동작하도록 채택된다.
이를 위해, 일 실시예에서는 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM)을 위한 네트워크를 통한 일반적인 패킷 무선 서비스(general packet radio service: GPRS)를 가능하게 하는 TDMA와 함께 셀룰러 환경에서 신호에 작용하도록 채택된 셀룰러 폰(50)에 모뎀(70)용 소프트웨어가 제공된다. 여기서, 셀룰러 전화(50)는, 한 안테나가 안테나 이득과 이에 따른 신호 대 잡음비(SNR)와 관련하여 다른 안테나보다 열등할 수도 있음에도 불구하고, 예컨대, 상이한 분극을 갖는 적어도 두 개의 안테나(55(1), 55(N))를 사용한다. CCI 및/또는 ISI가 존재할 때, 일 실시예에서, 선형 최소 제곱 오차(MMSE)를 갖는 적응적 등화기(86)를 구현함으로써 신호가 탐지될 수도 있다.
시뮬레이션 및 분석적 해석에 따라, 일 실시예에서, 2중(또는 다중) 안테나 어레이의 2중(또는 다중) 출력에 대해 작용하는 적응적 등화기(86)에 의해, 상당한 이득이 시공 처리를 사용하여 달성될 수도 있다. 이것은 일 실시예에서 통상적인 단일 안테나 MMSE 접근방법을 일반화함으로써 달성될 수도 있다.
최적 MMSE 등화기는, 일 실시예에서, 수신된 신호의 (통계적) 자동 공분산 행렬 및 수신된 관련 전송 부호의 교차 공분산 벡터를 계산할 수도 있다. 이는, 차례로, 간섭 신호 뿐 아니라 모든 소스로부터 모든 안테나로의 희망 신호의 상이한 채널에 대한 풍부한 지식을 원할 수도 있고, 열적 잡음 분산이 바람직할 수도 있다. GSM 시나리오에서, 이러한 타입의 지식 및 정보는 일반적으로 이용 가능하지 않다. 이에 따라, 적응적 등화기(86) 조절용 블라인드 방법이 유도된다. 채널 파라미터는 시변이므로, 이들 방법은 이상적으로는 당연히 적응적이다.
블라인드 적응적 시공 등화 기법은 일반적으로는 TDMA 셀룰러 시스템에 활용되고, 구체적으로는 GSM/GPRS에 활용될 수 있다. 특히, 용이하게 이용할 수 있는 수신 신호를 사용하면, 상술한 자동 공분산 행렬 및 교차 공분산 벡터를 추정하는 한 가지 방식은 시간 평균화를 사용하는 고정 처리(stationary processes)의 통계 순간을 근사화하는 것에 기초를 두고 있다.
적응적 등화기(86)를 포함한 수신기가 사용될 때, 채널이 일반적으로 시간 내내 변화함에 따라, 상이한 채널 조건이 특정 환경에 따라 존재할 수도 있다. 이들 환경 하에서, 수신된 데이터를 사용하면, 적응적 등화기(86)가 적절히 채택될 수도 있다. 예컨대, 적응적 등화기(86)는, 일 실시예에서, 수신된 데이터에 따라 최상의 등화기 파라미터 세트를 결정한다. 그러나, 임의의 수의 기준에 따른 상이한 타입의 적응적 알고리즘이 사용될 수도 있다. 평균 자승 오차는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용될 수도 있다. 비용 함수 기반 구조는, 일례에서와 같이, 그러한 기준을 정의하는 데 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 비용 함수는 알고리즘의 실질적인 출력을 바람직한 출력과 비교하는 한편, 수집 속도를 소정 레벨, 예컨대, 특정 애플리케이션에 따라 사전 결정될 수도 있는 허용 가능한 "평균"값으로 유지함으로써 결정될 수도 있다.
수신된 신호가 예상 길이보다 더 짧을 때, 또는 간섭 소스(들)가 GSM에 있는 경우와 같이 빈번하게 나타나고 사라질 때, 이 "평균화"는 보정 자동 공분산 행렬로 수집되거나 그 자취를 따르지 못할 수도 있다. 따라서, 이 경우에, 적응적 등화기(86)는, 예컨대, 수신 신호의 길이를 단축함으로써 조절될 수도 있다. 간섭 소스(들)의 절환 시간 또는 패턴이 동일함을 증명할 수 있을 때, 일 실시예에서, 추정 과정은 모든 변화에 대하여 리셋되는 반면, 셀룰러 시스템이 새로운 자동 공분산 행렬을 탐지하게 한다. 두 변화간의 시간 세그먼트가 너무 짧다면, 또 하나의 접근 방식은 리셋을 피하고, 이에 따라 자동 공분산 수집을 일부의 사전 결정된 "평균" 보정 값으로 인정한다.
수신된 신호는 시간 세그먼트, 예컨대, 일 실시예에서, 길이가 같은 동일한 수신 신호의 두 개 이상의 세그먼트로 분할될 수도 있다. 세그먼트 길이는 적응적 등화기(86) 계산이 수집될 수 있을 정도로 충분히 길 수도 있고, 간섭자 채널의 시간 변화를 설명할 수 있을 정도로 충분히 짧을 수도 있다. 일 실시예에서, 각 세그먼트에 대해, 두 개의 수신된 RF 신호는, 수신기 내의 두 개의 평행한 지연 경로를 이용하여, 디지털 기저대역에까지 내내 2중 아날로그 RF 및 IF 단을 통해 처리될 수 있다. 수신된 디지털 기저대역 신호 및 희망 채널에 관한 사전 정보는 상기 설명에 따른 등화기 탭을 계산하는 데에 사용될 수도 있다(예컨대, 하나 이상의 탭 또는 탭 값은 등화기가 비용 함수를 최소화할 수도 있는 적응적 등화기를 형성하도록 일반적으로 조절된다). 마지막으로, 적응적 등화기(86) 출력은 합산될 수도 있고, 나아가, 결정 기준은 이 합계에 적용될 수도 있다.
도 3에 도시한 수신기(125)는 제 1 안테나(135a) 및 제 2 안테나(135b)를 통한 처리용 전송자(transmissions)를 수신하는 다중 안테나 적응적 최소 평균 제곱오차(MMSE) 등화기(130)를 포함한다. 두 개의 지연 경로를 통해 신호의 두 개의 지연 신호 부분을 수신하려는 목적으로, 제 1 안테나(135a)는 무선 주파수 및 아날로그 인터페이스(148a)에 연결될 수도 있고, 제 2 안테나(135b)는 무선 주파수 및 아날로그 인터페이스(140b)에 연결될 수도 있다.
일 실시예에서, 지연 경로 등화기(145a) 상에서는, 제 1 지연 신호 부분이 무선 주파수 및 아날로그 인터페이스 A(140a)를 통해 수신될 수 있다. 마찬가지로, 지연 경로 등화기(145b) 상에서는, 제 2 지연 신호 부분이 무선 주파수 및 아날로그 인터페이스(140b)를 통해 수신될 수 있다. 신호를 처리하기 위해, 제어 유닛(150)은 상술한 시공 자동 공분산 및 교차 공분산을 추정하는 등화기 애플리케이션(160)을 저장한 저장 장치(155)에 연결된다. 등화기 애플리케이션(160)은 공통 출력으로 결합될 수 있는, 대응하는 등화된 출력을 제공하여, 신호에서 바람직하지 않은 부분을 제거할 수도 있다. 신호로부터 바람직한 부분을 복구하기 위해, 결정 논리소자(165), 예컨대, 임계 결정 기준이 공통 출력에 적용될 수도 있다.
일 실시예에서, 다중 안테나 적응적 MMSE 등화기(130)는 그 계수가 시변인 선형 필터이다. 더욱이, 계수는 선형 평균 자승(LMS) 또는 순환 최소 자승(RLS) 알고리즘과 같은 적응(adaptation)을 통해 각 비트 시점(epoch)을 계산하는 것으로, 두 적응 모두가 이상적인(예컨대, 최적의) 필터를 제공하도록 수집될 수도 있다. 트레이닝 전제부는 각 데이터 전송과 합체될 수 있고, LMS 알고리즘의 사용과 일치할 수 있다. 물론, 알고리즘의 블라인드 버전은 또한 임의의 트레이닝 시퀀스를 요구하지 않을 가능성도 있다. 바람직하게, 일 실시예에서, 다중 안테나 적응적 MMSE 등화기(130)는 다른 활성 사용자로부터의 간섭을 억제한다.
도 4에 도시한 등화기 계산 모듈(175)은 제 1 안테나(180a) 및 제 1 안테나(180a)로부터 이격된 제 2 안테나(180b)를 통해 바람직한 부분과 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 채널을 통해 수신할 수도 있다. 제 1 및 제 2 안테나(180a, 180b)만이 도시되고 있으나, 임의의 개수의 안테나가 채용될 수 있다.
등화기 계산 모듈(175)은 인버터 모듈(190)에 연결된 시공 등화 모듈(185)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 채널 1 추정 모듈(195a) 및 채널 2 추정 모듈(195b)은 대응하는 신호 부분에서 신호를 수신하도록 제공될 수 있다. 시공 등화 모듈(185)을 사용하면, 등화기 계산 모듈(175)은, 바람직한 부분에 대한 사전 지식 및 신호의 실험 추정에 따라 채널을 적응적으로 등화시킴으로써 신호로부터 바람직한 부분을 복구할 수 있다. 일 실시예에서, 사전 지식은 채널을 통해 수신된 사전 정보(200)로부터 획득될 수도 있다. 동작 시, 채널, 즉, 지연 경로 1 등화기(205a) 및 지연 경로 2 등화기(205b)상의 채널을 통해 수신된 신호에서 바람직하지 않은 부분을 제거하기 위해, 공통 출력이 등화된 출력을 결합함으로써 제공될 수도 있다.
도 5에 도시한 적응적 등화 루틴(225)은 본 발명의 일 실시예에 따라, 수신된 신호로부터 바람직한 신호를 복구한다. 채널을 적응적으로 등화시킴으로써, 바람직한 부분은 앞에서 설명한 바와 같은 사전 지식 및 실험 추정에 따라, 수신된 신호로부터 복구될 수도 있다. 무선 통신과 같은 무선 신호는, 예컨대, 채널을 통해 블록(230)에서 수신될 수 있다.
그러나, 무선 신호는 동일 채널 간섭 및 부호간 간섭을 포함하는 다양한 간섭을 포함할 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 무선 신호가, 일 실시예에서, 바람직한 채널 부분 세트를 포함할 수 있으나, 바람직하지 않은 왜곡 부분은 예시로서 동일 채널 및/또는 부호간 간섭에 기인한 것일 수 있다.
적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이는 블록(235)에서 적어도 두 개의 지연 경로를 통해, 무선 신호를 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 수신하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 무선 신호의 바람직한 부분은 바람직한 소스(예컨대, 셀룰러 네트워크에서 다수의 활성 이동 전화 장치로 서비스를 제공하는 기지국)로부터 수신될 수 있다. 또한, 바람직한 부분에 관한 사전 정보도 채널을 통해 수신되어, 무선 신호의 바람직하지 않은 부분과 함께 사전 지식을 유도할 수 있다. 바람직하지 않은 부분은 하나 이상의 간섭 소스(예컨대, 현재 활성 이동 전화 장치로 서비스를 제공하지 않고 있는 셀룰러 네트워크의 하나 이상의 다른 기지국)로부터의 간섭에 의해 야기된 왜곡된 형태일 수 있다.
적어도 두 개의 지연 신호 부분과, 바람직한 부분에 관한 사전 정보로부터, 무선 신호의 시공 교차 공분산 행렬 및 바람직한 부분에 대응하는 바람직한 채널 부분 세트가 블록(240)에서 추정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 신호의 제 1 시변 윈도우를 통해 채널의 평균 동작을 지시하는 적응적 가중치가 유도될 수 있다. 적응적 가중치를 이용하면, 무선 신호는 제 2 시변 윈도우를 거쳐 추정될 수 있다.
상세히 말해, 어떤 경우에는, 대응하는 등화된 출력을 제공하기 위해, 적어도 두 개의 지연 신호 경로를 통한 두 개의 지연 신호 부분의 각 지연 신호 부분이 블록(245)에서 적응적 가중치에 따라 조절될 수 있다. 등화된 출력은 공통 출력으로 결합 되어, 블록(250)에서 무선 신호로부터 바람직하지 않은 부분을 제거할 수 있다. 마지막으로, 임계 결정 기준이 공통 출력에 적용되어, 일 실시예에서 무선 신호로부터 바람직한 부분을 복구할 수 있다(블록(255)).
일부 실시예에서, 간섭 패턴은 채널에서 관측되어, 무선 신호에서 적어도 두 개의 지연 경로를 통해 수신될 수 있는 적어도 두 개의 지연 신호 부분에 따라 실험 추정을 유도할 수 있다. 바람직하지 않은 부분은 무선 신호의 실험 추정에 따라 무선 신호로부터 추출될 수도 있다. 두 개의 지연 신호 부분을 거치는 간섭 패턴의 일시적 변화(transition)를 평균화함으로써, 바람직한 부분이 무선 신호로부터 유도될 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 일치하는 적응적 등화기에 따라 수신기의 상이한 소자 및 신호 흐름은 2중으로 구현될 수 있다. 예컨대, GSM에는, 적응적 등화기, 즉, 2중 안테나, 2중 무선 주파수, 및 최소 평균 자승 오차(MMSE)를 이용한 간섭(예컨대, ISI, CCI, 또는 모두) 감소 또는 소거용 아날로그 단을 포함하는 2중 구조의 등화기가 제공될 수 있다.
특정한 일 실시예에 따르면, 관련 공식 세트는 한정된 길이의 2중 MMSE 선형 등화기, 예컨대, 다중 안테나 적응적 MMSE 등화기(130)에 대해 직접 적용할 수 있는 2중 MMSE 선형 등화기의 일반화로서 예시된다. 그렇게 하는 데 있어서, S0(n)을 시간 n에 전송된 부호라 하고,
(1)
을 전체 버스트(burst)를 통해 수신된 신호의 N개의 이중 안테나 샘플이라 하자.
(2)
라 정의하되, 이 때, d1은 채널 1을 통한 부호 지연이다. S0(n)을
(3)
으로 추정하는 것이 바람직하다.
솔루션에 직접 도달하는 경우는, 대부분 기초적인 직교성 원리
(4)
을 통해서이다.
이 식에서,
(5)
(6)
이고, 이 때
(7)
이다.
솔루션은
(8)
에 의해 주어진다.
만일 2(1+I)개의 희망 및 간섭 신호 채널이 알려지지 않은 상태이면, 수신된 신호 공분산 행렬 R vv 및 전송 수신된 교차 공분산 벡터 r vS0 는 수신된 신호 자체로부터 추정될 수 있다. 공분산 행렬의 성분은
(9)
로서 추정될 수 있다. 실질적으로 바람직한 채널의 구성 성분인 교차 상관 벡터 성분은 통상적인 채널 추정 기법을 사용하여 추정될 수 있으나, 본 연구에서는 용이성을 위해, 알려져 있는 것으로 가정한다. 따라서, 이 경우의 등화기 솔루션은
(10)
에 의해 주어지며, 이 때,은 식 (9)에 따라 추정된 상관 행렬의 역이다. 모든 데이터 블록 후에 이 추정을 반복함으로써, 추적이 수행되고, 등화가 느린 페이딩 및 홉핑(hopping)에 대해 적응적으로 된다.
도 6에 도시한 차트는 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 개의 최소 평균 자승 오차(MMSE) 등화기 기반 수신기의 시뮬레이션된 비트 오차율(BER) 성능을 비교한다. 비트 오차율(BER)은, 예컨대, 채널을 통한 전송 중에, 수신된 전체 비트 수에 상대적으로 오차를 갖는 비트의 백분율로서 정의되며, 대개 10의 마이너스 승(negative power)으로 표현된다. 예컨대, 전송은 10 대 -6의 BER을 전력으로서 가질 수 있으며, 다시 말해, 전송된 전체 1,000,000 비트 중에서 오류가 1비트 있다. 일반적으로, BER은 패킷 또는 다른 데이터 유닛이 오류 때문에 얼마나 자주 재전송되어야 하는지를 나타낸다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 4개의 MMSE 등화기 기반 수신기의 BER 성능이 비교된다. GSM 시나리오를 시뮬레이션함으로써, 157 부호 버스트가 생성되어, 통상적인 전송 가우스 필터에 의해 연속하여 처리되고 페이딩 다중 채널을 통해 전송된다. 수신기에서, 상이한 기점과, 열 잡음을 더한 세기를 갖는 9개의 간섭자는 페이딩 및 ISI 손상된 희망 신호를 증가시킨다. 9 및 12 데시벨(dB) 신호 대 간섭비(SIR)의 전형적인 작동 지점에 대해, 본 발명의 일 실시예와 일치하는 2중 안테나 MMSE 등화기의 성능은 구현 불가능한 완벽한 정보 등화기 수신기에 더욱 근접하여 대략 4dB의 이득을 얻을 수 있음을 보여준다. 추가적인 시뮬레이션 실험에서는 상기 공식에서와 같이, 2중 안테나 MMSE 수신기를 가질 때의 BER 성능이 임의의 단일 안테나 수신기를 가질 때보다 더욱 양호하다는 것이 관측되었다.
본 발명이 제한된 개수의 실시예에 관해 기술되고 있으나, 당업자는 그들로부터의 매우 많은 수정 및 변경을 이해할 것이다. 첨부된 청구범위는 본 발명의 진실한 사상 및 범주 내에 있는 한 그러한 모든 수정 및 변경을 포함한다.

Claims (30)

  1. 채널을 통해, 바람직한 채널에 관련된 바람직한 부분과 상기 바람직한 부분과 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 수신하는 단계와,
    상기 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및 실험 추정 중의 적어도 하나와, 수신된 신호 자동 공분산의 실험 추정에 따라 상기 채널을 적응적으로 등화시킴으로써 상기 신호에서 상기 바람직한 부분을 복구하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호를 수신하는 단계는,
    바람직한 소스로부터 상기 채널의 바람직한 채널 부분을 포함하는 상기 신호의 상기 바람직한 부분을 수신하는 단계와,
    상기 채널을 통해 상기 바람직한 부분에 관한 사전 정보를 수신하여 상기 사전 지식을 유도하는 단계와,
    하나 이상의 간섭 소스로부터 간섭을 포함하는 왜곡된 형태로 상기 신호의 상기 바람직하지 않은 부분을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이를 사용하여, 상기 신호를 적어도 두 개의 지연 경로를 통해 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    신호 버스트(burst)를 통해, 수신 신호의 시공 교차 공분산 행렬 및, 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분과 상기 바람직한 부분에 관한 상기 사전 정보로부터 상기 바람직한 채널을 추정하는 단계와,
    상기 신호 버스트와 실질적으로 동일한 시간 윈도우를 통해, 상기 수신된 신호의 평균화에 기초한 하나 이상의 등화기 계수를 유도하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 등화기 계수에 따라 상기 적어도 두 개의 지연 경로를 통한 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분의 각 지연 신호 부분을 조절하여, 대응하는 등화된 출력을 제공하는 단계와,
    상기 등화된 출력을 공통 출력으로 결합하여 상기 수신된 신호로부터 상기바람직하지 않은 부분을 제거하는 단계와,
    임계 결정 기준을 상기 공통 출력에 적용하여 상기 수신된 신호에서 상기 바람직하지 않은 부분을 복구하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 지연 경로를 통해, 상기 수신된 신호의 적어도 두 개의 지연 신호 부분을 수신하는 단계와,
    상기 채널에서 수신된 신호 패턴을 관측하여 상기 실험 추정을 유도하는 단계와,
    상기 수신된 신호의 상기 실험 추정에 따라 상기 수신으로부터 상기 바람직하지 않은 부분을 추출하는 단계와,
    상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분에 대한 상기 간섭 패턴의 일시적 변화를 평균화하여, 상기 수신된 신호로부터 상기 바람직한 부분을 유도하는 단계와,
    상기 적어도 두 개의 지연 경로를 이용하는 상기 채널 상에서 동작하여, 상기 채널의 평균 작동을 나타내는 측정값을 계산하는 단계와,
    상기 측정값에 따라 상기 수신된 신호를 추정하여 상기 채널을 적응적으로 등화하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바람직한 채널의 상기 실험 추정, 및 상기 수신된 신호 자동 공분산을 주기적으로 반복하여 적응적인 등화를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널을 통해, 상기 수신된 신호의 하나 이상의 데이터 부호를 수신하는 단계와,
    제 1 및 제 2 지연 경로를 통해 평행한, 상기 신호의 적어도 두 개의 실질적으로 동일한 신호 부분에 대해 상기 수신된 신호를 조작하고 평균화함으로써, 상기 수신된 신호의 자동 공분산 행렬과, 상기 수신된 신호 및 상기 전송된 하나 이상의 데이터 부호의 공분산을 추정하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 지연 경로에서 수집된 상기 수신된 신호의 다수의 제 1 샘플 및 상기 제 2 지연 경로에서 수집된 상기 수신된 신호의 다수의 제 2 샘플에 따라 상기 채널의 등화 파라미터를 적응적으로 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바람직하지 않은 부분을 추출하기 위해 2중 수신 모드에서 상기 채널 상에 작용하여 상기 신호의 이득을 증가시키는 단계와,
    상기 수신된 신호로부터 상기 바람직하지 않은 부분을 제거하여, 상기 제 1 및 제 2 지연 경로에서 상기 신호에서 상기 바람직한 부분을 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 프로세서와,
    상기 프로세서에 효과적으로 연결되어, 채널을 통해, 바람직한 채널과 관련된 바람직한 부분 및 상기 바람직한 부분과 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 수신하는 통신 인터페이스와,
    상기 프로세서에 효과적으로 연결되어, 상기 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및 실험 추정 중의 적어도 하나와 상기 수신된 신호 자동 공분산의 실험 추정에 따라 상기 채널을 적응적으로 등화시킴으로써, 상기 신호에서 상기 바람직한 부분을 복구하는 소자를 포함하는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는 적어도 두 개의 안테나를 포함하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 소자는 모뎀(MODEM)인 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 모뎀은 동일 채널 및 부호간 간섭 중의 적어도 하나가 존재할 때 상기 신호를 탐지할 수 있는 등화기를 포함하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 모뎀은 시분할 다중 접속을 갖는 셀룰러 환경에서 동작하여, 각 채널 내의 각 사용자에게 단일 시간 슬롯을 할당함으로써, 간섭 없이 많은 사용자가 단일 주파수 채널에 접속하게 하는 신호의 디지털 전송을 가능하게 하도록 채택된 장치.
  16. 제 11 항에서,
    상기 소자는 비동기 시분할 다중 접속 셀룰러 시스템에서 간섭을 감소시키는 최소 평균 자승 오차(minimum mean square error)에 따라 상기 신호에 대해 블라인드 적응적 시공 등화를 제공하는 적응적 등화기인 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 소자는 또한,
    적어도 두 개의 지연 경로를 통해 상기 수신된 신호의 적어도 두 개의 지연 신호 부분을 수신하고,
    상기 채널에서 상기 수신된 신호 패턴을 관측하여 상기 실험 추정을 유도하고,
    상기 수신된 신호의 상기 실험 추정에 따라 상기 신호로부터 상기 바람직하지 않은 부분을 추출하고,
    상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분을 거쳐 상기 간섭 패턴의 일시적 변화를 평균화하여, 상기 수신된 신호에서 상기 바람직하지 않은 부분을 유도하고,
    상기 적어도 두 개의 지연 경로를 사용하는 상기 채널 상에서 동작하여, 상기 채널의 평균 동작을 나타내는 측정값을 계산하고,
    상기 측정값에 따라 상기 수신된 신호를 추정하여 상기 채널을 적응적으로등화하고,
    상기 바람직한 채널의 상기 실험 추정, 및 상기 수신된 신호 자동 공분산을 주기적으로 반복하여 적응적 등화를 제공하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소자는 또한,
    적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이를 사용하여, 적어도 두 개의 지연 경로를 통해, 상기 신호를 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 수신하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 소자는 또한,
    신호 버스트를 통해, 상기 수신 신호의 시공 교차 공분산 행렬 및, 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분과 상기 바람직한 부분에 관한 상기 사전 정보로부터 상기 바람직한 채널을 추정하고,
    상기 신호 버스트와 실질적으로 동일한 시간 윈도우를 통해, 상기 수신된 신호의 평균화에 기초한 하나 이상의 등화기 계수를 유도하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 소자는 또한,
    하나 이상의 등화기 계수에 따라 상기 적어도 두 개의 지연 경로를 통해 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분의 각 지연 신호를 조절하여, 대응하는 등화된 출력을 제공하고,
    상기 등화된 출력을 공통 출력으로 결합하여, 상기 수신된 신호에서 상기 바람직하지 않은 부분을 제거하고,
    임계 결정 기준을 상기 공통 출력에 적용하여 상기 수신된 신호로부터 상기 바람직한 부분을 복구하는 장치.
  21. 프로세서와,
    채널을 통해, 상기 프로세서에 효과적으로 연결되어 바람직한 채널과 관련된 바람직한 부분과 상기 바람직한 부분과 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 적어도 두 개의 지연 경로를 통해 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 수신하는 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이와,
    상기 프로세서와 상기 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 상기 어레이 모두에 효과적으로 연결되어, 상기 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및 실험 추정 중의 적어도 하나와 수신된 자동 공분산의 실험 추정에 따라 상기 채널을 적응적으로 등화함으로써 상기 신호에서 상기 바람직한 부분을 복구하는 모뎀을 포함하는
    셀룰러 폰.
  22. 제 21 항에 있어서,
    최소 평균 자승 오차에 따라, 상기 신호에 대해 블라인드 적응적 시공 등화를 제공하는 적응적 등화기를 더 포함하는 셀룰러 폰.
  23. 제 22 항에 있어서,
    시분할 다중 접속과 함께 셀룰러 환경에서 상기 신호에 대해 동작하여, 이동 통신용 글로벌 시스템을 위한 네트워크를 통한 일반적인 패킷 무선 서비스를 가능하게 하도록 채택된 셀룰러 폰.
  24. 프로세서와,
    채널을 통해, 상기 프로세서에 효과적으로 연결되어 바람직한 채널과 관련된 바람직한 부분과 상기 바람직한 부분과 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 적어도 두 개의 지연 경로를 통해 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 수신하는 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이와,
    상기 프로세서와 상기 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 상기 어레이 모두에 효과적으로 연결되어, 상기 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및 실험 추정 중의 적어도 하나와 수신된 자동 공분산의 실험 추정에 따라 상기 채널을 적응적으로 등화함으로써 상기 신호에서 상기 바람직한 부분을 복구하는 모뎀을 포함하는
    이동 전화 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    최소 평균 자승 오차에 따라, 상기 신호에 대해 블라인드 적응적 시공 등화를 제공하는 적응적 등화기를 더 포함하는 이동 전화 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    시분할 다중 접속과 함께 셀룰러 환경에서 상기 신호에 대해 동작하여, 이동 통신용 글로벌 시스템을 위한 네트워크를 통한 일반적인 패킷 무선 서비스를 가능하게 하도록 채택된 이동 전화 장치.
  27. 프로세서 기반 시스템이,
    채널을 통해, 바람직한 채널에 관련된 바람직한 부분과 상기 바람직한 부분과 혼합된 바람직하지 않은 부분을 포함한 신호를 수신하고,
    상기 바람직한 채널에 대한 사전 지식 및 실험 추정 중의 적어도 하나와, 상기 수신된 신호 자동 공분산에 대한 실험 추정에 따라, 상기 채널을 적응적으로 등화시킴으로써 상기 신호로부터 상기 바람직한 부분을 복구할 수 있게 하는,
    명령(instruction)을 저장하는 매체를 포함한
    제품(article).
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 프로세서 기반 시스템은 상기 바람직한 채널의 상기 실험 추정과 상기 수신된 신호 자동 공분산을 주기적으로 반복함으로써, 적응적 등화를 채용하는 단계를 포함할 수 있게 하는 명령을 더 저장한 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 프로세서 기반 시스템이 적어도 두 개의 공간적으로 이격된 안테나의 어레이를 사용하여, 적어도 2개의 지연 경로를 통해서, 상기 신호를 적어도 두 개의 지연 신호 부분으로 제공할 수 있게 하는 명령을 더 저장한 제품.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 프로세서 기반 시스템이,
    신호 버스트를 통해, 상기 수신된 신호의 시공 교차 공분산 행렬과, 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분 및 상기 바람직한 부분에 관한 상기 사전 정보로부터 상기 바람직한 채널을 추정하고,
    상기 신호 버스트와 실질적으로 동일한 시간 윈도우를 통해, 상기 수신된 신호의 상기 평균에 기초한 하나 이상의 등화기 계수를 유도하고,
    상기 하나 이상의 등화기 계수에 따라 상기 적어도 두 개의 지연 경로를 통해서 상기 적어도 두 개의 지연 신호 부분의 각 지연 신호 부분을 조절하여 대응하는 등화된 출력을 제공하고,
    상기 등화된 출력을 공통 출력으로 결합하여 상기 수신된 신호로부터 상기 바람직하지 않은 부분을 제거하고,
    임계 결정 기준을 상기 공통 출력에 적용하여 상기 수신된 신호로부터 상기 바람직한 부분을 복구할 수 있게 하는 명령을 더 저장한 제품.
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