KR20050039917A - Apparatus for detecting multiuser and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 멀티유저 검출 장치 및 방법은, 스위칭 기법을 적용하여, 배경 잡음이 큰 경우에는 정합 필터 방식을 사용하고, 사용자 간섭 신호가 큰 경우에는 역상관기 방식을 사용함으로써, 수신기의 비트오류율을 감소시키는 동시에 연산량을 줄일 수 있는 멀티유저 검출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The multi-user detection apparatus and method of the present invention reduces the bit error rate of the receiver by applying a switching technique, by using a matching filter method when the background noise is large, and by using a decorrelator method when the user interference signal is large. It is an object of the present invention to provide a multi-user detection apparatus and method that can reduce the amount of computation at the same time.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과 데이터를 출력하는 정합 필터 모드를 통하여 사용자 데이터에 의한 결과 데이터가 산출되는 결과데이터산출단계; 상관 관계에 따른 상관 계수와 상기 사용자 데이터의 진폭을 이용하여 결정한 간섭 신호 판정 값과 상기 결과 데이터를 비교하여 어느 쪽이 큰지 여부를 판정하는 비교단계; 및 상기 간섭 신호 판정 값보다 상기 결과 데이터가 큰 경우에는 상기 정합 필터 모드를 수행한 후, 상기 비교단계로 진행하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a result data calculation step of calculating the result data by the user data through a matched filter mode for outputting the matched result data using the correlation; A comparison step of determining which one is larger by comparing an interference signal determination value determined using a correlation coefficient according to a correlation and an amplitude of the user data and the result data; And if the result data is larger than the interference signal determination value, performing the matched filter mode and then proceeding to the comparison step.
Description
본 발명은 멀티유저 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 다수의 사용자가 존재하는 동기식 통신 환경에서 원하는 사용자의 데이터를 복조하는 멀티유저 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multiuser detection apparatus and method, and more particularly, to a multiuser detection apparatus and method for demodulating data of a desired user in a synchronous communication environment in which a plurality of users exist.
기존의 CDMA용 검출 장치로는, 정합필터 검출 장치, 최적 다중 사용자 검출 장치, 상관제거 검출 장치, 병렬 간섭 검출 장치 등이 제안된 바 있다.As a conventional CDMA detection device, a matched filter detection device, an optimum multi-user detection device, a correlation cancellation detection device, a parallel interference detection device, and the like have been proposed.
설명의 편의상 사용자간의 심볼 동기식(symbol synchronous)이고 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 채널 모델을 채택하여 설명한다. 따라서, 진폭행렬의 원소는 모두 실수이고 양수이다. 일반적인 CDMA 채널은 사용자간의 심볼지연이 임의적으로 발생하는 심볼 비동기식(symbol asynchronous)이고 진폭행렬이 복소수 원소를 갖게 되나, 여기서는 설명의 편의상 실수 모델을 채택하도록 한다.For convenience of explanation, the description is made by adopting a symbol synchronous and additive white Gaussian noise (AWGN) channel model between users. Thus, the elements of the amplitude matrix are all real and positive. A typical CDMA channel is symbol asynchronous, where symbol delay between users occurs arbitrarily, and the amplitude matrix has complex elements. However, for convenience of explanation, a real model is adopted.
먼저, 정합 필터 검출 장치에 관하여 설명하면 아래와 같다.First, a matched filter detection device will be described below.
K명의 다중 사용자 채널에서 사용자 k의 정합필터 검출 장치 출력은 매트릭스 형태인 하기 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The output of the matched filter detection device of user k in K multi-user channels may be expressed as the following equation in matrix form.
상기 수학식 1에 따른 매트릭스의 k번째 행은 하기 수학식과 같다.The k-th row of the matrix according to Equation 1 is as follows.
여기서, h는 사용자 신호의 크기를 나타내는 진폭, d는 사용자 신호들의 데이터, γ는 상관값, n은 배경 잡음이다.Here, h is an amplitude representing the magnitude of the user signal, d is data of the user signals, γ is a correlation value, and n is background noise.
그러면, 심볼 결정값은 다음 수학식처럼 주어진다.Then, the symbol decision value is given by the following equation.
도 1에 k명의 사용자가 있는 간단한 정합필터 수신기의 구조를 나타내었다.Figure 1 shows the structure of a simple matched filter receiver with k users.
이러한 종래의 정합필터 수신기는, 사용자 신호를 입력받아 상관 관계를 이용하여 정합된 결과값을 출력하는 복수개의 정합필터 검출부(111~113); 및 정합필터 검출부(111~113)의 출력값을 가지고 미리 정해진 임계치(0)에 따라 -1 또는 1의 값으로 결정하는 복수개의 심볼 결정부(121~123)를 포함한다.The conventional matched filter receiver includes: a plurality of matched filter detectors 111 to 113 for receiving a user signal and outputting a matched result using correlation; And a plurality of symbol determiners 121 to 123 having output values of the matched filter detectors 111 to 113 and determining the value as -1 or 1 according to a predetermined threshold value 0.
이와 같은 정합필터 수신기는 상기 수학식 2에서 알 수 있듯이 두 번째 항(다른 사용자의 간섭 신호)의 값이 첫 번째 항의 값에 간섭신호로 작용하는 결과를 낳는다. 따라서, 채널의 배경잡음 nk가 아무리 작더라도 수신기의 성능은 다중 사용자의 존재로 인해 발생하는 간섭신호에 영향을 받게 된다. 두 번째 항의 값은 사용자 코드간의 상관값 γ에 많이 의존한다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다른 사용자 코드간의 상관값이 작을수록 다중사용자 간섭신호인 상기 수학식 2의 두 번째항이 작아져서 좋은 성능을 나타내게 된다. 그러나, 상관값이 작은 코드를 선택하더라도 사용자 수가 많아지면 간섭신호가 커지기 때문에 정합필터 수신기의 성능은 나빠지게 되며, 더구나 동시에 통화하는 사용자 신호 중 무선채널 페이딩에 의해 신호의 크기가 커지면 같은 셀내의 신호의 크기가 작은 사용자는 간섭신호를 더 크게 받게되는 문제점이 있었다.As shown in Equation 2, such a matched filter receiver produces a result of the value of the second term (an interference signal of another user) acting as an interference signal to the value of the first term. Therefore, no matter how small the background noise n k of the channel is, the performance of the receiver is affected by the interference signal caused by the presence of multiple users. It is easy to see that the value of the second term depends a lot on the correlation value γ between user codes. The smaller the correlation value between different user codes, the smaller the second term of Equation 2, which is a multi-user interference signal, and thus shows good performance. However, even if a code having a small correlation value is selected, the interference signal increases as the number of users increases, so that the performance of the matched filter receiver becomes worse. The smaller the size of the user has a problem that the interference signal is larger.
상술한 바와 같이, 정합필터 검출기는 그 구조의 단순함으로 인해 지금까지 운용되어온 대부분의 CDMA 시스템의 수신기로 채택되었으나, 가입자 수가 늘어나고 더욱 더 고품질의 서비스를 요구하는 차세대 이동통신 시스템에서는 고전적인 정합필터 수신기가 갖는 상기 문제점을 개선하지 않으면 안된다. 따라서, 상기 정합필터 수신기의 문제점을 개선하기 위하여 다중 사용자 검출기로서 역상관기(decorrelator)를 사용하는 기술이 연구되었다.As described above, the matched filter detector has been adopted as a receiver of most CDMA systems that have been operated so far due to its simple structure, but it is a classic matched filter receiver in a next generation mobile communication system that requires more subscribers and requires higher quality service. This problem must be improved. Therefore, in order to improve the problem of the matched filter receiver, a technique of using a decorrelator as a multi-user detector has been studied.
도 2는 종래의 역상관기(decorrelator)를 사용하는 수신기를 나타낸 블록도로서, 이러한 종래의 수신기는, 사용자 신호를 입력받아 상관 관계를 이용하여 정합된 결과값을 출력하는 복수개의 정합필터 검출부(211~213); 복수개의 정합필터 검출부(211~213)에 역상관 계수를 적용하는 역상관부(220); 및 역상관부(220)의 출력값을 가지고 미리 정해진 임계치(0)에 따라 -1 또는 1의 값으로 결정하는 복수개의 심볼 결정부(231~233)를 포함한다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a receiver using a conventional decorrelator. The conventional receiver includes a plurality of matched filter detectors 211 that receive a user signal and output a matched result using correlation. 213); An inverse correlation unit 220 that applies an inverse correlation coefficient to the plurality of matched filter detection units 211 to 213; And a plurality of symbol determination units 231 to 233 having an output value of the decorrelator 220 and determining a value of -1 or 1 according to a predetermined threshold value 0.
여기서, 상술한 역상관부(220)의 출력값은 매트릭스값으로 하기 수학식과 같다.Here, the above-described output value of the decorrelator 220 is a matrix value and is represented by the following equation.
여기서, 상관 매트릭스 R의 역매트릭스를 구하고, 이를 복수개의 정합필터 검출부(211~213)의 출력에 곱하게 되는데, 이 기술은 현재보다 훨씬 더 많은 연산량을 필요로 하고, 사용자 수가 증가함에 따라 그 연산량이 기하급수적으로 증가하는 문제점이 있다. 또한, 역상관기(decorrelator)를 이용한 신호처리는 배경 잡음()을 증가시키기 때문에, 다른 사용자의 간섭 신호는 작고 배경 잡음은 큰 경우 오히려 정합필터 검출기보다 성능이 떨어지는 문제점이 있다.Here, the inverse matrix of the correlation matrix R is obtained and multiplied by the outputs of the plurality of matched filter detectors 211 to 213. This technique requires much more computational quantity than the present, and the computational quantity as the number of users increases. There is an exponentially increasing problem. In addition, the signal processing using a decorrelator is the background noise ( Since the interference signal of the other user is small and the background noise is large, the performance is lower than that of the matching filter detector.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 스위칭 기법을 적용하여, 배경 잡음이 큰 경우에는 정합 필터 방식을 사용하고, 사용자 간섭 신호가 큰 경우에는 역상관기 방식을 사용함으로써, 수신기의 비트오류율을 감소시키는 동시에 연산량을 줄일 수 있는 멀티유저 검출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention devised to solve the above problems, by applying a switching technique, by using a matched filter method when the background noise is large, and the decorrelator method when the user interference signal is large, thereby reducing the bit error rate of the receiver It is an object of the present invention to provide a multi-user detection apparatus and method that can reduce the amount of computation at the same time.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 멀티유저 검출 장치는, 스위칭 신호에 따라 사용자 데이터의 경로를 스위칭하는 스위칭부; 상기 사용자 데이터를 입력받으면, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과 데이터를 출력하는 정합 필터부; 상기 사용자 데이터를 입력받으면, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과값을 생성하고, 이 결과값에 역상관 계수를 적용하여 적용된 결과 데이터를 출력하는 역상관부; 및 상기 상관 관계에 따른 상관 계수와 상기 사용자 데이터의 진폭을 이용하여 간섭 신호 판정 값을 결정하고, 상기 간섭 신호 판정값보다 상기 결과 데이터가 큰 경우에는 상기 정합 필터부로 도통시키도록 하는 상기 스위칭 신호를 생성하고, 상기 간섭 신호 판정값보다 상기 결과 데이터가 크지 않은 경우에는 상기 역상관부로 도통시키도록 하는 상기 스위칭 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, the multi-user detection device of the present invention, the switching unit for switching the path of the user data in accordance with the switching signal; A matching filter unit outputting matched result data using correlations when receiving the user data; An inverse correlation unit configured to generate a matched result value by using correlation when the user data is input, and output the result data by applying a correlation coefficient to the result value; And determining the interference signal determination value using the correlation coefficient according to the correlation and the amplitude of the user data, and when the result data is larger than the interference signal determination value, conducting the switching signal to conduct to the matching filter unit. And a controller configured to generate the switching signal to conduct to the decorrelator when the result data is not larger than the interference signal determination value.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 멀티유저 검출 방법은, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과 데이터를 출력하는 정합 필터 모드를 통하여 사용자 데이터에 의한 결과 데이터가 산출되는 결과데이터산출단계; 상관 관계에 따른 상관 계수와 상기 사용자 데이터의 진폭을 이용하여 결정한 간섭 신호 판정 값과 상기 결과 데이터를 비교하여 어느 쪽이 큰지 여부를 판정하는 비교단계; 및 상기 간섭 신호 판정 값보다 상기 결과 데이터가 큰 경우에는 상기 정합 필터 모드를 수행한 후, 상기 비교단계로 진행하는 단계를 포함한다.In addition, the multi-user detection method of the present invention to achieve the above object, the result data calculation step of calculating the result data by the user data through a matched filter mode for outputting the matched result data using the correlation; A comparison step of determining which one is larger by comparing an interference signal determination value determined using a correlation coefficient according to a correlation and an amplitude of the user data and the result data; And if the result data is larger than the interference signal determination value, performing the matched filter mode and then proceeding to the comparison step.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티유저 검출 장치를 나타낸 블록도로서, 이러한 본 발명의 멀티유저 검출 장치는, 스위칭부(310), 정합 필터부(320), 역상관부(330), 제어부(340) 및 데이터 심볼 결정부(350)를 포함한다.First, Figure 3 is a block diagram showing a multi-user detection device according to an embodiment of the present invention, the multi-user detection device of the present invention, the switching unit 310, matching filter unit 320, the decorrelating unit 330 ), A controller 340, and a data symbol determiner 350.
스위칭부(310)는, 사용자 데이터를 입력받고, 스위칭 신호에 따라 상기 사용자 데이터의 경로를 스위칭 하는 역할을 한다.The switching unit 310 receives user data and plays a role of switching the path of the user data according to a switching signal.
또한, 정합 필터부(320)는, 상기 스위칭부(310)로부터 상기 사용자 데이터를 입력받으면, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과 데이터를 출력하는 역할을 한다.In addition, the matching filter unit 320, when receiving the user data from the switching unit 310, serves to output the matched result data using a correlation.
한편, 역상관부(330)는, 상기 스위칭부(310)로부터 상기 사용자 데이터를 입력받으면, 상관 관계를 이용하여 정합된 결과값을 생성하고, 이 결과값에 역상관 계수를 적용하여 적용된 결과 데이터를 출력하는 역할을 한다.On the other hand, the decorrelator 330, upon receiving the user data from the switching unit 310, generates a matched result value using a correlation, and applies the result data applied by applying a correlation coefficient to the result value. It plays a role of outputting.
또한, 제어부(340)는, 하기 수학식에 따라 간섭 신호 판정 값()보다 가 큰 경우에는 상기 정합 필터부(320)로 도통시키도록 하는 상기 스위칭 신호를 생성하고, 상기 간섭 신호 판정 값()보다 가 크지 않은 경우에는 상기 역상관부(330)로 도통시키도록 하는 상기 스위칭 신호를 생성하는 역할을 한다.In addition, the control unit 340, the interference signal determination value ( )see If is large, generate the switching signal for conducting to the matched filter unit 320, and the interference signal determination value ( )see If not large, it serves to generate the switching signal for conducting to the decorrelator 330.
여기서, h는 사용자 신호의 크기를 나타내는 진폭, γ는 상관값이다. 이 때, α값은 0초과 1미만의 값으로써, 배경 잡음과 연산량에 따라 조정될 수 있다. 예를 들면, 배경 잡음이 크거나 연산량이 너무 많은 경우에는 α값을 영에 가깝게 조정해서 상기 정합 필터부(320)를 더 많이 이용하도록 하고, 그렇지 않은 경우에는 α값을 1에 가깝게 조정해서 상기 역상관부(330)가 자주 이용될 수 있도록 한다.Here, h is an amplitude representing the magnitude of the user signal, and γ is a correlation value. In this case, the α value is a value greater than 0 and less than 1, and may be adjusted according to the background noise and the calculation amount. For example, when the background noise is large or the amount of calculation is too large, the value of α is adjusted to zero to use the matching filter 320 more. Otherwise, the value of α is adjusted to 1 to adjust the value of α. The decorrelator 330 is often used.
또한, 데이터 심볼 결정부(350)는, 상기 정합 필터부(320) 또는 상기 역상관부(330)의 출력값을 가지고 미리 정해진 임계치(0)에 따라 -1 또는 1의 값으로 결정하는 역할을 한다.In addition, the data symbol determiner 350 has an output value of the matched filter unit 320 or the decorrelator 330 and determines a value of −1 or 1 according to a predetermined threshold value 0.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티유저 검출 방법을 나타낸 동작흐름도로서, 이에 관하여 설명하면 다음과 같다.4 is an operation flowchart showing a multi-user detection method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 사용자 데이터가 정합 필터부(320) 또는 역상관부(330)로 입력되어 결과 데이터가 산출된다(S401).First, the user data is input to the matched filter unit 320 or the decorrelator 330 to calculate the result data (S401).
그 후, 상기 결과데이터산출단계(S401)에 의한 상기 결과 데이터에 의하여 α값을 결정한다(S402). 여기서, 상기 α값은 0초과 1미만의 값으로써, 배경 잡음과 연산량에 따라 조정될 수 있다. 예를 들면, 배경 잡음이 크거나 연산량이 너무 많은 경우에는 α값을 영에 가깝게 조정해서 상기 정합 필터부(320)를 더 많이 이용하도록 하고, 그렇지 않은 경우에는 α값을 1에 가깝게 조정해서 상기 역상관부(330)가 자주 이용될 수 있도록 한다.After that, the α value is determined based on the result data by the result data calculation step S401 (S402). Here, the α value is a value greater than 0 and less than 1, and may be adjusted according to background noise and calculation amount. For example, when the background noise is large or the amount of calculation is too large, the value of α is adjusted to zero to use the matching filter 320 more. Otherwise, the value of α is adjusted to 1 to adjust the value of α. The decorrelator 330 is often used.
그 후, 하기 수학식에 따른 간섭 신호 판정 값()과 를 비교하여 어느 쪽이 큰지 여부를 판정한다(S403).Then, the interference signal determination value according to the following equation ( )and It is determined whether the one is larger by comparing with (S403).
[수학식 5][Equation 5]
이 때, 상기 간섭 신호 판정 값()보다 가 큰 경우에는 상기 정합 필터부(320)로 도통시키도록 하여 하기 식에 따른 정합 필터 모드를 수행한다(S404).At this time, the interference signal determination value ( )see If is large, conduct the matched filter mode according to the following equation by conducting to the matched filter unit 320 (S404).
[수학식 1][Equation 1]
한편, 상기 간섭 신호 판정 값()보다 가 크지 않은 경우에는 상기 역상관부(330)로 도통시키도록 하여 하기 식에 따른 역상관 모드를 수행한다(S405).On the other hand, the interference signal determination value ( )see If it is not large, it is made to conduct to the decorrelating unit 330 to perform the decorrelating mode according to the following equation (S405).
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 도 4에는 정합 필터 모드 수행(S404) 또는 역상관 모드 수행(S405)후 비교 단계(S403)로 진행하는 예를 들고 있으나, 정합 필터 모드 수행(S404) 또는 역상관 모드 수행(S405)후 α값결정단계(S402)로 진행할 수도 있으며 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.Here, although FIG. 4 illustrates an example of performing a matched filter mode (S404) or performing a decorrelating mode (S405), and then proceeding to a comparing step (S403), after performing a matched filter mode (S404) or performing a decorrelating mode (S405). It is also possible to proceed to the α value determination step (S402) and the scope of the present invention is not limited thereto.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawings shown.
본 발명은 스위칭 기법을 적용하여, 배경 잡음이 큰 경우에는 정합 필터 방식을 사용하고, 사용자 간섭 신호가 큰 경우에는 역상관기 방식을 사용함으로써, 수신기의 비트오류율을 감소시키는 동시에 연산량을 줄일 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, by using a switching method, a matching filter method is used when the background noise is large and an decorrelator method is used when the user interference signal is large, thereby reducing the bit error rate of the receiver and reducing the amount of computation. There is this.
도 1에 k명의 사용자가 있는 간단한 정합필터 수신기를 나타낸 블록도,A block diagram showing a simple matched filter receiver with k users in FIG.
도 2는 종래의 역상관기를 사용하는 수신기를 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing a receiver using a conventional decorrelator;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티유저 검출 장치를 나타낸 블록도,3 is a block diagram showing a multi-user detection apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티유저 검출 방법을 나타낸 동작흐름도.Figure 4 is a flow chart showing a multi-user detection method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
310 : 스위칭부 320 : 정합 필터부310: switching unit 320: matching filter unit
330 : 역상관부 340 : 제어부330: decorrelating unit 340: control unit
350 : 데이터 심볼 결정부350: data symbol determination unit
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- 2003-10-27 KR KR1020030074993A patent/KR100598044B1/en not_active IP Right Cessation
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| CN1953343B (en) * | 2005-10-18 | 2010-12-08 | 大唐移动通信设备有限公司 | A method to check soft bit of output generated channel encoder by linear joint detection |
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120604 Year of fee payment: 7 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130530 Year of fee payment: 8 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |