KR20050086783A - 수신된 신호의 상관을 최소화하기 위한 장치, 모듈 및프로그램 제품 - Google Patents

수신된 신호의 상관을 최소화하기 위한 장치, 모듈 및프로그램 제품 Download PDF

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Abstract

제 1 개수의 신호를 동시에 수신하는 수단과 다수의 신호 경로를 포함하는 본 발명에 따른 장치는 각각의 가능한 신호 경로에 대해 제 1 개수의 신호 사이의 상관을 결정하는 수단을 포함한다. 이 장치는 또한 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 수신된 제 1 개수의 신호들 사이에 최소 상관 레벨이 있음을 보장하는 신호 경로의 최적의 서브세트를 선택하는 수단을 포함한다.

Description

수신된 신호의 상관을 최소화하기 위한 장치, 모듈 및 프로그램 제품{APPARATUS, MODULE AND COMPUTER PROGRAM FOR MINIMIZING CORRELATION BETWEEN RECEIVED SIGNALS}
본 발명은 제 2 개수의 신호 경로를 이용할 수 있는 제 1 개수의 신호를 동시에 수신하도록 구성된 장치에 관한 것이다.
MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템은 복수의 신호를 동시에 송신 및/또는 수신하도록 구성된다. 이 기술은 무선 링크의 용량을 개선할 수 있는 능력으로 잘 알려져 있다. MIMO 시스템은 안테나 선택에 대한 파라미터로서 CSI(Channel State Information)를 이용하는 안테나 다이버시티 기법을 포함할 수도 있다.
그러나, CSI를 이용하면, CSI가 획득될 수 있기 전에 수신된 신호가 먼저 처리되어야 한다는 문제점이 있다. 이것은, 수신된 신호가 (빠르게) 변하는 환경에 노출되는 경우 다이버시티 방식의 응답 속도를 떨어뜨리거나 심지어 방해할 수도 있는 시간 소모적인 프로세스일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 일례를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 4는 상관 매트릭스의 결정 요소(determant)를 계산하기 위한 일실시예를 도시한 도면.
도 5는 상관 매트릭스의 결정 요소를 계산하기 위한 다른 실시예를 도시한 도면.
따라서, 본 발명의 목적은 빠르게 변하는 환경에 적절히 대응할 수 있는 안테나 다이버시티 방식을 갖는 장비를 제공하는 것이다. 이것은 본 발명에 따라서, 제 1 개수의 신호를 동시에 수신하는 수단과, 제 1 개수보다 더 많은 제 2 개수의 가능한 신호 경로와, 가능한 신호 경로의 각각에 대해 제 1 개수의 신호 사이의 상관을 결정하는 수단과, 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 수신된 제 1 개수의 신호들 사이에 최소 상관을 갖는 신호 경로의 최적의 서브세트를 선택하는 수단을 포함하는 장치에 의해 실현된다.
이동 장치, (휴대형) 컴퓨터 또는 기지국과 같은 장치는 신호 처리량과 같은 최적의 전송 특성을 제공하는 최적의 신호 경로를 선택하는 표준으로서 수신된 신호의 상관을 이용한다. 이것은 먼저 모든 가능한 경로에 대해 수신된 신호를 계산한 후에 수신된 신호 사이에 가장 낮은 상관을 갖는 경로를 선택함으로써 달성된다.
수신된 신호 사이의 상관의 계산은, 입력으로서 수신된 신호를 직접 사용하여, 즉 복조할 필요 없이 RF 영역에서 직접 행해질 수 있다. 이것은 빠른 솔루션을 보장한다. 실제로, 상관은 베이스 밴드 및 디지털 영역에서 계산될 수 있으며, 유연한 솔루션이 되는 다목적 표준이다. 파라미터로서 상관을 이용하는 다른 이점은 상관의 계산을 위해 CSI를 사용하는 경우에 요구되는 특별한 심벌이 요구되지 않는다는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터에 기초한 적절한 상관이 상관 매트릭스의 결정 요소가 될 수 있다. 상관 매트릭스는 수신된 신호의 상관 및 외적과 관련된 계수를 포함한다. 이 매트릭스의 결정 요소는 수신된 신호 사이의 상관의 레벨의 표시인 파라미터를 제공한다. 결정 요소의 낮은 값은 높은 상관 레벨을 나타내는 반면에 높은 값은 낮은 상관 레벨을 나타낸다. 분명히, 상관이 낮을수록 전체 성능은 더 양호하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상관 기반의 파라미터는 신호의 상관이 허용될 수 있는 범위 내에 있는 지의 여부를 확인하기 위해 임계치와 비교될 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 성능은 가용성 및 풍부한 산란 환경과 같은 환경적 조건에 크게 의존한다. 그러나, 양호하지 못한 환경 하에서, 본 발명에 따른 장치의 성능은 단일 안테나를 사용하는 장치의 성능보다 떨어질 수도 있다. 임계치는 기본적으로 신호 처리량의 최대 허용가능한 악화 레벨을 나타낸다. 따라서, 상관을 이 임계치와 비교함으로써, 장치는 신뢰할 수 있는 데이터 전송이 여전히 가능한 지의 여부를 판정할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들은 이하에서 설명하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 랩탑과 같은 장치(10)의 일례를 도시한 것이다. 랩탑(10)은 LAN 또는 WAN과 같은 네트워크에 접속된다. 이 목적을 위해 랩탑은 다수의 안테나(12)를 구비한다. 이들 안테나(12)는 안테나(16)를 구비한 기지국(14)과 신호(S1, S2)를 교환한다. 랩탑은 신호(S1, S2)보다 더 많은 수의 안테나(12)를 포함한다. 장치(10)는 안테나(12)로부터 두 개의 안테나로 이루어진 최적의 세트를 선택하여 최적의 신호(S1, S2) 처리량을 보장하도록 구성된다. 마찬가지로, 기지국(14)은 또한 최적의 안테나 세트를 선택하도록 유사한 알고리즘을 가질 수 있다. 이 예에서, 안테나의 수와 신호의 수는 단지 예시적인 것으로, 원격 통신 분야의 당업자라면 다른 구성이 마찬가지로 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제 1 실시예를 도시한 것이다. 도 2에서, 신호(S1, S2)는 네 개의 안테나(20)에 의해 수신될 수 있다. 라우팅된 신호(S1, S2)는 S1' 및 S2'로 표시되어 있다. 신호(S1)는 다양한 경로(24)를 지날 수 있다. 마찬가지로 S2가 지나는 수많은 경로도 존재한다(여기서는 도시되어 있지 않음). 경로 선택 수단(22)을 이용하면, 각각의 가능한 경로(24)를 선택할 수 있다. 상관 수단(26)의 기능은 2가지다. 첫째로 상관 수단(26)은 S1 및 S2에 의해 선택된 가능한 경로의 각각에 대해 신호(S1', S2') 사이의 상관을 계산한다. 둘째로 상관 수단(26)은 최적의 경로, 즉, S1'과 S2' 사이의 상관을 최소화하는 경로를 결정하고, 실제 경로 선택을 위해 경로 선택 수단(22)으로 최적의 경로를 통신한다.
도 3은 본 발명에 따른 제 2 실시예를 도시하고 있다. 도 3에서, 처리 수단(30)이 안테나(20)와 경로 선택 수단(22) 사이에 삽입되었다. 처리 수단은 예를 들어 저잡음 증폭기, 복조기, 필터, 자동 이득 제어 소자 및 RF, IF, BB 또는 디지털 영역에서 사용될 수 있는 아날로그-디지털 변환기를 포함한다.
n 개의 상이한 신호 사이의 상관을 결정하는 상관 매트릭스는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서 σii는 자동 상관 요소이고, σij는 교차 상관 요소이다.
RF 영역 σii은 다음과 같이 계산될 수 있다.
여기서 σij는 실수부와 허수부로 분할된다.
여기서 τ=Tc/4이고, Tc는 캐리어 주기이다.
도 4는 rRF1(t) 및 rRF2(t)로 표시되는 RF 영역 내의 두 신호 r1(t) 및 r2(t)에 대한 상관 매트릭스의 결정 요소를 계산하도록 구성된 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 것이다.
RF 영역에서, 수신된 정보 신호 rRF1(t) 및 rRF2(t)는 결정 요소의 계산을 위한 선택 수단에 대한 입력이다. σ11은 먼저 곱셈기(60)를 사용하여 rRF1(t)를 제곱한 다음에 제 1 적분기(62)를 사용하여 적분을 함으로서 계산된다. σ22는 먼저 곱셈기(78)를 사용하여 r2(t)를 제곱한 다음에 적분기(80)를 사용하여 적분을 함으로서 계산된다. 곱 σ11σ22는 곱셈기(82)를 사용하여 σ11와 σ22를 곱셈하는 것에 의해 계산된다. |σ12|2은 Re(σ12)2+Im(σ12)2이다. Re(σ12)2은 곱셈기(64)를 사용하여 rRF1(t) 및 rRF2(t)를 곱셈한 다음에 적분기(66)를 사용하여 적분하고 곱셈기(68)를 사용하여 신호를 제곱하는 것에 의해 계산된다. Im(σ12)2은 지연 회로(70)를 사용하여 r2(t)를 기간(τ) 동안 지연시키고, 곱셈기(72)를 사용하여 rRF1(t)를 곱셈하고, 적분기(74)를 사용하여 적분하고, 곱셈기(76)를 사용하여 제곱하는 것에 의해 계산된다. 마지막으로 |σ12|2은 가산기(84)를 사용하여 Re(σ12)2와 Im(σ12)2를 덧셈함으로써 계산된다. 결정 요소는 감산기(86)에 의해 σ11σ22로부터 |σ12|2을 감산함으로써 계산된다.
베이스 밴드 레벨에서, 정보 신호가 동위상 및 직교 성분으로 복조된다는 사실로 인해 σii와 σij를 계산하는 공식은 다른 형태를 취할 수도 있다. 이 경우에, 베이스 밴드 내의 정보 신호 ri(t)는 rBBi(t)=rIi(t)+j*rQi(t)로 표현될 수 있다. 따라서 σii와 σij는 다음과 같이 계산될 수 있다.
도 5는 r1(t) 및 r2(t)가 rBB1(t) 및 rBB2(t)로 표시되는 베이스 밴드 영역 내의 두 신호 r1(t) 및 r2(t)에 대한 상관 매트릭스의 결정 요소를 계산하도록 구성된 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것이다.
σ11와 σ22는 도 5의 상부에서 계산된다. σ11은 곱셈기(108, 110)를 사용하여 먼저 rI1(t) 및 rQ1(t)를 제곱하고 그 다음에 적분기(116, 118)를 사용하여 제곱한 신호의 적분을 함으로써 계산된다. σ11은 가산기(124)를 사용하여 이들 적분된 신호를 더함으로써 획득된다. σ22를 계산하기 위해, 곱셈기(112, 114)를 사용하여 신호 rI2(t) 및 rQ2(t)를 제곱한 다음에 적분기(120, 122)를 사용하여 적분한다. σ22는 가산기(126)를 사용하여 이들 적분된 신호를 서로 더함으로써 획득된다. 곱셈기(128)를 사용하여 σ11와 σ22를 곱셈하여 σ11σ22를 획득한다. |σ12|2의 계산은 σ12가 r1(t) 및 r2(t)의 I 및 Q 부분의 몇몇 외적(cross product)을 포함하기 때문에 다소 더 복잡하다. 총 σ12는 네 개의 외적, 즉 rI1(t)*rI2(t), rQ1(t)*rQ2(t), rI2(t)*rQ1(t), rI1(t)*rQ2(t)을 포함한다.
rI1(t)*rI2(t)는 곱셈기(138)에 의한 rI1(t)와 rI2(t)의 곱셈에 의해 계산된다.
rQ1(t)*rQ2(t)는 곱셈기(140)에 의한 rQ1(t)와 rQ2(t)의 곱셈에 의해 계산된다.
rI2(t)*rQ1(t)는 곱셈기(142)에 의한 rI2(t)와 rQ1(t)의 곱셈에 의해 계산된다.
rI1(t)*rQ2(t)는 곱셈기(146)에 의한 rI1(t)와 rQ2(t)의 곱셈에 의해 계산된다.
그 후에 모든 외적은 적분기(148, 150, 154, 156)에 의해 각각 적분된다. 가산기(152)에 의해 적분기(148, 150)의 출력이 서로 더해지고, 곱셈기(160)에 의해 그 결과가 제곱된다. 적분기(154, 156)의 출력은 감산기(158)에 의해 서로로부터 감산되고 그 다음에 곱셈기(168)에 의해 제곱된다. 마지막으로 가산기(164)에 의해 곱셈기(160, 162)의 출력을 함께 더하여 |σ12|2가 획득된다. 감산기(166)에 의해 σ11σ22로부터 |σ12|2를 감산하면 상관 매트릭스의 결정 요소가 생성된다.
디지털 영역에서는 σii 및 σij가 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, rDi[n]은 디지털화된 정보 신호이고, N은 심벌 수에 대응한다. 디지털 영역 내의 결정 요소의 계산은 여기에 나타나지 않는다.

Claims (8)

  1. 제 1 개수의 신호를 동시에 수신하는 수단과,
    상기 제 1 개수보다 더 많은 제 2 개수의 가능한 신호 경로와,
    상기 가능한 신호 경로의 각각에 대해 상기 제 1 개수의 신호 사이의 상관을 결정하는 수단과,
    상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 상기 수신된 제 1 개수의 신호들 사이에서 최소 상관을 갖는 신호 경로의 최적의 서브세트를 선택하는 수단을 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관을 결정하는 수단은 파라미터로서 상관 매트릭스의 결정 요소를 사용하여 상기 광관을 결정하도록 구성되는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로 각각은 안테나를 포함하는
    장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로 각각은 처리 수단을 포함하는
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관을 선택하는 수단은 상기 상관과 임계치를 비교하도록 구성되는
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상관을 결정하는 수단은 또한 상기 상관을 반복적으로 결정하도록 구성되고, 상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 상기 최적의 서브세트를 선택하는 수단은 또한 상기 최적의 서브세트를 반복적으로 선택하도록 구성되는
    장치.
  7. 제 1 개수보다 더 많은 제 2 개수의 가능한 신호 경로를 이용할 수 있는 상기 제 1 개수의 신호를 동시에 수신하도록 구성되는 장치에 사용하기 위한 모듈로서,
    상기 가능한 신호 경로의 각각에 대해 상기 제 1 개수의 신호 사이의 상관을 결정하는 수단과,
    상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 상기 수신된 제 1 개수의 신호들 사이에 최소 상관을 갖는 신호 경로의 최적의 서브세트를 선택하는 수단을 포함하는
    모듈.
  8. 제 1 개수보다 더 많은 제 2 개수의 가능한 신호 경로를 이용할 수 있는 상기 제 1 개수의 신호를 동시에 수신하도록 구성되는 장치에 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 가능한 신호 경로의 각각에 대해 상기 제 1 개수의 신호 사이의 상관을 결정하고,
    상기 제 2 개수의 가능한 신호 경로로부터 상기 수신된 제 1 개수의 신호들 사이에 최소 상관을 갖는 신호 경로의 최적의 서브세트를 선택하도록 구성되는
    컴퓨터 프로그램 제품.
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