KR20080091507A

KR20080091507A - 심볼-레벨 적응 방법, 메모리, 적응 등화기 및 직교 ｃｄｍａ 수신기

Info

Publication number: KR20080091507A
Application number: KR1020087021460A
Authority: KR
Inventors: 아메트 바스터그; 피에르 데마즈
Original assignee: 엔엑스피 비 브이
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-10-13
Also published as: US20090028124A1; CN101379721B; EP1985027A1; KR101029413B1; JP2009525662A; WO2007088516A1; JP4822143B2; US8462756B2; CN101379721A

Abstract

등화기의 적어도 하나의 계수를 적응시키는 심볼-레벨 적응 방법에 관한 것으로, 이 심볼-레벨 적응 방법은, a) 등화기 계수 값을 계산하는 적응 알고리즘을 실행하되, 상기 적응 알고리즘은 계산된 계수 값이 최적의 솔루션에 얼마나 가까운지를 판정하는 조정가능 파라미터를 구비하는 단계와, b) 두 개의 연속 시점(t_A,t_B) 사이에서 정확히 중간에 위치한 중간 시점(t_△)에서 계산된 계수 값에 따라 등화기 계수의 값을 수정하되, 시점(t_A,t_B)은 각각 파일럿 심볼 주기의 시작과 종료에 대응하는 단계와, c) 시점(t_B) 이전에 수신되는 또는 시점(t_A) 이래로 이미 수신된 칩의 개수를 나타내는 수(△)에 따라 조정가능한 파라미터의 값을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

심볼-레벨 적응 방법, 메모리, 적응 등화기 및 직교 ＣＤＭＡ 수신기{A SYMBOL-LEVEL ADAPTATION METHOD FOR EQUALIZER COEFFICIENTS, MEMORY, EQUALIZER AND RECEIVER FOR IMPLEMENTING THE METHOD}

본 발명은 등화기 계수에 대한 심볼-레벨 적응 방법, 이 방법을 구현하는 메모리, 등화기 및 수신기에 관한 것이다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 용어는 UMTS(범 이동 원격통신 시스템)와 같은 CDMA(코드 분할 다중 접속) 통신 시스템과 관련된 3GPP(Third Generation Partnership Project) 표준에 정의되어 있는 것에 대응한다.

CDMA 통신 시스템에서, 송출기(emitter)로부터 수신기로 데이터 심볼을 전송하는데 사용되는 물리 채널에 확산(spreading)이 적용된다. 확산은 모든 데이터 심볼을 다수의 칩으로 구성된 칩 시퀀스로 변환함으로써 전송되는 신호의 대역폭을 증가시키는 채널화 동작을 적어도 포함한다. 하나의 칩은 최소 지속기간 키잉 요소(minimal duration keying element)이다.

채널화 동작 동안, 일 채널로부터의 각 데이터 심볼에는 채널화 코드가 곱해 진다. 일반적으로, 다수의 채널이 동시에 송출기로부터 수신기로 전송된다. 각 채널은 그 자신의 채널화 코드와 연관된다. 직교 CDMA 시스템에서, 채널화 코드들은 직교한다. 예를 들어, OVSF(직교 가변 확산 계수) 코드가 사용된다.

CDMA 통신 시스템에서, 송출기로부터 수신기로의 전송은 적어도 하나의 파일럿 채널 및 다수의 트래픽 채널을 포함한다. 파일럿 채널은 각 수신기가 알고 있는 사전결정된 데이터 심볼을 전송하는데 사용된다. 이들 사전결정된 데이터 심볼은 파일럿 심볼로 지칭된다. 파일럿 채널은 모든 수신기에 의해 역확산될 수 있다.

각 트래픽 채널은 단일 수신기에 의해 역확산되도록 의도된다. 따라서, 각 트래픽 채널은 송출기 및 이 수신기만이 알고 있는 채널화 코드를 사용하여 확산된다. 이와 달리, 파일럿 채널은 송출기 및 모든 수신기가 알고 있는 채널화 코드를 사용하여 확산된다.

직교 CDMA 수신기에서 등화기는 수신기에서 수신된 채널을 등화시키는데 사용되며, 그에 따라 수신된 칩 시퀀스들 간의 직교성을 대략적으로 복원하며 칩간 간섭(ICI)을 감소시킨다. 다시 말해, 등화기는 칩 레벨에서 채널 왜곡을 교정한다.

채널 왜곡은 시간에 따라 가변적이다. 따라서, 채널 변화를 추적하기 위해 등화기 계수를 적응시킬 필요가 있다. 이를 위해, 채널 왜곡에 따라 등화기 계수를 적응시키는 방법이 존재한다. 기존의 방법은,

- 역확산기에 의해 출력된 파일럿 심볼 추정치와 대응하는 예상 파일럿 심볼 간의 에러를 최소화하는 등화기 계수 값을 계산하는 적응 알고리즘을 실행하는 단계(이하에서는 단계(a)로 지칭됨)를 포함하되, 상기 적응 알고리즘은 계산된 계수 값이 최적의 솔루션에 얼마나 가까운지를 판정하는 조정가능 파라미터를 갖는다.

이들 기존의 방법은 "심볼 레벨 적응"으로 알려져 있는데, 그 이유는 최소화되어야 할 에러가 역확산 파일럿 심볼과 대응하는 예상 파일럿 심볼 간의 에러이기 때문이다. 그와 달리, 최소화되어야 할 에러가 파일럿 심볼의 칩과 예상 파일럿 심볼의 칩 간의 에러인 경우, 적응 방법은 "칩-레벨 적응"으로 알려져 있다. 심볼-레벨 적응과 칩-레벨 적응 간의 차이점은 아래의 문헌(D1)에 보다 자세히 기술되어 있다.

Colin D.Frank, Eugene Visotsky and Upamanyu Madhow "Adaptive interference suppression for the downlink of a direct sequence CDMA system with long spreading sequence"; Journal of VLSI Signal Processing, vol.30, no.1, pp 273-291, March 2002.

심볼-레벨 적응 방법은 효율적인 것으로 입증되었다. 하지만, 심볼-레벨 적응은 파일럿 심볼 레이트에서만 수행될 수 있다. 실제로, 에러가 계산될 수 있는 파일럿 심볼의 신뢰성 있는 추정치를 얻기 위해 이 파일럿 칩 시퀀스를 역확산하기 전에 파일럿 심볼의 모든 칩의 수신을 대기할 필요가 있다. 예를 들어, 파일럿 채널화 코드가 256의 확산 계수를 갖는 경우, 심볼 적응은 오직 256 칩 간격마다 실행될 수 있다. 따라서, 심볼 레벨 적응 방법은 빠르게 변화하는 채널을 추적하는데 있어 느리다.

이러한 문제에 대한 해결책은 이미 Visotsky 등의 미국 특허 제 6,175,588 호에서 제안되고 있다. 보다 구체적으로, 미국 특허 제 6,175,588 호는 파일럿 심볼 레이트보다 높은 레이트로 파일럿 심볼 추정치를 생성하기 위해 완전한 파일럿 채널화 코드보다는 짧은 채널화 코드를 사용하여 파일럿 심볼을 역확산하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 보다 짧은 파일럿 채널화 코드는 동시에 사용되는 다른 채널화 코드와는 직교하지 않는다. 그에 따라, 획득된 파일럿 심볼 추정치는 다른 채널에 의해 동시에 수신되는 다른 심볼에 의해 심하게 교란된다. 이 방법의 신뢰성은 저조하다.

따라서, 본 발명의 목적은 빠르게 변화하는 채널을 보다 양호하게 추적할 수 있는 심볼-레벨 적응 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은,

- 두 개의 연속 시점(t_A,t_B) 사이에 위치한 중간 시점(t_△)에서 계산된 계수 값에 따라 등화기 계수의 값을 수정하는 단계- 시점(t_A,t_B)은 각각 파일럿 심볼 주기의 시작과 종료에 해당됨 -(이하에서는 단계(b)로 지칭됨)와,

- 시점(t_B) 이전에 수신될 또는 시점(t_A) 이후에 이미 수신된 칩의 개수를 나타내는 수(△)에 따라 조정가능한 파라미터의 값을 조정하는 단계(이하에서는 단계(c)로 지칭됨)를 포함한다.

시점(t_A,t_B) 사이에서 등화기 계수를 적응시키게 되면 빠르게 변화하는 채널을 보다 양호하게 추적할 수 있게 되는데, 그 이유는 이 적응은 보다 자주 수행되기 때문이다. 그러나, 시점(t_A,t_B) 사이의 시점(t_△)에서, 파일럿 심볼을 역확산시키는데 사용되는 채널화 코드는 동시에 사용되는 다른 채널화 코드와 완전히 직교하지 않는다. 따라서, 시점(t_△)에서, 파일럿 심볼 추정은 시점(t_A 또는 t_B)에서 얻어진 파일럿 심볼만큼 신뢰성이 있는 것은 아니다. 또한, 수(△)의 절대 값이 증가하는 경우, 파일럿 심볼 추정의 신뢰성은 감소한다는 것을 본 출원인은 알게 되었다. 수(△)에 따라 조정가능한 파라미터를 조정하게 되면 이 신뢰성 감소를 보상할 수 있다. 예를 들어, 수(△)가 증가하는 경우, 조정가능한 파라미터는 수(△)가 널(null)일 때보다 최적의 솔루션에 더 근접한 계산된 계수 값을 획득하도록 조정된다. 그에 따라, 파일럿 심볼 평가의 신뢰성은 대략 일정하게 유지될 수 있는 반면, 예를 들어 수(△)의 절대 값이 감소하는 경우 적응 알고리즘 실행 시간은 줄어든다. 따라서, 수(△)에 따라 조정가능한 파라미터를 조정함으로써, 파일럿 심볼의 역확산이 동시에 사용되는 다른 채널화 코드와 완전히 직교하지 않는 채널화 코드를 사용하여 수행된다는 사실로 인한 부정적인 결과를 적어도 부분적으로 보상할 수 있다.

위의 방법의 실시예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

- 조정가능한 파라미터는 수(△)의 절대 값이 증가함에 따라 최적의 솔루션에 근접한 계산된 계수 값을 획득하도록 조정된다.

- 단계(b)는 수(△)의 절대 값이 임계값(△_max)보다 큰 경우 실행되지 않으며, △_max는 사용되는 최소 확산 계수의 절반보다 분명히 작은 양의 정수이다.

- 적응 알고리즘은 MMSE(Minimizing Means Square Error) 알고리즘이고, 조정가능한 파라미터는 스텝-사이즈(μ)이고, 스텝-사이즈(μ)는 수(△)의 절대 값이 증가함에 따라 낮아진다.

- 역확산기는 완전한 파일럿 채널화 코드를 사용하여 단계(a)에서 사용되는 파일럿 심볼 추정치를 획득한다.

- 단계(c) 동안, 조정가능 파라미터의 값은 또한 신호 대 잡음 비율의 추정치에 따라 또는 직교 CDMA 수신기 속도의 추정치에 따라 조정된다.

위의 실시예들은 후속하는 장점을 제공한다.

- 수(△)가 증가함에 따라 최적의 솔루션에 근접한 계산된 계수를 획득하도록 조정가능 파라미터를 조정하게 되면 수(△)의 절대 값의 함수로서 파일럿 심볼 추정 신뢰성이 감소되는 결과를 보상할 수 있다.

- 수(△)의 절대 값이 임계값(△_max)보다 큰 경우 등화기 계수의 값을 수정하지 않음으로써 파일럿 심볼 추정의 신뢰성이 너무 낮은 경우에는 등화기 계수의 적응을 피하게 된다.

- MMSE 알고리즘을 사용함으로써 잡음과 칩간 간섭 모두를 동시에 억제할 수 있다.

- 완전한 파일럿 채널화 코드를 사용하여 파일럿 심볼 추정치를 얻음으로써 파일럿 심볼 추정의 신뢰성을 증가시킨다.

- 신호 대 간섭 비율에 따라 또는 수신기 속도에 따라 조정가능 파라미터를 조정하게 되면 획득되는 파일럿 심볼 추정의 신뢰성을 더 증가시킬 수 있다.

본 발명은 또한 전술한 심볼-레벨 적응 방법을 수행하도록 하는 인스트럭션을 구비한 메모리에 관한 것이다.

본 발명은 또한 직교 CDMA 수신기에 사용되어 칩 레벨에서 채널 왜곡을 교정하는 적응 등화기에 관한 것이다. 이 등화기는 적어도 하나의 조정가능 계수와, 전술한 심볼-레벨 적응 방법을 수행할 수 있는 계산기를 구비한다.

본 발명은 또한 전술한 적응 등화기를 포함하는 직교 CDMA 수신기에 관한 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 측면은 후속하는 상세한 설명, 도면 및 청구항으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 직교 CDMA 통신 시스템의 아키텍쳐에 대한 개략도,

도 2는 도 1의 시스템에서 사용되는 OVSF 코드 트리에 대한 개략도,

도 3은 도 1의 시스템에서 사용될 수 있는 적응 등화기의 특정 실시예에 대한 개략도,

도 4는 도 1의 시스템에서 수신되는 파일럿 칩 시퀀스를 나타나는 타이밍도,

도 5는 수(△)에 따라 도 3의 적응 등화기의 조정가능 파라미터의 값을 나타 내는 그래프,

도 6은 도 1의 시스템에서 수행되는 심볼-레벨 적응 방법에 대한 흐름도.

도 1은 직교 CDMA 통신 시스템(2)을 나타낸다. 당업자에게 잘 알려져 있는 기능 및 구성은 후속하는 설명에서 자세히 기술하지는 않을 것이다.

예를 들어, 도 2는 UMTS 시스템과 같은 무선 원격통신 네트워크이다.

간략성을 위해, 하나의 기지국(4) 및 하나의 사용자 장비만이 도시되어 있다. 예를 들어, 사용자 장비는 이동 전화기와 같은 무선 수신기(6)이다.

기지국(4)은 데이터 심볼을 셀 내의 다수의 사용자 장비에 전송할 무선 직교 CDMA 송출기(10)를 갖는다.

예를 들어, 송출기(10)는 확산 및 변조와 관련된 3GPP TS 25.213 표준의 세부사항을 준수한다. 따라서, 본 발명을 이해하는데 필요한 송출기(10)의 세부사항만이 본 명세서에서 기술될 것이다.

송출기(10)는 K개의 데이터 심볼들(a₁ _,n, a₂ _,n, ...., a_i _,n, ..., a_K _,n)을 동시에 전송하도록 설계되며, 인덱스 i는 채널을 식별하고 인덱스 n은 채널(i)을 통해 전송되는 심볼의 순번을 식별한다. 단지 예로서, 심볼(a_1,n)은 PCPICH(Primary Common Pilot Channel)로 알려져 있는 채널로 전송되는 파일럿 심볼인 것으로 가정한다. 또한, 심볼(a₂ _,n)은 PCCPCH(Primary Common Control Physical Channel)를 통 해 전송되는 심볼인 것으로 가정한다. 그 밖의 다른 심볼(a_3,n 내지 a_K,n)은 예컨대 트래픽 채널과 같이 UMTS 표준에서 규정된 다른 채널을 통해 전송된다.

각 심볼(a_i,n)은 채널화 동작을 수행하는 제각기의 모듈(S_pi)로 전송된다. 보다 구체적으로, 각 모듈(S_pi)은 다른 채널용으로 동시에 사용되는 임의의 다른 채널화 코드에 직교하는 채널화 코드(C_i)를 수신된 심볼(a_i,n)에 곱한다.

채널화 코드(C_i)는 예를 들어 도 2의 OVSF 코드 트리에서 선택된다. 도 2에서, 표기(C_ch _, _SF _,n)는 확산 계수(SF)를 갖는 n번째 채널화 코드를 나타낸다.

도 2의 코드 트리 및 제각기의 채널로의 각 코드 할당에 대해서는 3GPP TS 25.213 표준에 기술되어 있다.

도 2에서, 코드 트리 레벨(I,II,III)만이 완전히 표현되어 있고, 코드 트리 레벨(VII,VIII,IX)은 단지 부분적으로만 도시되어 있다. 코드 트리 레벨(IV 내지 VI)은 도 2에 도시되어 있지 않다.

레벨(I)은 채널화 코드(C_ch _,1,0)에 대응하는 루트 노드(20)만을 포함한다.

레벨(II)은 루트 노드(20)의 2개의 자식 노드(22,24)를 포함한다. 노드(22, 24)는 채널화 코드(C_ch _,2,0, C_ch _,2,1)에 각각 대응한다. 이들 두 개의 채널화 코드는 직교한다. 레벨(II)에서, 각 채널화 코드는 2와 동일한 확산 계수를 갖는다.

노드(22,24)는 또한 자식 노드(26,28 및 30,32)에 대해 각각 부모 노드이다. 노드(26,28,30,32)는 채널화 코드(C_ch _,4,0, C_ch _,4,1, C_ch _,4,2, C_ch _,4,3)에 대응한다. 레벨(III)의 채널화 코드는 4와 동일한 확산 계수를 가지며 서로 직교한다.

레벨(III)의 각 노드는 레벨(IV)의 두 자식 노드에 대한 부모 노드이며, 이하의 노드에 대해서도 마찬가지이다.

도 2는,

- 레벨(VII)의 채널화 코드(C_ch _,64,0)에 대응하는 노드(34)와,

- 레벨(VIII)의 채널화 코드(C_ch _,128,0, C_ch _,128,1)에 각각 대응하는 두 개의 자식 노드(36,38)와,

- 레벨(IX)의 채널화 코드(C_ch _,256,0, C_ch _,256,1, C_ch _,256,2, C_ch _,256,3)에 각각 대응하는 네 개의 노드(40,42,44,46)만을 도시하고 있다.

도 2의 OVSF 코드 트리의 일 노드에 대응하는 채널화 코드는 동일한 레벨 내의 노드와 연관된 임의의 채널화 코드와 직교함을 인지해야 한다. 이 채널화 코드는 또한 동일한 레벨 내의 다른 노드들 일 노드의 자식 노드와 연관된 임의의 채널호 코드와도 직교한다. 예를 들어, 채널화 코드(C_ch _,2,1)는 노드(22)의 자식 노드와 연관된 임의의 채널화 코드 뿐만 아니라 채널화 코드(C_ch _,2,0)와도 직교한다. 그 결과, 채널화 코드(C_ch _,2,1)는 채널화 코드(C_ch _,256,0 또는 C_ch _,256,1)와 직교한다.

전술한 것과는 반대로, 부모 노드와 연관된 채널화 코드는 그 자식 노드와 연관된 채널화 코드와 직교하지 않는다. 예를 들어, 채널화 코드(C_ch _,128,0)는 채널 화 코드(C_ch _,256,0 또는 C_ch _,256,1)에 직교하지 않지만 채널화 코드(C_ch _,256,2)에는 직교한다.

예를 들어, 위에서 정의된 채널화 코드(C₁,C₂)는 각각 채널화 코드(C_ch _,256,0 및 C_ch _,256,1)와 동일한 것으로 가정한다.

각 모듈(S_pi)의 출력은 가산기(50)에 접속된다. 가산기(50)는 각 확산 심볼(a_i _,n)에 대응하는 칩 시퀀스들을 더한다.

가산기(50)는 결과적인 글로벌 칩 시퀀스를 스크램블러(scrambler)(52)에 출력한다. 스크램블러(52)는 글로벌 칩 시퀀스를 스크램블링한다. 보다 구체적으로, 스크램블러(52)는 글로벌 칩 시퀀스에 스크램블링 코드(S[I])를 곱하여 스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스(b[l])를 획득한다. 시퀀스(b[l])는 무선 신호(58)로서 안테나(56)에 의해 대기 중으로 송출되기 전에 상이한 모듈(미도시)을 통과하여 전송된다. 무선 신호(58)는 CDMA 통신 시스템에서 "다운링크 신호"로서 알려져 있다.

수신기(6)는 무선 신호(58)를 수신하는 안테나(60)와 수신된 무선 신호를 기저대역 스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스(y[l])로 변환하는 무선 주파수 수신기(62)를 구비한다.

시퀀스(y[l])는 후속하는 관계식에 따라 추정될 수 있다.

이 관계식에서,

- b[l]은 스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스이고,

- h[l]은 시변 칩-레이트 이산-시간 시스템이며,

- v[l]은 다른 기지국으로부터 도래하는 간섭 및 평균 가우시안 노이즈를 모델링하는 건드림 항(perturbation term)이고,

- 심볼 "*"는 콘볼루션 연산이다.

시퀀스(y[l])는 추정된 스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스(

)를 출력하는 적응 등화기(64)에 입력된다. 시퀀스(y[l])의 등화는 l_d와 동일한 지연을 야기한다.

추정된 글로벌 칩 시퀀스(

)는 추정된 칩 시퀀스를 디스크램블링하는 디스크램블러(descrambler)(66)에 의해 수신된다. 사실, 디스크램블러(66)는 시점(l-l_d)에서 송출기(10)에 의해 사용되는 스크램블링 코드(S[l-l_d])의 복소 공액(S*[l-l_d])을 시퀀스(

)에 곱한다.

그런 다음, 디스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스는 역확산기(D_sl) 및 역확산기(D_sj)에 전송된다.

역확산기(D_sl)는 디스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스를 역확산시켜 파일럿 심볼 추정치(

)를 획득한다. 이를 위해, 역확산기(D_sl)는 디스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스에 채널화 코드(C₁)를 곱한다.

파일럿 심볼 추정치(

)는 감산기(70)에 전송되며 이 감산기(70)는 파일럿 심볼 추정치(

)로부터 대응하는 예상 파일럿 심볼(a_1,n)을 감산하여 에러(e)를 획득한다. 파일럿 심볼은 수신기(6)에 의해 수신되기 전에 알려져 있는 사전결정된 파일럿임을 다시 한번 언급한다. 감산기(70)는 에러(e)를 등화기(64)에 전송하며 그에 따라 등화기(64)는 그 자신의 계수를 적응시켜 이 에러(e)를 최소화할 수 있다. 등화기(64)의 특정 실시예에 대해 도 3을 참조하여 보다 자세히 설명할 것이다.

역확산기(D_sj)는 또 다른 채널화 코드의 공액을 사용하여 스크램블링된 글로벌 칩 시퀀스를 역확산시켜 채널(j)을 통해 전송되는 심볼의 심볼 추정치(

)를 획득한다.

수신기(6)는 SINR(Signal-to-Interference + Noise Ratio) 추정기(80) 및 속도 추정기(82)를 또한 구비한다. 추정기(80)는 예를 들어 종래의 방법에 따라 SINR의 추정치를 계산하고 이 추정치를 등화기(64)에 출력한다.

추정기(82)는 수신기(6)의 속도 또는 속력의 추정치를 계산하고 이 추정치를 등화기(64)에 출력한다.

도 1은 디스크램블링 및 역확산 이전에 등화가 이루어지는 수신기(6)의 일 실시예를 나타낸다. 그러나, 도 3에서는, 등화 이전에 디스크램블링 및 역확산이 이루어지는 경우와 관련하여 등화기(64)를 자세히 기술하고 있다. 도 3의 등화기(64)의 일반적인 특징은 앞서 언급한 문헌(D1)에 개시되어 있다.

등화기(64)는 시퀀스(y[l])를 수신하는 입력부(90)와 파일럿 심볼 추정치(

)를 출력하는 출력부(92)를 갖는다.

등화기(64)는 후속하는 방정식에 의해 정의된 적응 필터(96)를 포함한다.

이 방정식에서,

- L₁≤m≤L₂인 W_m은 필터(96)의 L₂-L₁+1 계수이고,

- Z^-m은 m 칩 간격의 지연을 나타낸다.

필터(96)는 유한 횡단 필터 또는 임의의 다른 적절한 구조의 형태를 가질 수 있다. 등화기(64)는 노이즈, 간섭 및 칩간 간섭으로 인한 제곱 평균 에러를 최소화하도록 필터(96)의 계수를 적응시킨다. 적응 등화기(64)의 적응은 에러(e)에 의해 구동되며, 이 에러(e)는 데이터를 보다 정확히 나타내기 위해 계수가 이동되어야 하는 방향을 등화기에 나타낸다.

따라서, 등화기(64)는 입력부(90)에 접속되고 L₁+L₂ 지연 블록(T_L1 내지 T_L2)을 포함하는 탭 지연 라인(tap delay line)(94)을 구비한다. 각 지연 블록은 칩 간격만큼 시퀀스(y[l])를 지연시킨다.

필터(96)는 L₂-L₁+1개의 병렬 브랜치를 구비한다. 각 브랜치의 일 말단은 필터(96)의 대응하는 입력부에 접속되는 반면, 다른 말단은 병렬 브랜치 각각에 의해 출력된 결과들을 더하는 가산기(98)에 접속된다. 각 병렬 브랜치는 이 브랜치 의 일 말단에서 입력된 신호에 제각기의 계수(W_m)를 곱하는 곰셈기를 포함한다. 도 3에서, 병렬 브랜치는 계수의 차수에 따라 정렬되어, 최상위 브랜치는 입력 신호에 W_L1을 곱하는 반면, 최하위 병렬 브랜치는 입력 신호에 계수(W_L2)를 곱한다.

최상위 병렬 브랜치의 입력은 역확산기(D_s1) 및 디스크램블러(66)를 통해 입력부(90)에 접속된다. 그 밖의 다른 병렬 브랜치는 역확산기(D_s1) 및 디스크램블러(66)를 통해 지연 블록(TLi)의 제각기의 출력에 접속된다. 문헌(D1)에 설명되어 있는 바와 같이, 위의 구조는 먼저 등화 이전에 디스크램블링 및 역확산을 수행한다.

등화기(64)는 또한 채널 변화에 따라 등화기(64)를 적응시키도록 필터(96)의 각 계수(W_m)의 값을 수정할 수 있는 계산기(110)를 포함한다. 보다 구체적으로, 계산기(110)는 에러(e)를 최소화하는 계수(W_m)의 값을 계산하는 적응 알고리즘을 수행할 수 있다. 이를 위해, 계산기(110)에 의해 수행되는 알고리즘은 MMSE(Minimising Mean Square Error) 알고리즘이다. 바람직하게, 상이한 MMSE 알고리즘 중에서, 이 실시예에서 사용되는 적응 알고리즘은 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 또는 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘이다. LMS 및 NLMS 알고리즘은 후속하는 문헌에 더 자세히 설명되어 있다.

"On the statistical efficiency of the LMS family of adaptive algorithms" (Bernard Widrow and Max Kamenetsky, ISL - Deparment of Electrical Engineering, Stanford University, Stanford CA).

임의의 MMSE 알고리즘과 마찬가지로, LMS 및 NLMS 알고리즘은 계산된 계수 값이 최적의 솔루션에 얼마나 가까운지를 판정하는 조정가능 파라미터를 갖는다. LMS 및 NLMS 알고리즘의 경우, 조정가능 파라미터는 "비례 상수(μ)" 또는 "스텝 사이즈(μ)"로 알려져 있다. 이하에서는, "스텝 사이즈(μ)"라는 용어를 사용할 것이다.

스텝-사이즈(μ)의 감소는 최적의 솔루션에 인접한 계수를 계산할 것을 야기할 뿐만 아니라, 계수(W_m)를 계산하는데 필요한 연산의 수를 증가시킨다. 그 결과, 영구적으로 매우 작은 스텝-사이즈(μ)를 갖는 것은 바람직하지 않다.

이 실시예에서, 계산기(110)는 수(△)에 따라 또한 추정기(80,82)에 의해 출력된 SINR 추정치 및 속도 추정치에 따라 스텝-사이즈(μ)를 선택한다. 예를 들어, 계산기(110)는 등화기(64)에 접속된 메모리(116)에 기록된 룩업 테이블(114)을 사용한다. 룩업 테이블(114)은 수(△)의 값, SINR 추정치 및 속도 추정치에 따라 스텝-사이즈(μ)의 값을 정의한다. 예를 들어, 룩업 테이블(114)은 실험 결과에 따라 구축되고 메모리(115)에 기록되어 등화기(64)는 그것을 사용할 수 있다.

예를 들어, 등화기(64)는 메모리(116)와 같은 메모리에 기록된 인스트럭션을 실행하는 프로그램가능 전자 계산기를 사용하여 구현될 수 있다. 메모리(116)는 도 6의 방법의 실행을 위한 인스트럭션을 포함한다.

수(△)는 도 4를 참조하여 정의될 것이다.

도 4에서, 횡좌표는 시간을 나타내는 반면, 세로좌표는 파일럿 칩 시퀀스를 나타낸다.

시점(t_A, t_B)은 파일럿 심볼 주기의 경계에 대응한다. 따라서, 시점(t_A, t_B)은 파일럿 심볼(118)에 대응하는 256 칩 간격만큼 이격된다. 시점(t_A, t_B)에서, 파일럿 채널화 코드(C₁)는 동시에 사용되는 다른 임의의 채널화 코드와 완전히 직교한다. 따라서, 시점(t_A,t_B) 사이에서만 수신되는 모든 칩을 사용하여 파일럿 심볼(118)을 역확산하게 되면 가장 신뢰성 있는 파일럿 심볼 추정이 이루어지게 된다.

그러나, 역확산은 시점(t_B) 주위에서, 즉 아래와 같이 정의되는 시점(_t△)에서도 발생할 수 있다.

여기서,

- t_B는 파일럿 심볼 주기의 끝에서의 시점이고,

- 수(△)는 양 또는 음일 수 있는 정수이며,

- Tc는 칩 간격이다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 역확산이 시점(t_-1)에서 발생하는 경우, 역확산은 시점(t_A) 이전의 하나의 칩 간격으로 시작하고 시점(t_B) 이전의 하나의 칩 간격으로 종료되는 파일럿 칩 시퀀스(120)에 적용된다. 시퀀스(120)는 파일럿 심 볼(118)에 관련된 N-1개의 칩과 앞서 수신된 파일럿 심볼에 관련된 하나의 칩(122)을 구비한다. 칩(122)은 부가적인 노이즈로서 보여질 수 있다. 따라서, 256개의 칩들 중 하나만이 손상되기 때문에, 시퀀스(120)를 사용하여 파일럿 심볼 추정치(

)를 얻는 것은 역확산, 디스크램블링 및 등화가 시점(t_-1)에서 발생한다 하더라도 여전히 매우 신뢰성 있는 파일럿 심볼 추정을 야기한다.

도 4는 역확산이 또한 시점(t_-2,t_-3)에서 발생할 수 있음을 나타낸다.

역확산은 또한 시점(t₁)에서, 즉 인스턴트(t_B) 이후의 하나의 칩 간격에서 발생할 수 있다. 칩 시퀀스(120)와 관련하여 설명한 것과 유사한는 방식으로, 시점(t₁)에서, 역확산 동작은 시점(t_A) 이후의 하나의 칩 간격에서 시작하고 시점(t_B) 이후의 하나의 칩 간격에서 종료하는 파일럿 칩 시퀀스(124)에 적용된다. 시퀀스(124)는 파일럿 심볼(118)에 관련된 N-1개의 칩과 수신될 다음 파일럿 심볼에 관련된 하나의 칩(126)을 구비한다. 따라서, 256개의 칩들 중 하나만이 손상되기 때문에, 시퀀스(126)를 사용하여 파일럿 심볼 추정치(

)를 얻는 것은 여전히 매우 신뢰성 있는 추정을 야기한다.

도 4는 또한 역확산이 시점(t₂,t₃)에서 발생할 수 있음을 나타낸다.

이해할 수 있는 바와 같이, 파일럿 추정의 신뢰성은 수(△)의 절대 값이 증가함에 따라 감소한다. 보다 구체적으로, 수(△)는 상한(△_max) 및 하한(△_min)에 의해 각각 제한되어 등화기 성능의 발산 결과를 피해야 한다. 한계값(△_min,△_max)의 절대 값은 사용되는 최소 확산 계수보다 적어도 두 배 작아야 한다. 예를 들어, UMTS 시스템에서, 현재 사용되는 최소 확산 팩터가 16인 경우, 한계값(△_min,△_max)의 절대 값은 8보다 분명히 낮아야 한다. 예를 들어, 이 경우, 한계값(△_min,△_max)의 절대 값은 5 또는 4와 동일하도록 선택된다.

본 명세서에서, 수(△)에 따라 스텝-사이즈(μ)의 값을 조정함으로써 수(△)의 절대값이 증가함에 따른 파일럿 심볼 추정의 감소하는 신뢰성을 보상하는 것을 제안한다. 가능한 솔루션이 도 5에 도시되어 있다. 수평축은 등화기 계수의 적응 및 역확산이 발생하는 시간을 나타내고, 수직축은 스텝-사이즈(μ)의 값을 나타낸다. 시점(t₀)은 예를 들어 시점(t_B)에 대응한다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 스텝-사이즈(μ)의 값은 수(△)의 절대값이 증가함에 따라 감소한다. 스텝-사이즈(μ)의 값의 감소는 적응 알고리즘의 신뢰성 증가를 야기한다. 따라서, 수(△)에 따른 스텝-사이즈(μ)의 조정이 본 실시예에서 사용되어 수(△)의 절대 값이 증가함에 따라 발생하는 파일럿 심볼 추정의 신뢰성 감소를 보상한다. 더 나아가, 수(△)의 절대값이 감소함에 따른 스텝-사이즈(μ)의 증가는 예를 들어 등화기 계수 값을 계산하는데 필요한 동작의 수를 줄일 수 있다.

시점(t_i)에서 최상의 제곱 평균 에러가 달성되는 스텝-사이즈(μ)의 값은, 사전결정된 속도로 이동하고 사전결정된 SINR로 기지국과 통신하는 수신기에 대해 실험적으로 결정된다. 상이한, 사전결정된 SINR 및 속도 값에 대해 이 동작을 반 복함으로써, 룩업 테이블(114)을 구축할 수 있다.

수신기(6)의 동작에 대해 도 6을 참조하여 설명할 것이다.

단계(140)에서, 수신기(6)는 새로운 칩을 수신한다. 그런 다음, 단계(142)에서, 계산기(110)는 현재의 시점(t_cur)이 등화기 계수의 적응이 발생될 수 있는 시점(t_i)에 대응하는지를 판정한다. 예를 들어, 단계(142)에서, 계산기(110)는 후속하는 관계식에 따라 하나의 수(△_A) 및 하나의 수(△_B)를 결정한다.

여기서,

- t_cur은 현재의 시점이고,

- t_A,t_B 및 T_c는 이미 위에서 정의되었다.

수(△_A,△_B)가 한계값(△_min,△_max)에 내에 각각 있지 않는 경우, 등화기의 계수에 대한 적응은 발생하지 않으며 방법은 단계(140)로 복귀한다. 이것은 현재 수신되는 칩이 시점(t_A,t_B) 사이에서 대략 가운데에 있는 경우에 해당된다.

현재의 시간(t_cur)은 예를 들어 시점(t_-1)과 동일한 것으로 가정한다.

따라서, 단계(142)에서, 계산기(110)는 수(△_B)가 △_min 및 △_max에 의해 설정된 한계값 내에 있는 것으로 판정한다. 이 경우에서의 수(△)는 도 4에 정의된 수(△)에 대응한다. 이어서, 등화기 계수의 적응이 페이즈(phase)(144)에서 발생 한다.

페이즈(144)의 시작시, 단계(146)에서, 파일럿 칩 시퀀스(120)는 디스크램블러(66)를 사용하여 디스크램블링된다.

이어서, 단계(148)에서, 역확산기(D_s1)는 디스크램블링된 파일럿 칩 시퀀스에 채널화 코드(C₁)를 곱하여 수신된 파일럿 칩 시퀀스를 역확산시킨다.

단계(150)에서, 역확산된 파일럿 칩 시퀀스는 필터(96)를 사용하여 필터링되어 추정치(

)를 획득한다.

단계(152)에서, 현재의 에러(e)는 현재의 파일럿 심볼 추정치(

) 및 예상 파일럿 심볼(a_1,n)로부터 감산기(70)에 의해 계산된다. 그와 동시에, 계산기(110)는 추정치(80,82)에 의해 출력된 현재의 SINR 추정치 및 현재의 속도 추정치를 판독한다. 이어서, 단계(156)에서, 계산기(110)는 룩업 테이블(114) 내에서 "-1"와 동일한 수(△)와 판독 추정치 및 속도 추정치에 대응하는 스텝-사이즈(μ)의 값을 판독한다.

단계(158)에서, 계산기(110)는 적응 알고리즘을 수행하여 현재의 에러(e)를 최소화하는 등화기 계수의 새로운 값을 계산한다. 단계(158) 동안, 적응 알고리즘에 의해 사용되는 스텝-사이즈(μ)는 단계(156)에서 판독된 것이다.

계수(W_m)의 새로운 값이 계산되면, 단계(160)에서, 계산기(110)는 단계(158)에서 계산된 값에 따라 계수(W_m)의 현재 값을 수정한다. 보다 구체적으로, 단 계(160)에서, 계산기(110)는 계수(W_m)의 현재 값을 단계(158)에서 계산된 이들 계수(W_m)의 새로운 값으로 대체한다. 단계(160)의 끝에서, 방법은 단계(140)로 복귀하여 다음 칩을 수신한다. 따라서, 등화기 계수는 수(△)가 한계값(△_min 및 △_max) 사이에 있는 한 각 칩 간격에서 적응된다. 이것은 하나의 심볼 주기 동안, 등화기 계수가 몇 번 적응된다는 것을 의미한다. 따라서, 등화기(64)는 빠른 채널 변화를 보다 정확히 추적할 수 있다.

다수의 다른 실시예가 가능하다. 예를 들어, 스텝-사이즈(μ)는 속도 추정치 또는 SINR 추정치에 따라 선택될 필요는 없다. 상술한 가르침은 도 3에 자세히 기술되어 있는 것과는 다른 구조를 갖는 등화기에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 등화기(64)의 구조는 후속하는 문헌에 개시되어 있는 바와 같이 소위 부분적으로 이격되는 구성일 수 있다.

F.Petre, M. Moonen, M. Engles, B. Gyselinckx, and H.D.Man, "Pilot aided adaptive chip equalizer receiver for interference suppression in ds-cdma forward link," Proc. vehicular Technology Conf., pp.303-308, Sep 2000.

MMSE 알고리즘 계열은 에러(e)를 최소화하는 다수의 다른 반복 알고리즘을 포함한다. 예를 들어, 이 계열은 RLS(Recursive Least Square) 알고리즘을 또한 포함한다.

심볼-레벨 적응 방법은 사용자 장비에서 구현되는 등화기의 특정 경우와 관련하여 설명되었다. 그러나, 상술한 가르침은 예를 들어 기지국에서 구현되는 것 과 같은 임의의 직교 CDMA 수신기에 적용된다.

본 명세서 및 청구항에서, 단수의 표현은 복수개의 존재를 배제하는 것은 아니다. 또한, "포함하는"라는 단어는 나열되어 있는 것과 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.

청구항에서 괄호 안에 참조 부호를 포함시킨 것은 이해를 돕고자 함일 뿐 제한적 의도는 아니다.

Claims

등화기의 적어도 하나의 계수를 적응시키는 심볼-레벨 적응 방법에 있어서,

상기 등화기는 직교 CDMA(코드 분할 다중 접속) 수신기에 사용되어 칩 레벨에서 채널화 왜곡을 교정하며, 상기 심볼-레벨 적응 방법은,

a) 역확산기에 의해 출력된 파일럿 심볼 추정치와 대응하는 예상 파일럿 심볼 간의 에러를 최소화하는 등화기 계수 값을 계산하는 적응 알고리즘을 실행하는 단계(158)- 상기 적응 알고리즘은 계산된 계수 값이 최적의 솔루션에 얼마나 가까운지를 판정하는 조정가능 파라미터를 구비함 -와,

b) 각각이 파일럿 심볼 주기의 시작과 종료에 해당하는 두 개의 연속 시점(t_A,t_B) 사이에 위치한 중간 시점(t_△)에서 계산된 계수 값에 따라 상기 등화기 계수의 값을 수정하는 단계(160)와,

c) 시점(t_B) 이전에 수신될 또는 시점(t_A) 이후로 이미 수신된 칩의 개수를 나타내는 수(△)에 따라 상기 조정가능한 파라미터의 값을 조정하는 단계(156)를 포함하는

심볼-레벨 적응 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능 파라미터는 상기 수(△)의 절대값이 증가함에 따라 상기 최적의 솔루션에 더 가까운 계산된 계수 값을 획득하도록 조정되는

심볼-레벨 적응 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

단계(b)는 상기 수(△)의 절대 값이 임계값(△_max)보다 큰 경우 실행되지 않으며, △_max는 사용되는 최소 확산 계수의 절반보다 반드시 작은 양의 정수인

심볼-레벨 적응 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적응 알고리즘은 MMSE(Minimizing Means Square Error) 알고리즘이고, 상기 조정가능한 파라미터는 스텝-사이즈(μ)이며, 상기 스텝-사이즈(μ)는 상기 수(△)의 절대 값이 증가함에 따라 낮아지는

심볼-레벨 적응 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 역확산기는 전체(full) 파일럿 채널화 코드를 사용하여 단계(a)에서 사용되는 파일럿 심볼 추정치를 획득하는

심볼-레벨 적응 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

단계(c) 동안, 상기 조정가능 파라미터의 값은 신호 대 간섭 비율의 추정치에 따라 또는 직교 CDMA 수신기 속도의 추정치에 따라 조정되는

심볼-레벨 적응 방법.
전자 계산기(110)에 의해 실행되는 경우 청구항 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 인스트럭션을 포함하는 메모리(116).
직교 CDMA(코드 분할 다중 접속) 수신기에 사용되어 칩 레벨에서 채널 왜곡을 교정하는 적응 등화기에 있어서,

상기 등화기는 적어도 하나의 조정가능 계수(W_m)와 청구항 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 심볼-레벨 적응 방법을 수행할 수 있는 계산기(110)를 구비한

적응 등화기.
청구항 제 8 항에 따른 적응 등화기(64)를 포함하는 직교 CDMA 수신기.