KR20090048737A

KR20090048737A - 통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090048737A
Application number: KR1020070114748A
Authority: KR
Inventors: 유현석; 오현석; 노희진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-05-15

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 장치 및 방법에 관한 것으로서, 소정 주기마다 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하고, 각 경로 그룹에 등화기를 할당 혹은 해제하는 탐색기와, 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지고, 상기 탐색기에 의해 할당된 경로 그룹에 등화 동작을 수행하여 신호를 출력하는 복수의 등화기와, 상기 복수의 등화기로부터 출력된 각 신호에 가중치를 부여한 후 결합하는 결합부를 포함하여, 저전력 설계를 유지하면서 종래의 핑거를 이용한 레이크 수신기와 달리 중계기 수가 많은 환경에서 다중 경로 간섭(MPI)으로 인해 성능이 악화되는 것을 극복할 수 있으며, 상기 경로 그룹 각각에 각기 다른 등화기를 할당함으로써, 상기 등화기의 탭 수가 증가되는 것을 방지하여 성능이 열화되는 문제를 극복할 수 있다.

등화기(equalizer), 부분 등화기(partial equalizer), 핑거(finger), 레이크 수신기(Rake receiver), 경로 그룹(path-group)

Description

통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVER USING OF EQUALIZER IN COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에서 등화기(equalizer)를 이용한 수신기 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 수신기에서 다중 경로 신호를 그룹화하여 각 그룹에 부분적인 등화 동작을 수행함으로써, 저전력 설계를 유지하면서 다중 경로 간섭으로 인한 성능 악화를 극복하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA(Code Division Multiple Access)시스템에서는 다중 경로 간섭(MPI: Multi Path Interference) 및 다중 사용자 간섭을 제거하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 핑거(finger)를 포함하는 레이크 수신기(Rake Receiver)를 이용하고 있다. 상기 레이크 수신기는 상기 핑거를 이용하여 다중 경로(multi path) 각각에서의 수신신호를 추출하고, 상기 추출된 신호 각각에 가중치를 두어 결합함으로써, 신호를 효율적으로 수집할 수 있다.

상기 도 1을 참조하여 상기 레이크 수신기의 동작을 살펴보면, 상기 레이크 수신기에서는 먼저 RF부(103)를 이용하여 안테나(101)로부터의 수신 신호를 처리하고 SRRC(Squared Root Raised Cosine) 필터(105)를 이용하여 상기 수신 신호를 필터링한 후, 탐색부(107)를 통해 다중 경로 신호의 위치를 파악한다. 그리고, 상기 파악된 각 경로 신호의 위치를 각 핑거(109, 111, 113, 115)에 할당하여 역확산(despreading) 심볼을 획득하며, 상기 획득된 심볼을 결합하여 최종 심볼을 획득한후, 최종 심볼을 디맵핑(demapping)하여 디코더(131)로 전송한다. 여기서, 상기 핑거(finger)는 디스크램블러(descrambler), 역확산부(despreader), 채널 추정부(channel estimator), 채널 보상부(channel compensator)를 포함하여 구성될 수 있으며, 동기 유지를 위한 추적기(tracker)가 추가로 포함된다.

상기 다중 경로 신호가 존재하는 상황에서 각각의 핑거는 자신에게 할당된 위치에 존재하는 경로 신호를 제외한 다른 경로 신호들에 의해 간섭을 받게 된다. 즉, 각각의 핑거는 해당 경로 신호 이외의 다중 경로로 인한 간섭(MPI)이 작용하게 된다. 하지만, 중계기 수가 적은 망 환경에서는 상기 다중 경로 간섭이 발생되더라도 상기 레이크 수신기의 성능이 크게 악화되지 않는다. 이는, 상기 중계기의 수가 적을 경우에 채널의 여러 경로 중에서 가장 강한 신호를 가지는 주된 경로(dominant path)와 그 외의 경로들이 가지는 전력 격차가 커짐으로써, 상기 다중 경로 간섭의 영향이 크지 않기 때문이다.

하지만, 통신 시스템에서 실제 신호 수신 환경은 매우 다양하며, 수신 커버리지의 확장을 위하여 여러 개의 기지국 및 중계기가 설치되는 경우가 많이 발생한다. 이에 따라, 단말과 같은 수신기는 위치에 따라서 비슷한 신호 세기를 가지는 여러 개의 경로 신호를 수신하게 될 수 있으며, 이때 각각의 경로 신호는 다른 경로에 상당한 크기의 간섭으로 작용하게 됨으로써, 상기 핑거를 이용한 레이크 수신기의 성능이 악화되게 된다.

종래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 레이크 수신기에 다중 경로 간섭 제거기(MPIC: Multi Path Interference Canceller)를 적용하는 기법이 제공되고 있다. 그러나, 상기 다중 경로 간섭 제거기는 구현 복잡도가 매우 크며, 디코딩된 신호를 이용하여 정확도가 좋은 복제(replica) 신호를 생성할 경우에 매우 큰 메모리가 추가로 필요하게 됨으로써, 단말과 같이 저전력 설계가 필요한 수신기에는 적절하지 않은 문제점을 가진다. 또한, 상기 다중 경로 간섭 제거기를 단말에 적용하더라도 여러 경로 신호가 하나의 칩(chip) 내에 집중되어 위치하는 경우, 상기 레이크 수신기에서 핑거를 할당하기 어려우므로, 성능 악화는 여전히 발상하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 등화기(equalizer)를 이용한 수신기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저전력 설계를 유지하면서 종래의 레이크 수신기에서 다중 경로 간섭(Multi Path Interference)으로 인한 성능 악화를 극복하는 수신기 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 다중 경로 신호를 그룹화하여 각 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 통해 신호 왜곡을 제거하는 수신기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 장치는, 소정 주기마다 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하고, 각 경로 그룹에 등화기를 할당 혹은 해제하는 탐색기와, 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지고, 상기 탐색기에 의해 할당된 경로 그룹에 등화 동작을 수행하여 신호를 출력하는 복수의 등화기와, 상기 복수의 등화기로부터 출력된 각 신호에 가중치를 부여한 후 결합하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 동작 방은, 소정 주기마다 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하는 과정과, 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 각 경로 그룹에 할당 혹은 해제하여 등화 동작을 수행하는 과정과, 상기 각 경로 그룹에 할당된 등화기로부터 출력된 각 신호에 가중치를 부여한 후 결합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 통신 시스템에서 다중 경로 신호를 그룹화하고, 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 각 경로 그룹에 할당하여 신호의 왜곡을 제거함으로써, 저전력 설계를 유지하면서 종래의 핑거를 이용한 레이크 수신기와 달리 중계기 수가 많은 환경에서 다중 경로 간섭(MPI)으로 인해 성능이 악화되는 것을 극복할 수 있다. 또한, 상기 경로 그룹 각각에 각기 다른 등화기를 할당함으로써, 상기 등화기의 탭 수가 증가되는 것을 방지하여 성능이 열화되는 문제를 극복할 수 있고, 상기 중계기 별로 다른 도플러 페이딩(Doppler fading) 혹은 주파수 옵셋(frequency offset)을 가지는 경우 상기 등화기의 스텝 크기(step-size) 조절을 통해 최적화할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리 고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명에서는 통신 시스템에서 다중 경로 신호를 그룹화하고, 각 그룹에 부분적 등화기를 할당하여 각 경로 신호의 왜곡을 제거하는 수신기 장치 및 방법을 제공함에 있다. 여기서, 상기 부분적 등화기는 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 의미한다.

일반적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 수 칩(chip) 정도의 지연 확산(delay spread)을 가지는 채널 환경에서는 상기 지연을 수용할 수 있는 길이의 탭 넘버(tap number)를 가진 등화기를 이용하여 다중 경로 간섭(Multi Path Interference)을 제거한다. 이에 따라, 복수의 기지국 및 중계기가 중첩되어 있는 경우 수신 채널 환경은 도 3에 도시된 바와 같이 수백 칩 정도의 지연 확산을 가지는 환경으로 변화됨으로써, 상기 등화기는 상기 수백 칩에 해당하는 전체 지연 확산을 모두 수용할 수 있는 길이의 탭 넘버를 가져야한다. 하지만, 상기 등화기는 상기 탭 넘버가 길어질수록 그 성능이 심각하게 저하되는 문제점을 가진다.

하기 수학식 1은 등화기의 입력 신호와 상기 입력 신호 상관 행렬(correlation matrix)을 나타낸다.

여기서, 상기 u(n)은 등화기의 입력 신호를 의미하고, 상기 M은 탭 넘버를 의미하며, R은 입력 신호 상관 행렬을 나타낸다.

상기와 같이, 등화기의 입력 신호 상관 행렬을 나타낼 경우, 상기 등화기의 동작 이후 잔류 오차인 MSE(Mean Squared error: 평균 제곱 오차)는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 상기 μ는 등화기의 스텝 크기(step-size)를 의미하며, 상기 M은 탭 넘버를 의미하며, 상기 k는 0부터 M-1의 값을 가진다.

상기 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 등화기의 평균 제곱 오차(MSE)는 탭 넘버인 M에 비례하는 것을 알 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 탭 수가 많은 등화기의 평균 제곱 오차(MSE)가 탭 수가 적은 등화기의 평균 제곱 오차(MSE)보다 큰 값을 가지게 된다. 이에 따라, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 기지국 및 중계기 사이의 지연이 수백 칩 가량 떨어져 있는 경우, 상기 등화기의 탭 넘버도 증가하여 상기 평균 제곱 오차(MSE)가 수십 배 이상 증가하게 됨으로써, 결국에는 수신기의 성능 열화를 초래하게 된다.

따라서, 이하 본 발명에서는 다중 경로에서 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 부분적 등화기를 이용하여 신호 왜곡을 제거하는 수신기 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기를 적용한 수신기의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수신기는 RF부(미도시), SRRC 필터(Squared Root Raised Cosine Filter)(미도시), 버퍼(buffer)(501), 복수의 부분적 등화기(Partial Equalizer)(503, 505, 507), 가중치 계산기(Weight Calculator)(509), 복수의 곱셈기(511, 513, 515), 결합기(Combiner)(517), 역확산기(Despreader)(519), 디코더(Decoder)(521), 탐색기(Searcher)(523)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 부분적 등화기(503, 505, 507)는 하드웨어 상에 구현되며, 상기 탐색기(523)는 소프트웨어로 구현될 수 있다.

상기 도 5를 참조하면, RF부(미도시)는 안테나를 통해 수신된 다중 경로 신호를 처리하여 상기 SRRC 필터(미도시)로 제공하고, 상기 SRRC 필터(미도시)는 상기 RF부(미도시)로부터의 신호를 필터링하여 상기 버퍼(501)로 제공한다.

상기 버퍼(501)는 상기 다중 경로 신호를 임시 저장하며, 상기 탐색기(523)의 제어에 따라 그룹화되는 다중 경로 신호를 각 그룹에 해당하는 부분적 등화기(503, 505, 507)로 출력한다.

상기 탐색기(523)는 상기 버퍼에 저장된 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하고, 각 경로 그룹에 대해 상기 부분적 등화기(503, 505, 507)를 할당 혹은 해제한다. 상기 탐색기(523)는 주기적으로 갱신되는 경로 그룹 정보(경로 그 룹의 위치 및 에너지)와 각 경로에서 획득되는 신호대 간섭비(SIR)에 따른 락(lock) 정보를 바탕으로 상기 부분적 등화기를 각 경로 그룹에 할당하며, 온/오프(ON/OFF)를 제어한다.

상기 부분적 등화기(503, 505, 507)는 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지며, 자신에게 할당된 경로 그룹 내의 다중 경로에 대한 등화 동작을 수행함으로써, 해당 그룹 내에서 간섭 신호를 제거하여 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio)가 최적화된 신호를 출력한다. 이때, 각각의 부분적 등화기(503, 505, 507)는 출력 신호의 신호대 간섭비(SIR)를 다른 부분적 등화기를 통해 상기 가중치 계산기(509)로 제공한다.

상기 가중치 계산기(509)는 상기 부분적 등화기(503, 505, 507)로부터 제공되는 채널 추정 정보, 즉 신호대 간섭비에 따른 가중치를 계산하여 각 곱셈기(511, 513, 515)로 제공한다.

상기 곱셈기(511, 513, 515)는 상기 부분적 등화기(503, 505, 507)로부터의 출력 신호에 상기 가중치 계산기(509)로부터 제공받은 가중치를 부여하여 상기 결합기(517)로 제공한다.

상기 결합기(517)는 상기 곱셈기들(511, 513, 515)로부터 출력되는 신호들을 결합하여 상기 역확산기(519)로 제공하고, 상기 역확산기(519)는 상기 결합 신호를 역확산시켜 상기 디코더(521)로 제공하고, 상기 디코더(521)는 상기 결합 신호를 디코딩하여 신호를 복원한다.

그러면, 하기 도 6을 참조하여 상기 부분적 등화기(503, 505, 507)의 상세한 구성을 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기의 상세한 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 부분적 등화기는 출력을 일정 시간 간격으로 복수의 지연기(601, 603, 605, 607), 수렴 계수를 곱하는 복수의 곱셈기(611, 613, 615, 617), 상기 곱셈기(611, 613, 615, 617)의 곱셈 결과를 가산하는 복수의 제 1 결합기(621, 623, 625, 627)와 등화 탭 적응기(Equalizer tap adaptation)(633), 제 2 결합기(635), PN 생성기(PN generator)(637) 및 SIR 추정기(SIR estimator)(639)를 포함하여 구성된다.

상기 복수의 지연기(601, 603, 605, 607)는 상기 탐색기(523)의 제어에 의해 버퍼(501)로부터 입력되는 경로 그룹의 신호를 일정 시간 간격으로 지연시켜 상기 복수의 곱셈기(611, 613, 615, 617) 각각에 출력한다. 상기 복수의 곱셈기(611, 613, 615, 617)는 해당 지연기(601, 603, 605, 607)로부터의 출력 신호와 상기 등화 탭 적응기(633)로부터의 계수를 곱하여 상기 복수의 제 1 결합기(621, 623, 625, 627) 각각에 츨력하고, 상기 복수의 제 1 결합기(621, 623, 625, 627)는 입력되는 신호를 결합하여 출력한다.

상기 PN 생성기(637)는 기준신호인 PN 시퀀스를 생성하여 상기 제 2 결합기(635)로 출력한다. 여기서, 상기 기준 신호는 수신기가 채널의 특성을 충분히 반영할 수 있도록 하기 위해 송신기에서 전송되는 신호를 의미한다.

상기 제 2 결합기(635)는 상기 제 1 결합기(621, 623, 625, 627)의 마지막 출력 신호(

)와 상기 PN 생성기(637)에서 출력되는 기준 신호를 감산하여 그 결과를 상기 등화 탭 적응기(633)로 제공한다.

상기 등화 탭 적응기(633)는 제 2 결합기(635)에서 출력된 에러 신호(e(n))를 제공받아 하기 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 계수(w)를 갱신함으로써, 채널 및 타이밍의 변화에 따라 상기 계수가 갱신되도록 한다.

여기서, 상기 w는 계수를 나타내고, μ는 등화기의 스텝 크기(step-size)를 나타내며, 상기 u(n)은 입력 신호를 나타낸다. 그리고 e(n)은 에러 신호를 나타내는 것으로서, 부분적 등화기의 출력(

)과 기준 신호(desired signal), 즉, 파일롯(pilot) 신호의 차이를 의미한다.

상기 SIR 추정기(SIR estimator)는 상기 제 2 결합기(635)로부터 입력되는 에러 신호(e(n))에 따라 신호대 간섭비(SIR)를 생성하여 가중치 계산기(509)로 출력한다.

그러면, 이하에서 도 7을 참조하여 상황에 따라 상기 탐색기에 의해 상기 부분적 등화기가 제어되는 동작에 대해 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기의 제어 구조를 도시 하고 있다. 여기서, 두 개의 다중 안테나를 사용함을 가정하며, 상기 두 개의 안테나에는 각각 하나의 탐색기가 할당된다.

상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 탐색기(701, 721)는 각각 제 1 및 제 2 매칭 필터(matching filter)(703, 723)와 제 1 및 제 2 그룹 검출기(group detector)(705, 725)로 구성됨으로써, 상기 제 1 및 제 2 매칭 필터(703, 723)를 이용하여 주기적으로 기 저장된 기준 신호와 수신 신호 간에 매칭 필터링 혹은 상관을 수행한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 매칭 필터(703, 723)는 상기 매칭 필터링 혹은 상관의 결과로 출력 신호를 획득한다.

그러면, 상기 제 1 및 제 2 그룹 검출기(705, 725)는 상기 제 1 및 제 2 매칭 필터(703, 723)로부터의 출력 신호에서 에너지가 피크(peak)가 되는 부분(801)을 검출하고, 상기 검출된 피크 주변에서 소정 범위(GT)(811) 내의 신호들을 하나의 경로 그룹으로 판단한 후, 상기 소정 범위 이외의 영역에서 다시 상기 에너지가 피크가 되는 부분(803, 805)을 검출하는 동작을 계속적으로 수행하여 n개의 경로 그룹을 검색하고, 상기 경로 그룹이 검색되었음을 알리는 정보를 상기 제어부(711)로 제공한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 그룹 검출기(705, 725)는 상기 각 경로 그룹의 에너지(Group_eng#n) 및 위치(Group_pos#n)를 상기 제어부(711)로 함께 제공한다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2 탐색기(701, 721)는 채널 상황이 시시각각 변하는 것에 대비하여 상기 다중 경로 신호에서 경로 그룹을 검색하는 동작을 주기적으로 수행한다.

상기 제어부(711)는 상기 제 1 및 제 2 탐색기(701, 721)로부터 경로 그룹 검출 정보를 제공받아 이전의 정보와 비교하여 새로운 경로 그룹이 추가되었거나 원래의 경로 그룹이 소멸되었는지 여부를 판단하여 복수의 부분적 등화기(713, 715, 717)의 할당/해제 및 온/오프를 제어한다. 즉, 상기 제어부(711)는 현재 경로 그룹 검출 정보와 이전 정보를 비교하여 새로운 경로 그룹이 추가된 것으로 판단될 시, 해당 경로 그룹에 하나의 부분적 등화기를 할당하며, 이전에 존재하던 경로 그룹이 소멸된 것으로 판단될 시, 상기 이전에 존재하던 경로 그룹에 할당되었는 부분적 등화기의 할당을 해제한다.

이때, 상기 제어부(711)는 상기 경로 그룹이 추가되었거나 경로 그룹이 소멸되었는지 여부를 판단한 후, 상기 부분적 등화기를 바로 제어하는 것이 아니라 상기 판단이 유효한 것인지 여부를 판단한 이후 유효할 경우에만 상기 부분적 등화기를 제어한다. 즉, 상기 제어부(711)는 상기 현재 경로 그룹 검출 정보와 이전 정보를 비교한 결과 새로운 경로 그룹이 추가되거나 소멸되는 등의 변화가 존재할 경우, 상기 현재 경로 그룹 검출 정보를 일정 시간 이후에 상기 제 1 및 제 2 탐색기(701, 721)로부터 제공되는 그룹 검출 정보와 재비교하여 상기 변화가 그대로 유지될 경우는 상기 판단이 유효하다고 판단하고, 상기 변화가 유지되지 않는 경우는 상기 판단이 유효하지 않다고 판단한다. 특히, 상기 제어부(711)는 상기 특정 경로 그룹이 소멸되었다고 판단되고 상기 판단이 유효하다고 판단될 경우, 상기 특정 경로 그룹에 할당된 부분적 등화기의 락(lock) 정보에 따라 상기 부분적 등화기의 할당을 유지하거나 해제한다. 여기서, 상기 락(lock) 정보는 해당 부분적 등화기의 온/오프를 결정하기 위한 정보로서, 상기 락 정보로 각 부분적 등화기에서 생성되는 에러 신호(e(n)) 혹은 신호대 잡음비(SIR)를 이용할 수 있다. 이때, 상기 제어부(711)는 부분적 등화기로부터 상기 에러 신호(e(n)) 혹은 신호대 잡음비(SIR)를 제공받아 임계값과 비교함으로써, 해당 부분적 등화기의 온/오프를 나타내기 위한 참(true) 혹은 거짓(false)을 결정할 수 있다.

이는, 상기 수신기의 주위 환경 변화에 따라 채널 상황이 시시각각 변화하여 일시적으로 특정 경로 그룹이 수신되지 않았다가 수신되는 현상이 발생될 수 있기 때문에 이러한 현상으로 인해 상기 부분적 등화기가 잘못 할당되거나 해제되는 것을 방지하기 위함이다.

여기서, 상기 제어부(711)는 상기 제 1 및 제 2 탐색기(701, 721)에서 검출된 경로 그룹 중 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio) 혹은 피크 에너지가 가장 큰 순서대로 정렬하여 부분적 등화기(713, 715, 717)를 할당 및 해제하는 동작을 수행한다. 또한, 상기 제어부(711)는 일반적으로 필드 환경에서 중계기는 최대 4개 이내로 존재하므로, 그에 적합하게 각 중계기가 만들어내는 경로 그룹별로 하나씩 부분적 등화기를 할당한다. 또한, 하나의 중계기에서 발생된 경로 그룹이 지나지게 긴 지연 확산을 가지는 경우, 두 개의 부분적 중계기를 연결하여 할당할 수 있으며, 일정 간격을 가지던 두 개의 경로 그룹이 시간 변화에 따라 점차적으로 접근하여 소정 간격 이내가 되는 경우, 두 개의 경로 그룹을 하나의 부분적 등화기처럼 동시에 온/오프시킨다.

상술한 설명에서는 상기 제어부와 탐색기가 분리되어 동작하지만, 상기 탐색 기에서 상기 제어부의 동작을 수행할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 다중 경로 그룹에 등화기를 할당하는 수신기의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 9를 참조하면, 상기 수신기는 901단계에서 초기 동기를 획득하고 하나의 안테나당 하나의 탐색기를 할당함으로써, 상기 탐색기를 초기화한 후, 903단계에서 탐색기를 이용하여 수신되는 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화함으로써, 각 경로 그룹의 에너지 및 위치 정보를 획득한다.

이후, 상기 수신기는 905단계에서 기 설정된 임계값보다 큰 에너지값을 갖는 n 번째 경로 그룹들에 대해 부분적 등화기를 각각 할당하고, 907단계에서 제 1 타이머를 시작시킨다.

이후, 상기 수신기는 909단계에서 상기 제 1 타이머가 기 설정된 소정 시간을 측정하여 만료되는지 검사한다. 상기 제 1 타이머가 만료될 시, 상기 수신기는 911단계에서 상기 탐색기를 이용하여 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 상기 각 경로 그룹의 에너지 및 위치 정보를 획득한 후, 913단계로 진행하여 이전에 획득된 경로 그룹에 대한 정보와 비교하여 새로이 추가되거나 소멸된 경로 그룹이 존재하는지 검사한다. 상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹이 존재하지 않을 시 상기 수신기는 상기 907단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.

반면, 상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹이 존재할 시, 상기 수신기는 915단계로 진행하여 상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 대한 정보, 즉 에너지 및 위치 정보를 저장하고 제 2 타이머를 시작시킨다.

이후, 상기 수신기는 917단계에서 상기 제 2 타이머가 기 설정된 소정 시간을 측정하여 만료되는지 검사한다. 상기 제 2 타이머가 만료될 시, 상기 수신기는 919단계에서 상기 탐색기를 통해 다중 경로 신호를 재탐색하여 각 경로 그룹의 에너지 및 위치 정보를 획득함으로써, 상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 대한 정보가 유효한지 검사한다. 즉, 상기 913단계에서 새로이 추가되거나 소멸되었다고 검사된 그룹에 대한 정보가 소정 시간이 지난 이후에도 동일하게 획득되는지 검사한다. 예를 들어, 다중 경로 신호의 탐색 결과 A 경로 그룹이 새로이 추가되었을 시, 소정 시간 이후에 상기 다중 경로 신호를 재탐색하여 상기 A 경로 그룹이 그대로 존재하는지 검사한다.

상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 대한 정보가 유효하지 않을 시, 즉, 상기 재탐색 결과 상기 추가되었다고 판단된 경로 그룹이 존재하지 않거나 소멸되었다고 판단된 경로 그룹이 다시 존재할 시, 상기 수신기는 상기 907단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.

반면, 상기 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 대한 정보가 유효할 시, 상기 수신기는 921단계에서 추가된 경로 그룹에 대한 정보를 갱신하고, 923단계로 진행하여 소멸된 경로 그룹이 존재하는지 검사한다. 상기 수신기는 상기 소멸된 경로 그룹이 존재하지 않을 시 상기 907단계로 되돌아가고, 상기 소멸된 경로 그룹이 존재할 시, 상기 소멸된 경로 그룹에 할당되었던 부분적 등화기의 락(lock) 정보에 따른 검출 결과를 확인한다.

상기 수신기는 상기 락 정보에 따른 검출 결과가 거짓(false)일 경우, 상기 507단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행하며 상기 락 정보에 따른 검출 결과가 참(True)일 경우 927단계로 진행하여 해당 부분적 등화기가 할당된 위치의 인접 위치에 다른 부분적 등화기가 존재하는지 검사한다.

상기 수신기는 상기 인접 위치에 다른 부분적 등화기가 존재할 시, 929단계로 진행하여 일정 시간을 대기한 후에 해당 등화기를 오프시킨 후, 상기 507단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다. 이는, 상기 인접 위치에 존재하는 다른 부분적 등화기가 상기 소멸된 경로 그룹의 시간에 따른 이동에 의해 발생된 것일 경우, 즉, 상기 소멸된 경로 그룹이 시간에 따라 이동하여 이전에 할당된 부분적 등화기에서 점차적으로 벗어남으로써 새로운 경로 그룹으로 인식되어 발생될 수 있는 현상이므로, 상기 경로 그룹이 두 개의 부분적 등화기 사이에서 이동할 가능성이 있기 때문에 이를 대비하기 위함이다.

상기 인접 위치에 다른 등화기가 존재하지 않을 시, 931단계에서 해당 등화기를 바로 오프시킨 후, 상기 507단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.

본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 다중 경로 신호를 그룹화하고, 하나의 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 각 경로 그룹에 할당한다. 즉, 본 발명에서는 복수의 부분적 등화기(1001, 1003)를 이용하여 그룹화된 각 경로 신호에 등화 동작을 수행하고, 복수의 곱셈기(1005, 1007)에서 상기 부분적 등화기(1001, 1003)의 출력 신호에 계수(Coefficient)(C_k, k=0~N-1)를 곱하여 가중치를 부여한 후, 결합기(1009)에서 결합함으로써, 도 11에 도시된 바와 같이 종래의 레이크 수신기에 비해 높은 성능을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 계수를 생성하는 방법은 여러 가지 있을 수 있으며, 보통 MRC(Maximal Ratio Combining)을 이용한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 레이크 수신기의 구조를 도시하는 도면,

도 2는 일반적으로 다중 경로 신호에 할당되는 등화기를 도시하는 도면,

도 3은 다수의 기지국 및 중계기가 존재하는 경우 다중 경로 신호에 할당되는 등화기를 도시하는 도면,

도 4는 탭 수 증가에 따른 등화기의 성능 열화를 나타내는 그래프를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기를 적용한 수신기의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기의 상세한 블록 구성을 도시하는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 통신 시스템에서 부분적 등화기의 제어 구조를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다중 경로 그룹을 탐색하는 탐색기의 동작을 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 다중 경로 그룹에 등화기를 할당하는 수신기의 동작 절차를 도시하는 도면, 및

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다수의 기지국 및 중계기가 존재하는 경우 다중 경로 신호에 할당되는 부분적 등화기를 도시하는 도면, 및

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 등화기를 적용한 수신기의 성능 그래프를 도시하는 도면.

Claims

통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 장치에 있어서,

소정 주기마다 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하고, 각 경로 그룹에 등화기를 할당 혹은 해제하는 탐색기와,

하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지고, 상기 탐색기에 의해 할당된 경로 그룹에 등화 동작을 수행하여 신호를 출력하는 복수의 등화기와,

상기 복수의 등화기로부터 출력된 각 신호에 가중치를 부여한 후 결합하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

SRRC(Square Root Raised Cosine) 필터링된 수신 신호를 제공받아 상기 탐색기의 제어에 의해 상기 수신 신호에서 각 경로 그룹의 신호를 해당 등화기로 제공하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 탐색기는, 소정 주기마다 기 저장된 기준 신호와 수신 신호 간에 매칭 필터링 혹은 상관을 수행하여 출력하는 매칭 필터와,

상기 매칭 필터의 출력 신호에서 에너지가 피크(peak)가 되는 부분을 검출하여 상기 피크 주변의 소정 범위 내에 존재하는 신호들을 하나의 경로 그룹으로 판단하는 그룹 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 탐색기는, 현재 시점에 그룹화된 각 경로 그룹 정보와 이전 시점의 경로 그룹 정보 비교를 통해 경로 그룹이 새롭게 추가되거나 소멸되어 경로 그룹 정보가 변경되었는지 여부를 판단하고, 상기 판단에 따라 각 경로 그룹에 등화기를 할당 혹은 해제하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4항에 있어서,

상기 탐색기는 상기 경로 그룹 정보가 변경되었는지 여부를 판단하고, 소정 시간 이후에 다시 상기 그룹화된 각 경로 그룹 정보를 검사하여 상기 변경된 경로 그룹 정보가 그대로 유지된 경우에만 상기 새롭게 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 상기 등화기를 할당 혹은 해제하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4항에 있어서,

상기 탐색기는, 상기 변경된 경로 그룹 정보에 소멸된 경로 그룹이 존재할 시, 상기 소멸된 경로 그룹에 할당된 등화기로부터 제공되는 에러 신호 혹은 신호대 잡음비에 따라 상기 소멸된 경로 그룹에 할당된 등화기의 오프(OFF) 및 할당 해제를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 내지 6항에 있어서,

상기 경로 그룹 정보는, 각 경로 그룹의 피크 에너지 및 위치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 등화기는, 입력되는 경로 그룹의 신호를 일정 시간 간격으로 지연시켜 하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 복수의 지연기와,

상기 복수의 지연기로부터의 출력되는 각 신호와 계수를 곱하여 결합하는 복수의 결합부와,

상기 결합부에서 출력된 신호와 기 저장된 기준 신호의 차이를 나타내는 에러 신호에 따라 상기 계수를 갱신하는 등화 탭 적응기와,

상기 에러 신호에 따른 신호대 잡음비를 추정하는 신호대 잡음비 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 8항에 있어서,

상기 등화 탭 적응기는,

하기 수학식 4를 이용하여 상기 계수를 갱신하는 것을 특징으로 하는 장치.

여기서, 상기 w는 계수, μ는 등화기의 스텝 크기(step-size), 상기 u(n)은 입력 신호, 상기 e(n)은 에러 신호를 나타냄.
제 8항에 있어서,

상기 기준 신호로 PN 시퀀스를 생성하는 PN 생성기와,

상기 결합부에서 출력된 신호와 기 저장된 기준 신호를 차감하여 차감 결과를 나타내는 상기 에러 신호를 상기 등화 탭 적응기로 제공하는 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 결합부는, 상기 복수의 등화기로부터 신호대 잡음비를 제공받아 각 신호대 잡음비에 따른 가중치를 계산하는 가중치 계산부와,

상기 가중치 계산부에서 계산된 가중치와 상기 복수의 등화기로부터 출력되는 신호를 곱셈하여 출력하는 복수의 곱셈기와,

상기 복수의 곱셈기로부터 출력된 신호들을 결합하는 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
통신 시스템에서 등화기를 이용한 수신기 동작 방법에 있어서,

소정 주기마다 수신 신호에서 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하는 과정과,

하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 탭 수를 가지는 등화기를 각 경로 그룹에 할당 혹은 해제하여 등화 동작을 수행하는 과정과,

상기 각 경로 그룹에 할당된 등화기로부터 출력된 각 신호에 가중치를 부여한 후 결합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 수신 신호를 SRRC(Square Root Raised Cosine) 필터링하여 버퍼에 임시 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 다중 경로 신호를 탐색하여 그룹화하는 과정은,

소정 주기마다 기 저장된 기준 신호와 수신 신호 간에 매칭 필터링 혹은 상관을 수행하는 과정과,

상기 매칭 필터링 혹은 상관이 수행된 신호에서 에너지가 피크(peak)가 되는 부분을 검출하는 과정과,

상기 피크 주변의 소정 범위 내에 존재하는 신호들을 하나의 경로 그룹으로 판단하여 해당 경로 그룹의 피크 에너지 및 위치를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 각 경로 그룹에 할당 혹은 해제하는 과정은,

현재 시점에 그룹화된 각 경로 그룹의 정보를 확인하는 과정과,

상기 현재 시점의 정보를 이전 시점에서 그룹화된 경로 그룹의 정보와 비교하여 경로 그룹 정보가 변경되었는지 여부를 판단하는 과정과,

상기 판단에 따라 각 경로 그룹에 등화기를 할당 혹은 해제하는 과정을 포함 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

상기 경로 그룹 정보가 변경되었을 시, 소정 시간 이후에 상기 각 경로 그룹의 정보를 확인하여 상기 변경된 경로 그룹 정보가 유지되는지 확인하는 과정과,

상기 변경된 경로 그룹 정보가 유지된 경우에만 새롭게 추가되거나 소멸된 경로 그룹에 상기 등화기를 할당 혹은 해제하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서,

변경된 경로 그룹 정보에 소멸된 경로 그룹이 존재할 시, 상기 소멸된 경로 그룹에 할당된 등화기로부터 제공되는 에러 신호 혹은 신호대 잡음비를 확인하는 과정과,

상기 에러 신호 혹은 신호대 잡음비에 따라 상기 소멸된 경로 그룹에 할당된 등화기의 오프(OFF) 및 할당 해제를 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 내지 17항에 있어서,

상기 경로 그룹 정보는, 각 경로 그룹의 피크 에너지 및 위치를 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,

상기 등화 동작을 수행하는 과정은,

하나의 경로 그룹에 대한 지연 확산만큼을 수용하는 복수의 지연기를 이용하여 상기 입력되는 경로 그룹의 신호를 일정 시간 간격으로 지연시는 과정과,

상기 결합된 신호와 기 저장된 기준 신호의 차이에 따라 갱신된 계수와 상기 복수의 지연기로부터의 출력되는 각 신호를 결합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서,

상기 계수는,

하기 수학식 5를 이용하여 갱신하는 것을 특징으로 하는 방법.

여기서, 상기 w는 계수, μ는 등화기의 스텝 크기(step-size), 상기 u(n)은 입력 신호, 상기 e(n)은 에러 신호를 나타냄.