KR20100060663A

KR20100060663A - 무선 통신 시스템에서 신호 대 간섭 잡음비 추정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100060663A
Application number: KR1020080119352A
Authority: KR
Inventors: 송태익
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-07
Also published as: KR101541813B1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)를 추정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 수신된 신호로부터 CINR값을 측정하는 CINR 측정부와, 측정된 CINR 값을 비교하기 위한 CINR 비교부와, CINR 비교부로부터 출력된 결과값에 따라 필터의 타입을 결정하는 필터 타입 결정부와, 필터의 계수를 결정하는 필터계수 결정부와, 결정된 CINR값을 출력하는 출력부를 포함하여, 무선 채널 환경 변화에 따라 필터 타입(filter type) 및 필터 계수를 선택함으로써, 능동적, 적응적으로 CINR을 추정 및 반영함으로써 전체 시스템 운용 자원 활용을 극대화 할 수 있으며, 이로 인해, 서비스 품질 향상을 가져오는 효과가 있다.

CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), 필터(filter)

Description

무선 통신 시스템에서 신호 대 간섭 잡음비 추정 장치 및 방법{CINR ESTIMATION APPARATUS AND METHOD IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호 대 간섭 잡음비(Carrier to Interference and Noise Ratio : 이하 'CINR'이라 칭함)를 추정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 채널 변화 상황에 따라 적합한 필터 및 계수를 선택하여 상기 CINR을 추정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 무선 신호를 전송함으로써 단말이 장소에 구애받지 않고 통신을 수행하기 위해 개발된 시스템이다. 상기 무선 통신 시스템에서, 수신기는 시스템의 처리량(throughput)을 증가시키고 끊김 없는 핸드오버(seamless handover)등을 위하여 채널의 상태를 파악하게 된다.

상기 무선 통신 시스템에서 상기 채널의 상태를 파악하는 방법을 설명하면, 수신기가 송신기로부터 전송되어온 특정 신호의 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)을 추정하고, 상기 CINR을 피드백 채널(feedback channel)을 통해 전송함으로써 송신기로 채널 상태를 알린다. 또한, 상기 송신기는 상기 피드백 채널 을 통해 수신된 정보를 이용하여 데이터의 전송률을 결정하기도 한다. 상기 전송률 결정 외에, 상기 피드백 채널을 통해 수신된 정보는 매우 다양한 용도로 사용된다. 상기 무선 통신 시스템에서의 CINR 측정 방식의 예는 다음과 같다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일예인 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 무선 통신 시스템에서 일반적으로 CINR을 측정하기 위한 블록 구성도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 수신기는 안테나(101)를 통해 수신되는 신호를 RF(Radio Frequency)부(103)를 통해 기저대역 신호로 변환하고, ADC(Analog Digital Converter)(105)를 통해 디지털 신호로 변경하여 수신 필터(107)에서 필터링한다. 이후, 상기 수신기는 상기 필터링된 신호를 CP(Cyclic Prefix) 제거기, 직병렬 변환기(109)를 통해 CP를 제거하고 병렬의 아날로그 신호로 변환한 후, FFT(Fast Fourier Transform)부(111)에서 주파수 영역의 신호로 변환시킨다. 이후, 상기 수신기는 PN Code 생성기(115)에서 각 사용자에 할당된 고유의 PN 코드와 상기 변환된 신호를 신호 합성기(113)에서 합성시켜 자신에게 수신된 신호만을 추출하고, CINR 추정기(117)를 통해 상기 추출된 신호에서 간섭 및 잡음 성분을 분리하여 자신에게 수신된 신호와 상기 간섭 및 잡음 성분의 비를 추정한다.

상술한 바와 같이, 수신단, 즉, 단말 또는 기지국에서 측정된 CINR을 그대로 사용할 경우, 상기 CINR이 급격히 변동되는 경우에 급격한 변동이 그대로 전체 시스템 운용에 반영되기 때문에 정확하고 안정적인 시스템 운용 및 최상의 성능을 보장 받을 수 없다. 또는, 상기 CINR을 일정 필터를 통과하여 사용할 경우에 무선 채널 환경 변화를 적절한 시간에 정확히 시스템에 반영할 수 없기 때문에 전체 시스 템 운용에 있어서 최상의 성능을 보장 받을 수 없다. 예를 들어, 채널 환경이 급격히 나빠지는 환경에서는 CINR 변화를 빠르게 추적하여 시스템 운용에 반영하여야 그 환경에 맞는 변조 및 부호화(Modulation & Coding) 방법이 선택될 수 있으며, 또한, 기지국 입장에서는 정확한 스케줄링(scheduling)이 가능하게 된다. 그러나, 빠른 CINR 변화를 적용하지 못했을 경우 적절한 변조 및 부호화 방법 선택이 이루어 지지 않으므로, 단말 또는 기지국에서 수신되는 패킷(packet)에서 오류(error)가 발생하게 되고, 기지국에서는 적절한 스케줄링이 이루어 지지 않아 자원 낭비가 발생할 수 있다. 반대의 경우, 무선 채널 환경이 급격히 좋아지는 경우에는 적절한 CINR 보고가 이루어져야 시스템 성능을 극대화 할 수 있는 변조 및 부호화 방법 선택 및 스케줄링이 가능하게 된다. 따라서, 채널 변화 상황에 따라 CINR 계산에 적합한 필터 및 계수를 선택하기 위한 대안이 제기될 필요성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 보다 정확한 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)을 계산하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 이동 통신 시스템의 신호 대 간섭 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio)를 측정하는 방법은, 수신 신호의 신호 대 잡음비를 측정하는 과정과, 상기 측정된 신호 대 잡음비와 기준값과 비교를 하는 과정과, 비교된 결과에 의하여 필터를 결정하는 과정과, 결정된 필터를 이용하여 신호 대 잡음비를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 이동 통신 시스템에서 신호 대 간섭 잡음비를 측정하는 장치는, 수신 신호의 신호 대 잡음비를 측정하는 장치와, 상기 측정된 신호 대 잡음비와 기준값과 비교를 하는 장치와, 비교된 결과에 의하여 필터를 결정하는 장치와, 결정된 필터를 이용하여 신호 대 잡음비를 계산하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 이동 통신 시스템에서 CINR을 측정하는 방법은, 수신 신호를 이용하여 CINR_Org를 측정하는 과정과, 상기 CINR_Org 및 계산된 CINR인 CINR_Linear을 비교하는 과정과, 상기 CINR_Org 및 상기 CINR_Linear의 비교 결과에 따라 필터 타입 및 필터 계수 중 적어도 하나를 결정하는 과정과, 상기 필터 타입 및 상기 필터 계수에 따라 결정되는 필터에 상기 CINR_Org 및 상기 CINR_Linear를 입력함으로써, CINR_Linear을 갱신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 무선 채널 환경 변화에 따라 필터 타입(filter type) 및 필터 계수를 선택함으로써, 능동적, 적응적으로 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)을 추정 및 반영함으로써 전체 시스템 운용 자원 활용을 극대화 할 수 있으며, 이로 인해, 서비스 품질 향상을 가져오는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 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 무선 통신 시스템에서 채널 상황 변화에 적응적인 신호 대 간섭 잡음비(Carrier to Interference and Noise Ratio: 이하 'CINR'이라 칭함) 추정 알고리즘 기술에 관해 설명할 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 필터 타입(filter type) 및 필터 계수를 결정하는 방법을 이용한 CINR을 추정하기 위한 장치의 블록 구성을 도시하고 있다. 이하 설명에서, 본 발명은 상기 CINR을 추정하기 위한 장치를 'CINR 추정자'라 칭한다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 CINR 추정자는 CINR 측정부(202), CINR 비교부(204), 필터 타입 결정부(206), 필터계수 결정부(208), CINR 출력부(210)를 포함하여 구성된다.

상기 CINR 측정부(202)는 수신된 신호의 CINR을 측정하게 된다. 상기 CINR 비교부(204)는 수신 신호로부터 측정된 CINR 및 본 발명에 따라 계산된 CINR을 비교한다. 상기 필터 타입 결정부(206)는 상기 CINR 비교부(204)의 결과값에 따라 필터 타입을 결정한다. 상기 필터계수 결정부(208)는 채널 상태 변화 방향을 예측하는 알고리즘에 의하여 필터 계수를 결정한다. 상기 CINR 출력부(210)는 상기 필터 타입 결정부(206) 및 상기 필터계수 결정부(208)에서 결정된 값에 따라 결정된 필터를 통하여 CINR을 계산 및 출력한다. 예를 들어, 상기 CINR 출력부(210)는 하기 <수학식1>과 같이 CINR을 계산한다.

if( CINR_Linear < CINR_Org ) {

Step++;

If (Step>Step_th)

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_1)+α_1*CINR_Org;

Else

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_2)+α_2*CINR_Org;

}

else {

Step=0;

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-β)+β*CINR_Org;

}

상기 <수학식 1>에서, 상기 CINR_Org는 측정된 CINR, 상기 CINR_Linear는 측정된 신호 대 잡음비에서 가공이 된, 즉, 필터를 통과한 CINR, 상기 Step은 측정된 CINR이 가공된 CINR보다 높게 나온 횟수로서 무선 채널 상태의 변화 방향을 예측하는 데 사용되며, 상기 Step_th는 무선 채널 상태 변화 방향을 이용하여 필터 계수 선택에 사용시킬 임계값을, 상기 α_1, 상기 α_2, 상기 β는 각각의 무선 채널 상태에 따라 적용될 필터 계수 값을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널환경에 따라 CINR을 추정하는 절차를 도시한다.

상기 도 3을 참조하면, CINR 추정자는 301단계에서 수신 CINR을 측정한다. 여기서, 상기 수신 CINR은 수신 신호로부터 측정되는 실제 CINR을 의미한다. 즉, 상기 CINR 추정자는 수신 신호에서 간섭 및 잡음 성분을 분리하고, 수신되어야하는 신호와 상기 간섭 및 잡음 성분의 비를 산출한다. 예를 들어, 상기 CINR 추정자는 밴드 패스(band pass) 혹은 하이 패스(high pass)의 특성을 갖는 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하여 상기 간섭 및 상기 잡음 성분을 분리한다.

상기 수신 CINR을 측정한 후, 상기 CINR 추정자는 303단계로 진행하여 상기 수신 CINR 및 현재 CINR 계산 값을 비교한다. 즉, 상기 CINR 추정자는 지속적으로 본 절차를 반복수행하므로, 앞서 계산된 CINR 계산 값을 유지하고 있다. 그리고, 상기 CINR 추정자는 다음의 CINR 계산 값을 위해 현재 CINR 계산 값을 이용한다. 이에 따라, 상기 CINR 추정자는 상기 수신 CINR 및 상기 CINR 계산 값을 비교한다.

만일, 상기 수신 CINR이 상기 CINR 계산 값보다 작거나 같으면, 상기 CINR 추정자는 305단계로 진행하여 Step 변수를 초기화, 즉, 0으로 설정하고, 필터 타입을 B, 필터 계수를 β로 결정한다. 그리고, 상기 CINR 추정자는 315단계로 진행한다.

반면, 상기 수신 CINR이 상기 CINR 계산 값보다 크면, 상기 CINR 추정자는 307단계로 진행하여 Step 변수를 1 증가시키고, 필터 타입을 A로 결정한다. 상기 필터 타입을 A로 결정한 후, 상기 CINR 추정자는 309단계로 진행하여 상기 Step 변수의 값이 Step_Th보다 큰지 확인한다. 여기서, 상기 Step_Th는 무선 채널 상태 변화 방향을 이용하여 필터 계수 선택에 사용시킬 임계값을 의미한다.

만일, 상기 Step 변수의 값이 상기 Step_Th보다 크면, 상기 CINR 추정자는 311단계로 진행하여 상기 필터 계수를 α_2로 결정한다. 반면, 상기 Step 변수의 값이 상기 Step_Th보다 작거나 같으면, 상기 CINR 추정자는 313단계로 진행하여 상기 필터 계수를 α_1로 결정한다. 즉, 상기 309단계 내지 상기 313단계를 통해, 상기 CINR 추정자는 상기 수신 CINR이 상기 CINR 계산 값보다 크다는 비교 결과의 연속적인 발생 횟수에 따라 상기 필터 계수를 결정한다.

상기 필터 계수를 결정한 후, 상기 CINR 추정자는 315단계로 진행하여 CINR 계산을 위한 필터를 결정한다. 이때, 상기 필터는 상기 필터 타입 및 상기 필터 계수에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 필터는 상기 필터 계수를 망각 상수(fogotten factor)로 갖는 누적 평균 함수의 형태를 갖는다.

상기 필터를 결정한 후, 상기 CINR 추정자는 317단계로 진행하여 상기 수신 CINR을 필터 처리한다. 즉, 상기 CINR 추정자는 상기 315단계에서 결정된 필터에 상기 수신 CINR을 입력함으로써, 새로운 CINR 계산 값을 획득한다. 다시 말해, 상기 CINR 추정자는 상기 필터 타입 및 상기 필터 계수에 따라 결정되는 필터에 상기 수신 CINR 및 상기 CINR 계산 값을 입력함으로써, 상기 CINR 계산 값을 갱신한다.

이어, 상기 CINR 추정자는 319단계로 진행하여 상기 CINR 계산 값을 출력한다.

도 4는 본 발명의 적용에 따른 신호 대 잡음비 특성 시뮬레이션 결과로서, 본 발명을 적용한 경우 및 본 발명을 적용하지 않은 경우의 CINR의 특성을 도시하고 있다.

상기 도 4를 참고하면, '실제 측정치'는 실제 측정된 CINR 변화를 나타내고, '본 발명 적용 시'는 본 발명에 따르는 경우로서, 채널 품질 상승 시 빠르게 반응고 채널 품질 하락 시 느리게 반응하도록 필터 계수를 조정한 경우의 CINR 변화를 나타낸다. 즉, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 필터 계수 조절을 통해 CINR 계산 값의 변화 속도를 조절할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 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 무선 통신 시스템에서 일반적으로 신호 대 간섭 잡음비를 측정하기 위한 블록 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 필터타입 및 필터 계수를 결정하는 방법을 이용한 신호 대 간섭 잡음비를 추정하기 위한 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 실시를 위한 순서도,

도 4는 본 발명의 적용에 따른 신호 대 잡음비 특성 시뮬레이션 결과도.

Claims

이동 통신 시스템의 신호 대 간섭 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio)를 측정하는 방법에 있어서,

수신 신호의 신호 대 잡음비를 측정하는 과정과,

상기 측정된 신호 대 잡음비와 기준값과 비교를 하는 과정과,

비교된 결과에 의하여 필터를 결정하는 과정과,

결정된 필터를 이용하여 신호 대 잡음비를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
제1항에 있어서,

상기 기준값은 하기 <수학식 2>에 의해서 결정되는 것을 특징로 하는 방법,

if( CINR_Linear < CINR_Org ) {

Step++;

If (Step>Step_th)

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_1)+α_1*CINR_Org;

Else

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_2)+α_2*CINR_Org;

}

else {

Step=0;

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-β)+β*CINR_Org;

}

상기 <수학식 2>에서, 상기 CINR_Org는 측정된 CINR, 상기 CINR_Linear는 측정된 신호 대 잡음비에서 가공이 된, 즉, 필터를 통과한 CINR, 상기 Step은 측정된 CINR이 가공된 CINR보다 높게 나온 횟수로서 무선 채널 상태의 변화 방향을 예측하는 데 사용되며, 상기 Step_th는 무선 채널 상태 변화 방향을 이용하여 필터 계수 선택에 사용시킬 임계값을, 상기 α_1, 상기 α_2, 상기 β는 각각의 무선 채널 상태에 따라 적용될 필터 계수 값을 나타냄.
제1항에 있어서,

상기 필터를 결정하는 과정은 하기 <수학식 3>에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법,

if( CINR_Linear < CINR_Org ) {

Step++;

If (Step>Step_th)

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_1)+α_1*CINR_Org;

Else

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-α_2)+α_2*CINR_Org;

}

else {

Step=0;

CINR_Linear=CINR_Linear*(1.-β)+β*CINR_Org;

}

상기 <수학식 3>에서, 상기 CINR_Org는 측정된 CINR, 상기 CINR_Linear는 측정된 신호 대 잡음비에서 가공이 된, 즉, 필터를 통과한 CINR, 상기 Step은 측정된 CINR이 가공된 CINR보다 높게 나온 횟수로서 무선 채널 상태의 변화 방향을 예측하는 데 사용되며, 상기 Step_th는 무선 채널 상태 변화 방향을 이용하여 필터 계수 선택에 사용시킬 임계값을, 상기 α_1, 상기 α_2, 상기 β는 각각의 무선 채널 상태에 따라 적용될 필터 계수 값을 나타냄.
이동 통신 시스템에서 신호 대 간섭 잡음비(CINR : Carrier to Interference and Noise Ratio)를 측정하는 장치에 있어서,

수신 신호의 신호 대 잡음비를 측정하는 장치와,

상기 측정된 신호 대 잡음비와 기준값과 비교를 하는 장치와,

비교된 결과에 의하여 필터를 결정하는 장치와,

결정된 필터를 이용하여 신호 대 잡음비를 계산하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
이동 통신 시스템에서 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio)를 측정하는 방법에 있어서,

수신 신호를 이용하여 CINR_Org를 측정하는 과정과,

상기 CINR_Org 및 계산된 CINR인 CINR_Linear을 비교하는 과정과,

상기 CINR_Org 및 상기 CINR_Linear의 비교 결과에 따라 필터 타입 및 필터 계수 중 적어도 하나를 결정하는 과정과,

상기 필터 타입 및 상기 필터 계수에 따라 결정되는 필터에 상기 CINR_Org 및 상기 CINR_Linear를 입력함으로써, CINR_Linear을 갱신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 CINR_Org가 상기 CINR_Linear보다 크다는 비교 결과의 연속적인 발생 횟수에 따라 상기 필터 계수를 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 필터는, 상기 필터 계수를 망각 상수(fogotten factor)로 갖는 누적 평균 함수의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.