KR20120047449A - 가중치를 고려하는 피아이씨 채널 추정기를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
가중치를 고려하는 피아이씨 채널 추정기를 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 적응형 가중치 적용에 관한 것으로 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 적용을 위한 방법에 있어서 채널 추정을 수행하는 과정과 특정 구간에서 채널에 대해 MSE(Mean Square Error)를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하는 과정과 상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 PIC(Pilot Interference Canceller)에서 채널 이득의 추정을 위해 사용하는 채널 추정기의 정확도를 높이기 위해 채널 추정기의 출력에 최적의 적응형 가중치를 적용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템에서는 상향링크의 셀(Cell) 성능 개선을 위해 파일롯(Pilot)을 제거하는 PIC(Pilot Interference Canceller) 기술을 사용한다.
하지만, 상기 PIC 에서 사용되는 가중치 계산 방법은 MSE(Mean Square Error)관점에서 최적의 성능을 갖지 못한다.
즉, 고정된 가중치 팩터(Weighting factor)을 사용하는 구조이기 때문에 순시적으로 최적화된 가중치 팩터를 적용하지 못함에 따라 MSE가 커지는 문제점이 있다.
따라서, 순시적으로 최적화된 가중치 팩터 적용이 가능한 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 가중치를 고려하는 PIC 채널 추정기를 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 CDMA 통신 시스템에서 짧은 구간 (Shortterm) 평균 에서 최소의 MSE(Mean Square Error)를 갖는 가중치 알고리즘을 이용한 가중치 팩터를 채널 추정기 출력에 적용하여 채널 추정기의 성능을 향상시키는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 1 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 적용을 위한 방법에 있어서 채널 추정을 수행하는 과정과 특정 구간에서 채널에 대해 MSE(Mean Square Error)를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하는 과정과 상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 2 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 적용을 위한 장치에 있어서 채널 추정을 수행하는 채널 추정기와 특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하고, 상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 가중치 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 3 견지에 따르면, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 통신 네트워크의 상향링크에서 파일롯 간섭 제거 방법에 있어서 수신 샘플을 오버샘플링하는 과정과 의사 잡음 시퀀스를 생성하는 과정과 오버샘플링한 샘플을 SF(Spreading Factor)만큼 역 확산하여 심볼단위의 신호로 생성하는 과정과 상기 심볼단위의 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 과정과 특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하여 채널 추정값에 곱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 4 견지에 따르면, CDMA 방식의 통신 네트워크의 상향링크에서 파일롯 간섭 제거를 위한 장치에 있어서 수신 샘플을 오버샘플링하는 보간기와 의사 잡음 시퀀스를 생성하는 의사 잡음 생성기와 오버샘플링한 샘플을 SF만큼 역 확산하여 심볼단위의 신호로 생성하는 디스프레더와 상기 심볼단위의 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 채널 추정기와 특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하여 채널 추정값에 곱하는 가중치 블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고정된 가중치 팩터(Weighting factor)을 사용하는 구조를 사용하지 않고 순시적으로 최적화된 가중치 팩터를 적용하는 구조를 사용하므로 MSE가 커지는 문제점을 방지할 수 있다. 그리고 본 발명은 PIC에서 사용되는 채널 추정기의 MSE 성능을 개선 시킴으로써 파일롯 간섭 제거 시 잔존하는 파일롯 전력을 감소 시킨다. 이를 통해, 파일롯이 제거된 신호의 품질이 향상되므로 상향 링크의 셀 스루풋(Cell Throughput)이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 통신 네트워크의 상향링크에 적용되는 일반적인 PIC 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 평균기를 위한 IIR 필터의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 팩터의 계산 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 평균기를 위한 IIR 필터의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 팩터의 계산 과정을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 가중치를 고려하는 피아이씨 채널 추정기를 위한 방법 및 장치에 대해 설명할 것이다.
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access)을 사용하는 시스템에서 상향링크의 셀(Cell) 성능 개선을 위해 파일롯(Pilot)을 제거하는 PIC(Pilot Interference Canceller)을 사용한다.
도 1은 본 발명에 따른 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 통신 네트워크의 상향링크에 적용되는 일반적인 PIC 구조이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 PIC는 보간기(101), 디스프레더(102), 의사잡음 생성기(103), 채널 추정기(104), 가중치 블록(105), 파일롯 재생성기(106), 파일롯 제거기(107) 및 합산기(108)을 포함하여 구성된다.
보간기(Interpolator)(101)는 수신 샘플()을 I배로 오버샘플링(Oversampling)한다. 여기서, I는 보간기(101)의 오버샘플링 비율(Oversampling ratio)을 나타낸다.
의사 잡음 생성기(PN(Pseudorandom Noise sequence) Generator)(103)는 i 번째 사용자를 위해 사용된 의사 잡음 시퀀스(Pseudorandom Noise sequence)를 생성하여 디스프레더(Despreader)(102) 및 파일롯 재생성기(Pilot regenerator)(106)에 제공한다.
디스프레더(Despreader)(102)는 보간기(101)로부터 수신한 신호를 SF(Spreading Factor)만큼 역 확산하여 심볼(Symbol)단위의 신호()로 생성하여 채널 추정기(Channel estimator)(104)로 제공한다
가중치 블록(105)은 추정된 채널 이득()에 생성한 가중치 팩터(Weighting factor)만큼 가중치를 적용한다. 일반적인 PIC에서 사용하는 가중치 팩터 생성 블록의 한 예는 도 2에 도시되어 있다. 그리고 도 2와 같이 고정된 가중치 팩터()을 사용하여 가중치가 적용된 채널 추정 값 ()을 파일롯 재생성기(106)에 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 가중치 블록은 곱셈기(202)를 포함하여 구성된다. 곱셈기(202)는 수신한 채널 추정기(104)의 채널 추정 값()과 고정된 가중치 팩터()를 서로 곱하고 결과 값()을 출력한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 블록을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 블록은 켤레복소수 곱셈기(302), 전력 계산기(303), 평균기(304, 305), 실수기(306), 노이즈 제거기(307), 디바이더(308) 및 곱셈기(309)를 포함하여 구성된다. 켤레 복소수 곱셈기(302)는 입력된 값의 켤레 복소수를 출력하는 켤레 복소수기(302-1)을 포함한다.
켤레 복소수 곱셈기(302)의 켤레 복소수기(302-1)는 채널 추정기(104)의 출력()의 켤레 복소수()를 구하고, 켤레 복소수 곱셈기(302)는 구한 켤레 복소수()와 채널 추정기(104)에 입력될 신호()를 서로 곱하여 평균기(E())(304)로 그 결과값()을 제공한다.
여기서, 평균기(E())(304,305)는 짧은 시간 동안 평균, 즉, 순시적인 평균을 구하는 기능을 수행하고, 하기에서 설명할 도 4와 같이 의 계수를 갖는 IIR 필터를 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 평균기를 위한 IIR 필터의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 평균기(304, 305)는 곱셈기1(401), 곱셈기2(402), 시프트 레지스터(403)를 포함하여 구성된다.
상기 곱셈기1(401)의 출력 및 상기 곱셈기2(402)의 출력은 서로 더해지고, 더해진 값이 시프트 레지스터(403)에 입력된다.
일반적으로 채널 추정기(104)에서 추정된 채널 추정 값은 <수학식 1>과 같이 표현될 수 있다.
짧은 구간(Shortterm)에서 MSE을 최소화 시키면 긴 구간(Longterm)에서도 MSE을 최소화 시키므로 짧은 구간 MSE 를 최소화 시키는 가중치 팩터()를 구할 필요가 있다. 짧은 구간 MSE를 수학식으로 표현하면 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 짧은 구간의 단위는 수식에서의 n의 단위를 나타낸다.
<수학식 5>는 <수학식 6>과 같이 전개될 수 있다.
<수학식 7>을 위한 흐름도는 하기에서 설명할 도 5와 같다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가중치 팩터의 계산 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 가중치 블록의 가중치 팩터 계산 알고리즘이 시작되면, 채널 추정기(104)는 수신한 신호()을 이용해 채널 추정을 수행하고 결과 값 ()을 출력한다(502 단계).
상기 503~504 단계의 과정과 동시에 <수학식 7>를 이용한 가중치 팩터의 분자를 계산하는 과정도 수행된다 (505~508 단계).
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.
Claims (19)
- 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 적용을 위한 방법에 있어서,
채널 추정을 수행하는 과정과,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE(Mean Square Error)를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하는 과정과,
상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하는 과정은,
채널 추정 값의 켤레 복소수와 채널 추정에 입력되는 신호를 서로 곱하는 제 1 과정과,
상기 제 1과정의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 2 과정과,
상기 제 2 과정의 출력 값에서 실수 만을 추출하는 제 3 과정과,
상기 제 3 과정의 출력 값에서 노이즈를 제거하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서,
채널 추정 값의 전력을 구하는 제 5과정과,
상기 제 5과정의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 6 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 제 4과정을 출력 값을 상기 제 6과정의 출력 값으로 나누어 상기 가중치 팩터를 구하는 제 7과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 무선 통신 시스템에서 적응형 가중치 적용을 위한 장치에 있어서,
채널 추정을 수행하는 채널 추정기와,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하고, 상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 가중치 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항에 있어서,
상기 가중치 블록은,
채널 추정 값의 켤레 복소수와 상기 채널 추정기에 입력되는 신호를 서로 곱하는 켤레 복소수 곱셈기와,
상기 켤레 복소수 곱셈기의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 1 평균기와,
상기 제 1 평균기의 출력 값에서 실수 만을 추출하는 실수기와,
상기 실수기의 출력 값에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서,
채널 추정 값의 전력을 구하는 전력 계산기와,
상기 전력 계산기의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 2 평균기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 노이즈 제거기의 출력 값을 상기 제 2 평균기의 출력 값으로 나누어 상기 가중치 팩터를 구하는 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 통신 네트워크의 상향링크에서 파일롯 간섭 제거 방법에 있어서,
수신 샘플을 오버샘플링하는 과정과,
의사 잡음 시퀀스를 생성하는 과정과,
오버샘플링한 샘플을 SF(Spreading Factor)만큼 역 확산하여 심볼단위의 신호로 생성하는 과정과,
상기 심볼단위의 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 과정과,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하여 채널 추정값에 곱하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9항에 있어서,
가중치 팩터가 곱해진 채널 추정값과 파일롯 패턴 및 의사 잡음 시퀀스를 이용하여 제거할 파일롯을 생성하는 과정과,
생성한 파일롯을 이용하여 수신 샘플에서 파일롯을 제거하는과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9항에 있어서,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하는 과정은,
채널 추정 값의 켤레 복소수와 채널 추정에 입력되는 신호를 서로 곱하는 제 1 과정과,
상기 제 1과정의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 2 과정과,
상기 제 2 과정의 출력 값에서 실수 만을 추출하는 제 3 과정과,
상기 제 3 과정의 출력 값에서 노이즈를 제거하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11항에 있어서,
채널 추정 값의 전력을 구하는 제 5과정과,
상기 제 5과정의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 6 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 제 4과정을 출력 값을 상기 제 6과정의 출력 값으로 나누어 상기 가중치 팩터를 구하는 제 7과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- CDMA 방식의 통신 네트워크의 상향링크에서 파일롯 간섭 제거를 위한 장치에 있어서,
수신 샘플을 오버샘플링하는 보간기와,
의사 잡음 시퀀스를 생성하는 의사 잡음 생성기와,
오버샘플링한 샘플을 SF만큼 역 확산하여 심볼단위의 신호로 생성하는 디스프레더와,
상기 심볼단위의 신호에 대해 채널 추정을 수행하는 채널 추정기와,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하여 채널 추정값에 곱하는 가중치 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14항에 있어서,
가중치 팩터가 곱해진 채널 추정값과 파일롯 패턴 및 의사 잡음 시퀀스를 이용하여 제거할 파일롯을 생성하는 파일롯 재생성기와,
생성한 파일롯을 이용하여 수신 샘플에서 파일롯을 제거하는 파일롯 제거기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14항에 있어서,
상기 가중치 블록은,
특정 구간에서 채널에 대해 MSE를 최소화하는 가중치 팩터를 계산하고, 상기 가중치 팩터와 채널 추정 값을 곱하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,
상기 가중치 블록은,
채널 추정 값의 켤레 복소수와 채널 추정에 입력되는 신호를 서로 곱하는 켤레 복소수 곱셈기와,
상기 켤레 복소수 곱셈기의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 1 평균기와,
상기 제 1 평균기의 출력 값에서 실수 만을 추출하는 실수기와,
상기 실수기의 출력 값에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 17항에 있어서,
채널 추정 값의 전력을 구하는 전력 계산기와,
상기 전력 계산기의 출력 값에 대해 상기 특정 구간 동안의 평균 값을 구하는 제 2 평균기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 18항에 있어서,
상기 노이즈 제거기의 출력 값을 상기 제 2 평균기의 출력 값으로 나누어 상기 가중치 팩터를 구하는 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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