KR960013962B1 - 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법 - Google Patents

두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법
제1도는 송신기, 수신기 및 교란된 매개채널을 포함하는 무선정송시스템의 예시도.
제2도는 시분할 전송시스템의 타임슬롯 및 타임슬롯신호 순서의 예시도.
제3도는 전송된 기호의 각각의 값의 도표.
제4도는 두 빌딩 사이의 신호간섭 형태내에서 이동하는 이동수신기의 예시도.
제5도는 본 발명의 방법에 따라 신호를 처리하는 수신기의 블록도.
제6도는 제5도의 수신기를 더 상세히 예시한 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 안네타 3 : 수신유닛
5 : 디지탈 변환기 7, 8 : 빌딩
9 : 기호순서 발생기 17 : 채널추정회로
14 : 계신회로
본 발명은 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩(fading)의 영향을 감소시키는 방법에 관한 것으로 이 수신기는 교란되기 쉬운 무선채널로 무선신호를 수신한다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다.
-상호간에 이격된 안테나상의 신호들을 수신하는 단계.
-안테나에서 수신된 신호들을 수신안테나 신호들로 샘플링하는 단계
-채널추정, 즉 채널전송함수를 추정하는 단계.
-비터비 수신기등의 등화기에서 비터비 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 단계를 포함하되, 이곳에서 기호들은 비터비-알고리즘의 상태전위를 추정한다.
무선신호를 전송할때 일어나는 일반적인 문제점은 신호들이 교란, 패이딩으로 인해 소멸된다는 점이다.
이러한 문제점은 이동수신기가 자주 페이딩을 반복하는 교란영역에서 이동하게 되는 이동무선전송에서 뚜렷하다. 페이딩을 줄이는 공지된 방법은 두개 이상이 상호 이격된 안테나를 가지는 수신기를 사용하는 것이다(참고 : 전자지, 1989년 7월 20일, 25권, NO. 15, L. B. Lopes ; 협대역 이동 무선시스템의 시공다이버시티 기술). 전송된 디지탈 무선신호는 제1안테나에 의해 수신되고 적당히 선택된 시간간격으로 지연된다.
또한, 무선신호는 제2안테나에 의해 수신되고, 제2안테나의 신호는 지연된 신호에 부가되며, 합성된 신호는 비터비 등화기에서 처리된다.
상기 논문은 지연간격의 길이에 따라 비트에러내용이 감소한다는 것을 기술해 놓았다. 또 다른 방법은 여러 안테나가 구비된 수신기를 사용하는 것이다[참고 : 미국, 인디아나, 하워드 더블유 샘즈 앤드 콤파니, 월리암 씨. 와이. 리 씨이 이동통신 고안기초(Mobile Communications Design Fundamentals by William C. Y. Lee, Howard W]. 이 책 3. 5. 1의 부분에 페이딩을 줄이기 위해 독립안테나를 갖는 두개의 수신증폭기로부터 신호가 어떻게 가산될 수 있는가이 예가 나타나 있다. 디지탈 무선신호들을 전송하는 경우, 이러한 부가는 신호의 위상보정 부가를 해야 한다는 어려움이 존재한다. 각 안테나들이 수신한 신호들은 매우 높은 세기를 가지고 있을지라도, 역위상될 수 있어서 서로가 상쇄될 수 있다. 결과적으로, 잡음교란을 받게 디는 급속한 페이딩채널로 신호를 위상 록(phase-lock)해야 할 필요가 있는데 이는 성취하기가 어렵다.
그러한 잡음교란을 받는 경우에 늦은 가변위상-록킹이 매우 유리한 반면, 급격한 페이딩을 급격한 가변위상로킹을 필요로 한다. 페디잉의 영향을 줄이기 위해서 상호 이격된 안테나들로 부터 얻어진 신호들을 처리하는 위에서 언급한 문제점들은 본 발명을 따르는 다음 방법에 따라 해결된다.
안테나에 연장하는 채널에 대한 전송함수가 각 안테나에 대해 추정된다.
각각의 채널 추정의 도움으로 신구상태(old and new state)사이의 각 상태 전이에 대해 비터비 알고리즘에서 각 안테나 신호에 대한 부분미터값이 계산된다.
각 안테나 신호에 대한 부분미터값은 신구상태 사이의 전이에서 미터값을 계산하기 위해 상호 가중되어 사용된다.
본 발명은 다음 청구범위로 특정지워진다.
본 발명의 실시예를 수반한 도면과 관련지어 설명하겠다.
제1도는 시분할 무선통신용 무선전송시스템을 예시한다. 송신기는 상호 수반정보를 수신하여 이에 상응하는 디지탈 기호 s를 발생시키는 유닛(1)를 갖는다. 잘 알려진 기술에 따라 이 기호는 디지탈/아날로그 변환 및 변조되어 유닛(2)으로 부터 아날로그 신호 Y로 전송된다. 신호 Y는 번호가 (R)인 수신유닛(3)을 갖는 수긴기에 의해 차단되다. 각자의 수신유닛들은 안테나(4)를 갖고 각각의 아날로그/디지탈 변환기(5)에 연결되어 있다. 이 변환기는 안테나(4)에 수신된 신호를 수신안테나신호(Sin,r(k)로 변화시킨다.
참조번호
Figure kpo00001
는 번호
Figure kpo00002
로 동일한 샘플링 타임점을 표시하는 반면, 참조번호
Figure kpo00003
는 신호가 r번째 안테나로부터 도달한다는 것을 표시한다. 이때 1≤r≤R, 수신안테나 신호(Sin,r(k)들은 본 발명의 방법에 따라 신호들이 처리되는 유닛(6)으로 보낸다. 유닛(6)은 비터비-알고리즘을 수행하는 수단 및 채널전환 함수를 추정하는 수단을 포함한다. 이 유닛은 디지탈 기호
Figure kpo00004
에 상응하는 추정기호 s에 발생시킨다. 전송중, 전송신호 Y는 무엇보다도 페이딩에 의해 교란되어 추정기호 s상에 신호의 교란영향이 수신기에서 감소하게 된다.
이것은 안테나 (4)의 수가 2 이상, 즉 R≥2이고, 또한 수신안테나 신호(Sin,r(k)가 아래에서 더 상세히 설명되어 있듯이 본 발명의 방법에 따라 처리됨으로써 이루어진다.
위에서 언급했듯이, 본 실시예를 따르는 무선전송시스템은 제2도에서와 같이 독립타임슬롯 1-N으로 시분할 된다.
Figure kpo00005
는 시간을 나타낸다.
각각의 타임슬롯
Figure kpo00006
는 동기화 순서 SO및 전송될 정보를 포함하는 데이타 순서 DO를 갖는 신호순서 SS를 전송할 수 있다. 신호순서 SS는 상기 기호들이 제3도에 예시되어 있는 것처럼 직각변조에 따라 변조된 다해도 이진의 정보를 포함한다. 축 I및 Q를 가지는 한 복소수 평면에서 변조되는 기호의 네개의 가능한 값이 각각의 사분원에서 이진주 00, 01, 10 또는 11로 표시되어 있다.
이러한 하나의 변조된 기호들을 전송하는데 걸리는 시간을 기호시간 TS로 표시했다.
앞에서 언급한 신호페이딩, 소위 레일리-페이딩(Payleligh-pading)은 다음 방법에 따라 발생한다.
제4도는 전송된 신호 Y를 반사시키는 두개의 빌딩(7)및 (8)를 예시한다. 반사된 신호들은 건물 사이에서 서로 간섭되고 또한 위상변위의 결과로 신호강도의 벌지(bulges)및 절검(nodes)을 변경시키는 규칙적인 간섭형태가 발생한다.
간섭형태를 이동 통과하는 이동수신기(9)는 신호의 세기가 매우 낮은 절점을 반복적으로 통과한다. 신호 페이딩의 상세한 설명은 다음을 참고로 하면 된다[참고 : 월리암 씨. 와이. 리 씨의 제1장 이동통신 고안기초[Mobile Communications Design Fundamentals by William C. Y. Lee, Chapter l.)].
위에서 언급된 유닛(6)은 제5도에 더욱 상세히 설명되었다. 이곳에서 간단히 하기 위해, 안테나의 수(R)를 3개로 제한했다. 또한, 제5도는 디지탈 신호
Figure kpo00007
에 영향을 주는 실제 전송채널에 대한 전송함수
Figure kpo00008
를 기호로 나타내는 블록(10)을 예시했다. 전송함수
Figure kpo00009
는 전송유닛(2), 신호 Y의 무선전송, 수신유닛(3)및 아날로그/디지탈 변환기(5)를 포함한다. 유닛(6)은 기호순서 발생기(9), 각 안테나 (4)의 채널추정회로(17), 미터계산유닛(11) 비터비 알고리즘에 따라 신호를 처리하는 분석기(12)를 포함한다.
부분채널추정 hest,r은 채널추정회로(17)에서 계산된다. 기호순서 발생기(9)에 의해 발생된 동기화순서 SO와 전송된 동기화순서 SO에 대한 수신안테나 신호(Sin,r(k)를 비교하여 각각의 채널 추정을 종래의 방식대로 계산된다.
본 실시예에서, 부분채널추정 hest,r은 동기화순서 SO의 도움으로 각 신호 순서 SS로 한차례 계산되고 데이타순서 DC동안 일정하게 유지된다고 가정됐다.
그러나, 공지된 방식으로 부분채널추정 hest,r를 적용하는 것은 가능한데 다음을 참고로 하면 된다[참고 : 1973년 1월, 매기 제이알 및 제이. 지이프와키스 씨의 정보원리에 관한 IEEE 보고서에서의 기호상호간에 간섭이 존재할 디지탈 신호의 적합한 최대순서 추정(IEEE Transations on Information Theory, January 1973, F. R. Magee Jr. and J. G. proakis)].
데이타순서 DO가 전송될때 수신안테나 신호(Sin,r(k)는 전송될 정보를 위해 구해진다. 이들 신호들은 다수의 상태 M=VD-1를 가지는 앞에서 언급한 비터비-알고리즘에 따라 분석된다. V는 기호가 추정할 수 있는 다수의 값을 표시한다. 제3도에 도시된 기호인 경우, 이 값은 V=4이다.
D는 기호시간 TS의 수에서 전송채널의 시간분산을 표시하고 이 실시예에서 D=2라고 가정했다. 이것은 비터비-알고리즘이 수신안테나 신호(Sin,r(k)를 바람직하게 처리될 수 있는 M=4 상태를 가져야 한다는 것을 의미한다.
비터비-알고리즘에 관한 더욱 상세한 설명은 다음을 참고로 하면 된다.[참고 : 지. 디. 포니, 제이알씨의 1973년 3월 IEEE회보 제61권 3장 비터비 알고리즘{proceeding of the IEEE, Vol. 61, No. 3, March 1973, G. D. Forney, Jr)]기호 순서 발생기(9)는 구상태 Tj에서 신상태 Tj로 비터비-알고리즘에서 상태전이 △Tij에 대한 기호 s(△Tij)의 순서를 추정한다. 채널추정 hest,r의 도움으로 추정된 입력신호는 Sa, r(△Tij,k)=hest,r·*s(△Tij)의 관계에 따라 계산된다. 여기서 기호는 콘벌루션(convolution)을 나타낸다. 상태전이△Tij의 장래 선택을 위한 부분미터값 mr(△Tij,k)은 제6도를 참조해 기술되는 바와 같이 추정된 입력신호는 Sa, r(△Tij,k)및 수신 안테나 신호Sin,r(k)의 도움으로 계산된다.
이 도면은 비터비-분석기(12)및 미터계산유닛(11)를 예시한다.
미터계산유닛은 각 부분채널 추정 hest,r을 위해 산술회로(13)및 계수회로(14)를 포함한다. 산술회로(13)는,
Figure kpo00010
의 관계에 따라 부분미터값을 계산한다. 앞에서와 유사하게, 참조번호 _k는 지적된 샘플링시간, 참조번호 _r는 안테나들중 하나, △Tij는 비터비 알고리즘에 따른 상태전위를 각각 표시한다. 예시한 실시예의 경우에 있어서, 이 알고리즘은 이진수 00, 01, 10, 11로 표시된 M=4상태도 갖고 도면에 예시되듯이 각각의 새로운 상태에 대해 네개의 전위를 가져, 따라서 모두 16개의 상태전위를 가진다. 각 이들 상태전위에 대해 미터값은 다음 관계,
Figure kpo00011
에 따라 계산된다.
이 경우에, kr는 회로(14)의 계수를 표시하고 가중된 합은 모두 R 안테나에 대한 합산기(15)에서 실행된다. 비터비-알고리즘에 따라 크기 M(Tj, k-1)은 하나의 기호시간(TS)에 대해 표시샘플링 점 k앞의 샘플링 타임점 k-1에서 구상태 Tj의 선택미터값에 관계한다. 구미터값은 합산기(16)에서 부분 미터값의 가중된 합에 따라 증가한다. 비터비-알고리즘에 따라서,
Figure kpo00012
위 관계에 따라 새로운 상태(Ti)로 전위할때 가장 작은 미터값이 선택된다.
따라서, 미터값 M(Tj, k)은 지적된 샘플링 시간점 _k에서 새로운 상태에 대해선택된 값이다. 미터값 (Tj, k)는 추정기호 S를 결정하기 위하여 비터비-알고리즘에 따라 사용된다. 미터값은 또한, 후행샘플링 타임점 K+1에서 미터값의 연속계산을 위해 기억한다.
부분미터값을 가중하는 계수 kr은 여러 방법으로 선택될 수 있다. 간단한 한 방법에 있어서, 모든 계수는 상수이고 서로가 같다. 그리고 제6도에 예시한 예의 경우에서, R=3일때 kr는 P/3과 같게 된다.
여기서 P는 선택된 상수이다. 완전히 발달된 페이딩을 가지는 한 안테나(4)상의 무선신호는 신호강도가 좋을때 미터계산에서 한 안테나상의 신호와 같은 가장을 가진다는 것을 이 방법은 강조한다. 더 복잡한 방법에 있어서, Sin,r(k)에 따라 수신안테나신호의 세기는 제어회로(18)에 의해 측정되고 계수 kr의 값은 이신호의 세기에 따라 제어회로에 의해 추정된다.
바람직한 실시예에 따라, kr는 각각의 수신안테나 신호
Figure kpo00013
의 에너지에 비례한다. 이 경우에, c는 계수 합 ∑kr이 상기에 따라 P와 같도록 선택된 상수이다.
본 발명은 무선통신용 시분할 시스템과 관련해 설명해왔다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 시스템, 예컨데 주파수 분할 무선통신에 적용할 수 있다.
이러한 시스템에서 메세지를 전송할때 채널추정을 하는데 이용되는 동기화 순서를 전송하기에 충분하다.
다음에 메세지가 전송되는 동안 이 시간동안 파괴되지 않고 전송된 신호의 도움으로 채널추정이 적용된다. 시스템의 속도를 제한한다면, 또한 동기화순서 없이도 채널추정을 할 수 있다. 이는 다음을 참고로 하면 된다[참고: 통신에 관한 IEEE회보, COM-28권 11장, 1980년 11월 엔. 고다드씨의 이차원 통신시스템의 자기회복등화 및 케리어트랙킹(IEEE transactions on Communications, Vol, COM-28, No. 11, November 1980, P. N. Godard : Self-Recovering Equalization and Carrier Trackin in Two-Dimensional Data Communication System)].

Claims (5)

  1. 서로 이격된 안테나상의 신호들을 수신하는 단계.
    -안테나에서 수신된 신호들을 수신안테나 신호들로 샘플링하는 단계 ;
    -채널추정, 즉 채널전송함수를 추정하는 단계및,
    -기호들이 비터비-알고리즘의 상태전위를 추정하는 비터비-알고리즘에 따라 비터비 수신기의 등화기에서 신호처리하는 단계를 포함하는, 교란되기 쉬운 채널을 통해 무선신호를 수신하는 두개 이상의안테나를 가지는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법에 있어서, 채널추정은 개개의 안테나(4)에 속하는 두개 이상의(R) 부분채널(hest,r)을 포함하되, 지적된 샘플링 시간점(k)에서의 방법은 : 부분채널추정(hest,r)의 도움으로 추정기호 s(△Tij)로부터 추정입력신호는 Sa, r(△Tij,k)를 형성하는 단계를 포함하되 개개의 부분채널추정(hest,r)에 대한 추정입력신호는 Sa, r(△Tij,k)는 비터비-알고리즘의 각가의 상태전위 (△Tij)를 위해 형성되고, 부분채널추정 추정에 속하는 수신안테나 신호 Sin,r(k)와 상응하는 추정입력신호에 따라 개개의 부분채널추정(hest,r)에 대한 부분미터값 mr(△Tij,k)을 형성하는 단계와,
    비터비-알고리즘에서 구상태(Tj)와 신상태(Ti)사이의 지적된 상태전위(△Tij)를 위해 미터값 M(Tj, k), 개개의 부분채널추정(hest,r)에 속하는 부분미터값 mr(△Tij,k)의 가중(kr)합으로 증가된 샘플링 시간점(k)을 선행하는 샘플링 타임점 k-1에서 구상태 Tj에 대한 비터비-알고리즘에 따라 선택된 미터값 M(Tj, k-1)을 형성하는 단계와, 지적된 상태전위(△Tij)에 대한 미터값 M(Tj, k)에 상응하는, 새로운 상태(Ti)로의 모든 상태전위 (△Tij)에 대한 미터값을 형성하고 그리고 비터비-알고리즘에 따라 새로운 상태(Ti)로의 전위에서 이들 미터값 M(Tij, k)중 가장 적은 것M(Tj, k)을 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 수신안테나 신호 Sin,r(k)와 상응하는 추정입력신호Sa, r(△Tij,k) 사이의 절대값의 차이에 따라 개개의 부분미터값 mr(△Tij,k)를 형성하는 단계를 특징으로 하는 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법.
  3. 제1또는 제2항에 있어서, 부분미터값 mr(△Tij,k)의 가중에 대한 모든 계수(kr)는 서로가 같은 값(kr=P/R)을 가지는 것을 특징으로 하는 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법.
  4. 제1또는 제2항에 있어서, 상응하는 수신안테나 신호 Sin,r(k)의 진폭에 따라 부분미터값 mr(△Tij,k)의 가중에 대한 계수(kr)를 선택하는 것을 특징으로 하는 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비-수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 부분미터값의 가중에 대한 계수(kr)는 수신안테나 신호 Sin,r(k)의 에너지에 비례하는 것을 특징으로 하는 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법.
KR1019910001970A 1990-02-16 1991-02-05 두개 이상의 안테나를 갖는 비터비 수신기의 페이딩의 영향을 감소시키는 방법 KR960013962B1 (ko)

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