KR100975742B1 - 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 방법에 있어서, 수신 심볼의 복소값의 크기가 시스템 설정에 따른 임계값 미만이면, 상기 수신 심볼을 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정과, 상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면, 상기 수신 심볼을 변조 방식에 의해 결정되는, 적어도 두 개의 결정 신호점들 중 어느 하나의 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함한다.
간섭 제거, 수신기, 심볼 디매퍼, 결정 신호점, 제로 포인트, 변조 레벨

Description

무선 통신 시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE CANCELLATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 기법을 사용하는 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 일반적인 무선 통신 시스템에서 심볼 디매퍼의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 심볼 디매퍼의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예예 따른 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 절차를 도시한 도면.
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 셀룰러 시스템에서 효율적인 간섭 제거를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재의 무선 통신 환경에서 사용자에게 데이터 서비스를 제공하기 위해서 일반적으로 사용되는 기술로는, CDMA2000 1xEVDO(Code Division Multiple Access 2000 1x Evolution Data Optimized), GPRS(General Packet Radio Services) 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)와 같은 2.5세대 또는 3세대 셀룰러 이동통신 기술과, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 무선(Wireless) 근거리 통신 네트워크(Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 등의 무선 LAN 기술로 나누어진다.
상기와 같이 회선 망을 통한 음성 서비스 위주의 3세대 셀룰러 이동통신 기술에서 가장 두드러지는 특징은, 사용자들이 광범위한 무선 통신 환경에서 인터넷(internet)에 접속할 수 있는 패킷 데이터 서비스(Packet Data Services)를 제공한다는 것이다.
이러한 이동통신 기술들의 진화와 병행하여 IEEE 802.16 기반의 무선 LAN 등과 같은 다양한 근거리 무선 접속 기술들이 등장하고 있다. 이러한 기술들은 셀룰러 이동통신 시스템에서와 동등한 수준의 이동성(mobility)을 보장하지 못한다. 하지만, 상기 근거리 무선 접속 기술들은 공공장소나 학교 등과 같은 핫 스팟(Hot Spot) 지역이나 홈 네트워크(Home Network) 환경에서 케이블 모뎀(cable modem) 또는 xDSL(Digital Subscriber Line)과 같은 유선 통신 망을 대체하면서, 무선 환경에서 고속 데이터 서비스를 제공하기 위한 대안으로서 제시되고 있다.
하지만, 상기에서 설명하는 무선 LAN으로 고속 데이터 서비스를 제공할 경우, 극히 제한된 이동성과 좁은 서비스 영역뿐만 아니라 전파 간섭 등으로 인해 사용자에게 공중망 서비스를 제공하는데 한계가 있다.
따라서, 상기와 같은 한계를 극복하기 위한 노력들이 다각도로 이루어지고 있다. 예를 들면, 셀룰러 이동통신 시스템과 무선 LAN의 장단점을 보완한 휴대 인터넷 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 현재 표준화 및 개발이 진행 중인 상기 휴대 인터넷 기술의 대표적인 예로서, 무선 광대역 인터넷(WiBro, Wireless Broadband Internet, 이하 '와이브로'라 칭하기로 한다) 시스템에 대한 연구들이 활발히 진행 중에 있다. 상기 와이브로 시스템은 다양한 형태의 이동 단말기(MS, Mobile Station)를 이용해 실내외의 정지 환경, 보행 속도 및 중/저속(60Km/h 내외) 등의 이동 환경에서 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 무선 통신 시스템에서는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 또한 무선 통신 시스템에서는 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 대용량 통신 시스템이 요구됨에 따라, 시스템 전송 효율을 높임으로써, 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 적절한 채널 부호화(channel coding) 방식이 필수적인 요소로 작 용하게 되었다.
그런데, 무선 통신 시스템에 존재하는 무선 채널 환경은 유선 채널 환경과는 달리 다중 경로 간섭(multipath interference)과, 쉐도잉(shadowing)과, 전파 감쇠와, 시변 잡음과, 간섭 및 페이딩(fading) 등과 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 발생한다. 상기 정보 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 상기 무선 통신 시스템 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 무선 통신 시스템에서는 간섭 신호가 발생하며, 이러한 간섭 신호는 시스템 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 그 예로서, 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor)가 1인 시스템의 셀 경계(cell edge) 지역을 들 수 있다. 이러한 셀 경계 지역에서는 이동 단말기(MS, Mobile Station)가 접속되어 정보를 수신하고 있는 기지국(BS, Base Station) 예컨대, 서빙 기지국(Serving BS)으로부터의 수신 신호 이외에, 인접 기지국에서 동일한 주파수를 사용하여 다른 사용자에게 전송되는 신호가 존재하게 된다. 이러한 신호는 상기 이동 단말기에게 직접적인 간섭 신호로 작용하게 되며, 이로 인하여 상기 이동 단말기의 수신 성능 저하를 초래하게 된다.
통상적으로, 광대역 무선 통신 시스템 예컨대, 셀룰러 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 기반 시스템에서 주파수 효율을 향상시키고, 셀 계획(cell planning)을 용이하게 하기 위해 주파수 재사용 계수 1을 사용한다. 그러나, 셀 경계 중첩 지역에서는 서빙 기지국의 신호와 인접 기지국의 간섭 신호가 비슷한 전력(power)을 가지고 중첩되어 이동 단말기에게 수신된다. 따라서 상기 이동 단말기에서는 상기 인접 기지국에 의한 상호 간섭으로 인하여 링크(link) 성능이 심각하게 열화되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 셀 경계 지역에 위치하는 이동 단말기에게 신호를 전송할 때, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 같은 낮은 차수 변조(low-order modulation)와 낮은 부호율(code rate)을 사용한다. 예를 들면, 통상적으로 순방향 오류 정정(Forward Error Correction, 이하 'FEC'라 칭하기로 한다)과 반복 부호화(repetition coding)를 동시에 사용하여 전송할 수 있다. 하지만, 이러한 경우 주파수 효율이 지나치게 낮아지는 문제점이 있다.
다른 방법으로, 상기 이동 단말기에서 간섭 제거 기법을 사용하여 인접 기지국으로부터 수신되는 간섭 신호를 제거하여 타겟(target) 신호를 검출(detection)하는 기술이 있다. 이러한 경우 간섭 제거를 위해 인접 기지국의 신호까지 복조해야 함에 따라 이동 단말기의 복잡도가 증가하게 된다. 하지만 상기 기술은 주파수 효율을 떨어뜨리지 않으면서 링크 성능을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 기법을 사용하는 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 상기 도 1에서는 간섭 신호가 1개일 경우를 예로 나타낸 것이다. 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 다수개의 송신기(Transmitter)(101)(103)와, 간섭 제거기(111)와, 혼합기(113)와, 채널 추정기(Channel Estimator)(115)와, 등화기 (Equalizer)(117)와, 심볼 디매퍼(Symbol Demapper)(119) 및 디코더(Decoder)(121)를 포함한다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 수신기(110)는 상기 송신기(101) 예컨대, 서빙 기지국(Serving BS)의 타겟 신호(S1)와, 상기 송신기(103) 예컨대, 인접 기지국의 간섭 신호(S2)가 중첩된 신호를 수신하게 된다. 그러면 상기 수신기(110)는 먼저, 상기 간섭 제거기(111)를 통해 간섭 신호(S2)에 대한 채널 추정 및 등화(equalization)를 수행한 후 상기 간섭 제거기 내의 심볼 디매퍼를 통해 배열(constellation) 상의 신호점을 생성한다. 즉, 상기 심볼 디매퍼에서 입력으로 들어오는 복소값을 복소평면에 나타내어, 소정 개수로 이루어진 신호점들을 생성한다.
이어서, 상기 간섭 제거기(111)에서는 상기 생성된 신호점을 사용하여 다시 채널 추정치(h2)을 곱하여 상기 간섭 신호를 재생성(regeneration)한다. 이후, 상기 혼합기(113)를 통해 상기 수신 신호에서 상기 간섭 신호(S2)를 빼줌으로써, 상기 수신 신호에서 간섭 신호(S2)를 제거한다.
그런 다음, 상기 수신기(110)는 상기 수신 신호에서 상기 간섭 신호(S2) 성분이 제거된 신호를 이용하여 상기 채널 추정기(115)에서 상기 타겟 신호(S1)에 대한 채널 추정, 상기 등화기(117)를 통한 등화, 상기 심볼 디매퍼(119)를 통한 타겟 신호 검출 및 상기 디코더(121)를 통한 디코딩을 통해 상기 타겟 신호를 복조하게 된다.
한편, 무선 통신 시스템 예컨대, OFDM 시스템에서 상기와 같은 수신기는, 간섭 신호를 복조하기 위해서, 상기 간섭 신호의 변조 레벨(modulation level) 예컨대, 변조 및 부호화 방식(MCS, Modulation and Coding Scheme) 레벨과 간섭 신호의 유무를 사전에 알고 있어야 한다. 또한 상기 수신기는 상기 송신기(103) 예컨대, 인접 기지국 파일럿(pilot)을 통한 인접 기지국으로부터 수신되는 신호의 채널 추정이 가능해야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래 기술에 따르면 인접 기지국으로부터 수신되는 간섭 신호에 대한 채널 추정을 위해서는, 상기 인접 기지국의 파일럿 패턴(pilot pattern)을 이동 단말기가 사전에 알아야만 채널 추정이 가능하다. 즉, 시스템 운용 시나리오의 설계에 따라 간섭 신호의 변조 레벨을 가정 예컨대, QPSK라고 가정하여 간섭 제거 과정을 수행한다. 또한, 종래 기술에 따르면 간섭 신호의 유무는 인접 기지국의 자원 할당 정보를 사전에 알아야 한다. 이는 인접 기지국의 시그널링(signaling) 채널을 사전에 수신하여 디코딩(decoding) 수행한 후에야 알 수 있다.
상기와 같이 채널 추정을 위해서는 이동 단말기가 사전에 인접 기지국에 대한 파일럿 패턴, 간섭 신호의 유무 등을 사전에 알아야 한다. 하지만 이러한 경우 이동 단말기의 복잡도가 증가하고 또한 시그널링 채널 자체를 수신할 때에는 간섭 제거 기법을 사용하기 용이하지 않다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 이동 단말기 또는 기지국의 수신 성능을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 이동 단말기 또는 기지국의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 간섭 제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 효율적인 심볼 디매핑 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 간섭 신호 검출시, 상기 간섭 신호의 유무를 블라인드(blind)한 방식으로 검출할 수 있는 간섭 신호 제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 간섭 신호에 의한 불완전한 정보로 인해 발생하는 수신 성능 저하를 효율적으로 개선할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 간섭 신호의 유무에 관계없이 간섭 제거기를 효율적으로 운용하여 에러 확대 현상을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 방법에 있어서, 수신 심볼의 복소값의 크기가 시스템 설정에 따른 임계값 미만이면, 상기 수신 심볼을 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정과, 상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면, 상기 수신 심볼을 변조 방식에 의해 결정되는, 적어도 두 개의 결정 신호점들 중 어느 하나의 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 방법에 있어서, 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점과 변조 방식에 의해 결정되는, 적어도 두 개의 결정 신호점들로 구성된 신호점들 중 수신 심볼의 복소값에 가장 근접한 신호점을 선택하는 과정과, 상기 수신 심볼을 상기 선택한 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 또 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 방법에 있어서, 수신 신호에 대해 간섭 신호의 유무를 검출하는 과정과, 상기 간섭 신호가 존재함을 인지하면, 상기 간섭 신호에 대해 변조 방식에 따른 신호점들 및 가상 신호점을 포함하는 결정 신호점들을 생성하는 과정과, 상기 생성된 결정 신호점들 중 시스템 설정 방식에 상응하는 결정 신호점을 선택하는 과정과, 상기 선택된 결정 신호점을 이용하여 간섭 신호를 재생성한 후, 상기 수신 신호에서 상기 재생성된 간섭 신호를 제거하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 장치는; 무선 통신 시스템에서 간섭을 제거하기 위한 장치에 있어서, 수신 신호로부터 간섭 신호를 재생하는 간섭 제거기와, 상기 수신 신호로부터 상기 재생된 간섭 신호를 제거하는 혼합기를 포함하며; 상기 간섭 제거기는 수신 심볼의 복소값의 크기가 시스템 설정에 따른 임계값 미만이면, 상기 수신 심볼을 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점으로 매핑하여 상기 간섭 신호를 재생하고, 상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면, 상기 수신 심볼을 변조 방식에 의해 결정되는 적어도 두 개의 결정 신호점들 중 어느 하나의 결정 신호점으로 매핑하여 상기 간섭 신호를 재생함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 장치는; 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 수신 장치에 있어서, 변조 방식에 따른 결정 신호점 및 제로 포인트(Zero point)에 가상 신호점(virtual signal point)을 추가하여 결정 신호점을 생성하고, 그에 상응하여 수신 신호 중 간섭 제거를 위한 간섭 신호를 재생성하여 출력하는 간섭 제거기를 포함하며, 상기 간섭 제거기는, 변조 방식에 따른 결정 신호점 또는 상기 가상 신호점에서, 입력 복소값의 위치와 가장 근접하는 신호점을 최종 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 심볼 디매퍼를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설 명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
제안하는 본 발명은 무선 통신 시스템에서 간섭 신호를 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 무선 셀룰러 통신 시스템에서 이동 단말기(MS, Mobile Station) 또는 기지국(BS, Base Station)의 수신 성능을 향상시키기 위한 간섭 제거 방안을 제공한다.
이를 위해 제안하는 본 발명에서는 간섭 신호를 검출할 때, 간섭 신호의 유무를 블라인드(blind)한 방식으로 검출하고, 상기 검출한 간섭 신호를 간섭 제거 과정에 반영할 수 있도록 한다. 이를 통해 본 발명의 실시예에서는 상기 간섭 신호로 인한 불완전한 정보 발생을 줄이고, 결과적으로 상기와 같은 불완전한 정보로 인해 발생하는 수신 성능 저하를 효율적으로 개선할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 간섭 제거기 내의 심볼 디매퍼(symbol demapper)에서 제로 포인트(Zero point)에 해당하는 가상 결정 신호점(virtual decision signal point)을 삽입함으로써, 간섭 신호의 유무에 관계없이 상기 간섭 제거기에서 강인(robust)하게 동작할 수 있다. 또한 간섭 신호가 존재할 경우에도 신뢰도가 작은 간섭 신호에 대해서는 간섭 제거를 수행하지 않도록 함으로써, 에러 확대(error propagation) 현상을 억제시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 상기 도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 간섭 제거 수신기의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 상기 간섭 신호가 1개일 경우를 예로 나타낸 것이다. 하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 간섭 신호가 M개일 경우에서도 본 발명을 확장하여 적용 가능함은 물론이다. 또한 상기 도 2에 나타낸 수신기는 이동 단말기 또는 기지국 모두에 포함하여 구성할 수도 있음은 물론이다.
상기 도 2에 도시한 바와 같이, 다수개의 송신기(Transmitter)(201)(203)와, 간섭 제거기(210), 혼합기(231), 채널 추정기(Channel Estimator)(233), 등화기(Equalizer)(235), 제1 심볼 디매퍼(Symbol Demapper)(237) 및 디코더(Decoder)(239)를 포함하는 수신기(200)로 이루어진다. 상기 간섭 제거기(210)는 채널 추정기(211)와, 등화기(213)와, 제2 심볼 디매퍼(215) 및 간섭신호 재생성기(217)를 포함한다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 수신기(200)는 상기 송신기(201) 예컨대, 서빙 기지국(Serving BS)의 타겟(target) 신호(S1)와, 상기 송신기(203) 예컨대, 인접 기지국의 간섭 신호(S2)가 중첩된 신호를 수신하게 된다. 그러면 상기 수신기(200)는 먼저, 상기 간섭 제거기(210) 내의 채널 추정기(211)는 상기 송신기(203)의 간섭 신호(S2)에 대한 채널 추정(h2)을 수행하고, 상기 등화기(213)에서는 상기 간섭 신호(S2)에 대한 채널 등화(equalization)를 수행한다. 이어서, 상기 제2 심볼 디매퍼(215)를 통해 상기 간섭 신호의 유무를 검출(detection)한 후, 그에 상응하여 배열(constellation) 상의 신호점을 생성한다. 즉, 상기 제2 심볼 디매퍼에서 입력으로 들어오는 복소값을 복소평면에 나타내어, 소정 개수로 이루어진 신호점들을 생성한다. 예를 들면, 변조 레벨이 QPSK인 경우, 결정 신호점(decision signal point) 4개와 상기 배열 상의 제로 포인트(Zero point)에 가상 신호점(virtual signal point)을 포함하는 5개의 신호점을 생성한다.
다음으로, 상기 간섭 제거기(210)는 상기 간섭신호 재생성기(217)를 통해 본 발명의 실시예에 따라 가상 신호점을 포함하여 생성된 상기 신호점을 사용하여 다시 상기 채널 추정치(h2)를 곱하여 간섭 신호를 재생성한 후 상기 혼합기(231)로 출력한다. 이후, 상기 수신기(200)는 상기 혼합기(231)를 통해 상기 수신 신호에서 상기 간섭 신호(S2)를 빼줌으로써, 상기 수신 신호에서 간섭 신호(S2)를 제거한다.
다음으로, 상기 수신기(200)는 상기 수신 신호에서 간섭 신호(S2) 성분이 제거된 신호(S1) 즉, 순수 타겟 신호(S1)를 이용하여 상기 채널 추정기(223)에서는 상기 타겟 신호(S1)에 대한 채널 추정(h1)을 수행하고, 등화기(235)를 통해 상기 타겟 신호(S1)에 대한 채널 등화를 수행한다. 이어서, 상기 제1 심볼 디매퍼(237)를 상기 타겟 신호(S1)를 검출한다. 마지막으로, 상기 디코더(239)에서 상기 검출된 타겟 신호(S1)의 디코딩을 통해 상기 송신기(201)에서 송신하는 타겟 신호를 복호하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 구성은, 일반적인 수신기의 구성과 유사하며, 다만 상기 간섭 제거기(210)의 구성에 차이를 가진다. 즉, 종래 기술에 따른 수신기는 간섭 제거기 내에 타겟(target) 신호(S1) 검출을 위한 심볼 디매퍼와 동일한 동작을 수행하는 심볼 디매퍼를 포함한다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 수신기(200)는 상기 간섭 제거기(210) 내에 타겟 신호(S1) 검출을 위한 제1 심볼 디매퍼(237)와는 다른 변형된 제2 심볼 디매퍼(215)를 포함한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 심볼 디매퍼(215)를 통해 간섭 신호(S2) 검출시, 간섭 신호(S2)의 유무를 블라인드(blind)한 방식으로 검출한다.
그러면 이하에서는, 첨부한 도면 도 3 및 도 4를 참조하여 변조 레벨이 QPSK인 경우를 예로 하여 종래 기술에 따른 심볼 디매퍼 및 본 발명의 실시예에 따른 제2 심볼 디매퍼에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 일반적인 무선 통신 시스템에서 심볼 디매퍼의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 상기 도 3에서는 변조 레벨이 QPSK인 경우의 성상도를 통한 심볼 디매퍼에서 배열 상의 신호점을 생성하는 예를 나타낸 것이다.
상기 도 3에 도시한 바와 같이, 일반적인 수신기에서는 수신 신호의 신호점을 결정 바운더리(decision boundary)에 따라 슬라이싱(slicing)하여 4개의 결정 신호점(decision signal point) 예컨대, 1사분면에 위치하는 결정 신호점 A, 2사분 면에 위치하는 결정 신호점 B, 3사분면에 위치하는 결정 신호점 C 및 4사분면에 위치하는 결정 신호점 D 중 하나로 매핑(mapping)한다. 즉, 상기 심볼 디매퍼의 입력으로 들어오는 복소값을 복소평면에 나타내어, 상기 복소값이 1사분면에 위치(+1 +j)하면 상기 결정 신호점 A를 출력하고, 상기 복소값이 2사분면에 위치(-1 +j)하면 상기 결정 신호점 B를 출력하고, 상기 복소값이 3사분면에 위치(-1 -j)하면 상기 결정 신호점 C를 출력하고, 상기 복소값이 4사분면에 위치(+1 -j)하면 상기 결정 신호점 D를 출력한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 심볼 디매퍼의 동작을 설명하기 나타낸 도면이다. 상기 도 4에서는 변조 레벨이 QPSK인 경우의 성상도를 통한 심볼 디매퍼에서 배열 상의 신호점을 생성하는 예를 나타낸 것이다.
상기 도 4에 도시한 바와 같이, 종래 기술에서는 QPSK의 경우 슬라이싱(slicing)을 위한 결정 신호점이 4개(A, B, C, D)였지만, 본 발명의 실시예에 따른 심볼 디매퍼에서는 제로 포인트(Zero point)에 가상 신호점(virtual signal point)(E)을 하나 추가하여 5개의 결정 신호점 예컨대, 1사분면에 위치하는 결정 신호점 A, 2사분면에 위치하는 결정 신호점 B, 3사분면에 위치하는 결정 신호점 C, 4사분면에 위치하는 결정 신호점 D 및 제로 포인트에 위치하는 가상 신호점을 사용한다.
따라서, 상기 간섭 제거기 내의 상기 심볼 디매퍼에서는 4개의 신호점 예컨대, (+1 +j), (+1 -j), (-1 -j) 및 (-1 +j) 이외에도 (0)이 출력될 수 있다. 여기서, 상기 (0)이 출력될 경우에는 실제 간섭 제거 오퍼레이션(operation)이 일어나 지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 간섭 신호의 유무에 따라 또는 간섭 신호의 결정(decision)의 신뢰도가 작을 경우, 상기한 심볼 디매퍼에서 가상 신호점으로 슬라이싱하여 간섭 제거 오퍼레이션이 일어나지 않도록 함으로써, 효율적인 간섭 제거를 수행할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 것이다. 상기 도 5a 및 도 5b는 변조 레벨이 QPSK인 경우의 상기 제2 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 것이다.
상기 도 5a에 나타낸 바와 같이, 상기 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 제2 심볼 디매퍼에서는 입력 신호와, 5개의 결정 신호점 중 거리가 가장 가까운 신호점으로 결정하는 즉, 근접 네이버 룰(nearest neighbor rule)에 의해 결정하는 결정 바운더리를 나타낸 것이다.
상기 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 심볼 디매퍼에서는 입력 복소값의 크기(magnitude)가 임계값(Threshold) 이하이면, 결정 신호점을 제로 포인트의 가상 신호점(E)으로 결정하고, 상기 입력 복소값의 크기가 임계값보다 큰 경우에는 일반적인 심볼 디매퍼와 같이 동작하도록 한다. 여기서, 상기 임계값은 예컨대, 결정 신호점에서 크기(magnitude)가 가장 작은 신호점 즉, 최소 신호점의 크기보다 작게 설정되며, 전형적인(typical) 예로서 최소 신호점 크기의 반이 되도록 설정할 수 있다.
바람직하게는, 종래 기술에 의한 방법에 비해 성능이 보다 우수하고, 그 복잡도가 간단한 상기 도 5b 즉, 심볼 디매퍼의 입력 복소값의 크기를 시스템 설정에 따른 임계값과 비교하여 그에 상응하게 결정 신호점을 출력하는 방식을 적용함이 보다 바람직하다.
한편, 이상에서는 변조 레벨이 QPSK인 경우를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기한 바와 같은 가상 신호점은 높은 차수 변조(higher-order modulation) 예컨대, 8PSK(Phase Shift Keying), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 및 64QAM 등에도 적용될 수 있음은 물론이다. 이러한 예를 하기 도 6a 및 도 6b를 통해 살펴보면 다음과 같다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 것이다. 상기 도 6a 및 도 6b는 변조 레벨이 8PSK인 경우의 상기 제2 심볼 디매퍼의 결정 바운더리에 대한 예를 나타낸 것이다.
상기 도 6a에 나타낸 바와 같이, 상기 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 제2 심볼 디매퍼에서는 입력 신호와, 9개의 결정 신호점 중 거리가 가장 가까운 신호점으로 결정하는 결정 바운더리를 나타낸 것이다.
상기 도 6b에 나타낸 바와 같이, 상기 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 심볼 디매퍼에서는 입력 복소값의 크기(magnitude)가 임계값(Threshold) 이하이면, 결정 신호점을 제로 포인트의 가상 신호점(E)으로 결정하고, 상기 입력 복소값의 크기가 임계값보다 큰 경우에는 일반적인 심볼 디매퍼와 같이 동작하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예예 따른 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 절차를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 심볼 디매퍼는 701단계에서 소정 입력 신호(U) 즉, 입력 복소값이 발생하면 703단계로 진행한다. 상기 703단계에서 상기 심볼 디매퍼는 상기 입력 복소값 크기(magnitude)(Re[U]2+Im[U]2)와 시스템 설정에 따른 소정 임계값(Th)을 비교한다.
상기 비교결과 상기 입력 복소값의 크기가 상기 임계값 이하이면 705단계로 진행하여 결정 신호점을 제로 포인트의 가상 신호점(E)을 출력한다.
상기 비교결과 상기 입력 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면 707단계 내지 719단계를 통해 복소평면의 1사분면, 2사분면, 3사분면 및 4사분면 중 위치하는 영역에 따라 각각 4개의 신호점 A, B, C 및 D 중 어느 하나를 출력한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 먼저, 상기 707단계 및 709단계를 통해 상기 입력 복소값이 1사분면에 위치(Im[U]>0, Re[U]>0)하면 711단계로 진행하여 결정 신호점 A(+1 +j)를 출력한다.
다음으로, 상기 707단계 및 709단계를 통해 상기 입력 복소값이 2사분면에 위치(Im[U]>0, Re[U]<0)하면 713단계로 진행하여 결정 신호점 B(-1 +j)를 출력한다.
다음으로, 상기 707단계 및 715단계를 통해 상기 입력 복소값이 3사분면에 위치(Im[U]<0, Re[U]<0)하면 717단계로 진행하여 결정 신호점 C(-1 -j)를 출력한다.
다음으로, 상기 707단계 및 715단계를 통해 상기 입력 복소값이 4사분면에 위치(Im[U]<0, Re[U]>0)하면 719단계로 진행하여 결정 신호점 D(+1 -j)를 출력한 다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 제안하는 본 발명의 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 장치 및 방법에 따르면, 이동 단말기 또는 기지국의 수신 성능을 높일 수 있는 이점을 가진다. 또한 무선 통신 시스템에서 간섭 신호에 의한 불완전한 정보로 인해 발생하는 수신 성능 저하를 효율적으로 개선할 수 있다. 또한 간섭 제거기 내의 심볼 디매퍼에 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점을 삽입함으로써, 간섭 신호의 유무에 관계없이 간섭 제거기가 강인(robust)하게 동작할 수 있다. 또한 간섭 신호가 존재할 경우에도 신뢰도가 작은 간섭 심볼에 대해 간섭 제거를 수행하지 않는 효과를 가짐에 따라, 에러 확대(error propagation) 현상을 완화시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (17)

  1. 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 방법에 있어서,
    수신 심볼의 복소값의 크기가 시스템 설정에 따른 임계값 미만이면, 상기 수신 심볼을 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정과,
    상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면, 상기 수신 심볼을 변조 방식에 의해 결정되는, 적어도 두 개의 결정 신호점들 중 어느 하나의 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함하는 심볼 디매핑 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 적어도 두 개의 결정 신호점들 중에서 크기가 최소인 결정 신호점의 크기보다 작게 설정됨을 특징으로 하는 심볼 디매핑 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 적어도 두 개의 결정 신호점들 중에서 크기가 최소인 결정 신호점의 크기의 절반으로 설정됨을 특징으로 하는 심볼 디매핑 방법.
  4. 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 심볼 디매핑 방법에 있어서,
    제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점과 변조 방식에 의해 결정되는 적어도 두 개의 결정 신호점들로 구성된 신호점들 중 수신 심볼의 복소값에 가장 근접한 신호점을 선택하는 과정과,
    상기 수신 심볼을 상기 선택한 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함하는 심볼 디매핑 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 간섭 제거 방법에 있어서,
    수신 신호에 대해 간섭 신호의 유무를 검출하는 과정과,
    상기 간섭 신호가 존재함을 인지하면, 상기 간섭 신호에 대해 변조 방식에 따른 신호점들 및 가상 신호점을 포함하는 결정 신호점들을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 결정 신호점들 중 시스템 설정 방식에 상응하는 결정 신호점을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 결정 신호점을 이용하여 간섭 신호를 재생성한 후, 상기 수신 신호에서 상기 재생성된 간섭 신호를 제거하는 과정을 포함하는 간섭 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정 신호점을 선택하는 과정은,
    입력되는 신호의 복소값의 크기와 시스템 설정에 따른 임계값을 비교하는 과정과,
    상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이하이면, 제로 포인트의 가상 신호점을 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정과,
    상기 복소값의 크기가 상기 임계값을 초과하면, 상기 변조 방식에 따른 결정 신호점들 중 어느 하나를 상기 입력되는 신호의 복소값으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함하는 간섭 제거 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 결정 신호점들 중 크기가 최소인 결정 신호점의 크기보다 작게 설정됨을 특징으로 하는 간섭 제거 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 결정 신호점들 중 크기가 최소인 결정 신호점 크기의 절반으로 설정됨을 특징으로 하는 간섭 제거 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 결정 신호점을 선택하는 과정은,
    상기 변조 방식에 따른 결정 신호점들 또는 상기 가상 신호점에서, 입력 복소값의 위치와 가장 근접하는 신호점을 최종 결정 신호점으로 매핑하여 출력하는 과정을 포함하는 간섭 제거 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 간섭을 제거하기 위한 장치에 있어서,
    수신 신호로부터 간섭 신호를 재생하는 간섭 제거기와,
    상기 수신 신호로부터 상기 재생된 간섭 신호를 제거하는 혼합기를 포함하며;
    상기 간섭 제거기는 수신 심볼의 복소값의 크기가 시스템 설정에 따른 임계값 미만이면, 상기 수신 심볼을 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점으로 매핑하여 상기 간섭 신호를 재생하고, 상기 복소값의 크기가 상기 임계값 이상이면, 상기 수신 심볼을 변조 방식에 의해 결정되는 적어도 두 개의 결정 신호점들 중 어느 하나의 결정 신호점으로 매핑하여 상기 간섭 신호를 재생함을 특징으로 하는 간섭 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 적어도 두 개의 결정 신호점들 중에서 크기가 최소인 결정 신호점의 크기보다 작게 설정됨을 특징으로 하는 간섭 제거 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 적어도 두 개의 결정 신호점들 중에서 크기가 최소인 결정 신호점의 크기의 절반으로 설정됨을 특징으로 하는 간섭 제거 장치.
  13. 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 위한 장치에 있어서,
    수신 신호로부터 간섭 신호를 재생하는 간섭 제거기와,
    상기 수신 신호로부터 상기 재생된 간섭 신호를 제거하는 혼합기를 포함하며,
    상기 간섭 제거기는 제로 포인트에 해당하는 가상 결정 신호점과 변조 방식에 의해 결정되는 적어도 두 개의 결정 신호점들로 구성된 신호점들 중 수신 심볼의 복소값에 가장 근접한 신호점을 선택하고, 상기 수신 심볼을 상기 선택한 신호점으로 매핑하여 상기 간섭 신호를 재생함을 특징으로 하는 간섭 제거 장치.
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