KR20080057758A - 통신 시스템에서 복수개의 안테나를 사용하는 데이터 수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 복수개의 안테나를 사용하는 단말이 간섭 신호를 제거하는 데이터 수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 성분을 측정하여 채널의 간섭량에 따라 수신 신호 결합 방식을 결정하는 간섭 신호 제어기와, 상기 수신 신호 결합 방식에 따라 상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 경로를 선택하는 안테나 경로 선택기와, 상기 안테나 경로 선택기로부터 전송된 신호를 상기 선택된 수신 신호 결합 방식에 따라 결합하는 적어도 두개의 신호 결합기를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 방법은 상기 각 안테나로부터 각 기지국의 신호의 전력 또는 에너지 값을 이용하여 수신 신호 세기를 측정하는 제 1과정과, 상기 측정된 기지국 신호중 서비스 기지국의 수신 세기값과 각 간섭 기지국의 수신 신호의 간섭값의 비를 근거로 적어도 두개의 신호 결합 방식중 하나를 결정하는 제 2과정과, 상기 결정된 신호 결합 방식을 이용하여 상기 각 안테나로부터 전송된 신호를 결합하는 제 3과정을 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 채널 상황에 따라 적응적으로 데이터의 수신 결합방식을 사용함으로써 최적의 수신 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

와이브로, MMSE, MRC

Description

복수개의 안테나를 사용하는 단말에서의 데이터 수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVING DATA IN A MOBILE USING A PLURALITY OF ANTENNAS}

도 1은 셀룰러 통신 시스템에서 단말의 위치에 따른 신호 수신 상태를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 MRC 수신 방식을 설명하기 위한 도면

도 3은 본 발명에 따른 MMSE 수신 방식을 설명하기 위한 도면

도 4는 와이브로 시스템에서 데이터 신호와 파일롯 신호의 위치를 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 따라 와이브로 시스템에서의 데이터 수신 장치를 나타낸 블록도

도 6은 본 발명에 따른 데이터 수신 장치에서 데이터를 수신하는 방법을 나타낸 신호도

도 7은 본 발명의 데이터 수신 장치(500)를 구현한 일례를 나타낸 도면

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 무선 이동 통신 시스템에서 복수개의 안테나를 사용하는 단말이 간섭 신호를 제거하는 데이터 수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

CDMA, WCDMA, HSDPA등과 같이 셀룰러 방식의 이동 통신 시스템에서는 단말이 복수개의 안테나를 사용하여 데이터를 수신하고 있다. 이러한 이동 통신 시스템에서 단말이 인접 기지국과의 경계에 위치하는 경우 다음과 같은 현상이 발생한다.

상기 도 1에서와 같이 셀경계 지역에서는 단말들(109, 113)에 현재 서비스중인 서빙 기지국(101, 105)의 신호뿐만 아니라 인접 기지국 신호들(103, 107)의 신호도 비슷한 크기로 수신된다. 상기 인접 기지국들(103, 107)들의 신호는 간섭신호로 작용하기 때문에 상기 단말들(109, 113)의 수신 성능이 떨어진다. 이에 따라 셀경계 지역에서 단말들(109, 113)의 수신 성능을 높이기 위해서는 인접 기지국 간섭 신호를 제거하는 기술이 필요하여 간섭 제거를 수행할 수 있는 수신기가 필요하다. 이러한 간섭 신호를 제거하기 위해 일반적으로 MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식등 여러 가지 방법을 이용하게 된다. 반면 서빙 기지국 근처에 위치해 있는 단말들(109, 113)은 간섭 신호가 약하므로 이에 대해 정확한 채널 추정을 수행할 수 있도록 MRC(Maximum Ratio Combining) 방식등의 수신 방법등이 사용된다.

상기 언급된 수신 방법중 상기 MMSE는 잡음의 영향을 많이 받게 되며, 상기 MRC 수신 방법은 정확한 수신 성능을 보장하나 채널이 빠르게 변화면 수신 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

현재 복수개의 안테나를 사용하는 단말을 사용하는 이동 통신 시스템에서는 하나의 수신 방법을 적용하여 사용되므로 상기 간섭 신호의 양을 고려하지 않아 단말의 위치에 따라 최적의 수신 성능을 보장할 수 없는 문제점이 있다.

MMSE 수신 방법만으로는 수신 방법이 최적이 되지 않음을 알 수 있으며, 또한 다른 기지국으로부터 수신되는 간섭의 양이 수신기에 고려되어야 함을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 복수개의 안테나를 사용하는 이동 통신 시스템에서 간섭 신호의 량을 고려하여 효율적으로 데이터 데이터를 수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수개의 안테나를 사용하는 이동 통신 시스템에서 단말의 위치를 고려하여 데이터 수신율을 최적화할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 무선 이동통신 시스템에서 무선 신호를 수신하기 위해 복수개의 안테나를 구비하는 수신 장치에 있어서, 상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 성분을 측정하여 채널의 간섭량에 따라 수신 신호 결합 방식을 결정하는 간섭 신호 제어기와, 상기 수신 신호 결합 방식에 따라 상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 경로를 선택하는 안테나 경로 선택기와, 상기 안테나 경로 선택기로부터 전송된 신호를 상기 선택된 수신 신호 결합 방식에 따라 결합하는 적어도 두개의 신호 결합기를 포함함을 특징으로 한다.

상기 간섭 신호 제어기는 상기 복수의 안테나로 수신된 다수의 신호들 중, 단말이 현재 서비스 받는 기지국으로부터 송신된 신호를 선택하는 측정 기지국 선택기와, 상기 복수의 안테나로 수신한 다수의 수신 신호들 중, 상기 선택된 기지국의 선택된 서비스 기지국으로부터의 수신 신호의 전력 또는 에너지의 값과, 간섭 기지국으로부터의 전력 또는 에너지 값의 크기를 측정하는 신호 세기 측정기와, 상기 측정된 기지국 신호중 서비스 기지국의 수신 세기값과 각 간섭 기지국으로부터 수신 신호의 간섭값의 비를 근거로 상기 신호 수신 방식을 결정하는 알고리즘 판단기를 포함함을 특징으로 한다.

상기 두개의 결합기는 최대 비 결합(Maximum Ratio Combining : MRC) 방식과, 최소 평균 자승 에러(Minimum Mean Square Error : MMSE) 방식을 포함한다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 안테나를 사용하여 신호를 수신하는 방법에 있어서, 상기 각 안테나로부터 각 기지국의 신호의 전력 또는 에너지 값을 이용하여 수신 신호 세기를 측정하는 제 1과정과, 상기 측정된 기지국 신호중 서비스 기지국의 수신 세기값과 각 간섭 기지국의 수신 신호의 간섭값의 비를 근거로 적어도 두개의 신호 결합 방식중 하나를 결정하는 제 2과정과, 상기 결정된 신호 결합 방식을 이용하여 상기 각 안테나로부터 전송된 신호를 결합하는 제 3과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기 신호 결합 방식은 최대 비 결합(Maximum Ratio Combining : MRC) 방식과, 최소 평균 자승 에러(Minimum Mean Square Error : MMSE) 방식을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 복수개의 안테나를 사용하는 단말이 효율적으로 데이터를 수신하기 위해 간섭 세기에 따라 적응적으로 데이터를 수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

이를 위해 우선 본 발명에 따른 데이터 수신 장치를 설명한 후, 그에 따른 데이터 수신 방법을 설명하겠다. 본 발명에서는 복수개의 안테나를 사용하는 단말을 사용하는 셀룰러 이동 통신 시스템에 적용이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 데이터 수신 방법은 상기의 특정 이동통신 및 셀룰라 방식의 규격들에만 국한되지 않으며, 간섭의 존재성이 채널 환경에 따라 달라지는 통신 시스템에 일반적으로 적용이 가능한 부분이다. 이하 본 명세서에서는 설명의 편의상 802.16e 규격에 의해 만들어진 와이브로 시스템을 기준으로 기술한다. 이하 본 명세서에서는 의미 전달에 혼돈이 없는 한 이 시스템을 그대로 와이브로라 칭한다.

본 발명에서는 상기 언급한 바와 같이 간섭 세기에 따라 적응적으로 수신하 기 위해 간섭 세기에 따른 미리 결정된 임계값을 기준으로 고정 개수 파일럿 기반의 채널 추정을 통한 신호 결합하는 제 1수신 방식과, 간섭 신호의 제거를 위한 가변 개수 파일럿 기반의 채널 추정을 통한 신호 결합 제 2수신 방식을 사용한다.

본 명세서에서는 상기 제 1수신 방식 및 제 2수신 방식의 일례로 각각 MRC와 MMSE 방식을 사용한다. 이에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위해 상기 MMSE와 MRC 방식을 다음의 도 2 내지 도 4를 이용하여 우선 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 MRC 수신 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, MRC 수신기(200)는 복수개의 안테나(201-1, 201-2) 별로 수신된 신호는 각각 안테나 별로 구비된 곱셈기(403, 405)를 통해 각 안테나의 각 이득값을 곱하게 된다. 그런후 상기 MRC 수신기에서는 각각 안테나별로 이득을 곱합 신호를 결합기(407)에 의해 결합되어 최종 신호를 생성하게 된다. 상기 MRC 결합 방법에서 각 안테나의 MRC 이득값은 각각의 안테나에 수신된 신호와 잡음 특성에 의해 결정된다. 따라서, 두 안테나의 결합을 통해 다이버시티 이득만을 얻게 된다

도 3은 본 발명에 따른 MMSE 수신 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 3를 참조하면, MMSE 수신기(300)는 각각의 안테나(201-1, 201-2) 별로 추정된 채널과 잡음의 크기로부터 MMSE 선형 방정식을 구성하고, 이를 풀어서 안테나(201-1, 201-2)간 MMSE 결합 계수를 얻는다. 이때, MMSE 선형 방정식은 수신 안테나간 상관특성을 이용하게 되며, MMSE 선형 방정식을 푸는 과정에서 상관특성을 유발시킨 간섭 성분을 제거할 수 있는 결합 계수를 얻게 된다. 이때, 상관특성의 측정을 위해 MMSE 수신단은 복수개의 파일럿 신호를 요구하게 된다.

그러면 파일럿과 채널 추정의 보다 명확한 관계 설명을 위해 본 발명에서 적용되는 와이브로 시스템의 예를 통해 설명한다. 본 발명의 와이브로 시스템에서 데이터 신호와 파일롯 신호의 위치는 도 4와 같다. 도 4에서 파일럿(Pilot) 또는 P로 표시된 파일롯 신호 영역은 상기 언급된 바와 같이 채널을 추정하는 목적으로 사용되며, 그 밖의 데이터 신호 영역은 데이터를 전달하는 목적으로 사용된다.

도 3과 같이 파일럿 신호와 데이터 신호가 위치하여 있는 경우, MMSE 수신 방법의 한 예는 다음과 같다. 우선, MMSE 수신을 위해 도 3에 나타난 블록(401)을 설정한다. 상기 블록(401)은 시간과 주파수 축으로 연속한 신호들로 구성되어 있으며, 도 4의 예는 2개의 심볼과 14개의 부반송파로 총 28개의 신호로 구성된 예를 보인다. 블록 크기의 설정은 시간축과 주파수축으로의 채널 상관특성과 밀접한 관계를 지닌다. 따라서, 수신단은 시간축과 주파수축으로의 상관도를 측정하여, 시간축과 주파수축의 각각의 상관도가 특정값 이상이 되는 구간까지를 각각의 시간축과 주파수축 블록의 범위로 삼아야 한다.

도 4의 상기 블록(401)에서 흐리게 표시된 P₁, P₂, P₃, P₄ 영역은 하나의 선택된 블록내의 파일럿 위치를 나타낸다. 이 블록의 크기는 채널의 상관도가 높은 영역이 택해진 것이므로, 해당 블록내의 채널값은 거의 변하지 않는다는 가정이 성립해야 한다. 만일 블록내 채널의 값이 심하게 변화할 경우, 실제 수신 성능은 열화된다. 그 이유는 다음의 MMSE 수신 방법에 의한 한 수신 방법의 수학식 예를 통해 알 수 있다.

상기 <수학식 1>에서 상기 k는 블록 내 각각의 데이터 신호 영역을 나타내는 인덱스이며, y_i 는 i번째 수신 안테나를 통해 들어오는 수신 신호이며, x는 MMSE 수신기(200)를 통해 얻어지는 신호 값이다. MMSE 채널 추정 계수 W는 도 3의 블록(301) 내에서 일정한 값으로 다음의 <수학식 2>와 같이 계산된다.

상기 <수학식 2>에서 우변의 첫째항은 송신 신호와 수신 신호간의 곱의 평균으로 이는 곧 두 신호간의 상관도를 의미한다. 또한 우변 둘째항은 수신 신호의 자기 상관값의 역행렬을 의미한다. 이들 각 두항을 도 3의 경우에 맞게 자세히 설명하면 다음의 <수학식 3>과 <수학식 4>와 같다.

상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>에서 상기 *는 각 원소의 공액복소수를 연산을 수행함을 의미하며, 상기 T는 해당 행렬의 전치행렬을 의미한다. 상기 <수학식 3>에서 송신 신호 X를 수신단이 알아야 하므로, 이 계산은 미리 그 송신값이 정해져 있는 파일럿 구간의 신호를 영역에서 이루어져야 한다. 따라서 <수학식 3> 과 <수학식 4>의 연산에 사용된 데이터들은 계산 블록내 파일럿 위치에 있는 신호들만을 사용한다. 상기 수식에서 J 블록 내의 전체 파일럿 신호의 개수를 의미하므로, <수학식 3> 과 <수학식 4>의 좌변의 평균은 결국 상기 블록 내 파일럿 위치들에서 얻어지는 값들의 평균을 의미한다. 따라서 상기 블록의 크기가 커질수록 정확한 평균값이 추정되나, 만일 채널이 주파수 축 혹은 시간축에 대해 빠르게 변화할 경우, 변화되는 채널값들이 모두 평균 연산에 의해 부정확해짐으로써, 정확한 채널 추정에 실패하게 되어 성능의 손실이 발생하게 된다. 따라서, 만일 블록의 크기를 설정 함에 있어 채널의 변화 특성을 고려하지 않아도 채널 추정 계수상의 손실이 발생하지 않을 수 있는 경우가 있을 시, 블록의 크기를 특정값으로 고정함으로써 블록크기 추정에 따른 성능 저하를 보완할 수 있다. 다음은 이러한 경우를 설명한다.

MMSE 수신 방법은 N개의 안테나를 사용할 때, N-1개의 간섭 신호를 제거하는 특성을 가지고 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 이는 N개의 송신 신호를 미지수로 놓았을 때, N개의 안테나로 수신된 신호로 부터 N개의 MMSE 선형 방정식을 구성하여, N개의 송신 신호의 값이 추정되기 때문이다. 즉, MMSE 선형 방정식에 의해 얻은 N개의 송신 신호 중 1개는 서비스 신호가 되어 나머지 N-1개의 간섭 성분이 제거된 서비스 신호를 추정할 수 있는 것이다.

MMSE 수신 방법은 두 안테나로부터 들어오는 신호의 MMSE를 취해 줌으로써, 1개의 간섭신호를 제거하는 특성이 있는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 간섭 신호가 없을 경우 두 수신 방법은 이론적으로 동일한 수신 특성을 지닌다. 그러나, 상기 수학식들에서 제시한 것과 같이 실제 구현에 있서 MMSE 방식은 블록 선택에 오류가 발생하였을 경우 성능상의 열화를 가져올 수 있다. 즉 간섭이 없을 경우 단말 구현은 MRC 방식으로 하는 것이 성능을 최적화함을 알 수 있다.

따라서 본 발명에서는 기지국으로부터 근접한 수신기의 경우 간섭의 영향을 받지 않으므로, MRC를 통해 신호를 수신하며, 기지국으로부터 멀리 위치하여 간섭의 영향을 받는 수신기는 MMSE 수신기를 통해 신호를 수신하여 최적의 성능을 얻을 수 있도록 한다.

그러면 본 발명에 따른 데이터 수신 장치를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따라 와이브로 시스템에서의 데이터 수신 장치를 나타낸 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 데이터 수신 장치(500)는 복수개의 안테나를 구비하는 데이터 수신기를 나타낸 블록도이다. 도 5를 참조하면, 데이터 수신 장치(500)는 복수개의 안테나(501-N)와, 간섭 신호 제어기(510)와, 안테나 경로 선택기(517)와, 제 1 및 제 2결합기(519, 521)와, 결합 신호 경로 선택기(523)와, 신호 처리 및 송신 신호 복원기(525)를 포함한다.

상기 복수개의 안테나(501-N)는 다수의 기지국으로부터 전송된 신호를 수신하며, 단말기에 따라 안테나의 개수는 달라질 수 있다. 상기 간섭 신호 제어기(510)는 상기 복수개의 각 수신 안테나를 통해 수신되는 신호를 결합하는 방법을 결정하기 위해, 각 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하여 채널 상황에 따라 수신 신호를 결합하는 방식을 제어한다. 이를 위해 상기 간섭 신호 제어기(510)는 측정 기지국 선택기(511)와, 신호 세기 측정기(513)와, 알고리즘 판단기(515)를 포함한다.

상기 측정 기지국 선택기(511)는 각 기지국으로부터 전송된 신호중 수신할 기지국을 선택한다. 상기 신호 세기 측정기(513)는 상기 측정 기지국 선택기(511)로부터 결정된 기지국의 신호 세기를 전력 또는 에너지의 값을 이용하여 측정한다. 상기 기지국의 신호 세기 측정은 와이브로 시스템에서는 프리앰블 구간이 유리하며, 타 시스템에서는 이와 유사하게 각 기지국의 신호에 직교성을 지니면서 그 송신 신호가 일정한 파일럿 형태의 구간이 측정 구간으로 적절하다.

여기서 상기 간섭 신호 제어기(510)는 각각의 안테나로 수신된 신호의 세기 는 다음의 <수학식 5>와 같이 결합되어 최종적으로 그 값을 얻는다.

상기 <수학식 5>에서 상기

는 n번째 안테나에서 i번째 기지국에서 송신한 신호의 세기를 측정한 값으로, 상기 언급된 바와 같이 이는 각 기지국의 신호를 측정하기에 적합한 파일럿 구간등에서 측정된 전력 혹은 에너지값을 의미한다. 각각의 안테나에서 측정된 값은 상기 <수학식 5>와 같이 합을 통해 각 i번째 기지국의 신호의 세기 상기 언급된 신호의 세기가 결정된다.

상기 알고리즘 판단기(515)는 각 간섭 기지국으로부터 상기 측정된 수신된 신호의 세기 중 가장 센 신호의 세기를 비교하여 각 안테나의 결합 방식을 제어한다. 상세히 설명하면, 상기 알고리즘 판단기(515)는 서비스 기지국의 신호의 세기와 가장 신호의 세기가 센 간섭 기지국의 신호의 비를 측정하여 이 값이 특정 임계값보다 크면, 수신단이 잡음의 영향을 없앨 정도의 최소의 고정적인 블록크기를 설정하여, 불록 내의 파일럿으로부터 채널 추정을 통해 신호대 잡음비가 최대가 되도록 복수개의 안테나가 결합되는 계수를 추정하는 동작을 수행하도록 한다.

만일 서비스 기지국의 신호의 세기와 가장 신호의 세기가 센 간섭 기지국의 신호의 비를 측정하여 이 값이 특정 임계값을 넘어서지 않으면, 이는 간섭을 제거 해야 함을 의미하므로, 알고리듬 판단기는 수신단이 간섭 제거 동작이 수행될 수 있도록, 가변적으로 설정된 블록 내의 파일럿으로부터 간섭 제거 채널 추정 계수가 구해지는 동작을 수행하게 된다.

안테나 경로 선택기(517)는 상기 알고리즘 판단기(515)의 제어를 받아 각 안테나로부터 전송된 신호를 제 1신호 결합기(519) 및 제 2신호 결합기(521)에 전송한다. 상기 제 1신호 결합기(519) 및 제 2신호 결합기(521)는 채널 상황에 따라 여러개를 구비한다. 일례로 상기 언급한바와 같이 신호대 잡음비를 최대화하는 고정 개수 파일럿 기반의 신호 결합기와, 간섭의 제거를 위한 가변 개수 파일럿 기반의 신호 결합기가 가능할 것이다.

이후 각 수신 방식에 따라 결합된 신호는 결합 신호 경로 선택기(523)와 신호 처리 및 송신 신호 복원기(525)를 거쳐 원래의 송신 신호를 최종적으로 수신단에서 복원한다.

그러면 본 발명에 따른 데이터 수신 방법을 다음의 도면을 이용하여 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 데이터 수신 장치에서 데이터를 수신하는 방법을 나타낸 신호도로서, 수신 데이터를 채널 상태에 따라 적응적으로 처리하는 방법을 나타내었다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 데이터 수신 장치(500)는 데이터 수신 방식을 결정하기 위해 외부로부터 신호를 수신하면, 601 단계에서 서비스 기지국을 포함한 각 기지국의 수신 신호 세기값을 측정한다. 그런후 603 단계에서 간섭 기지국중 소정 임계값과 비교할 비교값을 결정한다. 여기서 서비스 기지국 신호의 수신 세기값 과 상기 간섭값을 각각 S와 I라하면 상기 비교값은 S/I로 결정한다. 상기 I값은 여러 방법으로 선택할 수 있는데, 일례로 간섭 기지국의 수신 세기값중 가장 큰 값으로 결정할 수도 있고, 간섭 기지국의 모든 간섭량의 세기로 결정할 수 도 있다. 상기 <수학식 5>에서 서비스 기지국의 인덱스를 '0'이라고 하면, 상기 S는 다음의 <수학식 6>와 같이 나타낼 수 있다. 또한 상기 I는 간섭 기지국의 수신 세기값중 가장 큰 값인 경우와, 간섭 기지국의 모든 간섭량의 세기인 경우 각각 다음의 <수학식 7>과, <수학식 8>로 나타낼 수 있다.

상기 S와 I를 결정하면, 605 단계에서 S/I가 미리 설정된 임계값 (Threshold : Th)과 비교한다. 상기 S/I가 미리 설정된 임계값 이상일 경우, 607 단계로 진행하여 신호대 잡음비를 최대화하는 고정 개수 파일럿 기반의 신호 결합을 수행한다. 일례로 상술한 MRC 수신 방법등이 가능하다. 반면 상기 S/I가 미리 설정된 임계값 이하일 경우, 609 단계로 진행하여 간섭의 제거를 위한 가변 개수 파일럿 기반의 채널 추정을 통한 신호 결합 과정을 수행한다. 일례로 상술한 MMSE 방법이 가능하다.

그런후 상기 데이터 수신 장치(500)는 611 단계에서 선택 수신 방식에 따른 결합 신호를 수신한 후 613 단계에서 상기 결합된 신호의 복원 처리 동작을 수행한다. 상기 613 단계를 수행한후 615 단계에서 안테나간 신호 수신 동작이 종료되는지를 확인한다. 데이터 수신이 종료되지 않는다면, 상기 데이터 수신 장치(500)는 601 단계로 진행하여 601 단계 내지 613 단계를 반복적으로 수행한다. 즉 수신 동작이 종료될 때까지 상기 601 단계 내지 613 단계를 반복적으로 수행한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 데이터 수신 장치(500)는 수신 신호의 간섭량 상태에 따라 적응적으로 안테나간 신호 결합 방법을 선택하며 신호를 결합한 후, 복원 처리 동작을 수행한다.

도 7은 도 5의 데이터 수신 장치(500)를 구현한 일례를 나타낸 도면으로서, 도 5의 안테나 경로 선택기(517)와 결합 신호 경로 선택기(523)를 다중화기 및 역다중화기를 통한 실시예이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 수신 방법중 고정 개수의 파일럿 기반의 채널 추정을 통한 결합기의 일례로 MRC 결합기(710)를 적용하였고, 가변 개수 파일럿 기 반의 채널 추정을 통한 결합기의 일례로 MMSE 결합기(720)가 적용되었다. 측정 기지국 선택기(511), 신호 세기 측정기(513), 알고리즘 판단기(515), 그리고 신호 처리 및 송신 신호 복원기(525)는 상기 도 5와 동일하다. 상기 도 7의 알고리듬 판단기(515)가 MRC 기반 결합기(710)를 선택한 경우 역다중화기들(517-N)은 각 안테나의 신호들(501-N)이 MRC 결합기(710)로 입력되도록 동작된다. 동시에 다중화기(523)는 MRC 결합기(710)의 출력이 신호 처리 및 송신 신호 복원단으로 입력될 수 있도록 신호의 흐름을 제어한다. 또한, 상기 알고리듬 판단기(515)가 MMSE 결합기(720)를 선택한 경우 상기 역다중화기들(517-N)은 각 안테나의 신호들(517-N)이 MMSE 결합기(720)로 입력되도록 동작되어 진다. 동시에 상기 다중화기(523)는 MMSE 결합기(720)의 출력이 신호 처리 및 송신 신호 복원기(525)로 입력될 수 있도록 신호의 흐름을 제어한다.

본 발명의 데이터 수신 방법을 종합하면 데이터 수신 장치가 복수개의 안테나를 가지고 있을 때, 각 안테나로부터 수신된 신호를 결합하는 방법에 있어, 다른 기지국으로부터 수신되는 간섭의 양을 고려하게 된다. 만일, 간섭의 양이 적을 경우에는 수신 신호의 신호대 잡음비를 최대화 하도록 고정된 파일럿의 개수를 설정하여 결합 계수를 구한다. 또한 만일 간섭의 양이 큰 경우, 수신 신호의 간섭을 제거할 수 있도록, 가변적 파일럿의 개수를 설정하여 간섭제거 결합 계수를 구하여 수신 신호를 처리하게 된다. 따라서, 셀 경계지역과 같이 간섭량이 많은 곳에서는 단말이 적응적으로 MMSE 기반 수신 방법으로 구동됨으로써, 셀 경계지역에서의 성능을 높여 셀 커버리지를 높인다. 또한 송신단 근처에서는 MRC 기반 수신 방법을 선택함으로써, MMSE 기반 수신 알고리듬에서 발생하는 손실을 없앰으로써 최대 전송 속도를 증가시킬수 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 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 수신 신호에 간섭의 세기가 큰 경우 고정된 파일럿의 개수를 설정하여 결합 계수 추정을 통한 결합 과정을 수행하고, 그렇지 않을 경우 수신 신호의 간섭을 제거할 수 있도록, 가변적 파일럿의 개수를 설정하여 결합 계수 추정을 통한 결합 과정을 수행함으로써 수신 성능을 최적화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 무선 이동통신 시스템에서 무선 신호를 수신하기 위해 복수개의 안테나를 구비하는 수신 장치에 있어서,

   상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 성분을 측정하여 채널의 간섭량에 따라 수신 신호 결합 방식을 결정하는 간섭 신호 제어기와,

   상기 수신 신호 결합 방식에 따라 상기 각 안테나로부터 수신된 신호의 경로를 선택하는 안테나 경로 선택기와,

   상기 안테나 경로 선택기로부터 전송된 신호를 상기 선택된 수신 신호 결합 방식에 따라 결합하는 적어도 두개의 신호 결합기를 포함하는 신호 수신 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 간섭 신호 제어기는,

   상기 복수의 안테나로 수신된 다수의 신호들 중, 단말이 현재 서비스 받는 기지국으로부터 송신된 신호를 선택하는 측정 기지국 선택기와,

   상기 복수의 안테나로 수신한 다수의 수신 신호들 중, 상기 선택된 기지국의 선택된 서비스 기지국으로부터의 수신 신호의 전력 또는 에너지의 값과, 간섭 기지국으로부터의 전력 또는 에너지 값의 크기를 측정하는 신호 세기 측정기와,

   상기 측정된 기지국 신호중 서비스 기지국의 수신 세기값과 각 간섭 기지국으로부터 수신 신호의 간섭값의 비를 근거로 상기 신호 수신 방식을 결정하는 알고 리즘 판단기를 포함하는 신호 수신 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 두개의 결합기는,

   최대 비 결합(Maximum Ratio Combining : MRC) 방식과, 최소 평균 자승 에러(Minimum Mean Square Error : MMSE) 방식을 포함하는 신호 수신 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 신호 세기 측정기는,

   다음의 <수학식 9>를 이용하며,

   <수학식 9>

   

   상기

   

   는 n번째 안테나에서 i번째 기지국에서 송신한 신호의 세기를 측정한 값임을 특징으로 하는 신호 수신 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 간섭값은,

   상기 간섭기지국의 수신 세기값 중 최대값임을 특징으로 하는 신호 수신 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 간섭값은,

   상기 모든 간섭 기지국의 수신 세기값을 가산한 값임을 특징으로 하는 신호 수신 장치.
7. 무선 이동 통신 시스템에서, 복수개의 안테나를 사용하여 신호를 수신하는 방법에 있어서,

   상기 각 안테나로부터 각 기지국의 신호의 전력 또는 에너지 값을 이용하여 수신 신호 세기를 측정하는 제 1과정과,

   상기 측정된 기지국 신호중 서비스 기지국의 수신 세기값과 각 간섭 기지국의 수신 신호의 간섭값의 비를 근거로 적어도 두 개의 신호 결합 방식중 하나를 결정하는 제 2과정과,

   상기 결정된 신호 결합 방식을 이용하여 상기 각 안테나로부터 전송된 신호를 결합하는 제 3과정을 포함하는 신호 수신 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 신호 결합 방식은,

   최대 비 결합(Maximum Ratio Combining : MRC) 방식과, 최소 평균 자승 에러(Minimum Mean Square Error : MMSE) 방식을 포함하는 신호 수신 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 신호 세기 측정기는,

   다음의 <수학식 10>을 이용하며,

   <수학식 10>

   

   상기

   

   는 n번째 안테나에서 i번째 기지국에서 송신한 신호의 세기를 측정한 값임을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 간섭값은,

    상기 간섭기지국의 수신 세기값중 최대값임을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 간섭값은,

    상기 모든 간섭 기지국의 수신 세기값을 가산한 값임을 특징으로 하는 신호 수신 방법.

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