KR100992432B1

KR100992432B1 - A combination detection method for wireless communication system with antennea array

Info

Publication number: KR100992432B1
Application number: KR1020077017354A
Authority: KR
Inventors: 양싱싱
Original assignee: 지티이 코포레이션
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2010-11-08
Also published as: CN101036318A; JP2008526142A; WO2006069488A1; HK1099613A1; CN101036318B; KR20070104570A; JP4560088B2

Abstract

본 발명은 안테나 어레이에 이용되는 무선통신 시스템 조인트 검출 방법을 제공하여, 동 방법은 각 이동설비에서 안테나 어레이까지의 각 안테나 채널에 대해 추정을 진행하는 단계; 각 이동설비 빔 형성 웨이트를 추정하는 단계; 수신 신호에 대해 웨이팅을 진행하여 각 이동설비 빔 형성 후 데이터를 획득하는 단계; 상기 빔 형성 후 데이터를 이용하여 각 이동설비 데이터를 조인트 검출하는 단계를 포함한다. 본 발명은 빔 형성 웨이트의 웨이팅 방법으로 조인트 검출을 실행함으로, 이동설비 간 신호 동기성 불량으로 인한 조인트 검출 성능 하강의 영향을 많이 감소시켰고, 동시에 조인트 검출의 출력 데이터의 SNR을 제고함으로써 조인트 검출 알고리즘의 성능을 제고했다. 이 외, 본 발명은 실현이 간단하고 계산 복잡도가 낮다. 본 발명은 또한 상기 조인트 검출 방법을 실현하는 기지국을 제공한다. The present invention provides a method for detecting a joint of a wireless communication system used in an antenna array, the method comprising: estimating each antenna channel from each mobile equipment to an antenna array; Estimating each mobile facility beam forming weight; Weighting the received signal to obtain data after forming each mobile beam; And joint detection of each moving facility data using the data after the beam formation. According to the present invention, the joint detection is performed by the weighting method of the beam forming weight, thereby greatly reducing the effect of the joint detection performance drop due to the poor signal synchronization between mobile equipments, and at the same time, the joint detection algorithm is improved by improving the SNR of the output data of the joint detection. Improved performance. In addition, the present invention is simple to implement and has low computational complexity. The present invention also provides a base station that realizes the joint detection method.

Description

Joint detection method and base station for wireless communication system with antenna array {A COMBINATION DETECTION METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH ANTENNEA ARRAY}

본 발명은 시분할　이중화(TDD)를 기반으로 한 무선통신 시스템 접수 기술에 관한 것으로, 특히 TDD 시스템 중 안테나 어레이에 의해 수신한 신호에 대해 조인트 검출을 진행하는 방법 및 해당 방법을 실현하는 기지국에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless communication system reception technology based on time division multiplexing (TDD), and more particularly, to a method for performing joint detection on a signal received by an antenna array in a TDD system, and a base station for realizing the method. .

코드분할다중접속(CDMA) 통신 시스템에서, 모든 이동설비는 동시에 동일한 대역에서 상이한 대역확산 코드를 이용하여 통신을 실현한다. 실제 무선신호 전송 환경 중에 존재하는 다 경로 전송으로 인하여, 각 이동설비의 연속 전송 코드 사이에 호상 간섭 즉 코드 간 간섭(ISI)이 존재한다. 이와 동시에 이동 무선 채널은 실시간 변화 가능한 것으로 인하여, 상이한 이동설비 간의 대역확산 코드의 직교성으로 하여금 수신부의 보장을 받을 수 없어 상이한 이동설비 코드 간에도 간섭 즉 멀티 어드레스 간섭 (MAI) 이 존재하게 된다. In a code division multiple access (CDMA) communication system, all mobile facilities realize communication using different spreading codes in the same band at the same time. Due to the multipath transmission that exists in the actual radio signal transmission environment, there is a call-interference, or inter-code interference (ISI), between successive transmission codes of each mobile facility. At the same time, since the mobile radio channel can be changed in real time, orthogonality of spread spectrum codes between different mobile equipments cannot be guaranteed by the receiver, and thus interference, that is, multi-address interference (MAI), exists between different mobile equipment codes.

이동통신 시스템은 일반적으로 두 가지 부류의 수신기를 구비한다. 한가지 부류의 수신기는 종래의 맵핑 필터 또는 RAKE 수신기로, 이러한 수신기는 ISI와 MAI를 신호 전송의 노이즈로 판단한다. RAKE 수신기는 동일 이동설비의 상이한 전 송경로 신호를 식별 가능하며, 해당 신호를 특정된 규칙에 의해 결합 가능하나, RAKE수신기의 출력은 여전히 MAI를 포함한다. 맵핑 필터에 있어서, 이동설비 간 대역확산 코드의 직교성이 수신부의 보장을 받을 수 없으므로, 출력 결과에 ISI와 MAI를 모두 포함하게 된다. 이 외, 맵핑 필터를 이용하여 원/근 효과를 해결할 수 없으므로 공률(파워)을 엄격히 제어할 필요가 있다. 두번째 유형의 수신기는 코드 간 간섭 ISI 와 멀티 어드레스 간섭 MAI의 모든 정보를 이용하여 간섭 삭제 (IC)방법 또는 조인트 검출 (JD)방법을 이용하여 이동설비가 전송한 신호를 획득한다. 간섭 취소 방법은 캐스케이드 취소 또는 병렬 삭제를 이용하여 총 신호 중에서 멀티 어드레스 간섭 MAI 신호를 삭감함으로써 각 이동설비의 "청결" 신호를 획득한다. 조인트 검출 방법은 코드 간 간섭 ISI 와 멀티 어드레스 간섭 MAI 정보를 이용하여, 모든 이동설비 신호를 동시에 검출한다. 가장 바람직한 조인트 검출방법은 비선형 MLSE (Maximum Likelihood Sequence Estimation) 알고리즘으로, 해당 알고리즘은 Viterbi 알고리즘을 이용하여 최적의 K개 이동설비의 발사 서열을 검출하므로 해당 계산의 복잡도는

이다. 이동설비 수량이 많을 경우 조인트 검출을 실시간으로 진행할 수 없다. 1993년, Klein과 Baier은 제로 포싱 블록 라이너 균등화（ZF-BLE）최적 조인트 검출 알고리즘을 제출하여, 계산 복잡성을 많이 감소시켰다. ZF-BLE 알고리즘은 코드 간 간섭 ISI 와 멀티 어드레스 간섭 MAI를 완전히 제거했고, 즉 ISI 와 MAI의 값을 0으로 낮추었으며, 따라서 동 계산은 제로 포싱 및 편이 추정이 없는 계산이다. 그러나, ZF-BLE 알고리즘을 통하여 획득한 신호 결과 중 잡음은 칼라 잡음으로 최종 판별회로 출력에 영향을 끼침으로 ZF-BLE 알고리즘의 성능 하강을 초래한다. 이어서, Jung 등은 최소 평균 2승 오차 블록 등화 (MMSE-BLE) 조인트 검출 알고리즘을 제출하였으며, 동 알고리즘은 MMSE 규칙을 이용하여 추정치와 실제치 간의 오차를 최소화했다. 이러한 알고리즘은 ZF-BLE 알고리즘이 1개 Wiener 추정기 확산을 거쳐 결과 중의 노이즈가 풀림과 관련되도록 하여 칼라 노이즈가 판별회로에 끼치는 영향을 감소했다. 계속하여, Jung 등은 ZF-BLE 알고리즘과 MMSE-BLE 알고리즘을 개진하여, ZF-BDFE (Zero Forcing Block Decision Feedback Equalizer) 조인트 검출 알고리즘과 MMSE-BDFE (Minimum' Mean Square Error Block Decision Feedback Equalizer) 조인트 검출 알고리즘을 제출했고, ZF-BDFE와 MMSE-BDFE 알고리즘의 성능이 ZF-BLE와 MMSE-BLE 알고리즘보다 우월하지만 계산 복잡성도 높아졌다. Mobile communication systems generally include two classes of receivers. One class of receivers is conventional mapping filters or RAKE receivers, which determine ISI and MAI as noise in signal transmission. The RAKE receiver can identify different transmission path signals of the same mobile equipment and combine the signals according to specified rules, but the output of the RAKE receiver still contains the MAI. In the mapping filter, since the orthogonality of spreading codes between mobile equipments cannot be guaranteed by the receiver, the output results include both ISI and MAI. Besides, it is necessary to strictly control the power factor (power) since the mapping filter cannot be used to solve the circle / root effect. The second type of receiver acquires the signal transmitted by the mobile equipment using the interference cancellation (IC) method or the joint detection (JD) method using all information of inter-code interference ISI and multi-address interference MAI. The interference cancellation method uses cascade cancellation or parallel cancellation to reduce the " clean " signal of each mobile facility by reducing the multi-address interference MAI signal from the total signal. The joint detection method simultaneously detects all mobile equipment signals using inter-code interference ISI and multi-address interference MAI information. The most preferred joint detection method is the nonlinear Maximum Likelihood Sequence Estimation (MLSE) algorithm, which uses the Viterbi algorithm to detect the optimal firing sequence of K mobile installations.

to be. If there is a large quantity of moving equipment, joint detection cannot be performed in real time. In 1993, Klein and Baier submitted a zero-forcing block liner equalization (ZF-BLE) optimal joint detection algorithm, which greatly reduced computational complexity. The ZF-BLE algorithm completely eliminates the inter-code interference ISI and multi-address interference MAI, that is, reduces the values of ISI and MAI to zero, so the calculation is a zero forcing and no shift estimation. However, among the signal results obtained through the ZF-BLE algorithm, the noise affects the output of the final discrimination circuit due to the color noise, resulting in the performance drop of the ZF-BLE algorithm. Subsequently, Jung et al. Presented a minimum mean square error block equalization (MMSE-BLE) joint detection algorithm, which minimized the error between the estimate and the actual value using the MMSE rule. This algorithm reduces the influence of color noise on the discrimination circuit by allowing the ZF-BLE algorithm to spread through one Wiener estimator and to correlate the noise in the result. Jung et al. Further developed the ZF-BLE algorithm and the MMSE-BLE algorithm to detect the Zero Forcing Block Decision Feedback Equalizer (ZF-BDFE) joint detection algorithm and the Minimum 'Mean Square Error Block Decision Feedback Equalizer (MMSE-BDFE) joint detection. Algorithms were submitted and the performance of the ZF-BDFE and MMSE-BDFE algorithms was superior to that of the ZF-BLE and MMSE-BLE algorithms, but the computational complexity was increased.

조인트 검출 방법이 성능면에서는 맵핑 필터류 방법보다 우월하나, TDD 시스템에 있어서 조인트 검출 방법은 신호 동기성 및 채널 추정 정확도의 영향을 받아 이동설비 간 신호의 동기성이 불량이거나 또는 채널 추정이 떨어질 경우 조인트 검출 방법의 성능에 큰 영향을 끼치게 되며, 또한 이러한 영향은 이동설비 수량의 증가에 따라 증가한다. 따라서 상기 단점을 극복하는 문제가 조인트 검출방법의 신뢰도를 제고함에 있어서 급속히 해결해야 할 문제로 대두 되고 있다. Although the joint detection method is superior to the mapping filter method in terms of performance, in the TDD system, the joint detection method is affected by signal synchronization and channel estimation accuracy, so that the signal synchronization between mobile devices is poor or the channel estimation is poor. There is a big impact on the performance of the detection method, which also increases with the increase in the number of mobile installations. Therefore, the problem of overcoming the above disadvantages has emerged as a problem to be solved rapidly in improving the reliability of the joint detection method.

본 발명은 종래기술 중에 존재하는 상기 문제를 해결하기 위하여, 안테나 어레이에 이용되는 무선통신 시스템 조인트 검출 방법을 제공함으로써, 이동설비의 신호 동기성 불량과 채널 추정 오차로 인한 영향을 감소하고, 조인트 검출의 입력 데이터의 시그날 투 노이즈 비율 (SNR) 을 제고하는데 목적을 두며, 특히 이동설비 수량이 다수 개인 상황에 적합하다. The present invention provides a wireless communication system joint detection method used in an antenna array in order to solve the above problems existing in the prior art, thereby reducing the effects due to poor signal synchronization and channel estimation error of the mobile equipment, joint detection It aims to improve the signal-to-noise ratio (SNR) of the input data.

본 발명의 다른 목적은 상기 조인트 검출 방법을 실현하는 기지국을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a base station for realizing the joint detection method.

본 발명은 안테나 어레이에 이용되는 무선통신 시스템 조인트 검출 방법을 제공함으로써, 상기 검출방법은 각 이동설비에서 안테나 어레이까지의 각 안테나 채널에 대해 추정을 진행하는 단계; 각 이동설비 빔 형성 웨이트를 추정하는 단계; 수신 신호에 대해 웨이팅을 진행하여 각 이동설비 빔 형성 후 데이터를 획득하는 단계; 상기 빔 형성 후 데이터를 이용하여 각 이동설비 데이터를 조인트 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a wireless communication system joint detection method for an antenna array, the detection method comprising the steps of: estimating each antenna channel from each mobile equipment to the antenna array; Estimating each mobile facility beam forming weight; Weighting the received signal to obtain data after forming each mobile beam; And joint detecting the moving equipment data using the data after the beam formation.

바람직하게는 상기 각 이동설비 빔 형성 웨이트를 추정하는 단계는 고정 빔 서치 방법, 최대 공율 방법, 최대 시그널 간섭 비율 방법 또는 적응 웨이트 추정 방법 중 임의의 한가지로 실현함을 특징으로 한다. Preferably, the estimating each beamforming weight of the mobile device is realized by any one of a fixed beam search method, a maximum power method, a maximum signal interference ratio method, and an adaptive weight estimation method.

바람직하게는, 상기 조인트 검출 단계에 있어서, 상기 채널 추정과 이동설비 대역확산 간섭코드를 이용하여 각 이동설비 복합 채널 임팩트 응답을 생성하는 단계와; 상기 복합 채널 임팩트 응답에 대해 웨이팅을 진행하는 단계와; 상기 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답과 상기 각 이동설비 빔 형성 후 데이터를 이용하여 각 이동설비 데이터를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, in the joint detecting step, generating each mobile equipment composite channel impact response using the channel estimation and the mobile equipment spread spectrum interference code; Weighting the composite channel impact response; And detecting each mobile equipment data using the weighted composite channel impact response and data after the respective mobile equipment beams are formed.

본 발명은 또한 조인트 검출 방법을 실현하는 기지국을 제공함으로써, 상기 기지국은 이동설비가 발사한 신호를 수신하는 안테나 어레이 수신한 신호에 대해 샘플링 하에 주파수 변경을 진행하는 RF 수신/발신기; 및 샘플링 데이터에 대해 베이스 밴드 처리 진행하는 베이스 밴드 프로세서를 포함하는 조인트 검출 방법을 실현하며, 상기 베이스 밴드 프로세서는 더욱이, 각 이동설비에서 각 안테나까지의 채널에 대해 추정을 진행하는 채널 추정기; 추정한 채널에 의해 각 이동설비의 빔 형성 웨이트를 추정하는 웨이트 추정기; 조인트 검출을 실행함으로 각 이동설비 데이터를 획득하는 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention also provides a base station for realizing a joint detection method, the base station comprising: an RF receiver / transmitter for performing a frequency change under sampling on an antenna array received signal received by a mobile facility; And a baseband processor for performing baseband processing on the sampling data, the baseband processor further comprising: a channel estimator for estimating a channel from each mobile device to each antenna; A weight estimator for estimating the beamforming weight of each mobile apparatus by the estimated channel; And a signal processor for acquiring each mobile equipment data by performing joint detection.

바람직하게, 상기 신호 프로세서는 더욱이, 상기 채널 추정치에 대해 합성곱 알고리즘을 실행하여 복합 채널 임팩트 응답을 생성하는 제1생성기; 상기 복합 채널 임팩트 응답에 대해 상기 빔 형성 웨이트에 대해 웨이팅을 진행함으로써, 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답을 생성하는 제2생성기; 상기 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답을 이용하여 시스템 어레이를 생성하는 제3생성기; 상기 시스템 어레이의 역 어레이를 생성하는 제4생성기; 상기 샘플링 데이터에 대해 상기 빔 형성 웨이트의 웨이팅을 실행하는 데이터 웨이터; 상기 시스템 어레이와 상기 웨이팅 후 데이터에 대해 맵핑 필터를 실행하는 맵핑 필터; 상기 역 어레이와 상기 맵핑 필터 결과에 의해 각 이동설비 데이터를 생성하는 제5생성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the signal processor further comprises: a first generator for executing a convolutional algorithm on the channel estimate to produce a composite channel impact response; A second generator for generating a weighted composite channel impact response by weighting the beamforming weight with respect to the composite channel impact response; A third generator for generating a system array using the weighted composite channel impact response; A fourth generator for generating an inverse array of the system array; A data waiter that performs weighting of the beamforming weights on the sampling data; A mapping filter for executing a mapping filter on the system array and the post-weighting data; And a fifth generator for generating respective mobile equipment data by the inverse array and the mapping filter result.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 조인트 검출방법의 흐름도이다. 1 is a flow chart of a joint detection method of an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예의 도 1 중 조인트 검출방법을 실현하는 기지국의 구조 블럭도이다. 2 is a structural block diagram of a base station for implementing the joint detection method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2 중 기지국의 신호 프로세서 사시도이다.3 is a perspective view of a signal processor of the base station of FIG. 2.

하기 도면과 결합하여 본 발명의 최적의 실시예에 대해 상세한 서술을 진행함으로써 본 발명의 상기 목적, 특점과 장점에 대해 요해하도록 한다. Detailed description of the preferred embodiments of the present invention in conjunction with the following drawings to make the above object, features and advantages of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예 중 조인트 검출 방법의 흐름도이다. 도 1과 같이, 절차 101은 트레이닝 서열을 이용하여 각 이동설비에서 안테나 어레이까지의 각 안테나의 채널에 대해 추정을 진행한다. 무선 통신 시스템에서는 통상적으로 트레이닝 서열을 이용하여 채널을 추정할 것을 필요로 하고 있으므로, 본 실시예에서는 각 이동설비가 이미 숙지한 트레이닝 서열을 이용하여 수신한 데이터에 대해 채널 추정을 진행함으로써 모든 이동설비가 각 안테나에서의 채널 추정을 획득할 수 있다. 구체적인 처리 과정은 하기와 같다. 무선통신 시스템 중에 K개 이동설비가 통신 가능하고, 기지국 안테나 어레이가 N개 안테나를 포함, 각 이동설비의 트레이닝 서열을 알고 있고, 모든 이동설비의 트레이닝 서열을 구성한 매트릭스를 M, 제i번째 안테나가 1개의 버스트(burst)에서 수신한 모든 이동설비의 트레이닝 서열의 수치가

라고 가정할 경우, 1 is a flowchart illustrating a joint detection method of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, procedure 101 estimates the channel of each antenna from each mobile equipment to the antenna array using the training sequence. Since a wireless communication system generally requires estimating a channel using a training sequence, in this embodiment, all mobile facilities are performed by performing channel estimation on data received using a training sequence already known to each mobile device. Can obtain channel estimates at each antenna. The specific process is as follows. In the wireless communication system, K mobile equipments can communicate, and the base station antenna array includes N antennas, and the training sequence of each mobile equipment is known. The numerical value of the training sequence of all mobiles received in one burst

If we assume

그 중,

는 제i번째 안테나의 모든 이동설비의 채널 추정 구성의 벡터, 즉

이다. 식 (1)을 통하여 채널추정을 획득할 수 있 다. among them,

Is a vector of the channel estimation schemes of all mobile devices of the i th antenna, i.e.

to be. The channel estimate can be obtained through equation (1).

CDMA의 TDD 시스템일 경우, 모든 이동설비의 트레이닝 서열로 구성된 M 매트릭스는 순환 매트릭스로 표시 가능하며, 따라서 고속 푸리에 변환 (Fast Fourier Transform，FFT)으로 식 (1)을 풀수 있다. In the CDMA TDD system, the M matrix composed of the training sequences of all mobile equipments can be represented as a cyclic matrix, and thus the equation (1) can be solved by the fast Fourier transform (FFT).

그 중,

는 M 매트릭스의 제1열의 모든 원소들을 표시한다. among them,

Denotes all the elements of the first column of the M matrix.

채널추정에 이동설비가 안테나 어레이에 대비한 상대 위치 정보를 포함하고 있으므로, 절차 105에서는 어레이 신호 처리방법에 의해 추정한 채널을 이용하여 각 이동설비의 빔 형성 웨이트(Weight)를 계산할 수 있다. 빔 형성 웨이트 추정은 고정빔 서치방법, 최대 출력 방법, 최대 신호대 간섭 비율 방법 또는 적응(Adaptive) 웨이트 추정 방법 중 임의의 일종이 가능하다. 해당 방법은 동 분야의 기술자들에게 이미 공지된 기술이다. Since the mobile equipment includes the relative position information of the antenna array in the channel estimation, in step 105, the beamforming weight of each mobile equipment can be calculated using the channel estimated by the array signal processing method. The beamforming weight estimation may be any one of a fixed beam search method, a maximum output method, a maximum signal-to-interference ratio method, or an adaptive weight estimation method. The method is a technique already known to those skilled in the art.

절차 110에서,　각 이동설비의 빔 형성 웨이트를 이용하여 수신한 데이터에 대해 웨이팅 함으로 각 이동설비 빔 형성 후의 데이터를 획득한다. 빔이 일정한 폭을 구비하고, 빔의 사이드 로브 (Side-Lobe)가 완전히 제거될 수 없으므로, 빔 형성 후 데이터는 1개 이동설비의 데이터로 완전히 확정될 수 없으며 기타 이동설비 데이터의 간섭을 받는다. 하지만, 간섭이 있다 하더라도 빔 형성을 거치므로 이때 간섭은 빔 형성 전 간섭보다 크게 감소되었고, 또한 빔 형성 후 데이터 SNR도 제고되었다. 구체적으로는, 제i번째 안테나가 수신한 버스트 데이터 부분이 배열 벡터

이라 할 경우, 제k번째 이동설비 빔 형성 후 데이터 부분은 In step 110, the data after the beamforming of each mobile device is obtained by weighting the received data using the beamforming weight of each mobile device. Since the beam has a constant width and the side lobe of the beam cannot be completely removed, the data after beam formation cannot be completely determined by the data of one mobile device and is subject to interference from other mobile device data. However, even if there is interference, since the beam is formed, the interference is greatly reduced than the interference before the beam is formed, and the data SNR is improved after the beam is formed. Specifically, the burst data portion received by the ith antenna is an array vector.

In this case, the data portion after the k-th mobile equipment beam is formed

그 중,

은 제k번째 이동설비의 제i번째 안테나의 웨이트이다. among them,

Is the weight of the i th antenna of the k th mobile installation.

빔 형성 후 데이터가 간섭을 포함할 가능성이 있음으로 인하여 빔 형성 후 데이터를 이용하여 각 이동설비의 데이터를 조인트 검출한다. 조인트 검출 전 각 이동설비 간의 간섭이 이미 최대로 감소되었고 또한 이동설비 데이터의 SNR을 제고했으므로, 조인트 검출의 성능을 크게 개선할 수 있다. 각 이동 설비가 동일한 빔 내에 있지 아니할 경우, 신호의 동기성이 양호하지 않다 하여도 조인트 검출에 아무런 영향도 끼치지 않는다. 또한 빔 사이드 로브 또는 이동설비가 동일한 빔 내에 있다 할지라도 이때 빔 내 이동설비가 감소되었으므로 조인트 검출 성능을 제고 가능하다. Since the data after beam formation may include interference, the data of each mobile equipment is jointly detected using the data after beam formation. Since the interference between the mobile facilities before the joint detection has already been reduced to the maximum and the SNR of the mobile equipment data has been improved, the performance of the joint detection can be greatly improved. If each mobile device is not in the same beam, there is no effect on joint detection even if the signal synchronization is not good. In addition, even if the beam side lobe or moving equipment is in the same beam, the moving equipment in the beam is reduced, thereby improving joint detection performance.

본 실시예 중에서 조인트 검출은 하기와 같이 실행된다. In this embodiment, joint detection is performed as follows.

절차 115에서 각 이동설비가 각 안테나에 대한 채널 추정과 각 이동설비의 대역확산 간섭코드에 대해 합성곱을 실행함으로써 대응되는 복합 채널 임팩트mpact) 응답을 형성한다.

가 제k번째 이동설비의 제i번째 안테나의 복합 채널 임팩트 응답이라고 할 경우,

, 그 중,

는 제k번째 이동설비의 대역확산 간섭코드,

는 제k번째 이동설비의 제i번째 안테나의 채널 추정이다. In step 115, each mobile facility forms the corresponding composite channel impact response by performing a composite product on the channel estimates for each antenna and the spread spectrum interference code of each mobile facility.

Is the composite channel impact response of the i th antenna of the k th mobile equipment,

, among them,

Is the spread spectrum interference code of the kth mobile equipment,

Is a channel estimate of the i th antenna of the k th mobile equipment.

절차 116에서, 사전에 획득한 각 이동설비의 빔 형성 웨이트를 이용하여 각 이동설비 복합 임팩트 응답에 대해 웨이팅을 실행하고, 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답

를 형성, 그 중 m과 k는 상이한 값을 취할 수 있으며, 해당 공식은 In step 116, weighting is performed for each mobile composite impact response using the previously obtained beamforming weights of each mobile equipment, and the weighted composite channel impact response.

Where m and k can take different values, and the corresponding formula is

절차 117에서 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답을 이용하여 시스템 어레이

를 형성, 그 중

는

로 구성된 테플리츠(Toeplitz) 어레이이다. 각 이동설비의 빔 형성 후 데이터를 벡터

로 배열했을 경우, 모든 이동설비가 발사한 부호로 구성된 벡터를 d라 한다면, 시스템 구조식은 System Array with Weighted Composite Channel Impact Response in Procedure 117

Forming, among which

Is

It is a Toeplitz array. Vector data after beam formation of each mobile equipment

If d is the vector of all symbols fired by all mobile equipment, then the system structural formula is

이 분산(variance)이

인 가우스 화이트 잡음이라 할 경우, 최소제곱법 또는 최우추정법(maximum likelihood solution)을 이용한 값은

This variance

In the case of in-Gaussian white noise, the value using the least square method or the maximum likelihood solution is

동시에,

가 독립 동분포일 경우, 최소평균제곱치(MMSE)는At the same time,

If is an independent equivalence distribution, the minimum mean squared value (MMSE) is

상기 절차를 겨쳐 각 이동설비의 데이터를 획득 가능하다. The above procedure can be used to obtain data for each mobile installation.

본 실시예를 이용함으로써, 이동설비 동기성의 불량과 채널 추정 오차로 인한 조인트 검출 성능 하강의 영향을 감소할 수 있고, 조인트 검출의 입력 데이터의 SNR을 제고함으로써 조인트 검출의 성능을 제고할 수 있다. By using this embodiment, it is possible to reduce the effect of the joint detection performance drop due to the poor synchronization of the mobile equipment and the channel estimation error, and to improve the performance of the joint detection by improving the SNR of the input data of the joint detection.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의해 도 1의 조인트 검출 방법을 실현 가능한 기지국의 구조 블럭도이다. 2 is a structural block diagram of a base station capable of realizing the joint detection method of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 2와 같이, 기지국은 N개 동일한 옴니 안테나(Omni Antenna) 유닛 (201A, 201B, …, 201N)으로 구성된 안테나 어레이 N개 RF 수신/발신기 (203A, 203B, …, 203N); 및 베이스 밴드 프로세서 (204)를 포함한다. 안테나 유닛 (201A, 201B, …, 201N)은 K개 이동설비가 발송한 신호를 접수하고 대응되는 RF 수신/발신기 (203A, 203B, …, 203N)에 출력하여 샘플링을 진행하여 주파수 변경을 실현한다. 모든 RF 수신/발신기 (203)은 동일한 로컬 소스(Local Source)를 이용하여 동일한 기지국 RF 수신/발신기의 연동 작업을 확보한다. 각 RF 수신/발신기는 아날로그 데이터 변환기(ADC)를 구비하여 RF 수신/발신기 (203)가 베이스 밴드 프로세서 (204)로 출력한 모든 신호가 데이터 신호 이도록 하고, 상기 RF 수신/발신기 (203)과 프로세서 (204) 간에 고속 디지털 버스를 통하여 연결된다. RF 수신/발신기 (203)은 샘플링 데이터를 프로세서 (204)에 발송하여 베이스 밴드 처리를 진행한다. As shown in Fig. 2, the base station includes N antenna arrays N RF receivers / transmitters 203A, 203B, ..., 203N composed of N identical Omni antenna units 201A, 201B, ..., 201N; And a base band processor 204. The antenna units 201A, 201B, ..., 201N receive the signals sent by the K mobile equipments, output them to the corresponding RF receiver / transmitters 203A, 203B, ..., 203N, and proceed with sampling to realize frequency change. . All RF receivers / transmitters 203 use the same local source to secure interworking tasks of the same base station RF receiver / sender. Each RF receiver / transmitter includes an analog data converter (ADC) such that all signals output from the RF receiver / transmitter 203 to the baseband processor 204 are data signals, and the RF receiver / transmitter 203 and processor 204 is connected via a high-speed digital bus. The RF receiver / sender 203 sends sampling data to the processor 204 for baseband processing.

베이스 밴드 프로세서 (204)는 N개 RF 수신/발신기 (203A, 203B, …, 203N)와 대응되는 N개 채널 추정기 (207A, 207B, …, 207N); 웨이트 추정기 (208) 및 신호 프로세서 (209)로 구성된다. RF 수신/발신기 (203A, 203B, …, 203N)의 샘플링 하에 주파수 변경을 거친 수신 데이터 r₁,…,r_n을 채널 추정기 (207A, 207B, …207N)에 출력하여 채널 추정을 진행하고, 각 안테나의 K개 이동설비의 채널 추정 h1,…,hn을 Weight 추정기 (208)에 출력한다. 웨이트 추정기 (208)은 고정 빔 방법, 최대 공율 방법, 최대 신호 간섭 비율 방법 또는 기타 자체 적응 산법 중의 임의의 한가지에 의해 모든 이동설비의 빔 형성 웨이트

를 계산하고, 채널 추정

, 빔 형성 웨이트

및 수신 데이터 r₁,…,r_n을 신호 프로세서 (209)에 출력하여 웨이팅 조인트 검출을 진행함으로써 각 이동설비의 데이터를 획득한다.The baseband processor 204 includes

N channel estimators

207A, 207B, ..., 207N corresponding to N RF receivers / transmitters 203A, 203B, ..., 203N; Weight estimator 208 and signal processor 209. Receive data r ₁ ,..., Changed in frequency under sampling of the RF receiver / receiver 203A, 203B, ..., 203N. , r _n is output to the

channel estimators

207A, 207B, ... 207N for channel estimation, and channel estimation h1,... outputs hn to the weight estimator 208. The weight estimator 208 may use the fixed beam method, the maximum power method, the maximum signal interference rate method, or any other self-adaptive algorithm to form the beamforming weights of all mobile equipment.

And estimate the channel

Beam forming weights

And received data r ₁ ,... and r _n is output to the signal processor 209 to detect the weighted joint to obtain data of each mobile device.

도 3은 도 2 중 기지국의 신호 프로세서 (209)의 사시도이다. 도 3과 같이, 신호 프로세서 (209)는 복합 채널 임팩트 응답을 생성하는 제1생성기 (2092); 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답을 생성하는 제2생성기 (2093); 시스템 어레이를 생성하는 제3생성기 (2094); 시스템 어레이를 생성하는 역 어레이에 이용되는 제4생성기 (2095); 수신 데이터 r₁,…,r_n에 대해 웨이팅을 실현하는 데이터 웨이터 (2096); 맵핑 필터 (2097) 및 이동설비 데이터를 생성하는 제5생성기 (2098)로 구성된다. 3 is a perspective view of the signal processor 209 of the base station in FIG. As shown in FIG. 3, the signal processor 209 includes a first generator 2092 for generating a composite channel impact response; A second generator 2093 for generating a weighted composite channel impact response; A third generator 2094 for generating a system array; A fourth generator 2095 used in the inverse array to create a system array; Received data r ₁ ,... a data waiter 2096 that realizes weighting for r _n ; And a fifth generator 2098 for generating the mapping filter 2097 and mobile equipment data.

채널 추정기(207)이 출력하는 채널 추정

를 제1생성기(2092)에 입력하여 각 이동설비의 대역확산 간섭코드와 합성곱 계산을 진행하여 각자의 복합 채널 임팩트 응답

를 생성한다. 계속하여 복합 채널 임팩트 응답

는 제2생성기 (2093)에서 웨이트 추정기 (208)에서 수신한 빔 형성 웨이트

를 이용하여 웨이팅을 실행함으로써 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답

를 획득한다. 제3생성기 (2094)는 웨이팅 복합 채널 임팩트 응답

을 이용하여 시스템 어레이 A를 생성, 시스템 어레이

, 그 중

은

로 구성된 테플리츠(Toeplitz) 어레이이다. 제4생성기 (2095)에서 시스템 어레이 A의 역 어레이

를 생성한다. 데이터 웨이터 (2096)은 RF 수신/발신기 (203)으로 부터 수신한 데이터

를 웨이트 추정기 (208)가 출력한 빔 형성 웨이트

으로 웨이팅하고 ，접수 데이터를 생성하여 벡터

으로 배열한다. 제3생성기 (2094)가 출력한 시스템 어레이 A와 데이터 웨이팅기 (2096)이 출력한 데이터 벡터

는 맵핑 필터 (2097)에서 맵핑 필터를 실행하고, 맵핑 필터

의 결과를 제5생성기(2098)에 출력한다. 제5생성기 (2098)에서 최소제곱법 또는 최우추정법 또는 MMSE 산법을 이용하여 각 이동설비의 데이터 d를 출력한 다.Channel Estimation Output by Channel Estimator 207

Is inputted to the first generator 2092 to calculate the spread spectrum interference code and the composite product of each mobile equipment, and thus the composite channel impact response.

. Continue to Composite Channel Impact Response

Is the beamforming weight received by the weight estimator 208 at the second generator 2093.

Weighted composite channel impact response by performing weighting using

Acquire it. Third generator 2094 provides a weighted composite channel impact response.

Create system array A using system array

, among them

silver

It is a Toeplitz array. Inverse array of system array A in fourth generator 2095

. Data waiter 2096 receives data received from RF receiver / sender 203.

Beamforming weights output by the weight estimator 208

Weighted by, generating received data, vector

Arrange as The system array A output by the third generator 2094 and the data vector output by the data weighting machine 2096

Runs the mapping filter in the mapping filter 2097, and the mapping filter

Is output to the fifth generator 2098. In the fifth generator 2098, the data d of each mobile device is output using the least square method, the maximum likelihood estimation method, or the MMSE algorithm.

상기와 같이, 본 실시예의 기지국을 이용하여 웨이팅 조인트 검출이 가능하고 이동설비의 신호 동기성 불량과 채널 추정 오차로 인한 조인트 검출 성능의 하강 영향을 감소하여 조인트 검출 성능을 제고할 수 있다. As described above, the weighting joint can be detected using the base station of the present embodiment and the joint detection performance can be improved by reducing the falling influence of the joint detection performance due to the poor signal synchronization of the mobile equipment and the channel estimation error.

본 발명은 빔 형성 웨이트의 웨이팅 방법으로 조인트 검출을 진행함으로써, 이동설비 간 신호 동기성 불량으로 인한 조인트 검출 성능의 하강 영향을 크게 감소했고, 채널 추정 불정확으로 인한 멀티 어드레스 간섭 (MAI)를 감소, 동시에 조인트 검출의 입력 데이터 SNR을 제고함으로써 조인트 검출 알고리즘 성능을 제고했다. 이 외, 본 발명은 실현이 간단하고 계산 복잡도가 낮은 것이 장점이다. According to the present invention, the joint detection is performed by the weighting method of the beam forming weight, thereby greatly reducing the impact of the joint detection performance due to the poor signal synchronization between mobile equipment, and reducing the multi-address interference (MAI) due to the channel estimation inaccuracy. At the same time, the joint detection algorithm performance was improved by improving the input data SNR for joint detection. In addition, the present invention is advantageous in that the implementation is simple and the computational complexity is low.

Claims

Estimating for each antenna channel from each mobile equipment to the antenna array;

Estimating the beamforming weights of the respective mobile facilities by the estimated channel;

Weighting the received signal to obtain data after beam formation of each mobile device;

And joint detecting the data of the respective mobile facilities by using the data after the beam formation and the estimated channel.

2. The antenna of claim 1, wherein estimating the beamforming weight of each mobile device is implemented by any one of a fixed beam search method, a maximum power method, a maximum signal interference rate method, and an adaptive weight estimation method. Wireless communication system joint detection method used in an array.

The method of claim 1, wherein the joint detection step,

Generating a composite channel impact response of each mobile facility using the channel estimation and mobile equipment spread spectrum interference code;

Weighting the composite channel impact response;

And detecting data of each mobile device by using a weighted composite channel impact response and data after beam formation of each mobile device.

The method of claim 3, wherein detecting data of each mobile device comprises:

System Array Using Weighted Composite Channel Impact Response

Comprising the steps of, among which

Weighted composite channel impact response

Toeplitz array consisting of k, the total amount of mobile equipment,

Vector data after beam forming of each mobile equipment

If d is the vector of all mobile equipment data,

,

This room is

In Gaussian White Noise

;

Is an independent covariance vector,

Wireless communication system joint detection method used for the antenna array, characterized in that.

An antenna array for receiving a signal transmitted by each mobile device;

An RF receiver / transmitter for sampling the received signal to change a frequency; And

A base station for realizing the joint detection method according to any one of claims 1 to 4, comprising a baseband processor for performing baseband processing on sampling data.

The baseband processor,

A channel estimator estimating a channel from each mobile device to each antenna;

A weight estimator for estimating the beamforming weights of the respective mobile facilities based on the estimated channel;

Weighting the received signal, acquiring data after beam formation of each mobile device, and joint detection using the post-beam data and the estimated channel to acquire data of each mobile device A base station for realizing a joint detection method comprising a signal processor.

The method of claim 5, wherein the signal processor,

A first generator for generating a composite channel impact response by executing a convolutional algorithm on the channel estimate;

A second generator for generating a weighted composite channel impact response by weighting the beamforming weight with respect to the composite channel impact response;

A third generator for generating a system array using the weighted composite channel impact response;

A fourth generator for generating an inverse array of the system array;

A data waiter that performs weighting of the beamforming weights on the sampling data;

A mapping filter for executing a mapping filter on the system array and the post-weighting data;

And a fifth generator configured to generate respective mobile equipment data based on the inverse array and the mapping filter result.