문맥 (context)
종래 기술 수신기의 개요
도 1은 수신된 신호를 이퀄라이징(즉, 초기화("트레이닝") 및 추적)하기 위해 파일럿 채널을 이용하는 종래-기술 수신기(100)의 일 구현의 블록도를 도시한다. 수신기(100)는 업스트림 프로세싱(102), 칩-레이트 정규화된-최소-평균-제곱(NLMS; normalized least mean squares) 이퀄라이저(104), 디-스크램블러(de-scrambler) 및 디-스프레더(de-spreader)(106), 및 다운스트림 프로세싱(108)을 포함한다. 업스트림 프로세싱(102)은 아날로그-디지털 변환, RRC 필터링(root raised cosine filtering)을 포함할 수 있는 프리-이퀄라이제이션 프로세싱, 또는 이퀄라이제이션을 위해 수신된 신호를 준비하기 위한 다른 프로세싱을 수행한다. NLMS 이퀄라이저(104)는 업스트림 프로세싱(102)으로부터 디지털 데이터 y(i)를 수신하고, 신호 y(i)를 오리지널 전-전송 신호에 거의 근접하게 이퀄라이징하고, 이퀄라이징된 신호 를 디-스크램블러 및 디-스프레더(106)로 출력한다. 디-스크램블러 및 디-스프레더(106)는 이퀄라이징된 신호 로부터 스크램블링 코드 및 스프레딩 시퀀스들을 제거하고 소프트 심볼들 r(n)을 출력한다. 이어서 소프트 심볼들 r(n)은 심볼 추정, 데이터 심볼 디-맵핑을 포함할 수 있는 다운스트림 프로세싱(108), 또는 상기 수신된 신호로부터 하나 이상의 출력 데이터 스트림들을 복원하기 위한 다른 후-이퀄라이제이션 프로세싱에 의해 프로세싱된다.
NLMS 이퀄라이저(104)는 FIR(finite impulse response) 필터(110), 계수 업데이터(112), 및 에러 계산기(114)를 포함하는 업데이트 루프를 이용하여 디지털 신호 y(i)를 이퀄라이징한다. FIR 필터(110)는 입력 디지털 신호 y(i)를 수신하고, 신호 y(i)에 계수들 w(i)를 적용하고, 이퀄라이징된 신호 를 출력한다. 계수들 w(i)은 ⑴ 입력 신호 y(i) 및 ⑵ 에러 계산기(114)로부터 수신된 에러 신호 e(i)를 이용하여 계수 업데이터(112)에 의해 계산된다. 에러 신호 e(i) 및 계수들 w(i)은 칩 간격 당 일 업데이트의 최대 레이트로 연속적으로 업데이트된다.
NLMS 접근 방법을 이용한 계수 계산
계수들 w(i)은 기술 분야에 공통인 다수의 접근 방법들 중 임의의 하나를 이용하여 계산될 수 있다. 도 1의 실시예에 따라, 계수 업데이터(112) 신호 y(i) 및 e(i)를 수신하고 NLMS 접근 방법을 이용해 새로운 계수들 w(i+1)을 계산한다. NLMS 접근 방법은 LMS(least-mean-square) 접근 방법의 변형이고, 각각의 새로운 계수 w(i+1)는 이하 식(1)에 의해 나타낸 바와 같이 계산된다.
여기서, 는 에러 신호 e(i)의 기대 값 의 기울기이고, μ는 업데이트 스텝 사이즈가다.
상기 기대 값 (즉, MSE(mean square error))은 "에러 성능 표면(error performance surface)"으로 표현될 수 있다. 기울기 감소 접근 방법은 MMSE(minimum-mean-squared error)에서 도달하는 표면을 가로지르는 단계에 이용되고, 상기 MMSE는 상기 표면의 국부적으로 작은 부분에 의해 표현된다. 식(1)의 MSE가 MMSE에 도달함에 따라, 탭 가중치 w(i)의 정확도가 증가한다. 식(1)의 기대 값에 대해 순간적인 추정을 빼는 것은 식(2)의 특정 LMS 계산을 이끌어낸다.
여기서, 작은 스칼라는 스텝 사이즈 △로서 선택되고 e*(i)는 에러 신호 e(i)의 켤레 복소수이다. LMS 계수 wNLMS(i+1)을 얻기 위해, LMS 식(2)는 식(3)을 생성하도록 정규화된다.
도시된 바와 같이, 새로운 NLMS 계수 wNLMS(i+1)는 스텝 사이즈 조절의 복잡도를 감소시키는 스텝 사이즈 를 이용한다.
에러 계산
오리지널 전-전송 신호를 근사화하는 NLMS 이퀄라이저(104)의 정확도는 에러 신호 e(i)에 의해 측정된다. 따라서, 더 작은 에러 e(i)는 개선된 이퀄라이저 성능을 나타낸다. 에러 신호 e(i)는 아래 식 (4)에 의해 FIR 필터(110)의 이퀄라이징된 출력 을 참조 신호 x(i)와 비교함으로써 얻어진다.
참조 신호 x(i)는 전송 효과는 무시하고, 수신된 신호에 대한 기대 값을 나타낸다. 따라서, 에러 신호 e(i)는 이퀄라이징된 출력 이 수신기(100)에 의해 알려진 기대된 참조 x(i)를 더 가깝게 근사화하는 것과 같이 감소한다.
전형적인 전송에서, 전송된 신호의 대부분은 수신기에 의해 인지되지 않는다. 그러나, 공지된 비트들의 시퀀스를 포함하는 파일럿 신호 z(i)는 트레이닝 및 추적을 목적으로 전송될 수 있다. 식(4)에서 참조 x(i)에 대해 파일럿 z(i)를 빼는 것은 식(5)로 나타낸 바와 같이 에러 신호 e'(i)를 도출한다.
에러 신호 e'(i)의 켤레 복소수는 새로운 NLMS 계수 wNLMS(i+1)을 생성하도록 식(3)에서 에러 e*(i)에 대해 감산된다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) 애플리케이션에서, 수신기들은 공통 파일럿 채널(CPICH)를 이용하여 이퀄라이징된다. 또한, CPICH는 수신기에 의해 알려진 스크램블된 시퀀스 cscram(i) 및 스프레드 시퀀스 cch(i)를 갖는다. 3GPP Release 5 호환가능 수신기들에 대해, 주 파일럿 채널(PCPICH), 제2 파일럿 채널(SCPICH) 중 하나, 또는 둘 다 연속적인 추적 및 트레이닝에 이용될 수 있다. SCPICH는 PCPICH와 달리 스프레드 시퀀스 및 스크램블링 코드를 갖는다.
3GPP 및 다른 애플리케이션들에서 파일럿 신호 전력은 통상적으로 전체 전송 전력의 10%로 제한된다. 파일럿 신호가 전체 수신된 신호 전력의 작은 일부만을 표현하기 때문에, 신호 에러 e'(i)는 절대 0에 가깝게 근사화되지 않는다. 부가적으로, 파일럿 z(i) 만이 기울기 추정치를 계산하는데 이용되기 때문에, 입력 신호 y(i)의 알려지지 않은 데이터 심볼들은 기울기 잡음에 기여한다. 에러 e'(i)를 최소화하기 위해, 그에 따라 이퀄라이제이션의 성능을 증가시키 위해, 파일럿 신호 전력이 증가될 수 있다. 그러나, 파일럿 신호 전력을 증가시키는 것은 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
이퀄라이제이션 성능을 높이기 위해 파일럿 신호의 전력을 증가시킬 경우 발생하는 문제점은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretation파일럿 신호 전력 증가가 가져오는 부정적인 결과(문제점)를 묻는 질문이다.
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2정보 추출
information_extraction파일럿 신호 전력과 이퀄라이제이션 성능, 그리고 데이터 양 사이의 관계를 파악한다.
- 에러 e'(i)를 최소화하기 위해, 그에 따라 이퀄라이제이션의 성능을 증가시키 위해, 파일럿 신호 전력이 증가될 수 있다.
- 그러나, 파일럿 신호 전력을 증가시키는 것은 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.
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3근거 선택
evidence_selection전력 증가 시 발생하는 직접적인 트레이드오프 관계를 명시한 문장을 선택한다.
- 파일럿 신호 전력을 증가시키는 것은 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.
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4논리 통합
logical_integration성능 향상을 위해 전력을 높이면 데이터 전송 효율이 떨어진다는 인과 관계를 정리한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation파일럿 신호 전력 증가의 결과로 데이터 양이 감소한다는 결론을 도출한다.
- 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 문맥에 근거하여 명확하게 답변을 작성한다.
- 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.
최종 답변 (final_answer)
파일럿 신호 전력을 증가시키면 이퀄라이제이션 성능을 높여 에러를 최소화할 수 있으나, 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양이 감소한다.
핵심 해석 (core_interpretation)
파일럿 신호 전력을 증가시키는 것은 이퀄라이제이션 성능을 증가시킬 수 있으나 파일럿 신호와 함께 전송될 수 있는 데이터의 양을 감소시킨다.