KR20000056556A - 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 프리앰블 구간에 사용된 PN코드에 대한 피크 위치를 탐색한 후 이때 얻어진 타이밍 정보를 이용하여 랜덤 액세스 채널을 동기시키는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 입력신호를 PN코드로 상관을 실행하고, 이어 주어진 프리앰블 구간중 일부 구간동안 프리앰블 시퀀스에 대한 상관을 실행하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 얻은 상관값중 미리 설정된 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는지를 판단하는 제 2 단계와, 상기 판단 단계의 결과가 상기 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는 경우 타이밍 추정을 실시하고, 이와 동시에 상기 프리앰블 구간의 잔여 구간동안 상기 제 1단계를 지속적으로 실행하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 얻어진 상관값 중에서 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 사용되는 옵셋의 제2 임계값을 초과하는 것이 있는지 판단하는 제 4단계와, 상기 제 4단계의 판단 결과가 상기 제2 임계값을 초과하는 것이 있는 경우, 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 추정한 타이밍 정보를 사용하여 단말기에서 전송한 데이터를 복조하는 제5 단계로 이루어진다.
Description
본 발명은 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법에 관한 것으로서, 특히 비동기 CDMA방식의 이동 통신 시스템에서 종래의 랜덤 액세스 채널 동기 방법을 개선하여 랜덤 액세스 채널의 동기시 타이밍 에러를 줄여서 정확한 옵셋 위치를 찾아내기에 적당하도록 한 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동 단말기의 사용자가 전화를 하기 위해 단말기에 전원을 인가하면, 단말기와 단말기의 위치를 관할하는 기지국간에는 랜덤 액세스 채널의 동기가 다른 동작에 앞서 선행되어야한다. 이러한 랜덤 액세스 채널에 대한 동기는 기지국에 구비된 랜덤 액세스 버스트 수신기를 이용하여 실시한다.
도 1은 종래의 랜덤 액세스 채널에 사용되는 프레임의 구성을 보인 도면이다.
도 1에서 랜덤 액세스 채널의 각 프레임은 16개의 슬롯(Slot)으로 할당되며, 각 슬롯은 1.25ms의 오프셋(offset)을 가지고 전송이 된다.
또한, 각각의 랜덤 액세스 버스트의 각 프레임은 도 1에 도시된 바와 같이 1ms의 프리앰블(Preamble)과 0.25ms의 휴지기 그리고 10ms의 메시지부(Message Part)로 되어있다. 프리앰블은 길이 16인 심볼로 이루어진 프리앰블 시퀀스 구조이다.
현재의 통신 규격에 의하면, 프리앰블 시퀀스(Preamble Sequence)는 16가지가 제공되며 각각의 프리앰블 시퀀스는 서로 직교하는 특성을 갖는다. 또한, 각 심볼은 주기가 256인 PN 코드(Code)로 확산되는 특성이 있다. 이때의 확산 방법은 매 심볼이 256 PN 코드에 바이너리(binary) 곱이 취해져서 실행된다.
이와 같은 종래의 랜덤 액세스 채널의 동기 방법은 단말기에서 전송된 데이터를 역 확산(Despreading)을 한 후 그 결과를 이용하여 수신 신호가 어느 프리앰블 시퀀스를 갖는지를 판정하는 것에 의해 실행된다.
도 2는 종래의 랜덤 액세스 버스트 수신기의 블럭 구성도 이다.
도 2를 참조하면, 종래의 랜덤 액세스 버스트 수신기는 입력 신호와 확산시 사용되는 PN 코드를 상관시키는 정합 필터(10)와, 정합 필터(10)에서 출력되는 신호를 특정 프리앰블 시퀀스와 상관하는 상관부(20)와, 상관부(20)에서 출력되는 상관값의 가장 큰 값을 검출하는 피크 검출기(30)와, 피크 검출기(30)의 출력신호를 이용하여 타이밍 정보를 추정하는 타이밍 추정기(40)와, 타이밍 추정기(40)에서 차례로 제공되는 신호를 결합하여 수신하는 레이크 수신기(50)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 랜덤 액세스 채널 동기 방법의 동작을 설명하면 다음과 같다.
입력되는 수신 데이터는 정합 필터(10)로 인가되어 전체 PN 코드에 대해서 상관이 수행된다. 정합 필터(10)는 입력 신호와 확산시 사용되는 (본 발명에서는 256주기의 PN 코드) PN 코드와 상관을 실행한다. 정합 필터(10)의 출력신호는 상관부(20)로 인가되어 프리앰블 시퀀스(Preamble Sequence)와 곱해지고 심볼 단위로 누산된다. 프리앰블 시퀀스 주기인 16 심볼이 지난 후 누산된 값은 피크 검출기(30)에 인가된다. 피크 검출기(30)는 입력되는 상관값중 가장 큰 값을 갖는 상관값을 추출하여 타이밍 추정기(Timing Estimator)(40)로 제공한다. 타이밍 추정기(40)는 피크 검출기(30)의 출력을 이용하여 프리앰블 시퀀스와 피크 타이밍을 찾아서 레이크 수신기(RAKE Receiver)(50)에서 사용할 타이밍 정보를 추정하는 타이밍 추정(Time Tracking)을 시작한다.
이러한 동작을 위해서는 일반적으로 DLL(Delay Locked Loop) 트래킹 방식을 사용하는데 피크 타이밍 정보를 받아야 하므로 도 1에 도시된 바와 같이 프리앰블 동안에는 DLL의 동작은 이뤄지지 않고 휴지기에는 신호가 존재하지 않으므로 DLL의 동작은 메세지부에서 시작이 된다.
여기서, 피크 검출기(30)에서 찾은 타이밍 정보는 PN 코드 단위로 이뤄진다. (보통 이를 칩 단위라고 한다.) 이 타이밍 정보의 정확성은 수신 감도에 결정적으로 영향을 미치므로 보다 정밀한 타이밍 정보를 찾는 것이 중요하다. 이러한 타이밍 정보를 찾는 동작을 시간 추정(Time Tracking)이라고 한다.
레이크 수신기(50)는 도 2의 피크 검출기(30)의 출력이 최대값 만이 아니라 N 개의 최대값의 타이밍을 타이밍 추정기(40)를 이용하여 각 피크 타이밍 정보를 레이크 수신기(50)에 전달하고 레이크 수신기(50)는 이를 결합하여 수신하는 수신기로 보다 좋은 감도 즉, 높은 신호 대 잡음비를 갖게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 랜덤 액세스 채널 신호의 동기 방법에서는 타이밍을 추정하는 DLL의 동작이 타이밍 오프셋 이후에 메시지부에서 시작되므로 타이밍 추정기간 동안 보다 정밀한 타이밍을 추적하기까지 주어진 시간이 부족하다. 따라서, 각 슬롯에 대한 옵셋 위치를 정확하게 감지하지 못해 단말기에서 전송한 데이터를 수신하는 수신감도가 저하되기 쉽다. 결국, 이러한 문제점은 좋은 품질의 통신 서비스를 제공하지 못하게 하는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 이상에서 설명한 종래 기술을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 종래의 프리앰블 구간에 사용된 PN코드에 대한 피크 위치를 탐색한 후 이때 얻어진 타이밍 정보를 이용하여 랜덤 액세스 채널을 동기시키는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따르면, 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법이 입력신호를 PN코드로 상관을 실행하고, 이어 주어진 프리앰블 구간중 일부 구간동안 프리앰블 시퀀스에 대한 상관을 실행하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 얻은 상관값중 미리 설정된 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는지를 판단하는 제 2 단계와, 상기 판단 단계의 결과가 상기 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는 경우 타이밍 추정을 실시하고, 이와 동시에 상기 프리앰블 구간의 잔여 구간동안 상기 제 1단계를 지속적으로 실행하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 얻어진 상관값 중에서 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 사용되는 옵셋의 제2 임계값을 초과하는 것이 있는지 판단하는 제 4단계와, 상기 제 4단계의 판단 결과가 상기 제2 임계값을 초과하는 것이 있는 경우, 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 추정한 타이밍 정보를 사용하여 단말기에서 전송한 데이터를 복조하는 제5 단계로 이루어진다.
도 1은 종래의 랜덤 액세스 채널에 사용되는 프레임의 구성을 보인 도면.
도 2는 종래의 랜덤 액세스 버스트 수신기의 블럭 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널에 사용되는 프레임의 구성을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 랜덤 액세스 버스트 수신기의 블럭 구성도.
*도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 정합 필터 200 : 상관부
210 : 곱셈기 220 : 덧셈기
230 : 지연기 300 : 피크 검출기
400 : 타이밍 추정기 500 : 레이크 수신기
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 랜덤 액세스 채널 동기 방법에 대한 동작을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널에 사용되는 프레임의 구성을 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 랜덤 액세스 버스트의 각 프레임은 종래와 동일하게 1ms의 프리앰블(Preamble)과 0.25ms의 휴지기 그리고 10ms의 메시지부(Message Part)로 되지만, 프리앰블이 피크 탐색기(60), 준비기(70), 타이밍 추정기(80)로 다시 세분화되는 구조이다.
본 발명의 실시 예에서는 타이밍 트랙킹이 안정화되는 시점까지는 메시지부의 수신 성능이 저하되지 않도록 DLL의 시작 시점을 프리앰블 시퀀스의 종료 이전으로 앞당기고 이를 위해서 피크 타이밍의 발생을 앞당긴다.
도 4는 본 발명에 따른 랜덤 액세스 버스트 수신기의 블럭 구성도 이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 랜덤 액세스 버스트 수신기는 입력 신호와 확산시 사용되는 PN 코드를 상관시키는 정합 필터(100)와, 정합 필터(100)에서 출력되는 신호를 특정 프리앰블 시퀀스와 상관하는 상관부(200)와, 상관부(20)에서 출력되는 상관값의 가장 큰 값을 검출하는 피크 검출기(300)와, 피크 검출기(300)의 출력신호와 최초 입력신호를 이용하여 타이밍 정보를 추정하는 타이밍 추정기(400)와, 타이밍 추정기(400)에서 차례로 제공되는 신호를 결합하여 수신하는 레이크 수신기(500)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 랜덤 액세스 버스트 수신기에서는 프리앰블의 피크 탐색 기(60) 동안에는 정합 필터(100)의 출력이 상관부(200)에 제공되어 상관이 실행된다(ST1). 이때, 프리앰블의 16개의 심볼중 L개 만큼의 심볼이 경과한 후에는 피크 검출기(300)는 L 심볼 구간 동안 상관부(200)에서 상관된 상관값들 가운데서 최대값의 타이밍 정보인 피크 타이밍을 발생되었는지 판단한다(ST2). 이때, 레이크 수신기(500)의 필요에 의해서 최대값의 개수는 1개 이상 될 수도 있다. 이때에는 여러 개의 최대값에 우선 순위로 부여하여 관리한다.
피크 탐색기(60)가 끝난 후, 하드웨어의 동작에 따라 M 심볼 구간만큼의 준비기(70)를 갖는데, 이 기간은 0이 될 수도 있다.
준비기(70)가 끝난 후, 타이밍 추정기(400)는 입력되는 수신 데이터를 이용하여 타이밍 추정을 시작한다(ST3). 그러나, 피크 탐색기(60) 동안에는 단지 PN 코드에 대한 피크 위치를 잡는데 국한이 되어 프리앰블 시퀀스 자체가 정확한지도 모르고 프리앰블 시퀀스의 동기도 이뤄지지 않는다. 또한 단지 PN 코드에 대한 피크 정보도 짧은 피크 탐색기간으로 부정확할 수도 있다. 따라서 나머지 준비기(70)와 타이밍 추정기(80) 동안에도 계속 상관을 취하게 된다. 즉, 프리앰블 기간 전체에 대한 상관을 취하게 된다(ST4).
이어, 타이밍 추정 끝난 후, 상관된 값 가운데 허용 가능한 상관값이 최대값을 갖는 피크 타이밍이 피크 탐색기(60)에 검출한 피크 타이밍을 포함하면, 즉 피크 탐색기(60)에 검출한 피크 타이밍이 주어진 임계치를 넘는지를 판단한다(ST5). 이때, 판단단계(ST5)의 결과가 검출한 피크 타이밍이 주어진 임계치를 넘으면, 피크 검출기(300)는 검증된 피크 신호를 타이밍 추정기(400)로 보내고, 동시에 이때 찾아낸 프리앰블 시퀀스의 타이밍 정보를 타이밍 추정기(400)와 레이크 수신기(500)에 보낸다. 만일 검증된 피크 신호가 타이밍 추정기(400)에서 받아지면 타이밍 추정기(400)는 그 때까지 타이밍 추정으로 추정한 타이밍 정보를 레이크 수신기(500)로 보낸다(ST6). 그러나, 그렇지 않으면 새로운 피크 타이밍을 레이크 수신기(500)로 보낸다. 즉, 판단단계(ST5) 결과가 임계값을 초과하지 못할 경우, 타이밍 트래킹 단계에서 얻은 상관값중 미리 설정된 다른 임계값을 넘는 피크중 최대값을 선정하거나 처음으로 복귀한다(ST7).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법에 따르면, 시간 추정을 메시지부의 시작 전에 시작하고, 이때 얻어진 시간정보를 이용하여 시간 추정을 실행하기 때문에 타이밍 에러 성분을 줄일 수 있다. 따라서, 단말기에서 전송한 데이터를 복조하기 전에 정확한 옵셋 위치를 가지고 대역 확산 신호에 대한 수신을 하기 때문에 수신감도가 향상되는 효과가 있다.
Claims (2)
- 입력신호를 PN코드로 상관을 실행하고, 이어 주어진 프리앰블 구간중 일부 구간동안 프리앰블 시퀀스에 대한 상관을 실행하는 제 1단계와,상기 제 1단계에서 얻은 상관값중 미리 설정된 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는지를 판단하는 제 2 단계와,상기 판단 단계의 결과가 상기 제1 임계값을 넘는 최대치가 있는 경우 타이밍 추정을 실시하고, 이와 동시에 상기 프리앰블 구간의 잔여 구간동안 상기 제 1단계를 지속적으로 실행하는 제 3단계와,상기 제 3단계에서 얻어진 상관값 중에서 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 사용되는 옵셋의 제2 임계값을 초과하는 것이 있는지 판단하는 제 4단계와,상기 제 4단계의 판단 결과가 상기 제2 임계값을 초과하는 것이 있는 경우, 상기 제 3단계의 타이밍 추정에서 추정한 타이밍 정보를 사용하여 단말기에서 전송한 데이터를 복조하는 제5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법
- 제 1항에 있어서, 상기 제 4단계의 판단 결과가 상기 제2 임계값을 초과하지 못할 경우, 상기 제 3단계에서 얻은 상관값중 미리 설정된 제 3 임계값을 넘는 피크중 최대값을 선정하거나 상기 제 1단계로 복귀하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널 동기 방법
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