KR100328219B1 - Method for threshold set up of preamble initial acquisition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 랜덤 액세스 채널의(random access channel) 초기 동기에 사용되는 임계치(threshold)를 채널 환경에 적응적으로 대처시키는 방법에 관한 것이다. 랜덤 액세스 채널에서 송수신 링크간의 정확한 지연 정보를 추정하는 초기 동기 과정에는 빠른 동기 획득을 위해 패시브 코릴레이션(passive correlation) 방식인 정합 필터를 사용하는데, 구현상의 편이를 위해 정합 필터의 출력 Wn이 임계치 αN(0<α<1)을 넘었을 경우 원하는 피크를 찾았다고 판단하는 임계치 결정 방법(threshold rule)을 사용한다. 그러나 임계치(α)는 고정된 채널 환경을 가정하여 미리 설정된 값을 따르기 때문에 신호대 잡음비(signal to noise ratio) 레벨이 변하는 등의 채널 변화에는 초기 동기를 정확히 이루지 못하는 문제가 있다. 본 발명에서는 정합 필터(2)를 통과한 프리앰블 신호에서 초기 임계치를 설정하고 이 값을 넘는 정합 필터 출력의 피크 수와 프리앰블의 시그니처 심볼 수를 비교하여 임계치를 재설정하도록 한다. 따라서, 채널 변화에 적응적으로 대처할 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention relates to a method for adaptively coping with the channel environment a threshold used for initial synchronization of a random access channel. In the initial synchronization process of estimating the accurate delay information between the transmission and reception links in the random access channel, a matching correlation, which is passive correlation, is used for fast synchronization.For convenience of implementation, the output Wn of the matching filter has a threshold αN. When (0 <α <1) is exceeded, a threshold rule is used to determine that the desired peak is found. However, since the threshold α follows a preset value assuming a fixed channel environment, there is a problem in that initial synchronization cannot be precisely performed for a channel change such as a change in signal to noise ratio level. In the present invention, the initial threshold is set in the preamble signal passing through the matched filter 2, and the threshold is reset by comparing the peak number of the matched filter output and the number of signature symbols of the preamble exceeding the value. Therefore, there is an effect that can be adaptive to the channel change.
Description
본 발명은 프리앰블 초기 동기(preamble initial acquisition)의임계치(threshold) 설정 방법에 관한 것으로서, 특히 랜덤 액세스 채널의(random access channel) 초기 동기에 사용되는 임계치를 채널 환경에 적응적으로 대처시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for setting a threshold of preamble initial acquisition, and more particularly, to a method for adaptively coping with a threshold value used for initial synchronization of a random access channel in a channel environment. will be.
종래 패킷 데이터(packet data)와 같은 특성을 갖는 역방향 랜덤 액세스 채널은 오프 인터벌(off(discontinuous) interval)에서는 어떠한 정보도 전송하지 않는 온-오프 스위칭을 수행하기 때문에, 프리앰블 파트(preamble part)와 메시지 파트(message part)로 구성된 버스트(burst)를 수신받을 때마다 동기를 획득해야 한다.Since the reverse random access channel having the same characteristics as the conventional packet data performs on-off switching without transmitting any information at off intervals, the preamble part and the message are not included. Whenever a burst consisting of message parts is received, motivation must be obtained.
랜덤 액세스 채널 전송 단위인 랜덤 액세스 버스트의 프리앰블 파트는 짧은 주기를 가진 PN 시퀀스(Pseudo Noise sequence)가 프리앰블 시그니처 심볼(preamble signature symbol) 수만큼 반복 확산되는 구조를 갖는다.The preamble part of the random access burst, which is a random access channel transmission unit, has a structure in which a PN sequence having a short period is repeatedly spread as many as the number of preamble signature symbols.
한편, 프리앰블 파트의 빠른 동기 획득에는 일반적으로 패시브 코릴레이션(passive correlation) 방식을 사용하는 정합 필터를 사용한다.On the other hand, for fast synchronization acquisition of the preamble part, a matched filter using a passive correlation scheme is generally used.
채널 특성이 무시된 이상적인 경우 프리앰블 시그니처 심볼을 1로 가정하면 정합 필터의 입력 Zi는 PN 시퀀스(ai)와 역방향 링크의 시간 지연 τ로 주어지는 ai-τ의 형태를 갖는다. 정합 필터의 탭 길이(tap length)가 N인 정합 필터의 계수 hi는 들어오는 PN 시퀀스의 타임-리버스(time-reverse) 형태인 a-i, i=0,1,...,N-1로 정의되므로 정합 필터의 출력는 필터의 동작 시점에서 τ가 지닌 시점에서 피크(peak) N을 가지는 임펄스(impulse) 형태를 갖는다.In the ideal case where the channel characteristic is ignored, assuming that the preamble signature symbol is 1, the input Zi of the matched filter has a form of ai-τ given by the PN sequence ai and the time delay τ of the reverse link. The coefficient hi of a matched filter with a tap length of N is defined as ai, i = 0,1, ..., N-1, which is the time-reverse form of the incoming PN sequence. Output of matched filter Has an impulse shape having a peak N at the point of time τ at the time of operation of the filter.
한편, 도 1은 이상적인 채널 환경인 경우에 정합 필터를 통과한 프리앰블 신호를 나타낸 파형도로, PN 시퀀스가 시그니처 심볼 수 L 번만큼 반복되는 구조의 실제 프리앰블을 고려했을 때 정합 필터의 출력은 정합 필터의 탭 길이 N 값의 피크를 갖는 임펄스 형태가 L 번 반복되는 구조를 가진다. τ는 송수신간의 지연 정보이고 상술한 피크 간의 간격은 PN 시퀀스의 기간과 같다.FIG. 1 is a waveform diagram illustrating a preamble signal that passes through a match filter in an ideal channel environment. When the PN sequence considers an actual preamble having a structure in which the number of signature symbols is repeated L times, the output of the match filter is determined by the matching filter. An impulse form having a peak of tap length N value has a structure repeated L times. τ is delay information between transmission and reception and the above-described interval between peaks is equal to the period of the PN sequence.
랜덤 액세스 채널에서 송수신 링크간의 정확한 지연 정보를 추정하는 초기 동기 과정에는 빠른 동기 획득을 위해 패시브 코릴레이션(passive correlation) 방식인 정합 필터를 사용하는데, 구현상의 편이를 위해 정합 필터의 출력 Wn이 임계치 αN(0<α<1)을 넘었을 경우 원하는 피크를 찾았다고 판단하는 임계치 결정 방법(threshold rule)을 사용한다. 그러나 임계치(α)는 고정된 채널 환경을 가정하여 미리 설정된 값을 따르기 때문에 신호대 잡음비 (signal to noise ratio) 레벨이 변하는 등의 채널 변화에는 초기 동기를 정확히 이루지 못하는 문제가 있다.In the initial synchronization process of estimating the accurate delay information between the transmission and reception links in the random access channel, a matching correlation, which is passive correlation, is used for fast synchronization.For convenience of implementation, the output Wn of the matching filter has a threshold αN. When (0 <α <1) is exceeded, a threshold rule is used to determine that the desired peak is found. However, since the threshold α follows a preset value assuming a fixed channel environment, there is a problem in that initial synchronization cannot be precisely performed for a channel change such as a change in signal to noise ratio level.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 정합 필터를 통과한 프리앰블 신호에서 초기 임계치를 넘는 피크 수와 프리앰블 시그니처 심볼 수를 비교해서 이로부터 임계치를 재설정하도록하는 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the drawbacks of the prior art, and the preamble initial synchronization for comparing the number of peaks above the initial threshold and the number of preamble signature symbols in the preamble signal passing through the matched filter to reset the threshold therefrom. The purpose is to provide a threshold setting method.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구비된 정합 필터를 통과한 프리앰블 신호에서 초기 동기의 임계치를 설정하는 방법에 있어서: 정해진 수행 범위의 평균과 분산을 구하는 제 1 단계; 상기 평균을 초기 임계치로 설정하는 제 2 단계; 상기 프리앰블 신호 중에 상기 초기 임계치 값을 넘는 피크 수가 상기 프리앰블의 시그니처 심볼 수보다 많은지 여부를 판단하는 제 3 단계; 상기 피크 수가 상기 시그니처 심볼 수보다 많은 경우 상기 초기 임계치에 분산을 더하는 제 4 단계; 상기 초기 임계치와 상기 프리앰블 신호를 비교하여 상기 프리앰블 신호 중에 상기 초기 임계치를 넘는 피크 수와 상기 프리앰블의 시그니처 심볼 수가 동일한지 여부를 판단하는 제 5 단계; 상기 피크 수와 상기 시그니처 심볼 수가 같으면 수행 과정을 마치는 제 6 단계; 상기 피크 수가 상기 시그니처 심볼 수보다 적은 경우 상기 초기 임계치에서 분산을 빼는 제 7 단계; 상기 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 이상 반복되면 상기 수행 범위를 변경시켜 상기 제 1 단계부터 다시 수행하는 제 8 단계; 상기 초기 임계치 값에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 상기 소정의 회수 미만 반복되면 '평균+(임계치의 재설정 변수×수행 범위의 분산)'을 평균으로 재설정하고 상기 제 3 단계부터 다시 수행하는 제 9 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of setting a threshold of initial synchronization in a preamble signal passing through a matched filter, comprising: a first step of obtaining an average and a variance of a predetermined performance range; A second step of setting the average to an initial threshold; Determining whether the number of peaks in the preamble signal exceeding the initial threshold value is greater than the number of signature symbols in the preamble; A fourth step of adding variance to the initial threshold when the number of peaks is greater than the number of signature symbols; A fifth step of comparing the initial threshold value with the preamble signal and determining whether the number of peaks exceeding the initial threshold value in the preamble signal is equal to the number of signature symbols in the preamble signal; A sixth step of completing an execution process if the number of peaks and the number of signature symbols are the same; A seventh step of subtracting variance from the initial threshold when the number of peaks is less than the number of signature symbols; An eighth step of changing the execution range and performing it again from the first step if the process of adding or subtracting variance from the initial threshold value is repeated a predetermined number of times or more; If the process of adding or subtracting the variance from the initial threshold value is repeated less than the predetermined number of times, the ninth step of resetting the average (the threshold variable (variance of the reset variable x execution range) of the threshold value) to the average is performed again from the third step. It is characterized by including.
도 1은 이상적인 채널 환경인 경우에 정합 필터를 통과한 프리앰블 신호를 나타낸 파형도,1 is a waveform diagram showing a preamble signal passing through a matching filter in an ideal channel environment;
도 2는 본 발명에 따른 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법을 실시하기 위한 기능 블록도,2 is a functional block diagram for implementing a threshold setting method of preamble initial synchronization according to the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 기능 블록도에서 실시되는 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법의 일 실시예를 단계별로 나타낸 순서도,FIG. 3 is a flowchart illustrating a step-by-step embodiment of a method of setting a threshold of preamble initial synchronization performed in the functional block diagram shown in FIG. 2;
도 4는 도 2에 도시된 기능 블록도에서 실시되는 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법의 다른 실시예를 단계별로 나타낸 순서도.4 is a flowchart illustrating another embodiment of a method for setting a threshold of preamble initial synchronization performed in the functional block diagram shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2 : 정합 필터 4 : 임계치 결정부2: matched filter 4: threshold determination unit
6 : 비교기6: comparator
이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 다음과 같은 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.
도 2는 본 발명에 따른 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법을 실시하기 위한 기능 블록도로, 정합 필터(2), 임계치 결정부(4), 및 비교기(6)로 구성된다.FIG. 2 is a functional block diagram for implementing a threshold setting method of preamble initial synchronization according to the present invention, and includes a matching filter 2, a threshold determining unit 4, and a comparator 6.
동 도면에 있어서, 정합 필터(2)는 수신되는 프리앰블 신호를 송신시 사용된 PN 시퀀스로 정합한다.In the figure, the matching filter 2 matches the received preamble signal to the PN sequence used at the time of transmission.
임계치 결정부(4)는 정합 필터(2) 출력의 통계적 특성을 구하여 초기 임계치를 설정하고 비교기(6)에서 제공되는 임계치의 재설정 변수 e(t)에 대응해서 임계치를 재설정하여 비교기(6)로 제공한다. 임계치 결정부(4)에서 채널 변화에 적응하도록 사용한 통계적 특성은 평균과 분산이다. 한편, 수행할 평균과 분산의 범위를 R이라고 가정하였을 때, 정합 필터(2)의 출력 Wn의 평균 Ta와 분산 Va는 각기 다음과 같은 식으로 표현된다.The threshold determination unit 4 obtains statistical characteristics of the output of the matched filter 2, sets an initial threshold value, and resets the threshold value corresponding to the reset variable e (t) provided by the comparator 6 to the comparator 6. to provide. The statistical characteristics used by the threshold determination unit 4 to adapt to the channel change are average and variance. On the other hand, assuming that the range of average and variance to be performed is R, the average Ta and variance Va of the output Wn of the matched filter 2 are expressed by the following equations, respectively.
비교기(6)는 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 임계치와 정합 필터(2)의 출력을 비교하여 임계치의 재설정 변수 e(t)를 결정해서 임계치 결정부(4)로 제공하고 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 임계치를 수신하여 출력시킨다.The comparator 6 compares the threshold provided from the threshold determiner 4 with the output of the matched filter 2 to determine the reset variable e (t) of the threshold and provides it to the threshold determiner 4. The threshold provided from 4) is received and output.
도 3은 도 2에 도시된 기능 블록도에서 실시되는 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법의 일 실시예를 단계별로 나타낸 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating step by step an embodiment of a threshold setting method of preamble initial synchronization performed in the functional block diagram shown in FIG. 2.
먼저, 임계치 결정부(4)는 정해진 수행 범위의 평균과 정해진 수행 범위의 분산을 구한다(단계 10).First, the threshold value determination unit 4 obtains an average of a predetermined performance range and a variance of the predetermined performance range (step 10).
임계치 결정부(4)는 평균을 초기 임계치로 설정한다(단계 12).The threshold value determination section 4 sets the average as the initial threshold value (step 12).
비교기(6)는 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 초기 임계치와 정합 필터(2)로부터 제공되는 프리앰블 신호를 비교하여 프리앰블 신호 중에 초기 임계치를 넘는 피크 수가 프리앰블의 시그니처 심볼 수보다 많은지 여부를 판단한다(단계 14).The comparator 6 compares the initial threshold provided from the threshold determining unit 4 with the preamble signal provided from the matching filter 2 to determine whether the number of peaks exceeding the initial threshold in the preamble signal is greater than the number of signature symbols in the preamble. (Step 14).
피크 수가 시그니처 심볼 수보다 많은 경우 초기 임계치가 낮게 설정된 경우이므로 초기 임계치에 분산을 더하기 위해서 임계치의 재설정 변수를 '1'로 세팅하여 임계치를 재설정하고 상술한 비교 과정을 다시 수행한다(단계 16).If the number of peaks is greater than the number of signature symbols, the initial threshold is set to a low value. Therefore, in order to add variance to the initial threshold, the threshold is reset by setting the reset variable of the threshold to '1' and the above comparison process is performed again (step 16).
비교기(6)는 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 초기 임계치와 정합 필터(2)로부터 제공되는 프리앰블 신호를 비교하여 프리앰블 신호 중에 초기 임계치를 넘는 피크 수와 프리앰블의 시그니처 심볼 수가 동일한지 여부를 판단한다(단계 18).The comparator 6 compares the initial threshold value provided from the threshold determiner 4 with the preamble signal provided from the matching filter 2 to determine whether the number of peak symbols exceeding the initial threshold value in the preamble signal and the number of signature symbols of the preamble are the same. (Step 18).
피크 수와 시그니처 심볼 수가 같으면 수행 과정을 마친다.If the number of peaks and the number of signature symbols are the same, the process ends.
피크 수가 시그니처 심볼 수보다 적은 경우 초기 임계치가 높게 설정된 경우이므로 초기 임계치에서 분산을 빼기 위해서 임계치의 재설정 변수를 '-1'로 세팅하여 임계치를 재설정하고 상술한 비교 과정을 다시 수행한다(단계 20).If the number of peaks is less than the number of signature symbols, the initial threshold is set high, so in order to subtract the variance from the initial threshold, the threshold is reset by setting the reset parameter to '-1' and the above comparison process is performed again (step 20). .
상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 이상 반복되는지 여부를 판단한다(단계 22).It is determined whether the process of adding or subtracting the variance at the above-described initial threshold value is repeated more than a predetermined number of times (step 22).
상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 이상 반복되면 수행 범위를 변경시켜 상술한 단계(10)부터 다시 수행한다(단계 24).If the process of adding or subtracting the variance at the above-described initial threshold value is repeated more than a predetermined number of times, the execution range is changed to perform again from the above step (10) (step 24).
상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 미만 반복되면 '평균+(임계치의 재설정 변수×수행 범위의 분산)'을 평균으로 재설정하고 단계(14)부터 다시 수행한다.If the process of adding or subtracting variance from the above-described initial threshold value is repeated less than a predetermined number of times, 'average + (reset variable of threshold value × variance of performance range)' is reset to the average and the process is performed again from step 14.
도 4는 도 2에 도시된 기능 블록도에서 실시되는 프리앰블 초기 동기의 임계치 설정 방법의 다른 실시예를 단계별로 나타낸 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating another embodiment of a method for setting a threshold of preamble initial synchronization performed in the functional block diagram shown in FIG. 2.
먼저, 임계치 결정부(4)는 정해진 수행 범위의 평균과 정해진 수행 범위의 분산을 구한다(단계 30).First, the threshold value determination unit 4 obtains an average of a predetermined performance range and a variance of the predetermined performance range (step 30).
임계치 결정부(4)는 평균을 초기 임계치로 설정한다(단계 32).The threshold value determination section 4 sets the average as the initial threshold value (step 32).
비교기(6)는 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 초기 임계치와 정합 필터(2)로부터 제공되는 프리앰블 신호를 비교하여 프리앰블 신호 중에 초기 임계치를 넘는 피크 수가 프리앰블의 시그니처 심볼 수보다 많은지 여부를 판단한다(단계 34).The comparator 6 compares the initial threshold provided from the threshold determining unit 4 with the preamble signal provided from the matching filter 2 to determine whether the number of peaks exceeding the initial threshold in the preamble signal is greater than the number of signature symbols in the preamble. (Step 34).
피크 수가 시그니처 심볼 수보다 많은 경우 초기 임계치가 낮게 설정된 경우이므로 초기 임계치에서 분산을 더하기 위해서 임계치의 재설정 변수를 '1'로 세팅하여 임계치를 재설정하고 상술한 비교 과정을 다시 수행한다(단계 36).If the number of peaks is greater than the number of signature symbols, the initial threshold is set low, so that the threshold is reset by setting the reset parameter of the threshold to '1' to add variance at the initial threshold, and the comparison process is performed again (step 36).
비교기(6)는 임계치 결정부(4)로부터 제공되는 초기 임계치와 정합 필터(2)로부터 제공되는 프리앰블 신호를 비교하여 프리앰블 신호 중에 초기 임계치를 넘는 피크 수와 프리앰블의 시그니처 심볼 수가 동일한지 여부를 판단한다(단계 38).The comparator 6 compares the initial threshold value provided from the threshold determiner 4 with the preamble signal provided from the matching filter 2 to determine whether the number of peak symbols exceeding the initial threshold value in the preamble signal and the number of signature symbols of the preamble are the same. (Step 38).
피크 수와 시그니처 심볼 수가 같으면 수행 과정을 마친다.If the number of peaks and the number of signature symbols are the same, the process ends.
피크 수가 시그니처 심볼 수보다 적은 경우 초기 임계치가 높게 설정된 경우이므로 초기 임계치에서 분산을 빼기 위해서 임계치의 재설정 변수를 '-1'로 세팅하여 임계치를 재설정하고 상술한 비교 과정을 다시 수행한다(단계 40).If the number of peaks is less than the number of signature symbols, the initial threshold is set high, so in order to subtract the variance from the initial threshold, the threshold is reset to '-1' and the threshold is reset and the above comparison process is performed again (step 40). .
상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 이상 반복되는지 여부를 판단한다(단계 42).It is determined whether the process of adding or subtracting variance at the above-described initial threshold value is repeated more than a predetermined number of times (step 42).
상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 이상 반복되면 '수행 범위의 분산/분산값의 변동 계수'의 계산 값을 수행 범위의 분산으로설정시킨다(단계 44).If the process of adding or subtracting variance from the above-described initial threshold value is repeated more than a predetermined number of times, the calculated value of 'variation coefficient of variance / variance value of performance range' is set to variance of performance range (step 44).
상술한 단계(44)를 수행한 다음 또는, 상술한 초기 임계치에서 분산을 더하거나 빼는 과정이 소정의 회수 미만 반복되면 '평균+(임계치의 재설정 변수×수행 범위의 분산)'을 평균으로 재설정하고 단계(34)부터 다시 수행한다.After performing step 44 described above, or if the process of adding or subtracting variance at the above-described initial threshold value is repeated less than a predetermined number of times, reset 'average + (reset variable of threshold value × variance of performance range)' to average Perform again from (34).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 정합 필터(2)를 통과한 프리앰블 신호에서 초기 임계치를 넘는 피크 수와 프리앰블의 시그니처 심볼 수를 비교해서 이로부터 초기 임계치를 재설정하도록 한다. 따라서, 채널 변화에 적응적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention compares the number of peak symbols exceeding the initial threshold value in the preamble signal passing through the matched filter 2 with the number of signature symbols of the preamble and resets the initial threshold value therefrom. Therefore, there is an effect that can be adaptive to the channel change.
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| JPH08237169A (en) * | 1995-02-24 | 1996-09-13 | Hitachi Ltd | Preamble synchronization system |
| JPH098725A (en) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Nippon Motorola Ltd | Preamble synchronizing communication system effectively utilizing preamble for additional information transmission |
-
1999
- 1999-12-09 KR KR1019990056026A patent/KR100328219B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010054993A (en) | 2001-07-02 |
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