KR0150281B1

KR0150281B1 - 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법

Info

Publication number: KR0150281B1
Application number: KR1019950048737A
Authority: KR
Inventors: 전상영; 김영일; 송일현; 백승준; 이경준
Original assignee: 양승택; 한국전자통신연구원
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 1998-11-02
Also published as: KR970055722A

Abstract

본 발명은 대역확산 방식을 이용하여 기지국과 마이크로 기지국 사이의 타이밍 동기를 정확하게 맞춤으로써 기지국과 마이크로 기지국 사이에 경제적이고도 효율적인 동기가 이루어질 수 있도록 한 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법에 관한 것으로서, GSP수신기나 유선 네트워크의 기준클럭으로 부터 기준 기지국의 기준클럭을 발생하는 제1과정과, 이 제1과정에서 발생된 기준클럭에 확산부호를 곱하여 기준클럭을 대역확산시키는 제2과정과, 마이크로 기지국의 수신부가 가입자선을 이용하여 제2과정에서 대역확산된 기준클럭을 수신하는 제3과정 및 수신부에 의해 제3과정에서 수신된 대역확산된 기준클럭에 확산부호를 곱하여 역확산시킴으로써 기지국간의 동기를 일치시기는 제4과정을 포함하여 이루어짐에 따라 CDMA PCS에서의 마이크로 기지국이 1μs이내에 기준 기지국의 타이밍 동기를 정확하게 맞출 수 있으며, 동시에 마이크로 기지국에 GPS수신기나 유선 네트워크의 설치가 필요없음에 따라 설치비용의 부담을 줄이는 효과가 있다.

Description

대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법(Timing synchronization among base stations using spread specturm)

제1도는 본 발명에 따른 기지국간 타이밍 동기방법의 개념구성도.

제2도는 본 발명에 다른 기지국간 타이밍 동기방법의 수신부 구조도.

제3도는 본 발명에 의한 기지국 수신부의 시뮬레이션 결과 파형도.

제4도는 본 발명에 의한 송신부와 수신부의 PN코드 및 역확산된 기준클럭 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기준 기지국 15, 16, 17 : 마이크로 기지국

24 : 초기동기부 25 : PN코드 발생부

28 : 동기추적부

본 발명은 CDMA PCS(Personal Communication Service)에서의 기지국과 마이크로 기지국 사이의 타이밍 동기를 맞추기 위한 동기 방법에 관한 것으로서, 특히 대역확산 방식을 이용함으로써 상기 기지국과 마이크로 기지국 사이의 타이밍 동기를 정확하게 맞추어 기지국과 마이크로 기지국 사이에 경제적이고도 효율적인 동기가 이루어질 수 있도록 한 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법에 관한 것이다. 일반적으로, CDMA 시스템에서는 시스템의 확산된 신호를 역확산 시키기 위하여 1/PN 칩이내의 정확한 동기기 필요하다. 따라서, 종래에는 상기 CDMA 시스템의 각 지지국에 설치된 GPS수신기를 이용하는 종속(Master-Slave)동기방식을 사용하였다. 특히, 개인휴대통신인 PCS의 경우에는 시스템의 셀이 마이크로셀화되어 있음에 따라 각 마이크로 셀당 해당 마이크로 기지국을 설치한 후에, 상기 GPS수신기를 이용한 종속동기 방식을 통해서 기지국과 마이크로 기지국 사이의 동기를 맞추었다. 그러나, 각 기지국간에 GPS수신기를 이용한 종속동기 방식을 사용하는 경우, 상기 PCS의 셀이 마이크로 셀화되어 있어 많은 수의 기지국이 설치되고, 또한 많은 수의 기지국 및 마이크로 기지국에 GPS수신기를 각각 설치해야만 함에 따라 경제적 부담이 상당히 커지는 결점이 있었다. 또한, 가입자선을 통해 마이크로 기지국에 타이밍 정보를 전송하여 마이크로 기지국 사이의 타이밍 동기를 맞추는 경우, 종래의 변조방식을 이용해서는 1μs이내에 각 마이크로 기지국간의 타이밍 정보를 일치시킬 수 없는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, CDMA PCS의 기준 기지국의 기준클럭을 대역확산 방식에 의해 확산시킨 후 가입자선을 통해 마이크로 기지국으로 전송시킴으로써, 상기 기준 기지국과 마이크로 기지국간의 타이밍 동기를 정확하게 맞출 뿐만 아니라 경제적이고도 효율적인 동기가 가능한 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법을 제공함에 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, CDMA PCS에서의 기준 기지국과 마이크로 기지국 사이의 타이밍 동기를 맞추기 위한 동기방법에 있어서, GPS수신기나 유선 네트워크의 기준클럭으로 부터 기준 기지국의 기준클럭을 발생하는 제1과정과, 상기 제1과정에서 발생된 기준클럭에 확산부호를 곱하여 상기 기준클럭을 대역확산시키는 제2과정과, 마이크로 기지국의 수신부가 가입자선을 이용하여 상기 제2과정에서 대역확산된 기준클럭을 수신하는 제3과정 및 상기 수신부에 의해 상기 제3과정에서 수신된 대역확산된 기준클럭에 확산부호를 곱하여 역확산시킴으로써 기지국간의 동기를 일치시키는 제4과정을 포함하여 이루어지는 데에 있다.

이하, 첨부된 참조도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 대역확산 방식을 이용한 기준 기지국과 마이크로 기지국간의 타이밍 동기방법의 개념을 나타내기 위한 간략 구성도이다. 본 발명에 따른 기지국간의 타이밍 동기방법을 위한 구성은 송신부인 기준 기지국(11)과, 상기 기준 기지국(11)으로 부터의 대역확산된 기준클럭, 즉 타이밍 정보를 전송하는 가입자선(12, 13, 14)과, 상기 다수의 가입자선(12,13,14)에 연결되어 상기 대역확산된 타이밍 정보를 수신하는 마이크로 기지국(15, 16, 17)으로 이루어진다. 상기 기준 기지국(11)은 GPS수신기(도시하지 않음)나 유선 네트워크의 기준클럭을 수신하여 그 기준클럭으로 부터 기준 기지국의 기준클럭(예를 들면, 1PPS, 10MHz)을 발생시킨 후, 상기 발생된 기준클럭에 PN코드(11')를 곱하여 기준클럭을 대역확산(Spreading)시킨다. 그러면, 상기 대역확산된 기준클럭의 타이밍 정보를 가입자선(12, 13, 14)을 통해 해당 마이크로 기지국(15, 16, 17)에 전송된다. 이에 따라, 마이크로 기지국(15, 16, 17)은 전송되는 대역확산된 신호로부터 타이밍 정보를 얻기 위해 수신된 신호에 다시 확산부호인 PN코드를 곱하여 역확산시킨다. 이때, 상기 수신된 신호내의 확산부호와 역확산시킬 때의 확산 부호 사이의 동기가 일치해야 한다. 따라서, 상기 마이크로 기지국의 수신부는 상기와 같은 확산부호의 동기의 일치가 송수신 사이의 확산부호의 위상차이가 1/2 PN칩 이내가 되도록 하는 과정의 초기동기와 이 초기동기의 획득이 이루어지는 경우 더욱 정확한 위상동기를 일치시키기 위한 동기추적에 의해 이루어지도록 한다. 즉, 수신부의 확산부호의 동기의 일치는 메치드필터(이하, Matched Filter라 칭함)방식의 초기동기 방식과 커레렐이터(이하, Correlator라 칭함)를 이용한 동기추적에 의해 이루어진다. 제2도는 본 발명에 따른 동기방법의 타이밍 정보를 수신하기 위한 수신부의 구조도이다. 제2도를 참고하여 마이크로 기지국의 수신부(12)의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다. 기준 기지국(11)으로 부터 대역확산된 타이밍 정보를 수신하는 수신부(12)는 32단의 쉬프트 레지스터(23)와, Matched Filter방식을 이용한 초기동기부(24)와, 3개의 Correlator를 이용한 동기추적부(28)와, 수신된 타이밍 정보를 역확산시키기 위해 PN코드 발생부(25)와, 상기 초기동기부(24)를 리셋시키기 위한 리셋동기부(RESYNC)(29)를 포함하여 이루어진다. 즉, 상기 마이크로 기지국의 수신부(12)는 상기 기준 기지국(11)으로 부터 수신된 타이밍 정보를 역확산하여 상기 기준 기지국과 위상이 일치된 클럭을 복원하는 과정에 필요한 초기동기 방식으로 Matched Filter를 이용한 초기동기부(24)의 동기방법을 이용하고, 동기추적(Tracking)을 위해서는 Correlator 3개를 이용하여 위상을 1μs이내에서 추적하는 동기추적부(28)를 이용함으로써 동기를 추적하게 된다. 상기와 같이 구성된 수신부의 동작을 설명하면, 기준 기지국(11)으로 부터 수신된 신호가 하이브리드(21)와 라인코더부(22)를 거쳐 32단의 쉬프트 레지스터(23)에 입력된 후 Matched Filter의 초기동기부(24)에 입력되면, 상기 초기동기부(24)는 수신된 신호의 PN코드를 미리 셋팅된 PN코드와 비교한다. 이에 따라, 상기 두 PN코드가 일치되면 PN코드 발생부(25)가 구동되어 1PPS의 타이밍 정보를 역확산(despreading)한다.

한편, 상기 동기추적부(28)는 3개의 Correlator를 이용하여 동기를 추적하게 되는데, 즉 250μs마다 상관(Correlation)값을 체크하여 위상이 맞지 않을 경우에는 Correlator의 클럭을τ만큼 이동시켜 위상을 1μs이내에서 추적하도록 한다. 이때, 상기τ는 Correlator사이의 간격을 나타낸다.

제3도는 본 발명에 의한 수신부의 시뮬레이션 결과를 보여 주는 파형도이다. 제3도의 (가)는 4K의 시스템 클럭을, (나)는 Correlator의 동기가 맞은 경우의 출력(OUT)을, (다)는 기준 기지국으로부터 전송되는 기준클럭(sig＿input)을, (라)는 수신부의 PN코드 발생부의 출력(PN＿OUT)을, (마)는 역확산된 1PPS의 기준클럭(1PPS＿OUT)을 각각 나타낸다. 그리고, 상기 제3도의 (바)는 송수신 클럭의 위상차이로 인해 동기가 틀어진 경우 초기동기부를 리셋시키기 위한 리셋동기부(RESYNC)의 출력으로, '0'일 때 리셋동작된다. 상기 (가)의 파형은 기준 기지국으로 부터 전송되는 신호로 기준클럭에 PN코드가 곱해진 값이며, 이 값이 Matched Filter에 입력되어 미리 셋팅된 PN코드와 비교된다. 상기 비교되는 과정에서 코드가 일치하면 제3도의 (나)와 같이 출력되는데, 이때 처음 출력된 후 PN코드 주기인 7.75ms마다 반복된다. 이때, 상기 (나)의 첫번째 out가 출력되면 쉬프트 레지스터에 신호가 입력되는 (다)의 클럭 주기 후에 (라)가 출력된다. 상기 (라)가 출력되기 전에는 1PPS정보가 역확산되지 않기 때문에 (마)와 같이 잘못된 1PPS정보가 출력된다.

따라서, 상기 1PPS정보는 초기동기를 획득하여 PN값이 곱해지는 순간부터 정확한 값이 출력되며, 이때의 1PPS 출력파형은 상기 (마)의 23.25ms이후 부터이다. 상기와 같은 결과는 시뮬레이션의 시간축이 짧아 1s마다 반복되는 1PPS를 관찰하기가 불가능하며 다만 실험결과를 통해서 확인할 수 있다. 제4도는 본 발명에 따른 송신측의 기준 기지국과 수신측의 마이크로 기지국의 동기가 일치하였을 경우의 역확산되어지는 기준클럭을 나타낸다. 제4도의 (가)는 송신측의 기준 기지국의 PN코드를, (나)는 수신측의 마이크로 기지국의 PN코드를, (다)는 역확산되는 기준클럭의 각 파형을 나타낸다.

이상과 같은 구성 및 동작에 의한 본 발명은 대역확산 방식을 이용함으로써 CDMA PCS에서의 마이크로 기지국이 1μs이내에 기준 기지국의 타이밍 동기를 정확하게 맞출 수 있으며, 동시에 마이크로 기지국에 GPS수신기나 유선 네트워크의 설치가 필요없음에 따라 설치비용의 부담을 줄이는 효과가 있다.

Claims

CDMA PCD에서 기준 기지국과 마이크로 기지국간의 동기를 맞추기 위한 방식에 있어서, GPS수신기나 유선 네트워크의 기준클럭으로 부터 기준 기지국의 기준클럭을 발생하는 제1과정과: 상기 제1과정에서 발생된 기준클럭에 확산부호를 곱하여 상기 기준클럭을 대역확산시키는 제2과정과: 마이크로 기지국의 수신부가 가입자선을 이용하여 상기 제2과정에서 대역확산된 기준클럭을 수신하는 제3과정 및 상기 수신부에 의해 상기 제3과정에서 수신된 대역확산된 기준클럭에 상기 확산부호를 곱하여 역확산시킴으로써 기지국간의 동기를 일치시기는 제4과정을 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법.
제1항에 있어서, 상기 제3과정의 대역확산된 기준클럭을 수신하는 수신부는, 상기 기준 기지국으로부터 타이밍 정보를 수신하는 쉬프트 레지스터와: 상기 쉬프트 레지스터에 연결되어 기지국간의 PN코드의 초기동기를 맞추기 위한 Matched Filter방식을 이용한 초기동기부와: 소정 개수의 Correlator를 이용하여 상기 쉬프트 레지스터를 통한 수신 기준클럭의 위상을 1μs이내에 추적하는 동기추적부와: 상기 초기동기부에 의해 쉬프트 레지스터를 통해 수신된 PN코드가 셋팅된 PN코드와 일치되는 경우 상기 수신된 타이밍 정보를 역확산시키기 위한 PN코드를 발생하는 PN코드 발생부 및 상기 초기동기부를 리셋시키기 위한 리셋동기부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법.
제2항에 있어서, 상기 동기추적부는 3개의 Correlator을 이용하여 일정시간마다 상관(Correlation)값을 체크하여 동기가 맞지 않는 경우에는 Correlator의 클럭을 이동시키어 1μs이내에 동기를 추적하며, 동기가 맞는 경우에는 PN코드 발생부를 구동시켜 코드를 역확산하는 것을 특징으로 하는 대역확산 방식을 이용한 기지국간의 타이밍 동기방법.