KR100250451B1 - H/w structure of parallel search method for code acquisition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조에 관한 것으로 특히, 빠른 동기 획득을 위해 다수의 상관기가 동시에 동작되며 동기 획득의 정확성을 위해 세 가지 모드로 동작하므로써 동기 획득 과정에서의 에러 확률을 줄이고 시스템의 유연성을 향상시킬 수 있는 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a parallel search hardware for code synchronization. In particular, a plurality of correlators are operated simultaneously for fast synchronization acquisition and three different modes for accuracy of synchronization acquisition. The present invention relates to an architecture of parallel search hardware for code synchronization acquisition which can reduce the number and improve the flexibility of the system.
코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access; 이하 CDMA라 함) 방식은 각 이용자가 서로 다른 확산 코드(Spreading Code)를 가지고 정보를 확산한 후 다수의 이용자가 동일한 주파수 대역을 가지고 통신하므로 수신측에서 정확히 정보를 복원하기 위해서는 송신측에서 사용한 확산 코드와 동일하고 송신측 코드와 정확하게 동기가 맞는 코드를 이용하여 정보를 역확산시켜야 한다.In Code Division Multiple Access (CDMA), each user spreads information with a different spreading code and multiple users communicate with the same frequency band. In order to recover the information, it is necessary to despread the information by using a code identical to the spreading code used at the transmitting side and exactly synchronizing with the transmitting code.
일반적으로 송신측과 수신측 코드 사이의 위상차를 없애는 동기 과정은 코드 동기 획득(code acquisition) 과정과 동기 추적(code tracking)과정으로 이루어진다. 이 중 동기 방식으로는 구조는 간단하지만 동기 획득 시간이 긴 단점이 있는 직렬 탐색 방식, 동기 획득 시간은 짧지만 구조가 복잡한 병렬 탐색 방식 그리고 두 가지 방식이 혼합된 하이브리드 방식이 있는데, 직렬 탐색 방식은 그 구조는 간단하지만 적분 길이가 길거나 탐색 구간이 넓게 되면 전체 동기 획득 시간이 길어지므로 전체 시스템의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.In general, a synchronization process for removing a phase difference between a transmitter and a receiver code includes a code acquisition process and a code tracking process. Among them, the synchronous method is a serial search method which has a simple structure but has a long synchronization acquisition time, a parallel search method having a short synchronization acquisition time but a complicated structure, and a hybrid method in which the two methods are mixed. Although the structure is simple, if the integration length is long or the search interval is wide, the overall synchronization acquisition time becomes long, which causes a problem of degrading the performance of the entire system.
따라서, 본 발명은 다수의 상관기가 동시에 상관 값을 계산하여 동기 획득 시간을 감소시키고 에러 확률을 줄이기 위해 마이크로 프로세서의 선택에 따라 세 가지 모드로 동작하여 시스템의 유연성을 향상시킬 수 있는 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a code synchronization acquisition in which multiple correlators simultaneously calculate correlation values to reduce synchronization acquisition time and operate in three modes according to the choice of microprocessor to improve the flexibility of the system. The purpose of the present invention is to provide a structure of parallel search hardware.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조는 프로세서로부터 스타트 명령을 받아 스타트 신호를 발생시키며 프로세서로부터 할당받은 어드레스와 데이터로부터 적분 길이, 탐색 구간 등의 신호를 생성하는 프로세서 인터페이스 블럭과, 의사잡음 쇼트 코드를 발생하여 지연시킨 후 의상 잡음 클럭신호에 따라 온-타임 의사잡음 코드 및 이보다 1/2칩 뒤진 래이트-타임 의사잡음 코드를 발생함으로써 상관기 블럭에서 1/2칩 단위의 상관 값을 계산하도록 하는 의사잡음 코드 발생 블럭과, 상기 의사잡음 코드 발생 블럭의 의사잡음 코드 및 데이터를 이용하여 각 상관 구간의 상관 값을 계산하는 온-타임 상관기 블럭 및 래이트-타임 상관기 블럭과, 상기 온-타임 상관기 블럭, 래이트-타임 상관기 블럭에서 수신된 데이터와 자체 발생된 의사잡음 코드를 곱하기 위한 클럭, QPSK 복조를 고려한 크로스-암 덧셈을 위한 클럭 및 상관 값을 추적하기 위한 클럭 등을 제어하고 의사잡음 코드 발생 블럭에서 첫 상관 구간에 대한 계산이 끝난 후 한 칩씩 코드를 지연시켜 상관 값 구간을 이동하기 위한 의사잡음 코드 발생의 클럭을 제어하는 신호를 발생하는 제어 블럭과, 상기 각 상관 구간에 대한 상관 값의 I채널 및 Q채널의 합산된 상관 값을 입력받아 합산된 에너지값 중에서 가장 큰 에너지 값과 그때의 인덱스를 계산하는 비교기 블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a structure of a parallel search method hardware for code synchronization acquisition according to the present invention generates a start signal by receiving a start command from a processor, and integrates a signal such as an integral length and a search interval from an address and data allocated from the processor. The processor interface block generates a delay signal, generates a delayed pseudo noise short code, and generates an on-time pseudo noise code and a half-time late-time pseudo noise code according to the costume noise clock signal. Pseudo-noise code generation block for calculating the correlation value in units of 1/2 chip, and on-time correlator block and lay for calculating the correlation value of each correlation section using the pseudo-noise code and data of the pseudo-noise code generation block. T-time correlator block, the on-time correlator block, rate-time correlator It controls the clock for multiplying the data received from the rack with the self-generated pseudonoise code, the clock for cross-arm addition considering QPSK demodulation, and the clock for tracking the correlation value. A control block for generating a signal for controlling a clock of pseudo noise code generation for moving a correlation value section by delaying a code by one chip after the calculation is finished, and the I and Q channels of the correlation value for each correlation section. And a comparator block configured to receive the summed correlation value and calculate the largest energy value among the summed energy values and the index at that time.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조에 있어서, 상기 병렬 탐색 하드웨어가 초기 동기 획득 모드로 동작할 경우에는 각 상관 구간에 대한 상관 값의 계산이 끝나면 각 안테나의 상관 계산 결과 값을 각각 더하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 결과를 입력으로 하여 탐색 구간 내의 가장 큰 상관 값과 인덱스를 탐색하고 최대 값과 그때의 인덱스의 탐색이 완료되면 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 값을 읽어 가도록 하는 비교기 블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the structure of the parallel search method hardware for code synchronization acquisition to achieve the above object, when the parallel search hardware operates in the initial synchronization acquisition mode, the calculation of the correlation value for each correlation interval is completed An adder that adds the correlation calculation result values respectively, and the result of the adder is inputted to search for the largest correlation value and index in the search interval, and when the search for the maximum value and the index at that time is completed, an interrupt signal is generated by the processor. It comprises a comparator block for reading out.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조에 있어서, 상기 병렬 탐색 하드웨어가 탐색 모드로 동작할 경우에는 각 탐색 구간마다 계산된 상관 값을 인터럽트 신호 발생 후 각 온-타임 상관기 및 래이트-타임 상관기의 에너지 값과 인덱스를 프로세서가 읽어가도록 하는 비교기 블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the structure of the parallel search method hardware for code synchronization acquisition to achieve the above object, when the parallel search hardware operates in the search mode, the correlation value calculated for each search period is generated after each interrupt signal generation. And a comparator block for allowing the processor to read the energy values and indices of the time correlator and the late-time correlator.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조에 있어서, 상기 병렬 탐색 하드웨어가 검증 모드로 동작할 경우에는, 상기 병렬 탐색 방식 하드웨어가 탐색 모드로 동작하여 얻은 16개의 값을 16개의 상관기에 할당하여 옵셋 정보를 최종적으로 검증하고 이를 통해 계산된 상관 값을 인터럽트 신호를 발생하여 프로세서가 읽어 가도록 하는 비교기 블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the structure of the parallel search hardware for code synchronization acquisition to achieve the above object, when the parallel search hardware operates in the verify mode, 16 values obtained by operating the parallel search hardware in the search mode Is assigned to 16 correlators to finally verify the offset information, and comprises a comparator block for generating the interrupt signal and reading the correlation value through the comparator block.
도 1은 본 발명에 따른 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조도.1 is a structural diagram of a parallel search method hardware for code synchronization acquisition according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 초기 동기 획득 모드의 하드웨어 구조도.2 is a hardware structural diagram of an initial synchronization acquisition mode according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 탐색 모드 및 검증 모드의 하드웨어 구성도.3 is a hardware configuration diagram of a seek mode and a verify mode according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 : 프로세서 인터페이스 블록 12 : PN 코드 발생 블록11: processor interface block 12: PN code generation block
13 : 월쉬 블록 14 : 온-타임 상관기 블록13: Walsh Block 14: On-Time Correlator Block
15 : 래이트-타임 상관기 블록 16 : 비교기 블록15: Late-time correlator block 16: Comparator block
17 : 제어 블록 18 : 크로스-암 덧셈부17: control block 18: cross-arm adder
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 코드 동기 획득을 위한 병렬 탐색 방식 하드웨어의 구조도로서, 크게 프로세서 인터페이스 블럭(11)과 의사잡음(Pseudo Noise ;PN)코드 발생 블럭(12), 월쉬(Walsh) 블럭(13), 온-타임 상관기 블럭(14), 래이트-타임 상관기 블럭(15), 비교기(Comparator)블럭(16) 및 제어 블럭(17)으로 구성된다.1 is a structural diagram of a parallel search method hardware for code synchronization acquisition according to the present invention. The processor interface block 11, pseudo noise (PN)
PN코드 발생 블럭(12)에서는 PN 쇼트(short) 코드(pnτ0∼ pnτ63)를 발생하여 지연시킨 후, 프로세서에서 할당된 오프셋에 따라 각 상관기로 지연된 PN 코드를 출력시킨다. PN코드 발생 블럭(12)에서는 제어 블럭(17)으로 부터 입력되는 PN 클럭신호에 따라 온-타임(on-time) PN 코드 및 이보다 1/2칩 뒤진 래이트-타임(late-time) PN 코드를 발생함으로써 상관기 블럭에서 1/2칩 단위의 상관 값을 계산하도록 한다.The PN
제어 블럭(17)에서는 온-타임 상관기 블럭(14), 래이트-타임 상관기 블럭(15) 및 PN 코드 발생 블럭(12)을 제어하기 위한 제어 신호를 발생한다. 즉, 온-타임 상관기 블럭(14), 래이트-타임 상관기 블럭(15)에서 수신된 데이터와 자체 발생된 PN 코드를 곱하기 위한 클럭 및 QPSK 복조를 고려한 크로스-암(cross-arm) 덧셈부(18)의 클럭, 상관 값을 추적하기 위한 클럭 등을 제어한다. 또한 PN 코드 발생 블럭에서 첫 상관 구간에 대한 계산이 끝난 후 한 칩씩 코드를 지연시켜 상관 값 구간을 이동하기 위해 PN 코드 발생의 클럭을 제어하며, 상관기 블럭의 동작을 제어하는 신호를 발생한다.The
프로세서 인터페이스 블럭(11)은 프로세서로부터 스타트(start) 명령을 받으면 even_sec의 하강 에지(falling edge) 또는 20ms 클럭의 상승 에지(rising edge)에서 스타트(start) 신호를 발생시킨다. 또한 프로세서로부터의 명령을 해독하여 제어 블럭(17)에서 필요로 하는 신호를 발생시키는 역할을 한다. 또한 프로세서로부터 할당받은 어드레스와 데이터로부터 적분 길이, 탐색 구간 등의 신호를 만들어 낸다.The processor interface block 11 generates a start signal at the falling edge of even_sec or the rising edge of the 20ms clock when the start command is received from the processor. It also serves to decode the instructions from the processor and generate the signals required by the
온-타임 상관기 블럭(14) 및 래이트-타임 상관기 블럭(15)은 동상 신호(Inphase ;I) 채널 및 직교 신호(Quadrate ;Q) 채널 신호에 대한 상관값을 계산하기 위해 안테나당 8개의 상관기가 연결되어 있으며, 병렬 상관기 각각은 입력된 PN 코드 및 데이터를 이용하여 상관 값을 계산한다. 각 구간에 대한 상관 값의 계산이 끝날 때마다 계산된 상관 값은 I,Q 에너지가 합산되어(
비교기 블럭(16)은 각 구간에 대한 상관값 계산이 끝나면 합산된 에너지값 중에서 가장 큰 에너지 값과 그때의 인덱스를 계산하게 된다.The
도 2는 본 발명에 따른 초기 동기 획득 모드의 하드웨어 구조도이다. 각 상관 구간에 대한 상관 값 계산이 끝나면 비교기 블럭은 합산된 에너지 값 중에서 가장 큰 에너지 값과 그때의 인덱스를 계산하는데, 초기 동기획득 모드의 경우에는 다중 경로(multi-path)의 영향을 고려하기 위해 각 안테나의 상관 계산 결과 값을 덧셈기(21)를 이용하여 각각 더하여 비교기 블럭(22)에 입력한다. 비교기 블럭(22)에서는 입력된 값 중에서 탐색 구간 내의 가장 큰 상관값과 인덱스를 찾게 된다. 탐색 구간 내의 상관값 계산이 끝나고 최대값과 그때의 인덱스를 찾게 되면 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 값을 읽어 가도록 한다.2 is a hardware structural diagram of an initial synchronization acquisition mode according to the present invention. After calculating the correlation value for each correlation interval, the comparator block calculates the largest energy value and the index at that time. In the case of the initial synchronous acquisition mode, in order to consider the effect of multi-path, The correlation calculation result of each antenna is added to each of the
도 3은 본 발명에 따른 탐색 모드 및 검증 모드의 하드웨어 구성도이다.3 is a hardware configuration diagram of a search mode and a verify mode according to the present invention.
다중 경로(multi-path) 탐색 모드(search mode)의 경우, 각 탐색 구간마다 계산된 상관값(31)은 인터럽트 신호 발생 후 비교기 블럭(32)의 출력인 각 온-타임 상관기 및 래이트-타임 상관기의 에너지 값과 인덱스(온-타임 상관기#n 에너지, 온-타임 상관기#n 인덱스, 래이트-타임 상관기#n 에너지, 래이트-타임 상관기#n 인덱스)를 프로세서가 읽어가도록 한다. 검증 모드(verification mode)의 경우는 탐색 모드(search mode)에서 찾은 16개(안테나당 8개)의 값을 16개의 상관기(안테나당 온-타임 :4, 래이트-타임 :4) 에 할당하여 옵셋 정보를 최종적으로 검증하기 위한 모드이므로 탐색구간이 1이 되며, 이때 계산된 상관 값은 다중 경로 탐색 모드의 경우와 마찬가지로 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 값을 읽어 가도록 한다.In the multi-path search mode, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다수의 상관기가 동시에 상관 값을 계산하므로 동기 획득 시간을 감소시킬 수 있고 마이크로 프로세서의 선택에 따라 세 가지의 동기 획득 모드로 동작하므로써 동기 획득 과정에서의 에러 확률을 줄일 수 있으며 시스템의 유연성을 높여 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since a plurality of correlators calculate a correlation value at the same time, the synchronization acquisition time can be reduced, and the error probability in the synchronization acquisition process can be reduced by operating in three synchronization acquisition modes according to the selection of the microprocessor. There is an excellent effect that can reduce and increase the system's flexibility to improve the performance of the whole system.
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