KR100268670B1

KR100268670B1 - 직접시퀀스확산대역통신을위한의사잡음부호획득장치

Info

Publication number: KR100268670B1
Application number: KR1019970075984A
Authority: KR
Inventors: 한충석
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2000-10-16
Also published as: JP3148728B2; KR19990056008A; CN1130031C; JPH11251968A; CN1228643A; US6560271B1

Abstract

직접시퀀스 확산대역 변조된 신호를 수신하는 수신기에서 의사잡음부호 시퀀스를 갱신하는 데 따른 지연 시간을 최소화하여 의사잡음부호 획득 시간을 감소시키는 기술에 관한 것이다.

일정 단위 칩 만큼의 역확산 및 상관후 임계치 비교를 시작할 때 미리 의사잡음부호를 갱신함으로써 그 임계치 비교에서 의사잡음부호 획득에 실패할 경우 지연없이 바로 새로운 의사잡음부호 시퀀스에 대한 데이터를 받아들일 수 있게 함을 특징으로 한다.

Description

직접시퀀스 확산대역 통신을 위한 의사잡음부호 획득 장치{PN CODE ACQUISITION APPARATUS FOR DIRECT SEQUENCE SPREADING SPECTRUM COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신 시스템에 있어서 직접시퀀스 확산대역(directsequence spread spectrum)방식 수신기에서 빠른 동기를 획득하는 방법에 관한 것으로, 특히 의사잡음(Pseudo Noise: 이하 PN이라 함.)부호 획득장치의 PN부호 갱신시 발생되는 지연을 제거하는 방법에 관한 것이다.

직접시퀀스 확산대역 통신은 송신측에서 PN부호로써 반송주파수를 변조하여 대역확산시킨 신호를 송신하면 수신측에서 상기 PN부호와 동일한 PN부호를 발생시켜 수신신호를 역확산(despreading)시킴으로써 원래의 신호를 얻도록 하는 방식이다.

도 1은 종래의 PN부호 획득장치의 구성을 나타낸 도면이다.

직접대역확산 시스템에서 확산되어 무선 채널을 통해 수신 안테나에 잡힌 신호는 다운 컨버젼(down conversion)된다. 이 다운컨버젼된 수신신호 SI는 최대의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 얻기 위한 정합필터(matched filter, 11)를 통과하여 역확산부(12)로 입력되고, 상기 역확산부(12)는 PN부호 발생기(13)에서 발생되는 PN부호로써 상기 정합필터링된 수신신호 SI를 역확산시킨다. 이렇게 역확산된 신호는 상관기(correlator)(14)로 전달되어 일정 기간(Td)동안 누적된다. 임계치 비교부(15)는 상기 상관기(14)의 출력을 소정의 임계치와 비교하여 상기 PN부호 발생기(13)에서 발생시킨 PN부호가 수신신호의 확산된 PN부호와 동기되어 있는지를 체크함으로써 PN부호의 획득 여부를 판단한다. 즉 임계치를 넘었을 경우에는 PN부호 획득에 성공한 것으로 판단하고, 임계치를 넘지 않았을 경우에는 PN부호 획득에 실패한 것으로 판단한다.

그래서 임계치를 넘지 않았을 경우에는 전압제어발진기(Voltage Control Oscillator: 이하 VCO라 함. 16)에 PN부호 시퀀스를 1칩 홀드(hold)하는 PN부호 갱신신호를 발생하여 PN부호를 갱신하게 한 다음, 상기 동작 과정을 되풀이 하게 된다.

그런데 만약 PN부호의 주기가 길다면, 획득하고자 하는 PN부호를 얻기 위해 최악의 경우에는 모든 PN부호 시퀀스에 대해 역확산 및 상관을 취하게 될 수가 있고, 이때의 PN부호 획득 시간은 시스템 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 실제 CDMA IS-95 시스템에 있어서는 최대 길이(Maximum length) 시퀀스를 PN부호 발생기로 사용하여 최대 32768(2¹⁵)의 주기를 가진 PN부호 시퀀스를 가지기 때문에 빠른 PN부호 획득을 얻는 것은 매우 중요한 문제이다.

도 2는 PN부호 시퀀스의 갱신을 보여주기 위해 사용되는 PN부호 시퀀스의 모든 주기를 원으로 나타낸 도면이다.

여기서 PN[i]는 PN부호 발생기의 초기 PN부호 발생 상태인 PN[0]으로부터 일정한 i칩(chip)[PN 부호의 단위]만큼의 오프셋(offset)을 갖는 상태를 의미한다. 1칩 홀드는 상기 PN[i] 상태에서 PN부호 획득에 실패한 것으로 판단된 경우, PN부호 발생기에서 발생되는 PN부호 시퀀스에 1칩만큼 오프셋을 주어 PN[i+1] 상태로 변화시킨 후 다시 입력신호에 대한 PN부호 획득 과정을 실시하도록 하는 것을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 임계치비교부(15)에서 PN부호 갱신신호로써 VCO(16)를 제어하여 하드웨어적으로 PN부호 발생기(13)의 입력 클럭(chip rate)을 1칩만 발생시키지 않도록 함으로써 PN부호 발생기(13)의 출력이 1칩 만큼의 오프셋을 갖도록 하는 하는 것이다.

도 3은 PN부호 시퀀스 갱신으로 인한 지연 발생 상태를 나타낸 도면이다.

PN부호 시퀀스의 갱신을 전술한 바와 같이 하게 되면 문제가 생긴다. 구체적으로, PN부호 발생기의 현재 상태 PN[i]로 N칩 만큼 상관후 임계치를 비교하는 동안에 수신된 데이터들은 무시되고 PN부호 발생기가 다음 상태 PN[i+1]로 변한 후부터 새롭게 입력데이터를 받아 처리한다는 것이다. 이러한 동작은 불필요한 지연을 발생시킨다. 만약 찾고자 하는 PN부호 시퀀스가 PN부호 발생기의 초기 상태와 N칩 만큼 오프셋을 갖는 경우라면 N칩 만큼의 지연들이 발생되는데, N이 클 경우 PN부호 획득 시간에 상당한 지연을 초래하여 시스템 전반에 큰 열화를 가지고 온다. 또한 일반적으로 직접시퀀스 확산대역 시스템에서는 복조를 할 때 반송파 보상(carrier recovery) 이전에 PN부호 획득을 수행하기 때문에 확산 및 상관 후 제곱기(square)를 두어 주파수 위상 성분을 제거한 넌코히어런트(noncoherent) 동기를 수행하게 되므로 이러한 동작들을 추가로 수행하기 위해 하나의 PN부호 시퀀스에 대해 임계치를 비교하기까지 걸리는 시간이 길어지게 된다. 뿐만 아니라, 상기 비교 결과 PN부호 획득에 실패한 것으로 판단되는 경우 지연시간은 더욱 길어지게 되는 것이다. 또한 상관 및 제곱 그리고 임계치 비교가 디지털신호처리기(digital signal processing: DSP)로 구현되어진다면 그 지연 시간은 상당하다고 할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 PN부호 시퀀스를 갱신하는 데 따른 지연 시간을 최소화하여 PN부호 획득 시간을 감소시키는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정 N칩 만큼의 역확산 및 상관후 임계치 비교를 시작할 때 미리 PN부호를 갱신함으로써 PN부호 획득에 실패할 경우 바로 새로운 PN부호 시퀀스에 대한 데이터를 받아들일 수 있게 함을 특징으로 한다. 다시 말해서, 그 임계치 비교 동안에 확산 및 상관 처리되어 있는 데이터를 제거하고 새로 갱신된 PN부호 시퀀스에 대한 데이터를 받아들이기 위해 소요되는 시간 지연을 없앤다.

도 1은 종래의 의사잡음부호 획득장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 의사잡음부호 시퀀스의 갱신을 보여주기 위해 사용되는 의사잡음부호 시퀀스의 모든 주기를 원으로 나타낸 도면

도 3은 의사잡음부호 시퀀스 갱신으로 인한 지연 발생 상태를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 의사잡음부호 획득장치의 구성을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 의사잡음부호 시퀀스 갱신 상태를 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 시퀀스 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

'1칩 홀드(hold)된다', '전진시킨다(advance)'와 같은 표현은 본 발명에 따라 VCO의 클럭 발생을 제어한 결과 후술하는 바와 같이 발생되는 PN부호의 형태를 반영한 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PN부호 획득장치의 구성을 나타낸 도면이다.

직접대역확산 시스템에서 확산되어 무선 채널을 통해 수신 안테나에 잡힌 다음, 다운 컨버젼된 신호 SI는 최대의 SNR을 얻기 위한 정합필터(41)를 통과하여 역확산부(42)로 입력된다. 상기 역확산부(42)는 PN부호 발생기(43)에서 발생되는 PN부호로써 상기 정합필터링된 수신신호 SI를 역확산시킨다. 이렇게 역확산된 신호는 상관기(44)로 전달되어 일정 기간(Td)동안 누적된다. 임계치 비교부(45)는 상기 상관기(44)의 출력을 소정의 임계치와 비교하여 상기 PN부호 발생기(43)에서 발생시킨 PN부호가 수신신호의 확산된 PN부호와 동기되어 있는지를 체크함으로써 PN부호의 획득 여부를 판단한다. 즉 임계치를 넘었을 경우에는 PN부호 획득에 성공한 것으로 판단하고, 임계치를 넘지 않았을 경우에는 PN부호 획득에 실패한 것으로 판단한다.

상기 상관기(44)는 N칩 만큼 상관된 데이터를 임계치 비교부(45)로 전달하는 동시에, VCO(46)에 PN부호 시퀀스를 1칩 홀드하도록 제어하는 신호를 발생한다. 이때부터 PN부호 발생기(43)는 1칩 홀드된 PN부호 시퀀스를 발생시키고, 수신신호 SI는 상기 1칩 홀드된 PN부호 시퀀스에 맞춰 역확산된다. 그러므로 PN부호 획득에 실패한 경우에는 상기와 같이 미리 PN부호 시퀀스를 1칩 홀드시켜 놓았기 때문에 상기 임계치 비교부(45)는 지연 없이 새로운 PN부호 시퀀스에 대한 데이터를 받아들여 PN부호 획득 여부를 판단할 수 있다. 반면에 PN부호 획득에 성공한 경우에는 상기 임계치 비교부(45)에서 상기 VCO(46)에 PN부호 시퀀스를 다시 1칩 전진시키도록 제어하는 신호를 발생하여 시퀀스를 원래대로 조정하면 된다.

상기한 바와 같이 도 4는 전술한 도 1과 달리, PN부호 1칩 홀드신호가 상관기(44)에서 VCO(46)로 전달되는데, 이는 상기 상관기(44)가 임계치비교부(45)로 상관값을 전달함과 동시에 이루어진다. 상기 PN부호 1칩 홀드신호란 상기 VCO(46)가 PN부호 발생기(43)에 제공할 클럭신호를 한 주기 제공하지 않도록 하는 것인데, 그 결과 후술하는 바와 같이 PN부호가 바뀌게 된다. 이렇게 미리 바꾸어 놓는 이유는 획득에 실패했을 경우를 대비하기 위한 것이다.

실제로 PN부호 시퀀스는 공지된 바와 같이 최대 2¹⁵의 주기를 갖지만, 편의상 '10110'의 시퀀스를 갖고 PN부호의 발생이 이루어진다고 가정하면, PN부호 발생기(43)는 계속해서 '1 0 1 1 0'을 발생할 것이다. 이 경우 기준시간을 중심으로 다음과 같은 5종류의 코드를 생각해볼 수 있다. 이해의 편의를 돕기 위해 밑줄로 '1 0 1 1 0'의 시퀀스를 표시하기로 한다.

PN[0]가 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

PN[1]은 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

PN[2]는 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

PN[3]은 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

PN[4]는 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

만약 상관기(44)에서 제1기지국에 해당하는 PN[0]과 상관을 하다가 획득에 실패하고 제2기지국에 해당하는 PN[1]과 상관을 하려 한다고 가정하면,

PN[0] : 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

↑(홀드)

1 00 1 1 0 1 0 1 1 0

이와 같이 홀드시점 이후부터 발생되는 PN부호의 형태는 PN[0] 보다 1클럭씩 늦어진 형태, 즉 전술한 PN[1]과 같음을 알 수 있다. 이처럼 임계치 비교를 통해 획득 여부가 소프트웨어적으로 판단되고 있는 동안에 하드웨어적으로는 PN부호의 변경이 이루어지고 있으므로, 획득 실패시에는 바로 그 변경된 PN부호를 이용하여 상관을 실시할 수 있어서 그만큼 시간이 절약되는 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PN부호 시퀀스 갱신 상태를 나타낸 도면으로서, 도 3과는 달리 PN부호 획득 실패에 따른 시간 지연이 전혀 없다. 즉, PN부호 PN[i]를 이용한 상관값에 대한 임계치 비교결과 PN부호 획득에 실패한 시점(점선으로 표시된 세로선)보다 앞서, 이미 다음 PN부호 PN[i+1]로 상관이 이루어지고 있음을 알 수 있다.

만약 상관기에서 상기 PN부호중 PN[0]와 상관을 하다가 획득에 성공한 경우에는 상기와 같이 미리 홀드시켜 놓았던 PN[1]을 다시 PN[0]로 바꾸어 주어야 하는데 이는 다음과 같이 하면 된다.

PN[0] : 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 …

↑(홀드)

1 00 1 1 0 1 0 1 1 0

↑(전진)

01 0 1 1 0 1

이와 같이 전진시점에는 정상적인 한 주기동안 2개의 클럭을 발생하게 하여 01이 발생되도록 함으로써 이 시점부터는 PN부호(굵은 글씨)의 형태가 다시 PN[0]과 같아지게 할 수 있는 것이다.

그런데 도 1에 따르면, 임계치비교부에서 '획득' 실패를 판단한 후에야 비로소 PN부호 갱신신호가 발생되므로 그때부터 PN부호를 바꾸어 다시 상관을 시작해야 하므로 도 3에 표시한 바와 같이 시간이 지연되는 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 PN부호 시퀀스 갱신을 임계치 비교후 실시하지 않고 정해진 N칩 만큼의 상관후에 실시함으로써 PN부호 획득에 실패할 때마다 발생되던 시간 지연을 없애 PN부호 획득 시간을 단축시키는 장점이 있다.

Claims

직접시퀀스 확산대역 변조된 신호를 수신하는 수신기에 있어서,

의사잡음부호를 발생하는 의사잡음부호 발생기와,

상기 의사잡음부호 발생기의 시퀀스를 조정하는 전압제어발진기와,

수신신호를 상기 의사잡음부호에 동기시켜 역확산하는 역확산부와,

상기 역확산 신호를 소정 단위 칩만큼 누적하여 상관값을 구하며, 상기 단위 칩 만큼의 상관이 끝날 때마다 상기 의사잡음부호 발생기에 의사잡음부호 시퀀스를 1칩 홀드하도록 제어하는 신호를 발생하는 상관기와,

상기 상관기에서 출력되는 상관값을 소정의 임계치와 비교하여 의사잡음부호 획득 여부를 판단하고, 획득 성공으로 판단되면 상기 전압제어발진기로 의사잡음부호 시퀀스를 1칩 전진시키도록 제어하는 신호를 발생하는 임계치 비교부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 임계치 비교부는,

상기 상관값이 상기 임계치 보다 크면 의사잡음부호 획득에 성공한 것으로 판단함을 특징으로 하는 장치.