KR100273047B1 - 멀티캐리어 부호분할다중접속방식의 이동통신시스템에서 병렬 탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로 - Google Patents

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템의 이동국에 관한 것으로, 특히 이동국의 의사잡음시퀀스 포착회로에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
다중캐리어 부호분할 다중접속방식의 이동통신시스템에서 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로의 제공.
다. 발명의 해결 방법의 요지
복수개의 캐리어수신신호에 대하여 동시에 포착동작을 수행한다.
라. 발명의 중요한 용도
복수개의 캐리어 수신신호에 대한 평균 포착시간의 단축

Description

멀티캐리어 부호분할 다중접속방식의 이동통신시스템에서 병렬탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로
본 발명은 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템의 이동국에 관한 것으로, 특히 이동국의 의사잡음시퀀스 포착회로에 관한 것이다.
일반적으로 확산대역(Spread-Spectrum)통신이란 전송하고자 하는 정보신호를 훨씬 넓은 대역폭으로 확산(Spreading)하여 전송한 후, 수신기에서는 다시 원래의 대역폭으로 역확산(Despreading)하여 수신하는 방식이다. 그리고 대역확산방법에는 직접시퀀스(Direct-Sequence)방법과 주파수도약(Frequency-Hopping)방법과 시간도약(Time-Hopping)방법 그리고 하이브리드(Hibrid)방법 등이 있다. 그리고 현재 상용화된 부호분할다중접속 시스템은 상기 직접시퀀스방법의 확산대역통신기법을 사용하고 있다. 즉, 부호분할다중접속 시스템의 기지국이 정보신호에 높은 데이터율의 의사잡음시퀀스(Pseudo-Noise Sequence)를 곱하여 확산된 신호를 송신하면, 상기 시스템의 이동국은 상기 기지국발생 의사잡음시퀀스에 동기를 맞추어 수신되는 신호를 곱하여 역확산 시킴으로써 상기 정보신호를 복원한다. 이때, 이동국은 기지국발생 의사잡음시퀀스의 시작위치와 자신이 발생시키는 국부발생 의사잡음시퀀스의 시작위치를 일치시키는 초기동기획득 동작을 수행한다.
한편, 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 이동국의 초기동기획득동작은 포착(Acquisition)동작과 추적(Tracking)동작으로 나뉘어 질 수가 있다. 상기 포착동작은 이동국이 임의의 시점에서 수신되는 기지국발생 의사잡음 시퀀스값과 국부발생 의사잡음 시퀀스값의 상관관계(Correlation)관계에 따른 검출 에너지를 계산하는 동작과 상기 계산결과를 임계값과 비교하는 동작으로 나뉘어 질 수가 있다. 만약 상기 계산결과가 임계값보다 작으면 이동국은 상기 국부발생 의사잡음 시퀀스의 위상을 이동한 후, 포착동작을 계속해서 수행한다. 그러나 만약 상기 계산결과가 임계값보다 크면, 국부발생 의사잡음 시퀀스의 시작위치가 기설정된 한계오차내에 있으므로, 이동국은 상기 검출 에너지의 계산과 임계값 비교의 동작을 더 세밀하게 하여 정확한 동기를 찾는다. 즉, 이동국은 추적동작을 수행한다. 그리고 상기 포착동작은 직렬탐지(Serial Search)방식과 병렬탐지(Parallel Search)방식으로 구분될 수가 있다.
도 1은 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 이동국에 구비되는 직렬포착회로를 도시한 도면이다.
곱셈기(110)는 임의의 시점에서 입력되는 기지국발생 의사잡음 시퀀스값과 국부의사잡음 시퀀스 발생기(120)로부터 발생되는 국부발생 의사잡음시퀀스값을 설정된 적분구간내에서 곱하는 동작을 수행한다. 그리고 곱셈기(110)는 상기 곱셈동작의 결과를 상관기(130)로 출력한다. 상관기(130)는 상기 두 개의 의사잡음시퀀스값들의 상관(Correlation)관계에 따른 검출 에너지를 계산한다. 그리고 제어기(140)는 상기 검출 에너지를 임계값과 비교한다. 만약 상기 검출 에너지가 임계값보다 작으면, 제어기(140)는 위상이동 제어신호를 국부 의사잡음시퀀스 발생기(120)로 출력하여 상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 소정 위상이동 시킨다. 이로인해, 이동국(도시하지 않음)은 상기 검출에너지의 계산동작과 임계값과의 비교동작을 다시 수행한다. 그러나 만약 상기 검출 에너지가 임계값보다 크면, 제어기(140)는 포착동작을 성공으로 판단한다. 이후에 상기 이동국은 추적동작을 수행한다.
그리고 상기 병렬탐지방식은 복수개의 상기 도 1의 직렬포착회로가 동시에 포착동작을 수행함으로써, 포착시간이 단축되는 장점을 가진다.
한편, 부호분할 다중접속방식의 이동통신 시스템은 음성신호의 송/수신을 위주로 하는 IS-95 규격에서 발전하여, 음성 뿐만 아니라 고속 데이터의 전송이 가능한 IMT-2000 규격으로 논의되고 있다. 상기 IMT-2000 규격에서는 고품질의 음성, 동화상, 인터넷 검색 등의 서비스를 목표로 하고 있다. 또한 상기 IMT-2000 규격을 위한 시험시스템으로서, 전송하고자 하는 정보를 복수개의 캐리어(Carrier)에 나누어 보내는 멀티캐리어(Multi Carrier)방식이 제안되고 있다. 즉, 상기 멀티캐리어 방식은 동일한 의사잡음 시퀀스에 의해 직접순열확산(Direct Sequence Spreading)된 정보신호를 서로 다른 복수개의 캐리어로 변조하여 전송하는 방식이다.
멀티캐리어 부호분할 다중접속 방식의 시스템의 기지국은 정보신호를 복수개로 이루어지는 병렬형태의 신호로 변환시키고 상기 변환된 신호에 의사잡음 시퀀스를 곱하여 확산시키는 방법을 사용할 수가 있다. 이때, 상기 기지국은 상기 복수개의 확산된 신호에 각각 서로 다른 캐리어를 곱하여 변조시키는 동작을 수행한다.
그리고 다중캐리어 방식을 사용하는 부호분할 다중접속 이동통신 시스템의 의사잡음시퀀스 포착회로는 직렬탐지방식 또는 병렬탐지방식으로 구현될 수가 있다. 직렬탐지 방식의 포착회로는 복수개의 캐리어 수신신호 중에서 단일의 캐리어수신신호를 탐지한다. 반면에, 병렬탐지 방식의 포착회로는 송신기로부터 전송되는 복수개의 캐리어 수신신호를 모두 동시에 탐지한다. 그런데 상기 직렬탐지 방식의 포착회로는 간단한 하드웨어 구성이 간단한 잇점이 있다. 그러나 상기 방식의 포착회로는 국부발생 의사잡음시퀀스의 포착속도가 느리며 탐지하는 캐리어 수신신호가 주파수선택성 페이딩에 빠질 경우, 국부발생 의사잡음시퀀스와의 동기가 맞음에도 불구하고 포착동작을 실패할 수 있는 단점이 있다. 즉, 상기 직렬탐지 방식의 포착회로는 기지국발생 의사잡음 시퀀스와 국부발생 의사잡음 시퀀스의 동기가 일치함에도 불구하고, 기지국으로부터 전송되는 복수개의 캐리어 수신신호들중 주파수 페이딩 특성이 불량한 것을 수신하여 포착동작에 실패하게 될 수가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중캐리어 부호분할 다중접속방식의 이동통신시스템에서 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 멀티캐리어 부호분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 의사잡음시퀀스 포착회로가, 복수개의 캐리어 수신신호를 각각 입력하는 복수개의 직렬 의사잡음시퀀스 포착회로로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 이동국에 구비되는 직렬포착회로를 도시한 도면.
도 2는 다중캐리어 부호분할 다중접속방식의 이동통신 시스템에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로.
도 3은 다중캐리어 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 다중캐리어 부호분할 다중접속방식의 이동통신시스템에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로를 도시한다.
역확산기(211) 내지 역확산기(21M)은 국부 의사잡음시퀀스 발생기(230)에서 발생되는 국부발생 의사잡음시퀀스와 임의의 시점에서 입력되는 제 1 캐리어 수신신호 내지 제 M 캐리어수신신호에 각각 포함되는 기지국발생 의사잡음시퀀스를 곱하는 동작을 수행한다. 상관기(221) 내지 상관기(22M)는 각 캐리어 수신신호의 기지국발생 의사잡음시퀀스들과 상기 국부발생 의사잡음시퀀스의 상관관계에 따른 검출에너지를 계산한다. 제어기(240)는 상관기(221) 내지 상관기(22M)로부터 각각 출력되는 검출에너지들과 임계값을 비교한다. 이때, 만약 상기 검출에너지들중 어느 한 개라도 상기 임계값보다 크면, 제어기(240)는 포착동작이 성공되었다고 판단한다. 따라서 이동국(도시하지 않음)은 추적동작을 수행할 수가 있다. 반면에 상기 검출에너지들이 모두 상기 임계값보다 작으면, 제어기(240)는 상기 국부발생 의사잡음시퀀스의 위상을 설정단위만큼 이동시킨후, 포착동작을 다시 수행한다.
그런데 도시된 바와 같이, 상기 M개수의 캐리어수신신호에 각각 포함되는 기지국발생 의사잡음시퀀스들은 단일의 국부 의사잡음시퀀스 발생기(230)와 제어기(240)에 의하여 처리된다는 것을 알 수 있다. 즉, M개수의 직렬포착회로는 제어기(240)와 국부 의사잡음시퀀스 발생기(230)를 공유하고 있다. 그리고, 상관기(221) 내지 상관기(22M)로부터 출력되는 M개의 검출에너지중 어느 한 개라도 상기 임계값보다 크면, 제어기(240)는 포착동작을 성공했다고 판정한다. 이로인해, 상기 제 1 실시예에 따른 병렬탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로는 직렬탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로에 비해, 포착에 성공할 확률(이하 "검출확률"이라 함)이 높아지게 된다.
한편, 상기 M개수의 캐리어 수신신호에 각각 포함되는 기지국발생 의사잡음시퀀스와 국부발생 의사잡음시퀀스가 실제로는 동기가 맞지 않지만, 잡음과 같은 외부환경에 의하여 상기 캐리어 수신신호들 중 어느 한 개의 기지국발생 의사잡음시퀀스에 대한 검출에너지가 임계값을 만족하게 되는 경우가 발생할 수가 있다.(이하 상기와 같은 경우를 "거짓포착"이라 함) 그러나 상기 거짓포착의 경우에도 제어기(240)는 포착동작에 성공했다고 판정하기 때문에 거짓포착확률(False Alarm Probability)이 높아진다. 이는 상기한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예는 M개수의 직렬포착회로가 제어기(240)와 국부 의사잡음시퀀스 발생기(230)를 공유하고 있기 때문이다.
상기 제 1 실시예에 따른 병렬탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로의 검출확률(Detection Probability)은 하기 <수학식 1>로 표시할 수가 있다.
PD (1)=1-(1-PD)M
상기<수학식 1>의 좌변은 상기 제 1 실시예의 총 검출확률을 나타낸다. 그리고 우변의 PD 는 개개의 포착회로의 검출확률을 의미한다.
또한, 상기 제 1 실시예에 따른 병렬탐지방식을 사용하는 포착회로의 총 거짓포착확률(False Alarm Probability)은 하기 <수학식 2>로 표시할 수가 있다.
PF (1)=1-(1-PF)M
상기<수학식 2>의 좌변은 상기 제 1 실시예의 총 거짓포착확률을 나타낸다. 그리고 우변의 PF 는 개개의 포착회로의 거짓포착확률을 의미한다.
도 3은 다중캐리어 부호분할 다중접속 방식의 이동통신 시스템에서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 병렬탐지방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 제 2 실시예의 병렬탐지 방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로는 제 1 직렬포착회로 내지 제 M 직렬포착회로로 이루어 진다. 그리고 상기 직렬포착회로들은 서로 동일한 구성을 가진다.
상기 제 1 직렬포착회로에 구비되는 역확산기(110)는 국부 의사잡음시퀀스 발생기(120)에서 발생되는 국부발생 의사잡음시퀀스와 임의의 시점에서 입력되는 제 1 캐리어 수신신호의 기지국발생 의사잡음시퀀스를 곱하는 동작을 수행한다. 상관기(130)는 상기 제 1 캐리어 수신신호의 기지국발생 의사잡음시퀀스와 상기 국부 의사잡음시퀀스의 상관관계에 따른 검출에너지를 계산한다.
제어기(140)는 상관기(130)로부터 출력되는 상기 검출에너지와 임계값을 비교한다. 만약 이때, 상기 검출에너지가 상기 임계값보다 크면, 제어기(140)는 포착동작이 성공되었다고 판단한다. 또한 상기 검출에너지가 상기 임계값보다 작으면, 제어기(140)는 상기 국부발생 의사잡음시퀀스의 위상을 설정단위만큼 이동시킨후, 포착동작을 다시 수행한다. 한편, 상기 제 2 직렬포착회로 내지 제 M 직렬포착회로의 동작도 상기 제 1 직렬포착회로의 동작과 동일하다.
그런데 상기한 바와 같이, 상기 M개수의 캐리어수신신호에 각각 포함되는 의사잡음시퀀스들은 해당되는 각 직렬포착회로들에 의해 개별적으로 처리된다는 것을 알 수가 있다. 즉, 상기 제 1 직렬포착회로 내지 제 M 직렬포착회로는 독립적으로 동작한다, 이로인해, 상기 M개의 직렬포착회로 중에서 어느 한 개라도 포착동작에 성공하면, 이동국(도시하지 않음)은 추적동작을 할 수가 있다. 따라서 상기 도 4의 제 2 실시예에 따른 의사잡음시퀀스 포착회로의 검출확률(Detection Probability)은 상기 도 3의 제 1 실시예의 의사잡음시퀀스 포착회로의 검출확률과 동일하며, 직렬탐지방식의 포착회로의 검출확률에 비해 높다는 것을 알 수가 있다. 상기 제 2 실시예에 따른 포착회로의 총 검출확률은 하기 <수학식 3>로 표시될 수가 있다.
PD (2)=1-(1-PD)M
상기 <수학식 3>의 좌변은 상기 제 2 실시예의 총 검출확률을 나타낸다. 그리고 우변의 PD 는 개개의 직렬포착회로의 검출확률을 의미한다.
그런데 이때, 상기 제 2 실시예에 따른 포착회로의 총 거짓포착확률은 상기 M개의 직렬포착회로가 독립적으로 동작하고 있기 때문에, 상기 개개의 직렬포착회로에서 발생할수 있는 거짓포착확률과 동일하다. 따라서 상기 제 2 실시예에 따른 포착회로의 총 거짓포착확률은 하기 <수학식 4>로 표시될 수가 있다.
PF (2)=PF
상기 도 2와 도 3의 설명에서, 본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예에 따른 병렬탐지 방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로는 입력되는 복수개의 캐리어 수신신호에 대하여 동시에 포착동작을 수행하므로, 직렬탐지 방식을 사용하는 의사잡음시퀀스 포착회로에 비해서 검출확률이 높아지게 된다. 또한 상기 제 2 실시예의 의사잡음시퀀스 포착회로는 복수개의 직렬포착회로가 독립적으로 동작하고 있기 때문에 상기 직렬탐지 방식을 사용하는 포착회로에 비하여 검출확률은 높아지는 반면에 거짓포착확률은 동일하다는 것을 알 수가 있다.
일반적으로 의사잡음시퀀스 포착회로의 성능시험의 척도는 평균포착시간을 기준으로 판단한다. 상기 제 1 실시예와 제 2 실시예의 성능분석 결과는 하기의 <표 1>과 같다.
포 착 방 식 평균포착시간(초)
직렬포착회로 13.80
제 1 실시예 9.03
제 2 실시예 5.55
상기 성능분석시, 탐지방식은 Single Dwell Search의 방법을 사용하였으며 캐리어의 수는 3, 의사잡음시퀀스의 주기는 32768, 칩율은 1.2288Mcps, 칩당 가설테스트 횟수는 2회, Penalty Time은 3200칩을 사용하였다. 그리고 캐리어마다 서로 독립적인 레일리 페이딩 채널을 가정하였다. 또한 상기 <표 1>의 평균포착시간은 파일럿 EC/IO = -10, -12, -14,---,-20(dB) 및 초기주파수오차 = 0, 1000, 2000, ---, 5000(Hz)에 대하여 평균포착시간을 구하여 다시 평균을 구하였다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 병렬탐지방식의 의사잡음시퀀스 포착회로는 복수개의 캐리어수신신호에 대하여 동시에 포착동작을 수행하여 직렬탐지방식을 사용하는 포착회로에 비하여 평균포착시간이 단축되는 잇점이 있다.

Claims (3)

  1. 멀티캐리어 부호분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 의사잡음시퀀스 포착회로에 있어서,
    복수개의 캐리어 수신신호를 각각 입력하며 각 캐리어 수신신호에 포함되는 기지국발생 의사잡음시퀀스값과 국부발생 의사잡음시퀀스값을 설정된 적분구간 내에서 곱하는 복수개의 역확산기와,
    상기 복수개의 역확산기의 출력을 각각 입력하며 상기 기지국발생 의사잡음 시퀀스와 국부발생 의사잡음시퀀스의 상관관계에 따른 검출에너지를 각각 계산하는 복수개의 상관기와,
    상기 복수개의 상관기로부터 각각 출력되는 검출에너지와 임계값을 비교하여 상기 검출에너지들이 모두 상기 임계값보다 작으면 상기 국부발생 시퀀스를 위상 이동시킨후 포착동작을 계속해서 수행하며, 상기 검출에너지들 중에서 어느 한 개라도 상기 임계값보다 크면 상기 포착동작이 성공되었다고 판단하는 제어기와,
    상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 상기 복수개의 역확산기로 출력하며 상기 제어기의 제어에 의해 상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 위상 이동하는 국부 의사잡음시퀀스 발생기로 이루어짐을 특징으로 하는 회로.
  2. 멀티캐리어 부호분할다중접속 방식의 이동통신 시스템의 의사잡음시퀀스 포착회로에 있어서,
    복수개의 캐리어 수신신호를 각각 입력하는 복수개의 직렬 의사잡음시퀀스 포착회로로 이루어짐을 특징으로 하는 회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 직렬 의사잡음시퀀스 포착회로가,
    각 캐리어 수신신호에 포함되는 기지국발생 의사잡음시퀀스값과 국부발생 의사잡음시퀀스값을 설정된 적분구간 내에서 곱하는 역확산기와,
    상기 역확산기의 출력을 입력하며 상기 기지국발생 의사잡음시퀀스와 국부발생 의사잡음시퀀스의 상관관계에 따른 검출에너지를 계산하는 상관기와,
    상기 상관기로부터 출력되는 검출에너지와 임계값을 비교하여 상기 검출에너지가 상기 임계값보다 작으면 상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 위상 이동시킨후 포착동작을 계속해서 수행하며, 상기 검출에너지가 상기 임계값보다 크면 상기 포착동작이 성공되었다고 판단하는 제어기와,
    상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 상기 역확산기로 출력하며 상기 제어기의 제어에 의해 상기 국부발생 의사잡음시퀀스를 위상 이동하는 국부 의사잡음 시퀀스 발생기로 이루어짐을 특징으로 하는 회로.
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