KR100317265B1 - 이동통신 시스템의 신호 복조 방법 - Google Patents

Abstract

CDMA 통신 시스템에 있어서, 특히 무선 채널의 특성에 따라 CDMA 신호처리 속도를 동적으로 제어하는 이동통신 시스템의 신호 복조 방법에 관한 것으로, 입력되는 데이터의 길이에 따라 파일럿 신호처리 속도를 결정하는 단계와, 상기 결정된 속도에 따라 파일럿 신호를 이용한 위상 추정, 주파수 추적 및 시간 추적을 수행하는 단계와, 상기 수행된 결과에 따라 상기 입력된 데이터를 복조하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

이동통신 시스템의 신호 복조 방법{Method for Demodulating Signal in Mobile Communication System}

본 발명은 CDMA 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 채널의 특성에 따라 CDMA 신호처리 속도를 동적으로 제어하는 이동통신 시스템의 신호 복조 방법에 관한 것이다.

기존 IS-95 표준안에 따르면, CDMA 통신 시스템의 순방향 링크 복조 방식은 순방향 링크의 파일럿 신호를 이용하여 위상 정보를 추출하는코히어런트(Coherent) 방식이 사용된다.

CDMA 신호 복조 장치에서 수신된 파일럿 신호는 다중 경로에 의한 각 경로의 신호 위상, 신호 세기에 대한 정보를 포함하고 있으며, 이 때문에 파일럿 신호는 타이밍 동기를 위한 기준 신호로 사용된다.

이러한 수신 파일럿 신호로부터 위상정보를 추출하기 위하여, 파일럿 필터(Pilot Filter)라고 불리는 모듈에 의하여 I채널 및 Q채널에 대해 통계적으로 평균(Averaging)하여 처리를 하는데, 이 파일럿 필터로부터 출력되는 출력 벡터의 진폭(Magnitude)이 신호세기 이고, 출력 벡터의 극좌표(polar coordination)상의 각이 신호 위상이 된다.

또한 수신 주파수의 에러는 위상 변화 속도에 비례하므로 다중 경로에 의한 각 경로의 신호 위상은 수신신호의 주파수 에러를 추정하는데도 사용된다.

이외에도, 복조 장치에는 타이밍 동기를 위한 장치가 필요한데, 여기에는 초기 동기(acquisition)와 타임 트래킹(Time-Tracking)으로 나뉜다, 일단 검색기(search)라 불리는 모듈에 의해 초기 동기가 이루어지면 올바른 신호 수신을 위하여 지속적으로 타이밍 동기를 유지해 주어야 하는데, 이를 위해 일반적으로 Early /Late 라는 수신방식을 이용한다.

Early 수신기는 원래의 타이밍(On-Time) 보다 이른 타이밍에서 신호를 수신하는 수신기이고, Late 수신기는 원래의 타이밍보다 늦은 타이밍에서 신호를 수신하는 수신기이다.

Early/Late 동기회로는 이들 두 수신기의 에너지 차이를 이용하여 수신신호의 타이밍 에러를 검출하고, 이 검출된 타이밍 에러를 이용하여 위상 동기 루프(PLL : Phase Locked Loop)와 같은 폐쇄 루프 제어 방식(closed-loop control)에 의해 타이밍 오차를 보정한다.

도 1 은 종래 기술에 따른 CDMA 신호 복조 장치의 일부 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 장치 구성에서는 신호처리 주기에 따라 CDMA 신호처리를 위해 PN 칩 단위로 처리하는 부분과, 다수의 PN 칩을 누산한 심볼(Symbol) 단위로 처리하는 부분으로 크게 나눌 수 있다.

PN 칩 단위로 처리하는 부분은 복합 직교 위상 쉬프트 키잉 역확산기(Complex QPSK Despreader)를 사용하는 역확산부(10,20,30) 및 월쉬 심볼 누산부(13,14), 파일럿 필터(11), Early 칩 누산부(21,22) 및 Late 칩 누산부(31,32)가 있다.

이 역확산부(10,20,30)는 수신신호에 동기가 맞는 PN 코드를 사용하여, 후단의 누산부들(Accumulator)(13,14,21,22,31,32)과 함께 상관기(Correlator)의 역할을 수행한다.

여기서 월쉬 심볼 누산부(13,14)의 주기는 심볼 길이와 같은데, IMT-2000과 같은 CDMA 방식에서는 음성 서비스뿐만 아니라 데이터 서비스도 동시에 제공해 주어야 하기 때문에, 데이터 처리시에는 월쉬 심볼 누산부(13,14)의 주기가 데이터 속도에 따라 가변된다.

예로써, 데이터 속도는 통상 수 Kbps에서 수 Mbps까지 있으며, 이에 따라심볼 길이도 1.2288㎒의 PN 칩 속도에서 수 칩에서 수천 칩까지 가변된다.

한편, 파일럿 필터(11), Early 칩 누산부(21,22) 및 Late 칩 누산부(31,32)에는 가장 빨리 변하는 무선 환경에 적응할 수 있도록 신호처리를 수행하여야 한다.

현재 고속의 무선 데이터 통신 환경은 무선 채널의 특성상 저속으로 이동중에만 데이터 서비스가 가능하며, 음성과 같은 저속의 통신 서비스는 고속으로 이동중에도 서비스가 가능하다.

그러나 종래의 복조장치에서는 데이터의 속도와 무선 채널 변화의 상관관계를 이용하지 않고 구성하므로 필요 이상의 높은 신호처리 능력이 요구된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 데이터의 전송 속도와 무선 채널 변화가 역관계에 있다는 것을 이용하여 최소의 신호처리 능력으로 고속 데이터 서비스 및 음성 서비스를 모두 만족시키는데 적당한 이동통신 시스템의 신호 복조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 특징은, 입력되는 데이터의 길이에 따라 파일럿 신호처리 속도를 결정하는 단계와, 상기 결정된 속도에 따라 파일럿 신호를 이용한 위상 추정, 주파수 추적 및 시간 추적을 수행하는 단계와, 상기 수행된 결과에 따라 상기 입력된 데이터를 복조하는 단계를 포함하여 이루어진다.바람직하게, 상기 파일럿 신호 처리 속도는 상기 데이터의 심볼 길이가 상대적으로 작아지면, 상응하여 감소한다.

도 1 은 종래 기술에 따른 CDMA 신호 복조 장치의 일부 구성을 나타낸 블록구성도.

도 2 는 본 발명에 따른 CDMA 신호 복조 방법을 설명하기 위한 장치 구성을 나타낸 블록구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 심볼 처리 전단부

200 : 파일럿 신호처리 전단부

300 : 복조 신호처리 연산장치

이하, 본 발명에 따른 신호 복조 방법에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

데이터의 전송 속도와 무선 채널 변화는 역관계에 있는 것이 일반적이다. 따라서 다양한 속도의 데이터 처리를 위한 신호 복조 장치가 고속의 데이터 수신과 빠른 무선 채널 변화를 동시에 적응할 필요는 없다.

이런 점에서 볼 때 본 발명에 따른 신호 복조에 있어서는, 무선 채널의 변화가 천천히 일어날 때만 무선 데이터 서비스가 가능하므로 파일럿 신호처리를 천천히 해주는 대신 심볼 처리를 신속하게 해주고, 저속의 음성 서비스를 지원하는 경우에는 빠른 무선 채널 변화에 적응할 수 있어야 하므로 신속하게 파일럿 신호처리를 해준다.

즉, 본 발명의 CDMA 신호 복조에서는 심볼의 길이에 따라 위상 추정(phase estimation), 주파수 추적(frequency tracking) 및 시간 추적(time tracking)과 같은 파일럿 신호처리 속도를 가변시킨다.

또한, 본 발명에서는 심볼 길이가 짧아짐에 따라 파일럿 신호처리 주기를 길게 늘린다.

이와 같이 본 발명에 따른 신호 복조 방법을 적용하면, 데이터의 전송 속도 및 무선 채널 변화를 고려하여 파일럿 신호처리 또는 심볼 처리를 해주기 때문에 최소의 신호처리 능력으로 고속 데이터 서비스 및 음성 서비스를 모두 만족시킬 수 있다.

또한, 디지털 회로의 전력 소모가 신호 복조 장치의 동작 속도에 비례하기 때문에, 본 발명에 따른 신호 복조 장치를 실현할 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 CDMA 신호 복조 방법을 설명하기 위한 장치 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 CDMA 신호 복조 장치는 외부 제어신호에 따라 파일럿 신호 처리(위상 추정, 주파수 추적, 시간 추적 등) 속도를 조절하고, 해당 파일럿 신호를 이용하여 위상 정보를 검출하고, 지속적으로 수신되는 신호들의 타이밍 동기를 유지하기 위하여 타이밍 오차를 보정하는 파일럿 신호 처리 전단부(200)와, 고속의 패킷 데이터 또는 저속의 음성 데이터 등을 왈쉬 코드와 상관하여 누산하는 심볼 처리 전단부(100)와, 상기 파일럿 신호 처리 전단부(200)와, 심볼 처리 전단부(100)의 출력으로부터 수신된 신호를 복조하는 복조 신호처리 연산장치(300)로 구성된다.상기 파일럿 신호 처리 전단부(200)는 도 1에 도시되어 설명된 바와 같이 파일럿 신호의 위상 정보를 검출하는 파일럿 필터(11,12)들과, 지속적으로 수신되는 신호들의 타이밍 동기를 유지하기 위한 Early 칩 누산부(21,22)들과, Late 칩 누산부(31,32)들을 포함하여 구성된다. 이 장치들(11,12,21,22,31,32)은 외부 제어신호에 응답하여 파일럿 신호를 이용한 신호 처리 속도를 가변적으로 변화시킨다.상기 심볼 처리 전단부(200)는 도 1에 도시되어 설명된 바와 같이 월쉬 심볼 누산부(13,14)를 포함하여 구성된다.여기서, 복조 신호처리 연산장치(300)는 심볼 처리 전단부(100)와 파일럿 신호처리 전단부(200)를 공유하여 두 종류의 신호처리를 동적으로 할애한다.

즉, 복조 신호처리 연산장치(300)는 PN 칩 단위로 처리하여 발생된 심볼 처리 전단부(100) 및 파일럿 신호처리 전단부(200)의 출력 신호를 보다 낮은 속도로 처리하는 대신 이들 전단부(100,200)의 여러 신호들을 공통으로 처리해 준다.

일반적으로 복조 신호처리 연산장치(300)는 디지털 프로세서(미도시)에서 흔히 사용되는 맥 처리(MAC : multiply and accumulation)를 신속히 할 수 있도록 설계된다.

본 발명의 심볼 처리 전단부(100)는 파일럿 필터링(pilot filtering), Early 칩 누산 및 Late 칩 누산 등과 같은 파일럿 신호처리 절차를 수행할 때, 파일럿 신호처리 전단부(100)의 신호처리 주기를 음성 서비스의 경우처럼 빠른 무선 채널 변화에 적응할 수 있는 속도로 고정시키지 않고, 심볼의 길이가 늘어남에 따라 신호처리 주기를 늘려서 수행한다.

이는 제한된 신호처리 능력을 가진 복조 신호처리 연산장치(300)가 파일럿 신호처리 전단부(200)의 신호를 천천히 처리하는 대신에 고속의 심볼 처리 전단부(100)의 신호를 처리하는데 있어 더 많은 연산을 할애할 수 있도록 하기 위함이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 신호 복조 방법에 따르면, 통신 데이터 속도 및 무선 채널 변화가 역관계에 있는 것을 이용하여 데이터 속도가 증가하면, 무선 채널의 변화에 적응하는 것보다 데이터 복조를 수행하는데 시간을 더 할애해야 하므로, 파일럿 신호처리 속도는 감소시킨다. 그러나, 데이터 속도가 감소하면, 무선 채널의 변화에 적응하는 시간을 더 할애해야 하므로, 파일럿 신호 처리 속도를 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 고속 데이터 서비스 및 음성 서비스를 성능 저하 없이 처리할 수 있다.

따라서, 종래 신호 복조 장치의 신호처리 능력과 동일하면서도 훨씬 작은 회로 구성을 가지며, 신호 복조 장치의 소형화 및 저가격화를 도모할 수 있다는 효과가 있다.

특히 전력 소모가 작아지므로 소형의 이동 단말기에 매우 유용하게 쓰일 수 있다.

Claims (2)

1. 입력되는 데이터의 길이에 따라 파일럿 신호처리 속도를 결정하는 단계와,

   상기 결정된 속도에 따라 파일럿 신호를 이용한 위상 추정, 주파수 추적 및 시간 추적을 수행하는 단계와,

   상기 수행된 결과에 따라 상기 입력된 데이터를 복조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 신호 복조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 신호 처리 속도는 상기 데이터의 심볼 길이가 상대적으로 작아지면, 상응하여 감소하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 신호 복조 방법.