KR100323590B1 - Apparatus and method for synchronizing using auto-correlation character - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치 및 그 방법에 관한 것임.The present invention relates to a synchronization device and method using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 유사 잡음 신호의 상호 상관 성질을 이용하여 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기화 장치 및 그 방법을 제공하고자 함.According to the present invention, synchronization for obtaining synchronization by determining a synchronization position using a maximum difference property of a correlation value used in a synchronization device and a relative difference between a maximum correlation value and an ambient correlation value using a cross correlation property of a pseudo noise signal is obtained. To provide a device and a method thereof.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 수신 신호와 동기 신호와의 상관값을 얻기 위한 정합 여파 수단; 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 상기 정합 여파 수단으로부터 출력되는 상관값에서 위상(Phase)의 영향을 제거한 크기(Magnitude)를 검출하기 위한 포락선 검파 수단; 상기 포락선 검파 수단으로부터의 상관값들을 슬롯 단위로 누적시키기 위한 슬롯 누적 수단; 및 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기 수단을 포함한다.The present invention provides matching filter means for obtaining a correlation value between a received signal and a synchronization signal; Envelope detection means for detecting Magnitude from which the influence of phase is removed from the correlation value outputted from the matching filter means to reduce the influence of the frequency offset; Slot accumulation means for accumulating correlation values from the envelope detection means in units of slots; And synchronization means for determining synchronization position using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values to obtain synchronization.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 비동기 통신 시스템 등에 이용됨.The invention is used in asynchronous communication systems and the like.
Description
본 발명은 심벌 동기 또는 슬롯 동기 등에 사용되는 동기화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 심벌 또는 슬롯 등의 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronization device and method for use in symbol synchronization or slot synchronization, and more particularly, to obtain synchronization by determining a synchronization position of a symbol or slot using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value. The present invention relates to a synchronization device and a method thereof.
이러한 본 발명은 통신시스템에서 반드시 필요한 수신 신호에 대한 심벌 동기화 과정에 사용된다. 일반적인 통신시스템에서 수신 신호를 검출함에 있어, 먼저 수신된 신호를 표본화(Sampling)한 후에, 이를 나머지 복조(Demodulation) 과정에서 이용한다. 이때, 수신 신호의 표본화 위치에 따라 복조 과정의 성능에 지대한 영향을 미치게 된다. 표본화 위치는 일반적으로 수신기에 알려지지 않은 정보이며, 이는 송신기에서의 출력에서 수신기의 입력까지의 채널 지연에 밀접한 관련이 있다. 수신기측에서는 송신기와 동기를 획득하기 위하여 이러한 채널 지연 시간을 측정하여 표본화에 반영하는데 이를 심벌 동기화 과정이라 한다.The present invention is used in a symbol synchronization process for a received signal which is essential in a communication system. In detecting a received signal in a general communication system, the received signal is first sampled and then used in the remaining demodulation process. At this time, the sampling position of the received signal has a great influence on the performance of the demodulation process. The sampling position is generally unknown information to the receiver, which is closely related to the channel delay from the output at the transmitter to the input of the receiver. In order to acquire synchronization with the transmitter, the receiver measures this channel delay time and reflects it in the sampling. This is called a symbol synchronization process.
이와 더불어 본 발명은 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access)방식 이동통신시스템의 수신 신호에 대한 유사 잡음(Pseudo Noise) 신호 동기화 과정에 사용된다. CDMA 방식 이동통신시스템은 송신기에서 송신할 신호에 대해 유사 잡음 신호를 결합하여 대역을 확산시키는 방법을 채용하고 있다. 이러한 방식은 송신시 채널을 통과하는 과정에서 영향을 받을 수 있는 배경 잡음 및 페이딩(Fading)에 강한 성능을 보이며, 또한 보안성을 추구할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 과정을 거쳐 수신된 신호에 대해 수신기는 송신시 사용한 유사 잡음 신호와 동일한 신호를 사용하여 대역을 역확산시킴으로써, 송신된 신호를 복원하는 방식을 이용한다. 이때, 상기에서 언급한 심벌 동기화 과정과 더불어 유사 잡음 신호 동기화 과정이 필요하다. 수신기에서는 반드시 송신기에서 송신 신호를 대역 확산시키는 과정에서 사용한 유사 잡음 신호의 타이밍 정보를 획득하여 이와 같은 위치에서 유사 잡음 신호를 결합시킴으로써, 역대역 확산이 가능하도록 한다. 이와 같이 수신기에서 유사 잡음 신호의 타이밍을 검출하는 과정을 유사 잡음 신호 동기화 과정이라 한다. 또한, 송신기에서 사용하는 유사 잡음 신호는 하나의 슬롯(slot)내에서 일정한 위치를 차지하고 있다. 수신기에서 이 슬롯의 시작 위치를 검출함으로써, 유사 잡음 신호 동기화를 이룰 수 있으므로 이를 슬롯 동기화 과정이라고도 한다.In addition, the present invention is used for a pseudo noise signal synchronization process for a received signal in a code division multiple access (CDMA) mobile communication system. The CDMA mobile communication system employs a method of spreading a band by combining a similar noise signal with a signal to be transmitted from a transmitter. This method has a strong performance against background noise and fading that may be affected during the transmission channel, and has the advantage of pursuing security. With respect to the signal received through this process, the receiver uses the same signal as the similar noise signal used in the transmission to despread the band, thereby recovering the transmitted signal. In this case, a similar noise signal synchronization process is required in addition to the symbol synchronization process mentioned above. The receiver acquires timing information of the pseudo noise signal used in the process of spreading the transmission signal by the transmitter and combines the pseudo noise signal at such a position, thereby enabling reverse band spreading. As such, the process of detecting the timing of the pseudo noise signal in the receiver is called a pseudo noise signal synchronization process. In addition, the similar noise signal used in the transmitter occupies a certain position in one slot. Since the receiver detects the start position of this slot, pseudo-noise signal synchronization can be achieved, this is also called a slot synchronization process.
이러한 슬롯 동기화 과정에서는 유사 잡음 신호로 제1 동기 코드(Primary Synchronization Code)를 이용한다. 제1 동기 코드는 256칩(chip)의 주기를 가지고, 2560 칩의 길이를 가지는 하나의 슬롯 내에서 처음 256칩에만 존재하며, 매 슬롯의 같은 위치에서 같은 제1 동기 코드가 반복된다. 이와 같은 성질을 이용하여 수신기에서는 이미 알고있는 제1 동기 코드를 수신된 신호와 상관(Correlation)을 취하여 얻어진 상관값을 이용하여 각 심벌의 경계 및 슬롯의 시작점을 얻어낸다.In this slot synchronization process, a first synchronization code is used as a pseudo noise signal. The first sync code has a period of 256 chips and exists only in the first 256 chips in one slot having a length of 2560 chips, and the same first sync code is repeated at the same position in every slot. Using this property, the receiver obtains the starting point of the boundary and slot of each symbol by using a correlation value obtained by correlating a known first sync code with a received signal.
다음으로, 종래의 심벌 동기화 및 슬롯 동기화 방식에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Next, a conventional symbol synchronization and slot synchronization scheme will be described.
일반적으로 종래의 CDMA 방식 통신시스템에서는 심벌 동기화 및 슬롯 동기화를 위하여 상관기(Correlator) 구조 및 정합 여파기(Matched Filter) 구조를 사용한다.In general, a conventional CDMA communication system uses a correlator structure and a matched filter structure for symbol synchronization and slot synchronization.
여기서, 상관기를 사용하는 구조는 수신된 신호에 대하여 제1 동기 코드를 곱한 후에 이를 일정 구간동안 누적하여 상관값을 구하고, 다시 한 심벌 단위로 제1 동기 코드를 곱하는 위치를 이동시킨 후에 위의 과정을 반복 수행한다. 이때, 얻어진 상관값들을 일정한 임계치와 비교하여 임계치를 초과할 경우에 이때의 위치를 심벌의 경계 및 슬롯의 시작점으로 이용한다.Here, the structure using the correlator multiplies the first synchronization code with respect to the received signal, accumulates it for a predetermined period, obtains a correlation value, and again moves the position of multiplying the first synchronization code by one symbol unit. Repeat this. In this case, the obtained correlation values are compared with a predetermined threshold to use the position at this time as the symbol boundary and the starting point of the slot.
또한, 정합 여파기를 사용하는 구조는 총 256개의 탭 지연(Tapped Delay)을 갖는 여파기를 구성하고, 이 여파기의 탭 가중치(Tap Weight)를 제1 동기 코드로고정한다. 이러한 구조를 갖는 정합 여파기에 수신 신호를 입력하면, 이에 대한 출력은 수신된 신호와 256칩 길이의 제1 동기 신호와의 상관값이 된다. 이렇게 얻어진 상관값을 매 슬롯 단위로 일정 슬롯 동안 누적한 후에 2560개의 상관값 중 최대치를 검색하여 이때의 위치를 심벌의 경계 및 슬롯의 시작점으로 이용한다.In addition, the structure using the matched filter constitutes a filter having a total of 256 tap delays, and fixes the tap weight of the filter as the first synchronization code. When a received signal is inputted to a matched filter having such a structure, the output thereof is a correlation between the received signal and the first synchronization signal of 256 chips in length. The correlation values thus obtained are accumulated for each slot for a certain slot, and then the maximum value of the 2560 correlation values is searched for and used as the symbol boundary and the starting point of the slot.
일반적으로 비동기(Non-coherent)방식 통신시스템에서 이러한 동기화 과정을 수행하기 위해 수신된 신호를 표본화하는데 있어서의 문제점은, 표본화에 사용하는 클럭의 정확도가 일정하지 않으므로 클럭 주파수에 옵셋을 줌으로써 발생한다. 이 주파수 옵셋은 수신된 신호의 위상(Phase)에 작용하여 수신기의 동기화 과정에서 사용하는 상관값에 영향을 미치게 된다.In general, a problem in sampling a received signal to perform this synchronization process in a non-coherent communication system is caused by offsetting the clock frequency because the accuracy of the clock used for sampling is not constant. This frequency offset affects the phase of the received signal and affects the correlation value used in the synchronization process of the receiver.
이러한 주파수 옵셋이 상관값에 미치는 영향을 도 1 및 도 2 를 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.The effect of such a frequency offset on the correlation is described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
도 1 은 종래의 수신기에서 주파수 옵셋이 없는 경우의 제1 동기 신호의 상호 상관 성질을 나타낸 일예시도이고, 도 2 는 종래의 수신기에서 주파수 옵셋이 있는 경우의 제1 동기 신호의 상호 상관 성질을 나타낸 일예시도로서, 주파수 옵셋이 없는 경우와 주파수 옵셋이 있는 경우에 있어서의 수신 신호에 대한 정합 여파기의 출력을 슬롯 단위로 누적한 결과를 각각 나타낸다.FIG. 1 illustrates an example of cross-correlation property of a first synchronization signal when there is no frequency offset in a conventional receiver, and FIG. 2 illustrates cross-correlation property of a first synchronization signal when there is a frequency offset in a conventional receiver. As an example shown, the result of accumulating the output of the matching filter with respect to the received signal in the case of no frequency offset and the case of a frequency offset in the slot unit is shown, respectively.
도 1 에 도시된 바와 같이 수신 신호의 제1 동기 신호와 수신기에서 발생시킨 제1 동기 신호의 위상(phase)이 일치하는 지점에서는 상호 상관값이 최대치를 나타내고, 그 주변에서는 최대치에 비해 상대적으로 낮은 상관값을 나타낸다. 종래의 동기화 장치의 경우에 이와 같은 상관값의 최대치 위치를 검색하는 과정을 거친다.As shown in FIG. 1, the cross-correlation value represents a maximum value at a point where the phase of the first synchronization signal of the received signal and the first synchronization signal generated by the receiver coincide with each other, and is relatively lower than the maximum value in the vicinity thereof. Indicates a correlation value. In the case of a conventional synchronization device, a process of searching for the maximum position of the correlation value is performed.
그러나, 주파수 옵셋이 있을 경우에 도 2 에서 도시된 바와 같이 주변의 상관값에 비해 상대적으로 높았던 위상(phase)이 일치하는 지점의 상관값이 감소하게 되므로, 종래의 동기화 장치에서 사용하던 방법을 이용할 경우에 심벌 동기 및 슬롯 동기의 검색 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, when there is a frequency offset, as shown in FIG. 2, the correlation value of the point where the phase coincides with a relatively high phase compared to the surrounding correlation value is reduced, so that the method used in the conventional synchronization apparatus can be used. In this case, there is a problem in that search performance of symbol synchronization and slot synchronization is degraded.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기화 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a synchronization device and method for acquiring synchronization by determining a synchronization position using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value. There is this.
또한, 본 발명은, 유사 잡음 신호의 상호 상관 성질을 이용하여 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기화 장치 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention, by using the cross-correlation property of the pseudo-noise signal to determine the synchronization position by using the maximum difference of the correlation value used in the synchronization device and the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value to obtain the synchronization Another object is to provide a synchronization device and a method thereof.
도 1 은 종래의 수신기에서 주파수 옵셋이 없는 경우의 제1 동기 신호의 상호 상관 성질을 나타낸 일예시도.1 is an exemplary view showing the cross-correlation property of a first synchronization signal when there is no frequency offset in a conventional receiver.
도 2 는 종래의 수신기에서 주파수 옵셋이 있는 경우의 제1 동기 신호의 상호 상관 성질을 나타낸 일예시도.2 is a diagram illustrating a cross-correlation property of a first synchronization signal when there is a frequency offset in a conventional receiver.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 단위의 상관값 배열 상태를 나타낸 예시도.3 is an exemplary view illustrating a correlation value arrangement state in units of slots according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 대한 일실시예 구성도.4 is a diagram illustrating an embodiment of a synchronization device using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value according to the present invention;
도 5 는 본 발명에 따른 동기화 장치중 여파기 및 양수화기에 대한 일실시예 구성도.5 is a diagram illustrating an embodiment of a filter and a handset of a synchronization device according to the present invention;
도 6 은 본 발명에 따른 동기화 장치중 여파기에 대한 일실시예 상세 구성도.Figure 6 is a detailed configuration diagram of one embodiment of the filter of the synchronization device according to the present invention.
도 7 은 본 발명에 따른 동기화 장치중 양수화기에 대한 일실시예 상세 구성도.7 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the handset of the synchronization device according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 동기화 장치에 특정 파라미터를 적용한 경우의 여파기 및 양수화기의 구현 예시도.8 is an exemplary implementation of a filter and a handset when a specific parameter is applied to a synchronization device according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 방법에 대한 일실시예 흐름도.9 is a flowchart illustrating a synchronization method using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
41 : 정합 여파기 42 : 포락선 검파기41: matching filter 42: envelope detector
43 : 슬롯 누적기 44 : 여파기/양수화기43: slot accumulator 44: filter / handset
45 : 동기 판정부45: synchronization determination unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동기화 장치는, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 있어서, 수신 신호와 동기 신호와의 상관값을 얻기 위한 정합 여파 수단; 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 상기 정합 여파 수단으로부터 출력되는 상관값에서 위상(Phase)의 영향을 제거한크기(Magnitude)를 검출하기 위한 포락선 검파 수단; 상기 포락선 검파 수단으로부터의 상관값들을 슬롯 단위로 누적시키기 위한 슬롯 누적 수단; 및 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.A synchronization device of the present invention for achieving the above object, the synchronization device using a relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value, the synchronization device for obtaining a correlation value between the received signal and the synchronization signal; Envelope detection means for detecting a magnitude (Magnitude) from which the influence of phase (Phase) is removed from the correlation value output from the matching filter means to reduce the influence of the frequency offset; Slot accumulation means for accumulating correlation values from the envelope detection means in units of slots; And synchronizing means for acquiring synchronization by determining a synchronization position using a relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values.
또한, 본 발명의 다른 동기화 장치는, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 있어서, 수신 신호와 동기 신호간의 상관값에 대하여 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 구하기 위한 여파/양수화 수단; 및 상기 여파/양수화 수단으로부터의 출력 신호를 이용하여 최대 상관값을 갖는 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another synchronization device of the present invention, in the synchronization device using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values, for obtaining a relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values for the correlation value between the received signal and the synchronization signal; Filter / positive means; And synchronization determination means for determining synchronization position having the maximum correlation value by using the output signal from the filter / quantization means to obtain synchronization.
한편, 본 발명의 동기화 방법은, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 적용되는 동기화 방법에 있어서, 수신된 신호와 동기 신호와의 상관값을 얻는 제 1 단계; 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 상기 획득한 상관값에서 위상(Phase)의 영향을 제거한 크기(Magnitude)를 검출하는 제 2 단계; 상기 크기를 검출한 상관값들을 슬롯 단위로 누적시키는 제 3 단계; 및 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the synchronization method of the present invention, a synchronization method applied to the synchronization device using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values, comprising: a first step of obtaining a correlation value between the received signal and the synchronization signal; A second step of detecting Magnitude from which the influence of phase is removed from the obtained correlation value in order to reduce the influence of the frequency offset; A third step of accumulating the correlation values detected by the slot in units of slots; And determining a synchronization position by using a relative difference between the maximum correlation value and the surrounding correlation values to obtain synchronization.
또한, 본 발명의 다른 동기화 방법은, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 적용되는 동기화 방법에 있어서, 수신 신호와 동기 신호간의 상관값들에 대한 가중치 합산값과 현재 입력 신호의 상관값과의 차이를 구하여 양수화하는 제 1 단계; 및 상기 양수화된 신호를 이용하여 최대 상관값을 갖는 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, another synchronization method of the present invention is a synchronization method applied to a synchronization device using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value, the weighted sum of the correlation value between the received signal and the synchronization signal and the current input signal A first step of obtaining and quantifying a difference from a correlation value of; And a second step of acquiring synchronization by determining a synchronization position having a maximum correlation value using the positive signal.
이처럼 본 발명은 제1 동기 신호의 상호 상관(Auto-correlation) 성질을 이용하여 기존의 동기화 장치에 비해 주파수 옵셋의 영향을 감쇄시킨다. 이를 위하여 동기화 장치의 상관기에 포락선 검파기를 사용하여 복소 신호(Complex Signal)인 상관값의 크기(Magnitude)만을 이용하는 방법을 사용한다.As described above, the present invention attenuates the influence of the frequency offset compared to the conventional synchronization device by using the auto-correlation property of the first synchronization signal. To this end, an envelope detector is used in the correlator of the synchronization device to use only the magnitude of the correlation value, which is a complex signal.
또한, 본 발명은 종래의 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 심벌 동기 및 슬롯 동기 위치를 판정한다. 이와 같은 동기화 장치는 주파수 옵셋이 심한 경우에도 종래의 시스템에 비해 월등한 성능 향상을 보인다.In addition, the present invention determines the symbol synchronization and slot synchronization positions by using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value as well as the maximum property of the correlation value used in the conventional synchronization device. Such a synchronization device shows a significant performance improvement over the conventional system even when the frequency offset is severe.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 단위의 상관값 배열 상태를 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a correlation value arrangement state in units of slots according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 기존의 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 심벌 동기 및 슬롯 동기 위치를 판정한다. 먼저, 최대 상관값과 주변 상관값을 비교하기 위하여 현재 계산되어진 상관값을 최대 상관값으로 가정하고 이전 N(N은 자연수)개의 상관값들의 가중치 합산(Weight Sum)을 취한 후에 현재 상관값과 이전 상관값들의 가중치 합산값과의 차이를 구한다. 상관값의 차이가 음수인 경우에 최대 상관값으로 가정하였던 현재 상관값이 이전 상관값들의 가중치 합산값보다 작음을 의미하므로 이를 판정 대상에서 제외하기 위해 '0'의 값으로 치환한다. 이러한 과정을 거친 상관값들을 슬롯 단위로 배열하면 도 3 에 도시된 바와 같이 최대치를 갖는 위치에만 일정한 상관값이 존재하고 그 주변의 경우 대부분 '0'의 값을 가지게 된다. 이와 같은 과정을 거친 동기화 장치는 주파수 옵셋이 심한 경우에도 종래의 시스템에 비해 월등한 성능 향상을 보인다.According to the present invention, symbol synchronization and slot synchronization positions are determined using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value as well as the maximum property of the correlation value used in the conventional synchronization device. First, in order to compare the maximum correlation value with the surrounding correlation value, it is assumed that the correlation value that is currently calculated is the maximum correlation value, and after taking the weight sum of the previous N (N is a natural number) correlation values, Find the difference from the weighted sum of the correlation values. If the difference between the correlation values is negative, the current correlation value assumed to be the maximum correlation value is smaller than the weighted sum of the previous correlation values. Therefore, the correlation value is replaced with a value of '0' to exclude it from the determination object. When the correlation values, which have been processed in this manner, are arranged in slot units, as shown in FIG. 3, a constant correlation value exists only at a position having a maximum value, and most of the correlation values have a value of '0'. The synchronization device, which has undergone this process, shows much better performance than the conventional system even when the frequency offset is severe.
상술한 도 2 에 도시된 바와 같이 종래의 동기화 장치의 슬롯 단위의 상관값 배열을 보면 주파수 옵셋이 있을 경우에 위상(Phase)이 일치하는 위치의 상관값과 근접하는 상관값의 차이가 현격하게 감소하여 판정 성능을 저하시킨다.As shown in FIG. 2, in the slot-based correlation arrangement of the conventional synchronization device, when there is a frequency offset, the difference between the correlation values close to the correlation values of the positions where the phases coincide is significantly reduced. To lower the judgment performance.
이에 반해, 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명의 장치를 통과한 슬롯 단위의 상관값 배열을 보면 주파수 옵셋이 존재할 경우에도 위상(Phase)이 일치하는 위치의 상관값이 주변의 상관값에 비해 월등한 차이를 보이게 되므로, 동기화 장치의 판정 성능에 획기적인 향상을 가져 올 수 있다.On the contrary, as shown in FIG. 3, the correlation value of the slot unit passed through the device of the present invention shows that even when there is a frequency offset, the correlation value of the position where the phase coincides is superior to the surrounding correlation value. Since the difference is seen, it can bring a dramatic improvement in the determination performance of the synchronization device.
도 4 는 본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치에 대한 일실시예 구성도로서, 도면에서 '41'은 정합 여파기, '42'는 포락선 검파기, '43'은 슬롯 누적기, '44'는 여파기/양수화기, '45'는 동기 판정부를 각각 나타낸다.FIG. 4 is a diagram illustrating a synchronization device using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value according to an embodiment of the present invention, wherein '41' is a matched filter, '42' is an envelope detector, and '43' is a Slot accumulator '44' denotes a filter / positor and '45' denotes a synchronization determining unit.
본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치는, 수신 신호와 256칩 길이의 제1 동기 신호와의 상관값을 얻기 위한 정합 여파기(Matched Filter)(41), 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 상기 정합 여파기(41)로부터 출력되는 복소 신호(Complex Signal)인 상관값에서 위상(Phase)의 영향을 제거한 크기(Magnitude)만을 검출하기 위한 포락선 검파기(Envelope Detector)(42), 상기 포락선 검파기(42)로부터의 상관값들을 슬롯 단위로 누적시키기 위한 슬롯 누적기(43), 상기 슬롯 누적기(43)로부터의 상관값들의 가중치 합산값과 현재 입력 신호의 상관값과의 차이를 구하여 양수화하는 여파기/양수화기(44), 및 상기 여파기/양수화기(44)로부터의 출력 신호를 이용하여 한 슬롯 내에서 최대 상관값을 갖는 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하기 위한 동기 판정부(45)를 구비한다.In accordance with an embodiment of the present invention, a synchronization device using a relative difference between a maximum correlation value and a peripheral correlation value includes: a matched filter (41) and a frequency offset to obtain a correlation value between a received signal and a first synchronization signal having a length of 256 chips. Envelope Detector 42 for detecting only Magnitude from which the influence of the phase is removed from the correlation value which is a complex signal output from the matching filter 41 in order to reduce the influence of The difference between the weighted sum of the correlation values from the slot accumulator 43 and the slot accumulator 43 for accumulating the correlation values from the envelope detector 42 in units of slots, Obtaining Synchronization by Determining the Synchronization Position with the Maximum Correlation Value in One Slot by Using the Obtained / Non-Positive Filter / Posizer 44 and the Output Signals from the Filter / Posizer 44 It includes a synchronization judgment unit (45).
다음으로, 본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 장치의 구성 및 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.Next, the configuration and operation of the synchronization device using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation values according to the present invention will be described in detail.
먼저, 정합 여파기(41)의 출력인 수신 신호와 제1 동기 신호와의 상관값은 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 포락선 검파기(Envelope Detector)(42)로 전달된다. 여기서, 포락선 검파기(42)는 진폭 변조된 입력 신호의 파형을 검출하기 위하여 다이오드와 저주파 필터를 사용하여 포락선을 검출하도록 하는 기존의 방식을 이용할 수 있다.First, the correlation value between the received signal, which is the output of the matched filter 41 and the first synchronization signal, is transmitted to an envelope detector 42 to reduce the influence of the frequency offset. Here, the envelope detector 42 may use an existing method of detecting an envelope using a diode and a low frequency filter to detect a waveform of an amplitude modulated input signal.
이어서, 포락선 검파기(42)를 통해 전달된 상관값은 복소 신호에서 위상(Phase)의 영향을 제거한 크기(Magnitude)만 남게 되고, 이는 슬롯 누적기(43)로 입력된다. 슬롯 누적기(43)는 상관값들을 다시 슬롯 단위로 누적시켜 본 발명의핵심 구성 요소인 여파기(44)로 전달한다. 여파기(44)는 이미 설정되어진 N개의 탭 지연과 (N+1)개의 탭 가중치 W0, W1, W2,…,WN에 따라 상관값들을 합산하여, 상관값들의 가중치 합산값과 현재 입력 신호의 상관값과의 차이를 구하고, 양수화기(44)는 상관값의 차이가 음수인 값을 '0'으로 치환한다. 그 구체적인 일예를 도 5 내지 도 7 을 통하여 살펴보면 다음과 같다.Subsequently, the correlation value transmitted through the envelope detector 42 remains only a magnitude Magnitude from which a phase is not influenced in the complex signal, which is input to the slot accumulator 43. The slot accumulator 43 accumulates the correlation values in units of slots and delivers them to the filter 44 which is a core component of the present invention. The filter 44 is configured with N tap delays and (N + 1) tap weights W 0 , W 1 , W 2 ,... Calculate the difference between the weighted sum of the correlation values and the correlation value of the current input signal by summing the correlation values according to W N. do. Looking at the specific example through FIGS. 5 to 7 as follows.
도 5 는 본 발명에 따른 동기화 장치중 여파기 및 양수화기에 대한 일실시예 구성도이다.5 is a configuration diagram of an embodiment of a filter and a handset of a synchronization device according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 도 5 는 제1 동기 신호와 수신 신호의 상관값의 가중치 합산값과 현재 입력 신호의 상관값과의 차이를 계산하기 위한 여파기(51)와, 상기 여파기(51)를 통해 전달된 상관값의 차이가 '0'이상이면 현재의 입력값이 그대로 출력되고, 상관값의 차이가 '0'미만이면 '0'을 출력하기 위한 양수화기(42)를 나타낸다.As shown in FIG. 5, FIG. 5 illustrates a filter 51 for calculating a difference between a weighted sum of correlation values of a first synchronization signal and a received signal and a correlation value of a current input signal, and the filter 51. If the difference between the correlation values transmitted through '0' is greater than the current input value, the difference between the correlation values is less than '0', indicating the handset 42 for outputting '0'.
도 6 은 본 발명에 따른 동기화 장치중 여파기에 대한 일실시예 상세 구성도이다.6 is a detailed block diagram of an embodiment of a filter of the synchronization device according to the present invention.
도 5 에 도시된 바와 같이, 여파기(51)는 슬롯 누적기(43)로부터의 상관값들을 순차적으로 지연시키기 위한 N개의 탭 지연기와 (N+1)개의 탭 가중치부, 그리고 이를 모두 더하는 가산기로 구성된다. 상기 여파기(51)의 탭 가중치의 예는 다음의 (수학식 1)과 같다.As shown in FIG. 5, the filter 51 is an N tap delayer and (N + 1) tap weighting unit for sequentially delaying correlation values from the slot accumulator 43 and an adder that adds all of them. It is composed. An example of the tap weight of the filter 51 is shown in Equation 1 below.
상기 (수학식 1)과 같이, 첫번째 탭 가중치인 W0와 나머지 탭 가중치인 W1, W2,…,WN는 현재 상관값과 가중치 합산값과의 차이를 구하기 위하여 서로 다른 부호를 갖는다. 이와 같은 탭 가중치를 각 탭 지연기를 통과한 신호에 곱한 후에 가산기에서 이를 모두 더하여 양수화기(52)로 출력한다.As shown in Equation 1, the first tap weight W 0 and the remaining tap weights W 1 , W 2 ,... , W N has different signs to find the difference between the current correlation value and the weighted sum value. This tap weight is multiplied by the signal passing through each tap retarder, and then added by the adder and output to the handset 52.
상기 여파기(41)로부터 전달된 출력값은 현재 상관값을 제외한 이전 N개의 상관값들의 가중치 합산값과 현재 상관값의 차이로 얻어진다. 이렇게 얻어진 상관값은 양수화기(52)를 통해서 음수의 평균값을 '0'으로 치환한다.The output value transmitted from the filter 41 is obtained by the difference between the weighted sum of the previous N correlation values excluding the current correlation value and the current correlation value. The correlation value thus obtained is substituted by the average value of negative numbers with '0' through the positiveizer 52.
도 7 은 본 발명에 따른 동기화 장치중 양수화기에 대한 일실시예 상세 구성도이다.7 is a detailed block diagram of an embodiment of the handset of the synchronization device according to the present invention.
도 7 에 도시된 바와 같이, 양수화기(52)는 비교기와 다중화기로 구성되어, 양수화기(52)의 입력값인 평균값이 '0'이상인 경우에는 현재의 입력값을 그대로 출력하며, '0'미만인 경우에는 '0'을 출력한다.As shown in FIG. 7, the handset 52 includes a comparator and a multiplexer. When the average value of the handset 52 is equal to or greater than '0', the handset 52 outputs the current input value as it is. If it is less than '0' is output.
도 8 은 본 발명에 따른 동기화 장치에 특정 파라미터를 적용한 경우의 여파기 및 양수화기의 구현 예시도로서, 상기 (수학식 1)에서 N=5이고, 탭 가중치가 아래의 (수학식 2)와 같은 경우의 여파기 및 양수화기의 구현 예를 나타낸다.FIG. 8 is an exemplary view illustrating an implementation of a filter and a handset when a specific parameter is applied to a synchronization device according to the present invention, wherein N = 5 in Equation 1, and a tap weight is given by Equation 2 below. An example of implementation of the filter and the handset of the case is shown.
상기한 바와 같이, 양수화기(55)의 출력 신호가 최종적으로 동기 판정부(45)로 입력되면, 동기 판정부(45)는 한 슬롯 내에서 최대 상관값을 갖는 동기 위치를 판정하여 심벌 동기와 슬롯 동기를 이루게 된다.As described above, when the output signal of the handset 55 is finally input to the synchronization determining unit 45, the synchronization determining unit 45 determines the synchronization position having the maximum correlation value within one slot to determine the symbol synchronization. Slot synchronization is achieved.
도 9 는 본 발명에 따른 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용한 동기화 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 기존의 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하는 방법에 대한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a synchronization method using a relative difference between a maximum correlation value and an ambient correlation value according to the present invention. The maximum correlation value and the peripheral correlation value together with the maximum property of the correlation value used in the conventional synchronization device are shown. Is a flowchart of a method of determining synchronization position using the relative difference of the two signals to obtain synchronization.
먼저, 수신된 신호와 256칩 길이의 제1 동기 신호와의 상관값을 얻는다(91). 이후, 주파수 옵셋의 영향을 줄이기 위하여 상기 획득한 상관값(복소 신호)에서 위상(Phase)의 영향을 제거한 크기(Magnitude)만을 검출한 후에(92) 상기 상관값들을 슬롯 단위로 누적시킨다(93).First, a correlation value between the received signal and the first synchronization signal of 256 chips length is obtained (91). Thereafter, in order to reduce the influence of the frequency offset, only the magnitude (Magnitude) from which the phase (Phase) is removed from the obtained correlation value (complex signal) is detected (92), and the correlation values are accumulated in units of slots (93). .
이후, 상기 상관값들의 가중치 합산값과 현재 입력 신호의 상관값과의 차이를 구하여 양수화한다(94 내지 96). 즉, 최대 상관값과 주변 상관값을 비교하기 위하여 현재 계산되어진 상관값을 최대 상관값으로 가정하고 이전 N(N은 자연수)개의 상관값들의 가중치 합산(Weight Sum)을 취한 후에(94) 현재 상관값과 이전 상관값들의 가중치 합산값과의 차이를 구한다(95). 상관값의 차이가 음수인 경우에 최대 상관값으로 가정하였던 현재 상관값이 이전 상관값들의 가중치 합산값보다 작음을 의미하므로 이를 판정 대상에서 제외하기 위해 '0'의 값으로 치환한다(96).Subsequently, the difference between the weighted sum of the correlation values and the correlation value of the current input signal is obtained and positively obtained (94 to 96). In other words, assuming that the currently calculated correlation value is the maximum correlation value in order to compare the maximum correlation value and the neighbor correlation value, the current correlation is obtained after taking the weight sum of the previous N correlation values (N is a natural number) (94). The difference between the value and the weighted sum of the previous correlation values is calculated (95). If the difference in the correlation value is negative, it means that the current correlation value assumed as the maximum correlation value is smaller than the weighted sum of the previous correlation values and is replaced with a value of '0' to exclude it from the determination object (96).
이후, 양수화된 신호를 이용하여 한 슬롯 내에서 최대 상관값을 갖는 동기 위치를 판정하여 동기를 획득한다(97).Next, the synchronization position having the maximum correlation value in one slot is determined using the positive signal to acquire synchronization.
한편, 상기 일예에서는 기존의 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질과 더불어 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하는 장치 및 방법에 대하여 설명하고 있으나, 다른 실시예로서 기존의 동기화 장치에서 사용하던 상관값의 최대치 성질을 이용하지 않고, 최대 상관값과 주변 상관값들의 상대적 차이를 이용하여 동기 위치를 판정하여 동기를 획득하는 장치 및 방법으로 구현할 수도 있다.On the other hand, in the above example, the apparatus and method for acquiring synchronization by determining the synchronization position by using the relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value as well as the maximum properties of the correlation value used in the conventional synchronization device has been described. As another embodiment, the present invention may be implemented as an apparatus and method for acquiring synchronization by determining a synchronization position using a relative difference between the maximum correlation value and the peripheral correlation value without using the maximum property of the correlation value used in the existing synchronization device. .
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access)방식의 수신 신호에 대한 유사잡음(Pseudo Noise) 신호 동기화 과정을 통하여 주파수 옵셋의 영향을 감쇄시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of reducing the influence of the frequency offset through a Pseudo Noise signal synchronization process for the received signal of the Code Division Multiple Access (CDMA) method.
즉, 본 발명은, 정합 여파기를 이용한 동기화 장치와 더불어 사용되어, 주파수 옵셋의 영향을 줄여 동기화 장치의 성능 향상을 가져올 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention is used in conjunction with a synchronization device using a matched filter, thereby reducing the influence of the frequency offset has the effect of improving the performance of the synchronization device.
또한, 본 발명은, 여파기 구조에서 탭 가중치를 선택함에 따라 하드웨어 구현시 보다 간단한 구조로 구현할 수 있으므로, 종래의 정합 여파기 방식의 동기화 장치에서 하드웨어적인 추가에 대한 부담을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be implemented in a simpler structure when implementing hardware by selecting the tap weight in the filter structure, there is an effect that can reduce the burden on the hardware addition in the conventional matched filter type synchronization device.
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