KR100326755B1 - Frequency synchronizing system and method for hand-off between adjacent cells having different freqency - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템 및 그 방법에 관한 것임.The present invention relates to a frequency synchronization system and method for handoff between adjacent cells having different frequencies.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 셀룰러 이동통신시스템, PCS, IMT-2000 등과 같은 무선통신시스템에서 이동전화 단말기의 수신단을 구현함에 있어, 복수의 주파수 채널을 기저대역으로 동시에 변환하여 동기시킴으로써, 주파수 변환의 필요성이 없고 통화의 단절도 없는 소프트 핸드오프를 실현시키기 위한 주파수 동기 시스템 및 그 방법을 제공하고자 함.The present invention implements a receiving end of a mobile phone terminal in a wireless communication system such as a cellular mobile communication system, PCS, IMT-2000, etc., by simultaneously converting and synchronizing a plurality of frequency channels to baseband, thereby eliminating the need for frequency conversion. A frequency synchronization system and method for realizing soft handoff without disconnection of a call are provided.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 무선통신시스템에서 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 있어서, 핸드오프하고자 하는 채널의 제1 및 제2 국부발진주파수를 발생하기 위한 주파수 발생수단; 현재의 통화채널을 유지하기 위하여, 현재 채널의 무선주파수에 상기 제1 국부발진주파수를 혼합시켜 기저대역신호로 하향변환해 의사잡음코드에 동기화시키고, 하향변환된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 동기화수단; 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간에 현재의 통화채널을 유지하여 통화의 단절없는 핸드오프를 위해, 상기 무선주파수에 상기 제2 국부발진주파수를 혼합시켜 기저대역신호로 하향변환해 의사잡음코드에 동기화시키고, 동기화된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 가변 동기화수단; 및 상기 동기화수단 및 상기 가변 동기화수단에서 동기화된 기저대역신호들을 가산하여 복조단으로 출력하는 가산수단을 포함함.The present invention provides a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies in a wireless communication system, comprising: frequency generating means for generating first and second local oscillation frequencies of a channel to be handed off; In order to maintain the current call channel, the first local oscillation frequency is mixed with the radio frequency of the current channel, down-converted to a baseband signal, synchronized to a pseudo noise code, and amplified and outputted by a down-converted baseband signal. Way; In order to maintain the current communication channel between adjacent cells having different frequencies for handoff without disconnecting the call, the second local oscillation frequency is mixed with the radio frequency and down-converted to a baseband signal to be synchronized with a pseudo noise code. Variable synchronization means for amplifying and outputting the synchronized baseband signal; And adding means for adding baseband signals synchronized by the synchronization means and the variable synchronization means to output to the demodulation stage.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 무선통신시스템 등에 이용됨.The present invention is used in a wireless communication system.
Description
본 발명은 현재 사용중인 무선가입자망(WLL), 광대역무선가입자망(B-WLL), 무선주파수망(TRS), 이동전화망(Cellullar), 개인휴대통신망(PCS), 지능형교통망(ITS), 외국에서 사용중인 타 이동전화망, 현재 유럽방식과 북미방식으로 표준화가 추진되고 있는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication), UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 등과 같은 차세대 이동통신망 등을 포함하는 무선통신망에서 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식을 이용하는 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 이동전화 단말기의 수신단에서 복수의 주파수 채널을 기저대역으로 동시에 변환할 수 있는 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention is currently in use wireless subscriber network (WLL), broadband wireless subscriber network (B-WLL), radio frequency network (TRS), mobile telephone network (Cellullar), personal mobile communication network (PCS), intelligent transportation network (ITS), foreign countries Code division multiplexing in wireless communication networks including other mobile phone networks in use in next-generation mobile communication networks such as IMT-2000 (International Mobile Telecommunication) and Universal Mobile Telecommunication Service (UMTS) The present invention relates to a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies using a code division multiple access (CDMA) scheme, and more particularly, to a baseband of a plurality of frequency channels simultaneously at the receiving end of a mobile telephone terminal. A frequency synchronization system and method for handoff between adjacent cells having different frequencies that can be converted are provided.
일반적으로, CDMA 이동통신을 사용하는 셀룰러(cellular) 이동통신시스템에서, 이동국이 인접 셀(cell)로 채널 이동하는 과정을 핸드오프(hand off)라고 하는데, 이것은 같은 주파수를 사용하는 핸드오프와 다른 주파수를 사용하는 핸드오프가 있다.Generally, in a cellular mobile communication system using CDMA mobile communication, the process of channel shifting by a mobile station to an adjacent cell is called handoff, which is different from handoff using the same frequency. There is a handoff using frequency.
CDMA 방식을 사용하는 IS-95에서는 인접 셀의 경우에, 같은 주파수를 사용하되, 각각의 의사잡음(PN:Pseudo Noise) 시퀀스(sequense)의 옵셋(offset)을 다르게 하여 독립적인 핑거(finger)가 각각의 의사잡음 시퀀스를 추적하고, 이에 대한 동기를 획득하는 과정인 소프트 핸드오프를 통하여 단절없는 핸드오프를 수행한다.In the IS-95 using the CDMA scheme, the neighboring cells use the same frequency, but independent fingers are used by different offsets of the Pseudo Noise (PN) sequences. A seamless handoff is performed through soft handoff, which is a process of tracking each pseudonoise sequence and acquiring synchronization thereto.
도 1은 일반적인 이동전화의 단말기 수신 장치의 구성개략도로서, 하향변환기(110)와, 혼합기(120)와, 국부발진기(130)와, 저역통과필터(140)와, 복조부(150)로 구성된다.1 is a schematic diagram of a terminal receiving apparatus of a general mobile phone, and includes a down converter 110, a mixer 120, a local oscillator 130, a low pass filter 140, and a demodulator 150. do.
이와 같은 구조를 갖는 일반적인 이동전화 단말기의 수신 장치 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Referring to the operation of the receiver of a general mobile phone terminal having such a structure is as follows.
안테나로부터 수신된 고주파 신호는 하향변환기(110)를 통해 기저대역신호로 하향변환되는데, 이때 하향변환기(110)는 국부발진기(130)로부터 전달된 기존주파수를 혼합시켜 수신된 고주파신호를 기저대역신호로 하향변환시킨다. 이렇게 하향변환된 기저대역신호는 저역통과필터(140)를 통해 필터링되어 잡음이 제거된 후 복조부(150)로 전달된다.The high frequency signal received from the antenna is down-converted to the baseband signal through the down converter 110, wherein the down converter 110 mixes the existing high frequency signal received from the local oscillator 130 to the baseband signal. Downconvert to. The down-converted baseband signal is filtered through the low pass filter 140 to remove the noise and then transferred to the demodulator 150.
CDMA 이동통신은 의사난수를 사용하여 전달하고자 하는 신호를 난수화한다. 이때, 주어진 의사난수의 순서를 정확히 알고 있으면, 전달하고자 하는 신호를 정확히 추출해 낼 수 있다.CDMA mobile communication uses a random number to randomize a signal to be transmitted. At this time, if the order of the given pseudo random number is known correctly, the signal to be delivered can be extracted accurately.
셀룰러 망에서는 각각의 기지국이 서로 다른 의사난수를 사용하고 있기 때문에 현재 연결된 기지국과의 통신 정보는 이에 해당하는 의사난수를 적용하여 이를 추출하고, 다른 기지국의 신호는 이 의사난수에 의하여 잡음신호로만 해석된다. 이렇게 의사잡음 시퀀스를 정확히 동기시켰을 때에만 통신이 가능하다.Since each base station uses different pseudo random number in cellular network, communication information with currently connected base station is applied by extracting the corresponding pseudo random number, and signal of other base station is interpreted as noise signal only by this pseudo random number. do. Communication is possible only when the pseudo-noise sequence is correctly synchronized.
반면에, 이러한 동기의 일반적인 방법은 계속적으로 의사잡음 시퀀스 옵셋을 변경하여 최적 동기를 찾는 방법을 사용하기 때문에 동기를 위해서는 가능한 모든 옵셋을 적용하여야 하고, 이를 위해서는 기본적인 동작시간이 필요하다.On the other hand, since the general method of synchronization uses a method of finding the optimum synchronization by continuously changing the pseudonoise sequence offset, it is necessary to apply all possible offsets for synchronization, and this requires a basic operation time.
물론, 이러한 동기 알고리즘을 빠르게 하기 위하여, 별도의 하드웨어를 추가하여 복수의 의사잡음 시퀀스 옵셋 가정을 검증하는 방법 등을 사용하거나, 정합필터(matched filter)등을 구현하는 경우가 제안되고 있다. 그러나, 하드웨어가 필요이상으로 증가하거나, 특히 의사잡음 시퀀스가 긴 경우에 실용상의 문제점이 있다.Of course, in order to speed up the synchronization algorithm, a method of verifying a plurality of pseudonoise sequence offset assumptions by adding additional hardware, or implementing a matched filter has been proposed. However, there is a practical problem when the hardware is increased more than necessary or the pseudo noise sequence is long.
현재 IS-95에서는 인접 셀이 같은 주파수를 사용하고 있기 때문에, 모뎀의 입력에 있어서 현재 통화가 연결된 셀뿐만 아니라 인접 셀의 정보도 함께 입력되고 있다. CDMA 모뎀을 구성하는 써처(searcher)와 핑거(finger)는 독립적으로 이러한 신호를 추적하여 신호를 복조하고 있다. 이 경우에는 신호의 단절 없이도 계속적으로 입력신호를 처리할 수 있고 동기에 충분한 시간을 가질 수 있어 동기에 걸리는시간이 길어진다고 해도 실용상 나타나는 문제점은 거의 없다.In the current IS-95, since neighboring cells use the same frequency, information on neighboring cells as well as the cell to which the current call is connected are input at the modem input. The searcher and the fingers that make up the CDMA modem independently track and demodulate these signals. In this case, it is possible to continuously process the input signal without disconnection of the signal and have enough time for synchronization, so that even if the time taken for synchronization is long, there are almost no problems in practical use.
도 2a는 종래의 이동전화 단말기의 무선 주파수 수신처리 과정에 대한 설명도이고, 도 2b는 종래의 이동전화 단말기의 기저대역 신호처리 과정에 대한 설명도이다.2A is an explanatory diagram of a radio frequency reception process of a conventional mobile phone terminal, and FIG. 2B is an explanatory diagram of a baseband signal processing process of a conventional mobile phone terminal.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a의 중심 주파수 f1과 f2를 갖는 입력 신호 s1, s2는 도 2b에 도시된 바와 같이 기저대역 신호로 변환되는데, 신호 s1'의 중심 주파수가 f1이 되고 국부발진기(LO)의 중심 주파수도 f1이 되기 때문에 신호 s1'은 기저대역 신호로 변환된다.If Figures 2a and FIG. 2b, is converted into a baseband signal as shown in the center frequency of the Figure 2a f 1 and the input signals s 1, it s 2 is a 2b having a f 2, the center frequency of the signal s 1 ' Becomes f 1 and the center frequency of the local oscillator LO also becomes f 1 , so the signal s 1 ′ is converted to a baseband signal.
또한, 신호 s2'가 f2-f1의 중심주파수를 갖는 신호로 변환되면 기저대역 신호는 저역통과필터를 거치게 되어 통과대역 밖의 신호 s2'를 필터링시키고 원래의 신호 s1'만을 남게 한다.In addition, when signal s 2 'is converted to a signal having a center frequency of f 2 -f 1 , the baseband signal passes through a low pass filter, filtering out the signal s 2 ' out of the passband and leaving only the original signal s 1 ′. .
즉, 핸드오프하고자 하는 셀의 중심 주파수가 같은 값을 가지고 있으면 현재의 셀과 핸드오프하고자 하는 셀의 신호가 중첩되어 모뎀으로 전달되고, 주파수가 다른 값을 가지고 있으면 이 신호는 모뎀으로 전달되지 않는다. 이러한 경우에 핸드오프를 수행하기 위해서는 현재의 국부발진기(LO)를 f1에서 f2로 변경하고 다시 동기를 찾는 과정을 수행하여야 한다.That is, if the center frequency of the cell to be handed off has the same value, the signal of the current cell and the cell to be handed off overlaps and is transmitted to the modem. If the frequency has a different value, the signal is not transmitted to the modem. . In this case, in order to perform the handoff, the process of changing the current local oscillator LO from f 1 to f 2 and searching for synchronization again must be performed.
따라서, 주파수 합성기의 주파수를 변경하고자 할 때는 주파수 합성기가 새로운 주파수로 락킹(locking)할 수 있도록 일정한 시간이 소요되게 한다. 이 경우주파수 합성기의 시간에 따른 출력 주파수는 도 3에 도시된 바와 같은 특성을 가진다.Therefore, when changing the frequency of the frequency synthesizer, it takes a certain time for the frequency synthesizer to lock to a new frequency. In this case, the output frequency according to the time of the frequency synthesizer has a characteristic as shown in FIG.
이러한 도 3은 종래의 이동전화 단말기의 주파수 합성에 이용되는 국부발진주파수 변환에 대한 특성도이다.3 is a characteristic diagram of local oscillation frequency conversion used for frequency synthesis of a conventional mobile telephone terminal.
즉, f1에서 f2로 변화하여 안정화 되는데 약 t1이라는 시간이 소요되고, 마찬가지로 f2에서 f1으로 변화하는 데에는 약 t2의 시간이 소요된다. 빠른 락킹(locking)시간과 낮은 주파수 값을 갖는 주파수 합성기는 그 루프 필터나 전압제어발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)의 극성을 다르게 설정하여야 한다. 빠른 시간 내에 주파수 천이를 할 수 있는 주파수 합성기는 설계를 하는 것이 쉽지 않으므로 어느 정도의 천이 시간도 할당하여야 한다.That is, it takes about t 1 to stabilize by changing from f 1 to f 2 , and it takes about t 2 to change from f 2 to f 1 . Frequency synthesizers with fast locking times and low frequency values must set the polarity of their loop filter or voltage controlled oscillator (VCO) differently. Frequency synthesizers that can make frequency transitions in a short time are not easy to design, so they must be allocated some amount of transition time.
반면에, 이 시간이 길 경우에는 원래의 채널에 동기하고 있는 신호가 동기 신호를 상실하게 되므로 통화 단절의 확률이 증가하게 된다.On the other hand, when this time is long, the probability of disconnection increases because a signal synchronized to the original channel loses the synchronization signal.
만약에, 인접 셀이 각기 다른 주파수를 사용하여 현재의 주파수로 핸드오프가 불가능할 경우에는 다시 핸드오프할 주파수를 검색하여 이에 대한 동기를 수행하여야 한다. 왜냐하면, 단말기의 국부발진주파수를 다시 원하는 바의 주파수로 변화시키고 원하는 신호를 검색하여 이에 따른 동기를 다시 설정하는 것은 같은 주파수를 사용하는 경우에 비하여 핸드오프에 걸리는 시간이 크게 증가하기 때문이다.If the neighboring cell cannot use the different frequency to handoff to the current frequency, the neighboring cell should search for the frequency to be handed off and perform synchronization with it. This is because changing the local oscillation frequency of the terminal back to the desired frequency and searching for the desired signal and resetting the synchronization according to this is because the time taken for handoff is greatly increased compared to the case of using the same frequency.
이때, 이 시간이 필요 이상으로 증가하게 되면 현재 통화가 연결된 채널의 의사잡음 시퀀스 옵셋 등을 상실할 가능성이 있으므로 큰 어려움이 있다. 복수개의주파수를 동시에 복조할 수 있도록 하드웨어를 병렬 연결하면 이러한 문제를 해결할 수 있으나 원하는 주파수 채널의 개수만큼 하드웨어가 필요하기 때문에 소모전력이 적은 단말기와 최소한의 하드웨어를 사용해서 실용적으로 구현하기는 적합하지 않다.At this time, if this time increases more than necessary, there is a possibility that the pseudo noise sequence offset of the channel to which the current call is connected may be lost. This problem can be solved by connecting hardware in parallel so that multiple frequencies can be demodulated at the same time. However, since hardware is needed as many as desired frequency channels, it is not suitable for practical use using low power consumption terminal and minimum hardware. not.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 주파수 변환 및 합성장치를 이용한 이동전화 단말기의 채널을 다른 채널로 핸드오프 하려면 다른 채널로 중심주파수를 이동하여 동기를 실현시켜야 했는데 이 결과 기존의 통화 채널과의 연결이 끊어지고 다른 채널로 동기를 다시 실현시키려해도 통화품질이 저하되는 문제점이 있었다.Therefore, in order to hand off a channel of a mobile telephone terminal using a conventional frequency conversion and synthesis device as described above to another channel, it is necessary to realize the synchronization by moving the center frequency to another channel. There was a problem that the call quality was deteriorated even though it was disconnected and attempted to realize synchronization with another channel.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 셀룰러 이동통신시스템, PCS, IMT-2000 등과 같은 무선통신시스템에서 이동전화 단말기의 수신단을 구현함에 있어, 복수의 주파수 채널을 기저대역으로 동시에 변환하여 동기시킴으로써, 주파수 변환의 필요성이 없고 통화의 단절도 없는 소프트 핸드오프를 실현시키기 위한 주파수 동기 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in implementing a receiving end of a mobile telephone terminal in a wireless communication system such as a cellular mobile communication system, PCS, IMT-2000, a plurality of frequency channels as a baseband It is an object of the present invention to provide a frequency synchronization system and a method for realizing a soft handoff without the need for frequency conversion and by disconnection by synchronizing simultaneously.
도 1은 일반적인 이동전화의 단말기 수신장치의 구성개략도.1 is a configuration diagram of a terminal receiver of a general mobile telephone.
도 2a는 종래의 이동전화 단말기의 무선 주파수 수신처리 과정에 대한 설명도.2A is an explanatory diagram of a radio frequency reception process of a conventional mobile telephone terminal.
도 2b는 종래의 이동전화 단말기의 기저대역 신호처리 과정에 대한 설명도.2B is an explanatory diagram for a baseband signal processing procedure of a conventional mobile telephone terminal.
도 3은 종래의 이동전화 단말기의 주파수 합성에 이용되는 국부발진주파수의 변환에 대한 특성도.3 is a characteristic diagram for conversion of local oscillation frequency used for frequency synthesis of a conventional mobile telephone terminal.
도 4는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 설명도.4 is an explanatory diagram of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 일실시예 구성도.5 is a diagram illustrating an embodiment of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 6는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 다른 실시예 구성도.6 is another embodiment configuration diagram of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 출력특성도.7A and 7B are diagrams illustrating output characteristics of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
510 ,540, 610, 620: 국부발진주파수 발생부510, 540, 610, 620: Local oscillation frequency generator
520, 550, 690 : 하향변환기520, 550, 690: downconverter
530, 560, 640, 660, 670 : 증폭기530, 560, 640, 660, 670: Amplifier
670, 680 ; 가산기670, 680; adder
630, 650 : 승산기630, 650: multiplier
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신시스템에서 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 있어서, 핸드오프하고자 하는 채널의 제1 및 제2 국부발진주파수를 발생하기 위한 주파수 발생수단;현재의 통화채널을 유지하기 위하여, 현재 채널의 무선주파수에 상기 제1 국부발진주파수를 혼합시켜 기저대역신호로 하향변환해 의사잡음코드에 동기화시키고, 하향변환된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 동기화수단; 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간에 현재의 통화채널을 유지하여 통화의 단절없는 핸드오프를 위해, 상기 무선주파수에 상기 제2 국부발진주파수를 혼합시켜 기저대역신호로 하향변환해 의사잡음코드에 동기화시키고, 동기화된 기저대역신호를 증폭시켜 출력하는 가변 동기화수단; 및 상기 동기화수단 및 상기 가변 동기화수단에서 동기화된 기저대역신호들을 가산하여 복조단으로 출력하는 가산수단을 포함한다.The present invention for achieving the above object, in a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies in a wireless communication system, for generating the first and second local oscillation frequency of the channel to be handed off A frequency generating means; in order to maintain a current communication channel, the first local oscillation frequency is mixed with a radio frequency of a current channel, down-converted to a baseband signal, synchronized to a pseudo noise code, and amplified down-converted baseband signal Synchronizing means for outputting; In order to maintain the current communication channel between adjacent cells having different frequencies for handoff without disconnecting the call, the second local oscillation frequency is mixed with the radio frequency and down-converted to a baseband signal to be synchronized with a pseudo noise code. Variable synchronization means for amplifying and outputting the synchronized baseband signal; And adding means for adding baseband signals synchronized by the synchronization means and the variable synchronization means to output to the demodulation stage.
또한, 본 발명은, 무선통신시스템에서 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 있어서, 핸드오프하고자 하는 채널의 제1 내지 제4 국부발진주파수를 발생하기 위한 주파수 발생수단; 상기 제1 국부발진주파수를 증폭하기 위한 증폭수단; 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간에 현재의 통화채널을 유지하여 통화의 단절없는 핸드오프를 위해, 상기 제1 및 제3 국부발진주파수를 혼합하고, 혼합된 주파수를 증폭시켜 출력하는 제1 주파수 혼합수단; 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간에 현재의 통화채널을 유지하여 통화의 단절없는 핸드오프를 위해, 상기 제2 및 제4 국부발진주파수를 혼합하고, 혼합된 주파수를 증폭시켜 출력하는 제2 주파수 혼합수단; 상기 제1 및 제2 주파수 혼합수단으로부터 출력된 주파수들과 상기 증폭수단을 통해 증폭된 주파수를 가산하기 위한 가산수단; 및 상기 가산수단으로부터 전달된 주파수와 상기 기지국으로부터 수신된 복수의 무선주파수를 혼합하여 기저대역신호로 하향변환해 의사잡음코드에 동기화시키기 위한 동기화수단을 포함한다.In addition, the present invention provides a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies in a wireless communication system, comprising: frequency generating means for generating first to fourth local oscillation frequencies of a channel to be handed off; Amplifying means for amplifying the first local oscillation frequency; First frequency mixing means for mixing the first and third local oscillation frequencies, amplifying and outputting the mixed frequencies for handoff without interruption of a call by maintaining a current call channel between adjacent cells having different frequencies. ; Second frequency mixing means for mixing the second and fourth local oscillation frequencies, amplifying the mixed frequencies, and outputting the same to maintain a current communication channel between adjacent cells having different frequencies for handoff without disconnection; ; Adding means for adding frequencies output from said first and second frequency mixing means and frequencies amplified by said amplifying means; And synchronizing means for mixing the frequency transmitted from the adding means and a plurality of radio frequencies received from the base station, down converting the baseband signal into a baseband signal, and synchronizing the pseudo noise code.
또한, 본 발명은, 무선통신시스템에 적용되는 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 방법에 있어서, 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간에 현재의 통화채널을 유지하여 통화의 단절없는 핸드오프를 위해, 핸드오프하고자 하는 채널의 국부발진주파수를 발생하는 제 1 단계; 현재 채널의 무선주파수에 상기 국부발진주파수를 혼합하는 제 2 단계; 및 상기 혼합된 동일 채널의 주파수를 기저대역신호로 하향변환하여 의사잡음코드에 동기화시키는 제 3 단계를 포함한다.In addition, the present invention, in the frequency synchronization method for handoff between adjacent cells having different frequencies applied to the wireless communication system, the hand without disconnection of the call by maintaining the current communication channel between adjacent cells having different frequencies A first step of generating a local oscillation frequency of a channel to be handed off for off; A second step of mixing the local oscillation frequency with a radio frequency of a current channel; And a third step of downconverting the mixed frequency of the same channel into a baseband signal and synchronizing to a pseudo noise code.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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 4는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 설명도이다.4 is an explanatory diagram of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 핸드오프하고자 하는 채널의 신호 주파수를 입력 신호와 함께 혼합하여 이 신호를 동기시키고자 하기 위한 것이다. 이때, 핸드오프하고자 하는 신호대역의 신호가 모뎀으로 함께 입력되므로 이들의 의사잡음 시퀀스의 옵셋이 다른 경우에는 마치 인접 채널을 동일 채널로 인식하게 된다.As shown in Fig. 4, the present invention is intended to synchronize this signal by mixing the signal frequency of the channel to be handed off with the input signal. At this time, since signals of the signal band to be handed off are input together with the modem, when the offsets of the pseudo noise sequences are different, the adjacent channels are recognized as the same channel.
국부발진주파수1(LO frequency1)을 도 3의 f1이라 하고 국부발진주파수2(LO frequency2)를 도 3의 f2라고 하면 f1을 갖는 LO1과 함께 f2를 갖는 LO2를 혼합하여하향변환기에 공급한다. 따라서, 저역통과필터를 거친 기저대역 신호의 파형 v(Base Band)는 아래의 [수학식 1]과 같다.If the local oscillation frequency 1 (LO frequency1) is called f 1 of FIG. 3 and the local oscillation frequency 2 (LO frequency2) is f 2 of FIG. 3, LO1 having f 1 and LO2 having f 2 are mixed to the down converter. Supply. Accordingly, the waveform v of the baseband signal passed through the low pass filter is expressed by Equation 1 below.
여기서, 두 신호의 시간에 따른 혼합비는 도 4에 도시된 바와 같이, t3시점까지는 LO1과 t4시점까지는 LO2를 점차 증가시켜서 혼합하고, t5시점부터 점차적으로 LO1의 크기를 감소시켜서 t6시점에서는 0으로 만든다. t3에서부터는 모뎀을 입력하여 s2신호와 혼합하여 입력되고, 모뎀은 현재의 신호에 추가적으로 새로 입력된 신호로부터 동기를 획득하도록 신호처리를 수행한다. 이 경우에는 인접 채널의 동기를 완전히 획득하고나서 핸드오프가 되므로 서로 다른 주파수 채널이라도 소프트 핸드오프가 이루어질 수 있게 된다.Here, by, t 3 gradually away from LO1 and t 4, mixed by gradually increasing the LO2, and up to the time t 5 the time point reduces the size of the LO1, as illustrated in the fourth mixing ratio is also in accordance with the time of the two signals t 6 Make it zero at this point. From t 3 , the modem is input and mixed with the s 2 signal. The modem performs signal processing to acquire synchronization from a newly input signal in addition to the current signal. In this case, since the handoff is performed after the synchronization of the adjacent channel is completely acquired, the soft handoff can be performed even on different frequency channels.
이와 같이, 국부발진주파수(LO1, LO2)를 혼합하는 경우를 살펴보면, 국부발진주파수 합성기의 변경만으로도 구현이 가능하므로 다른 여타 부품, 즉 듀플렉서, LNA(Local Numbering Area), AGC(Automatic Gain Control), 필터, 모뎀 등 하드웨어를 추가로 변경하지 않아도 소프트 핸드오프를 구현할 수 있수 있다.As described above, when the local oscillation frequencies (LO1 and LO2) are mixed, other local components such as duplexers, LNA (Local Numbering Area), AGC (Automatic Gain Control), Soft handoff can be achieved without any additional hardware changes, such as filters and modems.
이러한 회로의 구체적인 구현예는 도 5 및 도 6과 같다.Specific embodiments of such a circuit are shown in FIGS. 5 and 6.
도 5는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 일실시예 구성도이다.5 is a configuration diagram of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템은, 제1 국부발진주파수를 발생하기 위한 국부발진주파수 발생부(510)와, 무선주파수와 제1 국부발진주파수를 혼합하여 무선주파수 신호를 기저대역신호로 하향변환하기 위한 하향변환기(520)와, 하향변환기(520)에 의해 하향변환된 기저대역신호를 증폭하기 위한 증폭기(530)와, 제2 국부발진주파수를 발생하기 위한 국부발진주파수 발생부(540)와, 무선주파수와 제2 국부발진주파수를 혼합하여 무선주파수 신호를 기저대역신호로 하향변환하기 위한 하향변환기(550)와, 하향변환기(550)에 의해 하향변환된 기저대역신호를 증폭하기 위한 증폭기(560)와, 증폭기(530,560)에 의해 증폭된 기저대역신호들을 가산하기 위한 가산기(570)를 구비한다.As shown in FIG. 5, the frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention includes a first local oscillation frequency. Local oscillation frequency generating unit 510 for generating a radio frequency and the first local oscillation frequency And a down converter 520 for downconverting the radio frequency signal to a baseband signal, an amplifier 530 for amplifying the baseband signal downconverted by the downconverter 520, and a second local oscillation frequency. Local oscillation frequency generator 540 for generating a, and the radio frequency and the second local oscillation frequency And a down converter 550 for downconverting the radio frequency signal into a baseband signal, an amplifier 560 for amplifying the baseband signal downconverted by the down converter 550, and amplifiers 530 and 560. And an adder 570 for adding baseband signals amplified by the same.
먼저, 하향변환기(520)는 기지국으로부터 수신된 무선주파수 신호와 국부발진주파수 발생부(510)로부터 전달된 제1 국부발진주파수를 혼합하여 기저대역신호로 하향변환되고, 이어 하향변환된 기저대역신호는 증폭기(530)에 의해서 증폭된다.First, the down converter 520 is a radio frequency signal received from the base station and the first local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 510 And are down-converted to the baseband signal, and then the down-converted baseband signal is amplified by the amplifier 530.
마찬가지로, 하향변환기(550)도 기지국으로부터 수신된 무선주파수 신호와 국부발진주파수 발생부(540)로부터 전달된 제2 국부발진주파수를 혼합하여 기저대역신호로 하향변환되고, 이어 하향변환된 기저대역신호는 증폭기(560)에 의해서 증폭된다.Similarly, the downconverter 550 also receives the radio frequency signal received from the base station and the second local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 540. Are down-converted to the baseband signal by mixing, and then the down-converted baseband signal is amplified by the amplifier 560.
이와 같이, 증폭기(530,560)로부터 전달된 기저대역신호들은 가산기(570)를 통해 출력된다.As such, the baseband signals transmitted from the amplifiers 530 and 560 are output through the adder 570.
이상에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 인접 셀을 위한 주파수 동기 시스템은, 2개의 국부발진주파수 발생부(610,620)와, 2개의 승산기(630,650)가 공통의 입력 신호를 각각 f1과 f2의 LO를 사용하여 기저대역으로 신호를 변환한다. 이때, 핸드오프를 하지 않을 경우에는 단지 하나의 국부발진주파수 발생부와 승산기를 사용하기 때문에 전력 증가는 거의 없다. 추가되는 하드웨어를 보다 적게 하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.As described above, in the frequency synchronization system for different adjacent cells according to an embodiment of the present invention, two local oscillation frequency generators 610 and 620 and two multipliers 630 and 650 respectively share a common input signal. Convert the signal to baseband using the LOs of 1 and f 2 . In this case, when the handoff is not performed, there is almost no increase in power since only one local oscillation frequency generator and a multiplier are used. Here's how to make less hardware added:
도 6는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 다른 실시예 구성도이다.6 is a diagram illustrating another embodiment of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템은, 제3 국부발진주파수및 제4 국부발진주파수를 발생하기 위한 국부발진주파수 발생부(610)와, 제5 국부발진주파수및 제6 국부발진주파수를 발생하기 위한 국부발진주파수 발생부(620)와, 제3 국부발진주파수및 제5 국부발진주파수를 승산하기 위한 승산기(630)와, 승산기(630)에 의해승산된 주파수를 증폭하기 위한 증폭기(640)와, 제4 국부발진주파수및 제6 국부발진주파수를 승산하기 위한 승산기(650)와, 승산기(650)에 의해 승산된 주파수를 증폭하기 위한 증폭기(660)와, 제3 국부발진주파수를 증폭하기 위한 증폭기(670)와, 증폭기(640,660)를 통해 증폭된 주파수들과 증폭기(670)를 통해 증폭된 주파수를 가산하기 위한 가산기(680)와, 가산기(680)로부터 전달된 주파수와 기지국으로부터 수신된 무선주파수 신호를 혼합하여 혼합한 무선주파수 신호를 기저대역 신호로 하향변환 하기 위한 하향변환기(690)를 구비한다.As shown in FIG. 6, the frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention includes a third local oscillation frequency. And fourth local oscillation frequency Local oscillation frequency generator 610 and a fifth local oscillation frequency for generating a And sixth local oscillation frequency Local oscillation frequency generator 620 and a third local oscillation frequency for generating a And fifth local oscillation frequency A multiplier 630 for multiplying, an amplifier 640 for amplifying a frequency multiplied by multiplier 630, and a fourth local oscillation frequency; And sixth local oscillation frequency A multiplier 650 for multiplying, an amplifier 660 for amplifying a frequency multiplied by multiplier 650, and a third local oscillation frequency; An amplifier 670 for amplifying a signal, an adder 680 for adding frequencies amplified through the amplifiers 640 and 660 and a frequency amplified through the amplifier 670, a frequency and a base station transmitted from the adder 680. And a down converter 690 for down-converting the mixed radio frequency signal into a baseband signal by mixing the radio frequency signals received from the baseband signal.
먼저, 국부발진주파수 발생부(610)로부터 전달된 제3 국부발진주파수와 국부발진주파수 발생부(620)로부터 전달된 제5 국부발진주파수를 승산기(630)로 전달하고, 이어 승산기(630)에 의해 승산된 주파수는 증폭기(640)를 통해 증폭된다.First, the third local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 610 And the fifth local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 620. Is transmitted to the multiplier 630, and the frequency multiplied by the multiplier 630 is amplified by the amplifier 640.
마찬가지로, 국부발진주파수 발생부(610)로부터 전달된 제4 국부발진주파수와 국부발진주파수 발생부(620)로부터 전달된 제6 국부발진주파수도 승산기(650)를 통해 승산하고 승산기(650)에 의해 승산된 주파수는 증폭기(660)를 통해 증폭된다.Similarly, the fourth local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 610 And the sixth local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 620. The frequency multiplied by the degree multiplier 650 and multiplied by the multiplier 650 is amplified by the amplifier 660.
이때, 국부발진주파수 발생부(610)로부터 전달된 제3 국부발진주파수는 증폭기(670)를 통해 증폭된다.At this time, the third local oscillation frequency transmitted from the local oscillation frequency generator 610. Is amplified by amplifier 670.
이어서, 증폭기(640,660,670)로부터 전달된 주파수들은 가산기(680)를 통해 가산되어 하향변환기(690)로 전달된다.The frequencies delivered from amplifiers 640, 660 and 670 are then added via adder 680 and passed to downconverter 690.
여기서, 하향변환기(690)는 가산기(680)로부터 전달된 주파수들과 기지국으로부터 수신된 무선주파수 신호를 혼합하여 혼합된 신호를 기저대역신호로 하향변환한다.Here, the downconverter 690 mixes the frequencies transmitted from the adder 680 and the radio frequency signal received from the base station to downconvert the mixed signal into a baseband signal.
한편, 추가되는 하드웨어를 보다 작게 하는 방법으로, 도 6과 같이 주파수 합성기는 LO 신호를 단일 주파수로 합성하는 것이 아닌 2개의 주파수를 합성하는 형태로 구성한다.On the other hand, as a method of making the added hardware smaller, as shown in FIG. 6, the frequency synthesizer is configured to synthesize two frequencies rather than to synthesize the LO signal into a single frequency.
이러한 경우, 국부발진주파수 발생부(610)는 전압제어발진기와 하나로 구성되고, 각각의 위상이 90도 만큼 차이가 나도록하여 I(동상) 및 Q(직교) 위상이 LO 출력을 기본으로 한다. 또한, 이에 원하는 주파수 차이를으로 하여 추가의 국부발진주파수 발생부(620)를 사용하여 출력에 w1과 w2의 두 주파수를 함께 발생시킨다.In this case, the local oscillation frequency generator 610 is composed of a voltage-controlled oscillator in one unit, and the phases of the I (phase) and Q (quadrature) phases are based on the LO output so that the phases differ by 90 degrees. In addition, the desired frequency difference By using the additional local oscillation frequency generator 620 generates two frequencies of w 1 and w 2 together at the output.
일반적인 변조에서 나타나는 상측대역(upper side band) 신호성분과 하측대역(lower side band) 신호성분은 I 및 Q 신호의 위상에 따라 한가지만 나타나게 된다. 도 6에서 두 주파수 합성기의 출력인와의 두 출력에 각각와를 곱하여 이를 합하면, 출력신호는 다음의 [수학식2]와 같다.The upper side band signal and lower side band signal components appearing in general modulation appear only depending on the phase of the I and Q signals. In Figure 6 is the output of the two frequency synthesizer Wow On each of the two outputs of Wow Multiplying and sum this, the output signal is as shown in [Equation 2].
이러한 경우에는, 국부발진주파수 발생부(620)가 주파수 합성기로 구성할 수 있는 낮은 주파수인 채널간의 차이만을 발생시키게 되므로 국부발진주파수 발생부(610)와 같은 복잡한 주파수 합성기를 사용할 필요없이 DDS(Direct Digital Synthesis) 등과 같은 방법을 사용한다.In this case, the difference between the low frequency channels that the local oscillation frequency generator 620 can configure as a frequency synthesizer. Since it generates only, a method such as DDS (Direct Digital Synthesis) is used without the need for using a complex frequency synthesizer such as the local oscillation frequency generator 610.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 서로 다른 주파수를 갖는 인접 셀간의 핸드오프를 위한 주파수 동기 시스템에 대한 출력특성도이다.7A and 7B are diagrams illustrating output characteristics of a frequency synchronization system for handoff between adjacent cells having different frequencies according to the present invention.
도 7a 및 도 7b는 도 5와 도 6에서 제안된 방법을 사용하여 무선주파수대의 신호가 기저대역 신호로 변환되는 과정을 도시하였다. 이 경우 두 주파수 성분 s1과 s2는 각각 s1'', s2''로 변환된다. s1''은 도 2a 및 도 2b에서의 s1'과 동일하지만, s2''는 도 2a 및 도 2b와는 달리 기저대역 내의 신호로 변환된다.7A and 7B illustrate a process of converting a signal of a radio frequency band into a baseband signal using the method proposed in FIGS. 5 and 6. In this case, the two frequency components s 1 and s 2 are converted into s 1 '' and s 2 '', respectively. s 1 ″ is the same as s 1 ′ in FIGS. 2A and 2B, but s 2 ″ is converted to a signal in baseband unlike FIGS. 2A and 2B.
이렇게, 신호가 혼합되면 모뎀은 원래의 신호에 비하여 보다 많은 잡음 신호를 검출하게 한다. 원래의 통화 채널과 연결을 유지하기 위해서는 혼합되는 신호의 크기를 적절하게 조절하면서, 인접 셀의 신호를 검출하고 동기시키는 것이 필요하다.In this way, the mixed signal allows the modem to detect more noise signals than the original signal. In order to maintain the connection with the original call channel, it is necessary to detect and synchronize the signals of the adjacent cells while appropriately adjusting the size of the mixed signals.
따라서, 혼합비는 도 5에서와 같이 증폭기의 증폭비율 (A와 B를 조절)로 조절한다. 실제의 구현에서는 별도의 증폭기를 사용하기 보다는 하향변환기에서 이득을 조절하는 방법을 사용하고, 가산기로 전류출력 단자를 그대로 연결하는 방법을 사용한다.Therefore, the mixing ratio is adjusted by the amplification ratio (adjusting A and B) of the amplifier as shown in FIG. In the actual implementation, rather than using a separate amplifier, the method of adjusting the gain in the downconverter is used, and the method of connecting the current output terminal with an adder as it is.
상기 도 6에서와 마찬가지로, 주파수 합성기의 진폭을 증폭기(A, B)로 이득을 조정하고, 이를 통하여 s1과 s2의 혼합비율을 결정한다.As in FIG. 6, the gain of the frequency synthesizer is adjusted by the amplifiers A and B, and the mixing ratio of s 1 and s 2 is determined.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 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 embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, 첫째 주파수간 핸드오프 방식으로 현재 운용되고 있는 DS(Direct Sequence) CDMA 이동통신 규격인 IS-95 시스템에서, 다른 주파수로의 핸드오프로 구현될 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, in the IS-95 system of the DS (Direct Sequence) CDMA mobile communication standard currently operating in the first inter-frequency handoff method, there is an effect that can be implemented by handoff to another frequency.
둘째, 주파수 합성기가 빠른 시간에 핸드오프 하고자 하는 곳으로 중심주파수를 이동시킬 필요가 없으므로 단말기의 주파수 합성기 구조가 단순해지는 효과가 있다.Second, since the frequency synthesizer does not need to move the center frequency to the place where the handoff is to be handed off in a short time, the structure of the frequency synthesizer of the terminal is simplified.
셋째, 주파수간 핸드오프 기능이 내장된 단말기는 주파수를 변환해야하는 하드(Hard) 핸드오프시에도 통화단절이 최소화되는 효과가 있다.Third, the terminal with the built-in inter-frequency handoff function has the effect of minimizing the call disconnection even during a hard handoff that requires frequency conversion.
마지막으로, 주파수간 핸드오프를 요구하여 고속의 데이터 통신을 가능하게 하는 IMT-2000 시스템에, 최소한의 하드웨어만을 사용해 주파수간 핸드오프를 고성능, 고품질의 단말기로 만들 수 있는 효과가 있다.Finally, the IMT-2000 system, which requires high frequency data communication by requiring inter-frequency handoff, has the effect of making inter-frequency handoff into a high performance and high quality terminal using minimal hardware.
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