KR100340260B1 - Ｔｄｄ ｗ-ｃｄｍａ 시스템에서 코드위치 변조를 이용한 고속 셀탐색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TDD 모드로 동작하는 광대역 부호분할 다중접속 방식에 있어서 코드위치 변조를 이용한 순방향 링크의 동기 채널구조를 제안하고 이에 대한 이동국의 셀 탐색 방법을 제안한다. 종래의 TDD W-CDMA의 경우 순방향 링크에 2개의 동기채널을 두어 이동국이 이 2개의 채널을 이용하여 현재 이동국이 위치한 기지국 신호의 긴 코드 그룹정보 및 프레임 동기를 획득한다. 이에 반해 본 발명의 코드위치 변조방식은 한개의 동기채널만으로 이동국이 긴 코드 그룹정보 및 프레임 동기정보를 획득하도록 하는 방법이다. 본 발명의 가장 큰 장점은 셀 탐색 1단계와 2단계에서 본 발명의 이동국은 동일한 동기채널을 이용하기 때문에 각각 서로다른 동기채널을 이용하는 기존 방식에 비해 3dB 이득이 있는 것이다. 이것은 본 발명으로 인해 순방향 시스템의 순방향 링크의 용량증대의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 이동국의 셀 탐색시간이 적어지기 때문에 이동국의 전력소비량을 매우 줄일 수 있다.

Description

ＴＤＤ Ｗ-ＣＤＭＡ 시스템에서 코드위치 변조를 이용한 고속 셀탐색방법{ METHOD OF HIGH-SPEED CELL SEARCHING USING THE CODE POSITION MODULATION FOR A TDD WIDEBAND-CDMA SYSTEM }

본 발명은 TDD모드로 동작하는 광대역 부호분할 다중접속(이하 'W-CDMA'라함)방식에 있어서 순방향 링크의 동기채널 구조를 제안하고 제안된 동기채널 구조를 이용해 이동국으로 하여금 기지국 수신신호에 대해 동기를 획득하게 하는 고속 셀 탐색방법을 제안하고자 하는 것이다.

일반적으로 IMT-2000 무선전송 기술의 하나로 제안된 TDD W-CDMA방식은 시스템내 모든 기지국이 동기를 맞추어 동작하는 기지국 동기방식이다. TDD W-CDMA방식은 현재 상용화중 인 IS-95 CDMA 방식처럼 한 개의 코드 시퀀스의 절대시간에 대한 위상차를 이용해 각 기지국을 구별하는 대신 각 기지국에서 사용되는 순방향 링크에 서로 다른 코드를 할당함으로써 기지국을 구별한다.

종래의 TDD W-CDMA방식에서는 기지국을 구별하기 위해 128개의 확산 코드를 정의한다. 즉, 시스템의 각 기지국이 사용하는 순방향 링크의 확산코드는 128개 중의 하나이다.

이와같은 종래의 TDD W-CDMA에서는 초기 호 설정시 이동국의 셀 탐색시간을 줄이기 위해 기존 방식은 순방향 링크에서 2개의 동기채널을 사용한다. TDD W-CDMA 방식을 위한 종래의 프레임 구조 및 동기채널 구조의 일례가 도 1에 도시되었다.

즉, TDD W-CDMA에서 1 프레임은 15개의 슬롯으로 구성되어 있으며 이중 동기채널이 존재하는 슬롯은 1개(혹은 2개)로 제한된다. 이것은 동기채널이 순방향링크에서만 존재하기 때문에 트래픽 채널에 대한 순방향 링크와 역방향 링크의 비 대칭적인 채널 자원할당(Channel resource allocation)을 보다 유연하게 하기 위해서이다.

도 1에 도시된 바와같이 TDD W-CDMA 순방향 동기채널은 1차 동기채널 코드 시퀀스 Cp와 2차 동기채널 코드 시퀀스 Cs로 구성되어 있다. 여기서 상기 1차 동기채널은 프레임의 시작위치를 찾는데 이용되며, 상기 2차 동기채널은 현 기지국이 사용하는 긴 코드가 속한 그룹을 찾는데 사용된다.

또한, 상기 1차 동기채널은 변조되지 않은 256 칩 길이를 갖는 2진코드로 구성되어 있으며 시스템의 모든 기지국은 1차 동기채널 코드로 동일한 코드를 사용한다. 그리고 상기 2차 동기채널은 256칩 길이를 갖는 무변조 2진 직교코드의 L개의 코드시퀀스로 이루어져 있고, L개의 시퀀스 각각은 1차동기채널 코드와 T_tap만큼 이격되어 있다. 또한, 각각의 2차동기 채널 코드는 M개의 원소로 이루어진 2진 직교코드 집합으로부터 선택된다.

여기서 2차동기 채널의 길이 L인 코드 시퀀스는 현기지국이 사용하고 있는 긴 코드(long scrambling code)가 속한 코드그룹을 나타낸다. 즉, 시스템에서는 총 128개의 서로다른 긴 코드가 존재하고, 이것을 32개의 긴 코드 그룹으로 나누는데 각각의 그룹은 2차 동기채널의 시퀀스에 의해서 구별된다.

그러므로 시스템에서는 32개의 서로다른 2차동기 채널 시퀀스가 존재한다. 2차동기 채널 시퀀스는 알파벳 크기가 M이고 길이가 L인 일종의 도약코드로서 Reed-Solomon코드를 사용한다.

상기와 같이 만들어진 2차 동기채널의 32개의 가능한 시퀀스들은 cyclic shift에 대해서 유일하다. 즉, 코드시퀀스 길이인 L보다 작은 다른 cycle shift와 반드시 다르다. 2차동기 채널 코드 시퀀스의 이러한 특징은 이동국 셀 탐색 2단계에서 긴 코드 그룹을 유일하게 결정하는데 사용된다.

도 1에 도시된 1차동기 채널코드는 슬롯의 시작점으로부터 T_offset만큼 이격되어 있는데 T_offset값은 코드그룹 번호와 일대일 대응되고, 모든 프레임에서 동일하다. 즉, 임의의 한 기지국으로부터 송신되는 동기채널 코드의 위치는 매 프레임에서 동일하다. 여기서 32개의 긴 코드 그룹 각각에 대해 1차동기채널에 T_offset을 두는 이유는 인접 기지국간 켑쳐효과(cepture effect)를 방지하기 위함이다.

한편, 이동국의 초기동기 획득 절차는 3단계로 구성되는데, 먼저 1단계에서이동국은 1차동기 채널에 대한 정합필터(혹은 유사한 장치)를 이용하여 경로손실이 가장적은 기지국에 대한 1차동기 채널의 위치를 찾는다.

1단계에서 1차동기 채널을 이용하여 프레임 경계를 찾은 이동국은 2단계에서 2차 동기채널을 이용하여 긴 코드 그룹정보를 획득하는데 이것은 1단계에서 얻은 1차동기 채널위치에서 T_gap만큼 떨어진 2차 동기채널 위치에서 수신되는 신호를 M개의 가능한 2차 동기채널 코드에 대한 상호상관을 수행하므로서 얻어진다.

여기서 2단계의 절차를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다. 2단계에서 이동국은 32개의 가능한 시퀀스와 그 시퀀스들 각각이 가질 수 있는 L개의 cyclic shift를 포함 총 32×L 개의 시퀀스에 대한 결정변수를 계산하는데 결정변수들은 각각 L프레임에 걸쳐 2차동기채널 위치에서 M개의 상관기 출력들을 해당 결정변수에 대응되는 시퀀스에 대하여 더함으로써 얻어진다. 이렇게 해서 32×L개의 결정변수중 최대값을 취함으로서 이동국은 긴 코드 그룹번호를 획득하게 된다. 또한, T_offset과 긴 코드 그룹번호는 일대일 대응되므로 이동국은 정확한 프레임 경계도 획득하게 된다. 도 1은 기 제안된 방식의 실시예로서 L이 3일때 나타낸다.

3단계에서 이동국은 전 단계에서 얻은 프레임 경계 및 긴 코드 그룹정보를 이용하여 긴 코드의 종류를 신속히 알아낼 수 있다. 즉, 2단계에서 얻은 긴 코드 그룹에 해당하는 4개의 긴 코드를 2단계에서 얻은 프레임의 시작점부터 상호연관을 취한 후 이중 최대값이 미리 설정해 놓은 임계치를 넘을 경우 이동국은 그 최대값을 갖는 긴 코드를 현 기지국이 순방향 링크의 대역확산을 위해 사용하는 긴 코드라 선언한다. 이로써 이동국은 현 기지국의 프레임 동기 및 긴 코드의 정보를 획득한다.

그러나 종래의 TDD W-CDMA 방식을 위한 동기채널 구조의 가장 큰 단점은 두개의 동기채널이 필요하다는 것이다. 또한, 2단계 탐색시 이동국은 M개의 병렬 상관기가 별도로 필요하게 되어 복잡도가 매우 증대된다는 데에 있다. 즉, 이동국의 경우 셀탐색 1단계에서 1차 동기채널 코드의 코드 정합필터를 이용해 프레임의 경계를 찾은 후 이동국은 셀 탐색 2단계에서 별도의 2차 동기채널 코드에 대한 병렬상관기를 이용해 긴 코드 그룹정보를 찾게되므로 결국 호 설정 이후에도 핸드오프를 위해 이웃셀을 계속 탐색함에 따른 이동국의 전력소모가 많게되는 문제점이 있었다.

이에 대하여 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, TDD 모드로 동작하는 W-CDMA 시스템에서 1개의 동기 채널만 이용하되 슬롯 시작점에 대한 동기채널 코드의 위치를 이용해 긴 코드의 코드그룹 정보 및 프레임 경계에 대한 정보를 제공하는 방법이다.

본 발명의 순방향 링크에서는 1개의 동기채널만 필요하고, 2단계를 위한 별도의 병렬 상관기가 필요없다. 또한 이동국의 셀 탐색 1단계 및 2단계에서 1개의 동일 코드 채널을 사용하기 때문에 SNR측면에서 3dB의 이득이 있다.

따라서 본 발명은 동기채널에 할당된 전력이 같을 경우 기존에 제안된 방식에 비해 이동국의 초기 동기 획득시간을 현저히 줄일 수 있고 반대로 동일한 획득시간이 요구될 경우 동기채널의 전력이 기존 방식에 비해 3dB 낮게 보낼 수 있기 때문에 같은 슬롯내에서 동기채널과 코드 멀티플렉싱 되는 타 채널에 주는 간섭이 작아져 순방향 채널의 용량이 매우 증대되며 또한 2단계를 위한 별도의 병렬상관기가 필요없기 때문에 이동국의 복잡도를 매우 줄일 수 있는 W-CDMA 순방향 링크의 동기채널 구조, 그리고 그를 이용한 이동국의 셀탐색 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 TDD W-CDMA 방식에 따른 동기채널 구조를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 TDD W-CDMA 방식의 동기채널 구조를 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 이동국의 초기 동기획득 절차를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과같다.

도 2는 본 발명의 임의의 한 기지국의 순방향 동기채널 구조를 나타낸다.

그림에서 알수 있듯이 본 발명의 순방향 동기채널은 오직 1개 이다.

종래의 방식이 R-S 코드와 같은 M진 도약코드를 2차동기채널 코드의 코드도약을 의해 사용한 반면 본 제안에서는 단일 동기채널 코드의 위치변조를 위해 사용된다.

본 발명에 있어서 동기채널은 변조되지 않은 256칩 길이를 갖는 1개의 2진 코드로 구성되어 있다. 동기채널 코드는 프레임 당 1개 혹은 그 이상이 존재할 수 있으며 도 2는 일례로 프레임당 동기채널 코드가 1개일 경우에 대한 예시도이다.

미니슬롯의 길이는 δ이며, 미니슬롯은 시간도약을 위한 Minimum Resolution이다. δ는 본 발명을 실제 시스템에 응용할 때 필요에 따라 변경할 수 있는 파라미터 값이다. 본 발명에 있어서 동기채널 코드의 위치는 현 기지국이 속한 긴코드 그룹에 대응되는 시간도약 코드의 각 코드 요소에 일치하는 값으로 주어진다. 본발명에서 사용되는 각 시간도약코드 요소의 알파벳 크기 M은 슬롯내에 있는 미니슬롯의 수와 같거나 작다.

본 발명의 TDD W-CDMA 시스템에서 사용되는 시간도약 코드의 수는 기본적으로 긴 코드 그룹의 수와 같아야 하며 긴 코드 그룹 정보외에 컨트롤 채널의 위치정보등 다른 정보를 포함 할 경우 긴 코드 그룹 수보다 커야한다.

본 발명에서 사용되는 시간도약코드 시퀸스들은 코드의 cyclic shift에 대해서도 유일하도록 설계되어야 한다. 즉, 0 cyclic shift 와 L cycle shift를 제외한 cyclic shift를 한 임의의 코드시퀀스는 L cycle shift 보다 작은 또다른 값만큼 cycle shift를 한 시퀀스와 반드시 다르도록 설계되어야 한다. 이러한 특성은 이동국으로 하여금 2단계 셀탐색에서 긴코드 그룹정보와 프레임 동기를 유일하게 결정하게 만든다.

앞에서 언급한 도 2의 제안방식에 있어서 이동국의 초기 동기 획득 절차는 3단계로 구성되는데, 1단계에서 이동국은 동기채널 코드에 대한 정합필터(혹은 유사한 장치)를 이용하여 경로손실이 가장적은 기지국에 대한 프레임 내 동기채널 코드의 위치를 찾는다. 즉, 1단계에서 동기채널 정합필터 혹은(유사한 장치)를 이용하여 동기체널 코드의 위치를 찾은 이동국은 2단계에서 L-1프레임 구간에 걸쳐 해당 슬롯의 미니슬롯 위치에서의 동기채널 정합필터의 출력값을 이용하여 긴 코드그룹정보 및 10msec 프레임의 시작점에 대한 정보를 획득한다.

여기서 상기 2단계의 절차를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 시간도약코드 시퀀스의 모든 가능한 cyclic shift 정보(N_group×L개의 시퀀스 정보)를 가지고있는 본 제안의 이동국은 셀 탐색 2단계에서 이 정보와 L-1프레임 각각에서 해당 슬롯의 미니슬롯 클럭위치에서의 동기채널 코드 정합필터 출력값을 이용하여 긴 코드 그룹 및 프레임 동기를 획득한다. 즉, 이동국은 N_group×L개의 시퀀스 각각에 해당하는 결정변수(decision variable)를 N-1프레임에 걸쳐 계산을 하게 되는데 각각의 결정변수는 해당 코드시퀀스 및 그의 cyclic shift에 의해 생성되는 모든 시퀀스의 각 요소에 해당하는 상대적인 위치(여기서 상대적위치는 각각의 시퀸스의 각 첫번째 요소값에 의해 주어지는 상대적인 위치임) 에서의 정합필터의 출력값을 논 코히런트(non-coherent)하게 더함으로서 구해진다.

즉, 각각의 결정변수는 L-1개의 정합필터 출력값의 합이다. 이동국은 N_group×L개의 결정변수 중 최대값을 선택하므로써 코드그룹 및 프레임의 시작점에 대한 정보를 동시에 획득한다. 도 3은 본 발명에 따른 1단계 및 2단계의 절차를 쉽게 설명하기 위한 예시도이다.

3단계에서 이동국은 전 단계에서 얻은 프레임 위치정보 및 긴 코드그룹 정보를 이용하여 긴코드의 종류를 신속히 알아낼 수 있다. 즉, 2단계에서 얻은 긴 코드 그룹에 해당하는 긴코드들에 대해 2단계에서 얻은 프레임의 시작점으로부터 상호 연관을 취한 후 이중 최대값이 미리 설정해 놓은 임계치를 넘을 경우 이동국은 그 최대값을 갖는 긴 코드를 현기지국이 순방향 링크의 대역확산을 위해 사용하는 긴 코드라 선언한다. 이로써 이동국은 현 기지국의 프레임 동기 및 긴 코드의 정보를 획득한다.

이상과 같이 본 발명은 이동국이 동일한 동기채널을 이용하기 때문에 각각 서로다른 동기채널을 이용하는 기존 방식에 비해 3dB이득이 있다. 따라서 동기채널에 할당된 전력이 같을 경우 종래 방식에 비해 이동국의 초기 동기획득시간을 현저히 줄일 수 있고 반대로 동일한 동기획득시간이 요구될 경우 동기채널의 전력을 기존방식에 비해 3dB 낮게 보 낼수 있기 때문에 같은 슬롯 내에서 동기채널과 코드멀티플렉싱되는 타 채널에 주는 간섭이 작아져 순방향 채널의 용량이 매우 증대되며 또한 2단계를 위한 별도의 병렬상관기가 필요없기 때문에 이동국의 복잡도를 매우 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 서로다른 긴 코드로 기지국을 구별하며 기지국이 TDD모드로 동작하는 광대역 CDMA통신 시스템에 있어서

   a) 시스템에서 사용되는 순방향 직접시퀀스 대역확산용 긴 코드들을 여러 그룹으로 나누고 그 그룹들을 그룹별도 유일한 시간도약 코드로 구분하는 단계;

   b) 프레임당 1슬롯 혹은 그 이상의 슬롯에 동기채널 코드의 위치를 현 기지국이 속한 긴코드 그룹에 일치하는 시간도약 코드를 이용해 변조하는 단계;

   c) 상기의 동기채널 신호를 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 동기채널용으로 사용되는 2진 코드는 모든 기지국이 동일한 코드를 사용함을 특징으로 하는 기지국이 TDD모드로 동작하는 W-CDMA 방식에 있어서 코드위치 변조를 이용한 고속셀 탐색방법.
2. 제 1항에 있어서,

   d) 상기 동기채널 신호를 수신하는 단계;

   e) 이동국이 동기채널 코드 정합필터 혹은 유사한 장치로 순방향 동기채널 코드의 시작점을 획득하는 단계;

   f) 상기 이동국이 동기채널 코드의 시작점을 획득한 후 그 위치 이후로부터 여러 프레임에 걸쳐 미니 슬롯 위치에서의 동기채널 코드정합 필터의 출력값과 시스템에서 사용되는 각각의 시간도약 코드시퀀스의 모든 가능한 cyclic shift 정보를 이용해 프레임 시작점 긴 코드 정보를 위한 결정변수를 획득하는 단계;

   g) 상기의 결정변수중 최대값을 취함으로써 프레임 시작점 및 긴 코드 그룹정보를 획득하는 단계; 및

   h) 상기에서 획득한 긴코드 그룹 및 프레임 시작점에 대해 긴 코드 발생기 및 상관기를 이용하여 현 기지국이 사용하는 긴 코드를 획득하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기지국이 TDD모드로 동작하는 W-CDMA방식에 있어서 코드위치 변조를 이용한 고속셀 탐색방법.