KR100405149B1 - 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치 - Google Patents

랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IMT-2000 시스템(International Mobile Telecommunications-2000 system)에서 역방향 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처를 탐색하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치에 관한 것이다. 종래의 기술에 따른 정합 필터(12)의 출력은 임펄스(impulse) 형태를 갖는 이상적인 경우와는 달리 멀티패스(multipath)나 페이딩(fading)과 같이 채널 환경에 따라 왜곡된 형태를 가지므로 전처리 과정없이 시그니처 상관부(14)에 입력되면 새추레이션(saturation)과 같은 갑작스런 변화에 적절하게 대응하지 못한다. 한편, 시그니처 상관부(14)에서 전처리 과정을 거치지않은 정합 필터(12)의 출력과의 상관 과정이 불확정 영역(uncertaintry region)과 관련된 탐색 구간내에서 시그니처 심볼 수만큼 계속되므로 실제 구현시 축적기(18) 축적 용량 크기도 낭비하게 되는 결점이 있다. 본 발명에서는 양자화부(64)가 정합 필터(62)의 출력을 전처리해서 시그니처 상관부(66)에 입력하기 위해 정합 필터(62)의 출력에서 +/- 두 레벨의 조합으로 구성된 프리앰블 시그니처를 구분하도록 한다. 따라서, 시그니처 상관부(66)의 동작이 안정되는 효과가 있는 것이다. 또한, 양자화부(64)의 비사용 구간(dead zone)(28)의 설정으로 실제 구현시 제 1 내지 제 16 축적기(74 내지 78)의 축적 용량을 효율적으로 사용할 수 있다.

Description

랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치{APPARATUS FOR SEARCHING A PREAMBLE SIGNATURE OF A RANDOM ACCESS CHANNEL}
본 발명은 랜덤 액세스 채널(random access channel)의 프리앰블 시그니처(preamble signature) 탐색 장치에 관한 것으로서, 특히 IMT-2000 시스템(International Mobile Telecommunications-2000 system)에서 역방향 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처를 탐색하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 버스트(random access burst) 구성의 일 실시예를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 메시지 파트(message part)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
IMT-2000 역방향 링크의 랜덤 액세스 채널은 슬롯 동기 알로하(slotted ALOHA) 방식에 따라 1ms의 길이를 갖는 프리앰블 및 10ms의 길이를 갖는 메시지 파트로 구성된 랜덤 액세스 버스트를 미리 정해진 타임 오프셋(time offset) 중 하나에 동기를 맞추어 전송한다. 상술한 메시지 파트는 도 2와 같이 I 채널 및 Q 채널로 나누어져 전송되는데 I 채널은 데이터(2)를 전송하고 Q 채널은 파일럿 심볼(pilot symbol)(4) 및 레이트 정보(rate information)(6)를 전송한다.
도 1에서 프리앰블은 16 개의 복합 심볼(complex symbol)(±1±j) 조합으로 이루어진 프리앰블 시그니처가 각 복합 심볼이 실수로 구성되고 256 칩 주기를 가진 직교 골드 시퀀스(orthogonal gold sequence)로 확산되어 전송되는 구조를 갖는다. IMT-2000 시스템에서 프리앰블 시그니처는 각 시그니처 간의 명확한 구분과 빠른 탐색을 위해 도 7과 같이 상호 직교인 16 가지의 시그니처가 있다. 16 가지의 프리앰블 시그니처는 도 3과 같이 랜덤 액세스 버스트의 프리앰블 다음에 이어질 메시지 파트의 I 채널의 확산 지수(Spreading Factor : SF) 노드(node)를 구분한다.
도 4는 종래의 기술에 따른 기지국용 랜덤 액세스 채널 수신기의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 정합 필터(matched filter)(12), 시그니처 상관부(signature correlator)(14), 피크 검출부(peak detector)(22), 타이밍 예측부(timing estimator)(24), 및 결합부(RAKE combiner)(26)로 구성된다. 시그니처 상관부(14)는 상관기(16), 축적기(18), 및 피드백(feedback)부(20)를 구비한다.
동 도면에 있어서, 정합 필터(12)는 수신되어 입력되는 신호를 송신측에서 사용한 PN 확산 시퀀스(Pseudo Noise spreading sequence)로 정합한다.
시그니처 상관부(14) 내의 상관기(16)는 정합 필터(12)의 출력과 프리앰블 시그니처의 상관값을 계산한다. 축적기(18)는 상관기(16)의 출력을 축적한다. 피드백부(20)는 정합 필터의 탭 길이(tap length)와 탐색 단위의 곱으로 결정되는 불확정 영역(uncertainty region)마다 축적기(18)의 출력을 축적기(18)로 피드백시킨다. 따라서, 축적기(18)는 정합 필터(12)의 출력을 프리앰블 시그니처의 수만큼 축적한다.
피크 검출부(22)는 축적기(18)의 출력에서 피크를 검출한다. 타이밍 예측부(24)는 피크 검출부(22)로부터 피크 검출 정보를 제공받아 해당 랜덤 액세스버스트의 지연 타이밍을 예측한다. 결합부(26)는 타이밍 예측부(24)의 지연 타이밍 정보를 이용하여 해당 랜덤 액세스 버스트의 메시지 파트를 복원시킨다.
그러나, 정합 필터(12)의 출력은 임펄스(impulse) 형태를 갖는 이상적인 경우와는 달리 멀티패스(multipath)나 페이딩(fading)과 같이 채널 환경에 따라 왜곡된 형태를 가진다. 따라서, 정합 필터(12)의 출력이 전처리 과정없이 시그니처 상관부(14)에 입력되면 새추레이션(saturation)과 같은 갑작스런 변화에 적절하게 대응하지 못한다. 한편, 시그니처 상관부(14)에서 전처리 과정을 거치지않은 정합 필터(12)의 출력과의 상관 과정이 불확정 영역(uncertaintry region)과 관련된 탐색 구간내에서 시그니처 심볼 수만큼 계속되므로 실제 구현시 축적기(18) 축적 용량 크기도 낭비하게 되는 결점이 있다. 즉, 정합필터(12)의 출력이 시그니처 상관부(14)에 입력되면, 시그니처 상관기(16)가 한 개 이기 때문에, 정합필터(12)의 출력과 프리앰블 시그니처간 상관 과정이 시그니처 심볼 수만큼 계속되므로, 실제 구현시 축적기(18) 축적 용량이 낭비된다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 양자화부가 정합 필터의 출력을 전처리해서 시그니처 상관부에 입력하기 위해 정합 필터의 출력에서 +/- 두 레벨의 조합으로 구성된 프리앰블 시그니처를 구분하도록 하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치에 있어서, 입력되는 신호를 송신시 사용한 PN 시퀀스로 정합하는 정합 필터; 상기 정합 필터의 출력을 제공받아 양자화하여 시그니처 상관부로 입력될 신호의 입력 레벨을 결정하는 양자화부; 및 상기 양자화부의 출력을 제공받아 복수 개 프리앰블 시그니처와의 상관값을 구함에 있어서, 상기 각각의 프리앰블 시그니처와 상기 양자화부의 출력값간 상관값 계산이 각각의 시그니처 상관기에 의하여 병렬적으로 이루어지는 시그니처 상관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 버스트 구성의 일 실시예를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 메시지 파트의 일 실시예를 나타낸 개략도,
도 3은 프리앰블 시그니처의 확산 지수 노드 할당의 일 실시예를 나타낸 개략도,
도 4는 종래의 기술에 따른 역방향 랜덤 액세스 채널 수신기의 일 실시예를 나타낸 블록도,
도 5는 3-레벨 양자화기의 동작을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,
도 7은 각기 16 심볼로 구성된 16 가지의 IMT-2000 역방향 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 구성의 일 실시예를 나타낸 표.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
62 : 정합 필터 64 : 양자화부
66 : 시그니처 상관부 68 내지 72 : 제 1 내지 제 16 상관기
74 내지 78 : 제 1 내지 제 16 축적부
80 : 시그니처 결정부
이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 다음과 같은 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 정합 필터(62), 양자화부(64), 및 시그니처 상관부(66)로 구성된다. 시그니처 상관부(66)는 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72), 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78), 및 시그니처 결정부(80)를 구비한다.
동 도면에 있어서, 정합 필터(62)는 입력되는 신호를 송신시 사용한 PN 시퀀스로 정합한다.
양자화부(64)는 정합 필터(62)의 출력을 제공받아 정해진 레벨로 양자화한다. IMT-2000 역방향 링크에서 프리앰블 시그니처는 +/-의 두 레벨로 구성되므로 3-레벨 양자화기를 사용하여 시그니처 상관부(66)로의 입력 레벨을 결정하도록 한다. 3-레벨 양자화기의 동작을 그래프로 보면, 도 5와 같이 입력 상한값(X1), 입력 하한값(X2), 입력이 입력 상한값(X1) 이상일 경우의 양자화 레벨(Y1), 및 입력이 입력 하한값(X2) 이하일 경우의 양자화 레벨(Y2)을 구비한다. 이와 같은 양자화부(64)의 동작을 수식으로 보면 다음과 같다.
O(Y)=Y1, I(X)≥X1,
O(Y)=0, X2<I(X)<X1,
O(Y)=Y2, I(X)≤X2이다.
즉, X1보다 큰 입력은 Y1으로 양자화되고 X2보다 작은 입력은 Y2로 양자화됨을 알 수 있다. X2와 X1사이는 비사용 구역(dead zone)(28)으로, 이 구역은 시그니처 탐색에는 영향을 미치지 못하므로 0으로 양자화 레벨을 설정하여 시그니처 상관값 계산 과정에서 제외시킨다.
시그니처 상관부(66) 내의 각각의 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72)는 양자화부(64)로부터 제공되는 출력값과 각각의 제 1 내지 제 16 프리앰블 시그니처간 상관값을 병렬적으로 계산한다. 각각의 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78)는 각각의 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72)의 출력을 각각 축적한다. 시그니처 결정부(80)는 병렬적으로 산출되어 각각의 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78)에 각기 축적된 상관값을 각각 제공받아 이 중에서 최대값을 해당 프리앰블 시그니처로 결정하여 해당 랜덤 액세스 버스트의 데이터 파트의 확산 지수 노드가 구분되도록 한다.이와 같은 본 발명은 다수의 상관기가 상관값을 병렬적으로 계산하고 다수의 축적부가 병렬적으로 계산된 각 상관값을 각각 축적하므로 축적기의 용량을 효율적으로 사용할 수 있다. 아울러, 상관값을 병렬적으로 계산하기 때문에, 상관값 계산 시간이 단축된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 양자화부(64)가 정합 필터(62)의 출력에서 +/- 두 레벨의 조합으로 구성된 프리앰블 시그니처를 구분하도록 전처리해서 시그니처 상관부(66)에 입력한다. 따라서, 시그니처 상관부(66)의 동작이 안정되는 효과가 있다. 또한, 양자화부(64)의 비사용 구간(dead zone)(28)의 설정으로 실제 구현시 제 1 내지 제 16 축적기(74 내지 78)의 축적 용량을 효율적으로 사용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치에 있어서,
    입력되는 신호를 송신시 사용한 PN 시퀀스로 정합하는 정합 필터;
    상기 정합 필터의 출력을 제공받아 양자화하여 시그니처 상관부로 입력될 신호의 입력 레벨을 결정하는 양자화부; 및
    상기 양자화부의 출력을 제공받아 복수 개 프리앰블 시그니처와의 상관값을 구함에 있어서, 상기 각각의 프리앰블 시그니처와 상기 양자화부의 출력값간 상관값 계산이 각각의 시그니처 상관기에 의하여 병렬적으로 이루어지는 시그니처 상관부를 포함하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자화부는, 상기 프리앰블 시그니처가 +/-의 두 레벨로 구성되는 경우 상기 정합 필터의 출력을 3 레벨로 양자화하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시그니처 상관부는, 상기 양자화부로부터 제공되는 출력과 다수의 프리앰블 시그니처와 각각 상관값을 계산하는 다수의 상관기;
    상기 다수의 상관기의 출력을 각각 축적하는 다수의 축적부;
    상기 다수의 축적부의 출력을 각각 제공받아 이 중에서 최대값을 해당 프리앰블 시그니처로 결정하여 랜덤 액세스 버스트의 데이터 파트의 확산 지수 노드가 구분되도록 하는 시그니처 결정부를 포함하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자화부는, 상기 정합 필터의 출력이 양자화 레벨의 기준이 되는 일정 하한값 이상이면서 일정 상한값 이하일 경우 양자화 레벨을 "0"으로 설정하여 시그니처 상관값 계산에서 제외되도록 하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치.
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