KR100427577B1 - 하드웨어 복잡도를 줄인 레이크 수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이크 수신기에 관한 것으로, 역확산 코드를 발생시키는 코드 발생기; 및 상기 코드 발생기에서 발생되는 역확산 코드에 의해 상기 수신 신호를 역확산시켜 심벌을 출력하는 역확산기를 포함하는 쌍을 각각 복수 개 구비한 복수의 핑거; 상기 핑거 내의 역확산기에서 각각 출력되는 심벌을 각각 저장하는 복수의 디스큐 버퍼; 상기 복수의 디스큐 버퍼 중 동일 채널에 대한 심벌을 저장하는 각 디스큐 버퍼에 저장된 심벌들을 시간적으로 일치시켜 결합하는 복수의 심벌 결합기; 및 상기 복수의 핑거와 상기 복수의 심벌 결합기의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 코드 발생기, 상기 역확산기, 상기 디스큐 버퍼 및 상기 심벌 결합기의 특정 쌍이 특정 가지(branch)를 이루고, 상기 복수의 물리 채널 중 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널이 상기 특정 가지를 공유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 동일시간을 점유하지 않는 물리 채널들을 그룹별로 분류하여 각각의 핑거에 대해 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기로 이루어지는 그룹 수만큼의 가지를 만들고, 1개의 가지를 그룹을 이루는 몇 개의 물리 채널이 공유함으로써 물리 채널 수보다 적은 수의 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기를 필요로 하므로 하드웨어 복잡도가 매우 줄어든다.

Description

하드웨어 복잡도를 줄인 레이크 수신기{HARDWARE-EFFICIENT RAKE RECEIVER}

본 발명은 여러 물리 채널이 존재하는 비동기식 코드분할다중접속(Asynchronous Code Division Multiple Access, WCDMA) 시스템에서 기지국 신호를 수신하는 이동국 단말기에 관한 것으로, 특히 여러 물리 채널 중 서로 시간적으로 분리 수신되는 일정 물리 채널에 대해 하드웨어를 공유하도록 설계함으로써 하드웨어 복잡도를 줄인 레이크 수신기(rake receiver)에 관한 것이다.

일반적으로 무선 채널 환경에서 채널 환경에 영향을 주는 현상 중에 가장 큰 현상은 다중 경로에 의한 페이딩(fading) 현상이다. 다중 경로에 의한 페이딩은 서로 다른 경로로 수신기에 도착한 신호의 위상차이(시간지연 차이)에 의해서 발생하는 것이다.

이러한 다중 경로 페이딩은 신호의 크기(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 감소시켜 전송에러를 발생시킨다. 그리고 시간지연은 신호간 간섭(Inter-Symbol Interference, ISI)을 발생시킨다.

이러한 문제점들을 극복하기 위한 것이 CDMA 시스템의 중요한 특징 중의 하나인 레이크(rake) 수신 기능이다.

레이크 수신기는 CDMA 방식의 대역 확산 특성을 이용하여 서로 시간차(지연)가 있는 두 신호를 분리하는 수신기이다.

도 1은 CDMA 방식의 일반적인 레이크 수신기의 구조를 1개의 물리 채널에 대해 나타낸 도면이다.

도 1에 도시되어 있듯이, 일반적인 레이크 수신기는 복수의 핑거(finger)(211, 212, 213)와, 복수의 디스큐 버퍼(deskew buffer)(231, 232, 233) 및 심벌 결합기(251)로 이루어지는 컴바이너(271)를 포함한다.

도 1에서 핑거의 수는 3개로 하였지만 실제 구현에서는 4 ~ 6개까지 구현되는 것이 보통이다.

이와 같이 구성되는 레이크 수신기에서, 수신단(201)의 신호는 핑거(211, 212, 213)에 각각 입력되어 역확산을 거치며 채널 보상이 되어 심벌로 출력된다.

도 2는 도 1에 도시된 핑거(211, 212, 213)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시되어 있듯이, 핑거(211, 212, 213)는 코드 발생기(311)에서 발생되는 역확산 코드의 입력에 의해 역확산기(321)에서 수신단(201)의 입력 신호를 역확산시켜 얻어지는 심볼을 디스큐 버퍼(231, 232, 233)로 각각 출력한다.

핑거(211, 212, 213)로부터 출력된 각 심벌들은 시간차가 있으므로 일단 핑거(211, 212, 213) 각각에 대응하는 디스큐 버퍼(231, 232, 233)에 저장된다. 심벌 결합기(251)는 디스큐 버퍼(231, 232, 233)에 저장된 심벌을 시간적으로 일치시켜 결합한다.

그런데, WCDMA 시스템에서는 물리 채널의 종류가 많기 때문에 이들을 복조하기 위한 역확산기, 코드 발생기, 디스큐 버퍼 등이 많이 필요하게 된다. 또한 기지국간 동기가 성립하지 않으므로 소프트 핸드오프를 위해서 일정 시간 내에서 데이터를 일치시키지만 이로 인한 디스큐 버퍼의 크기는 동기식보다 크게 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,핑거와 컴바이너의 하드웨어를 공유시켜서 그 복잡도를 줄이는 레이크 수신기를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 레이크 수신기의 일반적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 2는 도 1의 핑거를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 3은 여러 개의 물리 채널이 시간적으로 독립적인 집합을 이루는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이크 수신기의 블록도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

211, 213, 213, 501, 502 : 핑거 271 : 컴바이너

311, 511, 521, 531, 541, 551, 561 : 코드 발생기

321, 512, 522, 532, 542, 552, 562 : 역확산기

231, 232, 233, 331, 513, 523, 533, 543, 553, 563 : 디스큐 버퍼

251, 506, 507, 508 : 심벌 결합기 509 : 제어기

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 레이크 수신기는,

복수의 물리 채널이 존재하는 코드 분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호를 수신하는 이동단말기의 레이크 수신기로서,

역확산 코드를 발생시키는 코드 발생기; 및 상기 코드 발생기에서 발생되는 역확산 코드에 의해 상기 수신 신호를 역확산시켜 심벌을 출력하는 역확산기를 포함하는 쌍을 각각 복수 개 구비한 복수의 핑거; 상기 핑거 내의 역확산기에서 각각 출력되는 심벌을 각각 저장하는 복수의 디스큐 버퍼; 상기 복수의 디스큐 버퍼 중 동일 채널에 대한 심벌을 저장하는 각 디스큐 버퍼에 저장된 심벌들을 시간적으로 일치시켜 결합하는 복수의 심벌 결합기; 및 상기 복수의 핑거와 상기 복수의 심벌 결합기의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 코드 발생기, 상기 역확산기, 상기 디스큐 버퍼 및 상기 심벌 결합기의 특정 쌍이 특정 가지(branch)를 이루고, 상기 복수의 물리 채널 중 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널이 상기 특정 가지를 공유하는 것을 특징으로 한다.

상기 특정 가지의 수는 상기 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널 쌍의 수에 의해 정해지는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 핑거 각각에 대해 상기 특정 가지의 수는 모두 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 물리 채널들의 수신 시간 특성을 이용하여 상기 복수의 핑거와 상기 복수의 심볼 결합기를 동작시키기 위한 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 비동기 CDMA 방식과 같이 여러 채널의 물리 채널이 존재하는 경우 시간에 따른 각 채널의 수신 상태를 도시한 도면이다.

도 3에 도시되어 있듯이, 여러 채널을 동시에 수신하는 경우를 몇 개의 그룹으로 나누어 시간적으로 분리 가능함을 알 수 있다.

시간적으로 동시에 수신되는 채널을 그룹을 지어 묶어 보면 (A, B, C), (D, F), (E, G)가 된다. 즉 A, B, C 채널은 동시에 수신되므로 종래 레이크 수신기의 핑거에서 코드 발생기, 역확산기 및 디스큐 버퍼가 이들 동시에 수신되는 채널을 위해 각각 존재하여야 한다.

D, F 채널은 서로 동시에 수신되지만 A, B, C 채널들과는 시간적으로 분리된다. 마찬가지로 E, G 채널은 A, B, C 채널 그룹 및 D, F 채널 그룹과 분리된다.

따라서, 이런 시간 분리적 수신 특성을 이용하면 레이크 수신기의 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있다. 즉, 여러 물리 채널 중 시간 분리적 수신 특성을 갖는 일정 물리 채널 그룹은 핑거 및 컴바이너의 하드웨어를 공유하도록 구성하면 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있다.

도 3을 참조하면, A, D, E 채널을 하나의 그룹으로 묶는 경우 각 채널이 시간적으로 분리되므로 적절한 제어를 통해 코드 발생기, 역확산기 및 디스큐 버퍼를 몇 개의 채널이 공유할 수 있다. 이와 같이 몇 개의 채널이 공유되는 것을 하나의 가지(branch)라 한다.

마찬가지로 B, F, G 채널을 묶어 하나의 가지를 만들 수 있으며 마지막으로 C채널을 위한 하나의 가지를 구성한다. 가지의 수는 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널들의 그룹 수에 의해 정해진다.

이와 같은 하드웨어 구조로 레이크 수신기를 구성한 예에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이크 수신기의 블록도이다.

도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 레이크 수신기는 복수 개의 핑거(501, 502, …)를 포함하고, 각 핑거(501, 502, …)에는 3쌍의 코드 발생기 및 역확산기가 포함된다.

예를 들어, 핑거(501)에는 3쌍의 코드 발생기(511, 521, 531) 및 역확산기(512, 522, 532)가 포함되고, 핑거(502)에는 3쌍의 코드 발생기(541, 551, 561) 및 역확산기(542, 552, 562)가 포함된다.

3쌍의 역확산기 각각에는 디스큐 버퍼가 연결된다. 예를 들어, 역확산기(512)에는 디스큐 버퍼(513)가 연결되고, 역확산기(522)에는 디스큐 버퍼(523)가 연결되며, 역확산기(532)에는 디스큐 버퍼(533)가 연결되고, 역확산기(542)에는 디스큐 버퍼(543)가 연결되며, 역확산기(552)에는 디스큐 버퍼(553)가 연결되고, 역확산기(562)에는 디스큐 버퍼(563)가 연결된다.

따라서, 각 핑거(501, 502, …)는 동시에 3채널을 수신할 수 있으며, 각 코드 발생기(511, 521, 531, 541, 551, 561)에서 발생시킨 역확산 코드에 의해 역확산기(512, 522, 532, 542, 552, 562)는 입력 신호를 역확산시켜 심벌을 출력하고, 출력된 심벌은 각각 디스큐 버퍼(513, 523, 533, 543, 553, 563)에 저장된다.

상기 설명에서는 2개의 핑거에 대해서 그 구조를 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 3개 이상의 핑거가 사용될 수 있으며, 이러한 핑거들도 상기한 2개의 핑거(501, 502)와 동일한 구조를 가질 수 있다.

심벌 결합기(506, 507, 508)는 핑거(501)에 연결된 디스큐 버퍼(513, 523, 533)와 핑거(502)에 연결된 디스큐 버퍼(543, 553, 563) 중에서 동일 채널에 대한 심벌을 저장하는 디스큐 버퍼들, 즉 도 3을 참조하여 설명하는 경우 디스큐 버퍼(513, 543), 디스큐 버퍼(523, 553), 디스큐 버퍼(533, 563)에 저장된 심벌들을 각각 시간적으로 일치시켜 결합한다.

여기서, 동일한 심벌 결합기에 의해 결합되는 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기가 하나의 가지를 이룬다. 즉, 핑거(501)에서 첫 번째 가지(B1)는 코드 발생기(511), 역확산기(512), 디스큐 버퍼(513) 및 심볼 결합기(506)로 이루어진다. 마찬가지로, 두 번째 가지(B2)는 코드 발생기(521), 역확산기(522), 디스큐 버퍼(523) 및 심볼 결합기(507)로 이루어진다. 또한, 세 번째 가지(B3)는 코드 발생기(531), 역확산기(532), 디스큐 버퍼(533) 및 심볼 결합기(508)로 이루어진다.

이와 같이, 시간적으로 분리 수신이 가능한 몇 개의 채널이 동일한 가지, 즉 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기와 같은 하드웨어를 공유할 수있다.

핑거(502)에 대해서도 핑거(501)와 마찬가지로 동일한 3개의 가지를 구성하여야 한다. 그 첫 번째 가지는 코드 발생기(541), 역확산기(542), 디스큐 버퍼(543) 및 심볼결합기(506)로 이루어진다. 두 번째 가지는 코드 발생기(551), 역확산기(552), 디스큐 버퍼(553) 및 심볼결합기(507)로 이루어진다. 또한, 세 번째 가지는 코드 발생기(561), 역확산기(562), 디스큐 버퍼(563) 및 심볼결합기(508)로 이루어진다.

핑거의 수는 앞서 설명한 바와 같이 4~6개까지 보통 구현되는데 모든 핑거는 같은 수의 가지를 가지도록 구현되어야 한다.

이와 같이 여러 물리 채널을 몇 개의 그룹으로 묶어 하나의 그룹이 동일한 가지를 공유하도록 하는 경우에는 핑거 및 심볼 결합기의 동작을 제어하기 위한 제어기(509)가 필요하다.

이 제어기(509)는 물리 채널들의 수신 시간 특성을 이용하여 상기 핑거와 상기 심볼 결합기를 동작시키기 위한 파라미터를 결정하고, 이를 레지스터(register)를 통해 가지를 공유하는 채널 상호 간의 수신 시간을 적절히 제어함으로써 충돌을 방지한다.

이와 같이, 도 3에 도시된 바와 같이 A, B 및 C 채널에 대해 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심볼결합기를 가지로 묶어 구현하는 경우, 동일한 가지를 가지는 D, E, F, G 채널을 위한 별도의 역확산기와 코드 발생기가 필요하지 않다.

또한, 디스큐 버퍼와 심볼결합기도 줄게 되어 하드웨어의 복잡도가 줄어든다. 특히 비동기 CDMA 의 경우 버퍼 깊이(depth)가 128 이상 256 이하 사이에서 결정되므로 저장 공간의 절감 효과가 매우 크다.

본 발명에 따르면, 동일시간을 점유하지 않는 물리 채널들을 그룹별로 분류하여 각각의 핑거에 대해 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기로 이루어지는 그룹 수만큼의 가지를 만들고, 1개의 가지를 그룹을 이루는 몇 개의 물리 채널이 공유함으로써 물리 채널 수보다 적은 수의 코드 발생기, 역확산기, 디스큐 버퍼 및 심벌 결합기를 필요로 하므로 하드웨어 복잡도가 매우 줄어든다.

또한, 하드웨어 복잡도의 감소로 부품이 차지하는 공간을 절감할 수 있음은 물론, 제조 비용 또한 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 복수의 물리 채널이 존재하는 코드 분할 다중 접속 시스템에서 기지국 신호를 수신하는 이동단말기의 레이크 수신기에 있어서,

   역확산 코드를 발생시키는 코드 발생기; 및 상기 코드 발생기에서 발생되는 역확산 코드에 의해 상기 수신 신호를 역확산시켜 심벌을 출력하는 역확산기를 포함하는 쌍을 각각 복수 개 구비한 복수의 핑거;

   상기 핑거 내의 역확산기에서 각각 출력되는 심벌을 각각 저장하는 복수의 디스큐 버퍼;

   상기 복수의 디스큐 버퍼 중 동일 채널에 대한 심벌을 저장하는 각 디스큐 버퍼에 저장된 심벌들을 시간적으로 일치시켜 결합하는 복수의 심벌 결합기; 및

   상기 복수의 핑거와 상기 복수의 심벌 결합기의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 코드 발생기, 상기 역확산기, 상기 디스큐 버퍼 및 상기 심벌 결합기의 특정 쌍이 특정 가지(branch)를 이루고, 상기 복수의 물리 채널 중 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널이 상기 특정 가지를 공유하는 것을 특징으로 하는

   레이크 수신기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 특정 가지의 수는 상기 시간적으로 분리 수신이 가능한 물리 채널 쌍의수에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 핑거 각각에 대해 상기 특정 가지의 수가 모두 동일한 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제어부가 상기 물리 채널들의 수신 시간 특성을 이용하여 상기 복수의 핑거와 상기 복수의 심볼 결합기를 동작시키기 위한 파라미터를 결정하는 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.