KR100480072B1 - 다중 경로 탐색기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 경로 탐색기에 관한 것으로, 특히 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기의 개별 탐색블록의 출력들을 선택적으로 이용하도록 하여 기존의 인접 슬롯 누산으로 인한 슬롯간 상호 상관성 증가를 줄이면서도 각 탐색블록이 개별적인 탐색 과정을 수행할 수 있도록 한 다중 경로 탐색기에 관한 것이다. 종래 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기는 누산되는 슬롯의 상호 상관성을 줄이기 위해 다이버시티 구조를 적용하여 사용된다. 하지만, 다이버시티 구조 역시 넌-코히런트 다중-슬롯 누산 방식에 의해 누산되는 슬롯의 개수를 증가시킴에 따라 상호 상관성이 높은 인접 슬롯간 누산이 이루어져 슬롯간 상호 상관성을 줄이는데 한계가 있는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 여러 단말기들의 경로를 넌-코히런트 누산을 위한 슬롯단위로 교차 탐색하는 개별적인 탐색블록들에서 출력되는 슬롯단위 에너지 값들 중 해당하는 값들만 넌-코히런트 누산을 위한 누산기에 연결하도록 스위칭하도록 하여 넌- 코히런트 다중-슬롯 누산시 인접하는 슬롯의 에너지 값들을 상이한 탐색블록들에서 획득함으로써 넌-코히런트 다중-슬롯 누산 기능을 개선함과 동시에 탐색기 자원의 제한을 개선하는 효과가 있다.

Description

다중 경로 탐색기{MULTI-PATH SEARCHER}

본 발명은 다중 경로 탐색기에 관한 것으로, 특히 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기의 개별 탐색블록의 출력들을 선택적으로 이용하도록 하여 기존의 인접 슬롯 누산으로 인한 슬롯간 상호 상관성 증가를 줄이면서도 각 탐색블록이 개별적인 탐색 과정을 수행할 수 있도록 한 다중 경로 탐색기에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 비동기식 IMT-2000 이동통신 시스템에서 경로 탐색기는, 상향 링크(Up-link) 채널에서 한 슬롯 동안 데이터 채널(DPDCH : Dedicated Physical Data Channel)에 대한 제어 정보를 포함하고 있는 제어 채널(DPCCH : Dedicated Physical Control Channel)의 파일롯 심볼(Pilot Symbol)을 이용해 경로를 탐색한다.

이러한 경로들은 하나의 경로로만 기지국에 수신되는 것이 아니므로 다중 경로 탐색을 통해 신호의 지연 등을 검출하고, 이를 통해 주 경로를 검출해낸다.

기지국 모뎀의 다중 경로 탐색기는 수신된 신호의 에너지 값을 하프-칩(half-chip) 단위로 출력하여 한 신호의 지연 프로파일(profile) 중에서 주 경로의 위치를 핑거(finger)에 보고하는 기능을 구비하고 있다. 즉, 다중-경로 탐색기가 검출하는 신호에 대한 지연 프로파일 중에서 주 경로 만을 찾아내어야 하지만, 수신된 신호의 세기가 작기 때문에 하나의 슬롯(slot) 내의 다수(N_pilot)개의 파일럿 심볼들을 누산하게 된다.

더욱 큰 신호를 얻어 지연 프로파일 간 분별력을 높이기 위해서 M_slot개의 슬롯 신호를 코히런트 누산(Coherent Accumulation)하고, L_slot개 슬롯의 에너지 값을 넌-코히런트 누산(Non-Coherent Accumulation)한다.

여기서, 코히런트 누산은 누산되는 슬롯간에 높은 상관성(Correlation)을 가지는 경우 성능 향상도가 높은 반면 넌-코히런트 누산의 경우 슬롯간 독립성이 보장(낮은 상관성)되는 경우 성능 향상도가 높아진다.

따라서, 코히런트 누산을 통한 성능 향상을 위해서는 슬롯간 상관성을 높이도록 시스템을 구성하고, 논-코히런트 누산을 통한 성능 향상을 위해서는 슬롯간 상관성을 줄이도록 시스템을 구성하게 된다.

종래의 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기를 다이버시티(diversity) 구조로 구성하는 경우를 도 1에 도시한다.

도 1은 종래 다중 경로 탐색기의 일부를 나타낸 블록도로서, 다이버시티 구조를 사용하고 있으며, 다이버시티 구조는 서로 다른 독립된 경로(A,B)를 통해 수신된 신호를 탐색블록A와 탐색블록B에서 각각 처리한 후 각각의 에너지 값(E^A와 E^B)를 합쳐 에너지 총합(E^Total)을 구한다.

먼저, 탐색블록A를 보면, 도시한 바와 같이, 안테나(1)로부터 수신된 신호가 안테나 선택기(10)에 의해 선택되어 안테나 신호(r_I ^A, r_Q ^A)로 변환되어 출력된다. 이는 유한 임펄스 응답 필터(FIR-Filter)와 같이 여러 신호들 중 원하는 신호들 만을 검출하도록 구성되어 있다.

상기 안테나 신호들은 역확산기(11)에 인가되어 파일럿 패턴에 의해 역확산된 후 각각의 신호들이 제 1 및 제 2 누산기(11, 14)에 각각 인가되어 M_slot 만큼의 슬롯의 N_pilot 만큼의 파일럿 심볼구간 동안 코히런트 누산한다.

그 다음, 각각의 누산기(11, 14)출력들이 해당하는 제곱기들(13, 15)에 인가되어 에너지 값들로 연산된 후 덧셈기(30)에서 더해져서 탐색블록A의 에너지(E^A)가 생성된다.

탐색블록B 역시 상기 탐색블록A와 동일하게 동작하여 탐색블록B의 에너지(E^B)를 생성한다. 이들은 다시 덧셈기(50)에 의해 더해져서 전체 에너지(E^Total)가 된다. 이러한 에너지들을 총합 누산기(60)에서 L_slot개의 슬롯 신호들만큼 넌-코히런트 누산한다.

즉, 동일한 단말기의 경로를 탐색하기위해 한 슬롯 단위 에너지를 동시에 상이한 탐색블록들에서 구한 후 이를 합하는 것으로 서로 다른 탐색블록들에서 구한 슬롯단위의 독립된 에너지를 누산하기 때문에 슬롯간 상관성이 줄어들게 된다.

그러나, 넌-코히런트 누산 적용시 슬롯의 수(L_slot) 만큼의 누산이 필요하기 때문에 도시한 바와 같이 2개의 탐색블록을 이용하고, L_slot의 수가 2 이상이라면 하나의 탐색블록에서는 연속 슬롯의 신호를 검출하게 된다. 예를 들어 L_slot=2라면 검색블록A에서 얻어지는 에너지값들은 A₁, A₂가 되고 검색블록B에서 얻어지는 에너지값들은 B₁, B₂가 된다. 이를 누산한 값은 A₁+A₂+B₁+B ₂가 된다. 이 경우 순서는 의미가 없으며 A₁과 A₂, B₁과 B₂는 연속 슬롯의 에너지값을 구한 것이다.

즉, 슬롯간 독립성을 주기위해 다수의 탐색블록에서 연속 슬롯들의 에너지들을 각각 누산한 후 이를 더하기 때문에 하나의 탐색블록에서 얻어지는 에너지들은 연속값이 된다.

일반적으로 기지국 모뎀은 탐색블록들을 8개 정도 보유하고 있으나 전술한 바와 같이 다이버시티 모드로 사용되는 경우 각각의 탐색블록들은 쌍으로 동작하기 때문에 4가지 탐색 과정 만이 동시에 수행된다.

만일 사용자 단말기(UE)가 고속 이동한다면 도플러 효과에 의해 연속 슬롯 상관성이 감소하지만 단말기의 이동 속도가 낮으면 슬롯간 독립성이 떨어져 다이버시티 구조를 통한 넌-코히런트 다중-슬롯 누산의 성능 향상은 미비해지게 된다.

상기한 바와 같이 종래 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기는 누산되는 슬롯의 상호 상관성을 줄이기 위해 다이버시티 구조로 적용하여사용된다. 하지만 다이버시티 구조 역시 넌코히런트 다중-슬롯 누산 방식에 의해 누산되는 슬롯의 개수가 증가함에 따라 상호 상관성이 높은 인접슬롯간 누산이 이루어져 슬롯간 상호 상관성을 줄이는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 수행하는 다중 경로 탐색기의 개별 탐색블록의 출력들을 선택적으로 이용하도록 하여 인접 슬롯 상관성을 줄이면서도 각 탐색블록이 개별적인 탐색 과정을 수행할 수 있도록 한 다중 경로 탐색기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 다중 경로 탐색기는, 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 위한 슬롯에 따라 상이한 단말기들의 슬롯단위 에너지를 교차 출력하는 다수의 탐색블록들과; 상기 다수의 탐색블록들의 출력들 중 동일한 단말기의 신호를 수신하는 탐색블록들의 슬롯단위 출력 에너지들을 출력단과 연결하는 스위치부들과; 상기 스위치부들 각각에 연결되어 상기 선택적으로 연결되는 탐색블록들의 슬롯단위 에너지들을 누산하여 동일한 단말기에 대한 슬롯단위 에너지를 누산하는 덧셈기들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부들은 동일 단말기의 신호 에너지를 슬롯 단위로 순차 출력하는 n개의 탐색블록들의 출력들을 해당 단말기의 넌-코히런트 누산을 위한 덧셈기로 차례로 연결하기위해 n개의 입력 중 하나를 선택하여 출력할 수 있는 멀티플렉서로 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 탐색블록들은 레지스터 설정에 의해 상이한 단말기의 슬롯 단위 에너지 값들을 출력하며, 이러한 설정은 스위치부와 연동되어 스위치부가 자신이 원하는 탐색블록의 출력을 선택하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명을 첨부한 도 2를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예는 8개의 탐색블록으로 이루어진 다중 경로 탐색기를 설명하며, 이 중 쌍으로 동작하는 2개의 탐색블록들의 동작을 설명하는 것으로 다이버시티 구조로 동작하는 종래 기술과의 차이점을 보이도록 할 것이다.

도 2는 본 발명 일 실시예의 구성도로서, 기본적인 탐색블록들의 구조는 동일하다. 그러나, 도시한 바와 같이 탐색블록A와 탐색블록B를 통해 얻어진 에너지들을 넌-코히런트 다중 슬롯 누산하는 누산기들(90, 100)이 각각 존재한다. 그리고, 이러한 누산기들(90, 100)은 탐색블록A와 탐색블록B의 에너지들(E^A, E^B)를 선택적으로 받아들일 수 있도록 구성된 스위치부들(70, 80)에 연결되어 있다.

상기 스위치부들(70, 80)은 넌-코히런트 다중 슬롯 누산을 위해 설정된 누산 슬롯의 수(L_slot)에 따라 상기 탐색블록A와 탐색블록B의 출력들을 교번하여 연결한다.

예를 들어, L_slot이 2이고, 각 탐색블록의 출력을 슬롯 수에 따라 Ax, By라고 표현한다면, 탐색블록A 부분에 있는 누산기(90)에 누산되는 에너지 값들은 A₁+B₂+A₃+B₄가 되고 탐색블록B 부분에 있는 누산기(100)에 누산되는 에너지 값들은 B₁+A₂+B₃+A₄가 된다.

이 경우 사용자 1과 사용자 2의 단말기들의 경로를 탐색하는 경우라면 탐색블록가 사용자 1의 경로를 탐색하여 그 에너지 값인 A₁을 출력하는 동안 탐색블록는 사용자 2의 경로를 탐색하여 그 에너지 값인 B₁을 출력한다. 이때 탐색블록와 연동하는 스위치부(70)는 탐색블록A의 덧셈기(30)와 연결되고 탐색블록B와 연동하는 스위치부(80)는 탐색블록B의 덧셈기(40)와 연결된다.

그 다음, 탐색블록 A와 B의 레지스터 설정에 따라 탐색블록A가 사용자 2의 경로를 탐색하여 그 에너지 값인 A₂를 출력하는 동안 탐색블록B는 사용자 1의 경로를 탐색하여 그 에너지 값인 B₂를 출력한다. 이때 탐색블록A와 연동하는 스위치부(70)는 탐색블록B의 덧셈기(40)와 연결되고 탐색블록B와 연동하는 스위치부(80)는 탐색블록A의 덧셈기(30)와 연결된다.

이러한 방식으로 넌-코히런트 누산을 위한 슬롯단위로 탐색블록들이 탐색하는 단말기들을 교차하도록 하면 사용자 1에 대한 넌-코히런트 누산을 실시하는 누산기(90)는 A₁+B₂+A₃+B₄의 순서로 누산을 실시하게되고, 사용자 2에 대한 넌-코히런트 누산을 실시하는 누산기(100)는 B₁+A₂+B₃+A₄의 순서로 누산을 실시하게된다.

이 경우 스위치부는 동일 단말기의 신호 에너지를 슬롯 단위로 순차 출력하는 n개의 탐색블록들의 출력들을 해당 단말기의 넌-코히런트 누산을 위한 누산기로 차례로 연결하기위해 n개의 입력을 선택하여 출력하도록 구성되어야하며, 이 경우 2-1 멀티플렉서로 동작한다.

따라서, 하나의 탐색블록에서 연속 신호를 탐색하지 않고 사용되는 탐색블록들에 따라 교번하여 사용되기 때문에 누산되는 슬롯들 간 상관성이 낮아지게된다.

예를 들어 다이버시티 구조라면 사용자 1의 단말기 신호를 누산하는 순서가 A₁+A₂+B₃+B₄의 순서가 되므로 본 발명에 비해 상관성이 높아진다.

즉, 다수의 탐색블록들이 개별적인 탐색 과정을 실시할 수 있으면서도 누산 슬롯들 간의 독립성이 보장되게 된다.

당연하게도, 이러한 구조는 고정적인 것이 아니며, 2개 이상의 탐색블록들이 연동하여 동작할 수 있는데, 전술한 실시예와 같은 경우 4개의 탐색블록들이 4개의 탐색 과정을 동시에 실시할 수도 있다. 이 경우 스위치부는 4개의 탐색블록들의 슬롯단위 에너지값들을 스위칭해야 한다. 예를 들어 탐색블록A,B,C,D를 이용하는 경우 사용자 1에 대한 누산 순서는 A₁+B₂+C₃+D₄가 될 수도 있고, 스위치부는 4-1멀티플렉서로 동작할 수 있다. 즉, 본 발명의 구체적인 구성들은 설계자의 의도에 따라 변경될 수 있으며, 이러한 변경들은 모두 본 발명에 포괄될 수 있음에 유의해야한다.

도 3은 본 발명을 적용한 경우 검출 가능성(Pd)에 대해 누산된 슬롯들의 수가 미치는 영향을 나타낸 것이다. 즉, 누산된 슬롯들의 수가 많으면 검출 가능성이 증가한다는 것은 공지된 사실이지만, 종래 구조와 본 발명 일 실시예의 구조를 이용한 경우를 대비한 것이다.

실선은 본 발명 일 실시예의 구조를 이용한 것이고, 점선은 종래 구조를 이용한 것이다. 누산되는 슬롯의 수가 많아짐에 따라 본 발명을 이용한 구조에서 검출 가능성이 높아진다는 것을 알 수 있을 것이다. 즉, 누산된 슬롯간 상호 상관성이 줄어들게 되므로 누산 슬롯의 수가 많아짐에 따라 성능이 개선됨을 알 수 있다.

도 4는 기지국이 이동하는 경우 최대 검출 가능성(Pd,_MAX)과 속도와의 관계를 도시한 것으로, 삼각형은 본 발명의 구조를 이용한 경우이며, 동그라미는 종래 구조를 이용한 경우이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 구조는 이동하는 단말기의 속도가 50km/h에서 130km/h 인 경우 종래 구조에 비해 최대 검출 가능성이 크며 비교적 일정하다는 것을 알 수 있으며, 본 발명은 비교적 저속으로 이동하는 단말기의 신호에 대한 성능 개선이 크다는 것을 알 수 있다. 그러나, 고속인 경우에 있어서도 성능 개선이 이루어진다는 것에 주목해야한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 여러 단말기들의 경로를 넌-코히런트 누산을 위한 슬롯단위로 교차 탐색하는 개별적인 탐색블록들에서 출력되는 슬롯단위 에너지 값들 중 해당하는 값들만 넌-코히런트 누산을 위한 누산기에 연결하도록 스위칭하도록 하여 인접하는 슬롯의 에너지 값들을 상이한 탐색블록들에서 획득함으로써 넌-코히런트 다중-슬롯 누산 기능을 개선함과 동시에 탐색기 자원의 제한을 개선하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 누산된 슬롯간 상호 상관성이 커지는 저속으로 움직이는 단말기의 신호에 대해 더욱 효과적으로 동작한다.

도 1은 일반적인 다중 경로 탐색기의 일부 구조를 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명 일 실시예의 일부 구조를 나타낸 블록도이다.

도 3은 검출 가능성(Pd)에 대해 누산되는 슬롯들의 전체 수에 따른 효과를 시뮬레이션 한 것이다.

도 4는 단말기의 속도에 따른 효과를 시뮬레이션 한 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 안테나 10: 안테나 선택기

11: 역확산기 12: 제 1누산기

13: 제 1제곱기 14: 제 2누산기

15: 제 2제곱기 20: 안테나 선택기

21: 역확산기 22: 제 1누산기

23: 제 1제곱기 24: 제 2누산기

25: 제 2제곱기 30: 덧셈기

40: 덧셈기 70: 제 1스위치부

80: 제 2스위치부 90: 누산기

100: 누산기

Claims (3)

1. 넌-코히런트 다중-슬롯 누산을 위한 슬롯에 따라 상이한 단말기들의 슬롯단위 에너지를 교차 출력하는 다수의 탐색블록들과; 상기 다수의 탐색블록들의 출력들 중 동일한 단말기의 신호를 수신하는 탐색블록들의 슬롯단위 출력 에너지들을 출력단과 연결하는 스위치부들과; 상기 스위치부들 각각에 연결되어 상기 선택적으로 연결되는 탐색블록들의 슬롯단위 에너지들을 누산하여 동일한 단말기에 대한 슬롯단위 에너지를 누산하는 누산기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 탐색기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스위치부들은 동일 단말기의 신호 에너지를 슬롯 단위로 순차 출력하는 n개의 탐색블록들의 출력들을 해당 단말기의 넌-코히런트 누산을 위한 누산기로 차례로 연결하기위해 n개의 입력 중 하나를 선택하여 출력할 수 있는 멀티플렉서로 동작하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 탐색기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 탐색블록들은 레지스터 설정에 의해 상이한 단말기의 슬롯 단위 에너지 값들을 출력하며, 이러한 설정은 스위치부와 연동되어 스위치부가 자신이 원하는 탐색블록의 출력을 선택하도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 경로 탐색기.