KR100493072B1

KR100493072B1 - Method and apparatus of setting the adaptive threshold for code phase acquisition in multipath channel

Info

Publication number: KR100493072B1
Application number: KR10-2003-0006869A
Authority: KR
Inventors: 정경태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2005-06-02
Also published as: KR20040070689A

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 수신기에서, 수신되는 데이터의 동기의 매칭 여부를 판단하기 위한 임계값을 결정하는 방법에 관한 것으로, 동기 매칭 여부 결정을 위한 에너지 값 X를 크기 n을 가지는 윈도우에 순차적으로 입력시키는 과정과, 상기 윈도우에 입력된 n개의 에너지 값을 크기 순서대로 정렬하고, 상기 정렬된 에너지 값들 중에서 크기가 가장 작은 값에서부터 소정의 k번째까지의 값을 합산하여 출력하는 과정과, 상기 출력된 값을 상기 X 값과 비교하여 동기 매칭 여부를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for determining a threshold value for determining whether or not synchronization of received data is matched in a receiver of a mobile communication system. The energy value X for determining synchronization synchronization is sequentially stored in a window having a size n. Inputting, aligning the n energy values input to the window in order of magnitude, summing and outputting values from the smallest to the predetermined kth value among the sorted energy values, and outputting the outputs; And determining a synchronous match by comparing the calculated value with the X value.

Description

METHOD AND APPARATUS OF SETTING THE ADAPTIVE THRESHOLD FOR CODE PHASE ACQUISITION IN MULTIPATH CHANNEL}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 수신기에서 수신되는 데이터의 동기의 매칭 여부를 판단하기 위한 임계값을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a method and apparatus for determining a threshold for determining whether synchronization of data received at a receiver is matched.

일반적인 CDMA 방식의 이동통신 시스템의 수신단에서, 수신 정보의 획득에 앞서 코드 동기의 획득이 선행되어야 한다. 상기 코드 동기 획득은 통상적으로 정합 필터(Matched Filter) 또는 적응 상관기(Active correlator)를 사용하고, 그 후단에 동기 유무를 판단하는 검파기가 존재한다.In a receiving end of a general CDMA mobile communication system, acquiring code synchronization must be preceded before acquiring reception information. The code synchronization acquisition typically uses a matched filter or an active correlator, and there is a detector for determining whether there is synchronization.

상기 코드 동기의 획득은 확산 스펙트럼 수신기에서 중요한 부분이다. 상기 동기 획득은 능동적 방법, 수동적 방법 또는 두가지 방법을 결합한 형태로 파악될 수 있다. 상기 수동적 방법에서는 상기 확산 코드에 매칭되는 소정의 필터, 즉, 정합 필터가 사용된다. 상기 정합 필터의 출력은 동기의 결정을 수행하는 임계값 검출기로 입력된다. 상기 임계값의 결정은 능동적 및 수동적 동기 획득의 성능에 중요한 역할을 한다.Acquiring the code synchronization is an important part of a spread spectrum receiver. The synchronization acquisition may be understood as an active method, a passive method, or a combination of both methods. In the passive method, a predetermined filter that matches the spreading code, that is, a matched filter, is used. The output of the matched filter is input to a threshold detector that performs synchronization determination. The determination of the threshold plays an important role in the performance of active and passive synch acquisition.

따라서, 상기 임계값을 결정하는 몇가지 방법들이 제시되어 왔다. 상기 방법은 소정의 코드 기간들동안 상기 임계값의 교차를 계산하여, 기대되는 수의 교차들이 얻어지도록 상기 임계값을 증가시키거나 감소시킨다. 물론, 이것은 획득하기 위한 몇 개의 기간들을 필요로 하고, 단지 코드 획득에서의 특별한 경우에 적절하다.Thus, several methods of determining the threshold have been proposed. The method calculates the intersection of the threshold for predetermined code periods, increasing or decreasing the threshold such that an expected number of intersections is obtained. Of course, this requires several periods to obtain and is only suitable for the special case of code acquisition.

한편, 잡음의 분산은 선형 FIR 필터들을 사용하여 대략적으로 계산된다. 상기 잡음(또는 간섭)의 분산은 예측될 수 있지만 상기 채널 상태들에 대해 임계값의 결정 지식이 필요하다. 예컨대, CFAR(Constant False Alarm Rate)이 상기 결정 변수의 레일리이(Rayleigh) 분산을 사용하여 AWGN(Additive White Gausian Noise) 채널에서 결정된다. 여기서, 소정의 참조 채널 필터가 요구되며, 상기 필터는 상기 요구되는 채널에 직교해야 한다. 이러한 것은 만약 발생되는 코드의 참조 채널 임펄스 반응의 불균형이 상기 확산 코드의 임펄스 반응과 같지 않다면, 잡음 환경에 잘 적응하지만 재밍 환경(예컨대, CW 재밍)에서는 다소 문제가 발생한다.On the other hand, the variance of noise is roughly calculated using linear FIR filters. The variance of the noise (or interference) can be predicted but knowledge of threshold determination is required for the channel conditions. For example, the Constant False Alarm Rate (CFAR) is determined in the Additive White Gausian Noise (AWGN) channel using the Rayleigh variance of the decision variable. Here, a predetermined reference channel filter is required, which must be orthogonal to the required channel. This is well adapted to the noise environment if the imbalance of the reference channel impulse response of the generated code is not the same as the impulse response of the spreading code, but somewhat problematic in a jamming environment (e.g. CW jamming).

예를 들어, 이것은 상기 코드들에 직교한 보충 코드 쌍과 코드 쌍이 사용될 때 발생한다. 보통, 오류 경보의 고정된 확률을 얻는 모든 방법은 채널 환경들의 선행적 지식, 즉 잡음 분산, CDMA 시스템에서 타 이용자의 수, 재밍 인수 등을 다소 필요로 한다.For example, this occurs when a supplemental code pair and a code pair orthogonal to the codes are used. In general, all methods of obtaining a fixed probability of error alerts require some prior knowledge of the channel environments, ie noise variance, the number of other users in the CDMA system, jamming factors, and the like.

도 1은 상기 제안된 임계값 결정 방법을 사용하기 위한 비간섭의 정합 필터(Matched Filter; 100) 코드 동기 획득 구조를 나타낸다. 상기 정합 필터(100)의 출력 신호는 상기 확산 코드의 상관함수(Autocorrelation function; ACF)에 비례한다. 상기 포락선 검파기(Envelope Detector; 102)의 출력에서 샘플링은 적어도 칩 레이트로 수행된다. 상기 비교기는 출력이 '0'인지 '1'인지 결정하는 방법으로 임계값 T_h를 사용한다. 만약, 상기 임계값이 제로 지연에서 상기 상관값에 의해 교차된다면, 결과가 검출된다. 만약, 임계값이 약간의 다른 지연에서 교차된다면, 오경보가 일어난다. 랭크 필터는 N 개의 정합필터의 출력 샘플들을 오름차순으로 정렬하고, 상기 N(윈도우 길이) 및 기결정된 위치 K로부터 상기 임계값을 얻는다. 상기 오경보의 확률은 하기 <수학식1>과 같이 얻을 수 있다.FIG. 1 shows a non-interfering Matched Filter 100 code synchronization acquisition structure for using the proposed threshold determination method. The output signal of the matched filter 100 is proportional to an autocorrelation function (ACF) of the spreading code. Sampling at the output of the envelope detector 102 is performed at least at a chip rate. The comparator uses the threshold value T _h as a method of determining whether the output is '0' or '1'. If the threshold is crossed by the correlation at zero delay, then a result is detected. If the threshold is crossed at some other delay, a false alarm occurs. The rank filter sorts the output samples of the N matched filters in ascending order and obtains the threshold value from the N (window length) and the predetermined position K. The probability of the false alarm can be obtained as shown in Equation 1 below.

만약 상기 임계값이 K=N/2 으로부터 계산되면, 결과는 샘플 집합의 중간이며, P_fa는 약 0.5이다. 상기 지연은 상기 샘플 집합의 크기의 반, 즉 N/2 샘플들이다. 상기 새로운 임계값은 칩 레이트에서 주어진다.If the threshold is calculated from K = N / 2, the result is the middle of the sample set and P _fa is about 0.5. The delay is half the size of the sample set, ie N / 2 samples. The new threshold is given at chip rate.

상기 도 1을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 정합 필터(100)로 입력되는 동기용 PN 코드는, 수신기에 저장된 동기용 PN 코드와 각 비트별로 비교하여, 상기 두 코드의 대응되는 각 비트값이 같을 경우 '1'을 출력하고, 다를 경우 '0'을 출력한다. 따라서, 상기 두 코드의 값이 가장 정확히 일치하였을 경우에 가장 많은 '1'의 값이 출력되며, 상기 정합 필터(100)를 통해 출력된 값들은 포락선 검파기(102)를 통해 에너지 값 X(104)로 변환된다. 즉, 상기 PN 코드가 동일 코드이고 시간적으로 정확히 일치하였을 경우 매우 높은 상관값을 나타내므로 최대 에너지 값이 생성되고, 그렇지 않았을 경우에는 매우 낮은 상관 특성을 나타내므로 상대적으로 미세한 에너지 값을 생성한다.Referring to FIG. 1 in more detail, the PN code for synchronization input to the matched filter 100 is compared with the PN code for synchronization stored in the receiver for each bit, so that the corresponding bit values of the two codes are the same. In case of '1', '1' is output. Therefore, when the values of the two codes match the most, the most value of '1' is output, and the values output through the matching filter 100 are converted into the energy value X 104 through the envelope detector 102. Is converted to. That is, when the PN code is the same code and exactly matches in time, the maximum energy value is generated because it shows a very high correlation value.

상술한 바와 같이, 상기 동기 검출 회로에는 상기 정합 필터(100)를 사용하는 수동적(Passive) 방법외에, 상관 검출기(Correlator)를 사용하는 능동적(Active) 방법이 있다. 상기 상관 검출기를 사용할 경우, 정합 필터(100)에 비해 검출 속도가 빠르다는 장점이 있으나, 구현이 상대적으로 복잡하다는 단점이 있다. 그러나, 상기 어떠한 방법을 사용하더라도 동일한 결과를 가져오게 된다.As described above, the synchronization detection circuit has an active method using a correlator, in addition to a passive method using the matched filter 100. When using the correlation detector, there is an advantage that the detection speed is faster than the matched filter 100, but there is a disadvantage that the implementation is relatively complex. However, using any of the above methods will yield the same results.

한편, 상술한 바와 같이 상기 에너지 값(104)은 PN 동기의 일치 여부를 결정할 수 있는 값으로서, 소정의 임계값을 설정하여 동기의 일치 여부를 판단하게 된다.On the other hand, as described above, the energy value 104 is a value for determining whether or not the PN synchronization is matched, and sets a predetermined threshold to determine whether the synchronization is matched.

그러나, 상기 임계값에 의해 동기 일치 여부를 판단함에 있어, 원하는 코드가 존재하지 않은 경우에도 불구하고 동기가 이루어진 것처럼 오판하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 상기 오판하는 확률과 관련된 파라메터가 오경보 확률(False Alarm Probability)이다. 따라서, 상기 오경보 확률을 일정하게 하고, 검파 확률(Detection Probability)를 최대로 하기 위한 임계값 결정 방법이 연구되어 왔다.However, in determining whether the synchronization is matched based on the threshold value, there may be a case in which a mistake is made as if synchronization is made despite the fact that the desired code does not exist. In other words, the parameter related to the probability of misjudging is False Alarm Probability. Therefore, a method of determining a threshold value for making the false alarm probability constant and maximizing detection probability has been studied.

예컨대, 상기 임계값 결정 방법의 한가지 방법으로 고정 임계치 결정 방법이 있다. 상기 방법은 코드 동기 초기에 수신된 배경 잡음의 에너지 값을 추출한 값으로 상기 임계값을 고정하여 코드 동기의 일치 여부를 결정하는 방법이다. 그러나, 상기 고정 임계치 방법은 무선 채널 환경의 배경 잡음이 변화할 때마다 코드 동기 획득에 많은 문제점을 발생시킬 뿐만아니라, 다중 경로 채널에 있어서도 문제가 있다. 즉, 채널 환경의 변화에 적응하지 못한다는 단점이 있다.For example, one of the threshold determination methods is a fixed threshold determination method. The method is a method of determining whether or not code synchronization matches by fixing the threshold value to a value obtained by extracting an energy value of background noise received at the beginning of code synchronization. However, the fixed threshold method not only causes many problems in code synchronization acquisition whenever the background noise of the wireless channel environment changes, but also has problems in the multipath channel. In other words, it does not adapt to changes in the channel environment.

다른 방법으로는, 수신된 코드 신호가 수신단에서 정합 필터나 상관기를 거친후 n개의 출력값들을 평균하여 임계값으로 사용하는 방법이 있다. 상기 방법은 무선채널의 환경이 균질(Homogeneous)한 환경에서, 즉 배경 잡음이 크기에 상관없이 일정할 때에는 최적의 성능을 갖는다는 장점이 있다. 그러나, 배경 잡음이 변화하는 시점에서의 수신된 코드에 대해서는 코드 동기 시간이 길어지거나, 오경보 확률이 커질 수 있다. 또한, 다중 경로 채널 상에서는 임의의 n개의 창(Window)에서 다중경로 신호가 포함되어 있어서 이로 인해 임계치를 높이는 결과를 가져와 코드 동기 시간이 길어지는 단점이 있다.Alternatively, the received code signal passes through a matching filter or a correlator at the receiving end, and then averages n output values to use as a threshold. The method has the advantage that the performance is optimal in a homogeneous (homogeneous) environment of the radio channel, that is, when the background noise is constant regardless of the magnitude. However, for the received code at the time when the background noise changes, the code synchronization time may be long or the false alarm probability may be increased. In addition, a multipath signal is included in an arbitrary number of windows on a multipath channel, resulting in a higher threshold and a longer code synchronization time.

또 다른 방법으로서, 수신된 코드 신호가 수신단에서 정합필터나 상관기를 거친 후, n개의 출력값들을 크기 순서대로 나열한 후, 일정 크기 순서의 값을 코드 동기 임계값으로 사용하는 방법이 있다. 상기 방법은, 다중 경로 채널상에서 우수한 성능을 가질 수 있으나, 채널 환경이 균질한 환경에서는 상기 두번째 방법보다 코드 동기 획득 시간이 길어진 다는 단점이 있다.As another method, after the received code signal passes through a matching filter or a correlator at the receiving end, the n output values are listed in order of magnitude, and then a value of a predetermined magnitude order is used as a code synchronization threshold. The method may have excellent performance on a multipath channel, but has a disadvantage in that a code synchronization acquisition time is longer than that of the second method in a homogeneous channel environment.

상기 세번째 방법을 구현한 상기 도 1에서 동기 결정 에너지 값(104)이 소정 크기(n)를 갖는 메모리 윈도우(106)로 입력되고, 상기 n개의 에너지 값들은 크기 순서대로 정렬된 후, 선택기(108)에서 소정의 k번째 값이 선택된다. 상기 k번째 값은 소정의 옵셋(offset)값과 곱셈기(110)에서 연산된 후, 상기 동기 결정 에너지 값 X(104)와 비교된다.In FIG. 1, which implements the third method, a synchronous determination energy value 104 is input into a memory window 106 having a predetermined size n, and the n energy values are arranged in size order, and then the selector 108 is selected. ), The predetermined kth value is selected. The k-th value is calculated by the multiplier 110 with a predetermined offset value and then compared with the synchronization determination energy value X 104.

도 2를 참조하여, 상기 k값이 선택되는 과정을 설명한다.Referring to Figure 2, the process of selecting the k value will be described.

상술한 바와 같이 크기 n을 가지는 윈도우(202)로 입력되는 n개의 에너지 값들(200)이 존재하며, 상기 에너지 값들은 동기가 일치되었을 경우에 가장 큰 값을 나타내며, 다중 경로 채널 환경의 원인으로 인해, 상기 일치되었을 때의 최대값 주변에 다소 작은 에너지 값(204)들이 발생할 수 있다. 한편, 동기가 일치하지 않는 나머지 부분의 에너지값들은 상대적으로 작은 크기의 에너지를 가진다.As described above, there are n energy values 200 input to the window 202 having a size n, and the energy values represent the largest values when synchronization is matched, and due to the cause of the multipath channel environment. Somewhat smaller energy values 204 may occur around the maximum when they are matched. On the other hand, the energy values of the remaining parts of which synchronization is not consistent have relatively small amounts of energy.

상기 에너지 값들은 크기 순서대로 재배열(206)되며, 상기 다중 경로에 의한 에너지 값들, 즉 k번째부터 n번째까지의 값은 임계값 결정의 값으로 적절하지 않음으로 제외(210)시킨다. 즉, 상기 제외된 값을 뺀 나머지 에너지 값들 중 가장 큰 값인 k-1번째 값을 임계값 결정의 값으로 사용한다. 즉, X값이 상기 k-1번째의 에너지 값보다 작을 경우, 동기 불일치로 간주하며, 상기 k-1번째의 에너지 값보다 클경우 동기가 일치한 것으로 간주한다. The energy values are rearranged 206 in order of magnitude, excluding the energy values by the multipath, i.e., the k th through the n th values, as not appropriate as the value of the threshold determination 210. That is, the k-1 th value, which is the largest value among the remaining energy values minus the excluded value, is used as the threshold value determination value. In other words, when the X value is smaller than the k-1th energy value, it is regarded as a synchronization mismatch, and when it is larger than the k-1th energy value, it is regarded as a synchronization.

상기 임계값과 오경보 확률(False Alarm Probability)과의 관계를 도 3의 그래프를 참조하여 설명한다.The relationship between the threshold value and false alarm probability is described with reference to the graph of FIG. 3.

먼저, 왼쪽에 표시된 그래프 pdf1(300)은 동기 불일치시의 평균 에너지값 H0(304)을 기준으로 하여, 상기 동기 불일치시의 에너지 값들의 확률적 분포를 나타낸 것이다. 한편, 오른쪽에 표시된 그래프 Pd(302)는 동기 일치시의 평균 에너지값 H1(308)을 기준으로 하여, 상기 동기 일치시의 에너지 값들의 확률적 분포를 나타낸 것이다. 따라서, 동기가 일치되었는 지를 결정하는 임계값 a1(306)을 어떻게 설정하느냐에 따라서, 동기 결정 검파 확률 및 오경보 확률이 좌우된다.First, the graph pdf1 (300) shown on the left shows a probabilistic distribution of energy values at the time of synchronization mismatch based on the average energy value H0 304 at the time of synchronization mismatch. On the other hand, the graph Pd 302 displayed on the right side shows the probability distribution of the energy values at the time of synchronization, based on the average energy value H1 308 at the time of synchronization. Therefore, the synchronization decision detection probability and the false alarm probability depend on how to set the threshold a1 306 that determines whether synchronization has been matched.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 임계값을 a1(306)으로 설정할 경우, 상기 Pd가 a1에 의해 Pd0 및 Pd1으로 구분되고, Pd1 영역에 대해서는 정상적으로 검파가 되지만, Pd0인 부분은 동기가 일치되었음에도 불구하고 일치하지 않은 것으로 판단하여 검파시간이 지연된다. 한편, 상기 동기 불일치 확률의 분포에서 상기 임계값 a1을 초과한 Pfa1(312) 영역에 대해서는 동기 불일치에도 불구하고 동기가 일치한 것으로 오경보하게 된다.More specifically, when the threshold value is set to a1 306, the Pd is divided into Pd0 and Pd1 by a1, and the Pd1 region is normally detected. The detection time is delayed because it is determined not to match. On the other hand, in the distribution of the synchronization mismatch probability, the Pfa1 312 region exceeding the threshold a1 is falsely misaligned despite the synchronization mismatch.

따라서, 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 상기 오경보율 Pfa1(312)을 줄이기 위하여, 상기 임계값 a1(306)을 높게 잡을 경우, 동기 검파 확률 Pd1 은 낮아지게 된다. 반면, 동기 검파 확률을 높이기 위하여 상기 임계값 a1(306)을 낮출 경우 동기 검파 확률 Pd1은 높아지게 되나, 오경보 확률 Pfa1(312)이 높아지게 되는 문제가 발생된다.Therefore, as can be seen from the graph, in order to reduce the false alarm rate Pfa1 312, when the threshold a1 306 is set high, the synchronous detection probability Pd1 is lowered. On the other hand, when the threshold a1 306 is lowered to increase the synchronization detection probability, the synchronization detection probability Pd1 is increased, but the false alarm probability Pfa1 312 is increased.

결국, 상기 오경보 확률 Pfa1(312)을 일정값 이하로 유지하면서, 최대의 동기 검파 확률을 확보하는 것이 중요한 문제이다.As a result, it is important to secure the maximum synchronization detection probability while keeping the false alarm probability Pfa1 312 below a predetermined value.

따라서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템의 수신기에서 수신되는 데이터의 동기 매칭 여부를 판단하기 위한 임계값을 보다 효율적으로 결정하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for more efficiently determining a threshold for determining whether the data received at a receiver of a mobile communication system is synchronously matched.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신 시스템의 수신되는 데이터의 동기 결정 방법에 있어서, 동기 매칭 여부 결정을 위한 에너지 값 X를 크기 n을 가지는 윈도우에 순차적으로 입력시키는 과정과, 상기 윈도우에 입력된 n개의 에너지 값을 크기 순서대로 정렬하고, 상기 정렬된 에너지 값들 중에서 크기가 가장 작은 값에서부터 소정의 k번째까지의 값을 합산하여 출력하는 과정과, 상기 출력된 값을 상기 X 값과 비교하여 동기 매칭 여부를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining synchronization of received data in a mobile communication system, the method comprising sequentially inputting an energy value X for determining synchronization matching into a window having a size n, and the window Sorting the n energy values inputted in the order of magnitude, summing the values from the smallest to the predetermined kth value among the sorted energy values, and outputting the outputted values to the X value. And comparing the synchronous matching with each other.

상기 k값은 다중 경로 채널 상태에 따라 가변적으로 설정되어지는 것을 특징으로 한다.The k value is variably set according to the multipath channel state.

한편, 상기 에너지 값들을 합산하여 출력하는 과정 이후에, 상기 출력된 값을 소정의 옵셋값으로 배수 연산하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 에너지 값들을 합산하여 출력하는 과정 이후에, 상기 출력된 값을 평균 연산하여 출력하고, 상기 평균한 값을 상기 X 값과 비교하여 동기 매칭 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다. On the other hand, after the step of summing and outputting the energy values, further comprising the step of multiplying the output value to a predetermined offset value, and after the step of summing and output the energy values, The average value of the output value is calculated and output, and the average value is compared with the X value to determine whether to synchronize.

또한, 상기 평균 연산하여 출력된 값을 소정의 옵셋값으로 배수 연산하여 상기 X 값과 비교하는 것을 특징으로 한다.In addition, the averaging value outputted by a predetermined offset value may be multiplied and compared with the X value.

상기 에너지 값 X는 수신된 동기용 의사 잡음 코드(PN 코드)가 정합 필터 및 포락선 검파기를 통해 출력된 값인 것을 특징으로 한다.The energy value X is characterized in that the received synchronous pseudo noise code (PN code) is a value output through a matched filter and an envelope detector.

상기 에너지 값 X는 수신된 동기용 의사 잡음 코드(PN 코드)가 상관연산기 및 포락선 검파기를 통해 출력된 값인 것을 특징으로 한다.The energy value X is characterized in that the received synchronous pseudo noise code (PN code) is a value output through a correlation operator and an envelope detector.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이동통신 시스템의 수신기에서 수신되는 데이터의 동기 매칭 여부를 판단하기 위한 임계값을 보다 효율적으로 결정하는 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an apparatus for more efficiently determining a threshold for determining whether the data received at the receiver of the mobile communication system is synchronous matching.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신 시스템의 수신되는 데이터의 동기를 결정하는 장치에 있어서, 동기 매칭 여부 결정을 위한 에너지 값 X를 입력받아 소정의 저장 영역에 순차적으로 저장하고, 다음 에너지 값이 입력될 때마다 상기 순차적으로 저장된 에너지 값들을 다음 저장 영역으로 이동시켜 소정의 윈도우를 형성하는 레지스터와, 상기 레지스터의 소정의 윈도우 영역 내에 저장된 이전 상태의 에너지 값들을 입력받아, 크기 순으로 재배열하는 정렬기와, 상기 정렬기에서 재배열된 에너지 값들 중에서 가장 작은 값에서부터 소정의 k번째까지의 값을 입력받아 합산하는 합산기와, 상기 합산된 값과 상기 에너지 값 X를 비교하여 동기 매칭 여부를 결정하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, an apparatus for determining synchronization of received data of a mobile communication system includes receiving an energy value X for determining synchronization matching and sequentially storing the energy value X in a predetermined storage area. Each time an energy value is input, a register is formed to move the sequentially stored energy values to a next storage area to form a predetermined window, and the energy values of previous states stored in the predetermined window area of the register are received in order of magnitude. A sorter for rearranging, an adder that receives and sums a value from a smallest value to a predetermined k th value among the rearranged energy values, and compares the summed value with the energy value X to determine whether to synchronize Characterized in that it comprises a comparator to determine the.

상기 k값은 다중 경로 채널 상태에 따라 가변적으로 설정되어지는 것을 특징으로 한다. The k value is variably set according to the multipath channel state.

본 발명은, 상기 합산기에서 출력된 값에 소정의 옵셋값을 배수 연산하는 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises a multiplier for multiplying a predetermined offset value to the value output from the summer.

또한, 상기 합산기에서, 합산되는 에너지 값들을 평균 연산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the summer, it is characterized in that the average of the energy values to be summed and output.

본 발명은 상기 합산기에서 출력된 값에 소정의 옵셋값을 배수 연산하는 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises a multiplier for multiplying a predetermined offset value to the value output from the summer.

또한, 상기 에너지 값 X는 수신된 동기용 의사 잡음 코드(PN 코드)가 상관연산기 및 포락선 검파기를 통해 출력된 값인 것을 특징으로 한다. In addition, the energy value X is characterized in that the received synchronous pseudo noise code (PN code) is a value output through a correlation operator and an envelope detector.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례등에 따라 달라질 수 있으며, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings it should be noted that the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or a chip designer, and the definitions should be made based on the contents throughout the present specification.

도 4는 본 발명에 따른 동기 신호 검파 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a synchronization signal detection method according to the present invention.

상기 도 4를 참조하면, 수신기에서 수신된 동기 검출용 PN 코드는 정합 필터(Matched Filter; 400) 및 포락선 검파기(Envelop Detector; 402)를 통해 동기 일치 여부에 따라 소정의 에너지 값 X(404)를 출력한다. 한편, 상술한 바와 같이 상기 정합 필터(400) 대신에 상관 검출기(correlator)를 사용하여도 동일한 효과를 가진다.Referring to FIG. 4, the PN code for synchronization detection received by the receiver uses a matched filter 400 and an envelope detector 402 to obtain a predetermined energy value X 404 according to synchronization. Output On the other hand, using a correlation detector (correlator) instead of the matched filter 400 as described above has the same effect.

상기 정합 필터(400)가 수신된 동기 검출용 PN 코드와 수신기 별로 저장된 고유 PN 코드의 값을 비교하여 동일한 코드에 대해 값을 출력하는 기능을 수행하면, 상기 포락선 검파기(402)는 상기 정합 필터(400)로부터 매칭되는 값들을 소정의 에너지 값으로 출력하는 기능을 수행한다.When the matched filter 400 compares the values of the received PN code for the synchronization detection and the unique PN code stored for each receiver, and outputs a value for the same code, the envelope detector 402 performs the matched filter ( 400 to perform a function of outputting the matching values as a predetermined energy value.

상기 에너지 값 X는 소정의 임계값과 비교되어 동기 매칭 여부가 결정되며, 상기 임계값은 상기 에너지 값 X를 고려하여 설정된다.The energy value X is compared with a predetermined threshold to determine synchronous matching, and the threshold is set in consideration of the energy value X.

상기 에너지 값 X가 순차적으로 윈도우(406)에 입력되고, 상기 윈도우(406)에서는 상기 에너지 값이 입력될 때마다 기 입력된 값들이 다음 레지스터 영역으로 이동(shift) 된다. 상기 윈도우(406)는 n의 크기를 가지는 레지스터로 구성되며, n 개의 입력된 에너지 값 X가 X1 부터 Xn까지 순차적으로 저장되며, 상기 저장된 n 개의 값들은 정렬기(408)에 입력되어, 크기 순으로 재배열된다.The energy value X is sequentially input to the window 406, and each time the energy value is input, the previously inputted values are shifted to the next register area. The window 406 is composed of a register having a size of n, n input energy values X are sequentially stored from X1 to Xn, and the stored n values are input to the sorter 408, and then in order of size. Rearranged.

본 발명에 따라, 상기 정렬된 에너지 값들 중 다중 경로에 의한 동기 일치 에너지 값들을 의미하는 소정의 k번째에서 n번째 크기를 가지는 값들은 임계값 결정을 위한 데이터에서 제외된다.According to the present invention, values having a predetermined k th to n th magnitudes representing synchronous coincidence energy values by multiple paths among the aligned energy values are excluded from the data for threshold determination.

상기 제외되고 남은 k-1개의 에너지 값들은 합산기(410)로 입력되어 합산된다. 상기 합산된 에너지 값 T는 소정의 옵셋값 a와 곱셈기(412)에서 곱해져 Z 값으로 출력된다. 상기 옵셋값 a는 오경보율을 일정하게 조정해 주기 위하여 설정해주는 고정된값이다. 따라서, 오경보율을 높이거나 낮추고자 할 경우, 상기 옵셋값 a를 조정해주게 된다.The remaining k-1 energy values are input to the summer 410 and summed. The sum of the energy values T is multiplied by a predetermined offset value a in the multiplier 412 and output as a Z value. The offset value a is a fixed value that is set to constantly adjust the false alarm rate. Therefore, in order to increase or decrease the false alarm rate, the offset value a is adjusted.

상기 출력된 임계값 Z는 현재 상태의 에너지값 X와 비교되어, 동기 일치 여부를 결정하게 된다. 즉, 상기 X값이 상기 임계값 Z보다 크면 동기가 일치한 것으로 판단하고, 상기 X값이 상기 임계값 Z보다 작으면 동기가 일치하지 않은 것으로 판단한다.The output threshold value Z is compared with the energy value X of the current state to determine whether or not a synchronization match. That is, if the X value is greater than the threshold Z, it is determined that synchronization is consistent. If the X value is less than the threshold Z, it is determined that synchronization is not identical.

한편, 상기 합산기(410)에서 합산된 k-1개의 에너지 값들은 평균된 값을 출력하여, 상기 출력된 평균값을 직접 임계값 Z로 결정하는 것도 가능하며, 상기 평균값에 소정의 옵셋값 a를 곱셈 연산하여 임계값 Z로 결정하는 것이 가능하다.Meanwhile, the k-1 energy values added by the summer 410 may output an averaged value to directly determine the outputted average value as the threshold value Z, and a predetermined offset value a may be added to the average value. It is possible to determine the threshold Z by multiplication.

즉, 종래에는 소정 k번째 값 또는 k-1번째 값을 임계값의 결정 요인으로 선택한 방면, 본 발명에서는 상기 k번째 값보다 작은 값들의 합한값 또는 평균값으로 상기 임계값을 결정한다.That is, in the prior art, a predetermined kth value or a k-1th value is selected as a factor for determining a threshold value. In the present invention, the threshold value is determined as a sum or average value of values smaller than the kth value.

따라서, 상기와 같이 본 발명은 동일한 오경보율을 유지할 경우, 종래 기술과 비교할 때 보다 높은 동기 검파 확률을 유지할 수 있으며, 그에 따른 동기 검출 속도가 향상된다.Therefore, as described above, when the same false alarm rate is maintained, the present invention can maintain a higher synchronous detection probability than that of the prior art, thereby improving the synchronous detection speed.

이하, 도 5를 참조하여 동일한 오경보율을 유지할 때, 종래 기술과 본 발명의 동기 검파 확률을 비교한다.Hereinafter, when maintaining the same false alarm rate with reference to FIG. 5, the synchronous detection probability of the prior art and the present invention are compared.

상기 도 5를 참조하면, 종래 기술에 따른 동기 불일치 시의 에너지 값은 pdf1(500)의 확률 분포를 나타낸 반면, 본 발명에 따른 동기 불일치 시의 에너지 값은 pdf(504)와 같이 보다 예리한 확률 분포를 나타낸다. 따라서, 종래 기술에 따른 오경보 확률 Pfa1(514)과 동일한 오경보 확률을 유지한다고 할 때, 본 발명에 따른 상기 pdf(504)의 그래프에 의하면, 임계값을 a1(508)에서 a(512)로 낮추더라도 상기 Pfa1(514)과 동일한 Pfa(518)값을 유지할 수 있다.Referring to FIG. 5, the energy value at the time of synchronization mismatch according to the prior art shows a probability distribution of pdf1 (500), while the energy value at the time of synchronization mismatch according to the present invention is a sharper probability distribution, such as pdf (504). Indicates. Therefore, according to the graph of the pdf 504 according to the present invention, when the false alarm probability Pfa1 514 according to the prior art is maintained, the threshold value is lowered from a1 508 to a (512). Even if the value of Pfa 518 equal to that of Pfa1 514 can be maintained.

따라서, 동기 일치시 에너지 값들의 분포 Pd(502)가 동일할 경우, 임계값이 a1(508)에서 a(512)로 낮아짐으로 인해, 동기 검출 확률을 Pd0(516)만큼 높일 수 있다.Therefore, when the distribution Pd 502 of the energy values at the same synchronization is the same, the threshold value is lowered from a1 508 to a 512, thereby increasing the synchronization detection probability by Pd0 516.

결론적으로, 본 발명에 따라 임계값을 결정하게 되면, 동일한 오경보 확률을 유지하면서, 보다 높은 동기 검출 확률을 확보할 수 있으며, 그에 따라 고속의 동기 매칭이 요구되는 시스템에서 보다 빠른 동기 검출이 이루어질 수 있게 된다.In conclusion, if the threshold value is determined according to the present invention, it is possible to secure a higher synchronization detection probability while maintaining the same false alarm probability, thereby enabling faster synchronization detection in a system requiring fast synchronization matching. Will be.

상술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described. However, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.

상술한 바와 같은 본 발명은, 순수 배경 잡음이나 타 사용자의 간섭들로 구성된 값들에 의해 임계치를 정함으로써, 임계치가 과도하게 커지지 않아 코드 동기 획득시간이 증가하지 않는다. 또한, 다중 경로 채널 뿐만아니라 LOS(Line of sight)의 상황에서도 배경잡음에 대한 에너지값 추정값들의 분산이 작아지게 하는 평균값들을 취하기 때문에 이러한 환경에서도 최적의 성능을 나타내는 장점이 있다. According to the present invention as described above, by determining the threshold value by values composed of pure background noise or interferences of other users, the threshold value is not excessively large and the code synchronization acquisition time is not increased. In addition, even in a multipath channel as well as a line of sight (LOS) situation, since the average values of the variances of the energy value estimates for the background noise are taken, there is an advantage of showing the optimum performance in such an environment.

도 1은 종래 기술에 따른 동기 신호 검파 방법을 나타낸 도면.1 is a view showing a synchronization signal detection method according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 배경 추정치 연산시 다중 경로 신호들을 배제시키는 모습을 나타낸 도면.2 is a view showing the state of excluding multipath signals in computing a background estimate according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 임계치 설정 방법을 그래프로 나타낸 도면.Figure 3 is a graph showing a threshold setting method according to the prior art.

도 4는 본 발명에 따른 동기 신호 검파 방법을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a synchronization signal detection method according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 임계치 설정 방법을 그래프로 나타낸 도면.5 is a graph showing a threshold setting method according to the present invention.

Claims

In the mobile communication system, in the synchronization determination method of the received data,

Sequentially inputting an energy value X for determining a synchronous matching into a window having a size n;

Arranging n energy values input to the window in order of magnitude, summing and outputting values from the smallest to the predetermined kth among the sorted energy values;

And comparing the output value with the value of X to determine whether to match a synchronization.

The method of claim 1,

And the k value is variably set according to a multipath channel condition.

The method of claim 1,

After summing and outputting the energy values,

And multiplying the output value by a predetermined offset value.

The method of claim 1,

After summing and outputting the energy values,

And averaging the output value and comparing the averaged value with the X value to determine whether to synchronize.

The method of claim 4, wherein

And multiplying the output value of the average by a predetermined offset value and comparing the X value with the X value.

The method of claim 1,

The energy value X is an adaptive threshold determining method for acquiring code synchronization, wherein the received synchronizing pseudo noise code (PN code) is output through a matched filter and an envelope detector.

The method of claim 1,

The energy value X is an adaptive threshold determining method for acquiring code synchronization, wherein the received synchronizing pseudo noise code (PN code) is output through a correlation operator and an envelope detector.

A mobile communication system, comprising: an apparatus for determining synchronization of received data,

A register that receives an energy value X for determining whether to match synchronously and stores it sequentially in a predetermined storage area, and moves the sequentially stored energy values to a next storage area whenever a next energy value is input to form a predetermined window. Wow,

A sorter for receiving energy values of previous states stored in a predetermined window area of the register and rearranging the energy values in order of magnitude;

A summer for inputting and summing up the kth value from the smallest value among the rearranged energy values;

And a comparator for comparing the summed value with the energy value X to determine whether to match a synchronization.

The method of claim 8,

And the k value is variably set according to a multipath channel condition.

The method of claim 8,

And a multiplier for multiplying a predetermined offset value to a value output from the summer.

The method of claim 8,

In the summer, the adaptive threshold value determination device for code synchronization, characterized in that for calculating the averaged energy values to be summed.

The method of claim 11,

The method of claim 8,

The energy value X is an adaptive threshold determination device for code synchronization acquisition, characterized in that the received synchronizing pseudo noise code (PN code) is output through a matched filter and an envelope detector.

The method of claim 8,

The energy value X is an adaptive threshold determining device for acquiring code synchronization, wherein the received synchronizing pseudo noise code (PN code) is a value output through a correlation operator and an envelope detector.