KR100517971B1

KR100517971B1 - 이동통신 시스템의 고정점 결정장치 및 방법

Info

Publication number: KR100517971B1
Application number: KR10-2002-0054052A
Authority: KR
Inventors: 박희걸; 권성락; 박탄중
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2002-09-07
Publication date: 2005-09-30
Also published as: KR20040022785A; US7340498B2; US20040047436A1; CN1481181A; CN1270550C

Abstract

본 발명에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정장치 및 방법은 시뮬레이션을 통하여 초기 고정점을 설정한 다음 대상 장치의 출력에 대한 포화도를 기준 포화도와 비교하여, 상기 초기 고정점의 위치를 대상 장치의 출력범위 변화에 따라 적응적으로 변경한다. 이로 인하여 본 발명은 부동점을 고정점으로 변환시킬 때 시스템의 성능을 향상은 물론 하드웨어의 복잡도를 줄일 수 있다.

Description

이동통신 시스템의 고정점 결정장치 및 방법{METHOD FOR SETTING FIXED POING OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 고정점(fixed point)을 적응적으로 결정할 수 있는 고정점 결정장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 시스템 설계자는 디지털 데이타에 대하여 부동점(floating point)실험을 한 다음 실제로 시스템을 구현하기 위하여 부동점을 고정점(fixed point)으로 변환시킨다. 이때, 시스템 설계자는 비트수와 포화(saturation)점을 변화시키면서 모의 실험을 수행하여 최적의 상태에서 비트수, 포화점 및 절단비트를 결정하여 고정점을 결정한다.

그런데, 상기 결정된 최적의 비트수와 포화 및 절단(truncation) 비트의 위치는 대상장치의 출력범위에 따라 가변적이다.

예를들어, 3GPP(Third Generation Partnership Project)다운링크에서 디스프레더(despreader)의 출력은 SF(spreading factor)와 orthogonal 채널의 수에 따라 매우 가변적이다. 따라서, 디스프레더의 출력에 대한 고정점 하드웨어를 구현할 경우에는 상기 비트수, 포화비트 및 절단비트의 위치가 변화된다.

그러나, 한정된 고정점 하드웨어에서 디스프레더의 출력범위를 모두 커버하기에는 많은 비트수가 필요한데, 이를 위하여 고정점의 비트수를 계속 증가시킬 경우는 하드웨어의 크기가 늘어나고 하드웨어가 복잡해지는 단점이 있었다.

또한, 상술한 바와같이 최적의 비트수, 포화비트 및 절단비트의 위치는 디스프레더의 출력신호의 범위에 따라 가변적이기 때문에 이런 상황에서 고정점을 결정할 경우에는 전체 시스템의 성능이 열화되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 입력비트의 범위에 따라 고정점을 적응적으로 결정할 수 있는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정방법은 고정점을 설정하는 과정과; 설정된 고정점에서 최적의 기준 포화도를 저장하는 과정과; 디스프레더의 출력에 대한 포화도를 측정하는 과정과; 측정된 포화도와 기준 포화도를 비교하여, 고정점의 위치를 변경하는 과정으로 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정방법은 시뮬레이션을 통해 고정점을 설정하는 과정과; 시뮬레이션을 통하여 디스프레더의 출력비트에 대한 최적의 포화도를 측정하는 과정과; 측정된 포화도를 기준 포화도로 저장하는 과정과; 디스프레더의 출력비트에 대한 실제 포화도를 측정하는 과정과; 측정된 포화도와 기준 포화도를 비교하여, 업 또는 다운명령을 출력하는 과정과; 다운 또는 업명령에 따라 디스프레더의 출력비트의 절단위치를 변경하는 과정으로 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정장치는 디스프레더의 출력신호의 포화도를 검출하는 포화도 검출부와; 검출된 포화도를 기준 포화도와 비교하여 제어명령을 발생하는 절단위치 제어부와; 절단위치 제어부의 제어명령에 따라 상기 설정된 고정점의 위치를 변경하는 비트 절단부로 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정장치는 디스프레더의 출력신호의 포화 수를 카운트하는 포화 카운터와; 포화 카운터의 카운트값을 연산하여 포화도를 출력하는 연산부와; 검출된 포화도를 제1,제2기준 포화도와 비교하여, 제어명령을 발생하는 절단위치 제어부와; 제어명령에 따라 디스프레더의 출력신호의 비트 절단위치를 변경하는 비트 절단부로 구성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정장치의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 적응적 고정점 결정장치는 입력신호의 포화도를 검출하는 포화도 검출부(10)와, 포화도 검출부(10)에서 검출된 포화도와 기준 포화도를 비교하여, 입력신호의 비트 절단위치를 변경하기 위한 제어명령을 출력하는 절단위치 제어부(20)와, 절단위치 제어부(20)에서 출력된 제어명령에 따라 입력신호의 비트를 절단하는 비트 절단부(30)로 구성된다.

포화도 측정부(10)는 도 2에 도시된 바와같이, 입력 신호의 포화 수를 카운트하는 포화 카운터(50)와; 포화 카운터(50)의 카운트값을 연산하여 포화도를 출력하는 연산부(60)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 고정점 결정장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

최적의 고정점 선택은 입력신호의 범위에 따라 달라진다. 따라서, 최적의 고정점은 현재 선택된 고정점에서 장치의 출력으로 판단할 수 있다. 즉, 장치의 출력이 현재 사용되고 있는 범위에서 골고루 분포되어 있는지에 따라 결정된다.

본 발명은 고정점의 선택 후에 장치의 출력에 대한 포화도(saturation percent)를 최적의 고정점을 판단하기 위한 기준으로서 이용한다. 그런데, 포화도의 최적값은 장치의 특성과 적용대상에 따라 달라질 수 있기 때문에, 먼저 시뮬레이션을 통하여 최적의 성능을 나타내는 포화도는 얼마인지 또는 어느 범위에서 성능열화가 심화되는지 결정한다.

본 발명은 3GPP 다운링크 시스템에서 레이크(rake) 수신기의 디스프레더를 예로들어 포화도의 최적값(기준값)을 결정한다.

일반적으로, 디스프레더의 출력은 포화에 의한 위상 및 크기왜곡과 절단에 의한 양자화 왜곡사이의 교환(trade off)이 존재한다. 따라서, 한정된 고정점에서는 두 왜곡들사이에서 최적의 값을 찾아야 한다.

도 3a - 도 3e는 3GPP다운링크 시스템에서 SF=128이고 Eb/No=5dB일 때, 페이딩 채널에서 디스프레더의 출력에 대한 확률 분포함수(Probability Distribution Function : PDF)를 도시한 것이다. 각 도면은 디스프레더의 출력비트를 고정시킨 상태에서 절단비트는 1비트씩 증가시키고, 포화비트는 1비트씩 감소시키면서 측정한 값을 나타내고 있다.

이때, 1비트 Windowing에 따른 디스프레더의 출력에 대하여 비트에러율(bit error rate : BER)을 측정하면 도 3c에 도시된 바와같이, 2비트 절단시에 가장 양호한 비트에러율을 나타냄을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같이 비트 Windowing에 따른 디스프레더의 출력에 대하여 PDF와 DER을 측정한 결과 포화가 20%이상 발생한 경우는 급격한 성능열화를 나타내고, 포화가 3%이하일 경우에는 양자화잡음이 증가하면서 좀더 완만한 분포를 갖지만 성능열화가 심해졌다.

즉, 포화가 20%정도 발생했을 때와 포화가 3%정도 발생했을 때 사이에서 최적의 고정점이 존재하며, 성능변화도 급격하지 않은 것으로 나타났다. 따라서, 디스프레더의 출력에 대한 포화도를 20%와 3%사이에서 항상 유지하는 것이 단말기의 성능에 중요한 역할을 한다.

이와같이, 시뮬레이션에 의하여 구해진 2개의 임계값(20%,3%)은 입력비트의 절단위치를 결정할 때 사용한다. 이때, 하나의 임계값은 절단위치를 윗쪽으로 이동시킬 때 사용하고, 다른 임계값은 절단위치를 밑으로 이동시킬 때 사용한다.

먼저, 본 발명은 시뮬레이션을 통하여 구해진 2개의 임계값 즉, 포화 임계값(20%)과 절단 임계값(3%)을 제1,제2기준 포화도로서 절단위치 제어부(20)에 저장한다.

디스프레더의 디지털 출력신호가 입력되면, 포화도 검출부(10)의 포화 카운터는 디지털 출력신호에 대한 포화 수를 카운트하고, 연산부(60)는 카운트된 포화수를 연산하여 포화도를 출력한다.

일반적으로 디스프레더의 입력 비트가 n비트일 때 디스프레더의 표현가능한 출력범위는 -2ⁿ≤출력범위 ≤ 2ⁿ-1이다. 따라서, 상기 범위를 벗어나는 값이 발생되면 디스프레더는 해당 값을 표현하지 못하고 -2ⁿ또는 2ⁿ-1로 표현하는데 이를 일반적으로 포화(satruation)라고 한다.

포화 카운터(50)는 m비트의 디지털 출력신호 에 포함된 -2ⁿ또는 2ⁿ-1을 카운트하고, 연산부(60)는 다음 식에 따라 포화도(%)를 출력하여, 절단위치 결정부(20)로 출력한다.

포화도(%) = 카운트값/T * 100%

이때, 상기 T는 카운트 주기이다.

절단위치 제어부(20)는 포화도 검출부(10)에서 출력된 포화도를 기 저장된 제1,제2 기준 포화도와 비교하여 제어명령을 출력하는데, 예를들어, 측정된 포화도가 제1기준 포화도를 초과하면 다운(down)명령을 출력하고, 포화도가 제2기준 포화도보다 작아지면 업(up)명령을 출력한다. 이때, 제어명령의 출력주기는 포화 카운터(50)의 카운터 주기(T)와 동일하다.

따라서, 비트 절단부(30)는 도 5에 도시된 바와같이, 절단위치 제어부(20)에서 출력된 제어명령에 따라 디스프레더의 출력신호에 대한 비트 절단위치를 변경하여 최적의 고정점을 결정한다.

즉, 비트 절단부(30)는 다운명령이 입력되면 포화비트는 1비트 감소시키고, 절단비트는 1비트 증가시키며, 업명령이 입력된 포화비트는 1비트 증가시키고, 절단비트는 1비트 감소시킨다.

이후, 상기 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와같이, 본 발명은 시뮬레이션을 수행하여 비트수와 초기 고정점(포화점 및 절단점)을 결정한다(S1).

초기 고정점이 결정되면 시뮬레이션을 통하여 장치(디스프레더)의 출력에 대한 최적의 제1,제2기준 포화도를 측정한 후(S2) 절단위치 제어부(20)에 저장한다(S3).

이후, 포화도 검출부(10)를 이용하여 외부환경에 따라 변화되는 디스프레더의 출력신호에 대한 실제 포화도를 측정한 후(S4), 그 측정된 포화도와 상기 저장된 제1,제2기준 포화도를 비교하여 제어명령을 출력한다(S5).

따라서, 비트 절단부(30)는 절단위치 제어부(20)에서 출력된 제어명령에 따라 디스프레더의 출력신호의 비트 절단위치를 변경함으로써 고정점을 변경시킨다(S6).

그리고, 본 발명은 설병의 편의를 위하여 디스프레더의 출력을 예로들어 설명하였지만 이에 한정되지 않고 출력신호의 범위가 매우 가변적이고 넓은 장치에 동일하게 적용할 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 입력신호의 변화에 따라 입력신호의 비트절단위치를 가변시켜 항상 최적의 고정점을 선택함으로써 부동점을 고정점으로 변환시킬 때 시스템의 성능을 향상은 물론 하드웨어의 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서 선행된 실시예들은 단지 한 예로서 청구범위를 한정하지 않으며, 여러가지 대안, 수정 및 변경들이 통상의 지식을 갖춘 자에게 자명한 것이 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 고정점 결정장치의 블록도.

도 2는 도 1에서, 포화도 검출부의 상세구성도

도 3a 내지 도 3e는 3GPP다운링크 시스템에서 SF=128이고 Eb/No=5dB일 때, 페이딩 채널에서 디스프레더의 출력에 대한 확률 분포함수를 나타낸 도면.

도 4는 도 2a 내지 도 2e에 있어서, 디스프레더의 출력에 대한 비트 에러율(BER)을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 비트절단 동작을 나타낸 도면.

도 6는 도 1에 있어서, 디스프레더의 출력범위 변화에 따라 적응적으로 고정점의 위치를 변경하기 위한 플로우 차트.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 : 포화 카운터 20 : 절단위치 결정부

30 : 비트 절단부

Claims

입력비트의 범위내에서 소정의 고정점을 선택하는 과정과;

상기 선택된 고정점에서 시뮬레이션을 통해 대상 장치의 출력 포화도를 측정하여, 최적의 성능을 나타내는 포화도를 기준 포화도로 저장하는 단계와;

상기 선택된 고정점에서 대상 장치의 실제 출력 포화도를 측정하는 단계와;

상기 측정된 포화도와 기 저장장된 기준 포화도를 비교하여, 상기 선택된 고정점의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정방법.
제1항에 있어서, 상기 기준 포화도는

하나의 포화도로 구성되거나, 포화 임계값과 절단 임계값과 같이 2개의 포화도를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정방법.
제1항에 있어서, 상기 포화도는

다음 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정방법.

포화도(%) = 포화 카운트값/T * 100% , 여기서, T는 카운트 주기이다.
제1항에 있어서, 상기 고정점 위치 변경과정은

측정된 포화도를 포화 임계값 및 절단 임계값과 비교하는 과정과;

측정된 포화도가 포화 임계값보다 크면 다운명령을, 절단 임계값보다 작으면 업명령을 출력하는 과정과;

다운 또는 업명령에 따라 디스프레더의 출력비트의 절단위치를 변경하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정방법.
제4항에 있어서, 상기 절단위치 변경과정은

다운명령이 입력되면 포화비트는 1비트 감소시키고, 절단비트는 1비트 증가시키는 과정과;

업명령이 입력되면 포화비트는 1비트 증가시키고, 절단비트는 1비트 감소시키는 과정으로 구성된 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정방법.
하나의 고정점에서 대상 장치의 출력 포화도를 검출하는 포화도 검출부와;

상기 검출된 포화도를 기저장된 기준 포화도와 비교하여 제어명령을 발생하는 절단위치 제어부와;

상기 절단위치 제어부의 제어명령에 따라, 상기 고정점의 위치를 변경하는 비트절단부로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제6항에 있어서, 상기 포화도 검출부는

상기 장치의 출력신호의 포화 수를 카운트하는 포화 카운터와;

상기 포화 카운터의 카운트값을 연산하여 포화도를 출력하는 연산부부로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제7항에 있어서, 상기 연산부는

다음 식에 의하여 포화도를 발생하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.

포화도(%) = 포화 카운트값/T * 100%

여기서, T는 카운트 주기이다.
제6항에 있어서, 상기 절단 위치 제어부는

상기 검출된 포화도를, 포화 임계값을 나타내는 제1기준포화도와 절단 임계값을 나타내는 제2기준 포화도와 각각 비교하여 제어명령을 발생하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제9항에 있어서, 상기 절단 위치 제어부는

상기 검출된 포화도가 제1기준포화도보다 크면 다운 명령을 발생하고,제2기준 포화도보다 작으면 업 명령을 발생하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제6항에 있어서, 상기 비트 절단부는

상기 제어명령에 따라 대상 장치의 출력비트의 절단 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제11항에 있어서, 상기 비트 절단부는

제어명령이 다운명령이면 포화비트는 1비트 감소시키고, 절단비트는 1비트 증가시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.
제11항에 있어서, 상기 비트 절단부는

제어명령이 업명령이면 포화비트는 1비트 증가시키고, 절단비트는 1비트 감소시키는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 고정점 결정장치.