KR100562679B1 - 새로운 결정규칙을 쓴 빠른 의사잡음 수열 획득방법 - Google Patents

새로운 결정규칙을 쓴 빠른 의사잡음 수열 획득방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접수열 대역확산 (direct sequence spread spectrum) 시스템에 알맞은 의사잡음 (pseudonoise) 수열을 빠르게 획득하는 기법에 관한 것이다.
본 발명에서 제안한 기법은 새로운 결정규칙을 써서 칩 값을 추정할 뿐만 아니라 칩 추정의 신뢰성까지 확인한다. 이 기법을 쓰면 이제까지의 기법과 견주어 부호 획득에 필요한 평균 칩수가 줄어들고, 신호대잡음비가 그리 높거나 낮지 않을 때 성능이 뚜렷하게 좋아진다.
직접수열 대역확산, 의사잡음 수열, 부호획득, 순차추정.

Description

새로운 결정규칙을 쓴 빠른 의사잡음 수열 획득방법 {A Method of Rapid Acquisition of PN Sequences with A New Decision Logic}
도1은 이 발명에 따른 직접수열 대역확산 시스템에서 의사잡음 수열을 획득하는 과정을 보여줌.
도2는 생성함수
Figure 112004509575098-pat00036
(
Figure 112004509575098-pat00037
)를 나타낸 신호흐름도.
도3은
Figure 112004509575098-pat00038
=15,
Figure 112004509575098-pat00039
=256,
Figure 112004509575098-pat00040
=20,
Figure 112004509575098-pat00041
=1 그리고
Figure 112004509575098-pat00042
=10-4일 때, 이 발명의
Figure 112004509575098-pat00043
와 종래기술의
Figure 112004509575098-pat00044
사이의 차이를
Figure 112004509575098-pat00045
의 함수로 나타냄.
도4는 오경보확률
Figure 112004509575098-pat00046
을 10-4로 하였을 때, 검파확률과 상태를 옳게 추정할 확률을
Figure 112004509575098-pat00047
의 함수로 나타냄.
본 발명은 직접수열 대역 확산 시스템에서 칩 추정의 신뢰도를 높이고 부호획득에 필요한 평균 침수를 줄여 부호획득을 신속하게 하는 결정규칙 및 이 결정 규칙을 적용한 직접수열 대역확산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 직접수열 대역확산 시스템에서 통신을 시작할 때, 먼저 수신기 에서 만든 역확산 의사잡음수열과 입력되는 확산 의사잡음수열의 동기를 맞추어야 한다. 이 동기화 과정은 일반적으로 부호획득과 부호추적 두 가지로 나눌 수 있다. 부호획득은 두 수열이 적어도 칩 너비 안에서 시간 일치시키는 연속적 결정과정이고, 성공적으로 부호를 획득한 뒤에는 부호추적으로 좀 더 정확하게 두 부호 수열의 동기를 맞춘다.
직접수열 대역확산 시스템을 쓸 때 사용자들을 더 많이 받아들이는 것이 바람직하기 때문에, 긴 의사잡음 수열을 쓰게 되어 더 빠른 동기방법이 필요하고, 이에 그 동안 여러 연구가 이루어져 왔다.
이러한 연구 가운데에서, 직렬탐색 방식은 하드웨어가 간단하지만, 의사잡음 수열의 주기가 길 때 평균 획득시간이 매우 길다.
이러한 직렬 탑색 방식의 문제점을 개선하기 위하여 하드웨어는 조금 더 복잡하지만 부호를 빨리 획득하는 기법이 연구되어 왔는데, 이런 기법 가운데 하나는 수동 정합 여파기를 써서 초기 탐색하고, 이를 확인하는 데에 능동 상관기를 쓰는 방법이다.
또 다른 기법으로는 문턱값을 두 개 쓰는 비교기를 더한 순차 결정 접근을 쓰는 것이 있는데, 이 기법에서는 비교기가 작동하는 동안 우물시간을 달라지게 할 수 있기 때문에 수동 정합 여파기를 쓰지 않고 평균 획득시간을 어느 정도까지 줄인다.
한편, 하드웨어를 조금 복잡하게 만들어도 된다면, 병렬획득 방식을 쓸 수도 있는데, 이 병렬 기법은 관련된 능동 상관기와 정합 여파기 수가 부호주기의 차수 에 비례해서 늘어나는 단점이 있다. 그리고, 여러 우물 또는 비간섭 상관기를 써서 성능을 좋게 만든 직렬탐색 방식도 연구하였다.
또한, 동기시키려는 의사잡음 수열의 주기가 길면 순차추정 기법을 쓰는 것이 좋다. 이 기법을 쓰면 하드웨어가 조금 복잡해지지만 부호 획득시간을 꽤 줄이면서 의사잡음 발생기의 상태를 곧바로 추정할 수 있다. 여기서, 상태' 는 의사잡음 수열 발생기의 천이저장기에서 (shift register) 쓰는 값들이다. 의사잡음 수열의 메시지 길이가
Figure 112004509575098-pat00048
이고 칩을 확인하는데 필요한 상관길이를
Figure 112004509575098-pat00049
이라고 할 때, 이 기법을 쓰면
Figure 112004509575098-pat00050
Figure 112004509575098-pat00051
칩으로 부호를 획득할 수 있다. 이는 직렬탐색 방식은
Figure 112004509575098-pat00052
/2칩을 쓴다는 것과 견줄 수 있다. 여기서,
Figure 112004509575098-pat00053
Figure 112004509575098-pat00054
-1은
Figure 112004509575098-pat00055
수열의 부호주기이다. 다만, 이 방식은 상태추정 과정이 칩 검파의 영향을 많이 받기 때문에, 신호대잡음비가 낮을 때 성능이 빠르게 떨어진다.
이에 따라, 신호대잡음비가 낮을 때 순차추정의 성능을 높이고자, 반복 순차추정 획득법이 (recursion-aided rapid acquisition by sequential estimation: RARASE) 제안되었다. 이 방법에서는 상태추정을 확인할 때 홀짝 검사 합을 적게 쓴다. 조금 더 복잡한 다른 기법은 다수결복호기를 쓰는데, 이 기법은 홀짝 검사 합을 많이 써서 칩 마다 다중 추정한다. 이 기법에서는 다중 추정한 뒤 다수결로 칩을 추정하기 때문에 칩을 정확하게 추정할 수 있다. 그러나, 다수결 복호기는 칩마다 다중 추정하기 때문에 부호획득에 필요한 칩수가 많이 필요하여 부호획득에 소요되는 시간이 많이 걸린다.
이 발명에서는 이상과 같은 종래기술의 문제점을 감안하여, 더욱 신속하게 부호획득을 할 수 있도록, 칩 추정의 신뢰도를 향상시키고 부호획득에 필요한 평균 칩수를 줄일 수 있는 새로운 결정 규칙을 제공하고, 이 새로운 결정규칙을 적용한 직접수열 대역확산 시스템을 제공한다.
그림 1은 이 발명에 따른 직접수열 대역확산 시스템에서 의사잡음 수열을 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
전송된 의사잡음 수열을 부호벡터 v=(
Figure 112004509575098-pat00056
,
Figure 112004509575098-pat00057
, …,
Figure 112004509575098-pat00058
)라고 하고, 각 성분
Figure 112004509575098-pat00059
는 {+1, -1} 에서 확률이 같은 확률변수이며, 이 성분들은
Figure 112004509575098-pat00060
수열에서 칩이고 각 요소에 대한 채널 조건은 독립이라고 둔다. 전송된 의사잡음 수열에 한쪽 전력밀도함수가
Figure 112004509575098-pat00061
인 덧셈꼴 흰빛 정규잡음이 (additive white Gaussian noise: AWGN) 더해져서 벡터 r=(
Figure 112004509575098-pat00062
,
Figure 112004509575098-pat00063
, …,
Figure 112004509575098-pat00064
)이 된다. r의 첫
Figure 112004509575098-pat00065
원소를 이진 양자화하면 각 원소가 0 또는 1인 확률변수 벡터 b=(
Figure 112004509575098-pat00066
,
Figure 112004509575098-pat00067
, …,
Figure 112004509575098-pat00068
)를 얻는다.
여기서, 매개변수
Figure 112004509575098-pat00069
Figure 112004509575098-pat00070
개의 홀짝 검사 합을 계산할 때 필요한 가장 짧은 칩 주기이다 (
Figure 112004509575098-pat00071
: 짝수). 정확한
Figure 112004509575098-pat00072
값을 얻는 것은 어려우므로, 확률 순열을 바탕으로 수학식 1과 같이 어림잡는다.
[수학식 1]
Figure 112004509575098-pat00073
이 어림값은
Figure 112004509575098-pat00074
이 클 때 실제 값과 잘 맞는다.
Figure 112004509575098-pat00075
수열은 완전히 직교하기 때문에, 특정 칩
Figure 112004509575098-pat00076
와 직교하는 홀짝 검사 합 2
Figure 112004509575098-pat00077
-1 개를 언제나 찾을 수 있다. 다시 말하면, 수학식 2를 만족시키는 서로 다른 짝 (
Figure 112004509575098-pat00078
,
Figure 112004509575098-pat00079
),
Figure 112004509575098-pat00080
= 1, 2, …, 2
Figure 112004509575098-pat00081
-1가 항상 존재한다.
[수학식 2]
Figure 112004509575098-pat00082
이 때, (
Figure 112004509575098-pat00083
,
Figure 112004509575098-pat00084
)의 구체적인 값은 사용한 부호에 따라 다르다.
Figure 112004509575098-pat00085
이 클 때 2
Figure 112004509575098-pat00086
-1 개의 홀짝 검사 합을 모두 사용하려면 저장 공간이 많이 필요하므로, 성능을 좋게 하고자 하드웨어를 어느 정도로 복잡하게 할 것인지 조절해야 한다. 이 기법에서는
Figure 112004509575098-pat00087
(《2
Figure 112004509575098-pat00088
-1)개의 홀짝 검사 합만 사용하고자 한다.
여기서,
Figure 112004509575098-pat00089
홀짝 검사 합을 얻고자 b를 사용하였다. 이 발명의 결정규칙(new decision logic)과 추정될 칩값을 바탕으로 될 수 있는 대로 정확하게 칩 추정을 한 다음, 추정한 값이 맏을만한지를 판단하고 그 값을 상태 추정할 때 쓸 것인지 결정한다. 이 발명의 시스템의 나머지 부분은 순차추정을 사용한 빠른 부호획득(rapid acquisition by sequential estimation)을 사용한 시스템과 비슷하다.
처음에 스위치는 '
Figure 112004509575098-pat00090
' 에 맞춰져 있고 시스템은 칩
Figure 112004509575098-pat00091
-1개를 받을 때까지 기다린다. 저장기에 칩이
Figure 112004509575098-pat00092
-1개가 채워지면, 이 발명의 결정규칙은 칩을 추정하고 그 추정값이 믿을만하다고 판단되면 의사잡음수열 발생기(PN sequence generator)에 넣는다.
Figure 112004509575098-pat00093
째 칩에서 (
Figure 112004509575098-pat00094
Figure 112004509575098-pat00095
Figure 112004509575098-pat00096
-1)째 칩을 받을 때까지, 받은 칩과 그 칩보다 먼저 나타난
Figure 112004509575098-pat00097
-1칩을 써서 받은 칩을 추정한다. 여기서,
Figure 112004509575098-pat00098
Figure 112004509575098-pat00099
Figure 112004509575098-pat00100
-1은 이 발명의 결정규칙을 써서 칩
Figure 112004509575098-pat00101
Figure 112004509575098-pat00102
개를 추정할 때 필요한 칩수를 나타내고,
Figure 112004509575098-pat00103
은 상태추정을 잘하는데 필요한 나머지 칩수이다.
본 발명의 결정규칙은 홀짝 검사 합을 써서 칩 마다 추정이 믿을만한지를 판단하고 '
Figure 112004509575098-pat00104
' 에서 '
Figure 112004509575098-pat00105
' 로 옮길 때를 결정한다. 다수결복호기와 달리 이 발명의 결정규칙은 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수 차이가 2
Figure 112004509575098-pat00106
+1이상이면 칩 추정이 옳다고 판정한다. 여기서, 문턱값
Figure 112004509575098-pat00107
는 [0,
Figure 112004509575098-pat00108
/2] 사이의 정수이고 조정할 수 있다. 연속으로
Figure 112004509575098-pat00109
개의 칩 추정이 믿을만하다고 판단되면
Figure 112004509575098-pat00110
Figure 112004509575098-pat00111
칩 추정을 모두 확인하지 않고 스위치를 '
Figure 112004509575098-pat00112
' 에서 '
Figure 112004509575098-pat00113
' 로 옮겨 상관과정을 시작한다.
Figure 112004509575098-pat00114
Figure 112004509575098-pat00115
칩 추정을 모두 확인한 뒤에도 스위치가 '
Figure 112004509575098-pat00116
' 에서 '
Figure 112004509575098-pat00117
' 로 옮겨지지 않으면, 못 믿을 부분이 있더라도 마지막
Figure 112004509575098-pat00118
칩 추정을 써서 상관한다.
Figure 112004509575098-pat00119
동안 수신기에서 만든 의사잡음 수열과 들어오는 신호를 상관한다. 여기서,
Figure 112004509575098-pat00120
는 의사잡음 수열의 칩 지속기간이고 의사잡음 수열과 들어오는 신호는 동기가 맞다고 가정한다. 그리고,
Figure 112004509575098-pat00121
Figure 112004509575098-pat00122
Figure 112004509575098-pat00123
인데 이 때,
Figure 112004509575098-pat00124
는 다수결복호기만을 쓰는 이제까지의 기법의 상관길이이다.
위와 같이 얻은 상관결과를 조정 가능한 문턱값
Figure 112004509575098-pat00125
와 비교한다. 상관결과가 문턱값보다 크면 부호획득이 믿을만하다고 결정하고 의사잡음 수열발생기에 입력되어 계속 진행한다. 그러나, 그렇지 않으면, 스위치를 다시 '
Figure 112004509575098-pat00126
' 에서 '
Figure 112004509575098-pat00127
' 로 옮기고, 상태를 추정하고자 다시 칩 추정한다. 이 때 도면에서
Figure 112004509575098-pat00128
개의 저장소는 벌써 차있기 때문에 다시 상태를 추정할 때, 칩은
Figure 112004509575098-pat00129
Figure 112004509575098-pat00130
Figure 112004509575098-pat00131
-1개가 아닌
Figure 112004509575098-pat00132
Figure 112004509575098-pat00133
개만 더 있으면 된다.
이제, 이 발명의 시스템의 이론적인 성능을 계산해 보자.
먼저 종래기술에 따른 다수결복호기가 칩을 제대로 추정할 확률에 대해 설명하기로 한다. 앞에서 설명한 벡터 r=(
Figure 112004509575098-pat00134
,
Figure 112004509575098-pat00135
, …,
Figure 112004509575098-pat00136
) 의
Figure 112004509575098-pat00137
째 요소는 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure 112004509575098-pat00138
여기서,
Figure 112004509575098-pat00139
는 칩 전력이고 {
Figure 112004509575098-pat00140
}
Figure 112004509575098-pat00141
는 평균이 0이고 분산이
Figure 112004509575098-pat00142
인 독립이고 분포가 같은 (independent and identically distributed: i. i. d.) 정규확률 변수이다.
Figure 112004509575098-pat00143
를 잘못 추정할 확률
Figure 112004509575098-pat00144
는 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure 112004509575098-pat00145
여기서,
Figure 112004509575098-pat00146
이고
Figure 112004509575098-pat00147
Figure 112004509575098-pat00148
이다. 따라서, 칩을 제대로 추정할 확률은 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure 112004509575098-pat00149
b를 써서 얻은
Figure 112004509575098-pat00150
째 홀짝 검사 합은 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure 112004509575098-pat00151
일반적인 홀짝 검사 합 집합에, 현재 추정된 칩인 ' 0째 홀짝 검사'
Figure 112004509575098-pat00152
가 더해진 것을 볼 수 있다.
Figure 112004509575098-pat00153
수열은 순환성을 갖기 때문에 다른 칩들에 대한 홀짝 검사 합은 그림 1에 있는 저장소를 단순히 옮겨서 찾을 수 있다.
Figure 112004509575098-pat00154
,
Figure 112004509575098-pat00155
= 1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00156
를 잘못 추정할 확률과 제대로 추정할 확률은 수학식 7, 8과 같다.
[수학식 7]
Figure 112004509575098-pat00157
[수학식 8]
Figure 112004509575098-pat00158
이제까지
Figure 112004509575098-pat00159
수열이 갖는 오류정정 성질을 써서, 칩을 제대로 추정할 확률을 높인 효과적인 복호기법들이 제안되어왔다. 다수결복호기가 그런 기법 가운데 하나이다.
Figure 112004509575098-pat00160
홀짝 검사 합을 쓴 다수결복호기를 쓸 때, 칩을 제대로 추정할 확률과 잘못 추정할 확률은 각각 수학식 9, 10과 같다.
[수학식 9]
Figure 112004509575098-pat00161
[수학식 10]
Figure 112004509575098-pat00162
이제, 본 발명의 결정 규칙을 적용한 복호기의 성능에 대해 설명하기로 한 다.
본 발명의 결정규칙은 칩을 (0 또는 1) 추정하면서 그 값이 믿을만한지 결정한다. 좀더 구체적으로 말하자면, 본 발명의 결정규칙은 다수결복호기처럼 칩을 추정하지만 이에 덧붙여 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수가 2
Figure 112004509575098-pat00163
+1보다 크거나 같게 차이나면 칩 추정이 믿을만하다고 결정하고, 적게 차이나면 칩 추정을 믿을 수 없다고 결정한다.
[표 1]
Figure 112004509575098-pat00164
,
Figure 112004509575098-pat00165
,
Figure 112004509575098-pat00166
그리고
Figure 112004509575098-pat00167
를 계산하기 위한 경우 구분
Figure 112004509575098-pat00168
제안한 기법을 분석하고자 4가지 확률을 다음과 같이 둔다: 칩을 믿을만하고 제대로 추정할 확률을
Figure 112004509575098-pat00169
, 칩을 믿을만하지만 잘못 추정할 확률을
Figure 112004509575098-pat00170
, 칩을 믿을 수는 없지만 제대로 추정할 확률을
Figure 112004509575098-pat00171
그리고 칩을 믿을 수 없지만 잘못 추정할 확률을
Figure 112004509575098-pat00172
. 이 때
Figure 112004509575098-pat00173
Figure 112004509575098-pat00174
Figure 112004509575098-pat00175
Figure 112004509575098-pat00176
=1임은 분명하다. 제안한 결정규칙은
Figure 112004509575098-pat00177
+1홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00178
,
Figure 112004509575098-pat00179
=1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00180
에서 오류 개수가
Figure 112004509575098-pat00181
/2-
Figure 112004509575098-pat00182
-1 보다 작거나 같을 때, 곧
Figure 112004509575098-pat00183
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00184
,
Figure 112004509575098-pat00185
= 1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00186
에서
Figure 112004509575098-pat00187
/2-
Figure 112004509575098-pat00188
개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00189
가 맞을 때, 칩 추정이 믿을만하고 맞다고 결정하기 때문에 표 1에서
Figure 112004509575098-pat00190
에 대한 식을 수학식 3과 같이 곧바로 얻을 수 있다. (
Figure 112004509575098-pat00191
Figure 112004509575098-pat00192
보다 작을 때,
Figure 112004509575098-pat00193
라고 둔다.)
[수학식 11]
Figure 112004509575098-pat00194
마찬가지로, 본 발명의 결정규칙은 칩 추정값이
Figure 112004509575098-pat00195
+1홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00196
,
Figure 112004509575098-pat00197
=1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00198
에서 오류수가
Figure 112004509575098-pat00199
/2-
Figure 112004509575098-pat00200
+1 보다 크거나 같을 때, 곧
Figure 112004509575098-pat00201
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00202
,
Figure 112004509575098-pat00203
=1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00204
에서
Figure 112004509575098-pat00205
/2+
Figure 112004509575098-pat00206
개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00207
가 틀렸을 때, 칩 추정이 믿을만하지만 맞지 않다고 결정한다.
[수학식 12]
Figure 112004509575098-pat00208
다음으로, 제안한 결정규칙은
Figure 112004509575098-pat00209
+1홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00210
,
Figure 112004509575098-pat00211
=1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00212
에서 오 류수가 [
Figure 112004509575098-pat00213
/2+1,
Figure 112004509575098-pat00214
/2+
Figure 112004509575098-pat00215
-1]사이일 때, 곧
Figure 112004509575098-pat00216
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00217
,
Figure 112004509575098-pat00218
=1,2, …,
Figure 112004509575098-pat00219
에서
Figure 112004509575098-pat00220
/2+
Figure 112004509575098-pat00221
개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00222
가 맞을 때, 또는
Figure 112004509575098-pat00223
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00224
,
Figure 112004509575098-pat00225
=1,2, …,
Figure 112004509575098-pat00226
에서
Figure 112004509575098-pat00227
/2개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00228
가 틀렸을 때, 칩 추정이 믿을 수 없지만 맞다고 결정한다.
[수학식 13]
Figure 112004509575098-pat00229
끝으로, 제안한 결정규칙은
Figure 112004509575098-pat00230
+1홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00231
,
Figure 112004509575098-pat00232
=1,2, …,
Figure 112004509575098-pat00233
에서 오류수가 [
Figure 112004509575098-pat00234
/2-
Figure 112004509575098-pat00235
-1,
Figure 112004509575098-pat00236
/2-1] 사이에 있을 때, 곧
Figure 112004509575098-pat00237
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00238
,
Figure 112004509575098-pat00239
=1,2, …,
Figure 112004509575098-pat00240
에서
Figure 112004509575098-pat00241
/2-
Figure 112004509575098-pat00242
개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00243
가 틀렸을 때, 또는
Figure 112004509575098-pat00244
홀짝 검사 합
Figure 112004509575098-pat00245
,
Figure 112004509575098-pat00246
=1, 2, …,
Figure 112004509575098-pat00247
에서
Figure 112004509575098-pat00248
/2 개가 틀리고
Figure 112004509575098-pat00249
가 맞을 때, 칩 추정이 믿을 수 없고 맞지 않다고 결정한다.
[수학식 14]
Figure 112004509575098-pat00250
일반적으로
Figure 112004509575098-pat00251
=1- 라고 할 수 있고, 수학식 11~14에서 다음을 알 수 있다.
Figure 112004509575098-pat00253
Figure 112004509575098-pat00254
이제,
Figure 112004509575098-pat00255
,
Figure 112004509575098-pat00256
,
Figure 112004509575098-pat00257
Figure 112004509575098-pat00258
를 써서 옳은 상태 추정값을 찾을 확률
Figure 112004509575098-pat00259
를 수학식 15와 같이 얻을 수 있다.
[수학식 15]
Figure 112004509575098-pat00260
위 식에서,
Figure 112004509575098-pat00261
Figure 112004509575098-pat00262
Figure 112004509575098-pat00263
,
Figure 112004509575098-pat00264
Figure 112004509575098-pat00265
Figure 112004509575098-pat00266
=1-
Figure 112004509575098-pat00267
,
Figure 112004509575098-pat00268
Figure 112004509575098-pat00269
/
Figure 112004509575098-pat00270
이고
Figure 112004509575098-pat00271
Figure 112004509575098-pat00272
칩 가운데 믿을 수 있는
Figure 112004509575098-pat00273
수열이 없을 확률을 나타낸다. 함수
Figure 112004509575098-pat00274
는 수학식 16이나 17로 나타낼 수 있다.
[수학식 16]
Figure 112004509575098-pat00275
[수학식 17]
Figure 112004509575098-pat00276
수학식 15에서
Figure 112004509575098-pat00277
=0 일 때, 수학식 9, 11, 13에서
Figure 112004509575098-pat00278
Figure 112004509575098-pat00279
Figure 112004509575098-pat00280
이므로 수학식 18을 얻는다.
[수학식 18]
Figure 112004509575098-pat00281
더불어
Figure 112004509575098-pat00282
Figure 112004509575098-pat00283
에 따라 다음과 같이 단조증가한다.
[수학식 19]
Figure 112004509575098-pat00284
이제까지의 기법에서
Figure 112004509575098-pat00285
Figure 112004509575098-pat00286
이기 때문에, 수학식 18과 19에서 제안한 기법의 확률
Figure 112004509575098-pat00287
는 다수결복호기만 쓰는 이제까지의 기법의 확률
Figure 112004509575098-pat00288
보다 더 크다는 것을 알 수 있다.
상태를 옳게 추정했을 때,
Figure 112004509575098-pat00289
칩 뒤에 상관결과의 확률밀도함수는 수학식 20과 같다.
[수학식 20]
Figure 112004509575098-pat00290
이 때,
Figure 112004509575098-pat00291
Figure 112004509575098-pat00292
Figure 112004509575098-pat00293
은 가장 나쁠 때 상관길이이다. 문턱값이
Figure 112004509575098-pat00294
일 때, 검파 확률은 수학식 21과 같다.
[수학식 21]
Figure 112004509575098-pat00295
여기서,
Figure 112004509575098-pat00296
이다. 한편, 상태를 잘못 추정했을 때 확률밀도함수와 오경보 확률은 수학식 22, 23으로 나타낼 수 있다.
[수학식 22]
Figure 112004509575098-pat00297
[수학식 23]
Figure 112004509575098-pat00298
생성함수
Figure 112004509575098-pat00299
(
Figure 112004509575098-pat00300
)는 그림 2에서 신호흐름도로 나타낼 수 있다. 몇 차례 정리하면 수학식 24를 얻을 수 있다. 여기서,
Figure 112004509575098-pat00301
는 오경보 벌점인 칩수이다.
[수학식 24]
Figure 112004509575098-pat00302
이 식을
Figure 112004509575098-pat00303
로 미분한 뒤
Figure 112004509575098-pat00304
를 1이라고 두면, 부호 획득에 필요한 평균 칩수 (이 값은 평균획득시간과 같다)는 수학식 25와 같다.
[수학식 25]
Figure 112004509575098-pat00305
Figure 112004509575098-pat00306
》1,
Figure 112004509575098-pat00307
》1이고
Figure 112004509575098-pat00308
를 만족시키는
Figure 112004509575098-pat00309
를 고르기 때문에 수학식 25 를 다음과 같이 어림할 수 있다.
[수학식 26]
Figure 112004509575098-pat00310
따라서,
Figure 112004509575098-pat00311
가 가장 클 때 부호를 획득하는데 필요한 평균 칩수가 가장 적다.
이제, 도3에서는
Figure 112004509575098-pat00312
=15,
Figure 112004509575098-pat00313
=256,
Figure 112004509575098-pat00314
=20,
Figure 112004509575098-pat00315
=1 그리고
Figure 112004509575098-pat00316
=10-4일 때, 이 발명의 시스템의
Figure 112004509575098-pat00317
와, 다수결복호기만 쓰고 제안한 결정규칙의 신뢰성 확인기능은 갖지 않는 종래기술에 따른 시스템의
Figure 112004509575098-pat00318
(
Figure 112004509575098-pat00319
) 사이의 차이를
Figure 112004509575098-pat00320
의 함수로 나타냈다. 모든 신호대잡음비에서,
Figure 112004509575098-pat00321
이 점점 커지면
Figure 112004509575098-pat00322
는 커져서 가장 큰 값이 된 다음 작아진다.
이러한 결과는 도4에 잘 나타나 있는데, 오경보 확률
Figure 112004509575098-pat00323
를 10-4로 고정했을때 검파 확률
Figure 112004509575098-pat00324
는 선과 점으로 (dash-dot) 나타냈고 상태를 제대로 추정할 확률
Figure 112004509575098-pat00325
는 점선으로 (dot) 나타냈다.
Figure 112004509575098-pat00326
이 작을 때 검파 확률은 1에 가깝고
Figure 112004509575098-pat00327
이 어떤 값보다 커지면 검파 확률은 단조감소한다.
예를들어, 검파 확률
Figure 112004509575098-pat00328
가 작아지기 시작하는
Figure 112004509575098-pat00329
값은 신호대잡비가 -1일때 230정도이고, 신호대잡음비가 -5일 때 140정도이다. 한편, 상태를 제대로 추정할 확률
Figure 112004509575098-pat00330
는 단조증가한다. 따라서, 두 확률의 곱
Figure 112004509575098-pat00331
은 도3에서 보이는 바와 같은 모양을 나타낸다. 도3을 보면 각 신호대잡음비에서
Figure 112004509575098-pat00332
가 가장 커지는,
Figure 112004509575098-pat00333
의 최적값이 있음을 알 수 있다. 그리고
Figure 112004509575098-pat00334
곡선은 신호대잡음비가 클 때와 작을 때는 거의 평평함을 볼 수 있다. 이 곡선에서
Figure 112004509575098-pat00335
값을 바꿔도 거의 차이가 없기 때문에 하드웨어의 복잡도와 성능을 이제까지의 기법과 같은 수준으로 유지하고자
Figure 112004509575098-pat00336
을 작은 값으로 선택할 수 있다.
Figure 112004509575098-pat00337
는 상당히 좋은 신호대잡음비에서 뚜렷하게 가장 큰 값을 갖고,
Figure 112004509575098-pat00338
의 최적값을 쓰면 이제까지의 기법에서도 더 나은 성능을 얻을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 다수결복호기에 신뢰도 확인기를 결합한 새로운 결정규칙을 바탕으로 하는 의사잡음 부호획득 기법을 제공하였는데,이 방법을 사용하면 하드웨어가 조금 더 복잡해지지만, 신호대잡음비가 상당히 좋은 영역에서, 다수결복호기만을 사용한 종래기술의 기법을 사용할 때 보다 부호를 획득하는데 필요한 평균 칩수가 줄어든다. 본 발명의 시스템에서 검파 확률을 줄이는 대신 옳은 상태 추정값을 찾을 확률을 늘려서 성능이 좋아진다. 또한 신호대잡음비가 매우 낮은 영역을 빼고 대부분 영역에서 성능이 좋아진다. 그리고, 부드러운 결정규칙(soft decision rule)을 사용함으로써 성능이 더 좋아진다.

Claims (15)

  1. 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 방법에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출단계;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00339
    +1) (
    Figure 112004509575098-pat00340
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00341
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00342
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 판정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 방법.
  2. 제1항에서, 상기 판정 결과를 신뢰할 수 있다고 판정되면 이 칩을 잡음수열 발생기로 입력하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 방법.
  3. 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 방법에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출단계;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00343
    +1) (
    Figure 112004509575098-pat00344
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00345
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00346
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 판정단계;
    상기 도출단계와 판정단계를 반복하여, 연속적으로
    Figure 112004509575098-pat00347
    (
    Figure 112004509575098-pat00348
    은 수열의 개수)개의 칩이 신뢰할 수 있는 것으로 판정되면 상관과정을 개시하는 개시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 방법.
  4. 제3항에서, 상기 상관과정의 개시는 (
    Figure 112004509575098-pat00349
    Figure 112004509575098-pat00350
    )칩(
    Figure 112004509575098-pat00351
    은 상태를 추정하는 데에 필요한 나머지 칩수)의 추정의 신뢰도 확인을 하지 않는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 방법.
  5. 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출단계;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00352
    +1) (
    Figure 112004509575098-pat00353
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00354
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00355
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 제1판정단계;
    상기 도출단계와 판정단계를 반복하여, 연속적으로
    Figure 112004509575098-pat00356
    (
    Figure 112004509575098-pat00357
    은 수열의 개수)개의 칩이 신뢰할 수 있는 것으로 판정되면 상관과정을 개시하는 개시단계;
    상기 상관 과정의 개시를 통해 얻은 상관결과가 임의의 제2 문턱값(
    Figure 112004509575098-pat00358
    ) 보다 크면 부호획득이 신뢰할만하다고 판정하는 제2판정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법.
  6. 제5항에서, 상기 제2판정 단계에서의 판정 결과 부호획득이 신뢰할 수 있다고 판정되면 칩들이 의사잡음 수열발생기로 입력되는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법.
  7. 제5항에서, 상기 제2판정 단계에서의 판정 결과 부호획득이 신뢰할 수 없다고 판정되면 칩추정 과정을 재개하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법.
  8. 제7항에서, 상기 칩 추정을 다시 시작할 때 필요한 칩수는 (
    Figure 112004509575098-pat00359
    Figure 112004509575098-pat00360
    )개 (
    Figure 112004509575098-pat00361
    은 상태추정을 잘 하는데에 필요한 나머지 칩수)인 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법.
  9. 제5항에서, 상기 상관 과정은 수신기에서 만든 의사잡음 수열과 입력되는 신호를
    Figure 112004509575098-pat00362
    (
    Figure 112004509575098-pat00363
    는 의사잡음 수열의 칩 지속기간이고
    Figure 112004509575098-pat00364
    Figure 112004509575098-pat00365
    Figure 112004509575098-pat00366
    이며
    Figure 112004509575098-pat00367
    는 다수결복호기만을 쓰는 경우의 상관길이이며,
    Figure 112004509575098-pat00368
    은 상태 추정을 잘 하는데에 필요한 나머지 칩수) 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 방법.
  10. 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 장치에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출장치;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00369
    +1) (
    Figure 112004509575098-pat00370
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00371
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00372
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 판정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 장치.
  11. 제10항에서, 상기 판정 결과 신뢰할 수 있다고 판정되면 이 칩을 잡음수열 발생기로 입력하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 칩 추정의 신뢰도 판정 장치.
  12. 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 장치에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출장치;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00373
    Figure 112004509575098-pat00374
    ) (
    Figure 112004509575098-pat00375
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00376
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00377
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 판정장치;
    상기 도출장치와 판정장치에서의 도출과정과 판정과정을 반복하여, 연속적으로
    Figure 112004509575098-pat00378
    (
    Figure 112004509575098-pat00379
    은 수열의 개수)개의 칩이 신뢰할 수 있는 것으로 판정되면 상관과정을 개시하는 개시장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 장치.
  13. 제12항에서, 상기 상관과정의 개시는 (
    Figure 112004509575098-pat00380
    Figure 112004509575098-pat00381
    )칩(
    Figure 112004509575098-pat00382
    은 상태 추정을 잘 하는데에 필요한 나머지 칩수)의 추정의 신뢰도 확인을 하지 않는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득에서 상관과정 개시 여부 판정 장치.
  14. 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 장치에서,
    특정 칩에 대한 홀짝 검사 합을 도출하는 도출장치;
    상기 도출된 홀짝 검사 합에서 0과 1의 개수의 차이가 (2
    Figure 112004509575098-pat00383
    +1) (
    Figure 112004509575098-pat00384
    는 [0,
    Figure 112004509575098-pat00385
    /2] 사이에서 조정 가능한 정수값을 갖는 제1 문턱값이며,
    Figure 112004509575098-pat00386
    은 짝수이고 홀짝 검사 합의 갯수) 이상이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할만하다고 판정하고, 미만이면 상기 특정 칩의 추정이 신뢰할 수 없다고 판정하는 제1판정장치;
    상기 도출장치와 제1판정장치에서 도출과정과 판정과정을 반복하여, 연속적으로
    Figure 112004509575098-pat00387
    (
    Figure 112004509575098-pat00388
    은 수열의 개수)개의 칩이 신뢰할 수 있는 것으로 판정되면 상관과정을 개시하는 개시장치;
    상기 상관 과정의 개시를 통해 얻은 상관결과가 임의의 제2 문턱값(
    Figure 112004509575098-pat00389
    ) 보다 크면 부호획득이 신뢰할만하다고 판정하는 제2판정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 장치.
  15. 제14항의 의사잡음 부호획득의 신뢰도 판정 장치를 사용한 직접수열 대역확산 시스템.
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