KR100590343B1 - 이동 통신 단말기의 망동기 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신뢰성 높은 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치를 제공한다. 이를 위해 본 발명은 수신되는 데이터 프레임으로부터 프리앰블 패턴을 검출하여, 에러 비트의 수를 검사하며, 에러 비트의 수가 기준치 이상인 데이터 프레임들이 일정시간 이상 연속적으로 수신되는 경우에는 망동기를 단절하고, 그렇지 않을 경우 망동기를 유지하는 것을 특징으로 한다.

이동 통신 시스템, 망동기 제어 장치, 프리앰블 패턴

Description

이동 통신 단말기의 망동기 제어 장치{Apparatus For Controlling Network Synchronization In Mobile Terminal}

도 1은 종래 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치 구조의 블록 구성도,

도 2는 이동통신 시스템 송수신기와 의도적이거나 비의도적인 간섭 신호와 잡음, 그리고 페이딩이 존재하는 일반적인 무선 채널 환경의 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프리앰블 패턴을 포함하는 데이터 프레임의 구조도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 블록 구성도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 동작 흐름도.

본 발명은 이동통신 단말기에서 망동기를 제어하는 장치에 관한 것이다.

이동통신 단말기에서 망동기라는 것은 디지털망에서 교환 또는 전송 단국의 타이밍 슬롯 교환, 회선의 분기 삽입을 처리하기 위하여 망 내 각 국의 클럭 주파수들을 일치시키는 것을 말한다. 그리고, 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치는 단말기가 통신이나 데이터 교환을 하기 위하여 기지국과 상기의 망동기가 되어 있을 경우, 이러한 망동기를 유지시키거나 단절시키기는 것을 제어하기 위한 장치를 말한다.

종래의 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 검출기와 RSSI(Received Signal Strength Indication) 비교기, 망동기 판단기를 포함하여 구성되어 있으며, RSSI 검출기에서 수신신호의 세기를 검출하고, 통신나 데이터 교환이 가능한 수신신호 세기의 최소값(임계값)과 상기의 검출된 신호의 세기를 비교하는 RSSI 비교기를 통하여 수신신호의 세기가 임계값보다 작을 경우 망동기 판단기에서 망동기를 단절시키는 것이었다.

즉, 종래 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치는 현재 망동기가 되어 있는 지역국에서 보내오는 신호가, 사용자가 지역국과 멀어짐에 따라 그 세기가 약해지면 망동기를 단절하고, 새로운 지역국과의 망동기를 시도하였다. 그러나, 종래의 망동기 제어 장치는 데이터 손상 정도에 관계없이 수신신호의 세기만을 이용하여 망동기를 제어하였기 때문에 간섭이나 잡음, 그리고 페이딩 등의 영향이 심해져서 데이터 손상이 큰 경우에도 수신신호의 세기가 여전히 세다면 망동기를 단절시키지 못하였다.

종래의 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치에서 망동기를 단절시키는 과정 을 도 1을 참조하여 살펴보도록 한다. 도 1은 종래 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이다.

종래 이동 통신 시스템의 망동기 제어 장치의 안테나(101)로 수신신호 r(t)가 수신되면, 수신신호 r(t)는 연결되어 있는 믹서(102)로 입력되고, 믹서(102)와 연결되어 있는 발진기(103)에서는 일정한 범위의 주파수를 발생시켜서 이를 믹서(102)에 입력한다. 그리고, 발진기(103)로부터 주파수를 입력 받은 믹서(102)는 이를 이용하여 수신신호 r(t)에서 기저대역 신호를 추출한다.

수신신호 r(t)에서 추출된 기저대역 신호는 믹서(102)와 연결되어 있는 RSSI 검출기(104)와 복조기(105)로 각각 입력된다. 기저대역 신호는 RSSI 검출기(104)에서 그 세기가 검출되고, 검출된 기저대역 신호의 세기는 RSSI 비교기(106)로 입력되어 망동기의 유지에 필요한 신호 세기의 최소값(임계값)과 그 크기가 비교된다. 그리고, 비교된 크기는 RSSI 비교기(106)와 연결되어 있는 망동기 판단기(107)로 입력되어, 임계값보다 크지 않을 경우에는 망동기를 단절시키고, 임계값보다 클 경우에는 망동기를 유지시키게 된다.

한편, 복조기(105)로 입력된 수신신호 r(t)의 기저대역 신호는 망동기 판단기(107)에서 망동기가 단절되기 전까지 입력된 기저대역 신호를 복조하고, 이를 연결되어 있는 음성처리부(108)에 입력한다. 그리고, 음성처리부(108)에서는 입력된 기저대역 신호를 변조하여 사용자가 인식할 수 있는 형태로 스피커(109)를 통해 출력한다.

도 2는 이동통신 시스템 송수신기와 의도적이거나 비의도적인 간섭 신호와 잡음, 그리고 페이딩이 존재하는 일반적인 무선 채널 환경의 블록 구성도를 나타낸 것이다.

도 2에서 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 무선 채널 환경의 송신부는 송신신호 s(t)를 생성 및 변조하는 송신기(201)와 이를 전송하는 송신안테나(202)를 포함하여 구성된다. 그리고, 송신부에서 송신된 송신신호 s(t)가 통과하는 통신 채널은 간섭 및 잡음 신호(204)와 그 영향을 받는 환경(203), 송신되는 전파가 전달되는 매질의 변화에 따라 송신전파의 강도가 급격하게 오르거나 떨어지게 되는 페이딩 채널(205)을 포함하여 구성된다. 그리고, 수신부는 송신된 신호를 수신하는 수신안테나(206), 그리고, 수신안테나(206)에서 수신한 신호를 입력 받아서 이를 복조 및 출력하는 수신기(204)를 포함하여 구성된다.

그러므로, 상기의 도 1과 도 2에 의해, 종래의 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치는 이미 간섭 신호와 잡음에 의한 영향(203)과 페이딩 채널(205)의 영향을 받은 신호의 세기를 검출하여 임계값과 그 크기를 비교하고, 비교된 결과에 의해서 망동기를 유지시키거나 망동기를 단절시켰다. 따라서, 종래의 망동기 제어 장치는 이동통신 단말기가 기지국으로 부터 멀어지는 등의 이유로 수신신호의 세기가 약해질 경우에 임계값보다 세기가 약해지면 망동기를 단절시켜야 했다. 그러나, 간섭이나 잡음, 그리고 페이딩의 영향을 받을 경우 실제 신호의 세기가 약하다고 할 지라도 상기의 영향으로 인하여 신호의 세기가 세어진다면 망동기를 단절시키지 못한다는 문제점이 있다. 즉, 망동기를 유지시키거나 단절시키는 과정에 음성 신호나 데이터 신호가 통과하는 통신 채널의 상태를 반영할 수 없었고, 이러한 문제점은 이 동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 신뢰성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프리앰블 패턴을 이용하여 음성 신호나 데이터 신호가 통과하는 통신 채널의 상태를 반영하고, 이를 이용하여 망동기의 유지와 단절을 제어하는 이동 통신 시스템의 망동기 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수신신호로부터 입력되는 데이터 프레임으로부터 프리앰블 패턴을 검출하고, 검출한 프리앰블 패턴의 에러 비트수가 지속적으로 기준치 이상 일정시간 동안 발생할 경우 망동기를 단절하고, 그렇지 않을 경우 망동기를 유지한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프리앰블 패턴을 포함하는 데이터 프레임의 구조도를 나타낸 것이다. 도 3에서 도시된 프리앰블 패턴을 포함하는 데이터 프레임은 전체 500비트로 이루어져 있다. 그리고, 일반적으로 프리앰블 패턴은 제어 채 널에서 초기 동기 획득을 위해 사용되는 것으로써, 통신 채널에서도 동기의 획득을 위해 사용되는 것이다.

앞부분의 36비트는 AGC(Automatic Gain Control:자동 이득 제어)등으로부터 프레임의 앞 부분을 보호하는 Ramp Zone(RZ:301)이다. 그리고, 다음 48비트는 제어 채널에서 초기 동기 획득이나 통신 채널에서 동기를 유지하는 데 이용되는 프리앰블 패턴(PA:302)이며, 다음 384비트는 음성 정보를 포함하고 있는 음성 정보 비트(VTIF:Voice Traffic Information Field:303) 또는 무선 데이터 통신에서 데이터 정보를 포함하고 있는 데이터 정보 비트(DTIF:Data Traffic Information Field:303)이다.

또한, 다음의 4비트는 복합적인 구성 요소의 확인을 위해 사용되는 Flag(F:304)이며, 다음 8비트는 비터비 복호 알고리즘에 이용되는 Tail Bit(TB:305)이다. 여기서 비터비 복호 알고리즘이란 상승 부호 복호법의 하나로써 가능한 모든 정보가 같은 확률로 발생하는 경우에 복호 오류율을 최소화 하는데 가장 적합한 복호법 중 하나이다.

또한, 다음의 20비트는 프레임 지연 등으로 인한 프레임 손실로부터 프레임을 보호하기 위한 Guard Time(GT:306)이다. 그런데, 여기서 사용하고 있는 데이터 프레임의 구조와 각 구성 요소들은 본 발명에서 프리앰블 패턴을 사용하는 데이터 프레임의 예를 들기 위한 것으로써, 각각의 구성요소와 구성 비트수가 변화될 경우 그 변화된 구성을 포함하는 데이터 프레임이 이동 통신 시스템에 더욱 적합하다면 이에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 블록 구성도이다.

수신안테나(401)에서 상기 도 3 에서 도시되어 있는 바와 같은 데이터 프레임을 포함하는 수신신호 R(t)를 수신하면, 수신신호 R(t)는 믹서(402)로 입력되고, 발진기(403)에서는 일정한 정수배의 주파수를 발진하여 믹서(402)에 입력한다. 그리고 일정한 정수배의 주파수를 입력 받은 믹서(402)는 이를 이용하여 수신신호 R(t)에서 기저대역 신호를 추출한다. 그리고, 추출된 기저대역 신호는 복조기(404)에서 원래의 신호로 복조되고, 복조된 수신신호 R(t)는 프리앰블 에러 계산기(405)와 음성 처리부(409)로 각각 입력된다.

프리앰블 에러 계산기(405)는 수신신호 R(t)의 프리앰블 패턴(302)을 추출하고 사전에 저장된 프리앰블 패턴의 각 비트와 추출된 기저대역 신호의 프리앰블 패턴(302)의 각 비트를 비교한다. 그리고, 저장된 프리앰블 패턴의 비트와 일치하지 않는 기저대역 신호의 프리앰블 패턴 비트의 갯수(이하 "에러수"라고 한다.)를 계산하여 연결되어 있는 에러수 비교기(406)로 입력한다.

에러수 비교기(406)는 프리앰블 에러 계산기(405)로부터 입력된 에러수와 이동통신 단말기를 이용한 시험을 통해서 얻은 이동통신에서 허용할 수 있는 에러의 기준치를 비교하여 기준치보다 에러수가 큰지 크지 않은지를 확인한다. 그리고, 그 크기가 비교된 결과를 연결되어 있는 FSI 계산기(407)로 입력한다. 그리고, FSI 계산기(407)는 입력된 크기 비교 결과에 따라, 에러수가 기준치보다 클 경우에 FSI(Frame Synchronization Indicator)를 증가시키고, 에러수가 기준치보다 크지 않을 경우에 FSI를 감소시킨 후, 연결된 망동기 판단기(408)로 입력한다. 여기서 FSI란 현재 동기되어 있는 망의 통신 채널 상태를 반영하기 위해 본 발명에서 사용하는 값이다.

망동기 판단기(408)는, 입력된 FSI의 값을 확인하여 FSI의 값이 일정시간동안 경계값이상일 경우 망동기를 단절시키고, 그렇지 않을 경우에는 망동기를 유지한다. 여기서 경계값이란. 간섭이나 잡음, 현재 동기가 되어있는 망의 통신 채널 상태가 간섭이나 잡음, 페이딩으로 인해 통신에 좋지 못한 상태인가 그렇지 않은 상태인가를 구분하는 기준값이다. 그러므로, 본 발명의 망동기 판단기(408)는 입력된 FSI가 상기의 경계값 이상일 경우에는 현재의 통신 채널이 잡음들의 영향이 큰 상태라고 판단하고, FSI가 상기의 경계값 미만일 경우에는 현재의 통신 채널이 잡음들의 영향이 작은 상태라고 판단하게 된다. 또한, 망동기 판단기(408)은 상기의 판단에 의해 현재의 통신 채널이 통신이 불가능한 상태라고 결정하고, 이러한 상태가 일정시간 동안 지속될 경우 망의 동기를 단절시킨다. 그러나, FSI가 경계값 이상일 경우라도, 상기의 일정시간이 지나기 전에 FSI가 경계값 미만으로 감소하고 또 이러한 감소 상태를 일정시간 동안 유지한다면, 상기의 판단에 의해 현재의 통신 채널이 통신이 가능한 상태라고 결정하고, 망동기 판단기(408)는 망의 동기를 유지시킨다.

한편, 복조기로 입력된 기저대역 신호는, 망동기 판단기(408)에서 망동기를 단절시키기 전까지, 음성처리부(409)에서 사용자가 인식할 수 있는 형태로 스피커(410)를 통해 출력된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치의 동작 흐름도를 나타낸 것이다. 본 발명에서 프리앰블 패턴을 이용하여 망동기를 단절시키거나, 망동기를 유지시키는 과정을 도 5를 참조하여 살펴보도록 한다.

상기 도 4의 수신안테나(401)로부터 상기 도 3에서 도시되어 있는 바와 같은 데이터 프레임을 포함하는 수신신호 R(t)가 수신되어 믹서(402), 발진기(403),복조기(404)를 거쳐 복조되면, PA 에러 계산기(프리앰블 에러 계산기:405)는 수신신호 R(t)에서 추출된 기저대역 신호로부터 프리앰블 패턴을 검출하고(502), 검출된 프리앰블 패턴의 각 비트와 사전에 저장된 프리앰블 패턴의 각 비트를 비교하여(503) 일치하지 않는 프리앰블 패턴의 비트 개수(이하 "에러수"라고 한다.)를 계산한다. 그리고, 에러수 비교기(406)에서 계산된 에러수와 임계값 R을 비교하여(504), 에러수가 임계값 R보다 큰 경우와 에러수가 임계값 R보다 크지 않은 경우를 구분하여 FSI 계산기(407)에 입력한다. FSI 계산기(407)에서는 입력받은 각각의 경우에, 임계값 R보다 에러수가 클 경우에는 FSI를 2증가 시키고(505), 임계값 R보다 에러수가 크지 않은 경우에는 FSI를 1감소시킨다(506). 여기서 임계값 R이란, 프리앰블 패턴을 이용한 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 구성된 망동기 제어 장치를 사용하는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기를 이용한 시험에서 이동통신에 허용할 수 있는 프리앰블 패턴의 에러 비트수의 기준치를 말하는 것이다.

여기서 FSI를 2증가 시키거나 1감소 시키는 것은, 오류의 수가 많을 때나 적을 때의 증가값이나 감소값을 다르게 하여 잡음들의 영향이 큰 상태에서 망의 동 기를 계속 유지하는 것을 막기위한 것으로, 잡음들의 영향이 큰 상태에서는 FSI를 2씩 증가시킴으로써 빨리 동기를 단절시키기 위함이다.

그런데, 상기 FSI의 값의 갱신은 통신 채널의 상태가 잡음들의 영향이 큰 상태가 지속될 때 무한정 증가하거나, 통신 채널의 상태가 잡음들의 영향이 적은 상태가 지속될 때 무한정 감소하는 것을 막기 위해 FSI가 가질 수 있는 값을 제한하는 최대값과 최소값의 범위 안에서 가능하다. 본 발명의 실시예에 따르면 최소값을 -128, 최대값을 127이라고 한정하였는데, 이는 본 발명의 실시예를 들기 위한 예시로 적용된 것으로써 다른 값들이 더 적합하다고 판단될 경우 더 적합한 값으로 대체하는 것이 가능하다.

한편, FSI 계산기(407)에서 임계값 R보다 클 경우와 크지 않을 경우에 각각 다르게 갱신된 FSI는 망동기 판단기(408)에 입력되어 경계값과 비교된다(508). 여기서 경계값이란, 망동기 판단기(408)가 간섭이나 잡음, 현재 동기가 되어있는 망의 통신 채널 상태가 간섭이나 잡음, 페이딩으로 인해 통신이 불가능한 상태인가 그렇지 않은 상태인가를 구분하는 기준값으로, FSI의 값이 어느정도 까지 증가할 경우 상기 잡음들의 영향으로 인해 통신채널이 통신에 불가능한 상태가 되는가에 대한 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기 시험을 통해 얻어지는 값이다.

망동기 판단기(408)는 FSI 계산기(407)로부터 갱신된 FSI가 입력되면, 입력된 FSI가 설정되어 있던 경계값보다 크고, 또한 본 발명의 실시예에서 정한 FSI의 최대값 127이하의 범위에 포함되는지 확인한다(508). 그리고, FSI의 값이 경계값보다 클 경우에는 변수 SynnCtrlCnt 값을 증가시키고(509), 경계값보다 크지 않을 경 우에는 변수 SyncCtrlCnt 값을 감소시킨다(510). 여기서 변수 SyncCtrlCnt 란 얼마나 현재의 통신 채널의 상태가 지속되었는가를 반영하는 변수이고, 이 값이 증가하는 경우에는(509) 망동기 판단기(408)에서 현재 통신 채널의 상태가 잡음들의 영향이 커서 통신이 불가능한 상태라고 판단된 상태가 지속되고 있음을 의미한다. 그리고, 상기의 SyncCtrlCnt값이 감소하는 경우에는(510) 망동기 판단기(408)에서 현재 통신 채널의 상태가 잡음들의 영향이 적어서 통신이 가능한 상태라고 판단된 상태가 지속되고 있음을 의미한다. 그리고, 상기의 통신이 불가능하다고 판단된 상태가 지속될 경우(509), 망동기 판단기(408)은 변수 SyncCtrlCnt가 망동기 결정값 M 이상인지의 여부를 확인하여(511) 지속되는 시간에 의하여 증가된 변수 SyncCtrlCnt가 망동기 결정값 M 이상이 되면 망동기 판단기(408)는 망의 동기를 단절시킨다(512). 하지만, 변수 SyncCtrlCnt가 증가하여 망동기 결정값 M 이상이 되기 전까지는 현재 연결되어 있는 망의 동기를 유지시킨다(513).

그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 망동기 제어 장치는 상기 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 구성되어, 수신안테나(401)로 수신되는 상기 도 3의 수신신호 R(t)에, 비트 오류가 임계값 R보다 많은 프리앰블 패턴(302)을 포함하는 데이터 프레임들이 많을 수록 FSI의 값은 증가하게 되고, 증가한 FSI가 경계값 이상일 경우, 변수 SyncCtrlCnt의 값이 증가하게 되며, 이러한 상황이 일정시간 동안 지속되어 변수 SyncCtrlCnt의 값이 망동기 결정값 M 이상이 될 경우 망동기를 단절시키게 한다. 그러므로, 수신신호로부터 입력되는 데이터 프레임으로부터 프리앰블 패턴을 검출하고, 검출한 프리앰블 패턴의 에러 비트수가 지속적으로 기준치 이상 일정시 간 동안 발생할 경우 경우에 망동기를 단절하고, 그렇지 않을 경우 망동기를 유지하게 된다.

본 발명은, 복조가 된 데이터 프레임에서 프리앰블 패턴을 추출하고, 이를 이용하여 망동기를 유지시키거나 단절시킨다. 그러므로 망동기의 유지나 단절에 현재 동기가 되어 있는 망의 통신 채널에 대한 상태를 반영하고 있으므로 더욱 신뢰성 있는 망동기 제어를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치에 있어서,

   수신신호로부터 프리앰블 패턴을 추출하고, 추출된 프리앰블 패턴과 사전에 저장된 프리앰블 패턴을 비교하여 에러가 발생한 프리앰블 패턴의 비트 에러수를 계산하는 프리앰블 에러 계산기와,

   상기의 프리앰블 패턴의 비트 에러수가 미리 설정된 임계값보다 큰지 여부를 비교하는 에러수 비교기와,

   상기 에러수가 상기 임계값보다 큰 경우에는 망의 통신 채널 상태를 나타내기 위한 FSI(Frame Synchronization Indicator) 값을 정해진 만큼 증가시키거나 또는 상기 에러수가 상기 임계값보다 크지 않을 경우에는 상기 FSI 값을 정해진 만큼 감소시키는 FSI 계산기와,

   상기 FSI 값이 일정시간 동안 지속적으로 증가할 경우 망동기를 단절시키고, 그렇지 않을 경우 망동기를 유지시키는 망동기 판단기를 포함하는 이동 통신 시스템의 망동기 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 FSI 계산기는, 상기 FSI가 무한히 증가하거나 감소하는 것을 방지하기 위해 설정된 상기 FSI의 최대값이나 최소값 범위 안에서, 잡음들의 영향이 큰 경우 에 더 빨리 망동기를 단절시키기 위해, 통신 채널에서 잡음들의 영향이 적음으로 인해서 상기 FSI가 감소되는 값보다, 통신 채널에서 잡음들의 영향이 큼으로 인해서 상기 FSI가 증가하는 값을 더 크게하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 망동기 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 망동기 판단기는 수신신호의 데이터 프레임이 입력될 때마다 갱신된 상기 FSI를 입력받고, 상기 FSI의 값이 일정시간동안 경계값 이상인지를 판단하여,

   상기 FSI가 경계값 이상일 경우 통신 상태의 지속시간을 반영하는 변수 SyncCtrlCnt를 증가시키고, 갱신된 변수 SyncCtrlCnt가 일정시간이 지나 망동기 결정값 M 이상이 될 경우에 망의 동기를 단절시키는 것을 하는 이동통신 단말기의 망동기 제어 장치.

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