KR100713482B1 - 유-엠-티-에스 시스템에서 수신단에서의 주파수 오차 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치에 있어서, 경로별로 공통 파일럿 채널신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제1주파수 오차 정보 발생기들과, 경로별로 다이버시티 공통 파일럿 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제2주파수 오차 정보 발생기들과, 상기 경로별 주파수 오차 정보들을 상기 경로별 잠김 제어신호들에 따라 결합 및 누적하는 주파수 오차 결합 및 누적기와, 상기 결합 및 누적된 경로별 주파수 오차 정보들을 아날로그 신호로 변환하여 기본 클럭 발생기로 해당 제어신호를 출력하는 디지털/아날로그 변환기로 이루어짐을 특징으로 한다.
UMTS 시스템, 다이버시티 공통 파일럿 채널, 주파수 오차 제어

Description

유-엠-티-에스 시스템에서 수신단에서의 주파수 오차 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING FREQUENCY ERROR OF RECEIVER IN UMTS SYSTEM}
도 1은 이동통신시스템에서 수신단에 구비되는 주파수 추적 궤환 루프의 구성의 일 예.
도 2는 UMTS 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따른 수신단에서의 주파수 오차 제어 구성을 도시한 도면.
도 3은 UMTS 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따른 수신단에서의 주파수 오차 제어 구성을 도시한 일 예.
본 발명은 이동통신시스템에서 주파수 오차 제어장치에 관한 것으로, 특히 UMTS 시스템에서의 주파수 오차 제어장치에 관한 것이다.
무선 통신시스템에서 일반적으로 무선 통신로를 통해 전송되는 신호는 반송파 변조된다. 상기 반송파 변조된 신호로부터 정보신호를 얻기 위해서는 수신단의 RF 처리부는 수신신호에 대해여 반송파 동기를 수행하여 수신신호를 기저대역 신호로 변환한다. 여기서 반송파 동기라 함은 수신된 신호의 반송파 성분과 동일한 주파수 신호를 상시 수신신호에 곱하여 상기 반송파 성분을 제거한 기저대역의 신호를 얻는 것을 말한다. 이때, 수신단에서 발생시킨 주파수와 수신신호의 주파수에 있어 차이가 발생하는 경우, 주파수 오차 성분이 기저대역의 신호에 존재하게 된다. 상기 발생된 오차 주파수 성분은 기저대역 신호로부터 복조한 데이터 신호의 감쇄를 가져오게 하여, 데이터 복조 성분을 저하하는 요인이 된다. 일반적으로 이동통신시스템에서 수신단에 구비되는 주파수 추적 궤환 루프(FeedBack Loop)는 상기 두 주파수들의 차이를 검출하고 국부 발진기의 주파수를 수신신호의 주파수와 동기를 맞추도록 하는 주파수 차이를 최소화 하는 역할을 수행한다.
도 1은 이동통신시스템에서 수신단에 구비되는 주파수 추적 궤환 루프의 구성의 일 예를 도시한다.
아날로그 곱셈기(12) 및 아날로그 곱셈기(22)는 각각 안테나로부터 입력되는 I 수신신호와 Q 수신신호에 대하여 PLL(20)로부터 출력되는 캐리어 주파수 신호를 곱한다. 이로 인해, 상기 수신신호의 주파수와 캐리어 주파수 신호의 주파수 합의 신호성분과 상기 두 신호의 주파수 차의 신호성분이 발생한다. 밴드패스필터(14) 및 밴드패스필터(24)는 각각 I 수신신호와 Q 수신신호에 대하여 캐리어 주파수 신호와의 주파수 차의 신호성분을 필터링한다. 자동 이득 제어기(16) 및 자동 이득 제어기(26)는 각각 밴드패스필터(14) 및 밴드패스필터(24)로부터의 신호의 이득을 조절한다. 아날로그/디지털 변환기(18)는 상기 자동 이득 제어기들로부터 출력되는 수신신호들을 디지털 신호로 변환하여, I 수신 데이터 및 Q 수신 데이터를 모뎀칩(101)으로 출력한다.
경로별로 구비되는 모뎀칩(101)(도면상에서는 설명의 편의상 단일의 경로만을 나타냄.)은 상기 I 수신 데이터 및 Q 수신 데이터에 대하여 LONG CODE DESCRAMBLING 등과 같은 PN 역확산을 수행하며, CHANNELIZATION 등과 같은 직교 역확산을 수행한다. 그리고 주파수 오차 검출기(102)는 경로별 모뎀(101)에 의해 직교 역확산 등이 이루어진 경로별 파일럿 채널 신호들을 입력하며, 그 경로별 신호들 각각에 대하여 위상의 단위 시간당 변화를 검사하여 주파수 오차 성분을 검출한다. LOCK DETECTOR(도시하지 않음.)는 임계치 이상의 수신 세기를 가지는 해당 경로별 파일럿 채널신호들을 LOCK하여 해당 제어신호를 출력한다. 그리고 주파수 에러 누적기(103)는 상기 LOCK 제어신호에 따라 해당 경로별 주파수 오차 성분들을 결합하고 누적하는 동작을 수행한다. 디지털/아날로그 변환기(104)는 상기 경로별로 결합되고 누적된 오차 성분을 아날로그 신호 제어신호로 변환한다. 그리고 기본 클럭 공급기(22)는 상기 아날로그 제어신호에 따라 기본 클럭을 조절하여 PLL(20)로 출력한다. PLL(20)은 상기 조절되는 기본 클럭에 따라 해당 반송파 주파수를 생성하여 이를 곱셈기(12), 곱셈기(22)로 출력한다.
UMTS 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단은 공통 파일럿 채널신호를 주파수 오차 성분을 얻기 위한 기준신호로서 사용한다. 그런데 최근에는 안테나 다이버시티(Antenna Diversity)를 사용하는 방안이 제기되고 있어, 다이버시티 공통 파일럿 채널신호가 추가적으로 사용될 예정에 있다. 따라서 이 채널신호 또한 공통 파일럿 채널신호와 마찬가지로 주파수 오차 성분을 얻을 수 있는 기준신호로서 사용될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 UMTS 시스템에서 공통 파일럿 채널신호와 안테나 다이버시티 공통 파일럿 채널신호을 이용한 주파수 오차 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 UMTS 시스템의 수신단이 제2주파수 오차 정보로서 안테나 다이버시티 공통 파일럿 채널신호의 경로별 주파수 오차 정보들을 사용하여 더 정확하고 잡음에 강한 주파수 오차 제어를 할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치가, 경로별로 공통 파일럿 채널신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제1주파수 오차 정보 발생기들과, 경로별로 다이버시티 공통 파일럿 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제2주파수 오차 정보 발생기들과, 상기 경로별 주파수 오차 정보들을 상기 경로별 잠김 제어신호들에 따라 결합 및 누적하는 주파수 오차 결합 및 누적기와, 상기 결합 및 누적된 경로별 주파수 오차 정보들을 아날로그 신호로 변환하여 기본 클럭 발생기로 해당 제어신호를 출력하는 디지털/아날로그 변환기로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
UMTS 시스템에서 주파수 오차 제어 동작의 위상 기준이 되는 신호는 공통 파일롯 채널 신호(CPICH)와 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호(Diversity CPICH)가 될 수가 있다. 주지하다시피, 공통 파일롯 채널 신호와 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호는 데이터 무변조 신호이며 채널 구분 코드(Channelization Code), 긴 부호 코드(Long Scrambling Code)로 확산이 된 신호이다. 또한 상기 두 신호는 각각 해당 구간내의 각 심볼들이 서로 다른 직교 심볼 패턴이 곱해져, 서로 채널 구분이 된다.
공통 파일롯 채널 신호와 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호는 송신단으로부터 서로 다른 안테나를 통하여 전송된다. 그리고 무선 통신로를 통하여 각 신호는 독립적인 채널 환경을 거치게 된다. 따라서 동일한 시간에 수신된 상기 두 채널의 신호의 세기 또한 독립적이다. 따라서 경로별 공통 파일롯 채널 신호 및 경로별 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호 각각에 대한 주파수 오차가 검출되어야 하며 또한 경로별로 각각에 대한 수신신호의 세기가 측정되어야 한다.
그런데 소정 경로의 수신 신호의 세기가 약한 경우 그 경로의 신호에는 잡음성분이 상대적으로 많이 포함된다고 말할 수 있다. 즉, 그 경로의 주파수 오차 역시 잡음 성분이 많이 포함하고 있음을 의미한다. 따라서 경로별 각 수신신호의 세기가 소정 임계치 이상으로 커서 LOCK이 되는 경우에, 해당 경로의 검출 주파수 오차를 사용한다. 여기서, 상기 각 경로별 수신신호의 임계치들은 공통 파일롯 채널신호와 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호가 송신단에서 전송하는 전체 신호에서 차지하는 전력량에 따라서 달라져야 한다. 따라서 공통 파일롯 채널 신호에 대한 경로별 수신 임계치들과 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호에 대한 경로별 수신 임계치들이 각각 존재하여야 한다. 예를 들어, 공통 파일롯 채널 신호의 경로별 수신임계치가 -10dB가 되는 경우, 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 경로별 수신 임계치들이 예를 들어, -10dB, -13dB, -16dB등이 될 수가 있다.
한편, UMTS 시스템에서 공통 파일롯 채널 신호는 항상 존재하는 신호이지만 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호는 기지국의 안테나 다이버시티 제공 여부에 따라 존재하게 된다. 그러므로 수신단에서는 다이버시티 공통 파일롯 채널을 이용하여 주파수 오차 제어를 할 것인지를 판단하고 그에 따라 주파수 추적 궤환 루프를 제어하여야 한다.
도 2는 UMTS 시스템에서 본 발명의 실시예에 따라 수신단에서의 주파수 오차 제어 구성을 도시한 일 예이다. 이하 상기 도 1을 참조하여 설명한다. 설명의 편의를 위하여 상기 도 2는 단일의 경로에 대하여만 도시한다.
롱 코드 역확산기(Long Code Descrambling)(201)는 I 수신 데이터와 Q 수신 데이터를 입력하여 긴 부호 역확산을 수행한다. 그리고 직교 채널 심볼 획득기 (202)는 상기 역확산된 수신 데이터에 대하여 채널별 해당 직교 부호를 곱하여 Channelization 동작을 수행한다. 또한 직교 채널 심볼 획득기(202)는 다른 데이터 채널 신호들로부터 공통 파일롯 채널 신호를 분리한다.
공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(203) 및 다이버시티 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(206)는 각각 상기 분리된 공통 파일롯 채널 신호에 대하여 서로 다른 직교 심볼 패턴을 이용하여 심볼 단위로 누적하여, 주파수 오차 성분을 포함하는 제1위상기준신호 및 제2위상기준신호를 출력한다. 즉, 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(203) 및 다이버시티 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(206)는 각각 상기 분리된 공통 파일롯 채널 신호에 대하여 설정된 구간내에서 각 심볼을 해당 패턴값들로 XOR 연산하고 그 결과값들을 합한다. 이때, 상기 해당 패턴값들은 직교 심볼 패턴값으로서 상기 각 누적기들은 서로 다른 직교 심볼 패턴값들을 곱하게 된다.
제1주파수 오차 검출기(205) 및 제2주파수 오차 검출기(207)는 각각 상기 제 1위상기준신호 및 제2위상기준신호를 수신하여 위상의 단위 시간당 변화를 검사하여 주파수 오차 성분을 검출한다. 참조부호 212는 제n경로의 공통 파일롯 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보를 나타내며, 참조부호 214는 제n경로의 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보를 나타낸다.
공통 파일롯 채널 잠김(LOCK) 검출기(204) 및 다이버시티 공통 파일롯 채널 잠김(LOCK) 검출기(208)는 각각 입력되는 제n경로의 공통 파일롯 채널 신호의 세기 및 제n경로의 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 세기와, 해당하는 임계값과의 비교를 수행하고 제n경로에 해당하는 잠김(LOCK) 제어신호(Fn-LOCK(210), D-Fn-LOCK(216))를 출력한다. 예를 들어, 공통 파일롯 채널 잠김 검출기(204)는 수신된 공통 파일롯 채널 신호의 세기가 해당 임계값보다 크면 "1"을 출력하고 작으면 "0"을 출력한다.
한편, 다이버시티 공통 파일롯 채널 선택기(도시하지 않음)는 상위 프로세서 (도시하지 않음)로부터의 명령에 의해 해당 제어신호를 다이버시티 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(206)로 출력하여, 기지국이 다이버시티 공통 파일롯 채널을 지원하지 않는 경우 다이버시티 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기(206)의 동작을 중단 시킨다. 이는 수신단의 불필요한 전류 사용을 방지하기 위한 것이다. 수신단은 수신 데이터에 대하여 채널 디코딩등의 복조 동작을 수행하여 현재 기지국이 다이버시티 공통 파일롯 채널 지원 여부를 알 수가 있다.
도 3은 UMTS 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 수신단에서의 주파수 오차 제어 구성을 도시한 일 예이다. 이하 상기 도 1 내지 도2를 참조하여 설명한다.
주파수 오차 결합기(325)는 제1경로에 해당하는 공통 파일롯 채널 신호의 주파수 오차 정보 FREQ_ERROR_1(315) 내지 제n경로에 해당하는 공통 파일롯 채널 신호의 주파수 오차 정보 FREQ_ERROR_n(212)가 입력된다. 그리고 주파수 오차 결합기(325)는 제1경로에 해당하는 공통 파일롯 채널 신호의 잠김 제어신호 F1-LOCK(313) 내지 제n경로에 해당하는 공통 파일롯 채널 신호의 잠김 제어신호 Fn-LOCK(210)가 입력된다.
또한 주파수 오차 결합기(325)는 제1경로에 해당하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 주파수 오차 정보 D_FREQ_ERROR_1(319) 내지 제n경로에 해당하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 주파수 오차 정보 D_FREQ_ERROR_n(323)가 입력된다. 그리고 주파수 오차 결합기(325)는 제1경로에 해당하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 잠김 제어신호 D-F1-LOCK(317) 내지 제n경로에 해당하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 잠김 제어신호 D_Fn-LOCK(321)가 입력된다. 주파수 오차 결합기(325)는 각 경로의 잠김 제어신호가 잠김상태인지를 검사하고, 잠김상태에 해당하는 경로의 공통 파일롯 채널 신호들의 주파수 오차 정보들과 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호들의 주파수 오차 정보들을 결합한다.
주파수 오차 누적기(327)는 상기 주파수 오차 결합기(325)로부터 출력되는 결합된 주파수 오차 정보를 누적한다. 상기 주파수 오차 누적기(327)는 상기 결합된 주파수 오차 정보에 대하여 무한 누적 동작을 수행할 수가 있다. 디지털/아날로그 변환기(329)는 상기 누적 결합된 주파수 오차 정보를 아날로그 신호로 변환하여, 전압조절 제어신호로서 기본 클럭 공급기(도시하지 않음.)로 출력한다. 이로인해, 상기 기본 클럭 공급기는 제2위상 기준이 되는 경로별 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호가 반영되는 주파수 오차 정보를 이용하여 기본 클럭 신호를 생성하고 이를 캐리어 주파수 신호를 생성하는 PLL으로 출력하게 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 UMTS 시스템에서 공통 파일롯 채널 신호와 안테나 다이버시티 공통 파일롯 채널을 이용하여, 제2주파수 오차 정보로서 안테나 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 경로별 주파수 오차 정보들을 사용하여 더 정확하고 잡음에 강한 주파수 오차 제어를 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치에 있어서,
    경로별로 공통 파일롯 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제1주파수 오차 정보 발생기들과,
    경로별로 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보들 및 주파수 오차 잠김 제어신호들을 발생하는 경로별 제2주파수 오차 정보 발생기들과,
    상기 경로별 주파수 오차 정보들을 상기 경로별 잠김 제어신호들에 따라 결합 및 누적하는 주파수 오차 결합 및 누적기와,
    상기 결합 및 누적된 경로별 주파수 오차 정보들을 아날로그 신호로 변환하여 기본 클력 발생기로 해당 제어신호를 출력하는 디지털/아날로그 변환기로 이루어짐을 특징으로 하는 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 경로별 제2주파수 오차 정보 발생기들이 각각 적어도,
    수신 데이터를 입력하여 롱코드 역확산을 수행하는 롱코드 역확산기와,
    상기 역확산된 수신 데이터에 대하여 채널별 해당 직교 부호를 곱하여 다른 데이터 채널 신호들로부터 공통 파일롯 채널 신호를 분리하는 직교 채널 심볼획득기와,
    상기 분리된 공통 파일롯 채널 신호에 대하여 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호에 해당하는 직교 심볼 패턴을 이용하여 주파수 오차 성분을 포함하는 제2위상 기준신호를 생성하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 패턴 곱셈 누적기와,
    상기 제2위상기준신호를 입력하며 위상의 단위 시간당 변화를 검사하여 경로별 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호에 대한 주파수 오차 정보를 검출하는 제2주파수 오차 검출기와,
    상기 다이버시티 공통 파일롯 채널 신호의 세기와 해당하는 임계값과의 비교를 수행하여 경로별 주파수 오차 잠김 제어신호를 발생하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 잠김 검출기를 포함함을 특징으로 하는 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    해당 기지국의 다이버시티 공통 파일롯 채널을 지원 여부에 따라 상기 경로별 제2주파수 오차 정보 발생기들의 동작을 제어하는 다이버시티 공통 파일롯 채널 선택기가 더 포함됨을 특징으로 하는 유-엠-티-에스 시스템(Universal Mobile Telecommunication System)에서 수신단의 주파수 오차 제어 장치.
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