KR100767418B1 - Preamble detector for code division multiple access system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기에 관한 것으로, 특히 레지스터와 메모리 크기가 한정된 하드웨어에서 할당된 메모리를 낭비없이 최대한 사용하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 기준 클럭마다 다수의 온-타임, 하프-타임 입력 신호를 저장하는 데이터 더블 버퍼와; 기준 클럭의 소정 배수에 해당하는 클럭마다 상기 데이터 더블 버퍼에 저장된 온-타임, 하프-타임 데이터를 번갈아 선택하여 출력하는 다중화기와; 기준 클럭마다 다수의 프리앰블 코드를 저장하는 코드 더블 버퍼와; 상기 다중화기의 반 클럭마다 상기 코드 더블 버퍼에 저장된 데이터를 한 비트씩 쉬프트하여 저장하는 라운드 트립 딜레이 레지스터와; 상기 다중화기로부터 출력되는 데이터와 상기 라운드 트립 딜레이 레지스터로부터 출력되는 데이터를 각 비트별로 곱해서 출력하는 곱셈기와; 상기 곱셈기로부터 출력되는 데이터의 각 비트를 더해서 출력하는 가산기와; 기준 클럭의 소정 배수에 해당하는 클럭마다 상기 가산기로부터 출력되는 데이터와 메모리에 저장된 데이터를 더해 다시 메모리에 저장하는 누산기로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 셀 반경에 따라 수신 가능한 시그니처의 수를 조절하여 하드웨어의 메모리를 낭비없이 모두 사용하게 하는 효과가 있다.The present invention relates to a preamble receiver of a code division multiple access system. In particular, an object of the present invention is to use the allocated memory in hardware having limited register and memory sizes without waste. To this end, the present invention includes a data double buffer for storing a plurality of on-time, half-time input signals per reference clock; A multiplexer for alternately selecting and outputting on-time and half-time data stored in the data double buffer for each clock corresponding to a predetermined multiple of a reference clock; A code double buffer for storing a plurality of preamble codes for each reference clock; A round trip delay register for shifting and storing data stored in the code double buffer by one bit every half clock of the multiplexer; A multiplier for multiplying the data output from the multiplexer and the data output from the round trip delay register for each bit; An adder which adds and outputs each bit of data output from the multiplier; And an accumulator configured to add data output from the adder and data stored in the memory for each clock corresponding to a predetermined multiple of the reference clock and store the data in the memory. Therefore, the present invention has the effect of using all of the memory of the hardware without wasting by adjusting the number of signatures that can be received according to the cell radius.
Description
도 1은 본 발명 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기에서 최소 셀 반경을 갖는 1개 시그니처 검출기의 I-채널 역확산기에 대한 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of an I-channel despreader of one signature detector having a minimum cell radius in a preamble receiver of a code division multiple access system according to the present invention.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
20, 30 : 데이터 더블 버퍼 51~58 : 다중화기20, 30: data
60 : 프리앰블 코드 70, 80 : 코드 더블 버퍼60:
100 : 128 비트 쉬프트 레지스터 121~128 : 8비트 가산기100: 128-
170 : 메모리170: memory
본 발명은 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기에 관한 것으로, 특히 레지스터와 메모리 크기가 한정된 하드웨어에서 할당된 메모리를 낭비없이 사용하도록 한 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a preamble receiver of a code division multiple access system. More particularly, the present invention relates to a preamble receiver of a code division multiple access system that uses memory allocated in hardware having a limited register and memory size without waste.
현재 부호분할 다중접속 시스템에서 사용 중인 프리앰블 코드는 일련의 시그니처를 스크램블링 코드로 확산한 코드이고, 이 프리앰블 코드를 수신하는 프리앰블 수신기는 정합 필터와 상관기를 사용하고 있다.A preamble code currently used in a code division multiple access system is a code obtained by spreading a sequence of signatures into a scrambling code, and a preamble receiver receiving the preamble code uses a matched filter and a correlator.
확산되는 일련의 시그니처는 1개이고, 확산은 일련의 시그니처 1비트 당 순차적으로 행해진다. 따라서, 역확산에 필요한 레지스터 크기는 일련의 시그니처 1비트 당 확산 PN 코드 길이이다.The sequence of signatures to be spread is one, and the spreading is done sequentially per bit of the signature. Thus, the register size required for despreading is the spread PN code length per sequence of bits.
프리앰블 수신기에 사용되는 메모리 크기는 셀 반경과 관계가 있으며 일단 최대 셀 반경에 맞춰진 메모리는 작은 셀 반경의 도심 지역에서는 메모리의 상당 부분을 낭비하게 된다. 그러나, 비동기식 IMT 2000 RACH(Random Access Channel) 프리앰블 코드는 16개의 시그니처가 존재하고 시그니처의 확산 방법이 기존과 상이하다.The memory size used in the preamble receiver is related to the cell radius, and once the memory has been set to the maximum cell radius, a large portion of the memory is wasted in the urban area of the small cell radius. However, in the asynchronous IMT 2000 RACH (Random Access Channel) preamble code, 16 signatures exist and the method of spreading signatures is different.
여기서, 16개의 시그니처를 살펴보면 아래의 표 1과 같다.Here, look at the 16 signatures are shown in Table 1 below.
이 시그니처의 확산 방법을 살펴보면 시그니처가 256번 반복한 상태에서 4096 길이를 갖는 스크램블링 코드로 확산이 되기 때문에 프리앰블 수신기에서 역확산에 필요한 레지스터 크기는 4096이 된다.In the signature spreading method, since the signature is spread with a 4096-scrambling code having 256 repetitions, the register size required for despreading in the preamble receiver is 4096.
이를 수학식으로 표현하면 아래와 같다.This is expressed as an equation below.
프리앰블 코드 : , k=0,1,2,3, ...,4095Preamble Codes: , k = 0,1,2,3, ..., 4095
스크램블링 코드 : , i=0,1, ...,4095Scrambling Code: , i = 0,1, ..., 4095
시그니처 : , i=0,1, ...,4095signature : , i = 0,1, ..., 4095
또한, 시그니처가 16개이기 때문에 메모리의 개수는 기존 부호분할 다중접속 시스템보다 16배가 더 필요하게 된다. In addition, since 16 signatures are required, the number of memories is required to be 16 times more than that of a conventional code division multiple access system.
따라서, 하드웨어 측면에서 메모리의 상당한 크기를 차지하게 된다.Thus, in terms of hardware, it takes up a considerable amount of memory.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 상기 프리앰블 수신기를 만드는데 가장 큰 제약인 메모리와 레지스터 크기를 셀 반경에 따라 수신 가능한 시그니처 수를 조절함으로써 레지스터나 메모리의 모든 부분을 낭비없이 사용할 수 있도록 한 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and the memory and register size, which are the biggest constraints in making the preamble receiver, are adjusted according to the cell radius, thereby eliminating all the registers or the memory. It is an object of the present invention to provide a preamble receiver of a code division multiple access system for use.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기준 클럭마다 다수의 온-타임, 하프-타임 입력 신호를 저장하는 데이터 더블 버퍼와; 기준 클럭의 소정 배수에 해당하는 클럭마다 상기 데이터 더블 버퍼에 저장된 온-타임, 하프-타임 데이터를 번갈아 선택하여 출력하는 다중화기와; 기준 클럭마다 다수의 프리앰블 코드를 저장하는 코드 더블 버퍼와; 상기 다중화기의 반 클럭마다 상기 코드 더블 버퍼에 저장된 데이터를 한 비트씩 쉬프트하여 저장하는 라운드 트립 딜레이 레지스터와; 상기 다중화기로부터 출력되는 데이터와 상기 라운드 트립 딜레이 레지스터로부터 출력되는 데이터를 각 비트별로 곱해서 출력하는 곱셈기와; 상기 곱셈기로부터 출력되는 데이터의 각 비트를 더해서 출력하는 가산기와; 기준 클럭의 소정 배수에 해당하는 클럭마다 상기 가산기로부터 출력되는 데이터와 메모리에 저장된 데이터를 더해 다시 메모리에 저장하는 누산기로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises a data double buffer for storing a plurality of on-time, half-time input signal per reference clock; A multiplexer for alternately selecting and outputting on-time and half-time data stored in the data double buffer for each clock corresponding to a predetermined multiple of a reference clock; A code double buffer for storing a plurality of preamble codes for each reference clock; A round trip delay register for shifting and storing data stored in the code double buffer by one bit every half clock of the multiplexer; A multiplier for multiplying the data output from the multiplexer and the data output from the round trip delay register for each bit; An adder which adds and outputs each bit of data output from the multiplier; And an accumulator configured to add data output from the adder and data stored in the memory for each clock corresponding to a predetermined multiple of the reference clock and store the data in the memory.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
역확산에 사용되는 코드는 시그니처 코드와 스크램블링 코드의 곱 코드이고 길이가 4096이다. 이 코드에 적합한 정합 필터를 만들어 역확산시키는 구조에서는 가산기의 숫자가 커지고, 이에 따라 1 클럭 딜레이를 초래한다.The code used for despreading is the product code of the signature code and the scrambling code and is 4096 in length. In the structure of de-spreading a matched filter suitable for this code, the number of adders increases, resulting in one clock delay.
이 문제를 해결하기 위해서 본 발명은 클럭 속도를 높히고, 가산기를 설계할 때 시간을 공유하는 방법을 이용한다.In order to solve this problem, the present invention uses a method of increasing the clock speed and sharing time when designing the adder.
본 발명에서는 chipx8(1/(3.84e6*8)sec) 클럭을 사용하고, 검출 분해능을 반(half) 칩으로 설정하고 최소 셀 반경을 5km로 하고 프리앰블 수신기를 설계한다.In the present invention, a chipx8 (1 / (3.84e6 * 8) sec) clock is used, the detection resolution is set to half chip, the minimum cell radius is 5km, and the preamble receiver is designed.
최소 셀 반경을 갖는 1개 시그니처 검출기의 I-채널 역확산기는 다음과 같다.The I-channel despreader of one signature detector with the minimum cell radius is as follows.
도 1은 본 발명 부호분할 다중접속 시스템의 프리앰블 수신기에서 최소 셀 반경을 갖는 1개 시그니처 검출기의 I-채널 역확산기에 대한 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 chipx1 클럭마다 16개의 온-타임, 하프-타임 입력 신호를 저장하는 데이터 더블 버퍼(20, 30)와; chipx8 클럭마다 상기 데이터 더블 버퍼(20, 30)에 저장된 온-타임, 하프-타임 데이터를 번갈아 선택하여 출력하는 다중화기(51~58)와; chipx1 클럭마다 16개의 프리앰블 코드를 저장하는 코드 더블 버퍼(70, 80)와; chipx4 클럭마다 상기 코드 더블 버퍼(70, 80)에 저장된 데이터를 한 비트씩 쉬프트하여 저장하는 16 비트 쉬프트 레지스터(90)와 128 비트 쉬프트 레지스터(100)와; 상기 다중화기(51~58)로부터 출력되는 데이터와 상기 16 비트 쉬 프트 레지스터(90)로부터 출력되는 데이터를 각 비트별로 곱해서 출력하는 곱셈기(111~118)와; 상기 곱셈기(111~118)로부터 출력되는 데이터의 각 비트를 더해서 출력하는 가산기(121~128, 131~134, 141, 142, 150)와; chipx8 클럭마다 상기 가산기(121~128, 131~134, 141, 142, 150)로부터 출력되는 데이터와 메모리(170)에 저장된 데이터를 더해 다시 메모리(170)에 저장하는 16 비트 가산기(160)로 구성된 것으로 본 발명의 일실시예를 설명한다.FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an I-channel despreader of one signature detector having a minimum cell radius in a preamble receiver of a code division multiple access system according to the present invention. As shown in FIG. A data double buffer (20, 30) for storing time, half-time input signals; a multiplexer (51 to 58) for alternately selecting and outputting on-time and half-time data stored in the data double buffers (20, 30) every chipx8 clock; code
데이터 더블 버퍼(20, 30)는 chipx1 클럭마다 16개의 온-타임, 하프-타임 입력 신호를 각각 저장하며 16 개의 칩이 데이터 더블 버퍼(20, 30)에 다 차면 스위칭된다.The data
이때, 코드 더블 버퍼(70, 80)는 chipx1 클럭마다 프리앰블 코드(60)를 1 비트씩 저장하고 16 비트 쉬프트 레지스터(90)에 출력한다.At this time, the code
상기 16 비트 쉬프트 레지스터(90)와 이에 직렬로 연결된 128 비트 쉬프트 레지스터(100)는 chipx4 클럭마다 1비트씩 데이터를 쉬프트하여 저장한다.The 16-
상기 데이터 더블 버퍼(20, 30)에 저장된 데이터는 임시 16 비트 레지스터(40)에 저장되고 온-타임 데이터와 하프-타임 데이터는 chipx8 클럭마다 다중화기(51~58)에 의해 번갈아 가면서 선택된다.Data stored in the data
곱셈기(111~118)는 chipx8 클럭마다 온-타임 데이터 또는 하프-타임 데이터를 상기 16 비트 쉬프트 레지스터(90)에 저장된 데이터와 곱한다.Multipliers 111-118 multiply on-time data or half-time data with data stored in the 16-
I-채널에서 8개의 8 비트 가산기(121~128)는 상기 곱셈기(111~118)로부터 출력되는 2개의 7비트 데이터를 더해 4개의 9 비트 가산기(131~134)에 출력하고, 이 4개의 9 비트 가산기(131~134)는 2개의 8 비트 데이터를 더해 2개의 10 비트 가산기(141, 142)에 출력하고, 이 2개의 10 비트 가산기(141, 142)는 2개의 10 비트 데이터를 더해 11 비트 가산기(150)에 출력한다.In the I-channel, eight 8-
16 비트 가산기(160)는 chipx8 클럭마다 상기 11 비트 가산기(150)로부터 출력되는 11 비트 데이터와 메모리에 저장된 16 비트 데이터를 더해 다시 메모리(170)에 저장한다.The 16-
상기 메모리(170)는 chipx8 클럭마다 주소를 순차적으로 증가시키며 입력되는 16 비트 데이터를 저장한다.The
상기 과정은 32*8=256 클럭 동안 계속되고, 역확산된 값은 메모리에 순차적으로 저장된다. 또한, 라운드 트립 딜레이를 위한 128 비트 쉬프트 레지스터(100)가 사용되었으며 이는 셀 반경이 5km일 때 128 개의 칩을 저장시키기 위해서이다.The process continues for 32 * 8 = 256 clocks, and the despread values are stored sequentially in memory. In addition, a 128-
메모리(170)에 순차적으로 역확산된 값이 모두 저장된 후, 다음 데이터 더블 버퍼(20, 30)의 데이터와 16 비트 쉬프트 레지스터(90)의 프리앰블 코드의 역확산 값이 메모리(170)에 저장된 값과 더해져 다시 메모리(170)에 저장된다.After all of the values sequentially despread in the
여기에 사용된 데이터 더블 버퍼(20, 30)의 크기는 7(입력 신호 비트)*16*2(온-타임, 하프-타임)*2(I, Q 채널)이며, 가산기 수는 I, Q 채널 모두 포함해서 8 비트 가산기 16 개, 9 비트 가산기 8 개, 10 비트 가산기 4 개, 11 비트 가산기 2개, 16 비트 가산기 2 개이다.The size of the data
상기 가산기의 총 수는 시간 공유를 하지 않는 수신기에서 필요한 가산기 수 8 비트 가산기 4096 개, 9 비트 가산기 2048 개, ...와 비교하면 상당히 작아진 것 을 알 수 있다.It can be seen that the total number of adders is considerably smaller compared to the number of adders required in the receiver which does not share time, 4096 8-bit adders, 2048 9-bit adders, and so on.
메모리 크기는 16(비트)*128(라운드 트립 딜레이)*2(온-타임, 하프-타임)*2(I, Q 채널)이다.The memory size is 16 (bits) * 128 (round trip delay) * 2 (on-time, half-time) * 2 (I, Q channels).
최소 셀 반경이 5km일 때 16개의 시그니처를 찾기 위해서는 위에서 설명한 버퍼, 쉬프트 레지스터, 메모리가 16 배가 더 필요로 하게 된다.When the minimum cell radius is 5km, finding 16 signatures requires 16 times more buffers, shift registers, and memory as described above.
하드웨어 메모리 크기가 {셀 반경 5km, 16 개의 시그니처}로 제한되어 있는 상황에서 {셀 반경 10km, 8 개의 시그니처}, { 셀 반경 20km, 4 개의 시그니처} {셀 반경 40km, 2 개의 시그니처}를 지원할 수 있게 한 것이 본 발명의 핵심이다.Supports {cell radius 10km, 8 signatures}, {cell radius 20km, 4 signatures} {cell radius 40km, 2 signatures} with hardware memory size limited to {5km radius, 16 signatures} It is the core of the present invention.
{셀 반경 10km, 8 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기는 {셀 반경 5km, 16 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기에서 2 개의 검출기를 짝을 이루게 하여 1 개의 검출기를 구성한다. The preamble receiver supporting {cell radius 10km, 8 signatures} constitutes one detector by pairing two detectors in the preamble receiver supporting {cell radius 5km, 16 signatures}.
첫 번째 검출기는 변함이 없고, 두 번째 검출기는 셀 반경 10km이므로 라운드 트립 딜레이 0~255 칩 중 128~255 칩을 찾는다. 이를 위해 두 번째 검출기의 모든 동작 시작점을 첫 번째 검출기의 동작 시작점보다 128 칩 뒤로 설정하면 된다.The first detector is unchanged, and the second detector has a 10km cell radius, so it looks for 128-255 chips in the round trip delay 0-255 chips. To do this, set all the starting points of the second detector to 128 chips behind the starting point of the first detector.
{셀 반경 20km, 4 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기는 {셀 반경 5km, 16 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기에서 4 개의 검출기를 짝을 이루게 하여 1 개의 검출기를 구성한다.A preamble receiver supporting {
첫 번째 검출기는 변함이 없고, 두 번째 검출기는 셀 반경 20km일 때 라운드 트립 딜레이 0~511 칩 중 128~255 칩을, 세 번째 검출기는 256~383 칩을, 네 번째 검출기는 384~511 칩을 찾게 된다. The first detector remains unchanged, the second detector has 128 to 255 of the round trip delay 0 to 511 chips, the third to 256 to 383 chips, and the fourth to 384 to 511 chips with a cell radius of 20 km. You will find it.
이를 위해 두 번째 검출기, 세 번째 검출기, 네 번째 검출기의 모든 동작 시작점을 첫 번째 검출기의 동작 시작점보다 각각 128 칩, 256 칩, 384 칩 뒤로 설정하면 된다.To do this, set all the starting points of the second, third, and fourth detectors to 128, 256, and 384 chips after the first detector.
{셀 반경 40km, 2 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기는 {셀 반경 5km, 16 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기에서 8 개의 검출기를 짝을 이루게 하여 1 개의 검출기를 구성한다. The preamble receiver supporting {cell radius 40km, two signatures} constitutes one detector by pairing eight detectors in the preamble receiver supporting {cell radius 5km, 16 signatures}.
첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 검출기는 {셀 반경 20km, 4 개의 시그니처}를 지원하는 프리앰블 수신기의 설정과 같고, 다섯 번째 검출기는 셀 반경 40km일 때 라운드 트립 딜레이 0~1023 칩 중 512~639 칩을 여섯 번째 검출기는 640~767 칩을, 일곱 번째 검출기는 768~895 칩을 여덟 번째 검출기는 896~1023 칩을 찾게 된다.The first, second, third, and fourth detectors are identical to the preamble receiver's configuration with support for {cell radius 20km, four signatures}, and the fifth detector is 512 of the round trip delay 0-1023 chips with a cell radius of 40km. The sixth detector finds 640 ~ 767 chips, the seventh detector finds 768 ~ 895 chips, and the eighth detector finds 896-1023 chips.
이를 위해 두 번째, 세 번째, 네 번째, 다섯 번째, 여섯 번째, 일곱 번째, 여덟 번째 검출기의 동작 시작점을 첫 번째 검출기의 동작 시작점보다 각각 128 칩, 256 칩, 384 칩, 512 칩, 640 칩, 768 칩, 896 칩 뒤로 설정하면 된다.For this purpose, the operation start point of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, and eighth detectors is 128 chips, 256 chips, 384 chips, 512 chips, 640 chips, 768 chips, 896 chips set back.
프리앰블 수신기는 4096 개의 누산이 셀 반경에 따른 라운드 트립 딜레이 구간동안 모두 끝나면 I, Q 채널의 메모리 값을 각각 순차적으로 제곱 후 합산하여 에너지 값을 구하여 라운드 트립 딜레이를 찾는다. The preamble receiver finds a round trip delay by calculating energy values by sequentially squaring the memory values of the I and Q channels after 4096 accumulations are completed during the round trip delay period according to the cell radius.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 셀 반경에 따라 수신 가능한 시그니처의 수를 조절하여 하드웨어의 메모리를 낭비없이 모두 사용하게 하는 효과 가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of using all of the memory of the hardware without wasting by adjusting the number of signatures that can be received according to the cell radius.
또한, 시간 공유 방법을 사용하여 가산기의 수를 줄이므로 전체 전력 소모도 줄어드는 효과가 있다.In addition, since the number of adders is reduced by using a time sharing method, the overall power consumption is also reduced.
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- 2001-12-29 KR KR1020010088562A patent/KR100767418B1/en not_active IP Right Cessation
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KR20050079725A (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-11 | 엘지전자 주식회사 | A preamble code receiver for cdma telecommunication system and the method thereof |
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