KR100778096B1 - 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치 - Google Patents

확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100778096B1
KR100778096B1 KR1020050107372A KR20050107372A KR100778096B1 KR 100778096 B1 KR100778096 B1 KR 100778096B1 KR 1020050107372 A KR1020050107372 A KR 1020050107372A KR 20050107372 A KR20050107372 A KR 20050107372A KR 100778096 B1 KR100778096 B1 KR 100778096B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
correlation
code
candidate
phase
Prior art date
Application number
KR1020050107372A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070050144A (ko
Inventor
기창돈
전해영
Original Assignee
재단법인서울대학교산학협력재단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인서울대학교산학협력재단 filed Critical 재단법인서울대학교산학협력재단
Priority to KR1020050107372A priority Critical patent/KR100778096B1/ko
Publication of KR20070050144A publication Critical patent/KR20070050144A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100778096B1 publication Critical patent/KR100778096B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/7075—Synchronisation aspects with code phase acquisition
    • H04B1/7077—Multi-step acquisition, e.g. multi-dwell, coarse-fine or validation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7073—Synchronisation aspects
    • H04B1/70735—Code identification

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 확산 대역 신호를 이용하는 수신기에서의 신호의 동기 획득 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 하드웨어 상관기를 이용하여 상관값을 얻는 종래의 수신기 구조를 그대로 이용하면서도, 전체 또는 일부의 코드 위상에 대하여 구한 상관값을, 전체 범위의 코드 위상에 대하여 이미 계산하여 저장하여 가지고 있는 상관값 테이블에 저장된 값과 처리하여 일치하는 부분을 찾음으로써, 모든 후보 신호에 대한 상관 신호 발생 및 상관 과정이 없이도 모든 수신 신호의 도플러 오프셋과 코드 위상을 확인하여 신호의 동기 획득을 신속하게 이룰 수 있다.
확산 대역 신호, 신호의 동기 획득, 교차 상관, GPS

Description

확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기 획득 방법 및 그 장치{Method and Apparatus for Acquiring Signals in CDMA Receivers}
도1은 종래 기술로서 확산 대역 신호를 이용하는 CDMA 통신 시스템의 논코히어런트 신호 동기 획득 장치의 구성도,
도2는 종래 기술에서 하나의 후보 확산 코드에 대하여, 모든 영역의 위상과 도플러 오프셋에 대하여 수신 신호와 상관 신호의 상관값의 도표,
도3은 종래 기술로서 FFT를 이용한 신호의 동기 획득 장치의 구성도,
도4는 본 발명의 실시예로서 교차 상관값을 이용한 신호의 동기 획득 장치의 구성도,
도5는 본 발명의 또 다른 실시예로서 교차 상관값의 파워를 이용한 신호의 동기 획득 장치의 구성도,
도6은 후보 확산 코드의 모든 종류에 대하여 반송파 없이 코드 위상만을 전 범위에 걸쳐 변화시켜가면서 구한, 후보 확산 코드와 상관 신호와의 교차 상관값의 파워의 도표,
도7a는 상관 신호가 제1 도플러 오프셋의 경우에 상관 신호와 수신 신호와의 교차 상관값의 파워의 도표, 도7b는 상관 신호가 제2 도플러 오프셋의 경우에 상관 신호와 수신 신호와의 교차 상관값의 파워의 도표,
도8a는 도6과 도7a의 상관 결과 도표, 도8b는 도6과 도7b의 상관 결과 도표.
본 발명은 확산 대역 신호를 이용하는 수신기에서의 신호의 동기 획득 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
확산 대역 신호를 이용하는 통신 시스템은, 전송하고자 하는 데이터를 확산 부호를 이용하여 광대역으로 확산시켜 전송하고 이를 수신하여 동일한 확산 부호로 역확산하여 광대역의 신호로부터 데이터를 복조하는 통신 방법이다. 이러한 통신 시스템에서는, 확산 부호를 이용하여 역확산하는 과정에서 정보는 광대역에서 협대역으로 역확산되는 반면, 협대역의 노이즈 또는 간섭 신호는 광대역으로 확산되기 때문에 노이즈와 신호 간섭에 강한 장점이 있다. 확산 대역 신호를 이용하는 CDMA 통신 시스템에서, 수신된 신호를 역확산하여 정보를 복조하기 위하여는 전송된 신호의 확산에 사용된 확산 코드와 동일한 코드의 종류를 찾아야 하고, 또한 확산 코드의 주파수 및 위상과 동일한 주파수 및 위상을 찾아야 한다. 이와 같이 확산 코드를 찾고 확산 코드의 주파수 및 위상을 동기시키는 것을 "신호의 동기 획득"이라고 한다. 신호를 동기 획득한 이후에는 확산 신호의 동기를 맞추어 계속해서 역확산 코드를 발생시키는 신호의 추적 작업이 이어지게 되고 이 과정에서 확산 신호에 인가된 정보를 복조한다.
도1은 종래 기술로서 확산 대역 신호를 이용하는 CDMA 통신 시스템의 논코히 어런트 신호 동기 획득 장치를 도시한 것이다. 도1에 도시된 논코히어런트 신호 동기 획득 장치는, 코드변환기(101), 위상시프트(102), 도플러시프트(103), 상관신호발생기(104), 상관기(105), 제곱기(107), 판별기(108) 등을 구비한다.
먼저, 상관신호발생기(104)는, 코드변환기(101), 위상시프트(102) 및 도플러시프트(103)로부터 각각, 사용하고자 하는 통신 시스템에 따라서 미리 정의되어 있는 후보 확산 코드(이하에서 '후보 확산 코드'라고 함)의 종류(N), 그 위상(τ) 및 도플러 오프셋(Δω)을 입력받아 후보 확산 코드로 만들어진 상관 신호를 발생시킨다. 이 상관 신호는 상관기(105)를 통하여 수신 신호와 상관한다. 복소 신호의 실수 성분과 허수 성분(I, Q)은 각각 상관한 후 상관 크기를 구하기 위하여 제곱기(107)를 통해 실수와 허수 성분을 각각 제곱하여 더한 후 판별기(108)를 통하여 문턱값과 비교한 후 동기 획득 여부를 판단한다.
일련의 과정을 통하여 동기 획득에 실패하면, 후보 확산 코드의 종류(N) 및 위상(τ) 및 도플러 오프셋(Δω)을 바꾸어가며 동기 획득에 성공할 때까지 판별 과정을 반복한다.
예컨대, 하나의 후보 확산 코드(PRN=N)에 대하여, 모든 영역의 위상(τ)과 도플러 오프셋(Δω)에 대하여 수신 신호와 상관 신호의 상관값의 크기를 도시하여 보면 도2와 같은 값들이 얻어진다. 도2에서 높은 상관값을 가지는 부분이, 수신된 신호와 후보 확산 코드로 만들어진 상관 신호의 주파수 및 코드 위상이 대략적으로 일치하는 부분이다. 따라서 높은 상관값을 갖는 때의 코드의 종류, 코드 위상 및 도플러 오프셋을 이용하여 수신 신호에 사용된 확산 코드의 종류, 코드의 위상 및 도플러 오프셋을 알 수 있고, 이로부터 신호의 동기 획득을 이룰 수 있다.
송신기와 수신기의 상대적인 움직임이 작은 무선 전화 등의 시스템에서는 수신단에서 신호의 도플러 오프셋이 크지 않지만 위성을 이용한 측위 시스템 등에서는 위성의 움직임으로 인하여 수신 신호에 큰 도플러 오프셋이 포함되기 때문에 도플러 오프셋의 변화 범위가 크다. 즉, 여러 개의 도플러 오프셋 후보들 중에서 확산 신호의 도플러 오프셋을 찾아내야 한다.
그런데, 초기에 신호를 획득하기 전까지는 어떠한 종류의 데이터로 복조해낼 수 없기 때문에 초기 신호 획득 과정은 매우 중요하며, 또한 초기 신호 획득에 소요되는 시간 역시 시스템의 초기 동작 속도와 관계되기 때문에 매우 중요하다.
위에서 설명한 바와 같이, 종래의 신호 획득 과정은 후보 확산 코드의 종류를 변경하여 가면서 각 확산 코드에 대하여 도플러 오프셋을 변화시키고, 또한 각 도플러 오프셋마다 코드 위상을 변화시켜가며 적분의 제곱값이 문턱값을 넘는가의 여부에 따라 신호 획득 여부를 판별한다. 따라서 수신기는 모든 후보 확산 코드에 대하여 모든 후보 도플러 오프셋 및 모든 코드 위상을 테스트하기 위하여 많은 양의 데이터를 처리하여야 하고, 따라서 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 예컨대, 전 지구 측위 시스템(GPS)의 경우 동기 획득을 위하여 하나의 후보 확산 코드에 대하여 검색하여야 할 도플러 오프셋 및 코드 위상의 범위가 정해져 있다. GPS의 경우 후보 확산 코드 수가 32개이고 일반적인 지상 사용자의 경우 후보 도플러 오프셋의 범위는 -5KHz ∼ +5KHz 정도로 알려져 있으며, 코드의 길이는 총 1023개의 칩으로 이루어져 있다. 일반적인 GPS 수신기의 경우 도플러 오프셋은 500 Hz 단위이고, 위상은 1/2 칩의 단위로 검색하기 때문에 총 검색 후보의 수는 32×21×2046 = 1,374,912개이다. 일반적으로 SNR이 높은 경우 동기 획득 판단을 위한 적분 시간은 코드 한 주기인 1ms 이므로 GPS의 경우 전체 후보군 검색을 위해서는 총 1,374.912초가 소요되며, 일반적인 12채널 수신기의 경우 12개의 채널에서 병렬로 획득을 시도한다고 해도, 약114.576가 소요된다.
한편, 빠른 신호 획득을 위한 종래의 방법으로는 고속 푸리에 변환(FTT)을 이용한 방법이 있다. FTT를 이용한 신호의 동기 획득 방법은 도3에 도시되어 있다. 수신된 신호를 높은 주파수의 샘플러(300)를 이용하여 샘플링한 후 메모리(301)에 저장한다. 일정 시간의 신호가 저장되면 이를 제1 FFT(고속푸리에변환기)(303)를 통하여 푸리에 변환을 하여 주파수 영역으로 변환한다. 상관신호발생기(305)에서는, 코드변환기로(303)부터 인가된 코드의 종류(N)와 도플러시프트(304)로부터 인가된 도플러 오프셋(Δω)을 입력으로 하여 상관신호를 발생시킨다. 이 상관 신호는 제2 FFT(고속푸리에변환기)(306)를 이용하여 주파수 영역으로 변환시키고 Complex Conjugate(311)를 거친다. 이 후 두 개의 주파수 영역 신호를 믹서(307)를 통하여 곱한 후 다시 IFFT(고속푸리에역변환기(308)를 통해 역변환을 하게 되면, 시간 영역에서 입력된 수신 신호와 상관 신호를 모든 코드 위상에 대하여 상관한 것과 같은 효과를 지니므로 코드 위상(τ)을 변환시켜가며 상관하지 않더라도, 모든 코드 위상 영역에 대한 상관 결과를 알 수 있다. 이때 제곱기(309)와 판별기(310)를 통해 문턱값을 넘는 값을 검출하면 그 위치를 이용하여 동기된 위상을 알아낼 수 있다. 따라서 위의 방식으로 신호를 획득하는 경우에는 위상의 변화없이 도플러 오프셋만을 변화시키며 획득 판별이 가능하므로 신호 획득에 소요되는 시간 을 크게 줄일 수 있다. 그러나 고속 푸리에 변환을 이용하는 신호 획득을 위해서는 고속의 샘플링 및 실시간 저장이 가능해야 하며 고속으로 샘플링된 신호를 저장할 수 있는 큰 용량의 메모리가 필요하다. 또한 고속 푸리에 변환을 수행하기 위하여 고성능의 연산기가 필요하다. 이러한 요구 사항은 현재 상용화되어 있는 일반적인 수신기에서는 구조상 불가능한 것이다.
본 발명에서는 하드웨어 상관기를 이용하는 기존의 상용 수신기의 구조를 유지하면서도 짧은 시간 내에 축적된 데이터를 이용하여 신호의 빠른 동기 획득을 가능하게 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호 동기 획득 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
임의의 도플러(ω1), 반송파의 위상(φ1), 확산 코드 C1(t)로 구성된 신호(C1(t)sin(ω1t+φ1))를 수신하고, 도플러(ω2), 반송파의 위상(φ2), 후보 확산 코드 C2(t)로 구성된 상관 신호(C2(t)sin(ω2t+φ2))를 이용한다면, 수신 신호와 상관 신호 간의 교차 상관 값은 다음의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112005064634057-pat00001
이 때, 일반적으로 주파수 f1, f2가 확산 코드의 주기 T에 비하여 매우 크고 T 시간 동안에 f1, f2의 신호는 여러 번의 주기가 반복되기 때문에 I1과 Q1는 거의 0에 가깝다. 만약 일반적인 GPS 수신기의 경우와 같이, T=1ms 의 시스템을 생각한다면, GPS 수신기는, ｜Δf｜〈 250 Hz 정도의 조건을 만족하도록 도플러를 맞추어 주면 1ms 내에서 Δft는 변화가 거의 없다고 생각할 수 있다. 즉, cos(2πΔft+Δφ), sin(2πΔft+Δφ)는 상수에 가깝다. 따라서 아래의 수학식 2가 성립한다.
[수학식 2]
Figure 112005064634057-pat00002
[실시예 1]
본 발명의 실시예 1에서는 상기 교차 상관값 R12(τ) 를 사용하여 신호의 동기 획득 방법 및 장치를 구성한 것이다. 상기 수학식 2에서 I, Q 값에서 만약 모든 코드 위상에 대하여 φ를 일정하게 유지하면서 I, Q 값을 얻을 수 있는 경우, 교차 상관값 R12(τ)를 이용하여 확산 코드를 찾을 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도플러가 대략적으로 맞은 상황에서 코드 위상 변화에 대하여 얻어진 확산 코드 C1(t)와 상관 신호 C2(t) 간의 교차 상관값 R12(τ)는 τ에 대한 시퀀스 값이 되며, 이는 확산 코드 C1(t)에 따라 고유한 시퀀스가 된다. 따라서, 수신기에서 모든 후보 신호를 발생하여 상관값을 구하는 대신에, 하나의 상관 코드에 대하여 각 도플러 값에서 코드 위상을 변화시켜가며 상관값을 구한 후 이를 각 후보 코드와 상관 코드 간의 교차 상관값에 관한 정보를 저장하는 테이블 값을 토대로 확산 코드를 찾을 수 있다. 예컨대, 비교하여 일치하는 값을 찾아서 확산 코드를 확인할 수 있다.
사용되는 상관 신호는, 후보 확산 코드 중 어느 하나로 설정할 수도 있고, 후보 확산 코드가 아닌 것으로 설정할 수도 있다. 상관 신호를 후보 확산 코드가 아닌 것으로 설정하는 경우, 상관 신호는 후보 확산 코드와 같은 길이 및 특성을 가지는 코드군(family)에서 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상관 신호의 종류를 변화시키지 않고, 특정 도플러 오프셋에 대하여 위상 교차 상관 값인 R12(τ) 를 랜덤 시퀀스와 같이 이용하여 신호를 획득하는 장치가 도4에 도시되어 있다.
도4에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른, 교차 상관값을 이용한 신호의 동기 획득 장치는, 위상 시프트(401)에 의한 코드 위상(τ)과 도플러 시프트(402)에 의한 도플러 오프셋(Δω)을 입력받아서 상관 신호를 생성하는 상관 신호 발생기(403), 수신 신호와 상관 신호간의 교차 상관값을 구하는 상관기(404), 상기 상관기(404)의 출력인 I값과 Q값을 각각 저장하는 제1 저장 장치(405), 반송파는 무시하고, 즉 도플러 오프셋을 0으로 두고 각각의 후보 코드에 대하여 코드 위상을 변화시켜가며, 상관신호발생기(403)로부터 발생될 상관신호와의 상관값들에 관한 정보를 테이블에 미리 저장하고 있는 제2 저장장치(406), 제2 저장장치(406)에 저장된 테이블 값과 제1 저장장치에 저장된 교차 상관값의 I값과 Q값을 처리하여 동기 획득 여부를 판단하기 위한 판별기(408) 등으로 구성된다.
도4에 도시된 신호의 동기 획득 장치의 동작은 다음과 같다. 먼저, 상관 신호 발생기(403)에 생성할 상관 신호의 종류를 정한다. 그런 다음, 후보 확산 신호의 모든 종류에 대하여(예컨대, GPS의 경우 PRN이 1 에서 32까지의 32개의 후보 확산 코드), 반송파 없이(즉, 도플러 오프셋, Δω을 0으로 하여), 코드 위상만을 전 범위에 걸쳐 변화시켜가면서, 위에서 정하여진 상관 신호와의 교차 상관값(즉, R12(τ))을 구하여 그 정보를 제2 저장장치(406)에 저장한다. 이와 같이 저장된 값은 후보 확산 신호의 종류와 코드 위상에 따라 다른 값을 가지는 하나의 테이블을 형성하게 된다. 이때 제2 저장장치(406)에 저장되는 테이블은 상관 신호의 종류가 정하여지면 결정되는 값이므로, 미리 계산된 값을 통신 수단을 통하여 제공받을 수도 있다.
위와 같이 준비된 상태에서, 수신 신호를 처리하여 확산 코드를 찾는 절차는 다음과 같이 진행된다. 하나의 후보 도플러 오프셋을 정하여, 정하여진 후보 도플러 오프셋에 대하여, 코드 위상을 달리하여 상관 신호 발생기(403)로부터 발생된 상관 신호(상관 신호의 종류는 준비 단계에서 정하여진 것과 동일함)와 수신 신호와의 상관값을 상관기(404)를 통해 구하고, 이를 제1 저장장치(405)에 저장한다. 이때, 하나의 후보 도플러 오프셋에 대하여, 모든 범위 또는 일부 범위의 코드 위상을 변화시켜가며 교차 상관값을 구하여 제1 저장 장치(405)에 저장하는 것을 반복한다.
그런 다음 이렇게 구하여 제1 저장장치(405)에 저장된 교차 상관값과 제2 저장장치(406)에 저장된 테이블의 값을 처리하여 판별기(408)를 통해 판별하는데, 예컨대, 문턱값을 넘는 상관값이 구해지면, 제2 저장장치(406)의 테이블에 저장된 바에 의하여 확산 코드 종류(즉, PRN 값)과 코드 위상을 확인하고, 그 때의 도플러 오프셋을 확인하면, 수신 신호의 확산 코드를 찾아낼 수 있다.
하나의 도플러 오프셋에 대하여 상기 과정이 완료되면 다음 검색 도플러 오프셋에 대하여 동일한 과정을 반복함으로써 모든 도플러 영역에서의 신호 검색을 실행한다.
위 실시예 1의 조건으로서, 상기 수학식 2에서 I, Q 값에서 φ를 일정하게 하는 것을 설명한다.
만약 수신기에 전체 코드 위상 개수와 동일한 또는 그 이상의 상관기가 존재한다면, 모든 상관기의 상관 신호 발생기에서 동일한 반송파 위상을 갖도록 하고 코드 위상만 일정 간격만큼씩 차이가 나도록 신호를 발생시켜 수신 신호와의 상관값을 구한다면, 각 상관기로 전달되는 수신 신호는 동일하기 때문에 위의 수학식 2에서의 φ값은 전체 코드 위상에서 동일해진다.
그러나, 만약 수신기의 모든 채널에 존재하는 모든 상관기의 수가 전체 코드 위상의 개수보다 작은, 예컨대 N개라고 하면, N개의 상관 신호 발생기에서 반송파위상은 동일하고 코드 위상만을 일정 간격으로 달리하는 상관 신호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 N개의 상관 신호와 동시에 수신된 신호와의 상관 결과는 상기 수학식 2에서의 φ값이 모두 같아지게 된다.
이와 같이 φ값이 같은 N개의 상관값 I, Q와 테이블 상의 교차 상관값 R12(τ)값에 관한 정보와의 N개의 부분 상관값을 구하면 다음의 수학식 3과 같다. 즉, 수학식 3은 N개의 상관기에서 반송파 위상을 같도록 상관 신호를 생성한 후 구한 상관값 I, Q와 상관 테이블 간의 부분 상관 결과이다.
[수학식 3]
Figure 112005064634057-pat00003
위와 같이 구해진 부분 상관값 QI(T), QQ(T)를 제곱하여 더하면 수신 신호이 상관값과 테이블 상의 상관값과의 상관 파워를 구할 수 있다. 이러한 방식으로 전체 코드 위상 영역을 N개씩 묶어 M개의 부분으로 나눌 수 있고, 각각 N개씩의 상관값과 테이블값과이 부분 상관 파워를 구하고 이렇게 구한 M개의 부분 상관 파워값을 더함으로써 전체 상관 파워를 구할 수 있다.
[실시예 2]
실시예 2는 실시예 1에서와 같이 여러 개의 상관기에서 동일한 φ값을 갖는 상관값을 얻기 어려운 상황에서 사용한다.
상기 수학식 2에서 φ 값에 독립적인 교차 상관값을 얻기 위하여, I, Q를 제곱하여 다음의 수학식 4와 같은 결과를 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112005064634057-pat00004
이 경우, R12 2(τ) 값은 코드 위상 τ의 값에 따라 다른 값을 갖게 되고, 두 개의 신호에 대한 R12 2(τ) 값은 그 자체로 하나의 랜덤 시퀀스와 같이 이용될 수 있다. 즉, 각 도플러 오프셋에 대하여, 상관 신호 C2(t)와 수신 신호의 교차 상관값의 파워인 R12 2(τ) 값은, 도플러가 맞을 경우, 상관 신호의 반송파 위상과 무관하게 코드 위상 τ에 관련된 값이 된다. 따라서, 상관 신호를 변환할 필요가 없이, 하나의 상관 신호에 대하여, 각 도플러 오프셋에 대하여 위상을 변화시켜가면서 교차 상관값의 제곱을 구하는 방식을 사용할 수 있다.
이와 같이, 상관 신호의 종류를 변화시키지 않고, 특정 도플러 오프셋에 대하여 위상 교차 상관 값의 파워 R12 2(τ) 를 랜덤 시퀀스와 같이 이용하여 신호를 획득하는 장치가 도5에 도시되어 있다.
도5에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른, 교차 상관값의 파워를 이용한 신 호의 동기 획득 장치는, 위상시프트(501)에 의한 코드 위상과 도플러시프트(502)에 의한 도플러 오프셋을 입력받아 상관 신호를 생성하는 상관신호발생기(503), 수신 신호와 상관 신호간의 교차 상관값을 구하는 상관기(504), 상기 상관기(504)의 출력인 교차 상관값의 파워를 구하는 제곱기(505), 이 교차 상관값의 파워를 저장하는 제1 저장장치(506), 각각의 도플러 오프셋에 대하여, 위상을 변화시켜가면서 상관신호발생기(503)로부터 발생된 상관신호와 후보 확산 신호와의 상관값들의 파워에 관한 정보를 테이블로 미리 저장하고 있는 제2 저장장치(507), 제2 저장장치에 저장된 테이블 값과 제1 저장장치에 저장된 값을 처리하여 동기획득 여부를 판단하기 위한 판별기(509) 등으로 구성된다.
도5에 도시된 신호의 동기 획득 장치의 동작은 다음과 같다. 먼저, 상관신호발생기(503)에서 생성할 상관 신호의 종류를 정한다. 그런 다음, 후보 확산 신호의 모든 종류에 대하여(예컨대, GPS의 경우 PRN이 1 에서 32까지의 32개의 후보 확산 코드), 반송파 없이(즉, 도플러 오프셋, Δω을 0으로 하여), 코드 위상만을 전 범위에 걸쳐 변화시켜가면서, 위에서 정하여진 상관 신호와의 교차 상관값의 파워를 구하여 그 정보를 제2 저장장치(507)에 저장한다.
이와 같이 저장된 값은, 후보 확산 신호의 종류와 코드 위상에 따라 다른 값을 가지는 하나의 테이블을 형성하게 된다. 예를 들어서, 도6에 도시된 것이 바로 제2 저장장치(507)에 저장된 테이블의 일 예이다. 이때 제2 저장장치(507)에 저장되는 테이블은 상관 신호의 종류가 정하여지면 결정되는 값이므로, 미리 계산된 값을 통신 수단을 통하여 제공받을 수도 있다.
위와 같이 준비된 상태에서, 수신 신호를 처리하여 확산 코드를 찾는 절차가 다음과 같이 진행된다. 하나의 후보 도플러 오프셋을 정하여, 정하여진 후보 도플러 오프셋에 대하여, 코드 위상을 달리하여 상관 신호 발생기(503)로부터 발생된 상관 신호(상관 신호의 종류는 준비 단계에서 정하여진 것과 동일함)와 수신 신호와의 상관값을 상관기(504)를 통해 구하고, 제곱기(505)를 통하여 파워를 구하여 그 값을 제1 저장장치(506)에 저장한다. 이때, 하나의 후보 도플러 오프셋에 대하여, 코드 위상을 일정 범위 동안 변화시켜가며 교차 상관값의 파워를 구하여 제1 저장 장치(506)에 저장하는 것을 반복한다.
제1 저장장치(506)에 저장되는 교차 상관값의 파워는 예컨대, 도7a 또는 도7b와 같다. 도7a와 도7b는 서로 다른 후보 도플러 오프셋에 대한 값이다.
그런 다음 이렇게 구하여 제1 저장장치(506)에 저장된 교차 상관값의 파워와 제2 저장장치(507)에 저장된 테이블의 값을 처리하여, 판별기(509)를 통해 판별하는데, 예컨대, 문턱값을 넘는 상관값이 구해지면, 제2 저장장치(507)의 테이블에 저장되었던 확산 코드 종류(즉, PRN 값)과 코드 위상을 확인하고, 그 때의 도플러 오프셋을 확인하면, 수신 신호의 확산 코드를 찾아낼 수 있다.
하나의 도플러 오프셋에 대하여 상기 과정이 완료되면 다음 검색 도플러 오프셋에 대하여 동일한 과정을 반복함으로써 모든 도플러 영역에서의 신호 검색을 실행한다.
예컨대, 도7a의 값은, 제1 도플러 오프셋(Δω1)의 경우에 구한 교차 상관값 의 파워로 제1 저장장치(505)에 저장된 값이다. 이 경우, 제1 저장장치(506)에 저장된 도7a의 값과, 제2 저장장치(507)에 이미 저장된 도6의 값을 상관하였더니, 도8a와 같은 결과가 나왔다. 도8a를 보면, 문턱값을 넘는 경우가 없다. 도8a와 같은 결과로부터 제1 도플러 오프셋(Δω1)은 수신 신호의 도플러 오프셋이 아니라는 것을 알 수 있다.
다른 예로, 도7b는 제2 도플러 오프셋(Δω2)의 경우, 상관 신호의 교차 상관값의 파워로 제1 저장장치(506)에 저장된 것이다. 이 경우, 제1 저장장치(506)에 저장된 도7b의 값과, 제2 저장장치에 이미 저장된 도6의 값을 상관하였더니, 도8b와 같은 결과가 나왔다. 도8b를 보면 문턱값을 넘는 경우가 있다. 이 때의 신호의 종류(즉, PRN 값)와 코드 위상으로부터, 확산 코드의 신호의 종류 및 코드 위상을 확인할 수 있고, 이때의 도플러 오프셋 값인 제2 도플러 오프셋(Δω2)이 바로 수신 신호 중에 존재하는 해당 PRN 신호의 도플러 오프셋이 된다.
따라서, 본 발명에서는 준비 과정에서 결정된 하나의 상관 신호에 대해서만 실제 수신 신호와의 상관 과정이 필요할 뿐, 나머지 모든 후보 상관 신호와의 상관 과정은 수신 신호가 없이, 하나의 상관 신호에 대하여 구한 상관값과 테이블에 미리 저장되어 있는 테이블값과의 소프트웨어적인 처리 과정만 필요하므로, 동기 획득에 필요한 신호 데이터 양 및 신호 수신 시간을 크게 줄여 초기 구동 시간 및 신호 획득을 위한 신호 수신에 필요한 전력을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 고속 푸리에 변환을 이용한 신호 획득 과정처럼 수신 신호를 그대로 샘플링하여 모두 저장하는 과정이 필요한 것이 아니라 종래 수신기의 동작 과정에서 하드웨어 상관기로부터 얻어진 상관 결과 I, Q 값을 저장하여 사용하기 때문에 종래의 FFT 방법 등과 같이 복잡한 하드웨어 구조를 필요로 하지 않다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호 동기 획득 방법 및 그 장치에 따르면, 특정 도플러 오프셋과 코드 위상을 갖는 상관 신호와의 상관값을 얻는 종래의 수신기 구조를 그대로 이용하면서도, 상관값을 전체 범위의 코드 위상에 대하여 저장하여 이미 가지고 있는 상관값에 관한 정보에 대한 테이블값을 처리하여 확산 코드를 찾을 수 있으므로, 모든 후보 신호에 대한 상관 신호 발생 및 상관 과정이 없이도 모든 수신 신호의 도플러 오프셋과 코드 위상을 확인하여 신호의 빠른 동기 획득을 이룰 수 있다.

Claims (17)

  1. 수신 신호와 상관 신호의 상관 결과를 이용하여 수신 신호의 확산 코드의 종류, 위상 및 도플러 오프셋을 찾아내어, 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법에 있어서,
    상기 상관 신호의 종류를 정하는 단계(a);
    통신 시스템에 따라서 미리 정의되어 있는 후보 확산 코드의 모든 종류에 대하여 반송파없이 코드 위상만을 변화시켜가면서, 상기 단계(a)에서 정하여진 상관 신호와 각 후보 확산 코드와의 각 교차 상관값에 관한 정보를 저장하는 단계(b);
    상기 단계(a)에서 정하여진 상관 신호를 발생하되, 하나의 도플러 오프셋에 대하여 코드 위상을 달리하여 상관 신호를 발생하여, 이 상관 신호와 수신 신호와의 교차 상관값을 구하여 저장하는 단계(c); 및
    상기 단계(b)에서 저장된 교차 상관값과 상기 단계(c)에서 저장된 교차 상관값을 토대로 판별하여, 그 때의 후보 확산 코드의 종류, 코드 위상 및 도플러 오프셋으로부터 수신 신호의 확산 코드를 찾는 단계(d)로 구성되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(c) 및 단계(d)는, 단계(c)에서의 도플러 오프셋을 변화시켜가면 반복하는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(a)에서 정하여지는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나인 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(a)에서 정하여지는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나가 아니나, 상기 후보 확산 코드와 동일한 길이 및 특성을 가지는 코드군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(b)에서 저장되는 교차 상관값에 관한 정보는, 별도의 통신 수단에 의하여 제공받는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(b) 및 상기 단계(c)에서, 코드 위상은, 수신기의 상관기의 수(N) 개씩 묶어서 처리하여 부분 상관 값을 구한 후, 이를 더하여 전체 교차 상관값을 구하는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  7. 수신 신호와 상관 신호의 상관 결과를 이용하여 수신 신호의 확산 코드의 종류, 위상 및 도플러 오프셋을 찾아내어, 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치에 있어서,
    하나의 도플러 오프셋에 대하여 코드 위상을 달리하여 상관 신호를 발생하는 상관 신호 발생기;
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호와 수신 신호와의 상관값을 구하는 상관기;
    상기 상관기의 상관값에 관한 정보를 저장하는 제1 저장장치;
    통신 시스템에 따라서 미리 정의되어 있는 후보 확산 코드의 모든 종류에 대하여 반송파 없이 코드 위상만을 변화시켜가면서, 상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호와 각 후보 확산 코드와의 각 교차 상관값을 저장하는 제2 저장장치; 및
    상기 제1 저장장치와 제2 저장장치의 값을 토대로 판별하여, 상기 후보 확산 코드의 종류, 그때의 위상 및 도플러 오프셋을 출력하는 판별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나인 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나가 아니나, 상기 후보 확산 코드와 동일한 길이 및 특성을 가지는 코드군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
  10. 수신 신호와 상관 신호의 상관 결과를 이용하여 수신 신호의 확산 코드의 종류, 위상 및 도플러 오프셋을 찾아내어, 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법에 있어서,
    상기 상관 신호의 종류를 정하는 단계(a);
    통신 시스템에 따라서 미리 정의되어 있는 후보 확산 코드의 모든 종류에 대하여 반송파없이 코드 위상만을 변화시켜가면서, 상기 단계(a)에서 정하여진 상관 신호와 각 후보 확산 코드와의 각 교차 상관값의 파워에 관한 정보를 저장하는 단계(b);
    상기 단계(a)에서 정하여진 상관 신호를 발생하되, 하나의 도플러 오프셋에 대하여 코드 위상을 달리하여 상관 신호를 발생하여, 이 상관 신호와 수신 신호와의 교차 상관값의 파워를 구하여 저장하는 단계(c); 및
    상기 단계(b)에서 저장된 교차 상관값의 파워에 관한 정보와 상기 단계(c)에서 저장된 교차 상관값의 파워를 토대로 후보 확산 코드의 종류, 코드 위상 및 도플러 오프셋으로부터 수신 신호의 확산 코드를 찾는 단계(d)로 구성되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계(c) 및 단계(d)는, 단계(c)에서의 도플러 오프셋을 변화시켜가면 반복하는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계(a)에서 정하여지는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나인 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계(a)에서 정하여지는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나가 아니나, 상기 후보 확산 코드와 동일한 길이 및 특성을 가지는 코드군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 단계(b)에서 저장되는 교차 상관값의 파워에 관한 정보는, 별도의 통신 수단에 의하여 제공받는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 방법.
  15. 수신 신호와 상관 신호의 상관 결과를 이용하여 수신 신호의 확산 코드의 종류, 위상 및 도플러 오프셋을 찾아내어, 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치에 있어서,
    하나의 도플러 오프셋에 대하여 코드 위상을 달리하여 상관 신호를 발생하는 상관 신호 발생기;
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호와 수신 신호와의 상관값을 구하는 상관기;
    상기 상관기의 상관값이 파워를 구하는 제곱기;
    상기 제곱기의 결과인 상관값의 파워에 관한 정보를 저장하는 제1 저장장치;
    통신 시스템에 따라서 미리 정의되어 있는 후보 확산 코드의 모든 종류에 대하여 반송파 없이 코드 위상만을 변화시켜가면서, 상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호와 각 후보 확산 코드와의 각 교차 상관값을 저장하는 제2 저장장치;
    상기 제1 저장장치와 제2 저장장치의 값을 토대로 후보 확산 코드의 종류, 그때의 위상 및 도플러 오프셋을 출력하는 판별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 후보 확산 코드 중 어느 하나인 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 상관 신호 발생기에서 발생하는 상관 신호는, 상기 후보 확산 코드 중 어느 하나가 아니나, 상기 후보 확산 코드와 동일한 길이 및 특성을 가지는 코드군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 확산 대역 신호를 이용하는 수신기의 신호를 동기 획득하는 장치.
KR1020050107372A 2005-11-10 2005-11-10 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치 KR100778096B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050107372A KR100778096B1 (ko) 2005-11-10 2005-11-10 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050107372A KR100778096B1 (ko) 2005-11-10 2005-11-10 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070050144A KR20070050144A (ko) 2007-05-15
KR100778096B1 true KR100778096B1 (ko) 2007-11-22

Family

ID=38273812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050107372A KR100778096B1 (ko) 2005-11-10 2005-11-10 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100778096B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101043689B1 (ko) * 2007-10-29 2011-06-24 주식회사 텔에이스 Ｇｐｓ를 위한 초기 동기 신호의 획득 방법 및 장치
KR20100093346A (ko) 2009-02-16 2010-08-25 삼성전자주식회사 위치 결정 시스템 수신기 및 그것의 위성 시간 보정 방법
KR101050132B1 (ko) * 2009-03-26 2011-07-22 성균관대학교산학협력단 대역 확산 부호 획득 장치 및 그 방법
KR101490181B1 (ko) * 2013-11-11 2015-02-05 국방과학연구소 Fdoa를 위한 도플러 주파수 차이 추정장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010062290A (ko) * 1999-12-09 2001-07-07 다니엘 태그리아페리, 라이조 캐르키, 모링 헬레나 수신기 동기화 방법 및 수신기
KR20020081678A (ko) * 1999-12-10 2002-10-30 노키아 코포레이션 확산 스펙트럼 시스템용 수신기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010062290A (ko) * 1999-12-09 2001-07-07 다니엘 태그리아페리, 라이조 캐르키, 모링 헬레나 수신기 동기화 방법 및 수신기
KR20020081678A (ko) * 1999-12-10 2002-10-30 노키아 코포레이션 확산 스펙트럼 시스템용 수신기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070050144A (ko) 2007-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6909738B2 (en) Method in a receiver and a receiver
US7042930B2 (en) Spread spectrum bit boundary correlation search acquisition system
US8442095B2 (en) Multiple correlation processing in code space search
US8462616B2 (en) Apparatus and method for estimating a frequency shift and a time shift
WO2002023327A8 (en) Parallel frequency searching in an acquisition correlator
US20190268036A1 (en) Method and apparatus for the reception of a signal
CA2554412A1 (en) Rapid acquisition methods and apparatus for gps signals background
Kong High sensitivity and fast acquisition signal processing techniques for GNSS receivers: From fundamentals to state-of-the-art GNSS acquisition technologies
KR100778096B1 (ko) 확산 대역 신호를 이용하는 다중 접속 수신기의 신호 동기획득 방법 및 그 장치
JP4651422B2 (ja) 衛星航法装置
CN102798871B (zh) 基于伪码重构的伪码捕获方法及装置
JP2001223672A (ja) 受信装置の同期方法、測位システム、受信装置および電子装置
KR101818162B1 (ko) 병렬적 폴딩에 기반한 p 코드 획득 방법 및 병렬적 폴딩에 기반하여 p 코드를 획득하는 수신기
JP2005265476A (ja) 衛星航法装置
JP5933559B2 (ja) 信号捕捉装置及び方法
Mao et al. Unambiguous BPSK-like CSC method for Galileo acquisition
KR100519410B1 (ko) Ｇｐｓ 수신기의 위성신호 포착장치
KR102155658B1 (ko) 이진 오프셋 반송파 변조된 코드를 획득하는 방법 및 이를 위한 장치
US7586837B2 (en) Acquisition of a gated pilot signal
Benedetto et al. Effective code acquisition of Galileo BOC signals
Zhang et al. A fast acquisition algorithm based on FFT for BOC modulated signals
KR101767571B1 (ko) 수신기에서 p 코드를 획득하는 방법
Wu et al. Signal acquisition and tracking for software GPS receivers
Yang et al. Simultaneous frequency search with a randomized dirichlet kernel for fast gps signal acquisition
JP2000040982A (ja) 拡散変調信号受信装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121113

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131104

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141110

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151110

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161107

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee