KR100889920B1 - 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및그 방법 - Google Patents

적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 코드분할 다중접속 시스템에서 기지국이 비동기 또는 동기 방식으로 운용될 경우 파일럿 채널의 에너지를 시변으로 측정하여 고속으로 기지국을 검색할 수 있는, 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 기지국 고속 검색 장치에 있어서, 외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키기 위한 상관수단; 상기 상관수단의 출력신호를 입력받아 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하기 위한 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단; 상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단에서 정렬된 출력값을 이용하여 임계치를 설정하기 위한 임계치 설정수단; 및 상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단으로부터의 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 임계치 설정수단에서 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하기 위한 판정수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 기지국 고속 검색 장치 등에 이용됨.
기지국, 고속 검색, 상관기, 임계치, 슬라이딩 윈도우, 코드 오프셋

Description

적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법{Fast cell search apparatus and method using an adaptive threshold technique}
도 1 은 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 기지국의 파일럿 채널 및 파일럿 심벌의 슬라이딩 윈도우 동작에 관한 구조도.
도 3 은 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 상관기 12 : 슬라이딩 윈도우기
13 : 적응형 임계치 설정기 14 : 판정기
본 발명은 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정지역에 있는 기지국이 동기 또는 비동기식으로 운용될 경우, 기지국을 고속으로 획득할 수 있는 적응형 임계치 설정 기법을 적용하여 채널용량 증대 및 통신의 사각지대를 제거하여 통신서비스 가능지역을 확대하기 위한, 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본 발명은 코드분할 다중접속 방식이 적용되고 있는 이동통신 시스템에서 단말기가 기지국을 획득하기 위한 코드동기(Code Acquisition)에 관한 기술이다. 현재 상용화되어 서비스되고 있는 코드분할 다중접속 시스템에서는 기지국을 구분하기 위하여 PN(Pseudo random) 코드를 사용한다. 이때, 파일럿 채널에 적용되는 PN 코드는 32768(215) 주기를 갖는 M 시퀀스이며, 모든 기지국에서 GPS 시간을 기준으로 하여 기지국마다 64칩의 정수배로 일정한 오프셋(offset)을 갖고서 전송된다. 단말기에서는 PN 코드 간 상관을 수행하여 가장 근접한 기지국을 획득하게 된다. 그리고 GPS(Global Positioning System) 신호를 사용하지 않는 방식을 비동기 방식이라고 하며, 기지국마다 서로 다른 코드를 사용하여 기지국을 검파하므로 상용 서비스 중인 동기식에 비하여 기지국 획득시간이 길어지는 단점을 지닌다.
본 발명은 이동통신 채널 하에서 기지국의 동작모드와 상관없이 고속으로 기지국을 검색하기 위한 방법에 관한 것이다. 이동통신 채널은 페이딩 채널로 모델링되며, 페이딩은 다중경로에 의하여 발생한다. 페이딩 채널에서 기지국을 획득하기 위한 종래의 기술은 직렬검색, 병렬검색, 및 하이브리드 방식을 적용하고 있다.
따라서 다경로 페이딩 채널 하에서 기존의 코드분할 다중접속 방식을 적용한 이동통신 시스템은 다경로 성분 파일럿 신호를 검파하기 위하여, 다수 개의 검파엔진(Searcher)을 사용하여 검파를 수행한다. 그러므로 이는 단말기의 소비 전력을 증가시키는 문제점을 지니고 있을 뿐만 아니라, 이동통신 채널은 시변 채널임에도 불구하고 기지국 검파 판정을 위하여 고정된 임계치 방식을 이용하고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 코드분할 다중접속 시스템에서 기지국이 비동기 또는 동기 방식으로 운용될 경우 파일럿 채널의 에너지를 시변으로 측정하여 고속으로 기지국을 검색할 수 있는, 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 기지국 고속 검색 장치에 있어서, 외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키기 위한 상관수단; 상기 상관수단의 출력신호를 입력받아 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하기 위한 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단; 상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단에서 정렬된 출력값을 이용하여 임계치를 설정하기 위한 임계치 설정수단; 및 상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단으로부터의 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 임계치 설정수단에서 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하기 위한 판정수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 기지국 고속 검색 방법에 있어서, 외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키는 제 1 단계; 상기 상관된 신호에 대해 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하는 제 2 단계; 상기 정렬된 값을 이용하여 임계치를 설정하는 제 3 단계; 및 상기 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하는 제 4 단계를 포함한다.
한편, 본 발명은, 프로세서를 구비한 기지국 고속 검색 장치에, 외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키는 제 1 기능; 상기 상관된 신호에 대해 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하는 제 2 기능; 상기 정렬된 값을 이용하여 임계치를 설정하는 제 3 기능; 및 상기 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 기존의 상용 서비스 중에 있는 동기식 기반의 디지털 셀룰러 또는 개인휴대통신(PCS) 시스템에서 건물 지하 및 지하철 등과 같이 GPS(Global Positioning System) 신호가 도달하기 어려운 환경에서 누설 케이블이나 부가적인 장치 설비를 이용하지 않고 통신이 가능하도록 한다.
즉, 본 발명은 동기식 또는 비동기식 방식에서 기지국을 검색하기 위하여, 파일럿 심볼 및 파일럿 채널에 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 개념을 적용하고, 슬라이딩 윈도우의 출력값의 최대 및 최소값을 제외한 평균값을 임계치로 설정하여 고속으로 기지국 동기를 획득할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 윈도우 사이즈를 이용하여 오보 확률을 줄여 기지국 검파 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치는, 외부로부터 수신된 파일럿 신호(x(n))와 기준신호를 상관시키기 위한 상관기(11)와, 상관기(11)를 통해 생성된 상관기 출력신호(y(n))를 입력받아 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우된 값(z(n))과 해당 코드 오프셋 값을 저장한 후, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하기 위한 슬라이딩 윈도우기(12)와, 슬라이딩 윈도우기(12)를 통해 정렬된 출력값 중에서 최대 및 최소값을 제외한 값을 누적 평균하여 임계치로 설정하기 위한 적응형 임계치 설정기(13)와, 슬라이딩 윈도우기(12)를 통해 입력된 슬라이딩 윈도우된 값(z(n))과 적응형 임계치 설정기(13)를 통해 설정된 임계치를 비교하여 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크(peak)값에 해당하는 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 윈도우 사이즈 이상을 초과했는지를 판정하기 위한 판정기(14)를 구비한다.
상기 도 1에서 다경로 페이딩 채널을 통과하여 수신된 수신 파일럿 신호(x(n))는 상관기(11)에 의하여 기준신호와 상관이 수행된다. 기존의 기지국 검색 장치는 다경로 성분을 검색하기 위하여 다수 개의 상관기를 사용하였다. 그러나 본 발명에서는 단일 상관기를 사용하고 상관기의 출력값(y(n))을 슬라이딩 윈도우기(12)로 전달한다. 그리고 슬라이딩 윈도우기(12)를 통해 슬라이딩 윈도우된 출력값(z(n))을 이용하여 기지국 획득 결정을 위한 임계치를 설정한다.
도 2 는 본 발명에 따른 기지국의 파일럿 채널 및 파일럿 심벌의 슬라이딩 윈도우 동작에 관한 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 윈도우 사이즈(W)는 페이딩 채널의 특성에 의하여 결정되는 변수이다. 윈도우 사이즈(W)는 기본적으로 셀 반경의 왕복 지연시간과 칩율(chip rate)에 의하여 불확정 영역이 결정되고 단말기의 다이버시티의 가지수에 의하여 결정된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 기지국 고속 검색 장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법을 수행하기 위해서, 외부로부터 수신된 파일럿 신호(x(n))와 기준신호를 상관시켜(301) 상관된 상관기의 출력값(y(n))을 슬라이딩 윈도우기에 입력한다. 슬라이딩 윈도우기를 통해 슬라이딩 윈도우된 값(z(n))과 해당 코드 오프셋 값을 저장한 후, 슬라이딩 윈도우 크기에 따라 정렬하고(302), 정렬된 출력값 중에서 최대 및 최소값을 제외한 값을 누적 평균하여 임계치로 설정한다(303).
이 동작은 일정 시간마다 반복하여 시변하는 이동통신 채널의 에너지를 추정하여 설정 임계치를 가변시키기 위한 것이다. 이와 같은 방법에 의하여 설정된 임계치를 활용하여 기지국 획득 여부를 판단한다(304). 이때, 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크(peak) 값에 해당한 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 윈도우 사이즈(W) 이상을 초과한 성분은 오보(False Alarm)로 간주하고(305), 오보로 판정될 경우 재검색을 수행한다(306). 이는 다경로 페이딩 채널 특성을 이용한 것이다.
즉, 이동통신 채널은 다경로 채널이 존재하여 이는 채널 지연 프로파일(Delay Profile)에 의하여 확인할 수 있다. 채널 지연 프로파일은 채널의 지연 스프레이드(Delay Spread) 시간을 단위 칩 시간(chip duration)으로 나눈 값이며, 이는 곧 다경로 신호수를 의미한다.
예를 들어, 최고치를 나타내는 코드 오프셋 값이 5Tc(Tc : 단위 칩 시간)이고, 윈도우 사이즈가 3Tc일 경우 수신된 다경로 신호 성분은 5Tc ±3Tc 범위에 들어온다.
그러므로 {2Tc, 3Tc, 4Tc, 5Tc, 6Tc, 7Tc, 8Tc}와 같이 7개의 다경로 성분이 검파되고, 수신단의 다이버시티(Rake Receiver) 가지수에 의하여 최대치를 갖는 오프셋 5Tc를 중심으로 설정된다. 만일, 가지수가 3인 다이버시티 수신기를 사용한다면 4Tc, 5Tc, 6Tc 값으로 코드 오프셋을 설정하여 복조한다(307).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 코드분할 다중접속 시스템에서 기지국 획득 시간을 단축하고, 이동통신 호(call) 처리 시간을 단축하며, 핸드오프(handoff) 시 고속으로 호 전환이 가능하여 통화 단절율을 줄여 전체 호 처리 완성율 및 채널용량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 기지국 고속 검색 장치에 있어서,
    외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키기 위한 상관수단;
    상기 상관수단의 출력신호를 입력받아 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하기 위한 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단;
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단에서 정렬된 출력값을 이용하여 임계치를 설정하기 위한 임계치 설정수단; 및
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단으로부터의 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 임계치 설정수단에서 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하기 위한 판정수단
    을 포함하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단은,
    상기 상관수단의 출력신호를 입력받아 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우된 값과 해당 코드 오프셋 값을 저장한 후, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하고,
    상기 임계치 설정수단은,
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단에서 정렬된 출력값 중에서 최대 및 최소값을 제외한 값을 누적 평균하여 임계치로 설정하며,
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈는,
    페이딩 채널의 특성에 의하여 결정되는 변수이고, 셀 반경의 왕복 지연시간과 칩율(chip rate)에 의하여 불확정 영역이 결정되고 단말기의 다이버시티의 가지수에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판정수단은,
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈 조절수단으로부터의 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 임계치 설정수단에서 설정된 임계치를 비교하여 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크(peak)값에 해당한 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 윈도우 사이즈 이상을 초과했는지를 판정하되,
    고속 기지국 검색을 위하여, 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크 값에 해당한 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 슬라이딩 윈도우 사이즈 이상을 초과한 성분을 오보로 간주하는 것을 특징으로 하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 장치.
  4. 기지국 고속 검색 방법에 있어서,
    외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키는 제 1 단계;
    상기 상관된 신호에 대해 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하는 제 2 단계;
    상기 정렬된 값을 이용하여 임계치를 설정하는 제 3 단계; 및
    상기 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하는 제 4 단계
    를 포함하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 상관된 신호에 대해 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우된 값과 해당 코드 오프셋 값을 저장한 후, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하고,
    상기 제 3 단계는,
    상기 정렬된 출력값 중에서 최대 및 최소값을 제외한 값을 누적 평균하여 임계치로 설정하며,
    상기 슬라이딩 윈도우 사이즈는,
    페이딩 채널의 특성에 의하여 결정되는 변수이고, 셀 반경의 왕복 지연시간과 칩율(chip rate)에 의하여 불확정 영역이 결정되고 단말기의 다이버시티의 가지수에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는,
    상기 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 설정된 임계치를 비교하여 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크(peak)값에 해당한 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 윈도우 사이즈 이상을 초과했는지를 판정하되,
    고속 기지국 검색을 위하여, 임계치를 초과한 코드 오프셋 값 중에서 피이크 값에 해당한 성분의 코드 오프셋을 기준으로 최대 슬라이딩 윈도우 사이즈 이상을 초과한 성분을 오보로 간주하는 것을 특징으로 하는 적응형 임계치 방식을 적용한 기지국 고속 검색 방법.
  7. 프로세서를 구비한 기지국 고속 검색 장치에,
    외부로부터 수신된 파일럿 신호와 기준신호를 상관시키는 제 1 기능;
    상기 상관된 신호에 대해 슬라이딩 윈도우 사이즈를 조절하고, 슬라이딩 윈도우 사이즈에 따라 정렬하는 제 2 기능;
    상기 정렬된 값을 이용하여 임계치를 설정하는 제 3 기능; 및
    상기 슬라이딩 윈도우된 값과 상기 설정된 임계치를 비교하여 기지국 획득 여부를 판정하는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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