KR100919877B1 - 액세스 버스트 검출기 상관기 풀 - Google Patents
액세스 버스트 검출기 상관기 풀Info
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Abstract
노드 B/기지국은 액세스 버스트(access burst) 검출기를 갖는다. 액세스 버스트 검출기는 사용자로부터의 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 안테나와, 재구성 가능한 상관기들의 풀을 포함한다. 각 상관기는 입력되는 액세스 버스트 코드를 입력된 코드 위상으로, 입력되는 안테나 출력과 상관시킨다. 코드 제어기는 각 상관기의 입력에 액세스 버스트 코드를 제공한다. 이 코드 제어기는 각 제어기의 입력된 코드 위상을 제어한다. 정렬기/후처리기는 상기 상관기들의 출력 에너지 레벨을 정렬한다.
Description
본 발명은 무선 CDMA 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이러한 시스템에서 액세스 버스트(access burst)를 검출하는 것과 관련되어 있다.
무선 통신 시스템에 있어, 액세스 버스트는 일반적으로 시스템 자원에 대한 액세스를 취득하기 위해 사용된다. 이러한 버스트의 예로는, 물리적 랜덤 액세스 채널(PRACH) 및 물리적 일반 패킷 채널(PCPCH) - 제3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)의 W-CDMA 통신 시스템에서 제안된 바와 같음 - 에 액세스하기 위해 사용되는 프리앰블(preamble)이 있다.
이들 채널에 대한 액세스를 취득하기 위해서, 사용자는 프리앰블 또는 서명(프리앰블)을 기지국으로 전송(transmit)한다. 상기 기지국은 상기 프리앰블이 전송될 수 있는 이용 가능한 코드 및 타임 슬롯을 동보(broadcast)한다. 기지국이 전송되는 프리앰블을 검출할 때까지, 또는 최대 전송 전력에 도달할 때까지 상기 사용자는 전송되는 프리앰블의 전력 레벨을 증가시킨다. 일단 상기 기지국이 특정 사용자의 프리앰블을 검출하면, 채널의 이용 가능성을 나타내는 긍정 응답(ACK) 또는 부정 응답(NAK)이 사용자에게 보내어진다.
도 1a 및 도 1b는 액세스 버스트 검출이 사용되는 경우, 두 가지 가능한 사용자 밀집도 및 셀 크기를 나타내고 있다. 도 1a는 예컨대 도시 지역과 같은, 높은 사용자 밀집도를 갖는 작은 셀(24A)을 나타내고 있다. 기지국(BS)(20)은 사용자 장비(UE) 221 내지 2217을 서비스한다. 다수의 사용자를 수용하기 위해, 많은 프리앰블 코드가 사용자를 구별하는 데 사용된다. 도 1b는 적은 수의 사용자가 있는 큰 셀(24B)을 나타내고 있다. 기지국(20)은 UE 221 내지 223을 서비스한다. 사용자 거의 없는 경우에는, 극소수의 프리앰블 코드가 사용자를 구별하는 데 필요할 뿐이다. 그러나 기지국에 더 가까운 사용자(UE 223)로부터의 프리앰블 전송은 셀(24B)의 주변부에 있는 사용자(222)의 경우보다 지연(delay)이 덜 된다. 각 사용자는 자신의 전송을, 기지국의 전송을 수신하는 타이밍에 동기시킨다. 결과적으로, 셀의 주변부에 있는 사용자의 전송에 있어서의 왕복 수신 지연은 가까이에 있는 사용자의 경우보다 훨씬 더 크다. 셀(24B)의 기지국(20)은 이러한 지연의 확산(spread)을 처리해야 할 필요가 있다. 셀의 크기와 사용자 밀집도에 기초하여, 기지국(20)에 있는 액세스 버스트 검출기를 달리해야 할 필요가 있다.
이에 더하여, 다른 셀 파라미터(parameter)들도 다를 수 있다. 도 2a에 나타낸 것처럼, 셀(24)은 6개의 구획, 즉 261 내지 266으로 나뉘어져 있다. 기지국(20)은 또한 각 구획(261 내지 266)에서, 이들 구획(261 내지 266)마다 있는 두 안테나 요소(2811 내지 2862)를 이용하여 다이버시티(diversity)를 송신 및 수신한다. 셀(24)에서 전송되는 프리앰블은 어느 구획(261 내지 266)의 어떤 한 안테나 요소(2811 내지 2862)에 의해서도 처음으로 검출될 수 있다. 결과적으로 이러한 배치에 있어서, 기지국(20)이 어느 안테나 요소(2811 내지 2862)에 의해서도 상기 셀의 어떤 프리앰블 코드라도 검출해 낼 수 있으면 바람직하다. 도 2b에서는 이와 반대로, 셀은 구획화되지 않았으며 기지국(20)은 하나의 무지향성 안테나(28)를 사용한다.
변화하는 이들 조건을 다루기 위한 하나의 접근 방식으로, 지원되는 모든 안테나 상의 모든 가능한 액세스 코드에 대한 최대 가능 왕복 지연에 대처하는 하드웨어의 구축이 있겠다. 그러나 이들 파라미터의 가능한 최악의 조합에 대응하여 디자인될 경우는 거의 없을 것이다. 통상적으로, 큰 셀들은 액세스 코드를 거의 사용하지 않으며, 과밀 구역을 책임지는 작은 셀들은 보통 더 많은 코드를 필요로 한다. 구획화에 의해, 사용하는 액세스 코드의 수가 감소하는 경향이 있다. 최악의 시나리오의 하드웨어 디자인을 이용하는 것은, 통상적으로 일부 구현예에 있어 상당량의 하드웨어가 사용되지 않는 결과를 가져오거나, 또는 더 나쁜 경우에 가까운 구현예의 경우만을 지원하는 데 쓰이는 하드웨어 디자인일 수 있다.
따라서, 하드웨어를 효율적으로 이용하여 변화하는 이들 조건을 유연하게 다룰 수 있는 노드 B/기지국을 설치하는 것이 바람직하다.
노드 B/기지국은 액세스 버스트(access burst) 검출기를 갖는다. 액세스 버스트 검출기는 사용자로부터의 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 안테나와, 재구성 가능한 상관기들의 풀을 포함한다. 각 상관기는 입력되는 액세스 버스트 코드를 입력된 코드 위상으로, 입력되는 안테나 출력과 상관시킨다. 코드 제어기는 각 상관기의 입력에 액세스 버스트 코드를 제공한다. 이 코드 제어기는 각 제어기의 입력된 코드 위상을 제어한다. 정렬기/후처리기는 상기 상관기들의 출력 에너지 레벨을 정렬한다.
도 3은 바람직한 기지국/노드 B 액세스 버스트 검출기를 간략히 나타낸 블록도이다. 기지국/노드 B의 각 안테나(281 내지 28M)는 안테나 제어기(30)와 연결되어 있다. 안테나 수 M은 바뀔 수 있는 값이다. 하나의 무지향성 안테나를 사용하는 기지국/노드 B의 경우 안테나 수는 1이다. 각 구획마다 안테나 어레이(array)를 사용하는 구획된 셀들의 경우, 안테나 수가 클 수도 있다. 도 2a를 참조하여 설명하자면, 구획당 두 개의 안테나가 있는 6개의 구획을 갖는 셀은 12개의 안테나를 갖게 된다. 안테나 제어기(30)는 상관기(361 내지 36O)에 대한 안테나 출력의 결합을 효율적으로 제어한다.
기지국/노드 B에 의해 사용되는 액세스 코드 각각에 대해서, 상기 제어기는 각 상관기(361 내지 36O)로의 액세스 코드 입력을 제어한다. 코드 위상 제어기/지연 장치(34)는 각 상관기(361 내지 36O)가 동작하는 코드 위상/지연을 제어한다. 예컨대 정합 필터 등과 같은 상관기(361 내지 36O) 각각은 주어진 입력 코드를 주어진 코드 위상/지연에서, 주어진 안테나 출력과 상관시키도록 구성되어 있다. 결과적으로, 각 상관기(361 내지 36O)는 임의의 안테나 출력을 임의의 코드 위상/지연에서 어떤 코드와도 상관시키도록 재구성될 수 있는 것이 바람직하다.
상관기(361 내지 36O)들은 재구성 가능한 상관기 풀(pool)을 효율적으로 형성한다. 상관기 풀의 재구성 가능성은 변화하는 환경에 대한 디자인을 다용도로 활용할 수 있도록 해준다. 각 상관기의 균일한 재구성 가능성은 작은 가변(scalable) 디자인을 사용하는 상관기의 구현을 용이하게 하며, 특히 주문형 반도체(ASIC)에 대해 사용하는 경우 더욱 유리하다. 칩 속도를 초과하는 클럭 속도를 갖는 ASIC에 대하여, 재구성 가능한 상관기 각각은 다중 안테나/코드/코드 위상 조합을 처리하는 데 사용될 수 있다. 칩 속도의 48배의 클록을 갖는 경우를 설명하자면, 각각의 상관기는 48개의 안테나/코드/코드 위상 조합을 처리할 수 있다.
각 상관기(361 내지 36O)의 출력은 정렬기/후처리기(38)에 의해 처리된다. 정렬기/후처리기(38)는 다양한 코드/코드 위상 조합을 상관기 출력 에너지의 순서대로 정렬한다. 소정의 상관 에너지 임계값을 초과하는 액세스 코드가 검출된 것으로 간주한다. 액세스 코드의 검출에 응답하여, 이에 대응하는 ACK 또는 NAK가 요청한 자원의 가용 여부를 나타내기 위해 보내진다.
도 4는 액세스 버스트 검출기의 또 다른 구성이다. 도 3의 구성과 유사하게, 안테나 제어기(30)는 상관기(361 내지 36O) 각각에 대한 각 안테나 요소의 출력의 결합을 효율적으로 제어한다. N 코드 생성기(40)는 N개의 코드를 만들어 낸다. 일련의 지연 장치(411 내지 41O-1)는 상기 코드의 일련의 지연된 버전을 생성시킨다. 각 지연의 바람직한 값은 한 칩(chip) 또는 반 칩이다. 결과적으로, 상관기(361 내지 36O) 각각으로의 코드 입력은, 같은 코드의 지연된 버전이다. 설명하자면, 만약 각각의 지연이 칩 하나만큼의 지연이라면, 상기 상관기들은 지연된 버전의 코드 윈도를 O 칩 윈도(window)를 통해 수신하게 된다. 결과적으로, 상관기 뱅크는 주어진 코드를 O 칩만큼의 지연 장치 확산을 통해 상관시킨다. 각 상관기(361 내지 36O)의 출력은 정렬기/후처리기(38)에 의해 처리된다.
프리앰블 검출을 위한 한 구현예에 있어서, 도 4의 액세스 버스트 검출기는 48 코드 생성기(N=48) 및 64개의 상관기(O=64)를 가지며, 칩 속도의 48배 속도에서 동작한다. 상기 검출기는 64 칩의 셀 반경을 통해, 예컨대 12개의 안테나 상에서 4개의 코드가 있는 경우와 같은, 48개의 코드/안테나 조합을 처리할 수 있다. 코드/안테나 조합을 24로 반감시킴으로써 셀 반경을 128 칩까지 배가시킬 수 있다. 지연 장치 뱅크는 오직 64 칩만큼의 폭을 가지므로, 전체 셀 반경을 서비스하기 위해 코드 생성기의 절반이 64 칩만큼 지연되는 코드를 생성한다.
상관기 뱅크의 유연성으로 인하여, 액세스 버스트 검출기는 기지국/노드 B 구현예가 바뀌어도 도 5a, 5b 및 5c에 나타낸 바와 같이 유연하고 가변적일 수 있다. 3072개의 코드/안테나/지연 조합을 처리할 수 있는 액세스 버스트 검출기 ASIC에 있어서는, 하나의 ASIC(44)로 도 5a의 셀 배치를 처리할 수 있다. 도 5a의 셀에는 3개의 구획이 있고, 각 구획에는 두 안테나 요소(2811 내지 2832)가 배정되어 있다. 상기 셀은 64 칩의 반경을 가지며, 8개의 액세스 코드가 각 구획에서 사용될 수 있다. 기지국(20)은 상기 셀(8 코드 x 12 안테나 요소 x 64 칩 = 3072 코드/안테나/지연 조합)을 처리하기 위해 하나의 ASIC(44)를 사용한다.
도 5b의 셀은 128칩의 반경을 갖는다. 상기 셀은 구획을 갖지 않으며, 두 안테나 요소(281 및 282)에 의해 처리된다. 12개의 액세스 코드가 셀에서 사용될 수 있다. 기지국(20)은 상기 셀(12 코드 x 2 안테나 요소 x 128 칩 = 3072 코드/안테나/지연 조합)을 처리하기 위해 하나의 ASIC(44)를 사용한다.
도 5c의 셀은 도 5a의 셀과 같은 크기로, 64 칩의 반경을 갖는다. 그러나 이 셀은 더 높은 밀집도를 가지고 있으며, 6개의 구획으로 나뉘어져 있다. 각 구획은 두 안테나 요소(2811 및 2862)에 의해 서비스된다. 8개의 액세스 코드가 각 구획에서 사용될 수 있다. 기지국(20)은 상기 셀(8 코드 x 12 안테나 요소 x 64 칩 = 3072 코드/안테나/지연 조합)을 처리하기 위해 두 개의 ASIC(441 및 442)를 사용한다. 따라서, 같은 ASIC(44)이 도 5a 및 도 5b의 셀 모두에 대해 소프트웨어(42)를 수정하여 사용될 수 있다. 도 5c의 더 높은 요구사항을 처리하기 위해, 두 ASIC(441 및 442)이 사용된다. 소프트웨어(42)는 각 ASIC(441 및 442)이 책임질 코드/안테나/지연 조합의 분배를 책임진다.
도 6은 3GPP 액세스 버스트 검출기를 위한 바람직한 상관기 뱅크(68)의 도면이다. 상관기 뱅크(68)는 멀티플렉서(MUX)(60)에 의해 안테나(28)들 중 하나에 연결되어 있다. MUX(60)은 안테나 출력 중 하나를 선택하며, 이는 상관기 뱅크(68)에 의해 사용된다. 3GPP 시스템에 있어서, 액세스 버스트는 직교 위상 편이 변조(QPSK) 방식을 이용하여 보내어진다. 동상(in-phase) 샘플링 장치(48) 및 직교(quadrature) 샘플링 장치(50)는 선택된 안테나 출력의 동상(I) 및 직교(Q) 샘플을 만들어 낸다. 상기 샘플은 복소해(complex result) 장치(54)에 의해 처리되어 복소해를 산출한다.
48개의 액세스 코드가 48 스크램블링(scrambling) 코드 생성기(58)에 의해 만들어진다. 각 액세스 코드는 3GPP 표준에 따라 16개의 서명을 운반한다. 바람직한 실시예에 있어서는 칩 속도의 48배속이 사용되었다. 주어진 칩 주기동안, 상관기(56)(561 내지 5622)는 순차적으로 48개의 액세스 코드 각각을 각 클럭 주기동안 상관시킨다.
각각의 상관기(56)는 액세스 코드 중 하나를 안테나 출력과 효율적으로 혼합하기 위해 MUX(60)(601 내지 6022)를 갖는다. 버퍼(62)(621 내지 6222)는 상기 혼합된 결과를 저장한다. 한 액세스 코드 내의 16개의 서명을 처리하기 위해, 16개의 아다마르(Hadamard) 서명 검출기(641,1 내지 6422,16)가 상기 16개의 서명을 검출하기 위해 사용된다. 상관기(56)의 바람직한 수는 22개이다. 각 상관기(56) 사이에는 버퍼(621 내지 6222)가 존재하며, 이는 코드가 그 다음의 상관기(56)에 들어가기 전에 한 칩만큼 코드를 지연시킨다. 결과적으로, 한 클럭 주기에서 상관기 뱅크(68)는 16개의 서명에 대한 하나의 액세스 코드를 22 칩만큼의 지연 장치 확산을 통해 상관시킨다.
도 6의 구현예를 이용하면, 하나의 상관기 뱅크(68)가 한 칩 주기 동안 22 칩만큼의 칩 지연 장치를 통해 48개의 액세스 코드를 처리할 수 있다. 노드 B의 범위를 확장시키자면, 생성된 코드의 절반이 다른 코드의 한 칩만큼 지연된 버전일 수 있다. 결과적으로, 상관기 뱅크(68)는 한 칩 주기 동안 24개의 액세스 코드를 44 칩만큼의 지연 장치를 통해 처리할 수 있다. 이에 대한 대안으로, 상관기 뱅크(68)는 상관되는 액세스 코드의 수를 줄임으로서 한 주기 내에서 복수개의 안테나를 처리할 수 있다.
상관기(56)를 상관기 뱅크에 추가함으로써, 상기 뱅크(56)의 칩 범위가 대체 구현예에 있어 확장될 수 있다. 또한, 생성된 액세스 코드 및 클럭 속도를 바꿈으로써, 처리되는 코드의 수를 바꿀 수도 있다.
본 발명에 따른 노드 B/기지국은 액세스 버스트 검출기를 갖고, 이 액세스 버스트 검출기는 사용자로부터의 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 안테나와, 재구성 가능한 상관기들의 풀을 포함하며, 각 상관기는 입력되는 액세스 버스트 코드를 입력된 코드 위상으로, 입력되는 안테나 출력과 상관시키고, 코드 제어기는 각 상관기의 입력에 액세스 버스트 코드를 제공하며, 이 코드 제어기는 각 제어기의 입력된 코드 위상을 제어하고, 정렬기/후처리기는 상기 상관기들의 출력 에너지 레벨을 정렬한다. 따라서, 하드웨어를 효율적으로 이용하여 변화하는 조건을 유연하게 다룰 수 있다.
도 1a는 높은 사용자 밀집도를 갖는 작은 셀(cell)을 나타낸 도면.
도 1b는 낮은 사용자 밀집도를 갖는 큰 셀을 나타낸 도면.
도 2a는 구획 당 2개의 안테나 요소를 사용하는 기지국을 갖는 구획화된 셀을 나타낸 도면.
도 2b는 1개의 무지향성(omni-directional) 안테나를 갖춘 기지국을 갖는 구획화되지 않은 셀을 나타낸 도면.
도 3은 액세스 버스트 검출기의 실시예를 간단히 나타낸 도표.
도 4는 액세스 버스트 검출기의 실시예를 간단히 나타낸 도표.
도 5a는 하나의 ASIC 및 소프트웨어를 사용하는 기지국이 서비스하는, 구획으로 나뉜 작은 셀을 나타낸 도면.
도 5b는 하나의 ASIC 및 소프트웨어를 사용하는 기지국이 서비스하는, 구획으로 나뉘지 않은 큰 셀을 나타낸 도면.
도 5c는 두 ASIC 및 소프트웨어를 사용하는 기지국이 서비스를 제공하는, 6개의 구획을 갖는 작은 셀을 나타낸 도면.
도 6은 바람직한 3GPP 상관기 뱅크(bank)를 나타낸 도표.
Claims (11)
- 복수의 안테나들을 구비한 노드 B 기지국에서 사용하기 위한 액세스 버스트 검출기에 있어서,사용자들로부터 신호들을 수신하는 복수의 상관기들과;각 안테나 구성요소 출력의 각 상관기의 입력으로의 결합을 제어하는 안테나 제어기와;코드들을 제공하는 복수의 코드 생성기들과;상기 코드들의 일련의 지연된 버전을 제공하는 일련의 지연 장치들과;상기 각 상관기의 출력을 처리하는 정렬기/후처리기를 포함하는 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 각 지연값은 1 칩인 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 각 지연값은 반 칩인 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 상관기들은 지연 확산을 통하여 주어진 코드를 상관시킬 수 있는 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 각 상관기로의 코드들의 입력은 동일한 코드들의 지연된 버전들인 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 상기 액세스 버스트 검출기는 ASIC(application specific integrated circuit) 상에 구현되는 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제6항에 있어서, 상기 ASIC은 상기 상관기들을 재구성하는 소프트웨어에 의해 제어되는 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 상기 상관기들은 정합 필터들인 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 상기 코드 생성기들은 복수의 상이한 지연들로 코드들의 세트를 제공하는 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 제1항에 있어서, 각 상관기는 상기 액세스 코드들 중 하나와 안테나 출력을 효과적으로 혼합하기 위한 멀티플렉서를 구비하는 것인, 액세스 버스트 검출기.
- 삭제
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