KR100946880B1 - 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 다중 경로를 통해 전송되는 신호를 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 특히 직접시퀀스 부호분할 다중접속 시스템에서 유효한 다중 경로 신호의 위치를 검출하기 위해 기저 대역 펄스 정형 필터의 리플에 의하여 검출되는 위장 경로(Fake path)를 검출하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.

본 발명에 따라 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로를 검출하기 위한 방법은, 기지국으로부터 수신된 신호들의 피크들에 대한 피크 인덱스들과 피크 에너지들을 검출하는 제1 과정과, 상기 피크 인덱스들과 상기 피크 에너지들을 근거로 상기 피크들에 대해 위장 경로 검사를 수행하는 제2 과정과, 상기 위장 경로 검사결과 위장 경로로 판단되지 않은 피크들에 대해서 핑거를 할당하는 제3 과정을 포함한다.

DSSS, FHSS, 레이크 수신기, 펄스 정형 필터

Description

이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A FAKE PATH IN A RECEIVER IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 이동 통신 시스템 환경에서 발생하는 다중 경로를 도시한 도면,

도 2는 일반적인 직접 시퀀스 확산 대역 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서의 송수신기의 구성을 도시한 도면,

도 3은 롤 오프 팩터가 0.22인 루트 레이즈드 코사인 필터를 도시한 도면,

도 4는 일반적인 직접 확산 방식의 이동 단말의 레이크 수신기에 구비되는 서쳐(Searcher)의 블록 구성도,

도 5는 일반적인 직접 확산 방식의 이동 단말의 레이크 수신기에서 핑거를 할당하는 방법을 도시한 흐름도,

도 6은 일반적인 직접 확산 방식의 수신기의 서쳐에서 단일 경로가 다중 경로처럼 인식되는 페이크 경로가 검출되는 현상을 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이크 수신기의 구조를 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 레이크 수신기의 제어부가 서쳐에서 검출된 피크들 중 유효한 경로를 검출하는 방법을 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 레이크 수신기에서 위장 경로를 제거하기 위한 방법 흐름도,

도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 레이크 수신기에서 위장 경로를 제거하기 위한 방법 흐름도,

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 제어부에서 위장 경로를 검사하기 위한 방법 흐름도,

도 12는 상기 도 11에 도시된 제어부에서 위장 경로를 검사하기 위한 방법을 간략화한 흐름도,

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 임계 값(Thr_A)의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면,

도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 제1 피크의 상관 에너지 비와 주변 피크의 상관 에너지 비가 제2 임계 값(Thr_B)보다 작아 위장 경로로 검출되지 않는 과정의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 다중 경로를 통해 전송되는 신호를 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 특히 직접시퀀스 부호분할 다중접속 시스템에서 유효한 다중 경로 신호의 위치를 검출하기 위해 기저 대역 펄스 정형 필터의 리 플에 의하여 검출되는 위장 경로(Fake path)를 제거하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템이라 함은, 단말까지 고정적인 유선 네트워크를 연결하여 사용할 수 없는 경우를 위해 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템의 대표적인 시스템으로는 음성 및 데이터 서비스를 제공하는 일반 이동 통신 시스템은 물론, 무선 랜, 와이브로(Wibro), 이동 애드 혹(Mobile Ad Hoc)네트워크 등 을 들 수 있다. 이동 통신은 넓은 지역에 걸쳐 가입자가 빠른 속도로 이동하는 중에도 통화가 가능하게 하기 위한 것이다. 이러한 이동 통신 시스템의 대표적인 시스템이 셀룰러 방식의 시스템이다. 셀룰러 시스템이란, 종래 이동 통신 시스템의 서비스 지역의 제한과 가입자 수용용량의 한계를 극복하기 위해 제안된 개념으로 서비스 지역을 여러 개의 작은 구역, 즉 셀(Cell)로 나누어서 서로 충분히 멀리 떨어진 두 셀에서 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 공간적으로 주파수를 재사용 하는 것을 말한다. 그러한 셀룰러 시스템 중 제일 처음 등장한 기술이 AMPS(Advance Mobile Phone System)과 TACS(Total Access Communication Services)와 같은 아날로그 방식이며, 이를 1세대 이동통신이라 칭한다. 1세대의 이동통신 시스템만으로는 급격히 증가하는 이동통신 서비스 가입자를 수용하기가 어려워졌고, 기술의 발전으로 이전의 음성서비스뿐만 아니라, 다양한 서비스에 대한 요구가 증가하게 되었다. 이러한 요구 등으로 인하여 1세대의 이동통신 보다 진보한 디지털 방식의 2세대 이동통신이 등장하게 되었다. 2세대 이동통신 시스템은 아날로그 시스템에서와는 달리, 아날로그인 음성신호를 디지탈화하여 음성 부호화를 실시한 후, 디지탈 변복조 방식으로 사용하며, 800MHz대의 주파수를 사용한다. 다원접속 방식은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식과 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다. 이러한 2세대 이동통신 시스템에서는 음성서비스 및 저속 데이터 서비스를 제공하며, 미국의 IS-95(CDMA 방식), IS-54 (TDMA 방식)과 유럽의 GSM(Global System for Mobile communication) 방식이 있다. 또한, PCS(Personal Communication Services) 시스템은 2.5세대 이동통신 시스템으로 분류되며, 1.8~2GHz 대역의 주파수를 사용한다. 이러한 2세대 이동통신 시스템들은 사용자들에게 음성 서비스를 제공하면서 이동 통신 시스템의 효율을 증가시키기 위한 목적으로 구축되었다. 하지만, 인터넷의 출현 및 사용자들의 고속 데이터 서비스 요구 등은 새로운 무선 플랫폼의 등장을 예고하게 되었으며, 그러한 방식이 IMT-2000(International Mobile Telecommunication - 2000)과 같은 3세대 이동 통신이다. 이러한 통신 기술의 발전에도 불구하고 오늘날 무선 통신 서비스의 급속한 증가 추세에 비추어 현재 사용하고 있는 무선 전파 스펙트럼의 포화현상은 쉽게 예견될 수 있다. 따라서, 주파수 효율에 있어 우수한 특성을 갖는 새로운 무선통신 기술의 개발이 요청된다. 이러한 무선통신의 대표적인 예로 확산대역(Spread Spectrum)방식을 들 수 있다.

확산대역 방식의 통신이란 전송하려는 신호의 주파수 대역폭보다 훨씬 넓은 주파수 대역폭으로 신호를 확산시켜 전송하는 것으로, 신호의 전력밀도가 낮아지므로 신호의 존재 유무를 검출하기 어렵다. 또한 수신기에서는 수신된 신호를 역확산시키는 과정에서 원래의 신호를 만들어 내기 위해서는, 확산할 때에 사용한 부호를 정확히 알고 있어야 하므로 통신의 비밀이 보장되며, 외부의 방해신호는 역확산 과정에서 반대로 확산되므로 통신을 방해하지 않는다.

이러한 확산 대역방식에서는 넓은 주파수대역을 동시에 여러 사용자들이 공동으로 사용한다. 즉, 각각의 사용자들이 확산대역방식을 사용하여 넓은 대역으로 변조한 신호를 동시에 전송하고, 각각의 부호(Code 또는 Sequence)를 사용하여 원하는 사용자의 전송신호를 찾아낸다. 상기 확산대역 방식을 사용하는 이동통신시스템은 전송 데이터가 쉽게 노출되지 않아 높은 보안성을 갖는다.

그럼 하기에서 상기 확산 대역 방식에 대해 좀더 알아보기로 한다. 먼저, CDMA는 Spread Spectrum(확산대역)이라는 통신암호화 기술을 기반으로 하고 있다. 이러한 Spread Spectrum는 원래 군사용으로 개발된 비화통신의 일종으로서, 특정한 암호가 없으면 수신신호를 복조할 수 없게 되어 있는 보안통신 시스템이다. CDMA는 이러한 Spread Spectrum의 원리를 이용하여 각 개인마다 고유의 암호(code)를 가지고 서로 간섭 없이 통신을 하게 만든다.

확산 대역은 상술한 바와 같이 주파수 대역을 넓히는 기술인데, 이것은 특정주파수의 디지털 데이터를 여러 가지 방법을 사용하여 주파수 대역을 넓히거나 혹은 중심주파수를 이동하게 함으로써 가능해진다. 그로 인해 1차적으로는 주파수 효율이 나빠지지만, 한 주파수범위에서 서로 간섭이 없도록 여러 신호를 동시에 송수신하는 기술을 통해 오히려 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 바로 이러한 점 때문에 갈수록 가입자가 늘어가는 이동통신환경에서 Spread Spectrum 방식의 CDMA가 채택되게 된 것이다.

상기 확산대역 방식은 주파수대역을 확산시키는 방식에 따라 직접시퀀스 확산대역(Direct Sequence Spread Spectrum : 이하 "DSSS"라 함)방식과, 주파수 도약 확산대역(Frequency Hopping Spread Spectrum : 이하 "FHSS"라 함)방식과 이 2가지를 합한 복합(hybrid)방식이 있다. 직접 시퀀스 확산 대역 방식에서는 송신하려는 디지털 데이터에 주기가 훨씬 짧은 확산부호를 곱하여 주파수 대역폭을 넓히고, 주파수도약 확산 대역 방식에서는 신호의 반송파 주파수를 확산부호에 따라 변화시킨다. 이때 디지털 데이터의 주기보다 빠르게 변화하는 경우와 느리게 도약하는 경우가 있다. 그럼 이하에서 상기 DSSS 방식과 FHSS 방식에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, DSSS 방식은 가장 기본적인 확산대역 방식으로서, 디지털 전송 신호에 주기가 훨씬 짧은 펄스열을 곱하여 전송함으로써 주파수 대역폭을 많이 차지하도록 유도한다. 확산 신호를 수신한 후에는 전송에 사용된 펄스열과 완전히 일치하는 펄스열을 다시 곱해주면 원래의 신호가 복조된다. 여기서 변복조에 사용되는 펄스열 자체가 일종의 암호(code)가 되어서 이 암호가 없으면 이론적으로 원신호의 복조가 불가능하다.

현재 이동통신용으로 사용되는 CDMA 방식에서는 이러한 DS 방식의 Spread Spectrum을 사용하고 있는데, 변복조에 사용되는 펄스열은 Long Code라 불리우는 의사랜덤잡음 (Pseudo Random Noise) 신호이다. FDMA의 아날로그 이동통신은 간단한 수신장비로도 도청이 쉽게 가능했지만CDMA에서는 가입자 단말기, 즉 휴대폰마다 저마다의 고유 Long Code 혹은 PIN(Personal Identification Number)이 있어서 이 Code를 알아내지 않는 한 도청이 불가능하도록 되어있다.

FHSS 방식은 DSSS방식과 함께 대표적인 Spread Spectrum 방식으로서, 디지털 전송신호의 중심주파수가 특정 주파수 대역 내에서 계속 이동되도록 하는 확산대역방식이다. DSSS 방식에서는 암호 펄스열을 직접 곱함으로써 비화특성이 생기지만, FHSS 방식에서는 이러한 펄스열이 주파수열로 입력되게 된다. 즉 암호 펄스열이 지정하는 대로 전송주파수가 실시간으로 계속 변화하기 때문에, 이 암호 code가 없으면 어떤 주파수를 사용하여 전송중인지를 알 수 없기 때문에 도청이 불가능하다.

이러한 FHSS 방식은 DSSS 방식과는 달리 항상 광대역 주파수를 사용하는 것이 아니기 때문에 확산대역의 기본 정의와는 다소 거리가 있어보이지만, 실제로 전송시에 그만큼의 광대역 주파수대역을 확보해야 하기 때문에 Spread Spectrum의 일종으로 분류된다. 이 시스템을 이용하여 다중통신을 한다면 설계 방식에 따라 가입자간의 간섭과 도청이 없는 시스템을 구성할 수는 있으나, 수용용량의 증가시키기는 어렵다. FHSS방식은 FDMA와 비슷한 구조에서 주파수만 변화하도록 만든 구조라서, DSSS 방식에 비해 주파수 효율을 높이는데 한계가 있기 때문이다.

상기 DSSS 방식은 송신하고자 하는 신호를 사용자 고유의 PN(Pseudo Noise)시퀀스에 의하여 부호화시킴으로서 상기 송신하고자 하는 신호가 갖고 있는 신호 스펙트럼 영역을 확산하여 광대역 신호로 변환하여 송신하는 방식이다. 상기 DSSS 방식에서는 통상적으로 다중경로를 통한 신호 전송이 이루어진다. 상기 DSSS 시스템에서는 다중경로 수신기(이하 "레이크 수신기"라 함)는 서로 다른 경로들을 거쳐 수신되는 다중경로 신호들을 복조하여, 시간 다이버시티(Time Diversity)효과를 얻는다. 이를 위하여 상기 레이크 수신기(Rake Receiver)는 서쳐(Searcher)와 복수의 핑거(Finger)들을 갖는다. 상기 서쳐는 유효한 다중 경로를 찾아내고, 상기 각 핑거들에는 각각의 경로를 거쳐 서로 다른 시간지연을 갖는 다중경로(Multi-path) 신호들이 할당되고, 상기 각 핑거들로부터 처리된 신호들에 대해서는 컴바이닝이 이루어져 수신 품질을 높일 수 있다.

이러한 DSSS 방식의 CDMA 시스템은 고속 데이터 서비스에 대한 유동성을 갖으며, 다중 경로 분해 능력 등이 우수하여 현재 3세대 이동 통신 시스템의 기술로서 채택되고 있다.

도 1은 일반적인 이동 통신 시스템 환경에서 발생하는 다중 경로를 도시한 도면이다.

상기 도 1에 도시한 바와 같이, 기지국(100)으로부터 방해없이 도달하는 직접파(110)와 건물의 벽 등으로 인한 반사를 거쳐 도달하는 반사파(130), 그리고 건물의 옥상 등에서 회절하여 도달하는 회절파(120) 등의 다중 경로 신호들이 이동 단말(140)에 수신된다. 일반적인 이동 통신 환경에서 기지국(100)으로부터 이동 단말(140)로 신호가 직접파(110)만으로 전송되는 경우는 많지 않으며, 다수의 반사파(130)나 회절파(120)가 존재한다. 이러한 반사파(130)나 회절파(120)에 의해 다중경로가 생기게 된다.

도 2는 일반적인 직접 시퀀스 확산 대역 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서의 송수신기의 구성을 도시한 것이다.

먼저, 도 2의 송신기(200)에서는 데이터 신호(201)(파일럿 신호의 경우 무변조 신호)에 곱셈기(202)가 PN(Pseudo Noise)시퀀스(203)라고 불리우는 광대역의 직접 시퀀스를 곱하여 확산시키고, 상기 확산된 신호를 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 필터(Square-Root Raised cosine Filter)와 같은 펄스 정형 필터(204)에서 필터링하여 출력한다. 상기 필터링된 신호는 곱셈기(205)에 의해 반송파 신호(206)가 곱해져 안테나(207)를 통해 수신기(210)로 전송되게 된다. 이때 상기 직접 시퀀스의 단위를 통상 칩(Chip)이라고 한다.

그리고, 수신기(210)에서는 다중 경로 환경(208)을 통과하여 안테나(212)로 수신된 신호는 곱셈기(213)에 의해 국부 반송파 신호(214)가 곱해져서 기저대역 신호로 변환되며, 상기 변환된 신호를 펄스 정형 필터(215)를 통과시켜 레이크 수신기(216)를 통해 복조한다.

상기 도 2에 도시된 송수신단에서 사용되는 펄스 정형 필터(204, 215)는 저대역 통과 필터(LPF)로서 흔히 하기 <수학식 1>과 같은 루트-레이즈드 코사인(Root-Raised Cosine)필터가 널리 이용된다.

상기 <수학식 1>에서 T_c는 직접 시퀀스의 칩 주기이고, α는 칩율(Chip rate)대비 초과대역폭의 크기를 의미하는 것으로 "롤 오프 팩터(Roll-off factor")라고 한다. 예를 들어 비동기 방식의 W-CDMA 시스템의 경우에는 roll-off factor 0.22를 사용한다.

도 3은 롤 오프 팩터가 0.22인 루트 레이즈드 코사인 필터를 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이 루트 레이즈드 코사인 필터의 시간 응답은 가장 전력이 큰 참조번호 300을 중심으로 좌우에 리플을 가진다.

그리고, 송수신단의 타이밍 오차를 τ라 할 때, 수신기(210)에서 펄스 정형 필터(215)를 거친 수신 신호의 전력은 결국 펄스 정형 필터(215)의 자기상관함수 R_g(t)에 비례하게 되며, 자기상관함수 R_g(t)는 하기 <수학식 2>와 같다.

도 4는 일반적인 직접 확산 방식의 이동 단말의 레이크 수신기에 구비되는 서쳐(Searcher)(400)의 블록 구성도이다.

서쳐(400)의 동작을 보면, 특정 시간 가설 지점에서 유효한 다중 경로 신호가 존재하는지 여부를 조사하기 위해, 역확산부(406)에서는 입력 신호에 PN 시퀀스 발생부(404)에서 발생한 국부 PN 시퀀스를 곱하여 역확산시키고, 누적부(408)에서는 상기 역확신부(406)에서 역확산된 신호를 누적한다. 일반적으로 상기 역확산부(406)와 누적부(408)를 상관부(402)라 칭한다.

그리고, 에너지 계산부(410)에서는 상기 상관부(402)로부터 출력된 신호의 에너지를 계산하여 K 피크(Peak) 검출부(412)로 출력한다. 그러면, K 피크 검출부(412)는 상관 에너지가 가장 큰 K개의 피크에 대한 에너지와 그 인덱스(Index)(가 설의 위치)를 도시되지 않은 레이크 수신기의 제어부로 보고한다. 서쳐는(400)는 타이밍 오차가 1칩 이내가 되도록 PN 시퀀스 동기를 획득해야하며, 현재 서비스 중인 이동 통신 시스템에서는 보통 타이밍 오차가 1/2칩 이내가 되도록 하고 있다.

도 5는 일반적인 직접 확산 방식의 이동 단말의 레이크 수신기에서 핑거를 할당하는 방법을 도시한 흐름도이다.

500단계에서 레이크 수신기의 서쳐는 기지국으로부터 수신되는 신호의 다중 경로(Multi-Path)를 탐색하여 레이크 수신기의 제어부로 전송하고, 502단계에서 레이크 수신기의 제어부는 검출된 피크의 상관 에너지와 핑거할당 임계 값을 비교한다. 504단계에서 상기 핑거할당 임계 값보다 큰 피크에는 핑거를 할당한다.

도 6은 일반적인 직접 확산 방식의 수신기의 서쳐에서 단일 경로가 다중 경로처럼 인식되는 페이크 경로(fake Path)가 검출되는 현상을 도시한 도면이다.

상술한 펄스 정형 필터(215)는 대역 제한 필터이므로 시간 영역에서의 리플발생은 불가피하며, 상기 <수학식 2>에 의하여 타이밍 오차에 따른 서쳐의 상관 에너지의 크기도 펄스 정형 필터(215)의 자기 상관 크기에 비례한다. 결국 유효한 신호가 존재하는 타이밍 오차가 0인 도 6의 주엽(Mainlobe)(600)위치에서만 상관 에너지가 크게 나오는 것이 바람직하나, 펄스 정형 필터(215)의 리플(ripple)에 의하여 타이밍 오차가 ±1.5Tc와 같은 부엽(Sidelobe)위치(602)에서도 상관 에너지가 크게 나타난다. 따라서 실제 채널에서 다중 경로가 발생하지 않고, 단일 경로(Single Path)만 있는 환경이라고 하더라도, 펄스 정형 필터(215)의 리플에 의하여 마치 다중 경로가 존재하는 것처럼 보이는 위장 경로가 서쳐(400)에서 피크로 검출되는 현상이 발생한다. 이 위장 피크는 실제 독립된 다중 경로가 아니므로 핑거에 할당되어도 결합효과가 없으며, 오히려 불필요한 잡음이 추가되어 복조 성능을 떨어뜨리게 된다.

따라서 위장 경로의 핑거 할당은 쓸데없이 수신기의 전력 소비만 초래하게 되고, 나아가 성능 열화로 인하여 기지국으로 하여금 보다 높은 전력을 요구하게 되어 시스템 용량을 떨어뜨리게 된다. 그러나 서쳐(400)에서 찾아진 피크의 에너지에 대해서 임계 값을 적용하여 다중 경로 신호의 유무를 판단하는 종래의 방법만으로는 이러한 페이크 경로를 구분할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 DSSS 방식의 이동 통신 시스템의 수신기에서 펄스 정형 필터에 의한 위장 다중 경로가 유효한 다중 경로로서 인식되는 것을 방지하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 DSSS 방식의 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로를 검출하여, 상기 위장 경로에 핑거를 할당하지 않음으로써, 수신기의 성능 열화를 방지하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 DSSS 방식의 이동 통신 시스템의 수신기에서 전력 소모를 줄이고 시스템 용량을 높이기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 이동 단말에서 위장 경로를 검출하기 위한 방법은, 기지국으로부터 수신된 신호들의 피크들의 피크 인덱스와 피크 에너지를 검출하는 제1 과정과, 상기 피크 인덱스와 상기 피크 에너지를 근거로 상기 피크들에 대해 위장 경로 검사를 수행하는 제2 과정과, 상기 위장 경로 검사 결과 위장 경로로 판단되지 않은 피크들에 대해서 핑거를 할당하는 제3 과정을 포함한다.

본 발명에 따른 이동 단말에서 위장 경로를 검출하기 위한 장치는, 기지국으로부터 수신된 신호들의 피크들의 피크 인덱스와 피크 에너지를 검출하는 서쳐와, 상기 피크 인덱스와 상기 피크 에너지를 근거로 상기 피크들에 대해 위장 경로 검사를 수행하고, 상기 위장 경로 검사 결과 위장 경로로 판단되지 않은 피크들의 에너지와 미리 정해진 핑거 할당 임계 값을 비교하여, 상기 핑거 할당 임계 값을 넘는 피크들에 대해서 핑거를 할당하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 피크를 복조하는 상기 핑거를 포함한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하겠다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의해야 한다. 하기에서 구체적인 특정사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이크 수신기(700)의 구조를 도시한 것이 다. 레이크 수신기(700)는 서쳐(400)와 최대 N개의 다중 경로에 할당하여 다중 경로로 수신된 신호를 복조할 수 있는 핑거들(704)와 상기 핑거들(704)에 의해 복조된 각 경로의 신호들을 결합하는 결합부(706)와 상기 서쳐(400), 핑거들(704), 결합부(706)를 제어하는 제어부(708)로 구성된다.

레이크 수신기(700)는 N개의 핑거(704)를 갖고 있으므로 최대 N개의 다중 경로를 각 핑거에 할당하여 수신된 신호를 복조할 수 있다. 제어부(708)는 서쳐(400)의 동작을 관리하고 서쳐(400)의 다중 경로 검사결과에 대한 유효성 판단을 하여, 판단된 유효 다중 경로에 핑거(704)를 할당하고 관리하는 역할을 담당한다. 제어부(708)는 본 발명의 실시 예에 따라 서쳐(400)로부터 피크 에너지와 피크 인덱스정보를 수신한다. 그리고, 제어부(708)는 서쳐(400)로부터 보고된 피크들의 에너지들과 핑거 할당 임계 값을 비교하여 상기 핑거 할당 임계 값을 초과하는 피크들 중 본 발명의 실시 예에 따라 위장 경로(fake path)를 검사하고(여기서 피크들과 핑거 할당 임계 값을 비교하는 과정을 핑거 할당 임계 값 검사라 한다.), 상기 검사결과 위장 경로로 판별된 피크에 대해서는 핑거를 할당하지 않는다.

상기 제어부(708)가 상기 위장 경로를 검출하는 과정은 다음과 같다. 먼저 서쳐(400)로부터 보고된 피크들의 에너지들 중 제1 임계 값(Thr_A)를 초과하는 피크가 있는지를 검사한다. 이때 상기 제1 임계 값(Thr_A)을 초과하는 피크의 유무를 검사하는 이유는 위장 경로가 신호 대 잡음비가 좋은 환경에서 주로 생기기 때문이다. 즉, 상기 서쳐(400)에 의해 보고된 피크들 중 에너지가 상기 제1 임계 값보다 큰 피크가 있다는 것은 현재 수신기가 위치한 환경이 신호 대 잡음비가 좋은 환경 즉 단일 경로만 존재할 가능성이 큰 환경이라는 뜻이기 때문이다. 그리고, 상기 제1 임계 값(Thr_A)은 필드 테스트 등과 같은 실험 값에 의해 정해진다. 그리고 이하 본 발명에서 서쳐(400)에서 보고된 피크들 중 상관 에너지 크기가 가장 큰 피크를 제1 피크라 칭한다.

그리고 제어부(708)는 상기 서쳐(400)로부터 보고된 피크들 중 제1 피크를 제외한 상기 핑거 할당 임계 값을 초과한 나머지 피크들의 인덱스(위치)와 상기 제1 피크의 인덱스(위치)를 비교한다. 만일, 상기 비교결과 상기 제1 피크의 인덱스 주변(1칩~2칩사이)에 상기 핑거 할당 임계 값을 초과한 피크가 있다면, 상기 피크를 위장 경로로 판단하고 상기 피크에 핑거(704)를 할당하지 않는다.

본 발명에서는 제어부(708)가 서쳐(400)에서 검출된 피크들에 대한 위장 경로 검사를 핑거 할당 임계 값 검사 이전에 수행하는 실시 예를 제1 실시 예로서, 위장 경로 검사를 핑거 할당 임계 값 검사 이후에 수행하는 실시 예를 제2 실시 예로 설명하기로 한다.

상기 서쳐(400)는 전술한 바와 같이 특정 시간 가설 지점에서 유효한 다중 경로 신호가 존재하는지 여부를 조사하기 위하여, 입력 신호에 국부 PN 시퀀스를 곱하고 상관 에너지가 가장 큰 K개 피크에 대한 에너지와 그 인덱스(가설의 위치)를 보고한다. 서쳐(400)는 타이밍 오차가 1칩 이내가 되도록 PN 시퀀스 동기를 획득해야 하며, 현재 서비스 중인 이동 통신 시스템에서는 보통 타이밍 오차가 1/2 칩 이내가 되도록 하고 있다. 핑거(704)는 상기 제어부(708)의 제어에 의해 다중 경로로 수신된 신호를 분리하기 위해 다중 경로마다 할당되어 각각의 다중 경로로 수신된 신호를 복조한다. 결합부(Combiner)(706)는 상기 핑거(704)에서 복조된 각 경로의 신호를 결합하여 도시되지 않은 디코더로 출력한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 레이크 수신기(700)의 제어부(708)가 서쳐(400)에서 검출된 피크들 중 유효한 경로를 검출하는 방법을 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참고하면, 제어부(708)는 서쳐(400)에서 검출된 K개의 피크들 중 핑거 할당 임계 값(604)(도 6과 도 8)보다 큰 에너지를 갖는 피크들을 선별하고, 상기 선별된 피크들 중 상관 에너지 크기가 가장 큰 피크를 제1 피크(Peak1)(800)(도 8)로 선택한다. 그리고, 상기 제1 피크(800)가 미리 정해진 "제1 임계 값(Thr_A)"(802)보다 크다면, 상기 제1 피크(800) 주변에 다른 피크들이 있는지 검사한다. 상기 제1 피크(800) 주변에 있는 피크는 참조부호 c와 d와 같이 상기 제1 피크(800)와의 인덱스 차이가 1칩에서 2칩사이에 해당되는 피크들을 의미하며, 상기 도 8에서는 참조번호가 804인 피크들이다. 즉, 참조부호 c와 d는 제1 피크(802)로부터 1칩이상 2칩하의 간격을 갖고 위치한 피크들을 의미한다.

그 후 제어부(708)는 상기 참조번호 804인 주변 피크들을 검출한 후에 상기 제1 피크(800)의 상관 에너지(a)와 상기 주변 피크들의 상관 에너지(b)의 비가 "제2 임계 값(Thr_B)"보다 큰지를 검사하게 된다. 즉, a/b가 제2 임계 값보다 큰지를 검사한다. 상기와 같은 검사를 하는 이유는 상술한 펄스 정형 필터에 의한 위장 경로는 신호 대 잡음비(Energy of Carrier/Interference of Other's : Ec/Io)가 낮은 상황에서는 다른 동기가 맞지 않는 시간 가설 지점들과 비슷하게 잡음 속에 묻힐 가능성이 커서 다중 경로 신호 유무를 판단하는 임계 값에 의하여 검출되지 않을 가능성이 크다. 따라서, 위장 경로는 오히려 신호 대 잡음비가 좋은 환경, 특히 직경로만 존재하는 정적(Static)채널 환경에서 오히려 더 자주 검출이 된다. 따라서 위장 경로가 검출되는 것을 방지하기 위해서는 신호 대 잡음비(Ec/Io)가 좋은 환경을 고려하여야 한다. 한편 신호 대 잡음비가 우수한 환경(예를 들어 Ec/Io > 10dB이상)에서 펄스 정형 필터의 주엽(800)의 자기 상관 에너지(전력)는 부엽(804)의 자기 상관 에너지보다 10dB~15dB정도 크게 나타나기 때문에 본 발명에서는 상기 제2 임계 값(Thr_B)과 상기 제1 피크(800)의 상관 에너지와 주변 피크(804)의 상관 에너지 비를 비교하게 된다. 즉, 상기 제1 피크(800)의 상관 에너지와 주변 피크(804)의 상관 에너지의 비가 제2 임계 값(Thr_B)보다 크다면, 상기 주변 피크(804)를 위장 경로로 판단하여 핑거 할당을 수행하지 않게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 제2 임계 값은 10dB내지 15dB정도로 설정할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 제어부(708)가 서쳐(400)에서 검출되는 피크의 에너지와 피크의 인덱스를 보고 받아 제1 피크의 에너지를 제1 임계 값(Thr_A)과 비교하고, 제1 피크와 다른 피크의 에너지 비 및 상기 제1 피크와 상기 다른 피크의 인덱스 차를 구하여, 각각의 특정 임계 값과 비교하여 위장 경로를 검출함을 특징으로 한다.

도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 레이크 수신기(700)에서 위장 경로를 제거하기 위한 방법 흐름도이다.

900단계에서 서쳐(400)는 다중 경로를 탐색하여 K개의 피크를 검출하고, 상기 검출된 피크들을 제어부(708)로 보고한다. 902단계에서 제어부(708)는 상기 검 출된 피크들에 대하여 위장 경로 여부를 검사하고, 904단계에서 상기 위장 경로 검사 결과 위장 경로로 판단되지 않은 피크들의 상관 에너지와 핑거 할당 임계값(604)을 비교한다. 상기 904단계에서 위장 경로로 판단되지 않은 피크들을 유효한 피크라고 칭한다. 그리고, 906단계에서 제어부(708)는 이전에 상기 유효한 피크들에 대해 핑거를 할당하지 않았다면, 새로이 핑거(704)를 할당하게 된다.

도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 레이크 수신기(700)에서 위장 경로를 제거하기 위한 방법 흐름도이다.

1000단계에서 서쳐(400)는 다중 경로를 탐색하여 K개의 피크를 검출하고, 상기 검출된 피크들을 제어부(708)로 보고한다. 1002단계에서 제어부(708)는 상기 검출된 피크들의 상관 에너지와 핑거 할당 임계값(604)을 비교한다. 그리고, 1004단계에서 제어부(708)는 상기 1002단계의 비교 결과 상기 핑거 할당 임계 값보다 큰 상관 에너지를 갖는 피크들에 대하여 위장 경로를 검사한다. 상기 1004단계에서 위장 경로로 판단되지 않은 피크들을 유효한 피크라고 칭한다.1006단계에서 제어부(708)는 상기 위장 경로로 판단되지 않은 유효한 피크들에 대하여 이전에 핑거가 할당되지 않았다면, 새로이 핑거(704)를 할당한다.

상기 도 9의 902단계 및 도 10의 1004단계인 위장 경로(Fake Path)를 검사하는 과정은 하기 도 11을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 제어부(708)에서 위장 경로를 검사하기 위한 방법 흐름도이다. 상기 도 11에서는 서쳐(400)로부터 검출된 피크들 중 가장 에너지의 크기가 큰 피크를 제1 피크(Peak(1))라 칭한다. 그리고, 제어부(708)는 상기 서쳐(400)로부터 출력된 피크 에너지와 피크 인덱스를 근거로 피크들의 에너지 크기 순서로 1부터 L까지를 정렬한다.

그리고, 도 11에서 L개의 피크들에 대한 위장 경로 검사가 핑거 할당 임계 값 검사 이전에 수행되는 경우 즉, 제1 실시 예에 따라 수행되는 경우에 L=K이고, 위장 경로 검사가 핑거 할당 임계 값 검사 이후에 수행될 경우 즉, 제2 실시 예에 따라 수행될 경우에 L≤K 이다. 다시말하면, 제1 실시 예에 따라 수행되는 경우에는 L은 서쳐(400)에 의해 검출된 피크의 개수 즉, K와 동일하며, 제2 실시 예에 따라 수행되는 경우에 L은 서쳐(400)에 의해 검출된 피크들 중 핑거 할당 임계 값보다 큰 피크들의 개수가 된다. 따라서, K보다 작거나 같게 된다.

또한, 도 11에서 i 는 L개의 피크들을 크기 순으로 나타낸 것으로서 i = 1인 경우는 가장 에너지가 큰 피크(Peak(1))를, i = L인 경우는 가장 에너지가 작은 피크(Peak(L))를 나타낸다. 따라서, Peak(1)_energy는 제1 피크 에너지를 의미하며, "Peak(i)_energy, i=2,...,L"는 다른 피크들의 에너지를 의미한다.

도 11의 1100단계에서 제어부(708)는 제1 피크 에너지(Peak(1)_energy)가 제1 임계 값(Thr_A)보다 큰지 여부를 검사한다. 상기 1100단계에서 상기 제1 피크 에너지가 상기 제1 임계 값보다 크다면, 제어부(708)는 1102단계에서 제1 피크를 제외한 피크들 중 가장 큰 에너지를 갖는 제2 피크(Peak(2))의 위장 경로 여부를 검사하기 위해 i=2인 제2 피크를 찾는다. 그리고 1104단계에서 제어부(708)는 i=2인 제2 피크의 인덱스와 제1 피크의 인덱스의 차이가 2칩(2 Tc)보다 작은지 검사하고, 상기 차이가 2칩보다 작다면, 1106단계로 진행하여 상기 제2 피크의 인덱스와 제1 피크의 인덱스의 차이가 1칩(1 Tc)보다 크거나 같은지를 검사한다.

상기 1104단계와 1106단계를 모두 만족한다면, 제어부(708)는 1108단계로 진행하여 상기 제1 피크의 에너지(Peak(1)_energy)와 제2 피크의 에너지(Peak(2)_energy)의 비가 제2 임계 값(Thr_B)(예를 들어 10배)이상인지를 검사한다. 상기 1108단계의 검사 결과 상기 에너지 비가 제2 임계 값이상이라면, 1110단계로 진행하여 제어부(708)는 상기 제2 피크(Peak(2))를 상술한 펄스 정형 필터에 의한 위장 경로라 판단한다.

그리고, 제어부(708)는 1112단계로 진행하여 현재 위장 경로 검사가 수행된 피크가 마지막 번째 피크(즉, Peak(L))인지를 검사하여 마지막 번째 피크라면 위장 경로 검사 동작을 종료한다. 반면, 마지막 번째 피크가 아니라면, 다른 피크들에 대해서도 위장 경로를 검사하기 위해 1114단계로 진행하여 현재 검사된 피크의 i보다 1 증가된 Peak(3)의 찾아 상기 1102단계로 진행한다. 상기 도 11의 1104단계내지 1112단계의 과정은 i가 L이 될 때 까지 반복적으로 수행된다. 또한, 상기 도 11에서 해당 피크(Peak(i))가 1104단계, 1106단계, 1108단계의 조건을 만족하지 않을 경우는 위장 경로일 가능성이 낮으므로 제어부(708)는 1112단계로 진행하여 해당 동작을 수행한다.

상기 도 11에서 본 발명에 따라 제어부(708)에서 위장 경로를 검사하는 과정을 요약하면 다음과 같은 3가지 조건을 이용한다.

조건 (1) : 1100단계에서 제어부(708)는 서쳐(400)에서 검출된 피크 중 가장 큰 제1 피크의 에너지가 제1 임계 값(Thr_A)(예를 들어 Ec/Io = -10dB)을 넘는지 판단한다.

조건 (2) : 1104단계 및 1106단계에서 제어부(708)는 제1피크의 에너지가 제1 임계 값(Thr_A)보다 큰 경우, 다른 피크들(Peak(i), i=2,...,L)과 제1 피크간 위치차(l Peak(1)_index- Peak(i)_index l, i = 2,...L)가 1칩이상 2칩이하인지를 판단한다.

상기 조건 (1), (2)를 만족시켰다는 것은 위장 경로가 존재할 수 있는 위치에서 피크(Peak)가 검출되었음을 의미한다. 그러나 현재 검출된 Peak가 실제 다중 경로에 의한 것인지 펄스 정향 리플에 의한 것인지 아직은 확실치 않다. 이를 구분하기 위해 펄스 정형 필터의 리플에 의한 주엽의 전력 대 부엽의 전력비는 약 10~15dB정도가 됨을 이용한다.

조건 (3) : 1108단계에서 제어부(708)는 제1 피크 에너지(Peak(1)_energy)와 다른 피크의 에너지(Peak(i)_energy, i=2,...,L)의 비가 제2 임계 값(Thr_B)(예를 들어 10배)이상인지를 판단한다. 만약 제1 피크의 에너지가 다른 피크의 에너지비가 제2 임계 값(Thr_B)이상이면 상술한 펄스 정형 필터에 의한 위장 경로라고 판단하고, 넘지않는 경우에는 그렇지 않은 것으로 판단한다.

한편, 조건 (2), (3)을 만족하는 피크가 위장 경로가 아닌 실제 다중 경로에 의한 것일 수도 있다. 그러나 다중 경로가 생기는 상황는 경로 간 간섭에 의하여 신호 대 잡음 비가 낮아지므로 조건 (1)을 만족하기는 어렵다. 따라서 본 발명에서 사용하는 조건 (1), (2), (3)을 모두 만족시키는 피크는 펄스 정형 필터의 리플에 의한 위장 경로일 가능성이 높다.

상술한 바와 같은 조건을 모두 만족하여 위장 경로 검사 과정에서 위장 경로라 판정된 피크는 핑거 할당에서 제외시킨다.

도 12는 상기 도 11에 도시된 제어부(708)에서 위장 경로를 검사하기 위한 방법을 간략화한 흐름도이다.

먼저, 1200단계에서 제어부(708)는 서쳐(400)에서 검출된 피크들 중 가장 큰 제1 피크(Peak(1))의 에너지가 미리 정해진 제1 임계 값(Thr_A)보다 큰지 여부를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 제1 피크의 에너지가 상기 제1 임계 값보다 크다면, 제어부(708)는 1202단계로 진행하여 상기 제1 피크 주변에 다른 피크가 존재하는지 검사한다. 상기 1202단계의 검사 결과 상기 제1 피크 주변에 다른 피크가 존재한다면, 제어부(708)는 1204단계로 진행하여 상기 제1 피크의 에너지와 상기 존재하는 주변 피크의 에너지 비율(Ratio)이 미리 정해진 제2 임계 값(Thr_B)보다 큰지여부를 검사한다. 상기 1202단계 및 상기 1204단계를 만족할 경우, 제어부(708)는 1206단계로 진행하여 상기 검출된 주변 피크를 위장 경로로 판단하게 된다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 임계 값(Thr_A)의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면이다. 첨부된 도 13을 살펴보면, 제 1피크의 에너지가 제1 임계 값(Thr_A)을 초과함으로 현재 신호 대 잡음비가 매우 우수하여 단일 경로일 환경이 매우 높다는 것을 의미하며, 따라서, 펄스 정형 필터에 의해 위장 경로가 생길 가능성이 높다는 것을 나타낸다. 또한, 제2 피크(Peak(2))와 제3 피크(Peak(3))가 모두 핑거 할당 임계 값을 넘어 제어부(708)에 의해 위장 경로 검사가 수행되어야 함을 의미한다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 제1 피크의 상관 에너지 비와 주변 피크의 상관 에너지 비가 제2 임계 값(Thr_B)보다 커서 주변 피크가 독립 경로가 아닌 위장 경로로 인식되는 과정의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면이다. 첨부된 도 14에서 세로축은 제1 피크(Peak(1))의 에너지로 나눈 에너지 값이다. 첨부된 도 14에서 상기 도 13의 핑거 할당 임계 값을 넘은 피크들 가운데 제2 피크(Peak(2)), 제3 피크(Peak(3))는 제1 피크 에너지로 정규화된 상관 에너지가 모두 제2 임계 값보다 크므로 독립 경로가 아닌 위장 경로로 판정됨을 보이고 있다.

본 발명에 따르면 직접 시퀀스 확산 대역 시스템에서 펄스 정형 필터의 리플에 의한 위장 경로를 검출하여 다중 경로로 판단하지 않음으로 인해 수신기의 복조 성능을 높이고, 전력 소모를 줄임으로 인하여 시스템 용량을 높일 수 있다.

Claims (12)

1. 이동 단말에서 위장 경로를 검출하기 위한 방법에 있어서,

   기지국으로부터 수신된 신호들의 피크들에 대한 피크 인덱스들과 피크 에너지들을 검출하는 제1 과정과,

   상기 검출된 피크들 중 가장 에너지가 큰 제1 피크의 에너지(Peak(1)_energy)가 미리 정해진 제1 임계 값(Thr_A)보다 큰지를 검사하는 제2 과정과,

   상기 제1 피크의 에너지가 상기 제1 임계 값보다 크다면, 상기 제1 피크의 주변에 제2 피크가 존재하는지 검사하는 제3 과정과,

   상기 제2 피크가 존재한다면, 상기 제1 피크의 에너지와 상기 제2 피크의 에너지의 비가 미리 정해진 제2 임계 값보다 큰지 여부를 검사하는 제4 과정과,

   상기 에너지의 비가 상기 제2 임계 값보다 크다면, 상기 제2 피크를 위장 경로로 판단하는 제5 과정과,

   상기 위장 경로로 판단되지 않은 적어도 하나의 피크에 대해서 핑거를 할당하는 제6 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 방법.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 임계 값(Thr_A)은 신호 대 잡음 비(Ec/Io)가 -10dB임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 방법.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 제3 과정은,

   상기 제2 피크의 인덱스와 상기 제1 피크의 인덱스의 차가 1칩 이상이고 2칩미만인지를 검사하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 방법.
5. 이동 단말에서 위장 경로를 검출하기 위한 장치에 있어서,

   기지국으로부터 수신된 신호들의 피크들에 대한 피크 인덱스들과 피크 에너지들을 검출하는 서쳐와,

   상기 서쳐에서 검출된 피크들 중 가장 에너지가 큰 제1 피크의 에너지(Peak(1)_energy)가 미리 정해진 제1 임계 값(Thr_A)보다 큰지를 검사하고, 상기 제1 피크의 에너지가 상기 제1 임계 값보다 크다면, 상기 제1 피크의 주변에 제2 피크가 존재하는지 검사하고, 상기 검사결과 상기 제2 피크가 존재한다면, 상기 제1 피크의 에너지와 상기 제2 피크의 에너지의 비가 미리 정해진 제2 임계 값보다 큰지 여부를 검사하고, 상기 에너지의 비가 상기 제2 임계 값보다 크다면, 상기 제2 피크를 위장 경로로 판단하는 위장 경로 검사를 수행하고, 상기 위장 경로 검사 결과 위장 경로로 판단되지 않은 피크들의 에너지와 미리 정해진 핑거 할당 임계 값을 비교하여, 상기 핑거 할당 임계 값을 넘는 피크들에 대해서 핑거를 할당하는 제어부와,

   상기 제어부의 제어에 의해 상기 핑거 할당 임계 값을 넘는 피크를 복조하는 상기 핑거를 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 장치.
6. 삭제
7. 제5 항에 있어서,

   상기 제1 임계 값(Thr_A)은 신호 대 잡음 비(Ec/Io)가 -10dB임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 장치.
8. 제5 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 제2 피크의 인덱스와 상기 제1 피크의 인덱스의 차가 1칩 이상이고 2칩 미만인지를 검사하여 상기 제1 피크의 주변에 상기 제2 피크가 존재하는 지 여부를 검사함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 수신기에서 위장 경로 검출 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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