KR100994848B1 - 광 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 고속 부호 획득 방법및 그 장치 - Google Patents

광 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 고속 부호 획득 방법및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 부호 분할 다중 접속(code division multiple access: CDMA) 시스템에서의 고속 부호 획득(code acquisition) 방법 및 고속 부호 획득 장치에 관한 것으로, 특히 부호 획득 단계의 첫 단계에서 두 개의 문턱값을 사용함으로써 고속으로 부호 획득할 수 있도록 하는 광 CDMA 시스템에서의 고속 부호 획득 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

광 부호 분할 다중 접속 시스템에서의 고속 부호 획득 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HIGH SPEED CODE ACQUISITION IN OPTICAL CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
본 발명은 광 부호 분할 다중 접속(code division multiple access: CDMA) 시스템에서의 고속 부호 획득(code acquisition) 방법 및 고속 부호 획득 장치에 관한 것으로, 특히 부호 획득 단계의 첫 단계에서 두 개의 문턱값을 사용함으로써 고속으로 부호 획득할 수 있도록 하는 광 CDMA 시스템에서의 고속 부호 획득 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
광 CDMA 시스템을 비롯한 CDMA 기반 시스템에서, 동기화는 일반적으로 부호 획득과 부호 추적(code tracking)의 두 과정으로 이뤄진다. 부호 획득은 수신 신호의 시간 위상과 수신기에서 발생되는 템플릿 신호의 위상을 일정 간격 내로 맞추는 과정이며, 부호 추적은 부호 획득에서 얻은 결과를 바탕으로 정확한 동기화를 수행하는 과정이다. 본 발명은 동기화의 두 과정 중 부호 획득에 초점을 맞추었다.
부호 획득 과정에서, 가장 중요한 성능 지표는 평균 부호 획득 시간(mean acquisition time: MAT)이며, MAT가 짧을수록 부호 획득 시스템의 성능이 좋다고 할 수 있다. 그러나, 광 CDMA 시스템에서는 잡음, 다른 사용자의 신호 간섭 (multiple access interference: MAI) 등 빠른 부호 획득을 방해하는 요소들이 존재한다. 잡음 및 누화에 강인한 특성을 갖는 광섬유(fiber-optic)가 통신 매체로 사용되면서부터 잡음의 영향은 많이 감소되었으나, MAI는 여전히 빠른 부호 획득을 방해하는 요소이며, 이를 극복하기 위해 MAI가 존재하는 환경에서의 빠른 부호 획득에 관한 많은 연구들이 이루어졌다.
광 CDMA 시스템에서의 빠른 부호 획득을 위해, OOC(optical orthogonal code) 부호를 이용한 SS(serial-search) 알고리즘에 대한 연구가 있었으나, SS 알고리즘은 성능은 우수하나 사용하는 부호의 길이에 비례하여 MAT가 증가한다는 단점을 갖는다.
그러한 SS 알고리즘의 단점을 해결하기 위해, 역시 광 CDMA 시스템에서 OOC 부호를 이용한 MS(multiple-shift) 알고리즘이 제안되었는데, SS 알고리즘에 비해 짧은 MAT를 제공하고 있으나, 더 짧은 MAT의 달성이 필요하다.
본 발명은, 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 부호 획득에 있어서, 종래의 MS 알고리즘에 비해 더 빠르게 부호 획득을 할 수 있는 부호 획득 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 고속 부호 획득 방법은, 전체 F개의 셀을 M개의 셀을 갖도록 분할한 Q개의 그룹에 대해, (여기서 F는 템플릿 신호의 전체 셀 개수, M은 한 그룹 당 셀 개수, Q는 전체 셀을 그룹으로 나눌 경우 그룹 개수), 수신 신호와 제1 템플릿 신호 간의 제1 상관값을 그룹별로 구하는 단계; 상기 제1 상관값을, 미리 정한 제1 문턱값 및 제2 문턱값과 비교하는 단계; 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값 및 제2 문턱값 중 어느 하나 보다 큰 경우, 해당 그룹의 일부 셀에 대해, 수신 신호와 제2 템플릿 신호 간의 제2 상관값을 구하는 단계; 및 상기 제2 상관값을 제3 문턱값과 비교하는 단계를 포함하되, 상기 셀의 크기는 OOC 부호 한 칩의 크기와 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고속 부호 획득 방법은, 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값 및 제2 문턱값 중 어느 하나보다도 크지 않은 경우, 상기 제1 템플릿 신호가 시간 지연 및 M 값에 따라 업데이트 되는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관값을 구하는 단계는, 제1 전력값을 갖는 전반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩 또는 제2 전력값을 갖는 후반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의, 제2 상관값을 구하며, 상기 제1 전력값은 제2 전력값보다 크도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관값을 구하는 단계는, 상기 제1 상관값이, 제1 문턱값 보다는 작고 제2 문턱값 보다 큰 경우, 후반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관값을 구하는 단계는, 상기 제1 상관값이, 상기 제1 문턱값 및 상기 제2 문턱값 모두 보다 큰 경우, 전반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 M이 홀수인 경우, 제1 전력값을 갖는 칩의 개수가 제2 전력값을 갖는 칩의 개수보다 하나 더 많도록 구성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 부호 획득 장치는, 전체 F개의 셀을 M개의 셀을 갖도록 분할한 Q개의 그룹에 대해, (여기서 F는 템플릿 신호의 전체 셀 개수, M은 한 그룹 당 셀 개수, Q는 전체 셀을 그룹으로 나눌 경우 그룹 개수), 수신 신호와 제1 템플릿 신호와의 제1 상관값을 그룹별로 구하는 제1 상관기, 상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값이 제1 문턱값(
Figure 112010068862791-pat00001
) 보다 큰 지 판별하는 제1 판별기, 상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값이, 제1 문턱값보다 작고 제2 문턱값(
Figure 112010068862791-pat00002
)보다 큰 값인지 판별하는 제2 판별기, 상기 제1 판별기 및 제2 판별기 중 어느 하나에 의한 판별 결과라도 양호한 경우, 해당 그룹의 일부 셀에 대해, 수신 신호와 제2 템플릿 신호 간의 제2 상관값을 구하는 제2 상관기, 상기 제2 상관기에 의해 얻은 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 지 판별하는 제3 판별기, 및 상기 제3 판별기에 의해 상기 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 것으로 판별된 경우, 부호 획득 여부를 검증하는 검증부를 포함하되, 상기 셀의 크기는 OOC 부호 한 칩의 크기와 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 장치는, 상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 생성하며, 상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 지연시키는 템플릿 신호 생성기 및 위치 조정기를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관기는, 전반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩 또는 후반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관기는, 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값보다 큰 것으로 상기 제1 판별기에 의해 판별된 경우, 전반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 셀에 대해 제2 상관값을 구하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 상관기는, 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값보다 작고 상기 제2 문턱값보다 큰 것으로 상기 제2 판별기에 의해 판별된 경우, 후반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 셀에 대해 제2 상관값을 구하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 템플릿 신호의 M개의 칩 중 전반부는 제1 전력값을, 후반부는 제1 전력값보다 작은 제2 전력값을 갖되, 상기 M이 홀수인 경우, 제1 전력값을 갖는 칩의 개수가 제2 전력값을 갖는 칩의 개수보다 하나 더 많도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 고속 부호 획득 방법 및 그 장치에 따르면, 템플릿 신호의 칩을 M배 증가시키기 위해 템플릿 신호 전력을 종래의 MS 알고리즘에 비해 적은 M(1+α)/2배(α<1) 증가시키면서도, 더 빠른 부호 획득이 가능하도록 한다. 따라서, 성능 향상 및 사용 전력 감소라는 두 가지 측면의 이익을 모두 얻을 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 부호 획득 과정을 두 단계로 나누어 수행하되, 여러 개의 문턱값을 사용하고 변형된 템플릿 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 고속 부호 획득 방법 및 그 장치를 제공한다.
1) 시스템 모형
본 발명에서는 신호의 송수신을 방해하는 요소로 MAI를 고려하였으며, 동기화 과정 동안은 ‘1’ 데이터 비트만 전송된다고 가정한다. 수신 신호는 다음과 같은 수학식으로 표현할 수 있다.
Figure 112008079181086-pat00003
여기에서,
Figure 112008079181086-pat00004
는
Figure 112008079181086-pat00005
번째 사용자의 전송 신호,
Figure 112008079181086-pat00006
는
Figure 112008079181086-pat00007
번째 사 용자의 전송 신호의 시간 지연,
Figure 112008079181086-pat00008
는 한 데이터 비트의 주기, N은 전체 사용자의 수를 의미한다. 모든 사용자의 데이터 전송률은 동일하다고 가정하며, 데이터 변조 기법으로는 on-off-keying (OOK) 기법을 사용한다. 식 (1)의
Figure 112008079181086-pat00009
는 전송 신호를 나타내며, 다음과 같이 정의된다.
Figure 112008079181086-pat00010
여기에서,
Figure 112008079181086-pat00011
은
Figure 112008079181086-pat00012
번째 사용자의
Figure 112008079181086-pat00013
번째 데이터 비트를 의미하며,
Figure 112008079181086-pat00014
는
Figure 112008079181086-pat00015
번째 사용자의 OOC 부호를 의미한다.
Figure 112008079181086-pat00016
는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112008079181086-pat00017
여기에서,
Figure 112008079181086-pat00018
는 OOC 부호 한 칩의 주기이며,
Figure 112008079181086-pat00019
은
Figure 112008079181086-pat00020
의 특징을 (부호 주기: F, 부호 가중치: K) 갖는 이진 수열로 구성된
Figure 112008079181086-pat00021
번째 사용자의 OOC 부호이다.
Figure 112008079181086-pat00022
는 주기
Figure 112008079181086-pat00023
를 갖는 사각 펄스로 다음과 같이 정의된다.
Figure 112008079181086-pat00024
일반적으로, OOC 부호는
Figure 112008079181086-pat00025
로 표기하며,
Figure 112008079181086-pat00026
와
Figure 112008079181086-pat00027
는 각각 autocorrelation constraint, crosscorrelation constraint를 나타낸다. OOC 부호의 엄밀한 직교성을 위해서는,
Figure 112008079181086-pat00028
와
Figure 112008079181086-pat00029
는 0이어야 한다. 그러나, OOC 부호는 ‘0’ 칩과 ‘1’ 칩으로 구성되기 때문에,
Figure 112008079181086-pat00030
와
Figure 112008079181086-pat00031
는 0이 될 수는 없으며 본 발명에서는
Figure 112008079181086-pat00032
와
Figure 112008079181086-pat00033
를 각각 1로 설정한다.
2) MS(Multiple-shift) 알고리즘
종래의 MS 알고리즘에서는, 우선 전체 F셀을 M개의 셀을 갖는 Q개의 그룹으로 분할한다. 셀의 크기는 OOC 부호 한 칩의 크기와 같다고 설정하며, Q와 M은 다음과 같은 관계를 갖는다.
Figure 112008079181086-pat00034
여기에서
Figure 112008079181086-pat00035
는 올림 연산자이다. F가 M으로 나누어지지 않을 때, Q는 F/M보다 큰 수 중 가장 작은 정수 값을 갖는다.
MS 알고리즘은 두 단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서, 수신 신호
Figure 112008079181086-pat00036
와 도 1의 (a) 또는 도 1의 (b)의 템플릿 신호와의 상관값 검사가 이뤄진다. 도 1의 (a)와 (b)는 각각 M이 2, 3일 때, 템플릿 신호의 예이다. 상관값 검사는 그룹 단위로 이뤄지며, 템플릿 신호는 매 검사마다 M칩씩 업데이트된다. 특정 그룹에서의 상관값이 주어진 문턱값
Figure 112008079181086-pat00037
을 넘게 되면, 그 그룹을 올바른 그룹이라 판단하고 두 번째 단계가 진행된다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 찾은 올바른 그룹 내의 M개의 셀에 대해 상관값 검사가 이뤄진다. 두 번째 단계에서는 셀 단위로 상관값 검사가 이뤄지며, 첫 번째 단계에서 사용된 템플릿 신호 대신 도 1의 (c)의 템플릿 신호가 사용된다. 특정 셀에서 상관값이 주어진 문턱값
Figure 112008079181086-pat00038
를 넘게 되면, 그 셀을 수신 신호의 시간 지연
Figure 112008079181086-pat00039
으로 판단하며 부호 획득 과정은 종료된다.
Figure 112008079181086-pat00040
을 찾기까지 부호 획득 과정에 사용된 시간은 1단계, 2단계에서 템플릿 신호를 업데이트한 횟수로 정의하며, 따라서 단일 사용자 환경에서 MS 알고리즘을 사용하였을 때 걸리는 평균 부호 획득 시간
Figure 112008079181086-pat00041
은 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112008079181086-pat00042
식 (5)와 (6)으로부터,
Figure 112008079181086-pat00043
이고
Figure 112008079181086-pat00044
일 때, 최소
Figure 112008079181086-pat00045
값
Figure 112008079181086-pat00046
을 얻을 수 있다.
3) 본 발명에 따른 EMS(Enhanced multiple-shift) 알고리즘
본 발명에 따른 EMS 알고리즘은 MS 알고리즘과 마찬가지로 두 단계로 나누어지나, 두 개의 문턱값을 이용해 부호 획득의 첫 단계를 수행하면서도, MS 알고리즘에 비해 더 작은 평균 부호 획득 시간을 갖는다.
EMS 알고리즘에서는 MS 알고리즘과 마찬가지로 우선 전체 F셀을 M개의 셀을 갖는 Q개의 그룹으로 분할한다. Q와 M의 관계 및 셀과 칩의 크기는 MS 알고리즘에서의 설정과 같다. 첫 번째 단계에서, 수신 신호
Figure 112008079181086-pat00047
와 도 2의 (a) 또는 (b)의 템플릿 신호와의 상관값 검사가 이뤄진다. 도 2의 (a)와 (b)는 M이 2, 3일 때 템플릿 신호의 예이다. 상관값 검사는 그룹 단위로 이뤄지며, 템플릿 신호는 매 검사마다 M칩씩 업데이트된다. 도 2의 (a) 및 (b)에서 보는 바와 같이 EMS 알고리즘의 템플릿 신호는 MS 알고리즘의 템플릿 신호와는 달리, M개의 칩 묶음 중 앞 쪽 절반은 큰 전력을 가지며, 나머지 절반은 작은 전력을 갖는다. M이 홀수일 때는, 큰 전력을 갖는 칩의 개수가 작은 전력을 갖는 칩의 개수보다 하나 더 많도록 설정 한다. 칩의 작은 전력은 다음과 같은 조건에 따라 설정한다.
Figure 112008079181086-pat00048
여기에서, α는 작은 칩의 전력을 의미하며, 큰 칩의 전력은 ‘1’ 이다.
만약, 특정 그룹에서의 상관값이 주어진 문턱값
Figure 112008079181086-pat00049
을 넘게 되면, 그 그룹을 올바른 그룹이라 판단하고 두 번째 단계가 진행된다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 찾은 올바른 그룹 내의 M개의 셀 중 앞 쪽 절반에 대해 상관값 검사가 이뤄진다. 만약, 특정 그룹에서의 상관값이
Figure 112008079181086-pat00050
보다 크고,
Figure 112008079181086-pat00051
보다 작다면, 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 찾은 올바른 그룹 내의 M개의 셀 중 뒤 쪽 절반에 대해 상관값 검사가 이뤄진다.
Figure 112008079181086-pat00052
와
Figure 112008079181086-pat00053
는 각각 템플릿 신호의 큰 칩과, 작은 칩의 크기에 기반하여 결정된 문턱값이다. 두 번째 단계에서는 MS 알고리즘과 마찬가지로, 셀 단위로 상관값 검사가 이뤄지나 첫 번째 단계에서의 결과에 따라 약 M/2개의 셀만 검사하면 되므로, 두 번째 단계에서 걸리는 시간은 MS 알고리즘의 두 번째 단계에 비해 약 절반가량 줄어들게 된다. 부호 획득 과정에 사용된 시간은 MS 알고리즘과 마찬가지로 1단계, 2단계에서 템플릿 신호를 업데이트한 횟수로 정의하며, 따라서 단일 사용자 환경에 서 EMS 알고리즘을 사용하였을 때 걸리는 평균 부호 획득 시간
Figure 112008079181086-pat00054
은 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112008079181086-pat00055
식 (8)에서 보는 것과 같이, 두 번째 단계에 걸리는 부호 획득 시간은 약 절반가량 줄어든 것을 알 수 있으며, 식 (5)와 (8)으로부터,
Figure 112008079181086-pat00056
이고
Figure 112008079181086-pat00057
일 때, 최소
Figure 112008079181086-pat00058
값
Figure 112008079181086-pat00059
을 얻을 수 있다.
EMS 알고리즘의 올바른 작동을 위해서는
Figure 112008079181086-pat00060
을 (
Figure 112008079181086-pat00061
: OOC의 ‘1’ 칩과 ‘1’ 칩 간의 최소 간격) 만족해야 하며 이는 MS 알고리즘에서도 마찬가지이다. 그렇지 않을 경우, M이 증가함에 따라 앞의 OOC의 칩들이 뒤의 OOC의 ‘1’ 칩과 겹치는 경우가 발생하게 된다. 도 3은 이러한 경우를 묘사해놓은 것으로서,
Figure 112008079181086-pat00062
이 3, M이 4인 경우를 나타내었다. 도 3의 (a), (b), (c)는 각각 사용한 OOC, MS 알고리즘의 첫 번째 단계의 템플릿 신호, EMS 알고리즘의 첫 번째 단계의 템플릿 신호를 나타내고 있으며, 도 3의 (b) 및 (c)에서 타원으로 표시한 부분이 앞에서 생성된 칩이 뒤의 ‘1’ 칩과 겹치는 것을 나타내는 것이다. 이러한 경우, 알고리즘의 올바른 작동 여부를 보장할 수 없으며 성능 또한 예측하기 어려워진다.
도 4는 본 발명에 따른 EMS 알고리즘이 구현되는 고속 부호 획득 장치의 구성을 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 고속 부호 획득 장치는, 수신 신호와 제1 템플릿 신호와의 제1 상관값을 구하는 제1 상관기(41), 상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값을 제1 문턱값(
Figure 112008079181086-pat00063
)과 비교하여, 상기 제1 상관값이 제1 문턱값 보다 큰 지 판별하는 제1 판별기(51), 상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값을 제2 문턱값(
Figure 112008079181086-pat00064
)과 비교하여, 상기 제1 상관값이 제1 문턱값보다 작고 제2 문턱값보다 큰 값인지 판별하는 제2 판별기(52), 상기 제1 판별기 및 제2 판별기 중 어느 하나에 의한 판별 결과라도 양호한 경우, 즉 상기 제1 상관값이 제1 문턱값보다 크거나, 또는 상기 제1 상관값이 제1 문턱값보다 작으나 제2 문턱값보다 큰 경우, 해당 그룹의 M/2개의 셀에 대해, 수신 신호와 제2 템플릿 신호 간의 제2 상관값을 구하는 제2 상관기(42), 상기 제2 상관기에 의해 얻은 제2 상관값을 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 지 판별하는 제3 판별기(43), 상기 제3 판별기에 의해 상기 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 것으로 판별된 경우, 부호 획득 여부를 검증하는 검증부(60), 상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 생성하며, 상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 지연시키는 탬플릿 신호 생성기 및 위치 조정기(70)를 포함하도록 구성된다. 여기서, 상기 제2 상관기(42)는, 제1 상관값이 제1 문턱값 보다 큰 경우 해당 그룹의 M개의 셀 중 전반부의 셀에 대해 제2 상관값을 구하고, 제1 상관값이 제1 문턱값보다는 작으나 제2 문턱값보다 큰 경우 해당 그룹의 M개의 셀 중 후반부의 셀에 대해 제2 상관값을 구하도록 설정된다.
상기 제1 판별기 및 제2 판별기에서의 판별 결과, 상기 제1 상관값이 제2 문턱값보다 작은 것으로 판별된 경우, 첫 번째 템플릿 신호가 업데이트 되고 첫 번째 단계가 반복된다. 또한, 제2 상관값이 제3 문턱값 보다 큰 것으로 제3 판별기에 의해 판별되는 경우 검증부로 넘어가며, 그렇지 않을 경우, 제2 템플릿 신호가 업데이트 되고 두 번째 단계가 반복된다.
4) 모의실험 결과
표 1. 모의실험 매개변수
Figure 112008079181086-pat00065
이 장에서는, 몬테카를로 시뮬레이션을 통해서 종래의 MS 알고리즘과 본 발명에서 제안한 EMS 알고리즘의 MAT 성능을 구하고 이를 비교, 분석한다. 단일 사용자 환경, 다중 사용자 환경 모두에서 모의실험을 수행하였으며, 모의실험에 사용한 매개변수들은 표 1에 명시되어 있다. 표 1에서, L은 페널티 타임이며,
Figure 112008079181086-pat00066
는 EMS 알고리즘의 두 번째 단계에서 사용되는 문턱값이다. 모의실험에서 각 사용자들은 동일한 확률로 0 또는 1 신호를 보낸다고 설정하였으며, 칩 동기화를 가정하였다.
도 5는 단일 사용자 환경에서, M의 변화에 따른 MS, EMS 알고리즘의 MAT 성능을 보여준다. 점선과 실선은 각각 모의실험을 통해 구한 MS 알고리즘과 EMS 알고리즘의 MAT이며,
Figure 112008079181086-pat00067
와
Figure 112008079181086-pat00068
표시는 각각 수식 (6), (8)을 통해 얻은 MS 알고리즘과 EMS 알고리즘의 MAT이다. 도 5에서 보는 바와 같이, 수식을 통해 얻은 성능과 모의실험을 통해 얻은 성능이 일치함을 확인할 수 있으며, 또한, MS 알고리즘, EMS 알고리즘은 각각 M=14, M=20 부근에서 최소 MAT를 갖는 것을 확인할 수 있다. 전체적으로 EMS 알고리즘의 MAT 성능이 MS 알고리즘의 MAT 성능보다 뛰어남을 확인할 수 있으며, M이 커질수록 두 알고리즘의 MAT 성능차이는 더욱 커진다.
도 6는 다중 사용자 환경에서, M의 변화에 따른 MS, EMS 알고리즘의 MAT 성능을 보여준다. 도 6에서, 점선 및 실선은 각각 MS 및 EMS 알고리즘의 MAT 성능을 나타내며,
Figure 112008079181086-pat00069
표시는 각각 사용자가 두 명, 세 명, 네 명 존재하는 환경에서 모의실험을 통해 구한 MAT 성능이다. 도 6에서 보는 바와 같이, EMS 알고리즘은 MS 알고리즘에 비해 뛰어난 MAT 성능을 가지며, M이 커질수록 두 알고리즘의 MAT 성능 차이는 더욱 커진다. 또한, 두 알고리즘의 MAT는 사용자의 수가 늘어날수록 증가하나, MAT 차이는 사용자의 수에 관계없이 전체적으로 비슷한 양상을 보인다.
본 발명에 따른 고속 부호 획득 방법 및 그 장치는, 광 LAN, 인터넷 케이블, 전화 케이블 등에서 널리 이용되는 광 CDMA 시스템에 있어서, 우수한 성능을 갖는 광 CDMA 수신기 모듈 제작에 이용될 수 있다.
도 1은 (32,4,1,1) OOC 부호를 사용하였을 경우, MS 알고리즘의 템플릿 신호를 설명하기 위한 신호 모형을 나타낸 것이다.
도 2은 (32,4,1,1) OOC 부호를 사용하였을 경우, EMS 알고리즘의 템플릿 신호를 설명하기 위한 신호 모형을 나타낸 것이다.
도 3은 일 때, MS 및 EMS 알고리즘의 템플릿 신호의 문제점을 설명하기 위한 신호 모형을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 EMS 알고리즘이 구현되는 고속 부호 획득 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 단일 사용자 환경에서, 의 변화에 따른 MS, EMS 알고리즘의 MAT 성능을 나타내는 그래프이다.
도 6는 다중 사용자 환경에서, 의 변화에 따른 MS, EMS 알고리즘의 MAT 성능을 나타내는 그래프이다.

Claims (12)

  1. 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 고속 부호 획득 방법으로서,
    전체 F개의 셀을 M개의 셀을 갖도록 분할한 Q개의 그룹에 대해,
    (여기서 F는 템플릿 신호의 전체 셀 개수, M은 한 그룹 당 셀 개수, Q는 전체 셀을 그룹으로 나눌 경우 그룹 개수),
    수신 신호와 제1 템플릿 신호 간의 제1 상관값을 그룹별로 구하는 단계;
    상기 제1 상관값을, 미리 정한 제1 문턱값 및 제2 문턱값과 비교하는 단계;
    상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값 및 제2 문턱값 중 어느 하나 보다 큰 경우, 해당 그룹의 일부 셀에 대해, 수신 신호와 제2 템플릿 신호 간의 제2 상관값을 구하는 단계; 및
    상기 제2 상관값을 제3 문턱값과 비교하는 단계를 포함하되,
    상기 셀의 크기는 OOC 부호 한 칩의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값 및 제2 문턱값 중 어느 하나보다도 크지 않은 경우, 상기 제1 템플릿 신호가 시간 지연 및 M 값에 따라 업데이트 되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 상관값을 구하는 단계는,
    제1 전력값을 갖는 전반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩 또는 제2 전력값을 갖는 후반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의, 제2 상관값을 구하며, 상기 제1 전력값은 제2 전력값보다 큰 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 상관값을 구하는 단계는,
    상기 제1 상관값이, 제1 문턱값 보다는 작고 제2 문턱값 보다 큰 경우, 후반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 상관값을 구하는 단계는,
    상기 제1 상관값이, 상기 제1 문턱값 및 상기 제2 문턱값 모두 보다 큰 경우, 전반부의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 M이 홀수인 경우, 제1 전력값을 갖는 칩의 개수가 제2 전력값을 갖는 칩의 개수보다 하나 더 많은 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 방법.
  7. 광 CDMA 시스템에서의 동기화를 위한 부호 획득 장치로서,
    전체 F개의 셀을 M개의 셀을 갖도록 분할한 Q개의 그룹에 대해,
    (여기서 F는 템플릿 신호의 전체 셀 개수, M은 한 그룹 당 셀 개수, Q는 전체 셀을 그룹으로 나눌 경우 그룹 개수),
    수신 신호와 제1 템플릿 신호와의 제1 상관값을 그룹별로 구하는 제1 상관기,
    상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값이 제1 문턱값(
    Figure 112010068862791-pat00070
    ) 보다 큰 지 판별하는 제1 판별기,
    상기 제1 상관기로부터 구한 상기 제1 상관값이, 제1 문턱값보다 작고 제2 문턱값(
    Figure 112010068862791-pat00071
    )보다 큰 값인지 판별하는 제2 판별기,
    상기 제1 판별기 및 제2 판별기 중 어느 하나에 의한 판별 결과라도 양호한 경우, 해당 그룹의 일부 셀에 대해, 수신 신호와 제2 템플릿 신호 간의 제2 상관값을 구하는 제2 상관기,
    상기 제2 상관기에 의해 얻은 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 지 판별하는 제3 판별기, 및
    상기 제3 판별기에 의해 상기 제2 상관값이 제3 문턱값보다 큰 것으로 판별된 경우, 부호 획득 여부를 검증하는 검증부를 포함하되,
    상기 셀의 크기는 OOC 부호 한 칩의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 생성하며, 상기 제1 템플릿 신호 및 제2 템플릿 신호를 지연시키는 템플릿 신호 생성기 및 위치 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 상관기는, 전반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 칩 또는 후반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 칩과의 제2 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 상관기는, 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값보다 큰 것으로 상기 제1 판별기에 의해 판별된 경우, 전반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M+1)/2개)의 셀에 대해 제2 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 상관기는, 상기 제1 상관값이 상기 제1 문턱값보다 작고 상기 제2 문턱값보다 큰 것으로 상기 제2 판별기에 의해 판별된 경우, 후반의 M/2개(M이 홀수인 경우, (M-1)/2개)의 셀에 대해 제2 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 템플릿 신호의 M개의 칩 중 전반부는 제1 전력값을, 후반부는 제1 전력값보다 작은 제2 전력값을 갖되,
    상기 M이 홀수인 경우, 제1 전력값을 갖는 칩의 개수가 제2 전력값을 갖는 칩의 개수보다 하나 더 많은 것을 특징으로 하는 고속 부호 획득 장치.
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