KR100997620B1 - Ｃｄｍａ 통신시스템에서 코드 스페이스와 주파수 에러를통하여 파일럿을 획득하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

코드 스페이스 및/또는 주파수 에러들을 통하여 파일럿을 획득하는 기술이 개시되어 있다. 일 양태에서, 파일럿 획득은 복수의 부단계를 이용하여 수행되며, 일부 부단계들은 상이한 프로세싱 소자들을 이용하여 파이프라이닝되거나 병렬로 수행된다. 먼저, 탐색기는 지정된 코드 스페이스를 통하여 탐색하여 피크들을 찾으며, 이들 피크는 재평가될 수 있다. 이후, 핑거 프로세서들은 후보 피크들을 획득하는 것을 시도한다. 핑거 프로세서가 현재 피크 세트를 프로세싱하는 동안, 탐색기는 다음 피크 세트를 탐색하도록 동작할 수 있다. 또 다른 태양에서, 파일럿에 대한 주파수 에러의 전체 범위가 복수의 주파수 빈들로 분할된다. 다중-단계 빈들을 평가하도록 이용되며, 현재의 빈을 찾는 피크의 획득이 수행되는 동안 다음 빈에서의 피크 탐색을 수행하도록 파이프라이닝 및 병렬 프로세싱을 실시한다.
코드 스페이스, 주파수 에러

Description

ＣＤＭＡ 통신시스템에서 코드 스페이스와 주파수 에러를 통하여 파일럿을 획득하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING PILOTS OVER CODE SPACE AND FREQUENCY ERRORS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM}
배경기술
기술분야
본 발명은 데이터 통신에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, CDMA 통신 시스템에서 코드 스페이스 및/또는 주파수 에러들을 통하여 신호 (예를 들면, 파일럿) 를 획득하는 기술에 관한 것이다.
배경기술
무선 통신 시스템은 음성, 데이터 등과 같은 여러 타입의 통신을 복수의 사용자들에게 제공하는데 폭넓게 이용된다. 이들 시스템은 코드 분할다중접속 (CDMA), 시분할 다중접속 (TDMA), 주파수분할 다중접속 (FDMA), 또는 어떤 다른 다중접속 기술에 기초할 수 있다. CDMA 시스템들은 증가된 시스템 용량과 같이, 다른 타입의 시스템보다 우수한 어떤 이점들을 제공할 수 있다. 통상적으로, CDMA 시스템은 IS-95, cdma2000, IS-856, W-CDMA, 및 TS-CDMA 표준들과 같은 하나 이상의 표준을 따르도록 설계되는데, 이 모든 표준은 당해 기술분야에 알려져 있다.
CDMA 시스템에서의 단말기는 데이터를 수신하거나 교환하기 위해 하나 이상의 기지국으로부터 전송되는 신호들을 획득할 필요가 있다. 많은 CDMA 시스템에서는, 파일럿은 각각의 기지국으로부터 전송되어, 단말기들이 복수의 기능들을 수행하게끔 한다. 통상적으로, 이 파일럿은 알려진 데이터 패턴 (예를 들면, 모든 제로들의 시퀀스) 에 기초하고, (예를 들면, 제로의 왈시 코드로 커버링되고 알려진 의사랜덤 노이즈 (PN) 시퀀스로 확산되는) 알려진 신호 프로세싱 방식을 이용하여 발생된다. IS-95 와 cdma2000 시스템에 대하여, 각각의 기지국은 인접 기지국들의 PN 오프셋들과 상이한 고유 PN 오프셋을 할당받아, 단말기가 개개의 기지국들을 구별할 수 있도록 한다. 단말기에서는, 데이터 전송의 획득, 주파수 및 시간 동기화, 채널 추정, 코히어런트 복조 등을 위해 기지국들로부터의 파일럿들이 이용될 수 있다.
파일럿의 획득은 여러 현상에 의해 도전을 받아왔다. 먼저, 파일럿은 통신링크에서의 노이즈과 간섭에 의해 변형되는데, 이는 단말기에서의 파일럿 검출을 어렵게 한다. 두번째로, 전송 환경에서의 장애물과 인공구조물에 의해, 통상적으로 그 전송된 파일럿이 복수의 신호 경로를 통하여 단말기에 도달하며, 통상적으로 단말기에 수신된 신호는 여러 진폭, 위상 및 지연에서 파일럿의 복수의 경우를 포함한다. 세번째로, 단말기는 시스템 시간에 대하여 그 위치를 인식할 수 없기 때문에 파일럿을 탐색하도록 검색되는데 큰 PN 코드 스페이스가 필요할 수 있다. 네번째로, 단말기의 이동은 수신 파일럿의 주파수에서 도플러 시프트를 생성하고 이에 의해 파일럿 주파수가 공칭 (기대) 값에서 오프셋된다.
따라서, 당해 기술분야에서는, 코드 스페이스 및/또는 주파수 에러들을 통하여 신호들 (예를 들면, 파일럿들) 을 효과적으로 획득하는 기술이 필요하다.
요약
본 발명의 태양은 코드 스페이스 및/또는 주파수 에러들을 통하여 신호들 (예를 들면, 파일럿들) 을 효과적으로 획득하는 기술을 제공한다. 이들 기술을 이용하여, 향상된 검출 가능성 및/또는 보다 단축된 획득 시간을 제공할 수 있다.
일 태양에서, 파일럿 획득은 복수의 부단계들을 이용하여 수행되며, 부단계들의 일부는 별개의 프로세싱 소자들을 이용하여 파이프라이닝되거나 병렬로 수행되어 획득 시간을 단축시킨다. 일 특정 구현예에서, 지정된 코드 스페이스 (예를 들면, 전체 PN 코드 스페이스) 를 통한 초기 탐색을 탐색기에 의해 수행하여, 수신 신호에서 가능한 다중 경로들을 나타내는 피크를 탐색하며 (탐색 부단계), 이들 피크를 재평가하여 노이즈 피크를 제거할 수 있으며 (드웰 (dwell) 부단계), 이에 의해 후보피크를 제공한다. 이후, 핑거 프로세서들은 후보 피크들을 할당받을 수 있으며 주파수 에러들을 통하여 이들 피크를 획득하는 것을 시도할 수 있다 (풀인 (pull-in) 부단계). 핑거 프로세서들이 현재 피크 세트를 프로세싱하는 동안, 탐색기는 다음 피크 세트를 탐색하도록 동작할 수 있다. 이 검출, 드웰 및 풀인 부단계는 복수의 파일럿 획득 방식을 형성하는데 이용될 수 있는 기본 단계를 형성한다.
여러 파일럿 획득 방식은 다중 단계들을 이용하여 파일럿을 탐색하고 획득하도록 설계될 수 있다. 여러 단계 방식들 중 각각의 단계 방식은 검출 가능성, 탐색 속도, 획득될 수 있는 최대 주파수 에러 등과 같은 여러 인자들 간을 트레이드오프하도록 설계될 수 있다. 파라미터 값들의 상이한 세트를 각각의 단계에 대해서, 상이한 동작 조건에 대하여 파일럿 획득의 가능성을 향상시키도록 이용될 수 있다. 각각의 단계는 많은 부단계들을 이용하여 구현될 수도 있고 이 부단계들과 단계들이 파이프라이닝되고 병렬로 수행되어 획득 시간을 단축시킬 수도 있다.
또 다른 태양에서, 파일럿에 대한 가능한 주파수 에러의 전체범위가 복수의 주파수 빈 (bin) 들로 분할된다. 이후, 다중 단계 획득 방식을 이용하여 주파수 빈들을 평가하며, 하나 이상의 단계들이 각각의 빈마다 이용될 수 있다. 다중 단계 방식은, 핑거 프로세서들이 현재 주파수 빈에 대하여 찾은 현재 피크 세트의 획득을 시도하는 동안 탐색기가 다음 주파수 빈에서의 다음 피크 세트에 대한 탐색을 수행할 수 있도록 파이프라이닝과 병렬 프로세싱을 구현할 수도 있다.
명세서 내에 상술한 획득 기술은 IS-95, cdma2000, W-CDMA, 및 TS-CDMA와 같은 여러 CDMA 시스템에서, 순방향 링크에 그리고 역방향 링크에도 가능하게 이용될 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 본 발명은 다른 방법들, 복조기, 수신기 유닛, 단말기, 및 본 발명의 여러 태양들, 실시형태들 및 특징을 구현하는 그 외의 소자와 장치들을 제공한다.
도면의 간단한 설명
이하, 본 발명의 특징, 특성 및 이점들을, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성요소는 동일한 부재번호로 대응시킨 도면과 함께 자세히 설명한다.
도 1 은 무선 통신 시스템의 도면이다.
도 2 는 기지국과 단말기의 실시형태의 간략한 블록도이다.
도 3 은 PN 시퀀스에 대한 전체 코드 스페이스를 나타내는 서클 도면이다.
도 4 는 본 발명의 여러 태양과 실시형태를 구현할 수 있는 레이크 수신기의 블록도이다.
도 5 는 지정된 코드 스페이스에서 파일럿들을 탐색하고 획득하는데 이용될 수 있는 단일 단계의 실시형태의 흐름도이다.
도 6 은 주파수 에러들의 범위를 다중 주파수 빈들로 분할한 것을 나타내는 도면이다.
도 7 은 성공적인 파일럿 획득시 조기 종료를 갖는 2-단계 획득 방식의 실시형태를 나타낸다.
도 8 은 성공적인 파일럿 획득시 조기 종료를 갖는, 다중 주파수 빈들에 대한 다중 단계 파일럿 획득 방식의 일 실시형태를 나타낸다.
도 9 는 (PCS 대역에서 ppm 단위인) 단일 파일럿 대 주파수 에러를 검출하는 가능성을 나타내는 도면이다.
상세한 설명
도 1 은 본 발명의 여러 태양과 실시형태들이 구현될 수 있는 무선 통신 시스템 (100) 의 도면이다. 시스템 (100) 은 복수의 셀들에 대해 통신을 제공하며, 이 각각의 셀은 대응 기지국 (104) 에 의해 서비스받는다. 또한, 통상적으로 이 기지국은 기지국 트랜시버 시스템 (BTS), 액세스 포인트, 또는 노드 (B) 라 한다. 이 시스템 전체에 걸쳐 여러 단말기 (106) 들이 분산되어 있다 (다만, 간략화를 위해, 도 1 에는 하나의 단말기만을 나타낸다).
각각의 단말기 (106) 는, 그 단말기가 활성 상태인지의 여부와 소프트 핸드오프 인지의 여부에 따라, 어떤 주어진 순간에 순방향 링크와 역방향 링크를 통하여 하나 이상의 기지국 (104) 과 통신할 수 있다. 순방향 링크 (즉, 다운링크) 는 기지국으로부터 단말기로의 전송을 의미하며 역방향 링크 (즉, 업링크) 는 단말기로부터 기지국으로의 전송을 의미한다.
기지국으로부터 전송된 신호는 하나 이상의 다중 신호 경로를 통하여 단말기에 도달할 수 있다. 이들 신호 경로는 (신호 경로 (110c) 와 같은) 직선경로 및/또는 (신호 경로 (110a 및 110b) 와 같은) 반사된 경로들을 포함한다. 전송신호가 반사원 (108a 및 108b) 에서 각각 반사되고 가시경로와 상이한 경로들을 통하여 단말기에 도달하는 경우, 반사경로 (110a 및 110b) 가 형성된다. 통상적으로, 반사원 (108) 은 그 안에서 단말기가 동작하고 있는 환경에서의 인공구조물 (예를 들면, 빌딩, 나무 또는 다른 어떤 구조체) 이다. 따라서, 단말기에서 수신되는 신호는 하나 이상의 기지국으로부터의 다수의 신호 인스턴스 (또는 다중 경로) 를 포함할 수 있다. 또한, 역방향 링크에도 다중 경로 현상에 의해 동일한 영향을 받는다.
시스템 (100) 에서, 시스템 제어기 (102; 또한, 이것을 종종 기지국 제어기 (BSC) 라 함) 는 기지국 (104) 들과 접속하며, 또한 패킷 데이터 서빙 노드 (PDSN) 를 통한 패킷 데이터 네트워크 및/또는 모바일 스위칭 센터 (MSC) 를 통한 일반전화 교환망 (PSTN) 에 접속할 수도 있는데, 도 1 에는 이 모두가 도시되어 있지 않다. 시스템 제어기 (102) 는 그 제어기에 접속된 기지국에 대한 제어 및 조정을 제공하며, 또한 접속된 기지국들을 통한 단말기 (106) 에 대한 호출의 라우팅을 제어한다.
시스템 (100) 은 IS-95, IS-856, cdma2000, W-CDMA, TS-CDMA, 및 다른 표준 들과 같은 하나 이상의 CDMA 표준을 지원하도록 설계될 수 있다. 이들 CDMA 표준은 당해 기술분야에 잘 알려져 있다.
본 발명의 파일럿 획득 기술은 여러 CDMA 시스템에서, 순방향 링크 상에서와 역방향 링크 상에서도 가능하게 구현될 수 있다. 명료화를 위하여, 이들 기술을 IS-95 와 cdma2000 시스템에서의 순방향 링크에 대하여 자세히 설명한다.
도 2 는 기지국 (104) 과 단말기 (106) 의 일 실시형태의 간략한 블록도이다. 순방향 링크를 통하여, 기지국 (104) 에서, 송신 (TX) 데이터 프로세서 (210) 가 사용자 고유 데이터, 메시지 등과 같은 여러 타입의 "트래픽" 을 수신한다. 이후, TX 데이터 프로세서 (210) 는 하나 이상의 코딩 방식에 기초하여 상이한 타입의 트래픽을 포맷하고 코딩하여 코딩 데이터를 제공한다. 각각의 코딩 방식은 주기적 리던던시 검사 (CRC), 컨볼루션, 터보, 블록, 및 다른 코딩 방식의 어떤 조합을 포함할 수도 있고 또는 어떠한 코딩도 포함하지 않을 수도 있다. 통상적으로, 에러 수정 코드가 이용되는 경우, 인터리브가 적용된다. 통상적으로, 상이한 타입의 트래픽은 상이한 코딩 방식들을 이용하여 코딩된다.
복조기 (MOD; 212) 는 TX 데이터 프로세서 (210) 로부터 파일럿 데이터와 코딩 데이터를 수신하고 또한, 그 수신 데이터를 프로세싱하여 변조 데이터를 생성한다. IS-95 와 cdma2000 에 대하여, 변조기 (212) 에 의한 프로세싱은 (1) 각각의 왈시 코드로 복수의 코드 채널들 (예를 들면, 트래픽, 동기, 페이징 및 파일럿 채널들) 마다 데이터를 채널라이징 (즉, 커버링) 하여 이들 각각의 코드 채널 상에서 사용자 고유 데이터, 메시지 및 파일럿 데이터를 채널라이징하고, (2) 이 채널라이징한 데이터를 모든 코드 채널에 대하여 합산하며, (3) 이 합산한 데이터를 기지국에 할당된 특정 PN 오프셋에서 복소 (complex) 의사랜덤 노이즈 (PN) 시퀀스로 확산시키는 것을 포함한다. 통상적으로, 파일럿은 제로의 왈시 코드로 채널라이징된다.
이후, 변조 데이터는 송신기 유닛 (TMTR; 214) 에 제공되며 컨디셔닝되어 (예를 들면, 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환되고 증폭되고 필터링되며 직교변조되어) 하나 이상의 순방향 변조 신호들을 생성하는데, 이 신호들은 듀플렉서 (216) 를 통하여 라우팅되며 하나 이상의 안테나 (218) 로부터 무선 링크를 통하여 단말기들로 전송된다.
단말기 (106) 에서, 하나 이상의 기지국으로부터의 순방향 변조 신호들이 안테나 (250) 에 의해 수신되며, 듀플렉서 (252) 를 통하여 라우팅되고 수신기 (RCVR; 254) 에 제공된다. 이 수신기 (254) 는 그 수신 신호를 컨디셔닝하여 (예를 들면, 필터링, 증폭, 하향변환 및 디지털화), 데이터 샘플들을 제공한다. 이후, 복조기 (DEMOD; 256) 는 이 데이터 샘플을 수신하고 프로세싱하여, 복구 심볼들을 제공한다. IS-95 와 cdma2000에 대하여, 복조기 (256) 에 의한 프로세싱은 (1) 기지국에서 데이터를 확산시키는데 이용되는 (복소 공액 (complex-conjugate)) PN 시퀀스로 데이터 샘플들을 역확산시키며, (2) 역확산시킨 샘플들을 적합한 왈시 코드로 디커버링하여 그들 각각의 코드 채널 상에서 수신 데이터와 파일럿을 채널라이징하고, (3) 이 채널라이징한 데이터를 수신 신호로부터 복구되는 파일럿 추정값으로 코히어런트하게 복조하는 것을 포함한다. 후술할 바와 같이, 복조기 (256) 는 수신 신호에서 다중신호 인스턴스들 (또는 다중 경로들) 을 프로세싱할 수 있는 레이크 수신기를 이용할 수 있다.
이후, 수신 (RX) 데이터 프로세서 (258) 는 복조기 (256) 로부터의 심볼들을 수신하고 디코딩하여, 순방향링크를 통하여 전송되는 사용자 고유 데이터와 메시지들을 복구한다. 복조기 (256) 와 RX 데이터 프로세서 (258) 에 의한 프로세싱은 기지국 (104) 에서 변조기 (212) 와 TX 데이터 프로세서 (210) 에 의해 각각 수행되는 프로세싱과 상보적이다.
또한, 역방향 링크 프로세싱도 도 2 에 도시되어 있지만, 이에 대한 설명은 하지 않는다. 또한, 역방향 링크 프로세싱은 실시되고 있는 특정 CDMA 표준에 의존한다.
제어기 (220 및 260) 를 이용하여 기지국과 단말기에 각각 여러 동작을 명령할 수도 있다. 메모리 유닛 (222 및 262) 을 이용하여 제어기 (220 및 260) 각각에 대한 데이터와 코드들을 저장할 수도 있다.
도 3 은 기지국에서 데이터를 확산시키는데 이용되는 PN 시퀀스에 대한 전체 코드 스페이스를 나타내는 서클의 도면이다. IS-95 와 cdma2000에 대하여, PN 시퀀스는 고유 데이터 패턴과 32,768 칩의 고정길이를 가지며, 이 PN 시퀀스의 각각의 칩은 각각의 PN 칩 인덱스를 할당받으며 PN 시퀀스의 고유 위상에 대응한다. PN 시퀀스의 처음부분은 0인 PN 칩 인덱스를 할당받으며 PN 시퀀스의 마지막 칩은 32,767인 PN 칩 인덱스를 할당받는다. PN 시퀀스는 원둘레 (310) 상에 위치된 것으로서 개념적으로 보여질 수 있으며, PN시퀀스의 시작부분은 서클의 정상부에 있다 (즉, 0 의 PN 칩 인덱스가 PN 서클의 정상부에 있다). 도 3 에는 나타내지 않았지만, 원둘레 (310) 는 32,768 개의 균일하게 이격되어 있는 점들로 분할되며, 각각의 포인트는 각각의 PN 칩 인덱스 (즉, 각각의 PN 위상) 에 대응한다. PN 시퀀스의 길이는 시계방향으로 원둘레 (310) 를 따라서 PN 서클 둘레를 이동함으로써 트래버스 (traverse) 된다.
또한, 도 3 은 단말기에서 수신된, 복수의 신호 인스턴스 (또는 다중 경로들) 에 대응하는 복수의 피크를 갖는 신호 (320) 를 나타낸다. 다중 경로 환경에 의해, 기지국으로부터 전송되는 순방향 변조신호는 복수의 신호 경로를 통하여 단말기에 도달할 수 있다. 또한, 각각의 기지국은, 이 기지국이 송신 다이버시티 모드에서 동작가능한지의 여부에 의존하여, 하나 또는 복수의 순방향 변조 신호들을 전송할 수 있다. 따라서, 단말기에서의 수신 신호는 각각의 하나 이상의 기지국으로부터의 하나 이상의 순방향 변조신호의 복수의 인스턴스를 포함할 수 있다. 통상적으로, 수신 신호의 각각의 다중 경로는 각각의 크기, 위상, 도착 시간과 관련된다.
도 4 는 본 발명의 여러 태양과 실시형태들을 구현할 수 있는 레이크 수신기 (256a) 의 블록도이다. 도 2 에서, 레이크 수신기 (256a) 는 단말기 (106) 복조기 (256) 또는 기지국 (104) 내에서의 복조기 (234) 를 구현하는데 이용될 수 있 다. 레이크 수신기 (256a) 는 탐색기 (410), 복수의 핑거 프로세서 (412) 및 심볼 결합기 (452) 를 포함한다. 특정 설계에서, 레이크 수신기 (256a) 는 8 개의 핑거 프로세서 (즉, Mf = 8) 를 포함하지만, 다수 또는 소수의 핑거 프로세서를 갖는 다른 설계를 이용할 수도 있다.
수신기 (254) 는 수신 신호를 컨디셔닝하고 (예를 들면, 필터링 및 증폭), 그 컨디셔닝 신호를 직교 하향변환한 다음, 그 하향변환한 신호를 디지털화하여, 복소 데이터 샘플들을 제공한다. 직교 하향변환과 디지털화는 수신기 (254) 의 특정 설계에 의존하여 여러 방법으로 수행될 수 있다. 수신기 설계에서, 컨디셔닝된 신호는 복소 반송파 신호를 갖는 기저대역 (또는 기저대역 근처) 에서 직교 하향변환되며, 이 기저대역 신호들은 디지털화되어, 데이터 샘플들을 제공한다. 또 다른 수신기 설계에서, 컨디셔닝된 신호는 중간 주파수 (IF) 로 하향변환되고, 디지털화되며 복소 사인신호를 갖는 기저대역으로 디지털하게 직교 하향변환되어, 데이터 샘플들을 제공한다.
수신기 (254) 로부터의 데이터 샘플은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112004013894508-pct00001
(1)
여기서,
Figure 112004013894508-pct00002
및
Figure 112004013894508-pct00003
는 샘플 시간 인덱스 (k) 에서 각각 동위상 및 직교위상 데이터 샘플이며;
Figure 112007087189756-pct00004
은 수신 신호의 i번째 다중 경로이며,
Figure 112007087189756-pct00005
의 PN 위상과 관련되어 있으며, 이는, 다중 경로에 대한 전파지연 뿐만 아니라 전송 기지국에 할당되는 PN 오프셋을 포함하며;
Figure 112007087189756-pct00006
는 i번째 다중 경로에 대한 회전속도이며, 여기서,
Figure 112007087189756-pct00007
는 i번째 다중 경로의 주파수 에러이고, 이는 수신 신호의 기저대역으로의 하향변환에서의 주파수 에러와 다중 경로의 도플러 주파수 변이를 포함하며;
Figure 112004013894508-pct00008
는 샘플주기이다.
수신기 (254) 로부터의 데이터 샘플들은 레이크 수신기 (256a) 의 탐색기 (410) 와 핑거 프로세서 (412) 에 제공된다.
탐색기 (410) 는 수신 신호에서 최강의 다중 경로를 탐색하고 기준 세트를 충족시키는 각각의 찾아진 다중 경로의 타이밍과 강도의 표시를 제공하는데 이용된다. 이후, 각각의 핑거 프로세서 (412) 는 관심의 대상인 각각의 다중 경로 (예를 들면, 탐색기 (410) 에 의해 제공되는 신호 강도 정보에 기초하여 제어기 (260) 에 의해 결정되는, 충분한 강도의 다중 경로) 를 프로세싱하도록 할당될 수 있다. 일 태양에서, 후술하는 바와 같이, 또한, 핑거 프로세서 (412) 는 파일럿 획득 프로세스에 이용된다.
통상적으로, 다중 경로의 탐색은 각각의 순방향 변조신호에 포함되어 있는 파일럿에 기초하여 수행된다. 강한 다중 경로를 탐색하기 위해, 데이터 샘플은 여러 칩 또는 서브-칩 오프셋 (즉, 여러 PN 위상) 에서 국부적으로 생성된 PN 시퀀스와 상관된다. PN시퀀스의 의사랜덤 특성에 의해, 데이터 샘플과 PN 시퀀스와의 상관은, 국부적으로 생성된 PN 시퀀스의 위상이 대략 다중 경로의 위상으로 대략 정렬되어, 상관값이 하이 값을 갖는 경우를 제외하고는, 로우 (low) 로 되어야 한다.
도 4 에 나타낸 실시형태에서, 탐색기 (410) 내에서, 복소 데이터 샘플이 로테이터 (420) 에 제공되는데, 이 로테이터는 복소 사인 신호를 가진 데이터 샘플의 복소 곱셈을 수행하여, 주파수 변환 데이터 샘플을 생성하는데, 이것은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112004013894508-pct00009
(2)
여기서,
Figure 112007087189756-pct00010
는 로테이터 (420) 내에서 이용되는 복소 사인 신호의 주파수 ( radians/sec) 이다. 이 주파수 (
Figure 112007087189756-pct00011
) 는 주파수 제어 신호 (Fs) 에 의해 결정되며, 후술할 바와 같이, 제로 또는 어떤 다른 값으로 설정될 수 있다. 로테이터 (420) 는 도플러 주파수 변이 및/또는 하향변환 주파수 에러에 의한 데이터 샘플의 위상 회전을 제거하는데 이용될 수 있다.
주파수 변환 데이터 샘플의 동일한 블록들이 여러 PN 위상에서 평가될 수 있고 그 각각은 다중 경로의 가설에 대응하기 때문에, 이 샘플들은 샘플 버퍼 (422) 에 저장된다. 탐색기에 의해 평가되어질 각각의 가설에 대하여, 샘플 버퍼 (422) 로부터 저장된 데이터 샘플은 역확산기 (424) 에 제공되는데, 이 역확산기는 또한 평가중인 가설에 대응하여 PN 생성기 (434) 로부터 특정위상 (
Figure 112007087189756-pct00012
) 을 가진 복소공액 PN 시퀀스 (
Figure 112007087189756-pct00013
) 를 수신한다. 역확산기 (424) 는 그 수신된 PN 시퀀스로 주파수 변환 데이터 샘플을 역확산시켜, 역확산 샘플을 제공하는데, 이 샘플은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112004013894508-pct00014
(3)
PN 생성기 (434) 는 실행 중인 (on the fly) 요구된 PN 시퀀스를 생성할 수도 있고, 또는 이 후 사용을 위해서 상이한 위상들에서 많은 (예를 들면, 4) PN 시퀀스들을 생성하고 일시적으로 저장할 수도 있다. 통상적으로, 데이터 샘플들의 특정한 개수가 각각의 가설에 대해서 프로세싱되고, PN 시퀀스의 오직 동일한 크기의 세그먼트만이 가설에 대해서 생성되거나 또는 저장으로부터 복구될 필요가 있다. 일 실시형태에서, 데이터 샘플들의 512 PN 칩들이, 상이한 개수의 데이터 샘플들이 프로세싱되더라도, 각각의 가설에 대해서 프로세싱된다.
파일럿을 검출하기 위해, 파일럿 채널라이저 (426) 는 먼저, 기지국에서 파일럿을 채널화하기 위해 사용되는 (IS-95 및 cdma2000 에 대해서는 Walsh 코드 제로 인) 동일한 채널화 코드, Cpilot 를 가지는 역확산 (despread) 된 샘플들을 디커버 (decover) 한다 (즉, 곱한다). 파일럿 채널라이저 (426) 는 그 후, 디커버 된 파일럿 샘플을 Nc PN 칩에 걸쳐 (코히어런트하게) 누적하여 다음 식
Figure 112004013894508-pct00015
(4)
으로 표현되는 복소 복구된 파일럿 심볼, PI + jPQ 를 제공한다.
코히어런트 누적 시간 간격은 전형적으로 파일럿 채널화 코드 길이의 정수 배이다. 파일럿이 제로(0) Walsh 코드 (즉, 64 개의 0의 시퀀스) 로 채널화되고 다른 코드 채널의 데이터가 다른 Walsh 코드로 채널화 되며, 통신 링크를 통해 전송된 후에 코드 채널간의 직교성 (orthgonality) 이 유지되면, Nc =64·K 칩 (K=1, 2 등) 에 걸친 누적은 다른 코드 채널의 데이터를 효과적으로 제거하며 파일럿만이 추출된다.
그 후, 복소 복구된 파일럿 심볼은 제곱기 (428) 에 의해 제곱되고, Nnc 개의 제곱된 파일럿 심볼은 누적기 (430) 에 의해 (넌-코히어런트하게) 누적되어, 평가될 가설을 위해 파일럿 에너지 추정치, Epilot을 제공한다. 파일럿 에너지는 다음 식
Figure 112004013894508-pct00016
(5)
으로 표현될 수 있다. 넌-코히어런트하게 누적될 제곱된 파일럿 심볼의 수, Nnc 는 후술하는 바와 같이 다양한 고려에 기초하여 선택될 수 있다. 파일럿 에너지 추정치, Epilot 는 버퍼/피크 검출기 (432) 에 저장된다. 모든 가설이 평가된 후, 버퍼/피크 검출기 (432) 는, 후술하는 바와 같이, 평가된 가설들에 대해 검출된 피크의 세트를 제공하도록 설계될 수 있다.
핑거 프로세서 (412) 는 데이터 복조를 위해 사용되며 또한 파일럿 획득들을 위해 사용될 수도 있다. 도 4 에 도시된 실시형태에서, 각 핑거 프로세서 (412) 내에서, 복소 데이터 샘플은 로테이터 (440) 에 제공되고, 로테이터는 데이터 샘플과 복소 정현파 신호의 복소 곱셈을 수행하여 주파수 변환 데이터 샘플,
Figure 112007087189756-pct00017
, 을
Figure 112004013894508-pct00018
(6)
과 같이 생성하며, 위에서
Figure 112007087189756-pct00019
는 로테이터 (440) 내에서 사용되는 복소 정현파의 주파수 (라디안/초) 이다. 각각의 다중 경로는 상이한 도플러 주파수 편이와 관련될 수 있으며, 로테이터 (440) 는 도플러 주파수 편이 및 하향변환 주파수 오차에 의한 할당된 다중 경로의 위상 회전을 없애려 한다. 로테이터 (440) 내에서 사용되는 복소 정현파 신호의 주파수,
Figure 112007087189756-pct00020
는 지정된 다중 경로에 대한 주파수 오차의 추정치,
Figure 112007087189756-pct00021
이다 (즉,
Figure 112007087189756-pct00022
). 주파수,
Figure 112007087189756-pct00023
는 후술하는 주파수 제어 루프 (450) 에 의해 정해질 수 있다.
로테이터 (440) 로부터의 주파수 변환된 데이터 샘플은 역확산기 (442) 에 제공되며, 역확산기 (442) 는 또한, (예를 들어, PN 생성기 (414) 로부터) 할당된 다중 경로의 도착 시간에 대응하는 위상 θi 을 가지는 복소 공액 PN 시퀀스, Cpn *(θi) 를 수신한다. 이 PN 위상, θi 은 검출 프로세스에서 탐색기 (410) 에 의해 확인된다. 역확산기 (442) 는 주파수 변환된 데이터 샘플을 수신된 PN 시퀀스로 역확산하여 역확산된 샘플을 제공한다.
파일럿을 복구하기 위해, 파일럿 채널라이저 (444b) 는 먼저, 기지국에서 파일럿을 채널화하기 위해 사용되는 동일한 채널화코드, Cpilot 을 가지는 역확산된 샘플들을 디커버 하고, 또한 특정 누적 시간 간격에 대해 디커버된 파일럿 샘플들을 누적하여 복구된 파일럿 심볼을 제공한다. 파일럿 누적 시간 간격은 전형적으로 파일럿 채널화 코드 길이의 정수배이다 (즉, Nc=64·K, K는 1 이상의 정수). 복구된 파일럿 심벌은 그 후 파일럿 필터 (446) 에 의해 필터 되어 파일럿 추정치를 제공한다.
특정 코드 채널의 데이터를 복구하기 위해, 데이터 채널라이저 (444a) 는 먼저 복구되고 있는 코드 채널에 사용되는 동일한 채널화 코드, Cch 를 가지는 역확산된 샘플을 디커버하고, 또한 채널화 코드, Cch 의 길이에 걸쳐 디커버된 데이터 샘플을 누적하여 데이터 심볼을 제공한다. 그 후, 데이터 복조기 (448) 는 파일럿 추정치와 함께 데이터 심볼을 수신하고 복조화 하여 복조화 된 심볼을 생성하며, 그 후 심볼은 심볼 결합기 (452) 에 제공된다. 심볼 결합기 (452) 는 수신된 신호를 프로세싱하도록 할당된 모든 핑거 프로세서 (412) 로부터 복조화된 심볼을 수신하고 코히어런트하게 결합하며, 이후의 프로세싱을 위해 복구된 심볼을 RX 데이터 프로세서 (258) 에 제공한다. 데이터 복조 및 심볼 결합은, 여기에서 참조된 미국 특허 제 5,764,687 호 및 제 5,490,165 호에서 설명된 것 처럼 이루어질 수 있다.
도 4 에 도시된 실시형태에서, 주파수 제어 루프 (450) 는 각각의 핑거 프로세서 (412) 에 제공되며 핑거 프로세서에 할당된 다중 경로의 주파수를 얻고 추적하는데 사용된다. 다중 경로의 주파수 오차 (즉, 도플러 주파수 더하기 하향변환 주파수 오차) 는, 큰 주파수 오차는 높은 위상 회전 레이트에 대응하며, 파일럿의 위상 회전에 반영된다. 주파수 제어 루프 (450) 는 전형적으로 주파수 검출기 및 루프 필터를 포함한다. 주파수 검출기는 할당된 다중 경로의 주파수 오차 추정치, △fi 를 제공하며, 이는 일련의 파일럿 심볼의 위상 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 그 후, 루프 필터는 주파수 오차 추정치를 필터링하여 할당된 다중 경로에서의 주파수 오파를 나타내는 주차수 제어, Fi 를 제공한다. 로테이터 (440) 는 주파수 제어를 수신하며 다중 경로의 주파수 오차 (및 위상 회전) 를 감소시키기 위해 표시된 양만큼 그러나 반대 방향으로 그 복소 정현파 신호의 주파수를 조절한다. 파일럿 심볼에 기초한 주파수 추적은, 2001년 9월 10일에 출원되어 본 출원의 출원인에 양도되고 여기에 참조로써 포함된, 미국 특허 출원 제 [Attorney Docket No. PD010469] 호, "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING FREQUENCY TRACKING BASED ON DIVERSITY TRANSMITTED PILOTS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM"에서 더욱 자세하게 설명되어 있다.
본 발명의 양태들은 코드 스페이스 및/또는 주파수 에러를 극복하여 파일럿을 획득하는 기술을 제공한다. 일 양태에서, 파일럿 획득은 많은 부단계들을 이용하여 수행되며, 획득 시간을 줄이기 위해 어떤 부단계는 파이프라인되고 병렬적으로 수행된다. 다수의 (예를 들어, 2) 단계를 이용하여 파일럿을 획득하기 위한 다양한 파일럿 획득 방식이 또한 제공된다. 다중-단계 방식의 각각의 단계는, 상이한 동작 조건에 대해 파일럿 획득 가능성을 향상시키기 위해 상이한 파라미터 값 세트를 채용할 수 있다. 다중-단계 방식들은, 획득 시간을 감소시키기 위해 파이프라인과 병렬 프로세싱을 유용하게 통합시킬 수 있다.
다른 양태에서, 파일럿에 대한 가능한 주파수 오차의 모든 영역은 많은 주파수 빈으로 나누어질 수 있다. 그러면, 다중-단계 획득 방식은 주파수 빈의 산정을 위해 사용될 수 있고, 하나 이상의 단계가 각 빈에 대해 이용될 수 있다. 다중-단계 방식은, 핑거 프로세서가 현재의 주파수 빈에 대하여 찾아진 현재 피크 세트를 획득하려 하는 동안에, 탐색기는 다음 주파수 빈의 다음 피크 세트 탐색을 수행할 수 있는 것과 같이, 파이프라인과 병렬프로세싱을 통합할 수 있다. 이하에서 본 발명의 다양한 양태와 실시형태가 설명된다.
만약, 단말기가 그 위치 및/또는 시스템 시간 (예를 들어, 전원이 켜진 때의 초기 획득에 대한) 을 알지 못한다면, 전체 PN 코드 스페이스에 대한 완전 탐색이 수행될 필요가 있다. 파일럿의 완전 탐색을 위해 다양한 방식이 사용될 수 있다. 한 방식에서, 전체 코드 스페이스에 대하여 연속 탐색 (sequential searching) 이 수행될 수 있으며, 특정 에너지 임계값을 넘는 것으로 찾아진 모든 피크가 검출된 피크로 제공되고, 이들 검출된 피크에 대해 획득이 시도된다. 다른 방식에서, 전체 코드 스페이스가 검출 단계에서 스윕 (sweep) 되며, 검출 단계동안 발견된 가장 큰 피크 세트에 대한 획득이 시도된다. 또 다른 방식에서, 전체 코드 스페이스는 검출 단계 동안 스윕되며, 검출 단계 동안 발견된 피크 세트가, 후보 피크를 찾기 위해 드웰 단계 동안 재 평가되고, 이들 후보 피크에 대해 획득이 시도된다. 그에 따라, 많은 파일럿 탐색 방식이 사용될 수 있다. 명확하게 하기 위해, 전체 코드 스페이스가 스윕되고 후보 피크를 찾기 위해 검출된 피크가 재 평가되고 획득이 시도되는 제 3 방식에 대해, 본 발명의 다양한 양태와 실시형태가 설명된다.
도 5 는, 지정 코드 스페이스에서 파일럿을 획득하고 탐색하기 위해 사용될 수 있는 단계 (500) 의 실시형태의 흐름도이다. 단계 (500) 는 3 개의 부단계-검출, 드웰 및 풀인 부단계를 포함한다. 검출 및 드웰 부단계는 지정 코드 스페이스에 대해 피크의 탐색을 수행하고, 풀인 부단계는 주파수 에러를 극복하고 후보 피크의 획득을 수행한다.
검출 부단계에 있어서, 단계 (512) 에서 탐색될 전체 코드 스페이스는 초기에 수개의 겹치지 않는 코드 세그먼트로 나누어 질 수 있다. 코드 세그먼트의 개수와 각각의 코드 세그먼트의 사이즈는 탐색기의 특정 설계에 기초하여 선택될 수 있다. IS-95 및 cdma2000 에서의 완전 탐색의 예로서, 32,768 PN 칩의 전체 코드 스페이스는, 각각의 세그먼트는 8192 PN 칩을 포함하는 (즉, WS=8192), 네 개의 코드 세그먼트로 나누어 질 수 있다. 일 실시형태에서, 네 개의 코드 세그먼트는 탐색기 내의 네 개의 탐색 유닛에 의해 병렬적으로 탐색될 수 있다(각각의 탐색 유닛은 탐색기 (410) 에 대해 도 4 에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다). 그 후, 단계 (514)에서, 각각의 코드 세그먼트가 탐색되고, 검출된 피크의 특정 개수가 제공된다. 검출된 피크들은 전형적으로 코드 세그먼트에서 발견된 가장 큰 피크들이다. 어떤 실시형태에서, 각각의 코드 세그먼트에 대해 15 개의 검출된 피크가 제공되며, 네 개의 코드 세그먼트에 대해 Mdet=60 개의 검출된 피크의 세트가 검출 부단계에 의해 제공된다.
드웰 부단계에 있어서, 단계 (522) 에서, 탐색은 각각의 검출된 피크에 중심을 둔 윈도우에 대해 수행된다. 이 윈도우는 코드 세그먼트 보다 더 작은 수의 PN 칩을 포함한다(예를 들어, 5 PN 칩의 윈도우, 즉 WS=5). 단계 (524) 에서, 단계 (522) 의 모든 탐색으로부터의 후보 피크의 특정 수가 선택되고 제공된다. 후보 피크는 또한 전형적으로, 모든 탐색에서 드웰 부단계에 의해 발견된 가장 큰 피크들이다. 더 많거나 적은 후보 피크가 드웰 부단계에 의해 제공될 수 있기는 하지만 (예를 들어, 희망된 검출 확률에 따라), 드웰 부단계에 의해 제공된 후보 피크의 수는 획득을 위해 사용되는 핑거 프로세서의 수와 같을 수도 있다. 특정 실시형태에서, 지정된 코드 스페이스에 대해 Mdw=8 개의 후보 피크의 세트가 드웰 부단계에 의해 제공된다.
풀인 부단계에 있어서, 단계 (532)에서, 핑거 프로세서는 초기에 드웰 부단계에 의해 제공된 각각의 후보 피크에 할당되며, 각각의 핑거 프로세서는 할당된 피크의 획득과 지정된 피크의 주파수 및 시간에의 고정을 시도한다. 주파수 풀인은 핑거 프로세서에 포함된 주파수 제어 루프에 의해 이루어질 수 있다 (그리고, 다중 경로 타이밍의 획득은, 역시 핑거 프로세서에 포함될 수 있으나 간명화를 위해 도 4에 도시되지 않은 시간 제어 루프에 의해 이루어질 수 있다). 적어도 하나의 후보 피크에의 고정이 이루어지면, 단계 (534) 에서 결정되고 다음에 설명되는 바와 같이, 단계 (536) 에서 성공적인 파일럿 획득이 선언된다. 그렇지 않으면, 단계 (538) 에서 획득 실패가 선언되며 다른 동작이 수행될 수 있다. 어느 쪽이든 간에 단계는 종결된다.
도 5 는, 그 일부가 다음에 설명된 많은 파일럿 획득 방식을 형성하는데 사용될 수 있는 기본 단계를 나타낸다.
검출 및 드웰 부단계는 지정된 코드 스페이스에 대한 향상된 파일럿 검출 확률을 제공하기 위해 사용된다. 검출 부단계는 많은 노이즈 피크를 제공할 수 있으며, 그들 중 일부는 크기면에서 파일럿에 대한 피크와 비견할 만 하거나 더 클 수도 있다. 그러면, 드웰 부단계는 각각의 검출된 피크를 재 평가하여 피크가 신호에 의한 것인지 노이즈에 의한 것인지 확인한다. 노이즈가 무작위이고 독립적이라면(즉, 상관되지 않았다면), 두 개의 큰 피크가 동일한 PN 위상에서 다른 시간에 발생할 확률은 작다. 그러므로, 일 실시형태에서, 검출 및 드웰 부단계는 상이한 시간에 얻어진 상이한 데이터 샘플 세트에 대해 수행된다. 드웰 부단계에 의한, 상이한 데이터 샘플 세트와 PN 시퀀스의 상관은 노이즈 피크의 수를 감소시키며 그에 따라 잘못된 파일럿 검출의 확률이 감소된다.
일 실시형태에서, 검출 및 드웰 부단계는 각각 파라미터 Nc 및 Nnc 에 대한 값들의 세트와 결합된다. 파라미터 Nc 는 코히어런트 누적에 대한 칩의 수를 나타내며, 파라미터 Nnc 는 넌-코히어런트 누적에 대한 파일럿 심볼의 수를 나타낸다. 이들 파라미터는 파일럿 검출의 성능 (performance) 을 결정하며, 이 성능은 다양한 주파수 오차에서 파일럿 검출 확률 및 수신 신호 품질 (Ecp/Io) 에 의해 계량될 수 있다.
도 9 는 주파수 오차 (PCS 대역에서 ppm 단위) 에 대한 단일 파일럿 검출 확률을 보여주는 도면이다. 도 9 의 플롯은 두 세트의 파라미터 값 및 수신 신호 품질 Ecp/Io=-14dB 에 대해 얻어졌다. 플롯 (912) 은 Nc1=128 및 Nnc1=4 일 때, 파일럿 검출 확률을 나타내며, 플롯 (914) 은 Nc2=64 및 Nnc2=8 일 때의 파일럿 검출 확률을 나타내고, 플롯 (916) 은 상기 두 세트의 파라미터 값을 채용한 2 단계 방식에 대한 파일럿 검출의 전체 확률을 나타낸다. 이들은 시뮬레이션된 결과이며 실제 성능은 다를 수 있다.
플롯에 나타난 바와 같이, 상이한 파라미터 값 세트가 상이한 동작 조건에 더 적합하다. 예를 들어, Nc=128 및 Nnc=4 의 파라미터 값 세트는 더 높은 민감도를 가지며(즉, 낮은 Ecp/Io 의 파일럿을 검출할 수 있으며), 작은 주파수 오차에 대해 향상된 검출 확률을 제공한다. 역으로, 파라미터 값 세트 Nc=64 및 Nnc=8 은 낮은 민감도를 가지나 높은 주파수 오차에 대해 향상된 검출 확률을 제공한다.
지정된 코드 스페이스에 대한 파일럿 탐색의 다른 방식도 구현될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내이다. 예를 들어, 단일 검출 단계가 사용되고(즉, 드웰 부단계 없음) 각 검출된 피크의 재평가는 누락되거나 검출 직후에 수행될 수 있다(예를 들어, 상이한 데이터 샘플 블록에 기초하여). 다른 예로서, 오검출의 확률을 더 감소시키기 위해 다수의 드웰 부단계가 수행될 수 있다.
도 6 은 파일럿이 발견될 수 있는 주파수 오차의 범위를 나타내는 그림이다. 상기한 대로, 각각의 다중 경로는 단말기의 움직임에 기인한 각각의 도플러 주파수 편이와 관련될 수 있다. 정방향 변조 신호 (예를 들어, PCS 또는 셀룰러)의 주파수 대역 및 단말기의 속도에 따라, 도플러 주파수 편이는 수 ppm 단위일 수 있다. 도 6 의 ±5 ppm 의 주파수 오차는 하향변환 주파수 오차 뿐 아니라 도플러 주파수 편이에 의한 총 기대 주파수 오차를 나타낸다(주파수 고정이 아직 이루어지지 않았으므로). 다른 CDMA 시스템에 대해서는 상이한 주파수 오차의 범위가 기대될 수 있다.
일 양태에서, 주파수 오차 범위는 많은 주파수 빈 (또는, 단순히 빈) 으로 나누어지며, 파일럿 획득은 각각의 빈에 대해 수행된다. 도 6에 도시된 일례에 대해, ±5 ppm 의 총 주파수 오차 범위는, 빈 1 이 -2.5에서 2.5 ppm 의 주파수 오차를 커버하고, 빈 2 는 0에서 5 ppm 의 주파수 오차를 커버하며, 빈 3 은 -5에서 0 ppm 의 주파수 오차를 커버하는 3 개의 빈으로 나누어진다. 일반적으로, 어떤 숫자의 주파수 빈도 형성될 수 있으며, 빈은 겹칠 수도 있고 아닐 수도 있다.
총 주파수 오차 범위를 빈으로 나누고 각각의 빈에 대해 파일럿 획득을 수행하는 것은 전체 획득 시간을 줄일 수 있다. 일 실시형태내에서, 주파수 빈은, 빈에서 파일럿을 발견할 확률에 기초한 특정 순서로 탐색될 수 있다. 예를 들어, 제로 주파수 오차 부근에 중심을 둔 빈은 먼저 탐색될 수 있으며, 제로 주파수 오차로부터 멀리 떨어진 빈은 나중에 탐색될 수 있다. 파일럿 획득은 더 가능성이 높은 빈에서 파일럿을 발견하자마자 일찍 종결될 수 있다. 또한, 작은 주파수 빈에 대해서는 파일럿의 획득이 빨리 이루어질 수도 있다. 특히, 주파수 제어 루프가 특정 주파수 오차를 풀인하는데 필요한 시간은 전형적으로 주파수 오차의 일차 이상의 함수이며, 2.5 ppm 의 주파수 오차를 풀인하는데 필요한 시간은 5 ppm 의 주파수 오차를 풀인하는데 필요한 시간의 절반 미만이다. 주파수 오차를 빈으로 하는 주요 이유로는 (1) (도 9에서 도시하는 바와 같이) 증가하는 주파수 오차에 대한 낮은 탐색 가시성 (visibility) 및 (2) 그 풀인 레인지를 넘는 주파수 오차를 정확히 측정하지 못하는 AFC 무능력을 포함한다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따라, 성공적 파일럿 획득에 대한 조기 종결이 있는 2 단계 파일럿 획득 방식을 도시한다. 이 2 단계 방식은 특정 주파수 오차 범위를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 명확화를 위해, 두 단계 모두에 대한 프로세싱은 시간축 (710) 에 따라 나타내며, 탐색기에 의해 수행되는 프로세싱은 시간축 위쪽에 나타내고 핑거 프로세서에 의해 수행되는 프로세싱은 시간축 아래쪽에 나타낸다.
초기에, 시간 T1 에, 탐색기의 샘플 버퍼 (예를 들어, 도 4 의 버퍼 (422)) 는 수신된 신호에 의해 유도된 주파수 회전 (frequency-rotated) 데이터 샘플이 로딩된다. 그러면, 탐색기는 검출 부단계를 수행하고 다양한 위상에서의 PN 시퀀스를 데이터 샘플과 상관시킴으로써 지정 코드 스페이스에 대해 파일럿을 탐색한다. 검출 부단계로부터, 탐색기는 검출된 피크의 세트 (예를 들어, Mdet=60)를 제공한다. 그후, 탐색기는 드웰 부단계를 수행하고 각각의 탐색된 피크를 재평가한다. 이는 각각의 검출된 피크에 중심을 둔 작은 윈도우 (예를 들어, 5 PN 칩) 에 대해 탐색을 수행함으로써 이루어질 수 있다. 드웰 부단계로부터, 탐색기는 풀인을 위한 후보 피크의 세트 (예를 들어, Mdw=9)를 제공한다.
일 특정 실시형태에서, 제 1 단계에 대해, 검출 부단계를 위한 파라미터 값은 WS 는 탐색 윈도우 크기 (PN 칩의 수) 일 때, Nc =128, Nnc=4 그리고 WS=8192 이며, 드웰 부단계를 위한 파라미터 값은 Nc =128, Nnc=4 그리고 WS=5 이다. 도 9 에 도시된 바와 같이, Nc =128 및 Nnc=4 의 파라미터 값은 작은 주파수 오차에 대해 향상된 파일럿 검출 확률을 제공하며, 작은 주파수 오차가 더 가능성 있는 시나리오이다. 검출 부단계를 위한 파라미터 값은 드웰 부단계를 위한 것들과 상이하게 선택될 수도 있다. 다른 파라미터 값도 검출 및 드웰 부단계를 위하여 사용될 수 있으며, 이것은 본 발명의 범위 내이다.
시간 T2에서, 제 1 단계에 대한 드웰 부단계가 완료되고, 이러한 부단계로부터의 후보 피크들 각각이 각각의 핑거 프로세서에 할당되고 각각의 핑거 프로세서에 의해 프로세싱된다. 일 실시형태에서, 풀인 부단계가 특정 시간 간격 (Tpull-in) 동안 수행되고, 타이머는 풀인 단계의 시작에서의 값으로 리셋된다. 풀인 시간 간격 (Tpull-in) 은 모든 핑거 프로세서들에 공통이고, 후술하는 바와 같은 다양한 고려사항에 기초하여 선택될 수도 있다. 수신된 신호 강도 표시기 (RSSI) 가 각 핑거 프로세서에 의해 복구된 파일럿의 신호 강도 (또는 에너지) 를 측정하기 위해 사용되고, 풀인 부단계의 시작에서의 특정 값 (예를 들어, -30 dB) 으로 리셋된다. RSSI는 각 핑거 프로세서 (도 4에서는 미도시) 에서 구현될 수도 있거나, 또 다른 방법으로는, 파일럿 에너지 계산이 제어기 (260) 또는 임의의 다른 유닛에 의해 수행될 수도 있다. 각 핑거 프로세서 내에서, 주파수 제어 루프는 시간 T3에서 시작하는, 할당된 피크의 주파수 획득 및 고정을 시도한다.
데이터 샘플들 (예를 들어, 도플러 주파수 변이로 인한) 에서의 위상 회전에 의해, 통상적으로, RSSI 출력은 할당된 피크의 실제 신호 레벨보다 현저하게 작다. 따라서, RSSI 출력은 주파수 제어 루프가 고정을 달성하였는지 여부를 검출하는 수단으로서 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 할당된 핑거 프로세서에 대한 RSSI 출력이 풀인 타이머가 종료하기 이전에 특정한 에너지 임계값을 초과하는 경우에, 성공적인 파일럿 획득이 선언된다. 모든 할당된 핑거 프로세서에 대한 RSSI 출력이 풀인 시간 간격의 종단에서 에너지 임계값 이하로 남아있는 경우에, 실패한 파일럿 획득이 선언된다. 다중 핑거 프로세서들에 대한 RSSI 출력이 에너지 임계값을 초과하는 경우에, 성공적인 파일럿 획득이 (1) 가장 높은 RSSI 출력을 갖는 핑거 프로세서 또는 (2) 에너지 임계값을 초과하는 RSSI 출력을 갖는 다중 핑거 프로세서에 대해 선언될 수도 있다.
시간 T4에서, 제 1 단계에 대한 풀인 부단계는 성공 또는 실패 파일럿 획득의 표시와 함께 종료한다. 성공적인 파일럿 획득이 선언되는 경우에, 2-단계 파일럿 획득 방식이 종료하고, 그 후, 단말기는 데이터를 수신하고 기지국(들)과 데이터를 교환하기 위해서 하나 이상의 기지국들 (예를 들어, 최상의 기지국, 모든 획득된 기지국들, 또는 획득된 기지국들의 서브세트) 의 획득 (예를 들어, Sync 및 페이징 채널) 을 (예를 들어, 순차적으로) 수행할 수도 있다. 그렇지 않고, 실패한 파일럿 획득이 선언되는 경우에, 파일럿 획득 프로세스가 계속된다.
도 7에 도시한 바와 같은 일 양태에서, 파일럿을 획득하기 위한 시간을 감소시키기 위해, 다음 단계에 대한 검출 및 드웰 부단계가 현재의 단계에 대한 풀인 부단계에 따라 병렬로 및 파이프라인된 방식으로 수행된다. 검출 및 드웰 부단계는 탐색기에 의해 수행될 수도 있고, 소정의 드웰 부단계에 대한 후보 피크들은 풀인을 위해 핑거 프로세서들에 할당될 수도 있다. 다중 피크들의 풀인을 동시에 수행하기 위한 다중 핑거 프로세서들의 사용은 각 핑거 프로세서 내의 개별 주파수 제어 루프에 의해 지원되고, 풀인 부단계를 수행하기 위해 요청되는 시간을 감소시킨다. 또한, 검출기에 의한 검출 및 드웰 부단계 및 핑거 프로세서에 의한 풀인 부단계의 병렬 동작은 획득 시간을 단축시킨다.
시간 T3에서의 시작에서, 풀인 부단계가 제 1 단계의 드웰 부단계로부터의 후보 피크들에 대한 핑거 프로세서들에 의해 수행되지만, 제 2 단계에 대한 검출 및 드웰 부단계들은 탐색기에 의해 수행된다. 일 실시형태에서, 제 2 단계에 대한 검출 부단계는 제 1 단계에 대한 드웰 부단계를 위해 사용된 데이터 샘플의 동일한 블록에서 수행될 수도 있다.
특정한 일 실시형태에서, 제 2 단계의 검출 부단계에 대한 파라미터 값들은 Nc=64, Nnc=8, 및 WS=8192이고, 제 2 단계의 드웰 부단계에 대한 파라미터 값들은 Nc=64, Nnc=8, 및 WS=5이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 이들 파라미터 값들은 획득이 제 1 단계에 대해 실패하기 때문에 더욱 가능성 있는 시나리오일 수도 있는 더 큰 주파수 에러들에 대한 파일럿 검출의 개선된 확률을 제공한다. 그러나, 다른 파라미터 값들이 검출 및 드웰 부단계에 대해 사용될 수도 있고, 이것은 본 발명의 범위 이내이다.
시간 T5에서, 제 2 단계에 대한 드웰 부단계가 완료된다. 그 후, 풀인은 시간 T6에서 시작하는 드웰 부단계에 의해 제공되는 후보 피크들 각각에 대해 수행 되고, 제 1 단계에 대해 설명한 바와 유사한 방식으로 수행될 수도 있다. 시간 T7에서, 제 2 단계에 대한 풀인 부단계는 성공 또는 실패 파일럿 획득의 표시와 함께 종료한다. 성공적인 파일럿 획득이 선언되는 경우에, 단말기는 기지국(들)과 데이터를 수신 및/또는 교환하기 위해 하나 이상의 기지국들의 시스템 획득 (예를 들어, Sync 및 페이징 채널들) 을 수행할 수도 있다. 그렇지 않으면, 다른 동작을 수행할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 각 단계는 검출 확률, 탐색 속도, 획득될 수도 있는 최대 주파수 에러등과 같은 다양한 요인들 사이를 트레이드오프하도록 설계될 수도 있다. 2개의 상이한 파라미터 값들의 세트를 사용하여 전술한 2-단계 방식은 주파수 에러의 더 작은 범위 (예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, ±2.5ppm의 범위) 에 대해 파일럿 검출의 (비교적) 높은 확률을 제공한다.
단순함을 위해, 도 7은 2-단계 방식을 도시한다. 일반적으로, 임의의 수의 단계들이 구현될 수도 있고, 단계들은 소망하는 성능을 제공하기 위해 임의의 방식으로 설계 및 파이프라인될 수도 있다. 각 단계는 검출 및 드웰 부단계들에 대한 파라미터 값들의 각각의 세트와 관련될 수도 있다.
일 양태에서, 주파수 에러 범위는 다수의 주파수 빈으로 분할될 수도 있다. 그 후, 파일럿 획득이 각 주파수 빈에 대해 수행될 수도 있어서, 후술하는 바와 같은 더 큰 주파수 에러들에 대해 개선된 결과를 제공한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따라, 성공적인 파일럿 획득시의 조기 종료와 함께, 다중 주파수 빈들에 대한 다중-단계 파일럿 획득 구조를 도시한다. 도 8에 도시한 다중-단계 방식은 도 6에 도시한 바와 같이 형성될 수도 있는 3개 주파수 빈들에 대한 파일럿 획득을 위해 사용될 수도 있다.
초기에, 시간 T1에서, 탐색기는 로테이터 (420) 에 적절한 주파수 제어 (Fs) 를 인가함으로써 빈 1 을 프로세싱하는 것을 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들이 거의 DC (즉, 주파수 에러 하향변환에 대해서는 정정되나, 도플러 주파수 변이에 대해서는 정정되지 않음) 로 집중된다. 그 후, 탐색기는 빈 1에 대한 검출 부단계를 수행함으로써, 지정된 코드 스페이스 이상에 대한 파일럿들을 탐색하고 검출된 피크들의 세트 (예를 들어, Mdet=60) 를 제공한다. 다음으로, 탐색기는 드웰 부단계를 수행함으로써, 검출된 피크들 각각을 재평가하고 풀인에 대한 후보 피크들의 세트 (예를 들어, Mdw=8) 를 제공한다. 특정한 일 실시형태에서, 다른 파라미터 값들이 사용될 수도 있고 발명의 범위에 있지만, Nc=128 및 Nnc=4의 파라미터 값들이 검출 및 드웰 부단계 모두를 위해 사용된다.
시간 T2에서, 빈 1에 대한 드웰 부단계가 완료되고, 이 부단계로부터의 후보 피크들 각각이 각각의 핑거 프로세서에 할당되고, 각각의 핑거 프로세서에 의해 프로세싱된다. 각 핑거 프로세서는 로테이터 (440) 에 적절한 주파수 제어 (Fi) 를 인가함으로써 빈 1 을 프로세싱하는 것을 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들이 거의 DC로 집중된다. 그 후, 각 핑거 프로세서는 풀인 시간 간격 (Tpull-in) 동안 풀인 부단계를 수행하고, 그 주파수 제어 루프는 시간 T3에서 시작하는, 할당된 피크의 주파수 획득 및 고정을 시도한다. 또한, 각 핑거 프로세서에 대한 RSSI는 풀인 부단계의 시작에서 특정한 값 (예를 들어, -30dB) 으로 리셋되고 파일럿의 신호 강도 (또는 에너지) 를 측정하기 위해 사용된다. 시간 T4에서, 빈 1에 대한 풀인 부단계가 각 핑거 프로세서에 의한 성공 또는 실패 파일럿 획득의 표시와 함께 종료된다. 성공적인 파일럿 획득이 하나 이상의 프로세서에 의해 선언되는 경우에, 다중-단계 방식은 종료하고, 단말기는 기지국(들)과 데이터를 수신 및/또는 교환하기 위해 하나 이상의 기지국들의 획득 (예를 들어, Sync 및 페이징 채널) 을 수행할 수도 있다. 그렇지 않고, 실패 파일럿 획득이 모든 핑거 프로세서들에 의해 선언되는 경우에, 파일럿 획득은 계속된다.
도 8에 도시한 바와 같은 일 양태에서, 빈 2에 대해 다음의 단계에 대한 검출 및 드웰 부단계가 빈 1에 대한 풀인 부단계와 함께 병렬로 및 파이프라인된 방식으로 수행된다. 탐색기에 의한 검출 및 드웰 부단계들 및 상이한 주파수 빈들에 대한 핑거 프로세서에 의한 풀인 부단계의 병렬 동작은 탐색기 및 핑거 프로세서들내의 개별 로테이터들에 의해 지원된다. 따라서, 대략 시간 T3에서, 시작해서 핑거 프로세서에 의해 빈 1에 대한 풀인 부단계가 수행되는 동안에, 탐색기에 의해 빈 2에 대한 검출 및 드웰 부단계가 수행된다.
탐색기는 로테이터 (420) 에 적절한 주파수 제어 (Fs) 를 인가함으로써 빈 2 를 프로세싱하는 것을 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들은 빈 2의 대략 중심 (예를 들어, 도 6에 도시한 예에 대해 +2.5ppm) 으로 주파수-변환된다. 그 후, 탐색기는 빈 2에 대한 검출 부단계를 수행함으로써, 지정된 코드 스페이스 이상의 파일럿들을 탐색하고 검출된 피크들의 세트를 제공한다. 다음으로, 탐색기는 드웰 부단계를 수행함으로써, 각 검출된 피크를 재평가하고 풀인에 대해 후보 피크들을 제공한다. 특정한 일 실시형태에서, 다른 파라미터 값들이 사용될 수도 있고 본 발명의 범위내에 있지만, Nc=128 및 Nnc=4의 파라미터 값들의 동일한 세트가 모든 빈들에 대한 검출 및 드웰 부단계들을 위해 사용된다.
시간 T5에서, 빈 2에 대한 드웰 부단계가 완료된다. 그 후, 풀인이 시간 T6에서 시작하는, 드웰 부단계로부터의 후보 피크들 각각에 대해 수행되고, 빈 1에 대해 전술한 바와 유사한 방식으로 수행될 수도 있다. 그러나, 각 핑거 프로세서는 로테이터 (440) 에 적절한 주파수 제어 (Fi) 를 인가함으로써 빈 2 를 프로세싱하는 것을 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들은 대략 빈 2의 중심 (예를 들어, 2.5ppm) 으로 주파수-변환된다. 시간 T7에서, 빈 2에 대한 풀인 부단계가 각 핑거 프로세서에 의한 성공 또는 실패 파일럿 획득의 표시와 함께 종료한다. 성공적인 파일럿 획득이 하나 이상의 핑거 프로세서에 의해 선언되는 경우에, 다중-단계 방식은 종료하고, 단말기는 하나 이상의 기지국들의 획득 (예를 들어, Sync 및 페이징 채널의) 을 수행할 수도 있다. 실패된 파일럿 획득이 모든 핑거 프로세서들에 의해 선언되는 경우에, 파일럿 획들은 계속된다.
빈 3에 대해 다음의 단계에 대한 검출 및 부단계들은 대략 시간 T6에서 시작하는, 풀인 부단계와 함께 병렬로 및 파이프라인된 방식으로 수행된다. 탐색기는 로테이터 (420) 에 적절한 주파수 제어 (Fs) 를 인가함으로써 빈 3 프로세스를 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들은 빈 3의 중심 (예를 들어, 도 6에 도시한 예에 대해 -2.5ppm) 으로 주파수-변환된다. 그 후, 탐색기는 빈 3에 대한 검출 부단계를 수행함으로써, 지정된 코드 스페이스 이상의 파일럿들을 탐색하고 검출된 피크들의 세트를 제공한다. 다음으로, 탐색기는 드웰 부단계를 수행함으로써, 각 검출된 피크를 재평가하고 풀인에 대해 후보 피크들의 세트를 제공한다.
시간 T8에서, 빈 3에 대한 드웰 부단계가 완료된다. 그 후, 풀인이 시간 T9에서 시작하는, 드웰 부단계로부터의 후보 피크들 각각에 대해 수행되고 빈 1 및 2에 대해서 전술한 바와 유사한 방식으로 수행될 수도 있다. 그러나, 각 핑거 프로세서는 로테이터 (440) 에 적절한 주파수 제어 (Fi) 를 인가함으로써 빈 3 을 프로세싱하는 것을 준비하여, 주파수-변환된 데이터 샘플들은 빈 3의 중심 (예를 들어, -2.5ppm) 으로 집중된다. 시간 T10에서, 빈 3에 대한 풀인 부단계는 각 핑거 프로세서에 의한 성공 또는 실패 파일럿 획득의 표시와 함께 종료한다.
성공적인 파일럿 획득이 하나 이상의 핑거 프로세서에 의해 선언되는 경우에, 다중 단계 파일럿 획득 구조는 종료하고 단말기는 하나 이상의 기지국들의 시스템 획득 (예를 들어, Sync 및 페이징 채널의) 을 수행할 수도 있다. 실패된 파일럿 획득이 모든 핑거 프로세서에 의해 선언되는 경우에, 다른 동작이 수행될 수도 있다.
도 8은 3개의 주파수 빈들에 대한 예시적인 3-단계 파일럿 획득 구조를 도시한다. 일반적으로, 임의의 수의 단계들이 임의의 수의 빈들에 대해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 2-단계들 방식이 2개 주파수 빈들 (2 및 3) 에 대해 구현될 수도 있다. 또한, 상이한 파라미터 값들을 갖는 다중 단계들이 각 주파수 빈을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 7의 2-단계 방식이 도 8의 3-단계 방식과 결합되어, 파라미터 값들의 2개의 상이한 세트를 갖는 2개 단계들이 각 주파수 빈에 대해 수행될 수 있다. 각 빈에 대한 2개 단계들이 다음의 빈 (예를 들어, 빈 1에 대해 단계들 1 및 2, 그 후, 빈 2에 대해 단계들 3 및 4, 그 후 빈 3에 대해 단계들 5 및 6) 으로 이동하기 이전에 순차적으로 수행될 수도 있거나, 주파수 빈들 양단의 평균 획득 시간을 개선시키기 위해 인터레이스 (예를 들어, 빈들 1, 2, 및 3에 대해 단계들 1, 2, 및 3, 그 후 빈들 1, 2, 및 3에 대해 단계들 4, 5, 및 6) 될 수도 있다.
또한, 파일럿 획득 구조는 예상되는 동작 조건들을 매칭하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 4-단계 방식이 도 8에 도시한 제 2 및 제 3 단계들이 이어지는, 도 7에 도시한 바와 같이 구현되는 제 1의 2-단계들과 설계될 수도 있다. 이러한 방식의 제 1 단계는 강한 파일럿들 (즉, 높은 Ecp/Io) 및 작은 주파수 에러들의 가장 가능성 있는 동작 조건들에 대해 사용될 수도 있고, 제 2 단계는 약한 파일럿들 (즉, 낮은 Ecp/Io) 및 작은 주파수 에러들의 다음으로 가장 가능성 있는 동작 조건들에 대해 사용될 수 있고, 최종 2개 단계들은 약한 파일럿들 및 큰 주파수 에러들의 다음으로 가장 가능성 있는 동작 조건에 대해 각각 사용될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 하나 이상의 후보 피크의 성공적인 획득시에, 통상적으로, 획득된 피크(들) 는 각각의 인에이블된 핑거 프로세서(들) 에 의해 추적된다. 그 후, 시스템 획득이 하나 이상의 획득된 피크들 각각에 대해 수행될 수도 있다. 초기 획득이 피크들의 주파수 및 타이밍을 획득하기 위해 수행되는 반면에, 시스템 획득은 단말기로 향할 수도 있는 데이터 및/또는 메시지를 복구하기 위해 어떤 코드 채널들 (예를 들어, Sync 및/또는 페이징 채널들) 의 복조 및 디코딩을 시도한다.
일 실시형태에서, 시스템 획득은 풀인 시간 간격의 종단에서 고정 임계값을 초과하는 최상의 RSSI 출력을 갖는 피크에 대해 수행된다. 다른 실시형태에서, 시스템 획득은 풀인 시간 간격의 종단에서 고정 임계값을 초과하는 다수 피크들에 대해 수행된다. 이러한 실시형태에 있어서, 다수 기지국들로부터의 다수 피크들은 개선된 성능을 얻기 위해 ("소프트 핸드오프"가 사용되고 데이터가 다수 기지국으로부터 리던던트하게 송신되는 경우에) 결합될 수도 있거나, 단일 기지국으로부터의 다수 피크들은 ("소프트 핸드오프"가 IS-95 및 cdma2000에서의 페이징 채널에 관하여 처럼, 다중 기지국들로부터 송신되지 않는 경우에) 결합될 수도 있다.
어떤 획득 정보가 시스템 획득을 위해 선택되지 않은 획득된 피크에 유지 (임시적으로 저장) 될 수도 있다. 이러한 정보는 예를 들어, 피크에 대한 PN 위상, 주파수 에러, RSSI 출력등을 포함할 수도 있다. 이러한 획득 정보는 이후에 재호출되고 예를 들어, 시스템 획득 이후에 신속한 핸드-오프를 돕는 것과 같은 다양한 기능들을 위해 사용될 수도 있다.
탐색 파라미터들
명백함을 위해, 검출, 드웰, 및 풀인 부단계를 위한 특정 설계를 이하 설명한다. 일반적으로, 파일럿 획득 방식들은 탐색기 및 핑거 프로세서 하드웨어의 능력과 매칭하도록 구현될 수도 있다. 또한, 부단계들은 사용 가능한 하드웨어를 더욱 완벽하게 사용하도록 많은 병렬 프로세싱을 달성하기 위해 구현될 수도 있다.
검출 부단계는 피크들을 찾기 위해 지정된 코드 스페이스를 통해 초기 탐색을 수행한다. 특정한 탐색 설계에 있어서, 모든 (예를 들어, 4개) 코드 세그먼트들에 대한 탐색이 대응하는 수의 탐색기 유닛들 (예를 들어, 4개) 에 의해 병렬로 수행될 수도 있다. 탐색 부단계에 대해 요청되는 시간은,
Figure 112004013894508-pct00024
(7)
이고, 여기서, NcㆍNnc=512, WS=8192, 및 분모 64ㆍFchip 는 탐색기 하드웨어의 속도에 관한 것이다. 128의 인자는 오버헤드 (예를 들어, 탐색기의 샘플 버퍼를 채우도록) 를 설명하고 있다. 수학식 (7) 에 나타낸 바와 같이, 검출 시간은 더 큰 Nc 및 Nnc, 및 더 큰 사이즈 코드 세그먼트 (WS) 에 대해서 증가한다.
드웰 부단계는, 핑거 프로세서들이 잘못된 피크들에 할당될 필요성이 없기 때문에 이후 풀인 부단계에 대해 요청되는 시간을 감소시키는 노이즈 피크들의 수를 감소시키기 위해 검출 부단계에 의해 제공되는 각 피크를 재평가한다. 드웰 부단계에 대한 탐색 윈도우는 검출과 드웰 부단계들 사이에서 피크들의 더 열등한 경우 드리프트를 성명할 수 있도록 선택된다. 피크들에서의 인지된 시간 드리프트는 예를 들어, 단말기, 단말기에 의한 이동 등에 클록 신호들을 제공하기 위해 사용된 정밀 로컬 오실레이터에서의 드리프트와 같은 다양한 인자에 의한 것일 수도 있다.
로컬 오실레이터가 검출 및 드웰 부단계들 사이에서 α ppm 만큼 드리프트하는 경우에, 수신된 신호에서의 피크들은 단말기의 타이밍에 대해 이동한 것으로 인지될 것이다. 5 PN 칩들의 윈도우 사이즈 (즉, 공칭값으로부터 ±2 PN 칩들) 이 드웰 부단계들에 대해 사용되는 경우에, 허용될 수도 있는 로컬 오실레이터 드리프트의 최대량은,
Figure 112004013894508-pct00025
(8)
과 같이 결정될 수도 있다.
단말기가 기지국에 대해
Figure 112004013894508-pct00026
의 레이트로 이동한 경우에, 피크들은 단말기의 타이밍에 대해 이동한 것으로 또한 인지될 것이다. 500 km/hr의 최대 속도 (예 를 들어, 고속 열차) 에 있어서, 피크들에서의 드리프트는, 피크의 각 측상에 2개 칩들을 갖는 드웰 탐색 윈도우 사이즈 보다 작은,
Figure 112004013894508-pct00027
(9)
와 같이 결정될 수도 있다.
또한, 다른 윈도우 사이즈들이 (예를 들어, 다른 에러들을 설명하기 위해) 사용될 수도 있고, 이것은 본 발명의 범위 이내이다.
모든 4개의 코드 세그먼트들에 대한 검출된 피크들이 4개의 탐색기 유닛들에 의해 병렬로 재평가될 수도 있는 특정한 탐색기 설계에 있어서, , 드웰 부단계에 대해 요청되는 시간은,
Figure 112004013894508-pct00028
(10)
와 같이 표현될 수도 있다. 식 (10) 에 나타낸 바와 같이, 드웰 시간은 더 큰 Nc 및 Nnc 에 대해서 및 더 많은 검출된 피크들이 재평가되면 (즉, 더 큰 Mdet) 증가한다.
풀인 부단계는 드웰 부단계에 의해 제공되는 후보 피크들의 획득 및 고정을 시도한다. 풀인 부단계에 대해 요청되는 시간은 주파수 제어 루프의 설계에 부분적으로 기초하여 결정된다. 특정한 실시형태에서, 주파수 제어 루프는 Ecp/Io=-15 dB의 더 열등한 경우의 수신된 신호 품질에서 5 ppm의 더 열등한 케이스 주파수 에러에 대해 대략 1.2 msec의 시간 상수 (
Figure 112007087189756-pct00029
) 을 갖도록 설계된다. 주파수 제어 루프에 대한 풀인 시간은 시간 상수의 5배 (즉,
Figure 112007087189756-pct00030
) 로 추정될 수도 있고, 풀인 부단계에 대한 풀인 시간은 루프 풀인 시간의 8배 (즉,
Figure 112007087189756-pct00031
) 로 선택될 수도 있다. 더 긴 부단계 풀인 시간 (Tpull-in) 은 페이딩 환경에서 시간 다양성을 제공한다. 또한, 풀인 시간 (Tpull-in) 에 대한 다른 값들이 사용될 수도 있고, 이것은 본 발명의 범위 이내이다.
또한, 주파수 제어 루프는 다중 동작 모드들을 갖도록 설계될 수도 있고, 각 모드는 특정한 동작 조건들을 위해 설계된다. 예를 들어, 주파수 제어 루프는 피크의 더 빠른 획득을 위해 사용되는 광 루프 대역폭을 갖는 획득 모드, 획득 이후에 감소된 위상 노이즈을 제공하기 위해 사용되는 협 루프 대역폭을 갖는 추적 모드등을 갖도록 설계될 수도 있다. 다양한 동작 모드들은 동일하거나 상이한 주파수 검출 설계들과 관련될 수도 있다. 또한, 사용될 특정한 동작 모드는 예상되는 동작 조건들에 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 광 루프 대역폭이 높은 Ecp/Io이지만 큰 주파수 에러들을 갖는 것으로 예상되는 파일럿들을 획득하기 위해 제 1 단계에 대해 사용될 수도 있고, 협 루프 대역폭이 약한 Ecp/Io이지만 작은 주파수 에러들을 갖는 것으로 예상되는 파일럿들을 획득하기 위해 제 2 및 다음 단계들에 대해 사용될 수도 있다.
명확함을 위해, 본 발명의 기술들을 파일럿들의 획득에 대해 설명하였다. 일반적으로, 이들 기술들은 어떠한 형태의 신호를 획득하기 위해 사용될 수도 있다. 이것을 달성하기 위해, 탐색기 및 핑거 프로세서에 의한 프로세싱은 획득될 신호에 대한 송신원에서 수행된 것과 상보적이다. 또한, 본 발명의 기술들은 탐색기 및 핑거 프로세서들이 적절하게 타이밍되어서 프로세싱이 파일럿 부분들에 대해 수행되는 경우에, 게이트되는 파일럿들에 대해 사용될 수도 있다.
또한, 명확함을 위해, 본 발명의 다양한 양태들 및 실시형태들을 IS-95 및 cdma2000에서의 순방향 링크에 대하여 설명하였다. 또한, 본 명세서에 설명한 획득 기술들은 역방향 링크를 통한 사용에 적합할 수도 있다. IS-95 및 cdma2000에서, 각 단말기에는 상기 단말기를 구별하기 위해 사용된 스크램블링 코드가 할당된다. 스크램블링 코드는 기지국으로의 송신 이전에 데이터를 확산시키기 위해 사용되는 확산 시퀀스를 생성하도록 PN 시퀀스와 결합 (승산) 된다. 송신 단말기들로부터의 신호들의 획득은 이후 재평가될 수도 있는 검출된 피크들을 찾기 위해 각 단말기에 대한 특정한 코드 스페이스를 통해 탐색함으로써 달성될 수도 있다. 그 후, 풀인이 피크들의 주파수를 획득하기 위해 다수의 후보 피크들에 대해 수행된다.
또한, 본 명세서에 설명한 기술들은 W-CDMA 시스템들과 같은 다른 CDMA 시스템들에서의 사용에 적합할 수도 있다. W-CDMA에서의 일부 프로세싱은 IS-95 및 cdma2000에 대한 프로세싱과 상이하다. 예를 들어, IS-95 및 cdma2000에서의 왈쉬 코드와의 "커버링"은 W-CDMA에서의 직교 가변 확산 인자 (OVSF) 코드와의 "확산"과 동일하고, IS-95 및 cdma2000에서의 PN 시퀀스와의 "확산"은 W-CDMA에서의 스크램블링 시퀀스와의 "스크램블링"과 동일하다. 본 명세서에 설명한 기술들은 신호 프로세싱에서의 차이를 설명하는데 적합할 수도 있다. 예를 들어, 탐색될 코드 스페이스는 (PN 시퀀스 대신에) W-CDMA에서 사용되는 스크램블링 시퀀스에 기초하여 결정될 수도 있다.
본 명세서에 설명한 파일럿 획득 기술들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이들 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 파일럿 획득을 위해 사용된 엘리먼트들 (예를 들어, 탐색기 및 핑거 프로세서들) 은 하나 이상의 응용 주문형 집적 회로들 (ASICs), 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), 디지털 신호 프로세싱 장치들 (DSPDs), 프로그램가능한 로직 장치들 (PLDs), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이들 (FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 결합 내에서 구현될 수도 있다.
소프트웨어 구현에 있어서, 파일럿 획득을 위해 사용된 엘리먼트들은 본 명세서에 설명한 기능들을 수행하는 모듈들 (예를 들어, 절차들, 기능들 등) 과 구현될 수도 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛 (예를 들어, 도 2의 메모리 (262)) 에 저장될 수도 있고 프로세서 (예를 들어, 제어기 (260)) 에 의해 실행될 수도 있다. 메모리 유닛은 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 다양한 수단을 통해 프로세서에 통신가능하게 연결된 경우에, 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에서 구현될 수도 있다.
본 명세서에 설명한 파일럿 획득 기술들을 구현하기 위해 사용된 엘리먼트들은 단말기 (예를 들어, 핸드셋, 휴대용 유닛, 독립형 유닛 등), 기지국, 또는 어떠한 다른 통신 장치들 또는 유닛들에 포함될 수도 있는 수신기 유닛 또는 복조기에 포함될 수도 있다. 수신기 유닛 또는 복조기는 하나 이상의 집적 회로들로 구현될 수도 있다.
당업자가 본 발명의 제조하거나 사용할 수 있도록 개시한 실시형태들의 설명을 제공하였다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 변형이 당업자에게는 명백할 것이고, 본 명세서에 정의한 일반 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 나타낸 실시형태들에 제한되는 것이 아니라 본 명세서에 개시한 원리 및 신규한 특징들과 부합하는 광범위한 범위를 부여한다.

Claims (65)

  1. 무선 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 방법으로서,
    하나 이상의 후보 피크의 세트를 제공하기 위해서 지정된 코드 스페이스에 대해서 수신된 신호에서의 피크들을 탐색하는 단계;
    상기 후보 피크를 획득하기 위하여 각 후보 피크를 프로세싱하는 단계;
    후보 피크들의 다음 세트에 대한 탐색이 후보 피크들의 현재 세트에 대한 프로세싱과 병렬로 수행되도록 상기 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 복수회 수행하는 단계; 및
    획득 시간을 감소시키기 위하여 파일럿 획득의 검출시에 상기 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 조기에 종료하는 단계를 포함하고,
    상기 탐색하는 단계는,
    검출된 피크들의 세트를 제공하기 위하여 상기 지정된 코드 스페이스에 대해서 피크들을 검출하는 단계; 및
    노이즈 피크들을 제거하고 상기 하나 이상의 후보 피크를 제공하기 위하여 각 검출된 피크를 재평가하는 단계를 포함하는, 파일럿 획득 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    획득 시간을 단축하기 위하여 후보 피크들의 상이한 세트들에 대한 상기 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 파이프라이닝하는 단계를 더 포함하는, 파일럿 획득 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지정된 코드 스페이스는 파일럿을 생성하는데 사용되는 의사-랜덤 노이즈 (PN) 시퀀스의 전부 또는 일부에 대한 위상을 포함하는, 파일럿 획득 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지정된 코드 스페이스는 복수의 코드 세그먼트로 분할되며, 상기 탐색 단계는 각 코드 세그먼트에 대해 수행되는, 파일럿 획득 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐색하는 단계는, 탐색기에 의해 수행되며, 상기 프로세싱하는 단계는 하나 이상의 핑거 프로세서에 의해 수행되는, 파일럿 획득 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    현재 세트에서의 각 후보 피크에 대한 상기 프로세싱 단계가 각각의 핑거 프로세서에 의해 수행되며, 현재 세트에서의 모든 후보 피크에 대한 상기 프로세싱 단계가 병렬로 수행되는, 파일럿 획득 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐색하는 단계는 복수회 동안 복수의 파라미터 값들의 세트를 이용하여 수행되는, 파일럿 획득 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파라미터 값들의 각 세트는 역확산 샘플들의 코히어런트 누적의 제 1 값과 파일럿 심볼들의 넌-코히어런트 누적의 제 2 값을 포함하는, 파일럿 획득 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 파라미터 값들의 세트 중에서, 동작 조건들에 대하여 개선된 파일럿 검출 성능을 갖는 상기 파라미터 값들의 상기 세트들이 먼저 사용되는, 파일럿 획득 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 CDMA 시스템인, 파일럿 획득 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 CDMA 시스템은 IS-95 또는 cdma2000 표준을 따르는, 파일럿 획득 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 CDMA 시스템은 W-CDMA 또는 TS-CDMA 표준을 따르는, 파일럿 획득 방법.
  15. 삭제
  16. CDMA 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 방법으로서,
    복수의 주파수 빈들로 상기 파일럿들에 대한 가능한 주파수 에러의 범위를 분할하는 단계;
    상기 하나 이상의 파일럿들을 획득하기 위해 상기 주파수 빈들 각각을 평가하는 단계로서, 상기 평가하는 단계는, 상기 주파수 빈 중심으로 수신된 신호로부터 유도된 데이터 샘플들을 주파수 변환하는 단계, 상기 주파수 변환된 데이터 샘플들에 기초하여 하나 이상의 후보 피크들의 세트를 제공하기 위해 지정된 코드 스페이스에 대해 상기 수신된 신호에서의 피크들을 탐색하는 단계, 상기 후보 피크를 획득하기 위해 후보 피크 각각을 프로세싱하는 단계, 및 파일럿 획득의 검출시 평가를 종료하는 단계를 포함하는, 평가하는 단계; 및
    현재 주파수 빈에 대한 프로세싱과 병렬로 다음 주파수 빈에 대해 탐색하도록, 상이한 주파수 빈들에 대한 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 파이프라이닝하는 단계를 포함하는, 파일럿 획득 방법.
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  38. 무선 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 장치로서,
    하나 이상의 후보 피크의 세트를 제공하기 위해 지정된 코드 스페이스에 대해서 수신된 신호의 피크들을 탐색하는 수단;
    상기 후보 피크를 획득하기 위하여 각 후보 피크를 프로세싱하는 수단;
    후보 피크들의 다음 세트에 대한 탐색이 후보 피크들의 현재 세트에 대한 프로세싱과 병렬로 수행되도록 상기 탐색 및 프로세싱을 복수회 수행하는 수단; 및
    획득 시간을 감소시키기 위하여 파일럿 획득의 검출시에 상기 탐색 및 프로세싱을 조기에 종료하는 수단을 포함하고,
    상기 탐색하는 수단은,
    검출된 피크들의 세트를 제공하기 위하여 상기 지정된 코드 스페이스에 대해서 피크들을 검출하는 수단; 및
    노이즈 피크들을 제거하고 상기 하나 이상의 후보 피크들을 제공하기 위하여 각 검출된 피크를 재평가하는 수단을 포함하는, 파일럿 획득 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    획득 시간을 단축하기 위하여 후보 피크들의 상이한 세트들에 대한 상기 탐색 및 프로세싱을 파이프라이닝하는 수단을 더 포함하는, 파일럿 획득 장치.
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 탐색하는 수단은 상기 지정된 코드 스페이스를 복수의 코드 세그먼트로 분할하는 수단, 및 상기 복수의 각 코드 세그먼트를 탐색하는 수단을 더 포함하는, 파일럿 획득 장치.
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  63. 무선 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 사용가능 매체로서, 상기 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단은,
    하나 이상의 후보 피크의 세트를 제공하기 위해서 지정된 코드 스페이스에 대해서 수신된 신호에서의 피크들을 탐색하는, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;
    노이즈 피크들을 제거하고 상기 하나 이상의 후보 피크를 제공하기 위하여 각 검출된 피크를 재평가하는, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;
    상기 후보 피크를 획득하기 위하여 각 후보 피크를 프로세싱하는, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;
    후보 피크들의 다음 세트에 대한 탐색이 후보 피크들의 현재 세트에 대한 프로세싱과 병렬로 수행되도록 상기 탐색, 재평가 및 프로세싱을 복수회 수행하는, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단; 및
    획득 시간을 감소시키기 위하여 파일럿 획득의 검출시에 상기 탐색 및 프로세싱을 조기에 종료하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 사용가능 매체.
  64. 머신에 의해 판독가능한 프로그램 저장 장치로서, 무선 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 방법을 수행하도록, 상기 머신에 의해 실행가능한 명령들의 프로그램을 유형 (有形) 으로 포함하며, 상기 방법은,
    하나 이상의 후보 피크의 세트를 제공하기 위해서 지정된 코드 스페이스에 대해서 수신된 신호에서의 피크들을 탐색하는 단계;
    노이즈 피크들을 제거하고 상기 하나 이상의 후보 피크를 제공하기 위하여 각 검출된 피크를 재평가하는 단계;
    상기 후보 피크를 획득하기 위하여 각 후보 피크를 프로세싱하는 단계;
    후보 피크들의 다음 세트에 대한 탐색이 후보 피크들의 현재 세트에 대한 프로세싱과 병렬로 수행되도록 상기 탐색 단계, 재평가 단계 및 프로세싱 단계를 복수회 수행하는 단계; 및
    획득 시간을 감소시키기 위하여 파일럿 획득의 검출시에 상기 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 조기에 종료하는 단계를 포함하는, 프로그램 저장 장치
  65. 무선 통신 시스템에서 하나 이상의 파일럿을 획득하는 장치로서,
    하나 이상의 검출된 피크의 세트를 제공하고 재평가하며, 노이즈 피크들 및 하나 이상의 후보 피크들을 제공하기 위하여, 수신된 신호에서의 피크를 지정된 코드 스페이스에 대해서 탐색하도록 구성된 탐색기; 및
    상기 후보 피크들을 프로세싱하고, 상기 후보 피크를 획득하도록 구성된 하나 이상의 핑거 프로세서; 및
    상기 탐색기 및 상기 하나 이상의 핑거 프로세서를 제어하는 제어기로서, 후보 피크들의 다음 세트에 대한 탐색이 후보 피크들의 현재 세트에 대한 프로세싱과 병렬로 수행되도록 탐색 및 프로세싱을 복수회 수행하고, 획득 시간을 감소시키기 위하여 파일럿 획득의 검출시에 상기 탐색 단계 및 프로세싱 단계를 조기에 종료하는, 제어기를 포함하는, 파일럿 획득 장치.
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