KR19990051734A - 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조 - Google Patents

대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조에 관한 것이다. 초기 코드 동기란 송수신 의사잡음 코드를 일치시키므로써 확산과 역확산이 정상적으로 이루어지도록 하는 과정을 뜻하며, 현재에는 상관기를 이용한 초기 코드 동기 방식을 사용하고 있다. 그러나 상관기를 이용하여 초기 코드 동기를 수행할 경우 하드웨어 구조는 간단하지만 평균 획득 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 2개의 병렬 정합 필터를 이용하므로써 동기 시간을 감소시키고 열악한 이동통신 채널에서 폴스 알람(false alarm)을 개선할 수 있으며, 디지털 셀룰러, 개인 휴대 통신(PCS), IMT-2000 등과 같은 코드 분할 다중 접속 이동통신 시스템에 널리 적용될 수 있는 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 장치의 구조가 제시된다.

Description

대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조
본 발명은 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조에 관한 것으로, 특히 동기 획득 시간 및 이동통신 채널 환경에서 폴스 알람(false alarm)을 개선할 수 있는 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조에 관한 것이다.
코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access ; 이하 CDMA라 함) 대역확산 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 초기 코드 동기란 송수신 의사잡음(Pseudo Noise ;이하 PN이라 함) 코드를 일치시키므로써 확산과 역확산이 정상적으로 이루어지는 과정을 말한다. 현재에는 상관기를 이용하는 직렬 탐색(serial search) 초기 코드 동기 방식이 주로 이용되고 있으며, 동기 시간을 줄이기 위하여 두 개의 탐색 구간을 갖는 더블 드웰(double dwell) 방식과 병렬 상관기를 사용하는 방식이 있다. 그러나 이러한 방식은 하드웨어 구성을 매우 간단하지만 평균 획득 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
정합 필터는 일반적으로 하드웨어가 복잡하여 단일 정합 필터를 사용하는 방식으로 이용되었는데, 이는 이동통신 채널 환경에서 폴스 알람(false alarm) 특성의 악화로 인해 실제 적용시 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 초기 코드 동기 장치에 2개의 병렬 정합 필터를 사용하여 초기 동기 시간 및 폴스 알람(false alarm)을 감소시키므로써 통신 채널의 효율을 개선할 수 있는 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조를 제시하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조는 I 채널 수신 신호를 입력으로 하는 제 1 I 채널 모듈 및 Q 채널 수신신호를 입력으로 하는 제 1 Q 채널 모듈의 출력을 각각 제곱하는 제 1 및 제 2 제곱기와, 상기 제 1 및 제 2 제곱기의 출력을 더하는 제 1 덧셈기와, 상기 제 1 덧셈기의 출력을 설정된 에너지 임계값과 비교하는 비교기와, 상기 제 1 I 채널 모듈 및 제 1 Q 채널 모듈의 출력을 각각 입력으로 하는 제 2 I 채널 모듈 및 제 2 Q 채널 모듈과, 상기 제 2 I 채널 모듈 및 제 2 Q 채널 모듈의 출력을 각각 제곱하는 제 3 및 제 4 제곱기와, 상기 제 3 및 제 4 제곱기의 출력을 더하는 제 2 덧셈기와, 상기 제 2 덧셈기의 출력을 설정된 에너지 임계값과 비교하는 비교기와, 상기 제 1 비교기 및 제 2 비교기의 출력 중 어느 하나가 하이인 경우 검증용 코드 구동 신호를 발생하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 비교기의 출력이 모두 하이인 경우 동기 신호를 발생하는 논리 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 대역확산 통신 시스템 수신기의 블록도.
도 2는 대역확산 통신 시스템의 QPSK 수신기의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 병렬 정합 필터를 이용한 코드 동기 장치의 블록도.
도 4는 본 발명에 적용되는 디지털 정합 필터의 상세 구조도.
도 5는 본 발명에 적용되는 디지털 정합 필터 내의 자체 PN 코드 및 검증용 PN 코드 저장을 위한 레지스터의 구조도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
11 : 상관기 12 : PN 코드 발생기
13 : 복조기 14 : 복원된 데이터
201, 202 : 믹서 203 : 위상 천이기
204 : 자체 클럭 발생기 205, 206 : 저역 통과 필터
207. 208 : 아날로그/디지털 변환기 209 : 코드 동기 모듈
210, 211 : 비교기 212, 313 : 논리 수단
31, 32 : 정합 필터 301, 303 : I 채널 모듈
302, 304 : Q 채널 모듈 305, 306, 309, 310 : 제곱기
307, 311 : 덧셈기 308, 312 ; 비교기
41, 44 : 쉬프트 레지스터 43, 46 : PN 코드 저장 레제스터
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 대역확산 통신 시스템 수신기의 블록도이다.
안테나를 통하여 수신된 신호는 상관기(11)에서 PN 코드 발생기(12)의 PN 코드와 결합된 후 복조기(13)를 통해 복원된 데이터(14)로 복원된다.
도 2는 대역확산 통신 시스템의 QPSK 수신기의 블록도로서, 본 발명에 따른 초기 코드 동기 장치를 이용한 수신기의 일 예를 설명하기 위해 도시하였다.
수신된 신호는 자체 클럭 발생기(204)의 출력과 믹싱되는데, 하나는 자체 클럭 발생기(204)의 출력과 제 1 믹서(201)에서 그대로 믹싱되어 제 1 저역 통과 필터(205)로 입력되고, 하나는 자체 클럭 발생기(204)의 출력을 위상 천이기(203)를 통해 90。 위상 천이시킨 결과와 믹서(202)에서 믹싱되어 제 2 저역 통과 필터(206)로 입력된다. 저역 통과 필터(205 및 206)의 출력은 각각 제 1 아날로그/디지털 변환기(207) 및 제 2 아날로그/디지털 변환기(208)로 입력된다. 이렇게 하여 수신 신호는 I 채널 수신 신호 및 Q 채널 수신 신호로 분리된다. 이후 I 채널 및 Q 채널의 에너지를 계산하고 동기를 판단하기 위하여, 분리된 신호는 코드 동기 모듈(209)로 입력된다. 코드 동기 모듈(209) 내의 두 개의 병렬 정합 필터(도시되지 않음)를 거친 신호는 비교기(210 및 211)를 거쳐 두 비교기(210 및 211)의 출력이 모두 임계값보다 클 경우에만 동기가 검출된다.
도 3은 본 발명에 따른 병렬 정합 필터를 이용한 코드 동기 장치의 블록도로서, 도 2의 코드 동기 모듈(209)의 상세도를 나타낸다.
제 1 및 제 2 정합 필터(31 및 32)는 동일한 모듈로서, I 채널 모듈(301, 303)과 Q 채널 모듈(302, 304)로 구성되며 I 채널 및 Q 채널의 상호 상관을 계산하여 에너지 값을 출력한다. 즉, 제 1 정합 필터(31)로 입력된 I 채널 수신 신호 및 채널 수신 신호는 제 1 I 채널 모듈(301)과 제 1 Q 채널 모듈(302)을 거쳐 제 2 정합 필터(32)의 제 2 I 채널 모듈(303)과 제 2 Q 채널 모듈(304)로 입력되고 한편으로는 제 1 및 제 2 제곱기(305, 306)로 입력되고, 제 1 및 제 2 제곱기(305, 306)의 출력은 제 1 덧셈기(307)에서 더해진다. 또한 제 2 I 채널 모듈(303)과 제 2 Q 채널 모듈(304)의 출력은 각각 제 3 및 제 4 제곱기(309, 310)를 거쳐 제 2 덧셈기(311)에서 더해진다. 이후 제 1 및 제 2 덧셈기(307, 311)의 출력은 각각 제 1 및 제 2 비교기(308, 312)로 입력되어 계산된 에너지 값이 임계값보다 큰지를 판단한다. 제 1 및 제 2 비교기(308, 312)의 출력 중 어느 하나라도 임계값보다 크면 즉, 제 1 및 제 2 비교기의 출력 중 어느 하나가 하이(high)이면 상대 정합 필터에 검증용 코드 구동 신호를 구동시켜 검증 과정을 수행하며, 제 1 및 제 2 정합 필터(31, 32)가 모두 임계값보다 크면 즉, 제 1 및 제 2 비교기(308, 312)의 출력을 입력으로 하는 AND 논리수단(313)의 출력이 0이면 동기가 검출되었다고 판단한다.
즉, 각각의 정합 필터(31 및 32)는 동기 획득 모드와 검증 모드로 구분되며, 동기 획득 모드에서는 수신 신호와 자체 PN 코드에 대해 상호 상관 값을 칩 단위로 계산하고 제곱하여 에너지 값을 얻는다. 이렇게 하여 계산된 에너지 값이 미리 설정된 에너지 임계값보다 큰지를 비교하여 두 정합 필터(31 및 32) 중 어느 하나의 정합 필터에서 동기가 검출되면 검증용 코드 구동 신호를 발생하여 상대방 정합 필터가 검증용 코드를 입력하여 통기 획득 동작을 반복한다. 두 정합 필터(31 및 32)가 모두 설정된 에너지 임계값보다 클 경우 동기가 검충되었다고 판단한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 디지털 정합 필터의 상세 구조도로서, 도 3의 제 1 및 제 2 정합 필터(31 및 32)의 내부 구조를 나타낸다.
제 1 쉬프트 레지스터(41)로 입력된 4비트의 I 채널 수신 코드 시퀀스는 그 값이 음인지 양인지에 따라 64개(S0 내지 S63)로 나누어진다. 제 1 쉬프트 레지스터(41)를 통해 64개(S0 내지 S63)로 나누어진 4비트의 I 채널 수신 신호는 자체 PN 코드 및 검증용 PN 코드를 저장하기 위한 제 1 PN 코드 저장용 레지스터(43)의 출력과 제 1 결합부(42)에서 곱해지고 더해진다. 제 2 쉬프트 레지스터(44)로 입력된 4비트의 Q 채널 수신 코드 시퀀스 또한 64개(S0 내지 S63)로 나누어진다. 제 2 쉬프트 레지스터(44)의 출력인 Q 채널 수신 신호는 제 2 PN 코드 저장용 레지스터(46)의 출력과 제 2 결합부(45)에서 곱해지고 더해진다. 제 1 및 제 2 결합부(42 및 44)의 출력은 각각 제 1 및 제 2 제곱기(47 및 48)로 입력된 후 덧셈기(49)에서 더해진다. 이후 덧셈기(49)의 출력은 비교기(50)에서 임계값과 비교된다.
도 5는 본 발명에 적용되는 디지털 정합 필터 내의 자체 PN 코드 및 검증용 PN 코드 저장을 위한 레지스터의 구조도로서, 도 4의 제 1 및 제 2 PN 코드 저장용 레지스터(43 및 44)를 나타낸다.
제 1 및 제 2 PN 코드 저장용 레지스터(도 4의 31 및 32)는 내부적으로 각각 64비트의 자체 PN 코드 레지스터(51)와 64비트의 검증용 PN 코드 레지스터(52)를 갖고 있으며, 각각의 레지스터(51 및 52)는 검증용 코드 구동 신호에 따라 코드를 선택하는 2:1 멀티플랙서(53)를 통해 64비트로 출력된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 코드 분할 다중 접속 대역 확산 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서의 초기 동기신간과 폴스 알람(false alarm)을 줄이므로써 시스템의 초기 지연 시간을 감소시켜 통신 채널의 효율울 개선할 수 있으며, 이동 패킷 데이터 통신 또는 비동기식 코드 분할 다중 접속 이동통신에 용이하게 적용할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. I 채널 수신 신호를 입력으로 하는 제 1 I 채널 모듈 및 Q 채널 수신신호를 입력으로 하는 제 1 Q 채널 모듈의 출력을 각각 제곱하는 제 1 및 제 2 제곱기와,
    상기 제 1 및 제 2 제곱기의 출력을 더하는 제 1 덧셈기와,
    상기 제 1 덧셈기의 출력을 설정된 에너지 임계값과 비교하는 비교기와,
    상기 제 1 I 채널 모듈 및 제 1 Q 채널 모듈의 출력을 각각 입력으로 하는 제 2 I 채널 모듈 및 제 2 Q 채널 모듈과,
    상기 제 2 I 채널 모듈 및 제 2 Q 채널 모듈의 출력을 각각 제곱하는 제 3 및 제 4 제곱기와,
    상기 제 3 및 제 4 제곱기의 출력을 더하는 제 2 덧셈기와,
    상기 제 2 덧셈기의 출력을 설정된 에너지 임계값과 비교하는 비교기와,
    상기 제 1 비교기 및 제 2 비교기의 출력 중 어느 하나가 하이인 경우 검증용 코드 구동 신호를 발생하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 비교기의 출력이 모두 하이인 경우 동기 신호를 발생하는 논리 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 논리 수단은 앤드 게이트인 것을 특징으로 하는 대역확산 이동통신 시스템에서의 초기 코드 동기 장치의 구조.
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KR100525541B1 (ko) * 2000-12-04 2005-10-31 엘지전자 주식회사 통신시스템에서 위상 정보 추정 장치 및 방법

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