KR19990065853A - 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 판별장치 및 방법 - Google Patents

부호분할다중접속 통신시스템의 셀 판별장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

부호분할다중접속 통신시스템에서, 기지국들이 특정 채널에 제1확산부호 쌍을 사용하며, 동일 제1확산부호 쌍에서 하나는 다른 기지국과 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호 쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호이며, 나머지 채널에는 제2확산부호 쌍을 사용하여 송신신호를 대역확산한다. 그리고 단말기들이 특정 채널의 제1확산부호 쌍의 오프셋 값을 분석하여 기지국을 판별한 후, 해당 기지국의 제2확산부호 쌍을 설정하여 수신되는 신호를 역확산한다.

Description

부호분할다중접속 통신시스템의 셀 판별장치 및 방법
본 발명은 부호분할다중접속 통신시스템의 대역확산장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기지국들이 각각 다른 대역확산부호를 사용하고 단말기가 기지국을 판별하여 대응되는 대역확산부호를 일치시켜 통신할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 칭한다) 통신 시스템은 직교부호(orthogonal code)를 사용하여 가입자를 구별하고 확산부호를 사용하여 대역을 확산(spreding)하는 방식을 사용하고 있다. 일반적으로 상기 확산부호는 PN 코드(Pseudo Random Noise code)를 사용하고 있다. 상기와 같은 CDMA 통신시스템에서 기지국들은 동일한 PN부호를 사용하며, 각 단말기로의 통신 채널은 직교부호의 일종인 월시 부호(Walsh code)를 사용하여 구분한다.
도 1은 종래의 CDMA 통신시스템에서 각 기지국들이 동일한 시퀀스를 사용하는 예를 도시하고 있다. 상기 도 1에 도시된 예를 살펴보면, 기지국이 7개로 이루어지고 각 기지국들은 모두 동일한 PN 시퀀스를 사용하며 설정 값의 PN 오프셋을 갖는 에를 들고 있다. 상기 도 1에 도시된 각 기지국 BS#A-BS#G의 PN 시퀀스 오프셋은 하기 표 1과 같다.
기지국 피엔시퀀스 오프셋 값 비고
BS#A PN_I, PN_Q a 각 기지국BS#A-BS#G는 동일한 PN 시퀀스를 사용하며, 동일한 시점에서 각각 설정된 오프셋 값에 따른 PN 시퀀스를 발생한다.
BS#B PN_I, PN_Q b
BS#C PN_I, PN_Q c
BS#D PN_I, PN_Q d
BS#E PN_I, PN_Q e
BS#F PN_I, PN_Q f
BS#G PN_I, PN_Q g
상기 도 1에 도시된 바와 같이, IS-95에서는 기지국 구분을 위하여 215-1 길이의 PN 시퀀스에 0이 14(15-1)번 반복한 후, 강제적으로 0를 하나 삽입한 215(=32768=64*512) 길이의 확장 PN 시퀀스(extended PN sequence)를 이용한다. 이때 기지국 구분은 32768 길이를 64칩 단위로 구분하는 경우 발생되는 512개의 시작점(오프셋#0-오프셋#511)을 기지국에 할당하므로써 이루어진다. 따라서 상기 도 1과 같은 구조의 기지국을 운용하는 경우, {a,b,c,d,e,f,g}⊂{0,1,2,...,511}이고, #{a,b,c,d,e,f,g}=7이 된다.
상기와 같은 방식은 CDMA 통신 시스템의 모든 기지국들이 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 수신된 시각 정보를 이용하여 모든 기지국이 동일한 시각에 신호를 송신하므로, 한쌍의 I채널 및 Q채널의 PN시퀀스를 오프셋만 다르게 하여 기지국을 구분하는 것이 가능하다. 즉, 종래의 시스템에서는 도 1에 도시된 바와 같이 각 기지국들은 동일한 PN 시퀀스를 사용하며, 동일 시간에서 각각 설정된 오프셋 값에 따른 PN 시퀀스를 사용하여 송신신호를 대역확산하므로, 각 기지국들의 구분을 가능하게 한다.
도 2는 IS-95방식을 채택한 CDMA 통신시스템의 기지국에서 확장 PN 시퀀스를 사용하여 기지국을 구분하는 종래의 방법을 도시하고 있다. 상기 2에서 확장 PN 시퀀스는 길이가 (215-1)+1=32768=64*512이며, 따라서 기지국 구분은 32768 길이를 64칩 단위로 구분하는 경우 발생되는 512개의 시작점 을 기지국BS#0-BS#511에 할당한 예를 도시하고 있다. 상기 도 2에서 211은 I채널의 확장 PN 시퀀스이고, 213은 Q채널의 확장 PN 시퀀스이다. 또한 215는 t=0인 시점에서 각 기지국BS#0-BS#511 들이 PN 시퀀스를 출력하는 시점을 도시하고 있다. 즉, BS#1은 BS#0과 64칩 오프셋된 확장 PN 씨퀀스를 출력하고, BS#2는 상기 BS#0 보다 2*64칩 오프셋된 확장 PN 씨퀀스를 출력한다. 이를 표현하면, 하기 표 2와 같다.
기지국 t=0에서 PN 오프셋 값
BS#0 0
BS#1 64chips
BS#2 2*64ships
.. ..
BS#(p-1) (p-1)*64chips
BS#p p*64chips
.. ..
BS#510 510*64chips
BS#511 511*64chips
그러나 상기와 같은 종래의 방식은 모든 기지국이 GPS(Global Positioning System) 위성과 같은 기준 시각 정보를 제공하는 시스템으로부터 수신된 시각 정보를 이용하여 모든 기지국들이 동일한 시각에 신호를 송신하기 때문에 한쌍(I 채널과 Q 채널)의 확산 PN 시퀀스를 오프셋만 달리하여 기지국을 구분할 수 있다. 그러나 상기 기지국이 건물 내부나 지하도 등에 설치되어 상기 GPS 위성으로 부터 신호를 직접 수신할 수 없는 경우, 상기 GPS의 출력신호를 수신 가능한 지역에서 신호를 수신한 후 유선으로 기지국 까지 상기 GPS 신호를 전송하여야 한다. 이런 경우, 유선을 통해 수신되는 GPS신호의 지연으로 등으로 인하여 오프셋만을 달리한 한 쌍의 확산 PN 씨퀀스를 이용하여 신호를 확산하는 의미가 퇴색하게 된다. 또한 모든 기지국들이 GPS신호와 같은 하나의 기준 시각신호에 동기되는 기지국간 동기방식의 CDMA 통신 시스템을 사용하는 경우, 상기 GPS 위성은 군사 위성이므로 의도적인 오동작 또는 불가피한 고장이 발생되면 통신망이 마비될 수 있는 문제점이 있다.
따라서 종래의 IS-95 시스템과 같이 기지국간 동기 방식을 채택하고 있는 CDMA 시스템이 갖는 근본적인 문제점을 해결하기 위하여, 기지국간 비동기 방식을 채택한 CDMA 시스템이 제안되고 있다. 기지국 간 비동기 방식을 채택하는 CDMA 통신시스템은 동기 방식을 채택하는 CDMA 통신시스템과 같이 한쌍의 확산 PN 씨퀀스를 단지 오프셋 만으로 기지국들을 구분하는 것이 불가능하다. 즉, 자기 상관 특성(autocorrelation)을 이용하여 기지국을 구분하는 것이 불가능하다. 이는 인접한 기지국이 어떤 시각신호에 맞춰 송신되는 지를 모르기 때문에, 임의 위치의 단말기에 두 기지국에서 온 신호가 같이 도달되어 충돌될 가능성이 존재하기 때문이다. 이와 같이 하나의 단말기가 두 기지국의 출력에 의해 충돌되는 신호를 수신할 확률이 매우 작다하더라도, 이런 확률이 존재한다는 것은 매우 치명적인 결점이 된다.
그러므로, 비동기 방식의 기지국 구분을 하는 CDMA 시스템을 구현하는 경우, 상기와 같은 결점을 해결할 수 있어야 한다. 즉, 상호 상관 특성(cross-correlation)을 이용하여 인접한 기지국에서 수신되는 대역 확산된 신호를 분석하여 구별할 수 있어야 한다. 상기와 같은 방식은 처음에 단말기가 전원을 켜거나 핸드오프(handoff)를 위하여 통화 중에 인접한 기지국에서 수신되는 신호의 세기를 점검하고자 하는 경우, 후보가 되는 모든 PN 시퀀스를 하나씩 확인하면서 해당 단말기가 서비스 받아야 하는 기지국에서 수신되는 PN 시퀀스가 무엇인지 탐색하여야 한다. 따라서 상기와 같은 비동기 방식은 근본적으로 동일한 PN 시퀀스를 모든 기지국에서 같이 사용할 수 있는 기지국 간 동기 시스템에 비하여, 서비스를 받을 수 있는 기지국을 탐색하는데 걸리는 시간이 길어질 수 밖에 없다. 따라서 기지국 간 비동기 시스템에서 해당 셀 내에 출력하는 정보를 대역 확산하기 위하여 사용하는 PN 시퀀스가 무엇인지를 빨리 확인할 수 있다면 부호 포착 시간을 짧게 할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 부호분할다중접속 방식의 통신시스템에서 각 기지국 별로 다른 피엔 씨퀀스를 사용하여 기지국을 구분할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 부호분할다중접속 방식의 통신시스템에서 각 기지국이 공통으로 하용하며 해당 기지국의 식별용 오프셋 값을 갖는 제1확산부호 쌍을 사용하여 특정 채널의 신호를 확산출력하고, 해당 기지국의 고유한 제2피엔 씨퀀스를 사용하여 나머지 채널의 신호를 확산출력하여 각 기지국별로 다른 피엔 씨퀀스를 사용하여 기지국을 구분할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 복적은 각 기지국 별로 특정 채널에 공통의 제1피엔 씨퀀스를 사용하고 나머지 채널들에 고유의 제2피엔 씨퀀스를 사용하는 기지국들을 구비하는 부호분할다중접속 통신시스템에서 상기 제1피엔 씨퀀스를 분석하여 기지국을 판별한 후 해당 기지국의 제2피엔 씨퀀스로 고정하여 수신신호를 처리하는 단말기 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별장치가, 특정 채널에 제1확산부호 쌍을 사용하며, 상기 동일 제1확산부호 쌍에서 하나는 다른 기지국과 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호 쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호이며, 나머지 채널에는 상기 제2확산부호 쌍을 사용하여 송신신호를 대역확산하는 기지국들과, 상기 특정 채널의 제1확산부호 쌍의 오프셋 값을 분석하여 기지국을 판별한 후, 해당 기지국의 제2확산부호 쌍을 설정하여 수신되는 신호를 역확산하는 단말기들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국에서 사용되는 피엔시퀀스의 구조를 도시하는 도면
도 2는 종래의 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국에서 송출되는 피엔시퀀스의 타이밍을 도시하는 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국에서 사용되는 피엔시퀀스의 구조를 도시하는 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 별 I채널과 Q채널의 확산 부호의 상대적인 오프셋 할당 및 타이밍을 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 실시예에서 선택된 기지국의 I채널과 Q채널 확산 부호 출발점의 상대적 오프셋 예를 도시하기 위한 기지국 구조 및 기지국의 피엔시퀀스 타이밍을 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신장치의 구성을 도시하는 도면
도 7은 도 6과 같은 구조를 갖는 기지국 송신장치의 출력을 분석하여 기지국을 판별하는 본 발명의 제1실시예에 따른 단말기 수신장치의 구성을 도시하는 도면
도 8은 도 6과 같은 구조를 갖는 기지국 송신장치의 출력을 분석하여 기지국을 판별하는 본 발명의 제2실시예에 따른 단말기 수신장치의 구성을 도시하는 도면
도 9는 단말기 수신장치에서 기지국의 출력 피엔시퀀스를 분석하여 해당 기지국의 피엔시퀀스를 판별하여 설정하는 과정을 도시하는 도면
본 발명의 실시예에 따른 CDMA 통신시스템의 기지국 구분 장치 및 방법은 기지국간 비동기 시스템에서 짧은 시간 내에 단말기가 서비스를 받을 수 있는 기지국 또는 기지국에서 정보를 대역 확산할 시 사용한 확산 부호 쌍을 신속하게 찾을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 기지국간 비동기 방식의 CDMA 통신시스템은 대역 확산에 사용되는 I 채널과 Q 채널의 확산부호의 출발점의 상대적인 오프셋을 이용하여 빠른 시간 내에 기지국을 구별할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 특정 채널이란 용어는 점 대 다점방식의 방송채널로써 기지국에서 셀내의 모든 단말에 공통으로 공지하고자 하는 데이터가 보내질 수도 있고 IS-95의 파일롯 채널과 같이 데이터가 실리지 않는 채널일 수도 있으며, 나머지 채널이란 상기 특정 채널을 제외한 나머지 채널들을 의미한다. 본 발명의 실시예에서는 IS-95 시스템을 예로 들며, 이런 경우 상기 특정 채널은 파일럿 채널(pilot channel)이 될 수 있으며, 상기 나머지 채널은 트래픽 채널(traffic channel), 동기 채널(sync channel), 페이징 채널(paging channel) 등이 될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 제1확산부호라는 용어는 기지국 구분을 위하여 특정 채널의 신호를 대역확산하는 확산부호로써, 각 기지국들이 상기 특정 채널에 공통으로 사용하는 확산부호이다. 기준 확산부호라는 용어는 상기 제1확산부호 쌍에서 기지국 판별을 위해 특정 채널에 사용하는 확산부호이다. 본 발명의 실시예에서는 상기 기준 확산부호는 상기 파일럿 채널의 I채널에 사용한다고 가정하며, PN_I로 칭한다. 비교 확산부호라는 용어는 상기 제1확산부호 쌍에서 기지국 판별을 위해 상기 기준 확산부호와 해당 기지국에서 설정된 고유의 오프셋 값을 가지며, 이때의 오프셋 값은 기지국을 구분하기 위한 정보로 사용된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 비교 확산부호는 상기 파일럿 채널의 Q채널에 사용한다고 가정하며, PN_Q라 칭한다.
본 발명의 실시예에서 제2확산부호라는 용어는 각 기지국들에서 사용하는 고유한 확산부호를 의미하며, 기지국 x에서 사용하는 제2확산부호쌍을 PN_x_I 및 PN_x_Q로 칭한다. 제1에너지라는 용어는 상기 특정 채널의 I 채널에서 검출되는 에너지를 의미하고, 제1기준에너지라는 용어는 상기 제1에너지의 검출 유무를 판단하기 위한 기준 값을 의미한다. 제2에너지라는 용어는 상기 특정 채널의 Q채널에서 검출되는 에너지를 의미하고, 제2기준에너지라는 용어는 상기 제1확산부호 쌍의 오프셋 검출 유무를 판단하기 위한 기준 에너지를 의미한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 확산부호가 PN 시퀀스라고 가정한다.
도 3 및 도 4는 CDMA 통신시스템에서 본 발명의 실시예에 따라 기지국 별 I채널과 Q채널의 PN 씨퀀스의 상대적인 오프셋 할당을 분석하여 기지국들을 구분하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 상기 도 3 및 도 4는 7개의 기지국들로 구성된 예를 도시하고 있다.
상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 각 기지국에서 정보가 포함된 신호를 확산하기 위하여 사용하는 PN 시퀀스의 쌍이 총 N개라고 가정하는 경우, 각 PN 씨퀀스는 하기와 같이 표현할 수 있다.
PN_{0,1,2,...,N-1}_I, PN_{0,1,2,...,N-1}_Q
이때 BPSK(Bi-Phase Shift Keying) 확산 변조의 경우에는 모든 n에 대하여 PN_x_I(n)=PN_x_Q(n)이며, QPSK(Qudra-Phase Shift Keying) 확산 변조의 경우에는 어떤 n에 대하여 PN_x_I(n)≠PN_x_Q(n)이다 (단, x∈{0,1,2,...,N-1}). 일반적으로 통신시스템의 설계의 편이성을 위하여, I채널과 Q채널의 PN시퀀스 주기는 같게 한다.
상기 PN 씨퀀스 PN_x_I(n)과 PN_x_Q(n)이 매 프레임 마다 반복되고, I채널의 정보는 PN_x_I(n)을 사용하여 확산 또는 스크램블링되고 Q채널의 정보는 PN_x_Q(n)을 사용하여 확산 또는 스크램블링된다고 가정하면, 현재 단말기가 통신하는 기지국의 PN 씨퀀스 쌍은 PN_x_I(n)과 PN_x_Q(n)이 된다. 따라서 상기 단말기는 초기 전원 온 또는 핸드오프시 해당 기지국의 PN 시퀀스 쌍을 확인하기 위하여 상기 x가 {0,1,2,...,N-1} 중의 어떤 값을 갖는지 알아야 한다.
본 발명의 실시예에서는 상기 x에 대한 정보를 알려주고 PN 시퀀스 쌍을 신속하게 포착하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 CDMA 통신 시스템 내의 모든 기지국들은 특정 채널을 동일한 PN 부호로 이루어진 제1PN 씨퀀스 쌍을 사용하여 확산하며, 상기 제1PN 시퀀스 쌍은 기준 PN 씨퀀스인 PN_I와 비교 PN 씨퀀스인 PN_Q로 이루어지고, 이들 두 PN 씨퀀스는 해당 기지국의 제2피엔 씨퀀스 쌍을 구분하기 위한 소정의 PN 오프셋 x의 차이를 갖는다. 상기 제1PN 씨퀀스 쌍은 각 기지국에서 정보를 확산하기 위하여 사용하는 제2피엔 씨퀀스 쌍 PN_x_I와 PN_x_Q와는 다른 PN 씨퀀스이다.
상기 도 3에 도시된 각 기지국 BS#α-BS#η의 제1PN 시퀀스 쌍 및 제2PN 씨퀀스 쌍의 할당 예를 하기 표 3과 같다.
기지국 제1PN씨퀀스 쌍 제2PN씨퀀스 쌍 x(｜I-Q｜)
BS#α PN_I,PN_Q[α] PN_α_I,PN_α_Q x=α
BS#β PN_I,PN_Q[β] PN_β_I,PN_β_Q x=β
BS#γ PN_I,PN_Q[γ] PN_γ_I,PN_γ_Q x=γ
BS#δ PN_I,PN_Q[δ] PN_δ_I,PN_δ_Q x=δ
BS#ε PN_I,PN_Q[ε] PN_ε_I,PN_ε_Q x=ε
BS#ζ PN_I,PN_Q[ζ] PN_ζ_I,PN_ζ_Q x=ζ
BS#η PN_I,PN_Q[η] PN_η_I,PN_η_Q x=η
상기 표 3에서 {α,β,γ,δ,ε,ζ,η}⊂{0,1,2,...,N-1}이고, #{α,β,γ,δ,ε,ζ,η}=7이다.
이때 상기 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_I는 모든 기지국들이 매 프레임 시작점에서 동일한 초기 값을 이용하여 발생한다. 그리고 상기 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_Q는 각 기지국들이 매 프레임 시작점에서 각각 상기 PN_I와 설정된 오프셋 값을 갖는 초기값을 이용하여 발생한다. 즉, 예를들면, 기지국 BS#0인 경우, 상기 제1PN 씨퀀스의 PN_I와 PN_Q 오프셋 값은 상기 제2PN 씨퀀스 쌍 PN_0_I(n) 및 PN_0_Q(n)에 대응되는 값을 갖는다. 그리고 상기 제1PN 씨퀀스의 PN_Q는 상기 제1PN 씨퀀스의 PN_I를 초기화할 때 같이 초기화시킨다. 여기서 상기 제1PN 씨퀀스 쌍과 제2PN 씨퀀스 쌍은 하기식과 같이 대응되도록 조합한다.
(PN_I[n], PN_Q[n-x·Δmin]) ↔ (PN_x_I[n], PN_x_Q[n])
여기서 상기 n=0,1,2,...,(한 프레임의 칩 수)-1 이며, Δmin은 단위 이동 칩 수이고, 칩(chip)은 상기 PN 씨퀀스의 구성 부호를 의미하며, n-x·Δmin은 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN 오프셋 값이 된다.
도 4는 상기 도 3과 같이 기지국들이 설치된 경우, 각 기지국 별 I채널과 Q 채널 PN 씨퀀스의 상대적인 오프셋 할당 예를 도시하고 있다. 상기 도 4에서 ▽은 한주기의 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_I의 출발점을 나타내고, ▲은 한주기의 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_Q의 출발점을 나타낸다. 이때 동일 기지국에서 ▽ 및 ▲의 두 출발점은 동일한 시점이 되며, 비동기 방식이므로 다른 기지국 들과의 출발 시점은 같거나 다를 수 있다.
기지국 제1PN씨퀀스 쌍 ｜I-Q｜ 제2PN씨퀀스 쌍 기지국정보
BS#α PN_I,PN_Q[α] α·Δmin PN_α_I,PN_α_Q x=α
BS#β PN_I,PN_Q[β] β·Δmin PN_β_I,PN_β_Q x=β
BS#γ PN_I,PN_Q[γ] γ·Δmin PN_γ_I,PN_γ_Q x=γ
BS#δ PN_I,PN_Q[δ] δ·Δmin PN_δ_I,PN_δ_Q x=δ
BS#ε PN_I,PN_Q[ε] ε·Δmin PN_ε_I,PN_ε_Q x=ε
BS#ζ PN_I,PN_Q[ζ] ζ·Δmin PN_ζ_I,PN_ζ_Q x=ζ
BS#η PN_I,PN_Q[η] η·Δmin PN_η_I,PN_η_Q x=η
··· ··· ··· ··· ···
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 기지국을 구분하는 실시예를 도시하고 있으며, 도 5a와 같은 3개의 기지국 BS#α, BS#β, BS#γ로 구성되었다고 가정한다. 도 5b는 상기 도 5a와 같은 구성을 갖는 기지국들의 구성에서 기지국BS#α가 선택된 경우, 선택된 기지국BS#α의 PN_I 및 PN_Q[α] 출발점의 상대적인 오프셋 특성을 도시하고 있다. 상기 도 5b에서 511-518은 각 기지국 BS#α, BS#β, BS#γ들의 PN_I와 PN_Q[x] 출발점의 다른 예를 도시하고 있다. 또한 상기 도 5b에서 520은 BS#α 기지국에서 출력되는 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_I에 의한 I채널의 자기 상관 특성을 도시하고 있으며, 530은 BS#α 기지국에서 출력되는 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_Q[x]에 의한 Q채널의 자기 상관 특성을 도시하고 있다.
상기 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 BS#α 기지국은 511과 같이 t=0인 시점에서 I채널 및 Q채널에 제1PN 씨퀀스 쌍을 출력하는데, 이때 상기 제1PN 씨퀀스 쌍은 Δα≡α·Δmin을 갖는다고 가정한다. 그리고 상기 BS#β, BS#γ, BS#γ`에서 출력되는 제1PN 시퀀스의 PN_Q[x]는 상기 BS#α에서 출력되는 제1PN 씨퀀스의 PN_I와 각각 Δβ≠(or ≒)l·Δmin, Δγ≠(or ≒)m·Δmin, Δγ`≠(or ≒)n·Δmin의 오프셋을 갖는다고 가정한다. (단, l, m, n은 정수) 그리고 상기 도 5a와 같이 기지국 BS#α 내에서 단말기가 위치되었다고 가정한다.
그러면 t=0인 시점에서 상기 단말기의 I 채널에는 도 5b의 520과 같이 자기 상관 특성이 큰 신호가 검출된다. 그리고 상기 Δα≡α·Δmin의 값을 갖는 제1PN 씨퀀스 쌍의 PN_Q[α]에 의해서는 동일한 시점에서 상기 단말기의 Q채널에는 도 5b의 530과 같이 자기 상관 특성이 큰 신호가 검출된다. 이후 상기 단말기의 Q채널에서는 도 5b의 530과 같이 다른 기지국 BS#β, BS#γ, BS#γ`에서 출력되는 신호들이 검출된다. 그러나 상기 다른 기지국들에서 송출되어 단말기에 수신되는 PN_Q[x] (x≠α)신호의 에너지는 기지국 BS#α에서 송출되어 단말기에 수신되는 PN_Q[α]의 에너지 보다 작게 검출된다. 따라서 상기 단말기는 파일럿 채널에 수신되는 제1PN 씨퀀스의 에너지들을 검출한 후, 파일럿 채널의 I 채널 및 Q채널에서 검출된 에너지가 설정 값 이상 갖는 신호의 오프셋을 검출하여 기지국을 구별한다. 즉, 파일럿 채널에서 가장 큰 신호의 에너지를 가지고 I채널과 Q채널의 에너지차가 허용범위(도 7에서 ε)이내로 들어오는 I 채널과 Q채널의 오프셋을 계산하여, 단말기가 통신하여야 할 기지국을 결정한 후,해당 기지국의 제2PN 씨퀀스를 세트한 후 데이타 채널 상의 신호를 역확산하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 확산장치의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 도 6을 참조하면, 프레임 동기 제어기611은 매 프레임 마다 PN 씨퀀스의 발생을 초기화하기 위한 제어신호를 발생한다. 상기 제어신호는 초기화시 및 프레임 시작 시점(frame start point)에서 초기화 데이타를 로딩(initial state loading)하기 위한 신호이다.
기준 PN 씨퀀스 발생기613은 상기 제어신호에 의해 프레임 동기된 기준 PN 씨퀀스를 발생하며, 레지스터661 및 비교코드발생기(PN_I code generator)663으로 구성된다. 상기 레지스터661은 기지국 구분을 위하여 고정된 초기화 데이타를 저장하고 있다. 상기 초기화 데이타는 통신 시스템을 구성하는 전체 기지국이 동일한 값을 갖는다. 상기 기준코드 발생기663은 상기 제어신호 발생시 상기 레지스터661의 초기화 데이타를 로드하여 기준 PN 씨퀀스를 발생한다.
비교 PN 씨퀀스 발생기615는 상기 제어신호에 의해 프레임 동기된 비교 PN 씨퀀스를 발생하며, 레지스터665 및 기준코드발생기(PN_Q code generator)667로 구성된다. 상기 레지스터665는 기지국 구분을 위하여 해당 기지국 고유의 초기화 데이타를 저장하고 있다. 상기 초기화 데이타는 통신 시스템을 구성하는 전체 기지국이 동일한 값을 갖는다. 즉, 상기 레지스터665에 저장되는 초기화 데이타는 상기 기준 PN 씨퀀스와 소정의 오프셋을 갖는 비교 PN 씨퀀스를 발생하기 위한 데이타이며, 이때의 오프셋 값은 각 기지국들 마다 다르게 설정한다. 상기 비교코드 발생기667은 상기 제어신호 발생시 상기 레지스터665의 초기화 데이타를 로드하여 비교 PN 씨퀀스를 발생한다.
상기 기준 PN 씨퀀스 및 비교 PN 씨퀀스는 상기한 바와 같이 제1PN 씨퀀스 쌍이 되며, 상기 제1PN 씨퀀스 쌍은 전체 기지국의 특정 채널, 즉 파일럿 채널에 공통으로 사용되는 PN 씨퀀스이다.
직교부호 발생기(orthogonal code #0 generator)621은 상기 파일럿 채널과 구분할 필요가 있는 채널이 있을 경우 이러한 채널들간을 구분하기 위한 직교 부호를 발생시키는 것으로 PN_I와 PN_Q를 확산시퀀스로 사용하고 구분할 필요가 있는 채널이 없을 경우 생략될 수 있다. 혼합기623은 상기 직교부호#0와 상기 기준 PN코드 발생기613에서 PN_I를 혼합하여 I 채널의 파일럿 확산 신호를 발생한다. 혼합기625는 상기 직교부호#0와 상기 비교 PN코드 발생기615에서 PN_Q[x]를 혼합하여 Q 채널의 파일럿 확산 신호를 발생한다.
제2PN 씨퀀스 발생기617 및 619는 상기 제어신호에 의해 해당 기지국에 설정된 고유 초기화 데이타를 로드하며, 각각 특정 채널 이외의 채널을 확산하기 위한 PN 시퀀스를 발생한다. 이때 상기 제2PN 시퀀스 발생기617은 데이타 채널의 신호를 확산하기 위한 PN_x_I 시퀀스를 발생하며, 상기 제2PN 시퀀스 발생기 619는 데이타 채널의 신호를 확산하기 위한 PN_x_Q 시퀀스를 발생한다. 상기 PN_x_I 및 PN_x_Q 시퀀스는 기지국 별로 할당된 고유의 PN 시퀀스 값으로 상기 PN_Q[x]와 긴밀한 관계를 갖는다.
채널 부호화기(channel encoder interleaver)618은 데이타 채널의 데이타를 채널 부호 및 인터리빙하여 출력한다. 직교부호 발생기(orthogonal code #t generator)627은 상기 데이타 채널 들을 구분하기 위한 직교 부호를 발생한다. 혼합기629 및 631은 상기 채널 부호화기618에서 출력되는 I채널 및 Q채널의 데이타를 상기 직교부호와 혼합하여 출력한다. 혼합기633은 상기 혼합기629와 상기 제2PN 시퀀스 발생기617에서 PN_x_I를 혼합하여 I 채널의 확산 신호를 발생한다. 혼합기635는 상기 혼합기631과 상기 제2PN시퀀스 발생기619에서 PN_x_Q를 혼합하여 Q 채널의 확산 신호를 발생한다.
가산기637은 상기 혼합기623와 혼합기633의 출력을 합하여 여파기641로 출력한다. 가산기639는 상기 혼합기625와 혼합기635의 출력을 합하여 여파기 643으로 출력한다.
FIR 여파기641 및 643은 상기 가산기637 및 639에서 출력되는 I채널 및 Q채널의 확산신호를 여파하여 출력한다. 혼합기649는 상기 I채널의 확산신호와 국부발진기645의 출력을 혼합하여 출력한다. 혼합기651은 상기 Q채널의 확산신호와 90도 위상 천이된 국부발진기645의 출력을 혼합하여 출력한다. 합성기653은 상기 혼합기649 및 651의 출력을 합성하여 출력한다. 전력증폭기(High Power Amplifier)655는 상기 합성기653의 출력을 송신 전력으로 증폭하여 출력한다. 대역여파기657은 상기 전력증폭기655의 출력을 송신대역으로 여파하여 출력한다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 프레임 제어기611은 초기화 시 또는 매 프레임 시작시 각 PN시퀀스 발생기613, 615, 617 및 619에 초기값을 로드하기 위한 제어신호를 발생한다. 그러면 상기 PN시퀀스 발생기 613, 615, 617, 619는 각각 내부의 레지스터로 부터 PN 시퀀스를 발생하기 위한 초기값을 로드하여 PN 시퀀스를 발생한다.
이때 상기 기준 PN시퀀스 발생기613의 레지스터613에 저장되는 초기값은 모든 기지국들이 동일한 초기값을 갖는다. 그리고 상기 비교 PN시퀀스 발생기615의 레지스터665에 저장되는 초기값은 해당 기지국이 고유한 제2PN시퀀스를 발생하기 위한 초기값으로 설정된다. 그러면 코드 발생기663은 파일럿 채널의 I채널의 확산신호로 사용하기 위한 PN시퀀스 PN_I를 발생하며, 코드 발생기667은 파일럿 채널의 Q채널의 확산신호로 사용하기 위한 PN시퀀스의 PN_Q[x]를 발생한다. 이때 상기 PN_I와 PN_[x]의 오프셋 값인 x는 각 기지국 마다 다르게 설정되며, 상기 x에 대한 정보는 상기 레지스터665에 저장된다. 그리고 상기 파일럿 채널의 확산신호는 상기 PN_I와 PN_Q[x]에 의해 발생된다.
또한 상기 제2PN시퀀스 발생기617은 데이타 채널의 I채널 확산신호로 사용하기 위한 PN_x_I를 발생하며, 상기 제2PN시퀀스 발생기619는 데이타 채널의 Q채널 확산신호로 사용하기 위한 PN_x_Q를 발생한다. 이때 상기 PN_x_I 및 PN_x_Q의 정보는 제1PN시퀀스 PN_I 및 PN_Q[x]의 오프셋에 의해 결정된다. 상기 데이타 채널의 신호는 상기 PN_x_I와 PN_x_Q에 의해 발생된다.
상기와 같이 발생되는 파일럿 채널의 I채널 및 Q채널의 확산신호는 가산기637 및 639에 의해 합해져서 데이타 채널의 확산신호와 함께 공중에 전파된다. 이때 상기 데이타 채널의 신호는 각 기지국 마다 상이한 PN_x_I 및 PN_x_Q에 의해 확산되며, 상기 PN_x_I 및 PN_x_Q의 정보는 상기 파일럿 채널의 확산 부호인 PN_I 및 PN_Q[x]의 오프셋값에 의해 알 수 있다.
도 7은 단말기의 역확산 장치의 구성을 도시하는 도면으로, 도 6과 같은 확산장치를 구비하는 기지국들에서 출력되는 확산신호를 수신하여 PN_I 및 PN_Q[x]의 오프셋 값을 판단한 후, 해당 PN 오프셋 값에 해당하는 PN_x_I 및 PN_x_Q를 선택하여 데이타 채널의 신호를 역확산한다.
상기 도 7을 참조하면, RF수신부은 기지국에서 출력되는 신호를 하향 주파수 변환하는 기능(frequency down converter)을 수행한다. 상기 RF수신부의 동작을 살펴보면, 입력 신호를 수신 대역으로 여파한 후, 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier:LNA)710을 상기 수신 대역의 여파신호를 저잡음 증폭한다. 이후 상기 저잡음 증폭된 신호와 국부발진신호를 혼합하여 중간 주파수 신호를 발생하고, IF여파기를 이용하여 낮은 대역의 중간주파수를 여파 출력한다. 도 7에서 저잡음 증폭기를 제외한 RF수신부는 생략되어 있다.
혼합기715는 상기 중간주파수 신호와 국부발진기711의 출력을 혼합하여 I채널의 기저 대역신호를 발생한다. 혼합기717은 상기 대역여파기709의 출력과 90도 위상 천이된 국부발진기711의 출력을 혼합하여 Q채널의 기저대역 신호를 발생한다. 저역여파기719 및 721은 각각 대응되는 혼합기715 및 717에서 출력되는 I채널 및 Q채널의 기저대역신호를 저역 여파하여 출력한다. 이때 상기 스위치751이 오프된 상태이므로 Q채널의 기저대역신호는 발생되지 않는 상태가 된다.
직교부호 발생기723은 PN_I와 PN_Q를 확산시퀀스로 사용하는 채널이 특정채널인 파일럿 채널외에 또 존재할 경우에 이러한 채널들 사이를 구분하기 위한 직교부호를 발생한다. PN_I와 PN_Q를 확산시퀀스로 사용하는 채널이 특정채널인 파일롯 채널이외에 없을 경우에는 생략된다. 상기 직교부호 발생기723은 상기 기지국들에서 사용하는 파일럿 채널의 직교부호 발생기와 동일한 직교 부호를 발생한다. 혼합기725 및 727은 상기 직교부호 발생기727에서 출력되는 직교부호와 수신되는 I채널 및 Q채널의 신호를 혼합 출력한다.
먼저 특정채널의 I채널로 전송되어오는 기준PN시퀀스인 PN_I를 탐색하는 구성을 살펴본다. 초기 상태에서 스위치741, 751, 767, 768은 열려있고, 스위치743은 닫혀있으며, 스위치733 및 734는 적분기735를 선택하고 있는 상태이다.
혼합기731은 기준 PN시퀀스 발생기749의 출력과 상기 저역여파기719에서 출력되는 I채널 확산신호를 혼합하여 역확산한다. 혼합기725는 상기 직교부호 발생기723에서 출력되는 파일럿 채널의 직교부호와 상기 혼합기731의 출력을 혼합하여 파일럿 채널의 역확산신호를 발생한다. 상기 혼합기725에서 출력되는 역확산신호는 스위치733을 통해 적분기735에 전달된다. 상기 적분기735는 T1 시간동안 상기 혼합기725에서 출력되는 신호를 누산하여 출력한다. 제곱기739는 상기 스위치734를 통해 상기 상기 적분기735에서 출력되는 신호를 제곱하여 파일럿 채널의 I 채널 신호 세기 EI를 발생한다. 상기 EI는 상기 제1에너지가 된다. 비교기745는 상기 I채널의 신호세기EI와 설정된 제1기준신호 세기 Emax를 비교한다. 상기 Emax는 수신되는 신호가 파일럿 채널에 사용된 PN_I의 칩 동기를 판단하기 위한 기준 신호로써, 상기 제1기준에너지가 된다. 상기 비교기745는 상기 EI가 상기 Emax보다 작을 때는 파일럿 채널의 PN_I에 대한 칩 동기가 이루어지지 않았음을 표시하는 제1비교신호를 발생하고, 상기 EI가 상기 Emax보다 클 때는 파일럿 채널의 PN_I에 대한 칩 동기가 이루어졌음을 표시하는 제2비교신호를 발생한다.
PN_I제어기(PN_I code generator controller)747은 칩천이기(1 chip forward shifter) 및 PN_I유지기(PN_I code generator holder)를 구비하며, 상기 비교기745에서 출력되는 신호를 분석하여 PN_I 시퀀스의 칩 주기를 전진시키거나 또는 현재의 PN_I 시퀀스를 유지시킨다. 본 예에서는 칩천이기가 1칩단위로 이동을 하지만 오버샘플링(oversampling)된 신호를 다룰 경우에는 오버샘플링율에 비례하여 천이를 한다. 즉, 오버샘플링율이 8이면 1/8칩단위로 천이를 한다. 먼저 상기 비교기745에서 제1비교신호 발생시 상기 PN_I제어기747은 칩천이기를 구동하여 기준 PN시퀀스 발생기749가 1칩 전진(또는 후진)된 PN_I를 발생하기 위한 제어신호를 발생한다. 또한 상기 비교기737에서 제2비교신호 발생시 상기 PN_I제어기747은 PN_I유지기를 구동하여 상기 기준 PN시퀀스 발생기749가 현재의 PN_I시퀀스 발생을 유지할 수 있도록 하는 제어신호를 발생한다.
상기 기준 PN시퀀스 발생기749는 상기 PN_I의 초기값을 저장하는 레지스터 및 PN_I시퀀스를 발생시키는 PN코드 발생기로 구성된다. 상기 기준 PN시퀀스 발생기743은 초기 구동시 상기 레지스터에 저장된 초기값을 로드하며, 상기 PN_I제어기 747의 출력값에 따라 칩천이기를 구동하여 PN_I의 칩을 1칩 단위로 전진시키거나 기 설정된 PN_I 시퀀스의 출력을 유지한다. 또한 PN_I시퀀스가 유지되었을 때 프레임 동기 발생기(frame synch generator)를 구동하여 프레임 동기 신호를 발생시키며 프레임 동기 신호는 PN_I시퀀스가 한 주기를 끝마치고 다시 초기값을 로딩하는 시점에 발생된다. 상기 프레임 동기신호 발생기729에서 발생된 프레임 동기 신호를 이용하여 각 PN시퀀스 발생기749, 765, 773 및 775는 초기화된다. 스위치751은 상기 PN_I제어기747에서 PN_I 유지신호가 생성되었을 때 닫혀서 상기 RF수신부의 출력을 혼합기717에 연결한다.
두번째로 상기 PN_Q의 탐색 및 파일럿 채널의 PN 오프셋 값을 결정하는 구성을 살펴본다. 이런 경우, 상기 PN_I 제어기747의 PN_I유지신호에 의해 스위치751, 741은 닫히게 되고, 스위치743는 열리게 되며 스위치 768과 769는 계속 열린 상태를 유지한다. 스위치733 및 734는 적분기737을 선택하는 상태가 된다. 따라서 혼합기725에서 출력되는 파일럿 채널의 I채널 역확산신호는 적분기737에서 T2시간 누산되어 제곱기739에 인가된다. 대개의 경우 T2T1이다. 이때 상기 T2시간은 Q채널의 역확산신호를 누산하는 시간과 동일한 시간이 된다.
혼합기753은 비교 PN시퀀스 발생기765의 출력과 상기 저역여파기721에서 출력되는 Q채널의 확산신호를 혼합하여 역확산과정을 거친다. 혼합기727은 상기 직교부호 발생기723에서 출력되는 파일럿 채널의 직교부호와 상기 혼합기753의 출력을 혼합하여 파일럿 채널의 역확산신호를 발생시킨다. 적분기755는 T2 시간동안 상기 혼합기727에서 출력되는 파일럿 채널의 역확산신호를 누산하여 출력한다. 제곱기757은 상기 적분기755의 출력을 제곱하여 파일럿 채널의 Q 채널 신호 세기 EQ를 발생한다. 상기 EQ는 상기 제2에너지가 된다. 감산기759는 상기 Q 채널의 신호세기EQ와 I채널의 EI의 차를 계산(｜Ei-EQ｜)한다. 비교기761은 상기 감산기759의 출력과 제2기준에너지ε와 비교한다. 여기서 상기 ε는 동일한 파일럿 채널의 PN_I 시퀀스와 PN_Q 시퀀스가 선택되었는 지를 판단하기 위한 기준 신호로써, 상기 제2기준에너지가 된다. 이때 상기 PN_Q[x]가 수신된 경우 잡음도 없는 이상적인 상황이라면 ｜Ei-EQ｜=0이 된다. 그러나 잡음과 같은 여러 가지 원인으로 정확이 일치하는 경우가 존재하는 경우는 불가능하기 때문에 상기 제2기준에너지 ε(0)는 실험적으로 적정한 수준에서 결정한다. 만일 ε값이 크면 2개의 기지국으로부터 오는 파일롯 채널의 PN_I와 PN_Q를 따로 잡을 수도 있기 때문에 값을 결정할 때 주의가 필요하다. 상기 비교기761은 상기 ｜Ei-EQ｜가 ε보다 작을 때는 앞에서 PN_I를 결정할 때 선택된 기지국에서 오는 파일롯의 Q채널을 포착한 것이 아니라 다른 기지국에서 오는 파일롯의 Q채널을 포착한 잡은 것으로 판단하여 제1비교신호를 발생하고, 상기 ｜Ei-EQ｜가 ε보다 클 때는 앞에서 PN_I를 결정할 때 선택된 기지국에서 오는 파일롯의 Q채널을 포착한 것으로 판단하여 제2비교신호를 발생시킨다.
PN_Q제어기(PN_Q code generator controller)763은 단위 칩천이기(Δminchip forward shifter)와 PN_Q유지기(PN_Q code generator holder)를 구비하며, 상기 비교기761의 출력을 분석하여 파일럿 채널의 Q채널신호의 PN시퀀스를 제어한다. 상기 비교기761에서 제1비교신호 발생시 상기 PN_Q제어기763은 상기 단위 칩천이기를 구동하여 비교 PN시퀀스 발생기765가 단위 칩 Δmin전진(또는 후진)된 PN_Q를 발생하기 위한 제어신호를 발생한다. 카운터767은 상기 PN_Q제어기763의 단위 칩천이기에서 단위칩 전진을 위한 제어신호의 발생 횟수를 카운트하여 PN_I와 PN_Q의 오프셋 값인 x 값을 결정한다. 상기 PN_Q제어기763은 상기 비교기761에서 제2비교신호 발생시 상기 PN_Q유지기를 구동하여 상기 비교 PN시퀀스 발생기765가 현재의 PN_Q를 유지할 수 있도록 하는 제어신호를 발생한다.
상기 비교 PN시퀀스 발생기765는 상기 PN_Q의 초기값을 저장하는 레지스터 및 PN_Q[x]를 발생하는 PN코드 발생기로 구성된다. 상기 비교 PN시퀀스 발생기765는 초기 구동시 상기 레지스터에 저장된 초기값을 로드하며, 상기 PN_Q제어기763의 단위 칩천이기 출력에 의해 PN_Q[x]의 칩을 단위칩(Δmin) 주기로 전진(또는 후진)시켜 출력하며, 상기 PN_Q제어기763의 PN_Q유지기의 출력에 의해 현재의 PN_Q[x] 값을 유지한다. 스위치767과 768은 상기 PN_Q제어기763의 PN_Q유지기가 활성화될 때 닫힌 상태로 바뀌며 상기 저역여파기719의 출력을 혼합기779에 연결되고 저역여파기721의 출력을 혼합기781에 연결한다.
상기 도 7에서 ★표로 표시된 스위치733, 734, 741, 743, 751들은 PN_Q제어기747에 의해 제어되는 스위치들이며, ♠표로 표시된 스위치768 및 769는 PN_Q제어기763에 의해 제어되는 스위치들이다.
세번째로 상기 제2PN시퀀스의 결정 및 데이타 채널의 신호를 역확산하는 구성을 살펴본다. 제2PN시퀀스 결정기(PN code generator selector)771은 각 기지국의 PN_x_I 및 PN_x_Q를 결정하기 위한 정보들을 구비하고 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 제2PN시퀀스 결정기771을 메모리로 가정하며, 상기 카운터761의 출력 x를 어드레스로 입력한다고 가정한다. 그러면 상기 제2PN 시퀀스 결정기771은 상기 카운터의 출력에 대응되는 위치에 저장된 PN_x_I 시퀀스 및 PN_x_Q 시퀀스를 결정하는 파라미터를 억세스하여 출력하게 된다. PN_x_I시퀀스 발생기773은 상기 제2PN시퀀스 결정기771에서 출력되는 파라미터에 의하여 PN_x_I시퀀스를 발생시킬 수 있도록 혼합기779는 기저대역 여파기 719를 통과한 상기 혼합기715의 출력과 상기 PN_x_I 시퀀스를 혼합하여 I채널의 신호를 역확산한다. 직교부호발생기783은 데이타 채널을 구분하기 위한 직교부호#t를 발생한다. 혼합기785는 상기 혼합기779의 출력과 직교부호#t를 혼합하여 I채널의 데이타 채널을 구분한다. 적분기789는 직교부호한주기의 시간에 해당하는 심볼구간 Ts동안 상기 혼합기785의 출력을 적분 또는 누산하여 출력한다. PN_x_Q시퀀스 발생기775는 상기 제2PN시퀀스 결정기771에서 출력되는 PN_x_Q시퀀스를 로드하여 PN_x_Q시퀀스를 발생한다. 혼합기781은 기저대역 여파기721을 통과한 상기 혼합기717의 출력과 상기 PN_x_Q 시퀀스를 혼합하여 Q채널의 신호를 역확산한다. 혼합기787은 상기 혼합기781의 출력과 직교부호#t를 혼합하여 Q채널의 데이타 채널을 구분한다. 적분기791은 Ts동안 상기 혼합기787의 출력을 적분 또는 누산하여 출력한다. 채널복호화기(deinterleaving channel decoder)793은 상기 적분기789 및 791에서 출력되는 데이타 채널의 I 채널 및 Q채널 역확산신호를 디인터리빙 및 복호화하여 출력한다.
도 8은 상기 도 7과 같은 구조를 갖는 단말기의 역확산장치에서 파일럿 채널의 에너지를 검출하여 제1PN 시퀀스 쌍의 오프셋 값을 검출한 후 해당 기지국의 제2피엔 시퀀스 쌍을 결정하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
상기 도 7의 구성에 의거하여 본 발명의 동작 과정을 도 8의 흐름도를 참조하여 살펴본다.
먼저 단말기가 전원을 켜거나 핸드오프 기능을 수행할 시, 도시하지 않은 단말기의 제어부는 812단계에서 이를 감지한다. 이때 스위치751, 741, 767 및 768은 모두 열린 상태(OFF)이며, 스위치743은 닫힌 상태(ON)이고, 스위치733 및 734는 적분기735를 선택하고 있는 상태이다. 또한 상기 기준 PN시퀀스 발생기743은 초기 PN_I 값을 로드하여 PN_I를 발생한다. 그리고 814단계에서는 파일럿 채널의 I채널에서 가장 큰 세기의 신호 전력을 갖는 PN_I를 검출한다. 상기 PN_I의 검출 과정을 살펴보면, 상기 혼합기731은 상기 PN_I와 수신되는 신호를 혼합하여 역확산하며, 혼합기725는 파일럿채널의 직교부호와 상기 혼합기731의 출력을 혼합하여 파일럿 채널의 I채널 역확산신호를 선택한다. 그리고 적분기735 및 제곱기739는 설정 시간 T1주기 동안 적분 또는 누산한 후 제곱하여 파일럿 채널의 I채널신호의 에너지(power or SIR) Ei를 구한다. 그러면 비교기745는 상기 Ei와 제1기준에너지Emax를 비교하여 상기 파일럿 채널의 I채널 신호 세기가 원하는 크기의 신호 세기를 갖는가 검사한다. 이때 상기 Ei가 제1기준에너지Emax보다 낮으면, PN_I 시퀀스의 칩 동기가 이루어지지 않은 상태이거나 칩동기가 이루어졌어도 통신을 수행하기에는 신호의 세기가 너무 작은 상태이기 때문에 PN_I제어기747은 내부의 칩천이기를 구동한다. 그러면 상기 칩천이기는 상기 기준 PN시퀀스 발생기749가 PN_I 시퀀스를 오버샘플링하지 않았을 때 1칩 전진(또는 후진)하도록 제어하며, 상기 기준 PN시퀀스 발생기749는 이로인해 1칩 전진된 PN_I를 발생한다.
따라서 초기 전원을 온하거나 핸드오프시 기준 PN시퀀스 발생기749는 PN_I의 칩 동기가 이루어질 때 까지 상기와 같은 과정을 반복한다. 이때 상기 Ei가 제1기준에너지Emax보다 높아지면, PN_I 시퀀스의 칩 동기가 이루어진 상태이므로 상기 비교기745는 상기 PN_I제어기747의 PN_I유지기를 구동한다. 그러면 상기 PN_I유지기741은 상기 기준 PN시퀀스 발생기749가 현재의 PN_I를 유지하도록 하며, 이때 상기 기준 PN시퀀스 발생기743은 칩 동기된 PN_I 시퀀스를 발생한다. 상기와 같이 PN_I 시퀀스가 검출된 경우, 상기 PN_I제어기는 스위치741 및 751을 온시키고, 스위치743을 오프시키며, 스위치733 및 735는 적분기737을 선택하도록 제어하여, 상기 파일럿 채널의 PN 오프셋을 검출하기 위한 동작을 시작한다.
상기 파일럿 채널의 PN 오프셋을 검출하기 위하여, 상기 PN_I제어기747은 상기 PN 오프셋 변수를 x=0로 설정하여 상기 카운터767을 초기화시킨다. 이후 818단계-824단계를 수행하면서 PN_Q[x]의 신호 세기 EQ를 검출한 후, 상기 EI와의 차(｜EI-EQ｜) 값을 설정된 제2기준에너지ε와 비교하여 상기 PN_Q[x]를 결정한다. 이때 상기 ｜EI-EQ｜가 상기 ε보다 크면 아직 해당 기지국에서 출력되는 PN_Q[x]를 검출하지 못한 상태이므로 PN_Q제어기763이 단위 칩천이기를 구동하면, 그러면 상기 단위 칩천이기는 상기 비교 PN시퀀스 발생기765가 PN_Q[x]를 단위 칩(Δmin) 크기로 전진하도록 제어하도록 제어한다. 그러면 상기 비교 PN시퀀스 발생기765는 상기 PN_Q를 단위 칩 크기로 전진시켜 발생하며, 이때 상기 카운터767은 파일럿 채널의 PN 오프셋 변수 x값을 하나 증가시킨다(x=x+1). 상기와 같은 과정은 상기 ｜EI-EQ｜가 상기 ε보다 작아지는 시점까지 반복하며, 이런 경우 상기 PN 오프셋 값 x는 하나씩 증가하게 된다.
상기와 같은 과정을 반복하는 중에 상기 ｜EI-EQ｜가 상기 ε보다 작아지면, 상기 비교기761은 상기 PN_Q제어기763의 PN_Q유지기를 구동하며, 스위치768 및 769를 닫힌 상태(ON)로 만든다. 그리고 상기 비교 PN시퀀스 발생기767은 현재의 PN_Q[x]를 유지한다. 그러면 826단계에서 상기 카운터767에 저장된 PN 오프셋 값 x에 따라 제2PN시퀀스 결정기771은 이에 대응되는 해당 기지국의 PN_x_I와 PN_x_Q를 결정하는 파라미터를 이용하여 PN_x_I시퀀스 발생기773 및 PN_x_Q시퀀스 발생기775를 설정하고 프레임 동기 신호에 맞추어 초기화한다. 그러면 상기 PN_x_I시퀀스 발생기773 및 PN_x_Q시퀀스 발생기775는 설정된 PN_x_I시퀀스 및 PN_x_Q시퀀스로 수신되는 데이타 채널의 I채널 및 Q채널의 신호를 역확산한다.
상기에서 상기 PN시퀀스 발생기749, 765, 773, 775는 m-시퀀스(m-sequence), 골드 시퀀스(Gold sequence), 가사미 시퀀스(Kasami sequence) 구조등을 사용할 수 있다. 또한 모든 시퀀스 발생기를 모두 동일한 구조를 사용하여 구현할 수 있으며, 필요에 따라 상기 제1PN시퀀스 구조 및 제2PN시퀀스 구조를 다르게 구성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 기지국 간 비동기 방식을 채택한 CDMA 통신시스템에서 빠른 시간에 단말기가 서비스 받을 셀, 또는 해당 셀에서 정보를 대역확산하기 위하여 사용하는 확산 시퀀스를 탐색할 수 있다. 그리고 파일럿 PN 시퀀스쌍(PN_I, PN_Q[x])을 탐색하면서 부호 포착 과정을 수행하므로, 각 셀의 데이터 채널 확산용 확산시퀀스쌍(PN_x_I, PN_x_Q)은 부호 포착 과정을 거치지 않고 바로 부호 추적을 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (16)

  1. 부호분할다중접속 통신시스템에 있어서,
    특정 채널에 제1확산부호쌍을 사용하며, 상기 동일 제1확산부호 쌍에서 하나는 다른 기지국과 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호 쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호이며, 나머지 채널에는 제2확산부호쌍을 사용하여 송신신호를 대역확산하는 기지국들과,
    상기 특정 채널의 제1확산부호쌍의 오프셋 값을 분석하여 기지국을 판별한 후, 해당 기지국의 제2확산부호쌍을 설정하여 수신되는 신호를 역확산하는 단말기들로 구성되는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정 채널이 파일럿 채널이며, 상기 파일럿 채널의 I채널이 상기 상기 제1확산부호 쌍의 기준 확산부호에 의해 파일럿 신호를 확산하고, Q채널이 상기 제1확산부호 쌍의 비교 확산부호에 의해 파일럿 신호를 확산하며, 상기 I 및 Q채널의 확산 파일럿 신호의 오프셋 값이 해당 기지국의 제2확산부호 쌍의 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단말기가 상기 제1확산부호 쌍의 오프셋 값에 대응되는 제2확산부호 쌍들의 정보를 구비하며, 상기 특정 채널의 확산신호를 분석하여 제1피엔시퀀스 쌍의 오프셋 값 검출시 대응되는 제2확산부호 쌍을 선택하여 해당 기지국의 출력 확산신호를 역확산하는 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별장치.
  4. 비동기 방식의 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역확산장치에 있어서,
    동일한 제1확산부호쌍을 사용하며, 상기 동일 제1확산부호쌍에서 하나는 다른 기지국과 시작위치가 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호로 이루어져, 특정 채널의 신호를 대역확산하는 제1대역확산기와,
    상기 제1확산부호 쌍의 오프셋 값에 설정되는 해당 기지국의 고유한 상기 제2확산부호 쌍을 사용하여 상기 특정 채널을 제외한 나머지 채널의 송신신호를 대역확산하는 제2대역확산기로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역확산장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 특정 채널이 파일럿 채널이며, 상기 기준 확산부호가 상기 파일럿 채널의 I채널 신호를 확산하고 상기 비교 확산부호가 상기 파일럿 채널의 Q채널 신호를확산하는 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역 대역확산장치.
  6. 비동기 방기 방식의 부호분할다중접속 통신시스템의 단말기 역확산장치에 있어서,
    동일 제1확산부호쌍으로 확산된 특정 채널의 수신신호를 역확산하여 다른 기지국들과 동일 시작위치를 갖는 기준 확산부호 및 상기 기준확산부호와 해당 기지국에 의해 설정된 오프셋 값의 차이를 비교 확산부호를 검출한 후, 상기 제1확산부호 쌍의 오프셋 값을 검출하는 제1역확산기와,
    오프셋 값들에 각각 대응되는 제2확산부호쌍들의 값들을 구비하며, 상기 오프셋 값에 대응되는 상기 제2확산부호 쌍을 선택한 후 상기 특정 채널 이외의 나머지 채널에 수신되는 확산신호를 역확산시키는 제2역확산기로 구성된 것을 특징으로 하는 단말기의 역확산 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1역확산기가,
    상기 제1확산부호 쌍의 기준확산부호를 발생하는 수단과,
    상기 수신신호와 상기 기준확산부호를 혼합한 후, 설정시간 누산하여 제1에너지를 검출하는 제1에너지 검출수단과,
    상기 제1에너지와 제1기준에너지를 비교하며, 상기 제1에너지가 상기 제1기준에너지 보다 낮으면 상기 기준피엔 시퀀스 발생수단을 1칩 전진시키고, 높으면 상기 기준확산부호를 고정시키는 수단과,
    상기 제1확산부호 쌍의 비교피엔 시퀀스를 발생하는 수단과,
    상기 수신신호와 상기 비교확산부호를 혼합한 후, 설정시간 누산하여 제2에너지를 검출하는 상기 제2에너지 검출수단과,
    상기 제1에너지와 제2에너지의 차를 구한 후 제2기준에너지와 비교하며, 상기 두 에너지의 차 값이 상기 제2기준에너지 보다 낮으면 상기 비교확산부호 발생수단을 1칩 전진시키고, 높으면 상기 비교확산부호를 고정시킨 후, 상기 두 확산부호의 오프셋 값을 계산하여 출력하는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 단말기의 역확산 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 각 기지국들의 상기 제2확산부호 정보들을 구비하며, 상기 오프셋 값에 대응되는 제2확산부호 정보들을 출력하는 수단과,
    상기 제2확산부호 정보를 입력하여 제2확산부호를 발생하는 수단들과,
    상기 제2확산부호와 상기 수신신호를 혼합하여 역확산하는 수단들로 구성된 것을 특징으로 하는 단말기의 역확산 장치.
  9. 부호분할다중접속 통신시스템에 있어서,
    기지국들이 특정 채널에 공통의 제1확산부호쌍을 사용하며, 상기 동일 제1확산부호쌍에서 하나는 다른 기지국과 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호이며, 나머지 채널에는 상기 제2확산부호쌍을 사용하여 송신신호를 대역확산하는 과정과,
    단말기들이 상기 특정 채널의 제1확산부호쌍의 오프셋 값을 분석하여 기지국을 판별한 후, 해당 기지국의 제2확산부호쌍을 결정하여 수신되는 신호를 역확산하는 과정으로 구성되는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 특정 채널이 파일럿 채널이며, 상기 기지국이 상기 파일럿 채널의 I채널에 상기 상기 제1확산부호 쌍의 기준 확산부호를 이용하여 파일럿 신호를 확산하고, Q채널에 상기 제1확산부호 쌍의 비교 확산부호를 이용하여 파일럿 신호를 확산하며, 상기 I 및 Q채널의 확산 파일럿 신호의 오프셋 값이 해당 기지국의 제2확산부호 쌍의 정보를 가짐을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 단말기가 상기 제1확산부호 쌍의 오프셋 값에 대응되는 제2확산부호 쌍들의 정보를 구비하며, 상기 특정 채널의 확산신호를 분석하여 제1피엔시퀀스 쌍의 오프셋 값 검출시 대응되는 제2확산부호 쌍을 선택하여 해당 기지국의 출력 확산신호를 역확산하는 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 판별방법.
  12. 비동기 방식의 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역확산방법에 있어서,
    동일한 제1확산부호쌍을 사용하며, 상기 동일 제1확산부호 쌍에서 하나는 다른 기지국과 시작위치가 동일한 구조를 갖는 기준 확산부호이고 다른 하나는 해당 기지국에 사용하는 제2확산부호쌍의 정보를 갖도록 오프셋된 비교 확산부호로 이루어져, 특정 채널의 신호를 대역확산하는 제1대역확산과정과,
    상기 제1확산부호쌍의 상대적 오프셋에 의하여 결정되는 해당 기지국의 고유한 상기 제2확산부호쌍을 사용하여 상기 특정 채널을 제외한 나머지 채널의 송신신호를 대역확산하는 제2대역확산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역확산방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 특정 채널이 파일럿 채널이며, 상기 제1대역확산과정이 상기 기준 확산부호를 이용하여 상기 파일럿 채널의 I채널 신호를 확산하고 상기 비교 확산부호를 이용하여 상기 파일럿 채널의 Q채널 신호를확산함을 특징으로 하는 부호분할다중접속 통신시스템의 기지국 대역 대역확산장치.
  14. 비동기 방기 방식의 부호분할다중접속 통신시스템의 단말기 역확산방법에 있어서,
    동일 제1확산부호 쌍으로 확산된 특정 채널의 수신신호를 역확산하여 다른 기지국들과 동일 시작위치를 갖는 기준 확산부호 및 상기 기준확산부호와 해당 기지국에 의해 설정된 상대적 오프셋 값의 차이를 비교 확산부호를 검출한 후, 상기 제1확산부호쌍의 상대적 오프셋 값을 검출하는 제1역환산과정과,
    상대적 오프셋 값들에 각각 대응되는 제2확산부호쌍을 구비하며, 상기 오프셋 값에 대응되는 상기 제2확산부호쌍을 선택한 후 상기 특정 채널 이외의 나머지 채널에 수신되는 확산신호를 역확산시키는 제2역확산과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 단말기의 역확산 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1역확산과정이,
    상기 제1확산부호 쌍의 기준확산부호를 발생하는 과정과,
    상기 수신신호와 상기 기준확산부호를 혼합한 후, 설정시간 누산하여 제1에너지를 검출하는 과정과,
    상기 제1에너지와 제1기준에너지를 비교하며, 상기 제1에너지가 상기 제1기준에너지 보다 낮으면 상기 기준피엔 시퀀스 발생수단을 1칩 전진시키고, 높으면 상기 기준확산부호를 고정시키는 과정과,
    상기 기준확산부호 고정시 제1확산부호 쌍의 비교피엔 시퀀스를 발생하는 과정과,
    상기 수신신호와 상기 비교확산부호를 혼합한 후, 설정시간 누산하여 제2에너지를 검출하는 상기 제2에너지 검출과정과,
    상기 제1에너지와 제2에너지의 차를 구한 후 제2기준에너지와 비교하며, 상기 두 에너지의 차 값이 상기 제2기준에너지 보다 낮으면 상기 비교확산부호 발생수단을 1칩 전진시키고, 높으면 상기 비교확산부호를 고정시킨 후, 상기 두 확산부호의 오프셋 값을 계산하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 단말기의 역확산 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 각 기지국들의 상기 제2확산부호 정보들을 구비하며, 상기 오프셋 값에 대응되는 제2확산부호 정보들을 출력하는 과정과,
    상기 제2확산부호 정보를 입력하여 제2확산부호를 발생하는 과정과,
    상기 제2확산부호와 상기 수신신호를 혼합하여 역확산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 단말기의 역확산 장치.
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