KR20000045255A

KR20000045255A - 이동 통신 시스템 셀 탐색 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20000045255A
Application number: KR1019980061813A
Authority: KR
Inventors: 임용훈; 서경삼
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신 주식회사
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-07-15
Also published as: KR100281095B1

Abstract

본 발명은 비동기식 광대역 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA)방식의 이동 시스템에서 기지국에서 단말기로 동기 채널신호를 전송한 경우, 둘째 단계인 기지국 그룹과 프레임의 시작 부분을 알아내는 과정을 개선하여 더욱 간단한 구성을 갖는 하드웨어로 더욱 빠르고 정확하게 기지국에서 전송된 셀을 찾을 수 있는 이동 통신 시스템 셀 탐색 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템 셀 탐색 장치는 입력 신호로부터 다수개의 상관값을 구하는 상관부와, 상기 상관부에서 구한 상관값을 차례로 저장하는 메모리 수단과, 코드 그룹별 코드 목록이 저장하고 저장된 값을 필요시 상기 메모리 수단에 제공하는 코드 저장부와, 입력 클럭(ca_s2_clock)에 의해 상기 메모리 수단에 저장된 다수개의 슬롯 데이터를 어드레싱(addressing)하기 위한 슬롯 카운터와, 상기 슬롯 카운터에서 출력되는 캐리에 의해 프레임의 시작점을 카운트하는 쉬프트 카운트와,상기 쉬프트 카운트에서 출력되는 캐리에 의해 후보 코드 그룹의 인덱스를 카운트하는 코드 그룹 카운터와, 상기 메모리 수단에서 출력되는 한 프레임 분량의 상관값을 누산하기 위한 누산기와, 상기 누산기의 출력신호에 대해 최적의 코드 배열을 검출하는 피크 검출기로 구성된다.

Description

이동 통신 시스템 셀 탐색 장치 및 방법

본 발명은 이동 통신 시스템에서 셀 탐색 방법에 관한 것으로서, 특히 비동기식 광대역(Wide Band) 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA)방식의 이동 통신 시스템에서 단말기에 전원을 인가한 후 기지국에서 제공되는 셀을 탐색하는 방식을 개선하여 빠른 시간 내에 셀을 탐색하기에 적당하도록 한 이동 통신 시스템에서 셀 탐색 장치 및 방법에 관한 것이다.

비동기식 광대역 코드 분할 다중 접속 방식의 이동 시스템에서, 기지국에서 제공되는 셀 검색 방법은 크게 3단계로 이루어진다.

첫째 단계(ST1)는 기지국에서 제공되는 동기 채널신호(SCH1)를 검출하여 1 프레임(frame) 당 16개의 슬롯(slot) 중 임의의 한 슬롯의 시작점을 알아내는 단계이다.

둘째 단계(ST2)는 첫째 단계에서 알아낸 슬롯의 시작점을 기준으로 하여 기지국에서 제공되는 동기 채널신호(SCH2)를 검출하여 보내어진 동기 채널신호(SCH2)가 어느 기지국 그룹에 속하고 프레임의 시작 부분은 어디인지를 알아내는 단계이다.

셋째 단계(ST3)는 둘째 단계에서 알려진 기지국 그룹과 프레임 시작 부분에 관한 정보를 이용하여 호 제어 호출 채널(CCPCH1) 신호를 검출하여 둘째 단계에서 밝혀진 기지국 그룹 속에 있는 총 16개의 기지국 중에서 어느 기지국인지를 알아내는 단계이다. 이때, 만일 셋째 단계에서 기지국에서 제공된 셀을 못 찾았을 때는 첫째 단계로 돌아가 앞에서 설명한 모든 단계를 반복하여 실행한다.

본 발명의 목적은 비동기식 광대역 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA)방식의 이동 시스템에서 기지국에서 단말기로 동기 채널신호를 전송한 경우, 둘째 단계인 기지국 그룹과 프레임의 시작 부분을 알아내는 과정을 간단한 구성을 갖는 하드웨어로 빠르고 정확하게 기지국에서 전송된 셀을 찾을 수 있는 이동 통신 시스템 셀 탐색 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템 셀 탐색 장치가 입력 신호로부터 다수개의 상관값을 구하는 상관부와,

상기 상관부에서 구한 상관값을 차례로 저장하는 메모리 수단과, 코드 그룹별 코드 목록이 저장하고 저장된 값을 필요시 상기 메모리 수단에 제공하는 코드 저장부와, 입력 클럭(ca_s2_clock)에 의해 상기 메모리 수단에 저장된 다수개의 슬롯 데이터를 어드레싱(addressing)하기 위한 슬롯 카운터와, 상기 슬롯 카운터에서 출력되는 캐리에 의해 프레임의 시작점을 카운트하는 쉬프트 카운트와,상기 쉬프트 카운트에서 출력되는 캐리에 의해 후보 코드 그룹의 인덱스를 카운트하는 코드 그룹 카운터와, 상기 메모리 수단에서 출력되는 한 프레임 분량의 상관값을 누산하기 위한 누산기와, 상기 누산기의 출력신호에 대해 최적의 코드 배열을 검출하는 피크 검출기로 구성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 이동 통신 시스템 셀 탐색 방법이 기지국에서 제공되는 동기 채널신호를 검출하여 한 프레임당 구성되는 다수개의 슬롯 중 임의의 한 슬롯의 시작점을 알아내는 단계와, 상기 한 슬롯의 시작점을 기준으로 하여 설정된 주기동안 상관을 소정 횟수 반복하여 수행하는 단계와, 상기 상관을 반복하여 수행하는 단계에 의해 구해진 상관값을 메모리에 저장하고, 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 동기 채널신호가 어느 기지국 그룹에 속하고 프레임의 시작 부분은 어디인지를 알아내는 단계로 이루어진다.

도 1은 일반적인 셀 탐색 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 단말기 수신단의 셀 탐색회로에 대한 블록 구성도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 탐색 과정을 각각 나타낸 타이밍도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 상관부 20 : 어드레스 카운터

30: 램 40, 70 : 덧셈기

50 : 곱셈기 60 : 코드 저장부

80 : 코드 그룹 카운터 90 : 쉬프트 카운터

100 : 슬롯 카운터 110 : 그룹 레지스터

120 : 쉬프트 레지스터 130 : 누산기

140 : 피크 검출기 141 : 비교기

142 : 버퍼

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 단말기 수신단의 셀 탐색회로에 대한 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 단말기 수신단의 셀 탐색회로는 입력 신호로부터 17 개의 상관값을 구하는 상관부(10)와, 상기 상관부(10)에서 구한 상관값을 차례로 저장하는 램(RAM)(30)과, 아래에 표1에서 보인 바와 같은 코드 그룹별 코드 목록이 저장하고 저장된 값을 필요시 램(30)에 제공하는 코드 저장부(60)와, 입력 클럭(ca_s2_clock)에 의해 램(30)에 저장된 16개의 슬롯 데이터를 어드레싱(addressing)하기 위한 슬롯 카운터(100)와, 슬롯 카운터(100)에서 출력되는 캐리에 의해 프레임의 시작점을 카운트하는 쉬프트 카운트(shift counter)(90)와, 쉬프트 카운트(90)에서 출력되는 캐리에 의해 후보 코드 그룹의 인덱스를 카운트하는 코드 그룹 카운터(code-group counter)(80)와, 램(30)에서 출력되는 한 프레임 분량 즉, 16 슬롯 분량의 상관값을 누산하기 위한 누산기(accumulator)(130)와, 누산기(130)의 출력신호에 대해 최적의 코드 배열을 검출하는 피크 검출기(peak detector)(140)로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 셀 탐색 회로는 기지국에서 전송한 셀을 검색하는 단계중 둘째 단계를 구현하기 위한 것이다. 즉, 셀탐색 과정중 둘째 단계인 코드 그룹 확인 과정을 위해 기지국에서 전송되는 동기 채널신호(SCH2)는 17개의 직교 골드 코드(orthogonal gold code)로 부터 선택되어 32개의 코드 그룹(code-group)에 할당된다. 각 코드 그룹에 할당된 동기 채널신호(SCH2) 코드는 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이 17개의 직교 골드 코드중 중복을 허용하여 선택된 16 개의 코드로 구성된다. 또한, 16 개의 코드는 도 1에 나타낸 바와 같이 해당 기지국으로부터 한 프레임 기간동안 16개의 슬롯이 전송된다. 하나의 코드는 256개의 1 또는 -1로 표시되는 데이터로 구성되며 매 슬롯의 시작점에서 설정된 칩 레이트(chip rate)로 전송된다.

도 2에서 신호 cs_in_I 는 I 채널 입력신호를 나타내며, cs_in_Q 는 Q 채널 입력신호를 나타내며, cs_s2_slot는 셀 검색을 위한 첫째 단계에서 검출한 슬롯 동기신호를 나타내며, cs_s2_test_frame은 프레임 동기 검출을 위해 측정할 데이터의 시작점을 알리는 신호를 나타내며. 이 신호를 기준으로 검출되는 실제 프레임의 시작점의 슬롯의 오프셋을 구한다. 또한, Cs_s2_on은 셀 검색을 위한 둘째 단계의 시작을 알리는 신호를 나타내며, cs_chip은 칩 레이트(chip rate)의 클럭을 나타내며, 256 칩 동안 상관을 구하는데 사용된다.

cs_s2_clock 는 본 발명에 따른 2차 셀 탐색 기간동안 사용되는 클럭을 나타내며, end_of correlation 은 본 발명에 따른 1차 탐색 과정이 끝나고 2차 탐색과정을 시작시키는 신호를 나타내며, corr(b, j)는 cs_s2_test_frame이 활성화 된 후 j번째 슬롯 타임에서 b번째 상관기의 출력을 나타낸다.

j는 슬롯 카운터의 내용을 나타내며, 보통 0 부터 16 까지 모듈로(modulo) 16으로 증가한다.

i는 쉬프트 카운터(90)의 내용으로 측정중인 슬롯 오프의 값이다. 보통0 부터 16 까지 모듈로 16으로 증가한다.

g는 코드 그룹 카운터(80)의 내용으로 측정중인 코드 그룹의 인덱스이다. 보통 0 부터 31 까지 증가한다.

Cs_s2_SCH2_detected는 코드 그룹 및 슬롯 오프가 검출 완료되었음을 외부 모듈에 알리는 신호를 나타내며, Cs_s2_SCH2_group은 검출된 코드 그룹으로 Cs_s2_SCH2_detected 가 활성화된 경우만 유효하다.

Cs_s2_SCH2_shift는 검출된 슬롯 오프셋으로 Cs_s2_SCH2_detected가 액티브된 경우만 유효하다.

코드그룹	그룹 부동기 코드
0	C1,C1,C2,C11,C6,C3,C15,C7,C8,C8,C7,C15,C3,C6,C11,C2
1	C1,C2,C9,C3,C10,C11,C13,C13,C11,C10,C3,C9,C2,C1,C16,C16
.....
31	C2,C5,C7,C5,C2,C11,C10,C9,C1,C15,C13,C15,C1,C9,C10,C11

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 셀 탐색 과정을 설명한다.

첫째 단계(ST1)는 종래와 동일하게 기지국에서 제공되는 동기 채널신호(SCH1)를 검출하여 1 프레임(frame) 당 16개의 슬롯(slot) 중 임의의 한 슬롯의 시작점을 알아내는 단계이다.

이어, 둘째 단계(ST2)는 크게 두 단계로 나뉘어 수행된다. 즉, 1차 과정에서 매 슬롯마다 17 개의 상관기로 구성된 상관부(10)의 출력 데이터를 16 슬롯 기간동안 램(30)에 저장하고, 2차 과정에서 램(30)에 저장된 데이터로부터 코드 그룹과 프레임의 시작점을 알아낸다.

즉, 제 1차 과정에서는 셀 탐색의 첫째 단계에서 검출한 슬롯의 시작시점을 알리는 신호(cs_s2_slot)에 맞추어 256 칩 동안 17개의 상관(correlation)을 수행한다. 여기서, 상관은 16개의 슬롯 걸쳐 차례로 수행되는데 매 슬롯마다 상관값의 결과가 램(30)에 저장된다. 이때, 램(30)에 저장되는 상관값에 해당되는 상관기의 순서는 슬롯별로 수행되며, 각 슬롯내에서는 설정된 슬롯의 번호 순서대로 수행된다. 그러나, 램(30)에 저장되는 데이터의 어드레스는 상관기의 번호처럼 소정 주기(예를 들어 16)로 반복되지 않고, 연속적으로 증가할 것이다. 이때, 어드레스 카운터(20)의 값이 272가 되면 상관 과정을 마치고 제 2차 과정이 시작된다.

제 2차 과정에서는 램(30)에 저장된 데이터로부터 코드-그룹 및 프레임의 시작 시점을 찾는다. 도 2의 코드 저장부(60)에는 표 1에 나타낸 데이터가 미리 저장되어 있다. 이때, 저장되는 데이터는 상관기의 번호로서 표 1의 코드 번호에서 1을 뺀값이다.

어드레스	데이터
0	0
1	0
2	1
3	10
4	5
5	2
6	14
7	6
8	7
9	7
10	6
11	14
12	3
13	5
14	10
15	1
16	0
...	...

이와 같은 제 2차 과정에서 프레임의 시작점을 찾는 방법은 다음과 같다.

프레임의 시작 시점을 현재 상태에서는 바로 알 수가 없다. 따라서, 임의의 슬롯 시작점으로부터 한 프레임 주기로 도 3에 도시된 바와 같이 Cs_s2_test_프레임 신호를 발생시켜 기준 시점으로 삼는다. Cs_s2_test_프레임을 기준으로 g번째 코드-그룹이 i 번째 슬롯에서부터 프레임이 시작한다고 가정할 때, j 번째 슬롯에서 관측해야 하는 상관기의 번호는 다음과 같은 식1을 이용하여 어드레스를 구할 수 있다.

a(g,i,j)=16 * j°+(j-i) % 16 [9bit]

도 2에서는 이 어드레스의 상위 5 비트를 코드-그룹 카운터(80)의 값으로 하고, 하위 4 비트는 슬롯 카운터(100)에서 쉬프트 카운터(90)를 뺀 다음 캐리를 버린값을 사용한다. 여기서, 어드레스에 해당하는 상관기의 번호를 아래의 식2라 나타내면,

j 번째 슬롯에서 c(g,i,j)번째 상관기의 출력이 저장된 램(30)의 어드레스를 아래의 식 3을 이용하여 구할 수 있다.

a_R(g,i,j) = 17 * j + c(g,i,j)

도 2에서 도시된 본 발명의 실시 예에서는 슬롯 카운터(100)의 출력에 17을 곱한 후, 코드 저장부(60)에 저장된 코드 테이블의 값을 더하여 램(30)의 어드레스를 구한다.

Cs_s2_test_프레임을 기준으로 g 번째 코드-그룹이 i 번째 슬롯에서부터 프레임이 시작한다고 가정할 때, 16개의 슬롯 상관기의 합은 아래의 식 4를 이용하여 구할 수 있다.

이 과정은 슬롯 카운터(100)와 클럭을 공유하는 누산기(130)에 의해서 계산된다.

최적의 코드-그룹(G)과 슬롯 오프셋(I)은 corr(i)를 최대로 하는 인덱스이며, 아래와 같은 식 5를 이용하여 구할 수 있다.

이 과정은 쉬프트 카운터(90)와 클럭을 공유하는 피크 검출기(140)에 의해서 수행된다. 피크 검출기(140)의 비교기(141)가 새로운 최대값을 감지했을 때 코드-그룹 카운터(80)는 그룹 레지스터(110)로 보내고, 쉬프트 카운터(90)의 값은 쉬프트 레지스터(120)로 로드되는데, 0 에서 31 코드-그룹, 0에서부터 15 슬롯 오프셋에 대한 전 과정을 마치면 그룹 레지스터(110)에는 해당 기지국이 사용하고 있는 코드-그룹의 인덱스가 남게 되고, 쉬프트 레지스터(120)에는 Cs_s2_test_프레임을 기준으로 실제 프레임까지의 슬롯 수가 남아 있게 된다.

이제 본 발명에 따른 셀 탐색 단계의 둘째 단계중 제 2차 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4에서 처음 탐색이 시작될때 누산기(130)가 "0"으로 클리어(clear)되고, 슬롯 카운터(100), 쉬프트 카운터(90), 코드 그룹 카운터(80)의 값은 각각 "0"으로 초기화된다. 처음, Cs_s2_clock이 공급되면서 16 클럭 동안은 코드 그룹이 "0" 이고 슬롯 오프셋이 "0" 이라 가정할 때의 테스트가 수행된다.

코드-그룹이 "0" 이고 슬롯 오프셋이 "0" 이라 가정했으므로 표 1에 의하면, SCH2 코드는 16 슬롯동안 C1, C1, C2,C11, C6, C3, C15, C7, C8, C8, C7, C15, C3, C6, C11, C2와 같은 순서로 수신되어야 한다.

이때, 위의 코드에 해당하는 상관기의 번호는 아래의 식 6과 같다.

C(0,0,j)

0, 0, 1, 10, 5, 2, 14, 6, 7, 7, 6, 14, 2, 5, 10, 1

여기서, 상관기 번호는 식 1 에서 g=0, i=0 를 대입한 후, 슬롯, 즉 j 를 0 부터 15까지 증가시키면서 코드-그룹의 어드레스를 구한 다음, 표 2 에 나타낸 코드-그룹 테이블로부터 얻을 수 있다. 코드-그룹 테이블의 출력값은 식 2에서 c(g, i, j )에 해당된다. 여기서, 상관기의 출력은 제 1차 과정 기간동안 램(30)에 저장되어 있다. 이때, 해당하는 어드레스는 식 3에 의해 구할 수 있다

a_R(0,0,j)

0,17,35,61,73,87,116,125,143,160,176,201,206,226,248,256

여기서, j 가 증가함에 따라 즉, 슬롯 카운터가 증가함에 따라 어드레스 값이 램(30)에 인가되고, 해당하는 데이터(Correlation 값)가 순서대로 ram_out에 16번 출력되며, 누산기(130)는 이 16개의 데이터를 누적한다(식4 참조). 이 값은 최초 누산기(130)의 출력으로 max_value에 초기 저장된 "0"과 비교되고 큰 값이 max_value에 저장된다. 이때, 누산기(130)의 출력 x가 max_value y보다 크면 w가 1이되고, 코드-그룹 카운터(80)의 값 "0"가 그룹 레지스터(110)에 로드되고, 쉬프트 카운터(90)의 값 "0"이 쉬프트 레지스터(120)에 로드된다.

이상과 같이 그룹 레지스터(110)의 값이 "0"이고 쉬프트 레지스터(120)의 값이 "0"인 경우의 테스트가 끝나면 슬롯 카운터(100)에서 캐리(carry)가 발생하여 쉬프트 카운터(90)의 값이 "1"이 되므로, 이후의 동작은 코드 그룹 "0", 슬롯 오프셋 "1"이라 가정했을 때의 테스트가 진행된다.

이 경우 슬롯 오프셋이 하나의 슬롯이므로, 수신되어야 하는 코드 번호는 C2, C1, C1, C2,C11, C6, C3, C15, C7, C8, C8, C7, C15, C3, C6, C11 순서와 같다.

슬롯 오프셋이 "1"이라 가정했으므로, 프레임의 시작 코드인 C1은 1번째 슬롯에서 수신되어야 하고, 마지막 코드인 C2가 0번째 슬롯에서 수신되어야 한다.

램(30)의 어드레스를 구하는 과정 및 램(30)의 어드레스를 구하는 과정은 i = 1로 설정하고, 이전의 과정을 반복함으로써 실행할 수 있다.

이상에서 설명한 제 2차 과정이 반복되어 쉬프트 카운터(90)의 값이 15를 넘게 되면, 발생하고, 코드-그룹 카운터(80)의 값이 증가하게 된다.

최종적으로 코드-그룹 카운터(80)의 값이 31을 넘게 되면, 캐리가 발생되는데, 이는 모든 코드 그룹 및 모든 슬롯 오프셋에 대한 테스트가 종료되었음을 알리는 것이므로 cs_s2_SCH2_detected가 활성화되고 기지국에서 전송한 셀 탐색의 전 과정을 마친다. 이때, 최적의 코드 그룹은 그룹 레지스터(110)에, 최적의 슬롯 오프 셋은 쉬프트 레지스터(120)에 저장된 값이다.

이상의 설명에서와 같은 본 발명에 따르면, 비동기식 광대역 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access : CDMA)방식의 이동 시스템에서 기지국에서 전송한 셀을 탐색하기 위한 셀 탐색단계의 둘째 단계가 보다 빠르고, 정확하게 실행 될 수 있기에 단말기에 전원을 공급되면 최적의 탐색을 보장할 수 있다.

Claims

입력 신호로부터 다수개의 상관값을 구하는 상관부와,

상기 상관부에서 구한 상관값을 차례로 저장하는 메모리 수단과,

코드 그룹별 코드 목록이 저장하고 저장된 값을 필요시 상기 메모리 수단에 제공하는 코드 저장부와,

입력 클럭(ca_s2_clock)에 의해 상기 메모리 수단에 저장된 다수개의 슬롯 데이터를 어드레싱(addressing)하기 위한 슬롯 카운터와,

상기 슬롯 카운터에서 출력되는 캐리에 의해 프레임의 시작점을 카운트하는 쉬프트 카운트와,

상기 쉬프트 카운트에서 출력되는 캐리에 의해 후보 코드 그룹의 인덱스를 카운트하는 코드 그룹 카운터와,

상기 메모리 수단에서 출력되는 한 프레임 분량의 상관값을 누산하기 위한 누산기와,

상기 누산기의 출력신호에 대해 최적의 코드 배열을 검출하는 피크 검출기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 셀 탐색장치.
기지국에서 제공되는 동기 채널신호를 검출하여 한 프레임당 구성되는 다수개의 슬롯 중 임의의 한 슬롯의 시작점을 알아내는 단계와,

상기 한 슬롯의 시작점을 기준으로 하여 설정된 주기동안 상관을 소정 횟수 반복하여 수행하는 단계와,

상기 상관을 반복하여 수행하는 단계에 의해 구해진 상관값을 메모리에 저장하고, 상기 저장된 데이터를 이용하여 상기 동기 채널신호가 어느 기지국 그룹에 속하고 프레임의 시작 부분은 어디인지를 알아내는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 셀 탐색 방법.
제 2항에 있어서, 소정 프레임 신호를 기준 시점으로 삼고, g번째 코드-그룹이 i 번째 슬롯 에서부터 프레임이 시작한다고 가정할 때, j 번째 슬롯에서 관측해야 하는 상기 코드 목록의 어드레스는 아래의 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 셀 탐색 방법.

a(g,i,j)=16 * j°+(j-i) % 16 [9bit]
제 2항에 있어서, 상기 동기 채널신호가 어느 기지국 그룹에 속하고 프레임의 시작 부분은 어디인지를 알아내는 경우, 어드레스에 해당하는 상관기의 번호를 라 할 경우, j 번째 슬롯에서 c(g,i,j)번째 상관기의 출력이 저장된 메모리 수단의 어드레스는 아래의 식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 셀 탐색 방법.

a_R(g,i,j) = 17 * + c (g,i,j)