KR20010002002A - 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 고속 셀 탐색 장치 및 방법 - Google Patents

비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 고속 셀 탐색 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치 및 방법
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀탐색시 프레임동기 획득과 동시에 스크램블코드 번호도 획득할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지
비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 장치가, 스크램블코드 번호 정보를 가지는 동기채널을 전송하는 기지국과, 상기 동기채널 획득과 동시에 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성된다.
라. 발명의 중요한 용도
비동기 시스템의 셀탐색에 이용된다.

Description

비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 고속 셀 탐색장치 및 방법{fast cell searching apparatus and method in umts system}
본 발명은 비동기 부호분할다중접속(CDMA;Code division multiple system) 통신시스템에 관한 것으로, 특히 고속 셀 탐색장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 시스템은 하나의 프레임이 10ms이며, 한 프레임은 16개의 타임슬롯으로 구성된다. 동기채널은 한 타임슬롯을 10구간으로 나누어 슬롯의 첫 번째 구간에서 256칩(chip) 동안 제1동기코드 Cp와 제2동기코드Cs를 각각 출력하고, 나머지 구간은 "0"을 출력한다. 여기서 각 슬롯의 제1구간에서 상기 제1동기코드를 전송하는 채널을 제1동기채널이라 하며, 상기 각 슬롯의 제1구간에서 상기 제2동기코드를 전송하는 채널을 제2동기채널이라 한다. 상기 제1동기채널로 사용되는 제1동기코드는 모든 기지국들이 공통으로 사용하는 유일한 코드(Cp)이고, 상기 제2동기채널은 17개의 코드를 16개씩 조합하여 32개의 다른 그룹코드를 나타낸다. 즉, 상기 각 그룹은 16개의 스크램블 코드(=롱코드)를 가진다.
또한, UMTS 시스템에서 전용물리채널(DPCH;Dedicated Physical Channel)과 공통제어물리채널(CCPCH;Common Control Phisical Channel)은 물리적(physical)으로 사용하는 채널이며, 가입자별 통화채널 또는 전 가입자가 공통으로 사용하는 채널이다. 이 채널의 구분은 각 채널과 곱해지는 채널구분용 코드로 이루어지고, 이렇게 각 채널구분용 코드로 곱해진 데이터는 모두 더해져서 다시 상기 스크램블 코드와 곱해진다. 그리고 상기 동기채널과 더해져서 무선부로 전달된다.
상기와 같은 채널구조를 갖는 UMTS 시스템에서 이동국은 셀 탐색시 상기 제1동기채널을 이용하여 타임슬롯 동기를 획득한다. 그리고 상기 제2동기채널에서 32개의 그룹코드를 이용해 프레임 동기를 획득하고, 32개 그룹중 획득된 그룹에 속하는 16개의 스크램블 코드를 상기 공통제어물리채널에 상관하므로서 최종 셀동기를 획득한다. 여기서 상기 스크램블 코드는 218주기를 갖는다.
그런데, ETSI W-CDMA UMTS RTT에서 제안하는 셀 탐색의 문제점은 셀 탐색시 롱코드 즉, 스크램블 코드를 바로 알아낼수가 없다는 것이다. 상기 스크램블 코드를 알아내기 위해서는 셀탐색에서 알아낸 스크램블코드 그룹정보를 가지고 상기 공통제어물리채널을 그룹내에 존재할수 있는 스크램블 코드들과 상관(correlation)하여 지금 기지국이 사용중인 스크램블 코드를 알아내야 한다. 이럴 경우, 스크램블코드 그룹내에 많은 수의 스크램블코드가 존재하면 스크램블코드를 찾는데 너무 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.
다시말해, 이동국은 제1동기채널로 슬롯 동기를 맞추는데, 정합필터의 출력값이 가장 클 때 동기가 맞은 것으로 한다. 이때 사용되는 코드 C0(=Cp)는 변조가 되지 않은 256칩 길이의 직교골드부호 코드이다. 상기 C0에서 "0" 의미는 직교골드부호 내의 8비트 레지터 값이 0이란 뜻이다. 모든 기지국은 제1동기채널의 동기코드로 C0를 사용한다. 슬롯동기가 맞으면 10ms 프레임 동기를 맞추어 해당 그룹코드를 찾고, 획득된 그룹내에 존재하는 16개의 롱코드를 상관하여 최종 얻고자 하는 롱코드를 찾는다. 상기한 32개의 그룹코드는 하기와 표 1과 같이 이루어진다.
[표 1]
그룹1 : c1,c2,c3,c11,c6,c3,c15,c7,c8,c8,c7,c15,c3,c6,c11,c2
그룹2 : c1,c2,c9,c3,c10,c11,c13,c13,c11,c10,c3,c9,c2,c1,c16,c16
그룹3 : c1,c3,c16,c12,c14,c2,c11,c2,c7,c12,c16,c3,c1,c13,c4,c13
그룹4 : c1,c4,c5,c4,c1,c10,c9,c8,c17,c14,c12,c14,c17,c8,c9,c10
그룹5 : c1,c5,c13,c13,c5,c1,c7,c14,c3,c16,c8,c8,c16,c3,c14,c7
그룹6 : c1,c6,c3,c5,c9,c9,c8,c3,c6,c1,c4,c2,c15,c15,c2,c4
그룹7 : c1,c7,c10,c14,c13,c17,c3,c9,c9,c3,c17,c13,c14,c10,c7,c1
그룹8 : c1,c8,c17,c6,c17,c8,c1,c15,c12,c5,c13,c7,c13,c5,c12,c15
그룹9 : c1,c9,c7,c15,c4,c16,c16,c4,c15,c7,c9,c1,c12,c17,c17,c12
그룹10: c1,c10,c14,c7,c8,c7,c14,c10,c1,c9,c5,c12,c11,c12,c5,c9
그룹11: c1,c11,c4,c16,c12,c15,c12,c16,c4,c11,c1,c6,c10,c7,c10,c6
그룹12: c1,c12,c11,c8,c16,c6,c10,c5,c7,c13,c14,c17,c9,c2,c15,c3
그룹13: c1,c13,c1,c17,c3,c14,c8,c11.c10,c15,c10,c11,c8,c14,c3,c17
그룹14: c1,c14,c8,c9,c7,c5,c6,c17,c13,c17,c6,c5,c7,c9,c8,c14
그룹15: c1,c15,c15,c1,c11,c13,c4,c6,c16,c2,c2,c16,c6,c4,c13,c11
그룹16: c1,c16,c5,c10,c15,c4,c2,c12,c2,c4,c15,c10,c5,c16,c1,c8
그룹17: c1,c17,c12,c2,c2,c12,c17,c1,c5,c6,c11,c4,c4,c11,c6,c5
그룹18: c2,c8,c11,c15,c14,c1,c4,c10,c10,c4,c1,c14,c15,c11,c8,c2
그룹19: c2,c9,c1,c7,c1,c9,c2,16,c13,c6,c14,c8,c14,c6,c13,c16
그룹20: c2,c10,c8,c16,c5,c17,c17,c5,c16,c8,c10,c2,c13,c1,c1,c13
그룹21: c2,c11,c15,c8,c9,c8,c15,c11,c2,c10,c6,c13,c12,c13,c6,c10
그룹22: c2,c12,c5,c17,c13,c16,c13,c17,c5,c12,c2,c7,c11,c8,c11,c7
그룹23: c2,c13,c12,c9,17,c7,c11,c6,c8,c14,c15,c1,c10,c3,c16,c4
그룹24: c2,c14,c2,c1,c4,c15,c9,c12,c11,c16,c11,c12,c9,c15,c4,c1
그룹25: c2,c15,c9,c10,c8,c6,c7,c1,c14,c1,c7,c6,c8,c10,c9,c15
그룹26: c2,c16,c16,c2,c12,c14,c5,c7,c17,c3,c3,c17,c7,c5,c14,c12
그룹27: c2,c17,c6,c11,c16,c5,c3,c13,c3,c5,c16,c11,c6.c17,c2,c9
그룹28: c2,c1,c13,c3,c3,c13,c1,c2,c6,c7,c12,c5,c5,c12,c7,c6
그룹29: c2,c2,c3,c12,c7,c4,c16,c8,c9,c9,c8,c16,c4,c7,c12,c13
그룹30: c2,c3,c10,c4,c11,c12,c14,c14,c12,c11,c4,c10,c3,c2,c17,c17
그룹31: c2,c4,c17,c13,c15,c3,c12,c3,c15,c13,c7,c4,c2,c14,c5,c14
그룹32: c2,c5,c7,c5,c2,c11,c10,c9,c1,c15,c13,c15,c1,c9,c10,c11
상기 표 1에서 ci(2〈=i〈=17)는 256 길이(length)를 가지는 직교골드부호의 8비트 레지스터 값을 나타낸다. 또한, 상기 그룹코드의 특징은 한 그룹코드가 16번 이하의 순환쉬프트(cycle shift)를 하여도 절대 다른 그룹코드와 동일한 코드가 나타나지 않는다는 것이다. 다시말해, 하나의 그룹코드는 유일하다는 것이다. 이 유일성을 이용하여 프레임의 시작을 알수 있다. 이후, 회득된 그룹코드내의 16개 스크램블코드들을 공통제어물리채널과 상관하여 기지국에서 사용하는 스크램블코드를 구한다. 이때 각 그룹내의 16개의 스크램블코드의 구성은 미리 기지국과 이동국 사이에 결정된 값들이다. 즉, 상술한 바와 같이 해당그룹의 스크램블코드들을 모두 공통제어물리채널과 상관하여 해당 스크램브코드를 찾을 경우 셀탐색에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀 탐색 시간을 단축시킬수 있는 셀 탐색장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀 탐색시 프레임동기를 획득하는 순간 스크램블 코드로 동시에 획득할수 있는 셀 탐색장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 16비트의 스크램블코드번호 대한 정보를 제2동기코드에 포함시킴으로서 이동국이 프레임 동기 획득시 해당 셀에서 사용하는 스크램블 코드를 동시에 획득할수 있는 셀 탐색장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색장치가, 스크램블코드 번호 정보를 가지는 동기채널을 전송하는 기지국과, 상기 동기채널 획득과 동시에 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성됨을 특징으로 한다.
여기서 상기 기지국은 상기 스크램블코드 번호를 나타내는 인덱스 값중 "-1"에 해당하는 인덱스에 대해서는 상기 동기채널의 제2동기코드의 부호를 반전시켜 전송함을 특징으로 한다. 그러면 단말기는 상기 단말기는 동기채널 신호를 프레임동기 획득시 구해진 해당 제2동기코드로 상관하여 피크(peak)값이 양의 부호를 가질 경우, 상기 스크램블코드 인덱스를 "+1"이라 판단하고, 상기 피크값이 음의 부호를 가질 경우 상기 스크램블코드 인덱스를 "-1"이라 판단함을 특징으로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 UMTS시스템의 동기채널(SCH) 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 UMTS시스템의 기지국 채널발생기 구조를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 UMTS시스템에서 스크램블코드번호 획득을 위한 단말기 구조를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 단말기의 스크램블코드 번호 획득 제어절차를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 동기채널발생기 구조를 보여준다.
상기 도 2를 참조하면, 제1스위치(211)은 슬롯내의 처음 256칩주기동안 입력이 "1"인 곳에 스위칭되며, 다음 (2560-256)칩 동안 입력이 "0"인 곳에 스위칭된다. 곱셈기(212)는 상기 제1스위치(211)에서 전달된 데이터에 제1동기코드Cp를 곱해 출력한다. 제2스위치(213)는 슬롯내의 처음 256칩주기동안 입력이 "1"인 곳에 스위칭되며, 다음 (2560-256)칩주기 동안 입력이 "0"인 곳에 스위칭된다. 곱셈기(214)는 상기 스위치(213)에서 전달된 데이터에 제2동기코드Cs를 곱해 출력한다.
스크램블코드 인덱스발생기(215)는 스크램블코드번호를 16비트로 나타냈을 때, 해당비트가 "1"이면 "-1"를 출력하고, "0"이면 "+1"를 출력한다. 곱셈기(216)는 상기 곱셈기(215)의 출력신호와 상기 스크램블코드정보 발생기(216)의 출력신호를 곱해 출력한다. 가산기(217)는 상기 곱셈기(212)의 출력신호와 상기 곱셈기(216)의 출력신호를 가산하여 출력한다. 가산기(219)는 해당 채널구분용 코드로 곱해진 채널신호를 모두 가산하여 출력한다. 곱셈기(220)는 상기 가산기(219)의 출력신호에 스크램블 코드(Cscramb)를 곱해 출력한다. 가산기(221)는 상기 가산기(217)의 출력신호와 상기 곱셈기(220)의 출력신호를 가산하여 무선부로 전달한다.
상기 도 2의 구조에 따른 동기채널발생기의 동작을 일예를 들어 살펴본다.
스크램블코드 그룹중 하나의 인덱스 값을 이진수로 "+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 1"라 하면, Csi,1∼Csi.13및 Csi.16까지는 그대로 곱셈기(216)를 통과하고, Csi,13및 Csi,14는 상기 곱셈기(216)를 통과하면서 반전된다. 따라서, 이동국은 제2동기채널을 이용하여 프레임 동기 획득시에는 상관값의 절대치를 이용하고(도 3a참조), 이때 동시에 절대치를 취하지 않은 값중 "-"가 되는 부분은 스크램블인덱스 값을 "-1"로 간주하여(도 3b참조) 인식한다. 따라서, 프레임 동기 획드시 해당 그룹코드내에 존재하는 16개의 스크램블코드중 어느 스크램블코드가 사용되었는지 바로 알수 있다.
상기와 같은 방법을 사용하면, 32개의 제2동기코드 그룹을 지정할 필요없이 32개 이하(예를 들어, 16개 또는 8개 등)의 코드 그룹만 지정해도 된다. 왜냐하면, 스크램블코드 인덱스 값을 증가시켜 512개의 스크램블코드를 커버(cover)할수 있기 때문이다. 만일, 상기 코드그룹 수를 감소시키면 제2동기채널을 이용한 프레임동기 시간도 단축시킬수 있다. 즉, 스크램블 코드는 512(32그룹×16개)를 사용하므로, 예들들어, 16개의 코드그룹을 정의하면 스크램블코드 인덱스는 16에서 32로 증가시키면 된다. 마찬가지로, 8개의 그룹을 정의하면 스크램블코드 인덱스는 64개가 된다. 즉, 코드그룹 수를 감소시켜도 이에 따른 스크램블코드 인덱스 수를 증가시켜 512개의 스크램블코드를 지정할수 있다. 따라서 셀 탐색시 제1동기채널을 이용하여 타임슬롯 동기 획득후 제2동기채널을 이용하여 하나의 코드그룹에 대한 프레임 동기만 획득하면 바로 해당 셀에서 사용하고 있는 스크램블코드 번호를 알수 있으므로 셀 탐색시간을 단축시킬수 있다.(??그러면 프레임당 16개 타임슬롯으로 지정되어있던 타임슬롯 수가 증가되는 것인가??)
도 3은 상기와 같이 스크램블코드 번호를 획득하기 위한 이동국 구조를 보여준다.
상기 도 3을 참조하면, 상관기(311)는 제2동기채널의 각 슬롯에서 수신된 신호에 획득된 제2동기코드를 상관하여 출력한다. 누적기(312)는 상기 정합필터(311)의 출력을 슬롯단위로 누적하여 출력한다. 판정기(313)은 상기 누적기(312)의 출력값을 판단하여 양(+)의 부호를 가질 경우 해당 스르램블코드 인덱스를 "+1"로 판정하고, 음(-)의 부호를 가질 경우 해당 스크램블코드 인덱스를 "-1"로 판정한다. 상기한 바와 같이 상기 상관기(311)는 각 슬롯에서 256칩동안 수신된 신호에 프레임동기에 의해 획득된 제2동기코드를 상관하여 출력하고, 상기 상관결과 얻어진 결과치의 부호에 따라 스크램블코드 인덱스 값을 얻는다.
이하 이동국에서 스크램블코드 번호를 획득하기 위한 절차를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 이동국이 프레임동기 획득후, 스크램블코드 인덱스를 얻기 위한 제어절차를 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 이동국은 411단계에서 스크램블코드 인덱스번호i를 초기화(i=1)시킨다. 그리고 413단계에서 상기 인덱스번호i가 인덱스 수 이하인지(i≤16)를 검사한다. 여기서 상기 인덱스 수는 16개라 가정한다. 이때 상기 인덱스번호i가 16 이하일 경우 415단계로 진행하며, 상기 16을 초과할 경우 본 절차를 종료한다. 그리고 상기 이동국은 상기 415단계에서 상기 인덱스번호i를 증가(i++)시키고, 517단계에서 상기 인덱스번호i에 해당하는 슬롯에서 수신된 신호와 상기 슬롯에서 획득된 직교 골드부호(제2동기코드)를 상관(correlation)한다. 그리고 상기 이동국은 519단계에서 상관결과 얻어진 결과치의 부호를 검사한다. 여기서 상기 상관결과 얻어진 결과치가 양(+)의 부호를 가질 경우 421단계로 진행하여 해당 스크램블코드 인덱스를 "+1"로 설정하고, 상기 상관결과 얻어진 결과치가 음(-)의 부호를 가질 경우 해당 인덱스를 "-1"로 설정한다. 그리고 해당 인덱스에 대한 값 설정이 끝나면 다시 상기 413단계로 되돌아가 이하 과정을 재수행한다. 상기와 같은 과정을 반복수행하여 스크램블코드 인덱스 생성을 완료하면, 단말기는 상기 스크램블코드 인덱스에 해당하는 코드를 이용해 바로 브로드캐스팅 채널(BCH;Broadcasting Channel=공통제어물리채널)을 복조한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀탐색시 해당 기지국의 스크램블 코드로 동시에 획득할수 있어, 스크램블코드를 찾기위한 별도의 프로세싱이 필요없다. 즉, 비동기 시스템에서 셀탐색 시간을 단축시킬수 있는 이점이 있다. 또한, 이동국은 상기 획득된 스크램블코드로 브로드캐스팅 채널(BCH) 복조에 들어갈수 있으므로 데이터 복조시간을 단축시킬수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색장치에 있어서,
    스크램블코드 번호 정보를 가지는 동기채널을 전송하는 기지국과,
    상기 동기채널 획득과 동시에 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성됨을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 스크램블코드 번호를 나타내는 인덱스 값중 "-1"에 해당하는 인덱스에 대해서는 상기 동기채널의 제2동기코드의 부호를 반전시켜 전송함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단말기는 동기채널 신호를 프레임동기 획득시 구해진 해당 제2동기코드로 상관하여 피크(peak)값이 양의 부호를 가질 경우, 상기 스크램블코드 인덱스를 "+1"이라 판단하고, 상기 피크값이 음의 부호를 가질 경우 상기 스크램블코드 인덱스를 "-1"이라 판단함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단말기는,
    수신신호를 획득된 제2동기코드로 상관하는 상관기와,
    상기 상관기의 출력을 슬롯단위로 누적하는 누적기와,
    상기 누적기의 출력이 양의 부호를 가질 경우 "+1"을 출력하고, 음의 부호를 가질 경우 "-1"로 판단하는 판정기로 구성되어,
    상기 판정기에서 출력되는 값들로 부터 스크램블코드 번호를 나타내는 인덱스를 인식함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
  5. 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 방법에 있어서,
    기지국이 스크램블코드 번호 정보를 가지는 동기채널을 전송하는 과정과,
    단말기가 상기 동기채널 획득과 동시에 스크램블코드번호를 획득하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 스크램블코드 번호를 나타내는 인덱스 값중 "-1"에 해당하는 인덱스에 대해서는 상기 동기채널의 제2동기코드의 부호를 반전시켜 전송함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단말기는 동기채널 신호를 프레임동기 획득시 구해진 해당 제2동기코드로 상관하여 피크(peak)값이 양의 부호를 가질 경우, 상기 스크램블코드 인덱스를 "+1"이라 판단하고, 상기 피크값이 음의 부호를 가질 경우 상기 스크램블코드 인덱스를 "-1"이라 판단함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.
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