KR20010027317A - 디지털 통신 시스템에서 다중채널신호을 이용한 확산신호의 동기획득장치 및 방법 - Google Patents

디지털 통신 시스템에서 다중채널신호을 이용한 확산신호의 동기획득장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 통신 시스템에서 코드 동기 획득장치 및 그 방법에 관한 것으로, 동기획득장치는 역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널코드, 그리고 엑세스 정보 채널코드를 생성하는 엑세스 채널 코드 발생기; 역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성하는 엑세스 정보 채널 전치부호 발생기; 역방향 파일롯 채널코드 및 엑세스 정보 채널코드로부터 엑세스 채널 수신신호를 생성하는 수신신호 발생기; 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 채널 상관계수를 출력하는 역방향 파일롯 채널 상관기; 세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 엑세스 정보 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 채널 상관계수를 출력하는 엑세스 정보채널 상관기; 파일롯 채널 상관계수와 엑세스 채널 상관계수에 따라 코드 상관 에너지를 출력하는 에너지 계산부; 및 코드 상관 에너지 중에서 최대값을 찾아내어 코드 동기를 찾아내는 코드동기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 보다 간단한 회로로서도 보다 짧은 시간내에 동기를 확득할 수 있으며, 엑세스 채널 전송시의 전력 소모를 줄이고 기지국의 채널 용량을 늘릴 수 있다.

Description

디지털 통신 시스템에서 다중채널신호을 이용한 확산신호의 동기획득장치 및 방법{Apparatus for acquisition of synchronization of PN signal using multi-channel signal in digital communication system and method therefor}
본 발명은 디지털 통신 시스템에서 다중채널신호을 이용한 코드 동기 획득장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 한국정보통신기술협회(Telecommunications Technology Association: TTA)의 무선가입자망(Wireless Local Loop: WLL) 시스템 등에서 기지국에서의 코드 동기획득 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 통신시스템에서 단말국이 통화를 시도하거나 기지국의 호출에 응답하기 위해서는 엑세스 채널(Access Channel)을 통해서 엑세스 메시지를 기지국에 전송하여야 한다. 기지국에서 단말국이 전송한 엑세스 채널 메시지를 복조하기 위해서는 기지국과 단말국 간에 코드동기가 이루어져야 한다.
한국정보통신기술협회(Telecommunications Technology Association: TTA)의 무선가입자망(Wireless Local Loop: WLL) 시스템에서는 기지국이 단말국과 코드 동기를 이룰 수 있도록 엑세스 채널과 함께 파일롯 채널(pilot channel)을 전송하는 방식을 사용한다. 기지국에서는 이 파일롯 채널로 전송된 단말국 코드와 기지국에서 내부적으로 발생시킨 코드의 상관관계(correlation) 계수를 일정 구간 동안 누적하여 구한 에너지에 의하여 기지국의 코드의 동기를 조정하여 코드 동기를 획득하게 된다. 이 에너지 값은 단말국에서 전송하는 파일롯 채널의 전력 및 상관계수 누적구간과 비례관계를 갖는다.
일반적으로 CDMA 시스템에서 코드 동기 획득을 위하여 사용되는 방법은 정합필터(matched filter)를 사용하는 방법과 순차적 탐색(serial searching)을 사용하는 방법이 있다. 정합필터를 사용하는 방법은 파일롯 채널을 통하여 전송된 코드 중에 기지국에서 미리 발생시킨 상관계수 누적구간 동안의 코드패턴이 있는지를 찾아내는 방식이고, 순차적 탐색을 이용하는 방법은 순차적으로 코드를 지속적으로 국지적으로 하나씩 발생시키면서 상관계수 누적구간 동안 연속된 코드가 파일롯 채널을 통해서 전송된 코드와 일치하는 지를 비교하고, 일치하지 않으면 일치할 때까지 국지적으로 발생시키는 코드를 조정하는 방식이다.
정합필터를 사용하는 방법은 동시에 상관계수 누적구간 길이의 코드를 비교하기 때문에 동기획득시간이 짧은 장점이 있으나, 상관계수 누적구간 길이에 비례하여 그 회로가 커지는 단점이 있다. 순차적 탐색을 사용하는 방법은 한 코드 길이 동안 한 코드의 상관관계만 계산하기 때문에 동기획득시간이 상관계수 누적구간 길이에 비례하여 길어지는 단점이 있으나 상관계수 누적구간의 길이가 증가해도 회로의 크기를 비교적 작게 유지할 수 있는 장점이 있다.
WLL 시스템과 같이 단말국에서 파일롯 채널과 엑세스 채널을 함께 전송하는 방식을 사용하는 시스템에서는 파일롯의 전력을 크게 할 경우 채널용량이 감소하기 때문에 파일롯의 전력이 제한된다. 파일롯의 전력이 제한되면 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 악화되기 때문에 동기획득을 위해서는 상관계수 누적구간을 충분히 크게 하여 신호와 잡음이 충분히 구분될 수 있도록 하여야 한다. 단말국에서는 신속한 엑세스 채널 동기 획득을 위하여 정합필터를 사용하지만 기지국에서는 일반적으로 안테나 다중성(antenna diversity)이나 섹터 안테나(sector antenna)를 사용하여 여러 개의 경로를 통하여 수신된 엑세스 채널의 동기를 동시에 획득하여야 하기 때문에 정합필터 방식을 적용하기 어렵다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 역방향 파일롯 채널 뿐만 아니라 엑세스 정보채널을 통하여 전송되는 엑세스 정보 전치부호를 사용하여 보다 간단한 회로로서도 보다 짧은 시간내에 단말국에서의 코드 동기를 획득하기 위한 동기획득장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 디지털 통신시스템의 수신기를 나타내는 기능블록도이다.
도 2a는 WLL 시스템의 역방향 엑세스 채널의 프레임 구조를 나타내는 도면이며, 도 2b는 엑세스 정보 채널의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 PN신호 동기획득부의 구성블록도이다.
도 4는 도 3의 엑세스 채널 코드 발생기(31)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 역방향 파일롯 채널 상관기(35)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 역방향 엑세스 정보 채널 상관기(36)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3의 상관계수 누적부(37)와 에너지 계산부(38)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득장치는,
역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널코드, 그리고 엑세스 정보 채널코드를 생성하는 엑세스 채널 코드 발생기; 역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성하는 엑세스 정보 채널 전치부호 발생기; 상기 역방향 파일롯 채널코드 및 상기 엑세스 정보 채널코드로부터 엑세스 채널 수신신호를 생성하는 수신신호 발생기; 상기 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 채널 상관계수를 출력하는 역방향 파일롯 채널 상관기; 상기 엑세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 상기 엑세스 정보 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 채널 상관계수를 출력하는 엑세스 정보채널 상관기; 상기 파일롯 채널 상관계수와 상기 엑세스 채널 상관계수에 따라 코드 상관 에너지를 출력하는 에너지 계산부; 및 상기 에너지 계산부에서 출력되는 코드 상관 에너지 중에서 최대값을 찾아내어 코드 동기를 찾아내는 코드동기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 디지텅통신시스템에서 확산신호의 동기획득방법은,
역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널코드, 그리고 엑세스 정보 채널코드를 생성하는 단계; 역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성하는 단계; 상기 역방향 파일롯 채널코드 및 상기 엑세스 정보 채널코드로부터 엑세스 채널 수신신호를 생성하는 단계; 상기 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 채널 상관계수를 출력하고, 또한 상기 엑세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 상기 엑세스 정보 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 채널 상관계수를 출력하는 단계; 상기 파일롯 채널 상관계수와 상기 엑세스 채널 상관계수에 따라 코드 상관 에너지를 출력하는 단계; 및 상기 코드 상관 에너지 중에서 최대값을 찾아내어 코드 동기를 찾아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일반적인 디지털 통신시스템의 수신기를 나타내는 기능블록도이다. PN신호 동기는 다음의 두 단계로 나누어 수행된다. 첫 번째 단계인 동기획득에서는 수신되는 PN신호와 수신단에서 생성되는 PN신호가 한 칩(chip) 또는 그 보다 작은 범위 내에 들도록 한다. 두 번째 단계인 동기추적에서는 위의 두 신호의 위상이 일치하도록 미세한 조절을 한다.
수신기는 PN동기획득, PN동기추적, 캐리어복구/추적, 대역역확산, 그리고 신호복조 기능을 수행한다. PN신호동기획득부(13)의 기능이 수행되면가 생성된다. 여기서,이다.
위상 τ가 (τ1-ΔTc, τ1+ΔTc) 범위의 값이 되려면, 동기회득부(13)는 일련의 위상을 탐색하여 입력된 PN신호와 가장 큰 상관관계를 가지는 값으로 결정한다. 입력된 신호의 ΔTc내의 값으로 수신기 내의 위상이 결정되면, PN신호 동기추적부(12)는 피드백 루프회로 등을 이용하여 위상차를 영으로 맞추려고 시도한다. 캐리어신호 복구/추적부(11)는 입력신호로부터 캐리어신호를 추출해 낸다. 여기서 얻어진 캐리어신호와 동기추적부(12)에서 얻어진 PN신호는 역확산/복조부(14)에서 데이터 b(t)의 추정값인를 얻기 위하여 역확산 및 복조과정에 이용된다.
도 2a는 WLL 시스템의 역방향 엑세스 채널의 프레임 구조를 나타내는 도면이다. 역방향 채널에는 엑세스 채널과 역방향 트래픽 채널이 있다. 역방향 트래픽 채널에는 한 단말국을 한 사용자가 사용하는 단일 신호모드와 한 단말국을 여러 사용자가 접속하여 사용하는 다중 신호모드가 있다. 엑세스 채널은 역방향 파이롯 채널(21)과 역방향 엑세스 정보 채널(22)로 구성되어 있으며, 한 페이징 채널에 대하여 32개까지의 엑세스 정보 채널을 할당할 수 있다.
엑세스 채널의 프레임 길이는 100 mod (ACCESS_ACQ_FRAMES + ACCESS_MSG_FRAMES) = 0 을 만족하여야 한다. ACCESS_ACQ_FRAMES(23)과 ACCESS_MSG_FRAMES(24)에 관련된 정보는 페이징 채널의 시스템 정보 메시지를 통해 받는다. ACCESS_ACQ_FRAMES(23) 동안에는 역방향 엑세스 정보 채널로 역방향 엑세스 전치부호를 기지국으로 보내며, 기지국은 이 시간 동안 엑세스 채널을 감지하고, 코드 동기 및 반송파 동기를 위한 정보를 수집한다. ACCESS_MSG_FRAMES(24) 동안에는 역방향 파이롯 채널과 엑세스 정보 채널을 동시에 기지국에 송신한다. 이 시간 동안에는 기지국은 엑세스 채널의 메세지 정보를 얻는다.
(ACCESS_ACQ_FRAMES + ACCESS_MSG_FRAMES) 시간을 엑세스 채널 슬롯 (ACS: Access Channel Slot)이라 한다. ACS는 20 MS_BST에 정렬되어 있어야 하며, 2 S_BST에서는 항상 ACS 경계가 위치하여야 한다. 2 S_BST에서 시작하는 ACS의 슬롯번호는 0이다.
역방향 파이롯 채널(21)은 '0' 심볼만을 전송한다. 이 채널을 통하여 기지국이 엑세스 채널의 코드 동기와 반송파 위상 동기 정보를 얻는다. 역방향 파이롯 채널(21)은 직접 시퀀스 대역 확산(DS/SS)된다.
도 2b는 엑세스 정보 채널의 프레임 구조를 나타내는 도면이다. 엑세스 정보 채널의 한 프레임의 길이는 160비트(20ms)이며, 한 프레임은 152비트의 정보 비트(27)와 8비트의 '0' 심볼로 이루어진 엔코더 테일(Encoder Tail) 비트(28)로 구성되어 있다. 엔코더 테일 비트(28)는 프레임의 끝에 있어야 한다. 엑세스 정보 채널은 콘보루셔널 채널 코딩된다.
엑세스 정보 채널 전치부호는 20ms 프레임으로 구성되어 있다. 한 프레임은 160 비트의 '0'으로 구성되어 있다. 이 부호는 역방향 파이롯 채널과 함께 기지국이 단말국의 엑세스 채널의 코드 동기 및 반송파 위상 정보를 얻을 수 있도록 하기 위하여 기지국으로 송신한다. 이 전치부호는 ACS의 최초 (20 x ACCESS_ACQ_FRAMES) ms 동안 기지국으로 송신된다.
ACCESS_ACQ_FRAMES 동안에는 단말국이 엑세스 정보 채널을 통하여 엑세스 정보 채널 전치부호를 기지국으로 보내며, 기지국은 이 시간 동안 엑세스 채널을 감지하고, 코드 동기 및 반송파 동기를 위한 정보를 수집한다. ACCESS_MSG_FRAMES 동안에는 단말국은 엑세스 정보 채널 데이터를 기지국에 송신하여, 이 시간 동안에 기지국이 엑세스 채널 메시지 정보를 얻는다. 기지국이 코드 동기를 획득하여 단말국이 전송한 엑세스 채널 메시지를 얻기 위해서는 기지국은 ACCESS_ACQ_FRAMES 동안에 파일롯 채널을 통해서 전송되는 코드 동기를 획득하여야 하기 때문에 신속한 코드 동기 획득이 중요하다.
도 3은 본 발명에 따른 PN신호 동기획득부의 구성블록도이다.
엑세스 채널 코드 발생기(31)는 역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널 I 및 Q 채널 코드, 그리고 엑세스 정보 채널 I 및 Q 채널코드를 생성한다. 엑세스 정보 채널 전치부호 발생기(32)는 역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성한다. I채널 수신신호 발생기(33)는 역방향 파일롯 채널 I 채널 코드 및 엑세스 정보 채널 I 채널코드로부터 엑세스 채널 I채널 수신신호를 생성한다. Q채널 수신신호 발생기(34)는 역방향 파일롯 채널 Q 채널 코드 및 엑세스 정보 채널 Q 채널코드로부터 엑세스 채널 Q채널 수신신호를 생성한다.
역방향 파일롯 채널 상관기(35)는 역방향 파일롯 채널 I 및 Q 채널 코드와 엑세스 채널 I 및 Q 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 I 및 Q 채널 상관계수를 출력한다. 엑세스 정보채널 상관기(36)는 엑세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 엑세스 정보 채널 I 및 Q 채널 코드와 엑세스 채널 I 및 Q 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 I 및 Q 채널 상관계수를 출력한다.
상관계수 누적부(37)는 파일롯 I 채널 상관계수와 엑세스 I 채널 상관계수를 더하고 그 더한 값을 소정 시간의 누적구간 동안 누적하여 I채널 누적 상관계수를 출력하고, 파일롯 Q 채널 상관계수와 엑세스 Q채널 상관계수를 더하고 그 더한 값을 소정 시간 동안 누적하여 Q채널 누적 상관계수를 출력한다. 에너지 계산부(38)은 I 채널 누적 상관계수를 제곱하고 Q채널 누적 상관계수를 제곱한 다음, 이들을 더하여 코드 상관 에너지를 출력한다.
코드동기 제어부(39)는 상관계수 누적구간 N 동안 상관계수를 누적하도록 하고 누적이 완료될 때 에너지를 계산하도록 하는 상관계수 누적 제어신호 및 상관계수 누적구간 N이 될 때 마다 엑세스 채널코드 발생기(31)에서 하나의 코드만큼 지연시켜 코드를 발생하도록 하는 코드발생 제어신호를 발생한다. 에너지 계산부(38)에서 출력되는 코드 상관 에너지 z(k) 중에서 최대값을 찾아내어 정확한 코드 동기를 찾아내는 기능을 수행한다.
기지국에서의 코드 동기 획득과정은 기지국의 반경에 대응하는 모든 가능한 코드시간에 대하여 누적구간 N 동안의 상관계수를 누적하여 에너지를 구하고, 그 에너지 중 최대가 되는 코드시간이 단말기의 코드 동기시간이 된다. 따라서, 동기 획득에 소요되는 최대 시간은 기지국의 반경과 상관관계 누적시간 N에 비례하게 된다.
여기서, 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k) 및 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k)는 다음의 수학식 1 및 2로 표시된다. 다만, 이 식에서는 반송파의 주파수와 위상의 오차는 없는 것으로 가정한다.
수학식 1, 2에서, Ep는 파이롯 채널의 전력, pI(k)는 파일롯 채널 I채널코드, Ea는 엑세스 채널의 전력, d(n)은 엑세스 정보 채널의 데이터, aI(k)는 엑세스 정보 채널 I채널코드, nI(k)는 I채널의 잡음, pQ(k)는 파일롯 채널 Q채널코드, aQ(k)는 엑세스 정보 채널 Q채널코드, 그리고 nQ(k)는 Q채널의 잡음을 나타낸다.
엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)는 상술한 바와 같은 WLL 시스템 표준안에서 규정되어 있기 때문에 시간 K에 해당하는 엑세스 정보 채널 전치부호를 예측하여 발생시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 엑세스 채널 코드 발생기(31)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
엑세스 채널 코드 발생기는 역방향 PN코드가 입력되어 역방향 파일롯 채널코드 및 엑세스 정보채널코드를 발생시키며, 파일롯 채널코드 생성기(41) 및 엑세스 정보 채널코드 생성기(45)를 구비한다. 파일롯 채널코드 생성기(41)는 곱셈기(42)에 의하여 역방향 PN코드에 하다마드(Hadamard) 코드 0을 곱하여 역방향 파일롯 채널 I채널코드 pI(k)를 생성하고, 곱셈기(43)에 의하여 역방향 PN코드에 하다마드(Hadamard) 코드 1을 곱하여 역방향 파일롯 채널 Q채널코드 pQ(k)를 생성한다. 엑세스 정보 채널코드 생성기(45)는 곱셈기(46)에 의하여 역방향 PN코드에 하다마드(Hadamard) 코드 2을 곱하여 엑세스 정보 채널 I채널코드 aI(k)를 생성하고, 곱셈기(47)에 의하여 역방향 PN코드에 하다마드(Hadamard) 코드 3의 보수를 곱하여 엑세스 정보 채널 Q채널코드 aQ(k)를 생성한다. 역방향 PN코드는 사용자를 구분하기 위하여 사용되고, 하다마드 코드는 역방향 파일롯 채널의 I, Q 채널과 엑세스 정보 채널의 I, Q 채널을 구분하기 위하여 사용된다.
도 5는 도 3의 역방향 파일롯 채널 상관기(35)의 상세 구성도를 나타내는 도면으로, QPSK CDMA 시스템의 순차적 탐색을 이용한 코드 동기 획득회로에 사용되는 것이다.
역방향 파일롯 채널 상관기는 시간 k에 기지국에서 수신한 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k) 및 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k), 그리고 역방향 파일롯 I채널코드 pI(k) 및 역방향 파일롯 Q채널코드 pQ(k)를 입력으로 하여 파일롯 I채널 상관계수및 파일롯 Q채널 상관계수를 출력한다.
파일롯 I채널 상관계수는 곱셈기(51)에 의하여 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k)와 역방향 파일롯 I채널코드 pI(k)를 곱하고, 또한 곱셈기(52)에 의하여 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k)와 역방향 파일롯 Q채널코드 pQ(k)를 곱한 다음 이들 출력값을 덧셈기(53)에서 서로 더하여 얻는다.
파일롯 Q채널 상관계수는 곱셈기(57)에 의하여 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k)와 역방향 파일롯 Q채널코드 pQ(k)를 곱하고, 또한 곱셈기(56)에 의하여 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k)와 인버터(55)에 의하여 인버팅된 역방향 파일롯 I채널코드 -pI(k)를 곱한 다음, 이들 출력값을 덧셈기(58)에서 서로 더하여 얻는다.
역방향 파일롯 채널 상관기의 출력인 파일롯 I채널 상관계수및 파일롯 Q채널 상관계수를 식으로 표현하면, 다음의 수힉식 3, 4와 같다.
수학식 3, 4에서,는 시간 k에서 파일롯 I채널 상관계수,는 파일롯 채널코드의 자기상관함수(autocorrelation function),는 파일롯 채널코드와 엑세스 정보 채널코드의 상관함수, 그리고는 파일롯 채널코드와 I채널의 잡음에 의한 영향,는 시간 k에서 파일롯 Q채널 상관계수, 그리고는 파일롯 채널코드와 Q채널의 잡음에 의한 영향을 나타낸다. 여기서,는 단말국과 기지국 간의 코드 시간오차를 나타낸다.
는 파일롯 채널코드의 특성상가 영일 때, 즉 단말국과 기지국 간의 코드시간오차가 없을 때 최대값을 가지는 함수로서,가 영에서 벗어날수록 그 값이 급격하게 영으로 수렴한다.는 파일롯 채널코드와 엑세스 정보 채널코드가 직교성을 갖는 서로 다른 하다마드 코드에 의하여 구분되기 때문에 하다마드 코드의 주기만큼 누적하면 그 값은 영이 되는 특성이 있다.
도 6은 도 3의 역방향 엑세스 정보 채널 상관기(36)의 상세 구성도를 나타내는 도면으로, 도 5의 역방향 파일롯 채널 상관기의 구조와 유사하나 엑세스 정보 채널을 통하여 코드 동기를 획득할 수 있도록 엑세스 정보 채널 전치부호를 수신신호에 곱한다는 점에서 차이가 있다.
역방향 억세스 정보 채널 상관기는 시간 k에 기지국에서 수신한 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k) 및 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k), 엑세스 정보 채널 I채널코드 aI(k) 및 엑세스 정보 채널 Q채널코드 aQ(k), 그리고 엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)를 입력으로 하여 엑세스 I채널 상관계수및 엑세스 Q채널 상관계수를 출력한다.
엑세스 I채널 상관계수는 곱셈기(62)에 의하여 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k)와 엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)를 곱한 다음 곱셈기(64)에 의하여 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 I채널코드 aI(k)와 곱하고, 또한 곱셈기(63)에 의하여 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k)와 엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)를 곱한 다음 곱셈기(65)에 의하여 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 Q채널코드 aQ(k)와 곱하고, 곱셈기들(64, 65)의 출력을 덧셈기(66)에서 서로 더하여 얻는다.
엑세스 Q채널 상관계수는 곱셈기(62)에 의하여 엑세스 채널 I채널 수신신호 rI(k)와 엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)를 곱한 다음 곱셈기(69)에 의하여 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 Q채널코드 aq(k)와 곱하고, 또한 곱셈기(63)에 의하여 엑세스 채널 Q채널 수신신호 rQ(k)와 엑세스 정보 채널 전치부호 d(k)를 곱한 다음 곱셈기(68)에 의하여 그 곱한 값을 인버터(67)에 의하여 인버팅된 엑세스 정보 채널 I채널코드 -aI(k)를 곱하고, 곱셈기들(68, 69)의 출력을 덧셈기(70)에서 서로 더하여 얻는다.
엑세스 정보 채널 상관기의 출력인 엑세스 I채널 상관계수및 엑세스 Q채널 상관계수를 식으로 표현하면, 다음의 수힉식 5, 6과 같다.
수학식 5, 6에서,는 시간 k에서 엑세스 I채널 상관계수,는 엑세스 정보 채널 코드의 자기상관함수(autocorrelation function),는 엑세스 정보 채널 코드와 I채널의 잡음에 의한 영향,는 시간 k에서 엑세스 Q채널 상관계수, 그리고는 엑세스 정보 채널 코드와 Q채널의 잡음에 의한 영향을 나타낸다. 여기서,는 단말국과 기지국 간의 코드 시간오차를 나타낸다.
는와 마찬가지로 엑세스 채널코드의 특성상가 영일 때, 즉 단말국과 기지국 간의 코드시간오차가 없을 때 최대값을 가지는 함수로서,가 영에서 벗어날수록 그 값이 급격하게 영으로 수렴한다.
도 7은 도 3의 상관계수 누적부(37)와 에너지 계산부(38)의 상세 구성도를 나타내는 도면이다.
상관계수 누적부(71)는 덧셈기(72)에서 파일롯 I채널 상관계수와 엑세스 I채널 상관계수를 더하고 누적기(74)에서 이를 일정 시간 N 동안 누적하여 I채널 누적 상관계수를 출력하고, 또한 덧셈기(73)에서 파일롯 Q채널 상관계수와 엑세스 Q채널 상관계수를 더하고 누적기(75)에서 이를 일정 시간 N 동안 누적하여 Q채널 누적 상관계수를 출력한다.
I채널 누적 상관계수와 Q채널 누적 상관계수는 다음의 수학식 7, 8로 표현된다.
여기서,는 하다마드 코드의 주기만큼 누적하면 영이 되는 특성이 있기 때문에 N이 하다마다 코드 주기의 배수이기만 하면 N 시간 동안 누적된 값이 영이 된다. 잡음에 의한 영향을 나타내는는 랜덤한 특성을 가지므로 N이 충분히 크면 N 동안 누적된 값은 영이 된다.
에너지 계산부(76)는 제곱기(77)에서 I채널 누적 상관계수를 제곱하고, 제곱기(78)에서 Q채널 누적 상관계수를 제곱한 다음, 이들을 가산기(79)에서 더하여 코드 상관 에너지 값 z(k)를 출력하며, 이를 식으로 나타내면 수학식 9와 같다.
여기서,는 잡음에 의한 영향을 나타낸다.
코드 상관 에너지의 크기는 역방향 파일롯 채널의 전력이 클수록, 엑세스 정보 채널의 전력이 클수록, 그리고 상관계수를 누적하는 시간 N이 클수록 커지게 된다.
종래의 방식대로 역방향 파일롯 채널만을 이용하여 코드 상관 에너지 값을 구하는 경우 엑세스 정보 채널에 의한 영향인와 관련된 항들이 영이 되기 때문에 그 값이 크게 줄어든다. 잡음의 영향이 없으며 역방향 파일롯 채널의 전력과 엑세스 정보 채널의 전력이 동일하며와가 같다고 가정하면, 본 발명에 따라 얻어지는 코드 상관 에너지는 종래의 방식에 의한 코드 상관 에너지에 비하여 최고 4배까지 커지게 된다. 따라서, 상관계수 누적구간 N을 종래에 비하여 절반으로 하면서도 종래와 동일한 효과를 얻을 수 있다. WLL 시스템에서, 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 정보 채널코드는 하다마드 코드에 의하여만 차이가 있기 때문에 실제로와는 거의 같은 값을 나타낸다. 일반적으로 엑세스 정보 채널의 전력은 역방향 파일롯 채널의 전력에 비하여 높기 때문에 본 발명에 따른 코드 상관 에너지의 최대값은 종래에 비하여 더욱 거지게 된다.
도 8은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프로서, 역방향 파이롯 채널의 전력(%)과 코드 상관 에너지의 비(dB)의 관계를 나타낸다. 도면에서, 가로축은 역방향 파일롯 채널의 전력을 전체 수신신호의 전력과의 백분율로 나타낸 것이며, 세로축은 코드 동기가 일치할 때의 코드 상관 에너지 대 코드 동기가 일치하지 않을 때의 코드 상관 에너지의 비를 dB로 나타낸 것이다. 상관계수 누적시간 N을 1024로 하였으며, 엑세스 정보 채널의 전력은 역방향 파일롯 채널의 전력과 같다고 가정하였다. 도면에서, 참조번호 81은 종래의 방식에 의한 경우를, 참조번호 82는 본 발명에 의한 경우를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 종래에 파일롯 채널만을 이용하는 방식에 비하여 본 발명에 의하면 모든 구간에 대해서 보다 큰 코드 상관 에너지 값을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 종래의 방식에 비하여 보다 짧은 상관관계 누적시간으로도 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 상관관계 누적시간이 줄어듦에 따라 동기 획득에 소요되는 시간도 감소시킬 수 있다. 또한, 종래의 방식과 같은 시간 동안 상관관계를 누적하는 경우, 본 발명에 의하면 보다 작은 역방향 파일롯 채널의 전력으로도 동일한 효과를 거둘 수 있기 때문에, 단말국의 소모 전력을 감소시킬 수 있으며, 한 기지국당 역방향 채널의 용량 증가도 기대할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 동기획득장치 및 방법에 의하면, 역방향 파일롯 채널 뿐만 아니라 엑세스 정보채널을 통하여 전송되는 엑세스 정보 전치부호를 사용하여 단말국에서의 코드 동기를 획득함으로써, 보다 간단한 회로로서도 보다 짧은 시간내에 동기를 확득할 수 있으며, 또한 기지국에서는 보다 낮은 전력을 사용하여 엑세스 채널을 전송할 수 있으므로 엑세스 채널 전송시의 전력 소모를 줄이고 기지국의 채널 용량을 늘릴 수 있다.

Claims (5)

  1. 역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널코드, 그리고 엑세스 정보 채널코드를 생성하는 엑세스 채널 코드 발생기;
    역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성하는 엑세스 정보 채널 전치부호 발생기;
    상기 역방향 파일롯 채널코드 및 상기 엑세스 정보 채널코드로부터 엑세스 채널 수신신호를 생성하는 수신신호 발생기;
    상기 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 채널 상관계수를 출력하는 역방향 파일롯 채널 상관기;
    상기 엑세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 상기 엑세스 정보 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 채널 상관계수를 출력하는 엑세스 정보채널 상관기;
    상기 파일롯 채널 상관계수와 상기 엑세스 채널 상관계수에 따라 코드 상관 에너지를 출력하는 에너지 계산부; 및
    상기 에너지 계산부에서 출력되는 코드 상관 에너지 중에서 최대값을 찾아내어 코드 동기를 찾아내는 코드동기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코드동기 제어부는
    상기 누적구간 동안 상관계수를 누적하도록 하고 누적이 완료될 때 코드 상관 에너지를 계산하도록 상관계수 누적부 및 에너지 계산부를 제어하고, 상기 누적구간 N이 될 때 마다 하나의 코드만큼 지연시켜 코드를 발생하도록 상기 엑세스 채널코드 발생기를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 역방향 파일롯 채널 상관기는
    파일롯 I채널 상관계수는 엑세스 채널 I채널 수신신호와 역방향 파일롯 I채널코드를 곱하고, 또한 엑세스 채널 Q채널 수신신호와 역방향 파일롯 Q채널코드를 곱한 다음 이들 출력값을 서로 더하여 얻고,
    파일롯 Q채널 상관계수는 엑세스 채널 I채널 수신신호와 역방향 파일롯 Q채널코드를 곱하고, 또한 엑세스 채널 Q채널 수신신호와 인버팅된 역방향 파일롯 I채널코드를 곱한 다음, 이들 출력값을 서로 더하여 얻는 것을 특징으로 하는 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 엑세스 정보채널 상관기는
    엑세스 I채널 상관계수는 엑세스 채널 I채널 수신신호와 엑세스 정보 채널 전치부호를 곱한 다음 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 I채널코드와 곱하여 제1값을 구하고, 또한 엑세스 채널 Q채널 수신신호와 엑세스 정보 채널 전치부호를 곱한 다음 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 Q채널코드와 곱하여 제2값을 구하고, 상기 제1 및 제2 값을 서로 더하여 얻고,
    엑세스 Q채널 상관계수는 엑세스 채널 I채널 수신신호와 엑세스 정보 채널 전치부호를 곱한 다음 그 곱한 값을 엑세스 정보 채널 Q채널코드와 곱하여 제3값을 구하고, 또한 엑세스 채널 Q채널 수신신호와 엑세스 정보 채널 전치부호를 곱한 다음 그 곱한 값을 인버팅된 엑세스 정보 채널 I채널코드를 곱하여 제4값을 구하고, 사기 제3 및 제4 값을 서로 더하여 얻는 것을 특징으로 하는 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득장치.
  5. 역방향 PN코드로부터 역방향 파일롯 채널코드, 그리고 엑세스 정보 채널코드를 생성하는 단계;
    역방향 PN코드로부터 엑세스 정보 채널에 포함된 엑세스 정보 채널 전치부호를 생성하는 단계;
    상기 역방향 파일롯 채널코드 및 상기 엑세스 정보 채널코드로부터 엑세스 채널 수신신호를 생성하는 단계;
    상기 역방향 파일롯 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 파일롯 채널 상관계수를 출력하고, 또한 상기 엑세스 정보 채널 전치부호를 고려하여, 상기 엑세스 정보 채널코드와 엑세스 채널 수신신호 간의 상관계수를 구하여 엑세스 채널 상관계수를 출력하는 단계;
    상기 파일롯 채널 상관계수와 상기 엑세스 채널 상관계수에 따라 코드 상관 에너지를 출력하는 단계; 및
    상기 코드 상관 에너지 중에서 최대값을 찾아내어 코드 동기를 찾아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털통신시스템에서 확산신호의 동기획득방법.
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