KR20010053361A

KR20010053361A - 스펙트럼 확산 시스템 안에서 펄스의 개시를 결정하기위한 방법

Info

Publication number: KR20010053361A
Application number: KR1020017000005A
Authority: KR
Inventors: 올리비에 빠비오트
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-06-25
Also published as: JP2002543734A; TW503630B; CN1302483A; WO2000067387A1; EP1095466A1

Abstract

본 스테이션(station)은 정보가 심볼(symbol) 주기 안에 나타나는 심볼의 형태로 전송되는 시스템을 포함한다. 상기 스테이션은 수신 회로를 포함하며, 상기 수신 회로에는 심볼의 시작 표시를 생산하기 위하여 동기 회로가 제공된다. 상기 동기 회로는 전송된 신호의 에너지를 측정(measuring)하는 측정 회로, 상기 에너지 측정을 집적(integrating)하는 제 1 집적 회로, 상기 에너지 측정을 제 1 집적 회로의 출력 신호의 함수(function)로서 집적하는 제 2 집적 회로를 포함한다. 최종적으로, 임계(threshold) 회로는 수신된 심볼 개시(start-of-received-symbol) 신호를 생산하며, 제 2 집적 회로의 출력 신호에 근거한다.

Description

스펙트럼 확산 시스템 안에서 펄스의 개시를 결정하기 위한 방법{METHOD FOR DETERMINING THE START OF A PULSE IN A SPREAD SPECTRUM SYSTEM}

이 같은 유형의 시스템의 문제는 수신기의 동기화(synchronization)이다. 수신될 심볼이 지역(local) 시계에 위상-조정이 되는 것은 필요한 일이다. 따라서 송신된 심볼의 개시는 매우 정밀하게 결정되어야 한다. 이 문제에 관하여, 미국 특허 제 5,712,869호를 참고할 수 있다. 이 명세서에서는, 상기 동기화를 파일럿 신호(pilot signal)를 통해 얻는다.

본 발명은 정보가 심볼의 형태로 전송되는 시스템에 적합한 수신 회로를 포함하는 스테이션에 관한 것이며, 상기 수신 회로는 심볼의 개시의 표시를 만들어내기 위한 동기 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 심볼의 개시를 결정하는 동기 방법에 관한 것이다.

본 발명은 그 응용을 셀룰러 무선 전화(cellular radiotelephony) 네트워크 산업에서 찾으며, 상기 네트워크에는 스펙트럼 확산(spread spectrum) 테크닉이 사용되며, 특히 CDMA 네트워크 산업에서 그 응용을 찾는다.

도 1은 본 발명에 의해, 스테이션이 포함된 송신 시스템의 도면.

도 2는 차동 복조기(differential demodulator)와 함께 작동하는 적응된 필터를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의해, 두 개의 적분기의 캐스케이드 어셈블리(cascade assembly)를 도시한 도면.

도 4는 제 1 적분기의 입력 상의 신호의 모양을 도시한 도면.

도 5는 상기 제 1 적분기의 출력 상의 신호의 모양을 도시한 도면.

도 6은 제 2 적분기의 출력 상의 신호의 모양을 도시한 도면, 그리고

도 7은 동기화를 확립하는 처리(processing) 회로를 도시한 도면.

본 발명은 수신 스테이션의 동기화를 상당히 단순화시키고, 파일럿 신호를 통한 동기화 시퀀스를 불필요하게 하는 것을 제안한다.

그러므로, 이러한 스테이션은 상기 동기 회로가:

송신된 신호의 에너지를 측정하기 위한 측정 회로,

상기 에너지 측정을 집적하는 제 1 집적 회로,

제 1 집적 회로의 출력 신호를 집적하는 제 2 집적 회로,

제 2 집적 회로의 출력 신호에 근거하여 수신된 심볼 개시 신호를 만들어내는 임계 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 양상은 앞으로 설명되는 실시예를 참조하여, 비제한적인 예로써 분명해지고 명료하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 의해, 제 2 스테이션(2)과 통신하는 제 1 스테이션(1)을 포함하는 송신 시스템을 도시한다. 스테이션(1 및 2)는 각각 송신부(11 및 12) 그리고 수신부(14 및 15)를 포함한다. 특히 송신부(11) 및 수신부(15)에 의해 구성된 링크(연결)이 관심 대상이다. 이 링크는 심볼을 송신하며 예를 들면, 세 경로 (T1, T2 및 T3)를 이용한다. 각 심볼은 하나의 2진 요소나 2진 요소 그룹에 의해 형성되며, 상기 요소는 칩(chip)으로 형성된 스펙트럼 확산 코드 (CS)에 의해 인터럽트(interrupt)된다. 이 코드는 송신단에서 코드 생성기(21)에 의해 생성된다. 이 같은 코드 CS는 이 코드에 적응된 필터(22)에 의해 수신부(15) 안에서 표현되고(represented), 이 수신부의 제 1 스테이지(23)의 출력 시 배열된다. 이 필터(22)에 이어서 차동 복조기(25)가 온다. 다음 논문에서 이 소자(22 및 25)에 관한 관측 결과를 찾을 수 있을 것이다:

저자가 지. 엘. 투린(G. L. TURIN)이고, 1980년 3월에 IEEE의 회보에 출판된, 68권, 제 3 호, 328 페이지에서 353 페이지의 "스펙트럼-확산 반다중경로(antimultipath) 테크닉과 도시의 디지탈 라디오로의 그 응용에 대한 소개(Introduct on to Spread-Spectrum Antimultipath Techniques and their Application to Urban Digital Radio)" 논문.

저자가 씨. 물렉(C. MOULEC) 등이고, VTC 1994에 출판된, 367 페이지에서 370 페이지의 "다중 경로 페이딩(fading) 채널 상에서 스펙트럼 확산 통신을 위한 집적된 모든 디지탈 다이버시티(diversity) 수신기(An Integrated All Digital Diversity Receiver for Spread Spectrum Communications over Multipath Fading Channels)" 논문.

도 2에서 이들 소자의 구조가 다시 불려온다. 적응된 필터(22)는 두 개의 지연선 필터(transversal filter)(30 및 31)에 의해 형성되며, 각 필터는 서로 경로 (I 및 Q)로 할당되며, 이들 경로는 각각 동위상(in-phase) 및 직각(quadrture) 위상 데이터와 관련되고, 이들 데이터는 제 1 스테이지(23)로부터 온다. 오직 필터(30) 만이 상세히 도시되어 있다. 필터(30)는 지연 소자 (32a), (32b), (32c)...의 캐스케이드를 포함하며, 각 지연 소자는 1 칩(chip) 주기와 동등한 지연을 초래한다. 상기 다양한 지연 소자는 곱셈기 35a, 35b, 35c, ..., 35d에 의해 계수로 곱셈된다. 가산기(38)는 곱셈기 35a, 35b, 35c, ..., 35d의 출력의 댜양한 크기(magnitude)를 합산한다. 이들 계수의 값은 확산-스펙트럼 코드 (CS)의 값을 나타낸다. 상기 두 필터는 동위상 신호 (x2I) 및 직교 신호 (x2Q)를 생산하며, 이들 신호는 1 심볼 주기와 동등한 지연을 이끌어내기 위하여 차동 복조기(25)로 인가되고, 이 복조기(25)는 각각 지연 라인(40 및 41)에 의해 형성된다. 두 곱셈기(45 및 46) 각각은 상기 지연 값을 차동 복조기(25)의 입력값으로 곱셈을 실행한다. 이들 곱셈기로 생산된 결과는 이어서 가산기(49)에 의해 함께 가산되어 신호 (A)를 생산하게 되며, 상기 신호 (A)는 간략하게, 다음과 같이 작성된다:

A(n) = x2I(n-N).x2I(n)+x2Q(n-N).x2Q(n)

이 식에서, "n"은 현재 순간(current instant)을 나타내며, "N"은 지연 라인(40 및 41)의 길이를 나타내며, 상기 지연 라인의 길이는 확산 코드의 길이와 동등하고, 따라서 1 심볼의 지속 기간과 동등하다. 상기 복조기(25)에 의해 생산된 데이터에 근거하여, 그리고 처리가 끝난 후, 유용한 데이터가 사용자 회로(26) 안에서 생성된다.

다중 경로 (T1, T2, T3 ...) 및 다른 외란(disturbances)의 결과로서, 수신된 데이터를 수신 시에, 국소적으로 생성된 확산 코드로 동기화하는 것은 어렵다. 상기 동기화를 용이하게 하기 위해, 동기 회로는

- 상기 에너지 측정값을 집적하기 위한 제 1 집적 회로(52)

- 상기 제 1 집적 회로의 출력 신호를 집적하기 위한 제 2 집적 회로(54),

- 상기 제 2 집적 회로의 출력 신호에 근거한 수신된 심볼 개시 신호(start-of-received-symbol signal)를 생산하기 위한 임계 회로(56)를 포함한다(도 1).

따라서, 이 펄스 개시 신호에 근거하여, 수신기의 동기화를 처리 회로(58)을 사용하여 보증케 하는 것이 가능해졌다.

적분기(52) 및 (54)의 구조가 도 3에 도시되어 있다. 이들 두 적분기는 생산된 값을 상기 복조기(25)의 값으로 집적한다. 단지 적분기(52)의 구조만이 도시되어 있으며, 그 이유는 적분기(54)의 구조가 동일할 수 있기 때문이다. 적분기(52)는 누산기(accumulator)를 포함하며, 상기 누산기는 가산기(60)과 누산 메모리(62)로 형성된다. 이 적분기(52)는 재-초기화(re-initialized)될 수 있고, 상기 메모리(62)는 이어서 신호 (SY)의 제어 하에 0으로 세팅된다. 적분기(54)를 재-초기화하기 위하여, 상기 신호 (SY)가 역시 사용되나, 이 재-초기화는 제 1 적분기의 출력 값으로, 신호 (SY)의 매 두 활성 에지(edge) 마다 하나의 활성 에지에 영향 받는다. 신호 (SY)는 처리 회로(58)에 의해 동기화를 제공하기 위하여 처리된다(도 1).

도 4에는 복조기(25)의 출력 상의 신호 (A)의 모양이 도시되어 있다. 각 경로 (T1, T2, 및 T3) 각각은 상관 피크(correlation peak) (P1, P2 및 P3)를 제공한다. 전파(propagation) 파라미터는 아주 빨리 변하지는 않는다는 것이 인정된다. 위에 설명한 피크 (P1, P2 및 P3)로 형성된 구성은, 제 1 값을 갖는 심볼 (SB1)에 대해 생산되고, 이어서 오는, 같은 극성(polarity)을 가진 심볼 (SB2)에 대해 재생산될 것이다. 반면에, 심볼 (SB2)는 심볼 (SB1)의 값과 같은 값을 가지는 것이 인정된다. 이어서 오는 심볼 (SB3)가 다른 값을 가지기 때문에, 따라서 음(negative)의 피크 형성이 있게 된다.

도 5는 제 1 적분기(52)의 출력 상의 신호 (B)를 도시하며, 상기 제 1 적분기(52)의 누산기는 각 심볼 주기로 0에 재세팅되며, 이는 위에서 이미 설명하였다. 신호 (C)가 적분기(54)의 출력 상에 존재하는 것에 관해서는, 도 6에 도시되어 있다. 적분기(54)의 누산기는 매 제 2 심볼 주기(every second symbol period)로 재세팅되고, 이들 두 주기 사이에서 이 누산기의 컨텐츠는 제 1 적분기(52)의 출력 값에 의해 증가된다. 따라서 주목할 것은, 상기 피크의 극성의 변화가 신호 (C)를 나타내는 곡선의 경사 변화를 야기시킨다. 이는 도 6에서 참조(reference) BEG로 나타내어진다. 이 신호는 임계 회로(56)(도 1)에 의해 처리된다.

도 7은 처리 회로(58)의 구조를 도시한다. 이 회로는 클럭(81)에 의해 D/2+In에서 -D/2+1로 생산된 신호를 카운팅하는 카운터(80) 주변에서 형성된다. 이 값 (In)은 가변성이어서 동기화를 허용하며, 다음에 설명될 것이다. 그리고 D는 카운터의 용량 및 얻고자 하는 동기화의 정밀도의 함수이다. 활성 동기 신호 (SY)는 카운터의 컨텐츠가 0을 넘어가면(cross) 나타난다. 심볼의 유효성을 사실상 촉진하고 그래서 적분기가 재-초기화 되도록 하는 것은 이들 컨텐츠이다. 경사 (BEG)의 변화가 검출되면, 카운터의 값 (Ibt)는 등록기(91)를 통과해 나가는 것과 동시에 처리 유닛(90)으로 보내진다. 제 1 단계에서 이 유닛은 값 Ibtt를 다음처럼 되도록 결정한다:

여기서 b는 대기(stand-by) 주기를 나타내며, 이것은 심볼의 시작을 표시하는 제 1 기대 피크의 출현 전에 저장이 된다.

이 값 Ibtt는 이어서 이전에 필터링 된 값 Ibttf(-1)의 함수로서 Ibttf의 크기로 필터링 되는데, 다음 유형의 식에 따른다:

여기서 alpha 는 1 보다 낮은 필터 상수이다.

그 후, 값 (In)이 연산되고, 이 값은 다운 카운터에 전달될 정정(correction) 값이다.

여기서 GAMMA 는 루프(loop)의 이득(gain)에 필적하는 값으로 동기화에 의해 형성된다.

만약 필터링이 사용되지 않으면, In은 다음 값을 가질 수 있다:

이 값 In은 등록기(95)에 입력되어 카운터(80)의 카운트-다운 사이클의 마지막에서, 즉 카운터(80)이 D/2 1에 도달한 후에, 카운터(80)을 재충전(recharge)한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 수신 스테이션의 동기화를 상당히 단순화시키고, 파일럿 신호를 통한 동기화 시퀀스를 불필요하게 하는 데 이용된다.

Claims

시스템에 적합한 수신 회로를 포함하는 스테이션으로서, 상기 스테이션 안에서 정보는 심볼 주기(symbol period) 안에 나타나는 심볼의 형태로 송신되며, 상기 스테이션 안에서 수신 회로는 심볼의 개시의 표시를 생산하기 위한 동기 회로를 제공받는 스테이션에 있어서,

상기 동기 회로는:

- 상기 송신된 신호의 에너지를 측정하는 측정 회로와,

- 상기 에너지 측정치를 집적하는 제 1 집적 회로와,

- 상기 에너지 측정치를 상기 제 1 집적 회로의 출력 신호의 함수로서 집적하는 제 2 집적 회로와,

- 수신된 심볼 개시 신호(a start-of-received-symbol signal)를 상기 제 2 집적 회로의 출력 신호에 근거하여 생산하기 위한 임계(threshold) 회로를

포함하는 것을 특징으로 하는 스테이션.
제 1 항에 있어서, 상기 임계 회로는 경사(slope)의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 집적 회로는 매 심볼 주기(every second symbol period)마다 0으로 재세팅되는 것을 특징으로 하는 스테이션.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 집적 회로는 적어도 매 제 2 심볼 주기마다 0으로 재세팅되며, 이들 0으로 재세팅되는 사이에 상기 제 1 집적 회로의 출력 값으로 재충전(recharge)되는 것을 특징으로 하는 스테이션.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 스테이션에서 사용되며, 심볼-한정(defining) 펄스의 개시를 결정하는 방법으로서,

- 펄스를 송신하는 신호의 수신된 에너지를 측정하는 단계와,

- 심볼 주기동안 상기 에너지를 첫 번째로 집적하는 단계와,

- 적어도 두 심볼 주기동안 상기 에너지를 두 번째로 집적하는 단계와,

- 제 2 집적을 통해 얻어지는 출력 신호의 경사의 변화를 검출하여 펄스 개시를 결정하는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 방법은 제 1 집적을 주기적으로 재-초기화하기 위한 그리고 제 1 집적의 재-초기화의 다른 주기 안에서 상기 제 1 집적의 값의 제 2 집적을 재-초기화하기 위한 재-초기화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된, 스테이션을 포함하는 송신 시스템.