KR20010054994A - Apparatus for searching a preamble signature of a random access channel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 랜덤 액세스 채널(random access channel)의 프리앰블 시그니처(preamble signature) 탐색 장치에 관한 것으로서, 특히 IMT-2000 시스템(International Mobile Telecommunications-2000 system)에서 역방향 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처를 탐색하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for searching for a preamble signature of a random access channel, and more particularly, to an apparatus for searching for a preamble signature of a reverse random access channel in an International Mobile Telecommunications-2000 system. It is about.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 버스트(random access burst) 구성의 일 실시예를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 메시지 파트(message part)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a general random access burst configuration, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a message part shown in FIG. 1.
IMT-2000 역방향 링크의 랜덤 액세스 채널은 슬롯 동기 알로하(slotted ALOHA) 방식에 따라 1ms의 길이를 갖는 프리앰블 및 10ms의 길이를 갖는 메시지 파트로 구성된 랜덤 액세스 버스트를 미리 정해진 타임 오프셋(time offset) 중 하나에 동기를 맞추어 전송한다. 상술한 메시지 파트는 도 2와 같이 I 채널 및 Q 채널로 나누어져 전송되는데 I 채널은 데이터(2)를 전송하고 Q 채널은 파일럿 심볼(pilot symbol)(4) 및 레이트 정보(rate information)(6)를 전송한다.The random access channel of the IMT-2000 reverse link is one of a predetermined time offset for a random access burst consisting of a preamble having a length of 1 ms and a message part having a length of 10 ms according to a slotted ALOHA scheme. Send in synchronization with. The above-mentioned message part is divided into I channel and Q channel as shown in FIG. 2, and the I channel transmits data 2, and the Q channel includes pilot symbol 4 and rate information 6 ).
도 1에서 프리앰블은 16 개의 복합 심볼(complex symbol)(±1±j) 조합으로 이루어진 프리앰블 시그니처가 각 복합 심볼이 실수로 구성되고 256 칩 주기를 가진 직교 골드 시퀀스(orthogonal gold sequence)로 확산되어 전송되는 구조를 갖는다. IMT-2000 시스템에서 프리앰블 시그니처는 각 시그니처 간의 명확한 구분과 빠른 탐색을 위해 도 7과 같이 상호 직교인 16 가지의 시그니처가 있다. 16 가지의 프리앰블 시그니처는 도 3과 같이 랜덤 액세스 버스트의 프리앰블 다음에 이어질 메시지 파트의 I 채널의 확산 지수(Spreading Factor : SF) 노드(node)를 구분한다.In FIG. 1, the preamble is transmitted with a preamble signature consisting of a combination of 16 complex symbols (± 1 ± j) spread in an orthogonal gold sequence with each complex symbol consisting of real numbers and having 256 chip periods. It has a structure that becomes. In the IMT-2000 system, the preamble signature has 16 signatures that are orthogonal to each other as shown in FIG. 7 for clear division and quick search between the signatures. The 16 preamble signatures distinguish Spreading Factor (SF) nodes of the I channel of the message part that follow the preamble of the random access burst as shown in FIG. 3.
도 4는 종래의 기술에 따른 기지국용 랜덤 액세스 채널 수신기의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 정합 필터(matched filter)(12), 시그니처 상관부(signature correlator)(14), 피크 검출부(peak detector)(22), 타이밍 예측부(timing estimator)(24), 및 결합부(RAKE combiner)(26)로 구성된다. 시그니처 상관부(14)는 상관기(16), 축적기(18), 및 피드백(feedback)부(20)를 구비한다.FIG. 4 is a block diagram illustrating an embodiment of a random access channel receiver for a base station according to the prior art, including a matched filter 12, a signature correlator 14, and a peak detector. (22), a timing estimator (24), and a RAKE combiner (26). The signature correlator 14 includes a correlator 16, an accumulator 18, and a feedback portion 20.
동 도면에 있어서, 정합 필터(12)는 수신되어 입력되는 신호를 송신측에서 사용한 PN 확산 시퀀스(Pseudo Noise spreading sequence)로 정합한다.In the figure, the matching filter 12 matches the received and input signal with a PNudo spreading sequence used by the transmitting side.
시그니처 상관부(14) 내의 상관기(16)는 정합 필터(12)의 출력과 프리앰블 시그니처의 상관값을 계산한다. 축적기(18)는 상관기(16)의 출력을 축적한다. 피드백부(20)는 정합 필터의 탭 길이(tap length)와 탐색 단위의 곱으로 결정되는 불확정 영역(uncertainty region)마다 축적기(18)의 출력을 축적기(18)로 피드백시킨다. 따라서, 축적기(18)는 정합 필터(12)의 출력을 프리앰블 시그니처의 수만큼 축적한다.The correlator 16 in the signature correlator 14 calculates a correlation value between the output of the matched filter 12 and the preamble signature. Accumulator 18 accumulates the output of correlator 16. The feedback unit 20 feeds back the output of the accumulator 18 to the accumulator 18 for each uncertain region determined by the product of the tap length of the matched filter and the search unit. Thus, accumulator 18 accumulates the output of matched filter 12 by the number of preamble signatures.
피크 검출부(22)는 축적기(18)의 출력에서 피크를 검출한다. 타이밍 예측부(24)는 피크 검출부(22)로부터 피크 검출 정보를 제공받아 해당 랜덤 액세스버스트의 지연 타이밍을 예측한다. 결합부(26)는 타이밍 예측부(24)의 지연 타이밍 정보를 이용하여 해당 랜덤 액세스 버스트의 메시지 파트를 복원시킨다.The peak detector 22 detects the peak at the output of the accumulator 18. The timing predictor 24 receives the peak detection information from the peak detector 22 to predict the delay timing of the random access burst. The combiner 26 restores the message part of the random access burst using the delay timing information of the timing predictor 24.
그러나, 정합 필터(12)의 출력은 임펄스(impulse) 형태를 갖는 이상적인 경우와는 달리 멀티패스(multipath)나 페이딩(fading)과 같이 채널 환경에 따라 왜곡된 형태를 가지므로 전처리 과정없이 시그니처 상관부(14)에 입력되면 새추레이션(saturation)과 같은 갑작스런 변화에 적절하게 대응하지 못한다. 한편, 시그니처 상관부(14)에서 전처리 과정을 거치지않은 정합 필터(12)의 출력과의 상관 과정이 불확정 영역(uncertaintry region)과 관련된 탐색 구간내에서 시그니처 심볼 수만큼 계속되므로 실제 구현시 축적기(18) 축적 용량 크기도 낭비하게 되는 결점이 있다.However, unlike the ideal case having an impulse shape, the output of the matched filter 12 is distorted according to the channel environment such as multipath or fading, and thus the signature correlation unit without preprocessing is performed. Entered in (14) does not adequately respond to sudden changes such as saturation. Meanwhile, since the correlation with the output of the matched filter 12 which has not undergone the pre-processing in the signature correlation unit 14 continues as many as the number of signature symbols in the search interval associated with the uncertainty region, the accumulator in actual implementation ( 18) There is a drawback that the size of the accumulated capacity is also wasted.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 양자화부가 정합 필터의 출력을 전처리해서 시그니처 상관부에 입력하기 위해 정합 필터의 출력에서 +/- 두 레벨의 조합으로 구성된 프리앰블 시그니처를 구분하도록 하는 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the drawbacks of the prior art, and the quantization unit pre-processes the output of the matched filter and inputs it to the signature correlation part. An object of the present invention is to provide a device for searching for a preamble signature of a random access channel.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치에 있어서: 입력되는 신호를 정합하는 정합 필터; 상기 정합 필터의 출력을 제공받아 양자화하는 양자화부; 상기 양자화부의 출력을 제공받아 다수 가지의 프리앰블 시그니처와의 상관값을 구하는 시그니처 상관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a preamble signature search apparatus for a random access channel, comprising: a matched filter for matching an input signal; A quantizer configured to receive and quantize the output of the matched filter; And a signature correlation unit that receives the output of the quantization unit and obtains correlation values with a plurality of preamble signatures.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 버스트 구성의 일 실시예를 나타낸 개략도,1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of a general random access burst configuration;
도 2는 도 1에 도시된 메시지 파트의 일 실시예를 나타낸 개략도,2 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a message part shown in FIG. 1;
도 3은 프리앰블 시그니처의 확산 지수 노드 할당의 일 실시예를 나타낸 개략도,3 is a schematic diagram illustrating one embodiment of spreading index node allocation of a preamble signature;
도 4는 종래의 기술에 따른 역방향 랜덤 액세스 채널 수신기의 일 실시예를 나타낸 블록도,4 is a block diagram illustrating an embodiment of a reverse random access channel receiver according to the prior art;
도 5는 3-레벨 양자화기의 동작을 나타낸 그래프,5 is a graph illustrating the operation of a three-level quantizer;
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도,6 is a block diagram illustrating an embodiment of a preamble signature search apparatus of a random access channel according to the present invention;
도 7은 각기 16 심볼로 구성된 16 가지의 IMT-2000 역방향 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 구성의 일 실시예를 나타낸 표.FIG. 7 is a table showing an embodiment of a preamble signature configuration of 16 IMT-2000 reverse random access channels each consisting of 16 symbols. FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
62 : 정합 필터 64 : 양자화부62: matching filter 64: quantization unit
66 : 시그니처 상관부 68 내지 72 : 제 1 내지 제 16 상관기66: signature correlator 68 to 72: first to sixteenth correlator
74 내지 78 : 제 1 내지 제 16 축적부74 to 78: first to sixteenth accumulation portion
80 : 시그니처 결정부80: signature determination unit
이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 다음과 같은 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.
도 6은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 시그니처 탐색 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도로, 정합 필터(62), 양자화부(64), 및 시그니처 상관부(66)로 구성된다. 시그니처 상관부(66)는 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72), 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78), 및 시그니처 결정부(80)를 구비한다.FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a preamble signature search apparatus of a random access channel according to the present invention, and includes a matching filter 62, a quantization unit 64, and a signature correlation unit 66. The signature correlator 66 includes first to sixteenth correlators 68 to 72, first to sixteenth accumulators 74 to 78, and a signature determiner 80.
동 도면에 있어서, 정합 필터(62)는 입력되는 신호를 송신시 사용한 PN 시퀀스로 정합한다.In the figure, the matching filter 62 matches the input signal with the PN sequence used at the time of transmission.
양자화부(64)는 정합 필터(62)의 출력을 제공받아 정해진 레벨로 양자화한다. IMT-2000 역방향 링크에서 프리앰블 시그니처는 +/-의 두 레벨로 구성되므로 3-레벨 양자화기를 사용하여 시그니처 상관부(66)로의 입력 레벨을 결정하도록 한다. 3-레벨 양자화기의 동작을 그래프로 보면, 도 5와 같이 입력 상한값(X1), 입력 하한값(X2), 입력이 입력 상한값(X1) 이상일 경우의 양자화 레벨(Y1), 및 입력이 입력 하한값(X2) 이하일 경우의 양자화 레벨(Y2)을 구비한다. 이와 같은 양자화부(64)의 동작을 수식으로 보면 다음과 같다.The quantizer 64 receives the output of the matched filter 62 and quantizes it to a predetermined level. Since the preamble signature consists of two levels of +/- in the IMT-2000 reverse link, a three-level quantizer is used to determine the input level to the signature correlator 66. Referring to the graph of the operation of the three-level quantizer, as shown in FIG. 5, the input upper limit value X 1 , the input lower limit value X 2 , the quantization level Y 1 when the input is greater than or equal to the input upper limit value X 1 , and the input The quantization level Y 2 when the input lower limit value X 2 or less is provided. The operation of the quantization unit 64 is as follows.
O(Y)=Y1, I(X)≥X1,O (Y) = Y 1 , I (X) ≥X 1 ,
O(Y)=0, X2<I(X)<X1,O (Y) = 0, X 2 <I (X) <X 1 ,
O(Y)=Y2, I(X)≤X2이다.O (Y) = Y 2 and I (X) ≦ X 2 .
즉, X1보다 큰 입력은 Y1으로 양자화되고 X2보다 작은 입력은 Y2로 양자화됨을 알 수 있다. X2와 X1사이는 비사용 구역(dead zone)(28)으로, 이 구역은 시그니처 탐색에는 영향을 미치지 못하므로 0으로 양자화 레벨을 설정하여 시그니처 상관값 계산 과정에서 제외시킨다.That is, a larger input than X 1 are quantized to Y 1 X 2 is smaller than the input can be seen that quantized to Y 2. The dead zone 28 between X 2 and X 1 is a dead zone 28. Since this zone does not affect the signature search, the quantization level is set to 0 and excluded from the signature correlation calculation.
시그니처 상관부(66) 내의 각각의 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72)는 양자화부(64)로부터 제공되는 출력과 각각의 제 1 내지 제 16 프리앰블 시그니처와 상관값을 계산한다. 각각의 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78)는 각각의 제 1 내지 제 16 상관기(68 내지 72)의 출력을 각각 축적한다. 시그니처 결정부(80)는 각각의 제 1 내지 제 16 축적부(74 내지 78)의 출력을 각각 제공받아 이 중에서 최대값을 해당 프리앰블 시그니처로 결정하여 해당 랜덤 액세스 버스트의 데이터 파트의 확산 지수 노드가 구분되도록 한다.Each of the first to sixteenth correlators 68 to 72 in the signature correlator 66 calculates an output provided from the quantizer 64 and each of the first to sixteenth preamble signatures and a correlation value. Each of the first to sixteenth accumulators 74 to 78 respectively accumulates the output of each of the first to sixteenth correlators 68 to 72. The signature determiner 80 receives the outputs of the first through sixteenth accumulators 74 through 78, respectively, and determines the maximum value as the corresponding preamble signature so that the spreading index node of the data part of the random access burst Make a distinction.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 양자화부(64)가 정합 필터(62)의 출력을 전처리해서 시그니처 상관부(66)에 입력하기 위해 정합 필터(62)의 출력에서 +/- 두 레벨의 조합으로 구성된 프리앰블 시그니처를 구분하도록 한다. 따라서, 시그니처 상관부(66)의 동작이 안정되는 효과가 있다. 또한, 양자화부(64)의 비사용 구간(dead zone)(28)의 설정으로 실제 구현시 제 1 내지 제 16 축적기(74 내지78)의 축적 용량을 효율적으로 사용할 수 있다.As described above, in the present invention, the combination of +/- two levels at the output of the matched filter 62 for the quantization unit 64 to preprocess the output of the matched filter 62 and input it to the signature correlation unit 66. To distinguish the preamble signature consisting of. Therefore, there is an effect that the operation of the signature correlation unit 66 is stabilized. In addition, by setting the dead zone 28 of the quantization unit 64, the storage capacity of the first to sixteenth accumulators 74 to 78 may be efficiently used in actual implementation.
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