KR20020026349A - 코드분할 다중접속 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을발생시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할 다중접속 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법을 제공한다. 이 방법은 이동국(603) 내에 외부 코드를 형성하는 단계를 포함한다. 그 이동국은 내부 코드를 형성(601)한다. 이동국은 프리앰블 시퀀스를 발생시키기 위해 내부코드에 외부 코드를 곱한다.

Description

코드분할 다중접속 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법{Method for generating preamble sequences in a code division multiple access system}

발명의 배경

코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access; CDMA) 시스템들의 엑세스 채널들은 전형적으로 정보의 전송 이전에 기지국에 공지된 짧은 신호의 전송을 포함한다. 이것은 기지국(base station)이 전송할 데이터를 가지고 있는 사용자의 존재를 검출한다. 복수의 이동국들(mobile stations)은 이 채널에 동시에 엑세스하려고 시도할 수 있기 때문에, 각각의 사용자는 다른 코드를 사용해야 한다. 이러한 코드들은 기지국에 필요한 상관기(correlator)가 비교적 낮은 복잡성을 가지도록 설계되어야 한다. 상기 코드들은 또한, 수신된 신호의 반송주파수(carrier frequency)와 기지국의 수신기 발진기(base station's receiver oscillator) 사이의 큰 차이들에 강해야(robust)한다. 이들은 또한, 자동 주파수 제어 회로들(automatic frequency control circuits)의 간단한 실행에 이바지해야 한다.

전형적인 확산 스펙트럼 통신 시스템(spread spectrum communication system)의 전송기에서, 정보 비트들의 소스는, 코딩된 후, 정보 레이트의 순서(order)로 대역폭을 갖는 신호를 변조하는데 이용된, 제 1 채널이다. 코히어런트(coherent), 비코히어런트(noncoherent) 또는 다른 변조가 이용될 수 있다. 그 뒤, 이 신호는 확산 코드(spreading code)와 곱해짐으로써 더 넓은 대역폭에 확산된다. 이 신호는 그 뒤, 국부발진기의 주파수에 의해 결정된 반송 주파수의 주파수로 바뀌어 안테나를 통해 전송된다. 상기 신호는 추가의 잡음에 의해 변조될 수 있는 채널을 통해 진행하고, 전송기가 수신기에 대하여 움직임이 있을 때 반송 주파수로 바뀐다. 채널의 출력은 전송기 발진기(transmitter oscillator)의 것과 근접한 어떤 수단에 의해 그 주파수가 공지된 수신기 발진기(receiver oscillator)와 기저대역(baseband)에서 혼합된다. 그 뒤, 이것은, 어떤 수단에 의해, 이 신호의 도착 시간을 알리는 수신기에 공지된다. 수신기는 먼저, 전송시 이용된 어떤 확산 코드를 곱함으로써 입력 신호를 모은다(despread). 이 신호는 그 뒤, 복조되고, 마침내 전송된 정보 비트들의 추정치들(estimates)을 산출하기 위해 디코딩된다.

도착 시간 및 수신된 신호의 반송주파수를 결정하는 처리들은 시간 및 주파수 획득(time and frequency acquisition)이라 각각 칭한다. 시간 및 주파수 획득을 실행하는 한 방법은 정보 베어링 신호(information-bearing signal)의 전송에 앞서 짧은 트레이닝 신호(short-training signal)의 전송을 포함한다. 정보의 전송과 프리앰블(preamble)사이의 시간 기간이 존재할 수 있다. 이 프리앰블은 또한, 수신기가 전송이 시작될 시기를 알지 못하는 시스템들에서 제 2 의 목적을 서브한다. IS-95C 및 CDMA 시스템들과 같은, 어떤 시스템들에서는, 주기적으로 전송을 시작하는 복수의 전송기들이 있을 수 있다. 프리앰블의 존재를 찾음으로써, 수신기는, 전송기가 시작하려는지를 결정하고 그렇게 되면 어느 전송기로부터 추가의 전송이 기대되는지를 결정할 수 있다.

프리앰블 발생기에 의해 발생된 신호는 수신기에 의해 용이학 검출될 수 있어야 하고, 수신기가 높은 정밀도 및 정확성을 갖는 전송 타이밍을 결정하도록 허용하며, 수신기가 높은 정확성 및 정밀도를 갖는 수신된 신호의 반송주파수를 결정하도록 하고, 수신기는 어느 전송기가 전송을 시작하려는지를 결정하도록 한다.

+1 및 -1의 2진 신호들을 생성하는 종래 기술의 프리앰블 발생기는 도 1에 도시되어 있다. 상기 발생기는 2개의 직교 골드 코드 발생기들(orthogonal Gold code generators)로 구성된다. 내부 코드(inner code) c_i(n)은, 하나의 전송기의 코드 c₀에 대응하는 16 심볼들 c_o(m)에 의해 변조된 256 칩들을 포함한다. 따라서, 전체 코드는 다음과 같다.

내부 코드는 전형적으로 모든 전송기들에 공통적이다. 이 발생기로부터 출력된 프리앰블은 몇몇 문제점들을 겪는다. 첫째로, 자동상관 기능은 복수의 256 칩들에 큰 피크들(peaks)을 가지면, 이는 저조한 전송의 추정된 도착 시간의 정확성을 만든다. 둘째로, 전송과 수신 발생기 주파수들 사이의 작은 차이점들은 수신기가 어느 전송기가 프리앰블을 보낼런지를 잘못식별(misidentify)하도록 한다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것으로, 특히, 통신 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 프리앰블 발생기를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 발생기를 포함하는 확산 스펙트럼 통신 시스템을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 발생기를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 바람직한 방법을 설명하는 흐름도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신된 신호의 반송 주파수와 수신기 발진기 주파수간의 차이를 추정하는 바람직한 방법을 설명하는 흐름도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내부 및 외부 코드들을 도시하는 도면.

결과적으로, 확산 스펙트럼 통신 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 수신된 신호의 반송주파수와 수신기 발진기 주파수들사이의 차를 추정하기 위한 방법의 필요성이 존재한다.

본 발명은 CDMA 통신 시스템의 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 이동국에서 외부 코드 및 내부 코드를 형성하는 단계를 포함한다. 그 뒤 이동국은 프리앰블 시퀀스를 발생시키기 위해 내부코드에 의해 외부 코드를 곱한다.

본 발명은 도 2 내지 6을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 발생기(201)를 포함하는 확산 스펙트럼 통신 시스템(200)을 도시한다. 바람직한 실시예에서, 통신 시스템(200)은 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템 프로토콜을 이용한다. 하나의 그러한 프로토콜은 1.8 내지 2.0 GHz 코드분할 다중접속(CDMA) 개인 통신 시스템을 위한 개인 스테이션 기지국 스테이션 호환성 요구"(American National Standards Institute(ANSI) J-STD-008)에 개시되어 있다. 다른 실시예들에서, 통신 시스템(200)은 국한적이지는 않지만, CDMA2000 버전 및 UMTS를 위한 광대역 CDMA와 같은 3G 표준들을 개발하는 것과 같은, 다른 디지털 확장 스텍트럼 셀룰러 통신 시스템 프로토콜들을 황용할 수 있다.

통신 시스템(200)은 디지털 신호를 제공하는 정보 소스(202)를 포함한다. 디지털 신호는, 종래 기술에 잘 알려진 바와 같이 정보에 대한 채널 코딩을 실행하는, 채널 코더(203)에 입력된다. 채널 코더(203)로부터의 출력은, 종래 기술에 잘 알려진 바와 같이 정보를 변조하는, 변조기(205)에 보내진다. 변조된 데이터는, 확산 코드를 이용하여 변조된 신호를 확산하는, 확산기(207;spreader)에 보내진다.

혼합기(209;mixer)는 프리앰블 발생기(201) 또는 확산기(207) 중 어느 하나로부터 신호를 수신한다. 이것은 스위치(204)에 의해 제어된다. 혼합기(209)는 국부발진기(210)를 이용하여 정보를 혼합하고, 혼합된 신호를 안테나 채널(211)을 경유하여 송신기로부터 수신기에 공기를 통해 보낸다.

채널(211)은 상기 신호를 혼합기(213)에 보낸다. 혼합기(213)는 신호를 혼합하여 혼합된 신호를 디스프레더(215;despreader)에 보낸다. 디스프레더(215)는 신호를 확산하기 위해 이용된 동일한 확산 코드를 이용하여 신호를 모은다(despread). 모아진 신호(despread signal)는 그 뒤, 상기 신호를 복조하는 복조기(217)에 보내진다. 그 뒤, 복조된 신호는 정보 비트들(220)을 생성하기 위해 상기 신호를 디코딩하는 채널 디코더(219)에 보내진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 발생기(201)는 도 3에 도시된다. 양(both) 코드들은 길이 N 칩들이 바람직하며, 여기서, N은 프리앰블 내의 심볼들 전체수이다. 프리앰블 칩들(c(k)은 다음과 같이 주어진다.

c(k) = c_i(k)·c_o(k)

c_i(k)와 c₀(k)를 적절하게 선택함으로써, 종래 기술의 설계에 따른 차들이 제거될 수 있다.

바람직한 실시예의 일예로서, 도 6은 내부 코드(601) c_i(k) 및 외부코드(603) c_o(k)를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서, 외부코드(603)는 주기 K 칩들로 주기적이며, 최대 길이 시퀀스의 섹션들로부터 바람직하게 형성되지만, Gold 또는 Kasami 시퀀스로 대체된다. 외부코드(603)는 모든 전송기들에 대해 바람직하게는 공통이다. 다른 전송기들과는 바람직하게는 다른 내부 코드(601)는 바람직하게는 길이P의 일련의 M 직교 코드워드들을 포함한다;

여기서, s^j(j=0,1,...,M-1)는 직교 코드워드들의 세트이다. 상기 직교 코드워드들이 유일할 것을 요구하지는 않는다. 수신기에 전송되는 전송기들의 전체 수가 L 이면, 이들의 L 내부 코드들 c^l _i(k)는 바람직하게는 일련의 직교 코드워드들을 포함한다;

이러한 코드워드들은 바람직하게는 길이 P의 하다마드(Hadamard) 코드워드들의 세트로부터 취해진다. 하다마드 코드워드들은 McGraq Hill에 의해 1986년 공개된 Taub ald Schilling에 의한 "Principles of Communication Systems"에 개시되어 있고, 그 내용은 참조문헌으로 여기에 포함되었다. 본 발명의 다른 실시예에서, 코드 워드들은 길이 P의 직교 골드 코드들(Gold codes)의 세트로부터 취해진다. 코드워드들은 업샘플링(upsampling)에 의해 직교 코드워드들의 세트로부터 유도될 수도 있다. w 가 직교 코드워드들의 세트로부터 길이 P₁의 코드워드이면, P1의 배수와 동일한 길이 P를 갖는, 상기 코드워드, s 는 w의 요소들을 2배함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 프리앰블 발생기는 고객 하드웨어, 프로그램가능한 하드웨어 또는 마이크로프로세서 내의 소프트웨어에서 실현될 수 있다.

직교될 벡터들 s₁이 필요하지 않으며, 낮은 교차상관을(crosscorrelation) 갖는 벡터들이 이용될 수도 있다. 본 발명은 또한, +/-1의 값들 만을 취하는 코드들 대신에 직교(quadrature) 코드들을 채용할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프리앰블 시퀀스들을 생성하기 위한 바람직한 방법을 설명하는 흐름도(400)를 도시한다. 흐름도(400)는 바람직하게는 이동국에서 행해진다. 이동국은 상술한 도 6과 관련하여 도시된 바와 같이, 외부 코드를 형성한다(401). 그 뒤, 이동국은 도 6과 관련하여 도시된 바와 같이, 내부 코드를 형성한다(403). 그 뒤, 이동국은 프리앰블 시퀀스를 발생하기 위해 내부코드와 외부코드를 곱한다(405). 그 뒤, 이 처리가 종료된다(499).

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기 발진기와 수신된 신호의 반송 주파수사이의 차를 추정하기 위한 바람직한 방법을 설명하는 흐름도(500)를 도시한다. 흐름도(500)는 바람직하게는 기지국에서 행해진다. 기지국은 이동국으로부터 프리앰블을 수신한다(501). 이동국은 기지국에 의해 이용된 외부코드와 일치하는 외부코드를, 수신된 프리앰블과 곱한다. 그 뒤, 기지국은 일련의 M 개의 상관된 출력 심볼들을 얻기 위해 일련의 M 개의 직교 신호들과 결과적인 신호를 상관시킨다(505).

그 뒤, 기지국은 연속적인 상관된 출력 심볼과, 복소 공액되는 각각의 쌍 내의 제 1 심볼을 곱한다. 기지국은 (M-1) 결과들을 평균한다(509). 그 뒤, 기지국은 결과적인 복수수의 위상을 계산한다(511). 그 뒤, 이동국은 그 위상과 심볼 주기를 곱한다(513).

그 뒤, 기지국은 전송기와 수신기 발진기 주파수들간의 차를 얻기 위해 2π로 분할한다(515). 그래서, 이 처리가 종료된다(599).

따라서, 본 발명은 간단한 회로를 갖는 기지국에 의해 검출될 수 있는 프리앰블 시퀀스들을 발생하는 수단을 제공한다. 또한, 송신기 및 수신기 발진기 주파수들이 정확하게 같지 않을 때, 기지국에 수신된 프리앰블은 그 세트 내의 다른 프리앰블들과는 매우 다른게 나타나거나, 높게 비상관되게 나타난다. 또한, 프리앰블들은 송신기와 수신기 발진지 주파수들간의 차가 기지국에서 간단한 방법으로 계산되도록 한다.

이 발명은 임의의 예들을 이용하여 설명되었지만, 상술한 설명에 한정되어서는 안되고, 첨부된 특허청구범위에 따라 규정된다.

Claims (8)

1. CDMA 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법에 있어서,

   상기 방법은,

   이동국 내에 외부 코드를 형성하는 단계와,

   상기 이동국 내에 내부 코드를 형성하는 단계와,

   프리앰블 시퀀스를 발생시키기 위해 상기 외부 코드와 상기 내부 코드를 곱하는 단계를 포함하는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   외부 코드를 생성하는 상기 단계는 최대 길이 시퀀스 발생기로부터 외보 코드를 형성하는 단계를 포함하는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부 코드의 주기는 k 개의 심볼들을 포함하며, 여기서, k는 양의 정수인, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 코드들은 길이 P를 갖는 일련의 M 개의 직교 코드 워드들로서 형성되는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내부 코드들은 하다마드 코드 워드들(Hadamard code words)의 세트를 포함하는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
6. CDMA 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법에 있어서,

   상기 방법은,

   이동국 내에 외부코드를 형성하는 단계와,

   다음 방정식 즉,

   을 이용하여 상기 이동국 내에 내부 코드를 형성하는 단계로서, 여기서, s_j(j=0,1,...,M-1)는 길이 P의 직교 코드워드들의 세트이며, M 및 P는 양의 정수들인, 상기 내부 코드 형성 단계와,

   프리앰블 시퀀스를 발생시키기 위해 상기 외부 코드와 상기 내부 코드를 곱하는 단계를 포함하는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
7. CDMA 시스템에서 프리앰블 시퀀스들을 발생시키는 방법에 있어서,

   상기 방법은,

   길이 33554431의 m-시퀀스의 3840 심볼 세그먼트를 포함하는 외부 코드를 이동국 에서 형성하는 단계와,

   다음 방정식 즉,

   의 형태인 내부 코드를 상기 이동국 에서 형성하는 단계로서, 여기서, w_j(j-0,1,...,M-1) 는 길이 16의 하다마드 코드워드들의 세트이며, M=256이고, P=16인, 상기 내부 코드 형성 단계를 포함하는, 프리앰블 시퀀스 발생 방법.
8. 수신된 신호의 반송파 주파수와 수신기 발진기 주파수들 간의 차를 추정하는 방법에 있어서,

   수신된 프리앰블과 외부 코드를 곱하는 단계와,

   결과적인 신호와 일련의 M 개의 직교 신호들을 상관시키는 단계와,

   연속적인 심볼들과 복소 공액된 각각의 쌍의 제 1 심볼을 곱하는 단계와,

   (M-1) 결과들을 평균하는 단계와,

   상기 결과적인 복소수의 위상을 계산하는 단계와,

   상기 위상과 상기 심볼 주기를 곱하는 단계와,

   상기 수신된 신호의 반송파 주파수와 상기 수신기 발진기 주파수 간의 차를 얻기 위해 2π로 분할하는 단계를 포함하는, 주파수들 간의 차를 추정하는 방법.