KR20040059085A - 레이크 수신기의 도플러주파수 추정 장치 및 그 운용방법 - Google Patents

레이크 수신기의 도플러주파수 추정 장치 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코드분할다중접속 방식 이동통신 시스템의 제로크로스율 방식이 적용되는 레이크 수신기를 이용하여 다중경로와 타이밍 동기상태에 문제를 해결하는 도플러주파수 추정장치 및 그 운용방법에 관한 것이며, 경로별로 입력되는 파일롯 심벌을 분석하여 도플러주파수와 타이밍 에너지와 타이밍 동기상태를 출력하는 다수의 핑거부와; 상기 다수의 핑거부 신호 중에서 동기상태가 락이고 가장 큰 에너지를 갖는 핑거부의 신호를 선택하는 선택부와; 상기 선택부로부터 추정주기 단위로 입력되는 신호를 저장하고 이동평균에 의하여 도플러주파수를 산출 출력하는 이동평균부로 이루어진 특징과, 선택부에 의하여, 다수 핑거부로부터 도플러주파수, 에너지, 동기상태 신호를 각각 입력받는 과정과; 상기 과정에서 입력되는 신호를 분석하여 모든 핑거부의 동기상태가 락 되지 못하였는지를 판단하는 과정과; 상기 판단과정에서 동기상태가 락 된 것이 있으면, 가장 큰 에너지의 핑거부를 선택하는 과정과; 상기 과정에서 선택된 핑거부의 도플러주파수와 동기상태 신호를 추정주기 단위로 이동평균부에 출력하는 과정과; 상기 과정을 계속 반복하는지 판단하여 계속하는 경우는 상기 입력과정으로 궤환하고, 계속하지 않는 경우는 종료로 진행하는 과정을 특징으로 한다.

Description

레이크 수신기의 도플러주파수 추정 장치 및 그 운용방법{A DEVICE AND A OPERATING METHOD OF ESTIMATING DOPPLER FREQUENCY IN RAKE RECEIVER}
본 발명은 코드분할다중접속(CDMA) 방식 이동통신 시스템의 레이크(RAKE) 수신기에서 도플러 주파수를 추정 측정하는 것으로, 특히, 다중경로와 타이밍 동기상태의 문제를 해결하는 도플러주파수 추정장치 및 그 운용방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템은 가입된 휴대단말기를 이용하여 이동하면서 언제 어디서나 상대방과 즉시 통신하는 장비이며, 코드분할다중접속(CDMA)방식은 제한된 무선주파수 자원의 효율적인 이용을 위하여 할당된 주파수를 다수 휴대단말기에 의하여 동시 점유 사용하도록 하는 기술이다.
상기 휴대단말기(UE)는 이동하면서 기지국(BS)과 무선접속하여 통신하는 것으로, 상기 휴대단말기(UE)의 이동속도를 측정하므로써, 통신채널 추정, 신호대잡음비(SNR 또는 SIR) 추정, 핸드오버(HAND-OVER) 등을 원활하게 하여야 하며, 상기와 같은 기능을 제공하기 위한 휴대단말기의 이동속도 측정은, 도플러효과(DOPPLER EFFECT)에 의한 도플러주파수(DOPPLER FREQUENCY)를 추정 측정한 값을 이용하며, 상기와 같은 이동속도를 추정 측정하는 장치를 도플러주파수 추정기 또는 추정장치(ESTIMATOR)라고 한다.
상기 도플러주파수 추정장치는 수신되는 코드분할다중접속 방식 파일롯 심벌 신호를 이용하여 도플러주파수를 추정하는 방식으로써, 판단통계(DECISION STATISTICS)에 따라 제로크로스율(ZERO CROSS RATE), 레벨크로스율(LEVEL CROSS RATE), 코바리언스(COVARIANCE) 방식 등으로 분류된다.
레이크 수신기는 여러 개의 수신기가 마치 갈퀴(RAKE)처럼 연결되어 있으므로, 레이크 수신기(RAKE RECEIVER)라고 하며, 상기 다수 갈퀴 중 하나의 갈퀴를 핑거(FINGER)라고 한다.
상기 레이크 수신기는 다수의 핑거(FINGER)를 통하여 다수 무선채널 경로로 수신되는 신호의 타이밍을 추적(TRACKING) 한 후, 각각의 신호를 결합하는 수신장치이다.
이하, 일 예로 종래 기술에 의한 제로크로스 도플러주파수 추정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 종래 기술에 의한 제로크로스율 도플러주파수 추정장치의 기능 구성도 이고, 도2 는 파일롯 심벌의 제로크로싱에 의하여 도플러주파수가 검출되는 상태 설명도 이다.
상기 도1을 참조하면, 종래 기술에 의한 제로크로스율 도플러주파수 추정장치는, 무선수신된 코드분할다중접속(CDMA) 방식의 역확산(DESPREADING) 파일롯 심벌 신호를 심벌(SYMBOL) 단위로 입력하고 동(I: IN) 위상(PHASE) 신호 또는 직교(Q: QUADRATURE) 위상(PHASE) 신호가 소정의 주기(P) 시간(SECOND) 동안 제로크로스(ZERO CROSS LEVEL)되는 숫자를 계수(COUNT)하고 출력(NZC)하는 제로크로스카운터부(10)와,
상기 제로크로스카운터부(10)로부터 출력되는 계수 신호(NZC)를 해당 값으로 나누어줌으로써 도플러주파수를 출력하는 나눔부(20)로 구성된다.
이하, 상기와 같은 구성의 종래 기술에 의한 제로크로스율 도플러주파수 추정장치를 첨부된 도1 및 도2를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 코드분할다중접속 방식 이동통신 시스템의 전송단은 전송할 통신신호를 확산(SPREADING) 처리하여 전송하고, 상기와 같이 전송된 신호를 수신하는 수신단은 수신된 신호를 PN 코드와 곱하여 역확산(DESPREADING) 처리하므로써 파일롯(PILOT) 심벌(SYMBOL) 단위의 신호로 변환한다.
상기와 같이 수신된 파일롯 심벌 신호는, 제로크로스카운터부(10)에 인가되어 동 위상(I-PHASE) 또는 직교 위상(Q-PHASE)을 기준으로 제로(ZERO) 지점을 통과 또는 크로스(CROSS)하는 횟수를 계수하여 출력(NZC)하고, 상기와 같이 계수된 제로크로스(ZERO CROSS) 횟수(NZC)는 나눔부(20)에 인가되어 다음 식과 같이 계산되어 도플러(DOPPLER) 주파수를 추정한다.
상기 식1에서 PD는 입력되는 파일롯 심벌 신호의 제로크로스를 계수하는 주기 시간(PERIOD second)을 나타내고, NZC는 제로크로스(ZERO CROSS)하는 숫자 또는 횟수이다.
상기와 같은 종래 기술은 다음과 같은 자료 등에 상세히 설명되어 있다.
자료1 : MARK D. AUSTIN AND GORDON, "VELOCITY ADAPTIVE HANDOFFALGORITHMS FOR MICROCELLULAR SYSTEMS," IEEE TRANS. VEH. TECHNOL., VOL.43, PP.549-561, AUGUST, 1994.
자료2 : 3GPP TS 25.211(V3.4.0:2000-09):(FDD)
상기와 같은 종래 기술의 구성을 좀더 상세하게 설명하면, 휴대단말기가 이동하는 경우, 이동속도에 비례하는 파일롯 심벌 신호의 제로크로스(ZERO CROSS)가 발생하며, 상기와 같은 제로크로스율을 검출하여 도플러주파수를 추정하고, 이동속도를 측정한다.
상기 도2는 일 예로, 동위상 신호의 제로크로스율을 검출하는 상태도를 도시한 것이다.
일반적으로 기존의 도플러주파수 추정은, 수신 경로(PATH)가 하나이고, 타이밍 동기가 잘 유지되는 이상적인 경우를 가정하고 있다.
그러나, 실제 이동통신 무선환경에서는 휴대단말기(UE)와 기지국(BS) 사이의 무선신호 전송 경로상 다수 방해물에 의하여 반사, 회절, 굴절 등이 반복적으로 발생하므로 다중경로(MULTI-PATH)가 발생하며, 수신신호의 평균 에너지가 작아지거나 빠른 타이밍 변동에 의해 타이밍 동기가 항상 유지되지 않는 문제가 있다.
본 발명은 기존의 도플러주파수 추정장치를 다중 경로와 타이밍 동기 문제가 발생함을 고려하여 레이크 수신기에 적용한 장치 및 운용방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 경로별로 입력되는파일롯 심벌을 분석하여 도플러주파수와 타이밍 에너지와 타이밍 동기상태를 출력하는 다수의 핑거부와; 상기 다수의 핑거부 신호 중에서 동기상태가 락이고 가장 큰 에너지를 갖는 핑거부의 신호를 선택하는 선택부와; 상기 선택부로부터 추정주기 단위로 입력되는 신호를 저장하고 이동평균에 의하여 도플러주파수를 산출 출력하는 이동평균부로 이루어진 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 다수 핑거부, 선택부, 이동평균부로 이루어지는 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치 운용방법에 있어서; 상기 선택부에 의하여, 다수 핑거부로부터 도플러주파수, 에너지, 동기상태 신호를 각각 입력받는 과정과; 상기 과정에서 입력되는 신호를 분석하여 모든 핑거부의 동기상태가 락 되지 못하였는지를 판단하는 과정과; 상기 판단과정에서 동기상태가 락 된 것이 있으면, 가장 큰 에너지의 핑거부를 선택하는 과정과; 상기 과정에서 선택된 핑거부의 도플러주파수와 동기상태 신호를 추정주기 단위로 이동평균부에 출력하는 과정으로 이루어진 특징이 있다.
도1 은 종래 기술의 제로크로스율 도플러주파수 추정장치의 기능 구성도,
도2 는 위상변화가 제로크로싱에 의하여 검출되는 상태 설명도,
도3 은 본 발명 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치 기능 구성도,
도4 는 본 발명 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치 선택부 운용방법 순서도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
10 : 제로크로스카운터부 20 : 나눔부
100 : 핑거부 102 : 추정기
104 : 트래커 106 : 덧셈누적기
108 : 곱셈누적기 110 : 선택부
120 : 이동평균부 121 : 제1 버퍼
123 : 제2 버퍼 125 : 곱셈기
127 : 덧셈기 129 : 최종나눔부
이하 본 발명에 의한 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치 및 그 운용방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도3 은 본 발명에 의한 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치 기능 구성도 이고, 도4 는 본 발명에 의한 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법 순서도 이다.
상기 도3을 참조하면, 본 발명에 의한 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치는, 다중경로(MULTI-PATH)의 경로(PATH)별로 입력되는 파일롯 심벌(PILOT SYMBOL)을 분석하여 도플러주파수(DOPPLER FREQUENCY)(fdm(n))와 타이밍 에너지(em(n))와 타이밍 동기상태(lm(n))를 출력하는 것으로써, 입력되는 파일롯 심벌로부터 도플러주파수를 추정하는 추정기(102); 입력되는 파일롯 심벌의 동기 유지 타이밍을 추적하여 에너지 신호(em(n))와 동기상태 신호(lm(n))를 출력하는 트래커(TIME TRACKER)(104); 상기 트래커(104)로부터 출력되는 에너지 신호를 소정의 주기동안 누적하는 덧셈누적기(106); 상기 트래커(104)로부터 출력되는 동기상태 신호를 소정의 주기동안 곱하는 곱셈누적기(108)로 이루어진 다수의 핑거부(100)와,
상기 다수의 핑거부(100)로부터 인가되는 신호 중에서 동기상태가 복조에 유효한 상태의 락(LOCK)이고, 가장 큰 에너지를 갖는 핑거부(100)의 신호를 선택하여 소정 추정주기(PD) 단위로 출력하며, 락 상태의 핑거부(100)가 없는 경우는 임의 핑거부(100)를 선택하여 상기 추정주기(PD) 단위로 출력하는 선택부(110)와,
상기 선택부(110)로부터 추정주기(PD) 단위로 입력되는 신호를 저장하고 이동평균(MOVING AVERAGE)에 의하여 도플러주파수를 산출 출력하는 것으로써, 상기 선택부(110)로부터 추정주기(PD) 단위로 입력되는 도플러주파수(fd(n)) 신호를 저장하는 다수의 제1 버퍼(121); 상기 선택부(110)로부터 추정주기(PD) 단위로 입력되는 동기상태(L(n)) 신호를 저장하는 다수의 제2 버퍼(123); 상기 제1 버퍼(121)와 제2버퍼(123)의 동일한 추정주기(PD) 신호를 각각 곱하는 다수의 곱셈기(125); 상기 각 곱셈기(125)의 신호를 누적합산하여 출력하는 다수의 덧셈기(127); 상기 마지막 덧셈기(127)에 의하여 누적 입력된 신호를 이동평균 산출하여 정상적인 표준값의 도플러주파수로 출력하는 최종나눔부(129)로 이루어진 이동평균부(120)로 구성된다.
상기 추정기(102)는, 일반적인 도플러주파수 추정기로서 일 예로 상기 제로크로스율 도플러 주파수 추정기 등이 채택될 수 있다.
상기 도4를 참조하면, 본 발명에 의한 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법은,
다수 핑거부(100)로부터 도플러주파수(fd(n)), 에너지(E(n)), 동기상태(L(n)) 신호를 각각 입력받는 과정(S10)과,
상기 과정(S10)에서 입력되는 신호를 분석하여 모든 핑거부(100)의 동기상태가 락(LOCK) 되지 못하였는지를 판단하는 것으로써, 다수의 핑거부(100)로부터 인가되는 신호를 분석하여, 상기 동기상태(L(n)) 신호가 복조에 유효한 세기의 신호상태, 락(LOCK) 인지 아닌지를 판단하는 과정(S20)과,
상기 판단과정(S20)에서 동기상태(L(n)) 신호가 복조에 유효한 상태의 신호세기인 락(LOCK) 된 것이 있으면(L(n) = 1), 그 중에서 가장 큰 에너지(E(n)) 신호를 출력하는 핑거부(100)를 선택하는 과정(S30)과,
상기 과정(S30)에서 선택된 핑거부(100)의 도플러주파수(fd(n))와 동기상태(L(n)) 신호를 추정주기(PD) 단위로 이동평균부(120)에 출력하는 과정(S40)과,
상기 판단과정(S20)에서 핑거부(100)는 모든 핑거부(100)의 동기상태 신호가 복조에 유효한 상태인 락(LOCK) 되지 못한 것(L(n) = 0)으로 판단하면, 임의의 핑거부(100)를 선택하고 상기 이동평균부 출력과정(S40)으로 진행하는 과정(S60)으로 이루어진다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명을 첨부된 도3 및 도4를 참조하여 상세히 설명한다.
일반적인 기존의 도플러주파수 추정장치는, 타이밍 동기가 지속적으로 이루어지는 하나의 경로(PATH)로 수신되는 파일롯 심벌을 대상으로 동작하는 것으로 설정되어 있다.
그러나, 실제 무선환경은 기지국(BS)과 휴대단말기(UE) 사이에 다수의 방해물이 있으며, 상기와 같은 방해물에 의하여 반사, 회절, 굴절 등이 반복적으로 일어나 다중경로(MULTI-PATH)로 전송되는 동시에 수신되는 신호의 평균에너지가 아주 작아지거나 혹은 타이밍이 아주 빠르게 변할 경우 타이밍 동기가 유지되지 않을 수 있다.
따라서, 기존의 도플러주파수 추정장치를 레이크 수신기에 적용하기 위해서는 다수 경로로부터 각각 추정되는 도플러주파수들의 처리를 어떻게 할 것인가 하는 문제와, 각 핑거부(100)가 추적 또는 트래킹하는 경로에서 타이밍 동기를 잃어버린 경우, 해당 구간에 추정된 도플러주파수를 어떻게 처리할 것인가 하는 등의 문제가 있으며, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하는 것이다.
상기 다수의 핑거부(100)는, 다중경로로 수신되는 코드분할다중접속(CDMA) 방식 신호 중에서, 각 경로의 파일롯 심벌 신호를 각각 입력하여, 해당 경로로 수신되는 신호의 도플러주파수(fd(n))를 추정하고, 에너지(E(n)) 크기와 동기상태(L(n)) 신호를 각각 검출하여 출력한다.
상기 도플러주파수(fd(n))를 추정하는 추정기(102)는 종래 기술에 사용되는 일반적인 구성과 동일하게하며, 일 예로 제로크로스율(ZERO CROSS RATE) 방식을 사용할 경우 제로(ZERO)점을 크로스(CROSS) 하는 횟수를 계수하는 제로크로스카운터부(10)와, 상기 계수된 숫자를 ROOT2ㆍPD값으로 나누어 도플러주파수(fd(n))를 추정하는 나눔부(20)로 구성된다.
상기 m 번째 핑거부(100)의 추정기(102)에서 추정하는, 도플러주파수를 fd,m(n)으로 표시하고, m = 1,2,3,,,,,M 이며, 상기 M은 핑거(FINGER)부의 총 개수이고, n은 시간을 표시하는 타임 인덱스(TIME INDEX) 이다.
레이크 수신기(RAKE RECEIVER)를 구성하는 각 핑거부(100)에는, 각 경로(PATH)의 타이밍 동기를 유지하기 위한 타임 트래커(TIME TRACKER) 기능의 트래커(104)가 구비되어 있으며, 상기 트래커(104)를 이용하여 해당 경로(PATH)로 수신되는 신호의 타이밍 에너지(E(n))와 타이밍 동기상태(L(n)) 신호를 검출한다.
상기 트래커(104)는 주기 PT마다 한번씩 타이밍 에너지 신호 em(n)과 타이밍 동기상태 신호 lm(n)를 출력하며, 상기 m은 핑거부(100)의 인덱스이고, 상기 PT는 트래커(104)가 타이밍 에너지 신호(em(n))를 평균하는 주기이다.
상기 lm(n)은 타이밍이 동기된 상태, 즉, 실제 수신하여 사용되는 신호의 세기가 유효한 크기의 상태를 락상태(LOCK STATUS)라고 하고 1 로 표현하며, 상기와 같은 조건이 아닌 경우는 언락상태(UNLOCK STATUS)라고 하고 0 으로 표현한다.
추정주기 PD동안에 덧셈누적기(106)에서 구하는 최종 타이밍 에너지 신호 Em(n)과 곱셈누적기(108)에서 구하는 최종 동기상태 신호 Lm(n)는 상기 em(n)과 lm(n)으로부터 다음 식과 같이 구한다.
상기 식과 같이 덧셈누적기(106)와 곱셈누적기(108)로부터 구해지는 신호 Em(n)과 Lm(n)은, 상기 추정기(102)로부터 구해지는 fd,m(n)과 함께 추정주기 PD단위마다 선택부(110)로 출력된다.
상기 식2에서 보이듯이, Em(n)은 트래커(104)로부터 PT마다 입력되는 em(n)을 추정주기 PD동안 더한 값이고, Lm(n)은 lm(n)을 추정주기 PD동안 곱한 값이다.
그러므로, Em(n)은 m번째의 핑거부(100)가 추적(TRACKING) 하는 경로(PATH)의 추정주기 PD동안 검출되는 타이밍 에너지 값이고, 상기 핑거부(100) m은 추정주기 PD동안에 한번이라도 비동기 상태(UNLOCK STATUS)가 되면, Lm(n) = 0 이 된다.
상기 각각의 핑거부(100)로부터 추정주기 PD마다 fd,m(n), Em(n), Lm(n) (m=1,2,,,M)이 선택부(110)로 출력되고, 상기 신호를 입력받은 선택부(110)는 Em(n), Lm(n) 신호를 기준으로 fd,m(n) (m=1,2,,,M)을 선택하여 해당 신호를 상기 이동평균부(120)에 출력한다.
도플러주파수는 모든 무선채널의 경로(PATH)에 동일하게 적용되므로, 가장 신호대잡음비가 양호한 경로(PATH)에서 추정된 도플러주파수를 선택하기 위하여, 가장 큰 타이밍 에너지(Em(n))를 갖는 핑거부(100)의 도플러주파수를 선택한다.
상기와 같은 선택부(110)의 운용방법에 의한 핑거부 선택과정을, 상기 첨부된 도4를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 선택부(110)는 다중 경로(MULTI-PATH)의 각 경로로부터 수신된 신호를 처리하는 각각의 핑거부(100)로부터 추정주기 PD단위로 fd,m(n), Em(n), Lm(n) (m=1,2,,,m)을 입력받고(S10), 상기와 같이 입력된 신호를 분석하여 타이밍 동기상태 신호(Lm(n))가 비동기 상태(UNLOCK, Lm(n) = 0)로 한번이라도 검출되는 핑거부(100)를 검색한다(S20).
상기와 같은 검색에서 모든 핑거부(100)로부터 비동기 상태(UNLOCK, Lm(n)=0)가 검출되면, 즉, 모든 핑거부(100)의 타이밍 동기상태가 요구되는 적정한 수준의 신호대잡음비 또는 RSCP(RECEIVE SIGNAL CODE POWER)를 만족하지 못하여 언락상태(UNLOCK STATUS) 또는 Lm(n) = 0이 검출되면, 모든 핑거부(100)의 신호는 사용하지 못하는 신호로 판정된다.
그러므로, 동기상태 신호 Lm(n)=0 (m=1,2,,,,M) 일 때의 해당 구간동안의 도플러주파수 추정은 실패한 것이 되므로, 임의의 핑거부(100)를 선택하고(S60), 상기 임의 선택된 핑거부(100)의 도플러주파수(fd(n))와 타이밍동기상태 신호(L(n))를 추정주기 PD단위마다 상기 이동평균부(120)에 출력한다(S40).
상기 판단단계(S20)에서 판단하여 락상태(LOCK STATUS) 또는 L(n)=1 인 핑거부(100)가 있는 경우, 해당 핑거부(100) 중에서도 타이밍 에너지(E(n))가 가장 큰 핑거부(100)를 선택하고(S30), 상기 선택된 핑거부(100)의 도플러주파수(fd(n))와 타이밍동기상태 신호(L(n))를 추정주기 PD단위마다 상기 이동평균부(120)에 출력한다(S40).
상기와 같은 선택부(110)의 운용방법에 의하여 선택된 핑거부(100)의 도플러주파수(fd(n))와 타이밍동기상태 신호(L(n))를 추정주기 PD단위마다 인가받은 이동평균부(MOVING AVERAGE)는, 상기 추정주기 PD단위로 인가되는 신호를 해당 타이밍 인덱스(TIMING INDEX)로 구분하여 버퍼 메모리에 각각 저장한다.
상기 추정주기 PD단위에 의하여 구분되는 타이밍 인덱스(TIMING INDEX) n으로 입력되는 도플러주파수(fd(n))와 타이밍동기상태 신호(L(n))는 각각 해당되는 제1 버퍼(121)와 제2 버퍼(123)에 인가되어 저장된다.
상기와 같이 제1 버퍼(121)와 제2 버퍼(123)는 이동평균 길이 N에 해당하는 개수가 구비되고, 각각 도플러주파수(fd(n))와 타이밍동기상태 신호(L(n))를 저장할 수 있는 용량의 길이이며, NㆍPD만큼씩 이동평균하여 각각 해당 버퍼(BUFFER) 메모리에 저장된다.
상기 NㆍPD만큼씩 이동평균하여 저장된 도플러주파수(fd(n-k))와 타이밍동기상태 신호(L(n-k))는 동일한 추정주기 PD에 의하여 입력되고 동일한 타임 인덱스(TIME INDEX)로 저장된 각각의 제1 버퍼(121)와 제2 버퍼(123)의 내용은 각각 해당되는 곱셈기(125)에 의하여 곱하여지고, 다수의 덧셈기(127)에 의하여 누적합산되어 최종나눔부(129)에 출력되므로써 최종적인 도플러주파수로 산출되어 출력된다.
상기 각 버퍼(121,123)에 저장된 (fd(n-k)), (L(n-k)) (k=0,2,,,,N-1) 신호가 다수의 곱셈기(125)에 의하여 곱해지고, 다수의 덧셈기(127)에 의하여 누적합산되어 최종나눔부(129)에 의하여 산출되는 도플러주파수 fd는 다음 식에 의하여 구해진다.
단,
상기 식에서 도플러주파수 fd(n-k)를 바로 더하지 않고 동기상태 신호 L(n-k)을 곱한 후에 더하므로, 동기상태가 언락(UNLOCK) 상태인 L(n-k) = 0의 도플러주파수 fd(n-k)는 평균값 산출에 반영되지 못한다.
즉, 특정한 추정주기 PD동안 모든 핑거부(100)가 락상태(LOCK STATUS)의 타이밍 동기 상태(L(n-k)=1)가 되지 못하면, 상기 추정주기(PD) 구간 동안(n) 추정한 도플러주파수가 유효하지 않으므로, 상기 식3에 의하여 평균값 산출에서 제외하고, 상기 식3에서 분모를 N으로 하지 않고N-1Σk=0L(n-k)로 하므로써 도플러주파수 fd 를 정상적으로 표준화(NORMALIZE) 하며, 상기와 같이 산출되는 도플러주파수는 추정주기 PD마다 갱신 산출되어 출력된다.
또한, 상기 식3을 참조하면, 언락(UNLOCK) 상태가 되어N-1Σk=0L(n-k)=0 이면, 주기 NㆍPD동안 유효한 도플러주파수 fd(n-k)가 하나도 없는 상태이므로, 최종 도플러주파수를 구하지 못하므로, 이 구간 동안에는 도플러주파수를 이용하지 못하게 된다.
따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로써, 코드분할다중접속(CDMA) 방식 시스템의 레이크 수신기(RAKE RECEIVER)는, 각 핑거부(100)를 통하여 다수 무선채널 경로(MULTI-PATH)를 추적(TRACKING) 하고, 각 핑거부(100)가 추적(TRACKING)하는 경로는, 주변 무선채널환경에 의하여 타이밍 동기상태가 락(LOCK) 상태를 항상 유지하지 못하는 조건에서도 최적 경로로 수신되는파일롯 심벌을 처리하여 도플러주파수를 추정한다.
즉, 추정주기 PD를 다중경로(MULTI-PATH) 및 타이밍 동기 문제를 처리하는 최소 시간 주기로 설정하고, 상기 추정주기 PD동안에 다수 경로(PATH) 들의 타이밍 에너지 및 타이밍 동기상태를 파악하여, 가장 좋은 경로의 해당 신호를 이용하고, 추정되는 도플러주파수(fd)를 선택하므로써, 다중경로 및 타이밍 동기상태 문제를 해결한다.
또한, 선택된 도플러주파수는 NㆍPD주기로 이동평균되어 최종 도플러주파수를 구하게 되므로, 모든 핑거부(100)가 타이밍 비동기상태인 언락UNLOCK) 상태에서 추정된 도플러주파수는 반영하지 않으므로, 타이밍 동기상태의 문제를 해결한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 코드분할다중접속방식 이동통신 시스템의 레이크 수신기에서, 기존의 도플러주파수 추정장치를 적용할 때 다중경로로 수신되는 신호 문제 및 타이밍 동기상태 문제에 적절히 대처하는 공업적 이용효과가 있다.
즉, 다중경로로 수신되는 신호 중에서 에너지가 가장 높은 경로의 신호를 선택하고, 락상태가 되지 않은 추정주기의 신호는 평균산출에서 제외하므로, 정상적으로 추정된 도플러주파수를 출력하여 시스템의 성능과 신뢰도를 향상시키는 사용상 유용한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 경로별로 입력되는 파일롯 심벌을 분석하여 도플러주파수와 타이밍 에너지 신호와 타이밍 동기상태 신호를 출력하는 다수의 핑거부와,
    상기 다수의 핑거부 신호 중에서 동기상태 신호가 락이고 가장 큰 에너지를 갖는 핑거부의 신호를 선택하는 선택부와,
    상기 선택부로부터 추정주기 단위로 입력되는 신호를 저장하고 이동평균에 의하여 도플러주파수를 산출 출력하는 이동평균부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 핑거부는,
    입력되는 파일롯 심벌을 이용하여 도플러주파수를 추정하는 추정기와,
    입력되는 파일롯 심벌의 동기 유지 타이밍을 추적하여 에너지 신호와 동기상태 신호를 출력하는 트래커와,
    상기 트래커로부터 출력되는 에너지 신호를 더하는 덧셈누적기와,
    상기 트래커로부터 출력되는 동기상태 신호를 곱하는 곱셈누적기로 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 선택부는,
    상기 다수 핑거부로부터 인가되는 신호 중에서 동기상태가 락인 신호를 분리하며, 상기 락상태의 신호 중에서 최대 에너지를 갖는 핑거부 신호를 추정주기 단위로 출력하고,
    상기 다수 핑거부로부터 인가되는 신호 중에서 동기상태 신호에 락 신호가 없는 경우는 임의 핑거부 신호를 추정주기 단위로 출력하는 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 이동평균부는,
    상기 선택부로부터 추정주기 단위로 입력되는 도플러주파수를 저장하는 다수의 제1 버퍼와,
    상기 선택부로부터 추정주기 단위로 입력되는 동기상태 신호를 저장하는 다수의 제2 버퍼와,
    상기 제1 버퍼와 제2 버퍼의 동일한 추정주기 신호를 곱하는 다수의 곱셈기와,
    상기 각 곱셈기의 신호를 누적합산하여 출력하는 다수의 덧셈기와,
    상기 마지막 덧셈기의 신호를 이동평균 산출하여 정상적인 표준값의 도플러주파수로 출력하는 최종나눔부로 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치.
  5. 레이크 수신기의 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법에 있어서,
    상기 선택부에 의하여, 다수 핑거부로부터 도플러주파수, 에너지, 동기상태신호를 각각 입력받는 과정과,
    상기 과정에서 입력되는 신호를 분석하여 모든 핑거부의 동기상태 신호가 락 되지 못하였는지를 판단하는 과정과,
    상기 판단과정에서 동기상태 신호가 락 된 것이 있으면, 가장 큰 에너지 신호의 핑거부를 선택하는 과정과,
    상기 과정에서 선택된 핑거부의 도플러주파수와 동기상태 신호를 추정주기 단위로 이동평균부에 출력하는 과정으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기를 이용한 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 판단과정에서 핑거부는 모든 핑거부의 동기상태 신호가 락 되지 못한 것으로 판단하면, 임의의 핑거부를 선택하고 상기 이동평균부 출력과정으로 진행하는 과정이 더 포함되어 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기를 이용한 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 판단과정은,
    다수의 핑거부로부터 각각 인가되는 신호를 에너지와 동기상태 신호를 기준으로 분석하여 동기상태 신호가 복조에 유효한 상태인 락상태 인지 아닌지를 판단하는 과정으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 레이크 수신기를 이용한 도플러주파수 추정장치의 선택부 운용방법.
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