KR20050060422A

KR20050060422A - 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정장치 및 방법

Info

Publication number: KR20050060422A
Application number: KR1020030092041A
Authority: KR
Inventors: 신환욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-06-22
Also published as: KR100539945B1

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기가 수신 신호의 매 버스트마다 각각의 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비 값을 도출하는 제1과정, 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용하는 제2과정, 일정주기 동안 신호 대 잡음비 값과 가중치가 적용된 각각의 주파수 편차 평가 값의 합을 각각 산출하는 제3과정, 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 합을 신호 대 잡음비 값의 합으로 나누어 일정주기 동안의 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출하는 제4과정, 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 이용하여 수신 신호의 주파수 편차를 보정하는 제5과정을 포함한다. 따라서 본 발명은 신호 대 잡음비 값 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 일정주기 평균값을 구하여 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법을 효율적으로 구현함으로써 종래보다 더 정확하고 신뢰도가 높은 주파수 편차 보정을 수행할 수 있다. 또한 휴대용 단말기는 동기를 맞추고자 하는 신호의 수신율에 따라 비례적으로 적용하는 주파수 편차 보정 방법을 통해 시변하는 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTION FREQUENCY OFFSET OF MOBILE TERMINAL IN THE MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 휴대용 단말기의 주파수 동기화에 관한 것으로, 특히 이동 통신 시스템에서 기지국과 휴대용 단말기간의 주파수 동기화를 위한 휴대용 단말기의 주파수 편차를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동 통신의 발전은 소위 1세대라 일컫는 아날로그 방식(FDMA : Frequency Division Multiple Access)을 거쳐 2세대 디지털 방식으로 발전하였으며, 2세대 이동 통신은 무선 구간에서의 접속 방식별로 TDMA(Time Division Multiple Access)방식(유럽, 중국, 미국일부)과 CDMA(Code Division Multiple Access)방식(미국, 한국, 호주 등 아시아/태평양 지역)으로 각각 발전하여 왔다. 이후 세계시장은 유럽/일본을 중심으로 한 GSM(Global System For Mobile Communication)기반의 비동기 방식(W-CDMA : Wideband-CDMA)과 미국을 중심으로 한 동기 방식(CDMA2000)의 양대 진영으로 나뉘어 기술 표준화 및 개발이 진행 중이다.

여기서 동기식과 비동기식이란 신호를 송신하는 측과 수신하는 측이 시간을 동일하게 맞추면 동기식이라 하고 그렇지 않으면 비동기식이라 한다. 동기식의 원천기술은 미국의 퀄컴(Qualcomm)사가 가지고 있기 때문에 미국 방식이라 하고, 비동기식의 원천기술은 에릭슨, 노키아 등 유럽 업체들이 가지고 있기 때문에 유럽 방식이라고도 한다.

기지국과 휴대용 단말기의 동기를 유지하는 방법을 비동기 이동 통신 시스템인 유럽형 이동 통신 시스템(GSM)을 예로 들어 설명하면 하기와 같다.

유럽형 이동 통신 시스템의 물리적 채널(Physical Channel)은 8개의 타임 슬롯으로 구성되어 있으며, 각각의 타임 슬롯은 주파수 채널에 의해 구별된다. 따라서 기지국과 휴대용 단말기간의 원활한 통신을 위해서는 시간 동기화(Timing Synchronization)와 주파수 동기화(Frequency Synchronization)가 필수적이다. 그러나 기지국과 휴대용 단말기 사이에는 채널 환경과 휴대용 단말기의 이동 상태 등 다양한 조건에 따라 시간과 주파수 동기가 불안정해지는 현상이 자주 발생한다. 따라서 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기는 기지국과의 동기화가 어긋남으로 인해 발생되는 시간 편차(Timing Offset)와 주파수 편차(Frequency Offset)를 정확하게 보정하여 기지국과의 동기를 항상 유지하도록 하고 있다.

이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차를 보정하는 종래 방법은 현재 수신하는 신호에 대하여 휴대용 단말기에 적용된 등화 알고리즘을 이용하는 것이다.

휴대용 단말기는 등화 알고리즘에 의해 주파수 보정(Frequency Correction)을 위한 데이터의 평가열(Estimation Sequence)과 훈련열(Training Sequence)의 상관성을 토대로 주파수 편차를 도출한다. 이어 일정주기 동안 주파수 편차 값의 평균값을 취하고, 주파수 동기가 일정 수준 이상으로 어긋나서 주파수 보정이 필요하다고 판단되면 도출된 주파수 편차의 평균치만큼 주파수 동기 보정을 수행하여 다음 신호를 수신할 때 적용한다.

도 1은 종래 기술에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 휴대용 단말기는 믹서(10), 필터(20), 등화기(30), 평균 주파수 편차 산출부(40) 및 전압제어발진기(50)를 포함한다.

신호의 수신 시 상기 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 동작은 다음과 같다.

휴대용 단말기에 수신 신호가 입력되면 수신된 신호는 믹서(10)와 필터(20)를 거쳐 등화기(Equalizer)(30)로 입력된다. 등화기(30)는 입력된 수신 신호의 주파수 편차 평가 값(32)을 평균 주파수 편차 산출부(40)로 전송하고, 평균 주파수 편차 산출부(40)는 등화기(30)로부터 전송 받은 주파수 편차 평가 값(32)을 일정주기 동안 합하여 그 평균값(42)을 산출한다. 상기 산출된 주파수 편차 평균값(42)은 전압제어발진기(50)를 통해 캐리어 주파수(52)로 믹서(10)에 전송되고, 다음 수신 신호의 주파수 편차의 보정에 이용된다. 즉, 종래의 휴대용 단말기는 수신 신호의 버스트(Burst)단위마다 등화기(30)의 출력 정보 중, 일정 주기 동안의 주파수 편차 평가 값(32)에 대한 평균값(42)을 취하여 등화기(30)의 귀환 값으로 입력함으로써, 적용된 등화 알고리즘에 의해 다음번 수신 버스트의 주파수 동기에 적용하여 주파수 편차를 보정하는 것이다.

그러나 상기와 같은 휴대용 단말기의 종래 주파수 보정 방법은 등화기의 출력 정보 중 하나에만 의존하는 일반적 주파수 편차의 평균값을 가지고 보정하기 때문에 주파수 편차 보정의 신뢰성이 그다지 높은 편이 아니었다. 따라서 이러한 종래 기술은 시변(Time Varying)하는 채널의 환경에 따라 수신율이 변화하는 휴대용 단말기의 특성을 이용하여 더욱 정확하고 효율적인 주파수 편차 보정 알고리즘을 적용하면 주파수 편차 보정에 있어서 훨씬 뛰어난 성능의 개선을 가져올 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차를 보정하는 장치 및 방법을 보다 효율적으로 구현하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 주파수 보정 심볼(Symbol)의 수신 신호 평가 값과 기준값의 상관관계를 통해 도출한 주파수 편차를 이용하여 동기를 맞추고자 하는 신호의 수신율에 따라 비례적으로 적용할 수 있는 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치 및 방법을 구현하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 보정 장치에 있어서, 수신 신호가 입력되면 그 수신 신호의 매 버스트마다 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 값을 각각 도출하는 등화기와, 상기 등화기로부터 전송받은 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용하고 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값들의 일정주기 평균값을 산출하는 평균 주파수 편차 산출부와, 상기 평균 주파수 편차 산출부로부터 전송받은 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 이용하여 캐리어 주파수를 출력하는 전압제어발진기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법에 있어서, 휴대용 단말기가 수신 신호의 매 버스트마다 각각의 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비 값을 도출하는 제1과정과, 상기 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용하는 제2과정과, 일정주기 동안 상기 신호 대 잡음비 값과 상기 가중치가 적용된 각각의 주파수 편차 평가 값의 합을 각각 산출하는 제3과정과, 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 합을 상기 신호 대 잡음비 값의 합으로 나누어 일정주기 동안의 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출하는 제4과정과, 상기 산출된 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 이용하여 수신 신호의 주파수 편차를 보정하는 제5과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 상기 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치는 믹서(110), 필터(120), 등화기(130), 평균 주파수 편차 산출부(140) 및 전압제어발진기(150)를 포함한다.

도 2를 참조하면 믹서(110)는 전압제어발진기(150)로부터 전송받은 캐리어 주파수(152)를 수신 신호와 혼합하여 중간 주파수를 출력하고 이를 필터(120)로 전송한다.

필터(120)는 특정 주파수의 진동 전류를 통과시키는 동작을 수행한다. 필터(120)는 믹서(110)로부터 전달된 신호를 필터링하여 등화기(130)로 전송한다.

등화기(130)는 신호의 증폭이나 전송 과정에서 생기는 변형을 보정하는 기능을 수행한다. 특히, 본 발명에서 등화기(130)는 상기 휴대용 단말기에 수신 신호가 입력되면 그 수신 신호의 매 버스트(Burst)마다 주파수 편차 평가 값(132)과 신호 대 잡음비(SNR) 값(134)을 각각 도출하고 주파수 편차 평가 값(132)과 신호 대 잡음비 값(134)을 평균 주파수 편차 산출부(140)로 전송한다. 등화기(130)에서 구한 신호 대 잡음비 값(134)은 현재 수신하는 신호의 신뢰도를 나타낸다. 즉, 수신 신호의 신호 대 잡음비가 높을수록 현재 수신하는 신호가 기지국에서 송신한 신호와 비슷하게 복구되었음을 의미하므로, 그 때 구해진 주파수 편차는 신뢰도가 높은 값으로 평가된다. 반대로 신호 대 잡음비가 낮을수록 그 때의 주파수 편차는 신뢰도가 낮은 값으로 평가된다.

평균 주파수 편차 산출부(140)는 본 발명에서 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값(132)에 가중치를 적용하고, 일정주기 동안 신호 대 잡음비 값(134)과 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 합을 각각 산출한다. 그리고 평균 주파수 편차 산출부(140)는 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 합을 상기 신호 대 잡음비 값의 합으로 나눈 주파수 편차 평균값(144)을 산출하여 전압제어발진기(150)로 전송한다. 평균 주파수 편차 산출부(140)가 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출할 때, 일정주기 동안 신호 대 잡음비가 높을 경우 주파수 편차는 평균값에 영향을 많이 미치고 신호 대 잡음비가 낮을 경우 주파수 편차는 평균값에 영향을 적게 미치게 된다.

가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값(FOi)과 그 값의 일정주기 동안의 합(FOsum)을 수식으로 나타내면 수학식 1 및 수학식 2와 같다.

FOi = SNR × FO

FOsum = ∑FOi

이 때, SNR은 신호 대 잡음비 값이고, FO는 현재 수신 신호의 주파수 편차이다.

전압제어발진기(150)는 평균 주파수 편차 산출부(140)로부터 전송받은 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값(144)을 캐리어 주파수(152)로 출력하여 휴대용 단말기가 다음 수신 신호의 보정에 이용하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 과정을 나타낸 순서도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면 휴대용 단말기는 신호를 수신한다(S100).

등화기(130)는 믹서(110)와 필터(120)를 통과한 수신 신호의 매 버스트마다 각각의 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비 값을 도출한다(S200). 상기 도 2에서 상술한 바와 같이 수신 신호의 신호 대 잡음비가 높을수록 현재 수신하는 신호가 기지국에서 송신한 신호와 비슷하게 복구되었음을 의미하므로 그 때 구해진 주파수 편차는 신뢰도가 높은 값으로 평가되고 신호 대 잡음비가 낮을수록 그 때의 주파수 편차는 신뢰도가 낮은 값으로 평가된다.

평균 주파수 편차 산출부(140)는 등화기(130)에서 전송받은 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여, 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용한다(S300). 여기서 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값(FOi)은 수학식 1에서 구할 수 있다. 평균 주파수 편차 산출부(140)가 주파수 편차 평가 값에 신호 대 잡음비 가중치를 적용하는 것은 수신 신호의 신뢰도에 따라 주파수 편차의 신뢰도 또한 향상시켜, 시변하는 채널에 대해 적응적인 주파수 보정을 하기 위함이다.

평균 주파수 편차 산출부(140)는 상기 산출한 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 일정주기 동안의 합과 신호 대 잡음비 값의 일정주기 동안의 합을 각각 산출한다(S400). 여기서 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 일정주기 동안의 합(FOsum)은 수학식 2에서 구할 수 있다.

평균 주파수 편차 산출부(140)는 상기 과정(S400)에서 산출한 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 일정주기 동안의 합을 신호 대 잡음비 값의 일정주기 동안의 합으로 나누어 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출한다(S500).

전압제어발진기(150)는 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출부(140)로부터 전송 받아 캐리어 주파수에 실어 믹서(110)로 전송하여 휴대용 단말기가 다음 수신되는 신호의 주파수 보정에 이용하도록 한다(S600).

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 신호 대 잡음비 값 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 일정주기 평균값을 구하여 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법을 효율적으로 구현함으로써 휴대용 단말기는 종래 기술보다 더 정확하고 신뢰도가 높은 주파수 편차 보정을 수행할 수 있다. 또한 주파수 보정 심볼(Symbol)의 수신 신호 평가 값과 기준값의 상관관계를 통해 도출한 주파수 편차를 이용하여 동기를 맞추고자 하는 신호의 수신율에 따라 비례적으로 적용하는 주파수 편차 보정 방법을 제공함으로써 휴대용 단말기는 시변하는 채널 환경에 적응적으로 대처할 수 있다. 따라서 휴대용 단말기가 시변하는 채널에서 갑자기 채널 환경이 악화되어 주파수 동기를 놓치게 되더라도 채널 환경에 적응적인 주파수 보정 방법을 통해 다시 주파수 동기를 잡는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치를 나타낸 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치를 나타낸 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 과정을 나타낸 순서도.

Claims

이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 보정 장치에 있어서,

수신 신호가 입력되면 그 수신 신호의 매 버스트마다 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비 값을 각각 도출하는 등화기와,

상기 등화기로부터 전송받은 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용하고 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값들의 일정주기 평균값을 산출하는 평균 주파수 편차 산출부와,

상기 평균 주파수 편차 산출부로부터 전송받은 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 이용하여 캐리어 주파수를 출력하는 전압제어발진기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 평균 주파수 편차 산출부는

동일 버스트에 수신된 신호 대 잡음비의 값과 주파수 편차 평가 값의 곱으로 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값을 산출함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 평균 주파수 편차 산출부는

일정주기 동안 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값들의 합과 신호 대 잡음비 값들의 합을 각각 계산하고, 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값들의 합을 상기 신호 대 잡음비 값들의 합으로 나누어 상기 주기 동안의 주파수 편차 평균값을 산출함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 장치.
이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법에 있어서,

휴대용 단말기가 수신 신호의 매 버스트마다 각각의 주파수 편차 평가 값과 신호 대 잡음비 값을 도출하는 제1과정과,

상기 매 버스트마다 도출된 신호 대 잡음비 값을 이용하여 대응된 버스트에서의 주파수 편차 평가 값에 가중치를 적용하는 제2과정과,

일정주기 동안 상기 신호 대 잡음비 값과 상기 가중치가 적용된 각각의 주파수 편차 평가 값의 합을 각각 산출하는 제3과정과,

상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값의 합을 상기 신호 대 잡음비 값의 합으로 나누어 일정주기 동안의 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 산출하는 제4과정과,

상기 산출된 가중치가 적용된 주파수 편차 평균값을 이용하여 수신 신호의 주파수 편차를 보정하는 제5과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법.
제4항에 있어서, 제2과정은

동일 버스트에 수신된 신호의 신호 대 잡음비의 값과 주파수 편차 평가 값의 곱으로 상기 가중치가 적용된 주파수 편차 평가 값을 산출함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 휴대용 단말기의 주파수 편차 보정 방법.