KR20050072977A

KR20050072977A - 디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법

Info

Publication number: KR20050072977A
Application number: KR1020040001142A
Authority: KR
Inventors: 장성진
Original assignee: 주식회사 팬택
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-13
Also published as: KR100544021B1

Abstract

본 발명은 비동기 CDMA 시스템인 DS(Direct Sequence)-CDMA 시스템에서 각 기지국별로 생성된 초기 동기 정보를 인공지능기법을 이용한 신경망을 통해 학습시켜 최적화된 초기 동기 정보를 구하고, 이를 이용하여 초기 동기를 보다 신속하게 획득할 수 있도록 한 DS-CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득 방법에 관한 것이다.

본 발명은 DS-CDMA 시스템에서 신경망의 오차 역전파 알고리즘에 따라 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 수행함으로써, 종래와 같은 여러 단계의 초기 동기 획득을 위한 탐색 절차를 수행하지 않고도 보다 신속하고 정확하게 초기 동기를 획득할 수 있게 되며, 이로써 동기식 CDMA 시스템과 유사한 시간 내에 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 획득할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 DS-CDMA 시스템에서 신경망 학습에 의해 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 초기 동기를 획득함으로써, 많은 수의 상관기를 사용하지 않아도 되는 등 전체적인 하드웨어 사이즈 및 전력 소모를 줄일 수 있게 된다.

Description

디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법{Method For Initial Synchronous Acquisition In The DS-CDMA System}

본 발명은 비동기 CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득에 관한 것으로, 특히 비동기 CDMA 시스템인 DS(Direct Sequence)-CDMA 시스템에서 각 기지국별로 생성된 초기 동기 정보를 인공지능기법을 이용한 신경망을 통해 학습시켜 최적화된 초기 동기 정보를 구하고, 이를 이용하여 초기 동기를 보다 신속하게 획득할 수 있도록 한 DS-CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비동기 시스템은 셀 플래닝(cell Planning)이 용이하고, 기지국간 상호 독립성을 주어 사용자의 일시적인 증감에 따라 신속하게 기지국을 설치, 철수할 수 있으며, 터널이나 지하철과 같은 지하 공간에서도 용이하게 기지국을 배치할 수 있도록 하는 유연성을 갖는다.

한편, 기지국간 동기 방식으로 운용되는 동기 시스템은 업링크(Uplink)에서 기지국간 비동기라 하더라도 일단 기지국의 다운링크(downlink)에 접속된 후에는 업링크 접속이 이루어지므로, 기지국의 명령에 따라 타이밍 등이 제어되므로 기지국에서 단말기로부터의 신호에 동기되는 것은 용이하게 이루어진다.

하지만, 기지국간 비동기 시스템의 경우에는 각 기지국 간에 절대적인 기준시간이 없으므로 소프트 핸드오버를 위해서는 다운링크와 마찬가지로 빠른 시간 내에 동기를 획득하는 것이 용이하지 않다.

따라서, 종래의 기지국 및 단말기에서 고속의 데이터 동기 획득을 실현하고, 높은 칩 레이트(chip rate)에서 하드웨어 복잡성을 증가시키지 않으면서 레이크 수신기 구현 등의 수신기 성능을 극대화할 수 있는 방법이 필요한데, 이러한 방법으로 상관기(Correlator)를 많이 사용하는 경우에는 신속한 동기 획득은 가능한 반면에 모뎀의 전력 소모가 커지는 결과가 발생되는 역상관(trade-off) 관계를 갖는 문제점이 있으므로, 이러한 상호간의 문제점을 적절히 조절하는 보다 향상된 초기 동기 획득 방법을 구현할 필요성이 있었다.

한편, 비동기 CDMA 시스템인 종래 DS(Direct Sequence)-CDMA 시스템의 복조기에 사용되는 디지털 모뎀은 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이, RF 단에서 A/D 변환되어 입력되는 신호를 처리하기 위한 기본 신호 샘플을 선택하는 데시메이터(Decimator)와, 파일롯 신호를 이용하여 초기 동기 획득 기능을 수행하는 탐색기(Searcher)와, PN 시퀀스의 미세 동기부와 심볼 복조부로 구성된 핑거(Finger)와, 심볼 결합기(Symbol Combiner) 및 채널 복호기(Decoder)를 구비하여 이루어지며, 추가적으로 수신 성능 향상을 위한 모듈(예컨대, AFC, E_b/N_o Estimator, AGC 등)들이 사용된다.

그리고, 전술한 DS-CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득 기능은 탐색기에 의해 수행되는데, 이러한 탐색기에 의한 초기 동기 획득 방식에는 하드 결정(Hard Decision)에 의한 시퀀스를 선형 시프트 레지스터(linear Shift Register)의 초기치를 이용하여 상관을 수행하는 시퀀스 추정(Sequence Estimation) 방식, 자체에서 발생시킨 PN 시퀀스와 수신 신호와의 상관값을 이용하여 동기 획득 여부를 판단하는 시리얼 탐색(Serial Search) 방식, 그리고 입력 샘플을 TDL(Tapped Delay Line)에 통과시키면서 정합 필터의 출력을 이용하여 동기 획득 여부를 판단하는 정합 필터(Matched Filter) 방식이 있다.

또한, 종래의 DS-CDMA 시스템에서는 전술한 3가지 동기 획득 방식을 적절히 이용하여 초기 동기를 획득하게 되는데, 예를 들어, 계층적 시퀀스(Hierarchical sequence)를 탐색하는 FCS(First Search Code) 탐색 절차에서는 빠른 시간에 타이밍 정보를 추출해야 하기 때문에 수동 상관기(Passive Correlator)를 사용하는 정합 필터 방식을 이용하고, 그룹 및 프레임 동기를 획득하는 SSC(Second Search Code) 탐색 및 그룹 내에 포함된 롱(long) PN 코드를 탐색하는 롱 PN 코드 탐색 절차에서는 능동 상관기(Active Correlator)를 사용한 시리얼 탐색 방식을 이용하여 단말기와 기지국 간의 초기 동기를 획득하게 된다.

그런데, 종래에는 이동통신 단말기가 인접 기지국에 대하여 탐색을 수행할 때에 인접 기지국의 주 동기 채널(P-SCH ; Primary SCH)을 0.67ms 간격으로 풀 탐색(Full Search)을 수행하고, 일단 인접 기지국의 주 동기 채널을 성공적으로 찾아내면 한 프레임 내의 15개 슬롯에 대하여 부 동기 채널(S-SCH ; Secondary SCH)을 체크하여 동기를 맞추게 된다. 따라서, 종래의 DS-CDMA 시스템에서는 동기식 CDMA 시스템보다 인접 기지국을 찾아내는데 거의 10배 정도의 시간이 소요되고 탐색 위도우 사이즈가 커지는 문제점이 있었고, 이로 인하여 초기 동기를 획득하기 위해 상관기를 많이 사용하는 경우 하드웨어 사이즈가 커지고 정합 필터의 전력 소모가 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, DS-CDMA 시스템에서 각 기지국별로 생성된 초기 동기 정보를 신경망의 오차 역전파 알고리즘에 따라 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 보다 신속하게 초기 동기를 획득할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, DS-CDMA 시스템에서 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 초기 동기를 획득하게 함으로써, 종래와 같은 여러 단계의 초기 동기 획득을 위한 탐색 절차를 수행하지 않고도 동기식 CDMA 시스템과 유사한 시간 내에 초기 동기를 획득할 수 있도록 하고, 또한 많은 수의 상관기를 사용하지 않도록 함으로써 전체적인 하드웨어 사이즈 및 전력 소모를 줄이는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 이동통신 교환기에서 각 이동통신 단말기의 기지국 탐색에 의해 각 기지국별로 생성된 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 과정과; 상기 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류된 비선형적인 초기 동기 정보를 신경망 학습을 통해 근사화시켜 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 과정과; 이동통신 단말기에서 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 획득할 때에 상기에서 구한 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 초기 동기를 획득하는 과정을 포함하여 이루어진 디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법을 구현하는데 있다.

여기서, 상기 각 기지국별 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 과정은, 각 이동통신 단말기에서 이동중에 방문한 기지국의 탐색 정보를 단말기 내부 메모리에 저장하여 관리하는 단계와; 상기에서 이동중에 탐색된 각 기지국 탐색 정보를 데이터베이스화 하여 관리함과 동시에 이동통신 교환기로 전송해 주는 단계와; 상기 이동통신 교환기에서 각 이동통신 교환기로부터 전송된 기지국 탐색 정보인 기지국별 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 과정은, 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류된 각 기지국별 비선형적인 초기 동기 정보를 오차 역전파 알고리즘을 수행하는 신경망에서 학습시키는 단계와; 상기에서 학습된 초기 동기 정보가 설정치 이하로 근사화되기까지 신경망 학습을 반복 수행하여 서로 다른 이동통신 단말기에서 이용할 수 있는 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 DS-CDMA 시스템에서는 인공지능기법을 이용하여 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기 획득을 신속하게 수행하고자 하는데, 이를 위해서 각 기지국별로 디지털 모뎀의 특성과 이동통신 단말기의 종류에 따른 비선형적인 초기 동기 정보를 데이터베이스화하고, 이러한 비선형적인 초기 동기 정보를 인공지능기법을 이용한 학습을 통해 근사화시켜 최적화된 초기 동기 정보를 획득하여 관리하게 된다.

먼저, DS-CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득 절차는 첨부한 도면 도 2에 도시한 바와 같이, 계층적 시퀀스를 탐색하는 FCS(First Search Code) 탐색 절차(스텝 S21)와, 16 슬롯에 포함된 탐색 코드의 배열에 따라 그룹 및 프레임 동기를 획득하는 SSC(Second Search Code) 탐색 절차(스텝 S22)와, 그룹 내에 포함된 롱(long) PN 코드를 탐색하는 롱 PN 코드 탐색 절차(스텝 S23)와, 이동통신 단말기가 초기 동기를 획득한 후에 지속적으로 최적의 통신 환경을 구축하기 위해 다중경로(Multipath)를 탐색하는 다중경로 탐색 절차(스텝 S24)와, 정밀한 동기를 획득하기 위하여 1/4 칩 단위의 코드 위상을 추적하는 타임 트랙킹(Time Tracking) 절차(스텝 S25)와, 최적의 통신 환경을 구축하기 위해 간섭신호의 세기를 추정하는 방해 추정(Interference Estimation) 절차(스텝 S26)를 통해 초기 동기를 획득하게 된다(스텝 S27).

상술한 DS-CDMA 시스템에서 초기 동기를 획득하는데 있어, 인접 기지국을 찾아내기 위한 초기 동기 시간이 동기식 CDMA 시스템보다 오래 걸리는 것을 보완하여 디지털 모뎀이 보다 신속하게 초기 동기 정보를 획득할 수 있도록 본 발명에서는 첨부한 도면 도 3에 도시한 바와 같은 동작을 수행하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 DS-CDMA 시스템에서 인공지능기법을 이용한 초기 동기 획득 동작을 도 3을 참조하여 설명하면, 우선 각 이동통신 단말기에서는 디지털 모뎀에서 인접 기지국을 찾기 위한 탐색 시간을 줄이기 위해서 한번 방문한 기지국의 탐색 정보를 내부 메모리에 저장하여 관리하게 된다.

또한, 임의의 이동통신 단말기가 다른 기지국이 관리하는 영역으로 이동하는 경우 앞에서와 마찬가지로 그 지역에 관한 기지국의 탐색 정보를 내부 메모리에 저장하여 관리하게 되며, 이렇게 이동중에 탐색된 각 기지국의 탐색 정보를 데이터베이스화하여 관리하게 된다(스텝 S31).

그리고, 각 이동통신 단말기에서는 자신이 이동중에 탐색하여 데이터베이스화 한 각 기지국 탐색 정보를 자신의 내부 메모리에 저장하여 관리함과 동시에 이를 기지국을 통해 이동통신 교환기(Mobile Switching Center ; MSC)로 전송해 주게 된다(스텝 S32).

이에, 이동통신 교환기에서는 각 이동통신 단말기로부터 전송된 기지국 탐색 정보인 각 기지국별 초기 동기 정보를 디지털 모뎀의 특성과 이동통신 단말기의 종류별로 분류하게 되는데(스텝 S33), 이때 각 기지국별 초기 동기 정보는 각 이동통신 단말기가 갖는 디지털 모뎀의 특성과 이동통신 단말기의 종류별로 서로 다른 정보를 갖는 비선형적인 정보 데이터로 이루어진다.

이후, 이동통신 교환기는 디지털 모뎀의 특성과 이동통신 단말기의 종류별로 분류된 각 기지국별 비선형적인 초기 동기 정보를 인공지능기법을 이용한 학습을 통해 근사화시켜 최적화된 초기 동기 정보를 획득하게 된다.

즉, 이동통신 교환기는 비선형적인 초기 동기 정보를 인공지능기법에 따라 오차 역전파 알고리즘을 수행하는 신경망에서 학습시키게 되며(스텝 S34), 이렇게 오차 역전파 알고리즘에 따라 학습된 초기 동기 정보가 설정치 이하로 근사화되기까지 신경망 학습을 반복 수행함으로써, 기지국마다 편차를 두고 변화하는 초기 동기 정보를 보다 근사화시켜서 어느 이동통신 단말기에서도 이용할 수 있는 최적화된 초기 동기 정보를 획득하여 관리할 수 있게 된다(스텝 S35).

이로써, 서로 다른 성능을 갖는 비동기 디지털 모뎀인 DS-CDMA 모뎀을 사용하는 이동통신 단말기에서 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 수행하는데 있어, 여러 단계의 초기 동기 획득을 위한 탐색 과정을 거치지 않고도 초기 동기 요청시 이동통신 교환기 측에서 기지국을 통해 최적화된 초기 동기 정보를 제공함에 따라 이를 이용하여 보다 신속하게 초기 동기를 획득할 수 있게 된다(스텝 S36).

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 DS-CDMA 시스템에서 신경망의 오차 역전파 알고리즘에 따라 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 수행함으로써, 종래와 같은 초기 동기 획득을 위한 여러 단계의 탐색 절차를 수행하지 않고도 보다 신속하고 정확하게 초기 동기를 획득할 수 있게 되며, 이로써 동기식 CDMA 시스템과 유사한 시간 내에 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 획득할 수 있게 된다.

도 1은 종래 DS-CDMA 시스템의 복조기에 사용되는 디지털 모뎀을 도시한 구성 블록도.

도 2는 DS-CDMA 시스템에서의 초기 동기 획득 절차를 도시한 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 DS-CDMA 시스템에서 인공지능기법을 이용한 초기 동기 획득 절차를 도시한 순서도.

Claims

이동통신 교환기에서 각 이동통신 단말기의 기지국 탐색에 의해 각 기지국별로 생성된 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 과정과;

상기 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류된 비선형적인 초기 동기 정보를 신경망 학습을 통해 근사화시켜 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 과정과;

이동통신 단말기에서 인접 기지국을 찾기 위한 초기 동기를 획득할 때에 상기에서 구한 최적화된 초기 동기 정보를 이용하여 초기 동기를 획득하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법.
제 1항에 있어서,

상기 각 기지국별 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 과정은, 각 이동통신 단말기에서 이동중에 방문한 기지국의 탐색 정보를 단말기 내부 메모리에 저장하여 관리하는 단계와;

상기에서 이동중에 탐색된 각 기지국 탐색 정보를 데이터베이스화 하여 관리함과 동시에 이동통신 교환기로 전송해 주는 단계와;

상기 이동통신 교환기에서 각 이동통신 교환기로부터 전송된 기지국 탐색 정보인 기지국별 초기 동기 정보를 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법.
제 1항에 있어서,

상기 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 과정은, 모뎀 특성 및 단말기 종류별로 분류된 각 기지국별 비선형적인 초기 동기 정보를 오차 역전파 알고리즘을 수행하는 신경망에서 학습시키는 단계와;

상기에서 학습된 초기 동기 정보가 설정치 이하로 근사화되기까지 신경망 학습을 반복 수행하여 서로 다른 이동통신 단말기에서 이용할 수 있는 최적화된 초기 동기 정보를 구하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디에스-씨디엠에이 시스템에서의 초기 동기 획득 방법.