KR20060011548A - 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법에 관한 것으로, 종래에는 이동통신 단말기에 수신되는 E_c/I_o 값에 따른 PN 코드 획득 과정의 연산에 필요한 적분 길이와 임계치가 고정되어 있어, 파일롯 채널을 동기화 하기 위한 최적의 상태를 구현할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 이동통신 단말기에 수신된 신호에 대한 신호탐색기의 출력 Z를 랜덤변수로 모델링하는 단계와, 상기 모델링 결과를 이용하여 임계치 θ로 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고, 이로부터 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하는 단계와, 소정 E_c/I_o에 대한 파일롯 채널획득시간이 최소가 되는 임계치 θ와 적분 길이 N을 도출하여 룩업 테이블을 작성하는 단계로 구성되어 파일롯 채널을 획득하는데 소요되는 시간을 단축시킨 효과가 있다.

Description

이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법{METHOD FOR SYNCHRONIZATION OF PILOT CHANNEL IN MOBILE COMMUNICATION DEVICE}

도 1은 본 발명에 의한 파일롯 채널 동기화 방법을 보여주는 흐름도.

도 2는 본 발명에 의한 파일롯 채널 동기화에 적용되는 룩업 테이블의 예시도.

본 발명은 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법에 관한 것으로, 특히 PN코드 획득 시간을 최소화하기 위하여 소정의 E_c/I_o(즉, CSNR : signal-to-noise ratio per a chip) 값에 대하여 PN 코드 획득 과정의 연산에 필요한 적분 길이와 임계치를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)을 작성하여 이를 적용할 수 있게 한 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법에 관한 것이다.

CDMA 방식은 다수의 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 각 사용자에게 교차 상관이 적은 PN(pseudo random noise) 코드를 할당하면, 각 사용자는 이를 이용하여 송신할 신호를 대역 확산하여 전송하고 수신측에서는 송신측에서 사용한 것과 동일한 PN 코드를 발생시켜 동기를 맞춤으로써 수신된 신호를 역으로 확산시켜 신호를 복원하는 방식이다.

이 때, 동기를 맞추기 위하여 파일롯(Pilot) 채널을 사용하는데, 이는 기지국에 의해서 모든 기지국내의 이동통신 단말기로 전달되는 무변조 신호로서, 이동통신 단말기의 시스템 획득, 타이밍 및 코히런트(Coherent) 변조를 위한 위상 기준으로 사용하는 기준 채널이다.

파일롯 채널 획득을 위해서 이동통신 단말기는 주채널(primary channel)로 옮긴 다음 자체적으로 PN 코드를 생성하여 수신되는 값과 계속 비교한다. 이 때 이동통신 단말기는 탐색창(search window)라는 특정한 수의 코드 열을 가지고 수신되는 값과 에너지를 계산하여 가장 큰 에너지를 갖는 부분을 찾는다. 즉, 기지국에서 전송하는 PN 코드 열에 이동통신 단말기가 생성하는 코드 열을 일치시킨다.

이 때, 이동통신 단말기에서 미리 E_c/I_o를 측정하여, 수신 신호들 중에서 파일럿 신호가 얼마나 포함되어 있는지를 확인하고, 파일럿 신호가 많이 포함되어 있어 그 비율이 크다면 일반 트래픽 신호가 적으므로 부하가 적다고 판단할 수 있다. 만일, 파일럿 신호가 작은 비율로 포함이 되어 있다면, 트래픽 신호가 많다고 판단할 수 있으며, 부하가 크다고 판단이 되어 그 만큼의 보상을 해줌으로써 파일롯 채널을 획득하기 위해 필요한 송신 출력을 결정할 수 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 이동통신 단말기에 수신되는 E_c/I_o 값에 따라 PN 코드를 획득하기 위한 송신 출력을 변경하고 있으나, 신호 탐지 단계의 연산 과정에 필요한 적분 길이와 임계치가 고정되어 있어서 PN 신호를 획득하기 위한 최적의 상태를 구현할 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 이동통신 단말기로 수신되는 신호에 대한 신호 탐색기 출력을 이항 랜덤변수 또는 가우시안 랜덤변수로 모델링하여 소정 E_c/I_o를 가진 신호가 수신된 때 PN 코드 획득 시간을 최소화할 수 있는 적분 길이 및 임계치에 대한 룩업 테이블을 작성하여 입력함으로써 이동통신 단말기의 초기화 시 이를 로드해서 즉각적으로 적용할 수 있도록 한 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신 단말기에 수신된 신호에 대한 신호탐색기의 출력 Z를 랜덤변수로 모델링하는 단계와, 상기 모델링 결과를 이용하여 임계치 θ로 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고, 이로부터 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하는 단계와, 소정 E_c/I_o에 대한 PN 코드 획득시간이 최소가 되는 임계치 θ와 적분 길이 N을 도출하여 룩업 테이블을 작성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호탐색기의 출력 Z의 랜덤변수 모델링은 적분길이 N을 이용하고, 상관기 출력이 0이 아닌 확률변수 S일 때 이항 랜덤변수 모델링 또는 가우시안 랜덤변수 모델링을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상관기 출력이 확률변수 S일 때 임계치 θ부터 무한대까지를 적분 구간으로 신호탐색기의 출력 Z의 확률밀도함수를 적분하여 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고, 이로부터 출력 Z를 한번 구하는데 걸리는 시간

, 비동기화를 동기화로 인식한 패널티 시간 k, 파일롯 채널 획득에 사용되는 코드의 개수 q를 이용하여 수식

가 성립하는 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법을 보여주는 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 적분길이 N을 이용하여 이동통신 단말기에 수신된 신호에 대한 신호탐색기의 출력 Z를 랜덤변수로 모델링하는 단계(S1)와, 상기 모델링 결과를 이용하여 임계치 θ부터 무한대까지를 적분구간으로 하여 상기 신호탐색기의 출력 Z의 확률밀도함수를 적분함으로써 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고(S2), 이로부터 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하는 단계(S3)와, 소정의 E_c/I_o에 대하여 상기 파일롯 채널 획득시간 T_acq가 최소가 되는 임계치 θ와 적분길이 N의 수치로 이루어진 룩업 테이블(look-up table)을 생성하는 단계(S4)로 이루어진다.

신호탐색기의 출력을 랜덤변수로 모델링하는 단계(S1)에 있어서, 상관기 (correlator)의 출력을 모델링하는 방식에 따라 그 결과가 달라진다. 보통 비동기화 상태에서 상관기의 출력을 0으로 간주하는데, 이는 PN 코드 길이만큼 적분하였기 때문이나, 실제로는 시간을 줄이기 위하여 적분길이 N만큼만 부분적으로 상관(correlation)시키므로 출력이 정확히 0이 되지 않고, S라는 확률 분포를 나타내게 된다.

우선, 상관기 출력을 0으로 가정하면 하기 수식 (1), (2)와 같이 신호탐색기의 출력 Z의 확률분포를 얻을 수 있다.

p_o(Z) = …………… (1)

p₁(Z) =

…………… (2)

한편, 확률분포 S를 0이 아닌 확률 변수로 모델링하는 방법은 두 개의 PN 코드를 부분 상관한 코드에서 +1이 나타나는 개수를 X, 상관 결과를 S라 할 때, S=2X-N을 성립하며 이항분포를 가지는 랜던변수로 표현된다.

여기서, 적분 길이 N을 짝수라 가정하면 S의 확률밀도함수는 다음의 수식 (3)과 같이 구할 수 있다.

p(S)= …………… (3)

결과적으로 S는 -N부터 +N까지의 짝수 값만을 가지며 이항분포(binomial distribution)의 형태를 가지는 랜덤변수로서, 이로부터 정확한 가능도 함수(likelihood function)를 제시할 수 있다.

상기 도출 방법은 계산량이 많다는 단점을 가지므로, 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 이용하여 유사한 결과를 얻으면서 계산량이 적은 가능도 함수를 제시할 수 있다. 따라서 이를 수식 (4), (5)와 같이 표시할 수 있다.

p(S) = …………… (4)

단,

이다.

…………… (5)

지금까지 구한 결과를 토대로 임계치 θ로 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D이 얻어지는데(S2), 상기 임계치 θ는 소정의 오보확률에 대해 검출확률이 최대가 되도록 정해진다.

검출확률이 높을수록 파일롯 채널을 짧은 시간 내에 획득할 수 있으나, 이를 위해 PN 코드 검출임계값을 낮추면 오보(false alarm) 가능성이 높아지는 문제점이 발생한다. 즉, 특정 월시 코드(walsh code)에 대해 PN 코드를 전송하지 않았는데도 간섭, 잡음 등의 이유로 수신단에서 월시 코드에 대한 상관기 출력이 검출임계값을 초과하여 수신기에서는 마치 PN 코드가 검출된 것을 판단하는 것이다.

상기 오보확률 P_F와 검출확률 P_D는 하기 수식(6), 수식(7)과 같이 정의되며, 오보확률이 높을수록 PN 코드 검출확률이 높아짐을 알 수 있다.

P_F = …………… (6)

P_D =

…………… (7)

상기 결과를 이용하여 하기 수식 (8)이 성립하는 파일롯 채널 획득시간 T_acq를 계산할 수 있다(S2).

…………… (8)

여기서,

는 출력 Z를 한번 구하는데 걸리는 시간으로 대역폭과 적분하는 칩(chip)의 수로 결정되고, q는 파일롯 채널획득에 사용되는 코드의 개수이며, k는 패널티(penalty) 시간을 나타내는 인자로서 비동기화인 경우를 동기화로 판정했을 경우에 해당한다.

상기 과정을 통해 룩업 테이블을 생성하는 단계(S3)에 있어서, 칩당 신호대 잡음비인 E_c/I_o를 나타내는 소정의 E_c/I_o에 대하여 수식 (1), (5)를 이용해 파일롯 채널 획득시간 T_acq가 최소가 되는 임계치 θ와 적분 길이 N의 수치를 구한다.

따라서 파일롯 채널 동기화에 적용되는 룩업 테이블은 도 2에 예시된 바와 같이 각각의 E_c/I_o 값에 대응하는 최적의 적분길이 N과, 임계치 θ값으로 구성되며, 파일롯 채널의 동기화를 시작할 때마다 E_c/I_o는 달라므로 그에 적합한 설정값을 얻을 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기에 수신되는 신호의 E_c/I_o 값을 고려해 그에 따른 파일롯 채널을 획득하기 위해 소요되는 시간을 최소화하기 위한 신호처리 과정에 있어 필요한 최적의 수치를 테이블로 구성하여, 파일롯 채널을 획득할 때 이를 적용함으로써 초기화를 위한 시간을 단축시킨 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이동통신 단말기에 수신된 신호에 대한 신호탐색기의 출력 Z를 랜덤변수로 모델링하는 단계와,

   상기 모델링 결과를 이용하여 임계치 θ로 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고, 이로부터 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하는 단계와,

   소정 E_c/I_o에 대한 PN 코드 획득시간이 최소가 되는 임계치 θ와 적분 길이 N을 도출하여 룩업 테이블(look-up table)을 작성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호탐색기의 출력 Z의 랜덤변수 모델링은 적분길이 N을 이용하고, 상관기 출력이 0이 아닌 확률변수 S일 때 이항 랜덤변수 모델링 또는 가우시안 랜덤변수 모델링을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상관기 출력이 확률변수 S일 때 임계치 θ부터 무한대까지를 적분 구간으로 신호탐색기의 출력 Z의 확률밀도함수를 적분하여 오보(false alarm)확률 P_F와 검출확률 P_D를 구하고, 이로부터 출력 Z를 한번 구하는데 걸리는 시간

   

   , 비동기화를 동기화로 인식한 패널티 시간 k, 파일롯 채널 획득에 사용되는 코드의 개수 q를 이용하여 수식

   

   가 성립하는 PN 코드 획득시간 T_acq를 계산하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 파일롯 채널 동기화 방법.

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