KR20060025589A

KR20060025589A - 멀티-스테이지 상관기를 사용해서 주파수 오프셋으로파일럿 신호를 검출하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060025589A
Application number: KR1020057025462A
Authority: KR
Inventors: 루이스 로버트 리트윈; 앨튼 셸본 킬; 웬 가오
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-03-21
Also published as: US20050002442A1; EP1639499A2; BRPI0412084A; JP2007531330A; CN1947347A; WO2005002314A2; MXPA05013954A; WO2005002314A3

Abstract

개시된 실시예는 무선 통신 시스템에서 파일럿 동기화 동작(pilot synchronization operation)을 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다. 이 시스템은 복수의 슬라이딩 상관기(102, 106, 110, 114)를 포함할 수 있는데, 이 상관기 각각은 수신된 상관 시퀀스 부분을 수신하고 부분적인 상관 출력을 제공한다. 절대값 블록(118-124)이 각각의 부분적인 상관 출력의 절대값을 취할 수 있다. 회로(126)가 상관 출력을 형성하도록 부분적인 상관 출력 각각의 절대값을 결합할 수 있다.

Description

멀티-스테이지 상관기를 사용해서 주파수 오프셋으로 파일럿 신호를 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTION OF PILOT SIGNAL WITH FREQUENCY OFFSET USING MULTI-STAGE CORRELATOR}

본 발명은 수신된 코드 분할 다중 접속("CDMA") 신호를 처리하는 것과 관계있다.

이 부분은, 아래에서 설명되고/되거나 청구되는 본 발명의 다양한 측면과 관계 있을 수 있는 다양한 기술 측면을 소개하기 위해 의도된다. 본 검토는 본 발명의 다양한 측면에 대한 더 나은 이해를 촉진시키기 위한 배경 정보를 독자에게 제공하는데 유익한 것으로 생각된다. 따라서, 본 기록은 이러한 관점에서 읽혀져야 하며, 종래 기술을 인정하는 것으로서 읽혀져서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다.

무선 통신 디바이스 제작자들은 무선 시스템을 설계할 때 선택할 넓은 범위의 송신 기술을 갖고 있다. 몇몇 예시적인 기술은 시분할 다중 접속("TDMA"), 코드 분할 다중 접속("CDMA") 등을 포함한다. CDMA(통상적으로 직접 시퀀스 확산 기술을 사용해서 구현됨)는, 셀룰러 전화기 등을 포함하는 통신 시스템에서 매우 인기 있다.

CDMA 시스템에서, 코드 또는 심벌이 음성 또는 데이터 신호 내의 모든 스피치 비트(speech bits)에 할당된다. 심벌은 주파수 스펙트럼을 통해 인코딩되어 수신기로 송신된다. 인코딩된 CDMA 심벌이 수신될 때, 디코딩되어 원래의 음성 신호를 나타내는 신호로 재조립된다.

수신된 CDMA 신호를 처리할 때, 주파수 오프셋의 존재시에 긴 심벌을 검출하는 것이 어려울 수 있다. 심벌을 구성하는 칩(각 칩은 확산 코드 내의 1비트와 동일하다)이 주파수 오프셋의 존재시에 순환하는 경향이 있을 수 있기 때문에, 하나의 심벌의 통합 기간 동안에 칩이 복소 평면 주위에서 완전히 순환하는 것이 가능하다. 이 경우, 칩은 매우 작은 상관 피크를 생성하기 위해 파괴적으로 결합할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방법은 하드웨어 내에 주파수 동기 블록을 구현하는 것일 수 있으나, 이러한 해결책은 상위 주파수 오프셋을 허용할 수 있도록 하기 위해 바람직하지않게 비용이 들 수 있다. 더욱 비용이 드는 하드웨어 해결책의 부재시에, 수신기는 단지, 비교적 낮은 주파수 오프셋의 존재시에 긴 심벌을 검출할 수 있다. 비교적 높은 주파수 오프셋의 존재시에 긴 심벌을 검출하는 개선된 방법 및 장치가 바람직하다.

개시된 실시예는 무선 통신 시스템에서 파일럿 동기화 동작(pilot synchronization operation)을 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다. 이 시스템은 복수의 슬라이딩 상관기를 포함할 수 있는데, 이 상관기 각각은 수신된 상관 시퀀스 부분을 수신하고 부분적인 상관 출력을 제공한다. 절대값 블록이 부분적인 상관 출력 각각의 절대값을 취할 수 있다. 회로가 상관 출력을 형성하도록 각각의 부분적인 상관 출력의 절대값을 결합할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 예시적인 CDMA 수신기의 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀 검색 블록을 예시하는 도면.

본 발명에 대한 하나 이상의 특정 실시예가 아래에서 설명될 것이다. 이들 실시예에 대한 간단한 설명을 제공하기 위한 시도로, 실제 구현예에 대한 모든 특징이 본 명세서에서 설명되지는 않을 것이다. 임의의 이러한 실제 구현예의 개발시에, 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 마찬가지로, 각 구현예마다 달라질 수 있는 시스템-관련 및 비즈니스-관련 제약을 준수하는 것과 같은 개발자의 특정 목표를 달성하기 위해 다양한 구현예-특정 결정이 이루어질 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 더욱이, 이러한 개발 시도는 복잡하고 시간이 걸릴 수 있으나, 그럼에도 불구하고 본 개시의 혜택을 입는 당업자에게는 일상적인 설계, 제작, 및 제조 업무일 것이라는 점이 인식되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 예시적인 CDMA 수신기의 블록도이다. CDMA 수신기는 전체적으로 참조 번호(10)로 언급된다. 아날로그 CDMA 신호가 수신된 후에, A/D 변환기(12)에 의해 디지털 신호로 변환된다. A/D 변환기(12)의 디지털 출력은 정합 필터(14)로 전달된다. 정합 필터(14)는 송신 펄스 형성 필터와 매칭되는 응답을 가지며 정합 필터(14)는 A/D 변환기(12)의 출력을 필터링하는데 사용된다.

정합 필터(14)의 출력은, 다양한 수신기 구성요소에 출력을 제공하는 태핑된 지연 라인(a tapped delay line, 16)으로 전달된다. 태핑된 지연 라인(16)의 다양한 탭이 CDMA 수신기(10)의 동작을 동기화시키도록 조정될 수 있다.

태핑된 지연 라인(16)으로부터 하나의 출력이 셀 검색 블록(18)으로 전달된다. 셀 검색 블록은 수신기 내에서 이행될 수 있는데, 이 수신기는 셀룰러 전화기와 같은 이동 단말기를 기지국과 동기화시키기 위해, UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) WCDMA(Wideband Code Divisioin Multiple Access) 표준(참조문헌으로 본 명세서에 병합됨)과 같은 3세대("3G") 무선 통신 표준을 준수한다. 셀 검색 블록(18)은 사용자의 전화기가 처음으로 동조될 때 또는 기지국과의 동기화가 상실될 때(예컨대, 터널 통과 후에) 동기화를 수행할 수 있다.

UMTS WCDMA 표준에서, 주 SCH(Primary Synchronization Channel)와 CPICH(Common Pilot Channel) 모두는 256개의 칩의 심벌 길이를 갖는다. 주 SCH 채널은 빈약한 채널(a sparse channel)이며 단지, 각각의 2560개의 칩 슬롯의 처음 256개의 칩 동안에 데이터를 포함한다. 동일한 데이터가 프레임 내의 매 슬롯 동안 반복되며 모든 프레임이 동일한 주 SCH 채널을 전달한다. 또한, WCDMA 시스템 내의 모든 셀이 동일한 주 SCH 채널을 송신한다. 일단 주 SCH 채널이 이동 단말기에 의해 획득되면, 수신기는 획득된 칩, 심벌 및 슬롯 동기화를 갖게 될 것이다. 그러나, 주 SCH가 매 슬롯 내에 동일한 데이터를 포함하기 때문에, 프레임 동기화를 달성하는데 사용될 수 없는데, 그 이유는 프레임 내의 모든 슬롯이 동일하며 따라서 프레임 시작의 위치를 결정하는데 사용될 수 없기 때문이다.

부 SCH 채널이 UMTS 시스템 내의 매 셀에 대해 상이하며 그 목적은 프레임 동기화뿐만 아니라 현재 셀에서 사용되는 스크램블링 코드 그룹에 대한 인식을 획득하는데 있어 수신기를 돕는 것이다. 주 SCH 채널과 같이, 부 SCH 채널은 또한 단지, 각각의 슬롯의 처음 256개의 칩 동안에 송신된다. 프레임의 각각의 슬롯은 SSC(Secondary Synchronization Code)를 포함한다. 총 16개의 가능한 SSC가 있다. 이 SSC는 복소값이며 Hadamard 시퀀스를 기초로 한다.

CPICH는 현재 셀의 스크램블링 코드에 의해 스크램블링되는 공지의 트레이닝 시퀀스를 포함하는 연속적인 다운링크 파일럿 신호이다. 사용된 이 트레이닝 시퀀스는 상수(1+j)이다. SCH 채널과는 달리, CPICH는 각각의 프레임의 전체 지속기간 동안 송신되는 연속적인 신호이다. 일단, 올바른 스크램블링 코드 그룹이 결정되면, 수신기는 현재 셀을 위한 올바른 스크램블링 코드를 발견하기 위해 소정의 코드 그룹 내의 8개의 상이한 스크램블링 코드 각각을 사용해서 CPICH에 대해 상관시킬 수 있다.

셀 검색 블록(18)은 적어도 두 가지 기능을 수행한다. 첫째, 슬롯 동기화를 달성하기 위해 주 SCH 채널을 획득한다. (10ms의 지속기간의)UMTS 프레임은 38400 칩으로 구성된다. 이 프레임은 각각의 길이가 2560개의 칩인, 15개의 슬롯으로 구성된다. 셀 검색 블록(18)이 슬롯 동기화를 달성한 후에, CDMA 수신기(10)는 슬롯 경계에 대한 인식을 갖게 되나, 프레임이 언제 시작하는지는 여전히 모른다. 둘째, 셀 검색 블록(18)은 이후, 프레임 동기화를 달성하기 위해 부 SCH 채널을 획득한 다.

동시에, 부 SCH 채널의 획득은 어떤 다운링크 스크램블링 코드 그룹이 송신되는지 유니크하게 결정한다. 각각의 코드 그룹은 8개의 가능한 스크램블링 코드를 포함하며 블록은 어떤 것이 최고 피크(즉, 가장 높은 송신 가능성)를 갖고 있는지 결정하도록 각각의 코드에 대해 상관시킨다. 일단 결정되면, CDMA 수신기(10) 내의 다른 블록이 이러한 스크램블링 코드를 사용함으로써 기지국에 동조할 수 있다. 셀 검색 블록(18)의 동작이 도 2를 참조해서 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

태핑된 지연 라인(16)이 제2 출력을 검색기 블록(20)에 전달한다. 스크램블링 코드 발생기(26)가 또한 신호를 검색기 블록(20)에 전달한다. 검색기 블록(20)은 수신된 샘플을 스크램블링 코드의 상이한 지연 버전에 대해 상관시킨다. 스크램블링 코드의 상이한 오프셋으로 상관 출력을 모니터링함으로써, 블록은 다중 경로 신호(수신기가 이 신호로부터 데이터를 수신할 수 있음)를 나타내는 피크를 검색한다.

복수 개인 N개의 핑거 회로(finger circuit, 22, 24)가 CDMA 수신기(10)에 포함될 수 있다. 핑거 회로(22, 24)는 태핑된 지연 라인(16), 스크램블링 코드 발생기(26) 및 확산 코드 발생기(28)로부터 입력을 수신할 수 있다. UMTS에 의해 요구되는 바와 같은 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서, 데이터 비트가 상이한 길이의 확산 코드를 변조하기 위해 사용된다. 비트가 길이 256인 확산 코드로 변조되는 경우, (비트를 전송하기 위해 256개의 칩을 취하기 때문에) 데이터 레이트가 낮을 것이나, (길이 256인 시퀀스에 대한 상관으로부터의 상관 이득 때문에) 처리 이득은 높을 것이다. 비트가 길이 4인 확산 코드로 변조되는 경우, (비트가 모든 4개의 칩에 대해 전송될 수 있기 때문에) 데이터 레이트가 높을 것이나, (짧은 4개-칩 시퀀스에 대한 상관으로부터 많지 않은 상관 이득이 존재하기 때문에) 처리 이득은 낮을 것이다.

핑거 회로(22,24) 각각은 검색기 블록(20)에 의해 발견되는 피크로 드롭될 수 있다. 핑거 회로(22, 24) 각각은 스크램블링 코드에 대해 수신된 샘플을 상관시키는 상관기를 포함할 수 있다. 핑거 회로(22, 24)는 데이터를 역확산시킬 수 있다.

핑거 회로(22, 24)의 출력은 최대비 결합기("MRC", 30)로 전달된다. MRC(30)는 각각의 핑거(동일한 다운링크 송신 신호의 상이한 다중경로 버전에 대응함)로부터 샘플을 취해, 신호의 위상을 정렬하도록 샘플의 파일럿에 의해 순환하며 CDMA 수신기(10)에 의해 처리될 송신 심벌의 추정치를 형성하도록 신호를 추가한다.

셀 검색 블록(18)의 출력, 검색기 블록(20)의 출력, 및 MRC(30)의 출력은 추가적인 처리를 위해 내장 프로세서(미도시)로 전달될 수 있다. 위에서 개시된 바와 같이, 도 2는 셀 검색 블록(18)의 동작을 추가적으로 예시한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀 검색 블록을 예시하는 도면이다. 셀 검색 블록 회로는 전체적으로 참조 번호(100)로 언급된다. 예시 목적상, 셀 검색 블록이 N개의 샘플을 포함하는 저장된 샘플 시퀀스에 대해 상관하도록 시도하고 있다는 것이 전제된다.

심벌 기간이 길고 주파수 오프셋이 큰 경우, 셀 검색 블록 회로(100)는 수신 된 CDMA 데이터에서 파일럿 채널을 식별함으로써 기지국과 동기화되도록 이동 CDMA 수신기의 성능을 개선시킬 수 있다. 셀 검색 블록 회로(100)는 상관을 몇 개의 더 짧은 상관으로 분할함으로써 작동하며 이후 상관 출력의 절대값을 합산함으로써 더 짧은 상관의 출력을 비-연접식으로 결합한다. 더 큰 주파수 오프셋(예컨대, 10kHz)의 존재시에, 주 SCH 채널 및 부 SCH 채널과 같은 파일럿 채널은 일반적인 상관을 사용해서 검출하는 것이 매우 어렵다. 그러나, 본 발명의 실시예는 파일럿 채널을 용이하게 획득하도록 사용될 수 있다.

상관 기간을 N개의 더 짧은 기간으로 분할함으로써, 칩이 상관 간격 동안 그만큼 순환하지는 않을 것이며 이는 칩이 파괴적으로 결합되는 것을 방지한다. 절대값의 합은 따라서 주파수 오프셋의 존재시의 정상 상관보다 더 강한 상관 피크를 형성할 것이다.

샘플 입력이 슬라이딩 상관기(102)에 의해 수신된다. 수신된 샘플 부분이 추가적인 슬라이딩 상관기(106, 110 및 114)로 전달된다. 예컨대, 4개의 슬라이딩 상관기가 도 2에 예시되어 있다. 당업자는 더 많거나 더 적은 슬라이딩 상관기 스테이지를 사용하는 것이 가능하다는 것을 인식할 것이다. 사용된 슬라이딩 상관기 스테이지의 수는 예측되는 주파수 오프셋의 정도에 따른다. 더욱 큰 주파수 오프셋은 더 많은 스테이지를 요구할 수 있다.

슬라이딩 상관기(102)는 수신하는 N/4 샘플을 목표 시퀀스의 제1 부분에 대응하는 저장된 시퀀스(104)와 상관시킨다. 유사하게, 슬라이딩 상관기(106)는 수신하는 N/4 샘플을 목표 시퀀스의 제2 부분에 대응하는 저장된 시퀀스(108)와 상관시 킨다. 슬라이딩 상관기(110 및 114) 각각은 수신하는 N/4 샘플을 저장된 시퀀스(112)(목표 시퀀스의 제3 부분에 대응함) 및 저장된 시퀀스(116)(목표 시퀀스의 제4 부분에 대응함)와 상관시킨다.

부분적인 상관 출력으로도 언급될 수 있는 슬라이딩 상관기(102, 106, 110 및 114)의 출력은 각각 절대값 블록(118, 120, 122 및 124)으로 전달된다. 절대값 블록(118, 120, 122 및 124)의 출력은 이 출력을 상관 출력과 결합하는 합산 회로(126)에 전달된다. 본 발명은 주 SCH 및 부 SCH 파일럿 채널과 같은 파일럿 채널에 대한 인지를 촉진시키는 상관 피크를 갖는 상관 출력을 야기한다. 파일럿 채널이 식별될 때, 수신된 신호에 대한 정확한 처리를 촉진시키도록 수신기(10)의 타이밍이변경될 수 있다.

본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능할 수 있는 한편, 특정 실시예가 예로서 도면에 도시되었으며 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정 형태에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 후술하는 첨부된 청구항에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함한다.

본 발명은 수신된 코드 분할 다중 접속("CDMA") 신호를 처리하는 데에 이용 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치(100)로서,

각각의 슬라이딩 상관기가 수신된 상관 시퀀스 부분을 수신하고 부분적인 상관 출력을 제공하는, 복수의 슬라이딩 상관기(102, 106, 110, 114);

각각의 부분적인 상관 출력의 절대값을 취하는 절대값 블록(118-124); 및

상관 출력을 형성하도록 부분적인 상관 출력 각각의 절대값을 결합하는 회로(126)

를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,

복수의 슬라이딩 상관기(102, 106, 110, 114) 각각은 수신된 상관 시퀀스 부분과의 비교를 위해, 저장된 상관 시퀀스(104, 108, 112, 116) 부분을 수신하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,

상관 출력은 상관 피크를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제3 항에 있어서,

상관 피크는 주 SCH 채널에 대응하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제3 항에 있어서,

상관 피크는 부 SCH 채널에 대응하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,

코드 분할 다중 접속 수신기 부분을 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,

UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) WCDMA(Wideband Code Divisioin Multiple Access) 표준을 준수하는 수신기 부분을 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동기화 동작을 수행하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,

적어도 셀 검색 블록 부분을 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서 파일럿 동 기화 동작을 수행하기 위한 장치.
코드 분할 다중 접속("CDMA") 수신기로서,

CDMA 신호를 수신하고 CDMA 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(12);

필터링된 디지털 신호를 생성하도록 디지털 신호를 필터링하는 정합 필터(14);

필터링된 디지털 신호를 수신하고 지연된 필터링된 디지털 신호를 생성하는 태핑된 지연 라인(16); 및

셀 검색 블록을 포함하고, 셀 검색 블록은,

각각의 슬라이딩 상관기가 적어도 지연된 필터링된 디지털 신호 부분을 수신하고 부분적인 상관 출력을 제공하는, 복수의 슬라이딩 상관기(102, 106, 110, 114);

각각의 부분적인 상관 출력의 절대값을 취하는 절대값 블록(118-124); 및

상관 출력을 형성하도록 부분적인 상관 출력 각각의 절대값을 결합하는 회로(126)

를 포함하는, CDMA 수신기.
제 9항에 있어서,

복수의 슬라이딩 상관기(102, 106, 110, 114) 각각은 수신된 상관 시퀀스 부분과의 비교를 위해, 저장된 상관 시퀀스(104, 108, 112, 116) 부분을 수신하는, CDMA 수신기.
제 9항에 있어서,

상관 출력은 상관 피크를 포함하는, CDMA 수신기.
제 11항에 있어서,

상관 피크는 주 SCH 채널에 대응하는, CDMA 수신기.
제 11항에 있어서,

상관 피크는 부 SCH 채널에 대응하는, CDMA 수신기.
제 9항에 있어서,

코드 분할 다중 접속 수신기 부분을 포함하는, CDMA 수신기.
제 9항에 있어서,

UMTS WCDMA 표준을 준수하는, CDMA 수신기.
무선 통신 시스템 내에서 상관 출력을 형성하는 방법으로서,

수신된 상관 시퀀스를 생성하도록 상관 시퀀스를 수신하는 단계;

수신된 상관 시퀀스를 복수의 부분적인 상관 시퀀스로 분할하는 단계;

각각의 부분적인 상관 시퀀스를 저장된 상관 시퀀스 부분과 비교하는 단계;

각각의 부분적인 상관 시퀀스와 대응 저장된 상관 시퀀스와의 비교를 기초로 해서 부분적인 상관 출력을 생성하는 단계;

각각의 부분적인 상관 출력의 절대값을 결정하는 단계; 및

상관 출력을 형성하도록 부분적인 상관 출력 각각의 절대값을 결합하는 단계

를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서의 상관 출력 형성 방법.
제16 항에 있어서,

상관 출력 내에서 상관 피크를 식별하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서의 상관 출력 형성 방법.
제17 항에 있어서,

상관 피크를 기초로 해서 주 SCH 채널을 식별하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서의 상관 출력 형성 방법.
제17 항에 있어서,

상관 피크를 기초로 해서 부 SCH 채널을 식별하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템 내에서의 상관 출력 형성 방법.
제16 항에 있어서,

언급된 단계가 언급된 순서로 수행되는, 무선 통신 시스템 내에서의 상관 출력 형성 방법.