KR20060032889A - 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및그 방법 - Google Patents

디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 일련의 2NF개의 코드위상에 대하여 동기복조를 위한 진폭과 위상을 추정하고 각 핑거들의 채널 추정값을 이용하여 2NF단의 심벌 에너지를 계산하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기로부터 계산된 2NF단의 심벌 에너지를 저장하는 2NF단의 심벌에너지 버퍼와, 상기 2NF단의 심벌에너지 버퍼에 저장된 심벌 에너지를 이용하여 전지타임 에너지와, 온타임 에너지 및 후진타임 에너지 등의 세 개의 타임 에너지들을 계산하는 타임 에너지 계산기와, 상기 타임에너지 계산기로부터 계산된 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상을 선택하는 코드위상 선택기와, 상기 코드위상 선택기로부터 선택된 코드위상을 심벌경계타임으로 설정하는 심벌경계타임 설정기로 구성된다.
DS-CDMA UWB 모뎀, 동기 추적, 코드 위상, 채널 추정기

Description

디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및 그 방법{CODE TRACKING SYSTEM USING FINGER SYMBOL ENERGIES TO DECIDE FINGER LOCK IN DS-CDMA UWB MODEM AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 동기추적 시스템을 나타내는 블록다이어그램.
도 2는 도 1의 i-번째 코드위상에 해당하는 채널추정기의 블록 다이어그램.
도 3은 도 1의 i-번째 코드위상에 해당하는 심벌에너지 버퍼에 저장되는 심벌에너지의 계산과정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 동기추적과정의 흐름을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 채널 추정기 20 : 심벌에너지 버퍼
30 : 타임에너지 계산기 40 : 타이밍(코드위상) 선택기
50 : 심벌경계타임 설정기 60 : 1단 IIR 필터
본 발명은 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 IEEE 802.15.3a의 DS-CDMA UWB 방식에서 제시하고 있는 심벌클럭 주파수 허용오차를 최대 ±25ppm으로 설정한 경우 발생할 수 있는 수신신호의 타이밍과 수신기의 A/D 샘플링 클럭 신호와의 타이밍동기 오차에 의한 코드 동기에러를 보정하기 위한 새로운 형태의 코드동기추적 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 UWB DS-CDMA 시스템은 칩속도가 1.326Gcps이므로 이에 적합한 A/D 변환기가 현재 1.4GHz의 클럭에 의해 동작하는 규격으로 제시되는 관계로 수신신호 주파수의 2배 혹은 다수 배의 샘플링이 불가능하다. 따라서, 현재의 A/D변환기의 샘플링 속도와 칩의 속도가 동일함으로 수신 칩신호의 주파수와 동일하게 샘플링할 수 밖에 없고, 이러한 경우 기존의 방법과는 다른 형태의 코드 동기추적 방법을 사용해야만 한다. DS-CDMA 방식에서 동기추적은 동기획득 후에 미세동기를 위해 수신 칩신호의 주파수보다는 2배 이상으로 오버샘플링된 샘플을 이용하여 지연록 루프(DLL: delay locked loop) 방법으로 수신 칩신호와 수신기에서 재생된 PN코드 시퀀스와의 동기를 맞추게 된다. 즉, DS-CDMA 시스템에서 기존의 동기추적 방식은 대부분 지연록루프(DLL: Delay Lock Loop)로 레이크 수신기의 각 핑거마다 동기추적기(code tracker)가 구성되어 각 핑거의 동기에러를 최소한
Figure 112004046535551-PAT00001
이내로 유지하는 것으로 각 핑거에 할당된 코드위상을 온타임으로 설정하여 전진타임의 에너지 혹은 크기 그리고 후진타임의 에너지 혹은 크기를 구하여 이들 두 개의 값의 차를 이용하여 PN 코드 생성기에 입력되는 클럭을 조정함으로써 동기에러를 보정하는 방법이 사용되었다. 그러나, UWB 채널은 고속의 시변채널은 아니지만 송신기와 수신기에서 사용하고 있는 수정발진기의 오차가 최대 ±25ppm으로 송신기에서 사용하는 클럭과 수신기에서 사용하는 클럭이 최대 50ppm의 오차가 발생할 수 있으므로 이에 의한 A/D변환기의 클럭오차가 발생하게 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 A/D 변환기에 입력되는 클럭신호가 수신신호와의 클럭오차가 최대 50ppm으로 20000개의 PN칩 기간에 한 PN칩 정도의 코드동기에러가 발생함에 따라, 이동체 혹은 이동 산란체에 의하여 발생하는 타이밍 오차에 대한 보상보다는 송수신기에서 사용하는 서로 다른 수정발진기에 의하여 유발되는 심벌클럭 주파수 오차에 의한 코드동기 에러를 보상할 수 있도록 한 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템은 일련의 2NF개의 코드위상에 대하여 동기복조를 위한 진폭과 위상을 추정하고 각 핑거들의 채널 추정값을 이용하여 2NF단의 심벌 에너지를 계산하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기로부터 계산된 2NF단의 심벌 에너지를 저장하는 2NF단의 심벌 에너지 버퍼와, 상기 2NF단의 심벌에너지 버퍼에 저장된 심벌 에너지를 이용하여 전지타임 에너지와, 온타임 에너지 및 후진타임 에너지를 계산하는 타임 에너지 계산기와, 상기 타임에너지 계산기로부터 계산된 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상을 선택하는 코드위상 선택기와, 상기 코드위상 선택기로부터 선택된 코드위상을 심벌경계타임으로 설정하는 심벌경계타임 설정기로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 동기추적 시스템을 나타내는 블록다이어그램이다.
도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명에서 사용하고 있는 레이크 수신기는 DS-CDMA UWB 방식에서 확산코드길이(L)가 데이터의 레이트에 따라 24,12,6,4,3,2,1 등으로 가변 설정되어 있어 확산코드의 길이에 따라 핑거수(NF)는 변할 수 있으나, 본 발명에서는 확산코드길이가 L=24와 L=12인 경우에만 본 발명에 대한 기술이 해당되고, 확산코드길이(L)이 6,4,3,2,1 인 경우에는 해당되지 않는다.
본 발명에서는 연이은 두 개의 심벌에 대하여 각각 NF개의 상관기 출력들로써 2NF개의 상관기 출력을 2NF단의 심벌에너지 버퍼(20)에 저장하며, 본 발명의 동기추적 시스템에서 결정한 심벌경계타임을 첫 번째 핑거(핑거번호: 0)에 할당하여 일련의 NF개 핑거들의 출력들을 결합하게 된다.
이러한 과정에서, 채널 추정기(10)는 일련의 2NF개의 코드위상에 대하여 동기복조를 위한 진폭과 위상을 추정할 뿐만 아니라, 각 핑거들의 진폭과 위상 추정값인
Figure 112004046535551-PAT00002
을 이용하여 n 번째 심벌에 대한 각각의 핑거들의 출력들을 결합할 것인가의 여부를 판정하기 위해 도 3에 나타난 바와 같이 하기의 수학식 1과 2로 각 핑거의 n 번째 심벌에너지를 계산한다.
Figure 112004046535551-PAT00003
Figure 112004046535551-PAT00004
여기서, i는 2NF단의 심벌에너지 버퍼의 인덱스이다.
위의 수학식 1과 2를 통해 구해진 각 핑거의 n 번째 심벌에너지는 2NF단의 심벌에너지 버퍼(20)에 저장된다.
그리고, 타임에너지 계산기(30)는 첫 번째 핑거(핑거번호: 0)에 할당하기 위한 심벌경계타임을 구하기 위해 전진타임 에너지(early-time energy)와, 온타임 에너지(on-time energy), 그리고 후진타임 에너지(late-time energy)를 구한다. 여기서, 상기 전진타임 에너지와, 온타임 에너지, 그리고 후진타임 에너지는 하기의 수학식 3 내지 5에 의해 계산되어진다.
Figure 112004046535551-PAT00005
전진타임 에너지(early-time energy) =
Figure 112004046535551-PAT00006
온타임 에너지(on-time energy) =
Figure 112004046535551-PAT00007
후진타임 에너지(late-time energy) =
여기서, 심벌경계타임, 즉 첫 번째 핑거(핑거번호: 0)는 i=1에 할당되었다는 가정하에 3개의 에너지들이 산출되었다.
타이밍(코드위상) 선택기(40)는 상기 타임에너지 계산기(30)으로부터 계산된 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상을 선택한다.
심벌경계타임 설정기(50)는 상기 타이밍 선택기(40)로부터 선택된 타이밍(코드위상)을 첫 번째 핑거(핑거번호: 0)에 할당하는 타임 즉, 심벌경계타임으로 설정한다.
이와 같이, 전진타임 에너지, 온타임 에너지, 그리고 후진타임 에너지들 중에서 최대값을 갖는 코드위상으로 첫 번째 핑거의 코드위상으로 설정하여 심벌클럭 주파수의 허용오차에 의한 코드동기 에러를 보정하게 된다.
도 2는 도 1의 i-번째 코드위상에 해당하는 채널추정기의 블록 다이어그램을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 채널추정기(10)는 NF개의 핑거들의 심벌단위의 출력들에 대하여 심벌들의 부호들을 제거하기 위해 결합기 출력에 대하여 경판정한 출력들, 즉 해당심벌들의 부호들을 NF개의 핑거들의 심벌들에 곱한 후의 심벌들을 의미하는 I/Q 채널의 결정궤환 심벌들을 각각 입력받아 다수개의 연속적으로 입력된 심벌들에 대하여 합한 결과를 심벌 단위로 출력하는 I/Q 채널 이동 평균기(moving average: 11,12)와, I/Q 채널 이동 평균기(11,12)로부터 출력되는 값들을 각각 입력받아 매 심벌 단위로 2NF개의 코드위상들에 대한 각단 핑거들의 채널추정값
Figure 112004046535551-PAT00008
을 도출하여 출력하는 1단 IIR 필터(1-tap IIR filter: 13,14)로 구성된다. 즉, 파일럿 신호가 없는 상황에서 동기복조를 위한 방법으로 수신 심벌들의 부호를 제거하여 채널변화가 일정한 구간까지 적분한 결과를 채널 추정값으로 계산한다.
도 3은 도 1의 i-번째 코드위상에 해당하는 심벌에너지 버퍼에 저장되는 심벌에너지의 계산과정을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 도 2에서 매 심벌마다 출력되는 채널추정값,
Figure 112004046535551-PAT00009
들에 대하여 상기 수학식 1과 2를 적용하여 i-번째 코드위상에 대한 심벌에너지 E n(i)이 1단 IIR 필터(1-tap IIR filter: 60)로부터 출력된다.
도 4는 본 발명에 따른 동기추적과정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 다수개의 연속적으로 입력된 심벌들에 대하여 매 심벌 단위로 2NF개의 코드위상들에 대한 각단 핑거들의 채널 추정값
Figure 112004046535551-PAT00010
이 채널 추정기(10)로부터 도출(S10)되어지면, 채널 추정기(10)는 도출된 채널 추정값을 이용하여 n 번째 심벌에 대한 각각의 핑거들의 출력들을 결합할 것인가의 여부를 판정하기 위해 각 핑거의 n 번째 심벌에너지를 계산(S20)하고, 계산된 n 번째 심벌에너지를 2NF단의 심벌에너지 버퍼(20)에 저장(S30)한다.
이어서, 2NF단의 심벌에너지 버퍼(20)에 저장된 2NF개의 심벌에너지들을 이용하는 타임에너지 계산기(30)에 의해 전진타임에 대하여 NF개의 핑거에 일치하는 심벌에너지를 합하여 전진타임 에너지(early-time energy)가 계산(S40)되고, 온타임에 대하여 NF개의 핑거에 일치하는 심벌에너지를 합하여 온타임 에너지(on-time energy)가 계산(S50)되며, 후진타임에 대하여 NF개의 핑거에 일치하는 심벌에너지를 합하여 후진타임 에너지(late-time energy)가 계산(S60)된다.
이어서, 상기 타임에너지 계산기(30)으로부터 계산된 전진타임 에너지와, 온타임 에너지 그리고 후진타임 에너지 즉, 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상이 타이밍(코드위상) 선택기(40)에 의해 선택(S70)되면, 심벌경계타임 설정기(50)는 타이밍 선택기(40)로부터 선택된 타이밍(코드위상)을 첫 번째 핑거(핑거번호: 0)에 할당하는 타임을 심벌경계타임으로 설정(S80)하여 심벌 클럭 주파수의 허용오차에 의한 코드동기 에러를 보정(S90)하게 된다.
특히, 상기 전진타임 에너지와, 온타임 에너지 그리고 후진타임 에너지를 계산하는 과정에서, NF개의 핑거들에 해당하는 NF개의 심벌 에너지들을 모두 합하는 것이 아니라, 핑거록이 된 심벌 에너지들만을 합하여 전진타임, 온타임, 그리고 후진타임에 대한 에너지들을 구하여 심벌경계타임을 설정하게 된다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적방법은 컴퓨터 프로그램으로 제작되어서 하드디스크, 플로피 디스크, 광자기 디스크, 씨디 롬, 롬, 램 등의 기록매체에 저장될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, IEEE 802.15.3a의 DS-CDMA UWB 방식에서 제시하고 있는 심벌클럭 주파수 허용오차를 최대 ±25ppm으로 설정한 경우 발생할 수 있는 수신신호의 타이밍과 수신기의 A/D 샘플링 클럭 신호와의 타이밍동기 오차에 의한 코드 동기에러를 보정함으로써, 수신신호의 타이밍과 수신기의 A/D 샘플링 클럭 신호와의 타이밍동기 오차에 의한 코드 동기에러로 인하여 유발되는 심벌경계타임의 에러를 보정하게 되는 효과가 있다.
또한, 레이크 수신기의 핑거록 여부를 판정하기 위한 생성된 2NF개의 심벌에너지들을 이용하여 전진타임에너지, 온타임에너지, 후진타임에너지 등을 생성하여 이의 3개의 심벌에너지들 중에 최대값을 갖는 에너지의 코드위상을 심벌경 계타임으로 설정함으로써 각 핑거의 동기추적 기능과 레이크 핑거들의 코드위상할당 기능 등을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템 및 그 방법은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 일련의 2NF개의 코드위상에 대하여 동기복조를 위한 진폭과 위상을 추정하고 각 핑거들의 채널 추정값을 이용하여 2NF단의 심벌 에너지를 계산하는 채널 추정기와,
    상기 채널 추정기로부터 계산된 2NF단의 심벌 에너지를 저장하는 2NF단의 심벌에너지 버퍼와,
    상기 2NF단의 심벌에너지 버퍼에 저장된 심벌 에너지를 이용하여 전지타임 에너지와, 온타임 에너지 및 후진타임 에너지를 계산하는 타임 에너지 계산기와,
    상기 타임에너지 계산기로부터 계산된 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상을 선택하는 코드위상 선택기와,
    상기 코드위상 선택기로부터 선택된 코드위상을 심벌경계타임으로 설정하는 심벌경계타임 설정기로 구성되는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 연속적으로 입력되는 다수개의 심벌들에 대하여 합한 결과를 심벌단위로 출력하는 I/Q 채널 이동 평균기와,
    상기 I/Q 채널 이동 평균기로부터 출력되는 값들을 각각 입력받아 2NF개의 코 드위상들에 대한 각단 핑거들의 채널 추정값을 도출하는 1단 IIR 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 추정기는 하기의 수학식에 의해 2NF단의 심벌 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템.
    Figure 112004046535551-PAT00011
    Figure 112004046535551-PAT00012
    여기서,
    Figure 112004046535551-PAT00013
    는 각 핑거들의 진폭과 위상 추정값, i는 2NF 단의 심벌에너지 버퍼의 인덱스.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 전진타임 에너지, 상기 온타임 에너지 및 상기 후진타임 에너지는 하기의 수학식들에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적 시스템.
    전진타임 에너지(early-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00014
    온타임 에너지(on-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00015
    후진타임 에너지(late-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00016
    여기서, NF : 핑거수
  5. (a) 다수개의 연속적으로 입력된 심벌들에 대하여 매 심벌 단위로 2NF개의 코드위상들에 대한 각단 핑거들의 채널 추정값을 계산하는 단계;
    (b) 상기 채널 추정값을 이용하여 심벌에너지를 계산하는 단계;
    (c) 상기 심벌에너지들을 이용하여 전진타임 에너지와, 온타임 에너지 및 후진타임 에너지를 계산하는 단계;
    (d) 상기 세 개의 에너지 중에 최대값을 갖는 에너지에 일치하는 코드위상을 선택하는 단계; 및
    (e)상기 선택된 코드위상을 심벌경계타임으로 설정하여 심벌클럭 주파수의 허용오차에 의한 코드동기 에러를 보정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (b)과정에서, 상기 심벌 에너지는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적방법.
    Figure 112004046535551-PAT00017
    Figure 112004046535551-PAT00018
    여기서,
    Figure 112004046535551-PAT00019
    는 각 핑거들의 진폭과 위상 추정값, i는 2NF 단의 심벌에너지 버퍼의 인덱스
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (c)과정에서, 상기 전진타임 에너지와, 상기 온타임 에너지 및 상기 후진타임 에너지는 하기의 수학식들에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적방법.
    전진타임 에너지(early-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00020
    온타임 에너지(on-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00021
    후진타임 에너지(late-time energy) =
    Figure 112004046535551-PAT00022
    여기서, NF : 핑거수
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전진타임 에너지와 상기 온타임 에너지 및 상기 후진타임 에너지는 NF개의 심벌 에너지들 중에 핑거록이 된 심벌 에너지들만을 합하는 것을 특징으로 하는 디에스 씨디엠에이 유더블유비 모뎀에서 핑거록 여부를 판단하는 핑거심벌에너지들을 이용한 동기추적방법.
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