KR20070032081A - 다중 캐리어 통신 시스템 탐색 획득을 수행하기 위한 방법및 장치 - Google Patents

Abstract

다중 캐리어 확산 스펙트럼 통신 네트워크에서 트래픽 채널을 찾기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 제 1 실시예에서, 3개의 모든 파일롯 신호들은 기지국으로부터 동일한 전력으로 송신된다. 원격국은 시간 가정상의 3개의 모든 파일롯 신호들의 에너지를 넌-코히어런트하게 결합한다. 이것은 M의 값 (넌-코히어런트 축적 시간) 을 3배 만큼 단축시킨다. 따라서, 각각의 파일롯이 전력에 있어서 1X 파일롯과 등가라면, 평균 획득 시간은 신호 캐리어 (1X) 시스템과 동일한 검출 및 폴스 알람 가능성으로 3배 만큼 단축된다. 동작의 숫자 (즉, 복잡성) 는 1X 시스템과 동일하지만, 경과된 시간은 3배 만큼 단축된다.

신호 품질 메트릭, 다중 캐리어

Description

다중 캐리어 통신 시스템 탐색 획득을 수행하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A MULTI-CARRIER COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명의 특징, 목적, 및 추가적인 이점들이 첨부 도면들을 참조하여 다음의 상세한 설명이 고려될 때 당업자들에게 더 명백하게 되며, 유사한 도면 부호들은 전체적으로 유사한 부분들을 지칭한다.

도 1 은 종래 기술의 다중 케리어 (MC) 를 나타내는 도면이다.

도 2 는 종래의 탐색 방법의 고정된 윈도우 사이즈 구현을 예시하는 플로우차트이다.

도 3 은 도 2 의 종래 기술의 고정된 윈도우 탐색 방법에 대한 칩 오프셋에 대한 에너지를 나타내는 챠트이다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략적이 블록도이다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 다양한 윈도우 탐색 방법을 나타내는 플로우챠트이다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5 의 방법에 대한 칩 오프셋에 대한 에너지를 예시하는 도면이다.

도 7 은 도 5 에 이어, 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 다양한 윈도우 탐색 방법을 나타내는 도면이다.

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 베어링 매체를 나타내는 도면이다.

본 발명은 통신에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중 캐리어 확산 스펙트럼 통신 네트워크에서 기지국의 송신 신호를 획득하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

코드 분할 다중 접속 (CDMA) 변조의 사용은 다수의 시스템 사용자들이 존재하는 통신들을 용이하게 하기 위한 몇몇 기술들 중의 하나이다. 시분할 다중 접속 (TDMA) 및 주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 과 같은 다른 다중 접속 통신 시스템 기술들이 당해 기술분야에서 알려져 있다. 그러나, CDMA의 확산 스펙트럼 변조 기술은 다중 접속 통신 시스템을 위한 이들 변조 기술들보다 중요한 이점을 갖는다. 다중 접속 통신 시스템에서 CDMA 기술들의 사용이, 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함되며 발명의 명칭이 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS"이고 1990년 2월 13일에 특허된 미국특허 제 4,901,307 호에 개시된다.

경로 다이버시티가 원격국과 2 이상의 셀-사이트사이의 동시 링크를 통해 다중 신호 경로를 제공함으로써 CDMA 시스템에서 획득된다. 또한, 경로 다이버시 티가, 확산 스펙트럼 프로세싱을 통해 이 다중 경로 환경을 사용함으로써 획득될 수 있고, 그에 의해, 다른 전파 지연들을 갖고 도달하는 동일 주파수상의 신호들이 수신되고 처리되도록 할 수 있다. 경로 다이버시티의 예들이, 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함되며 발명의 명칭이 "SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"이고 1992년 3월 31일에 특허된 미국특허 제 5,101,501 호, 및 발명의 명칭이 "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"이고 1992년 4 월 28일에 특허된 미국특허 제 5,109,390 호에 개시된다. 또한, 광대역 신호가 고유의 특성인 CDMA 고유의 특성에 의해, 그것은 광 대역에 대한 신호 에너지를 확산시킴으로써 주파수 다양성의 일 형태를 제공한다. 따라서, 주파수 선택성의 페이딩은 단지 CDMA 신호 대역폭의 작은 부분에만 영향을 미친다.

페이딩은 신호들에 악영향을 미칠 수 있지만, 송신 전력을 제어함으로써 어느 정도까지 제어될 수 있다. 셀 사이트 및 원격국 전력 제어에 대한 시스템이 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함되며, 1989년 11월 7일에 출원된 출원번호 제 07/433,031 호이고 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM"인 1991년 10월 8일에 특허된 미국특허 제 5,056,109 호에 개시된다. 또한, 다중 접속 통신 시스템에서 CDMA 기술들의 사용이 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함되며, 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"인 1992년 4월 7일에 특허된 미국특허 제 5,103,459 호에 개시된다. 통상, 다중 캐리어 통신 네트워크에서의 관 련 캐리어들에 대한 페이딩 효과는 거의 동일하다.

상기 언급된 특허들에서, 파일롯 신호가 기지국의 송신 신호를 획득하는데 사용된다. 획득은 원격국이 이러한 신호의 존재를 검출하고 식별하는 것을 의미한다. 검출은 신호가 존재하고 원격국이 그것을 검출하는 것을 의미한다. 원격국은, 파일럿 신호가 데이타에 의해 변조되지 않고 통상 다른 신호들보다 높은 전력 레벨로 송신되기 때문에, 다른 신호들보다 용이하게 파일롯 신호를 록킹한다 (lock onto). 파일롯 신호는 기지국 또는 원격국에 의해 송신되는, 변조되지 않은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호이다. 통상, 파일롯 신호는 트래픽 채널의 코히어런트 복조 (coherent demodulation) 에 대한 위상 기준을 제공하지만, 또한 기지국들 사이의 신호 세기 비교들에 대해 사용될 수 있다. 파일롯 신호를 사용하는 것은, 기지국이 로컬 기지국 통신 네트워크로부터의 트래픽 채널 내에 제공된 캐리어를 적절한 방식으로 획득가능하게 한다. 원격국은 동기화 정보, 및 수신 파일롯 신호로부터의 캐리어에 관련된 관련 신호 전력 정보를 얻는다. 원격국은 네트워크내의 다양한 기지국들로부터의 신호들 및 2이상의 다중경로들을 수신할 수 있다. 다중경로는 상이한 시간들에 수신기 안테나에 도달하는, 있음직한 다수의 신호들 (possible multiple signals) 에 관한 것이다. 동위상에 있는 신호들은 보강되고, 위상차가 나는 신호들은 서로 상쇄될 것이다.

일정한 방식으로 전체 코드 영역을 가로질러 스캐닝하는 것은 과도한 지연을 유발하므로 통상 원격국들이 파일롯 신호들을 선택적으로 스캐닝할 수 있다. 예를 들면, 원격국은 능동, 후보, 및 잔류 리스트에서 파일롯 신호 오프셋들을 탐 색할 수도 있다. 오프셋은 신호에 대한 서로 다른 타임 오프셋에 관한 것이다. 통상적으로, 4와130 칩들 사이의 탐색창이 각각의 파일롯 신호 오프셋에 대하여 특정된다. 원격국은 대응하는 타임 오프셋에 관한 파일롯 신호 에너지를 주시함으로써 신호를 검출한다.

또한, 원격국과 기지국 사이의 트래픽 채널은 하나 이상의 캐리어들을 포함할 수 있다. 캐리어는 기본 주파수 또는 정보를 반송하는데 사용되는 주파수이다. 주파수들은 정보를 신호에 부과할 수 있는 하나 이상의 변조 기술들을 통해 변조된다. 예를 들면, 본 명세서에서 순방향 링크 (FL) 라고도 지칭되는 다중-캐리어 순방향 트래픽 채널은, 확산 레이트 S (여기서, S 〉1) 를 통해 사용되는 동작 모드를 정의할 수 있고, 그것은 X 개의 인접한 직접 확산 무선 주파수 (RF) 캐리어들을 사용한다. 인터리빙된 데이터는 X 개의 인접한 캐리어들의 각각으로 디멀티플렉싱될 수도 있다. 예를 들면, 도 1 은 몇몇의 CDMA 통신 네트워크들에서 공통인 1.25MHz 폭의 3개의 (X=3) 주파수 대역 (102, 104, 및 106) 을 나타내는 도면이다. 각각의 주파수 대역으로부터 캐리어는, 하나 이상의 기지국과 원격국 사이의 통신을 용이하게 하는 다중 캐리어 (MC) 순방향 링크 (108) 를 형성하도록 선택된다.

트래픽 채널이 단일의 캐리어 또는 다중 캐리어들을 제공하는지에 무관하게, 후보 트래픽 채널의 코히어런트 복조에 대한 위상 기준을 찾기위해, 파일롯 신호들의 탐색이 현재 동일한 방식으로 수행된다. 이동국은 (가정 (hypothesis) 이라 칭해지는) 추측된 타임 오프셋으로 파일롯 신호 의사 (PN) 시퀀스의 로컬 버전을 생성하고, 많은 (N) PN 칩에 대하여 이 로컬 PN 시퀀스를 수신된 신호와 상관시키며, 코히어런트하게 통합된 M 개의 에너지들을 넌-코히어런트하게 (non-coherently) 결합한다. 그 결과는 제 1 임계값과 (T1) 과 비교된다. 이것은 다중 드웰 프로세스 (multiple-dwell process) 에서 제 1 드웰이다. 축적된 에너지가 T1 이하라면, 이동국은 그 시간 가정에서 존재하는 신호가 없다고 여기고, 다음 가정으로 이동한다. 또한, 이것은 초기 덤프라고 일컬어진다. 그렇지 않다면, 이동국은 다른 (통상적으로, 더 큰) M 및 N값으로 유사한 절차를 사용함으로써 그 시간 가정상의 검증을 수행한다. 검증에서 얻어진 축적된 에너지가 임계값 T2 이하라면, 그 시간 가정은 버려진다. 그렇지 않다면, 이동국은 또 다른 검증을 수행한다. 축적된 에너지가 최종 검증 수단에서 임계값을 초과한다면, 그 시간 가정에서 획득이 선언되고, 복조기가 할당되어 그 시간 가정의 신호를 복조한다. 도 2 는 이러한 방법 200 을 예시한다. 방법 220 은 태스크 (task) 202 에서 시작하고, 도 3 과 관련하여 이하에서 설명되는 결과를 산출한다. 윈도우가 태스크 204 에서 탐색되거나 "스위핑"된다. 태스크 206 에 나타나는 바와 같이, 윈도우에 포함된 가정이 제 1 검출 임계값 (FTV) 을 초과하지 않고, 윈도우 내의 모든 가정들이 특정 변수들에 대하여 태스크 208 에서 탐색되지 않는다면, 탐색이 태스크 210 에서 더 큰 윈도우를 사용하여 반복된다. 선택된 변수들의 세트에 대한 모든 가정들이 테스크 208 에서 탐색되었다면, 선택된 변수들의 다음 세트에 대한 가정들이 태스크 212 에서 사용되고, 스위프가 태스크 204 에서 반복된다.

그러나, UTV를 초과하는 계산된 에너지 곡선상에 포인트들이 있다면, 방법 200 은 태스크 214 에 도시된 검증 단계로 진행한다. 태스크 214 에서, 동일한 큰 윈도우가 다시 스위핑되지만, 이 때 태스크 216 에서는, 계산된 에너지가 제 2 임계값 또는 검증 임계값 (STV) 과 비교된다. 검출된 최대 에너지가 STV보다 크지 않다면, 방법 200 은 태스크 208 로 돌아가고, 그 다음의 큰 윈도우가 스위핑된다. 검출된 에너지가 STV를 초과하고, 결과가 데이타의 N개의 연속적인 윈도우들에 대해 검증되었다면, 파일롯이 획득되고, 방법 200 은 태스크 220 에서 종결된다. N보다 작은 수의 검증 테스트들이 수행되었다면, 방법 200 은 태스크 214 로 돌아가고, 큰 윈도우가 다시 스위핑된다. N의 값은 잘못된 획득이 발생하지 않았다는 것을 적당한 (reasonable) 확실성 내에서 보장하기 위해 소망하는 20과 같은 임의의 값으로도 설정될 수 있다.

그 다음에, 고정된 윈도우 사이즈를 사용하는 예를 설명한다. 도 3 은 칩 타임 가정들에 대한 에너지 값들의 그래프를 예시한다. 실시예에서, 윈도우는 폭으로 56개의 칩들이다. 그러나, 64개의 칩 폭 또는 다른 사이즈의 윈도우가 사용될 수 있다. 윈도우가 2개의 레벨의 임계값 테스트의 사용을 나타낸다. 나타난 임계값들은 2개의 검출 임계값들 및 검증 임계값이다. 피크가 검출될 때, 탐색기 제어기는 그 피크에 집중하고, 검출된 피크를 발생시키는 가정들에 가까운 가정들을 테스트한다. 고정된 윈도우 탐색 방법들에 관한 추가적 설명은 1998년 9월 8일에 특허되고, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNOCATION SYSTEM"인 미국특허 제 5,805,648 호 및 1995년 7월 31일에 출원되고, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNOCATION SYSTEM"인 미국특허출원 제 08/509,721 호에 개시되며, 양 자 모두 본 발명의 양수인에게 양도되었다. MC시스템에서, 이 프로세스는 각각의 캐리어에 관계된 파일롯 신호에 대하여 반복된다.

탐색 하드웨어를 셋업하기 위한 시간이 0이되는 이상적인 시스템에서는, 캐리어를 탐색하기 위한 하나의 가정을 제공하는 방법이 좋을 것이다. 실제로, 탐색을 수행하는 하드웨어를 셋업하는 것은 시간이 걸리기 때문에, 통상적으로, 탐색 가정들의 "윈도우들"이 사용된다. 일반적으로 설명하면, 하드웨어를 셋업하는데 필요한 시간이 길수록, 사용되는 윈도우의 사이즈는 점점 더 커진다. 복잡한 시스템들에 있어서, 탐색기는 많은 가정들의 윈도우를 탐색해야 한다. 후보 동기 시퀀스 (candiate synchronized sequence) 의 발견시, 탐색기는 보다 작은 탐색기를 사용하는 탐색을 반복하여 동기화를 검증한다. 단일의 캐리어를 사용하는 네트워크들에 대해, 이 방법이 수용가능하다. 그러나, MC네트워크에서는, 이 방법적인 접근은 모든 캐리어들을 획득하는데 있어서 긴 시간 지연을 야기한다.

MC 통신 네트워크에 사용되는 트래픽 채널의 캐리어들을 식별하고 액세스하는데 필요한 시간을 단축하는 방법 및 장치를 제공하는 발명이 필요하다. 또한, 본 발명은 이러한 루틴을 수행하기 위한 리소스 요구들을 단축한다.

본 발명은 MC기술을 사용하여 통신 네트워크에서 사용되는 캐리어들을 식별하고 액세스하기 위한 획득 시간을 단축하는 방법 및 장치이다. 획득 시간을 단축함으로써, 가치 있는 네트워크 리소스들의 절약이 실현된다.

일 실시예에서, 본 발명은 연속적으로 작아지는 탐색 윈도우들을 사용함으로써 다중 캐리어들을 획득하기 위한 탐색 시간을 단축하여 사용자 또는 원격국에 의해 액세스가능한 제 1 캐리어를 식별하는 방법을 포함한다. 일단 제 1 캐리어가 식별되면, 연속적으로 더 작아지는 탐색 윈도우들중 보다 작은 윈도우가 사용자에 의해 액세스가능한 추가의 관련 캐리어들을 식별하는데 사용된다. 또 다른 실시예에서, 제 1 캐리어를 식별하는데 사용되는, 연속적으로 작아지는 탐색 윈도우들중 단지 가장 작은 캐리어만이 추가 관련 캐리어들을 식별하는데 사용된다. 관련 캐리어는 다중 캐리어 통신 네트워크에서 사용자들에 의해 액세스가능한 다중 캐리어들중 하나이다. 또 다른 실시예에서, 제 1 캐리어가 획득된 후에, 제 1 캐리어에 대한 신호 품질 메트릭이 사용자로부터 송신국에 보고되고, 추가 관련 메트릭에 대한 품질 메트릭은 제 1 캐리어에 대한 신호 품질 메트릭에 기초하여 결정된다.

상기 방법을 수행하는데 있어, 파일롯 채널의 위상이 PN 시퀀스 가정들의 제 1 의 소정의 큰 윈도우 세트에 대한 계산된 에너지 값들의 세트를 먼저 결정함으로써 검증된다. 이 계산된 에너지 값들은 제 1 값과 비교된다. 허용가능하다면, PN 시퀀스 가정들의 소정의 "작은" 윈도우 세트에 대한 계산된 에너지 값들의 제 2 세트가 결정되는데, 여기서 작은 윈도우 PN 시퀀스 가정들은 PN 시퀀스 가정 들의 큰 윈도우 세트의 서브세트이다. 파일롯 채널의 위상은 계산된 에너지 값들의 제 2 세트에 따라 결정된다. 이 프로세스는 획득 확실성의 원하는 레벨이 얻어질 때까지 연속적으로 작아지는 탐색 윈도우들을 사용함으로써 반복될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 다중 캐리어들을 획득하는 탐색 시간을 단축하기 위한 장치를 제공하도록 구현될 수 있다. 장치는 제 1 캐리어와 관련된 신호를 복조하기 위한 복조기를 포함할 수 있다. 이 복조는 디지탈 신호 프로세싱 유닛에 통신되는 신호 메트릭들을 제공한다. 디지탈 신호 프로세싱 유닛은 적어도 복조기와 통신적으로 결합되고, 본 발명의 방법들을 수행하는 명령들을 실행할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 다중 캐리어들을 획득하는 탐색 시간을 단축하는 방법의 단계들을 수행하는 디지탈 신호 프로세싱 장치에 의해 실행할 수 있는 기계 판독이 가능한 명령들의 프로그램을 실제로 (tangibly) 구체화하는 데이타 저장 장치를 포함하는 제품을 제공하도록 구현될 수 있다.

본 발명은 사용자들에게 그것의 다양한 실시예들에서 발견되는 것과 같이, 많은 특유의 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들면, 하나의 이점은 잘못된 획득에 대한 과도한 불이익들을 유발하지 않고 탐색 방법을 신속하게 함으로써 다중 캐리어들이 획득에 대한 총 시간을 최소화하는 것이다. 또 다른 이점은 본 발명이 제 1 캐리어에 대해 보고된 신호 품질 메트릭을 허락한다는 것이다. 또 다른 이점은 본 발명이 다중 캐리어들을 획득하기 위한 네트워크 리소스들을 절감하 는 것이다.

도 4 내지 8 은 본 발명의 다양한 방법 및 장치 태양들을 나타낸다. 각각의 설명에 대해, 어떤 제한도 의도되지 않으며, 이 예들은 디지탈 신호 프로세싱 장치의 분야에서 설명된다. 상기의 일련의 기계 판독이 가능한 명령들을 실행하는데 사용되는 디지탈 신호 프로세싱 장치는 다양한 하드웨어 구성 부분들과 상호 연결들에 의해 구현될 수 있다. 이하의 관련 발명들의 설명을 읽은 후에는 이 디지탈 데이타 프로세싱 장치들에 대한 다양한 구성들이 당업자들에게 명백해질 것이다.

확산 스펙트럼 통신 네트워크에서, 파일롯 신호는 위상과 주파수에서 원격국을 기지국들의 송신에 동기화시키는데 사용된다. 예시적인 실시예에서, 시스템으로 칭하는 확산 스펙트럼 통신 네트워크는 CDMA 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신 시스템이다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 TDMA시스템과 같은 다른 무선 통신 시스템들에 적용하도록 다양한 변경과 변형이 이루어질 수 있다. 그러한 시스템의 예들이 1991년 10월 8일에 특허되고, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM"인 미국특허 제 5,056,109 호 및 1992년 4월 7일에 특허되고 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"인 미국특허 제 5,103,459 호에 개시되며, 양자 모두 본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함된다. 하나 이상의 다중 캐리어들을 사용하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신 시스템에서, 데이타 신 호에 의해 반송파를 변조하고 그 후 생성된 신호를 광대역 확산 신호를 통해 변조함으로써, 정보를 송신하는데 필요한 최소 대역폭 보다 큰 주파수 대역에 걸쳐 송신 신호들이 확산된다. 파일롯 신호에서, 데이타는 "모두 1인" 시퀀스들로 고려될 수 있다.

통신을 하기 위해, 원격국은 하나 이상의 기지국으로부터 수신된 신호들을 시간 t, 위상 Φ, 및 주파수 ω에서 동기화시켜야만 한다. 탐색기 동작의 목적은 수신 신호의 시간을 찾는 것이다. τ를 알아낸 후에, 위상 및 주파수 트랙킹을 위한 하드웨어를 갖는 복조 소자를 사용함으로써, 위상 및 주파수가 파악된다. 원격국은 "윈도우"라 칭하는 시간 가정들의 세트를 테스트하고 "오프셋" 가정이라 칭하는 가정적인 시간 가정들 중의 하나가 옳은지를 결정함으로써, 수신 신호의 시간을 찾는다.

본 발명은 기지국 또는 기지국들이 신호들을 획득하기 위해 짧은 평균 획득 시간을 달성하고자 한다. 탐색의 서로 다른 단계들에서 사용되는 상기에서 언급된 변수들의 M, N, T1, 및 T2 값은, 교환될 수 있는 설계 변수들이다. 짧은 평균 획득 시간을 달성하기 위해, "탐색기"는 통상적으로 어떤 검출 확률을 달성해야 한다. 이것은 신호를 잃어버리는 것을 방지하고, 확인되는 (check) 다음 차례를 대기해야 하는 것을 방지하는 한편, 폴스 알람 (false alarm) 가능성을 낮게 유지하여 불필요한 검증에 관한 시간 소모를 피하게 한다. 폴스 알람은 신호가 존재하지 않지만 원격국이 신호가 존재한다고 간주할 때, 발생한다. 예를 들면, 초기 획득 동안에, 원격국이 기지국의 송신 시간을 모를 때, 원격국은 신호가 획득될 때까지 전체 PN 시퀀스를 탐색한다.

이동국이 기지국을 획득한 후 또는 통신 네트워크 시간을 어느정도 알고 있는 경우, 원격국은 각각의 인접 기지국의 주어진 타임 오프셋을 윈도우내의 시간 가정에서 단지 탐색해야만 한다. 통상적으로, 인접 기지국들 사이의 PN 오프셋들은 이동국에 송신된다. 원격국이 각각의 인접 기지국들의 타임 오프셋을 윈도우내에서 탐색해야 하는 이유는, 원격국의 위치에 의해 유발된 모호성 및 각각의 셀 사이트에 대한 상대적인 거리때문이다. 이 윈도우를 탐색 윈도우라 한다. 네트워크는 기지국들의 커버리지 범위로부터 탐색 윈도우의 사이즈를 결정하고, 그것을 원격국들에 시스템 변수로서 송신한다.

일반

예시적인 실시예에서, 상기 개념이 많은 수의 캐리어들을 갖는 MC시스템에 적용되지만, 3개의 캐리어들을 갖는 MC시스템이 예로서 사용된다. 이 실시예에서, 파일롯이 각각의 캐리어 주파수상에서 송신된다. 이들 파일롯들은 동일한 PN 오프셋들을 갖는다. 이 파일롯들이 전술한 종래 방법을 사용하여 독립적으로 탐색된다면, 시간 가정들의 숫자는 3배로 되고, 그 평균 획득 시간도 3배가 된다. 이것은 3배 빠른 칩 레이트를 갖는 직접 확산 시스템과 유사하다.

그러나. 평균 획득 시간을 단축하는데 사용될 수 있는 MC시스템들에 있어서 특성이 있다. 통상적으로, 3개의 캐리어 주파수들은 기지국에서 동일한 송신 안테나를 사용하여 송신될 것이다. 이 경우, 경로 지연, 경로 손실, 및 다중 경로 페이딩이 3개의 모든 주파수들에 대해 고도로 상관되거나 동일하기까지 할 것 이다. 따라서, 하나의 캐리어 주파수상에서 파일롯 신호를 발견하는 것은 파일롯 신호가 또한 다른 2개의 캐리어 주파수상에서도 존재한다는 것을 강하게 의미하며, 역의 경우도 마찬가지이다.

하드웨어 구성 요소 및 상호 연결

도 4 는 본 발명의 장치 (400) 의 일 실시예를 예시한다. 전력이 공급될 때, 각각의 캐리어와 관련된 확산 스펙트럼 신호는 안테나 (402) 에서 수신된다. 안테나 (402) 는 신호를 수신하는데 사용되는 하나 이상의 안테나이다. 장치의 목적은 PN 시퀀스 발생기 (420) 에 의해 발생된 의사 잡음 (PN) 시퀀스들과, 미지의 위상의 동일한 PN 시퀀스들에 의해 확산된 수신된 확산 스펙트럼 신호들사이의 동기화를 얻는 것이다.

예시적인 실시예에서, 최대 길이 시프트 레지스터 시퀀스가 파일롯 신호들을 확산시키는데 사용된다. PN 발생기는 파일롯 신호들을 각각 확산 및 역확산시키기 위해 PN 시퀀스들을 발생한다. 따라서, 수신된 파일롯 신호들을 역확산 시키는데 사용되는 코드들과 수신된 파일롯 신호들의 PN 확산 코드사이의 동기화를 획득하는 동작은 시프트 레지스터의 타임-오프셋을 결정하는 것을 포함한다.

도 4 에서, 신호는 수신기 (404) 에서 안테나 (402) 에 의해 제공된다. 수신기 (404) 는 신호를 다운컨버팅하고, 신호를 역확산기 (406) 에 제공한다. 역확산기 (406) 는 수신된 신호를 PN 발생기 (420) 에 의해 발생된 PN 코드와 곱한다. PN 코드들의 랜덤한 잡음 특성에 기인하여, PN코드들과 수신된 신호들과의 내적은 동기화의 지점을 제외하고는 본질적으로 0이다. 그러나, 칩 레벨상의 정확한 동기화의 결여와 유발된 잡음에 기인하여, 이것은 발생하지 않는다. 이것은 원격국이 실제로는 그렇지 않지만 성공적으로 파일롯 신호를 획득했다고 간주하는 폴스 알람 상황들을 야기할 수 있다. 획득 확실성을 개선하기 위해, 테스트가 많은 횟수로 반복될 수 있다. 테스트가 반복되는 횟수는 탐색기 제어기 (418) 의해 결정된다. 탐색기 제어기 (418) 는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 로직 어레이, 또는 선택적으로는 로직 장치를 제어하는 소프트와 같은 디지탈 신호 프로세싱 장치를 사용하여 하드웨어로서 구현될 수 있다.

탐색기 제어기 (418) 는 PN 발생기 (420) 에 오프셋 가정들을 제공한다. 예시적인 실시예에서, 수신된 신호들은 직교 위상 시프트 조정 (QPSK) 에 의해 변조되어, PN 발생기 (420) 은 I 변조 성분에 대해 PN 시퀀스를 그리고 Q 변조 성분에 대해 별개의 시퀀스를 역확산기 (406) 에 제공한다. 역확산기 (406) 는 PN시퀀스를 그것의 대응하는 변조 성분과 곱하고, 2개의 출력 성분 프로덕트를 코히어런트 누산기 (408 및 410) 에 제공한다.

코히어런트 누산기 (408 및 410) 는 프로덕트 시퀀스의 길이에 대한 프로덕트를 합산한다. 코히어런트 누산기 (408 및 410) 는 합산 시간을 재설정, 래칭 (latching), 및 설정하는 것에 대해 탐색기 제어기 (418) 로부터의 신호들에 응답한다. 프로덕트의 합들은 코히어런트 누산기 (408 및 410) 로부터 제곱 유닛 (412) 에 제공된다. 제곱 유닛 (412) 은 합들의 각각을 제곱하고, 그 제곱들을 합산한다.

제곱들의 합이 제곱 유닛 (412) 에 의해 넌-코히어런트 누산기 (414) 에 제공된다. 넌-코히어런트 누산기 (414) 는 제곱 유닛 (412) 의 출력으로부터 에너지 값을 결정한다. 넌-코히어런트 누산기 (414) 는 기지국 송신 클록과 원격국 수신 클록 사이의 주파수 불일치의 영향을 상쇄하는 기능을 하고, 페이딩 환경에 있어서 검출 통계 (detecting statistic) 에 도움이 된다. 2개의 클록의 주파수가 정확히 동일하고 깊은 페이딩이 없다는 것를 안다면, 이상적인 방법은 다음의 형태로 전체 축적 기간에 대하여 시퀀스를 적분하는 것이고,

여기서 PNI (n) 및 PNQ (n) 은 ±1일 수 있다.

그러나, 주파수 불일치 또는 페이딩의 가능성이 있다면, 상관기는 다음의 식의 더 강한 상관 기술을 갖기 위해 그 검출 통계의 어느 정도를 희생하게 된다.

탐색기 제어기 (418) 는 값 M을 넌-코히어런트 누산기 (414) 에 제공한다.

넌-코히어런트 누산기 (414) 는 임계값 비교기 (416) 에 에너지 신호를 제공한다. 비교기 (416) 는 에너지 값과 탐색기 제어기 (418) 에 의해 제공된 소정의 임계값들을 비교한다. 그 후, 비교들의 각각의 결과는 탐색기 제어기 (418) 에 피드백된다. 탐색기 제어기 (418) 비교들을 조사하여 탐색 범위가 정확한 오프셋에 대한 유망한 후보들을 포함하는지를 결정한다. 포함한다면, 윈도우는 하나 이상의 추가적이고, 더 좁게 정의된 탐색 범위 (작은 범위) 를 사용하여 재스캔된다. 제 1 캐리어에 대한 파일롯 신호가 획득되었다면, 원격국에 의해 또한 획득될 수 있는 다른 캐리어들과 관련 있는 파일롯 신호를 탐색하는데 더 작은 범위가 사용된다.

동작

이 제 1 실시예에서, 3개의 모든 파일롯 신호들이 기지국으로부터 동일한 전력을 갖고 송신된다. 원격국은 시간 가정상의 3개의 모든 파일롯들의 수신된 에너지를 넌-코히어런트하게 결합한다. 이것은 M의 값 (넌-코히어런트 누적 시간) 을 3배만큼 (by a factor of three) 단축할 것이다. 따라서, 각각의 파일롯이 전력에 있어서 1X 파일롯과 등가라면, 평균 획득 시간은 신호 캐리어 (1X) 시스템과 동일한 검출 및 폴스 알람의 가능성으로 3배만큼 단축된다. 동작의 수 (즉, 복잡성) 는 1X시스템의 동작수와 동일하지만, 경과된 시간은 3배만큼 단축된다.

또 다른 실시예에서, 3개의 파일롯 신호들중 하나 이상의 송신전력은 다른 것들에 대한 송신전력보다 더 높다. 전술한 제 1 실시예에서 사용된 것과 유사한 방법은, 다른 파일롯 신호 송신 전력을 반영하는데 요구되는 각각의 파일럿 신호에 대해 사용되는 M, N, T1, 및 T2의 값을 약간 조정한다. 그러나, 다른 실시예에서, 또한 가장 높은 전력을 갖는 파일롯 신호상에서 탐색이 우선적으로 수행 될 수 있다. 다른 파일롯 신호들은 검증을 위해 사용될 수 있다. 3개의 파일롯 신호들이 에너지가 넌-코히어런트하게 결합되어 검증에 쓰이는 시간을 단축할 수 있다. 가장 높은 전력의 파일롯 신호가 1X 파일롯과 등가라면, 평균 획득 시간은, 적어도 동일한 검출 및 폴스 알람 가능성을 갖는 1X 시스템에 대한 것보다 더 단축된다.

다른 실시예들에서, 전술한 방법들의 조합도 사용될 수도 있다. 파일롯 신호들의 임의의 수도 제 1 드웰 및 검증에서 사용될 수 있다. 따라서, 코히어런트 또는 넌-코히어런트 적분 시간 (N 및 M) 및 임계값들 (T1 및 T2) 이 계산된다.

다른 실시예들에서, 또한 3개의 캐리어 주파수들이 전술한 단일의 안테나와 대조적으로 2개 또는 3개의 송신 안테나들을 사용하여 송신될 수도 있다.

이 실시예들에서, 다른 안테나로부터 전송된 신호들은 독립적인 페이딩을 경험할 수도 있지만, 경로 손실 및 경로 지연은 여전히 상관될 것이다. 따라서, 하나의 캐리어 주파수상의 타임 오프셋에서 존재하는 파일롯 신호를 발견하는 것은, 다른 캐리어 주파수상의 이 타임 오프셋에서의 또는 그 주위에서 신호의 존재를 강하게 추측케한다. 페이딩은 단기의 사건이고, 다양한 단계에서 코히어런트 및 넌-코히어런트 적분에 의해 평균되어, 단일 안테나 애플리캐이션 및 임의의 조합이 사용되는 방법들이 사용되도록 전적으로 허용한다. 다른 안테나들로부터 전송된 신호들에 의해 경험된 경로 지연에서 작은 차이들을 조정하기 위해, 파일롯 신호가 시간 가정상에 존재한다는 것이 발견되는 경우, 그 시간 가정 주위의 작은 윈도우가 다른 안테나상에서 전송된 임의의 파일롯 신호에 대해서도 확인된다. 예를 들면, 방법 2가 사용되고, 제 1 파일롯이 시간 가정 t에서 검출되면, 제 1 및 제 2 파일롯이 다른 안테나를 사용하여 송신된다고 가정하고, 2 파일롯이 즉, t 주위의 ±2칩들에서 확인된다. 이것은 더 긴 검증 시간을 필요로 하고, 따라서, 상기의 경우에 비하여 더 긴 평균 획득 시간이 필요하다. 그러나, 제 2 또는 제 3 파일롯에 대한 확인도 단지 제 1 파일롯 신호가 시간 가정에서 검출될 때에만 행해지기 때문에, 그것은 3개의 파일롯들이 전체적으로 독립적으로 처리되는 경우보다 훨씬 더 짧다 (이것은 가정들의 전체 숫자의 작은 부분 (fraction) 에서 발생한다). 예를 들면, 이동국이 트래픽 채널에 있을 때 탐색 윈도우 사이즈가 60PN칩이라고 가정하면, 모든 1/2 칩은 시간 가정이고, 2개의 다중 경로 신호들이 있다. 3개의 파일롯들을 독립적으로 탐색한다는 것은 이동국이 120*3=360 가정들을 확인해야한다는 것을 의미한다. 상기 방법을 사용하여, 이동국은 120+8*2=136가정을 확인할 것이다.

신호 베어링 매체 ( Signal Bearing Medium )

전술한 방법들은 예를 들면, 일련의 기계 판독이 가능한 명령들을 실행하도록 개시된 장치들을 동작시킴으로써 구현될 수 있다. 이 명령들은 다양한 형태의 신호 베어링 매체에 존재할 수 있다. 이 점에 있어서, 본 발명의 일 양태는 제품에 관한 것이고, 디지탈 신호 프로세싱 장치에 의해 실행가능한 기계 판독이 가능한 명령들의 프로그램을 실제로 구현하는 신호 베어링 매체를 포함하여 다중 캐리어들을 획득하기 위한 탐색 시간을 단축하는 방법 단계들을 수행한다.

이 신호 베어링 매체는 예를 들면, 장치내에 포함된 RAM을 포함할 수 있다. 다른 방법으로, 명령들은 도 8 에 도시된 자기 저장 디스켓 (800) 과 같은 또 다른 형태의 신호 베어링 매체로 포함될 수 있다. 그것이 물리적으로 어디에 위치하는가에 관계없이, 신호 베어링 매체는 종래의 스타일의 하드 드라이브, 자기 테이프, 광학 매체, CD 롬, 또는 다른 신호 베어링 매체일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 기계 판독이 가능한 명령들은 컴파일링된 C형 컴퓨터 언어 또는 종래에 사용된 다른 언어들의 라인들을 포함할 수 있다.

다른 실시예들

본 발명의 바람직한 실시예를 나타내었지만, 다양한 변화들 및 변경들이 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 다음의 단계들이 수행될 수도 있다.

단계 502 에서 윈도우를 스위핑하고, 그 다음 단계 504 에서 최대 에너지가 임계값 (THM) 보다 더 큰지를 판단한다. "예" 이면 그 다음 단계 512 에서 피크를 줌인하여 다시 스위핑하고, 그 다음 단계 514 에서 최대 에너지가 임계값 (THM 2) 보다 더 큰지를 판단한다. "예" 이면 그 다음 단계 516 에서 핑그들을 피크에 할당하고 피크를 줌인하며 그리고 다시 스위핑하고, 그 다음 단계 518 에서 핑거들이 록킹되어 있는지를 판단한다. "예" 이면 그 다음 단계 528 에서 파일럿이 획득된다. 만약 단계 504 및 514 에서 "아니오" 이면, 그 다음 단계 506 에서 모든 PN이 이들 변수들로 탐색되었는지를 판단한다. "예" 이면, 단계 510 으로 이동하고 ""아니오" 이면 단계 508 로 이동한다. 단계 510 에서 새로운 변수들을 사용하고 그 다음 단계 502 로 이동하고 단계 508 에서 그 다음으로 큰 윈도우를 이동하고 단계 502 로 이동한다.

단계 518 에서 "아니오" 이면, 그 다음 단계 520 에서 최대 에너지가 임계값 (THV) 보다 더 큰지를 판단하고 "예" 이면 단계 522 로 이동하고 "아니오" 이면 단계 524 로 이동한다.

단계 522 에서 K=0 으로 설정하고 단계 516 으로 이동한다. 단계 524 에서 K=K+1 로 설정하고, 그 다음 단계 526 에서, K가 임계값 (VF) 이하인지를 판단한다. "예" 이면 단계 516 으로 이동하고 "아니오" 이면 단계 506 으로 이동한다.

도 7 을 참조하면, 도 5 에 도시된 단계 528 에서 다음의 단계들이 아마도 뒤이어진다.

단계 702 에서, 가장 작은 탐색 윈도우를 사용하고 그 다음 단계 704 에서 새로운 후보가 있는지를 판단하고 "예" 이면 도 5 에 도시된 단계 516 으로 이동하고 "아니오" 이면 그 다음 단계 706 에서 탐색을 계속할 것인지를 판단하고 "예" 이면 도 5 에 도시된 단계 508 로 이동하고 "아니오" 이면 단계 708 에서 종료한다.

실시예에 따르면, 다중 캐리어를 획득하기 위한 탐색 시간을 단축하는 방법 및 장치가 제공된다. 실시예의 다양한 양태는,

(a) 캐리어와 연관된 신호를 수신하는 단계;

(b) 신호 메트릭을 제공하기 위해 신호를 복조하는 단계;

(c) 신호 메트릭이 윈도우의 경계들 내에 정의되는지 여부를 결정하는 단계;

(d) 신호 메트릭들이 상기 탐색 윈도우 내에 정의되는 경우, 추가 신호 메트릭들을 제공하기 위해 신호를 더 복조하는 단계로서, 추가 신호 메트릭들은, 신호가 더 작은 윈도우의 상기 경계들 내에 정의되는지 여부를 결정하는데 사용되는, 신호를 더 복조하는 단계; 및

(e) 신호가 지정된 사용자에 의해 액세스가능한 경우, 더 작은 윈도우를 사용하여 관련 캐리어들과 연관되고 지정된 사용자에 의해 액세스가능한 다른 신호들을 탐색하는 단계를 포함한다.

실시예에 따르면, 다중 캐리어를 획득하기 위한 탐색 시간을 단축하는 방법 및 장치가 제공된다. 실시예의 다양한 양태는,

(a) 캐리어와 연관된 신호를 수신하는 단계;

(b) 신호 메트릭을 제공하기 위해 신호를 복조하는 단계;

(c) 신호 메트릭이 윈도우의 경계들 내에 정의되는지 여부를 결정하는 단계;

(d) 신호 메트릭들이 상기 탐색 윈도우 내에 정의되는 경우, 추가 신호 메트릭들을 제공하기 위해 신호를 더 복조하는 단계로서, 추가 신호 메트릭들은, 신호가 더 작은 윈도우의 상기 경계들 내에 정의되는지 여부를 결정하는데 사용되는, 신호를 더 복조하는 단계; 및

(e) 신호가 지정된 사용자에 의해 액세스가능한 경우, 더 작은 윈도우를 사용하여 관련 캐리어들과 연관되고 지정된 사용자에 의해 액세스가능한 다른 신호들을 탐색하는 단계를 포함한다.

Claims (6)

1. 다중 파일럿 신호들을 수신하는 단계;

   제 1 PN 코드 오프셋을 갖는 제 1 PN 코드를 사용하여 상기 다중 파일럿 신호들을 역확산시키는 단계;

   상기 역확산된 다중 파일럿 신호들을 결합하여 에너지 신호를 생산하는 단계;

   상기 에너지 신호를 제 1 임계값과 비교하는 단계; 및

   상기 비교에 대한 응답으로 PN 코드 오프셋에 대한 탐색 범위를 조절하는 단계를 포함하는, 신호 수신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다중 파일럿 신호들은 동일한 전력으로 기지국으로부터 송신되는, 신호 수신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다중 파일럿 신호들 중 적어도 하나의 송신 전력은 다른 신호들보다 높은, 신호 수신 방법.
4. 다중 파일럿 신호들을 수신하는 수단;

   제 1 PN 코드 오프셋을 갖는 제 1 PN 코드를 사용하여 상기 다중 파일럿 신호들을 역확산시키는 수단;

   상기 역확산된 다중 파일럿 신호들을 결합하여 에너지 신호를 생산하는 수단;

   상기 에너지 신호를 제 1 임계값과 비교하는 수단; 및

   상기 비교에 대한 응답으로 PN 코드 오프셋에 대한 탐색 범위를 조절하는 수단을 포함하는, 신호 수신 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 다중 파일럿 신호들은 동일한 전력으로 기지국으로부터 송신되는, 신호 수신 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 다중 파일럿 신호들 중 적어도 하나의 송신 전력은 다른 신호들보다 높은, 신호 수신 장치.

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