KR20070072898A - Ｃｄｍａ 수신기를 이용하는 톤 검출 - Google Patents

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KR20070072898A KR1020077009613A KR20077009613A KR20070072898A KR 20070072898 A KR20070072898 A KR 20070072898A KR 1020077009613 A KR1020077009613 A KR 1020077009613A KR 20077009613 A KR20077009613 A KR 20077009613A KR 20070072898 A KR20070072898 A KR 20070072898A
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웨인 에이치. 브래들리
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프리스케일 세미컨덕터, 인크.
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Abstract

코드분할다중접속(CDMA) 수신기(100)는 GSM FCCH 신호(208)와 상관시키도록 디지털 필터의 탭 가중치들을 프로그래밍함으로써 GSM 톤-기반의 신호의 존재를 검출할 수 있다. 탭 가중치들의 값들과 수신된 신호 간의 상관이 문턱값을 만족시키면, 수신기는 GSM 신호가 존재하는 표시를 생성한다(212). 후-처리가 수신된 신호와 디지털 필터의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정에 기초하여 신호 검출을 진행하기 위해 디지털 필터의 출력에 실행될 수 있다.
코드분할다중접속(CDMA), GSM 신호 검출, 탭 가중치, 칩 레이트, 주파수 오프셋

Description

ＣＤＭＡ 수신기를 이용하는 톤 검출{TONE DETECTION USING A ＣＤＭＡ RECEIVER}
본 발명은 통신 시스템에서의 신호 검출에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 CDMA 수신기를 이용한 톤-기반의, 비-CDMA 신호들의 검출에 관한 것이다.
모바일 통신들의 핵심적인 이점 중의 하나는 다양한 지리적 지역들에 걸쳐 이동하는 동안 통신을 유지할 수 있는 것이다. 서로 다른 지리적 지역들은 서로 다른 무선 통신들 프로토콜들에 따른 무선 신호들의 전송을 요구할 수 있는 서로 다른 프로토콜-기반의 기반 시설들(infrastructures)을 가질 수 있다. 기반 시설들의 타입들의 차이점 때문에, 일부 모바일 유닛들은 시분할다중접근(time division multiple access: TDMA), 코드분할다중접속(code division multiple access: CDMA) 및 이동통신들을 위한 글로벌 시스템(global system for mobile communications: GSM) 표준들 중 하나에 따른 정보를 처리할 수 있다. 예를 들면, 주요 메트로폴리탄 지역들 근처에서 모바일 유닛은 정보를 CDMA 기지국들과 교환할 필요가 있을 수 있다. 반대로, 다른 지역들에, GSM 기지국들이 널리 퍼져 있을 수 있고, 모바일 유 닛은 그 위치들에서의 GSM 포맷에 따른 정보를 교환할 필요가 있을 수 있다.
TDMA 프로토콜의 세부사항은 IS-136 통신 표준에 개시되고, 이는 통신산업협회(Telecommunications Industry Association: TIA)로부터 이용가능하다. GSM 프로토콜의 세부사항들은 유럽통신표준협회(European Telecommunications Standard Institute: ETSI)로부터 이용가능하다. 제 3 세대 CDMA 표준들은 전형적으로 광대역 CDMA으로 참조된다. 현재 개발중인 가장 널리 보급된 광대역 CDMA 표준들은 IS-95 프로토콜의 진전인 IS-2000 표준, 및 GSM 프로토콜의 진전인 범용이동통신시스템(universal mobile telecommunications system: UMTS) 프로토콜이다. 여기에 이용된대로, 코드분할다중접속(CDMA)은 범용이동통신시스템(UMTS) 표준에 채용된 제 3 세대 광대역 CDMA 프로토콜로 참조된다.
GSM 및 UMTS은 둘 다 유럽 표준들이므로, 그것들의 개개의 기반 시설들은 주로 유럽의 지리적 지역들 근처에 위치되어 있으며, 이는 북아메리카 표준이고 주로 미국에 위치하는 TDMA 표준에 비교된다. 그러한 점에서, 모바일 유닛들은 CDMA/TDM검출을 촉진하는 수신기보다 CDMA/GDM검출을 촉진하는 수신기를 더 필요로 할 것 같다. 또한 GSM이 톤-기반의 신호(tone-based signal)이므로, CDMA 포맷이 아닌 다른 톤-기반의 셀룰러 신호들을 수신할 수 있는 CDMA 수신기를 필요로 할 수 있다.
GSM 매체접근방식(GSM media access scheme)은 주파수분할다중접근(Frequency Division Multiplex Access: FDMA)과 시분할다중접근(TDMA)의 조합이다. FDMA에서, 이용자들은 주파수 스펙트럼의 일부를 할당받아 이를 통해 전송한다. 주파수 스펙트럼은 한 이용자만이 한번에 할당된 주파수에 접근할 수 있기 때 문에 빠르게 포화될 수 있다. 주어진 주파수를 이용할 수 있는 이용자들의 수를 증가하기 위해, TDMA이 주파수 스펙트럼을 이용자들이 정보를 전송할 수 있는 타임 슬롯들(time slots)로 분할하는 데 채용된다. 결과적으로, 다중 이용자들은 주파수를 공유할 수 있고, 각각의 이용자는 그들의 개개의 타임 슬롯 동안 전송할 수 있다. 각각의 이용자들은 데이터를 전송하거나 수신하는 시간의 버스트(burst)를 할당받는다. 다중 버스트들은 프레임을 구성한다.
GSM 표준은 이용자 데이터에 대한 두 개의 25 ㎒ 주파수 대역들을 요구한다. 890 ㎒와 915 ㎒ 사이의 주파수 대역은 모바일 유닛에서 기지국으로의 통신들을 위해 이용되는 업링크 채널(up-link channel)이고; 935 ㎒와 960 ㎒ 사이의 주파수 대역은 기지국에서 모바일 유닛으로의 통신들을 위해 이용되는 다운링크 채널(down-link channel)이다. 각각의 업링크 및 다운링크 채널은 통신이 일어나는 124개의 전송 주파수들(carrier frequencies)로 분할된다. 각각의 전송 주파수는 다중프레임들로 불리는 타임 슬롯들로 분할되고, 다중프레임은 26개의 프레임들로 구성되어 있다. 각각의 프레임은 버스트들이라 불리는 8개의 타임 슬롯들을 갖고, 이용자는 프레임당 하나의 버스트로 전송할 수 있다. GSM 신호들을 보호 대역(guard band)과 인접한 전송 주파수들로 전송될 수 있는 다른 신호들로부터 분리하기 위한 보호 대역으로 이용되므로, 제 1 전송(carrier)을 통해서는 데이터가 전송되지 않는다. 셀 내의 기지국이 할당된 전송 주파수들을 통해 모바일 유닛들과 통신하도록 할당된다.
GSM 호들(GSM calls)은 그것의 방송 채널로 전송된 GSM 비콘 신호(GSM beacon signal)의 일부인 주파수 정정 채널(Frequency Correction Channel: FCCH)에 의해 초기화된다. FCCH는 호들간 접속 및 일반적인 네트워크 관리에 이용되는 제어 채널의 한 타입이다. FCCH 채널은 활성화된(active) 또는 아이들(idle) 모바일 유닛들에 의해 이용될 수 있고, 모바일 유닛으로 하여금 네트워크와 동기화할 수 있도록 GSM 시스템의 주파수를 모바일 유닛에 공급한다. 모바일 유닛은 FCCH 복합톤(FCCH complex tone)을 청취함으로써 GSM 신호의 존재를 검출할 수 있다..
종래의 시스템들에서, 수신기는 동일한 타입의 신호의 존재만을 검출할 수 있다. 신호의 검출은 전형적으로 대응하는 신호 타입을 검출하는 데 이용되는 하드웨어의 일부를 파워-업하도록 모바일 유닛에 요구한다. 예를 들면, 기지국과 통신하는 동안, CDMA 수신기를 갖는 모바일 유닛은 단지 GSM 신호가 존재하는지 여부를 결정하기 위해 GSM 수신기 하드웨어를 파워-업하도록 요구될 수 있다. 그러나, 이러한 기술은 모바일 유닛의 배터리 수명 및 모바일 유닛에 놓여진 처리 요구들의 면에서 비용이 많이 든다. 일반적으로, 무선 통신들은 모바일인 유닛들 사이에 전송되고, 이러한 모바일 유닛들은 전형적으로 컴팩트하게 설계되므로 제한된 배터리 및 처리 용량들을 갖는다. 결과적으로, 현재의 기술 결과에서 기인하는 배터리 수명의 감소 및 처리 요구들의 증가는 특별히 까다롭다. 따라서 모바일 유닛들이 단일 수신기를 이용하는 신호들의 다양한 타입들을 검출하도록 허용하는 시스템에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 실시예들에서, CDMA 수신기는 톤-기반의 신호의 존재(예를 들면, 이동통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM) 신호)를 검출할 수 있다. 후-처리(post-processing)가 수신된 신호의 디지털 필터와의 상관(correlation)의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정에 기초하여 신호 검출을 진행하기 위해 디지털 필터 출력에 대해 실행될 수 있다. 여기에 이용된대로, 코드분할다중접속(CDMA)은 범용이동통신시스템(UMTS) 표준에서 채용된 제 3 세대 광대역 CDMA 프로토콜로 참조된다. 본 발명의 실시예들은 배터리 수명을 유지할 수 있고, 모바일 유닛이 단지 톤-기반의 비-CDMA(non-CDMA) 신호들의 존재를 검출하기 위해 추가적인 수신기들을 파워-업해야하는 것을 방해하는 것을 금지하도록 함으로써 증가된 처리 요구들의 압박을 경감할 수 있다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 디지털 필터를 갖는 코드분할다중접속(CDMA) 수신기를 이용하는 방법은 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출하도록 채용될 수 있다. 복합톤은 심볼 레이트(symbol rate)를 가질 수 있고 공지의 시퀀스로 구성될 수 있다. 그러한 구성에서, 복합톤은 이동통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM) 신호일 수 있다. 더구나, 이 방법은 디지털 필터에 대한 탭 가중치들의 값들을 결정하는 단계; 탭 가중치들의 값들로 디지털 필터를 프로그래밍하는 단계; 수신된 신호와 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하는 단계; 및 상관이 문턱값(threshold)을 만족시키면, 검출된 복합톤의 존재를 표시하는 단계들을 포함할 수 있다. 또한 방법은 디지털 필터의 출력에 실행될 수 있는 후-처리를 포함할 수 있다. 후-처리는 수신된 신호의 디지털 필터와의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정에 기초하여 신호 검출을 진행하기 위해 실행될 수 있다.
본 발명의 제 2 양상에 따르면, 코드분할다중접속(CDMA) 수신기는 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출하도록 채용될 수 있다. 복합톤은 심볼 레이트를 가질 수 있고 공지의 시퀀스로 구성될 수 있다. 그러한 구성에서, 복합톤은 이동통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM) 신호와 같은 톤-기반의 신호일 수 있다. 또한 후-처리는 디지털 필터의 출력에 실행될 수 있다. 후-처리는 수신된 신호와 디지털 필터 간의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정에 기초하여 신호 검출을 진행하기 위해 실행될 수 있다. 그러한 구성에서, CDMA 수신기는 프로그래밍 가능한 탭 가중치를 각각 갖는 복수의 탭들을 갖는 디지털 필터를 포함할 수 있고, 디지털 필터는 수신된 신호를 프로그래밍 가능한 탭 가중치들과 상관시키도록 구성된다. 또한 CDMA 수신기는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 (i) 탭 가중치들의 값들을 결정하도록 더 구성될 수 있으며, 탭 가중치들로 디지털 필터를 프로그래밍하도록 더 구성될 수 있으며; (ii) 수신된 신호와 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하고; (iii) 디지털 필터에 의해 계산된 상관이 문턱값을 만족시키면, 복합톤의 존재를 표시하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제 3 양상에 따르면, 코드분할다중접속(CDMA) 수신기는 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출할 수 있다. 복합톤은 심볼 레이트를 가질 수 있고 공지의 시퀀스로 구성될 수 있다. 그러한 구성에서, 복합톤은 이동통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM) 신호와 같은 톤-기반의 신호일 수 있다. CDMA 수신기는 메모리, 처리기 및 디지털 필터를 포함할 수 있다.
또한 CDMA 수신기내의 처리기는 다음과 같은 명령들을 수신할 수 있다. 명령들의 제 1 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 탭 가중치들의 값들을 결정하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 2 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 탭 가중치들로 수신기의 디지털 필터를 프로그래밍하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 3 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 수신된 신호와 디지털 필터의 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 4 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 디지털 필터에 의해 계산된 상관이 문턱값을 만족시키면 복합톤의 존재를 표시하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 5 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 디지털 필터의 출력들에 후처리를 행하도록 구성될 수 있다. 후-처리는 수신된 신호와 디지털 필터 간의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 4 양상에 따르면, 컴퓨터 코드 제품(computer code product)은 코드분할다중접속(CDMA) 수신기로 하여금 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출하도록 할 수 있다. 복합톤은 심볼 레이트를 가질 수 있고 공지의 시퀀스로 구성될 수 있다. 컴퓨터 코드 제품의 명령은 다음과 같은 명령들을 실행하도록 실행될 수 있다. 명령들의 제 1 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 탭 가중치들의 값들을 결정하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 2 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 탭 가중치들로 수신기의 디지털 필터를 프로그래밍하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 3 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 수신된 신호와 디지털 필터의 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하도록 구성될 수 있다. 명령들의 제 4 세트는 메모리에 저장될 수 있고 처리기로 하여금 디지털 필터에 의해 계산된 상관이 문턱값을 만족시키면 복합톤의 존재를 표시하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 코드 제품은 메모리에 저장되고 처리기로 하여금 디지털 필터의 출력들을 후-처리를 행하도록 구성될 수 있는 명령들의 제 5 세트를 더 포함할 수 있다. 후-처리는 수신된 신호와 디지털 필터 간의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 이들 및 다른 특징들은 선호되는 실시예들의 기술 면에서 당업자에게 명백해질 것이고, 이는 아래 제공되는 도면들 및 간단한 설명을 참조하여 이루어질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 GSM 신호 검출에 이용될 수 있는 CDMA 수신기(100)의 예시적인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GSM 신호 검출(200)의 방법을 도시하는 예시적인 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 검출(300)을 진행하는 후-처리 방법을 도시하는 예시적인 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋(400)을 추정하는 후-처리 방 법을 도시하는 예시적인 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 세기(500)를 결정하고 비교하는 후-처리 방법을 도시하는 예시적인 흐름도.
도 6는 본 발명의 실시예를 구현에 배열되는 CDMA 수신기(600)의 예시적인 블록도.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 GSM 신호 검출에 이용될 수 있는 후-처리기(700)의 예시적인 도면.
도 8는 본 발명의 실시예에 따른 GSM 신호 검출을 위한 CDMA 수신기를 이용하는 셀룰러 네트워크(800)의 예시적인 도면.
본 발명의 실시예에서, CDMA 수신기는 적당한 탭 가중치들로 CDMA 디지털 필터를 프로그래밍함으로써 서로 다르게 포맷된 톤-기반의 신호들의 존재를 검출할 수 있다. 따라서 CDMA 수신기는 수신기 하드웨어를 파워-업(power-up)하거나 수신된 통신 신호들의 특정 포맷에 특수한 소프트웨어 명령들을 실행하기 위한 필요성을 제거할 수 있다. 후-처리는 수신된 신호와 디지털 필터 간의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정에 기초하여 신호 검출을 진행하기 위해 실행될 수 있다. 여기에 이용된대로, 코드분할다중접속(CDMA)은 범용이동통신시스템(UMTS) 표준에서 채용된 제 3 세대 광대역 CDMA 프로토콜로 참조된다. 여기에 이용된대로, 서로 다르게 포맷된 신호들은 CDMA 포맷에 따라 포맷되지 않은 신호들을 포함한다. 아래 상세히 기술된 하나의 예는 GSM 신호들의 존재를 검출하기 위한 CDMA 수신기의 이용이다. CDMA 수신기를 이용하는 GSM 신호들의 검출이 기술될지라도, 그러한 예는 단지 예시를 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예들은 다른 톤-기반의 신호들의 존재를 검출하는데도 이용될 수 있다.
GSM 신호들의 존재를 검출하는 일부로서, CDMA 탐색자(CDMA searcher)로부터의 신호들은 그러한 신호들로 하여금 허용할 수 있는 상관 특성들을 갖도록 보장하기 위해 처리될 수 있다. GSM 신호들이 검색되면, GSM-특정 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 공지 방법으로 GSM 신호들을 수신하고 처리하도록 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, CDMA 수신기(100)는 다수의 지연 블록들(delay blocks)을 포함할 수 있다, 이들 중 세 개는 참조 번호들(102, 104, 및 106)로 도시되고, 이들의 입력들 및 출력들은 다수의 전력기(multifier)들에 연결될 수 있고, 이들 중 세 개는 참조 번호들(108, 110, 112, 및 114)로 도시된다. 또한 CDMA 수신기(100)는 참조 번호들(108, 110, 112, 및 114)로 도시된 다수의 프로그래밍 가능한 탭 가중치들을 포함할 수 있고, 또한 이는 각각 전력기들(108, 110, 112, 및 114)에 연결될 수 있다. 전력기들(108, 110, 112, 및 114)의 출력들은 각각 전력기들(108, 110, 112, 및 114)의 출력을 함께 더할 수 있는 복소 덧셈기(Complex Summer)(124)에 연결될 수 있다. CDMA 수신기(100)는 128개의 전력기들 및 128개의 프로그래밍 가능한 탭 가중치들을 포함할 수 있다. 그러나, CDMA 수신기(100)는 다른 적절한 수의 탭들, 덧셈기들 및 전력기들을 포함할 수 있다.
CDMA 수신기(100)의 동작 동안, 디지털 샘플들은 예를 들면 3.84 ㎒일 수 있는 CDMA 칩 레이트로 CDMA 수신기(100)에서 지연 블록들(102, 104, 및 106)의 종속접속된 구성을 통해 접속되고 클록될 수 있다. 칩들이 지연 블록들(102, 104, 및 106)을 통해 클록됨에 따라, 칩들은 블록들(108, 110, 112, 및 114)에 도시된 프로그래밍 가능한 탭 가중치들에 의해 곱해질 수 있다. 이러한 값들은 수신된 칩들과 프로그래밍 가능한 탭 가중치들 간의 상관의 측정을 생성하기 위해 CDMA 수신기(100)에 의해 제어될 수 있다.
CDMA 수신기가 CDMA 신호들을 처리하도록 의도될 때, CDMA 신호가 탭 가중치들(108, 110, 112, 및 114)로 시 정렬될(time aligned) 때 CDMA 신호의 알려진 일부(예를 들면, 의사 난수 시퀀스(pseudorandom sequence))은 높은 상관을 생성할 수 있도록, 프로그래밍 가능한 탭 가중치들(108, 110, 112, 및 114)을 U0, U1, U2, ... U127로 설정할 수 있다. 따라서, CDMA 수신기(100)는 수신된 신호가 복소 덧셈기(124)의 출력을 모니터링하고 피크 상관을 찾음으로써 시 정렬될 때 결정할 수 있다.
CDMA 신호들의 수신에 대한 CDMA 수신기(100)의 동작이 앞서 기술되는 동안, CDMA 수신기(100)는 GSM 신호와 같은 톤-기반의 신호의 존재를 검출하는 데 이용될 수도 있다. 프로그래밍 가능한 가중치들(108, 110, 112, 및 114)을 변경함으로써, 수신기는 GSM 신호들뿐만 아니라 CDMA 신호들을 검출할 수 있다. 특히, CDMA 수신기(100)는 공지의 GSM 시퀀스를 갖는 수신된 신호가 복소 덧셈기(124)의 출력에서 상대적으로 큰 합을 산출할 수 있도록 프로그래밍 가능한 가중치들(108, 110, 112, 및 114)을 G0, G1, G2, ... G127로 설정할 수 있다. 도 7은 후-처리기(700)에 요구될 수 있는 처리를 서술한다. UMTS에 대해, CDMA 칩 레이트는3.84 ㎒이고, GSM에 대해 심볼 레이트는 270.833 ㎑이다. CDMA 수신기(100)의 가능한 구성은 CDMA 칩 레이트에서 클록되는 128개의 탭들을 가질 수 있다. CDMA 수신기(100)의 이러한 구성은 수신된 신호 및 탭들을 대략 9개의 GSM 심볼들에 동등한 시간에 대해 상관시킬 수 있다. GSM FCCH 신호는 길이가 142개의 심볼들일 수 있는 공지의 일부를 갖기 때문에, 9개의 고유 심볼들(unique symbols)에 대한 양의 상관(positive correlation)이 적어도 14개의 순차적인 발생들(sequential occurrences)에 대해 존재할 수 있다. 단일 상관 값이 일부 환경들에서 GSM 신호의 존재의 검출에 충분할지라도, 142개의 심볼들의 충분한 FCCH 신호를 처리하는 것은 검출 확률을 높이고 허위 경보율(false alarm rate)을 감소시킬 수 있다. 데시메이터(decimator)(702)는 CDMA 수신기(100)로부터 출력을 샘플링하는데 이용될 수 있다. 이는 상관 값들의 시퀀스를 발생할 수 있다. 이러한 상관 값들은 복소(complex)일 수 있고, 따라서 극 변환기(704)에 대해 직교를 갖는 전력 및 위상 각으로 변환될 수 있다. 비교기(710)에서, 문턱값이 만족되는지, 따라서, GSM FCCH 신호가 검출되었는지 여부를 결정하기 위해, 전력 값들의 시퀀스가 시프트 레지스터(Shift Register)(706)에 저장될 수 있고, 덧셈기(Summer)(708)에 의해 누적될 수 있다. 함께 이용된 시프트 레지스터(706) 및 덧셈기(708)는 전력 값들의 시퀀스를 누적하는 기능을 수행할 수 있는 평균 유한 임펄스 응답(FIR) 필터로서 기능할 수 있다. 시프트 레지스터(706)는 각각의 값을 순차적으로 저장할 수 있고, 시프트 레지스터(706)의 최대한의 용량에 도달하면 가장 오래된 값을 폐기할 수 있다. 직교 - 극 변환기(704)에 대한 직교(Cartesian)가 생략되면, 상관 값들의 시퀀스는 시프트 레지스터(706)에 저장될 수 있다. 상관에 대응하는 전력 값은 덧셈기(708) 전후에서 계산될 수 있다. 비교기(710)에 입력을 제공함에 덧붙여, 덧셈기(708)의 출력은 서로 다른 시간에 저장될 수 있고 덧셈기(708)의 출력에 비교될 수 있는 신호 세기 표시를 제공할 수 있다.
어떠한 상관도 존재하지 않을 때, 문턱값이 전형적으로 도 1의 덧셈기(124)에 의해 제공된 노이즈 층(noise floor)위의 고정된 레벨에 기초하여 경험적으로 설정될 수 있다. 대안적으로, 문턱값은 아날로그 - 디지털 컨버터(A/D)의 스케일링에 대해 상대적으로 고정된 값으로 설정될 수 있다. 그외에도, 비교기(710)는 동기화(synchronization) 또는 상관 타이밍 정보(correlation timing information)를 FCCH 신호가 검출된 시간을 표시하도록 GSM 수신기에 제공할 수 있다
또한 후-처리기(700)는 수신된 신호의 주파수 오프셋을 결정하기 위해 직교 - 극 변환기(Cartesian to Polar Converter)(704)로부터의 위상 각들 출력에 동작할 수 있다. 위상의 각들의 시퀀스는 시프트 레지스터(712)에 저장될 수 있고, 순차적인 출력 상관들 간의 위상의 변화(즉 기울기)는 또한 기울기 생성기(Slope Generator)(714)에서 결정될 수 있다. 다음, 미리 결정된 위상 변화로부터 벗어난 위상 변화량(즉 위상 기울기)이 결정될 수 있다. 결국, 순차적인 상관들 간의 위상 변화량 및 그것의 주파수에 대한 관계의 비교에 기초하여 블록(716)에의 입력을 스케일링함으로써 주파수 오프셋이 결정될 수 있다.
각각의 주파수 오프셋은 FCCH 톤(FCCH tone)의 정규 회전(normal rotation)으로부터의 위상 편이에 대응할 수 있다. 이상적인 FCCH 톤은 심볼당 p/2만큼 회전한다. 주파수 오프셋이 없을 때, 위상은 128개의 칩들 후 4 37/72 π만큼 한 위상 각 값에서 다른 위상 각으로 진행될 수 있다. 기대된 주파수 오프셋이 2π보다 큰 위상 변화를 유발하는 것으로 기대되지 않으므로, 2π의 배수는 이 계산에서 무시될 수 있다. 예를 들면, 1 ㎑의 주파수 오프셋이 있고 128개의 칩들이 처리된다면, 위상 변화는 37p/72 + p/15로 계산될 수 있다. 위상 각들의 수는 최대 검출 기준이 만족되었을 때 이용된 전력들의 수와 동일할 수 있다.
도 8은 CDMA 수신기(100)가 채용될 수 있는 셀룰러 네트워크(800)를 도시한다. 기지국들(802, 804, 및 806)은 안테나(814)에서 수신된 신호들(808, 810, 및 812)을 전송할 수 있다. 신호들(808, 810, 및 812)은 GSM 신호들 또는 CDMA 신호들과 같은 톤-기반의 신호들일 수 있고, 전송 주파수에서 송신될 수 있다. 전송 주파수는 안테나 출력 및 톤(tone)을 발진기(Oscillator)(818)로부터 주파수 다운-컨버터(Frequency Down-converter)(816)로 인가함으로써 기저대역(baseband)으로 변환될 수 있다. 주파수 선택기(820)는 톤의 주파수를 설정할 수 있다. 측정된 주파수 오프셋이 있다면, 발진기(818)가 주파수 오프셋을 보상하도록 조절될 수 있으므로 수신 품질이 진행될 수 있다. 주파수 오프셋은 도 7에서 후-처리기(700)에 의해 추 정된 오프셋일 수 있고, 그것의 주파수 오프셋을 조절하는 발진기(818)에 대한 피드백으로 이용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, GSM 검출은 흐름도(200)에 의해 기술될 수 있다. 여기에 흐름도들을 이용하여 기술된 기능들은 소프트웨어 명령들 또는 특별히 프로그래밍된 하드웨어에 의해 구현될 수 있음이 이해되어야한다. 소프트웨어 명령들은 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있고 처리기에 의해 실행될 수 있다. 흐름도들과 연결하여 기술된 기능성들은 특정 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어/소프트웨어 구현들에 제한되지 않는다.
단계(202)에서, GSM FCCH 신호의 복소 공액이 취해질 수 있고, 단계(204)에서, 복소 공액의 샘플들이 CDMA 칩 레이트(3.84 ㎒)로 취해질 수 있다. 이는 전형적으로 디지털 시스템일 것이기 때문에 샘플들은 전형적으로 고정된-점 해(fixed-point resolution)에 있을 수 있다. 일반적으로, CDMA 신호는 직교위상편이키잉(quadrature phase shift keying: QPSK) 기술에 따라 변경되고 따라서 복소 필터 탭들은 +/-1+/-i와 같은 값들을 취해야할 필요가 있다. 단계(206)에서, 시스템은 샘플들을 +1, -1, 또는 0와 같은 수들과 동일한 수 값을 갖는 실수성분 및; +1, -1, 또는 0와 같은 수들과 동일한 수 값을 갖는 허수성분을 갖도록 제한할 수 있다. 필터가 설계된 CDMA 신호가 예를 들어, 직교진폭변조(quadrature amplitude modulation: QAM)이고 탭 가중치 해(tap weight resolution)가 하나의 비트 이상이면, 값들이 변경될 수 있다. 단계(208)에서, 디지털 필터의 탭들은 복소 제한된 샘플들(complex limited samples)로 프로그래밍될 수 있다. 그리고나서, 단계(210)에 서, 수신된 신호가 디지털 필터로 입력될 수 있고 디지털 필터 출력이 생성될 수 있다. 다음, 단계(212)에서, 수신된 신호 및 디지털 필터의 탭 값들 간의 상관이 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 검출(300)을 진행하기 위한 후-처리 기술을 설명하는 예시적인 흐름도이다. 단계(210)에서, 수신된 신호를 디지털 필터로 입력하고 디지털 필터 출력이 생성된다. 단계(302)에서, 디지털 필터 출력 각각의 전력이 결정될 수 있고, 단계(304)에서, 디지털 필터 출력들의 시퀀스가 저장될 수 있다. 디지털 필터 출력 전력들이 저장되는 레이트는 CDMA 칩 레이트보다 느리다. 단계(306)에서, 디지털 필터 출력 전력들의 시퀀스가 더해질 수 있고, 합에 대응할 수 있는 상관이 문턱값에 비교될 수 있다. 단계들(304 및 306) 내의 저장 및 덧셈 기능들은 누적 기능을 제공할 수 있고 합을 발생하도록 전력들의 시퀀스를 누적할 수 있다. 단계(212)에서, 상관이 문턱값을 만족시키면 GSM FCCH 신호의 존재가 표시될 수 있다. 문턱값 선택이 도 7의 비교기(710)와 관련하여 논의된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋(400)을 추정하는 후-처리 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 2의 단계(210)에 따라, 단계(402)에서, 디지털 필터 출력의 위상 각이 결정될 수 있고, 단계(4O4)에서, 디지털 필터 출력 위상 각들의 시퀀스가 저장될 수 있다. 디지털 필터 출력 전력들에 따라, 디지털 필터 출력 위상 각들이 저장되는 레이트 CDMA 칩 레이트보다 느리다. 단계(406)에서, 디지털 필터 출력 위상 각들의 시퀀스의 평균 위상 변화(average phase change)가 계산될 수 있다. 디지털 필터 출력들 위상 각들이 저장되는 레이트에 기초하여, 미리 결정된 위상 변화 바이어스(predetermined phase change bias)가 평균 위상 변화로부터 제거됨이 필요할 수 있다. 단계(407)에서, 필요하다면, 미리 결정된 위상 변화 바이어스는 제거될 수 있다. 도 7의 기술을 참고하면, 미리 결정된 위상 변화 바이어스는 128개의 CDMA 칩들에 의해 분리된 디지털 필터 출력들의 위상 각들에 대해 37p/72일 수 있다. 단계(408)에서, 바이어스가 고려되면, 주파수 오프셋을 결정하도록 평균 위상 변화가 스케일링 될 수 있다. 예를 들면, 128개의 CDMA 칩들에 의해 분리된 디지털 필터 출력들의 위상 각들에 대한 평균 위상 변화는 3.84㎒/256으로 스케일링 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호 세기(500)를 비교하고 결정하는 후-처리 방법을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 우선, 단계(502)에서, 셀룰러 신호는 모바일 유닛의 안테나에 수신될 수 있다. 셀룰러 신호는 하나 이상의 기지국들(802, 804 및/또는 806)에 있을 수 있다. 단계(504)에서, 셀룰러 신호를 수신된 신호로 다운 컨버트하는 주파수가 선택될 수 있고, 단계(506)에서, CDMA 신호 또는 GSM 신호와 같은 톤-기반의 신호 중 하나에 대응하는 디지털 필터 탭들의 세트가 선택될 수 있다. 단계(210)에서, 수신된 신호를 디지털 필터로 입력할 수 있고, 디지털 필터 출력을 생성할 수 있다. 단계(508)에서, 신호 세기는 디지털 필터 출력에 기초할 수 있고, 단계(510)에서, 신호 세기가 다른 주파수에서 수신된 신호에 대응하는 다른 신호 세기에 비교하여 저장될 수 있다.
신호 세기는 수신된 신호의 상관 값에 대해 일대일 관계를 가질 수 있다. 따라서 신호 세기는 수신된 신호 및 디지털 필터의 탭 값들 간의 상관이 증가함에 따 라 증가할 수 있다. 신호 세기 결정은 다양한 기지국들이 신호들을 전송할 수 있는 임의의 주파수에서 이루어질 수 있다. 하나 이상의 기지국으로부터 수신된 신호들이 디지털 필터의 탭들 간에 상관되고 하나 이상의 상관이 문턱값을 만족하는 경우에 대해, CDMA 수신기(100)는 가장 큰 신호 세기를 갖는 신호를 식별할 수 있고, 도 8을 참고하여, 주파수 선택기(820)는 신호를 전송하는 기지국에 대응하는 주파수를 선택할 수 있다. 예를 들면, 주파수 선택기(820)는 문턱값을 만족하는 상관을 갖는 가장 큰 신호 세기를 갖는 신호를 전송하는 기지국마다 기지국(802, 804 또는 806)에 대응하는 주파수를 선택할 수 있다.
도 6을 참고 하면, 통신 디바이스(600)의 수신기는 메모리(602), 처리기(604), 디지털 필터(608), 및 A/D(606) 를 포함할 수 있다.
처리기(604)는 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 소프트웨어/하드웨어 구현 중 하나로 구현될 수 있다.
메모리(602)는 탭 가중치들 값들이 결정된 후에 이를 저장할 수 있다. 본 발명의 실시예를 실행하는데 이용될 수 있는 메모리의 예시적인 타입들에는 판독 전용 메모리(Read Only Memory: ROM) 및 램(Random Access Memory: RAM)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 판독 전용 메모리는 심지어 메모리가 위치한 디바이스가 전원이 꺼져도 메모리의 컨텐트들을 유지하는 반영구적인 메모리 형태이다. ROM은 탭 가중치들의 값들을 결정하고, 탭 가중치들로 수신기의 디지털 필터를 프로그래밍하고, 수신된 신호와 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하고, 및 GSM 신호의 존재를 표시하도록 구성된 명령들을 저장하는데 이용될 수 있다. 탭 가중치 들의 값들은 RAM을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 기록될 수 있는 메모리의 다양한 타입들에 저장될 수 있다.
A/D(606)는 처리기(604)에 의해 제어될 수 있고, 디지털 필터(608)로 수신된 신호의 샘플들을 통과시킬 수 있다.
디지털 필터(608)는 메모리(602)에 의해 공급된 탭 가중치들의 값들을 갖는 수신된 신호의 필터링을 실행할 수 있다.
GSM FCCH 신호와 같은 서로 다르게 포맷된 신호들의 검출은 유무선 채널 둘 다 통신할 수 있는 셀룰러폰, 무선 랩탑 및 개인용 컴퓨터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 모바일 또는 정지(stationary) 유닛들에서 일어날 수 있다. 통신이 이동할 수 있는 네트워크는 무선 또는 유선일 수 있고, 통신은 네트워크에서 무선 채널에 대해 신호를 모바일 유닛으로 전송할 수 있는 기지국으로 이동할 수 있다. 통신되는 정보가 유래하는 디바이스는 다른 셀룰러폰, 인터넷 서버, 또는 개인용 컴퓨터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 수의 모바일 또는 정지 유닛들일 수 있다.
또한 본 발명은 컴퓨터 코드 제품(computer code product) 일부로 구현될 수 있다. 컴퓨터 코드 제품은 컴퓨터 판독가능한 언어 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 언어는 처리기가 본 발명의 실시예에 따라 취할 수 있는 동작들을 행하는 명령들의 세트(예를 들면, 소스 코드(source code))일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 컴퓨터 코드 제품이 저장이 저장되는 위치일 수 있다.
컴퓨터 판독가능한 언어는 소스 코드를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예시적인 컴퓨터 판독가능한 저장 매체들은, 컴퓨터 코드 제품이 기록될 수 있고, 604에서 소개되는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 타입의 처리기로 전송되어 이를 가동할 수 있는 ROM 및 페이퍼를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
컴퓨터 판독가능한 언어는 처리기(604)로 하여금 탭 가중치들의 값들을 결정하고, 탭 가중치들로 수신기의 디지털 필터를 프로그래밍하고, 수신된 신호와 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하고, 및 디지털 필터에 의해 계산된 상관이 문턱값을 만족시키면, 복합톤의 존재를 표시하도록 실행될 수 있다. 또한 컴퓨터 판독가능한 언어는 처리기(604)로 하여금 후처리를 행하도록 실행될 수 있다. 후-처리는 수신된 신호와 디지털 필터 간의 상관의 결정, 대응하는 전력 값의 결정, 신호 세기의 결정, 및 주파수 오프셋의 추정을 포함할 수 있다.
다수의 변경들 및 대안적인 본 발명의 실시예들이 앞의 기술의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이러한 기술은 본 발명을 예시하는 것이지 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 구조의 세부 사항은 본 발명의 정신과 분리되어 변형될 수 없고, 청구항의 범위 내의 모든 변경들의 독점적인 이용이 지정된다.
본 발명은 통신 시스템에서의 신호 검출에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 CDMA 수신기를 이용한 톤-기반의, 비-CDMA 신호들의 검출에 관한 것으로, 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출하도록 채용될 수 있는 디지털 필터를 갖는 코드분할다중접속(CDMA) 수신기를 이용하는 방법, 코드분할다중접속 수신기, 및 코드분할다중접속 수신기로 하여금 수신된 신호들 내의 복합톤의 존재를 검출하도록 할 수 있게 하는 컴퓨터 코드 제품으로 구현된다.

Claims (17)

  1. 제 1 전송 주파수에서, 알려진 신호로 표현된 복합톤(complex tone)을 포함하는 수신된 신호를 처리하는 디지털 필터를 갖는 코드분할다중접속 수신기를 이용하는 방법에 있어서:
    디지털 필터에 대한 복수의 탭 가중치들(tap weights)을 결정하는 단계;
    상기 복수의 탭 가중치들로 상기 디지털 필터를 프로그래밍하는 단계;
    상기 수신된 신호와 상기 복수의 탭 가중치들 간의 상관(correlation)을 결정하는 단계; 및
    상기 상관이 문턱값을 만족시키면, 복합톤의 존재를 표시하는 단계를 포함하는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 탭 가중치들은:
    상기 알려진 신호의 복소 공액을 얻는 단계; 및
    상기 복소 공액을 미리 결정된 레이트에서 디지털화하는 단계들에 의해 결정되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 미리 결정된 레이트는 CDMA 칩 레이트(CDMA chip rate)인, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 알려진 신호는 GSM FCCH 신호인, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 탭 가중치들은 복소값들인, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 탭 가중치들은 메모리에 저장되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 상관은 상기 수신된 신호의 일부와 상기 복수의 탭 가중치들 간에 있는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 상관은 디지털 필터 출력들의 시퀀스에 기초하는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 디지털 필터 출력들의 시퀀스는 다음의 단계들:
    전력(power)들의 시퀀스를 생성하도록 디지털 필터 출력 각각에 대응하는 전력을 계산하는 단계;
    상기 상관을 발생하도록 상기 전력들의 시퀀스를 누적하는 단계; 및
    상기 상관이 문턱값을 만족시키면, 상기 복합톤의 존재를 표시하도록 상기 상관을 문턱값에 비교하는 단계들을 실행함으로써 상기 복합톤의 존재를 결정하도록 처리되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전력들의 시퀀스를 누적하는 상기 단계는 평균 FIR 필터(averaging FIR filter)에 의해 달성되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 상관은 상기 제 1 전송 주파수에 대한 수신된 신호 세기의 제 1 측정인, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전송 주파수에 대한 수신된 상기 신호 세기의 상기 제 1 측정은 제 2 전송 주파수에 대한 수신된 신호 세기의 제 2 측정에 비교되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 주파수 오프셋을 계산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 주파수 오프셋 단계는:
    위상들의 시퀀스를 생성하도록 디지털 필터 출력 각각의 위상을 계산하는 단계;
    상기 위상들의 시퀀스에서 각각의 순차적인 위상 간에 위상의 평균 변화를 계산하는 단계;
    필요하다면, 미리 결정된 위상 변화 바이어스(predetermined phase change bias)를 제거하는 단계; 및
    상기 위상의 평균 변화에 기초하여 상기 주파수 오프셋을 결정하는 단계들에 의해 수행되는, 코드분할다중접속 수신기 이용 방법.
  14. 제 1 전송 주파수에서, 알려진 신호로 표현된 복합톤을 포함하는 수신된 신 호를 처리하는 디지털 필터를 갖는 코드분할다중접속 수신기에 있어서:
    복수의 탭들을 포함하는 디지털 필터로서, 상기 각각의 탭은 프로그래밍 가능한 탭 가중치를 갖고, 상기 디지털 필터는 상기 수신된 신호를 상기 프로그래밍 가능한 탭 가중치 값들과 상관시키도록 구성된, 상기 복수의 탭들을 포함하는 디지털 필터; 및
    상기 탭 가중치들의 값들을 결정하고, 상기 탭 가중치들로 상기 디지털 필터를 프로그래밍하고, 상기 수신된 신호와 상기 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하며, 상기 디지털 필터에 의해 계산된 상기 상관이 문턱값을 만족시키면 상기 복합톤의 존재를 표시하도록 구성된 제어기를 포함하는, 코드분할다중접속 수신기.
  15. 제 1 전송 주파수에서, 알려진 신호로 표현된 복합톤을 포함하는 수신된 신호를 처리하는 디지털 필터를 갖는 코드분할다중접속 수신기에 있어서:
    메모리;
    처리기;
    디지털 필터;
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 탭 가중치들의 값들을 결정하도록 구성된 명령들의 제 1 세트;
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 탭 가중치들로 상기 수신기의 상기 디지털 필터를 프로그래밍하도록 구성된 명령들의 제 2 세트;
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 수신된 신호와 상기 디지털 필터의 상기 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하도록 구성된 명령들의 제 3 세트; 및
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 디지털 필터에 의해 계산된 상기 상관이 문턱값을 만족시키면 상기 복합톤의 존재를 표시하도록 구성된 명령들의 제 4 세트를 포함하는, 코드분할다중접속 수신기.
  16. 상기 코드분할다중접속 수신기에 있어서, 상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 디지털 필터의 상기 출력들에 후처리를 행하도록 구성된 명령들의 제 5 세트를 더 포함하는, 코드분할다중접속 수신기.
  17. 코드분할다중접속 수신기로 하여금, 제 1 전송 주파수에서, 알려진 신호로 표현된 복합톤을 포함하는 수신된 신호를 처리할 수 있게 하는 컴퓨터 코드 제품(computer code product)에 있어서,
    상기 컴퓨터 코드 제품의 상기 명령들은 다음의 것들:
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 탭 가중치들의 값들을 결정하도록 구성된 명령들의 제 1 세트;
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 탭 가중치들로 상기 수 신기의 상기 디지털 필터를 프로그래밍하도록 구성된 명령들의 제 2 세트;
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 수신된 신호와 상기 디지털 필터의 상기 탭 가중치들의 값들 간의 상관을 결정하도록 구성된 명령들의 제 3 세트; 및
    상기 메모리에 저장되고, 상기 처리기로 하여금 상기 디지털 필터에 의해 계산된 상기 상관이 문턱값을 만족시키면 상기 복합톤의 존재를 표시하도록 구성된 명령들의 제 4 세트에 따라 실행될 수 있는, 컴퓨터 코드 제품.
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