KR20070073535A - 이동 단말에서 시간 트래킹 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호를 복조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 특히 이동 통신 시스템에서 다중 경로 환경으로 인한 수신기 열화를 방지하기 위한 시간 트래킹 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 수신된 신호의 타이밍을 추적하기 위한 방법은 기준 시점(On time)의 신호보다 빠른 제 1신호 에너지와 기준 시점의 신호보다 느린 제 2신호 에너지의 차를 계산하여 타이밍 에러를 필터로 입력하는 과정과, 상기 제1 신호보다 빠른 제 3신호 에너지와 상기 제 2신호보다 느린 제 4신호 에너지를 비교하여 대역폭 조정값을 필터로 입력하는 과정과, 상기 타이밍 에러와 대역폭 조정값을 입력받아 타이밍 제어신호를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

레이크 수신기, 핑거, 다중 경로

Description

이동 단말에서 시간 트래킹 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TIME TRACKING IN A MOBILE TERMINAL}

도 1은 일반적인 레이크 수신기의 핑거에 구비되는 시간 트래커의 블록 구성도,

도 2는 송신측에서 송신한 신호가 수신측에 수신된 경우 타임 에러를 검출하기 위한 특정 지점을 지정하고 있음을 보이는 그래프,

도 3은 다중 경로(특히 2개의 경로)를 통해 송신신호가 수신된 모습을 도시하고 있는 그래프,

도 4는 본 발명의 이해를 돕기 위해 수신기에서 근접 경로가 있는 경우의 상관 에너지를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시간 트래커의 구조를 도시한 블록 구성도,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제2 시간 트래커(580)에서 루프 필터(59)의 대역폭(Band Width)을 조절하기 위한 흐름도,

도 7은 대역 폭 80Hz를 사용하는 일반적인 루프 필터를 사용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명의 실시 예예 따라 대역 폭이 40Hz로 줄어든 루프 필터를 사 용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프,

도 9는 본 발명의 실시 예예 따라 대역 폭이 20Hz로 줄어든 루프 필터를 사용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호를 복조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 특히 이동 통신 시스템에서 다중 경로 환경으로 인한 수신기 열화를 방지하기 위한 시간 트래킹 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템이라 함은, 단말까지 고정적인 유선 네트워크를 연결하여 사용할 수 없는 경우를 위해 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템의 대표적인 시스템으로는 음성 및 데이터 서비스를 제공하는 일반 이동 통신 시스템은 물론, 무선 랜, 와이브로(Wibro), 이동 애드 혹(Mobile Ad Hoc)네트워크 등 을 들 수 있다.

이동 통신은 넓은 지역에 걸쳐 가입자가 빠른 속도로 이동하는 중에도 통화가 가능하게 하기 위한 것이다. 이러한 이동 통신 시스템의 대표적인 시스템이 셀룰러 방식의 시스템이다. 셀룰러 시스템이란, 종래 이동 통신 시스템의 서비스 지역의 제한과 가입자 수용용량의 한계를 극복하기 위해 제안된 개념으로 서비스 지역을 여러개의 작은 구역, 즉 셀(Cell)로 나누어서 서로 충분히 멀리 떨어진 두 셀 에서 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 공간적으로 주파수를 재사용 하는 것을 말한다. 그러한 셀룰러 시스템 중 제일 처음 등장한 기술이 AMPS(Advance Mobile Phone System)과 TACS(Total Access Communication Services)와 같은 아날로그 방식이며, 이를 1세대 이동통신이라 칭한다. 1세대의 이동통신 시스템만으로는 급격히 증가하는 이동통신 서비스 가입자를 수용하기가 어려워졌고, 기술의 발전으로 이전의 음성서비스뿐만 아니라, 다양한 서비스에 대한 요구가 증가하게 되었다. 이러한 요구 등으로 인하여 1세대의 이동통신 보다 진보한 디지털 방식의 2세대 이동통신이 등장하게 되었다. 2세대 이동통신 시스템은 아날로그 시스템에서와는 달리, 아날로그인 음성신호를 디지탈화하여 음성 부호화를 실시한 후, 디지탈 변복조 방식으로 사용하며, 800MHz대의 주파수를 사용한다. 다원접속 방식은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식과 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다. 이러한 2세대 이동통신 시스템에서는 음성서비스 및 저속 데이터 서비스를 제공하며, 미국의 IS-95(CDMA 방식), IS-54 (TDMA 방식)과 유럽의 GSM(Global System for Mobile communication) 방식이 있다. 또한, PCS(Personal Communication Services) 시스템은 2.5세대 이동통신 시스템으로 분류되며, 1.8~2GHz 대역의 주파수를 사용한다. 이러한 2세대 이동통신 시스템들은 사용자들에게 음성 서비스를 제공하면서 이동 통신 시스템의 효율을 증가시키기 위한 목적으로 구축되었다. 하지만, 인터넷의 출현 및 사용자들의 고속 데이터 서비스 요구 등은 새로운 무선 플랫폼의 등장을 예고하게 되었으며, 그러한 방식이 IMT-2000(International Mobile Telecommunication - 2000)과 같은 3세대 이동 통신이 다. 이러한 3세대 이동 통신 시스템으로는 크게 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)제안한 동기식기반의 CDMA 2000방식과 3GPP에서 제안한 비동기식 기반의 W-CDMA 방식으로 분류된다.

현재 이동 통신 시스템은 상술한 3세대 이동 통신 시스템에서 3.5세대를 거쳐 4세대 이동 통신 시스템으로 진화하고 있다. 여기에는 새로운 표준안과 기술들이 추가되어 구성되고 있다. 예컨대, 다중 사용자 검출(Multi-user Detection)과 같은 기술은 기지국의 성능을 향상시키는 기술로서 주목을 끌고 있다. 이외에도 스마트 안테나(Smart Antenna)와 어레이 안테나(Array Antenna) 등의 진보된 이동 통신 수신기 개념들로 기지국 뿐만 아니라 이동 단말에서도 이와 같은 기술의 발전이 계속 추진되어 왔다. 보통 레이크 수신기(Rake receiver)의 채택이 2세대에서 뿐 아니라 3세대에서도 일반적인 요소로서 채택되어 왔으나 보다 뛰어난 성능의 레이크 수신기의 채택도 앞으로 고려되어야 하며 가까운 장래에 필수적으로 채택될 것이다. 수신기의 성능을 결정짓는 중요한 블록인 레이크 수신기는 채널의 보상에 의해 그 특성이 민감하게 의존되어 있다. 비슷하게 다중 경로(Multi path) 환경에서 레이크 수신기의 성능도 고려되어야 하며, 다중 경로의 시간 특성을 정확히 찾는 방법도 수신기의 성능에 커다란 변화를 준다.

일반적으로 직접 확산 방식의 CDMA 시스템에서는 채널 신호의 지연 확산(Delay Spread)을 이용해 다이버시티를 수행하는 레이크 수신기를 사용하고 있다. 상기 레이크 수신기는 다중 경로 신호를 수신하기위한 수신 다이버시티가 적용되고 있으며, 상기 레이크 수신기의 각 핑거는 하나의 신호 경로를 할당받아 복조를 수 행한다. 상술한 바와 같이 상기 다중 경로 페이딩 채널의 영향을 받는 이동 수신환경에서 신호는 복수 개의 경로를 통해 서로 다른 시간 지연 및 크기로 이동 단말에 수신된다. 상기 서로 다른 수신 지연 시간과 크기로 이동 단말에 수신된 신호를 충분한 크기를 갖는 신호로 변환하기 위해서는 수신된 신호를 컴바이닝(Combining)할 필요가 있다. 이하 직접 확산 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서의 데이터 송수신 과정에 대해 알아보기로 한다.

일반적인 직접 확산 방식의 CDMA 시스템에서는 사용자의 데이터는 a_n, 확산 성분(Spreading factor)인 N_c에 맞도록 확산되고, 수도 노이즈(Pseudo Noise)신호 dk로 스크램블링된 후에 펄스 정형(Pusse Shaping)필터 g(t)를 거쳐서 전송된다. 하나의 이동 단말에 대한 송신 신호의 기저 대역 모델은 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.

상기 s(t)는 송신 신호이며, g(t)는 롤-오프 팩터(Roll-off factor)가 0.22인 펄스 정형 필터 또는 루트 레이즈드 코사인 필터(Root Raised Cosine filter : RRCF)라 불리우는 신호이다. 상기 <수학식 1>에서 T는 심볼 주기이고, Tc 는 칩 간격으로 Tc=

이다. 상기 송신 신호는 L개의 경로를 갖는 다중 경로 채널을 통해 이동 통신 시스템의 수신부로 전달된다. 하기 <수학식 2>의 h(τ)는 채널의 임펄스 응답으로서 τ_l은 지연 성분이며, C^l은 복소 감쇄 성분을 나타낸다. 상기 C_l은 C의 복소 값을 갖는다.

무선 채널을 통과한 상기 송신 신호는 백색 가우시안 잡음 n(t)와 더해져 수신단에서 하기 <수학식 3>과 같은 전송 신호와 채널의 성분 형태의 신호로 수신된다.

상기 <수학식 3>에서 n(t)는 백색 잡음이고, 상기 수신 신호 r(t)는 송신단에서 사용한 루트 레이즈드 코사인 필터와 동일한 루트 레이즈드 코사인 필터에 의해서 필터링되며, 필터링된 신호를 출력하며, 출력된 신호는 하기 <수학식 4>와 같다.

상기 <수학식 4>에서 Rg(t)는 루트 레이즈드 코사인 필터 g(t)의 자기 상관 함수(Autocorrelation function)이며, n'(t)는 n(t)*P^*(t)로서 필터를 통과한 잡음과 다른 사용자 간섭 신호를 의미한다. 하기 <수학식 5>는 상기 R_g(t)에 대해 기재하고 있다.

이 잡음 성분에는 다른 사용자에 의한 간섭 성분이 포함되어 있다. 일반적인 이동 통신 시스템과 마찬가지로 수신단은 미리 알려진 파일럿 심볼이 파일럿 채널(Pilot channel)을 통해 전송되고 있음을 인식하고 있음을 가정한다. 보통 CDMA 시스템에서 파일럿 채널은 연속적으로 보내지며, 공통된 심볼을 사용한다. 따라서, 상기 파일럿 채널로 전송되는 파일럿 심볼을 A라 하면, 상기 <수학식 1>은 하기 <수학식 6>과 같이 표현된다.

이동 통신 시스템에서는 다중 경로가 시간에 따라, 혹은 위치에 따라 다양하게 변화한다. 또한, 상기 각 다중 경로들간의 상대적인 시간 차이는 수신기의 이동 속도 및 주변 환경에 따라 변화된다. 상기 이동 단말의 통신에 사용되는 다중 경로의 수는 일정하지 않으며, 수신기의 시간분해 능력의 제한으로 인한 것과 수신채널 본래의 특성에 기인하여 사용되는 다중 경로의 수가 적을 수도 있다.

기존의 시간 트래커(Time Tracker)는 단순한 구조와 그 성능 사이에서 아주 잘 적용된 형태의 이른 혹은 늦은 시간 트래커(Early Late Time Tracker : EL Time Tracker)가 사용되었다. 일반적으로 EL 시간 트래커는 1/2 칩 간격의 신호를 이용해서 그 에너지 차를 루프 필터로 입력함으로써 타이밍을 찾는 방식이다. 도 1을 참조하여 일반적인 시간 트래커에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1은 일반적인 레이크 수신기의 핑거에 구비되는 시간 트래커의 블록 구성도이다. 서쳐에 의해 수신된 신호는 선택기(Selector)(100)로 입력된다. 선택기(100)는 오버샘플링된 입력 신호에서 적절한 입력 신호를 선택하여 디스크램블러(110, 112)로 출력한다. 디스크램블러(110)는 하기 <수학식 7>에서 나타낸 바와 같이 입력 신호(On time에 수신된 신호) 신호보다 1/2 칩 앞선 위치에서 수신된 신호를 수신하며, 디스크램블러(112)는 하기 <수학식 8>에서 나타낸바와 같이 상기 입력 신호보다 1/2 칩 뒤진 위치에서 수신된 신호를 수신한다.

상기 <수학식 7>에서 s+1/2 는 입력 신호(On time)의 반 샘플(1/2칩) 앞(Early)의 위치를 나타내며, <수학식 8>은 입력 신호의 반 샘플 뒤(Late)의 위치를 나타낸다. C는 <수학식 2>에서 I=0일 경우이다.

여기에서 R_g(t)에서 ε_s는 샘플 S에서의 칩 타이밍 에러이며, n은 상기 <수학식 3>의 n과 같은 의미이다. 보통 일반적인 EL 시간 트래커는 <수학식 7>과 <수학식 8>처럼 근사화 하여 사용한다. 상기 디스크램블러(110, 112)로부터 출력된 신호는 누적기들(120내지 126)로 입력된다. 상기 누적기(120내지 126)들로부터 출력되는 신호는 제곱기들(130내지 136)로 입력된다. 상기 누적기들(120, 122)로부터 출력되는 신호는 하기 <수학식 9>와 같으며, 상기 누적기들(124, 126)로부터 출력되는 신호는 하기 <수학식 10>과 같다.

일반적으로 누적기의 출력 신호는 하기 <수학식 9>내지 <수학식 10>과 같다.

상기 제곱기들(130 내지 134)들로부터 출력된 신호는 가산기(140, 142)로 입력된 후 가산된다. 상기 가산기들(140, 142)로부터 출력된 신호는 감산기(150)로 입력되며, 하기 <수학식 11>은 상기 감산기(150)에서 수행되는 동작을 표현하고 있 다. Non-coherent 시간 트래커의 경우 하기 <수학식 11>처럼 표현되며, 여기에는 squaring noise항이 포함되어 있다.

상기 <수학식 11>에서의 보통 e_s가 루프 필터(Loop Filter)(160)의 입력이 된다. <수학식 7>내지 <수학식 11>까지의 해석은 수신된 신호가 flat fading이라는 가정아래에서 분석되었다.

도 2는 송신측에서 송신한 신호가 수신측에 수신된 경우 타임 에러를 검출하기 위한 특정 지점을 지정하고 있음을 보이는 그래프이다. 상기 도 2에는 루트 레이즈드 코사인 필터의 동작 특성을 보이고 있다. 상기 <수학식 11>에서 보이고 있는 바와 같이 입력 신호보다 1/2칩보다 앞선 위치(Early)에서 수신된 신호의 크기와 입력 신호보다 1/2칩 늦은 위치(Late)에서 수신된 신호의 크기가 동일할 경우 상기 입력 신호가 송신된 시점과 동일한 시점에서 수신된 신호를 검출하게 된다. 하지만, 일반적으로 송신 신호가 수신측에 수신되기 까지 일정한 시간이 소요되므로, 상기 입력신호보다 1/2칩 늦은 신호가 입력 신호보다 1/2칩 앞선 신호보다 큰 값을 갖게 된다. 이와 같은 경우 상기 수신측은 검출하고자 하는 칩 위치를 조정함으로서 동일한 에너지 값을 갖는 두 위치를 검출하게 된다. 상기 검출된 두 위치의 중간 지점에서 수신신호를 검출한다.

하지만 다중 경로 환경에서 ε_s를 사용하여 S 커브를 관찰하면, 일반적인 S커브와 커다란 차이가 있다. 그 원인은 다중 경로에 의한 영향으로 해석된다. 즉 ε_s의 영향뿐만 아니라, 다중 경로에 의한 변화가 S커브에 나타나게 된다. 이하에서는 다중 경로 환경하에서의 상기 수신측에서의 동작에 대해 알아본다.

도 3은 다중 경로(특히 2개의 경로)를 통해 송신신호가 수신된 모습을 도시하고 있는 그래프이다. 상기 도 3에서 참조번호 300과 참조번호 302는 수신된 두 개의 신호를 각각을 도시하고 있으며, 상기 도 3의 참조번호 304는 상기 수신된 두 신호의 에너지 값이 더해진 하나의 신호로 도시하고 있다. 이하 상기 도 3을 이용하여 일반적인 EL 시간 트래커에 관한 문제점에 대해 알아본다. 상기 도 3에서 참조번호 302는 루트 레이즈드 코사인 필터의 동작 특성을 보이는 그래프이다.

그러면, 다중 경로 환경에서의 그 동작 해석을 접근하면 하기 <수학식 12>와 같다.

상기 <수학식 12>에서

는 사용자 데이터로써 공통 파일럿 채널이며,

는 K번째 심볼에서 채널 예측 기의 출력값이다. 상기 <수학식 12>는 플랫 패이딩(Flat Fading)환경하에서는 용이하게 사용할 수 있다. 하지만 다중 경로 환경에서는 성능 저하를 초래한다. 상기 다중 경로 환경하에서 성능 저하를 초래하는 원인 을 하기 <수학식 13>내지 <수학식 14>를 참조하여 설명하기로 한다.

표기의 단순화를 위하여 시간 트래커의 S곡선의 신호는 하기 <수학식 13>과 같이 설정된다.

다중 경로 환경에서 파일럿 채널을 이용하여 얻어진 채널의 예측 값을 사용하여 정리하면, 하기 <수학식 14>와 같다.

상기 <수학식 14>에서 앞 부분의 신호

는 원하는 신호 성분이며, 뒷 부분의 신호

은 다중 경로에 의한 저주파 성분 간섭 신호이다. 즉, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 수신신호는 두 개의 신호로 표현된다. 일반적인 EL 시간 트래커는 상기 <수학식 14>의 뒷부분에 의해 문제점이 발생하게 된다. 상술한 바와 같이 플랫 페이딩 환경에서는 상기 <수학식 14>의 뒷 부분의 수식이 소거되기 때문에 정상적인 동작을 수행할 수 있다. 하지만, 플랫 페이딩 환경이 아닌 경우 즉, 근접 신호 성분이 특정 칩 이내에 수신될 경우 상기 근접 신호 성분은 수신 신호의 앞선 부분과 늦은 부분에 대해 간섭 신호로 작용하게 된다. 이것은 상기 도 3의 참조번호 304에 도시되어 있다. 상기 도 3의 참조번호 304를 살펴보면 동일한 에너지 크기를 갖는 두 지점의 가운데 지점(a 지점)과 상기 도 3의 참조번호 300, 302들 중 가장 큰 값을 갖는 수신 신호(302)의 가운데 지점(b 지점)이 서로 다른 시점에 위치하고 있음을 알 수 있다. 이로인해 다중 경로를 통해 수신된 수신 신호들은 다른 수신 신호의 앞선 부분과 늦은 부분에 대한 에너지 추정에서 간섭 신호로 작용한다. 이로 인해 종래의 EL 시간 트래커에서는 근접의 경로를 구분할 수 없으며, 또한, 성능의 저하를 초래한다.

일반적인 보통의 무선 상황하에서 높은 에너지 값을 갖는 LOS(Line of Sight )신호가 있을 경우에도 그 주변의 반사체를 통해 입력되는 다른 채널 성분을 갖는 경로가 존재할 수 있다. 이러한 분석으로 EL TED는 경로 추적을 하지 못하고 실패하는 현상을 보인다. 보통 신호의 차이가 크고 경로 차가 작은 경우에 이 현상은 빈번하게 일어날 수 있으며, 기지국 입장에서 살펴볼 경우에도 시스템의 부하로 작용한다. 즉 이동 단말은 타겟 신호대 잡음비(Target Signal Interference Ratio : SIR)을 맞추기 위해 상기 기지국에 대해 높은 전력을 신호를 전송하도록 요구하게 되며, 이것은 시스템에 무리를 가져다 준다. 또한 이동 단말의 입장에서 살펴보면, 상기 간섭 성분들은 저주파 성분이기 때문에 이동 속도가 느린 사용자에게 일어날 확률이 높다. 특히, 실내 환경에서 고속의 데이터를 전송받는 경우에는 <수학식 14>에서와 같이 간섭신호가 핑거의 해상도에 영향을 주어 이동 단말의 수신 성능의 저하를 야기한다. 따라서 매우 근접한 확산 지연을 갖는 다중 경로 신호 성분을 정 확하게 추정할 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명은 이동 통신 시스템의 수신기에서 다중 경로로 수신되는 신호의 복조를 정확하게 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 이동 통신 시스템의 수신기내에 구비된 시간 트래킹의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 수신된 신호의 타이밍을 추적하기 위한 방법은, 기준 시점(On time)의 신호보다 빠른 제1 신호 에너지와 상기 기준 시점의 신호보다 느린 제2 신호 에너지의 차를 계산하여 타이밍 에러를 필터로 입력하는 과정과, 상기 제1 신호보다 빠른 제3 신호 에너지와 상기 제2 신호보다 느린 제4 신호 에너지를 비교하여 대역폭 조정 값을 루프 필터로 입력하는 과정과, 상기 타이밍 에러와 대역폭 조정 값을 입력받아 타이밍 제어신호를 출력하는 과정을 포함한다.

본 발명에 따른 수신된 신호의 타이밍을 추적하기 위한 장치는, 기준 시점(On time)의 신호보다 빠른 제 1신호 에너지와 기준 시점의 신호보다 느린 제 2신호 에너지의 차를 계산하여 타이밍 에러를 필터로 입력하는 제1 타이밍 트래커와, 상기 제1 신호보다 빠른 제 3신호 에너지와 상기 제 2신호보다 느린 제 4신호 에너지를 비교하여 대역폭 조정값을 필터로 입력하는 제2 타이밍 트래커와, 상기 타이밍 에러와 대역폭 조정값을 입력받아 타이밍 제어신호를 출력하는 루프 필터를 포함한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하겠다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의해야 한다. 하기에서 구체적인 특정사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명의 개념을 하기의 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 이해를 돕기 위해 수신기에서 근접 경로가 있는 경우의 상관 에너지를 도시한 그래프이다.

상기 도 4에서 실선(400)은 루트 레이즈드 코사인 필터의 동작 특성을 나타낸 것이며, 참조번호 402는 다중 경로에 의해 원래 수신되어야 하는 시점(On time)보다 지연되어 수신되는 신호의 자기 상관 특성을 나타낸 도면이다. 상기 도 1에서 수신 환경이 근접 다중 경로가 없는 경우에 ±1.0Tc 위치에서 예상되는 상관 값은 0 이어야 하며, 두 지점간의 에너지차는 평균 0으로 기대됨으로 루프 필터에 대한 대역폭 조정이 필요없다. 하지만, 참조번호 402와 같은 지연된 다중 경로가 존재할 경우에는 +1.0Tc 지점의 에너지가 -1.0Tc 지점의 에너지보다 큰 값을 갖는다. 이러한 경우에 본 발명에서는 상기 두 지점(±1.0 Tc)의 에너지 차와 미리 정해진 임계 값과 비교하여 그 결과에 따라 루프 필터의 대역폭(Band Width)을 조절하여 서로 다른 핑거가 하나의 위치로 수렴하는 것을 방지한다. 구체적으로는 두 지점 (±1.0Tc)의 에너지 차에 따라 루프 필터의 대역폭을 현재 사용되고 있는 대역폭보다 작은 값을 선택함으로써 추적(Tracking) 속도를 느리게 할 수 있다. 루프 필터의 대역폭이 작아지면 서로 다른 핑거가 하나의 위치로 수렴(Merge)하게 되는 형상을 억제할 수 있다.

이와 마찬가지 방법으로 근접 경로의 영향이 작아질 경우에(근접 경로의 에너지가 작아지거나 사라질 경우) 루프 필터의 대역폭을 좀더 큰 범위로 변경하도록 제어할 수 있다. 이럴 경우 3GPP의 Birth-Death propagation과 같이 루프 필터의 특성상 대역폭이 커지는 경우에는 경로 변화를 좀더 빠르게 쫓아갈 수 있다. 상기 도 4에서는 레이즈드 코사인 필터의 상관 에너지가 0이되는 시점들 중 ±1.0Tc 만을 예로 들었지만, 상관 에너지가 0 이되는 다른 지점들 예컨대, ±2.0Tc 지점의 에너지를 비교한 값을 적용할 수도 있다.

즉, 본 발명은 시간 트래커에서 할당받은 타이밍에서 일정 거리 이상 떨어진 지점에서의 에너지 값을 측정하여 근접 시점에 또 다른 패스가 존재(즉, 근접 경로가 존재)한다고 판단될 경우, 시간 트래킹을 느리게 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시간 트래커의 구조를 도시한 블록 구성도이다. 상기 도 5에의 시간 트래커는 종래의 ±0.5Tc 위치에서의 신호를 입력받는 제1 시간 트래커(180)에 on time 위치에서 ±1.0Tc 위치에 수신된 신호를 입력받는 제2 시간 트래커 블록(580)을 더 추가하였다. 루프 필터(590)는 동작 대역폭에 따라 트래킹(Tracking)속도를 조절할 수 있다.

제1 시간 트래커(180)의 블록 구성은 일반적인 시간 트래커의 구성과 동일하며, 이미 상기 도 1에서 하였으므로 생략하기로 하며, 본 발명의 실시 예에 따라 추가된 블록(580)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 시간 트래커는 먼저, 도시되지 않은 서쳐에 의해 수신된 신호는 선택기(500)로 입력된다. 선택기(500)는 오버샘플링된 입력 신호에서 적절한 입력 신호를 선택하여 제1 시간 트래커(180) 및 제2 시간 트래커(580)로 출력한다. 선택기(500)는 입력된 수신신호들 중 ±0.5Tc 지점에 수신된 신호는 제1 시간 트래커(180)의 입력으로 출력하며, ±1.0Tc 지점에 수신된 신호는 제2 시간 트래커(580)의 입력으로 출력한다.

본 발명에 의해 추가된 제2 시간 트래커(580)를 살펴보면, 디스크램블러(510, 512)는 상기 선택기(500)로부터 ±1.0Tc 지점에 수신된 신호를 입력받아 디스크램블링을 수행한다. 이때 참조번호가 510인 디스크램블러는 +1.0Tc지점에서 수신된 신호를 디스크램블링하며, 참조번호가 512인 디스크램블러는 -1.0Tc지점에서 수신된 신호를 디스크램블링한다. 상기 디스크램블러(510, 512)로부터 출력된 신호들은 누산기들(520 내지 526)로 입력되어 누산되고, 상기 누산기들(520 내지 526)로부터 출력된 신호들은 제곱기들(530 내지 536)로 입력된다. 제곱기들(530 내지 536)로부터 출력된 신호들은 가산기들(540 내지 542)에 의해 가산된 뒤 비교 및 제어부(550)로 입력된다.

비교 및 제어부(550)는 ±1.0Tc위치에서 계산된 에너지를 비교하고 그 비교 결과를 이용하여 루프 필터(590)의 대역폭을 조절한다. 여기서 비교를 위한 위치는 해당 위치에서의 상관값으로부터 근접 경로가 있는지를 판단하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시 예에서 이용된 ±1.0Tc는 핑거가 최적 샘플 지점에 있고 최적 샘플 지점으로부터 1.5칩 이내에 근접 경로가 있지 않다고 가정할 때 신호의 자기 상관 특성이 0 인 위치로 선택된 것이다.

비교 및 제어부(550)는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 가산기들(540, 542)로부터 출력된 신호들의 상관 에너지들이 차와 미리 정해진 임계 값(Threshold : Thr)을 비교한다. 좀더 상세히 설명하면, 제2 시간 트래커(580)의 참조번호 540인 가산기는 +1.0Tc 지점에 수신된 신호인 r_s+1.0 의 에너지인 E_s+1.0를 비교 및 제어부(580)로 출력하고 참조번호 542인 가산기는 -1.0Tc 지점에 수신된 신호인 r_s-1.0 의 에너지인 E_s-1.0를 비교 및 제어부(530)로 출력한다. 상기 비교 및 제어부(530)는 상기 두 가산기들(540, 542)로부터 출력된 에너지들의 차(Y)를 계산하고, 상기 출력된 에너지들의 차인 Y가 미리 정해진 임계 값보다 클 경우에는 루프 필터(590)의 대역 폭을 감소시키기 위한 소정의 제어신호를 루프 필터(590)로 출력하고, 작을 경우에는 루프 필터(590)의 대역 폭을 증가시키기 위한 소정의 제어신호를 루프 필터(590)로 출력한다.

상기 제1 타임 트래커(180)로부터 수신된 타이밍 에러와 상기 제2 타임 트래커(580)로부터 수신된 소정의 제어신호를 수신한 루프 필터(590)는 타이밍 제어 신호를 출력한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제2 시간 트래커(580)에서 루프 필터(59)의 대역폭(Band Width)을 조절하기 위한 흐름도이다.

먼저, 600단계에서 비교 및 제어부(550)는 기준 시점(On time)에 비해 1칩 이른 시점(Early time)의 에너지인 E_s-1.0의 에너지와 1칩 느린 시점(Late time)의 에너지인 E_s+1.0 의 에너지를 측정한다. 602단계에서 비교 및 제어부(550)는 상기 두 시점 ±1.0칩 지점에서의 에너지의 차(Y)를 계산한다.

그리고, 604단계에서는 상기 602단계에서 계산된 에너지 차(Y)와 미리 정해진 임계 값과 비교하여 상기 비교 결과가 상기 임계 값보다 크다면, 608단계로 진행하여 루프 필터(590)의 대역폭을 감소시키기 위한 제어 신호를 전송하고, 상기 에너지 차(Y)가 미리 정해진 임계 값보다 작다면, 606단계에서 루프 필터(590)의 대역폭을 증가시키기 위한 제어 신호를 전송한다.

상기 루프 필터(590)의 대역폭 조정은 주기적으로 수행하며, 그 적용 주기는 소프트 웨어 또는 하드웨어로 제어 가능하다. 상기 임계 값은 필드 테스트나 기타 실험 값등으로 구해질 수 있으며, 상기 ±1.0Tc 는 본 발명에 따른 하나의 실시 예이며, 근접 다중 경로가 없는 경우에 예상되는 평균 값이 0인 위치와 두 지점 간의 차이의 평균 값이 0 인 위치를 사용하여도 무방하다. 즉, ±2.0Tc와 같은 지점을 사용하여도 무방하다.

도 7은 대역 폭 80Hz를 사용하는 일반적인 루프 필터를 사용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프이다. 상기 도 7을 참조하면, 참조번호 700부분에서 핑거 2(702)와 핑거 1(704)이 하나로 수렴하는 것을 알 수 있다. 즉, 두 개의 핑거(702, 704)가 복조하는 패스가 시간 트래킹에 의해 하나의 패스로 수렴하 는 현상(Fat finger)이 발생했음을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예예 따라 대역 폭이 40Hz로 줄어든 루프 필터를 사용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시 예예 따라 대역 폭이 20Hz로 줄어든 루프 필터를 사용하였을 때 시간에 따른 핑거들의 위치를 나타낸 그래프이다.

상기 도 8과 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 루프 필터의 대역 폭이 줄어듦에 따라 핑거들이 하나로 수렴하는 현상이 방지됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 적용하면 근접 경로로 수신되는 다중 경로 신호들을 정확하게 추정할 수 있고, 각 핑거가 타이밍을 추적하는 다중 경로가 하나로 수렴하는 현상을 방지하여 수신 성능을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 수신된 신호의 타이밍을 추적하기 위한 방법에 있어서,

   기준 시점(On time)의 신호보다 빠른 제1 신호 에너지와 상기 기준 시점의 신호보다 느린 제2 신호 에너지의 차를 계산하여 타이밍 에러를 필터로 입력하는 과정과,

   상기 제1 신호보다 빠른 제3 신호 에너지와 상기 제2 신호보다 느린 제4 신호 에너지를 비교하여 대역폭 조정 값을 루프 필터로 입력하는 과정과,

   상기 타이밍 에러와 대역폭 조정 값을 입력받아 타이밍 제어신호를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말에서 시간 트래킹 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 대역폭 조정값은,

   상기 제3 신호 에너지와 상기 제4 신호 에너지 차가 클 경우 상기 루프 필터의 대역폭을 작게 적용토록 설정되는 값임을 특징으로 하는 이동 단말에서 시간 트래킹 방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 대역폭 조정값은,

   상기 제3 신호 에너지와 상기 제4 신호 에너지 차가 작을 경우 상기 루프 필터의 대역폭을 크게 적용토록 설정되는 값임을 특징으로 하는 이동 단말에서 시간 트래킹 방법.
4. 수신된 신호의 타이밍을 추적하기 위한 장치에 있어서,

   기준 시점(On time)의 신호보다 빠른 제 1신호 에너지와 기준 시점의 신호보다 느린 제 2신호 에너지의 차를 계산하여 타이밍 에러를 필터로 입력하는 제1 타이밍 트래커와,

   상기 제1 신호보다 빠른 제 3신호 에너지와 상기 제 2신호보다 느린 제 4신호 에너지를 비교하여 대역폭 조정값을 필터로 입력하는 제2 타이밍 트래커와,

   상기 타이밍 에러와 대역폭 조정값을 입력받아 타이밍 제어신호를 출력하는 루프 필터를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말에서 시간 트래킹 장치.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 제2 시간 트래커는,

   상기 제3 신호 에너지와 상기 제4 신호 에너지의 차가 클 경우 상기 루프 필터의 대역폭을 작제 적용토록 대역폭 조정값을 설정함을 특징으로 이동 단말에서 시간 트래킹 장치.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 제2 시간 트래커는,

   상기 제3 신호 에너지와 상기 제4 신호 에너지의 차가 작을 경우 상기 루프 필터의 대역폭을 크게 적용토록 하는 대역폭 조정값을 설정함을 특징으로 하는 이동 단말에서 시간 트래킹 장치.

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