KR20070075473A - 이동통신 시스템에서 다중경로 탐색과 에너지 보고를 위한장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 다중경로를 탐색하고 다중경로의 에너지를 보고하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다중경로 탐색기는, 디스크램블링되고 역확산된 수신 신호들을 소정 회수만큼 동기 누적하여 실수 성분들과 허수 성분들로 구분하여 출력하는 동기 누적기와, 상기 실수 성분들과 허수 성분들을 입력받으며, 이전 2시점 이내의 성분들을 이용하여 현시점에 대한 피크강조 신호를 매 시점마다 생성하는 피크강조 신호 계산부와, 상기 피크강조 신호 계산부로부터 생성되는 피크강조 신호들을 소정 회수만큼 비동기 누적하는 비동기 누적기와, 상기 비동기 누적된 신호들 중 피크들을 검출하는 피크 검출기와, 상기 검출된 피크들 중 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 선택하는 최대 에너지 탐색부와, 상기 탐색된 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 이용하여 해당 경로들의 신호들을 복조를 위한 핑거들에 할당하는 핑거 할당부로 구성된다. 이러한 본 발명은 종래의 다중경로 탐색에 비해 양호한 경로의 검출 확률이 높고 오보확률이 매우 낮은 다중경로 탐색기를 제공함으로써 수신기 성능을 크게 향상시킨다.

WCDMA, CDMA, 다중경로, 셀 탐색, MPS

Description

이동통신 시스템에서 다중경로 탐색과 에너지 보고를 위한 장치 및 방법{APPARATUS SEARCHING MULTIPATH AND REPORTING MULTIPHATH ENERGY IN MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM AND THEREFOR METHOD}

도 1은 전형적인 WCDMA 이동국의 수신 구조를 나타낸 블록도.

도 2는 종래 기술에 따른 다중경로 탐색기의 구조를 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중경로 탐색기의 구조를 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피크신호 게산부의 구조를 나타낸 블록도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중경로 탐색기의 구조를 나타낸 블록도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 다중경로 탐색 및 에너지 보고 동작을 나타낸 흐름도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피크 검출 동작을 나타낸 흐름도.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수신신호를 이용하여 피크신호를 계산하기 위한 절차를 나타낸 도면.

도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중경로의 탐색 성능을 종래 기술과 비교하는 도면.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 다중경로를 탐색하고 다중경로의 에너지를 보고하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

2세대 이동통신 시스템은 무선으로 음성 데이터 전송을 가능케 하였으며, 이동통신 가입자의 수가 유선 통신 가입자보다 80%이상으로 증가하는데 기여하였다. 2세대 시스템의 데이터 전송 능력의 한계로 고속 데이터 서비스, 비디오 전송, 무선 인터넷 등을 지원하는 3세대 이동통신 시스템이 필요하게 되었다. 3세대 시스템은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준화 기구를 중심으로 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 기술을 기반으로 하여 개발되었고, 3세대 시스템에서 한 발 더 진보된 통신 시스템에 대한 연구 활동도 3GPP 표준화 기구에서 LTE(Long Term Evolution)라는 이름으로 활발히 이루어지고 있는 상황이다

WCDMA 이동통신 시스템에서는 이동국이 기지국을 찾기 위해서 셀 탐색(cell searching)을 수행한다. 셀 탐색은 3단계 탐색 및 다중경로 탐색(Multipath Searching)으로 이루어진다. 제1단계 탐색은 슬롯 동기를 위한 것으로 미리 알려진 프라이머리 동기 코드(Primary Synchronization Code)를 찾는 것이며, 제2단계 탐 색은 프레임 동기와 코드-그룹 인식을 위해서 세컨더리 동기 코드(Secondary Synchronization Code)를 찾고 상기 세컨더리 동기 코드에 포함되어 있는 코드 그룹 정보를 찾는 것이다. 제3단계 탐색은 공통 파일럿 채널(common pilot channel: CPICH)에 사용된 스크램블링 코드(scrambling code)를 찾는 것이다.

또한 일반적인 무선 환경에서 송신된 신호는 서로 다른 전파지연을 가지는 다중경로를 통해 수신기에 도달하게 되므로, 상기 3개의 단계들을 통해 다중경로가 이동국에 검지된다. 상기 다중경로는 레이크 수신기(RAKE receiver)의 단위 복조기(element demodulator)들로서 동작하는 핑거(finger)들에 할당된다. 이미 인식된 셀의 경우, 이동국의 움직임과 같은 다중경로 변화를 지속적으로 찾으면서 찾아낸 다중경로를 핑거들에 할당하기 위해, 앞에서 열거된 일련의 단계들을 수행하지 않고 다중경로 탐색만을 주기적으로 수행함으로써, 핑거들에서 다중경로를 적절히 이용할 수 있도록 한다.

기지국들간에 동일한 시스템 시간을 사용하는 동기식 이동통신 시스템의 경우에는 상기한 3단계 탐색과 다중경로 탐색을 구분할 필요 없이, 다중경로 탐색만으로 셀 탐색이 가능하게 된다. 본 명세서에서 다중경로 탐색은 비동기 시스템의 다중경로 탐색 혹은 동기 시스템의 셀 탐색을 모두 의미하는 것으로 사용될 것이다.

건물이나 장애물이 많은 도심 등의 환경에서는 특히, 송신기로부터 수신기로의 다중경로 신호들을 보다 구분하기 어려울 수 있다. 특히 한 경로의 신호와 다른 경로의 신호간의 전파지연 차이가 한칩 길이보다 작은 경우, 수신기는 상기 두 신 호들이 서로 다른 경로의 신호가 아닌 한 경로의 신호인 것으로 잘못 인식한다. 이와 같은 경우 다중경로 결합을 통한 신호의 이득을 충분히 얻을 수 없게 된다는 문제점이 발생하게 되므로, WCDMA 혹은 CDMA 방식을 사용하는 수신기에서, 다중경로 신호들을 보다 효율적이고 정확하게 탐색하기 위한 기술을 필요로 하게 되었다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 이동통신 시스템에서 다중경로를 탐색하고 각 경로의 에너지를 보고하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은, 이동통신 시스템에서 이전 2시점 이내의 신호 샘플들을 고려하여 다중경로를 탐색하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은, 이동통신 시스템에서 바로 직전 시점의 신호 샘플을 고려하여 다중경로 에너지를 보고하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 이동통신 시스템을 위한 다중경로 탐색기에 있어서,

디스크램블링되고 역확산된 수신 신호들을 소정 회수만큼 동기 누적하여 실수 성분들과 허수 성분들로 구분하여 출력하는 동기 누적기와,

상기 실수 성분들과 허수 성분들을 입력받으며, 이전 2시점 이내의 성분들을 이용하여 현시점에 대한 피크강조 신호를 매 시점마다 생성하는 피크강조 신호 계산부와,

상기 피크강조 신호 계산부로부터 생성되는 피크강조 신호들을 소정 회수만큼 비동기 누적하는 비동기 누적기와,

상기 비동기 누적된 신호들 중 피크들을 검출하는 피크 검출기와,

상기 검출된 피크들 중 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 선택하는 최대 에너지 탐색부와,

상기 탐색된 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 이용하여 해당 경로들의 신호들을 복조를 위한 핑거들에 할당하는 핑거 할당부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는, 이동통신 시스템을 위한 다중경로 탐색 방법에 있어서,

디스크램블링되고 역확산된 수신 신호들을 소정 회수만큼 동기 누적하여 실수 성분들과 허수 성분들로 구분하여 출력하는 과정과,

상기 실수 성분들과 허수 성분들을 입력받으며, 이전 2시점 이내의 성분들을 이용하여 현시점에 대한 피크강조 신호를 매 시점마다 생성하는 과정과,

상기 피크강조 신호들을 소정 회수만큼 비동기 누적하는 과정과,

상기 비동기 누적된 신호들 중 피크들을 검출하는 과정과,

상기 검출된 피크들 중 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 선택하는 과정과

상기 탐색된 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 이용하여 해당 경로들의 신호들을 복조를 위한 핑거들에 할당하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 한 다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 발명의 주요한 요지는 다중경로 환경에서 동작하는 이동통신 시스템에서 현재시점의 다중경로를 탐색하는 경우 이전 2시점 이내의 신호 샘플들까지 고려하고, 현재시점의 다중경로에 대한 신호세기를 보고하는 경우 현재 시점 바로 직전의 신호 샘플을 고려하는 것이다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하는데 있어, 비동기식 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 통신방식을 이용할 것이다. 하지만, 본 발명의 기본 목적인 다중경로 탐색 및 에너지 보고는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 이동통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

도 1은 전형적인 WCDMA 이동국의 간략한 블록도를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 반송 주파수(Carrier frequency)를 통해 이동국에 도달된 수신신호는 RF(Radio Frequency)/ADC(Analog to Digital Converter) 블록(102)에 의해서 디지털 기저대역(baseband) 신호로 변경되고, SRRC(Squared Root Raised Cosine Filter) 필터(104)를 거쳐 원하는 주파수 대역의 신호로 필터링된다. 상기 필터링된 신호는 셀 탐색기(106) 혹은 다중경로 탐색기(Multipath Searcher: MPS)(108)로 입력된다. 이때, 이동국에서 이미 유효한 셀을 검출한 경우 셀 탐색기(106)는 동작하지 않을 수 있으며, 이동국이 어떤 셀도 검출하지 못한 경우 셀 탐색기(106)는 상기 필터링된 신호를 입력으로 하여 앞서 설명한 3단계 탐색을 수행하고 적절한 셀을 검출한다.

다중경로 탐색기(108)는 상기 필터링된 신호를 다중경로로 구분하여 각 경로의 에너지를 탐색하고, 상기 탐색 결과 상대적으로 양호한 경로들의 신호들을 핑거부(110)의 각 핑거들에 할당한다. 상기 할당된 신호들은 상기 핑거부(110)에 의해 복조되어 원래의 정보로 복원된다. 한편, 상기 셀 탐색기(106) 및 상기 다중경로 탐색기(108)에서 탐색된 다중경로의 에너지는 미리 정해지는 소정의 정보 포맷을 사용하여 기지국으로 보고된다. 구체적인 예로서 WCDMA 시스템에 관련된 3GPP 표준에서는, CPICH에 대해 측정된 수신 신호 코드 전력(Received Signal Code Power: 이하 RSCP라 칭함)를 보고하도록 규정하고 있다.

상기 셀 탐색기(106)는 앞서 언급한 3단계 탐색을 통해 프라이머리 동기 코드(이하 PSC라 칭함)(즉 제1 단계), 세컨더리 동기 코드(이하 SSC라 칭함)(즉 제2 단계) 및 스크램블링 코드(즉 제3 단계)를 찾는다. 상기 프라이머리 동기 코드는 일반화된 계층적 골레이 시퀀스(generalized hierarchical Golay sequence)라 불리며, 256 칩의 길이를 갖는다. PSC로서 사용되는 시퀀스는 다음 <수학식 1>과 같이 16칩 길이의 단위 시퀀스 a에 따라 정해진다.

상기 셀 탐색기(106)에서 제1단계 탐색을 위한 부분은 골레이 상관기(golay correlator) 혹은 정합필터(Digital Matched Filter)로 구현된다.

상기 세컨더리 동기 코드는 프라이머리 동기 코드와 같이 256 칩의 길이를 가지는 시퀀스이며, 다음 <수학식 2>과 같다.

,

여기서, k는 SSC의 인덱스이며, h_k,i는 길이 15인 하다마드 시퀀스들을 정의하는 하다마드 행렬의 k번째 행(row), 즉 k번째 하다마드 시퀀스의 i번째 비트를 의미한다. B_i는 상기 <수학식 2>의 3번째 줄과 같이 정해지는 시퀀스 B의 i번째 비트를 의미한다. b는 16칩 길이의 단위 시퀀스로서, 상기 <수학식 2>의 2번째 줄에 나타낸 바와 같이 프라이머리 동기 코드의 단위 시퀀스 a에 따라 정해진다.

상기 셀 탐색기(106)에서 제2단계 탐색을 위한 부분은 마찬가지로 골레이 상관기 혹은 디지털 정합필터로 구현된다.

한편, 다중경로 탐색기(108)는 자기상관(auto-correlation)을 이용하며 도 2와 같이 간략하게 나타내어진다. 도 2는 BPSK(Binary Phase Shift Keying)가 사용되는 경우에 BPSK 신호의 실수(real) 부분과 허수(imaginary) 부분 중 하나에 관련된 구조를 간략히 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 일반적으로 기지국에서 전송하는 속도보다 빠른 속도로 입력되는 수신신호에 대해서 선택기(202)는 적절한 시간간격으로 상기 수신 신호를 선택하여 곱셈기(204)로 전달한다. 또한 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 발생기(206)는 3단계 탐색에 의해 찾아낸 OVSF 코드를 발생하여 곱셈기(208)로 전달하며, 스크램블링 코드 발생기(210)는 마찬가지로 3단계 탐색에 의해 찾아낸 스크램블링 코드를 상기 곱셈기(208)로 전달한다. 곱셈기(208)는 상기 OVSF 코드에 상기 스크램블링 코드를 곱하여 상기 곱셈기(204)로 전달한다. 상기 곱셈기(204)는 상기 선택된 신호에 상기 곱셈기(208)의 출력을 곱하여 동기 누적기(coherent accumulator)(212)로 출력한다.

동기 누적기(212)는 상기 곱셈기(204)로부터 출력되는 신호들에 대해, N1회 만큼 동기 누적을 수행하며, 제곱 계산기(214)는 상기 동기 누적된 에너지를 제곱하여 채널 위상 성분을 제거한다. 위상 성분이 제거된 신호는 다시 비동기 누적기(non-coherent accumulator)(216)에서 N2회 만큼 비동기 누적된 후 피크 혹은 최대 치 검출부(Peak or Max detector)(218)로 전달된다. 피크 혹은 최대치 검출부(218)는 상기 비동기 누적된 에너지를 이용하여 피크 혹은 최대치로 판단되는 다중경로 신호들을 검출한다. 핑거 할당부(220)는 상기 검출된 다중경로 신호들을 분석하여 상기 다중경로 중 상대적으로 양호한 경로들의 신호들을 핑거들에 각각 할당하며, RSCP 보고부(222)는 상기 검출된 경로들의 RSCP를 WCDMA 시스템의 기지국으로 보고한다.

상기 도 2와 같이 구성되는 다중경로 탐색기의 경우 앞서 언급한 바와 같이 경로간의 간격이 한칩 길이 이하인 경우 경로들의 구분이 용이하지 않다. 구체적인 예로서, 송신기들로부터 수신기로의 도달시간(Time of Arrival: TOA) 혹은 도달시간 차이(Difference of TOA)를 이용하여 수신기의 위치해를 파악하는 위치추정 방식의 경우, 다중경로의 정확하지 못한 검출은 위치해의 정확도를 떨어뜨리는 원인이 된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 이전 2시점(즉 샘플 간격) 이내의 신호 샘플들을 이용하여 다중경로를 탐색하는 다중경로 탐색기의 구조를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 선택기(302)는 적절한 시간간격으로 상기 수신 신호를 선택하여 곱셈기(304)로 전달한다. 또한 OVSF 발생기(306)는 3단계 탐색에 의해 찾아낸 OVSF 코드를 발생하여 곱셈기(308)로 전달하며, 스크램블링 코드 발생기(310)는 마찬가지로 3단계 탐색에 의해 찾아낸 스크램블링 코드를 상기 곱셈기(308)로 전달한다. 곱셈기(308)는 상기 OVSF 코드에 상기 스크램블링 코드를 곱하여 상기 곱셈기(304)로 전달한다. 상기 곱셈기(304)는 상기 선택된 신호에 상기 곱셈기(308)의 출력을 곱하여 생성된 디스크램블링 및 역확산된 신호를 동기 누적기(312)로 출력한다.

동기 누적기(312)는 상기 곱셈기(304)로부터 출력되는 신호들에 대해 N1회 만큼 동기 누적을 수행하여 각각 실수 성분과 허수 성분으로 이루어진 동기 누적된 신호들을 출력하며, 피크강조 신호 계산부(314)는 상기 동기 누적된 신호들을 이용하여 피크강조 신호들을 계산한다. 본 명세서에서 상기 피크강조 신호라 함은, 동기 누적된 신호에 대해 피크 성분만을 강조하고 나머지 성분들을 감쇄시킨 신호를 의미하는 것으로, 하기 <수학식 3>과 같이 계산된다.

여기서 Y(i+2)는 (i+2)번째 시점에서 계산된 피크강조 신호이며,

는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 실수 성분이며,

는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 허수 성분이다. i는 탐색구간(Search window) 크기에 따라 그 최대값이 정해지는 인덱스로서, 만약 탐색 구간의 크기가 100칩인 경우, i는 1부터 100까지에서 변화한다.

도 4에 상기 피크강조 신호 계산부(314)의 상세한 구조를 나타내었다. 도시한 바와 같이, 피크강조 신호 계산부(314)는 3개씩 직렬 연결된 6개의 지연소자들(402, 404, 406, 408, 410, 412)과, 2개의 곱셈기들(414, 420)과, 2개의 반전기들(316, 426)과, 2개의 제곱 계산기들(422, 424)과, 하나의 합산기(Summer)(418)로 구성된다. 6개의 지연소자들(402 내지 412)은 동기 누적기(312)로부터 출력되는 실 수 성분 및 허수 성분을 매 시점마다 입력받아 저장한다. 최초 2개의 시점 이후에, 직렬 연결되는 3개의 지연소자들(402 내지 406)에는 현재 시점의 실수 성분

, 이전 시점의 실수 성분

, 2시점 이전의 실수 성분

이 각각 저장된다. 마찬가지로 직렬 연결되는 3개의 지연소자들(408 내지 412)에는 현재 시점의 허수 성분

, 이전 시점의 허수 성분

, 2시점 이전의 허수 성분

이 각각 저장된다.

제1 곱셈기(414)는 현재 시점의 실수 성분에 2시점 이전의 실수성분을 곱하여 상기 <수학식 1>의 두 번째 항을 생성한다. 제2 곱셈기(420)는 현재 시점의 허수 성분에 2시점 이전의 실수 성분을 곱하여 상기 <수학식 1>의 세 번째 항을 생성한다. 2개의 반전기들(416,426)은 상기 곱셈기들(414,420)의 출력들에 '-1'을 각각 곱하여 반전한다. 또한 제곱 계산기들(422,424)은 각각 이전 시점의 실수 및 허수 성분들의 제곱을 계산한다. 그러면 합산기(418)는 상기 제1 및 제2 반전기들(416,426)의 출력들과 상기 제곱 계산기들(422,424)의 출력들을 합산하여, 피크 강조 신호 Y(i+2)를 출력한다.

비동기 누적기(316)에서는 상기 피크강조 신호 계산부(314)로부터 출력되는 피크강조 신호들을 N2회 만큼 비동기 누적한 후 피크 검출기(318)로 전달한다. 피크 검출기(218)는 상기 비동기 누적된 신호들의 에너지 값들을 소정 임계값과 비교하여 상기 임계값을 초과하는 에너지 값들을 가지는 신호들을 피크들로서 검출한다. 선택기(324)는 상기 피크들 중 관리하고자 하는 개수만큼의 피크들의 RSCP 값 과 위치 정보를 선택하여 저장부(332)에 저장한다. 여기서 상기 관리하고자 하는 피크들의 개수는, 메모리 용량이나 수신기에서의 용도 등에 따라 정해질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 WCDMA 시스템의 기지국으로 보고될 CPICH의 RSCP 값들을, 비동기 누적 회수(N2)와 검출된 피크들의 입력 순서 및 출력 순서를 고려하여 저장하기 위해, 상기 저장부(332)는 가산기(326)와 중간결과 저장부(328)와 RSCP 저장부(330)로 구성된다.

상기 중간결과 저장부(328)는 상기 비동기 누적된 신호들에 관련된 중간결과로서, 가산기(326)에 의해 계산된 중간결과인

를 매 시점마다 순차적으로 저장하는 직렬 연결된 복수의 레지스터들로 구성된다. 여기서 상기 가산기(326)는 매 시점마다 상기 피크신호 계산부(314) 내의 제곱 계산기들(422, 424)의 출력들을 가산하여 상기 중간결과들을 생성한다. 상기 중간결과 저장부(328)는 관리하고자 하는 경로들의 개수만큼의 상기 레지스터들을 구비한다. 이는 핑거에 할당되지 않거나 기지국으로 보고되지 않는 경로들의 중간결과들까지도 이동국에서 다른 용도(예를 들어 DOA, TDOA 측정 등)로 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 중간결과 저장부(328)의 저장 용량, 즉 레지스터 길이는 다음과 같다.

저장공간 = (비동기 누적 회수 N2) + (피크 검출기(318)에서 피크로 선택하기 위해 비교하는 임계값의 데이터 크기) + (RSCP 값과 피크강조 신호의 입력 지연)

상기 중간결과 저장부(328)에 순차적으로 저장된 상기 중간결과들은 RSCP 저장부(330)로 전달되며, RSCP 저장부(330)는 상기 중간결과들의 입력 순서를 고려하 여, 상기 중간결과들 중 상기 선택기(324)에 의해 선택된 신호들의 RSCP 값 및 위치 정보(position)를, 상기 위치 정보의 순서대로 저장한다. 여기서 위치 정보라 함은, 해당 신호의 시점을 나타내는 인덱스(즉, i+1)를 의미한다.

최대 에너지 탐색부(334)는 상기 RSCP 저장부(330)에 저장된 RSCP 값들 중, 큰 순서대로 핑거 개수만큼의 RSCP 값들과 해당 경로의 시점을 나타내는 위치 정보를 탐색하여, 핑거 할당부(320)로 제공한다. 핑거 할당부(320)는 상기 RSCP 값들과 위치 정보를 참조하여 해당 경로의 신호를 각 핑거(도시하지 않음)에 할당한다.

상기에서는 도 3 및 도 4에 나타낸 구조가 다중경로 탐색기를 나타내는 것으로 설명하였으나, 상기한 피크강조신호 계산부(314)와 중간결과 저장부(328) 및 선택기(324)는, 다중경로 탐색기 뿐 아니라 정합필터로 구성되는 셀 탐색기에도 적용 가능하다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 이전 2시점 이내의 신호 샘플들을 이용하여 다중경로를 탐색하고 바로 이전 시점의 신호 샘플을 이용하여 다중경로 에너지를 보고하는 다중경로 탐색기의 구조를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 선택기(502)는 적절한 시간간격으로 상기 수신 신호를 선택하여 곱셈기(504)로 전달한다. 또한 OVSF 발생기(506)는 3단계 탐색에 의해 찾아낸 OVSF 코드를 발생하여 곱셈기(508)로 전달하며, 스크램블링 코드 발생기(510)는 마찬가지로 3단계 탐색에 의해 찾아낸 스크램블링 코드를 상기 곱셈기(508)로 전달한다. 곱셈기(508)는 상기 OVSF 코드에 상기 스크램블링 코드를 곱하여 상기 곱셈기(504)로 전달한다. 상기 곱셈기(504)는 상기 선택된 신호에 상기 곱셈기(508)의 출력을 곱하여 동기 누적기(512)로 출력한다.

동기 누적기(512)는 상기 곱셈기(504)로부터 출력되는 신호들에 대해 N1회 만큼 동기 누적을 수행하여 각각 실수 성분과 허수 성분으로 이루어진 동기 누적된 신호들을 출력하며, 피크강조 신호 계산부(514)는 상기 동기 누적된 신호들을 이용하여 앞서 언급한 <수학식 3>과 같이 피크강조 신호 Y(i+2)를 계산한다. 본 명세서에서 상기 피크강조 신호라 함은, 동기 누적된 신호에 대해 피크 성분만을 강조하고 나머지 성분들을 감쇄시킨 신호를 의미하는 것으로, <수학식 3>과 같이 계산된다. 피크강조 신호 계산부(514)의 상세한 구조는 앞서 나타낸 도 4에 도시한 바와 같다.

비동기 누적기(516)에서는 상기 피크강조 신호 계산부(514)로부터 출력되는 피크강조 신호들을 N2회 만큼 비동기 누적한 후 피크 검출기(518)로 전달한다. 피크 검출기(518)는 상기 비동기 누적된 신호들의 에너지 값들을 소정 임계값과 비교하여 상기 임계값을 초과하는 에너지 값들을 가지는 신호들을 피크들로서 검출한다. 선택기(536)는 상기 검출된 피크들을 피크 검출기(518)로부터 제공받고, 상기 피크들 중 관리하고자 하는 개수만큼의 피크들의 RSCP 값과 그 위치 정보를 선택하여 저장부(532)에 저장한다. 한편 상기 비동기 누적된 신호들 전체 혹은 상기 피크 검출기(518)에서 검출된 피크들은 결과 메모리(524)에 저장된다. 예를 들어 비동기누적회수가 1이고, Y(100)가 피크로 판명된 경우

는 중간결과로서 위치정보 '100'과 동일한 메모리 위치에 저장된다.

또한 WCDMA 시스템의 기지국으로 보고될 CPICH의 RSCP 값들을, 비동기 누적 회수(N2)와 검출된 피크들의 입력 순서 및 출력 순서를 고려하여 저장하기 위해, 상기 저장부(532)는 가산기(526)와 중간결과 저장부(528)와 RSCP 저장부(530)로 구성된다.

상기 중간결과 저장부(528)는 상기 비동기 누적된 신호들에 관련된 중간결과로서, 가산기(526)에 의해 계산된

를 순차적으로 저장하는 직렬 연결된 복수의 레지스터들로 구성된다. 여기서 상기 가산기(526)는 매 시점마다 상기 피크신호 계산부(514) 내의 제곱 계산기들(422, 424)의 출력들을 가산하여 상기 중간결과들을 생성한다.

상기 중간결과 저장부(528)에 순차적으로 저장된 상기 중간결과들은 RSCP 저장부(530)로 전달되며, RSCP 저장부(530)는 상기 중간결과들의 입력 순서를 고려하여, 상기 중간결과들 중 상기 선택기(536)에 의해 선택된 신호들의 RSCP 값(결과 메모리(524)로부터 제공됨)과 위치 정보(position)를, 상기 위치 정보의 순서대로 저장한다.

최대 에너지 탐색부(534)는 상기 RSCP 저장부(530)에 저장된 RSCP 값들 중, 큰 순서대로 핑거 개수만큼의 RSCP 값들과 해당 경로의 시점을 나타내는 위치 정보를 탐색하여, 핑거 할당부(520)로 제공한다. 핑거 할당부(520)는 상기 RSCP 값들과 위치 정보를 참조하여 해당 경로의 신호를 각 핑거(도시하지 않음)에 할당한다. 또한 RSCP 보고부(522)는 상기 RSCP 값들과 위치 정보를 참조하여, 소정 개수의 RSCP 값들을 WCDMA 시스템의 기지국으로 보고한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중경로 탐색 및 에너지 보고 동 작을 나타낸 흐름도이다. 도시한 바와 같이 602단계에서 수신기는 디스크램블링되고 역확산된 신호들을 N1회 만큼 동기 누적하여 실수 성분과 허수 성분으로 구분하여 출력한다. 604단계에서 수신기는 이전 시점 및 이전 2시점의 실수 성분들과 허수 성분들을 이용하여 상기 <수학식 1>에 의해 피크강조 신호들을 연속적으로 계산하고, 핑거 할당을 위해서는 606단계로, RSCP 보고를 위해서는 612단계로 진행한다.

상기 606단계에서 수신기는 상기 피크강조 신호들을 N2회 만큼 비동기 누적하고 608단계에서 상기 비동기 누적된 신호들에 대해 피크들을 검출하여, 610단계에서 상기 검출된 피크들에 해당하는 경로들을 핑거들에 할당한다.

한편 618단계에서 수신기는 상기 검출된 피크들 중 관리하고자 하는 개수의 피크들을 선택하고 상기 612단계로 진행하여 상기 선택된 피크들에 대해 상기 피크강조 신호의 계산 도중 얻어지는 중간결과인

를 저장한다. 그러면 614단계에서 수신기는 상기 저장된 중간결과들 중 상기 선택된 피크들에 대한 RSCP 값들을 선택하여 616단계에서 기지국으로 상기 RSCP 값들을 보고한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피크 검출 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 피크를 검출하고 검출된 피크들에 대한 에너지를 그 위치 순서대로 검출하는 동작을 나타내었다. 도 7의 단계들은 도 3 및 도 5에 나타낸 피크 검출기(318,518)에 의해 수행된다.

도 7을 참조하면, 702단계에서 후보(hypothesis) 카운트 변수인 i는 2k로 설정된다. 여기서 k는 윈도우 크기 W에 따라 0과 (W-1) 사이에 있는 칩 카운트이다. 검출하고자 하는 피크들의 개수를 K라 하면, 피크들의 에너지 값들 E[0], E[1], E[2], ... E[K-1]은 최초에 0으로 초기화되며, 상기 에너지 값들은 하기의 단계들을 거쳐 실제로 검출된 에너지 값으로 설정된다. 704단계에서 피크 검출기는 i가 0보다 큰지를 판단한다. i가 0보다 크지 않으면 피크 검출기는 718단계로 진행하여 E(i)가 E(i+1)보다 큰지를 판단하여, E(i)가 E(i+1)보다 크면 710단계로 진행하고, 그렇지 않으면 712단계로 진행한다. 반면 상기 704단계에서 i가 0보다 크면 706단계로 진행하여 i가 2W-1보다 작은지를 판단한다. 만일 i가 2W-1보다 작지 않으면 피크 검출기는 720단계로 진행하여 E(i)가 E(i-1)보다 크거나 같은지를 판단한다. 상기 720단계에서 E(i)가 E(i-1)보다 크거나 같으면 710단계로 진행하고, 그렇지 않으면 상기 712단계로 진행한다.

반면 상기 706단계에서 i가 2W-1보다 크면 피크 검출기는 708단계로 진행하여 시점 (i)의 에너지 E(i)가, 시점 (i-1)의 에너지 E(i-1)보다 크거나 같고 시점 (i+1)의 에너지 E(i+1)보다 큰지를 판단한다. 이는 E(i)가 피크인지를 판별하기 위함이다. 상기 708단계에서 '아니오'이면 상기 712단계로 진행하고, '예'이면 710단계로 진행한다.

710단계에서 피크 검출기는 E(i)가 E[K-1]보다 큰지를 판단한다. 앞서 설명한 바와 같이 E[K-1]은 0으로 초기화되어 있으므로, 최초에 E(i)는 대부분 E[K-1]보다 크다. 만일 E(i)가 E[K-1]보다 크지 않으면 상기 712단계로 진행하여 i가 2k+1에 도달하였는지를 판단한다. 만일 i가 2k+1에 도달하였으면 732단계로 진행하여 피크 검출기는 E[0] 내지 E[K-1] 중 크기 순으로 선택된 M개의 피크들을 출력하 고 동작을 종료한다. 반면 i가 2k+1에 도달하지 않았으면 716단계로 진행하여 i는 1만큼 증가되며 714단계에서는 피크 검출의 이네이블 명령이 발생하였는지를 확인한다. 피크 검출의 이네이블 명령이 발생하였으면 706단계로 복귀하며, 피크 검출의 이네이블 명령이 발생하지 않았으면 상기 710단계로 진행한다.

반면 상기 710단계에서 E(i)가 E[K-1]보다 크다면, 722단계에서 피크 검출기는 E(i)가 E[K-2]보다 큰지를 판단하여, 만일 E[K-2]보다 크지 않으면 724단계에서 E[K-1]를 E(i)로 설정하고, 상기 E[K-1]의 위치정보를 나타내는 I[K-1]을 i로 설정하며, RSCP[k-1]을 시점(i-1)의 신호에 대한 코드 에너지를 의미하는 RSCP[i-1]로 설정한다. 상기 722단계에서 E(i)가 E[K-2]보다 크면, 순차적으로 E[K-2], E[K-3] 등등과 비교한다. 이와 같은 식으로 반복하여 726단계에서 E(i)는 E[0]과 비교된다. E(i)가 E[0]보다 크지 않으면 728단계에서 E[K-1]=E[K-2], I[K-1]=I[K-2], RSCP[K-1]=RSCP[K-2] ... E[2]=E[1], I[2]=I[1], RSCP[2]=RSCP[1], E[1]=E(i), I[1]=i, RSCP[1]=RSCP[i-1]과 같은 설정이 이루어지며, E(i)가 E[0]보다 크면 730단계에서 E[k-1]=E[K-2], I[K-1]=I[K-2], RSCP[K-1]=RSCP[K-2], ... E[1]=E[0], I[1]=I[0], E[0]=E(i), I[0]=i, RSCP[0]=RSCP[i-1]과 같은 설정이 이루어진다. 상기 724, 728 및 730단계에서 에너지 값과 위치 정보와 RSCP를 설정하고 나면 상기 712단계로 진행하여 윈도우 크기 내의 모든 칩들에 대한 검출이 완료되었는지를 확인하게 된다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수신신호를 이용하여 피크신호를 계산하기 위한 절차를 나타낸 것이다. 도 8a는 30개의 시간성분들로 이 루어지는 비동기 누적된 신호 x(t), 즉 일반적인 상관기의 출력들을 나타낸 것으로 도시한 바와 같이 시점 15에서 피크가 존재하나 상기 피크는 이전 시점 및 이후 시점의 성분들과 큰 차이를 가지지 않으므로 검출하기는 용이하지 않다. 상기 x(t)를 1차 미분 x'(t)는 도 8b와 같이 나타내어지며, 상기 x(t)의 2차 미분 x''(t)는 도 8c와 같이 나타내어진다. 상기 1차 미분 및 상기 2차 미분을 이용하여 하기 <수학식 4>와 같이 계산하면, 피크강조 신호는 도 8d와 같이 나타난다.

따라서 상기 <수학식 4>의 두 번째 줄과 도 8d로부터, 피크강조 신호가 도 3 및 도 5의 피크강조 신호 계산부(314, 514)에 의해 용이하게 구해짐을 알 수 있다.

도 9는 종래 기술에 따른 다중경로의 탐색 성능을 나타낸 것이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중경로의 탐색 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다. 여기서 가로축은 오보(false alarm)가 발생할 확률 Pfa를 나타낸 것이고, 세로축은 검출 확률 Pd를 나타낸 것이다. 또한 AWGN(Additive White Gaussian Noise), Ior/Ioc는 -12dB, CPICH의 잡음대 칩에너지(chip Energy: Ec) CPICH_Ec/Ior는 -10dB인 환경을 고려하였다. 여기서 Ior은 하향링크 수신 전력의 스펙트럼 밀도를 나타내며, Ioc는 대역폭-제한 백색 잡음 전력의 스펙트럼 밀도를 나타낸다.

도 9 및 도 10을 비교하면, Pfa=0.1인 경우 도 10의 검출 확률 Pd는 도 9의 검출 확률 Pd에 비해 월등히 높다. 더욱이 도 9의 경우 Pfa가 0.8부터 시작하지만 도 10의 경우 Pfa는 0.6부터 시작하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중경로의 탐색은 종래 기술에 비해 높은 검출 확률을 가지면서 오보 발생활률이 매우 낮음을 알 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 종래의 다중경로 탐색에 비해 양호한 경로의 검출 확률이 높고 오보확률이 매우 낮은 다중경로 탐색기를 제공함으로써 수신기 성능을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 이동통신 시스템을 위한 다중경로 탐색기에 있어서,

   디스크램블링되고 역확산된 수신 신호들을 소정 회수만큼 동기 누적하여 실수 성분들과 허수 성분들로 구분하여 출력하는 동기 누적기와,

   상기 실수 성분들과 허수 성분들을 입력받으며, 이전 2시점 이내의 성분들을 이용하여 현시점에 대한 피크강조 신호를 매 시점마다 생성하는 피크강조 신호 계산부와,

   상기 피크강조 신호 계산부로부터 생성되는 피크강조 신호들을 소정 회수만큼 비동기 누적하는 비동기 누적기와,

   상기 비동기 누적된 신호들 중 피크들을 검출하는 피크 검출기와,

   상기 검출된 피크들 중 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 선택하는 최대 에너지 탐색부와,

   상기 탐색된 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 이용하여 해당 경로들의 신호들을 복조를 위한 핑거들에 할당하는 핑거 할당부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중경로 탐색기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기피크강조 신호는,

   하기 수학식에 의해 계산됨을 특징으로 하는 다중경로 탐색기.

   

   여기서 Y(i+2)는 (i+2)번째 시점에서 계산된 피크강조 신호이며,

   

   는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 실수 성분이며,

   

   는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 허수 성분이며, i는 시간 인덱스임.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출된 피크들 중 관리하고자 하는 개수의 피크들을 선택하는 선택기와,

   상기 선택된 피크들에 대해 해당 이전 시점의 실수 및 허수 성분들의 제곱의 합을 중간결과로서 저장하는 중간결과 저장부와,

   상기 선택된 피크들에 대한 수신신호 코드 전력(RSCP) 값들을 해당 위치 정보와 함께 저장하는 RSCP 저장부와,

   상기 RSCP 저장부에 저장된 RSCP 값들을 기지국으로 보고하는 RSCP 보고부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다중경로 탐색기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 선택된 피크들에 대해 해당 비동기 누적된 신호들을 저장하는 결과 메모리를 더 포함함을 특징으로 하는 다중경로 탐색기.
5. 이동통신 시스템을 위한 다중경로 탐색 방법에 있어서,

   디스크램블링되고 역확산된 수신 신호들을 소정 회수만큼 동기 누적하여 실수 성분들과 허수 성분들로 구분하여 출력하는 과정과,

   상기 실수 성분들과 허수 성분들을 입력받으며, 이전 2시점 이내의 성분들을 이용하여 현시점에 대한 피크강조 신호를 매 시점마다 생성하는 과정과,

   상기 피크강조 신호들을 소정 회수만큼 비동기 누적하는 과정과,

   상기 비동기 누적된 신호들 중 피크들을 검출하는 과정과,

   상기 검출된 피크들 중 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 선택하는 과정과

   상기 탐색된 최대 에너지 값들과 해당 위치 정보들을 이용하여 해당 경로들의 신호들을 복조를 위한 핑거들에 할당하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중경로 탐색 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기피크강조 신호는,

   하기 수학식에 의해 계산됨을 특징으로 하는 다중경로 탐색 방법.

   

   여기서 Y(i+2)는 (i+2)번째 시점에서 계산된 피크강조 신호이며,

   

   는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 실수 성분이며,

   

   는 i번째 시점에서 동기 누적을 통해 얻은 신호의 허수 성분이며, i는 시간 인덱스임.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 검출된 피크들 중 관리하고자 하는 개수의 피크들을 선택하는 과정과,

   상기 선택된 피크들에 대해 해당 이전 시점의 실수 및 허수 성분들의 제곱의 합을 중간결과로서 저장하는 과정과,

   상기 선택된 피크들에 대한 수신신호 코드 전력(RSCP) 값들을 해당 위치 정보와 함께 저장하는 과정과,

   상기 저장된 RSCP 값들을 기지국으로 보고하는 과정을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다중경로 탐색 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 선택된 피크들에 대해 해당 비동기 누적된 신호들을 저장하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 다중경로 탐색 방법.

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