KR100314218B1 - 코드 분할 다중 접속 이동통신 기지국 시스템에서의 의사잡음코드 동기 추적방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법은 DSP가 탐색구간 및 적분구간을 파라메터로 ATM에 넘겨주면, ATM은 해당 탐색구간을 매치 필터를 이용하여 모든 경로에 대한 에너지값을 구하고, 구해진 에너지값을 다시 DSP로 전달하면 DSP는 이 에너지값중 임계값보다 큰 값을 적어도 4개 이상 추출하여 복조부로 넘겨줌에 의해 위치 이동이 지속적으로 발생되는 이동국과 기지국 복조부간 최적의 경로를 탐색하는 것이다.

Description

코드 분할 다중 접속 이동통신 기지국 시스템에서의 의사잡음코드 동기 추적방법{Method for pursuiting synchronous of pseudo noise code in a mobile communication cell site of code division multiple access}

본 발명은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 이동통신 기지국 시스템에서의 의사잡음코드(Pseudo Noise Code: 이하 PN코드라 칭함)동기 추적방법에 관한 것으로서, 특히 DSP(Digital Signsal Processor)를 이용하여 단말기와 기지국간 PN코드를 동기시킴으로써, 기지국에서 단말국의 이동을 추적하여 가장 좋은 경로의 복조를 수행할 수 있도록 한 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 관한 것이다.

종래의 CDMA시스템에서는 CPU(Central Processing Unit)로 INTEL사의 80960과 모뎀칩(Modem Chip)인 퀄컴(Qualcomm)사의 CSM(Cell Cite Modem)칩을 이용하여 모뎀 보드를 구성하였으며, 이 CMS칩내에는 동기 추적기능이 들어가 있다.

이 방식은 CSM칩 내에 코드 인지 부분(Code Acquisition Part)과 코드 추적 루프(Code Tracking Loop)가 있어 할당된 경로에 대해 동기를 유지하면서 그 경로에 대한 채널 추정(Channel Estimation)값을 구해 데이타를 복조하는 방식이었다. 즉, 코드 추적 루프를 이용하여 하드웨어적으로 하나의 경로에 대해서만 채널추정값을 구하는 방식이었다.

이 방식은 하나의 경로에 대해서만 채널추정값을 구하여 동기 추적에 이용하였기 때문에 또 다른 경로를 통해 들어올 수 있는 양질의 채널추정값을 배제하고, 단지 초기에 정해진 하나의 경로에 대해서만 동기추적을 하여야 하는 단점을 가지고 있었으며, 하드웨어적인 방식으로 하나의 경로를 추정하기 때문에 융통성을 가지지 못하는 문제점이 야기되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, DSP(Digital Signsal Processor)를 이용하여 단말기와 기지국간 PN코드를 동기시킴으로써, 기지국에서 단말국의 이동을 추적하여 가장 좋은 경로의 복조를 수행할 수 있도록 한 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 동기 추적장치의 동작에 상응하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법을 제공함에 있다.

다시말해, 본 발명에서는 하드웨어적으로 초기에 탐색된 하나의 경로에 대해서만 PN 코드를 탐색하던 방식에서 DSP와 ATM을 이용하여 모뎀보드를 구성하고, DSP가 ATM의 결과값을 제어하는 방식을 사용한 것이다. 즉, ATM은 모든 경로에 대한 에너지값을 계산하여 그 결과값을 DSP로 보고하며, DSP는 이를 제어함에 의해 모든 경로에 대한 채널 추정 결과와 에너지 값을 구해 가장 좋은 경로에 대한 정보를 지속적으로 변경하여 수신기에 할당하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법의 특징은, DSP와, 매치필터 및 메모리를 포함하는 ATM과, 복조부를 구비한 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 있어서, 상기 DSP에서탐색구간 및 적분구간을 파라메터로 상기 ATM에 전송하는 단계와; 상기 DSP로부터 전송된 탐색구간 및 적분구간에 대한 파라메터에 따라 상기 매치 필터를 이용하여 탐색구간의 각 칩별로 에너지값을 연산하는 단계와; 상기 연산된 각 칩별 에너지값을 상기 ATM의 메모리에 저장하는 단계와; 상기 DSP에서 인터럽트에 의해 상기 메모리에 저장된 각 칩별 에너지값을 리드하여 리드한 각 칩별 에너지값과 기 설정된 임계값을 각각 비교하는 단계와; 상기 비교결과, 각 칩별 에너지값중 기 설정된 임계값보다 큰 값이 있을 경우, 임계값보다 큰 값중 가장 큰 값을 임의의 갯수 추출하는 단계와; 상기 추출된 에너지값을 상기 복조부로 전달하여 원래의 데이타로 복조하여 초기 동기 추적과정을 완료하는 단계와; 상기 초기 동기 추적과정이 완료되면, 탐색구간의 파라메타를 상기 초기 동기 추적과정에서 설정한 탐색구간과는 다르게 설정하여 상기와 동일한 과정을 통해 2차 동기 추적과정을 수행하는 단계로 이루어짐에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 코드 분할 다중 접속 이동통신 기지국 시스템에서의 의사잡음코드 동기 추적방법을 구현하기 위한 장치의 블록구성을 나타낸 도면,

도 2는 도 1에 도시된 매치필터에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 적용되는 의사잡음코드와 탐색구간, 적분구간에 대한 개념도,

도 4는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : DSP 20 : ATM

21 : 매치필터 21a : 코드버퍼

21b : 데이타버퍼 21c : 가산기

21d : 익스클러시브 오어 22 : 메모리

이하, 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 코드 분할 다중 방식 이동통신 기지국 시스템에서의 의사잡음코드 동기 추적방법을 구현하기 위한 장치에 대한 블록구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 매치필터에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면으로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 그 구성을 살펴보면, DSP(10), ATM(20), 복조부(30)로 구성되고, ATM(20)은 매치필터(Matched Filter)(21)와 메모리(22)로 구성된 것이다.

또한, 매치필터(21)는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 시프트 레지스터로 이루어진 코드버퍼(21a)및 데이타버퍼(21b)와, 코드버퍼(21a)의 각 시프트 레지스터에서 출력되는 값과 데이타버퍼(21b)에서 출력되는 값을 각각 익스클러시브 오어 (Exclusive-OR)연산하는 다수개의 익스클러시브 오어게이트(21d)와, 다수개의 익스클러시브 오어게이트(21d)에서 출력되는 각각의 출력값을 가산하는 가산기(21c)로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적장치에 대한 동작을 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명은 차세대 이동통신 시스템 즉, IMT-2000 시스템 구현시 복조기능을 담당하는 ICSS(IMT-2000 Cell Cite Subsystem) 블록 내 MMDA(Multi-mode Demodulator Board Assembly)내에 구현된 것으로, DSP(10)를 메인 컨트롤러(Main Contriller)로 사용하여 초기 동기 및 2차 동기를 위한 PN코드의 추적기능을 구현한 것이다.

이동국으로 부터 변조되어 들어온 신호를 기지국에서 복조하기 위해서는 이동중인 단말기의 이동경로를 계속 추적하여 탐색결과 에너지가 가장 큰 값을 선택하여 이동국이 송신한 PN 코드의 적절한 위치에 기지국 복조부(30)의 PN코드를 맞추어야 한다. 여기서, PN코드란 이동국과 기지국이 모두 유지하고 있는 코드로써, 각 기지국을 구별하는 코드로 사용되며, 이는 시작점으로 부터의 오프셋(Offset)값으로 상호 구분 되어진다. 따라서, PN코드의 오프셋값을 알아내는 것이 초기 동기 및 2차 동기의 목적이라 할 수 있다.

상기 초기 동기는 DSP(10)가 ATM(20)에 적분구간 및 탐색구간을 파라메터(Parameter)로 넘겨주면, ATM(20)은 이 파라메터를 이용하여 해당 탐색 구간을 탐색하게 되는데, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 탐색구간을 128로, 적분구간을 512칩으로 설정하였다. 도 3은 PN코드와 탐색구간, 적분구간에 대한 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같은 탐색구간 파라메터값인 128은 탐색 윈도우(Search Window)크기를 나타내며, PN 코드의 시작점으로 부터 탐색 윈도우 크기만큼의 구간을 ATM(20)내의 매치필터(21)를 이용하여 적분 구간만큼 반복하고, 그 결과를 메모리(22)에 저장한다.

상기한 동작을 좀 더 상세하게 살펴보기로 한다.

현재 복조부(30)가 유지하고 있는 PN코드는 시작점 부터 탐색구간만큼 윈도우 사이즈가 결정되고, 이 구간의 시작되는 칩부터 적분구간인 512 칩만큼 매치필터(2)에 의해 에너지값이 계산된다.

매치 필터(21)는 도 2에 도시된 바와 같이, 32탭(Tap)을 가지는 구조로써, PN코드가 입력되어지는 32개의 시프트 레지스터로 이루어진 코드버퍼(21a)와, 단말기로부터 들어오는 정보비트가 들어있는 32개의 시프트 레지스터로 이루어진 데이타버퍼(21b)의 입력데이타가 되고, 이 데이타들이 익스클러시브 오어(21d)게이트를 통해 연산된 후, 가산기(21c)로 입력되어 모든 신호를 가산하게 된다. 즉, 코드버퍼(21a)의 각 시프트 레지스터에서 출력되는 값과 데이타버퍼(21b)의 각 시프트 레지스터에서 출력되는 값을 각 익스클러시브 오어게이트(21d)에서 익스클러시브 오어연산을 수행하고, 각 익스클러시브 오어 게이트(21d)의 출력값은 가산기(21c)로 각각 입력되어 가산기(21c)에서 모두 가산되는 것이다.

이와 같이, 가산기(21c)에서 가산된 값은 32 PN 칩에 대한 에너지값이 되는 것이다.

현재 적분구간이 512칩이고 PN코드가 32탭 단위로 입력되기 때문에 모든 적분구간에 대한 에너지값을 연산하기 위해서는 상기 연산과정이 16회 반복되어야 한다. 이와 같은 반복 연산을 통해 얻어진 512칩에 대한 에너지값은 가산기(21c)에서 가산한 후, ATM(20)의 메모리(22)에 저장된다. 따라서, 최종 128개의 탐색윈도우에 대한 에너지값이 결과로써 출력되는 것이다. 즉, 128로 정해진 탐색구간을 칩 단위별로 매치필터(21)를 통해 적분구간 만큼 에너지값을 계산하기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 총 128개의 결과가 나오게 된다.

ATM(20)은 이 128개의 결과를 모두 DSP로 전달하고, DSP(10)는 ATM(20)에서 출력되는 128개의 에너지 결과값을 기 설정된 임계값과 비교하여 임계값보다 큰 에너지값을 차례대로 적어도 4개 이상 추출한다.

만약, 비교결과 임계값보다 큰 에너지값이 없으면, 해당 탐색구간내에 신호를 보내는 이동국이 없다고 판단하여 다음 128 칩의 탐색구간으로 넘어가게 되는 것이다.

이상의 결과로 추출된 적어도 4개 이상의 결과값은 복조를 위해 MMDA내의 복조부(30)로 입력되어 원래의 데이타로 복조되는 것이다.

이와 같이 초기 동기 추적과정이 완료되면, 2차동기 추적과정을 수행하게되는데, 2차 동기 추적과정도 상기 초기 동기 추적과정과 동일하며, 초기동기장치에서 이룬 송수신기의 PN코드 위상차를 정확히 맞추는 기능을 하며, 동시에 맞추어진 동기를 계속 유지하는 역할도 한다.

2차 동기 추적과정에서는 탑색구간이 32칩이고, 데이타버퍼(21b)로 입력되는 샘플이 4 오버 샘플(Over Sample)된 상태로 입력되므로 32개의 PN칩에 대한 결과값을 얻게 되는 것이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 탐색구간이 128칩이고, 적분구간이 512칩인 초기 동기 모드시에는 탐색구간 시작점부터 칩 단위로 적분구간만큼 에너지값을 구하게 된다. 탐색구간이 128 칩이기 때문에 128개의 결과값이 출력되나, 2차 동기 추적모드에서는 탐색구간이 32칩이기 때문에 32개의 결과값이 출력된다.

이 결과값중 값이 가장 큰 순서대로 32개의 결과값을 DSP(10)로 전달하면, DSP(10)는 이 결과값을 MMDA내의 복조부(30)로 전달하게 된다. 따라서, 복조부(30)는 DSP(10)에서 전달되는 결과값을 원래의 데이타로 복조하게 되는 것이다.

상기한 동작과 상응하는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 대하여 도 4를 참조하여 단계적으로 살펴보기로 하자.

도 4는 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.

먼저, DSP(10)에서 탐색구간 및 적분구간을 파라메타로 ATM(20)에전달한다(S101). 여기서, 탐색구간은 128칩이고, 적분구간은 512칩으로 설정된다.

이어, ATM(20)은 DSP(10)에서 전달한 탐색구간에 대해서 각 칩별로 에너지값을 연산하게 된다(S102). 즉, 탐색구간 파라메터값인 128은 탐색 윈도우(Search Window)크기를 나타내며, PN 코드의 시작점으로 부터 탐색 윈도우 크기만큼의 구간을 ATM(20)내의 매치필터(21)를 이용 적분 구간만큼 에너지값의 계산을 반복하고, 그 결과를 메모리(22)에 저장한다.

현재 복조부(30)가 유지하고 있는 PN코드는 시작점 부터 탐색구간만큼 윈도우 사이즈가 결정되고, 이 구간의 시작되는 칩부터 적분구간인 512 칩만큼 매치필터(2)에 의해 에너지값이 계산된다.

현재 적분구간이 512칩이고 PN코드가 32탭 단위로 입력되기 때문에 모든 적분구간에 대한 에너지값을 연산하기 위해서는 상기 연산과정이 16회 반복되어야 하는 것이다. 이와 같은 반복 연산을 통해 얻어진 512칩에 대한 에너지값은 가산기(21c)에서 가산된 후, ATM(20)의 메모리(22)에 저장된다. 따라서, 최종 128개의 탐색윈도우에 대한 에너지값이 결과로써 출력되는 것이다. 즉, 128로 정해진 탐색구간을 칩 단위별로 매치필터(21)를 통해 적분구간 만큼 에너지값을 계산하기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 총 128개의 결과가 나오게 된다

이어, 상기와 같은 방법에 의해 연산된 각 칩별 에너지값은 ATM(20)내의 메모리(22)에 저장되고(S103), DSP(10)는 인터럽트에 의해 메모리(22)에 저장된 각 칩별 에너지값을 모두 리드하여(S104) 리드한 각 칩별 에너지값을 기 설정된 임계값과 각각 비교하는 것이다(S105).

이어, 각 칩별 에너지값중 기 설정된 임계값보다 큰 값이 있는지, 큰 값이 있으면, 큰 값의 갯수가 기 설정된 갯수 이상인지를 판단한다(S106).

판단결과, 각 칩별 에너지값중 기 설정된 임계값보다 큰 값이 없을 경우에는 해당 탐색구간내에 신호를 전송하는 이동국이 없다고 판단하여 다음 칩 구간으로 이동시켜 상기와 동일한 과정을 수행하고(S107), 반대로 각 칩별 연산된 에너지값중 기 설정된 임계값보다 큰 값이 있고, 그 갯수가 기 설정된 갯수이상이라고 판단되면, 각 칩별 에너지값중 임계값보다 큰 값들중 기 설정된 갯수 즉, 적어도 4개 이상의 값을 추출한다(S108) .

이어, 상기 추출된 적어도 4개 이상의 에너지값을 복조부(30)로 출력하여 원래데이타로 복조함으로써, 최적의 경로를 탐색하여 초기 추적과정을 완료하는 것이다(S109).

이와같이 초기동기 추적과정이 완료되면, 2차 동기 추적모드를 동작한다(S110). 이때, 2차 동기 추적과정에서의 탑색구간은 32칩이기 때문에 32칩의 탐색구간으로 상기한 초기 동기 추적과정과 동일한 과정을 통해 2차 동기 추적과정을 수행하는 것이다. 이때, 2차 동기 추적과정에서는 각 칩별 에너지 결과값은 32개가 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법은, 종래의 방법에서 사용하던 코드 인지 파트나 코드 추적 루프와 같이 할당된 경로에 대해 동기를 유지하면서 그 경로에 대한 채널추정값을 구해 데이타를 복조하던 방식과는 다른 접근 방식이다. 즉, 딜레이 프로파일(DelayProfile)에 해당하는 시구간(Time Interval)내에서 있을 수 있는 모든 경로에 대해 채널 추정결과와 에너지값을 구해 가장 좋은 경로에 대한 정보를 계속 업그레이드(Upgrade)시켜 DSP(10)로 넘겨주고, DSP(10)는 이중 가장 에너지가 높은 경로를 추출하여 복조부(30)로 전달함에 의해 수신기의 성능을 최대로 높이게 되는 것이다.

상기한 본 발명에 따른 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법은 DSP가 탐색구간 및 적분구간을 파라메터로 ATM에 넘겨주면, ATM은 해당 탐색구간을 매치 필터를 이용하여 모든 경로에 대한 에너지값을 구하고, 구해진 에너지값을 다시 DSP로 전달하면 DSP는 이 에너지값중 임계값보다 큰 값을 적어도 4개 이상 추출하여 복조부로 넘겨줌에 의해 위치 이동이 지속적으로 발생되는 이동국과 기지국 복조부간 최적의 경로를 탐색하는 것이다. 따라서, 다음과 같은 효과를 가지게 되는 것이다.

첫째, 초기동기 및 2차동기에 대한 결과값이 DSP로 보고됨으로 인해 이를 소프트 웨어적으로 보다 융통성있게 운용할 수 있는 이점이 있다. 여기서, 융통성이란 DSP에 보고된 결과값을 소프트웨어적으로 처리하여 채널 추정에 이용됨을 의미한다.

둘째, DSP가 전달하는 탐색구간 및 적분구간 등의 파라메터를 받아 동작하는 ATM은 매치필터를 통해서 단말로 부터의 모든 경로에 대한 동기추적을 수행하여 가장 양호한 경로를 할당할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. DSP와, 매치필터 및 메모리를 포함하는 ATM과, 복조부를 구비한 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법에 있어서,

   상기 DSP에서 탐색구간 및 적분구간을 파라메터로 상기 ATM에 전송하는 단계와;

   상기 DSP로부터 전송된 탐색구간 및 적분구간에 대한 파라메터에 따라 상기 매치 필터를 이용하여 탐색구간의 각 칩별로 에너지값을 연산하는 단계와;

   상기 연산된 각 칩별 에너지값을 상기 ATM의 메모리에 저장하는 단계와;

   상기 DSP에서 인터럽트에 의해 상기 메모리에 저장된 각 칩별 에너지값을 리드하여 리드한 각 칩별 에너지값과 기 설정된 임계값을 각각 비교하는 단계와;

   상기 비교결과, 각 칩별 에너지값중 기 설정된 임계값보다 큰 값이 있을 경우, 임계값보더 큰 값중 가장 큰 에너지값을 임의의 갯수 추출하는 단계와;

   상기 추출된 에너지값을 상기 복조부로 전달하여 원래의 데이타로 복조하여 초기 동기 추적과정을 완료하는 단계와;

   상기 초기 동기 추적과정이 완료되면, 탐색구간의 파라메타를 상기 초기 동기 추적과정에서 설정한 탐색구간과는 다르게 설정하여 상기와 동일한 과정을 통해 2차 동기 추적과정을 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비교하는 단계에서의 비교결과, 각 칩별 에너지값이 기 설정된 임계값보다 큰 값이 없다고 판단되면, 해당 탐색구간내에 신호를 전송하는 이동국이 존재하지 않는다고 판단하여 다음 탐색구간으로 이동하여 초기 동기 추적과정 및 2차 동기 추적과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 초기 동기 추적과정에서 DSP에서 ATM으로 전송하는 탐색구간 및 적분구간의 파라메터값은 128칩 및 512칩인 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 칩별 에너지값을 연산하는 단계는 상기 DSP에서 전송되는 32PN 칩에 대한 탐색구간의 각각의 PN코드와 단말기로 부터 전송되는 각각의 정보비트를 각각 익스클러시브 오어 연산하는 단계와;

   상기 연산결과값들을 모두 가산하여 각 탐색구간의칩에 상응하는 각 칩별 에너지값을 산출하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 에너지값을 추출하는 단계에서의 추출되는 에너지값의 갯수는 적어도 4개 이상인 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 에너지값 연산단계는 32탭 단위로 하나의 에너지값을 연산하고, 이연산과정을 적분구간만큼 반복하여 탐색구간에 상응하는 128개의 에너지값을 추출하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동통신 기지국 시스템에서의 PN코드 동기 추적방법.