KR20030067682A - 레이크 수신기 및 수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 CDMA 이동 통신 시스템에 있어서, 핑거로의 효율적인 패스 할당을 행하는 레이크 수신기 및 수신 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에서 상관값 계산부(2)는, 레이크 수신 가능한 모든 타이밍에서 입력단(1)으로부터 입력된 수신 신호와 확산 부호의 상관값을 계산하고, 지연 프로파일 작성부(3)와 차분 이력 작성부(6)에 출력한다. 지연 프로파일 작성부(3)는 평균화 상관값을 산출하여, 지연 프로파일로서 패스 선택부(4)로 통지한다. 차분 이력 작성부(6)는 상관값 계산부(2)로부터 통지된 최신의 상관값과 스스로 유지하고 있던 전회의 상관값을 각 수신 타이밍마다 비교하여, 차분 이력을 구하고, 패스 선택부(4)로 통지한다. 패스 선택부(4)는 지연 프로파일을 평균화 상관값이 큰 순으로 바꾸어 나열하고, 지연 프로파일과 차분 이력이 소정의 조건을 모두 충족시키면, 그 수신 타이밍을 핑거에 할당하고, 핑거부(5)로 통지한다.

Description

레이크 수신기 및 수신 방법{RAKE RECEIVER APPARATUS AND RECEIVING METHOD}

CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 방식은 각 사용자(user)에게 개별의 확산 부호를 할당하고, 그것에 의해 복수의 사용자의 통신을 가능하게 하는 통신 방식이다. 멀티패스(multipath)를 적극적으로 이용하는 것이 특징이다.

무선 통신에서는, 송신기로부터 송신된 신호는 송신기 또는 수신기의 이동에 따라 생기는 페이딩(fading)이나, 차폐물에 의한 회절, 감쇠 등의 영향을 받는다. 이 때문에, 송신기로부터 송신된 신호는 수신기에 의해 복수의 신호로서 수신된다. 이들 복수의 수신 신호를 멀티패스라고 부른다. 멀티패스 중의 하나하나의 수신 신호를 패스라고 부른다.

TDMA(Time Division Multiple Access) 또는 FDMA(Frequency Division Multiple Access)에서는, 그러한 멀티패스 중의 하나를 수신해야 할 신호(주(主)신호)로 한 경우, 다른 신호는 그 주신호를 방해하는 잡음으로 되었다.

그러나, CDMA에서는 멀티패스가 하나하나의 패스로 분리되고, 모든 패스가 주신호로서 처리된다. 이러한 처리는 수신 감도를 높이기 위해 실행되었다. 레이크 수신기는 이 패스를 분리하여, 각각의 수신 타이밍을 구하고, 그들을 핑거로 할당한다는 서치(search) 기능을 갖고 있다. 또한, 핑거는 하나의 수신 타이밍에 대응하는 수신 기능을 갖는 것을 의미한다.

도 1은 상기 서치 기능을 실현하기 위한 종래의 레이크 수신기의 기본 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 레이크 수신기는 상관값 계산부(2), 지연 프로파일(delayed profile) 작성부(3), 패스 선택부(4), 핑거부(5)를 갖고 있다.

상관값 계산부(2)는 레이크 수신 가능한 모든 타이밍에서 입력단(1)으로부터 입력된 수신 신호와 확산 부호의 상관값을 일정 주기로 계산한다. 상관값 계산부(2)는 계산한 상관값을 지연 프로파일 작성부(3)로 통지한다. 또한, 「상관값」은 하기의 수학식 1에 의해 산출되는 값으로 한다.

R[t][i] : 수신 타이밍 t일 때의 i칩(chip)째의 입력 신호

C[i] : i칩째의 확산 부호

N : 상관을 산출하는 칩의 수

Cor[t][n] : n회째에 구한 수신 타이밍=t에서의 상관값으로서,

[수학식 1]

단, A*는 A의 복소공액을 나타낸다.

또한, 이하의 설명에서는 수신 타이밍의 총수를 「Ntmg」라고 한다.

지연 프로파일 작성부(3)에서는, 상관값 계산부(2)로부터 얻어진 각 수신 타이밍마다의 상관값을 미리 정해진 횟수만큼 가산함으로써, 평균화 상관값을 산출하여, 지연 프로파일을 작성한다. 도 2는 각 수신 타이밍에서의 지연 프로파일을 나타낸다.

패스 선택부(4)에서는 지연 프로파일의 평균화 상관값의 크기를 비교하고, 각 핑거에 할당해야 할 수신 타이밍을 선택하여, 그 수신 타이밍을 핑거부(5)로 통지한다.

일반적으로, 평균화 상관값이 큰 수신 타이밍에서 핑거가 수신을 행한 경우, Eb/I0(1비트당의 에너지대 간섭 전력 밀도비)가 높은 신호를 수신할 수 있다고 기대할 수 있다.

여기서, 도 3은 도 2에 나타낸 수신 타이밍과 전파 경로의 관계를 나타낸 도면이다. 수신 타이밍 A, A'는 송신기로부터 수신기까지의 전파 경로가 동일하다. 이것에 대하여, 수신 타이밍 B는 송신기로부터 반사물을 통하여 수신기에 전파하는 경로로 된다. 따라서, 수신 타이밍 B와 수신 타이밍 A, A'는 전파 경로가 상이하다.

그런데, 도 2에 나타낸 수신 타이밍 A'와 수신 타이밍 B를 비교하면, 수신 타이밍 A'가 평균화 상관값이 더 크기 때문에, A'를 핑거에 할당하는 것이 좋다고 생각된다. 그러나, 페이딩을 고려하면, 만약 이미 A를 핑거에 할당하고 있는 것이라면, 오히려 평균화 상관값은 작지만, 송신기로부터 수신기까지의 전파 경로가 수신 타이밍 A와는 상이한 수신 타이밍 B를 핑거에 할당하는 것이 더 특성이 양호해진다고 기대할 수 있다.

수신 타이밍 A, A'는 전파 경로가 동일하기 때문에, 동일한 페이딩을 받는다. 그 때문에, 예를 들어, 수신 타이밍 A가 페이딩의 영향을 받아 수신 전력이 낮아진 경우, 수신 타이밍 A'도 마찬가지로 낮아진다. 따라서, 수신 타이밍 A, A'만을 핑거에 할당하고 있던 경우는, 수신 특성이 나빠질 가능성이 있다.

이것에 대하여, 수신 타이밍 A와 수신 타이밍 B는 전파 경로가 상이하기 때문에, 수신 타이밍 A가 페이딩에 의해 수신 전력이 낮아져도, B도 마찬가지로 낮아지지는 않는다. 이 때문에, 페이딩에 의한 수신 특성의 열화를 방지할 가능성이 있다. 이것은 기본적으로 전파 경로가 상이하면 페이딩의 영향도 상이하다고 생각할 수 있기 때문이다.

핑거의 수는 하드웨어의 제약에 의해 통상적으로 유한(有限)하다. 따라서, 상이한 전파 경로의 패스를 효율적으로 핑거에 할당하는 것이 레이크 수신에서의 수신 특성에 큰 영향을 준다.

이하, 하드웨어의 제약에 의해 유한으로 되어 있는 핑거의 수를 「Nfgr」로 나타내기로 한다.

종래, 패스의 핑거 할당은 수신 타이밍을 비교하여, 그 차(A=abs(패스 A의 수신 타이밍)-(패스 B의 수신 타이밍))가 미리 정해진 임계값 이하인 경우(A≤TH), 동일한 전파 경로에 의한 패스라고 인식하고, 어느 한쪽만을 핑거에 할당했다. 한편, 그 차가 미리 정해진 임계값보다 위인 경우(A＞TH), 패스 A와 패스 B는 상이한 경로라고 간주하였다.

단, abs(x)는 x의 절대값, TH는 미리 정해진 임계값을 나타낸다.

이와 같이 종래의 레이크 수신에서는, 핑거 할당 시에, 동일 경로의 패스인지의 여부는 수신 타이밍의 차에 의해서만 판단하였다. 그 때문에, 수신 타이밍이 거의 동일하나, 전파 경로가 상이한 패스를 동일하다고 판단하여, 한쪽을 삭제하여 버렸다. 반대로, 동일 전파 경로임에도 불구하고, 상이한 패스라고 판단하여 핑거에 할당하는 경우도 있었다. 이 때문에, 효율적인 패스 할당이 불가능했다.

즉, 종래의 레이크 수신에서는, 전파 경로는 상이하나, 전파 거리가 거의 동일한 패스에 대해서는 동일한 전파 경로라고 판단하게 되어, 페이딩 시의 수신 특성이 열화될 가능성이 있었다.

본 발명의 목적은 상관값 크기의 변동 상태의 상관성을 관찰함으로써 패스 분리를 행하고, 핑거로의 효율적인 패스 할당을 행하는 레이크 수신기 및 수신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 CDMA 이동 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 핑거(finger)에 할당하는 패스(path)의 선택을 효율적으로 행하는 레이크 수신기 및 수신 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 레이크 수신기의 기본 구성을 나타내는 도면.

도 2는 각 수신 타이밍에서의 지연 프로파일을 나타내는 도면.

도 3은 수신 타이밍과 전파 경로의 관계를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 실시예인 레이크 수신기의 구성을 나타내는 도면.

도 5는 본 실시예의 동작에 대해서 설명하는 플로차트.

도 6은 본 실시예의 동작에 대해서 설명하는 플로차트.

본 발명은 CDMA 이동 통신 시스템의 레이크 수신기에 있어서, 레이크 수신 가능한 모든 타이밍에서 수신 신호와 확산 부호의 상관값을 계산하는 상관값 계산부와, 이 상관값 계산부로부터 얻어진 각 수신 타이밍마다의 상관값으로부터 평균화 상관값을 산출하여, 지연 프로파일을 작성하는 지연 프로파일 작성부와, 상기 상관값 계산부로부터 통지된 최신의 상관값과 전회(前回)의 상관값을 각 수신 타이밍마다 비교하여, 차분(差分) 이력(履歷)을 작성하는 차분 이력 작성부와, 상기 평균화 상관값을 크기 순으로 바꾸어 나열하고, 상기 지연 프로파일과 차분 이력이 각각 소정의 조건을 충족시킨 경우, 상기 평균화 상관값이 큰 순으로 핑거에 할당해야 할 수신 타이밍을 선택하여, 그 수신 타이밍을 핑거부로 통지하는 패스 선택부와, 각 수신 타이밍마다의 패스에 대응하여 수신하는 핑거부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 패스의 강도 변동을 계산하고, 그 계산값을 지연 프로파일과 핑거에 할당하는 패스의 선택에 사용함으로써, 효과적인 패스의 핑거 할당을 가능하게 하는 것이다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 실시예인 레이크 수신기의 구성을 나타낸 도면이다.

상관값 계산부(2)는 레이크 수신 가능한 모든 타이밍에서 입력단(1)으로부터입력된 수신 신호와 확산 부호의 상관값을 일정 주기로 계산한다. 그 계산된 상관값은 지연 프로파일 작성부(3)에 입력되는 동시에, 차분 이력 작성부(6)에도 입력된다. 또한, 「상관값」의 정의는 종래의 예와 동일하다.

지연 프로파일 작성부(3)는, 종래의 예와 마찬가지로, 미리 정해진 횟수(이하, 「Npow」라고 함)만큼 상관값을 각 수신 타이밍마다 가산한다. 이것에 의해, 평균화 상관값이 산출되고, 그 결과가 지연 프로파일로서 패스 선택부(4)로 통지된다. 즉, 이하와 같은 처리로 된다.

우선, 다음과 같은 Cor[t][n] 및 DP[t][n]을 정의한다.

Cor[t][n] : 상관값 계산부(2)로부터 n회째에 통지된 수신 타이밍 t에서의 최신의 상관값

DP[t][n] : 수신 타이밍 t에서의 n회째에 통지된 상관값을 가산한 결과

상관값 계산부(2)로부터 최신의 상관값 Cor[t][n]이 통지될 때마다 모든 수신 타이밍 t에 대하여 가산을 행한다. 예를 들면, 상관값이 통지된 것이 n회째이면, DP[t][n] = DP[t][n-1]+Cor[t][n] for 0≤t<Ntmg와 같이 된다.

단, 상기 식을 행하는 것이 Npow회째(즉, n을 「0 개시」라고 하면 n=Npow-1)이었다면, DP[t][n]이 지연 프로파일로서 패스 선택부(4)로 통지된다. 여기서, DP[t][-1]은 0으로 한다.

또한, 지연 프로파일로서, 상관값 계산부(2)로부터 통지된 상관값의 소정 폭 시간창에 의한 이동 평균을 이용할 수도 있다.

차분 이력 작성부(6)는, 상관값 계산부(2)로부터 통지된 최신의 상관값과 스스로 유지하고 있던 전회의 상관값을 각 수신 타이밍마다 비교하고, 그 크기의 변화를 기록한다. 구체적으로는, 예를 들어, 이하와 같은 동작을 행한다.

Hist[t][n] : 수신 타이밍 t에서의 (n-1)회째에 계산한 상관값과 n회째에 계산한 상관값의 차분 이력

[수학식 2]

Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])

단, Fn(x, y) = [+1 (x≤y), -1 (x＞y)]

즉, Fn(x, y)는 (x≤y)의 범위에서 +1이고, (x＞y)의 범위에서 -1이다.

각 수신 타이밍에 대하여, Npow개의 상관값에서의 차분 이력 Hist[t][n](t=0∼Ntmg-1, n=0∼Npow-1)이 구해지면, 모든 차분 이력 Hist[t][n]은 패스 선택부(4)로 통지된다.

패스 선택부(4)는, 지연 프로파일 작성부(3)로부터 통지된 지연 프로파일을 평균화 상관값이 큰 순으로 바꾸어 나열한다. 또한, 평균화 상관값이 큰 순으로 그 수신 타이밍을 핑거 할당 후보로 하고, 이하의 수학식 3 및 4에 나타낸 판정을 행한다. 모든 조건을 충족시키면, 그 수신 타이밍은 핑거에 할당된다.

t「0」, t[1], …, t[m-1] : 지금까지 핑거에 할당한 수신 타이밍(m개)

tc : 핑거 할당 후보로 된 수신 타이밍

D_th : 미리 정해진 수신 타이밍에 관한 임계값

H_th : 미리 정해진 차분 이력에 관한 임계값으로서,

[수학식 3]

abs(DP[tc][Npow-1] - DP[t[i]][Npow-1]) ＞ D_th (0≤i＜m)

[수학식 4]

단, abs(x)는 x의 절대값을 나타낸다.

또한, Hist[t][0]은 Hist[][]의 정의상, 0회째와 -1회째의 차분을 나타내고 있게 되고, 현실적으로는 의미가 없으므로 가산하지 않는다.

이 처리는 모든 수신 타이밍에 대하여 실행되거나, 또는 핑거 수가 다할 때까지 계속된다. 핑거에 할당된 수신 타이밍은 핑거부(5)로 통지된다.

다음으로, 도 2 및 도 3의 플로차트를 참조하여 본 실시예의 동작에 대해서 설명한다.

처음으로, 상관값 계산부(2) 및 지연 프로파일 작성부(3)의 메모리 버퍼(memory buffer)에 저장된 Cor[t][-1] 및 DP[t][-1]이 O으로 초기화된다(단계 1).

다음으로, 상관값 계산부(2)는 입력단(1)으로부터 입력된 수신 신호와 확산 부호의 상관을 취함으로써, 상관값 Cor[t][cnt]를 산출한다(단계 3). 구한 상관값 Cor[t][cnt]는 지연 프로파일 작성부(3)로 통지되고, 지연 프로파일 DP[t][cnt]가 구해진다(단계 4). 또한, 상관값 Cor[t][cnt]는 차분 이력 작성부(6)로 통지되고, 전회의 상관값 Cor[t][cnt-1]과 비교함으로써, 차분 이력 Hist[t][cnt]가 구해진다(단계 5). 상기 단계 3∼5의 처리가 Npow회 반복된다(단계 2, 6, 7).

패스 선택부(4)는 처음으로 지연 프로파일 작성부(3)로부터 통지된 지연 프로파일 DP[t][Npow-1](t=0∼Ntmg-1)이 큰 순서로 수신 타이밍을 바꾸어 나열하는 함수 TmgOrd[i](i=0∼Ntmg-1)을 구한다(단계 8). 이 함수 TmgOrd[i](i=0∼Ntmg-1)은 이하의 식을 충족시킨다.

DP[Ord[i]][Npow-1] ≥ DP[TmgOrd[i+j]][Npow-1]

for O≤i＜Npow-1

O≤j＜Npow-1-i

예를 들면, Tx=TmgOrd[x]가 성립한다는 것은, 「DP[t][Npow-1]을 큰 순으로 바꾸어 나열한 경우, 상위로부터 x번째의 수신 타이밍은 Tx」이라는 것을 의미한다.

다음으로, 지연 프로파일의 평균화 상관값이 가장 큰 수신 타이밍이 우선 하나의 핑거에 할당된다(단계 10).

이후, 상기 수학식 3 및 4를 충족시키는 수신 타이밍을 평균화 상관값이 큰 순으로 찾는다. 발견되면, 그 수신 타이밍이 핑거에 할당된다(단계 11∼16, 단계 18). 단, Nfgr개의 핑거로의 할당이 끝나거나(단계 17), 또는 Ntmg개의 수신 타이밍 전체에 대하여 수학식 3 및 4의 검사가 종료되면(단계 19), 패스 선택이 종료된다. 그 후, fgr개의 핑거(핑거[O]…핑거[fgr-1])에 대하여 할당한 수신 타이밍은 핑거부(5)로 통지된다(단계 20).

핑거부(5)로의 통지가 종료되면, 다시 상관값 계산부(2) 및 지연 프로파일 작성부(3)의 메모리 버퍼가 0으로 초기화되어, 처리가 계속된다(단계 1).

본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 수학식 2에 있는 "Hist[t][n]"의 계산을 이하와 같이 한다.

[수학식 5]

Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])×Cor[t][n]

단, Fn(x, y) = [+1 (x≤y), -1 (x＞y)]

수학식 2를 이용하는 방법에서는, 전회의 상관값에 비하여 커졌거나 작아졌다는 변화의 방향에만 주목했으나, 수학식 5는 변화의 방향 이외에, 상관값의 크기에도 주목하고 있다.

상술한 바와 같이, 상관값이 큰 수신 타이밍을 핑거에 할당하여 수신하면, Eb/I0가 높은 신호가 얻어지기 때문에, 수학식 5에는 Eb/I0가 낮은 신호를 핑거에 할당하는 것을 방지하는 효과가 있고, 보다 효율적인 할당을 할 수 있다고 기대된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 핑거로의 수신 타이밍의 할당 시에, 동일한 전파 경로(=동일한 패스)인지의 여부를 판단하는 수단으로서, 수신 타이밍의 차뿐만 아니라, 상관값의 변화 이력을 아울러 사용하므로, 보다 정확하게 동일 패스인지의 여부를 판단할 수 있다. 하드웨어 조건에 의해 한정된 핑거 수 중에서, 페이딩 환경 하에서 양호한 수신 특성이 얻어지는 패스 할당이 가능해진다.

Claims (6)

1. CDMA 이동 통신 시스템의 레이크 수신기에 있어서,

   레이크 수신 가능한 모든 타이밍에서 수신 신호와 확산 부호의 상관값을 계산하는 상관값 계산부와,

   이 상관값 계산부로부터 얻어진 각 수신 타이밍마다의 상관값으로부터 평균화 상관값을 산출하여, 지연 프로파일을 작성하는 지연 프로파일 작성부와,

   상기 상관값 계산부로부터 통지된 최신의 상관값과 전회(前回)의 상관값을 각 수신 타이밍마다 비교하여, 차분(差分) 이력(履歷)을 작성하는 차분 이력 작성부와,

   상기 평균화 상관값을 크기 순으로 바꾸어 나열하고, 상기 지연 프로파일과 차분 이력이 각각 소정의 조건을 충족시킨 경우, 상기 평균화 상관값이 큰 순으로 핑거에 할당해야 할 수신 타이밍을 선택하여, 그 수신 타이밍을 핑거부로 통지하는 패스 선택부와,

   각 수신 타이밍마다의 패스에 대응하여 수신하는 핑거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차분 이력이,

   Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])

   또는

   Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])×Cor[t][n]

   으로 정의되는 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 패스 선택부는,

   상기 지연 프로파일이,

   abs(DP[tc][Npow-1] - DP[t[i]][Npow-1]) ＞ D_th (0≤i<m)

   의 조건을 충족시키고, 또한 상기 차분 이력이,

   의 조건을 충족시킨 경우, 상기 상관값이 큰 순으로 핑거에 할당해야 할 수신 타이밍을 선택하는 것을 특징으로 하는 레이크 수신기.
4. CDMA 이동 통신 시스템의 레이크 수신 방법에 있어서,

   수신 신호와 확산 부호의 상관을 취함으로써, 상관값을 산출하는 단계와,

   각 수신 타이밍마다의 상관값으로부터 평균화 상관값을 산출하여, 지연 프로파일을 구하는 단계와,

   최신의 상관값과 전회의 상관값을 비교함으로써, 차분 이력을 구하는 단계와,

   상기 평균화 상관값이 큰 순으로 수신 타이밍을 바꾸어 나열하는 단계와,

   상기 평균화 상관값의 값이 가장 큰 수신 타이밍을 핑거에 할당하는 단계와,

   상기 지연 프로파일과 차분 이력이 각각 소정의 조건을 충족시키는 상기 수신 타이밍을 상기 평균화 상관값이 큰 순으로 찾고, 각 핑거에 할당하는 처리를 모든 핑거로의 할당이 종료되거나, 또는 모든 수신 타이밍에 대하여 판정이 종료될 때까지 반복하여 패스 선택을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이크 수신 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 차분 이력이,

   Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])

   또는

   Hist[t][n] = Fn(Cor[t][n-1], Cor[t][n])×Cor[t][n]

   으로 정의되는 것을 특징으로 하는 레이크 수신 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 패스 선택을 행할 때,

   상기 지연 프로파일이,

   abs(DP[tc][Npow-1] - DP[t[i]][Npow-1]) ＞ D_th (0≤i<m)의 조건을 충족시키고, 또한 상기 차분 이력이,

   의 조건을 충족시킨 경우, 상기 상관값이 큰 순으로 핑거에 할당해야 할 수신 타이밍을 선택하는 것을 특징으로 하는 레이크 수신 방법.