KR20050086675A - Memory based device and method for channel estimation in a digital communication receiver - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 신호 y(k)의 샘플들을 저장하기 위한 입력 메모리 버퍼(16)와, 재 발생된 사용자 코드를 발생시키기 위한 코드 발생기 회로(30)와, 입력 신호 y(k)가 각 수신된 다중 경로 요소들의 시간 지연들과 진폭들을 산출하기 위한 채널 지연 프로파일 에너지의 평가를 위한 장치(24)와, 복수개의 핑거들(18)과, 입력 신호 y(k)의 가장 강력한 다중 경로 요소들을 선택하고, 상기 다중 경로 요소들을 핑거들(18)에 할당하기 위한 채널 지연 프로파일 에너지를 처리하는 핑거 할당 유닛(26)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확산 스펙트럼 디지털 통신 수신기를 제공한다.The present invention provides an input memory buffer 16 for storing samples of the input signal y (k), a code generator circuit 30 for generating a regenerated user code, and an input signal y (k) for each received signal. Select the device 24 for evaluating channel delay profile energy to calculate the time delays and amplitudes of the multipath elements, the plurality of fingers 18 and the most powerful multipath elements of the input signal y (k). And a finger assignment unit (26) for processing channel delay profile energy for allocating the multipath elements to the fingers (18).
또한, 상기 채널 지연 프로파일 에너지의 평가를 위한 장치(24)는 입력 신호 y(k)의 복수의 샘플들을 입력 메모리 버퍼(16)의 메모리위치로부터 계속적으로 신호를 읽기 위한 제1 입력부(41)와, 재 발생된 사용자 코드를 코드 발생기 회로(30)로부터 수신하기 위한 제2 입력부(43)와, 입력 신호의 상기 복수의 샘플들과 상기 재 발생된 사용자 코드 사이의 상관 동작의 수단에 의해 채널 지연 프로파일 에너지(DP(l))의 값을 발생하는 출력부를 포함하여 구성하는 기본 상관기(32)와, 채널 지연 프로파일 에너지(DP(l))의 새로운 값을 산출하기 위해 기본 상관기(32)의 새로운 상관 동작에 해당하는 각 어드레싱(addressing) 동작을 상기 메모리 버퍼(16)의 메모리 위치내용으로 기본 상관기(32)의 제1 입력부(41)가 계속적으로 입력받도록 상기 입력 메모리 버퍼(16)를 어드레싱(addressing) 하기 위한 메모리 제어기 회로(36)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus 24 for evaluating the channel delay profile energy also includes a first input 41 for continuously reading a plurality of samples of the input signal y (k) from a memory location of the input memory buffer 16. A channel delay by means of a correlation operation between the second input 43 and the plurality of samples of the input signal and the regenerated user code, for receiving a regenerated user code from the code generator circuit 30; A basic correlator 32 comprising an output for generating a value of the profile energy DP (l), and a new value of the basic correlator 32 to calculate a new value of the channel delay profile energy DP (l). Addressing the input memory buffer 16 such that each addressing operation corresponding to a correlation operation is continuously input by the first input portion 41 of the basic correlator 32 to the memory location contents of the memory buffer 16. memory controller circuitry 36 for addressing.
Description
본 발명은 통신 시스템(Telecommunication system)에 관한 것으로 특히, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서 사용하기 위한 디지털 수신기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 디지털 통신 수신기에서의 채널 지연 프로파일을 평가하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a telecommunication system, and more particularly to a digital receiver for use in a code division multiple access (CDMA) system. The invention also relates to an apparatus and method for evaluating a channel delay profile in a digital communication receiver.
현재 CDMA 접속(access) 기술은 다른 기술에 비하여 더 큰 스펙트럼 효율로 인해 제 3 세대 모바일 통신 시스템(예를 들어 , UMTS, CDMA2000)에서 널리 사용되고 있는 것이 발견된다.It is now found that CDMA access technology is widely used in third generation mobile communication systems (e.g., UMTS, CDMA2000) due to greater spectral efficiency than other technologies.
CDMA 시스템에서의 데이터 시퀀스(data sequence)는 더 넓은 스펙트럼 폭을 가진 의사 잡음 코드(이하 "PN 코드"라 한다.)에 의해 확산된다. 이러한 시스템의 효율은 수신된 PN 코드와 국부적으로 발생된 PN 코드 사이의 정확한 위상 동기화를 계속적으로 유지하기 위한 수신기의 능력에 주로 좌우된다.Data sequences in CDMA systems are spread by pseudo noise codes (hereinafter referred to as " PN codes ") having wider spectral widths. The efficiency of such a system depends primarily on the receiver's ability to continuously maintain accurate phase synchronization between the received PN code and the locally generated PN code.
사실, 수신된 PN 코드와 국부적으로 발생된 PN 코드 사이의 정확한 위상 동기화없이, 수신기의 성능 손실은 심지어 칩주기의 절반의 부정합(mismatch)에 대하여서는 수dB 크기이다.In fact, without accurate phase synchronization between the received PN code and the locally generated PN code, the performance loss of the receiver is a few dB even for a mismatch of half the chip period.
위상 동기화 처리는 보통 코드 획득(code acquisition)과 코드 추적(code tracking)의 두 단계로 수행된다. 상기 코드 획득(code acquisition)은 국부적으로 발생된 코드의 위상을 입력하는 코드의 칩 주기(Tc=1/Fc)내에 가져오는 초기 검색 과정이다. 상기 코드 추적(code tracking)은 입력하는 코드와 국부적으로 발생된 코드들 사이의 칩 경계의 미세한 정렬을 이루고 유지하는 과정이다.Phase synchronization processing is usually performed in two stages: code acquisition and code tracking. The code acquisition is an initial search process that brings the phase of the locally generated code into the chip period (Tc = 1 / Fc) of the code. Code tracking is a process of achieving and maintaining fine alignment of chip boundaries between input code and locally generated codes.
특히, 본 발명은 코드 획득(code acquisition) 과정과 관련이 있다.In particular, the present invention relates to a code acquisition process.
하나의 CDMA 수신기는 보통 다른 다중 경로의 요소들로부터 신호 에너지를 수집하고, 긴밀하게 각 기여분들을 합성하는 레이크 수신기(RAKE receiver) 형태로 실행된다. 기본적으로, 상기 레이크 수신기는 전송된 신호를 다른 복제신호에 각각 동조되는 핑거들(fingers)이라 불리는 많은 독립된 수신 단위로 구성된다. 또한, 상기 레이크 수신기는 다른 다중 경로 요소들의 시간 지연과 진폭이 정확하게 평가되는 경우에만 적절히 동작한다.One CDMA receiver is usually implemented in the form of a RAKE receiver which collects signal energy from other multipath elements and closely combines each contribution. Basically, the rake receiver consists of a number of independent receiving units called fingers that each tune the transmitted signal to a different replica. In addition, the rake receiver operates properly only if the time delay and amplitude of the other multipath components are accurately evaluated.
따라서, 레이크 수신기의 기능적인 모듈들내에 수신되는 신호의 다른 다중 경로 요소들의 시간 지연과 진폭을 평가하는 특별한 모듈을 고려하는 것이 필요하다. 다중 경로 요소들의 검출은, 다시 말해 경로 검출은, 잘못되거나 빗나간 검출이 소망의 서비스 질(QoS)을 얻는데 필요한 전송 파워를 증가해야 하기때문에 CDMA 시스템의 용량에 영향을 준다.Thus, it is necessary to consider a special module that evaluates the time delay and amplitude of other multipath components of the signal received within the functional modules of the rake receiver. The detection of multipath elements, that is, path detection, affects the capacity of a CDMA system because false or missed detection must increase the transmission power required to achieve the desired quality of service (QoS).
이하에서 우리는 CDMA 수신기들에서 채널 지연 프로파일 평가(channel delay profile estimation)를 위해 사용된 몇 가지 알려진 방법들에 대해서 설명한다. 이들 방법은 개개의 이용되는 구조에 따라 두개의 다른 그룹으로 나누어질 수 있다. 상기 두개의 방법으로는, 코드 지연 구조(Code Delayed Architecture : CDA)에 기초한 방법과 데이터 지연 구조(Data Delayed Architecture : DDA)에 기반한 방법을 고려할 수 있다.In the following we describe some known methods used for channel delay profile estimation in CDMA receivers. These methods can be divided into two different groups depending on the individual structures used. As the two methods, a method based on a code delayed architecture (CDA) and a method based on a data delayed architecture (DDA) may be considered.
CDA 지연 프로파일 평가기(CDA delay profile estimator)에서 PN 시퀀스에 대한 하나의 복제는 수신기에서 발생되거나 직접적으로 수신된 데이터와 상관되어진다. 후속의 상관 동작동안 PN 시퀀스의 위상은 수신하는 서치 윈도우의 다른 위치들(예로, 지연들)을 스캔하기 위하여 주기적으로 변경되어진다. In the CDA delay profile estimator, one copy of the PN sequence is correlated with data generated at the receiver or directly received. During the subsequent correlation operation, the phase of the PN sequence is changed periodically to scan for other locations (eg, delays) of the receiving search window.
DDA 지연 프로파일 평가기(DDA delay profile estimator)에서 수신된 데이터의 위상은 주기적으로 변화되는 반면에, PN 시퀀스에서의 위상은 고정된 채로 유지된다. 수신된 데이터의 자리옮김은 지연 라인에서 수신된 신호 샘플들을 저장하고 지연 라인의 다른 위치들로부터 상관 동작 동안 샘플들을 주기적으로 취함으로써 일반적으로 획득되어진다. The phase of the data received at the DDA delay profile estimator changes periodically, while the phase in the PN sequence remains fixed. The displacement of the received data is generally obtained by storing the received signal samples in the delay line and taking samples periodically during the correlation operation from other locations in the delay line.
이미 알려진 방법들의 설명에서 다양한 신호들은 동일위상(in-phase : I)과 직교위상(in-quadrature : Q)의 두개의 성분들에 의해 나타나는 각 신호들을 복소수 포락선(complex envelope)으로 표시된다. 수신기에 의해서 발생된 정보 시퀀스는 u(n)로 표시되는데, 여기서 n은 정보 심볼 주기 에 관련된 이산시간 인덱스이다.In the description of known methods, various signals are represented by a complex envelope of each signal represented by two components, in-phase (I) and in-quadrature (Q). The information sequence generated by the receiver is denoted by u (n), where n is the information symbol period Discrete time index related to.
u(n) = u(n *) n=0, 1, 2, ...u (n) = u (n * ) n = 0, 1, 2, ...
PN 코드 시퀀스 S(k)는 다음과 같이 표현된다.The PN code sequence S (k) is expressed as follows.
S(k) = S(k *) = (k) + j *(k) k=0, 1, 2,...S (k) = S (k * ) = (k) + j * (k) k = 0, 1, 2, ...
상기 수식에서 k는 칩주기 에 관련된 이산 시간 인덱스이다. PN 시퀀스는 SF(Spreading Factor) 칩의 주기로 주기적이고, 상이한 시퀀스가 같은 채널을 공유하는 사용자들 사이에 교차간섭(cross-interference)을 최소화하기 위해서 각 사용자에게 할당된다.Where k is the chip cycle Discrete time index related to. PN sequences are periodic in the period of Spreading Factor (SF) chips and are assigned to each user to minimize cross-interference between users whose different sequences share the same channel.
S(k) = S(k + SF) ∀k ≥ 0S (k) = S (k + SF) ∀k ≥ 0
정보 시퀀스 u(n)은, 다음과 같이 SF 다음에 이어지는 칩들에 의해 만들어지는 PN 코드 시퀀스 S(k)를 각 정보 심볼에 곱함으로써 확산된다.The information sequence u (n) is spread by multiplying each information symbol by the PN code sequence S (k) produced by the chips following SF as follows.
x(k) = (k) + j * (k) = u(k div SF) * S(k)x (k) = (k) + j * (k) = u (k div SF) * S (k)
그 결과, 칩 기간 는 상기 확산동작 후에 심볼주기 보다 SF배 작으며, 상기 확산 동작 후에 정보 시퀀스의 신호 대역폭 인자 SF만큼 증가되어진다. 정보 시퀀스의 이산 시간 인덱스 n은 다음과 같은 식으로 칩 시퀀스의 이산 시간 인덱스 k의 함수로써 표현된다.As a result, the chip period Symbol period after the spreading operation It is SF times smaller and is increased by the signal bandwidth factor SF of the information sequence after the spreading operation. The discrete time index n of the information sequence is expressed as a function of the discrete time index k of the chip sequence in the following manner.
n = k div SFn = k div SF
상기 k div SF는 k와 SF 사이의 몫의 정수부분이다.The k div SF is an integer part of the quotient between k and SF.
그다음 신호 x(k)는 필터링 되고, 전파 채널(propagation channel)을 통해 필터 되어지고 전송되어진다. 전파 경로가 송신기와 수신기 사이에 단 하나의 직행경로를 가진 특별한 경우에는 수신기의 전단부로부터 레이크(Rake) 수신기의 입력에 도달하는 기저대역신호는 y(k)로 표시되고 상기 y(k)는 다음과 같다.The signal x (k) is then filtered, filtered and transmitted over a propagation channel. In the special case where the propagation path has only one direct path between the transmitter and the receiver, the baseband signal reaching the input of the rake receiver from the front end of the receiver is denoted by y (k) and y (k) As follows.
y(k) = x(k) * c(k) + n(k) = u(k div SF) * S(k) * c(k) + n(k)y (k) = x (k) * c (k) + n (k) = u (k div SF) * S (k) * c (k) + n (k)
여기서, c(k) = (k) + j * (k) 는 빠른 패딩과 도플러 효과 때문에 전파 채널에 의해 도입되는 왜곡을 나타내며, n(k) = (k) + j * (k)는 열잡음이 합해진 간섭의 결과를 나타낸다.Where c (k) = (k) + j * (k) represents the distortion introduced by the propagation channel because of the fast padding and Doppler effect, where n (k) = (k) + j * (k) shows the result of the interference combined with the thermal noise.
채널 지연 프로파일(channel delay profile)은 h(ㅣ) = (l) + j * (l)로 나타내게 되고, 여기서, l은 채널 지연 확산(channel delay spread)에 따른 변수이다. 본 발명에서는 채널의 시간 확산은 가장 강하게 수신된 신호 복제 전에는 H칩들에 신호 복제(replica) 후에는 T 칩들에 제한되어진다고 가정한다. 그 결과, 변수 l은 다음의 범위로 된다.The channel delay profile is h (ㅣ) = (l) + j * It is represented by (l), where l is a variable according to channel delay spread. In the present invention, it is assumed that the time spread of the channel is limited to T chips after signal replication to H chips before the most strongly received signal replication. As a result, the variable l is in the following range.
-H ≤ l ≤ T-H ≤ l ≤ T
여기서, ㅣ= 0 값은 가장 강력한 신호 복제의 시간 위치에 상당하며, 따라서, 일반적으로 수신기의 동기화를 위한 기준으로써 채택되어진다. 레이크 수신기가 다중 경로 요소들의 에너지를 포착할 수 있는 수신 서치 윈도우는 H+T+1 칩길이를 가진다.Here, the value of = 0 = corresponds to the time position of the strongest signal replication and, therefore, is generally adopted as a reference for synchronization of the receiver. The receive search window, in which the rake receiver can capture the energy of the multipath elements, has an H + T + 1 chip length.
마지막으로, 본 발명에서는 채널 지연 프로파일 에너지(channel delay profile energy)를 DP(l)로 다음과 같이 정의한다.Finally, in the present invention, channel delay profile energy is defined as DP (l) as follows.
DP(l) = (l) + (l)DP (l) = (l) + (l)
또한, 채널 프로파일 평가(channel profile estimation)를 위해 다음 방법들이 설명된다.In addition, the following methods are described for channel profile estimation.
순차적 상관기(Serial correlator)(CDA)Serial correlator (CDA)
상관기들의 뱅크(Bank of correlators)(CDA)Bank of correlators (CDA)
순차적 상관기(Serial correlator)(DDA)Serial correlator (DDA)
정합 필터(Matched filtor)(DDA)Matched filtor (DDA)
채널 프로파일 평가를 위한 제1 방법은 CDA에 기반한 순차적 상관기인데, 상기 순차적 상관기 구조는 도 1에 도시되어 있다.A first method for channel profile evaluation is a sequential correlator based on CDA, the sequential correlator structure being shown in FIG.
수신된 신호 y(k)는 PN 시퀀스 (k-1)의 공액 복소수로 곱해지고, 그 결과는 NC 개의 후속 칩들(예를 들어, NC가 SF에 같을 수 있다.)의 적분 윈도우(intergration window)를 통해 축적된다. 적분후에, 채널 프로파일 에너지는 두 신호 요소들의 제곱을 함으로써 산출된다. 따라서, 채널 프로파일은 다음 방정식에 의해 산출된다.The received signal y (k) is a PN sequence multiplied by the conjugate complex number of (k-1), and the result is accumulated through an integration window of NC subsequent chips (e.g., NC may be equal to SF). After integration, the channel profile energy is calculated by multiplying the two signal elements. Therefore, the channel profile is calculated by the following equation.
h(l) = y(i) * (i-1)h (l) = y (i) * (i-1)
프로파일 에너지는 아래와 같이 주어진다.The profile energy is given by
DP(l) = + DP (l) = +
l (-H ≤ l ≤ T)의 각 값은 코드 시퀀스의 하나의 특정 지연과 채널 프로파일의 한점에 해당한다. 지연 프로파일의 한 포인트에서의 산출은 NC 칩스(chips)의 시간 간격이 필요하게 되고, 일반적으로, H+T+1 포인트들에서의 지연 프로파일에 대하여, 이 프로파일 산출에 필요한 시간은 다음과 같다.Each value of l (−H ≦ l ≦ T) corresponds to one particular delay in the code sequence and one point in the channel profile. The calculation at one point of the delay profile requires a time interval of NC chips, and in general, for the delay profile at H + T + 1 points, the time required for this profile calculation is as follows.
= (H + T + 1) * NC [chips] = (H + T + 1) * NC [chips]
상기 프로파일 산출에 요구되는 시간을 감소시키기 위해서, 각 상관기들이 PN 코드 시퀀스의 다른 복제로 공급되는 순차적 상관기들의 뱅크를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, H+T+1 상관기들을 사용함으로써, 프로파일의 모든 포인트가 병렬로 산출될 때, 프로파일 산출에 요구되는 시간이 NC 칩으로 경감된다.In order to reduce the time required for the profile calculation, it is possible to use a bank of sequential correlators in which each correlator is fed to another copy of the PN code sequence. For example, by using H + T + 1 correlators, when all points of the profile are calculated in parallel, the time required for profile calculation is reduced to the NC chip.
= NC [chips] = NC [chips]
CDA 솔루션(solution)을 기반으로 하는 순차적 상관기들의 뱅크에 대한 블록도가 도 2에 나타나 있다. PN 코드 시퀀스의 다른 복제들인 (k+H), (k+H-1)...(k-T)들은 메모리 버퍼(memory buffer)내 코드 값들을 기록한 단일 코드 발생기(single code generator)를 사용함으로써 획득되어진다. 동시에, PN 코드의 다른 복제들도 도 3에서 도시된 바와같은 메모리 버퍼(2)의 다른 위치들로부터 읽어질 수 있다.A block diagram for a bank of sequential correlators based on the CDA solution is shown in FIG. Other copies of the PN code sequence, (k + H), (k + H-1) ... (kT) are obtained by using a single code generator that records code values in a memory buffer. At the same time, other copies of the PN code can also be read from other locations in the memory buffer 2 as shown in FIG.
순차적 상관기(DDA)는 순차적 상관기(CDA)에 관하여 듀얼 솔루션(dual solution)을 나타낸다. DDA 솔루션에서 PN 코드의 위상은 수신된 데이터의 위상이 변경되어지는 동안 고정된 채로 유지된다. 이것은 지연 라인(delay line)(4)에서 수신된 샘플들을 저장하고, 지연 라인 다른 위치에서부터 상관 동작동안 샘플들을 주기적으로 취함으로써 얻어진다. 순차적 상관기(DDA)의 블록도는 도 4에서 도시되어 있다.The sequential correlator (DDA) represents a dual solution with respect to the sequential correlator (CDA). In the DDA solution, the phase of the PN code remains fixed while the phase of the received data changes. This is obtained by storing the samples received at the delay line 4 and taking samples periodically during the correlation operation from another location on the delay line. A block diagram of the sequential correlator (DDA) is shown in FIG.
채널 프로파일은 다음 방정식에 의해 산출되어진다.The channel profile is calculated by the following equation.
h(l) = y(i+1) * (i)h (l) = y (i + 1) * (i)
이때, 주어지는 프로파일 에너지는 다음과 같다.At this time, the given profile energy is as follows.
DP(l) = + DP (l) = +
프로파일 한 점의 산출에 필요한 시간은 CDA 솔루션과 같고, 또한 NC 칩스(chips)와 같다. 그 결과로, H+T+1 포인트들에 대한 완전한 프로파일의 산출에 필요한 시간은 다음과 같다.The time required to calculate a profile is the same as the CDA solution and also the NC chips. As a result, the time required to calculate the complete profile for H + T + 1 points is as follows.
= (H + T + 1) * NC [chips] = (H + T + 1) * NC [chips]
정합 필터(matched filter)를 사용함으로써, 채널 지연 프로파일 산출에 대한 DDA 솔루션에 필요한 시간을 줄이는 것이 가능하다. 정합 필터는 그의 주파수 특성이 입력 신호의 주파수 스펙트럼을 정확하게 정합시키도록 설계된 필터이다. CDMA 시스템에서 정합 필터는 수신기로 입력된 디지털 샘플들내에 나타나게 될 것으로 예측되는 코드 시퀀스를 정합시키도록 동조된다. 예를 들어, UMTS 시스템의 경우에, 업링크 채널 지연 프로파일 평가(uplink channel delay profile estimation)에 알맞은 채널은 DPCCH(Dedicated Physical Control Channel)이다.By using a matched filter, it is possible to reduce the time required for the DDA solution for channel delay profile calculation. A matched filter is a filter whose frequency characteristic is designed to precisely match the frequency spectrum of the input signal. In a CDMA system the matched filter is tuned to match the code sequence that is expected to appear in the digital samples input to the receiver. For example, in the case of a UMTS system, a channel suitable for uplink channel delay profile estimation is a dedicated physical control channel (DPCCH).
정합 필터는 CDA에 대하여 순차적 상관기들의 뱅크에 관하여 듀얼 솔루션(dual solution)이다. 상기 필터는 PN 시퀀스에 정합되고, 따라서 필터 계수(j)은 다음의 식에 의해서 얻어진다.The matched filter is a dual solution with respect to the bank of sequential correlators for CDA. The filter is matched to a PN sequence, thus filter coefficients (j) is obtained by the following formula.
(j) = (NC - j) 1 ≤ j ≤ NC (j) = (NC-j) 1 ≤ j ≤ NC
정합 필터의 블록도는 도 5에 도시되어 있다.A block diagram of the matched filter is shown in FIG.
정합 필터는 입력 데이터 스트림에서 PN 코드 시퀀스의 존재를 검출한다. 정합 필터의 출력은 코드 시퀀스로 정합을 지시하는 스코어 값(score value)으로써 보여질 수 있다. 높은 스코어 값은 PN 코드 시퀀스와 입력 데이터의 좋은 상관을 나타낸다.The matched filter detects the presence of a PN code sequence in the input data stream. The output of the matched filter can be seen as a score value that indicates a match in the code sequence. High score values indicate a good correlation between the PN code sequence and the input data.
정합 필터의 출력은 다음의 식에 따라 산출된다.The output of the matched filter is calculated according to the following equation.
h(l) = y(i+1) * (i-k)h (l) = y (i + 1) * (ik)
여기서, 프로파일 에너지는 다음과 같다.Here, the profile energy is as follows.
DP(l) = + DP (l) = +
채널 지연 프로파일을 산출하기 위해 정합 필터에 필요한 시간은 서치 윈도우 길이(search window length) 즉, H+T+1 칩스(chips)에 입력되는 샘플들로 필터 지연 라인을 채우기 위해 필요한 (NC-1) 칩스(chips)를 더한 것과 같다.The time required for the matched filter to calculate the channel delay profile is the search window length, i.e. (NC-1) required to fill the filter delay line with samples input to the H + T + 1 chips. It's like adding chips.
= H + T + 1 + (NC - 1) [chips] = H + T + 1 + (NC-1) [chips]
정합 필터(DDA)와 상관기들(CDA)의 뱅크는 다른 솔루션들보다 더 빠른 경로 검출(path detection)을 제공하나, 매우 복잡하고 전력 소비가 많다.The matched filter (DDA) and the bank of correlators (CDA) provide faster path detection than other solutions, but are very complex and power consuming.
확산 스펙트럼 수신기(spread spectrum receiver)에서 채널 지연 프로파일을 산출하기 위한 상기 상관기들(CDA)의 뱅크 또는 정합 필터(DDA)에 의해 수행되는 동작들을 뒷받침하는 이론은 IEEE Transactions and Communications, Vol.COM-30, No.5, May 1982 의 R. L. Pickholtz, D. L. Shilling, L. B. Milstein 등에 의한 "Theory of Spread Spectrum Communications - A Tutorial" 에 나타나 있다.The theory supporting the operations performed by a bank or matched filter (DDA) of the correlators (CDA) for calculating a channel delay profile in a spread spectrum receiver is described in IEEE Transactions and Communications, Vol. , Theory of Spread Spectrum Communications-A Tutorial by RL Pickholtz, DL Shilling, LB Milstein et al., No. 5, May 1982.
정합 필터 구조의 복잡함을 감소시키는 문제는 US 5,715,276 에 다루어져 있다. 상기 US 5,715,276 특허는 확산 스렉트럼 수신기(spread spectrum receiver)의 일부로써 사용되기 위한 정합 필터(DDA)에 관련된 것으로 , 상기 정합 필터(DDA)에는 N/2의 길이를 각각 절반으로 나눈 필터 길이를 같으며, 상기 N은 정합 필터의 탭들의 수에 해당한다.The problem of reducing the complexity of the matched filter structure is addressed in US Pat. No. 5,715,276. The US 5,715,276 patent relates to a matched filter (DDA) for use as part of a spread spectrum receiver, wherein the matched filter (DDA) has the same filter length divided by half the length of N / 2. N corresponds to the number of taps of the matched filter.
상기 US 5,715,276 특허에 기재된 정합 필터는 고전적인 정합 필터에 대하여 더 적은 로직 게이트(logic gates)를 필요하지만, 필터의 전반적인 하드웨어 실행에 문제가 있다.The matched filter described in the US Pat. No. 5,715,276 patent requires less logic gates for the classic matched filter, but has a problem with the overall hardware implementation of the filter.
레이크 수신기의 구조는 잘 알려진 바와 같이, 입력 데이터 스트림(DDA)이나 또는 국부적으로 발생된 PN 코드(CDA)를 일시적으로 저장하기 위한 메모리 버퍼(memory buffer)가 짜 넣어져 있다.The structure of a rake receiver, as is well known, incorporates a memory buffer for temporarily storing an input data stream (DDA) or locally generated PN code (CDA).
WO 00/25437 특허에 개시되어 있는 구조는 입력 메모리 버퍼(input memory buffer)가 설치되고, 듀얼 포트 RAM(dual-port RAM)으로 실행되는 레이크 수신기 구조의 한 예이다. 상기 레이크 수신기 입력에서의 I/Q 샘플 쌍은 제1 포트(port)를 통해 램 메모리(RAM)에 저장되고, 한편 제2 포트는 읽기 모드에서 같은 메모리를 접속시키기 위해 사용된다.The structure disclosed in the WO 00/25437 patent is an example of a rake receiver structure in which an input memory buffer is installed and executed with dual-port RAM. The I / Q sample pair at the rake receiver input is stored in RAM memory (RAM) via a first port, while the second port is used to connect the same memory in read mode.
종래의 입력 메모리 버퍼가 짜 넣어져 있는 또 다른 하나의 레이크 수신기 구조(DDA)는 2001년 3월 20일에서 23일에 Taiwan의 Taoyuan에서 개최된 Third IEEE Signal Processing Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications에서 H. Lasse, N. Jari가 발표한 "A Flexible Rake receiver Architecture for WCDMA Mobile Terminals" 에 개시되어 있다.Another Rake receiver architecture (DDA), which incorporates a conventional input memory buffer, was developed at the Third IEEE Signal Processing Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications, held in Taoyuan, Taiwan, March 20-23, 2001. A Flexible Rake receiver Architecture for WCDMA Mobile Terminals, published by H. Lasse, N. Jari.
그러한 레이크 수신기 구조는 입력 메모리 버퍼(input memory buffer)가 짜 넣어져 있으며, 상기 입력 메모리 버퍼는 레이크 수신기 입력에서 I/Q 샘플 쌍을 저장하기 위해 사용되고, 세개의 부분, 즉 버퍼에 데이터를 기록하도록 하여주는 라이트 윈도우(write window), 상기 라이트 윈도우와 오버래핑(overlapping) 하지 않고 읽기 접속을 할 수 있도록 하여주는 프리 윈도우(pre-window)와 포스트 윈도우(post-window)로 나누어진 타임 스라이딩 윈도우(time-sliding window)와 같은 입력 스트림 버퍼로 실현된다. 읽기와 기록 접속은 동시에 메모리를 접속시키는 것을 피하기 위해 번갈아 수행된다. 상관기는 스트림 버퍼로부터의 다중 경로 샘플들을 읽고, 순차적으로 다중 경로 요소의 역확산(despreading)을 수행한다.Such a rake receiver structure incorporates an input memory buffer, which is used to store an I / Q sample pair at the rake receiver input, and writes data to three portions, the buffer. A time-sliding window divided into a write window for writing and a pre-window and a post-window for reading access without overlapping with the write window. This is realized with an input stream buffer such as a time-sliding window Read and write connections are alternately performed to avoid connecting memory at the same time. The correlator reads the multipath samples from the stream buffer and sequentially despreads the multipath elements.
그리고, 이전의 PN 코드 시퀀스의 다른 위상들을 위한 입력 메모리 버퍼가 짜 넣어져 있는 또 다른 하나의 레이크 수신기 구조(CDA)가 1990년 6월, IEEE Journal on Selected Area in Communications, Vol.8에서 U. Grob, A.L. Welti, E. Zollinger, R Kung 그리고 H. Kauffman 등이 발표한 "Microcellular Direct-Sequence Spread-Spectrum Radio System Using N-Path RAKE Receiver" 에 개시되어 있다.And another Rake receiver architecture (CDA), in which the input memory buffers for the different phases of the previous PN code sequence are embedded, is described in June 1990, IEEE Journal on Selected Area in Communications, Vol. Grob, AL It is disclosed in "Microcellular Direct-Sequence Spread-Spectrum Radio System Using N-Path RAKE Receiver" published by Welti, E. Zollinger, R Kung and H. Kauffman.
본 출원인은 레이크 수신기의 채널 지연 프로파일 평가 장치에서 복잡성(complexity)과 실리콘 요구 사항을 더욱 감소시키는 문제에 대하여 연구하였다.Applicant has studied the problem of further reducing the complexity and silicon requirements in the channel delay profile evaluation device of the rake receiver.
또한, 본 출원인은 레이크 수신기에서 수신기 구조의 선택과는 관계없이 램 버퍼(RAN buffer)가 항상 필요하게 됨을 알아냈다. 상기 램 버퍼는, DDA 구조의 경우에서는 수신기 전단부(front-end)로부터 도래하는 데이터를 저장하는데 사용되고, CDA 구조의 경우에서는 코드 발생기 회로(Code Generator Circuit)로부터 도달하는 데이터를 저장하는데 사용된다.In addition, Applicants have found that a RAN buffer is always needed regardless of the choice of receiver structure in the rake receiver. The RAM buffer is used to store data coming from the receiver front-end in the case of the DDA structure and to store data arriving from the code generator circuit in the case of the CDA structure.
본 출원인은 정합 필터(DDA)를 이용하는 종래 기술에서 정합 필터의 지연 파일들이 수신기의 전단부로부터 도래하는 데이터를 저장하기 위해 RAM 버퍼의 기능을 일부분 복제한다는 것을 알아냈다. 사실상 지연 라인(delay line) 및 RAM 버퍼는 모두 동일 데이터를 저장한다.Applicants have found in the prior art using a matched filter (DDA) that the delay files of the matched filter partially replicate the functionality of the RAM buffer to store data coming from the front end of the receiver. In fact, both the delay line and the RAM buffer store the same data.
마찬가지로, 본 출원인은 상관기(CDA)의 뱅크를 이용하는 종래 기술에서, 지연 라인은 PN 시퀀스의 다른 위상들의 발생에 필요한 지연 라인은 다른 PN 코드 복제들을 저장하기 위한 레이크 수신기 램 버퍼의 기능을 일부분 복제함을 알아냈다. 사실상, 지연 라인과 RAM 버퍼 둘다는 동일한 데이터를 저장한다.Similarly, in the prior art using Applicants' banks of correlators (CDAs), the delay line partially copies the function of the Rake receiver RAM buffer to store other PN code copies for the delay line required for the generation of other phases of the PN sequence. Figured out. In fact, both the delay line and the RAM buffer store the same data.
따라서, 본 발명의 목적은 레이크 수신기의 하드웨어 복잡성을 줄이도록 하여주고, 시스템이 집적되는 칩의 실리콘 영역을 결과적으로 감소시키는, 디지털 통신 수신기에서 채널 지연 프로파일의 평가를 위한 방법과 장치를 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for evaluating channel delay profile in a digital communication receiver, which reduces the hardware complexity of the rake receiver and consequently reduces the silicon area of the chip into which the system is integrated. .
도 1은 종래의 순차적 상관기(CDA)를 나타내는 블록도1 is a block diagram illustrating a conventional sequential correlator (CDA)
도 2는 종래의 순차적 상관기들(CDA)의 뱅크를 나타내는 블록도2 is a block diagram illustrating a bank of conventional sequential correlators (CDA)
도 3은 종래의 메모리 버퍼에 PN 코드 샘플들을 기록하는 싱글 PN 코드 발생기를 나타낸 도면3 illustrates a single PN code generator for writing PN code samples to a conventional memory buffer.
도 4는 종래의 순차적 상관기(DDA)를 나타내는 블록도4 is a block diagram illustrating a conventional sequential correlator (DDA).
도 5는 종래의 정합 필터 상관기(DDA)를 나타내는 블록도5 is a block diagram illustrating a conventional matched filter correlator (DDA).
도 6은 본 발명의 제1 특징에 따라 구현된 DDA 구조 레이크 수신기를 나타내는 블록도6 is a block diagram illustrating a DDA structure rake receiver implemented in accordance with the first aspect of the invention.
도 7은 본 발명에 따라 도 6에 나타난 레이크 수신기에 사용되는 지연 프로파일 평가 유닛을 나타낸 도면7 illustrates a delay profile evaluation unit used in the rake receiver shown in FIG. 6 in accordance with the present invention.
도 8은 본 발명에 따라 구현된 레이크 수신기에 사용되는 기본 상관기의 상세 구조를 나타낸 도면8 illustrates a detailed structure of a basic correlator used in a rake receiver implemented according to the present invention.
도 9는 본 발명의 제2 특징에 따라 구현된 레이크 수신기를 나타낸 블록도9 is a block diagram illustrating a rake receiver implemented in accordance with a second aspect of the present invention.
도 10은 도 9에 나타난 레이크 수신기에 사용되는 지연 프로파일 평가 유닛을 나타낸 도면10 shows a delay profile evaluation unit used in the rake receiver shown in FIG.
본 출원인은 DDA 구조를 가진 레이크 수신기에서 수신기의 전단부로부터 도래하는 데이터를 저장하는데 사용하는 입력 메모리 버퍼가 입력 지연 라인으로 채널 지연 프로파일 평가 유닛(channel delay profile estimation unit)에 사용되어질 수 있다는 것을 알아냈다. 본 발명의 첫째 특징에 따르면, 기본 상관기는 순차적으로 레이크 수신기의 입력 메모리 버퍼로부터의 데이터를 읽고, 재발생 사용자 부호를 상기 입력 메모리 버퍼로부터 읽은 데이터와 상관시키며, 그 결과를 누적 메모리에 저장한다.Applicants note that in a rake receiver with a DDA structure, an input memory buffer used to store data coming from the front end of the receiver can be used in the channel delay profile estimation unit as an input delay line. Paid. According to a first aspect of the invention, the basic correlator sequentially reads data from the input memory buffer of the rake receiver, correlates the regenerated user code with the data read from the input memory buffer, and stores the result in cumulative memory.
본 발명의 둘째 특징은, CDA 구조를 가진 레이크 수신기에 대한 채널 지연 프로파일 평가 유닛(channel delay profile estimation unit)에 관련되어 있다. 상기 CDA 구조는 코드 발생기 회로로부터 도래하는 PN 코드 값들을 저장하기 위해 메모리 버퍼를 사용한다. 기본 상관기는 순차적으로 메모리 버퍼로부터 재 발생된 코드 요소들을 읽고, 상기 읽어진 코드 요소들을 수신된 데이터와 상관시키며, 그 결과를 누적 메모리에 저장한다.A second aspect of the invention relates to a channel delay profile estimation unit for a rake receiver having a CDA structure. The CDA structure uses a memory buffer to store PN code values coming from the code generator circuit. The basic correlator sequentially reads the code elements regenerated from the memory buffer, correlates the read code elements with the received data, and stores the result in accumulated memory.
따라서, 본 출원인은 종래의 수신기 구조와 비교하여, 레이크 수신기의 하드웨어 복잡성이 상당히 감소되고, 상당히 감소된 복잡성의 오프셋(offset)으로 인해 산출 시간이 약간 증가함을 확인했다.Accordingly, the Applicant has found that compared to the conventional receiver architecture, the hardware complexity of the Rake receiver is significantly reduced, and the computation time is slightly increased due to the offset of the significantly reduced complexity.
도 6은 본 발명의 제1 특징(DDA 구조)에 따라 구현된 디지털 통신 수신기를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a digital communication receiver implemented in accordance with the first aspect of the invention (DDA structure).
도 6을 참조하면, 레이크 수신기(10)는 도면에 나타나지는 않았지만 수신기 전단부(front-end)로부터 칩 주파수 의 N배로 샘플된 입력 신호 y(k)를 수신한다. 상기 입력 신호 y(k)는 H+T+1 칩의 채널 지연 확산(channel delay spread)과 동일한 크기를 가진 램(Random Access Memory: RAM)(16)과 지연 프로파일 평가 유닛(delay profile estimation unit)(24)에 공급된다.Referring to FIG. 6, the rake receiver 10 is not shown in the figure but the chip frequency from the receiver front-end. Receive an input signal y (k) sampled N times. The input signal y (k) is a random access memory (RAM) 16 having a size equal to a channel delay spread of an H + T + 1 chip and a delay profile estimation unit. Supplied to 24.
상기 지연 프로파일 평가 유닛(delay profile estimation unit)(24)은 각 수신된 다중 경로 요소들의 시간 지연들과 진폭들을 산출하여, 채널 프로파일 에너지(channel profile energy) DP(l)를 출력한다. 여기서, l은 채널 지연 확산에 대한 변수이다.The delay profile estimation unit 24 calculates time delays and amplitudes of each received multipath elements, and outputs a channel profile energy DP (l). Where l is a variable for channel delay spread.
레이크 수신기(10)는, 기능적인 관점에서 보면, 복수개의 독립적인 수신장치, 즉 전송 신호의 상이한 복제에 각각 동조되는 핑거들(18)로 이루어지는 모듈러 장치이다. 각 핑거(finger)(F1..Fn)는 입력되는 신호의 칩스(chips)에 대한 디스크램블링(descrambling), 역확산(despreading) 및 적분을 수행한다. 또한, 지연 프로파일 평가 유닛(24)은 필요한 핑거들의 수를 할당하기 위하여 채널 지연 프로파일을 규칙적으로 산출한다. 지연 프로파일의 주요 피크들(peaks)은 레이크 수신기의 핑거들(18)에 할당된다. 측정된 지연 프로파일은 노이즈(noise), 간섭(interference), 페이딩(fading) 등에 영향을 받으므로, 일반적으로 핑거 할당 유닛(Finger Allocation Unit)으로 일컬어지는 적절한 모듈(suitable module)(26)은 상기에서 언급한 이러한 손상들을 보상하고, 할당된 핑거들의 최적의 위치들과 할당된 핑거들의 수를 선택한다.The rake receiver 10 is, from a functional standpoint, a modular device consisting of a plurality of independent receivers, i.e., fingers 18, each tuned to a different replica of the transmitted signal. Each finger F1..Fn performs descrambling, despreading and integration of chips of the input signal. In addition, the delay profile evaluation unit 24 regularly calculates a channel delay profile in order to allocate the required number of fingers. The main peaks of the delay profile are assigned to the fingers 18 of the rake receiver. Since the measured delay profile is affected by noise, interference, fading, etc., a suitable module 26, commonly referred to as a finger allocation unit, is described above. Compensate for these damages mentioned and select the optimal positions of the assigned fingers and the number of assigned fingers.
핑거들(18)의 출력들은 결합기(combiner)(22)에 의해서 결합되고, 상기 결합기(22)의 출력(14)은 도 6에서는 보여지지 않았으나, 디인터리버들(deinterleavers), 채널 디코더들(channel decorders)과 같은 다음에 이어지는 모듈들과 연결되어질 수 있다.The outputs of the fingers 18 are coupled by a combiner 22, the output 14 of the combiner 22 being deinterleavers, channel decoders, although not shown in FIG. 6. It can be connected to the following modules, such as decorders.
순차적 상관기(DDA)로서 발명의 제1 특징에 의해 구현되는 지연 프로파일 평가 유닛(delay profile estimation unit)(24)가 도 7에 상세히 도시되어 있다. 그 구조가 도 8를 참조하여 설명되는 기본 상관기(basic correlator)(32)는 레이크 수신기의 입력 메모리 버퍼인 램(RAM)(16)으로부터 데이터를 읽고, 상기 램(RAM)(16)에서 읽은 데이터와 코드 발생기 유닛(code generator unit)(30)에서 제공된 재 발생된 사용자 코드를 상관시킨다.A delay profile estimation unit 24 implemented by the first aspect of the invention as a sequential correlator (DDA) is shown in detail in FIG. 7. A basic correlator 32 whose structure is described with reference to FIG. 8 reads data from RAM 16, which is the input memory buffer of the rake receiver, and data read from RAM 16. Correlate with the regenerated user code provided by the code generator unit 30.
상기 상관 동작 결과인 채널 프로파일 에너지 DP(l)은 예를 들어 , 램 메모리와 같은 메모리에 저장되는데, 이를 프로파일 누적 메모리(Profile Accumulation Memory: PAM)(34)라 명명한다.The channel profile energy DP (l), which is the result of the correlation operation, is stored in a memory such as, for example, a RAM memory, which is called a profile accumulation memory (PAM) 34.
입력 메모리 버퍼(RAM)(16)와 프로파일 누적 메모리(PAM)(34)는 메모리 제어기(memory controller)(36)에 의해 둘다 어드레스(address) 되어진다. 즉, 메모리(16, 34)내의 기본 상관기(32)의 읽기와 기록 동작은 메모리 제어기(36)에 위해 다루어진다.The input memory buffer (RAM) 16 and the profile accumulation memory (PAM) 34 are both addressed by a memory controller 36. That is, the read and write operations of the basic correlator 32 in the memories 16 and 34 are handled by the memory controller 36.
예를 들어, 입력 신로 y(k)의 샘플들은 순환적인 버퍼 내에서와 같이 메모리 버퍼(16)에 의해서 기록되어지거나 읽어질 수 있다. 특히, 기록과 읽기 동작은 버퍼 크기 H+T+1인 증가된 모듈의 각각의 포인트들을 통해서 실행되어질 수 있다.For example, samples of the input channel y (k) may be written or read by the memory buffer 16 as in a circular buffer. In particular, write and read operations can be performed through respective points of the increased module with buffer size H + T + 1.
적분 윈도우 크기(integration window size)가 NC인 모든 NC 칩스(chips)에서 메모리 제어기(36)는 채널 지연 프로파일 에너지의 다음 포인트를 산출하기 위하여 메모리 버퍼(16)의 읽기 포인터(reading pointer)를 업데이트 한다.At all NC chips whose integration window size is NC, the memory controller 36 updates the reading pointer of the memory buffer 16 to calculate the next point of the channel delay profile energy. .
기본 상관기(32)가 첫번째 NC 칩(chips)을 처리하였을 때, 채널 프로파일 에너지 DP(k)의 첫번째 포인트가 획득되고, PAM 메모리(34)로 저장된다. 그런 후에, 기본 상관기(32)는 메모리들(16, 34) 각각의 읽기와 기록 위치를 변경하고 그다음의 NC 칩을 처리함으로써 상기 기본 상관기(32)는 채널 프로파일 에너지의 제2 포인트 DP(k+1)를 산출한다.When the basic correlator 32 processes the first NC chips, the first point of the channel profile energy DP (k) is obtained and stored in the PAM memory 34. Then, the basic correlator 32 changes the read and write positions of each of the memories 16 and 34 and processes the next NC chip, so that the basic correlator 32 has a second point DP (k +) of the channel profile energy. Calculate 1).
지연 프로파일 평가의 신뢰도를 향상시키는 직접적인 방법은 몇몇 지연 프로파일들의 비 간섭성의 누적(non-coherent accumulation)을 실행하는 것이다. 비 간섭성의 검출(non-coherent detection)은 채널에 의해서 도입된 위상 로테이션을 제거하고, 다양한 지연 프로파일들의 에너지 합이 다른 시각에서 획득되게 하여준다. 상기 비 간섭성의 누적(non-coherent accumulation)을 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.A direct way to improve the reliability of delay profile evaluation is to implement non-coherent accumulation of several delay profiles. Non-coherent detection eliminates phase rotation introduced by the channel and allows energy sums of various delay profiles to be obtained at different times. The non-coherent accumulation can be expressed as follows.
(ㅣ) = (ㅣ) ∀ㅣ (ㅣ) = (ㅣ) ∀ ㅣ
상기 식에서, 는 누적의 수(number of accumulations)이고, 는 비 간섭성의 누적후의 프로파일이며, 는 채널 프로파일 에너지이다.Where Is the number of accumulations, Is the non-coherent cumulative profile, Is Channel profile energy.
누적이 없을 때에, 지연 프로파일 평가 유닛(24)은 NC*(H+T+1) 칩과 같은 시간에서 H+T+1개 포인트(points)의 지연 프로파일을 산출한다. 예를 들어, 128 포인트에서의 지연 프로파일과 256개 NC의 적분 윈도우를 고려할 경우, 이를 산출하기 위한 순차적 상관기에 필요한 시간은 예를 들어, UMTS 시스템에서의 FDD 모드에서 13 슬롯(slots)에 해당하는 32768 칩과 같다. 평가된 지연 프로파일의 신뢰도를 더 향상시키기 위해서 필요한 누적과정에서 산출 시간은 배(times)보다 더 크게 된다. 더우기, 채널 지연 프로파일이 칩당 n 샘플들로 과잉샘플된다면, 산출될 점들의 수가 각 프로파일에 대하여 n*(H+T+1)개로 되기 때문에, 산출 시간은 n배로 더 커지게 된다.When there is no accumulation, the delay profile evaluation unit 24 calculates a delay profile of H + T + 1 points at the same time as the NC * (H + T + 1) chip. For example, taking into account the delay profile at 128 points and the integral window of 256 NCs, the time required for the sequential correlator to calculate this corresponds to 13 slots in FDD mode in a UMTS system, for example. Same as the 32768 chip. In order to further improve the reliability of the estimated delay profile, It is larger than times. Moreover, if the channel delay profile is oversampled with n samples per chip, the calculation time is n times larger because the number of points to be calculated is n * (H + T + 1) for each profile.
지연 프로파일의 평가를 위해 필요한 산출 시간을 감소시키기 위해서 다수의 칩 주파수 에서 기본 상관기(32)를 시간 다중화시키는 것이 가능하다. 예를 들어, L배(times)의 칩 주파수 에서 다중화된(multiplexed) 기본 상관기에서, 칩당 n샘플로 과잉샘플되고 배로 누적된 H+T+1 칩의 지연 프로파일은 다음과 같은 시간에 산출될 수 있다.Multiple chip frequencies to reduce the computation time needed for evaluation of delay profiles It is possible to time multiplex the basic correlator 32 in. For example, L times the chip frequency In the multiplexed base correlator, we oversample at n samples per chip The delay profile of the H + T + 1 chip accumulated twice can be calculated at the following time.
= * n * [chips] = * n * [chips]
반면에, 기본 상관기의 시간 다중화는 메모리 버퍼(16)의 접속 주파수를 증가시킨다.On the other hand, time multiplexing of the basic correlator increases the access frequency of the memory buffer 16.
기본 상관기(32)의 구조가 도 8의 블록도에 상세히 나타나 있다. 상기 기본 상관기(32)는 수신된 신호 y(k)에 해당하는 NC 칩의 복소수 시퀀스(I, Q 요소들)를 수신하는 제1 입력부(Data)와 도 7의 코드 발생기 유닛(30)에 의해 발생된 NC 칩의 복소수 PN 코드 시퀀스를 수신하는 제2 입력부(Code)를 가진다. The structure of the basic correlator 32 is shown in detail in the block diagram of FIG. 8. The basic correlator 32 is provided by the first input unit Data for receiving the complex sequence (I, Q elements) of the NC chip corresponding to the received signal y (k) and the code generator unit 30 of FIG. It has a 2nd input part (Code) which receives the complex PN code sequence of the generated NC chip.
FDD 모드로 동작하는 UMTS 수신기와 같은 특별한 경우에, 기본 상관기(32)는 입력 데이터와 재 발생된 사용자 코드의 공액 복소수(complex conjugate)를 곱하기 위한 역혼합화 및 역확산 유닛(descrambling and despreading unit)(40)과, 상기 역혼합화 및 역확산 유닛(descrambling and despreading unit)(40) 출력에서의 NC개의 부분적인 곱들의 합을 수행하는 두개의 적분 및 덤프 유닛(Integrate and Dump units)(42)와, 상기 두개의 적분 및 덤프 유닛(Integrate and Dump units)(42)에서 출력되어 수신된 심볼들(symbols)의 에너지를 산출하기 위한 두개의 스퀘어 유닛들(squaring units)(44)을 포함하여 구성된다. 그리고, 두 신호 성분의 에너지들은 애더(adder)(46)에 의해 결합되어진다.In a special case, such as a UMTS receiver operating in FDD mode, the basic correlator 32 is a descrambling and despreading unit for multiplying the complex conjugate of the input data and the regenerated user code. (40) and two integral and dump units (42) which perform the sum of the NC partial products at the output of the descrambling and despreading unit (40). And two square units 44 for calculating the energy of received symbols output from the two integral and dump units 42. do. The energies of the two signal components are then combined by an adder 46.
전술한 채널 지연 프로파일의 평가 장치는 다음 단계를 구비하는 방법에 따라 동작한다.The apparatus for evaluating the channel delay profile described above operates according to a method having the following steps.
a) 메모리 버퍼(16)로부터 입력 신호 y(k)의 제1 복수 샘플을 순차적으로 읽는 단계와,a) sequentially reading a first plurality of samples of the input signal y (k) from the memory buffer 16,
b) 채널 지연 프로파일 에너지 DP(k)의 제1 값을 발생시키기 위해 상기 입력 신호의 복수 샘플들과 재 발생된 사용자 코드를 상관시키는 단계와,b) correlating the plurality of samples of the input signal with the regenerated user code to generate a first value of channel delay profile energy DP (k);
c) 입력 신호 y(k)의 다음번 복수 샘플을 읽기 위해 입력 메모리 버퍼(16)의 읽기 위치를 업데이팅하는 단계와,c) updating the read position of the input memory buffer 16 to read the next plurality of samples of the input signal y (k),
d) 프로파일 누적 메모리(34)에 저장되어 있는 채널 지연 프로파일 에너지 DP(k+1)의 다음번 값을 발생시키기 위해, 상기 입력 신호의 다음번 복수 샘플과 재 발생된 사용자 코드를 상관시키는 단계와,d) correlating the next plurality of samples of the input signal with the regenerated user code to generate a next value of the channel delay profile energy DP (k + 1) stored in the profile accumulation memory 34;
e) 모든 포인트들에서 채널 지연 프로파일을 산출하기 위해서 상기 c)~d)단계를 반복해서 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.e) repeating steps c) to d) to calculate a channel delay profile at all points.
도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 특징에 따라 구현된 디지털 통신 수신기에 대해서 설명한다. 도 9의 블록도는 지연 프로파일 평가 유닛이 채용된 코드 지연된 구조(Code Delayed Architecture: CDA) 또는 도 10에서 상세히 나타낸 순차적 상관기(CDA)를 기반으로 한 레이크 수신기를 나타낸다. 측정 지연 프로파일은 노이즈, 간섭, 페이딩 등에 영향을 받기 때문에, 일반적으로 핑거 할당 유닛(Finger Allocation Unit)으로 불리는 적절한 모듈(suitable module)(76)이 상기 노이즈, 간섭, 페이딩(fading)와 같은 영향들을 보상하고, 최적 위치들과 할당된 핑거들의 수를 선택한다.With reference to FIG. 9, a digital communication receiver implemented in accordance with the second aspect of the present invention will be described. The block diagram of FIG. 9 shows a rake receiver based on a Code Delayed Architecture (CDA) employing a delay profile evaluation unit or a sequential correlator (CDA) detailed in FIG. 10. Since the measurement delay profile is affected by noise, interference, fading, etc., a suitable module 76, commonly referred to as a finger allocation unit, is responsible for such effects as noise, interference, fading, and the like. To compensate, select the optimal positions and the number of assigned fingers.
상기 CDA를 사용하여 실행되는 레이크 수신기는 H+T+1 칩의 전체 채널 지연 확산과 동일한 시간 동안, 코드 발생기 유닛(code generator unit)(52)에 의해 발생된 PN 코드 시퀀스의 공액 복소수(complex conjugate)를 저장하기 위해서 램 메모리 버퍼(RAM)(50)를 사용한다. 수신된 신호 y(k)는 도 9에 도시된 바와 같이, 램 메모리의 다른 위치들로의 접속을 통해 획득된 하나의 코드 복제로 매 핑거들(fingers)(78)에서 직접 곱하여진다. 상기 핑거들(78)의 출력은 결합기(combiner)(72)에 의해 결합되어지고, 상기 결합된 출력은 도 9에는 나타나지 않았지만 인터리버들과 채널 디코더들과 같은 후속의 모듈들과 연결되어질 수 있다. DDA 구조와 마찬가지로, 메모리 버퍼(50)에서의 읽기와 기록 동작은 예를 들어, 순환 버퍼로써 구성되어질 수 있다.The rake receiver implemented using the CDA is a complex conjugate of the PN code sequence generated by the code generator unit 52 for the same time as the full channel delay spread of the H + T + 1 chip. RAM memory buffer (RAM) 50 is used. The received signal y (k) is multiplied directly at every fingers 78 with one code replica obtained via connection to other locations in the RAM memory, as shown in FIG. The output of the fingers 78 is coupled by a combiner 72, which may be coupled to subsequent modules such as interleavers and channel decoders, although not shown in FIG. As with the DDA structure, read and write operations in the memory buffer 50 can be configured, for example, as circular buffers.
도 10에 나타낸 지연 프로파일 평가 유닛에서 코드 발생기 유닛(52)에서 발생되는 재발생 사용자 코드 시퀀스는 수신기의 RAM 메모리 버퍼(50)에 저장되는 반면에 수신된 데이터 y(k)는 기본 상관기(54)에 직접적으로 공급된다.In the delay profile evaluation unit shown in FIG. 10, the re-generated user code sequence generated in the code generator unit 52 is stored in the RAM memory buffer 50 of the receiver while the received data y (k) is stored in the basic correlator 54. Supplied directly.
상기 기본 상관기(54)는 NC와 같은 다수의 연이은 PN 부호 요소들을 RAM 메모리 버퍼(50)에서 읽어들이고, 이들을 수신된 데이터 y(k)와 상관시키며 지연 프로파일의 한 포인트를 발생한다. 상기에서 지연 프로파일 에너지 값들은 이전에 DDA 솔루션에서 언급한 바와 같이 프로파일 누적 메모리인 PAM(56)에 저장된다.The basic correlator 54 reads a number of consecutive PN code elements, such as NC, from the RAM memory buffer 50, correlates them with the received data y (k) and generates one point of the delay profile. The delay profile energy values above are stored in PAM 56, which is a profile cumulative memory as previously mentioned in the DDA solution.
그후, 모든 NC 칩에서 기본 상관기(54)는 RAM 메모리 버퍼(50)에서 NC 칩의 읽는 위치를 업데이트하고, 채널 지연 프로파일의 다음 포인트를 산출하기 위해 상관 동작을 반복적으로 수행한다.Then, in every NC chip, the basic correlator 54 updates the reading position of the NC chip in the RAM memory buffer 50 and repeatedly performs the correlation operation to calculate the next point of the channel delay profile.
RAM(50)과 PAM(56)의 어드레싱(addressing) 동작들은 메모리 제어기(memory controller)(58)에 의해서 제어된다.Addressing operations of the RAM 50 and the PAM 56 are controlled by a memory controller 58.
DDA 구조를 참조하여 설명된 바와 같이, 기본 상관기(54)의 시간 다중화는 지연 프로파일의 산출 시간을 감소시킨다.As described with reference to the DDA structure, time multiplexing of the base correlator 54 reduces the computation time of the delay profile.
CDA 구조를 참조하여 이전에 설명한 채널 지연 프로파일의 평가를 위한 장치는 다음 단계들을 구비하는 방법에 따라 동작한다.The apparatus for evaluation of the channel delay profile described previously with reference to the CDA structure operates according to a method having the following steps.
a) 메모리 버퍼(50)로부터 재 발생된 사용자 코드의 제1 복수의 샘플들을 순차적으로 읽는 단계와,a) sequentially reading the first plurality of samples of the user code regenerated from the memory buffer 50,
b) 채널 지연 프로파일 에너지 DP(k)의 제1 값을 발생시키기 위해 재 발생된 사용자 코드의 복수의 샘플들과 입력 신호 y(k)를 상관시키는 단계와,b) correlating the input signal y (k) with a plurality of samples of the regenerated user code to generate a first value of the channel delay profile energy DP (k),
c) 재 발생된 사용자 코드의 다음번 복수의 샘플들을 읽기 위해 입력 메모리 버퍼(50)의 읽기 위치를 업데이팅하는 단계와,c) updating the read position of the input memory buffer 50 to read the next plurality of samples of the regenerated user code;
d) 프로파일 누적 메모리(56)에 저장되어 있는 채널 지연 프로파일 에너지 DP(k+1)의 다음번 값을 발생시키기 위해, 재 발생된 사용자 코드의 다음번 복수의 샘플들과 입력 신호 y(k)의 상관시키는 단계와,d) correlation of the input signal y (k) with the next plurality of samples of the regenerated user code to generate the next value of the channel delay profile energy DP (k + 1) stored in the profile accumulation memory 56; Making a step,
e) 모든 포인트들에서 채널 지연 프로파일을 산출하기 위해서 상기 c)~d)단계를 반복해서 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.e) repeating steps c) to d) to calculate a channel delay profile at all points.
DDA 또는 CDA 구조의 레이크 수신기 중 어느 하나에 의해 실행되어지는 본 발명에 따른 지연 프로파일 평가 유닛은 종래의 발명 중 특히, 정합 필터와 비교하여 몇몇의 장점들을 제공한다.The delay profile evaluation unit according to the invention, which is implemented by either a rake receiver of the DDA or CDA structure, offers several advantages over the matched filter, in particular of the conventional invention.
정합 필터의 지연 라인은 필립 플롭들(flip-flops)의 종속 직렬접속을 가진 것에 의해 실행되어지는 반면에, 순차적 상관기는 레이크 수신기 구조에서 이미 존재하는 RAM 메모리 버퍼를 지연 프로파일 평가 유닛으로 사용한다. 더우기, 정합 필터와 달리 순차적 상관기는 수신기 모듈레러티(modularity)를 유지한다. 사실 순차적 상관기는 싱글 사용자로 집중되어 있으므로 레이크 수신기에 서브시스템 인터널(sub-system internal)로써 보여질 수 있다. 몇몇 사용자들 사이의 필터를 나누어야하는 필요 때문에 예를 들어, 정합 필터 상수의 업데이팅과 같은 임의의 통신의 버던(burden)이 피해진다.The delay line of the matched filter is implemented by having a cascaded series of flip-flops, while the sequential correlator uses a RAM memory buffer already present in the rake receiver structure as the delay profile evaluation unit. Moreover, unlike matched filters, the sequential correlator maintains receiver modularity. In fact, the sequential correlator can be seen as a sub-system internal to the rake receiver since it is concentrated to a single user. Because of the need to split the filter among several users, the burden of any communication, for example updating the matched filter constants, is avoided.
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2002
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