KR100566249B1

KR100566249B1 - 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀 탐색 장치 및방법

Info

Publication number: KR100566249B1
Application number: KR1019990026665A
Authority: KR
Inventors: 김규웅
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2006-03-29
Also published as: KR20010008719A

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치 및 방법

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀탐색시 프레임동기 획득과 동시에 스크램블코드 번호도 획득할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지

비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 장치가, 제2동기코드 정보를 구비하는 제1구간과 스크램블코드번호 정보를 구비하며 상기 제1구간에 연속되는 제2구간으로 이루어진 제2동기채널을 전송하는 기지국과, 프레임 동기획득과 동시에 상기 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성된다.

라. 발명의 중요한 용도

비동기 시스템의 셀탐색에 이용된다.

비동기부호분할다중접속, 통신시스템

Description

비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치 및 방법{FAST CELL SEARCHING APPARATUS AND METHOD IN UMTS SYSTEM}

도 1은 종래기술에 따른 동기채널(SCH) 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 동기채널 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 채널발생기를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2동기채널 제2구간의 에너지를 구하기 위한 단말기 구조를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기의 셀탐색 절차를 도시한 도면.

도 6은 도 5에서 스크램블코드번호 확인 서브루틴의 상세 절차를 도시한 도면.

본 발명은 비동기 부호분할다중접속(CDMA;Code division multiple system) 통신시스템에 관한 것으로, 특히 고속 셀 탐색장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 시스템은 하나의 프레임이 10ms이며, 한 프레임은 16개의 타임슬롯으로 구성된다. 동기채널은 한 타임슬롯을 10구간으로 나누어 슬롯의 첫 번째 구간에서 256칩(chip) 동안 제1동기코드 Cp와 제2동기코드Cs를 각각 출력하고, 나머지 구간은 "0"을 출력한다. 여기서 각 슬롯의 제1구간에서 상기 제1동기코드를 전송하는 채널을 제1동기채널이라 하며, 상기 각 슬롯의 제1구간에서 상기 제2동기코드를 전송하는 채널을 제2동기채널이라 한다. 상기 제1동기채널로 사용되는 제1동기코드는 모든 기지국들이 공통으로 사용하는 유일한 코드(Cp)이고, 상기 제2동기채널은 17개의 코드를 16개씩 조합하여 32개의 다른 그룹코드를 나타낸다. 즉, 상기 각 그룹은 16개의 스크램블 코드(=롱코드)를 가진다.

또한, UMTS 시스템에서 전용물리채널(DPCH;Dedicated Physical Channel)과 공통제어물리채널(CCPCH;Common Control Phisical Channel)은 물리적(physical)으로 사용하는 채널이며, 가입자별 통화채널 또는 전 가입자가 공통으로 사용하는 채널이다. 이 채널의 구분은 각 채널과 곱해지는 채널구분용 코드로 이루어지고, 이렇게 각 채널구분용 코드로 곱해진 데이터는 모두 더해져서 다시 상기 스크램블 코드와 곱해진다. 그리고 상기 동기채널과 더해져서 무선부로 전달된다.

상기와 같은 채널구조를 갖는 UMTS 시스템에서 이동국은 셀 탐색시 상기 제1동기채널을 이용하여 타임슬롯 동기를 획득한다. 그리고 상기 제2동기채널에서 32개의 그룹코드를 이용해 프레임 동기를 획득하고, 32개 그룹중 획득된 그룹에 속하는 16개의 스크램블 코드를 상기 공통제어물리채널에 상관하므로서 최종 셀동기를 획득한다. 여기서 상기 스크램블 코드는 2¹⁸ 주기를 갖는다.

그런데, ETSI W-CDMA UMTS RTT에서 제안하는 셀 탐색의 문제점은 셀 탐색시 롱코드 즉, 스크램블 코드를 바로 알아낼수가 없다는 것이다. 상기 스크램블 코드를 알아내기 위해서는 셀탐색에서 알아낸 스크램블코드 그룹정보를 가지고 상기 공통제어물리채널을 그룹내에 존재할수 있는 스크램블 코드들과 상관(correlation)하여 지금 기지국이 사용중인 스크램블 코드를 알아내야 한다. 이럴 경우, 스크램블코드 그룹내에 많은 수의 스크램블코드가 존재하면 스크램블코드를 찾는데 너무 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다.

다시말해, 이동국은 제1동기채널로 슬롯 동기를 맞추는데, 정합필터의 출력값이 가장 클 때 동기가 맞은 것으로 한다. 이때 사용되는 코드 C₀(=C_p)는 변조가 되지 않은 256칩 길이의 직교골드부호 코드이다. 상기 C₀에서 "0" 의미는 직교골드부호 내의 8비트 레지터 값이 0이란 뜻이다. 모든 기지국은 제1동기채널의 동기코드로 C₀를 사용한다. 슬롯동기가 맞으면 10ms 프레임 동기를 맞추어 해당 그룹코드를 찾고, 획득된 그룹내에 존재하는 16개의 롱코드를 상관하여 최종 얻고자 하는 롱코드를 찾는다. 상기한 32개의 그룹코드는 하기와 표 1과 같이 이루어진다.

[표 1]

그룹1 : c1,c2,c3,c11,c6,c3,c15,c7,c8,c8,c7,c15,c3,c6,c11,c2

그룹2 : c1,c2,c9,c3,c10,c11,c13,c13,c11,c10,c3,c9,c2,c1,c16,c16

그룹3 : c1,c3,c16,c12,c14,c2,c11,c2,c7,c12,c16,c3,c1,c13,c4,c13

그룹4 : c1,c4,c5,c4,c1,c10,c9,c8,c17,c14,c12,c14,c17,c8,c9,c10

그룹5 : c1,c5,c13,c13,c5,c1,c7,c14,c3,c16,c8,c8,c16,c3,c14,c7

그룹6 : c1,c6,c3,c5,c9,c9,c8,c3,c6,c1,c4,c2,c15,c15,c2,c4

그룹7 : c1,c7,c10,c14,c13,c17,c3,c9,c9,c3,c17,c13,c14,c10,c7,c1

그룹8 : c1,c8,c17,c6,c17,c8,c1,c15,c12,c5,c13,c7,c13,c5,c12,c15

그룹9 : c1,c9,c7,c15,c4,c16,c16,c4,c15,c7,c9,c1,c12,c17,c17,c12

그룹10: c1,c10,c14,c7,c8,c7,c14,c10,c1,c9,c5,c12,c11,c12,c5,c9

그룹11: c1,c11,c4,c16,c12,c15,c12,c16,c4,c11,c1,c6,c10,c7,c10,c6

그룹12: c1,c12,c11,c8,c16,c6,c10,c5,c7,c13,c14,c17,c9,c2,c15,c3

그룹13: c1,c13,c1,c17,c3,c14,c8,c11.c10,c15,c10,c11,c8,c14,c3,c17

그룹14: c1,c14,c8,c9,c7,c5,c6,c17,c13,c17,c6,c5,c7,c9,c8,c14

그룹15: c1,c15,c15,c1,c11,c13,c4,c6,c16,c2,c2,c16,c6,c4,c13,c11

그룹16: c1,c16,c5,c10,c15,c4,c2,c12,c2,c4,c15,c10,c5,c16,c1,c8

그룹17: c1,c17,c12,c2,c2,c12,c17,c1,c5,c6,c11,c4,c4,c11,c6,c5

그룹18: c2,c8,c11,c15,c14,c1,c4,c10,c10,c4,c1,c14,c15,c11,c8,c2

그룹19: c2,c9,c1,c7,c1,c9,c2,16,c13,c6,c14,c8,c14,c6,c13,c16

그룹20: c2,c10,c8,c16,c5,c17,c17,c5,c16,c8,c10,c2,c13,c1,c1,c13

그룹21: c2,c11,c15,c8,c9,c8,c15,c11,c2,c10,c6,c13,c12,c13,c6,c10

그룹22: c2,c12,c5,c17,c13,c16,c13,c17,c5,c12,c2,c7,c11,c8,c11,c7

그룹23: c2,c13,c12,c9,17,c7,c11,c6,c8,c14,c15,c1,c10,c3,c16,c4

그룹24: c2,c14,c2,c1,c4,c15,c9,c12,c11,c16,c11,c12,c9,c15,c4,c1

그룹25: c2,c15,c9,c10,c8,c6,c7,c1,c14,c1,c7,c6,c8,c10,c9,c15

그룹26: c2,c16,c16,c2,c12,c14,c5,c7,c17,c3,c3,c17,c7,c5,c14,c12

그룹27: c2,c17,c6,c11,c16,c5,c3,c13,c3,c5,c16,c11,c6.c17,c2,c9

그룹28: c2,c1,c13,c3,c3,c13,c1,c2,c6,c7,c12,c5,c5,c12,c7,c6

그룹29: c2,c2,c3,c12,c7,c4,c16,c8,c9,c9,c8,c16,c4,c7,c12,c13

그룹30: c2,c3,c10,c4,c11,c12,c14,c14,c12,c11,c4,c10,c3,c2,c17,c17

그룹31: c2,c4,c17,c13,c15,c3,c12,c3,c15,c13,c7,c4,c2,c14,c5,c14

그룹32: c2,c5,c7,c5,c2,c11,c10,c9,c1,c15,c13,c15,c1,c9,c10,c11

상기 표 1에서 ci(2<=i<=17)는 256 길이(length)를 가지는 직교골드부호의 8비트 레지스터 값을 나타낸다. 또한, 상기 그룹코드의 특징은 한 그룹코드가 16번 이하의 순환쉬프트(cycle shift)를 하여도 절대 다른 그룹코드와 동일한 코드가 나타나지 않는다는 것이다. 다시말해, 하나의 그룹코드는 유일하다는 것이다. 이 유일성을 이용하여 프레임의 시작을 알수 있다. 이후, 회득된 그룹코드내의 16개 스크램블코드들을 공통제어물리채널과 상관하여 기지국에서 사용하는 스크램블코드를 구한다. 이때 각 그룹내의 16개의 스크램블코드의 구성은 미리 기지국과 이동국 사이에 결정된 값들이다. 즉, 상술한 바와 같이 해당그룹의 스크램블코드들을 모두 공통제어물리채널과 상관하여 해당 스크램브코드를 찾을 경우 셀탐색에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀 탐색 시간을 단축시킬수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀 탐색시 프레임동기를 획득하는 순간 스크램블 코드도 동시에 획득할수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 장치가, 제2동기코드 정보를 구비하는 제1구간과 스크램블코드번호 정보를 구비하며 상기 제1구간에 연속되는 제2구간으로 이루어진 제2동기채널을 전송하는 기지국과, 프레임 동기획득과 동시에 상기 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 이동국은 전원 온(ON)시 주위의 셀들을 탐색한다. 이때 이동국은 도 2에서 제1동기채널(primary Synchronization Channel)을 이용 슬롯에서 에너지가 가장 큰 셀로 동기를 맞춘다. 상기 슬롯 동기가 끝나면 제2동기채널을 이용 스크램블 코드의 코드그룹을 찾고 이로인한 프레임동기를 맞춘다. 이때 상기 프레임동기에서 획득된 코드그룹 내의 16개의 코드시퀀스(Code sequence) 이용하여 스크램블코드 번호 Lb를 구한다. 여기서 상기 스크램블코드 번호 Lb는 16비트 값을 가지며, 각 스크램블코드는 18비트로 구성된다.

기지국과 이동국 사이에는 512개의 스크램블 코드가 존재하며 각각의 스크램블코드는 10msec 주기를 갖고, 프레임 경계(Frame boundary)에서 80칩씩 쉬프트(shift)되어 있다. 따라서, 스크램블 코드번호 Lb로 512개의 스크램블코드 상태를 표시할수 있다. 즉, 스크램블 코드번호 Lb가 17번 이라면, 스크램블코드는 코드생성기가 초기 상태이후 17*80칩 이후에 나타내는 코드이다.

도 3은 본 발명에 따른 고속 셀탐을 위한 기지국 채널발생기를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 제1스위치(311)은 슬롯내의 처음 256칩주기동안 입력이 "1"인 곳에 스위칭되며, 다음 (2560-256)칩 동안 입력이 "0"인 곳에 스위칭된다. 곱셈기(312)은 상기 제1스위치(111)에서 전달된 데이터에 제1동기코드Cp를 곱하여 출력한다. 제2스위치(314)는 슬롯내의 처음 256칩주기 동안 입력이 "1"인 곳에 스위칭되고, 다음 256칩주기 동안 입력이 "bi"곳에 스위칭되며, 다음 (2560-2*256)칩주기 동안 입력이 "0"인 곳에 스위칭된다. 여기서 상기 "bi"는 스크램블 코드 번호를 16비트 2진수로 나타냈을 때 i번째 비트 값이다. 곱셈기(315)는 상기 제2스위치(314)에서 전달된 데이터에 제2동기코드Cs를 곱하여 출력한다. 가산기(313)는 상기 곱셈기(312)의 출력신호와 상기 곱셈기(31)의 출력신호를 가산하여 출력한다. 만일, 상기 스크램블 코드번호가 17번이라고 가정하고, 이를 16비트로 표현하면 (0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1)₂ 이다. 따라서, 제2동기채널의 제1슬롯∼제11슬롯, 제13슬롯∼제15슬롯의 제2구간에서 "0'데이타가 전송되고, 제12슬롯 및 제16슬롯의 제2구간에서 제2동기코드가 전송된다. 가산기(316)는 채널구분용 코드로 곱해진 모든 채널신호를 모두 가산하여 출력한다. 곱셈기(317)는 상기 가산기(316)의 출력신호에 스크램블 코드(C_scramb)를 곱해 출력한다. 가산기(318)는 상기 가산기(313)의 출력신호와 상기 곱셈기(317)의 출력신호를 가산하여 무선부로 전달한다.

상기 도 3의 채널송신기를 통해 송신되는 동기채널 구조는 도 2와 같이 도시된다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 제1동기채널은 슬롯내 처음 256칩주기 마다 제1동기코드Cp가 전송된다. 이동국은 상기 제1동기채널에 실린 제1동기코드를 획득하므로서 해당 기지국에 동기를 맞추고, 제2동기채널을 이용해 프레임동기를 맞춘다. 이과정에서 이동국은 스크램블 코드그룹 및 스크램블 코드번호를 알아낸다. 상기 제2동기채널은 기존에서와 마찬가지로 슬롯내 처음 256칩주기마다 제2동기코드Cs를 전송한다. 여기서 본 발명에 따라 상기 처음 256칩주기에 연이은 256칩주기 동안은 상기 제2동기코드와 스크램블 코드번호를 2진수로 나타내었을 때 해당 비트(이하 스크램블 코드번호의 해당비트라 칭함)를 곱한 데이터(Cs^i,j*bi)를 전송한다. 단말기는 상기 처음 256칩주기동안 전송되는 제2동기코드Cs를 통해 스크램블 그룹정보를 획득하며, 연이은 256칩주기동안 전송되는 정보(Cs^i,j*bi)를 상기 처음 256칩주기동안 전송되는 제2동기코드로 상관하여 스크램블 그룹번호의 해당비트를 구한다. 예들들어, 슬롯내의 제2구간들을 상관한 결과 제11슬롯과 제16슬롯에서 피크값이 나타났다면 현재 동기가 맞춰진 기지국이 스크램블 코드번호 17번을 사용하고 있음을 알수 있다.

도 4는 상기와 같이 스크램블코드번호를 획득하기 위한 이동국 구조를 보여준다.

상기 도 4를 참조하면, 정합필터(411)는 제2동기채널의 제2구간 신호에 획득된 제1구간의 제2동기코드를 상관하여 출력한다. 누적기(412)는 상기 정합필터(411)의 출력을 슬롯단위로 누적하여 출력한다. 선택기(413)는 상기 누적기(412)의 출력값을 판단하여 기준에너지(e_th)보다 클 경우 "1"을 출력하고, 작을 경우 "0"을 출력한다. 이렇게 출력된 값들은 스크램블코드번호를 알아내는데 사용된다. 상기한 바와 같이 이동국은 스크램블코드그룹 획득과 이에 따른 프레임동기가 설정되면, 스크램블코드번호를 알아낼수 있다. 상기 도 4에서와 같이 상기 정합필터(411)는 각 슬롯에서 256칩 이후 256칩동안 수신된 신호에 상기 처음 256칩동안의 직교골드부호를 상관한 결과를 검사한다. 이때 출력되는 에너지를 2nd_e로 설 정하고, 상기 2nd_e는 상기 판단기(413)에서 디지털 논리 "1"과 "0"을 구분하는 기준에너지값 e_thrkh 비교하여 상기 기준에너지보다 크면 "1"로 판단하고, 작으면 "0"으로 판단하여 최종 스크램블코드번호를 획득한다.

이하 본 발명에 따른 이동국의 셀탐색 절차를 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

여기서 상기 도 5는 전체적인 셀탐색 과정를 보여주고, 상기 도 6은 상기 셀탐색 절차중 스크램블 코드번호를 확인하는 서브루틴의 상세 과정을 보여준다.

먼저, 상기 도 5를 참조하면, 이동국은 511단계에서 주의 셀을 탐색하여 가장 큰 에너지로 수신되는 제1동기채널을 획득하고, 상기 제1동기채널에 동기(초기동기)를 맞춘다. 이후, 이동국은 상기 초기동기를 근거로 513단계에서 제2동기채널을 획득하여 프레임동기를 맞춘다. 그리고 515단계에서 상기 제2동기채널을 통해 송신되는 제2동기코드들을 통해 스크램블 그룹번호를 획득하고, 517단계에서 스크램블코드번호를 얻는다.

상기 도 6을 참조하여 상기 스크램블코드 번호 획득과정을 살펴보면, 먼저, 611단계에서 제2동기채널의 제1구간의 에너지를 구하고, 613단게에서 상기 구해진 결과를 저장한다. 즉, 상기 611단계 및 613단계를 통해 제2동기채널의 제2동기코드를 획득한다. 이후, 615단계에서 상기 제2동기채널의 제2구간을 상기 획득된 제2동기코드로 상관하여 상기 제2구간의 에너지를 구하며, 617단계에서 상기 구해진 결과를 저장한다. 그리고, 619단계에서 그릅 코드가 검출되었는지 검사한다. 이때, 상기 그룹 코드가 검출되지 않았다고 판단시 625단계로 진행하여 다음 슬롯을 지정 한후 상기 611단계로 되돌아가 이하 단계를 수행한다. 한편, 상기 619단계에서 상기 그룹 코그가 검출되었다고 판단시 621단계로 진행하여 제1구간 및 제2구간의 결과를 저장하는 레지스터에서 프레임경계(farme boundary)를 찾고, 623단계에서 상기 프레임경계를 기준으로 스크램블코드 번호를 획득한다.

상기와 같은 과정을 수행하여 스크램블 코드번호에 대한 비트(b15, b14, b13, b12, b11, b10, b9, b8, b7, b6, b5, b4, b3, b2, b1, b0) 생성을 완료하면, 단말기는 상기 스크램블 코드번호에 해당하는 코드를 이용해 바로 브로드캐스팅 채널(BCH;Broadcasting Channel=공통제어물리채널)을 복조한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 비동기 부호분할다중접속 통신시스템에서 셀탐색시 해당 기지국의 스크램블 코드를 프레임동기 획득과 동시에 구할수 있어, 스크램블코드를 찾기위한 별도의 프로세싱이 필요없다. 즉, 셀탐색 시간을 단축시킬수 있는 이점이 있다. 또한, 이동국은 상기 획득된 스크램블코드로 바로 브로드캐스팅 채널(BCH) 복조에 들어갈수 있으므로 데이터 복조시간을 단축시킬수 있는 이점이 있다.

Claims

비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 장치에 있어서,

제2동기코드 정보를 구비하는 제1구간과 스크램블코드번호 정보를 구비하며 상기 제1구간에 연속되는 제2구간으로 이루어진 제2동기채널을 전송하는 기지국과,

프레임 동기획득과 동시에 상기 스크램블코드번호를 획득하는 단말기로 구성됨을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
제1항에 있어서,

상기 기지국은 상기 스크램블코드번호를 나타내는 비트열중 "1"에 대해서 상기 제1구간에서 전송된 제2동기코드를 연속되는 제2구간에서 다시 전송함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 장치.
제1항에 있어서, 상기 단말기는,

상기 제2구간에서 수신되는 신호를 획득된 상기 제2동기코드로 상관하는 상관기와,

상기 상관기기의 상관결과에 따라 상기 스크램블코드번호를 판단하는 판단기로 구성되는 것을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐 색 장치.
비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 셀 탐색 방법에 있어서,

기지국이, 제2동기코드 정보를 구비하는 제1구간과 스크램블코드번호 정보를 구비하며 상기 제1구간에 연속되는 제2구간으로 이루어진 제2동기채널을 전송하는 과정과,

단말기가, 프레임동기 획득과 동시에 상기 스크램블코드번호를 획득하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.
제4항에 있어서,

상기 기지국은 상기 스크램블코드번호를 나타내는 비트열중 "1"에 대해서 상기 제1구간에서 전송된 제2동기코드를 연속되는 제2구간에서 다시 전송함을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.
제4항에 있어서,

상기 단말기는, 상기 제2구간에서 수신되는 신호를 획득된 제2동기코드로 상 관하는 과정과,

상기 상관결과에 따라 상기 스크램블코드번호를 판단하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 비동기 부호분할다중접속 통신시스템의 고속 셀탐색 방법.