KR100415034B1 - 확산스펙트럼복조시스템및확산코드위상과수신타이밍배정방법 - Google Patents

Abstract

개선된 복조 시스템은 다중 경로 성분의 추정된 상관 레벨 변화율에 따라 전송신호의 다중 경로 성분의 복조를 위한 수신 타이밍을 배정한다. 평균화 간격에 따라서 다중 경로 성분의 평균 상관 레벨를 결정하는 평균화 회로가 제공되고, 이때 평균화 간격은 다중 경로 성분의 추정된 상관 레벨 변화율에 따라서 결정된다. 다중 경로 성분의 추정된 상관 레벨 변화율에 따라 전송기와 수신기 사이의 상대적인 이동 속도를 결정 및 디스플레이하는 이동 속도 디스플레이 유닛이 제공된다. 상관 레벨의 과거 측정값에 따라서 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨을 예측하는 상관 레벨 예측 회로도 제공된다. 위상 배정 회로는 예측된 상관 레벨에 따라서 수신 타이밍을 복조 회로에 배정하여, 복조 회로가 전송 신호의 다중 경로 성분을 복조할 수 있도록 한다.

Description

확산 스펙트럼 복조 시스템 및 확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정 방법{SPREAD SPECTRUM DEMODULATION UNIT}

본 발명은 수신 유닛에 관한 것으로, 특히, 움직이고 있는 이동국에 의한 수신을 개선시키는 확산 스펙트럼 통신 수신기에 관한 것이다.

최근들어, 셀룰러 전화와 휴대용 전화를 포함한 지상 이동 통신에 대한 수요가 현저하게 증가하고 있다. 그 결과, 제한된 주파수 대역을 더 효율적으로 활용하여 더 많은 가입자를 수용할 수 있도록 기술을 개선시킬 필요성도 증가되고 있다. 더욱 효율적으로 주파수를 활용하는 시스템 중 하나로서 코드 분할 다원 접속 시스템(CDMA)을 들 수 있다. CDMA 시스템은 확산 스펙트럼 전송에 기초하며, 정보 신호를 확산 코드(spread codes)―이 확산 코드는 지극히 낮은 상호 상관 특성을 갖는 반면 매우 높은 자기 상관 특성을 갖는다―로 변조함으로써 기존의 전송 방법을 능가하는 개선된 수신을 제공한다. 전송을 위해 CDMA 시스템을 활용하는 지상 이동 통신 시스템의 일 예가 미국 특허 제4,901,307호에 설명되어 있다.

미국에서, 현재의 CDMA 전송 시스템은 직접 확산 시스템으로 알려진 변조 방법을 활용하고, 이 방법에 따르면 RAKE형 수신기로 알려진 수신기가 신호에서 검출된 복수의 다중 경로 성분을 개별적으로 복조해서 조합하도록 되어 있다. 종래의 RAKE형 수신기의 일 예가 IEEE 회보 제68권 제3호(1980년 3월호)의 제 328 내지 353 페이지에 설명되어 있다.

이후의 본 발명의 설명에 대한 예비 지식으로서, 직접 확산 시스템을 이용하는 종래의 확산 스펙트럼 통신 시스템이 지금부터 설명될 것이다. 도 1a는 종래의 확산 스펙트럼 전송기의 기본적인 구성을 도시한다. 도 1a에 도시하는 바와 같이, 전송 데이터(49)는 정보 변조 장치(50)에 입력되어 변조된다. 확산 코드 발생 장치(51)는 변조된 전송 데이터를 확산시킬 때 이용되는 확산 코드를 생성한다. 확산 스펙트럼 변조 장치(52)는 생성된 확산 코드를 이용하여 변조된 확산 스펙트럼 신호를 출력한다. 그 뒤, 확산 스펙트럼 변조 장치에 접속된 전송 안테나(53)가 변조된 신호를 전송하기 위해 이용된다.

도 1b는 확산 스펙트럼 수신기의 기본적인 구성을 도시하는데, 이 확산 스펙트럼 수신기는 수신 안테나(54), 이 수신 안테나에 접속된 확산 스펙트럼 복조 장치(56), 확산 코드 포착 장치(55), 정보 복조 장치(57)를 포함하고 있다. 확산 코드 포착 장치(55)는 검출된 신호를 변조하기 위해 전송기에서 사용되었던 확산 코드와 동일한 위상으로 확산 코드를 발생시킨다. 확산 스펙트럼 복조 장치(56)는 전송기(도 1a참조)의 확산 스펙트럼 변조 장치(52)가 이용했던 프로세스를 상쇄시킬 수 있는 프로세스를 통해 검출된 신호를 복조한다. 정보 복조 장치(57)는 확산 스펙트럼 복조 장치(56)의 출력을 한 번 더 복조하여 수신 데이터(58)을 산출하는데 이용된다.

전송기(도 1a참조)의 정보 변조 장치(50)는 전송 데이터(49)를 운반할 정도의 대역폭만을 갖는 협대역 정보 신호를 발생한다. 그러나, 확산 코드를 이용하여 변조한 이후에 발생되는 신호는 원래의 협대역 정보 신호와 비교하여 그 대역폭이 수 배로 확장된 것이다. 수신기(도 1b참조)에서, 확산 스펙트럼 복조 장치(56)는 대역폭이 확장된 신호를 확산 코드 포착 장치(55)에 의해 동일한 위상으로 발생된 동일한 확산 코드와 곱한 뒤 그 결과를 적분함으로써, 대역폭이 확장된 신호를 다시 협대역 정보 신호로 되돌린다.

수신기 안테나(54)(도 1b참조)에서 검출되는 전송에는 스퓨리어스 주파수 신호(spurious frequency signal)와 외래 열 잡음(ambient thermal noise)(이것은 도 1b에서 스파이크로 도시되었으며, 편평한 스펙트럼 간섭 성분을 유발시킨다)으로 인한 간섭 주파수 성분이 포함되어 있다. 확산 스펙트럼 신호의 수신은 검출된 신호를 간섭 신호에 대해 매우 작은 상호 상관(cross-correlation)을 갖는 확산 코드를 이용해 역확산시킴으로써 이러한 간섭 성분을 줄인다.

이동 통신 환경에서, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 전송되는 신호의 반사, 굴절, 회절 및 산란으로 인해 채널 상의 전송은 몇몇 상이한 전송 경로를 따라 빈번하게 발생한다. 이러한 영향은 흔히 다중 경로 전송(multi-path transmission)이라고 불리운다. 예를 들어, 도 2a에서, 기지국(59)과 이동국(60)은 빌딩과 같은 반사체(61)에 인접하여 위치된다. 경로(62)는 전송이 기지국으로부터 곧장 전송하는 직접 경로를 도시한다. 경로(63)는 동일한 전송이 반사체에 의해 반사된 뒤 지연되어 도착하는 우회 경로를 도시한다. 도 2b는 직접 전송 경로(62) 및 지연된 전송 경로(63)와 관련하여 상이한 수신 타이밍에서 검출되는 각각의 다중 경로 성분(multi-path component) 각각의 상관 레벨(correlation levels)을 각기 도시한다.

상이한 다중 경로 성분에 따라 상이한 수신 타이밍을 갖는 확산 스펙트럼 신호를 정확하게 복조하기 위해서, 수신기의 확산 스펙트럼 복조 장치(56)는 정확한 수신 타이밍으로 다중 경로 성분을 복조하도록 배정되어야 한다.

빌딩이나 다른 물체에 의해 유발되는 반사로 인해 다중 경로 전송된 신호들은 상이한 다중 경로 성분들간에 위치 의존성 파괴 간섭이 발생한다. 복수의 확산스펙트럼 복조 장치(56)를 구비하는 RAKE형 수신기는 각각의 복조 장치(56)를 이용해 상이한 다중 경로 성분을 복조함으로써 이러한 다중 경로 전송을 보상할 수 있다.

종래의 RAKE형 확산 스펙트럼 수신기의 동작을 이하에서 설명한다. 종래의 RAKE형 복조기의 개략적인 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서, 안테나에 수신된 입력 신호(1)는 몇 개의 확산 스펙트럼 복조 장치(2, 3, 4, 5)로 인가된다. 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)는 상이한 수신 타이밍이 각각 배정되어, 상이한 전송 경로를 따라 수신되는 전송 신호의 다중 경로 성분을 각기 복조한다. 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)의 출력(6~9)은 수신 신호 조합 장치(10)에 인가되고, 조합 장치(10)는 인가된 신호를 가중합(weighted sum)으로 조합하여 최대율(maximal-ratio)의 조합 신호를 산출한다.

확산 스펙터럼 복조기는 상이한 다중 경로 성분에 따라서 신호의 각각의 수신 타이밍에 대해 상관 레벨(13)을 결정하는 상관 레벨 탐색 장치(12)를 포함한다. 각각의 수신 타이밍에 대한 상관 레벨은 위상 배정 장치(14)에 입력되고, 위상 배정 장치는 검출된 복수의 다중 경로 성분을 복조할 때 이용하는 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)의 수신 타이밍을 설정한다.

도 4는 전송 신호의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 일 예를 나타낸다. 더 구체적으로, 도 4는 각각의 수신 타이밍 t0 내지 t4에서 검출된 다중 경로 성분의 상관 레벨(16~20)을 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 상관 레벨(16~20)은 각각의 다중 경로 성분의 각각에 대해 수신 타이밍 t0 내지 t4에서 최대이다.

확산 스펙트럼 복조 장치(56)에 의한 복조를 위해 수신 타이밍을 배정하는 것은 최고 상관 레벨이 관찰되는 수신 타이밍의 부분 집합(subset)을 선택하기 위해 수행된다. 결국, 이 예에서, 확산 스펙트럼 복조 장치는 각각 상관 레벨(16, 17, 18, 20)이 검출되는 수신 타이밍 t0, t1, t2, t4에서 복조하도록 배정될 것이다. 최저 상관 레벨(19)이 관찰되는 수신 타이밍 t3은 복조 성능의 저하를 초래하므로 확산 스펙트럼 복조 장치에 대한 배정시 선택되지 않을 것이다.

이동 통신 환경에서, 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 및 기타 현상들은 특정 전송 경로를 따라 수신된 신호의 상관 레벨에 큰 시간 의존성 변화를 초래한다. 라일리 페이딩은 이동국이 움직이는 속도에 비례하여 특정 위치에서 시간에 따라 변하는 주기적인 현상이다. 이렇게 페이딩되는 각각의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨은 20dB이상까지 독립적으로 변할 수 있다. 그 결과, 상관 레벨 탐색 장치(12)는 신호의 각 다중 경로 성분에 대해 검출된 상관 레벨을 계속해서 추적해야 한다.

이러한 페이딩에도 불구하고, 최고 상관 레벨을 갖는 것으로 검출된 복수의 다중 경로 성분 그룹에 항상 대응하는 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)이 상이한 다중 경로 성분 신호들을 복조하도록 확산 스펙트럼 RAKE형 수신기의 위상 배정 장치가 수신 타이밍을 배정하는 시스템 및 방법이 요구된다.

그러나, 종래의 RAKE형 확산 스펙트럼 복조기는 최고 전체 상관 레벨에 대한 복조에 의해, 항상 수신 타이밍을 배정할 수 있는 것은 아니었는데, 그 이유는 각각의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨이 이동국의 움직임의 결과로서 끊임없이 변하기 때문이다. 또한, 종래의 RAKE형 수신기의 위상 배정 장치(14)는 상관 레벨 탐색 장치(12)가 수행하는 검출 동작에 의해 제어 지연이 초래되고, 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)의 수신 타이밍 설정을 변경할 때에도 위상 배정 장치에 추가 지연이 발생한다. 그 결과, 종래의 RAKE형 수신기는 종종 이동국이 움직이는 동안 최대 상관 레벨에서 동작하지 못하고, 그에 따라 최적의 수신 품질을 제공하지 못한다.

도 5a를 참조하면, 종래의 RAKE형 수신기에 의한 위상 배정 동작은 다중 경로 성분의 상관 레벨에서의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)의 제어 응답 속도에 비해 느린 경우를 나타내고 있다. 반면, 도 5b를 참조하면, 종래의 RAKE형 수신기에 의한 위상 배정 동작은 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)의 제어 응답 속도에 비해 빠른 경우를 나타내고 있다. 간단히 하기 위해, 상기 예들은 검출된 다중 경로 성분은 2개이고, 수신기는 하나의 확산 스펙트럼 복조 장치만을 포함하는 경우를 고려하기로 한다.

도 5a는 통신의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)에 의해 실행되는 제어의 속도보다 더 느린 경우를 나타낸다. 곡선(30)은 다중 경로 신호의 다중 경로 성분 A에 대한 상관 레벨의 시간적 변화를 도시한다. 곡선(31)은 다중 경로 신호의 다중 경로 성분 B의 상관 레벨의 시간적 변화를 도시한다. 시점(time point)(33)은 다중 경로 성분 A와 B에 대한 상관 레벨이 교차하는 시각을 나타내며, 교차한 이후에는 경로 B가 더 높은 상관 레벨을 갖는 것을 나타낸다. 시점(34)은 확산 스펙트럼 복조 장치가 다중 경로 성분 A의수신 타이밍으로 복조하다가 다중 경로 성분 B의 수신 타이밍으로 복조를 전환하는 시점이다. 결국, 수신 타이밍 배정(reception timing assignment)의 변경을 실행시키기 위한 제어 지연이 간격(32)으로 도시된다. 간격(35)은 확산 스펙트럼 복조 장치의 위상이 다중 경로 성분 A의 위상으로 설정되는 때를 나타내고, 간격(36)은 확산 스펙트럼 복조 장치의 위상이 다중 경로 성분 B의 위상으로 설정되는 때를 나타낸다. 따라서, 위상 배정 장치(14)는 복조 장치의 수신 타이밍 배정을, 제어 지연(32)이후 더 높은 상관 레벨이 검출되는 다른 다중 경로 성분의 수신 타이밍으로 전환할 수 있다.

도 5b는 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)에 의해 실행되는 제어 속도보다 더 빠른 예를 도시한다. 곡선(37)은 다중 경로 신호의 다중 경로 성분 C에 대한 상관 레벨의 시간적 변화를 도시한다. 곡선(38)은 다중 경로 신호의 다중 경로 성분 D에 대한 상관 레벨의 시간적 변화를 도시한다. 간격(39)은 확산 스펙트럼 복조 장치의 수신 타이밍이 다중 경로 성분 C의 수신 타이밍으로 설정되는 때를 나타내고, 간격(40)은 확산 스펙트럼 복조 장치의 수신 타이밍이 다중 경로 성분 D의 수신 타이밍으로 설정되는 때를 나타낸다. 이 예에서, 위상 배정 장치(14)에 의해 실행되는 제어 응답이 상관 레벨의 시간적 변화에 비해 느리기 때문에, 종래의 RAKE형 수신기는 더 높은 상관 레벨 신호의 복조를 유발시키는 수신 타이밍을 배정할 수 없게 된다.

도 5a에 도시된 종래의 시스템 동작에 따르면, 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)의 제어 응답 속도에 비해 느림에도 불구하고, 더 낮은 신호 상관 레벨과 관련된 수신 타이밍에서 복조가 수행되는 제어 지연 간격(32)동안에는 수신 품질이 열화된다. 그러나, 도 5b에 도시된 종래의 시스템 동작에 따르면, 다중 경로 성분의 상관 레벨의 시간적 변화가 위상 배정 장치(14)의 제어 응답 속도보다 빠를 때, 수신 타이밍 배정은, 소정 시점에서 다중 경로 성분 C보다 상관 레벨이 더 낮은―그러나 평균 신호 상관 레벨은 더 높다― 다중 경로 성분의 복조를 초래한다. 이 경우, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 확산 스펙트럼 복조 장치의 수신 타이밍 배정을 빈번하게 전환하는 것은 피하는 것이 바람직하며, 더 높은 평균 신호 상관 레벨을 반영하는 수신 타이밍을 배정하는 것이 바람직하다.

비록 전술한 예들이, 간소화를 위해, 다중 경로 성분이 2개이고 수신기는 하나의 확산 스펙트럼 복조 장치만을 포함하는 경우를 예시했지만, 본 기술 분야에 숙련된 사람이라면, 종래의 RAKE형 수신기처럼 다수의 확산 스펙트럼 복조 장치가 다수의 다중 경로 성분을 각기 복조하여 최대율(maximal-ratio)로 복조된 신호로 조합하는 경우에 대해서도 그 적용할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명은 RAKE형 수신기와 같은 종래의 수신 시스템의 통상의 위상 배정 기술에서 발생된 문제를 해결하는 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 소정 시점에서 더 높은 상관 레벨을 갖는 다중 경로 성분에 더 근접하여 대응하는 복조에 대해 RAKE형 수신기가 수신 타이밍을 배정하도록 하는 위상 배정 제어를 수행하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 이러한 위상 배정 제어를 채용함으로써, 다중 경로 전송에 대한 수신 품질이 개선될 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 RAKE형 수신기가 소정 시점에서 더 높은 상관 레벨을 갖는 다중 경로 성분에 더 근접하여 대응하는 복조에 대해 수신 타이밍을 배정하도록 하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이동 통신 사용자가 전송기와 관련하여 이동 통신 수신기의 추정된 이동 속도를 알 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 검출된 상관 레벨의 변화율을 추정하고, 그 추정된 변화율에 근거하여 수신 타이밍을 배정하는 것이다.

계속해서, 본 발명의 다른 목적은 다중 경로 성분 신호의 상관 레벨의 예측 값을 제공하고, 그 예측값에 근거하여 수신 타이밍을 배정하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정의 선택된 평균화 간격을 가져서 이 평균화 간격에 따라 전송 신호의 다중 경로 성분의 평균 상관 레벨을 결정하는 평균화 장치를 제공하고, 이에 근거하여 수신 타이밍을 배정하는 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예 중 제 1 실시예에 따르면, 전송 신호의 다중 경로 성분의 상관 레벨의 변화율을 추정하기 위해, 속도 변화 추정 장치는 복조 시스템의 상관 레벨 탐색 장치에 접속된다. 속도 변화 추정 장치에는 추정된 변화율에 따라 평균화 간격―이 간격동안 다중 경로 성분의 평균 상관 레벨이 결정됨―을 선택하는 평균화 장치가 접속된다. 평균화 간격은 위상 배정 장치(14)에 제공되고, 이 위상 배정 장치(14)는 그 평균화 간격에 따라 전송 신호의 복수의 다중 경로 성분의 각각에 대해 평균 상관 레벨을 결정한다. 또한 위상 배정 장치는 그 평균 상관 레벨에 근거하여 수신 타이밍을 복조 장치에 배정한다.

속도 변화 추정 장치는 다중 경로 성분의 상관 레벨 신호를 미분하는 장치와, 단위 시간당 미분된 상관 레벨 신호의 제로 교차 횟수를 계수하는 장치에 의해 바람직하게 구현된다.

평균화 간격은, 상관 레벨의 추정된 변화율이 빠를 때, 오래 지속되도록 선택되는 것이 바람직하다. 추정된 변화율이 느릴 때, 평균화 간격이 짧게 되도록 선택되는 것이 바람직하다. 전송의 다중 경로 성분의 상관 레벨의 추정된 변화율에 따라서 이 전송의 전송기와 이동 통신 수신기 사이의 상대적 이동 속도를 결정 및 디스플레이하는 장치가 복조 시스템에 제공되는 것도 바람직하다. 복조 시스템은 확산 스펙트럼으로 전송된 신호를 바람직하게 복조한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상관 레벨 예측 장치는 다중 경로 성분에 대해 과거에 측정된 상관 레벨에 근거하여 전송 신호의 다중 경로 성분의 미래의 상관 레벨을 제공한다. 예측된 상관 레벨은 위상 배정 장치(14)에 제공되고, 위상 배정 장치는 예측된 상관 레벨에 근거하여 수신 타이밍을 배정한다.

도 1a는 종래의 확산 스펙트럼 전송 시스템의 구조 및 동작을 나타내는 도면,

도 1b는 종래의 확산 스펙트럼 수신 시스템의 구조 및 동작을 나타내는 도면,

도 2a는 이동 통신 환경에서의 다중 경로 전송을 나타내는 도면,

도 2b는 복수의 다중 경로 전송 신호중 두 개의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨 대 수신 타이밍을 도시하는 그래프,

도 3은 종래의 확산 스펙트럼 RAKE형 수신기의 개략적인 블록도,

도 4는 확산 스펙트럼 복조 이후 전송 신호의 다중 경로 성분의 상관 레벨 대 수신 타이밍을 도시하는 그래프,

도 5a는 상관 레벨의 추정된 변화율이 느린 경우, 전송 신호가 두 개인 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 종래의 수신 타이밍 배정 제어에 따른 그래프,

도 5b는 상관 레벨의 추정된 변화율이 빠른 경우, 전송 신호가 두 개인 다중경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 종래의 수신 타이밍 배정 제어에 따른 그래프,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 확산 스펙트럼 복조 수신기의 개략적인 블록도,

도 7a는 상관 레벨의 추정된 변화율이 느린 경우, 전송 신호가 두 개인 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 본 발명의 제 1, 제 2, 제 4 실시예에 따른 그래프,

도 7b는 상관 레벨의 추정된 변화율이 빠른 경우, 전송 신호가 두 개인 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 본 발명의 제 1, 제 2, 제 4 실시예에 따른 그래프,

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 확산 스펙트럼 복조 수신기의 개략적인 블록도,

도 9는 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 그에 대한 미분 신호와, 이 미분 신호의 제로 교차를 도시하는 그래프,

도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구성된 확산 스펙트럼 복조 수신기의 개략적인 블록도,

도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상관 레벨 예측 장치의 동작을 나타내는 그래프,

도 12a는 상관 레벨의 추정된 변화율이 느린 경우, 전송 신호가 두 개인 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 예측된 상관 레벨과, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그래프,

도 12b는 상관 레벨의 추정된 변화율이 빠른 경우, 전송 신호가 두 개인 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화와, 예측된 상관 레벨과, 확산 스펙트럼 복조 장치에 배정되는 수신 타이밍을 도시하는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그래프,

도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 구성된 확산 스펙트럼 복조 수신기의 개략적인 블록도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2~5 : 복조 장치10 : 조합 장치

12 : 탐색 장치14 : 배정 장치

21 : 속도 변화 추정 장치23 : 평균화 장치

25 : 미분 장치27 : 제로 교차 카운터

28 : 경로 레벨 예측 장치29 : 이동 속도 디스플레이 유닛

본 발명의 제 1 실시예의 개략적인 블록도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 회로 소자(1~15)는 도 3에 도시된 것과 동일하며 도 3과 관련하여 이미 설명되었다. 속도 변화 추정 장치(21)는 각각의 다중 경로 성분에 대해 검출된 상관레벨(13)을 조작하여 각각의 상관 레벨에 대한 추정된 변화율을 제공한다. 평균화 장치(23)는 위상 배정 장치(14)에 접속되어, 상관 레벨의 추정된 변화율에 근거하는 평균화 간격에 따라 각각의 다중 경로 성분에 대해 평균 상관 레벨(24)을 결정한다. 추정된 변화율(22)이 느릴 경우, 평균화 장치(23)의 평균화 간격은 짧게 설정된다. 다른 경우, 즉, 추정된 변화율(22)이 빠를 경우, 평균화 간격은 길게 설정된다. 추정된 변화율(22)과 평균 신호 상관 레벨(24)을 이용하여, 위상 배정 장치(14)는 각각의 확산 스펙트럼 복조 장치들(2~5)에 의한 복조에 이용될 상이한 수신 타이밍을 배정한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 확산 스펙트럼 복조 시스템의 동작을 이하에서 설명한다. 속도 변화 추정 장치(21)는 상관 레벨 탐색 장치(12)에 의해 검출된 다중 경로 성분의 상관 레벨(13)의 추정된 변화율(22)을 제공한다. 평균화 장치(23)는 다중 경로 성분에 대한 추정된 변화율에 근거하여 평균화 간격을 설정하고, 이 평균화 간격에 따라 다중 경로 성분의 평균 상관 레벨을 결정한다. 평균 상관 레벨(24)은 위상 배정 장치(14)에 제공된다. 평균화 간격에 따라 결정된 평균 다중 경로 신호 상관 레벨에 근거하여, 위상 배정 장치(14)는 소정 시점에서 어떤 상관 레벨이 최고 상관 레벨인지를 결정한다. 다음에, 위상 배정 장치(14)는 결정된 내용에 따라 확산 스펙트럼 복조 장치에 수신 타이밍을 배정한다.

다중 경로 성분의 상관 레벨의 변화율이 느린 경우의 구체적인 동작 예가 도 7a를 참조하여 설명될 것이다. 변화율이 빠른 경우의 구체적인 동작 예는 도 7b를 참조하여 설명될 것이다. 간단히 하기 위해, 다중 경로 성분은 2개, 확산 스펙트럼 복조 장치는 한 개만 구비하는 수신기가 고려될 것이다. 도 7a에 도시된 곡선(30, 31), 교차점(33), 위상 배정(35, 36)은 도 5a를 참조하여 설명한 것과 동일한 특징을 나타낸다. 참조 부호 41, 43는 상관 레벨 탐색 장치(12)의 탐색 시간과 평균화 장치(23)에 의한 지연 때문에 발생하는 제어 지연을 나타낸다. 참조 부호 42는 확산 스펙트럼 복조 장치(2)의 수신 타이밍이 다중 경로 성분 A의 수신 타이밍에서 다중 경로 성분 B의 수신 타이밍으로 재배정되는 시점을 나타낸다. 또한, 참조 부호 44(도 7b 참조)는 확산 스펙트럼 복조 장치(2)의 수신 타이밍이 다중 경로 성분 C를 복조하기 위해 배정되는 간격을 나타낸다.

도 7a는 다중 경로 성분의 상관 레벨의 추정된 변화율이 느린 경우를 도시한다. 평균화 장치(23)의 평균화 간격이 짧게 설정되었으므로, 위상 배정 장치는 확산 스펙트럼 복조 장치(2)의 수신 타이밍을 다중 경로 성분 A의 수신 타이밍에서 더 큰 상관 레벨을 갖는 다중 경로 성분 B의 수신 타이밍으로 재빨리 재배정하게 된다.

도 7b는 다중 경로 성분의 상관 레벨의 추정된 변화율이 빠른 경우를 도시한다. 평균화 장치(23)의 사이클을 추정된 변화율에 비해 길게 설정함으로써, 위상 배정 장치는 수신 타이밍 배정을 최고 평균 상관 레벨을 갖는 신호의 수신 타이밍으로 유지하고, 그 결과 수신 타이밍 배정에는 어떠한 급속한 변화도 일어나지 않는다. 이런 방식으로, 시간 전반에 걸쳐 전체 상관 레벨이 더 높게 되도록 하는 수신 타이밍에서 복조가 수행된다.

전술한 동작 예에서는, 다중 경로 성분이 2개이고, 단 하나의 확산 스펙트럼복조 장치의 배정만이 고려되는 경우를 생각하였다. 본 기술 분야에 숙련된 사람이라면, 복수의 확산 스펙트럼 복조 장치를 이용하여 복수의 다중 경로 성분을 복조하는 경우의 본 발명의 동작도 이해할 것이다. 전술한 것과 같이 본 발명에 의해 제공되는 개선점들을 통해, RAKE형 수신기에 의한 복조에 이용되는 수신 타이밍 배정은 종래의 RAKE형 수신기에 의해 수행되던 것보다 최대 상관 레벨에 더 근접하는 다중 경로 성분을 복조하도록 유지될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개선된 RAKE형 수신기를 도시하는 개략적인 블록도이다. 도 8에서, 참조 부호 1~15, 22~24는 도 6에 도시된 것과 동일하며 도 6과 관련하여 이미 설명되었다. 도 8에 나타내는 구체적인 상호 접속으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 속도 변화 추정 장치는 미분 장치(25)와 제로 교차 카운터(27)로 구성되었다. 미분 장치(25)는 검출된 전송 신호의 다중 경로 성분의 상관 레벨(13)을 미분하는데 이용된다. 참조 부호 26은 그 미분 신호를 나타내고, 참조 부호 27은 단위 시간당 미분 신호가 제로 교차점의 횟수를 계수하는 제로 교차 카운터이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동작의 구체적인 동작 예를 도시한다. 도 9에서, 참조 부호 66은 소정의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 시간적 변화를 나타내고, 참조 부호 67은 시간적 변화(66)의 미분 레벨을 나타내고, 참조 부호 68은 미분된 레벨(67)의 제로 교차를 도시한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 상관 레벨의 기본 사이클은 단위 시간당 미분된 신호(66)가 제로 교차하는 횟수를 계수함으로써 추정될 수 있다.

동작 시, 제로 교차 카운터(27)에 의해 제공되는 상관 레벨의 추정된 기본 사이클에 따라 위상 배정 장치는 최고 상관 레벨에 대응하는 복조 장치(2)에 의한 복조로 수신 타이밍을 배정한다.

도 10은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이다. 도 10의 참조 부호 1~15, 24는 도 6에 도시된 것과 동일한 소자를 도시하며, 도 6과 관련하여 이미 설명되었다. 도 10에서, 참조 부호 28은 다중 경로 신호의 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨을 예측하는데 이용되는 경로 레벨 예측 장치를 나타낸다. 경로 레벨 예측 장치(28)는 상관 레벨 탐색 장치(12)로부터 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨(13)을 수신하고, 확산 스펙트럼 복조 장치(2)에 대한 수신 타이밍 배정에 이용되는 예측된 상관 레벨(24)을 위상 배정 장치(14)에 제공한다. 예측된 상관 레벨은 일반적으로 이용되는 파형 예측법을 통해서 얻을 수도 있고, 예컨대, 이 방법에 따르면, 과거에 관찰된 상관 레벨값들의 가중화된 평균을 통해 예측값이 얻어진다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 확산 스펙트럼 복조 시스템의 동작을 이하에서 설명한다. 경로 레벨 예측 장치(28)는 각각의 수신 타이밍마다 상관 레벨 탐색 장치(12)에 의해 검출되는 상관 레벨(13)로부터 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨을 예측한다. 다음, 위상 배정 장치(14)는 예측된 상관 레벨(24)을 이용하고, 이 예측된 상관 레벨값에 따라 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5) 중 하나에 대해 수신 타이밍을 배정함으로써, 수신 타이밍 배정이 더욱 정밀하게 특정 시간에 전환되도록 한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 동작의 일 예가 도 11을 참조하여 이제부터 설명될 것이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 참조 부호 69, 72는 상관 레벨의 변화율이 비교적 느린 경우와 변화율이 빠른 또다른 경우에 다중 경로 성분에 대해 관찰된 상관 레벨에서의 시간적 변화를 나타낸다. 참조 부호 70, 73은 상관 레벨(69, 72)에서 각각의 시간적 변화 각각에 대해 얻어진 예측 상관 레벨의 트렌드(trend)를 도시한다. 시점(71)은 예측된 상관 레벨이 결정되는 때를 나타낸다. 샘플링 간격은 참조 부호 74로 나타낸다.

상관 레벨 예측값은 다음 수학식 1에 따라 결정된다.

단,

는 가중 계수이고, x(n)은 시간 nT에서의 샘플링 값이고, T는 샘플링 간격이며, n은 정수이며, N은 관찰 기간이다. 이런 방식으로, 현재 시간까지 샘플링 값에 각각의 가중값을 인가함으로써 예측값이 얻어진다. 이 가중값은 예측 에러를 최소화하도록 미리 선택된다.

도 11에서, 신호 상관 레벨의 과거 측정값들의 가중화된 평균에 의해 얻어지는 트렌드(70, 73)는 직선으로서, 여기에서 예측된 상관 레벨은 시점(71)에서 결정된 것이다. 상관 레벨의 변화율이 느린 경우에는, 비교적 높은 정확도로 예측할 수 있다. 그러나, 상관 레벨의 변화율이 빠른 경우에는 예측된 상관 레벨은 여전히 실제 상관 레벨의 부정확한 측정이고, 신호에 대한 평균 상관 레벨을 나타낸다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 RAKE형 수신기의 구체적인 동작 예로서, 다중 경로 성분의 변화율이 느린 경우와, 상관 레벨의 변화율이 빠른 또다른 경우가 각각 도 12a 및 도 12b를 참조하여 각기 설명될 것이다. 간단히 하기 위해, 다중 경로 성분은 2개, 확산 스펙트럼 복조 장치는 하나만 구비하는 수신기가 고려된다. 도 12a 및 도 12b에서, 참조 부호 30, 31, 33, 35~38은 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 동일한 곡선 및 특징을 나타내며, 이들은 도 5a 및 도 5b와 관련하여 이미 설명되었다. 참조 부호 45a는 시점(33)에서 예측된 간격(32a) 이후의 다중 경로 성분 A의 상관 레벨의 예측값을 나타낸다. 참조 부호 45b는 시점(33)에서 예측된 간격(32a) 이후의 다중 경로 성분 B의 상관 레벨의 예측값을 나타낸다. 다중 경로 성분 C의 상관 레벨의 예측값(46)은 도 12b에 도시되었고, 다중 경로 성분 D의 상관 레벨의 예측값(47)도 마찬가지로 도 12b에 도시되었다. 간격(48)은 확산 스펙트럼 복조 장치의 수신 타이밍이 다중 경로 성분 C의 수신 타이밍으로 설정된 때를 나타낸다.

도 12a에 도시한 바와 같이, 시점(33)에서 만들어진 다중 경로 성분 A 및 B의 예측된 상관 레벨(45a, 45b)로부터 시점(33) 이후에 다중 경로 성분 B의 상관 레벨이 다중 경로 성분 A의 상관 레벨을 초과하기 시작하는 것을 알 수 있다. 이러한 예측에 근거하여, 위상 배정 장치는 확산 스펙트럼 복조 장치가 종래의 RAKE형 수신기처럼 시점(33)이후에 제어 지연을 유발시키지 않도록 하면서 다중 경로 성분 B를 복조하도록 확산 스펙트럼 복조 장치의 수신 타이밍을 배정한다.

그러나, 도 12b에 도시한 경우에는 예측된 상관 레벨(46, 47)이 개별 다중경로 성분 C 및 D의 각각에 대해 검출된 상관 레벨의 평균이다. 이 경우, 위상 배정 장치(14)는 복조 장치(2)의 수신 타이밍을 더 높은 평균 상관 레벨의 수신 타이밍―이것은 예측된 상관 레벨(46, 47)에 따라 결정됨―으로 배정한다. 그 결과, 복조 장치(2)의 수신 타이밍 배정은 간격(48) 동안 다중 경로 성분 C의 수신 타이밍으로 유지되어, 종래의 RAKE형 수신기처럼 복조 장치(2)의 수신 타이밍 배정이 빈번하게 전환되는―수신 타이밍의 빈번한 전환은 최종적으로 복조 성능의 저하를 초래함― 것이 방지된다.

도 10을 다시 참조하면, 본 발명에서는, 예측된 상관 레벨(24)에 따라서 확산 스펙트럼 복조 장치(2~5)의 수신 타이밍을 배정함으로써 RAKE형 수신기가 최대 상관 레벨에 더욱 근접하게 대응하는 위상에서 동작될 수 있고, 그로 인해 수신 품질이 개선된다.

본 발명의 제 4 실시예의 구성을 도시하는 개략적인 블록도가 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 참조 부호 1~15, 21~24는 도 6에 도시된 것과 동일한 소자를 나태내며, 이들은 도 6과 관련하여 이미 설명되었다. 도 13에서, 참조 부호 29는 특정 다중 경로 성분에 대한 상관 레벨의 변화율(22)을 이동 속도로 변환하고, 이 변환된 이동 속도를 디스플레이하는데 이용되는 이동 속도 디스플레이 유닛을 나타낸다. 그 밖의 다른 점에서 본 발명의 제 4 실시예의 구성 및 동작은 본 발명의 제 1 실시예의 구성 및 동작과 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제 4 실시예에서, 이동 속도 디스플레이 유닛(29)은 속도 변화 추정 장치(21)에 의해 결정된 신호 상관 레벨의 추정된 변화율(22)에 따라서 송신기와 수신기 사이의 상대적 이동 속도를 계산 및 디스플레이한다. 송신기와 수신기 사이의 상대 속도는 다중 경로 성분의 변화율(22)과 비례 관계에 있으므로, 상대 속도는 다음 수학식 2에 의해 쉽게 얻어진다.

여기에서,

는 다중 경로 성분의 변화율(22)(또는 최대 도플러 주파수)이고,

는 캐리어 주파수이다. 이 실시예는 본 발명의 제 1 실시예가 제공하는 효과뿐만 아니라, 전송에 사용되는 전송기와 그 전송에 사용되는 수신기 사이의 상대 속도에 관한 표시를 사용자에게 제공하는 이점을 갖는다.

본 명세서에서는 특정한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 기술 분야에 숙련된 사람이라면 이 바람직한 실시예에 다양한 수정이나 변경을 가할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위는 이러한 모든 수정이나 변경을 본 발명의 진정한 사상과 범주 내에 있는 것으로서 포함하도록 의도되었다.

Claims (2)

1. 확산 코드 신호에 따라 변조된 디지털 전송 신호의 선택된 복수의 다중 경로 성분을 복조 및 조합하는 확산 스펙트럼 복조 시스템에 있어서,

   확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정에 따라서 상기 디지털 전송 신호의 상기 복수의 다중 경로 성분 중 선택된 하나 이상을 각각 복조하는 복수의 확산 코드 복조 수단과,

   상기 다중 경로 성분들 각각에 대해 확산 코드 위상과 수신 타이밍에 대응하는 상관 레벨을 결정하는 상관 레벨 탐색 수단과,

   상기 상관 레벨의 변화율을 추정하는 추정 수단, 및

   상기 상관 레벨과 상기 추정된 변화율에 따라서 상기 복조 수단 각각에 대해 상기 확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정을 제공하는 위상 배정 수단

   을 포함하는 확산 스펙트럼 복조 시스템.
2. 확산 코드 신호에 따라 변조된 디지털 전송 신호의 복수의 다중 경로 성분 중 선택된 하나 이상을 복조하는데 이용하는 복수의 확산 스펙트럼 복조 수단의 각각에 대해 확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정을 제공하는 방법에 있어서,

   상기 다중 경로 성분의 각각에 대해 확산 코드 위상과 수신 타이밍에 대응하는 상관 레벨을 결정하는 단계와,

   상기 상관 레벨의 변화율을 추정하는 단계, 및

   상기 상관 레벨과 상기 추정된 변화율에 따라서 상기 복조 수단 각각에 대해 확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정을 제공하는 단계

   를 포함하는 확산 코드 위상과 수신 타이밍 배정 방법.

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