KR0155510B1 - 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 oqpsk 칩 변조장치 - Google Patents

직접 시퀀스 확산 스펙트럼 oqpsk 칩 변조장치

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KR0155510B1 KR1019950054532A KR19950054532A KR0155510B1 KR 0155510 B1 KR0155510 B1 KR 0155510B1 KR 1019950054532 A KR1019950054532 A KR 1019950054532A KR 19950054532 A KR19950054532 A KR 19950054532A KR 0155510 B1 KR0155510 B1 KR 0155510B1
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Abstract

본 발명은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum, 이하 DSSS라고 약칭함)의 옵셋 직각위상 쉬프트 킹(Offset Quadrature-Phase Shift Keying, 이하 OQPSK라고 약칭함)의 칩 변조장치에 관한 것으로서, 그 특징은 메시지 신호의 동위상 신호를 보내는 I-채널과 상기 메시지 신호의 직각위상 신호를 보내는 Q-채널을 가지고 있는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치에 있어서, 의사잡음을 발생시키는 의사잡음 발생수단과, 제 1 왈쉬코드를 생성하는 제 1 왈쉬코드 발생수단과, 상기 의사잡음 코드를 상기 제 1 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 1 확산수단과, 상기 메시지 신호를 상기 제 1 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 I-채널로 출력하는 제 1 프리코딩 수단과, 상기 제 1 왈쉬코드와 직교하는 제 2 왈쉬코드를 생성하는 제 2 왈쉬코드 발생수단과, 상기 의사잡음 코드를 상기 제 2 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 2 확산수단 및 상기 메시지 신호를 상기 제 2 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 Q-채널로 출력하는 제 2 프리코딩 수단을 포함하는 데에 있으므로, 본 발명은 종래의 DSSS QPSK 변조장치에 약간의 확산코드와 프리코딩 장치를 결합한 구조로서, DSSS에서 인접 심볼간의 간섭을 없애주며 OQPSK의 특성을 그대로 살려서 시간지연 장치없이 스펙트럼 확산용 코드만으로 구성이 가능하다는 데에 그 효과가 있다.

Description

직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치
제1도는 종래의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치의 블록도.
제2도는 옵셋 QPSK의 데이터 스트림을 나타낸 도면.
제3도는 QPSK와 옵셋 QPSK의 파형도.
제4도는 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치의 실시예를 도시한 블록도.
제5도는 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치를 64-ary 데이터 변조장치에 적용된 실시예를 도시한 블록도.
제6도는 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK칩 변조장치의 신호 스패이스를 도시한 도면.
제7도는 반 칩 지연이 필요없는 64-ary 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 복조장치의 블록도.
본 발명은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치에 관한 것으로서, 특히 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum, 이하 DSSS라고 약칭함)의 옵셋 직각위상 쉬프트 킹(Offset Quadrature-Phase Shift Keying, 이하 OQPSK라고 약칭함)의 칩 변조장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 DSSS OQPSK 칩 변조장치의 블록도이다.
제1도를 참조하여 종래의 DSSS OQPSK 칩 변조장치를 설명하면 다음과 같다.
종래의 DSSS OQPSK 칩 변조장치에서는 사용자 데이터 발생기(1)의 출력을 동위상 채널(In Phase channel, 이하 I-채널이라고 약칭함)과 직각위상 채널(Quadrature Phase channel, 이하 Q-채널이라고 약칭함)의 두 채널로 나뉜다.
그리고, PN 코드 발생기(2)에 의해 확산(Spreading)된다.
이 때에 I-채널에서는 입력신호의 데이터의 출력이 그대로 확산되어 나가고, Q-채널에서는 반 칩 지연기(5)를 거쳐 반 칩만큼 지연된 신호가 나가게 된다.
제2도는 OQPSK의 데이터 스트림을 나타낸 도면이다.
제2도를 참조하여 OQPSK의 데이터 스트림을 설명하면 다음과 같다.
dI(t)는 제1도의 I-채널의 배타적 논리합(3)의 출력을 나타내며, dQ(t)는 Q-채널의 반 칩 지연기(5)의 출력을 나타낸다.
여기서, 한 칩의 시간적 길이는 2T이다.
도면에서 보여지는 것처럼 Q-채널의 출력은 I-채널과 비교하여 반 칩의 시간적 길이(T)만큼 지연되어 나가게 된다.
제3도는 QPSK와 OQPSK의 파형도이다.
제3도를 참조하여 시간축에서 살펴본 QPSK와 OQPSK의 파형을 설명하면 다음과 같다.
제3도의 (b)는 제1도의 더셈기(10)의 송신단 출력 s(t)을 나타내며, 제3도의 (a)인 QPSK와 비교해 볼 때 위상의 변화가 QPSK는 180도까지 변화하나, OQPSK에서는 최대 90도로 변화함을 확인할 수 있다.
종래의 DSSS OQPSK 칩 변조 방식에서는 이처럼 인접 심벌(symbol)간의 변화가 최대 90도로서 급격히 변화하지 않는 장점이 있지만, 반 칩 지연장치 때문에 복잡하고, 동위상 신호와 직각위상 신호 사이의 상호 간섭이 존재하여 성능을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 동위상 신호와 직각위상 신호 사이의 상호간섭을 없애주고, 반 칩 지연장치 없이 프리코딩된(precoded) PN 코드(Pseudo-random Noise Code, 이하 PN코드라고 약칭함)를 사용하여 간단하게 구현한 새로운 방법의 DSSS OQPSK 칩 변조 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 메시지 신호의 동위상 신호를 보내는 I-채널과 상기 메시지 신호의 직각위상 신호를 보내는 Q-채널을 가지고 있는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치에 있어서, 의사잡음을 발생시키는 의사잡음 발생수단과, 제 1 왈쉬코드를 생성하는 제 1 왈쉬코드 발생수단과, 상기 의사잡음 코드를 상기 제 1 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 1 확산수단과, 상기 메시지 신호를 상기 제 1 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 I-채널로 출력하는 제 1 프리코딩 수단과, 상기 제 1 왈쉬코드와 직교하는 제 2 왈쉬코드를 생성하는 제 2 왈쉬코드 발생수단과, 상기 의사잡음 코드를 상기 제 2 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 2 확산수단 및 상기 메시지 신호를 상기 제 2 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 Q-채널로 출력하는 제 2 프리코딩 수단을 포함하는 데에 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들중의 하나를 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치의 실시예를 도시한 블록도이다.
제4도를 참조하여 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
일반적인 DSSS QPSK 칩 변조장치(29)와 PN 코드를 프리코딩 장치가 결합된 구조이다.
일반 DSSS QPSK 칩 변조장치(29)에서 사용자 데이터 발생기(11)에서 발생된 입력 데이터는 동위상과 직각위상 PN 코드 발생기(12)의 출력과 곱해져(Modular 2 연산)확산된다.
이 확산된 신호인 배타적 논리합(17)의 출력과 배타적 논리합(18)의 출력은 각각 FIR(Finite Impulse Response) 필터(19,20)의 입력으로 들어간다.
이 FIR 필터(19,20)의 출력신호는 송신출력 제어장치(21,22)로 들어가고, 이 송신출력 제어장치(21,22)는 입력신호에 따라 송신 전력 증폭기(Power Amplifier)의 출력을 제어하게 된다.
I-채널에서는 송신출력 제어장치(21)의 출력이 국부 발진기(23)에서 발생된 신호인 cosωct와 곱해져 혼합기(Mixer)(24)의 출력으로 나가고, Q-채널에서는 90도 위상을 변화시키는 위상 추이기(26)의 출력 sinωct와 곱해져 혼합기(25)의 출력으로 나가게 된다.
이들 I-채널 및 Q-채널에서 혼합기(24,25)의 출력은 서로 합해지고, 더셈기(27)의 출력은 안테나(28)를 통해 송신된다.
PN 코드를 프리코딩하는 장치를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
I-채널에서의 프리코딩 방법은 W2k를 생성하는 왈쉬(Walsh) 코드 발생기(13)의 출력과 PN 코드를 곱하여 얻어지는 프리코딩된 신호는 배타적 논리합(15)의 출력이다.
그리고, Q-채널에서의 프리코딩 방법은 동일한 PN 코드를 W2k+1을 생성하는 왈쉬코드 발생기(14)의 출력과 곱해져 프리코딩된 신호는 배타적 논리합(16)의 출력이 된다.
여기서, 사용하는 왈쉬코드 발생기(13,14)에서 발생되는 왈쉬코드는 PN 코드 발생기의 칩 율과 동일하며, 아래와 같은 성질은 갖는 아다마르 행렬(Hadamard Matrix)로부터 구해진다.
직교 코드워드 세트(Orthogonal Codeword Set)를 다음과 같이 나타낸다.
이를 일반화하여 k로 나타내면 다음과 같다.
여기서, Hk는 2k×2k의 행렬로 나타나는데, 행렬의 각각의 행은 왈쉬코드를 나타낸다.
여기서, W2k와 W2k+1을 사용하였는데, 두 왈쉬코드의 시퀀스(Sequence)를 자세히 살펴보면 다음과 같은 성질을 발견할 수 있다.
W2ki가 2k번째 왈쉬코드의 I번째 출력이고,는 W의 1의 보수(1's complement)라고 할 때에 다음과 같은 관계식이 성립한다.
따라서, 출력의 위상변화가 180°가 되는 경우 즉, 출력의 위상변화가 180°가 되는 경우는 전혀 나타나지 않는다.
이와 같은 장치를 DSSS QPSK 변조장치에 장치했을 때에 출력에서의 위상변화는 90°를 넘지 않는 OQPSK 출력특성과 같게 된다. 이를 왈쉬코드 W2k를 사용한 동위상 축과 왈쉬코드 W2k+1를 사용한 직각위상 축으로 제6도와 같은 스페이스 신호도를 그려 볼 수 있다.
제6도는 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치의 신호 스페이스를 도시한 도면이다.
제6도에서는 살펴볼 수 있듯이 인접심볼간의 위상변화가 90도 이내임을 알 수 있다.
제5도는 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치를 64-ary 데이터 변조장치에 적용된 실시예를 도시한 블록도이다.
제5도를 참조하여 본 발명에 따른 반 칩 지연이 필요없는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치를 64-ary 데이터 변조장치에 적용된 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자 발생기(31)로부터 나오는 신호를 64-ary 직교(Orthogonal) 변조기(32)에서 64×64의 직교코드로 변조하게 된다.
제 1 왈쉬함수(Walsh Function)(W0)에서부터 제 64 왈쉬함수(W63)까지의 64개의 각기 다른 이진 시퀀스(Binary Sequence)를 갖는 직교 코드 세트(Orthogonal Code Word)로 바뀌어 출력된다.
여기서, 각 시퀀스의 세트를 왈쉬함수라고 한다.
64-ary직교변조기(32)의 출력을 왈쉬 칩(Walsh Chip)이라 하며, 1 왈쉬 칩에 4개의 확산 시퀀스가 들어가므로, I,Q의 왈쉬함수의 주기가 4칩이며 앞서 설명하였던 아다마르 행렬에서 4차원의 H4를 사용할 수 있다.
따라서, 제4도의 왈쉬코드에서 k는 0 또는 1이 될 수 있다.
64-ary 변조기(32)의 출력은 PN 코드 발생기(33)로 확산되며, I-채널에서는 W2k을 곱해주고, Q-채널에서는 W2k+1을 곱해준다.
나머지 신호처리 과정은 앞서 제1도에서 설명한 것과 동일하다.
제7도는 반 칩 지연이 필요없는 64-ary 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 복조장치의 블록도이다.
제7도를 참조하여 반 칩 지연이 필요없는 64-ary 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 복조장치를 설명하면 다음과 같다.
제7도는 송신단에서 제5도에서의 반 칩 지연이 필요없는 DSSS OQPSK 변조장치를 64-ary 데이터 변조장치에 적용하여 송신한 신호에 대하여 수신단에서 다시 원래의 신호로 복원해낼 수 있는 복조장치이다.
제7도에서의 I-채널에서는 안테나(51)로부터 수신되는 신호와 국부 발진기(55)에서 발생된 신호 cosωct가 곱해지고, Q-채널에서는 안테나(51)로부터 수신되는 신호와 90도 위상추이기(54)의 출력 sinωct와 곱해져 베이스밴드(Baseband) 신호로 하향변환된다.
이들 I,Q-채널에서 혼합기(52,53)의 출력은 FIR 필터(58,59)의 입력으로 들어간다.
왈쉬코드 발생기(56)에서 출력된 왈쉬코드 W2k와 PN 코드 발생기(73)에서 출력된 PN 코드가 배타적 논리합(60,62)에서 확산되어 출력된다.
또한, 왈쉬코드 발생기(57)에서 출력된 왈쉬코드 W2k+1과 PN 코드 발생기(73)에서 출력된 PN 코드가 배타적 논리합(61,63)에서 확산되어 출력된다.
곱셈기(64)에서는 FIR 필터(58)의 출력신호와 배타적 논리합(60)의 출력신호가 곱해져서 출력된다.
곱셈기(65)에서는 FIR 필터(58)의 출력신호와 배타적 논리합(61)의 출력신호가 곱해져서 출력된다.
곱셈기(66)에서는 FIR 필터(59)의 출력신호와 배타적 논리합(62)의 출력신호가 곱해져 출력된다.
곱셈기(64)에서는 FIR 필터(59)의 출력신호와 배타적 논리합(63)의 출력신호가 곱해져 출력된다.
I-채널에서는 더셈기(68)에서는 곱셈기(64)의 출력신호와 곱셈기(67)의 출력신호의 합으로 출력된다.
마찬가지로, Q-채널에서는 더셈기(69)에서는 곱셈기(65)의 출력신호와 곱셈기(66)의 출력신호의 합으로 출력된다.
여기서, 왈쉬코드 발생기(56,57)에서 생성되는 왈쉬코드와 PN 코드 발생기(73) 출력의 칩 율(Rate)은 동일하다.
64-ary 복조기인 FHT(Fast Hadamard Transform)(70)에서는 곱셈기(68)의 출력신호와 곱셈기(69)의 출력신호를 입력받아 매 6왈쉬 심벌(Walsh Symbol)동안 64개의 계수(Coefficient) 값이 출력된다.
최대 출력선택기(71)에서는 곱셈기(69)의 출력신호를 입력받아 가장 큰 값을 선택하여 출력한다.
사용자 데이터 출력(72)에서는 송신한 데이터를 찾아낸다.
그러므로, 상술한 바와 같은 본 발명은 종래의 DSSS QPSK 변조 장치에 약간의 확산코드와 프리코딩 장치를 결합한 구조로서, DSSS에서 입접 심볼간의 간섭을 없애주며 OQPSK의 특성을 그대로 살려서 시간지연 장치없이 스펙트럼 확산용 코드만으로 구성이 가능하다는 데에 그 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 메시지 신호의 동위상 신호를 보내는 I-채널과 상기 메시지 신호의 직각위상 신호를 보내는 Q-채널을 가지고 있는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치에 있어서, 의사잡음을 발생시키는 의사잡음 발생수단과; 제 1 왈쉬코드를 생성하는 제 1 왈쉬코드 발생수단과; 상기 의사잡음 코드를 상기 제 1 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 1 확산수단과; 상기 메시지 신호를 상기 제 1 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 I-채널로 출력하는 제 1 프리코딩 수단과; 상기 제 1 왈쉬코드와 직교하는 제 2 왈쉬코드를 생성하는 제 2 왈쉬코드 발생수단과; 상기 의사잡음 코드를 상기 제 2 왈쉬코드로 확산시켜 출력하는 제 2 확산수단; 및 상기 메시지 신호를 상기 제 2 확산수단의 출력신호로 확산시켜 상기 Q-채널로 출력하는 제 2 프리코딩 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 왈쉬코드 발생수단이 발생시키는 상기 제 1 왈쉬코드의 칩율과 상기 제 2 왈쉬코드 발생수단이 발생시키는 상기 제 2 왈쉬코드의 칩율이 상기 의사잡음 발생수단이 생성하는 상기 의사잡음의 칩율과 동일한 것을 특징으로 하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 왈쉬코드 발생수단이 발생시키는 상기 제 1 왈쉬코드와 상기 제 2 왈쉬코드 발생수단이 발생시키는 상기 제 2 왈쉬코드가 아다마르 행렬로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 확산수단과 상기 제 2 확산수단과 상기 제 1 프리코딩 수단과 상기 제 2 프리코딩 수단이 두 개의 입력신호의 배타적 논리합을 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 I-채널의 코드 발생기의 소정 번째의 출력이 상기 Q-채널의 코드 발생기의 소정 번째 출력과 같으면, 상기 I-채널의 코드 발생기의 소정 번째 출력의 다음 출력이 상기 Q-채널의 코드 발생기의 소정 번째의 다음 출력과 1의 보수의 관계에 있으며; 상기 I-채널의 코드 발생기의 소정 번째의 출력이 상기 Q-채널의 코드 발생기의 소정 번째 출력과 1의 보수의 관계에 있으면, 상기 I-채널의 코드 발생기의 소정 번째 출력의 다음 출력이 상기 Q-채널의 코드 발생기의 소정 번째의 다음 출력과 같은 것을 특징으로 하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 OQPSK 칩 변조장치.
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