KR0168708B1 - 부호분할 다중신호의 수신방법 및 그 수신장치 - Google Patents

Abstract

K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신된 수신확산 신호를 역확산부(32)로 각각의 이용자에 할당된 역확산부호로 역확산하고, 얻어진 역확산 신호벡터(Z)의 신호성분간의 간섭성분을 역상관필터(33)로 제거하고, 복수프레임에 걸치는 간섭 제거된 신호벡터로부터 파일럿 검출부(34)로 파일럿 신호를 검출한다.

검출된 각각의 파일럿 신호를 전달함수 내삽보간부(35)에 있어서 그 파일럿 신호의 기지의 심볼로 나눗셈하여 전달함수를 구하고, 인접 파일럿 신호의 전달함수로부터 그들간에 있어서의 전달함수를 추정한다. 역확산 신호벡터(z)를 역상관필터(36)에 공급하고, 신호성분간의 간섭을 제거하는 동시에, 추정된 전달함수에 의해 전송왜곡을 제거하고, 그 결과로 얻어진 KL개의 신호성분은 위상보정·합성부(37)로 각 이용자에 대응하는 L개씩 합성되어 K개의 합성신호로 되고, 이들은 판정부(38)로 각각 레벨 판정되어 K명의 이용자로부터의 K개의 심볼이 재생된다.

Description

[발명의 명칭]

부호분할 다중신호의 수신방법 및 그 수신장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 있어서, 송신 측에서 만들어지는 부호 포맷의 예를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 의한 수신장치의 실시예를 나타내는 블록도.

제3도는 본 발명의 수신장치의 다른 실시예를 나타내는 블록도.

제4도는 본 발명에 있어서의 평균 비트오류율과 정규화 페이딩 속도와의 관계예를 나타내는 도면.

제5도는 종래의 전반로(全搬路) 축차 추정법에 의한 오류율 특성을 나타내는 도면.

제6도는 제5도에서 사용되는 송신측 신호의 포맷을 나타내는 도면.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 예컨대 이동통신에 적용되고, 스펙트럼 확산을 이용한 부호분할 다중신호의 수신방법, 특히 단수 또는 복수의 통신자(이용자)로부터의, 단수 또는 복수의 전반로(패스)를 경유한 M개(M은 2 이사의 정수)의 신호를 수신하고, 그 수신신호를 역확산부호로 역상관 처리하여 간섭 제거된 역확산 출력을 얻는 수신방법 및 그 수신장치에 관한 것이다.

[종래기술]

스펙트럼 확산 통신의 우수한 내간섭성이나 비닉성(秘匿性)으로부터, 다양한 통신시스템에 있어서 스펙트럼 확산 통신을 이용한 부호분할 다중통신방식(CDMA)의 실용을 위한 검토가 왕성해지고 있다.

CDMA 방식의 문제점은 이용자의 소재위치에 의해 중심국이 수신하는 수신신호의 전력이 크게 상이한 소위 원근문제가 생기는 것에 있다. CDMA 방식에서는 동일 주파수 대역을 복수의 이용자가 공유하므로 통신품질을 열화시키는 것은 다른 이용자로부터의 간섭방해이다. 가령, 중심국의 근거리의 이용자와 원거리의 이용자가 동시에 통신을 행하는 경우, 중심국에서는 근거리의 이용자로부터의 신호전력은 크게 수신되는 것에 대하여 원거리의 이용자로부터의 신호전력은 작게 수신되게 된다.

이러한 것은 원거리의 이용자와 중심국간의 통신이 근거리의 이용자로부터의 간섭을 받아서 크게 특성 열화한다는 것을 뜻한다.

최근, 미국 프린스턴 대학의 럭산드라 루파스와 서지오 버뒤는 가법성(加法性) 가우스 잡음을 받는 2차 비동기 CDMA 시스템에 대하여, 수신신호 전력에 차가 있어도 각 이용자로부터의 수신신호로부터 송신신호를 추정할 수 있는 선형필터의 클래스를 명백히 하였다. 이 클래스의 필터를 역상관필터라 칭하고 있다.

이 역상관필터는 각 이용자의 확산부호 및 각 수신신호의 심볼의 수신 시간차 정보를 이용하여 구성되고, 각 수신신호간의 상관성분을 제거하여 서로 직교화하는 처리를 행함으로써, 각 수신전력에 의존하지 않는 송신 심볼 추정을 가능하게 한다.

또, 이 역상관필터의 처리량은 동시 이용자수(N)에 비례하여 증대하는 정도에 머무르고 현저하게 증대하는 일은 없다(알. 루파스 및 에스. 버뒤, 비동기 채널에서의 다중 이용자 검출기의 원근저항, IEEE Trans. COM. Vol. COM-38, pp. 496-508, 1990).

그리고, CDMA 방식을 이동체 통신에 이용하는 경우의 특징으로서, 역확산의 과정에서 복수의 전반로를 경유한 신호의 합성신호인 수신신호로부터, 각각의 전반로에 대응한 신호가 분리될 수 있는지를 들 수 있다. 즉, 이동통신 환경에서는 하나의 송신국으로부터 송신된 신호는 일반적으로 복수의 전파전반로를 경유하여 각각의 지연과 페이딩을 받아서 하나의 수신국에 도달하나, 만약 스펙트럼 확산 후의 대역폭의 역수(=팁플레이트)가 이들 전반로의 지연시간차보다도 작으면, 역확산 후에는 이들 각 전반로를 경유하여 수신되는 각 신호의 지연시간에 대응한 타이밍으로 상관 피크가 나타난다(이것을 패스분리라 칭한다). 각 신호는 독립적인 페이딩(위상회전 및 진폭변동)을 받고 있으므로, 각각 위상회전을 보정하고 나서 합성함으로써 다이버시티에 의한 개선효과가 얻어진다. 이것을 이용하는 수신방법은 RAKE 수신으로서 알려져 있다. 일반적으로 패스수가 많을수록 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

그러나, 이와 같은 역확산에 의한 패스분리시능은 이하와 같은 결점을 가진다.

즉, 상기한 송신전력제어로 제어 가능한 것은 합성수신파의 전력이고, 전송로 마다의 송신전력제어는 할 수 없다. 이것은 패스분리 후의 신호에는 여전히 페이딩에 기인하는 변동이 남는 것을 뜻한다. 패스분리 후의 신호는 모두가 동일한 희망신호 성분임에도 불구하고, 이들 개개의 수신전력은 일정하게 되도록 제어되지 않으므로, 이들 상호간섭(희망신호의 확산부호의 자기상관 특성에 의존한다)에 의해 RAKE 수신에 의한 다이버시티 효과가 작게된다.

또한, 다른 이용자로부터의 수신신호도 복수의 전반로를 경유하여 수신되므로, 희망신호는 이들 다른 이용자의 복수의 전반로를 경유한 각각의 수신신호로부터의 간섭을 독립적으로 받게 된다. 상기한 바와 같이 합성수신파의 전력이 일정하게 되도록 제어되어 있어도 패스분리 후의 신호에는 페이딩에 의한 변동이 남으므로, 희망신호가 입는 간섭의 영향은 분리 후의 신호의 변동과 같은 속도로 변화하게 된다.

이 결점을 회피하는 한 방법은 각 이용자의 패스분리 후의 각 신호성분을 독립된 간섭파로 간주하여 상기한 역상관 필터를 적용하는 것이다. 즉, 예컨대 K명의 이용자가 존재하고 이들 모두가 L개의 전송로를 가질 때, 역확산에 의한 패스분리후에 얻어지는 LK개의 신호를 독립된 이용자로부터의 신호로 간주하고, 역상관필터(이때, 역상관필터의 전달함수는 LK×LK의 유리함수 행렬로 된다)를 구성한다.

상기한 바와 같이, 역상관필터는 각 수신신호의 전력에 차가 있어도 영향을 받지 않으므로, 패스분리 후의 신호에 변동이 남아도 간섭파의 영향을 제거할 수 있다.

그런데, 이 방법에서는 역상관필터를 사용하고 있기 때문에 상기한 문헌에도 있는 바와 같이 수신신호의 역상관 처리에 따르는 잡음강조효과(Noise Enhansment)를 피할 수 없다고 하는 결점이 있다. 즉, 수신신호의 수(이용자수(K)×패스수(L))가 증가할수록 역상관필터의 출력에 있어서 가우스 잡음이 강조되고 만다.

이러한 것은 이동통신을 비롯한 복수 전반로 환경 하에서의 CDMA 통신에 대하여 역상관필터를 적용한 경우, 잡음강조 효과가 이용자수가 아닌 전체 수신신호수에 대응하여 증대하는 것, 즉 동일 이용자수에 대하여 패스수가 증가할수록 잡음강조효과가 높아지는 것을 뜻한다. CDMA 방식은 패스수가 많을수록 다이버시티 이득을 얻을 수 있다고 하는 이점을 지니고 있으나, 상기한 잡음강조 효과에 의해 이 효과가 소멸되고 만다.

이 결점에 대응하기 위하여, 각 수신신호 그 자체는 아니고, 패스의 전달함수의 추정치에 의한 가중(weighting) 합성한 후의 신호를 역상관필터의 입력으로 하는 방법이 문헌; 에스. 하이킨의 적응형 필터이론 제2판(Prentice Hall, pp. 477-507, 1991)에 개시되어 있다. 당해 출원에 있어서는 각 패스의 전달함수가 충분히 잘 추정되었다고 하는 가정 하에, 패스수의 증가에 수반하는 잡음강조를 방지할 수 있다는 것이 기술되고 있다.

CDMA 방식을 이동통신에 적용하는 경우, 고속 페이딩에 대한 적응능력이 불가결하다. 예컨대, 사용하는 주파수가 2GHz대, 이용자의 이동수가 120km/h인 경우, 최대 도플러 주파수는 약 240Hz로도 된다. 패스의 전달함수를 추정할 때, 이와 같은 고속페이딩에 대하여, 충분한 추정성능이 얻어지지 않으면 특성은 현저히 열화된다.

상기의 문헌에 나타나 있는 방식에서는 송신신호에 트레이닝 구간을 설정하고, 각 전반로의 전달함수의 추정을 RLS 알고리즘 등의 축차 추정법을 사용하여 구하는 것으로 하고 있다. 상기 문헌방식은 효과를 계산기 시뮬레이션에 의해 구한 것을 제5도에 도시한다. 시뮬레이션 조건으로서는 동시 통신자수는 5명, 역확산 후의 SN비는 10dB, 변조는 BPSK, 비동기 통신환경을 사용하고 있다. 횡축은 최대 도플러주파수(f_D[Hz])를 심볼송신도의 역수(T)[bits/sec]로 정규화한 값(f_DT)을 나타내고, 종축은 전체 통신자의 평균 비트오류율을 나타내고 있다.

제6도에 송신신호의 포맷을 나타내고 있다. 각 프레임의 선두에 복수심볼로 이루어지는 트레이닝신호(11)가 배치되고, 그 사이에 정보데이터(12)가 배치되어 있다. 각 프레임은 트레이닝신호와 정보데이터를 합쳐서 Ns심볼로 이루어지는 것으로 하고 있다. 정보데이터 심볼에 있어서는 심볼의 판정결과를 귀환시켜, RLS 알고리즘을 이용하여 축차적으로 전반로의 전달함수를 추정하고 있다.

제5도에 있어서 홍축의 f_DT는 그 값이 클수록 전반로 특성의 변화가 빠른 것, 즉 페이딩이 고속인 것을 뜻한다. 각 트레이닝 구간의 길이는 8심볼, 프레임의 길이는 Ns=32,64,128의 3종으로 되어 있다. Ns의 값이 클수록 전체 송신 심볼이 차지하는 정보심볼의 비율이 큰 것, 즉 정보의 전송효율이 높은 것을 뜻한다. f_DT가 커질수록 오류율이 열화되고, 또, 정보데이터 길이의 트레이닝 신호길이에 대한 율이 커질수록 오류율이 나빠지고, 또한 페이딩이 고속으로 됨에 따라 열화하는 율이 커지고 있다. 실제의 통신환경에서 f_D=240Hz, 1/T=128Kbits/sec의 경우를 예로 들면, f_DT=7.5×10^-3정도이다. 도면에서 알 수 있듯이 f_DT=7.5×10^-3정도에서라도 평균 비트오류율은 현저하게 열화되고 있다. 이와 같이 고속 페이딩에 대한 특성열화는 축차 추정법이 지니는 본질적인 결점이라고 말할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, RLS 알고리즘 등의 축차 추정법을 사용하여 전반로의 전달함수를 추정하는 종래의 방법에서는 실제의 이동통신환경에 일어날 수 있는 고속 페이딩에 대하여 그 전반로 특성의 변화에 추종할 수 없고, 현저하게 특성이 열화된다고 하는 결점이 있었다.

본 발명의 제1목적은 통신로의 운반특성이 극히 빠르게 변화하는 고속 페이딩 환경 하에 있어서도 수신특성의 열화가 작은 부호분할 다중신호의 수신방법 및 수신장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제2목적은 상기 제1목적을 달성하고 또한 복수의 전반로가 존재하는 환경에 있어서도 잡음강조효과를 받기 어려운 부호분할 다중신호의 수신방법 및 수신장치를 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

본 발명의 제1관점에 의한 수신방법 및 장치는 각 이용자로부터 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 수신하고, 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신방법 및 장치이고,

확산부호 생성수단에 의해 K명의 이용자의 확산부호를 생성하고, K는 1 또는 그것보다 큰 정수이고,

상기 확산부호가 부여되고 K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신확산신호를 역확산수단에 의해 각각 대응하는 상기 확산부호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산신호 벡터를 출력하고, L은 1 또는 그것보다 큰 정수이고,

제1역필터수단에 의해 상기 역확산신호 벡터를 역상관 필터 처리하여 서로의 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 출력하고,

전달함수 추정수단에 의해 복수프레임에 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호를 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호의 사이에 있어서 각 전반로의 전달함수를 각각 추정하고,

이들 추정된 전달함수에서 수정된 전달함수 행렬에 의해 제2역필터수단으로 상기 역확산 신호 벡터에 대하여 역상관 필터 처리함으로써 서로 간섭 제거되고, 운송로 왜곡이 제거된 수신신호 벡터를 출력하고,

위상보정·합성수단에 의해 상기 수신신호 벡터의 KL개의 성분에 대하여 각각 위상보정을 하여 각 이용자에 관한 L개의 위상보정된 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명의 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하고,

판정수단에 의해 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력한다.

본 발명의 제2관점의 수신방법 및 장치는 각 이용자로부터 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 수신하고, 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신방법 및 장치이고,

확산부호 생성수단에 의해 K명의 이용자의 확산부호를 생성하고, K는 1 또는 그것보다 큰 정수이고,

상기 확산부호가 부여되고, K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신확산신호를 역확산수단에 의해 각각 대응하는 상기 확산부호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산신호 벡터를 출력하고, L은 1 또는 그것보다 큰 정수이고,

역필터수단에 의해 상기 역확산신호 벡터를 역상관 필터처리하여 서로 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 출력하고,

전달함수 추정수단에 의해 복수프레임에 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호를 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호의 사이에 있어서 각 전반로의 전달함수를 각각 추정하고,

위상보정·가중 합성수단에 의해 상기 간섭 제거된 신호벡터의 성분을 상기 추정된 전달함수로 각각 가중하고, 위상보정하여 각 이용자에 대한 L개의 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명의 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하고,

판정수단에 의해 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력한다.

상기 제1 및 제2관점의 수신방법 및 장치에 있어서, 상기 전달함수 추정수단은 각 프레임의 정보데이터 구간의 전후 각각 미리 결정된 수의 파일럿 신호를 각각 검출하는 파일럿 검출수단과, 상기 파일럿 신호가 검출된 타이밍에 있어서의 전달함수를 각각 계산하고, 그것들이 계산된 전달함수로부터 내삽보간(內揷補間)에 의해 상기 정보데이터 구간의 전달함수를 추정하는 전달함수 내삽보간 수단을 포함한다.

이와 같이, 본 발명의 수신장치로서는 전반로의 전달함수의 추정치를 사용한 위상보정 및 가중합성을 행하고, 또한 역상관필터를 사용하여 각 신호의 직교화를 행하는 것을 특징으로 한다.

[발명을 실시하기 위한 최상의 형태]

제1도에 본 발명의 부호분할 다중신호의 수신방법을 실시하기 위한 송신 측에서 만들어지는 신호의 포맷을 나타내고 있다. 송신해야할 정보데이터(21)는 프레임마다 구획되고, 각 프레임의 선두에 1 또는 수심볼의 파일럿 신호(22)가 삽입된다. 파일럿 신호(22)의 구간을 트레이닝 구간이라고도 칭한다. 각 파일럿 신호(22)는 기지의 심볼치를 지닌다. 각 프레임은 파일럿 신호를 포함해서 N 심볼로 이루어지는 것으로 되어 있다.

제2도는 예컨대 기지국의 수신 측의 구성을 나타내고 있다. 입력단자(31)로부터의 수신신호는 역확산부(32)로 각 이용자에 대응하는 확산부호(C₁~C_K)로 각각 역확산되어서, 각 이용자의 각 전반로에 대응하는 신호로 분리되고, 이들 각 신호성분을 세운 벡터(z)로서 출력된다.

예컨대 최대 동시 이용자수를 K로 하고, 각 이용자로부터의 수신신호에 대하여 고려하는 다중 패스수를 L로 하면, 역확산부(32)는 M=KL개의 역확산기(32₁~32_M)로 구성되고, 각각의 이용자에 대응하는 K개이 확산부호(C₁~C_K)의 각각이 L개의 다중 패스의 각각의 지연량에 대응한 타이밍으로 역확산 부호생성부(30)로부터 부여되고 있다. 각 역확산기는 정합필터 또는 슬라이딩 상관기로서 구성할 수 있고, 이것에 의해 M=KL개의 수신신호성분(z₁~z_M)이 분리되어 얻어진다. 이것은 통상의 RAKE 수신에 있어서의 패스분리와 동일하다. 이 패스분리된 각 신호성분을 세운 KL차원의 신호벡터(z)는 심볼주기마다 얻어지고 역상관필터(33) 및 역상관필터(36)에 공급된다.

역상관필터(33)는 역환산기(32)로부터 공급되는 각 신호벡터(z)의 KL개의 성분이 동시에 입력되고, 이에 대하여 사용되고 있는 K개의 확산부호간의 상호 상관에 기인하는 L명의 이용자의 분리된 신호성분간의 상호상관성분(간섭성분)을 제거하고, KL차원의 신호벡터z=(z₁,z₂,..,z_M)를 출력한다. 이 상관제거 후의 각 이용자의 각 전반로마다 일련의 신호성분에 대하여 M=KL개의 파일럿 검출기(34₁~34_M)로 이루어진 파일럿 신호를 이용하여 전달함수 내삽보간부(35)는 각 이용자의 각 전반로마다 일련의 신호성분에 대하여, 다음과 같은 순서로 그 전반로의 전달함수를 추정한다.

파일럿 신호의 심볼치가 기지된 것이므로, 각 이용자의 각 패스에 있어서의 일련의 수신신호 성분 중 파일럿 검출부(34)에 의해 검출된 파일럿 신호부(22)(제1도 참조)를 그 심볼치로 나눔으로써, 그 수신신호성분이 경유한 전반로의 전달함수가 구해진다. 본 발명에서는 인접하는 파일럿(22)간의 정보데이터 구간(21)에 있어서의 전달함수의 추정을 그 구간의 전후 각각 1개 또는 복수프레임의 파일럿 신호(21)가 타이밍에 있어서의 전반로의 전달함수치를 이용하여, 예컨대, 1차 보간(선형보간)이나 2차 보간을 이용하여 추정한다(예컨대, 미베의 논문 「육상이동통신용 16QAM의 페이딩 변형보상방식」 전자정보 통신학회 논문지 B-Ⅱ, Vol. K72-B-Ⅱ, No. 1, pp. 7-15를 참조).

예컨대, 1차 보건의 경우는 파일럿의 기지의 심볼치를 d, 페이딩의 추정치를 ξ, 프레임 번호를 K로 하고, NK를 파일럿 신호 타이밍으로 하면, 파일럿 신호 타이밍에서의 페이딩은 다음식

에 의해 구해지므로, 정보데이터 구간(21) 내의 심볼타이밍(kN+m)에 있어서의 페이딩의 추정치는 다음식

로 표시된다. 단, m=1,2,..,N-Np이고, Np는 파일럿 신호구간(트레이닝 구간)(22)의 심볼수이다. 이와 같이 하여 내삽보간에 의해 추정된 페이딩치는 수신신호가 경유한 전반로의 전달함수를 나타내고 있다.

역상관필터(36)는 전달함수 추정회로(35)로 추정된 전달함수를 이용하여, 역확산부(32)로부터 공급되는 수신신호벡터(z)로부터, 그 신호성분(z₁,z₂,..,z_M)간 상호의 상관성분과 전송로 왜곡을 제거한 수신신호벡터를 생성한다. 역상관필터(36)의 전달함수 행렬 G(z)는 다음식

로 부여된다. 단, H는 복소공역전치(複素共役轉置)를 나타낸다. P는 패스의 추정전달함수를 이용자마다 세운 행렬로, K명이 이용자가 각각 L개의 전반로를 지날 때, KL=M으로 하면 M×K의 복소행렬로 된다. 예컨대, L=2인 경우, P는

로 된다. 단, Pij는 i번째의 이용자의 j번째의 전반로의 추정전달함수이고, 이 전반로의 페이딩 복소진폭(ξ)에 다름이 없다. 또, 식(2)에 있어서, S(z)^-1은 패스분리 후에 얻어지는 M=KL개의 신호성분(z₁,..,z_M)을 독립된 이용자로부터의 신호로 간주하는 경우의 역상관필터(33)의 전달함수와 동일하고, M×M의 유리함수 행렬로 된다. 역상관필터(33)는 수신신호벡터(z)에 대하여 G^-1(z)z를 연산하고, 상호상관성분(간섭성분)과 전송로 왜곡이 제거된 KL개의 신호성분이 얻어진다.

이들 KL개의 수신신호는 RAK수신의 경우와 동일하게 위상보정·합성부(37)로 각 이용자의 L개의 패스지연에 대응하는 위상보정을 행하여 신호 합성함으로써, K개의 합성신호가 얻어진다. 그 각 이용자마다의 합성신호를 판정부(38)에 공급하고 레벨판정함으로써 각 이용자마다 정보심벌이 재생된다.

식(2)의 전달함수행렬(G(z))의 역 z변환인 전달함수(G^-1(z))를 상기 패스분리된 각 신호성분을 세운 벡터에 대하여 중첩연산을 행하는 것은 각 신호원(이용자)마다 7복수의 패스가 존재하여도, 각각 각 신호원(이용자)마다 하나의 신호로서 합성된 신호에 대하여 역상관필터 처리를 행하는 것과 수학적으로 등가이다. 따라서 복수의 전반로가 존재하여도, 수신기 압력에 있어서의 그들의 합성성과가 하나의 신호로 간주되게 되고, 이 합성 후의 신호에 대하여 역상관필터가 적용되고, 잡음강조 효과는 전반로의 수가 이용자의 수와 일치되어 있는 경우와 동등하게 되고, 잡음강도 효과가 증대되는 일은 없다.

제3도는 본 발명에 의한 수신장치의 제2실시예를 예시하고, 제2도의 실시예에 있어서의 대응하는 부분에 동일 참조번호를 부여하고 있으나, 신호의 수에 따른 복수의 블록구성은 하나의 블록에 간략화하여 나타내고 있다. 제2도의 실시예에서는 전달함수 내삽보간부(35)로 구하려고 하는 수신 파일럿 신호(22)의 타이밍에서의 전달함수에 대한 수신신호성분(z₁,z₂,..,z_M)간의 상호상관의 영향을 제거하기 위하여, 역상관필터(33)가 사용되고 있으나, 역상관필터(36)에 의한 처리에도 동일하게 수신신호간의 상호상관을 제거하는 처리가 포함되고 있다.

그래서, 제3도의 실시예에서는 제2도에 있어서의 역상관필터(36)의 수신신호에 대한 상호상관의 제거처리와 전송로 왜곡의 제거처리를, 전자에 대해서는 역상관필터(33)의 처리로 겸용하고, 후자에 대해서는 위상보정·합성부(37)로 실행하도록 구성하여, 역상관필터(36)를 생략하고 있다.

즉, 역상관필터(33)로부터의 상호상관 성분이 제거된 수신신호벡터(z)는 위상보정·가중합성부(37')에 공급된다. 위상보정·가중합성부(37')는 전달함수 내삽보간부(35)로부터 전달함수 행렬(P)이 부여되고, 입력된 수신신호벡터의 성분(z₁,z₂,..,z_M)에 대하여 각각의 전송로의 전달함수치에 의한 가중을 행하고, 제2도의 경우에 각각의 전송로 지연에 따른 위상보정을 행하고 나서, 각 이용자의 L개의 수신신호를 합성하여 K명의 이용자에 대한 K개의 합성신호를 출력한다. 이들 K개의 합성신호는 판정부(38)로 각각 심볼 판정되고, K개의 심볼이 출력된다.

상기한 제1 및 제2실시예에 있어서, 파일럿 신호(22)로서는 1개의 심볼을 이용하였으나, 복수 예를 들면 2~3개의 연속하는 심볼을 이용하여도 무방하다. 파일럿 신호(22)가 복수의 심볼로 구성되어 있는 경우는 이들의 수신 심볼 타이밍에 대응하는 파일럿 신호를 각각 대응하는 기지의 심볼치로 각각 제산하고, 그 제산결과를 평균하고, 이와 같은 평균치를 각 파일럿 신호(22)에 대하여 구하고, 그 평균치를 이용하여 프레임간을 보간하여 전달함수를 추정하면 된다.

이용자의 이동에 따라 각 전반로의 전달함수는 변동한다. 사용하는 주파수대가 높을수록, 또는 이용자의 이동속도가 클수록 변동속도는 커진다. 이와 같은 환경에 있어서도 본 발명의 통신방법에 의하면, 파일럿 신호(22)의 간격을 적절하게 설정함으로써 추종성을 높일 수 있다.

상기에 있어서, 이용자수가 1인 경우, 또는 하나의 이용자에 대하여 전반로수가 하나씩이라도 적용 가능하다. 또, 본 발명의 적용범위는 이동통신뿐만 아니라, 다른 통신에 있어서도 적용된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명을 이용함으로써, 종래 제안되어 있는 전반로 축차 추정법을 이용한 역상관필터가 적용될 수 없는 고속 페이딩 환경 하에서의 부호분할 다중송수신이 가능하게 된다.

제4도에 계산기 시뮬레이션에 의한 본 발명의 특성을 나타낸다. 시뮬레이션의 조건으로서는 동시 이용자수는 5명, 역화산 후의 SN비는 10dB, 변조는 BPSK, 비동기 통신환경을 이용하고 있다. 프레임의 길이는 N=4, 8 및 16심볼의 3종이고, 각 프레임의 파일럿 구간(트레이닝 구간)의 길이는 1심볼로 되어 있다. 이것은 전체 송신심볼을 차지하는 정보심볼의 비율로 비교하면, 제5도의 Ns=32,64 및 128에 각각 대응하고 있다. 횡축은 최대 도플러주파수(f_D[Hz])를 심볼 송신속도의 역수(T)[bits/sec]로 정규화된 값(f_DT)을 나타내고, 종축은 전 이용자의 평균 비트오류율을 나타내고 있다. 본 발명의 특성을 나타내는 제4도를 전반로 축차 추정법의 특성을 나타내는 제5도와 비교하면, 전체의 경향은 대략 동일하나, f_DT의 동일치에 대하여 본 발명쪽이 평균 비트오류율은 두 자리수 가깝게 작고, 본 발명이 우수하다는 것을 나타내고 있다.

Claims (8)

1. 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 각 이용자로부터 수신하고 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신방법이며, (a) 수신측에서 K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신확산신호를 각각 대응하는 확산부호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산 신호벡터를 얻는 단계, (b) 상기 역확산 신호벡터를 역상관필터 처리하여 서로 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 얻는 단계, (c) 복수 프레임이 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호가 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호 사이에 있어서 각 전반로이 전달함수를 각각 추정하는 단계, (d) 이들 추정된 전달함수를 이용하여 수정한 전달함수 행렬에 의해, 상기 역확산 신호벡터에 대하여 역상관필터 처리함으로써 서로 간섭 제거되고, 전송로 왜곡이 제거된 수신신호 벡터를 얻는 단계, (e) 상기 수신신호 벡터의 KL개의 성분에 대하여, 각각 위상보정을 하여 각 이용자에 관한 L개의 위상보정된 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명의 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하는 단계, (f) 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력하는 단계를 포함하고, 상기 K 및 L은 각각 1 또는 그것보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 부호 분할 다중신호의 수신방법.
2. 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 각 이용자로부터 수신하고 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신방법이며, (a) 수신측에서 K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신신호를 각각 대응하는 확산신호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산 신호벡터를 얻는 단계, (b) 상기 역확산 신호벡터를 역상관필터 처리하여 서로 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 얻는 단계, (c) 복수 프레임이 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호가 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호 사이에 있어서 각 전반로이 전달함수를 각각 추정하는 단계, (d) 상기 간섭 제거된 신호벡터의 성분을 상기 추정된 전달함수로 각각 가중하고, 위상보정하여 각 이용자에 대한 L개의 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명의 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하는 단계, (e) 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력하는 단계를 포함하고, 상기 K 및 L은 각각 1 또는 그것보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 부호 분할 다중신호의 수신방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (c)는 각 프레임의 정보데이터 구간의 전후 각각 미리 결정된 수의 파일럿 신호를 각각 검출하고, 상기 파일럿 신호가 검출된 타이밍에 있어서의 전달함수를 각각 계산하고, 그들이 계산된 전달함수로부터 내삽보간에 의해 상기 정보데이터 구간의 전달함수를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 파일럿 신호는 기지의 복수 심볼로 이루어지고, 상기 파일럿 신호를 상기 기지의 심볼치로 각각 제산하여 전달함수를 구하고, 그들의 전달함수의 평균치를 상기 파일럿 신호에 있어서의 전달함수로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 미리 결정된 파일럿 신호의 수는 각 프레임의 상기 정보데이터 구간의 전후에 각각 1개씩이고, 1차내삽보간에 의해 상기 정보데이터 구간의 전달함수를 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 각 이용자로부터 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 수신하고, 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신장치이며, K명의 이용자의 확산부호를 생성하는 확산부호 생성수단과, 상기 확산부호가 부여되고 K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신확산신호를 각각 대응하는 상기 확산부호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산 신호벡터를 출력하는 역확산수단과, 상기 역확산 신호벡터를 역상관필터 처리하여 서로 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 출력하는 제1역필터수단과, 복수 프레임에 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호를 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호의 사이에 있어서 각 전반로의 전달함수를 각각 추정하는 전달함수 추정수단과, 이들 추정된 전달함수를 이용하여 수정한 전달함수 행렬에 의해 상기 역확산 신호벡터에 대하여 역상관필터 처리함으로써 서로 간섭 제거되고, 전송로 왜곡이 제거된 수신신호벡터를 출력하는 제2역필터수단과, 상기 수신신호벡터의 KL개의 성분에 대하여, 각각 위상보정을 하여 각 이용자에 관한 L개의 위상보정된 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명이 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하는 위상보정·합성수단과, 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력하는 판정수단으로 구성되어 있고, 상기 K는 1 또는 그거보다 큰 정수이고 상기 L은 1 또는 그것보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 부호분할 다중신호의 수신장치.
7. 각 이용자로부터 각 프레임이 송신해야할 정보데이터와 그 선두에 부가된 적어도 1심볼의 파일럿 신호로 이루어지고, 그 이용자에 할당된 확산부호로 확산된 송신신호를 수신하고, 정보데이터의 심볼을 재생하는 부호분할 다중신호의 수신장치이며, K명의 이용자의 확산부호를 생성하는 확산부호 생성수단과, 상기 확산부호가 부여되고 K명의 이용자의 각각으로부터 L개의 전반로를 경유하여 수신되는 수신확산신호를 각각 대응하는 상기 확산부호로 역확산하여 KL개의 신호성분으로 이루어지는 역확산 신호벡터를 출력하는 역확산수단과, 상기 역확산 신호벡터를 역상관필터 처리하여 서로의 간섭이 제거된 신호성분으로 이루어지는 간섭제거 신호벡터를 출력하는 역필터수단과, 복수 프레임에 걸치는 일련의 상기 간섭제거 신호벡터에 포함되는 복수의 파일럿 신호를 검출하고, 그들 검출된 파일럿 신호를 받은 전달함수로부터 그들 파일럿 신호와 파일럿 신호의 사이에 있어서 각 전반로의 전달함수를 각각 추정하는 전달함수 추정수단과, 상기 간섭제거된 신호 벡터의 성분을 상기 추정된 전달함수로 각각 가중하고, 위상보정하여 각 이용자에 대한 L개의 신호를 합성하고, 그것에 의해 K명이 상기 이용자에 대응하는 K개의 수신신호를 출력하는 위상보정·가중합성수단과, 상기 K개의 수신신호를 각각 레벨판정하여 심볼을 결정하고 출력하는 판정수단으로 구성되어 있고, 상기 K는 1 또는 그것보다 큰 정수이고 상기 L은 1 또는 그것보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 부호분할 다중신호의 수신장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 전달함수 추정수단은 각 프레임의 정보데이터 구간의 전후에 각각 미리 결정된 수의 파일럿 신호를 각각 검출하는 파일럿 검출수단과, 상기 파일럿 신호가 검출된 타이밍에 있어서의 전달함수를 각각 계산하고 그들의 계산된 전달함수로부터 내삽보간에 의해 상기 정보데이터 구간의 전달함수를 추정하는 전달함수 내삽보간수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.