KR100200537B1 - 부호 분할 다원 접속 기지국 송신장치 - Google Patents

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KR100200537B1
KR100200537B1 KR1019960025341A KR19960025341A KR100200537B1 KR 100200537 B1 KR100200537 B1 KR 100200537B1 KR 1019960025341 A KR1019960025341 A KR 1019960025341A KR 19960025341 A KR19960025341 A KR 19960025341A KR 100200537 B1 KR100200537 B1 KR 100200537B1
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Abstract

디지털 베이스 밴드부는 상이한 산란 부호에 의해서 입력 송신 데이터를 모든 채널로 직접 산란하여 산란 신호를 출력하기 위한 산란부와, 합성 산란 신호를 출력하기 위하여 산란 신호를 가산하기 위한 가산부와, 합성 산란 신호의 진폭이 미리 설정된 값을 초과하지 않도록 제한하기 위한 리미터와, 및 디지털 베이스 밴드 신호를 아날로그 베이스 밴드/RF 부로 출력하기 위하여 송신 신호의 파형을 형성화함에 의해서 송신 스펙트럼을 제한하는 롤오프 필터를 포함하며, 디지털 베이스 밴드 신호는 디지털/아날로그 변환기에 의해서 아날로그 베이스 밴드 신호로 변환되고 캐리어는 변조부에서 아날로그 베이스 밴드 신호를 RF 신호로 변환하기 위하여 변조되며, RF 신호는 송신 전력증폭부에서 증폭되어서 증폭된 RF 신호를 송신 안테나를 통하여 송신된다.

Description

부호 분할 다원 접속 기지국 송신장치
제1도는 종래의 CDMA 기지국 송신장치인 블록 다이어그램.
제2도는 멀티 캐리어 변조를 위한 종래의 진폭 제어 송신장치의 블록 다이어그램.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 CDMA 기지국 송신장치의 블록 다이어그램.
제4도는 제3도에 도시된 확산부의 제1실시예의 블록 다이어그램.
제5도는 제3도에서 도시된 리미터의 제1실시예의 블록 다이어그램.
제6도는 제3도에서 도시된 확산부의 제2실시예의 블록 다이어그램.
제7도는 제3도에 도시된 확산부의 제3실시예의 블록 다이어그램.
제8도는 제3도에 도시된 리미터의 제2실시예의 블록 다이어그램.
제9도는 제3도에 도시된 리미터의 제3실시예의 블록 다이어그램.
제10도는 제3도에 도시된 리미터의 제4실시예의 블록 다이어그램.
제11도는 제3도에 도시된 롤오프(roll-off) 필터의 한 실시예의 블록 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 디지털 베이스 처리부 102 : 아날로그 베이스 밴드/RF
112 : 전송 안테나 109 : 디지털/아날로그 변환기
107 : 리미터 106 : 가산합산부
111 : 전송 전력 증폭부 110 : 변조부
본 발명은 일반적으로 코드 분할 다원 접속(이하 CDMA라 한다.) 기지국 송신 장치에 관한 것이며, 특히, 자동차 전화 시스템이나 휴대용 전화 시스템과 같은 CDMA의 이동 통신 시스템이나 혹은 셀 방식의 시스템의 기지국 안에 배치되어 송신 피크 전력의 억압을 보호하는 CDMA 기지국 송신 장치에 관한 것이다.
디지털 자동차 전화 시스템이나 휴대용 전화 시스템 혹은 셀 방식의 시스템 안에 사용되는 잘 알려진 통신 시스템으로는 시분할 다원 접속(이하 TDMA 라고 한다) 시스템을 사용하는 일본 표준 시스템(PDC : RCR STD 27B), 북미 표준 시스템(TIA IS54) 및 유럽 표준 시스템(ETSI GSM)과, CDMA 시스템을 사용하는 신북미 표준 시스템(TIA IS95)등이 있다.
북미 표준 시스템(IS54)과 유럽 표준 시스템(GSM)에서 뿐만아니라 일본 표준 시스템(PDC)에서, 3중 내지 8중의 비교적 낮은 다중도의 TDMA 시스템과 주파수 분할 다원 접속(이하 FDMA라 함) 시스템을 결합함으로써 셀 방식의 시스템에 필요한 다원 접속을 실현한다.
상기의 통신시스템에 있어서, 캐리어(carrier)는 π/4 시프트QPSK(quadriphase shift keying) 시스템 혹은 GMSK(gaussian filtered minimum phase shift keying) 시스템에 의해서 각각 모듈화 되어, 진폭이 일정하거나 진폭 변동을 적게 한다. 그러므로 소정의 효율을 갖는 AB 급 혹은 C 급의 전력 증폭부에 의해서 각 캐리어를 독립적으로 증폭시키는 것이 가능하다.
그러나, 이 경우에 있어서, 전용 무선부가 각 캐리어를 위하여 필요하다. 따라서, 하나의 안테나를 공유하기 위하여, 전력 증폭한 후에 캐리어는 전력 손실을 최소화 하는 콤바이너를 사용하여 합성되며, 만약 캐리어 간의 거리가 충분히 떨어져 있지 않으면 캐리어는 합성화 될 수 없다는 제약과 주파수 변화가 쉽게 수행되지 않는다는 제약이 있다.
한편, 만약 캐리어가 공통 송신 증폭기에 의해 집단적으로 증폭되기 전에 혼합 된다면, 선형성이 높은 A 급 증폭부가 필요하고, 콤바이너를 사용할 경우에 부과되는 제약을 제거할 수 있다. 그러나 이것은 넓은 영역을 확보하고 있는 선형성을 갖는 송신 증폭부를 필요로 한다. 만약 이것이 증폭 클립 등에 의해서 실패된다면, 결과의 스펙트럼 왜곡은 근접 채널 상에서 방해를 일으킨다.
신북미 표준 시스템(IS95)는 CDMA를 사용한다. 제1도는 디지털 베이스 밴드(digital base band) 처리부(1001), 아날로그 베이스 밴드/RF 부 (1002) 및 송신 안테나(1012)로 구성되는 종래의 CDMA기지국 송신 장치를 보여준다.
디지털 베이스 밴드 처리부(1001) 는 총 K(K는 정수)개의 스펙트럼의 확산부(1003, 1004, ···, 1005), 가산합성부(1006) 및 롤오프 필터(roll-off filter) (1008)를 포함한다. 총 K개를 위한 총 K개의 송신 데이터, 즉 채널-1 송신 데이터(d1) 내지 채널-K 송신 데이터(dK)는 k개의 확산부(1003, 1004, ···, 1005)로 입력되는데, 여기서 k 개의 채널에 1대1로 할당된 총K개의 상이한 부호에 의해서 스펙트럼으로 확산됨으로써 채널-1 송신 데이터(d1) 내지 채널-k 송신 데이터(dK)는 각각 채널-1 확산 데이터(t1) 내지 채널-k 확산 데이터(tk)로 변환된다.
가산합성부(1006)는 총 K개의 확산 데이터(t1 내지 tk)를 합성하여 합성된 확산 신호(s1)를 제공한다.
점유 대역폭이 이미 설정된 값을 갖도록 설정된 롤오프 특성을 갖는 롤오프 필터(1008)는 합성된 확산 신호(s1)의 스펙트럼을 형성하여 디지털 베이스 밴드 신호(s3)를 제공하고, 이것은 아날로그 베이스 밴드/RF부(1002)로 출력된다.
아날로그 베이스 밴드/RF부(1002)는 디지털/아날로그 변환기(1009), 변조부(1010) 및 송신 전력 증폭부(1011)를 포함한다. 디지털/아날로그 변환기(1009)는 디지털 베이스 밴드 신호(s3)를 변조부(1010)로 입력되는 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)로 변환하기 위하여 아날로그 베이스 밴드 회로로써 작용하며, 무선 주파수 송신 신호(r1)를 제공하는 이미 설정된 주파수의 캐리어를 변조하기 위하여 거기에 반응하며, 그것의 전력은 송신 신호(r2)에 제공되는 송신 전력 증폭기(1011)에서 증폭되고, 송신 안테나(1012)로부터 송신을 위하여 출력된다. 종래의 CDMA 기지국 송신 장치에서, CDMA 시스템 그자체는 TDMA 혹은 FDMA 시스템을 위해 필요한 다수의 무선기의 필요없이 하나의 캐리어를 사용함으로써 모든 채널에 대응할 수 있고, 이것은 CDMA 시스템이 (섹터안테나를 사용할 때 하나의 송신 안테나를 갖는) 각각의 기지국에서 하나의 아날로그 베이스 밴드/RF부를 가지고 작업함을 의미한다.
그러나, 합성된 베이스 밴드 신호는 당연히 합성 레벨 신호이므로 넓은 다이나믹(dynamic) 영역과 높은 선형성을 아날로그 베이스 밴드/RF 부의 송신 전력 증폭부와 변조부 뿐만아니라 디지털 베이스 밴드 처리부의 롤오프 필터에서도 요구된다.
그런데, 송신 전력의 피크 레벨이 업압된 스펙트럼 확산 기술을 이용한 종래의 통신 시스템으로서 멀티 캐리어 디지털 변조용 포락선제어 변조 장치가 일본국 특원평 6-116388호에 개시 되어있다. 제2도는 멀티 캐리어 변조를 위한 진폭 제어 송신기로써 종래 시스템의 배열을 보여준다.
진폭 제어 송신부는 입력 송신 데이터의 직력/병렬 변환을 위한 직렬/병렬 변환기(1101), 4-채널 IQ(I : 동상 성분, Q : 직교 성분)부호기(1102), 4-채널 롤오프 필터부(1103), 4-채널 서브 캐리어 변조부(1104), IQ 성분에 대응하는 2-채널 가산합성부(1105), 가산합성부(1105)의 출력의 진폭을 제한하기 위한 진폭 리미터(1106) 및 소망의 디지털 베이스 밴드 신호를 제공하기 위하여 진폭 리미터(1106)의 출력의 대역을 제한하기 위한 대역 제한 필터(1107)로 구성된다.
멀티 캐리어 디지털 변조를 위한 (멀티 캐리어 변조를 위한 진폭 제어 송신기로서) 종래의 포락 제어 변조 장치는 멀티 서브 캐리어 변조에 진폭리미터(1106)와 제한 필터(1107)를 제공함으로써 피크 전력을 감소시켰다.
이 시스템에서, 각 서브 캐리어는 다른 서브 캐리어의 스펙트럼 왜곡을 발생시키는 자신의 대역 안에 유지시키고, 점유된 대역에서부터 누설 전력의 제한과 피크 전력의 감소가 양립되게 한다.
그러나, 이 종래의 시스템은 단지 다수의 서브 캐리어를 사용할 때만 적용시킬 수 있으며, 만약 모든 채널이 CDMA 시스템처럼 하나의 캐리어에 수용된다면 효과적이지 못하다.
그들 파형이 롤오프 필터에 의해서 스펙트럼 형성되고 진폭 제한될 때, 송신 데이터는 다시 대역 한게를 받게 되어서 그들이 시간 파형 뿐아니라 원래의 파형으로 복구된 스펙트럼 왜곡을 갖게 되며, 그러므로해서 피크 전력을 제한하는 효과를 잃게 되는 결과를 초래한다.
송신 장치가 많은 수의 아날로그 회로와 무선 회로를 가지고 있을 때, 이동 통신 시스템의 기지국 송신 장치는 LSI와 같은 대규모의 집적도를 허락하거나, 혹은 송신 장치에 조정 검사가 가해질 때 소형화나 개선된 가격 효과를 적용하기가 좀 더 어렵게 된다.
CDMA 시스템은 그런 문제를 극복하기 위한 해결책이나 진폭변동이 큰 합성 확산 신호를 사용하기 때문에, 넓은 다이나멕 영역과 높은 선형성 두 개 모두가 보증되는 아날로그 베이스 밴드부, 변조부 및 송신 전력 증폭부가 요구된다. 만약 총 100 채널이 합성되었다면, 그래서 평균 전력이 한 채널의 전력에 100배가 되고, 채널이 동상에서 합성되어 100-배의 진폭을 갖는다는 가정으로, 평균 전력의 100배(20dB)만큼 큰 피크 전력을 갖는다면, 아날로그 베이스 밴드부, 변조부 및 송신 전력 증폭부를 포함하는 각각의 회로부는 평균 전력보다 20dB 정도 더 높은 레벨까지의 영역을 유지하는 선형성이 요구되며, 큰 전력 송신을 위한 기지국용일 때, 송신 전력 증폭부에서는 특히 문제가 된다. 그러므로 평균 1W/채널의 송신을 위한 경우에 10kW출력의 송신 전력 증폭부를 설치하는 것이 필요하게 되고, 이것은 비실용적이다.
신북미 표준 시스템(IS95)에서, 캐리어 당 10중 내지 20중 사이의 다중도를 갖는거이 종래의 시스템의 조건이다. 그러나, 다중도가 CDMA 시스템의 더 나은 사용을 위해 증가될 때, 상술된 문제는 더 현저하게 나타난다.
본 발명은 그런 점을 갖고 실행된다.
본 발명의 목적은 종래의 상술된 문제점을 제거하여 상업적으로 사용할 수 있는 LSI를 사용하는 소수의 회로 혹은 간단한 회로를 추가함에 의해서 송신 신호의 피크 전력이 억제되는, 높은 다중도에 공급된 경우 조차도 스펙트럼 왜곡을 일으키지 않는 CDMA 기지국 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따라서, 직접 확산 부호 분할 다원 접속 시스템에 의해서 다수의 통신 채널을 송수신하는 이동 통신 시스템 기지국 안에 배치되고, 송신하는 동안 송신 피크 전력의 억제를 보장하는 CDMA 기지국 송신 장치를 제공하는 것이며, 이것은 상이한 확산 부호에 의한 다수의 통신 채널의 송신 데이터를 확산하여 확산 신호를 출력하는 다수의 확산부와 ; 확산부로부터 확산 신호 출력을 가산 합성하여 확산 신호를 출력하는 가산합성부와 ; 가산 합성부로부터의 합성 확산 출력의 진폭 제한을 실행하기 위한 리미터와 ; 진폭 제한된 합성 확산 신호의 점유 대역폭이 이미 설정된 값 안에 포함되도록 진폭 제한 합성 확산 신호의 스펙트럼 형성을 수행하기 위한 롤오프 필터와 ; 스펙트럼 형성된 합성 확산 신호의 디지털 베이스 밴드 신호를 아날로그 베이스 밴드 신호로 변환하기 위한 디지털/아나로그 변환기와 ; 아날로그 베이스 밴드 신호를 무선 주파수 신호로 변환하기 위한 변조부 ; 변조부로부터 무선 주파수 신호 출력을 증폭하기 위한 송신 전력 증폭부와 ; 및 송신 전력 증폭기로부터 증폭된 무선 주파수 신호 출력을 송신하기 위한 송신 안테나로 구성된다.
바람직한 CDMA 기지국 송신 장치에 있어서, 리미터는 합성 신호의 I와 Q성분을 합성 확산 신호의 진폭 성분과 위상 성분으로 변환하기 위한 극좌표 변환 회로와 ; 합성 확산 신호의 진폭 성분의 최대값을 전송 전력 증폭부의 특성과 다수의 통신 채널 사이의 허락되는 상호 간섭을 기초로하여 이미 설정된 레벨로 제한하기 위한 최대값 제한 회로와 ; 및 최대값이 제한된 진폭 성분과 합성 확산 신호의 위상 성분을 I와 Q성분으로 변환하기 위한 직교좌표 변환 회로를 포함한다.
바람직하게는, 리미터는 ROM으로 구성되어, 합성 확산 신호를 어드레스 신호로 하여 ROM의 데이터를 판독하여 진폭 제한한 합성 확산 신호를 얻게 한다.
또한, 리미터는 바람직하게는 합성 확산 신호의 동상 성분으로서의 I성분과 직교 성분으로서의 Q성분을 송신 전력 중폭기의 특성과 다수의 통신 채널 사이의 허락되는 상호 간섭의 특성을 기초로하여 미리 설정된 값으로 제한하기 위한 두 개의 절대값 제한 회로로 구성된다.
본 발명의 CDMA 기지국 송신 장치에서, 진폭 제한이 다수의 채널 확산 스펙트럼 신호를 확산함에 의해서 얻어진 합성 확산 신호로 공급될 때, 합성된 확산 신호는 디지털 베이스밴드 신호를 출력하기 위하여 롤오프 필터로 입력된다. 진폭 제한은 진폭 제한에 의해 채널 사이의 직교성의 왜곡이 채널 사이의 간섭의 형상을 발생시키는 것을 막고 다수의 통신 채널 사용의 안정성의 손실을 막는 조건을 고려하고 송신 전력 증폭기의 특성을 기초로하여, 최대 제한값을 설정하여 합성 확산 신호에 적용된다.
그런 증폭 제한 후에, 합성 확산 신호는 디지털 베이스 밴드 신호를 출력하기 위하여 롤오프 필터를 통과하며 디지털 베이스 밴드 신호는 아날로그 베이스 밴드/RF 부로 입력될 경우, 아날로그 베이스 밴드부, 변조부 및 송신전력 증폭부에 요구된 다이나믹 영역과 선형성은 뚜럿이 감소될 수 있다. 또한, 진폭 제한은 시판되는 LSI를 포함하여 간단한 회로에 의해서 실시될 수 있다.
본 발명의 목적, 특성 및 장점은 첨부된 도면과 함께 상세한 설명으로부터 좀더 명확하게 될 것이다.
제3도에 있는 도면을 참조하여, 이것은 본 발명의 한 실시예에 따른 CDMA 기지국 송신장치이다.
이 송신장치는 기본 구성을 가지고 있으며, 디지털 베이스 밴드 신호를 합성하기 위하여 송신 데이터의 다수의 채널로 확산 스펙트럼을 공급하며, 처리된 디지털 베이스 밴드신호(s3)를 출력하기 위하여 디지털 베이스 밴드 신호에 스펙트럼 형성을 적용하는 디지털 베이스 밴드 처리부(101)와, 디지털 베이스 밴드 처리부(101)로부터 공급된 디지털 베이스 밴드 신호(s3)를 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)로 변환하고 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)에 의한 캐리어 변조를 기초로하여 출력 송신 신호(r2)를 생산하는 아날로그 베이스 밴드/RF 부(102)와 및 출력 송신 신호(r2)를 송신하기 위한 송신 안테나(112)로 구성된다.
좀더 자세하게는, 디지털 베이스 밴드 처리부(101)는 상이한 확산부호에 의해 다수의 송신 데이터(d1, d2, ···dK)를 확산하여 확산 신호(t1, t2, ···tK)를 출력하는 K개 채널의 다수의 확산부(103, 104, ···105)와, 확산부(103, 104, ···105)로부터 제공된 확산 신호(t1, t2 ···tK)를 합성하여 합성 확산 신호(s1)를 출력하는 가산합성부(106)와, 합성 확산 신호(s1)의 진폭을 제한하여 진폭 제한 합선 확산 신호(s2)를 출력하는 리미터(107)와, 및 진폭 제한 합성 확산 신호(s2)를 출력하는 리미터(107)와, 및 진폭 제한 합성 확산 신호(s2)로 스펙트럼을 형성을 공급하여 디지털 베이스 밴드 신호(33)를 출력하는 롤오프 필터(108)를 포함한다.
아날로그 베이스밴드/RF 부 (102)는 디지털 베이스 밴드 처리부(101)에서 공급된 디지털 베이스 밴드 신호(s3)를 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기(109)와, 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)를 기초로하여 캐리어를 변조하여 RF(radio frequency) 송신 신호(r1)를 출력하는 RF부로서의 변조부(110)와, 및 RF 송신 신호(r1)를 증폭하여 출력 송신 신호(r2)를 출력하는 송신 전력 증폭부를 포함한다. 본 발명은 디지털 베이스밴드 처리부(101)에 첨부된 리미터(107)에 의해서 특성화된다.
다음으로, 상술된 CDMA 기지국 송신장치의 작동이 설명될 것이다.
이 실시예에서, CDMA 기지국 송신장치는 K개의 통신 채널을 갖는다. 다수의 K개 채널의 채널-1 송신 데이터(d1), 채널-2 송신 데이터(d2) 내지 채널-K 송신데이터(dK)는 각각 K개의 확산부(103 ···105)로 입력되는데 이 경우에, 채널-1 송신 데이터(d1), 채널-2 송신 데이터(d2) 내지 채널-K 송신 데이터(dK)는 각각으로부터 채널을 분리하기 위하여 상이한 확산 부호에 의해서 확산시켜서 채널-1 확산 신호(t1), 채널-2 확산 신호(t2) 내지 채널-K 확산 신호(tK) 각각을 출력시킨다. 채널-1, 채널-2내지 채널-K 확산 신호(t1, t2, 내지 tK)는 가산합성부(106)에 의해서 합성된다.
리미터(107)에서, 가산합성부(106)로부터 출력된 합성 확산 신호(s1)는 진폭이 제한되어서 미리 설정된 값보다 작거나 동일하게 진폭 제한된 합성 확산 신호(s2)를 출력한다. 진폭 제한 합성 확산 신호(s2)는 롤오프 필터(108)를 통과하여 진폭 제한된 합성 확산 신호(s2)에 스펙트림 형성을 적용하여 그것의 점유 대역폭이 이미 설정된 값안에 있게 한다.
롤오프 필터(108)로부터 출력된 디지털 베이스 밴드 신호(s3)는 송신 신호의 디지털 베이스 밴드 신호이고, 그래서 일반적인 디지털 변조부와 같은 방식으로 되어있고, 디지털 베이스 밴드 신호(s3)는 아날로그 베이스밴드/RF 부(102) 안에 있는 디지털/아날로그 변환기(109)에 의해서 아날로그 베이스 밴드 신호(s4)로 변환된다.
아날로그 베이스 밴드 신호(s4)는 그러므로 변조부(110)에서의 캐리어 변조를 기초로하여 RF 송신 신호(r1)로 변환되고 RF 송신 신호(r1)는 송신 전력을 충붕히 증폭하여 증폭부(111)에 의해 서비스 지역을 커버하도록 한다. 증폭된 출력 송신 신호(r2)는 그러므로 송신 안테나(112)를 통하여 서비스 지역으로 송신된다.
다음으로, 이진수 위상 변조(이하 BPSK라 한다)가 사용될 때, 확산부(103 내지 105)와 리미터(107)는 제4도와 제5도를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
채널-1 송신 데이터(d1) 내지 채널-K 송신 데이터(dK)는 송신 정보의 내용에 따라 양극값 혹은 음극값을 갖는다. 각 채널의 송신 전력은 대응하는 이동국과 기지국 사이의 거리와 전파조건에 따라 변화되고 그러므로 채널-1, 채널-2 혹은 채널-K 송신 데이터(d1, d2, 혹은 dK)의 절대값이 각 채널의 송신 전력에 따라 변화된다. 송신 전력 그 자체의 제어는 본 발명과 직접적으로 관계되지 않으며 그러므로 그것의 설명은 생락될 수 있다.
제4도는 확산 부호 발생기(201)와 부호 다중부(202)를 포함하는 제3도에 도시된 BPSK 내의 각 확산부(103, 104, 105)의 제1실시예이다.
확산 부호는 상이한 부호의 부호수에 의해 모든 채널을 지정한다. 채널 사이의 간섭을 제거하기 위하여 Walsh부호 혹은 (Gold 부호에 0을 첨부하여 얻는) 직교 Gold 보호와 각 채널에 할당된다. 지금, 확산율(칩수/심볼(simbol))이 Ns라고 가장하면, 상술된 직교부호의 부호 길이가 Ns이다.
또한, 서비스 지역이 셀 방식 시스템과 같이 다수의 기지국에 의해서 커버될 경우에 있어서, 채널이 근접된 기지국 사이에서 구별되도록 요구될 수 있다. 그런 경우에, Ns 보다 긴 주기를 갖는 PN(pseudo noise)시스템 부호, 예를들어, 확산 부호로서 241-1의 주기를 갖는 M시스템 부호가 상술된 Ns주기를 갖는 직교부호 더하여 사용된다. 즉, 확산 부호(c)는 주기 Ns를 갖는 직교 부호의 EX-OR에 의해 얻어진 부호와 긴 주기를 갖는 M시스템 부호에 의해 정의되된다.
M시스템 부호는기지국들을 구별하기 위하여 사용되며 Ns주기의 직교 부호는 같은 기지국에 있는 다수의 채널을 구별하기 위하여 사용된다. 어느경우든지, 확산 부호(C)는 이진 신호이고 다음과 같이 그 값에 따라 +1 혹은 -1을 확산 부호에 곱한다.
tn = dn (c = 0)
tn = -dn (c = 1)
이 식에서, tn은 채널 확산 신호를 표현하며, dn은 채널 송신 데이터를 표현하고, c는 변환 부호를 표현한다.
또한, 확산 코드(c)는 n채널 송신 데이터(dn)의 Ns배의 확산율에 따라 변화하고 확산 신호(tn)는 또한 Ns 배의 속도로 변화한다. 예를들어, n채널 송신 데이터(dn)의 심볼율이 16㎑이고 확산율(Ns)이 256일 때, 확산 신호(tn)의 칩 비율은 4096㎑(=16㎑ × 256)이다.
제5도는 BPSK의 경우, 제3도에 도시된 리미터의 제1실시예를 보여준다.
이 경우, 확산 신호는 동일 위상 성분(한 성분)만을 포함하며 리미터는 간단한 절대값 제한회로만으로 구성될 수 있다. 설정된 절대값의 최대값이 Amax, 라 할 때, 절대값 제어회로(301)는 다음의 3개의 처리를 실행하기 위하여 입력 합성 확산 신호(s1)를 Amax혹은 -Amax와 비교하고,
s2 = Amax(s1 ＞ Amax)
s2 = s1 (-Amax ≤ s1 ≤ Amax)
s2 = -Amax (s1 ＜ -Amax)
합성된 확산 신호의 진폭이 Amax보다 적을 수도 있게 제안하여, 진폭 제한된 합성 확산 신호(s2)를 얻는다.
값 Amax는 주로 송신 전력 증폭부의 특성에 따라 결정된다. 값 Amax가 감소될 때, 송신전력 증폭부를 위해 요구된 피크 전력을 낮출 수 있다. 그러나, 채널사이의 직교성은 파괴되어서 채널 사이의 간섭이 발생된다.
상술된 진폭 제한은 수치적 예를 참조하여 설명될 것이다. 단순화하기 위하여, 모든 채널의 송신 데이터의 진폭은 1개 이며 다중수는 100으로 가정하고, 합성 확산 신호의 평균 진폭은 10이며 피크 진폭은 100이다. 그러므로, 리미터를 사용하지 않는 종래의 경우, 피크전력/평균전력 = 100을 갖는 송신 증폭부가 요구된다. 한편, Amax = 50으로 리미터에 의헤 설정될 때, 피크진폭은 50이되고 이것은 피크전력/평균전력 = 25를 갖는 송신 증폭부를 사용하기에 충분하다.
즉, 증폭부가 1/4의 피크 전력를 가지고도 송신시키기에 충분하다. 이 계산은 롤오프 필터에 의한 피크의 증가분을 포함하지 않았다. 그러나, 리미터의 존재와 부재에 차이가 없으며, 1/4의 피크전력을 가지고 증폭기는 충분하게 사용될 수 있다.
만약 1/4의 피크전력만으로 송신할 수 있는 송신 전력 증폭부가 리미터없이 사용된다면, 송신 스펙트럼은 피크 클립과 인접한 채널의 누출 전력 증가에 의해서 왜곡된다. 이 실시예에서, 리미터는 롤오프 필터전에 작동하고 송신 스펙트럼에서는 왜곡이 발생되지 않는다.
비록 파형 왜곡이 리미터에 의해서 발생될지라도, 확산 스펙트럼을 기초로한 CDMA 시스템이 왜곡과 간섭에 강하고 CDMA 시스템내에서 항상 저 오차율 수정부호(예를들어, 1/3 비율과 9의 구속장을 갖는 종래의 부호)가 조합으로 사용되기 때문에 송신량 감소는 진폭제한 가능성이 낮은 레벨로 억제될수 있으며 진폭 제한으로 인한 파형 왜곡의 영향은 분산되어 엷어진다.
상술은 BPSK를 사용하는 경우의 확산부와 리미터의 예일지라도, 4 위상 변조 (이하 QPSK 라고 한다.) 를 사용하는 경우 확산부(103 내지 105), 리미터(107) 및 롤오프 필터(108)는 제6도 내지 제11도에서 설명될 것이다.
제6도는 QPSK를 사용하는 경우에 제3도에서 도시된 확산부의 제2실시예를 보여준다.
확산부는 부호수에 대응하는 확산 부호 동상 성분을 출력하기 위한 제1확산 부호 발생부(401)와, 부호수에 대응하는 확산 부호 직교성분(cQ)을 출력하기 위한 제2확산 부호 발생부(402)와, 채널 n 송신 데이터에 확산부호 동상 성분(cI)를 곱하여 채널 n확산 부호 동상 성분 (tn(I))을 출력하기 위한 제1부호 곱셈부(403)와, 및 채널 n송신 데이터를 확산 부호 직교성분(cQ)에 곱하여 채널n 확산 신호 직교 성분(tn (Q))을 출력하기 위한 제2부호 곱셈부(404)로 구성된다.
제6도에서 보여진 경우에는, 송신 데이터의 정보는 이진수이며, 동상 성분(I성분)의 확산 부호로써 그리고 직교성분(Q성분)으로써, 상이한 확산 부호가 사용된다. 확산 신호는 동상 성분과 직교 성분의 두 신호에 의해서 표현된다.
제7도에 QPSK를 사용하는 경우, 제3도에 도시된 확산부의 제3실시예를 보여준다. 확산부는 부호수에 대응하는 확산 부호동상 성분(cI)을 출력하기 위한 제3확산 부호 발생부(501)과, 부호수에 대응하는 확산 부호 직교 성분(cQ)을 출력하기 위한 제4확산 부호 발생부(502)와, 채널 n 송신데이터 동상 성분(dn (I))에 확산 부호 동상 성분(cI)를 곱하여 채널 n 확산신호(Ⅱ)성분을 출력하기 위한 제3부호 곱셈부(503)와, 및 채널 n 송신 데이터 직교 성분에 확산 부호 직교 성분(cQ)을 곱한 채널 n 확산 신호 QI성분을 출력하기 위한 제4부호 곱셈부(504)와, 채널 -n 송신 데이터 동상 성분(dn(I))에 확산 부호 직교 성분(cQ)을 곱하여 채널 n 확산 신호 IQ 성분을 출력하기 위한 제5부호 곱셈부(505)와, 채널 n 송신 데이터 직교 성분(dn(Q))에 확산부호 직교성분(cQ)를 곱하여 채널 n 확산 신호 QQ성분을 출력하기 위한 제6부호 곱셈부(506)와, 제3부호 곱셈부(503)와 제6부호 곱셈부(506)의 출력을 합성하여 채널 n 확산 신호 동상 성분(tn(I))을 출력하기 위한 제1가산기(507)와, 제4부호 괘산기(504)와 제5부호 괘산기(505)를 합성하여 채널 n 확산 신호 직교 성분(tn(Q))을 출력하기 위한 제2가산기(508)로 구성된다.
제7도에서 도시된 경우에서, 송신 데이터의 정보는 채널 n 송신 동상 성분(dn(I))과 직교 성분(dn(Q))의 4상이며 확산 부호는 또한 동상 성분과 직교 성분의 합성이다. 송신 데이터의 동상 성분과 직교 성분 및 복소수 신호의 실수부와 허수부의 확산 부호를 고려함에 의해서 이것은 제7도에서 보여준 회로가 복소수의 곱셈을 실행하는 것을 말할 수 있다.
제8도는 사용하는 경우에 제3도에서 보여준 리미터의 제2실시예를 설명한다.
리미터는 극좌표 변환 회로(601)와, 최대값 제한 회로(602)와, 및 직교 좌표 변환 회로(603)으로 구성된다. 극좌표 변환 회로(601)는 합성된 확산 신호 동상 성분(s1(I))과 합성된 확산 신호 직교 성분(s1(Q))을 극좌표에 표현되는 진폭 성분과 위상 성분으로 변환한다. 최대값 제한 회로(602)는 진폭 성분이 이미 설정된 값 Amax를 초과하지 않도록 제한한다. 직교 좌표 변환 회로(603)는 최대값으로 제한된 진폭 성분과 위상 성분을 직교 좌표로 다시 변환하여 진폭 제한 합성 확산 신호 동산 성분(s2(I))과 진폭 제한 합성 확산 신호 직교 성분(s2(Q))를 출력한다. 극좌표와 직교좌표 사이의 상호 변환을 위한 LSI가 사용될 수 있다.
제9도는 제3도에 도시된 리미터의 제3실시예를 설명한다.
제9도에서 리미터는 합성 확산 신호 동상 성분(s1(I))과 합성 확산 신호 직교 성분(s1(Q))에 의해서 지정된 ROM701로 구성되어서 진폭 제한 합성 확산 신호 동상 성분(s2(I))과 진폭 제한된 합성 확산 직교 성분(s2(Q))을 판독한다.
지금, 합성 확산 신호 동상 성분(s1(I))과 합성 확산 신호 직교 성분(s1(Q))은 각각 8비트에 의해서 설명되고, 리미터는 지정수 = 216과 데이터 폭 = 8비트 ×2를 갖는 ROM의 1M 비트에 의해서 실행될 수 있다. 그런 ROM은 칩속도가 중간 속도(예를들어, 10㎒ 이하)이하 일 때, QPSK의 리미터가 간단한 회로에 의해서 실현될 수 있다는 것을 의미한다.
제10도는 제3도에서의 리미터의 제4실시예를 보여준다.
이 실시예에서, 제5도에서 나타낸 BPSK의 제1실시예에서 사용된 절대값 제한 회로가 입력 합성 확산 신호의 동상 및 직교 성분을 위한 두 개의 절대값 제한 회로(801과 802)로 공급할 수 있다. 이 경우에, 리미터는 매우 간단한 회로에 의해 실행될 수 있다.
제1도는 제3도에서 롤오프 필터의 한 실시예를 보여준다.
이 실시예에서, 롤오프 필터는 보간 회로(901과 902) 한 쌍과 입력 진폭이 제한된 확산 신호(s2)의 동상 및 직교 성분(s2(I)와 s2(Q))을 위한 디지털 저역 필터로 구성된다. 보간 회로(901과 902)는 칩 비율의 M개(M은 2 이상의 양의 정수)의 클락(clock)에서 작동되고 M클락에는 한 개의 입력 신호를 통과 시키고 다른 M-1개에는 제로를 통과시킨다. 즉, 보간 회로(901과 902)는 M개의 샘플링 배율로 오버샘플링 펄스를 출력한다.
디지털 LPF는 송신 신호의 스펙트럼 형성을 실행하기 위한 저역 필터인데 예를 들어, 롤오프 팩터 30%의 루트 레이즈드 코사인 필터(root raised cosine filter)다. 디지털 LPF는 항상 선형적 위상 특성을 실행하기 위해 FIR 필터에 의해서 실행되다. 보간이 디지털 필터의 입력 M샘플중 한 샘플을 제외하고 M-1개를 제로로 사용하여, 보간 회로(901 좌 902)에 의해서 수행될 때, 보간 회로(901과 902)와 디지털 LPF는 결합되고 탭(tap)수는 M세트의 탭 계수가 샘플마다 스위칭 되는 대신에 1/M으로 감소된다. 시중에 있는 이 LSI를 사용함으로써, 롤오프 필터는 실시될 수 있다.
또한, M이 증가될 때, 디지털/아날로그 변환기에 의한 어라이징(aliasing)은 좀 더 쉽게 제거될 수 있다. 그러나, 디지털 LPF(903과 904)의 클락과 디지털/아날로그 변환기가 더 빠르게 되며 이상적인 값이 칩 비율에 의해서 결정된다. 예를 들면, 침 속도가 4㎒인 경우, M이 8이라고 가정하면, 디지털 필터와 디지털/아날로그 변환기의 클락은 32㎒가 되고, 이것은 시중의 LSI가 사용될 때 조차도 시스템이 쉽게 실행될 수 있는 것으로 생각될 수 있다.
상술처럼, 합성 확산 신호의 진폭 한계를 유도한 후, 신호가 롤오프 필터를 통과하여 스펙트럼 왜곡 현상이 송신 전력 전압을 압축하는지를 체크하고 간단한 구성을 갖는 CDMA 기지국 송신장치의 아날로그 베이스 밴드부, 변조부 그리고 송신 전력 증폭부의 다이나믹 영역과 선형성의 조건을 개선한다.
본 발명의 CDMA 기지국 송신장치에서, 상술된 것처럼, 합성 확산 신호가 진폭을 제한하고, 그 신호는 롤오프 필터로 입력되어 디지털 밴드 베이스 신호를 얻으며 간단한 회로 혹은 시중에서 사용되는 LSI를 사용한 회로가 임의의 스펙트럼 왜곡의 발생없이 송신 신호의 평균 전력으로 피크 전력을 감소하도록 추가하여, 아날로그 베이스 밴드부, 변조부, 및 송신 전력 증폭부의 소망의 다이나믹 영역과 선형성을 개선시켰으며, 피크 값을 감소시켜서 과도한 송신 전력 증폭부의 선형성을 요구하지 않을 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실시예에서 설명되었으나, 이것은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 한 당업자에 의해 다양한 변화와 수정이 가능하다.

Claims (4)

  1. 직접 확산 부호 분할 다원 접속 시스템에 의해서 다수의 통신 채널을 송수신하는 이동 통신 시스템 기지국에 배치되고 송신중에 송신 피크 전력의 억압을 확보하는 부호 분할 다원 접속 기지국 송신장치로서, 다수의 통신 채널의 송신 데이터를 상이한 확산 부호에 의해서 확산하여 확산 신호를 출력하기 위한 다수의 확산부와 ; 상기 확산부로부터의 확산 신호 출력을 가산하여 합성 확산 신호를 출력하기 위한 가산합성부와 ; 상기 가산 합성부로부터의 합성 확산 신호 출력의 진폭 제한을 실행하기 위한 리미터와 ; 상기 진폭 제한된 합성 확산 신호의 점유 대역폭이 미리 설정된 값의 내에 포함되도록 상기 진폭 제한된 합성 확산 신호의 스펙트럼 형성을 수행하기 위한 롤오프 필터와 ; 상기 스펙트럼 형성된 합성 확산 신호의 디지털 베이스 밴드 신호를 아날로그 베이스 밴드 신호로 변환하기 위한 디지털/아날로그 변환기와 ; 아날로그 베이스 밴드 신호를 무선 주파수 신호로 변환하기 위한 변조부와 ; 상기 변조부로부터의 무선 주파수 신호 출력을 증폭하기 위한 송신 전력 증폭부와 ; 및 상기 송신 전력 증폭부로부터 증폭된 무선 주파수 신호 출력을 송신하기 위한 송신 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 부호 분할 다원 접속 기지국 송신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리미터가 상기 합성 확산 신호의 진폭 성분과 위상 성분을 변환하기 위한 극좌표 변환 회로와 ; 상기 합성 확산 신호의 진폭 성분의 최대값을 상기 송신 전력 증폭부의 특성과 다수의 통신 채널의 허용되는 상호 간섭을 기초로하여 미리 설정된 레벨로 제한하기 위한 최대값 제한 회로와 ; 및 상기 합성 확산 신호의 최대값이 제한된 진폭 성분과 위상 성분을 직교 좌표로 변환하기 위한 직교좌표 변환 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호 분할 다원 접속 기지국 송신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 리미터는 ROM으로 구성되어, 합성 확산 신호를 어드레스 신호로 하여 ROM의 데이터를 판독하여 진폭 제한한 합성 확산 신호를 얻는 것을 특징으로 하는 부호 분할 다원 접속 기지국 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 리미터가 두 개의 절대값 제한 회로로 구성되어 상기 합성 확산 신호의 동상 성분과 직교 성분을 상기 송신 전력 증폭부의 특성과 다수의 통신 채널의 허용되는 상호 간섭을 기초로 하여 미리 설정된 값으로 제한하는 것을 특징으로 하는 부호 분할 다원 접속 기지국 송신 장치.
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