KR100223364B1 - 스프레드 스펙트럼 통신 전송기와 수신기, cdma 이동 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

스프레드 스펙트럼 통신 전송기와 수신기, cdma 이동 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

CDMA 이동 통신 시스템에서 이용되는 전송기는 스프레드 스펙트럼 정보에 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 파일롯 채널 전송 유니트; 및 각각의 트래픽 채널에 데이타 신호를 각각 전송하는 트래픽 채널 전송 유니트를 포함한다.

Description

스프레드 스펙트럼 통신 전송기와 수신기, CDMA 이동 통신 시스템 및 방법
본 발명은 스프레드 스펙트럼 통신 시스템을 사용하는 CDMA(코드 분할 다중 접속 방식) 이동 통신 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기와 같은 CDMA 이동 통신 시스템에 이용되는 스프레드 스펙트럼 통신 전송기 및 수신기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 스프레드 스펙트럼 통신을 이용하는 CDMA 이동 통신 시스템에 사용되는 기지국 전송기의 블록도이며, 이는 미국 전화통신 산업 협회/전기 산업 협회(TIA/EIA)의 표준 시스템인 IS/95에 일반적으로 기술된다. 도 2는 CDMA 이동 통신 시스템의 이동국 수신기의 블록도이다.
도 1에 도시된 전송기는 n개의 이동국과 동시에 통신할 수 있으며, 여기서 n 은 정수이다. 특히, 전송기는 각각 제 1, 제 2, ..., 제 n 이동국과 통신하는 트래픽 채널 전송 유니트(311, 322, ..., 31n)를 포함한다. 각각의 트래픽 채널 전송 유니트(311내지 31n)는 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(5)를 포함한다. 각각의 트래픽 채널 전송 유니트의 정보 변조기(2)는 BPSK, QPSK 또는 다른 변조 방법에 의하여 전송 데이타(정보)를 변조한다. 상기 변조된 전송 데이타는 스프레드 스펙트럼 변조기(5)에 제공된다. 트래픽 채널 전송 유니트(311내지 31n)의 스프레드 스펙트럼 변조기(5)는 각각의 스프레딩 코드(PN코드)를 발생시킨다. 각각의 트래픽 채널의 스프레드 스펙트럼 변조기(5)는 정보 변조기(2)로부터의 변조된 전송 데이타의 스펙트럼을 확산시킨다.
도 1에 도시된 전송기는 파일롯 채널 전송 유니트(30)를 가진다. 이동 수신기는 상기 파일롯 채널을 참조로 기지국을 각각 구분한다. 파일롯 채널 전송 유니트(30)는 파일롯 데이타 발생기(1), 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(3)를 포함한다. 정보 변조기(2)는 BPSK, QPSK 또는 다른 변조 방법에 의하여 파일롯 채널 발생기에 의해 발생된 파일롯 데이타를 변조한다. 스프레드 스펙트럼 변조기(3)는 파일롯 채널에 특별히 이용되고 트래픽 채널에 이용되는 스프레딩 코드와 다른 스프레딩 코드를 이용하여 변조된 파일롯 데이타의 스펙트럼을 확산시킨다. 이와 같이 발생된 파일롯 신호는 기지국 및 이동 수신기에 알려질 수 있는 임의의 데이타일 수 있다. 예를 들어, 이진수 1 또는 이진수 0만으로 구성된 데이타가 파일롯 데이타로서 사용될 수 있다.
트래픽 채널 전송 유니트(311내지 31n) 및 파일롯 채널 전송 유니트(30)의 출력 신호는 파일롯 채널 및 트래픽 채널이 동시에 소정 주파수 대역에서 전송될 수 있도록 결합된다. 다음에, 결합된 비율 신호는 안테나를 통하여 전송된다.
도 3은 시간에 대한 파일롯 채널 및 트래픽 채널 사이의 관계를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파일롯 신호는 항상 소정 간격 없이 전송된다. 이와 관련하여, 파일롯 신호는 연속 신호이다.
도 2에서, 종래 CDMA 이동 통신 시스템에 사용된 이동 수신기는 파일롯 채널 수신 유니트(34) 및 트래픽 채널 수신 유니트(35)를 포함한다. 파일롯 채널 수신 유니트(34)는 디스프레더(despreader; 8), 경로 검출기(11) 및 인계(hand-over) 제어기(19)를 포함한다. 트래픽 채널 수신 유니트(35)는 디스프레더(9, 10), RAKE 결합기(12), 정보 복조기(13) 및 전송 전력을 제어하는 레벨 측정 유니트(14)를 포함한다.
디스프레더(8)는 파일롯 채널용 스프레딩 코드를 이용하여 수신 신호에 대한 디스프레딩 프로세스를 수행한다. 디스프레더(9, 10)는 전송기에서 도 2에 도시된 수신기에 할당된 스프레딩 코드를 이용하여 수신 신호에 대하여 디스프레딩 프로세스를 수행한다. 경로 검출기(11)는 파일롯 신호로부터 다중 경로를 검출한다. 인계 제어기(19)는 경로 검출기(11)에 의하여 얻어진 다중경로 검출의 결과를 이용하여 인계 제어를 수행한다. 경로 검출기(11)의 출력 신호는 또한 디스프레더(9, 10)에 의하여 수행된 디스프레딩 프로세스에 이용된 타이밍 신호로서 이용될 수 있다. RAKE 결합기(12)는 디스프레더(9, 10)로부터의 디스프레드 신호에 대하여 RAKE 프로세스를 수행한다. 정보 복조기(13)는 RAKE 결합기(12)의 출력 신호를 복조하여 원래 정보를 발생시키도록 한다. 레벨 측정 유니트(14)는 전송 전력을 제어하는 레벨 측정 동작을 수행한다.
도 4는 상기 전송기 및 수신기를 가진 CDMA 이동 통신 시스템의 셀 구조를 도시한다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 기지국(21, 22, 23, 24)이 도시되며, 이들은 각각 서비스 영역(셀)(26, 27, 28, 29)을 커버한다. 모든 기지국(21 내지 24)은 도 1에 도시된 것처럼 전송기를 가진다. 도면 부호(25)는 도 2에 도시된 구조를 가진 이동 수신기(이동국)를 나타낸다. 이동국(25)은 기지국(21)에 의하여 커버되는 셀(26) 내에 배치되며, 기지국(21)과 통신할 수 있다.
도 5는 기지국(21 내지 24)이 각각 파일롯 신호를 전송하는 타이밍에 대한 타이밍 챠트이다. 종래의 CDMA 이동 통신 시스템에서, 모든 기지국(21 내지 24)은 파일롯 데이터를 확산하기 위하여 동일한 스프레딩 코드를 이용한다. 파일롯 데이터를 확산하기 위하여 이용된 스프레딩 코드의 주기는 정보(데이타)의 심볼 시간 보다 상당히 길다, 도 5에 도시된 바와 같이, 기지국(21 내지 24)은 시간(t')와 동일한 각각의 고유 오프셋 시간으로 파일롯 채널에 동일한 스프레딩 코드를 전송한다. 즉, 기지국(21 내지 25)에 이용된 스프레딩 코드의 시작점은 시간(t')만큼 오프셋된다.
도 4에 도시된 이동국(25)은 기지국(21 내지 24)으로부터 파일롯 신호를 수신한다. 일반적으로, 이동국(25)에 가장 가까운 기지국(21)으로부터의 파일롯 신호는 가장 강한 레벨을 가진다. 도 2에 도시된 파일롯 채널 수신 유니트(34)의 디스프레더(8)는 전송기에 사용된 것과 동일한 스프레딩 코드를 이용하여 수신 신호에 대하여 디스프레딩 프로세스를 수행한다.
도 6A는 파일롯 채널용 스프레딩 코드 및 기지국(21)에 의하여 전송되고 이동국(25)에 의하여 수신된 파일롯 신호 사이의 상호관계를 도시한다. 유사하게, 도 6B, 6C 및 6D는 기지국(22 내지 24)에 의하여 전송되고 이동국(25)에 의하여 수신된 파일롯 신호의 상호관계를 도시한다. 도 6A 내지 6D에 도시된 피크(201 내지 204)는 기지국(21 내지 24)의 파일롯 채널에서 타이임 동기점을 나타낸다. 도 6A 내지 6D에 도시된 피크(201 내지 204) 이외의 파형에서의 변화는 파일롯 채널용 스프레딩 코드의 자기-상호관계 결과이다. 파형에서의 이들 변화는 이동국(25)(수신기)에 대한 잡음 성분이다.
도 4에 도시된 이동국(25)은 신호가 중첩되는 상태에서 기지국(21 내지 24)에 의하여 전송된 파일롯 채널의 신호를 수신한다. 따라서, 파일롯 채널 수신 유니트(34)의 디스프레더(8)의 출력 신호는 도 6A 내지 6D에 도시된 4개의 파형이 중첩되는 형상을 가진다. 도 6A 내지 6D에 도시된 상호관계는 다중경로 페이딩 또는 레일리(Rayleigh) 페이딩에 의하여 영향을 받지 않는다.
도 2에 도시된 경로 검출기(11)는 디스프레더(8)의 출력 신호에서 최대 피크(중첩된 상호관계 파형에서 최대 피크)를 검출한다. 도 4의 경우에, 이동국(25)은 기지국(21)의 셀(26) 내에 위치한다. 따라서, 기지국(21) 및 이동국(25) 사이의 전파 간격은 기지국(22 내지 24)으로부터의 전파 간격 보다 짧다. 따라서, 기지국(21) 및 이동국(25) 사이의 경로는 가장 작은 전파 손실을 가진다. 따라서, 디스프레더(8)에 의하여 출력된 디스프레드 수신 신호에서 최대 피크는 이동국(25)이 배치된 셀(26)을 가진 기지국(21)의 파일롯 채널의 상호관계 피크(201)에 상응한다.
기지국(21 내지 24)에 의하여 전송된 파일롯 신호는 각각의 고유 타임 오프셋을 가지기 때문에, 따라서 중첩된 상호관계 파형의 최대 피크를 검출함으로써, 이동국(25)이 다른 기지국(22 내지 24)으로부터 기지국(21)을 구분하고 스펙트럼 스프레딩의 타이밍을 검출하는 것이 가능하다. 경로 검출기(11)는 트래픽 채널 수신 유니트(35)의 디스프레더(9, 10)에 최대 피크(201)의 타이밍을 알려준다.
디스프레더(9, 10)는 경로 검출기(11)에 의하여 통지된 타이밍에서 할당된 트래픽 채널의 수신 신호에 대하여 디스프레딩 프로세스를 수행한다. RAKE 결합기(12)는 경로 검출기(11)로부터 공급된 파일롯 채널과 관련된 정보를 이용하여 디스프레더(9, 10)의 출력 신호에 대하여 RAKE 결합 프로세스(경로 다이버시티 결합)를 수행한다. 상기 정보는 파일롯 신호의 타이밍, 진폭(수신 전력 레벨) 및 위상에 대한 정보를 포함한다. 정보 복조기(13)는 원래 정보(데이타)를 생성하도록 RAKE 결합기의 출력 신호를 복조한다.
레벨 측정 유니트(14)는 RAKE 결합기(12)의 출력 신호를 이용하여 트래픽 채널의 수신 신호를 측정하며 이동국(25)의 전송 전력을 제어한다. 도 2에 도시된 이동국의 전송부는 생략되었다.
인계 제어기(19)는 경로 검출기(11)의 출력 신호를 이용함으로써 제어를 수행하여 이동국(25)에서 최대 피크로서 수신된 파일롯 신호를 전송하는 기지국의 영역에 이동국(25)이 인계되도록 한다.
그러나, 이와 같이 구성된 종래 CDMA 이동 통신 시스템은 모든 기지국이 파일롯 신호를 연속하여 전속하기 때문에 기지국으로부터의 파일롯 신호를 수신하는 시간에 양호한 S/N비를 얻을 수 없다는 단점을 가진다. 도시된 이동국(25)은 이동국(25)이 속하는 기지국(21)으로부터 파일롯 신호를 수신하기 때문에 다른 기지국(22, 23, 24)에 의하여 전송된 파일롯 채널의 신호가 기지국(21)으로부터의 파일롯 채널 데이타 신호 상에서 잡음 성분으로서 중첩되게 한다. 따라서, 파일롯 채널 수신 유니트(34)는 양호한 S/N비를 가질 수 없다.
기지국(22 내지 24)에 의하여 전송된 파일롯 채널 신호는 이동국(25)의 트래픽 채널 수신 유니트(35)에 의하여 처리된 트래픽 채널의 신호에 대하여 방해 신호로서 작용한다. 즉, 이동국(25)은 항상 이동국(25)이 속하지 않는 기지국(22 내지 24)에 의하여 전송된 파일롯 채널 신호를 수신하고 따라서 항상 기지국(22 내지 24)에 의한 간섭을 수신한다. 따라서, 소정 주파수 범위는 감소된 수의 국(station)(채널 용량과 상응하는)만을 수용할 수 있다.
본 발명의 일반 목적은 상기 단점을 제거하는 것이다.
본 발명의 특정 목적은 기지국에 의하여 파일롯 채널을 통하여 전송된 신호에 의한 간섭이 제거되고 채널 용량이 증가되고 S/N비가 향상된 CDMA 이동 통신 시스템을 구현할 수 있는 CDMA 전송기 및 CDMA 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 CDMA 이동 통신 시스템 및 상기 시스템에 이용되는 CDMA 이동 통신 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 CDMA 이동 통신 시스템에 이용된 스프레드 스펙트럼 통신 전송기의 블록도이다.
도 2는 종래 CDMA 이동 통신 시스템에 사용된 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 블록도이다.
도 3은 종래 시스템의 파일롯 채널 및 트래픽 채널에서의 전송을 도시하는 도면이다.
도 4는 셀 구조에 대한 도면이다.
도 5는 종래 시스템의 셀에서 파일롯 신호의 전송을 도시하는 도면이다.
도 6A, 6B, 6C 및 6D는 종래 시스템에서의 디스프레딩 프로세스 다음에 얻어진 상호관계를 도시하는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 CDMA 이동 통신 시스템에 이용된 스프레드 스펙트럼 통신 전송기의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 시스템의 파일롯 채널 및 트래픽 채널에서의 전송을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1실시예에 따른 시스템의 셀에서 파일롯 신호의 전송을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1실시예에 따른 시스템에 이용된 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 블록도이다.
도 11A, 11B, 11C 및 11D는 본 발명의 제 1실시예에 따른 시스템에서의 디스프레딩 프로세스 다음에 얻어진 상호관계를 도시하는 파형도이다.
도 12는 도 10에 도시된 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 스프레드 스펙트럼 통신 전송기의 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 전파 경로 상태 평가 유니트의 블록도이다.
도 15A, 15B 및 15C는 디스프레드 출력 신호에 대한 도면이다.
도 16은 도 14에 도시된 전파 경로 상태 평가 유니트의 동작을 도시하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
1 : 파일롯 데이타 발생기2 :정보 변조기
3, 5 : 스프레드 스펙트럼 변조기4 : 전송 데이타
8, 9, 10 : 디스프레더11 : 경로 검출기
12 : RAKE 결합기13 : 정보 복조기
14 : 레벨 측정 유니트19 : 인계 제어기
21, 22, 23, 24 : 기지국25 : 이동국
34 : 파일롯 채널 수신 유니트35 : 트래픽 채널 수신 유니트
51 : 에러 보정 인코더52 : 인터리브 유니트
53 : 결합기54 : 대역 제한기
55 : 주파수 변환기56 : 전력 증폭기
57 : 안테나65 : 타이밍 발생기
66 : 디인터리브67 : 에러 보정 디코더
250 : 페이딩 변화 측정부251 : 페이딩 변화 평가부
본 발명의 상기 목적은 스프레드 스펙트럼 정보에 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 파일롯 채널 전송 유니트; 및 각각의 트래픽 채널에 데이타 신호를 각각 전송하는 트래픽 채널 전송 유니트를 포함하는 CDMA 이동 통신 시스템에서 이용되는 전송기에 의하여 달성된다.
상기 전송기에서, 상기 파일롯 채널 전송 유니트는: 파일롯 데이타를 발생시키는 파일롯 데이타 발생기; 상기 파일롯 데이타를 변조하는 제 1변조기; 파일롯 신호를 발생시키도록 상기 제 1변조기로부터의 변조된 파일롯 데이타의 스펙트럼을 디스프레딩시키는 제 2변조기; 및 파일롯 신호가 간헐적으로 전송되도록 상기 파일롯 데이타 발생기중 적어도 하나와 상기 제 1 및 2 변조기에 제공되는 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 발생기를 포함한다.
상기 전송기에서, 파일롯 신호는 파일롯 신호가 간헐적으로 전송되는 간격 보다 짧은 주기를 가진다.
또한 상기 본 발명의 목적은 전송기에 의하여 스프레드 스펙트럼 형식으로 간헐적으로 전송된 파일롯 신호를 복조하며, 상기 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 파일롯 채널 수신 유니트; 및 상기 파일롯 채널 수신 유니트에 의하여 검출된 타이밍에서 데이타를 복조하는 트래픽 채널 수신 유니트를 포함하는 CDMA 이동 통신 시스템에 사용되는 수신기에 의하여 달성된다.
상기 수신기에서 파일롯 채널 수신 유니트는 간헐적으로 전송된 파일롯 신호의 피크의 비교에 의한 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍, 피크중 최대 피크에 상응하는 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출한다.
상기 수신기는 간헐적으로 전송된 파일롯 신호로부터의 경로 상태를 평가하는 평가 유니트를 추가로 포함한다.
상기 수신기에서 상기 평가 유니트는 복조될 경로의 평가 상태를 기초로 트래픽 채널 복조에 필요한 정보를 트래픽 채널 수신 유니트에 공급한다.
본 발명의 목적은 또한 전송기 및 수신기를 포함하는 CDMA 이동 통신 시스템에 의하여 달성되는데: 상기 각각의 전송기는: 스프레드 스펙트럼 형식으로 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 파일롯 채널 전송 유니트; 및 각각의 트래픽 채널에 데이타 신호를 각각 전송하는 트래픽 채널 전송 유니트를 포함한다. 각각의 수신기는: 전송기에 의하여 스프레드 스펙트럼 형식으로 간헐적으로 전송된 파일롯 신호를 복조하며, 상기 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 파일롯 채널 수신 유니트; 및 상기 파일롯 채널 수신 유니트에 의하여 검출된 타이밍에서 데이타를 복조하는 트래픽 채널 수신 유니트를 포함한다.
상기 CDMA 이동 통신 시스템에서 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다.
상기 CDMA 이동 통신 시스템에서 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 파일롯 신호가 하나씩 직렬로 전송되도록 한다.
상기 CDMA 이동 통신 시스템에서 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 언제나 파일롯 신호중 하나만이 전송되도록 한다.
상기 CDMA 이동 통신 시스템에서 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 어떠한 파일롯 신호도 전송되지 않는 시간 주기를 제공한다.
본 발명의 목적은 또한: a) 전송측에서, 스프레드 스펙트럼 형식으로 파일롯 신호를 전송하는 단계; b) 수신측에서, 간헐적으로 각각 전송된 파일롯 신호를 복조하는 단계; 및 c) 수신측에서, 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 단계를 포함하는 CDMA 이동 통신 방법에 의하여 달성된다.
상기 CDMA 이동 통신 방법에서, 단계 a)는 타이밍 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 CDMA 이동 통신 방법에서, 단계 a)는 파일롯 신호가 하나씩 직렬로 전송되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다.
상기 CDMA 이동 통신 방법에서, 단계 a)는 파일롯 신호중 하나만이 언제나 전송되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다.
상기 CDMA 이동 통신 방법에서, 단계 a)는 파일롯 신호가 전송되지 않는 시간 주기가 제공되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 CDMA 이동 통신 시스템에 이용된 스프레드 스펙트럼 통신 전송기의 블록도이다. 도 7에서, 이전에 설명한 도면들에 도시된 것과 동일한 부분은 동일한 도면 부호를 병기한다.
도 7에 도시된 전송기는 각각 제 1, 제 2, ..., 제 n 이동국과 통신하는 트래픽 채널 전송 유니트(411, 422, ..., 41n)를 포함한다. 파일롯 채널 전송 유니트(40)는 전술한 파일롯 데이타 발생기(1), 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(3)이외에 파일롯 전송 타이밍 발생기(50)를 포함한다. 파일롯 전송 타이밍 발생기(50)는 파일롯 데이타 발생기(1), 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(3)에 제공되는 파일롯 전송 타이밍 신호를 발생시킨다. 이와 관련하여, 도 7에 도시된 파일롯 채널 전송 유니트(40)는 도 1에 도시된 것과 상이하다.
파일롯 전송 타이밍 신호는 파일롯 데이타 발생기(1), 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(3)를 제어하여 파일롯 신호가 간헐적으로 전송되도록 한다. 이는 이하에서 도 9를 참조로 설명된다.
트래픽 채널 전송 유니트(411내지 41n)는 동일한 구조를 가진다. 각각의 트래픽 채널 전송 유니트(411내지 41n)는 정보 변조기(2) 및 스프레드 스펙트럼 변조기(5)이외에 에러 보정 인코더(51) 및 인터리브 유니트(52)를 가진다. 전송 데이타(4)는 에러 보정 인코더(51)에 의하여 에러 보정 인코딩 처리되고, 다음에 인터리브 유니트(52)에 의하여 인터리빙 처리된다. 인터리브 신호의 출력 신호는 정보 변조기(2)에 의하여 변조된다. 정보 변조기(2)의 출력 신호는 스프레드 스펙트럼 변조기(5)에 의하여 스프레드 스펙트럼 처리된다. 파일롯 채널 전송 유니트(40) 및 트래픽 채널 전송 유니트(411내지 41n)에 의하여 발생된 변조 신호는 결합기(53)에 의하여 결합된다. 에러 보정 인코더(51) 및 인터리브 유니트(52)는 또한 도 1에 이용되지만, 간단화를 위하여 도시하지 않았다.
이와 같이 생성된 결합 신호는 대역 제한기(54), 주파수 변환기(55) 및 전력 증폭기(56)를 통과하며, 안테나(57)를 통하여 전송된다.
도 8은 도 7에 도시된 전송기의 동작에 대한 타이밍 챠트이다. 파일롯 채널 전송 유니트(40)는 간격(τ)으로 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다. 파일롯 채널을 위한 스프레딩 코드의 한 사이클은 파일롯 신호가 전송되는 주기에서 완성된다. 파일롯 채널을 위한 스프레딩 코드의 상기 주기는 파일롯 신호의 전송 간격(τ)보다 짧다. 상기 파일롯 신호의 간헐적 전송은 발생기(50)에 의하여 발생된 파일롯 전송 타이밍 신호에 의하여 제어된다. 두 개의 연속적인 파일롯 신호 사이의 간격 중에, 트래픽 채널 신호만이 전송된다.
도 4에 도시된 기지국(21 내지 24)은 도 7에 도시된 것과 같이 구성된 전송기를 가질 때, 기지국(21 내지 24)의 전송기는 도 9에 도시된 것처럼 각각의 파일롯 신호를 전송한다. 기지국(21 내지 24)은 간격(τ)으로 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하며, 각각의 고유 타임 오프셋에 상응하는 상이한 타이밍으로 이들을 전송하기 시작하여 다수의 기지국이 각각의 파일롯 신호를 동시에 전송하도록 한다.
도 9에 도시된 경우에, 어떠한 기지국도 각각의 파일롯 신호를 전송하지 않는 영역(TS)이 제공된다. 상기 영역(TS)이 다중경로의 지연 시간보다 길게 설정될 때, 기지국에 의하여 전송되고 다중경로를 통하여 전파된 파일롯 신호의 지연파가 다른 기지국에 의하여 다음에 전송된 파일롯 신호와 중복되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 기지국 사이의 거리가 짧고 지연 시간이 짧으면, 무선 LAN 시스템의 경우에서처럼, 시간 영역(TS)을 제공할 필요가 없다.
도 10은 본 발명의 제 1실시예에 따른 CDMA 이동 통신 시스템에 사용된 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 블록도이다. 도 10에서, 이전에 설명한 도면에 도시된 것과 같은 부분은 동일 도면 부호가 제공된다. 도 10에 도시된 수신기는 안테나(61), 증폭기(62), 주파수 변환기(63), 대역 제한기(64), 파일롯 채널 수신 유니트(44) 및 트래픽 채널 수신 유니트(45)를 포함한다.
파일롯 채널 수신 유니트(44)는 레벨 측정 유니트(18), 인계 제어기(19) 및 타이밍 재발생기(65)를 포함한다. 디스프레더(8)는 파일롯 채널을 위한 스프레딩 코드를 이용하여 수신 신호에 대하여 디스프레딩 프로세스를 수행한다. 경로 검출기(11)는 각각 지연 시간을 가진 수신 신호의 경로를 검출한다. 타이밍 재발생기(65)는 경로 검출기(11)의 출력 신호를 이용하여 파일롯 신호 전송 간격(τ)의 시작을 표시하는 타이밍 신호를 재발생시킨다. 인계 제어기(19)는 경로 검출기(11)의 출력 신호 및 타이밍 재발생기(65)에 의하여 재발생된 타이밍 신호를 이용하여 인계 프로세스를 수행한다. 수신 레벨 측정 유니트(18)는 타이밍 신호에 의하여 표시된 타이밍에서 검출된 경로의 수신 전력 레벨을 측정한다.
파일롯 채널 수신 유니트(44)의 추가 설명은 도 11A 내지 11E를 참조로 설명된다.
경로 검출기(11)는 도 11E에 도시된 부분(A, B, C, D)의 파일롯 신호의 피크를 검출하며, 이는 도 4에 도시된 기지국(21 내지 24) 사이의 오프셋 타임과 상응한다. 경로 검출기(11)는 각각 부분(A, B, C, D)의 피크(201, 202, 203, 204)를 검출하고, 이들 중에서 최대 피크를 선택하기 위하여 이들을 서로 비교한다. 도 4에 도시된 경우에, 이동국(25)은 기지국(21)에 가장 가까우며, 피크(201)는 피크(202, 203, 204)보다 크다. 도 10에 도시된 트래픽 채널 수신 유니트(45)는 최대 피크(201)를 기초로 동작한다. 타이밍 재발생기(65)는 최대 피크(201)의 타이밍으로부터 타이밍 신호를 재발생시킨다. 각각의 기지국의 파일롯 신호 전송 간격(τ)은 알려진다. 따라서, 기지국(21)에 의하여 전송된 피크(201)의 타이밍으로부터 다음 파일롯 신호 전송 시간을 평가하는 것은 가능하다. 이러한 방식으로, 타이밍 신호는 재생성될 수 있다.
인계 제어기(19)는 경로 검출기(11)가 다른 기지국으로부터 최대 피크를 검출할 때 인계 제어를 수행한다. 다른 기지국의 최대 피크의 타이밍을 기초로 타이밍 신호에 응답하여, 인계 제어가 수행된다. 수신 레벨 측정 유니트(18)는 최대 피크의 수신 전력 레벨을 측정하여 이동국(25)의 전송 전력 레벨을 결정한다.
다시 도 10에서, 트래픽 채널 수신 유니트(45)는 디스프레더(9, 10), RAKE 결합기(12), 정보 복조기(13), 디인터리브(deinterleave) 유니트(66) 및 에러 보정 디코더(67)를 포함한다. 디인터리브 유니트(66)는 정보 복조기(13)로부터의 복조된 신호에 대하여 디인터리빙 동작을 수행한다. 에러 보정 디코더(67)는 디인터리브 유니트(66)의 출력 신호에 대하여 에러 보정 및 디코딩 프로세스를 수행한다.
도 12는 본 발명의 제 1실시예에 따른 도시된 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 동작에 대한 흐름도이다.
단계(S11)에서, 디스프레더(8)는 파일롯 채널을 위한 스프레딩 코드를 이용하여 수신 신호를 디스프레딩한다. 단계(S12)에서, 경로 검출기(11)는 전술한 바와 같이 최대 피크(최대 진폭을 가진 피크)를 검출한다. 이 때, 최대 피크 다음의 일부 지연된 경로를 통하여 전파된 피크는 또한 RAKE 결합 프로세스에 대하여 검출되며, 이들 피크에 관련된 타이밍 정보는 도 12의 점선 화살표로 표시된 바와 같이 트래픽 채널 수신 유니트(45)에 제공된다. 단계(S13)에서, 타이밍 재발생기(65)는 전술한 바와 같이 타이밍 신호를 재발생시킨다. 단계(S14)에서, 수신 레벨 측정 유니트(18)는 경로 검출기(11)에 의하여 검출된 피크의 수신 전력 레벨을 측정한다.
단계(S15)에서, 경로 검출기(11)는 최대 피크가 현재 식별된 기지국 이외의 기지국에 의하여 전송되었다는 것을 검출한다. 따라서, 인계 제어는 단계(S16)에서 시작되며, 타이밍 재발생기(65)는 단계(S17)에서 단계(S15)에 의하여 검출된 피크를 기초로 타이밍 신호를 재발생하기 시작한다. 이 단계에서, 단계(S15)에서 검출된 피크와 관련된 타이밍 정보는 트래픽 채널 수신 유니트(45)에 공급된다.
트래픽 채널 수신 유니트(45)의 디스프레더(9, 10)는 단계(S21)에서 오프셋 타임으로 스프레딩 코드에 의하여 수신 신호를 디스프레딩시킨다. 예를 들어, 디스프레더(9)는 경로 검출기(11)에 의하여 검출된 피크가 가장 클 때의 타이밍으로 수신 신호를 디스프레딩하고, 디스프레더(10)는 경로 검출기(11)에 의하여 검출된 두 번째 최대 피크의 지연 시간에 상응하는 오프셋 타임으로 수신신호를 디스프레딩한다. 단계(S22)에서, RAKE 결합기(12)는 RAKE 결합 프로세스에 의하여 디스프레딩된 수신 신호를 결합한다. 단계(S23)에서, 정보 복조기(13)는 RAKE 결합된 신호를 복조한다. 다음에, 디인터리핑 프로세스 및 에러 보정 코딩 프로세스가 연속적으로 수행된다.
본 발명의 제 1실시예에 따르면, 다음의 장점이 얻어질 수 있다. 디스프레더(8)의 출력 신호는 도 11A 내지 도 11D에 도시된 중첩 신호를 가진다. 이동국(25)이 속하는 기지국(21)의 파일롯 신호 전송 타이밍에서, 다른 기지국(22, 23, 24)은 파일롯 신호를 전송하지 않는다. 따라서, 기지국의 파일롯 신호 전송 타이밍에서, 이동국(25)이 속하지 않는 기지국(22, 23, 24)의 파일롯 신호는 중첩되지 않으며 기지국(21)에 의하여 전송된 파일롯 신호에 어떠한 잡음도 가산되지 않는다. 따라서, 높은 S/N 비가 얻어질 수 있다.
모든 기지국(21 내지 24)은 상이한 타이밍에서 파일롯 신호를 간헐적으로 전송한다. 따라서, 이동국(25)의 트래픽 채널 수신 유니트(45)는 모든 기지국이 파일롯 신호를 전송하기 시작하는 종래 기술에 비교하여 짧은 시간 동안 간섭 신호를 수신한다. 그 결과, 동일 주파수 대역에서 증가된 수의 국(station)이 수용될 수 있다. 다시 말해, 채널 용량이 증가될 수 있다.
파일롯 신호 전송 간격(τ)에 한 주기를 가진 스프레딩 코드는 도 7에 도시된 스프레드 스펙트럼 변조기(3)에 이용된다. 선택적으로, 파일롯 신호 전송 간격(τ)에 다수의 주기를 가진 스프레딩 코드를 이용하는 것이 가능하다. 이러한 경우에서조차, 스프레딩 코드가 간격(τ)에 하나의 주기를 가질 때 얻어지는 것과 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 파일롯 신호 전송 간격(τ) 보다 긴 주기를 가진 스프레딩 코드를 이용하는 것도 가능하다. 이러한 경우에, 스프레딩 코드가 간격(τ)에 하나의 주기를 가질 때 얻어지는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 1실시예의 상기 설명에서, 기지국은 파일롯 신호를 전송하고, 이동국은 이들을 수신한다. 그러나, 본 발명의 제 1실시예의 개념은 이동국이 파일롯 신호와 같은 신호를 전송하고 기지국이 이들 신호를 수신하는 구조에 이용될 수 있다.
본 발명의 제 1실시예의 상기 설명은 4개의 셀을 사용하는 것에 관한 것이다. 그러나, 4개의 셀의 경우에 얻어지는 것과 동일한 효과는 상이한 수의 셀이 이용될 때에도 얻어질 수 있다.
작은 수의 셀이 제공될 경우, 하나의 기지국이 파일롯 신호를 전송할 때 다른 기지국은 파일롯 신호를 전송하지 않는 구조를 구현하는 것이 가능하다. 큰 수의 셀이 제공될 경우, 상기한 구조를 구현하는 것은 곤란할 수 있다. 이러한 경우에, 다수의 기지국은 다른 기지국이 서로로부터 충분히 멀어지고 이들 사이에 배치된 이동국이 전파 기준 감쇠 때문에 충분하게 감쇠된 파일롯 신호를 수신하는 상황하에서 파일롯 신호를 동시에 전송하도록 허용된다.
상기 설명에서, 타임 영역(TS)은 어떠한 기지국도 파일롯 신호를 전송하지 않는 동안에, 도 9에 도시된 것처럼 제공된다. 그러나, 시간 영역(TS)은 전체적으로 또는 부분적으로 생략된다.
전술한 설명에서, 파일롯 전송 타이밍 신호는 도 7에 도시된 바와 같이 유니트(1, 2, 3)에 제공된다. 그러나, 도 7에 도시된 구조를 변형하여 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하도록 파일롯 전송 타이밍 신호가 유니트(1, 2, 3)중 하나 또는 두 개에만 공급되도록 하는 것이 가능하다.
이하 본 발명의 제 2실시예를 설명한다.
도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 스프레드 스펙트럼 통신 수신기의 블록도이다. 도 13에서, 전술한 도면에 도시된 것과 동일한 부분은 동일한 도면 부호를 병기한다. 도 13에 도시된 수신기는 전파 경로 상태 평가 유니트(17)가 제공되는 파일롯 채널 수신 유니트(44A)를 가진다. 전파 경로 상태 평가 유니트(17)는 간헐적으로 전송된 파일롯 신호를 이용하여 전파 경로의 상태를 평가한다.
도 14는 전파 경로 상태 평가 유니트(17)의 구조를 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 유니트(17)는 페이딩 변화 측정부(250) 및 상기 페이딩 변화 측정부(250)의 출력 신호를 수신하는 페이딩 변화 평가부(251)를 포함한다.
실제 이동 통신 시스템에서, 전송 경로를 통하여 전파된 무선파는 다중경로 페이딩 및 레일리 페이딩에 의하여 영향을 받는다.
도 15A 내지 15C는 디스프레드 출력 신호의 예를 도시한다. 이들 도면에서, 이동국(25)이 속하는 기지국(21)에 의하여 전송된 신호가 도시된다. 또한, 복조 프로세스에 필요한 상호관계 파형의 피크점(위치) 및 진폭은 표시하기 위하여 벡터가 이용된다. 도면 부호(101)는 직교 축을 나타내며 도면 부호(102)는 동상 축을 나타낸다. 또한 도면 부호(103)는 시간 축을 나타낸다.
도 15A는 페이딩 변화에 의하여 영향을 받지 않은 디스프레드 출력 신호를 도시한다. 벡터(104)는 도 11A에 도시된 각각의 피크의 진폭 및 위상을 나타낸다. 도 15B는 레일리 페이딩에 의하여 영향을 받아 벡터(105)의 진폭 및 위상이 전파 시간에 따라 변하는 디스프레드 출력 신호를 도시한다. 전파 경로 상태 때문에 벡터(105)의 진폭 및 위상이 변화된다. 도 15C는 두 개 파 다중 경로 페이딩에 의하여 영향을 받은 디스프레드 출력 신호를 도시한다. 도면 부호(106)는 전연(LEADING)파를 나타내고, 도면 부호(107)는 지연파를 나타낸다. 이들 파(106, 107)의 진폭 및 위상은 변화된다.
기지국(21)에 의하여 전송된 파일롯 신호는 기지의 데이타이다. 따라서, 어떠한 페이딩(도 15A)에 의하여 영향을 받지 않고 기지국(21)에 의하여 전송된 파일롯 신호의 디스프레드 출력 파형은 이동국(25)에 대하여 알려진다. 따라서, 페이딩에 의하여 영향을 받지 않은 디스프레드 출력과 페이딩에 의하여 영향을 받은 디스프레드 출력을 비교함으로써 파형 이동국(25)에서 전파 중에 페이딩에 의하여 영향을 받은 파일롯 신호의 진폭과 위상 변화 및 전연 파와 지연파 사이의 차이를 평가하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이, 파일롯 신호는 타임 오프셋을 가지고 각각의 기지국에 의하여 간헐적으로 전송된다. 따라서, 페이딩에 의하여 야기되고 도 14에 도시된 페이딩 변화 측정부(250)에 의하여 측정된 파일롯 신호의 진폭 및 위상의 변화량은 간격(τ)에서 파일롯 신호를 샘플링함으로써 얻어진 데이타와 일치한다. 따라서, 페이딩 변화 평가부(251)는 페이딩 변화 측정부(250)에 의하여 출력된 샘플링된 데이타를 보간하고, 따라서 동일 기지국에 대하여 각각의 파일롯 신호 전송 간격의 페이딩 변화를 평가한다.
도 16은 페이딩 변화 평가부(250)에 의하여 출력된 평가 결과를 도시한다. 페이딩 변화 평가부(251)는 전연 파의 평가된 페이딩 변화(108) 및 지연파의 평가된 페이딩 변화(109)를 출력한다. 이들 평가된 변화(108, 109)는 디스프레더(9, 10)가 RAKE 결합기(12)에 의하여 수행된 RAKE 결합 프로세서에 대한 수신 신호 및 가중 계수를 디스프레딩하기 시작하는 타이밍을 결정하기 위하여 이용된다.
본 발명의 상기 제 1실시예에서, RAKE 결합은 간헐적으로 전송된 파일롯 신호의 위상, 진폭 및 타이밍에 대한 정보를 이용하여 수행된다. 따라서, 파일롯 신호가 수신되지 않는 시간 동안 수행된 RAKE 결합은 파일롯 신호가 실제로 수신될 때 얻어진 정보를 이용한다. 한편, 본 발명에 따르면, 파일롯 신호가 수신되지 않는 시간 동안의 디스프레드 출력 신호의 변화는 전술한 바와 같이 평가된다. 따라서, 본 발명의 제 2실시예의 RAKE 결합은 평가된 결과(108, 109) 및 트래픽 채널의 수신 신호를 이용한다. 따라서, 본 발명의 제 2실시예에 따른 수신기의 성능이 더욱 향상될 수 있다.
도 13에 도시된 수신 레벨 측정 유니트(18)는 페이딩의 영향을 고려하여 수신 전력 레벨을 결정할 수 있다. 따라서, 전송 전력은 더욱 정확하게 결정될 수 있다. 인계 제어기(19)는 또한 페이딩에 따른 변화를 이용하고, 그리고 인계 프로세스를 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명은 특정하게 기술된 실시예에 제한되지 않으며, 변경 및 변형이 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 발명은 기지국에 의하여 파일롯 채널을 통하여 전송된 신호에 의한 간섭이 제거되고 채널 용량이 증가되고 S/N비가 향상된 CDMA 이동 통신 시스템을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (17)

  1. CDMA 이동 통신 시스템에서 이용되는 전송기에 있어서,
    스프레드 스펙트럼 정보에 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 파일롯 채널 전송 유니트; 및
    각각의 트래픽 채널에 데이타 신호를 각각 전송하는 트래픽 채널 전송 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파일롯 채널 전송 유니트는:
    파일롯 데이타를 발생시키는 파일롯 데이타 발생기;
    상기 파일롯 데이타를 변조하는 제 1변조기;
    파일롯 신호를 발생시키도록 상기 제 1변조기로부터의 변조된 파일롯 데이타의 스펙트럼을 디스프레딩시키는 제 2변조기; 및
    파일롯 신호가 간헐적으로 전송되도록 상기 파일롯 데이타 발생기중 적어도 하나와 상기 제 1 및 2 변조기에 제공되는 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파일롯 신호는 파일롯 신호가 간헐적으로 전송되는 간격 보다 짧은 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 전송기.
  4. CDMA 이동 통신 시스템에 이용되는 수신기에 있어서,
    전송기에 의하여 스프레드 스펙트럼 형식으로 간헐적으로 전송된 파일롯 신호를 복조하며, 상기 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 파일롯 채널 수신 유니트; 및
    상기 파일롯 채널 수신 유니트에 의하여 검출된 타이밍에서 데이타를 복조하는 트래픽 채널 수신 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 파일롯 채널 수신 유니트는 간헐적으로 전송된 파일롯 신호의 피크를 비교하여 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍 및 상기 피크중 최대 피크에 상응하는 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 제 4항에 있어서,
    간헐적으로 전송된 파일롯 신호로부터의 경로 상태를 평가하는 평가 유니트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 평가 유니트는 복조될 경로의 평가 상태를 기초로 트래픽 채널 복조에 필요한 정보를 트래픽 채널 수신 유니트에 공급하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. 전송기 및 수신기를 포함하는 CDMA 이동 통신 시스템에 있어서,
    상기 각각의 전송기는:
    스프레드 스펙트럼 형식으로 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 파일롯 채널 전송 유니트; 및
    각각의 트래픽 채널에 데이타 신호를 각각 전송하는 트래픽 채널 전송 유니트를 포함하며,
    상기 각각의 수신기는:
    전송기에 의하여 스프레드 스펙트럼 형식으로 간헐적으로 전송된 파일롯 신호를 복조하며, 상기 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 파일롯 채널 수신 유니트; 및
    상기 파일롯 채널 수신 유니트에 의하여 검출된 타이밍에서 데이타를 복조하는 트래픽 채널 수신 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 파일롯 신호가 하나씩 직렬로 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 언제나 파일롯 신호중 하나만이 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 전송기는 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하여 어떠한 파일롯 신호도 전송되지 않는 시간 주기를 제공하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 시스템.
  13. a) 전송측에서, 스프레드 스펙트럼 형식으로 파일롯 신호를 전송하는 단계;
    b) 수신측에서, 간헐적으로 각각 전송된 파일롯 신호를 복조하는 단계; 및
    c) 수신측에서, 파일롯 신호로부터 트래픽 채널 복조를 위한 타이밍을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 방법.
  14. 재 13항에 있어서,
    상기 단계 a)는 타이밍 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 a)는 파일롯 신호가 하나씩 직렬로 전송되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 a)는 파일롯 신호중 하나만이 언제나 전송되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 a)는 파일롯 신호가 전송되지 않는 시간 주기가 제공되도록 타임 오프셋을 가진 파일롯 신호를 간헐적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 CDMA 이동 통신 방법.
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