KR100227337B1 - 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속에 관한 것으로, 특히 코드 분할 다원 접속 방식중 직접 시퀀스(DS/CDMA: Direct Sequence/Code Division Multi Acess) 방식에 시분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 구조를 적용하여 버스트 프레임(burst) 구조로 송수신 데이타가 확산 변조 통신되도록 한 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 DS/CDMA 방식에 TDD 구조를 적용하여 시분할로 데이타가 송수신되도록 하면서 이때 송수신되는 데이타를 버스트 프레임으로 프레이밍하여 이를 의사잡음 코드로 확산시킴으로써 주파수 효율을 향상시키고 고속 데이타 통신이 가능하도록 함을 목적으로 한다.

이에 따라, 송수신 데이타의 주파수 사용 효율이 향상되어 고품질 음성 전달이 가능하게 되며, 또한 고속 데이타 통신이 가능하게 된다.

Description

개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치

제1도는 본 발명 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치의 구성 블록도.

제2(a)도는 본 발명에 따른 송수신 데이타의 프레임 구조도.

제2(b)도는 본 발명에 따른 송수신 데이타의 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 부호화기 20 : 프레이머

30 : 확산기 40 : 송수신 변환기

50 : 역확산기 60 : 역프레이머

70 : 복호화기

본 발명은 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속에 관한 것으로, 특히 코드 분할 다원 접속 방식중 직접 시퀀스(DS/CDMA: Direct Sequence/Code Division Multi Acess) 방식에 시분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 구조를 적용하여 버스트 프레임(burst frame) 구조로 송수신 데이타가 확산 변조 통신되도록 한 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치에 관한 것이다.

일반적으로 개인 휴대 통신망(PCN : Personal Communication Network)은 장소가 아닌 개인과의 통신을 위한 일련의 유·무선통신에 대한 총칭인 개인 통신 서비스를 제공하기 위하여 휴대형 경량 단말기를 이용하여 지역적으로 고정되어 있는 가입자 회선의 일부를 무선화하여 이동중에도 어디서나 통신이 가능하도록 한 보행자 중심의 휴대형 이동통신 방식으로서 최근의 정보 산업분야이다.

이와 같은 개인 휴대 통신망의 접속 방식에는 주파수 분할 다원접속(FDMA : Frequency Civision Multi Acess) 방식과, 시분할 다원접속(TDMA : Time Division Multi Acess) 방식과, 코드 분할 다원 접속(CDMA : Division Multi Acess) 방식이 있으며, 이 가운데 CDMA 방식의 DS/CDMA가 가장 좋은 방법으로 알려져 있다. 이는 대역확산 시스템에서 다중화 신호를 서로 겹치도록 허용함으로써 다중 접속이 성취된다.

상기 CDMA 방식의 종류에는 상기에서 설명한 DS 방식과 주파수 도약(FH : Frequency Hopping) 방식이 있는데, 이들의 확산과정은 의사잡음 코드(Pseudo Noise Code)로 제어된다.

즉, 상기 FH 방식은 다수의 반송파 주파수를 이용하되 확산용 부호계열과 1 대 1 대응하는 패턴으로 사용 주파수를 도약시킴으로써 스펙트럼 확산을 행하는 방식이다. 그런데, 주파수 도약 데이타의 대역폭과 현존신호의 대역폭이 다르면 간섭이 비대칭이 된다. 즉, 주파수 충돌이 일어나면 한 신호는 역확산 대역 여파기내에서 모든 신호의 스펙트럼으로 볼 수도 있으나 그 역은 성립하지 않는다. 이와 같은 충돌 사이에 발생하는 간섭신호는 희망하는 신호에 영향을 미치지 못한다. 반면에 간섭으로 일어나는 오차는 집단으로 일어나게 된다. 이 집단오차는 순방향 오차교정이 없는 디지털화된 음성 시스템에서 허용할 수 없는 열화를 야기시킬 수 있다. 따라서, 좋은 주파수 도약 또한 그 도약을 위해서는 빠른 주파수 합성기가 필요하나, 이는 도약 주파수의 수에 좋고 낮은 간섭성질을 부여하기 위하여 그 크기가 커야 한다. 여기서, 대역확산의 정도(처리이득)는 선택가능한 주파수의 수에 의해 정해지고 주파수 도약율과는 무관하다.

그리고, 상기 DS 방식은 확산용 부호계열에 의해 반송파를 변조함으로써 스펙트럼 확산을 행하는 방식이다. 즉, DS 방식에서의 데이타 신호는 데이타율보다 훨씬 빠른 속도로 움직이는 의사잡음 코드로 곱해진다. 이 승산에 의해 데이타 일부가 의사 랜덤하게 반전된다. 이와 같이 데이타가 반전하면 개별 시간신호는 좀 더 좁아지고 스펙트럼은 넓어지게 된다. 이렇게 하여 된 확산신호는 전송되고 이에 간섭이 존재하게 되면 이는 수신기의 확산신호에 더해진다. 이때, 수신기는 원래의 의사잡음 코드를 재생하고 수신신호에 의사잡음 코드와 확산코드를 배열한다. 여기서 재생된 의사잡음 코드는 송신기에서 원래 데이타를 확산한 것과 같은 방법으로 수신신호에 곱해진다. 이것은 데이타 파형의 반전부분은 재반전시키고 반전되지 않은 부분은 그대로 남도록 하기 위한 것이다. 이 결과 수신신호는 원래 데이타로 복구된다.

그런데, 상기 수신기는 데이타 여파기를 필요로 하는 데이타 스펙트럼을 위하여 역확산 신호를 여파함으로써 많은 양의 간섭신호를 제거하게 되는데, 이것은 데이타 여파기의 대역폭내에 있는 작은 양의 확산 간섭신호에 의해 지시된다. 그러므로 간섭신호에 펄스가 존재하면 데이타 여파기는 펄스를 추적하기 시작하지만 이것이 오래 지속될 수 있기 전에 펄스는 끝나게 된다. 이에 데이타 여파기는 다음펄스를 추적하기 시작한다. 이런 방법에 의해 데이타 여파기는 간섭신호로부터 현저한 진폭을 만들 수 없게 된다. 이에 따라 간섭이 배제된다.

전술된 바와 같은 FH 방식과 DS 방식은 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex) 구조로 데이타를 송수신하는 것으로, 이에 따라 발생하는 간섭 신호를 제거하기 위해서는 빠르고 큰 주파수 합성기가 요구되나 그 주파수가 효율적이지 못하고 다른 사용자에게 집단 간섭의 고수준을 야기시키게 된다(FH 방식). 또한 간섭배제를 위해 데이타 여파기가 별도로 구성되어야 한다(DS 방식).

본 발명은 이와 같은 DS/CDMA 방식에 TDD 구조를 적용하여 시분할로 데이타가 송수신되도록 하면서 이때 송수신되는 데이타를 버스트 프레임으로 프레이밍하여 이를 의사잡음 코드로 확산시킴으로써 주파수 효율을 향상시키고 고속 데이타 통신이 가능하도록 함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 프레임화된 정보를 전송하는 경우에 의사잡음 코드를 곱하여 확산시키는 확산기와, 프레임화된 정보를 수신하는 경우에 상기 확산기와 동일한 의사잡음 코드를 곱하여 역확산시키는 역확산기를 구비함으로써, 개인 휴대 통신망에서 통신 데이타의 접속 방식인 DS/CDMA 방식에 TDD 구조를 적용하여 데이타를 송수신하는 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치에 있어서, 정보를 버스트 프레임으로 프레임화하여 상기 확산기에 출력하는 프레이머와, 상기 역확산기로부터 인가되는 버스트 프레임으로부터 정보를 추출하는 역프레이머를 구비하되; 상기 버스트 프레임은 송신데이타의 시작을 나타내는 프리앰블 데이타와, 음성 정보를 프레이밍한 음성 데이타와, 신호 정보를 프레이밍한 신호 데이타를 구비하며; 상기 확산기와 역확산기는 프레임화된 정보를 확산 및 역확산시키기 위해 의사잡음 코드를 곱하는 경우 상기 프리앰블 데이타에 곱하는 의사잡음 코드의 비트수를 상기 음성 및 신호데이타에 곱하는 의사잡음 코드 비트수의 2배로 하는데 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부 도면을 참조로 하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치의 구성 블록도이고, 제2(a)도는 본 발명에 따른 송수신 데이타의 프레임의 구조도이고, 제2(b)도는 본 발명에 따른 송수신 데이타의 타이밍도이다.

제1도에 따른 본 발명의 구성은 부호화기(10)와, 프레이머(20)와, 확산기(30)와, 송수신 변환기(40)와, 역확산기(50)와, 역프레이머(60)와, 복호화기(70)를 포함한다.

이때, 샘플링된 음성데이타의 부호화 및 복호화는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation) 변환과정에 따라 이루어진다.

상기 부호화기(10)는 샘플링된 음성데이타를 입력하여 이를 8㎑의 주기로 양자화하고 4비트씩 부호화하여 상기 프레이머(20)로 출력한다. 이때, 음성데이타의 부호화 방식에 따라 데이타의 비트수도 달라지게 된다.

상기 프레이머(20)는 상기 부호화기(10)에서 출력되는 음성데이타를 4비트씩 16비트를 수집하고, 이에 따른 신호데이타를 제어부(도시하지 않음)로부터 각각 1비트씩 4비트를 수집하여 제2(a)도와 같은 구성으로 버스트 프레임을 완성한다. 이때, 버스트 프레임의 머리부분에는 송신데이타의 시작을 알리는 프리앰블 데이타 1비트가 상기 음성데이타의 앞부분에 구성된다. 여기서, 음성데이타와 신호데이타의 프레이밍 갯수는 4개로 한정되지 않고 조정이 가능하다.

상기 확산기(30)는 상기 프레이머(20)에서 출력되는 버스트 프레임에 의사잡음 코드를 곱하여 확산시켜 출력한다. 즉, 상기 버스트 프레임의 프리앰블 데이타에는 64비트의 의사잡음 코드를 곱하여 확산시키고, 음성데이타와 신호데이타에는 32비트의 의사잡음 코드를 곱하여 확산시킨다. 이와 같이 다른 데이타에 비해 프리앰블 데이타를 두배 더 확산시키는 이유는 확산이득을 높여서 프리앰블 데이타의 정확한 복조를 돕기 위해서이다. 또한, 음성데이타와 신호데이타의 확산을 프리앰블 데이타에 비해 적게 하는 이유는 프리앰블 데이타가 정확히 검출되었다면 그 다음 데이타들에 대해 정확한 복조가 어느 정도 보장되어 있을 것으로 보고, 주파수 대역폭을 절약하여 더 많은 전송량을 확보하기 위함이다.

상기 송수신 변환기(40)는 상기 확산기(30)를 통해 출력되는 송신데이타와 입력되는 수신데이타를 시분할로 송수신한다. 이때 송수신상태의 교체는 송신주기와 수신주기 사이의 보호주기에 이루어진다.

즉, 제2(b)도와 같이 송수신이 이루어질 때 시분할에 의한 송수신교체를 위해 그 사이에 보호주기를 두는 것이다.

상기 역확산기(50)는 상기 송수신 변환기(40)를 통해 입력되는 확산변조된 수신데이타를 입력하여 이에 상기 확산기(30)에서 곱한 의사잡음 코드와 동일한 의사잡음 코드를 곱하여 원래의 버스트 프레임으로 복원한다.

상기 역프레이머(60)는 상기 역확산기(50)에서 출력되는 버스트 프레임을 그 정해진 형식에 따라 음성데이타와 신호데이타로 분리한다. 즉, 16비트의 음성데이타와 4비트의 신호데이타로 분리한다.

상기 복호화기(70)는 상기 역프레이머(60)에서 출력되는 음성데이타를 4비트씩 16비트를 입력하여 이를 복호화한다. 이때, 상기 신호데이타는 상기 음성데이타가 4비트씩 복호화기(70)로 입력될때마다 1비트씩 제어부로 입력되어 현재 수신데이타가 입력되고 있음을 알린다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작은 다음과 같다.

우선, 시간적 연속성을 가지는 아날로그 신호인 음성데이타는 시간적으로 이산적인 신호로 샘플링된다. 이와 같이 샘플링된 음성데이타는 부호화기(10)로 입력되어 8㎑의 주기로 양자화되고 4비트의 데이타로 부호화된다. 이후, 상기 4비트의 음성데이타는 프레이머(20)로 입력되는데, 이때 제어부에서는 4비트의 음성데이타가 부호화기(20)에서 출력될때마다 1비트의 신호데이타를 프레이머(20)로 출력하여 4비트가 음성데이타의 한 단위임을 알린다.

이렇게 하여, 프레이머(20)에서는 제2(a)도와 같은 구성으로 버스트 프레임을 완성한다. 즉, 4비트의 음성데이타가 4개 입력되면, 이에 따라 제어부로부터 입력되는 1비트의 신호데이타 4개를 상기 4개의 음성데이타 뒤에 덧붙이고, 상기 4개의 음성데이타 앞부분에는 송신데이타의 시작을 알리는 1비트의 프리앰블 데이타를 덧붙여 완성한다.

이리하여 상기 버스트 프레임은 확산기(30)로 입력되어 확산되어 출력된다. 이때의 확산은 각 데이타별로 다르게 한다. 즉, 프리앰블 데이타는 64비트의 의사잡음 코드를 곱하여 확산시키고, 음성데이타와 신호데이타는 각각 32비트의 의사잡음 코드를 곱하여 확산시킨다.

이렇게 확산된 송신데이타는 송수신 변환기(40)를 통해 무선으로 송출된다.

이때의 송수신 데이타의 주기는 제2(b)도와 같이 이루어진다.

즉, 본 발명에서 예로 든 ADPCM 데이타에 따라 그 주기를 설명하면 다음과 같이 된다.

음성데이타와 신호데이타의 각 1비트의 전송시간은 각각 10.4이다. 이에 따라, 음성데이타와 신호데이타의 전체 전송주기는 208(10.4*20비트)가 된다. 이때, 프리앰블 데이타의 전송 시간은 음성 및 신호데이타의 전송 시간에 두배이므로, 1비트의 프리앰블 데이타의 전송 시간은 20.8가 된다. 결국, 전체 버스트 프레임의 전송시간은 228.8로서 229가 된다. 이와 같은 주기에 따라 송신데이타와 수신데이타가 번갈아가면서 시분할로 입출력되는데, 이때 송수신 교체는 송신주기와 수신주기 사이에 21의 보호주기를 두어 가능하도록 한다. 즉, 229의 송신데이타가 송수신 변환기(40)를 통해 출력되면 송수신 변환기(40)는 21의 보호주기 동안에 송신상태를 수신상태로 절체하여 수신데이타의 입력이 가능하도록 한다. 이렇게 하여 전체 송수신주기는 500가 된다.

이와 같이 송수신 변환기(40)를 통해 송신데이타가 출력되면, 다음 보호주기 동안 송수신 변환기(40)는 수신 상태로 절체된다. 이에 따라 입력되는 수신데이타는 확산변조된 신호로서 역확산기(50)에서 원래 버스트 프레임 형태로 복원된다. 즉, 상기 확산기(30)에서 곱해진 의사잡음 코드와 동일한 의사잡음 코드(프리앰블 데이타에는 64비트, 음성 및 신호데이타에는 32비트)를 곱하여 복원시킨다.

이렇게 복원된 버스트 프레임은 역프레이머(60)로 입력되어 버스트 프레임의 정해진 형식에 따라 음성데이타와 신호데이타로 분리된다. 이때, 음성데이타는 각각 4비트씩 16비트가 복호화기(70)로 출력되고, 신호데이타는 상기 음성데이타가 4비트씩 출력될때마다 1비트씩 제어부로 출력되어 현재 음성데이타가 수신되고 있음을 알린다.

이와 같이 TDD 방식으로 음성데이타와 신호데이타를 송수신함으로 해서 송수신 데이타의 주파수 사용 효율이 향상되어 고품질 음성전달이 가능하게 되고, 또한 고속 데이타 통신이 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 프레임화된 정보를 전송하는 경우에 의사잡음 코드를 곱하여 확산시키는 확산기와, 프레임화된 정보를 수신하는 경우에 상기 확산기와 동일한 의사잡음 코드를 곱하여 역확산시키는 역확산기를 구비함으로써, 개인 휴대 통신망에서 통신 데이타의 접속 방식인 DS/CDMA 방식에 TDD 구조를 적용하여 데이타를 송수신하는 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치에 있어서, 정보를 버스트 프레임으로 프레임화하여 상기 확산기에 출력하는 프레이머와, 상기 역확산기로부터 인가되는 버스트 프레임으로부터 정보를 추출하는 역프레이머를 구비하되; 상기 버스트 프레임은 송신데이타의 시작을 나타내는 프리앰블 데이타와, 음성 정보를 프레이밍한 음성 데이타와, 신호 정보를 프레이밍한 신호 데이타를 구비하며; 상기 확산기와 역확산기는 프레임화된 정보를 확산 및 역확산시키기 위해 의사잡음 코드를 곱하는 경우 상기 프리앰블 데이타에 곱하는 의사잡음 코드의 비트수를 상기 음성 및 신호데이타에 곱하는 의사잡음 코드 비트수의 2배로 하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신망의 통신 데이타 접속 장치.