KR100252549B1

KR100252549B1 - 파일럿 캐리어 내적 회로를 포함하는 복조 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100252549B1
Application number: KR1019950702142A
Authority: KR
Inventors: 린드세이 에이. 주니어. 위버
Original assignee: 러셀 비. 밀러; 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 2000-04-15
Also published as: SG49142A1; FI952468A; EP0671082A1; RU2202154C2; IL107710A0; DE69325105T2; ZA938324B; HK1011126A1; ES2132371T5; CA2150015C; MX9307373A; CN1078026C; US5506865A; EP0671082B1; CN1091879A; CA2150015A1; DK0671082T4; DE69325105T3; JPH08506222A; DK0671082T3

Abstract

벡터에서 다른 벡터로 스칼라 투영을 계산하기 위한 방법 및 장치, 장치는 곱셈기 회로(94)와 덧셈기 회로(96)를 포함한다. 곱셈회로(94)는 제1중간값을 제공하기 위하여 제1벡터의 제1성분을 표현하는 값과 제2벡터의 제1성분을 표현하는 값을 곱하고 제2중간값을 제공하기 위하여 제1벡터의 제2성분을 표현하는 값과 제2벡터의 제2성분을 표현하는 값을 곱하기 위한 것이다. 덧셈회로(96)는 제2벡터에서 제2벡터로의 스칼라 투영을 표현하는 결과값을 제공하기 위하여 제1 및 제2중간값을 더한다. 장치는 제1저장회로(80,82), 제1선택회로(88), 제2저장회로(84,86) 및 제2선택회로(90)를 더 포함한다. 제1저장회로(80,82)는 제1벡터의 제1 및 제2성분을 표현하는 값을 저장하고, 제2저장회로(84,86)는 제2벡터의 제1 및 제2성분을 표현하는 값을 저장한다. 선택회로(88,90)는 곱셈회로(94)에 이들 값의 바른 공급을 제공한다.

Description

[발명의 명칭]

파일럿 캐리어 내적 회로를 포함하는 복조 장치 및 그 방법

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 그 통신 시스템에 대한 레퍼런스(reference)신호와 동상인 데이터 신호부분에 대한 크기를 결정함으로써 통신 신호를 복조하기 위한 새롭고 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 통신신호에 포함된 파일럿 신호와 데이터 신호 사이의 내적을 생성하는 것에 관한 것이다.

[관련 기술의 설명]

디지털 신호가 전송되는 통신 시스템에서, 수신된 신호로부터 데이터의 추출을 위한 다양한 복조 기법들이 존재한다. 특히, 직각 위상 시프트 키(QPSK) 변조 기술을 사용하는 시스템은, 수신된 신호의 복조시, 다중경로 신호 결합을 위한 신호 웨이팅(weighting)에 필요한 정보의 추출이 용이하지 않다.

그러므로 본 발명의 목적은, 변조된 신호를 복조할 때, 수신된 레퍼런스 신호에 대한 신호 웨이팅 처리를 제공하는 것이다.

[발명의 요약]

본 발명은, 디지털 데이터가 디지털 적으로 변조되고 전송되는 통신 시스템에서, 전송된 디지털 데이터를 추출하기 위하여 전송된 신호를 복조하기 위한 새롭고 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 파일럿 신호와 함께 데이터 신호가 캐리어 상에서 이중 위상 시프트 키(BPSK) 변조 및 직교 위상 시프트 키(QPSK) 확산되는 디지털 통신 시스템에서 사용된다. 수신기에서는, 파일럿 및 데이터 신호 위상 벡터들 사이의 내적(dot product)을 행함으로써, 수신된 신호로부터 데이터가 추출된다. 데이터에 대한 위상 레퍼런스인 파일럿 신호 위상 벡터와 동상인 데이터 신호 위상 벡터의 성분의 크기는 이들 신호 벡터들의 내적 또는 위상 투영(projection)에 의해 결정된다. 특히, 이들 신호 벡터들의 내적은 파일럿 직각 위상 성분(P_Q)과 데이터 직각위상(quadrature phase) 성분(D_Q)의 곱셈값 및 파일럿 동상(in-phase) 성분(P₁)과 데이터 동상 성분(D₁)의 곱셈값의 덧셈이다.

한 예시적 실시예에서, 본 발명은 각각의 위상 벡터를 각각 형성하는 파일럿 신호 및 데이터 신호를 수신하는 통신 시스템 수신기에서 구현된다. 각 수신된 신호 벡터는 그 I 및 Q 성분들로 표현된다. 본 발명의 회로는 신호 벡터 성분들로부터 파일럿 신호 벡터와 동상인 데이터 신호 벡터의 크기를 결정한다.

상기 결정 회로는, 데이터 신호 I 성분 샘플 및 파일럿 신호 I 성분 샘플을 수신하고, 파일럿 신호 I 성분 샘플과 수신된 데이터 신호 I 성분 샘플을 곱함으로써, 제1적(積) 샘플을 제공하기 위한 곱셈기 회로를 포함한다. 또한, 곱셈기 회로는 데이터 신호 Q 성 샘플 및 파일럿 신호 Q 성분 샘플을 수신하고 파일럿 신호 Q 성분 샘플과 수신된 데이터 신호 Q 성분 샘플을 곱함으로써, 제2적 샘플을 제공한다. 또한, 결정 회로는 제1 및 제2적샘플들을 수신하고, 수신된 제1 및 제2적 샘플들을 더함으로써, 파일럿 신호 벡터와 동상인 데이터 신호벡터의 크기를 표현하는 결과값 샘플을 제공하기 위한 덧셈 회로를 포함한다.

결정 회로는 또한 저장 회로 및 선택회로를 포함한다. 저장 회로는 데이터 신호 I 성분 샘플, 데이터 신호 Q 성분 샘플, 파일럿 신호 I 성분 샘플, 및 파일럿 신호 Q 성분 샘플을 저장한다. 선택 회로는 저장된 데이터 신호 I 및 Q 성 샘플, 파일럿 신호 I 및 Q 성 샘플, 및 선택 신호를 수신하고, 또한 선택 신호의 제1상태에 응답하여 데이터 신호 I 및 파일럿 신호 I 성분 샘플을 곱셈기 회로에 제공하며, 선택 신호의 제2상태에 응답하여 데이터 신호 Q 및 파일럿 신호 Q 성 샘플을 곱셈기 회로에 제공한다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명의 특징, 목적 및 장점은 참고 도면을 참조하여 후술할 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

제1도는 본 발명의 내적 처리 방법을 실행하는 수신기의 블록도.

제2도는 수신된 파일럿 및 데이터 신호의 벡터도.

제3도는 수신된 I 및 Q신호 성분들로부터 파일럿 및 정보 데이터를 추출하기 위한 디지털 수신기 및 관련 회로의 블록도.

제4도는 QPSK 신호 공간(space)에 관한 예시도.

제5도는 제3도의 수신기에서 사용하는 내적 회로의 기능 블록도.

제6도는 제3도의 내적 회로의 실시예를 도시한 블록도.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

양수인에게 양도되고 참조로써 기재된 "CDMA 셀룰러 방식 전화 시스템에서 신호 파형을 형성하기 위한 시스템 및 방법"라는 명칭의 미합중국 특허 제5,103,459호에서, 디지털 변조 신호의 전송을 위한 변조 기법이 개시되어 있다. 이 변조 방식은, 셀-이동체 링크(cell-to-mobile ling)에서 수신 복조기에 의해 위상 레퍼런스로 사용하기 위하여 데이터 신호와 함께 전송되는 파일럿 신호를 사용한다. 이런 목적을 위한 파일럿 신호의 사용은 잘 알려져 있고, 역시 양수인에게 부여되고 참조로써 기재된 "위성 또는 지상 중계기를 사용하는 스펙트럼 확산 다중 접속 통신 시스템"이라는 명칭으로 미합중국 특허 제4,901,307호에 개시된다.

상기 미합중국 특허 제5,103,459호에는, 전송된 QPSK 확산 파일럿 및 데이터 신호의 복조를 위한 수신기가 개시되어 있다. 이 수신기는 역시 양수인에게 양도되고 참고로써 기재된 "CDMA 셀룰러 전화 시스템에서의 다이버시티 수신기"라는 명칭으로 미합중국 특허 제5,109,390호에 개시된 것처럼 다중 경로 수신 능력을 가진다.

제1도는 미합중국 특허 제5,103,459호에 개시된 것처럼 기지국에서 전송한 파형을 수신 및 복조하기 위한 수신기의 기초적인 구성을 블록도 형태로 도시한 것이다. 제1도에서, 기지국 전송 신호는 안테나(10)에 의해 수신되고, 아날로그 수신기(12) 및 디지털 수신기(14)를 포함하는 다이버시티 레이크 수신기(diversity rake receiver)에 제공된다. 안테나(10)에 의해 수신되어 아날로그 수신기(12)에 제공된 신호는, 개개의 또는 다수의 원격 수신기에게 보내기 위한 파일럿 신호 및 데이터 신호를 포함하는, 동일한 기지국에서 전송한 신호의 다중 경로 전파(propagation)를 포함할 수 있다. 실시예에서 QPSK 모뎀으로서 구성된 아날로그 수신기(12)는 주파수 하향변환(downconvert)을 수행하고, 수신된 신호를 합성 I 및 Q 성분으로 디지털화한다. 합성 I 및 Q 성분은 복조를 위하여 디지털 수신기(14)에게 제공된다. 그후 복조된 데이터는 결합(combining), 디인터리빙(deinterleaving), 및 디코딩을 위하여 디지털 회로(16)에 제공된다. 제어기(18)는 아래에 더 자세히 논의되는 것처럼 디지털 수신기(14)에서 임의의 복조 매개 변수를 셋팅하기 위하여 임의의 데이터를 사용한다.

아날로그 수신기(12)로부터의 I 및 Q 성분 출력 각각은 동일한 파일럿 및 상응하는 데이터 신호의 다중 경로 전송을 포함한다. 제어기(18)와 조합하여 탐색기(14a)에 의해 선택되기 때문에, 디지털 수신기(14)에서 전송된 신호의 어떤 다중 경로 전파들 각각은 다수의 데이터 수신기 또는 복조기(14b-14d)의 다른 하나에 의해 각각 처리되며, 이들은 "핑거(finger)"라 불린다. 비록 3개의 데이터 복조 핑거(복조기 14b-14d)가 예에서 도시되었지만, 다른 개수의 핑거가 사용될 수도 있다. 각 핑거는, 역확산(despreading)에 의해, 합성 I 및 Q 성분으로부터, 선택된 경로에 대한, 파일럿 신호 및 데이터 신호 각각에 대한 I 및 Q 성분을 추출한다.

각 핑거에 대한 파일럿 신호의 I 및 Q 성분은 파일럿 신호 벡터(P_I,P_Q)를 형성한다. 이와 유사하게, 각 핑거에 대한 데이터 신호의 I 및 Q 성은 데이터 신호 벡터(D_I,D_Q)를 형성한다. 그 경로에 대한 파일럿 신호 및 데이터 신호 각각에 대한 이들 I 및 Q 성분으로부터, 파일럿 신호 벡터와 동상인 데이터 신호 벡터 성분의 크기가 결정된다.

제2도는 파일럿 신호 및 데이터 신호의 벡터 표현의 예를 도시한다. 제2도에서, 다이버시티 레이크 수신기의 하나의 핑거에 대한 파일럿 신호 및 데이터 신호의 역확산된 I 및 Q 성분 각각은 IQ 배치에서 파일럿 신호 벡터(20) 및 데이터 신호 벡터(22)를 형성한다. 파일럿 신호는 데이터 신호 보다 큰 신호 세기로 전송되고, 따라서 파일럿 신호 벡터(20)의 크기는 수신된 데이터 신호 벡터(22)보다 크다. 게다가, 파일럿 신호가 데이터 신호 보다 강하기 때문에, 신호 처리를 위한 정확한 위상 레퍼런스로 사용된다.

전송 처리시 전송된 파일럿 및 데이터 신호는 동일 경로를 통하여 수신기 쪽으로 이동한다. 노이즈가 없을 때는, 파일럿 및 데이터 벡터는 일치하고 중의 하나와 관련된 위상각에 있게 된다. 그러나 채널 노이즈 때문에 수신된 신호는 전송된 위상각으로부터 오프셋될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 파일럿 신호는 노이즈 및 데이터를 제거하기 위하여 로우 패스 필터링되고, 반면 데이터 신호는 필터링되지 않는다. 그래서 노이즈가 존재하면, 파일럿이 정확한 위상 레퍼런스가 될 때, 파일럿 및 데이터 벡터 사이에 θ의 위상 차가 나타날 것이다. 제2도에서 도시된 바와 같이, 신호 벡터에 대하여 파일럿 및 데이터 신호 벡터 사이에 위상차가 존재하고 있다.

파일럿 신호 벡터(20) 및 데이터 신호 벡터(22)의 스칼라 적으로서 알려진, 내적을 수행하는 것은 다수의 복조기 또는 다수의 핑거를 갖는 다이버시티 수신기에서 수신된 신호로부터 데이터를 추출하는데 특히 유리하다. 이런 형식의 수신기에서 여러 개의 핑거는 다른 경로 또는 소스로부터의 신호를 복조하도록 할당된다. 각 핑거 내에서의 내적은 데이터 벡터를 파일럿 벡터에 투영함으로써 파일럿 신호 벡터와 동상인 데이터 신호 벡터 성분의 크기를 추출하는데 사용된다. 파일럿 및 데이터 벡터 사이의 내적을 행함으로써 데이터 상의 직교 노이즈는 제거된다.

다수의 핑거를 갖는 수신기에서 각 핑거에 의해 생성된 데이터에 대한 내적값은 효과적인 결합(combining)을 위하여 데이터를 웨이트(weight)하는데 사용한다. 따라서, 내적은 결합하기 전에 파일럿 신호의 크기를 기준으로 데이터를 비교하는 것에 사용한다. 만약 데이터에 직각인 입력신호가 없고, 총입력 전력이 셋 포인트(set point)에서 유지되면, 파일럿 신호의 크기는 핑거의 신호대 잡음비(SNR)의 제곱근에 비례한다. 최적의 결합은 1974년 뉴욕시 존 윌리 & 썬의 마이크로파 모빌 통신의 "최대 비율 결합(maximal ratio combining)"의 본문 313-319쪽에서 기술된다.

IQ 좌표 공간에서 파일럿 신호 벡터() 및 데이터 신호 벡터()사이의 내적은 아래 수학식으로 표현된다.

여기서, θ는 및벡터 사이의 각이다.

제2도에서 도시된 것처럼, 수학식(1)에 따라 계산된 바와 같이, 벡터(20 및 22)사이의 내적은 벡터(20)에 포개진 벡터 성분(24)을 만든다. 수학식(1)은 아래와 같은 벡터 성분 형태로 표현될 수 있다.

(수학식 2)

여기서 P_I및 P_Q는 파일럿 벡터 의 I 및 Q 성이며, D_I및 D_Q는 데이터 벡터의 I 및 Q 성분이다.

파일럿 및 데이터 I 및 Q 성분의 처리에서 수학식(1)에 의해 표현된 것과 같은 내적을 고려함으로써, 투영 및 크기 비교가 이루어진다. 수학식(2)을 고려하면, 내적은 디지털 응용 분야에서 쉽게 구현된다. 하나의 곱셈기 및 누산기는 3개의 단계에서 이러한 동작을 수행할 수 있기 때문에 하드웨어의 복잡성이 감소한다.

제3도는 제1도의 디지털 수신기(14) 및 디지털 회로(16) 부분을 더 상세하게 도시한다. 제3도에서, 아날로그 수신기(12)로부터 합성 I 및 Q신호 샘플을 데이터 복조 핑거(14b-14d)의 각각에 제공된다. 참고로, 데이터 복조 핑거중 하나인 핑거(14b)가 도시되어 있는데, 다른 핑거들도 동일한 구조 및 기능을 구비하고 있다. 복조 과정에서, 핑거(14b-14c) 각각은 다른 경로로 전송된 전송신호를 복조하기 위하여 할당되며, 따라서 적어도 1칩이 차이가 나는 약간 다른 타이밍을 사용한다.

각각 다수의 비트값을 갖는 합성 I 및 Q 성 신호 샘플들은 QPSK 역확산기(despreader)(30)로 입력된다. QPSK 역확산기(30)는 파일럿 PN시퀀스 발생기(32)로부터 파일럿 PN시퀀스(PN_I및 PN_Q)를 수신한다. 파일럿 PN시퀀스 발생기(32)는 제어기(18)(제1도)로부터 제공되는 바와 같은 시퀀스 타이밍 및 상태 입력(도시되지 않음)에 따라 전송기에서 사용된 것과 동일한 PN시퀀스(PN_I및 PN_Q)를 발생한다. 제어기(18)는 마이크로 프로세서로 구현되고 적당한 메모리 및 프로그램 명령어들을 포함한다.

예시적 실시예에서, I 및 Q 성 신호 샘플들은 PN시퀀스의 칩율(chip rate)의 8배에 상응하는 샘플율(sample rate)로 QPSK 역확산기(30)에 제공된다. 그러나 샘플은 다른 비율 또는 PN 시퀀스 칩율보다 큰 속도로 제공될 수도 있다. 예시적 실시예에서, PN 칩율은 데이터 심볼율인 19.2Ksps 보다 큰 1,2288Mcps이다.

QPSK 역확산기(30)는 합성 I 및 Q 성 샘플들을 추출하기 위하여 합성 I 및 Q 성 신호 샘플들 상의 PN확산을 해제시킨다. 역확산기(30)의 동작을 이해하기 위하여, 파일럿 및 데이터 신호에 대하여 BPSK 변조 및 QPSK 확산하는 예시적 전송 변조 기법의 효과를 이해하는 것이 필요하다. 제4도는 I 및 Q 확산 신호들에 대한 변조 격자(constellation)를 도시한다. BPSK 신호는 일반적으로 두 개의 데이터 상태 즉 "0" 또는 "1"을 표현하기 위하여 캐리어에서 위상 시프트가 없거나 180°의 위상 시프트를 사용하여 전송된다. I 및 Q 확산 신호 입력이 없는 BPSK 변조방식에서 QPSK 확산을 위하여 동일 데이터 비트의 두 개의 버전(version)을 제공하는 경우, I/Q 출력 신호는 신호 공간 좌표(0,0) 또는 (1,1)을 가진다. QPSK 확산시 I 및 Q PN 시퀀스의 사용에 의해, 결과 신호는 제4도에서 도시된 4개 위상 중 하나를 갖는다. 아래의 표 1은 좌표(0,0) 또는 (1,1)에서 발생하는 데이터 및 I 및 Q 확산 결과로서 발생하는 반시계 방향의 위상 회전 사이의 대응을 도시하고 있다.

[표 1]

변조 방식의 실시예에서는, 전송 변조 방식에서 신호의 FIR 필터링이 사용된다. "0" 및 "1"의 I 및 Q PN 확산 파일럿 및 데이터 값은 FIR 필터링 동안 "+1" 및 "-1"의 값으로 각각 변환된다. 필터링 후에, 샘플은 캐리어 변조를 위하여 디지털에서 아날로그 형태로 전환된다.

변조된 캐리어를 수신 및 복조할 때, 합성 I 및 Q신호 샘플들은 역확산기(30)에 제공된다. 비록 역확산기(30)에 제공된 파일럿 PN 시퀀스 발생기(32)로부터의 PN 칩이 "0" 및 "1"값을 가질지라도, 이들 값은 역확산기(30)에 의해 "+1" 및 "-1"값으로서 번역된다. 이 번역의 결과로, I 및 Q 성 신호 샘플의 사인은 표 2에 기술된 것처럼 PN값에 따라 변화되어야 한다. I 및 Q값의 사인을 적절히 변화시키기 위하여, QPSK 파형의 위상각은 고려되야 한다. 아래의 표 2는 PN 비트에 의해 유발된 수신 신호좌표의 상응하는 시계 방향(CW) 또는 반시계 방향(CW) 회전을 도시한다. 결과적으로, I 및 Q 입력에 관한 I 및 Q 출력은 표 2에 따라 결정된다.

[표 2]

일례로서, 입력 데이터에 관한 모든 영("0") 시퀀스가 고려될 수 있다. 확산되지 않은 데이터는 제4도에서 도시된 것 신호 좌표(0,0)를 가진다. 표 1의 관계를 사용하여, 데이터는 제4도에서 도시된 4개의 IQ 벡터 중의 하나에 확산된다. 데이터 시퀀스의 역확산에서 표 2에 도시된 회전을 적용하면, 각 IQ 신호 벡터는 0, 즉 좌표(0,0)에 대응하는 제1상한으로 회전하여 되돌아간다.

I 및 Q 성분 샘플은 QPSK 역확산기(30)로부터, 신호가 디지털 적으로 필터링되는, 디지털 필터(34 및 36)로 각각 출력된다. 통상적으로 필터(34 및 36)는 (N-1)/N의 피드백 계수를 가지는 간단한 1차 필터로 구성되고, 예시적 실시예에서 N=64이다. 필터(34 및 36)로부터 필터링된 I 및 Q신호 샘플 출력은 파일럿 신호의 I 및 Q 성분 샘플이고 파일럿 I(P₁) 및 파일럿 Q(P_Q) 샘플이라 불린다. 파일럿 I 및 Q 샘플은 디지털 회로(16)(제1도)의 일부인 내적 회로(38)에 제공된다.

이 예를 위해 고려된 변조 방식에서, 전송된 파일럿 신호는 I 및 Q PN확산 시퀀스에 의해 PN 확산된 파일럿 신호로써 모두 0인 월시코드를 사용한다. 모두 0인 월시코드를 사용할 때, PN확산 파일럿 신호는 I 및 Q PN 확산 시퀀스와 동일하다. 그러므로 합성 I 및 Q 성 신호 상에서 PN 확산을 제거하고 필터링함으로써, 모두 0인 파일럿이 복원된다. 월시코드중 다른 어떤 하나가 파일럿 신호로서 사용될 수도 있다. 파일럿 신호로서 사용하기 위하여, 사전에 정의된 입력은 전송을 위한 월시 시퀀스에 의해 커버링될 수 있다. 수신시, 월시 커버링은, 원래의 입력을 복원하기 위하여 데이터 복원에 관해 아래에 기술된 방식과 동일하게, 역확산 신호로부터 제거된다.

데이터를 복원하기 위하여, I 및 Q 성분도 역시 QPSK 역확산기(30)로부터, 모듈로 -2 가산기 또는 배타적-OR 게이트로서 구성될 수 있는 디지털 혼합기(40 및 42)로 각각 출력된다. 디지털 혼합기(40 및 42)는 월시 시퀀스 생성기(44)로부터 월시 시퀀스를 수신한다. 이 월시 시퀀스는 전송기에서 이 채널에 할당된 월시 시퀀스와 같고 제어기(18)로부터의 시퀀스 할당입력(도시되지 않음)에 따라 선택된다. 실시예에서 월시 시퀀스 칩율은 역시 1.2288Mcps이다. 디지털 혼합기(40 및 42)는 월시 칩 시퀀스와 각각 입력 I 및 Q 성분 샘플 사이에 모듈로-2 가산 동작을 수행한다. 역확산된 그리고 이제 커버링되지 아니한 I 및 Q 성분 샘플들은 디지털 혼합기(40 및 42)로부터의 출력인데, 이들은 누산기들(46 및 48)에 각각 제공된다. 누산기(46 및 48)는, 실시예에서는 64샘플 또는 1/19200초에 상응하는, 심볼 시간에 걸쳐 I 및 Q 성분 샘플을 누산한다. 누산기(46 및 48)로부터의 출력들은 19200심볼/초의 심볼율이며, 각각 데이터 I(D₁) 및 데이터 Q(D_Q) 샘플로 불리는 각 심볼 데이터 I 및 Q이다. 데이터 I 및 데이터 Q 샘플들은 내적 회로(38)에 제공된다. 그 후 누산기(46 및 48)는, 그 다음의 샘플 세트를 누산하기 위하여, 클리어되거나 리셋된다.

각각의 다른 복조 핑거(14c-14d)들도 각각의 내적 회로(50 및 52)에 각 경로 파일럿 I 및 Q와 데이터 I 및 Q 샘플을 제공한다. 내적회로(38,50 및 52)는, 각 경로에 대한 파일럿과 동위상인 심볼 주기에 걸친 데이터 신호의 크기를 가리키는 상응하는 스칼라 값을 제공하기 위하여, 수신된 파일럿 I 및 Q, 그리고 데이터 I 및 Q 샘플에 대하여 내적(dot product)동작을 수행한다. 심볼 샘플 데이터는 각 내적 회로(38,50 및 52)로부터 심볼 결합기(54)로 출력된다. 각각의 내적 회로(38,50 및 52)로부터의 출력은 비트 취급 요구사항(bit handling requirement)을 줄이기 위하여 비트 절단기(truncator)(도시되지 않음)에 의해 절단된 심볼 샘플 값 중의 하위 비트들을 가질 수도 있다. 결합기(54)는 입력 심볼 샘플들을 가산하고 출력 심볼 샘플을 제공한다. 결합기(54)로부터의 출력은 비트 취급 요구사항(bit handling requirement)을 줄이기 위하여 비트 절단기(truncator)(도시되지 않음)에 의해 절단된 심볼 샘플 값 중의 하위 비트들을 가질 수도 있다.

결합기(54)로부터 출력은 디지털 혼합기(56)에 제공된다. 디지털 혼합기에 입력으로서 제공된 것은, 필요시(예를 들면, 전송된 심볼 스트림을 스크램블하기 위하여 사용자 PN이 사용되었을 때), 사용자 PN 시퀀스이다. 제어기(18)(입력은 도시되지 않음)의 제어 하에, 사용자 PN 발생기(58)는 전송된 심볼 스트림을 스크램블링하기 위하여 사용된 것과 동일한 사용자 PN 시퀀스를 생성한다. 디지털 혼합기(56)는 전술과 같이 한 셋트의 논리적 배타적-OR 게이트로서 간단히 구현될 수 있다. 통상적으로, 사용자 PN 시퀀스는 심볼율로 전송되거나 클록(clock)될 수 있다.

사용자 PN 디스크램블된 심볼 샘플들은 인터리브된 심볼들의 프레임이 디인터리브된 디인터리버(deinterleaver)(60)에 제공된다. 그후, 디인터리브된 심볼들은 포워드 에러 교정(FEC) 코드화된 데이터를 나타내는 심볼들을 디코딩하기 위하여 디코더(62)에 제공된다. 통상적으로, 디코더(62)는 비터비(Viterbi)디코더로써 구현된다.

제5도는 제3도의 내적회로(38, 50 및 52)를 포함하는 엘리먼트들을 기능적 블록도 형태로 도시한다. 제5도에서, 데이터 I 샘플 및 대응하는 파일럿 I샘플은 디지털 곱셈기(70)에 대한 입력으로서 제공되고, 데이터 Q 샘플 및 대응하는 파일럿 Q 샘플은 디지털 곱셈기(72)에 대한 입력으로서 제공된다. 데이터 I 샘플 및 파일럿 I 샘플 사이의 곱셈기(70)에서 발생하는 곱셈값은 디지털 가산기(74)에 대한 입력으로서 제공된다. 유사하게, 데이터 Q 샘플 및 파일럿 Q 샘플 사이의 곱셈기(72)에서도 곱셈값도 디지털 가산기(74)에 대한 다른 입력으로 제공된다. 가산기(74)는 다른 경로를 통하여 복조된 심볼들과 결합하기 위하여 두 개의 입력값들을 가산하여 출력 심볼 샘플을 제공한다. 이 심볼 샘플의 값은, 파일럿 신호 세기로 환산된, 파일럿 벡터와 동상인 데이터 벡터의 값을 나타낸다.

제6도는 동일한 구조의 내적회로(50 및 52)를 가지는 제3도의 내적 회로(38)의 실시예이다. 제6도의 회로는 전술한 수학식(1) 및 (2)으로 표현된 관계를 사용하는 디지털 회로를 구현한다. 제6도에서, 데이터 I 및 데이터 Q 샘플, 및 대응하는 파일럿 I 및 Q 샘플은 래치(80,82, 84 및 86)에 각각 제공되고, 여기에서 심볼율로 제공되는 래치 인에이블 신호에 따라 저장된다. 이 샘플들의 각각은 다수 비트인 샘플들이기 때문에, 각각의 래치들(80-86)은 각각 샘플의 다른 비트를 저장하기 위한 일련의 래치 엘리먼트(도시되지 않음)로서 구성된다.

래치(80 및 82)의 각각에 저장된 I, Q 값은 2 : 1 멀티비트 입력 멀티플렉서(88)의 I 및 Q 입력에 제공된다. 유사하게, 래치(84 및 86)의 각각의 출력은 2 : 1멀티비트 입력 멀티플렉서(90)의 I 및 Q 입력에 각기 제공된다. 멀티플렉서(88 및 90)에는 I/Q 선택 신호도 입력된다. 멀티플렉서(88 및 90)는 심볼 주기의 절반 시간 동안 입력들 중의 하나(예를 들면, I 입력)로부터의 출력과 심볼 주기의 다른 절반 동안 입력의 다른 하나(예를 들면, Q입력)로 부터의 출력을 제공함으로써 I/Q선택신호에 응답한다.

멀티플렉서(88 및 90)로부터 선택된 데이터 및 파일럿 샘플 출력들은 디지털 곱셈기(94) 및 누산기(96)로 구성된 일련의 곱셈-누산 엘리먼트(92)에 제공된다. 각 심볼 주기 동안 이 엘리먼트(92)는 파일럿 I 샘플과 데이터 I샘플을 곱셈기(94)에서 곱셈하고, 파일럿 Q 샘플과 데이터 Q 샘플을 곱셈기(94)에서 곱셈하고, 파일럿과 동상인 심볼의 크기를 표현하는 심볼 샘플값을 제공하기 위하여 누산기(94)에서 이들 곱셈값을 가산한다. 이 엘리먼트(92)에서 생성된 값은 심볼 클록 입력에 따라 매 심볼 주기로 클리어된다.

내적 회로는 다양한 다른 디지털 구현 방법에 의해 만들어질 수 있다. 예를 들어, 단일 곱셈기에서 파일럿 I와 데이터 I 그리고 파일럿 Q와 데이터 Q로 서로 곱셈될 값들을 멀티플렉싱하는 것이 아니라, 별도의 곱셈기들이 사용될 수도 있다.

상기 바람직한 실시예의 설명은 당업자들이 본 발명을 용이하게 제조 및 사용할 수 있도록 기술되어 있다. 이들 실시예에 다양한 변형은 기술 숙련자들에게 명확할 것이고, 여기서 한정된 일반적인 원칙은 어떠한 발명적 능력의 사용 없이도 다른 구현예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 개시된 구현예에 한정되는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리 및 신규한 특징들과 상통하는 최광의의 범위까지 미치는 것이다.

Claims

통신 시스템에 대한 레퍼런스 신호와 동상인 상기 통신 시스템의 데이터 신호부의 상대적인 크기를 결정함으로써 통신 신호를 복조하기 위한 장치에 있어서,

공통의 신호 전송 경로로 전송되는 상기 레퍼런스 신호 및 데이터 신호를 포함하는 전송 신호들을 수신하기 위한 수단;

상기 수신 신호들을 주파수 하향변환하고 합성 제1 및 제2성분들로 디지털화하기 위한 수단;

상기 합성 제1 및 제2성분들로부터 상기 레퍼런스 신호의 제1 및 제2성분을 추출하는 수단;

상기 합성 제1 및 제2성분들로부터 상기 데이터 신호의 제1 및 제2성분을 추출하는 수단;

상기 데이터 및 레퍼런스 신호의 상기 제1성분들의 적(product)을 생성하여 제1중간값을 제공하며, 상기 데이터 및 레퍼런스 신호의 상기 제2성분들의 적을 생성하여 제2중간값을 제공하는 수단; 및

상기 제1 및 제2중간값들을 합산하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 및 레퍼런스 신호의 제1성분들은 상기 각 신호들의 동위상 부분들을 포함하며, 상기 데이터 및 레퍼런스 신호의 제2성분들은 상기 각 신호들의 직각위상 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 신호의 제1 및 제2성분들은 사전에 선택된 위상 공간 내에서 실질적으로 직교이며, 상기 레퍼런스 신호의 제1 및 제2성분들은 사전에 선택된 위상 공간 내에서 실질적으로 직교인 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 신호의 제1 및 제2성분들을 저장하기 위한 제1저장수단;

상기 레퍼런스 신호의 제1 및 제2성분들을 저장하기 위한 제2저장수단;

상기 제1저장수단과 상기 적 생성 수단 사이에 결합되며, 선택 신호에 응답하며, 상기 선택 신호가 제1상태일 때 상기 데이터 신호의 상기 제1성분을 상기 적 생성 수단에 제공하며, 상기 선택 신호가 제2상태일 때는 상기 데이터 신호의 상기 제2성분을 상기 적 생성 수단에 제공하는 제1선택수단; 그리고

상기 제2저장수단과 상기 적 생성 수단 사이에 결합되며, 상기 선택 신호에 응답하며, 상기 선택 신호가 제1상태일 때 상기 레퍼런스 신호의 상기 제1성분을 상기 적 생성 수단에 제공하며, 상기 선택신호가 제2상태일 때는 상기 레퍼런스 신호의 상기 제2성분을 상기 적 생성 수단에 제공하는 제2선택수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1저장수단은 제1래치 쌍을 포함하는데, 상기 각 래치는 각각 상기 데이터의 신호의 제1 및 제2성분들 중의 하나를 수신하도록 연결되며 하나의 출력을 가지고 있으며, 그리고

상기 제2저장수단은 제2래치 쌍을 포함하는데, 상기 각 래치는 각각 상기 레퍼런스 신호의 제1 및 제2성분들 중의 하나를 수신하도록 연결되며 하나의 출력을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제5항에 있어서,

상기 제1선택수단은 선택신호 입력, 상기 제1래치쌍의 출력에 각각 연결된 한 쌍의 입력, 그리고 상기 적 생성 수단에 대한 입력에 연결되어 있는 제1출력을 가지는 제1멀티플렉서를 포함하며, 그리고

상기 제2선택수단은 선택신호 입력, 상기 제2래치쌍의 출력에 각각 연결된 한 쌍의 입력, 그리고 상기 적 생성 수단에 대한 입력에 연결되어 있는 제2출력을 가지는 제2멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2성분의 적을 생성하는 수단은,

상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 제1성분들을 수신하도록 연결되고 상기 합산수단에 연결된 적 출력을 가지는 제1곱셈기; 및

상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 제2성분들을 수신하도록 연결되고 상기 합산수단에 연결된 적 출력을 가지는 제2곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제7항에 있어서,

상기 합산수단은 한 쌍의 입력을 가지는 가산기를 포함하며, 상기 각 입력은 상기 제1 및 제2곱셈기의 적 출력들 중의 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제1항에 있어서,

상기 통신 시스템은, 원격 사용자들이 다수의 셀 내에 위치하고 코드 분할 다중 접속(CDMA) 스펙트럼 확산형 통신 신호를 사용하여 정보 신호를 적어도 하나의 기지국과 통신하는, 무선 전화 또는 데이터 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
공통의 신호 전송 경로로 전송되며, 각각 동위상(I) 성분 및 직각위상(Q) 성분을 모두 가지고 있는 파일럿 신호 및 데이터 신호를 수신하는 스펙트럼 확산 통신시스템의 수신기에서, 상기 파일럿 신호와 동상인 상기 데이터 신호의 크기를 결정 결정함으로써 통신 신호를 복조하기 위한 장치에 있어서,

상기 파일럿 신호 및 데이터 신호를 포함하는 전송 신호들을 수신하기 위한 수단;

상기 수신 신호를 주파수 하향변환하고 합성 동상(I) 및 직교위상(Q) 성분들로 디지털화하기 위한 수단;

상기 합성 I 및 Q 성들로부터 상기 데이터 신호 I 성분 샘플 및 상기 파일럿 신호 I 성분 샘플을 수신하여 서로 곱함으로써 제1적 샘플을 생성하며, 상기 합성 I 및 Q 성분들로부터 상기 데이터 신호 Q 성분 샘플 및 상기 파일럿 신호 Q 성분 샘플을 수신하여 서로 곱함으로써 제2 적 샘플을 생성하도록 연결된 곱셈기; 및

상기 제1 및 제2적 샘플들을 수신하여 합산함으로써 상기 파일럿 신호와 동상인 상기 데이터 신호의 크기를 표시하는 값을 생성하도록 연결된 가산기를 포함하는 것을 특징으로 통신 신호의 복조 장치.
제10항에 있어서,

상기 데이터 신호 I, 데이터 신호 Q, 파일럿 신호 I, 및 파일럿 신호 Q 성분 샘플들을 저장하기 위한 저장수단; 및

상기 저장된 데이터 신호 I 및 Q 성분 샘플들, 상기 파일럿 신호 I 및 Q 성분 샘플들, 선택 신호를 수신하며, 상기 선택 신호의 제1상태에 따라 상기 데이터 신호 I 성분 샘플 및 파일럿 신호 I 성분 샘플을 상기 곱셈기에 제공하며, 상기 선택 신호의 제2상태에 따라 상기 데이터 신호 Q 성분 샘플 및 파일럿 신호 Q 성분 샘플을 상기 곱셈기에 제공하는 선택 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제10항에 있어서,

상기 데이터 신호 및 파일럿 신호는 상기 공통 신호 전송 경로 상에서 서로 동기화되어 전송되는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
공통의 신호 전송 경로로 전송되며, 각각 동위상(I) 성분 및 직각위상(Q) 성분을 모두 가지고 있는 레퍼런스 신호로써의 파일럿 신호 및 데이터 신호를 수신하는 통신시스템 수신기에서, 상기 레퍼런스 신호 위상과 관련한 사전 정의된 위상 공간에서 상기 파일럿 신호와 동상인 상기 데이터 신호의 크기를 결정함으로써 통신 신호를 복조하기 위한 방법에 있어서,

상기 파일럿 신호 및 데이터 신호를 포함하는 전송 신호들을 수신하는 단계;

상기 수신 신호를 주파수 하향 변환하고 합성 I 및 Q 성분들로 디지털화하는 단계;

상기 합성 I 및 Q 성들로부터 데이터 신호 I 성분 샘플 및 파일럿 신호 I 성분 샘플의 적(product)을 수행하여 제1적 샘플을 제공하는 단계;

상기 합성 I 및 Q 성들로부터 데이터 신호 Q 성분 샘플 및 파일럿 신호 Q 성분 샘플의 적(product)을 수행하여 제2적 샘플을 제공하는 단계; 그리고

상기 제1적 샘플 및 제2적 샘플을 합산하여 상기 파일럿 신호와 동상인 상기 데이터 신호의 크기를 나타내는 값을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 방법.
제13항에 있어서,

상기 데이터 신호 I, 상기 데이터 신호 Q, 상기 파일럿 신호 I, 및 상기 파일럿 신호 Q 성분 샘플들 각각을 저장하는 단계;

곱셈 동작을 위하여 상기 저장된 데이터 신호 I 및 파일럿 신호 I 성분 샘플들을 서로 동기화시켜 제공하는 단계; 및

곱셈 동작을 위하여 상기 저장된 데이터 신호 Q 및 파일럿 신호 Q 성 샘플들을 서로 동기화시켜 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 방법.
제13항에 있어서,

상기 통신 시스템은, 원격 사용자들이 다수의 셀 내에 위치하고 코드 분할 다중 접속(CDMA) 스펙트럼 확산형 통신 신호를 사용하여 정보 신호를 적어도 하나의 기지국과 통신하는, 무선 전화 또는 데이터 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 복조 방법.
통신 시스템에서 수신된 신호로부터 데이터를 추출하여 통신 신호를 복조하기 위한 장치에 있어서,

하나 또는 그 이상의 기지국으로부터 발산되며 데이터 신호와 레퍼런스 신호를 포함하는 동일한 전송 신호의, 하나 또는 그 이상의 다중경로 전파들(propagations)을 포함하는 신호를 수신하는 수신기; 및

상기 수신기에 병렬로 연결되며, 각각 상기 다중경로 전파들 중의 특정 전파에 대하여 동작하는 하나 또는 그 이상의 복조기를 포함하며,

상기 복조기 각각은,

-i) 상기 특정 전파로부터 데이터 신호의 동위상(I) 성분 및 직각위상(Q) 성분을 추출하는 수단;

-ii) 상기 특정 전파로부터 레퍼런스 신호의 I 성분 및 Q 성분을 추출하는 수단; 및

-iii) 상응하는 상기 복조기 각각과 결합되며, 각 특정 전파에 대하여 상기 레퍼런스 신호와 동상인 상기 데이터 신호부의 상대적 크기를 결정하는 하나 또는 그 이상의 내적 수단을 포함하며,

상기 각 내적 수단은,

-i) 상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 상기 I 성분들을 내적하여 제1중간값을 제공하며, 상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 상기 Q 성들을 내적하여 제2중간값을 제공하는 수단;

- ii) 상기 제1 및 제2중간값들을 합산하여 제1데이터 출력을 제공하는 제1합산 수단; 그리고

- iii) 상기 제1데이터 출력들을 합산하는 제2합산 수단을 포함하는 것을 특징으로 통신 신호의 복조 장치.
제16항에 있어서, 상기 내적 수단은,

상기 데이터 신호의 제1 및 제2성분들을 저장하기 위한 제1저장수단;

상기 레퍼런스 신호의 제1 및 제2성분들을 저장하기 위한 제2저장수단;

상기 제1저장수단과 상기 적 생성 수단 사이에 결합되며, 선택신호에 응답하며, 상기 선택 신호가 제1상태일 때 상기 데이터 신호의 상기 I 성분을 상기 적 생성 수단에 제공하며, 상기 선택신호가 제2상태일 때는 상기 데이터 신호의 상기 Q 성을 상기 적 생성 수단에 제공하는 제1선택수단; 그리고

상기 제2저장수단과 상기 적 생성 수단 사이에 결합되며, 상기 선택 신호에 응답하며, 상기 선택 신호가 제1상태일 때 상기 레퍼런스 신호의 상기 I 성분을 상기 적 생성 수단에 제공하며, 상기 선택 신호가 제2상태일 때는 상기 레퍼런스 신호의 상기 Q 성을 상기 적 생성 수단에 제공하는 제2선택 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제17항에 있어서,

상기 제1저장수단은 제1래치쌍을 포함하는데, 상기 각 래치는 각각 상기 데이터 신호의 I 및 Q 성들 중의 하나를 수신하도록 연결되며 하나의 출력을 가지고 있으며; 그리고

상기 제2저장수단은 제2래치쌍을 포함하는데, 상기 각 래치는 각각 상기 레퍼런스 신호의 I 및 Q 성들 중의 하나를 수신하도록 연결되며 하나의 출력을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제18항에 있어서,

상기 제1선택수단은, 선택신호 입력, 상기 제1래치쌍의 출력에 각각 연결된 한 쌍의 입력, 그리고 상기 적 생성 수단에 대한 입력에 연결되어 있는 제1출력을 가지는 제1멀티플렉서를 포함하며; 그리고

상기 제2선택수단은, 선택신호 입력, 상기 제2래치쌍의 출력에 각각 연결된 한쌍의 입력, 그리고 상기 적 생성 수단에 대한 입력에 연결되어 있는 제2출력을 가지는 제2멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제16항에 있어서, 상기 I 및 Q 성들의 적을 생성하는 수단은,

상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 I 성분들을 수신하도록 연결되고 상기 제1합산수단에 연결된 적 출력을 가지는 제1곱셈기; 및

상기 데이터 신호 및 상기 레퍼런스 신호의 Q 성들을 수신하도록 연결되고 상기 제1합산수단에 연결된 적 출력을 가지는 제2곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제20항에 있어서,

상기 제1합산수단은 한쌍의 입력을 가지는 가산기를 포함하며, 상기 각 입력은 상기 제1 및 제2곱셈기의 적 출력들 중의 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제16항에 있어서,

상기 통신 시스템은, 원격 사용자들이 다수의 셀 내에 위치하고 코드 분할 다중 접속(CDMA) 스펙트럼 확산형 통신 신호를 사용하여 정보 신호를 적어도 하나의 기지국과 통신하는, 무선 전화 또는 데이터 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.
제16항에 있어서,

상기 데이터 신호 및 레퍼런스 신호는 서로 동기화되어 전송되는 것을 특징으로 하는 통신 신호의 복조 장치.