KR100258146B1 - 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치 및 방법 - Google Patents

부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치가, 데이타 확산용 제1직교부호 발생기 및 제어정보 확산용 제2직교부호 발생기를 구비하며 데이타정보를 제1직교부호를 이용하여 확산하고, 전송하고자 하는 제어정보를 데이터정보의 일부를 천공한 곳에 삽입하거나 천공하지 않고 데이터정보와 시간다중화한 후 해당 제어정보에 따라 제어정보심볼을 제1직교부호로 확산하거나 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와, 제1직교부호 발생기를 구비하며 제어정보 구간의 제어정보를 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 검출되는 에너지의 크기에 따라 수신 제어정보를 처리하는 수신장치로 구성된다.
부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치가, 데이타 확산 및 제1제어정보 전송용 제1직교부호 발생기 및 제2제어정보 전송용 제2직교부호 발생기를 구비하며 제어정보구간(수신기에 따라 다를 수 있음)의 데이타를 제어정보에 따라 제1직교부호 또는 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와, 제1직교부호 발생기 및 역확산부와 제2직교부호 발생기 및 역확산부를 병렬로 구비하며 제어정보를 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 제어정보구간에서 검출되는 에너지의 크기에 따라 송신측에서 보내고자했던 제어정보가 제1제어정보인지 제2제어정보인지를 판단하고 이 구간의 데이터 정보는 제어정보구간동안 제2직교부호 발생기를 역확산했을 때의 값으로 판단하는 수신장치로 구성된다.

Description

부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치 및 방법
본 발명은 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 칭한다) 시스템의 제어정보 통신장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 데이타와 동일한 에너지로 제어 정보를 통신할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
IS-95 시스템 같은 CDMA 방식의 통신시스템은 송신측에서 수신측으로 제어 정보(control information)를 최소한의 시간적 지연으로 전송하기 위하여 채널부호화(channel encoding)나 인터리빙(interleaving) 등의 과정을 수행하지 않고 제어정보를 직접 전송하는 방식을 사용하고 있다. 제어정보와 데이터가 동일한 비트/심볼에너지를 가진 경우 전송중 채널복호화를 거친 데이터비트에 비하여 채널에 의한 오류가 증가할 수 있기 때문에, IS-95 시스템은 상기 제어정보들이 채널 부호화 및 인터리빙 등을 수행한 일반 데이타들 보다 더 큰 비트/심볼에너지를 갖도록 변환하여 전송한다. 이렇게 제어정보비트의 송신전력을 증가시켜 송신하는 경우 비록 제어정보는 원하는 품질로 전송할 수는 있지만, 결과적으로 다른 단말 또는 수신기에 대한 간섭(interference)은 증가하게 되며, 동일 수신기에서도 다중 경로(multi-path)로 인한 자기채널간섭(cochannel interference )가 증가하게 된다. 그리고 상기 제어정보들에 의한 송신 전력의 증가로 인하여 전력증폭기의 선형성이 상대적으로 좋아야 한다.
도 1은 상기와 같이 IS-95 방식의 CDMA 시스템에서 전력제어정보(power control information)를 전송하는 방법을 도시하고 있다. 상기 도 1에서 113, 117, 121은 각 채널의 1.25ms길이의 전력제어군(power control group)내의 채널 부호화를 거친 심볼(channel coded information symbols)과 채널부호화를 거치지 않은 전력제어비트(channel uncoded power control bit) P의 비트 또는 심볼열(bit or symbol stream)을 도시하고 있다. 이때 상기 전력 제어비트 P의 위치는 1.2288Mcps의 PN시퀀스를 64:1로 데시메이션(decimation)하여 만든 19.6 kcps의 PN시퀀스를 전력제어군 단위로 구분했을 때 직전 전력제어군의 마지막에 위치하는 4비트(0000[0]~1111[15])에 의해 결정된다. 따라서 도 1의 111에 도시된 바와 같이 전력 제어비트를 삽입할 수 없는 구간 16~23이 발생된다. 그리고 상기 도 1의 111, 115, 119, 121에 도시된 바와 같이 각 채널들에서 상기 전력제어비트 P는 데이터심볼의 에너지 보다 더 큰 에너지를 갖도록 전력 증폭하여 출력한다.
그러나 상기 도 1과 같이 종래의 제어정보 전송방법의 경우, 채널부호를 거치지 않은 제어정보를 전송함에 있어 다른 일반 데이타 비트 또는 심볼보다 더 큰 에너지를 사용하며, 이로인해 다중 경로, 다중 셀 환경과 같이 채널 간의 직교성(othogonality)이 깨질 수 있는 환경에서는 보다 많은 간섭을 다른 수신기에 끼치게 된다. 그리고 상기와 같이 증가된 에너지를 시간축상에서 랜덤화(random)하기 위하여 PN 시퀀스를 이용하여 제어정보의 위치를 결정하는 방법을 사용하는 경우, 각 채널이 다른 PN시퀀스를 이용하여 전력제어비트의 위치를 결정하기 때문에 평균적으로는 모든 가능한 위치에 골고루 흩어지지만 분산(variance)이 존재하여 채널 #A 및 채널 #C의 경우와 같이 겹칠 수 있다. 따라서 이런 위치의 송신전력은 더욱더 증가되기 때문에 선형성이 양호한 전력 증폭기가 필요하다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 부호분할다중접속시스템에서 일반 데이타와 동일한 에너지 크기로 제어정보를 통신할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 수신측의 처리 시간 단축을 목적으로 채널부호화를 하지 않은 제어정보를 전송하는 부호분할다중접속시스템에서 제어정보를 위해 설정된 직교부호를 사용하여 제어정보를 확산 전송 및 역확산 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부호분할다중접속 시스템에서 송신측이 보내고자 하는 제어정보에 따라 복수의 직교부호를 사용하여 확산/송신하고, 수신측이 해당 채널의 직교부호를 이용하여 역확산/수신되는 제어정보를 처리하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부호분할다중접속 시스템에서 송신측이 제어정보에 따라 제어정보구간동안 복수의 직교부호중 하나를 선택하여 확산/송신하고, 수신측이 상기의 제어구간동안 대응되는 복수의 직교부호를 이용하여 데이터를 역확산/수신함과 동시에 제어정보를 판단할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부호분할 다중접속 시스템에서 송신측이 복수의 직교부호에 의해 확산되는 심볼 데이타 및 제어정보를 시분할 방식에 의해 다중 전송하고, 수신측이 상기 송신 직교부호와 동일한 직교부호에 의해 역확산된 수신신호를 시분할 방식에 의해 심볼 데이타 및 제어정보로 분리할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치가, 데이타 확산용 제1직교부호 발생기 및 제어정보 확산용 제2직교부호를 구비하며 제어정보구간의 제1제어정보 데이타를 상기 제1직교부호를 이용하여 확산하고 제2제어정보 데이타를 상기 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와, 상기 제1직교부호 발생기를 구비하며, 상기 제어정보 구간의 제어정보를 상기 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 검출되는 에너지의 크기에 따라 수신 제어정보를 처리하는 수신장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치가, 데이타 확산 및 제1제어정보 전송용 제1직교부호 발생기 및 제2제어정보 전송용 제2직교부호 발생기를 구비하며 제어정보구간(수신기에 따라 다를 수 있음)의 데이타를 제어정보에 따라 제1직교부호 또는 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와, 제1직교부호 발생기 및 역확산부와 제2직교부호 발생기 및 역확산부를 병렬로 구비하며 제어정보를 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 제어정보구간에서 검출되는 에너지의 크기에 따라 송신측에서 보내고자했던 제어정보가 제1제어정보인지 제2제어정보인지를 판단하고 이 구간의 데이터 정보는 제어정보구간동안 제2직교부호 발생기를 역확산했을 때의 값으로 판단하는 수신장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 IS-95 방식의 부호분할다중접속 시스템의 전력 제어비트 전송 방법을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신 방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부호분할다중접속 시스템의 제어 비트 전송 형태를 도시하는 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제어 정보를 전송하는 기지국의 구성을 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제어 정보를 수신하는 단말기의 구성을 도시하는 도면
본 발명의 실시예에서는 CDMA 시스템에서 수신측의 제어정보 처리 시간을 단축시키기 위하여 채널부호화를 하지않고 제어정보를 전송하고자 하는 경우 송신측이 제어정보만을 위하여 설정된 직교부호를 구비하며, 상기 제어정보 전송시 제어정보에 따라 제어정보가 들어가는 제어정보구간동안 해당 채널의 직교부호 및 설정된 직교부호를 선택하여 전송한다. 즉, 송신장치는 전송하고자 하는 제어정보의 값이 0(또는 1)이면 원래 해당 채널의 데이타를 수신장치별로 미리 할당된 직교부호(W#x)를 이용하여 확산하고 1(또는 0)이면 제어정보구간동안 제어정보전송용으로 설정된 직교부호(W#α)를 이용하여 확산한다. 이때 전송되는 데이타는 심볼 및 제어정보가 모두 동일한 크기의 에너지를 갖는다.
그리고 수신장치는 데이터 심볼 구간에서는 해당 채널의 직교부호(W#x)를 이용하여 수신신호를 역확산(심볼 구간 동안 적분)하면, 송신측에서 제어정보구간에 직교부호를 어떤 것을 사용했는 지에 따라 해당 구간에서의 역확산후의 에너지준위가 달라지기 때문에 보내고자 했던 제어정보가 무엇인지를 판단할 수 있다. 즉, 송신측에서 제어정보구간동안 해당 채널의 직교부호(W#x)를 이용하여 확산후 전송했을 때는 제어정보구간의 에너지는 도2와 같이 인접한 데이터 심볼의 에너지와 비슷한 값을 가지지만 제어정보전송용으로 설정된 직교부호(W#α)를 이용하여 확산후 전송했을 때는 도2와 같이 제어정보구간의 에너지는 이상적인 경우 0이 된다.
본 발명의 실시예에 따른 제어정보 전송방식은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
먼저 송신측이 제어정보를 전송하는 경우, 직교 부호의 집합을 별도로 준비하여 해당 제어 정보의 값에 따라 채널별로 할당된 제어정보구간동안 채널별로 할당된 직교 부호와 제어정보전송용 직교부호를 선택하여 확산 전송한다. 즉, 각 데이타 채널의 구분을 위하여 사용하는 직교부호 W#x(W#A, W#B, W#C, W#D,...)와 채널구분용 직교부호로 사용하지 않는 예비 직교부호의 집합 W#α, W#β, W#γ,... 들 중에 하나를 제어정보용 직교부호로 설정하여 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 채널 구분용 직교부호를 제1직교부호 W#x(x=A,B,C,D,...)로 표시하고, 제어정보용 직교부호를 제2직교부호 W#α로 표시하기로 한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 제어정보 전송방식은, IS-95 시스템의 전력제어비트 전송방식을 기준으로 설명하면 도 3의 314-328과 같이 각 채널의 전력제어군(프레임의 1/16)내에서 제어정보가 삽입될 위치는 채널용 직교부호를 할당받음과 동시에 결정될 수 있으며, 전송하고자 하는 제어정보의 값이 0(또는 1)이면 제어정보구간의 데이터를 제1직교부호W#x로 확산 전송하고, 상기 제어정보의 값이 1(또는 0)이면 제어정보구간의 데이터를 제2직교부호 W#α로 확산 전송한다. 상기 도 3에서 Px(x=A,B,C,D,...)는 제어비트를 나타내고 각각 해당하는 채널의 프레임 데이타에서 제어정보의 삽입위치는 호설정에서 종료까지는 고정되어 있는 형태를 갖는다. 그리고 상기 312-318과 같은 데이타의 전송 에너지는 도 3의 312와 같이 해당 전력제어군내에서 일정하다.
상기와 같이 전송되는 심볼 및 제어정보는 수신측에서 직교부호와 역확산되어 제어정보를 추출할 수 있다. 이때 수신측은 직교부호는 W＃x=A,B,C,...,X／∈α를 사용하여 주어진 심볼 구간 동안 적분하면 두 직교부호 W＃x와 W＃α의 직교성으로 인하여 도 2와 같이 제어정보 구간이 추출된다. 도 2의 211은 제어정보구간을 제1직교부호W＃x로 확산한 경우 수신측에서 역확산했을 때 제어정보구간동안의 에너지 크기를 표시하고 있으며, 도 2의 213은 제어정보구간을 제2직교부호W＃α로 확산한 경우 역확산했을 때 제어정보구간동안의 에너지 크기를 표시하고 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 제어정보 전송 방식은 제어정보구간내의 데이터와 구간밖의 데이터의 송신전력이 같지만 제어정보에 따라 제어정보구간내에 사용하는 직교부호가 구간밖에서 사용하는 직교부호와 다를 수 있기 때문에 도 2에 도시된 바와 같이 역확산후의 제어정보구간의 에너지 크기가 다르게 나타난다. 수신측에서는 제어정보구간에 존재하는 에너지를 검출하여 송신측에서 보내고자 한 제어정보를 알 수 있다. 또한 상기 제어정보를 전송하기 위하여 각 데이타 채널별로 별도의 직교부호를 사용할 수도 있지만, 이런 경우 한정된 직교부호를 제어정보 전송을 위하여 너무 많이 할당하게 되므로 많은 수신기를 수용하기 곤란하다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 각 데이타 채널에서 제어정보가 삽입될 위치를 다르게 함으로써 하나의 제어정보전송용 직교부호를 여러 채널이 같이 사용하게 한다.
도 3은 12개의 채널(A-L)들로 구성된 예를 도시하고 있다. 상기 도 3을 참조하면, 제어정보는 점선으로 구분된 12개의 위치에 들어갈 수 있다. IS-95 CDMA 시스템을 예로 들면, 총 64개의 직교부호가 존재한다. 그러나 실제로는 파일럿 채널(pilot channel), 동기 채널(sync channel), 페이징 채널(paging channel) 용으로 최대 9개가 필요하지만, 본 발명의 실시예에서는 모든 직교부호가 데이타를 전송하기 위하여 사용한다고 가정한다. 이런 경우, 상기 제어정보를 전송하기 위하여 를 만족시키는 y 보다 크면서 가장 작은 정수개의 직교 부호가 필요하다. 따라서 [64/23]+1=5개의 직교부호가 필요하다. 따라서 W#0에서 W#63 까지의 직교부호를 뒤에서 5개(W#59=W#α, W#60=W#β, W#61=W#γ, W#62=W#δ, W#63=W#ε)를 제어정보용 제2직교부호로 사용한다고 가정하고, W#0-W#58 까지의 직교부호를 데이타 전송용 제1직교부호로 사용한다고 가정한다. 현재 구현된 IS-95 CDMA 시스템은 20여개의 채널만이 사용자 데이타를 전송하는데 사용되고 나머지 40개가량은 사용되지 않고 있기 때문에 5개의 직교부호를 제어정보전송용으로만 사용할 수 있다. 데이터 채널용 직교부호와 제어정보전송용 직교부호 및 슬롯(전력제어군)내에서의 제어정보구간의 위치관계는 하기와 같이 표현할 수 있다.
도 4 및 도 5는 는 본 발명의 실시예에 따라 기지국에서 제어정보를 전송하고 단말기에서 제어정보를 수신하는 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 여기서 설명의 편의를 위하여 상기 제어정보는 전력제어정보라 가정하고, 송신측이 기지국이고 수신측이 단말기라고 가정한다.
상기 도 4를 참조하면, 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)는 수신되는 미약한 크기의 신호를 저잡음 증폭하여 출력한다. 자동이득제어기(Auto Gain Controller: AGC)는 상기 증폭기411의 출력을 입력하며, 수신신호의 이득을 자동으로 조절하기 위한 제어신호를 발생하여 상기 저잡음 증폭기411 및 비교기465에 인가한다. 혼합기419는 발진기415에서 출력되는 국부발진신호와 상기 수신신호를 혼합하여 I채널의 기저대역신호(baseband signal)를 발생한다. 혼합기421은 위상천이기(phase shifter)417에서 출력되는 90도 위상 천이된 국부발진신호와 상기 수신신호를 혼합하여 Q채널의 기저대역신호를 발생한다. 대역여파기(baseband filter)423 및 425는 각각 대응되는 I채널 및 Q채널의 기저대역신호를 대역 여파하여 출력한다.
PNI발생기(I channel pilot PN sequence generator)427은 I채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNI 시퀀스를 발생한다. PNQ발생기(Q channel pilot PN sequence generator)429는 Q채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNQ시퀀스를 발생한다. 혼합기431은 상기 I채널의 확산된 기저대역신호와 상기 PNI 시퀀스를 혼합하여 I채널의 역확산된 기저대역신호를 발생한다. 혼합기433은 상기 Q채널의 확산된 기저대역신호와 상기 PNQ 시퀀스를 혼합하여 Q채널의 역확산된 기저대역신호를 발생한다. 가산기435는 상기 두 혼합기431,433의 출력을 가산하여 출력한다. 채널복호기(deinterleaver & channel decoder)437은 상기 가산기435에서 출력되는 수신신호를 디인터리빙 및 복호하여 수신 사용자 데이타를 발생한다. 전력평균기(power averager)439는 상기 수신신호의 한 전력제어군내의 세기를 평균하여 출력한다. 상기와 같은 구성은 기지국의 수신장치 구성을 도시하고 있다.
채널부호화기(channel encoder & interleaver)441은 사용자 데이타를 부호화 및 인터리빙하여 출력한다. 비교기443은 상기 전력평균기439에서 출력되는 수신신호의 세기와 폐루프 전력제어의 임계값(closed loop power control threshold)을 비교하여 출력한다. 제어정보발생기(power up/down command generator)481은 상기 비교기443에서 출력되는 비교값에 따라 수신측에서의 송신전력을 증가(UP)/감소(DOWN)시키기 위한 전력제어비트Px를 발생시킨다. 멀티플렉서482는 상기 제어정보발생기481 및 채널부호화기441의 출력을 입력하며, 제어신호 CTLt에 의해 해당 채널의 제어정보구간에서 상기 제어정보발생기481에서 출력되는 비트를 선택 출력하고 나머지 심볼 구간에서 상기 부호기441의 출력을 선택 출력한다. 즉, 상기 멀티플렉서482는 상기 제어신호CTLt에 의해 시분할 방식으로 상기 심볼 데이타 및 제어정보를 다중화하여 출력하는 기능을 수행한다. 제1직교부호 발생기(orthogonal code #x generator)485는 해당 채널의 데이타를 확산하기 위한 제1직교부호 W#x를 발생한다. 제2직교부호 발생기(orthogonal code #α generator)484는 제어정보를 확산하기 위한 제2직교부호W#α를 발생한다. 비교기486은 상기 제어정보발생기481에서 출력되는 전력제어정보에 따른 스위칭 제어신호를 발생한다. 스위치405는 상기 비교기486의 스위치 제어신호에 의해 상기 제1직교부호 발생기483 또는 제2직교부호 발생기484의 출력을 선택하여 출력한다. 혼합기487은 상기 멀티플렉서482의 출력과 상기 스위치485에 의해 선택되는 직교부호W#x 또는 W#α를 혼합하여 출력한다.
PNI발생기443은 I채널의 송신신호를 확산하기 위한 PNI 시퀀스를 발생한다. PNQ발생기445는 Q채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNQ시퀀스를 발생한다. 시스템에 따라 PNI발생기 431과 443, PNQ발생기 433과 445는 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 혼합기447은 상기 I채널의 송신신호와 상기 PNI 시퀀스를 혼합하여 I채널의 확산신호를 발생한다. 혼합기449는 상기 Q채널의 송신신호와 상기 PNQ 시퀀스를 혼합하여 Q채널의 확산신호를 발생한다. 대역여파기451 및 453은 각각 I채널 및 Q채널의 확산신호를 기저대역으로 여파하여 출력한다. 혼합기459는 국부발진기455에서 출력되는 국부발진신호와 I채널의 기저대역 확산신호를 혼합하여 출력한다. 혼합기461은 위상천이기457에서 90도 천이된 국부발진신호와 Q채널의 기저대역 확산신호를 혼합하여 출력한다. 가산기 463은 상기 혼합기459 및 461의 출력을 가산하여 출력한다. 비교기465는 상기 자동이득제어기413의 출력과 소정의 임계값(open loop power control threshold)을 비교하여 출력한다. 비선형 여파기(nonlinear filter)467은 상기 비교기465의 출력을 여파하여 송신신호의 전력을 제어하기 위한 제어신호를 발생한다. 송신증폭기(High Power Amplifier: HPA)469는 상기 비선형 여파기467의 출력에 의해 제어되어 상기 가산기463의 출력 송신신호를 전력 증폭하여 출력한다.
상기 도 4의 통신대상의 구조인 도 5를 참조하면, 저잡음 증폭기512는 수신되는 미약한 크기의 신호를 저잡음 증폭하여 출력한다. 혼합기518은 발진기514에서 출력되는 국부발진신호와 상기 수신신호를 혼합하여 I채널의 기저대역신호를 발생한다. 혼합기520은 위상천이기516에서 출력되는 90도 위상 천이된 국부발진신호와 상기 수신신호를 혼합하여 Q채널의 기저대역신호를 발생한다. 대역여파기522 및 524는 각각 대응되는 I채널 및 Q채널의 기저대역신호를 대역 여파하여 출력한다. PNI발생기(I channel pilot PN sequence generator)526은 I채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNI 시퀀스를 발생한다. PNQ발생기(Q channel pilot PN sequence generator)528은 Q채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNQ시퀀스를 발생한다. 혼합기530은 상기 I채널의 확산된 기저대역신호와 상기 PNI 시퀀스를 혼합하여 I채널의 역확산된 기저대역신호를 발생한다. 혼합기532는 상기 Q채널의 확산된 기저대역신호와 상기 PNQ 시퀀스를 혼합하여 Q채널의 역확산된 기저대역신호를 발생한다. 가산기534는 상기 두 혼합기530 및 532의 출력을 가산하여 출력한다.
제1직교부호 발생기541은 해당 채널의 제1직교부호W#x를 발생한다. 혼합기542는 상기 가산기534의 출력과 상기 제1직교부호를 혼합하여 역확산된 수신신호를 발생한다. 적분기543은 상기 혼합기542에서 출력되는 심볼 구간의 신호를 누적하여 출력한다. 디멀티플렉서(dimultiplexer)545는 상기 적분기543의 출력을 수신하며, 제어신호CTLr에 의해 수신 심볼 구간의 제어정보구간에서 상기 적분기543의 출력을 전력제어정보구간의 역확산 신호 Pk로 출력하고 나머지 심볼 구간에서 상기 적분기543의 출력을 심볼 데이타 Si로 출력한다. 즉, 상기 디멀티플렉서545는 상기 제어신호CTLr에 의해 시분할 방식으로 상기 심볼 데이타 및 제어정보를 역다중화하여 출력하는 기능을 수행한다. 비교기546은 상기 디멀티플렉서545에서 출력되는 전력제어정보구간의 역확산 신호 Pk를 입력하며, 상기 Pk와 소정의 기준값 ε를 비교하며, ㅣPkㅣ<ε이면 감소(down)를 출력하기 위한 비교신호를 발생하고, 상기 ㅣPkㅣ≥ε이면 증가(up)를 위한 비교신호를 발생한다. 전력제어기(power controller)547은 상기 비교기546의 출력을 입력하며, 감소 비교신호 입력시 송신 전력을 낮추기 위한 전력제어신호를 발생하고 증가 비교신호 입력시 송신 전력을 상승시키기 위한 전력제어신호를 발생한다.
채널복호기(deinterleaver & channel decoding)536은 상기 디멀티플렉서545에서 출력되는 수신신호를 디인터리빙 및 복호하여 수신 사용자 데이타를 발생한다. 채널부호화기(channel encoder)552는 사용자 데이타를 부호화 및 인터리빙하여 출력한다. PNI발생기554는 I채널의 송신신호를 확산하기 위한 PNI 시퀀스를 발생한다. PNQ발생기556은 Q채널의 확산신호를 역확산하기 위한 PNQ시퀀스를 발생한다. 혼합기558은 상기 I채널의 송신신호와 상기 PNI 시퀀스를 혼합하여 I채널의 확산신호를 발생한다. 혼합기560은 상기 Q채널의 송신신호와 상기 PNQ 시퀀스를 혼합하여 Q채널의 확산신호를 발생한다. 지연기562는 상기 혼합기560의 출력을 Tc/2 지연하여 출력하는 것으로 시스템에 따라 생략될 수 있다. 대역여파기564 및 568은 각각 I채널의 확산신호 및 Tc/2 지연된 Q채널의 확산신호를 기저대역으로 여파하여 출력한다. 혼합기574는 국부발진기570에서 출력되는 국부발진신호와 I채널의 기저대역 확산신호를 혼합하여 출력한다. 혼합기576은 위상천이기572에서 90도 천이된 국부발진신호와 Q채널의 기저대역 확산신호를 혼합하여 출력한다. 가산기578은 상기 혼합기574 및 576의 출력을 가산하여 출력한다. 송신증폭기(High Power Amplifier: HPA)580은 상기 전력제어기547에서 출력되는 전력제어신호에 의해 송신신호를 전력 증폭하여 출력한다.
먼저 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치에서 전력제어비트를 송신하는 동작을 살펴본다. 기지국의 전력평균기439는 수신되는 신호의 전력을 평균화하여 단말기의 송신 전력신호를 발생한다. 그러면 비교기443은 상기 전력평균기439의 출력과 설정된 기준값을 비교하여 출력할 전력제어정보를 결정한다. 이때 상기 기준값은 폐루프 전력을 제어하기 위한 임계값(closed loop power control threshold value)이 된다. 이때 상기 비교기443은 상기 상기 전력평균기439의 출력이 상기 기준값 보다 크면 단말기의 송신 전력을 하강시키기 위한 제어신호를 발생하도록 하기 위한 비교신호를 발생하고, 상기 전력평균기439의 출력이 상기 기준값 보다 작으면 단말기의 송신 전력을 상승시키기 위한 제어신호를 발생하도록 하기 위한 비교신호를 발생한다.
그러면 제어정보발생기481은 상기 비교기443의 출력에 따라 전력 상승을 위한 비교신호 발생시 Pk=+1로 출력하고, 전력 하강을 위한 비교신호 발생시 Pk=-1로 출력한다. 그리고 멀티플렉서482는 상기 제어정보 발생기481의 출력 및 상기 채널부호기441의 출력을 입력하며, 제어신호CTLt의 제어하에 심볼 데이타 구간에서는 상기 채널부호기441의 출력을 선택 출력하고 제어정보 구간에서는 상기 제어정보 발생기481의 출력을 선택 출력한다. 이때 상기 제어정보의 구간은 각 채널별로 각각 고정하는 것이 바람직하다.
제1직교부호 발생기483은 해당 채널의 데이타 및 전력제어정보Pk의 값이 Pk=+1일 시 사용하기 위한 제1직교부호W#x를 발생하며, 제2직교부호 발생기484는 전력제어정보Pk의 값이 Pk=-1일 시 사용하기 위한 제2직교부호W#α를 발생한다. 비교기486은 상기 제어정보 발생기481의 출력을 입력하며, 상기 비교기486의 출력이 Pk=-1일 시에만 상기 제2직교부호 발생기484의 출력을 선택하기 위한 스위치 제어신호를 발생하고, 나머지 상태에서는 상기 제1직교부호 발생기483의 선택하도록 한다. 그러면 상기 혼합기487은 상기 멀티플렉서482에서 출력되는 송신신호를 상기 스위치에서 출력되는 직교부호와 혼합하여 출력한다. 따라서 상기 혼합기487을 통해 출력되는 신호를 살펴보면, 상기 채널부호기441에서 출력되는 데이타 심볼 및 Pk=+1인 전력 제어비트는 제1직교부호W#x와 혼합되어 출력되며, Pk=-1인 전력 제어비트는 제2직교부호W#α과 혼합되어 출력된다. 따라서 상기 전력제어비트는 제어비트의 논리에 따라 각각 다른 직교부호와 혼합되어 출력됨을 알 수 있다. 이때 상기 출력되는 제어정보는 다른 인접 데이타 심볼들과 동일한 에너지를 갖는 신호로 출력된다.
상기와 같이 복수의 직교부호들과 혼합된 전력제어정보는 PN 시퀀스와 혼합되어 확산된 후 송신대역의 신호로 주파수를 상승변환하여 출력된다. 상기와 같이 기지국에서 출력되는 데이타 심볼 및 전력제어정보는 도 3과 같은 형태로 출력된다.
두번째로 본 발명의 실시예에 따른 단말기 장치에서 전력제어비트를 수신하는 동작을 살펴본다. 상기 기지국의 송신장치에서 출력되는 신호는 중간주파수 및 기저대역의 신호로 변환된 후, PN시퀀스와 혼합하여 역확산된다. 이때 상기 제1직교부호 발생기541은 상기 기지국의 제1직교부호 발생기483과 동일한 제1직교부호W#x를 발생한다. 따라서 혼합기542는 상기 역확산된 수신신호와 상기 제1직교부호W#x를 혼합하여 해당 채널의 역확산신호를 구분한다. 이때 상기 혼합기542의 출력에서 제어정보 구간은 두 직교부호 W#x 및 W#α의 직교성으로 인하여 도 2와 같이 온/오프되는 형태로 나타난다. 즉, 기지국에서 제어정보를 제1직교부호W#x로 확산하여 전송한 경우 상기 혼합기542에서 출력되는 신호는 도 2의 211과 같이 발생되고, 제어정보를 제2직교부호W#α로 확산하여 전송한 경우 상기 혼합기542에서 출력되는 신호는 도 2의 213과 같이 해당 제어정보 구간이 오프되는 형태로 발생된다. 이는 제1직교부호W#x 및 제2직교부호W#α를 이용하여 전송된 제어정보 구간의 에너지는 인접한 데이타와 비슷한 값을 가지지만, 제2직교부호W#α를 이용하여 전송한 제어정보 구간에서는 에너지가 인접한 데이타에 비해 직교성이 유지되므로, 이상적인 상태에서는 0가 된다.
그러면 적분기543은 상기 혼합기542의 출력을 누산하며, 디멀티플렉서540은 제어신호CTLr에 의해 데이타 심볼 구간에서 상기 적분기543의 출력을 채널 복호기536에 출력하고, 제어정보 구간에서 상기 적분기543의 출력을 비교기546에 출력한다. 그러면 비교기546은 상기 디멀티플렉서545에서 출력되는 제어정보 구간의 에너지Pk를 소정의 기준값ε와 비교한다. 여기서 상기 기준값 ε는 이상적인 상황에서는 0가 되지만, 전송 중의 채널 에러 등에 발생될 수 있는 잡음들의 에너지 값으로 설정하며, 이때의 값은 실험적으로 측정하여 설정할 수 있다. 이때 상기 비교기546은 ㅣPkㅣ<ε 동작을 취하여, 단말기의 송신전력을 제어하기 위한 비교신호를 발생한다. 그러면 상기 전력제어기547은 상기 비교기546의 출력에 의해 상기 전력증폭기580을 제어하여 송신신호의 송신 전력을 제어한다.
이때 상기 기지국에서 전력 상승을 위한 제어정보를 Pk=+1을 제1직교부호W#x로 확산하고, 전력 하강을 위한 제어정보를 Pk=-1을 제2직교부호W#α로 확산한 경우의 단말기의 송신 전력 제어 과정을 살펴본다. 먼저 상기 비교기546에서 출력되는 비교 결과가 ㅣPkㅣ<ε이면 기지국에서 수신되는 단말기의 송신 전력이 높은 상태이므로 전력을 하강시키는 동작을 취하게 된다. 또한 상기 비교기546에서 출력되는 비교 결과가 ㅣPkㅣ≥ε이면 기지국이 단말기의 송신 전력 증가를 요구하는 상태이므로 단말기의 송신 전력을 증가시킨다.
상기 도 5와 같은 단말기는 제1직교부호W#x 만을 이용하여 수신되는 제어정보를 처리하는 구성을 도시하고 있다. 그러나 단말기에서도 상기 제1직교부호W#x 발생기 및 제2직교부호W#α 발생기를 이용하여 제어정보를 처리할 수 있다. 이런 경우, 상기 단말기는 제1직교부호 발생기541 및 제2직교부호 발생기를 구비하여야 하여야 하며, 제어정보구간의 데이터는 보존될 수 있다. 상기 두 직교부호 발생기들의 출력으로 수신신호를 제어정보구간동안 병렬로 역확산한 후, 제어정보와 데이터정보를 동시에 수신한다.
상술한 바와 같이 CDMA 통신 시스템에서 송신측이 수신측에 제어정보를 전송할 시 심볼 데이타 확산에 사용한 직교부호를 이용한 직교부호와 다른 직교부호를 이용하여 제어정보를 확산하여 심볼 데이타와 동일한 에너지로 송신하고, 수신측이 데이타 확산에 이용한 직교부호를 이용하여 수신신호의 제어정보구간을 역확산한 후 에너지의 크기에 따라 제어정보를 분석한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 제어정보 통신방식은 채널 부호화를 거치지 않고 전송되는 제어정보의 전송 오류를 줄일 수 있으며, 또한 심볼 데이타와 동일한 에너지로 전송되므로 큰 에너지로 인한 인접 데이타 채널의 간섭의 증가를 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한 동일한 직교부호를 이용하여 여러 채널의 제어정보를 보내기 위하여 제어정보가 삽입될 위치를 각 채널에 중첩되지 않게 고정 배치하고, 심볼 데이타와 제어정보를 시분할 방식으로 다중화 및 역다중화함으로써, 데이터 채널에 비하여 적은 수의 제어정보전송용 직교부호로 제어정보의 전송 및 수신을 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치에 있어서,
    데이타 확산용 제1직교부호 발생기 및 제어정보전송용 제2직교부호를 구비하며, 데이터 정보를 제1직교부호를 이용하여 확산하고, 전송하고자 하는 제어정보를 데이터정보의 일부를 천공한 곳에 삽입하거나 천공하지 않고 데이터정보와 시간다중화한 후 해당 제어정보에 따라 제어정보구간에서 제1직교부호로 제어정보심볼을 확산하거나 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와,
    상기 제1직교부호 발생기를 구비하며, 상기 송신측에서 제어정보가 삽입된 구간의 제어정보를 상기 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 상기 구간에서 검출되는 에너지의 크기에 따라 전송된 제어정보를 판단하는 수신장치로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치.
  2. 제1항에 있어서, 송신장치가 상기 제2직교부호 발생기의 출력을 확산에 이용하는 데이터채널의 수가 가능한한 많아지도록 다수 채널의 제어정보구간이 중첩되지 않게 하여 제어정보전송용 제2직교부호의 수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치.
  3. 제어정보구간에서 수신되는 신호를 상기 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 검출되는 에너지의 크기에 따라 수신 제어정보를 처리하는 수신장치를 구비하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 전송장치에 있어서,
    제어정보를 발생하는 제어정보 발생기와,
    상기 제어정보 및 사용자 데이타를 입력하여 데이타 구간에서 상기 사용자 데이타를 선택하고 제어정보 구간에서 상기 사용자 데이타를 선택하여 시분할 다중화하는 멀티플렉서와,
    제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    제2직교부호를 발생하는 발생기와,
    상기 제어정보를 입력하며, 상기 데이타 구간 및 제1상태의 제어정보일 시 상기 제1직교부호를 선택하고 제2상태의 제어정보일시 상기 제2직교부호를 선택하는 직교부호 선택기와,
    상기 멀티플렉서 및 상기 직교부호 선택기의 출력을 혼합하여 확산된 송신신호를 발생하는 혼합기와,
    상기 확산된 송신신호를 동일한 에너지로 증폭 출력하는 송신수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 전송장치.
  4. 데이타 확산용 제1직교부호 발생기 및 제어정보 확산용 제2직교부호를 구비하며, 제어정보 구간의 제1제어정보 데이타를 상기 제1직교부호를 이용하여 확산하고 제2제어정보 데이타를 상기 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치를 구비하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 수신장치에 있어서,
    상기 제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    역확산된 수신신호와 상기 제1직교부호를 혼합하는 혼합기와,
    상기 혼합기의 출력을 적분하여 에너지를 검출하는 적분기와,
    상기 적분기의 출력을 입력하며, 시분할 방식으로 데이타 구간과 제어정보 구간의 신호를 역다중화하는 디멀티플렉서와,
    상기 역다중화된 제어정보 구간의 에너지의 크기를 검사하여 제어정보를 분석한 후 처리하는 제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 수신장치.
  5. 부호분할다중접속 시스템의 전력제어정보 통신장치에 있어서,
    기지국이,
    수신 신호의 평균 전력을 검출하여 단말기의 전력 업/다운을 제어하기 위한 전력제어정보를 발생하는 제어정보 발생기와,
    상기 전력 제어정보 및 사용자 데이타를 입력하여 데이타 구간에서 상기 사용자 데이타를 선택하고 제어정보 구간에서 상기 사용자 데이타를 선택하여 시분할 다중화하는 멀티플렉서와,
    데이타 확산용 제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    제어정보 확산용 제2직교부호를 발생하는 발생기와,
    상기 제어정보를 입력하며, 상기 데이타 구간 및 제1상태의 전력제어정보일 시 상기 제1직교부호를 선택하고 제2상태의 전력 제어정보일시 상기 제2직교부호를 선택하는 직교부호 선택기와,
    상기 멀티플렉서 및 상기 직교부호 선택기의 출력을 혼합하여 확산된 송신신호를 발생하는 혼합기와,
    상기 확산된 송신신호를 동일한 에너지로 증폭 출력하는 송신수단으로 구성되며,
    상기 단말기가,
    상기 제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    역확산된 수신신호와 상기 제1직교부호를 혼합하는 혼합기와,
    상기 혼합기의 출력을 적분하여 에너지를 검출하는 적분기와,
    상기 적분기의 출력을 입력하며, 시분할 방식으로 데이타 구간과 제어정보 구간의 신호를 역다중화하는 디멀티플렉서와,
    상기 역다중화된 제어정보 구간의 에너지의 크기를 검사하여 제어정보를 분석한 후 처리하는 제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 전력 제어정보 통신장치.
  6. 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신방법에 있어서,
    제어정보 구간의 제1제어정보 데이타를 데이타 확산용 제1직교부호를 이용하여 확산하고 제2제어정보 데이타를 별도의 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 과정과,
    상기 제어정보 구간의 제어정보를 상기 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 검출되는 에너지의 크기에 따라 수신 제어정보를 처리하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신방법.
  7. 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치에 있어서,
    데이타 확산 및 제1제어정보 전송용 제1직교부호 발생기 및 제2제어정보 전송용 제2직교부호 발생기를 구비하며 제어정보구간(수신기에 따라 다를 수 있음)의 데이타를 제어정보에 따라 제1직교부호 또는 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치와,
    제1직교부호 발생기 및 역확산부와 제2직교부호 발생기 및 역확산부를 병렬로 구비하며 제어정보를 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 제어정보구간에서 검출되는 에너지의 크기에 따라 송신측에서 보내고자했던 제어정보가 제1제어정보인지 제2제어정보인지를 판단하고 이 구간의 데이터 정보는 제어정보구간동안 제2직교부호 발생기를 역확산했을 때의 값으로 판단하는 수신장치로 구성된 것을 특징으로 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 송신장치가 상기 제2직교부호 발생기의 출력을 이용하여 동일한 송신기에서 적어도 2개의 데이터 채널의 제어정보를 전송하기 위하여 다수 채널의 제어정보구간을 중첩되지 않게 할당함을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 통신장치.
  9. 제어정보구간에서 수신되는 신호를 상기 제1직교부호를 이용하여 역확산한 후 검출되는 에너지의 크기에 따라 수신 제어정보를 처리하고 병렬로 구성된 제2직교부호를 이용하여 제어정보구간에서 역확산한 후 검출되는 신호값에 따라 데이터정보를 처리하는 수신장치를 구비하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 전송장치에 있어서,
    제어정보를 발생하는 제어정보 발생기와,
    상기 제어정보구간을 결정하는 제어정보구간제어기와,
    제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    제2직교부호를 발생하는 발생기와,
    상기 제어정보구간에서 제어정보에 따라 상기 데이터정보를 제1제어정보일 시 상기 제1직교부호를 선택하고 제2제어정보일 시 상기 제2직교부호를 선택하는 직교부호 선택기와,
    상기 데이터정보와 상기 직교부호 선택기에 의해 선택된 직교부호발생기의 출력을 혼합하여 확산된 송신신호를 발생하는 혼합기와,
    상기 확산된 송신신호를 동일한 에너지로 증폭 출력하는 송신수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 전송장치.
  10. 데이타 확산용 제1직교부호 발생기 및 제어정보전송용 제2직교부호 발생기를 구비하며, 제어정보구간의 데이타를 제어정보에 따라 상기 제1직교부호 또는 상기 제2직교부호를 이용하여 확산한 후 전송하는 송신장치를 구비하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 수신장치에 있어서,
    상기 제1직교부호를 발생하는 발생기와,
    상기 제2직교부호를 발생하는 발생기와,
    PN시퀀스로 역확산된 수신신호와 상기 제1직교부호를 혼합하는 혼합기와,
    상기 혼합기의 출력을 적분하여 에너지를 검출하는 제1적분기와,
    PN시퀀스로 역확산된 수신신호와 상기 제2직교부호를 혼합하는 혼합기와,
    상기 혼합기의 출력을 적분하여 에너지를 검출하는 제2적분기와,
    상기 제1적분기의 출력의 세기를 제어정보구간에서 판별하여 송신된 제어정보를 판단하
    는 판단기와,
    상기 제어정보구간에서 제2적분기 출력을 상기 제1적분기 출력대신 선택하는 선택기로 구성된 것을 특징으로 하는 부호분할다중접속 시스템의 제어정보 수신장치.
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