KR100259195B1 - 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기에 관한 것으로, 종래의 장치에 있어서는 채널 추정기가 진폭과 위상을 추정하는 구간을 설계자가 일정한 값으로 적당히 지정하여 채널 추정을 수행하였기 때문에 고속 이동과 같은 급격한 채널 변화시에는 보정해야될 진폭과 위상이 정확히 추정 되지 않기 때문에 갑작스런 통화 품질의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.등따라서, 본 발명은 채널변화에 따라 채널 추정 적분구간을 가변시켜 진폭과 위상을 보상 시킴으로써, 빠른 이동과 같은 급격한 채널변화에도 통화 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기

본 발명은 코드분할 다중 접속(CDMA : Code division multiple access) 셀룰라 시스템의 동기식 수신기에 관한 것으로, 특히 복조부에서 채널변화에 따라 적분구간을 가변시킴으로써, 빠른 이동과 같은 급격한 채널변화에도 통화 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기에 관한 것이다.

일반적으로, 변복조 방식은 수신시 캐리어 정보의 필요 유무에 따라 동기식(coherent)과 비동기식(noncoherent)으로 분류되고, 동기식이 비동기식에 비해 변복조 성능이 우수하지만, 동기식 변복조를 위해서는 수신단에서 채널 파라미터(진폭,위상 등)의 추정이 필요한데, 이를 위한 방법으로 파일롯 신호를 전송하는 방식이 사용되고 있으며, 동기식 시스템에서 송신 데이터는 사용자와 채널을 구분하기 위한 PN(Pseudonoise) 시퀀스로 암호화(covering)된후 그 시스템 고유의 PN 시퀀스로 확산(spreading)된다.

도1은 종래의 코드분할 다중 접속방식(CDMA : Code division multiple adapter) 셀룰라 시스템의 동기방식 수신기에서 복조부의 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 안테나(10)를 통해 수신된 파일롯과 데이터의 복합신호가 PN 시퀀스로 확산된 후 4상 위상변조된 변조신호(s(t))를 반송파 성분(cos(2πf₀t))을 기준신호로 사용하여 동상성분(I : In phase)을 검파하는 승산기(11)와; 상기 변조신호(s(t))를 상기 반송파 성분(cos(2πf₀t))보다 위상이 π/2 앞선성분(sin(2πf₀t))을 기준신호로 사용하여 직교성분(Q : Quadrature)을 검파하는 승산기(12)와; 상기 두 승산기(11)(12)에서 출력된 검파 성분에서 기 지정된 신호와 정합되는 성분만을 통과시켜 동상성분(I)과 직교성분(Q)을 변조되기 전의 기저대역(baseband)신호로 출력하는 두 정합필터(13)(14)와; 상기의 두 정합필터(13)(14)에서 출력된 기저대역 신호를 시스템 고유의 PN 시퀀스로 역확산하는 파일롯 시퀀스 역확산기(15)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 동상성분의 역확산신호(RxI)와 직교성분의 역확산신호(RxQ)에서 각각의 진폭(α)과 위상(ψ)을 추정하여 보상하는 두 채널 추정기(16)(17)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 동상성분(I)의 역확산신호(RxI)를 상기 채널 추정기(16)에서 일정구간(Np) 동안 적분하여 추정된 진폭과 위상( cos ψ)으로 보정하기 위해 스케일링(scaling)하는 승산기(18)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 직교성분(Q)의 역확산신호(RxQ)를 채널 추정기(16)에서 일정구간(Np) 동안 추정된 진폭과 위상( sin ψ)으로 보정하기 위해 스케일링(scaling)하는 승산기(19)와; 상기 각각의 승산기(18)(19)에서 진폭과 위상이 보정된 신호에 k번째 사용자 PN 시퀀스(bn^(I)(k))를 승산하여 검파하는 승산기(20,21)와; 상기 승산기(20)(21)에서 검파된 동상성분(I)과 직교성분(Q)을 더하여 변조되기 전의 신호로 복원하는 덧셈기(22)와; 상기 덧셈기(22)에서 출력된 신호를 심볼구간(N)동안 누적하여 적분된 값(Y₁(k))을 출력하는 누적기(23)로 구성된 종래 수신기의 동작 및 작용을 설명한다.

먼저, Ku개의 사용자 신호와 파일롯 신호가 합쳐진 신호(s(t))가 안테나(10)에서 수신되면 그 신호는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, X₀(t)는 비변조된 파일롯 신호를 나타내고, X_k(t)는 k번째 사용자 신호를 나타낸다. 상기 신호(s(t))가 승산기(11)(12)와 정합필터(13)(14)를 거치면 동상성분(I)과 직교성분(Q)으로 분리된 기저대역 신호가 얻어진다.

상기 기저대역 신호를 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 시스템 고유의 PN 시퀀스로 역확산하면 다음의 수학식 2와 같은 신호가 출력된다.

여기서, 는 송신신호 진폭을 나타내고, A₀는 파일롯 이득(gain), X_n(k)는 k번째 사용자의 전송 데이터, b_n ^(I)(k),b_n ^(Q)(k)는 k번째 사용자의 I,Q채널 확산 시퀀스를, 그리고 α,ψ는 채널 파라메터(진폭, 위상), V_n ^(I),V_n ^(Q)는 다중경로 성분과 다른 채널이나 사용자의 간섭 성분을 나타낸다.

상기와 같이 다중경로 성분과 간섭 성분을 제거하기 위하여 채널 추정기(16)(17)에서 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)를 통과한 신호(RxI)(RxQ)를 각각 일정구간(Np) 동안의 평균값을 취하여 추정한 진폭( )과 위상(ψ)의 보정신호( cos ψ)( sin ψ)를 승산기(18)(19)를 통하여 상기 역확산된 신호(RxI)(RxQ)에 곱해 스케일링 시킨다.

다음, 상기와 같이 스케일링된 신호가 승산기(20)(21)를 통하여 k번째 사용자 PN시퀀스로 역확산된 동상성분(I)과 직교성분(Q)을 덧셈기(22)에서 합치면 다음의 수학식 3과 같은 결과가 출력된다.

이에 따라 누적기(23)에서는 상기 수학식 3과 같이 출력된 신호(y_ln(k))를 심볼구간(N)동안 적분하면 다음의 수학식 4와 같은 결과가 출력된다.

여기서 +N은 수학식 3에서 X_n(k)가 '1'일 경우이고, -N은 X_n(k)가 '-1'일 경우이다. Y_l(k)로써 전송된 데이터 X_n(k)가 '1'인지 아니면 '-1'인지를 판정하게 된다.

그러나, 상기 종래의 수신기에 있어서는 채널 추정기가 진폭과 위상을 추정하는 구간을 설계자가 일정한 값으로 적당히 지정하여 채널 추정을 수행하였기 때문에 고속 이동과 같은 급격한 채널 변화시에는 보정해야될 진폭과 위상이 정확히 추정 되지 않기 때문에 갑작스런 통화 품질의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 채널변화에 따라 적분구간을 가변시킴으로써, 빠른 이동과 같은 급격한 채널변화에도 통화 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기를 제공 하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 코드분할 다중 접속방식 수신기에서 복조부의 블록 구성도.

도2는 본 발명에 의한 코드분할 다중 접속방식 수신기에서 복조부의 블록 구성도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

301,302 : 채널 파라메터 추출부 303,304,307 : 덧셈기

305,306 : 크기 추출부 308 : 파라메터 비교부

309,310 : 채널 추정부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 안테나를 통해 수신된 파일롯과 데이터의 복합신호가 PN 시퀀스로 확산된 후 4상 위상변조된 변조신호를 반송파 성분을 기준신호로 사용하여 동상성분을 검파하는 승산기(11)와; 상기 변조신호를 상기 반송파 성분보다 위상이 π/2 앞선성분을 기준신호로 사용하여 직교성분을 검파하는 승산기(12)와; 상기 두 승산기(11)(12)에서 출력된 검파 성분에서 기 지정된 신호와 정합되는 성분만을 통과시켜 동상성분과 직교성분을 변조되기 전의 기저대역 신호로 출력하는 두 정합필터(13)(14)와; 상기의 두 정합필터(13)(14)에서 출력된 기저대역 신호를 시스템 고유의 PN 시퀀스로 역확산하는 파일롯 시퀀스 역확산기와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기에서 출력된 동상성분의 역확산신호(RxI)와 직교성분의 역확산신호(RxQ)에서 각각의 진폭과 위상을 추정하여 보상하는 두 채널 추정기(309)(310)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기에서 출력된 동상성분과 직교성분의 역확산신호를 상기 채널 추정기(309)(310)에서 일정구간 동안 적분하여 추정된 진폭과 위상( cos ψ)( sin ψ)으로 보정하기 위해 스케일링하는 승산기(18)(19)와; 상기 각각의 승산기(18)(19)에서 진폭과 위상이 보정된 신호에 k번째 사용자 PN 시퀀스(bn^(I)(k))를 승산하여 검파하는 승산기(20,21)와; 상기 승산기(20)(21)에서 검파된 동상성분과 직교성분을 더하여 변조되기 전의 신호로 복원하는 덧셈기(22)와; 상기 덧셈기(22)에서 출력된 신호를 심볼구간(N)동안 누적하여 적분된 값(Y₁(k))을 출력하는 누적기로 구성된 코드분할 다중 접속 셀룰러 시스템의 동기식 수신기에 있어서, 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 기저대역의 신호에서 각각의 진폭과 위상을 추출해내는 채널 파라메터 추출부(301)(302)와; 상기 각 채널 파라메터 추출부에서 추출된 값과 상기 각 채널 추정기에서 추출된 값을 서로 더하는 덧셈기(303)(304)와; 상기 덧셈기(303)(304)에서 구한 추출값과 실제값의 차이를 절대값을 취해 크기를 추출해 내는 크기 추출부(305)(306)와; 상기 각 크기 추출부(305)(306)에서 출력된 동상성분과 직교성분의 값을 더해 출력하는 덧셈부(307)와; 상기 덧셈부(307)의 값이 기 설정된 오차 기준값과 비교해서 그 차이값에 따라 적분구간(Np)을 조절하여 상기 채널 추정기(309)에 출력시킴으로써 변경된 구간으로 보정하게 하는 파라메터 비교부(308)를 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 코드분할 다중 접속방식 수신기의 복조부를 보인 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 안테나(10)를 통해 수신된 파일롯과 데이터의 복합신호가 PN 시퀀스로 확산된 후 4상 위상변조된 변조신호(s(t))를 반송파 성분(cos(2πf₀t))을 기준신호로 사용하여 동상성분(I)을 검파하는 승산기(11)와; 상기 변조신호(s(t))를 상기 반송파 성분(cos(2πf₀t))보다 위상이 π/2 앞선성분(sin(2πf₀t))을 기준신호로 사용하여 직교성분(Q)을 검파하는 승산기(12)와; 상기 두 승산기(11)(12)에서 출력된 검파 성분에서 기 지정된 신호와 정합되는 성분만을 통과시켜 동상성분(I)과 직교성분(Q)을 변조되기 전의 기저대역 신호로 출력하는 두 정합필터(13)(14)와; 상기의 두 정합필터(13)(14)에서 출력된 기저대역 신호를 시스템 고유의 PN 시퀀스로 역확산하는 파일롯 시퀀스 역확산기(15)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 동상성분의 역확산신호(RxI)와 직교성분의 역확산신호(RxQ)에서 각각의 진폭(α)과 위상(ψ)을 추정하여 보상하는 두 채널 추정기(16)(17)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 동상성분(I)의 역확산신호(RxI)를 상기 채널 추정기(16)에서 일정구간(Np) 동안 적분하여 추정된 진폭과 위상( cos ψ)으로 보정하기 위해 스케일링 하는 승산기(18)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 직교성분(Q)의 역확산신호(RxQ)를 채널 추정기(16)에서 일정구간(Np) 동안 추정된 진폭과 위상( sin ψ)으로 보정하기 위해 스케일링 하는 승산기(19)와; 상기 각각의 승산기(18)(19)에서 진폭과 위상이 보정된 신호에 k번째 사용자 PN 시퀀스(bn^(I)(k))를 승산하여 검파하는 승산기(20,21)와; 상기 승산기(20)(21)에서 검파된 동상성분(I)과 직교성분(Q)을 더하여 변조되기 전의 신호로 복원하는 덧셈기(22)와; 상기 덧셈기(22)에서 출력된 신호를 심볼구간(N)동안 누적하여 적분된 값(Y₁(k))을 출력하는 누적기(23)로 구성된 코드분할 다중 접속 셀룰러 시스템의 수신기에 있어서, 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 기저대역의 신호(RxI)(RxQ)에서 각각의 진폭과 위상을 추출해내는 채널 파라메터 추출부(301)(302)와; 상기 채널 파라메터 추출부(301)(302)에서 추출된 값(αcosψ)(αsinψ)과 상기 채널 추정기(309)(310)에서 추출된 값( cos ψ)( sin ψ)을 서로 더하는 덧셈기(303)(304)와; 상기 덧셈기(303)(304)에서 구한 추출값( cos ψ)( sin ψ)과 실제값(αcosψ)(αsinψ)의 차이를 절대값을 취해 크기를 추출해 내는 크기 추출부(305)(306)와; 상기 각 크기 추출부(305)(306)에서 출력된 동상성분(I)과 직교성분(Q)의 값을 더해 출력하는 덧셈부(307)와; 상기 덧셈부(307)의 값이 기 설정된 오차 기준값과 비교해서 그 차이값에 따라 적분구간(Np)을 조절하여 상기 채널 추정기(309)에 출력시킴으로써 변경된 구간으로 보정하게 하는 파라메터 비교부(308)를 더 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.

설명을 간단히 하기 위해서 종래와 같은 부분은 생략하고, 본 발명에 의한 부분만을 추가하여 설명한다.

일단, 파일롯 시퀀스 역확산기(15)를 통과한 신호는 상기의 수학식 2와 같다.

여기서, 파일롯 신호(A₀(t))의 세기가 사용자 신호(X_n(k))의 세기보다 크므로 채널 파라메터 추출부(301)를 거친 동상성분(I)의 역확산신호(RxI)는 채널 적분주기 시작점의 순시적인(instantaneous) 채널 파라메터 성분(αcosψ)을 출력하고, 채널 파라메터 추출부(302)를 거친 직교성분(Q)의 역확산신호(RxQ)는 채널 적분주기 시작점의 순시적인 채널 파라메터 성분(αsinψ)을 출력하게 되고, 상기 각 채널 파라메터 성분은 덧셈기(303)에서 그 차이값(αcosψ- cos ψ)을 출력하고, 덧셈기(304)에서 차이값(αsinψ- sin ψ)을 출력하게 된다.

상기의 각 차이값은 각각 동상성분과 직교성분의 채널 추정 적분주기 시작점의 순시적인 채널 파라메터 성분과 추정된 채널 파라메터 성분의 차, 즉 채널 파라메터 보정율값을 나타낸다.

상기의 채널 파라메터 보정율의 동상성분과 직교성분을 합치기 위해 크기 추출부(305)(306)에서 각각 절대값을 취하여 덧셈기(307)에서 합하면 그 결과(d_channel)는 다음의 수학식 5와 같이 출력된다.

상기의 수학식 5와 같은 채널 파라메터 보정율(d_channel)이 파라메터 비교부(308)에 입력되면 기 설정되어 있는 오차 기준값과 비교하여 그보다 크면 적분구간(Np)를 감소하라는 제어신호를, 그보다 작으면 적분구간(Np)을 증가 하라는 제어신호를 각 채널 추정기(309)(310)에 보내어 적분구간(Np)을 조절하게 된다.

즉, 채널의 급격한 변화로 인해 채널 파라메터의 보정율(d_channel)이 커지게 되면 적분구간(Np)을 감소시켜 보다 신속한 채널 추정을 수행하게 되고, 채널이 비교적 일정하여 변화가 거의 없으면 채널 파라메터의 보정율(d_channel)이 작게 되어 적분구간(Np)을 증가시켜 충분한 시간동안 채널 추정을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 코드분할 다중 접속 셀룰러 시스템의 동기식 수신기는 채널변화에 따라 채널 추정 적분구간을 가변시켜 진폭과 위상을 보상 시킴으로써, 빠른 이동과 같은 급격한 채널변화에도 통화 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 안테나를 통해 수신된 파일롯과 데이터의 복합신호가 PN 시퀀스로 확산된 후 4상 위상변조된 변조신호를 반송파 성분을 기준신호로 사용하여 동상성분을 검파하는 승산기(11)와; 상기 변조신호를 상기 반송파 성분보다 위상이 π/2 앞선성분을 기준신호로 사용하여 직교성분을 검파하는 승산기(12)와; 상기 두 승산기(11)(12)에서 출력된 검파 성분에서 기 지정된 신호와 정합되는 성분만을 통과시켜 동상성분과 직교성분을 변조되기 전의 기저대역 신호로 출력하는 두 정합필터(13)(14)와; 상기의 두 정합필터(13)(14)에서 출력된 기저대역 신호를 시스템 고유의 PN 시퀀스로 역확산하는 파일롯 시퀀스 역확산기와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기에서 출력된 동상성분의 역확산신호(RxI)와 직교성분의 역확산신호(RxQ)에서 각각의 진폭과 위상을 추정하여 보상하는 두 채널 추정기(309)(310)와; 상기 파일롯 시퀀스 역확산기에서 출력된 동상성분과 직교성분의 역확산신호를 상기 채널 추정기(309)(310)에서 일정구간 동안 적분하여 추정된 진폭과 위상( cos ψ)( sin ψ)으로 보정하기 위해 스케일링하는 승산기(18)(19)와; 상기 각각의 승산기(18)(19)에서 진폭과 위상이 보정된 신호에 k번째 사용자 PN 시퀀스(bn^(I)(k))를 승산하여 검파하는 승산기(20,21)와; 상기 승산기(20)(21)에서 검파된 동상성분과 직교성분을 더하여 변조되기 전의 신호로 복원하는 덧셈기(22)와; 상기 덧셈기(22)에서 출력된 신호를 심볼구간(N)동안 누적하여 적분된 값(Y₁(k))을 출력하는 누적기로 구성된 코드분할 다중 접속 셀룰러 시스템의 동기식 수신기에 있어서, 상기 파일롯 시퀀스 역확산기(15)에서 출력된 기저대역의 신호에서 각각의 진폭과 위상을 추출해내는 채널 파라메터 추출부(301)(302)와; 상기 각 채널 파라메터 추출부에서 추출된 값과 상기 각 채널 추정기에서 추출된 값을 서로 더하는 덧셈기(303)(304)와; 상기 덧셈기(303)(304)에서 구한 추출값과 실제값의 차이를 절대값을 취해 크기를 추출해 내는 크기 추출부(305)(306)와; 상기 각 크기 추출부(305)(306)에서 출력된 동상성분과 직교성분의 값을 더해 출력하는 덧셈부(307)와; 상기 덧셈부(307)의 값이 기 설정된 오차 기준값과 비교해서 그 차이값에 따라 적분구간(Np)을 조절하여 상기 채널 추정기(309)에 출력시킴으로써 변경된 구간으로 보정하게 하는 파라메터 비교부(308)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 채널 추정부는 파라메터 비교부에서 출력되는 적분구간으로 조절되어 진폭과 위상을 추정하여 보상하는 것을 특징으로 하는 코드분할 다중 접속 셀룰라 시스템의 동기식 수신기.