KR100260983B1

KR100260983B1 - 코드 분할 다중 액세스 방식 멀티-코드 전송기

Info

Publication number: KR100260983B1
Application number: KR1019970069464A
Authority: KR
Inventors: 마사키 이치하라
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2000-07-01
Also published as: EP0849905A3; JP2800891B2; DE69738835D1; CA2223212C; EP0849905B8; KR19980064210A; EP0849905A2; CA2223212A1; JPH10178413A; US6097713A; AU720372B2; EP0849905B1; AU4840297A

Abstract

다수의 데이터 채널들로부터 입력된 데이터 신호들이 서로 다른 확산 코드(spreading codes)들에 의해 스펙트럼-확산되고 최종 기저 대역 신호들이 합산 및 전송되는 CDMA 멀티-코드 전송기에 있어서, 한 아이-패턴(eye-pattern)의 피크 값들이 합산되기에 앞서 상기 기저 대역 신호들을 지연시키므로써 전력 소모를 감소시키도록 감소되며, 그 결과 각각의 기저 대역 신호들의 전송 타이밍들이 서로 시프팅된다.

Description

코드 분할 다중 액세스 방식 멀티-코드 전송기

본원 발명은 확산 스펙트럼들을 가진 다수의 기저 대역 신호들을 각각의 확산 코드들과 합산하고 이 합산된 기저 대역 신호들을 전송하기 위한 Code Division Multiple Access(CDMA)멀티-코드 전송기에 관한 것이다. 특히, 본원 발명은 상기 신호들을 전송함에 있어서 전송기 전송 증폭기의 전력 소모에 있어서의 감소에 관한 것이다.

당해 CDMA 시스템에 있어서, 각 채널들의 식별은 주파수 또는 시간을 분할하므로써 실현되지 않고 작은 상호 상관성들을 가진 서로 다른 확산 코드들을 사용하여 실현된다. 상기 확산 코드들에 의해 식별된 채널들은 이후 "코드 채널들"로 지칭된다. 그러므로, CDMA 시스템에 있어서, 동시에 똑같은 주파수 대역에서 똑같은 전송기를 사용하여, 서로 다른 확산 코드들, 즉 멀티-코드와 함께 확산된 스펙트럼들을 가진 신호들을 전송하는 것이 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 CDMA 멀티-코드 전송기의 구조를 도시하는 블록도이다. 도시된 종래 기술의 CDMA 멀티-코드 전송 장치에 있어서, 각각의 코드 채널상의 데이터 신호들은 서로 다른 확산 코드들을 가진 스펙트럼들에 의해 확산되어 도 1에 도시된 바와 같이 간단히 합산된다. 통상적인 CDMA 시스템에 있어서 전송 방법이 도 1을 참조하여 기술될 것이다. 이 때, Quadrature Phase Shift Keying(Q-PSK) 시스템이 전송용 변조 시스템에 사용된다는 사실을 주목해야 한다.

각각의 채널들의 데이터 신호들 0 내지 n이 Serial-to

-Parallel(S/P)변환기(1-0 내지 1-n)에 입력되고, 이 변환기에서 상기 데이터 신호들의 데이터가 각각 I-채널 데이터 및 Q-채널 데이터로 변환된다. 예컨대, 제 i 번째(이 때, i = 0 내지 n)채널을 설명하건대, 상기 S/P 변환기(1-i)에 의해 변환된 데이터 DIi 및 DQi가 각각 승산기(2-1i 및 2-2i)에 입력된다. 이들 승산기(2-1i 및 2-2i)는 상기 데이터 DIi 및 DQi를 당해 제 i 번째 코드 채널에 할당되어 상기 스펙트럼을 확산시키도록 한 확산 코드 발생기(3-i)에 의해 발생된 확산 코드 PNi와 승산한다. 상기 승산기(2-1i)에 의해 확산된 스펙트럼을 가진 신호는 통과-대역 필터(4-1i)에 의해 대역-제한되어 가산기(6-1)에 입력된다. 상기 승산기(2-2i)에 의해 확산된 신호는 통과-대역 필터(4-2i)에 의해 대역 제한되어 가산기(6-2)에 입력된다. 상기 가산기(6-1)는 통과-대역 필터들(4-10 내지 4-1n)을 통해 통과된 신호들을 합산하여 한 변조된 신호 I를 출력시킨다. 상기 가산기(6-2)는 상기 통과-대역 필터들(4-20 내지 4-2n)을 통해 통과된 신호들 Q0 내지 Qn을 합산하여 한 변조된 신호 Q를 출력시킨다. 상기 변조된 신호들 I 및 Q는 전송부(7)로 송출되며 한 반송파 신호가 이들 신호에 의해 직각-변조되고, 상기 전송부(7)의 전송 증폭기에 의해 증폭되며, 전자기파로서 당해 전송기의 안테나에 의해 전송된다.

도 2 는 상기 도 1에 도시된 종래 시스템에서의 아이 패턴(eye-pattern)의 한 예를 도시하며, 이 도면을 참조하여 상기 가산기에 의해 실행된 합성에 의해 생성된 피크 값들의 증가가 기술된다. 설명을 간단하게 하기 위해, 두 코드 채널들의 신호들 I의 합성의 결과가 도 2에 도시된다는 사실을 주목해야 한다. 아울러, 상기 통과-대역 필터들은 각각 Nyquist 필터들로 추정된다.

도 2에서, 서로 다른 코드 채널들 상에서의 신호들 I1 및 I2의 합은 I 신호이고, 이들 신호 I1 및 I2의 피크 값들 VP1 및 VP2이 각각 인접한 샘플 포인트들 사이의 중간 위치들에 나타난다. 그러므로, 상기 두 신호들 I1 및 I2의 합성으로 발생된 신호 I의 피크 값 VP이 다음 식으로 표현된다.

VP = VP1 + VP2 (1)

그러므로, VP1 및 VP2가 일치할 경우, VP는 VP1의 두배가 된다. 한편, 상기 신호 I의 평균 전력 값이 2의 제곱근이므로, 피크 계수는 3 dB만큼 증가된다.

이 문제를 해결하기 위해, 합산될 다수 신호들의 피크 값들이 생성되는 시간들을 시프팅시키는 것이 제안되어 있다. 예컨대, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-244821에 있어서, 의사-무작위 코드(a pseudo-random code)가 통상적으로 모든 동시 통신 스테이션들에 제공되고, 각각의 전송기들에 대응하는 수신기들상의 상관 값들의 피크들이 서로 방해하지 않고 아울러 서로에 의해 방해받지 않도록, 다수의 전송기들이 상기 의사-무작위 코드에 대해 시간차를 부여하면서 전송기들의 전송 동작들을 동기화시키므로써 수신기들에 신호들을 전송한다.

Japanese Patent Application Laid-open No. 7-50649에 있어서, 주파수의 이용 효율은 다수의 가입자들에 대해 작은 상호 상관성을 가진 일련의 확산 코드들을 할당하므로써 개선된다. 전송 측상에서, 각각 인접한 피크 값들 사이의 중간 시점에서 제로 값과 매 두 개의 확산 코드 시점들(칩들)마다 피크 값을 가진 자기 상관 함수를 가진 해당 확산 코드들 사이에 1개의 칩의 시간 간격을 가진 두 개의 연속 확산 코드들이 생성되며, 각각의 채널 안에서 정보 코드들이 이들 일련의 확산 코드들과 함께 스펙트럼-확산되고 이들 스펙트럼-확산된 정보 코드들을 합산하므로써 전송된다.

그러나, 종래 각각의 CDMA 멀티-코드 전송기들에 있어서, 전송 증폭기의 효율이 저하되며 전력 소모가 증가된다는 문제점이 존재한다. 그 이유는 해당 신호의 피크 계수에 존재한다. 상기 피크 계수는 해당 신호의 평균 레벨에 대한 전송 증폭기에 대한 입력 신호의 피크 레벨의 비율이다. 이 비율이 커질 때, 상기 전송 증폭기는 상기 평균 레벨에 비교했을 때 큰 피크 값에 대해 선형성을 유지해야만 하며, 그러므로 해당 증폭기의 출력 레벨에 있어서 충분히 큰 백오프(back-off)(한 증폭기의 평균 전송 레벨에 대한 자체 포화 레벨의 비율, dB로 표현됨)을 갖는 것이 필요하다. 그러나, 상기 백오프가 커질 때, 당해 증폭기의 효율이 저하된다. 그러므로, 해당 장치의 전력 소모가 증가된다.

상술된 종래 기술중 하나에 있어서, 주파수 이용 효율은 똑같은 확산 코드를 다수의 사용자가 이 확산 코드를 사용할 수 있도록 다수의 채널에 할당하므로써 개선되며, 한 수신 측상에서 똑같은 확산 코드를 사용하므로써 상기 채널들중 한 채널의 분리 및 복조를 용이하게 하기 위해선, 피크 계수를 이 피크 계수를 용이하게 확인하기에 충분하리 만큼 크게 만드는 것이 필요하다. 그러므로, 상술된 문제점은 필요 불가결한 것이다.

본원 발명의 목적은 해당 아이-패턴의 피크 값들을 보다 작게 만들도록 서로 상이한 확산 코드들을 사용하므로써 상기 종래 기술에 내재한 문제점들을 해결할 수 있으며, 그에 따라 당해 전송기의 전력 소모를 감소시키게 되는 CDMA 시스템의 멀티-코드 전송기를 제공하는 것이다.

본원 발명에 따라, 서로 다른 확산 코드들을 가진 다수의 데이터 채널들로부터 입력된 데이터 신호들상에서 스펙트럼을 확산하기 위한 확산 스펙트럼 수단과; 확산-스펙트럼 기저 대역 신호들을 합산하기 위한 가산기 수단과; 한 반송파 신호를 상기 합산된 기저 대역 신호들에 의해 변조하기 위한 전송 수단; 및 상기 가산기 수단에 대해 상기 기저 대역 신호들을 지연시키기 위한 지연 수단을 구비하는 CDMA 시스템의 멀티-코드 전송기가 제공된다.

상기 확산-스펙트럼 기저 대역 신호들을 서로 상이하게 지연시키므로 써, 상기 각각의 데이터 채널들에 있어서 피크 값들의 오버랩이 이들 신호를 합산함에 있어 발생하는 것을 막을 수 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 CDMA 멀티-코드 전송기의 구조를 도시하는 블록도.

도 2 는 종래 시스템에 있어서 아이-패턴의 한 예를 도시하는 도면.

도 3 은 본원 발명의 한 실시예에 따른 CDMA 멀티-코드 전송기의 기본 구조를 도시하는 블록도.

도 4 는 도 3 에 도시된 본원 발명의 상기 실시예에 따른 CDMA 멀티-코드 전송기 구조의 구체적인 예를 도시한 블록도.

도 5 는 본원 발명에 의해 얻어진 아이-패턴의 한 예를 도시한 도면.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10 내지 1n: 기저 대역 신호 발생기 2: 승산기

3-i: 확산 코드 발생기 4: 통과-대역 필터

5-i: 지연 회로 6: 가산기

7: 전송부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 보다 상세히 기술하겠다.

도 3은 본원 발명의 한 실시예에 따른 CDMA 멀티-코드 전송기의 기본 구조를 도시하는 블록도로서, 이때 도 1 에 도시된 것과 동일한 구성 소자들은 각각 도 1 에 사용된 것과 동일한 참조 번호들로 표시된다.

도 3에 도시된 CDMA 멀티-코드 전송기에 있어서, 다수(n+1)개의 기저 대역 신호 발생부(10 내지 1n)는 서로 다른 확산 코드들과 함께 (n+1)개의 데이터 채널들로부터 입력된 데이터 신호들(0 내지 n)의 스펙트럼을 확산시킨다. 이 스펙트럼 확산에 의해 얻어진 기저 대역 신호들은 가산기(6)에 의해 합산되고 최종 합은 전송기부(7)에 의해 반송파 신호를 변조시킨다. 이 변조된 반송파는 안테나를 통해 전송된다. 이 구조는, 상기 기저 대역 신호 발생기부들(10 내지 1n)의 기능을 제외하고는 종래의 구조와 동일하다.

이제, 상기 기저 대역 신호 발생기부들(10 내지 1n)중 하나(1i)가 한 예로 기술되며, 이때 i = 0∼n 이다. 상기 기저 대역 신호 발생기부(1i)는 승산기(2), 확산 코드 발생기(3-i), 통과 대역 필터(4) 및 지연 회로(5-i)를 구비한다. 상기 승산기(2)는 다른 확산 코드들과는 상이하며 확산 코드 발생기(3-i)로부터 공급된 한 확산 코드 Pni와 함께 한 데이터 채널 i로부터 당해 승산기에 입력된 데이터 신호 i상의 스펙트럼을 확산시키므로써 다른 기저 대역 신호 발생기부들에 의해 발생된 기저 대역 신호들과는 상이한 기저 대역 신호를 발생시킨다. 상기 기저 대역 신호는 통과 대역 필터(4)에 의해 대역 제한되며, 지연 시간 τi를 가진 지연 회로(5-i)에 의해 지연되고, 상기 기저 대역 신호들이 소정의 시간 간격 τ으로 연속적으로 상기 모든 기저 대역 신호 발생기부(10 내지 1n)로부터 출력되는 타이밍으로 출력된다. 상기 지연 회로(5-i)는 상기 승산기(2)와 상기 대역-통과 필터(4)사이에 배치될 수 도 있다.

즉, 종래 전송기와 본원 발명에 따른 실시예의 차이는, 각각의 기저 대역 신호 발생기부가 소정의 시간 간격 τ으로 연속적으로 상기 가산기(6)에 대해 상기 모든 기저 대역 신호 발생기부(10 내지 1n)로부터 서로 다른 기저 대역 신호들을 출력하도록 상기 통과 대역 필터(4) 전 또는 후에 제공된 지연 회로를 포함한다는 것이다.

본원 발명은 도 1에 도시된 종래의 전송기와 비교하면서 도 4를 참조하여 보다 상세히 기술된다. Q-PSK가 전송을 위한 변조 시스템으로 사용되는 것으로 추정된다.

상기 각각의 채널들상의 데이터 신호들 0 내지 n이 직-병렬 (S/P)변환기(1-0 내지 1-n)에 입력되며 그에 따라 각각 I 채널들의 데이터 및 Q 채널들의 데이터로 변환된다. 제 i 번째 채널에 대해, 상기 S/P 변환기(1-i)에 의해 변환된 데이터 DIi 및 Dqi가 각각 승산기들(2-1i) 및 (2-2i)에 입력되며, 해당 데이터들의 스펙트럼을 확산시키기 위해 확산 코드 발생기들(3-i)에 의해 발생된 확산 코드 PNi와 함께 승산된다. 상기 승산기(2-1i)로부터 출력된 신호는 대역 통과 필터(4-1i)에 의해 주파수 대역에 있어 제한되어 상기 가산기(6-1)에 입력된다. 한편, 상기 승산기(2-2i)로부터 출력된 신호는 상기 대역 통과 필터(4-2i)에 의해 주파수 대역에 있어서 제한되어 상기 가산기(6-1)에 입력된다. 본원 발명의 이 동작은 종래 기술에 따른 전송기의 동작과 동일하다.

상기 대역 통과 필터(4-1i)에 의해 대역 제한된 주파수를 가진 신호가 지연 시간 τi를 가진 지연 회로(5-1i)에 입력되며, 상기 대역 통과 필터(4-2i)에 의해 대역 제한된 주파수 대역을 가진 신호가 지연 시간 τi를 가진 지연 회로 (5-2i)에 입력된다. 지연 시간 τ0 내지 τn이 서로 다르다는 사실을 주목해야 한다. 더욱이, 도 4에 도시된 실시예에 있어서, τ0=0이다. 즉, 제 0 번째 코드 채널에는 어떠한 지연 채널도 존재하지 않는다.

대역 통과 필터(4-10)를 통과한 신호 I0 및 대역 통과 필터들(4-11 내지 4-1n) 및 지연 회로들(5-11 내지 5-1n)을 통과한 신호 I1 내지 In이 서로 가산기(6-1)에 의해 가산된다. 한편, 상기 통과 대역 필터(4-20)을 통과한 신호 Q0 및 대역 통과 필터들(4-21 내지 4-2n) 및 지연 회로(5-21 내지 5-2n)을 통과한 신호들 Q1 내지 Qn이 가산기(6-2)에 입력된다. 이 가산기(6-1)는 스펙트럼 확산되어 대역 통과 필터(4-10)를 통과한 신호 I0와 스펙트럼 확산되어 상기 대역 통과 필터들(4-11 내지 4-1n)에 의해 서로 상이한 타이밍으로 지연된 신호들 I1 내지 In을 합산하여 한 변조 신호 I를 출력한다. 상기 가산기(6-2)는 스펙트럼 확산되어 대역 통과 필터(4-20)를 통과한 신호 Q0와 스펙트럼 확산되어 상기 대역 통과 필터들(4-21 내지 4-2n)에 의해 서로 상이한 타이밍으로 지연된 신호들 Q1 내지 Qn을 합산하여 한 변조 신호 Q를 출력한다. 상기 변조 신호들 I 및 Q는 전송기부(7)로 송출된다. 이 전송기부(7)에서, 반송파 신호가 상기 변조 신호들 I 및 Q에 의해 변조되고, 증폭되어, 전자기파로서 안테나를 통해 전송된다.

도시된 회로 구조에 있어서, 지연 회로들(5-11 내지 5-1n) 및 (5-21 내지 5-2n)이 통과 대역 필터들(4-11 내지 4-1n) 및 (4-21 내지 4-2n)후에 배치될 지라도, 이들 지연 회로는 각각 상기 대역 통과 필터들 전에 설치될 수 도 있다.

상기 가산기(6)에서의 합산 동작에 의해 제공된 피트 값은 도 5를 참조하여 기술된다. 기술을 간단하게 하기 위해, 두 개의 코드 채널들의 신호들 I의 합이 도 5에 도시된다. 더욱이, 상기 통과 대역 필터들은 Nyqiust 필터들인 것으로 추정된다.

상기 신호들 I1 내지 I2는 서로 다른 코드 채널들을 가지며 각각 값들 VP1 및 VP2을 갖는 이들 신호들의 피크들은 인접한 샘플 포인트들 사이의 중간 포인트들에 나타난다. 신호 I2의 위상 타이밍은 인접한 샘플 포인트들 사이 거리의 1/2, 즉 시간 T/2만큼 신호 I1의 위상 타이밍으로부터 지연 회로에 의해 지연되며 상기 신호들 I1 및 I2는 합산되고, 상기 피크들은 오버랩되지 않으며, 아이-패턴이 사실상 완화(smoothing)된다. 그러나, 당해 CDMA 시스템에 있어서, 상기 코드 채널들의 신호들이 수신기 측상에서 서로 다른 확산 코드들을 사용하여 역-확산되므로써(inverse-spreading) 분리될 수 있으므로, 어떠한 기능상이 문제점도 존재하지 않는다.

상기 합산된 신호 I의 피크 값 VP는 다음 식에 의해 표현되며,

VP = VP1 + Vd (2)

이때, Vd는 각 샘플 포인트들, 즉 당해 아이-패턴의 최대 개구 부분에서의 전압이다. 그러므로, VP는, 종래 시스템의 경우, 상기 피크들의 합, VP1 + VP2보다 명백히 작다.

본원 발명이 도면에 기술된 실시예를 참조하여 기술되었을 지라도, 본원 발명은 이 실시예에만 제한되지 않고 도시된 기능 블록들의 기능들의 모든 분리, 분배, 및/또는 결합 및/또는 도시된 기능 블록 배치의 모든 변경이 기술된 기능들을 만족시키는 한 사용될 수 있다.

본원에 기술된 바와 같이, 본원 발명에 따라, 각각의 데이터 채널에 대해 기저 대역 신호들의 피크들의 오버랩을 제거하므로써 상기 피크 레벨 및 피크 계수를 감소시킬 수 있는 CDMA 멀티-코드 전송기를 얻는 것이 가능하며, 이들 신호는 서로 다른 지연 시간들에 의해 이들 신호를 지연시키므로써 기저 대역 신호들을 서로 시프팅하므로써 상기 가산기에의해 이들 신호들의 합산에 의해 발생된다.

이 구조에 의해, 피크 계수에 대응하는 전송 증폭기의 백-오프를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 전력 효율을 개선할 수 있게된다. 그러므로, 본원 발명에 따른 상기 CDMA 멀티-코드 전송기의 전력 소모가 감소될 수 있다.

Claims

CDMA 멀티-코드 전송기에 있어서, 기저 대역 신호들을 얻기 위해 서로 다른 확산 코드들을 사용하여 다수의 데이터 채널들로부터 입력된 데이터 신호들의 스펙트럼을 확산하는 확산 스펙트럼 수단과;

상기 스펙트럼 확산 수단에 의해 얻어진 기저 대역 신호들을 합산하기 위한 가산기 수단과;

상기 가산기 수단의 출력과 함께 한 반송파 신호를 변조시키며 이 변조된 반송파 신호를 전송하기 위한 전송 수단; 및

상기 가산기 수단에 공급될 기저 대역 신호들을 서로 다르게 지연시키므로써, 상기 기저 대역 신호들이 서로 다른 타이밍으로 상기 전송 수단에 의해 전송되게되는 전송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 CDMA 멀티-코드 전송기.