KR100269346B1 - 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 cdma통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

직접 확산 CDMA 통신 시스템에 있어서, 특히 다수의 반송파를 사용하며, 인접하는 멀티캐리어 경로에 대해 서로 다른 월쉬 코드를 사용할 수 있도록 한 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 시스템에 관한 것으로, 서로 다른 위상과 서로 다른 주파수의 반송파를 각각 사용하는 송신 경로마다 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시키는 송신 장치와, 상기 각 송신 경로에서 사용된 서로 다른 직교 코드를 사용하며, 각 수신 경로마다 상기 송신 경로와 대응되는 서로 다른 직교 코드를 사용하여 상기 송신 장치로부터 전송된 신호를 각각 역확산시키는 수신 장치로 구성되어, 각 경로간 반송파에 의한 간섭을 최소화 할 수 있고, 전송 다이버시티 효과를 더욱 증대시킬 수 있으므로, 전체 시스템 성능 향상 및 용량 증대의 효과가 있는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에 관한 것이다.

Description

다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 ＣＤＭＡ 통신 시스템
본 발명은 직접 확산 CDMA 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 다수의 반송파를 사용하며, 인접하는 멀티캐리어 경로에 대해 서로 다른 월쉬 코드를 사용할 수 있도록 한 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전송 다이버시티는 다중 경로의 채널 환경에 따라 서로 다른 주파수 및 위상을 갖는 다수의 반송파를 사용하여 대역 확산된 정보 비트를 송신하며, 송신된 정보 비트는 서로 다른 채널 환경을 갖는 다중 경로를 통해 역확산된다.
N개의 반송파에 실려 있는 송신 신호는 실제 사용되는 안테나의 갯수에 따라 반송파에 실려 송출되며, 만약 하나의 안테나를 사용하는 경우에는 N개의 반송파가 모두 더해져서 하나의 안테나로 전송될 수 있다.
송신단에서는 전송 다이버시티 효과를 얻기 위해서 여러 개의 안테나를 사용하게 되는데, 이럴 경우에는 각 반송파에 실린 송신 신호가 각각 서로 다른 안테나로 송출된다.
보통 시스템의 성능을 고려하여 안테나의 갯수를 선택할 수 있으며, 안테나의 갯수에 따라 여러 반송파의 조합을 만들 수 있다.
예를 들자면, 3개의 반송파를 사용하여 2개의 안테나로 신호를 송출하는 경우에는 제1반송파와 제3반송파를 제1안테나로, 제2반송파는 제2안테나를 통해 전송할 수 있다. 보통 안테나의 갯수가 많을수록 전송 다이버시티 성능은 더욱 좋아진다.
멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에서는 안테나의 갯수에 상관없이 각 반송파는 주파수가 서로 다르고, 직교 특성을 유지할 수 있는 최소의 주파수로 격리시켜 주며, 각 반송파에 실린 데이터는 동일한 월쉬 코드를 사용하게 된다.
도 1 은 종래 기술에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 1 을 참조하면, 각 경로마다 서로 다른 주파수와 위상을 갖는 다수의 반송파를 사용하는 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치에서 부호기(Encoder)(1)는 송신하고자 하는 정보 비트를 부호화하여 역다중화부(Demultiplexer)(2)에 부호화된 코드 심볼을 제공하면, 역다중화부(Demultiplexer)(2)는 다수의 안테나를 이용하는 전송 다이버시티를 수행하기 위해 부호화된 코드 심볼을 서로 다른 채널 환경의 각각의 경로를 경유하도록 역다중화시키게 된다.
역다중화된 코드 심볼들은 서로 다른 채널 환경을 갖는 다중 경로를 통해 각 경로에 따라 직병렬 변환 및 맵핑, 월쉬 코드에 의한 확산, 피엔 확산(PN Spreading), 필터링(Filtering)을 각각 거친 후 서로 다른 반송파에 실려 각각의 안테나를 통해 송출된다.
서로 다른 채널 환경을 갖는 각 경로는 서로 동일한 구성을 가지게 되며, 단지 사용되는 반송파의 주파수만을 달리한다.
제1반송파(Carrier1)를 사용하는 경로를 예를 들어 보다 상세하게 설명하자면, 직병렬 변환부(3A)는 역다중화된 다수의 코드 심볼중 하나를 입력으로 하여 I 채널을 통하는 I 코드열 및 Q 채널을 통하는 Q 코드열을 출력한다.
이 때, 직병렬 변환 및 맵핑(Mapping)되어 I 코드열 및 Q 코드열로 출력되는 변조 심볼들은 단극성의 코드 심볼을 입력으로 하여 복극성을 갖게 된다.
출력된 I 코드열 및 Q 코드열은 각각 제1곱셈부(4A) 및 각각의 제2곱셈부(5A)에서 동일한 월쉬 코드(Wn)에 의해 직교적으로 확산되어 출력되는데, 이를 월쉬 확산(Walsh Spreading)이라 한다.
제1곱셈부(4A) 및 제2곱셈부(5A)에서 직교적으로 확산된 변조 심볼은 피엔 확산부(6A)에서 의사잡음 코드(Pseudo Noise Code ; 이하, PN 코드라 약칭함)를 이용하여 대역 확산된다.
피엔 확산부(6A)에서는 보통 복소 피엔 확산(Complex PN Spreading)을 수행하게 되는데, 복소 피엔 확산(Complex PN Spreading)은 직교적으로 확산된 I 코드열에 각각 I 채널 PN 코드와 Q 채널 PN 코드를 각각 곱하고, 직교적으로 확산된 Q 코드열에 각각 I 채널 PN 코드와 Q 채널 PN 코드를 곱한 다음, I 채널 상에서 I 코드열에 I 채널 PN 코드를 합산한 결과 코드와 Q 채널 상에서 Q 코드열에 I 채널 PN 코드를 합산한 결과 코드를 합산하여 I 채널상의 기저 대역 필터부(7A)로 출력되고, I 채널 상에서 I 코드열에 Q 채널 PN 코드를 합산한 결과 코드와 Q 채널 상에서 Q 코드열에 Q 채널 PN 코드를 합산한 결과 코드를 합산하여 Q 채널상의 기저 대역 필터부(8A)로 출력하게 된다.
다수의 경로의 각 채널상의 기저 대역 필터부(7A,8A)를 통과한 심볼들은 각 경로마다 서로 다른 주파수를 갖는 반송파에 실려 각 안테나로 송출되는데, 각 경로의 채널은 서로 다른 위상(90°)을 갖는 반송파(cos2πf1t, sin2πf1t)에 각각 실린 후, 합산되어 안테나를 통해 송출된다.
도 2 는 종래 기술에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 수신 장치의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2 을 참조하면, 서로 다른 주파수의 다수 반송파에 의해 송출된 신호를 수신한 수신 장치는, 대역 통과 필터부(20)에 의해 수신된 신호로부터 대역 확산되어 송출된 신호와 동일한 주파수 대역의 신호만을 통과시키게 된다.
대역 통과 필터부(20)의 출력은 각각 I 채널 및 Q 채널로 분리되어 각 경로를 경유하게 되며, 특히 대역 통과 필터부(20)의 출력 신호가 주파수가 서로 다른 각각의 반송파에 실려 합산되어 있으므로, 각각의 경로마다 사용된 반송파에 실린 신호를 복구하기 위해 제1곱셈부(21) 및 제2곱셈부(22)에서 각 경로에 따른 해당 반송파를 곱한 후 각 경로의 저역 통과 필터부(23,24,25)에 각각 제공된다.
다중 경로에 따른 각각의 피엔 상관부(31,41,51)는 저역 통과 필터부(23,24,25)에서 각각 출력된 신호에 대해 피엔 코드 발생부(미도시)에서 제공되는 피엔 코드를 이용하여 각각 상관을 취함으로써, 다른 채널의 성분을 제거하게 된다.
피엔 상관부(31,41,51)에서 출력된 각각의 상관값은 채널 예측부(32,42,52)에 각각 입력되어 CDMA 채널 중 파일럿 채널을 통해 수신된 파일럿 신호를 이용하여 트래픽 채널상의 트래픽 신호의 위상을 보정해 주며, 동시에 피엔 상관부(31,41,51)에서 출력된 각각의 상관값은 제3곱셈부(33,43,53)에 입력되어 상기한 송신 장치에서 코드 심볼을 직교적으로 확산하기 위해 사용된 동일한 월쉬 코드(Wn)를 다시 곱하게 된다.
누적부(34,44,54)는 제3곱셈부(33,43,53)의 출력을 각각 누적하여, 상기한 채널 예측부(32,42,52)의 출력과 I 채널 및 Q 채널별로 복합 결합된 후 I/Q 다중부(35,45,55)에 각각 입력되며, I/Q 다중부(35,45,55)는 각 경로에 따라 위상이 서로 다른 I 채널상의 신호와 Q 채널상의 신호로부터 단일 신호를 출력시킨다.
각각의 경로상의 I/Q 다중부(35,45,55) 출력은 다중화부(60)에서 다시 하나의 출력 신호로 다중화되어 출력되며, 디코더(61)를 통해 복호화된다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에서는, 반송파간 직교성을 이용하기 위해 동일한 월쉬 코드를 사용하여 모든 반송파에 실리는 코드 심볼을 확산하게 된다.
그러나, 실제 시스템에서는 필터를 통과하거나, 주파수 옵셋의 변화 등으로 인해 인접 반송파 성분이 간섭으로 작용할 수 있다는 것이다. 특히, 각각 인접하는 반송파들에 대해 동일한 월쉬 코드를 사용하게 됨에 따라, 임의의 반송파의 일정량이 인접하는 반송파에 스며들어 반송파간 간섭을 일으키게 된다는 것이다.
이로 인해, 전체 시스템의 성능이 저하될 뿐만 아니라, 전체 시스템의 용량 또한 감소된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다수의 반송파를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 성능 저하 및 용량 감소를 줄일 수 있도록, 반송파간에 발생되는 간섭을 최소화 하고자 서로 인접하는 경로에 대해 서로 다른 월쉬 코드를 제공하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 특징은, 서로 다른 위상과 서로 다른 주파수의 반송파를 각각 사용하는 송신 경로마다 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시키는 송신 장치와, 상기 각 송신 경로에서 사용된 서로 다른 직교 코드를 사용하며, 각 수신 경로마다 상기 송신 경로와 대응되는 서로 다른 직교 코드를 사용하여 상기 송신 장치로부터 전송된 신호를 각각 역확산시키는 수신 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 송신 장치는 인접하는 경로에 대해서 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시키며, 이에 따라 상기 수신 장치 또한 인접하는 수신 경로에 대해서 상기 송신 경로에 해당하는 서로 다른 직교 코드를 사용하게 되어 상기 송신 장치 및 수신 장치에서 사용되는 직교 코드의 수는 최소 2개, 최대 반송파 개수만큼 사용할 수 있다,
또한, 상기 송신 장치에서 사용되는 직교 코드가 직교성을 유지할 수 있도록 상기 송신 장치에 구비된 다수 안테나의 간격이 TC/8 이내로 설계된다.
또한, 상기 송신 장치는 각각의 송신 경로마다 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시킨 후 상기 송신 경로에서 사용되는 다수의 반송파에 상기 각 송신 경로에서 직교적으로 확산된 신호를 각각 모두 포함시켜 전송하게 된다.
마지막으로, 상기 직교 코드는 월쉬 코드이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도.
도 2 는 종래 기술에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 수신 장치의 일반적인 구성을 나타낸 블록구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 수신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 다른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 다른 수신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
도 7 는 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 또다른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 또다른 수신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 부호기 110 : 역다중화부
120 : 직병렬 변환부 150 : 피엔 확산부
271,281,291 : 피엔 상관부 272,282,292 : 채널 예측부
이하, 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 3 을 참조하면, 각 경로마다 서로 다른 주파수와 위상을 갖는 다수의 반송파를 사용하는 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치에서 부호기(Encoder)(100)는 송신하고자 하는 정보 비트를 부호화하여 역다중화부(Demultiplexer)(110)에 부호화된 코드 심볼을 제공하면, 역다중화부(Demultiplexer)(110)는 다수의 안테나를 이용하는 전송 다이버시티를 수행하기 위해 부호화된 코드 심볼을 서로 다른 채널 환경의 각각의 경로를 경유하도록 역다중화시키게 된다.
역다중화된 코드 심볼들은 서로 다른 채널 환경을 갖는 다중 경로를 통해 각 경로에 따라 직병렬 변환 및 맵핑, 월쉬 코드에 의한 확산, 피엔 확산(PN Spreading), 필터링(Filtering)을 각각 거친 후 서로 다른 반송파에 실려 각각의 안테나를 통해 송출된다.
종래에는 서로 다른 채널 환경을 갖는 각 경로가 서로 동일한 구성을 가지며, 단지 사용되는 반송파의 주파수만을 달리하였지만, 본 발명에서는 역다중화된 각 경로에 따른 코드 심볼들을 서로 다른 월쉬 코드에 의해 확산된다.
직병렬 변환부(120A,120B,120C)는 역다중화된 다수의 코드 심볼들을 각각 입력으로 하여 I 채널을 통하는 I 코드열 및 Q 채널을 통하는 Q 코드열을 각각 출력하게 된다.
이 때, 직병렬 변환 및 맵핑(Mapping)되어 I 코드열 및 Q 코드열로 출력되는 변조 심볼들은 단극성의 코드 심볼을 입력으로 하여 복극성을 갖게 된다.
출력된 각 경로의 I 코드열 및 Q 코드열은 각각 제1곱셈부(130A,130B,130C) 및 제2곱셈부(140A,140B,140C)에서 각 경로마다 서로 다른 월쉬 코드(W1,W2,....Wn)에 의해 직교적으로 확산되어 각각의 심볼로 출력하게 된다.
이와 같이 각 경로마다 서로 다른 월쉬 코드를 이용하여 입력되는 각 코드열을 직교적으로 확산시키게 되므로, 인접 경로에 대한 영향을 없앨 수 있게 된다.
제1곱셈부(130A,130B,130C) 및 제2곱셈부(140A,140B,140C)에서 직교적으로 확산된 변조 심볼들은 각각의 피엔 확산부(150A,150B,150C)에서 의사잡음 코드(Pseudo Noise Code ; 이하, PN 코드라 약칭함)에 의해 대역 확산되어 기저 대역 필터부에 각각 입력된다. 여기서는 복소 피엔 확산(Complex PN Spreading)을 수행하게 되는데, 복소 피엔 확산(Complex PN Spreading)에 대해서는 종래 기술 설명에서 이미 언급되었으므로 자세한 설명은 생략한다.
각 경로의 I 채널 및 Q 채널상의 기저 대역 필터부(160A,160B,160C 와170A,170B,170C)를 통과한 심볼들은 각 경로마다 서로 다른 주파수를 갖는 반송파에 실려 각 안테나로 송출되는데, 각 경로는 채널에 따라 서로 다른 위상(90°)을 갖는 반송파에 각각 실린 후, 합산되어 안테나를 통해 송출된다.
이와 같이 도 3 을 통해 설명된 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치는, 각 경로마다 입력되는 I 코드열 및 Q 코드열을 서로 다른 월쉬 코드에 의해 직교적으로 확산되면, 많은 월쉬 코드가 필요하게 되므로 두 개의 월쉬 코드만을 사용하여 인접하는 경로에 대해서만 서로 다른 월쉬 코드가 할당되도록 호환성을 갖는다.
도 4 는 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 수신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 4 을 참조하면, 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치에서 각 경로마다 서로 다른 월쉬 코드를 이용하여 입력되는 코드열을 직교적으로 확산시켰으므로, 수신 장치에서는 송신 장치에서 할당된 월쉬 코드와 동일한 월쉬 코드를 사용하여 역확산하게 된다.
각 경로마다 서로 다른 월쉬 코드에 의해 직교적으로 확산되며, 서로 다른 주파수의 반송파에 실려 각 안테나에서 송출된 신호를 수신한 수신 장치는, 대역 통과 필터부(210)에 의해 수신된 신호로부터 대역 확산되어 송출된 신호와 동일한 주파수 대역의 신호만을 통과시키게 된다.
대역 통과 필터부(210)의 출력은 I 채널과 Q 채널로 분리되어 각 경로를 경유하게 되며, 특히 대역 통과 필터부(210)의 출력 신호가 주파수가 서로 다른 각각의 반송파에 실려 합산되어 있으므로, 각각의 경로마다 사용된 반송파에 실린 신호를 복구하기 위해 제1곱셈부(220) 및 제2곱셈부(230)에서 각 경로에 따른 해당 반송파를 곱한 후 각 경로의 저역 통과 필터부(240,250,260)에 각각 제공된다.
각 경로에 따른 피엔 상관부(271,281,291)는 저역 통과 필터부(240,250,260)에서 각각 출력된 신호에 대해 피엔 코드 발생부(미도시)에서 제공되는 피엔 코드를 이용하여 각각 상관을 취함으로써, 다른 채널의 성분을 제거하게 된다.
피엔 상관부(271,281,291)에서 출력된 각각의 상관값은 채널 예측부(272,282,292)에 각각 입력되어 CDMA 채널 중 파일럿 채널을 통해 수신된 파일럿 신호를 이용하여 트래픽 채널상의 트래픽 신호의 위상을 보정해 주며, 동시에 피엔 상관부(271,281,291)에서 출력된 각각의 상관값은 제3곱셈부(273,283,293)에 입력되어 상기한 송신 장치에서 각 경로마다 입력되는 코드 심볼을 직교적으로 확산하기 위해 사용된 동일한 월쉬 코드(W1,W2,...Wn)를 다시 곱하게 된다.
누적부(274,284,294)는 제3곱셈부(273,283,293)의 출력을 각각 누적하여, 상기한 채널 예측부(272,282,292)의 출력과 I 채널 및 Q 채널별로 복합 결합된 후 I/Q 다중부(275,285,295)에 각각 입력되며, I/Q 다중부(275,285,295)는 위상이 서로 다른 I 채널상의 신호와 Q 채널상의 신호로부터 단일 신호를 출력시킨다.
각각의 경로상의 I/Q 다중부(275,285,295) 출력은 다중화부(300)에서 다시 하나의 출력 신호로 다중화되어 출력되며, 디코더(310)를 통해 복호화된다.
만약, N개의 반송파를 사용하는 송신 장치에서 N개의 서로 다른 월쉬 코드를 사용한다면, 상기한 본 발명에 따른 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 수신 장치도 N개의 서로 다른 월쉬 코드를 사용하게 된다. 하지만 도 3 에서 언급했듯이 두 개의 월쉬 코드만을 사용하여 인접 경로에 대해서만 서로 다른 월쉬 코드가 할당되는 송신 장치라면, 수신 장치 또한 그에 따라 인접 경로에 대해서만 서로 다른 월쉬 코드를 사용하게 된다.
결국, 도 3 및 도 4 을 통해 설명된 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템이 N개의 반송파를 사용한다고 가정할 때, 본 발명에 사용되는 월쉬 코드의 수는 2개에서 N개까지 사용할 수 있게 되며, 월쉬 코드의 수는 요구되는 시스템의 성능에 따라 다르게 정할 수 있게 된다.
도 5 는 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 다른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 5 에 도시된 송신 장치는 도 3 에서 설명한 송신 장치의 각 구성 요소들과 동일한 동작을 하며, 단지 각 경로에서 서로 다른 월쉬 코드에 의해 직교적으로 확산된 코드열을 자신의 경로가 아닌 다른 경로에 각각 합산되도록 하는 하드웨어적인 구성을 추가하였다.
이와 같이 구성된 송신 장치는 각 경로마다 서로 다른 월쉬 코드를 사용하여 직교적으로 확산된 코드열을 자신의 경로가 아닌 다른 경로에 합산시키게 되므로, 어느 하나의 반송파를 이용하는 경로에 오류가 발생하게 되더라도, 다른 반송파에 실려 송출된 신호로부터 오류가 발생된 경로의 신호를 복원할 수 있게 된다.
여기서, 추가되는 하드웨어적인 구성은 시스템에서 사용되는 월쉬 코드의 수에 따라 달라지게 되는데, 다시 말하자면 도 5 와 같이 각각의 경로에 따라 서로 다른 월쉬 코드를 사용하는 월쉬 모듈레이션 이후 자신의 경로가 아닌 다른 경로로부터 분기되어 자신의 경로의 I 채널 및 Q 채널 상에 각각 구비된 합산부에 연결되는 브렌치의 수를 월쉬 코드의 수에 따라 정할 수 있다는 것이다.
따라서, N개의 반송파를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에서 N개의 월쉬 코드를 사용하는 송신 장치의 예를 들자면, 제1경로의 I 채널 상에 구비된 합산부(450A)에는 제1경로의 I 채널상의 브렌치 및 제2∼N경로들로부터 각각 분기된 I 채널상의 브렌치가 연결되며, 제1경로의 Q 채널 상에 구비된 합산부(460A)에는 제1경로의 I 채널상의 브렌치 및 제2∼N경로들로부터 각각 분기된 Q 채널상의 브렌치가 연결된다.
그래서, N개의 반송파를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에서 반송파의 수가 상기 송신장치에서 사용된 월시 코드 수(M)의 배수이고, 상기 송신 장치의 합산부(450A∼450C, 460A∼460C)에서 합산되는 수(L)가 상기 송신 장치에서 사용된 월쉬코드의 수이하인 경우에는 여러 조합으로 연결 가능하다.
이와 같이 두 개의 월쉬 코드를 사용하는 송신 장치는, 만약 제1경로에 오류가 발생되어 제1경로를 통한 신호가 다음에 설명될 수신 장치에 수신되지 못하게 되면, 제2경로를 통해 송출된 신호에서 제1경로의 신호를 복원할 수 있게 된다.
또한, 이와 같은 송신 장치에서 각 경로간의 간섭을 최소화하기 위해서는 안테나의 간격을 적절하게 조정해야 한다. 이는 안테나의 간격이 너무 떨어져 있으면 수신 신호의 월쉬 함수에 의한 직교성이 감소되므로, 본 발명에서는 월쉬 코드가 직교성을 유지하여 더욱 향상된 성능 이득을 얻을 수 있도록 안테나 간격을 TC/8 이내로 설계하고, 서로 다른 다수의 월쉬 코드를 사용한다.
도 6 은 도 5 에서 설명된 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 송신 장치와 함께 운용되는 수신 장치의 구성을 나타내었다.
도 6 을 참조하면, 서로 다른 주파수의 다수 반송파에 의해 송출된 신호를 수신한 수신 장치는, 대역 통과 필터부(600)에 의해 수신된 신호로부터 대역 확산되어 송출된 신호와 동일한 주파수 대역의 신호만을 통과시키게 된다.
대역 통과 필터부(600)의 출력은 각각 I 채널 및 Q 채널로 분리되어 각 경로를 경유하게 되며, 특히 대역 통과 필터부(600)의 출력 신호가 주파수가 서로 다른 각각의 반송파에 실려 합산되어 있으므로, 각각의 경로마다 사용된 반송파에 실린 신호를 복구하기 위해 제1곱셈부(610) 및 제2곱셈부(620)에서 각 경로에 따른 해당 반송파를 곱한 후 각 경로의 저역 통과 필터부(630,640,650)에 제공된다.
다중 경로에 따른 각각의 피엔 상관부(710,810,910)는 저역 통과 필터부(630,640,650)에서 각각 출력된 신호에 대해 피엔 코드 발생부(미도시)에서 제공되는 피엔 코드를 이용하여 상관을 취함으로써, 다른 채널의 성분을 제거하게 된다.
각 경로의 피엔 상관부(710,810,910)에서 출력된 상관값은 채널 예측부(720,820,920)에 입력되어 CDMA 채널 중 파일럿 채널을 통해 수신된 파일럿 신호를 이용하여 트래픽 채널상의 트래픽 신호의 위상을 보정해 주며, 동시에 피엔 상관부(710,810,910)에서 출력된 각각의 상관값은 제3,제4,제5곱셈부(730,830,930)에 각각 입력되어 상기한 송신 장치에서 각 경로마다 코드 심볼을 직교적으로 확산하기 위해 사용된 다수의 월쉬코드(W1,W2,....Wn)와 동일한 월쉬 코드를 각각 다시 곱하게 된다.
누적부(740,840,940)는 제3,제4,제5곱셈부(730,830,930)의 출력을 각각 누적하여, 상기한 채널 예측부(720,820,920)의 출력과 I 채널 및 Q 채널별로 복합 결합된 후 I/Q 다중부(770,870,970)에 각각 입력된다. 여기서, 곱셈부(730,830,930 또는 750,850,950) 및 누적부(740,840,940)는 사용된 월쉬 코드의 수만큼 각 경로마다 구비하게 된다.
I/Q 다중부(770,870,970)는 각 경로에 따라 위상이 서로 다른 I 채널상의 신호와 Q 채널상의 신호로부터 단일 신호를 출력시키게 되는데, I/Q 다중부(770,870,970)의 전측에는 합성부(760,860,960)를 각 경로마다 구비하여, 각각의 경로에서 월쉬 코드에 의해 역확산된 신호로부터 자신의 경로에 해당되는 월쉬 코드로 역확산된 신호들을 제공받아 각각 합산하게 된다. 예를 들어 제1경로의 합산부(760)에서는 제1경로 상에서 채널 예측부(720)의 출력과 W1월쉬 코드를 사용하여 역확산된 후 누적된 신호가 복합 결합된 제6곱셉부(750A)의 출력과, 제2∼N경로 상에서 W1월쉬 코드를 사용하여 역확산된 후 누적된 N-1개의 브렌치를 통해 제공되는 신호를 합산하여 I/Q 다중부(770)에 입력된다.
각각의 경로상의 I/Q 다중부(770,870,970) 출력은 다중화부(660)에서 다시 하나의 출력 신호로 다중화되어 출력되며, 디코더(670)를 통해 복호화된다.
도 7은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 또 다른 송신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템의 또다른 수신 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 7에 도시된 송신 장치는 서브(subcarrier)에 비해 연결될 브랜치수가 작은 경우에 서브캐리어 브랜치에 연결될 데이터는 동일한 월시코드를 사용하며, 다른 브랜치로 연결될 데이터에 대해서 그때 사용한 월시코드와 다른 월시코드로 확산하고 브랜치와 연결한다. 이러한 경우에 서브캐리어간의 간섭에 의해 수신단의 컴바이너(combiner)에 의한 효과와, 송신단에서 디멀티플렉서를 통과한 데이터를 몇 개의 서브캐리어에 실어서 보내는 다이버시티에 의한 성능향상이 더 크므로 전체적인 성능향상을 꾀할 수 있다.
즉, N개의 반송파를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에서 반송파의 수가 상기 송신장치에서 사용된 월시 코드 수(M)의 배수인 경우에는 상기 송신장치의 합산부(1040A∼1040C)에서 합산되는 수(L)가 상기 송신장치에서 사용된 월시코드의 수보다 작은 조합으로도 연결가능하다. 예를 들면 안테나 수가 6이고 월시코드를 2개 사용한 경우에는 1040A에서는 W1으로 확산된 신호와 W2로 확산된 신호가 더해지고, 1040B에서는 W2로 확산된 신호와 W3로 확산된 신호가 더해지고 마지막으로 1040C에서는 W6과 W1으로 확산된 신호가 더해진다. 하지만, 반송파의 수가 상기 송신장치에서 사용된 월시 코드 수(M)의 배수가 아닌 경우에는 각각의 반송파에 대해서 동일한 수로 합산될 수 없다. 그래서 일반적으로 사용하려면 도 1의 시스템을 확장시켜서 사용할 수 있다.
기존의 직접확산 CDMA 방식에서 처럼 해당 서브캐리어 브랜치에 연결될 데이터는 동일한 월시코드를 사용하며, 다른 브랜치로 연결될 데이터에 대해선 그 때 사용한 월시코드와 다른 월시코드로 확산하고, 브랜치와 연결한다. 이러한 경우에 서브캐리어간의 간섭에 의해 성능이 떨어질수도 있지만 수신단의 콤바이너(Combiner)에 의한 효과에 송신단에서 디멀티플렉서를 통과한 데이터를 몇 개의 서브캐리어에 실어보내는 다이버시티에 의한 성능 향상이 더 크므로 전체적인 성능은 향상된다. 그리고, 각 브랜치에 연결될 브랜치 연결 개수에 따라 수신기의 각 핑거(1200)(1300)(1400)에서 월시 역확산에 사용될 월시 코드의 개수가 결정된다. 송신단에서 각 신호가 합쳐지는 방법의 예를 들면 제 1 합산부(1040A)에 합산될 신호는 제 1 직병렬 변환부의 첫번째(1020Aa), 제 2 직병렬 변환부의 두 번째(1020Bb), 제 3번째 직병렬 변환부의 N번째(1020Cn) 곱셈부(1030Aa)(1030Bb)···(1030Cn)에서의 신호이고, 제 2 합산부(1040B)에서 합산될 신호는 제 1 직병렬 변환부의 N번째(1020An), 제 2 직병렬 변환부의 첫 번째(1020Ba), 제 3 직병렬 변환부의 두 번째(1020Cb) 곱셈부(1030An)(1030Ba)···(1030Cb)에서의 신호이고, 제 3 합산부(1040C)에서 합산될 신호는 제 1 직병렬 변환부의 두 번째(1020Ab), 제 2 직병렬 변환부의 N 번째(1020Bn), 제 3 직병렬 변환부의 첫 번째(1020Ca) 곱셈부(1030Ab)(1030Bn)···(1030Ca)에서의 신호이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템에 따르면, 서로 다른 위상과 주파수의 반송파를 사용하는 각 경로별로 서로 다른 월쉬 코드를 이용하여 송신 신호를 직교적으로 확산시킴과 동시에 서로 다른 월쉬 코드를 이용하여 수신 신호를 역확산시키게 되므로, 각 경로간 반송파에 의한 간섭을 최소화 할 수 있으며, 월쉬 코드의 직교성을 이용하여 각 경로별로 직교적으로 확산한 후 각 경로에 따른 반송파에 서로 다른 경로에서 서로 다른 월쉬 코드를 이용하여 직교적으로 확산된 심볼들을 실어 전송하게 되므로, 전송 다이버시티 효과를 더욱 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.
상기한 각 경로간 반송파에 의한 간섭의 최소화 및 더욱 향상된 전송 다이버시티 효과로 인해 전체 시스템 성능 향상 및 용량 증대의 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 서로 다른 위상과 서로 다른 주파수의 반송파를 각각 사용하는 송신 경로마다 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시키는 송신 장치와;
    상기 각 송신 경로에서 사용된 서로 다른 직교 코드를 사용하며, 각 수신 경로마다 상기 송신 경로와 대응되는 서로 다른 직교 코드를 사용하여 상기 송신 장치로부터 전송된 신호를 각각 역확산시키는 수신 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 장치는 인접하는 송신 경로가 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시키며, 이에 따라 상기 수신 장치 또한 인접하는 수신 경로가 서로 다른 직교 코드를 사용하는 것을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 장치 및 상기 수신 장치에서 사용되는 직교 코드의 수는 최소 2개 이며, 최대 반송파의 개수 만큼 사용하는 것을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 장치에서 사용되는 직교 코드가 직교성을 유지할 수 있도록 상기 송신 장치에 구비된 다수 안테나의 간격이 TC/8 이내로 설계됨을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 장치는 각각의 송신 경로마다 서로 다른 직교 코드를 사용하여 송신하고자 하는 신호를 각각 직교적으로 확산시킨 후 상기 송신 경로에서 사용되는 다수의 반송파에 상기 각 송신 경로에서 직교적으로 확산된 신호를 각각 모두 또는 일부를 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
  6. 서로 다른 위상과 서로 다른 주파수의 반송파를 각각 사용하는 송신 경로에 대해서 모두 동일한 직교코드를 사용하여 확산시키고, 상기 송신 경로에 대해 상기 사용한 직교코드와 직교특성을 만족하는 다른 다수의 직교 코드를 사용하여 확산시켜 다른 송신 경로에 포함하여 전송하는 송신장치와;
    상기 각 송신 경로에서 사용된 서로 다른 직교 코드를 사용하며, 각 수신 경로마다 여러 직교코드들을 사용하여 상관시키고, 상기 수신경로마다 각각의 상관기를 통한 신호들을 콤바인하고 각각 역확산시키는 수신 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 다수의 월쉬 코드를 사용하는 멀티캐리어 직접 확산 CDMA 통신 시스템.
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