KR100271121B1 - 직접시퀀스 코드분할다중접속(ds-cdma) 전송 방법 - Google Patents

직접시퀀스 코드분할다중접속(ds-cdma) 전송 방법 Download PDF

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신지 우에바야시
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다치카와 게이지
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 이동 통신에 있어서 확산 스펙트럼을 이용하여 다중 접속을 수행하는 DS-CDMA 전송 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 DS-CDMA 코드 다중화에 있어서 송신기와 수신기의 회로 크기를 더 이상 증가시키지 않고 채널 추정의 정확성을 향상시키고, 파일롯 심볼을 이용하여 채널 추정과 전송 전력 제어의 페이딩에 대한 추적 성능을 향상시킬 수 있는 DS-CDMA 전송 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
각 프레임 어셈블러에서, 동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼은 일정한 간격으로 코드 채널의 부호화된 정보 데이터에 삽입되고, 이후에 데이터는 변조기에 의해 변조된다. 변조기로부터의 각 코드 채널내의 변조 데이터 심볼은 확산 변조기에 의해 확산된다. 파일롯 심볼은 확산 코드를 이용해 확산되고, 반면에 정보 심볼은 각 코드 채널에 할당된 다양한 확산 코드를 이용해 확산된다. 코드 채널의 확산 신호는 합산기에 의해 합산되어 전송된다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 DS-CDMA 시스템에 이용됨.

Description

직접시퀀스 코드분할다중접속(DS-CDMA) 전송 방법{DS-CDMA TRANSMISSION METHOD}
본 발명은 이동 통신에 있어서 확산 스펙트럼을 이용하여 다중 접속을 수행하는 직접시퀀스 코드분할다중접속(DS-CDMA : Direct Sequence-Code Division Multiple Access) 전송 방법에 관한 것으로, 특히 다중 코드 채널의 코드 다중화를 수행하는 직접시퀀스 코드분할다중접속(DS-CDMA) 전송 방법에 관한 것이다.
최근에, 집중적인 연구 개발로 DS-CDMA 시스템을 차세대 이동 통신 시스템의 하나로 만들었다. DS-CDMA 전송 시스템은 동일 주파수 대역을 이용하는 다중 사용자간의 통신을 수행하고, 각각의 사용자는 각 사용자에게 적절하게 할당된 확산 코드에 의해 식별된다.
DS-CDMA 시스템은 이용가능한 동일 주파수 대역내에서 동시에 발생하는 가입자 수에 대한 수용능력을 증가시킬 수 있는 점에 있어서 주파수분할다중접속 또는 시분할다중접속 보다 유리한 입장에 있고, 정보 신호를 광대역 신호로 확산시킨 후에 정보 신호를 전송하기 때문에 고속 신호 전송에 적당하다.
이동 통신 환경에서, 기지국과 이동국간의 직선 경로는 빈번하게 차단될 수도 있으므로, 다중경로 전파를 구성한다. 결과적으로, 수신 신호에 레일리(Rayleigh) 페이딩이 발생한다. 레일리 페이딩에서, 수신 신호의 진폭은 레일리 분포를 가지고, 수신 신호의 위상은 균일한 분포를 가진다. 수신기는 다른 검파보다 효율적인 동기 검파를 수행하기 위하여 무작위적으로 변하는 수신 신호의 위상을 추정하는 것이 필요하다. 수신 위상을 추정하기 위한 방법중의 하나는 이미 알려진 패턴의 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하고, 파일롯 심볼을 이용하여 추정한 수신 위상을 근거로 하여 각 정보 심볼의 수신 위상을 추정하는 것에 의해 구현된다. 이 경우에, 파일롯 심볼은 페이딩으로 인한 위상 변동을 거의 무시할 수 있는 동안의 시간 간격마다 삽입되어야 한다.
DS-CDMA 시스템에서 고비트율 신호 전송을 구현하기 위한 주요한 두 가지 방법이 있다 : (1) 전송 정보율에 따라 확산 계수(처리 이득)를 변화시키는 방법; (2) 기본적인 정보율을 가지는 각 다중 채널을 다중화하는 코드 다중화 방법. 본 발명에서는 두 번째 방법에 대하여 고려한다.
도 16 은 위에서 언급한 바와 같이 파일롯 심볼을 이용하여 채널(진폭과 위상)을 추정하는 절대 동기 검파를 수행할 경우에 있어서 종래의 채널 구조를 나타낸다. 도 16 에서, N은 코드 채널의 수(코드 다중화의 수)를 의미한다. 각 코드 채널은 정보 심볼의 주기와 같은 주기를 갖는 쇼트 코드(SC-1,...,SC-N)를 이용하여 확산되고, 공통 정보 심볼의 주기보다 더 긴 주기를 갖는 롱 코드(LC-Y)로 언급된 확산 코드를 이용하여 그 이상으로 확산된다. 쇼트 코드는 각 코드 채널을 식별하기 위하여 사용되고, 롱 코드는 역방향 링크 채널내의 동일 셀에서 동시에 발생하는 다른 사용자로부터 한 사용자를 구별하고, 순방향 링크 채널내의 다른 셀에서 동시에 발생하는 다른 사용자로부터 한 사용자를 구별하기 위하여 사용된다. 도 17 은 단일 코드 채널 전송의 프레임 구조를 나타낸다.
종래의 시스템에는 다음의 문제점이 있다 :
(1) 도 16 에 도시된 바와 같이 각 코드 채널에 삽입되는 파일롯 심볼은, 데이터 심볼을 확산시키기 위하여 각 코드 채널에 할당된 동일 확산 코드에 의해 확산된다. 이것은 다중화된 코드 채널들 사이에 일정의 교차-상관을 야기시키고, 이는 파일롯 심볼에 의한 채널 추정의 정확성을 악화시킨다. 다시 말하면, 종래의 DS-CDMA 코드 다중화 방법은 각 코드 채널의 파일롯 심볼이 다양한 확산 코드를 이용하여 확산되기 때문에 다른 코드 채널들 사이의 교차-상관으로 인하여 파일롯 심볼을 이용한 채널 추정의 정확성이 악화되는 문제점이 있었다. 이러한 악화는 경로당 수신 신호 전력이 다중경로 환경하에서 감소될 때 더욱 현저해진다.
(2) 도 18A 에 도시된 바와 같이 각 코드 채널내의 프레임내의 동일 위치에 삽입되는 파일롯 심볼은, 도 18B 에 도시된 바와 같이 파일롯 심볼의 삽입 간격에서의 보간에 의해 정보 데이터 시퀀스에 대한 채널의 전달 함수를 얻기 위하여 각 코드 채널에 대한 수신 위상을 추정하는데 사용된다. 이것은 페이딩 변동 속도의 증가에 따라 채널 추정의 정확성이 악화되는 문제점을 야기시킨다. 게다가, 도 19 에 도시된 바와 같이 각 코드 채널의 프레임내의 동일 위치에 삽입된 파일롯 심볼의 위치에서 수신 신호 전력을 측정하므로써 전송 전력 제어도 또한 파일롯 심볼의 삽입 간격에서 수행되므로, 페이딩 변동 속도의 증가에 따라 전송 전력 제어의 정확성도 또한 악화되는 다른 문제점이 있다.
또한, 이동 통신 환경에 있어서는, 송신신호는 레일리 페이딩을 받기 때문에 수신신호레벨이 연속해서 낮아지는 경우가 발생하며 그 결과 전송오류가 생긴다. 이러한 전파로에서 발생하는 오류를 정정하기 위해서 콘볼루션 부호화 등의 오류 정정 부호화 기술을 적용한 경우에는, 랜덤하게 발생하는 오류는 정정할 수 있지만, 연속한 수신신호레벨의 저하에 의해서 발생하는 연속한 오류(버스트 오류)는 정정할 수 없으며, 결과적으로 오류 정정 효과를 충분히 획득할 수 없다.
이를 해결하기 위해, 버스트 오류를 랜덤화하는 방법으로서 종래부터 인터리브법이 제안되어 왔다. 그러나, 종래의 다수의 코드채널을 코드 다중화해서 고속전송채널을 생성하여 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 DS-CDMA 전송 방법에 있어서는, 각 코드채널마다 독립해서 콘볼루션 부호화해서 인터리브를 행하기 때문에, 인터리브 사이즈가 작아서 버스트 오류를 충분히 랜덤화하는 것이 가능하지 않고, 특히 버스트 오류길이가 긴 경우에는, 콘볼루션 부호화에 의한 오류 정정 효과를 충분히 획득할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, DS-CDMA 코드 다중화에 있어서 송신기와 수신기의 회로 크기를 더 이상 증가시키지 않고 채널 추정의 정확성을 향상시킬 수 있는 DS-CDMA 전송 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, DS-CDMA 코드 다중화에 있어서 송신기와 수신기의 회로 크기를 더 이상 증가시키지 않고 파일롯 심볼을 이용하여 채널 추정과 전송 전력 제어의 페이딩에 대한 추적 성능을 향상시킬 수 있는 DS-CDMA 전송 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 DS-CDMA 코드 다중화에 있어서, 인터리브의 사이즈를 크게 해서 버스트 오류를 랜덤화하는 효과를 크게 하고, 콘볼루션 부호화에 의한 오류 정정 효과에 의해 특성개선을 도모할 수 있는 DS-CdMA 전송 방법을 제공하는데 있다
도 1 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 채널 구조의 일예에 대한 설명도.
도 2 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 채널 구조의 다른 예에 대한 설명도.
도 3 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 에러 정정 부호화기의 일실시예의 구성을 도시하는 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 에러 정정 부호화기의 일실시예의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 송신기의 일실시예의 구성을 도시하는 블록도.
도 6 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 수신기의 일실시예의 구성을 도시하는 블록도.
도 7 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 에러 정정 복호화기의 일실시예의 구성을 도시하는 블록도.
도 8 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 에러 정정 복호화기의 일실시예의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 9A 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 인터리버(Interleaver)의 동작에 대한 설명도.
도 9B 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 디인터리버(Deinterleaver)의 동작에 대한 설명도.
도 10A 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 인터리버(Interleaver)의 동작에 대한 설명도.
도 10B 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 디인터리버(Deinterleaver)의 동작에 대한 설명도.
도 11 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 채널 구조의 다른 예에 대한 설명도.
도 12 는 도 12A 와 도 12B 사이의 연관성에 대한 설명도,
도 12A 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 파일롯 심볼 삽입 패턴(블록 수 K=2인 경우)에 대한 설명도.
도 12B 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 채널 추정 방법(블록 수 K=2인 경우)에 대한 설명도.
도 13 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 전송 전력 제어 타이밍(블록 수 K=2인 경우)에 대한 설명도.
도 14 는 도 14A 와 도 14B 사이의 연관성에 대한 설명도.
도 14A 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 송신기의 일실시예의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 14B 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 송신기의 일실시예의 다른 구성을 도시한 블록도.
도 15 는 도 15A 와 도 15B 사이의 연관성에 대한 설명도.
도 15A 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 수신기의 일실시예의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 15B 는 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템에서 수신기의 일실시예의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 16 은 종래의 코드 다중화 방법에 대한 설명도.
도 17 은 단일 코드 채널 전송의 프레임 구조에 대한 설명도.
도 18A 는 종래의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 대한 설명도.
도 18B 는 종래의 채널 추정 방법에 대한 설명도.
도 19 는 종래의 전송 전력 제어 타이밍에 대한 설명도.
도 20 은 본 발명에 따른 송/수신 방법을 도시한 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,6 : 아우터 코드 부호화기 2,5,7,9 : 인터리버
3,10 : 직/병렬 변환기 4,8 : 콘볼루션 부호화기
11,31 : 프레임 어셈블러 12,32 : 변조기
13,33 : 확산 변조기 14,34 : 합산기
15,35 : 정합 필터 16,37 : 파일롯 심볼 채널 추정기
17,38 : 프레임 동기화 장치 18,39 : 정보 심볼 채널 추정기
19,40 : 채널 보상기 20,43 : 레이크 결합기
21,24,27,29 : 디인터리버 22,28 : 비터비 복호화기
23,26 : 병/직렬 변환기 25,30 : 아우터 코드 복호화기
36 : 역다중화기 41 : 수신 신호 전력 측정기
42 : TPC 신호 발생기
본 발명의 첫 번째 견해에 따르면, 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속(DS-CDMA) 전송 방법에 있어서, 동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 각 코드 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 단계; 서로 직교하고 정보 심볼 주기와 동일한 주기를 가지는 직교 확산 코드 그룹에서 선택되어, 코드 채널 각각에 적절하게 할당된 확산 코드를 이용하여 코드 채널 각각내의 정보 심볼을 확산시키는 단계; 및 직교 확산 코드 그룹으로부터 선택된 확산 코드중 한 코드나, 또는 직교 확산 코드 그룹으로부터 코드 채널내의 정보 심볼에 할당된 확산 코드 이외의 확산 코드중 어느 하나의 코드를 이용하여 코드 채널내의 파일롯 심볼을 확산시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 두 번째 견해에 따르면, 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서, 동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 코드 채널중 한 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 단계; 서로 직교하고 정보 심볼 주기와 동일한 주기를 가지는 직교 확산 코드 그룹에서 선택되어, 코드 채널 각각에 적절하게 할당된 확산 코드를 이용하여 코드 채널 각각내의 정보 심볼을 확산시키는 단계; 및 직교 확산 코드 그룹으로부터 선택된 확산 코드중 한 코드나, 또는 직교 확산 코드 그룹으로부터 코드 채널내의 정보 심볼에 할당된 확산 코드 이외의 확산 코드중 어느 하나의 코드를 이용하여 코드 채널중 하나의 코드에서만 발생되는 파일롯 심볼을 확산시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 세 번째 견해에 따르면, 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서, 전송 데이터를 집단적으로 콘볼루션 부호화하는 단계; 콘볼루션 부호화된 정보 데이터 시퀀스를 N×X2간격(N은 코드 채널의 수)마다 집단적으로 기록하는 단계; Z프레임(Z는 자연수)에서 전체 정보 데이터를 한 방향으로 기록한 후에, Z프레임내의 전체 정보 데이터가 Y2간격(여기서, X2와 Y2는 Z프레임내에서 N×X2
Figure pat00001
Y2와 N×X2×Y2=정보 데이터 총 수의 관계를 만족시키는 자연수)마다 기록되는 방향에 수직한 방향으로 정보 데이터를 판독하는 단계; 및 인터리빙 후에 판독된 정보 데이터가 N 코드 채널로 분배되도록 인터리빙을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 네 번째 견해에 따르면, 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서, 동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 각 코드 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 경우에, N 코드 채널을 H 코드 채널로 각각 구성된 K블록(여기서, N은 다중화된 코드 채널의 수, K는 블록의 수, H는 블록내의 코드 채널의 수, N=H×K)으로 분할하는 단계; 동일 블록내에서의 H 코드 채널내의 프레임의 동일 위치에 파일롯 심볼을 삽입하는 단계; 및 가장 인접한 파일롯 심볼들 사이의 간격이 K 블록내의 전체 파일롯 심볼에 대해서 균일하게 되도록 파일롯 심볼을 삽입하는 위치를 블록간에 쉬프팅하는 단계를 포함한다.
여기서, DS-CDMA 전송 방법은, 파일롯 심볼을 이용하여 동기 검파를 위해 채널 추정을 수행할 경우에, 코드 채널이 속하는 블록내의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 따라 정보 심볼에 삽입된 파일롯 심볼을 이용하여 코드 채널내의 파일롯 심볼의 위치에서 채널 추정치를 구하는 단계; 각 블록내의 H 코드 채널의 채널 추정치를 평균하여 각 블록내의 파일롯 심볼의 위치에서 채널 추정치를 구하는 단계; 및 전체 코드 채널에 공통적으로, 블록내의 파일롯 심볼의 위치에서의 채널 추정치를 이용한 보간법을 이용하여, 전체 코드 채널에 삽입된 전체 파일롯 심볼의 파일롯 심볼 삽입 간격으로 정보 데이터 시퀀스의 코드 채널의 전달 함수를 구하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
여기서, DS-CDMA 전송 방법은, 전송 전력 제어를 수행하기 위해 수신 신호 전력을 측정하는 경우에, 코드 채널이 속하는 블록내의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 따라 정보 심볼에 삽입된 파일롯 심볼을 이용하여 코드 채널의 수신 신호 전력을 측정하는 단계; 각 블록내의 H 코드 채널의 측정 수신 신호 전력을 평균하여 각 블록내의 파일롯 심볼의 위치에서 수신 신호 전력의 측정치를 구하는 단계; 및 전체 코드 채널에 공통적으로, 블록내의 파일롯 심볼의 위치에서의 수신 신호 전력의 측정치를 이용하여 전체 코드 채널에 분배된 전체 파일롯 심볼의 파일롯 심볼 삽입 간격으로 전송 전력 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
실시예 1
도 1 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템의 채널 구조의 일예를 나타낸다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 기본적인 전송율 fb를 가지는 코드 채널의 각 프레임은 파일롯 심볼과 정보 데이터로 이루어지고, 이러한 파일롯 심볼과 정보 데이터의 정보율은 확산 계수(처리 이득)에 의해 광대역 신호로 확대된다. 만약 모든 채널이 기본적인 채널과 같은 동일한 성질을 가진다면, 이러한 기본적인 채널의 N 코드 다중화는 정보가 N x fbbps의 전송율로 전송되는 것이 가능하도록 한다. 이 경우에 있어서, 만약 공통 확산 코드가 N 코드 채널의 파일롯 심볼을 확산시키는데 이용된다면, 각 코드 채널들 사이에서의 교차-상관이 제거될 수 있다. 멀티코드 다중화 전송에 있어서 코드 채널에 동일한 페이딩이 발생하므로, 동일 파일롯 심볼이 공통적으로 사용될 수 있다. 도 2 는 도 1 의 채널 구조와 다른 채널 구조를 설명하며, 도 2 에서는 한 코드 채널만이 파일롯 심볼을 전송한다.
도 3 은 멀티코드 다중화 전송에서의 에러 정정 부호화기를 도시한 블록도이다. 입력 정보 데이터는 연결된 에러 정정 코드인 아우터 코드(outer code)를 이용한 아우터 코드 부호화기(1)에 의해 부호화되고, 인터리버(2)에 의해 인터리빙되며, 직/병렬 변환기(3)를 통하여 N 코드 채널로 분배된다. 이후에, 콘볼루션 부호화기(4)에 의한 콘볼루션 부호화와 인터리버(5)에 의한 인터리빙이 각 코드 채널에 대하여 계속적으로 수행된다. 도 9A 는 DS-CDMA 전송 시스템의 인터리빙 방법을 설명한다. Z-프레임내의 전체 정보 데이터는 각 코드 채널에 대하여 X1데이터 방향으로 기록되고, 기록 방향과 수직한 Y1데이터 방향으로 판독된다. 여기서, X1과 Y1은 N x X1x Y1= Z 프레임내의 정보 데이터의 총 수의 관계를 만족하는 자연수이고, X1
Figure pat00002
Y1이다.
도 4 는 DS-CDMA 전송 시스템의 송신기의 에러 정정 부호화기의 구성을 나타낸다. 도 3 에서와 같이, 입력 정보 데이터는 연결된 에러 정정 코드인 아우터 코드(outer code)를 이용한 아우터 코드 부호화기(6)에 의해 부호화되고, 인터리버(7)에 의해 인터리빙되어 출력된다. 이 출력 데이터는 콘볼루션 부호화기(8)에 의해 집단적으로 콘볼루션 부호화되고, 콘볼루션 부호화된 정보 시퀀스는 인터리버(9)에 의해 집단적으로 인터리빙된다. 도 10A 는 본 발명인 DS-CDMA 전송 시스템의 인터리빙 방법을 설명한다. 콘볼루션 부호화된 정보 데이터 시퀀스는 N x X2주기마다 기록되고, 그런 후에 Z 프레임내의 전체 정보 데이터를 기록하며, 그 데이터는 기록 방향과 수직한 방향으로 Y2정보 데이터 주기마다 판독된다. 여기서, X2과 Y2는 N x X2x Y2= Z 프레임내의 정보 데이터의 총 수의 관계를 만족하는 자연수이고, N x X2
Figure pat00003
Y2이다.
그런 후에, 인터리빙된 정보 데이터는 직/병렬 변환기(10)에 의해 N 코드 채널로 분배된다.
도 5 는 DS-CDMA 전송 시스템의 송신기를 도시하는 블록도이다. 각 프레임 어셈블러(11)는 일정한 간격으로 도 3 과 도 4 에 도시된 각 코드 채널의 부호화된 정보 데이터에 파일롯 심볼을 삽입시키며, 상기 파일롯 심볼은 동기 검파를 위한 채널 추정에 사용된다(원한다면 파일롯 심볼은 한 코드 채널에만 삽입되어도 된다). 이후에, 파일롯 심볼이 삽입된 데이터는 각 변조기(12)에 의해 변조된다. 각 변조기(12)로부터 출력된 각 코드 채널의 변조된 데이터 심볼은 파일롯 심볼을 위한 확산 코드 (SC-X ⓧ LC-Y)를 이용하여 확산되고, 각 코드 채널의 정보 심볼을 위한 확산 코드 (SC-P ⓧ LC-Y, P가 1~N을 의미하는 경우)를 이용하여 확산된다. 각 코드 채널의 확산 신호는 합산기(14)에 의해 합산되어 전송된다.
도 6 은 DS-CDMA 전송 시스템의 수신기를 도시하는 블록도이다. 수신 확산 신호는 확산 코드에 대응하는 정합 필터(15-0,...,15-N)에 공통적으로 입력된다. 수신 신호내의 파일롯 심볼은 확산 코드를 복제한 확산 코드 (SC-X ⓧ LC-Y)를 이용한 정합 필터(15-0)에 의해 역확산된다. 그 다음에, 파일롯 심볼의 수신 위상은 프레임 동기화 장치(17)로부터의 출력을 이용하여 여러 파일롯 심볼에 대하여 평균을 취하는 파일롯 심볼 채널 추정기(16)에 의해 추정된다. 정보 심볼 채널 추정기(18)는 파일롯 심볼 채널 추정기(16)로부터 공급되는 추정 정보를 보간하여 정보 심볼의 각 위치에서 수신 위상을 추정한다. 수신 신호내의 코드 채널에 페이딩으로 인한 동일 변동이 야기되므로, 정보 심볼내의 추정 위상 변동은 전체 코드 채널에 공통적으로 사용될 수 있다. 반대로, 각각의 코드 채널에서의 정보 심볼은 각 채널에 대한 확산 코드를 복제한 다양한 확산 코드 (SC- P ⓧ LC-Y, P가 1~N을 의미하는 경우)를 이용한 정합 필터(15-1 ~ 15-N)에 의해 역확산된다. 정보 심볼 채널 추정기(18)로부터 공급되는 신호를 이용하는 각 채널 보상기(19)는 코드 채널에서의 역확산 정보 심볼에 파일롯 심볼을 이용하여 추정된 수신 위상 변동을 보상한다. 다중경로 구성에 있어서, 도 6 에 도시된 바와 같이 N 코드 채널에 대응하는 파일롯 채널을 이용한 위상 추정기와 보상기(17,18,19)는 결합되어 각 다중경로에 이용된다. 각 채널의 채널 보상기(19)에 의해 페이딩 위상 변동이 보상된 각 경로로부터의 정보 심볼은 각 경로의 추정 수신 복합 포락선을 가중치로 이용하여 다중경로 요소를 합산하는 레이크 결합기(20)에 의해 레이크 결합된다.
레이크 결합된 신호는 도 7 과 도 8 에 도시된 바와 같이 에러 정정 복호화기로 각각 입력된다.
도 7 은 DS-CDMA 전송 시스템의 에러 정정 복호화기의 구성을 나타낸다. 각 레이크 결합 신호는 디인터리버(21)에 의해 각 코드 채널에 대하여 따로따로 디인터리빙된다. 도 9B 는 DS-CDMA 전송 시스템의 디인터리빙 방법을 설명하며, 도 9B 에서의 기록 및 판독은 도 9A 에 도시된 바와 같이 인터리빙 방법에서의 기록 및 판독과 반대되는 방향으로 수행된다. 각 디인터리빙 신호는 비터비 복호화기(22)에 의해 각 채널에 대하여 따로따로 복호화된다. 각 코드 채널의 복호화 데이터는 병/직렬 변환기(23)에 의해 병/직렬 변환되며, 이후에 디인터리버(24)에 의해 디인터리빙되고 아우터 코드 복호화기(25)에 의해 복호화되어 출력된다.
도 8 은 DS-CDMA 전송 시스템의 에러 정정 복호화기의 다른 구성을 나타내다. N 코드 채널의 레이크 결합 신호는 병/직렬 변환기(26)에 의해 병/직렬 변환되고, 이후에 디인터리버(27)에 의해 집단적으로 디인터리빙된다. 도 10B 는 DS-CDMA 전송 시스템의 디인터리빙 방법을 설명하며, 도 10B 에서의 기록 및 판독은 도 10A 에 도시된 바와 같이 인터리빙 방법에서의 기록 및 판독과 반대되는 방향으로 수행된다. 디인터리빙된 신호는 비터비 복호화기(28)에 의해 집단적으로 복호화되며, 이후에 디인터리버(29)에 의해 디인터리빙되고 아우터 코드 복호화기(30)에 의해 복호화되어 출력된다.
실시예 2
도 11 은 본 발명에 따른 DS-CDMA 전송 시스템의 채널 구조의 다른 예를 나타낸다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 기본적인 전송율 fb를 가지는 코드 채널의 각 프레임은 파일롯 심볼과 정보 데이터로 이루어지고, 이러한 파일롯 심볼과 정보 데이터의 정보율은 확산 계수(처리 이득)에 의해 확대되며, 그것에 의해서 광대역 신호를 발생한다. 만약 모든 채널이 기본적인 채널과 같은 동일한 성질을 가진다면, 이러한 기본적인 채널의 N 코드 다중화는 정보가 N x fbbps의 전송율로 전송되는 것이 가능하도록 한다. 여기서, N이 다중화 코드 채널의 수이고, K가 블록의 수이며, H가 각 블록내의 코드 채널의 수이고, N이 H x K인 경우에, N 코드 채널은 H 코드 채널로 각각 구성된 K 블록으로 분할된다. 정수 K는 우수 또는 기수일 수 있다. 동일 블록내의 H 코드 채널은 프레임내의 동일 위치에 삽입된 파일롯 심볼을 가진다. 코드 채널의 다양한 K 블록내의 전체 파일롯 심볼에 관해서, K 블록내의 파일롯 심볼의 삽입 위치는 가장 인접한 파일롯 심볼들 사이에서의 간격이 균일하게 되도록 쉬프팅된다.
제2 실시예에 있어서, 입력 정보 데이터도 또한 도 3 에 도시된 바와 같은 에러 정보 부호화기에 의해 에러 정정 부호화된다. 게다가, 데이터는 도 9 에 도시된 바와 같은 동일한 방법에 의해 인터리빙된다.
도 14A 및 도 14B 는 DS-CDMA 전송 시스템의 송신기를 도시한 블록도이고, 도 20 은 송/수신(S200~S250) 흐름도이다. 각 프레임 어셈블러(31)는 도 3 에 도시된 바와 같은 회로로부터 공급되는 각 코드 채널의 부호화된 정보 데이터에, 코드 채널이 속하는 블록의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 따라 일정한 간격으로, 파일롯 심볼을 삽입시키며(S200~S210), 상기 파일롯 심볼은 동기 검파를 위한 채널 추정에 사용된다. 각 변조기(32)로부터 출력된 코드 채널의 변조된 데이터 심볼은 각 코드 채널에 할당된 확산 코드 (SC-P ⓧ LC-Y, P가 1~N을 의미하는 경우)를 이용한 확산 변조기(33)에 의해 각각 확산된다(S215). 각 코드 채널의 확산 신호는 합산기(34)에 의해 합산되어 전송된다(S220).
도 15A 및 도 15B 는 DS-CDMA 전송 시스템의 수신기를 도시하는 블록도이다. 수신 확산 신호는 각 확산 코드에 대응하는 정합 필터(35)에 공통적으로 입력된다. 코드 채널내의 파일롯 심볼과 정보 심볼은 확산 코드를 복제한 확산 코드 (SC-P ⓧ LC-Y, P가 1~N을 의미하는 경우)를 이용한 정합 필터(35)에 의해 각 채널에 대하여 각각 역확산된다(S225). 각 코드 채널에 대응하는 역다중화기(36)는 각 블록내의 다양한 위치에 삽입된 파일롯 심볼을 정보 심볼로부터 추출한다(S230). 그 다음에, 파일롯 심볼의 수신 위상은 정합 필터(35)의 출력에 응답하여 파일롯 심볼의 동기 검파를 수행하는 프레임 동기화 장치(38)로부터의 출력을 이용하여 여러 파일롯 심볼들 사이에서 각 코드 채널에 대하여 각각 평균을 취하는 파일롯 심볼 채널 추정기(37)에 의해 추정된다(S235). 각 블록내의 파일롯 심볼 위치에서의 수신 위상의 추정치는 해당 블록내의 코드 채널의 수신 위상의 추정치를 평균하는 것에 의해 얻어진다(S240). 도 12A 는 각 블록내의 파일롯 심볼 삽입 패턴을 나타낸다. 정보 심볼 채널 추정기(39)는, 모든 코드 채널에 공통적으로, 도 12B 에 도시된 바와 같이 각 블록의 파일럿 심볼 위치에서의 수신 위상의 추정치를 이용하므로써 전체 코드 채널에 걸쳐 모든 파일롯 심볼의 삽입 간격마다 보간하므로써 정보 데이터 시퀀스에 대한 채널의 전달 함수를 얻을 수 있다(S245). 이것은 채널 추정에서의 보간 간격이 감소되기 때문에 채널 추정에서의 페이딩에 대한 추적 성능을 향상시킬 수 있다. 정보 심볼 채널 추정기(39)로부터 공급되는 신호를 이용하는 각 채널 보상기(40)는 역다중화기(36)로부터 공급되는 코드 채널의 정보 심볼에 파일롯 심볼을 이용하여 추정되는 수신 위상 변동을 보상한다(S250).
전송 전력 제어에 있어서, 수신 신호 전력 측정기(41)는 파일롯 심볼 채널 추정기(37)로부터 공급되는 신호에 기초하여 각 코드 채널의 파일롯 위치에서 수신 신호 전력을 측정한다. 그 다음에, 수신 신호 측정기는 각 블록에 속하는 코드 채널의 수신 신호 전력의 측정치를 해당 블록내에서 평균하므로써, 블록의 파일롯 심볼 위치에서의 수신 신호 전력(SIR)의 측정치를 얻는다. 전송 전력 제어 신호 발생기(42)는 측정치에 기초한 전송 전력 제어(TPC) 신호를 발생한다. 각 블록내의 파일롯 심볼 위치에서의 수신 신호 전력의 측정치는 도 13 에 도시된 바와 같이 전체 코드 채널에 공통적으로 이용된다. 이것은 모든 코드 채널에 삽입된 전체 파일롯 심볼의 삽입 간격에서 전송 전력 제어를 획득하는 것이 가능하도록 하므로써, 전송 전력 제어 주기가 실제로 감소되기 때문에 전송 전력 제어에서 페이딩 추적 성능을 향상시키는 것이 가능하도록 한다.
다중경로 구성에 있어서, 도 15 에 도시된 바와 같이 N 코드 채널에 대응하는 파일롯 채널을 이용한 위상 추정기 및 보상기(37,38,39,40)는 결합되어 각 다중 경로에 이용된다. 각 채널 보상기(40)에 의해 페이딩 위상 변동이 보상된 각 경로로부터의 정보 심볼은 각 경로의 추정 수신 복합 포락선을 가중치로 이용하여 다중경로 요소를 합산하는 각 레이크 결합기(43)에 의해 레이크 결합된다. 레이크 결합된 신호는 도 7 에 도시된 바와 같이 에러 정정 복호화기에 각각 입력된다. 에러 정정 복호화기의 동작과 디인터리브 방법(도 9B)은 실시예 1의 에러 정정 복호화기의 동작 및 디인터리브 방법과 동일하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은, DS-CDMA 코드 다중화에 있어서 송신기와 수신기의 회로 크기를 더 이상 증가시키지 않고 채널 추정의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 송신기와 수신기의 회로 크기를 더 이상 증가시키지 않고 파일롯 심볼을 이용하여 채널 추정과 전송 전력 제어의 페이딩에 대한 추적 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다수의 코드 채널을 코드 다중화해서 고속전송채널을 생성하여 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 DS-CDMA 전송방법에 있어서, N코드 채널 분의 전송데이터를 집단적으로 콘볼루션 부호화하고, 콘볼루션 부호화된 정보데이터 계열을 집단적으로 인터리브를 행하는 것에 의해, 종래의 코드채널마다 독립하여 송신데이터를 콘볼루션 부호화해서 인터리브를 행하는 방법에 비해서, 인터리브의 사이즈를 크게 할 수 있기 때문에 버스트 오류를 랜덤화하는 효과를 크게 할 수 있어서, 콘볼루션 부호화에 의한 오류 정정 효과에 의해 특성개선을 도모할 수 있다.

Claims (6)

  1. 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속(DS-CDMA) 전송 방법에 있어서,
    동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 각 코드 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 단계;
    서로 직교하고 정보 심볼 주기와 동일한 주기를 가지는 직교 확산 코드 그룹에서 선택되어, 상기 코드 채널 각각에 적절하게 할당된 확산 코드를 이용하여 상기 코드 채널 각각내의 상기 정보 심볼을 확산시키는 단계; 및
    상기 직교 확산 코드 그룹으로부터 선택된 확산 코드중 한 코드나, 또는 상기 직교 확산 코드 그룹으로부터 상기 코드 채널내의 상기 정보 심볼에 할당된 상기 확산 코드 이외의 확산 코드중 어느 하나의 코드를 이용하여 상기 코드 채널내의 상기 파일롯 심볼을 확산시키는 단계를 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
  2. 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서,
    동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 상기 코드 채널중 한 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 단계;
    서로 직교하고 정보 심볼 주기와 동일한 주기를 가지는 직교 확산 코드 그룹에서 선택되어, 상기 코드 채널 각각에 적절하게 할당된 확산 코드를 이용하여 상기 코드 채널 각각내의 상기 정보 심볼을 확산시키는 단계; 및
    상기 직교 확산 코드 그룹으로부터 선택된 확산 코드중 한 코드나, 또는 상기 직교 확산 코드 그룹으로부터 상기 코드 채널내의 상기 정보 심볼에 할당된 상기 확산 코드 이외의 확산 코드중 어느 하나의 코드를 이용하여 상기 코드 채널중 상기 하나의 코드에서만 발생되는 상기 파일롯 심볼을 확산시키는 단계를 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
  3. 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서,
    전송 데이터를 집단적으로 콘볼루션 부호화하는 단계;
    콘볼루션 부호화된 정보 데이터 시퀀스를 N×X2간격(N은 코드 채널의 수)마다 집단적으로 기록하는 단계;
    Z프레임(Z는 자연수)에서 전체 정보 데이터를 한 방향으로 기록한 후에, 상기 Z프레임내의 상기 전체 정보 데이터가 Y2간격(여기서, X2와 Y2는 상기 Z프레임내에서 N×X2
    Figure pat00004
    Y2와 N×X2×Y2=정보 데이터 총 수의 관계를 만족시키는 자연수)마다 기록되는 상기 방향에 수직한 방향으로 상기 정보 데이터를 판독하는 단계; 및
    인터리빙 후에 상기 판독된 정보 데이터가 N 코드 채널로 분배되도록 인터리빙을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
  4. 다수의 코드 채널을 코드 다중화하므로써 고비트율 전송 채널을 발생시켜 신호를 전송하는 코드 다중화 방법을 이용한 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법에 있어서,
    동기 검파를 위한 채널 추정에 이용되는 파일롯 심볼을 일정한 간격으로 정보 심볼에 삽입하여 각 코드 채널에 대한 프레임을 어셈블링하는 경우에,
    N 코드 채널을 H 코드 채널로 각각 구성된 K블록(여기서, N은 다중화된 코드 채널의 수, K는 블록의 수, H는 블록내의 코드 채널의 수, N=H×K)으로 분할하는 단계;
    동일 블록내에서의 상기 H 코드 채널내의 프레임의 동일 위치에 파일롯 심볼을 삽입하는 단계; 및
    가장 인접한 파일롯 심볼들 사이의 간격이 상기 K 블록내의 전체 파일롯 심볼에 대해서 균일하게 되도록 상기 파일롯 심볼을 삽입하는 위치를 블록간에 쉬프팅하는 단계를 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일롯 심볼을 이용하여 동기 검파를 위해 채널 추정을 수행할 경우에,
    상기 코드 채널이 속하는 블록내의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 따라 상기 정보 심볼에 삽입된 상기 파일롯 심볼을 이용하여 상기 코드 채널내의 상기 파일롯 심볼의 위치에서 채널 추정치를 구하는 단계;
    각 블록내의 H 코드 채널의 상기 채널 추정치를 평균하여 상기 각 블록내의 상기 파일롯 심볼의 위치에서 채널 추정치를 구하는 단계; 및
    전체 코드 채널에 공통적으로, 상기 블록내의 상기 파일롯 심볼의 위치에서의 상기 채널 추정치를 이용한 보간법을 이용하여, 상기 전체 코드 채널에 삽입된 전체 파일롯 심볼의 파일롯 심볼 삽입 간격으로 정보 데이터 시퀀스의 상기 코드 채널의 전달 함수를 구하는 단계를 더 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    전송 전력 제어를 수행하기 위해 수신 신호 전력을 측정하는 경우에,
    상기 코드 채널이 속하는 블록내의 파일롯 심볼 삽입 패턴에 따라 상기 정보 심볼에 삽입된 상기 파일롯 심볼을 이용하여 상기 코드 채널의 상기 수신 신호 전력을 측정하는 단계;
    각 블록내의 상기 H 코드 채널의 측정 수신 신호 전력을 평균하여 상기 각 블록내의 상기 파일롯 심볼의 위치에서 상기 수신 신호 전력의 측정치를 구하는 단계; 및
    전체 코드 채널에 공통적으로, 상기 블록내의 상기 파일롯 심볼의 위치에서의 상기 수신 신호 전력의 상기 측정치를 이용하여 전체 코드 채널에 분배된 전체 파일롯 심볼의 파일롯 심볼 삽입 간격으로 상기 전송 전력 제어를 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어진 직접시퀀스 코드분할다중접속 전송 방법.
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