KR100280954B1 - 가변레이트씨디엠에이확산회로 - Google Patents

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Abstract

CDMA 방식을 채용한 이동 통신 시스템에 있어서, 비트 레이트의 상이한 복수의 채널이 혼재하는 경우에 서로 직교하는 충분한 수의 확산 부호(즉, 채널)를 선택한 가변 레이트 CDMA 확산 회로를 제공하는 것이 가능하다. 가변 레이트 CDMA 확산 회로는 N 개의 채널 송신 처리부(101∼103)와, 복수의 채널 송신 처리부가 출력하는 송신 신호를 가산 합성하는 가산 합성 수단(111)과, 기지국 마다 할당된 주기의 길이 확산 부호(긴 코드)로 확산하는 확산 수단(112)과, 확산 수단(112)에서 확산된 송신 신호를 변조하고, 무선 신호로 변환하여 아날로그 출력하는 변조 수단(113)으로 구성되어 있다.

Description

가변 레이트 씨디엠에이 확산 회로
본 발명은 이동 통신 시스템, 특히 직접 확산 부호 분할 다원 접속(DS-CDMA) 방식을 이용한 자동차 전화나 휴대 전화 시스템(셀룰러 시스템)의 가변 레이트 CDMA 확산 회로에 관한 것으로써, 특히 멀티 미디어 서비스의 의해 복수의 비트 레이트의 채널이 혼재한 이동 통신 시스템의 기지국의 송신 장치에 있어서의 가변 레이트 CDMA 확산 회로에 관한 것이다.
종래의 이동 통신 시스템 중 부호 분할 다원 접속(CDMA) 방식을 이동한 디지탈 자동차 전화나 휴대 전화 시스템(셀룰러 시스템)으로서, 북미 표준 방식(TIA IS95)이 알려져 있다. TIA(Telecommunication Industry Association)가 발행하는 표준 사양서 TIA/EIA/IS-95-A의 제6장에는 이동국에서 요구되는 동작이 기술되어 있고, 제7장에는 기지국에서 요구되는 동작이 기술되어 있다.
IS-95의 포워드링크(다운 채널: 기지국 송신→이동국 수신)에서는 9.6kbps, 4.8kbps, 2.4kbps, 1.2kbps의 4종류의 비트 레이트에서 1종류를 선택하여 송수신 가능하다. 9.6kbps를 기본 레이트로하고, 그의 1/2, 1/4, 1/8의 비트 레이트로 송신하는 경우는 동일 데이터를 각각 2, 4, 8회 반복 송신함으로써 가변 레이트 전송을 실현하고 있었다. 또한, 2, 4, 8회 반복 송신하는 경우는 정보 1 비트 당 송신 전력을 일정하게 하기 위해 1 회당 송신 전력은 각각 1/2, 1/4, 1/8로 하고 있다. 또한, 확산 부호는 비트 레이트와 무관하게 기본 레이트의 확산 부호를 이용하고 있다. 즉, 1 캐리어 당 이용 가능한 확산 부호는 비트 레이트와 무관하고 기본 레이트의 확산율로 제한된 64개밖에 이용하는 것이 가능하지 않았다.
이러한 비트 레이트의 상이한 복수의 채널을 송수신하는 방법의 하나로서 일본 특허 공개 평7-177569호 공보 및 특허 공개 평6-237214호 공보에 나타난 바와 같이 부호 분할 다원 접속(CDMA)와 시간 분할 다원 접속(TDMA)로 조합하고, 비트 레이트에 따라 사용하는 타임 슬롯 수를 가변하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이 CDMA를 TDMA와 조합시키는 방법에서는 용이하게 실현 가능한 비트 레이트의 범위가 타임 슬롯 수로 제한되는 것과, 사용하는 타임 슬롯 수를 감소하여 간헐 송신을 행하고 CDMA에서 필수의 송신 전력 제어 간격이 길게되어 송신 전력 오차가 크게 되고 마는 것과, 인터리브 효과가 감소하는 것과, 모든 채널에서 송수신 타이밍을 맞추지 않는다면 유연성이 떨어지는 것 등의 문제가 있었다.
IS-95에서와 같이 음성 서비스가 주체로 무음 구간에서 만 비트 레이트를 낮추는 경우에는 상기 종래 기술에서도 문제는 되지만 멀티미디어 서비스와 같이 음성∼화상, 데이터등, 본래 전송하려는 비트 레이트가 다른 신호를 혼재시킨 경우, 저 레이트밖에 필요로 하지 않는 채널에서도 기본 레이트의 확산 부호를 할당하는 방법에서는 확산 부호의 수가 부족하다고 하는 문제가 발생한다. 예를 들면, 무선 대역의 이용율에서 보면, 1.2kbps만의 채널이라면 9.6kbps의 채널의 8배의 채널을 1캐리어로 수용 가능함에도 불구하고 확산 부호의 수가 할당되지 않으므로 2∼3배의 채널 사이즈 밖의 가능하지 않다고 하는 문제가 있었다.
즉, 복수의 비트 레이트가 혼재하는 CDMA 시스템에 있어서, 기본 레이트 보다 느린 비트 레이트의 채널이 다수 존재하는 경우, 1개의 기본 레이트용 확산 부호(짧은 코드)를 각각의 채널에 할당하면, 서로 직교하는 확산 부호의 수(즉, 채널의 수)가 부족하고, 주파수의 유효 이용이 도모되지 않는다고 하는 문제점이 있었다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예의 구성을 도시하는 블록도.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 확산 수단의 타이밍을 나타내는 타임 챠트.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시예의 구성을 나타내는 블록도.
도 4 A, 4B, 4C, 4D 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 합성 확산 부호의 방법을 도시하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
101∼103: 채널 송신 처리부 111: 가산 합성 수단
112: 확산 수단 113: 변조 수단
114: 확산 부호 발생 수단
본 발명의 목적은 CDMA 방식을 채용한 이동 통신 시스템에 있어서, 비트 레이트가 다른 복수의 채널이 혼재하는 경우에 서로 직교하는 충분한 수의 확산 부호(즉, 채널)가 얻어지는 가변 레이트 CDMA 확산부호를 제공하는 것이다.
또한, 이와 같이 충분한 수의 서로 직교하는 채널을 얻음으로써, 서로 간섭을 감소하고 주파수의 유효 이용을 도모하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 가변 레이트 CDMA 확산 회로는 N 개의 채널 송신 처리부(도 1의 101∼103)와, 복수의 채널 송신 처리부의 출력하는 송신 회로를 가산 합성하는 가산 합성부(도 1의 111)와, 기지국 마다 할당된 주기의 긴 확산 부호(긴 코드)를 발생하는 제 3의 확산 부호 발생 수단(도 1의 114)과, 합성된 송신 신호를 확산 부호를 확산 부호(긴 코드)에 확산하는 제 3의 확산 수단(도 1의 112)과, 상기 제 3의 확산 수단에서 확산된 송신 신호를 변조하고, 무선 신호로 변환하여 안테나에 출력하는 변조 수단(도 1의 113)으로 구성되어 있다.
채널 송신 처리부(도 1의 101∼103)는 콘볼루션 부호화 수단(도 1의 104)에서 송신 데이터를 콘볼루션 부호화하고, 비트 레이트가 기본 레이트 보다 느린 경우는 기본 레이트와 동일한 레이트가 되도록 심볼 반복 수단(도 1의 105)에서 동일 부호를 반복하여 출력한다. 제 1의 확산 부호 발생 수단(도 1의 110)은 종래 대로 기본 레이트의 코드 번호에 대응하는 주기가 심볼 길이와 일치하는 확산 부호(짧은 코드)를 발생하고, 제 2의 확산 부호 발생 수단(도 1의 109)은 최대 비트 레이트가 항상 기본 레이트 보다 느린 복수의 채널을 구별하는 서브코드 번호에 대응하는 제 2의 확산 부호를 발생한다. 제 2의 확산 수단(도 1의 106)은 기본 레이트와 동일한 레이트로 되도록 반복된 심볼을 상기 서브 코드에 대응하는 제 2의 확산 부호로 확산한다. 전파로의 페이딩에 의해 품질 열화의 영향을 랜덤화하기 위해 블록 인터리브 수단(도 1의 108)에 의해 상기 기본 레이트의 코드 번호에 대응하는 제 1의 확산 부호(짧은 코드)에 확산한 후 출력한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기본 레이트 보다 느린 비트 레이트의 채널은 심볼 반복에 의해 기본 레이트와 심볼 레이트를 분할한 후, 심볼 반복 회수와 같은 부호 길이의 서로 직교하는 서브 코드로 확산함으로써 1개의 기본 레이트용 확산 부호(짧은 코드)를 복수의 느린 비트 레이트 채널에서 공용하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 확산한 채널은 비트 레이트와 관계없이 직교하고 있으므로 전파로에서 왜곡이 발생하지 않는 한 상호 간섭을 없게 하는 것이 가능하다.
다음에 본 발명에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시의 형태를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 가변 레이트 CDMA 확산 회로는 N 개의 채널 송신 처리부(101∼103)와, 복수의 채널 송신 처리부(101∼103)가 출력하는 송신 회로를 가산 합성하는 가산 합성 수단(111)과, 기지국 마다 할당된 주기의 긴 제 3의 확산 부호(긴 코드)를 발생하는 확산 부호 발생 수단(114)과, 가산 합성 수단(111)에서 합성된 송신 신호를 제 3의 확산 부호(긴 코드)로 확산하는 확산 수단(112)과, 확산된 송신 신호를 변조하고, 무선 신호로 변환하여 안테나에 출력하는 변조 수단(113)으로 구성되어 있다.
확산 부호 발생 수단(110)이 발생한 제 1의 확산 부호(짧은 코드) 및 확산 부호 발생 수단(109)이 발생한 제 2의 확산 부호(서브 코드)는 함께 서로 직교하는 부호이면 어쨋든 좋다고 이해되지만, IS-95에서 이용되고 있는 월쉬(Walsh) 부호를 이용하고 있으면, 간단히 직교 부호를 발생시키는 것이 가능하다. 짧은 코드로서는 자기 상관성이 양호하고, 복수의 코드 세트를 발생시키는 것이 가능한 골드(Gold) 부호를 이용하여도 좋다.
다음에, 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 동작에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시의 형태에서 확산 수단(106) 및 (108)의 타이밍의 일례를 도시한 타임 챠트이다.
도 2에 있어서, (a1), (a2), (a3)는 채널 번호 1∼3의 콘볼루션 부호화 송신 데이터이며, (b2), (b3)는 채널 번호 2, 3의 데이터 반복후의 송신 데이터이며, (c2), (c3)는 채널 번호 2, 3의 제 2의 확산 부호이며, (d2), (d3)는 채널 번호 2,3의 제 2의 확산 수단에 의해 확산 후의 데이터이고, (e1), (e2), (e3)는 채널 번호 1∼3의 제 1의 확산 부호이다.
채널 번호 1은 기본 레이트로, 채널 번호 2 및 채널 번호 3은 기본 레이트의 1/4의 비트 레이트로 송신된 경우의 동작을 도시하고 있다. 또한, 블록 인터리브는 설명을 간단히 하기 위해 타임 채널로부터는 생략되어 있다.
도 2를 참조하면, 기존 레이트의 송신 데이터는 종래와 같은 방법으로 심볼 길이와 같은 제 1의 확산 부호(짧은 코드;e1)로 확산되고, 심볼 반복 수단(105) 및 확산 수단(106)은 특히 처리를 부가하지 않고 그대로 데이터를 통과하고 있다. 한편, 기본 레이트의 1/4의 비트 레이트의 채널 번호 2 및 3의 경우는 심볼 반복 수단(105)에서 동일 심볼을 4회 반복함으로써 기본 레이트와 동일한 심볼 레이트로 변환된다. 반복 주기(이 예에서는 4)로 동일 부호 길이의 서브 코드(이 예에서는 채널 번호 2는 +1, -1, +1, -1, 채널 번호 3은 +1, +1, -1,-1)이 곱해지고 있다.
블록 인터리브 후(이 타임 채널에서는 생략되고 있다), 기본 레이트의 채널 번호 1은 다른 채널와 다른 짧은 코드(+1, -1, +1, -1)로 확산되는데 반해, 서브 코드의 2개의 채널 번호 2와 3은 동일의 짧은 코드(+1, +1, -1, -1)로 확산되고 있다. 이와 같이 확산된 3개의 채널은 각각 직교하고 있는 것은 용이하게 계산 가능하다.
이상의 예에서는 서브코드로서 2개의 코드를 도시하였지만, 부호 길이 4의 서로 직교하는 부호는 4개 존재하므로, 기본 레이트의 1/4의 비트 레이트의 채널은 기본 레이트의 4배의 개수의 서로 직교하는 확산 부호를 할당하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 기본 레이트의 1/M(M은 2의 누승)의 비트 레이트의 채널에서는 M개의 서로 직교하는 확산 부호를 할당하는 것이 가능하다.
이상의 설명에서는 M개의 서브 코드 채널의 비트 레이트는 모두 같은 경우에 대해서 설명하였지만, 비트 레이트가 다른 서브 코드 채널에서 1개의 기본 레이트용 짧은 코드를 공용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 1/2 레이트의 1개의 채널 번호 1과 1/4 레이트의 2개의 채널 번호 2, 3에서는 다음과 같이 서브 코드를 할당하면 서로 직교시키는 것이 가능하다.
· 채널 번호 1의 서브 코드는 부호 길이=2이며(+1, +1),
· 채널 번호 2의 서브 코드는 부호 길이=4이고(+1, -1, +1, -1),
· 채널 번호 3의 서브 코드는 부호 길이=4이고(+1,-1,-1,-1,+1)
이와 같이 복수의 비트 레이트가 혼재하는 경우의 서브 코드의 할당 방법은 직교 부호로서 월쉬 부호를 이용함으로써 시스템화 가능하다.
즉, 부호 길이 L(L은 2의 누승)의 월쉬 부호를 (WL)로 하면, 2개의 부호(WL,WL), (WL, -WL)은 부호 길이 2L의 월쉬 부호로 되므로, 확산 부호(WL)를 사용하는 대신에(WL, WL), (WL, -WL)을 사용하면, (WL)을 확산 부호로서 사용하는 경우의 1/2의 레이트로 2개의 확산 부호를 사용하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이하여 생성된 확산 부호는 서로 직교하는 동시에 원래의 확산 코드(WL) 이외의 부호 길이 L의 확산 부호 및 그것으로부터 생성된 1/2 레이트의 확산 부호도 직교하고 있는 것이 용이하게 이해 가능하다.
다음에 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 2의 실시의 형태를 도시하는 블록도이다.
도 3과 도 1을 비교하여 보면, 심볼 반복 수단(105)과 확산 수단(106)이 구성되어 있고, 확산 부호 발생 수단(110)의 출력(제 1의 확산 부호(짧은 코드))과 확산 부호 발생 수단(109)의 출력(제 2의 확산 부호(서브 코드))를 곱셈 수단(301)에 곱해서 합성 확산 부호를 발생하는 합성 확산 부호 발생 수단(302)를 갖추며, 블록 인터리브후의 송신 데이터를 이 합성 확산 부호에 의해 확산하고 있다.
제 1의 실시의 형태에서는 서브 레이트 채널도 한 번 기본 레이트로 합쳐진후 블록 인터리브를 행하는 것에 대해, 제 2의 실시의 형태에서는 서브 레이트 그대로 블록 인터리브를 행하고 있기 때문에, 인터리브 효과는 떨어지고, 특정의 느린 비트 레이트 만 수신하는 이동기는 제 2의 실시의 형태의 방법으로 확산되어 송신되는 쪽이 구성이 간단하게 되는 특징이 있다.
도 4A 내지 4D는 제 2의 실시의 형태에 있어서의 합성 확산 부호의 발생 방법을 도시하는 도면이다.
1/2 레이트또는 1/4 레이트에서 확산 부호는 도 4B 내지 4D에서 도시한 바와 같이, 제 1의 확 부호(짧은 코드)를 제 2의 확산 부호(서브 코드)의 부호에 따라 반복함으로써, 부호 길이가 2배 또는 4배의 합성 확산 부호를 생성하고 있다. 또한, 이러한 합성 확산 부로를 코드 번호 및 비트 레이트에 따라 직접 발생시켜도 좋고, 특히 특정 비트 레이트 만 수신하면 좋은 이동기의 경우는 직접 합성 확산 부호를 발생시키는 쪽이 구성이 간단하게 된다.
짧은 코드 및 서브 코드가 함께 월쉬 부호의 경우, 합성 확산 부로도 월쉬 부호로 되므로, 지정 코드 번호에서 직접 합성 확산 부호를 용이하게 발생시킬 수가 있다.
제 1의 효과는 복수의 비트 레이트의 채널이 혼재하는 경우에도, 모두 서로 직교하는 부호로 확산하는 것이 가능하고, CDMA에서 상호 간섭을 저감하는 것이 가능하다.
제 2의 효과는 느린 비트 레이트의 채널이 다수인 경우도 서브 코드를 할당함으로써, 서로 직교하는 부호를 수를 충분히 확보 가능하다.

Claims (5)

  1. 직접 확산 부호 분할 다원 접속 방식을 이용하고, 복수의 비트 레이트의 채널이 혼재하는 이동 통신 시스템의 가변 레이트 CDMA 확산 회로에 있어서,
    기본 레이트의 1/M(M은 양의 정수)의 서브 레이트의 채널에서는.
    1개의 기본 레이트의 제 1의 확산 부호(짧은 코드)를 복수의 서브 레이트 채널에서 공유하고,
    복수의 서브 레이트의 각각은 부호 길이 M의 서로 직교하는 제 2의 확산 부호(서브 코드)로 확산함으로써 구별하는 것을 특징으로 하는 가변 레이트 CDMA 확산 회로.
  2. 직접 확산 부호 분할 다원 접속 방식을 이용하고, 복수의 비트 레이트의 채널이 혼재하는 이동 통신 시스템의 가변 레이트 CDMA 확산 회로에 있어서,
    기본 레이트의 1/M(M은 양의 정수)의 비트 레이트의 채널에서는,
    서로 직교하고, 부호 길이가 기본 레이트의 확산율 R(R은 양의 정수)과 같은 제 1의 확산 부호(짧은 코드)와,
    서로 직교하고, 부호 길이가 M인 제 2의 확산 부호(서브 코드)를 곱해서 부호 길이 M×R 의 합성 확산 부호로 확산하는 것을 특징으로 하는 가변 레이트 CDMA 확산 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1의 확산 부호(짧은 코드)는 직교 코드 부호로부터 선택되고, 상기 제 2의 확산 부호(서브 코드)는 월쉬(Walsh) 부호로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가변 레이트 CDMA 확산 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1의 확산 부호(짧은 코드)는 월쉬 부호에서 선택되고, 상기 제 2의 확산 부호(서브 코드)는 월쉬 부호에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가변 레이트 CDMA 확산 회로.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1의 확산 부호(짧은 코드)는 부호 길이 R의 월쉬 부호에서 선택되고, 상기 제 2의 확산 부호(서브 코드)는 부호 길이 M의 월쉬 부호에서 선택되며, 상기 합성 확산 부호도 부호 길이 M×R 의 월쉬 부호인 것을 특징으로 하는 가변 레이트 CDMA 확산 회로.
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