KR100311236B1 - 송신기및수신기 - Google Patents

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KR100311236B1
KR100311236B1 KR1019970068895A KR19970068895A KR100311236B1 KR 100311236 B1 KR100311236 B1 KR 100311236B1 KR 1019970068895 A KR1019970068895 A KR 1019970068895A KR 19970068895 A KR19970068895 A KR 19970068895A KR 100311236 B1 KR100311236 B1 KR 100311236B1
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모리시타 요이찌
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Abstract

확산 스펙트럼 시스템(spread spectrum system)에 따라 고속통신 사용자의 이동국 및 저속통신 사용자의 이동국과의 통신을 처리하는 송신기가 기지국에 제공된다. 송신기는 넓은 지향성을 가지는 제1 안테나, 제1 안테나 보다 좁은 지향성을 가진 제2 안테나, 제1 및 제2 안테나로부터 저속통신 사용자의 이동국으로의 제1 송신신호를 송신하는 제1 송신기 및 제2 안테나로부터 고속통신 사용자로의 송신을 하는 송신기를 포함한다. 또 저속통신 사용자의 이동국에 있는 수신기는 기지국의 제1 및 제2 안테나로부터 보내진 제1 송신신호의 수신을 위한 수신기, 확산부호를 사용하여 수신된 제1 송신신호를 역확산하는 제1 복조기, 소정 기간만큼 역화산부호를 지연하는 지연소자 및 수신된 제1 송신신호를 사용하여 지연된 역확산부호를 역확산하는 제2 복조기를 포함한다.

Description

송신기 및 수신기{Transmitter and Receiver}
본 발명은 확산 스펙트럼 시스템에 따라 서로 통신하는 송신기와 수신기에 관한 것이며, 특히, 좁은 지향성(narrow directivity)을 갖는 안테나를 통해 고속 송신을 하는 사용자에게 신호를 송신하여 다른 사용자에 대한 간섭을 최소화하는 기지국용 송신기와, 섹터 안테나로부터 수신된 신호와 좁은 지향성 안테나로부터 수신된 신호가 모두 변조되어 고속통신을 실행하는 사용자에 의해 간섭을 받을 때도 계속적으로 통신할 수 있는 이동국용 수신기에 대한 것이다.
차량용 전화와 휴대 전화와 같은 이동통신에 사용되는 확산 스펙트럼(spread spectrum)방식의 CDMA(code division multiple access) 통신시스템에서 다수의 가입자를 수용하기 위해 서비스 지역은 다수의 셀(cell)로 나뉘어지고 각 셀은 다시 다수의 섹터(sector)로 나뉘어진다. 예를 들면, 하나의 셀은 도 1에서 보여지는 것처럼 3개의 섹터로 나뉘어진다. 각 섹터에는 동일한 캐리어 주파수와 동일한 확산 부호(spreading code)의 무선파가 사용되기 때문에, 셀 분할이 되어 있지 않은 경우와 비교하여 3배수의 가입자를 수용할 수 있다. 이들 3섹터에서는 각각 넓은 지향성을 가지는 제1 내지 제3 섹터안테나(1-3)가 이용되고, 각 안테나는 120도 중심각을 갖는 부채꼴 영역에서 통신이 가능하다. 도 2에서와 같이, 제1 섹터 안테나(1)의 영역(제1 섹터)에 있는 제1 사용자에 대한 송신신호는 제1변조기(9)에서 직교변조(quadrature-modulated)되고 제1송신회로(5)에서 주파수 변환 및 전력증폭되어 제1섹터 안테나(1)를 통해 송신된다. 제2 섹터 안테나(2)의 영역(제2 섹터)에서 제2 사용자로의 송신신호는 제2 변조기(10)에서 직교변조되고 제2 송신회로(6)에서 주파수 변환 및 전력증폭되어 제2 섹터 안테나(2)를 통해 송신된다. 마찬가지로 제3 섹터 안테나(3)의 영역(제3섹터)에서 제3 사용자로의 송신신호는 제3 변조기(11)에서 직교변조되고 송신회로(7)에서 주파수 변환 및 전력증폭되어 제3 섹터 안테나(3)를 통해 송신된다. 또한, 예를 들면, 다수의 가입자가 하나의 섹터 안에 존재할 때, 각 사용자로의 송신신호는 서로 다른 확산부호로 확산된다. 최종 신호들은 서로 합성되어 제1 섹터 안테나로부터 송신된다.
확산부호의 길이가 변하지 않는 CDMA 통신시스템에서, 1-심볼(one-symbol)의 주기를 증가 또는 감소시킴으로서 통신속도가 변화될 수 있다. 즉, 1-심볼 주기가 길 때, 확산부호의 싸이클(cycle)은 연장되고, 반대로, 1-심볼 주기가 짧을 때, 확산부호의 싸이클은 줄어들게 된다. 긴 싸이클의 확산부호가 사용될 경우, 1-심볼 주기동안 수신된 칩(chip)의 수는 더 커지게 되어 통신속도는 낮아지게 되지만, 수신상태의 신호는 긴 시간 주기동안 통합되어질 수 있어서, 송신전력이 최소가 된다. 반면에, 짧은 싸이클의 확산부호가 사용될 경우에, 1-심볼 주기동안 수신된 칩의 수는 감소하게 되어 통신속도는 더 높아지게 되지만, 송신전력은 증가하게 된다.
긴 싸이클의 확산부호를 사용하는 저속통신은 음성통신과 같은 통신에 적합하다. 또한, 저전력으로 통신할 수 있고 간섭으로 다른 가입자를 방해하지 않으므로, 다수의 사용자가 동시에 통신할 때에도 통신의 품질은 낮아지지 않는다. 반면에 짧은 싸이클의 확산부호를 사용하는 고속통신은 영상통신과 같은 멀티미디어 통신에 적합하다. 그러나 상기 통신은 높은 전력을 필요로 하며 타사용자에 대해 상당한 간섭을 일으키므로, 통신이 단지 적은 수의 사용자 사이에서만 실행되는 문제점이 발생한다. 예를 들면, 하나의 섹터 안에 4개의 저속통신 사용자를 수용할 수 있을 경우라도, 고속통신 사용자는 단지 하나 밖에 수용할 수 없다. 따라서, 고속 통신 사용자가 통신할 때 다른 저속통신 사용자는 관련 섹터에서 통신할 수 없다.
많은 저속통신 사용자가 통신 중에 있을지라도, 고속통신 사용자가 통신할 수 있도록 하기 위해서, 종래에는 고속통신 사용자가 다른 섹터의 저속통신 사용자에 대해 간섭하지 않도록 셀을 더 많은 수의 섹터(예를 들어, 12 섹터)로 분할하였다.
그러나, 종래의 방법에서는, 고속통신 사용자로 인한 다른 섹터에서의 저속 통신 사용자의 간섭량을 최소화하기 위하여 섹터 수가 증가되기 때문에, 많은 섹터가 기지국에 의해 제어되어야 하고 따라서 섹터 제어동작이 복잡하게 되는 문제가 생긴다. 게다가 섹터가 작아지게 되면, 섹터 간의 핸드-오버(hand-over)가 증가한다. 이것은 결국, 핸드-오버 동작을 위하여 다수의 섹터에 같은 신호를 송신할 필요가 발생되어, 송신전력은 더 높아지고 다른 사용자에 대한 간섭의 양은 증가하게 된다.
이동국에서는, 매우 작은 섹터들이 사용되므로 이동거리가 짧을 때에도 핸드-오버 수신지(destination)를 탐색할 기회가 자주 발생한다.
그 결과 하드웨어의 크기는 커지고 소비전력이 증가하는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 섹터수를 증가시키지 않아도 고속통신 사용자가 저속통신 사용자를 간섭하지 않는 송신기와 수신기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저속통신 사용자가 고속통신 사용자에 의해 간섭받을 때에도 통신을 계속할 수 있는 송신기와 수신기를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 송신기에서 안테나의 송신 지향성을 나타내는 블록도.
도 2는 종래의 송신기를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 송신기를 나타내는 블록도.
도 4는 도 3에서 보인 안테나의 송신지역을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 송신기를 나타내는 도면.
도 6은 도 5의 송신기의 송신신호를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도.
도 8은 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도.
상기 목적을 이루기 위해 본 발명의 송신기에서는, 다른 사용자를 상당히 간섭하는 고속통신 사용자를 위해 좁은 지향성의 안테나(빔 안테나)가 사용되어서, 다른 사용자와 간섭을 최소화 시킨다.
또한, 고속통신 사용자와 동일한 방향의 사용자(즉, 좁은 지향성 안테나로부터의 신호를 수신하는 지역에 있는 사용자)에게는 넓은 지향성을 가지는 안테나(섹터 안테나)로부터 송신되는 신호와 동일한 신호가 좁은 지향성 안테나로부터 또한 송신되어서 간섭파에 대항하는 특성이 향상된다. 이와 관련하여 같은 신호가 두 개의 안테나로부터 동시에 송신되어질 때, 그들 사이의 간섭으로 인해 신호가 수신될 수 없는 상태가 발생될 수도 있다. 결과적으로 좁은 지향성의 안테나(빔 안테나)에서 송신된 신호는 넓은 지향성을 가지는 안테나(섹터 안테나)에서 송신된 것에 비해 상대적으로 시간 지연되어, 서로 역상인(mutually opposing phase) 두신호가 서로 더해져서 소멸하는 일이 발생되지 않도록 한다.
본 발명의 수신기는 고속통신 사용자에 의해 간섭받는 저속통신 사용자를 위해, 섹터 안테나로부터의 신호와 빔 안테나로부터의 신호를 수신하고 이 두신호를 역확산하여 복조하고 그 결과의 신호를 서로 결합시킨다. 이렇게 하여 상기 사용자는 고속통신 사용자의 간섭이 있더라도 계속해서 통신할 수 있다. 또한 본 발명의 수신기는 저속통신 사용자를 위해 간섭량을 모니터한다.
빔 안테나로부터 수신된 신호의 역확산 처리는 간섭량의 급격한 증가가 감지될 때 시작된다. 또한 빔 안테나로부터 수신된 신호의 역확산 처리는 간섭의 급격한 감소가 감지될 때 멈춘다. 이런 과정으로 저속통신 가입자가 간섭받지 않을 때 소비전력의 절약이 가능하다.
본 발명의 송신기에는 확산 스펙트럼 시스템에 의해 고속통신 사용자가의 이동국과 저속통신 사용자의 이동국간의 통신을 행하는 기지국이 제공된다. 송신기는 넓은 지향성을 가지는 제1 안테나, 제1 안테나 보다 더 좁은 지향성을 가진 제2 안테나, 제1 안테나 및 제2 안테나로부터 저속통신 사용자의 이동국으로 제1 송신 신호를 송신하는 제1 송신수단과, 제2 안테나에서 고속통신 사용자의 이동국으로 제2 송신신호를 송신하는 제2 송신수단을 포함한다.
이와 관련하여 제1 송신수단은 제2 안테나로부터 송신된 제1 신호에 대해 소정의 기간동안 제1 안테나로부터의 제1 송신신호의 송신을 지연하는 수단을 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 넓은 지향성을 갖는 제1 안테나와 제1 안테나 보다 더 좁은 지향성을 갖는 제2 안테나로부터 저속통신 사용자의 이동국에 제1 송신신호를 송신하는 기지국과, 확산 스펙트럼 시스템에 따라 통신을 행하는 저속통신 사용자의 이동국에 설치된 제1 수신기가 제공되어, 제2 안테나로부터 고속통신 사용자의 이동국으로 제2 송신신호를 송신하고, 제1 안테나로부터 송신된 제1 송신신호는 제2 안테나로부터 송신된 제1 송신신호에 비해 소정의 기간만큼 지연된다. 상기 수신기는 기지국의 제1 및 제2 안테나로부터 각각 보내진 제1 송신신호를 수신하는 수신수단, 역확산부호를 사용하여 수신된 제1 송신신호를 역확산하는 제1 복조수단, 소정의 기간만큼 역확산부호를 지연하는 지연수단, 및 지연된 역확산부호를 사용하여 수신된 제1 송신신호를 역확산하는 제2 복조수단을 포함한다.
본 발명에 따른 제2 수신기는, 제1 수신기의 구성요소에 추가로, 간섭량이 급격히 증가할 때 지연수단과 제2 복조수단의 작동을 시작하고 제1 복조수단의 출력신호에 따라 간섭량을 검출하는 간섭검출수단을 더 포함한다.
본 발명에 따른 제3 수신기는, 제1 수신기의 구성요소에 추가로, 간섭량이 급격히 감소할 때 지연수단과 제2 복조수단의 작동을 멈추게 하고 제1 복조수단의 출력신호에 의해 간섭량을 검출하는 간섭검출수단을 더 포함한다.
[제1 실시예 따른 송신기]
본 발명의 제1실시예에 따른 송신기는 도 3에서와 같이, 각각 넓은 지향성을 가지는 제1 내지 제3섹터 안테나(101~103), 좁은 지향성을 갖는 빔 안테나(104), 제1 내지 제4송신회로(105~108), 및 제1 내지 제4변조기(109~112)를 포함한다. 상기 구성에서 섹터 안테나(101~103)의 지향성은 세 개의 섹터로 나뉘어진 셀을 커버(cover)하도록 설정된다. 즉, 제1섹터 안테나(101)는 중심각이 120도의 부채꼴 모양의 통신지역인 제1 섹터를 커버하는 지향성을 가지며, 제2 섹터 안테나(102) 및 제2 섹터를 각각 커버한다. 빔 안테나(104)는 제1 내지 제3 섹터 안테나(101~103)의 각각의 지향성과 겹치는 좁은 지향성을 갖는다. 게다가 고속통신 사용자를 추적하기 위해서 고정 지향성(a fixed directivity)을 갖는 빔 안테나(104)가 10 내지 20개가 채택될 수 있으며, 이러한 안테나는 서로 교체해가며 사용된다. 빔 안테나 대신 위상 배열 안테나를 채택할 수도 있다.
제1 내지 제3송신신호는 제1 내지 제3섹터에 있는 제1 내지 제3 저속통신 사용자에게로 각각 보내고 제4 송신회로는 제1 섹터에 있는 고속통신 사용자에게로 보내는 것을 예로 하여 송신기의 동작을 설명한다. 제1 섹터에서 제1 저속통신 사용자로의 를 들어 설명하겠다. 제1섹터에서 저속통신 사용자로의 제1송신신호는 제1변조기(109)에서 직교변조되고, 주파수 변환되며, 제1전송회로(105)에서 전력증폭된 후에 제1섹터 안테나(101)에서 제1 송신신호는 제1 변조기(109)에서 직교변조, 주파수 변환, 및 제1 송신회로(105)에서 전력증폭되어, 제1 섹터 안테나(101)에서 송신된다. 또한, 제1 저속통신 사용자로의 제1 송신신호는 제1 섹터의 고속통신 사용자로의 제4 송신신호와 제4 변조기(112)에서 합성되어 직교변조된다. 합성 및 직교변조된 제1 및 제4 송신신호는 제4 송신회로(108)에서 주파수 변환 및 전력증폭 되어 빔 안테나(104)에서 송신된다. 제2 섹터에서 제2 저속통신 사용자의 제2 송신신호는 제2 변조기(110)에서 직교변조되고 제2 송신회로(106)에서 주파수 변환 및 전력 증폭되어, 제2 섹터 안테나로부터 송신된다. 제3 섹터에서 제3 저속통신 사용자의 제3 송신신호는 제3 변조기(111)에서 직교변조되고, 제3 송신회로(107)에서 주파수 변환되고 전력증폭되어 제3 섹터 안테나(103)로부터 송신된다.
본 실시예의 송신기에 따르면, 제1송신신호는 제1섹터 안테나(101)와 빔 안테나(104)로부터 저속통신 사용자에게 보내지기 때문에, 이들 신호의 전체 전력은 제1 송신신호가 단지 제1 섹터 안테나(101)로부터 보내진 경우에 비해 증가한다. 결과적으로, 제1 저속통신 사용자에 있어서, 고속통신 사용자에 의한 간섭은 상대적 감소된다. 따라서, 제1 저속통신 사용자의 통신이 고속통신자의 간섭에 의해 중단되지 않을 정도로 빔 안테나(104)의 송신전력이 조정된다면 제1 저속통신 사용자는 통신을 계속할 수 있다. 부수적으로, 전력은 좁은 빔의 영역 내에서 증가 되기 때문에, 제1 섹터의 빔 안테나(104)의 지향성이 미치지 않는 곳에 있는 저속 통신 사용자에게는 어떤 방해도 발생하지 않는다.
다음으로, 고속통신 사용자와 저속통신 사용자 사이의 간섭을 감소시키는 구성 및 효과에 대해 구체적으로 설명한다.
저속통신 사용자는 섹터 안테나로 통신한다. 고속통신 사용자는 지향성 안테나로 통신한다. 일반적으로 고속통신 사용자가 원하는 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR : Signal to Interference and Noise Ratio)는 저속 사용자의 SINR보다도 높다. 이러한 경우, 고속통신 사용자로의 통신지향성을 좁히는 것은 다음과 같은 효과가 있다.
고속통신 사용자의 경우:
Figure kpo00000
고속통신 사용자의 지향성 내에 저속통신 사용자가 있는 경우:
Figure kpo00001
고속통신 사용자의 지향성 밖에 저속통신 사용자가 있는 경우:
Figure kpo00002
단, S1은 고속통신 사용자가 요구하는 신호전력이고, S2는 고속통신 사용자의 지향성 내에서의 저속통신 사용자가 요구하는 신호전력이고,S3은 고속통신 사용자의 지향성 밖에서의 저속통신 사용자가 원하는 신호전력이다. 간섭 Imn은 Sm으로부터 Sn으로의 간섭이다. Nn은 각 사용자의 잡음이다.
고속통신 사용자가 통신을 개시하면, 간섭전력I11과 I12는 증가한다. I13은 지향성의 범위 밖으로서 변화가 없다. 따라서, SINR에 따른 송신전력을 실행하는 경우, 고속통신 사용자의 지향성 내의 저속통신 사용자로의 송신전력을 증가시켜, S2가 I12와 I22의 증가분에 적합하게 한다.
다음으로, S1이 I11과 I12의 증가분에 적합하게 조정된다.
다음으로, S3이 I13과 I22의 증가분에 적합하게 조정된다. 여기서, I12는 지향성의 범위 밖으로서 변화가 없다.
다음으로, S1이 I11과 I13의 증가분에 적합하게 조정된다.
여기서, 큰 간섭원(interference source)인 고속통신 사용자의 송신지향성을 좁히는 것에 의해, 고속통신 사용자의 지향성 밖의 저속통신 사용자로의 간섭이 감소된다. 이 경우에, 간섭을 받지 않는 방향의 저속통신 사용자의 송신전력은 전혀 변화가 없기 때문에, 이 방향의 사용자로부터 고속통신 사용자로의 간섭은 증가하지 않는다.
이와 같이, 큰 간섭이 있는 고속통신 사용자의 송신지향성을 좁히고, 동일 방향에 존재하는 저속통신 사용자가 없도록 할 수 있다면, 시스템에 주는 영향은 전혀 없게 된다.
(제2 실시예에 따른 송신기)
본 발명의 제2실시예에서 송신기는 소정의 기간만큼 제1 저속통신 사용자에 대한 제1 송신신호를 지연하고 제4 변조기(112)에 지연신호를 공급하는 지연회로(113)를 포함하는 점이 제1 실시예와 다르다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신기의 동작을, 제1 내지 제3 신호가 제1 내지 제3 섹터에 있는 제1 내지 제3 저속통신 사용자에게로 각각 보내지고, 제4 송신신호가 제1 섹터에 있는 고속통신 가입자로 보내지는 보내지는 경우를 예로 하여 설명한다.
제1 섹터의 제1 저속통신 사용자로의 제1 송신신호는 제1변조기(109)에서 직교변조되고 제1송신회로(105)에서 주파수 변환 및 전력증폭된 후, 상기 신호는 제1 섹터 안테나(101)로부터 보내진다. 또한, 제1 저속통신 사용자로의 제1 송신신호는 지연회로(113)에서 소정의 시간 기간(예를 들어, 1-심볼 주기)만큼 지연된다. 지연된 제1 송신신호는 제4 변조기(112)에서 제1 섹터의 고속통신 사용자에 대한 제4 송신신호와 합성된 다음 직교변조된다. 이렇게 합성 및 직교변조된 제1 내지 제4 송신신호는 제4 송신회로(108)에서 주파수 변환되고 전력증폭된 다음 빔 안테나(104)에서 송신된다. 제2 섹터이 제2 저속통신 사용자로의 제2 송신신호는 제2 변조기(110)에서 직교변조되고 제2 송신회로(106)에서 주파수 변환 및 전력증폭된 후, 이 신호는 제2 섹터 안테나(102)에서 송신된다. 제3 섹터의 제3 저속통신 사용자로의 제3 송신신호는 제3 변조기(111)에서 직교변조되고 제3 송신회로(107)에서 주파수 변환되고 전력증폭된 다음 제3 섹터 안테나(103)로부터 송신된다.
본 실시예의 송신기에서, 제1송신신호는 제1 섹터 안테나(101) 및 빔 안테나(104)로부터 제1섹터 내의 저속통신 사용자에게 송신되어, 이 신호의 전체 전력은 단지 제1 섹터 안테나(101)로부터 송신된 제1 송신신호의 경우와 비교할 때 증가한다. 결과적으로, 제1 저속통신 사용자에 대한 고속통신 사용자의 간섭은 상대적으로 최소화된다. 따라서, 제1 저속통신 사용자의 통신이 고속통신 사용자의 간섭에 의해 중단되지 않을 정도로 빔 안테나(104)의 송신전력이 조정된다면, 제1 저속통신 사용자는 계속해서 통신할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 전력은 좁은 빔 영역 내에서 증가되기 때문에, 제1 섹터의 빔 안테나(104)의 지향성이 미치지 않는 범위에 있는 저속통신 사용자에게는 어떤 간섭도 발생하지 않는다.
또한, 제1전송신호가 제 1섹터 안테나와 빔 안테나로부터 동시에 송신될 때, 역상을 갖는 안테나(101, 104)로부터의 신호들이 서로 간의 간섭을 통해 서로 더해져서 수신신호 레벨이 0이 되는 경우가 발생할 가능성이 있다. 이것을 해결하기 위해서, 본 실시예의 송신기에서는 빔 안테나(104)로부터의 제1송신신호는 제1 섹터 안테나(101)로부터의 제1송신신호에 대해 소정의 기간만큼 지연되도록 하여 수신신호 레벨의 감소를 막는다. 예를 들면, 도 6에 나타낸 것처럼, 빔 안테나(104)로부터의 제1 송신신호가 제1섹터 안테나(101)의 제1송신신호에 대해 1-심볼 기간만큼 지연될 때, 역상을 갖는 신호가 그들 사이의 간섭을 통해 서로 더해져서 수신레벨이 0이 되는 것을 막을 수 있어서, 안정한 상태에서 통신을 실행할 수 있다. 제1 송신신호의 지연시간이 너무 길 경우에는, 신호의 복조가 어렵게 되고, 이에 반해 지연시간이 너무 짧으면, 상기 안테나(101, 104)로부터 각각 보내진 제1 송신신호들 사이에서 간섭이 쉽게 발생한다. 따라서, 지연시간은 1-심볼 주기 정도로 하는 것이 바람직하다.
(제1실시예의 수신기)
본 발명의 제1실시예의 수신기는 도 7에와 같이 안테나(201), 수신회로(202), 제1 및 제2역확산기(203~204), 부호 발생기(205), 제1 및 제2지연회로(206~207), 복조기(208), 및 동기회로(209)를 포함한다.
본 실시예의 수신기에서는, 안테나(201)에 의해 수신된 고주파신호는 수신회로(202)에서 주파수 변환과 직교검파되어 기저-대역 신호(base-band signal)로 변환된다. 기저대역신호는 부호 발생기(205)에서 생긴 역확산부호를 사용하여 제1역확산기(203)에 의해 역확산되어 제1역확산신호로 변환된다. 또한, 기저대역신호는 제2지연회로(207)에서 소정의 기간만큼 지연된 역확산부호를 사용해서 제2역확산기(204)에 의해 역확산되어 제2역확산신호로 변환된다. 제1역확산신호는 제1지연회로(206)에서 소정의 기간만큼 지연되고, 지연된 신호는 복조를 위한 복조기(208)에서 제2 역확산신호에 가산되어 복조된 수신신호를 얻는다.
제1지연회로(206)를 통해 소정의 기간만큼 지연된 제1역확산신호는 동기된 위상을 탐색하기 위해 동기회로(209)에서 상관 처리(correlation operation)된다. 동기회로(209)에서 얻어진 이러한 동기 신호는 부호 발생기(205)로 출력된다.
다음은 도 5에 나타난 송신기의 제1섹터 안테나(101) 및 빔 안테나(104)로부터 송신된 제1송신신호를 수신하는 수신기의 작동에 대해 실시예를 각각 설명한다. 이점에 관해서, 빔 안테나(104)에서 보내진 제1송신신호는 도 6에서 처럼 제1섹터 안테나(101)에서 보내진 제1송신신호에 대해 1-심볼 주기로 지연된다.
안테나(201)에 의해 수신된 고주파 신호는 수신회로(202)에서 주파수 변환되고 직교검파되어 기저대역신호로 변환된다. 기저대역신호는 부호 발생기(205)로부터 산출된 역확산부호를 사용하는 제1역확산기(203)에서 역확산되어 제1 역확산신호로 변환된다. 이때, 부호 발생기(205)는 역확산부호의 위상이 제1섹터 안테나(101)로부터의 제1 송신신호의 위상과 동기되도록 동기회로(209)에 의해 제어되기 때문에, 제1역확산신호는 제1섹터 안테나(101)로부터의 제1전송신호와 대응하게 된다. 또한, 기저대역신호는 역확산부호를 제2지연회로(207)에서 1-심볼 주기만큼 지연시켜 얻은 지연 역확산부호를 사용하여 제2역확산기(204)에서 역확산되어 제2역확산신호로 변환된다. 이때, 한 심볼 시간 기간으로 지연된 지연 역확산부호의 위상은 빔 안테나(104)로부터의 제1전송신호와 동기되고, 제2역확산신호는 빔 안테나(104)의 제1 송신신호에 대응한다.
제1섹터 안테나(101)로부터의 제1송신신호와 대응하는 제1역확산신호는 제1지연회로에서 1-심볼 주기만큼 지연되고, 지연신호는 변조기(208)에서, 빔 안테나(104)의 제1송신신호에 대응하는 제2역확산신호에 변조를 위해 더해진다. 이와 같이 변조된 수신신호는, 단지 제1섹터 안테나(101)에서 제1송신신호가 보내질 때 얻어진 적정 수신신호의 레벨 보다 더 높은 레벨을 갖는다. 그 결과, 고속통신 사용자에 의해 야기되는 간섭은 상대적으로 최소화된다.
상기 설명된 실시예의 수신기에 의하면, 섹터 안테나 및 빔 안테나로부터 각각 보내진 신호들 사이의 소정의 시간차를 이용하여, 섹터 안테나 및 빔 안테나로부터 각각 보내진 신호들은 상기 소정의 시간차를 갖는 2개의 역확산부호를 사용하여 각각 역확산되며 복조된다. 결과적으로, 저속통신 사용자는 고전력에서 통신을 하는 고속통신 사용자에 의한 간섭을 받을 경우라도 송신신호를 정확히 수신할 수 있다. 또한, 동기회로(209)는 RAKE회로와 같은 것에서 필요로 하는 다수의 경로에 대한 신호위상을 찾기 위한 검색 동작이 필요하지 않으므로 동기회로(209)의 구성은 간단해진다.
이점에 관해, 상기에서 설명에서의 제1지연회로(206)와 제2지연회로(207)에서 지연시간의 값이 고정되어 있을지라도(예를 들어, 1-심볼 주기), 기지국에서 보내는 지연시간의 값을 수신하는 회로가 제공되어 제1 및 제2 지연회로(206, 207)에 대한 값을 설정할 수도 있다.
(제2실시예의 수신기)
본 발명의 제2실시예에서의 수신기는 제1 실시예에서의 수신기와 달리, 제1 역확산기(303)에서 출력된 제1역확산신호를 사용해서 간섭량이 급격히 증가하는지의 여부를 검출하고, 도 8에서와 같이 급격한 증가가 검출될 때 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)를 작동시키는 간섭검출회로(310)를 포함한다.
다음으로, 도 5의 송신기의 제1섹터 안테나(101) 및 빔 안테나(104)에서 각각 보내진 제1신호를 수신하는 본 실시예의 수신기의 작동을 설명한다. 여기서, 빔 안테나(104)로부터의 제1송신신호는 도 6에서처럼 제1섹터 안테나(101)에서 송신된 신호에 대해 1-심볼 주기만큼 지연된다. 초기상태에서, 제2지연회로(304)와 제2역확산기(304)는 비동작상태에 있다.
안테나(301)에서 수신된 고주파신호는 수신회로(302)에서 주파수 변환 및 직교검파되고 기저대역신호로 변환된다. 기저대역신호는 부호 발생기(305)로부터 발생된 역확산부호를 사용하여 제1 역확산기(303)에서 역확산되어 제1 역확산신호로 변환된다. 이러한 동작에서, 역확산부호의 위상이 제1 섹터 안테나(101)로부터의 제1 송신신호의 위상과 동기되도록 역확산부호를 발생하는 동기회로(309)에 의해서 부호 발생기(305)가 제어되기 때문에, 제1 역확산신호는 제1 섹터 안테나(101)의 제1 송신신호에 대응한다. 제1 지연회로(306)를 통해 1-심볼 주기로 지연된 제1 역확산신호는 복조기(308), 동기회로(309) 및 간섭검출회로(310)에 입력된다. 검출회로(310)는 제1 역확산신호에 따라 간섭량이 급격히 증가하는지의 여부를 검출한다. 간섭량의 급격히 증가는, 예를 들어, 제1 역확산신호의 레벨의 미분값을 구하는 것에 의해 결정된다.
간섭검출회로(310)에서 급격한 증가가 검출되지 않을 때, 제2지연회로(307)와 제2역확산기(304)는 비동작상태를 유지한다. 제1역확산신호는 복조기(308)에서 복조된다.
반면에, 간섭검출회로(310)에서 급격한 증가가 발견되면, 제2지연회로(307)와 제2역확산기(304)는 동작상태로 설정된다. 결과로, 수신회로(302)의 기저대역신호는 제2지연회로(307)에서 1-심볼 주기로 역확산된 부호를 지연해서 얻어지는 지연 역확산부호를 사용하는 제2역확산기(304)에서 역확산되어 제2역확산신호로 변환된다. 이러한 상태에서, 지연된 역확산부호의 위상은 빔 안테나(104)로부터의 제1송신신호의 위상과 동기되며, 제2역확산신호는 빔 안테나(104)의 제1송신신호와 대응한다. 제2역확산신호는 제1역확산신호로 더해지고, 그때 얻어진 신호는 복조기(308)에서 복조된다.
결과적으로, 상기 실시예의 수신기에 채택된 저속통신 사용자가 빔 안테나(104)의 지향성의 범위가 미치지 않는 곳에 있을 때, 고속통신 가입자에 의해 야기되는 간섭은 감소되어 간섭검파회로(310)는 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)를 비동작상태로 유지시킨다. 또, 위상동작과 같은 통신상태의 변화에 기인하여 간섭량이 점차로 변화할 때, 간섭검출회로(310)는 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)를 비동작상태로 유지시킨다.
반면에, 상기 실시예의 수신기를 사용하는 저속통신 사용자가 빔 안테나(104)의 지향성의 범위 내에 있거나 그 범위에 가까이 있을 때, 고속통신 사용자에 의한 간섭은 급격히 증가하여 간섭검출회로(310)는 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)를 동작상태로 설정한다. 결과적으로, 제1 송신신호는 제1 및 제2 역확산 신호를 사용해서 복조기(308)에서 복조되므로, 복조된 수신신호의 레벨은 제1 송신 신호가 제1 섹터 안테나에서만 보내진 경우에 얻는 것보다 더 높다. 따라서, 고속 통신 사용자에 의해 야기되는 간섭은 상대적으로 최소화된다. 이와 같이 하여, 고전력으로 통신하는 고속통신 사용자의 간섭이 있을 때도 저속통신 사용자는 송신신호를 정확하게 수신할 수 있으므로, 저속통신 사용자가 통신을 계속할 있다.
상기한 바와 같이, 상기 실시예의 수신기의 따라, 간섭량이 급격히 증가할 때, 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)는 작동되고, 수신기의 소비전력은 최소화되는 장점이 있다.
상기 설명에서 제1 및 제2 지연회로(306, 307)의 지연시간의 값이 고정되었을 경우라도(예를 들어, 1-심볼 주기), 기지국으로부터 보내진 지연시간의 값을 수신하고 지연회로(306, 307)에 상기 값을 설정하는 회로를 제공할 수 있다. 또, 제1지연회로로부터 출력된 신호가 간섭검출회로(310)로 입력될지라도, 제1역확산기(303)에서 상기 검출회로(310)로 신호를 제공할 수도 있다. 또 간섭량의 돌발적인 증가는 고속통신 사용자에게 보내지는 신호의 강도와 저속통신 사용자로 보내지는 신호의 강도의 비에 따라 결정된다. 또한, 검출된 간섭량의 평균값들 사이의 차를 기초로 하여 결정될 수도 있다.
간섭검출회로(310)에서 간섭량의 급격한 증가를 검출하는 문턱치(threshold value)는 고정값일 수도 있다. 그러나, 문턱치의 근처에서 제2 지연회로(307)와 제2 역확산회로(304)가 자주 ON/OFF 되는 것을 막기 위하여 적절한 히스테리시스(hysteresis)를 제공하는 것이 좋다.
(제3실시예의 수신기)
본 발명에서 제3실시예에 따른 수신기는 도 8에 나타낸 제2 실시예와 비슷하다. 그러나, 전자는 간섭검출회로(310)가 제1 역확산기(303)로부터 출력된 제1 역확산신호를 사용하여 간섭량이 급격히 감소하는 것을 검출하고, 급격한 감소가 검출되면 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)의 동작을 멈춘다는 점에서 후자와는 다르다.
도 8을 참조하여, 도 5의 송신기의 제1 섹터 안테나(101)와 빔 안테나(104)로부터 각각 송신된 제1 신호를 수신하는 상기 실시예에서의 수신기의 작동을 설명한다. 이와 관련하여, 빔 안테나(104)의 제1 송신신호는 도 6에서처럼 제 1 섹터 안테나로부터 송신된 것에 비하여 1-심볼 주기로 지연된 것으로 가정한다. 초기상태에서, 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)는 작동상태에 있다.
안테나(301)로부터 송신된 고주파신호는 수신회로(302)에서 주파수 변환 및 직교변조되어 기저대역신호로 변환된다. 상기 기저대역신호는 부호발생회로(305)에서 발생된 역확산신호를 사용해서 제1역확산기(303)에서 역확산되어 제1역확산신호로 변환된다. 이러한 동작에서, 부호발생기(305)는 동기회로(309)에 의해 제어되어 제1 섹터 안테나(101)의 제1 송신신호의 위상과 위상동기되도록 역확산부호를 발생하고, 제1 역확산신호는 제1 섹터 안테나(101)의 제1 송신신호에 대응한다. 제1 역확산신호는 제1 지연회로(306)를 통해 1-심볼 주기만큼 지연되어, 복조기(308), 동기회로(309) 및 간섭검출회로(310)로 입력된다. 검출회로(310)는 제 1 역확산신호를 사용하는 간섭량이 급격히 감소하는지를 검출한다. 간섭의 급격한 감소는, 예를 들면, 제1 역확산신호 레벨의 미분값을 취함으로서 결정된다. 상기 간섭검출회로(310)에서 급격한 감소가 검출되지 않을 때, 제2 지연회로(307)와 제2 역확산기(304)는 작동상태를 유지하게 된다. 그 결과, 수신회로(302)로부터의 기저대역신호는 지연회로(307)에서 1-심볼 기간만큼 역확산부호를 지연함으로서 얻은 지연된 역확산신호를 사용하여 제2 역확산기(304)에서 역확산되어, 제2 역확산신호로 변환된다. 이런 경우에, 지연된 역확산부호의 위상은 빔 안테나(104)로부터 보내진 제1 송신신호의 위상과 동기되기 때문에, 제2 역확산신호는 빔 안테나(104)의 제1 송신 신호에 대응한다. 상기 제2 역확산신호는 제1 역확산신호에 더해지고, 이 때 얻어진 신호는 복조기(308)에서 복조된다.
반면에, 급격한 감소가 간섭검출회로(310)에서 검출될 때, 제2지연회로(307)와 제2역확산기(304)는 비작동상태로서 작동하지 않게 된다. 결과적으로 제1역확산신호만이 복조기(308)에서 복조된다.
즉, 상기 실시예의 수신기를 갖는 저속통신 사용자가 빔 안테나(104)의 지향성 범위를 벗어난 경우에는, 고속통신 사용자에 의해 야기된 간섭이 현저하게 줄어들고 빔 안테나(104)의 제1송신신호는 수신되지 않는다. 이 상태에서, 수신되지 않는 제1송신신호의 역확산은 전력낭비의 원인이 되므로, 간섭검출회로(310)는 제2송신회로(307)와 제2역확산기(304)를 비작동상태가 되게 한다.
반면에, 상기 실시예의 수신기를 갖는 저속통신 사용자가 빔 안테나(104)의 지향성 범위내에 있을 경우, 고속통신 사용자에 의해 야기된 간섭은 급격하게 감소하지 않으므로, 간섭검출회로(310)는 제2지연회로(307)와 제2역확산기(304)를 작동상태로 설정한다. 결과적으로, 제1송신신호는 제1과 제2역확산신호를 사용하여 복조기(308)에서 복조되므로, 복조된 수신신호의 레벨은 제1송신신호가 단지 제1섹터 안테나(101)로부터 보내져 얻는 경우보다 더 높게 된다. 그러므로, 고속통신 사용자에 의한 간섭은 상대적 감소하게 된다. 이 결과로, 높은 전력으로 통신하는 고속통신 사용자가 간섭할 경우에도 저속통신 사용자는 송신신호를 정확하게 수신할 수 있으므로, 저속통신 사용자의 계속적인 통신이 가능하다. 상기 실시예의 수신기에 따르면, 단지 간섭량이 급격하게 감소될 경우에만, 제2지연회로(307)와 제2역확산기(304)는 작동하지 않아서, 수신기의 소비전력은 최소화하는 장점이 있다.
상기 설명에서, 제1 및 제2 지연회로(306, 307) 각각에 대한 지연시간이 고정된 경우라도(예를 들어, 1-심볼 주기), 기지국으로부터 보내진 지연시간의 값을 수신하고 지연회로(306, 307)에 상기 값을 설정하는 회로를 제공할 수 있다. 더구나 제1지연회로(306)로부터 출력된 신호가 간섭검출회로(310)로 입력되더라도, 제1역확산기(303)로부터의 신호가 검출회로(310)에 입력될 수도 있다. 또한, 간섭량의 급격한 감소는 고속통신 사용자로 보내진 신호 강도와 저속통신 사용자에게 보내는 신호강도의 비에 따라 결정될 수 있다. 또는, 간섭량의 급격한 증가는 검출된 간섭량의 평균값 차이에 근거하여 결정할 수도 있다.
간섭검출회로(310)에서 간섭량의 급격한 감소를 검출하는 문턱치는 고정된 값일 수 있다. 그러나, 제2 지연회로(307)와 제2 역확산회로(304)가 문턱치 부근에서 자주 ON/OFF 되는 것을 막기 위해서는 적당한 히스테리시스를 제공하는 것이 좋다. 본 발명을 특별한 실시예를 참조로 하여 설명했지만 이러한 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 당업자라면 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기 실시예를 수정 및 변경할 수도 있다.
본 발명에 따른 송신기와 수신기는 섹터 수를 증가시키지 않아도 고속통신 사용자가 저속통신 사용자를 간섭하지 않으며, 저속통신 사용자가 고속통신 사용자에 의해 간섭받을 때에도 통신을 계속할 수 있다.

Claims (10)

  1. 확산 스펙트럼에 따라 고속통신 사용자의 이동국과 저속통신 사용자의 이동국간의 통신을 처리하는 기지국에 설치된 송신기에 있어서,
    넓은 지향성을 갖는 제1 안테나,
    상기 제1안테나 보다 좁은 지향성을 갖는 제2 안테나,
    상기 제1 및 제2 안테나로부터 상기 저속통신 사용자의 이동국으로 제1 송신 신호를 송신하는 제1 송신수단, 및
    상기 제2안테나로부터 상기 고속통신 사용자의 이동국으로 제2 송신신호를 송신하는 제2 송신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1송신수단은
    상기 제1안테나로부터 제1 송신신호에 대한 송신을, 상기 제2 안테나로부터 송신된 제1 송신신호의 송신에 비해 지연시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 넓은 지향성을 갖는 제1안테나와 상기 제1안테나 보다 좁은 지향성을 갖는 제2안테나로부터 저속통신 사용자의 이동국으로 신호를 송신하고 상기 제2안테나로부터 고속통신 사용자의 이동국으로 신호를 송신하는 기지국과, 확산 스펙트럼 시스템에 따른 통신을 처리하며,
    상기 제1 안테나로부터 송신된 제1 송신신호는 상기 제2 안테나로부터 송신된 제1 송신신호에 비해 지연되는, 저속통신 사용자의 이동국에 설치된 수신기에 있어서,
    상기 기지국의 상기 제1 및 제2 안테나로부터 각각 보내진 제1 송신신호를 수신하는 수신수단,
    역확산부호를 사용하여 수신된 제1 송신신호를 역확산하는 제1 복조수단,
    상기 역확산부호를 지연시키는 지연수단, 및
    지연된 역확산신호를 사용하여 수신된 제1 송신신호를 역확산하는 제2 복조수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  4. 제3항에 있어서, 제1복조수단으로부터의 출력신호를 사용하여 간섭량을 검출하고, 간섭량이 급격히 증가할 때 상기 지연수단과 상기 제2 복조수단의 작동을 개시하는 간섭검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 복조수단으로부터의 출력신호를 사용하여 간섭량을 검출하고, 간섭량이 급격히 감소할 때 상기 지연수단과 상기 제2 복조수단의 작동을 중단하는 간섭검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  6. 확산 스펙트럼 시스템에 의해 고속통신 사용자의 이동국과 저속통신 사용자의 이동국간에 통신을 처리하는 기지국에 설치되는 송신기에 있어서,
    넓은 지향성을 갖는 제1안테나,
    상기 제1안테나의 지향성 보다 좁은 지향성을 갖는 제2안테나,
    상기 제1 및 제2안테나로부터 상기 저속통신 사용자의 이동국에 제1송신신호를 송신하는 제1송신수단, 및
    상기 고속통신 사용자의 이동국으로 보내진 제2송신신호와 상기 제1송신신호를 합성하고, 상기 제2 안테나로부터 상기 합성된 신호를 송신하는 제2 송신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제6항에 있어서, 제2송신수단은
    상기 제1 송신신호를 지연시키며, 상기 지연된 제1 송신신호와 상기 제2 송신신호를 합성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 넓은 지향성을 갖는 제1안테나와 상기 제1안테나 보다 좁은 지향성을 갖는 제2안테나로부터 저속통신 사용자의 이동국으로 신호를 송신하고 상기 제2안테나로부터 고속통신 사용자의 이동국으로 신호를 송신하는 기지국과, 확산 스펙트럼 시스템에 따른 통신을 처리하며,
    상기 제1 안테나로부터 송신된 제1 송신신호는 상기 제2 안테나로부터 송신된 제1 송신신호에 비해 지연되는, 저속통신 사용자의 이동국에 설치된 수신기에 있어서,
    상기 기지국의 상기 제1 및 제2 안테나로부터 각각 보내진 제1 송신신호를 수신하는 안테나,
    역확산부호를 사용하여 수신된 상기 제1송신신호를 역확산시켜 제1역확산신호로 변환시키는 제1역확산수단,
    상기 제1 역확산신호를 지연시키는 제1 지연수단,
    상기 역확산부호를 지연시키는 제2 지연수단,
    상기 제2 지연수단에서 얻어진 지연된 역확산신호를 사용하여 상기 수신된 제1 송신신호를 역확산하여 제2 역확산신호로 변환하는 제2 역확산수단, 및
    상기 제1 지연수단에서 지연된 제1 역확산신호와 상기 제2 역확산신호를 합성하여 상기 제1 송신신호를 복조하는 복조수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1역확산신호를 사용하여 간섭량을 검출하고, 간섭량이 급격히 증가할 때 상기 제2 지연수단 및 상기 제2 역확산수단의 작동을 개시하는 간섭검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제8항에 있어서, 제1역확산신호를 사용해서 간섭량을 검출하고, 간섭량이 급격히 감소할 때 상기 제2 지연수단과 상기 제2 역확산수단의 작동을 중단시키는 간섭검출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
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