KR100341562B1

KR100341562B1 - 복합 캐리어 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100341562B1
Application number: KR1019997008876A
Authority: KR
Inventors: 케빈 마이클 레어드; 잭 안토니 스미스
Original assignee: 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨; 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2002-06-22
Also published as: KR20010005803A; WO1998044668A1; JP4036903B2; EP1021881A1; BR9808124B1; EP1021881A4; JP2001517401A; BR9808124A; CN1127823C; EP1021881B1; US5991262A; CN1251712A

Abstract

피크 감소 파형은, 복합 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소시키기 위해 복합 신호를 추정하고 합산한다. 피크 감소 파형의 추정은 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 갖도록 수정된다. 그 다음의 피크 감소 파형을 추정하는 반복적인 프로세스는, 복합 신호와 합산될 때 소정의 수준에서의 피크 대 평균 비를 갖는 복합 신호가 되어, 할당된 월시 코드의 재변조 효과를 갖지 않게 되는 피크 감소 파형을 생성하도록 구현된다. 비할당된 월시 코드 성분의 크기에 대한 제한은, 비할당된 월시 코드 하에서 전력 수준을 제어하기 위해 포함될 수 있다.

Description

복합 캐리어 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING PEAK-TO-AVERAGE POWER RATIO OF A COMPOSITE CARRIER SIGNAL}

DS-CDMA(Direct Sequence Code Division Multiple Access) 셀룰러 원격 통신 시스템에 있어서, 셀룰러 기지국은 이동 기기와 독점적인 통신 링크를 유지하면서 다수의 이동 기기와 통신한다. 각각의 독점적인 링크는 다른 모든 코드들과 직교하는 코드가 할당된다. 가장 일반적으로 사용되는 유형의 코드는 월시(Walsh) 코드이다. 월시 코드는 모든 멤버 코드가 서로 직교하는 특성을 갖고 있다. 월시 코드의 이러한 특성은, DS-CDMA 시스템의 기지국이 할당된 월시 코드로 각각 코딩된 복합 캐리어 신호를 송신하는 것을 가능하게 한다. 각각의 수신 기기는 할당된 월시 코드를 기초로 하여 소정의 정보를 추출하고, 다른 직교하는 월시 코드들은 무시한다.

복합 캐리어 신호는 유한 피크 전력 용량을 가진 선형 전력 증폭기를 통해 증폭된다; 그러나, 복합 캐리어 신호의 유한 피크 전력은 실질적으로 클 수 있다.이러한 시스템에서, 선형 동작 요건들 내에서 선형 전력 증폭기를 설계하고 유지하는 데 차례로 상당한 부담을 준다는 점에서, 선형 전력 증폭기는 급격한 선형 동작 영역을 가져야 한다. 결과적으로, DS-CDMA 시스템에서는 선형 전력 증폭기의 비용이 실질적으로 증가한다.

클리핑 기술은 선형 전력 증폭기의 동작 요건을 완화시키기 위해 널리 사용되는 방법이다. 이 방법에서, 만일 복합 캐리어 신호 피크 진폭이 어떤 수준 이상이면, 이 신호 진폭은 송신기 선형 전력 증폭기로 입력되기 이전에 제한된다.

예를 들어, 도 1을 참조하면, 클리퍼(103)를 포함한 복합 캐리어 신호 송신기용 DS-CDMA 송신기 시스템이 도시되어 있다. 다수의 채널(101-1 내지 101-L)이 각각 다수의 할당된 월시 코드(1 내지 L)로 코딩된 복합 신호(102) x(n)를 생성하도록 다수의 채널(101-1 내지 101-L)이 합산기(105)에서 함께 합산된다. 보통, 소정의 월시 코드 공간에서는, 사용가능한 월시 코드의 총 수가 소정의 시간에 실제로 할당되는 것보다 더 많다.

복합 신호(102) x(n)가 클리퍼(103)에 입력된다. 클리퍼(103)는 복합 신호(102) x(n)의 피크를 클리핑하고, 클리핑된 복합 신호(104) y(n)를 생성한다. 그러나, 클리핑 기술은 할당된 월시 코드에서 일반적으로 재변조 효과로서 알려진 심각한 신호 저하 왜곡을 복합 신호(104) y(n)에 부가시킨다.

그러므로, 클리핑 기술의 불리한 효과들을 갖지 않으면서 복합 캐리어 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소할 수 있는 해결 방안이 필요하다.

본 발명은 통신 장치에 관한 것으로, 특히 원격 통신 장치에 포함되는 송신기에 관한 것이다.

도 1은 복합 캐리어 신호를 송신하기 위한 DS-CDMA 송신기 시스템을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 장치를 일반적으로 도시한 블럭도.

본 발명에 있어서, 피크 감소 파형(peak reducing waveform)은 반복 프로세스를 통해 얻게 된다. 피크 감소 파형의 추정(estimate)은 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 갖도록 수정된다. 복합 신호와 합산될 때 그 결과로 얻은 복합 신호가 소정의 수준에서의 피크 대 평균 비를 갖고 할당된 월시 코드의 재변조 효과를 갖지 않는 피크 감소 파형을 생성하는 데 바람직할 만큼, 그 다음의 추정을 최적화하는 프로세스가 수 회 반복된다. 또한, 본 발명은 비할당된 월시 코드 하에서 전력 수준을 제어하기 위한 비할당된 월시 코드 성분의 크기에 제한을 두도록 확장될 수 있다.

본 발명에 있어서, 피크 감소 파형은, 비할당된 월시 코드 하에서 전력을 갖도록 한정되고, 복합 신호와 합산될 때, 그 결과로 얻은 복합 신호는 소정의 피크 대 평균 전력 비를 갖고, 비할당된 월시 코드 하에서의 전력의 양은 소정의 수준 이하에 있도록 최적화된다.

본 발명에 따라 구현된 반복 프로세스는 피크가 감소된 파장의 제1 추정을 개시하는 것으로써 시작하게 된다. 피크 감소 파장의 제1 추정은 복합 신호(102) x(n)를 소정의 수준으로 제1 클리핑하고, 클리핑된 부분을 추출하여, 피크 감소 파장의 제1 추정을 산출하도록 추출된 신호를 반전시킴으로써 산출한다. 이상적으로는, 피크 감소 파형의 제1 추정은, 감소된 피크 대 평균 전력비를 갖는 복합 신호를 생성하기 위해 복합 신호(102) x(n)와 합산될 수 있다. 그러나, 피크 감소 파형의 제1 추정이 복합 신호의 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 갖는 확률은 최소이다.

본 발명에 있어서, 피크 감소 파형의 제1 추정은 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 갖도록 수정된다. 월시 하다마드 변환(WHT; Walsh Hadamard Transform) 동작은 피크 감소 파형의 제1 추정을 월시 코드의 성분으로 분해한다. 그 다음, 할당된 월시 코드에 대응하는 성분들을 0이 되게 하고, WHT 연산의 역은 월시 코드 성분의 수정된 집합으로부터 제1 재구성된 피크 감소 파형을 재구성한다. 이것이 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 가진, 제1 재구성된 피크 감소 파형이다.

복합 신호와 합산될 때 제1 재구성된 피크 감소 파형은 할당된 월시 코드를 재변조하지 않을 것이다; 그러나, 피크 감소 특성은 이상적인 목표 이하가 된다.

제1 재구성된 피크 감소 파형을 보다 최적화하기 위해서, 보다 효과적인 피크 감소 특성, 및 할당된 월시 코드에 직교하는 월시 코드 성분을 갖도록 피크 감소 파형의 제2 추정이 산출된다. 감소된 피크 대 평균 비를 가진 제1 복합 신호를 생성하기 위해 제1 재구성된 피크 감소 파형이 복합 신호(102) x(n)과 합산된다. 상기 결과로 얻은 신호는 피크 감소 파형의 제2 추정을 산출하기 위해 소정의 수준으로 클리핑되고, 클리핑된 부분을 추출하여, 반전한다.

WHT를 통해서, 피크 감소 파형의 제2 추정은 월시 코드 성분으로 분해된다; 그 다음, 할당된 월시 코드에 대응하는 월시 코드 성분을 0이 되게 한다. 다음으로, WHT의 역 연산으로 가장 최근 수정된 월시 코드 성분으로부터 제2 피크 감소 파형을 재구성하게 된다. 제2 재구성된 피크 감소 파형은 보다 최적화된 제1 재구성된 피크 감소 파형이다.

복합 신호와 합산될 때 제2 재구성된 피크 감소 파형은 할당된 월시 코드를 재변조하지 않을 것이며, 제1 재구성된 피크 감소 파형보다 더욱 효과적인 피크 감소 특성을 갖는다. 복합 신호와 합산될 때 그 결과로 얻은 복합 신호가 소정의 수준에서의 피크 대 평균 비를 갖고, 할당된 월시 코드의 재변조 효과를 갖지 않는 피크 감소 파형을 생성하는 데 바람직할 만큼, 최적화 프로세스가 수 회 반복된다.

WHT 연산이 효과적인 구현을 포함하도록 변경된다. 상기 효과적인 구현 중 하나는 전체 WHT 연산 대신에 일부 WHT 연산을 수행하는 것이다. 복합 신호에서 어느 코드가 할당된 것인지와, 피크 감소 파형의 추정이 할당된 코드 중 어느 것을 포함하는지를 알아 내기 위해 코드 공간 내에서 모든 가능한 코드에 대해 WHT 연산이 수행된다. 그러므로, 어떤 코드가 할당되었는지와 피크 감소 파형의 추정이 할당된 코드 중 어느 것을 포함하는지를 가르쳐 주는 방법을 제공하는 어떤 효과적인 방법이 WHT 연산을 대신할 수 있다.

할당된 코드가 일부 WHT 연산에 앞서 알려지면, 일부 WHT 연산은 피크 감소 파형의 비할당된 코드의 에너지 함량을 알아 내기 위해 수행된다. 이 경우, 비할당된 코드의 대응하는 성분을 판단하는 데 있어서, 비할당된 코드에 제한되도록 하는 WHT 연산은 불완전하다.

피크 감소 파형의 추정에서 할당된 코드의 성분을 0이 되게 하는 변경 단계에서, 대안으로, 본 발명은 할당된 코드 성분을 0 이외의 다른 값으로 설정한다; 또는, 또 다른 대안으로, 다수의 할당된 코드 성분을 0으로 설정하고, 그 나머지 부분들을 0 이외의 다른 값으로 설정한다. 재변조 효과가 피크 감소 파형에서의 할당된 코드의 0이 아닌 코드 성분값을 가진 것에 기인하지만, 본 시스템은 얼마간의 재변조 효과를 용인한다.

또한 본 발명은, 상기 최적화 프로세스가 비할당된 월시 코드 성분의 크기를 제한하지 않으면서, 비할당된 코드 하에서 전력 수준을 제어하기 위해 비할당된 월시 코드 성분의 크기를 제한하도록 확장될 수 있다. 또한, 상기 최적화 프로세스는, 할당된 월시 코드 성분을 0이 되게 하는 단계에서, 비할당된 월시 코드의 크기가 제한하려는 크기에 제한되는 단계를 포함하도록 수정된다; 그에 의해서, 비할당된 월시 코드 하에서 전력량이 상응하여 제한된다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 일반적인 블럭도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 도 1의 클리퍼(103)를 대체한다; 도 1에 도시된 송신기의 모든 다른 성분과 관련하여, 신호(102) x(n)를 수신하고, 신호(104) y(n)를 생성한다. 본 발명은 피크 감소 파형(202) z(n)을 생성하기 위한 장치이다. 신호(202) z(n)가 합산기(201)에서 복합 신호(102) x(n)와 합산되면, 신호(104) y(n)에서 할당된 월시 코드의 재변조 효과가 감소되거나 제거되면서, 그 결과로 얻은 복합 신호(104) y(n)는 소정의 피크 대 평균 전력 비를 갖는다. 또한, 비할당된 월시 코드 하에서의 전력 수준은 소정의 수준으로 제한된다.

본 기술 분야의 보통의 숙련자는, 아래와 같이 기술되는 입력 신호(102)x(n)를 이해한다:

여기서, x(n)은 1 내지 L까지 모든 할당된 월시 코드 함수들 W_i- 이 함수들 각각은 월시 코드 함수 W_i각각에 할당된 전력 수준을 나타내는 전력 인수 α에 의해 곱해짐 - 의 합이다. 신호(104) y(n)는, 신호(104) y(n)이 소정의 피크 대 평균 전력 비를 가질 때까지, 신호(202) z(n)를 최적화하는 반복법에 의해 생성되며, 아래 식에 의해 가장 양호하게 기술된다:

본 기술 분야의 보통의 숙련자는 수학식 2의 오른편의 제1항이 신호(102) x(n)이고, 제2항이 신호(202) z(n)의 기여분이다. 'N'은 사용가능한 월시 코드의 총 수이다. 신호(102) x(n)의 i=1 내지 L까지의 할당된 월시 코드는 임의의 추가적인 항에 의해 왜곡되지 않고, 신호(202) z(n)의 기여분은 비할당 월시 코드 L+1 내지 N 하에서는 전부라는 것을 유의하여야 한다. 비할당된 월시 코드 함수 W_i각각은 전력 인수 γ를 갖는다.

복합 신호(102) x(n)는, 모든 할당된 월시 코드 성분들을 식별하기 위해 WHT 블럭(210)에서의 월시 코드 성분으로 분해된다. 이 블럭(210)은 α항인 할당된 월시 코드 전력 인수들을 식별한다.

또한, 복합 신호(102) x(n)가 피크 감소 파형 생성기(203)에 입력된다. 이 블럭(203)은 복합 신호(102) x(n)에 기초한 피크 감소 파형(204)의 제1 추정을 생성한다. 이 신호(204)는 WHT 블럭(205)에서 월시 코드 성분으로 분해된다.

블럭(207)은 블럭들(205 및 210)의 WHT 연산의 결과를 수신한다. 블럭(207)은, 블럭(210)에서 식별된 할당된 코드, 즉 α항에 대응하는 블럭(205)에서 식별된 월시 코드 전력 인수 성분들을 0이 되게 한다. 결과적으로, 그 나머지 월시 코드 전력 인수 성분들은 γ 전력 인수가 된다.

블럭(207)의 결과는, 오직 γ 전력 인수 승수를 갖고 α 전력 인수 승수를 갖지 않는 신호(202) z(n)을 생성하는 역 WHT 연산을 위한 블럭(209)으로 전달된다. 수학식 2에 나타난 바와 같이 제1 신호(104) y(n)를 생성하기 위해, 신호(202) z(n)는 합산기(201)에서 신호(102) x(n)와 합산된다.

제1 획득 신호(104) y(n)는 블럭(203)으로 역 공급된다. 그 다음, 이 블럭(203)에서는 제1 신호(104) y(n)에 기초한 피크 감소 파형(204)의 제2 추정을 산출한다. 피크 감소 파형(204)의 제2 추정은 WHT 블럭(205)에서 월시 코드 성분으로 분해된다. 그 결과는, 월시 코드 성분들이 0이 되게 하는 식별된 α항에 대응하는 블럭(207)으로 공급된다. 그 다음, 블럭(207)으로부터의 결과가, 역 WHT가 수행되는 블럭(209)로 공급된다. 블럭(209) 연산의 결과는, 오직 갱신된 γ 전력 인수만을 가진, 최근에 획득된 신호(202) z(n)이다. 최근에 획득된 신호(202) z(n)는 제1 획득 신호(202) z(n)보다 더욱 효과적인 피크 감소 특성을 갖는다. 신호(102) x(n) 및 최근에 획득된 피크 감소 신호(202) z(n)는 새로운 신호(104) y(n)를 생성하기 위해 합산기(201)에서 합산된다. 새로운 신호(104) y(n)는 제1 반복에서보다 소정의 수준에 근접한 피크 대 평균 전력 비를 갖고, 이것은 수학식 2에 나타난 바와 같이 가장 바람직하게 표현된다.

다음 반복에서는, 최근에 획득된 신호(104) y(n)는 또 다른 피크 감소 파형을 생성하기 위한 블럭(203)에 다시 역 공급된다. 소정의 수준에 가장 많이 근접하고 수학식 2에 가장 바람직하게 나타난 할당된 월시 코드 하에서 어떠한 왜곡 항도 갖지 않는 피크 대 평균 전력 비를 가진 가장 최신의 신호(104) y(n)를 생성하기 위해, 블럭(205)에서의 WHT 프로세스, 블럭(207)에서의 α항의 0으로의 할당, 블럭(209)에서의 역 WHT, 및 블럭(201)에서의 합산이 반복된다. 이 반복 프로세스는 소정의 신호(104) y(n)를 얻을 때까지 반복된다.

신호(104) y(n)에서 더 이상의 어떠한 최적화도 얻지 못하면, 반복 프로세스는 완료된다. 블럭(203)은 소정의 신호(104) y(n)가 획득되었는지를 최종 결정한다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 블럭(207)은 α항에 대응하는 월시 코드 성분을 0이 되게 하는 것 외에도, γ 전력 인수인 나머지 월시 코드 성분의 크기를 제한한다. 비할당된 코드 하에서의 전력 수준은 γ 전력 인수의 크기를 제한함으로써 제한된다. 그 결과로 얻은 신호(202) z(n)가 복합 신호(102) x(n)에 부가될 때, 그 결과로 얻은 신호(104) y(n)는 비할당된 월시 코드 하에서 제한된 전력 수준을 갖게 된다.

본 발명이 특정 실시예를 참조하여 자세히 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙력자는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 그 안에서 형태 및 세부에 다양한 변경을 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

다수의 할당된 코드에 의해 코딩된 다수의 신호로 형성된 복합 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소시키는 방법에 있어서,

상기 다수의 할당된 코드에 직교하는 하나 이상의 코드로 코딩된 피크 감소 파형을 생성하는 단계; 및

상기 복합 신호에 상기 피크 감소 파형을 합하여 피크 대 평균 전력 비가 감소된 복합 신호를 생성하는 단계

를 포함하며, 상기 피크 감소 파형을 생성하는 단계는

상기 피크 감소 파형의 추정을 발생시키는 단계; 및

상기 피크 감소 파형을 생성하기 위하여 상기 다수의 할당된 코드에 직교하는 하나 이상의 코드로 코딩되는 상기 피크 감소 파형의 상기 추정을 수정하는 단계

를 포함하는 방법.
삭제
제1항에 있어서, 감소된 피크 대 평균 전력 비를 갖는 상기 복합 신호는 상기 피크 감소 파형을 반복적으로 생성하고, 상기 반복적으로 제공된 피크 감소 파형과 상기 복합 신호를 합하는 프로세스를 통해 생성되는 방법.
제3항에 있어서, 먼저 반복하여 생성된 피크 감소 파형은 상기 복합 신호를 기초로 하고, 그 다음 반복하여 생성된 피크 감소 파형은 감소된 피크 대 평균 전력 비를 갖는 상기 복합 신호를 기초로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 피크 감소 파형의 상기 추정은,

상기 기초로 된 복합 신호를 소정의 수준으로 클리핑하는 단계;

상기 클리핑된 부분을 추출하는 단계; 및

상기 추출된 부분을 반전시켜 상기 피크 감소 파형의 상기 추정을 생성하는 단계

를 구현함으로써 발생되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 수정하는 단계는,

상기 피크 감소 파형의 상기 추정을 상기 코드 성분의 집합으로 분해하는 단계;

상기 다수의 할당된 코드 성분에 대응하는 상기 코드 성분의 상기 집합의 성분값을 0으로 대체하여 상기 코드 성분의 수정된 집합을 생성하는 단계; 및

상기 코드 성분의 상기 수정된 집합을 상기 피크 감소 파형으로 합성하는 단계

를 포함하는 방법.
다수의 할당된 코드에 의해 코딩된 다수의 신호로 형성된 복합 신호의 피크 대 평균 전력 비를 감소시키기 위한 장치에 있어서,

상기 다수의 할당된 코드에 직교하는 하나 이상의 코드로 코딩된 피크 감소 파형을 생성하기 위한 수단; 및

상기 복합 신호에 상기 피크 감소 파형을 합하여 피크 대 평균 전력 비가 감소된 복합 신호를 생성하기 위한 수단

을 포함하며, 상기 피크 감소 파형을 생성하기 위한 수단은

상기 피크 감소 파형의 추정을 발생시키기 위한 수단; 및

상기 피크 감소 파형을 생성하기 위하여 상기 다수의 할당된 코드에 직교하는 하나 이상의 코드로 코딩되는 상기 피크 감소 파형의 상기 추정을 수정하기 위한 합산기

를 포함하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 피크 감소 파형을 생성하기 위한 상기 수단은,

상기 복합 신호를 분해하여 상기 복합 신호에 할당된 코드 성분의 집합을 식별하기 위한 수단;

상기 피크 감소 파형의 상기 추정을 분해하여 상기 피크 감소 파형의 상기 추정에 포함된 코드 성분의 집합을 식별하기 위한 수단;

결과로 나타나는 코드 성분의 집합이 상기 복합 신호에 할당된 코드의 상기 집합 성분에 직교하도록 상기 피크 감소 파형의 상기 추정의 상기 코드 성분의 집합을 수정하기 위한 수단; 및

상기 코드 성분의 상기 수정된 집합을 합성하여 상기 피크 감소 파형을 생성하기 위한 수단

을 더 포함하고,

상기 피크 감소 파형의 추정을 발생시키기 위한 상기 수단은 상기 복합 신호 또는 감소된 피크 대 평균 전력 비를 갖는 상기 복합 신호를 기초로 하는 장치.
제8항에 있어서, 상기 수정하기 위한 수단은, 상기 복합 신호에 할당된 코드의 상기 집합 성분에 대응하는 상기 피크 감소 파형의 상기 추정의 코드의 상기 집합 성분의 성분을 0으로 대체하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
제9항에 있어서, 상기 수정하기 위한 수단은, 상기 복합 신호에 할당된 코드의 상기 집합 성분에 대응하는 상기 피크 감소 파형의 상기 추정의 코드의 상기 집합 성분의 성분을 0 이외의 다른 값으로 대체하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.