KR100365789B1 - 병렬도약직접시퀀스/느린주파수도약복합코드분할다중접속시스템 - Google Patents

병렬도약직접시퀀스/느린주파수도약복합코드분할다중접속시스템

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KR100365789B1
KR100365789B1 KR1019980001539A KR19980001539A KR100365789B1 KR 100365789 B1 KR100365789 B1 KR 100365789B1 KR 1019980001539 A KR1019980001539 A KR 1019980001539A KR 19980001539 A KR19980001539 A KR 19980001539A KR 100365789 B1 KR100365789 B1 KR 100365789B1
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Abstract

코드 분할 다중 접속 시스템의 데이터 송신장치가, 전송될 데이터를 발생시키는 데이터 신호 발생기와, 데이터 신호에 의사잡음시퀀스를 곱하여 대역 확산시키는 직접시퀀스 대역확산기와, 각각 대응되는 부대역의 주파수들을 입력하는 적어도 두 개의 주파수 도약기들로 구성되며, 대역확산된 신호에 대응되는 부대역의 주파수를 혼합하여 주파수를 도약시키는 병렬 구성의 주파수 도약기들과, 주파수 도약기들에 각각 연결되며, 병렬 수신되는 신호들을 각각 대응되는 게이트 함수에 의해 출력을 제어하는 게이트함수 발생기들과, 게이트함수 발생기들에서 병렬출력되는 신호들을 결합하는 결합기와, 결합된 신호를 무선 경로로 전송하는 송신기로 구성된다.
그리고 전체 주파수 대역폭을 적어도 두 개의 부대역들로 분할한 후 전체 주파수 대역들 중 일부 부대역을 선택하며, 선택된 부대역들을 통해 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 전송하는 송신장치를 구비하는 코드 분할 다중 접속 통신시스템의 수신장치가, 전송되는 신호를 수신하는 고주파 수신기와, 수신된 신호에 의사 잡음 시퀀스를 곱하여 역확산시키는 직접시퀀스 대역 역확산기와, 적어도 두 개의 게이트함수 발생기들로 구성되며, 각각 송신장치에서 사용한 동일한 게이트 함수에 의해 대응되는 역확산된 각 부대역 신호들을 선택하는 게이트함수 발생기들과, 게이트함수 발생기들에 각각 연결되며, 부대역별 신호들을 각각 송신장치에서 사용한 동일한 도약 주파수와 곱하여 본래 주파수 대역으로 역도약시키는 주파수 역도약기들과, 주파수 역도약기들에 각각 연결되며, 각각 주파수 역도약된 신호를 데이터 전송 시간 동안 적분하여 상관값을 구하는 적분 검출기들과, 적분 검출된 신호들을 각 부대역별로 가중치를 두어 결합하는 다이버시티 결합기와, 다이버시티 결합된 값으로부터 최초 전송된 신호를 추정하는 결정기를 포함한다.

Description

병렬 도약 직접 시퀀스/주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템
본 발명은 병렬 도약(Parallel Hopping) 직접 시퀀스(Direct Sequence. DS)/주파수 도약(Slow Frequency Hopping: SFH) 복합(Hybrid) 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히 무선 주파수 대역을 다수의 사용자가 공유하여 음성 또는 데이터를 전송하는 다중 접속 시스템에서 보다 많은 사용자가 동시에 사용할 수 있도록 하기 위하여 직접 시퀀스(DS) 다중 접속 시스템과 주파수 도약(Frequency Hopping: FH) 다중 접속 시스템 및 다중 반송파(Multi-carrier) 시스템을 결합한 형태의 시스템에 관한 것이다.
직접 시퀀스(DS) 방식의 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템은, 전송하고자 하는 데이터의 전송율보다 훨씬 빠른 전송율을 갖는 의사 잡음(Pseudo-random Noise: PN) 시퀀스를 데이터 신호에 곱하여 전술한다. 그러므로 데이터 전송에 필요한 대역폭(Bandwidth)보다 넓은 대역폭으로 데이터를 전송한다. 한편 주파수 도약(FH) 코드 분할 다중 접속 시스템은 데이터 신호를 여러 개의 주파수 대역으로 도약하여 사용함으로써, 사용자간의 간섭을 줄이고 다수의 사용자가 넓은 주파수 대역을 공유하여 사용할 수 있도록 한다.
그러므로 상기의 직접 시퀀스 시스템과 주파수 도약 시스템의 장점을 결합하여 직접 시퀀스/주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템을 사용하게 된다. 직접 시퀀스/주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템은 전체 사용 가능한 확산 대역폭에 대하여, 일부는 직접 시퀀스를 이용하여 대역 확산시키고 일부는 주파수 도약을 이용하여 대역 확산시킨다.
도 1 은 종래 기술에 의한 직접 시퀀스/주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도를 나타낸 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 전송될 데이터는 곱셈기 100에서 의사잡음 시퀀스와 곱해져 대역확산된 후 곱셈기130에 인가된다. 그러면 상기 곱셈기130은 상기 대역 확산된 신호를 주파수 합성기120(Frequency Synthesizer)에서 생성된 주파수 fh(t)에 상기 대역확산된 신호를 곱하여 출력한다.
최근 코드 분할 다중 접속 시스템에 많이 적용되고 있는 다중 반송파 방식을 사용하는 코드 분할 다중 접속 시스템은, 전체 사용 가능한 주파수 대역폭을 여러 개의 부 대역(Sub-bandwidth)으로 나누어 데이터를 전송한다. 다중 반송파 방식은 주파수 다이버시티(Diversity)를 얻을 수 있다는 장점을 가진다. 도 2 는 종래 기술에 의한 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도를 나타낸 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 전송될 데이터는 곱셈기200에서 의사잡음 시퀀스와 곱해져 대역확산된 후 곱셈기211-21M들은 병렬 인가된다. 그러면 상기 곱셈기211-21M들은 상기 대역확산된 신호에 각각 대응되는 반송파를 곱하여 출력한다. 즉, 상기 곱셈기211-21M들은 상기 대역확산된 신호를 다수의 반송파 f1, f2, ..., fM에 실어서 출력하며, 결합기220은 상기 곱셈기211-21M들에서 출력되는 신호들을 결합하여 전송한다.
사회가 고도로 발전함에 따라 무선 통신에 대한 수요도 급격히 늘어가게 되었다. 또한 무선 환경에서 요구하는 통신 서비스의 종류도 다양해지고 있어, 필요한 무선 주파수의 대역이 점점 더 광대역화되어 가고 있다. 제한된 무선 주파수 대 역을 효율적으로 공유하기 위해서 제안된 코드 분할 다중 접속 시스템의 경우도 사용자들의 요구에 맞추어 보다 빠른 전송율을 갖는 서비스를 제공할 수 있도록 광대역화 되어 가고 있다.
종래 기술에서처럼 직접 시퀀스 방식만으로 사용 가능한 주파수 대역을 모두 사용하여 대역 확산시킬 경우, 사용되는 의사잡음 시퀀스의 변화율이 매우 빠르게 되어 변복조시 하드웨어적인 복잡도가 증가한다는 단점이 있다. 또한 복조 과정에서도 매우 빠른 신호처리 알고리즘이 필요하다. 게다가 주파수 도약 방식만으로 사용 가능한 주파수 대역을 모두 사용하여 대역 확산시키는 경우에도 사용되는 주파수 합성기가 복잡해진다.
직접 시퀀스 방식과 주파수 도약 방식을 결합한 형태의 복합 코드 분할 다중접속 시스템을 사용하게 되면, 사용되는 의사잡음 시퀀스의 변화율을 낮추고 주파수 합성기를 덜 복잡하게 할 수 있으나, 전체 사용 가능한 사용자의 수가 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 제한된다는 문제점이 발생된다.
다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템은 광대역 단일 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과는 달리 협대역 직접 시퀀스 대역 확산신호를 여러 개의 반송파들에 실어 전송한다. 이 시스템에서는 데이터 시퀀스를 직렬/병렬 변환하고 사용 가능한 반송파들을 및 개의 그룹으로 나누어, 상호간에 직교성을 유지하도록 반송파를 할당한다. 이 시스템에서는 종래의 레이크 수신기(RAKE Receiver)의 경로 다이버시티 효과를 다중 반송파에 의한 주파수 다이버시티 효과로 바꾸어 종래의 방법과 동일한 성능을 나타내면서 복잡도를 줄였다.
그러나 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템에서는 모든 사용자가 전체 주파수 대역을 사용한다. 그러므로 전체 주파수 대역폭에서 다른 사용자에 의한 간섭을 발생시킨다. 즉, 같은 사용자의 다른 데이터가 병렬로 전송되므로, 인터리빙(interleaving) 등을 적용하는 경우 지연 시간 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 코드 분할 다중 접속 시스템에서 전체 사용 가능한 주파수 대역을 다수의 부대역으로 분할하고, 상기 분할된 부대역들 중에서 일부 부대역을 이용하여 데이터를 전송할 수 있는 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 코드 분할 다중 접속 시스템에서 전체 사용 가능한 주파수 대역을 다수의 부대역으로 분할하고, 상기 분할된 부대역들 중에서 일부 부대역들을 이용하여 전송하는 신호들을 직접시퀀스로 대역확산 및 주파수 도약시킬 수 있는 송신장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 코드 분할 다중 접속 시스템에서 전체 사용 가능한 주파수 대역에서 일부 부대역을 통해 전송되는 신호를 수신하여 처리할 수 있는 수신장치를 제공함에 있다.
도 1 은 종래 기술에 의한 적접 시퀀스/주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도.
도 2 는 종래 기술에 의한 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도.
도 3 은 본 발명에 의한 직접 시퀀스/주파수 도약 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도.
도 4 는 본 발명에 의하여 생성된 확산 대역 파형의 전력 스펙트럼 밀도 특성도.
도 5 는 본 발명에 의한 직접 시퀀스/주파수 도약 코드 분할 다중 접속 시스템 수신 장치의 구성도.
도 6 내지 도 7 은 다이버시티 결합을 이용한 비중첩 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율 도표.
도 8 내지 도 10 은 다이버시티 결합을 이용한 중첩 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율 도표.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신장치의 바람직한 일 실시예는, 전송될 데이터를 발생시키는 데이터 신호 발생기와, 데이터신호에 의사잡음시퀀스를 곱하여 대역 확산시키는 직접시퀀스 대역확산기와, 각각 대응되는 부대역의 주파수들을 입력하는 적어도 두 개의 주파수 도약기들로 구성되며, 상기 대역확산된 신호에 대응되는 부대역의 주파수를 혼합하여 주파수를 도약시키는 병렬 구성의 상기 주파수 도약기들과, 상기 주파수 도약기들에 각각 연결되며, 상기 병렬 수신되는 신호들들 각각 대응되는 게이트 함수에 의해 출력을 제어하는 게이트함수 발생기들과, 상기 게이트함수 발생기들에서 병렬출력되는 신호들을 결합하는 결합기와, 결합된 신호를 무선 경로로 전송하는 송신기로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, K번째 사용자의 전송될 데이터 신호는, 상기 직접 시퀀스 대역 확산기에서 발생된 지속시간 Tc인 구형 펄스열의 확산 신호에 의하여 대역 확산되는 것이 바람직하며,
확산 신호의 l번째 경로에 대한 상기 확산 신호는,의 시간 구간 동안 +1과 -1의 값을 갖는 것이 바람직하며,
상기 부분 대역별 주파수 도약기는 주파수 합성기에서 생성된 도약 주파수를 데이터 신호의 반송파에 곱함으로써 데이터 신호의 반송파를 부분 대역별로 병렬 도약시키는 것에 바람직하며,
상기 게이트 함수 발생기는, 정해진 부분 대역의 신호만을 전송하도록 부분대역을 임의로 결정하여 온/오프 신호를 발생시키는 것이 바람직하며,
k번째 사용자의 m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수는, 주파수 도약 시간동안의 값을 가지고, Q개의 '1'과 M-Q개의 '0'을 가지며, 부분 대역을 임의로 결정하여 온/오프 신호를 발생시키는 것이 바람직하며,
M개의 모든 부분 대역 중에서 선택된 부분 대역의 수를 Q라 하고, k번째 사용자에 대한 송신단에서의 전력을라 하고, 병렬 도약에 사용된 도약 주파수의 수를 Q라 하고, k번째 사용자의 전송될 데이터 신호를라고 하고, k번째 사용자의 직접 시퀀스 대역 확산기에서 곱해지는 의사 잡음 시퀀스를라고 하고, k번째 사용자의 m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수를라고 하고, 주파수 도약기에서 곱해지는 m번째 반송파를이라 하고, k번째 사용자의 m번째 천이 위상을라고 할 때, k번째 사용자에 대해 전송되는 신호는,로 표현되는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 전체 주파수 대역폭을 여러개의 부분 대역으로 나눈 다음 전체 부분 대역중 일부의 부분 대역을 선택하여 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 병렬로 전송하는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 모든 부분 대역의 수와 선택된 부분 대역의 수가 같고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템으로 동작하는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 선택된 부분 대역의 수는 1이고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 시스템으로 동작하는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 사용자의 수가 적은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 증가시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 증가시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 사용자의 수가 많은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 감소시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 감소시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 도약 주파수 대역이 중첩되지 않는 경우와 중첩되는 경우 각각을 수용 가능한, 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 각 사용자가 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 다른 사용자에 대한 간섭의 영향을 줄이도록 구성되어 있는 것이 바람직하며,
상기의 송신 장치는, 매 도약 시간마다 전송되는 반송파를 바꾸어 도약함으로써 시변 전송로의 경우 부가적인 주파수 다이버시터의 효과를 얻을 수 있는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 수신장치의 실시예는, 전체 주파수 대역폭을 적어도 두 개의 부대역들로 분할한 후 상기 전체 주파수 대역들 중 일부 부대역을 선택하며, 상기 선택된 부대역들을 통해 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 전송하는 송신장치를 구비하는 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신장치가, 상기 전송되는 신호를 수신하는 고주파 수신기와, 상기 수신된 신호에 의사 잡음 시퀀스를 곱하여 역확산시킨는 직접시퀀스 대역 역확산기와, 적어도 두 개의 게이트함수 발생기들로 구성되며, 각각 송신장치에서 사용한 동일한 게이트 함수에 의해 상기 대응되는 역확산된 각 부대역 신호들을 선택하는 상기 게이트함수 발생기들과, 상기 게이트함수 발생기들에 각각 연결되며, 상기 부대역별 신호들을 각각 송신장치에서 사용한 동일한 도약 주파수와 곱하여 본래 주파수 대역으로 역도약시키는 주파수 역도약기들과, 상기 주파수 역도약기들에 각각 연결되며, 각각 상기 주파수 역도약된 신호를 데이터 전송 시간 동안 적분하며 상관값을 구하는 적분 검출기들과, 적분 검출된 신호들을 각 부대역별로 가중치를 두어 결합하는 다이버시티 결합기와, 다이버시티 결합된 값으로부터 최초 전송된 신호를 추정하는 결정기를 포함한다.
상기의 실시예에 있어서, 상기 다이버시티 결합기는 병렬 도약된 각 반송파별로 주파수 다이버시티 결합을 수행함으로써 페이딩 성분을 보상하는 것이 바람직하며,
M개의 부분 대역 중에서 선택된 부분 대역의 수를 Q라 하고, 사용자의 수를 K라 하고, 경로의 수를 L개라 하고, k번째 사용자에 대한 송신단에서의 전력을라 하고, 병렬 도약에 사용된 도약 주파수의 수를 Q라 하고, k번째 사용자에 대해 송신단에서 전송된 데이터 신호를라고 하고, k번째 사용자에 대해서 송신단의직접 시퀀스 대역 확산기에서 곱해진 의사 잡음 시퀀스를라고 하고, m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수를라고 하고, 주파수 역도약기에서 곱해지는 m번째 반송파를이라 하고, k번째 사용자의 m번째 반송파의번째 경로에 대한 페이딩 전송로의 경로 이득을라 하고, k번째 사용자의번째 경로에 대한 경로 지연시간을라 하고, k번째 사용자의 m번째 반송파의번째 경로에 대한 위상 성분을라 하고, 부가성 백색 가우시안 잡음을 n(t)라 할때, 상기 수신단에서 수신된 신호는,
로 표현되는 것에 바람직하며,
상기의 수신 장치는, 전체 주파수 대역폭을 여러개의 부분 대역으로 나눈 다음 전체 부분 대역중 일부의 부분 대역을 선택하여 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 병렬로 수신하는 것이 바람직하며,
상기의 수신 장치는, 모든 부분 대역의 수와 선택된 부분 대역의 수가 같고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템으로 동작하는 것이 바람직하며,
상기의 수신 장치는, 선택된 부분 대역의 수는 1이고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 시스템으로 동작하는 것이 바람직하며,
상기의 수신 장치는, 사용자의 수가 적은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 증가시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 증가시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는 것이 바람직하며,
상기의 수신 장치는, 사용자의 수가 많은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 감소시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 감소시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 코드 분할 다중접속 통신시스템의 송신장치 및 수신장치는 직접 시퀀스의 다중 접속 시스템과 주파수 도약 다중 접속 시스템 및 다중 반송파 시스템을 결합한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템은 전체 사용 가능한 주파수 대역폭을 모든 사용자가 사용하지 않고 각 사용자들의 대역을 나누어 사용함으로써, 전체적인 다중 접속 간섭을 줄일 수 있다. 즉, 전체 사용 가능한 반송파 중 일부의 반송파를 선택하대 협대역 직접 시퀀스 코드 분할 신호를 전송함으로써 다중 접속 간겁을 줄일 수 있다.
상기와 같은 방법을 사용할 경우 각 반송파 주파수 대역에서의 다중 접속 간섭이 줄어드는 대신 주파수 다이버시티 결합의 수가 줄어들게 되어 성능 면에서의 열화가 보일 수 있다. 그러므로 주파수 다이버시티 결합의 수를 유지하면서 다중 접속 간섭을 줄이기 위하여, 주어진 대역 내에서 전체 반송파의 수를 늘이는 방법으로, 주파수 대역을 중첩시키는 방법을 적용한다. 또한 본 발명에 의한 직접 시퀀스/주파수 도약 코드 분할 다중 접속 시스템은 같은 사용자의 다른 데이터를 직렬로 전송하는 방식을 사용한다.
도 3 은 본 발명에 의한 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 코드 분할 다중 접속 시스템 송신 장치의 구성도를 나타낸 것이다.
상기 도 3을 참조하면, 대역확산기300은 전송할 신호를 입력하며, 상기 신호에 의사잡음 시퀀스를 곱하여 대역확산시킨다. 주파수 도약기312-31M은 각각 상기 대역확산된 신호를 병렬 입력하며, 각각 대응되는 부대역의 주파수인 반송파를 상기 대역확산된 신호에 곱하여 출력한다. 즉, 상기 주파수 도약기311-31M은 전체 사용 가능한 주파수 대역을 M개의 부대역들로 분할하며, 상기 대역 확산된 신호들을 각 부대역 별로 도약시키는 다수개의 주파수 도약신호들을 병렬 발생한다. 게이트 함수 발생기321-32M들은 각각 대응되는 주파수 도약기311-31M들의 출력을 입력하며, 인가되는 게이트 함수, 즉 선택제어신호에 따라 해당하는 부대역의 주파수 도약신호들의 출력을 제어한다. 즉, 상기 게이트함수 발생기321-32M은 상기 대응되는 게이트 함수에 따라 상기 대응되는 부대역의 주파수 도약신호를 출력 또는 출력되지 않도록 제어한다. 결합기330은 상기 게이트함수 발생기330에서 출력되는 신호를 결합시켜 출력하며, 상기 결합기330에서 출력되는 신호는 RF 송신기를 통해 출력된다.
상기 도 3에서 상기 주파수 도약기321-31M들은 각 브랜치들 별로 다른 반송 파를 적용한다. 각 브랜치별 주파수 도약기는 도시하지 않은 대응되는 주파수 합성기에서 생성된 도약 주파수를 데이터 신호의 반송파에 곱함으로써, 데이터 신호의반송파를 도약시킨다. 또한 상기 게이트함수 발생기321-32M들은 각 브랜치가 정해진 수만큼의 신호만을 전송하도록, 온/오프되는 브랜치를 임의로 결정하여 온/오프신호를 발생시킨다.
도 4는 본 발명에 의하여 생성된 확산 대역 파형의 전력 스펙트럼 밀도 특성도이다.
상기 도 4 의 (가)는 데이터 신호에 주파수 도약을 적용하지 않고 의사 잡음 시퀀스를 곱하여 생성된 직접 시퀀스 확산 대역 신호로서, 직접 시퀀스 대역 확산기의 출력 신호를 나타낸 것이다. 도 4 의 (나)는 사용 가능한 모든 반송파 주파수대역 파형으로서, 주파수 도약기311-31M의 출력 신호의 예를 나타낸 것이다. 도 4의 (다)는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 파형으로서, 게이트 함수 발생기321-32M에 의하여 선택된 신호 파형의 합을 나타낸 것이다.
상기와 같이 생성된 본 발명에 의한 송신 장치의 신호는 별도의 수신 장치에 의하여 수신된다. 도 5 는 본 발명에 의한 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 코드 분할 다중 접속 시스템 수신 장치의 구성도를 나타낸 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 도시하지 않은 RF수신기는 수신된 신호를 기저 대역으로 변환한다. 대역 역확산기400은 수신된 신호에 의사잡음 시퀀스를 곱하여 역확산시킨다. 게이트함수 발생기411-41M들은 상기 역확산된 신호를 입력한 후 상기 송신 장치에서와 같은 게이트 함수를 사용하여 각 브랜치별로 온/오프한다. 주파수 역도약기421-42M들은 상기 대응되는 게이트함수 발생기411-41M에서 출력되는 신호를 본래 주파수 대역으로 역도약시킨다. 적분검출기431-43M은 각각 대응되는 주파수 역도약기421-42M에서 출력되는 의사 잡음 시퀀스가 곱해진 신호를 데이터 전송시간동안 적분함으로써 수신 신호의 상관값을 구한다. 결합기440은 상기 각 적분검출기431-43M들에서 출력되는 적분 검출된 신호들을 각 브랜치별로 가중치를 두어 결합한다. 결정기450은 상기 결합기440에서 출력되는 다이버시티 결합된 값으로부터 최초 전송된 신호를 추정한다.
상기 직접 시퀀스 대역 역확산기400은 송신 장치에서와 동일한 의사 잡음 시퀀스를 수신된 신호에 곱하여 직접 시퀀스 대역 역확산이 발생하도록 한다. 상기 주파수 역도약기411-41M들은 송신 장치에서와 동일한 도약 주파수를 대응되는 주파수 합성기에서 생성하여 직접 시퀀스 대역 역확산된 신호에 곱함으로써 주파수 역도약이 일어나도록 한다. 상기 다이버시티 결합기440은 각 브랜치별로 가중치를 두어 결합함으로써 페이딩 성분을 보상한다.
이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 병렬 도약 직접 시퀀스/주파수 도약/다중반송파 방식을 이용하는 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
먼저 송신 동작을 살펴본다.
전체 사용자의 수가 K일 때, 병렬 도약 직접 시퀀스/주파수 도약/다중 반송파 방식을 사용하는 복합 확산 대역 시스템의 k번째(1 ≤ k ≤ K) 사용자에 대한 송신 장치의 모델은 도 3 과 같다. 이진 위상 천이 변조 방식(Binary Phase Shift Keying: BPSK)을 사용하는 경우, k번째 사용자의 데이터 신호는 지속시간 T인 구형(rectangular) 펄스열로 주어지며, n번째 펄스의 진폭은 nT ≤ t < (n+1)T시간 구간 동안 {+l,-1}의 값을 갖는다.
이 데이터 신호는 이진 위상 천이 변조 방식으로 변조된 후, 대역확산기300에서 지속시간 Tc인 구형 펄스열의 확산 신호에 의해 대역확산된다. 확산신호의 l번째 칩의 진폭인은시간 구간 동안 {+1, -1}의 값을 갖는다. 각 데이터 펄스에는 N개의 칩이 있다고 가정하면 T=NTc의 식이 성립된다. 상기와 같이 직접 시퀀스 대역 확산된 신호는 주파수 도약기311-31M 들에서 M개의 사용 가능한 반송파들 중에서 Q개의 반송파를 선택해 병렬도약을 한다. 그러면 상기 게이트 함수 발생기321-32M은 상기 주파수 도약기311-31M 들에서 출력되는 M개의 주파수 도약된 신호들을 각각 입력하며, 각각 대응되는 게이트 함수에 따라 대응되는 주파수 도약신호의 출력을 온/오프한다. 그리고 상기 결합기330은 상기 게이트함수 발생기321-32M들에서 출력되는 신호들을 결합하여 도시하지 않은 RF송신기로 출력한다.
는 병렬 도약을 위한 반송파를 선택하는 게이트 함수로서 주파수 도약 시간동안의 값을 갖고, Q개의 '1'과 M-Q개의 '0'을 갖는다. k번째 사용자에 대해 전송되는 신호는 하기의 <수학식 1>과 같이 주어진다.
[수학식 1]
도 4의 (가)-(다)는 전송되는 신호의 전력 스펙트럼 밀도 특성을 M=8, Q=3인 경우에 대해 도시하는 도면이다. 상기 도 4의 (가)는 직접시퀀스 확산 대역된 신호의 파형을 도시하고 있고, 도 4의 (나)는 사용가능한 모든 반송파 주파수 대역들의 파형(M=8로 가정하고 있음)을 도시하고 있으며, 도 4의 (다)는 병렬 도약된 복합 확산대역의 파형(Q=3으로 가정하고 있음)을 도시하고 있다. 상기와 같이 제안된 병렬 도약 직접 시퀀스/주파수 도약/다중반송파 복합 확산 대역 시스템은 주파수 대역이 중첩하지 않고 M=Q이면 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과 같다. 또한 주파수 대역이 중첩하지 않고 Q=1이면, 통상적인 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 시스템으로 볼 수 있고, 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access: FDMA)/코드 분할 다중 접속(CDMA) 복합 시스템(FDMA/CDMA 시스템)으로도 볼 수 있다.
그러나 주파수 분할 다중 접속/코드 분할 다중 접속 시스템은 한번 할당된 반송파가 지속적으로 유지되는 반면, 제안된 시스템에서는 도약 지속 시간 간격으로 주파수 도약을 하여 심한 페이딩에 빠진 경우 지속적으로 영향을 받지 않는다는 장점을 가진다.
두 번째로 수신 동작을 살펴본다.
병렬 도약 직접 시퀀스/주파수 도약/다중 반송파 복합 확산 대역 시스템의 k번째(1 ≤ k ≤ K) 사용자에 대한 수신 장치는 도 5 에 나타낸 바와 같다. 나카가미 페이딩 전송로를 통과하여 수신되는 신호는 하기의 <수학식 2>와 같이 주어진다.
[수학식 2]
여기서은 k번째 사용자의 m번째 반송파의번째 경로에 대한 페이딩 전송로의 경로 이득을 나타내며, 나카가미 확률분포를 갖는다.는 k번째 사용자의번째 경로에 대한 경로 지연시간을,는 위상성분을 나타내며, n(t)는 평균이 0이고, 양측 스펙트럼 밀도가 No/2인 부가성 백색 가우시안 잡음을 나타낸다. 수신된 함수에는 게이트함수 발생기411-41M들에서 각각 대응되는 게이트 함수가 곱해지며, 주파수 역도약기421-42M에서 송신시 사용한 반송파와 동일한 주파수로 역도약된다. 그리고 적분검출기431-43M들에서 각 반송파별로 상관수신된 후, 결합기440에서 다이버시티 결합을 하고 나서, 결정기450에서 최초 전송된 데이터를 결정한다.
본 발명은 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에 있어서 병렬 도약을 적용함으로써 주파수 다이버시티 결합을 통한 페이딩 전송로에서의 성능을 개선한다. 도약 주파수 대역이 중첩되지 않는 경우와 중첩되는 경우 각각을 포함하며, 병렬 도약을 통한 주파수 다이버시티 결합을 하는 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템이 경로 다이버시티 결합을 이용하는 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 우수한 성능을 나타낸다.
또한 사용자의 수가 적은 경우에는 병렬 도약 주파수의 수가 클수록, 즉 주파수 다이버시티의 결합의 수가 클수록 더 낮은 비트오율을 얻을 수 있고, 사용자의 수가 큰 경우에는 병렬 도약 주파수의 수가 작을수록, 즉 주파수 다이버시티 결합의 수가 작을수록 더 낮은 비트오율을 얻을 수 있다.
본 발명에서 제안한 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템은 부분 전송 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속시스템으로 볼 수도 있으나, 실제 구현에 있어서는 통상적인 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에서처럼 의사 잡음 시퀀스에 의해 주파수 합성기에서 도약 주파수를 발생시키지 않는다. 대신 전체 사용 가능한 반송파 중 임의로 선택된 주파수에 대해 온/오프하는 방법으로 구현한다.
또한 부분 전송 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 시스템의 경우 미리 할당된 일부 반송파를 지속적으로 전송하는데 반해, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템은 매 도약 지속 시간마다 전송되는 반송파를 바꾸어 도약함으로써, 시변 전송로의 경우 부가적인 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서 제안된 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 개선된 성능을 보이기 위하여 신호대 잡음비(Eb/No)에 대한비트오율 측면에서의 성능을 계산해본다. 도 6 내지 도 10 은 본 발명에 의한 시스템의 비트오율 도표를 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 10 은 나카가미 페이딩 전송로에서 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율을 확산 대역 시스템의 복합비와, 페이딩 전송로의 경로수 L, 나카가미 페이팅 지수 m, 페이딩 감쇠계수 d, 전체 사용자의 수 K, 다이버시티 결합의 수 A 등에 대하여 계산한 결과를 보인 도표이다. 상기 다이버시티 결합의 수 A는 병렬 도약 시스템의 경우 주파수 다이버시티 결합의 수 Q이고, 직접 시퀀스 시스템의 경우 경로 다이버시티 결합의 수 λ이다.
페이딩 지수 m이 0.75이고 전체 사용자의 수 K가 10인 경우, 도약 주파수 대역이 중첩하지 않는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 도 6에 나타낸 바와 같다.
대역 확산 처리 이득이 1024인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템의 경로 다이버시티 결합의 수 λ가 4와 8인 경우에 대한 비트오율도 도 6 에 함께 나타내었다. 도 6a는 페이딩 감쇠 계수 d가 0(균일 다중 경로 세기 프로파일)인 경우의 비트오율을 나타낸 것이고, 도 6b는 페이딩 감쇠 계수 d가 0.2(지수적 다중 경로 세기 프로파일)인 경우의 비트오율을 나타낸 것이다.
도 6a에서 직접 시퀀스 처리 이득 N은 256이고, 주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 4인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템은 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템으로 볼 수 있으며,경로 다이버시티 결합의 수 λ가 4인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과 같은 성능을 나타낸다.
직접 시퀀스 처리 이득 N이 128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 증가할수록 낮아지는 것을 볼 수 있다.
주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 8인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템은 N이 256인 경우와 마찬가지로 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템으로 볼 수 있으며, 경로 다이버시티 결합의 수가 8인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과 같은 성능을 나타낸다.
또한 경로 다이버시티 결합의 수 λ가 4인 직접 시퀀스 확산 대역 시스템과 비교해 보면, N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 경우, 주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 3인 경우에도 더 낮은 비트오율을 나타낸다.
이것은 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템의 경우 모든 사용자가 같은 주파수 대역을 사용하므로, 병렬 도약을 하는 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 경우보다 다른 사용자에 의한 간섭의 영향이 더 크기 때문이다.
도 6b의 지수적 다중 경로 세기 프로파일에 대해서 보면, 분해 가능한 경로의 수가 1인 N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 경우는 페이딩 감쇠 계수 d에 관계없이 모든 수신 전력이 한 개의 경로에 집중되어 나타나므로, 도 6a의 결과와 같다.
N=256이고 주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 4인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 성능은 균일 다중 경로 세기 프로파일에 비해 더 좋지 않게 나타난다. 이것은 직접 시퀀스 대역 확산 처리 이득의 감소에 따른 비트오율의 열화만큼 주파수 다이버시티 결합으로 이득을 얻을 수 없기 때문이다.
N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 주파수 다이버시티 결합의 수 Q가 6 이상만 되어도 경로 다이버시티 결합의 수 λ가 8인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 낮게 나타난다.
이것은 균일 다중 경로 세기 프로파일의 경우는 각 경로의 신호 전력이 고르게 분포되어 있는 반면 지수적 다중 경로 세기 프로파일의 경우는 지연된 경로들의 신호 전력의 세기가 상대적으로 적어, 다이버시티 결합을 하더라도 신호 성분의 결합이득보다 간섭 성분의 결합에 의한 손실이 크게 나타나 균일 다중 경로 세기의 프로파일의 경우보다 비트오율이 더 높게 나타나는 경로 다이버시티 결합 특성으로 설명될 수 있다.
페이딩 감쇠 계수 d가 0.2(지수적 다중 경로 세기 프로파일)이고 비트 에너지대 잡음비 Eb/No가 20(dB)인 경우, 전체 사용자 수 K의 증가에 따른 도약 주파수대역이 중첩되지 않는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 도 7에 나타낸 바와 같다.
도 7a는 페이딩 지수 m이 1(레일레이 페이딩)인 경우의 비트오율을 나타낸다. 도 7b는 페이딩 지수 m이 3(라이시안 페이딩)인 경우의 비트오율을 나타낸다. N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템이 경로 다이버시티를 이용한 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 낮은 비트오율을 나타내는 것을 볼 수 있다.
도 7a의 레일레이 페이딩(m=1)의 경우, 10-3의 비트오율에서 다이버시티 결합의 수 A(병렬 도약 시스템의 경우 주파수 다이버시티 결합의 수 Q, 직접 시퀀스 시스템의 경우 경으 다이버시티 결합의 수 λ )가 4인 시스템간의 비교에서는, N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에서 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 약 130명의 사용자가 더 사용가능하다. 다이버시티 결합의 수가 8인 시스템간의 비교에서는 N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템과 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템이 비슷한 성능을 나타낸다.
도 7b의 라이시안 페이딩(m=3)의 경우 10-5의 비트오율에서 다이버시티 결합의 수가 4인 시스템간의 비교에서는, N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에서 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 약 167명의 사용자가 더 사용 가능하다. 다이버시티 결합의 수가 8인 시스템간의 비교에서는 N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템이 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과 비슷한 성능을 나타내고 있다.
N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 주파수 다이버시티 결합 특성을 비교해 보면, 사용자 수가 적은 경우에는 주파수 다이버시티 결합의 수(병렬 도약 주파수의 수)가 큰 경우 더 낮은 비트오율을 나타낸다. 사용자의 수가 많은 경우에는 주파수 다이버시티 결합의 수(병렬 도약 주파수의 수)가 작은 경우 더 낮은 비트오율을 나타낸다.
이것은 사용자의 수 K 가 증가할수록 주파수 다이버시티 결합의 수(병렬 도약 주파수의 수)를 크게 하면, 같은 주파수 대역을 사용하는 다른 사용자의 수가 증가하기 때문이다.
도 7의 계산결과는 250명의 사용자까지 보였으나, 이것은 사용자의 증가에 따른 비트오율의 증가 경향을 이론적으로 보이기 위한 것이다. N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에서 확산 시퀀스의 위상 차이만으로 실제적으로 250명의 사용자를 구분하기는 어렵다. 그러나 사용가능한 주파수의 수와 실제 사용하는 주파수의 수가 같은 경우를 제외하고는 병렬 도약에 사용되는 도약 주파수의 조합과 직접 시퀀스 확산 시퀀스의 위상 차이를 이용하여 구분할 수 있는 사용자의 수를 늘릴 수 있다.
페이딩 지수 m이 0.75인 경우 주파수 대역이 중첩되는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 도 8에 나타낸 바와 같다. 페이딩 감쇠 지수 d가 각각 0, 0.2, 0.6일 때, 대역 확산 처리 이득이 1024인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템의 경로 다이버시티 결합의 수가 4와 8인 경우의 비트오율도 함께 보였다. 도 8a는 전체 사용자의 수가 10인 경우의 비트오율을 나타낸 것이다. 도 8b는 전체 사용자의 수가 30인 경우의 비트오율을 나타낸 것이다.
도 8의 계산 결과로부터, 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템에 경로 다이버시티를 적용한 경우의 비트오율은 페이딩 감쇠 지수 d가 0, 0.2이고 다이버시티 결합의 수가 4일 때보다 다이버시티 결합의 수가 8일 때 비트오율이 현저히 낮게 나타난다.
즉, 전체 사용자의 수가 각각 10, 30인 경우 10-3의 비트오율에서 다이버시티 결합의 수가 8인 경우가 다이버시티 결합의 수가 4인 경우보다 약 5.8dB, 7.4dB 정도의 이득을 나타낸다. 반면에 페이징 감쇠 계수가 0.6이고 전체 사용자의 수가 각각 10, 30인 경우, 10-3의 비트오율에서 다이버시티 결합의 수가 8인 경우가 다이버시티 결합의 수가 4인 경우보다 약 1.8dB, 2dB 정도의 이득을 나타내고 있다. 이것은 감쇠 계수 d가 클수록 대부분의 신호 전력이 앞쪽 경로에 포함되어 있기 때문에 경로 다이버시티 결합의 수를 늘려도 큰 이득을 얻지 못하기 때문이다.
직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템과 N=128인 중첩 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템을 비교해 보면, N=128인 중첩 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템이 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 낮은 비트오율을 나타내는 것을알 수 있다. 전체 사용자의 수가 10인 경우는 주파수 다이버시티 결합의 수가 8이상, 전체 사용자의 수가 30인 경우는 주파수 다이버시티 결합의 수가 6 이상이면 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 낮은 비트오율을 나타낸다.
비트 에너지대 잡음비(Eb/No)가 증가하면 비트오율은 페이딩이나 잡음에 의한 간섭의 영향보다 다른 사용자에 의한 간섭의 영향을 더 많이 받게 되어, 비트 에너지대 잡음비가 증가하여도 비트오율이 감소하지 않는 오류 마루(Error floor)가 발생한다. 사용자의 수를 30으로 증가시키면, 사용자의 수가 10인 경우에 비해 오류 마루가 증가하여 나타나는 것을 볼 수 있다.
페이딩 지수 m이 1이고, 페이딩 감쇠 계수 d가 0.2(지수적 다중 경로 세기 프로파일), 비트 에너지대 잡음이(Eb/No)가 20(dB)인 경우, 전체 사용자의 수 K의 증가에 따른 주파수 대역이 중첩되는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속시스템의 비트오율은 도 9와 같다.
도 9에서 N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템이 경로 다이버시티를 이용한 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 낮은 비트오율을 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 10-3의 비트오율에서 N=128인 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템에서는 다이버시티 결합의 수 A에 따라 직접 시퀀스 확산 대역 시스템보다 약 90∼167명의 사용자가 더 사용 가능하다.
N=128인 중첩 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중접속 시스템의 주파수 다이버시티 결함 특성을 비교해 보면, 사용자의 수 K가 적은 경우에는 주파수 다이버시티 결합의 수 Q(병렬 도약 주파수의 수)가 큰 경우 더 낮은 비트오율을 나타내고, 사용자의 수가 많은 경우에는 주파수 다이버시티의 수(병렬 도약 주파수의 수)가 작은 경우 더 낮은 비트오율을 나타낸다.
이것은 사용자의 수 K가 증가할수록 주파수 다이버시티 결합의 수 λ (병렬도약 주파수의 수)를 크게 하면, 같은 주파수 대역을 사용하는 다른 사용자의 수가 증가하기 때문이다.
페이딩 지수 m이 1이고 비트 에너지대 잡음비 Eb/No가 20(dB)인 경우, 주파수 디이버시티 결합의 수 Q의 증가에 따른 주파수 대역이 중첩되는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율은 도10과 같다.
경로 다이버시티 결합의 수가 8이고 페이딩 감쇠 계수가 0.2인 경우의 N=1024인 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템의 비트오율도 함께 보였다. N=128인 중첩 병렬 도약 적접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 주파수 다이버시티 결합 특성을 비교해 보면, 사용자 수가 50보다 적은 경우에는 다이버시티 결합의 수가 증가할수록 더 낮은 비트오율을 나타내고, 사용자 수가 증가함에 따라 주파수 다이버시티 결합의 수 Q(병렬 도약 주파수의 수)가 6 ∼ 8 정도의 값을 가질때 가장 낮은 비트오율을 나타내는 것을 볼 수 있다.
이것은 사용자 수 K가 증가할수록 주파수 다이버시티 결합의 수 Q(병렬 도약 주파수의 수)를 크게 하면, 같은 주파수 대역을 사용하는 다른 사용자의 수가 증가하여 다른 사용자에 의한 간섭의 영향이 증가하기 때문이다.
상기한 바와 같이 동작하는 본 발명은, 전체 주파수 대역폭을 여러개의 부분대역으로 나눈 다음 전체 부분 대역중 일부의 부분 대역을 선택하여 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 병렬로 전송함으로써, 경로 다이버시티 결합을 이용하는 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템보다 더 낮은 비트오율을 얻을 수 있다.
또한 매 도약 시간마다 전송되는 반송파를 바꾸어 도약함으로써 시변 전송로의 경우 부가적인 주파수 다이버시티의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (23)

  1. 코드 분할 다중 접속 시스템의 데이터 송신장치에 있어서,
    전송될 데이터신호를 발생시키는 데이터 신호 발생기와,
    데이터 신호에 확산신호를 곱하여 대역 확산시키는 직접시퀀스 대역 확산기와,
    각각 대응되는 부대역의 주파수들을 입력하는 적어도 두 개의 주파수 도약기들로 구성되며, 상기 대역확산된 신호에 대응되는 부대역의 주파수를 혼합하여 주파수를 도약시키는 병렬 구성의 상기 주파수 도약기들과,
    상기 주파수 도약기들에 각각 연결되며, 상기 병렬 수신되는 신호들을 각각 대응되는 게이트 함수에 의해 출력을 제어하는 게이트함수 발생기들과,
    상기 게이트함수 발생기들에서 병렬출력되는 신호들을 결합하는 결합기와,
    결합된 신호를 무선 경로로 전송하는 송신기로 구성되는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 전송될 데이터 신호는, 상기 직접시퀀스 대역확산기에서 발생된 지속시간 Tc인 구형 펄스열의 확산 신호에 의하여 대역 확산되는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 확산 신호의번째 경로에 대한 상기 확산 신호는,의 시간 구간 동안 +1과 -1의 값을 갖는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 도약기들은 주파수 합성기에서 생성된 도약 주파수를 데이터 신호의 반송파에 곱함으로써 데이터 신호의 반송파를 부분 대역별로 병렬 도약시키는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 함수 발생기는 정해진 부분 대역의 신호만을 전송하도록 부분 대역을 임의로 결정하여 온/오프 신호를 발생시키는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, k번째 사용자의 m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수는 주파수 도약 시간동안의 값을 가지고, Q개의 '1'과 M-Q개의 '0'을 가지며, 상기 부대역을 임의로 결정하여 온/오프 신호를 발생시키는 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, M개의 모든 부분 대역 중에서 선택된 부분 대역의 수를 Q라 하고, k번째 사용자에 대한 송신단에서의 전력을라하고, 병렬 도약에 사용된 도약 주파수의 수를 Q라 하고, k번째 사용자의 전송될 데이터 신호를라고 하고, k번째 사용자의 직접 시퀀스 대역 확산기에서 곱해지는 의사 잡음 시퀀스를라고 하고, k번째 사용자의 m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수를라고 하고, 주파수 도약기에서 곱해지는 m번째 반송파를이라 하고, k번째 사용자의 m번째 천이 위상을라고 할 때, k번째 사용자에 대해 전송되는 신호는,로 표현되는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는 전체 주파수 대역폭을 적어도 두 개의 부대역들로 분할한 후, 상기 전체 주파수 대역들 중 일부 부대역을 선택하여 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 병렬로 전송하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 모든 부분 대역의 수와 선택된 부분대역의 수가 같고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 다중 반송파 직접 시퀀스 코드분할 다중 접속 시스템으로 동작하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 선택된 부분 대역의 수는 1이고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 시스템으로 동작하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 사용자의 수가 적은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 증가시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 증가시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 사용자의 수가 많은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 감소시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 감소시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 도약 주파수 대역이 중첩되지 않는 경우와 중첩되는 경우 각각을 수용 가능한, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 각 사용자가 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 다른 사용자에 대한 간섭의 영향을 줄이도록 구성되어 있는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코트 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기의 송신 장치는, 매 도약 시간마다 전송되는 반송파를 바꾸어 도약함으로써 시변 전송로의 경우 부가적인 주파수 다이버시티의 효과를 얻을 수 있는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 송신 장치.
  16. 전체 주파수 대역폭을 적어도 두 개의 부대역들로 분할한 후 상기 전체 주파수 대역들 중 일부 부대역을 선택하며, 상기 선택된 부대역들을 통해 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 전송하는 송신장치를 구비하는 코드 분할 다중접속 통신시스템의 수신장치에 있어서,
    상기 전송되는 신호를 수신하는 고주파 수신기와,
    상기 수신된 신호에 의사 잡음 시퀀스를 곱하여 역확산시키는 직접시퀀스 대역 역확산기;
    적어도 두 개의 게이트함수 발생기들로 구성되며, 각각 송신장치에서 사용한동일한 게이트 함수에 의해 상기 대응되는 역확산된 각 부대역 신호들을 선택하는 상기 게이트함수 발생기들과,
    상기 게이트함수 발생기들에 각각 연결되며, 상기 부대역별 신호들을 각각 송신장치에서 사용한 동일한 도약 주파수와 곱하여 본래 주파수 대역으로 역도약시키는 주파수 역도약기들과,
    상기 주파수 역도약기들에 각각 연결되며, 각각 상기 주파수 역도약된 신호를 데이터 전송 시간 동안 적분하여 상관값을 구하는 적분 검출기들과,
    적분 검출된 신호들을 각 부대역별로 가중치를 두어 결합하는 다이버시티 결합기와,
    다이버시티 결합된 값으로부터 최초 전송된 신호를 추정하는 결정기를 포함하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 다이버시티 결합기는 병렬 도약된 각 반송파별로 주파수 다이버시티 결합을 수행함으로써 페이딩 성분을 보상하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, M개의 부분 대역 중에서 선택된 부분 대역의 수를 Q라 하고, 사용자의 수를 K라 하고, 경로의 수를 L개이고, k번째 사용자에 대한 송신단에서의 전송전력을라 하고, 병렬 도약에 사용된 도약 주파수의 수를 Q라 하고,k번째 사용자에 대해 송신단어서 전송된 데이터 신호를라고 하고, k번째 사용자에 대해서 송신단의 직접 시퀀스 대역 확산기에서 곱해진 의사 잡음 시퀀스를라고 하고, m번째 게이트 함수 발생기에서 발생되는 게이트 함수를라고 하고, 주파수 역도약기에서 곱해지는 m번째 반송파를이라 하고, k번째 사용자의 m번째 반송파의번째 경로에 대한 페이딩 전송로의 경로 이득을라하고, k번째 사용자의번째 경로에 대한 경로 지연시간을라 하고, k번째 사용자의 m번째 반송파의번째 경로에 대한 위상 성분을라 하고, 부가성 백색 가우시안 잡음을 n(t)라 할때, 상기 수신단에서 수신된 신호는,로 표현되는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중접속 시스템의 수신 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기의 수신 장치는, 전체 주파수 대역폭을 여러개의 부분 대역으로 나눈 다음 전체 부분 대역중 일부의 부분 대역을 선택하여 직접 시퀀스 대역 확산된 신호를 병렬로 수신하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기의 수신 장치는, 모든 부분 대역의 수와 선택된 부분 대역의 수가 같고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 다중 반송파 직접 시퀀스 코드 분할 다중 접속 시스템으로 동작하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기의 수신 장치는, 선택된 부분 대역의 수는 1이고 부분 대역이 중첩하지 않는 경우 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 확산 대역 시스템으로 동작하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  22. 제 16 항에 있어서, 상기의 수신 장치는, 사용자의 수가 적은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 증가시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 증가시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
  23. 제 16 항에 있어서, 상기의 수신 장치는, 사용자의 수가 많은 경우, 병렬 도약 주파수의 수를 감소시켜 주파수 다이버시티 결합의 수를 감소시킴으로써 더 낮은 비트오율을 얻도록 하는, 병렬 도약 직접 시퀀스/느린 주파수 도약 복합 코드 분할 다중 접속 시스템의 수신 장치.
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