KR100394850B1 - Orthogonal walsh reverse spreader using cma - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것으로, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기와, 상기 제1∼제N 지연기에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기와, 상기 제1∼제N 곱셈기에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기와, 상기 제1∼제N 증폭기에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention improves orthogonal Walsh despreading performance and call quality by removing interference signals generated by wireless channel environment during orthogonal Walsh despreading process using CMA, which is a simple blind equalization algorithm. An orthogonal Walsh despreader using a CMA, comprising: a plurality of first to Nth delayers sequentially delaying a signal input to a receiver for despreading according to one period of an orthogonal Walsh code; A first to Nth multiplier multiplying each delayed signal output by being delayed by the N delayer with each orthogonal Walsh code, and multiplying the gains by the respective signals output from the first to Nth multipliers to multiply the gain by the adaptive coefficient. A plurality of first to N-th amplifiers to amplify according to the obtained coefficient vector, an adder for adding all of the signals output from the first to N-th amplifiers, And a CMA coefficient vector updater for updating the coefficient vectors of the first to Nth amplifiers every one period of the orthogonal Walsh code according to the signal output from the adder.
Description
본 발명은 씨엠에이(Constant Modules Algorithm ; 이하, 'CMA'라 칭함)를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것으로, 특히 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것이다.The present invention relates to an orthogonal Walsh despreader using CMA (Constant Modules Algorithm, hereinafter referred to as 'CMA'), and is particularly generated by a wireless channel environment in an orthogonal Walsh despreading process using a simple blind equalization algorithm, CMA. Orthogonal Walsh despreader using a CMA that can improve the performance of the overall system, such as by improving the orthogonal Walsh despreading performance and call quality by removing the interference signal.
일반적으로, CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 다중 접속 무선 통신 방식의 이동통신 시스템에서는 직교 왈쉬 코드를 사용하여 확산 및 역확산을 수행한다.In general, in a mobile communication system of a multiple access wireless communication system such as Code Division Multiple Access (CDMA), spreading and despreading are performed using an orthogonal Walsh code.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 IS-2000 규격에 따른 송신기에서는 다수의 곱셈기(1-1∼4)와 제1,제2 가산기(2-1,2-2) 및 복소 확산부(3)를 통해 직교 왈쉬 코드를 사용하여 파일럿 채널, 제어 채널, 억세스 채널, 통화 채널 등과 같은 여러 채널을 커버링함으로써 직교성의 성질을 갖도록 한 후 송신한다.That is, as shown in FIG. 1, in the transmitter according to the IS-2000 standard, a plurality of multipliers 1-1 to 4, first and second adders 2-1 and 2-2, and a complex diffusion unit 3 are provided. By using orthogonal Walsh code through to cover a number of channels, such as pilot channel, control channel, access channel, call channel and so on to have orthogonality and transmit.
이때, IS-2000 규격의 역방향 링크에서의 RC(Radio Configuration) 3∼6과 순방향 링크에서의 RC 3∼9는 IS-95 규격과 다르게 왈쉬 변조를 하지 않고 데이터의 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 후에 채널 구별을 위해 왈쉬 코드로 확산을 수행하며, 도 1을 통해 역방향 링크 RC 3∼4에서의 송신기 구조와 왈쉬 확산이 각 채널별로 수행되는 것을 볼 수 있다.In this case, unlike the IS-95 standard, the RC (Radio Configuration) 3 to 6 on the reverse link of the IS-2000 standard and the RC 3 to 9 on the forward link do not perform Walsh modulation but the binary phase shift keying (BPSK) of the data. Afterwards, spreading is performed with Walsh codes for channel discrimination, and it can be seen from FIG. 1 that the transmitter structure and Walsh spreading in reverse links RC 3 to 4 are performed for each channel.
그리고, 수신기에서도 동일한 직교 왈쉬 코드를 사용하여 원하는 채널을 수신한다.The receiver also receives a desired channel using the same orthogonal Walsh code.
즉, 직교 왈쉬 코드에 의해 확산된 각 채널의 신호가 무선 채널을 통과하여 수신기에 수신될 경우에는 도 2에 도시된 종래 직교 왈쉬 역확산기에서 제1∼제N 지연기(4-1∼N)와 제1∼제N 증폭기(5-1∼N) 및 가산기(6)를 통해 각 채널을 구별하기 위하여 직교 왈쉬 직교 역확산을 수행하게 된다.That is, when the signal of each channel spread by the orthogonal Walsh code is received by the receiver through the radio channel, the first to Nth delayers 4-1 to N in the conventional orthogonal Walsh despreader shown in FIG. Orthogonal Walsh orthogonal despreading is performed to distinguish each channel through the first through Nth amplifiers 5-1 through N and the adder 6.
상기와 같이, CDMA 방식의 이동통신 시스템에서는 직교 왈쉬 코드로 파일럿채널, 제어 채널, 억세스 채널, 통화 채널 등과 같은 여러 채널을 구별하여 송신하고 수신하게 된다.As described above, in the CDMA mobile communication system, various channels such as a pilot channel, a control channel, an access channel, a call channel, and the like are transmitted and received by an orthogonal Walsh code.
상기와 같은 직교 왈쉬 코드에 의한 확산 및 역확산은 IS-2000에서 뿐만 아니라 비동기 방식의 W-CDMA에서도 널리 이용되는 방식으로 채널의 직교성을 보장하는 매우 중요한 부분이다.The spreading and despreading by the orthogonal Walsh code as described above is a very important part of guaranteeing the orthogonality of the channel in a manner widely used not only in IS-2000 but also in asynchronous W-CDMA.
그러나, 상기 도 2에 도시된 구조를 갖는 종래 직교 왈쉬 역확산기를 통해 역확산을 수행할 경우 무선 채널의 특성 및 영향에 따라 각 채널 신호의 칩간 간섭이 발생하게 되고, 이러한 간섭으로 인하여 직교 왈쉬 역확산 성능이 저하되는 문제점이 있었다.However, when the despreading is performed through the conventional quadrature Walsh despreader having the structure shown in FIG. 2, inter-chip interference of each channel signal is generated according to the characteristics and influence of the radio channel, and due to such interference, the orthogonal Walsh inverse There was a problem that the diffusion performance is lowered.
특히, 상기와 같은 직교 왈쉬 역확산 성능의 저하는 다중 경로 페이딩으로 인한 칩간의 간섭이 주된 요인이 된다.In particular, the degradation of orthogonal Walsh despreading performance as described above is mainly caused by chip-to-chip interference due to multipath fading.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 각종 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to remove orthogonal Walsh inverse by removing various interference signals caused by radio channel environment during orthogonal Walsh despreading process using CMA, a simple blind equalization algorithm. It provides an orthogonal Walsh despreader using CMA to improve the performance of the whole system, such as improving the spreading performance and the call quality.
도 1은 IS-2000 규격에 따른 송신기의 블록 구성도,1 is a block diagram of a transmitter according to the IS-2000 standard;
도 2는 종래 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도,2 is a block diagram of a conventional quadrature Walsh despreader,
도 3은 본 발명의 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도.Figure 3 is a block diagram of an orthogonal Walsh despreader using the CM of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11-1∼N : 제1∼제N 지연기 12-0∼N : 제1∼제N 곱셈기11-1 to N: first to Nth delay units 12-0 to N: first to Nth multipliers
13-1∼N : 제1∼제N 증폭기 14 : 가산기13-1 to N: first to Nth amplifiers 14: adder
15 : CMA 계수벡터 갱신부15: CMA coefficient vector update unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기와, 상기 제1∼제N 지연기에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호와 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기와, 상기 제1∼제N 곱셈기에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득을 나타내는 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기와, 상기 제1∼제N 증폭기에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Orthogonal Walsh despreader using the CMA of the present invention for achieving the above object, a plurality of first to Nth delay to sequentially delay the signal input to the receiver for despreading in accordance with one period of the orthogonal Walsh code And a first to Nth multiplier for multiplying each delayed signal output from the first to Nth delayers by an orthogonal Walsh code, and the respective signals output from the first to Nth multipliers are input to gain. A plurality of first to N-th amplifiers to amplify according to a coefficient vector representing a, an adder to add all of the signals output from the first to Nth amplifiers, and an orthogonal Walsh code according to a signal output from the adder. And a CMA coefficient vector updater which updates coefficient vectors of the first to Nth amplifiers every one period.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the orthogonal Walsh despreader using the CMA of the present invention.
도 3은 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도로서, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기(11-1∼N)와, 상기 제1∼제N 지연기(11-1∼N)에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)와, 상기 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)와, 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기(14)와, 상기 가산기(14)에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부(15)로 구성된다.3 is a block diagram of an orthogonal Walsh despreader using the CMA of the present invention, wherein a plurality of first to Nth delayers sequentially delay a signal input to a receiver for despreading according to one period of an orthogonal Walsh code; (11-1 to N) and first to Nth multipliers (12-) which multiply respective orthogonal Walsh codes by respective delayed signals output by being delayed by the first to Nth delayers (11-1 to N). 1 to N) and a plurality of first to Nth amplifiers for inputting respective signals output from the first to Nth multipliers 12-1 to N and amplifying the gains according to coefficient vectors multiplied by the adaptive coefficients. (13-1 to N), adders 14 for adding all the signals output from the first to Nth amplifiers 13-1 to N, and the signals output from the adder 14 And a CMA coefficient vector updater 15 for updating the coefficient vectors of the first to Nth amplifiers 13-1 to N at one period of the orthogonal Walsh code.
상기와 같이 구성된 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는, 왈쉬 직교 역확산을 수행하는 과정에서 CMA에 의한 직교 왈쉬 코드의 각 칩을 곱하게 될 때 곱하는 칩에 CMA에 의한 계수의 변동 부분을 두는 방식이다.The orthogonal walsh despreader using the CMA of the present invention configured as described above is configured to multiply the variation portion of the coefficient by the CMA to the chip that is multiplied when each chip of the orthogonal Walsh code by the CMA is multiplied in the process of performing the Walsh orthogonal despreading. It is the way to put.
즉, CMA는 신호의 일정 진폭을 갖는 성질을 이용하여 신호를 복원하는 필터링 기법으로, 원래 FM(Frequency Modulation)인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 신호와 같이 일정 진폭을 갖는 신호의 통신에 있어서 채널 왜곡에 의한 진폭의 변화를 제거하여 채널 왜곡을 보상하는 블라인드 적응 필터링 기법이다.In other words, CMA is a filtering technique for restoring a signal by using a property having a constant amplitude of a signal, and channel distortion in communication of a signal having a constant amplitude, such as a Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) signal, which is originally called FM (Frequency Modulation). It is a blind adaptive filtering technique that compensates for channel distortion by removing the change of amplitude caused by.
따라서, 본 발명은 송신기에서 직교 왈쉬 확산이 이루어지는 과정에서 직교 왈쉬 코드와 직교 왈쉬 확산기의 입력신호가 모두 진폭이 1이라는 점에 착안하여 일정 진폭의 신호 복원에 간단하면서도 좋은 성능을 가지는 CMA를 직교 왈쉬 역확산기에 이용하도록 한 것이다.Accordingly, the present invention focuses on the fact that the input signals of the orthogonal Walsh code and the orthogonal Walsh diffuser are both amplitude 1 in the process of orthogonal Walsh diffusion in the transmitter, so that the CMA has a simple and good performance for restoring a constant amplitude signal. It is used for the despreader.
상기와 같이 구성된 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the orthogonal Walsh despreader using the CMA of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 다수의 제1∼제N 지연기(11-1∼N)는 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하고, 이어 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)는 상기 제1∼제N 지연기(11-1∼N)에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱한다.First, the plurality of first to Nth delayers 11-1 to N sequentially delay the signal input to the receiver for despreading in accordance with one period of the orthogonal Walsh code, and then the first to Nth multipliers ( 12-1 to N multiply each delayed signal output by being delayed by the first to Nth delays 11-1 to N by respective orthogonal Walsh codes.
이후, 다수의 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)는 상기 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하여 가산기(14)로 출력한다.Thereafter, the plurality of first to N-th amplifiers 13-1 to N input respective signals output from the first to Nth multipliers 12-1 to N, and the coefficient vector obtained by multiplying the gain by the adaptive coefficient. Amplify accordingly and output to the adder 14.
그러면, 상기 가산기(14)는 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하여 그 가산 결과값을 CMA 계수벡터 갱신부(15)로 출력한다.Then, the adder 14 adds all the signals output from the first to N-th amplifiers 13-1 to N and outputs the addition result to the CMA coefficient vector updater 15.
이때, 상기 CMA 계수벡터 갱신부(15)는 상기 가산기(14)에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)의 계수벡터를 갱신하게 된다.At this time, the CMA coefficient vector updater 15 updates the coefficient vectors of the first to Nth amplifiers 13-1 to N at one period of the orthogonal Walsh code according to the signal output from the adder 14. do.
본 발명의 직교 왈쉬 역확산기에 입력되는 신호를 x(k)라 하고, 직교 왈쉬 코드를 wn N(k)라 하면 종래의 직교 왈쉬 역확산된 신호 y(m)은 아래 수학식 1과 같이 표현된다.When the signal input to the orthogonal Walsh despreader of the present invention is x (k) and the orthogonal Walsh code is w n N (k), the conventional orthogonal Walsh despread signal y (m) is expressed by Equation 1 below. Is expressed.
여기서, k는 칩의 색인이고, m은 직교 왈쉬 코드 한 주기를 심벌이라고 할 때 심벌의 색인이며, N은 직교 왈쉬 코드의 길이, n은 N×N 하다마드(Hadamard) 행렬의 n번째 열을 의미한다.Where k is the index of the chip, m is the index of the symbol when a period of the orthogonal Walsh code is a symbol, N is the length of the orthogonal Walsh code, and n is the nth column of the N × N Hadamard matrix. it means.
이때, 직교 왈쉬 역확산을 위하여 역확산기 입력에 곱해지는 직교 왈쉬 코드를 아래 수학식 2와 같이 변형하여 직교 왈쉬 역확산을 수행하면 그 출력은 아래 수학식 3과 같이 된다.In this case, if the orthogonal Walsh code multiplied by the despreader input is transformed as in Equation 2 below to perform orthogonal Walsh despreading, the output is as shown in Equation 3 below.
여기서, v(k)는 CMA에 의한 직교 왈쉬 코드에 곱해지는 적응 계수로, CMA의 비용함수는 수학식 4에, 에러신호는 수학식 5에 각각 나타나 있으며, 최종 직교 왈쉬 역확산을 위한 계수벡터는 수학식 6과 같이 갱신되어 직교 왈쉬 역확산이 수행되게 된다.Here, v (k) is an adaptive coefficient multiplied by the orthogonal Walsh code by the CMA, the cost function of the CMA is represented by Equation 4, and the error signal is represented by Equation 5, respectively, and the coefficient vector for the final orthogonal Walsh despreading Is updated as shown in Equation 6 to perform orthogonal Walsh despreading.
여기서, 상기은 아래 수학식 7과 같이, 상기 x(m)은 아래 수학식 8과 같이 표현된다.Where Is expressed by Equation 7 below, and x (m) is expressed by Equation 8 below.
한편, 계수벡터의 초기값은 v(k)를 모두 1로 설정하여 각 채널의 직교 왈쉬 코드를 그대로 초기값으로 사용함으로써 CMA 계수의 수렴을 보장하도록 한다.On the other hand, the initial value of the coefficient vector is set to all 1 v (k) to use the orthogonal Walsh code of each channel as it is to ensure the convergence of the CMA coefficients.
상기와 같이 본 발명에 의한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는 IS-2000 역방향, 순방향 링크에서 또한 IS-2000이 아닌 다른 규격에서도, 직교 왈쉬 역확산을 수행하는 어떠한 구조에서도 적용이 가능하다.As described above, the orthogonal Walsh despreader using the CMA according to the present invention is applicable to any structure that performs orthogonal Walsh despreading in the IS-2000 reverse and forward links and also in other standards than IS-2000.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 각종 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키고, 시스템의 용량을 증대시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, the present invention improves orthogonal Walsh despreading performance and call quality by eliminating interference signals caused by various fading caused by the radio channel environment in the orthogonal Walsh despreading process using a simple blind equalization algorithm, CMA. It is possible to increase the performance of the entire system, for example, to increase the capacity of the system.
또한, 차세대 이동통신 시스템의 동기 및 비동기 방식에 모두 적용이 가능할 뿐만 아니라 적용시 추가 계산량이 적고, 구현이 간단하다고 하는 장점이 있다.In addition, it can be applied to both the synchronous and asynchronous methods of the next generation mobile communication system, and there is an advantage that the additional calculation amount is small and the implementation is simple.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20060802 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |