KR100431043B1 - 스펙트럼 확산 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

신호의 진폭 변동을 억제하여, 증폭기 등에 요구되는 선형성을 완화함으로써, 송신 장치의 소형화, 전력 절약화 및 비용 절약화를 도모할 수 있도록 하는 스펙트럼 확산 통신 장치이다.
송신 신호는 I상 성분 및 Q상 성분에 나누어지고, 복소 확산부(301)로서는 1과 -1이 교대로 나타나는 계열의 패턴을 이용하여 승산기(304, 305) 및 가산기(302, 303)에 의해서 확산을 행한다. 복소 확산부(301)로부터의 출력은, 사용자마다 할당된 의사 랜덤 계열(PN(k)(X))을 이용하여, 승산기(306, 307)에서 변조된다. 롤오프 필터(308, 309)에 의해서 파형 정형된 기저 대역신호는 캐리어 변조부(316)로 변조된 후, 전력증폭기(315)에 보내어지고, 증폭되어 안테나(317)에 의해 송신된다.

Description

스펙트럼 확산 통신 장치{SPREAD-SPECTRUM COMMUNICATION DEVICE}
최근, 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산기술을 이용한 이동통신시스템의 연구개발이 활발히 행해지고 있다. 이러한 통신 시스템에는 CdmaOne으로서 세계적으로 사용되고 있는 방식이나, IMT-2000으로서의 표준화를 목표로 하여 제안되고 있는 W-CDMA, Wideband cdmaOne (cdma2000) 등의 방식이 있다(Tero Ojanpera and Ramjee Prasad, "An Overview of Air Interface Multiple Access for IMT-2000/UMTS", IEEE Communications Magazine, September 1998. 등 참조). 이 중에, 특히, W-CDMA 에서는 칩레이트에 대하여 소요 대역폭을 되도록 작게 하기 위해서, 롤오프율이 작은 롤오프 필터를 사용하는 것이 요구되고 있다. 이 스펙트럼 확산 통신 장치로서 QPSK (Quadri-Phase Shift Keying)를 조합하는 방법이 제안되어 있다.
도 1은 이 QPSK 방식의 스펙트럼 확산 통신 장치의 송신기의 블록도를 나타낸다. 이 스펙트럼 확산 통신 장치의 송신기는, 송신 신호의 I상 성분(동상 성분)및 Q상 성분(직교성분)의 데이터(Di, Dq)를 복소 확산 변조하는 복소 확산부(701), 롤오프 필터(708, 709), 캐리어 변조부(716), 전력증폭기(715), 및 안테나(717)를 구비하는 구성이다.
복소 확산부(701)는, I상, Q상의 데이터에 W0, W1로 구성되는 복소수값 계열을 승산하는 승산기(702∼705), 및 W0, W1로 변조된 I상, Q상의 데이터를 각각 가산하는 가산기(706, 707)를 갖는다.
캐리어 변조부(716)는, 정현파 발생회로(710), 정현파를 π/2 위상회전하는 위상회전회로(713), 롤오프 필터(708)를 통과한 데이터를 정현파로 변조하는 승산기(711), 롤오프 필터(709)를 통과한 데이터를 π/2 위상회전한 정현파로 변조하는 승산기(712), 및 이들 변조된 데이터를 가산하는 가산기(714)를 구비하고 있다.
그러나, 이 타입의 스펙트럼 확산 통신 장치는, 롤오프 필터 통과 후의 신호 파형이 동적범위가 큰 것으로 되어, 전력증폭기 등의 회로에 대하여 높은 선형성이 요구되는 일이 있다.
이와 같은 문제점에 대응하는 대책으로서, 특공평7-312391호 공보에 개시되어 있는 스펙트럼 확산송수신기에서는, 스펙트럼 확산과 π/4 시프트 QPSK를 조합하는 방법이 제안되어 있다. 이 π/4 시프트 QPSK는, 연속하는 심볼에 있어서 신호점 배치가 상호 π/4 시프트하고 있기 때문에, 다음의 신호점으로 이동하는 때에, 포락선이 0이 되는 점을 지나지 않게 되어 있으므로, 포락선의 변동이 작아지는 것이 알려져 있다. 이것은 스펙트럼 확산에 적용하여도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 「G1obal CDMA II for IMT-2000 RTT System Description」, TTA, Korea(June 17, 1998) 과 같이, 의사 랜덤 계열과 왈쉬 계열을 조합한 특수한 확산 방식을 이용한 방법도 제안되어 있다. 이하, 이 방식을 OCQPSK(Orthogonal Complex QPSK)로 하는 것으로 하여, 그 블록도를 도 2에 나타낸다.
이 OCQPSK 방식의 스펙트럼 확산 통신 장치의 송신기는, I상, Q상의 데이터(Di, Dq)를 각각, 왈쉬 계열(W0과 W2)로 변조하는 승산기(802, 803), 또한 복소 확산 변조를 행하는 복소 확산부(801), 의사 랜덤 계열(PN(k))로 스크램블을 행하는 승산기(810, 811), 롤오프 필터(812,813), 캐리어 변조부(820), 전력증폭기(819), 및 안테나(821)를 구비하는 구성이다.
복소 확산부(801)는, W0과 W2로 변조된 I상, Q상의 데이터에 W0와 W1의 복소수값 계열을 승산하는 승산기(804∼807), 및 W0과 W1로 변조된 I상, Q상의 데이터를 각각 가산하는 가산기(808, 809)를 갖는다.
캐리어 변조부(820)는, 정현파발생회로(814), 정현파를 π/2 위상회전하는 위상회전회로(817), 롤오프 필터(812)를 통과한 데이터를 정현파로 변조하는 승산기(815), 롤오프 필터(813)를 통과한 데이터를 π/2 위상회전한 정현파로 변조하는 승산기(816), 및 이들 변조된 데이터를 가산하는 가산기(818)를 갖는다.
이 스펙트럼 확산 통신 장치는, I상, Q상의 데이터(Di, Dq)를 각각, 왈쉬 계열(W0과 W2)로 변조하고, 추가로 복소 확산부(801)에 있어서, W0과 W1로 구성되는 복소수값 계열을 이용하여 복소 확산 변조를 행한다. 그 후에, 사용자에게 고유하게 할당된 의사 랜덤 계열(PN(k))에 의해 출력 신호가 스크램블된다. 또한, 이 출력 신호는 롤오프 필터를 통과한 후, 캐리어 변조부(820)로 캐리어 변조를 행하여 전력증폭기(819)에 출력된다. 이 방법은, 왈쉬 계열로 구성되는 복소수값 계열을 이용하여 확산 변조를 행하는 것에 의해, 신호의 위상천이를 제한하여, 신호의 진폭 변동을 작게 하는 특징이 있다.
그러나, 특공평7-312391호 공보의 방식은, QPSK 확산 변조에 비교하면 특성이 개선되지만, 그 개선정도는 별로 크지 않고, W-CDMA에서 요구되는 조건으로서는 불충분하다.
OCQPSK 방식은 어느 정도의 개선 효과를 제공하지만, 그래도 충분하다고는 말하기 어렵다. 즉, OCQPSK에서 충분한 특성 개선이 얻어지지 않는 이유는, Q상의 데이터(Dq)에 대하여 W2로 나타내어지는 부호로 확산 변조를 행하고 있기 때문에, 도 2의 복소 확산부(801)에 들어 가는 시점에서, 2 칩에 1회의 비율로 위상이 90도 단위로 변동하는 것이다. 위상천이를 구속하는 효과는 심볼의 위상이 변화하지 않은 때에만 유효하기 때문에, 위상천이를 구속하는 효과가 2회의 천이 중 1회로 제한되어, 특성의 개선 효과가 작아진다.
그래서, 본 발명의 목적은 이들의 방식과 비교하여 더욱 신호의 진폭 변동을 억제하고, 증폭기 등에 요구되는 선형성 요건을 완화함으로써, 송신 장치의 소형화, 전력 절약화 및 비용 절약화를 도모할 수 있는 스펙트럼 확산 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 휴대전화, 이동체통신시스템에 이용하는 것에 관한 것이다.
도 1은 종래의 QPSK 방식의 스펙트럼 확산 통신 장치에서의 송신기의 블록도.
도 2는 종래의 OCQPSK 방식의 스펙트럼 확산 통신 장치에서의 송신기의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제1 실시형태를 나타내는 블록도이고, (a)는 송신기, (b)는 수신기를 나타내는 도면.
도 4는 롤오프 필터를 통과한 신호의 진폭의 시간 변동을 나타내는 특성도이고, (a)는 일반적인 QPSK 방식을 이용한 경우, (b)는 OCQPSK 방식을 이용한 경우, (c)는 제1 실시형태를 이용한 경우를 나타내는 도면.
도 5는 롤오프 필터 출력치의 순간치의 누적 확률 분포를 나타내는 특성도이고, (a)는 상기 각 방식의 피크치의 분포, (b)는 최소치의 분포를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제2 실시형태를 나타내는 블록도.
도 7은 제1 실시형태와 제2 실시형태의 신호점 배치를 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제3 실시형태를 나타내는 블록도.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태 이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 다음의 구성을 갖는다.
본 발명의 제1 요지는, 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신을 행하는 송신기 및 수신기를 갖는 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 송신기는, 송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에, I-Q 평면 상에 배치되는 신호에 대하여 원점방향으로 위상천이시키지 않는 1종류의 복소수값 계열을 각각 승산하여 확산하는 복소 확산부, 상기 복소 확산부의 출력 신호에, 심볼 레이트를 넘는 속도로 발생하는 의사 랜덤 계열을 승산하는 승산기, 파형 정형을 행하는 롤오프 필터, 및 파형 정형을 행한 신호를 캐리어 변조하는 캐리어 변조부를 갖는다. 또한, 상기 수신기는, 수신 신호를 캐리어 복조하는 캐리어 복조부, 상기 캐리어 복조부를 출력한 2 종류의 신호에 대하여 상기 의사 랜덤 계열로 상기 속도로 발생시켜 승산하는 승산기, 각 신호에 상기 복소수값 계열을 승산하여 역확산하는 복소역확산부, 및 I상 성분과 Q상 성분을 추출하도록 위상 보정을 행하는 위상 보정부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 요지는, 제1 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 복소 확산부는, 송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에, 상기 복소수값 계열을 각각 승산하는 승산기, 및 송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에 각각 복소수값 계열로 승산된 Q상 성분 신호와 I상 성분의 신호를 가산하는 가산기를 갖는다. 또한, 상기 복소역확산부는, 신호에 상기 복소수값 계열을 승산하는 승산기, 및 신호에 각각 복소수값 계열로 승산된 신호를 가산하는 가산기를 포함하여 역확산을 수행하는 복소역확산부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 요지는, 제1,2의 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 복소수값 계열은, 1+(-1)kj 또는 -1+(-1)kj가 되는 수치(k=0, 1, 2, …, j는 허수 단위)로 표현되는, I상 성분이 항상 1 또는 -1이고 Q상 성분에 1과 -1이 교대로 나타나는 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 요지는, 제1 내지 제3 요지에 기재된 어느 하나에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 송신기의 전단에, 송신 신호를 다중화하여 I-Q 평면 상의 점에 매핑하는 매핑 회로를 가한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 요지는, 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신을 행하는 송신기 및 수신기를 갖는 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 송신기는, 송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호를, 2 클럭에 1회의 비율로 교체시켜, 동시에 어느 하나의 성분 신호의 부호를 반전하는 교환 처리부, 상기 교환 처리부가 출력한 신호에, 심볼 레이트를 넘는 속도로 발생하는 의사 랜덤 계열을 승산하는 승산기, 파형 정형을 행하는 롤오프 필터, 및 파형 정형을 행한 신호를 캐리어 변조하는 캐리어 변조부를 갖는다. 또한, 상기 수신기는, 수신 신호를 캐리어 복조하는 캐리어 복조부, 상기 캐리어 복조부가 출력한 2 종류의 신호에 대하여 상기 의사 랜덤 계열로 상기 속도로 발생시켜 승산하는 승산기, 의사 랜덤 계열로 승산된 신호를 2 클럭에 1회의 비율로 교체시켜, 동시에 상기 송신부에서 부호 반전한 측의 성분 신호부호를 반전하는 교환 처리부, 및 I상 성분과 Q상 성분을 추출하도록 위상 보정을 행하는 위상 보정부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 요지는, 제5 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 교환 처리부는, 송신 신호 중 어느 성분 신호에 -1을 승산하는 승산기, 및 1과 0이 교대로 나타나는 제어 신호에 기초하여, 송신 신호의 I상 성분 신호 및 Q상 성분 신호의 조합과, -1을 승산한 성분 신호 및 다른 성분 신호의 조합을 전환하는 스위치를 갖는다. 또한, 상기 교환 역 처리 회로는, 의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 한쪽에 -1을 승산하는 승산기, 및 1과 0이 교대로 나타나는 제어 신호에 기초하여, 의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 조합과, -1을 승산한 신호 및 다른 의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 조합 사이를 전환하는 스위치를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 요지는, 제5 또는 제6 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 송신기의 전단에, 송신 신호를 다중화하여 I-Q 평면 상의 점에 매핑하는 매핑 회로를 부가한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 요지는, 제7 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 상기 매핑 회로는, 각 신호를 I상, Q상에 매핑을 행하고, 또한 필요에 따라서 I상 또는 Q상의 진폭이나 심볼 레이트를 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9 요지는, 제7 요지에 기재된 스펙트럼 확산 통신 장치이고, 매핑 회로는, 고정적으로 혹은 돌발적으로 발생하는 정보 전송 요구에 대하여, 복수의 데이터 채널을 할당할 필요가 생겼을 때에, 이것을 복수의 직교하는 계열을 이용하여 다중화함으로써 I-Q 평면 상에의 매핑을 행하는 것에 의해, 매핑에 의한 심볼 레이트의 증가가 최소화되도록 I-Q 평면 상에 매핑하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
[제1 실시형태]
도 3은, 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제1 실시형태를 나타내는 블록도이고, 도 3의 (a)는 송신기, 도 3의 (b)는 수신기를 나타낸다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 송신기는, 송신 신호의 I상 성분과 Q상 성분의 데이터(Di, Dq)를 복소 확산 변조하는 복소 확산부(301), 심볼 레이트의 수배 내지 수백배 또는 그 이상의 속도로 발생되는 의사 랜덤 계열(PN(k))로 데이터를 스크램블하는 승산기(306, 307), 파형 정형을 행하는 롤오프 필터(308, 309), 캐리어 변조부(316), 전력증폭기(315), 및 안테나(317)를 갖는 구성이다.
가산기(302)로부터 승산기(306)에 데이터는 출력되어, 가산기(303)로부터 승산기(307)에 데이터가 출력된다.
캐리어 변조부(316)는, 정현파발생회로(312), 의사 랜덤 계열(PN(k))을 발생시킨 속도와 동일한 속도로 정현파를 π/2 위상회전하는 위상회전회로(313), 롤오프 필터(308)를 통과한 데이터를 정현파로 변조하는 승산기(310), 롤오프 필터(309)를 통과한 데이터를 π/2 위상회전한 정현파로 변조하는 승산기(311), 및 이들 변조된 데이터를 가산하는 가산기(314)를 갖는다.
우선, 송신 신호는 I상 성분 및 Q상 성분으로 나누어지고 복소 확산부(301)에 입력된다. 복소 확산부(301)로서는 1과 -1이 교대로 나타나는 복소수값 계열의 패턴을 이용하여 승산기(304, 305) 및 가산기(302, 303)에 의해서 확산을 행한다. 이것에 의해, 복소 확산부(301)로부터의 출력은 데이터가 변화하지 않는 한, 항상 위상이 ±90도씩 변화하는 신호가 된다.
복소 확산부(301)로부터의 출력은, 사용자마다 할당된 의사 랜덤 계열(PN(k)( X))를 이용하여, 승산기(306, 307)에서 변조된다. 또한, 롤오프 필터(308, 309)에 의해서 파형 정형된 기저대역신호는 캐리어 변조부(316)로 변조된 후, 전력증폭기(315)에 보내어지고, 증폭되어 안테나(317)보다 송신된다.
도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 수신기는, 안테나(321), 캐리어 복조부(322), 의사 랜덤 계열(PN(k)(X))을 이용하여 복조하는 승산기(327, 328), 복소역확산을 행하는 복소역확산부(329), 및 기준위상에 기초하여 위상 보정을 행하는 위상회전회로(334)를 갖는 구성이다.
캐리어 복조부(322)는, 정현파발생회로(323), 정현파를 π/2 위상회전하는 위상회전회로(325), 안테나(321)로 수신한 신호를 정현파로 복조하는 승산기(324),및 안테나(321)로 수신한 신호를 π/2 위상회전한 정현파로 복조하는 승산기(326)를 갖는다.
승산기(324)는, 승산기(327)에 복조한 신호를 출력한다. 승산기(326)는, 승산기(328)에 복조한 신호를 출력한다.복소역확산부((329)는, 승산기(327)가 출력한 신호를 복소수값 계열로 승산하는 승산기(333), 승산기(328)가 출력한 신호를 복소수값 계열로 승산하는 승산기(332), 승산기(327)가 출력한 신호에 승산기(332)가 출력한 신호를 가산하는 가산기(330), 승산기(328)가 출력한 신호에 승산기(333)가 출력한 신호를 가산하는 가산기(331), 및 가산기(330, 331)가 출력한 신호를 입력하여 파형 정형을 행하는 적분덤프필터(332b, 333b)를 갖는다.
수신기측에서는, 캐리어 복조부(322)를 통해 복조된 후의 신호가, 승산기(327, 328)에 의해 의사 랜덤 계열(PN(k))에 어떤 X와 승산된다. 또한 복소역확산부(329)로 역확산을 행하고, 추가로 파일럿 심볼 등을 이용하여 구한 기준위상정보에 기초하여 위상회전회로(334)에서 위상의 보정을 행하여, I상, Q상의 정보를 추출한다.
이 스펙트럼 확산 통신 장치는 도 2에 나타낸 복소 확산부(801)의 이전에서 W0및 W2로 변조하고 있는 부분을 없애고, 1과 -1이 교대로 나타나는 복소수값 계열의 패턴을 이용하여 확산을 행함으로써, 복소 확산부(301)로부터의 출력은 데이터가 변화하지 않을 뿐, 항상 위상이 ±90도씩 변화하는 신호가 된다. 이렇게 해서, 복소 확산부(301)에 들어 가는 신호가 심볼 레이트 이상의 속도로 변화하지 않도록 함으로써, 위상천이 구속의 효과를 크게 한다. 이렇게 해서, 확산 신호의 위상천이를 제한하여, 신호의 진폭 변화를 적게 하는 것에 의해서, 증폭기의 선형성 요건을 완화시킬 수 있다. 롤오프 팩터 [0.22]의 루트 롤오프 필터를 통과한 신호의 진폭의 시간 변동의 예를 도 4에 나타낸다.
도 4의 (a)에 나타낸 것은, 일반적인 QPSK 확산의 시스템으로 확산 변조를 행하고, 루트 롤오프 필터를 통과한 후의 진폭 변동의 모습이다. 이것에 대하여 도 4의 (b)는 OCQPSK 방식을 이용한 경우, 도 4의 (c)는 제1 실시형태를 이용한 경우의 진폭 변동의 모습이다. OCQPSK 방식은, QPSK 방식보다, 진폭의 변화 폭이 작아지고 있지만, 제1 실시형태는 더욱 작아지고 있고, 개선된 모습이 보인다.
도 5에 롤오프 필터 출력치의 순간치의 누적 확률 분포를 나타낸다. 도 5의 (a)는 상기 각 방식의 피크치의 분포이고, 도 5의 (b)는 최소치의 분포이다. 본 실시 형태가 피크치가 가장 낮고, 또한 최소치가 크기 때문에, 다른 방식에 비교하여, 진폭 변화의 폭이 가장 작음을 알 수 있다.
[제2 실시형태]
도 6은, 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제2 실시형태를 나타내는 블록도이다. 이 스펙트럼 확산 통신 장치는 송신기를 나타내고, 제1 실시형태의 복소 확산부(301) 대신에, I상의 데이터(Di)에 -1을 승산하는 승산기(401), 스위칭회로(402)를 구비한 구성이다. 다른 부분은, 제1 실시형태와 동일하므로 동일부호를 붙인다. 스위칭회로(402)는, 제어 신호에 의해서 연동하여 제어되는 스위치(403, 404)를 갖는다.
송신 신호는 I상 성분 및 Q상 성분으로 나누어지고 스위칭회로(402)에 입력된다. I상 성분에 대해서는, 승산기(401)를 이용하여, 항상 역상이 되는 신호도 생성하여, 이것도 스위칭회로(402)에 보내어진다.
스위칭회로(402) 내의 2개의 스위치(403, 404)는 제어 신호에 의해서, 연동하여 제어되도록 되어 있다. 이 제어 신호를 1과 0이 반복하는 신호로 함으로써, 짝수번째의 칩에서는 입력을 그대로 출력하고, 홀수번째의 칩에서는 Di와 Dq를 상호 교체시키는 모양이 된다. 이 때의 데이터(Di)는, 승산기(401)에 의해, 부호를 반전한 것을 이용한다. 이에 따라, 스위칭회로(402)로부터의 출력은, 제1 실시형태의 경우와 비교하여, 항상 45도 시프트한 관계가 된다(도 7 참조). 이 경우도, 데이터가 변화하지 않을 뿐, 항상 위상이 90도씩 변화하는 신호가 되어, 제1 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
다른 동작은 제1 실시형태와 마찬가지이다. 또한, 수신기는 도시하지 않지만, 스위칭회로 부분은, 송신기와 역의 처리를 행하는 것으로 하고, 그 밖의 부분은 제1 실시형태와 동일한 구성을 이용할 수 있다.
[제3 실시형태]
도 8은, 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치의 제3 실시형태를 나타내는 블록도이고, 도 3의 (a)나 도 6의 송신기의 전단에 배치하는 매핑 회로를 나타낸다. 제1 실시형태 및 제2 실시형태는, 송신 데이터(Di, Dq)에 나타낸 바와 같이, I상과 Q상에 각각 데이터를 할당하는 형태로 되어 있다. 그러나, W-CDMA에서 응용이 기대되고 있는 멀티미디어 통신에서는, 다양한 정보레이트에 유연하게 대응하기 위해서, 멀티레이트 전송, 멀티코드 전송 등이 기대되고 있다.
도 8은, 병렬로 입력되는 데이터를 D(0), D(1), D(2), ···, D(N-1)로 하고, 이들을 조합하여, 도 3의 (a) 혹은 도 6의 송신기에 입력하는 심볼을 생성하는 매핑 회로(601)이다.
매핑 회로(601)에는, 복수의 승산기(602∼604, 606∼608, ···)와 복수의 가산기(605, 609, ···), 및 직교부호 Cn을 발생하는 회로로 구성된다. 여기서, 21-1<[N/2]≤ 21되는 조건을 충족시키는 값 21이 결정된다. 여기에서, [x]는 x 이상으로서 최소의 정수를 의미한다.
이 조건하에서, 매핑 회로(601)의 출력의 심볼 레이트는, 매핑 회로(601)의 입력의 최대 심볼 레이트에 대하여 21배가 된다. 심볼 매핑에는, 임의의 직교부호를 이용할 수 있다. 일례로서 왈쉬·하다마르드 계열이 있다. 이하에서, 구체예를 나타낸다. D(0)를 제어 채널로 하고, D(1), D(2), D(3)를 데이터 채널로 한다. 제어 채널의 심볼 레이트는, 칩레이트의 1/256이고, 데이터 채널의 심볼 레이트는 1/32이다.
이 때, C0= 1, 1 C1= 1, -1 로 하고,
Di= D(0)·C0+ D(2)·C1
Dq= D(1)·C0+ D(3)·C1
에 의해서, 매핑 회로(601)의 출력을 얻는다. 이 때, C0, C1의 클럭은, D(1), D(2), D(3)의 배가 된다. 이것에 의해, 하나의 제어 채널과 3개의 데이터 채널을 매핑하고, 칩레이트의 1/16의 속도의 심볼을 생성할 수 있다. 이 심볼은 도 3의 (a) 또는 도 6의 회로에 입력되어 송신된다. 이렇게 해서, 매핑 회로를 이용함으로써, 전송 속도나 요구되는 품질이 다른 복수의 종류의 정보를 하나의 송신기로 송신하는 것이 가능해진다. 수신기는 하나, 혹은 복수개로 이용하여, 정보를 복조하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, I-Q 평면에 배치되는 신호(심볼점에 놓이게 된 정보 심볼)에 대하여, (원점을 향하여) 대각선 방향으로 위상천이가 발생하지 않도록 설계된 복소수값 계열을 사용하여 스펙트럼 확산을 행함으로써, 롤오프 필터 통과 후의 신호의 진폭 변동을 작게 하여 신호의 동적범위를 감소시킴에 따라, 비교적 염가로 고효율인 증폭기를 이용하여 시스템의 인접 채널 간섭 등의 사양을 만족하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 염가로 시스템을 구성할 수 있는 것 외에도, 소비 전력의 저감 등의 효과가 있다.
또한, 매핑 회로를 이용함으로써, 전송속도나 요구되는 품질이 다른 복수의종류의 정보를 하나의 송신기로 송신하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 장치는, 휴대전화나 이동체통신시스템 등에 이용하는 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신 장치에 유용하고, 또한 송신 장치의 소형화, 전력 절약화 및 비용 절약화에도 유용하다.

Claims (9)

  1. 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신을 행하는 송신기 및 수신기를 갖는 스펙트럼 확산 통신 장치에서,
    상기 송신기는,
    송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에, I-Q 평면 상의 신호에 대하여 원점을 향하여 위상천이가 발생하지 않도록 하는 1 종류의 복소수값 계열을 각각 승산하여 확산하는 복소 확산부,
    상기 복소 확산부의 출력 신호에, 심볼 레이트를 넘는 속도로 발생하는 의사 랜덤 계열을 승산하는 승산기,
    파형 정형을 행하는 롤오프 필터, 및
    파형 정형을 행한 신호를 캐리어 변조하는 캐리어 변조부
    를 포함하되;
    상기 수신기는,
    수신 신호를 캐리어 복조하는 캐리어 복조부,
    상기 캐리어 복조부가 출력한 2 종류의 신호를 상기 속도로 발생시킨 상기 의사 랜덤 계열로 승산하는 승산기,
    각 신호에 상기 복소수값 계열을 승산하여 역확산하는 복소 역확산부, 및
    I상 성분과 Q상 성분을 추출하도록 위상 보정을 행하는 위상 보정부
    를 포함하고, 상기 복소수값 계열은 1+(-1)kj 또는 -1+(-1)kj가 되는 수치(k=0, 1, 2, …, j는 허수 단위)로 표현되는, I상 성분이 항상 1 또는 -1로 Q상 성분에 1과 -1이 교대로 나타나는 패턴인 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복소 확산부는,
    송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에, 상기 복소수값 계열을 각각 승산하는 승산기, 및
    송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호에, 각각 복소수값 계열로 승산된 Q상 성분 신호와 I상 성분의 신호를 가산하는 가산기
    를 포함하고;
    상기 복소 역확산부는,
    신호에 상기 복소수값 계열을 승산하는 승산기, 및
    신호에, 각각 복소수값 계열로 승산된 신호를 가산하는 가산기를 포함하여 역확산을 수행하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 송신기의 전단에, 송신 신호를 다중화하여 I-Q 평면 상의 점에 매핑하는 매핑 회로를 부가한 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  5. 직접 확산 방식에 의한 스펙트럼 확산 통신을 행하는 송신기 및 수신기를 갖는 스펙트럼 확산 통신 장치에서,
    상기 송신기는,
    송신 신호의 I상 성분 신호와 Q상 성분 신호를, 2 클럭에 1회의 비율로 교체시켜, 동시에 어느 하나의 성분 신호의 부호를 반전하는 교환 처리부,
    상기 교환 처리부가 출력한 신호에, 심볼 레이트를 넘는 속도로 발생하는 의사 랜덤 계열을 승산하는 승산기,
    파형 정형을 행하는 롤오프 필터, 및
    파형 정형을 행한 신호를 캐리어 변조하는 캐리어 변조부
    를 포함하고;
    상기 수신기는,
    수신 신호를 캐리어 복조하는 캐리어 복조부,
    상기 캐리어 복조부가 출력한 2 종류의 신호를 상기 속도로 발생시킨 상기 의사 랜덤 계열로 승산하는 승산기,
    상기 의사 랜덤 계열로 승산된 신호를, 2클럭에 1회의 비율로 교체시켜, 동시에 상기 송신부에서 부호 반전한 측의 성분 신호의 부호를 반전하는 교환 처리부, 및
    I상 성분과 Q상 성분을 추출하도록 위상 보정을 행하는 위상 보정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 교환 처리부는,
    송신 신호 중 어느 성분 신호에 -1을 승산하는 승산기, 및
    1과 0이 교대로 나타나는 제어 신호에 기초하여, 송신 신호의 I상 성분 신호 및 Q상 성분 신호의 조합과, -1을 승산한 성분 신호 및 다른 성분 신호의 조합을 전환하는 스위치
    를 포함하고;
    상기 교환 역 처리 회로는,
    의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 한쪽에 -1을 승산하는 승산기, 및
    1과 0이 교대로 나타나는 제어 신호에 기초하여, 의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 조합과, -1을 승산한 신호 및 다른 의사 랜덤 계열로 승산된 신호의 조합을 전환하는 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 송신기의 전단에, 송신 신호를 다중화하여 I-Q 평면 상의 점에 매핑하는 매핑 회로를 부가한 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 매핑 회로는, 각 신호를 I상, Q상에 매핑을 행하고, 또한 필요에 따라서 I상 또는 Q상의 진폭이나 심볼 레이트를 독립적으로 설정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 매핑 회로는, 고정적으로 혹은 돌발적으로 발생하는 정보 전송 요구에 대하여, 복수의 데이터 채널을 할당할 필요가 생겼을 때에, 이것을 복수의 직교하는 계열을 이용하여 다중화함으로써 I-Q 평면 상에의 매핑을 행하는 것에 의해, 매핑에 의한 심볼 레이트의 상승이 최소화되도록 I-Q 평면 상에 매핑하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 장치.
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