KR100449546B1 - 코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법 및 그것을구현한 장치 - Google Patents

코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법 및 그것을구현한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법에 관한 것으로서, 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA)방식에 있어서, 전송되는 정보채널 간에 직교성을 유지시키는 변조용 직교코드들을 생성하고, 생성된 전체 직교코드를 2의 N자승(N은 자연수)의 숫자 단위로 나누어 블럭으로 묶은 후, 각 2의 N자승 개수의 직교코드를 갖는 블럭에 (N+1)개씩의 정보채널을 배정한다. 그리고 배정된 정보채널 중 N개 정보채널의 디지털 비트 값으로 상기 블럭에 해당하는 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나를 선택하고 나머지 하나의 정보채널의 디지털 비트는 선택된 직교코드와 곱하여 (N+1)개의 데이터채널을 변조하는 과정으로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 정보채널 수에 비해 전송하는 직교코드의 수가 획기적으로 줄어들게 되어, 사용자가 밀집하여 사용하는 경우에 사용자 간의 상호간섭을 줄이고, 시스템의 구조가 간단해져 저렴한 가격에 시스템 제작이 가능해지는 효과가 있다.

Description

코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법 및 그것을 구현한 장치{CODE SELECT CDMA MODULATION AND DEMODULATION METHOD AND DEVICE THEREOF}
본 발명은 코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법 및 그것을 구현한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 DS/CDMA(Direct Sequence CDMA) 방식에 있어서, 전송 데이터 채널수의 증가에 따라 Multi-code를 사용하게 되어 변조신호의 신호레벨이 증가하는 경우 발생하는 제반 문제점을 해소시키는 PW/CDMA(Pulse Width CDMA)와 MP/CDMA(Multiple Phase CDMA) 방식을 더욱 개선하여, 전송되는 데이터를 이용하여 블럭으로 배정된 직교코드 중 하나를 선택하여 데이터를 변조하는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 방법에 관한 것이다.
종래 무선전송 다중접속 기술은 크게 주파수분할 다중접속(Frequency Division Multiple Access: FDMA), 시분할 다중접속(Time Division Multiple Access: TDMA), 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA)방식으로 구분되어진다.
이 중, 코드분할 다중접속 방식이 구현방법이 복잡함에도 불구하고 제반특성이 우수하여 제3세대 이동통신으로 불려지는 IMT-2000 시스템에서도 그 동안 제2세대 이동통신에서 치열하게 각축을 벌이던 시분할 다중접속 방식을 제치고 세계 표준화 방식으로 자리를 굳히게 되었다.
이와 같이 세계 표준화 방식으로 자리를 굳힌 CDMA 방식은 데이터에 직접 직교코드를 곱하여 대역을 확산하는 DS/CDMA 방식으로, 송신시 여러 채널의 신호를 동시에 선형적으로 합하여 전송한다. 따라서, 채널 수가 증가할수록 출력신호의 레벨 수가 증가하여 아날로그 신호와 같이 진폭의 변화가 다양해지므로 시스템의 구조가 복잡한 면이 있다.
또한, 2세대 이동통신에서는 단말기에서는 기지국과 달리 직교코드를 하나씩만 사용하고 있어 멀티코드에 의한 복잡성이 단말기에서는 나타나지 않으나, 사용자의 전송속도가 더욱 빨라지는 다음 세대 이동통신에서는 빠른 데이터 전송속도를 지원하기 위해 단일 사용자가 사용하는 단말기에서도 여러 개의 직교코드를 동시에 사용하는 멀티코드 방식이 되어 시스템을 설계 구현하는데 많은 어려움이 예상된다.
도 1은 종래 기술의 직접확산 코드분할 다중접속(DS/CDMA) 송신기의 모듈 구성도이다. 도 1을 참조하여 종래 기술의 DS/CDMA 방법을 설명하고 문제점을 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입력신호 d1, d2,‥‥, dn은 각각 직교코드패턴 c1, c2,‥‥, cn과 곱셈기(1a, 1b,‥‥, 1n)에서 각각 곱해져서 아날로그 합산기(100)에서 모두 합산되어 (n+1) 레벨의 아날로그 형태의 신호 S로 변환되어 RF(Radio Frequency) 증폭기(도시 생략)로 보내진다.
즉, 종래의 DS/CDMA 방식의 송신단에서는 여러 채널의 정보를 동일 주파수로 동시에 보내기 위해, 각각의 채널의 데이터 정보에 정보전송속도보다 수십 배에서 수천 배 정도의 빠른 서로 다른 직교코드(Orthogonal Code)를 곱하여 각각의 채널이 서로 간섭하지 않도록 직교성을 부여한 후, 이를 산술적으로 합하여 여러 채널을 동시에 동일 주파수로 전송한다.
그러면, 수신단에서는 이와 같이 전송된 신호를 수신한 후, 수신된 신호에 송신시 원하는 채널에서 사용한 직교코드와 동일한 코드를 곱하여, 이 신호로부터 원하지 않는 다른 채널의 정보는 사라지게 하고 원하는 채널의 정보만 남게 하는 것이다.
이러한 종래 기술의 DS/CDMA 방식에서는 사용하는 직교코드 수에 따라 변조신호 레벨이 증가하고, 이에 따라 시스템 구성이 복잡해지고 신호처리가 어려워지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하는 방안의 하나로 변조신호 레벨을 일정값 이상은 잘라내고 남은 레벨값 만을 펄스폭으로 바꾸어 전송하여 신호파형이 항상 Binary 형태를 갖게 하는 펄스폭 CDMA(Pulse Width CDMA: PW/CDMA)(특허등록 제 0293128호; 2001.3.30) 방법이 제안되었다.
도 2는 종래 기술의 펄스폭 코드분할 다중접속(PW/CDMA) 송신기의 모듈 구성도이다. 도 2를 참조하여 종래 기술의 PW/CDMA 방법을 설명하고 성능을 개선해야 하는 점을 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 기존의 DS/CDMA 방식의 아날로그 합산기(100) 대신 디지털 합산기(200)의 출력을 레벨제한기(210)로 일정 레벨 이상의 값을 잘라낸 후 도 3의 방법으로 펄스발생기(220)를 이용하여 멀티 레벨 신호를 Binary 형태의 변조신호 S로 만든다.
PW/CDMA 방식은 변조신호가 Binary 형태가 되는 장점이 있으나 잘라낸 변조신호의 레벨수가 2보다 크게 되는 경우 변조신호의 대역폭이 레벨 수에 비례하여 증가하는 단점이 있다.
이러한 단점을 제거하면서도 멀티코드 방식의 CDMA 신호를 전송하기 위해 다위상 CDMA(Multiple Phase CDMA: MP/CDMA) 방식(특허출원 제 10-2001-0058195호 ; 2001.09.20)이 제안되었다.
도 4는 종래 기술의 다위상 코드분할 다중접속(MP/CDMA) 송신기의 모듈 구성도이다. 도 4를 참조하여, 종래의 기술인 MP/CDMA 방법을 설명하고 성능을 개선해야 하는 점을 살펴본다.
도 2와 다른 점은 도 1에 도시된 종래의 DS/CDMA 방식에 의해 만들어진 다양한 레벨의 신호를 레벨 제한기(Level Limiter)(400)를 사용하여 일정 레벨 이상의 값을 잘라낸 결과를 펄스발생기(220) 대신 위상변환기(410)에서 위상값으로 변환하는 것이다. 이 변환된 위상값 변조신호는 RF 증폭기(도시되지 않음)로 보내진다.
즉, PW/CDMA 방식이 파형이 단순해지는 장점이 있는 반면 잘라내고 남은 레벨수가 2이상인 경우에는 그에 비례하여 변조된 신호의 대역폭이 증가하는 문제점이 있다. MP/CDMA 방식은 이를 해소하기 위한 것으로 잘라내고 남은 레벨을 펄스폭으로 바꾸는 대신 전송하는 RF 신호의 위상값으로 바꾸는 방식이다.
상기의 PW/CDMA와 MP/CDMA 방식은 DS/CDMA 방식의 신호레벨을 일정 크기 이상은 잘라내어 신호레벨 크기의 증가를 방지하여 시스템이 단순해지는 장점이 있지만, PW/CDMA 와 MP/CDMA 방식도 DS/CDMA 방식과 마찬가지로 정보채널 하나에 직교코드를 하나씩 배정하여 사용한다.
결과적으로 상기의 DS/CDMA, PW/CDMA 및 MP/CDMA 방법은 전송하는 데이터 채널 하나에 직교코드가 하나씩 배정되어 전송하는 정보채널수와 동일한 수의 직교코드를 사용하므로, 데이터 채널수가 증가하면 사용하는 직교코드의 수가 증가하고 변조된 전송신호의 레벨이 많아지는 문제점이 있으며, 멀티 레벨이 신호를 잘라내는 과정에서 직교코드의 직교성이 손상되어 전송되는 신호간의 상호간섭에 취약해지는 단점이 있다.
따라서, 전송속도를 증가시키기 위해 멀티코드를 사용하면서도 사용하는 직교코드 수를 줄일 수 있는 새로운 변복조방법이 필요해졌다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로, 데이터 채널 하나에 직교코드 하나씩을 배정하는 대신에 직교코드를 블럭별로 배정하고 전송 데이터 값을 이용하여 직교코드를 선정하는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변복조 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 DS/CDMA 방식에 의해 발생되는 변조신호는 전송되는 데이터 채널수보다 하나 더 많은 신호레벨이 나타나게 되어 마치 비디오 신호와 같이 다양한 레벨값을 갖는 아날로그 신호 형태가 된다는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용되는 직교코드의 수를 감소시키고 변조된 신호의 레벨수를 감소시켜 PW/CDMA 와 MP/CDMA 신호를 만들 때 절사(Truncation)에 의한 직교코드 간의 직교성의 저하를 완화시키고 직교성이 저하된 변조신호 간의 상호간섭 영향을 줄이는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 직접확산 코드분할 다중접속(Direct Sequence CDMA: DS/CDMA) 송신기의 구성도.
도 2는 종래 기술의 펄스폭 코드분할 다중접속(Pulse Width CDMA: PW/CDMA) 송신기의 구성도.
도 3은 종래 DS/CDMA 신호의 레벨을 PW/CDMA 신호의 펄스폭으로 변환 방법을 도시한 도면.
도 4는 종래 기술의 다위상 코드분할 다중접속(Multiple Phase CDMA: MP/CDMA) 송신기의 구성도.
도 5는 Maximal 시퀀스를 이용한 직교코드의 발생방법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 직교코드를 블럭 단위로 나누어 데이터를 변조하는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변조기 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 CS/CDMA 복조기 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 CS/CDMA 복조기의 데이터 추출기 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 역방향(Backward)으로 다양한 전송속도로 운용되는 예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 CS/CDMA 변복조장치의 블럭 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
600... 직교코드 블럭 610... 디지털 합산기
620... 레벨 제한기 630... 파형 변조기
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속(CS/CDMA) 변복조 방법은, 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA)방식에 있어서, 전송되는 정보채널 간에 직교성을 유지시키는 변조용 직교코드들을 생성하는 단계와 상기 생성된 전체 직교코드를 2의 N자승(N은 자연수)의 숫자 단위로 나누어 블럭으로 묶는 단계와 상기 각 2의 N자승 개수의 직교코드를 갖는 블럭에 (N+1)개씩의 정보채널을 배정하는 단계 및 상기 배정된 정보채널 중 N개 정보채널의 디지털 비트 값으로 상기 블럭에 해당하는 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나를 선택하고 나머지 하나의 정보채널의 디지털 비트는 선택된 직교코드와 곱하여 (N+1)개의 데이터 채널을 변조하는 단계를 포함하여 이루어진다.
더 나아가, 상기 단계 이후에 상기 블럭단위의 변조방법에 의해 각 블럭에서 생성된 신호를 디지털 합산기를 통하여 하나의 신호로 합산하는 단계와, 상기 합산된 멀티 레벨 신호의 일정한 값 이상을 잘라내는 절사(Truncation) 단계 및 상기 절사된 신호값을 PW/CDMA 방식을 이용하여 펄스폭으로 변환하거나, MP/CDMA 방식을 이용하여 위상값으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 생성된 변조신호의 복조방법은 상기 송신된 변조신호를 수신하여 그 수신신호와 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드의 동기를 일치시키는 단계와, 상기 동기가 일치된 수신신호와 상기 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드들 간의 상관값 절대치의 최대치를 가진 직교코드를 변조 시 블럭별로 사용된 직교코드로 검출하는 단계 및 상기 검출된 직교코드 번호를 이용하여 변조 시 직교코드 선정을 위해 사용된 정보채널의 데이터 값과 상기 검출된 직교코드의 상관값의 부호를 이용하여 변조 시 선정된 직교코드에 실려 있는 데이터 값을 복원하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속 변조방법을 구현하는 변조장치는, 정보채널수가 (N+1)인 경우 2의 N자승 개의 직교코드를 선정하여 블럭화하는 직교코드 블럭부와 상기 (N+1)개의 정보채널 중 N개의 정보채널의 데이터를 이용하여 상기 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나의 직교코드를 선정하는 직교코드 선정부 및 상기 선정된 직교코드에 상기 N개의 정보채널 외 나머지 하나의 정보채널의 데이터를 곱하여 변조신호로 부호 변환 하는 부호변환 코딩부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 코드선택 코드분할 다중접속(CS/CDMA) 변조장치를 이용하여 전송된 변조신호를 복조하는 장치는, 상기 수신신호와 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드의 동기를 일치시키는 수신신호 동기부와 상기 동기가 일치된 수신신호와 직교코드들 간 상관(Correlation)값의 절대값의 최대치를 이용하여 변조 시 사용된 직교코드를 검출해 내는 직교코드 검출부 및 상기 검출된 직교코드 번호를 이용하여 직교코드 선정에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하고 사용된 직교코드의 상관(Correlation)값의 부호를 이용하여 직교코드 복조에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하는 데이터 추출부를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
본 발명의 기본원리는 정보채널당 직교코드를 하나씩 배정하는 대신에 정보채널에 실려 있는 데이터로 직접 직교코드를 선정하고 선정된 직교코드에 다시 정보를 실어 보내어 사용하는 직교코드의 수를 획기적으로 줄이는 것이다.
본 발명의 기본 원리를 사용하게 되면, 종래의 방식에서 사용자 간의 상호간섭으로 전체 직교코드를 모두 사용하지 못했던 점과 지나친 절사(Truncation)로 직교코드의 직교성이 저하되는 문제를 해결하여 모든 직교코드를 효율적으로 사용하게 되고 사용자 간의 상호간섭을 줄일 수 있게 된다.
또한, 기본 사용자 단위로 직교코드가 하나씩만 사용되므로 종래의 PW/CDMA 와 MP/CDMA 방식에서 기지국에 여러 사용자의 신호가 모일 때 발생하는 상호간섭 현상을 획기적으로 줄일 수 있다.
기존의 DS/CDMA, PW/CDMA, MP/CDMA 방식에서는 사용자 간의 상호간섭으로 인해 사용할 수 있는 직교코드 수는 생성된 직교코드 수의 절반에 미치지 못하므로, 본 발명에 따른 CS/CDMA 변복조 방법을 사용하게 되면 그동안 사용하지 않았던 직교코드를 모두 활용할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 직교코드는 부호분할 다중접속 방식용 부호열 발생방법(특허등록 10-087083-0000 ; 1995.07.20)에서 제안된 방법을 이용하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기의 부호열 발생방법을 본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속 변복조 방법에 활용하는 경우 부호열의 상호 상관값을 사용자 수의 증가에 상관없이 항상 '0'이 되는 완벽한 직교특성을 갖게 되므로 코드분할 다중접속 방식의 시스템에 사용할 때 상관기를 이용하여 동기를 일치시키기에 용이하다.
또한, 사용자 간의 상호간섭 영향이 없게 되어 채널 간 상호간섭에 따른 전송품질 저하 현상을 방지할 수 있게 되어 코드분할 다중접속 방식의 시스템의 성능을 현저히 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
도 5는 최장열 시퀀스를 이용한 직교코드의 발생방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하여 최장열 시퀀스를 이용한 직교코드 발생방법을 살펴본다.
최장열 시퀀스(Maximal Sequence)의 자기상관(Autocorrelation) 특성을 식으로 표현하면 아래 수학식 1과 같다.
∫ Ci(t) Ci(t+τ) dt = L when τ= 0 ,
∫ Ci(t) Ci(t+τ) dt = -1 when τ≠0
(Ci(t)는 maximal sequence, L은 코드 주기)
상기 수학식 1을 참조하면, 코드간의 시간차가 1 Chip 이상 벌어지면 항상 '-1'값을 갖게 된다. 이는 Maximal 시퀀스에서 '0'의 수가 '1'의 수보다 한 개가 적은데서 연유한다.
그러므로 도 5에서와 같이 Maximal 시퀀스를 한 Chip씩 Shift 시키며 마지막 Chip은 맨 앞으로 다시 보내면 L 개의 코드가 만들어진다. 이후에 L 개의 코드 맨 뒤에 모두 '0'을 하나씩 첨부하면 L 개의 L+1 Chip 길이의 코드가 만들어지며 이 코드들은 서로 완벽한 직교특성을 갖게 되어 L개의 직교코드가 만들어진다.
∫ Ci(t) Ci(t+τ) dt = L+1 when τ= 0 ,
∫ Ci(t) Ci(t+τ) dt = 0 when τ≠0
(Ci(t)는 직교성을 갖는 카서코드)
도 6은 본 발명에 따라 직교코드를 Block 단위로 나누어 데이터를 변조하는 CS/CDMA 변조기 구성도이다. 예를 들기 위해 Block A(600)와 Block B(601)는 4개의 입력 정보채널을 사용하고, Block F(602)는 2개의 입력 정보채널을 사용하며, 마지막으로 한 채널은 단일 정보채널을 사용하는 것으로 하였다.
도 6을 참조하여 본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속 변조 방법을 살펴보면, 4개의 정보채널을 사용하는 Block A(600)에서는 입력되는 정보채널 중 3개의 채널 d1,d2,d3를 이용하여 c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c88개 직교코드 중 하나를 선택한다. 예를 들어 d1,d2,d3가 모두 0,0,0 일 때는 c1코드가 선택되고 d1,d2,d3가 모두 1,1,1 이라면 c8코드가 선택된다. 이와 같이 선택된 ci직교코드를 남은 4번째 정보채널 d4로 곱하여(Exclusive OR) 데이터를 싣는 방법으로 4개의 정보채널로 구성된 한 Block의 변조를 마친다.이와 같은 방법으로 기존의 CDMA 방식에서는 4개의 정보채널의 전송을 위해 4개의 직교코드가 사용되고 4개의 변조된 코드가 전송되는 것에 비해, 본 발명의 CS/CDMA 방식은 4개의 정보채널 전송을 위해 8개의 직교코드가 사용되지만 전송시에는 단 한 개의 변조된 코드만 전송된다. 결국 4개의 변조코드가 한 개의 변조코드로 줄어들게 된다.
같은 방법으로 Block B(601)와 이후 Block 들을 수행하여 각 Block 별로 변조된 직교코드를 하나씩 만든다.
Block F(602)에서는 입력 정보채널이 2개이므로 1개의 정보채널 d33으로 코드를 선택하므로 Block에서 사용되는 직교코드의 수는 2개만 필요하다. 나머지 정보채널 d34로 선택된 직교코드 ck를 변조하여 결국 Block 당 1개의 변조코드를 발생시킨다. 결국 기존 방식에서는 2개의 변조코드가 만들어 졌으나 CS/CDMA에서는 1개의 변조코드만 필요하여 2개의 변조코드가 한 개로 줄어드는 효과를 얻는다.마지막 정보채널에서 예로 보여지는 것처럼 Block을 형성하지 않는 dn채널도 기존의 CDMA 방식처럼 직교코드에 복조를 할 수 있다.
그림에서 보는 바와 같이 전체 Block에서 만들어진 직교코드 수는 Block당 하나씩만 생성되므로 정보채널당 하나씩 생성되는 다른 CDMA 방식에 비해 매우 적은 수의 코드가 생성됨을 알 수 있다.
이와 같이 Block 별로 변조된 직교코드를 디지털 합산기(610)로 합하여 멀티레벨 신호를 만든 후 PW/CDMA, MP/CDMA에서 사용한 방식처럼 레벨제한기(620)로 일정레벨 이상은 잘라낸 후 파형변조기(630)를 이용하여 각 레벨을 펄스폭 혹은 위상값으로 치환하여 최종 변조를 끝낸다.
본 발명의 CS/CDMA 방식을 사용하면 단말기에서는 한 개의 Block 만을 사용해도 되므로 전송속도 증가를 위해 멀티코드를 전송할 필요 없이 한 개의 변조된 직교코드만 전송해도 되므로 단말기의 구조를 단순화 시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 CS/CDMA 복조기 구성도이다.
도 7을 참조하여 본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속(CS/CDMA) 복조 방법을 살펴보면, 송신단에서 보내온 변조된 신호의 파형은 TDMA와 동일하므로 동기회로 및 코드발생기(700)에서 기존의 TDMA 신호를 동기하는 방식(DPLL; Digital Phase Lock Loop)으로 동기를 마친 후 동기된 클럭을 이용하여 변조기의 각 Block에서 필요한 직교코드를 생성한다.
생성된 직교코드는 해당된 각 Block(710)으로 전송되어 각 Block 별로 변조 시 사용된 직교코드를 찾아내고 이 직교코드를 이용하여 변조된 원래 데이터를 복조한다. 도 7에서는 모든 Block을 복조하는 것으로 도시하였으나 실제로 일반적인 장비에서는 이 중 Block 하나씩만 복조하게 된다. 데이터 복조방법은 아래 도 8에서 상술한다.
도 8은 본 발명에 따른 CS/CDMA 복조기의 데이터 추출기 구성도로서, 도 7의 Block A 데이터 복조기(710)를 자세히 표현한 것이다.
도 8에 도시된 바에 따르면, c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c88개 직교코드를 수신신호와 곱한 후, Counter(800)를 통하여 Correlation을 취한다. 최대절대값 추출부(810)는 Counter(800)를 통하여 출력된 8개의 Correlation 값 중 절대값이 가장 크게 나오는 직교코드의 번호를 찾아내어 코드 선택용 데이터 추출부(820)로 보낸다.
그러면 코드 선택용 데이터 추출부(820)는 코드번호를 이용하여 그 직교코드를 선택하기 위해 사용된 정보채널 데이터 d1,d2,d3값을 찾아낸다. 예를 들어 c1코드가 최대절대값을 갖는 것으로 선택되었다면 정보채널 데이터 d1,d2,d3은 0,0,0으로 표현되고, c2코드가 최대절대값으로 선택되었다면 정보채널 데이터 d1,d2,d3은 0,0,1로 판정된다. 이와 함께부호 판정부(830)는 최대 절대값이 가장 크게 나온 직교코드 Counter 결과값(Correlation)의 부호를 보고 d4값을 복조할 수 있다. 예를 들어 결과값이 양의 부호이면 d4는 '1'로 판정되고 결과값이 음의 부호이면 d4는 '0'으로 판정된다. 같은 방법으로 각 Block 별로 정보를 복조해 낼 수 있다.
도 9는 본 발명에 따라 역방향(Backward: 단말기로부터 기지국 방향)으로 다양한 전송속도로 운용되는 예이다.
도 6에서 사용된 Block 들이 각각의 단말기로 나뉘어 구성되어 무선으로 기지국에 신호가 동시에 수신되는 상황을 도시한 것이다. 도 6에서 모든 Block의 신호가 Baseband에서 합쳐져 변조처리 된 것에 비해 개별적으로 신호가 도착하므로 각 단말기 간의 상호간섭이 발생하게 된다.
그러나 각 단말기에서 보내지는 직교코드는 하나씩만 보내지고 절사(Truncation)에 의해 직교코드의 직교성에 손상이 없으므로 수신단에서는 도 8의 복조 방법으로 동일하게 복조가 가능하게 된다.
도 9를 참조하여 5MHz 대역폭을 갖는 무선장비 시스템을 모델로 하여 본 발명에 따른 또 다른 실시 예를 상술한다.
정보채널 하나당 32Kbps 정보를 전송할 수 있으므로 단말기 A(900)는 4개의 정보채널을 가지며, RF 송신기(910)를 통하여 128Kbps 신호를 보낸다. 이 때 직교코드가 8개가 필요하다.
기존의 다른 CDMA 방식에서는 직교코드가 4개만 있으면 되는데 CS/CDMA 에서는 직교코드가 8개가 되어 직교코드를 낭비하는 것처럼 보인다. 그러나 기존의 CDMA 방식에서는 직교코드 4개가 변조되어 출력되는 반면 CS/CDMA 방식에서는 직교코드가 한 개만 출력되어 멀티코드를 사용함에도 불구하고 변조신호의 파형은 Binary 형태를 유지하여 RF amp 가 선형성이 없어도 되고 수신단에서도 Binary 신호처리 만으로도 복조가 가능하여 시스템의 구조가 간단해진다.
같은 방법으로 단말기 B도 직교코드가 하나만 출력되고 단말기 F는 전송속도가 64 Kbps로 기존의 방식과 사용하는 직교코드의 수는 같지만 변조된 직교코드는 한 개만 출력된다.
이와 같이 여러 개의 단말기로부터 전송된 신호는 기지국에 동시에 도착하여 상호간섭을 일으키지만 도착한 직교코드는 기존의 DS/CDMA 방식에서 사용한 직교코드 수보다 적은 수의 직교코드만 도착하여 간섭이 줄어들게 되고 PW/CDMA 나 MP/CDMA 에 비해 절사(Truncation)에 의한 직교성의 손상이 없으므로 수신단에서의 복조성능이 크게 향상된다.
도 10은 본 발명에 따른 코드선택 코드분할 다중접속(CS/CDMA) 변복조장치의 블럭 구성도이다.
먼저 CS/CDMA 변조장치의 블럭 구성도인 도 10 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 CS/CDMA 변조방법을 구현하는 변조장치는 직교코드 블럭부(1000), 직교코드 선정부(1010) 및 부호변환 코딩부(1020)를 포함하여 구성된다.
정보채널 수가 (N+1)인 경우 직교코드 블럭부(1000)는 2의 N자승 개의 직교코드를 선정하여 블럭화하면, 직교코드 선정부(1010)는 상기 (N+1)개의 정보채널 중 N개의 정보채널의 데이터를 이용하여 상기 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나의 직교코드를 선정하여 부호변환 코딩부(1020)로 전달하고, 이를 전달받은 부호변환 코딩부(1020)는 선정된 직교코드에 상기 N개의 정보채널 외 나머지 하나의 정보채널의 데이터를 곱하여 변조신호로 부호변환하여 변조신호를 출력한다.
다음은 CS/CDMA 복조장치의 블럭 구성도인 도 10 (b)를 참조하면, CS/CDMA 변조장치를 이용하여 전송된 변조신호를 복조하는 장치는 수신신호 동기부(1030), 직교코드 검출부(1040), 직교코드 발생부(1050) 및 데이터 추출부(1060)를 포함하여 구성된다.
수신신호는 RF수신기(도시되지 않음)를 통하여 수신되고, 수신된 신호는 수신신호 동기부(1030)에 입력된다. 수신신호 동기부(1030)는 입력된 수신신호의 동기신호를 추출하여 내부 직교코드 발생부(1050)에 필요한 클럭을 제공하고 클럭과 동기된 수신신호를 직교코드 검출부(1040)로 전달한다.
직교코드 검출부(1040)는 수신신호와 직교코드 발생부(1050)에서 생성된 직교코드들 간 상관(Correlation)값의 절대값을 구하고 이들 값 중 최대치를 가지는 직교코드를 변조 시 사용된 직교코드로 검출해 낸 후, 이를 데이터 추출부(1060)로 전달한다.
데이터 추출부(1060)는 검출된 직교코드 번호를 이용하여 직교코드 선정에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하고 사용된 직교코드의 상관(Correlation)값의 부호를 이용하여 직교코드 복조에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하여 출력함으로서 변조된 원 데이터 값을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미의 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 정보채널 수에 비해 전송하는 직교코드의 수가 획기적으로 줄게 되어, 사용자가 밀집하여 사용하는 경우에 사용자 간의 상호간섭을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 사용자 단말기에서 전송속도가 빨라져 멀티코드를 사용하여야 하는 경우에도 전송되는 직교코드를 하나만 사용할 수 있고 전송신호가 항상 Binary 형태가 되므로 단말기의 RF 앰프의 선형성이 요구되지 않아 단말기의 전력효율이 향상되고, 절사(Truncation)에 의한 직교코드의 직교성이 손상되지 않게 되어 여러 신호가 동시에 전송되는 경우에도 상호간섭이 감소하게 되므로 시스템 성능이 획기적으로 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 본 발명에 의하여 신호파형이 Binary 형태를 갖게 되므로 기존에 TDMA 용으로 개발된 RF 부품을 CDMA 용으로 사용할 수 있어 부품 수급이 원활해지고, Binary 신호처리만으로도 신호의 복조가 가능하므로 시스템의 구조가 간단해져 저렴한 가격에 시스템 제작이 가능해지는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA)방식에 있어서,
    (a) 전송되는 정보채널 간에 직교성을 유지시키는 변조용 직교코드들을 생성하는 단계와;
    (b) 상기 생성된 전체 직교코드를 2의 N자승(N은 자연수)의 숫자 단위로 나누어 블럭으로 묶는 단계와;
    (c) 상기 각 2의 N자승 개수의 직교코드를 갖는 블럭에 (N+1)개씩의 정보채널을 배정하는 단계; 및
    (d) 상기 배정된 정보채널 중 N개 정보채널의 디지털 비트 값으로 상기 블럭에 해당하는 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나를 선택하고 나머지 하나의 정보채널의 디지털 비트는 선택된 직교코드와 곱하여 (N+1)개의 데이터 채널을 변조하는 단계;를 포함하는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변복조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (d)단계 이후에,
    상기 블럭 단위의 변조방법에 의해 각 블럭에서 생성된 신호를 디지털 합산기를 통하여 하나의 신호로 합산하는 단계와;
    상기 합산된 멀티 레벨 신호의 일정한 값 이상을 잘라내는 절사(Truncation) 단계와;
    상기 절사된 신호값을 펄스폭 CDMA(Pulse Width CDMA: PW/CDMA) 방식을 이용하여 펄스폭으로 변환하거나, 다위상 CDMA(Multiple Phase CDMA: MP/CDMA) 방식을 이용하여 위상값으로 변환하는 단계;를 더 포함하는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변복조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생성된 변조신호의 복조방법은
    상기 송신된 변조신호를 수신하여 그 수신신호와 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드의 동기를 일치시키는 단계와;
    상기 동기가 일치된 수신신호와 상기 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드들 간의 상관값 절대치의 최대치를 가진 직교코드를 변조 시 블럭별로 사용된 직교코드로 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 직교코드 번호를 이용하여 변조 시 직교코드 선정을 위해 사용된 정보채널의 데이터 값과 상기 검출된 직교코드의 상관값의 부호를 이용하여 변조 시 선정된 직교코드에 실려 있는 데이터 값을 복원하는 단계;를 포함하여 복조 가능한 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변복조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변조방법을 구현하는 변조장치는
    정보채널 수가 (N+1)인 경우 2의 N자승 개의 직교코드를 선정하여 블럭화 하는 직교코드 블럭부;
    상기 (N+1)개의 정보채널 중 N개의 정보채널의 데이터를 이용하여 상기 2의 N자승 개의 직교코드 중 하나의 직교코드를 선정하는 직교코드 선정부; 및
    상기 선정된 직교코드에 상기 N개의 정보채널 외 나머지 하나의 정보채널의 데이터를 곱하여 변조신호로 부호변환하는 부호변환 코딩부를 포함하여 구성되는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 변조장치를 이용하여 전송된 변조신호를 복조하는 장치는
    상기 수신신호와 내부 직교코드 발생기에서 생성된 직교코드의 동기를 일치시키는 수신신호 동기부와;
    상기 동기가 일치된 수신신호와 직교코드들 간 상관(Correlation)값의 절대값의 최대치를 이용하여 변조 시 사용된 직교코드를 검출해 내는 직교코드 검출부; 및
    상기 검출된 직교코드 번호를 이용하여 직교코드 선정에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하고 사용된 직교코드의 상관(Correlation)값의 부호를 이용하여 직교코드 복조에 사용된 정보채널의 데이터를 복원하는 데이터 추출부;를 포함하여 구성되는 코드선택 코드분할 다중접속(Code Select CDMA: CS/CDMA) 복조장치.
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