KR100525385B1 - 엘에이에스(ｌａｓ) 코드분할 다중접속 시스템에서 음성및 데이터 전송 방법 - Google Patents

엘에이에스(ｌａｓ) 코드분할 다중접속 시스템에서 음성및 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 음성과 데이터 전송에 관한 것으로, 특히 엘에이에스(LAS)-코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 송신 채널 환경에 따라 데이터를 전송하기에 적당하도록 한 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서 음성과 데이터 전송 방법에 관한 것이다. 이와 같은 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서 데이터 전송 방법은 하나의 프레임을 구성하는 복수개의 서브 프레임을 음성 전용 서브 프레임 과 데이터 전용 서브 프레임으로 시분할적으로 할당하는 단계와, 상기 할당된 음성 전용 서브 프레임 또는 데이터 전용 서브 프레임을 통해 음성 또는 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

엘에이에스(ＬＡＳ) 코드분할 다중접속 시스템에서 음성 및 데이터 전송 방법{Method for transmitting voice abd data in LAS-CDMA(large-area synchronized code-division multiple access) system}
본 발명은 이동 통신 시스템에서의 데이터 전송 방법에 관한 것으로서, 특히 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 송신 채널 환경을 파악하여 데이터를 전송함으로써 전송 효율을 높이기에 적당하도록 한 이동 통신 시스템에서의 음성 및 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속(Large-Area Synchronized Code-Division Multiple Access : 이하 LAS-CDMA라 약칭 함) 시스템은 코드분할 다중접속(이하 CDMA라 약칭 함) 시스템에서 사용되는 PN 시퀀스와 왈시(walsh) 코드 대신에 LA 코드와 LS 코드가 사용되는 시스템으로, LAS-CDMA 시스템에서 LA 코드는 셀과 섹터를 구분하기 위하여 사용되며, LS 코드는 신호 확산을 위해 사용되는 코드로서 사용자 혹은 채널 구분 기능이 부여된다.
그 중에서 LS 코드는 기존 CDMA 시스템에서의 PN 시퀀스와 왈쉬 코드의 역할을 한다. 즉 신호 확산 기능과 사용자 구분 혹은 채널 구분 기능을 갖는다.
여기서,LAS-CDMA 시스템에서의 신호 확산은 CDMA 시스템에서의 PN 시퀀스와 마찬가지로 한 비트 혹은 한 심볼에 여러 칩(Chip) 길이의 LS 코드를 곱하므로써 신호 확산을 하고, LAS-CDMA 시스템에서의 사용자의 채널 구분은 LS 코드들 간의 직교(orthogonal) 성질을 이용한다. 즉, LS 코드를 구분이 필요한 사용자나 채널에 할당함으로써 사용자나 채널간의 직교성을 유지시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 일반적인 LAS 코드분할 다중접속 시스템을 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서의 LS 코드를 설명하기 위한 도면이다.
LS 코드는 왈시 코드와 같이 길이에 따른 코드의 개수가 정비례한다. 예를 들어 LS 코드 길이가 16칩이면 총 사용할 수 있는 LS 코드의 개수는 16이다. 코드 길이에 따른 총 코드 개수는 도 1에 나타낸 바와 같이 길이가 128칩인 LS 코드를 사용한다면 최대 128명의 사용자 혹은 128개의 채널을 할당할 수 있다.
도 2는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서의 서로 다른 코드가 임의의 칩만큼 어긋나 있는 상태를 보여주는 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 LS 코드의 자기 상관값과 상호 상관값에서의 IFW(Interference Free Window)를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 서로 다른 크기의 IFW를 동시에 보낼 경우 전체 IFW의 변화를 보여주는 도면이다.
이와 같은 LS 코드는 위상차가 없는 경우 자기 상관값(Auto Correlation)이 최대가 되며, LS 코드들끼리의 상호 상관값(Cross Correlation)은 0이 된다. 즉, 위상차가 없는(동기(SYNC)가 맞아 있는) 경우의 LS 코드들끼리의 상호 상관값은 0이 되는 특성이 있다. 이와 같은 특성은 왈시코드의 특성과 같다.
LS 코드는 IFW(Interference Free Window)라는 간섭이 없는 구간이 존재한다. 즉 LS 코드는 IFW 구간에서는 코드의 자기 상관값과 상호 상관값이 0이 되는 특성을 갖는다.
여기서 상관값은 도 2에 나타낸 바와 같이 임의의 k 칩만큼 어긋나 있는 경우 구할 수 있는데, 이때 자기 상관값은 위상차가 없을 경우 최대의 자기 상관값을 갖게 된다. 그리고 LS 코드 역시 위상차가 없을 경우 최대의 자기 상관값을 갖게 된다. 즉, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 위상차가 0을 기준으로 0의 전후로 최대 n칩의 위상차에서는 자기 상관값이 0이 되는 특성을 갖는다. 또한 -n ∼ n의 위상차를 갖는 구간에 대해서는 상호 상관값이 마찬가지로 0이 된다. 이때 LS 코드는 [-n,n]의 IFW 구간을 갖는다고 한다.
그리고 IFW 구간과 IFW를 갖는 코드의 개수는 제한적인데, LS 코드의 수는 코드의 길이와 IFW 값에 의하여 결정된다. 만약 코드길이가 128칩인 경우 전체 LS 코드는 128개이지만 모든 코드가 똑 같은 IFW 구간을 갖지는 않는다.
예를 들면 길이가 128인 LS 코드의 경우 [-7,7]인 코드 16개, [-3,3]인 코드 16개, [-1,1]인 코드 32개 및 [0,0]인 코드 64개를 갖는다.
이와 같은 LS 코드를 사용하게 되면, 다중경로(Multipath)에 의한 간섭과 타사용자들의 신호로 인한 간섭을 상당히 줄일 수 있다. 즉, 자신의 전송 신호에 의한 다중경로 이거나 혹은 타사용자에 의한 다중경로 이거나 IFW 구간안에 수신되는 다중경로에 의한 신호들은 상관값이 0(간섭이 0)이 되므로 신호대 간섭비(SIR)가 좋아지게 되고 이것은 실질적인 전송 효율 증가를 가져오게 된다. 또한 LS 코드의 상호 상관값은 [-n,n]의 구간에서는 0이 되므로 다른 사용자의 신호와 완벽하게 동기가 맞지 않는 상황에서도 상호 상관값은 0이 되는 특성을 갖고 있다.
그러나 IFW가 작은 코드와 IFW가 큰 코드를 동시에 전송하는 경우에 전체 IFW는 IFW가 작은 것과 같아진다. 예를 들어 IFW가 [-3,3]인 코드와 IFW가 [0,0]인 코드를 동시에 보냈을 때의 IFW는 도 4에 나타낸 바와 같이 [0,0]이 된다. 즉, IFW 구간이 존재하지 않는다.
도 5는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 전송 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
LAS-CDMA 시스템의 데이터 전송 프레임의 물리 구조는 도 5에 나타낸 바와 같이, 20ms의 한 프레임에 1개의 헤더와 사용자 데이터를 전송하는 9개의 서브 프레임(서브 프레임0 ∼ 서브 프레임8)으로 구성되는데, 한 개의 서브 프레임은 17개의 타임 슬롯으로 구성되어 있으며, 이중 제일 첫 번째 타임 슬롯(타임 슬롯 0)은 파일럿으로 사용된다. 하나의 타임 슬롯은 길이가 136칩으로 아무런 데이터도 전송되지 않는 8칩 길이의 갭(4칩 + 4칩)과 128칩 길이만큼의 LS 코드(LS Coded Data 64칩 + LS Coded Data 64칩)로 코딩된 데이터가 전송된다.
기존의 일반적인 CDMA 시스템에서 음성과 같은 실시간 서비스와 데이터와 같은 비실시간 서비스가 공존할 경우 실시간 서비스를 위한 채널들과 비실시간 서비스를 위한 채널을 서로 나누어준다. 즉, 일반적인 CDMA 시스템에서는 서로 다른 코드를 사용하여 채널을 구분하므로 실시간 서비스를 위한 코드와 비실시간 서비스를 위한 코드를 나누어준다. 이때 비실시간 서비스는 일반적으로 데이터의 전송속도가 높은 데이터를 전송하는 채널이므로 어떤 시스템이 얼마만큼의 데이터를 서비스할 것이냐에 따라 코드의 크기를 다르게 예약해 둔다. 예를 들면, 128개의 코드 스페이스(Code space(walsh code))를 사용 가능한 시스템에서 64개의 코드 스페이스는 음성 서비스용으로 예약을 하고, 나머지 64개의 코드 스페이스는 데이터 서비스용으로 예약을 해 놓는다. 그러면 음성서비스 사용자는 음성용 코드 스페이스만을 사용하고 데이터 서비스 사용자는 데이터 서비스용으로 예약된 코드 스페이스만을 사용한다.
그리고 64개의 코드 스페이스가 데이터 서비스용으로 사용된다면 전송속도에 따라 그 코드 스페이스를 다양하게 사용할 수 있다. 예를 들어 고속의 전송속도를 갖는 서비스의 경우 64개의 코드 스페이스를 모두 사용할 수도 있고, 아주 낮은 전송속도의 서비스를 갖는 경우 1개의 코드 스페이스만을 사용할 수도 있다.
LAS CDMA도 역시 코드로 채널을 구분하는 일반적인 CDMA 시스템이지만 IFW라는 것을 이용하는 특별한 성질이 존재한다. 즉 도 2에 나타낸 바와 같이 IFW가 작은 코드와 IFW가 큰 코드가 동시에 존재할 대 전체의 IFW는 IFW가 작은 것과 같아진다. 즉 IFW가 긴 코드의 좋은 성질이 사라진다.
그러므로 LAS CDMA에서 코드 스페이스를 나누어 실시간 서비스와 비실시간 서비스를 동시에 사용하면 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면 음성 서비스를 위해 IFW가 큰 코드 스페이스를 사용하고, 데이터 서비스는 IFW가 작은 코드 스페이스를 사용할 경우 음성 서비스만 존재하거나 데이터 서비스만 존재하는 경우에는 특별한 문제가 발생하지 않지만 두 서비스가 동시에 존재할 경우 IFW가 작은 데이터 서비스에 의해 IFW가 큰 코드가 영향을 받게 되므로 전체의 IFW는 낮은 IFW와 같아진다. 즉 IFW가 큰 음성용 코드 스페이스가 아무런 장점이 없게 된다.
이때 서로 다른 IFW를 갖는 음성과 데이터를 전송함으로서 발생할 수 있는 손실을 없애는 방법 중의 하나는 같은 IFW를 가진 코드를 음성과 데이터에 할당을 하는 것이다. 즉 임의의 IFW를 갖는 코드의 수가 n개라고 한다면 음성에 n/2개의 코드 스페이스를, 데이터에 나머지 코드 스페이스를 활당한다.
이렇게 함으로써 서로 다른 IFW를 갖는 코드를 동시에 보내는 것을 방지할 수 있다. 그러나 이 경우 사용가능한 코드의수가 반으로 줄어드는 단점은 있다. 예를 들면 데이터 서비스에서 IFW가 [-1,1]을 사용하고 있다면, 음성 서비스에서는 IFW가 [-1,1] 이상인 것만을 사용하여야 한다.
즉, LAS-CDMA는 서로 다른 코드가 동시에 두 개 이상이 존재할 경우 자신이 아닌 다른 LS 코드의 IFW에 영향을 받아 자신의 IFW가 변할 수 있다는 성질 대문에 코드의 사용에 제한이 많고, 효율적인 사용이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 사용되는 데이터 전송 프레임을 구성하는 복수개의 서브 프레임을 음성 서비스용과 데이터 서비스용으로 고정 할당하여 사용함으로써 동일시간대에 음성과 데이터가 동시에 전송되는 것을 방지하고, IFW 코드가 서로 다른 경우에도 음성 및 데이터의 효율적인 전송이 가능한 한 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서 음성 및 데이터 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 하나의 프레임을 구성하는 복수개의 서브 프레임을 음성 전용 서브 프레임 과 데이터 전용 서브 프레임으로 시분할적으로 할당하는 단계와, 상기 할당된 음성 전용 서브 프레임 또는 데이터 전용 서브 프레임을 통해 음성 또는 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 전송 시 사용되는 서브 프레임 구성도이다.
앞에서 설명한 바와 같이 LAS-CDMA의 한 프레임은 헤더를 제외하면 9개의 서브 프레임으로 구성된다. 이때, 8Kbps 보코더를 사용하는 음성통신을 지원하기 위해서 9개의 서브 프레임 중 4개의 서브 프레임을 할당한다.
즉, 8Kbps 보코더를 사용하는 음성 통신에서는 음성 서비스를 위해서 9개의 서브 프레임 중 4개의 서브 프레임은 음성 서비스를 위해 할당하고, 나머지 5개의 서브 프레임은 데이터 서비스를 위해 할당한다. 이때 음성 서비스와 데이터 서비스의 필요에 따라 서브 프레임의 할당은 도 6a 내지 도 6d에서와 같이 다양하게 가변하여 이용할 수 있다.
즉, 도 6a 내지 도 6d에서는 9개의 서브 프레임중에서 제 1부터 제 4 서브 프레임(SF1-SF4)은 음성 서비스를 위해서, 그리고 제 5부터 제 9 서브 프레임(SF5-SF9)은 데이터 서비스를 위해 할당한 것을 보여주고 있다. 이때, 음성 서비스를 위한 서브 프레임과 데이터 서비스를 위한 서브 프레임의 할당은 9개의 서브 프레임에 대하여 하나씩 번갈아(alternate) 할당할 수도 있다. 즉, 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 서브 프레임은 음성 서비스 전용으로, 제 2, 제 4, 제 6, 제 8, 제 9 서브 프레임은 데이터 서비스 전용용으로 할당할 수 있으며, 그 밖의 할당 방법을 사용하여 임의로 할당할 수 있다.
이와 같이 서브 프레임을 가변적으로 다양하게 할당하여 사용하면 9개의 서브 프레임을 시간적으로 구분했을 때 일정 시간구간동안에는 음성만을 보내고, 다른 시간구간 동안은 데이터만을 보낼 수 있다.
그리고, 음성 전용 서브 프레임과 데이터 전용 서브 프레임을 통해 데이터를 전송할 때 음성 전용 서브 프레임을 구성하는 복수개의 타임 슬롯을 구성하는 복수개의 LS 코드 데이터는 서로 다른 IFW 구간을 갖거나 동일한 IFW 구간을 갖도록 구성하고, 상기 데이터 전용 서브 프레임을 구성하는 복수개의 타임 슬롯을 구성하는 복수개의 LS 코드 데이터는 서로 다른 IFW 구간을 갖거나 동일한 IFW 구간을 갖도록 구성한다.
따라서 시간적으로 음성과 데이터가 하나의 서브 프레임에서 동시에 전송되는 것이 방지됨으로써 하나의 타임 슬롯을 구성하는 LS 코드 데이터는 IFW가 큰 코드와 IFW가 작은 코드가 동시에 전송되지 않아, IFW가 큰 코드와 IFW가 작은 코드가 동시에 전송됨으로써 발생하는 손실이 방지된다.
이상의 설명에서와 같은 본 발명 LAS-CDMA 시스템에서의 데이터 전송 방법 일정 시간 구간 동안에는 음성만을 보내고 또 다른 시간 구간동안에는 데이터만을 보냄으로써 음성과 데이터가 같은 시간대에 동시에 전송되지 않아 음성과 데이터 전송시 사용되는 IFW가 서로 다르더라도 상대방의 IFW 코드에 영향을 받지 않으므로 특히 IFW가 큰 코드 스페이스를 사용하는 음성 전송의 효율을 높일 수 있음은 물론 음성과 데이터 서비스를 위한 서브 프레임의 할당을 가변적으로 함으로써 전반적으로 음성과 데이터의 전송 효율을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서의 LS 코드를 설명하기 위한 도면
도 2는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서의 서로 다른 코드가 임의의 칩만큼 어긋나 있는 상태를 보여주는 도면
도 3a 및 도 3b는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 LS 코드의 자기 상관값과 상호 상관값에서의 IFW를 설명하기 위한 도면
도 4는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 서로 다른 크기의 IFW를 동시에 보낼 경우의 전체 IFW의 변화를 설명하기 위한 도면
도 5는 일반적인 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 전송 프레임을 설명하기 위한 도면
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 LAS 코드분할 다중접속(LAS-CDMA) 시스템에서 음성 및 데이터 전송시 사용되는 서브 프레임 구성도

Claims (7)

  1. 하나의 프레임을 구성하는 적어도 하나의 서브 프레임을 음성 전용 서브 프레임과 데이터 전용 서브 프레임으로 시분할적으로 할당하는 단계;
    상기 음성 전용 서브 프레임을 통해 제 1 엘에스(LS) 코드에 상응하는 음성 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 전용 서브 프레임을 통해 제 2 엘에스(LS) 코드에 상응하는 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 프레임은 적어도 하나 이상의 타임 슬롯을 포함하고, 상기 엘에스(LS) 코드를 가지는 음성 신호 또는 데이터 신호는 상기 타임 슬롯을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 음성 전용 서브 프레임을 통해 음성 신호를 전송하는 단계에서 상기 음성 전용 서브 프레임을 구성하는 복수개의 타임 슬롯을 구성하는 복수개의 엘에스(LS) 코드 데이터는 서로 다른 무간섭 구간(IFW : Interference Free Window)을 갖거나 동일한 무간섭 구간(IFW : Interference Free Window)을 갖는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 전용 서브 프레임을 구성하는 복수개의 타임 슬롯을 구성하는 복수개의 엘에스(LS) 코드 데이터는 서로 다른 무간섭 구간(IFW : Interference Free Window)갖거나 동일한 무간섭 구간(IFW : Interference Free Window)을 갖는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 엘에스(LS) 코드는 엘에스(LS) 코드당 할당 가능한 최대의 무간섭 구간(IFW : Interference Free Window)을 가지는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하나의 프레임을 구성하는 적어도 하나의 서브 프레임을 음성 전용 서브 프레임과 데이터 전용 서브 프레임으로 시분할적으로 할당하는 단계는, 상기 프레임을 하나의 음성 전용 서브 프레임과 하나의 데이터 전용 서브 프레임으로 교대로 할당하는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하나의 프레임을 구성하는 적어도 하나의 서브 프레임을 음성 전용 서브 프레임과 데이터 전용 서브 프레임으로 시분할적으로 할당하는 단계는, 상기 프레임을 복수개의 음성 전용 서브 프레임과 복수개의 데이터 전용 서브 프레임으로 교대로 할당하는 것을 특징으로 하는 엘에이에스(LAS) 코드분할 다중접속 시스템에서의 음성과 데이터 전송 방법.
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