KR100587254B1 - 잼(jam)및다중경로페이딩에의한오류채널제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 경로 페이딩 등의 환경적 특성으로 인하여 장기간 주파수가 선택적으로 페이딩 되는 오류 발생 주파수 채널과 인근에서 장기간 간섭하는 JAM신호에 의한 오류 발생 주파수 채널들을 다른 주파수 채널과 구분해내고 이를 제외시켜 통신함으로서 통신 시스템의 성능을 개선하도록 한 JAM과 다중 경로 페이딩에 의한 오류채널 제거방법을 제공하기 위한 것으로서, 제 1 복수의 테스트 데이터를 준비하는 단계와, 복수의 단말기에서 상기 제 1 복수의 데이터 각각을 분할된 주파수 채널을 통하여 송수신하는 단계와, 상기 수신된 데이터에서 오류를 검출하여 JAM으로 인한 오류 채널을 제거하는 단계와, 상기 분할된 주파수 채널 중 상기 JAM으로 인한 오류 채널 이외의 채널로 제 2 복수의 테스트 데이터를 송수신하는 단계와, 상기 수신된 데이터에서 다시 오류를 검출하는 것에 따라 장기간 페이딩 채널을 분류 및 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

잼(ＪＡＭ) 및 다중경로 페이딩에 의한 오류 채널 제거방법{METHOD FOR ELIMINATING ERROR CHANNEL BY JAM AND MULTIPATH FADING}

본 발명은 JAM과 다중 경로 페이딩에 의한 오류채널 제거방법에 관한 것으로, 특히 장기간 간섭하는 JAM신호에 의한 오류 발생 주파수 채널과 다중 경로 페이딩 등의 환경적 특성으로 인한 오류발생 주파수의 채널을 다른 정상적인 주파수 채널과 구분한 후 이를 제외시켜 통신함으로써 통신 시스템의 성능을 개선하기 위한 오류채널 제거방법에 관한 것이다.

도 1(a)는 주파수 호핑에 의한 단기적 인접 간섭회로 성능을 나타낸 도면으로, 구내 단말기 A의 인접지역에 JAM을 유발하는 다른 단말기 B가 있는 경우를 나타낸 것이다.

이 경우 JAM을 유발하는 것은 다른 단말기의 출력 주파수일수 있고 고주파의 성분일 수도 있다.

허가 없이 쓸 수 있는 무선 통신 주파수인 ISM(Industrial Scientific Medical)대역의 경우 단말기가 아닌 임의의 전기 장비일 수도 있다.

도 1(b)는 구내에서의 다중 경로 페이딩과 순간적인 간섭요소를 나타낸 것이다.

구내의 좁은 공간에 다양한 방해물이 복잡하게 배치되어 있는 경우 이에의한 다양한 다중경로(A,B,C) 지연의 신호가 존재한다.

이러한 다중경로 지연신호들이 수신기(R_X)에 수신되는 경우, 대역의 일부에 주파수 선택적인 페이딩이 나타나게 된다.

구내의 경우처럼 지정된 위치에서 계약한 신호로 통신할 경우 이 특성에 의하여 일부 주파수 대역에서는 계속 오류가 발생하여 전체성능을 떨어뜨린다.

그리고 사무실등과 같이 좁은 공간에 사람들의 이동이 빈번한 경우 이에 의한 다중경로 지연 특성에 의해서도 앞에서 언급한 것과 같은 영향을 준다.

그러나 이 경우는 그 영향이 순간적이고 곧 정상으로 되돌아 올 가능성이 큰 경우로 전체 성능에 영향을 주는 정도가 적다.

도 1(c)는 구내에서의 다중접속 통화 환경에서 각 단말기(A,B,C)가 서로 다른 다중 경로 지연 특성을 가지는 것을 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1(b)의 다중경로 페이딩과 순간적 간섭요소에 의한 대역 내 채널 특성을 나타낸 것이다.

도 2의 측정 데이터로 고정된 방해물이나 벽에 의한 다중 경로 특성이 지배적인 특성을 결정하고 이동하는 사람처럼 순간적인 방해물에 의한 다중경로 특성이 여기에 추가되어 점선과 실 선으로 구분되어 있다.

도 3(a)~3(d)는 각 변조방식의 주파수 특성이 주파수 선택적 오류 채널에서 받는 영향을 나타낸 도면으로, 점선은 채널을, 실선은 신호를 나타낸 것이다.

도 3(a)는 협대역 신호의 예로, 광대역에서 주파수 선택적인 채널 특성을 가지는 채널이라도 이 경우 신호에는 플래트 페이딩(Flat Fading)특성을 나타내므로 이 채널을 계속 이용하여 통신하면 통화 자체가 단절된다는 문제점이 있다.

도 3(b)는 무선 LAN의 한 방식으로 사용되는 DS-CDMA 방식의 경우를 나타낸 것으로 신호를 코히어런트 대역폭(Coherent bandwidth)이상으로 확산하여 채널의 주파수 선택적 페이딩을 극복한다. 이 경우 매우 큰 확산 원소(factor)가 필요하고 이를위한 신호처리와 동기로 인하여 전력소모가 커진다는 문제점이 있다.

도 3(c)는 심볼을 N개의 협대역 서브 캐리어에 확산하여 실어보내는 멀티 캐리어 CDMA 방식의 경우에 있어서 채널통과 이전의 스펙트럼을 나타낸 것이고 (d)는 상기 멀티 캐리어 CDMA의 신호가 채널을 통과한 이후의 신호 스펙트럼을 각각 나타낸 것으로서, 이 경우 3개의 서브 캐리어에 확산된 신호중 두 번째 확산신호가 채널 페이딩으로 레벨이 감소하는 것을 보여준다.

그러나 수신기에서 이들을 다시 합성하면 정상적인 서브 캐리어에 있는 신호에 의해 무난히 복원되고 이런 경우 주파수 다이버시티(frequency diversity)특성을 나타낸다.

그러나 이 경우에도 감쇄된 부분은 전력의 손실로 볼 수 있으므로 결국 전력 손실이 크다는 문제점이 있다.

도 4(a)는 주파수 호핑 무선 통신 방법을 수행하기 위한 블록도로서, 스피취 코더(11), 컨벌루셔널 인코더 및 인터리버(convolution encoder and interleaver) (12), 필터(13), 4페이스 모듈레이터(4-phase modulator)(14), 곱셈기(15), 파워 증폭기(16), 필터(17) 및 안테나(18)로 형성하는 송신부와, 안테나(18), 필터(19), 곱셈기(20), 필터/리미터(22), 동기상관채널 음성기호률 샘플러(Sync Correlution Channel Sounding Symbolrate Sampler)(23), 다이버시티 콤바이너(diversity combiner)(24), 역인터리버 및 비터바이디코더(deinterleaver and veterbi decoder)(25), 및 스피취디코더(26)로 형성되는 수신부와 데이터 수정부(21)로 구성되어 있다.

상기 송신부 및 수신부는 통상의 ISM 밴드를 이용하는 스프레딩 방식의 무선 통신의 시스템으로 이들에 대한 구체적 설명은 생략한다.

도 4(b)는 주파수 호핑 TDMA 방식을 나타낸 것으로, 장애물이 많고 사람의 이동이 빈번한 구내의 복잡한 환경에서 사용되는 고속 통신 시스템에서 비교적 넓은 주파수 대역을 분할하여 이용하는 시스템의 예이다.

주파수 대역을 n개로 분할하고 통화시에 계속 약속된 다른 주파수 채널로, 예를들면 프레임 #1에서는 f₁ 주파수 채널, 프레임 #2에서는 f₃ 주파수 채널, 프레임 #3 및 프레임 #4에서는 f_n 주파수 채널, 그리고 프레임 #n에서는 f₃ 주파수 채널로 이동하여 통신하는 방식이다.

이 경우에도 도 1내지 도 3에서 설명한 오류채널에서는 오류가 발생하지만 곧 다른 주파수 채널로 이동하여 한 사용자가 느끼는 오류는 적게된다.

그러나 전체 시스템의 관점에서 보면 오류가 그 주파수 채널에서 계속 발생하므로 오류발생의 영향은 여전히 크다는 문제점이 있다.

도 5(a)는 멀티 캐리어 CDMA시스템의 송수신 방식을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 5(b ) 및 5(c)는 멀티 캐리어 CDMA방식에서의 주파수 선택적 오류 채널에서의 영향을 나타낸 것으로 도 5(b)는 채널 통과이전의 신호 스펙트럼 상태를, 도 5(c)는 채널통과 이후의 신호 스펙트럼 상태를 각각 나타낸 것으로 실선은 신호, 점선은 채널을 나타낸다.

이 송수신 방식은 제한된 대역내에서 고속 데이터 통신을 하기 위해서 송신부에서는 데이터를 여러 서브 캐리어(Sub₁, Sub₂,...Sub_n)에 확산하여 전송하고 수신부는 이를 재결합하는 방식으로 다중 경로 오류 및 서브 캐리어의 성분이 상실되더라도 나머지 서브 캐리어의 성분을 이용하여 원신호를 복원한다.

이러한 이유로 오류채널이 많을 경우 각 서브캐리어의 간격은 가급적 멀리 떨어져서 독립적으로 동작하는 것이 바람직하다.

그러나 이 방식도 다중경로에는 강하지만 계속 오류가 발생하는 것이 명백한 채널에 확산을 할당하는 것은 전력손실을 초래한다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 여러 가지 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 다중 경로 페이딩 등의 환경적 특성으로 인하여 장기간 페이딩 되는 오류 발생 주파수 채널과 인근에서 장기간 간섭하는 JAM 신호에 의한 오류 발생 주파수 채널을 다른 주파수 채널과 구분해내고 이를 제외시켜 통신함으로서 통신 시스템의 성능을 개선하도록 한 JAM과 다중 경로 페이딩에 의한 오류채널 제거방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 주파수 호핑 방식을 사용하는 TDMA호핑 시스템과 멀티 캐리어 CDMA방식에 적용하여 성능을 개선시키도록 한 JAM과 다중 경로 페이딩에 의한 오류채널 제거방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 JAM과 다중경로 페이딩에 의한 오류채널 제거방법은, 제 1 복수의 테스트 데이터를 준비하는 단계와, 복수의 단말기에서 상기 제 1 복수의 데이터 각각을 분할된 주파수 채널을 통하여 송수신하는 단계와, 상기 수신된 데이터에서 오류를 검출하여 JAM으로 인한 오류 채널을 제거하는 단계와, 상기 분할된 주파수 채널 중 상기 JAM으로 인한 오류 채널 이외의 채널로 제 2 복수의 테스트 데이터를 송수신하는 단계와, 상기 수신된 데이터에서 다시 오류를 검출하는 것에 따라 장기간 페이딩 채널을 분류 및 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면에 근거하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 JAM과 다중경로 페이딩에 의한 오류 채널의 제거 방식을 구현하기 위한 프로우챠트로서, S₁에서 오류의 체크와 채널구분이 가능한 복수의 테스트 데이터를 기지국에서 준비한다.

이때 상기 데스트 데이터는 오류의 체크가 가능하여야 하며 분할된 주파수 채널마다 다른 코드를 할당하여 송수신 테스트 데이터만으로 쉽게 오류 채널을 구분할 수 있도록 하여야 한다.

그 후 S₂에서 분할된 주파수 채널마다 할당된 데이터를 각 채널에 할당하여 데이터를 전송하고 다시 수신하여 메모리에 저장한다.

그 다음 S₃에서는 수신된 오류 데이터에서 먼저 오류를 검출하고 S₄에서는 몇번째 채널에서 오류가 발생했는지 분리해낸다.

이어 S₅에서 이 오류 채널 정보를 가지고 Map을 형성한다.

그리고 S₆에서는 이를 바탕으로 사용하는 주파수 채널에서 JAM으로 인한 오류를 분류하고 이 오류가 발생한 채널을 제거한다.

그 후에 S₇에서는 이를 반영하여 통신을 수행한다.

그리고 S₈~S₁₂에서 상기 과정을 반복하여 두 번째 MAP을 형성한 후, S₁₃에서 이것과 이전의 맵을 비교하여 구내의 복잡한 다중경로 특성에 의해 계속 오류를 발생시키는 주파수 선택적인 페이딩에 의한 오류 발생 채널 즉, 장기간 페이딩 채널을 분리해낸다.

그리고 S₁₄에서는 이들 분류된 채널을 분할 주파수 채널에서 제거한 후 이처럼 비교적 장기적인 오류 채널들을 모두 제거한 후 오류가 없는 정상 주파수 채널과 순간적인 오류를 발생하였다가 정상이 되는 변동 특성을 가지는 주파수 채널을 이용하여 통신을 수행한다.

도 7(a)는 처음 측정한 데이터에서 작성된 Map(S₅)에서의 예로 X로 표시된 것은 오류가 발생한 채널을 나타낸 것이며, 각 단말기에서 공통 채널에 오류가 발생하는 경우 JAM으로 판단하여 빗금으로 표시하였다.

이는 각 단말기와 기지국의 상대적 위치가 다른 경우 다중 경로 지연 효과가 다르게 나타나는 점과 JAM의 경우 같은 주파수에서 오류를 일으키는 점에 착안하였다.

도 7(b)는 두 번째 측정된 데이터 작성된 MAP(S₁₂에서)으로 JAM을 제외한 오류 채널 정보에서 일정시간이 경과한 후에도 이전의 오류 채널과 일치하는 채널에서 오류가 발생한 경우(ⓧ로 표시)를 구조적 다중 경로 페이딩으로 판단할 수 있는 점에 착안하여 순간적인 다중 경로 요소에 의한 오류 채널과 구분하였다.

이러한 방식은 80㎒대역을 나누어 호핑 방식으로 통신하는 구내 무선 LAN등과 같은 TDMA 호핑 방식 또는 IMT2000의 20㎒의 대역을 사용하는 피코셀(Pico Cell)환경에서의 멀티캐리어 CDMA 시스템 방식의 경우에 매우 효과적이다.

도 8(a)는 본 발명을 TDMA 호핑 방식에 적응하는 경우를 나타낸 도면이고, 이 경우에는 장기적인 오류채널을 제외하여 호핑셋을 재설정 하도록 하고 있다.

도 8(b)는 본 발명을 멀티캐리어 CDMA 시스템에 적용하는 경우를 나타낸 도면으로 이 경우에는 서브 캐리어에서 장기적인 오류 채널을 제외하여 할당하도록 하고 있다.

이상과 같이 본 발명은 장애물이 많고 시작의 이동이 빈번한 구내의 복잡한 환경에서 사용되는 고속 통신 시스템에서 비교적 넓은 주파수 대역을 분할하여 이용하는 경우, 다중 경로 페이딩 등의 환경적 특성으로 인하여 장기간 주파수 선택적으로 페이딩되는 오류 발생 주파수 채널과, 인근에서 장기간 간섭하는 JAM신호에 의한 오류 발생 주파수 채널들만을 다른 주파수 채널과 구분해내고 이를 제외시켜 통신을 수행함으로써 통신 시스템의 성능을 개선할 수 있고, 이러한 방식이 IMT 2000의 20㎒의 대역을 사용하는 피코셀 환경에서의 멀티캐리어 CDMA 시스템에 적용하는 경우 전력 손실을 줄일 수 있고, 넓은 대역을 나누어 통신하는 TDMA 호핑 방식에 적용하는 경우에도 크게 성능을 개선할 수 있다는 효과가 있다.

도 1(a)는 종래의 구내에서의 인접 JAM을 나타낸 도면

도 1(b)는 종래의 구내에서의 다중경로 페이딩과 순간적 다중경로 지연요소를 나타낸 도면

도 1(c)는 종래의 구내에서의 다중접속 통화 환경에서의 다중경로 특성을 나타낸 도면

도 2는 도 1(b)의 대역 내 채널 특성을 나타낸 도면

도 3(a)~(d)는 각 변조방식의 주파수 선택적 오류 채널에서의 영향을 나타낸 그림

도 4(a)는 주파수 호핑 무선통신 방법을 수행하기 위한 블록도

도 4(b)는 종래의 TDMA호핑 방식을 나타낸 도면

도 5(a)는 종래의 멀티 캐리어 CDMA시스템의 송신 모델을 나타낸 도면

도 5(b) 및 도5(c)는 멀티 캐리어 CDMA방식에서의 주파수 선택적 오류 채널에서의 영향을 나타낸 것으로 도 5(b)는 채널통과 이전의 신호 스펙트럼을, 도 5(c)는 채널통과 이후의 신호 스펙트럼을 각각 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 구현을 위한 플로우 챠트

도 7(a)는 처음 측정된 데이터에서 작성된 MAP

도 7(b)는 두 번째 측정된 데이터에서 작성된 MAP

도 8(a)는 본 발명의 이용 예로서 TDMA 호핑 방식에 적용한 경우를 나타낸 도면

도 8(b)는 본 발명의 이용 예로서 멀티 캐리어 CDMA방식에 적용한 경우를 나타낸 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 스피취코더 12 : 컨버류션 인코더 및 인터리버

13,17,20 : 필터 14 : 4-페이스 모듈레이터

15,20 : 곱셈기 16 : 파워 증폭기

18 : 안테나 21 : 데이터 수정부

22 : 필터/리미터 23 : 동기상관 채널 음성 기호듈 샘플러

24 : 다이버시트 콤바인더 25 : 역인터리버 및 비터바이 디코더

26 : 스피취디코더

Claims (4)

1. 제 1 복수의 테스트 데이터를 준비하는 단계와,

   복수의 단말기에서 상기 제 1 복수의 데이터 각각을 분할된 주파수 채널을 통하여 송수신하는 단계와,

   상기 수신된 데이터에서 오류를 검출하여 JAM으로 인한 오류 채널을 제거하는 단계와;

   상기 분할된 주파수 채널 중 상기 JAM으로 인한 오류 채널 이외의 채널로 제 2 복수의 테스트 데이터를 송수신하는 단계와;

   상기 수신된 데이터에서 다시 오류를 검출하는 것에 따라 구조적 페이딩 채널을 분류 및 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 JAM 및 다중 경로 페이딩에 의한 오류 채널 제거 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구조적 페이딩에 의한 오류채널을 제거한 주파수 채널은 순간적으로 에러가 발생하였다가 정상이 되는 변동 특성을 가지는 주파수 채널이 포함됨을 특징으로 하는 JAM 및 다중 경로 페이딩에 의한 오류 채널 제거 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 단말기는 TDMA 시스템에서 사용되는 단말기임을 특징으로 하는 JAM 및 다중경로 페이딩에 의한 오류 채널 제거 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 단말기는 멀티 캐리어 CDMA 시스템에서 사용되는 단말기임을 특징으로 하는 JAM 및 다중 경로 페이딩에 의한 오류 채널 제거 방법.