KR100643745B1 - 한점 직교 및 ｚｃｄ 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는ｏｏｋ-ｃｄｍａ 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 송신측에는 한점직교 또는 ZCD 특성을 가지는 단극성(unipolar) 확산코드를 발생시킨 후, 이를 기반으로 카오틱(chaotic) 소스 또는 특정 주파수 대역을 갖는 반송파를 이용하여 OOK(on-off keying) 변조를 수행하여 송신하고, 수신측에서는 포락선검파를 통해 얻어진 데이터를 단극성 확산코드 상관특성을 도출하고 이를 판정하여 정보데이터를 복원함으로써, 유무선 통신의 송신기간 또는 기지국간의 간섭문제 및 특정 셀내에서 기지국에 업링크를 할 경우 다중접속간섭을 제거할 수 있는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템을 이루는 구성수단은, OOK(on-off keying)-CDMA 기반의 유무선 통신시스템에 있어서, 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK 변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 송신안테나를 포함하여 구성된 송신부와, 상기 송신부의 송신안테나로부터 송신되는 변조신호를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신된 변조신호에 대하여 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호 중에 반송파 성분을 제거하 여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터와, 상기 자기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 정보데이터를 복원 생성하는 판정기를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
단극성 코드, ZCD, OOK, 유무선 통신

Description

한점 직교 및 ＺＣＤ 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 ＯＯＫ-ＣＤＭＡ 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법{WIRE AND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM BASED OOK-CDMA AND METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 셀 기반의 유무선 통신의 문제점을 보여주기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 3은 상기 도 2의 유무선 통신 시스템에서의 단극성 코드 신호의 패턴 추이를 보여주는 개략도이다.
본 발명은 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 송신측에는 한점직교 또는 ZCD 특성을 가지는 단극성(unipolar) 확산코드를 발생시킨 후, 이를 기반으로 카오틱(chaotic) 소스 또는 특정 주파수 대역을 갖는 반송파를 이용하여 OOK(on-off keying) 변조를 수행하여 송신하고, 수신측에서는 포락선검파를 통해 얻어진 데이터를 단극성 확산코드 상관특성을 도출하고 이를 판정하여 정보데이터를 복원함으로써, 유무선 통신의 송신기간 또는 기지국간의 간섭문제 및 특정 셀내에서 기지국에 업링크를 할 경우 다중접속간섭을 제거할 수 있는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 유무선 통신 시스템은 IS-95및 IMT-2000과 같은 디지털 셀룰러 기반의 CDMA 통신시스템, 유무선 홈네트워크 및 광 통신시스템 및 초광대역 무선통신 등이 있다. 이러한 종래의 유무선 통신 시스템에 있어서, IS-95및 IMT-2000과 같은 디지털 셀룰러 기반의 CDMA 통신시스템과 초광대역 무선통신시스템에서는 모두 PSK(Phase Shift Keying)변조에 기초한 양극형(bipolar) 형태의 확산코드를 이용하고 있다.
상기와 같이 IS-95및 IMT-2000과 같은 디지털 셀룰러 기반의 CDMA 통신시스템과 초광대역 무선통신시스템에서 사용되는 PSK(Phase Shift Keying) 변조에 의하면 데이터의 송수신부의 하드웨어의 복잡도가 크다는 문제점이 발생한다.
또한 광 통신시스템의 경우에는 완전한 0값을 가지는 한점 또는 제로상관구간 형태의 직교특성을 가지는 확산코드 기반의 기술은 전혀 제시되지 못하고 있는 상태이다.
한편, 종래의 유무선 통신 시스템에서는 각 셀간에 간섭이 빈번하여 통신의 질이 떨어지는 문제점이 발생하는 경우가 빈번하였다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 셀(셀1, 셀2, 셀3) 구역 내에는 수신기 또 는 수신단말장치(2)와 유무선통신을 수행하는 송신기 또는 기지국(1)이 존재한다. 그런데, 상기 특정 셀(셀1 또는 셀2 또는 셀3) 내에 존재하는 송신기 또는 기지국(1)에서 송신하는 신호가 인접 셀 내에 존재하는 수신단말장치 또는 수신기(1)에서 수신되어, 셀간의 간섭이 발생할 수 있다.
상기와 같은 종래의 유무선 통신 시스템에 의하면, 통신을 위한 송수신기의 하드웨어가 복잡하고 시스템 구축 비용이 거대한 문제점이 발생한다.
또한, 종래의 기술에 의하면, OOK 변조와 연결되어 한점직교 또는 ZCD 특성을 가지는 단극성 확산코드를 이용하여 셀간의 간섭을 제거하여 유무선통신을 할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, OOK 변조와 연결되어 한점직교 또는 ZCD 특성을 가지는 단극성 확산코드를 이용하고 각 송신기로부터 발생된 단극형 확산코드에 기반을 둔 OOK 변조신호는 단극형 확산코드와 곱해지고, 이러한 형태가 상호간에 직교하는 또 다른 단극형 코드셋과 어울어져 다중채널 또는 기지국에 적용되어 확산된 신호들 상호간에 한점직교 또는 ZCD 특성을 유지함으로 인해서 일정시간 구간동안 상호간에 간섭이 일어나는 것을 제거할 수 있는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템을 이루는 구성수단은, OOK(on-off keying)-CDMA 기반의 유무선 통신시스템에 있어서, 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK 변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 송신안테나를 포함하여 구성된 송신부와,
상기 송신부의 송신안테나로부터 송신되는 변조신호를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신된 변조신호에 대하여 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호 중에 반송파 성분을 제거하여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터와, 상기 자기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 정보데이터를 복원 생성하는 판정기를 포함하여 구성된 수신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보데이터는 신호의 레벨이 있는 경우에는 "1", 신호의 레벨이 없는 경우에는 "0"인 단극성 데이터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단극형 확산 코드는 코드간의 상호상관특성이 한지점에서 "0"이 되는 한점직교이거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"이 되는 ZCD(zero correlation duration) 특성을 가지거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"에 근접한 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 OOK 변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 단극형 코드 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(on-off keying) 변조를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반송파는 시간에 따라 랜덤(random)하게 변하는 카오틱(chaotic) 소스인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송신안테나 전단 및 수신안테나 후단에 파워증폭기가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정합필터는 입력되는 단극형 확산코드 패턴 신호를 사전에 정해진 참고코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판정기는 상관피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 정보데이터를 "1"로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 "0"으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
한편 또 다른 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 방법을 이루는 구성수단은, OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 방법에 있어서, "1" 또는 "0"으로 이루어진 정보데이터를 발생하고, 이를 한점 직교 또는 ZCD특성을 갖는 단극형 확산코드에 의해서 확산처리를 수행하는 과정과, 상기 한점 직교 또는 ZCD 특성을 갖는 단극형 확산코드 신호에 특정한 주 파수 대역을 차지하는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK 변조를 수행하여, 변조 신호를 송신안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하여 구성된 송신방법과;
상기 송신된 신호를 수신안테나를 통해 수신하여 밴드패스필터를 통과 시킨 후, 포락선검파기를 통해서 반송파 성분을 제거하는 과정과, 상기 포락선검파기를 통해 출력되는 단극성 코드 패턴을 정합필터가 입력받아 참고코드(reference code)를 이용하여 상관처리를 수행함으로써 상관피크치를 출력하는 과정과, 상기 상관피크치를 판정기가 입력받아 임계치와 비교하여 "1" 또는 "0"의 정보데이터로 판정하는 과정을 포함하여 구성된 수신방법을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보데이터의 송수신이 원거리 통신인 경우에는, 상기 변조된 신호를 파워증폭기를 거친 후 송신하고, 수신안테나에서 수신된 신호를 파워증폭기를 거친 후 포락선검파기에 입력되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법을 이루는 작용 및 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템(300)은 송신부(100)와 수신 부(200)로 이루어져 있다. 상기 송신부(100)는 기지국 또는 소정의 송신장치가 해당할 것이고, 상기 수신부(200)는 통신단말기 또는 소정의 수신장치가 해당할 것이다.
상기 송신부(100)는 단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부(110)와, 상기 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산처리부(120)와, 상기 단극형 확산코드 신호를 변조하는 OOK 변조부(130)와, 상기 변조된 신호를 송출하는 송신안테나(140)를 포함하여 이루어져 있다.
그리고, 상기 수신부(200)는 상기 송신부(100)의 송신안테나(140)로부터 송신되는 변조신호를 수신하는 수신안테나(210)와, 상기 수신된 변조신호에 대하여 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터(220)와, 상기 출력되는 신호 중에 반송파 성분을 제거하여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기(230)와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터(240)와, 상기 자기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 정보데이터를 복원 생성하는 판정기(250)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 송신부(100)의 정보데이터발생부(110)는 전송데이터를 "1"(신호의 레벨이 있는 형태) 또는 "0"(신호의 레벨이 없는 형태)의 형태로 구성된 단극성(unipolar) 정보데이터를 발생한다. 상기 정보데이터발생부(110)에서 발생한 단극성 정보데이터의 형태는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같다.
상기 정보데이터발생부(110)로부터 발생된 단극성 정보데이터는 확산처리부 (120)에서 단극형 확산코드(unipolar spreading sequence)로 확산처리된다.
상기 단극형 확산코드는 상기 정보데이터발생부(110)에서 발생한 정보데이터보다 주파수가 높은 주파수를 가지며, 단극형 확산코드를 구성하는 신호는 "1"과 "0"과 같이 신호의 유무로 판정되는 단극형 신호로서 종래의 양극형(bipolar)신호와는 다른 형태를 갖는다. 상기 확산처리부(120)에서 생성된 단극형 확산코드 신호는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같다.
또한, 상기 단극형 확산코드는 코드간의 상호상관특성이 코드간의 칩동기가 확립된 한지점에서 0이 되는 한점직교 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 0이 되는  ZCD(zero correlation duration)특성을 갖는다.
상기 확산처리부(120)로부터 생성된 확산신호의 형태는 "0"과 "1"로 구성된 단극형(Unipolar)신호가 되는데, OOK 변보부에서는 상기 단극형 확산코드 신호에 특정한 주파수 대역을 차지하는 반송파 케리어를 곱함으로써 OOK(on-off keying)변조를 행하게 된다.
상기 OOK 변조부(130)는 "on" 상태에서는 신호를 전송하고 "off"상태에서는 신호의 레벨을 없애는 동작을 수행한다. 상기와 같은 동작은 스위칭회로 등을 통해서 간단하게 구현될 수 있다. 상기와 같은 OOK 변조부(130)의 동작에 따라, 수신부(200)에서는 비동기 검파도 용이하게 구현할 수 있다. 상기 OOK 변조부(130)를 통해 출력되는 신호는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같다.
한편 상기 OOK 변조부(130)에서 변조 및 확산된 신호가 원거리로 전송되는 경우에는 송신안테나(140) 전단에 파워증폭기를 마련하여 증폭된 상태로 송신안테 나(140)를 통해 송신되게 하고, 근거리 전송인 경우에는 파워증폭기를 적용하지 않은 상태에서 안테나 단자를 통해서 송신부(100) 외부로 송출시키게 된다.
상기와 같이 송신안테나(140)를 통해 송출된 신호는 수신부(200)측의 수신안테나(210)를 통해 입력된다.
상기 수신부(200)의 수신안테나(210) 또는 수신기 인입부를 통해서 수신된 신호는 밴드패스필터(220)를 거쳐 특정 주파수 대역만 통과된 상태로 출력된다. 상기 밴드패스필터(220)를 통해 특정 주파수 대역만 통과된 신호는 상기 포락선검파기(230)를 통해서 반송파성분이 제거된다.
상기 밴드패스필터(220)로부터 출력된 신호가 상기 포락선 검파기(230)를 통과하게 되면, 반송파 내에 존재하던 특정주파수대역성분들은 모두 제거가 되고 포락선은 단극형 확산코드의 패턴만을 유지하게 된다. 상기 포락선 검파기(230)로부터 출력되는 단극형 확산코드 패턴 신호는 도 3의 (d)에 도시된 바와 같다.
상기 포락선 검파기(230)로부터 출력되는 단극형 확산코드 패턴 신호는 정합필터(240)(matched filter)로 입력된다. 그러면, 상기 정합필터(240)(matched filter)는 수신된 단극형 확산코드 패턴을 입력으로 받은 상태에서, 자기 자신이 가지고 있는 참고 코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리를 행하게 된다.
이때, 각 송신부(100)와 수신부(200) 사이에는 코드분할에 의한 직교성을 유지하기 위하여 상호간에 특별히 약속으로 정하는 단극형 직교코드를 사용하게 되며, 정합필터(240)는 이러한 약정된 코드가 입력신호로 입력되었을 때만 상관피크 를 도출하게 되며, 관련이 없는 코드가 입력신호로 입력되는 경우는 상관특성이 0(zero)이 되므로 피크를 도출하지 않게 된다.
상기 정합필터(240)로부터 출력되는 상관피크치는 상기 판정기(250)(Detector)로 입력되며, 판정기(250)에서는 상관피크치를 입력받아 임계치와 비교한후, 임계치 이상이 되는 경우에는 정보데이터를  "1"로  판정하고, 그 이하인 경우는 "0"으로 판정하는 기능을 수행한다. 
상기 수신부(200)를 통해 신호가 처리되는 과정에서 "0"에 가까운 무시할 만한 아주 작은 상관구간 또는 제로구간 및 제로상관구간 내에 존재하는 MAI(Multiple Access Interference) 신호 및 MPI(Multi-path Interference) 신호, ICI(inter cell interference) 또는 IPI(InterPiconet Interference)와 같은 시간지연에 의한 간섭 및 방해파 등 불필요 간섭 성분들을 "0"과 "1"의 형태로 구성된 단극형 확산코드의 제로상관특성을 이용하여 제거된다.
이하에서는 본 발명에 적용되는 한점 또는 일정시간구간동안 ACF(auto-correlation function) sidelob 및 CCF(crosscorrelatinh function)값이 0이 되는 단극형(Unipolar) 확산코드의 상관특성 및 생성법에 대하여 설명한다.
본 발명에서 제시하는 확산코드의 구성요소 및 상관특성은 다음과 같다.
만일에 0과 1의 원소를 가지면서 코드의 한주기가 N인 0,1 확산코드를
Figure 112005002322514-pat00001
Figure 112005002322514-pat00002
Figure 112005002322514-pat00003
및
Figure 112005002322514-pat00004
Figure 112005002322514-pat00005
라고 한다면 이때, 칩 쉬프트(shift)
Figure 112005002322514-pat00006
에 대한 주기상관(periodic correlation) 및 비주기상관(aperiodic correlation) 특성 은 각각 이하의 식(1), (2)와 같다.
Figure 112005002322514-pat00007
(1)
Figure 112005002322514-pat00008
(2)
본 발명에서는 0, 1의 원소로 구성된 단극형(unipolar) 확산코드중에서 ACF(auto-correlation function) 사이드러브(sidelob) 및 CCF(crosscorrelatinh function)값이 한점 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 완벽하게 직교하는 0이 되는 새로운 단극형(Unipolar)확산코드를 생성하여 이용한다.
이하, 본 발명에서 제시하는 확산코드를 표기하는 기법으로서 아래의 기호
Figure 112005002322514-pat00009
를 사용하도록 한다. 여기서 N=확산코드의 한 주기이며,
Figure 112005002322514-pat00010
는 코드1주기중에 존재하는 1의 총갯수를 의미하며,
Figure 112005002322514-pat00011
는 자기상관함수의 사이드러브(sidelobe)값, 그리고
Figure 112005002322514-pat00012
는 상호상관값을 의미한다.
이때, 본 발명에서 제시하는 확산코드는 코드상호간에 주기상관 및 비주기상관에 있어서 ACF(auto-correlation function) 사이드러브(sidelob) 및 CCF(crosscorrelatinh function)값이 한점 또는 일정시간구간 동안 연속적으로 완벽하게 직교해서 "0"이되는 성질을 만족하는데, 이하의 수식에서는 비주기상관의 일예를 수식으로 표현하였다.
Figure 112005002322514-pat00013
(3)
Figure 112005002322514-pat00014
(4)
여기서
Figure 112005002322514-pat00015
와
Figure 112005002322514-pat00016
는 ZCD(zero correlation duration) 안에서만 "0"이 된다.
본 발명에서 제시하는 코드의 주기는 2부터 시작하여 1씩 증가하며, 그 주기(Sequence Period)는 무한대까지 연장 가능하며, 직교하는 시간 또한 한 점 외에 다양한 일정한 시간 구간을 갖는다.
또한 확산코드내의 1의 총 개수인 weight와 각 확산코드내의 주기 N, 직교 코드셋을 구성하는 family size 를 M이라고할 때, 상호간의 관계식은 다음과 같다.
Truncation(N/M)=w (5)
(여기서 Truncation(N/M)은 N/M한 수의 소수점 이하를 절삭한 값임)
계속해서, 본 발명에서 제시하는 확산코드의 생성법에 대해서 설명하다.
본 발명에서 제안하는 확산코드의 생성단계를 요약하면 이하와 같다.
먼저, "1"의 weigh가 다양한 형태로 구성된 "1"로만 구성된 씨드 씨퀀스(seed sequence)를 준비한다. 그 다음 상기 씨드 씨퀀스(seed sequence)를 기초로, 선택적으로 0을 삽입하여, 상호간에 직교성을 유지하는 코드셋을 도출한다.
즉, 이 경우 코드를 발생시키는 과정에 있어서는 코드상호간의 상관치가 0이 되도록 각 weight값에 해당되는 1의 요소들에 선택적으로 0을 삽입하여서 상호간의 요소들의 곱한 후 이들을 합한 값이 항상 0이 될수 있도록 배치시키는 과정을 통하여 코드 셋을 형성한다.
상기 과정을 거치게 되면, 다양한 weight에서 주기가 2부터 시작하여 연속적으로 1씩 증가시킨 상황에서 상호간에 직교하는 다양한 코드셋을 가변적으로 생성이 가능하다. 또한 weight값이 작은 확산코드에 관해서는 확산이득값을 코드내에서 또는 수신단에서 보정해 줌으로써 일정한 확산이득을 확보할수 있다.
이하에서는 다양한 코드중에서 weight가 1인 코드의 발생예와 일부 다중weight코드의 발생예에 관해서 설명한다.
방법1. 순환적 (N,1,0,0) 단극성 코드의 생성법
(N,1,0,0) 단극성 코드는 다음과 같이 정의되는 N행 N열 형태의 기초행렬로부터 생성할수 있다.
Figure 112005002322514-pat00017
여기서 기초행렬은 N행 N열 의 단위행렬과 동일하다. 또한 기초행렬의 각 행 들은 각각 코드시퀀스로서 이용되며, 이경우에는 N개의 코드는 한 개의 코드셋을 형성하게 된다. 즉, 이러한 행렬내의 요소간의 성질은 한 개의 weight1인 시퀀스 1개를 기초수열로 이용하여, 이를 칩 시프티(chip shift)시켜 가면서 생성되므로 이하와 같은 순환형 코드로서의 성질을 갖는다.
Figure 112005002322514-pat00018
Figure 112005002322514-pat00019
Figure 112005002322514-pat00020
Figure 112005002322514-pat00021
여기서 셋내의 각각의 코드들의 ACF성질은 완벽하게 사이드러브(sidelobe)는 "0"이 되며, 상호간에 CCF가 "0"이 되어서 직교하는 특성을 가지게 된다. 또한 세트내에서 사용되는 코드수를 가변시켜서 ZCD구간을 유연성있게 조절할 수도 있는고, ZCD성질과 관련된 상관값은 세트내에서 사용되는 코드의 수에 따라 가변적이며, 최대 ZCD구간은 상호간에 행간 간격이 가장 멀리 떨어져 있는 코드들로 구성되는데, 이들은 상호간에 프리페레드 쌍(PREPERRED PAIR) 관계를 형성하게 되며, 이경우의 ZCD구간은 최대 ZCD값이 된다.
방법2. 순환적 (N,m,0,0) 단극성 코드의 생성법
이경우에는 weight가 2이상인 기초코드를 생성하고 이를 칩 쉬프트를 행하여코드셋을 형성하게 된다. 이러한 순환적 단극성 코드는 기초 시퀀스를 토대로 다양한 weight와 다양한 SF를 형성하게되며, ZCD특성도 삽입되는 Zero의 개수에 따라서 유연하게 가변시킬수 있다.
a=[1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0]
b=[ 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 10]
방법3. 비순환적 (N,m,0,0) 구조의 단극성 코드의 생성법
상술한 방법1과 2에서는 순환적 단극성 코드의 생성법에 관해서 기술하였는데 이하에서는 기초시퀀스를 가지고서 순환이 되지않는 비순환적 단극성 코드의 생성법에 관해서 설명한다.
이경우에는 weight인 m은 2이상이되어야 하는 제약조건을 가지며, 코드셋 상호간에는 칩 쉬프트에 의한 순환적인 성질이 공통으로 존재하지 못한다는 특징을 가진다. 이러한 비순환적인 단극성코드는 우선 시퀀스의 요소가 1로 존재하는 시퀀스를 기초시퀀스로 형성한 후, 이곳에 선택적인 제로 삽입(zero insertion)을 행하는 과정을 통해서 동일 주기를 갖는 직교코드로 구성되는 코드셋을 형성한다.
이하에는 비순환적 (N,m,0,0) 구조의 단극성 코드중에서 N=10, m=2인 특성을 갖는 코드세트의 예를 들었다.
a=[1 0 0 0 0 1 0 0 0 0]
b=[0 1 0 0 0 0 0 1 0 0]
c=[0 0 1 0 0 0 1 0 0 0]
d=[0 0 0 1 0 0 0 0 1 0]
e=[0 0 0 0 1 0 0 0 0 1]
상기 코드들의 자기상관특성 및 상호상관특성은 자기상관치의 사이드러브는 일정시간구간 동안 연속적으로 0이되면서 코드세트를 구성하는 코드 상호간에는 한점에서 완전하게 직교하는 성질을 갖는데, 그 특성을 기술하면 다음과 같다.
코드a의 비주기 자기상관 특성: 000100020001000
코드b의 비주기 자기상관 특성: 001000020000100
코드a 와b의 비주기 상호상관 특성: 000010001100010
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템 및 그 방법에 의하면, 각각의 정보데이터와 또 다른 단극형 직교코드를 이용하여 코드분할에 의한 다중화(CDM : Code Division Multiplexing), 다중접속(CDMA : Code Division Multiplexing Access)을 행할 수 있는 장점이 있다. 즉, 한개의 송신기 내에서는 데이터의 전송속도를 향상시키기 위하여 상호간에 직교하는 여러 개의 단극형 직교코드 셋(SET)을 이용하여 정보데이터를 병렬로 변환하여 동시에 멀티코드형태로 병렬전송을 행할 수 있다. 또한, 각 송신기마다 각자 고유한 확산코드를 할당하고 이들을 다중화해서 전송하는 방식에도 유용한다.
또한 각 송신기로부터 발생된 단극형 확산코드에 기반을 둔 OOK 변조신호는 단극형 확산코드와 곱해지고, 이러한 형태가 상호간에 직교하는 또다른 단극형 코드셋과 어울어져 다중채널 또는 기지국에 적용되어, 확산된 신호들 상호간에 한점직교 또는 ZCD특성을 유지함으로 인해서 일정시간 구간동안 상호간에 간섭을 일으키지 않게 된다. 그러므로 송신기간 또는 기지국간 간섭문제(inter-cell interference; or inter-net-interferenc)는 물론이고, 한 셀내에서 기지국에 업링크할 경우에 발생되는 다중접속간섭(MAI; multiple access interference)이나 다중경로에 위한 간섭(MPI; multi-path interference)과 같은 다양한 시간지연에 의한 간섭을 일정시간 이내에서 코드의 직교성으로 해결해 줄 수 있다는 큰 장점을 가진다.

Claims (10)

  1. OOK(on-off keying)-CDMA 기반의 유무선 통신시스템에 있어서,
    단극성 정보데이터들을 발생하는 정보데이터발생부와, 상기 정보데이터발생부로부터 발생된 단극성 정보데이터들을 단극형 확산코드 신호들로 변형하는 확산처리부와, 상기 확산코드 신호를 특정 주파수 대역의 반송주파수에 실어서 변조하는 OOK 변조부와, 상기 변조된 신호를 송출하는 송신안테나를 포함하여 구성된 송신부와;
    상기 송신부의 송신안테나로부터 송신되는 변조신호를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신된 변조신호에 대하여 특정 주파수 대역만 통과시켜 출력하는 밴드패스필터와, 상기 출력되는 신호 중에 반송파 성분을 제거하여 단극형 확산 코드 패턴만을 출력하는 포락선 검파기와, 상기 반송파 성분이 제거된 단극형 확산 코드 패턴에 대하여 상관(correlation)처리를 수행하여 자기상관피크 값을 도출하는 정합필터와, 상기 자기상관피크 값과 임계치를 비교하여 송신된 정보데이터를 복원 생성하는 판정기를 포함하여 구성된 수신부;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정보데이터는 신호의 레벨이 있는 경우에는 "1", 신호의 레벨이 없는 경우에는 "0"인 단극성 데이터인 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단극형 확산 코드는 코드간의 상호상관특성이 한지점에서 "0"이 되는 한점직교이거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"이 되는 ZCD(zero correlation duration) 특성을 가지거나 일정시간구간 동안 연속적으로 상호상관특성이 "0"에 근접한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 OOK 변조부는 소정의 스위칭회로를 통하여 상기 단극형 코드 신호에 특정한 주파수 대역을 가지는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK(on-off keying) 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 반송파는 시간에 따라 랜덤(random)하게 변하는 카오틱(chaotic) 소스인 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신안테나 전단 및 수신안테나 후단에 파워증폭기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 정합필터는 입력되는 단극형 확산코드 패턴 신호를 사전에 정해진 참고코드(reference code)를 이용하여 상관(correlation)처리하는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 판정기는 상관피크치를 임계치와 비교하여, 상기 상관피크치가 임계치 이상인 경우에는 상기 정보데이터를 "1"로 판정하고, 임계치 이하인 경우에는 상기 정보데이터를 "0"으로 판정하는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 시스템.
  9. OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 방법에 있어서,
    "1" 또는 "0"으로 이루어진 정보데이터를 발생하고, 이를 한점 직교 또는 ZCD특성을 갖는 단극형 확산코드에 의해서 확산처리를 수행하는 과정과, 상기 한점 직교 또는 ZCD 특성을 갖는 단극형 확산코드 신호에 특정한 주파수 대역을 차지하는 반송파 캐리어를 곱하여 OOK 변조를 수행하여, 변조 신호를 송신안테나를 통해 송신하는 과정을 포함하여 구성된 송신방법과;
    상기 송신된 신호를 수신안테나를 통해 수신하여 밴드패스필터를 통과 시킨 후, 포락선검파기를 통해서 반송파 성분을 제거하는 과정과, 상기 포락선검파기를 통해 출력되는 단극성 코드 패턴을 정합필터가 입력받아 참고코드(reference code)를 이용하여 상관처리를 수행함으로써 상관피크치를 출력하는 과정과, 상기 상관피크치를 판정기가 입력받아 임계치와 비교하여 "1" 또는 "0"의 정보데이터로 판정하는 과정을 포함하여 구성된 수신방법;
    을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 정보데이터의 송수신이 원거리 통신인 경우에는, 상기 변조된 신호를 파워증폭기를 거친 후 송신하고, 수신안테나에서 수신된 신호를 파워증폭기를 거친 후 포락선검파기에 입력되는 것을 특징으로 하는 한점 직교 및 ZCD 구간을 갖는 단극성 코드를 이용하는 OOK-CDMA 기반의 유무선 통신 방법.
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