KR100682118B1

KR100682118B1 - 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100682118B1
Application number: KR1020000049739A
Authority: KR
Inventors: 김진영; 이상연
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2007-02-12
Also published as: KR20020016435A

Abstract

본 발명은 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템의 수신기에 있어서; 직교 진폭 변조 방식에 의해 기지국으로부터 수신된 동위상과 직교위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 서로 다른 전송로 상에서, 동위상과 직교 위상 성분의 신호로 분리하는 분리 수단과; 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호를 정합 여파하는 여파 수단; 상기 정합 여파된 출력 신호의 신호 전력을 비교하여, 대 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 신호를 선택 및 재생성 출력하는 선택 및 재생성 수단; 및 상기 재생성된 간섭 사용자의 신호를, 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호와 감산하는 감산 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징 등으로 하여, 무선 수신되는 다수 사용자의 데이터 신호 중 대신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 데이터 신호를 순차적으로 제거하여, 다원 접속 간섭(MAI)을 효과적으로 제거하는 효과가 있다.

WLL 시스템, 코드 분할 다원 접속, 다원 접속 간섭, 대 신호 전력, 직교 진폭 변조

Description

코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법 {Apparatus and method for cancelling a multi access in wireless local loop system based code division multiple access}

도 1 은 본 발명의 적용되는 문서 지역 루프 (WLL) 시스템의 개략적 구성을 도시한 도면이고,

도 2 는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치에 대한 구성을 도시한 도면이고,

도 3 은 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치에 대한 일부 상세 구성을 도시한 도면이고,

도 4 는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 비트 오류 확률 (BER: Bit Error Ratio)을 그래프로 도시한 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1₁∼1_k : 정합여파기 2 : 전력순위장치

11∼14 : 적분기 31 : 기지국

32₁∼32_k : 가입자 통신단말기 100 : 공중 전화망

200 : 멀티미디어 서비스 공급자 300 : 무선 지역 루프 시스템

본 발명은, 코드 분할 다원 접속 (CDMA: Code Division Multiple Access) 방식을 기반으로 하여, 국부 통신 지역 내에 고정 위치된 가입자들에게 멀티미디어 데이터를 무선 서비스하는 무선 지역 루프 (WLL: Wireless Local Loop) 시스템에서, 다원 접속에 따른 간섭을 제거하기 위한 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.

우선, 지리적으로 제한되는 국부 통신 지역 내에서 멀티미디어 데이터를 무선으로 서비스하는 무선 지역 루프(WLL) 시스템은, 통신 자원 및 통신 환경이 열악한 특정 지역, 예를 들어 무선 통신에 필요한 통신 하부 구조 (Communication Infra Structure)가 구축되어 있지 않은 시골 또는 산간지역 등에 저렴한 비용으로 설치 및 운용될 수 있는 통신 시스템으로, 상기 무선 지역 루프 시스템에서는, 다수 가입자 (Subscriber)의 데이터 신호를 사전에 설정된 주파수 대역폭에 동시 수용하기 위한 다원 접속 방식이 요구된다.

한편, 코드 분할 다원 접속 (CDMA) 방식은, 널리 알려진 바와 같이, 외부 간섭 신호에 대한 강인성, 연성 핸드오프, 연성 용량, 비동기 접속 능력 등과 같은 장점을 갖고 있어, 여러 전송로와 다원 접속이 요구되는 통신 환경에 적합한 부호 화 방식으로서, 이미 오래 전부터 연구 개발되어 오고 있다.

따라서, 상기와 같은 장점을 구비하고 있는 코드 분할 다원 접속 방식을 무선 지역 루프 시스템에 적용하는 이른 바, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템이 제안 및 연구 개발되고 있는 데, 상기 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서는, 이동 통신 시스템에서와는 달리 고정 위치된 가입자에게 무선 데이터를 전송하게 되므로, 이동 통신 시스템에서의 통신 환경보다는 훨씬 양호한 통신 환경을 유지할 수 있게 된다.

이에 따라, 이동 통신 시스템에서 사용되는 변조 방식, 즉 주파수 효율이 낮은 일정 진폭 변조 (Constant Amplitude Modulation) 방식 대신, 주파수 효율이 높은 고단계 변조 (High Level Modulation) 방식, 예를 들어 직교 진폭 변조 (QAM: Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 사용하여, 전송하고자 하는 데이터를 동위상 (In Phase)과 직교 위상(Quadrature Phase)으로 나누어 고속으로 무선 전송할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같이 직교 진폭 변조 (QAM) 방식을 사용하여, 전송하고자 하는 데이터를 동위상과 직교 위상으로 나누어 전송하게 되는 경우, 신호 성좌도 (Signal Constellation Chart)에서 신호점이 1 사분면에서 4 사분면까지 모두 위치하게 되며, 또한 변조 단계에 따라 그 진폭이 달라지게 되므로, 다수 사용자가 동일 주파수 대역을 사용하게 되는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서는, 다수 사용자의 데이터 신호들 중 대 신호 전력을 갖는 간 섭 사용자의 신호에 의한 간섭 즉, 다원 접속에 따른 간섭 (MAI: Multiple Access Interference)이 발생하게 되는 데, 상기 다원 접속 간섭 (MAI)은, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템의 전체 성능을 제한시키게 되는 주요 원인이 되므로, 이를 효과적으로 제거할 수 있는 방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 창작된 것으로서, 직교 진폭 변조 (QAM) 방식을 사용하여, 전송하고자 하는 데이터를 동위상과 직교 위상으로 나누어 전송하게 되는, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서, 무선 전송로를 통해 수신되는 다수 사용자의 데이터 신호 중 대(大) 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 데이터 신호를 순차적으로 제거하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법은, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 직교 진폭 변조 방식에 의해 기지국으로부터 수신된 동위상과 직교 위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 서로 다른 전송로 상의 동위상과 직교 위상 성분의 신호로 분리하는 1단계; 상기 제1단계에 의해 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호를 정합 여파기를 통해 각기 역확산 및 적분시킨 다음 전력순위장치를 통해 신호전력이 큰 순서대로 간섭 사용자의 신호를 검출 선택하는 2단계; 상기 제2단계에 의해 선택된 간섭 사용자의 신호를 재생성한 다음 그 재생성된 신호를 정합 여파기로 입력되는 신호와 감산시키는 3단계; 및 상기 제3단계후에 정합 여파기에 의해 동위상 성분의 적분값과 직교위상성분의 적분값으로 구분합산하여 전력순위장치로 입력시키고 상기 전력순위장치가 순서대로 검출되는 가장 큰 신호전력을 갖는 사용자의 신호들을 재생성하여 정합 여파기로 입력되는 신호와 순차적으로 감산시키므로 간섭성분으로 작용하는 대신호 전력 사용자 신호를 차례대로 제거하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치는, 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템의 수신기에 있어서, 직교 진폭 변조 방식에 의해 기지국으로부터 수신된 동위상과 직교위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 서로 다른 전송로 상에서, 동위상과 직교 위상 성분의 신호로 분리하는 분리 수단과; 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호를 정합 여파하는 여파 수단; 상기 정합 여파된 출력 신호의 신호 전력을 비교하여, 대 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 신호를 선택 및 재생성 출력하는 선택 및 재생성 수단; 및 상기 재생성된 간섭 사용자의 신호를, 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호와 감산하는 감산 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명이 적용되는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 공중 전화망 (PSTN: Public Switched Telecommunication Network)(100) 또는 멀티미디어 데이터를 서비스하는 공급업자(200)와 연결 접속되어, 특정 지역 내에 고정 위치된 다수 가입자의 통신 단말기 (32₁∼32_k)들과의 무선 데이터 통신을 중계하는 기지국 (Base Station)(31)이 포함 구성되고, 상기 다수 가입자의 통신 단말기 (32₁∼32_k)들은, 통상적으로 가입자의 댁(Residence)내에 고정 설치되어, 전화기(TP), 개인 컴퓨터(PC) 또는 텔레비전(TV)과 연결 사용된다.

따라서, 상기 기지국(31)에서는, 공중 전화망(100) 또는 멀티미디어 서비스 공급자(200)로부터 전송되는 데이터를 고정된 무선 전송로를 통해, 특정 지역 내에 설치된 다수 가입자의 통신 단말기(32₁∼32_k)로 전송하게 되는 데, 이때 전술한 바와 같이, 주파수 효율이 높은 고단계 변조 방식의 하나인 직교 진폭 변조(QAM) 방식을 사용하여, 전송하고자 하는 데이터를 동위상과 직교 위상으로 나누어 고속으로 무선 전송하게 된다.

이에 따라, 상기 다수 가입자의 통신 단말기(32₁∼32_k)에서는, 동위상과 직교 위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 수신하게 되므로, 결국 수신된 다수 사용자의 데이터 신호들간에 상호 간섭, 특히 대(大) 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 데이터 신호에 의한 다원 접속 간섭이 존재하게 되므로, 이를 제거할 수 있는 간섭 제거 장치가 필요하게 되는 데, 상기와 같은 다원 접속 간섭을 제거하기 위해 다수 가입자의 통신 단말기(32₁∼32_k)에 포함 구성되는 간섭 제거 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치, 즉 가입자의 통신 단말기(32)에 포함 구성되는 다원 접속 간섭 제거 장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 기지국으로부터 수신되는 수신 신호(r(t))는, 서로 다른 가지(Branch)에서

와

에 의해 동위상과 직교 위상으로 분리 출력되고, 상기 분리 출력되는 동위상 성분의 신호와 직교 위상 성분의 신호는, K 개의 정합 여파기(Matched Filter)(1₁∼1_k)를 각각 통과하여 역확산 및 적분된 후, 신호 전력이 큰 순서대로 전력 순위 장치(Power Ranking Device)(2)에 의해 검출되며, 상기 전력 순위 장치(2)에 의해 순서대로 검출되는 대 신호 전력의 사용자 신호는, 재생성(Regeneration)되어, 상기 정합 여파기 (1₁∼1_k)로 입력되는 신호와 감산된다.

이때, 재생성된 신호는, 상기 정합 여파기(1₁∼1_k)로부터 출력되는 동위상 출력

와, 직교 위상 출력

그리고

,

들간의 곱인

,

가 되는 데, 상기 재생성된 신호 중

와

는, 상기

가 승산된 가지의 출력과 감산되고, 상기 재생성된 신호 중

와

는 상기

가 승산된 가지의 출력과 감산된다.

한편, 상기

와

는 동위상과 직교 위상의 확산 수열(Spreading Sequence)이고,

는 전송 지연(Propagation Delay),

는 반송파 위상(Carrier Phase)을 나타내는 것이다.

그리고, 상기 정합 여파기에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 다른 가지에서

와

가 승산 출력되는 동위상 성분의 신호와 직교 위상 성분의 신호에, 상기 확산 수열과 반송파 위상의 곱인

,

를 각각 곱한 후, 이를 다수의 적분기(11∼14)를 이용하여 각각 적분하게 되고, 상기 적분된 출력 값을 같은 신호 성분끼리 합산 출력하게 된다.

즉, 동위상 성분의 적분 값과 직교 위상 성분의 적분 값을 구분하여 합산한 후, 전력 순위 장치(2)로 출력하게 되므로, 상기 전력 순위 장치(2)에서는, 상기 정합 여파기(1₁∼1_k)들로부터 각각 출력되는 신호의 전력 순위를 비교하여, 가장 큰 신호 전력을 검출할 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 전력 순위 장치(2)에서는, 순서대로 검출되는 가장 큰 신호 전력을 갖는 사용자의 신호들을 재생성하여, 상기 정합 여파기((1₁∼1_k)로 입력되는 신호와 감산하는 궤환 동작을 순차적으로 반복함으로써, 다수 사용자의 신호들간에 간섭 성분으로 작용하게 되는 대(大) 신호 전력의 사용자 신호를 차례대로 제거할 수 있게 되어, 결국 상기 전력 순위 장치(2)로부터 순차 출력되는 신호로부 터 전송된 데이터 신호를, 간섭 성분 없이 추정할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 구성 및 동작되어 다원 접속 간섭을 제거하게 되는, 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 비트 오류 확률(BER: Bit Error Ratio)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 비트 당 신호 대 잡음비(E_b/N_o)의 넓은 범위에 걸쳐, 전반적으로 낮은 비트 오류 확률이 나타나게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허 청구 범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치 및 방법은, 고단계 변조 방식의 하나인 직교 진폭 변조(QAM) 방식을 사용하여, 전송하고자 하는 데이터를 동위상과 직교 위상으로 나누어 전송하게 되는 무선 지역 루프 시스템에서, 무선 전송로를 통해 수신되는 다수 사용자의 데이터 신호 중 대(大) 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 데이터 신호를 순차적으로 제거하여, 무선 지역 루프 시스 템의 전체 성능을 제한시키게 되는 다원 접속 간섭(MAI)을 효과적으로 제거할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 직교 진폭 변조 방식에 의해 기지국으로부터 수신된 동위상과 직교 위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 서로 다른 전송로 상의 동위상과 직교 위상 성분의 신호로 분리하는 1단계;

상기 제1단계에 의해 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호를 정합 여파기를 통해 각기 역확산 및 적분시킨 다음 전력순위장치를 통해 신호전력이 큰 순서대로 간섭 사용자의 신호를 검출 선택하는 2단계;

상기 제2단계에 의해 선택된 간섭 사용자의 신호를 재생성한 다음 그 재생성된 신호를 정합 여파기로 입력되는 신호와 감산시키는 3단계; 및

상기 제3단계후에 정합 여파기에 의해 동위상 성분의 적분값과 직교위상성분의 적분값으로 구분합산하여 전력순위장치로 입력시키고 상기 전력순위장치가 순서대로 검출되는 가장 큰 신호전력을 갖는 사용자의 신호들을 재생성하여 정합 여파기로 입력되는 신호와 순차적으로 감산시키므로 간섭성분으로 작용하는 대신호 전력 사용자 신호를 차례대로 제거하는 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법.
제 1 항에 있어서,

상기 2단계는,

상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호에, 확산 수열과 반송파 위상을 승산한 후 적분하여, 같은 위상의 신호 성분끼리 합산하는 하위 1단계; 및

상기 합산된 신호의 전력 크기가 가장 큰 순서대로 간섭 사용자의 신호를 검출 선택하는 하위 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제 거 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 3단계에서 재생성되는 신호는, 동위상 출력
와, 직교 위상 출력
에
,
,
,
를 곱한
,
,
,
가 되며, 상기
와
{c}_{k,Q } (t) 는 동위상과 직교 위상의 확산수열이고,
는 전송지연,
는 반송파 위상인 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 방법.
코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템의 수신기에 있어서,

직교 진폭 변조 방식에 의해 기지국으로부터 수신된 동위상과 직교위상을 갖음과 동시에 서로 다른 진폭을 갖는 다수 사용자의 데이터 신호를 서로 다른 전송로 상에서, 동위상과 직교 위상 성분의 신호로 분리하는 분리 수단과;

상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호를 정합 여파하는 여파 수단;

상기 정합 여파된 출력 신호의 신호 전력을 비교하여, 대 신호 전력을 갖는 간섭 사용자의 신호를 선택 및 재생성 출력하는 선택 및 재생성 수단; 및

상기 재생성된 간섭 사용자의 신호를, 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호와 감산하는 감산 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 여파 수단은, 상기 분리된 동위상과 직교 위상 성분의 신호에, 확산수열과 반송파 위상을 승산한 후 적분하여, 같은 위상의 신호 성분끼리 합산 출력하는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 선택 및 재생성 수단은, 상기 정합 여파수단에 의해 동위상 성분의 적분값과 직교위상성분의 적분값으로 구분합산하여 전력순위장치로 입력시키고 상기 전력순위장치가 순서대로 검출되는 가장 큰 신호전력을 갖는 사용자의 신호들을 재생성하여 정합 여파기로 입력되는 신호와 순차적으로 감산시키므로 간섭성분으로 작용하는 대신호 전력 사용자 신호를 차례대로 제거하는 것을 특징으로 하는 코드 분할 다원 접속 방식을 기반으로 하는 무선 지역 루프 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거 장치.