KR100682122B1

KR100682122B1 - 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속간섭 제거장치 및 방법

Info

Publication number: KR100682122B1
Application number: KR1020000049737A
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: KR20020016433A

Abstract

본 발명은, 다중 반송파 전송방식에 의해 전송 수신되는 다수사용자의 데이터 신호를 소정 주파수 대역으로 하향 변환하는 주파수 변환수단; 상기 하향 변환된 소정 주파수 대역의 신호에 역확산 코드를 승산한 후, 협대역 신호로 정합 여파하는 정합 여파수단; 상기 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 제거하는 역상관 여파수단; 상기 상호 상관성이 제거된 출력신호를 매트릭스 형태로 합산하는 합산수단; 및 상기 합산 출력되는 신호를 적분 및 복조하여 검출하고자 하는 사용자 데이터 신호를 결정 및 추출하는 결정수단을 포함하여 구성되어, 다중 반송파 전송방식과, 코드 분할 다원 접속 방식이 결합 적용되는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속(Multi-carrier CDMA) 시스템에서의 전체 성능을 제한시키는 주요 원인인 다원 접속 간섭(MAI)을 효율적으로 제거시킬 수 있게 되어, 음성 서비스는 물론 고속의 데이터 서비스가 요구되는 제 3 세대 이동통신시스템에 적합한 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템을 제공할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

다중 반송파, 코드 분할 다원 접속, 다원 접속 간섭(MAI), 역상관, 역확산 코드

Description

다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치 및 방법 {Apparatus and method for cancelling a multi access interference in multi-carrier code division multiple access system}

도 1 은 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 송신기에 대한 구성을 도시한 것이고,

도 2 는 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 다원 접속 간섭 제거장치 및 방법이 적용되는 수신기에 대한 구성을 도시한 것이고,

도 3 은 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 비트 오류 확률(BER: Bit Error Ratio)을 그래프로 도시한 것이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전력제어 및 확산부 11 : 칩파(Chip Wave) 정형 여파기

12 : 부반송파 전송부 21 : 주파수 변환부

22 : 정합 여파기 뱅크 23 : 역상관 여파부

24 : 합산부(Combiner) 25 : 결정(Decision)부

본 발명은, 다중 반송파(Multi-carrier) 전송방식과 코드 분할 다원 접속(CDMA: Code Division Multiple Access) 방식이 결합 적용되는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치 및 방법에 관한 것이다.

우선, 코드 분할 다원 접속(CDMA) 방식은, 널리 알려진 바와 같이, 비동기 접속능력, 사용자 할당의 유연성, 다중률 전송의 지원성 및 보안성, 그리고 외부 간섭신호에 대한 강인성 등과 같은 장점을 갖고 있어, 여러 전송로와 다원접속이 요구되는 통신환경에 적합한 부호화 방식으로서, 이미 오래 전부터 연구 개발되어 오고 있으며, 현재 이동통신시스템에서 채택 적용되고 있다.

한편, 고속 전송이 요구되는 비음성 데이터의 전송을 위해 제안된 다중 반송파 전송방식은, 서로다른 주파수 대역을 갖는 다수의 반송파를 이용하여, 비음성 데이터를 다수 개의 부반송파 전송로(Sub-carrier Channel)를 통해 고속으로 전송하는 것으로, 상기 다중 반송파 전송방식은, 동일한 주파수 대역의 단일반송파(Single-carrier)를 이용하여 데이터를 전송하게 되는 단일반송파 전송방식에서의 주파수선택성 페이딩(Frequency-selective fading)을 회피하게 됨과 아울러, 주파수평탄 페이딩(Frequency-flat fading)을 통해 비음성 데이터의 고속 전송이 가능하게 되는 것으로 널리 알려져 있다.

이에 따라, 최근 제안되고 있는 제3 세대 이동통신시스템, 즉 음성 서비스는 물론 고속의 데이터 서비스가 요구되는 제3 세대 이동통신시스템에서는, 상기 코드 분할 다원 접속 방식과 다중 반송파 전송방식이 결합 적용되는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속(Multi-carrier CDMA) 시스템이 채택될 것으로 기대되고 있다.

그러나, 상기 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서는, 다원접속에 따른 간섭(MAI: Multiple Access Interference)이 발생하게 되는 데, 상기 다원 접속 간섭(MAI)은, 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 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, 다중 반송파 코드 분할 다원 접속(Multi-carrier CDMA) 시스템의 전체 성능을 제한시키게 되는 다원 접속 간섭(MAI)을, 역확산 코드간의 상호 상관성(Cross Correlation) 제거를 통해 효과적으로 제거할 수 있는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법은, 다중 반송파 전송방식에 의해 전송 수신되는 신호를 하향 주파수 변환하는 1단계; 상기 하향 주파수 변환된 신호에 역확산 코드를 승산한 후, 협대역 신호로 정합 여파하는 2단계; 상기 역확산 코드가 승산된 협대역 신호들간의 간섭 성분을 제거하는 3단계; 상기 간섭 성분이 제거된 신호들을 매트릭스 형태로 합산하는 4단계; 및 상기 합산된 신호로부터 다수사용자의 데이터 신호를 각각 결정 및 추출하는 5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치는, 다중 반송파 전송방식과, 코드 분할 다원 접속 방식이 결합 적용되는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 수신기에 있어서, 상기 다중 반송파 전송방식에 의해 전송 수신되는 다수사용자의 데이터 신호를 소정 주파수 대역으로 하향 변환하는 주파수 변환수단; 상기 하향 변환된 소정 주파수 대역의 신호에 역확산 코드를 승산한 후, 협대역 신호로 정합 여파하는 정합 여파수단; 상기 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 제거하여, 상기 협대역 신호들간의 간섭 성분인 다원 접속 간섭을 제거하는 역상관 여파수단; 상기 상호 상관성이 제거된 출력신호를 매트릭스 형태로 합산하는 합산수단; 및 상기 합산 출력되는 신호를 적분 및 복조하여 검출하고자 하는 사용자의 데이터 신호를 결정 및 추출하는 결정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조 로 상세히 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 송신기에 대한 일부 구성을 도시한 것으로, 상기 송신기에는, 다수의 사용자로부터 수신되는데이터 신호(

∼

)에 신호전력(

∼

)과 확산수열(

∼

} (t) )을 순차적으로 승산하여, 전력제어(Power Control) 및 확산(Spreading) 출력하는 전력제어 및 확산부(10₁∼10_k); 상기 전력제어 및 확산된 데이터 신호를 다수 개의 칩파(Chip Wave)로 분할 및 정형 여파하는 칩파 정형 여파기(11₁∼11_k); 그리고 상기 칩파 정형 여파기에 의해 분할 출력되는 다수 개의 칩파에, 서로다른 주파수의 반송파(

∼

)를 승산한 후, 이를 합산 출력하는 부반송파 전송부(12₁∼12_k)가 포함 구성된다.

이에 따라, 특정 사용자, 예를 들어 사용자 K 로부터 수신되는 데이터 신호

는, 상기 전력제어 및 확산부(10_k)에 의해 전력 증폭 및 확산되어, 상기 칩파 정형 여파기(11_k)로 입력된 후, M 개의 칩파로 분할 및 정형 여파된다.

이후, 상기 분할 및 정형 여파된 M 개의 칩파는, 상기 부반송파 전송부(12_k)에 의해 서로다른 전송로 상에서 M 개의 서로다른 주파수의 반송파와 승산된 후, 송신기의 출력단으로 합산 출력되는데, 상기와 같이, 출력되는 사용자 K 의 데이터 신호는, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기와 같은 과정을 통해 출력되는 또다른 사용자의 데이터 신호들과 합산되어 전송된다.

따라서, 다수사용자의 데이터 신호는, 서로다른 주파수의 반송파에 의해 분할 및 정형 여파되므로, 전술한 바와 같이, 단일반송파 전송방식에서 야기되는 주파수선택성 페이딩을 회피하게 됨과 아울러, 주파수평탄 페이딩을 통해 다수사용자의 데이터 신호를 고속으로 전송할 수 있게 되는데, 이때 전송되는 다수사용자의 데이터 신호는, 서로다른 전송경로를 거쳐 전송되므로, 전송경로상의 차이에 따른 지연(Delay) 등이 발생하게 되어, 다수사용자의 데이터 신호들간에 위상(Phase)차로 인한 간섭 즉, 다원 접속 간섭(MAI)이 발생하게 되는 것이다.

이하, 상기와 같은 다중 반송파 전송방식에 의해 발생되는 다원 접속 간섭을 제거하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 수신기에 대한 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 수신기에 대한 구성을 도시한 것으로, 상기 수신기에는, 다중 반송파 전송방식이 적용되는 송신기로부터 수신되는 수신 신호(r(t))에 서로다른 M 개의 정현파(

∼

)를 승산한 후, 소정 주파수 대역의 신호로 각각 하향 변환시키는 주파수 변환부(21₁∼21_k); 상기 하향 변환된 소정 주파수 대역의 신호에 K 개의 역확산(De-spread) 코드를 승산하여, 협대역 신호로 정합 및 여파시키는 정합 여파기 뱅크(22₁∼22_k); 상기 승산된 역확산 코드들간에 상호 상관성(Cross Correlation)을 비교 및 제거하여, 상기 정합 여파기 뱅크로부터 출 력되는 협대역 신호들간의 위상차에 따른 간섭 성분을 제거하는 역상관 여파기(23₁∼23_k); 및 상기 역상관 여파기로부터 출력되는 출력신호들을 매트릭스(Matrix) 형태로 합산 출력하는 합산부(Combiner)(24); 그리고 상기 합산부로부터 각각 출력되는 신호들을 적분 및 복조하여, 검출하고자 하는 사용자의 데이터 신호를 결정 및 추출하는 결정부(25)가 포함 구성된다.

이에 따라, 다중 반송파 전송방식이 적용되는 송신기로부터 수신되는 수신 신호(r(t)), 즉 서로다른 전송경로 상에서의 지연(Delay) 등에 의해 발생되는 위상차로 인해 다원 접속 간섭(MAI)이 존재하게 되는 수신 신호(r(t))는, 상기 주파수 변환부(21₁∼21_k)에 의해 소정 주파수 대역의 신호로 각각 하향 변환되어, 상기 정합 여파기 뱅크(22₁∼22_k)로 입력된 후, K 개의 역확산(De-spread) 코드가 승산되어, 협대역 신호로 정합 및 여파된다.

이후, 상기 K 개의 역확산 코드가 승산된 협대역 신호들간에 존재하게 되는 간섭성분은, 상기 역상관 여파기(23₁∼23_k)에 의해 제거되는데, 이는 이전에 각각 승산된 역확산 코드들간에 상호 상관성을 비교 및 제거함으로써 이루어지게 되는 것으로, 상기와 같이 상관성이 제거된 협대역 신호들은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 합산부(24)에 의해 매트릭스(Matrix) 형태로 합산 출력되고, 상기 합산부로부터 각각 출력되는 신호들은, 상기 결정부(15)에 의해, 각각 적분 및 복조된 후, 검출하고자 하는 사용자의 데이터 신호로 각각 결정 및 추출되므로, 현재 시스템을 공유하고 있는 다수사용자의 데이터 신호를, 다원 접속 간섭(MAI) 없이 동시에 검 출할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 구성 및 동작되어 다원 접속 간섭을 제거하게 되는 본 발명에 따른 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 비트 오류 확률(BER: Bit Error Ratio)은, 도 3에 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 특허청구범위에 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 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 간섭제거장치 및 방법은, 다중 반송파 전송방식에 의해 전송 수신되는 신호를 하향 주파수 변환하여 역확산 코드를 승산한 후, 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 비교 및 제거함으로써, 다중 반송파 전송방식과, 코드 분할 다원 접속 방식이 결합 적용되는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속(Multi-carrier CDMA) 시스템에서의 전체 성능을 제한시키는 주요 원인인 다원 접속 간섭(MAI)을 효율적으로 제거시킬 수 있게 되어, 음성 서비스는 물론 고속의 데이터 서비스가 요구되는 제 3 세대 이동통신시스템에 적합한 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템을 제공할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 송신기로부터 수신되는 신호를 하향 주파수 변환하는 1단계;

상기 하향 주파수 변환된 신호에 역확산 코드를 승산한 후, 협대역 신호로 정합 여파하는 2단계;

상기 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 비교 및 제거하여, 상기 협대역 신호들간의 간섭 성분인 다원 접속 간섭을 제거하는 3단계;

상기 간섭 성분이 제거된 신호들을 매트릭스 형태로 합산하는 4단계; 및

상기 합산된 신호로부터 다수 사용자의 데이터 신호를 결정 추출하는 5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법.
제 1항에 있어서,

상기 1단계는, 상기 수신되는 신호에 서로다른 주파수의 정현파를 각각 승산하여, 하향 주파수로 변환시키는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 5단계는, 상기 합산된 신호를 적분 및 복조하여, 검출하고자 하는 다수사용자의 데이터 신호를 동시에 결정 및 추출하는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거방법.
다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 수신기에 있어서,

상기 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템의 송신기로부터 수신되는 신호를 소정 주파수 대역으로 하향 변환하는 주파수 변환수단;

상기 하향 변환된 소정 주파수 대역의 신호에 역확산 코드를 승산한 후, 협대역 신호로 정합 여파하는 정합 여파수단;

상기 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 제거하여, 상기 협대역 신호들간의 간섭 성분인 다원 접속 간섭을 제거하는 역상관 여파수단;

상기 상호 상관성이 제거된 출력신호를 매트릭스 형태로 합산하는 합산수단; 및

상기 합산 출력되는 신호를 적분 및 복조하여 검출하고자 하는 사용자 데이터 신호를 결정 및 추출하는 결정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치.
제 5항에 있어서,

상기 주파수 변환수단은, 상기 송신기로부터 수신되는 신호를 구성하는 다수 사용자의 데이터 신호에 서로 다른 주파수의 정현파를 각각 승산하여, 하향 변환시키는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치.
제 5항에 있어서,

상기 역상관 여파수단은, 상기 승산된 역확산 코드간의 상호 상관성을 제거하여, 상기 협대역 신호들간에 존재하는 간섭 성분을 제거하는 다수의 역상관 여파기로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 반송파 코드 분할 다원 접속 시스템에서의 다원 접속 간섭 제거장치.