KR101397966B1 - 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치 및 방법 - Google Patents

수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템의 수중 음향 채널(Underwater Acoustic Channel) 적용에 있어 필수적인 기술인 위상 오류 정정 기법에 관한 것으로, 더 상세하게는 유사잡음(Pseudo Noise: PN) 코드의 자기 상관 특성을 활용하여 수신된 신호의 PN 코드 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 찾아내는 PN 획득 방식을 이용한 CDMA 시스템의 위상 오류 정정 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, PN 획득 방식을 활용하여 수신된 신호의 위상 오류를 검출하여 이를 정정함으로써 수신기를 비교적 단순하게 설계할 수 있다.

Description

수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치 및 방법{Phase error correction Apparatus and Method using PN acquisition in underwater acoustic CDMA system}
본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템의 수중 음향 채널(Underwater Acoustic Channel) 적용에 있어 필수적인 기술인 위상 오류 정정 기법에 관한 것으로, 더 상세하게는 유사잡음(Pseudo Noise: PN) 코드의 자기 상관 특성을 활용하여 수신된 신호의 PN 코드 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 찾아내는 PN 획득 방식을 이용한 CDMA 시스템의 위상 오류 정정 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 유사잡음(Pseudo Noise: PN) 부호를 활용한 PN 획득(PN Acquisition) 과정을 통하여 수신 신호에 발생하는 위상 오류를 정정하는 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 지상 환경에서 활용되는 CDMA의 위상 오류 정정 기법은 레이크 수신기(Rake Receiver)를 사용하여 수신된 신호에 위상 동기 루프(Phase Locked Loop: PLL) 기법을 사용하여 위상 오류를 정정한다.
상기의 위상 오류 정정 기법은 부귀환 회로(Negative Feedback)를 활용하여 높은 정확성의 오류 정정 성능을 나타내므로 디지털 통신에 널리 사용된다.
그러나 상기의 위상 오류 정정 기법은 레이크 수신기와 같은 추가적인 기능을 가지는 수신기가 필요하며 일반적으로 수중 음향 통신의 주 응용분야인 수중 센서 네트워크의 센서 노드는 이러한 추가적인 기능을 포함하지 않는다.
또한, 열악한 수중 환경으로 인해 위상 동기 루프 기법만을 사용할 경우 오류 정정 성능이 현저히 떨어진다.
이러한 이유로 일반적으로 지상 환경에서 사용되는 CDMA 시스템의 오류 정정 기법을 그대로 수중 센서 네트워크 환경에 적용할 경우 수신기의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 수신기의 구성이 복잡하게 됨에 따라 오류 정정 기법의 성능이 상대적으로 감소하는 문제점이 발생한다.
1. 한국등록특허번호 제10-0775128호
본 발명은 상기와 같은 레이크 수신기와 위상 동기 루프 기법을 사용하는 CDMA 시스템의 위상 오류 정정 기법에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 레이크 수신기와 위상 동기 루프 기법을 사용하지 않고 PN 획득 방식을 사용하여 수신 신호의 위상 오류를 검출하여 수중 음향 채널 환경에서 사용되는 간단한 수신 노드를 사용하더라도 위상 오류를 효과적으로 정정하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 레이크 수신기와 위상 동기 루프 기법을 사용하지 않고 PN 획득 방식을 사용하여 수신 신호의 위상 오류를 검출함으로써 수중 음향 채널 환경에서 사용되는 간단한 센서 노드를 사용하더라도 위상 오류를 효과적으로 정정하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 유사잡음(Pseudo Noise: PN) 코드의 자기 상관 특성을 활용하여 수신된 신호의 PN 코드 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 찾아내는 PN 획득 방식을 이용한 CDMA 시스템의 위상 오류 정정 장치를 제공한다.
상기 위상 오류 정정 장치는, 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신기; 및
상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 수신기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 송신기는,
상기 다수의 사용자 데이터를 생성하는 다수의 사용자 데이터 생성기; 상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성하는 제 1 다수의 월시 부호 생성기; 수신 노드에서 성공적인 PN 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성기; 상기 PN 부호 획득을 위한 상기 제 1 PN 부호를 생성하는 제 1 PN 부호 생성기; 및 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 송신신호를 생성하는 BPSK 변조기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수신기는,
상기 송신 신호의 수신된 수신 신호의 복조를 위한 BPSK 복조기; PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는 PN 획득기; 상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하는 제 2 PN 부호 생성기; 상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행하는 위상 오류 정정기; 상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산에 사용되는 월시 부호를 생성하는 제 2 다수의 월시 부호 생성기; 월시 부호 역확산된 신호를 적분하고 적분된 신호의 비트를 판별하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 판별기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 BPSK 복조기는, 반송파 생성기와 저역 통과 필터를 포함한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값은 수신 신호의 매 칩마다 산출되며, 산출된 상관값 중 가장 큰 자기 상관값을 가지는 칩의 오프셋 정보를 오프셋으로 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 위상 오류 정보는 상기 제 1 PN 부호의 시작점에서의 위상 정보가 상기 수신 신호의 위상 오류 정보인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 위상 오류 정정기는 상기 수신 신호에 위상 오류의 역수를 곱함으로써 위상 오류 정정을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 파일럿 신호는 하다마드 행렬(Hadamard martrix)로 생성된 월시 부호에서 마지막 열에 위치한 월시 부호인 것을 특징으로 할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 다른 실시예는, 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성 단계; 및
상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 사용자 데이터 분리 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법을 제공한다.
여기서, 상기 송신 신호 생성 단계는,
상기 다수의 사용자 데이터를 생성하는 다수의 사용자 데이터 생성 단계; 상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성하는 제 1 다수의 월시 부호 생성 단계; 수신 노드에서 성공적인 PN 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성 단계; 상기 PN 부호 획득을 위한 상기 제 1 PN 부호를 생성하는 제 1 PN 부호 생성단계; 및 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 송신신호를 생성하는 BPSK 변조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 사용자 데이터 분리 단계는,
상기 송신 신호의 수신된 수신 신호의 복조를 위한 BPSK 복조 단계; PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는 PN 획득 단계; 상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하는 제 2 PN 부호 생성 단계; 상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행하는 위상 오류 정정 단계; 상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산에 사용되는 월시 부호를 생성하는 제 2 다수의 월시 부호 생성 단계; 및 월시 부호 역확산된 신호를 적분하고 적분된 신호의 비트를 판별하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 판별 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, PN 획득 방식을 활용하여 수신된 신호의 위상 오류를 검출하여 이를 정정함으로써 수신기를 비교적 단순하게 설계할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 일반적으로 사용되는 위상 동기 루프 방식에 비해 보다 정확한 오류 정정 성능을 얻을 수 있다는 이점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 CDMA 시스템에서의 위상 오류 정정 기법에서 월시 부호를 사용하여 사용자 데이터를 다중화하며 PN 획득 방식을 위해 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신기(100)의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PN 획득 방식을 활용하여 수신 신호에 포함된 PN 코드의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득, 이를 통해 위상 오류를 정정하는 오류 정정기(204)를 포함하는 수신기(200)를 나타내는 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 CDMA 시스템에서의 위상 오류 정정 기법에서 월시 부호를 사용하여 사용자 데이터를 다중화하며 PN 획득 방식을 위해 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PN 획득 방식을 활용하여 수신 신호에 포함된 PN 코드의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득, 이를 통해 위상 오류를 정정하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
우선 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하기에 앞서, 위상 오류 정정 기법을 설명하기로 한다.
위상 오류 정정 기법은 PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호에 포함된 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 찾아내는 PN 획득 (PN Acquisition) 방식을 활용한다.
따라서, 송신기에서 PN 획득을 위해 PN 부호가 곱해진 송신 데이터를 전송하고, 수신기에서는 송신기에서 사용한 것과 동일한 PN 부호를 사용하여 수신 신호와의 자기 상관값을 구하고 이를 통해 수신한 PN 부호의 오프셋 정보를 찾는다.
이때 PN 부호의 시작점에서의 위상 정보가 수신 신호의 위상 오류 정보이며, 수신기는 수신 신호에 위상 오류의 역수를 곱해줌으로써 위상 오류 정정을 수행하며, 이를 통해 다중 경로 전파로 인한 위상 오류를 정정할 수 있다.
이러한 위상 오류를 정정하기 위한 위상 오류 정정 장치는, 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신기(도 1의 100); 및 상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 수신기(도 2의 200) 등을 포함하여 구성된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서의 위상 오류 정정 기법에서 월시 부호를 사용하여 사용자 데이터를 다중화하며 PN 획득 방식을 위해 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신기(100)의 구성을 보인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 송신기(100)는, 상기 다수의 사용자 데이터를 생성하는 다수의 사용자 데이터 생성기(101-1,101-2); 상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성하는 제 1 다수의 월시 부호 생성기(103,104); 수신 노드에서 성공적인 PN 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성기(102); 상기 PN 부호 획득을 위한 상기 제 1 PN 부호를 생성하는 제 1 PN 부호 생성기(108); 및 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 송신신호를 생성하는 BPSK 변조기(110) 등을 포함하여 구성된다.
도 1을 계속 참조하면, 수중 음향 CDMA 시스템에서 송신 노드인 송신기(100)는 제 1 사용자 데이터 생성기(101-1) 및 제 2 사용자 데이터 생성기(101-2)를 통해 다수의 사용자 데이터를 생성한다.
생성된 사용자 데이터는 비트열로 구성되어 있으며 필요에 따라 채널 부호화 과정을 추가할 수 있다.
이러한 사용자 데이터의 다중화를 위하여 제 1 월시 부호 생성기(103) 및 제 2 월시 부호 생성기(104)에서 각 사용자 데이터에 곱해질 서로 다른 월시 부호(Walsh Code)가 생성된다.
생성된 월시 부호는 각각 제 1 곱셈기(105) 및 제 2 곱셈기(106)에서 각 사용자 데이터와 곱해진다. 이러한 과정을 통해 사용자 데이터의 주파수 대역 확산이 이뤄진다.
월시 부호의 칩 속도 (Chip rate)와 사용자 데이터의 비트율 (Bit rate)의 비를 확산 이득(Spreading Gain)이라 하며, 확산 이득은 일반적으로 10 이상의 값을 갖는다.
파일럿 신호 생성기(102)는 수신 노드에서의 성공적인 PN 획득을 위해 월시 부호로 확산된 사용자 데이터에 파일럿 신호 생성하며, 파일럿 신호는 하다마드 행렬(Hadamard matrix)로 생성된 월시 부호에서 마지막 열에 위치한 월시 부호, 즉 모든 부호의 값이 1인 부호이다.
파일럿 신호를 월시 부호로 설정함으로써 수신기(도 2의 200)에서 수행되는 월시 부호 역확산 과정에서 파일럿 신호의 영향을 제거할 수 있으므로 수신기의 구조를 단순화할 수 있다.
파일럿 신호 생성기(102)에서 생성된 파일럿 신호는 월시 코드 확산이 이뤄진 사용자 데이터와 제 1 합산기(107)에서 합해진다.
상기 과정을 수식으로 표현하기 위해 사용자 데이터와 월시 부호를 각각
Figure 112013032978142-pat00001
,
Figure 112013032978142-pat00002
,
Figure 112013032978142-pat00003
,
Figure 112013032978142-pat00004
이라 하고, 파일럿 신호를
Figure 112013032978142-pat00005
라 하면 확산된 사용자 데이터는 다음과 같은 수식으로 정리된다.
Figure 112013032978142-pat00006
확산된 사용자 데이터는 수신기(200)에서의 PN 획득을 위해 PN 부호 생성기(108)에서 생성된 PN 부호와 제 3 곱셈기(109)에서 곱해지며, 이때 사용되는 PN 부호의 칩 속도는 월시 부호의 칩 속도와 같아야 한다.
PN 부호와 곱해진 확산된 신호는 BPSK 변조기(110)에서 높은 오류율을 가지는 수중 채널에 강인한 2상 편이 방식 (Binary Phase Shift Keying: BPSK)으로 변조되어 수신 노드로 전송된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PN 획득 방식을 활용하여 수신 신호에 포함된 PN 코드의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득, 이를 통해 위상 오류를 정정하는 오류 정정기(204)를 포함하는 수신기(200)를 나타내는 구성 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 수신기(200)는, 상기 송신 신호의 수신된 수신 신호의 복조를 위한 BPSK 복조기(220); PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는 PN 획득기(201); 상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하는 제 2 PN 부호 생성기(202); 상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행하는 위상 오류 정정기(204); 상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산에 사용되는 월시 부호를 생성하는 제 2 다수의 월시 부호 생성기(205,206); 월시 부호 역확산된 신호를 적분하고 적분된 신호의 비트를 판별하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 판별기(211) 등을 포함하여 구성된다.
도 2를 계속 참조하면, 상기 송신기(도 1의 100)를 통해 전송된 송신 신호는 수중 채널을 거쳐 수신 노드인 수신기(200)에 도달하며, 수신된 수신 신호는 BPSK 복조기(220)를 통하여 복조된다.
BPSK 복조기(220)는 반송파 생성기와 저역 통과 필터(Low Pass Filter: LPF)로 구성되며, 수신 신호는 반송파가 곱해진 뒤 저역 통과 필터를 통과하는 과정을 통해 신호의 복조가 이뤄진다.
PN 획득기(201)는 복조된 수신 신호를 대상으로 위상 오류 정정과 PN 부호의 오프셋 정보를 얻기 위한 PN 획득 과정을 수행한다. PN 획득은 오프셋이 일치하는 두 PN 부호의 자기 상관값이 크며 일치하지 않을 경우에 매우 작은 자기 상관값을 가지는 PN 부호의 자기 상관 특성을 이용하여 수행된다.
PN 획득기(201)에서는 복조된 수신 신호와 수신기(200)의 제 2 PN 부호 생성기(202)에서 생성된 PN 부호와의 자기 상관값을 매 칩마다 계산하고 기록하며, 그 중 가장 큰 자기 상관값을 가지는 지점(칩)의 오프셋 정보를 수신 PN 부호의 오프셋으로 결정한다.
위상 오류 값은 가장 큰 자기 상관값의 위상 값이 된다. 따라서 위상 오류 정정은 PN 획득을 통해 얻은 오프셋만큼 수신기(200)의 제 2 PN 부호 생성기(202)에서 생성된 PN 부호를 이동시킨 후 제 4 곱셈기(203)를 통해 수신 신호에 곱하고 상기의 과정을 통해 얻어진 위상 오류 값의 역수를 다시 곱하여 주는 것으로 수행된다.
위상 오류가 정정된 수신 신호는 제 2 다수의 월시 부호 생성기(205,206), 제 5 곱셈기(207), 제 6 곱셈기(208)를 통해 월시 부호 역확산 과정이 수행된다.
이후, 제 1 적분기(209), 제 2 적분기(210) 및 판별기(211)를 통해 역확산된 신호에 대한 적분 및 비트 판별 과정을 통해 사용자 데이터로 분리될 수 있다.
부연하면, 최종적으로 사용자 데이터 1 및 사용자 데이터 2가 판별되어 분리된다.
물론, 도면에서는 적분기(209,210)와 판별기(211)가 분리된 것으로 도시되어 있으나, 적분기와 판별기를 하나로 통합하여 하나의 판별기로 구성하는 것도 가능하다.
한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법을 제공한다. 상기 위상 오류 정정 방법은, 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성 단계; 및 상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 사용자 데이터 분리 단계 등으로 구성된다.
이중 송신 신호 생성 단계를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 CDMA 시스템에서의 위상 오류 정정 기법에서 월시 부호를 사용하여 사용자 데이터를 다중화하며 PN 획득 방식을 위해 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 상기 다수의 사용자 데이터를 생성한다(단계 S300).
상기 다수의 사용자 데이터가 생성된 후, 상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성한다(단계 S310).
월시 부호가 생성되면, 이 생성된 월시 부호를 사용자 데이터와 곱하고, 곱해진 신호에 성공적인 PN 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성한다(단계 S320).
파일럿 신호와 월시 코드 확산이 이루어진 사용자 데이터를 합하고, 상기 PN 부호 획득을 위해 생성된 상기 제 1 PN 부호를 곱한다(단계 S330).
BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 최종적으로 송신신호를 생성한다(단계 S350).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PN 획득 방식을 활용하여 수신 신호에 포함된 PN 코드의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득, 이를 통해 위상 오류를 정정하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 과정에 의해 생성된 송신 신호를 수신하여 BPSK 복조를 수행한다(단계 S400).
복조된 수신 신호에 대하여 PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는다(단계 S410,S420). 물론, 자기 상관값은 매칩 마다 계산 및/또는 기록된다.
상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하고, 상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행한다(단계 S430).
위상 오류가 정정된 상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산을 수행한다(단계 S430).
월시 부호 역확산된 신호를 적분과 판별을 통해 사용자 데이터를 분리하고 복원한다(단계 S450).
100: 송신기
101-1,101-2: 사용자 데이터 생성기
102: 파일럿 신호 생성기
103,104,205,206: 월시 부호 생성기
105,106,203,207,208: 곱셈기
107: 합산기
108, 202: PN(Pseudo Noise) 부호 생성기
110: BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기
200: 수신기
220: BPSK 복조기
201: PN 획득기
204: 위상 오류 정정기
209,210: 적분기
211: 판별기

Claims (15)

  1. 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 부호 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신기; 및
    상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 부호 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 수신기;를 포함하되,
    상기 송신기는,
    상기 다수의 사용자 데이터를 생성하는 다수의 사용자 데이터 생성기;
    상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성하는 제 1 다수의 월시 부호 생성기;
    수신 노드에서 성공적인 PN 부호 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성기;
    상기 PN 부호 획득을 위한 상기 제 1 PN 부호를 생성하는 제 1 PN 부호 생성기; 및
    BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 제 1 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 송신신호를 생성하는 BPSK 변조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기는,
    상기 송신 신호의 수신된 수신 신호의 복조를 위한 BPSK 복조기;
    PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는 PN 획득기;
    상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하는 제 2 PN 부호 생성기;
    상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행하는 위상 오류 정정기;
    상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산에 사용되는 월시 부호를 생성하는 제 2 다수의 월시 부호 생성기;
    월시 부호 역확산된 신호를 적분하고 적분된 신호의 비트를 판별하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 판별기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 BPSK 복조기는, 반송파 생성기와 저역 통과 필터를 포함한 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값은 수신 신호의 매 칩마다 산출되며, 산출된 상관값 중 가장 큰 자기 상관값을 가지는 칩의 오프셋 정보를 오프셋으로 결정하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 위상 오류 정보는 상기 제 1 PN 부호의 시작점에서의 위상 정보가 상기 수신 신호의 위상 오류 정보인 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 위상 오류 정정기는 상기 수신 신호에 위상 오류의 역수를 곱함으로써 위상 오류 정정을 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 하다마드 행렬(Hadamard martrix)로 생성된 월시 부호에서 마지막 열에 위치한 월시 부호인 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 장치.
  9. 월시 부호를 사용하여 다수의 사용자 데이터를 다중화한 후 PN(Pseudo Noise) 부호 획득 방식을 위해 파일럿 신호를 삽입하여 더한 후 제 1 PN 부호를 곱하여 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성 단계; 및
    상기 송신 신호의 복조된 수신 신호에 포함된 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 획득하기 위해 상기 PN 부호 획득 방식을 사용하여 위상 오류를 정정하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 사용자 데이터 분리 단계;를 포함하되,
    상기 송신 신호 생성 단계는,
    상기 다수의 사용자 데이터를 생성하는 다수의 사용자 데이터 생성 단계;
    상기 다수의 사용자 데이터의 월시 부호 확산을 위해 월시 부호를 생성하는 제 1 다수의 월시 부호 생성 단계;
    수신 노드에서 성공적인 PN 부호 획득을 위해 상기 월시 부호에 더해주는 상기 파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성 단계;
    상기 PN 부호 획득을 위한 상기 제 1 PN 부호를 생성하는 제 1 PN 부호 생성단계; 및
    BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 상기 제 1 PN 부호와 확산된 사용자 데이터가 곱해진 신호를 변조하여 송신신호를 생성하는 BPSK 변조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자 데이터 분리 단계는,
    상기 송신 신호의 수신된 수신 신호의 복조를 위한 BPSK 복조 단계;
    PN 부호의 자기 상관 특성을 활용하여 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값을 구하여 제 1 PN 부호의 오프셋 정보와 위상 오류 정보를 얻는 PN 획득 단계;
    상기 제 1 PN 부호의 오프셋 정보를 활용하여 제 2 PN 부호를 생성하는 제 2 PN 부호 생성 단계;
    상기 위상 오류 정보를 활용하여 PN 부호 역확산된 신호의 위상 오류 정정을 수행하는 위상 오류 정정 단계;
    상기 수신 신호에서 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하기 위해 월시 부호 역확산에 사용되는 월시 부호를 생성하는 제 2 다수의 월시 부호 생성 단계;
    월시 부호 역확산된 신호를 적분하고 적분된 신호의 비트를 판별하여 상기 다수의 사용자 데이터를 분리하는 판별 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신 신호와 제 1 PN 부호의 상관값은 수신 신호의 매 칩마다 산출되며, 산출된 상관값 중 가장 큰 자기 상관값을 가지는 칩의 오프셋 정보를 오프셋으로 결정하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 위상 오류 정보는 상기 제 1 PN 부호의 시작점에서의 위상 정보가 상기 수신 신호의 위상 오류 정보인 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 위상 오류 정정 단계는 상기 수신 신호에 위상 오류의 역수를 곱함으로써 위상 오류 정정을 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 하다마드 행렬(Hadamard martrix)로 생성된 월시 부호에서 마지막 열에 위치한 월시 부호인 것을 특징으로 하는 수중 음향 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 유사잡음 획득을 이용한 위상 오류 정정 방법.
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