KR101397986B1

KR101397986B1 - 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법

Info

Publication number: KR101397986B1
Application number: KR1020100052669A
Authority: KR
Inventors: 박태준; 정운철; 손교훈; 강호용; 주성순; 채종석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20100131373A

Abstract

본 발명은 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법에 관한 것으로, 입력신호와 동일한 n비트 코드를 발생하는 단계; 직교 코드 모듬 구조(orthogonal codeword set)를 적용하여 상기 발생된 n비트 코드를 확산하는 단계; 및 상기 n비트 코드를 확산된 결과에 잉여 정보를 추가하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법 {CONSTANT AMPLITUDE ENCODING METHOD FOR CODE DIVISION MULTIPLEX COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확산 이득을 높이면서도 정진폭 다중화로 전송량 증가나 고가의 RF회로를 사용하는 것을 피할 수 있으며, 다중경로 패이딩에 대한 강건성을 높일 수 있고, 단순한 코드의 활용으로 다양한 확산 이득과 전송률을 나타내는 효과를 내기 위한 기술에 관한 것이다.

본 발명은 한국산업기술평가원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-052, 과제명: QoS 및 확장성지원 (S-MoRe) 센서네트워크 고도화 기술개발 (표준화연계)].

코드 분할 다중화 (Code Division Multiplex; CDM) 통신 시스템에서 전송 속도의 향상을 위해 복수의 신호를 다중화하는데, 일반적으로 복수의 신호를 다중화하면 다중진폭의 신호가 발생하게 된다. 그러나, 다중진폭의 신호는 종래에 알려진 바와 같은 많은 문제점이 있어 이를 정진폭으로 조정하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 송신 코드를 다중화하여도 정진폭을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 확산 이득을 높이면서도 정진폭 다중화로 전송량 증가나 고가의 RF회로를 사용하는 것을 피할 수 있으며, 다중경로 패이딩에 대한 강건성을 높일 수 있고, 단순한 코드의 활용으로 다양한 확산 이득과 전송률을 나타내는 효과를 나타내는 방법으로서, 일반적으로 직교 코드만이 아닌 일반적인 송신 코드를 사용하여도 기존의 직교 코드를 사용하는 것과 동일한 효과를 낼 수 있는 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 코드 분할 다중화 통신 시스템에서 전송 신호의 정진폭 부호화 방법은, 입력신호와 동일한 n비트 코드를 발생하는 단계; 직교 코드 모듬 구조(orthogonal codeword set)를 적용하여 상기 발생된 n비트 코드를 확산하는 단계; 및 상기 n비트 코드를 확산된 결과에 잉여 정보를 추가하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 다중화에 의해 신호를 발생하더라도 다중진폭의 신호가 아니라 정신폭 신호를 발생할 수 있게 된다. 또한, 일반적인 코드를 사용하는 심벌에 대해 확산계수를 4배 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 직교 코드 변환 절차를 거치지 않더라도 직교성을 부과한 직교코드를 사용하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전송 신호의 정진폭 부호화 과정의 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 의한 전송 신호의 정진폭 부호화를 위해, 우선, 입력 신호와 동일한 n비트 코드를 발생한다(S10). 다시 말해, 종래기술에 따르면, 입력 신호 (b)에 대한 직교 코드 변환 절차를 거친 후, 직교 특성의 출력을 코드(s)로 사용하였으나, 본 발명에 의하면, 입력 신호에 대한 별도의 변환 절차를 거치지 않고 그대로 코드로 사용하게 된다.

구체적으로 예를 들면, 입력 신호가 수학식 1과 같은 3개의 4비트 입력 (b₀ ³, b₁ ³, b₂ ³)인 경우, 이와 동일한 수학식 2와 같은 3개의 4비트 코드(s₀ ⁴, s₁ ⁴, s₂ ⁴)를 발생한다.

[수학식 1]

b₀ ³=( b₀₀, b₀₁, b₀₂, b₀₃ )

b₁ ³=( b₁₀, b₁₁, b₁₂, b₁₃ )

b₂ ³=( b₂₀, b₂₁, b₂₂, b₂₃ )

[수학식 2]

s₀ ⁴=( s₀₀, s₀₁, s₀₂, s₀₃ )

s₁ ⁴=( s₁₀, s₁₁, s₁₂, s₁₃ )

s₂ ⁴=( s₂₀, s₂₁, s₂₂, s₂₃ )

이 경우, 하나의 심볼, 즉, 4비트 입력에 대해 4칩(chip)으로 대응되므로 확산 계수(Spreading factor)가 4가 된다. 즉, 수학식 2는 하나의 심볼에 대해 4칩의 형태로 확산된 결과이며, 별도의 변환 절차를 거치지 않았는 바 코드간 직교성은 없다.

이후, 왈시-하다마드(Walsh-Hadamard) 메트릭스를 이용하여 발생한 직교 코드 모듬 구조(orthogonal codeword set)를 적용하여 상기 발생된 n비트 코드를 확산한다(S20).

구체적인 예를 들어 설명하면, 수학식 3과 같은 4x4 왈시-하다마드 메트릭스를 이용하여 수학식 4와 같은 직교 코드 모음을 생성할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이와 같은 직교 코드 모음 구조를 이용하여 다중화시 정진폭을 유지함과 더불어, 확산 계수가 4배가 되고 직교성을 나타낼 수 있게 된다.

[수학식 3]

[수학식 4]

a₀ = ( 1 1 1 1 )

a₁ = ( 1 -1 1 -1 )

a₂ = ( 1 1 -1 -1 )

a₃ = ( 1 -1 -1 1 )

수학식 4와 같은 4x4 왈시-하다마드 직교 코드 모음 구조를 적용하여, 4칩으로 변환된 코드에 대해 심볼당 16칩으로 확산하는 예는 다음과 같다. 이때, 수학식 5는 왈시-하다마드 메트릭스에서 '1'의 자리는 4칩 코드로 대체하고, '0'의 자리는 '-1'이 곱해진 값의 4칩 코드로 대체한 것이다.

[수학식 5]

수학식 5와 같은 메트릭스로부터 수학식 6과 같은 직교 코드 모음이 만들어질 수 있다.

[수학식 6]

a₀ = ( s₀ ⁴ s₀ ⁴ s₀ ⁴ s₀ ⁴ )

a₁ = ( s₁ ⁴ -s₁ ⁴ s₁ ⁴ -s₁ ⁴ )

a₂ = ( s₂ ⁴ s₂ ⁴ -s₂ ⁴ -s₂ ⁴ )

a₃ = ( s₃ ⁴ -s₃ ⁴ -s₃ ⁴ s₃ ⁴ )

이후, 정진폭의 출력 특성을 나타내기 위해, 잉여 정보를 추가한다(S30).

구체적인 예를 들어 설명하면, 전체 정보의 1/4에 해당하는 잉여 정보 (p₀ ⁴, p₁ ⁴, p₂ ⁴, p₃ ⁴)를 추가하는데, 정진폭의 출력 특성을 위한 잉여 정보는 수학식 7과 같은 조건을 만족해야 한다.

[수학식 7]

p₀ ⁴ = not ( s₀ ⁴

s₁ ⁴

s₂ ⁴ )

p₁ ⁴ = not ( s₀ ⁴

(-s₁ ⁴)

s₂ ⁴ )

p₂ ⁴ = not ( s₀ ⁴

s₁ ⁴

(-s₂ ⁴) )

p₃ ⁴ = not ( s₀ ⁴

(-s₁ ⁴)

(-s₂ ⁴) )

이를 만족하는 수학식 6에서의 s₃ ⁴ 는 수학식 8과 같으며, 이를 보다 상세하게 표현하면 수학식 9와 같다.

[수학식 8]

s₃ ⁴ = ( s₀ ⁴

s₁ ⁴

s₂ ⁴ )

[수학식 9]

s₃₀=( s₀₀

s₁₀

s₂₀ )

s₃₁=( s₀₁

s₁₁

s₂₁ )

s₃₂=( s₀₂

s₁₂

s₂₂ )

s₃₃=( s₀₃

s₁₃

s₂₃ )

상술한 설명에서, s₀, s₁, s₂ 와 같은 4칩의 코드는 직교성이 없으나, a₀, a₁, a₂ 와 같이 변환된 16칩 코드는 서로 직교성을 나타낸다.

본 발명에서는, 4x4 왈시-하다마드 메트릭스의 각 비트를 앞서 결정된 코드 열로 대체함으로써, 사용하는 코드 열의 특성과 정진폭 특성을 유지한다. 다시 말해, 코드 열이 4칩으로 확산된 직교코드를 적용한 결과 코드 열은 16칩으로 확산된 직교코드가 되며, 다중화의 경우에도 정진폭을 유지하게 된다.

수학식 10은 4x4 왈시-하다마드 메트릭스가 코드열로 대체된 형태를 나타낸다.

[수학식 10]

상술한 과정을 거쳐 최종 출력되는 16칩열(16 chip sequence)은 수학식 11과 같으며, 이를 16칩에 대해 따로 나타내면 수학식 12와 같다.

[수학식 11]

c¹⁶ = ( s₀ ⁴ + s₁ ⁴ + s₂ ⁴ + s₃ ⁴ | s₀ ⁴ - s₁ ⁴ + s₂ ⁴ - s₃ ⁴ | s₀ ⁴ + s₁ ⁴ - s₂ ⁴ - s₃ ⁴ | s₀ ⁴ - s₁ ⁴ - s₂ ⁴ + s₃ ⁴ )

[수학식 12]

c₀ = ( s₀₀ + s₁₀ + s₂₀ + s₃₀ )

c₁ = ( s₀₁ + s₁₁ + s₂₁ + s₃₁ )

c₂ = ( s₀₂ + s₁₂ + s₂₂ + s₃₂ )

c₃ = ( s₀₃ + s₁₃ + s₂₃ + s₃₃ )

c₄ = ( s₀₀ - s₁₀ + s₂₀ - s₃₀ )

c₅ = ( s₀₁ - s₁₁ + s₂₁ - s₃₁ )

c₆ = ( s₀₂ - s₁₂ + s₂₂ - s₃₂ )

c₇ = ( s₀₃ - s₁₃ + s₂₃ - s₃₃ )

c₈ = ( s₀₀ + s₁₀ - s₂₀ - s₃₀ )

c₉ = ( s₀₁ + s₁₁ - s₂₁ - s₃₁ )

c₁₀ = ( s₀₂ + s₁₂ - s₂₂ - s₃₂ )

c₁₁ = ( s₀₃ + s₁₃ - s₂₃ - s₃₃ )

c₁₂ = ( s₀₀ - s₁₀ - s₂₀ + p₃₀ )

c₁₃ = ( s₀₁ - s₁₁ - s₂₁ + p₃₁ )

c₁₄ = ( s₀₂ - s₁₂ - s₂₂ + p₃₂ )

c₁₅ = ( s₀₃ - s₁₃ - s₂₃ + p₃₃ )

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims

입력신호에 대한 직교 코드 변환을 거치치 않고, 상기 입력신호와 동일한 n비트 코드를 발생하는 단계;
직교 코드 모듬 구조(orthogonal codeword set)를 적용하여 상기 발생된 n비트 코드를 확산하는 단계; 및
상기 n비트 코드가 확산된 결과에 잉여 정보를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 직교 코드 모음 구조는 왈시-하다마드(Walsh-Hadamard) 메트릭스를 이용하여 발생되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 n비트 코드를 발생하는 단계는,
(b₀ ³, b₁ ³, b₂ ³)으로 표현되는 입력신호를 입력받아 이와 동일한 n비트 코드(s₀ ⁴, s₁ ⁴, s₂ ⁴)를 발생하며,
상기 b₀ ³, b₁ ³, b₂ ³, s₀ ⁴, s₁ ⁴, s₂ ⁴는 각각 다음의 수학식
b₀ ³=( b₀₀, b₀₁, b₀₂, b₀₃ )
b₁ ³=( b₁₀, b₁₁, b₁₂, b₁₃ )
b₂ ³=( b₂₀, b₂₁, b₂₂, b₂₃ )
s₀ ⁴=( s₀₀, s₀₁, s₀₂, s₀₃ )
s₁ ⁴=( s₁₀, s₁₁, s₁₂, s₁₃ )
s₂ ⁴=( s₂₀, s₂₁, s₂₂, s₂₃ )
과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 직교 코드 모음 구조는 4x4 왈시-하다마드 메트릭스

를 이용하여 발생되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 직교 코드 모음 구조는, 다음의 수학식
a₀ = ( 1 1 1 1 )
a₁ = ( 1 -1 1 -1 )
a₂ = ( 1 1 -1 -1 )
a₃ = ( 1 -1 -1 1 )
로 표현되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 n비트 코드를 확산하는 단계에 의한 확산 결과는, 다음의 수학식
a₀ = ( s₀ ⁴ s₀ ⁴ s₀ ⁴ s₀ ⁴ )
a₁ = ( s₁ ⁴ -s₁ ⁴ s₁ ⁴ -s₁ ⁴ )
a₂ = ( s₂ ⁴ s₂ ⁴ -s₂ ⁴ -s₂ ⁴ )
a₃ = ( s₃ ⁴ -s₃ ⁴ -s₃ ⁴ s₃ ⁴ )
로 표현되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 잉여 정보를 추가하는 단계는, 다음의 수학식
p₀ ⁴ = not ( s₀ ⁴
s₁ ⁴
s₂ ⁴ )
p₁ ⁴ = not ( s₀ ⁴
(-s₁ ⁴)
s₂ ⁴ )
p₂ ⁴ = not ( s₀ ⁴
s₁ ⁴
(-s₂ ⁴) )
p₃ ⁴ = not ( s₀ ⁴
(-s₁ ⁴)
(-s₂ ⁴) )
조건을 만족하는 잉여 정보 (p₀ ⁴, p₁ ⁴, p₂ ⁴, p₃ ⁴)를 추가하는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 s₃ ⁴ 는, 다음의 수학식
s₃ ⁴ = ( s₀ ⁴
s₁ ⁴
s₂ ⁴ )
로 표현되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 잉여 정보를 추가하는 단계에 의해 최종 출력되는 칩열은, 다음의 수학식
c¹⁶ = ( s₀ ⁴ + s₁ ⁴ + s₂ ⁴ + s₃ ⁴ | s₀ ⁴ - s₁ ⁴ + s₂ ⁴ - s₃ ⁴ | s₀ ⁴ + s₁ ⁴ - s₂ ⁴ - s₃ ⁴ | s₀ ⁴ - s₁ ⁴ - s₂ ⁴ + s₃ ⁴ )
로 표현되는 것을 특징으로 하는 정진폭 부호화 방법.