KR19980014631A - 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신용 월쉬-4상 위상변조 칩 변조 장치 - Google Patents

직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신용 월쉬-4상 위상변조 칩 변조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum) 통신의 PN 코드 칩 변조 장치에 관한 것으로써, 본 발명은 울쉬 코드(Walsh code) 짝을 잘 선택하여 이를 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 QPSK 계열의 칩 변조 장치에 응용함으로써 그의 성능을 개선한 것이다.
본 발명은 4상 위상 변조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying; 이하, QPSK이라함) 계 열 칩 변조 장치에 잘 선택한 월쉬 코드(Walsh code) 짝을 inphase와 quadraphase 성분에 각각 결합시켜서, 최종 변조 신호의 크기 변화를 최대한 줄였다.
본 발명의 원리를 이용하여 한 사용자의 데이터를 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 QPSK 칩 변조시킬때 잘 선택한 월쉬 코드(Walsh code) 짝을 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 성분에 각각 결합시키면 오프셋-QPSK(Offset-QPSK; 이하, O-QPSK이라 함)의 성질을 얻을 수 있으며, 더욱이 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 성분 사이의 자기 간접현상도 제거된다. 또한, 여러 사용자의 데이터 혹은 한 사용자의 여러 데이터를 동시에 병렬로 변조하여 무선 전송할때, 본 발명에서는 각 사용자 변조 장치에 잘 선택한 서로 다른 월쉬 코드(Walsh code) 짝을 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 성분에 각각 결합시켜 최종 합하여진 신호의 인페이서(inphase) 성분이 커지면 쿼드러페이서(quadraphase) 성분이 작아지게 하고, 그 역으로도 동작하게 하여 최종 변조 신호의 크기 변화를 기존의 시스템 방법 보다 반으로 줄였다. 특별히 2개의 데이터를 전송하는 경우에는 크기 변화를 없게 할 수 있으며, 두 데이터 전송 크기를 각 기 조절하여 한 데이터의 크기가 다른 데이터의 0.4배로 하면 n/4-QPSK 신호도 만들 수 있다.
본 발명은 여러가지 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 QPSK 계열의 칩 변조 장치에 쉽게 적용이 가능한 특징 있고, 이 방법을 사용하게 되면 신호의 송신 시에 대전력 증폭기의 필요한 증폭 가능 영역(required dynamic range)이 상대적으로 좁아도 되므로 설계가 용이하여 기존의 방법을 사용한 시스템 보다 저가에 더 소형화 된 시스템을 구성할 수 있다.

Description

직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신용 월쉬-4상 위상변조 칩 변조 장치
본 발명은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum) 통신의 PN 코드 칩 변조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 코드 분할 다중 접속(code division multiple access; CDMA) 통신 방식은 각 사용자에게 고유의 코드를 할당하여 각기 다른 코드간의 의사 직교 성에 의하여 여러 사용자가 동시에 통신하는 방법이다. 이때 각 사용자의 코드는 데이터의 전송률에 비하여 수십배에서 수백배 빠른 율로 만들어져 데이터와 직접 곱한 후 상대방에 무선으로 전송한다. 기지국의 경우에는 모든 사용자 데이터를 동시에 무선으로 전송하므로 모든 사용자가 동기 전송 모드로 동작시킬 수 있다. 따라서 사용자 코드로 자기 상관 특성이 좋은 한 의사 잡음 코드에 각 사용자마다 자기 상관 특성은 나쁘지만 직교성이 뛰어난 월쉬(Walsh) 함수 세트(set) 중 하나를 할당한다. 사용자 코드는 이 의사 잡음 코드와 월쉬(Walsh) 함수 중 하나의 코드의 곱이 된다. 이 경우 각 사용자 신호의 합은 랜덤한 시퀀스들의 합이 되므로 그 크기 변화가 상당히 크므로 증폭기는 넓은 영역의 입력 신호 크기 변화에 대하여 선형 증폭 특성을 가져야 한다.
이와 같은 조건은 CDMA 시스템에서 데이터 전송율을 높이고자 한 사용자의 데이터를 병렬로 다른 직교 코드를 사용하여 전송하는 경우에도 같다.
단말기의 경우에는 증폭기의 이와 같은 조건이 단말기의 크기와 성능에 영향을 미쳐 상당한 설계 상의 어려움을 가져온다. 따라서 코히런트(coherent) 방식을 사용할때 단말기는 사용자 데이터 이외에도 파일럿 신호를 사용자 데이터와 직교 코드를 사용하여 전송하는데, 이 경우 최종 송신 신호의 인벨로프(envelop) 변화를 줄이는 것은 단말기 설계와 가격, 크기 등에 상당한 이점이 된다.
본 발명에서는 월쉬(Walsh) 함수 세트(set)의 각 코드 시퀀스의 성질을 이용하여 이와 같은 문제를 해결하고자 한다. 아울러 본 발명에서 월쉬(Walsh) 함수를 사용한 것은 설명의 편의를 위한 것이며, 반드시 월쉬(Walsh) 함수가 아니더라도 본 발명에서 이용한 월쉬(Walsh) 함수의 성질과 같은 성질을 사용하는 어떠한 함수의 코드 세트(set)를 사용하더라도 본 발명의 일부임을 밝힌다.
오더(Order) n인 월쉬(Walsh) 함수는 다음과 같은 과정을 거쳐 만들어 진다.
여기서는 W의 논리적 반대를 의미하고, W(1)=[0]이다.
따라서 오더(order)가 2인 월쉬(Walsh) 함수 세트(set)는
이고, 오더(order)가 4인 월쉬(Walsh) 함수 세트(set)는
이다.
그리고 Wi는 이 월쉬(Walsh) 함수 세트(set)의 i+1번째 행(row)의 시퀀스를 의미한다. 따라서, W0은 모두 1인 무한 시퀀스이고, W1은 0, 1, 0, 1,…이 반복하는 무한 시퀀스이다.
논리적으로는 0과 1의 시퀀스이지만 시스템으로 만들어질때에는 논리 0은 양전압(+V volt)으로 논리 1은 음전압(-V volt)으로 만들어진다.
현재 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서 보통 사용하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum) 통신에서 PN 코드의 칩을 변조하는 장치는 여러 사용자 혹은 여러 코드 채널에서 사용하는 데이터를 하나의 장치에서 변조하여 송신할 경우 그 변조되어 합쳐진 파형의 인벨로프(envelop)의 변화가 커지게 된다[System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System, Jun, 25 1990, 출원번호 543,496, 등록번호 5.103,459, 미국].
기지국의 경우에는 좋은 A급 증폭기 등을 사용하여 이를 해결할 수 있지만 단말기의 경우에는 가격과 크기 면에서 C급 증폭기를 사용하므로 이 envelop의 변화는 단말기 성능과 가격에 영향을 미치게 된다. 이와 같은 인벨로프(envelop)의 변화는 각 코드 채널을 n/4 만큼 차이 나게 변조하여 약간 줄일 수는 있지만 아직도 그와 같은 변화를 없애는 기술은 발명되지 않았다[Proposed Wideband CDMA PCS Standard, Oct, 31, 1994, OKI Co].
단말기에서 한 코드 채널의 데이터만 전송하는 경우에도 페이서(phase)의 제로-크로싱(zero-crossing)을 없애고자 O-QPSK를 사용한다. 그러나 이 방법도 미약하지만 QPSK에서 일어나는 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 간의 자기 간섭 현상을 없애지는 못하였다. 또한 인페이서(Inphase) 성분과 쿼드러페이서(Quadraphase) 성분의 자기 간섭 현상을 없애기 위하여 직교 코드로 두 성분을 곱하여 사용하는 방법도 있으나[Seong R, Kim, A Coherent Dual-Channel QPSK Modulation for CDMA Systems, VTC96, 미국]이 방법으로는 위상 천이 과정에서 영점을 통과하므로 신호 크기 변화가 커지게 된다.
따라서, 본 발명은 다음과 같은 기술들을 제공하는데 그 목적이 있다.
첫째, 현재 CDMA 시스템 기지국에서 여러 사용자의 데이터를 변조하여 송신하는 방식을 개선하여 그 변조되어 합쳐진 파형의 인벨로프(envelop)의 변화를 절반으로 줄인다.
들째, 현재 CDMA 시스템에서 데이터 전송율을 높이고자 한 사용자 데이터를 여러 직교 코드를 사용하여 병렬로 전송하는 멀티-코드(multi-code) 방식을 사용할 경우에도 그 변조되어 합쳐진 파형의 인벨로프(envelop) 변화를 제1와 마찬가지로 줄인다.
셋째, 현재 코히런트(coherent) 변조 방시글 사용하는 CDMA 단말기의 경우 파일럿(pilot) 채널을 데이터와 함께 전송하므로 생기는 인벨로프(envelop) 변화를 없애서 일정한 인벨로프(envelop)를 유지하도록 한다.
넷째, 단말기에서 한 코드 채널의 데이터 만 전송하는 경우에도 페이서(phase)의 제로-크로싱(zero-crossing)이 없는 O-QPSK와 동일한 성능을 가지면서도 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 간에 직교 특성을 갖게 하여 자기 간섭 현상을 없앤다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 선택한 직교 코드 짝을 발생하는 두개의 직교 코드 발생 장치와, 선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와, 사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확산 스팩트럼 변조 신호를 발생하는 제1결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기 직교 코드 짝의 제1직교 코드를 결합하는 인페이서 결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기 직교 코드 짝의 제2직교 코드를 결합하는 쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 인페이서 결합 장치와 상기 쿼드러페이서 결합 장치의 출력 파형을 각각 입력으로하여 성형한 후 출력하는 두개의 파형 성형 장치와, 상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 입력으로하여 각각 그 크기를 조절 한 후 출력하는 두개의 크기 조절 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 신호를 입력으로 하여 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 두개의 D/A 변환 장치에 의해 변환된 아날로그 신호를 각각 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와, 상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로 하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 제2결합 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 선택한 복수의 직교 코드 짝들을 발생하는 네개의 직교 코드 발생 장치와, 선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와, 사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 제1결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기 제1직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제1인페이서 결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기한 제2직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제1쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기 제3직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2인페이서 결합 장치와, 상기 제1결합 장치의 출력과 상기 제4직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 인페이서 결합 장치와 쿼드러페이서 결합 장치의 출력들을 각각 입력으로 하여 상기 네 신호의 파형을 성형하여 출력하는 다수의 파형 성형 장치와, 상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 네신호 중 상기 제1인페이서 결합 장치의 출력에 의한 신호와 제2인페이서 결합 장치의 출력의 결과를 결합하는 제3인페이서 결합 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 네 신호 중 상기 제1쿼드러페이서 결합 장치의 출력에 의한 신호와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과를 결합하는 제2쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 제3인페이서 결합 장치와 상기 제3쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 받아서 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A 변환 장치와, 상기 D/A 변환 장치에 의해 변환된 아날로그 신호를 각각 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와, 상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 두개의 송신 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 선택한 다수의 직교 코드 짝들을 발생하는 다수의 직교 코드 발생 장치와, 직교 코드를 호 할당 시 혹은 사용자 수 변화시 마다 직교 코드 발생기에 직교 코드를 할당하는 제어기와, 선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와, 사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 다수의 제1결합 장치와, 상기한 다수의 제1결합 장치의 출력 하나와 직교 코드 짝중 하나와 결합하는 다수의 제1인페이서 결합 장치와, 상기 다수의 제1결합장치의 출력 하나와 직교 코드 짝중 나머지 하나와 결합하는 다수의 제1쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 다수의 제1인페이서 결합 장치와 제1쿼드러페이서 결합장치의 출력 파형들을 각각 입력으로 하여 파형을 성형한 후 출력하는 파형 성형 장치와, 상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 제1인페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 다수의 제2인페이서 결합 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 다수의 제2쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 제2인페이서 결합 장치와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 다수의 D/A 변환 장치와, 상기 D/A 변환 장치에 의해 아날로그 신호로 변환 된 신호 각각을 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 다수의 반송파 변조 장치와, 상기 반송파 변조장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로 하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 송신 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 다수의 직교 코드들을 발생하는 다수의 직교 코드 발생 장치와, 직교 코드의 부호를 반전시키는 다수의 코드 부호 반전 조절 장치와, 직교 코드를 호 할당시 혹은 사용자 수 변화시 마다 직교 코드 발생기에 직교 코드를 할당하고 상기 코드 부호 반전 조절 장치를 제어하는 제어기와, 선택한 PN 코드를 발생하는 두개의 PN 코드 발생 장치와, 사용자 디지틀 정보와 상기 제1PN 코드 발생 장치의 출력을 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 다수의 제1인페이서 결합 장치와, 사용자 디지틀 정보와 상기한 제2PN 코드 발생 장치의 출력을 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 다수의 제1쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 제1인페이서 결합 장치의 출력과 해당 사용자에 할당된 직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2인페이서 결합 장치와, 상기 제1쿼드러페이서 결합 장치의 출력과 해당 사용자에 할당된 직교 코드 발생기와 연결된 상기 코드 부호 반전 제어 장치의 출력을 결합하는 제2쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 다수의 제2인페이서 결합 장치와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력 파형들을 각각 입력으로 하여 파형을 성형한 후 출력하는 파형 성형 장치와, 상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 인페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 제3인페이서 결합 장치와, 상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 제3쿼드러페이서 결합 장치와, 상기 제3인페이서 결합 장치와 제3쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 장치와, 상기 D/A 변환 장치에 의해 아날로그 신호로 변환된 신호 각각을 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와, 상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로 하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 제1결합 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 인접 월쉬(Walsh) 함수의 곱 특성을 나타낸 파형도.
도 2는 넌코히어런트(Noncoherent) 월쉬(Walsh)-QPSK 칩 변조 장치의 일실시예.
도 3은 코히어런트(Coherent) 월쉬(Walsh)-QPSK 칩 변조 장치의 일실시예.
도 4는 기지국 용 월쉬(Walsh)-QPSK 칩 변조 장치의 일실시예.
도 5는 월쉬 코드(Walsh code) 선택 장치.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100:직교 함수 엔코더102:PN 코드 발생기
104,106:월쉬 코드 발생기108,110:FIR 필터
112,114:이득 콘트롤 유니트116,118:D/A 컨버터
124,126:믹서기128,120,122:익스클루시브 오알게이트
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 이용한 월쉬(Walsh) 시퀀스의 성질은 도 1과 같다. W2i와 W2i+1시퀀스 O-QPSK 칩 변조 특성과 같은 특성을 얻을 수 있다. O-QPSK 변조 방식은 인페이서(inphase) 신호와 쿼드러페이서(quadraphase) 신호가 동시에 극이 바뀌지 않도록 두 신호 사이에 1/2 칩의 시간 차이를 두어 반송파를 변조한 후 더 한다. 그와 같이 하면 변조된 반송파의 위상이 n/2 이상 변화하지 않기 때문에 위상의 왜곡을 쉽게 막을 수 있다. 이와 같은 특성은 도 2에서도 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 사이에 1/2 칩 지연을 두지 않고도 쉽게 얻을 수 있다.
도 2은 월쉬(Walsh)-QPSK 방법을 논-코히런트 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(non-coherent Direct Sequence Spread Spectrum) 시스템에 적용한 일 실시 예이다. 사용자 데이터를 직교(orthogonal) 변조를 위해 직교 함수 엔코더(orthogonal function encoder)(100)를 사용한다. 직교 함수 엔코더(100)에서 나오는 2진 시퀀스를 PN 코드 발생기(PN code generator)(102)의 출력과 제1결합 장치인 제1익스클루시브 오알게이트(exclusive-OR gate)(128) 연산을 통하여 스펙트럼을 확산시킨 후 나온 시퀀스를 직교 코드 작을 발생하기 위한 제1 및 제2직교 코드 발생 장치인 제1 및 제2월쉬 코드 발생기(Walsh code generator)(104 및 106)의 출력 시퀀스, W2i와 W2i+1로 각각 결합 장치인 제2 및 제3익스클루시브 오알게이트(exclusive-OR gate)(120 및 122) 연산 한다. 각 결합 장치인 익스클루시브 오알게이트(exclusive OR gate)의 출력을 파형 성형 장치인 제1 및 제2FIR(FIR; Far Infra-red) 필터(108 및 110)에서 각각 출력 파형에 맞도록 성형(shaping)하고 출력 크기를 크기 조절 장치인 제1 및 제2이득 콘트롤 유니트(gain control unit)(112 및 114)에서 조절한 후 제1 및 제2D/A컨버터(D/A converter)(116 및 118)에서 이 값을 아날로그(analog) 값으로 전환시키고 최종적으로 반송파 변조 장치인 제1 및 제2믹서(124 및 126)에서 각기 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase)로 반송파를 변조한다.
이 경우 결합 장치인 제1익스클루시브 오알게이트(128)의 출력을 시퀀스로 익스클루시브-오알(exclusive-OR) 연산을 한 결합 장치인 제2익스클루시브 오알게이트(120)의 출력과 시퀀스로 익스클루시브-오알(exclusive-OR) 연산을 한 결합 장치인 제3익스클루시브 오알게이트(122)의 출력은 도 1의 특성에 의하여 극성의 같고 틀림을 계속 반복하므로 두 출력이 동시에 0에서 1로 혹은 1에서 0으로 바뀌는 경우가 없다. 따라서 도 2는 O-QPSK 칩 변조 방식과 같은 위상 천이 특성을 갖게 된다. 그러나 이 경우 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase)에서 사용한 시퀀스 두개가 서로 직교성을 가지므로 O-QPSK 칩 변조 시에 나타나는 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase)의 PN 코드 비 직교성에 따른 자기 간섭 효과가 없어진다.
월쉬(Walsh) 시퀀스를 이용한 QPSK 칩 변조 방식은 도 3과 같이 코히런트(coherent) 변조 방식을 사용하는 단말기에서도 변조 신호의 특성을 개선할 수 있다. 코히런트(coherent) 변조 방식을 사용할때에는 반송파의 위상 정보를 상대방에게 전달할 파일럿(pilot) 신호를 데이터로 변조된 반송파와 함께 보내야 한다.
이 파일럿 신호는 도 3에서와 같이 PN 코드 발생 장치인 PN 코드 발생기(202)의 출력을 그대로 파형 성형하여 출력 크기를 조절한 후 보내게 된다. 사용자 데이터는 결합 장치인 제1익스클루시브 오알게이트(200)에서 PN 코드 발생기(202)의 출력과 익스클루시브-오알 연산을 통하여 스펙트럼이 확산된다. 이제 파일럿(pilot) 신호와 사용자 데이터 신호의 구분을 위하여 각 신호에 각기 다른 직교 부호를 곱한다. 이 과정에서도 도 1의 윌쉬(Walsh) 함수의 성질을 이용하면 최종 신호는 일정한 인벨로프(envelop)를 유지하게 된다.
도 3에서 PN 코드 발생 장치인 PN 코드 발생기(202)의 출력은 파일럿 신호용으로 직교 코드 발생 장치인 제1 및 제2월쉬 코드 발생기(204 및 206)의 출력과 결합 장치인 제2 제3익스클루시브 오알게이트(212 및 214)를 통하여 각각 익스클루시브-오알되며, 그 신호는 각각 파형 성형 장치인 제1 및 제2FIR 필터(220 및 222)에서 파형 성형된 후 크기 조절 장치인 제1 및 제2이득 콘트롤 유니트(228 및 230)에서 출력 크기를 조절한 후 제1 제2D/A 컨버터(236 및 238)에서 아날로그 신호로 변환되어 데이터 신호의 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase) 신호와 각각 더해진다.
결합 장치인 제1익스클루시브 오알게이트(200)에서 스펙트럼 확산된 데이터 신호는 직교 코드 발생 장치인 제3 및 월쉬 코드 발생기(208 및 210)의 출력과 결합 장치인 제4 및 제5익스클루시브 오알게이트(216 및 218)를 통하여 각각 익스클루시브-오알되며, 그 신호는 각각 파형 성형 장치인 제3 및 제4FIR 필터(224 및 226)에서 파형 성형된 후 크기 조절 장치인 제3 및 제4이득 콘트롤 유니트(232 및 234)에서 출력 크기를 조절한 후 제3 및 제4D/A 컨버터(240 및 242)에서 아날로그 신호로 변환되어 파일럿 신호의 인페이서(inphase) 및 쿼드러페이서(quadraphase) 신호와 각각 더해진다.
도 1은 성질에서 알 수 있듯이 도 3의 네개의 월쉬 시퀀스(Walsh sequence)들 중 한 순간에 셋의 극성은 같고 하나의 극성은 반대가 된다. 따라서 상기 결합 장치인 제2 내지 제5익스클루시브 오알게이트(212,214,216,218)의 출력은 각기 마치 랜덤한 네개의 시퀀스로 보이지만 언제든지 세개의 시퀀스의 극성과 하나의 시퀀스의 극성이 반대인 특성을 갖는다. 그러므로 최종 출력단에서 파일럿 신호와 데이터 신호의 인페이서(inphase) 합이 커지면, 쿼드러페이서(qudarphase) 합은 작아지며, 그 반대도 성립한다. 이와 같은 특성으로 최종 출력의 인벨로프(envelop)는 일정한 크기를 유지하게 된다.
본 발명에서 두 신호의 크기 조절 장치인 제1 내지 제4이득 콘트롤 유니트(228,230,232,234)의 조절을 통하여 한 신호 크기를 다른 신호 크기의 약 0.4배로 맞추면 n/4-QPSK 위상 특성을 얻을 수 있다. 도 3은 코히런트(coherent) 시스템 설명의 편의를 위하여 사용한 것으로, 한 사용자의 데이터를 병렬로 직교 코드를 곱하여 전송하는 시스템의 경우도 월쉬 코드(Walsh code)의 이와 같은 성질 혹은 다른 유사한 코드의 이와 같은 성질을 이용한 전송 방법은 본 발명의 일부임을 밝힌다.
도 4는 두개의 서로 다른 PN 코드를 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서에 사용하는 경우에 적용한 실시예이다. 두개의 서로다른 제1사용자 데이터(304)와 제2사용자 데이터(306)는 모두 제1 및 제2PN 코드 발생기(300 및 302)의 출력으로 스펙트럼 확산된다. 그리고 각 사용자는 서로 직교 성을 가진 직교 코드 발생 장치인 제1 및 제2월쉬 코드 발생기(316 및 322)의 출력과 직교 코드 발생 장치인 제3 및 제4월쉬 코드 발생기(324 및 332)의 출력을 익스클루시브-오알 함으로써 상대방에서 구분해 낼 수 있다.
이때, 직교 코드 발생 장치인 제2월쉬 코드 발생기(322)는 외부 제어기의 명령에 따라 혹은 사용자 채널 고유 숫자에 따라 직교 코드 발생 장치인 제1월쉬 코드 발생기(316)의 출력과 반대 극성을 갖거나 같은 극성을 갖도록 한다. 직교 코드 발생 장치인 제4월쉬 코드 발생기(332)도 역시 외부 제어기 명령 혹은 사용자 채널 고유 숫자에 따라 직교 코드 발생 장치인 제3월쉬 코드 발생기(324)의 출력과 반대 극성을 갖거나 같은 극성을 갖도록 한다. 외부 제어기기가 극성을 제어하는 방법 혹은 사용자 채널 고유 숫자를 할당하는 방법은 두 월쉬 코드 발생기(Walsh code generator)의 극성이 같은 사용자와 다른 사용자의 수를 거의 같게 맞추는 것이다.
따라서 호를 설정할때, 혹은 호 도중에 사용자 수의 변화에 맞추어 이를 제어하면, 각 사용자 신호의 합은 인페이서(inphase) 성분이 커지면 쿼드러페이서(quadraphase) 성분이 작아지고, 쿼드러페이서(quadraphase) 성분이 커지면 인페이서(inphase) 성분이 작아지는 효과가 있다. 따라서 이 방법을 사용하지 않았을때 보다 최종 신호 전력의 변화를 반으로 줄일 수 있다.
도 5는 도 2와 도 3에서 설명한 하나의 PN 코드를 인페이서(inphase)와 쿼드러페이서(quadraphase)에 같이 사용하는 시스템의 경우에 적용하는 월쉬 코드(Walsh code) 짝을 만들어 내는 시스템이다. 월쉬 코드 W1은 0과 1이 계속 번갈아 나오는 특징이 있으므로 이를 W2i와 익스클루시브-오알 연산을 하면 을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 여러가지 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum) QPSK 계열의 칩 변조 장치에 쉽게 적용이 가능한 특징이 있고, 이 방법을 사용하게 되면 신호의 송신 시에 대 전력 증폭기의 필요한 증폭 가능 영역이 상대적으로 좁아도 되므로 설계가 용이하여 기존의 방법을 사용한 시스템 보다 저가에 더 소형화 된 시스템을 구성할 수 있다.

Claims (19)

  1. 선택한 직교 코드 짝을 발생하는 두개의 직교 코드 발생장치와,
    선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와,
    사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확신 스팩트럼 변조 신호를 발생하는 제1결합 장치와,
    상기 확산 스팩트럼 변조 장치의 출력과 상기 직교 코드 짝의 제1직교 코드를 결합하는 인페이서 결합 장치와,
    상기 확산 스팩트럼 변조 장치의 출력과 상기 직교 코드 짝의 제2직교 코드를 결합하는 쿼드러페이서 결합장치와,
    상기 인페이서 결합 장치와 상기 쿼드러페이서 결합 장치의 출력 파형을 각각 입력으로하여 성형한 후 출력하는 두개의 파형 성형 장치와,
    상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 입력으로 하여 각각 그 크기를 조절한 후 출력하는 두 개의 크기 조절 장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 신호를 입력으로하여 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 두개의 D/A 변환 장치와,
    상기 D/A 변환 장치에 의해 변환된 아날로그 신호를 각각 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와,
    상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 제2결합 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 월쉬 함수로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 두 직교 코드 시퀀스의 부호가 같고, 틀림을 계속 반복하는 직교 코드 짝을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  4. 선택한 복수의 직교 코드 짝들을 발생하는 네개의 직교 코드 발생 장치와,
    선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와,
    사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 제1결합 장치와,
    상기 제1결합 장치의 출력과 상기 제1직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제1인페이서 결합 장치와,
    상기 제1결합 장치의 출력과 상기한 제2직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제1쿼드러페이서 결합장치와,
    상기 PN 코드 발생장치의 출력과 상기 제3직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2인페이서 결합 장치와,
    상기 PN 코드 발생 장치의 출력과 상기 제4직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2쿼드러페이서 결합장치와,
    상기 인페이서 결합 장치와 쿼드러페이서 결합 장치의 출력들을 각각 입력으로 하여 상기 네 신호의 파형을 성형하여 출력하는 다수의 파형 성형 장치와,
    상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와,
    상기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 네 신호 중 상기 제1인페이서 결합장치의 출력에 의한 신호와 제2인페이서 결합 장치의 출력의 결과를 결합하는 제3인페이서 결합 장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 네 신호 중 상기 제1쿼드러페이서 결합 장치의 출력에 의한 신호와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과를 결합하는 제3쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 제3인페이서 결합 장치와 상기 제3쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 받아서 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A 변환 장치와,
    상기 D/A 변환 장치에 의해 변환된 아날로그 신호를 각각 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와,
    상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 두개의 송신 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 월쉬 함수로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 두 코드 시퀀스의 부호가 같고 틀림을 계속 반복하는 직교 코드 짝을 선택하며, 두 직교 코드 짝의 직교 코드는 모두 서로 다른 직교 코드를 선택 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 네개의 직교 코드 발생 장치 중 하나는 부호를 반대로 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2인페이서 결합 장치와 쿼드러페이서 결합 장치는 또다른 사용자 데이터와 PN 코드 발생 장치의 출력과 상기 제2직교 코드 짝을 각각 결합할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  9. 선택한 다수의 직교 코드 짝들을 발생하는 다수의 직교 코드 발생 장치와,
    직교 코드를 호 할당 시 혹은 사용자 수 변화시 마다 직교 코드 발생기에 직교 코드를 할당하는 제어기와,
    선택한 PN 코드를 발생하는 PN 코드 발생 장치와,
    사용자 디지틀 정보와 상기 PN 코드를 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 다수의 제1결합 장치와,
    상기한 다수의 제1결합 장치의 출력 하나와 직교 코드 짝 중 하나와 결합하는 다수의 제1인페이서 결합 장치와,
    상기 다수의 제1결합장치의 출력 하나와 직교 코드 짝중 나머지 하나와 결합하는 다수의 제1쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 다수의 제1인페이서 결합 장치와 제1쿼드러페이서 결합 장치의 출력 파형들을 각각 입력으로 하여 파형을 성형한 후 출력하는 파형 성형 장치와,
    상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 제1인페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 다수의 제2인페이서 결합장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 산기 다수의 쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 다수의 제2쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 제2인페이서 결합 장치와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 다수의 D/A 변환 장치와,
    상기 D/A 변환 장치에 의해 아날로그 신호로 변환된 신호 각각을 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 다수의 반송파 변조 장치와,
    상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로 하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 송신 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 월쉬 함수로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 두 코드 시퀀스의 부호가 같고 틀림을 계속 반복하는 직교 코드 짝을 선택하며 다수의 직교 코드 짝의 직교 코드는 모두 서로 다른 직교 코드를 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 다수의 직교 코드 발생 장치는 네개 중 하나는 부호를 반대로 발생 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  13. 다수의 직교 코드들을 발생하는 다수의 직교 코드 발생 장치와,
    직교 코드의 부호를 반전시키는 다수의 코드 부호 반전 조절 장치와,
    직교 코드를 호 할당시 혹은 사용자 수 변화시 마다 직교 코드 발생기에 직교 코드를 할당하고 상기 코드 부호 반전 조절 장치를 제어하는 제어기와,
    선택한 PN 코드를 발생하는 두개의 PN 코드 발생 장치와,
    사용자 디지틀 정보와 상기한 제2PN 코드 발생 장치의 출력을 결합하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 발생하는 다수의 제1쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 제1인페이서 결합 장치의 출력과 해당 사용자에 할당된 직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 제2인페이서 결합 장치와,
    상기 제1쿼드러페이서 결합 장치의 출력과 해당 사용자에 할당된 직교 코드 발생기와 연결된 상기 코드 부호 반전 제어 장치의 출력을 결합하는 제2쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 다수의 제2인페이서 결합 장치와 제2쿼드러페이서 결합 장치의 출력 파형들을 가각 입력으로 하여 파향을 성형 한 후 출력하는 파형 성형 장치와,
    상기 파형 성형 장치에 의해 성형된 신호를 받아서 각각 그 크기를 조절하여 출력하는 크기 조절 장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 인페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 제3인페이서 결합 장치와,
    상기 크기 조절 장치에 의해 크기가 조절된 다수의 신호 중 상기 다수의 쿼드러페이서 결합 장치의 출력의 결과에 의한 신호들을 모두 결합하는 제3쿼드러페이서 결합 장치와,
    상기 제3인페이서 결합 장치와 제3쿼드러페이서 결합 장치의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환 장치와,
    상기 D/A 변환 장치에 의해 아날로그 신호로 변환된 신호 각각을 입력으로 하여 하나의 입력과 다른 입력 사이에 90도의 위상 차가 있는 반송파를 결합하여 출력하는 반송파 변조 장치와,
    상기 반송파 변조 장치에 의해 결합된 반송파 신호를 각각 입력으로 하여 두 신호를 더하여 증폭기를 거쳐 안테나로 송신하는 제1결합 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 직교 코드 짝은 월쉬 함수로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어기는 상기 코드 부호 반전 제어 장치에서 코드 부호를 반전하는 사용자 수와 코드 부호를 반전하지 않는 사용자 수가 최대한 서로 같도록 제어 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  16. 제1, 제4 및 제9항 중 어느 한항에 있어서, 직교 코드 출력 장치는 직교 코드 짝을 발생하기 위한 제1 및 제2직교 코드 발생기와,
    상기 제1직교 코드 발생기와 상기 제2직교 코드 발생기의 출력을 결합하는 한개의 직교 코드 결합 장치와,
    상기 제1직교 코드 발생기의 출력과 상기 결합 장치의 출력을 출력시키는 직교 코드 출력 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  17. 제16항에 있어서, 직교 코드 짝은 월쉬 함수로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  18. 제16항에 있어서, 제1작교 코드 발생기는 직교 코드 짝 중 임의의 짝수번째 행의 직교 코드를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
  19. 제16항에 있어서, 제2직교 코드 발생기는 직교 코드 짝 중 제1행의 직교 코드를 발생 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 칩 변조 장치.
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