KR19980047262A - 이동통신 시스템 수신기에서의 반송파 위상 정보 보상 방법 - Google Patents

이동통신 시스템 수신기에서의 반송파 위상 정보 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CDMA 이동통신 시스템에 관한 것으로, 파일롯 채널을 통해 전달된 신호를 이용하여 트래픽 채널으로 전송된 신호를 복조할 때 반송파의 위상 정보를 보상하는 방법을 제시하므로써 CDMA를 기반 기술로 하는 통신 시스템중 동기 방식 복조를 사용하는 수신기에서 송신기가 전송한 데이터를 복조할 때 송신기가 사용한 반송파의 위상을 알지 못해도 파일롯 채널의 정보를 이용하여 데이타를 동기 방식으로 복원할 수 있는 이동통신 시스템 수신기에서의 반송파 위상 정보 보상 방법이 제시된다.

Description

이동통신 시스템 수신기에서의 반송파 위상 정보 보상 방법
본 발명은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 함) 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 CDMA 동기 복조 방식을 사용하는 수신기에서 파이롯 채널로부터 얻은 반송파의 위상 정보를 이용하여 트래픽 채널을 통해 전송된 데이타를 복조하는 방법에 관한 것이다.
기존의 CDMA 이동 통신 시스템에서는 단말기에서 기지국 방향인 역방향 링크에서 비동기 형태의 변복조 방식을 사용함으로써 반송파의 위상을 예측하거나 평가할 필요가 없었다. 또한, 기지국에서 단말기로의 순방향 링크에서는 파일롯 채널과 트랙픽 채널이 별도로 존재하여 동기 방식이긴 하나 복조에 큰 어려움이 없었다. 그러나, 본 특허에서 고려한 경우와 같이 시스템 성능 향상을 위하여 역방향 링크에서 동기 방식을 사용하는 경우, 즉 파일롯 신호가 트래픽 채널의 동상 성분(In-phase) 혹은 직각 성분(Quadrature-phase) 경로로 더해져 변조되는 경우 수신측에서는 이를 복조하기 위한 알고리즘이 필요하게 된다. 이와 같은 알고리즘은 아직 제안되어 있는 것이 없으며, 순방향과 역방향 링크에 상관없이 본 특허에서 고려한 변조 방식에 대한 수신측의 복조 방법을 특허로 제안하고자 한다. 단, 제안된 그림에서는 동상 성분 경로로 파일롯 신호가 더해졌으나, 직각 성분 경로로 더해지는 경우에도 본 특허의 일부임을 밝힌다.
일반적으로 동기 방식의 변조는 비동기 방식의 변조보다 3dB 적은 신호대 잡음비에서 비동기 방식의 변조와 동일한 특성을 낸다고 알려져 있다. 동기 방식의 변조를 위해서는 전송된 신호의 위상 정보를 정확히 알아낼 수 있는 방법이 있다는 가정이 필수적이다. 일반적으로 이동 통신의 경우 송신기는 파일롯 채널을 통해서 전송시키는 신호의 반송파 및 기저 대역 신호의 위상 정보를 수신기에 보낸다.
따라서, 본 발명은 도 1과 같은 송신기를 사용하였을 때 파일롯 채널의 신호로부터 반송파의 위상 정보를 예측하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 동상 성분 기저 대역 신호를 트래픽 채널의 의사 잡음을 통해 제 1 상관기에서 입력하여 동상 성분의 트래픽 채널 신호를 출력하는 단계와, 직각 성분 기저 대역 신호를 트래픽 채널의 의사 잡음을 통해 제 2 상관기에서 입력하여 직각 성분의 트래픽 채널 신호를 출력하는 단계와, 상기 동상 성분 기저 대역 신호를 파일롯 채널의 의사 잡음을 통해 제 3 상관기에서 입력하여 동상 성분의 파일롯 채널 신호를 출력하는 단계와, 상기 직각 성분 기저 대역 신호를 파일롯 채널의 의사 잡음을 제 4 상관기에서 입력하여 직각 성분의 파일롯 채널 신호를 출력하는 단계와, 상기 동상 성분 기저 대역 신호와 동상 성분의 파일롯 채널 신호를 합성하여 제 1 신호를 출력하는 단계와, 상기 직각 성분의 트래픽 채널 신호와 직각 성분의 파일롯 채널 신호를 합성하여 제 2 신호를 출력하는 단계와, 상기 동상 성분의 파일롯 채널 신호와 직각 성분의 트래픽 채널 신호를 합성하여 제 3 신호를 출력하는 단계와, 상기 동상 성분의 트래픽 채널 신호와 직각 성분의 파일롯 채널 힛노를 합성하여 제 4 신호를 출력하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 신호를 합성하여 동상 성분의 신호를 출력하는 단계와, 상기 제 3 및 제 4 신호를 합성하여 직각 성분의 신호를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 동기 방식의 CDMA 송신기.
도 2는 본 발명이 적용되는 수신 신호를 기저 대역으로 변화하는 장치도.
도 3은 본 발명에 따른 위상 오차 제거를 위한 장치도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
301 : 동상 성분 기저 대역 신호
302 : 직각 성분 기저 대역 신호
303 : 제1 상관기304 : 제 2 상관기
305 : 제 3 상관기306 : 제 4 상관기
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 CDMA 방식을 기반으로 하는 동기방식 통신을 위한 송신기의 구조도이다. 도 1에서 3개의 입력은 각각 동상 성분 트래픽(In-phase Traffic) 채널(103), 직각 성분 트래픽(Quadrature-phase Traffic) 채널(104), 파일롯 채널(101)로 구성되어 있다. 두개의 트래픽 채널을 통해서는 전송하고자 하는 정보를 보내고 파일롯 채널(101)을 통해서는 기저 대역 신호의 위상과 반송파 신호의 위상 정보를 전송한다. 파일롯 채널에 사용하는 의사 잡음(102)과 트래픽 채널에 사용하는 의사 잡음(105) 간에는 직교하는 성질을 가지고 있다. 즉, 트래픽 채널에 인가되는 정보 신호의 주기 동안 트래픽 채널의 의사 잡음과 파일롯 채널의 의사 잡음간의 내적은 항상 0이 된다. 의사 잡음에 의해서 확산된 신호는 각각 동상 성분(In-phase) 반송파(106)와 직각 성분(Quadrature-phase) 반송파(107)에 의해서 전송에 가장 적절한 주파수 영역으로 이동된다. 동상 성분(In-phase) 신호와 직각 성분(Quadrature-phase) 신호는 결합기(108)에 의해서 출력 신호(109)로 변환되고 이 신호는 통신 채널을 통해서 수신단으로 전송된다.
출력 신호(109)를 수식으로 나타내면 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
T1
여기서,은 {-1, 1}에서 직교 코드(orthogonal code),
PT(t)는 T 기간의 단위 펄스 폭(unit magnitude pulse),
T/TC= N은 시스템의 처리 이득(processing gain),
m은 사용자 인덱스.
도 2는 본 발명이 적용되는 도 1과 같은 송신기에 의해서 전송된 신호를 기저 대역 신호로 변환하는 장치도이다. 입력 신호(201)는 도 1의 출력 신호(109)와 동일한 신호이다. 수신된 신호(201)는 믹서(Mixer)를 통해서 기저 대역의 주파수 영역에서 이동한다. 이때 믹서(Mixer)에 사용되는 로컬(local) 클럭은 송신시에 사용한 클럭(106, 107)과 동일한 클럭을 사용하여야 반송파에 의한 위상 오차가 없는 동기 방식 복조를 수행할 수 있다. 그런데 수신단에서는 사용하는 클럭(105)은 송신단에서 사용한 클럭과 같은 주파수의 클럭은 만들 수 있지만 같은 위상의 클럭은 만들 수 없다. 따라서 도 2에서 사용한 클럭들(203, 204)은 송신단에서 사용한 클럭과 θ만큼 위상 차가 난다고 가정한다. 믹서(Mixer)와 로컬(local) 클럭을 이용한 주파수 영역에서의 신호 이동을 수행하면 기저 대역의 신호와 함께 이미지(image) 신호가 발생한다. 이를 제거하기 위해서 동상 성분(In-phase)과 직각 성분(Quadrature-phase) 경로에 각각 저역 통과 필터들(206, 208)을 사용하였다. 이렇게하여 얻어진 기저 대역 신호들(209, 210)은 송신과 수신단의 클럭간의 위상 오차에 의해서 다음의 [수학식 2]와 같이 된다.
[수학식 2]
T2
[수학식 2]를 통해서 보면 동상 성분(In-phase) 경로를 통해서 얻어진 신호에 직각 성분(Quadrature-phase) 신호가 섞여 있고 직각 성분(Quadrature-phase) 경로 신호에 동상 성분(In-phase) 경로 신호가 섞여 있는 것을 알 수 있다. 이는 송신단과 수신단의 클럭의 위상 오차에 의해서 발생되는 혼선(crosstalk)이다. 본 발명은 [수학식 2]와 같은 신호에서 트래픽 신호들 (xI(t), xQ(t))만을 얻는 방법이다.
도 3은 본 발명에 따른 위상 제거를 위한 장치도로서, 도 2의 출력들(209, 210)을 이용하여 원하는 트래픽 채널의 신호만을 얻는 방법을 나타내고 있다. 먼저, 입력 신호들(301, 302)은 도 2에서 얻어진 기저 대역 신호들이다. 도 3에서 트래픽 채널 의사 잡음과 파일롯 채널 의사 잡음간에는 직교성이 존재한다고 가정하고 상관기들(303, 304, 305, 306)은 [수학식 1]에서 나타낸 T(심볼 주기) 시간마다 결과를 출력한다. 그러므로 상관기가 동작하는 T시간 동안에는 트래픽 I, Q 데이터는 일정하다. 각 상관기의 출력, CIT, CQT, CIP, CIQ를 수식으로 나타내며 [수학식 3]과 같다.
[수학식 3]
여기서,
T/TC= N, T는 PN칩 기간, 다시 말하면 처리 이득은 N이다.
[수학식 3]으로부터 xI와 xQ를 [수학식 4]와 같은 방법을 통해서 구할 수 있다.
[수학식 4]
이때 앞에 붙은 N2/4는 크기에만 영향을 주고 디지탈 데이터 값을 결정하는 부호와는 무관하므로 전송된 데이터 값을 정확하게 알 수 있다.
본 발명을 이용하여 CDMA를 기반 기술로 하는 통신 시스템중 동기방식 복조를 사용하는 수신기에서 송신기가 전송한 데이터를 복조할 때 송신기가 사용한 반송파의 위상을 알지 못해도 파일롯 채널의 정보를 이용하여 데이터를 동기 방식으로 복원할 수 있다.

Claims (1)

  1. 동상 성분 기저 대역 신호를 트래픽 채널의 의사 잡음을 통해 제 1 상관기에서 입력하여 동상 성분의 트래픽 채널 신호를 출력하는 단계와,
    직각 성분 기저 대역 신호를 트래픽 채널의 의사 잡음을 통해 제 2 상관기에서 입력하여 직각 성분의 트래픽 채널 신호를 출력하는 단계와,
    상기 동상 성분 기저 대역 신호를 파일롯 채널의 의사 잡음을 통해 제 3 상관기에서 입력하여 동상 성분의 파일롯 채널 신호를 출력하는 단계와,
    상기 직각 성분 기저 대역 신호를 파일롯 채널의 의사 잡음을 제 4 상관기에서 입력하여 직각 성분의 파일롯 채널 신호를 출력하는 단계와,
    상기 동상 성분의 트랙픽 채널 신호와 동상 성분의 파일롯 채널 신호를 합성하여 제 1 신호를 출력하는 단계와,
    상기 직각 성분의 트래픽 채널 신호와 직각 성분의 파일롯 채널 신호를 합성하여 제 2 신호를 출력하는 단계와,
    상기 동상 성분의 파일롯 채널 신호와 직각 성분의 트래픽 채널 신호를 합성하여 제 3 신호를 출력하는 단계와,
    상기 동상 성분의 트래픽 채널 신호와 직각 성분의 파일롯 채널 힛노를 합성하여 제 4 신호를 출력하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 신호를 합성하여 동상 성분의 신호를 출력하는 단계와,
    상기 제 3 및 제 4 신호를 합성하여 직각 성분의 신호를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템 수신기에서의 반송파 위상 정보 보상방법.
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