KR19990024992A - 부호 분할 다중접속 통신 시스템의 쿼시직교 부호생성 및 이를 이용한 대역확산장치 및 방법 - Google Patents

부호 분할 다중접속 통신 시스템의 쿼시직교 부호생성 및 이를 이용한 대역확산장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 길이가 N인 상기 쿼시 직교부호가,와 같이 i번째 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤X, 1≤t≤N)의 전체 상관도가θNmin을초과하지않으며,와 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않고,과 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지않는다.
여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이며, Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 K인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미하며(1≤i≤X), X는 상기 수학식 1-수학식 3을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다.

Description

부호 분할 다중접속 통신 시스템의 쿼시직교 부호생성 및 이를 이용한 대역확산장치 및 방법
본 발명은 이동통신 시스템의 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 쿼시 직교부호를 생성할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 부호 분할을 수행하는 이동통신 시스템(이하 CDMA 시스템이라 칭한다)은 용량 증대를 위한 방법 중에 한 가지로써, 직교부호(orthogonal code)에 채널 구분(channel seperation)를 하는 방법을 사용하고 있다. 상기와 같이 직교부호에 의한 채널 구분을 실행하는 예는 IS-95/IS-95A의 순방향 링크(forward link)를 들 수 있으며, 역방향 링크(reverse link)에서도 시간 동기조정(time alignment)을 하여 적용할 수 있다.
상기 IS-95/IS-95A의 순방향 링크에서 직교부호에 의한 채널 구분은 도 1과 같이 이루어진다. 상기 도 1에서 직교부호는 w로 표시되어 있으며, 각 채널은 미리 배정된 직교부호에 의해 구분되고 있다. 상기 도 1에서는 w는 월시부호(Walsh code)가 될 수 있다. 상기 IS-95/IS-95A 순방향 링크는 R=1/2인 컨벌루션 코드(convolution code)를 쓰고, bpsk 변조(bi phase shift keying modulation)를 하며, 대역폭(band width)이 1.2288MHz이므로, 1.2288M/(9.6k*2)=64가 된다. 따라서 상기 도 1에 도시된 바와 같이 IS-95/IS-95A의 순방향 링크는 직교부호를 이용하여 64명의 채널 구분을 수행할 수 있다.
상기와 같이 임의의 변조 방법이 결정되고 최소 데이터 전송율(minimum data rate)이 결정되면, 가용한 직교부호의 숫자가 정해진다. 그러나 차세대 CDMA 시스템( future Code Division Multiple Access system)에서는 성능을 개선하기 위하여 실제 사용자에게 할당하는 채널을 증가시키려고 한다. 이를 위하여 차세대 CDMA 시스템은 트래픽 채널(traffic channel), 파일럿 채널(pilot channel), 제어채널(control channel)들을 구비하여 용량을 증대하는 방식을 채택하고 있다.
그러나 상기와 같은 방식도 채널 사용량이 증대되면 사용 가능한 직교부호의 수가 제한된다. 이런 경우 채널 용량을 증가시켜도 사용할 수 있는 직교부호의 수의 제한에 따라 채널 용량의 증가에 제한을 갖게된다. 따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방법으로써, 상기 직교부호에 최소 간섭(minimum interference)을 주며, 가변 데이터 전송율(variable data rate)에 대해서도 최소 간섭을 줄 수 있는 의사 직교부호를 생성하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 상기 직교부호에 최소 간섭을 주는 쿼시 직교부호를 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 직교부호를 사용하는 CDMA 시스템에서 상기 직교부호에 최소 간섭을 주는 의사 직교부호를 생성하여 채널 용량을 증대시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 길이가 N인 상기 쿼시 직교부호를 생성하는 방법에 있어서, 상기 쿼시 직교부호가,와 같이 i번째 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤X, 1≤t≤N)의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않으며,와 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않고,과 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지않는다.
여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이며, Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 K인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미하며(1≤i≤X), X는 상기 수학식 1-수학식 3을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다.
도 1은 직교부호에 의한 채널 구분 특성을 설명하기 위한 도면
도 2는 월시 직교부호와 쿼시 직교부호 간의 부분 상관도 특성을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 매트릭스 Q의 구조를 도시하는 도면
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 매트릭스 Q`의 구조를 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 쿼시 직교부호 생성 과정을 도시하는 흐름도
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 쿼시 직교부호 생성 과정을 도시하는 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 쿼시 직교부호를 이용하여 채널을 확장하는 예를 도시하는 도면
도 8은 쿼시 직교부호 및 월시 직교부호를 사용하는 이동 통신시스템의 구성을 도시하는 도면
도 9는 파일럿/제어 채널에 쿼시 직교부호를 사용하고 트래픽 채널 각각에 월시 의사직교부호를 사용하는 예의 대역 확산기를 사용하는 이동 통신시스템의 구성을 도시하는 도면
도 10은 파일럿/제어 채널에 월시 직교부호를 사용하고 트래픽 채널에 쿼시 직교부호를 사용하는 예의 대역확산기를 사용하는 이동통신시스템의 구성을 도시하는 도면
본 발명은 상기한 바와 같이 직교부호를 사용하는 CDMA 시스템에서 채널 용량의 증대 또는 단일 셀(single cell)의 용량을 극대화가 요구되는 상황하에서 직교부호에 최소 간섭을 주는 의사 직교부호를 생성하여 CDMA 시스템에 적용하는 하는 것이다.
상기 쿼시 직교부호는 하기의 수학식 1-수학식 3을 만족하여야 한다.
여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이다.
상기 수학식 1-수학식 3에서 Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 N인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미한다(1≤i≤X). 여기서 X는 상기 조건1 - 조건3을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다. 이때 상기 수학식 1과 같은 조건1은 i번째 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤X, 1≤t≤N)의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 말아야 한다는 것을 의미한다. 또한 상기 수학식 2와 같은 조건2는 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 말아야 한다는 것을 의미하고, 상기 수학식 3과 같은 조건3은 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지말아야 한다.
여기서 상기 수학식 1과 같은 조건1은 직교부호와 쿼시 직교부호의 전체 상관도 특성(full correlation property)를 나타내고, θNmin은 길이가 N인 제1차 리드-뮬러(Reed-Muller) 부호의 커버링 래디우스(covering radius)를 만족하는 값으로, 이론상 가장 작은 상관도 특성을 갖는 값을 의미한다. 또한 상기 수학식 2와 같은 조건2는 상기 쿼시 직교부호 상호 간의 전체적인 상관도(full correlation) 특성에 대한 조건을 나타낸다.
그리고 상기 수학식 3과 같은 조건3은 직교부호와 쿼시 직교부호 간의 부분 상관도(partial correlation) 특성을 나타낸다. 상기 조건3의 특성은 도 2와 같다. M은 2m(0≤m≤log2N)으로 표현되며, 상기 부분 상관도는 데이터 서비스를 지원할 시에 데이터 전송율이 상승되면서 직교부호의 N/M부분을 전송하게 되며, 이때의 상관도 특성을 만족하는 조건이다. 예를들어 N=256인 경우에값은 하기 표 1과 같다.
N = 256 M = 1
N = 256 M = 2 = 16
N = 256 M = 4 = 8
N = 256 M = 8 = 8
N = 256 M = 16 = 4
N = 256 M = 32 = 4
N = 256 M = 64
상기 표 1의 결과는 일반적으로 확장될 수 있다. 예를들어 N=1024, m=2인 경우, 길이가 1024인 직교부호와 길이 256 동안 부분 상관도를 고려하는데, 이는 길이가 256인 직교부호와 직교부호 이외의 시퀀스 간에 전체 상관도 바운드(full correlation bound)인을 고려하면 된다. 하기의 표 2는 상기 길이 N과 최소 상관도 값의 관계 예를 표시하고 있다.
N = 2048 θNmin= 64
N = 1024 θNmin= 32
N = 512 θNmin= 32
N = 256 θNmin= 16
N = 128 θNmin= 16
N = 64 θNmin= 8
N = 32 θNmin= 8
상기 조건1과 조건2를 만족하는 시퀀스 들에 대한 연구는 현재 활발하며, 길이가 22m이며 상기 조건1과 조건2를 만족하는 시퀀스로는 카사미 시퀀스(Kasami sequence)가 있다. 즉, 상호 간의 상관도(cross correlation) 특성이 좋은 시퀀스 패밀리(sequence family)로는 카사미 시퀀스 패밀리(Kasami sequence family)가 있으며, 카사미 시퀀스 패밀리의 상관도(full correlation) 특성은 널리 알려져 있다.
그러나 상기 조건3을 만족하는 시퀀스에 대한 연구는 활발하지 못하다. 그러나 가변 데이터 전송율을 지지하는 IS-95B나 차세대 CDMA 시스템(future CDMA system)에서 상기 조건3은 매우 중요한 조건이라 할 수 있다.
먼저 길이가 22m인 시퀀스 중에서 조건1과 조건2를 만족하는 카사미 시퀀스는 m-시퀀스 자신을 포함하여 2m개가 존재하고, 상기 카사미 시퀀스 군을 하기 수학식 4와 같이 표현하기로 한다.
여기서 t=0, ..., 22m-2이고, S0(t)는 m-시퀀스이다.
상기 수학식 4의 완성된 집합 k의 시퀀스 들과 이런 시퀀스들을 모두 순환 쉬프트(cyclic shigts)하면 도 3과 같은 매트릭스 Q(matrix Q)를 만들 수 있다. 상기 매트릭스의 행(row)은 2m*22m이 되고, 열(column)은 22m이 된다. 여기에서 열 치환(column permutation)을 하면 첫번째 22m행으로 부터 월시 직교부호 부호들을 만들 수 있음은 널리 알려진 사실이다. 이제 우리는 길이가 22m인 직교부호 들과 상기 조건1 및 조건2를 만족하는 (2m-1)*22m시퀀스들을 가지게 된다.
이제 (2m-1)*22m시퀀스들 중에 조건3을 만족하는 시퀀스들을 추출하면 된다. 그러나 상기 추출한 시퀀스들 중에서 직교 시퀀스(orthogonal sequence)들을 그룹화(grouping)해야한다. 그러나 매트릭스 Q는 이렇게 그룹화되어 있으나 열 치환 이후 매트릭스 Q의 변형된 모습은 상기와 같이 그룹화 되어 있지않다.
그러나 상기 도 4에 도시된 바와 같이 하면, 직교 시퀀스들 끼리 재 그룹화(regrouping)된 매트릭스 Q`를 구할 수 있다. 즉, 상기 Q`을 살펴보면, 2m개의 직교 그룹들로 이루어졌음을 알 수 있다.
도 5는 길이가 22m인 쿼시 직교부호 후보 시퀀스(Quasi orthogonal candidate sequence)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 511단계에서 길이가 22m-1인 m-수열을 생성하고, [choose m-sequence (여기서 t=0,1,...,22m-2)], 512단계에서 상기 511단계에서 생성된 수열에서 (2m+1) 간격으로 항들을 추출하여 주기 2m-1인 부분 수열을 생성한다.[Fix subsequence from m(t), msub(t)=m((2m+1)t)]. 이후 513단계에서 상기 512단계에서 선택한 수열이 전부 0인 수열인가 검사하며[], 이때 검사 결과가 0이면 514단계에서 0이 아닌 부분 수열을 생성한다[msub(t)=m((2m+1)t+1)].
상기 513단계 및 514단계 수행 후 515단계에서는 카사미 시퀀스를 열 쉬프트(column shift)한 것을 열 치환(column permutation)하는 함수(function)을 정의한다. [Define mapping σ from {0,1,...,22m-2} to {1,2,...,22m-1}σ(t)〓].
이후 516단계에서 상기 512단계에서 생성된 부분 수열을 열 쉬프트하여 2m-1 개의 수열을 만든다. 즉, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 정의한다.
그리고 517단계에서는 상기 516단계에서 생성된 수열을 상기 515단계에서 구현 치환 함수에 의해 열 치환시킨다. 즉, 상기 517단계에서는 새로운 수열을 생성하는데, 이는 하기와 같다.
이후 518단계에서는 상기와 같은 작업을 거쳐 나온 수열들을 사용해서 쿼시 직교부호를 도 4와 같이 나열한다. 이때 직교부호인 월시 시퀀스는 다음과 같다.
도 6은 길이가 22m+1인 쿼시 직교부호 후보 시퀀스(Quasi orthogonal candidate sequence)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 611단계에서 616단계 까지의 동작은 상기 도 5의 511단계에서 516단계의 동작과 동일하게 수행된다.
상기 616단계에서 수행 후 617단계에서는 새로 생성한 수열 ei(t)를 2회 반복시킨다. 즉, 새로운 시퀀스는 다음과 같다.
즉, 상기 617단계에서는 생성된 수열 ei(t)를 2번 반복시키면, 하기 표 4와 같은 형태가 되며, 이때 각 수열 e`i(t)의 행은 2m-1이 되고 열은 22m+1이 된다.
ei(t) ei(t)
이후 618단계에서는 상기 617단계에서 생성한 수열 ei(t)를 이용하여 쿼시 직교부호를 생성한다. 이때 직교부호인 월시 시퀀스는 다음과 같다.
상기 도 5 및 도 6과 같은 과정을 통해 생성되는 쿼시 직교부호의 시퀀스들은 직교 특성을 갖는 한 그룹 전체이거나 모두 아닌 상태로 나타난다. 그리고 선택되는 M-시퀀스에 따라 선택되는 그룹의 수가 달라짐을 알 수 있다. 하기의 표 5는 상기와 같은 상태를 도시하고 있으며, 본 발명의 실시예에서는 선택되는 시퀀스들을 쿼시 직교부호 시퀀스라 칭하기로 한다.
2m characteristic polynomial # of Quasi-orthogonal sequences
6 110000111001111110011100001111011011011011 3*643*643*642*642*642*64
8 101001101101011111110001101110000111111110101100011011100101101101100011101100101101101001101110001110101001111000011111100111100101011111001111 6*256 ***6*2564*2564*2564*2562*2562*2562*2562*2562*2562*2562*2562*2562*25600
이때 상기 e`i(t)는 길이가 22m+1이고 ei(t)는 길이가 22m인 시퀀스이다. 물론 상기 e`i(t)는 서로 다른 ei(t)들의 조합으로 만들어질 수 있고, 조합 가능한 개수는 (2m-1)*(2m-1)이지만, 어떤 경우에도 상기 e`i(t)의 개수는 2m-1이다. 예를들어 길이가 512인 경우, 상기 표 5의 ***로 표시한 바와 같이 2m=8의 첫 번째 M-시퀀스를 사용하는 경우에 쿼시 직교부호 세트의 개수는 6*512이다.
상기한 바와 같이 월시부호를 사용하는 상태에서 그 이상의 직교부호가 필요한 경우, 본 발명의 실시예와 같은 쿼시 직교부호를 사용하면 채널 용량을 증대시킬 수 있다. 이런 경우 상기 월시부호와 최소 간섭을 발생하며 고정 된 상관도(fixed correlation) 값을 제공한다. 예를들면 쿼시 직교부호와 월시부호 간의 상관 값(correlation value)이 N=64인 경우는 8 또는 -8 만을 갖는다. 또한 N=256이고 이에 대한 부분 상관도(길이 N=64인 동안) 값도 8 또는 -8 만을 갖는다.이는 예측 간섭 양을 정확하게 알 수 있음을 의미하며, 상당히 양호한 특성을 가짐을 알 수 있다.
상기와 같은 쿼시 직교부호는 월시 직교부호를 사용하는 모든 CDMA 시스템의 링크에 사용할 수 있다. 상기 직교부호들과 더불어 상기 쿼시 직교부호를 사용하는 경우에는 다음과 같은 세가지의 옵션들을 고려할 수 있다.
먼저 옵션1은 월시 직교부호를 사용하면서 가변 데이터 전송율로 서비스하는 시스템에서, 상기 쿼시 직교부호를 길이에 제한 없이 자유롭게 사용하고, 또한 모든 쿼시 직교부호 시퀀스를 전체 길이로 사용할 수 있다.
두 번째로 옵션2는 월시 직교부호 그룹과 쿼시 직교부호 그룹 중의 한 그룹을 선택하여 두 개의 직교 세트(orthogonal set)를 만들고, 두 그룹 모두 가변 데이터 전송율을 서비스할 수 있도록 할 수 있다.
세 번째로 옵션3은 월시 직교부호 그룹과 모든 쿼시 직교부호를 하나의 그룹으로 사용하여 모두 가변 데이터 전송율을 지지할 수 있도록 허용할 수 있다. 이런 경우 상기 쿼시 직교부호 그룹 간에 랜덤 코드(random code) 특성이 발생될 수 있다.
상기와 같은 세가지 옵션들의 특성을 감안하여 사용하려는 응용의 종류에 따라 쿼시 직교부호를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 월시 직교부호만을 사용하는 경우에는 변조하는 측과 복조하는 측이 미리 약속된 직교부호 번호를 서로 주고 받으면 되는데, 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 경우에는 미리 약속된 직교부호 번호와 그룹번호(도 4의 Q` 매트릭스 ei(t)의 i 인덱스)를 주는 것이 필요하다. 이런 경우 직교부호 그룹을 그룹0이라 하고, 그 이후로 2m-1 까지 그룹의 번호를 다시 정의하면 된다.
상기 쿼시 직교부호 그룹을 상기 직교부호 그룹 처럼 가변 데이터 전송율을 갖는 시스템에 사용하려 할 때의 방법을 살펴본다. 상기 쿼시 직교부호 그룹의 앨리먼트는 직교부호 번호와 그룹 번호로 구성되어 있다. 상기 그룹 번호는 상기 도 4에서 어떤 ei(t)가 선택되어 되어졌나를 의미한다. 상기 쿼시 직교부호 그룹에서 가변 데이터 전송율을 서비스하는 방법은 미리 배정된 직교부호 번호로 월시 직교부호 그룹 처럼 사용한 후 길이 N 마다 배정된 ei(t)를 더해주면 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 상기 IS-95/IS-95A의 순방향 링크에서 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하여 채널 용량을 확장하는 예를 도시하고 있다. 상기 도 7에서 월시 직교부호는 w로 표시되어 있으며, 각 채널은 미리 배정된 직교부호에 의해 구분되고 있다. 또한 상기 도 7에서 쿼시 직교부호는 s로 표시되어 있으며, 트래픽 채널에 할당된다. 상기 도 7에 도시된 바와 같이 IS-95/IS-95A의 순방향 링크는 월시 직교부호를 이용하여 64명의 채널 구분을 수행할 수 있으며, 쿼시 직교부호는 상기 월시 직교부호의 3배에 해당하는 192명의 채널을 구분할 수 있다. 따라서 상기 도 7에 도시된 바와 같이 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하면 3배의 채널을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 월시 직교부호 및 쿼시 직교부호를 사용하는 대역확산기를 구비하는 이동 통신시스템의 송신기 구성을 도시하는 도면이다. 상기 도 8에 도시된 이동 통신시스템의 구성은 상기 IS-95와 다른 방식으로서, 파일럿 채널, 제어 채널 및 트래픽 채널 비트 스트림들을 각각 구분하여 별개의 스트림을 구성하는 예를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 제1신호변환부811은 입력되는 파일럿/제어채널 데이타 비트 스트림(pilot/control channel data bit stream)을 입력하여 신호 변환한다. 상기 제1신호변환부811은 입력되는 비트 스트림에서 0을 +1 신호로 변환하고 1을 -1신호로 변환하여 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에 출력한다. 제2신호변환부813은 입력되는 트래픽채널 데이타 비트 스트림(traffic channel data bit stream)을 입력하여 신호 변환한다. 상기 제2신호변환부813은 입력되는 비트 스트림에서 0을 +1 신호로 변환하고 1을 -1신호로 변환하여 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에 출력한다.
월시 직교부호발생기914는 해당 채널의 부호 인덱스에 의해 월시 직교부호Wi를 발생하여 상기 직교부호 확산 및 피엔마스킹부819에 출력한다. 쿼시 직교부호발생기815는 해당 채널의 부호 인덱스에 의해 쿼시 직교부호Si를 발생하여 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에 인가한다. PN부호 발생기817은 실수부 및 허수부의 PN부호 PNi 및 PNq를 발생하여 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에 인가한다. 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819는 상기 입력되는 신호변환부811 및 813의 출력을 각각 설정된 채널에서 월시 직교부호Wi 및 쿼시 직교부호Si와 승산하여 확산하고, 이 신호를 다시 상기 PN 부호 PNi 및 PNq와 승산하여 PN 마스킹하여 Xi 및 Xq신호를 발생한다. 기저대역 여파기821은 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에서 확산 출력되는 Xi 및 Xq를 기저대역으로 여파하여 출력한다. 주파수천이기823은 상기 기저대역 여파기821에서 출력되는 신호를 RF신호로 천이시켜 무선 송신신호로 변환한다.
상기 도 8은 동기 복조의 이득을 얻기 위하여 기준신호인 파일럿/제어채널과 통화 채널이 한 사용자 단말에 의하여 점유되는 경우를 가정하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 한 사용자의 단말은 통화 채널로 1 또는 0의 데이타 비트를 송신하고, 파일럿/제어채널로 통화 채널을 동기 복조하기 위한 기준신호인 1 또는 0의 데이타를 송신한다. 상기 파일럿/제어채널 및 통화채널의 1 또는 0의 데이타들은 각각 제1신호변환부811 및 제2신호변환부813에 의하 0은 +1의 신호로 변환되고 1은 -1의 신호로 변환되어 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819에 인가된다. 그러면 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819는 상기 입력신호와 월시 직교부호 및 쿼시 직교부호와 승산하여 기저대역의 확산된 복소수신호를 발생하여 기저대역 여파기817에 출력한다. 이때 실수 성분은 Xi이며 허수 성분은 Xq가 된다. 그러면 상기 기저대역 여파기821은 OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 변조 및 여파하며, 주파수천이기823은 상기 기저대역 여파기821의 출력을 RF의 확산된 무선신호로 변환하여 출력한다.
이때 상기 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819는 다중 경로 지연에 대하여 강한 상관도 특성을 만들어주기 위한 확산부로써 여러가지의 형태로 구현이 가능하다. 도 9는 파일럿/제어 채널에 쿼시 직교부호Si를 사용하고 통화 채널에 월시 직교부호Wi를 사용하며, PN 마스킹을 복소수로 하는 경우의 직교부호 확산 및 PN 마스킹부819의 구성을 도시하고 있다. 도 10은 파일럿/제어 채널에 월시 직교부호Wi를 사용하고 통화 채널에 쿼시 직교부호Si를 사용하며, 복소수 PN 마스킹을 하지 않은 경우의 직교부호 확산 및 PN 마스킹부819의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 제1확산기911은 상기 파일럿/제어채널의 신호를 입력하여 쿼시 직교부호Si와 승산하여 확산된 di신호를 출력한다. 제2확산기913은 통화채널의 신호를 입력하여 월시 직교부호Wi와 승산하여 확산된 d1신호를 출력한다. 반복기917은 상기 피엔부호 발생기817에서 출력되는 PN부호 PNi 및 PNq를 설정 횟수 반복하여 출력한다. 복소수 승산기919는 상기 제1확산기911 및 제2확산기913에서 출력되는 확산신호 di 및 dq와 상기 반복기917에서 출력되는 PN부호 PNi 및 PNq를 승산하여 복소수 승산하여 PN 마스킹된 Xi 및 Xq를 발생한다. 상기 복소수 승산기919는 도 9에 도시된 바와 같은 복소수 연산 동작을 수행하여 복소수로 PN 마스킹 기능을 수행한다.
상기 도 9에서 파일럿/제어채널과 통화채널에 할당되는 쿼시 직교부호Si와 월시 직교부호Wi는 직교부호를 구성하는 각각의 서브 부호(sub code)들도 서로 달라야 한다. 따라서 이런 방법으로 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819를 구성하는 경우, 파일럿/제어채널과 통화채널 간에는 완전한 도달시간 동기를 맞출 수 있으며, 따라서 상호 간의 간섭도 제거할 수 있다.
상기 도 10은 상기한 바와 같이 파일럿/제어채널에 월시 직교부호Wi를 사용하고 통화채널에 쿼시 직교부호Si를 사용하며, PN 마스킹을 복소수로 하지 않는 경우의 직교부호 확산 및 PN 마스킹부819의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 제1확산기1011은 상기 파일럿/제어채널의 신호를 입력하여 월시 직교부호Wi와 승산하여 확산된 di신호를 출력한다. 제2확산기1013은 통화채널의 신호를 입력하여 쿼시 직교부호Si와 승산하여 확산된 di신호를 출력한다. 가산기1015는 제1확산기1011에서 출력되는 확산신호 di와 제2확산기1013에서 출력되는 확산신호 dq를 가산하여 di+dq신호를 발생한다. 가산기1017은 제2확산기1013에서 출력되는 확산신호 dq와 제1확산기1011에서 출력되는 확산신호 di를 가산하여 dq+di신호를 발생한다. 반복기1121은 상기 피엔부호 발생기817에서 출력되는 PN부호 PNi 및 PNq를 설정 횟수 반복하여 출력한다. 승산기1123은 상기 가산기1015에서 출력되는 확산신호 di+dq와 상기 반복기1017에서 출력되는 PN부호 PNi를 승산하여 마스킹된 Xi를 발생한다. 승산기1125는 상기 가산기1017에서 출력되는 확산신호 dq+di와 상기 반복기1017에서 출력되는 PN부호 PNq를 승산하여 마스킹된 Xq를 발생한다.
상기 도 10에서 파일럿/제어채널에 할당하는 월시 직교부호와 통화채널에 할당되는 쿼시 직교부호Si는 상기한 바와 같이 서로 달라야한다. 이런 방법으로 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부819를 구성하는 경우, 파일럿/제어채널과 통화채널 간에는 완전한 도달시간 동기를 맞출 수 있으며, 따라서 상호 간의 간섭도 제거할 수 있다.
상기와 같이 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하면, 채널 용량을 증대시킬 수 있다. 여기서 상기 도 9와 같은 대역확산기를 사용하는 경우, 파일럿 및 제어채널에 쿼시 직교부호를 사용하고 트래픽 채널에 월시 직교부호를 사용할 수도 있다. 반대로 상기 도 19과 같은 대역확산기를 사용하는 경우, 파일럿 및 제어채널에 월시 직교부호를 사용하고 트래픽 채널에 쿼시 직교부호를 사용할 수도 있다.
또한 도 9 및 도 10에 도시된 방법 이외에도 제어 채널과 파일럿 채널을 구분하여 월시 직교부호 및 쿼시 직교부호를 선택적으로 사용할 수도 있다. 그리고 상기 제어채널, 파일럿 채널, 트래픽 채널 들을 선택적으로 구분하여 원하는 채널에서 각각 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 직교부호에 최소의 간섭을 주는 쿼시 직교부호를 생성할 수 있으며, 또한 직교부호를 사용하는 채널을 구분하는 이동통신 시스템에서 상기 직교부호의 제한에 상관없이 쿼시 직교부호를 사용하여 채널 용량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 길이가 22m인 상기 쿼시 직교부호를 생성하는 방법에 있어서,
    길이가 22m인 m 수열을 생성한 후, 2m+1 간격으로 항들을 선택하여 주기 2m-1인 부분 수열을 생성하는 과정과,
    상기 선택한 수열에서 0인 아닌 부분수열을 생성하는 과정과,
    상기 부분 수열의 카사미 시퀀스를 열 쉬프트한 것을 열 치환하는 함수로 정의하는 과정과,
    상기 변환된 부분 수열을 반복 쉬프트하여 2m-1 개의 수열을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 수열을 치환함수에 의해 열 치환하는 과정과,
    상기 과정에서 발생되는 수열들을 이용하여 쿼시 직교부호를 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 쿼시 직교부호 생성방법.
  2. 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 길이가 22m+1인 상기 쿼시 직교부호를 생성하는 방법에 있어서,
    길이가 22m인 m 수열을 생성한 후, 2m+1 간격으로 항들을 선택하여 주기 2m-1인 부분 수열을 생성하는 과정과,
    상기 선택한 수열에서 0인 아닌 부분수열을 생성하는 과정과,
    상기 부분 수열의 카사미 시퀀스를 열 쉬프트한 것을 열 치환하는 함수로 정의하는 과정과,
    상기 변환된 부분 수열을 반복 쉬프트하여 2m-1 개의 수열을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 수열을 치환함수에 의해 열 치환하는 과정과,
    상기 생성된 수열을 2회 반복하는 과정과,
    상기 과정에서 발생되는 수열들을 이용하여 쿼시 직교부호를 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 쿼시 직교부호 생성방법.
  3. 월시 직교부호와 쿼시 직교부호를 사용하는 이동통신 시스템에서 길이가 N인 상기 쿼시 직교부호를 생성하는 방법에 있어서,
    상기 쿼시 직교부호가, 수학식 11과 같이 i번째 월시 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤X, 1≤t≤N)의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않으며, 수학식 12와 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않고, 수학식 13과 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 월시 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지않는 것을 특징으로 하는 쿼시 직교부호 생성 방법.
    여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이며, Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 K인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미하며(1≤i≤X), X는 상기 수학식 11-수학식 13을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다.
  4. 씨디엠에이 이동 통신시스템의 대역확산신호 발생장치에 있어서,
    입력되는 채널 데이타 비트 스트림의 신호를 변환하는 신호변환부와,
    월시부호를 발생하는 월시 직교부호발생기와,
    쿼시 직교부호를 발생하는 쿼시 직교부호발생기와,
    실수 성분 및 허수 성분의 피엔부호를 발생하는 피엔부호발생기와,
    변환신호를 입력하여 신호열로 분산하고 분산된 각각의 신호열을 각각 설정된 채널에서 상기 월시 직교부호 및 쿼시 직교부호와 승산하여 확산한 후 상기 피엔부호를 승산하여 피엔마스킹하는 직교부호 확산 및 피엔 마스킹부와,
    상기 직교부호 확산 및 피엔마스킹부의 출력을 기저대역으로 여파 및 무선신호로 주파수 변환하는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 씨디엠에이 이동 통신시스템의 대역확산신호 발생장치
  5. 제4항에 있어서, 상기 쿼시 직교부호발생기에서 생성되는 상기 쿼시 직교부호가,
    수학식 14와 같이 i번째 월시 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 ≤쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤1≤t≤N)의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않으며, 수학식 15와 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않고, 수학식 16과 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 월시 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지않는 것을 특징으로 하는 씨디엠에이 이동 통신시스템의 대역확산신호 발생장치.
    여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이며, Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 K인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미하며(1≤i≤X), X는 상기 수학식 14-수학식 16을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다.
  6. 월시 직교부호 발생기 및 쿼시 직교부호발생기와, 실수 성분 및 허수 성분의 피엔부호를 발생하는 피엔부호발생기를 구비하는 씨디엠에이 이동 통신시스템의 대역확산신호 발생방법에 있어서,
    입력되는 채널 데이타 비트 스트림의 신호를 변환하는 과정과,
    상기 변환신호를 신호열로 분산하고 분산된 각각의 신호열을 각각 설정된 채널에서 해당되는 월시 직교부호 또는 쿼시 직교부호와 승산하여 확산한 후 상기 피엔부호를 승산하여 피엔마스킹하는 과정과,
    상기 피엔 마스킹된 대역확산신호를 기저대역 여파 및 무선신호로 주파수 변환하는 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 씨디엠에이 이동 통신시스템의 의사직교부호를 이용한 대역확산신호 발생방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 쿼시 직교부호가,
    수학식 17과 같이 i번째 월시 직교부호 Wk(t)(1≤k≤N, 1≤t≤N)과 쿼시 직교부호 Si(t)(1≤i≤X, 1≤t≤N)의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않으며, 수학식 18과 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 i`번째 줄의 전체 상관도가 θNmin을 초과하지 않고, 수학식 19와 같이 쿼시 직교부호의 i번째 줄과 월시 직교부호의 k번째 줄의 길이 N의 M 등분의 각 길이 N/M 의 각 부분들을 부분 상관도를 취했을 때 상관도 값이을 넘지않는 것을 특징으로 하는 씨디엠에이 이동 통신시스템의 대역확산신호 발생방법.
    여기서 l=0,1,2, ---, log2M-1이며, Wk(t)는 길이가 N이고 개수가 K인 직교부호를 의미하고(1≤k≤N), Si(t)는 길이가 N인 쿼시 직교부호를 의미하며(1≤i≤X), X는 상기 수학식 17-수학식 19을 만족하는 쿼시부호의 숫자를 의미한다.
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