KR19990083302A - Digital modulation system using extended code set - Google Patents

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KR19990083302A
KR19990083302A KR1019990013766A KR19990013766A KR19990083302A KR 19990083302 A KR19990083302 A KR 19990083302A KR 1019990013766 A KR1019990013766 A KR 1019990013766A KR 19990013766 A KR19990013766 A KR 19990013766A KR 19990083302 A KR19990083302 A KR 19990083302A
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orthogonal
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Application number
KR1019990013766A
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Inventor
니디제이리차드반
Original Assignee
보토스 알. 제이
루센트 테크놀러지스 인크
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Abstract

본 발명은 감소된 자기상관(autocorrelation) 사이드 로브(sidelobe)를 갖는 수정 직교 코드(modified orthogonal code)를 이용하여 수정 코드의 상호상관(cross­correlation) 특성을 유지하면서 향상된 다중경로(multipath) 성능을 제공하는 디지털 변조 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 수정 직교 코드는 수정 직교 코드 길이의 반을 초과하지 않도록 자기상관 레벨을 감소시킬 수 있다. 소정 실시예에서는, 보완 코드(complementary code)를 사용하여 직교 월쉬 코드(orthogonal Walsh code)를 수정하는 M진 직교 키잉(M­ary orthogonal keying : MOK) 시스템이 사용되어 월쉬 코드의 자기상관 특성을 개선함으로써, 월쉬 코드의 직교성(orthogonality)과 낮은 상호상관을 유지하면서 MOK 시스템의 다중경로 성능을 향상시킨다.The present invention utilizes a modified orthogonal code with reduced autocorrelation sidelobe to provide improved multipath performance while maintaining crosscorrelation properties of the modified code. A digital modulation system. For example, the corrected orthogonal code can reduce the autocorrelation level so as not to exceed half of the corrected orthogonal code length. In certain embodiments, a Mary orthogonal keying (MOK) system is used that modifies orthogonal Walsh codes using complementary codes to improve the autocorrelation characteristics of Walsh codes. It improves the multipath performance of the MOK system while maintaining low correlation with the orthogonality of Walsh codes.

Description

디지털 변조 방법 및 시스템{DIGITAL MODULATION SYSTEM USING EXTENDED CODE SET}Digital modulation method and system {DIGITAL MODULATION SYSTEM USING EXTENDED CODE SET}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 M진 직교 키잉(M­ary orthogonal Keying : MOK)과 같은 수정 직교 코드를 사용하여 정보를 인코딩하는 디지털 변조 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a digital modulation system for encoding information using a modified orthogonal code such as M­ary orthogonal keying (MOK).

무선 통신 채널은 좀처럼 순수한 사이트의 라인(line­of­site)으로만 모델링될 수는 없다. 따라서, 송신국과 수신국 사이 및 그 주변에 놓여 있는 많은 물체들 사이에서 신호가 산란되고 반사됨으로써 생기는 많은 독자적인 경로들을 고려하여야 한다. 신호의 산란과 반사로 인해 수신국에 도달하는 송신 신호(다중경로 신호)의 수많은 상이한 복사본들은 다양한 지연, 위상차, 감쇠(attenuation)를 갖게 된다. 결과적으로, 수신 신호는 분리된 경로를 통해 전송된 여러 신호들의 합으로 이루어진다. 이러한 경로 길이들이 서로 동일하지 않으므로, 라디오 링크를 통해 운반된 정보는 송신국으로부터 수신국으로 전송되는 동안 지연의 확산(spread in delay)을 겪을 것이다. 일정 레벨 이상의 신호 강도를 갖는 최초 수신된 송신 신호의 복사본과 최후 도달한 복사본 사이의 시간 분산(time dispersion)의 양은 종종 지연 확산(delay spread)이라 지칭된다. 지연 확산은 심볼간 간섭(intersymbol interference : ISI)을 초래할 수 있다. 지연 확산과 함께 동일한 다중경로 환경은 다중경로 신호가 수신 안테나에서 보강 및 상쇄 간섭되는 동안 수신 신호 강도에 있어 국부적으로 심한 변화를 야기한다. 다중경로 구성요소(component)는 거의 동일한 지연을 가지고 수신기에 도달하는 다중경로 신호의 조합이다. 다중경로 구성요소의 진폭의 변화는 일반적으로 레일리 페이딩(Rayleigh fading)이라 지칭하며, 큰 정보 블럭의 손실을 일으킬 수 있다.A wireless communication channel can hardly be modeled solely as a line of pure site. Therefore, many unique paths resulting from scattering and reflection of signals between the transmitting station and the receiving station and between many objects lying around them must be considered. Due to the scattering and reflection of the signal, many different copies of the transmitted signal (multipath signal) arriving at the receiving station will have various delays, phase differences and attenuations. As a result, the received signal consists of the sum of several signals transmitted over separate paths. Since these path lengths are not equal to each other, the information carried over the radio link will undergo a spread in delay while being transmitted from the transmitting station to the receiving station. The amount of time dispersion between the copy of the first received transmission signal and the last reached copy with a signal strength above a certain level is often referred to as delay spread. Delay spread can result in intersymbol interference (ISI). The same multipath environment, together with delay spreading, causes locally severe changes in received signal strength while multipath signals are subjected to constructive and destructive interference at the receiving antenna. A multipath component is a combination of multipath signals arriving at a receiver with approximately the same delay. Changes in the amplitude of multipath components are commonly referred to as Rayleigh fading and can cause large information blocks to be lost.

더 큰 노이즈 면역성(noise immunity)과 견실성(robustness)을 제공함으로써 무선 통신 링크를 개선하는데 디지털 변조 기법이 사용될 수 있다. 어떤 시스템에서는, 무선 통신 링크를 통해 송신될 데이터가 심볼의 시간 시퀀스로 표현되거나 인코딩될 수 있는데, 각각의 심볼은 M 유한 상태(M finite state)를 가지며 N 비트 정보를 나타낸다. 디지털 변조는 변조기에 인가된 N 비트 정보에 기초하여 M 유한 코드 심볼로부터 특정 코드 심볼을 선택하는 것과 관련이 있다. M진 키잉 방안에서는, log2M 비트의 정보가 송신된 M 개의 상이한 코드나 코드 심볼에 의해 표현되거나 인코딩될 수 있다. 송신된 코드는 송신된 코드의 수 개의 지연된 복사본으로 수신되며, 수신기는 모든 가능한 다중경로 지연에 대해 자기상관(autocorrelation)의 합산을 수행함으로써, 수신된 코드의 지연된 버전들을 알려진 코드에 상관시킨다.Digital modulation techniques can be used to improve wireless communication links by providing greater noise immunity and robustness. In some systems, data to be transmitted over a wireless communication link may be represented or encoded in a time sequence of symbols, each symbol having an M finite state and representing N bit information. Digital modulation involves selecting a particular code symbol from M finite code symbols based on the N bit information applied to the modulator. In the M-ary keying scheme, log 2 M bits of information may be represented or encoded by M different codes or code symbols transmitted. The transmitted code is received in several delayed copies of the transmitted code, and the receiver correlates the delayed versions of the received code to a known code by performing the summation of the autocorrelation for all possible multipath delays.

자기상관 사이드 로브(autocorrelation sidelobe)는 알려진 코드와 수신된 코드의 시간 쉬프트된(time shifted) 복사본 사이의 상관 값을 보여준다. 코드가 자신과 동일하거나 자신의 쉬프트된 버전인 경우, 그 코드는 높은 레벨의 자기상관 또는 자기상관 사이드 로브를 가질 것이다. 예를 들어, 코드(1 1 1 -1)에 있어서, 0 쉬프트에 대한 자기상관은 다음과 같다.The autocorrelation sidelobe shows the correlation between the known code and the time shifted copy of the received code. If the code is the same as it or its shifted version, the code will have a high level of autocorrelation or autocorrelation side lobe. For example, in the code 1 1 1-1, the autocorrelation for zero shift is as follows.

코드1 1 1 -1Code 1 1 1 -1

쉬프트된 코드1 1 1 -1Shifted code1 1 1 -1

곱1 1 1 1Product 1 1 1 1

상관 = 곱한 값의 합 = 4Correlation = sum of multiplied values = 4

1 칩 쉬프트에 대한 자기상관은 다음과 같다.The autocorrelation for one chip shift is

코드1 1 1 -1Code 1 1 1 -1

쉬프트된 코드 1 1 1 -1Shifted code 1 1 1 -1

곱 1 1 -1Product 1 1 -1

상관 = 곱한 값의 합 = 1Correlation = sum of multiplied values = 1

2 칩 쉬프트에 대한 자기상관은 다음과 같다.The autocorrelation for the two-chip shift is

코드1 1 1 -1Code 1 1 1 -1

쉬프트된 코드 1 1 1 -1Shifted code 1 1 1 -1

곱 1 -1Product 1 -1

상관 = 곱한 값의 합 = 0Correlation = sum of multiplied values = 0

3 칩 쉬프트에 대한 자기상관은 다음과 같다.The autocorrelation for three-chip shift is

코드1 1 1 -1Code 1 1 1 -1

쉬프트된 코드 1 1 1 -1Shifted code 1 1 1 -1

곱 -1Product -1

상관 = 곱한 값의 합 = -1Correlation = sum of multiplied values = -1

쉬프트를 많이 하면 자기상관 값이 0이 되는데, 이 예에서 최대 자기상관 사이드 로브는 값 또는 크기 1을 갖는다. 이 예에서는, 수신기에서 -1이 0 대신 사용되었다. 자기상관 사이드 로브는 다중경로 성능에 대한 지표를 제공한다. 자기상관 사이드 로브가 크면, 몇몇 다중경로 구성요소가 서로 심하게 간섭을 일으킨다.A lot of shifts result in an autocorrelation value of zero, in this example the maximum autocorrelation side lobe has a value or magnitude one. In this example, -1 was used instead of 0 at the receiver. Autocorrelation side lobes provide an indication of multipath performance. If the autocorrelation side lobe is large, some multipath components interfere with each other severely.

상호상관(cross­correlation)은 상이한 코드와 상관된 코드를 지칭한다. M진 직교 키잉은 서로 간섭하지 않는 직교 코드를 사용하여 데이터를 인코딩함으로써 코드 간 우수한 상호상관을 제공하는 디지털 변조의 한 형태이다. 도 1은 M진 직교 키잉 시스템(10)의 일반적인 블럭도를 도시한다. 이 예에서, 입력 데이터는 현재 전기 전자 공학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers : IEEE) 802.11 표준에서 규정한 대로 스크램블러(12)에 의해 스크램블된다. 그런 다음, 데이터는 직렬 데이터를 데이터 심볼을 이루는 8 개의 병렬 비트로 변환하는 직렬/병렬(serial­to­parallel) 컨버터(14)로 제공된다. 제 1 변조기(16)는 3 병렬 비트를 수신하고 조견표(look-up table)로부터 8 칩 길이인 코드를 생성하며, 제 2 변조기(18)는 3 병렬 비트를 수신하고 조견표로부터 길이 8인 제 2 코드를 생성한다. 칩도 실제로는 코드 비트지만 데이터 비트와 구별하기 위해 칩이라 지칭한다. 이 실시예에서, 1 병렬 비트는 비트 값이 1이면 코드를 역전시키는 제 1 배타적 논리합(exclusive­or : XOR) 게이트(20)로 제공된다. 유사하게, 마지막 남은 비트는 비트 값이 1이면 제 2 변조기(18)로부터의 코드를 역전시키는 제 2 XOR 게이트(22)로 제공된다. 이 실시예에서, XOR 게이트(20)의 출력 Iout은 신호 회로(21)로 인가되어 송신을 위해 모든 0이 -1로 역전된다. 또한, 회로(21)는 Iout이 믹서(24)에 의해 주파수 ω를 갖는 캐리어(carrier)를 변조하는데 사용되기 전에 Iout을 조작, 변환 및/또는 처리할 수 있다. XOR(22)로부터의 출력 Qout은 신호 회로(23)로 인가되어 송신을 위해 모든 0이 -1로 역전된다. 회로(23)는 Qout이 믹서(26)에 의해 90도 쉬프트된 캐리어를 변조하는데 사용되기 전에 Qout을 조작, 변환 및/또는 처리한다. 이 특정 실시예에서, 제 1 변조기(16)는 출력 신호의 내부 위상(in­phase : I) 성분에 해당하고, 제 2 변조기(18)는 출력 신호의 쿼드러쳐(quadrature : Q) 성분에 해당한다.Crosscorrelation refers to code that is correlated with different codes. Binary orthogonal keying is a form of digital modulation that provides good cross-correlation between codes by encoding data using orthogonal codes that do not interfere with each other. 1 shows a general block diagram of an M-ary orthogonal keying system 10. In this example, the input data is scrambled by the scrambler 12 as defined by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard. The data is then provided to a serial-to-parallel converter 14 that converts the serial data into eight parallel bits that make up the data symbol. The first modulator 16 receives three parallel bits and generates a code that is eight chips long from a look-up table, and the second modulator 18 receives three parallel bits and a second length eight from the lookup table. Generate the code. A chip is also actually a code bit but is referred to as a chip to distinguish it from data bits. In this embodiment, one parallel bit is provided to the first exclusive OR (XOR) gate 20 which inverts the code if the bit value is one. Similarly, the last remaining bit is provided to the second XOR gate 22 which inverts the code from the second modulator 18 if the bit value is one. In this embodiment, the output I out of the XOR gate 20 is applied to the signal circuit 21 so that all zeros are reversed to -1 for transmission. In addition, the circuit 21 operates the I out before being used to modulate a carrier (carrier) having a frequency ω is I out by the mixer 24 can be converted and / or processed. Output Q out from XOR 22 is applied to signal circuit 23 where all zeros are reversed to -1 for transmission. Circuit 23 Q out this operation the Q out before being used to modulate the degree shifted carrier 90 by a mixer 26, converted and / or processed. In this particular embodiment, the first modulator 16 corresponds to an inphase (I) component of the output signal and the second modulator 18 corresponds to a quadrature (Q) component of the output signal.

각각의 변조기(12, 14)가 log2M 비트의 정보를 수신하고 M 개의 직교 코드 중 하나를 선택하므로, 변조기(12, 14)는 M진 직교 키잉 또는 인코딩을 수행한다. 상이한 극성(polarity)을 갖는 I와 Q 성분을 모두 포함함으로써, 전체 (2M)2의 가능한 코드 조합이 존재하며, 따라서 전체 2+2log2M 비트가 하나의 직교 코드로 인코딩될 수 있다. 이 예에서, M은 8이다. M진 직교 키잉 시스템에서 M 개의 코드는 보통 M 칩 월쉬 코드(M chip Walsh code)에 기초한다. M 칩 월쉬 코드가 직교하여 상호상관이 0이고 따라서 M 칩 월쉬 코드가 서로 쉽게 구별되는 경향이 있으므로, M진 직교 키잉 시스템에서는 M 칩 월쉬 코드를 사용하는 것이 유리하다. 그러나, 직교 코드로서 월쉬 코드를 사용하는 것은 잠재적인 문제점을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 월쉬 코드 0(모두 1)이 코드 심볼로서 선택되면, 월쉬 코드 0은 변조되지 않은 연속파(unmodulated continuous wave : CW) 캐리어 신호로 나타날 수도 있다.Since each modulator 12, 14 receives log 2 M bits of information and selects one of the M orthogonal codes, the modulators 12, 14 perform M binary orthogonal keying or encoding. By including both I and Q components with different polarities, there are a total of (2M) 2 possible code combinations, so that the entire 2 + 2log 2 M bits can be encoded into one orthogonal code. In this example, M is eight. In the M orthogonal keying system, the M codes are usually based on the M chip Walsh code. Since M chip Walsh codes are orthogonal and cross-correlation is zero, and thus M chip Walsh codes tend to be easily distinguished from each other, it is advantageous to use M chip Walsh codes in M binary orthogonal keying systems. However, using Walsh codes as orthogonal code can cause potential problems. For example, if Walsh code 0 (all 1s) is selected as the code symbol, Walsh code 0 may appear as an unmodulated continuous wave (CW) carrier signal.

월쉬 코드 0 CW 변조를 방지하기 위해, 커버 시퀀스 (1 1 1 1 1 1 0 0)을 사용하여 각각의 월쉬 코드의 마지막 두 비트를 역전시킴으로써 월쉬 코드를 수정하는 M진 직교 키잉 시스템이 제안되었다. 이러한 방식으로 월쉬 코드를 수정함으로써 월쉬 코드 0 CW 변조는 해결되었지만, 수정 월쉬 코드는 월쉬 코드 고유의 열악한 자기상관과 스펙트럼 특성을 여전히 가지고 있다. 월쉬 코드의 열악한 자기상관과 스펙트럼 특성에 대처하기 위해, 현재 시스템은 출력 신호를 의사랜덤 노이즈(pseudo­random noise : PN) 시퀀스와 곱한다. 몇몇 시스템은, 1991년 9월 23일 내지 25일, 런던에서 개최된 IEEE PIMRC 학회 회보 131쪽 내지 136쪽에, 이 지 티드만(E. G. Tiedemann), 에이 비 샐머시(A. B. Salmasi), 케이 에스 길하우젠(K. S. Gilhousen)이 기재한 "The Design And Development of a Code Division Multiple Access(CDMA) System for Cellular and Personal Communications"에서 설명한 바와 같이, 월쉬 코드보다 훨씬 긴 길이를 갖는 PN 시퀀스를 곱한다. 다른 시스템은 월쉬 코드와 동일한 길이를 갖는 PN 시퀀스를 월쉬 코드에 곱한다. 그러나, 결과 코드의 자기상관 특성은 여전히 부족하다. 송신 코드가 충분한 자기상관 특성을 갖지 못하면, 시스템이 송신 코드의 지연되거나 쉬프트된 버전을 검출하는 데 어려움을 겪으므로, 시스템의 다중경로 성능이 저하될 수 있다.To prevent Walsh code 0 CW modulation, an M-ary orthogonal keying system has been proposed that modifies the Walsh code by reversing the last two bits of each Walsh code using a cover sequence (1 1 1 1 1 1 0 0). By modifying the Walsh code in this way, the Walsh code 0 CW modulation is solved, but the modified Walsh code still has the poor autocorrelation and spectral characteristics inherent in the Walsh code. To cope with the poor autocorrelation and spectral characteristics of Walsh codes, current systems multiply the output signal by a pseudorandom noise (PN) sequence. Some systems, EG Tiedemann, AB Salmasi, Kay S. Gilhausen, on September 23-25, 1991, in the IEEE PIMRC Conference Bulletin, pages 131-136. As described by KS Gilhousen in "The Design And Development of a Code Division Multiple Access (CDMA) System for Cellular and Personal Communications", it multiplies PN sequences that are much longer than Walsh codes. Another system multiplies the Walsh code with a PN sequence having the same length as the Walsh code. However, the autocorrelation properties of the result code are still lacking. If the transmission code does not have sufficient autocorrelation characteristics, the system's multipath performance can be degraded because the system has difficulty detecting delayed or shifted versions of the transmission code.

본 발명은 감소된 자기상관 사이드 로브를 갖는 수정 직교 코드를 이용하여 수정 코드의 상호상관 특성을 유지하면서 향상된 다중경로 성능을 제공하는 디지털 변조/복조 시스템에 관한 것이다. 수정 직교 코드는 수정 직교 코드 길이의 반을 초과하지 않는 자기상관 사이드 로브를 갖는다. 어떤 실시예에서는, 보완 코드를 사용하여 직교 월쉬 코드를 수정하는 M진 직교 키잉(M­ary orthogonal keying : MOK) 시스템을 사용하여 월쉬 코드의 자기상관 특성을 개선시킴으로써, 월쉬 코드의 직교성과 낮은 상호상관 특성을 유지하면서 MOK 시스템의 다중경로 성능을 향상시킨다.The present invention relates to a digital modulation / demodulation system that provides improved multipath performance while maintaining the cross-correlation properties of the modified code using a modified orthogonal code with reduced autocorrelation side lobes. The modified orthogonal cord has an autocorrelation side lobe that does not exceed half the length of the modified orthogonal cord. In some embodiments, the orthogonality and low cross-correlation properties of Walsh codes are improved by using a Mary orthogonal keying (MOK) system to modify orthogonal Walsh codes using complementary codes. Improve multipath performance of MOK systems while maintaining

도 1은 커버 시퀀스(cover sequence) (1 1 1 1 1 1 0 0 )에 의해 수정된 월쉬 코드를 사용하는 M진 직교 키잉(M­ary orthogonal keying : MOK) 시스템의 블럭도,1 is a block diagram of a M­ary orthogonal keying (MOK) system using Walsh codes modified by a cover sequence (1 1 1 1 1 1 0 0),

도 2는 수정 직교 코드(modified orthogonal code)를 사용하여 직교 코드의 자기상관 사이드 로브(autocorrelation sidelobe)를 감소시키는 디지털 변조 시스템의 블럭도,2 is a block diagram of a digital modulation system for reducing autocorrelation sidelobe of an orthogonal code using a modified orthogonal code;

도 3은 본 발명의 원리에 따른 MOK 시스템의 일 실시예의 블럭도,3 is a block diagram of one embodiment of a MOK system in accordance with the principles of the present invention;

도 4는 현재 시스템에서 커버 시퀀스에 의해 수정된 월쉬 코드를 사용하는 MOK 시스템의 패킷 에러율 대 지연 확산(delay spread)과, 자기상관 사이드 로브를 감소시키기 위해 수정 월쉬 코드를 사용하는 MOK 시스템의 패킷 에러율 대 지연 확산의 비교 그래프,4 shows the packet error rate versus delay spread of the MOK system using the Walsh code modified by the cover sequence in the current system, and the packet error rate of the MOK system using the modified Walsh code to reduce the autocorrelation side lobe. Comparison graph of delayed diffusion,

도 5는 본 발명의 원리에 따른 MOK 시스템의 다른 실시예의 블럭도,5 is a block diagram of another embodiment of a MOK system in accordance with the principles of the present invention;

도 6은 현재 시스템에서 커버 시퀀스에 의해 수정된 월쉬 코드를 사용하는 MOK 시스템의 실시예의 패킷 에러율 대 지연 확산과, 자기상관 사이드 로브를 감소시키기 위해 수정 월쉬 코드를 사용하는 MOK 시스템의 실시예의 패킷 에러율 대 지연 확산의 비교 그래프,Figure 6 illustrates packet error rate versus delay spread of an embodiment of a MOK system using a Walsh code modified by a cover sequence in the current system, and a packet error rate of an embodiment of a MOK system using a modified Walsh code to reduce autocorrelation side lobes. Comparison graph of delayed diffusion,

도 7은 본 발명의 소정 원리에 따른 MOK 시스템의 또 다른 실시예의 블럭도,7 is a block diagram of another embodiment of a MOK system in accordance with certain principles of the invention;

도 8은 본 발명의 소정 원리에 따른 디지털 복조기를 도시하는 도면,8 shows a digital demodulator in accordance with some principles of the invention;

도 9는 본 발명의 소정 원리에 다른 디지털 복조기를 사용하는 복조 시스템을 도시하는 도면,9 illustrates a demodulation system using a digital demodulator according to some principles of the present invention;

도 10은 본 발명의 원리에 따른 디지털 복조기를 사용하는 복조 시스템의 다른 실시예를 도시하는 도면.10 illustrates another embodiment of a demodulation system using a digital demodulator in accordance with the principles of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

12 : 스크램블러14 : 직렬/병렬 컨버터12: scrambler 14: serial / parallel converter

32, 34 : 제 1 및 제 2 변조기32, 34: first and second modulator

36, 38 : 제 1 및 제 2 배타적 논리합(exclusive­or : XOR) 게이트36, 38: first and second exclusive OR gates

21, 23 : 신호 회로24, 26 : 제 1 및 제 2 믹서21, 23: signal circuit 24, 26: first and second mixer

본 발명의 기타 측면 및 장점은 첨부한 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽으면 명확해질 것이다.Other aspects and advantages of the invention will become apparent upon reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

무선 통신 시스템의 다중경로 성능을 향상시키기 위한 디지털 변조(복조) 시스템의 실시예가 아래 설명되어 있다. 도 2는 본 발명의 원리에 따른 디지털 변조기(28)를 도시한다. 데이터 비트에 응답하여, 변조기(28)는 M 개 코드 중 해당하는 하나를 선택한다. M 개 코드는 직교 코드 세트를 수정함으로써 생성되어, 세트의 직교성을 유지하면서 그 직교 코드와 관련된 자기상관 레벨을 감소시킨다. 예를 들어, 직교 코드 세트의 코드 내의 동일 칩이 역전되어도, 수정 직교 코드는 여전히 직교한다. 본 발명의 특징에 따르면, 직교 코드 세트는 다른 코드를 이용해 수정되어 N/2 값을 초과하지 않는 자기상관 사이드 로브를 갖는 M 개의 직교 N 칩(N­chip) 코드를 생성한다. 변조기(28)는 일정한 로직을 구현하는 소정 처리 회로를 사용하여 직교 코드의 수정을 수행함으로써 수정을 수행하거나, 조견표에 수정 직교 코드를 저장할 수 있다. 또한, 변조기(28)는 동작 중 원하는 변화에 따라 수정 직교 코드의 상이한 세트를 저장할 수도 있고, 수정 직교 코드의 상이한 세트를 계산할 수도 있다. 직교 코드의 수정은 우수한 자기상관 특성을 갖는 코드를 직교 코드와 원소 별로 곱함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 변조기(28)는 원래 직교 코드의 직교 특성을 적어도 어느 정도 유지하면서 낮은 자기상관을 갖는 코드를 생성한다. 이 실시예에서, 데이터 비트는 병렬로 수신되며, 코드 칩은 직렬로 생성된다. 응용에 따라, 데이터 비트가 직렬로 수신될 수도 있고, 코드 칩이 병렬로 생성될 수도 있다.Embodiments of a digital modulation (demodulation) system for improving multipath performance of a wireless communication system are described below. 2 shows a digital modulator 28 in accordance with the principles of the invention. In response to the data bits, modulator 28 selects the corresponding one of the M codes. M codes are generated by modifying an orthogonal code set to reduce the level of autocorrelation associated with that orthogonal code while maintaining the orthogonality of the set. For example, even if the same chip in the code of the orthogonal code set is reversed, the modified orthogonal code is still orthogonal. In accordance with a feature of the invention, the orthogonal code set is modified with other codes to produce M orthogonal N chip codes with autocorrelation side lobes that do not exceed the N / 2 value. Modulator 28 may perform the modification by performing the modification of the orthogonal code using a predetermined processing circuit that implements certain logic, or store the modified orthogonal code in a lookup table. In addition, modulator 28 may store different sets of modified orthogonal codes according to desired changes during operation, and may calculate different sets of modified orthogonal codes. The modification of the orthogonal code can be performed by multiplying the code having excellent autocorrelation property by the orthogonal code element by element. Thus, modulator 28 generates a code with low autocorrelation while maintaining at least some orthogonality of the original orthogonal code. In this embodiment, the data bits are received in parallel and the code chips are generated in series. Depending on the application, data bits may be received in series, and code chips may be generated in parallel.

보완 코드 또는 시퀀스는, 0 쉬프트 시의 메인 피크(main peak)를 제외하고는 시퀀스 내의 쉬프트 시 시퀀스 합의 자기상관이 0인 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 시퀀스의 세트이다. 그러므로, 보완 코드가 변조기(28)의 직교 코드 세트를 수정하는 데 사용될 수 있다. 보완 코드는, 1980년 11월 로버트 엘 프랭크(Robert L. Frank)가 IEEE Transactions ON information Theory, Vol. IT­26, No.6, 641쪽 내지 647쪽에 기재한 "Polyphase Complementary Codes"에서 논의된다. 2의 승수(power)와 동일한 길이에 대해, 보완 코드는 다음 규칙에 의해 쉽게 생성된다. 즉, 시퀀스 A = B = {1}에서 시작하여, 길이 두 배인 보완 코드는 ABAB'으로 주어지는데, 여기서 B'은 시퀀스 B의 모든 원소를 역전시킨 것을 의미한다. 따라서, 2에서 16까지 길이에 대해, 보완 코드는,The complementary code or sequence is a set of sequences characterized in that the autocorrelation of the sequence sum at the time of shift in the sequence has a characteristic of 0 except for the main peak at zero shift. Therefore, complementary codes can be used to modify the orthogonal code set of modulator 28. The supplemental code was published in November 1980 by Robert L. Frank, IEEE Transactions ON information Theory, Vol. It is discussed in "Polyphase Complementary Codes" described in IT 26, No. 6, pages 641-647. For a length equal to a power of two, the complementary code is easily generated by the following rule. In other words, starting from sequence A = B = {1}, a double-length complement code is given as ABAB ', where B' is the inversion of all elements of sequence B. Thus, for lengths 2 through 16, the complementary code is

{1 0}{1 0}

{1 1 1 0}{1 1 1 0}

{1 1 1 0 1 1 0 1}{1 1 1 0 1 1 0 1}

(1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0}(1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0}

이다. 또한, 보완 코드 상에서 다른 변환을 행하여 동일한 길이를 갖는 다른 보완 코드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 코드의 첫 번째 또는 두 번째 절반을 역전시키면 {1 1 1 0 1 0 1 1}이 길이 8인 또 다른 보완 코드가 될 수 있다.to be. In addition, different transformations may be performed on the complementary code to generate another supplementary code having the same length. For example, reversing the first or second half of the code would allow {1 1 1 0 1 0 1 1} to be another complementary code of length 8.

보완 코드는 낮은 자기상관 사이드 로브를 가지며 월쉬 함수에 의해 곱해진 보완 코드는 또 다른 보완 코드를 생성한다. 따라서, 보완 코드를 사용하여 월쉬 코드 세트를 수정하면, 결과인 수정 월쉬 코드도 보완 코드이고 동일한 낮은 자기상관 사이드 로브를 갖는다. 수정 월쉬 코드 세트도 직교하며, (지연 0에 대한) 두 상이한 코드 사이의 상호상관이 0이 된다.The complementary code has a low autocorrelation side lobe and the complementary code multiplied by the Walsh function produces another complementary code. Thus, modifying the Walsh code set using the supplemental code, the resulting modified Walsh code is also the complementary code and has the same low autocorrelation side lobe. The modified Walsh code set is also orthogonal, and the cross correlation between two different codes (for delay 0) is zero.

도 3은 직렬/병렬 컨버터(14)로부터의 3 개 정보 비트에 응답하여 변조기(32, 34)를 사용해서 길이 8인 코드를 생성하는 MOK 시스템(30)의 실시예이다. 이 실시예에서, 직교 코드 세트는 길이 8인 월쉬 코드 세트이고, 월쉬 코드 세트는 보완 코드를 사용하여 수정된다. 길이 8인 월쉬 코드는,3 is an embodiment of a MOK system 30 that generates code of length 8 using modulators 32 and 34 in response to three information bits from serial / parallel converter 14. In this embodiment, the orthogonal code set is a Walsh code set of length 8 and the Walsh code set is modified using the complementary code. A Walsh code of length eight,

1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0

1 1 0 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 0

1 0 0 1 1 0 0 11 0 0 1 1 0 0 1

1 0 1 0 1 0 1 01 0 1 0 1 0 1 0

1 0 1 0 0 1 0 11 0 1 0 0 1 0 1

1 0 0 1 0 1 1 01 0 0 1 0 1 1 0

1 1 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 0 1 1

이다. 이전 시스템에서는, 월쉬 코드가 코드 {1 1 1 1 1 1 0 0}과 원소 별로 배타적 논리합함으로써 수정되어, 각각의 월쉬 코드의 마지막 두 칩(또는 월쉬 코드 세트의 마지막 두 열의 칩)이 역전된다. 그러나, 이 수정 코드는 (0 대신 -1을 사용할 때) 최악의 경우 크기 5를 갖는 자기상관 사이드 로브를 갖는데, 이는 길이 8인 칩 코드의 반 보다 큰 자기상관 값이며 다중경로 성능 문제를 발생시킨다.to be. In the previous system, the Walsh code is modified by an exclusive OR of the elements with the code {1 1 1 1 1 1 1 0 0}, so that the last two chips (or chips in the last two columns of the Walsh code set) of each Walsh code are reversed. However, this modified code has an autocorrelation side lobe of magnitude 5 (when using -1 instead of 0), which is greater than half the autocorrelation value of a chip code of length 8 and causes multipath performance problems. .

대신, 도 3의 실시예에서는, MOK 시스템(30)이 길이 8인 보완 코드, 예를 들어, 시퀀스 {1 1 1 0 1 1 0 1} 또는 {1 1 1 0 1 0 1 1}을 사용하여 길이 8인 월쉬 코드 세트를 수정한다. 후자의 경우, 수정 월쉬 코드 세트는,Instead, in the embodiment of FIG. 3, the MOK system 30 uses a complementary code of length 8, for example, the sequence {1 1 1 0 1 1 0 1} or {1 1 1 0 1 0 1 1}. Modify the Walsh code set with length 8. In the latter case, the modified Walsh code set is

1 1 1 0 1 0 1 11 1 1 0 1 0 1 1

1 1 1 0 0 1 0 01 1 1 0 0 1 0 0

1 1 0 1 1 0 0 01 1 0 1 1 0 0 0

1 0 0 0 1 1 0 11 0 0 0 1 1 0 1

1 0 1 1 1 1 1 01 0 1 1 1 1 1 0

1 0 1 1 0 0 0 11 0 1 1 0 0 0 1

1 0 0 0 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 0

1 1 0 1 0 1 1 11 1 0 1 0 1 1 1

과 같이 나타난다. 이 수정 월쉬 코드 세트는 최악의 경우에도 크기 또는 값이 단지 2인 자기상관 사이드 로브를 생성한다. 따라서, 이 수정 코드는 성능 면에서 자기상관 사이드 로브가 단지 1로 제한된 보완 바커 코드(Barker code)와 충분히 견줄 수 있다. 보완 바커 코드는 1980년 11월 로버트 엘 프랭크(Robert L. Frank)가 IEEE Transactions ON information Theory, Vol. IT­26, No.6, 641쪽 내지 647쪽에 기재한 "Polyphase Complementary Codes"에서 논의된다. 그러나, 바커 코드 또는 시퀀스는 길이 11과 같은 일정한 홀수 길이에 대해서만 존재한다. 두 보완 코드 중 위에서 특별히 언급한 전자는 시간 쉬프트된 코드에 대해 개선된 상호상관 특성을 갖는다.Appears as This modified Walsh code set creates an autocorrelation side lobe of magnitude or value of only 2, even in the worst case. Thus, this modified code is comparable in terms of performance to a complementary Barker code where autocorrelation side lobes are limited to only one. The supplemental Barker code was published in November 1980 by Robert L. Frank, IEEE Transactions ON information Theory, Vol. It is discussed in "Polyphase Complementary Codes" described in IT 26, No. 6, pages 641-647. However, the Barker code or sequence is only present for constant odd lengths such as length 11. Of the two complementary codes, the former mentioned above has an improved cross-correlation property for time shifted codes.

도 3의 실시예의 동작 중, 스크램블러(12)는 데이터를 수신하고 IEEE 802.11 표준에 따라 그 데이터를 스크램블한다. 다른 실시예에서는, 스크램블러(12)가 필수적인 것은 아니며, 데이터는 다른 형태의 데이터 변환, 인터리빙(interleaving) 또는 수정 등에 의해 조작되거나, 직렬/병렬 컨버터(14)로 직접 인가될 수도 있다. 이 실시예에서, 직렬/병렬 컨버터(14)는 1.375 ㎒ 클럭 신호에 따라 8 개의 데이터 비트로 된 데이터 심볼을 병렬로 생성하는 1 : 8 다중화기(multiplexor : MUX)이다. 8 비트 데이터 심볼은 8 개의 칩 코드 또는 코드워드의 I/Q 코드 쌍으로 이루어진 심볼로 인코딩되어, 심볼 간격이 코드 길이와 같게 된다. 데이터 심볼 중 3 비트는 보완 코드에 의해 수정된 길이 8인 해당 월쉬 코드를 생성하는 제 1 변조기(32)로 제공된다. 제 1 변조기(32)는 11 ㎒ 클럭 신호에 따라 대략 11㎒의 칩 레이트로 길이 8인 월쉬 코드를 생성한다. 위 실시예에서, 각각의 심볼은 8 데이터 비트를 포함하는데, 데이터 비트는 8 개의 칩의 독립적인 I와 A 코드로 인코딩된다. 칩도 실제로는 코드 비트이나, 데이터 비트와 구별하기 위해 칩이라 지칭한다. 이 실시예에서, 제 1 변조기(32)는 송신될 신호의 I 성분을 생성하는 MOK 시스템(30)의 I 위상 변조 브랜치(branch)에 해당한다.During operation of the embodiment of FIG. 3, the scrambler 12 receives data and scrambles it according to the IEEE 802.11 standard. In other embodiments, the scrambler 12 is not essential and the data may be manipulated by other forms of data conversion, interleaving or modification, or applied directly to the serial / parallel converter 14. In this embodiment, the serial / parallel converter 14 is a 1: 8 multiplexer (MUX) that generates data symbols of eight data bits in parallel in accordance with a 1.375 MHz clock signal. The 8 bit data symbol is encoded into a symbol consisting of 8 chip codes or I / Q code pairs of codewords, such that the symbol spacing is equal to the code length. Three bits of the data symbols are provided to a first modulator 32 that generates a corresponding Walsh code of length 8 modified by the complementary code. The first modulator 32 generates a Walsh code of length 8 with a chip rate of approximately 11 MHz in accordance with the 11 MHz clock signal. In the above embodiment, each symbol contains 8 data bits, which are encoded in 8 chip independent I and A codes. A chip is also actually referred to as a chip to distinguish it from code bits but data bits. In this embodiment, the first modulator 32 corresponds to the I phase modulation branch of the MOK system 30 which produces the I component of the signal to be transmitted.

컨버터(14)로부터의 데이터 심볼 중 제 2 세트의 3 비트는 보완 코드를 사용하여 수정된 길이 8인 해당 월쉬 코드를 생성하는 제 2 변조기(34)로 제공된다. 제 2 변조기(32)는 송신될 신호의 Q 성분을 생성하는 MOK 시스템(30)의 Q 위상 변조 브랜치에 해당한다. 3 데이터 비트에 응답하여, 제 2 변조기(34)도 11 ㎒ 클럭 신호에 따라 대략 11 ㎒의 칩 레이트로 길이 8인 월쉬 코드를 생성한다.Three bits of the second set of data symbols from the converter 14 are provided to a second modulator 34 that generates a corresponding Walsh code of modified length 8 using the complementary code. The second modulator 32 corresponds to the Q phase modulation branch of the MOK system 30 which produces a Q component of the signal to be transmitted. In response to the three data bits, the second modulator 34 also generates a Walsh code of length 8 at a chip rate of approximately 11 MHz in accordance with the 11 MHz clock signal.

직렬/병렬 컨버터(14)로부터의 데이터 심볼 8 비트에서 나머지 2 비트 중 하나는 제 1 XOR 게이트(36)로 제공된다. 그 비트가 0이면, 제 1 XOR 게이트(36)는 제 1 변조기(32)로부터의 길이 8인 월쉬 코드의 극성을 바꾼다. 결과 수정 월쉬 코드 Iout은 신호 회로(21)로 제공되어 0을 1로 바꾸고, 제 1 믹서(24)로 제공되어 주파수 ω인 캐리어를 변조하기 전에 추가적인 신호 처리 및/또는 변환을 수행한다. 마지막 남은 비트는 제 2 XOR 게이트(38)로 제공된다. 그 비트가 0이면, 제 2 XOR 게이트(38)는 제 2 변조기(34)로부터의 길이 8인 월쉬 코드의 극성을 바꾼다. 결과 수정 월쉬 코드 Qout은 제 2 믹서(26)로 제공되어 주파수 ω를 갖는 캐리어의 90도 쉬프트된 버전을 변조하기 전에 임의의 변환 및/또는 처리를 위해 신호 회로(23)로 제공된다. 0 대신 -1이 사용되면, 제 1 및 제 2 XOR 게이트(36, 38)는 곱셈기로 대체되어 Iout과 Qout의 극성을 바꿀 수 있다. 이어서, Iout변조 캐리어와 Qout변조 캐리어는 결합되어 송신된다. 따라서, MOK 시스템(30)의 이러한 특정 실시예는 8 비트의 입력 데이터를 I 브랜치를 위한 4 비트와 Q 브랜치를 위한 4 비트로 나눈다. I 브랜치 상의 3 데이터 비트는 8 칩 코드로 인코딩되고 Q 브랜치의 3 비트는 병렬로 8 칩 코드로 인코딩된다. 마지막 두 비트가 8 비트 심볼의 극성을 각각 판정함으로써 정보를 인코딩하므로, MOK 시스템(30)은 8 데이터 비트를 16 개의 가능한 코드 세트로부터 선택된 2 코드로 인코딩한다. 이 예에서는, 8 개의 수정 월쉬 코드가 있는데, 이들이 역전되어 16 개의 코드를 얻을 수 있다. 1.375 MSps와 8 비트/심볼의 심볼 레이트에서, MOK 시스템(30)의 데이터 레이트는 11 MBps이다.One of the remaining two bits of the data symbol 8 bits from the serial / parallel converter 14 is provided to the first XOR gate 36. If the bit is zero, the first XOR gate 36 changes the polarity of the Walsh code of length 8 from the first modulator 32. The resulting modified Walsh code I out is provided to the signal circuit 21 to change 0 to 1 and is provided to the first mixer 24 to perform additional signal processing and / or conversion before modulating the carrier with frequency ω. The last remaining bit is provided to the second XOR gate 38. If the bit is zero, the second XOR gate 38 changes the polarity of the Walsh code of length 8 from the second modulator 34. The resulting modified Walsh code Q out is provided to the second mixer 26 and provided to the signal circuit 23 for any conversion and / or processing before modulating a 90 degree shifted version of the carrier with frequency ω. If -1 is used instead of 0, the first and second XOR gates 36 and 38 can be replaced by multipliers to change the polarity of I out and Q out . The I out modulation carrier and the Q out modulation carrier are then combined and transmitted. Thus, this particular embodiment of MOK system 30 divides the eight bits of input data into four bits for the I branch and four bits for the Q branch. Three data bits on the I branch are encoded with an 8 chip code and three bits of the Q branch are encoded with an 8 chip code in parallel. Since the last two bits encode information by respectively determining the polarity of the 8-bit symbol, the MOK system 30 encodes the 8 data bits into 2 codes selected from 16 possible code sets. In this example, there are eight modified Walsh codes, which can be reversed to get 16 codes. At a symbol rate of 1.375 MSps and 8 bits / symbol, the data rate of the MOK system 30 is 11 MBps.

도 4는 당업자가 이해하는 대로 11 Mbps와 4 탭 채널 매칭 필터(4 taps channel matched filter)에서 8 비트/심볼을 사용하는 다중경로 페이딩 채널에서의 패킷 에러율 대 지연 확산(㎱)의 비교 그래프를 보여 준다. 곡선(40)은 현재 시스템(40)의 커버 시퀀스 (1 1 1 1 1 1 0 0)에 의해 수정된 월쉬 코드를 사용하는 디지털 변조에 해당하고, 곡선(42)은 본 발명의 원리에 따라 보완 코드 (1 1 1 0 1 0 1 1)에 의해 수정된 월쉬 코드를 사용하는 디지털 변조에 해당한다. 사용된 채널 모델은 지수적으로 감소하는 승수 지연 프로파일과 독립적인 레일리 페이딩 경로를 갖는다. 도 4는, 보완 코드를 사용함으로써 시스템이 다른 코드(곡선(40))보다 약 50 % 더 큰 지연 확산을 감수하여 1% 또는 10 %의 패킷 에러율을 달성한다는 것을 나타낸다.4 shows a comparison graph of packet error rate versus delay spread in a multipath fading channel using 8 bits / symbol in an 11 Mbps and 4 taps channel matched filter as will be understood by one skilled in the art. give. Curve 40 corresponds to digital modulation using a Walsh code modified by the cover sequence (1 1 1 1 1 1 0 0) of the current system 40, and curve 42 is complemented in accordance with the principles of the present invention. Corresponds to digital modulation using Walsh codes modified by code (1 1 1 0 1 0 1 1). The channel model used has a Rayleigh fading path independent of the exponentially decreasing multiplier delay profile. 4 shows that by using the complementary code, the system suffers about 50% greater delay spread than the other code (curve 40) to achieve a packet error rate of 1% or 10%.

도 5는 MOK 시스템(30)(도 3)을 위한 폴백(fallback) 모드로 사용될 수 있는 MOK 시스템(50)의 실시예를 도시한다. 다시 한번, 입력 데이터는 IEEE 802.11 표준에 따라 스크램블러(12)에 의해 스크램블된다. 데이터는 직렬/병렬 컨버터(52)로 제공된다. 이 실시예에서 직렬/병렬 컨버터(52)는 1.375 MSps의 데이터 심볼 레이트로 5 비트 데이터 심볼을 병렬로 생성한다. 변조기(54)는 5 비트 데이터 심볼로부터 3 비트를 수신하는데, 변조기(54)는 본 발명의 원리에 따라 3 비트를 길이 8인 수정 월쉬 코드로 인코딩한다. 길이 8인 수정 월쉬 코드는 I와 Q 브랜치(56, 58) 모두로 제공된다. 이 특정 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 이 실시예는 동일한 코드를 다중 위상 변조 경로 또는 브랜치로 제공함으로써, 폴백 모드가 이 실시예에서 I와 Q 브랜치(56, 58)와 같은 다중 위상 변조 경로 상의 동일한 코드의 쿼드러쳐 위상 쉬프트 키잉(quadrature phase shift keying : QPSK)이나 8 위상 쉬프트 키잉(8­PSK)과 같은 독립적인 위상 변조를 갖게 된다. I 브랜치(56) 상에서는 8 칩 수정 월쉬 코드가 제 1 XOR 게이트(60)로 직렬적으로 제공되고, Q 브랜치(58) 상에서는 8 칩 월쉬 코드가 제 2 XOR 게이트(62)로 직렬적으로 제공된다. 직렬/병렬 컨버터(52)로부터의 나머지 두 비트 중 한 비트는 제 1 XOR 게이트(60)로 가서 길이 8인 수정 월쉬 코드의 극성을 조절하고 I 브랜치(56) 상에 Iout을 생성하고, 다른 비트는 제 2 XOR 게이트(62)로 가서 길이 8인 수정 월쉬 코드의 극성을 조절하고 Q 브랜치 상에 Qout을 생성한다. 실시예에 따라, -1이 0 대신 사용되면, 제 1 및 제 2 XOR 게이트(60, 62)는 곱셈기로 대체될 수 있다. 따라서, 데이터 심볼이 5 비트/심볼이고 심볼 레이트가 1.375 MBps일 때, 이 실시예는 6.8 MBps의 데이터 레이트를 제공한다.5 illustrates an embodiment of a MOK system 50 that can be used in a fallback mode for the MOK system 30 (FIG. 3). Once again, the input data is scrambled by the scrambler 12 according to the IEEE 802.11 standard. The data is provided to a serial / parallel converter 52. In this embodiment the serial / parallel converter 52 generates 5-bit data symbols in parallel at a data symbol rate of 1.375 MSps. Modulator 54 receives three bits from a five-bit data symbol, which modulates 54 into three modified Walsh codes of length 8 in accordance with the principles of the present invention. A modified Walsh code of length 8 is provided in both I and Q branches 56 and 58. According to another aspect of this particular embodiment, this embodiment provides the same code to the multi-phase modulation path or branch so that the fallback mode is on a multi-phase modulation path such as I and Q branches 56 and 58 in this embodiment. Independent phase modulation such as quadrature phase shift keying (QPSK) or 8 phase shift keying (8PSK) of the same code. An 8 chip modified Walsh code is provided serially to the first XOR gate 60 on the I branch 56, and an 8 chip Walsh code is provided serially to the second XOR gate 62 on the Q branch 58. . One of the remaining two bits from the serial / parallel converter 52 goes to the first XOR gate 60 to adjust the polarity of the modified Walsh code of length 8 and to generate I out on the I branch 56 and the other. The bit goes to the second XOR gate 62 to adjust the polarity of the modified Walsh code of length 8 and generate Q out on the Q branch. According to an embodiment, if -1 is used instead of 0, the first and second XOR gates 60, 62 may be replaced by multipliers. Thus, when the data symbol is 5 bits / symbol and the symbol rate is 1.375 MBps, this embodiment provides a data rate of 6.8 MBps.

도 6은 1) 6.8 Mbps의 폴백 레이트에서 QPSK를 사용하여 현재 시스템의 커버 시퀀스 (1 1 1 1 1 1 0 0)에 의해 수정된 월쉬 코드(곡선 63), 2) 8.25 Mbps의 폴백 레이트에서 8­PSK를 사용하여 보완 코드(예를 들어, 1 1 1 0 1 0 1 1)에 의해 수정된 월쉬 코드(곡선 64), 3) 6.8 Mbps의 폴백 레이트에서 QPSK를 사용하여 보완 코드(예를 들어, 1 1 1 0 1 0 1 1)에 의해 수정된 월쉬 코드 및 I와 Q 브랜치 상의 동일한 코드(곡선 65)를 사용하는 다중경로 페이딩 채널에서의 패킷 에러율 대 지연 확산(㎱)의 비교 그래프를 보여 준다. 사용된 채널은 지수적으로 감소하는 승수 지연 프로파일과 독립적인 레일리 페이딩 경로를 갖는다. 도 6은 본 발명에 의해 제안된 코드를 사용함으로써, 지연 확산 공차가 2 배 이상이 되었음을 보여 준다. 또한, 도 6은 당업자가 이해하는 대로, 디지털 변조 시스템이 QPSK 대신 8­PSK와 같은 대체적 변조 방안을 사용하여 지연 확산 성능을 많이 손실하지 않으면서 높은 데이터 레이트(8.25 Mbps)를 얻을 수 있다는 것을 보여 준다.FIG. 6 shows 1) the Walsh code modified by the cover sequence (1 1 1 1 1 1 0 0) of the current system using QPSK at a fallback rate of 6.8 Mbps, 2) 8 at a fallback rate of 8.25 Mbps. Walsh code modified by a complementary code (e.g., 1 1 1 0 1 0 1 1) using PSK, 3) A supplemental code (e.g., using QPSK at a fallback rate of 6.8 Mbps) 1 1 1 0 1 0 1 shows a comparison graph of packet error rate versus delay spread in a multipath fading channel using the Walsh code modified by 1) and the same code on the I and Q branches (curve 65). . The channel used has a Rayleigh fading path independent of the exponentially decreasing multiplier delay profile. 6 shows that by using the code proposed by the present invention, the delay spread tolerance is more than doubled. 6 also shows that a digital modulation system can achieve a high data rate (8.25 Mbps) without losing much delay spread performance by using an alternative modulation scheme such as 8PSK instead of QPSK. .

도 7은 MOK 시스템(30)(도 3)을 위한 폴백 모드로 사용될 수 있는 MOK 시스템(66)의 실시예를 도시한다. 입력 데이터는 IEEE 802.11 표준에 따라 스크램블러(12)에 의해 스크램블된다. 스크램블된 데이터는 직렬/병렬 컨버터(68)로 제공된다. 본 실시예에서 직렬/병렬 컨버터(68)는 1.375 MSps의 심볼 레이트로 4 비트 데이터 심볼을 병렬로 생성한다. 4 비트 데이터 심볼 중에서 3 비트는 본 발명의 원리에 따라 3 비트를 길이 8인 수정 월쉬 코드로 인코딩하는 변조기(70)에 의해 수신된다. 변조기(70)는 11 ㎒의 레이트로 길이 8인 월쉬 코드를 직렬로 생성한다. 길이 8인 수정 월쉬 코드는 I와 Q 브랜치에 모두 해당하는 XOR 게이트(72)로 제공된다. 길이 8인 수정 월쉬 코드는 직렬/병렬 컨버터(68)로부터의 데이터 심볼 중 남은 비트에 의해 곱해져서 길이 8인 코드의 극성을 조절하고 Iout과 Qout을 직렬 형태로 생성한다. 실시예에 따라, -1이 0 대신 사용되면, XOR 게이트(72)는 곱셈기로 대체될 수 있다. 따라서, 4 비트/심볼의 데이터 심볼과 1.375 MBps의 심볼 레이트에서, 본 실시예는 5.5 MBps의 데이터 레이트를 제공한다.7 illustrates an embodiment of a MOK system 66 that may be used in a fallback mode for the MOK system 30 (FIG. 3). The input data is scrambled by the scrambler 12 according to the IEEE 802.11 standard. The scrambled data is provided to a serial / parallel converter 68. In this embodiment the serial / parallel converter 68 generates four bit data symbols in parallel at a symbol rate of 1.375 MSps. Three bits among the four bit data symbols are received by the modulator 70 encoding three bits into a modified Walsh code of length 8 in accordance with the principles of the present invention. The modulator 70 generates Walsh codes of length 8 in series at a rate of 11 MHz. A modified Walsh code of length 8 is provided to the XOR gate 72 corresponding to both the I and Q branches. The modified Walsh code of length 8 is multiplied by the remaining bits of the data symbols from the serial / parallel converter 68 to adjust the polarity of the code of length 8 and produce I out and Q out in serial form. According to an embodiment, if -1 is used instead of 0, the XOR gate 72 may be replaced with a multiplier. Thus, at a data symbol of 4 bits / symbol and a symbol rate of 1.375 MBps, this embodiment provides a data rate of 5.5 MBps.

도 8은 수신기(도시하지 않음)에서 사용되며, 위에서 설명한 디지털 변조 시스템의 실시예를 사용하여 송신기(도시하지 않음)로부터 송신 코드를 수신하는 디지털 복조 시스템(76)을 도시한다. 디지털 복조 시스템(76)은 본 발명의 원리에 따라 수정 직교 코드를 수신한다. 수정 직교 코드에 응답하여, 디지털 복조 시스템은 해당 데이터 심볼을 생성한다. 특정 실시예에 따라, 코드 칩 및/또는 데이터 비트는 병렬 또는 직렬일 수 있다.8 shows a digital demodulation system 76 used in a receiver (not shown) and receiving a transmission code from a transmitter (not shown) using the embodiment of the digital modulation system described above. Digital demodulation system 76 receives a modified orthogonal code in accordance with the principles of the present invention. In response to the corrected orthogonal code, the digital demodulation system generates a corresponding data symbol. Depending on the particular embodiment, the code chip and / or data bits may be in parallel or in series.

도 9는 본 발명의 원리에 따라 디지털 복조 시스템을 사용하는 복조 시스템(80)을 도시한다. 이 특정 실시예에서, 수신 신호는 복조 시스템(80)의 I와 Q 브랜치(82, 84) 모두로 제공된다. 제 1 믹서(86)는 수신 신호에 cosωt를 곱하여 변조된 I 정보를 추출하는데, 여기서 ω는 캐리어 주파수이고, 제 2 믹서(88)는 수신 신호에 sinωt를 곱하여 변조된 Q 정보를 추출한다. 로우패스 필터링 후, I와 Q 정보는 코릴레이터 블럭(90, 92)으로 각각 제공된다. 이 특정 실시예에서, 코릴레이터 블럭(90, 92)은 각각 I 정보와 Q 정보의 시간 지연 버전을 코릴레이팅하기 위한 8 개의 코릴레이터를 포함한다. 검출 코드 블럭(find code block)(94, 96)은 본 발명에 따라 I와 Q 정보에 대해 최고 상관 크기를 갖는 알려진 수정 직교 코드를 찾아낸다. 소정의 실시예에서, 복조기(76)(도 8) 또는 그 일부분은 검출 코드 블럭(94, 96) 내에서 수행되거나 검출 코드 블럭(94, 96)으로부터의 출력을 수신하여 알려진 직교 코드를 해당 데이터 비트로 디코딩할 수 있다. 실시예에 따라, 디지털 복조 시스템(76)(도 8)이나 그 일부분은 검출 코드 블럭(94, 96) 내, 검출 극성 블럭(98, 100) 내, I와 Q 경로(82, 84)의 분기점(branching off) 및/또는 검출 극성 블럭(98, 100)의 출력단에서 구현되어 수정 직교 코드를 디코딩하고 해당 데이터 비트를 생성할 수 있다. 이 실시예에서, 검출 극성 블럭(98, 100) 각각은 검출된 수정 직교 코드의 극성으로부터의 추가 데이터 비트를 디코딩한다.9 shows a demodulation system 80 using a digital demodulation system in accordance with the principles of the present invention. In this particular embodiment, the received signal is provided to both I and Q branches 82 and 84 of the demodulation system 80. The first mixer 86 extracts modulated I information by multiplying the received signal by cosωt, where ω is the carrier frequency, and the second mixer 88 multiplies the received signal by sinωt to extract the modulated Q information. After low pass filtering, the I and Q information is provided to correlator blocks 90 and 92, respectively. In this particular embodiment, the correlator blocks 90, 92 comprise eight correlators for correlating time delayed versions of I and Q information, respectively. Find code blocks 94 and 96 find known modified orthogonal codes with the highest correlation magnitude for I and Q information in accordance with the present invention. In certain embodiments, demodulator 76 (FIG. 8) or portions thereof may be performed within detection code blocks 94 and 96 or receive output from detection code blocks 94 and 96 to retrieve known orthogonal codes as appropriate data. It can be decoded into bits. According to an embodiment, the digital demodulation system 76 (FIG. 8), or a portion thereof, is a branch point of the I and Q paths 82 and 84 in the detection code blocks 94 and 96, in the detection polarity blocks 98 and 100, respectively. may be implemented at the output of the branching off and / or detection polarity blocks 98 and 100 to decode the modified orthogonal codes and generate corresponding data bits. In this embodiment, each of the detection polarity blocks 98, 100 decodes additional data bits from the polarity of the detected corrected orthogonal code.

도 10은 변조 시스템(50)(도 5)으로부터 코드 심볼을 수신하는 복조 시스템(80)(도 9)을 위한 폴백 레이트에서 사용될 수 있는 복조 시스템(110)의 실시예를 도시하는데, 여기서는 동일한 코드가 다중 변조 경로 상으로 송신된다. 복조 시스템(110)과 도 9의 최대 레이트 복조 시스템 사이의 차이점은 코드 검출 블럭(112)이 I와 Q 코릴레이터(90, 92)의 상관 출력의 제곱을 더하고, 본 발명에 따라 최고 상관 복합 크기를 갖는 수정 직교 코드를 검출한다는 것이다. 이 특정 실시예의 한 특징에 따르면, I와 Q 경로(82, 84) 상에는 디지털 복조를 위한 동일한 코드가 존재한다. 이 특정 실시예에서, 블럭(114)은 최고 복합 상관 크기를 갖는 수정 직교 코드를 검출한다. 어떤 실시예에서, 복조기(76) 또는 그 일부분은 검출 코드 블럭(112) 내에서 수행되거나 검출 코드 블럭(112)으로부터의 출력을 수신하여 수정 직교 코드를 해당 데이터 비트로 디코딩한다. 실시예에 따라, 디지털 복조 시스템(76)(도 8)이나 그 일부분은 코드 검출 블럭(112) 내, 위상 검출기(114) 내, 경로(116)의 분기점 및/또는 위상 검출기(114)의 출력단에서 구현되어 수정 직교 코드를 디코딩하고 해당 데이터 비트를 생성할 수 있다. 위상 검출기(114)는 복합 상관 출력의 위상을 검출하여 QPSK의 경우 코드 심볼 당 여분의 2 비트를, 8­PSK의 경우 코드 심볼 당 여분의 3 비트를 디코딩한다.FIG. 10 shows an embodiment of a demodulation system 110 that can be used at a fallback rate for demodulation system 80 (FIG. 9) receiving code symbols from modulation system 50 (FIG. 5), where the same code is used. Is transmitted on the multiple modulation path. The difference between the demodulation system 110 and the maximum rate demodulation system of FIG. 9 is that the code detection block 112 adds the square of the correlation output of the I and Q correlators 90, 92, and according to the present invention, the highest correlation complex. Is to detect a corrected orthogonal code having a size. According to one feature of this particular embodiment, there is the same code for digital demodulation on the I and Q paths 82 and 84. In this particular embodiment, block 114 detects a corrected orthogonal code with the highest complex correlation size. In some embodiments, demodulator 76 or portion thereof is performed within detection code block 112 or receives output from detection code block 112 to decode the modified orthogonal code into corresponding data bits. According to an embodiment, the digital demodulation system 76 (FIG. 8), or a portion thereof, is in the code detection block 112, in the phase detector 114, at the branch point of the path 116 and / or at the output of the phase detector 114. It can be implemented in to decode the corrected orthogonal code and generate the corresponding data bits. Phase detector 114 detects the phase of the complex correlation output to decode the extra 2 bits per code symbol for QPSK and the extra 3 bits per code symbol for 8 ms PSK.

위에서 설명한 실시예 외에, 설명한 시스템의 구성요소를 생략 및/또는 추가하거나 변형 또는 일부분을 사용하는, 발명의 원리에 따른 디지털 변조(복조) 시스템의 대체적인 형태가 가능하다. 예를 들어, 위 실시예에서는 디지털 변조 방안과 함께 QPSK 위상 쉬프트 변조 방안(도 1, 3, 5)과 이진 위상 쉬프트 키잉(binary phase shift keying : BPSK)(도 6)을 사용하였지만, 디지털 변조 시스템은 당업자가 이해하는 대로 쿼드러쳐 진폭 변조(quadrature amplitude modulation : QAM)를 포함하는 진폭 변조 방안과 8­PSK를 포함하는 기타 진폭 변조 방안과 함께 사용될 수도 있다. 또한, 디지털 변조 시스템이 코드 1과 0에 의해 수정된 직교 코드 1과 0을 사용하는 것으로 설명되었지만, 디지털 변조 시스템은 실시예에 따라 코드 1과 -1 또는 1과 0을 사용하여 수행될 수도 있다. 위에서 설명한 실시예에서, 코드 1과 -1이 수신기에서 수신되었고 상관 판정이 1과 -1의 관점에서 설명되었지만, 복조 시스템은 실시예에 따라 1과 0 또는 1과 -1을 사용할 수 있다.In addition to the embodiments described above, alternative forms of digital modulation (demodulation) systems in accordance with the principles of the invention are possible, which omit and / or add, modify, or use components of the described system. For example, in the above embodiment, the QPSK phase shift modulation scheme (FIGS. 1, 3, 5) and binary phase shift keying (BPSK) (FIG. 6) are used together with the digital modulation scheme. May be used with amplitude modulation schemes including quadrature amplitude modulation (QAM) and other amplitude modulation schemes including 8PSK as will be appreciated by those skilled in the art. In addition, although the digital modulation system has been described using orthogonal codes 1 and 0 modified by codes 1 and 0, the digital modulation system may be performed using codes 1 and -1 or 1 and 0 depending on the embodiment. . In the embodiment described above, although codes 1 and -1 were received at the receiver and the correlation decision was described in terms of 1 and -1, the demodulation system may use 1 and 0 or 1 and -1 depending on the embodiment.

또한, 디지털 변조 시스템은 별개의 구성요소들의 특정 형태를 사용하여 설명되었지만, 이 시스템은 상이한 형태로 다른 처리와 함께 수행될 수 있다. 또, 디지털 변조 시스템을 구성하는 다양한 구성요소와 각각의 동작 파라미터 및 특성은 작동 환경과 적절히 매칭되어 적절한 동작을 수행하여야 한다. 또한, 디지털 변조 시스템과 그 일부분은 본 발명의 이점을 갖는 기술 분야의 당업자가 이해하는 대로, 응용에 따라 특정하게 집적된 회로, 소프트웨어 구동 처리 회로, 펌웨어(firmware), 조견표, 또는 기타 이산(discrete) 구성요소의 배열에서 구현될 수 있다는 것도 이해해야 한다. 위에서 설명한 것은 본 발명의 원리의 예시적인 응용에 지나지 않는다. 당업자는 본 명세서에서 설명하고 묘사한 예시적인 응용을 엄격하게 따르지 않으면서도 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서, 이러한 변형, 배열, 방법 및 기타 다양한 변형, 배열, 방법이 본 발명에 적용될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다.In addition, although the digital modulation system has been described using a particular form of separate components, the system can be performed with other processing in different forms. In addition, the various components constituting the digital modulation system and their respective operating parameters and characteristics must be properly matched with the operating environment to perform the appropriate operation. In addition, digital modulation systems and portions thereof may be specifically integrated circuits, software driven processing circuitry, firmware, lookup tables, or other discretes, depending on the application, as would be understood by those skilled in the art having the benefit of the present invention. It should also be understood that it may be implemented in an array of components. What has been described above is merely exemplary application of the principles of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that such modifications, arrangements, methods, and various other modifications, arrangements, methods may be applied to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention without strictly following the exemplary applications described and described herein. You will easily recognize that you can.

본 발명에 의하면, 감소된 자기상관 사이드 로브를 갖는 수정 직교 코드를 사용하는 디지털 변조(복조) 시스템을 이용하여, 수정 코드의 상호상관 특성을 유지하면서 향상된 다중경로 성능을 제공한다.According to the present invention, a digital modulation (demodulation) system using a modified orthogonal code with reduced autocorrelation side lobes provides improved multipath performance while maintaining the cross-correlation characteristics of the modified code.

Claims (12)

정보 비트 세트에 응답하여 직교 코드로부터 수정된 수정 코드를 생성함으로써, 상기 수정 코드 길이의 반 이하인 자기상관 사이드 로브(autocorrelation sidelobe)를 상기 수정 코드에 제공하는 수정 코드 생성 단계Generating a modified code from an orthogonal code in response to a set of information bits, thereby providing a modified code with an autocorrelation sidelobe that is less than half the length of the modified code 를 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.Information bit processing method characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수정 코드 생성 단계가 보완 코드(complementary code)를 사용하여 상기 직교 코드를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.And generating the modification code by modifying the orthogonal code using a complementary code. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수정 코드 생성 단계가 월쉬 코드를 상기 직교 코드로 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.And wherein said modifying code generation step comprises using a Walsh code as said orthogonal code. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수정 코드 생성 단계가 log2M 비트 세트에 응답하여 상기 수정 코드를 M 개 수정 코드 중 하나로서 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.And generating said modification code as one of M modification codes in response to a log 2 M bit set. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 수정 코드 생성 단계가 길이 M을 갖는 상기 수정 코드를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.Generating a modification code having a length M; 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, M = 8을 이용하는 단계를 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.And using M = 8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 변조 경로 상에서 상기 수정 코드를 변조하기 위해 상기 수정 코드를 상기 다중 변조 경로로 제공하는 단계를 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.Providing the modification code to the multiple modulation path to modulate the modification code on a modulation path. 직교 코드로부터 수정된 수정 직교 코드에 응답하여 복조기가 해당 데이터 비트 세트를 생성하여 상기 수정 직교 코드 길이의 반 이하인 자기상관 사이드 로브를 상기 수정 코드에 제공하는 것In response to a modified orthogonal code modified from an orthogonal code, the demodulator generates a corresponding set of data bits and provides the modified code with an autocorrelation side lobe that is less than half the length of the modified orthogonal code. 을 특징으로 하는 복조 방법.Demodulation method characterized in that. 정보 비트 세트에 응답하여, 보완 코드를 사용해서 월쉬 코드로부터 수정된 수정 월쉬 코드를 생성하는 단계In response to the set of information bits, generating a modified Walsh code from the Walsh code using the complementary code 를 특징으로 하는 정보 비트 처리 방법.Information bit processing method characterized in that. 보완 코드를 사용하여 월쉬 코드로부터 수정된 수정 월쉬 코드에 응답하여 해당 정보 비트 세트를 생성하는 것Generating a corresponding set of information bits in response to a modified Walsh code modified from the Walsh code using the complementary code. 을 특징으로 하는 복조 방법.Demodulation method characterized in that. 변조기가 정보 비트 세트에 응답하여 직교 코드로부터 수정된 수정 코드를 생성하여 상기 직교 코드 길이의 반 이하인 자기상관 사이드 로브를 상기 수정 코드에 제공하는 것A modulator generating a modified code from an orthogonal code in response to a set of information bits to provide the modified code with an autocorrelation side lobe that is less than half the length of the orthogonal code 을 특징으로 하는 디지털 변조 시스템.Digital modulation system characterized in that. 변조기가 정보 비트 세트에 응답하여, 보완 코드를 사용하여 월쉬 코드로부터 수정된 수정 월쉬 코드를 생성하는 것Modulator in response to a set of information bits, using a supplemental code to generate a modified modified Walsh code from Walsh code 을 특징으로 하는 디지털 변조 시스템.Digital modulation system characterized in that.
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