KR20000070386A - 통신 시스템에서 코딩된 시퀀스를 디스프레딩하는 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 코딩된 시퀀스를 디스프레딩하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접 시퀀스 코드 분할 다원 접속 시스템(DS-CDMA)에 사용되는 수신기내의 직교 골드 코드에 대응하는 상관자의 뱅크를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상관자의 뱅크는 시퀀스내의 N개의 수신된 기호(s0,s1,...,sN-1)로부터 N개의 상관값(CV0,...,CVN-1)을 발생한다. 각 기호가 직교 골드 코드에 의해 각각 확산되는 수신된 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)는 버퍼링된다(401). 버퍼링된 기호 시퀀스는 곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)를 얻기 위해 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)와 한 성분씩 승산된다(402). 상기 임의의 시퀀스는 직교 골드 코드를 발생할 때 사용되는 동일한 시퀀스이다. 상기 곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)는 그 후 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합과 동일한 시퀀스를 얻기 위해 치환된다(403). 상기 시퀀스는 그 후 상기 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 고속 하다마르 변환을 이용하여 변환된다(404).

Description

통신 시스템에서 코딩된 시퀀스를 디스프레딩하는 방법 및 장치{A METHOD AND AN ARRANGEMENT FOR DESPREADING A CODED SEQUENCE IN A COMMUNICATION SYSTEM}
예컨대, DS-CDMA(직접 시퀀스 코드 분할 다원 접속) 시스템과 같은 직접 시퀀스 방법을 사용하는 확산 스펙트럼 통신 시스템은 정보 신호로부터 송신 신호를 발생하는 방법을 이용하며, 여기에서 송신 신호는 원시 정보 신호에 대하여 상당히 광대역폭을 가진다. 이것은 예컨대, 고비트율 의사 잡음(PN) 시퀀스와 같은 고비율 확산 시퀀스에 의해 정보 신호를 확산시킨 결과이다. 이진화된 정보 신호와 고비율 확산 시퀀스는 일반적으로 함께 승산된다. 이러한 조합은 코딩 또는 정보 신호의 확산이라 칭해진다. 복수의 코딩된 정보 신호는 동일한 무선 주파수 반송파를 통해 송신되어 수신기에서 합성 신호로서 공동으로 수신된다. 각각의 코딩된 신호들은 모든 다른 코딩된 신호들 뿐만 아니라 주파수 및 시간 모두에서 잡음 관련 신호를 중첩한다. 합성 신호와 식별 확산 시퀀스중 하나를 상관시킴으로써, 대응 정보 신호가 격리 및 디코딩될 수 있다. 따라서, 각 정보 신호가 식별 확산 코드에 할당되고, 수신기는 디스프레드 동작을 실행하도록 송신기에서 사용되는 것과 동일한 확산 코드를 사용한다.
다중 코드 송신 방법은 처리 이득을 감소시키거나 확산 대역폭을 증가시킴 없이 DS-CDMA 시스템에 고비율 및 가변 비율 데이터 서비스를 제공하는 방법이다. 그러한 방법에서는, 단일 사용자에게 복수의 코드 채널이 할당된다. 고비율 데이터 스트림은 다수의 병렬 저비율 스트림으로 분할된다. 이 저비율 스트림들은 다른 시퀀스에 의해 확산되고, 전력 증폭 전에 함께 가산된다.
단일 사용자의 상이한 코드 채널의 간섭을 방지하기 위해, 모든 확산 시퀀스들(코드)이 데이터 기호 지속 기간내에서 직교되어야 한다. 잡음형 간섭으로서 다른 사용자 간섭을 생성하기 위해, 각 단일 사용자 코드 채널은 사용자 특정 의사 불규칙 확산 시퀀스로 더 승산된다. 사용된 직교 코드의 수는 현재의 데이터율에 의존한다. 수신기는 현재 사용되고 있는 확산 코드를 알고 있는 경우 또는 적어도 코드 채널의 번호를 알고 있는 경우 쉽게 작업할 것이다.
직교 시퀀스의 예는 소위 직교 골드 시퀀스이다. 0과 1의 알파벳에 속하는 성분을 가지는 직교 골드 코드(OG0, OG1, …, OGN-1)의 세트()는 직교 매트릭스()의 각 행과 시퀀스() 사이의 모듈로 2 합산(XOR)으로부터 얻어지는 매트릭스로 정의된다.
여기에서,이고,
이다.
직교 매트릭스()는 상부에 0의 행과 우측에 0의 열로 매트릭스(M)를 경계로 둠으로써 제1 최대 길이 PN 시퀀스(m 시퀀스) {xk}의 모든 순환 시프트로 이루어지는 다른 매트릭스(M)로부터 얻어지며, 여기에서 k=1,2,...,N-1이다.
시퀀스()는 우측단에 0이 추가되는 다른 m 시퀀스 {ak}이며, 여기에서 k=1,2,...,N-1이다. 시퀀스{xk} 및 {ak}는 최적의 주기적인 교차 상관 함수를 얻기 위해 소위 m 시퀀스의 쌍을 형성해야 한다. 최적의 교차 상관 함수는 소정의 시퀀스 길이 및 소정수의 시퀀스에 대해 최소 최대값을 가지는 함수이다.
그러나, 직교 골드 시퀀스의 실제 정의는 시퀀스()가 우측단에 0을 가지는 임의의 시퀀스일 수 있다는 점에서 더욱 일반적이다. 그런 경우, 시퀀스()의 세트는 여전히 직교이지만, 그 세트로부터의 시퀀스 사이의 주기적인 교차 상관 함수는 최적이 아니다.
-1과 +1의 알파벳에 속하는 성분을 가지는 직교 골드 시퀀스의 세트()의 등가의 정의는 0→1 및 1→-1을 맵핑함으로써 얻어지지만, 모듈로 2 합산은 매트릭스의 행 성분과 시퀀스의 성분 사이의 승산으로 치환되어야 한다.
CDMA 시스템용의 일반적인 수신기 방법은 개별적으로 디스프레드 다중 경로 신호 성분의 가중 합산을 대응하는 성분들의 지연의 적절한 보상으로 취하는 소위 RAKE 결합이다.
다중 코드 CDMA 시스템에서, 단일 이동 기지국 접속에 필요한 RAKE 수신기의 수는 병렬 코드 채널의 최대수와 동일하다. 모든 RAKE가 병렬로 작동하기 때문에, 대역폭 수신기는 상이한 수신 경로에 각각 대응하고, 상이한 코드 채널에 대응하는 다수의 상관자로 각각 이루어지는 복수의 디스프레더로 이루어진다.
디스프레더 수행은 실제의 확산 방법, 즉 사용되는 확산 시퀀스에 의존한다. 확산 시퀀스가 +1 및 -1 성분을 가지는 이진값인 경우, 이진 위상 편이 변조(BPSK) 확산이라 칭해지지만, 확산 방법이 실수 및 허수 이진 시퀀스로 이루어진 복소값일 때, 직교 위상 편이 변조(QPSK) 확산이라 칭해진다. 일반적으로, QPSK 확산은 상이한 실수 및 허수 이진 시퀀스를 이용하여 실행된다.
다중 코드 CDMA 시스템용 디스프레더의 효율은 이진 확산 시퀀스에 대응하는 상관자의 뱅크에 직접적으로 의존한다.
임의의 직교 세트내의 시퀀스의 최대수는 시퀀스 길이와 동일하다. 따라서, 시퀀스의 길이가 N인 경우, 상관자의 뱅크의 출력에서 각 샘플에 대한 N2연산을 실행하는 것이 필요하다.
출력 샘플당 N2연산보다 덜 제공하는 상관자의 뱅크의 수행은 효율적인 수행이다.
2종류의 직교 시퀀스의 세트, 즉, 월시 시퀀스의 세트 및 직교 골드 시퀀스의 세트는 다중 코드 DS-CDMA 방법으로 제안된다. 월시 시퀀스의 세트에 대응하는 상관자의 뱅크는 고속 하다마르 변환(FHT)을 사용함으로써 효율적으로 수행될 수 있다. 그런 경우에, 각 출력 샘플에 필요한 연산의 수는 N×log2N이다. N2연산보다 덜 필요한 직교 골드 시퀀스에 대응하는 상관자의 뱅크의 수행도 또한 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 다중 코드 DS-CDMA 시스템에서 수신된 신호의 디스프레딩 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 직접 시퀀스 코드 분할 다원 접속(DS-CDMA) 시스템에 사용되는 수신기에서 직교 골드 코드(Orthogonal Gold code) 등의 세트에 대응하는 상관자의 뱅크를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 DS-CDMA 시스템에 사용되는 BSPK 확산 신호를 수신하도록 동작할 수 있는 수신기의 일부를 도시하는 블록도.
도 2는 DS-CDMA 시스템에 사용되는 QPSK 확산 신호를 수신하도록 동작할 수 있는 수신기의 일부를 도시하는 블록도.
도 3은 상관자의 뱅크의 배경 기술을 설명하는 블록도.
도 4는 상관자의 뱅크를 수행하는 방법의 일 실시예의 플로우차트.
도 5는 상관자의 뱅크를 수행하는 방법의 다른 실시예의 플로우차트.
도 6은 상관자의 뱅크의 장치의 일 실시예를 도시하는 블록도.
도 7은 상관자의 뱅크의 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록도.
본 발명의 목적은 직교 골드 시퀀스의 세트에 정합되는 상관자의 뱅크의 복잡성을 어떻게 감소시키는가 하는 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 문제점은 수신된 무선 신호를 디스프레딩할 때 수신기에서의 전력 소비를 감소시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 전술한 문제점이 각 직교 골드 시퀀스에 대해 상관자를 사용하는 직송식 수행과 비교하여 더 효율적인 방법으로 상관자의 뱅크를 수행함으로써 해결된다.
상관자의 뱅크의 수행은 아래의 방법으로 행해진다. 수신된 시퀀스를 임의의 시퀀스로 성분과 성분을 승산하는 것은 곱의 세트를 얻기 위해서와 같이 직교 골드 시퀀스의 발생을 위해 사용된다. 곱의 세트내의 성분은 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합과 동일한 치환된 시퀀스를 얻기 위해 임의의 규칙에 따라 치환된다. 고속 하다마르 변환이 그 후 수신된 시퀀스와 각 가능한 월시 시퀀스 사이에 상관값을 얻기 위해 상기 치환된 시퀀스에 대해 실행된다.
본 발명에 의해 제공되는 이점은 수신된 시퀀스를 디스프레딩할 때 사용되는 연산의 수가 근본적으로 감소되는 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 다른 이점은 수신된 무선 신호의 디스프레딩 중에 더 적은 수의 연산에 기인하여 전력 소비의 감소가 얻어지는 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 또 다른 이점은 전술한 상관자의 뱅크의 집적 회로 수행에 더 작은 영역이 필요하게 되는 것이다.
본 발명은 이제 예시적인 실시예와 첨부하는 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명할 것이다.
도 1은 다중 코드 DS-CDMA 시스템에 사용되는 수신기(100)의 일부를 도시한다. 대응하는 송신기에서는, N개의 송신된 코드 채널 모두가 이진 위상 편이 변조(BPSK)라 칭해지는 방법을 이용하여 각각 직교 골드 시퀀스 G0,G1,...,GN-1의 세트로 확산된 바 있다. 상기 수신기(100)의 일부는 출력(102)에서 동상 신호를 발생하고 입력(104)에서 나타나는 무선 주파수 신호에 대해 출력(103)에서 직교 신호를 발생하는 직교 검출기(101)를 포함한다. 각 출력(102, 103)은 분기, 즉, 동상 신호 분기(112) 및 직교 신호 분기에 접속되고, 이 분기들은 서로에 접속되는 이하의 엔티티들: CDMA 시스템에 사용되는 칩 주파수에 비례하는 대역폭을 가지는 저역 통과 필터(105); A/D 변환기(106); 스펙트럼 형성을 위해 송신기에서 사용된 것과 동일한 정합 필터(107); 칩당 하나의 샘플로 다운샘플링하는 다운샘플링 유닛(108); 및 상관자의 뱅크(109)를 포함한다. 각 상관자의 뱅크는 N 상관값을 발생한다.
동상 신호 분기(112)내의 상관자의 뱅크(109)의 제1 출력(110)에서 제1 코드 채널 동상 신호가 발생되고, 직교 신호 분기(113)내의 상관자의 뱅크(109)의 제1 출력(111)에서 제1 코드 채널 직교 신호가 발생된다. 2개의 상기 출력(110, 111)은 제1 코드 채널(CH1)용의 한쌍의 출력으로 결합된다. 각 상관자의 뱅크의 모든 다른 출력들도 N개의 코드 채널에 대응하는 N쌍의 출력을 형성하기 위해 동일한 방법으로 결합된다. 각 코드 채널은 다른 수신 경로로부터 얻어지는 동일한 코드 채널과 결합될 수 있다.
도 2는 다중 코드 CDMA 시스템에 사용되는 다른 수신기의 일부를 도시한다. 대응하는 송신기에서, N개의 송신된 코드 채널이 직교 위상 편이 변조(QPSK)라 칭해지는 방법을 이용하여 각각 직교 골드 시퀀스 G0,G1,...,GN-1의 세트로 확산된 바 있다. 이 방법은 N/2개의 코드 채널을 생성함으로써, 각 코드 채널이 대응하는 송신기에서 2개의 시퀀스로 확산된다. 예를 들어, 제1 코드 채널 CH1은 제1 직교 골드 시퀀스 OG0및 제2 직교 골드 시퀀스 OG1로 확산된다.
상기 수신기(200)의 일부는 도 1과 관련하여 설명된 수신기(100)의 일부와 동일한 유닛을 포함한다. 사용된 활용법이 QPSK라는 사실에 기인하여, 수신된 코드 채널의 수는 N/2이고, 상관자의 뱅크의 N개의 출력의 배열은 수신기(100)의 일부에서와 상이하다.
동상 신호 분기(112)내의 상관자의 뱅크(109)의 제1 출력(201)과 직교 신호 분기(113)내의 상관자의 뱅크의 제2 출력(204)은 가산기(205)에 접속되어, 출력(201, 204)에서 출력 신호를 가산하도록 동작된다. 가산기(205)의 출력(207)에서의 출력 신호로서 합이 얻어진다. 출력(207)에서의 출력 신호는 제1 코드 채널 CH1의 동상 신호이다.
동상 신호 분기(112)내의 상관자의 뱅크의 제2 출력(202)과 직교 신호 분기(113)내의 상관자의 뱅크의 제1 출력(203)은 가산기(206)에 접속되어, 출력(202)에서의 출력 신호를 출력(203)에서의 출력 신호에 가산하도록 동작된다. 가산기(206)의 출력(208)에서 출력 신호로서 합이 얻어진다. 출력(208)에서의 출력 신호는 제1 코드 채널 CH1의 직교 신호이다. 2개의 상관자의 뱅크로부터의 모든 N개의 출력은 동일한 방식으로 배열된다. 이것은 N/2번째의 코드 채널이 2개의 상관자의 뱅크의 2개의 최종 출력에서 얻어지는 것을 의미한다. 즉, 동상 신호 분기(112)내의 상관자의 뱅크의 N-1번째 출력과 직교 신호 분기(113)내의 상관자의 뱅크의 N번째 출력은 출력(201)과 출력(204)와 동일한 방법으로 접속되고, 동상 신호 분기(112)내의 상관자 뱅크의 N번째 출력과 직교 신호 분기(113)내의 상관자의 뱅크의 N-1번째 출력은 출력(211)과 출력(212)와 동일한 방법으로 접속된다.
상관자의 뱅크의 출력의 상기 배열에 대한 설명은 이하의 간단한 관계로부터 얻어질 수 있으며, 여기에서 상관자의 뱅크에 대한 동상 신호는 dI로 표시되고 직교 신호는 dQ로 표시된다. 제1 코드 채널은 OG0및 OG1로 확산된다. 그러므로, 이하의 승산이 제1 코드 채널 CH1을 얻기 위해 실행되어야 한다.
실수부(dIOG0+dQOG1)는 출력(207)에서 얻어진 것이고, 허수부(dQOG0+dIOG1)는 출력(208)에서 얻어진 것이다. 실수부 및 허수부는 제1 코드 채널의 동상 신호 및 직교 신호에 각각 대응한다.
상관자의 뱅크의 수행은 송신기에 사용된 확산 방법에 의존하지 않는다. 상기 코드 채널은 적용된 확산 방법에 특정된 방법으로 상관자의 뱅크의 출력을 배열함으로써 얻어진다.
도 3은 디스프레딩 다중 코드 채널에 사용되는 상관자의 뱅크(도 1 및 도 2의 109)에 대한 배경 기술을 도시한다. 상관자의 뱅크(300)는 N개의 상관자 Corr1,...,CorrN을 포함하고, 각 상관자는 출력 out1,...,outN에서 상관 신호를 발생한다. 송신기내에 코드 채널을 확산하는데 사용되는 각 직교 골드 시퀀스 OG0,...,OGN-1은 레지스터 ref1,...,refN에 저장된다. 예를 들어, 레지스터 ref1에는 직교 골드 시퀀스 OG0가 저장되고, 레지스터 refN에는 직교 골드 시퀀스 OGN-1이 저장된다. 다운샘플링 유닛(108)으로부터 수신된 샘플링 신호는 상관자의 뱅크(109)의 입력(201)에 접속된다. 각 샘플은 모든 레지스터 reg1,...,regN으로 시프트되고, 저장된 직교 골드 시퀀스로 모두 시프트한 후에 연속적으로 1 비트씩 승산이 실행된다. 각 비트 승산의 결과는 합산기(S)에서 합산되고, 그 합은 직교 골드 시퀀스와 수신된 신호 사이의 상관값으로서 각각 출력 out1,...,outN에서 출력된다. 예를 들어, 직교 골드 시퀀스 OG0이 레지스터 reg1에 저장된 경우, 상관자의 뱅크는 동상 신호 분기(112)내의 다운샘플링 유닛에 접속되고, BPSK 확산 방법이 사용되며, 출력 out1에서의 상관 신호는 코드 채널 CH1의 동상 신호에 대응한다. 상관자의 뱅크가 직교 신호 분기(113)에 접속되는 것을 제외하고는 전술한 것과 동일한 조건으로, 코드 채널 CH1에 대한 직교 신호가 얻어진다.
이러한 상관자의 뱅크의 수행은 불충분하다. 모든 코드 채널을 디스프레드하기 위해, 시간 및 전력을 소비하는 N2연산을 필요로 한다.
도 4의 플로우차트는 다중 코드 CDMA 시스템내의 수신기에 사용되는 효율적인 상관자의 뱅크를 수행하는 방법에 관한 방법의 실시예를 도시한다. 제1 단계(401)에서는, N개의 입력 샘플 SS=s0,s1,...,sN-1이 버퍼링된다. 제2 단계(402)에서는, 입력 샘플 s0,s1,...,sN-1이 임의의 시퀀스=a0,a1,...,aN-1과 한 성분씩 승산되고, 그와 함께 시퀀스=p0,p1,...,pN-1=s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1이 얻어진다. 시퀀스는 직교 골드 시퀀스가 송신기에서 발생될 때 사용되는 것과 동일하다. 얻어진 시퀀스는 그 후 제3 단계(403)에서, 소위 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합과 동일한 시퀀스를 얻기 위해, 이하 상세히 설명되는 임의의 방법으로 치환된다. 시퀀스는 단계 404에서, 상기 시퀀스및 각각의 N개의 월시 시퀀스 사이에서 상관값의 세트=CV0,...,CVN-1을 얻기 위해 고속 하다마르 변환을 이용하여 변환된다. 동상 신호 및 직교 신호에 대하여 이러한 방법을 사용함으로써, 전술한 바와 같이 다중 코드 채널 시스템에 사용되는 코드 채널을 효율적으로 디스프레드하는 것이 가능해진다.
도 5의 플로우차트는 본 발명의 방법의 다른 실시예를 도시한다. 제1 단계(501)에서는, N개의 입력 샘플 SS=s0,s1,...,sN-1이 버퍼링된다. 제2 단계(502)에서는, 입력 시퀀스 SS의 치환된 버전 SSp=sp0,sp1,...,spN-1을 얻기 위해, 버퍼링된 입력 샘플 SS에 대해 이하 상세히 설명되는 임의의 방법으로 치환이 행해진다. 제3 단계(503)에서는, 모든 N개의 입력 샘플의 치환된 버전 sp0,sp1,...,spN-1이 시퀀스=a0,a1,...,aN-1의 치환된 버전=ap0,ap1,...,apN-1과 한 성분씩 승산되고, 그와 함께 시퀀스=w0,w1,...,wN-1=sp0*ap0,sp1*ap1,...,spN-1*apN-1이 얻어진다. 시퀀스는 사용되기 전에 이하 설명되는 임의의 방법으로 치환된다. 시퀀스는 그 후 제4 단계(504)에서 상기 시퀀스와 각각의 N개의 월시 시퀀스 사이의 상관값 CV0,...,CVN-1을 얻기 위해 고속 하다마르 변환을 이용하여 변환된다.
본 발명에 사용되는 치환 규칙은 직교 골드 코드를 월시 시퀀스로 맵하는 것이다. 각 매트릭스에 대해, 월시 시퀀스와 상이한 순서로 동일한 월시 시퀀스의 세트를 생성하는 다수의 열 치환이 존재한다. 이러한 모든 치환은 적절한 선형 피드백 시프트 레지스터 시퀀스 발생기의 자연 상태 시퀀스에 또는 갈로아 필드 GF(2n) 성분의 시퀀스 1,α,α2,...,αn-2에 관련되고, 여기에서 α는 GF(2n)의 원시 성분이다. 매트릭스의 열 치환의 결정은 아래 예로서 표시된다.
N=2n=8인 경우, m 시퀀스 {xk}=는 아래의 수학식으로 주어지는 매트릭스을 발생하는데 사용될 수 있다 :
m 시퀀스 {xk}는 원시 다항식 f(x)=x3+x+1 / GF(2)로부터 얻어지는 귀납 xk+3=xk+1+xk(mod 2)에 의해 발생된다. 귀납에 대한 초기 3개의 값들 또는 동등하게 선형 피드백 시프트 레지스터 시퀀스 발생기의 초기 상태는이 되도록 취해진다.
원시 다항식은 이하의 표 1에서 주어지는 원시 성분 α의 연속적인 멱의 시퀀스로 배열된 성분을 가지는 연장된 갈로아 필드 GF(23)를 정의한다.
필드 성분 십진값 위치 기본 치환(위치의) 치환된 십진값
1 1 8 0
2 2 1 1
4 3 2 2
3 4 4 3
6 5 3 4
7 6 7 5
5 7 5 6
0 8 6 7
M 변환 매트릭스를 월시 함수와 상이한 행을 가지는 매트릭스로 맵하는 기본 열 치환은 갈로아 필드 성분의 시퀀스를 재배열함으로써 얻어지므로, 그 십진값은 0 내지 7의 선형적인 범위이다.
기본 치환 p=에 따라서 매트릭스의 열의 위치를 재배열하면 표 2에 제공되는 새로운 매트릭스가 생성된다. 이 매트릭스의 행들은 월시 함수이며, 행의 적절한 치환에 의해 이 매트릭스가 실베스터형 하다마르 매트릭스로 변환될 수 있다. 차수 8의 실베스터형 하다마르 매트릭스 H는 표 3에 제공된다. H의 행은 W0 내지 W7로 표시된 월시 시퀀스이다.
치환된 매트릭스 월시 함수
0 0 0 0 0 0 0 0 =W0
0 1 1 0 1 0 0 1 =W7
0 1 1 0 0 1 1 0 =W3
0 1 0 1 0 1 0 1 =W1
0 0 0 0 1 1 1 1 =W4
0 0 1 1 0 0 1 1 =W2
0 1 0 1 1 0 1 0 =W5
0 0 1 1 1 1 0 0 =W6
실베스터형 하다마르 매트릭스 월시 함수
0 0 0 0 0 0 0 0 =W0
0 1 0 1 0 1 0 1 =W1
0 0 1 1 0 0 1 1 =W2
0 1 1 0 0 1 1 0 =W3
0 0 0 0 1 1 1 1 =W4
0 1 0 1 1 0 1 0 =W5
0 0 1 1 1 1 0 0 =W6
0 1 1 0 1 0 0 1 =W7
기본 치환 이외에, 동일한 월시 함수의 세트를 생성하는 다수의 다른 치환이 존재한다. 그 치환들은 GF(2n) 성분의 변환 매트릭스에 앞의 예로부터 동일한 원리를 적용함으로써 얻어질 수 있고, 아래의 동작: 즉, 필드 성분의 열 치환 및 1,α,α2,...,αn-2시퀀스의 순환 시프트의 임의의 조합에 의해 얻어질 수 있다. 길이 N=2n인 직교 골드 시퀀스에 대해 이러한 방법으로 얻어질 수 있는 치환의 총 갯수는 M=n！×(N-1)이다.
그러나, 치환의 총 갯수는 GF(2n) 성분의 변환 매트릭스가 가장 일반적으로 정의되는 경우 알 수 있는 것보다 더욱 크다. 즉, 모두 상이한 십진값을 산출하는 필드 성분 매트릭스내의 0이 아닌 GF(2n) 성분에 대응하는 임의의 열의 회전은 매트릭스에 대해 추가의 치환을 초래한다. 그렇게 하여, 예를 들어, n=3에 대하여 3！×(8-1)보다 4배 큰 168 치환이 얻어질 수 있다. n=4에 대해서는, 56×4！×(16-1) 치환이 얻어질 수 있다.
아래의 예는 갈로아 필드 성분의 변환 매트릭스를 사용하는 치환 구성을 나타낸다. 표 1에서 필드 성분의 제1 및 제2 열은 위치 교환된 경우, 다른 치환이 표 4에 도시되어 있는 바와 같이 얻어질 수 있다.
필드 성분 십진값 위치 기본 치환(위치의) 치환된 십진값
1 1 8 0
4 2 1 1
2 3 3 2
5 4 7 3
6 5 2 4
7 6 4 5
3 7 5 6
0 8 6 7
치환은 매트릭스에 적용될 때, 표 5에 도시되어 있는 바와 같이 월시 함수의 세트를 포함하는 다른 매트릭스를 생성한다.
치환된 매트릭스 월시 함수
0 0 0 0 0 0 0 0 =W0
0 1 1 0 1 0 0 1 =W7
0 1 0 1 1 0 1 0 =W5
0 1 0 1 0 1 0 1 =W1
0 0 1 1 0 0 1 1 =W2
0 0 0 0 1 1 1 1 =W4
0 1 1 0 0 1 1 0 =W3
0 0 1 1 1 1 0 0 =W6
도 6은 다중 코드 CDMA 시스템내의 수신기에 사용되는 효율적인 상관자의 뱅크(600)의 장치의 실시예를 도시한다. 제1 레지스터(602)는 입력(601)에서 직렬로 수신된 입력 샘플 SS=s0,s1,...,sN-1을 병렬로 변환한다. N개의 직렬로 수신된 입력 샘플 SS는 N개의 병렬 출력 o0,...,oN-1을 통해 승산기(603)로 출력된다. 임의의 시퀀스=a0,a1,...,aN-1가 승산기(603)에 접속부 c0,...,cN-1을 가지는 메모리(605)에 저장되어 있다. 각 성분 a0,a1,...,aN-1은 대응하는 접속부 c0,...,cN-1에서 출력되어 대응하는 입력 샘플 s0,s1,...,sN-1과 함께 승산기(603)에서 승산되며, 그와 함께 곱=p0,p1,...,pN-1=s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1이 얻어진다. 승산기의 출력=u0,u1,...,uN-1은 치환이 행해지는 제2 레지스터(604)에 접속된다. 얻어진 곱의 치환된 버전은 소위 월시 시퀀스의 다수의 시퀀스의 합과 같은 시퀀스이다. 시퀀스의 성분들 w0,w1,...,wN-1은 월시 상관자의 뱅크(606)에 접속되는 대응하는 접속부 v0,v1,...,vN-1을 통해 고속 하다마르 변환으로서 수행되어, 출력 k0,k1,...,kN-1에서 각 월시 시퀀스 w0,w1,...,wN-1에 대응하는 상관값 CV0,...,CVN-1을 발생한다.
도 7은 본 발명의 장치(700)의 다른 실시예를 도시한다. 제1 레지스터(702)는 입력(701)에서 직렬로 수신된 입력 샘플 SS=s0,s1,...,sN-1을 병렬로 변환한다. 레지스터(702)는 또한 N개의 직렬로 수신된 입력 샘플 SS가 치환되어 N개의 병렬 출력 o0,...,oN-1을 통해 승산기(703)에 출력되도록 배열된다. 임의의 시퀀스=ap0,ap1,...,apN-1가 각 N개의 성분이 승산기(703)에 접속부 c0,...,cN-1을 가지는 메모리(605)에 저장되어 있다. 각 성분 ap0,ap1,...,apN-1은 대응하는 접속부 c0,...,cN-1에서 출력되어 대응하는 입력 샘플 sp0,sp1,...,spN-1과 함께 승산기(703)에서 승산되며, 그와 함께 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합인 시퀀스를 형성하는 곱 sp0*ap0,sp1*ap1,...,spN-1*apN-1이 얻어진다. 승산기(703)의 출력 u0,u1,...,uN-1은 고속 하다마르 변환으로서 수행되는 월시 상관자의 뱅크(704)에 접속된다. 월시 상관자의 뱅크(704)는 상기 곱에 대해 고속 하다마르 변환이 행해지기 전에 상기 곱 sp0*ap0,sp1*ap1,...,spN-1*apN-1을 버퍼링하는 버퍼를 포함한다. 상기 시퀀스 sp0*ap0,sp1*ap1,...,spN-1*apN-1에 대해, 월시 상관자의 뱅크(704)는 각각의 N개의 월시 시퀀스에 대응하는 N개의 상관값 CV0,...,CVN-1을 발생한다.
당업자에게 공지되어 있는 상기 고속 하다마르 변환은 하다마르 변환의 효율성을 증가시킨 방법이다. 하다마르 변환은 하다마르 매트릭스에 특징이 있으며, 하다마르 매트릭스의 각 행은 매트릭스의 모든 다른 행에 직교한다. 하다마르 매트릭스의 각 행은 월시 시퀀스라 칭해질 수 있다.
차수 n의 하다마르 매트릭스는 아래 수학식과 같이 귀납적으로 정의될 수 있다.
고속 하다마르 변환은 하다마르 매트릭스가 실수, 대칭 및 행방향 직교인 사실을 이용한다. 하다마르 매트릭스가 ±1 값들만을 포함하기 때문에, 상기 변환 연산에서 승산은 필요하지 않게 된다. 더욱이, 차수 n(Hn)의 하다마르 매트릭스가 n개의 산재한 매트릭스의 곱, 즉, 아래 수학식으로서 표시될 수 있다는 사실에 기인하여, 필요한 가산 및 감산의 수가 n2에서 n×log2n으로 감소될 수 있다.
여기에서,
상부 N/2개의 행과 하부 N/2개의 행이 행당 2개의 0이 아닌 항만을 포함하는 것에 유의하면, 변환 v=×=은 u의×log2n배를 연산함으로써 달성될 수 있으며, 여기에서 u는 입력 샘플의 열 벡터이다.
의 구조로 인해,이 벡터에 영향을 줄 때마다 n 가산 또는 감산만이 필요하므로, 총 n×log2n 가산 및 감산을 제공한다.
상기 도면과 관련하여 설명된 본 발명의 방법 및 장치는 N개의 샘플을 디스프레딩할 때 2×N+N×log2N 연산을 필요로 한다. 승산 뿐만 아니라 치환도 N 연산에서 행해지는 것으로 가정된다.
디스프레더 출력의 서수와 코드 채널의 서수 사이의 맵핑은 원리상 고속 하다마르 변환 출력의 추가의 치환을 필요로 한다. 그러나, 대응하는 추가의 처리 전력량은 실제 수행에 의존한다. 예를 들어, 디스프레드 코드 채널이 병렬로 더욱 처리되는 경우, 디스프레더 출력과 수신기의 나머지 부분간의 배선 접속이 치환될 수 있으므로, 추가의 처리 전력은 필요하지 않게 된다.
일 예로서, N=64라고 하면, 512(O(64)=512) 연산이 필요하게 된다. 직송식 수행에 필요한 4096(64×64) 연산과 비교하여, 8배 감소된 복잡성이 얻어진다.
전술한 본 발명의 방법 및 장치는 병렬로 동작해야만 하는 것은 아니다. 그것들은 직렬로 동작될 수도 있지만 덜 효율적이다.
전술한 실시예들은 단지 예시적인 것에 지나지 않을 뿐 제한하고 하는 것은 아니다. 당업자에게는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 전술한 실시예로부터 변형이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명은 전술한 예들에 제한되는 것으로 간주되는 것이 아니라 이하의 청구의 범위와 동일한 범위인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (11)

  1. 다수의 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)에 의해 발생된 직교 골드 시퀀스()의 세트에 의해 확산되는 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 방법에 있어서:
    a) 곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)를 얻기 위해 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)와 상기 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)를 한 성분씩 승산하는 단계(402)와;
    b) 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합과 동일한 시퀀스()를 얻기 위해 상기 곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)를 치환하는 단계(403)와;
    c) 상기 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 고속 하다마르 변환을 이용하여 상기 시퀀스()를 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  2. 다수의 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)에 의해 발생된 직교 골드 시퀀스()의 세트에 의해 확산되는 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 방법에 있어서:
    a) 상기 시퀀스의 치환된 버전(sp0,sp1,...,spN-1)을 얻기 위해 일정한 규칙에 따라서 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 치환하는 단계(502)와;
    b) 상기 시퀀스의 치환된 버전(ap0,ap1,...,apN-1)을 얻기 위해 동일한 규칙에 따라서 상기 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)를 치환하는 단계와;
    c) 월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합과 동일한 시퀀스()를 얻기 위해 상기 기호 시퀀스의 치환된 버전(sp0,sp1,...,spN-1)과 상기 임의의 시퀀스의 치환된 버전(ap0,ap1,...,apN-1)의 한 성분씩 승산하는 단계와;
    d) 상기 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 고속 하다마르 변환을 이용하여 상기 시퀀스()를 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)에 대해 병렬/직렬 변환이 행해지고, 상기 한 성분씩의 승산은 병렬로 행해지는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)의 버퍼링이 행해지고, 상기 한 성분씩의 승산은 직렬로 행해지는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)는 최대 길이 PN 시퀀스인 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  6. 동상 신호 및 직교 신호를 얻기 위해 직교 검출되는 착신 코드 확산 무선 신호로부터 다수의 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)을 얻기 위해 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 방법에 있어서:
    N개의 동상 상관값을 얻기 위해 제1항의 단계에 따라서 상기 동상 신호를 상관시키는 단계와;
    N개의 직교 상관값을 얻기 위해 제1항의 단계에 따라서 상기 직교 신호를 상관시키는 단계와;
    상기 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)을 얻기 위해 대응하는 확산 방법에 따라서 상기 동상 상관값과 상기 직교 상관값을 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  7. 동상 신호 및 직교 신호를 얻기 위해 직교 검출되는 착신 코드 확산 무선 신호로부터 다수의 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)을 얻기 위해 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 방법에 있어서:
    N개의 동상 상관값을 얻기 위해 제2항의 단계에 따라서 상기 동상 신호를 상관시키는 단계와;
    N개의 직교 상관값을 얻기 위해 제2항의 단계에 따라서 상기 직교 신호를 상관시키는 단계와;
    상기 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)을 얻기 위해 대응하는 확산 방법에 따라서 상기 동상 상관값과 상기 직교 상관값을 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 스프레딩 방법은 이진 위상 편이 변조(BPSK)이고, 얻어진 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)의 수는 얻어진 상관값의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 스프레딩 방법은 직교 위상 편이 변조(QPSK)이고, 얻어진 코드 채널(CH0,CH1,...,CHM)의 수는 얻어진 상관값의 수의 1/2과 같은 것을 특징으로 하는 기호 시퀀스 디스프레딩 방법.
  10. 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)에 의해 발생된 직교 골드 시퀀스()의 세트에 의해 확산되는 다수의 코드 채널(CH0,CH1,...,CHN-1)을 얻기 위해 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 상관자의 뱅크(600)의 장치에 있어서:
    상기 시퀀스의 치환된 버전(sp0,sp1,...,spN-1)을 얻기 위해 일정한 규칙에 따라서 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 치환하는 수단과;
    상기 시퀀스의 치환된 버전(ap0,ap1,...,apN-1)을 얻기 위해 동일한 규칙에 따라서 상기 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)를 치환하는 수단과;
    월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합인 시퀀스()를 얻기 위해 상기 임의의 시퀀스의 치환된 버전(ap0,ap1,...,apN-1)과 상기 기호 시퀀스의 치환된 버전(sp0,sp1,...,spN-1)을 한 성분씩 승산하는 수단과;
    상기 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 상기 시퀀스()를 변환하도록 동작될 수 있는 고속 하다마르 변환으로서 수행되는 적어도 하나의 월시 상관자의 뱅크를 포함하는 상관자 뱅크 장치.
  11. 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)에 의해 발생된 직교 골드 시퀀스()의 세트에 의해 확산되는 다수의 코드 채널(CH0,CH1,...,CHN-1)을 얻기 위해 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)를 디스프레딩하는 상관자의 뱅크(700)의 장치에 있어서:
    곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)를 얻기 위해 상기 기호 시퀀스(s0,s1,...,sN-1)와 상기 임의의 시퀀스(a0,a1,...,aN-1)를 한 성분씩 승산하는 수단과;
    월시 시퀀스의 세트로부터 다수의 시퀀스의 합인 시퀀스()를 얻기 위해 일정한 규칙에 따라서 상기 곱의 세트(s0*a0,s1*a1,...,sN-1*aN-1)를 치환하는 수단과;
    상기 상관값(CV0,...,CVN-1)을 얻기 위해 상기 시퀀스()를 변환하도록 동작될 수 있는 고속 하다마르 변환으로서 수행되는 적어도 하나의 월시 상관자의 뱅크를 포함하는 상관자 뱅크 장치.
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