KR20010010456A

KR20010010456A - 멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드의 송수신시스템

Info

Publication number: KR20010010456A
Application number: KR1019990029344A
Authority: KR
Inventors: 이현규
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR100326120B1

Abstract

멀티 캐리어 코드분할다중접속을 이용한 무선 비동기 전송 모드의 송수신 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 무선비동기전송모드 시스템에 있어서, 데이터 송신 시 두 개의 파일럿 톤을 삽입하여 전송하는 송신기와, 상기 송신기에서 송신된 데이터로부터 두 개의 파일럿 신호를 검출하여 동기 및 주파수 에러 정정을 수행하는 수신기로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드의 송수신시스템{TRANSMITTING AND RECEIVING SYSTEM OF MULTI CARRIER-CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS ATM SYSTEM}

본 발명은 무선비동기전송모드 송수신시스템에 관한 것으로, 특히 멀티 캐리어 코드분할다중접속을 이용한 무선비동기전송모드의 송수신시스템에 관한 것이다.

최근 멀티미디어 서비스의 형태가 다양해짐에 따라 고속의 데이터 전송이 필요한 실정이고, 동시에 무선망의 구축에 따른 소비자의 요구가 증가됨에 따라 무선비동기전송모드(Wireless Asynchronous Transmission Mode: 이하 "WATM"이라 함)의 시장이 확대되고 있다. 이와 동시에 각국에서는 WATM 표준화를 위한 다양한 형태의 조직을 만들어 WATM 구현을 위한 표준화의 거시적 확대를 위해 다양하게 접근하고 있다. 동시에 이러한 고속 데이터의 전송 기술 구현을 위해서 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiple: 이하 "OFDM"이라 함) 방식을 이용하여 구현하는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

각국에서 WATM 구현을 위해서 다양한 기술들이 개발되고 실용화 준비를 하고 있다. 이러한 WATM 실용화 기술 중 데이터의 변복조 기술은 다양한 형태로 이루어지고 있는 OFDM/TDMA 방식이 그 근간을 이루고 있다. 대표적인 OFDM/TDMA 방식으로는 유럽의 'SAMBA' Project(WATM Forum)에 상세히 설명되어 있으므로 그 설명을 생략한다.

종래 기술인 OFDM/TDMA 경우, 기지국에서 단말기로 데이터를 전송할 시, 한정된 대역폭 내에서 동시에 다양한 형태의 서비스 구현이나, 다수의 사용자에게 데이터를 전송하기에는 어려움이 있고, 단말기에서 기지국으로의 데이터 전송시에는 시분할 접속 방식에 따른 동기 문제, 그리고 접속에 대한 제어 등의 구현면에서 어려움을 가지게 된다.

최근 이러한 단점을 보완하기 위해서 직교주파수분할다중/부호분할다중접속(OFDM/CDMA) 방식이 대두되었고, 특히 OFDM/CDMA 중의 하나인 멀티 캐리어 코드분할다중접속(Multi Code-Code Division Multiple Access: 이하 "MC-CDMA"라 함) 방식이 새로이 제안되어 다양한 형태로 응용 기술로 적용되어질 전망이다.

따라서 본 발명의 목적은 무선비동기전송모드 시스템에서 멀티 캐리어 코드분할다중접속 방식을 이용한 송수신장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 멀티 캐리어 코드분할다중접속을 이용한 무선비동기전송모드 시스템에서 데이터 전송 시 수신단의 복조를 위해 브로드캐스팅 채널의 파일럿 신호에 동기용 파일럿 톤 신호와 채널 보상용 파일럿 톤을 삽입하여 송신하는 송신장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 멀티 캐리어 코드분할다중 무선비동기전송모드 시스템에서 송신 시 파일럿 신호에 삽입된 동기용 파일럿 톤 신호와 채널 보상용 파일럿 톤 신호를 이용하여 채널의 등화, 주파수 오류 정정, 타이밍 동기, 윈도우 동기를 수행하는 수신장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 멀티 캐리어 코드분할다중 무선비동기전송모드 시스템의 수신장치에서 채널의 등화, 주파수 오류정정, 타이밍 동기 및 윈도우 동기 정보를 이용하여 역확산을 하는 수신장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 멀티 캐리어 코드분할다중 무선비동기전송모드 시스템의 수신장치에서 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 무선비동기전송모드 시스템에 있어서, 데이터 송신 시 두 개의 파일럿 톤을 삽입하여 전송하는 송신기와, 상기 송신기에서 송신된 데이터로부터 두 개의 파일럿 신호를 검출하여 동기 및 주파수 에러정정을 수행하는 수신기로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드 송신시스템의 블록 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드 수신시스템의 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기용 파일럿 톤 배치도.

도4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 보상용 파일럿 톤 배치도.

도4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿 톤을 이용한 등화기법을 나타낸 도면.

도4C는 본 발명에 따라 시간축과 주파수축에서의 선형 보간법에 의한 도면.

도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 보호구간의 가변적 운용을 나타낸 도면.

도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 구분을 위한 2개의 직교 코드를 가지는 파일럿 채널 포맷도.

도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선비동기전송모드 링크 부하량을 이용한 멀티 코드 송신을 나타낸 개념도.

도8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선비동기전송모드 링크 부하량을 이용한 멀티 코드 할당장치를 나타낸 도면.

도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 순방향 전송 시 심볼 데이터의 부반송파 그룹핑을 통한 할당장치를 나타낸 도면.

도10은 본 발명의 실시 예에 다른 무선비동기전송모드 수신의 주파수 동기 장치의 블록 구성도.

도11은 본 발명에 따른 동기 타이밍을 이용한 역확산 수신장치의 블록 구성도.

도12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선비동기전송모드에서 수신감도 표시장치의 구성도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 WATM의 고속 데이터 전송 및 수신시에 고려되어지는 채널 열화에 대응하여 원래의 데이터를 복원하기 위한 송/수신 장치에 관한 발명으로써 수신 시 고려되어지는 역확산 및 FFT(Fast Fourier Transform: FFT)의 윈도우 타이밍 동기, 주파 오류 정정을 위하여 송신장치에서 두가지 종류의 파일럿 톤을 데이터에 실어서 전송하는 것이고 동시에 WATM 링크의 부하량에 따라 멀티 코드의 채널라이징 코드의 개수를 가변적으로 운용하고, 동시에 수신기의 기지국 구별을 위하여 두 가지 종류의 직교부호를 사용한다. 그리고 단말기의 경우 자기 자신의 에러값을 기준으로 하여 안테나의 방향성을 바꾸거나, 단말기의 이동량을 조절하는 신호를 내보내는 특성을 가진다. 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드 송신장치의 블록 구성도이다.

순방향 에러 정정(Forward Error Correction: 이하 "FEC"라 함) 코더(101)는 기지국에 연결되는 데이터를 수신측에서 오류 수정을 할 수 있도록 부호화하여 심볼 데이터를 출력한다. 이때, 순방향 에러 정정 코더(101)는 RS(Read-Solomon) 엔코딩, 외부 인터리빙(Outer Interleaving) 및 컨벌루션 엔코딩을 한다. 상기 순방향 에러 정정 코더(101)에서 출력되는 심볼 데이터는 맵퍼(Mapper)(102)로 입력하여 QPSK, OQPSK 또는 QAM 신호로 맵핑되어 출력된다. 프레임기(103)는 OFDM/CDMA를 위해서 상기 맵퍼(102)에서 출력된 심볼 데이터를 프레임화 하여 출력한다. 브로드 캐스팅 채널을 통해 송신되는 프레임에는 본 발명에 따른 두가지 종류의 파이럿 톤이 삽입된다. 상기 두 가지의 파일롯 톤 중 하나는 동기용 파일럿 톤이고, 다른 하나는 채널 보상용 파일럿 톤이다. 이는 이하 도3과 도4에서 상세히 설명한다. 상기 두 가지의 파일럿 톤이 삽입된 프레임의 각 심볼 데이터는 각각의 부반송파(Subcarrier)에 올려지기 전에 인터리버(104)로 입력되어 인터리빙된다. 상기 인터리버(104)에서 인터리빙된 심볼 데이터는 직교주파수분할다중/부호분할다중접속(OFDM/CDMA) 변조기(105)로 입력된다. 상기 OFDM/CDMA 변조기(105)는 상기 인터리빙된 데이터를 OFDM 변조를 수행하여 출력한다. 구체적으로, 상기 인터리빙된 심볼 데이터는 OFDM/CDMA 변조기(105)에서 병렬화되고, 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT)에 의해 OFDM 변조되어 각각의 부반송파에 올려진 후 다시 직렬화되어 출력된다. 상기 인터리빙된 데이터를 병렬화할 때 하나의 부반송파에 실리는 심볼데이터는 하나의 심볼을 기준으로 한다. 그러나 하나의 심볼을 다수의 부반송파에 동시에 할당하여 전송할 수도 있다. 이러한 경우 주파수 효율성면에서는 효율이 떨어지나 다수의 심볼 데이터를 전송함으로써 수신단에서 원상의 데이터를 복원할 수 있는 능력이 좋아진다.

상기 OFDM/CDMA 복조기(105)에서 출력되는 심볼 데이터는 보호구간 삽입기 (106)에서 심볼간의 간섭과 다중경로 간섭의 영향을 감쇠하기 위한 보호구간을 삽입한다. 이때 입력되어지는 보호구간의 길이는 데이터 레이트와 채널 환경에 따라 보호구간의 길이를 가변적으로 조절할 수 있다. 상기 보호구간을 가변적으로 조절하여 삽입하기 위한 방법에 대해서는 이하 도5를 참조하여 설명한다. 보호구간이 삽입된 데이터는 디지탈/아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter: DAC) 106을 거쳐 업-컨버터(Up Converter)에서 업 컨버팅되어 안테나를 통해 송신된다.

도 2는 본 발명에 따른 순방향 단말의 멀티 캐리어 코드분할다중접속 비동기전송모드 수신장치의 블록 구성도이다.

상기 도1에서와 같이 송신된 반송파는 수신기의 안테나를 통해 수신되어 다운-컨버터(Down Converter)(110)에서 다운 컨버팅되어 출력된다. 상기 다운 컨버팅된 신호는 아날로그/디지탈 컨버터(Analog to Digital Converter: ADC -111)에서 소정의 클럭을 입력받아 프레임 형태의 디지탈 데이터로 변환되어 곱셈기(112)로 입력한다. 상기 곱셈기(112)는 소정의 주파수 동기 신호를 입력받아 주파수 동기를 맞춘 다음, 보호구간 제거기(113)로 출력한다. 상기 보호구간 제어기(113)는 보호구간을 제거하기 위해 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform: 이하 "FFT"라 함) 윈도우(Window)의 시작점을 검출해야 한다. 윈도우의 시작점을 검출한 후에 보호구간 제어기(113)는 상기 프레임으로부터 보호구간을 제거하여 출력한다. 상기 보호구간이 제거된 데이터는 OFDM/CDMA 복조기(114)에서 복조되어 심볼 데이터를 출력한다. 디인터리버(115)는 송신 시 주파수 도메인에서 랜덤화시키기 위해 실행된 인터리빙 심볼 데이터를 원상의 데이터 순열로 귀환시기 위해서 주파수 도메인에서 디인터리빙 하여 출력한다. 심볼 추출기(120)는 상기 디인터리버(115)에서 출력되는 심볼 데이터로부터 동기용 파일럿 톤 신호와 채널 보상용 파일럿 톤 신호를 추출하여 출력한다. 주파수 동기부(122)는 상기 심볼 추출기(121)로부터 동기용 파일럿 톤 및 보상용 파일럿 톤을 입력받고, 상기 동기용 파일럿 톤과 보상용 파일럿 톤을 이용하여 주파수 옵셋 보상신호를 생성하여 곱셈기(112)로 출력한다. 채널 추정부(123)은 상기 심볼 추출기(121)로부터 동기용 파일럿 톤 신호와 채널 보상용 파일럿 톤 신호를 입력받아 송수신 시 발생하는 채널 열화로 인한 주파수 도메인 상에서의 위상, 진폭의 일그러짐에 따른 채널 상태를 추정한다. 상기 채널 상태가 추정되면 채널 추정부(123)는 곱셈기(116)를 통해 주파수 도메인 상에서의 위상 진폭의 일그러짐을 보상한다. 동기부(124)는 상기 심볼추출기(121)에서 출력되는 동기용 파일럿 톤을 입력받고, 상기 동기용 파일럿 톤을 이용하여 보호구간 제거기(113)를 통해 프레임 동기를 수행하며, D/A 컨버터(111)로 타이밍 복원(Timing Recovery)을 수행하기 위한 클럭을 제공한다. 상기 곱셈기(116)에서 보상된 심볼 데이터는 디맵퍼(117)에서 디맵핑을 거치고 각각의 심볼에 할당할 소프트(Soft) 비트를 할당한다. 오류 정정기 (118)는 상기 디맵핑된 심볼 데이터를 비터비(Viterbi) 알고리즘에 의해 오류정정을 수행하고 외부 디인터리버(119)로 출력한다. 외부 디인터리버(110)에서 출력된 심볼 데이터는 RS 디코더(120)에서 디코딩되어 원상의 데이터를 출력한다. 여기서 상기 오류 정정기(118)과 외부 디인터리버(119)과 RS 디코더(120)는 송신기의 FEC 코더(101)에 대응되는 구성이다.

본 발명은 순방향 링크의 수신기의 동기와 채널의 열화 보상을 위해서 두 가지 종류의 파일럿을 전송한다. 이러한 이미 알고 있는 파일럿 톤을 이용하여 수신기의 각종 동기와 채널의 열화를 보상한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기용 파일럿 톤 배치도를 나타낸 것으로, 도3을 참조하여 본 발명에 따른 동기용 파일럿 톤을 설명한다.

동기용 파일럿 톤 신호는 역고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform: IFFT) 부반송파 수를 N_SUB라하고 이의 일정 정수배에 해당하는 수퍼 프레임의 수를 F_NUM이라고 할 때, 동기 파일럿의 위치(syn_i)는 아래 〈수학식 1〉과 같다.

도3에서와 같이 동기용 파일럿 톤 신호는 주파수 축에서 일정한 부반송파 간격을 유지하면서 삽입된다. 상기 도3에서는 일 예로서 동기용 파일럿 톤 신호의 삽입 간격을 32로 사용하였을 경우를 나타낸 것이다.

도4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 보상용 파일럿 톤 배치도를 나타낸 것이고, 도4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파일럿 톤을 이용한 등화기법을 나타낸 도면이고, 도4C는 본 발명에 따라 시간축과 주파수축에서의 선형 보간법에 의한 도면을 나타내고 있다.

도4를 참조하여 채널 보상용 파일럿 톤 신호를 설명하면, 도4a는 1셀의 배치도를 그린 것인데, 부반송파의 수가 결정되어지면 주파수축 일정 간격을 짝수로하고 타임축 파일럿 간격 역시 짝수배로 하여 1셀을 구성하고, 각각의 셀에 해당하는 것을 반복하여 파일럿 톤을 배치한다. 주파수 축 파일럿 간격(Step_freq)와 타임축 파일럿 간격(Step_time)의 관계는 이하 〈수학식 2〉와 같다.

도4b에서 주파수 축 인덱스인 An와 An+8 사이의 채널 열화값들은 An의 채널 추정 열화값 An_amp와 An+8의 채널 열화값 AN+8_amp 값을 기준으로 한 주파수 축 상에서의 중간 값은 도4c (가)와 같이 선형 보간법을 사용하여 구해진다. 상기 선형 보간법을 사용하여 구해진 중간 값은 각 부반송파에 해당하는 채널 열화값을 구하여 보상한다. 동시에 시간축에 있어서도 상기와 같은 방법으로 Tn_amp와 Tn+4_amp 값을 이용하여 사이 값의 채널 열화 값을 선형보간법을 사용하여 구하고, 구해진 값에 의해 채널 열화를 보상한다. 즉, 채널 보상의 기준 단위는 (4Tn)*N_SUB 단위로 채널 열화를 보상한다.

도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 보호구간의 가변적 운용을 나타낸 도면이다. 일반적으로 보호구간은 심볼간의 간섭과 다중경로 간섭의 방지를 위해서 입력데이터 심볼 레이트에 따라 동일한 길이로 삽입되나 본 발명에서는 단말기가 위치한 영역에 따라, 인도어(Indoor) 보호구간과 아웃도어(Outdoor) 보호구간을 사용한다. 상기 인도어 보호구간은 단말기가 건물 내부 등과 같은 곳에 있을 경우를 나타내고, 아웃도어 보호구간은 단말기가 건물밖, 즉 수신률이 좋은 위치에에 있을 경우를 나타낸다. 예를 들어 설명하면, 기지국은 초기에 인도어 보호구간을 삽입하여 데이터를 송신한다. 이때 단말기가 상기 데이터를 수신하여 자신의 위치가 인도어인지 아웃도어인지를 알리는 정보를 기지국으로 송신한다. 이때, 기지국은 상기 단말기에서 송신된 정보를 입력받아 인도어인지 아웃도어인지를 판단하고, 해당하는 보호구간을 데이터 심볼에 삽입하여 송신한다. 본 발명에서는 인도어 보호구간과 아웃도어 보호구간으로 구분하였으나 단말기로부터 데이터의 딜레이 스프레드(Delay Spread)를 검출하여 이에 대한 정보를 기지국측으로 송신하고, 기지국은 상기 딜레이 스프레드에 대한 가변 보호구간 길이를 데이터베이스화하여 보다 정확하게 필요한 만큼의 보호구간 길이로 가변하여 전송할 수 있다. 여기서 딜레이 스프레드란 송신된 데이터가 단말기에 직접 수신되지 않고, 다중경로 등에 의해 지연되어 도착되는 지연시간을 의미한다.

그리고 본 발명의 송신기는 기지국 구분을 위해 파일럿 채널을 통해 두 개의 직교 코드를 포함하여 단말기로 전송한다. 도6은 파일롯 채널을 통해 전송되는 메시지의 포맷을 나타낸 도면으로 제1동기 직교 심볼과 제2코드 인증 직교 심볼이 포함되어 있음을 나타내고 있다. 여기서 제1동기 직교 심볼은 그룹 인덱스(Group Index)를 가지는 직교 코드를 사용함으로써 동일 셀에 있는 모든 단말기에게 해당 기지국에서 사용하는 직교코드의 군을 알려준다. 그리고 제2코드 인증 직교 심볼은 상기 셀 내의 특정 단말기만이 수신하기 위한 사용자 코드를 알려준다. 따라서 단말기가 해당 기지국을 벗어나 타 기지국으로 이동 시 단말기는 자신의 사용자 직교코드의 종류를 빠르게 알 수 있다.

도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선비동기전송모드 링크 부하량을 이용한 멀티 코드 송신을 나타낸 개념도이고, 도8은 링크 부하량에 따른 사용자 데이터 레이트 할당장치를 나타낸 도면이다.

WATM에서 단말기들의 데이터 레이트을 결정할 때 그로스 데이터 레이트(Gross Data Rate) 방식을 사용한다. 상기 그로스 데이터 레이트 방식에서 다수의 각 단말기로 전송되는 데이터 전송률을 T_N이라 하면 각각의 단말기의 데이터 전송률의 합은 전체 T_N 데이터 레이트이다. 이때 각각의 단말기로 동일한 데이터 레이트로 서비스한다면 동일한 멀티코드 채널수를 가진다. 그러나 본 발명에서는 서비스에 따라 사용자 데이터 레이트를 달리 가져가고, 이에 따라 사용자 데이터의 멀티코드 채널 할당 수를 가변적으로 운용한다. 단말기 사용자 수에 따른 멀티코드 채널의 수를 결정하는 수식은 아래와 같다.

(단: t_1 + t_2 … + t_N =T_N)

상기 min_rate_index는 하나의 멀티코드에 전송되는 데이터률을 나타낸다. 그리고 각각의 단말기에 해당하는 멀티코드 할당 수는 t_N/min_rate_index이다.(여기서 본 발명은 사용자 데이터 레이트를 달리할 수 있다고 설명되고 있습니다. 그렇다면 어떻게 사용자 데이터 레이트를 달리 가져갈 수 있습니다. 만일 QOF 또는 링크부하량 값에 따라 사용자 데이터 레이트를 달리 가져간다면 상기 〈수학식 3〉은 어떻게 달라지는지 설명바랍니다.)

도8을 참조하여 설명하면, 기지국(20)의 멀티코드 채널 할당장치는 링크부하량 계산기(21)와 채널코드 할당부(23)와 멀티코드 할당부(25)로 구성된다. 상기 링크부하량 계산기(21)는 그로스 데이터 레이트(Gross Data Rate), 단말이 서비스 받고 있는 서비스의 가중치, 심볼 데이터율/부반송파수를 이용하여 기지국(20)에 접속된 다수의 단말기들의 링크부하량을 계산한다. 상기 각 단말기들의 링크부하량이 계산되면 링크부하량 계산기(21)는 상기 단말기들에 대한 각 링크부하량 계산치를 채널코드 할당부(23)로 출력한다. 상기 채널코드 할당부(23)는 상기 링크부하량 계산치를 입력받고, 상기 링크부하량 계산치에 따라 채널 수를 결정하고, 각 채널에 채널 코드를 할당하여 채널 할당부(25)로 출력한다. 채널 할당부(25)는 상기 채널 코드 할당부(23)에서 출력되는 채널들 각각에 대해 채널들을 할당하여 다수의 단말기(10)들로 데이터를 전송한다.

도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 순방향 전송 시 심볼 데이터의 부반송파 그룹핑을 통한 할당장치를 나타낸 도면이다.(도1의 구성중 어떤 블록에서 실행되는 것인가?) 도9는 단말기가 인도어 위치에 있는지 아웃도어 위치에 있는지의 여부에 따라 부반송파의 수를 가변하여 전송하기 위한 부반송파 수 할당장치로 매핑기(31)와 인도어/아웃도어 지시기(33)로 구성된다. 단말기가 링크 형성 시 자신의 위치에 대한 정보, 즉 인도어 위치에 있는지 아웃도어 위치에 있는지를 기지국으로 알려오면(실제로 기지국이 알려오는지요? 어떤 신호세기를 가지고 인도어인지 아웃도어인지를 판단하는 것이 아닌지 설명바랍니다.), 인도어/아웃도어 지시기(33)는 매핑기(31)를 제어하여 입력되는 OFDM 변조되어 부반송파에 실린 심볼 데이터를 인도어 및 아웃도어 상태에 따른 수로 매핑하여 출력한다. 인도어 시 심볼당 맵핑되는 부반송파의 수를 IN_N_SUB라하고, 아웃도어 시 심볼당 맵핑되는 부반송파의 수를 OUT_N_SUB라 하면 IN_N_SUB≥OUT_N_SUB(IN_N_SUB≥0, OUT_N_SUB≥0)이다.

도10은 본 발명에 적용되는 주파수 동기장치를 나타낸 도면이다.

이하 도10을 참조하여 설명하면, 우선 아날로그/디지탈 컨버터(Analog to Digital Convertor: 이하 "ADC"라 함)(160)은 수신되는 아날로그 형태의 데이터를 디지탈 형태의 데이터로 변환하여 출력한다. 주파수 정정부(161)는 상기 디지탈 형태의 데이터를 입력받아 소정의 제1, 2 주파수 정정 신호와 시험보정주파수와 광폭지연신호 또는 소폭지연신호를 입력받아 주파수 옵셋을 보상하여 출력한다. 상기 시험보정주파수는 후단에서 주파수 옵셋을 계산하는 데 사용된다. 직교주파수분할다중/부호분할접속(OFDM/CDMA) 복조기(162)는 상기 주파수 정정부(161)에서 출력되는 데이터를 입력받아 직교주파수분할다중 복조를 수행하여 심볼 데이터를 출력한다. 상기 직교주파수분할다중 복조는 FFT(Fast Fourier Transform)에 의해 수행된다. 등화기(163)는 상기 OFDM/CDMA 복조기(162)에서 출력되는 심볼 데이터를 입력받아 송신 채널 상에서 발생한 데이터 오류를 정정하여 출력한다. 주파수 동기부(200)는 상기 OFDM/CDMA 복조기(162)에서 출력되는 신호를 입력받아 동기 파일럿을 검출하고, 상기 동기 파일럿에 의해 캐리어 동기를 수행하고, 광폭, 소폭, 미세 주파수 동기를 위한 각각의 추정 주파수 옵셋을 계산하고, 상기 계산된 추정 주파수 옵셋에 의한 제1, 2주파수 정정 신호를 상기 주파수 정정부(161)로 출력한다.

이하 상기 각각의 주파수 동기 방법을 구체적으로 설명한다.

우선 첫 번째로 광폭 주파수 동기방법에 대해 설명하면, 상기 OFDM/CDMA 복조기 구조에서 FFT 전단의 오실레이터(도시하지 않음)에서 주입된 주파수 에러량이 FFT 후단에서는 동일 심볼 데이터 내에서 부반송파의 인덱스 크기가 동일한 크기 만큼 이동된다는 성질을 이용한 것이다.

이를 도면을 참조하여 설명하면, 먼저 광폭 주파수 동기방법에서는 상기 주파수 정정부(161)로 입력되는 시험보정주파수가 정수배 간격으로 이동하면서 입력된다. 지연기(164)는 상기 OFDM/CDMA 복조기(162)에서 출력되는 심볼 데이터를 일정 시간동안 지연하여 출력한다. 동기 파일럿 이동 인덱스부(167)는 원하는 동기 파일럿의 정수부의 이동량을 추정하기 위해서 시험적으로 주입하는 동기 파일럿 인덱스 이동량을 발생시킨다. 제1동기 파일럿 검출기(165)는 상기 지연기(164)로부터 일정 시간 지연된 심볼 데이터를 입력받고, 수신기 제어기(도시하지 않음)로부터 소정의 광폭지연신호와 동기 파일럿 이동 인덱스부(167)로부터 이동 인덱스 신호를 입력받아 상기 심볼 데이터로부터 동기 파일럿을 검출한다. 제2동기 파일럿 검출기(166)는 상기 광폭지연신호와 상기 이동 인덱스 신호를 입력받아 상기 OFDM/CDMA 복조기(162)에서 출력되는 심볼 데이터를 입력받아 동기 파일럿을 검출하여 출력한다. 상관값 검출기(168)는 상기 제1동기 파일럿 검출기(165)와 제2동기 파일럿 검출기(166)에서 출력되는 두 개의 동기 파일럿을 입력받고, 상기 두 동기 파일럿의 상관값을 검출하여 출력한다. 최대 상관값 검출기(169)는 일정시간동안 상기 상관값 검출기(168)에서 출력되는 상관값 중 최대인 것을 검출하고, 이를 광폭추정신호로 출력한다.

두 번째로 소폭 주파수 동기 방법에 대해 설명하면, 상기 광폭추 주파수 동기와 동일하게 동작하나 수신기의 제어기로부터 소폭지연신호를 입력받아 동작하며, 광폭 주파수 동기가 정수배로 시험보정주파수를 이동시키는 데 반해 소폭 주파수 동기에서는 0.2간격으로 이동시켜 상관값의 최대치를 구한다는 것만 다르다. 이때 최대 상관값 검출기(169)는 소폭추정신호를 출력한다.

상기 광폭추정신호와 소폭추정신호는 가산기(170)으로 입력되어 가산되고, 상기 주파수 정정부(161)로 제1주파수 정정신호를 출력한다.

세 번째로 미세 주파수 동기 방법을 설명하면, 미세 주파수 동기는 부채널 간격이 ±1/2 이내에 잔존하는 주파수 옵셋을 제거하는 것으로 이하 〈수학식1〉에 의해 계산된다.

상기 Δ는 보호구간을 의미한다. 첫 번째 심볼과 두 번째 심볼 사이에는 2π(1+Δ/N) 만큼의 위상천이가 있음을 알 수 있다. 미세 주파수 동기 방법은 이 두 개의 심벌의 위상차이를 이용한다.

이를 도면을 참조하여 설명하면, 위상검출기(171)는 상기 제1동기 파일럿 검출기(165)와 제2동기 파일럿 검출기(166)에서 출력되는 동기 파일럿의 위상차를 검출하여 출력한다. 디지탈 위상동기루프(Digital Phase Lock Loop: DPLL)(172)는 상기 위상검출기(171)에서 출력된 위상차를 입력받아 디지탈화하여 제2주파수 소정의 제어값을 출력한다. 전압제어발진기(Voltage Control Oscillator: VCO)(173)는 상기 디지탈 위상동기루프(172)에서 출력되는 제어값을 입력받아 제2주파수 정정신호를 발생하여 상기 주파수 정정부(161)로 출력한다. 상기 위상검출기(171), 디지탈 위상동기루프(172), 전압제어발진기(173)는 수신기의 제어기로부터 미세지연신호를 입력받아 동작한다.

도11은 본 발명에 따른 동기 타이밍을 이용한 역확산 수신장치의 블록 구성도이다.

고속 퓨리에 변환부(49)는 주파수 영역의 데이터를 시간영역의 데이터로 섞어 출력한다. 이렇게 고속 퓨리에 변환부(49)에서 출력되는 데이터는 상기 도10에서와 같이 모든 동기가 끝나면 역확산되어야 한다. 본 발명에서는 역확산 수행 시 도 11에서와 같이 동기 지시기(41)가 캐리어 동기, 아날로그/디지탈 타임 동기, 채널 추정에 의한 동기가 끝났음을 알리는 락(Lock) 신호를 출력한다. 그러면 제1직교코드 발생기(43)와 제N직교코드 발생기(45)는 상기 락 신호를 입력받아 역확산기(47)를 통해 역확산을 수행한다.

도12는 순방향 링크의 단말기의 최적의 위치성과 안테나의 방향성을 유지하기 위한 채널 열화 지시장치의 구성도이다.

본 발명에서는 WATM과 같은 데이터 서비스가 핸드폰과 같은 빠른 이동이 없음을 간주한다면, 채널에 대한 수신 단말의 상태를 인지하고 좀더 좋은 안테나의 방향성이나 단말기의 위치성을 보장할 필요가 있다. 본 발명에서는 이러한 목적으로 RS 디코더(120)에서 출력되는 에러 플래그를 사용한다.

이하 도면을 참조하여 설명하면, RS 디코더(120)는 수신데이터의 에러를 정정하여 출력한다. 또한 상기 RS 디코더(120)는 정정치 못한 패킷에 대해 에러 플래그를 발생하여 출력한다. 에러 카운트부(51)는 상기 RS 디코더(120)에서 출력되는 에러 플래그를 카운팅하여 출력한다. 채널환경 테이블(53)은 상기 에러 플래그의 카운팅 레벨에 따른 수신감도 레벨을 저장하고 있으며, 상기 카운팅 레벨에 따라 표시부(55)에 수신감도를 표시하여 준다. 사용자는 표시부(55)에 표시된 수신감도 레벨을 보고 단말의 위치 및 안테나의 방향을 바꿈으로써 수신감도가 좋은 위치로 단말을 이동시키거나 안테나의 방향을 바꿀 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 멀티 캐리어 코드분할다중접속을 이용한 무선비동기전송모드 시스템에서 데이터 전송 시 수신단의 복조를 위해 브로드캐스팅 채널의 파일럿 신호에 동기용 파일럿 톤 신호와 채널 보상용 파일럿 톤을 삽입하여 송신함으로써 수신단에서 보다 정확하게 동기를 이룰 수 있고 데이터 복원을 할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 두 개의 기지국 구분 직교코드를 파일럿 채널을 통해 송신함으로써 단말기가 쉽게 자신의 기지국을 찾을 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 보호구간의 길이를 단말기의 위치에 따라 가변함으로써 각기 다른 환경에서 심볼간의 간섭량의 열화에 더욱더 강하게 동작할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 데이터의 전송 시 단말기의 위치에 따라 부반송파의 수를 다르게 하여 전송함으로써 원상의 데이터 복구 능력을 증가시키는 이점이 있다.

Claims

무선비동기전송모드 시스템에 있어서,

데이터 송신 시 두 개의 파일럿 톤을 삽입하여 전송하는 송신기와,

상기 송신기에서 송신된 데이터로부터 두 개의 파일럿 신호를 검출하여 동기 및 주파수 에러정정을 수행하는 수신기로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
제1항에 있어서, 상기 두 개의 파일럿 톤이 동기용 파일럿 톤과 보상용 파일럿 톤임을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템
제2항에 있어서, 상기 동기용 파일럿 톤이 주파수 영역에서 일정간격으로 삽입됨을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
제2항에 있어서, 상기 보상용 파일럿 톤이 주파수 영역과 시간영역에서 서로 다른 일정간격으로 삽입됨을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
제4항에 있어서, 주파수 영역과 시간영역에서 삽입되는 파일럿 톤 삽입비가 1:2임을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
무선비동기전송모드 시스템에 있어서,

데이터 송신 시 두 개의 파일럿 톤을 삽입하고, 단말의 위치에 따라 보호구간의 길이를 가변하여 전송하는 송신기와,

상기 송신기에서 송신된 데이터로부터 두 개의 파일럿 신호를 검출하여 동기 및 주파수 에러정정을 수행하는 수신기로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
제6항에 있어서, 상기 송신기에서 상기 보호구간의 길이를 단말기의 위치에 따라 조절함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기 전송모드 시스템.
제7항에 있어서, 상기 단말기의 위치가 건물 내부에 있을 때 인도어 보호구간 길이로, 건물밖에 있을 때 아웃도어 보호구간 길이로 조절하여 송신함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
제6항에 있어서, 상기 송신기에서 보호구간의 길이를 단말로부터 수신되는 딜레이 스프레드에 의해 가변 조절하여 송신함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템.
디지탈/아날로그 컨버터와 업 컨버터를 구비하는 무선비동기전송모드 시스템의 송신기에 있어서,

맵핑된 심볼 데이터에 동기용 파일럿 톤과 보상용 파일럿 톤을 삽입하는 프레임기와,

상기 프레임기에서 출력되는 심볼 데이터를 인터링빙하여 출력하는 인터리버와,

상기 인터리버에서 출력되는 심볼 데이터를 직교주파수분할다중/코드분할다중접속 변조를 수행하여 직교주파수분할다중 심볼 데이터를 출력하는 변조기와,

상기 직교주파수분할다중 심볼 데이터를 단말기의 위치에 따라 보호구간의 길이를 가변적으로 삽입하여 상기 디지탈/아날로그 컨버터로 출력하는 가변 보호구간 삽입기로 이루어짐을 특징으로 하는 무선비동기전송모드 시스템의 송신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 동기용 파일럿 톤이 주파수 영역에서 일정간격으로 삽입됨을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 송신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 보상용 파일럿 톤이,

주파수 영역과 시간영역에서 서로 다른 일정간격으로 삽입됨을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 송신 시스템.
제12항에 있어서, 상기 주파수 영역의 파일럿 톤과 시간영역의 파일럿 톤 삽입 비율이 1:2임을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 송신 시스템.
제10항에 있어서, 상기 변조기가,

사용자 가중치에 따라 링크 부하량을 계산하는 링크 부하량 계산기와,

상기 계산된 링크 부하량에 따라 적어도 하나 이상의 채널코드를 할당하는 채널코드 할당부와,

상기 할당된 채널코드에 따라 채널을 할당하는 채널 할당부를 더 구비함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 의 송신시스템.
제10항에 있어서, 상기 변조기가,

단말의 위치에 따라 반송파수를 조절하는 인도어/아웃도어 지시지와,

입력되는 데이터를 상기 인도어/아웃도어 지시기에 따른 반송파수에 실어 출력하는 맵핑기를 더 구비함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드의 송신시스템.
제10항에 있어서, 상기 변조기가,

주파수 영역의 데이터를 시간영역의 데이터로 섞어 출력하는 고속 퓨리에 변환부와,

소정의 직교코드를 입력받아 상기 고속 퓨리에 변환부에서 출력되는 데이터를 확산하여 출력하는 역확산기와,

동기가 끝났음을 알리는 동기 지시기와,

상기 동기 지시기로부터 동기가 끝났음을 통보받아 직교코드를 발생하는 직교코드 발생부로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드의 송신시스템.
제16항에 있어서, 상기 동기 지시기가,

캐리어 동기가 끝났음을 알리는 캐리어 동기 지시기와,

아날로그/디지탈 타임 동기가 끝났음을 알리는 아날로그/디지탈 타임 동기 지시기와,

채널 추정이 끝났음을 알리는 채널 추정 지시기로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드의 송신시스템.
제16항에 있어서, 상기 코드 발생부가 다수의 직교코드 발생기로 구성됨을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드의 송신시스템.
파일럿 채널을 통해 동기용 파일럿 톤과 보상용 파일럿 톤을 수신하는 이동통신시스템의 수신기에 있어서,

수신된 아날로그 신호를 소정의 동기 클럭을 입력받아 디지털 형태의 데이터로 변환하여 출력하는 아날로그/디지탈 변환기와,

상기 수신 데이터와 소정의 주파수 동기신호를 입력받아 곱하여 주파수 동기된 데이터를 출력하는 제1곱셈기와,

소정의 프레임 동기 신호를 입력받아 상기 제1곱셈기에서 출력되는 데이터의 보호구간을 제거하여 원상의 데이터를 출력하는 보호구간 제거기와,

상기 원상의 데이터를 입력받아 직교주파수분할다중 복조를 수행하는 복조기와,

상기 복조된 데이터를 디인터리빙하는 디인터리버와,

상기 디인터리빙된 데이터를 입력받고, 소정의 에러보상신호를 입력받아 상기 데이터의 에러를 보상하여 출력하는 제2곱셈기와,

상기 디인터리빙된 데이터로부터 상기 동기용 파일럿 톤과 보상용 파일럿 톤을 검출하여 주파수 동기신호를 생성하여 상기 제1곱셈기로 출력하고, 타이밍 신호를 생성하여 상기 아날로그/디지탈 변환기로 출력하고, 프레임 동기신호를 생성하여 상기 보호구간 제거기로 출력하는 동기부로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.
제19항에 있어서, 상기 동기부는

상기 인터리빙된 데이터로부터 동기용 파일럿 심볼과 보상용 파일럿 심볼을 검출하여 출력하는 심볼 추출기와,

상기 보상용 파일럿 심볼을 입력받아 채널 상태를 추정하여 에러보상신호를 상기 제2곱셈기로 출력하는 채널 추정부와,

상기 보상용 및 동기용 파일럿 심볼을 입력받아 주파수 동기신호를 상기 제1곱셈기로 출력하는 주파수 동기부와,

상기 보상용 및 동기용 파일럿 심볼을 입력받아 프레임 동기신호 및 타이밍 동기신호를 생성하고, 상기 타이밍 동기신호를 상기 아날로그/디지탈 변환기로 출력하고 상기 프레임 동기신호를 보호구간 제거기로 출력하는 프레임/타이밍 동기부로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.
제19항에 있어서, 상기 제2곱셈기에서 출력되는 데이터를 소스 코딩하고, 상기 데이터의 에러를 체크하여 에러 플래그를 출력하는 리드 솔로몬 디코더를 더 구비함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.
제21항에 있어서, 상기 에러 플래그를 입력받아 채널 환경 정보를 표시하여 주는 채널 열화 지시부를 더 구비함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.
제22항에 있어서, 상기 채널 열화 지시부는,

상기 에러 플래그를 카운트하는 에러 카운트부와,

상기 카운트 레벨에 따른 수신감도 레벨을 저장하고 있으며, 상기 카운트 레벨이 변할 때마다 해당 수신 감도 레벨을 출력하는 채널 환경 테이블과,

상기 수신 감도 레벨을 입력받아 표시하는 표시부로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.
제23항에 있어서, 상기 표시부가 상기 수신 감도 레벨을 텍스트 또는 그래프로 표시함을 특징으로 하는 멀티코드 부호분할다중접속 무선비동기전송모드 시스템의 수신 시스템.