KR20020080006A

KR20020080006A - 대역 확산 통신 시스템에 효과적인 확산기

Info

Publication number: KR20020080006A
Application number: KR1020027012561A
Authority: KR
Inventors: 미스라라지마니; 틸그레고리에스
Original assignee: 인터디지탈 테크날러지 코포레이션
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-10-21
Also published as: US20070009013A1; US6885692B2; NO20024530L; NO20024530D0; DE60019469T2; CN1452814A; AU2098801A; ATE293309T1; DE60033705T2; AU2001220988B2; US20020009127A1; HK1058583A1; TW200620854A; US20050195885A1; US7103088B2; ES2280068T3; EP1269645A1; KR100528605B1; TW200746659A; TWI239157B

Abstract

본 발명은 소수의 정수 곱셈을 필요로 하는 CDMA 애플리케이션을 위한 확산 시스템 및 방법이다. 사용자 데이터는 길이 SF 내지 SF_max칩의 실수 또는 복소수 정수-기저형 확산 코드를 이용하여 확산된다. 상기 실수 또는 복소수 정수-기저형 확산 코드 중 적어도 하나는형태의 것이며, 여기서

Description

대역 확산 통신 시스템에 효과적인 확산기{EFFICIENT SPREADER FOR SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEMS}

통신 시스템은 통상적으로 연속 주파수 반송파를 사용하여 그 진폭, 주파수 또는 위상을 변화시키는 변조 기술을 이용하여 정보 또는 데이터를 전송한다. 이와 같이 전송되는 정보는 기호를 정의하는 소정의 배열(constellation) 상에 매핑되어 통신 매체를 통하여 전송되고 있다. 동(copper), 광섬유 또는 공기(air)를 포함하는 통신 매체는 유도되거나 또는 유도되지 않을 수 있고, 일반적으로 통신 채널로서 언급되고 있다.

통신 시스템들은 단일 접속으로 배치되는 경우가 드물다. 종래 기술의 다중 접속 통신 시스템을 도 1에 도시하고 있다. 시분할 다중 접속(TDMA; Time Division Multiple Access), 반송파 감지 다중 접속(CSMA; Carrier Sense Multiple Access) 및 코드 분할 다중 접속(CDMA; Code Division Multiple Access)과 같은 프로토콜과, 주파수 분할 다중 접속(FDMA; Frequency Division Multiple Access) 및 직교 주파수 분할 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing)와 같은주파수 관련 프로토콜의 사용에 의해 다수의 사용자들은 동일한 통신 매체에 접속하여 정보를 송수신하게 된다. 이러한 기술들을 서로 혼합하여 시분할 이중화(TDD; Time Division Duplex)와 같은 다중 접속 통신 방식의 혼성 변종을 만들 수 있다. 통신 시스템에 지정된 접속 프로토콜은 통상적으로 데이터 변조를 수행한 후에 실행된다.

사용 중인 종래의 변조 기술에는 주파수 변조 방식(FM), 주파수 편이 방식(FSK; frequency shift keying), 위상 편이 방식(PSK; phase shift keying), 2진 위상 편이 방식(BPSK; binary phase shift keying) 및 차동 위상 편이 방식(DPSK; differential phase shift keying)이 있다. 가장 일반적으로 사용하는 고속의 데이터 변조 방법은 콰드러처 진폭 변조 방식(QAM; quadrature amplitude modulation)과 콰드러처 위상 편이 방식(QPSK; quadrature phase shift keying)이다. 이러한 기술들은 입력 신호에 따라 사전 정의된 반송파의 주파수 진폭 및 위상을 변화시켜 보드(baud; 컴퓨터 자료 처리의 속도 단위)당 다중 비트를 전송함으로써 이용 가능한 대역폭을 보다 효율적으로 사용한다.

데이터 신호값의 가능한 범위를 확장하기 위해 콰드러처 변조는 기호를 할당하여 2개 이상의 2진 값을 나타낸다. 기호의 사용에 의해 각 기호의 비트 내용이 고유의 펄스 형태를 지시하기 때문에 보다 큰 정보의 전송을 가능하게 한다. 샘플당 x 비트로 구성하는 기호는 아날로그 샘플 또는 디지털 데이터의 양자화된 버전을 나타낼 수 있다. 사용되는 기호의 수에 따라 동일한 수의 고유의 펄스 형태 또는 파동 형태가 존재한다. 데이터 비트의 수는 배열 패턴을 정의하는 진폭 및 위상의 결합을 결정한다.

콰드러처 변조는 서로 직교하는 2개의 상이한 파형에 기초하고 있다. 2개의 파형이 동시에 전송되고 서로 간섭하지 않는 경우라면, 이들 2개의 파형은 서로 직교한다. 콰드러처 변조는 상이한 2개의 신호를 도 2에 도시된 바와 같은 2차원 신호 공간을 생성하는 동일한 대역폭으로 변조시킨다. 콰드러처 변조를 위해 일반적으로 사용되는 2개의 파형은 동일한 주파수에서 사인 파형과 코사인 파형이다. 그 파형들은 이하의 수학식 1과 수학식 2에 의해 정의되고 있다.

여기서, f_c는 변조된 신호의 반송파 주파수를 나타내고, A는 양 신호에 적용되는 진폭을 나타낸다. 약정에 따라, 코사인 반송파는 신호의 실수 성분인 동 위상(I; in-phase)이라 칭하고, 사인 반송파는 신호의 허수 성분인 콰드러처 위상(Q; quadrature)이라 칭한다. a₁cos(2πf_ct) + a₂sin(2πf_ct) 형태의 선형 결합(여기서, a₁및 a₂는 실수임)은 변조 알파벳으로 기호를 정의하는 2개의 기본 파형으로부터 생성된다. 그 기호는 복소수인 a₁+ ja₂(여기서, j =임)로서 나타낼 수 있다.

콰드러처 진폭 변조(QAM) 기호는 동 위상(I) 및 콰드러처 위상(Q) 신호의 양자로부터 적어도 하나의 샘플로 구성된다. 신호 진폭은 원점으로부터의 거리에 의해 나타내고, 위상은 단위원 둘레에 각거리에 의해 나타낸다. 데이터가 기호로서 조립된 이후, 그 기호들은 통신 시스템에 대해 선택된 접속 프로토콜에 따라서 처리되고 있다.

종래 기술의 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식의 통신 시스템을 도 3에 도시하고 있다. CDMA는 의사 잡음(pseudo-noise) 시퀀스에 따라 전송되는 데이터를 변조함으로써 광대역(대역 확산)으로 데이터가 전송되는 통신 기술이다. 전송되는 데이터 신호는 수백만 헤르쯔가 될 수 있는 주파수 대역에 걸쳐서 분포된 수천 헤르쯔의 대역폭만을 가질 수 있다. 통신 채널은 k 독립 서브채널에 의해 동시에 사용되고 있다. 각각의 서브채널 k의 경우, 모든 다른 서브채널들은 간섭이 나타날 수 있다.

도시된 바와 같이, 소정의 대역폭의 단일 서브채널은 광대역폭인 의사 잡음(pn) 시퀀스 생성기에 의해 생성되는 소정의 패턴을 반복하는 고유의 확산 코드로 혼합된다. 이들 고유의 사용자 확산 코드는 통상적으로 이 확산 코드들 간의 상호 상관이 제로로 접근하도록 서로 의사 직교되고 있다. CDMA 시스템의 확산 코드는 소망의 서브채널과 다른 모든 서브채널 간의 간섭을 최소화하기 위해 선택되고 있다. 데이터 신호를 의사 잡음 시퀀스와 곱하여 그 데이터 신호를 확산시키고 디지털 대역 확산 신호를 제공한다. 반송파 신호를 상기 디지털 대역 확산 신호로 변조하여 통신 채널 상으로 전송한다. 수신기는 상기 디지털 대역 확산 신호를 추출하기 위하여 그 전송을 복조시킨다. 전송된 데이터는 매칭 의사 잡음 시퀀스와의 상관 이후에 재생된다. 확산 코드들이 서로 직교되는 경우에, 모든 다른 사용자들에 대하여 다른 신호들이 증가되지 않는 동안 수신되는 신호는 특정 확산 코드와 관련된 소망의 사용자 신호만을 증가시키도록 그 특정 확산 코드와 관련된 특정 사용자 신호와 상관될 수 있다.

확산 코드의 각 소자는 칩으로서 공지되어 있고, 세트 {1, -1}에 속해 있다. 칩 주파수 또는 칩 속도는 데이터 전송율보다 빠르거나 같다. 칩 속도와 서브채널 데이터 전송율 사이의 비율은 확산 인수로서 언급되고 있고, 사용자 데이터의 하나의 기호를 확산시키기 위해 사용되는 칩의 수와 동일하다. 칩의 수는 허용된 가장 큰 확산 인수에 의해 분할될 수 있다. 확산 인수가 보다 크고 저항이 큰 경우의 기호는 잡음 및 간섭에 해당한다. 동기식 CDMA의 경우, 가장 큰 확산 인수와의 사용자로부터의 기호는 데이터의 전체 블록을 구성할 수 있다.

CDMA는 제안된 제3 세대 무선 통신 규격으로 칭하는 하나의 접속 프로토콜이다. 도 4에는 가변 확산 인수의 사용을 구성하는 CDMA 확산기의 시스템 구조가 도시되어 있다. 가변 확산 인수에 의하여 송신기는 전체 시스템 처리 이득을 미세하게 조정할 수 있다. 보다 높은 데이터 전송율의 사용자는 감소된 처리 이득의 비용으로 보다 낮은 확산 인수를 갖는 확산 코드를 지정한다. 보다 낮은 데이터 전송율의 사용자는 보다 높은 확산 인수를 갖는 확산 코드를 지정한다. 따라서, 모든 사용자의 확산 신호의 전체 대역폭은 동일하게 유지되고 있다.

소정의 통신 시스템에서 각 사용자에 대한 전체 확산 코드의 수를 감소시키기 위해 상이한 확산 코드는 셀 분리 및 사용자 분리를 위해 사용되어 각 서브채널에 대해 2개의 부분 확산 처리가 수행된다. 사용자 분리를 위해 채널화 코드(channelization code)가 사용되고, 셀 분리를 위해 암호화 코드가 사용되고 있다. 비록 2개의 부분 확산 처리가 셀룰러 CDMA 시스템의 특성일지라도, 단일 확산 처리가 다른 용도의 응용에 사용될 수도 있다. 여기에서, 채널화 코드 및 암호화 코드는 각 사용자를 분리시키는 단일 코드에 의해 대체되고 있다.

물리적 시스템 내에서 k 서브채널 사용자의 확산 처리를 실시하기 위한 선형 확산 방법은 고정 게이트 어레이, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 반도체(ASIC; application specific integrated circuit) 등으로서 실행된다. 고정형 논리 시스템이 보다 빠른 시스템 속도를 허용하는 반면, 마이크로프로세서 구동형 시스템은 프로그래밍 유연성을 제공한다. 확산 함수를 수행하는데 책임이 있는 실현 중 어느 하나는 수학적인 연산의 시퀀스를 실행한다. 다음 변수는 통상적으로 확산기의 구조 및 동작을 정의한다.

= 소정의 확산 인수 SF에 대응하는 서브채널 k에 대한 벡터로서 나타내는 실수 채널화 확산 코드. 이 실수 채널화 확산 코드의 길이는 상이한 확산 인수 SF에 의해 변경된다.

d = 서브채널 k에서 송신되는 데이터

= 변조후 서브채널 k 의 데이터. 이 데이터는 벡터 형태로 나타낸다. 여기서, 벡터는 단일 인덱스 변수에 의해 인덱싱된 데이터 어레이이다. 다음에 벡터 동작을 설명하기 위해서, 벡터 전체가 열 벡터로서 정의되어 있다.

k = 하나의 서브채널, (k = 1, 2, 3, …K)

N = k 번째 서브채널 그룹 내의 데이터 기호수(N = SF_max/ SF). 동기식 CDMA의 경우에 있어서, 최대 확산 인수를 갖는 사용자로부터의 기호가 데이터 블록 전체를 구성할 수 있다. 각각의 서브채널 k는 그 자체의 그룹 크기 N을 가지며, 여기서 N은 1(SF = SF_max인 경우) 내지 SF_max/ SF_min과 동일할 수 있다.

i = 데이터의 i 번째 기호, (i = 1, 2, 3, …N)

n = 벡터의 성분 참조 번호, ([n])

SF = 서브채널 k의 확산 인수

SF_min= 통신 시스템의 최소 확산 인수

SF_max= 통신 시스템의 최대 확산 인수

= 암호화 코드의 실정수부

= 길이 벡터 SF_max로서 나타낸 복소수 암호화 코드.= jⁿ·, 여기서, n = 1 …SF_max.&는 벡터&의 n 번째 성분을 참조함을 주목하자. 따라서,= jⁿ·은의 n 번째 성분으로부터의 n 번째 성분을 유도하기 위한 규칙을 정의한다.

= 서브채널 k의 i 번째 기호에 대한 채널화 코드 및 암호화 코드의 응용의 결과로부터 생성되는 최종 확산칩 시퀀스., 여기서 n = 1 …SF이다.는 SF 칩의 길이이며, 그 특정 서브채널 k에 대해 선택된 확산 인수이다. SF 길이와 같은 N은 길이 SF_max의를 형성한다.

이하의 설명을 간단화하기 위해서, 두 부분, 즉 k 번째 서브채널에 대한 종래기술의 확산기에 대하여 설명한다. 당업자는 복수의 k 확산 서브채널이 도 4에 도시된 바와 같이 합산될 수 있는 것을 이해할 것이다. 데이터가 변조된 후, 여기서 서브채널 k의 데이터 d는 사전결정된 콘스텔레이션을 정의하는 기호로서 결합되며, 복소수 데이터 기호의 시퀀스는 이하의 수학식 3에 의해 각각 정의되는 N 개의 기호를 포함하는 그룹으로 나누어진다.

N 개의 기호의 그룹 내의 각각의 복소수 데이터 기호 d는 길이 SF 칩의 실정수 채널화 코드에 의해 확산된다. 이 채널화 코드는 사용자 k에 대해 유일하다. 그룹 N의 기호를 확산하는 N 개의 채널화 코드전체는 연관되어 있다.

생성된 확산 기호 시퀀스 SF_max칩 길이는 길이 SF_max의 복소수 암호화 코드와 곱해져서 길이 SF_max의 최종 칩 시퀀스를 생성한다. 이 암호화 코드는 복소수 연산자 jⁿ과 곱해진 실정수 암호화 코드로부터 유도된다. 이 관계는 이하의 수학식 4로 나타낸다.

, 여기서 n = 1 …SF_max

두 부분의 확산 프로세스의 결과는 길이 SF_max칩의 벡터이다. 이 벡터는 N 개의 서브벡터의 연결로서 나타낼 수 있고, 여기서 i = 1, 2, 3, …N이며,는 그룹 내에서 서브채널 k의 i 번째 확산 기호 d_i의 기여를 나타내는내의 길이 SF 칩의 세그먼트로서 정의된다.의 n 번째 성분은 이하의 수학식 5에 의해 제공된다.

여기서, n = 1, …SF 및 i = 1, 2, 3 …이다.

(여기서, n = 1, …SF)는 i에 따른 [SF(i - 1) + 1] 번째 성분에 의해 시작하는, 상이한 세트의의 SF 성분을 정의한다.

상기 수학식 5에 의해 정의된 2 코드 확산 동작의 실현에는 하나의 서브채널 k에 대한 길이 N 기호의 기호 시퀀스를 확산하도록 8(N)(SF) 정수 곱셈을 필요로 한다. 2(SF) 곱셈이(여기서, n = 1, …SF) 곱(하나의 기호에 대하여)에 대해 필요하며, 2(SF) 곱셈은(여기서, n = 1, …SF) 곱(하나의 기호에 대하여)에 대해 필요하다. 왜냐하면, d_i및 jⁿ이 실수와 곱해진 복소수이기 때문이다. 중간곱 양쪽 모두가 복소수이기 때문에, 부분곱 곱셈은 8(N)(SF) 곱셈의 총계를 산출하는 기호당 4 번의 연산을 필요로 한다.

모바일/휴대용 통신 시스템에서의 연산에 대한 거듭제곱을 보존하는 한편, 데이터 처리량을 증가시키기 위해서, 다중 코드 확산 연산을 실현하는 효율적인 프로세스가 요구된다.

본 발명은 일반적으로 디지털 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 대역 확산 통신 시스템에서 데이터 신호를 확산시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 다중 접속 통신 시스템을 간략화하여 도시하는 블록도이다.

도 2는 콰드러처 신호 공간을 도시하는 선도이다.

도 3은 종래기술의 CDMA 통신 시스템을 간략화하여 도시하는 블록도이다.

도 4는 종래기술의 2 부분 확산기의 시스템 구조를 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 시스템 구조를 도시하는 도면이다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 방법의 제어 흐름도이다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 데이터 흐름도이다.

본 발명은 소수의 정수 곱셈을 필요로 하는 CDMA 애플리케이션을 위한 확산 시스템 및 방법이다. 사용자 데이터는 길이 SF 내지 SF_max칩의 실수 또는 복소수 정수-기저형 확산 코드를 이용하여 확산된다. 상기 실수 또는 복소수 정수-기저형 확산 코드 중 적어도 하나는형태의 것이며, 여기서은 확산 코드이다. 본 발명은 복수의 확산 코드를 이용하는 사용자 분리를 증가시킨다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 하나 이상의 확산 코드를 이용하여 데이터 신호를 확산하기 위한 소수의 복소수 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 시스템 및 방법의 다른 목적들 및 이점들은 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명은 도면 전체를 통해 동일한 소자에는 동일한 참조 번호를 사용한 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 5에는 CDMA를 이용하는 통신 시스템에서 사용하기 위한 본 발명의 확산기(17)에 관한 시스템 도면이 도시되어 있다. 이 확산기(17)는 각종 벡터 및 매트릭스 연산을 수행하는 부메모리를 갖는 복수개의 프로세서를 포함하고 있다. 본 발명의 다른 물리적 구현에서는 각종 프로세서와 동일한 기능을 수행하는 고정 게이트 어레이, ASIC 및 DSP 등을 포함하고 있다. 당해 기술에 익숙한 자들이 인식하고 있는 바와 같이, 각각의 물리적 구현에 맞춘 최적의 기술은 확산기(17)를 구현하는 경우에 변화할 수 있다. 또한, 확산기(17)는 서브채널(k)의 변조된 사용자데이터(d)를 입력하기 위한 복수개의 데이터 입력(…)과, 결합된 대역 확산 신호를 출력 벡터의 형태로 출력하기 위한 출력()을 포함하고 있다.

다음과 같이, 본 발명에 관한 설명을 단순화하기 위해, 단지 하나의 서브채널(k)의 확산 동작을 설명하여 전체에 걸쳐 서브채널 ID(identification)가 유일해야 될 필요성을 제거할 것이다. 각각의 데이터 입력(…)은 사용자 분리 및 셀 분리의 정도에 따라 할당된 한개 내지 복수개의 암호화 코드와 한개 내지 복수개의 채널화 코드를 가질 수 있다. 채널화 및 암호화란 용어는 임의의 용어이고 서브채널(k)의 할당된 확산 인수(SF)와 통신 시스템의 필요량에 따라 길이가 변화하는 복수개의 확산 코드를 나타낸다. 각각의 서브채널(k)에 대한 적어도 하나의 할당된 확산 코드는 각각의 사용자에 대한 서브채널의 분리를 유지하기 위해 통신 시스템내에서 모든 다른 코드에 대해 배타적이어야만 한다.

각각 할당된 코드는 주기적인 단축 코드 어셈블리 또는 최대의 확산 인수(SF_max) 길이를 갖는 코드에서 동일한 길이어야 한다. 확산기(17)의 다른 구현은 서브채널(k)에 대해 할당된 코드의 수에 의한 것이다. 복수개의 확산기(17)는 통신 시스템용 송신기내에 배치될 수 있다.

확산기(17)는 복수개의 채널화 및 암호화 코드를 이용하는 서브채널(k)의 데이터 기호를 확산시킨다. 이 코드들은 모두 실수이고, 모두 복소수일 수 있거나 일부의 코드가 실수인 반면 나머지 코드는 복소수 일 수 있다. 확산기(17)는 중간 코드 생성기(21), 그룹 N 프로세서(19), 위상 조정기(23), 회전기(25), 2 개의 곱셈기(27r, 27i) 및 합산기(29)를 포함하고 있다.

코드의 길이는 그 확산 인수(SF)와 동일하다는 점을 상기하라. 중간 코드 생성기(21)는 확산 인수(SF)의 각각의 실수 코드의 N 구간을 연결시킨다. 또한, 중간 코드 생성기는 확산 인수(SF)의 각각의 복소수의 코드의 실수부의 N 구간을 연결시킨다. 그러므로, 확산 인수(SF)의 각각의 코드는 SF_max길이의 긴 코드를 생성한다. 그후, 확산 인수 SF_max의 모든 실수 코드와 SF_max길이의 모든 복소수 코드의 실수부를 갖는 결과 벡터의 요소별 곱셈을 통해 모든 이러한 긴 코드를 곱한다. 이것으로 중간 코드 생성기(21)의 최종 출력이 생성되고, 이 출력은 SF_max길이의 단일 실수 코드이다.

그룹 N 프로세서(19)는 그룹 크기(N)를의 비율로 결정한 후 하나의 그룹의 N 개의 기호를 모은다. 이 확산기(17)는 동시에 하나의 상기 그룹을 확산시킨다.

위상 조정기(23)는 그룹 N 프로세서(19)에 의해 모인 그룹내의 N 개의 기호의 각각에 초기 위상을 분배한다. 기호에 분배된 위상은 그 그룹내의 기호의 위치 기능을 한다. 그러므로, 위상 조정기(23)의 출력은 각각의 기호가 특정 위상의 회전을 제공받는 하나의 그룹의 N 개의 기호이다.

회전기(25)는 위상 조정기(23)의 출력으로부터 취득된 N 개의 기호의 그룹내의 이러한 기호의 각각에 대응하는 SF 길이의 시퀀스를 형성함으로써 복소수의 코드를 담당한다. 회전기는 각각의 위상 조정된 기호를 SF 번 회전시킴으로써 그렇게 수행하고, 회전 정도는 시스템 내의 복잡한 코드의 총수의 기능을 한다. 그후, 그룹내의 N 개의 기호의 각각에 대응하는 그러한 N 개의 복소수의 시퀀스는 N ·SF = SF_max길이의 단일의 복소수 시퀀스를 형성하도록 연결되어 회전기(25)의 최종 출력을 형성한다.

회전기(25)의 복소수 시퀀스 출력은 중간 코드 생성기(21)의 출력과 요소별로 곱해진다. 이 곱셈은 곱셈기(27r, 27i)를 통해 수행된다. 이 곱셈기(27r, 27i)는 실수의 중간 코드를 각각 회전기(25)의 복소수 시퀀스 출력의 실수부 및 허수부와 곱한다.

곱셈기(27r, 27i)의 출력은 서브채널의 N 개의 기호 그룹의 최종 확산 시퀀스이다. 합산기(29)는 확산기(17)의 단일 시퀀스 출력을 형성하기 위해 모든 서브채널의 최종 확산 시퀀스를 부가한다.

채널화 코드가 사용자를 분리하기 위해 이용되고 암호화 코드가 셀을 분리하기 위해 이용되기 때문에, 채널화 코드 및 암호화 코드는 셀의 위치에 따라 사전에 알려지고 학습 전송(learning transmission)을 통해 셀 기지국으로부터 각각의 사용자에게 전송된다. 학습 전송은 본 명세서의 범위를 초과하는 것이다. M 개의 채널화 코드인가 사용될 수 있고, 그 중에서 첫번째의 M₁은 복소수이고 나머지는 실수이다. 복소수인 i 번째의 채널화 코드의 n 번째 요소는 다음과 같이 정의된다.

여기서 n = 1, …SF, 는 실수이다.

또한, 서브채널(k)은 P 개의 암호화 코드인를 이용할 수 있고, 그 중에서 첫번째의 P₁은 복소수이고 나머지는 실수이다. 복소수인 i 번째의 암호화 코드의 n 번째 요소는 다음과 같이 정의된다.

여기서, n = 1, … , 는 실수이다.

도 6a 내지 도 6d에 도시한 본 발명의 방법(97)의 흐름도를 참조하면, 변조를 거치고 일련의 데이터 기호를 포함하는 데이터(d)는 확산기(17)에 입력된다. 서브채널(k)에 대한 기호 그룹의 크기(N)는 수학식(3)(단계 99)를 이용하는 그룹 N 프로세서(19)에 의해 결정된다. 상이한 채널화 코드(c)는 상이한 확산 인수(SF)로 인한 상이한 길이를 갖고, 각각의 채널화 코드(c)의 N 구간은 통신 시스템의 최대 확산 인수(SF_max)와 길이가 동일한 주기적 긴 코드()를 형성하도록 연결된다(단계 101). N이 1과 동일한 경우(SF = SF_max)에는 연결이 필요하지 않다.

방법 97의 설명을 단순화하기 위해,c는 연결된 모든 실수의 채널화 코드(c _p)의 곱을 나타낸다.c내에는 복소수의 채널화 코드가 유도되는 실수 코드가 포함되어 있다.c의 n 번째 요소는 다음과 같이 정의된다.

여기서, n = 1, …SF.

이에 부가하여,v는 모든 실수의 암호화 코드의 곱을 나타낸다.v내에는 복소수의 암호화 코드가 유도되는 실수 코드가 포함되어 있다.v의 n 번째 요소는 다음과 같이 정의된다.

여기서, n = 1, … .

중간의 실수 코드(s)는 중간 코드(s) 생성기(21)내의 2 개의 벡터의 요소별로 곱셈을 함으로써 각각의 연결된 채널화 코드 시퀀스(c _p) 및 실수의 암호화 코드(v)로부터 계산된다(단계 103). 양쪽 벡터가 동일한 길이이기 때문에 곱셈이 가능하다. 중간 코드(s)의 n 번째 요소는 다음과 같이 정의된다.

, 여기서 n = 1, …

여기서,c _p는 확산 인수(SF)에 대응하는c의 N 구간을 포함하는 서브채널(k)의 채널화 코드(c)의 주기적 확장의 곱이다. SF_max길이의 중간의 실수 코드(s)는v및c를 이용하여 계산되고(단계 103), M + P 의 실수 코드로 구성되어 있다.

이 중간 코드(s)는 소정의 (k 번째 ) 서브채널에 대해 한번 계산된다. 서브채널(k)의 전송을 위해 전체의 데이터 시퀀스에 대한 계산이 한번 수행되기 때문에효율성을 얻을 수 있다. 그룹 N 카운트(단계 105)가 개시되고 N 개의 기호를 포함하는 벡터d는 그룹 N 프로세서(19) 내에 모인다(단계 107). 기호 d_i카운트가 개시된다(단계 109).

확산기(17)는 각 서브시퀀스(Z _i )(수학식 5)의 생성이 복소수 시퀀스(j^ST(i-1)+n)를 포함하는 것을 인지함으로써 처리 속도를 향상시키며, 여기서 n=1, ...SF이다. 이 시퀀스는 각 복소수 코드가 복소수 시퀀스(jⁿ)(수학식 4)와의 곱셈을 통하여 실수 암호화 코드(c,v)로부터 유도된 이후에 생성한다. 수학식 5를 참조하고 곱셈의 교환 특성을 이용하여, 실수 채널화 코드(channelization code)(c _p)와 실수 암호화 코드(v)의 적(積)은 중간 코드(s)를 통해서 이용 가능하다(단계 103). 수학식 5는 z_i의 n 번째(n^th) 원소를 나타내며(여기서, z_i는 z 내의 SF 칩의 세그먼트이며, 그룹 내에 있어서의 서브채널(K)의 i 번째 확산 기호(d_i)의 기여를 나타낸다),

이 된다.

여기서, n=1...SF이고 i=1, 2,...N.이다.

그룹을 위한 확산 과정을 완료하기 위해서, 그룹에 있어서의 와 모든 기호의 연속의 곱셈이 요구된다. 상기 본 발명의 확산기(17)는 각각의 복소수 연산자(j)와의 곱셈이 각도의 수로 변하는 피승수의 반시계 방향 회전과 대응한다는 것을 인지함으로써 복수의 곱셈을 제거한다. 회전은 부호의 변경과 함께 실수부와 허수부의 교환을 포함한다.의 n 번째 원소는 그 (n-1)번째 원소와 복소수 연산자(j^(P1+M1))의 곱으로부터 얻어지고, 다음과 같이 규정된다.

, 여기서 n=1,...SF

여기서의 0 번째 원소는 다음과 같이 초기화된다.

수학식 13은 초기 위상(d_i)을 분배함으로써를 초기화하며, 이것은 확산 인수(SF), 확산될 기호의 그룹 내의 위치(i) 및 복소수 암호화 코드의 수(P₁)의 함수이다. 단계 111은 이 초기화의 제1 단계를 실행한다.

복소수 연산자(j)를 갖는 곱셈과 약 90°의 피승수의 반시계 방향 회전 사이의 등가를 가져오는,의 n 번째 원소의 실수 및 허수 성분은 그 (n-1) 번째 원소의 허수와 실수 성분으로부터 각각 유도된다. N 기호의 그룹은 서브채널(k) 확산 인수(SF) 채널화 코드(c)의 N 주기로 확산되므로, i는 i=1,...N으로부터 얻는다.

기호 카운트(i)가 초기화된 후(단계 109), N 기호의 그룹이 처리되고이 초기화된다(단계 111). 확산 인수(SF)가 다음 수학식 14를 충족하는 경우,

임의의 정수 p에 대하여,

임의의 정수 q에 대하여 j^4q=1 이므로, 수학식 12는로 축소된다. SF가 수학식 14의 조건을 충족하지 못하는 경우에 대하여(단계 113),는의 초기 위상을 기호(d_i)에 분배함으로써 얻어진다(단계 115).

상기 방법(97)은 사용하는 복소수 확산 코드의 수에 의존한 요구되는 기호 회전의 수를 결정하기 위해 4 개의 시험을 속행한다. M₁+P₁=4_P인 경우에 대하여(단계 117), p는 임의의 정수이고,의 n 번째 원소의 실수 및 허수 성분은 { j}^{(P_1 +M_1 )} =1인 복소수 연산자를 갖는 실수 성분 및 허수 성분과, 단계 119에 있어서 수학식 15와 수학식 16에 의해 도시한 바와 같은 그 (n-1) 번째 원소로부터 유도된다. 회전기(25)는 그 n^th원소를 얻기 위하여의 (n-1) 번째 원소를 0°만큼 회전한다.

M₁+P₁=4_P+1인 경우에 대하여(단계 135), p는 임의의 정수이고,의 n 번째 원소의 실수 및 허수 성분은 { j}^{(P_1 +M_1 )} =j인 복소수 연산자를 갖는 실수부 및 허수부와, 단계 123에 있어서 수학식 17과 수학식 18에 의해 도시한 바와 같은 그 (n-1) 번째 원소로부터 유도된다. 회전기(25)는 그 n 번째 원소를 얻기 위하여의 (n-1) 번째 원소를 반시계 방향으로 90°만큼 회전한다.

M₁+P₁=4_P+2인 경우에 대하여(단계 125), p는 임의의 정수이고,의 n 번째 원소의 실수부 및 허수부는 { j}^{(P_1 +M_1 )} =-1인 복소수 연산자를 갖는 실수 성분 및 허수 성분과, 단계 127에 있어서 수학식 19와 수학식 20에 의해 도시한 바와 같은 그 (n-1) 번째 원소로부터 유도된다. 회전기(25)는 그 n 번째 원소를 얻기 위하여의 (n-1) 번째 원소를 반시계 방향으로 180°만큼 회전한다.

M₁+P₁=4_P+3인 경우에 대하여(단계 129), p는 임의의 정수이고,의 n 번째 원소의 실수부 및 허수부는 { j}^{(P_1 +M_1 )} =-j인 복소수 연산자를 갖는 실수 성분 및 허수 성분과, 단계 131에 있어서 수학식 21와 수학식 22에 의해 도시한 바와 같은 그 (n-1) 번째 원소로부터 유도된다. 회전기(25)는 그 n 번째 원소를 얻기 위하여의 (n-1) 번째 원소를 반시계 방향으로 270°만큼 회전한다.

결과적인 SF 칩 롱 중간 칩 시퀀스()는 수학식 15 내지 수학식 22로 기술한 바와 같은 SF 회전을 적용함으로써 N 기호의 그룹 내의 i 번째 기호에 대해서 계산된다. 실제적인 곱셈은, SF 칩 롱 벡터()를 계산하기 위해서 전술한 0°, 90°, 180° 및 270°회전에 각각 대응하는 도 7a 내지 도 7d에 도시한 시프트 동작을 실행하는 회전기(25)에 의해 대체된다.

도 7a 내지 도 7d에 도시한 바와 같이, i 번째 기호 간격에서,의 0 번째 원소는 수학식 13에 의하여 새로운 복소수 데이터 기호(d _i )로부터 초기화된다. 결정된 기호 회전의 크기가 90°, 180°또는 270°이면,의 실수 성분 및 허수 성분은의 실수 성분() 및 허수 성분()을 유지하는 레지스터 내로 로딩된다.의 실수 성분 및 허수 성분은 칩 속도로 레지스터 내에서 둘레 이동된다. 레지스터는 2 개의 메모리 원소를 구비하며, 더불어 궤환 경로는 그 (n-1) 번째 원소의 허수 성분 및 실수 성분으로부터 각각의 n 번째 원소의 실수 성분 및 허수 성분의 유도를 달성한다(수학식 17 내지 수학식 22). -1과의 곱셈은 요구되는 부호가 변경되는 원인이 된다. 회전기(25)는및과 같은 n 번째 칩 간격에서 탭핑된 z_real, z_imag을 출력한다. 따라서, 상기 회전기는 SF 칩 롱 벡터()-즉, 데이터 기호(d_i)와 j^SF(i-1)+n, n=1,...SF와의 적(積)-를 나타내기 위해 n=1,...SF 칩 간격 이상을 출력한다.

본 기술 분야의 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 도 7a에 도시한 회전기(25)에 의해 실행된 복소수 평면 상에서의 0°의 위상 회전(도 2)은 데이터 기호 입력의 동일한 실수 성분()값과 허수 성분()값을 출력한다. 상기 기호는 임의의 위상 변화를 격지 않는다. 도 7a에 도시한 회전기(25)에 의해 실행된 90°의 위상 회전은 입력된 실수 데이터 기호 성분을 허수 기호 성분()으로 출력하고, 부호의 변화와 함께 입력된 허수 기호 성분을 실수기호 성분()으로 출력한다. 도 7c에 도시한 회전기(25)에 의해 실행된 180°의 위상 회전은 부호의 변화와 함께 입력된 실수 데이터 기호 성분을 허수 기호 성분()으로 출력하고, 부호의 변화와 함께 입력된 허수 기호 성분을 실수 기호 성분()으로 출력한다. 도 7d에 도시한 회전기(25)에 의해 실행된 270°의 위상 회전은 입력된 실수 데이터 기호 성분을 허수 기호 성분()으로 출력하고, 부호의 변화와 함께 입력된 허수 기호 성분을 실수 기호 성분()으로 출력한다.

도 6d를 참조하면, 그룹 내의 모든 나머지 기호가 유사하게 처리된 후(단계 133),, i=1,...N은 SF_max롱를 형성하기 위해 연결되고, 다음에 그룹의 최종 확산 시퀀스에 도달하기 위해서 중간 코드(s)가 곱해진다(단계 135). 상기 과장은 나머지 그룹에 대하여 반복되고(단계 137), 그룹 인덱스는 필요에 따라 증가된다(단계 139).

특정 개수의 코드가 사용되고 변하지 않는 경우, 확산기(17)의 다른 실시예가 실현될 수 있다. 예컨대, 확산기(17)가 분리를 위해 2 개의 코드(한 개의 실수와 한 개의 복소수)만을 필요로 하는 통신 시스템에 배치된다면, 복소수 코드의 총수는 시험 M₁+P₁=4p+1(j^{(복소수 코드의 수) 모듈로 4})(단계 121)을 충족하여 90°회전만을 요구하는 하나와 같다. 0°, 180°, 270°회전에 대한 나머지 시험(단계 117, 125,129)과 이에 관련된 회전(단계 119, 127 131)은 제거된다. 임의의 수의 코드가 그룹 N 프로세서(19) 내에 결집된 데이터를 확산시키기 위해 결합될 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예의 범위 내에서 기술되었지만, 청구 범위에 기술한 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변형이 가능함은 본 기술분야의 당업자에게는 명백한 사실이 될 것이다.

Claims

적어도 복수의 데이터 기호를 포함하는 데이터 신호를 확산시키는 확산기를 구비하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템은 복수의 확산 코드 중 적어도 하나를 할당하고, 상기 복수의 확산 코드 중 적어도 하나는 복소수(complex)이며, 상기 확산기는

상기 데이터 기호를 수신하는 데이터 입력단과;

상기 데이터 신호에 할당된 확산 인수를 수신하는 제어 입력단과;

상기 할당된 확산 인수에 기초하여 확산시키기 위한 기호들의 그룹을 규정하는 프로세서와;

상기 할당된 확산 인수와, 상기 복수의 할당된 확산 코드로부터 얻은 복수의 실수(real) 코드 중 적어도 하나의 코드에 기초하여, 확산 코드를 계산하고, 중간 코드를 출력하는 중간 코드 생성기와;

상기 그룹에 있는 각 기호에 대한 위상 회전을 수행하여, 복소량(complex quantity) - 상기 복소량은 상기 중간 코드와 함께 확산되어 확산 데이터 신호로서 출력됨 - 을 생성하는 회전기

를 포함하는 것인 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 그룹 N 프로세서는 관계식:

을 이용하여 상기 그룹을 규정하며,

N은 상기 그룹에 있는 데이터 기호수를 나타내고, SF_max는 상기 통신 시스템의 최대 확산 인수를 나타내며, SF는 상기 데이터 신호에 할당된 확산 인수인 것인 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 회전기가 수행하는 상기 위상 회전량은 할당된 확산 코드의 총수에 좌우되는 것인 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 복수의 할당된 확산 코드는 채널화(channelization) 코드와 암호화(scrambling) 코드 양자 모두를 더 포함하는 것인 통신 시스템.
제4항에 있어서, 상기 채널화 코드는 복소수 코드와 실수 코드를 포함하고, 상기 암호화 코드는 복소수 코드와 실수 코드를 포함하는 것인 통신 시스템.
제5항에 있어서, 상기 회전기가 수행하는 상기 위상 회전량은 할당된 복소수 채널화 코드 및 복소수 암호화 코드의 총수에 좌우되는 것인 통신 시스템.
제6항에 있어서, 상기 위상 회전은 j^{(복소수 코드의 총수) 모듈로 4}를 더 포함하며, 나머지가 0이면 0°회전되고, 나머지가 1이면 90°회전되고, 나머지가 2이면 180°회전되며, 나머지가 3이면 270°회전되는 것인 통신 시스템.
각 데이터 신호()마다 복수의 확산 코드(및) 중 적어도 하나를 할당하는 컴퓨터 시스템에서 전송하기 위한 복수의 데이터 신호()를 확산시키는 확산기(17) - 상기 복수의 확산 코드로부터 각 데이터 신호()마다 할당된 확산 코드들 중 적어도 하나는 복소수(complex)임 - 에 있어서,

상기 각자의 데이터 신호들()의 기호들()을 수신하는 복수의 데이터 입력단과;

각각 각자의 데이터 입력단에 연결되며, 할당된 확산 인수를 찾아 상기 확산 인수 SF에 기초하여 확산시키기 위한 기호들()의 그룹 N을 규정하는 복수의 프로세서(19)와;

각각 각자의 데이터 신호마다, 상기 할당된 확산 인수 SF와, 상기 복수의 확산 코드(및)에 대응하는 복수의 실수 코드(및) 중 적어도 하나의 할당된 코드에 기초하여, 어느 한 확산 코드를 계산하고, 중간 코드를 출력하는 복수의 중간 코드생성기(21)와;

각각 프로세서(19)의 각자의 출력단에 연결되며, 상기 각자의 그룹 N에 있는 상기 각각의 데이터 입력 기호()에 대한 위상 회전을 수행하여, 복소량() - 상기 각각의 데이터 신호() 그룹 N의 복소량()은 상기 각자의 데이터 신호()의 중간 코드와 함께 확산되어 상기 각자의 데이터 신호()에 대한 확산 데이터 신호()로서 출력됨 - 을 생성하는 복수의 회전기(25)와;

상기 모든 확산 데이터 신호들()을 결합 확산 신호()로 결합하여 출력하는 합산기(29)

를 포함하는 확산기.
제8항에 있어서, 상기 각각의 프로세서(19)는 관계식:

을 이용하여 그룹 N을 규정하며,

N은 상기 그룹 N에 있는 데이터 기호수를 나타내고, SF_max는 상기 통신 시스템의 최대 확산 인수를 나타내며, SF는 상기 각자의 데이터 신호에 할당된 확산 인수인 것인 확산기.
제9항에 있어서, 상기 회전기가 수행하는 상기 각자의 데이터 신호()에 대한 상기 위상 회전량은 상기 각자의 데이터 신호()에 할당된 복소수 확산 코드의 총수에 좌우되는 것인 확산기.
제10항에 있어서, 상기 복수의 할당된 확산 코드는 채널화 코드()와 암호화 코드()를 더 포함하는 것인 확산기.
제11항에 있어서, 상기 채널화 코드()는 복소수부와 실수부를 포함하고, 상기 암호화 코드()는 복소수부와 실수부를 포함하는 것인 확산기.
제12항에 있어서, 상기 회전기가 수행하는 상기 각자의 데이터 신호()에 대한 상기 위상 회전량은 복소수 채널화 코드 및 복소수 암호화 코드의 상기 총수에 좌우되는 것인 확산기.
복수의 확산 코드 중 적어도 하나를 할당하는 컴퓨터 시스템에서 전송하기 위한 복수의 데이터 기호를 포함하는 데이터 신호를 확산시키는 방법 - 상기 복수의 확산 코드로부터 할당된 확산 코드들 중 적어도 하나는 복소수임 - 에 있어서,

(a) 확산 인수를 계산하는 단계와;

(b) 상기 확산 인수에 기초하여 확산시키기 위한 상기 기호들의 그룹을 규정하는 단계와;

(c) 상기 복수의 확산 코드에 대응하는 복수의 실수 코드를 생성하는 단계와;

(d) 상기 확산 인수와 상기 복수의 실수 코드 중 적어도 하나의 실수 코드에 기초하여 중간 코드를 생성하는 단계와;

(e) 상기 그룹에 있는 상기 기호들의 각각에 대한 위상 회전을 수행하여, 복소수 확산 코드를 생성하는 단계와;

(f) 상기 복소수 확산 코드를 상기 중간 코드와 혼합하여 출력 확산 코드를 생성하는 단계

를 포함하는 데이터 신호 확산 방법.
제14항에 있어서, 상기 규정 단계는 관계식:

을 이용하여 상기 그룹의 크기를 구하는 단계를 더 포함하며,

N은 그룹에 있는 데이터 기호수를 나타내고, SF_max는 상기 통신 시스템의 최대 확산 인수를 나타내며, SF는 상기 계산된 확산 인수인 것인 데이터 신호 확산 방법.
제15항에 있어서, 상기 위상 회전 단계는 상기 할당된 확산 코드들 중 복소수 확산 코드의 수에 따라 위상 회전량을 달리하는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 신호 확산 방법.
제16항에 있어서, 상기 위상 회전 단계는

(d1) j^{(복소수 코드의 총수) 모듈로 4}의 나머지가 1일 경우 0°회전시키는 단계와,

(d2) j^{(복소수 코드의 총수) 모듈로 4}의 나머지가 j일 경우 90°회전시키는 단계와,

(d3) j^{(복소수 코드의 총수) 모듈로 4}의 나머지가 1일 경우 180°회전시키는 단계와,

(d4) j^{(복소수 코드의 총수) 모듈로 4}의 나머지가 j일 경우 270°회전시키는 단계를 더 포함하는 것인 데이터 신호 확산 방법.
제17항에 있어서, 상기 복수의 신호 확산 코드는 채널화 코드와 암호화 코드를 더 포함하는 것인 데이터 신호 확산 방법.
제18항에 있어서, 상기 채널화 코드는 복소수 채널화 코드를 더 포함하고, 상기 암호화 코드는 복소수 암호화 코드를 더 포함하는 것인 데이터 신호 확산 방법.
제19항에 있어서, 상기 할당된 코드들로부터 상기 다수의 복소수 채널화 코드 및 복소수 암호화 코드를 합산하는 단계를 더 포함하는 데이터 신호 확산 방법.