KR20030081744A

KR20030081744A - 다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법

Info

Publication number: KR20030081744A
Application number: KR1020020020110A
Authority: KR
Inventors: 류덕인
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-22

Abstract

본 발명은 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법에 관한 것으로, 시스템에서 사용중인 가장 낮은 칩 레이트의 스크램블링 코드를 모든 사용자가 같이 사용함으로써 칩레이트가 다른 사용자간에 주파수 중첩에 의해 발생하는 간섭전력을 감소시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 다수의 칩 레이트를 지원하는 이동통신시스템에 있어서, 다수의 칩레이트 신호를 입력받는 제1 단계와; 상기 입력된 다수의 칩 레이트 신호를, 해당 OVSF코드의 칩레이트로 각기 확산하는 제2 단계와; 상기 확산된 다수의 칩 레이트 신호를, 동일한 스크램블링 코드를 사용하여 스크램블링하는 제3 단계와; 상기 스크램블링된 다수의 칩 레이트 신호를 동일한 반송파로 변조하여 전송하는 제4 단계로 이루어진다.

Description

다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법{TRANSMISSION METHOD OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM FOR MULTI CHIP RATE}

본 발명은 다중 칩 레이트를 위한 이동통신 시스템의 전송방법에 관한 것으로, 특히 이동통신시스템에서 다중 칩 레이트를 효율적으로 지원할 수 있도록 한 이동통신 시스템의 전송방법에 관한 것이다.

유럽 방식의 비동기식 IMT-2000 무선 전송방식인 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Acess) 시스템은 3.84Mcps의 칩 레이트신호를 5MHz의 무선 주파수 대역에 실어 전송한다.

이는 북미방식의 동기식 IMT-2000 무선전송방식인 CDMA2000 시스템이 1.2288Mcps의 칩 레이트 신호를 1.25MHz의 무선 주파수 대역에 실어 전송하는 것에 비하여 넓은 주파수 대역을 사용하기 때문에 광대역(Wideband) CDMA라 칭해졌다.

초기 WCDMA시스템은 3.84Mcps의 기본 칩 레이트 이외에 기본 칩 레이트의 두배와 네배인 칩 레이트를 함께 지원할 수 있도록 제안되었는데, 그 중 기본 칩 레이트만이 표준화 규격에 반영되었다.

여기서, 보다 넓은 주파수 대역을 사용하는 시스템의 장점은, 높은 데이터 신호를 전송하기 용이하다는 점과, 주파수 선택적 다중 페이딩에 강하다는 점과, 그리고, 낮은 칩 레이트의 주파수 대역을 여러개 쓰는 것 보다 높은 칩 레이트의 주파수 대역을 하나 쓰는 것이 통계적인 이득이 있다는 점등이다.

도1은 3.84Mcps의 현재 시스템에서 보다 높은 레이트 시스템으로 전환하는모습을 보인 개략도로서, 도1의 (a)는 3.84Mcps 의 현재 시스템의 주파수 배치도이고, 서비스 사업자가 새로운 주파수 대역의 할당없이 보다 높은 칩 레이트의 서비스를 제공하려면, 도1의 (b)와 같이, 기존 3.84Mcps의 시스템이 사용하고 있는 주파수 대역에 보다 높은 칩 레이트를 사용하는 시스템을 주파수 중첩하여 구현한다.

이와같은 주파수 배치의 장점은 3.84Mcps이 WCDMA 시스템을 사용하던 기존의 사용자들은 높은 칩 레이트의 단말기를 새로 구입하여 사용하면 되기 때문에, 사업자 입장에서는 기존 단말기의 교체 비용을 들이지 않고, 높은 칩 레이트로 시스템으 전환할 수 있으며, 더 나아가, 기존 3.84Mcps의 서비스를 중단하고 보다 높은 칩 레이트의 서비스만을 제공할 수도 있다.

이때, WCDMA 시스템의 하향링크에서는 직교성이 있는 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)코드를 사용하기 때문에 같은 칩 레이트의 신호 사이에는 간섭이 일어나지 않는다.

하지만, 도1의 (b)와 같이, 여러가지 칩 레이트의 신호가 주파수 중첩되어 전송될 때는 OVSF 코드간의 직교성이 보장되지 않기 때문에 서로 다른 칩레이트의 신호간에는 간섭이 일어나게 된다.

도2는 종래 광대역 코드 분할 다중 접속 이동통신시스템에서 여러가지 칩 레이트를 전송하는 하나의 기지국에서 두개의 칩 레이트를 지원하는 전송기의 구조이다.

상기 전송기는, 제1 칩 레이트신호(b1)를 전송하기 위한 제1 브랜치(1)와 제2 칩 레이트신호(b2)를 전송하기 위한 제2 브랜치(2)와, 상기 제1,제2 브랜치(1,2)에서 변조된 신호를 결합하여 안테나를 통해 출력하는 결합기(3)로 구성된다.

상기 제1 브랜치(1)는, I신호() 및 Q신호()에 제1 칩 레이트의 제1 채널 코드()를 곱하여 데이터 심볼을 칩으로 확산하는 제1,제2 믹서(100,101)와; 상기 제2 믹서(101)에서 출력된 Q신호를 허수화시키는 제1 허수변환기(102)와; 상기 제1 믹서(100)에서 출력된 I신호와 상기 제1 허수변환기(102)에서 출력된 Q신호를 결합하여 복소신호를 출력하는 제1 결합기(103)와; 상기 제1 결합기(103)에서 출력된 복소신호에 제1 복소 스크램블링 코드()를 곱하여 스크램블링하는 제3 믹서(104)와; 상기 제3 믹서(104)에서 출력된 신호를 실수 부분신호와 허수 부분신호로 나누어 출력하는 제1 실수/허수 분리기(105)와; 상기 제1 실수/허수 분리기 (105)에서 실수 부분신호와 허수 부분신호로 각각 분리되어 출력된 신호들을 특정 주파수 밴드로 전송할 수 있도록 칩 파형을 형성하는 제1 ,제2 펄스형성필터 (106,107)와; 상기 제1 펄스형성필터(106)에서 출력된 신호에 반송파()를 곱하는 제4 믹서(108)와; 상기 제2 펄스형성필터(107)에서 출력된 신호에 반송파(를 곱하는 제5 믹서(109)로 구성된다.

상기 제2 브랜치(2)는, I신호() 및 Q신호()에 제1 칩 레이트의 제1 채널 코드()를 곱하여 데이터 심볼을 칩으로 확산하는 제1,제2 믹서 (200,201)와; 상기 제2 믹서(201)에서 출력된 Q신호를 허수화시키는 제1 허수변환기(202)와; 상기 제1 믹서(200)에서 출력된 I신호와 상기 제1 허수변환기(202)에서 출력된 Q신호를 결합하여 복소신호를 출력하는 제1 결합기(203)와; 상기 제1 결합기(203)에서출력된 복소신호에 제2 복소 스크램블링 코드()를 곱하여 스크램블링하는 제3 믹서(204)와; 상기 제3 믹서(204)에서 출력된 신호를 실수 부분신호와 허수 부분신호로 나누어 출력하는 제1 실수/허수 분리기(205)와; 상기 제1 실수/허수 분리기(205)에서 실수 부분신호와 허수 부분신호로 각각 분리되어 출력된 신호들을 특정 주파수 밴드로 전송할 수 있도록 칩 파형을 형성하는 제1 ,제2 펄스 형성 필터(206,207)와; 상기 제1 펄스형성필터(206)에서 출력된 신호에 반송파 ()를 곱하는 제4 믹서(208)와; 상기 제2 펄스형성필터(207)에서 출력된 신호에 반송파(를 곱하는 제5 믹서(209)로 구성된다.

상기 도2에서,은 k번째 사용자의 n번째 데이터 심볼이며,이다.

는 k번째 사용자의 q번째 채널 부호이다.

는 k번째 사용자의 q번째 스크램블링 코드의 심볼이며,이다.

여기서,,,,,은 '0','1'의 값을 갖는 이진수이다.

는 칩구간이인 펄스 형성 필터이며, WCDMA시스템은 roll-off factor의 값이 0.22인 Root-raised cosine(RRC)함수를 사용한다.

여기서,는 k번째 사용자의 칩 구간으로 k번째 사용자의 칩 레이트,의 역수이다(=1/).

는 k번째 사용자의 전송전력이다.

상기와 같은 WCDMA시스템에서 채널코드는 OVSF코드를 사용하는데, 확산률 (Spreading Factor)이 SF인 OVSF코드는 모두 SF개가 존재하며, 이를, 여기서,j=0,1,2,...SF-1로 표시한다.

상기 OVSF 코드는, 도3과 같이 나무구조로부터 생성할 수 있는데, 즉 새로운 채널에 채널 코드를 할당하는 방법은 코드 나무에서 다음의 세 가지 종류의 코드를 제외한 나머지 코드들 중에서채널이 요구하는 확산률(SF)의 코드를 선택하여 할당한다.

여기서, 제외하는 코드의 종류는 다음과 같다.

첫 번째, 기존 채널이 이미 사용하고 있는 코드는 제외한다.

두 번째, 코드 나무에서 기존 채널이 사용하고 있는 코드로부터 시작하여 오른쪽으로 뻗어나가는 코드 나무에 속해 있는 코드들은 제외한다.

세 번째로, 기존 채널이 이미 사용하고 있는 채널 코드들과 코드 나무의 뿌리에 해당하는을 연결하는 선 위에 위치한 코드들은 제외한다.

한편, 복소 스크램블링 코드는 의사 랜덤(Random) 코드로서 전송 장치를 구별시켜 주는 역할을 한다.

상술한 종래 장치에 있어서, 첫 번째 사용자의 칩 레이트과 두번째 사용자의 칩 레이트는, 여기서, m=2 또는 4인 관계가 있다고 가정하면, 제1 ,제2 칩 레이트신호의 스크램블링 코드에 대한 칩 레이트와 채널 코드의 칩 레이트는 각기 동일한다.

즉,와의 칩 레이트는이고,와의 칩 레이트는이다.

이와같이 칩 레이트가 다른 스크램블링 코드를 사용하는 사용자간의 확산코드 간섭 특성은, 랜덤 코드간의 간섭 특성과 같은데, 즉 여러가지 칩 레이트신호가 주파수 중첩되어 전송될 때 서로 다른 칩레이트간에 간섭이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시스템에서 사용중인 가장 낮은 칩 레이트의 스크램블링 코드를 모든 사용자가 같이 사용함으로써 칩레이트가 다른 사용자간에 주파수 중첩에 의해 발생하는 간섭전력을 감소시키도록 한 다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 3.84Mcps의 현재 시스템에서 보다 높은 레이트 시스템으로 전환하는 모습을 보인 개략도.

도2는 종래 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법이 적용되는 장치에 대한 일실시예의 구성을 보인 개략도.

도3은 도2에 있어서, OVSF 코드를 생성하는 나무 구조를 보인도.

도4는 본 발명 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법이 적용되는 장치에 대한 일실시예의 구성을 보인 개략도.

도5는 도4에 있어서, 두번째 사용자의 칩 레이트가 첫 번째 사용자의 칩 레이트의 두배인 경우에 대한 두 사용자간의 반송 주파수 차이를 보인도.

도6은 도4에 있어서, 두번째 사용자의 칩 레이트가 첫 번째 사용자의 칩 레이트의 네배인 경우에 대한 두사용자간의 반송주파수 차이를 보인도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

1,2:브랜치3,103,202:결합기

100,101,104,200,201,204:믹서102,203:허수변환기

108,109,208,209:믹서105,205:실수/허수분리기

106,107,206,207:펄스형성필터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 칩 레이트를 지원하는 이동통신시스템에 있어서, 다수의 칩레이트 신호를 입력받는 제1 단계와; 상기 입력된 다수의 칩 레이트 신호를, 해당 OVSF코드의 칩레이트로 각기 확산하는 제2 단계와; 상기 확산된 다수의 칩 레이트 신호를, 동일한 스크램블링 코드를 사용하여 스크램블링하는 제3 단계와; 상기 스크램블링된 다수의 칩 레이트 신호를 동일한 반송파로 변조하여 전송하는 제4 단계로 수행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법에대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명은, 비록 칩 레이트가 다르더라도 확산 코드간의 상관관계의 특성에 따라 간섭 전력의 차이가 크다는 점에 착안하였음을 밝혀두는 바이다.

따라서, 본 발명에서 제안하는 방법은, 모든 사용자가 자신의 칩 레이트에 상관없이 시스템에서 사용되는 가장 낮은 칩 레이트의 스크램블링 코드를 사용한다.

도4는 본 발명 다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법에 적용되는 장치의 일실시예의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 일반적인 구성은 도2와 동일하면, 다만 제1 칩레이트신호와 제2 칩레이트신호를 동일한 복소 스크램블링코드를 사용하여 스크램블링하는 구성이 다르다.

즉, 제안된 방식에서, 두번째 사용자의 스크램블링 코드로 칩 레이트가인 코드를 사용하지 않고, 칩 레이트가인를 사용한다.

즉,=이고, 두 스크램블링 코드의 칩 레이트는이다.

단, 채널 코드의 칩 레이트는 종래의 방법과 동일하게의 칩 레이트는이고,의 칩 레이트는이다.

이와같은, 스크램블링 코드의 사용은 스크램블링 된 후에도 칩 레이트가 서로 다른 채널 코드간의 상관 관계 특성을 이용할 수 있도록 한다.

이때, k명의 사용자가 있는 시스템에서 AWGN(Additive White GaussianNoise)채널을 고려할 때, 수신단의 출력값,은 하기의 수학식으로 표시한다.

여기서,

여기서,은 원하는 사용자인 i번째 사용자의 신호로 인하여 생성된 성분이다.

그리고,은 가우시안 잡음으로 인하여 생성된 성분이고,은 k번째 간섭 사용자로 인하여 생성된 간섭성분이다.

상기는 i번째 사용자의 수신기 입력단의 AWGN잡음이고, 확산코드간의 간섭의 양은 간섭의 전력으로 구할 수 있다.

이때, 상기 간섭의 수식이 칩 레이트가 다른 확산 코드간의 상관관계와 펄스형성 필터와 삼각함수의 곱으로 적분으로 표현되기 때문에, 간섭 전력이 수식적으로 간단히 유도되지 않는다.

여기서, 간섭전력을 구하기 위한 모사실험을 설명하면 다음과 같다.

모든 경우에서,, k=2...k로 설정하여 모든 사용자의 비트 에너지를 같게 한다.

그 다음, 간섭 전력을 구하기 위하여, 십만개 이상의 심볼을 발생시키는 컴퓨터 모사실험을 수행하였으며, 간섭 전력을 원하는 신호의 전력으로 정규화하였다.

먼저, 사용자가 두명인 경우, k=2에서 두번째 사용자의 칩 레이트가 첫 번째 사용자의 칩 레이트의 두배인 경우,을 고려한다.

이때, 도5는 두번째 사용자가 첫 번째 사용자에게 미치는 간섭을 두 사용자간의 반송 주파수 차이에 대하여 도시한 것으로, 첫번째 사용자의 채널코드는를 사용하였으며, 두번째 사용자의 채널 코드는 확산률이 4인 4개의 OVSF코드에 대하여 각각 도시하였다.

여기서, 두번째 사용자의 OVSF코드로, 반송 주파수의 차이가 2MHz이내인 경우에는또는을 사용하는 것이 종래의 방식보다 간섭전력을 줄일 수 있음을 알수 있다.

한가지 예로 반송 주파수의 차이가 없을 경우에,또는을 사용하는 것이 종래의 방식에 비하여 60% 줄일 수 있다.

이와같은 두번째 사용자의 OVSF코드 색인에 따른 두번째 사용자가 첫번째 사용자에게 미치는 간섭,의 특성은 첫번째 사용자가 두번째 사용자에게 미치는간섭,의 특성에서도 동일하게 나타난다.

그리고, 첫번째 사용자의 OVSF코드의 색인은과의 간섭의 특성에 영향을 미치지 않는다.

다음으로, 두번째 사용자의 칩 레이트가 첫 번째 사용자의 칩 레이트의 네배인 경우,을 고려한다.

도6은 두번째 사용자가 첫번째 사용자에게 미치는 간섭,을 두사용자간의 반송주파수 차이에 대하여 도시한 것으로, 첫번째 사용자의 채널코드는을 사용하였으며, 두번째 사용자의 채널 코드는 확산률이 4인 4개의 OVSF코드에 대하여 각각 도시하였는데, 주어진 반송파의 차에서 두번째 사용자의 OVSF 코드 색인 선택에 따라 간섭 전력이 크게 달라짐을 알 수있다.

한가지 예로, 반송주파수의 차이가 없을 경우또는을 사용하는 것이 종래의 방식에 비하여 간섭전력을 90%정도 줄일 수 있다.

앞서, 살펴본인 경우와 같이 두번째 사용자의 OVSF 코드 색인에 따른 두번째 사용자가 첫 번째 사용자에게 미치는 간섭,의 특성은 첫번째 사용자가 두번째 사용자에게 미치는 간섭의 특성에서도 동일하게 나타난다.

그리고,첫번째 사용자의 OVSF코드의 색인은과의 간섭에 영향을 미치지 않는다.

한편, 상기 OVSF코드 색인을 선택한 예로, 칩 레이트가 낮은 사용자의 경우에는 종래의 방법과 차이가 없으나, 칩 레이트가 높은 사용자의 경우에는 다음과 같이 사용한다.

우선,인 경우,이면,과으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF의 코드를 사용하고,이면,와으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용한다.

그리고,인 경우,이면,으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF 코드를 사용하고,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하며,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하고,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하며,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF 코드를 사용한다.

즉, 비록 칩 레이트가 다르더라도 확산 코드간의 상관관계의 특성에 따라 간섭 전력의 차이가 크기 때문에 이를 이용할 수 있는 전송기 구조로, 시스템에서 사용중인 가장 낮은 칩 레이트의 스크램블링 코드를 모든 사용자가 같이 사용하고, 채널코드는 사용되는 OVSF 코드의 색인중 적절한 것을 선택함으로써 칩 레이트가 다른 사용자간에도 간섭전력을 줄일 수 있고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 시스템에서 사용중인 가장 낮은 칩 레이트의 스크램블링 코드를 모든 사용자가 같이 사용하고, 채널코드는 사용되는 OVSF 코드의 색인중 적절한 것을 선택함으로써 칩 레이트가 다른 사용자간에도 간섭전력을 줄일 수 있고, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

다수의 칩 레이트를 지원하는 이동통신시스템에 있어서,

다수의 칩레이트 신호를 입력받는 제1 단계와;

상기 입력된 다수의 칩 레이트 신호를, 해당 OVSF코드의 칩레이트로 각기 확산하는 제2 단계와;

상기 확산된 다수의 칩 레이트 신호를, 동일한 스크램블링 코드를 사용하여 스크램블링하는 제3 단계와;

상기 스크램블링된 다수의 칩 레이트 신호를 동일한 반송파로 변조하여 전송하는 제4 단계로 수행함을 특징으로 하는 다중 칩 레이트를 위한 이동 통신시스템의 전송방법.
제1 항에 있어서, 제3 단계는,

다수의 칩 레이트 신호중 가장 낮은 레이트의 스크램블링 코드를 사용하여 스크램블링하는 것을 특징으로 하는 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법.
제1 항에 있어서, OVSF코드는, 제1 칩레이트의 신호와 제2 칩레이트의 신호를 전송하는 경우에,일때,이면,과으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF의 코드를 사용하고,이면,와으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하는 것을 특징으로 하는 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법.
제1 항에 있어서, OVSF코드는, 제1 칩 레이트의 신호와 제2 칩레이트의 신호를 전송하는 경우에,일때,이면,으로부터 생성되는 코드중 원하는 SF 코드를 사용하고,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하며,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하고,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF코드를 사용하며,이면,로부터 생성되는 코드중 원하는 SF 코드를 사용하는 것을 특징으로 하는 다중 칩 레이트를 위한 이동통신시스템의 전송방법.