KR20050057052A

KR20050057052A - 송신방법, 통신방법, 및 송신신호의 데이터구조

Info

Publication number: KR20050057052A
Application number: KR1020057003498A
Authority: KR
Inventors: 나오키 스에히로
Original assignee: 요코하마 티엘오 가부시키가이샤; 나오키 스에히로
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN1679252A; JP3777466B2; JPWO2004021598A1; AU2003261817A1; EP1542372A4; KR100699668B1; EP1542372A1; WO2004021598A1; US20050243944A1

Abstract

확산계열의 계수열을 1피치분씩 순서대로 시프트시켜 두고, 송신데이터에 이들 복수의 계수열을 곱하여 복수의 송신데이터를 형성하여, 형성된 복수의 송신데이터를 가산하여 송신데이터열을 형성한다. 또는, 확산계열의 계수열에 송신데이터를 곱하여 1피치분씩 순서대로 시프트시켜 복수의 송신데이터를 가산하여 송신데이터열을 형성한다. 또한, 송신데이터에 확산계열의 계수열에 곱하여 유한길이신호를 형성하여, 이 유한길이신호를 무한번 반복하여 무한길이신호를 형성한다. 이 무한길이신호로부터 계수열의 길이보다도 긴 송신데이터를 잘라내어 송신데이터열을 형성한다. 이에 따라, 확산계열내로의 송신데이터의 조합을 하는 것에 의해, 스펙트럼확산에 의한 송신데이터의 변조에 있어서, 신호의 진폭의 넓이를 작게 하여, 수신측의 증폭기의 다이나믹레인지(dynamic range)를 작게 한다.

Description

송신신호 형성방법, 통신방법, 및 송신신호의 데이터구조 {TRANSMISSION SIGNAL FORMATION METHOD, COMMUNICATION METHOD, AND TRANSMISSION SIGNAL DATA STRUCTURE}

본 발명은, 송신신호의 형성방법, 그 송신신호를 사용한 통신방법, 및 송신신호의 데이터구조에 관한 것으로, 특히, 이동통신 등의 멀티패스환경에 바람직하다.

셀룰러무선통신이나 여러가지의 모바일환경하에서, 데이터통신의 수요의 증가에 따라, 무선주파수자원의 이용율을 높이는 기술이 요구되고 있다. 예컨대, CDMA방식에 의한 통신방식에서는, 확산계열의 상관특성이나 전송경로의 멀티패스특성에 의한 채널간 간섭이 주파수이용율을 제한하는 요인이 되고 있다.

직교주파수분할다중(OFDM)을 사용한 방식은, 정현파를 사용한 주파수다중이기 때문에, 멀티패스의 영향은 신호전력의 페이딩(fading)으로서 나타나, 송신의 정현신호와 멀티패스의 정현신호를 분리하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

한편, CMDA방식에 의하면, 파일롯신호를 사용하는 것에 의해, 동일주파수 및 동일시간에 있어서, 송신신호와 멀티패스신호를 분리할 수가 있다.

CMDA방식은, 스펙트럼확산통신방식을 사용한 다원접속방법이다. 이 스펙트럼확산통신방식은 확산부호계열을 사용하여 변조가 행하여진다. 확산부호계열로서, 예컨대 자기상관이 없는 주기계열이 사용된다.

원래의 송신신호와 멀티패스에 의한 신호를 분리하는 확산부호계열로서, 예컨대, 완전상보계열을 사용한 통신방식이 제안되고 있다. 완전상보계열은, 각 계열의 자기상관함수의 합이，0시프트 이외의 모든 시프트에서 0이 되는 자기상관특성과, 각 계열의 상호상관함수의 합이，모든 시프트에 서 항상 0이 되는 상호상관특성을 구비하는 계열이다. 완전상보계열을 사용하여, 사이드로브나 채널간 간섭이 없는 ZCZ(주기적 무상관영역) -CDMA 신호를 형성하여, 송신신호의 주기스펙트럼이 무상관이 되도록 하고 있다. 이에 따라, 파일롯신호와 송신신호에 동주파수및 동시간을 할당할 수 있다.

종래 제안되어 있는 완전상보계열을 사용한 스펙트럼확산통신방식에서는, 디지털변조된 무선신호의 진폭의 넓이가 커져, 큰 다이나믹레인지(dynamic range)가 필요하게 된다고 하는 문제가 있다.

도 5는, 확산부호계열로서 완전상보계열을 사용한 신호예를 나타내고 있다. AO(= +++-++-+)의 신호열은, 완전상보계열을 사용하여 형성한 2치신호의 일례이다. 또, '+'는 '1'을 나타내고, '-1'는 '-1'을 나타내고 있다.

이 신호예에 있어서, 멀티패스특성이 수신신호에 대하여 지연시간으로서 나타나면, 멀티패스전송로를 통과한 수신신호는 '1, 2, 3, 1, 1, 1, …' 의 신호열로서 수신된다. 이 신호의 진폭의 넓이는 예컨대 0부터 3까지 되어, 수신측의 증폭기는 이 진폭의 넓이에 대응한 다이나믹레인지(dynamic range)를 구비해야 한다.

이와 같이 진폭의 넓이에 대하여 충분한 다이나믹레인지(dynamic range)를 얻을 수 없는 경우에는, 증폭기의 입출력특성이 구비하는 비선형성에 의해 출력신호에 변형이 생기고, 입력신호가 가지는 주파수대역 이외의 대역에도 주파수 스펙트럼이 생겨, 스퓨리어스(spurious)특성이 열화한다. 또한, 출력파형이 변형되는 것에 의해, 수신측에서 부호간 간섭이 생겨 에러율이 열화하는 것으로도 된다. 또한, 증폭기의 직선성의 양호한 부분을 사용하여 신호증폭을 하기 위해서는 증폭기의 소비전력이 증가한다. 소비전력의 증가는, 이동체단말의 기다린 시간을 단축하는 요인이 된다.

그래서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하여, 스펙트럼확산에 의한 송신데이터의 변조에 있어서, 신호의 진폭의 넓이를 작게 하는 것을 목적으로 하고, 또한, 수신측의 증폭기의 다이나믹레인지(dynamic range)를 작게 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 송신신호 형성방법, 및 본 발명의 송신신호의 데이터구조를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 4차의 DFT행렬의 각 계수를 나타내는 도면이고, 도 3은 파일롯신호와 송신신호와의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 송신신호와 검출신호와의 관계, 및 상관관계를 나타내는 도면이고, 도 5는 확산부호계열로서 완전상보계열을 사용한 신호예를 나타내는 도면이다.

스펙트럼확산에 의한 송신데이터의 변조에 있어서, 종래 기술에서는 확산계열자체를 고안함에 의해 송신신호의 주기스펙트럼을 무상관으로 하고 있다. 이에 대하여, 본 발명은, 스펙트럼확산에 의한 송신데이터의 변조에 있어서, 종래와 같이 확산계열자체가 아니라, 송신데이터열에 착안함에 의해, 송신신호의 주기스펙트럼을 무상관으로 한다. 송신신호의 주기 스펙트럼을 무상관으로 하는 것에 의해, 신호의 진폭의 넓이를 작게 하여, 또한, 수신측의 증폭기의 다이나믹레인지(dynamic range)를 작게 억누른다.

본 발명은, 확산계열내에 송신데이터를 집어넣는 것에 의해, 데이터를 포함하는 신호전체에 확산계열의 역할을 갖게 하여, 이에 따라, 다이나믹레인지(dynamic range)의 부담을 경감한다.

본 발명의 송신신호 형성방법의 제 1 형태는, 확산계열의 계수열을 1피치분씩 순서대로 시프트시켜 두고, 송신데이터에 이들 복수의 계수열을 곱하여 복수의 송신데이터를 형성하여, 형성된 복수의 송신데이터를 가산하여 송신데이터열을 형성한다. 또는, 확산계열의 계수열에 송신데이터를 곱하여 1피치분씩 순서대로 시프트시켜 복수의 송신데이터를 형성하여, 형성된 복수의 송신데이터를 가산하여 송신데이터열을 형성한다.

본 발명의 송신신호 형성방법의 제 2 형태는, 송신데이터에 확산계열의 계수열에 곱하여 유한길이신호를 형성하여, 이 유한길이신호를 무한번 되풀이하여 무한길이신호를 형성한다. 이 무한길이신호로부터 계수열의 길이보다도 긴 송신데이터를 잘라내어 송신데이터열을 형성한다. 상기한 제 1 또는 제 2 송신신호형성의 형태에 의해, 확산계열내에 대해서 송신데이터의 집어넣기가 행하여진다.

또한, 본 발명의 송신신호 형성방법의 다른 형태는, 상기한 제 1 또는 제 2 송신신호형성의 형태에 의해 형성하는 송신데이터열에서, 다른 계수열을 사용하여 복수의 송신데이터열을 형성하는 신호형성방법으로, 다른 2개의 송신데이터열의 임의의 조합에 있어서, 송신데이터열의 송신데이터는 주기 상호상관함수가 모든 시프트에서 0으로 한다. 또한, 송신데이터열의 각 주기 스펙트럼이 무상관이도록, 복수의 송신데이터열을 병렬로 송신한다.

본 발명의 송신신호형성에 사용하는 계수열은 ZCZ계열에서 선택할 수가 있고, 완전상보계열에서 선택한 임의의 벡터행의 계수열로 할 수 있어, DFT 행렬을 사용하여 형성할 수가 있다.

여기서 사용하는 ZCZ계열은, 제로자기상관영역특성과 제로상호상관영역특성을 구비하는 주기적 제로상관영역을 가지는 계열이고, 예컨대, 소정의 계수열로서 완전상보계열을 사용할 수 있다. 완전상보계열은, 각 계열의 자기상관함수의 합이, 0시프트 이외의 모든 시프트에서 0이 되는 자기상관특성과, 각 계열의 상호상관함수의 합이，모든 시프트에 있어서 항상 0이 되는 상호상관특성을 구비하는 계열이다.

또한, DFT 행렬은, 이산 푸리에(Fourier) 변환행렬이고, 정규 직교하는 열을 갖는 정방행렬이다. DFT행렬이 다른 행은, 그 주기 상호상관함수가 모든 시프트에서 0이 되는 성질을 구비하고 있고, 이 DFT 행렬의 성질을 사용하는 것에 의해 DFT 행렬이 다른 행을 사용하여 만들어진 신호끼리의 주기상호함수를 모든 시프트에서 0으로 할 수 있다. 본 발명은, 이 DFT 행렬의 성질을 사용하는 것에 의해, 주기신호끼리의 사이에서 상호간섭을 일으키는 일없이 동시에 복수의 신호를 송신할 수가 있다.

본 발명의 통신방법은, 본 발명의 송신신호 형성방법으로 형성한 송신데이터열을 송신하여, 이 송신데이터열의 형성에 사용한 계수열에 대응하는 정합필터를 통해서 송신데이터를 수신한다.

본 발명의 통신방법에 있어서, 송신데이터열을 멀티패스특성을 측정하는 파일롯신호로 하여, 이 파일롯신호를 수신함에 의해 전송경로의 멀티패스특성을 구할 수 있다.

본 발명의 통신방법의 다른 형태에 있어서, 다른 계수열을 사용하여 복수의 송신데이터열을 형성하여, 송신데이터열에서 선택한 적어도 1개를 파일롯신호로 하여, 다른 송신데이터열을 송신신호로 한다. 파일롯신호의 수신신호로부터 멀티패스특성을 구하여, 구한 멀티패스특성을 사용하여 송신신호의 수신신호에서 멀티패스특성을 제거하여 송신데이터를 구한다.

파일롯신호 및 송신신호는, 주기 스펙트럼이 서로 무상관이고, 대응하는 정합필터를 통과시키는 것에 의해, 각 신호를 분리할 수가 있다. 또한, 파일롯신호는, 송신신호와 수신신호와의 관계로부터 멀티패스특성을 구할 수 있어, 이 멀티패스특성과 수신신호로부터 송신신호를 구할 수 있다.

본 발명의 송신신호의 데이터구조는, 송신데이터에 확산계열의 계수열에 곱한 유한길이신호를 무한번 되풀이하여 형성되는 무한길이신호로부터 계수열의 길이보다도 긴 송신데이터를 잘라내어 형성되는 송신데이터열을 구비한다.

이하, 도면을 사용하여 본 발명을 실시하기 위한 최선인 형태에 있어서의 송신신호 형성방법, 통신방법, 및 송신신호의 데이터구조를 설명한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 송신신호 형성방법, 및 본 발명의 송신신호의 데이터구조를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명은, 확산계열{도 1(b)의 계열 a{ = (a0, a1, …, aN-1)}를 사용하여, 송신데이터 b{= (b0, b1, b2, b3, … bM-1)}(도 1(a)에 나타낸다) 로부터 송신데이터열{도 1(c, d)에 나타낸다}을 형성하여, 이 송신데이터열을 송신신호로 한다. 또, 확산계열의 길이는 N비트로 하고, 송신데이터 b의 데이터길이는 M비트로 한다.

송신데이터 b(b0, b1, b2, b3, … bM-1){도 1(a)에 나타낸다}로부터 송신데이터열 B를 형성하기 위해서는, 송신데이터(b0, b1, b2, b3, …, bM-1)에 소정의 확산계열의 계수열(a0, a1, …, aN-1)의 각 계수를 곱하여 {도 1(b)에 나타낸다), 이에 따라 복수의 송신데이터 B0, B1, …, BM-1을 형성한다.

도 1은, 확산계열의 계수열(a0, a1, …, aN-1)로서 (1, 0, …, 0, j, 0, …, 0, -1, 0, …, 0, -j, 0, …, 0)의 예를 나타내고 있다. 이 확산계열의 각 계수열을 송신데이터 b(b0, b1, b2, b3, …, bM-1)에 적용하면, 송신데이터 B0는(b0, 0, …, 0, jb0, 0, …, 0, -b0, 0, …, 0, -jb0, 0, …, 0)이 되고, 송신데이터 B1은(b1, 0, …, 0, jb1, 0, …, 0, -b1, 0, …, 0, -jb1, 0, …, 0)이 된다. 다른 송신데이터에 대해서도, 마찬가지로 할 수 있다. 또, 송신데이터 b{= (b0, b1, b2, b3, …, bN-1)}에 소정의 확산계열의 계수열(a0, a1, …, aN-1)의 각 계수를 곱하는 처리는, 도 1 (b)에 나타내는 바와 같이, 크로네커(Kronecker)곱으로 나타낼 수 있다.

다음에, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 각 계수를 곱한 복수의 송신데이터 B0, B1, B2, …를 각각 1피치분만큼 지연시켜 가산함에 의해 데이터열 B(= b + jb - b - jb)를 형성하여, 더욱, 이 데이터열 B의 앞뒤에 데이터를 부가하여 유한길이의 주기열을 형성한다. 도 1(d)은, 유한길이의 주기열을 나타내고 있다. 이 유한길이의 주기열은, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 데이터열 B(= b + jb - b - jb) 의 전방위치에 데이터열 B의 후방의 데이터열(jb)을 부가하고, 데이터열 B의 후방위치에 데이터열 B의 전방의 데이터열(-jb)을 부가함에 의해 형성할 수가 있다.

또, 데이터열 B중에서 각 데이터열 b, jb, -b, -jb의 간격은, 계열 a중의 각 계수사이의 간격(예컨대, T1, T2, …)에 의해 임의로 정할 수 있다.

확산계열은 DFT행렬을 적용하여 형성할 수가 있다. 도 2는 4차의 DFT 행렬의 각 계수를 나타내고 있다.

이하, 4차 DFT행렬에 의한 확산계열을 사용한 일례에 대해서 설명한다.

송신데이터로서 (1, 0, 0, 0)로 하는 경우, 송신데이터(1, 0, 0)에 DFT행렬의 각 행의 계수열(1, 1, 1, 1), (1, j, -1, -j), (1, -1, 1, -1), (1, -j, -1, j)의 계수열을 적용하면, 이하의 식 (1)에서 나타내는 바와 같이, 주기열(A∼D)은 크로네커(Kronecker)곱을 사용하여 나타낼 수 있다.

A = (1, 1, 1, 1)

ⓧ (1, 0, 0, 0)

B = (1, j, -1, -j)

ⓧ (1, 0, 0, 0)

C = (1, -1, 1, -1) ...(1)'

ⓧ (1, 0, 0, 0)

D = (1, -j, -1, j)

ⓧ (1, 0, 0, 0)

상기 식 (1)에 있어서, 주기열(A)는,

A = (1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,

1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0)

로 나타낸다.

또한, 주기열 B는

B = (1, 0, 0, 0, j, 0, 0, 0,

-1, 0, 0, 0, -j, 0, 0, 0)

로 나타내고,

주기열 C는

C = (1, 0, 0, 0, -1, 0, 0, 0,

1, 0, 0, 0, -1, 0, 0, 0)로 나타내고

주기열 D는

D= (1, 0, 0, 0, -j, 0, 0, 0,

-1, 0, 0, 0, j, 0, 0, 0)로

나타낸다.

여기서, 예컨대, 주기열 A의 앞뒤의 위치에 주기열 A의 후방의 데이터열(1, 0, 0, 0) 및 전방의 데이터열(1, 0, 0, 0)을 부가함에 의해, 유한길이의 주기계열 A'의 데이터열을 형성한다.

A' = (1, 0, 0, 0, A, 1, 0, 0, 0)

이 주기계열 A'의 데이터길이는, 주기열 A의 데이터길이 16 비트에 각각 4비트를 가한 24비트가 된다. 이 주기계열 A' 는, 주기열 A의 무한주기열(…AAAA…)로부터 잘라내는 것에 의해 얻을 수 있다.

이 유한길이의 주기계열 A' 을 송신데이터로 하는 송신신호는, 그 송신신호의 형성에 사용한 확산계열의 각 계수에 대응한 정합필터(matched filter)에 의해 집어낼 수 있다. 정합필터는, 송신데이터 A를 역확산하여 집어내는 필터로, 송신데이터 A의 형성에 사용한 확산계열의 계수에 대응하여 형성된다.

입력신호와 정합필터와의 관계는, 확산계열이 구비하는 완전상보성에 따라서 정해진다. 예컨대, 신호 M을 신호 M의 정합필터에 통과시킨 경우에는, 자기상관특성으로부터 임펄스형상의 신호를 얻을 수 있지만, 신호 M을 신호 M의 정합필터 이외의 정합필터에 통과시킨 경우에는, 상호상관특성으로부터 신호는 얻을 수 없다.

여기서, 신호 A에 대한 정합필터를 Af로 하여, 이 정합필터 Af에 주기계열 A'의 신호를 통과시키면, 정합필터 Af의 출력은 이하의 컨벌루션(Convolution)연산으로 나타낼 수 있다. 또, 정합필터 Af에서의 처리를 합치기 위해서, 주기계열 A'를 (A', 1)로 하여 신호길이를 1비트 늘려서 25 비트로 하고 있다.

(A', 1) * Af = 16(x, x, …, x, x, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, x, x, …, x, x)

또, x는 컨벌루션(Convolution) 연산으로 얻어지는 수이다{도 4 (a)}.

본 발명의 통신방법에서는, 형성되는 송신신호에 적어도 1개를 파일롯신호로 하여, 이 파일롯신호는, 신호가 송신되는 멀티패스전송로의 멀티패스특성의 검출, 및 멀티패스특성을 제거한 송신신호의 검출에 적용할 수가 있다. 도 3은, 파일롯신호와 송신신호와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는, 송신신호와 검출신호와의 관계, 및 상관관계를 나타내는 도면이다.

도 3에 있어서, 예컨대, 신호 A를 파일롯신호로 하여, 멀티패스전송로 P를 통과시킨 후, 신호 A의 정합필터 Af를 통해서 출력신호 p를 구하면, 이 출력신호 p로부터 멀티패스전송로의 멀티패스특성 p를 구할 수 있다.

한편, 신호 B∼신호 D를 송신신호로 하여, 파일롯신호와 같은 멀티패스전송로 P를 동시에 통과한 경우에는, 멀티패스전송로 P로부터 같은 멀티패스특성의 영향을 받는 것으로 된다. 그 때문에, 각 정합필터 Bf, Cf, Df를 통해서 얻어지는 출력신호 q, r, s 중에는 동일한 멀티패스특성이 포함된다. 그래서, 파일롯신호에 의해 구한 멀티패스특성 P를 사용하여, 출력신호 q, r, s에서 멀티패스특성 P를 제거함에 의해, 송신신호 B, 송신신호 C, 및 송신신호 D를 구할 수 있다.

여기서, 멀티패스특성을 P = (p0, p1, p2, p3)로 한다. 또, pk는 타임슬롯 0, 1, 2, 3의 각 지연시간에 있어서의 멀티패스팩터이다. 이 멀티패스특성 P는, 예컨대, 멀티패스전송로를 통과한 파일롯신호를 파일롯신호의 정합필터로 검출함에 의해 구할 수 있다.

여기서, 상기한 신호 A는, 멀티패스전송로에 있어서 무반사의 직접 경로에 대응시킬 수 있어, 멀티패스팩터 pk가 1에 대응하고 있다.

그래서, 멀티패스특성 P = (p0, p1, p2, p3)의 멀티패스전송로를 통과한 수신신호 A"는, 상기한 송신신호(A', 1)에 각 멀티패스팩터 pk가 곱해진 값이 되어,

A" = p0 (A', 1, 0, 0, 0) + p1(0, A', 1, 0, 0) + p2(0, 0, A', 1, 0) + p3(0, 0, 0, A', 1)로 나타낸다.

이 수신신호 A"를 정합필터 Af에 통해서 얻어지는 출력은,

A" * Af = 16 (x, x, x, …, x, x, x, p3, p0, p1, p2, p3, p0, p1, x, x, x, x, …, x, x)

가 된다{도 4(b)}.

따라서, 송신신호(A', 1)를 파일롯신호로서 멀티패스특성 P = (p0, p1, p2, p3을 통해서 검출출력을 구하면, 이 검출출력으로부터 멀티패스특성 P = (p0, p1, p2, p3)를 분리하여 검출할 수가 있다.

또, 상기 설명에서는, 동일한 송신신호(1, 0, 0, 0)를 각 주기 A∼D에 적용하여, 주기열 A를 적용하여 형성한 송신데이터를 파일롯신호로 하는 예를 나타내고 있지만, 송신파일롯 신호용의 송신신호{예컨대, 상기 송신신호(1, 0, 0, 0)와 다른(1, 1, 1, -1)}를 사용하여, 이 송신신호에 주기열 A를 적용하여 형성한 송신데이터를 파일롯신호로 하더라도 좋다. 이 경우에는, 특정한 송신신호로부터 형성한 송신데이터를 파일롯신호로 하고 있기 때문에, 그 파일롯신호에 대응한 필터를 통과시키는 것에 의해 파일롯신호로서 집어낼 수 있다.

다음에, 송신신호가 멀티패스전송로를 통과하는 경우에 대해서 설명한다. 주기열 B는, 상기 식 (1)으로부터

B = (1, 0, 0, 0, j, 0, 0, 0,

-1, 0, 0, 0, -j, 0, 0, 0)

로 나타낸다.

여기서, 주기열 B의 전방위치 및 후방위치에 주기열 B의 후방의 데이터열(-j, 0, 0, 0) 및 전방의 데이터열(1, 0, 0, 0)을 부가함에 의해, 유한길이의 주기계열 B'의 데이터열을 형성한다.

B' = (-j, 0, 0, 0, B, 1, 0, 0, 0)가 주기계열 B'의 데이터길이는, 주기열 B의 데이터길이 16 비트에 각각 4비트를 가한 24비트가 된다. 이 주기계열 B'는, 주기열 B의 무한주기열(…BBBB…)로부터 잘라내는 것에 의해 얻을 수 있다.

이 유한길이의 주기계열 B'를 송신데이터로 하는 송신신호는, 그 송신신호의 형성에 사용한 확산계열의 각 계수에 대응한 정합필터(matched filter)에 의해 집어낼 수 있다. 정합필터는, 송신데이터 B를 역확산하여 집어내는 필터이고, 송신데이터 B의 형성에 사용한 확산계열의 계수에 대응하여 형성된다.

주기계열 B'를 25 비트로 한 신호(B', j)를, 신호 A에 대한 정합필터 Af에 통과시키면,

(B', J) * Af = 16(x, x, …, x, x, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, x, x, …, x, x)

의 출력를 얻을 수 있다. 또, x는 컨벌루션(Convolution)연산으로 얻어지는 수이다.

또한, 주기계열 A'를 25비트로 한 신호(A', 1)를, 신호 B에 대한 정합필터 Bf에 통과시키면,

(A', 1) * Bf = 16(x, x, …, x, x, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, x, x, …, x, x)

의 출력를 얻을 수 있다.

따라서, 신호(A', 1)와 신호(B', j)는, 같은 주파수대역에 있어서 2개의 신호사이의 시간차가 제한되어 있는 경우에는, 서로 독립하여 송신할 수가 있다{도 4(c) 및 도 4(d)}.

또한, 멀티패스특성 P를 갖는 멀티패스환경에서도, 신호(A', 1)와 신호(B', j)는 상호상관관계가 무상관으로, 독립하여 취급할 수 있다{도 4(e) 및 도 4(f)}. 따라서, 각 송신신호는 독립으로 취급할 수 있기 때문에, 멀티패스특성을 검출하는 파일롯신호는, 신호 A에 한정되지 않고 신호 B, C, D로 할 수도 있다.

또, 이 상호상관관계가 무상관인 것은, 이하로부터 확인할 수가 있다.

송신신호(A', j)를 멀티패스전송로 P를 통과시켜, 얻어지는 수신신호 A"를 신호 B에 대한 정합필터 Bf에서 검출하면,

출력신호는

A" * Bf = (x, x, …, x, x, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, x, x, …, x, x)

가 되고,

또한, 송신신호(B', j)를 멀티패스전송로 P에 통과시켜, 얻어지는 수신신호 A"를 신호 A에 대한 정합필터 Af에서 검출하면,

출력신호는

B" * Af = (x, x, …, x, x, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, x, x, …, x, x)

가 된다. 이 것은, 동시에 상호상관함수에 무상관의 범위가 존재하는 것을 나타내고 있고, 상호상관관계가 무상관인 것을 나타내고 있다.

또, 신호(B', j)를 멀티패스전송로 P를 통해서 송신해 왔을 때의 수신신호 B"는,

B' = p0(B', j, 0, 0, 0) + p1(0, B', j, 0, 0)

+ p2(0, 0, B', j, 0) + p3(0, 0, 0, B', j)

로 나타낸다.

여기서, 송신신호 (B', j)를 정합필터 Bf에 통과시키면, 출력신호는, 송신신호(B', j)와 정합필터 Bf와의 컨벌루션(Convolution)연산에 의해서 얻어지고,

(B', j) * Bf = (x, x, -4j, 0,

0, 0, 4, 0,

0, 0, 4j, 0,

0, 0, -4, x, …, x)

로 나타낸다{도 4(g)}.

따라서, 멀티패스전송로 P를 통과한 신호를 B"로 하면, 신호 B의 정합필터로 검출되는 수신신호는, 신호 B"와 정합필터 B와의 컨벌루션(Convolution)연산에 의해 구할 수 있고,

B" * Bf

= 4 (…, x, x, x, x, -jp0, -jp1, -jp2, -jp3, p0, p1, p2, p3, jp0, jp1, jp2, jp3, x, x, x, x, …)

로 나타낸다. 또, Bf는 정합필터 B에 대응하고 있다.

멀티패스특성 p0, p1, p2, p3은, 정합필터의 출력으로서 직접 구할 수 있다{도 4(h)}.

따라서, 신호 A, B, C, D는, 서로 무상관이고, 각 신호사이의 주기상호상관함수는 모든 시프트에서 0이 되고, 또한, 각 신호의 주기 스펙트럼에겹침은 생기지 않는다.

다음에, 본 발명의 통신방법에 있어서, 멀티패스전송우회로를 통과한 수신신호로부터 송신데이터를 구하는 순서에 대해서 설명한다.

송신데이터 b(b0, b1, b2, b3, b4, b5)를 1칩단위로 시프트시킨 확산계열의 신호(B', j, 0, 0, 0, 0, 0), (0, B', j, 0, 0, 0, 0), (0, 0, B', j, 0, 0, 0), …, (0, 0, 0, 0, 0, B', j)를 사용하여 송신신호를 형성하면,

b0(B', j, 0, 0, 0, 0, 0)

+ bl(0, B', j, 0, 0, 0, 0)

+ b2(0, 0, B', j, 0, 0, 0)

…

+ b5(0, 0, 0, 0, 0, B', j)

가 된다.

이 송신신호를 멀티패스전송로 P에 통과시켜, 신호 B의 정합필터 Bf에서 검출하면, 출력신호

(x, x , …, x, x, q0, q1, q2, q3, q4, q5, q6, x, x, …, x, x)

가 검출된다.

상기 관계는 이하의 식으로 나타낼 수 있다.

이 관계식은, 6개의 미지수(b0, b1, b2, b3, b4, b5)를 포함하는 7개의 연립방정식이기 때문에, p0∼p3, q0∼q6을 사용하여 송신데이터(b0, b1, b2, b3, b4, b5)를 구할 수 있다.

또, p0∼p3은, 신호 A의 정합필터 Af의 출력으로부터 얻을 수 있고, q0∼q6은 신호 B의 정합필터 Bf의 출력으로부터 얻을 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면, 확산계열내에 송신데이터를 집어 넣는 것에 의해, 데이터를 포함하는 신호전체에 확산계열의 역할을 갖게 하여, 이에 따라, 신호의 진폭의 넓이를 작게 하여, 수신측의 증폭기의 다이나믹레인지(dynamic range)를 작게 할 수가 있다.

본 발명의 송신신호 형성방법, 통신방법, 송신신호의 데이터구조는, 이동통신 등의 멀티패스환경에 바람직하고 유용하다.

Claims

송신데이터에, 1피치분씩 순서대로 시프트시킨 확산계열의 계수열을 곱하는 것에 의해, 또는 확산계열의 계수열에 송신데이터를 곱하여 1피치분씩 순서대로 시프트시킴으로써, 복수의 송신데이터를 형성하여, 해당 복수의 송신데이터를 가산하여 송신데이터열을 형성하는 것을 특징으로 하는 송신신호 형성방법.
송신데이터에 확산계열의 계수열에 곱하여 유한길이신호를 형성하고, 해당 유한길이신호를 무한번 되풀이하여 무한길이신호를 형성하며, 해당 무한길이신호로부터 상기 계수열의 길이보다도 긴 송신데이터를 잘라내어 송신데이터열을 형성하는 것을 특징으로 하는 송신신호 형성방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른 계수열을 사용하여 복수의 송신데이터열을 형성하고, 해당 복수의 송신데이터열은, 임의의 조합에 있어서 해당 송신데이터열의 송신데이터는 주기 상호상관함수가 모든 시프트에서 0으로 하는 것을 특징으로 하는 송신신호 형성방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른 계수열을 사용하여 복수의 송신데이터열을 형성하고, 해당 복수의 송신데이터열의 임의의 조합에 있어서, 송신데이터열의 각 주기 스펙트럼이 무상관이도록, 복수의 송신데이터열을 병렬로 송신하는 것을 특징으로 하는 송신신호 형성방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계수열은, DFT행렬의 행 벡터인 것을 특징으로 하는 송신신호 형성방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 송신데이터열을 송신하여, 상기 계수열에 대응하는 정합필터를 통해서 송신데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제 6 항에 있어서, 상기 송신데이터열을 멀티패스특성을 측정하는 파일롯신호로 하고, 수신한 신호는 전송경로의 멀티패스특성을 갖는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제 7 항에 있어서, 확산계열이 다른 계수열을 사용하여 복수의 송신데이터열을 형성하고, 상기 송신데이터열에서 선택한 적어도 1개를 파일롯신호로 하며, 다른 송신데이터열을 송신신호로 하여,

파일롯신호의 수신신호로부터 멀티패스특성을 구하고,

해당 구한 멀티패스특성을 사용하여 송신신호의 수신신호에서 멀티패스특성을 제거하여 송신데이터를 구하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
송신데이터에 확산계열의 계수열을 곱한 유한길이신호를 무한번 되풀이하여 형성되는 무한길이신호로부터 상기 계수열의 길이보다도 긴 송신데이터를 잘라내어 형성되는 송신데이터열을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신신호의 데이터구조.