KR20060116019A - 광대역 무선 통신 시스템에서 다중-반송파 및 직접 시퀀스확산 스펙트럼 신호를 중첩시키는 방법 및 장치 - Google Patents

광대역 무선 통신 시스템에서 다중-반송파 및 직접 시퀀스확산 스펙트럼 신호를 중첩시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호 모두를 시간 영역 및 주파수 영역에서 의도적으로 함께 중첩시키는 광대역 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 다중-반송파 신호는 높은 스펙트럼 효율을 이용하여 광대역 데이터 신호를 운반한다. 반면, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는, 신호의 단순성, 자기 동기화, 심각한 간섭 하에서의 성능과 같은 성질을 필요로 하는 초기 임의 접속, 채널 탐색, 단문 메시지 전송, 등의 특수한 목적을 위해 이용된다. 본 발명에 따른 방법 및 기법은 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호 모두를 구별하고, 중첩된 신호들 간의 간섭을 최소화하여 각 신호에 기대되는 성능에 미미한 영향만을 미치도록 보장할 수 있다.
다중-반송파, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼, 중첩, 오버레이, 직교 확산 코드.

Description

광대역 무선 통신 시스템에서 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 중첩시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OVERLAYING MULTI-CARRIER AND DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM SIGNALS IN A BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 출원은 2004년 1월 30일자로 출원된 미국 가 특허출원 제60/540,586호, 및 2004년 1월 29일자로 출원된 미국 가 특허출원 제60/540,032호의 우선권을 주장한다.
직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum, 이하 "DSSS") 시스템은 본래 직교 확산 코드(orthogonal spreading codes)를 이용하여 다중-셀 및 다중-사용자 접속 애플리케이션을 지원할 수 있다. DSSS 시스템은 간섭 평균화 덕분에 물리적 채널의 초기 접속 및 주파수 계획이 상대적으로 용이하여, 기존의 일부 무선 네트워크에서 널리 이용되어 왔다. 그러나, 직교 확산 코드를 이용하는 DSSS 시스템은 광대역 환경에서는 다중 경로 전파 효과와 그에 따른 낮은 스펙트럼 효율로 인한 직교성의 심각한 손실을 겪게 될 수 있다.
광대역 무선 통신에서, 다중-반송파(Multi-Carrier, 이하 "MC") 기술은 그 역량으로 인해 점점 더 많은 주목을 받고 있다. 직교 주파수 분할 다중 접 속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDM) 시스템과 같은 MC 시스템은 높은 스펙트럼 효율과 함께 광대역 애플리케이션들을 지원할 수 있다. MC 시스템은, 직교성 있는 부반송파들 상으로 데이터가 다중화되면서 신호의 주기를 연장시키기 위해 순환 전치(cyclic prefix)를 이용함으로써, 무선 환경에서의 다중 경로 전파의 불리한 효과를 완화시킨다. 실질적으로, 하나의 주파수 선택적 채널은 간단한 단일-탭 등화기(single-tap equalizer)에 의해 용이하게 등화될 수 있는 다수의 병렬적인 평활 페이딩 채널(flat fading channel)들로 변환된다. 변조기 및 복조기는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transform, FFT)를 통해 훨씬 낮은 비용으로 효율적으로 구성될 수 있다. 그러나, MC 시스템은 다중-사용자 및 다중-셀 환경에서 동작하는 데에 취약하다.
본 명세서는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum, 이하 "DSSS") 신호 및 다중-반송파(Multi-Carrier, 이하 "MC") 신호들을 시간 영역 및 주파수 영역에서 의도적으로 함께 중첩(overlay)시키는 광대역 무선 통신 시스템을 설명한다. 상기 시스템은 MC 및 DSSS 기법이 가진 약점을 완화하기 위해 이들을 함께 이용한다. MC 신호는 높은 스펙트럼 효율을 이용하여 광대역 데이터 신호를 운반하는 데에 이용된다. 반면, DSSS 신호는, 신호의 단순성, 자기 동기화, 심각한 간섭 하에서의 성능과 같은 성질이 중요시되는 초기 임의 접속(initial random access), 채널 탐색(channel probing), 단문 메시지 전송 등의 특수 목적의 처리를 위해 이용된다. 본 발명의 실시예들에서는 MC 및 DSSS 신호들은 평범한 연산을 통해 구별 가능하고, 중첩된 신호들 간의 간섭은 각 신호에 기대되는 성능을 열화시키기에 불충분하다.
신호들이 코드 영역에서 직교성을 갖도록 설계된 전형적인 CDMA 시스템, 또는 신호들이 주파수 영역에서 직교성을 갖도록 설계된 OFDM 시스템과 달리, 본 발명의 실시예들은 매우 낮은 수준의 확산을 수반하거나 또는 수반하지 않고 전송되는 MC 신호와, 상기 MC 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨로 전송되는 DSSS 신호를 중첩시킨다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, DSSS 신호가 시간 영역에서 정보 비트들 또는 심벌들에 의해 변조되는 반면, MC 신호는 주파수 영역에서 부반송파들 상으로 변조된다. 일부 경우에 DSSS 시퀀스를 변조하는 상기 정보 비트들은 언제나 '1'이다.
또한, 본 발명은 송신 전력 제어, 확산 신호 설계, 및 반복 상쇄와 같은 고급 기법을 이용하여 광대역 무선 다중-접속 및/또는 다중-셀 네트워크에서 상위에 언급된 프로세스와 방법을 구현하기 위한 장치 및 수단을 제공한다.
상위에 언급된 MC 시스템은 OFDM 또는 다중-반송파 코드 분할 다중 접속(Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA)과 같은 특수한 형태일 수 있다. 제시된 방법 및 장치는 하향링크(downlink) 및 상향링크(uplink) 중에서 적어도 하나에 적용 가능하며, 이중화(duplexing) 기법은 시분할 이중화(Time Division Duplexing, TDD) 또는 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplexing)일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 온전한 이해 및 실시를 위한 구체적인 세부 사항을 제공하기 위해 설명되었다. 그러나 본 발명의 측면들은 그와 같은 세부 사항들 없이도 실시될 수 있다. 일부 경우에, 잘 알려진 구조들 및 기능들은 본질적인 문제를 불필요하게 모호화하는 것을 막기 위하여 상세하게 도시 또는 설명되지 않았다.
문맥에 의하여 분명하게 달리 요구되지 않는 한, 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 등장하는 "포함하다," "포함하는"과 같은 단어들은 배타적인 또는 속속들이 규명하는 의미로 사용되는 대신 포괄적인 의미로, 즉 "포함하는, 그러나 그에 한정되지 않는"을 의미하는 것으로 해석될 것이다. 단수 또는 복수로 사용된 단어들 또한 각각 복수 또는 단수를 포함한다. 더 나아가, "여기서," "위에서," "아래에서" 및 이와 유사한 취지의 단어들은, 본 출원에서 사용되는 경우에 본 출원의 어느 특정 일부분이 아니라 전체를 지시한다. 청구항들에 의해 둘 또는 그 이상의 항목을 포함하는 목록과 관련하여 사용되는 "또는"이라는 단어는, 상기 목록에 포함된 항목 중 어느 하나, 상기 목록에 포함된 전체 항목들, 및 상기 목록에 포함된 항목들의 모든 가능한 조합을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 주파수 영역에서 부반송파들로 이루어진 MC 신호의 기본 구조를 예시한다.
도 2는 주파수 영역 및 시간 영역에서 소단위로 분할된 무선 자원을 예시한다.
도 3은 전형적인 OFDM 시스템의 프레임 구조를 예시한다.
도 4는 전형적인 OFDM 시스템의 부프레임 구조의 세 가지 예를 보여준다.
도 5는 OFDM 시스템 및 중첩 시스템의 슬롯 구조를 예시한다.
도 6은 DSSS 신호의 전력 레벨이 MC 신호의 전력 레벨보다 매우 낮은 경우에, 주파수 영역에서 DSSS 신호와 중첩된 MC 신호를 예시한다.
도 7은 MC 부채널들이 모두 사용되지는 않는 경우의 도 6과 같다.
도 8은 MC 및 DSSS 중첩 시스템의 송신기 구조를 예시한다.
도 9는 MC 및 DSSS 중첩 시스템의 수신기 구조를 예시한다.
도 10은 하나의 기지국과 DSSS 및 MC 신호를 전송하는 다수의 이동국 간의 통신의 예들을 보여준다.
도 11은 현재 자신의 해당 기지국 또는 타 기지국들에 DSSS 신호를 전송하는 이동국을 예시한다.
도 12는 합성 신호로부터 보다 명확한 MC 신호를 획득하기 위해 간섭적인 DSSS 신호를 상쇄하는 간섭 상쇄 기법을 이용하는 예를 보여준다.
도 13은 완전히 중첩된 혹은 시간 영역에서 MC 심벌 또는 슬롯 경계에서 부분적으로 중첩된 DSSS 신호 및 MC 신호를 예시한다.
도 14는 주파수 영역에서의 높은 피크대 평균비로 인해 특정 MC 신호에 강한 간섭을 초래하는 DSSS 신호를 예시한다.
도 15는 MC 제어 신호를 보호하기 위해 DSSS 신호에서 스펙트럼 널을 이용하는 예를 보여준다.
도 16은 단순한 서브-샘플링 방법을 이용한 DSSS 신호의 스펙트럼 제어를 예시한다.
도 17은 하나의 기지국과 DSSS 신호 및 MC 신호 모두를 전송하는 다수의 이동국 간의 통신의 예들을 보여준다.
도 18은 시간 및 주파수 영역에서의 전형적인 채널 응답을 예시한다. 시간 영역 채널 응답의 피크값들을 추정함으로써, 주파수 영역에서의 채널 프로파일을 획득할 수 있다.
다중-반송파 통신 시스템
다중-반송파 통신 시스템의 물리적 매체 자원(예를 들어, 무선 또는 케이블)은 주파수 및 시간 영역 모두에서 분할될 수 있다. 이와 같은 정규 분할(canonical division)을 자원 공유를 위한 높은 유연성과 세밀한 입도(granularity)를 제공한다.
주파수 영역에서 다중-반송파 신호의 기본 구조는 부반송파들로 이루어진다. 특정 주파수 대역 또는 채널 내에는 고정된 수의 부반송파들이 존재한다. 세 가지 종류의 부반송파들이 있다.
1. 정보 데이터를 포함하는 데이터 부반송파;
2. 시스템 패러미터의 추정과 같은 시스템 기능을 지원하기 위하여 이용되는, 위상 및 진폭이 미리 정해져 있고 모든 수신기들에 알려져 있는 파일럿 부반송파들; 및
3. 에너지가 없고 보호 대역(guard band) 및 직류 반송파들에 이용되는 무음 부반송파들(silent subcarriers).
도 1은 주파수 영역에서 부반송파들로 이루어지는 다중-반송파 신호의 기본 구조를 예시한다. 데이터 부반송파들은 확장성 및 다중 접속을 지원하기 위해 부채널(subchannel)이라고 불리는 그룹들로 배열된다. 하나의 부채널을 형성하는 반송파들은 반드시 서로 인접하지 않아도 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 사용자는 부채널들 전체 또는 일부를 사용할 수 있다.
도 2는 주파수 영역(부채널) 및 시간 영역(시간 슬롯) 모두에서 소단위로 분할되는 무선 자원을 도시한다. 시간 영역에서 MC 신호의 기본 구조는 다중-접속을 지원하는 타임 슬롯들로 이루어진다.
전형적인 MC 시스템
OFDM 시스템은 MC 시스템의 특별한 경우로서 이용된다. 고려중인 상향링크를 위한 시스템 패러미터들이 표 1에 나열되어 있다. 도 3은 적합한 OFDM 시스템의 프레임 구조를 예시한다. 이 시스템에서, 하나의 20ms 프레임(310)은 네 개의 5ms 부프레임(312)으로 분할된다. 하나의 부프레임(312)은, 하향링크에서 상향링크로의 전환 시간 및 그 반대의 전환 시간으로서 기능하는 6 개의 시간 슬롯(314) 및 두 개의 특수 구간(316)을 포함한다. 하나의 부프레임 내의 6 개의 시간 슬롯은 상향링크 또는 하향링크 슬롯들로 대칭적으로 또는 비대칭적으로 구성될 수 있다.
도 4는 OFDM 시스템의 부프레임 구조의 세 가지 예를 보여준다. 즉, 하나의 대칭적 구성(412) 및 두 개의 비대칭적 구성(414)을 보여주며, 각 예는 상이한 상향링크 및 하향링크 슬롯 수를 가진다. 도 5는 OFDM 시스템과 중첩 시스템의 슬롯 구조를 예시한다. 하나의 800us 시간 슬롯(510)은, 시간 영역에서 DSSS 신호와 중첩된 8 개의 OFDM 심벌들(512)을 포함한다. 두 개의 보호 구간 GP1 및 GP2는 DSSS 신호(514)를 위해 할당된다.
표 1: 상향링크 시스템 패러미터들
데이터율 2, 4, 8, 16, 24 Mbps
변조 QPSK, 16-QAM
부효화율 1/8, 1/4, 1/2, 3/4
IFFT/FFT 크기 1024
OFDM 심벌 구간 100 us
보호 구간 11.11 us
부반송파 간격 9.765625 kHz
시스템 샘플링율 (fs) 11.52 MHz
채널 간격 10 MHz
MC 및 DSSS 중첩 시스템의 상세한 설명
도 5는 MC 및 DSSS 신호의 중첩을 도시한다. DSSS 신호는 MC 신호와 시간 영역에서 중첩된다. 이들 신호들이 동기화된 경우, 중첩 신호는 MC 슬롯 또는 MC 심벌의 경계에 정렬될 수 있다(예를 들어, 도 5의 DSSS 신호 #k). 또한, 이들 신호들이 동기화되지 않은 경우, 중첩 신호는 MC 슬롯 또는 MC 심벌의 경계에 정렬되지 않을 수도 있다(예를 들어, 도 5의 DSSS 신호 #j). 일실시예에 따르면, DSSS 신호는 OFDM 심벌의 순환 전치 구간에 위치한다.
도 6은 DSSS 신호의 전력 레벨이 MC 시그널의 전력 레벨보다 훨씬 낮은 경우 에 주파수 영역에서 DSSS 신호와 중첩된 MC 신호를 예시하는 도면이다. 부채널의 부반송파들은 주파수 영역에서 반드시 서로 인접해야 하는 것은 아니다. 도 7은 MC 부채널들이 모두 사용되지는 않는 경우의 도 6과 같다. 도 7은 일부 MC 부채널들에 에너지가 공급되지 않는 시나리오를 예시한다.
또 다른 실시예에 따르면, DSSS 신호가 시간 영역 또는 주파수 영역에서 변조되는 데 반해, MC 신호는 주파수 영역에서 부반송파들 상으로 변조된다. 일실시예에서, DSSS 시퀀스 상의 변조 심벌은 하나이고 상기 시퀀스는 변조되지 않는다.
도 8은, MC 신호와 DSSS 신호가 디지털-아날로그 변환(830)에 앞서 서로 더해지는, MC 및 DSSS 중첩 시스템의 송신기 구조(800)를 예시한다. 도 8에서, 상위 브랜치(branch)(810)는 OFDM 송신기이고, 하위 브랜치(820)는 확산 스펙트럼 송신기이다. MC 송신기에서, 직렬-병렬 변환 버퍼는 순차적인 입력을 병렬적인 출력으로 변환하여 역 이산 푸리에 변환(inverse discrete Fourier transform, IDFT)에 입력한다. IDFT 출력은 시간 영역 신호로서, 순환 전치가 부가되고 난 뒤에 병렬적 신호에서 순차적 신호로 변환된다. 상기 전치 구간의 부가는 병렬-직렬 변환 이후에 수행될 수도 있다. 확산 스펙트럼 송신기에서, DSSS 시퀀스는 정보 비트들 또는 심벌들에 의해 변조되고, 변조된 신호들은 펄스-셰이핑(pulse-shaping) 필터를 통과하여 신호 스펙트럼이 소정 기준을 만족하게 된다.
디지털 감쇠기(G1)는 MC 신호와 비교하여 DSSS 신호의 전송 신호 레벨을 조정하기 위해 이용된다. 상기 두 신호는 합성 아날로그 신호(composite analog signal)로 변환되기에 앞서 디지털 영역에서 중첩된다. 제2 아날로그 가변 이 득(G2)은 디지털-아날로그 변환기(830)를 거친 뒤에 전송 신호의 전력 레벨을 추가로 제어하기 위해 이용된다. MC 신호가 존재하지 않을 경우에, G1 및 G2는 충분한 송신 동적 레인지(transmission dynamic range)를 제공하기 위하여 DSSS 신호에 적용된다. G2는 복수의 순환 단계에 의해 실현될 수 있다.
도 9는 MC 및 DSSS 중첩 시스템의 수신기 구조(900)를 예시한다. 합성 신호는 MC 수신기(910) 및 DSSS 수신기(920)에 의해 처리된다. 수신기 측에서, 자동 이득 제어(automatic gain control, AGC) 이후에 아날로그-디지털 변환기(930)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. MC 수신기는 기본적으로 MC 송신기의 역-프로세스를 수행한다. MC 동기화 회로는 수신기가 정상적으로 기능할 수 있도록 시간 및 주파수 영역에서 동기화를 수행한다. 병렬-직렬 변환기의 출력은 정보 비트들 또는 심벌들이다. DSSS 신호가 존재하는지를 검출하기 위해, 정합 필터(matched filter) 또는 상관기(correlator)를 통해 신호를 역확산하고, 접속 시퀀스(access sequence)를 이용하여 상관 피크값이 소정의 임계값을 초과하는지를 확인한다. DSSS 수신기(920)로부터의 정보는, 이제 초기 임의 접속(initial random access)에 있어서 이동국의 시그니쳐(signature)를 복호화하는 데에, 채널 탐색(channel probing)에 있어서 채널 정보를 도출하는 데에, 또는 단문 메시지 전송(short messaging)에 있어서 정보 비트를 부호화하는 데에 이용된다.
일실시예에 따르면, DSSS 수신기(920)는 다중 경로 환경(multi-path environment)에서의 성능 향상을 위해 레이크 수신기(rake receiver)(920)를 사용할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, MC 신호는 마치 DSSS 신호가 존재하지 않는 것처럼 처리된다. 또 다른 실시예에 따르면, 합성 신호로부터 DSSS 신호를 제거하여 거의 동일한 MC 성능을 유지하기 위하여 합성 신호에 고급 간섭 상쇄 기법이 적용될 수 있다.
사용자 i 에 대하여 전송된 합성 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112006056509768-PCT00001
bi 는, MC 신호가 없는 경우 0이고, MC 신호가 존재하는 경우 1이다. 마찬가지로, Gi ,1 는, DSSS 신호가 없는 경우 0이고, DSSS 신호가 존재하는 경우에는 MC 신호에 대한 상대적인 DSSS 신호의 전력 설정에 따라 그 값이 달라진다. Gi ,2 는 사용자 i 에 대한 총 송신 전력을 제어하기 위하여 이용된다. 수신된 신호는 다음과 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure 112006056509768-PCT00002
M은 현재의 기지국과 활발하게 통신하고 있는 이동국들의 총수이고, N은 가우스 잡음이며, I는 현재의 기지국 및 다른 기지국들의 이동국들로부터의 총 간섭량이다.
MC 신호의 수신 전력을 PMC라고 하고, DSSS 신호의 수신 전력을 PSS라고 할 때, MC 신호의 신호대 간섭 잡음비(signal to interference and noise ratio, SINR)는, DSSS 신호가 존재하지 않는 경우,
[수학식 3]
Figure 112006056509768-PCT00003
이고, DSSS 신호가 존재하는 경우,
[수학식 4]
Figure 112006056509768-PCT00004
이다. 시스템은
Figure 112006056509768-PCT00005
가 MC 신호의 SINR 요구조건을 만족하도록 설계될 수 있고, 따라서 중첩된 DSSS 신호로부터의 간섭에도 불구하고 성능은 저하되지 않는다.
일실시예에 따르면, DSSS 신호는 PSS가 잡음 레벨 N에 비해 훨씬 낮도록 전력 제어될 수 있다.
반면에, DSSS 신호의 SINR은 다음과 같다.
[수학식 5]
Figure 112006056509768-PCT00006
DSSS 신호의 확산 성분(spreading factor)을 KSF라고 할 때, 역확산 후의 단일 심벌에 대한 실효 SINR(effective SINR)은 다음과 같다.
[수학식 6]
Figure 112006056509768-PCT00007
Figure 112006056509768-PCT00008
는, DSSS 신호에 실려 있는 정보를 검출하고 복호화하는 경우에 성능 요구조건을 만족하기 위하여 충분히 높아야 한다. 일실시예에서, 역확산 이후에 30dB의 확산 이득으로 DSSS 신호를 부스팅(boosting)하기 위해 KSF 값은 1000으로 선택된다.
도 11은 현재 자신의 해당 기지국 및 타 기지국들로 DSSS 신호를 전송하는 이동국(1110)을 도시한다. 특히, 후자는 핸드오프(hand-off) 프로세스에서 유용하다. 도 11에서, 이동국 MSk은 기지국 BSk으로 DSSS 신호를 전송하는 동시에 BSi와 MC 신호를 이용하여 통신한다.
전력 제어
앞서 논의된 바와 같이, 설계 이슈 한 가지는 DSSS 신호의 전력을 최소화하여 MC 데이터 신호에 대한 간섭을 감소시키는 것이다. 일실시예에 따르면, 이동국의 초기 전력 설정값
Figure 112006056509768-PCT00009
(dBm 단위)은, 경로 손실
Figure 112006056509768-PCT00010
(dB 단위) 및 기지국의 일정 수신 전력 레벨
Figure 112006056509768-PCT00011
(dBm 단위)에 기초하여 설정된다.
[수학식 7]
Figure 112006056509768-PCT00012
C1(dB 단위)은 수학식 4에 명시된 MC의 SINR이 그 요구조건을 만족하도록 적절한 값으로 정해질 수 있고, C2(dB 단위)는 전력 제어의 부정확성을 보상하기 위한 조정값이다. 개방루프(open loop) 전력 제어의 부정확성은 주로 이동국에서 추정된 경로 손실과 실제의 경로 손실 간의 불일치에 기인한다.
일실시예에서, C1은 1/2 오류 제어 부호화(error control coding)의 QPSK 변조를 이용한 MC에 대하여 9dB로 정해질 수 있다. 또는, 1/2 오류 제어 부호화의 16QAM을 이용한 MC에 대하여 15dB로 정해질 수 있다. C2는 이동국이 개방루프 전력 제어에 따르는지 또는 폐루프(closed loop) 전력 제어에 따르는지 여부에 따라 10dB 또는 2dB로 정해질 수 있다. 또한, DSSS 신호 레벨이 MC 신호보다 훨씬 낮기 때문에 DSSS 신호에 대한 전력 제어는 DSSS 신호의 스펙트럼 마스크 요구조건을 경감시킨다.
DSSS 신호의 초기 송신 전력으로부터 C1+C2의 총 전력 오프셋을 감산하는 경우, DSSS 신호의 확산 성분은 DSSS 신호가 정상적인 상태에서 검출될 수 있도록 충분히 높은 값(예를 들어, 512(27dB) 이상)으로 설정되어야 한다. 이는 기지국의 아날로그-디지털 변환기의 총 비트수가 충분히 클 것(예를 들어, 12 비트)을 요구한다.
일실시예에 따르면, 이동국의 디지털-아날로그 변환기는 12 비트를 이용하고, 이 가운데 8 비트가 MC 신호를 위해 주어진다(3 비트는 MC 피크대 평균의 고려를 위해 확보되었다는 가정 하에). 따라서, MC 신호에 비하여 상당한 정도의 감쇠가 있는 경우에도 DSSS 신호를 위한 충분한 수의 비트들이 있다.
MC 신호에 대한 DSSS 신호 간섭의 상쇄
일실시예에서, 기지국은 MC 신호에 대한 DSSS 간섭을 상쇄하기 위하여 간섭 상쇄 기법을 이용한다. 도 12는 보다 명확한 MC 신호를 획득하기 위해 합성 신호로부터 간섭적인 DSSS 신호를 제거하는 간섭 상쇄 기법을 이용하기 위한 시스템을 예시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, DSSS 수신기(1220)에 의해 검출된 DSSS 신호는, 더 깨끗한 MC 데이터 신호를 얻기 위하여 전체 신호로부터 제거(결정-유도(decision-directed))된다. 또 다른 실시예에 따르면, 간섭 상쇄 효과를 향상시키기 위하여 다단계 반복 상쇄가 적용될 수 있다. MC 수신기는 기본적으로 앞서 언급된 MC 송신기의 역-프로세스를 수행한다. MC 동기화 회로는 수신기가 정상적으로 기능할 수 있도록 시간 및 주파수 영역에서 동기화를 수행한다. 병렬-직렬 변환기의 출력은 정보 비트들 또는 심벌들이다.
DSSS 신호 설계
DSSS 시퀀스들은 양호한 자기상관 특성 및 상호상관 특성을 갖도록 선택된다(즉, 높은 피크대 사이드로브비(peak to sidelobe ratio)). 일실시예에 따르면, DSSS 신호의 스펙트럼 마스크를 제한하고 주파수 영역에서 MC 신호에 미치는 영향을 감소시키기 위하여 펄스-셰이핑이 적용된다. 예를 들어, DSSS 신호에 적용되는 송신기 펄스-셰이핑 필터는 주파수 영역에서 α 의 롤-오프 팩터(roll-off factor)를 갖는 루트-레이즈드 코사인(root-raised cosine, RRC) 필터일 수 있다. 칩 임 펄스 필터의 임펄스 응답
Figure 112006056509768-PCT00013
은,
[수학식 8]
Figure 112006056509768-PCT00014
과 같다. Tc는 칩 지속시간(chip duration)이다.
도 13은 완전히 중첩되거나, 시간 영역의 MC 심벌 또는 슬롯 경계에 중첩된 DSSS 신호 및 MC 신호를 예시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, DSSS 신호 및 MC 신호는, 이들 신호들이 동기화된 경우에는 심벌(또는 슬롯) 경계에 정렬될 수 있고, 이들 신호들이 동기화되지 않은 경우에는 시간 영역에서 부분적으로 중첩될 수 있다. 도 13을 참조하면, DSSS 신호 #m(1302)는 MC 심벌(또는 슬롯)(1304)과 시간 영역에서 완전히 중첩된다. 반면에, DSSS 신호 #n(1306)는 MC 심벌(또는 슬롯)과 부분적으로만 중첩된다.
도 14는 주파수 영역에서의 높은 피크대 평균비(Peak to Average Ratio, PAR)로 인해 특정 MC 부반송파들에 강한 간섭을 초래하는 DSSS 신호를 예시한다. DSSS 신호의 확산을 위해 이용되는 시퀀스는, 도 14에 도시된 바와 같이, DSSS 신호가 주파수 영역에서 높은 피크대 평균비를 가지고 그 스파이크(spike)로 인해 일부 MC 부반송파들에 심각한 간섭을 초래할 수 있는 경우를 피하도록 설계되어야 한다. 일실시예에 따르면, DSSS 시퀀스는 PAR 감소 알고리즘과 같은 신호 처리 기법을 이용하여, 부분적으로 또는 전체적으로, 주파수 영역에서 낮은 PAR을 갖도록 설 계된다. 바이너리(binary) 또는 넌-바이너리(non-binary) 시퀀스가 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 주파수 영역에서 DSSS 시퀀스의 PAR을 제어함으로써 주파수 영역에서 복조되는 MC 신호에 미치는 DSSS 신호의 간섭을 제한하기 위하여, 골레이 보수 시퀀스(Golay complementary sequences), 리드-뮬러 코드(Reed-Muller codes), 또는 이와 유사한 구성 방식으로 설계된 코드들이 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 도 13에 도시된 DSSS 신호 #p(1308)과 같이, 하나의 MC 심벌과 중첩되는 DSSS 신호에 보호 구간(guard period)들이 부가될 수 있다. 상기 보호 구간들은, 상기 OFDM 심벌 구간과 관련된 DSSS 신호가 시간 오정렬되는 경우에도, MC 부반송파에 간섭이 거의 미치지 않도록 잘 설계된 DSSS 시퀀스(주파수 영역에서 낮은 PAR)를 보호한다.
MC 부반송파들 내에서, 제어 부반송파들은 데이터 부반송파들보다 더 중요하고, 중첩 시스템에서 더 나은 보호를 받을 필요가 있을 수 있다.
도 15는 MC 제어 부채널을 보호하기 위하여 DSSS 시그널(1502) 내에서 스펙트럼 널(spectrum null)들을 사용하는 것을 예시한다. 일실시예에 따르면 DSSS 시퀀스는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상향링크 MC 제어 신호(1504)와의 과도한 간섭을 피하기 위하여 MC 제어 부채널에 스펙트럼 널들을 가지도록 설계될 수 있다. 한 가지 방안은 서브-샘플링(sub-sampling)을 사용하여 DSSS 신호의 칩 속도(chip rate)가 시스템 샘플링 속도의 1/2 또는 2/3가 되도록 하는 것이다. 이는 곧 도 16에 도시된 것처럼 DSSS 스펙트럼이 10MHz의 사용 가능한 스펙트럼(1506) 중에서 중앙의 5.76MHz 또는 7.68MHz의 대역폭만을 차지하는 것을 의미한다. 나머지 스펙트럼에서의 MC 부반송파들과의 간섭은, 제어 정보를 운반하거나 더 고차의 변조 부반송파들(예를 들어, 16QAM)을 이용하는 MC 부반송파들이 위치하는 곳에 비해 훨씬 낮을 것이다.
중첩 방안을 이용한 초기 임의 접속
도 10은 중첩 시스템에서 이동국　MSj(1004)에서의 초기 임의 접속을 위해 이용되는 DSSS 신호를 예시한다. 이 때, 이동국 MS1과 MSk는 MC 신호를 기지국 BSi(1002)로 전송한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, DSSS 신호는 초기 임의 접속을 위해 이용되고 MC 신호는 복수의 이동국에 의해 고속 데이터 및 관련된 제어 정보를 전송하기 위하여 이용된다. 이와 같은 상황에서 이동국 MSj은 자신의 초기 접속 DSSS 신호를 다른 이동국들(이 경우, MS1 및 MSk)로부터 전송되는 MC 신호들과 함께 동시에 기지국 BSi로 전송한다.
다중-방송파 다중 접속 시스템의 초기 임의 접속에서, 이동국은 제어 부채널 상으로 직접 전송할 수 없다. 왜냐하면, 이동국의 전송시점 및 전력이 다른 이동국들과 함께 정렬되어 있지 않기 때문이다. 전원이 켜지거나, 슬립 모드(sleep mode)로부터 깨어나는 경우에, 이 이동국은 먼저 기지국의 브로드캐스팅 채널(broadcasting channel)을 확인하고, 사용 가능한 임의 접속 DSSS 채널을 검색한 다. 다음으로, 이동국은 상응하는 기지국에 지정되고 각 기지국에 의해서 모든 이동국들에게 브로드캐스트되는 특정 시그니쳐(signature) 코드 또는 시퀀스와 함께 초기 임의 접속 신호를 DSSS 채널을 통해 전송한다.
DSSS 신호의 초기 접속은, 다른 이동국들로부터 전송되고, 각각 데이터 및 제어 정보를 포함하는 MC 신호들과 함께 기지국에 도착한다. DSSS 신호의 초기 전력 레벨은 개방 루프 전력 제어 설정에 기초한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 초기 시간 정렬의 불확실성을 해결하기 위하여 DSSS 신호 내에 충분한 보호 구간이 확보된다.
기지국이 DSSS 신호를 검출하는 데 성공하는 경우에, 기지국은 시그니쳐 또는 다른 고유한 이동국 식별자와, 사용 가능한 다음 시간 슬롯의 하향링크 제어 채널 상의 이동국의 전력 및 시간 조정값(adjustments)과 같은 정보를 포함하는 확인(acknowledgement, ACK) 신호를 전송한다. 상기 확인 신호의 시그니쳐와 일치하는 전송 시그니쳐를 갖는 이동국은, 할당된 시간 및 전력값을 이용하는 지정된 상향링크 MC 제어 채널로 이동하여 메시지 전송을 마무리한다.
소정 개수의 슬롯 이후에도 아무런 피드백을 수신하지 못하는 경우에, 이동국은 접속 슬롯(access slot)이 기지국에 의해 검출되지 않았다고 가정하고, 허용되는 최대 신호 전력에 도달하거나 최대 재시도 횟수에 도달하기 전까지 DSSS 신호의 송신 전력을 한 단계씩 증가시키고 다시 전송한다. 일실시예에 따르면, 단계적으로 증가되는 전력값은 1dB 또는 2dB로 정해지고, 하향링크 브로드캐스팅 채널에 의해 설정된다. 최대 허용 전송 신호 전력 및 재시도 횟수 역시 상향 변조/부호화 방안 및 사용 가능한 접속 채널들에 따라 기지국에 의해 제어된다. 초기 임의 접속 중에, DSSS 신호는 또한 채널 탐색과 단문 메시지 전송에 이용될 수 있다.
중첩 시스템에서 DSSS 를 이용한 채널 탐색
본 발명의 일실시예에서, DSSS 신호는 채널 특성의 추정을 지원하기 위해 이용된다. 이 경우, 이동국은 이미 시간 및 주파수 영역에서 기지국과 동기화되어 있고, MC 신호의 전송은 기지국과 함께 폐루프 전력 제어에 따른다.
도 17은 DSSS 및 MC 신호들 모두를 전송하는, 기지국(1702)과 복수의 이동국들(1704) 간의 통신의 예를 보여준다. DSSS 신호는 채널 탐색 또는 단문 메시지 운반에 이용된다. 이 경우, 이동국 MSj(1704)는 MC 신호 및 DSSS 신호 모두를 기지국 BSi(1702)으로 전송하고, 또한 기지국 BSi(1702)과 함께 폐루프 전력 제어에 따른다. 도 17에서, 이동국 MSj(1704)은 자신의 DSSS 신호를 자신의 MC 신호와 함께 동시에 전송한다. 다른 이동국들(이 경우, MS1(1704) 및 MSk(1704))은 MC 또는 DSSS 신호들을 기지국 BSi(1702)으로 전송한다.
도 18은 시간 영역(1802) 및 주파수 영역(1804)에서의 전형적인 채널 응답을 예시한다. 시간 영역(1802) 채널 응답 피크값들을 추정함으로써, 주파수 영역(1804)의 채널 프로파일(channel profile)이 얻어질 수 있다. 광대역 무선 시스템의 전형적인 시간 영역 및 주파수 영역 채널 응답이 도 18에 도시된다. 기지국의 DSSS 수신기에 정합 필터(matched filter)를 사용함으로써 시간 영역 채널 응답 의 피크값들이 검출될 수 있다.
폐루프 전력 제어를 이용할 경우에, 초기 전력 설정값은 개방루프 전력 제어만을 이용하는 경우에 비해 훨씬 더 정확할 것이다. 따라서, 전력 제어의 부정확성을 위해 확보해 둔 여유값(margin)을 훨씬 작은 값으로 줄일 수 있다. 더 나아가, DSSS 신호에는 아무런 데이터 정보도 실을 필요가 없기 때문에 더 큰 확산 팩터(spreading factor)를 이용할 수 있다. 이로 인해, 정합 필터 또는 상관기(correlator)의 출력으로부터 다중 경로 피크값들을 검출하기에 충분할 만큼 큰 동적 레인지(dynamic range)를 얻게 되어, 더 나은 채널 프로파일을 생성할 수 있다. 언제, 또 얼마나 자주 이동국이 채널 탐색을 위해 DSSS 신호를 전송할 것인지를 네트워크 또는 이동국에 의해 설정 가능하다.
일실시예에 따르면, 기지국은 이동국 채널 특성값의 업데이트를 필요로 하는 경우에, 이동국이 채널 탐색용 DSSS를 전송하도록 지시할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 기지국은 무음 구간(silent period) 동안에 이동국을 폴링(polling)하고, 전송 타이밍 및 전력과 같은 이동국 정보의 업데이트 사항을 탐색용 DSSS 신호로부터 얻을 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 채널 프로파일 정보는 빔-형성(beamforming)과 같은 고급 안테나 기술에 이용될 수 있다. 일실시예에서, DSSS 신호를 이용한 채널 탐색은 폐루프 전력 제어 또는 시간 동기화 없이 수행된다.
중첩 시스템에서 DSSS 를 이용한 단문 메시지
본 발명의 일실시예에서, DSSS 신호는 단문 메시지를 운반하기 위해 이용된 다. 이 경우, 이동국은 이미 시간 및 주파수 영역에서 기지국과 동기화되어 있고, MC 신호의 전송 역시 기지국과 함께 폐루프 전력 제어를 따른다. 도 17에 도시된 바와 같이, 이동국 MSj는 단문 메시지를 포함하는 DSSS 신호를 자신의 MC 신호와 함께 동시에 전송한다. 다른 이동국들(이 경우, MS1 및 MSk)은 MC 신호 또는 DSSS 신호를 기지국 BSi로 전송한다. 이 경우, DSSS 신호에 의해 운반되는 단문 메시지는 MC 신호와 비교하여 훨씬 낮은 데이터 속도를 갖는다. 다른 실시예에서, DSSS 시그널링을 이용한 단문 메시지 전송은 폐루프 전력 제어 또는 시간 동기화 없이 수행된다.
본 발명의 실시예들에 대한 상기 상세한 설명은 본 발명을 모두 속속들이 규명하거나 앞서 개시된 뚜렷한 형태로 본 발명을 제한하려는 의도를 갖지 않는다. 본 발명의 특정한 실시예들, 예들은 예시를 목적으로 상위에 설명되었지만, 발명의 범위 내에서 다양한 동등한 변경이 가능하고, 이는 이와 관련된 분야에 종사하는 자들에게 있어서 자명하다. 또한, 앞서 제시된 발명의 내용은 여기에 설명된 시스템뿐 아니라 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 앞서 설명된 다양한 실시예들의 구성요소 및 단계들을 조합하여 또 다른 실시예들을 제공할 수 있다.
첨부하는 출원서에 나열된 문헌들을 포함하여 상기의 특허들과 출원들 및 다른 참조문헌들 모두는 레퍼런스로서 명세서에 병합된다. 본 발명의 측면들은 필요한 경우 본 발명의 또 다른 실시예들을 제공하기 위하여 앞서 설명된 다양한 참조문헌들에 따른 시스템, 기능, 및 개념을 활용하기 위하여 변형될 수 있다.
상위의 "발명의 상세한 설명"에 비추어 본 발명에 변경을 가할 수 있다. 비록 본 발명의 상세 설명에서 구체적인 실시예와 예측할 수 있는 가장 좋은 모드에 관하여 설명하였으나, 텍스트 상에 얼마나 상세히 설명되어 있는지에 관계없이 본 발명은 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다. 그러므로, 여기에 개시된 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 세부적인 구현은 상당 부분 달라질 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 어떠한 특징들 또는 측면들을 설명할 때 사용되는 특정 전문용어는 전문용어와 관련된 본 발명의 특성들, 특징들, 또는 측면들을 제한하도록 재정의된 것을 의미하는 것은 아니다.
일반적으로, 청구항들에서 사용되는 용어들은, 상세한 설명에 의해 명확히 정의되지 않는 한, 명세서에 개시된 특정한 실시예들로 본 발명을 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 따라서, 본 발명의 실질적 범위는 개시된 실시예들에 더해 청구항들에 의한 발명을 실행하고 구현하는 모든 동등한 방법까지 포괄한다.
본 발명의 특정한 측면들은 다음과 같이 특정한 청구항의 형태로 제시되어 있지만, 발명자들은 여러 청구항 형태들 내에서 발명의 다양한 측면을 고려한다. 따라서, 발명자들은 본 발명의 다른 측면들을 추가적인 청구항의 형태로 권리화하기 위하여 본 출원 후에 청구항들을 추가할 권리를 보유한다.
본 발명의 실시예들은 매우 낮은 수준의 확산을 수반하거나 또는 수반하지 않고 전송되는 MC 신호와, 상기 MC 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨로 전송되는 DSSS 신호를 중첩시킨다. 본 발명에 따른 방법 및 기법은 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호 모두를 구별하고, 중첩된 신호들 간의 간섭을 최소화하여 각 신호에 기대되는 성능에 미미한 영향만을 미치도록 보장할 수 있다. 또한, 본 발명은 송신 전력 제어, 확산 신호 설계, 및 반복 상쇄와 같은 고급 기법을 이용하여 광대역 무선 다중-접속 및/또는 다중-셀 네트워크에서 상위에 언급된 프로세스와 방법을 구현하기 위한 장치 및 수단을 제공한다.

Claims (35)

  1. 다중-사용자 다중-셀 환경을 위한 광대역 무선 통신 시스템에 있어서,
    중첩된 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 전송하도록 구성되는 복수의 송신기들 중에서 어느 하나의 송신기를 포함하고,
    상기 다중-반송파(MC: Multi-Carrier) 신호는 주파수 영역에서 부반송파들 상에 변조되고,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum) 신호는 시간 영역 및 주파수 영역 중 어느 하나에서 변조되고,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 신호가 동기화된 경우에 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 시간 영역에서 다중-반송파 슬롯 또는 다중-반송파 심벌의 경계에 정렬되거나, 또는 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 신호가 동기화되지 않은 경우에 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 시간 영역에서 임의로 위치하고,
    상기 다중-반송파 신호의 적어도 하나의 부반송파는 상이한 전력 레벨로 에너지를 공급받거나 또는 에너지를 공급받지 않을 수 있고, 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 상기 다중-반송파 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨로 전송되는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 기지국(BS) 또는 이동국(MS)에 포함되며,
    상기 다중-반송파 신호는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 또는 다중-반송파 코드 분할 다중 접속(MC-CDMA) 신호이고,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 직교 주파수 분할 다중 심벌의 순환 전치 구간에 위치하고,
    상기 시스템은 시분할 이중화(TDD) 및 주파수 분할 이중화(FDD) 중에서 선택된 어느 하나의 방식으로, 상향링크 및 하향링크 중 적어도 하나의 링크를 수행하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    중첩된 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 수신하도록 구성되는 복수의 수신기들 중에서 어느 하나의 수신기를 더 포함하고,
    상기 수신기는
    기지국(BS) 또는 이동국(MS)에 포함되며, 다중-반송파 처리기 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 처리기를 포함하고,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 처리기는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 검출하고 시스템 기능들을 수행하기 위한 정보를 추출하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시스템 기능들은 초기 임의 접속에서의 송신기 시그니쳐(signature)의 복호화, 채널 탐색을 위한 채널 정보의 도출, 및 단문 메시지 전송을 위한 정보 비트의 복호화 중 적어도 하나의 기능
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    디지털-아날로그 신호 변환의 동적 범위는 상기 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 수용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 수신기들 중에서 어느 하나의 수신기를 더 포함하고,
    상기 수신기는
    중첩된 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 수신하도록 구성되고,
    다중 경로 환경에서 성능을 개선하기 위한 레이크 수신기를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    중첩된 다중-반송파 및 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 수신하도록 구성된 복수의 수신기들 중에서 어느 하나의 수신기를 더 포함하고,
    상기 수신기는 다중-반송파 신호와의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 간섭을 상쇄하기 위하여 상기 수신 신호로부터 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 성분의 신호를 제거하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 간섭의 상쇄 효율을 개선하기 위한 다단계 반복 상쇄가 적용되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는, 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호의 전력 레벨이 소정 레벨 이하이고, 수신기가 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 검출 또는 복호화하기 위한 요건을 만족하도록 높게 전력 제어되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전력 레벨은 상기 다중-반송파 신호의 전력 레벨 또는 잡음 전력 레벨과 비교하여 소정 레벨 이하인 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 스펙트럼 마스크 요건을 만족하도록 전력 제어되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼의 시퀀스는 자기상관 및 상호상관 특성을 만족하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    펄스-셰이핑(pulse-shaping) 기법에 의해 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호의 스펙트럼 마스크가 제한되고, 주파수 영역에서 상기 다중-반송파 신호에 미치는 영향이 감소되며,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호에 적용되는 펄스-셰이핑 필터는, 주파수 영역의 롤-오프 팩터(roll-off factor) α 및 칩 지속시간 Tc 에 대해, 칩 임펄스 필터의 임펄스 응답 RC0(t) 이,
    Figure 112006056509768-PCT00015
    인 루트-레이즈드 코사인(RRC : Root Rasised Cosine) 필터인 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시퀀스는 바이너리(binary) 또는 넌-바이너리(non-binary) 시퀀스이고 일정 위치에 스펙트럼 널(null)을 갖는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 다중-반송파 심벌과 중복되는 보호 구간을 이용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 초기 임의 접속을 위하여 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 사용하고, 고속 데이터 및 관련된 제어 정보를 위하여 다중-반송파 신호를 사용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 채널 특성의 추정을 위하여 채널 탐색 또는 측정을 하는 데에 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 이용하고,
    빔-형성(beamforming)과 같은 고급 안테나 기법 및 전송 포맷을 지원하기 위하여 전력 제어를 수반하거나 수반하지 않으면서 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 채널의 측정을 수행하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전송 포맷은 변조 방식, 부호화율, 및 파일럿 패턴 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    단문 메시지를 운반하기 위해, 폐루프 전력 제어 또는 시간 동기화를 수반하거나 수반하지 않으면서, 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 대응되는 다중-반송파 신호와 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  20. 다중-사용자 다중-셀 환경을 위한 통신 시스템에 있어서,
    다중-반송파(MC: Multi-Carrier) 신호를 전송하기 위한 송신기 수단; 및
    직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum) 신호를 전송하기 위한 송신기 수단
    을 포함하고,
    상기 다중-반송파 신호는 광대역 데이터 및 관련된 제어 신호를 운반하고,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 초기 임의 접속, 채널 탐색, 및 단문 메시지 전송 중에서 적어도 하나의 기능을 수행하고;
    상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 중첩된 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 신호를 함께 전송하거나;
    상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호만을 전송하고, 상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 상기 다중-반송파 신호만을 전송하고, 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 신호는 동일 주파수 채널 상에 중첩되거나;
    상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 중첩된 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 신호를 함께 전송하고, 상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 전송하고, 상기 송신기 수단 중 적어도 하나의 송신기 수단은 상기 다중-반송파 신호를 전송하고, 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 및 다중-반송파 전송 신호는 동일 주파수 채널 상에 중첩되는 것
    을 특징으로 하는 통신 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 다중-반송파 신호의 부반송파는 일정 전력 레벨로 에너지를 공급받거나 또는 에너지를 공급받지 않는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 상기 다중-반송파 신호와의 간섭을 감소시키기 위해 전력 제어되고,
    상기 송신기의 초기 전력 설정값
    Figure 112006056509768-PCT00016
    (dBm 단위)은 경로 손실
    Figure 112006056509768-PCT00017
    (dB 단위) 및 일정 수신 전력 레벨
    Figure 112006056509768-PCT00018
    (dBm 단위)에 기초하여 설정되어
    Figure 112006056509768-PCT00019
    과 같고,
    상기 C1(dB 단위)는 상기 다중-반송파 신호의 신호 대 간섭 잡음비
    Figure 112006056509768-PCT00020
    가 소정의 요구조건을 만족하도록 설정되고, 상기 C2(dB 단위)는 전력 제어의 부정확성을 보상하는 조정값이고,
    Figure 112006056509768-PCT00021
    가 상기 다중-반송파 신호의 수신 전력을 의미하고, N 이 가우시안 잡음을 의미하며, I 가 현재의 기지국 및 타 기지국들의 모든 이동국들로부터의 총 간섭량을 의미하는 경우에
    Figure 112006056509768-PCT00022
    인 것
    을 특징으로 하는 통신 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호의 전력을 스펙트럼 마 스크 요구조건을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호의 스펙트럼 마스크를 제한하고, 주파수 영역에서 상기 다중-반송파 신호에 미치는 영향을 감소시키기 위해 펄스-셰이핑 기법을 적용하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 시스템은 전송 포맷 및 고급 안테나 기법 중에서 적어도 하나를 지원하기 위하여, 전력 제어를 수반하거나 또는 수반하지 않으면서, 변조 방식, 부호화율, 파일럿 패턴, 및 빔-형성 중 적어도 하나를 위하여 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 채널 측정을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼을 이용한 단문 메시지의 전송은 폐루프 제어 또는 시간 동기화를 수반하거나, 또는 수반하지 않는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  27. 다중-사용자 다중-셀 환경을 위한 광대역 통신 시스템에 있어서,
    다중-반송파(MC: Multi Carrier) 신호와 직교 확산 코드(OSC: Orthogonal Spreading Code) 신호가 더해진 신호를 수신할 수 있는 수신기
    를 포함하고,
    상기 직교 확산 코드 신호는 상기 다중-반송파 신호보다 낮은 전력으로 전송되고,
    상기 수신기는 직교 확산 코드가 상기 다중-반송파 신호에 초래하는 간섭을 상쇄하기 위하여 적어도 하나의 간섭 상쇄 기법을 사용하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 통신 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 수신기는
    기지국 또는 이동국에 포함되고,
    다중-반송파 처리기 및 직교 확산 코드 처리기를 포함하고,
    상기 직교 확산 코드 처리기는 직교 확산 코드 신호를 검출하고 시스템 기능들을 수행하기 위하여 상기 직교 확산 코드 신호로부터 정보를 추출하는 것
    을 특징으로 하는 광대역 통신 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 수신기는 다중 경로 환경에서 시스템 성능을 개선하기 위한 레이크 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 통신 시스템.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 수신기는 직교 확산 코드 간섭의 상쇄 효율을 개선하기 위하여 다단계 반복 상쇄를 사용하는 것을 특징으로 하는 광대역 통신 시스템.
  31. 다중-사용자 다중-셀 환경에서의 광대역 무선 통신 방법에 있어서,
    다중-반송파(MC: Multi Carrier) 신호를 주파수 영역에서 부반송파들 상으로 변조하는 단계; 상기 다중-반송파 신호의 부반송파는 일정 전력 레벨로 에너지를 공급받거나 에너지를 공급받지 않을 수 있음.
    직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum) 신호를 시간 영역 또는 주파수 영역에서 변조하는 단계;
    상기 다중-반송파 신호 및 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 중첩시키는 단계;
    상기 중첩된 다중-반송파 신호 및 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 전송하는 단계; 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호는 상기 다중-반송파 신호보다 낮은 전력으로 전송됨.
    상기 중첩된 다중-반송파 신호 및 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 수신하는 단계;
    상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호로부터 시스템 기능들을 수행하기 위한 정보를 추출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 방법.
  32. 제1 및 제2 변조 기법에 따라 변조된 제1 및 제2 신호를 포함하는 합성 신호를 수신하는 수신기
    를 포함하고,
    시간 영역 또는 주파수 영역에서 상기 제1 변조 기법에 따라 변조된 상기 수신된 제1 수신 신호는, 직교 확산 코드를 통하여 다중-셀 및 다중-사용자 접속 애플리케이션들을 지원하고, 상기 제2 변조 기법보다 더 나은 간섭 평균화를 요구하는 애플리케이션들을 지원하고,
    주파수 영역에서 상기 제2 변조 기법에 따라 부반송파들 상에 변조된 상기 수신된 제2 수신 신호는, 상기 제1 변조 기법보다 더 높은 스펙트럼 효율 및 다중 경로 전파 효과에 대해 더 낮은 취약성을 요구하는 광대역 애플리케이션들을 지원하고,
    상기 수신된 제1 신호는 상기 수신된 제2 신호보다 전력이 더 낮은 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 장치.
  33. 광대역 무선 통신 시스템에 있어서,
    복수의 송신기를 포함하고,
    상기 송신기 중 적어도 하나의 송신기는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 전송하도록 구성되고,
    상기 송신기 중 적어도 하나의 송신기는 다중-반송파 신호를 전송하도록 구성되고,
    상기 전송된 직접 시퀀스 확산 대역 스펙트럼은 상기 전송된 다중-반송파 신호와 주파수 스펙트럼 내에서 중첩되는 것
    을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 송신기 중 적어도 하나의 송신기는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호 및 다중-반송파 신호를 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 송신기 중 적어도 하나의 송신기는 상기 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호만을 전송하고, 상기 송신기 중 적어도 하나의 송신기는 상기 다중-반송파 신호만을 전송하고, 상기 전송된 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호 및 다중-반송파 신호는 동일 주파수 채널 상에 중첩되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통신 시스템.
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