KR20070070486A - 골레이 보완형 시퀀스 변조에 의한 확장 스펙트럼 디지털통신 방법 - Google Patents

골레이 보완형 시퀀스 변조에 의한 확장 스펙트럼 디지털통신 방법 Download PDF

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KR20070070486A
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Abstract

골레이 보완형 시퀀스들의 변조를 이용한 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법 및 그 송신기와 수신기가 제시된다.
송신 시스템의 주파수 스펙트럼은 골레이 보완형 시퀀스 쌍들을 이용하여 정보 비트를 인코딩함으로서 송신기(1)에서 확장된다. 이 스펙트럼은 수신기(2)에서 수신되며, 이때, 상기 시퀀스들의 특성에 적응된 필터를 통과하여, 원래 송신된 정보에 대응하는 디지털 레벨을 검출할 수 있게 한다. η개의 직교 시퀀스 쌍, 데이터 변조를 위한 A 진폭, 그리고 N-PSK 변조가 이용될 경우,
C = η · log2A · (1/2) · log2N · (B/2) 비트/초 (1.2)
의 전송 속도를 얻을 수 있고, 이때, B는 사용되는 확장된 널-투-널 대역폭(Hertz)이다. 이는 확장 스펙트럼 기술 및 CDMA를 이용하여 그외 다른 디지털 통신 시스템에 비해 품질을 개선시킬 수 있으며, 전송 속도에 독립적인 전송 이득을 도출할 수 있다.

Description

골레이 보완형 시퀀스 변조에 의한 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법{TRANSMITTER, RECEIVER AND METHOD FOR SPREAD SPECTRUM DIGITAL COMMUNICATION BY GOLAY COMPLEMENTARY SEQUENCE MODULATION}
도 1은 11비트 바커(Barker) 시퀀스를 이용하는 확장 스펙트럼 시스템의 기본적인 전송 기술을 도시한다. 이는 배타적 OR 함수를 이용하여 원본 데이터 신호의 스펙트럼 확장을 실행한다. 도 1로부터, 비트 주파수가 바커(Barker) 시퀀스에 사용되는 주파수보다 11배 작으며, 이는 10·log10(11)
Figure 112005077679230-PAT00001
10.4dB 의 처리 이득을 도출할 수 있다.
도 2는 송신 방법의 기본적 소자들과, 송신기 장치(a)의 가능한 구현을 도시한다. 이 장치는 다음의 소자들로 구성된다.
(a) 송신기 장치: 아래의 구성요소들에 의해 형성됨.
a.1 수신기
a.2 인코더: 수신되는 NRZ 디지털 데이터가 인코딩되고 함께 그룹형성된다.
a.3 골레이 레지스터: 길이 M의 두 이진 레지스터로 형성됨.
a.4 멀티플라이어: 한개의 심벌과 두개의 멀티플라이어에 의해 형성됨.
a.5.6 더블 어큐뮬레이터 및 시프트 레지스터: 멀티플라이어 결과의 산술적 가산을 실행하는 더블 어큐뮬레이터로서, 그 결과는 시프트 레지스터로 평가되고, 신호 값들을 저장하는 기본 요소들에 의해 형성됨.
a.7 애더: 각 레지스터의 출력에 대응하는 데이터를 독립적으로 가산함.
a.8 QPSK 변조기: 애더의 출력 신호들을 변조하여 전송 신호 및 QPSK를 도출함.
a.9 출력 스테이지: 두 서브스테이지에 의해 형성됨.
a.9.1 D/A 컨버터 스테이지
a.9.2 기존 RF 스테이지
도 3은 수신기 장치(b)의 기본 소자들과 특정 구현예의 기본 윤곽을 도시한다.
(b) 수신기 장치: 아래의 구성요소들에 의해 형성됨.
b.1 QPSK 수신기: 출력 스테이지 a.9로부터 RF 를 IF 신호로 증폭함.
b.2 복조기: 위상 I 및 Q의 서로 다른 디지털화된 흐름을 복원
b.3 골레이 상관기: 수신한 서로 다른 흐름을 이에 대응하는 골레이 시퀀스와 상관시킴.
b.4 애더 및 검출기: 상관치의 가산을 실행
b.5 디코더: 수신한 η 그룹의 그룹형성을 실행.
도 4는 변조의 한 실시예를 도시한다. 단순화를 위해 위상 I의 실시예만이 도시되었다. 위상 Q는 이와 동일하지만 보완형 시퀀스로 변조된다. 따라서, 골레이 레지스터 중 하나(1), 어큐뮬레이터와 시프트 레지스터 중 하나(2), 그리고 한개의 멀티플라이어(3)만이 도시된다.
본 발명은 임의의 전송 수단을 이용하여 데이터를 송신 및 수신할 수 있게 하는 송신기 및 수신기, 그리고 변조 및 복조 방법에 관한 발명으로서, 특히, 확장 스펙트럼 기술을 이용할 때 유용하게 사용될 수 있는 발명이다.
확장 스펙트럼 기법은 잡음 및 간섭에 대해 강한 특성으로 인해 군통신 용으로 개발되었다. 그 원리는 잡음과 유사한 일부 특징들을 가진 소정의 이진 시퀀스들을 이용하는 것을 바탕으로 한다. 마찬가지 방식으로, 이진 시퀀스들을 이용한 임펄스 압축이 RADAR, SONAR, 그리고 에코그래피 응용분야에서 또한 유용하다. 왜냐하면, 이는 검출되는 객체들의 분해능을 개선시키기 때문이다. 그러나, 최근에 그 활용 분야가 이동 전화, DS-CDMA(Direct Sequence Code-Division Multiple Access), 전파 전화 액세스 루프, 인터넷 액세스, 무선 LAN, 딥 스페이스 통신(deep space communications) 등과 같이 폭넓게 확대되고 있다. 이 모두는 자동 상관 및 교차 상관 특성으로 인해 이 종류의 분야에 적합한 시퀀스들을 이용하는 디지털 변조를 기반으로 한다. 따라서, 국제 기구(IEEE, UIT, 등등)들은 소정의 시퀀스들을 이용하여 송신된 이진 데이터를 변조하고 따라서 산업, 과학, 의료 분야용으로 예약된 소정의 주파수들(ISM 대역)을 이용할 수 있게 하는 특성을 획득하게 하는 변조 시스템들의 표준화를 시작하였다. 이러한 특성의 이용 및 활용은 별도의 관리 면허를 필요로하지 않는다. 동일 대역폭으로 가능한 많은 정보를 전송하기 위해, 통신 산업계에서는 로컬 네트워크에서 전파에 의한 정보 전송용 IEEE 802.11 표준을 이용하는 상용 장비를 개발하였다. 이에 따르면, 최고 11Mbps의 전송 속도를 얻을 수 있도록 여러 다른 변조 기술(BPSK, QPSK, MBOK, QMBOK, 등등)과, 5비트 Walsh나 11비트 바커(Barker)같은 이진 시퀀스들을 이용함으로서 더 높은 속도를 구현할 수 있다. 이러한 표준에 따라, 소위 2.4GHZ 대역에서, 22MHz의 널-널 대역폭을 가진 세개의 주파수 대역 내에서 동작이 이루어질 수 있다.
마찬가지로, 지구와 우주선 간의 딥 스페이스 통신(deep space communication)에 신뢰도높은 전송 방법이 필요하다. 우주선의 통신 장비에서의 송출 전력을 제한하여야 한다는 점과, 신호 수신시 상기 신호의 신호-잡음비가 감소된다는 점으로 인해, 처리 이득이 커야 한다.
본원에서는(도 1 참조), 코딩 시퀀스(바커(Barker), PN, Walsh,...)의 길이가 이용 대역폭과 처리 이득을 모두 결정한다. 일반적으로, 처리 이득 증가를 시도할 경우 전송 속도가 저하될 것이다. 이는 두 매개변수 간의 절충이 항상 발견되어야 하는 이유에 해당한다. 전송 속도는 변조 단계의 수를 증가시킴으로서 커질 수 있으나, 수신 중 신호 잡음 비의 감소와 함께 이 기술의 제약사항이 증가한다.
위의 기재사항을 바탕으로 할 때, 한편으로 전송 속도를 증가시키면서, 다른 한편으로 처리 이득을 증가시킬 수 있는 확장 스펙트럼 디지털 변조 기술이 필요하다. 이에 따르면, 수신 중 신호 잡음 비를 개선시키거나 필요 전송 출력을 감소시킬 수 있고, 동시에, 현재 변조 테이블의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
국제 심사 보고서에서 관련 문헌으로 간주된 공지 기술은 다음과 같다.
A. 일본특허 JP-A-09093295는 QPSK 배열에서 컨벌루션 및 골레이(Golay) 코드(1, 8, 6)의 조합에 의해 데이터의 교정 및 코드화를 위한 개선된 방법을 제시한다. 그러나, 본 발명은 가장 단순화된 버전에서, 보완형 골레이(Golay) 시퀀스들의 쌍들을 이용 시퀀스로 하는, 직접 시퀀스에 의한 확장 스펙트럼(DSSS)을 이용하여 데이터의 디지털 변조 및 복조를 행하는 기술에 관한 것이다.
B. 일본 특허 JP-A-09093295는 수신시 오류의 교정 및 검출 용량을 개선시키기 위해 데이터를 코드화하여, QPSK 변조를 통해 데이터를 전송한다. 그러나, 본 발명의 목적은 수신 데이터의 오류의 교정이나 검출에 관계없이, 보완형 골레이(Golay) 시퀀스들 쌍의 직각 위상차 그룹들을 이용하여 데이터를 동시에 교대로 전송하면서 정보를 송수신할 수 있도록 데이터를 변조하는 것이다.
C. 일본 특허 JP-A-09093295호의 코드화 블록의 도면에서(2쪽), 프로세스의 소정의 차이점들이 관측될 수 있다(C-1, C-2 참조).
C-1. 일본 특허 JP-A-09093295 호에서, 데이터는 (3)을 이용하여 두개의 개별적인 이진 흐름으로 나누어진다. 즉, 둘 중 한 이진 흐름은 전형적인 컨벌루션 코드화 블록(4)으로 진행하고, 둘 중 다른 하나의 이진 흐름은 전형적인 골레이(Golay) 코드화 블록(n, k, d)(5)으로 진행하며, 이때, n=1, k=8, d=6이다. 그 결과가 QPSK 배열의 양 대각선들에 대해 한 회로(6)를 이용하여 매핑되며, 이는 일부 전형적인 QPSK 블록들(7, 8, 9)을 통해 매질에 전달된다.
C-2.본원에서, 멀티레벨 데이터(1)는 두개의 선형 필터(3, 4)에 동시에 전송 되며, 그 계수들은 한 쌍의 보완형 골레이(Golay) 시퀀스들의 값(SecA와 SecB, 2)에 해당한다. 이 두 필터의 출력 엔드는 각각 사인 및 코사인에 대한 프로덕트를 이용하여 쿼드러처로 변조되어, QPSK가 아니라 M-QASK 변조(M-레벨 쿼드러처 진폭 위상 편이 키잉)를 발생시킨다.
D. JP-A-09093295 호에서 전송된 신호는 QPSK 변조에 해당하며, 본원에서 설명된 기술을 이용하여 전송되는 신호는 멀티레벨 M-QASK 변조에 항상 속한다(상기 일본 특허의 블록(6, 7), 도 2 참조).
E. 요약하자면, 일본특허 JP-A-09093295 호는 골레이(Golay) 시퀀스와 컨벌루션 코드들의 조합을 이용하여 수신 데이터의 오류 검출 및 교정을 개선시키는 코딩 및 디코딩 방법에 관한 것이다. 다른 한편, 본 출원은 직접 시퀀스를 통한 확장 스펙트럼의 디지털 변조 및 복조 방법에 관한 발명으로서, 이 시퀀스들은 보완형 골레이(Golay) 시퀀스에 해당한다.
본 발명은 디지털 통신 시스템에서 자주 이용되는 N-PSK 변조와 조합하여 진폭 변조 이진 데이터의 DS-CDMA와 확장 스펙트럼을 이용하는 변조를 위해, 골레이(Golay) 보완형 시퀀스들의 쌍들을 이용한다.
본 발명에 사용되는 시퀀스들의 핵심 성질은, 사이드 로브(side lobes)를 가가진 바커(Barker) 시퀀스와는 대조적으로, 이상적인 자동상관에 의해 특징지워진다. 즉, 이 시퀀스들은 완벽한 크뢰네커 델타(Kroenecker delta)에 해당하며, 따라서, 다음과 같은 관계에 부합한다.
CA[n] + CA[n] = { 2M, n = 0
0, n ≠ 0
이때, Ca와 Cn은 길이 M의 한 쌍의 선택된 골레이(Golay) 보완형 시퀀스들의 A 및 B 시퀀스들의 개별 자동상관치에 해당하며, 그 값은 이진 세트 (1, -1)에 속한다.
이러한 시퀀스들의 발생은 2, 10, 26 비트의 케멜 베이식(kemel basics)을 바탕으로 한다. 골레이(Golay) 시퀀스 발생의 규칙은 M.J.E. 골레이(Golay)가 저술한 논문 "Complementary Sequences"(IRE Transactions on Information Theory, vol. IT-7, pp.82-87, April 1961)에 제시되어 있다.
본 발명의 통신 시스템의 목적은 한 전송 속도에서 물리적인 엔드-투-엔드 또는 엔드-투-멀티포인트 연결을 구축하는 것으로서, 이는 이용 수단, 가용 대역폭, 그리고 수용가능한 오류율에 따라 좌우될 것이다.
이는 두 종의 장비나 소자, 즉, 송신기와 수신기로 구성된다.
송신기 장비는 다음의 작업을 수행하는 데 사용된다.
- 데이터를 수신하여, 시스템의 품질 요건을 충족시키는 데 필요한 처리 이득 및 변조에 사용되는 위상 수치(N), 심벌 당 진폭 수치(A), 그리고 선택된 길이(M)의 골레이(Golay) 시퀀스 수치(η)의 함수로 (m) 비트의 각각의 그룹에 대응하는 심벌들을 발생시킨다.
- 여러 다른 위상들의 합산을 실행하여, N-PSK 변조를 형성하고 전송 신호를 발생시킨다.
- RF 스테이지와 안테나 등을 이용하여 복합 신호를 송신기 수단에 송신한다.
수신기 장비는 다음의 동작을 수행하는 데 사용된다.
- N-PSK 정보를 복조하고, 각각의 서로 다른 위상들의 성분들을 추출한다.
- 추출된 성분들을 적응시키고 필터링하며, 대응하는 보완형 골레이(Golay) 쌍과 상관시킨다.
- 이 상관치들을 합산하여 원본 데이터 스트림을 디지털 레벨로 도출한다.
- 레벨 디코딩을 실행하여 원본 데이터를 도출한다.
이 방법의 첫번째 장점은 전송 속도에 관계없이 선택된 골레이(Golay) 시퀀스의 길이를 증가시킴으로서, 원하는 만큼 큰 처리 이득을 획득할 수 있다는 것이다. 이러한 이유로, 수신 중 높은 신호-잡음비를 얻는 데 높은 전송 파워가 요구되지 않는다. 이 경우의 처리 이득(데시벨 단위)은 다음과 같이 규정된다.
GP = 10 log10(2M) dB. (1.1)
이때, M은 변조에 사용되는 골레이(Golay) 시퀀스들의 길이에 해당한다. 이러한 특징은 낮은 전송 파워가 요망될 때(휴대 단말기, 우주선, 통신 위성), 장거리 통신이 실행될 때(딥 스페이스 송신), 그리고 적군에 의한 신호간섭이나 전송 암호화 필요성에 의해 통신 품질과 보안성이 결정되는 군사용 장비의 경우에 매우 중요하다.
더우기, 이 방법에 따르면, η의 여러 다른 저 교차-상관 골레이(Golay) 시 퀀스들을 이용하여 해당 채널에 대해 동일 주파수 대역에서 동시 정보 흐름을 전송할 수 있다. 따라서, 동일 대역 내에서 η 통신 서브넷 작업의 생성을 촉진시킬 수 있고, 그리고 η에 비례하는 팩터만큼 전송 속도를 배가시킬 수 있다. Z
마찬가지로, A 진폭을 이용하여 입력 데이터의 사전 진폭 변조가 수행될 경우에도 전송 속도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 이 방법을 이용하여 확장 스펙트럼 통신 시스템에서 도출할 수 있는 전송 속도가 용량(C)이 다음과 같음을 유추할 수 있다.
C = η · log2A · (1/2) · log2N · (B/2) 비트/초 (1.2)
이때, B(Hertz)는 사용되는 널-투-널 대역폭이며, N은 변조에 사용되는 위상 수치, A는 이진 데이터 인코딩에 사용되는 진폭 수치, 그리고 η는 사용되는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 쌍들의 수치이다. 위 표현에서, C가 M에 독립적이라는 것을 알 수 있었다.
따라서, 전송 파워에 제약이 있을 때, 또는, 전송 속도 저하없이 통신 품질을 개선시키고자 할 때, 확장 스펙트럼 분야, DS-CDMA, 적대적 환경에 사용하기 위한 통신 시스템을 본원 발명에서 구현한다.
엔드-투-엔드 오픈-에어 전파 통신 시스템(end-to-end open- air radio communication system)에 적용되는 이 방법의 한 실시예가 아래에 제시된다. 설명의 명료성을 위해 QPSK 송신기(N=4)에서의 구현이 도 2에 개략적으로 제시되며, 이 경우에 η 골레이 시퀀스들을 이용하여 데이터 변조를 실행하며, 진폭은 A 진폭을 이용하여 변조된다. 따라서, 공식 (1.2)를 적용하면 전송 속도는 다음과 같을 것이다.
C = η · log2A · (B/2) 비트/초 (1.3)
상술한 바에 따르면, 시작점은 일반적으로 2xη 이진 레지스터(값 1과 -1)를 이용하여 송신기에 발생 및 저장되는 M 비트의 골레이 시퀀스들의 η개의 쌍들의 세트이다. 우리는 이에 대하여 A 진폭과 4 QPSK 위상(4-PSK)을 이용한 진폭 변조를 목표로 한다. 도 2에서, 송신기를 구성하는 기본 변조기 블록(BMB) 중 하나가 상세하게 도시된다.
송신기는 다음의 동작을 실행하며, 이때, R은 심벌의 전송 속도이다.
1) 인코더(a.2): ηxmxR 비트/초의 속도로 수신되는 NRZ 디지털 데이터가 인코딩된 상태로 도달하여, m = log2A 비트의 η개의 그룹으로 그룹형성된다. 각각의 기본 변조기 블록(BMB)은 m 비트의 그룹을 병렬로 처리한다. 그래서, 심벌당 η트 비트를 시스템에 송신하게 된다. 각 그룹의 최고 웨이트를 지닌 비트가 그 부호에 해당하며, 이에 비해 작은 웨이트의 m-1은 그 모듈에 해당한다.
2) 골레이 레지스터(a.3): 한 쌍의 A 및 B 보완 시퀀스들을 저장하는 길이 M의 두 이진 레지스터에 의해 형성된다. 그 값은 세트(1, -1)에 속하며, 대응하는 기본 변조 블록(BMB)에 의해 처리되는 데이터를 변조할 것이다.
3) 멀티플라이어(a.4): 기본 변조 블록의 한 쌍의 A 및 B 골레이 시퀀스의 부호(최고 웨이트 비트)와, 두개의 멀티플라이어로 구성된다. 입력 심벌의 그룹 세트 내의 대응하는 그룹의 산술 값을 가진다.
4) 더블 어큐뮬레이터 및 시프트 레지스터(a.5.6): 더블 시프트 레지스터의 콘텐트와 멀티플라이어와의 결과를 산술 합산하고, 각각의 심벌 사이클에 대해 우측으로 레지스터를 시프트한다. 좌측으로부터 가장 멀리 위치한 레지스터를 0의 값으로 업데이트한다. 시프트 레지스터는 신호 값을 저장하는 기본 소자들에 의해 형성되며, 따라서, 상기 레지스터의 각각의 기본 소자에 사용되는 비트 수(η)는 어큐뮬레이션 동작 중 오버플로를 피하도록 설계되어야 한다. 따라서, 시프트 레지스터의 소자 수는 경로 A 및 B 각각에 대해 M과 같거나 M보다 커야만 한다.
5) 애더(a.6): 각 BMB의 각각의 시프트 레지스터의 출력에 대응하는 데이터를 개별적으로 합산하여, 추후 변조되는 전체 IT 및 QT 신호를 도출한다.
6) QPSK 변조기(a.8): 위상 Φ0(IT를 통함)과 또다른 쿼드러처 위상 Φ0(QT를 통함)을 가진 사인 심벌같은 두개의 쿼드러처 심벌과 애더의 출력 신호들을 곱함으로서, 그리고 두 위상의 결과를 더함으로서, 애더로부터의 출력 신호들을 변조하고, 이에 따라 QPSK의 전송 신호를 도출한다.
7) 출력 스테이지(a.9): 신호를 전송 수단에 전송하는 것과 같이, D/A 컨버터 스테이지와 기존 전파 주파수 스테이지로 구성된다.
도 3은 다음의 블록들로 구성되는 수신기의 구조와, η개의 기본 복조기 블록(BDB)에 의해 형성되는, N=4에 대한 수신기의 개략적 윤곽을 도시한다.
1) QPSK 수신기(b.1): RF 입력 신호를 증폭하고, 필요할 경우, 이 신호를 IF 주파수로 변환하며, 위상 정보를 획득하고, 위상 Φ0와 위상 Φ0 - π/2에 대응하는 동상 I 및 쿼드러처 Q의 서로 다른 흐름을 복조하고 복원할 수 있다. I 및 Q 신호들은 디지털화되고, 그 출력은 상관기 블록에 전달된다. 이 블록은 모든 기본 복조기 블록(BDB)에 대해 공통이다.
2) 골레이 상관기(Golay correlators)(b.3): 수신한 서로 다른 흐름을 이에 대응하는 골레이 시퀀스와 상관시킨다. 시퀀스들이 +1과 -1 사이에서 정규화될 경우, 상관도가 감소되어 가산 및 감산을 실행한다.
3) 애더 및 검출기(b.4): 2+2의 상관도의 가산을 실행한다. 그 결과는 원본 진폭 변조된 데이터이다. 이 데이터는 한도설정되며, 각 블록의 출력부에서 심벌 속도로 발생되는 이진 데이터로 변환된다.
4) 디코더(b.5): ηxmxR 비트/초로 송신될 때의 순서로 송신되는 데이터에 대응하여, 데이터 스트림 내에 수용되는 η개 그룹의 그룹형성을 실행한다.
두 장치들은 함께 전송 시스템을 구성한다.
일반적으로, 도 1, 2, 3,4에서, 우리는 함수의 개념을 확장할 수 있다.
도 1에서는 11비트 바커 시퀀스를 이용한 확장 스펙트럼 시스템의 기본 전송 기술을 도시하며, 이는 배타적 OR 함수를 이용하여 원본 데이터 신호의 스펙트럼 확장을 실행한다. 도 1로부터, 비트 주파수가 바커(Barker) 시퀀스에 사용되는 주파수보다 11배 작으며, 이는 10·log10(11)
Figure 112005077679230-PAT00002
10.4dB 의 처리 이득을 도출할 수 있 다" 라고 앞서 기술한 바 있다.
도 2는 송신 방법의 기본적 윤곽과 함께, N=4에 대해 본 방법을 이용하는 송신기의 가능한 구현예를 제시한다. 이진 데이터(1)가 ηxm 비트의 그룹으로 송신기에 입력된다. m 비트의 각각의 그룹 i는 기본 변조 블록 i 수치에 대응하는 골레이 시퀀스 A와 B(2)와 부호와 함께 곱하여진다(3). 두 멀티플라이어의 결과는 각각의 위상에서, 그리고 각각의 요소에서, 시프트 레지스터(4) 내에 독립적으로 누적되며, 우측을 향해 이동하여 다음 심벌을 기다린다.
각 기본 변조 블록의 시프트 레지스터의 출력 값들은 더하여지며(5), 그 결과는 기존 송신 스테이지(7)로 전달된다.
도 3은 수신 방법의 기본적 윤곽과 함께, N=4에 대해 이 방법을 이용하는 수신기(b)의 한 예를 제시한다. 두 위상이 4-PSK 복조에 의해 감소되어, 동상 신호와 쿼드러처 신호를 도출한다(1). 도출된 아날로그 동상(I) 및 쿼드러처(Q)는 정량화되고 모든 기본 복조 블록에 입력되며, 그 두 결과는 대응하는 원본 시퀀스와 상관된다. 두 흐름의 합(3)은 복조되는 m개의 원본 비트의 각 서브그룹의 데이터에 대응하는 진폭 코딩된 신호를 제공할 것이다. 멀티플렉서 블록(4)은 원본 데이터 흐름을 복원하기 위해 상기 비트들의 배열 및 디코딩을 관리한다.
도 4는 변조의 한 실시예에 해당한다. 단순화를 위해 위상 I의 실시예만이 도시된다. 위상 Q는 동일하지만, 보완형 시퀀스로 변조된다. 따라서, 골레이 레지스터 중 하나(1), 어큐뮬레이터 및 시프트 레지스터 중 하나(2), 그리고 한개의 멀티플렉서(3)만이 도시된다.
본원에서는(도 1 참조), 코딩 시퀀스(바커(Barker), PN, Walsh,...)의 길이가 이용 대역폭과 처리 이득을 모두 결정한다. 일반적으로, 처리 이득 증가를 시도할 경우 전송 속도가 저하될 것이다. 이는 두 매개변수 간의 절충이 항상 발견되어야 하는 이유에 해당한다. 전송 속도는 변조 단계의 수를 증가시킴으로서 커질 수 있으나, 수신 중 신호 잡음 비의 감소와 함께 이 기술의 제약사항이 증가한다.
위의 기재사항을 바탕으로 할 때, 한편으로 전송 속도를 증가시키면서, 다른 한편으로 처리 이득을 증가시킬 수 있는 확장 스펙트럼 디지털 변조 기술이 필요하다. 이에 따르면, 수신 중 신호 잡음 비를 개선시키거나 필요 전송 출력을 감소시킬 수 있고, 동시에, 현재 변조 테이블의 복잡도를 감소시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법으로서, 상기 통신 시스템은 통신 채널을 통해 정보를 송신할 수 있고 변조되는 이진 데이터를 인코딩할 수 있으며, 골레이 보완형 시퀀스를 이용한 진폭의 확장 스펙트럼은 N-PSK 방식으로 변조되며,
    상기 통신 시스템은 송신기 장치(a)와 수신기 장치(b)로 구성되며,
    상기 송신기 장치(a)는,
    a.1: 수신기,
    a.2: 수신되는 NRZ 디지털 데이터를 인코딩하고 함께 그룹형성하는 인코더,
    a.3: 길이 M의 두 이진 레지스터로 형성되는 골레이 레지스터,
    a.4: 한개의 심벌과 두개의 멀티플라이어에 의해 형성되는 멀티플라이어,
    a.5.6: 더블 어큐뮬레이터 및 시프트 레지스터: 멀티플라이어 결과의 산술적 가산을 실행하는 더블 어큐뮬레이터와, 이 결과를 평가하는 시프트 레지스터로서, 이때, 신호 값들을 저장하는 기본 요소들에 의해 형성되는 특징의 더블 어큐뮬레이터 및 시프트 레지스터,
    a.7: 각 레지스터의 출력에 대응하는 데이터를 독립적으로 가산하는 애더,
    a.8: 애더의 출력 신호들을 변조하여 송신 신호 및 QPSK를 도출하는 QPSK 변조기,
    a.9: D/A 컨버터 스테이지(a.9.1)와 기존 RF 스테이지(a.9.2)에 의해 형성되 는 출력 스테이지
    를 포함하며, 상기 수신기 장치는,
    b.1: 출력 스테이지 a.9로부터 RF 를 IF 신호로 증폭하는 QPSK 수신기,
    b.2: 위상 I 및 Q의 서로 다른 디지털화된 흐름을 복원하는 복조기
    b.3: 수신한 서로 다른 흐름을 이에 대응하는 골레이 시퀀스와 상관시키는 골레이 상관기,
    b.4: 상관치의 가산을 실행하는 애더 및 검출기, 그리고
    b.5: 수신한 η개 그룹의 그룹형성을 실행하는 디코더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 시스템에서는 낮은 교차상관으로 η개의 이진 골레이 시퀀스들이 발생되고, A 진폭을 이용하여 진폭 변조되는 입력 데이터가 인코딩되는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)는 골레이 보완형 시퀀스에 의해 스펙트럼 확장 애플리케이션을 위한 이진 시퀀스들을 발생시키고, 또한 부호만 변경시킨 이진 시퀀스들을 발생시켜서, 심벌 당 한 비트 이상의 정보를 표현하고 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)는 골레이 보완형 시퀀스들을 이용함으로서 확장 스펙트럼 애플리케이션용의 이진 시퀀스들을 발생시키고, 송신 심벌 내의 위치 변화 및 부호 변화와 함께, 또는 이 변화 없이 이진 시퀀스들을 가산하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)는 확장 스펙트럼 애플리케이션용의 이진 시퀀스들을 발생시키고, 변조되는 골레이 보완형 시퀀스들을 A 진폭 값과 곱할 수 있으며, 이는 디지트 입력을 나타내는 값이고, 이에 따라, 심벌 구간 당 정보 비트의 양을 m=log2A와 곱할 수 있는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)는 10log10(2M) dB의 처리 이득을 발생시키도록 확장 스펙트럼 애플리케이션용의 이진 시퀀스들을 발생시키고, 이때, M은 선택된 골레이 시퀀스에 해당하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)의 상기 더블 어큐뮬레이터(a.5)와 시프트 레지스터(a.6)는 발생되는 시퀀스들의 패턴을 누적시키고 시프트시켜, 서로 다른 위상을 도출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  8. 제 2 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 송신기 장치(a)의 애더(a.7)는 이전 단계에서 발생된 모든 요소들을 함께, 또는 임의의 조합으로 가산하고, N-PSK 변조를 이용하여 차후에 변조되고 기존 RF 스테이지(a.9.2)를 이용하여 전송 매질에 전달되는 신호들을 도출하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 송신기 장치(a)는 C = η · log2A · (1/2) · log2N · (B/2) 비트/초의 데이터 속도로 정보를 변조 및 전송하며, 이때, η은 사용되는 골레이 쌍들의 수이고, A는 입력 데이터 변조에 사용되는 진폭 수치, N은 4의 배수로서 변조에 사용되는 위상의 수치이며, R은 N-PSK 변조에 사용되는 널-투-널 대역폭인 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  10. 제 2 항 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 변조를 발생시키기 위해,
    10.1: η개의 기본 변조기 블록(BMB)에 입력되는 m = log2A 비트의 η개의 그룹으로 그룹형성되는 이진 입력 데이터의 A 진폭으로 진폭 변조를 실행하고,
    10.2: 길이 M의 이진 레지스터에서 길이 M의 골레이 보완형 시퀀스의 η개 쌍들이 저장되며, 이때, 이 값은 1과 01 사이의 값이며,
    10.3: m 비트들의 그룹에 대응하는 길이 M의 골레이 보완형 시퀀스에 대해, m 비트의 각각의 그룹의 부호를 가진 프로덕트를 도출하고, 이때, 상기 부호는 최고 비트에 해당하고, 그 모듈은 나머지 m-1 비트에 해당하며, 이로부터 길이 M의 요소들의 I 및 Q 위상을 도출하며,
    10.4: 길이 M의 더블 시프트 레지스터에 내포된 첫번째 실제 M 값들을 이전 스테이지에서 얻은 각각의 위상의 프로덕트의 대응하는 M 요소와 함께 요소 단위로 누적시키고,
    10.5: 상기 레지스터의 M 요소를 향해 기본 요소의 상기 레지스터들을 변환시키며, 더블 레지스터의 첫번째 순서의 기본 요소들에서 0의 값을 가산하며,
    10.6: 총 IT 및 QT 위상을 도출하기 위해, 각 기본 변조 블록의 I 및 Q 위상의 출력에서 개별적으로 η개 값들의 합을 도출하고,
    10.7: 쿼드러처 심벌과 IT 및 QT 위상의 합을 이용하여 IT 및 QT 위상을 모두 변조시켜서, 송신 신호를 도출하고,
    10.8: 획득한 신호를 송신 수단에 송신하는 것
    을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 코히어런트 또는 비-코히어런트 방식의 N-PSK 수신을 바탕으로 복조가 구현되고, 이러한 복조는 특정 위상을 추출하고 대응하는 위상별 η시퀀스의 상관을 실행하며, 이들을 가산하고 진폭 검출을 통해 최초 송신된 이진 데이터 흐름을 도출하는 것을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    12.1: 수신한 신호를 적응시키고 동기화하며, 상기 신호를 구성하는 쿼드러처 위상들에 대해 복조를 실행하며, 그리고 이 모두를 η개의 기본 복조기 블록 각각에게 입력하고,
    12.2: 여러 복원된 위상들의 골레이 보완형 시퀀스들의 η개 쌍에 적응하도록 상관 및 컨벌루션을 이용하여 필터링을 실행하며,
    12.3: A 진폭의 진폭으로 변조되는, 정보 스트림을 도출하기 위해 골레이 보완형 시퀀스의 동일 쌍에 대응하는 두개마다의 상관의 결과를 η개 합산하며,
    12.4: m = log2A 비트의 η개 그룹을 도출하기 위해 η개 변조 흐름을 진폭 복조시키며,
    12.5: 원본 데이터 흐름을 형성하도록 상기 그룹들을 멀티플렉싱하는 것
    을 특징으로 하는 골레이(Golay) 보완형 시퀀스 변조에 의한 통신 시스템의 확장 스펙트럼 디지털 통신 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009035306A2 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for communication using near golay sequence
KR101428154B1 (ko) * 2009-06-23 2014-08-07 인텔 코오퍼레이션 무선 통신 시스템들에서 1.5 샘플링 레이트로 작동하는 효율적인 골레이 상관기를 이용하는 장치 및 방법

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