KR100856227B1 - 이동통신시스템에서의 송/수신장치 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서의 송/수신장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 순방향 링크에 있어 부호분할다중접속 방식과 직교주파수다중화 방식간의 호환성을 가지도록 하는 송/수신장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 부호분할다중접속 방식에서 사용되는 파일럿 채널과 동기 채널을 사용하면서 트래픽 채널로써 직교주파수다중화 방식을 사용하도록 하는 이동통신시스템에서의 송/수신장치 및 방법을 제안한다. 따라서 송신기에서는 파일럿 채널신호와 동기 채널신호를 OFDM 변조 심벌들과 가산하여 전송하며, 수신기에서는 파일럿 채널신호와 동기 채널신호를 획득하여 이를 수신신호로부터 제거함으로써 순수한 OFDM 변조 심벌만이 출력될 수 있도록 한다.
CDMA, OFDM, forward channel, pilot channel, sync channel

Description

이동통신시스템에서의 송/수신장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 부호분할다중접속 이동통신시스템에서의 송신기의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서의 송신기의 블록 구성도.
도 3은 도 2에 대응한 수신기의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 순방향 링크 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 역 확산된 신호의 스펙트럼을 도시한 도면.
도 6은 직교주파수다중화 방식을 지원하는 셀과 부호분할다중접속 방식을 지원하는 셀이 공존하는 이동통신 망 구조를 보이고 있는 도면.
본 발명은 이동통신시스템에서의 송/수신장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 순방향 링크에 있어 부호분할다중접속 방식과 직교주파수다중화 방식간의 호환성을 가지도록 하는 송/수신장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 동기방식과 비동기방식으로 구분되는 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 “CDMA”라 칭함) 이동통신시스템에서는 다양한 채널들을 이용하여 서비스를 제공하고 있다. 상기 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 사용되는 채널들은 기지국에서 단말 방향으로 형성되는 순방향 채널(Forward channel)과 단말에서 기지국 방향으로 형성되는 역방향 채널(Reverse channel)로 구분된다. 한편 상기 순방향 채널로는 파일럿 채널(Pilot channel), 동기채널(Sync channel), 트래픽 채널(Traffic Channel) 등이 존재한다.
기존 동기방식의CDMA 이동통신 규격에서는 순방향 링크(forward link)의 채널화 코드로써 NxN 하다마드 메트릭스(Hadamard matrix)를 이용하여 생성한 N개의 월시코드(Walsh Code)들을 사용하는 것을 정의하고 있다. 예를 들어 제2세대 CDMA 이동통신(IS-95A/B)의 물리채널 규격을 살펴보면, N의 값은 64로 총 64개의 월시코드들을 사용한다. 이중 W0=[1...1] 코드는 파일럿 채널을 확산하는데 사용되고, WN/2=[1...1-1...-1]는 동기 채널을 확산하는데 사용되며, 나머지 코드들은 트래픽 채널들을 확산하는데 사용된다. 이러한 코드분할다중접속 방식은 현재 상용화된 대부분의 CDMA 이동통신시스템에서 동일하게 유지되고 있다. 왜냐하면 차세대 동기방식 CDMA 이동통신 규격은 기본적으로 IS-95A/B와의 호환성을 유지하도록 동기식 CDMA 방식 표준화 기구인 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)에서 규정한다. 이에 따라 순방향 채널에는 반드시 파일럿 채널과 동기 채널이 존재하여야 하기 때문이다. 상기 파일럿 채널은 단말기가 기지국을 인식하고, 초기동기 및 소프트 핸드오버(Soft Hand-over) 등과 같이 CDMA 방식의 주요 기능을 수행하도록 규격에 정의하고 있다. 또한 동기 채널은 각각의 기지국이 동기방식으로서 운용될 수 있도록 단말과 기지국 사이의 시스템 타임(System time)을 동기화 하는 역할을 지원하므로 CDMA 방식에서 반드시 필요한 채널이다. 기존에는 상기 파일럿 채널과 동기 채널을 통해서 기지국과 단말이 동기화 되며, 그 이후에 주어진 월시코드와 트래픽 채널을 통해서 음성서비스 및 데이터 서비스가 제공된다.
도 1에서는 통상적인 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기의 구성을 보이고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 전력 제어 등을 위해 파일럿 신호 생성부(110)로부터 생성된 파일럿 신호는 곱셈기(112)에서 파일럿채널을 구분하기 위한 채널화 코드에 의해 확산된다. 통상적으로 상기 파일럿채널의 구분을 위한 채널화 코드로는 0번 월시코드(W0)가 사용된다. 상기 파일럿 신호는 전력 제어뿐만 아니라 단말이 기지국을 인식하고, 초기 동기 및 소프트 핸드오버 등과 같이 부호분할다중접속 방식에서는 주요 기능을 수행하도록 규격에 정의하고 있다. 상기 채널화 코드에 의해 확산된 파일럿 채널 신호는 곱셈기(114)에서 기지국을 구분하기 위한 PN 시퀀스에 의해 혼화되어 출력된다. 기지국과 단말간의 동기를 위해 동기신호 생성부(120)로부터 생성된 동기 신호는 곱셈기(122)에서 동기채널을 구분하기 위한 채널화 코드에 의해 확산된다. 통상적으로 상기 동기채널의 구분을 위한 채널화 코드로는 N/2번 월시코드(WN/2)가 사용된다. 여기서 상기 N은 부호분할다중접속 방식의 이동통신시스템에서 사용되는 모든 월시코드들의 개수를 의미한다. 예컨대 64개의 월시코드들을 사용하는 경우 상기 동기채널을 구분하기 위해서는 32번 월시코드(W32)가 사용된다. 상기 채널화 코드에 의해 확산된 동기채널 신호는 곱셈기(124)에서 상기 PN 시퀀스에 의해 혼화되어 출력된다. 데이터를 전송하기 위한 트래픽 신호는 트래픽 데이터 생성부(130)로부터 생성되며, 곱셈기(132)에서 상기 파일럿채널 및 동기채널에 대응하여 할당된 채널화 코드를 제외한 나머지 채널화 코드들 중 어느 하나의 채널화 코드에 의해 확산된다. 상기 트래픽 채널에 대응한 채널화 코드로는 Wi(I=1,2,…,N/2-1,N/2+1, …,N-1)가 할당될 수 있다. 상기 채널화 코드에 의해 확산된 트래픽 채널 신호는 곱셈기(134)에서 상기 PN 시퀀스에 의해 혼화되어 출력된다. 상기 도 1에서는 하나의 트래픽 채널만을 보이고 있으나 복수의 트래픽 채널들이 존재할 수 있음은 자명하다. 상기 PN 시퀀스에 의해 각각 혼화된 파일럿 채널 신호, 동기채널 신호 및 트래픽 채널 신호는 가산기(140)에서 가산되어 하나의 신호로써 출력된다. 상기 가산되어 출력되는 신호는 변조부(150)에 의해 변조가 이루어진다.
전술한 바와 같이 통상적인 부호분할다중접속 이동통신시스템에서는 반드시 존재하여야 하는 순방향 채널들을 위한 채널화 코드들을 고정하여 두고, 나머지 채널화 코드를 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 하고 있다. 즉 기존의 CDMA 방식에서는 각각의 트래픽에 월시코드가 할당되는 방식이 사용되고 있다. 예를 들어 Forward Fundamental Channel(F-FCH)이나 Forward Supplemental Channel(F-SCH), Forward Packet Data Channel(F-PDCH)의 경우 각각 기지국이 특정 순간 채널 자원에 의해 결정된 월시코드를 각각의 단말에 할당하고, 상기 할당된 월시코드에 의해 트래픽 채널들이 직교확산(Orthogonal spreading)되어 전송된다.
한편 차세대 이동통신시스템이 목표로 하는 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 광역(wide-band)의 스펙트럼 자원이 필요하다. 하지만, 광역의 스펙트럼 자원을 사용할 경우에는 다중경로전송(multipath propagation)에 따른 무선 전송로의 페이딩 영향이 두드러지게 되며, 전송대역 내에서도 주파수 선택성 페이딩을 쉽게 관측할 수 있다. 따라서, 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 위해서는 PN 시퀀스와 월시코드에 의한 확산이득(spreading gain)을 이용하는 CDMA 방식에 비해 주파수 선택성 페이딩에 강인한 직교주파수분할다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하"OFDM"이라 칭함) 방식이 유리하다. 그로 인해, 최근에는 OFDM 방식과 이를 이용한 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로, OFDM 방식은 서브 채널의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩되어 있어 스펙트럼 효율이 좋다. 또한, 상기 OFDM 방식은 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭함)에 의해 변조가 구현되고, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 "FFT"라 칭함)에 의해 복조가 구현된다. 이와 같은 OFDM 방식에 근거한 다중접속 방식으로는 전체 부 반송파(sub-carrier)의 일부를 특정 사용자에게 할당하여 사용하게 하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식이 있다. 이는 대역확산(spreading)을 위한 확산시퀀스(spreading sequence)를 필요로 하지 않는다. 상기 OFDMA 방식에서는 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 사용자에게 할당되는 부 반송파들의 집합을 동적으로 변경할 수 있으며, 이를 흔히 “동적 자원 할당(dynamic resource allocation)” 또는 “주파수 도약(frequency hopping)”이라 한다.
반면, 확산시퀀스를 필요로 하는 다중접속 방식으로는 시간 영역에서의 확산 방식(spreading in time domain)과 주파수 영역에서의 확산 방식(spreading in frequency domain)이 있다. 상기 시간 영역에서의 확산 방식은 시간 영역에서 사용자 신호를 대역확산(spreading)한 후, 상기 대역 확산된 신호를 부 반송파에 사상(mapping)하는 방식이다. 상기 주파수 영역에서의 확산 방식은 사용자 신호를 시간영역에서 역 다중화(de-multiplexing)하여 부반송파에 사상하고, 주파수 영역에서 직교시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 사용자 신호를 구분하는 방식이다.
그러나 기존 동기방식 CDMA 전송규격이 광범위하게 서비스되고 있는 상황에서 OFDMA를 근간으로 하는 새로운 규격은 많은 문제를 지니고 있다. 즉 OFDM 방식을 지원하는 셀과 CDMA 방식을 지원하는 셀이 공존하는 도 6과 같은 셀룰러 망에서는 서로 다른 통신 방식을 지원하는 셀간의 핸드오버로 인한 서비스의 연속성에 있어 문제가 발생할 수 있다. 따라서 기존 동기방식 CDMA 전송규격에 OFDM을 접목하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 과연 OFDMA가 가지는 이득이 CDMA에 비해서 어느 정도인지도 아직까지 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 새로운 규격 설계를 위해서는 기존 셀룰라 이동통신 시스템을 지탱하고 있는 파일럿에 의한 셀 설계(cell planning)를 근간으로 유지하면서 OFDMA를 CDMA 시스템에 통합하는 최적의 접목방식이 요구되고 있다.
앞에서도 밝힌 바와 같이 OFDM 시스템은 주파수 분할과 시분할을 결합한 다중 방식으로 다중 경로 페이딩에 강하고 주파수 효율이 우수한 점 등의 장점이 있다. 이러한 장점이 있는 OFDM 시스템을 기존 CDMA 시스템과 통합하면 그 전송 방식이 상이하기 때문에 호환성이 없고, 상호 간섭 현상이 발생한다.
이러한 문제를 해소하기 위해 비동기식 CDMA 방식 표준화 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 기존의 CDMA 시스템에 추가하여 다른 주파수 채널을 OFDM 시스템에 할당하여 순방향 링크를 구성하는 방법을 고려하고 있다. 하지만 이러한 방법은 OFDM 시스템을 위해 무선 자원이 추가적으로 할당되어야 하는 문제점을 가진다. 따라서 기존의 CDMA 방식과 OFDM 방식의 장점들을 고려한 서로 다른 통신방식의 호환이 이루어지도록 하는 새로운 이동통신 규격이 필요하다.
따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 순방향 링크에 있어서 부호분할다중접속 이동통신시스템과의 호환이 가능한 직교주파수다중화 방식을 사용하는 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서의 트래픽 채널을 직교주파수다중화 방식에 의해 지원하는 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서의 파일럿 채널의 송/수신이 가능하도록 하는 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서의 동기채널의 송/수신이 가능하도록 하는 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 파일럿 채널과 직교주파수다중화방식에 의해 전송되는 트래픽 채널을 포함하는 순방향 링크의 사용이 가능한 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 동기 채널과 직교주파수다중화방식에 의해 전송되는 트래픽 채널을 포함하는 순방향 링크의 사용이 가능한 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 파일럿 채널 및 동기채널과 직교주파수다중화방식에 의해 전송되는 트래픽 채널을 포함하는 순방향 링크의 사용이 가능한 이동통신시스템의 송/수신장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 파일럿 신호를 생성하고, 상기 파일럿 신호를 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 이동통신시스템의 송신장치에서, 트래픽 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 상기 트래픽 데이터를 상기 소정 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 이용한 직교주파수분할다중화(OFDM) 방식에 의해 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 과정과, 상기 OFDM 신호를 상기 파일럿 채널신호와 가산하여 하나의 물리채널을 통해 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 이동통신시스템의 송신장치에 있어서, 파일럿 신호를 생성하고, 상기 파일럿 신호를 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 파일럿 채널신호 생성부와, 트래픽 데이터를 상기 소정 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 이용한 직교주파수분할다중화(OFDM) 방식에 의해 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 OFDM 신호 생성부와, 하나의 물리채널을 통해 전송하기 위해 상기 OFDM 신호를 상기 파일럿 채널신호와 가산하는 가산기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 적어도 직교주파수분할다중화(OFDM) 방식에 의해 변조된 OFDM 신호와 파일럿 채널신호를 포함하는 신호를 수신하는 이동통신시스템의 수신장치에서 상기 수신신호로부터 상기 OFDM 신호를 수신하는 방법에 있어서, 상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제1채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 파일럿 신호를 획득하는 과정과, 상기 파일럿 신호를 상기 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 과정과, 상기 수신신호로부터 상기 파일럿 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호가 제거된 순수한 OFDM 신호만을 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는 적어도 직교주파수분할다중화(OFDM) 방식에 의해 변조된 OFDM 신호와 파일럿 채널신호를 포함하는 신호를 수신하는 이동통신시스템에서 상기 수신신호로부터 상기 OFDM 신호를 수신하는 장치에 있어서, 상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제1채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 파일럿 신호를 획득하는 파일럿 신호 획득부와, 상기 파일럿 신호를 상기 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 파일럿 채널신호 생성부와, 상기 수신신호로부터 상기 파일럿 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호가 제거된 순수한 OFDM 신호만을 출력하는 감산기를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명에 따른 실시 예를 구현하기 위해서는 파일럿 신호와 동기신호를 OFDM 방식에 의한 데이터 신호와 같이 전송할 수 있는 송신기가 제안되어야 할 것이다. 또한 상기 송신기에 대응하여 수신신호로부터 파일럿 신호와 동기신호를 분리하고, 상기 수신신호로부터 상기 파일럿 신호와 상기 동기신호를 제거함으로써 순수한 OFDM 방식에 의한 데이터 신호만을 획득할 수 있는 수신기가 제안되어야 할 것이다. 상기 수신기에 의해 분리되는 파일럿 신호와 동기신호는 그 특성에 따라 새로이 제안되는 이동통신시스템에서 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 송신기와 수신기에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
1. 송신기
본 발명의 실시 예에 따른 송신기는 기존의 CDMA 방식에 의한 송신기에서 트래픽 데이터를 OFDM 방식에 의해 전송할 수 있는 구조를 가져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식의 이동통신시스템의 송신기의 구조를 도시하고 있는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 파일럿신호 생성부(210)는 송신기와 수신기가 이미 알고 있는 특정 패턴을 가지는 파일럿신호를 생성한다. 상기 파일럿신호는 상기 파일럿신호 생성부(210)에 의해 임의의 변조방식으로 변조된 것으로 가정한다. 상기 변조방식으로는 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM, QPSK(Quadrature Phrase Shift Keying) 등이 사용될 수 있다. 제1확산기(212)는 상기 파일럿신호 생성부(210)로부터의 파일럿신호를 파일럿 채널을 구분하기 위한 채널화 코드(W0)로 확산하여 출력한다. 제1혼화기(214)는 상기 채널 확산된 파일럿신호를 기지국을 구분하기 위한 코드(PN 시퀀스)로 혼화하여 출력한다. 상기 제1혼화기(214)로부터 출력되는 신호를 “파일럿 채널신호”라 칭한다. 상기 파일럿 채널신호는 제1 변조부(216)로 입력되어 소정 변조방식에 의해 변조된 파일럿 채널신호로 출력된다. 상기 파일럿 채널신호를 출력하기 위한 구성들을 일컬어 “파일럿 채널신호 생성부”라 칭한다.
동기신호 생성부(220)는 송신기와 수신기간의 동기를 맞추기 위한 동기신호를 생성한다. 상기 동기신호는 상기 동기신호 생성부(220)에 의해 임의의 변조방식으로 변조된 것으로 가정한다. 상기 변조방식은 상기 파일럿신호의 변조를 위해 사용된 변조방식과 동일한 변조방식이 사용될 수 있다. 제2확산기(222)는 상기 동기신호 생성부(220)로부터의 동기신호를 동기 채널을 구분하기 위한 채널화 코드(WN/2)로 확산하여 출력한다. 여기서, N은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 사용될 채널화 코드들의 총 수이다. 통상적으로 상기 동기 채널을 구분하기 위한 채널화 코드로는 W16이 사용된다. 제2혼화기(224)는 상기 채널 확산된 동기신호를 기지국을 구분하기 위한 코드(PN 시퀀스)로 혼화하여 출력한다. 상기 제2혼화기(222)로부터 출력되는 신호를 “동기 채널신호”라 칭한다. 상기 동기 채널신호는 제2 변조부(226)로 입력되어 소정 변조방식에 의해 변조된 동기 채널신호로 출력된다. 상기 동기 채널신호를 출력하는 구성들을 일컬어 “동기 채널신호 생성부”라 칭한다.
트래픽 데이터 생성부(230)는 트래픽 채널을 통해 전송하고자 하는 데이터를 생성한다. OFDM 변조부(232)는 상기 트래픽 데이터를 OFDM 방식에 의해 변조한 후 OFDM 변조 심벌들로써 출력한다. 상기 OFDM 변조는 전송하고자 하는 데이터 Xk를 M개의 단위로 묶어서 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 “IFFT”라 칭함)을 수행에 의해 이루어진다. 이때 M은 IFFT에 입력되는 서브 캐리어 개수를 의미한다. 상기 IFFT는 하기 <수학식 1>로써 표현될 수 있다.
Figure 112003047853914-pat00001
상기 제1혼화기(214)로부터의 파일럿 채널신호와 상기 제2혼화기(224)로부터의 동기 채널신호 및 상기 OFDM 변조부(232)로부터의 OFDM 변조 심벌(xn)은 가산기(240)로 입력된다. 상기 가산기(240)는 상기 파일럿 채널신호, 상기 동기 채널신호 및 상기 OFDM 변조 심벌을 시간 영역에서 가산하여 하나의 신호로써 수신기로 전송한다. 즉 상기 확산된 파일럿 채널 신호와 동기 채널신호는 확산 없이 OFDM 변조된 트래픽 채널과 더해진다. 이때 시간 영역에서 가산하기 위해서 상기 파일럿 채널신호와 동기 채널신호의 칩 레이트(chip rate)와 상기 OFDM 변조된 신호의 샘플 레이트(sample rate)는 동일해야 한다. 예를 들어 상기 파일럿 채널신호와 동기 채널신호의 칩 레이트가 1.2288MHz라면 상기 OFDM 변조된 신호의 샘플 레이트도 1.2288MHz가 되어야 한다.
도 4는 전술한 송신기에 의해 파일럿 채널신호와 동기 채널신호 및 트래픽 채널신호가 더하여진 신호에 대한 주파수 스펙트럼을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 4와 같이 하나의 무선채널에 파일럿 채널신호, 동기 채널신호 및 OFDM 신호가 공존하게 되면 상호간에 간섭이 발생하게 된다. 이때 파일럿 채널신호와 동기 채널신호는 월시코드와 PN 시퀀스에 의해 대역 확산된 신호이기 때문에 OFDM 신호에 비해 상대적으로 낮은 파워 레벨(power level)을 가진다. 하지만 수신기에서 상기 신호에 대해 역확산을 수행하게 되면, 상기 파일럿 채널신호와 동기 채널신호의 파워 레벨이 N2 배가 되어 상기 OFDM 신호에 대해 상대적으로 커지게 된다. 따라서 수신기에서 상기 파일럿 채널신호와 동기 채널신호에 대한 복조가 가능하다. 상기 수신기에서의 수신 신호에 대한 역확산이 이루진 후의 신호 스펙트럼은 도 5에서 보이고 있는 바와 같다.
2. 수신기
이하 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식의 이동통신시스템의 수신기에서 수행하는 동작을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따라 트래픽 채널인 OFDM 변조된 신호를 복조할 때 파일럿 채널신호 및 동기 채널신호가 간섭을 일으키게 됨으로 상기 파일럿 채널신호와 동기 채널신호가 제거되어야 할 것이다. 따라서 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 수신기에서는 수신신호로부터 파일럿 채널신호를 분리하고, 상기 파일럿 채널신호를 이용하여 상기 수신신호에 포함된 파일럿 채널신호 성분을 제거하는 구성이 게시되어야 할 것이다. 또한 상기 수신신호로부터 동기 채널신호를 분리하고, 상기 동기 채널신호를 이용하여 상기 수신신호에 포함된 동기 채널신호 성분을 제거하는 구성이 게시되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 방식의 이동통신시스템의 수신기의 구조를 도시하고 있는 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 송신기로부터 수신된 수신신호는 역확산부(310)로 입력된다. 상기 수신신호는 하기 <수학식 2>로써 표현될 수 있다.
Figure 112003047853914-pat00002
여기서, rn은 수신신호, xn은 OFDM 신호, xpilot은 파일럿 채널신호, xsync는 동기 채널신호이다.
상기 역확산부(310)는 상기 수신신호로부터 파일럿 채널신호를 획득하기 위한 제1구성과, 동기 채널신호를 획득하기 위한 제2구성으로 이루어진다. 상기 역확산부(310)는 상기 수신신호에 대해 기지국을 구분하는 소정 PN 시퀀스로 역 혼화를 수행한다. 상기 PN 시퀀스에 의한 역 혼화는 파일럿 채널신호와 동기 채널신호에 대해 하나의 곱셈기에 의해 동시에 수행하거나 별도로 곱셈기들에 의해 별도로 수행할 수도 있다. 상기 역 혼화된 신호는 파일럿 채널에 대응한 채널화 코드와 동기 채널에 대응한 채널화 코드 각각에 의해 역 확산된다. 상기 파일럿 채널에 대응한 채널화 코드로는 0번 월시코드(W0)가 사용될 수 있으며, 상기 동기 채널에 대응한 채널화 코드로는 N/2번 월시코드(WN/2)가 사용될 수 있다. 상기 역확산부(310)로부터의 파일럿 채널신호는 파일럿 채널 복조부(312)로 입력되어 파일럿 신호로 복조된다. 상기 역확산부(310)로부터의 동기 채널신호는 동기 채널 복조부(314)로 입력되어 동기 신호로 복조된다. 상기 파일럿 신호와 상기 동기 신호는 기존의 CDMA 방식에서 사용되던 용도와 동일한 용도로써 사용될 수 있다.
한편 상기 파일럿 신호와 상기 동기 신호는 확산 및 변조부(316)로 입력된다. 상기 확산 및 변조부(316)는 송신기에서의 파일럿 채널신호 생성부와 동기 채널신호 생성부에 대응한다. 따라서 상기 파일럿 신호는 상기 확산 및 변조부(316)에 의해 상기 파일럿 채널에 대응한 채널화 코드로 확산되고, 상기 PN 시퀀스에 의해 혼화된 후 변조되어 파일럿 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00003
)로써 출력된다. 또한 상기 동기 신호는 상기 확산 및 변조부(316)에 의해 상기 동기 채널에 대응한 채널화 코드로 확산되고, 상기 PN 시퀀스에 의해 혼화된 후 변조되어 동기 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00004
)로써 출력된다. 상기 파일럿 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00005
)를 획득하기 위한 상기 제1구성과 상기 파일럿 채널 복조부(312)를 포함하여 “파일럿 신호 획득부”라 한다. 또한 상기 동기 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00006
)를 획득하기 위한 상기 제2구성과 상기 동기 채널 복조부(314)를 포함하여 “동기 신호 획득부”라 한다.
상기 수신신호는 지연부(318)에 의해 상기 파일럿 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00007
)와 상기 동기 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00008
)가 출력될 때까지 요망되는 시간동안 지연된다. 상기 지연된 수신신호(xn)는 감산기(320)로 입력된다. 또한 상기 감산기(320)로는 상기 파일럿 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00009
)와 상기 동기 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00010
)가 입력된다. 따라서 상기 감산기(320)에 의해서는 상기 지연된 수신신호(xn)로부터 상기 파일럿 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00011
)와 상기 동기 채널신호(
Figure 112003047853914-pat00012
)가 감산된다. 이는 하기<수학식 3>으로 표현된다.
Figure 112003047853914-pat00013
상기 <수학식 3>으로 표현되는 신호는 OFDM 방식에 의해 변조된 OFDM 신호로 간주될 수 있다. 상기 OFDM 신호는 OFDM 복조부(322)로 입력되어 OFDM 복조된 후 트래픽 데이터로써 출력된다. 상기 OFDM 복조는 OFDM 심벌들을 M개(FFT에 입력되는 서브 캐리어 개수) 단위로 묶어서 하기 <수학식 4>와 같이 FFT를 수행함으로써 원하는 데이터 Xk를 복원할 수 있다.
Figure 112003047853914-pat00014
상기 <수학식 4>에서 xn은 상기 <수학식 3>에 의해 계산되는
Figure 112007008114623-pat00015
에 대응한다. 그리고 M은 FFT에 입력되는 서브 캐리어 개수를 의미한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서는 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명은 기존의 부호분할다중접속 이동통신시스템에서의 파일럿 채널과 동기채널을 유지하면서 트래픽 채널을 OFDM 방식을 이용하도록 함으로써 CDMA 방식에서의 장점과 OFDM 방식에서의 장점이 모두 나타날 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 장점은 다음과 같이 정의될 수 있다.
첫 번째로, 데이터 전송 효율을 높이면서 호환성을 증대 시키는 효과를 가진다.
두 번째로, 기존 CDMA 방식에서 월시코드에 의해 트래픽 채널을 할당하여 다양한 길이의 패킷을 전송함으로 인해서 발생할 수 있는 비효율적인 측면이 OFDM 방식을 사용함으로써 개선될 수 있다. 즉, 매우 짧은 길이의 패킷과 매우 긴 길이의 패킷을 자유롭게 전송할 수 있다.
세 번째로, 각각의 송신전력에 대한 제어도 OFDM 방식이 가지는 장점에 따라 보다 자유롭게 운용할 수 있다.
네 번째로, 파일럿 채널과 동기 채널을 사용함으로써 기존 동기방식의 CDMA 이동통신시스템이 가지는 초기동기의 우수성과 셀 설계의 편이성, 소프트 핸드오버, 시스템 타임을 기초한 전송 등의 특징을 최대한 활용할 수 있다.

Claims (25)

  1. 파일럿 신호를 생성하고, 상기 파일럿 신호를 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 이동통신시스템의 송신장치에서, 트래픽 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    상기 트래픽 데이터를 상기 소정 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 이용한 직교주파수분할다중화(OFDM) 방식에 의해 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 과정과,
    상기 OFDM 신호를 상기 파일럿 채널신호와 가산하여 가산된 신호를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  2. 제1항에 있어서,
    동기 신호를 생성하고, 상기 동기 신호를 제2채널화 코드에 의해 확산한 후 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 상기 소정 칩 레이트를 가지는 동기 채널신호를 생성하며, 상기 동기 채널신호를 상기 OFDM 신호 및 상기 파일럿 채널신호와 함께 가산하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 칩 레이트는 1.2288MHz를 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1채널화 코드는 0번 월시코드(W0)를 포함하고, 상기 제2채널화 코드는 N/2번 월시코드(WN/2)를 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  5. 이동통신시스템의 송신장치에 있어서,
    파일럿 신호를 생성하고, 상기 파일럿 신호를 제1채널화 코드에 의해 확산한 후 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 파일럿 채널신호 생성부와,
    트래픽 데이터를 상기 소정 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 이용한 변조를 수행하여 OFDM 신호를 생성하는 OFDM 신호 생성부와,
    상기 OFDM 신호를 상기 파일럿 채널신호와 가산하고, 가산된 신호를 전송하는 가산기를 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    동기 신호를 생성하고, 상기 동기 신호를 제2채널화 코드에 의해 확산한 후 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화하여 상기 소정 칩 레이트를 가지는 동기 채널신호를 생성하는 동기 채널신호 생성부를 더 구비하며, 상기 가산기에 의해 상기 동기 채널신호가 상기 OFDM 신호 및 상기 파일럿 채널신호와 함께 가산되도록 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 칩 레이트는 1.2288MHz를 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1채널화 코드는 0번 월시코드(W0)를 포함하고, 상기 제2채널화 코드는 N/2번 월시코드(WN/2)를 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
  9. 변조된 OFDM 신호와 파일럿 채널신호를 포함하는 신호를 수신하는 이동통신시스템의 수신장치에서 상기 수신신호로부터 상기 OFDM 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제1채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 파일럿 신호를 획득하는 과정과,
    상기 파일럿 신호를 상기 제1채널화 코드에 의해 확산하고 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화한 후, 변조하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 과정과,
    상기 수신신호로부터 상기 파일럿 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호가 제거된 순수한 OFDM 신호를 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제2채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 동기 신호를 획득하는 과정과,
    상기 동기 신호를 상기 제2채널화 코드에 의해 확산하고 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화한 후, 변조하여 상기 소정 칩 레이트를 가지는 동기 채널신호를 생성하는 과정과,
    상기 파일럿 채널신호가 제거된 수신신호로부터 상기 동기 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호와 상기 동기 채널신호가 제거된 OFDM 신호를 출력하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 칩 레이트는 1.2288MHz를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1채널화 코드는 0번 월시코드(W0)를 포함하고, 상기 제2채널화 코드는 N/2번 월시코드(WN/2)를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 OFDM 신호는 상기 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 방법.
  14. 변조된 OFDM 신호와 파일럿 채널신호를 포함하는 신호를 수신하는 이동통신시스템에서 상기 수신신호로부터 상기 OFDM 신호를 수신하는 장치에 있어서,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제1채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 파일럿 신호를 획득하는 파일럿 신호 수신기와,
    상기 파일럿 신호를 상기 제1채널화 코드에 의해 확산하고 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화한 후 변조하여 소정 칩 레이트를 가지는 파일럿 채널신호를 생성하는 파일럿 채널신호 생성부와,
    상기 수신신호로부터 상기 파일럿 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호가 제거된 순수한 OFDM 신호를 출력하는 감산기를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고 제2채널화 코드에 의해 역 확산한 후 복조함으로써 동기 신호를 획득하는 동기 신호 수신기와,
    상기 동기 신호를 상기 제2채널화 코드에 의해 확산하고 상기 피엔 시퀀스에 의해 혼화한 후 변조하여 상기 소정 칩 레이트를 가지는 동기 채널신호를 생성하는 동기 채널신호 생성부와,
    상기 파일럿 채널신호가 제거된 수신신호로부터 상기 동기 채널신호를 감산함으로써, 상기 파일럿 채널신호와 상기 동기 채널신호가 제거된 OFDM 신호를 출력하는 감산기를 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 칩 레이트는 1.2288MHz를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1채널화 코드는 0번 월시코드(W0)를 포함하고, 상기 제2채널화 코드는 N/2번 월시코드(WN/2)를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 OFDM 신호는 상기 칩 레이트와 동일한 샘플 레이트를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 파일럿 채널신호 생성부는,
    파일럿 신호를 생성하는 파일럿 신호 생성부와,
    상기 파일럿 신호 생성부로부터 생성된 파일럿 신호를 파일럿 채널을 구분하기 위한 채널화 코드로 확산하여 출력하는 제1 확산기와,
    상기 채널 확산된 파일럿 신호를 기지국을 구분하기 위한 피엔 시퀀스로 혼화하여 파일럿 채널 신호를 출력하는 제1 혼화기와,
    상기 파일럿 채널 신호를 소정의 변조 방식으로 변조된 파일럿 채널 신호로 출력하는 제1 변조부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 송신 장치.
  20. 제6항에 있어서,
    상기 동기 채널신호 생성부는,
    송신기와 수신가간의 동기를 맞추기 위한 동기 신호를 생성하는 동기신호 생성부와,
    상기 동기신호 생성부로부터 생성된 동기 신호를 동기 채널을 구분하기 위한 채널화 코드로 확산하여 출력하는 제2 확산기와,
    상기 채널 확산된 동기 신호를 기지국을 구분하기 위한 피엔 시퀀스로 혼화하여 동기 채널신호를 출력하는 제2 혼화기와,
    상기 동기 채널신호를 소정의 변조 방식에 의해서 변조된 동기 채널신호로 출력하는 제2 변조부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 송신 장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 감산기로부터 출력된 OFDM 신호를 복조한 후 트래픽 데이터로 출력하는 OFDM 복조부를 더 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 파일럿 신호 수신기는,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고, 제1 채널화 코드에 의해 역확산하여 출력하는 역확산부와,
    상기 역확산하여 출력된 신호를 복조하여 파일럿 신호를 출력하는 파일럿 채널 복조부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 동기 신호 수신기는,
    상기 수신신호를 피엔 시퀀스에 의해 역혼화하고, 제1 채널화 코드에 의해 역확산하여 출력하는 역확산부와,
    상기 역확산하여 출력된 신호를 복조하여 동기 신호를 출력하는 동기 채널 복조부를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신 장치.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 가산된 신호는 하나의 물리 채널을 통해서 전송됨을 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신방법.
  25. 제5항에 있어서,
    상기 가산된 신호는 하나의 물리 채널을 통해서 전송됨을 포함함을 특징으로 하는 이동통신시스템에서의 송신장치.
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