KR950003473B1 - 부호 분할 다중 접속방식용 부호열 발생방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부호 분할 다중 접속방식용 부호열 발생방법

제1도는 부호 분할 다중 통신방식의 기본 개념도.

제2도는 종래의 최장부호열발생기의 블록도.

제3도는 종래 최장부호열의 예를 보인 설명도.

제4도는 종래 최장부호열의 자기상관값 설명도.

제5도는 본 발명 최장부호열의 예를 보인 설명도.

제6도는 본 발명 최장부호열의 자기상관값 설명도.

제7도는 본 발명 부호열발생기의 구성예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 최장부호열발생기 12 : 카운터

13 : 선택기

본 발명은 부호열을 사용하여 전송대역을 확장시키는 부호 분할 다중 접속방식(CDMA)에 관한 것으로, 특히 부호열의 상호상관 값이 "0"이 되는 완전히 직교특성을 갖게하여 각 가입자의 송신신호를 채널간 상호 간섭없이 동시에 전송할 수 있게 한 부호 분할 다중 접속방식용 부호열 발생방법에 관한 것이다.

부호 분할 다중 접속방식은 종래의 시분할 다중 접속방식(TDMA) 또는 주파수 분할 다중 접속방식과는 달리 정확한 시간동기나 주파수 조정이 필요없이 같은 주파수대 및 같은 시간대에 특정 부호열을 각각의 이용자에게 할당하는 확산대역 다중 접속방식으로, 이 접속방식에 있어서는 전송대역을 확장시킴으로 인해 잡음과 재밍에 대한 영향감소, 정보의 비화성증대 및 주어진 전송로 능력을 충분히 활용할 수 있는 등 많은 장점이 있기 때문에 개인통신망(Personal Communications Network), 소구역통신망(Local Area Network), 무선통신망 구축에 적용하고자 활발하게 연구가 진행되고 있다.

제1도는 부호 분할 다중 통신방식의 기본개념도로서, 이에 도시된 바와같이, 곱셈기(1a, 1b, …, 1k)에서 모든 사용자가 전송하려는 데이타(d₁, d₂,…, d_k)가 서로 직교관계에 있는 부호열(q₁, q₂, …, q_k)과 곱해져(여기서, 데이타와 부호열은 부호를 달리하는 양극성으로 나타난다) 전송선에 송출되고, 이와같이 전송선에 전송된 각 출력신호는 일정시간(T₁, T₂, …, T_k)만큼 지연되고, 일정크기(α₁, α₂, …, α_k)만큼 감쇄된 후 잡음신호(n)가 더해진 상태로 수신측에 전송되며, 이와같이 수신측에 전송된 신호는 곱셈기(2)에서 특정 부호열과 곱해진 후 적분기(3)에서 적분함으로써 서로 직교관계에 있는 원하지 않는 신호는 출력되지 않고, 원하는 신호만이 출력되게 되어 있다.

여기서, d_k(t)는 k번째 사용자의 데이타신호인데, 그 신호는 지속시간이 T_b이고, 단위진폭을 가지는 NRZ(Non Return-to-Zero)신호이며, q_k(t)는 k번째 사용자에게 할당된 부호열의 코드인데, 그 코드신호는 지속시간이 T_c이고 단위진폭을 가지는 NRZ신호로 하기의 식(1)과 같이 표현된다.

여기서, qj(k)는 k번째 사용자코드의 j번째 비트의 값으로, +1, -1중의 하나의 값을 가지며, P(t)는 다음의 값을 갖게 된다.

P(t)=1, 0＜t＜ T_c

0, 다른경우

상기 데이타지속시간(T_b)을 코드신호지속시간(T_c)로 나누면 코드주기(L)가 된다고 가정하면, 데이타 심볼당 코드열의 한주기 a₀(k), a₁(k), …, a_L-1(k)가 대응된다. 이때 k번째 사용자의 송신신호(S_k(t))는 하기의 식(2)로 나타난다.

여기서, P는 각 사용자의 전송신호의 전력이고, W_ct는 k번째 사용자의 캐리어 위상이고, θ_k는 모든 사용자가 공유하는 캐리어 주파수이다.

또한, 일정시간 만큼 지연되고 감쇠된 후에 수신기에 도달된 수신신호 r(t)는 하기의 식(3)으로 표현된다.

여기서, k는 동시 사용자의 수이고, P는 신호의 전력이며, d_k(t)는 코드신호이고,τ_k는 지연시간을 나타낸다. 따라서, ø_k=θ_k-W_cτ_k이고, 동기된 상태라면 τ_k는 0이 되므로 ø_k는 θ_k와 같아진다. 그리고, n(t)는 전력 스펙트럼 밀도가 No/2인 부가성 백색 가우시안 잡음을 나타낸다.

한편, 상대적인 위상편이(modulo 2π)와 시간지연(modulo T_b)은 시스템의 성능에 영향을 주므로 k≠i일때 θ₁=τ₁=0이라 가정하고, 0≤τ_k≤T_b, 0≤θ_k≤2π만을 고려하면, 분석시 일반성을 잃지 않으므로 i번째 상관수신출력 Z(T_b)=Z₁은 하기의 식(4)와 같이된다.

위 식(4)에서 오른쪽 첫번째항은 백색 가우시안 잡음에 의한 항이고, 두번째 항은 검출하고자 하는 원하는 신호이며, 세번째항은 i번째 신호의 입장에서 볼때 k-1명의 다른 사용자 즉, {S_k(t) : 1≤k≤k, k≠}에 의해 발생되는 간섭신호성분이다.

결국, 상기의 식(4)에서 알 수 있는 바와같이 동기가 일치되었을때 사용자간 사용코드의 직교성이 완벽하다면 간섭항이 "0"이되나, 직교성이 완벽하지 못하다면 간섭항이 존재하게 되고, 이에따라 부호 분할 다중 접속방식(CDMA)시스템의 성능저하을 야기시키는 요인이 된다.

그런데, 종래에 개발된 부호열로서 GOLD, KASAMI부호열 등이 있으나, 이는 완벽한 직교성을 보장하지도 못하고, 사용할 수 있는 부호열수도 제한받는 결점이 있었다.

또한, 국내 특허공고 제86-1747호 및 미국특허 제4,701,905호의 "부호 분할 다중 방식을 이용한 근거리 통신방식"에서 최장 부호열을 사용하여 충분한 직교특성을 얻을 수 있도록 하였다.

제2도는 종래의 최장부호열발생기의 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 이진 연산소자(4) 및 이동기억소자(Shift Register)(5)에 의해 최장 부호열을 간단히 발생시킬 수 있다.

제3도는 부호열 수가 7인 종래 최장 부호열의 예를 보인 설명도로서, 제3(a)도에 도시한 바와같은 최장 부호열(C₁)을 제3(b)도에 도시된 바와같이 한 비트씩 시간지연시킴으로써 최장 부호열 주기(N=7)만큼의 최장 부호열(C₁-C₇)을 발생시킬 수 있게 된다.

그런데, 상기 최장 부호열은 제3도로부터 알 수 있는 바와같이 부호칩의 총수 2ⁿ-1개중 "-1"의 수가 2^n-1-1개이고, "1"의 수가 2^n-1개로 "-1"의 갯수가 "1"의 갯수보다 항상 1개 적게 되고, 이에따라 자기상관값 설명도인 제4도에 도시된 바와같이, 동기가 완전히 일치하였을때에만 자기상관값이 "1"이 되고, 한 칩이상 어긋나 있을때에는 항상 자기상관값이 -1/N이 된다.

또한, 시간지연시킨 최장 부호열의 자기상관특성은 원래 최장부호열의 자기상관특성과 똑같기 때문에 임의의 두 최장 부호열 사이의 상호 상관값은 -1/N이 된다.

그러나, 완벽한 부호 분할 다중 통신을 위해서는 사용 부호열간의 상호 상관값이 "0"이 되는 직교성이 보장되어야 하나, 상기와 같은 종래 최장 부호열에 있어서는 부호열의 상호 상관값이 -1/N이 되어 완벽한 직교성을 보장하지 못하므로 채널상호간에 간섭현상이 발생되고, 이에따라 사용자수가 증가되었을때 상호 상관값이 사용자수 만큼 누적된 값으로 나타나 통신선로 품질에 열잡음처럼 나쁜 영향을 미치게 되는 결점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 부호열 사이의 상호 상관값이 "0"으로 되어 직교성을 완벽히 보장할 수 있는 부호 분할 다중 접속방식용 부호열을 발생하는 부호열 발생방법을 제공함에 있다.

이와같은 본 발명의 목적은 최장 부호열의 마지막 비트에 "-1"의 비트를 1개 추가시킴으로써 달성된다.

또한, 최장 부호열발생기의 N단 이동기억소자(Shift Register)에 의해 길이가 2^N-1인 최장 부호열을 발생시키고, 이와 동시에 최장 부호열 발생클럭의 수를 카운트하여, 그 카운트값이 2^N-1이 되는 순간에 상기 최장 부호열발생기의 최장 부호열 신호가 출력되지 않게함과 아울러 "-1"의 신호를 강제로 최장 부호열 신호에 추가시켜 출력하고, 이후 최장 부호열발생기에서 초기값으로부터 최장 부호열을 다시 발생시키게 함으로써 달성되는 것으로, 이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제5도는 부호열 수가 7인 본 발명 최장 부호열의 예를 보인 설명도로서, 이에 도시한 바와같이 최장 부호열(C₁)을 한 비트씩 시간지연시켜 최장 부호열 주기(N=7) 만큼의 최장 부호열(C₁-C₇)을 발생시킬 때 그 최장 부호열(C₁-C₇)의 마지막 비트에 "-1"의 비트를 하나 강제로 추가시킨다.

이와같이 구성된 최장 부호열은 제5도에서 알 수 있는 바와같이 부호칩의 총수2ⁿ-1개중 "-1"의 갯수 및 "1"의 갯수가 2^n-1개로 동일하게 되고, 이에따라 상호 상관값은 "0"이 된다.

즉, 제6도는 본 발명 최장 부호열의 자기상관값 설명도로서, 이에 도시한 바와같이 동기가 완전히 일치하였을때에만 자기상관값이 "1"이 되고, 1칩이상 어긋나 있을때에는 항상 자기상관값이 "0"이 되며, 이에따라 어느 부호열 사이의 상호 상관값도 "0"이 되므로 사용자수의 증가에 상관없이 상호 상관없이 항상 "0"이 되는 완벽한 직교특성을 갖게 된다.

제7도는 본 발명 부호 분할 다중 접속방식용 부호열 발생기의 구성예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 최장 부호열 발생클럭신호(CK)를 입력받아 N단의 이동기억소자에 의해 길이가 2^N-1인 최장 부호열을 발생하는 최장 부호열발생기(11)와, 상기 최장 부호열 발생클럭신호(CK)를 카운트하여 그 카운트값이 2^N-1이 될때 "-1"의 비트신호를 출력함과 아울러 1비트 지연후 상기 최장 부호열발생기(11)에 초기값을 재설정하도록 제어신호를 출력하는 카운터(12)와, 상기 최장 부호열발생기(11)에서 발생되는 최장 부호열을 선택하여 출력함과 아울러 상기 카운터(12)에서 "-1"의 비트신호가 출력될 때 그 "-1"의 비트신호를 선택하여 출력하는 선택기(13)로 구성한 것으로, 이 제7도를 참조하여 본 발명의 부호열 발생방법을 설명한다.

최장 부호열 발생클럭(CK)를 최장 부호열발생기(11)에서 입력받아 N단의 이동기억소자에 의해 초기값으로부터 부호열 길이가 2^N-1인 최장 부호열을 발생시켜 출력하고, 이때 그 최장 부호열 발생클럭신호(CK)를 카운터(12)에서 입력받아 카운트하며, 그 카운터(12)의 카운트값이 2ⁿ-1이 되기 이전에는 최장 부호열 발생기(11)에서 발생되어 출력되는 최정 부호열을 선택기(13)에서 선택하여 최장 부호열 신호(Ci)로 출력하고, 카운터(12)의 카운트값이 2^N-1이 되는 순간에 그 카운터(12)에서 "-1"의 비트신호를 출력하며, 이 "-1"의 비트신호를 선택기(13)에서 선택하여 최장 부호열 신호(Ci)로 출력한다. 따라서, 이때 그 최장 부호열 신호(Ci)는 제5도에서와 같이 원래 최종 부호열 신호의 마지막 비트에 "-1"의 비트가 강제로 추가된 상태로 된다. 한편, 상기 카운터(12)에서 "-1"의 비트를 출력한 후에는 최장 부호열발생기(11)에 초기값 재설정제어신호를 인가하여 초기값을 재설정하고, 이와 동시에 그 카운터(12)에서 상기 최장 부호열클럭신호(CK)를 다시 카운트하기 시작함으로써 상기 과정을 반복수행한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명 부호열의 상호 상관값을 사용자 수의 증가에 상관없이 항상 "0"이 되는 완벽한 직교특성을 갖게되므로 부호 분할 다중 접속방식의 시스템에 사용할 때 상관기를 이용한 동기를 이루기 쉽고, 사용자간의 상호간섭 영향이 없게되어 채널간 상호간섭에 따른 전송품질 저하 현상을 방지할 수 있게되므로 부호 분할 다중 접속방식의 시스템 성능을 현저히 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 최장 부호열발생기의 N단 이동기억소자에 의해 부호열 길이가 2^N-1인 최장 부호열을 발생시키고, 이와 동시에 최장 부호열 발생클럭의 수를 카운트하여, 그 카운트값이 2^N-1이 되는 순간에 상기 최장 부호열 발생기의 최장 부호열 신호가 출력되지 않게함과 아울러 "-1"의 칩을 상기 최장 부호열 신호의 마지막 칩에 추가시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 부호 분할 다중 접속방식용 부호열 발생방법.