KR0139674B1 - 난코히어런트 하다마드 복조기 - Google Patents

Abstract

종래에는 최대유사도복조 개념에 근거하여 복조기가 구현되었는데, 이는 복소수 형태로 구해진 상관값들 중에서 그 크기의 제곱값이 제일 큰 결과값을 갖는 행이 전송되었다고 가정하는 난코히어런트 하다마드 복조기이다. 수신된 복소수(complex)정보 중에서 단지 크기정보 Am만을 이용하고 있으며 위상정보 θm는 이용하지 않는 것이다. 그러나, 본 발명은 CDMA 이동통신 시스템의 역방향 링크에서 사용되는 하다마드 복조기의 새로운 구현에 관한 것으로서 위상정보를 복조과정중 최대값 선택 과정에 이용함으로써 그 성능을 개선시킨 난코히어런트 하다마드 복조기이다. 본 발명은 하다마드 상관기군(1), 최대값 선택기(2), 위상추정 및 처리기(3)으로 구성되어 복조 과정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 구성은 병렬 구현뿐만 아니라 직렬 구현에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 발명은 실제 CDMA 이동통신 시스템에 본 발명의 구성을 적용하면 약 20%의 채널용량 증대 효과를 가져옴을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다.

Description

난코히어런트 하다마드 복조기(Non-coherent Hadamard Demodulator)

제1도는 본 발명에 따라서 성능이 개선된 난코히어런트 하다마드 복조기의 실시예의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:하다마드 상관기군2:최대값 선택기

3:위상추정 및 처리기

[기술분야]

본 발명은 CDMA 이동통신 시스템의 역방향 링크(link)에 관한 것으로, 특히, 역방향 링크(link)에서 사용되는 하다마드 복조기의 새로운 구현에 관한 것이다.

[종래 기술 및 그 문제점]

종래에는 최대유사도복조 개념에 근거하여 복조기가 구현되어 왔는데, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 종래의 난코히어런트 최대유사도 하다마드 복조기의 개념에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 하다마드 행령에 대해 간단히 설명하면, N×N 직교대칭행렬(orthogonal symmetric matrix)중에서 각 행벡터 또는 각 열벡터의 놈(norm)이인 행렬을 N×N 하마다드 행렬이라 한다.

이를 선형 대수적 관점에서 해석하면, N×N 하마다드 행렬의 각각의 행백터들 또는 열벡터들은 벡터 공간에서의 크기가인 N개의 기저 벡터들(base vecters)이다.

우리가 보내고자 하는 정보가 k개의 비트로 이루어져 있다고 하면, 이 비트 k개로 지정할 수 있는 가지 수는 2k개가 된다. 그러므로, N=2k이라고 하면, 통신을 위한 하다마드 행렬은 N×N 하다마드 행렬이 된다. 여기서, k개의 비트로 이루어진 비트블럭을 정보비트블럭이라고 부르고, 실제로 우리가 전하고자 하는 정보는 정보비트블럭이다. 이동통신 단말기에서 전송되는 변조신호는 N×N 하다마드 행렬의 N개의 행들 가운데서 1개의 행으로 나타나는 신호인데, 이 변조신호를 하다마드 변조신호라고 하며, 이는 캐리어신호에 의해 변조된후 전송된다. 수신단에서 캐리어 복조를 통해 입력된 하 변조신호는 잡음(noise)에 의해 오염되어 있으며, 이는 최대유사도복조 개념에 근거하여 복조된다. 종래의 난코히어런트 최대유사도 하다마드 복조기의 원리를 예를 들어 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, N=4 일경우, 4×4 하다마드 행렬은 다음과 같이 표현된다.

전송단에서는 두 개의 전송비트블럭 (0 0)전송할 경우, 0번째 인덱스에 해당하는 (1 1 1 1)로 변조하여 전송하게 된다. 또다른 예로서 (0 1)을 전송할 경우 1번째 인덱스에 해당하는 (1 -1 1 -1)로, (1 0)을 전송할 경우 3번째 인덱스에 해당하는(1 1 -1 -1)로 (1 1)을 전송할 경우, 3번째 인덱스로 해당하는 (1 -1 -1 1)변조하여 전송하게 된다. 전송되는 신호는 전력제어 형태로 표현되므로 행벡터의 각 요소(element)에 S를 곱한 값으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 0번째 행에 해당하는 (S S S S)가 전송되었다고 가정하면 수신되는 신호는 잡음에 의해 오염되므로 (r0 r1 r2 r3)로 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 수신신호에서, r0, r1, r2, 및 r3등은 난코히어런트 복조의 경우 복소수 형태로 나타난다. 종래의 난코히어런트 하다마드 복조기에서는 가능한 모든 경우에 대한 상관값을 구하며, 복소수 형태로 구해진 상관값들 중에서 그 크기의 제곱값이 제일 큰 결과값을 갖는 행이 전송되었다고 가정하는 것이다.

즉

상기 α,β,γ,δ 4개의 값들 중에서 만일 α가 최대인 경우, (0 0)이 전송되었다고 판단하고, 만일 β가 최대인 경우, (0 1)이 전송되었다고 판단하는 것이다.

이때 결정된 복소값 Ame^jθm을 W^max로 표시하기로 한다.

종래의 난코히어런트 하다마드 복조기의 구현은 수신된 복소수(complex)정보 중에서 단지 크기정보 Am만을 이용하고 있으며 위상정보 θm는 이용하지 않고 있다.

[본 발명의 목적 ]

일반적으로 위상정보를 이용하지 않는 이유는 다음과 같은 두 가지 요인이 있다.

첫째, 송수신단의 캐리어 발진기의 안정도(stability)가 그다지 크지않고, 둘째, 송수신단 사이의 신호 전잘시에 발생하는 지연시간이 일정치 않게 변하기 때문이다. 그러나, 하다마드 복조가 사용되는 CDMA 이동통신 시스템에서는 송수신단의 캐리어 발진기가 높은 안정도를 유지하고 있으므로 첫번째 원인은 해소된다. 두번째 원인은 도플러 현상으로 간주될 수 있으며, 실제 복조 단위 구간에 대한 변동 주파수는 매우 작으므로 믿을 수 있는 위상정보를 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명에서는 이러한 위상정보를 수신기 발진기의 위상조절이 아닌 다른 용도에 사용하고 있다.

즉 본 발명은 종래의 최대유사도복조 개념에서 사용되지 않는 위상 정보를 복조과정 중 최대값 선택 과정에서 이용함으로써 그 성능을 개선시킨 난코히어런트 하다마드 복조기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하다마드 상관기군(1)과 최대값 선택기(2) 및 위상추정 및 처리기(3)으로 구성됨을 특징으로 한다.

즉 본 구성은 종래의 난코히어런트 하다마드 복조기의 구성에 위상 추정 및 처리기(3)이 덧붙여진 형태이다.

하다마드 상관기군(1)은 입력 신호를 받는다. 최대값선택기(2)는 상기 하다마드 상관기군(1)의 N개의 복소 출력중 최대 크기값을 선택한다.

위상추정 및 처리기(3)은 최대값선택기(2)의 출력으로부터 과거의 위상정보를 추정하고 이를 현재의 최대값 선택 과정에서 이용할 수 있도록 한다.

제1도는 본 발명에 따라서 성능이 개선된 난코히어런트 하다마드 복조기의 실시예의 구성도로서 본 발명과 관련하여 동작을 설명하면 다음과 같다.

과거의 최대값 선택값들로부터의 위상정보추정은 잘 알려진 등평균기법(Moning average technique)에 의해 얻을 수 있으며 일반적인 시스템 동작 환경하에서 위상추정값의 확률분포는 하다마드 상관기군(1)의 N개의 출력중에 포함된 올바른 대상 신호의 위상값에 근접하게 모여있다.

따라서 최대값 선택 과정에서 각각의 대상값의 위상값이 최대유사도 원리에 의해 결정된 과거의 신호로부터 추정된 위상과 현격히 다르면 이는 최대값 선택의 재원자로서 간주하지 않는다. 그런데 잡음만으로 구성된 대상은 균일 위상 분포를 가지고 있다. 최대갑 선택기(2)의 작동 복적은 대상갑 중에서 가장 큰 상관값을 갖는 신호가 가장 믿을 만한 신호라고 선택하는 것이며, 잡음만으로 구성된 대상을 미리 어느 정도 제거됨으로써 오결정의 가능성을 감소시킨다.

따라서 성능의 개선을 얻을 수 있다.

제1도는 구체적인 구성을 갖는 실시예를 보여주고 있다.

과거에 결정된 신호등의 선형합에 의해 결정된 복소값의 위상으로부터이상의 위상차가 나는 신호는 현재의 최대값 선택 과정에서 제거되며이내의 위상차를 보여주는 대상 중에서 최대값을 선택하게 된다. 위상추정 및 처리기(3)의 구성의 일례를 수학적으로 표현하면 다음과 같다.

여기서, W^max _j는 과거의 결정값이고, W^max _i는 현재 값이다. 즉 최대값선택기의 L개의 과거의 출력들의 평균과 현재의 출력의 내적을 출력하여 그 값이 양수일 때만 최대값 선택기(2)의 올바른 지원자로 간주한다.

[본 발명의 효과]

실제 CDMA 이동통신 시스템에 본 발명의 구성을 적용하면 약 20%의 채널용량 증대 효과를 가져옴을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다. 이러한 구조는 병렬 구현뿐만 아니라 직렬 구현에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

Claims (1)

1. CDMA 이동통신 시스템에서 사용되는 하다마드 복조기에 있어서, 입력신호를 받아 하다마드 행렬(Hadamard matrix)의 각각의 행(row) 또는 열(column)과의 상관관계를 모두 출력하는 하다마드 상관기군(1); 입력신호를 받아 위상정보를 추정하고 추정된 위상정보를 적절히 처리하여 출력하는 위상추정 및 처리기(3); 및 상기 하다마드 상관기군(1)의 출력을 입력받고 상기 위상추정 및 처리기(3)의 출력을 입력받아 적절히 처리하여 최대값을 상기 위상추정 및 처리기(3)에 입력시키고 상기 최대값에 해당하는 정보비트블럭을 출력하는 최대값 선택기(2)로 구성되어 복조 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 난코히어런트 하다마드 복조기.