KR0164250B1 - 스펙트럼 확산 통신용 수신기 및 중계기 - Google Patents

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Abstract

레이크 수신 효과를 개선하는 중계기, 기지국으로부터의 수신 신호는 제1 지연회로를 포함하는 제1 경로와 지연회로를 포함하지 않는 제2 경로를 병렬로 통과하여 이동국에 전송된다. 이동국으로부터의 수신 신호는 제2 지연회로를 포함하는 제3 경로와 지연회로를 포함하지 않는 제4 경로를 병렬로 통과하여 기지국에 전송된다. 지연회로의 지연시간은 확산 코드의 1부호 길이 이상으로 설정된다. 이는 레이크 수신기를 사용하여 해결할 수 있는 다중경로파를 강제로 생성한다. 레이크 수신기는 각 지연파에 대한 희망파 성분의 진폭을 추정하고, 그 추정 진폭을 사용하여 검파기에서 각 지연파 성분에 가중하며, 합성된 가중 신호로 부호를 판정한다.

Description

스펙트럼 확산 통신용 수신기 및 중계기
제1도는 경로 다이버시티 수신(레이크 수신)을 적용한 종래의 스펙트럼 확산 통신 수신기의 블럭도이다. 제1도에서 도면부호 1-1∼1-N은 상관기를 나타낸다. 각 상관기(1-k)(k=1-N)는 파일럿 신호가 삽입된 스펙트럼 확산 신호(100)를 수신하고, 동일한 확산 코드를 이용하여 지연파중의 하나를 역확산한다. 여기서, 파일럿 신호는 전파 경로의 전달 함수를 추정하는 신호(sounder라고 칭함)이다. 상관기(1-k)의 출력은 지연파중의 하나를 검출하는 검파기(2-k)에 공급된다. 검파기(2-k)의 출력은 가중회로(3-k)와 전력 검파기(4-k)에 공급된다. 전력 검출기(4-k)는 지연파의 전력을 검출하며 가중 회로(3-k)의 계수를 결정한다. 개개의 가중 신호는 합성회로(5)에 의해 합성된다. 합성된 신호는 부호를 판정하는 부호 판정 회로(6)로 보내진다.
전력 검파기(4-k)의 모든 출력을 이용하여 가중이 수행될 때, 최대비 합성이 이루어지며, 최대 전력 검출 신호가 선택되면 선택합성이 이루어진다.
종래의 스펙트럼 확산 통신 시스템은 다음과 같은 결점이 있다.
(1) 각 지연파를 독립적으로 검출하는 상기 구성에 있어서, 지연파의 신호대잡음 전력비(SNR)나 신호대 간섭 전력비(SIR)가 작으면 검파기의 동작이 불안정해진다.
(2) 스펙트럼 확산 통신에 있어서, 각각의 정보 부호에 대하여 SIR이 크게 변화되므로, 수신된 전력에 기반한 가중이 수행된다면 최적 합성이 이루어지기는 어렵다. 따라서, 다이버시티 효과를 충분히 얻을 수 없다.
(3) 셀룰라 이동 통신 시스템은 여러개의 무선 기지국을 위치시킴으로써 광역 중심가 가능하다. 그러나, 서비스 지역중에는 신호 수신 강도가 약하고 통신 품질이 낮아지는 터널과 같은 지역이 존재한다. 이런 지역에서는 통화가 불가능하다. 비록 이런 데드존(dead zone)에 새로운 기지국을 제공하는 것이 가능할지라도 기지국의 장비 및 규모가 매우 크기 때문에 경제적이지 않다.
(4) 비록 전파 경로의 지연시간들 사이의 차가 다중경로파를 지연파로 분배하기 위해서는 1칩간격보다 커야 하지만, 이 시간차가 모든 영영에서 항상 얻어지는 것은 아니다. 예를 들어, 1차 변조의 대역폭이 16㎑, 확산 코드를 사용하는 2차 변조의 대역폭은 1차 변조의 대역폭의 128배인 2048㎑라고 가정하면, 지연분해능은 약 0.5㎲ 정도가 된다. 따라서 전파경로의 지연시간차가 이 값보다 작을 때, 다중경로파는 각각의 지연파로 분배될 수 없다. 결과적으로, TDMA에서처럼 페이딩(fading)이 발생하여 CDMA의 고유한 특성중의 하나가 기능을 발휘하지 못한다.[발명의 요약]
그러므로, 본 발명은 CDMA 고유의 특성을 유지하는 동안 데드존 및 다른 지역에서의 통신 품질을 개선할 수 있는 스펙트럼 확산 이동 통신 시스템을 위한 중계기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 각각의 지연파 성분의 특성과 최적가중의 안정된 검출을 이룰 수 있는 스펙트럼 확산 이동 통신 시스템용 수신기를 제공하는데 있다.
본 발명의 일면에 있어서, 스펙트럼 확산 통신을 수행하는 이동 통신 시스템의 이동국과 기지국간의 송수신 신호를 중계하기 위한 중계기에 있어서, 중계기는 기지국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제1 수신 안테나; 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제1 지연회로; 제1 지연회로의 출력을 이동국으로 방사하기 위한 제1 송신 안테나; 이동국으로부터의 전파를 수신 하기 위한 제2 수신 안테나; 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제2 지연회로; 및 제2 지연회로의 출력을 기지국으로 방사하기 위한 제2 송신 안테나를 구비하고, 제1 지연회로의 지연시간과 제2 지연회로의 지연시간은 확산코드의 1칩간격이상으로 설정된다.
여기서, 중계기는 제1 지연회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 출력을 제1 송신 안테나에 제공하기 위한 제1 증폭기; 및 제2 지연회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 출력을 제2 송신 안테나에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비한다.
제1 수신 안테나와 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는제1 서큘레이터를 통해 제1 지연회로의 입력터미널 및 제2 증폭기의 출력터미널에 연결되며, 제2 수신 안테나 및 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 제2 지연회로의 입력 터미널 및 제1 증폭기의 출력 터미널에 연결된다.
중계기는 기지국으로부터 전파를 수신하기 위한 제3 수신 안테나; 제3 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 제1 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 제1 증폭기에 제공하기 위한 제1 합성 수단; 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제4 수신 안테나; 및 제4 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 제2 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 제2 증폭기에 공급하기 위한 제2 합성 수단을 더 구비한다.
중계기는 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 제1 지연회로에 제공하기 위한 제1 증폭기; 및 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 제2 지연회로에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비한다.
제1 수신 안테나와 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제1 서큘레이터를 통해 제2 지연회로의 출력 터미널과 제1 증폭기의 입력 터미널에 연결되며, 제2 수신 안테나와 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 제1 지연회로의 출력 터미널과 제2 증폭기의 입력 터미널에 연결된다.
중계기는 제1 증폭기의 출력을 이동국으로 방사하기 위한 제3 송신 안테나; 및 제2 증폭기의 출력을 기지국으로 방사하기 위한 제4 송신 안테나를 더 구비한다.
본 발명의 다른 면에 있어서, 동일한 확산 코드를 사용하여 수신된 스펙트럼 확산 신호에 포함된 각각의 지연파를 역확산하기 위한 다수의 상관기; 상관기로부터 출력된 지연파 성분중 하나를 각각 검출하기 위한 다수의 검파기; 검파기중 하나의 출력에 가중계수를 곱하기 위한 다수의 가중 회로; 가중회로의 출력들을 합성하기 위한 합성회로; 합성회로의 출력의 부호를 판정하기 위한 부호 판정 회로; 부호 판정 회로의 출력 및 상관기들의 출력들을 기반으로 각각의 지연파 성분과 관련된 전파 경로의 전달 함수를 추정하기 위한 추정 수단; 및 추정된 전달 함수 각각을 기반으로 각각의 지연파 성분의 희망과 성분의 진폭을 추정하고, 진폭을 기반으로 가중계수를 발생시키기 위한 가중 계수 제어 회로를 구비하는 스펙트럼 확산 통신 수신기가 제공된다.
여기서, 추정 수단은, 부호 판정 회로의 출력에 추정된 전달 함수들중 하나를 각각 곱하기 위한 다수의 승산기; 상관기들의 출력과 승산기의 출력차를 각각 구하고, 차를 추정 에러로 생성하기 위한 다수의 감산기; 및 부호 판정 회로의 출력 및 감산기로부터 출력된 추정 에러로부터 전달 함수를 반복적으로 추정하는 적응 알고리즘을 수행하기 위한 연산 회로를 구비한다.
가중 계수 제어 회로는 추정된 함수 각각의 절대값의 제곱을 획득하고, 절대값의 제곱을 지연파 성분중 하나와 각각 연관된 가중 계수로 취한다.
가중 계수 제어 회로는 지연파 성분들 각각의 희망파 성분의 진폭과 상응하는 추정 에러중 하나의 비를 기반으로 가중 계수를 결정한다.
본 발명의 또 다른 면에 있어서, 스펙트럼 확산 통신을 수행하기 위한 이동 통신 시스템의 이동국과 기지국 사이의 송수신 신호를 중계하는 중계기, 및 중계기로부터 송신된 신호를 수신하기 위하여 이동국 및 기지국에 제공되는 스펙트럼 확산 통신 수신기를 구비하는 스펙트럼 확산 통신 시스템이 제공되는데, 중계기는, 기지국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제1 수신 안테나; 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제1 지연회로; 제1 지연회로의 출력을 이동국으로 방사하기 위한 제1 송신 안테나; 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제2 수신 안테나; 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제2 지연회로; 및 제2 지연회로의 출력을 기지국으로 방사하기 위한 제2 송신 안테나를구비하고, 제1 지연회로의 지연시간과 제2 지연회로의 지연시간은 확산 코드의 1칩간격이상으로 설정되며,
스펙트럼 확산 통신 수신기는, 수신된스펙트럼 확산 신호에 포함된 각각의 지연파를 동일한 확산 코드를 이용하여 역확산하기 위한 다수의 상관기; 상관기로 부터 출력된 지연파 성분들중 하나를 각각 검출하기 위한 다수의 검파기; 검파기들중 하나의 출력에 가중계수를 곱하는 다수의 가중 회로; 가중 회로의 출력을 합성하기 위한 합성 회로; 합성회로 출력의 부호를 판정하기 위한 부호 판정 회로; 부호 판정 회로의 출력 및 상관기의 출력을 기반으로 각각의 지연파의 성분과 관련된 전파 경로의 전달 함수를 추정하기 위한 추정 수단; 및 추정된 각각의 전달 함수들을 기반으로 각각의 지연파 성분의 희망파 성분의 진폭을 추정하고, 추정된 진폭을 기반으로 가중계수를 발생시키기 위한 가중계수 제어 회로를 구비한다.
본 발명에 따르면, 중계기로부터 전송된 신호에 1칩간격보다 큰 지연차가 강제적으로 제공된다. 이것은 양호한 레이크 수신 효과를 가지도록 하며, 데드존의 제거와 서비스 지역내에서 전송품질 개선을 가능하게 한다.
더욱이, 다이버시티 합성(레이크 수신)을 하는 스펙트럼 확산 통신용 수신기는 다이버시티 합성에 의해 얻어진 신호의 부호 판정 결과를 사용하여 검출과 가중을 수행한다. 즉, 요구되는 전력이나 부호 판정 결과를 사용하여 추정된 SIR을 기반으로 검출 및 가중이 수행된다.
결과적으로, 본 발명에 따른 수신기는, 수신된 전력 즉, 요구되는 전파와 간섭파의 합에 근간을 두어 가중을 수행하는 종래의 기술보다 더 안정된 판정 결과를 얻을 수 있다.
제1도는 경로-다이버시티(레이크) 수신을 수행하는 종래의 스펙트럼 확산 통신 수신기의 일례를 나타낸 블럭도.
제2도는 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 중계기의 일실시예를 도시한 불럭도.
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신 중계기의 다른 실시예를 도시한 블럭도.
제4도는 본 발명에 따른 레이크 수신 시스템을 적용한 스펙트럼 확산 통신 수신기의 일실시예를 도시한 블럭도.
제5도는 제4도의 실시예의 검파기로부터 부호 판정 회로까지의 구체적인 구성을 나타낸 블럭도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본발명의 실시예가 상세히 설명될 것이다.
본 발명은 다이버시티(diversity) 특성을 개선한 스펙트럼 확산 통신용 수신기와 중계기에 관한 것이다.
일반적으로, 코드분할다중방식(Code division Multiple Access; 이하 CDMA라칭함)과 같은 스펙트럼 확산 통신용 송신측에서 다수의 변조와 수신측에서의 그에 상응하는 복조를 수행함으로써 정보 부호를 통신한다. 특히 , 송신측은 정보부호를 PSK와 같은 1차 변조를 수행하고, 고속(high-rate)의 의사 랜덤 코드(pseudo-random code)와 같은 확산 코드를 이용하여 2차 변조를 수행하여 광대역 주파수 범위로 1차 변조 신호를 확산한 후에 전송한다. 한편, 수신측은 송신측과 동일하게 동기된 확산 코드를 이용하여 역확산(2차 복조)를 수행하며, 광대역 주파수 수신 신호를 정보부호의 대역으로 변환한 후 1차 변조에 상응하는 1차 복조를 실행함으로써 원래의 정보부호를 복원한다.
이러한 확산 대역 통신 방법이 이동통신에 적용될 경우에, 기지국이나 이동국에서 전송된 신호는 빌딩과 같은 장애물에 의해 그 전파 경로가 영향을 받는다. 따라서, 지연된 각 전파는 전파경로에 따라 다른 지연 시간을 갖기 때문에, 각기 다른 시간에 도착되는 성분파(지연파)들을 가지는 다중경로 신호가 그 전송신호로써 수신된다. 전파경로의 지연시간 변화가 확산코드의 1부호시간(1칩 간격: one chip interval)보다 크면, 각 칩간격마다 추출되는 각 지연파 성분의 변동은 비상관량으로 다루어진다. 다시 말해, 각 지연파 성분의 진폭과 위상은 독립적으로 변화하는 것으로 볼 수 있다. 결과적으로, 위상계수를 만든 후에 독립 지연파 성분들을 조합함으로써 또는 최대 진폭 지연파 성분을 선택하므로써 평균 수신 레벨이 개선된다. 이 방법은 널리 알려진 레이크 수신으로 구현되는데, 경로 다이버시티 수신 효과에 의하여 전송 특성의 개선이 기대될 수 있다.
제2도는 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에의 일실시예를 나타내는 블럭도이다.
도면에서, 기지국(10)은 영억(9)(무선존)을 커버하고, 영역(9)에서 이동국(16, 17)과 CDAM 통신을 수행한다. 기지국(10)은 송수신 안테나(11)와 무선 유니트(12)를 포함하고 있으며, 병렬선(13)을 통해 교환국에 연결된다. 본 발명에 따른 중계기(20)는 데드존이나 전송 품질이 개선되야만 하는 장소에 설치된다.
중계기(20)는 기지국용 안테나(21, 22) 및 이동국용 안테나(28, 29)를 구비한다. 안테나(21, 28)는 송수신 안테나이고, 안테나(22, 29)는 수신 안테나이다. 기지국(10)으로부터 송신된 전파는 반송 주파수 f2로 안테나(21, 22)에 의해 수신된다. 안테나(21)에 수신된 수신파 S1은 송수신 신호 확산을 위한 서큘레이터(23)와 지연기(24)를 통해 합성기(25)에 공급된다. 지연회로(24)는 수신파 S1에 스펙트럼 확산 통신의 확산 코드 시퀀스의 요수 길이(1칩 간격)이상의 지연을 제공하고, 지연 신호 S1d를 합성기(25)에 공급한다. 한편, 안테나(22)에 수신된 수신파 S2는 합성기(25)에 직접 제공되어, 신호 S1d와 합성된다. 합성된 신호는 증폭기(26)에 의해 증폭되며, 신호 S3으로 송수신 신호를 분리하기 위한 서큘레이터(27)를 통해 이동국용 안테나(28)에 급전되어, 이동국으로 전송된다. 그러므로, 중계기(20)는 지연회로(24)에 의해 지연신호 S1d와 지연되지 않은 신호 S2의 합성에 의해 생성된 신호 S3을 전송한다.
중계기(20)의 안테나(28)에서 방사된 전파는 이동국(16)의 송수신 안테나(31)에 수신된다. 또한, 안테나(31)는 기지국(10)의 송수신 안테나(11)로부터 방사된 전파 역시 수신한다. 그러므로, 이동국(16)은 중계기(20)로부터 지연된 신호, 중계기(20)로부터 지연되지 않 은신호, 및 기지국(10)으로부터 직접 전송된 신호, 3가지 신호를 수신한다. 이 신호들은 이동국(16)의 무선 장비(32)로 제공된다. 무선 장비(32)는 할당된 확산 코드를 사용하여 신호들의 2차 복조(역확산)를 행하고, 레이크 수신 후에 1차 복조를 함으로써 기지국(10)에서 이동국(16)으로 전송된 데이터를 얻을 수 있다.
한편, 이동국(16)으로부터 전송된 데이터는 무선 장비(32)에서 1차 변조 및 2차 변조되고, 반성 주파수 f1인 전파로 송수신 안테나(31)에서 방사된다. 전파는 중계기(20)의 이동국용 안테나(28, 29)에 의해 수신된다. 안테나(28)에 의해 수신된 전파 S5는 송수신 신호를 분리하기 위한 서큘레이터(27)와 지연기(35)를 통해 합성기(36)에 공급된다. 지연회로(35)는 수신 신호 S5에 확산 코드 시퀀스의 한 요소 길이 (1칩 간격)보다 긴 지연을 제공하며, 지연된 신호 S5d는 합성기(36)에 공급한다. 한편, 안테나(29)에 수신된 전파 S6은 합성기(36)에 직접 공급되고, 신호 S5d와 합성된다. 합성된 신호는 증폭기(37)에 의해 증폭되고, 송수신 신호를 분리하기 위한 서큘레이터(23)를 통해 기지국용 안테나(21)에 급전되어, 가지국으로 방사된다. 그래서, 중계기(20)는 지연회로(35)에 의해 지연된 신호 S5d와 지연이 없는 신호 S6의 합성 신호 S7을 기지국(10)으로 전송한다.
중계기(20)의 안테나(21)에서 방사된 전파는 기지국(10)의 송수신 안테나(11)에 의해 수신된다. 마찬가지로, 안테나(11)는 이동국(16)의 송수신 안테나(31)에 의해 방사된 전파를 수신한다. 즉, 기지국(10)은 중계기(20)에 의해 지연된 신호, 중계기(20)에 의해 지연되지 않은 신호, 및 이동국(16)으로부터 직접 전송된 신호, 3가지 신호를 수신한다. 이들 신호는 기지국의 무선 장비912)에 공급된다. 무선장비(12)는 수신신호와 할당된 코드사이의 상관을 취해 2차 복조(역확산)를 수행하고, 역확산 신호의 레이크 수신 후에 1차 변조를 수행하여 이동국(16)에서 기지국(10)으로 전송되는 데이터를 얻을 수 있다.
그래서, 지연회로(24, 35)의 지연 시간을 스펙트럼 확산 코드의 칩 간격보다 큰 간격으로의 설정은 2개이상의 경로를 통해 전송된 신호로부터 충분한 레이크 수신의 생성을 가능하게 한다.
제1 실시예의 중계기가 기지국과 이동국 각각에 대해 두개의 수신 안테나와 한개의 송신 안테나를 구비하고 있지만, 그 구성은 제한되어 있지 않다. 예를 들어, 3개 이상의 수신 안테나와 1개이상의 송신 안테나의 합성도 역시 사용될 수 있다. 이는 수신안테나에서 송신안테나로 동일한 수신 신호에 다수의 신호 경로를 제공하며, 적어도 하나 이상의 신호 경로에 확산 코드의 칩 간격 이상의 지연 시간을 제공한다.
제1 실시예와 반대로, 한개의 수신 안테나와 두개의 송신 안테나도 선택적으로 사용될 수 있다. 제2 실시예는 그러한 구성을 갖춘 중계기이다.
[실시예 2]
제3a도는 제2 실시예의 구성을 보여주는 블럭도이다. 제3a도에서 안테나(21, 22)는 기지국용이며, 안테나(28, 29)는 이동국용이다. 안테나(22, 29)는 송수신 안테나민 반면에, 안테나(21, 28)는 송신만을 위한 것이다. 안테나(22)에 수신된 전파 S1은 서큘레이터(23)와 증폭기(26)를 통해 안테나(28)에 공급되어 이동국으로 방사된다. 증폭기(26)에서 출력된 신호 S1은 지연회로(24)에 의해 지연된다. 지연된 신호 S1d는 서큘레이터(27)를 통해 안테나(29)에 급전되어 이동국으로 방사된다. 따라서, 중계기(20)는 지연되지 않은 신호 S1과 지연된 신호 S1d를 이동국에 전송한다. 지연회로(24)의 지연시간은 제1 실시예에서와 같이 1칩 간격 이상의 값으로 설정된다.
한편, 이동국용 안테나(29)에 의해 수신된 신호 S5는 서큘레이터(27)와 증폭기(37)를 통해 안테나(21)에 공급되어 기지국으로 방사된다. 덧붙여, 증폭기(37)에서 출력된 수신파 S5는 지연회로(35)에 의해 지연된다. 지연된 신호 S5d는 서큘레이터(23)를 통해 안테나(22)에 공급되어 기지국(10)으로 방사된다. 그래서, 중계기(20)는 지연되지 않은 신호 S5와 지연된 신호 S5d를 기지국(10)으로 전송한다. 지연회로(35)의 지연시간은 제1 실시예와 같이 1칩 간격보다 크게 설정된다.
데드존 개선을 위해 제1 실시예나 제2 실시예의 중계기를 사용할 때, 중계기는 데드존이 분명하게 보이는 시계지역에 설치된다. 중계기는 기지국에서 전송된 신호를 수신해서 증폭한 뒤에 데드존에 전송한다. 또한, 중계기는 데드존안에 있는 이동국으로부터 전송된 신호를 수신하여 증폭한 뒤에 기지국으로 전송한다. 중계기는 수신 안테나와 송신 안테나 사이에 다수의 신호 경로를 포함하고, 지연회로를 사용하여 다중경로파를 강제로 생성하여 전송한다. 따라서, 다중경로파는 1칩 간격이상의 시간편이를 가지는 한편 레이크 수신에 의해 분해되어 위상 동기를 이룬다. 그러므로, 이동국과 기지국에서의 레이크 수신 효과는 데드존과 그외의 지역내에서 고품질의 통신이 가능하도록 한다.
[실시예 3]
중계기(20)는 제1 실시예와 제2 실시예에서 한쌍의 신호, 즉 지연된 신호와 지연되지 않은 신호를 생성한다. 그러나 데드존이외의 영역에서 기지국(10)과 이동국(16)간의 직접경로를 통해 송수신된 신호가 존재한다는 것을 고려하면, 중계기(20)가 지연된 신호만을 전송하더라도 수신측은 한쌍의 신호를 얻을 수 있다. 결과적으로, 데드존이외의 지역에 설치된 중계기는 전송 특성을 상당히 개선할 수 있다.
제3b도는 이러한 중계기를 보여주는 블럭도이다. 제3b도에서, 안테나(21)는 기지국용이고, 안테나(29)는 이동국용이다. 안테나(21, 29)는 모두 송수신 안테나이다.
기지국용 안테나(21)에 의해 수신된 전파 S1은 서큘레이터(23)를 통해 지연회로(24)에 공급된다. 지연회로(24)는 신호 S1에 1칩 간격 이상의 지연을 제공하고, 지연된 신호를 증폭기(26)에 공급한다. 증폭기(26)는 지연된 신호 S1D를 증폭하여 서큘레이터(27)를 통해 신호를 이동국에 방사하는 안테나(29)에 급전한다.
한편, 이동국용 안테나(29)에 의해 수신된 전파 S5는 서큘레이터(27)를 거쳐 지연회로(35)는 신호 S5에 1칩 간격 이상의 지연을제공하고, 이 신호를 증폭기(37)에 공급한다. 증폭기(37)는 지연된 신호 S5d를 증폭하여, 서큘레이터(23)를 거쳐, 이 신호를 기지국으로 방사시키는 안테나(21)에 급전한다.
본 실시예의 중계기는 데드존이외의 영역에서 사용된다. 예를 들어, 이 중계기는 음성 신호 통신은 충분히 이루어지지만, 데이터 신호의 비트 에러율이 개선되어야 하는 지역에서 사용된다.
이런 경우에, 이동국은 기지국에서 직접 전송된 전파와 중계기의 안테나(29)로부터 방사된 지연파를 수신하며, 2차 복조와 레이크 수신, 및 1차 복조를 실행하여, 기지국으로부터 요구된 데이터를 얻을 수 있다. 한편, 기지국은 이동국에서 직접 전송된 전파와 안테나(21)에서 방사된 지연파를 수신하여, 2차 복조와 레이크 수신, 및 1차 변조를 수행하여 이동국으로부터의 데이터를 획득할 수 있다. 이는 데이터 전송의 비트 에러를 감소시킬 수 있다. 제1 실시예와 제2 실시예의 중계기 역시 이러한 장소에서 사용될 수 있다는 것은 분명하다.
이동통신에 있어서, 각각의 이동국에서 기지국으로 전송된 전파의 수신 레벨간에는 실질적인 차이가 있다. 이것은 이동국과 기지국 사이의 거리차, 빌딩과 같은 반사체에 의해 형성되는 다중경로 등에 기인한다. 따라서, 기지국은 이동국의 수신 레벨을 기준 레벨과 비교하는 방법을 이용하여, 이동국의 송신 전력 레벨을 제어해야만 한다. 본 발명에 따른 중계기를 사용할 경우, 중계기를 통해 수신된 신호와 직접 수신된 신호가 레이크 수신에 의해 자동으로 합성된다. 이것은 기지국 및 이동국에 중계기를 설치할 수 한다는 이점이 있다.
다음은, 이러한 중계기와 연결되어 양호한 레이크 수신을 획득할 수 있는 수신기가 상세히 설명될 것이다.
[실시예 4]
제4도는 본 발명에 따른 스펙트럼 확산 통신의 일 실시예를 나타내는 블럭도이다. 수신기가 제1도에 도시된 바와 같은 종래의 수신기와 같은 레이크 수신 방법을 채택한다해도, 다음과 같은 점에서 차이가 있다.
(1) 검파기(2-k) (k=1-N) 대신에 검파기 (42-k)를 사용한다.
(2) 전력 검출기(4-k) 대신에 가중 계수 제어 회로(40-k)가 제공된다.
(3) 부호 판정 회로(6)의 출력은 검파기(42-k)와 가중 계수 제어 회로(40-k)에 궤환되어 검출과 가중의 기준으로 사용된다.
제4도의 수신기에 있어서 상관기(1-k)에서 출력된 지연파 ik는 검파기(42-k)에 각각 공급된다. 검파기(42-k)의 출력은 지연파 성분의 가중 계수를 계산하는 가중 계수 제어 회로(40-k)에 각각 공급된다. 특히 각 가중계수 제어 회로(40-k)는 부호 판정 결과와 상관 검파기의 출력을 비교하고, 검파기의 출력에 포함된 요구 신호 성분을 검출하여 가중 계수를 결정한다. 가중 계수 결정을 위한 방법으로는 요구 신호 성분에 의한 가중 또는 SIR에 따른 가중이 사용된다. 가중계수에 의해 가중된 신호는 합성회로(5)에 의해 합성되어, 합성된 신호는 부호 판정 회로(6)에 의해 부호 판정을 받는다.
제5도는 제4도의 검파기(42)로부터 부호판정회로(6)까지의 세부 구성을 보여주는 회로도이다. 제5도에서, 도면 부호 43(43-1∼43-N)은 검파기(42)와 가중 계수 제어 회로(40)를 통합시킨 회로를 나타낸다. 각 성분(43-k)은 감산기(51), 승산기(52, 53), 연산회로(54)를 포함한다. 연산 회로(54)는 적응 알고리즘을 저장하는 메모리 회로와 연산회로를 포함한다.
진폭이 1인 송신신호가 ejψ로 표현된다고 가정하면, 전파경로의 전달 함수는 Zr이고, 수신 신호는 Zr×ejψ로 표현될 수 있다. 전달 함수 Zr은 위상 편이와 페이딩으로 인한 진폭의 변동을 나타낸다. 적응 알고리즘의 목적은 Zk=Zr로 만드는 추정 전달 함수 Zk(k=1-N)를 얻는 것이다. 즉, 그 목적은 다음의 추정 에러를 최소화하는 Zk를 얻는 것이다.
ek=(Zr-Zk)ejψ
부호 판정 회로(6)로부터의 궤환 판정치와 추정 에러 ek를 기반으로 연속적으로 최적 Zk를 산출하기 위한 과정이 설명될 것이다. 이 방법은, 예를 들어 Simon Haykin Adaptive Filter Theory Prentice Hall, 1986 (ISBN 0-13-004052-5), 381-385 페이지에 설명되어 있다.
(1) 승산기(52)는 입력 신호 i=Zr×ejψ에 1/Zk을 곱한다. 결과는 ek=(Zr/Zk)ejψ이 된다. 추정이 정확하다면 Zr=Zk가 유지되고, 전송 신호 ejψ가 얻어진다. 그러나, 실제로는 추정값은 잡음 등으로 인한 에러를 포함하고 있다.
(2) 승산기(52)의 출력을 받는 가중 회로(3-k)는 추정 전달 함수 Zk의 절대 값을 제곱, 즉 │Zk│2을 사용하여 가중시킴으로써, 최대비 합성 다이버시티를 실행할 수 있다.
(3) 합성회로(5)는 가중 회로(3-k) 각각의 출력 ZrZ*kejψ을 모두 합산한다. 그래서, 최대비 합성 다이버시티의 필요조건인 가중 합성이 성취된다.
(4) 부호 판정회로(6)는 합성회로(5)에서 생성되는 부호를 판정한다. 비트 에러가 존재하지 않는다면 ejψ라는 결과가 얻어질 것이다.
(5) 각 승산기(53)는 수신신호를 평가한다. 특히, 부호 판정회로(6)의 출력에 추정 전달 함수 Zk를 곱해서, 추정 수신신호 Zk×ejψ를 산출한다.
(6) 각 감산기(51)는 입력신호 Zr×ejψ에서 추정된 수신 신호 Zr×ejψ를 빼서 추정 에러 ek를 얻는다.
(7) 추정 전달 함수 Zk는 추정 에러 ek가 더욱 감소되도록 갱신된다. 이는 비록 다른 적응 알고리즘이 사용될 수 있다고 하더라도 RLS(recursive least square method)에 따른 적응 알고리즘을 사용하여 수행된다.
(8) (1)로 돌아가서 같은 절차가 반복된다.
그러므로, 전파 경로의 전달 함수 Zr는 적응 알고리즘을 이용해 추정되고, 추정값 Zk가 얻어진다. 부호 판정 결과에 대한 지연파의 검출 출력비는 지연파에서 희망파의 성분의 증가와 함께 증가한다. 추정값 Zk는 부호 판정 결과에 대한 검출 된 각 지연파의 출력 비를 나타내는데, 이것은지연파에 포함된 희망파 성분의 크기를 나타낸다. 그러므로, 추정값 Zk의 사용은 각 지연파에 대한 SNR과 SIR 추정을 가능하게 한다. 본 발명은 추정값 Zk를 사용하여 가중을 수행하므로, 검파기의 출력 전원을 사용하여 가중시키는 종래의 방법보다 더 적합하게 가중이 이루어질 수 있으므로, 레이크 수신의 특성이 개선된다.
본 실시예는 지연 검출이나 동기 검출을 사용하는 한편, 최초로 수신된 정보 부호는 위상 불확실로 인하여 복조될 수 없다. 그러나, 지연 검출에 있어서, 통상적으로 알려진 정보 부호인 프리앰블(preamble)이 보내지므로, 프리앰블 부호는 판정 결과로서 검파기(42)에 다시 궤환한다. 한편, 동기검출에 있어서, 수신 신호의 절대위상값을 얻기 위하여 삽입되고, 길이가 1 부호 길이 이상인 잘 알려진 파일럿 신호가 사용된다. 그러므로 파일럿 신호의 부호 판정 결과는 검파기(42)에 다시 궤환한다.
비록, 본 실시예가 연산회로(54)로부터의 전달 함수의 절대값의 제곱인
│Zk│2을 가중회로(3-i)에 제공하여 추정된 희망파의 전력을 이용하여 가중한다하더라도, 가중은 이 방법으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 추정된 전달 함수 Zk의 제곱 │Zk│2을 추정된 에러 ek의 절대값의 제곱 │ek│2으로 나눈 │Zk│2/│ek│2을 사용하면 SIR 가중할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 중계기와 수신기를 합성하면 데드존에 있는 기지국과 이동국 사이에 높은 통신품질을 얻을 수 있다.

Claims (21)

  1. 스펙트럼 확산 통신을 수행하는 이동 통신 시스템의 이동국과 기지국간의 송수신 신호를 중계하기 위한 중계기에 있어서, 상기 기지국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제1 수신 안테나; 상기 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제1 지연회로; 상기 제1 지연회로의 출력을 상기 이동국으로 방사하기 위한 제1 송신 안테나; 상기 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제2 수신 안테나; 상기 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제2 지연회로; 및 상기 제2 지연회로의 출력을 상기 기지국으로 방사하기 위한 제2 송신 안테나를 구비하고, 상기 제1 지연회로의 지연시간과 상기 제2 지연회로의 지연시간은확산코드의 1칩간격이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 중계기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 지연회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 출력을 상기 제1 송신 안테나에 제공하기 위한 제1 증폭기; 및 상기 제2 지연회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 출력을 제2 송신 안테나에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제1 서큘레이터를 통해 제1 지연회로의 입력터미널 및 제2 증폭기의 출력터미널에 연결되며, 상기 제2 수신 안테나 및 상기 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 제2 지연회로의 입력 터미널 및 제1 증폭기의 출력 터미널에 연결되는 것을 특징으로 하는 중계기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기지국으로부터 전파를 수신하기 위한 제3 수신 안테나; 상기 제3 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 상기 제1 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 상기 제1 증폭기에 제공하기 위한 제1 합성 수단; 상기 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제4 수신 안테나; 및 상기 제4 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 상기 제2 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 상기 제2 증폭기에 공급하기 위한 제2 합성 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제1 지연회로에 제공하기 위한 제1 증폭기; 및 상기 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제2 지연회로에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제1 서큘레이터를 통해 상기 제2 지연회로의 출력 터미널과 상기 제1 증폭기의 입력 터미널에 연결되며, 상기 제2 수신 안테나와 상기 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 상기 제1 지연회로의 출력 터미널과 상기 제2 증폭기의 입력 터미널에 연결되는 것을 특징으로 하는 중계기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 증폭기의 출력을 상기 이동국으로 방사하기 위한 제3 송신 안테나; 및 상기 제2 증폭기의 출력을 상기 기지국으로 방사하기 위한 제4 송신 안테나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  8. 스펙트럼 확산 통신 수신기에 있어서, 동일한 확산 코드를 사용하여 수신된 스펙트럼 확산 신호에 포함된 각각의 지연파를 역확산하기 위한 다수의 상관기; 상기 상관기로부터 출력된 지연파 성분중하나를 각각 검출하기 위한 다수의 검파기; 상기 검파기중 하나의 출력에 가중계수를 곱하기 위한 다수의 가중 회로; 상기 가중회로의 출력들을 합성하기 위한 합성회로; 상기 합성회로의 출력의 부호를 판정하기 위한 부호 판정 회로; 상기 부호 판정 회로의 출력 및 상기 상관기들의 출력들을 기반으로 각각의 상기 지연파 성분과 관련된 전파 경로의 전달 함서를 추정하기 위한 추정 수단; 및 추정된 상기 전달 함수 각각을 기반으로 각각의 상기 지연파 성분의 희망파 성분의 진폭을 추정하고, 상기 진폭을 기반으로 상기 가중계수를 발생시키기 위한 가중 계수제어 회로를 구비하는 스펙트럼 확산 통신 수신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 추정 수단은, 상기 부호 판정 회로의 출력에 추정된 전달 함수들중 하나를 각각 곱하기 위한 다수의 승산기; 상기 상관기들의 출력과 상기 승산기의 출력 차를 각각 구하고, 상기 차를 추정 에러로 생성하기 위한 다수의 감산기; 및 상기 부호 판정 회로의 출력 및 상기 감산기로부터 출력된 상기 추정 에러로부터 상기 전달 함수를 반복적으로 추정하는 적응 알고리즘을 수행하기 위한 연산회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 수신기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가중 계수 제어 회로는 상기 추정된 전달 함수 각각의 절대값의 제곱을 획득하고, 상기 절대값의 제곱을 상기 지연파 성분중 하나와 각각 연관된 가중 계수로 취하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 수신기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 가중 계수 제어 회로는 상기 지연파 성분들 각각의 희망파 성분의 진폭과 상응하는 상기 추정 에러중 하나의 비를 기반으로 가중 계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 수신기.
  12. 스펙트럼 확산 통신을 수행하기 위한 이동 통신 시스템의 이동국과 기지국 사이의 송수신 신호를 중계하는 중계기, 및 상기 중계기로부터 송신된 신호를 수신하기 위하여 상기 이동국 및 상기 기지국에 제공되는 스펙트럼 확산 통신 수신기를 구비하는 스펙트럼 확산 통신 시스템에 있어서, 상기 중계기는, 상기 기지국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제1 수신 안테나; 상기 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제1 지연회로; 상기 제1 지연회로의 출력을 상기 이동국으로 방사하기 위한 제1 송신 안테나; 상기 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제2 수신 안테나; 상기 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호에 소정의 지연을 제공하기 위한 제2 지연회로; 및 상기 제2 지연회로의 출력을 상기 기지국으로 방사하기 위한 제2 송신 안테나를 구비하고, 상기 제1 지연회로의 지연시간과 상기 제2 지연회로의 지연시간은 확산 코드의 1칩 간격이상으로 설정되며, 상기 스펙트럼 확산 통신 수신기는, 수신된 스펙트럼 확산 신호에 포함된 각각의 지연파를 동일한 확산 코드를 이용하여 역확산하기 위한 다수의 상관기; 상기 상관기로부터 출력된 지연파 성분들중 하나를 각각 검출하기 위한 다수의 검파기; 상기 검파기들중 하나의 출력에 가중계수를 곱하는 다수의 가중 회로; 상기 가중 회로의 출력을 합성하기 위한 합성 회로; 상기 합성회로 출력의 부호를 판정하기 위한 부호 판정 회로; 상기 부호 판정 회로의 출력 및 상기 상관기의 출력을 기반으로 각각의 상기 지연파의 성분과 관련된 전파 경로의 전달 함수를 추정하기 위한 추정 수단; 및 추정된 각각의 전달 함수들을 기반으로 각각의 상기 지연파 성분의 희망파 성분의 진폭을 추정하고, 상기 추정된 진폭을 기반으로 상기 가중계수를 발생시키기 위한 가중계수 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 지연 회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제1 송신 안테나에 제공하기 위한 제1 증폭기; 및 상기 제2 지연 회로의 출력을 증폭하고, 증폭된 신호를 제2 송신 안테나에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제1 서큘레이터를 통해 상기 제1 지연회로의 입력터미널 및 상기 제2 증폭기의 출력터미널에 연결되며, 상기 제2 수신 안테나와 상기 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 제2 지연회로의 입력 터미널 및 제1 증폭기의 출력 터미널에 연결되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기지국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제3 수신 안테나; 상기 제3 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 상기 제1 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 상기 제1 증폭기에 제공하기 위한 제1 합성 수단; 상기 이동국으로부터의 전파를 수신하기 위한 제4 수신 안테나; 상기 제4 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호와 상기 제2 지연회로의 출력을 합성하고, 합성된 신호를 상기 제2 증폭기에 제공하기 위한 제2 합성 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제1 지연회로에 제공하기 위한 제1 증폭기; 상기 제2 수신 안테나로부터 제공된 수신 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제2 지연회로에 제공하기 위한 제2 증폭기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 제1 서큘레이터를 통해 상기 제2 지연회로의 출력 터미널 및 상기 제1 증폭기의 입력 터미널에 연결되며, 상기 제2 수신 안테나와 상기 제1 송신 안테나는 하나의 안테나로 구성되고, 상기 안테나는 송신신호와 수신 신호를 분리하는 제2 서큘레이터를 통해 제1 지연회로의 출력 터미널 및 제2 증폭기의 입력 터미널에 연결되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 증폭기의 출력을 상기 이동국으로 방사하기 위한 제3 송신 안테나; 및 상기 제2 증폭기의 출력을 상기 기지국에 방사하기 위한 제4 송신 안테나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 상기 추정 수단은, 상기 부호 판정 회로의 출력에 추정된 상기 전달 함수들중 하나를 각각 곱하는 다수의 승산기; 상기 상관기의 출력과 상기 승산기의 출력간의 차를 각각 구하고, 상기 차를 추정 에러로 생성하기 위한 다수의 감산기; 및 상기 부호 판정 회로의 출력 및 상기 감산기로부터 출력된 상기 추정 에러로 부터 상기 전달 함수를 반복적으로 추정하는 적응 알고리즘을 수행하기 위한 연산회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 가중계수 제어 회로는 추정된 상기 전달 함수들의 각각의 절대값의 제곱을 획득하여, 상기 지연파 성분중 하나와 각각의 연관된 가중 계수로 취하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 가중 계수 제어 회로는 각각의 상기 지연파 성분의 희망파 성분의 진폭과 상기 추정 에러중 상응하는 하나의 비를 기반으로 상기 가중 계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 확산 통신 시스템.
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