KR100342520B1 - 이동통신시스템의 보호구간 마스킹장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 WATM 방식 구현을 위한 MC-CDMA를 이용하여 고속의 WATM 구현을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 보호구간에 삽입하는 보호구간 데이터를 가입자 직교부호로 마스킹 한 후 보호구간에 삽입함으로서 수신장치에서 사용자 구분과 동시에 프레임 동기를 위한 동작을 수행할 수 있어 하드웨어의 간소화와 계산량을 줄일 수 있는 송신장치를 구현하였다.

Description

이동통신시스템의 보호구간 마스킹장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MASKING CYCLIC PREFIX IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 WATM 방식 구현을 위한 MC-CDMA를 이용하여 고속의 WATM 구현을위한 장치에 관한 것이다.

최근 멀티미디어 서비스의 형태가 다양해짐에 따라 고속의 데이터 전송이 필요한 실정이고, 동시에 무선망의 구축에 따라 소비자의 요구가 증가됨에 따라 WATM의 시장이 확대되어 감으로 이에 대한 적절한 기술의 구현 및 습득이 필요한 실정이다.

이와 동시에 각국에서는 WATM 표준화를 위한 다양한 형태의 조직을 만들어 WATM 구현을 위한 표준화의 거시적 확대를 위해 다양하에 접근하고 있는 실정이다. 동시에 이러한 고속 데이터의 전송 기술의 구현을 위해서 OFDM 방식을 이용한 구현에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

각국에서 WATM 구현을 위해서 다양한 기술들이 개발되고, 실용화 준비를 하고 있는데, 데이터의 변복조 기술로 기존의 기술 축적이 다양한 형태로 이루어지고 있는 OFDM/TDMA 방식이 그 근간을 이루고 있다. 그러나, 기존의 방식은 TDMA 방식이 가지는 단점인 주파수 활용면에서 취약한 점을 가지고 있고, 최근 이러한 단점을 보완하기 위해서 OFDM/CDMA 방식의 하나인 MC-CDMA 방식이 새로이 제안되어 다양한 형태로 응용 기술로서 적용되어질 전망이다.

종래 MC-CDMA를 이용한 시스템의 역방향 링크의 수신시에 가장 큰 문제가 되는 점은 수신시 각각의 사용자에서 전송되는 형태가 역방향에서 비동기식으로 전송된다는 것이다. 이로 인하여 각각 단말 사용자의 구분이 어렵다는 것이고, 동시에 MC-CDMA 전송이 경우 수신장치의 FFT의 시작점을 맞추어 주는 동기 기술은 시스템 복조에 가장 큰 영향을 주게 된다. 기존의 방식에서는 이러한 역방향 링크의 수신장치에서 사용자 구분을 위하여 부가 정보를 삽입하여 전송함으로서 전체 데이터 전송율을 떨어뜨리고 있는 실정이다. 이때, 각각의 사용자 구분과 FFT 동기를 달리 수행함으로 인해 시스템의 복잡도가 증가하고, 계산량도 많은 실정이다.

도 1은 종래 MC-CDMA 방식을 사용하는 송신기의 구성을 보여주고 있는 도면이다. 상기 도 1을 참조하면, 인터리버에 의해 인터링빙되어 인가되는 신호는 QPSK 변조부(110)에 의해 QPSK 변조되어 출력된다. 상기 변조된 신호는 두 개의 곱셈기(112,114)에 의해 채널 구분을 위한 월시부호와 기지국을 구분하기 위한 PN코드로 확산된 후 OFDM/CDMA 변조부(116)로 제공된다. 상기 OFDM/CDMA 변조부(116)는 상기 인가되는 신호에 대해 OFDM/CDMA 변조를 수행한다. 상기 OFDM/CDMA 변조된 신호는 보호구간 삽입부(118)에 의해 보호구간이 삽입된 후 DAC(120)에 의해 아날로그 신호로 변환된다. 상기 아날로그 신호로 변환된 송신신호는 업컨버터(122)에 의해 고주파 신호로 변조된 후 안테나를 통해 송신된다.

상기 도 1의 구성에 의해 출력되는 송신신호의 구성은 도 4a에서 보여주고 있는 바와 같다. 상기 도 4a에서 보여지는 바와 같이 종래 송신신호는 하나의 OFDM/CDMA 심볼의 마지막 소정 비트들을 보호구간에 삽입한 형태를 가진다.

전술한 바와 같이 종래 역방향 링크의 수신시에 사용자 구분을 위하여 가이드 구간을 삽입한 후에 동기 버스트(SYNC BURST)라는 데이터를 주입하는데, 이러한 부가 정보 삽입은 데이터의 전송 효율을 떨어뜨리게 된다. 또한, 수신시에 복조를 위하여 사용자 구분후에 가이드 구간을 이용하여 다시 FFT 프레임 동기를 구해내기 때문에 하드웨어 구성도 복잡할 뿐만 아니라 계산량도 많은 실정이다.

한편, 종래에는 사용자를 구분하기 위한 정보를 별도로 송신신호에 삽입하여 전송함으로서 추가적인 하드웨어를 구비하여야 할 뿐만 아니라 데이터 정송 효율 또한 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 MC-CDMA 방식을 이용한 수신기 구현에 있어서 사용자의 구분을 용이하게 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 부가 정보량을 삽입하지 않음으로 데이터 전송 효율을 높이는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자 구분과 데이터 수신 복조시에 선행되는 FFT 프레임 동기를 동시에 수행함으로서 수신기의 구현에 있어 복잡도를 줄이고 성능을 향상시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 이동통신시스템의 송신장치의 구성을 보여주고 있는 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동통신시스템의 송신장치의 구성을 보여주고 있는 도면.

도 3은 도 2에서 개시하고 있는 보호구간 마스킹부의 상세 구성을 보여주고 있는 도면.

도 4a은 종래 송신장치에 의해 출력되는 송신신호의 프레임 구성을 보여주는 도면.

도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신장치에 의해 출력되는 송신신호의 프레임 구성을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 구성을 도시한 도면으로서, 종래 OFDM 전송기에서 다중 경로 간섭에 대한 보호의 의미로 주입되는 보호구간을 대신하여 사이클릭 마스킹 코드를 주입함으로서 역방향 수신기의 사용자 구분을 가능하도록 하는 구성을 보여주고 있다. 즉, 종래 역방향 수신기의 전송단에 사용자 구분을 위한 부가정보를 주입하지 않고, 보호구간에 삽입되는 정보를 사용자 구분을 위한 정보로 마스킹하여 전송하는 송신기의 구성을 제안하고 있다. 이때, 가장 중요하게 고려하여야 할 것이 원래의 다중 경로 간섭에서의 보호라는 cyclic prefix의 성질을 그대로 유지하도록 하여야 한다는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 구성은 도 2에서도 보여지고 있는 바와 같이 보호구간 마스킹부(218)를 구비하는 구성에 있어 종래의 송신기의 구성과 대비된다. 상기 보호구간 마스킹부(218)는 상기 OFDM/CDMA 변조부(216)로부터 출력되는 OFDM/CDMA 심볼의 소정 구간의 비트들을 보호구간에 삽입함에 있어 사용자 구분을 위한소정 코드로 마스킹을 수행한다.

따라서, 본 발명은 사이클릭 마스킹 코드를 사용함으로서 역방향 수신장치에서 사용자 구분과 FFT 프레임의 시작을 구하는 프레임 동기도 동시에 수행함으로서 구현시 회로가 단순해질 뿐만 아니라 계산량도 줄이는 장점을 얻을 수 있다.

전술한 보호구간 마스킹부(218)의 상세 구성은 도 3에서 보여지고 있는 바와 같다. 상기 도 3을 참조하면, 보호구간 데이터 추출부(310)는 OFDM/CDMA 변조부(216)로부터의 출력신호로부터 보호구간 데이터를 추출한다. 가입자 직교부호 발생기(314)는 가입자를 구분하기 위한 직교부호를 발생한다. 곱셈기(312)는 상기 보호구간 데이터 추출부(310)로부터의 보호구간 데이터를 상기 가입자 직교부호 발생기(314)로부터의 가입자 구분코드로 마스킹하여 출력한다. 멀티플렉서(MUX)(316)는 상기 OFDM/CDMA 변조부(216)로부터의 변조신호와 상기 곱셈기(312)로부터의 사이클릭 마스킹 코드를 입력으로 한다. 따라서, 보호구간에 해당하는 타이밍에 상기 사이클릭 마스킹 코드를 출력하고, 그외의 타이밍에서 상기 변조신호를 출력한다. 상기 보호구간에 해당하는 타이밍(Cyclic Prefix On Time)은 송신기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(도면상에 도시하지 않음)에 의해 제공된다. 여기서, 마스킹은 확산의 개념이 아니라 각각의 심볼률과 같은 레이트로 코드 발생기를 가동하여 사용자 코드를 보호구간 데이터에 한번 더 입히는 동작을 말한다.

전술한 바와 같은 동작에 의해 출력되는 송신신호의 구성은 도 4b에서 보이고 있는 바와 같다. 상기 도 4b에서 보여지고 있는 바와 같이 하나의 OFDM/CDMA 심볼의 소정 영역의 정보를 복사하고, 상기 복사한 정보를 사용자 구분 코드로 마스킹하여 보호구간에 삽입함을 알 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 사용자 구분 코드에 의해 마스킹된 정보가 보호구간에 삽입된 송신신호를 수신한 기지국의 수신기는 전술한 송신기의 동작의 역동작에 의해 프레임 동기를 수행할 뿐만 아니라 사용자 구분을 동시에 수행하게 된다. 즉, 기지국의 수신장치에서는 사용자의 구분을 위하여 각각 사용자가 사용하는 코드를 획득하여 사용자를 구분하기 위해서 우선 FFT 앞단에서 수신 데이터 중에서 가이드 구간의 데이터를 검출한 후에 해당 수신 데이터를 역 마스킹한다. ㅇ;때, 상기 역 마스킹시에 직교코드의 성질에 의해 자기 자신의 코드로 역확산될 시에 에너지 값이 가장 크다는 성질을 이용하여 역 마스킹된 데이터와 복사된 보호구간 데이터의 수신크기를 빼서 절대값을 구한다. 매 단위 샘플간에 전술한 과정을 하나의 OFDM심볼에 해당하는 N개의 샘플동안 이동하면서 수행한다. 동시에 관창 구간의 크기를 정하여 몇개의 보호구간에 걸쳐 이를 수행한다.

예컨대, OFDM 심볼의 길이를 N이라하면 2N+G만큼의 수신 데이터를 저장한 후에 초기 가이드 구간 데이터를 가져와서 N개의 사용자 코드를 동시에 역 마스킹하여 그 합을 구하는 정합 필터링을 수행한다. 그 후 각각의 사용자 코드에 대해서 어떤 코드의 정합 필터 출력값이 큰지를 보호구간을 천이시키면서 조사한다.

이때, 보호구간의 천이 영역은 N+G(보호구간)만큼 병렬로 정합필터의 출력을 계산하면서 최대값을 구한다. 이렇게 구하여진 최대값에 해당하는 출력값을 제공하는 코드가 사용자 코드이다. 그리고, 쉬프트 값을 ni라 하면 일단 ni를 기준으로 하여 MAX(ni)-G/2≤Wn≤MAX(ni)+G/2이면 이때의 Wn을 관찰 함수 영역이라 하면 이 영역안에서 다시 한번 보호구간을 이동하면서 역확산된 데이터의 복사된 원 수신신호의 상관관계를 구하여 그 중에서 가장 큰 값을 제공하는 Wn을 역확산시 FFT 원도우의 시작점이라 추정한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 보호구간에 삽입하는 보호구간 데이터를 가입자 직교부호로 마스킹 한 후 보호구간에 삽입함으로서 수신장치에서 사용자 구분과 동시에 프레임 동기를 위한 동작을 수행할 수 있어 하드웨어의 간소화와 계산량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 이동통신시스템을 구성하는 송신장치의 보호구간을 삽입하는 장치에 있어서,

   OFDM/CDMA 변조부로부터의 변조신호의 소정 구간에 기록된 정보를 보호구간 데이터로 추출하는 보호구간 데이터 추출부와,

   가입자 구분을 위한 가입자 직교부호를 발생하는 가입자 직교부호 발생기와,

   상기 보호구간 데이터 추출부로부터의 보호구간 데이터를 상기 가입자 직교부호 발생기로부터의 가입자 직교부호로 마스킹하는 곱셈기와,

   상기 OFDM/CDMA 변조부로부터의 변조신호와 상기 곱셈기로부터의 사이클릭 마스킹 코드를 입력으로 하고, 보호구간 삽입 타이밍에 상기 사이클링 마스킹 코드를 출력하는 멀티플렉서를 포함함을 특징으로 하는 장치.
2. 이동통신시스템을 구성하는 송신장치의 보호구간을 삽입하는 방법에 있어서,

   OFDM/CDMA 변조부로부터의 변조신호의 소정 구간에 기록된 정보를 보호구간 데이터로 추출하는 과정과,

   가입자 구분을 위한 가입자 직교부호를 발생하는 과정과,

   상기 보호구간 데이터를 상기 가입자 직교부호로 마스킹하여 사이클릭 마스킹 코드를 출력하는 과정과,

   상기 OFDM/CDMA 변조부로부터의 변조신호와 상기 사이클릭 마스킹 코드를 입력으로 하고, 보호구간 삽입 타이밍에 상기 사이클링 마스킹 코드를 출력하는과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.