KR100424628B1

KR100424628B1 - 이동통신시스템에서 확산부호 생성장치 및 방법

Info

Publication number: KR100424628B1
Application number: KR10-2001-0078684A
Authority: KR
Inventors: 석원규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2004-03-24
Also published as: KR20030048701A

Abstract

본 발명에 따른 월시부호(walsh code)와 OVSF(orthogonal variable spread factor)부호를 함께 생성하기 위한 장치가, 입력되는 채널 아이디가 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 입력되는 채널 아이디를 비트역배열하여 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 채널 아이디로 변환하는 비트 역배열기와, 입력되는 채널 아이디가 상기 월시부호에 해당하는 경우는 그대로 상기 채널 아이디를 출력하고, 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 비트 역배열기로부터 출력되는 채널 아이디를 선택 출력하는 멀티플렉서와, 상기 입력되는 채널 아이디의 길이에 따라 정해지는 소정 범위에서 카운터 신호들을 순차로 발생하는 카운터와, 상기 멀티플렉서로부터의 코드 아이디와 상기 카운터로부터의 카운터신호들을 이용해 확산부호를 생성하는 부호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신시스템에서 확산부호 생성장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING SPREADING CODE IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 확산부호 발생장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 동기식 시스템에서 사용되는 월시부호(walsh code)와 비동기식 시스템에서 사용되는 OVSF(Orthogonal variable spread factor)부호를 하나의 장치를 통해 발생하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 3세대 부호분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 셀룰라 이동통신은 크게 동기식 시스템과 비동기식 시스템으로 구분된다.

상기 비동기식 시스템은 유럽 표준 방식으로 채택되어 있는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)가 될 수 있고, 상기 동기식 시스템은 미국 표준 방식으로 채택되어 있는 CDMA2000이 될 수 있다. 현재는, 상기 두 시스템이 화합(harmonization)하는 추세이며, 이에 따라 상기 두 시스템을 호환할수 있는 여러 가지 기술이 요구되고 있는 실정이다.

통상적으로, 직교부호(Orthogonal code)는 이동통신시스템에서 채널의 확산 및 각 채널을 구분하는 식별자의 용도로 사용되고 있다. 여기서, 상기 CDMA2000 시스템은 상기 직교부호로 월시부호(walsh code)를 사용하고, 상기 UMTS 시스템은 상기 직교부호로 OVSF부호를 사용한다.

도 1은 상기 동기식 시스템의 채널송신기를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 월시부호 발생기들(111∼11N)은 소정 월시부호를 발생한다. 그러면, 확산기들(101∼10N) 각각은 입력되는 사용자 데이터와 대응되는 월시부호 발생기에서 발생하는 월시부호를 곱해 확산하여 출력한다. 이후, 가산기(121)은 상기 확산기들(101-10N)로부터의 확산신호들을 가산하여 출력한다. 곱셈기(121)은 상기 가산기(121)의 출력신호와 반송파를 곱해 래디오주파수(RF :Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나로 출력한다.

도 2는 상기 도 1의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여준다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 곱셈기(201)는 안테나를 통해 수신되는 래디오주파수 신호와 코히런트(Coherent) 캐리어(Carrier) 주파수신호를 곱해 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. 월시부호 발생기(221)은 송신기에서 사용한 월시부호를 발생한다. 역확산기(211)은 상기 곱셈기(201)로부터의 신호와 상기 월시부호 발생기(221)로부터의 월시부호를 곱해 역확산하여 출력한다. 스위치(231)는 상기 역확산기(211)로부터의 상기 역확산 신호를 정해진 샘플링 주기에 따라 스위칭하여 출력한다.

한편, 도 3은 상기 비동기식 시스템의 채널 송신기를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, OVSF부호 발생기들(311∼31N)은 소정 OVSF부호를 발생한다. 그러면, 확산기들(301∼30N) 각각은 입력되는 사용자 데이터와 대응되는 OVSF부호 발생기에서 발생하는 OVSF부호를 곱해 확산하여 출력한다. 이후, 가산기(321)은 상기 확산기들(301-30N)로부터의 확산신호들을 가산하여 출력한다. 곱셈기(321)은 상기 가산기(121)의 출력신호와 반송파를 곱해 래디오주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나로 출력한다.

도 4는 상기 도 3의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여준다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 곱셈기(401)는 안테나를 통해 수신되는 래디오주파수 신호와 코히런트(Coherent) 캐리어(Carrier) 주파수신호를 곱해 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. OVSF 발생기(421)은 송신기에서 사용한 OVSF부호를 발생한다. 역확산기(411)은 상기 곱셈기(401)로부터의 신호와 상기 OVSF부호 발생기(421)로부터의 OVSF부호를 곱해 역확산하여 출력한다. 스위치(431)는 상기 역확산기(411)로부터의 상기 역확산 신호를 정해진 샘플링 주기에 따라 스위칭하여 출력한다.

즉, 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 동기식 시스템과 비동기식 시스템은 채널확산을 위해 사용하는 직교부호가 서로 상이하다. 이는 즉, 서로 다른 직교부호 발생기를 사용함을 의미한다. 따라서, 상기 두 방식을 이중방식(Dual Mode)으로 처리하는 시스템을 구현할 경우, 각각의 부호발성기(월시부호 발생기 및 OVSF부호 발생기)가 필요하므로 하드웨어가 커지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 월시부호와 OVSF부호를 하나의 장치를 통해 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 월시부호(walsh code)와 OVSF(orthogonal variable spread factor)부호를 함께 생성하기 위한 장치가, 입력되는 채널 아이디가 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 입력되는 채널 아이디를 비트역배열하여 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 채널 아이디로 변환하는 비트 역배열기와, 입력되는 채널 아이디가 상기 월시부호에 해당하는 경우는 그대로 상기 채널 아이디를 출력하고, 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 비트 역배열기로부터 출력되는 채널 아이디를 선택 출력하는 멀티플렉서와,상기 입력되는 채널 아이디의 길이에 따라 정해지는 소정 범위에서 카운터 신호들을 순차로 발생하는 카운터와, 상기 멀티플렉서로부터의 코드 아이디와 상기 카운터로부터의 카운터신호들을 이용해 확산부호를 생성하는 부호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 월시부호(walsh code)와 OVSF(orthogonal variable spread factor)부호를 함께 생성하기 위한 방법이, 입력되는 채널아이디가 상기 월시부호에 해당하는 경우 그대로 출력하고, 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 입력되는 코드 아이디를 비트역배열하여 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 코드 아이디로 변환하여 출력하는 과정과, 상기 입력되는 코드아이디의 길이에 따라 정해지는 소정 범위에서 카운터 신호들을 순차로 발생하는 과정과, 상기 출력되는 코드 아이디와 상기 순차로 발생되는 카운터신호들을 이용해 확산부호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 통상적인 동기식 이동통신시스템의 채널송신기를 보여주는 도면.

도 2는 상기 도 1의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 통상적인 비동기식 이동통신시스템의 채널송신기를 보여주는 도면.

도 4는 상기 도 3의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 채널송신기를 보여주는 도면.

도 6은 상기 도 5의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 월시부호와 OVSF부호를 함께 발생하기 위한 확산부호 발생기의 상세 구성을 보여주는 도면.

도 8은 상기 도 7에서 부호생성기(704)의 상세 구성을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 동기식 시스템(CDMA2000)과 비동기식 시스템(UMTS)에서 각각 사용되는 채널확산부호의 특성을 살펴보면 다음가 같다.

먼저, 하기 표 1은 월시부호 생성방법을 보여주고, 하기 표 2는 OVSF부호 생성방법을 보여준다.

예로서, 확산펙터(Spread Factor)가 "4"인 경우, 물리계층에서 채널코드 "2"를 할당할 경우, 상기 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이, 동기시기 시스템은 (1,-1,1,-1)의 부호를 사용하게 되고, 비동기식 시스템은 (1,1,-1,-1)의 부호를 채널확산코드로 사용하게 된다.

상기 월시부호와 OVSF부호를 살펴보면, 소정 코드 아이디에 해당하는 부호(또는 코드워드)를 OVSF부호에서 찾아보면 상기 코드아이디를 역 배열한 아이디의 월시부호와 동일하다. 예를들어, 길이 4인 경우, 상기 표 1에서 3번째 월시부호는 (1,1,-1,-1)이고, 이는 상기 표 2에서 2번째 OVSF부호 (1,1,-1,-1)과 동일하다. 즉, 월시부호의 첫 번째의 아이디를 0부터 시작한다고 하면 세 번째 월시부호의 아이디는 2(이진비트 : 10)에 해당한다. 이를 비트 역 배열하면, 1(이진비트 : 01)이 된다. 이는 서로 역배열관계에 있는 두 인덱스들의 각각에 해당하는 직교부호와 OVSF부호가 동일함을 의미한다. 이러한 규칙성은 코드워드의 길이가 확장되어도 동일하게 적용된다. 본 발명은 이러한 성질에 근거하여 하나의 부호발생기를 가지고 월시부호 및 OVSF부호를 함께 생성하기 위한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 월시/OVSF 코드 발생기를 구비하는 채널송신기를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 월시/OVSF 코드 발생기들(511∼51N)은 현재 통신모드에 따라 소정 확산부호를 발생한다. 예를들어, 현재 통신모드가 동기식인 경우 월시부호룰 발생하고, 비동기식인 경우 OVSF 부호를 발생한다. 그러면, 확산기들(501∼50N) 각각은 입력되는 사용자 데이터와 대응되는 월시/OVSF 발생기에서 발생하는 확산부호를 곱해 확산하여 출력한다. 이후, 가산기(521)은 상기 확산기들(501-50N)로부터의 확산신호들을 가산하여 출력한다. 곱셈기(521)은 상기 가산기(521)의 출력신호와 반송파를 곱해 래디오주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나로 출력한다.

도 6은 상기 도 5의 송신기에 대응하는 수신기의 구성을 보여준다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 곱셈기(601)는 안테나를 통해 수신되는 래디오주파수 신호와 코히런트(Coherent) 캐리어(Carrier) 주파수신호를 곱해 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. 월시/OVSF코드 발생기(621)은 송신기에서 사용한 월시 혹은 OVSF부호를 발생한다. 역확산기(611)은 상기 곱셈기(601)로부터의 신호와 상기 월시/OVSF코드 발생기(621)로부터의 월시부호 혹은 OVSF부호를 곱해 역확산하여 출력한다. 스위치(631)는 상기 역확산기(611)로부터의 상기 역확산 신호를 정해진 샘플링 주기에 따라 스위칭하여 출력한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 월시부호/OVSF부호 발생기의 상세 구성을 도시하고 있다. 상기 월시부호/OVSF부호 발생기는 예를들어 동기식 및 비동기식으로 동작가능한 이중모듈 시스템에서 사용된다. 따라서, 상기 월시부호/OVSF발생기는 현재 통신모드가 정해지면 그에 따라 해당 채널확산코드를 발생한다. 예를들어, 동기식으로 결정되면 월시부호를 발생하고, 비동기식으로 결정되면 OVSF부호를 발생한다.

상기 도 7을 참조하면, 제어기(701)는 현재 통신모드를 나타내는 지시비트와 채널 아이디(또는 코드 아이디)를 나타내는 값을 채널아이디 변환기(702)로 출력하고, 상기 채널아이디에 최상위 비트의 자리값(M)을 카운터(703)로 출력한다. 여기서, 상기 M값은 상기 채널아이디를 구성하는 비트 개수에서 "1"을 감한 값이다. 예를들어, 상기 제어기(701)는 현재 통신모드가 동기시스템이면 상기 지시비트를 "0"으로 지정하여 출력하고, 비동기시스템이면 '1"로 지정하여 출력한다. 상기 채널아이디는 M+1 개의 비트들로 구성되는 이진 비트열([M:0])이다. 상기 채널아이디가 M+1개의 비트들로 구성된다는 것은 채널확산부호의 길이가 2^M+1임을 의미한다. 즉, 상기 월시부호/OVSF 부호발생기는 길이가 2^M+1인 부호를 발생하기 위한 것이다.

상기 아이디변환기(702)는 내부에 비트 역배열기(712)와 멀티플렉서(722)를 구비한다. 상기 비트 역배열기(712)는 상기 제어기(701)로부터 제공되는 채널 아이디([M:0])를 비트 역 배열하여 다른 확산부호를 생성하기 위한 채널아이디([0:M])를 만든다. 예를들어, 후술되는 부호생성기(704)가 월시부호를 생성하기 위한 구성이면, 상기 다른 확산부호는 OVSF부호가 되고, 상기 역배열된 채널아디는 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 월시부호의 아이디가 된다. 상기 멀티플렉서(722)는 상기 제어기(701)로부터의 상기 채널아이디([M:0])와 상기 비트 역배열기(712)로부터의 채널아이디([0:M])를 입력하고, 상기 제어기(701)로부터의 상기 지시비트에 의해 상기 두 입력중 하나를 선택하여 출력한다.

상기 카운터(703)는 상기 제어기(701)로부터의 상기 M값에 응답하여 M+1 비트 모듈 카운팅을 수행하여 카운터 신호를 출력한다. 예를들어, 상기 M값이 "2"이면, 상기 카운터(703)는 0(000)부터 7(111)까지 카운팅을 수행하여 카운터 신호를 순차로 출력한다.

부호생성기(704)는 상기 멀티플렉서(712)로부터의 채널 아이디와 상기 카운터(703)로부터의 카운터 신호를 이용해 확산코드(월시부호 혹은 OVSF부호)를 발생한다. 상기 부호생성기(704)는 예를들어 월시부호 생성기(704)의 구조를 갖는다.상기 부호생성기(704)의 상세 구성은 첨부된 도면 도 8과 같다.

상기 도 8에서 도시하고 있는 부호생성기의 구성은 다수의 논리 곱 게이트810과 배타적 논리 합 게이트820으로 구성된다. 이때, 상기 논리 곱 게이트810의 수는 가장 긴 월시코드를 기준으로 하여 결정된다. 즉, 직교부호의 길이가 4, 8, 16, 32, 64, 128 chip인 경우 가장 긴 128 chip을 기준으로 하여 상기 논리 곱 게이트310의 개수를 결정한다. 이때, 결정되는 상기 논리 곱 게이트810의 개수는 직교부호 인덱스와 카운트 값의 비트 수인 7비트에 대응하는 7개가 될 것이다. 따라서, 상기 정의된 가작 긴 직교부호 길이보다 짧은 직교부호 길이에 대한 직교부호를 생성하는 경우 실제 유효 값 이외의 비트는 "0"이라 간주한다. 즉, 실제 유효 값 이외의 비트는 "0"으로 마스킹(masking)되는 효과를 얻는다.

상기 논리 곱 게이트810 각각은 상기 멀티플렉서(722)에서 제공되는 직교부호 인덱스(CODE_ID)와 상기 카운터(703)에서 제공되는 카운트 값(COUNT)의 해당 비트를 논리 곱하여 출력한다. 상기 배타적 논리 합 게이트820은 상기 논리 곱 게이트810 각각으로부터 출력되는 값들을 배타적 논리 합 연산하여 확산부호를 구성하는 하나의 비트(또는 칩)를 출력한다.

상기한 도 7 및 도 8의 구성을 참조하여 동작의 일 예를 설명하면 다음과 같다.

예를들어, 상기 부호생성기(704)가 월시부호를 생성하기 위한 구성이고, 현재 통신모드가 비동기식이라 가정하며, 3번째에 해당하는 OVSF부호를 생성한다고 가정한다.

그러면, 상기 제어기(701)는 현재 통신모드인 비동기식을 나타내는 지시비트(예 : 0)을 상기 멀티플렉서(722)로 제공하고, 채널아이디 "3([0 1 1])"을 상기 비트역배열기(712) 및 멀티플렉서(722)에 제공한다. 그러면, 상기 비트역배열기(712)는 상기 채널아이디 "3([0 1 1])"을 역배열하여 상기 3번째 OVSF부호를 생성하기 위한 아이디([1 1 0])를 만들어 멀티플렉서(722)로 출력한다. 상기 멀티플렉서(722)는 상기 비트역배열기(712)의 출력([1 1 0])과 상기 코드 아이디([0 1 1])를 동시에 입력으로 받으며, 상기 제어기(701)로부터의 상기 지시비트에 의해 상기 비트역배열기(712)의 출력을 선택하여 상기 부호생성기(704)로 제공한다. 이때 상기 카운터(703)는 상기 부호생성기(704)로 상기 제어기(701)로부터의 M값(상기 코드 아이디의 최상위 비트 자리값)에 의해 (M+1)비트 모듈카운팅을 수행하여 카운터값을 상기 부호생성기(704)로 순차로 제공한다. 여기서, 상기 M값은 2가 되고, 상기 카운터(703)은 3비트 모듈 카운팅을 수행하여 (000)부터 (111)까지의 카운터 값을 상기 부호생성기(704)로 제공한다. 즉, 부호생성기(704)로 제공되는 채널 아이디는 6([1 1 0])이 되고, 카운터 범위 t는 8(0-7)이 된다. 각각의 카운터에 대응하여 출력되는 비트(칩)들을 살펴보면 다음과 같다. 이하 동작은 도 8에 도시된 상기 부호생성기(704)의 논리곱 게이트들 810과 배타적 논리합 게이트820에 의해 수행되어진다.

CODE_ID = (1 1 0), 카운터 범위는 (0≤ t ≤ 7)

따라서, t = 0(0 0 0) -> (1×0)xor(1×0)xor(0×0) = 0

t = 1(0 0 1) -> (1×0)xor(1×0)xor(0×1) = 0

t = 2(0 1 0) -> (1×0)xor(1×1)xor(0×0) = 1

t = 3(0 1 1) -> (1×0)xor(1×1)xor(0×1) = 1

t = 4(1 0 0) -> (1×1)xor(1×0)xor(0×0) = 1

t = 5(1 0 1) -> (1×1)xor(1×0)xor(0×1) = 1

t = 6(1 1 0) -> (1×1)xor(1×1)xor(0×0) = 0

t = 7(1 1 1) -> (1×1)xor(1×1)xor(0×1) = 0

따라서, 최종 생성되는 확산부호는 (0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0)이다. 즉, 생성되는 확산부호는 길이 8인 월시부호의 6번이고 아울러 길이 8인 OVSF부호의 3번에 해당한다. 즉, 본 발명은 특정 확산부호에 해당하는 월시부호 인덱스와 OVSF부호의 인덱스가 서로 비트 역 배열 관계를 가진다는 성질을 이용하여 월시부호와 OVSF부호를 동시에 발생하기 위한 장치를 구성한 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 비동기 및 동기 코드확산방식을 모두 사용하는 이동통신시스템의 송수신기에서 물리계층의 채널확산부를 하나의 채널확산코드 생성기로 구현함으로써 하드웨어 크기를 감소시킬수 있는 이점이 있다.

Claims

월시부호(walsh code)와 OVSF(orthogonal variable spread factor)부호를 함께 생성하기 위한 장치에 있어서,

입력되는 채널 아이디가 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 입력되는 채널 아이디를 비트역배열하여 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 채널 아이디로 변환하는 비트 역배열기와,

상기 입력되는 채널 아이디가 상기 월시부호에 해당하는 경우는 그대로 상기 채널 아이디를 출력하고, 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 비트 역배열기로부터 출력되는 채널 아이디를 선택 출력하는 멀티플렉서와,

상기 입력되는 채널 아이디의 길이에 따라 정해지는 소정 범위에서 카운터 신호들을 순차로 발생하는 카운터와,

상기 멀티플렉서로부터의 코드 아이디와 상기 카운터로부터의 카운터신호들을 이용해 확산부호를 생성하는 부호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 카운터는 K 비트 모듈카운터이며, 상기 K는 상기 입력되는 코드 아이디를 구성하는 비트들의 수인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 부호 생성기는,

상기 멀티플렉서로부터의 코드 아이디의 비트들과 상기 순차로 발생되는 카운터 신호의 비트들 각각을 논리 곱 연산하는 논리 곱 게이트들과,

상기 논리 곱 게이트들의 출력 비트들을 배타적 논리 합 연산하여 상기 확산부호를 구성하는 비트들을 순차로 발생하는 배타적 논리 합 게이트로 구성함을 특징으로 하는 이동통신시스템의 직교부호 생성장치.
월시부호(walsh code)와 OVSF(orthogonal variable spread factor)부호를 함께 생성하기 위한 방법에 있어서,

입력되는 채널아이디가 상기 월시부호에 해당하는 경우 그대로 출력하고, 상기 OVSF부호에 해당하는 경우 상기 입력되는 코드 아이디를 비트역배열하여 상기 OVSF부호를 생성하기 위한 코드 아이디로 변환하여 출력하는 과정과,

상기 입력되는 코드아이디의 길이에 따라 정해지는 소정 범위에서 카운터 신호들을 순차로 발생하는 과정과,

상기 출력되는 코드 아이디와 상기 순차로 발생되는 카운터신호들을 이용해 확산부호를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.