KR19980043231A - Ds-cdma 통신 시스템의 qpsk 복조용 동기식 pn 코드 추적장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 복조용 동기식 PN 코드 추적 장치에 관한 것이다. 그 목적은 트래픽 채널 외에 별도의 파일럿 채널을 사용하여 채널의 진폭과 위상을 추정함으로써 제곱연산을 하지 않는 동기식 PN 코드 추적방식을 구성함으로써 성능을 최적화하고 타이밍 지터를 줄이는 데에 있다. 그 구성은 정합 필터수단과, 위상 추정수단과, 신호 변환수단 및 PN 코드 생성수단으로 되어 있다. 정합 필터수단은 입력받은 신호를 정합시킨다. 위상 추정수단은 정합 필터수단의 출력신호들로부터 채널위상을 추정한다. 신호 변환수단은 정합 필터수단의 출력신호를 입력받아 위상에러를 계산하여 그에 비레하는 주파수의 신호를 출력한다. PN 코드 생성수단은 VCO의 출력 주파수에 따라서 PN 코드를 생성한다.

Description

DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 복조용 동기식 PN 코드 추적장치

본 발명은 DS-CDMA(Direct Sequence-Code Division Multiple Access) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 복조용 동기식 PN 코드 추적장치에 관한 것이다.

일반적으로, DS-CDMA 방식의 디지털 이동통신 시스템에서는 QPSK 변복조를 위해 비동기 PN 코드 동기방식이 사용되고 있다. DS-CDMA 방식에서 PN 코드 동기는 송수신 PN 코드의 타이밍을 일치시키는 과정으로 역확산이 정상적으로 이루어지도록 한다. 역확산 이후의 심볼의 레벨을 정확한 시점에 판정하여 심볼복구가 정상적으로 이루어지도록 한다.

도 1은 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 변조기의 블록도이다. 도 1은 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 변조기를 설명하면 다음과 같다.

트래픽 채널의 방식이 QPSK이고 I/Q 채널에 파일럿 신호를 전송한다. 트래픽 신호와 파일럿 신호는 PN 코드로 모두 확산되며 트래픽 I/Q 채널과 파일럿 채널을 구분하기 위하여 왈쉬코드(Walsh code)를 사용한다. I/Q 채널에 대해 각각 확산된 신호는 반송파에 의해 RF 신호로 변환되어 전송된다. 도면에서 D_I(t)는 I-채널 송신신호이고, D_Q(t)는 Q-채널 송신신호이다. W_I(t)는 트래픽 I-채널용 왈쉬코드이고, W_Q(t)는 트래픽 Q-채널용 왈쉬코드이며, W_O(t)는 파일럿 채널용 왈쉬코드이다. C(t)는 PN 코드이다. H(f)는 송신신호 저대역 필터이다. S(t)는 송신신호이다.

이러한 PN 코드 동기방식은 동기식과 비동기식으로 분류된다. 기존에는 비동기식 PN 코드 추적장치가 널리 사용되었는데, 이 방식은 일정한 심볼 단위로 신호 에너지를 계산하여 PN 코드를 추적하기 때문에 채널의 위상정보나 데이터 값을 계산하는 제곱연산으로 인하여 제곱손실이 발생하여 동기식에 비해 외부잡음에 민감하고 타이밍 지터가 크다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 트래픽 채널 외에 별도의 파일럿 채널을 사용하여 채널의 진폭과 위상을 추정함으로써 제곱연산을 하지 않는 동기식 PN 코드 추적방식을 구성하여 성능을 최적화하고 타이밍지터를 줄이는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 입력받은 신호를 정합시키는 정합 필터수단과, 상기 정합 필터수단의 출력신호들의 위상지연을 유지시키고 위상을 추정하는 위상 추정수단과, 상기 정합 필터수단의 출력신호를 입력받아 그에 비례하는 주파수의 신호를 출력하는 신호 변환수단 및 상기 신호 변환수단의 출력을 입력받아 해당 PN 코드를 찾아서 해당 PN 코드를 출력하는 PN 코드 생성수단으로 구성되는 데에 있다.

동기식 PN 코드 추적방식은 트래픽 채널 외에 별도의 파일럿 채널을 사용하여 채널의 진폭과 위상을 추정함으로써 제곱연산을 하지 않고 비동기 PN 코드 추적방식에 비해 성능을 최적할 수 있으며 타이밍 지터가 작다.

도 1은 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 변조기의 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 QPSK 복조용 PN 코드 추적 장치의 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 정합필터2: 정합필터

3: 위상 추정기4: 저역통과 필터

5: 전압 제어 오실레이터(VCO)6: PN 코드 블록

7: 위상에러 판별기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들 중의 하나를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 QPSK 복조용 PN 코드 추적 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명에 따른 QPSK 복조용 PN 코드 추적 장치를 설명하면 다음과 같다.

이동채널 환경에서 잡음에 강인하고 타이밍 지터가 적으며 QPSK 복조기능을 최적화할 수 있는 동기식 PN 코드장치를 구성한다. 이를 위해서는 이동무선 채널의 임펄스 응답을 추정하여 수신신호의 신호 크기와 위상을 알 수 있어야 한다. 여기서는 무변조 파일럿 신호를 연속적으로 전송하여 수신기에서는 왈쉬코드로 파일럿 신호를 분류하고 심볼단위로 채널에서의 신호의 세기와 위상을 추정함으로써 동기식 PN 코드 추적장치를 구성한다. 도 2에서는 QPSK 변조된 신호에 대해서 동기식 PN 코드 추적장치의 구성도를 나타낸 것이다. 수신된 신호에 cos 2πf_ct와 sin 2πf_ct를 각각 곱하고 정합필터(1,2)를 통과시킴으로써 I/Q 채널 신호를 분리한다. I/Q 채널신호는 한 칩 시간보다 빠른 속도로 샘플링하여 디지털 샘플링 값으로 변환한다. 디지털 샘플화된 △/2만큼 지연 또는 전진한 시간에서의 자체 PN 코드와 파일럿 채널용 왈쉬코드를 곱하고 심볼 구간 동안 적분함으로써 지연시간과 전진시간에 대한 PN 코드간 상호 상관값을 계산한다. I/Q 채널신호에는 채널간의 크로스-토크(cross-talk) 성분이 존재하므로 이성분을 제거하기 위해 상대방 채널신호를 이용한다. 이동채널의 위상이 시간에 따라 계속 변화하므로 PN 코드 타이밍에서의 신호진폭과 신호위상을 추정하여 곱하고 삼각함수의 성질인 cos²ψ+sin²ψ=1을 이용하여 채널의 위상옵셋을 제거하기 위해 I/Q 채널성분을 더한다. 수신기의 자체에서 발생한 PN 코드의 추정시간보다 △/2 시간만큼 지연한 시점에서의 수신신호와 자체 PN 코드 사이의 상호 상관값과 △/2 시간만큼 전진한 시점에서의 수신신호와 자체 PN 코드 사이의 상호 상관값의 차이는 위상 에러신호가 된다. 이 위상 에러신호는 루프필터인 저역통과 필터(4)를 통과시킴으로써 VCO(5)의 입력전압을 조절한다. VCO(5)는 PN 코드의 생성시점을 제어하는 칩 클럭을 생성한다. VCO(5)는 동작전압을 기준하여 입력전압이 증가하면 출력 주파수를 증가시키고 입력전압이 감소하면 출력전압을 감소시킴으로써 루프필터의 출력에 따라 PN 코드 클럭의 주파수를 변화시킨다. PN 코드는 송신기에서 사용한 동일한 패턴을 생성하여 PN 코드 출력시점은 VCO에 의해 제어된다. 위상추정은 자체 PN 코드의 추정시점에 대해서 채널의 위상변화를 실볼 단위로 예측하여 신볼단위로 변화시킨다. 여기서 채널의 위상은 도플러 주파수에 따라 변화하므로 심볼구간 내에서의 위상은 일정하다. 새로운 동기식 PN 코드 추적방식은 외부잡음에 강인하고 타이밍 지터가 적으므로 QPSK 복조기의 성능을 최적화할 수 있다. 본 발명은 일반적인 DLL(Delay Locked Loop)과 같이 위상 추정기와 루프필터, VCO 및 PN 코드 블록으로 구성된다. 기존의 방식과 다른 점은 위상 추정기(3)이다. 이 위상 추정기(3)는 동기식 위상 검출을 위해서 채널의 위상을 추정하는 부분과 이를 이용한 지연시점과 전진한 시점에서의 상호 상관값을 계산하는 점이다. 따라서, 채설의 위상 추정에러에 따라 위상 추정기의 위상 에러값이 결정되므로 위상에러가 성능에 큰 영향을 미친다. r(t)는 수신신호이며, f_c는 반송파 주파수이다. H^*(f)는 정합필터의 전달함수이다. Tc는 칩 펄스 주기이며, t-1 는 수신신호의 칩 클럭추정시간이고, Δ는 전진시간과 지연시간 사이의 시간간격이다. t-2 는 채널의 위상 추정치이며, W_O(t)는 파일럿 채널용 왈쉬코드이다.

상술한 바와 같은 본 발명은 비동기식 PN 코드 추정방식에 비해 외부잡음에 강할 뿐만 아니라 동일한 SNR 조건하에서 타이밍 지터가 현저히 작으므로 복조시 BER이 감소된다. 따라서, QPSK 복조성능을 개선하고 아울러 위상을 추정하는 기능은 동기복조에 중복하여 사용할 수 있으므로 전체적으로 하드웨어 회로를 줄일 수 있다는 데에 그 효과가 있다. 또한, 본 발명은 복조시 BER도 감소하게 되어 DS-CDMA 시스템의 성능을 최적화하는 데에 또 다른 효과도 있다.

Claims (2)

1. 입력받은 신호를 정합시키는 정합 필터수단;

   상기 정합 필터수단의 출력신호들의 채널 위상을 추정하고 위상을 추정하는 위상 추정수단;

   상기 위상 판별수단의 출력신호를 입력받아 그에 비례하는 주파수의 신호를 출력하는 신호 변환수단; 및

   상기 신호 변환수단의 출력을 입력받아 해당 PN 코드를 출력하는 PN 코드 생성수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 복조용 동기식 PN 코드 추적장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위상 추정수단이 동기식 위상검출을 위해서 채널의 위상을 추정하여 지연시점과 전진한 시점에서의 상호 상관값을 계산함으로써 위상을 추정하는 것을 특징으로 하는 DS-CDMA 통신 시스템의 QPSK 복조용 동기식 PN 코드 추적장치.