KR19990014914A - 이중 직교 코드 및 주파수 분할 다중 접속 통신시스템 - Google Patents

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Abstract

적어도 일 기지국과 다수의 원격진 가입자 단말기를 가진 OCDMA 라디오 통신시스템에서, 본원은 단일 캐리어(15)에 직교성 신호 세트의 크기를 감소시키는 단계와, 추가적인 가입자 캐퍼(12, 19)용 직교 주파수 스페이싱을 추가적인 캐리어에 제공하는 단계를 구비하는 시간 기본 에러 및 다중통로 지연 확산으로 인해 접속 노이즈에 대한 OCDMA의 감성을 저하시키는 방법을 포함하는 것이다.
(선택도)
도 2

Description

이중 직교 코드 및 주파수 분할 다중 접속 통신시스템
현재, 다수의 상업 적용용으로 사용되고 있는 확산 스펙트럼 통신은 급속하게 확산되고 있는 추세이다. 종래의 준 직교 CDMA(Quasi Orthogonal)의 대역폭 효율과 같은 용량을 향상시키기 위한 유효한 기술로는(본원에 참고로 기재된 1994년 6월 7일자 제출된 미국 특허출원 08/257,324호와 발명의 명칭이 무선 직 시켄스 확산 스펙트럼 디지탈 셀룰러 텔레폰 시스템(WIRELESS DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM DIGITAL CELLULAR TELEPHONE SYSTEM)인 미국 특허 제5,375,140호를 참고) OCDMA가 제안되어져 있다.
종래 직 시켄스(direct sequence : DA) 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서는 개별 유저가 다른 PN(pseudo-noise) 코드를 사용하는 동일 주파수로 발신한다. PN 코드는 준 직교성이다. 즉, 이들은 서로 상당히 낮지만 논제로인 크로스 상관 값을 갖는다.
OCDMA 시스템에서는, 각각의 유저에게 모든 다른 유저 코드(예를 들면 직교 코드가 서로 제로인 크로스 상관 값을 가짐)에 직교하는 코드를 할당한다. 더우기, 직교 코드 주기는 코드가 데이타 심볼 시간에 정수곱으로 반복되도록(일반적으로 일회) 선택된다. 코드 에포치(code epoch)는 데이타 전이(transition)가 코드 내에서 발생하지 않도록 심볼 전이와 동기적으로 된다.
유저의 수는 이중 코드용으로 적어도 코드의 길이가 동일한 활용가능한 직교 함수의 수로 한정된다. 예를들면 n 이 양정수인 길이 2N의 2N직교함수용의 RW 함수(Radamacher-Walsh function) 세트가 있다. 이것은 하이 데이타 율이 상당히 더 높은 하이 칩핑 율을 요구한다는 것을 의미한다. 칩핑율은 심볼 율과 곱해진 최대수의 직교성 유저와 동일하다. 이러한 사실은 하이 데이타 율이 상당히 더 높은 하이 칩핑 율을 필요로 함을 의미한다.
OCDMA 시스템은 모든 신호가 시간 및 주파수 동기성에서 수신되도록 설계된다. 따라서, 모든 유저는 서로 직교성을 유지하고, 이상적인 장소에 있는 일부 유저는 다른 유저로 부터의 다중 접속 노이즈 없이 회복될 수 있다. 이것은 다양한 유저가 단일 허브국과 송수신 하는 장소에 스타구조 네트워크에서는 유용한 것이다. 이러한 구조는 위성 네트워크에서 주로 사용된다.
여기에는 물론 OCDMA 성능이 이상적인 상태로 부터 저하되는 다수의 실질적 고려사항과 실세계 효과(real-world effects)가 있다. 예를들면, 칩의 유효 부분이 지연되는 다중통로 리턴은 더이상 진실된 직교성이 없고 접속 노이즈를 일으킨다. 이것은 칩핑율이 대응적으로 더욱 하이가 되게하고 그리고 다중통로 지연 확산이 현저하게 증가됨으로 하이 데이타 율 시스템에 문제를 갖게된다. 이러한 영향을 해결하려는 기술로는 본원에 참고로서 기술된 발명의 명칭이 멀티캐리어 변조를 갖는 직교 코드 분할 다중 접속 통신시스템(ORTHOGONAL CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM HAVING MULTICARRIER MODULATION) 인 1994년 12월 8일자 제출된 매길(Magill)의 미국 특허출원 08/352,313호에 것이 있다. 상기 출원건은 멀티플 OCDMA 신호가 직교적 공간진 캐리어(예를 들면 칩핑율에 공간)에 발신되고, 단일 유저로 부터의 데이타는 멀티플 캐리어로 디멀티플럭스되는 것이다. 이러한 방식으로 칩핑율이 캐리어의 수로 낮아진다.
본원은 통신 데이타용의 적어도 일 기지국과 다수의 가입자/유저 단말기를 가진 OCDMA 라디오 통신시스템에 관한 것이다.
도 1a 는 본 발명에 합체된 위성 기지 OCDMA 통신 시스템의 블럭 다이어그램.
도 1b 는 본 발명에 합체된 지상 기지 OCDMA 통신 시스템의 블럭 다이어그램.
도 2 는 본 발명에 합체된 이중 직교 코드 다중 접속시스템(DOCDMA)용 발신기의 블럭 다이어그램.
도 3 은 DOCDMA 신호용 합성 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 4 는 본 발명에 합체된 DOCDMA 리시버용 함수성 블럭 다이어그램.
이하에 기술되는 본 발명은 직교적으로 공간진 주파수에 발신되는 멀티플 OCDMA 신호를 이용하는 미국 특허출원 명세서에 개재된 OCDMA 멀티캐리어 발명을 개량시킨 것이다. 이러한 경우에 단일 유저는 단일 주파수에 단일 직교성 함수만으로 발신한다. 즉, 시스템은 캐리어의 수와 직교 함수의 수와의 곱과 동일한 전체 유저수를 수용할 수 있다. 다른 방식에서 보면, 시스템은 이름이 이중 직교 CDMA(DOCDMA)인 파형의 시간과 주파수 직교성을 활용한다. 주어진 수의 유저를 위해서 칩핑율은 직선 OCDMA와 비교되는 캐리어의 수에 의해서 감소된다. 이것은 다음과 같은 다수 이득을 가진다:
-보다 낮아진 칩핑율로 인해서 획득이 훨씬 용이함.
-보다 긴 칩 주기로 인해 덜한 접속 노이즈를 발생하는 다중통로 지연 확산.
-보다 균일한 파워 스펙트럼 밀도.
-보다 높아진 하이 대역폭 효율.
-보다 낮아진 클럭 율로 인해 보다 낮아진 리시버 파워 소산.
상기 특성은 개인 통신을 지원하는것과 같은 다수의 이동 통신 유저를 가진 위성 네트워크용으로 매우 관심을 끄는 멀티캐리어 OCDMA를 만든다.
본 발명에 따라서, OCDMA 지상 또는 위성 기지 통신시스템은 적어도 일 기지국과 다수의 원격 가입자 단말기를 가지고, 시간 기본 에러와 다중통로 지연 확산으로 인한 접속 노이즈에 대한 OCDMA의 감성이 단일 캐리어에 직교성 신호 세트의 크기(및 그에 따른 주파수로 할당된 가입자의 수)를 감소시키고 추가적인 가입자 캐퍼용 직교 주파수 스페이싱을 가진 추가적인 캐리어를 이용하여 감소된다. 이러한 사실이 이중 직교 코드 및 주파수 분할 다중 접속 통신시스템을 생성한다.
상술된 바와같이, 본 발명은 직교적으로 공간진 주파수에 발신되는 멀티플 OCDMA 신호를 이용하는 미국 특허출원 명세서에 기재된 OCDMA 멀티캐리어를 개량시킨 것이다. 본 발명에서는 단일 유저가 단일 주파수에 단일 직교성 함수만에 발신한다.
도 2 는 발신기의 실시예를 도시한 것이다. 소오스(10)로 부터의 입력 데이타는 버퍼되고 포맷되어(11) 다음에, MPSK 변조를 사용하는 캐리어에서 변조되고, 여기서 M 은 2 이다. 일반적으로는 M = 4 이고, 그 예를들면 QPSK 변조를 사용한다. 또한, FEC(Forward Error Correction) 코딩 및 인터리빙(interleaving)이 적용에 따라 이용될 수도 있다.
다음, 신호는 심볼 주기를 오버하는 직교성이 있는 일 세트의 이중 시켄스의 일 부재와 PN 발생기(14)로 부터의 PN 시켄스의 모드(Mod)-2 합(16)이 있는 이중 시켄스를 가지고 변조되는 BPSK 이다. n 이 양정수인 길이 2N의 2N직교성 함수가 있는 RW 함수(15)는 설명을 목적으로 여기에 기재된 것이다. 콘트롤러(C)로 부터의 RW 함수 선택 신호는 선택된 PN 코드를 갖는 모드-2 합동작용 RW 시켄스 세트의 필요수를 선택한다.
동일한 PN 코드는 단일 셀 또는 직교성 세트로된 부재의 각각에 의해 이용된다. 클럭(18)에 의해 운영되는 타이밍 논리 회로(17)로 부터의 PN 클럭 율은 이것이 필요하지 않더라도 RW 칩율과 동일하게 되도록 일반적으로 선택된다.
시스템 동기동작은 타이밍 논리 회로(17)로 신호를 보내고 주파수 선택은 종래 캐리어 음 합성장치(19)로 신호를 보낸다. BPSK 변조기로 부터의 신호 파형은 업-컨버트(20)되고, 파워 증폭기(21)로 진행하여 안테나(22)에 의해 방송된다.
상술된 바로서, 각각의 유저에게는 모든 다른 유저 코드(예를 들면 직교 코드는 서로 제로인 크로스 상관값을 가짐)에 직교성이 있는 코드가 할당된다. 더욱이, 직교 코드 주기는 코드가 데이타 심볼 시간에서 정수의 곱으로 반복(일반적으로 일 회)되도록 선택된다. 코드 에포치는 데이타 이송이 코드 내에서 발생하지 않도록 심볼 이송과 동기된다. RAW 칩핑율은 심볼 율을 곱한 최대수의 직교성 유저와 동일함을 유념한다.
변조된 캐리어 주파수는 RW 칩 인터벌을 예를들면 캐리어 주파수가 RW 칩핑 율에 의한 공간을 오버하는 직교성이 있는 N 주파수의 하나로 부터 선택된다. 합성 신호는 전이용으로 적절한 주파수 대역으로 업-컨버트된다.
개별적인 전이가 동기 되어 시간과 주파수 동기성으로 기지국에 이르게 된다. 결과 수신 스펙트럼은 도 3 에 도시하였으며, 여기서 칩핑 율은 166.4 kHz 이고, 5 직교성 캐리어가 이용된다.
도 4 는 DOCDMA 리시버의 블럭 다이어그램을 도시한 도면이다. 안테나(23)에 수신된 신호는 I, Q 기본대역으로 다운-컨버트되고(24) 처리를 위해서 아날로그로 부터 디지탈 샘플(25I, 25Q)로 변환된다. 수신된 캐리어 주파수 및 코드 위상을 소거시키기 위해서 트랙킹 루프가 이용된다. 코드 상 트랙킹 루프는 코드 위상 판별장치(30), 필터(31), PN 발생기(34)를 제어하는 넘버 콘트롤 오실레이터(32), 각각의 PN 및 RW 함수를 발생하는 RW 발생기(35)를 구비한다. 리시버 콘트롤러(CR)은 RW 선택 신호를 RW 발생기(35)에 제공하여 특정한 RW 함수를 선택한다. PN 및 RW 함수는 합해져(36) 믹서(37)에 전해진다. 캐리어 트랙킹 루프는 캐리어 주파수 판별장치(38), 필터(39)와 일체인 것이다. 리시버 콘트롤러(CR)로 부터의 캐리어 주파수 선택은, 캐리어 주파수가 넘버 콘트롤러 오실레이터(41)를 경유하는 40 이 선택된다. NCO(41)로 부터의 이차성(코사인, 사인)신호가 콤플렉스 멀티플라이어(28)에 적용되어 캐리어 트랙킹 루프가 폐쇄된다. QPSK 복조(42)가 코히어런트 또는 다른 코히어런트 검파의 어느 하나를 이용하는 일반적인 방식으로 수행되어 활용 디바이스(43)에 데이타를 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예가 설명되었지만, 본원의 발명은 다른 실시예도 당 분야의 기술인에게는 첨부된 청구범위의 범위내에서의 용이한 실시가 가능한 것임이 이해될 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. OCDMA 라디오 통신시스템은, 적어도 일 기지국과 다수의 원격진 가입자 단말기와 변조기와, 직교 함수 코드 세트의 소오스와, 단일 캐리어에 직교성 신호 세트의 크기를 감소시키는 수단과, 추가적인 가입자 캐퍼용 직교 주파수 스페이싱을 가진 추가적인 캐리어를 이용하는 수단을 구비하며, 시간 기본 에러 및 다중통로 지연 확산으로 인한 접속 노이즈에 대한 OCDMA의 감성을 저하시키는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 일 기지국은 지상에 위치하는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 통신 위성을 구비하며, 상기 적어도 일 기지국은 상기 통신 위성을 경유하여 원격진 가입자 단말기와 통신하는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신 시스템.
  4. 통신 데이타용의 적어도 일 기지국과 다수의 가입자/유저 단말기를 가진 OCDMA 라디오 통신 시스템에 있어서, 송신 수단은:
    상기 데이타를 수신하도록 접속된 MPSK 변조 수단과;
    MPSK 변조기에 접속된 이중위상 변조(biphase modulator : BPSK) 수단과;
    주어진 RW 함수 세트를 선하는 수단을 가진 RW 함수 세트 발생기와;
    RW 칩핑율에 의해 공간진 선택가능한 캐리어 주파수를 발생하는 MPSK 변조기에 접속된 캐리어 주파수 음 합성기와;
    선택된 PN 코드 신호를 제공하는 PN 코드 발생기와;
    상기 이중위상 변조수단은 상기 확산 함수 신호와 MPSK 변조 수단으로 부터의 합성 출력신호를 출력하고, 선택된 RW 함수 세트는 심볼 주기를 오버하는 직교적인 일 세트 이중 시켄스의 일 부재이며, 상기 PN 코드 신호로 세트하고 상기 이중위상 변조 수단에 확산 함수 신호를 제공하는 선택된 주어진 RW 함수 신호를 합하는 수단과;
    상기 이중위상 변조기로 부터 전이를 위해 방송 주파수 대역으로 합성 신호를 업-컨버트시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 합성 신호를 수신하여 복조시키는 리시버 수단을 구비하여, 상기 데이타를 회복시키는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 리시버 수단은:
    제 2 PN 코드 신호를 제공하는 제 2 PN 발생 수단과,
    제 2 RW 함수 신호 세트를 제공하는 제 2 RW 함수 발생 수단과,
    제 2 PN 발생 수단과 제 2 RW 함수 발생 수단을 제어하는 NCO를 가진 코드 위상 트랙킹 루프와,
    비확산 및 디코드 출력 신호를 생성하는 비확산 및 디코딩 신호와 합성 신호를 수신하는 믹서 수단과,
    특정 캐리어 주파수를 선택하는 수단과 NCO 를 가진 캐리어 주파수 트랙킹 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
  7. 적어도 일 기지국과 다수의 원격진 가입자 단말기를 가진 OCDMA 라디오 통신시스템에 있어서, 상기 통신 시스템은 (1)단일 캐리어에 직교성 신호 세트의 크기를 감소시키는 단계와, (2)추가적인 가입자 캐퍼용 직교 주파수 스페이싱을 추가적인 캐리어에 제공하는 단계를 구비하는 시간 기본 에러 및 다중통로 지연 확산으로 인한 접속 노이즈에 대한 OCDMA의 감성을 저하시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 OCDMA 라디오 통신시스템.
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