KR20020034044A - 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것으로, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기와, 상기 제1∼제N 지연기에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기와, 상기 제1∼제N 곱셈기에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기와, 상기 제1∼제N 증폭기에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기 {ORTHOGONAL WALSH REVERSE SPREADER USING CMA}

본 발명은 씨엠에이(Constant Modules Algorithm ; 이하, 'CMA'라 칭함)를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것으로, 특히 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기에 관한 것이다.

일반적으로, CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 다중 접속 무선 통신 방식의 이동통신 시스템에서는 직교 왈쉬 코드를 사용하여 확산 및 역확산을 수행한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 IS-2000 규격에 따른 송신기에서는 다수의 곱셈기(1-1∼4)와 제1,제2 가산기(2-1,2-2) 및 복소 확산부(3)를 통해 직교 왈쉬 코드를 사용하여 파일럿 채널, 제어 채널, 억세스 채널, 통화 채널 등과 같은 여러 채널을 커버링함으로써 직교성의 성질을 갖도록 한 후 송신한다.

이때, IS-2000 규격의 역방향 링크에서의 RC(Radio Configuration) 3∼6과 순방향 링크에서의 RC 3∼9는 IS-95 규격과 다르게 왈쉬 변조를 하지 않고 데이터의 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 후에 채널 구별을 위해 왈쉬 코드로 확산을 수행하며, 도 1을 통해 역방향 링크 RC 3∼4에서의 송신기 구조와 왈쉬 확산이 각 채널별로 수행되는 것을 볼 수 있다.

그리고, 수신기에서도 동일한 직교 왈쉬 코드를 사용하여 원하는 채널을 수신한다.

즉, 직교 왈쉬 코드에 의해 확산된 각 채널의 신호가 무선 채널을 통과하여 수신기에 수신될 경우에는 도 2에 도시된 종래 직교 왈쉬 역확산기에서 제1∼제N 지연기(4-1∼N)와 제1∼제N 증폭기(5-1∼N) 및 가산기(6)를 통해 각 채널을 구별하기 위하여 직교 왈쉬 직교 역확산을 수행하게 된다.

상기와 같이, CDMA 방식의 이동통신 시스템에서는 직교 왈쉬 코드로 파일럿채널, 제어 채널, 억세스 채널, 통화 채널 등과 같은 여러 채널을 구별하여 송신하고 수신하게 된다.

상기와 같은 직교 왈쉬 코드에 의한 확산 및 역확산은 IS-2000에서 뿐만 아니라 비동기 방식의 W-CDMA에서도 널리 이용되는 방식으로 채널의 직교성을 보장하는 매우 중요한 부분이다.

그러나, 상기 도 2에 도시된 구조를 갖는 종래 직교 왈쉬 역확산기를 통해 역확산을 수행할 경우 무선 채널의 특성 및 영향에 따라 각 채널 신호의 칩간 간섭이 발생하게 되고, 이러한 간섭으로 인하여 직교 왈쉬 역확산 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

특히, 상기와 같은 직교 왈쉬 역확산 성능의 저하는 다중 경로 페이딩으로 인한 칩간의 간섭이 주된 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 각종 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있도록 한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기를 제공하는데 있다.

도 1은 IS-2000 규격에 따른 송신기의 블록 구성도,

도 2는 종래 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도,

도 3은 본 발명의 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11-1∼N : 제1∼제N 지연기12-0∼N : 제1∼제N 곱셈기

13-1∼N : 제1∼제N 증폭기14 : 가산기

15 : CMA 계수벡터 갱신부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기와, 상기 제1∼제N 지연기에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호와 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기와, 상기 제1∼제N 곱셈기에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득을 나타내는 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기와, 상기 제1∼제N 증폭기에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 블록 구성도로서, 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기(11-1∼N)와, 상기 제1∼제N 지연기(11-1∼N)에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)와, 상기 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)와, 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기(14)와, 상기 가산기(14)에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부(15)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는, 왈쉬 직교 역확산을 수행하는 과정에서 CMA에 의한 직교 왈쉬 코드의 각 칩을 곱하게 될 때 곱하는 칩에 CMA에 의한 계수의 변동 부분을 두는 방식이다.

즉, CMA는 신호의 일정 진폭을 갖는 성질을 이용하여 신호를 복원하는 필터링 기법으로, 원래 FM(Frequency Modulation)인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 신호와 같이 일정 진폭을 갖는 신호의 통신에 있어서 채널 왜곡에 의한 진폭의 변화를 제거하여 채널 왜곡을 보상하는 블라인드 적응 필터링 기법이다.

따라서, 본 발명은 송신기에서 직교 왈쉬 확산이 이루어지는 과정에서 직교 왈쉬 코드와 직교 왈쉬 확산기의 입력신호가 모두 진폭이 1이라는 점에 착안하여 일정 진폭의 신호 복원에 간단하면서도 좋은 성능을 가지는 CMA를 직교 왈쉬 역확산기에 이용하도록 한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다수의 제1∼제N 지연기(11-1∼N)는 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하고, 이어 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)는 상기 제1∼제N 지연기(11-1∼N)에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱한다.

이후, 다수의 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)는 상기 제1∼제N 곱셈기(12-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하여 가산기(14)로 출력한다.

그러면, 상기 가산기(14)는 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하여 그 가산 결과값을 CMA 계수벡터 갱신부(15)로 출력한다.

이때, 상기 CMA 계수벡터 갱신부(15)는 상기 가산기(14)에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기(13-1∼N)의 계수벡터를 갱신하게 된다.

본 발명의 직교 왈쉬 역확산기에 입력되는 신호를 x(k)라 하고, 직교 왈쉬 코드를 w_n ^N(k)라 하면 종래의 직교 왈쉬 역확산된 신호 y(m)은 아래 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서, k는 칩의 색인이고, m은 직교 왈쉬 코드 한 주기를 심벌이라고 할 때 심벌의 색인이며, N은 직교 왈쉬 코드의 길이, n은 N×N 하다마드(Hadamard) 행렬의 n번째 열을 의미한다.

이때, 직교 왈쉬 역확산을 위하여 역확산기 입력에 곱해지는 직교 왈쉬 코드를 아래 수학식 2와 같이 변형하여 직교 왈쉬 역확산을 수행하면 그 출력은 아래 수학식 3과 같이 된다.

여기서, v(k)는 CMA에 의한 직교 왈쉬 코드에 곱해지는 적응 계수로, CMA의 비용함수는 수학식 4에, 에러신호는 수학식 5에 각각 나타나 있으며, 최종 직교 왈쉬 역확산을 위한 계수벡터는 수학식 6과 같이 갱신되어 직교 왈쉬 역확산이 수행되게 된다.

여기서, 상기은 아래 수학식 7과 같이, 상기 x(m)은 아래 수학식 8과 같이 표현된다.

한편, 계수벡터의 초기값은 v(k)를 모두 1로 설정하여 각 채널의 직교 왈쉬 코드를 그대로 초기값으로 사용함으로써 CMA 계수의 수렴을 보장하도록 한다.

상기와 같이 본 발명에 의한 CMA를 이용한 직교 왈쉬 역확산기는 IS-2000 역방향, 순방향 링크에서 또한 IS-2000이 아닌 다른 규격에서도, 직교 왈쉬 역확산을 수행하는 어떠한 구조에서도 적용이 가능하다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 간단한 블라인드 등화 알고리즘인 CMA를 이용하여 직교 왈쉬 역확산 과정에서 무선 채널 환경에 의해 발생하는 각종 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거함으로써 직교 왈쉬 역확산 성능 및 통화 품질을 향상시키고, 시스템의 용량을 증대시키는 등, 전체 시스템의 성능을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 차세대 이동통신 시스템의 동기 및 비동기 방식에 모두 적용이 가능할 뿐만 아니라 적용시 추가 계산량이 적고, 구현이 간단하다고 하는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 역확산을 위해 수신기로 입력되는 신호를 직교 왈쉬 코드의 한 주기에 따라 차례대로 지연하는 다수의 제1∼제N 지연기와,

   상기 제1∼제N 지연기에서 지연되어 출력되는 각각의 지연신호에 각각의 직교 왈쉬 코드를 곱하는 제1∼제N 곱셈기와,

   상기 제1∼제N 곱셈기에서 출력되는 각각의 신호를 입력하여 이득에 적응계수가 곱해진 계수벡터에 따라 증폭하는 다수의 제1∼제N 증폭기와,

   상기 제1∼제N 증폭기에서 출력되는 각각의 신호를 모두 가산하는 가산기와,

   상기 가산기에서 출력되는 신호에 따라 직교 왈쉬 코드의 한 주기마다 상기 제1∼제N 증폭기의 계수벡터를 갱신하는 CMA 계수벡터 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 하는 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기.
2. 제1항에 있어서, 상기 직교 왈쉬 역확산기의 계수벡터로서 직교 왈쉬 코드와 적응계수를 함께 사용하는 것을 특징으로 하는 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기.
3. 제1항에 있어서, 상기 직교 왈쉬 역확산기에서 수렴 보장을 위해 각 채널의 직교 왈쉬 코드를 그대로 사용하는 것을 특징으로 하는 씨엠에이를 이용한 직교 왈쉬 역확산기.