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KR100295005B1 - 코드분할다중화접속방식의무선송수신장치및무선송수신방법 - Google Patents

코드분할다중화접속방식의무선송수신장치및무선송수신방법 Download PDF

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KR100295005B1
KR100295005B1 KR1019980016457A KR19980016457A KR100295005B1 KR 100295005 B1 KR100295005 B1 KR 100295005B1 KR 1019980016457 A KR1019980016457 A KR 1019980016457A KR 19980016457 A KR19980016457 A KR 19980016457A KR 100295005 B1 KR100295005 B1 KR 100295005B1
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KR
South Korea
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fixed
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가즈유키 미야
미츠루 우에수기
Original Assignee
모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

불필요한 주파수 성분의 생성을 제어하는 CDMA 무선 송신 장치에서, 가변 데이터는 프레임 단위로 프레임 조립 회로에 의해 조립된 후, 슬롯 조립 회로에 의해 고정 데이터와 시간 다중화된다. 이때, 슬롯 조립 회로는 각각의 슬롯에서의 고정 데이터의 배치 위치 정보를 메모리로부터 판독하고, 이 정보에 기초해 1 수퍼 프레임을 반복 주기로 한 랜덤 패턴을 사용하여 시간 다중화한다.

Description

코드 분할 다중 액세스 방식의 무선 송수신 장치 및 방법{CDMA RADIO TRANSMITTING APPARATUS AND CDMA RADIO RECEIVING APPARATUS}
본 발명은 디지털 무선 통신 등에 사용되는 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 무선 송수신 장치에 관한 것이다.
디지털 무선 통신에서의 회선 접속 방식(line connection system)들 중 하나의 예로서, 다수의 통신국들이 동일한 주파수 대역으로 통신을 동시에 수행할 수 있는 다원 액세스 방식이 있다. 이러한 다원 액세스 방식들 중 주파수 이용 효율을 개선할 수 있는 것이 CDMA 방식이다.
CDMA(Code Division Multiple Access)는 코드 분할 다중 액세스를 의미하는 것으로, 정보 신호 스펙트럼이 본래의 정보 대역폭에 비해 충분히 넓은 대역폭으로 확산된 확산 스펙트럼의 통신을 통해 다중 액세스를 성취하는 기법을 말한다. 이는 때때로 확산 스펙트럼 다중 액세스(spread spectrum multiple access: SSMA) 방식으로도 지칭된다. 확산 코드를 정보 신호로 직접 승산하는 시스템을 "직접 시퀀스 시스템(direct sequence system)"이라고 한다.
도 1은 종래의 CDMA 방식의 송신 장치의 실시예를 개략적으로 구성한 도면이다. 도면에 도시된 CDMA 방식의 송신 장치에 있어서, 가변 데이터(1201)는 프레임 조립 회로(frame assembly circuit)(1202)에 의해 프레임 단위로 조립되고, 그 후 슬롯 조립 회로(slot assembly circuit)(1203)에 의해 고정 데이터(1204)와 시간 다중화(time-multiplex)된다. 이 때, 슬롯 타이밍, 심볼 타이밍 및 데이터 레이트(rate) 정보 등(1205)은 슬롯 조립 회로(1203)에 입력되어 시간 다중화의 타이밍을 제어한다. 도 2는 슬롯 조립 회로의 구성을 도시하고 있다. 가변 데이터인 송신 데이터(1301) 및 고정 데이터(1204)는 타이밍 제어 회로(1302)에 의해 제어되는 스위치(1303)에 의해 시간 다중화되어 출력된다. 슬롯 조립 회로(1203)에 있어서 슬롯 조립된 신호(slot-assembled signal)는 변조기(1206)에 의해 1차 변조되고, 확산 회로(1207)에 의해 CDMA 변조된 후, 다시 RF부(1208)에 의해 증폭되어, 안테나(1209)를 통해 송신된다.
이하, 전술한 CDMA 방식의 송신 장치에 사용되는 무선 신호의 데이터 포맷이 설명된다.
도 3은 무선 신호 포맷의 한 예를 도시한 도면이다. 송신 신호는 기본 단위로서 슬롯들을 포함하며, K개 슬롯은 하나의 프레임을 구성하고, N개의 프레임은 하나의 수퍼(super) 프레임을 구성한다.
도 4는 하나의 슬롯에 있어서의 송신 신호 포맷의 한 예를 도시한 도면이다. 하나의 슬롯은 시간적으로 데이터량이 일정한 고정 데이터부와 시간적으로 데이터량이 가변하는 가변 데이터부를 포함한다.
고정 데이터는 수신측에서 동기 검파를 행하기 위한 기지의 신호인 파일롯 심볼과, 전력 제어 신호와 같은 제어 신호와, 가변 데이터부의 데이터량을 송신하기 위한 레이트 정보 등을 포함한다. 가변 데이터는 음성 정보 및 화상 정보와 같이 시간적으로 데이터량이 변하는 부호화 데이터(coding data)이다.
도 4의 (a)에 도시된 슬롯은 음성 전송에 있어 데이터 존재시(有音時, voiceperiod)와 같이 데이터 레이트가 높을 때의 슬롯 구성을 나타낸 것이고, 도 4의 (b)에 도시된 슬롯은 데이터 부재시(無音時, silent period)와 같이 데이터가 없을 때의 슬롯 구성을 나타낸 것이며, 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 슬롯은 데이터 레이트가 낮을 때와 같이 데이터량이 적을 때의 슬롯 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 종래의 CDMA 방식의 송신 장치에 있어서 각각의 프레임마다의 전력(power)을 도시한 도면이다. 예를 들어, 송신 데이터의 데이터 레이트가 높으면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 고정 데이터(1601)의 전력과 동일한 전력으로 가변 데이터(1602)가 전송된다. 만약 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 데이터가 존재하지 않으면, 도 5의 (a)에 도시된 방식으로 고정 데이터(1603)가 전송되지만, 가변 데이터(1604)는 전력이 0으로 설정된다. 또한, 데이터 레이트가 도 5의 (c)에 도시된 것 만큼 낮으면, 도 5의 (a)에 도시된 방식으로 고정 데이터(1605)가 전송되지만, 가변 데이터(1606)는 동일 신호를 반복적으로 전송되지 않고 그 대신 낮은 전력으로 전송된다. 이에 따라, 가변 데이터(1606)의 품질이 고정 데이터(1605)의 품질과 동일하게 유지될 수 있다. 동시에, 가변 데이터(1606)를 저전력으로 전송하기 때문에, 그 데이터 부분에서 다른 사용자들에게 부여되는 간섭을 감소시킬 수 있다. 또한, 데이터 레이트가 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 낮으면, 고정 데이터(1607)는 도 5의 (a)와 동일한 방식으로 전송되며, 가변 데이터(1608)도 또한 동일한 전력으로 전송되지만, 데이터가 적으면 중간에서 중단될 수도 있다. 이에 따라, 가변 데이터(1608)의 품질은 고정 데이터(1607)의 품질과 동일하게 유지될 수 있다.
이로 부터, 데이터 레이트가 높을 경우에는 도 5의 (a)에 도시된 전력 패턴이 발생되고, 데이터가 존재하지 않을 경우에는 도 5의 (b)에 도시된 전력 패턴이 발생되며, 데이터 레이트가 낮은 경우에는 도 5의 (c) 또는 (d)에 도시된 전력 패턴이 발생된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 수신측으로 되는 CDMA 수신 장치에서, 안테나(1701)에 의해 수신된 신호는 RF부(1702)에 의해 다운 컨버트(down-converted)되고, 이어서 역확산 회로(1703)에 의해 역확산되며, 복조기(1704)에 의해 복조되고, 슬롯 분해 회로(slot disassembly circuit)(1705)에 의해 고정 데이터부 및 가변 데이터부로 분리된다. 프레임 분해 회로(1707)는 가변 데이터를 수신 데이터로서 출력한다. 도 7에 도시된 바와 같은 슬롯 분해 회로(1705)에 있어서, 가변 데이터 및 고정 데이터가 시간 다중화된 복조기의 출력(1801)은 슬롯 타이밍, 심볼 타이밍 및 데이터 레이트 정보 등(1803)을 사용하여 타이밍 제어 회로(1802)에 의해 제어되는 스위치(1804)에 의해 고정 데이터(1805)와 가변 데이터(1806)로 분리된다.
그러나, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 전술한 종래의 송신 장치의 경우, 데이터가 존재하지 않거나 데이터 레이트가 낮을 때, 송신 에너지의 온/오프 전환에 따라, 특정 주기의 전력 패턴을 갖는 펄스 신호가 발생되어, 그 결과 특정 주파수 성분에 대전력의 선 스펙트럼이 발생되며, 이것이 보청기(hearing aids)에 혼입되어 특정 주파수의 불필요한 음(sound)을 발생시키는 소위 보청기 문제(hearing aid problem)를 일으키거나 주변기기에 영향을 끼칠 수 있다.
도 8은 송신 전력을 1.6kHz의 주기에서 온/오프 전환시킬 경우의 주파수 스펙트럼의 하나의 예를 도시한 도면이다. 이 경우, 불필요한 음을 발생시키는 선 스펙트럼이 1.6kHz나 3.2kHz와 같은 가청 영역내에서 관측된다.
본 발명의 목적은 이상과 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, CDMA 방식에 있어서 다중 레이트의 데이터(multi-rate data)를 저장할 때 발생되는 불필요한 주파수 성분을 억제하여 보청기(hearing aid) 문제를 해소시키고 주변기기에 끼치는 영향을 방지할 수 있는 CDMA 무선 송신 장치 및 무선 수신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 데이터의 양이 시간적으로 변하는 가변 데이터와 데이터의 양이 시간적으로 변하지 않는 고정 데이터를 시간 다중화할 때, 적어도 가변 데이터가 존재하지 않을 경우에는 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화(randomize)한다.
본 발명에 따르면, 가변 데이터의 데이터 레이트가 낮거나 가변 데이터가 존재하지 않을 경우, 고정 데이터의 전력 온/오프(power ON/OFF) 타이밍을 랜덤화하여, 전력의 온/오프 타이밍을 랜덤화시키며, 그 결과 각각의 슬롯마다에서 펄스의 발생이 억제되어 특정 주파수 성분에 대전력의 선 스펙트럼이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 송신 데이터내에서 고정 데이터의 배치를 제어함으로써 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화시킬 수 있는 CDMA 무선 송신 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 프레임 번호 및 슬롯 번호에 따라 고정 데이터의 배치 패턴을 결정하고, 다수의 프레임으로 이루어지는 수퍼 프레임내에 수용된 슬롯 수만을 저장하며, 고정 데이터가 속하는 프레임 번호 및 슬롯 번호에 근거하여 배치 패턴을 선택하는 CDMA 무선 수신 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 이동 무선 통신 시스템은 송신측과 수신측 사이에 동기 유지되는 슬롯 번호 및 프레임 번호를 사용하여 고정 데이터의 배치 패턴을 제어해서, 수신측에서의 슬롯들의 분해를 용이하게 한다. 또한, 수퍼 프레임내에 수용된 슬롯의 수에 해당하는 양만큼 배치 패턴이 저장되므로, 프레임의 번호들이 상이한 경우 동일한 슬롯 번호를 갖더라도 상이한 배치 패턴이 사용될 수 있다. 또한, 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화하는 배치 패턴이 수퍼 프레임 주기에서 반복되므로, 고정 데이터의 송신 타이밍은 근접 거리에 있는 주변기기에 영향을 끼치지 않을 정도로 랜덤화된다.
본 발명은 고정 데이터가 슬롯의 전반에 집중되는 식으로 배치되는 다수의 배치 패턴으로 이루어지는 제 1 배치 패턴군과, 고정 데이터가 슬롯의 전체에 걸쳐 랜덤화된 다수의 배치 패턴으로 이루어지는 제 2 배치 패턴군을 유지한다. 데이터의 양이 많을 경우, 제 1 배치 패턴군이 사용되고, 가변 데이터의 양이 적을 경우 제 2 배치 패턴군이 사용된다.
본 발명에 따르면, 가변 데이터의 양이 적거나 존재하지 않을 경우, 각 슬롯에 대해 송신 타이밍을 확실하게 랜덤화하여 대전력의 선 스펙트럼이 특정의 주파수 성분에서 발생되지 않게 할 수 있다. 데이터 레이트가 높은 경우, 대전력의선 스펙트럼이 특정의 주파수 성분내에 발생되지 않고 고정 데이터가 슬롯의 전반에 집중되므로, 특성 저하 없이 TPC 수신 및 SIR 측정을 행할 수 있다.
또한, 고정 데이터와 가변 데이터가 시간 다중화된 신호의 수신시, 본 발명은 송신측에서 시간 다중화에 사용한 고정 데이터의 배치 패턴과 동일한 배치 패턴을 사용하여 가변 데이터와 고정 데이터를 분리한다.
본 발명에 의하면, 랜덤화된 송신 타이밍으로부터 고정 데이터 및 가변 데이터를 분리하는 것에 의해 정확한 수신이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 기술한다.
도 1은 CDMA 무선 송신 장치 구성도,
도 2는 CDMA 무선 송신 장치의 슬롯 조립 회로 구성도,
도 3은 CDMA 무선 송신 장치의 송신 신호 프레임 구성도,
도 4는 통상적인 슬롯의 송신 신호 포맷 개념도,
도 5는 통상적인 CDMA 무선 송신 장치의 전력 패턴도,
도 6은 통상적인 CDMA 무선 수신 시스템 구성도,
도 7은 통상적인 CDMA 무선 수신 장치의 슬롯 분해 회로 구성도,
도 8은 통상적인 CDMA 무선 수신 장치에 의한 송신 전력 온/오프시의 주파수 스펙트럼 레벨 상태도,
도 9는 본 발명의 실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치 구성도,
도 10은 실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치의 슬롯 조립 회로 구성도,
도 11은 실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치의 각각의 슬롯에서의 고정 데이터 배치 위치를 도시한 패턴도,
도 12는 실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치의 고정 데이터 배치 패턴의 반복주기를 도시한 패턴도,
도 13은 실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치의 전력 패턴도,
도 14는 본 발명의 실시예 2의 CDMA 무선 수신 장치 구성도,
도 15는 실시예 2의 CDMA 무선 송신 장치의 슬롯 조립 회로 구성도,
도 16은 본 발명의 실시예 3의 CDMA 무선 송신 장치 구성도,
도 17은 실시예 3의 CDMA 무선 송신 장치의 송신 패턴도,
도 18은 본 발명의 실시예 4의 CDMA 무선 송신 장치의 슬롯 조립 회로에 대한 부분적인 구성도,
도 19는 실시예 4의 CDMA 무선 송신 장치에 있어서의, 데이터 존재 또는 부재시 및 저 레이트 동작 동안의 송신 패턴도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
102, 1202 : 프레임 조립 회로 203, 704 : 메모리
104, 1203 : 슬롯 조립 회로 105, 1206 : 변조기
106, 1207 : 확산 회로 107, 1208, 1703 : RF부
108, 601, 1209, 1701 : 안테나
201, 702, 1302, 1802 : 타이밍 제어 회로
202, 703, 1303, 1804 : 스위치 603, 1703 : 역확산 회로
604, 1704 : 복조기 607, 1705 : 슬롯 분해 회로
609, 1707 : 프레임 분해 회로 801 : 레벨 제어 회로
(실시예 1)
도 9는 본 발명의 실시예 1의 CDMA 송신 장치의 구성예를 도시한 도면이다. 실시예 1의 CDMA 송신 장치는 프레임 단위로 가변 데이터(101)를 조립하는 프레임 조립 회로(102)와, 프레임 단위로 조립된 가변 데이터 및 고정 데이터(103)를 시간 다중화하여 슬롯을 생성하는 슬롯 조립 회로(104)와, 시간 다중화된 신호를 1차 변조(primary-modulate)하는 변조기(105)와, 1차 변조된 신호를 확산 변조(spread-modulate)하는 확산 회로(106)와, 송신을 위해 확산 변조된 신호를 증폭하는 RF부(107) 및 무선 송신을 수행하는 안테나(108)를 포함한다.
상기 슬롯 조립 회로(104)에는 슬롯 타이밍(109), 심볼 타이밍(110), 데이터 레이트 정보(111), 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)가 입력된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가변 데이터(101) 및 고정 데이터(103)는 타이밍 제어 회로(201)에 의해 제어되는 스위치(202)에 의해 시간 다중화된다. 메모리(203)는 프레임 번호(112)와, 슬롯 번호(113)와, 고정 데이터(103)의 배치 패턴간의 관계를 기억한다. 타이밍 제어 회로(201)는 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)에 따라 각 슬롯에서의 고정 데이터 배치 패턴(슬롯내에서의 각각의 심볼의 배치 위치)에 대한 정보를 메모리(203)로부터 판독한 후, 그 정보를 기초로 하여 스위치(202)를 제어한다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 메모리(203)에 저장된 고정 데이터의 배치 패턴 정보에 대해 설명한다.
도 11은 무음(silence)시와 같이 가변 데이터가 없는 경우 제 1 슬롯으로부터 제 4 슬롯까지 고정 데이터의 배치 패턴을 도시한 도면이다. 각각의 슬롯에는 5개 심볼의 고정 데이터가 배치되지만, 그 위치는 모든 슬롯에서 다르다. 메모리(203)의 저장 용량에 따라 배치 패턴 정보를 저장할 수 있는 능력은 한정되기 때문에, 적절한 수의 배치 패턴을 저장해야 한다.
본 실시예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 프레임으로 구성되는 수퍼 프레임(super frame)(401)내에서 모든 슬롯이 서로 다른 배치 패턴을 갖도록 설정된다. 슬롯당 5개의 심볼을 갖는 고정 데이터의 배치 위치는 수퍼 프레임(401)마다 반복된다. 프레임 번호 및 슬롯 번호를 조합시킨 메모리 어드레스에 제각기의 배치 패턴을 저장함으로써, 수퍼 프레임내에서는 고정 데이터의 배치 패턴을 랜덤하게 판독할 수 있다.
다음으로, 전술한 바와 같이 구성된 CDMA 송신 장치의 동작이 설명된다.
가변 데이터(101)는 프레임 조립 회로(102)에 의해 프레임 단위로 조립된 후, 슬롯 조립 회로(104)에 의해 고정 데이터(103)와 시간 다중화된다.
이 때, 시간 다중화의 타이밍을 제어하기 위해, 슬롯 조립 회로(104)에는 슬롯 타이밍(109)에 부가하여 심볼 타이밍(110), 데이터 레이트 정보(111), 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)가 입력된다.
데이터 레이트 정보(111)가 가변 데이터(101)가 없음을 표시하는 경우, 슬롯 조립 회로(104)의 타이밍 제어 회로(201)는 메모리(203)에 대하여, 그 때의 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)에 대응하는 메모리 어드레스로 액세스하여 고정 데이터의 배치 패턴을 판독한다. 그 다음, 그 정보를 기초로 하여 스위치(202)를 제어한다.
슬롯 조립 회로(104)의 타이밍 제어 회로(201)가 데이터 레이트 정보로부터 가변 데이터(101)의 데이터 레이트가 낮은 것으로 판정하면, 고정 데이터를 랜덤화하지 않으며, 가변 데이터(101)의 동일한 신호를 반복함으로써 데이터의 양이 일정한 레벨로 유지되도록 변환을 수행한다.
슬롯 조립된 신호는 변조기(105)에 의해 1차 변조된 후, 확산 회로(106)에 의해 확산 변조되고, RF부(107)에서 증폭되어, 안테나(108)로부터 송신된다.
도 13은 가변 데이터가 없는 경우 1 프레임 주기에서 송신 출력 전력의 상황을 도시한 도면이다. 이것은 오직 고정 데이터 전력으로만 구성되지만, 통상의 시스템과는 달리 전력의 온/오프 타이밍이 랜덤화되므로, 각 슬롯에서 펄스가 생성되는 것을 방지할 수 있어서, 특정의 주파수 성분에 큰 전력을 갖는 선 스펙트럼(line spectrum)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이러한 방식으로, 가변 데이터의 데이터 레이트가 낮을 때는, 실시예 1은 동일한 신호를 반복하는 등에 의해 데이터의 양이 일정하게 유지되도록 데이터를 변환하며, 가변 데이터가 없는 경우에는, 각 슬롯내의 고정 데이터 심볼의 배치 위치를 랜덤화하므로, 각 슬롯에서 펄스가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 특정의 주파수 성분에 큰 전력을 갖는 선 스펙트럼이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1에 따르면, 고정 데이터 배치 패턴의 긴 주기의 반복이 모든 수퍼 프레임마다 발생하므로, 그들의 슬롯 번호가 동일하더라도 프레임 번호가 다를 경우 고정 데이터의 배치 패턴은 서로 달라서, 가변 데이터가 없을 때, 고정 데이터의 주기를 랜덤화할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2는 전술한 실시예 1의 CDMA 송신 장치로부터 랜덤화되어 송신된 고정 데이터를 갖는 신호인 수신 신호로부터 고정 데이터 및 가변 데이터를 분리할 수 있는 CDMA 수신 장치의 예를 설명한다.
도 14는 본 발명과 관련된 실시예 2의 CDMA 수신 장치의 구성예를 도시한 도면이다. 본 실시예의 CDMA 수신 시스템은 안테나(601)와, 안테나(601)에 의해 수신된 신호를 다운 컨버트(down-convert)하는 RF부(602)와, 다운 컨버트된 신호를 역확산시키는 역확산 회로(603)와, 역확산된 신호를 복조하는 복조기(604)와, 고정데이터의 배치 패턴 정보를 이용하여 복조기 출력을 고정 데이터(605) 및 가변 데이터(606)로 분리하는 슬롯 분해 회로(607) 및 프레임 단위로 분할된 가변 데이터(606)를 원래 상태의 수신 데이터(608)로 변환하는 프레임 분해 회로(609)를 포함한다.
상기 슬롯 분해 회로(607)에는 슬롯 타이밍(610), 심볼 타이밍(611), 데이터 레이트 정보(612), 프레임 번호(613) 및 슬롯 번호(614)가 입력된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 복조기 출력(701)은 타이밍 제어 회로(702)에 의해 제어되는 스위치(703)에 의해 고정 데이터(605) 및 가변 데이터(606)로 분리된다. 메모리(704)는 프레임 번호(613) 및 슬롯 번호(614)의 조합을 메모리 어드레스로서 이용하여 실시예 1의 메모리(203)의 배치 패턴 정보와 동일한 배치 패턴 정보를 저장한다. 타이밍 제어 회로(702)는 프레임 번호(613) 및 슬롯 번호(614)에 따라 각 슬롯에서의 고정 데이터의 배치 패턴 정보를 메모리(704)로부터 판독한 후, 그 정보를 기초로 하여 스위치(703)를 제어한다.
실시예 1의 CDMA 무선 송신 장치 및 실시예 2의 CDMA 무선 수신 장치를 이용하여 이동 무선 통신 시스템을 구성하는 경우, CDMA 무선 송신 장치 및 CDMA 무선 수신 장치에 있어서의 슬롯 타이밍(109, 610), 심볼 타이밍(110, 611), 데이터 레이트 정보(111, 612), 프레임 번호(112, 613) 및 슬롯 번호(113, 614)는 서로 동기화되므로, 동일한 데이터를 구성한다.
이어서, 전술한 CDMA 수신 장치의 동작을 설명한다.
안테나(601)에 의해 수신된 신호는 RF부(602)에 의해 다운 컨버트된 후, 역확산 회로(603)에 의해 역확산되고, 복조기(604)에 의해 복조되어, 슬롯 분해 회로(607)에 입력된다.
슬롯 분해 회로(607)의 타이밍 제어 회로(702)에서, 입력되는 데이터 레이트 정보가 가변 데이터가 없음을 나타내는 경우, 복조기 출력(701)에 포함된 고정 데이터의 배치 패턴은 랜덤화되어 있으므로, 배치 패턴을 정합시킬 슬롯 분해가 필요하다.
본 실시예에서, 타이밍 제어 회로(702)는, 그 때의 프레임 번호(613) 및 슬롯 번호(614)의 조합인 메모리 어드레스의 메모리(704)를 액세스하고, 송신측에서 고정 데이터의 랜덤화에 사용한 것과 동일한 배치 패턴을 판독한다. 이어서, 가변 데이터와 고정 데이터가 시간 다중화된 복조기 출력(701)에 대해, 타이밍 제어 회로(702)는 판독된 배치 패턴을 기초로 하여 스위치(703)를 제어하고, 이를 고정 데이터(605) 및 가변 데이터(606)로 분리하여 출력한다.
복조기의 출력이 고정 데이터(605) 및 가변 데이터(606)로 분해되면, 가변 데이터(606)는 프레임 분해 회로(609)에 의해 수신 데이터(608)로서 출력된다.
이러한 방식으로, 실시예 2에 따르면, 메모리(704)는 프레임 번호 및 슬롯 번호에 따라 고정 데이터의 배치 패턴을 저장하여, 송신측의 것과 동일한 배치 패턴이 수신 신호의 프레임 번호(613) 및 슬롯 번호(614)에 따라 획득될 수 있다. 이로 인해, 랜덤화된 송신 타이밍으로부터 고정 데이터(605) 및 가변 데이터(606)가 분리되므로, 그 결과 정확한 수신이 가능하게 된다.
(실시예 3)
실시예 3은 가변 데이터의 데이터 레이트가 낮을 때, 동일한 신호를 반복적으로 삽입하는 한편, 가변 데이터를 고정 데이터에 비해 작은 전력으로 송신하는 CDMA 무선 송신 장치에 대해 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따른 CDMA 송신 장치의 구성의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 CDMA 송신 장치는 프레임 단위로 가변 데이터(101)를 조립하는 프레임 조립 회로(102)와, 프레임 단위로 조립된 가변 데이터의 송신 전력에 상당하는 레벨을 제어하는 레벨 제어 회로(801)와, 레벨 제어된 가변 데이터 및 고정 데이터(103)를 시간 다중화한 슬롯을 생성하는 슬롯 조립 회로(104)와, 시간 다중화된 신호를 1차 변조하는 변조기(105)와, 1차 변조된 신호를 CDMA 변조하는 확산 회로(106)와, CDMA 변조된 신호를 송신용으로 증폭하는 RF부(107)와, 무선 송신을 행하는 안테나(108)를 포함한다.
데이터 레이트 정보가 저 레이트임을 나타내고 있을 경우, 레벨 제어 회로(801)는 가변 데이터의 레벨을 낮추어, 가변 데이터가 고정 데이터보다 작은 전력으로 송신되도록 한다.
이어서, 전술한 바와 같이 구성된 실시예 3의 동작을 설명한다.
프레임 조립 회로(102)는 가변 데이터를 프레임 단위로 조립하며, 이와 동시에 데이터 레이트 정보(111)로부터 가변 데이터(101)의 데이터 레이트를 판정하고, 데이터 레이트가 낮을 경우, 데이터량이 일정하게 유지되도록 동일 신호를 반복한다.
레벨 제어 회로(801)는 프레임 조립 회로(102)와 마찬가지로, 데이터 레이트 정보(111)로부터 가변 데이터(101)의 데이터 레이트를 판정한다. 가변 데이터(101)의 레이트가 낮을 경우, 프레임 조립 회로(102)로부터 출력되는 가변 데이터에 대해 동일 신호가 반복되며, 이에 따라 레벨 제어 회로(801)는 그 신호의 레벨이 낮게 되도록 제어한다. 예를 들어, 가변 데이터의 동일 신호를 2회 반복함으로써 신호의 시간 길이가 2배로 될 경우, 레벨을 1/2로 낮춘다. 이로 인해, 가변 데이터의 품질은 전력이 감소되더라도 고정 데이터의 품질과 동일하게 된다.
슬롯 조립 회로(104)에서, 레벨 제어 회로(801)에 의해 레벨 제어되는 가변 데이터가 입력될 경우, 그 때 입력되는 데이터 레이트 정보는 가변 데이터의 레이트가 낮음을 나타낸다. 따라서, 전술한 실시예 1의 경우와 같이, 고정 데이터의 배치 패턴은 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)에 근거하여 메모리(203)로부터 판독되며, 고정 데이터(103) 및 가변 데이터는 랜덤화된 고정 데이터의 배치 패턴을 기초로 하여 시간 다중화된다. 도 17은 레벨 제어된 가변 데이터 및 랜덤화된 고정 데이터를 시간 다중화한 슬롯을 나타낸 도면이다.
슬롯 조립된 신호는 변조기(105)에 의해 1차 변조되며, 확산 회로(106)에 의해 CDMA 변조되고, RF부(107)에 의해 증폭되어, 안테나(108)로부터 전송된다.
실시예 3에 따르면, 가변 데이터의 품질을 고정 데이터의 품질과 동일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 가변 데이터의 송신 전력을 낮출 수 있어서, 다른 사용자에 대한 가변 데이터의 간섭을 줄일 수 있다.
(실시예 4)
본 발명에 따른 실시예 4는 고정 데이터를 슬롯의 전반부에 집중 배치한 고 레이트 배치 패턴과, 슬롯내에 고정 데이터가 랜덤하게 배치되는 저 레이트 또는 비-데이터(non-data) 배치 패턴을 가변 데이터의 데이터 레이트에 따라 랜덤하게 배치하는 CDMA 무선 송신 장치에 대해 설명한다.
본 실시예의 CDMA 무선 송신 장치는 실시예 3에서 설명한 CDMA 무선 송신 장치와 기본 구성은 동일하며, 슬롯 조립 회로(104)의 구성 및 처리 내용이 일부 상이하다. 이하, 실시예 3과 다른 점을 상세히 기술할 것이다.
도 18은 본 실시예의 CDMA 무선 송신 장치에 장착되는 슬롯 조립 회로(104)의 일부 구성이며, 메모리(1001) 및 어드레스 발생기(1002)를 나타낸다. 메모리(1001)는 고 레이트(high rate) 패턴 영역(1003) 및 저 레이트/비-데이터(low rate/non-data) 패턴 영역(1004)을 포함한다. 고 레이트 패턴 영역(1003)은 도 19a에 도시된 바와 같이 고정 데이터가 슬롯의 전반부에 집중되도록 배치된 배치 패턴들중 일부를 저장한다. 저 레이트/비-데이터 패턴 영역(1004)은 도 19b 및 도 19c에 도시된 바와 같이 고정 데이터가 슬롯내에 랜덤하게 배치된 배치 패턴을 저장한다. 이들 영역(1003, 1004)은 모두 실시예 1 및 3과 동일한 방식으로 프레임 번호와 슬롯 번호에 따라 배치 패턴을 저장하지만, 고 레이트 패턴 영역(1003)의 배치 패턴에 대해서는 고정 데이터의 랜덤화의 필요성이 낮기 때문에, 1개의 배치 패턴에 복수의 슬롯 번호를 할당하여 메모리 자원을 효율적으로 활용할 수도 있다.
이어서, 전술한 바와 같이 구성된 실시예 4의 동작을 설명한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 슬롯 조립 회로(104)에서 가변 데이터의 데이터 레이트가 데이터 존재 구간(voice period)과 같이 높을 경우, 어드레스 발생기(1002)는 고 레이트 패턴 영역(1003)을 선택하며, 그 때 입력된 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)의 조합으로부터 메모리 어드레스를 발생시킨다. 발생된 메모리 어드레스로부터는 고정 데이터가 슬롯의 전반부에 집중 배치되는 배치 패턴이 판독되고, 이 배치 패턴은 도 2에 도시된 타이밍 제어 회로(201)에 인가되어 스위치(202)의 제어에 이용된다. 그 결과, 도 19a에 도시된 바와 같이 고정 데이터가 슬롯의 전반부에 집중되는 송신 패턴이 생성된다.
한편, 가변 데이터의 데이터 레이트가 낮거나 혹은 무음 구간과 같이 데이터가 없을 경우, 어드레스 발생기(1002)는 저 레이트/비-데이터 패턴 영역(1004)을 선택하고 그 때 입력되는 프레임 번호(112) 및 슬롯 번호(113)의 조합으로부터 메모리 어드레스를 발생시킨다. 발생된 메모리 어드레스로부터는 고정 데이터가 랜덤화되는 하나의 배치 패턴이 판독되고, 이 배치 패턴은 타이밍 제어 회로(201)에 인가되어 스위치(202)의 제어에 이용된다. 그 결과, 도 19b 및 도 19c에 도시된 바와 같이, 고정 데이터가 랜덤화된 송신 패턴이 생성된다.
이제, 고정 데이터가 파일롯 심볼 및 전력 제어 신호(TPC)로 구성되는 경우를 고려한다. 논문 "Effects of SIR Base Power Control in Coherent DS-CDMA Mobil Communication" 및 "Study on Instantaneous Value Variation Trailing Type Power Control Method in DS-CDMA Down-Link Channel"에 따르면, 수신 신호의 고정데이터를 이용하여 SIR을 측정하고, 그 결과에 기초하여 송신 전력 제어 신호를 결정해 송신하기 위해, 고정 데이터를 슬롯의 전반부에 집중시켜 배치할 필요가 있다. 또한, 고정 데이터내의 파일롯 심볼을 이용하여 TPC의 동기 검파를 실행하고, 다음 슬롯에서 전력을 제어하기 위해서는 고정 데이터를 슬롯의 전반부에 집중 배치하는 것이 필요하다. 고정 데이터를 슬롯의 전반부에 집중시키면서 랜덤화할 경우 랜덤화가 불충분하게 수행될 수 있기 때문에, 특정한 주파수 성분에 큰 전력의 선 스펙트럼이 발생되는 문제가 있다. 그러나, 고정 데이터와 가변 데이터의 전력비가 커질 때, 즉, 데이터가 존재하지 않거나 혹은 데이터 레이트가 낮을 때, 특정한 주파수 성분에 선 스펙트럼이 발생된다. 각 슬롯에 대한 전력 제어시에, SIR 측정을 일부 고정 데이터만을 이용하여 실행하면, 측정 정밀도가 저하된다. 마찬가지로, 일부의 파일롯 심볼만으로 TPC의 동기 검파를 실행하면 수신 특성이 열화된다.
한편, 전력 제어에서, TPC의 수신 특성 및 SIR 측정 정밀도가 중요한 것은, 평균 전력이 크기 때문에 데이터 레이트가 높을 때, 즉, 다른 사용자에게로의 간섭이 커지는 경우이다. 이 때, 고정 데이터와 가변 데이터의 전력비는 변하지 않거나, 또는 극히 작아지기 때문에, 고정 데이터의 송신 타이밍의 랜덤화가 불필요하거나 또는 어느 정도 집중하더라도 특정 주파수 성분에 큰 전력의 선 스펙트럼이 발생되는 일은 없다.
따라서, 실시예 4에 나타난 바와 같이, 가변 데이터의 데이터 레이트가 높을 때는, 고정 데이터를 슬롯의 전반부에 집중 배치하고, 또, 저 레이트 또는 데이터가 없는 경우에는 고정 데이터가 슬롯내에서 보다 랜덤하게 배치되도록 하고, 또한 가변 데이터의 데이터량이 적거나 혹은 없는 경우 각 슬롯에 대한 송신 타이밍을 확실하게 랜덤화함으로써, 특정 주파수 성분에 큰 전력의 선 스펙트럼이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 데이터 레이트가 높을 때에는 특정한 주파수 성분에 큰 전력의 선 스펙트럼이 발생되는 일이 없고, 고정 데이터가 슬롯의 전반부에 집중되어 있기 때문에, TPC 수신 및 SIR 측정을 특성 열화없이 실행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 CDMA 방식의 무선 송신 장치 및 무선 수신 장치는 CDMA 방식의 전송에 있어서 다중 레이트의 데이터를 저장할 때 발생되는 불필요한 주파수 성분을 억제하여 보청기 문제를 제거하고 주변기기에 끼치는 영향을 방지할 수 있도록 하는 장점이 있다.

Claims (21)

  1. CDMA(code division multiple access) 무선 송신 장치에 있어서,
    데이터 양이 시간적으로 변하는 가변 데이터와 데이터 양이 시간적으로 고정되는 고정 데이터를 시간 다중화(time-multiplexing)하여 송신 데이터를 출력시키는 다중화 수단(multiplexing means)과,
    상기 가변 데이터가 사전설정된 값을 초과하지 않은 경우에, 상기 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화하는 랜덤화 수단(randomizing means)과,
    상기 다중화 수단으로부터 출력된 송신 데이터를 무선 송신하는 무선 송신 수단(radio transmitting means)을 포함하는
    CDMA 무선 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랜덤화 수단은 상기 송신 데이터내의 상기 고정 데이터의 배치 위치를 제어함으로써 상기 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화하는
    CDMA 무선 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랜덤화 수단은,
    고정 데이터의 다수의 배치 패턴 데이터 항목(a plurality of placement pattern data items)을 저장하는 데이터 저장 수단과,
    상기 데이터 저장 수단으로부터 추출되는 배치 패턴 데이터를 판정하는 패턴 판정 수단(pattern determining means)을 포함하는
    CDMA 무선 송신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 수단은 상기 고정 데이터의 배치 패턴을, 프레임 번호와 슬롯 번호에 따라, 하나의 유닛이 다수의 프레임을 포함하는 수퍼 프레임(super frame)내에 수용되는 슬롯 수만큼 저장하고,
    상기 패턴 판정 수단은 상기 고정 데이터가 속하는 상기 프레임 번호와 슬롯 번호를 기초로 하여, 상기 데이터 저장 수단으로부터 상기 배치 패턴을 추출하는
    CDMA 무선 송신 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 수단은 고정 데이터가 상기 슬롯의 전반부상에 집중되도록 배치된 다수의 배치 패턴을 갖는 제 1 배치 패턴 그룹과, 고정 데이터가 전체 슬롯에 걸쳐 랜덤화된 다수의 배치 패턴을 갖는 제 2 배치 패턴 그룹을 저장하고,
    상기 패턴 판정 수단은 대량의 가변 데이터에 대해 상기 제 1 배치 패턴 그룹을 사용하고, 소량의 가변 데이터 또는 무음 상태(silence state)에 대해 상기 제 2 배치 패턴 그룹을 사용하는
    CDMA 무선 송신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 데이터의 데이터 양에 따라 상기 가변 데이터 송신 기간의 송신 전력(transmission power)을 변경하는 레벨 제어 수단(level control means)
    을 더 포함하는 CDMA 무선 송신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 데이터는 파일롯 신호(pilot signal), 전력 제어 신호 또는 송신 레이트 정보 신호중 하나 또는 이들의 조합인 CDMA 무선 송신 장치.
  8. CDMA 무선 수신 장치에 있어서,
    고정 데이터 및 가변 데이터가 시간 다중화된 무선 신호를 수신하는 무선 수신 수단과,
    상기 무선 수신 수단에서 수신된 상기 무선 신호를 복조하여, 피수신 데이터를 출력하는 복조 수단과,
    송신측에서 고정 데이터 및 가변 데이터를 시간 다중화하는데 사용된 것과 동일한 배치 패턴을 기초로 하여, 상기 피수신 데이터를 가변 데이터와 고정 데이터로 분리하는 분리 수단
    을 포함하는 CDMA 무선 수신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분리 수단은,
    송신측에서 가변 데이터 및 고정 데이터를 시간 다중화하는데 사용된 것과 동일한 고정 데이터 배치 패턴을 저장하는 데이터 저장 수단과,
    상기 송신측의 상기 데이터 저장 수단으로부터 사용된 것과 동일한 배치 패턴을 추출하는 패턴 복원 수단(pattern restoring means)을 포함하는
    CDMA 무선 수신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 수단은 프레임 번호 및 슬롯 번호에 따라 상기 고정 데이터의 배치 패턴을, 하나의 유닛이 다수의 프레임을 포함하는 수퍼 프레임내에 수용되는 슬롯 수만큼 저장하고,
    상기 패턴 복원 수단은 상기 송신측과 동기된 상기 프레임 번호 및 슬롯 번호를 사용하여 상기 데이터 저장 수단으로부터 배치 패턴을 판독하는
    CDMA 무선 수신 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 수단은 고정 데이터가 상기 슬롯의 전반부상에 집중되도록 배치된 다수의 배치 패턴을 갖는 제 1 배치 패턴 그룹과, 고정 데이터가 전체 슬롯에 걸쳐 랜덤화된 다수의 배치 패턴을 갖는 제 2 배치 패턴 그룹을 저장하고,
    상기 패턴 복원 수단은 대량의 가변 데이터에 대해 상기 제 1 배치 패턴 그룹을 사용하고, 소량의 가변 데이터 또는 무음 상태(silence state)에 대해 상기 제 2 배치 패턴 그룹을 사용하는
    CDMA 무선 수신 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 데이터는 파일롯 신호, 전력 제어 신호 또는 송신 레이트 정보 신호중 하나 또는 이들의 조합인 CDMA 무선 수신 장치.
  13. CDMA 무선 통신 장치에 있어서,
    제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 기재된 CDMA 무선 송신 장치와, 제 8 항 내지 12 항중 어느 한 항에 기재된 CDMA 무선 수신 장치를 포함하는
    CDMA 무선 통신 장치.
  14. CDMA 시스템의 무선 기지국과 무선 통신을 수행하는 이동국에 있어서,
    제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 기재된 CDMA 무선 송신 장치를 포함하는 이동국.
  15. CDMA 시스템의 이동국으로부터 송신된 신호를 수신하는 무선 기지국에 있어서,
    제 8 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 기재된 CDMA 무선 수신 장치를 포함하는 무선 기지국.
  16. 이동 통신 시스템에 있어서,
    제 14 항에 기재된 이동국과, 제 15 항에 기재된 무선 기지국을 포함하는 이동 통신 시스템.
  17. 확산 스펙트럼(spread spectrum)을 갖는 고정 데이터 및 가변 데이터를 시간 다중화한 송신 데이터를 송신하는 CDMA 무선 송신 방법에 있어서,
    ① 송신 타이밍이 랜덤화된 상기 고정 데이터의 배치 패턴을 생성하는 단계와,
    ② 상기 고정 데이터의 배치 패턴을 기초로 하여 상기 고정 데이터 및 상기 가변 데이터를 시간 다중화하는 단계와,
    ③ 상기 시간 다중된 송신 데이터를 송신하는 단계를 포함하는
    CDMA 무선 송신 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가변 데이터의 데이터 양은 사전설정된 값 미만인 경우에 상기 고정 데이터의 배치 패턴이 상기 고정 데이터의 송신 타이밍을 랜덤화하도록 생성되는 CDMA 무선 송신 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 배치 패턴은 상기 고정 데이터가 속하는 프레임 번호 및 슬롯 번호를 기초로 하여 다수의 사전설정된 고정 데이터의 배치 패턴으로부터 선택되는 CDMA 무선 송신 방법.
  20. 확산 스펙트럼을 갖는 송신 데이터의 무선 신호를 수신하는 CDMA 무선 수신 방법에 있어서,
    ① 고정 데이터 및 가변 데이터가 시간 다중화된 무선 신호를 수신하는 단계와,
    ② 상기 수신된 무선 신호를 복조하여, 피수신 데이터를 출력하는 단계와,
    ③ 상기 고정 데이터 및 상기 가변 데이터가 송신측에서 시간 다중화되었을 때 사용된 상기 고정 데이터의 배치 패턴과 동일한 배치 패턴을 기초로 하여, 상기 피수신 데이터를 가변 데이터와 고정 데이터로 분리하는 단계를 포함하는
    CDMA 무선 수신 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    다수의 사전저장된 배치 패턴으로부터, 송신측에서 상기 고정 데이터 및 상기 가변 데이터를 시간 다중화할 때 사용된 상기 고정 데이터의 배치 패턴과 동일한 배치 패턴을 추출하는 단계
    를 더 포함하는 CDMA 무선 수신 방법.
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