KR100615628B1

KR100615628B1 - 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 ｑａｍ 변조 방법및 복조 방법

Info

Publication number: KR100615628B1
Application number: KR1020040110178A
Authority: KR
Inventors: 주민철; 조진웅; 강성진; 홍대기; 김용성
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-08-25
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: KR20060071558A

Abstract

본 발명은 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 QAM 변조 방법 및 복조 방법에 관한 것으로서, 송신단은 입력 비트를 부호화한 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB; constant amplitude multi-code biorthogonal modulation)를 이용하여 전송심볼의 크기가 일정하게 만든 신호를 QAM 부호화하여 전송속도를 높인다. 수신단은 수신 신호로부터 QAM 연판정기 블록을 거쳐 생성된 신호를 CACB 복호화기를 거쳐 데이터를 복조한다. 본 발명에 따르면, 일반적인 다중코드 코드분할 다중접속 시스템에 비해 대역폭 효율을 크게 개선시킬 수 있고, 이에 따라 전송 속도의 향상을 도모할 수 있다.

정진폭 이진 직교 변조, 다중코드 코드분할 다중접속 시스템, QAM 부호화, QAM 연판정기

Description

다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 ＱＡＭ 변조 방법 및 복조 방법{QAM MODULATION AND DEMODULATION METHOD FOR MULTI-CODE CDMA SYSTEM}

도 1은 16-QAM 시스템의 성상도와 그때의 비트값을 나타낸 관계도.

도 2는 정진폭 다중부호 이진직교 변조 (CACB)를 이용하여 전송심볼의 크기가 일정한 파형부호화기의 구조도.

도 3은 제안된 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 QAM 전송 시스템의 구조도.

도 4는 64-QAM 시스템의 동상 및 이상 신호의 성상도와 a) 첫 번째 비트b) 가운데 비트 c) 세 번째 비트 각각의 비트 값과 수신시 결정 영역의 관계도.

본 발명은 다중코드 코드분할 다중접속(MULTI-CODE CDMA) 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다중코드 코드분할 다중접속(MULTI-CODE CDMA) 시스템에서 고속의 전송률을 얻기 위해 정보 데이터열을 QAM 부호화하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 통신을 위한 변조 방식의 선택에 있어서 고려할 사항으 로는 비트오류 확률(BER), 대역폭, 필요 에너지(E_b/N₀) 등을 들 수 있다. 그런데, 이들 성능지수가 모두 우수한 절대적인 변조 방식은 없으며, 주어진 응용 환경에 따라 상기 성능지수간 타협을 통하여 변조 방식을 결정하게 된다.

예컨대, MFSK(M-ary Frequency Shift Keying) 또는 직교 코드를 사용한 직교 시그널링(orthogonal signaling)을 채택할 경우, 입력 데이터 비트(k)의 증가에 따라 비트오율 성능은 개선되지만(즉, 필요 E_b/N₀가 감소됨), 신호 대역폭은 k에 상응하여 증가한다. 따라서, 이러한 방식은 주파수 자원이 문제되지는 않으나 낮은 비트오류 확률이 요구되는 경우에는 채택될 수 있다. 그리고, MPSK(M-ary Phase Shift Keying) 혹은 직교진폭변조(QAM; Quadrature Amplitude Modulation, 이하 "QAM"이라 함)와 같은 비직교 시그널링(nonorthogonal signaling)을 채택할 경우, 대역폭 효율은 향상되지만 비트오율 성능은 저하된다. 따라서, 이러한 비직교 시그널링 방식은 가용 대역폭이 한정되거나 주파수 자원의 가격이 높은 경우에 사용되는 것이 일반적이다.

특히, M-ary 변조의 경우에는, k 개의 입력 데이터 비트에 대응하여 M = 2^k 개의 파형 중 하나의 파형을 발생시키므로, 주파수 효율을 극대화 할 수 있는 장점이 있어 최근의 고속 데이터 전송 시스템의 규격에 많이 채택되고 있다.

도 1은 16-QAM의 성상(Constellation)을 도시하고 있으며, 각 심볼에 대응하는 비트값이 표시되어 있다.

도 1을 참조하면, 16개의 신호의 위상과 진폭이 모두 상이하며, 하나의 심 볼에 4비트의 정보를 실어 보낼 수 있음을 알 수 있다. 즉, 2 ^K -QAM 변조 방식은 2 ^K 개의 신호의 형태를 가지는데 모두 위상과 진폭이 다르고, 한 심볼을 전송할 때 K 비트의 정보를 전달할 수 있다.

이와 더불어, 다중코드 코드분할 다중접속(이하, "다중코드 CDMA"라 함) 시스템이 주파수 효율성으로 인하여 고속의 서비스를 지원할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 이러한 시스템은 전송 데이터율에 따라 다수의 직교 코드를 할당해 이를 선형적으로 더해 전송하는 방법이다. 이러한 점에 비추어, 고속 서비스를 지원하기 위해, 다중코드 CDMA 부호화 방법에 QAM 변조 방식을 접합하는 방안을 고려해 볼 수 있다.

종래 기술의 일례로서, 다중코드 CDMA 부호화 방법에 QAM 변조 방식을 직접 적용한 방식을 살펴본다. M 비트인 입력 데이터열,

(여기서,

)을 확산 대역이 N인 Walsh 직교 코드에 의해 대역 확산할 때, 출력 신호

은 다음과 같이 표현되어 진다.

수학식 1에서,

은

Walsh 행렬의 처음 M 행을 나타내며, 출력 신호

이고

이다.

예컨대, M=3으로 고정 시키면, 출력 신호의 레벨은

이 되어 총 4개의 레벨로 제한되므로, 이를 16-QAM에 직접 매핑할 수 있다. 그리고, M=7으로 고 정 시키면, 출력 신호의 레벨은

이 되어 8개의 레벨로 제한되므로, 이를 64-QAM에 직접 매핑할 수 있다. 이 때, QAM은 직사각형의 성상형태를 사용하므로 심볼의 각 위상(In-phase, Quadrature)별로 독립적으로 정보를 전송할 수 있다. 따라서, 다중코드 CDMA 시스템에서 복호를 실행하기 위해서는 총

심볼을 전송해야 하며(

는

보다 작지 않은 최소 정수를 나타냄), 이러한 전송 방법을 채용할 때 전송되는 비트는 M이다.

이와 같은 종래의 방법은 매우 간단하고 직관적으로 다중코드 CDMA 부호화 방법에 QAM 변조 방식을 접합한 형태이다. 그러나, 위에서 알 수 있듯이, M 비트를 전송하기 위해

개의 QAM 심볼을 전송해야 하므로, 고속의 서비스를 지원하기에는 부적합한 측면이 있다.

본 발명의 발명자는 다중코드 CDMA 부호화 방법에 의해 생성되는 신호의 출력레벨을 일정하게 하고, 이를 K 비트씩 부호화 하여 QAM 전송을 하게 되면 전송속도를 상당히 향상할 수 있는 여지가 있음을 인식하였다. 이를 위하여, 지금까지 연구되어진 다중코드 CDMA 부호화 신호를 정진폭으로 할 수 있는 정진폭 다중부호 이진직교 변조 방법에 대해 살펴본다.

이동 통신에 사용되는 CDMA 방식에서는 데이터에 직접 직교 코드를 곱하여 대역을 확산하는 DS/CDMA(Direct Sequence/Code Division Multiple Access) 방식을 주로 사용한다. 그런데, 대역확산 시스템은 대역확산으로 인해 스펙트럼을 낭비하게 되어 고속 데이터 전송에 부적합한 단점이 있다. 이에 따라, 고속 전송을 제공 하는 대역확산 시스템에 대한 연구가 활발히 연구되고 있으며, 그 연구 결과물 중에서 고속 전송을 제공하기 위해 가장 보편적인 방식은 다중부호 신호(multi-code signal)를 이용하는 것이다. 다중부호 변조 방식은 기존의 대역확산 시스템에 비해 높은 스펙트럼 효율 (spectral efficiency)을 얻을 수 있지만, 다중 레벨 (multi-level)의 신호를 증폭하기 위해 넓은 선형 동작 영역(linearity region)을 제공하는 고가의 전력 증폭기(power amplifier)를 필요로 한다. 만약, 전력 증폭기의 선형 영역이 다중 레벨 신호의 출력 레벨을 커버하지 못하면, 증폭기의 비선형성으로 인하여 전체 다중 부호 시스템의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 선형 영역이 협소한 전력 증폭기를 사용하기 위해서는 다중 부호 신호가 정진폭 특성을 갖는 것이 바람직하다.

이렇게 전송 데이터 채널수의 증가에 따라 다중 부호의 사용으로 인하여 변조 신호의 신호 레벨이 증가하여 발생하는 제반 문제점을 해소시키는 방식으로 PW/CDMA (Pulse Width CDMA, 한국특허등록 제293128호), MP/CDMA (Multi Phase CDMA, 한국특허출원 제 10-2001- 8044호) 방식이 제안되어 있다.

먼저, PW/CDMA은 디지털 합산기 출력심볼 레벨을 일정 값 이상은 잘라내고(레벨 제한), 그 이하의 레벨 값만을 펄스폭으로 바꾸어 전송함으로써 신호 파형이 항상 이진(binary) 형태를 갖게 하는 방법이다. 출력 심볼은 펄스발생기에서 레벨 값에 따라 결정되는 폭을 가진 펄스 신호로 변환된다. 그런데, PW/CDMA 방식은 변조신호가 이진 형태가 되는 장점이 있으나, 잘라낸 변조신호의 레벨 수가 2보다 크게 되는 경우 변조신호의 대역폭이 레벨 수에 비례하여 증가하는 단점이 있다.

MP/CDMA 방식은 다중 레벨의 신호를 일정한 진폭을 갖고 전송되도록 MPSK 변조를 사용하는데, 채널잡음의 영향을 적게 받게 하기 위하여 변조에 앞서 신호의 레벨을 일정 개수로 제한한다. 그러나, 이러한 레벨 제한을 하게 되는 경우에는 신호의 직교성이 손상되어 성능이 저하된다. 이러한 방법은 부호 선택 알고리즘이 비트 오율(BER; bit error rate)에 결정적 영향을 미치며, 다중부호 간의 간섭과 클리핑에 의한 손실로 인하여 사용 부호의 개수를 증가시킬 경우(즉, 상당히 높은 스펙트럼 효율을 구현할 경우)에 만족스런 비트 오율 성능을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 다중코드 CDMA 부호화 방법과 QAM 변조 방식을 보다 효과적으로 결합하여 보다 고속의 전송률을 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 변조 방법이 제공되며, 입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호를 생성하는 단계와; 상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 2 ^K -QAM 변조하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 2 ^K -QAM 변조 단계는 상기 K 비트를 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature)에 대하여 K/2 비트로 분리하고, 상기 K/2 비트를 그레이 코드로 부호화하여 각 QAM 레벨에 매핑한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 다중코드 코드분할 다중접속 시스템에서 전술한 변조 방법의 각 단계를 수행하는 변조 장치가 제공된다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호로 변조하고 상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature) 각각에 대하여 K/2 비트씩 그레이 코드로 부호화하여 QAM 변조하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법이 제공된다. 상기 복조 방법은 동상 및 이상 각각에 대하여 심볼 구간 단위로 QAM 심볼 성상에서 상기 수신 신호와 최단 거리인 심볼을 선택하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 제1 단계와; 정진폭 다중부호 이진직교 부호화 신호를 복호화하는 복호화기를 이용하여 상기 QAM 복조 신호로부터 상기 입력 데이터 비트를 복조하는 제2 단계를 포함한다.

이 때, 상기 제1 단계는 동상 및 이상 각각에 대하여, 두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호를 연판정하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정할 수 있다.

자세히는, 상기 제1 단계는 동상 및 이상 각각에 대하여, 두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호와 최단 거리인 두 개의 QAM 레벨을 선택하는 단계와; 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨에서 동일한

비트를 결정하고 나머지 한 비트는 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨의 선형 보간값을 계산함으로써 상기 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 제4 측면에 따르면, 다중코드 코드분할 다중접속 시스템에서 전술한 복조 방법의 각 단계를 수행하는 복조 장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 이용되는 다중코드 CDMA 부호화 방법은 정진폭 다중부호 이진직교 변조 방식[CACB; Constant Amplitude multi-Code Biorthogonal, 일명 CS/CDMA (Code Selection CDMA), 한국특허등록 제449546호, 한국특허등록 제444845호]으로서, 전송되는 데이터를 이용하여 블록으로 할당된 직교코드 중 하나를 선택하여 데이터를 변조한다. 채널 수가 많은 경우 저장해야 할 코드의 개수가 매우 커지기 때문에 CACB 시스템은 여러 개의 블록으로 나누어서 구현하는데, 입력되는 정보비트열을 사전에 적절히 부호화함으로써, 출력 심볼의 크기가 일정하게 되어 레벨 제한기가 불필요해진다.

이러한 CACB 기술에 대하여 도 2를 참조하여 간단하게 살펴본다.

도 2는 정진폭 부호화기를 구비하는 CACB 시스템의 송신기 구조를 도시하고 있다. 이 장치의 부호화 방법은, 입력되는 정보비트열을 직/병렬 변환기(210)에서 병렬로 변환하여 3개의 이진직교 변조 블록(220_I, 220_J, 220_K)에 각각 (k+1)개씩(k는 자연수이며, 도 2에서 k=2임)의 정보 채널이 입력되도록 블록 단위로 묶는다. 예컨대, 도시된 바와 같이 k=2일 때, 블록(220_I)에는 정보비트(b₀, b₁, b₂)가 입력된다. 그리고, 상기 3개의 블록에 입력되는 정보비트열(b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₅, b₆, b₇, b₈)을 도시된 바와 같이 정진폭 부호화기(230)에서 부호화하여, 4번째 블 록(220_L)에 입력되는 (k+1)개의 부호화 출력비트열을 생성한다. 정진폭 부호화기를 가진 CACB 시스템의 변조기는 동일한 구조를 가진 4개의 블록으로 구성되어 있으며, 각 블록은 Walsh-Hadamard 코드를 직교코드로 사용한다.

각 이진직교 변조 블록은 (k+1)개의 입력채널을 가지는데, 여기에 입력되는 정보비트열은 1과 0으로 된 데이터를 가진다. 각 블록에서 k개의 입력채널 정보(즉 k 비트 데이터)로부터 2^k 개의 직교코드 중 하나를 선택한다. 이 직교코드는 길이가 2^k+2 칩이며, 각 원소는 1 또는 -1이다. 나머지 한 채널로 입력되는 정보비트(b₀, b₃, b₆, p₀)를 0은 -1로 변환하여 양극성 신호로 만든 후, 각 블록(220_I, 220_J, 220_K, 220_L)의 곱셈기에서 상기 선택된 직교코드와 곱하여 디지털 합산기(240)에 입력시킨다.

4개의 블록에서 4개의 직교코드를 선택하는 방법은 MxM 크기의 Hadamard 행렬에서 4개의 행을 선택하는 것으로 설명할 수 있다. 블록마다 N비트로 코드를 선택하므로 블록당 2^k 개의 코드가 있으며, 4개의 블록이 있으므로 Hadamard 행렬의 크기인 M=2^k+2이다. 예를 들어, 블록마다 2비트로 코드를 선택하는 경우(즉, k=2인 경우), Hadamard 행렬의 크기는 16x16이 되며, 선택된 직교코드는 16칩의 길이를 가진다.

정진폭 부호화기를 가진 CACB에서 잉여 블록에 입력되는 비트를 만들기 위하여 다른 3 개의 블록에 입력되는 비트열을 부호화하는 방법은 다음과 같다. 여기 서 각 블록에 입력되는 데이터 비트 수는 k+1으로 가정한다. k+1 비트 중 k비트의 데이터로 2^k개 직교코드 중 하나를 선택하며, 선택된 직교코드는 나머지 1비트의 데이터와 곱해진다. 3개의 정보 전달 블록에 입력되는 3×(k+1)개의 정보비트를 부호화하여 잉여블록에 입력하면 4 개의 블록에서 출력된 비트열을 디지털 합산기에서 더했을 때 출력 심볼의 진폭을 일정하게 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 k=2라고 가정할 때(이는 예시를 위한 것이며 이에 한정되지 아니함), 입력되는 정보비트열에서 코드를 선택하는 비트열은 각각 (b₁, b₂), (b₄, b₅), (b₇, b₈)이며, 부호를 결정하는 비트는 각각 b₀, b₃, b₆이다. 잉여 블록인 정진폭 부호화기 블록(220_L)에서 코드를 선택하는 비트열은 (p₁ ,p₂) 이며, 부호를 결정하는 비트는 p₀이다. 잉여 블록의 코드선택 비트와 부호 결정 비트를 수학식 2와 같이 부호화하면, 합산기(240)으로부터 출력되는 전송신호는 항상 +2 또는 -2가 되어 진폭이 일정하게 된다.

요약하면, 정진폭 부호화기를 가진 CACB 시스템은 Walsh-Hadamard 직교코드를 사용하며, 4 개의 블록으로 구성되어 있는데, 이 중 3 개의 블록에는 정보 비트가 전송되며, 나머지 1 개의 블록(잉여 블록)에는 3 개의 블록에 입력되는 정보 비트열을 부호화하여 만들어진 패리티 비트들이 전송된다. 그리고, 수신기에서는 패 리티 비트열이 있는 잉여 블록을 제외한 나머지 3 개의 블록에서 정보비트를 복조할 수 있으며, 예컨대, 최적 또는 준최적 복조 장치를 이용하여 복조를 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전술한 다중코드 CDMA 부호화 방법, 즉 CACB와 QAM 변조 방법을 결합한 통신 시스템의 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템의 송신단은 CACB 부호화기(310)과 2 ^K -QAM 변조기(320)로 구성되며, 수신단은 2 ^K -QAM 복조기(330)과 CACB 부호화기(340)로 이루어진다.

송신단에서는, 데이터 비트열이 CACB 부호화기(310)에 의해 전술한 방법에 따라 정진폭 신호로 만들어지며, 이를 I/Q로 나누어 Gray 코드를 이용한 2 ^K -QAM 변조기(320)를 거쳐 송신한다. 송신단으로부터 전송되는 신호(S)는 채널(CH)에서 잡음이 혼합된 형태로 수신단에 입력된다. 수신단의 수신 신호(r)는 2 ^K -QAM 복조기(330)를 통해 복조되며, CACB 복호기(340)를 통해 수신 비트를 결정한다.

CACB 부호화기(310)와 CACB 복호화기(340)는 이미 설명하였으므로 별도의 설명은 생략하며, 2 ^K -QAM 변조기(320)와 복조기(330)에 대하여 상세히 설명한다.

1) 송신단

입력 데이터 비트열은 CACB 부호화기(310)를 거쳐 다중코드 CDMA 방식의 이진 신호(c _i )로 변환되며, 2 ^K -QAM 변조기(320)는 한 심볼로 K 비트를 전송할 수 있 다. 변조기(320)의 매핑 코드는 일반적으로 비트오율을 최소화 하는 것으로 알려져 있는 2차원 Gray 코드를 사용할 수 있다. 즉, 변조된 신호를 s라 할 때 다음과 같이 표현된다.

이때 f는

을 QAM 심볼로 변화하는 함수이고, QAM 심볼(s)은

에 속하는 2 ^K 개의 성상 포인트 중 하나이며, 각각의 심볼 s는 모두 등가의 확률을 갖는다. 이때, QAM 심볼(s)은 복소수로 표현되는데, 각 위상(I/Q)에 대응하는 실수 부분(s ^I )과 허수부분(s ^Q )의 값은, 예컨대 K가 짝수일때,

이다. 표 1은 64-QAM과 16-QAM 일때 각 신호 레벨에 대한 비트 매핑이 제시되어 있다.

S _I ,S _Q 의 레벨	64-QAM일 때의 비트 매핑	16-QAM일 때의 비트 매핑
7d	000	-
5d	001	-
3d	011	00
d	010	01
-d	110	11
-3d	111	10
-5d	101	-
-7d	100	-

16-QAM에서는, 입력되는 4비트 중 첫 번째와 세 번째 비트는 동상(In-phase)의 비트열로 전해지고 두 번째와 네 번째 비트는 이상(Quadrature-phase)의 비트열로 전해진다. 분리된 동상과 이상의 신호는 각각 Gray 코드로 부호화 되며, 00, 01, 11, 10의 비트열은 각각 3d,d,-d,-3d 레벨로 바뀐다.

64-QAM에서는, 입력 6비트 중 첫 번째, 세 번째, 다섯 번째 비트는 동상의 신호로 전해지고, 나머지 세비트는 이상의 신호로 전해지며, 각 위상에 대하여 000, 001, 011, 010, 110, 111, 101, 100의 비트열을 7d, 5d, 3d, d, -d , -3d, -5d, -7d의 레벨로 각각 매핑한다. 이렇게 동상과 이상으로 QAM 매핑된 신호는 RF 신호로 변환되어 수신단에 전해진다.

2) 수신단

채널에서 잡음이 더해진 수신신호(r)를 2 ^K -QAM 복조기(330)가 심볼당 K 비트를 복조하고 CACB 부호화기(340)에 입력하는 방법으로는 예컨대, 경판정 복조와 연판정 복조가 있다.

먼저, 2 ^K -QAM 복조기(330)가 경판정 복조기인 경우를 살펴본다.

경판정 복조는 일반적으로 수신 신호에 기반한 가장 간단하고 많이 사용되는 복조기로서, 수신 신호와 송신 신호의 신호 집합 중 거리가 최단인 것을 추출하여 이를 그 신호의 복호값으로서 선택하는 방법이다. 이러한 방법을 적용하면 수신신호의 성상도에서 결정영역을 미리 정할 수가 있는데, 수신 신호가 특정 결정 영역내에 포함되면 그 복호값으로 매핑한다.

도 4는 전술한 경판정 복조 방법을 보다 상세히 설명하고자, 64-QAM 시스템의 동상 및 이상 신호의 성상도에서 각 비트 값과 결정 영역의 관계를 도시한 것이다.

도 4의 a), b), c)는 64-QAM에서의 동상 신호와 이상 신호의 각 3 비트, 즉, 최상위 비트(MSB)(

), 중간 비트 (

)와 최하위 비트(LSB) (

)의 결정영역을 도시하고 있다. 예컨대, 최상위 비트(MSB)의 경우에, 0을 결정 영역의 경계(Decision Boundary)로 하여, 각 심볼 구간의 수신 신호가 0보다 작은 경우에는 최상위 비트(MSB)를 1로 판정하며, 0보다 큰 경우에는 최상위 비트(MSB)를 0으로 판정한다. 이와 마찬가지로, 중간 비트 및 최하위 비트(LSB)에 대해서도 점선으로 표시된 결정 영역의 경계를 기준으로 하여 결정 영역이 구분되어 있다.

이러한 경판정 복조기는 구현이 간단하고 계산량도 적어 쉽게 사용할 수 있으나, 비트성능이 낮아서 좀더 정교한 복조기가 필요하며, 이를 위해 다음과 같은 연판정 복조기를 사용할 수 있다.

일반적으로 백색 가산 잡음 환경에서 수신 신호와 송신 신호간의 거리가 최소인 것을 선택하는 것이 최적 수신 구조로 알려져 있다. 부호화된 시스템에서는 수신 구조에서 복조기가 경판정 복조기와 같이 이진화된 신호가 아닌 연속된 신호 또는 여러 개의 신호 집합 중 하나의 값으로 복호기에 신호를 넘기게 된다. 그리고, 현재 사용되는 코드분할 다중접속 시스템의 입력 신호는 수신 신호를 이진화한 신호가 아닌 수신 신호 자체, 즉, 연속된 신호를 입력한다.

예컨대, 2 ^K -QAM 복조기의 연판정기는 다음과 같이 정의 될 수 있다.

이때

이다. 위식은 확률을 계산해야 하는 복잡한 과정이 포함되므로, 좀더 간단한 연판정기가 필요한 바, 이는 다음과 같다.

이때,

이고 i = 1, 2, 3이다. 이는 일반적인 선형 보간기의 구조와 같다.

수학식 5를 자세히 살펴보면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연판정기는 두개의 순서로 이루어져 있음을 알 수 있다. 먼저, 첫번째 단계로서, 두 개의 연속된 심볼 구간에서 수신된 신호와 가장 가까운 두 점(QAM 성상의 심볼 레벨)을 찾는다. 이 때, 점들은 2차원에서 가장 가까운 점들이 아니라 1차원에서 고려되는데, 송신기에서 이상 신호와 동상 신호가 독립적으로 부호화되기 때문이다. 두 번째 단계로서, 선택된 두 점으로부터 선형 보간(linear interpolation)을 해서 연판정 값을 구한다. 이렇게 되면 Gray 코드로 이루어 졌기 때문에, 두 개의 점으로부터 부호화된 세 비트 중 두 비트는 같으므로 정수 값을 가지고, 그 중 한 비트만이 보간기에 의해 소수값을 가진다. 예를 들어, 수신된 신호값이 (3.56d, 2.16d)라고 하 면, 동상 신호에서 최소 거리의 두 점은 3d와 5d이다. 3d의 부호화 값이 011이고 5d의 부호화 값이 001 이므로, 두 값의 연판정 값은 (0/0.72/1)이 된다. 같은 순서로 구한 이상신호는 (0/1/0.58)임을 알 수 있다.

즉, 연판정기는 동상 및 이상 각각에 대하여, 두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호와 최단 거리인 두 개의 QAM 레벨을 선택한 후, 이들 두 개의 QAM 레벨에서 동일한

비트를 결정하며, 나머지 한 비트는 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨을 선형 보간하여 연판정 값을 구한다. 이를 통해, 연판정기는 상기 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정할 수 있다. 그리고, 이렇게 구한 2 ^K -QAM 복조기의 신호는 전술한 CACB 복호기의 입력으로 전달되어, 비트값이 복원된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다중코드 CDMA 시스템에서 고속의 전송률을 얻기 위해 정보 데이터열을 정진폭 다중부호 이진직교 부호화(CACB)한 후 이를 QAM 변조함으로써, 단일 코드의 직교 변조에 비해 대역폭 효율이 상당히 개선되며, 전송 속도를 매우 높일 수 있다. 특히, 수신단의 QAM 복조시에 연판정 복조기를 사용함으로써 수신 성능을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 변조 방법으로서,

입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호를 생성하는 단계와,

상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 2 ^K -QAM 변조하는 단계로서, 상기 K 비트를 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature)에 대하여 K/2 비트로 분리하고, 상기 K/2 비트를 그레이 코드로 부호화하여 각 QAM 레벨에 매핑하는 단계

를 포함하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 2 ^K -QAM 변조 방법.
다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 변조 장치로서,

입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호를 생성하는 수단과,

상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 2 ^K -QAM 변조하는 단계로서, 상기 K 비트를 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature) 각각에 대하여 K/2 비트로 분리하고, 상기 K/2 비트를 그레이 코드로 부호화하여 각 QAM 레벨에 매핑하는 수단

을 포함하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 2 ^K -QAM 변조 장치.
입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호로 변조하고, 상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature) 각각에 대하여 K/2 비트씩 그레이 코드로 부호화하여 QAM 변조하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법으로서,

동상 및 이상 각각에 대하여, 심볼 구간 단위로 QAM 심볼 성상에서 상기 수신 신호와 최단 거리인 심볼을 선택하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 제1 단계와,

정진폭 다중부호 이진직교 부호화 신호를 복호화하는 복호화기를 이용하여 상기 QAM 복조 신호로부터 상기 입력 데이터 비트를 복조하는 제2 단계

를 포함하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법.
제3항에 있어서, 상기 제1 단계는 동상 및 이상 각각에 대하여,

두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호를 연판정하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 것인

다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 단계는 동상 및 이상 각각에 대하여,

두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호와 최단 거리인 두 개의 QAM 레벨을 선택하는 단계와,

상기 선택된 두 개의 QAM 레벨에서 동일한
비트를 결정하고, 나머지 한 비트는 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨의 보간값을 계산함으로써, 상기 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 단계

를 포함하는 것인 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법.
제5항에서, 상기 나머지 한 비트에 대한 보간값은 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨에 대한 선형 보간값인 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 방법.
입력 데이터 비트를 정진폭 다중부호 이진직교 변조(CACB)하여 이진 레벨의 출력 신호로 변조하고, 상기 이진 레벨의 출력 신호를 K 비트 단위로 동상(In-phase) 및 이상(Quadrature) 각각에 대하여 K/2 비트씩 그레이 코드로 부호화하여 QAM 변조하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 장치로서,

동상 및 이상 각각에 대하여, 심볼 구간 단위로 QAM 심볼 성상에서 상기 수신 신호와 최단 거리인 심볼을 선택하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 QAM 복조 수단과,

상기 QAM 복조 신호로부터 상기 입력 데이터 비트를 복조하는 정진폭 다중부호 이진직교 복호화의 복조 수단

을 포함하는 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 장치.
제7항에 있어서, 상기 QAM 복조 수단은

동상 및 이상 각각에 대하여, 두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호를 연판정하여 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 것인

다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 장치.
제8항에 있어서, 상기 QAM 복조 수단은 동상 및 이상 각각에 대하여,

두 개의 연속된 심볼 구간의 수신 신호와 최단 거리인 두 개의 QAM 레벨을 선택하며,

상기 선택된 두 개의 QAM 레벨에서 동일한
비트를 결정하고, 나머지 한 비트는 상기 선택된 두 개의 QAM 레벨의 선형 보간값을 계산함으로써, 상기 K/2 비트의 QAM 복조 신호를 결정하는 것

인 다중코드 코드분할 다중접속 시스템의 복조 장치.