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KR100241328B1 - 코드분할다중접속방식의 무선가입자 망 시스템에서 기지국시퀀스 할당 방법 - Google Patents

코드분할다중접속방식의 무선가입자 망 시스템에서 기지국시퀀스 할당 방법 Download PDF

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KR100241328B1
KR100241328B1 KR1019970031975A KR19970031975A KR100241328B1 KR 100241328 B1 KR100241328 B1 KR 100241328B1 KR 1019970031975 A KR1019970031975 A KR 1019970031975A KR 19970031975 A KR19970031975 A KR 19970031975A KR 100241328 B1 KR100241328 B1 KR 100241328B1
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곽치영
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이계철
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정선종
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Abstract

무선 가입자망(WLL ; Wireless Local Loop) 시스템은 기존의 전화국과 가입자 단말기 사이의 유선망을 무선으로 대체시키는 시스템으로서 지금까지 여러 가지 형태의 방식 및 시스템이 제안되었다. 본 발명에서는 CDMA 방식을 사용하는 WLL 시스템에서 기지국을 운영하는 방식과 각 기지국을 구별하기 위하여 각 기지국에 시퀀스(sequence)를 할당하는 방식에 대하여 제안하였다. WLL 시스템에서는 단말국의 이동성이 거의 없거나 극히 제한적이므로 각 기지국 간에 핸드 오프(Handoff)를 할 필요성이 없고, 이에 따라 기지국간 동기도 불필요하게 된다. 본 발명에서는 기지국간 비동기인 시스템을 제안하고, 기존의 CDMA 방식과는 달리 기지국 마다 독립적인 시퀀스 운영이 가능한 기지국 시퀀스 할당 방식을 제안하였다.

Description

코드분할다중접속방식의 무선가입자 망 시스템에서 기지국 시퀀스 할당 방법
본 발명은 CDMA 방식을 사용하는 무선가입자망(Wireless Local Loop; 이하, 'WLL' 라 칭함) 시스템에서 각 기지국을 구별하기 위해 시퀀스를 할당하는 방법에 관한 것이다.
종래기술의 CDMA 방식을 이용한 이동통신 시스템은 각국의 여러 회사에서 여러 가지 형태의 시스템을 제안하여 왔다. 대표적인 시스템인 IS-95규격의 미국 퀄컴(Qualcomm) 사 시스템을 보면, 기지국간 동기를 유지하기 위하여 GPS 수신기를 사용하였다. 또한, 기지국에서는 데이타 심볼을 직접 확산시키기 위해 242-1 주기의 긴 코드(long code) 라고 하는 의사 잡음 부호를 사용하는 외에 기지국 구별을 위하여 215-1 주기의 짧은 코드(short code) 라고 하는 의사 잡음 부호를 사용하고 있다.
여기서, 짧은 코드는 발생식 PI(x) = x15+ x13+ x9+ x8+ x7+ x5+ 1 과 PQ(x) = x15+ x12+ x11+ x10+ x6+ x5+ x4+ x3+ 1 에 의하여 발생되며, 각각 동상(I : inphase) 성분과 직각(Q : quadrature) 성분의 데이타에 곱해진다. 이때 발생식 PI(x)와 PQ(x) 에 의하여 발생된 시퀀스를 파일롯 PN 시퀀스라고 한다.
도 1은 긴 코드와 짧은 코드를 사용하는 기존 CDMA 셀룰러 시스템의 기지국 송신부를 나타내었다. 도 1을 참조하여 설명하면, 발생된 트래픽 정보(101)는 트래픽 정보 처리부(102)에서 변조 과정에 맞게 처리되어 긴 코드 발생 및 처리부(103)에서 출력되는 긴 코드와 곱셈기(104)에서 배타적 논리합(exclusive-OR) 기능에 의하여 곱해진다. 또한, 직교 변조를 위하여 월시 코드(Walsh code) 발생부에서 발생되는 월시 코드와 곱셈기(106)에서 배타적 논리합되며, 이후 트래픽 데이타는 I와 Q의 경로로 나뉘어져 I 채널용 짧은 코드 발생부(107)와 Q 채널용 짧은 코드 발생부(108)에서 발생된 PN 시퀀스에 의하여 각각의 곱셈기(109)(110)에 의하여 곱해진 후 기저 대역 신호 처리 및 IF 변조부(111)(112)에 의하여 처리되며 최종적으로 덧셈기(113)에 의하여 더해진 후 RF부로 출력된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같은 구조의 시스템을 사용하는 기존 방식에서의 기지국 부호 할당 방식은 다음과 같다. 각 기지국은 파일롯 PN 시퀀스의 시간 오프셋을 이용하여 각 기지국의 순방향(forward) CDMA 채널을 구분하며, 시간 오프셋은 CDMA 셀룰러 시스템 내에서 재사용될 수 있다. 서로 다른 파일롯 채널 즉, 순방향 채널은 0 부터 511 까지의 오프셋 인덱스에 의하여 구분되며, 이 오프셋 인덱스는 zero 오프셋 파일롯 PN 시퀀스로부터의 어긋나는 정도를 나타낸다. zero 오프셋 파일롯 PN 시퀀스는 기지국 전송 시간을 기준으로 시간적으로 매 2초마다의 시작점에서 출발하는 시퀀스의 출력이다. I 와 Q 시퀀스 모두 zero 오프셋 파일롯 PN 시퀀스의 출발은 15개의 0이 지나간 후의 시퀀스 상태이다. 14개의 연속된 0이 지나간 후에 15번째의 0은 강제로 삽입시켜 준다. 자세한 운용 방법을 도 2에 나타내었다. 기지국 구별을 위해 사용되는 전체 215개 즉, 32768(301)개의 칩에서 64개의 칩 단위로 하나의 오프셋으로 고려하여 첫번째 기지국(302)부터 512번째의 기지국(305) 까지 기지국을 구별할 수 있도록 한다. 즉, 주어진 파일롯 PN 시퀀스에 대하여 오프셋은 인덱스 값에 64를 곱한 것과 같다. 임의의 2초 경계 시점에서 첫번째 기지국(302)은 첫번째 칩(306)부터 64번째 칩(307)까지를 사용하며, 두번째 기지국(303)은 65번째 칩(308)부터 128번째 칩(309)까지를 사용한다. 세번째 기지국(304)과 그 이후의 기지국에 대하여도 동일한 규칙이 적용된다.
시간이 흐름에 따라 각 기지국에서는 32768 칩의 한 주기를 모두 사용하게 되지만 각 기지국 간의 64칩의오프셋 상태는 항상 유지된다. 이에 대한 그림을 제 4 도에 나타내었다.
도 3은 임의의 2초 경계에서 2칩 만큼의 시간이 지났을 때의 쉬프트 레지스터 상태를 보여준다. 기지국 1(401)은 3번째 칩(404)부터 66번째 칩(405)까지를 사용하고 있으며, 기지국2(402)는 67번째 칩(406)부터 130번째 칩(407)까지를 사용하며, 512번째 기지국(403)은 32707번째 칩(408)부터 32768 번째 칩(409)을 지나 다시 앞으로 돌아와 2번째 칩(410)까지를 사용한다.
상술한 바에 따르면, 종래기술에서는 기지국 구별을 위해서 각 기지국이 서로 오프셋을 둔 상태에서 공통된 PN 시퀀스의 전체 주기를 사용하므로 기지국마다의 시퀀스 운영도 독립적으로 할 수 없을 뿐만 아니라, GPS 수신기를 사용하여 기지국간 시간 오프셋을 엄격히 지켜야 한다.
이와같은 종래기술의 방식은 이동성이 제한적인 WLL 시스템에서는 부적합하고 낭비적이며, 시스템을 복잡하게 하고 시스템에 소요되는 비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래의 CDMA 시스템과는 달리 기지국 상호간의 타이밍을 비동기 상태로 운영함으로써 고가의 GPS 수신기도 사용하지 않고, 의사 잡음 부호도 긴코드와 짧은 코드의 구분 없이 한 가지 코드만 사용하여 기지국 구분과 대역 확산을 할 수 있도록 함으로써 시스템을 단순화하고 이에 따른 시스템 가격을 크게 줄여 대내외적으로 경쟁력 있는 CDMA 무선 통신 시스템을 구성할 수 있도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 CDMA 셀룰러 시스템내 기지국의 트래픽 정보 송신부 블록 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 2초 경계에서의 각 기지국의 시퀀스 사용 형태를 나타낸 도면.
도 3은 종래기술에 따른 2초 경계에서 2칩 만큼의 시간이 지났을때 각 기지국의 시퀀스 사용 형태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 CDMA WLL 시스템 기지국의 트래픽 정보 송신부 블록 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 기지국 시퀀스의 사용 방식을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 기지국 시퀀스 할당을 위한 흐름도.
〈도면의주요부분에대한부호의설명〉
202 : 트래픽 정보 처리부 203 : 하다마드 코드 발생부
204, 205, 208, 209 : 곱셈기 206, 207 : PN 시퀀스 발생부
210, 211 : 기저대역 신호 처리 및 IF 변조부
212 : 합산기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기지국 시퀀스 할당방법은, 망 운영 및 셀 배치 계획에 따라 기지국의 수, 그 기지국당 사용할 의사잡음(PN) 시퀀스 길이 및 전체 시스템에서 사용할 PN 시퀀스 길이를 각각 결정한 후 PN 시퀀스를 발생하는 제 1 과정과; 상기 PN 시퀀스가 발생되면 상기 설정된 기지국의 수만큼 반복하여 각 기지국마다 사용하는 고유의 PN 시퀀스 구간을 소정 시간 단위로 할당하는 제 2 과정을 포함하여 수행함으로써, 기지국들을 상호 비동기적으로 운영하고, 데이타 확산 및 기지국 구분을 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 CDMA 시스템 기지국의 트래픽 정보 송신부를 나타낸다. 트래픽 정보(201)는 트래픽 정보 처리부(202)를 통과하여 I와 Q 데이타로 분리되고, 직교 코드인 하다마드 코드(Hadamard code) 발생부(203)에서 발생된 하나의 코드와 I와 Q 경로의 곱셈기(204)(205)에서 각각 배타적 논리합 된다. 하다마드 코드와 곱해진 I와 Q 정보 데이타는 I와 Q 채널용 PN 시퀀스 발생부(206)(207)에서 발생된 PN 시퀀스와 I, Q 경로에 있는 곱셈기(208)(209)에서 각각 배타적 논리합되며, 기저 대역 신호 처리 및 IF 변조부(210)(211)에서 처리된 후 덧셈기(212)에서 더해져 RF부로 전송된다.
도 5는 상기 도 4에서 제안된 시스템에서 사용되는 기지국 시퀀스의 사용 형태를 제시하였다. 도 5에서는 한 예로서, 기지국 구분에 사용되는 PN 시퀀스의 총 갯수를 232-1 = 4,294,967,295 개(510)로 가정하였다. 사용되는 클럭 레이트와 대역폭에 따라 기지국에 할당되는 PN 칩 수가 달라지므로 제안된 방식에서는 특정한 PN 칩 수에 상관없이 20 msec 단위에 해당되는 PN 칩 수가 하나의 기지국에서 사용하는 총 PN 칩 수가 되도록 하였다. 기지국 1(501)에서 사용하는 PN 칩 수가 첫번째 칩(502)부터 k번째 칩(503)까지 k개라고 한다면, 기지국 2(504)에서 사용하는 PN 칩 수는 k+1 번째 칩(505)부터 2k 번째 칩(506)까지 k개가 된다. 기지국 3(507)에 대하여도 마찬가지 원리가 적용된다.
도 6은 PN seed의 기지국 할당을 위한 흐름도이다.
PN seed라고 하는 것은 PN 코드를 발생시키기 위한 코드 발생기의 초기 상태 값을 말한다. 일단 초기 값이 주어지면 PN 코드 발생기는 그 다음 상태의 값을 자동적으로 발생시키게 된다. 흐름도에서 첫 단계는 이러한 알고리즘의 시작(601)이다. 그 다음으로는 망 운영 및 셀 배치 계획에 따라 기지국의 수(K) 및 코드 길이를 결정하는 단계(602)이다. 코드 길이는 기지국 당 사용할 코드 길이와 전체 시스템에서 사용할 코드 길이를 모두 결정한다. 전체 시스템에서 사용할 코드 길이는 충분히 커서 서비스될 기지국의 수를 모두 수용할 수 있어야 한다. 이상과 같은 변수들이 결정되면 PN 코드 발생기의 초기 상태 값을 결정(603)하여 발생기를 구동(604)시킨다. PN 코드가 발생되면, 원하는 시간부터 m초 짜리 타이머를 구동(605)시킨다. 이때 m초는 한 기지국에 할당되는 PN 코드의 전체 길이에 해당되는 시간이다. 타이머가 꺼지면(606) 코드 발생기를 정지시키고(607) 코드 발생기로부터 n개의 비트를 선택한다(608). n개의 비트는 한 기지국에서 사용할 seed에 해당한다. 이렇게 선택된 seed는 임의의 한 기지국 k에 할당되고(609), 그 다음으로 할당되지 않은 기지국을 선정한다(610). 이와 같은 과정으로 설계된 기지국 수 K만큼의 seed를 할당하고(611) 알고리즘은 끝난다(612). 만일 seed를 할당받아야 하는 기지국이 더 남아 있다면, 다시 PN 코드 발생기를 구동시키는 단계(604)로 가며, 이때에는 새로이 발생되는 PN 코드 구간과 이미 기지국에 할당된 PN 코드 구간이 겹치지 않도록 한다.
이상과 같은 본 발명은 CDMA 방식의 통신 시스템에서 각 기지국들을 상호 비동기로 운영함으로써 기존의 방식과는 달리 GPS 수신기가 불필요하며, 데이타 확산 및 기지국 구분을 하나의 코드로 수행함으로써 시스템 하드웨어 부분을 줄일 수 있는 등 기존 방식에 비해 시스템 구성과 운영을 동시에 단순화할 수 있다.
이에 따라 시스템 제작과 운용 비용을 크게 줄임으로써 보다 경쟁력 있는 제품의 생산이 가능하다.

Claims (4)

  1. 망 운영 및 셀 배치 계획에 따라 기지국의 수, 그 기지국당 사용할 의사잡음(PN) 시퀀스 길이 및 전체 시스템에서 사용할 PN 시퀀스 길이를 각각 결정한 후 PN 시퀀스를 발생하는 제 1 과정과;
    상기 PN 시퀀스가 발생되면 상기 설정된 기지국의 수만큼 반복하여 각 기지국마다 사용하는 고유의 PN 시퀀스 구간을 소정 시간 단위로 할당하는 제 2 과정을 포함하여 수행함으로써, 기지국들을 상호 비동기적으로 운영하고, 기지국에서 하나의 PN 시퀀스를 사용하여 데이타 확산 및 기지국 구분을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 CDMA 방식의 WLL시스템에서 기지국 시퀀스 할당방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고유의 PN 시퀀스 구간은 n 비트로 구성된 PN 코드 발생기의 초기 상태값을 임의의 한 기지국에 할당하는 것을 특징으로 하는 CDMA 방식의 WLL시스템에서 기지국 시퀀스 할당방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간은 하나의 기지국에 할당되는 PN 코드의 전체길이에 해당한 시간인 것을 특징으로 하는 CDMA 방식의 WLL시스템에서 기지국 시퀀스 할당방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전체 시스템에서 사용할 PN 시퀀스 길이는 상기 기지국의 수를 모두 수용하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 CDMA 방식의 WLL시스템에서 기지국 시퀀스 할당방법.
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