송신기, 수신기, 이동통신 시스템 document_id A220623068246

IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)의 차세대의 이동통신 방식인 제 4세대 이동통신 방식의 개발이 진행되고 있다. 제 4세대 이동통신 방식에서는, 셀룰러 시스템(cellular system)을 비롯한 멀티 셀 환경에서부터, 핫 스팟(hot spot) 지역이나 옥내 등의 고립 셀 환경까지를 유연하게 지원(support)하고, 또한 쌍방의 셀 환경에서 주파수 이용 효율의 증대를 도모하는 것이 요구되고 있다. 제 4세대 이동통신 방식에 있어서 이동국으로부터 기지국으로의 링크(link) (이하,「상향 링크」라고 칭함)에 적용되는 무선 액세스 방식의 후보로서, 직접 확산 부호분할 다원접속(DS-CDMA: Direct Sequence-Code Division Multiple Access)이 유력하다. 직접 확산 부호분할 다원접속은, 송신신호에 확산부호를 승산함으로써 광대역의 신호로 확산하여 전송한다 (예를 들면, 비특허문헌 1 참조). 그러나, DS-CDMA는 멀티 셀 환경에 적합한 무선 액세스 방식이기 때문에, 이하에 나타난 문제점이 우려된다. 즉, 다른 셀 간섭의 영향이 통상 작은 핫 스팟 지역이나 옥내 등의 고립 셀 환경에서는, 확산에 의해 다른 셀 간섭을 저감하는 메리트는 낮다. 이 때문에, DS-CDMA에 있어서 TDMA(Time Division Multiple Access)와 동일한 주파수 이용 효율을 실현하기 위해서는, 다수의 신호를 수용할 필요가 있다. 예를 들면, 각 이동국이 확산율 SF(Spreading Factor)의 확산부호를 송신신호에 승산하여 전송하고 있는 경우에는, 정보전송 속도는 1/SF가 되므로, TDMA와 동일한 주파수 이용효율을 실현함에는, DS-CDMA는, SF개분의 이동국의 신호를 수용할 필요가 있다. 그런데, 실제의 상향링크에 있어서의 무선전파 환경에서는, 각 이동국으로부터 기지국까지의 전파 조건의 상위(相違)(예를 들면, 전파 지연시간, 전파로의 변동)에 기인하여, 각 이동국으로부터의 신호가 상호 간섭하는 멀티플 액세스 간섭(MAI:Multiple Access Interference)의 영향이 지배적으로 된다. 그 결과, 상기 확산율로 정규화된 주파수 이용효율이 20% ~30%정도로 저감된다. 한편, 상술한 MAI를 저감가능한 무선 액세스 방식으로서, IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access)가 검토되고 있다 (예를 들면, 비특허문헌 2참조). IFDMA는, 정보 심볼에 심볼 반복을 적용함으로써, 일정한 심볼 패턴이 생성되도록 재정렬을 수행하고, 이동국 고유의 위상을 송신신호에 승산하여 전송한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 변조 심볼 계열에 대하여, Q심볼마다 블록화하고, 압축, SRF회의 반복을 수행한다. 이에 의해, 빗살 형상의 주파수 스펙트럼을 생성할 수 있다. 또한, IFDMA에서는, 일정한 심볼 패턴의 생성, 및 이동국 고유의 위상의 승산을 수행함으로써, 각 이동국으로부터의 신호를 주파수축 상에서 상호 겹치지 않도록 배치할 수 있으므로, MAI를 저감할 수 있다. 또한, IFDMA의 심볼 반복에 기초한 무선 액세스 방식으로서, VSCRF (Variable Spreading and Chip Repetition Factors)-CDMA가 제안되고 있다(예를 들면, 비특허문헌 3 참조). VSCRF-CDMA는, 데이터 변조 심볼 계열을 확산한 칩에 대하여 칩 반복을 적용하고, 이른바 시간확산의 확산율과 칩 반복 팩터(factor)를 셀(cell) 구성, 동시 액세스 유저(user) 수, 전파채널 조건에 따라 적응적으로 갱신한다. VSCRF-CDMA에 있어서의 확산(spreading) 및 칩 반복(chip repetition)에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 변조된 송신 신호로서의 데이터 변조 심볼 계열(data modulation symbol sequence)에 확산율(spreading factor) SF의 확산부호(spread code)가 승산되고, 확산 후의 칩 계열이 생성한다. 다음에, 확산 후의 칩 계열에 대하여, 칩 반복을 수행하기 위해서 Q칩마다 블록화, 압축(compression), CRF(Chip Repetition Factors)회의 반복이 수행된다. 칩 반복 후의 칩 계열은, 주파수축 상에서 주파수 스펙트럼을 나타낸다. 해당 칩 계열은 일정한 칩 패턴을 가지는 신호이므로, 그 주파수 스펙트럼은 빗살 형상의 스펙트럼이 된다. 또한, 칩 반복 후의 계열에, 각 유저에게 고유의 위상회전(phase rotation)을 부여함으로써, 다른 빗살의 주파수 스펙트럼을 유저마다 할당하는 것이 가능해 지고, 각 유저의 신호를 주파수 영역에서 직교화시키는 것이 가능해 진다. 예를 들면, 동시 액세스 유저 사이에서, 직교하는 빗살 형상의 주파수 스펙트럼을 할당하기 위해, 유저 고유의 위상 벡터 s(k)를 승산 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, s(k)의 성분은, 이하의 식으로 나타내진다. st(k)= exp[-j·Φ(k)·t] 여기서, Φ(k)는 유저 고유의 위상이며, 이하의 식으로 나타내어진다. Φ(k)= k×2π/(Q·CRF·Tc) 여기서, k는 유저 번호, t=0,1,2,..,CRF×(Q-1)이다. 결과로서, 최대 CRF 유저간의 신호가 서로 간섭하지 않는, 즉 멀티플 간섭이 없음으로써, 각 유저의 신호를 고품질로 수신하는 것이 가능해 진다. [비특허문헌 1] H. Atarashi, S. Abeta, and M. Sawahashi, "Broadband packet wireless access appropriate for high-speed and high-capacity throughput," IEEE VTC2001-Spring, pp. 566-570. May 2001 [비특허문헌 2] M. Schnell, I. Broek, and U. Sorger, "A promising new wideband multiple-access scheme for future mobile communication systems," European Trans, on Telecommun(ETT), vol.10, no. 4, pp. 417-427, July/Aug 1999 [비특허문헌 3] 고토우(後藤), 가와무라(川村), 아따라시이(新), 사와하시(佐和橋) "상향링크 가변 환산율ㆍ칩 반복(VSCRF)-CDMA 브로드 밴드 무선 액세스," 신학기보 RCS 2003-67,2003년6월