A Study on Cross-correlation Control Schemes on Walsh and Golay Codes Based on the Orthogonal Transformation and BER Performance Evaluation of Asynchronous CDMA System Using the Modified Codes

직교변환에 의한 Walsh 및 Golay 코드의 상호상관 제어방식과 수정된 코드를 사용한 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능에 관한 연구

Orthogonal codes like Walsh and Golay codes may have large correlation value when they are not synchronized, hence they are seldom used in asynchronous CDMA systems. Wysocki[1] showed that by multiplying the original Walsh-Hadamard matrix with an orthogonal transformation matrix the resultant matrix sustains orthogonality between row vectors and their cross-correlation can be reduced. Soberly and Wysocki[2] proposed similar scheme on Golay codes. This implies that using the proper orthogonal transformation cross-correlation of Walsh and Golay codes can be reduced, and the transformed codes can be used for user separation in the CDAM reverse link. In this paper we discuss cross-correlation related parameters which affect the performance of an asynchronous CDMA link, and we investigate the correlation properties of the transformed codes. When we designed orthogonal transformation matrices for Walsh and Golay codes, we minimized the maximum value of aperiodic cross-correlation of the codes ($ACC_{max}$) or the mean square value of the aperiodic cross-correlation($R_{cc}$) with preserving the orthogonality of the modified codes. We also evaluate the asynchronous CDMA system that uses the transformed Walsh and Golay codes.

Walsh 코드나 Golay 코드와 같은 직교 코드는 동기가 맞지 않은 경우 상호상관 값이 커질 수 있으므로 CDMA 시스템의 역방향 링크와 같이 사용자간 동기가 맞지 않는 경우 직교성이 손상되어 사용자간 간섭이 발생하기 때문에 사용자 구별용으로 거의 사용되지 않는다. Wysocki는 기존의 Walsh-Hadamard 행렬에 직교변환 행렬을 곱함으로써 생성된 코드들이 직교성을 유지하면서 코드간 상호상관 값이 커지지 않도록 할 수 있음을 보였다. Soberly와 Wysocki는 Golay 코드에 대해서 유사한 상호상관 함수의 제어방식을 제안하였다. 이것은 적절한 직교변환을 사용하면 Walsh 코드나 Golay 코드의 상호상관 값을 감소시킬 수 있고, 따라서 CDMA 역방향 링크에서 사용자 구별용으로 사용될 수 있음을 의미한다. 본 논문에서는 비동기 CDMA 링크의 성능에 영향을 주는 코드간의 상호상관 관련 파라미터들을 알아보고, 직교변환에 의해 이들 파라미터들이 어떻게 변화되는지 분석하였다. Walsh 코드와 Golay 코드에 대한 직교변환 행렬을 설계함에 있어 수정된 Walsh 또는 Golay 코드의 직교성을 유지하면서 결과 코드의 비주기 상호상관 피크치의 최대값($ACC_{max}$) 또는 비주기 상호상관의 제곱평균($R_{cc}$)을 최소화하도록 하였다. 직교변환에 의해 생성된 코드집합을 사용한 CDMA 시스템에 대하여 사용자간 동기가 맞지 않은 경우에 대해 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하여 성능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다.