KR102500154B1 - Low-complexity coherent PCID and RFN detection method - Google Patents

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KR102500154B1
KR102500154B1 KR1020220110179A KR20220110179A KR102500154B1 KR 102500154 B1 KR102500154 B1 KR 102500154B1 KR 1020220110179 A KR1020220110179 A KR 1020220110179A KR 20220110179 A KR20220110179 A KR 20220110179A KR 102500154 B1 KR102500154 B1 KR 102500154B1
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rfn
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pcid
nsss
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송형규
유영환
백정인
오지혜
김민아
아브랄 샤킬 세잔 모하메드
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세종대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a coherent synchronization signal detection using NSSS in an NB-IoT system. The present invention, by using a symmetric complex conjugate property of a synchronization signal, takes an absolute value of an imaginary part of an objective function, and reduces a complexity by first finding another value and simply finding a remaining value at the end. In addition, because a coherent method is used, the present invention can be used in a condition requiring the channel information. According to comparison results of the complexity through the present invention, by comparing to a conventional coherent method, the present invention allows an advantage of showing half the complexity to be checked. Therefore, the present invention is capable of enabling a burden of a UE to be relieved.

Description

적은 복잡도의 코히어런트 PCID, RFN 검출 방법 {Low-complexity coherent PCID and RFN detection method}Low-complexity coherent PCID and RFN detection method {Low-complexity coherent PCID and RFN detection method}

본 발명은 narrowband Internet of Things(NB-IoT)시스템에서 narrowband secondary synchronization signal(NSSS)신호의 특성을 이용하여 복잡도를 줄여 physical cell ID(PCID)와 radio frame number(RFN)을 추정할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for estimating physical cell ID (PCID) and radio frame number (RFN) by reducing complexity by using the characteristics of a narrowband secondary synchronization signal (NSSS) signal in a narrowband Internet of Things (NB-IoT) system. it's about

NB-IoT 시스템은 narrowband primary synchronization signal(NPSS)을 통하여 symbol timing offset(STO)와 carrier frequency offset(CFO)을 시간 축에서 추정하고, Fourier transform(FFT)을 거친 후 여러 개의 NSSS 신호를 가지고, PCID값과 RFN 정보를 추정한다. PCID 값과 RFN 값을 구하기 위해서는 4032 가지의 가능한 비교 값을 구해야 하므로, 이는 User equipment (UE)로 하여금 계산적으로 복잡하여 부담을 줄 수 있다.The NB-IoT system estimates the symbol timing offset (STO) and carrier frequency offset (CFO) on the time axis through the narrowband primary synchronization signal (NPSS), passes through Fourier transform (FFT), has several NSSS signals, and PCID Estimate values and RFN information. In order to obtain the PCID value and the RFN value, 4032 possible comparison values must be obtained, which may impose a burden on the user equipment (UE) because it is computationally complex.

NSSS신호는 Zadoff-Chu(ZC)와 Hadamard-Walsh 시퀀스로 구성되어져 있으며, 채널 정보의 사용 유무에 따라 코히어런트 또는 논코히어런트 디텍션으로 나눌 수 있다. 그중 코히어런트 디텍션을 사용할 경우, 주파수 비 선택적 채널인 경우는 복잡도가 많이 올라가지는 않지만, 주파수 선택적 채널의 경우에는 복잡도가 올라가는 경향이 있다.The NSSS signal is composed of Zadoff-Chu (ZC) and Hadamard-Walsh sequences, and can be divided into coherent or non-coherent detection depending on whether channel information is used or not. Among them, when coherent detection is used, the complexity does not increase much in the case of a frequency non-selective channel, but the complexity tends to increase in the case of a frequency selective channel.

본 발명은, NB-IoT 시스템에서 채널 정보가 필요한 경우에, NSSS신호의 특징을 이용하여, 채널의 특성을 구하고, PCID와 RFN을 추정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for obtaining channel characteristics and estimating a PCID and an RFN using characteristics of an NSSS signal when channel information is required in a NB-IoT system.

NSSS의 신호가 대칭적인 켤레 복소수인 특성을 가진다는 점을 이용하여 허수부를 절대 값 취한 후 상관 값을 구하여, 특정 정보를 획득할 때, 복잡도를 낮출 수 있는 방법을 제공한다. Using the fact that the signal of NSSS has the characteristic of being a symmetric conjugate complex number, the absolute value of the imaginary part is obtained and the correlation value is obtained, thereby providing a method of reducing complexity when obtaining specific information.

본 발명에 따르면, NB-IoT 시스템에서 UE(User Equipment)가 NSSS신호를 이용하여 채널 정보 및 PCID값과 RFN 정보를 알 수 있다. 따라서 채널 정보가 필요한 경우에 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, NSSS의 신호의 특성을 이용하여, 전체적인 복잡도를 줄이면서도 에러가 날 확률은 다른 방법들과 비교하면 비슷하도록 함으로써, UE의 부담을 덜어줄 수 있다. According to the present invention, in the NB-IoT system, a user equipment (UE) can know channel information, a PCID value, and RFN information using an NSSS signal. Therefore, it can be used when channel information is required. In addition, according to the present invention, the load on the UE can be reduced by using the characteristics of the NSSS signal to reduce the overall complexity while making the probability of an error similar to that of other methods.

[도 1] NB-IoT의 동기 신호에 관한 프레임 구조를 보여주는 도면이다.
[도 2] 본 발명의 전반적인 흐름을 나타내는 도면이다.
[도 3] AWGN, flat-fading 채널에서 NSSS 신호로 잘못 검출될 확률 (a)

Figure 112022091743417-pat00001
, (b)
Figure 112022091743417-pat00002
을 보여주는 도면이다.
[도 4] pedestrian 채널에서 기존의 방식들과 발명의 방법에 성능 비교 (a) 완벽한 채널 추정, (b)추정한 채널을 보여주는 도면이다.
[도 5] vehicle 채널에서 기존의 방식들과 발명의 방법에 성능 비교
(a) 완벽한 채널 추정, (b)추정한 채널을 보여주는 도면이다.
[도 7]
Figure 112022091743417-pat00003
에 따른 기존의 방식들과 발명의 방법에 성능비교 (a) SNR=-5 dB, (b)SNR=0 dB를 보여주는 도면이다.[Fig. 1] is a diagram showing a frame structure for a synchronization signal of NB-IoT.
[Fig. 2] is a diagram showing the overall flow of the present invention.
[Figure 3] AWGN, probability of false detection as NSSS signal in flat-fading channel (a)
Figure 112022091743417-pat00001
, (b)
Figure 112022091743417-pat00002
is a drawing showing
[Figure 4] Comparison of performance between existing methods and the method of the present invention in a pedestrian channel is a diagram showing (a) perfect channel estimation and (b) estimated channel.
[Figure 5] Performance comparison between existing methods and the method of the invention in the vehicle channel
(a) perfect channel estimation, (b) a diagram showing the estimated channel.
[Figure 7]
Figure 112022091743417-pat00003
It is a diagram showing performance comparison between the existing methods and the method according to the invention (a) SNR = -5 dB, (b) SNR = 0 dB.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it.

본 발명은 NB-IoT 시스템에서 동기화 신호인 NSSS를 이용하여, 통신에 필요한 채널 정보 값, PCID 값, 그리고 RFN값을 추정하는 방법에 관한 것이다. 이를 이해하기 위해서는 NSSS의 신호의 구성을 알아야한다. The present invention relates to a method for estimating a channel information value, a PCID value, and an RFN value required for communication using NSSS, which is a synchronization signal, in a NB-IoT system. To understand this, it is necessary to know the structure of NSSS signals.

(1) 협대역 2차 동기화신호(NSSS) 획득단계(1) Narrowband Secondary Synchronization Signal (NSSS) Acquisition Step

[도 1]을 보면 전체적인 동기화 신호의 구성을 알 수 있다. 동기화 신호는 크게 짝수 radio frame과 홀수 radio frame으로 나뉘며, 그 안에서 9번째 서브프레임에 NSSS신호가 있다는 사실을 알 수 있다. 이 NSSS 신호의 수학적 표현은 다음 수학식 1과 같다. Referring to [Fig. 1], it can be seen the configuration of the overall synchronization signal. The synchronization signal is largely divided into an even radio frame and an odd radio frame, and it can be seen that there is an NSSS signal in the 9th subframe. The mathematical expression of this NSSS signal is shown in Equation 1 below.

Figure 112022091743417-pat00004
Figure 112022091743417-pat00004

Figure 112022091743417-pat00005
는 NSSS의 전체 길이로 132이고,
Figure 112022091743417-pat00006
이며
Figure 112022091743417-pat00007
으로 PCID 값이다.
Figure 112022091743417-pat00008
,
Figure 112022091743417-pat00009
,
Figure 112022091743417-pat00010
이며 PCID를 결정할 수 있는 값이다. 또한
Figure 112022091743417-pat00011
으로, RFN의
Figure 112022091743417-pat00012
값에 의하여 정해진다.
Figure 112022091743417-pat00013
는 128개의 Hadamard-Walsh 시퀀스를 나타낸다.
Figure 112022091743417-pat00005
is 132 as the total length of NSSS,
Figure 112022091743417-pat00006
is
Figure 112022091743417-pat00007
is the PCID value.
Figure 112022091743417-pat00008
,
Figure 112022091743417-pat00009
,
Figure 112022091743417-pat00010
It is a value that can determine the PCID. also
Figure 112022091743417-pat00011
As, RFN's
Figure 112022091743417-pat00012
determined by the value
Figure 112022091743417-pat00013
represents 128 Hadamard-Walsh sequences.

Figure 112022091743417-pat00014
는 11개의 연속적인 심볼 블록을 그룹화 한 값으로 정의한다. 이것을 바탕으로 l번째 신호가 k번째 subcarrier에 있는 것은
Figure 112022091743417-pat00015
로 표현할 수 있다 (
Figure 112022091743417-pat00016
). 그리고
Figure 112022091743417-pat00017
,
Figure 112022091743417-pat00018
,
Figure 112022091743417-pat00019
을 각각
Figure 112022091743417-pat00020
,
Figure 112022091743417-pat00021
,
Figure 112022091743417-pat00022
으로 표현하면 다음과 같은 수식이 된다. 이는 NSSS 신호이다.
Figure 112022091743417-pat00014
is defined as a grouping value of 11 consecutive symbol blocks. Based on this, the lth signal is in the kth subcarrier
Figure 112022091743417-pat00015
can be expressed as (
Figure 112022091743417-pat00016
). and
Figure 112022091743417-pat00017
,
Figure 112022091743417-pat00018
,
Figure 112022091743417-pat00019
respectively
Figure 112022091743417-pat00020
,
Figure 112022091743417-pat00021
,
Figure 112022091743417-pat00022
Expressed as: This is the NSSS signal.

Figure 112022091743417-pat00023
Figure 112022091743417-pat00023

여기서

Figure 112022091743417-pat00024
,
Figure 112022091743417-pat00025
,
Figure 112022091743417-pat00026
이다. here
Figure 112022091743417-pat00024
,
Figure 112022091743417-pat00025
,
Figure 112022091743417-pat00026
am.

(2) 채널정보 추정단계(2) Channel information estimation step

위의 수식으로 표현되는 신호를 수신단에서 수신하고, 그 수신한 신호를 수학식 3 이용하면 채널을 추정할 수 있다. The channel can be estimated by receiving the signal represented by the above equation at the receiving end and using the received signal in Equation 3.

Figure 112022091743417-pat00027
Figure 112022091743417-pat00027

여기서

Figure 112022138361954-pat00028
이고,
Figure 112022138361954-pat00029
는 NSSS 전체의 서브캐리어 집합이며,
Figure 112022138361954-pat00030
는 RFN을 결정 지을 수 있는 값이다.
Figure 112022138361954-pat00031
는 수학식 2에서의 n값이 될 수 있는 값이고,
Figure 112022138361954-pat00032
u가 될 수 있는 후보군이다. 또한
Figure 112022138361954-pat00033
w가 될 수 있는 값이다. 마지막으로
Figure 112022138361954-pat00034
는 radio frame 안에서 OFDM block number를 가리킨다. Y는 수신신호를 의미하며, 이들로부터 추정한 수힉식 3의 H는 추정한 채널신호이다. l은 신호의 순서, k는 subcarrier의 순서를 나타내는 것으로서,
Figure 112022138361954-pat00083
는 수신된 신호이고,l번째 신호가 k번째 subcarrier에 있는 것은
Figure 112022138361954-pat00084
로 표현할 수 있다. here
Figure 112022138361954-pat00028
ego,
Figure 112022138361954-pat00029
is a set of subcarriers of the entire NSSS,
Figure 112022138361954-pat00030
is a value that can determine the RFN.
Figure 112022138361954-pat00031
Is a value that can be an n value in Equation 2,
Figure 112022138361954-pat00032
is a candidate group that can be u . also
Figure 112022138361954-pat00033
is a value that can be w . finally
Figure 112022138361954-pat00034
indicates the OFDM block number in the radio frame. Y means a received signal, and H in Equation 3 estimated from them is an estimated channel signal. l represents the order of signals, k represents the order of subcarriers,
Figure 112022138361954-pat00083
is the received signal, and the l -th signal is in the k -th subcarrier
Figure 112022138361954-pat00084
can be expressed as

그리고 수학식 3을 바탕으로 추정 후보군과 수신신호의 교차상관 값들 중 최대값을 구하는 목적함수를 구하면 다음과 같이 구할 수 있다.In addition, based on Equation 3, an objective function for obtaining the maximum value among the cross-correlation values of the estimated candidate group and the received signal can be obtained as follows.

Figure 112022091743417-pat00035
Figure 112022091743417-pat00035

여기서

Figure 112022138361954-pat00036
이다. 수학식 4로부터 각각의 후보군 (m,n,u,w)과 수신 된 신호의 상관값을 구하게 된다. 앞서 수학식 3에서 설명한 것과 같이,
Figure 112022138361954-pat00085
는 RFN을 결정 지을 수 있는 값이다.
Figure 112022138361954-pat00086
는 수학식 2에서의 n값이 될 수 있는 값이고,
Figure 112022138361954-pat00087
u가 될 수 있는 후보군이다. 또한
Figure 112022138361954-pat00088
w가 될 수 있는 값이다.
Figure 112022138361954-pat00089
는 NSSS 전체의 서브캐리어 집합이며,
Figure 112022138361954-pat00090
는 radio frame 안에서 OFDM block number이다. 이 때, m은 NSSS가 전송되는 RFN 값을 결정하는 인덱스값, n은 셀 특정 파라미터, u는 순환 쉬프트값, w는 루트 시퀀스 값이다.
l은 신호의 순서, k는 subcarrier의 순서를 나타내는 것으로서,
Figure 112022138361954-pat00091
는 수신된 신호이고,l번째 신호가 k번째 subcarrier에 있는 것은
Figure 112022138361954-pat00092
로 표현할 수 있다.
수학식 4에서, 만약 (a,b,c,d)=(m,n,u,w)라면, 각 채널은 수학식 5와 같이 표현 할 수 있다. here
Figure 112022138361954-pat00036
am. From Equation 4, a correlation value between each candidate group (m, n, u, w) and the received signal is obtained. As described in Equation 3 above,
Figure 112022138361954-pat00085
is a value that can determine the RFN.
Figure 112022138361954-pat00086
Is a value that can be an n value in Equation 2,
Figure 112022138361954-pat00087
is a candidate group that can be u . also
Figure 112022138361954-pat00088
is a value that can be w .
Figure 112022138361954-pat00089
is a set of subcarriers of the entire NSSS,
Figure 112022138361954-pat00090
is the number of OFDM blocks in a radio frame. At this time, m is an index value for determining the RFN value through which the NSSS is transmitted, n is a cell specific parameter, u is a cyclic shift value, and w is a root sequence value.
l represents the order of signals, k represents the order of subcarriers,
Figure 112022138361954-pat00091
is the received signal, and the l -th signal is in the k -th subcarrier
Figure 112022138361954-pat00092
can be expressed as
In Equation 4, if ( a,b,c,d )=( m,n,u,w ), each channel can be expressed as Equation 5.

Figure 112022091743417-pat00037
Figure 112022091743417-pat00037

여기서

Figure 112022138361954-pat00038
이고,
Figure 112022138361954-pat00039
는 잔여 carrier frequency offset(CFO)값을 나타내고,
Figure 112022138361954-pat00040
는 잔여 Symbol timing offset(STO) 값을 나타낸다. here
Figure 112022138361954-pat00038
ego,
Figure 112022138361954-pat00039
Represents the residual carrier frequency offset (CFO) value,
Figure 112022138361954-pat00040
represents the remaining Symbol timing offset (STO) value.

삭제delete

(3) 채널정보 간략화단계(3) Channel information simplification step

Figure 112022091743417-pat00041
가 되도록 ZC 시퀀스가 켤레 쌍인 복소수가 형성되므로, 수학식 4는 다음과 같이 허수부와 실수부를 분리하여 정리할 수 있다.
Figure 112022091743417-pat00041
Since the ZC sequence is a complex number that is a conjugate pair, Equation 4 can be arranged by separating the imaginary part and the real part as follows.

Figure 112022091743417-pat00042
Figure 112022091743417-pat00042

여기서 첨자 I, Q 값은 각각 해당 변수의 실수부, 허수부를 뜻하며,

Figure 112022138361954-pat00043
는 다음과 같이 정의할 수 있다.Here, the subscripts I and Q represent the real and imaginary parts of the variable, respectively.
Figure 112022138361954-pat00043
can be defined as:

Figure 112022091743417-pat00044
Figure 112022091743417-pat00044

그리고

Figure 112022138361954-pat00045
이다. 이는 오른쪽 항의 부호만 다르다는 것 알 수 있고, 이러한 특성을 이용하여 다음과 같이 목적 함수를 표현하면 검색 공간을 줄일 수 있다. 즉, 아래 수학식 8은, 수학식 6의 허수 부분에 절대값을 취하여 계산의 복잡도를 감소시킨 것이다. and
Figure 112022138361954-pat00045
am. It can be seen that only the sign of the right term is different, and the search space can be reduced by using this characteristic to express the objective function as follows. That is, in Equation 8 below, the complexity of calculation is reduced by taking the absolute value of the imaginary part of Equation 6.

Figure 112022091743417-pat00046
Figure 112022091743417-pat00046

여기서

Figure 112022138361954-pat00047
Figure 112022138361954-pat00048
의 가설 값이고,
Figure 112022138361954-pat00049
는 절대값에 의하여 제거된다. 수학식 3, 4에서
Figure 112022138361954-pat00093
w 의 후보군이었던 것을, 여기에서는
Figure 112022138361954-pat00094
이므로,
Figure 112022138361954-pat00095
로 표현한 것이다. here
Figure 112022138361954-pat00047
Is
Figure 112022138361954-pat00048
is the hypothesis value of
Figure 112022138361954-pat00049
is eliminated by the absolute value. In Equations 3 and 4
Figure 112022138361954-pat00093
was a candidate group for w , where
Figure 112022138361954-pat00094
Because of,
Figure 112022138361954-pat00095
is expressed as

위의 수식을 바탕으로 본 발명의 RFN, PCID 검출 방법은 두단계로 나뉘며 첫 번째 단계로 다음과 같이 수학식 9에서 m,n,u,w'의 추정 값

Figure 112022138361954-pat00096
을 구할 수 있다.Based on the above formula, the RFN and PCID detection method of the present invention is divided into two steps, and in the first step, the estimated values of m, n, u, w' in Equation 9 as follows
Figure 112022138361954-pat00096
can be obtained.

Figure 112022138361954-pat00050

(m은 NSSS가 전송되는 RFN 값을 결정하는 인덱스값, n은 셀 특정 파라미터, u는 순환 쉬프트값, 루트 시퀀스 값 w가 될 수 있는 값이
Figure 112022138361954-pat00097
일때,
Figure 112022138361954-pat00098
는 그 후보값으로
Figure 112022138361954-pat00099
를 가지는 루트 시퀀스 값,
Figure 112022138361954-pat00100
는 각각 m,n,u,w' 의 추정 값이다)
Figure 112022138361954-pat00050

(m is an index value that determines the RFN value through which NSSS is transmitted, n is a cell-specific parameter, u is a cyclic shift value, and a value that can be a root sequence value w is
Figure 112022138361954-pat00097
when,
Figure 112022138361954-pat00098
is the candidate value
Figure 112022138361954-pat00099
A root sequence value having
Figure 112022138361954-pat00100
are estimated values of m, n, u, w', respectively)

여기서

Figure 112022091743417-pat00051
이기 때문에, 이는 계산을 줄일 수 있다. 이 단계에서 RFN은
Figure 112022091743417-pat00052
Figure 112022091743417-pat00053
그리고 ZC root index인
Figure 112022091743417-pat00054
또는
Figure 112022091743417-pat00055
에 의해서 구한다. 이는 수학식 1에서,
Figure 112022091743417-pat00056
으로, RFN의
Figure 112022091743417-pat00057
값에 의하여 정해지며, 수학식 1의 인덱스 추정을 통하여 구해질 수 있다. here
Figure 112022091743417-pat00051
Because of this, it can reduce the calculation. At this stage the RFN is
Figure 112022091743417-pat00052
class
Figure 112022091743417-pat00053
And the ZC root index
Figure 112022091743417-pat00054
or
Figure 112022091743417-pat00055
saved by In Equation 1,
Figure 112022091743417-pat00056
As, RFN's
Figure 112022091743417-pat00057
It is determined by the value and can be obtained through index estimation in Equation 1.

다음으로, 실질적으로 전송되어진 NSSS를 구하기 위하여 다음과 같은 수식을 사용할 수 있다.Next, the following formula can be used to obtain the substantially transmitted NSSS.

Figure 112022091743417-pat00058
Figure 112022091743417-pat00058

여기서,

Figure 112022091743417-pat00059
는 가능한 후보군이다. 여기서는 단지 2가지의 가설 값이 있으므로 다음의 수식으로 표현이 가능하다.here,
Figure 112022091743417-pat00059
is a possible candidate group. Here, since there are only two hypothesis values, it can be expressed in the following formula.

Figure 112022091743417-pat00060
Figure 112022091743417-pat00060

또한 위의 식은 아래와 같이 표현할 수 있다.Also, the above expression can be expressed as:

Figure 112022091743417-pat00061
Figure 112022091743417-pat00061

위의 수식에 따라서

Figure 112022138361954-pat00062
값이 될 것이고, 최종적으로 v
Figure 112022138361954-pat00063
으로 추정할 수 있다. 이렇게 추정한 v 값은 PCID의 추정값이 된다. 이 때,
Figure 112022138361954-pat00101
는 가능한 후보군이다.
Figure 112022138361954-pat00102
는 각각 n,u, w'의 추정 값이다.
Figure 112022138361954-pat00103
는 radio frame 안에서 OFDM block number를 가리킨다.
<실시 예>according to the above formula
Figure 112022138361954-pat00062
will be the value, and finally v is
Figure 112022138361954-pat00063
can be estimated as The value of v thus estimated becomes the estimated value of the PCID. At this time,
Figure 112022138361954-pat00101
is a possible candidate group.
Figure 112022138361954-pat00102
are estimated values of n, u, and w', respectively.
Figure 112022138361954-pat00103
indicates the OFDM block number in the radio frame.
<Example>

삭제delete

도 3, 도 4, 도 5, 도 6은 본 발명을 이용한 시뮬레이션 결과이다. 여기서 비교한 방법들은 DFT-based PCID and RFN detection(DPRD) LPRD(low-complexity PCID and RFN detection), sequential PCID and RFN detection(SPRD)와 같다. 도 3은 AWGN과 Flat-fading 채널로 기대와 같이 여러 NSSS를 사용하면 노이즈 감쇄 효과를 보이는 것을 알 수 있고, 잘못 추정될 확률을 보여주는 그래프로 DPRD와 성능이 비슷하고, LPRD 보다는 성능이 훨씬 우월하다는 것을 확인할 수 있다. 도 4는 PedA와 PedB인 채널에서의 성능을 보여주는 것이다. 채널 정보를 알고 있을 경우 채널에 상관없이 코히어런트가 논코히어런트 방식보다 성능이 좋다. 특히 PedB인 경우에 논코히어런트 방식으로 추정할 경우는 SNR가 증가함에 따라서, 오류마루(error floor)가 발생하는 것을 알 수 있다. 도 5는 VehA와 VehB에서의 성능 비교로 LPRD보다는 성능이 훨씬 좋고, DPRD와는 거의 성능이 비슷한 것을 확인할 수 있다. 이는 다양한 채널에서 본 발명이 더 적합하다는 것을 보여준다. 도 6은 SNR이 -5 그리고 SNR이 0일 때 잘못 추정할 확률로 논코히어런트 방식이 PeDA 방식에서는 더 좋은 성능을 보이지만, PedA 채널에서는 플랫 페이딩 조건으로 인해 검출 방법에 관계없이 평균 효과가 미미하지만 VehA 채널과 같은 주파수 선택 채널에서는 평균 효과가 더 커진다는 것을 알 수 있다. 그리고 이 VehA의 경우 제안한 발명은 DPRD보다 57.7%의 복잡도가 감소 하지만 성능은 비슷한 것을 볼 수 있다.3, 4, 5, and 6 are simulation results using the present invention. The methods compared here are DFT-based PCID and RFN detection (DPRD), low-complexity PCID and RFN detection (LPRD), and sequential PCID and RFN detection (SPRD). 3 is a graph showing the probability of erroneous estimation, and it can be seen that using several NSSSs as expected with AWGN and Flat-fading channels shows a noise attenuation effect, and the performance is similar to that of DPRD, and the performance is much superior to that of LPRD. can confirm that Figure 4 shows the performance in channels of PedA and PedB. If the channel information is known, the coherent method outperforms the noncoherent method regardless of the channel. In particular, in the case of PedB, when non-coherent estimation is performed, it can be seen that an error floor occurs as the SNR increases. 5 is a performance comparison between VehA and VehB, and it can be seen that the performance is much better than that of LPRD and almost similar to that of DPRD. This shows that the present invention is more suitable in various channels. 6 shows that the noncoherent method shows better performance in the PeDA method with the probability of incorrect estimation when the SNR is -5 and the SNR is 0, but the average effect is insignificant regardless of the detection method in the PedA channel due to the flat fading condition. It can be seen that the average effect becomes larger in frequency selective channels such as the VehA channel. And in the case of this VehA, the proposed invention reduces complexity by 57.7% compared to DPRD, but similar performance can be seen.

Claims (5)

NSSS를 이용하여 채널의 PCID와 RFN추정을 하는 방법에 있어서,
동기화신호로부터 협대역 2차 동기화신호를 획득하는 NSSS 획득단계;[수학식 1, 2]
획득한 NSSS 신호로부터 채널을 추정하는 채널정보 추정단계;[수학식 3, 5]
상기 추정한 채널정보를 이용하여, 아래 수식 1로 표현되는 목적함수에 따른 추정값들의 교차 상관을 구하는 단계;
를 포함하는 채널의 PCID 및 RFN 추정방법.

(수식 1)
Figure 112022138361954-pat00064

(여기서,
Figure 112022138361954-pat00065
관계이다. 그리고 Y는 수신된 신호, E는 후보군인 신호이다. 또한,
Figure 112022138361954-pat00104
는 RFN을 결정 지을 수 있는 값으로서 m 값의 후보군이다.
Figure 112022138361954-pat00105
n값이 될 수 있는 값이고,
Figure 112022138361954-pat00106
u가 될 수 있는 후보군이다. 또한
Figure 112022138361954-pat00107
w가 될 수 있는 값이다. 이 때, m은 NSSS가 전송되는 RFN 값을 결정하는 인덱스값, n은 셀 특정 파라미터, u는 순환 쉬프트값, w는 루트 시퀀스 값이다.
Figure 112022138361954-pat00108
는 NSSS 전체의 서브캐리어 집합이며,
Figure 112022138361954-pat00109
는 radio frame 안에서 OFDM block number이다. l은 신호의 순서, k는 subcarrier의 순서를 나타내는 것으로서,
Figure 112022138361954-pat00110
는 수신된 신호이고,l번째 신호가 k번째 subcarrier에 있는 것은
Figure 112022138361954-pat00111
로 표현할 수 있다)
In the method of estimating the PCID and RFN of a channel using NSSS,
NSSS acquisition step of acquiring a narrowband secondary synchronization signal from the synchronization signal; [Equation 1, 2]
Channel information estimation step of estimating a channel from the obtained NSSS signal; [Equation 3, 5]
obtaining a cross-correlation of estimated values according to an objective function represented by Equation 1 below, using the estimated channel information;
Method for estimating PCID and RFN of a channel including a.

(Equation 1)
Figure 112022138361954-pat00064

(here,
Figure 112022138361954-pat00065
It is a relationship. And Y is a received signal, E is a candidate signal. also,
Figure 112022138361954-pat00104
is a value that can determine the RFN and is a candidate group of m values.
Figure 112022138361954-pat00105
is a value that can be an n value,
Figure 112022138361954-pat00106
is a candidate group that can be u . also
Figure 112022138361954-pat00107
is a value that can be w . At this time, m is an index value for determining the RFN value through which the NSSS is transmitted, n is a cell specific parameter, u is a cyclic shift value, and w is a root sequence value.
Figure 112022138361954-pat00108
is a set of subcarriers of the entire NSSS,
Figure 112022138361954-pat00109
is the number of OFDM blocks in a radio frame. l represents the order of signals, k represents the order of subcarriers,
Figure 112022138361954-pat00110
is the received signal, and the l -th signal is in the k -th subcarrier
Figure 112022138361954-pat00111
can be expressed as)
제 1항에 있어서,
추정한 채널정보를 허수부와 실수부로 나누는 단계; 및
NSSS 신호의 대칭적인 켤레 복소수의 특성을 이용하여 상기 목적함수에 따른 교차 상관을 아래 수식 2와 같이 같이 허수부와 실수부를 분리하는 단계;
를 포함하는 채널의 PCID 및 RFN 추정방법.
(수식 2)
Figure 112022138361954-pat00066

(여기서,
Figure 112022138361954-pat00067
이며,
Figure 112022138361954-pat00068
이며, 며, 첨자 I는 해당 변수의 허수부, 첨자 Q는 해당 변수의 실수부를 의미한다, 나머지 변수들은 청구항 1의 수식1에서 정의한 것과 같다)
According to claim 1,
Dividing the estimated channel information into an imaginary part and a real part; and
Separating the imaginary part and the real part from the cross-correlation according to the objective function using the characteristic of the symmetric complex conjugate of the NSSS signal as shown in Equation 2 below;
Method for estimating PCID and RFN of a channel including a.
(Formula 2)
Figure 112022138361954-pat00066

(here,
Figure 112022138361954-pat00067
is,
Figure 112022138361954-pat00068
, where subscript I means the imaginary part of the variable, subscript Q means the real part of the variable, and the remaining variables are the same as defined in Equation 1 of claim 1)
제 2항에 있어서,
상기 수식 2의 허수 부분에 절대값을 취하여 수식 3과 같이 복잡도를 감소시키는 복잡도 감소화 단계;
를 추가로 포함하는 채널의 PCID 및 RFN 추정방법.
(수식 3)
Figure 112022138361954-pat00069

(여기서,
Figure 112022138361954-pat00070
Figure 112022138361954-pat00071
의 가설 값이고,
Figure 112022138361954-pat00072
는 절대값에 의하여 제거된다. w'는, 루트 시퀀스 값으로서,
Figure 112022138361954-pat00112
는 w' 가 될 수 있는 값))
According to claim 2,
a complexity reduction step of reducing complexity as in Equation 3 by taking an absolute value of the imaginary part of Equation 2;
PCID and RFN estimation method of a channel further comprising.
(Formula 3)
Figure 112022138361954-pat00069

(here,
Figure 112022138361954-pat00070
Is
Figure 112022138361954-pat00071
is the hypothesis value of
Figure 112022138361954-pat00072
is eliminated by the absolute value. w' is a root sequence value,
Figure 112022138361954-pat00112
is a value that can be w'))
제 3항에 있어서,
아래 수식 4를 통하여 (m,n,u,w')를 추정하는 단계; 및
상기 추정한 (m,n,u,w')를 이용하여 RFN를 추정하는 단계;
를 추가로 포함하는 채널의 PCID 및 RFN 추정방법.
(수식 4)
Figure 112022138361954-pat00073

(m은 NSSS가 전송되는 RFN 값을 결정하는 인덱스값, n은 셀 특정 파라미터, u는 순환 쉬프트값, w, w'는 루트 시퀀스 값,
Figure 112022138361954-pat00113
는 w가 될 수 있는 값일때,
Figure 112022138361954-pat00114
는 w'가 될 수 있는 값,
Figure 112022138361954-pat00115
는 각각 m,n,u, w'의 추정 값이다)
According to claim 3,
Estimating ( m,n,u,w' ) through Equation 4 below; and
estimating an RFN using the estimated ( m,n,u,w' );
PCID and RFN estimation method of a channel further comprising.
(Formula 4)
Figure 112022138361954-pat00073

(m is an index value that determines the RFN value through which NSSS is transmitted, n is a cell-specific parameter, u is a cyclic shift value, w, w' are root sequence values,
Figure 112022138361954-pat00113
When is a value that can be w,
Figure 112022138361954-pat00114
is a value that can be w',
Figure 112022138361954-pat00115
are estimated values of m, n, u, and w', respectively)
제 4항에 있어서,
아래 수식 5로부터
Figure 112022138361954-pat00074
값을 추정하고 상기 추정한 m, n, u 값들과 같이 계산하여,
Figure 112022138361954-pat00075
로부터 PCID 값을 추정 하는 단계;
를 추가로 포함하는 채널의 PCID 및 RFN 추정방법.

(수식 5)
Figure 112022138361954-pat00076

(
Figure 112022138361954-pat00116
는 가능한 후보군이다.
Figure 112022138361954-pat00117
는 각각 n,u, w'의 추정 값이다.
Figure 112022138361954-pat00118
는 radio frame 안에서 OFDM block number를 가리킨다)
According to claim 4,
From Equation 5 below
Figure 112022138361954-pat00074
By estimating the value and calculating it with the estimated m, n, and u values,
Figure 112022138361954-pat00075
estimating a PCID value from;
PCID and RFN estimation method of a channel further comprising.

(Formula 5)
Figure 112022138361954-pat00076

(
Figure 112022138361954-pat00116
is a possible candidate group.
Figure 112022138361954-pat00117
are estimated values of n, u, and w', respectively.
Figure 112022138361954-pat00118
indicates the OFDM block number in the radio frame)
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