KR100379453B1 - Method of generating a pilot sequences, the sequences are used for a frame synchronization - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차세대 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 W-CDMA 방식을 이용하는 차세대 이동 통신 시스템의 상향 또는 하향 링크에서 프레임 동기에 사용될 2n길이의 파일럿 시퀀스를 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a next generation mobile communication system, and more particularly, to a method of generating a 2 n length pilot sequence to be used for frame synchronization in uplink or downlink of a next generation mobile communication system using a W-CDMA scheme.
본 발명은 2n길이의 코드 시퀀스를 생성하는 수학적 생성 방안을 제시하며, 이 코드 시퀀스를 프레임 동기에 사용하고자 할 때 생성 방법을 제공한다.The present invention proposes a mathematical generation method for generating a code sequence of length 2 n , and provides a generation method when the code sequence is to be used for frame synchronization.
Description
본 발명은 차세대 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 W-CDMA 방식을 이용하는 차세대 이동 통신 시스템의 상향 또는 하향 링크에서 프레임 동기에 사용될 2n길이의 파일럿 시퀀스를 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a next generation mobile communication system, and more particularly, to a method of generating a 2 n length pilot sequence to be used for frame synchronization in uplink or downlink of a next generation mobile communication system using a W-CDMA scheme.
최근 일본의 ARIB, 유럽의 ETSI, 미국의 T1, 한국의 TTA 및 일본의 TTC는 음성, 영상 및 데이터와 같은 멀티미디어를 서비스하는 기존 이동 통신 세계화 시스템(GSM : Grobal System for Mobile Communications)의 코어 네트워크와 무선 접속 기술을 기본으로 한 보다 진화된 차세대 이동 통신 시스템을 구상하였다.Recently, ARIB in Japan, ETSI in Europe, T1 in the US, TTA in Korea, and TTC in Japan are the core networks of existing mobile communication globalization systems (GSMs) that provide multimedia services such as voice, video and data. The next generation of mobile communication system based on wireless access technology was envisioned.
진화된 차세대 이동 통신 시스템에 대한 기술적인 명세를 제시하기 위하여 이들은 공동 연구에 동의하였으며, 이를 위한 프로젝트를 3세대 공동 프로젝트(Third Generation Partnership Project ; 이하, 3GPP 라 약칭함)라 하였다.In order to present technical specifications for the next generation evolved mobile communication system, they agreed to joint research, and the project for this was called Third Generation Partnership Project (hereinafter abbreviated as 3GPP).
3GPP는 크게 다음의 세 가지 기술 연구 영역을 포함한다.3GPP includes three major technical research areas.
첫 째, 3GPP 시스템 및 서비스 부문이다, 이는 3GPP 명세를 근거로 한 시스템의 구조 및 서비스 능력에 대한 연구를 하는 부문이다.The first is the 3GPP system and service sector, which is a study of the structure and service capabilities of the system based on the 3GPP specification.
둘 째, 범지구 무선 접속 네트워크(UTRAN : Universal Terrestrial Radio Access Network)에 대한 연구 부문이다, 여기서 범지구 무선 접속 네트워크(UTRAN)는 주파수 분할 듀플렉스(FDD : Frequency Division Duplex) 모드에 따르는 W-CDMA와 시간 분할 듀플렉스(TDD : Time Division Duplex) 모드에 따르는 TD-CDMA를 적용한 무선 접속 네트워크(RAN : Radio Access Network)이다.Second, it is a research area for Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), where the Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) is based on W-CDMA according to Frequency Division Duplex (FDD) mode. Radio Access Network (RAN) using TD-CDMA according to Time Division Duplex (TDD) mode.
세 째, 2세대의 이동 통신 세계화 시스템(GSM)에서 진화되어 이동성 관리 및 전세계적 로밍(Global roaming)과 같은 3세대 네트워킹 능력을 갖는 코어 네트워크(Core network)에 대한 연구 부문이다.Third, it is a research section for core network that has evolved from the second generation mobile communication globalization system (GSM) and has third generation networking capability such as mobility management and global roaming.
상기한 3GPP의 기술 연구 부문들 중에서 범지구 무선 접속 네트워크(UTRAN)에 대한 연구 부문에서는 전송 채널(Transport channel)과 물리 채널(Physical channel)에 대한 정의 및 이에 대한 설명을 기술하고 있다.In the above-described technical research divisions of 3GPP, a research section for a global radio access network (UTRAN) describes definitions and descriptions of a transport channel and a physical channel.
3GPP에 기술된 상향 링크 또는 하향 링크의 물리 채널은 일반적으로 슈퍼 프레임(Superframes), 무선 프레임(Radio frames) 및 타임 슬롯(Timeslots)의 3개의 계층 구조로 이루어진다.The uplink or downlink physical channels described in 3GPP generally consist of three hierarchical structures: superframes, radio frames, and timeslots.
3GPP 무선 접속 네트워크(RAN) 규격에서는 슈퍼 프레임(Superframe)을 720ms 주기를 갖는 최대 프레임 단위로 규정하고 있으며, 시스템 프레임수에서 볼 때 하나의 슈퍼 프레임은 72개의 무선 프레임으로 구성된다고 규정하고 있다. 또한 무선 프레임은 16개의 타임 슬롯으로 구성되며, 각 타임 슬롯은 물리 채널에 따른 해당 정보 비트들을 갖는 필드들로 구성된다고 규정하고 있다.The 3GPP radio access network (RAN) standard defines a superframe in a maximum frame unit having a 720 ms period, and in terms of the number of system frames, one superframe consists of 72 radio frames. In addition, a radio frame is composed of 16 time slots, and each time slot is defined as fields having corresponding information bits according to a physical channel.
특히 현재 3GPP에서 논의되고 있는 상향 링크 또는 하향 링크의 물리 채널에서는 4.096Mcps의 칩율을 기본으로 한다. 이는 프레임 동기를 위해 16 슬롯 길이의 파일럿 패턴을 사용한다는 것이다.In particular, the uplink or downlink physical channel, which is currently discussed in 3GPP, is based on a chip rate of 4.096 Mcps. This means using a 16 slot long pilot pattern for frame synchronization.
이는 슬롯 길이가 2n인 경우에 대해서 고려한 것으로, 아직까지 16 슬롯 길이를 포함한 2n(n=1,2,3,4,…) 슬롯 길이의 파일럿 패턴을 생성하는 구체적인 방안이 제시된 바 없으며, 프레임 동기를 위해 사용되는 파일럿 시퀀스를 생성하는 방안 및 그에 따른 증명 또한 제시되고 있지 않은 실정이다.This is considered for the case where the slot length is 2 n . Thus, no specific method for generating a pilot pattern of 2 n (n = 1,2,3,4, ...) slot lengths including 16 slot lengths has been proposed. There is also no proposal for generating a pilot sequence used for frame synchronization and proof thereof.
본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 2n길이의 코드 시퀀스를 생성하는 수학적 생성 방안을 제시하며, 이 코드 시퀀스를 프레임 동기에 사용하고자 할 때 생성 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and proposes a mathematical generation method for generating a code sequence of 2 n length, and provides a generation method when the code sequence is to be used for frame synchronization.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프레임 동기를 위한 파일럿 시퀀스 생성 방법의 특징은, 자기 상관 함수값이 0의 지연 시점에서 최대 상관값을 나타내고, 반주기 지연 시점에서 서로 다른 극성의 또다른 최대 상관값을 나타내는 주기가 N/2인 2개의 코드열을 선정하는 단계와, 상기 2개의 코드열의 각 구성요소를 교대로 배열하여 새로운 코드열을 구성하는 단계와, 상기 새로운 코드열의 자기상관 함수값을 계산하는 단계와, 상기 새로운 코드열의 자기 상관 함수값이 0의 지연 시점에서 최대 상관값을 나타내고, 반주기 지연 시점에서 서로 다른 극성의 또다른 최대 상관값을 나타내는 주기가 N인 시퀀스를 찾아내는 단계로 이루어진다.A characteristic of the method for generating a pilot sequence for frame synchronization according to the present invention for achieving the above object is that the autocorrelation function value represents a maximum correlation value at a delay time of zero, and another maximum of different polarities at a half cycle delay time point. Selecting two code strings having a period representing a correlation value N / 2, arranging each component of the two code strings alternately to form a new code string, and autocorrelation function values of the new code strings; Calculating a sequence in which the autocorrelation function value of the new code string represents a maximum correlation value at a delay time of zero and another maximum correlation value of different polarities at a half cycle delay time. Is done.
바람직하게는, 상기 주기가 N인 시퀀스를 찾는 단계 이후 상기 찾아낸 다수 파일럿 시퀀스들 중 조합되는 둘 이상의 파일럿 시퀀스를 프레임 동기 확인을 위해 전송하며, 상기 조합되는 둘 이상의 파일럿 시퀀스들은, 상기 지연 시점을 제외한 사이드로브에서 서로의 상관값이 상쇄되도록 조합되는 시퀀스들이다.Preferably, after the step of finding a sequence having the period N, two or more pilot sequences combined among the plurality of found pilot sequences are transmitted for frame synchronization confirmation, wherein the two or more pilot sequences combined are excluded from the delay time point. These are sequences that are combined such that their correlations with each other in the side lobes cancel out.
도 1 은 본 발명에 의해 생성된 파일럿 시퀀스들을 나타낸 도면.1 illustrates pilot sequences generated by the present invention.
이하, 본 발명에 따른 프레임 동기를 위한 파일럿 시퀀스 생성 방법에 대한 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method of generating a pilot sequence for frame synchronization according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 상향 링크 또는 하향 링크의 물리 채널에서 4.096Mcps의 칩율(16슬롯 길이)을 사용할 경우에 프레임 동기를 위한 최적의 파일럿 패턴을 생성한다.In the present invention, an optimal pilot pattern for frame synchronization is generated when a chip rate (16 slot length) of 4.096 Mcps is used in an uplink or downlink physical channel.
특히 본 발명에서는 통신 링크의 물리 채널에서 4.09Mcps의 칩율이 사용됨에 따른 16 슬롯 길이의 파일럿 패턴을 포함한 2n길이의 파일럿 패턴이 프레임 동기를 위한 상관 처리에 사용될 때, 그에 해당하는 코드 시퀀스들을 생성하는 방안을 설명한다.Particularly, in the present invention, when a 2 n length pilot pattern including a 16 slot length pilot pattern is used in a physical channel of a communication link, the corresponding code sequences are generated when a correlation pattern for frame synchronization is used. Explain how to do it.
먼저 N(=2n)길이의 코드A를 정의하고, 이 때 코드A의 자기 상관 특성을 다음 식 1과 같이 정의한다.First, code A of length N (= 2 n ) is defined, and the autocorrelation property of code A is defined as in Equation 1 below.
식 1의 자기 상관 함수에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 코드 생성 요건은 자기 상관 함수가 코드A의 주기(τ)가 N일 때, 0의 지연 시점(τ=0)에서 최대 상관 결과를 나타내며 중간 지연 지점(τ=N/2)에서 반대 극성의 최대 상관 결과를 나타내도록 하는 것이다. 또한 상기 0의 지연 시점(τ=0)과 중간 지연 시점(τ=N/2)을 제외한 나머지 지연 시점인 사이드로브(Sidelobe)에서 최소 상관 결과를 나타내도록 하는 것이다.As can be seen from the autocorrelation function of Equation 1, the code generation requirement according to the present invention indicates that the autocorrelation function exhibits the maximum correlation result at a delay time of 0 (τ = 0) when the period τ of code A is N. It is to show the maximum correlation result of the opposite polarity at the intermediate delay point τ = N / 2. In addition, the minimum correlation result is shown in the side lobe (Sidelobe), which is the remaining delay time except for the delay time τ = 0 and the intermediate delay time τ = N / 2.
여기서, 만약 통신 링크의 물리 채널에서 4.09Mcps의 칩율이 사용됨에 따른 16 슬롯 길이의 파일럿 패턴이 프레임 동기에 사용된다면, 최대 상관 결과는 16이 되도록 하며, 사이드로브에서의 최소 상관 결과는 ±4 또는 0이 되도록 한다.Here, if a 16 slot long pilot pattern is used for frame synchronization as the chip rate of 4.09 Mcps is used in the physical channel of the communication link, the maximum correlation result is 16, and the minimum correlation result in the side lobe is ± 4 or Let it be zero.
이러한 자기 상관 특성을 만족하는 코드A를 다음 식 2와 같이 정의한다.Code A that satisfies these autocorrelation characteristics is defined as in Equation 2 below.
이에 따라 주기가 N/2인 코드 시퀀스 중 자기 상관 특성이 아래 식 3, 식 4, 식 5 및 식 6과 같은 코드 시퀀스를 두 개 선택한다. 이 때 코드 C1과 코드 C2를 주기가 N/2인 코드 시퀀스라 하자.Accordingly, two code sequences, such as Equation 3, Equation 4, Equation 5, and Equation 6 below, are selected among the code sequences having a period of N / 2. In this case, let code C1 and code C2 be a code sequence having a period of N / 2.
상기에서 이들 코드 C1과 코드 C2가 다음 식 3과 식 4와 같은 특성을 나타낸다.In the above, these codes C1 and C2 have the same characteristics as in the following equations (3) and (4).
또한, 코드 시퀀스 C1과 C2는 다음 식 5와 식 6과 같은 특성을 나타낸다.In addition, the code sequences C1 and C2 have the same characteristics as in Expressions 5 and 6 below.
이와 같은 특성에 따른 코드 시퀀스 C1과 C2를 다음 식 7과 같이 정의한다.Code sequences C1 and C2 according to these characteristics are defined as in Equation 7 below.
상기한 C1과 C2를 이용하여 N(=2n)길이의 코드A를 다음 식 8과 같이 생성할 수 있다.Using C1 and C2, code A having a length of N (= 2 n ) may be generated as in Equation 8.
이렇게 C1과 C2를 이용하여 생성된 코드A가 상기한 식 1을 만족하는지 검사한다.In this way, it is checked whether the code A generated using C1 and C2 satisfies Equation 1 above.
이에 따라 식 3, 식 4, 식 5 및 식 6에 나타낸 자기 상관 특성을 갖는 C1 또는 C2가 존재한다면, 식 1에 나타낸 자기 상관 특성을 갖는 코드A는 반드시 존재한다고 볼 수 있다.Accordingly, if C1 or C2 having the autocorrelation characteristics shown in Equations 3, 4, 5 and 6 is present, the code A having the autocorrelation characteristics shown in Equation 1 is necessarily present.
상기와 같이 일단 코드 시퀀스 C1과 C2가 선택되면, 이들 두 코드 시퀀스를 이용하여 코드A를 만들고, 이 코드A가 식 1의 자기 상관 특성을 만족하는지만 검사하면, 특정 지연 시점에서 서로 다른 극성의 두 개 최대 상관값을 얻을 수 있으며 상기 특정 지연 시점을 제외한 사이드로브에서 최소 상관값을 얻을 수 있는 최적의 코드 시퀀스를 생성할 수 있다.Once code sequences C1 and C2 are selected as described above, code A is created using these two code sequences, and if only this code A satisfies the autocorrelation property of Equation 1, Two maximum correlation values can be obtained and an optimal code sequence can be generated that can obtain the minimum correlation value from the side lobes except for the specific delay time.
이제는 역으로 상기한 코드A가 존재함을 검증하면, 이로부터 식 3, 식 4, 식 5 및 식 6과 같은 자기 상관 특성을 만족하는 코드 시퀀스가 반드시 적어도 하나 존재한다.Now, inversely verifying that code A exists, at least one code sequence satisfying the autocorrelation characteristics such as Equations 3, 4, 5 and 6 is necessarily present.
다음은 상기에서 설명한 생성 절차에 의해 본 발명에서 제안하는 16 슬롯 길이 코드 시퀀스(C1,C2,C3,C4)를 각 클래스별로 구분하여 표 1에 나타내었으며, 해당 코드 시퀀스들의 자기 상관 함수값들(RC)을 나타내었다.Next, the 16 slot length code sequences (C1, C2, C3, C4) proposed by the present invention by the above-described generation procedure are shown in Table 1 by classifying the autocorrelation function values of the corresponding code sequences ( R C ).
상기한 표 1의 각 클래스별 코드 시퀀스들은 상호 적절한 조합에 의해 최적의 상관 결과를 나타낸다. 예로써, 클래스E와 클래스F의 코스 시퀀스에 대한 자기 상관 함수값을 더하면, 0의 지연 시점(τ=0)과 중간 지연 시점(τ=N/2)에서 서로 다른 극성의 두 개 최대 상관값 "32" 또는 "-32"를 얻을 수 있으며 상기 0의 지연 시점과 중간 지연 시점을 제외한 사이드로브에서는 상관값들이 서로 상쇄되어 최소 상관값 "0"을 얻을 수 있다. 또한 클래스G와 클래스H의 코스 시퀀스에 대한 자기 상관 함수값을 더해도 이와 동일한 상관 결과를 얻을 수 있다.The code sequences for each class in Table 1 above indicate optimal correlation results by appropriate combinations. For example, if we add the autocorrelation function values for the course sequences of class E and class F, the two maximum correlation values of different polarities at the delay time of 0 (τ = 0) and the intermediate delay time (τ = N / 2) "32" or "-32" may be obtained, and correlation values may cancel each other in the side lobes except for the delay time and the intermediate delay time, so that the minimum correlation value "0" may be obtained. The same correlation result can be obtained by adding autocorrelation function values for the course sequences of class G and class H.
상기의 16 슬롯 길이 코드 시퀀스 C1,C2,C3,C4에 의한 코드A는 다음 표 2와 같다.Code A by the 16 slot length code sequence C1, C2, C3, C4 is shown in Table 2 below.
이상과 같이 최적의 자기 상관 특성을 갖는 16 슬롯 길이의 파일럿 패턴은 3GPP 무선 접속 네트워크(RAN) 규격에서 언급하고 있는 상향 링크 전용 물리 채널(Uplink DPCH), 하향 링크 전용 물리 채널(Downlink DPCH) 및 공통 제어 물리 채널(CCPCH)에 대한 프레임 동기를 위한 상관 처리에 적용된다.As described above, the 16-slot pilot pattern having the optimal autocorrelation characteristics includes an uplink DPCH, a downlink DPCH and a common common channel mentioned in the 3GPP radio access network (RAN) standard. Applied to correlation processing for frame synchronization for a control physical channel (CCPCH).
다음은 본 발명에 따른 생성 절차에 따라 32 주기의 코드열을 만들기 위해 두 코드 시퀀스 C1과 C2, 또는 C3와 C4를 조합한 여러 예들을 나열한다.The following lists several examples in which two code sequences C1 and C2 or C3 and C4 are combined to create a 32-cycle code sequence according to the generation procedure according to the present invention.
도 1 은 본 발명에 의해 생성된 파일럿 시퀀스들을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing pilot sequences generated by the present invention.
본 발명의 생성 규칙에 따라 C1과 C2를 조합하여 만들어지는 32 주기의 코드열은 도 1a에 나타낸 코드열을 포함하여 64개이다.According to the generation rule of the present invention, there are 64 code sequences including 32 code sequences formed by combining C1 and C2.
도 1a의 각 코드열들은 상호 적절한 조합에 의해 최적의 상관 결과를 나타낸다. 예로써, 제1코드열과 제3코드열에 대한 자기 상관 함수값을 더하면, 0의 지연 시점(τ=0)과 중간 지연 시점(τ=N/2)에서 서로 다른 극성의 두 개 최대 상관값 "64" 또는 "-64"를 얻을 수 있으며 상기 0의 지연 시점과 중간 지연 시점을 제외한 사이드로브에서는 상관값들이 서로 상쇄되어 최소 상관값 "0"을 얻을 수 있다.Each of the code strings of FIG. 1A shows an optimal correlation result by an appropriate combination with each other. For example, when the autocorrelation function values for the first code string and the third code string are added, two maximum correlation values having different polarities at different delay points (τ = 0) and intermediate delay points (τ = N / 2) " 64 " or " -64 "
본 발명의 생성 규칙에 따라 C3과 C4를 조합하여 만들어지는 32 주기의 코드열은 도 1b에 나타낸 코드열을 포함하여 64개이다.According to the generation rule of the present invention, there are 64 code strings including 32 code strings formed by combining C3 and C4.
도 1b의 각 코드열들은 상호 적절한 조합에 의해 최적의 상관 결과를 나타낸다. 예로써, 제4코드열과 제6코드열에 대한 자기 상관 함수값을 더하면, 0의 지연 시점(τ=0)과 중간 지연 시점(τ=N/2)에서 서로 다른 극성의 두 개 최대 상관값 "64" 또는 "-64"를 얻을 수 있으며 상기 0의 지연 시점과 중간 지연 시점을 제외한 사이드로브에서는 상관값들이 서로 상쇄되어 최소 상관값 "0"을 얻을 수 있다.Each code string of FIG. 1B shows an optimal correlation result by an appropriate combination with each other. For example, when the autocorrelation function values for the fourth code string and the sixth code string are added, two maximum correlation values having different polarities at different delay points (τ = 0) and intermediate delay points (τ = N / 2) " 64 " or " -64 " can be obtained. In the side lobes except for the zero delay point and the intermediate delay point, the correlation values cancel each other to obtain the minimum correlation value " 0 ".
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 프레임 동기를 위한 파일럿 시퀀스 생성 방법에 따르면, 이동 통신 시스템의 상향 링크 및 하향 링크에서 4.09Mcps의 칩율을 사용할 때, 프레임 동기를 위한 슬롯 길이를 갖는 최적의 파일럿 패턴을 수학적 증명 및 검증에 의해 생성 할 수 있다.As described above, according to the method of generating a pilot sequence for frame synchronization according to the present invention, when using a chip rate of 4.09 Mcps in the uplink and the downlink of a mobile communication system, an optimal pilot pattern having a slot length for frame synchronization is obtained. Can be generated by mathematical proof and verification.
또한, 상기한 수학적 증명 및 검증에 생성된 파일럿 패턴이 프레임 동기에 적용될 시에는 최적의 성능을 지원해 줄 수 있기 때문에, 차세대 이동 통신 시스템의 현저한 성능 향상이 기대된다.In addition, since the pilot pattern generated in the above-described mathematical verification and verification can be applied to the frame synchronization to support the optimum performance, it is expected that a significant performance improvement of the next generation mobile communication system.
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Legal Events
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