KR100588727B1 - 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임동기화 방법 - Google Patents

멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임동기화 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 효과적으로 신호를 복조하기 위해서 각 사용자의 신호를 구별하고 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기화를 수행하기 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 단계; 상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 단계; 상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 단계; 및 상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 멀티-캐리어 코드분할다중접속 시스템 등에 이용됨.
MC-CDMA, OFDM, 프레임 동기화, 상향 채널, 주파수 변환, 역확산

Description

멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법{METHOD FOR SYNCHRONIZING FRAME IN MC-CDMA}
도 1 은 본 발명이 적용되는 멀티-캐리어 코드분할다중접속 시스템의 송신부에 대한 구성예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법에 대한 일실시예 설명도.
도 3 은 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법중 시간 영역 필터 계수를 획득하기 위한 과정에 대한 설명도.
본 발명은 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템(MC-CDMA : Multi-Carrier Code Division Multiple Access)을 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 실내 무선 환경에서 데이터 전송 시스템으로 사용할 수 있도록 하는 MC-CDMA 시 스템을 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
종래의 MC-CDMA 방식은 OFDM(orthogonal frequency division multiplex) 시스템을 사용하며, 하향 채널의 경우 하나의 기지국에서 다수의 사용자 신호를 전송한다. 따라서, 각 단말기는 모든 사용자 신호가 동일한 프레임 시작점을 갖고 도달하게 된다. 여기서, 단말기가 수신하는 신호는 OFDM 시스템의 전송신호와 그 구조가 동일하므로 종래의 OFDM 시스템의 프레임 동기화 방법을 그대로 적용하게 된다.
OFDM 시스템에서 사용되는 종래의 프레임 동기화 방법의 예로는 다중 경로 전송에 의한 심볼간 간섭의 영향을 줄이기 위해 사용되는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)의 반복성을 이용하는 방법, 동기화를 위한 특정한 데이터로 구성된 프레임을 전송하는 방법 등이 있다.
그러나, 이러한 방법들은 하향 링크에서는 이용될 수 있으나 각 사용자 신호의 도달 시간이 전달 경로에 따라 달라지므로 상향 링크에서는 적용하기가 어려운 문제점이 있었다. 즉, 하향 링크에서는 단일 기지국으로부터 신호가 전송되므로 단말기에 수신되는 신호는 모든 사용자의 신호가 동일한 전달 경로를 통해 전달되는 반면에, 상향 링크에서는 각각의 단말기의 위치에 따라 사용자 신호가 기지국에 전달되는 경로가 다르게 되고 이에 따라 신호가 도달하는 시간이 서로 다르게 되므로 효과적인 신호 복조를 위해서는 기지국에서 각 사용자의 신호를 구별하고 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기화를 수행할 수 있어야 한다.
한편, MC-CDMA 시스템에서 사용자 신호의 구분은 각 사용자에게 할당되는 고 유 코드에 의해 이루어진다. 그러나, CDMA 시스템에서 코드에 의한 신호 확산이 시간 영역에서 이루어지는 것과는 달리 MC-CDMA 시스템에서는 주파수 영역에서 사용자 신호가 확산된다. 따라서, 사용자 신호의 구분을 위해서는 수신 신호를 주파수 영역으로 변환해야 하는데 이는 매우 많은 계산량이 필요하므로 보다 간단한 방법으로 동기화를 수행할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 효과적으로 신호를 복조하기 위해서 각 사용자의 신호를 구별하고 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기화를 수행하기 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 단계; 상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 단계; 상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 단계; 및 상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동 시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 멀티 캐리어-코드분할다중접속(MC-CDMA) 시스템에, 단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 기능; 상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 기능; 상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 기능; 및 상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 실내 무선 환경에서 MC-CDMA 시스템을 위한 프레임 동기화 방법에 관한 것으로, 다중접속 방식으로는 코드분할 방식을 사용하고, 전송 방식으로는 OFDM(orthogonal frequency division multiplex)을 사용하므로 전송 신호는 일반적인 OFDM 시스템과 마찬가지로 프레임 구조를 가진다. 따라서, MC-CDMA 시스템의 전송 신호를 복조하기 위해서는 수신기에서는 수신 신호로부터 가장 먼저 프레임의 시작점을 찾는 과정, 즉 프레임 동기화 과정을 수행하여야 한다. 즉, 여기서 제안하는 동기화 방식은 하향 채널에서 각각의 단말기가 기지국으로부터 전송되는 신호로부터 종래의 OFDM 시스템을 위한 프레임 동기화 방법을 이용함으로써, 프레임 시 작점을 찾고 이를 상향 채널에서의 송신 신호의 프레임 시작점으로 사용한다. 이 경우 각각의 단말기로부터 기지국으로 전송되는 신호들은 그 전송 경로에 따라 도달 시간의 지연이 발생하며 이 지연 시간은 단말기와 기지국의 거리에 비례한다.
따라서, 기지국에서는 최적의 신호 복조를 위해 동시에 전송되는 각각의 사용자 신호를 구분하여 동기화 할 수 있는 방법이 필요하다. 본 발명에서는 이러한 방식의 프레임 동기화 방식과 이를 위한 상향 채널에서의 동기화 알고리즘을 제안한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 멀티-캐리어 코드분할다중접속 시스템의 송신부에 대한 구성예시도이다.
단말기는 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 OFDM 시스템의 동기화 방법 등을 이용하여 프레임의 시작점을 검출한다. 이렇게, 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 단말기의 데이터 프레임 전송 시점을 결정함으로써, 각각의 단말기로부터 기지국에 전달되는 신호의 프레임 시작점의 차이는 신호 전파 경로의 차이에 따른다.
기지국에서는 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적인 동기화를 수행하여야 한다. 상기와 같이, 단말기 작용으로부터 기지국에 도달하는 사용자 신호의 프레임 시작점은 기지국에서 하향 링크를 통해 전송하는 신호의 프레임 시작점 주위에 분포하게 된다. 따라서, 모든 사용자 신호는 의사동기화(quasi-synchronous)된 상태로 기지국에 수신된다. 그러므로 기지국은 기지국 전송 신호 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색함으로써, 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출할 수 있다.
한편, 수신된 신호로부터 각 사용자의 신호에 대해 독립적인 동기화를 수행하려면 각각의 사용자 신호를 구별할 수 있는 방법이 있어야 한다. MC-CDMA 시스템에서는 각 사용자에게 할당되는 고유 코드를 통해 사용자 구분이 이루어진다. 그러나, MC-CDMA 시스템에서는 일반적인 CDMA 시스템과는 달리 주파수 영역에서 신호 확산이 이루어지므로 역확산을 통한 사용자 신호 구분을 위해서는 수신 신호가 먼저 주파수 영역 신호로 변환되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 주파수 영역 변환과 역확산을 수행할 수 있는 시간 영역 필터를 사용한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 MC-CDMA 프레임에는 부반송파의 수 및 확산 이득에 따라 여러 개의 데이터 심볼이 전송되며, 각각의 심볼의 확산 신호는 부반송파들을 통해 병렬로 전송된다. 이때, 하나의 심볼에 의해 사용되는 부반송파들의 간격은 가능한 최대가 되도록 할당한다. 따라서, 기지국의 프레임 동기화는 하나의 프레임으로 전송되는 다수의 심볼들 중 하나의 심볼을 고려하여 이를 주파수 영역으로 변환하고 역확산한다. 이 경우에 사용되는 주파수 영역 변환 및 역확산용 필터의 계수는 도 3과 같이 구한다. 주파수 영역 변환 및 역확산을 위해서는 전체 프레임 데이터를 고려해야 하지만 이 경우에 시간 영역 필터 계수는 위상의 변화를 제외하면 반복된 형태로 나타나므로 필터의 탭수를 줄이고 필터 출력을 탭 딜레이 라인(tapped delay line)을 통과시킴으로써, 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다. 이와 같은 방법으로 얻은 필터 계수를 이용하여 전체 프레임 동기화는 도 2에 나타낸 바와 같이 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, MC-CDMA 시스템에서 필수적인 프레임 동기화를 효율적으로 수행할 수 있으며, 전체 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 멀티 캐리어-코드분할다중접속(MC-CDMA) 시스템에 적용되는 프레임 동기화 방법에 있어서,
    단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 단계;
    상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 단계;
    상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 단계; 및
    상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 단계
    를 포함하는 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법.
  2. 프로세서를 구비한 멀티 캐리어-코드분할다중접속(MC-CDMA) 시스템에,
    단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 기능;
    상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 기능;
    상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 기능; 및
    상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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