KR100787179B1 - 무선통신 시스템의 셀 탐색장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템의 셀 탐색장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

무선통신 단말장치의 셀 탐색 장치 및 방법을 개시한다. 장치는 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서, 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환부와, 복수의 고속 퓨리에 변환기들 각각에서 발생된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 복수의 역 랜덤화기들을 포함한다. 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 정렬시키는 정렬부와, 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 고속 역 푸리에 변환부와 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 최대치 검출부와, 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 판정부를 포함한다. 따라서, 복수의 안테나들을 통해 수신된 신호들에 대해서 하나의 고속 역 푸리에 변환부를 사용할 수 있으므로 복잡성을 줄일 수 있고 통신 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

무선통신 시스템의 셀 탐색장치 및 방법{Apparatus of Cell Acquisition in Wireless Communication System and the Method thereof}
도 1은 일반적인 다중입력 다중출력(MIMO) TDD/OFDMA 무선통신 시스템의 송수신 블록을 나타낸 도면.
도 2는 802.16d/e 표준에 따른 TDD/OFDMA 프레임 구조를 나타낸 도면.
도 3은 서브 캐리어의 세그먼트0~2에 각각 할당된 상태를 나타낸 도면.
도 4는 세그먼트 0의 프리앰블을 프리앰블 파일럿으로 역 랜덤화한 후에 시간 영역신호로 변환하였을 때 피크치를 나타낸 도면.
도 5는 세그먼트 0와 세그먼트 1의 부반송파의 위치에 '1'이 있을 경우 본 발명에 의한 결합된 상태에서 시간 영역신호로 변환하였을 때 피크치를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 셀 탐색 장치의 바람직한 일 실시예의 구성도.
도 7은 도 6의 정렬부에서 두 안테나로부터 수신된 주파수 영역신호들의 정렬상태를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 의한 셀 탐색 장치의 바람직한 다른 실시예의 구성도.
본 발명은 무선통신 시스템의 셀 탐색장치 및 방법에 관한 것으로 특히 IEEE 802.16d/e 표준을 따르는 시간 분할 듀플렉스(TDD : Time Division Duplex)-직교주파수분할다중접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access)방식의 통신시스템에서 다중 안테나 사용시 셀 탐색의 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 국내의 휴대인터넷 표준인 와이브로(Wibro)는 사용자가 이동하고 있는 상태에서도 고속 데이터 서비스가 가능하도록 하기 위해 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이라는 신호 전송 방식을 사용하고 있다.
OFDM 방식은 다수의 직교하는 부반송파를 중첩시키는 대표적인 다중 반송파 전송 방식으로 이는 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(Sub-Carrier)를 통해 변조하여 전송하는 방식이다. 이러한 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting : DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 랜(Wireless Local Area Network: WLAN) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용될 수 있으며, 다중경로 페이딩에 강인하다는 장점을 이용하여 고속 데이터 전송을 위한 효율적인 플랫폼 제공이 가능하다.
또한, 여러 명의 사용자가 동시에 인터넷 서비스를 받을 수 있도록 OFDM에 근간을 둔 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)라는 다중접속 방식을 사용하고 있으며, 사용자에게 인터넷 서비스를 안정적으로 제공하기 위해 기지국과 단말기에 여러 개의 안테나를 장착하는 MIMO(multiple Input Multiple Output) 기술을 옵션으로 사용할 수 있도록 규정하고 있다.
OFDMA는 주파수 영역을 다수의 부반송파로 이루어진 부채널로 구분하고, 시간영역을 다수의 타임슬롯으로 구분한 후, 부채널을 사용자별로 할당하여 시간 및 주파수 영역을 모두 고려한 자원 할당을 수행하여 제한된 주파수 자원으로 다수의 사용자를 수용할 수 있는 다중 접속 방식이다.
MIMO는 기존에 쓰이던 한 개의 송수신 안테나를 멀티 아웃풋ㅇ인풋을 위해 두 개 이상 쓰는 것으로, 그만큼 속도가 빨라지지만 복잡성 역시 마찬가지로 높아지는 한계도 있다. 송수신 시공간 처리 기법인 MIMO 기술은 송신단에서 각 전송 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고 수신단에서 적절한 간섭제거 및 신호처리를 통해 송신 데이터를 구분해내는 SDM(Spatial Division Multiplexing) 기법과 함께 고급의 스페이스 타임 채널 코딩(space time channel coding) 기법을 통해 다이버시티(diversity) 이득을 극대화하는 기술이 사용된다.
이와 같은 MIMO-TDD/OFDM 시스템의 단말기에서는 다중 안테나를 사용하기 때문에 안테나 수에 비례하여 단말기의 하드웨어 및 신호처리 구성이 복잡해지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 다중 안테나 방식의 통신 단말기의 셀 탐색 알고리즘을 개선하여 단말기 하드웨어 및 신호처리의 복잡성을 감소시킬 수 있는 셀 탐색 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 복수의 안테나 수신 신호들에 대해서 IFFF 처리 수를 줄일 수 있는 셀 탐색 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 안테나 수신 신호들에 대해서 IFFF 출력이 결합되게 함으로써 수신 성능을 향상시킬 수 있는 셀 탐색 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성화기 위하여 본 발명의 장치는 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서, 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환부와, 복수의 고속 퓨리에 변환기들 각각에서 발생된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 복수의 역 랜덤화기들과, 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 정렬시키는 정렬부와, 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 고속 역 푸리에 변환부와, 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 최대치 검출부와, 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치는 디지털 통신에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)를 사용하는 IEEE 802.16 기반 시스템, 예컨대 Wibro, WiMAX 시스템의 단말장치에 관련된다.
본 발명에서 정렬부는 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬하기 위하여 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 상기 적어도 하나 이상의 다른 신호들을 축차적으로 샘플 지연시키는 지연부와, 지연부에서 축자적으로 지연된 적어도 하나 이상의 지연신호들과 한 신호를 가산하고 그 가산결과를 정렬신호로 발생하는 가산기를 포함한다.
본 발명의 방법은 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서, 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하고, 복수의 고속 퓨리에 변환된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화한다. 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 정렬시키고, 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환한다. 이어서 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾고 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 방법은 제1안테나를 통하여 수신된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 제1주파수 영역신호를 발생시키고, 제2안테나를 통하여 수신된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 제2주파수 영역신호를 발생시킨다. 이어서, 제1 및 제2 주파수 영역신호들을 각각 역 랜덤화시키고, 역 랜덤화된 제1주파수 영역신호들의 무신호 서브캐리어 위치에 역랜덤화된 제2주파수 영역신호의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 제1 및 제2 주파수신호들을 정렬시킨다. 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환시켜서 시간 영역신호를 발생시키고, 시간 영역신호의 최고치에 응답하여 세그먼트를 판단한다.
본 발명의 다른 실시예의 방법은 안테나 선택신호에 응답하여 제1 및 제2 안테나를 통하여 수신된 신호를 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역신호를 발생시킨다. 이어서 주파수 영역신호들을 역 랜덤화 시키고, 역 랜덤화된 주파수 영역 신호들을 상기 안테나 선택신호에 응답하여 디멀티플렉싱하여 저장한다. 이어서 분리 저장된 복수의 주파수 영역신호들을 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시켜서 출력하고, 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환시켜서 시간 영역신호를 변환시킨 다음에 시간 영역신호의 최고치에 응답하여 세그먼트를 판단한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하고자 한다. 이 실시예는 이 기술에 숙련된 자들이 본 발명을 실시할 수 있게 충분히 상세하게 기술한다.
도 1은 일반적인 MIMO - TDD/OFDMA 시스템의 송수신블록을 나타낸다.
기지국(BS)(10)과 가입자 단말기(MS)(20)는 각각 다중 안테나를 통하여 통신한다. 기지국(10)은 인코더(12), 복수의 OFDM 변조기들(14), 복수의 고주파 송출기들(16), 복수의 송신 안테나들(18)을 포함한다. 가입자 단말기(20)는 복수의 수신 안테나들(22), 복수의 고주파 수신기들(24), 복수의 OFDM 복조기들(26), 디코더(28)를 포함한다.
도 2는 TDD/OFDMA 프레임 구조를 나타낸다. 가로축은 시간축으로 OFDMA 심볼 번호를 나타내고, 세로축은 주파수축으로 서브 채널 번호를 나타낸다. 프레임(30)은 하향링크 서브 프레임(32)과 상향 링크 서브 프레임(36)이 시간으로 구분되는 TDD 방식으로 구성된다. 하향링크 서브 프레임(32)에서 상향 링크 서브 프레임(36)으로 천이하는 구간에는 각각 셀 반경을 결정하는 보호시간인 전송 천이 갭(Transmission Transition Gap : TTG)(34)이 존재하고, 상향링크에서 하향링크로 천이하는 구간에는 스위칭을 위한 수신 천이 갭(Receipt Transition Gap : RTG)(38) 보호시간이 존재한다.
하향링크 서브 프레임을 위한 구간은 프리앰블(21, 22)과, MAP, 공동제어, 및 호출을 위한 채널(23)과, 채널 추정을 위한 파일럿을 전송하지 않는 부채널 영역과, 채널 추정을 위한 파일럿을 전송하는 부채널 영역들을 구비하고, 상향링크를 위한 구간도 각종 채널들을 구비한다.
하향링크 서브 프레임(32)은 프리앰블(33)을 포함한다. 각 기지국(BS)의 송신 신호에는 프레임 단위로 서로 다른 프리앰블이 존재한다. 단말(MS)에서는 프레임의 시작인 프리앰블을 찾아내고 여러 개 중에서 어떤 프리앰블 인지를 구별하는 능력이 있어야 한다. 단말(MS), 즉 이동국은 하향 링크를 통해 여러 기지국(BS)에서 전송하는 프리앰블을 수신하고 이를 통해 초기 셀 탐색을 수행한다.
이 과정을 통해 이동국(MS)은 자신이 속한 기지국(BS)이나 섹터 또는 세그먼트를 알 수 있으며 서비스를 위한 링크를 형성할 수 있다. 와이브로 시스템에서 각 기지국(BS)은 프리앰블을 생성할 때 고유의 ID Cell 정보와 세그먼트 정보를 사용하며 이 두 가지 정보를 통해 이동국(MS)은 자신의 기지국(BS)을 구분할 수 있게 된다.
프리앰블은 초기 동기와 셀 탐색뿐만 아니라 주파수 옵셋과 채널 추정에도 사용될 수 있다. 각 기지국(BS)은 ID Cell 정보와 세그먼트(segment) 정보에 의해 표준에 주어진 PN 수열 중 하나를 선택할 수 있다. 이 PN 수열은 부스팅된 BPSK에 의해 변조된다. 변조된 PN 수열은 PreambleCarrierSetn 정보에 의해 적절한 위치의 부반송파에 할당된다.
1024 point FFT를 사용하는 경우에 프리앰블은 다음과 같이 정의 된다.
프리앰블로 사용되는 PN sequence는 114개가 있다. 각 PN sequence는 284 bit로 구성된다. 프리앰블 심볼을 만들기 위해서 284 bit를 다음과 같은 절차로 주파수 영역의 각 부반송파에 할당한다.
프리앰블 심볼은 1024 서브 캐리어(반송파)들 중에서 86 * 2 (Left and Right guard)를 제외한 852 서브 캐리어들을 사용한다. 프리앰블 심볼을 만들기 위해서 3 carrier sets 중에 하나가 사용된다. Carrier set은 다음 수학식 1과 같이 정의 된다.
PreambleCarrierSetn = n + 3 k
여기서, PreambleCarrierSetn 은 특정 프리앰블에 할당된 모든 서브 캐리어를 특정하고, n 은 프리앰블 서브 캐리어 세트의 인덱스 0, 1, 2의 수를 나타내고, k 는 각 세트에 할당된 0~283 런닝 인덱스(running index)의 수를 나타낸다.
각 프리엠블에 세그먼트 번호(segment number) 가 할당되어 있고, 세그먼트에 다음과 같이 캐리어 세트(carrier set)가 할당된다.
― Segment0 uses preamble carrier-set 0
― Segment 1 uses preamble carrier-set 1
― Segment 2 uses preamble carrier-set 2
도 3은 실제 사용된 서브 캐리어의 할당된 상태를 나타낸다. 도 3에서 세그먼트 0의 서브 캐리어 세트에서 "0"위치에 위치한 유신호 서브 캐리어는 DC 성분이므로 항상 zero 이므로 프리앰블 서브캐리어가 할당이 되더라도 zero로 만들어 준다. 도 3에서 세그먼트 0에서는 284비트의 각 비트들이 서브 캐리어 인덱스를 3으로 나누어 나머지가 0인 서브 캐리어 인덱스를 가진 서브 캐리어들에만 일대 일로 매핑되어 유신호 서브 캐리어로 할당된다. 나머지 서브 캐리어들에는 프리앰블의 엘리먼트들이 매핑되지 않은 무신호 서브 캐리어로 할당된다.
마찬가지로 세그먼트 1에서는 284비트의 각 비트들이 서브 캐리어 인덱스를 3으로 나누어 나머지가 1인 서브 캐리어 인덱스를 가진 서브 캐리어들에만 일대 일로 매핑되어 유신호 서브 캐리어로 할당되고, 세그먼트 2에서는 284비트의 각 비트들이 서브 캐리어 인덱스를 3으로 나누어 나머지가 0인 서브 캐리어 인덱스를 가진 서브 캐리어들에만 일대 일로 매핑되어 유신호 서브 캐리어로 할당된다.
프리앰블 서브 캐리어는 다음과 같이 변조된다.
Figure 112006096454097-pat00001
여기서 Wk는 802.16e 표준 table 309에 있다.
이동국(MS)에서는 이와 같은 프리앰블을 포함한 신호를 안테나를 통하여 수신한다. 이동국(MS)에 전원을 투입하면 이동국(MS) 수신부에서는 초기 동기를 잡 고, 주파수 복구를 하고, 셀 을 탐색하여 사용된 프리앰블을 찾는다. 앞에서 언급한 것과 같이 프리앰블 인덱스를 알아야만 데이터 디코딩을 할 수 있다.
통상적으로 먼저, 안테나를 통하여 수신된 신호를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 데이터를 얻고 초기 시간과 주파수 동기를 수행하고 CP(Cyclic Prefix)를 제거한 후, 얻어진 OFDM 심볼에 대해서 FFT를 수행하여 시간 영역 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 이렇게 수신된 주파수 영역 신호와 이미 알고 있는 각 세그먼트의 PN 수열 부호비트와의 합을 구한다. 이 합의 결과 중 제일 큰 값을 갖는 수열을 선택하면 그 수열에 해당하는 IDCell 정보와 세그먼트 정보를 얻을 수 있다.
FFT 하기 전 시간영역에서 셀 탐색을 할 수도 있을 것이고, FFT 처리 이후 주파수 영역에서 할 수도 있다.
시간영역에서의 셀 탐색은 다음 수학식3과 같다.
Figure 112006096454097-pat00002
여기서, 시간영역의 수신 신호 rn 와 알고 있는 프리앰블의 시간영역 정보(pT m) 사이의 상관값을 구하는 방식이다. pT m은 pF m(주파수 영역 정보, 1 또는 -1)를 FFT 한 결과이다. 시간영역 셀 탐색 방법은 구현이 복잡하고 전력소모가 많은 문제점이 있다.
다른 방법으로 주파수 영역에서 처리가 있는데 기존의 알려진 방법으로 주파 수 영역에서 처리 후 IFFT를 한 번 한 결과를 이용하여 탐색할 수 있다.
주파수 영역에서의 셀 탐색은 다음 수학식4와 같다.
Figure 112006096454097-pat00003
수신된 신호 rn 는 채널 h 와 송신 신호 s와 콘볼루션(convolution) 된 형태 rn = h*s 이다. rn을 FFT 결과인 dk는 시간영역 채널 h를 FFT 한 결과 H 와 시간 영역 송신 신호 s를 FFT 한 결과 S 의 곱으로 다음 수학식5로 나타난다.
dk = H * S
dk에 주파수 영역 프리앰블 시퀀스를 곱하여 얻어진 신호 ek는 다음 수학식6으로 나타난다.
ek = dk * pF m
= (H * S) * pF m
= (H * pF m) * pF m ( S = pF m 이므로 )
= H
이다.
ek 를 IFFT 처리 한 결과 sn = IFFT(H) = h 와 같다.
상기 시간 영역 데이터의 최대치를 이용하여 검파를 결정한다. 상기 주파수 영역 프리앰블 시퀀스는 1, -1 이므로 곱셈이 필요하지 않다. 또한 IFFT 는 FFT를 이용하여 처리가 가능하므로 추가 자원이 많이 필요하지 않다. 성능 또한 시간 영역에서 상관값을 구하는 것과 비교해서 좋다.
다중 안테나를 사용하는 경우에 주파수 영역에서 셀 탐색을 위해서는 안테나 별로 수신된 신호의 FFT, IFFT 처리와, 각 IFFT 출력들의 결합을 고려해야 한다.
상기 기술에서 안테나 하나를 사용하는 경우 주파수 영역에서 셀 탐색을 위한 방법을 설명하였다. 따라서 복수의 안테나를 사용할 경우에는 안테나 수에 비레하여 시스템의 복잡도가 증가하게 된다.
본 발명은 다중 안테나를 사용하는 경우 특히 두 개의 안테나를 사용하는 경우를 가정하여 설명하고자 한다.
상기 언급한 프리앰블은 세그먼트로 나누어져 있고 각 세그먼트는 세 부반송파 마다 프리앰블 파일럿을 실어 보낸다. 세그먼트 0의 경우에 주파수 영역에서의 위치는 도 3에 도시한 바와 같다.
상기 세그먼트 0의 프리앰블을 프리앰블 파일럿으로 역 랜덤화한 후에 시간영역 신호로 변환하면 피크치는 도 4에 도시한 바와 같다.
도 4를 참조하면, 가로축은 시간축에서 피크치 인덱스 번호를 나타내고 세로 축은 피크치의 세기를 나타낸다. 도 4에서 인덱스 번호 1,342,684 위치에서 피크치 들이 나타난다. 그리고 세그먼트 0인 경우 각 피크치 위치에서 위상은 0으로 동일하다.
반면 세그먼트 1인 경우에 피크치 위치는 동일하나 위상이 0,120,240도 각각 다르다. 세그먼트 2인 경우에도 피크치 위치는 동일하나 위상이 0,240,120 도로 각각 다르다.
세그먼트 마다 각 위치에서의 위상을 표로 정리하면 다음 표 1과 같다.
위상
세그먼트 위치 1 342 684
세그먼트 0 0 0 0
세그먼트 1 0 120 240
세그먼트 2 0 240 120
위 표를 참고하면 부반송파의 위치에 따라서 시간영역의 피크치 위치에서 위상이 달라진다는 것을 알 수 있다. 각 세그먼트 마다 시간 영역에서의 특성을 수식적으로 간략히 나타내면 다음 수학식7과 같다.
S0 n= a0(n-1) + a1(n-342) + a2(n-684)
S1 n= a0(n-1) + a1 *exp(j*pi/3)*(n-342) + a2*exp(j*2pi/3)*(n-684)
S2 n= a0(n-1) + a1 *exp(j*2pi/3)*(n-342) + a2*exp(j*pi/3)*(n-684)
프리앰블 시퀀스를 채널을 통과시킨 경우에는 프리앰블의 세그먼트에 따른 위상과 채널의 위상이 더해져서 나타난다. 두 개의 안테나를 사용하는 경우 결합은 세그먼트에 따른 부반송파의 위치에 따른 시간영역에서의 위상이 세그먼트 마다 다른 것을 이용한다.
만약 세그먼트 0와 세그먼트 1의 부반송파의 위치에 '1'이 있다면, 시간 영역에서는 도 5와 같이 나타난다.
도 5를 참조하면, 피크치 위치 1 의 크기가 2.25에서 4.5로 약 2배 정도 커졌다. 즉 피크치 위치 1에서는 결합 되어 2 배만큼 커졌다. 만약 채널이 존재하면 피크치의 위치와 크기는 달라진다.
이를 정리하면 다음 수학식8과 같아진다.
SSum n = a0(n-1) + a1(n-342) + a2(n-684)
+ a0(n-1) + a1 *exp(j*pi/3)*(n-342) + a2*exp(j*2pi/3)*(n-684)
= 2a0(n-1) + a1 *exp(j*pi/6)*(n-342) + a2*exp(j*5pi/6)*(n-684)
여기서 d(n) = 1 when n = 0.
만약 채널 h1, h2가 있는 경우에는 다음 수학식9와 같아진다.
SSum n = h1 (a0(n-1) + a1(n-342) + a2(n-684))
+ h2 (a0(n-1) + a1 *exp(j*pi/3)*(n-342) + a2*exp(j*2pi/3)*(n-684))
= a0(h1+h2)(n-1) + a1 (h1+h2*exp(j*pi/3))*(n-342) + a2(h1+h2 *exp(j*2pi/3))*(n-684)
즉 h1, h2의 크기와 위상에 따라서 피크치의 크기와 위상이 달라진다.
하지만 3개의 피크치 a0(h1+h2), a1 (h1+h2*exp(j*pi/3)), a2(h1+h2 *exp(j*2pi/3)) 중에서 하나는 둘의 벡터 합이 증가해서 이득을 얻을 수 있다.
이와 같은 이득 증가는 신호대 잡음비를 증가시켜서 통신품질을 향상시킬 수 있게 한다.
도 6은 본 발명에 의한 셀 탐색 장치의 바람직한 일 실시예의 구성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1실시예의 셀 탐색 장치는 안테나(102, 104), 고주파수신부(106, 108), 아날로그 디지털 변환기(107, 109), 고속 푸리에 변환부(110), 역 랜덤화부(112), 정렬부(114), 고속 역 푸리에 변환부(116), 최대치 검출기(118), 판정부(120)를 포함한다.
안테나(102)를 통하여 수신된 신호는 고주파 수신부(106)를 통하여 수신신호( rn 1 )로 아날로그 디지털 변환기(107, 109)에 각각 제공되고 여기서 변환된 디지털 신호들은 고속 푸리에 변환부(110)의 FFT1로 제공된다. 안테나(104)를 통하여 수신된 신호는 고주파 수신부(108)를 통하여 수신신호( rn 2 )로 고속 푸리에 변환부(110)의 FFT2로 제공된다. FFT1 및 FFT2에서 각각 변환된 주파수 영역신호들(dk 1, dk 2)은 역 랜덤화부(112)에서 알고 있는 각 세그먼트의 프리앰블 주파수영역 정보 pF m 와 상관시켜서 상관값들( ek 1, ek 2)을 구한다.
정렬부(114)는 샘플 지연기(DY)와 가산기(ADD)로 구성되고 상관값( ek 2)을 지연기(DY)로 1샘플 지연시키고 지연된 상관값(D-ek 2)을 상관값( ek 1)과 가산기(ADD)에서 더한다. 더해진 값은 도 7에 도시한 와 같이 세그먼트0의 무신호 서브 캐리어 위치에 세그먼트1의 유신호 서브 캐리어가 정렬되게 된다. 정렬된 신호는 하나의 고속 역 푸리에 변환기(116)를 통하여 시간 영역신호(sn)로 변환된다.
변환된 시간 영역신호(sn)는 최대치 검출기(116)에서 최대값이 검출되고 검출된 최대값에 응답하여 판정부(120)에서는 특정 셀 및 세그먼트의 프리앰블이 있는가를 인식하게 된다.
도 8은 본 발명에 의한 셀 탐색 장치의 바람직한 다른 실시예의 구성을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제2실시예의 셀 탐색 장치는 안테나(102, 104), 고주파수 신부(106, 108), 아날로그 디지털 변환기(107, 109), 고속 푸리에 변환부(122), 역 랜덤화부(124), 정렬부(126), 고속 역 푸리에 변환부(116), 최대치 검출기(118), 판정부(120)를 포함한다. 제2실시예는 제1실시예와 비교하여 고속 푸리에 변환부에서 2개의 FFT 블록을 1개의 FFT 블록으로 구현한 점이 다르다.
고속 푸리에 변환부(122)는 선택기(MUX1), FFT로 구성된다. 선택기(MUX1)는 안테나 선택신호(C1)에 응답하여 수신신호( rn 1, rn 2 )를 선택적으로 FFT에 연결시킨다.
역 랜덤화부(124)는 FFT에서 공급된 주파수 영역신호를 알고 있는 각 세그먼트의 프리앰블 주파수영역 정보 pF m 와 상관시켜서 상관값을 발생한다.
정렬부(126)는 입력 선택기(DEMUX), 버퍼(BUF1, BUF2), 출력 선택기(MUX2)를 포함한다.
입력 선택기(DEMUX)는 안테나 선택신호(C1)에 응답하여 상관값들( ek 1, ek 2)을 버퍼(BUF1, BUF2)에 분배시킨다. 따라서 버퍼(BUF1)에는 제1안테나에 관련된 상관값( ek 1)이 저장되고, 버퍼(BUF2)에는 제2안테나에 관련된 버퍼(BUF1)에는 제1안테나에 관련된 상관값( ek 2)이 저장된다. 출력 선택기(MUX2)는 정렬제어신호에 응답하여 버퍼(BUF1, BUF2)를 교호로 선택하여 도 7에 도시한 바와 같이 정렬되도록 스 위칭 제어된다. 즉 출력 선택기(MUX2)의 정렬제어신호(SCLK)는 상관값( ek 1)이 선택된 후에 1샘플기간 이후에 1샘플기간동안 액티브되어 버퍼(BUF2)를 선택하는 액티브 상태를 가진 제어신호로 구성된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대 3개의 안테나를 사용할 경우에 3번째 안테나에 대응하는 신호는 2번째 안테나의 지연으로부터 축차적으로 1샘플 지연되어 안테나1의 세그먼트0의 두 번째 무신호 서브 캐리어 위치에 안테나 3의 세그먼트2의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬될 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 복수의 안테나를 통해 수신된 신호들을 주파수영역에서 결합시킨 후에 하나의 고속 역 푸리에 변환기를 통해 시간영역신호로 변환시킨다. 그러므로 결합에 의해 신호 이득이 향상되므로 통신성능 및 품질이 향상되고 단말기의 구성의 복잡성을 감소시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 다중 안테나를 사용하고 IEEE 802.16d/e 표준을 따르는 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 신호들을 주파수 영역으로 변환하는 복수의 고속 퓨리에 변환기들;
    상기 복수의 고속 퓨리에 변환기들 각각에서 발생된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 복수의 역 랜덤화기들;
    상기 복수의 역 랜덤화기들 중 하나의 역 랜덤화기의 출력을 소정 샘플 지연하는 지연기;
    상기 지연기의 출력과 상기 복수의 역 랜덤화기들 중 다른 하나의 역 랜덤화기의 출력을 더하여, 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 상기 지연된 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 덧셈기;
    상기 덧셈기 출력을 입력하여 시간영역신호로 변환하는 고속 역 퓨리에 변환기;
    상기 고속 역 퓨리에 변환기에 의해 역 변환된 신호의 최대치를 찾는 최대치검색기; 및
    상기 최대치 검색기로부터 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 판정기를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  2. 다중 안테나를 사용하고 IEEE 802.16d/e 표준을 따르는 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하는 단계;
    상기 고속 푸리에 변환된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 단계;
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역신호들 중 하나를 소정 샘플 지연하는 단계;
    상기 지연된 역 랜덤화된 주파수 영역신호와 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역신호들 중 다른 하나를 더하여 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 상기 지연된 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 단계;
    상기 더해진 신호를 입력하여 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 단계;
    상기 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 단계; 및
    상기 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  3. 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 대응하는 주파수 영역 신호들로 각각 출력하는 복수의 고속 푸리에 변환기들;
    상기 복수의 고속 퓨리에 변환기들 각각에서 발생된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 복수의 역 랜덤화기들;
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 입력하여 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 정렬부;
    상기 정렬된 하나의 주파수영역 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 고속 역 푸리에 변환부;
    상기 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 최대치 검출부; 및
    상기 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 정렬부는
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 상기 적어도 하나 이상의 다른 신호들을 축차적으로 샘플 지연시키는 지연부; 및
    상기 지연부에서 축자적으로 지연된 적어도 하나 이상의 지연신호들과 상기 역 랜덤화 된 복수의 주파수영역신호들 중 지연되지 않은 신호를 가산하고 그 가산결과를 상기 정렬된 하나의 주파수영역신호로 발생하는 가산기를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색장치.
  6. 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호들로 각각 변환하는 단계;
    상기 복수의 고속 퓨리에 변환된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 단계;
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 하나의 주파수 영역 신호로 정렬시키는 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 단계;
    상기 정렬된 하나의 주파수 영역 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 단계;
    상기 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 단계; 및
    상기 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 정렬단계는
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 상기 적어도 하나 이상의 다른 신호들을 축차적으로 샘플 지연시키는 단계; 및
    상기 축차적으로 지연된 적어도 하나 이상의 지연신호들과 상기 역 랜덤화 된 복수의 주파수 영역 신호들 중 지연되지 않은 신호를 가산하고 그 가산결과를 상기 정렬된 하나의 주파수 영역 신호로 발생하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  9. 제1안테나를 통하여 수신된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 제1주파수 영역신호를 발생시키는 단계;
    제2안테나를 통하여 수신된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 제2주파수 영역신호를 발생시키는 단계;
    상기 제1 및 제2 주파수 영역신호들을 각각 역 랜덤화시키는 단계;
    상기 역랜덤화된 제1주파수 영역신호들의 무신호 서브캐리어 위치에 상기 역랜덤화된 제2주파수 영역신호의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 제1 및 제2 주파수신호들을 정렬시키는 단계;
    상기 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환시켜서 시간 영역신호를 발생시키는 단계;
    상기 시간 영역신호의 최고치에 응답하여 세그먼트를 판단하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 무선통신 단말장치의 셀 탐색 방법.
  10. 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 안테나 선택신호에 응답하여 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하는 고속 푸리에 변환기;
    상기 고속 퓨리에 변환기에서 발생된 주파수 영역 신호를 역 랜덤화하는 역 랜덤화기;
    상기 역 랜덤화된 주파수 영역 신호를 상기 안테나 선택신호에 응답하여 상기 복수의 안테나들에 각각 대응시켜서 버퍼링하고 버퍼링된 신호들을 정렬제어신호에 응답하여 상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 정렬부;
    상기 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 고속 역 푸리에 변환부;
    상기 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 최대치 검출부; 및
    상기 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 정렬부는
    상기 안테나 선택신호에 응답하여 역 랜덤화된 주파수 영역 신호를 각 안테나에 대응하여 각각 분배시키는 입력 선택기;
    상기 선택기에 연결되고 상기 복수의 안테나들에 각각 대응하여 상기 선택기로부터 분배된 대응 주파수 영역신호들을 각각 저장하는 복수의 버퍼들;
    정렬제어신호에 응답하여 상기 복수의 버퍼들에 각각 저장된 신호들을 교호로 스위칭하여 상기 정렬신호로 발생하는 출력 선택기를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색장치.
  13. 다중 안테나, 다중 접속방식의 무선통신단말장치에 있어서,
    상기 다중 안테나의 각 안테나 별로 수신된 복수의 수신신호들을 각각 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역 신호로 변환하는 단계;
    상기 복수의 고속 퓨리에 변환된 복수의 주파수 영역 신호들을 각각 역 랜덤화하는 단계;
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들 중 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시키는 단계;
    상기 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환하여 시간 영역신호로 변환하는 단계;
    상기 역 변환된 시간 영역신호의 최대치를 찾는 단계; 및
    상기 검색된 최대치를 판정하여 프리앰블의 획득 여부를 결정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 정렬단계는
    상기 역 랜덤화된 복수의 주파수 영역 신호들을 각 안테나에 대응하여 분리시켜서 저장하는 단계; 및
    상기 분리 저장된 복수의 주파수 영역신호들을 한 신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 적어도 하나 이상의 다른 신호들의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시켜서 출력하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
  16. 안테나 선택신호에 응답하여 제1 및 제2 안테나를 통하여 수신된 신호를 멀티플렉싱하는 단계;
    상기 멀티플렉싱된 신호를 고속 푸리에 변환시켜서 주파수 영역신호를 발생시키는 단계;
    상기 주파수 영역신호들을 역 랜덤화시키는 단계;
    상기 역 랜덤화된 주파수 영역 신호들을 상기 안테나 선택신호에 응답하여 디멀티플렉싱하여 제1 안테나에 대응하는 주파수영역신호는 제1버퍼에 저장하고 제2 안테나에 대응하는 주파수영역신호는 제2버퍼에 분리하여 저장하는 단계;
    상기 제1 및 제2버퍼에 저장된 주파수 영역신호들을 교호로 독출하여 제1 안테나에 대응하는 주파수영역신호의 무신호 서브 캐리어 위치에 제2 안테나에 대응하는 주파수영역신호의 유신호 서브 캐리어가 위치하도록 정렬시켜서 출력하는 단계;
    상기 정렬된 신호를 고속 역 푸리에 변환시켜서 시간 영역신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 시간 영역신호의 최고치에 응답하여 세그먼트를 판단하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 무선통신 단말장치의 셀 탐색 방법.
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