KR100807887B1 - Ｏｆｄｍａ 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치 및 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDMA 시스템에서 상향링크의 시간 동기 획득을 위한 레인징 부호 검출 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 레인징 채널의 신호를 정규화함으로써, 레인징 신호의 신호 대 잡음비에 무관하게 고정된 임계값을 사용할 수 있고 레인징 부호의 일정 오 경보확률을 만족하는 상태에서 레인징 부호 검출 확률을 향상시킬 수 있어, 휴대 인터넷 시스템의 상향링크 동기 획득 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
레인징, OFDMA 시스템, 휴대 인터넷

Description

ＯＦＤＭＡ 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ACQUIRING UP-LINK SYNCHRONIZED SIGNAL IN A OFDMA SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치의 블록 구성도,
도 2a는 상기 도 1에 도시한 레인징 채널 선택부의 상세 회로 구성도,
도 2b는 상기 도 1에 도시한 정규화부의 상세 회로 구성도,
도 2c는 상기 도 1에 도시한 상관값 계산부의 상세 회로 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 시스템에서 상향링크 동기 획득처리 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 직병렬 변환부 20 : FFT 처리부
30 : 레인징 채널 선택부 40 : 정규화부
50 : 상관값 계산부 60 : 임계값 검출부
510, 520, 530 : 상관값 계산기
540 : 최대값 검출기
550 : IFFT 처리부
본 발명은 OFDMA 시스템(system)을 위한 상향링크 동기 획득 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대 인터넷 시스템에서 상향링크 동기 획득을 위한 레인징 부호 검출 확률을 높이기 위한 상향링크 동기 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 상용화가 진행되고 있는 휴대 인터넷 시스템은 OFDMA 방식을 적용하고 있고 상향링크와 하향링크의 전송이 시간으로 구분되는 TDD 방식을 사용한다. 이러한 휴대 인터넷 시스템에서 데이터의 송수신이 원활히 이루어지기 위해서는 동기 획득이 우선 이루어져야한다. 특히 하향링크와는 달리 상향링크에서는 동시에 여러 단말국의 동기를 획득해야함에 따라 기지국에서는 각 단말국들의 동기를 획득한 후 각 단말국에게 시간 지연 정보를 알려줌으로써 단말국이 기지국의 기준시간에 맞추도록 하고 있다.
여기서 각 단말국의 구분을 위해 레인징 부호가 사용되고 기지국에서는 단말국이 송신하는 레인징 부호를 검출할 확률을 높이는 것이 상향링크 동기 획득 시간을 단축시키는데 중요한 역할을 한다.
이때, 기존의 알고리듬에서는 레인징 부호의 검출 확률을 높이기 위해 도 1의 임계 검출부에서 임계값을 가능한 낮게 설정하게 되는데, 임계값을 낮게 선택하 면 낮게 선택할수록 레인징 부호의 검출 확률은 증가하게 되지만 동시에 오 경보확률 또한 증가하므로 임계값은 허용 가능한 오 경보확률을 만족하는 범위내에서 임계값을 낮게 설정해야 한다.
그러나, 종래에는 레인징 신호의 신호 대 잡음비에 따라 레인징 부호의 오 경보 확률과 검출 확률이 영향을 많이 받기 때문에 적절한 임계값을 선택하기가 상당히 까다로운 문제점이 있었으며, 또한 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 레인징 신호의 신호 대 잡음비를 측정하여 레인징 신호의 신호 대 잡음비에 따라 임계값을 적용하는 방안이 연구되고 있으나 이 방법 또한 구현이 복잡하고 신호 대 잡음비 측정을 정확히 할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 수신된 레인징 채널의 신호를 정규화 함으로써 레인징 신호의 신호 대 잡음비에 무관하게 레인징 부호 오경보확률의 성능을 일정하게 하고 따라서 허용 가능한 레인징 부호 오경보확률을 만족하는 임계값 범위에서 가장 낮은 임계값을 선택할 수 있어 레인징 부호 검출 확률을 향상시키는 OFDMA 시스템에서 상향링크 동기획득장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, OFDMA 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치로서, 단말국으로부터 수신되는 직렬 데이터를 병렬화시키는 직병렬 변환부와, 상기 병렬화된 데이터를 복조하는 고속 퓨리에 변환 처리부와, 상기 고속 퓨리에 변환 처리부의 출력 신호(
Figure 112007054953524-pat00016
)로부터 레인징 채널의 신호만을 선택하는 레인징 채널 선택부와, 상기 레인징 채널 선택부에서 선택된 레인징 채널의 신호들을 신호 대 잡음비에 영향을 받지 않도록 하기 위해 정규화시키는 정규화부와, 상기 정규화된 레인징 채널의 신호들을 모든 가능한 레인징 부호와 시간 지연에 대해 역 고속 퓨리에 변환을 이용하여 상관값을 계산하는 상관값 계산부와, 상기 계산된 상관값의 임계 검출을 통해 상기 단말국 식별을 위한 레인징 부호를 검출하는 임계 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 OFDMA 시스템에서의 상향링크 동기 획득 방법으로서, 단말국으로부터 수신한 직렬 데이터를 병렬화하여 고속 퓨리에 변환을 하는 제 1 과정과, 상기 고속 퓨리에 변환된 데이터에서 레인징 채널의 신호만을 선택하는 제 2 과정과, 상기 선택된 레인징 채널의 신호들을 신호 대 잡음비에 영향을 받지 않도록 하기 위해 정규화시키는 제 3 과정과, 상기 정규화된 레인징 채널의 신호들을 모든 가능한 레인징 부호와 시간 지연에 대해 역 고속 퓨리에 변환을 이용하여 상관값을 계산하는 제 4 과정과, 상기 계산된 상관값의 임계 검출을 통해 상기 단말국 식별을 위한 레인징 부호를 검출하는 제 5 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레인징 부호 검출 장치의 구성도이고, 도 3은 상기 레인징 부호 검출장치에서 레인징 부호 검출 동작 제어 흐름을 도시한 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 휴대 인터넷 시스템의 상향링크 동기 획득 장치는 단말국으로부터 수신되는 직렬 데이터를 병렬화하기 위한 직병렬 변환부(10), 병렬화된 데이터에 대한 고속 퓨리에 변환을 수행하여 복조하는 FFT 처리부(20), 고속 퓨리에 변환된 데이터(
Figure 112007054953524-pat00017
)로부터 레인징 채널의 신호만을 선택하는 레인징 채널 선택부(30), 레인징 채널의 신호들을 정규화하는 정규화부(40), 수신된 레인징 채널의 신호와 각각의 레인징 부호들간의 상관값을 계산하는 상관값 계산부(50), 임계 검출을 하는 임계 검출부(60)를 포함한다.
이하 상기 도 1 및 도 3을 참조하여 상향링크 동기획득 장치의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, FFT 처리부는 단말국으로부터 수신된 직렬 데이터의 병렬화된 데이터에 대한 고속 퓨리에 변환을 수행하여 복조한다(S10).
그러면, 레인징 채널 선택부(30)는 도 2a에서와 같이 고속 퓨리에 변환된 데이터(
Figure 112007054953524-pat00018
)로부터 레인징 채널의 신호(R[k])만 선택한다(S20). 레인징 부호가 L개의 레인징 심볼로 이루어져있고 k번째 레인징 심볼이 RSC[k]번째 부반송파에 할당된다면 레인징 채널의 신호(R[k])와 고속 퓨리에 변환된 데이터(
Figure 112007054953524-pat00019
) 사이의 관계식은 하기의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006023311369-pat00001
아울러, 레인징 채널 신호 정규화부(40)는 도 2b에서와 같이, 레인징 채널의 신호를 정규화하기 위해 하기의 [수학식 2]와 같이 계산한 상수(c)를 곱해준다(S30).
Figure 112006023311369-pat00002
레인징 채널에서의 수신신호에는 레인징 신호가 있는 경우도 있고, 없는 경우도 있다. 레인징 신호가 있는 경우도 한 개가 있을 수도 있고, 여러 개가 있을 수도 있다. 어떠한 경우에서도 항상 레인징 채널에서의 수신신호의 절대값의 평균값은 1이 되고 이것은 오경보확률이 레인징 수신 신호의 신호 대 잡음비나 레인징 수신신호의 개수에 무관하게 일정한 결과가 나오도록 해준다.
아울러, 상관값 계산부(50)는 수신된 레인징 채널의 신호를 모든 가능한 레인징 부호와 시간 지연에 대해서 상관값을 계산한다(S40).
도 2c를 참조하면, 상기 상관값 계산부(50)에는 레인징 부호의 개수만큼 상관값 계산기(510, 520, 530)가 존재하고, 계산의 복잡도를 줄이기 위해 역 고속 퓨리에 변환기(IFFT)(550)을 사용한다. FFT의 크기가 N, 레인징 부호의 길이가 L, i번째 레인징 부호의 k번째 심볼을 bi[k], k번째 레인징 심볼이 RSC[k]번째 부반송파에 할당된다고 하면 i번째 단말국에서 송신된 레인징 신호 Si[n]은 하기의 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006023311369-pat00003
여기서 n은 시간 인덱스(index)이다. 상기 [수학식 3]에서의 레인징 신호가 nd만큼의 시간 지연이 발생했다면 기지국 FFT의 출력 데이터 X[k]는 하기의 [수학식 4]와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006023311369-pat00004
여기서 k는 주파수 인덱스(index)이다. 기지국 FFT의 출력 데이터 X[k]는 모든 사용 가능한 레인징 부호들과 모든 가능한 범위의 시간 지연에 대해서 상관값을 계산한다. 시간 지연이 n'd이고 i'번째 레인징에 대한 상관값은 하기의 [수학식 5]와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112006023311369-pat00005
여기서 i'번째 레인징 부호에 대해 모든 가능한 범위의 시간 지연에 대해서 상기 [수학식 5]와 같은 상관값을 계산해야 한다. 따라서 이러한 계산상의 복잡도를 낮추기 위해 하기의 [수학식 6]과 같이 역 고속 푸리에 변환식을 사용할 수 있다.
Figure 112006023311369-pat00006
역 고속 퓨리에 변환기(550)의 출력값 Y[k]는 최대값 검출기(540)을 통해 최대값(
Figure 112007054953524-pat00020
) 과 최대값에 해당하는 인덱스를 찾는다. 최대값 검출기(540)의 출력값들은 임계 검출기(60)에서 임계값과 비교하여 레인징 부호의 존재 여부를 판단하게 된다(S50). 임계 검출기(60)에서 검출된 레인징 부호에 대해서는 해당하는 시간지연(
Figure 112007054953524-pat00021
)값과 함께 상위 레이어에 전달한다.
이상에서 설명한 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술 적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 레인징 채널의 신호를 정규화함으로써, 레인징 신호의 신호 대 잡음비에 무관하게 고정된 임계값을 사용할 수 있고 레인징 부호의 일정 오 경보확률을 만족하는 상태에서 레인징 부호 검출 확률을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 휴대 인터넷 시스템의 상향링크 동기 획득 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. OFDMA 시스템에서 상향링크 동기 획득 장치로서,
    단말국으로부터 수신되는 직렬 데이터를 병렬화시키는 직병렬 변환부와,
    상기 병렬화된 데이터를 복조하는 고속 퓨리에 변환 처리부와,
    상기 고속 퓨리에 변환 처리부의 출력 신호(
    Figure 112007054953524-pat00022
    )로부터 레인징 채널의 신호만을 선택하는 레인징 채널 선택부와,
    상기 레인징 채널 선택부에서 선택된 레인징 채널의 신호들을 신호 대 잡음비에 영향을 받지 않도록 하기 위해 정규화시키는 정규화부와,
    상기 정규화된 레인징 채널의 신호들을 모든 가능한 레인징 부호와 시간 지연에 대해 역 고속 퓨리에 변환을 이용하여 상관값을 계산하는 상관값 계산부와,
    상기 계산된 상관값의 임계 검출을 통해 상기 단말국 식별을 위한 레인징 부호를 검출하는 임계 검출부;
    를 포함하는 상향링크 동기 획득 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레인징 채널 선택부는, 상기 고속 퓨리에 변환된 데이터(
    Figure 112007054953524-pat00023
    )로부터 아래의 [수학식]에서와 같이
    [수학식]
    Figure 112007054953524-pat00007
    R[k] : 레인징 채널 신호,
    RSC[k] : k 번째 레인징 심볼
    레인징 채널 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 상향링크 동기 획득 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정규화부는, 상기 레인징 채널 선택부에서 선택된 레인징 채널의 신호들을 정규화 상수(c)를 이용하여 아래의 [수학식]에서와 같이
    [수학식]
    Figure 112006023311369-pat00008
    R[k] : 레인징 채널 신호,
    정규화시키는 것을 특징으로 하는 상향링크 동기 획득 장치.
  4. OFDMA 시스템에서의 상향링크 동기 획득 방법으로서,
    단말국으로부터 수신한 직렬 데이터를 병렬화하여 고속 퓨리에 변환을 하는 제 1 과정과,
    상기 고속 퓨리에 변환된 데이터에서 레인징 채널의 신호만을 선택하는 제 2 과정과,
    상기 선택된 레인징 채널의 신호들을 신호 대 잡음비에 영향을 받지 않도록 하기 위해 정규화시키는 제 3 과정과,
    상기 정규화된 레인징 채널의 신호들을 모든 가능한 레인징 부호와 시간 지연에 대해 역 고속 퓨리에 변환을 이용하여 상관값을 계산하는 제 4 과정과,
    상기 계산된 상관값의 임계 검출을 통해 상기 단말국 식별을 위한 레인징 부호를 검출하는 제 5 과정
    을 포함하는 상향링크 동기 획득 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 과정에서, 레인징 채널 신호는, 상기 고속 퓨리에 변환된 데이터(
    Figure 112007054953524-pat00024
    )로부터 아래의 [수학식]에서와 같이
    [수학식]
    Figure 112007054953524-pat00009
    R[k] : 레인징 채널 신호,
    RSC[k] : k 번째 레인징 심볼
    산출되는 것을 특징으로 하는 상향링크 동기 획득 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 과정에서, 레인징 채널 신호의 정규화는, 상기 정규화 상수(c)를 이용하여 아래의 [수학식]에서와 같이
    [수학식]
    Figure 112006023311369-pat00010
    R[k] : 레인징 채널 신호,
    정규화시키는 것을 특징으로 하는 상향링크 동기 획득 방법.
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