KR100865935B1 - 하향링크 프리앰블 신호를 이용한 셀 탐색 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 기지국으로부터 수신된 프레임의 프리앰블을 이용하여 이동 통신 시스템의 셀을 탐색하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스 저장부, 및 수신된 신호와 상기 저장된 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 수신 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하는 셀 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는, 수신된 신호와 저장된 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는 이진 양자화된 프리앰블 시퀀스를 이용함으로써 연산량과 메모리를 절약할 수 있다. 또한, 저장된 복수의 프리앰블 시퀀스가 세그먼트 번호에 따라 위상이 회전되어 있어, 주파수 오프셋을 보상하기 위해 지는 연산 부담을 줄일 수 있다. 따라서, 장치의 복잡도를 감소시키면서도 빠르고 정확하게 셀 탐색을 수행할 수 있다.

Description

하향링크 프리앰블 신호를 이용한 셀 탐색 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR SEARCHING CELLS UTILIZING DOWNLINK PREAMBLE SIGNALS}

도 1은 본 발명이 적용되는 IEEE 802.16d/e 표준의 OFDMA TDD 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 셀 탐색 장치 및 방법에 적용되는 하향링크 프리앰블의 세그먼트별 전송 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 주파수 영역에서 상관 연산을 수행하는 종래의 셀 탐색 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 셀 탐색 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치의 구성 및 동작을 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치를 포함하는 이동 통신 단말기의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 방법을 각 단계별로 나타낸 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 방법을 도시한 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치 및 방법의 시뮬레이션 결과 를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310: FFT 모듈 320: 지연기

330: 공액기 340: 합산기

350, 560, 580: 최대값 판별기 410: 프리앰블 신호

420: 프리앰블 시퀀스 저장부 430: 셀 탐색부

510: 상관 윈도우 샘플 520: 상관 연산 샘플

530: 프리앰블 시퀀스 540: 상관 연산부

550: 제1 상관값 버퍼 570: 제2 상관값 버퍼

620: 초기 동기화 모듈

본 발명은 이동 통신 시스템의 셀 탐색 장치 및 방법에 관한 것으로서, 직교 주파수 분할 다중 접근(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 이동 통신 시스템에서 이동 통신 기지국으로부터 수신된 신호를 이용하여 상기 수신 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별함으로써 이동 통신 시스템의 셀을 탐색하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

참고로 본 명세서에서 사용되는 "셀 탐색 장치" 및 "셀 탐색 방법"이라는 용어는 이동 통신 시스템의 각 기지국에 대응되는 지역 범위인 셀 또는 섹터를 탐색하는 장치 및 방법 일체를 의미하는 것으로 해석된다. 본 발명에서의 "셀 탐색 장치"는 그 자체로서 하나의 독립된(stand-alone) 장치로 동작할 수도 있고, 또달리 이동 통신 단말기 또는 이동 통신 관련 측정 장치 등을 포함하는 이동 통신 시스템에 내장되어 이들 장치의 일부로서 동작할 수도 있다.

당업자라면 주지하는 바와 같이, OFDMA 방식의 이동 통신 시스템의 데이터 전송은 프레임 단위로 이루어진다. 도 1에는 본 발명이 적용되는 기술 분야인 WiBro(Wireless Broadband) 규격의 OFDMA TDD(Time Division Duplex) 프레임 구조의 일례가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 프레임 구조는 IEEE 802.16d/e 표준에 따른 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 통신 기지국, 즉 기지국(RAS: Radio Access Station)에서 이동 통신 단말기, 즉 이동국(PSS: Portable Subscriber Station)으로의 연결인 하향링크(DL: Downlink) 프레임은 다시 프리앰블, 하향링크 부프레임(DL Subframe) 및 상향링크 부프레임(UL Subframe)으로 구성된다. 이하 본 명세서에서 "프리앰블"이라는 용어는 하향링크 프레임에 포함된 하향링크 프리앰블을 의미한다.

도 1을 참조하면, 하향링크 프레임의 첫번째 심볼에 프리앰블이 할당된다. 이러한 프리앰블은 프레임 동기화와 셀 구분을 위해 사용된다. 특히 본 발명이 적용되는 기술 분야와 관련하여, 프리앰블은 이동 통신 시스템의 셀을 식별케 하는 셀 식별자(Cell ID) 및 세그먼트 번호(Segment Number) 정보를 포함하고 있어, 이를 이용하여 이동 통신 단말기는 상기 셀을 식별하고, 그에 해당하는 기지국과의 연결을 설정할 수 있다.

도 2는 OFDM/OFDMA 방식의 이동 통신 시스템의 세그먼트(Segment)별 프리앰블 전송 구조를 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 복수의 부반송파의 좌우측으로 인접 주파수 대역의 간섭을 줄이기 위한 보호 대역(Guard Band)이 구성되고, 널 부반송파(Null Subcarrier)인 DC 부반송파가 구성된다. 또한, 도면에 도시한 바와 같이, 하나의 세그먼트 내에서 프리앰블 부반송파는 소정의 간격(도 2에서는 '3')을 두고 위치하며, 이에 따라 각 셀에 해당하는 기지국은 부여된 셀 식별자에 해당하는 프리앰블 정보를 포함한 신호를 자신에게 할당된 세그먼트를 이용하여 전송할 수 있다. 따라서 이동 통신 단말기는 기지국으로부터 수신한 신호(본 발명에서는 일례로서 프리앰블 신호를 예시함)로부터 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별할 수 있고, 이로부터 상기 기지국의 셀 식별자와 상기 기지국에 할당된 세그먼트 번호를 알 수 있다.

참고로, 본 명세서에서는 OFDM/OFDMA 기반의 세그먼트의 총수가 '3'인 이동 통신 시스템의 경우에 한정하여 설명할 것이지만, 당업자라면 주지하는 바와 같이 이동 통신 시스템의 종류 및 이동 통신 시스템이 따르는 표준이 정하는 바에 따라 본 명세서를 통해 설명되는 셀 탐색 장치 및 방법은 그 적용 범위가 세그먼트의 수가 '3'인 OFDM/OFDMA 기반 시스템에 국한되지 않는다.

셀 탐색 장치는 이동 통신 단말기와 기지국 간의 안정적인 데이터 송수신을 위한 연결 설정을 위해 필요한 장치이다. 단말기의 물리적 이동, 및 무선 구간(Air)의 상태 변화에 따라 단말기는 기지국과의 연결을 매번 다시 설정할 필요가 있으며, 이를 위해 단말기가 속해 있는 셀을 탐색하는 것이 필요하다. 특히, 단말 기의 셀 간 이동에 따른 핸드오버(Handover)가 빈번하게 일어나는 경우, 단말기의 셀 탐색 성능은 무선 데이터 통신의 품질을 결정하는 중요한 요소가 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동 통신 단말기가 수신하는 프리앰블은 복수의 기지국으로부터 전송된 복수의 프리앰블 신호를 포함할 수 있다. 따라서 단말기는 수신한 프리앰블 신호들 중 가장 강한 신호를 찾아냄으로써 현재 자신이 위치하고 있거나 또는 인접한 복수의 셀 중 가장 강한 신호 레벨로 데이터를 송수신할 수 있는 기지국과의 연결을 설정할 수 있다.

이처럼 가장 강한 프리앰블 신호를 찾아내기 위해, 종래의 셀 탐색 장치는 주파수 영역에서 상관(Correlation) 연산을 하는 것을 특징으로 한다. 주지하는 바와 같이 OFDMA 시스템의 이동 통신 기지국은 복수의 부반송파 데이터로 이루어져 있는 프리앰블을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 모듈을 통해 시간 영역 신호로 변환하여 전송한다. 따라서 종래의 셀 탐색 장치는 일단 수신한 프리앰블 신호를 주파수 영역으로 다시 변환시킨 다음, 상기 변환된 프리앰블 신호를 단말기에 미리 저장되어 있는 프리앰블 시퀀스들과 주파수 영역에서 상관 연산하는 기법을 이용한다.

도 3은 상술한 바와 같이 주파수 영역에서 상관 연산을 수행하는 종래의 셀 탐색 장치 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도면에 도시된 장치를 이용한 셀 탐색 방법은 다음과 같다. 먼저, FFT(310)를 거친 주파수 영역의 수신 신호

와 셀 탐색 장치에 저장된 프리앰블 시퀀스

와의 상관값을 구한다. 상기 상 관값을 구하는 상관 연산 모듈은 지연기(Delay Module)(320), 공액기(Complex Conjugate Module)(330), 곱셈기(Multiplier), 및 합산기(Summator)(340)를 포함하여 구성될 수 있다.

개의 미리 저장된 프리앰블 시퀀스에 대해 각 상관값을 계산하여, 이 중 최대값을 갖는 프리앰블 시퀀스를 구할 수 있다(350). 이처럼 구해진 프리앰블 시퀀스에 해당하는 인덱스 값인 프리앰블 인덱스를

라고 할 때, 위 과정을 수학식으로 표현하면, 다음과 같다.

여기서

는 단일 프리앰블 시퀀스를 구성하는 부반송파의 개수를 나타내며,

는 각 후보 프리앰블 시퀀스의 인덱스를 나타낸다. 일례로서,

는 1024 개의 부반송파 중 172 개의 보호 부반송파를 제외한 852 개의 부반송파를 세그먼트 총수 3으로 나눈 284라는 값을 가질 수 있다.

이와 같은 방법을 구현한 종래의 셀 탐색 장치는, 정상적인 동작을 위해 정확한 프레임 경계 타이밍과 반송파 주파수 오프셋의 검출을 필요로 한다. 초기 프레임 경계 타이밍 검출 과정에서 발생하는 오차는, 부정확한 FFT 타이밍 정보를 산출한다. 부정확한 타이밍 정보에 의해 위상 오프셋(Phase Offset)이 발생하며, 이 로 인해 전체적인 탐색 성능이 저하된다. 특히, 이동 통신 단말기가 셀의 경계에 위치하는 경우, 종래의 셀 탐색 장치로는 정확한 탐색 결과를 얻기 어렵게 된다.

마찬가지로, 반송파 주파수 오프셋을 적용하는 경우에 있어, 종래의 장치는 프리앰블 신호로부터 세그먼트 번호를 확인할 수 없다는 문제가 있다. 이로 인해 각 세그먼트 번호에 대해 추가적인 가설 테스트를 수행함으로 인해 세그먼트 수만큼 장치의 복잡도가 증가한다. 셀 탐색에 앞서 초기 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 경우에, 세그먼트 번호가 결정되지 않아 매 프리앰블과의 상관 연산에 세 배의 가설 테스트(세 가지 세그먼트 번호에 대한)가 요구된다. 이와 같은 과정은 상당한 연산 부담을 지우고 구현 복잡도를 증가시키는 원인이 되어, 단말기의 저가, 저전력 설계를 어렵게 할 수 있다.

이에, 본 발명에서는 이동 통신 시스템에서 수신된 프리앰블 신호로부터 보다 적은 자원을 이용하여 보다 빠르고 정확한 셀 탐색을 수행하기 위한 새로운 기술을 제안하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 셀 탐색 장치에 있어 하드웨어 및 소프트웨어의 복잡도를 감소시키고 탐색 속도 및 정확도를 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수신된 프리앰블 신호와 저장된 프리앰블 시퀀스들 간의 상관 연산을 시간 영역에서 수행함으로 셀 탐색 장치의 성능에 영향을 미치는 반송파 주파수 오프셋과 프레임 경계 검출 오차의 영향을 최소화하는 것을 그 목적으로 한 다.

또한, 본 발명은 시간 영역에서 미리 회전된 프리앰블 시퀀스들을 이용하여, 상관 연산의 복잡도를 감소시켜 셀 탐색 장치를 보다 효율적으로 구성하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이진 양자화된 프리앰블 시퀀스들을 이용하여, 셀 탐색 장치의 연산 복잡도를 감소시키고 프리앰블 시퀀스들이 저장될 메모리를 절약하여 이동 통신 시스템에 보다 적합한 형태의 셀 탐색 장치를 구성하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일정 크기의 상관 윈도우 내에서 반복하여 상관 연산을 수행함으로 프리앰블 인덱스 추출과 동시에 정밀한 프레임 경계 검출을 위한 타이밍 인덱스를 추출하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 초기 프레임 경계 검출 장치, 초기 주파수 오프셋 추정 장치, 및 상기의 셀 탐색 장치를 포함하는 구성을 통하여, 이동 통신 단말기의 셀 탐색 성능을 향상시키고, 나아가 기지국과의 빠르고 안정적인 연결 설정(Link Establishment)을 확보하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 소정 조건을 만족하지 못할 경우 연속하여 수신되는 복수의 프레임에 대해 반복하여 셀 탐색을 수행함으로 안정적인 셀 탐색 성능을 얻는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이동 통신 단말기의 하드웨어 및 소프트웨어의 복잡도를 감소시킴으로, 생산 비용의 감소와 생산 수율의 향상, 및 전력 소모의 효율화를 가능 하게 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는, 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스(Preamble Sequence) 저장부, 및 수신된 신호와 상기 저장된 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역(Time Domain)에서 상관(Correlation) 연산하여, 상기 수신 신호에 해당하는 셀 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이동 통신 단말기는 수신 신호의 프레임 경계를 검출하는 초기 프레임 경계 검출 장치, 상기 검출된 프레임 경계(Frame Boundary)에 따른 해당 프레임의 주파수 오프셋(Frequency Offset)을 추정하는 초기 주파수 오프셋 추정 장치, 및 상기 검출된 프레임 경계에 따른 해당 프레임의 프리앰블 신호에 대하여 상기 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 셀을 탐색하는 셀 탐색 장치를 포함하며, 상기 셀 탐색 장치는, 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스 저장부, 및 상기 프리앰블 신호와 상기 저장된 프리앰블 시퀀스들을, 상기 프레임 경계에 의하여 결정된 구간에 대하여 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하는 셀 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 셀 탐색 방법은 수신 신호의 프레임 경계를 검출하는 단계, 상기 검출된 프레임 경계에 따른 해당 프레임의 주파수 오프셋을 추정하는 단계, 상기 검출된 프레임 경계에 따라 해당 프레임의 프리앰블 신호를 샘플하는 단계, 및 상기 샘플된 프리앰블 신호에 상기 주파수 오프셋을 반영하고, 상기 주파수 오프셋이 반영된 상기 샘플된 프리앰블 신호와 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을, 상기 프레임 경계에 기초한 상관 윈도우에 대하여 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

참고로, 본 명세서에서 사용되는 "프리앰블 신호(Preamble Signal)"라는 용어는, 이동 통신 시스템의 수신부(일례로서, 이동 통신 단말기)에 의해 수신된 시간 영역의 신호 중에서 각 프레임의 첫번째 심볼인 프리앰블에 해당하는 신호를 의미한다. 상기 프리앰블 신호는 본 발명에 따른 셀 탐색 장치의 입력으로 연결되며, 상기 수신부의 프레임 경계 검출 장치에 의해 검출된 프레임 경계에 따라 그 대략적인 시작 인덱스가 정해질 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "프리앰블 인덱스(Preamble Index)"라는 용어는, 각 기지국에 할당된 셀 식별자 정보를 포함하는 각각의 프리앰블에 부여된 인덱스, 또는 상기 프리앰블에 상응하는 복수의 시퀀스로서 상기 수신부에 미리 저장되어 있는 시간 영역의 비트 시퀀스인 프리앰블 시퀀스들을 구별하는 인덱스를 의미한다. 따라서 프리앰블 신호 인덱스, 프리앰블 시퀀스 인덱스, 및 프리앰블 인덱스는 모두 동일한 인덱스를 지칭하는 용어로서 사용될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 셀 탐색 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 셀 탐색 장치의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 상기 셀 탐색 장치는 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 시간 영역의 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스 저장부(420), 및 기지국으로부터 수신된 신호(410)(프리앰블 신호)와 상기 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산하여 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 시퀀스를 식별하기 위한 셀 탐색부(430)를 포함한다.

도면에 도시한 바와 같이, 상기 프리앰블 시퀀스 저장부(420)는 상기 수신 신호와 상관 연산을 수행할 복수의 프리앰블 시퀀스를 저장한다. 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치는, 위상이 소정치만큼 시간 영역에서 회전된 시퀀스, 이진 양자화된 시퀀스, 또는 복소 공액이 적용된 시퀀스를 상기 프리앰블 시퀀스로서 저장할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 셀 탐색부(430)는 상기 프리앰블 신호와 상기 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산한다. 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색부는 소정 길이로 샘플된 상기 프리앰블 신호에 대하여 소정 크기의 윈도우 범위에 대하여 상기 프리앰블 시퀀스들과 반복하여 상관 연산을 수행할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 셀 탐색부는 상기 윈도우 범위 내에서의 상관 연산을 통하여 프레임 경계 인덱스를 동시에 추출할 수 있다.

5는 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치의 동작을 나타내는 블록도이다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치의 구체적인 구성 및 동작을 상술하기로 한다.

도면을 참조하면, 상기 셀 탐색 장치는 프리앰블 신호

를 입력받는다. 상기 셀 탐색 장치는 셀 탐색에 이용되는 프레임 경계 정보 및 반송파 주파수 오프셋 정보도 함께 입력받는다. 상기 입력된 주파수 오프셋 값만큼 시간 영역에서 회전시킨

를 구한다.

는 상기 프리앰블 신호

에

를 곱하여 얻어지며,

은 상기 프레임 경계의 시작 인덱스를 의미한다. 이처럼 수신 신호를 시간 영역에서 미리 회전시킴으로, 주파수 오프셋에 의해 발생하는 상기 수신 신호의 위상 편이(Phase Shift)을 보상할 수 있다. 상기 위상 보상된 수신 신호는, 시간 영역에서 미리 회전되어 저장된 프리앰블 시퀀스들과 상관 연산을 수행하는 데 이용된다. 이에 대하여는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 위상 보상된 수신 신호

는 상관 연산을 수행하기 위해 샘플되어 저장된다(510). 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는 주파수 영역이 아닌 시간 영역에서 상관 연산을 수행하므로 FFT 모듈을 포함하지 않는다. 따라서 주파수 영역으로 FFT(Fast Fourier Transform)된 신호가 아닌 시간 영역의 신호 자체가 샘플되어 저장되는 것이다.

상기 상관 연산은 소정 크기의 상관 윈도우(Correlation Window) 범위 내에서 반복하여 행해진다. 상기 윈도우의 크기는, 바람직하게는 CP 크기의 3/4 인 96 샘플로 정해지지만, 본 발명은 상기의 값으로 정해진 윈도우 크기에 제한되어 실시 되지 않으며, 당업자는 CP 크기의 일정 비율에 해당하는 다양한 윈도우 크기를 이용할 수 있을 것이다.

이를 위해, 상기 셀 탐색 장치는 상기

신호를, 상관 연산에 사용되는 프리앰블 신호의 샘플 수(예를 들어, 341 샘플)에 상기 윈도우의 크기(예를 들어,

샘플)를 반영한 값만큼의 길이로 샘플한다(예를 들어,

샘플)(510).

과

는 상기 윈도우의 크기를 정하는 파라미터로서, 각각 윈도우 시작 인덱스와 윈도우 종료 인덱스를 의미한다.

상기 샘플된 프리앰블 신호(510) 중 341 개의 샘플만이 저장된 프리앰블 시퀀스(530)들과의 상관 연산에 사용된다. 상관 연산에 사용되는 샘플 수인 '341'은아래의 이유에 의해 정해진다. 도 2에 도시된 프리앰블의 전송 구조에 따라 프리앰블 신호는 세그먼트 수 만큼 시간 영역에서 반복되는 성질을 가지게 된다. 본 발명의 일실시예에 따라 상기 시간 영역의 프리앰블 신호는 FFT 수인 1024 개의 샘플로 구성되어 있다. 따라서, 프리앰블 신호는 1024 개의 전체 신호 샘플 내에서 세그먼트 수인 '3' 만큼 주기적으로 반복하는 형태로 수신된다.

즉, 상기 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 반복 특성(Repetition Property)으로 인해, 상관 연산에 1024 개의 샘플 전체가 아니라 단지 341 개의 샘플만이 사용되는 것이다. 이와 같이 시간 영역에서의 주기적 반복 특성을 이용하여 전체 샘플의 일부만을, 보다 구체적으로는 상기 프리앰블 신호의 반복 패턴의 길이에 의해 결정되는 샘플 수의 프리앰블 신호를 상관 연산에 사용함으로, 본 발명에 따른 셀 탐색 장치의 복잡도를 감소시키고 보다 빠른 속도로 셀 탐색을 수행하는 장치의 구성을 가능하게 한다. 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 상관 연산에 사용되는 프리앰블 신호의 샘플 수는, 본 발명이 적용되는 이동 통신 시스템의 FFT 수와 세그먼트 수에 따라 상기 '341' 외의 다른 값을 가질 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 시간 영역에서 회전된 프리앰블 신호

의 341 개의 샘플(520)은 역시 341 개의 샘플로 구성된 프리앰블 시퀀스(530)

와의 상관 연산을 위해 상관 연산부(540)에 입력된다. 상관 연산부(540)는 곱셈기, 지연기, 합산기, 및 절대값 연산기를 포함할 수 있다. 참고로, 프리앰블 시퀀스

의 복소 공액(Complex Conjugate) 값을 저장함으로 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치에서 공액기가 사용되지 않을 수 있다. 이로써 상기 셀 탐색 장치의 하드웨어 자원 또는 연산에 소요되는 시간 부담을 감소시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 프리앰블 신호와 프리앰블 시퀀스 간의 상관값을 구할 수 있다. 상기 저장된

의 샘플 중 341 개로 구성된 상관 연산 샘플(520)의 시작 위치를 이동(Shift)시키면서 하나의 프리앰블 시퀀스에 대해

번의 상관 연산을 수행하여 제1 상관값 버퍼(550)에 저장한다. 소정 크기의 윈도우 범위 내에서 상관 연산을 반복하여 저장된

개의 상관값 중 최대 피크를 가지는 상관값을 제1 최대값 판별기(560)를 이용하여 찾 을 수 있다.

이제 상기 최대 피크를 갖는 상관값을 찾는 과정을, 미리 저장된 복수의 프리앰블 시퀀스에 대해 반복하여 매 최대 피크를 가지는 상관값들을 제2 상관값 버퍼(570)에 저장한다. 다시 제2 최대값 판별기(580)를 통해 상기 제2 상관값 버퍼에 저장된 상관값 중 최대 피크를 구한다. 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치에서는, WiBro 표준에 따라 총 114 개의 프리앰블 시퀀스를 저장하고, 상기 114 개의 프리앰블 시퀀스에 대해 최대 피크를 갖는 프리앰블 시퀀스를 찾는 과정을 반복한다. 그러나 본 발명은 상기 실시예와 같이 저장된 프리앰블 시퀀스의 수가 114 개인 경우에 국한되지 않으며, 이동 통신 시스템의 종류 및 표준이 정하는 바에 따라 114 이외의 값을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 상관값 버퍼(550)와 상기 제1 최대값 판별기(560)를 다음과 같이 구성할 수 있다. 즉,

에서

까지의 구간에 대하여 계산된 각각의 상관값을 저장하여 최대값 판별기(560)에 입력하는 대신, 매번 구해진 상관값에 대해 직전 최대값과 비교하여, 현재의 최대값을 갱신하는 형태로 구성할 수 있다. 이 때, 최대 상관값 정보뿐 아니라 그에 해당하는 프리앰블 인덱스의 정보도 함께 저장될 수 있다. 최대 상관값을 판별하는 부분을 이와 같이 구성함으로 하드웨어 자원을 보다 효율적으로 활용하여, 이용 가능한 메모리 자원이 제한되어 있는 일반적인 이동 통신 단말기에 보다 적합한 형태의 셀 탐색 장치를 제공할 수 있다. 위의 구성은 상기 제2 상관값 버퍼(570)와 상기 제2 최대값 판별기(580)에 대해서도 적용된다.

도 5에 도시한 바와 같이 구성된, 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치를 통해 최대 피크를 가진 상관값에 해당하는 프리앰블 인덱스(581)를 구할 수 있다. 또한 구해진 프리앰블 인덱스로부터 상기 프리앰블 신호를 전송한 기지국의 셀 식별자 및 세그먼트 번호를 알아낼 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 셀 탐색 장치는 도 5에 도시한 바와 같이 정밀한 타이밍(Fine Timing) 인덱스(582)를 구할 수 있다. 즉, 상기 윈도우 범위 내에서 반복하여 수행한 상관 연산의 결과 중 최대 피크를 가지는 타이밍 인덱스를 정밀한 프레임 경계 타이밍 판별을 위하여 추출할 수 있다. 셀 탐색을 위해서는 초기 프레임 경계 검출이 필요하지만, 셀 탐색 과정의 또 다른 결과로 정밀한 타이밍을 얻을 수 있다는 것이다. 상기 실시예에 따른 셀 탐색 장치는 정밀한 프레임 경계 타이밍을 구함으로 심볼 에러를 최소화하는 데 기여할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 탐색 장치는, 미리 저장된 상기 프리앰블 시퀀스가 위상이 미리 회전된 시퀀스인 것을 특징으로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 통신 기지국의 셀 식별자 정보를 실어 전송하는 일단의 부반송파는 세그먼트 번호에 따라 달리 배치되어 있다. 즉, 각 세그먼트의 부반송파들이 소정의 간격을 두고 주파수 영역에서 조금씩 비껴서(Shifted) 배치되어 있다. FFT의 특성상 이러한 전송 구조는 시간 영역에서는 위상의 회전으로 나타나게 된다. 따라서 상기 셀 탐색 장치는 가장 강한 프리앰블 신호를 전송한 기지국의 세그먼트 번호를 알아내기 위해서 각 세그먼트 번호에 대해 각기 다른 값만큼 위상 회전된 프리앰블 시퀀스들을 저장하고 있는 것이다. 본 실시예에 따른 위상 회전된 프리 앰블 시퀀스

는 세그먼트 번호에 따라 다음과 같이 달리 표현된다.

상기 수학식에서

은 프리앰블 인덱스가

인 경우에 해당하는 시간 영역 프리앰블 시퀀스의 복소 공액이다. 상기 프리앰블 시퀀스

는 ROM(Read Only Memory)에 검색 테이블(LUT: Look Up Table) 형태로 저장될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 탐색 장치는, 미리 저장된 상기 프리앰블 시퀀스가 이진 양자화(Binary Quantization)된 시퀀스인 것을 특징으로 한다. 주지하는 바와 같이, 샘플된 수신 프리앰블 신호는 IFFT를 통해 변환된 시간 영역의 신호이므로, 복수 개의 비트(예를 들어, 8 비트)로 표현되는 것이 일반적이다. 따라서, 위상 보상된 수신 프리앰블 신호와의 상관 연산을 수행하기 위한 일반적인 방법은 역시 같은 비트 수로 표현된 프리앰블 시퀀스를 사용하는 것이다. 그러나, 본 실시예에 따른 셀 탐색 장치에서는 상관 연산을 위해 미리 저장되어 있는 프리앰블 시퀀스가 이진 양자화되어 있어, 각 샘플을 1 비트로 표현할 수 있다. 예컨대, 샘플 신호가 0보다 큰 경우 '1'로, 0보다 작은 경우 '-1'로 표현할 수 있다.

정확한 셀 탐색을 위해 필요한 것은 최대 피크의 절대적 수치가 아닌, 상관값의 상대적 크기, 최대 피크를 가지는 프리앰블 인덱스, 및 최대 피크에서의 타이밍 정보이므로, 저장된 프리앰블 시퀀스

이 1 비트로 표현되어도 이진 양자화가 셀 탐색 성능에 미치는 영향은 미미한 것으로 드러났다.

따라서, 본 실시예에 따른 셀 탐색 장치는 프리앰블 시퀀스들을 저장하기 위한 메모리 및 상관 연산부의 하드웨어 자원을 절약할 수 있고, 나아가 이동 통신 단말기 전체의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

상기 실시예들을 모두 포함하는 구성이 도 5에 나타나 있다. 도 5에 도시된 바에 따라 구성된 셀 탐색 장치의 프리앰블 인덱스 추출 과정을 수학식으로 표현하면 다음 수학식과 같다.

수학식 3의

는 상기 수학식 2와 같이 표현되는 프리앰블 시퀀스이며,

는 이진 양자화 함수를 의미한다. 따라서

는 시간 영역에서 미리 회전된, 이진 공액 프리앰블 시퀀스이다.

는 세그먼트 번호 '0'에 대해 초기 주 파수 오프셋 검출 장치에 의해 검출된 주파수 오프셋 값이며,

은 수신한 프리앰블 신호를,

는 검출된 프리앰블 인덱스를 의미한다. 이 때,

은 프레임 경계 인덱스이다.

수학식 3에 표현된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 탐색 장치는, 수신된 프리앰블 신호를 주파수 오프셋만큼 회전시켜 위상 보상된 프리앰블 신호를 얻은 뒤에, 상기 위상 보상된 프리앰블 신호를 시간 영역에서 미리 회전된 이진 공액 프리앰블 시퀀스와 각 샘플별로 곱하고 상기 곱셈 결과를 합산함으로 상관값을 구한다. 상기 과정을

과

에 의해 결정되는 소정 크기의 윈도우 범위 내에서 반복하여, 상기 반복 연산에 의해 구해진 복수의 상관값들 중 최대 피크를 가지는 상관값을 구한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 셀 검색 장치를 내장한 이동 통신 단말기의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. RF 유닛(610)을 통해 얻어진 기저대역(Baseband) 신호는 초기 프레임 검출 장치(621), 초기 주파수 오프셋 추정 장치(622), 및 셀 탐색 장치(623)로 이루어져 있는 초기 동기화 모듈(620)에 입력된다. 상기 초기 프레임 경계 검출 장치는 프리앰블의 대략적인 위치를 얻기 위해 필요하며, 이렇게 얻어진 프리앰블의 위치에 기초하여 셀 탐색 장치가 동작한다. 또한, 상기 초기 프레임 검출 장치에 의해 구해진 프레임 경계에 따라, 초기 주파수 오프셋 추정 장치는 해당 프레임의 주파수 오프셋을 구한다. 마지막으로, 상기 프레임 경계 및 상기 주파수 오프셋 정보를 기초로 상기 셀 탐색 장치는 상기 이동 통신 단말기가 속해 있는 셀을 탐색할 수 있다.

상기 초기 동기화 모듈(620)을 통해 셀 탐색 및 심볼 타이밍 검출, 반송파 주파수 오프셋 추정 등이 완료되어 정상적인 데이터 수신을 위한 준비가 갖춰진다. 상기 셀 탐색 장치(623)는 도 5에 도시된 것과 같은 구성을 가질 수 있다. 상기 이동 통신 단말기는 CP 제거기(630)를 이용하여 일종의 오버헤드인 CP(Cyclic Prefix)를 제거한 뒤, 채널 추정기(Channel Estimator)(640)를 통해 채널 추정치를 구한다. 상기 채널 추정치에 따라 복조기(Demodulator)(650)를 통해 수신 신호의 복조가 이루어지고, 디인터리버(De-interleaver)(660)에 의해 디인터리빙된 뒤에, 마지막으로 채널 복호화기(Channel Decoder)(670)에서 수행되는 채널 복호화 과정에 의하여 수신 데이터를 얻을 수 있다.

참고로, 본 명세서에서 사용되는 "이동 통신 단말기"라 함은 PDC(Personal Digital Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, PHS(Personal Handyphone System)폰, CDMA-2000(1X, 3X)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, 듀얼 밴드/듀얼 모드(Dual Band/Dual Mode)폰, GSM(Global Standard for Mobile)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 단말, 스마트(Smart) 폰, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 통신 단말 등과 같은 통신 기능이 포함될 수 있는 기기, PDA(Personal Digital Assistant), 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 와이브로(WiBro) 단말기, MP3 플레이어, MD 플레이어 등과 같은 휴대 단말기, 그리고 국제 로밍(Roaming) 서비스와 확장된 이동 통신 서비스를 제공하는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 단말기 등을 포함하는 모든 종류의 휴대용 무선 통신 장치를 의미하는 휴대용 전기 전자 장치로서, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 모듈, CDMA(Code Division Multiplexing Access) 모듈, 블루투스(Bluetooth) 모듈, 적외선 통신 모듈(Infrared Data Association), 유무선 랜카드 및 GPS(Global Positioning System)를 통한 위치 추적이 가능하도록 하기 위해 GPS 칩이 탑재된 무선 통신 장치와 같은 소정의 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 멀티미디어 재생 기능을 수행할 수 있는 마이크로프로세서를 탑재함으로써 일정한 연산 동작을 수행할 수 있는 단말기를 통칭하는 개념으로 해석된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 탐색 방법을 각 단계별로 나타낸 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 셀 탐색의 예비적 단계로서, 수신 신호로부터 초기 프레임 경계와 주파수 오프셋을 검출하는 단계(710)가 필요하다. 상기 초기 프레임 경계는 수신된 신호에서 프레임이 시작하는 대략적인 위치가 어디인지를 의미한다. 본 발명은 프리앰블을 이용한 셀 탐색 방법에 대한 것이며, 프리앰블은 프레임의 첫번째 심볼로서 위치하고 있으므로, 셀 탐색에 앞서 상기 초기 프레임 경계를 검출하는 단계가 위치하게 된다. 상기 주파수 오프셋 역시 마찬가지로 셀 탐색 과정에서 사용되는 중요한 변수이므로, 셀 탐색에 앞서 검출된다.

본격적인 셀 탐색의 첫번째 단계로서, 수신된 프리앰블 신호를 주파수 오프셋만큼 회전하여(720) 위상 보상된 신호를 얻는다. 이를 통해, 주파수 오프셋에 의한 수신 프리앰블 신호의 위상 편이를 보상할 수 있게 된다.

도 7을 참조하면, 상기 위상 보상된 프리앰블 신호를 소정 길이로 샘플한 뒤, 이를 미리 저장되어 있는 프리앰블 시퀀스들 중 하나와 소정 크기의 윈도우 범위 내에서 상관 연산하는 단계(730)가 있다. 보다 상세하게는, 상기 프리앰블 시퀀스는 프리앰블 신호의 전체 길이에 해당하는 전체 프리앰블 시퀀스 중 하나의 세그먼트를 의미한다.

상기 윈도우 범위 내에서 총 (

) 개의 프리앰블 신호 샘플에 대해 위와 같은 방법으로 하나의 프리앰블 시퀀스와의 상관값을 계산하여, 이 중 최대 피크를 가지는 상관값을 구한다(740). 이와 같은 방법으로 저장된 복수의 프리앰블 시퀀스 전체에 대해 최대 피크를 갖는 상관값을 구한다(750).

다시 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 셀 탐색 방법은, 먼저 최대 피크에 해당하는 상관값을 가지는 프리앰블 인덱스를 구한다. 구해진 상기 프리앰블 인덱스로부터 기지국의 셀 식별자, 및 사용한 세그먼트 번호를 얻을 수 있다. 위상 보상된 수신 신호는 일단 세그먼트 번호 0번에 해당한다고 가정된다. 그리고 각 세그먼트 번호에 대하여 상관값이 계산된 뒤에, 계산된 상관값들 중 최대값에 해당하는 타이밍 인덱스를 통해 정확한 세그먼트 번호를 얻을 수 있다. 이처럼 구해진 타이밍 인덱스 정보는 초기 프레임 경계 검출시 삽입된 오차를 극복하게 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 탐색 방법은, 셀 탐색 결과가 충분히 정확하지 않을 경우, 연속하여 수신하는 복수의 프레임에 대해 셀 탐색을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 셀 탐색 결과의 정확성 여부를 판단하는 방법의 일례로서 상관 연산 결과의 최대 피크가 충분히 크지 않은 경우를 기준으로 할 수 있다. 그러나 당업자라면 이 외에도 다양한 기준을 이용하여 셀 탐색 결과의 정확성 여부를 판단할 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 이동 통신 시스템의 셀 탐색 방법을 도시한 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 상기 셀 탐색 방법은 기지국으로부터 수신한 프레임의 경계를 검출하고(810), 상기 검출된 프레임 경계에 따라 해당 프레임의 주파수 오프셋을 추정하는 단계(820)를 포함한다. 상기 검출된 프레임 경계에 따라 상기 단말기는 프리앰블 신호를 소정 길이로 샘플하고(830) 상기 주파수 오프셋 값을 반영하여, 수신부에 저장되어 있는 프리앰블 시퀀스들과 시간 영역에서 상관 연산을 수행한다(840).

상기 연산의 결과로 얻어진 상관값 중 최대 피크에 해당하는 프리앰블 인덱스가 식별된다(850). 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 탐색 방법은, 상기 프리앰블 인덱스를 식별하는 단계(850)와 함께 프레임 경계의 정밀한 타이밍 인덱스를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

당업자라면 주지하는 것과 같이, 도 7 및 도 8에 도시된 흐름도는 본 발명을 설명하기 위한 일례일 뿐, 설명된 단계가 시계열적인 단계로 해석되어서는 아니된다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 소정 길이의 상기 프리앰블 신호의 샘플에 대하여 소정 크기의 윈도우 범위 내에서 반복하여 시간 영역 상관 연산을 수행하는 셀 탐색 방법의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다. 도 5에 도시한 바와 같이 구성된 셀 탐색 장치의 성능을 시뮬레이션한 것이므로, 프리앰블 시퀀스들은 미리 회전되어 이진 양자화된 뒤, 복소 공액의 형태로 저장되어 있는 경우를 기준으로 했다.

본 시뮬레이션 결과는 세그먼트 총수가 '3'인 경우에 대하여, 제1 프리앰블 인덱스(세그먼트 번호 '0'), 제2 프리앰블 인덱스(세그먼트 번호 '1'), 제3 프리앰블 인덱스(세그먼트 번호 '2')에 근거하여 시행한 시뮬레이션의 결과이다. 3-탭 다중 경로 페이딩 채널을 기준으로 하였으며, 초기 주파수 오프셋 값이 1 KHz, Eb/No (데이터 1 비트당 신호전력과 잡음전력의 비)는 -5 dB인 경우에 대한 결과를 도 9에 도시하였다.

그래프의 가로축은 셀 탐색 결과로 얻어진 정밀한 타이밍 인덱스이고, 세로축은 셀 탐색 성능을 나타내는 시간 영역 상관값이다. 도면에 도시한 바와 같이, 3 개의 프리앰블 인덱스에 대하여, 가로축으로 표시되는 윈도우 범위에 대하여 반복하여 상관 연산을 수행한 결과, 타이밍 인덱스 '1280' 부근의 위치에서 높은 피크가 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 피크 이외의 위치에서의 상관값이 10 부근 혹은 10 미만인 데 반해, 최대 피크에 해당하는 상관값은 85를 넘는다. 이 정도의 레벨 차이라면 최대 피크에 해당하는 상관값을 갖는 프리앰블 인덱스와 그 때의 타이밍 인덱스를 손쉽게 찾아낼 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 셀 탐색 결과로서 프리앰블 인덱스와 그 때의 타이밍 인덱스를 얻을 수 있다. 도 9에 예시된 바에 따르면, 타이밍 인덱스 '1280' 부근에서 제2 프리앰블 인덱스가 결과로서 찾아졌다. 찾아진 제2 프리앰블 인덱스 로부터 기지국의 셀 식별자와 세그먼트 번호(예시된 바에 따르면, 세그먼트 번호 '1')를 알 수 있고, 찾아진 '1280'이라는 타이밍 인덱스로부터 초기 프레임 경계 검출의 오차를 보상할 수 있다.

시뮬레이션 결과를 통해 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 셀 탐색 장치 및 방법은 만족할 만한 성능을 보인다.

본 발명에 따른 셀 탐색 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

본 발명에 따르면, 수신된 프리앰블 신호를 주파수 영역으로 다시 변환하여 상관 연산을 수행하지 않아도 되어, 이동 통신 단말기의 하드웨어 및 소프트웨어 복잡도 및 연산 부담을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 주기적 반복 특성을 이용하여, 수신된 프리앰블 신호의 전체 샘플 중 일부, 보다 구체적으로는 상기 프리앰블 신호의 반복 패턴의 길이에 의해 결정되는 샘플 수의 신호만을 시간 영역 상관 연산에 사용함으로, 셀 탐색 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시간 영역에서 회전된 프리앰블 시퀀스들을 저장하여, 수신된 프리앰블 신호와 상관 연산을 수행하도록 함으로, 종래 기술에서 세그먼트 번호를 알지 못해 발생하는 세그먼트 수만큼의 하드웨어 및 소프트웨어 복잡 도 증가와 연산 부담을 막을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 이진 양자화된 프리앰블 시퀀스들을 저장하여, 수신된 프리앰블 신호와 상관 연산을 수행하도록 함으로, 셀 탐색 장치의 메모리 공간을 절약하고 상관 연산을 수행하는 하드웨어 구성요소를 보다 효율적으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상관 연산을 수행할 프리앰블 시퀀스들에 미리 복소 공액을 적용하여 저장함으로, 공액기를 포함함으로 발생하는 셀 탐색 시간의 증가와 셀 탐색 장치 구성의 복잡도 증가를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 수신된 프리앰블 신호를 소정 크기의 윈도우 범위 내에서 반복하여 상관 연산함으로 셀 탐색의 정확도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 윈도우 범위 내에서 반복하여 수행한 상관 연산의 결과 중 최대 피크를 가지는 타이밍 인덱스를 정밀한 타이밍 인덱스 판별을 위하여 추출함으로, 초기 프레임 경계 검출시 발생한 오차의 영향을 제거하여 보다 정확한 셀 탐색 성능을 얻는 동시에, 정확한 프레임 경계에 기초하여 전송 메시지를 검출함으로 전체 수신부의 메시지 검출 성능 향상을 가져올 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 소정 조건의 셀 탐색 결과를 얻지 못할 경우 연속하여 수신하는 복수의 프레임에 대하여 셀 탐색 과정을 반복함으로 보다 안정적인 셀 탐색을 가능하게 할 수 있다.

요컨대, 본 발명에 따르면, 더 나아진 수준의 셀 탐색 성능을 유지하면서도, 셀 탐색 장치의 하드웨어 및 소프트웨어 복잡도 및 연산 부담을 감소시켜 보다 효 율적이고 안정적인 셀 탐색 성능을 얻을 수 있다.

상기 효과는 또한 셀 탐색 장치의 전력 소모량의 감소라는 결과로 나타날 수 있으며, 이는 제한된 전력으로 구동되는 이동 통신 단말기에 적합한 형태의 셀 탐색 장치 구성이라고 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 향상된 셀 탐색 성능으로 인해 기지국과 단말기 간에 데이터 통신을 위한 연결 설정을 안정적으로 할 수 있게 된다. 특히, 무선 채널의 상태 변화와 이동 통신 단말기의 물리적 이동에 따른 연결 재설정이 보다 안정적이 된다. 이로 인해 전체 이동 통신 시스템의 효율성이 향상될 수 있다.

Claims (20)

1. 직교 주파수 분할 다중화 방식의 통신 시스템에서의 셀 탐색 장치로서,

   프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스(Preamble Sequence) 저장부; 및

   수신 신호와 상기 저장된 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 수신 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하고, 상기 식별된 프리앰블 인덱스에 따라서 셀 식별자 및 세그먼트 번호를 결정하는 셀 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 셀 탐색부는,

   상기 수신 신호에 대하여 소정 크기의 상관 윈도우를 설정하고, 상기 윈도우 범위 내에서 상기 프리앰블 시퀀스들과 반복하여 상관 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 상관 윈도우의 소정 크기는 순환 전치 크기의 일정 비율에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 상관 윈도우의 소정 크기는 96 샘플인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 셀 탐색부는,

   상기 윈도우 범위 내에서 반복하여 수행한 상관 연산의 결과 중 최대 피크를 가지는 타이밍 인덱스를 프레임 경계 판별을 위하여 추출하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 프리앰블 시퀀스는 이진 양자화된 프리앰블 시퀀스인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 프리앰블 시퀀스는 복소 공액이 적용된 프리앰블 시퀀스인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 프리앰블 시퀀스는 시간 영역에서 위상이 소정치만큼 회전된 프리앰블시퀀스인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 소정치는 세그먼트 번호에 따라 다르게 결정되는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 수신 신호는 소정의 위상 오프셋 값만큼 보상된 신호인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 상관 연산에 사용되는 상기 수신 신호의 샘플 수는 상기 수신 신호의 반복 패턴 길이에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 수신 신호의 샘플 수는 341인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 장치.
14. 직교 주파수 분할 다중화 방식의 통신 기능을 구비한 이동 통신 단말기로서,

    수신 신호의 프레임 경계를 검출하는 초기 프레임 경계 검출 장치;

    상기 검출된 프레임 경계에 따른 해당 프레임의 주파수 오프셋을 추정하는 초기 주파수 오프셋 추정 장치; 및

    상기 검출된 프레임 경계에 따른 해당 프레임의 프리앰블 신호에 대하여 상기 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 셀을 탐색하는 셀 탐색 장치를 포함하며,

    상기 셀 탐색 장치는,

    복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 저장하는 프리앰블 시퀀스 저장부; 및

    상기 프리앰블 신호와 상기 저장된 프리앰블 시퀀스들을, 상기 프레임 경계에 의하여 결정된 구간에 대하여 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하는 셀 탐색부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.
15. 직교 주파수 분할 다중화 방식의 통신 시스템에서의 셀 탐색 방법으로서,

    기지국으로부터 전송된 신호를 수신하는 단계; 및

    상기 수신 신호와 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 수신 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하고, 상기 식별된 프리앰블 인덱스에 따라서 셀 식별자 및 세그먼트 번호를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 프리앰블 시퀀스는 이진 양자화된 프리앰블 시퀀스인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
17. 제15항에 있어서,

    상기 프리앰블 시퀀스는 세그먼트 번호에 따라 결정된 소정치만큼 시간 영역에서 위상이 회전된 프리앰블 시퀀스인 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
18. 제15항에 있어서,

    소정 조건의 셀 탐색 결과를 얻지 못할 경우, 연속하여 수신하는 복수의 프레임에 대해 셀 탐색을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
19. 직교 주파수 분할 다중화 방식의 통신 시스템에서의 셀 탐색 방법으로서,

    수신 신호의 프레임 경계를 검출하는 단계;

    상기 검출된 프레임 경계에 따른 해당 프레임의 주파수 오프셋을 추정하는 단계;

    상기 검출된 프레임 경계에 따라 해당 프레임의 프리앰블 신호를 샘플하는 단계; 및

    상기 샘플된 프리앰블 신호에 상기 주파수 오프셋을 반영하고, 상기 주파수 오프셋이 반영된 상기 샘플된 프리앰블 신호와 복수의 프리앰블 인덱스 각각에 상응하는 프리앰블 시퀀스들을, 상기 프레임 경계에 기초한 상관 윈도우에 대하여 시간 영역에서 상관 연산하여, 상기 프리앰블 신호에 해당하는 프리앰블 인덱스를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

Images