KR100956755B1 - 광대역무선접속 시스템에서 신호구분을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역무선접속 시스템에서 신호구분을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선접속시스템에 관한 것으로, 무선 시스템에서 신호구분을 위한 송신장치에 있어서 프리앰블 순열을 생성하는 제1 프리앰블 순열생성기(First Preamble Sequence Generator)와 상기 제 1 프리앰블 순열생성기가 생성한 상기 프리앰블 순열에서 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열을 선택하는 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기(Low Peak to Average Power Ratio Preamble Sequence Selector)와 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 복사하는 프리앰블 순열복사기(Preamble Sequence Copier)와, 상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열에서 직교성을 가지는 켤레복소수 프리앰블 순열을 생성하는 켤레복소수기(Complesx Conjugator)와, 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 이용하여 또다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열을 생성하는 제2 프리앰블 순열 생성기(Second Preamble Sequence Generator)를 포함하는 것으로 중계국을 이용한 광대역무선접속시스템에서 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 가지는 프리앰블을 수에 관계없이 재생성할 수 있어 상기 기지국과 중계국, 사용자 단말기에서 직교성을 이용한 프리앰블의 할당이 가능하다.
Figure R1020060039821
직교 프리앰블(Orthogonal Preamble), 중계국(Relay Station), PAPR(Peak to Average Power Ratio), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Description

광대역무선접속 시스템에서 신호구분을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SIGNAL DETECTION IN BROADBAND WIRELESS ACCESS SYSTEM}
도 1은 일반적인 중계국을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조 및 프리앰블을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직교 프리앰블 순열을 생성하기 위한 송신기의 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직교 프리앰블 순열을 프리앰블상관기를 통해 분리하는 사용자 단말기의 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2개의 프리앰블 적용시 프리앰블 상관기1의 출력을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 2개의 프리앰블 적용시 프리앰블 상관기2의 출력을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 4개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 5개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 6개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 두 개의 셀 내에 위치한 사용자 단말기의 신호링크 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기에서 기지국 또는 중계국으로부터 수신한 신호의 처리과정을 도시한 흐름도, 및,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 또는 중계기에서 직교성을 가지는 프리앰블 생성시의 과정을 도시한 흐름도.
본 발명은 광대역무선접속 시스템에 관한 것으로 단일 또는 다중홉(Hop)의 중계국이 존재하는 시스템에서, 직교성과 낮은 피크전력 대 평균전력비(PAPR:Peak to Average Power Ratio, 이하 PAPR이라 칭한다.)를 가지는 프리앰블을 이용하여 상기 중계국 또는 기지국을 구분하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 상기 프리앰블을 이용하여 추가적인 프리앰블을 재 생성하는 장치 및 방법에 관해서도 설명할 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation : 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service : 이하 'QoS' 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network : 이하 'LAN'이라 칭함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network : 이하 'MAN'이라 칭함) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access : BWA) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한 통신시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(Subscriber Station : 이하 'SS'라 칭함)가 고정된 상태, 즉 상기 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 상기 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(Mobile Station)라고 한다. 이하 본 발명에서는 상기 이동 단말기 및 가입자 단말기를 사용자 단말기로 칭하기로 한다.
상기 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은, 고정된 기지국과 사용자 단말기 간에 직접 링크를 통해 신호 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 사용자 단말기 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 하지만, 상기의 IEEE 802.16e 통신 시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서, 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 상기 802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰러 무선 통신 시스템에 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 사용자 단말기들을 이용하여 다중 홉 중계 형태의 데이터 전달 방식을 적용할 수 있다. 상기 다중 홉 중계방식은 상기 기지국의 영역을 확장하는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 일반적인 중계국을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 도 1를 참조하면, 상기 중계국을 사용하는 무선 통신 시스템은 다중 셀
구조를 가지며, 즉 특정 셀(100)과 다른 셀(140)을 가지며, 상기 셀(100, 140)을관장하는 기지국(110, 150)과, 상기 셀(100, 140) 영역 안에 위치하는 다수의 사용자 단말기들(111, 113, 151, 153, 155)과, 상기 기지국(110, 150)이 관리하 지만 상기 셀(100, 140) 영역 밖의 영역(130, 170)에 존재하는 다수의 사용자 단말기들(121, 123, 161, 163)과, 상기 기지국(110, 140)과 상기 영역(130, 170)에 존재하는 사용자 단말기(121, 123, 161, 163)들 간에 중계 경로를 제공하는 중계국(120, 160)으로 구성된다. 여기서, 상기 기지국들(110, 150)과 상기 중계국들(120, 160) 및 상기 사용자 단말기들(111, 113, 121, 123, 151, 153, 155, 161, 163) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 이때, 상기 셀(100) 영역에 포함되는 상기 사용자 단말기들(111, 113)과 상기 중계국(120)은 상기 기지국(110)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(130)에 존재하는 사용자 단말기들(121, 123)은 상기 기지국(110)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(120)은 상기 영역(130)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(110)과 상기 사용자 단말기들(121, 123) 간의 송수신 신호를 중계한다. 즉, 상기 사용자 단말기들(121, 123)은 상기 중계국(120)을 통해서 상기 기지국(110)과 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 셀(140) 영역에 포함되는 사용자 단말기들(151, 153, 155)과 상기 중계국(160)은 상기 기지국(150)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(170)에 존재하는 사용자 단말기들(161, 163)은 상기 기지국(150)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(160)은 상기 영역(170)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(150)과 상기 사용자 단말기들(161, 163) 간의 신호를 중계한다. 즉, 상기 사용자 단말기들(161, 163)은 상기 중계국(160)을 통해서 상기 기지국(150)과 신호를 송수신할 수 있다.
상기 OFDM 방식을 사용하는 통신시스템은 프리앰블 순열(Preamble Sequence)을 이용하여 기지국과 중계국 및 사용자 단말기 사이의 주파수와 프레임의 동기화를 수행하고 상기 기지국과 중계국을 구분한다.
그러나, 상기 OFDM 방식을 채택하는 통신시스템은 여러 반송파들을 이용하여 데이터를 전송하므로 최종 OFDM 신호의 진폭 크기가 각 반송파들의 진폭 크기의 합으로 나타날 수 있다. 이로 인해, 각 반송파들의 위상이 일치한다면, 매우 높은 PAPR이 나타난다. 통상적으로 통신시스템에서는 매우 높은 PAPR을 갖는 경우, 증폭기의 선형 동작 범위를 벗어나게 되고 증폭기를 통과한 신호는 왜곡이 생기게 되는 문제점이 발생한다. 이와 같이, 상기 PAPR이 높은 신호는 선형증폭기의 효율을 나쁘게 할 뿐만 아니라 비선형 증폭기에서는 동작점을 비선형 영역에 들어서게 하여 반송파들간의 상호 변조와 인접 주파수 대역으로의 스펙트럼 방사를 일으키게 된다.
한편, 상기 PAPR이 낮은 프리앰블 순열은 고출력증폭기(High Power Amplifier: HPA)에서 발생하는 비선형 왜곡을 방지하여 고품질 신호 전송을 하거나 고효율 전력증폭을 통해 얻을 수 있다. 상기 일반적인 OFDM 통신시스템에서는 상기 PAPR이 낮은 프리앰블 순열을 여러 개 발생시켜 활용하지만 상기 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열의 수가 제한적일 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 상기 낮은 PAPR을 가지는 프리앰블 순열을 생성하고 직교성을 이용해 상기 프리앰블 순열을 재생성하여 중계국과 기지국에 적용하기 위해 낮은 PAPR을 가지는 프리앰블 순열들을 추가적으로 생성할 수 있는 장치 및 방법이 필요하 다.
따라서, 본 발명의 목적은 낮은 PAPR을 가지는 프리앰블을 이용, 직교성을 부여하여 기지국과 중계국을 구분가능하게 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 낮은 PAPR을 가지는 프리앰블과 직교성을 가지는 프리앰블을 추가로 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 무선 시스템에서 신호구분을 위한 송신장치에 있어서 프리앰블 순열을 생성하는 제1 프리앰블 순열생성기(First Preamble Sequence Generator)과 상기 제 1 프리앰블 순열생성기가 생성한 상기 프리앰블 순열에서 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열을 선택하는 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기(Low Peak to Average Power Ratio Preamble Sequence Selector)와 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 복사하는 프리앰블 순열복사기(Preamble Sequence Copier)와, 상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열에서 직교성을 가지는 켤레복소수 프리앰블 순열을 생성하는 켤레복소수기(Complesx Conjugator)와, 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 이용하여 또다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열을 생성하는 제2 프리앰블 순열 생성기(Second Preamble Sequence Generator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역무선접속시스템에서 직교성과 낮은 PAPR를 가지는 프리앰블 순열 생성하는 장치 및 방법에 대해 설명할 것이다. 또한 상기 프리앰블을 이용하여 추가적인 프리앰블을 생성하는 장치 및 방법에 관해서도 설명할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조 및 프리앰블을 도시한 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 프리앰블(201, 203)은 직교성을 가지고, 상기 직교성을 이용하여 상기 프리앰블 각각을 구분할 수 있다. 예를 들면 상기 프리앰블1(201)을 기지국(110)에 할당하고 상기 프리앰블2(203)를 중계국(120)에 할당하면 사용자단말기(113)는 상기 기지국(110)의 신호와 중계국(120)에서 전송되는 신호를 구분하여 처리할 수 있다.
상기 기지국이 PAPR값이 낮은 프리앰블 순열을 생성한 후 상기 프리앰블1(201)과 같이 상기 기지국의 롱프리앰블(T1, T1)에 할당하고 중계국이 상기 기지국 에 사용된 프리앰블 순열의 복소켤레복소수 순열을 상기 중계국의 롱프리앰블(-T1 *, T1 *)에 할당하면 상기 두 신호에 대한 직교성은 유지되고 상기 사용자 단말기는 상기 직교성을 이용하여 상기 기지국으로부터의 신호와 상기 중계국으로부터의 신호를 구분할 수 있다.
상기 프리앰블 순열(T1, T1)을 켤레복소선형의 결합으로 나타내면 (-T1 *, T1 *)로 나타낼 수 있다. 이를 직교성을 만족하게 수식화를 하면 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112006031292838-pat00001
상기 <수학식 1>은 프리앰블 패턴이 2일 경우이고 상기 프리앰블 패턴을 확장하면 하기 <수학식 2>와 같다. 여기에서 T는 프리앰블 순열을 나타낸다.
Figure 112006031292838-pat00002
상기 <수학식 2>와 같이 상기 프리앰블의 패턴을 확장할 경우에도, 직교성이 유지된다. 상기 <수학식 2>와 같은 다중 프리앰블을 사용할 경우의 프리앰블 패턴의 예는 205~219 단계에 도시되어 있다. 하기에서 설명할 도 7, 도 8, 도 9, 도 10은 상기 다중 프리앰블 사용시의 직교성을 그래프로 도시한 것이다.
상기 프리앰블의 패턴을 확장하는 경우를 일반화하면 하기와 같다.
먼저, 상기 프리앰블 패턴(즉, 프리앰블 순열)의 갯수가 4 이상의 짝수인 경우, 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008023921863-pat00027
일 경우. Preamblen=(A....)이다.
여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다.그리고, n은 4이상의 짝수이고, A는 n의 1/2 만큼 반복된다.
예를 들면, 전술한 바와 같이 n=4 일 경우 프리앰블 패턴은 하기와 같다.
Figure 112008023921863-pat00028

그리고, 상기 프리앰블 패턴(즉, 프리앰블 순열)의 갯수가 5 이상의 홀수인 경우, 하기 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008023921863-pat00029
Figure 112008023921863-pat00030
일 경우, 이다.
여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다. 그리고, n은 5이상의 홀수이고, A는 (n-1)의 1/2 만큼 반복된다.
예를들면, 전술한 바와 같이, n=5 일 경우 프리앰블 순열은 하기와 같다.
Figure 112008023921863-pat00031
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 직교 프리앰블 순열을 생성하기 위한 송신기의 구조를 도시한 것이다.
상기 도 3을 참조하면, 제 1 프리앰블 순열생성기(Preamble Sequence Generator)(301)는 프리앰블 순열을 생성한다. 낮은PAPR프리앰블 순열선택기(Low PAPR Preamble Sequence Selector)(303)는 상기 프리앰블 순열생성기(301)가 생성한 프리앰블 순열중 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열을 선택한다.
프리앰블 순열복사기(Preamble Sequence Copier)(305)는 상기 낮은PAPR프리앰블 순열선택기(303)가 선택한 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열을 복사한다. 상기 생서한 프리앰블 순열과 상기 복사한 프리앰블 순열 중의 하나는 버퍼(311)에서 지연되고, 이후, 상기 프리앰블 순열과 복사한 프리앰블 순열은 기지국 또는 중계국이 전송하는 하향링크 프레임의 롱프리앰블로 사용될 수 있다. 상기 롱프리앰블은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 송신노드 구분, 프레임 동기, 셀 탐색, 반 송주파수옵셋 추정, 채널 추정에 사용될 수 있다.
제 2 프리앰블 순열생성기(313)는 상기 제 1 프리앰블 순열생성기(301)가 생성한 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생성한다.
상기 제 2 프리앰블 순열생성기(313)는 상기 프리앰블 순열복사기(305), 스위치(306, 307), 켤레복소수기(308, 309), 부호변환기(310), 버퍼(311)를 포함하는 것으로, 상기 제 1 프리앰블 순열생성기(313)가 생성한 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생성하는 경우, 상기 스위치(306, 307)는 상기 제 1 프리앰블 순열생성기(313)의 프리앰블 순열생성의 경우와는 다른 경로를 선택한다.
그리고, 상기 켤레복소수기(308, 309), 부호변환기(310), 버퍼(311)는 상기 스위치를 통해 입력된 상기 제 1 프리앰블 순열생성기(313)의 프리앰블 순열 그리고 복사한 프리앰블 순열에서 켤레복소수를 취하고, 부호변환과 지연을 통해 직교성을 만족하는 프리앰블 순열들을 생성한다.
상기 직교성을 만족하는 프리앰블 순열들은 기지국 또는 중계국이 전송하는 하향링크 프레임의 롱프리앰블로 사용될 수 있다. 상기 롱프리앰블은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 송신노드 구분, 프레임 동기, 셀 탐색, 반송주파수옵셋 추정, 채널 추정에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직교 프리앰블 순열을 프리앰블상관기를 통해 분리하는 사용자 단말기의 구조를 도시한 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 사용자 단말기는 RF모듈과 아날로그/디지털변환기(A/D Converter interface)(409)를 통해 수신한 신호를 기반으로 이후의 일련된 기능을 수행한다.
상기 사용자 단말기는 상기 신호에 포함되어 있는 프리앰블을 획득하여 상기 신호를 송신한 대상이 기지국인지 중계국인지 판단하고, 동기화를 수행한 후, 상기 기지국 또는 중계국으로부터의 신호를 기저대역 신호로 주파수 변환한다.
상기 프리앰블상관기1(403)은 상기 기지국에서 전송한 프리앰블을 이용해 동기화를 수행하고, 프리앰블상관기2(405)는 중계국에서 전송한 프리앰블을 이용해 동기화를 수행한다. 즉, 수신한 신호가 상기 기지국이 전송한 신호인 경우 상기 프리앰블상관기1(403)가 동작하고, 수신한 신호가 상기 중계국이 전소한 신호인 경우, 상기 프리앰블상관기2(405)가 동작한다.
상기와 같은 경우, 상기 기지국과 중계국에서 사용된 각각의 프리앰블 순열에 대한 정보는 상기 사용자 단말기의 순열참고기(sequence reference)(407)에 저장되어 상기 프리앰블상관기1(403)과 프리앰블상관기2(405)가 상기 기지국 또는 중계국으로부터의 신호 동기화시 사용된다.
상기 프리앰블 순열에 대한 정보는 미리 정해 질 수 있고, 동기화 수행 이전에 수신한 후, 저장될 수 있다.
상기 프리앰블 상관기 (403, 405)를 통한 신호는 수신단의 기저대역 처리부(RX BasedBand Processing)(401)로 전달되어 기저대역의 신호로 주파수 변환되고 이후, 복조 및 복호화 과정을 거친다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2개의 프리앰블 적용시 프리앰블 상관기1의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 5는 상기 사용자 단말기가 상기 기지국과 중계국이 전송한 직교성 프리앰블 순열을 수신한 경우, 프리앰블상관기1(403)에서의 직교성의 여부를 나타낸다.
상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 중계국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 알 수 있다. 즉 상기 사용자 단말기는 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호의 구분이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 2개의 프리앰블 적용시 프리앰블 상관기2의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 6은 상기 사용자 단말기가 상기 기지국과 중계국이 전송한 직교성 프리앰블 순열을 수신한 경우, 프리앰블상관기2(405)에서의 직교성의 여부를 나타낸다.
상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 기지국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 알 수 있다. 즉 상기 사용자 단말기는 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호의 구분이 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 도 2의 205단계 및 207단계와 같이 3개의 프리앰블 적용시의 프리앰블 상관기2(405)의 출력을 나타낸 것으로, 상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 기지국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 나타낸다. 즉 상기 사용자 단말기는 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호의 구분이 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 4개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 도 2의 209단계 및 211단계와 같이 4개의 프리앰블 적용시의 프리앰블 상관기2(405)의 출력을 나타낸 것으로, 상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 기지국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 나타낸다. 즉 상기 사용자 단말기는 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호 구분이 가능하다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 5개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 도 2의 213단계 및 215단계와 같이 5개의 프리앰블 적용시의 프리앰블 상관기(405)의 출력을 나타낸 것으로, 상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 기지국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 나타낸다. 즉 상기 사용자 단말기가 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호의 구분이 가능하다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 6개의 프리앰블 적용시 프리앰블상관기2의 출력을 도시한 것이다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 도 2의 217단계 및 219단계와 같이 6개의 프리앰블 적용시의 프리앰블 상관기2(405)의 출력을 나타낸 것으로, 상기 중계국과 기지국의 신호를 비교시, 상기 기지국의 상관값이 0이므로 직교성이 만족되는 것을 나타낸다. 즉 상기 사용자 단말기는 상기 기지국과 중계국의 신호가 혼합된 신호를 수신할 경우라도, 상기 신호의 구분이 가능하다.
상기 도 5부터 도 10까지의 그래프에서 상기 프리앰블의 갯수에 상관없이 직교성이 유지되는 것을 알 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 두 개의 셀 내에 위치한 사용자 단말기의 신호링크 구성을 도시한 것이다.
상기 도 11을 참조하면, 상기 도 1와 같이 두 개의 셀(1103, 1105)에 위치한 상기 사용자 단말기(1111, 1113)는 중계국(1107)와 기지국(1101, 1109)로부터 신호를 수신한 경우, 프리앰블상관기(403, 405)의 출력신호를 이용하여 각각의 신호를 전송한 노드를 구분할 수 있다.
상기 기지국(1101, 1109)에 사용되는 프리앰블 순열은 동일한 프리앰블 순열 또는 서로 직교성을 가지는 순열일 수 있다. 또한 상기 사용자 단말기(1111, 1113)에서 상향링크로 신호전송시 상기 사용자 단말기(1111, 1113)에서도 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 사용할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기에서 기지국 또는 중계국으로부터 수신한 신호의 처리과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 12를 참조하면, 상기 사용자 단말기는 1203단계에서 기지국 또는 중계국이 전송한 신호프레임을 수신한다. 상기 기지국은 상기 신호프레임 생성시, 프리앰블 순열을 생성하여 상기 신호 프레임에 포함시켜 전송하고 상기 중계국은 상기 신호프레임 생성시, 상기 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생 성하여 신호 프레임에 포함시켜 전송한다.
이후, 상기 사용자 단말기의 프리앰블 상관기(403, 405)는 1204단계에서 순열참고기(407)로부터 프리앰블 순열에 대한 정보를 획득한다.
상기 프리앰블 순열에 대한 정보는 미리 정해 질 수 있고, 동기화 수행 이전에 수신한 후, 저장될 수 있다.
이후, 1205단계에서 상기 수신한 신호의 프리앰블이 기지국의 프리앰블인 경우, 1207단계에서 프리앰블 상관기1(403)이 상기 기지국 프리앰블 순열의 상관값을 계산하여 시스템 동기를 획득할 수 있다.
위와 같은 경우, 상기 사용자 단말기는 1209단계에서 상기 기지국의 신호를 구분하여 검출하고 1211단계로 진행하여 상기 구분된 기지국 신호를 기저대역 처리부로 전달하여 기저대역 신호처리 후 데이터를 획득한다.
만약, 상기 1205단계에서 상기 수신한 신호의 프리앰블이 중계국의 프리앰블인 경우, 1206단계에서 프리앰블 상관기2(403)가 상기 중계국 프리앰블 순열의 상관값을 계산하여 시스템 동기를 획득할 수 있다.
위와 같은 경우, 상기 사용자 단말기는 1209단계에서 상기 중계국의 신호를 구분하여 검출하고 1211단계로 진행하여 상기 구분된 중계국 신호를 기저대역 처리부로 전달하여 기저대역 신호처리 후 데이터를 획득한다.
이후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 또는 중계기에서 직교성을 가지는 프리앰블 생성시의 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 13을 참조하면, 상기 기지국 또는 중계기의 제 1 프리앰블 순열생성기(301)는 1305단계에서 프리앰블 순열을 생성한다. 이후, 낮은PAPR프리앰블 순열선택기(303)는 1310단계에서 상기 프리앰블 순열생성기(301)가 생성한 프리앰블 순열중 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열을 선택한다. 이후, 프리앰블 순열복사기(305)는 1315단계에서 상기 낮은PAPR프리앰블 순열선택기(303)가 선택한 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열을 복사한다.
이후, 1320단계에서 상기 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생성하는 경우가 아닌 경우, 1325단계로 진행하여 상기 버퍼(311)을 이용하여 상기 생성한 프리앰블 순열과 복사한 프리앰블 순열중 하나의 프리앰블 순열을 지연한 후, 이후의 전송에 필요한 과정을 수행한다.
만약, 상기 1320단계에서 상기 낮은 PAPR 값을 가지는 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생성하는 경우, 1330단계로 진행하여 켤레복소수기(308, 309), 부호변환기(310), 스위치(306, 307)를 이용하여 직교성을 가지는 프리앰블 순열을 생성하고 상기 1325단계의 과정을 수행한 후, 이후의 전송에 필요한 과정을 수행한다.
이후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 중계국을 이용한 광대역무선접속시스템에서 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 가지는 프리앰블을 수에 관계없이 재생성할 수 있어 상기 기지국과 중계국, 사용자 단말기에서 직교성을 이용한 프리앰블의 할당이 가능하다.

Claims (23)

  1. 무선 시스템에서 신호구분을 위한 수신장치에 있어서,
    수신한 데이터에서 제 1 노드가 전송한 프리앰블을 검출하여 동기화를 수행하는 제1 프리앰블 상관기와,
    상기 수신한 데이터에서 제 2 노드가 전송한 프리앰블을 검출하여 동기화를 수행하는 제 2프리앰블 상관기와,
    상기 제 1 프리앰블 상관기 및 상기 제 2 프리앰블 상관기가 상기 수신한 데이터의 전송 노드를 구분할 수 있도록 상기 전송 노드의 프리앰블 순열을 상기 제 1 프리앰블 상관기 및 상기 제 2 프리앰블 상관기로 제공하는 순열 참고기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노드는 기지국이고, 상기 제 2 노드는 중계국인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수신장치는 수신한 신호에 아날로그/디지털변환과정을 수행하여 상기 제 1프리앰블 상관기 및 상기 제 2 프리앰블 상관기로 제공하는 아날로그/디지털변환기(A/D Converter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수신장치는 상기 제 1프리앰블상관기 및 상기 제 2프리앰블상관기가 제공한 신호를 수신하여 복조 및 복호화를 수행하는 수신단 기저대역 처리부(Rx BaseBand Processing)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 순열참고기는 상기 제 1 노드 및 상기 제 2노드의 프리앰블 검출을 위한 상기 프리앰블 순열을 기 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 무선 시스템에서 신호구분을 위한 송신장치에 있어서,
    프리앰블 순열을 생성하는 제1 프리앰블 순열생성기(First Preamble Sequence Generator)과,
    상기 제 1 프리앰블 순열생성기가 생성한 상기 프리앰블 순열에서 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열을 선택하는 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기(Low Peak to Average Power Ratio Preamble Sequence Selector)와,
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 복사하는 프리앰블 순열복사기(Preamble Sequence Copier),
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열에서 직교성을 가지는 켤레복소수 프리앰블 순열을 생성하는 켤레복소수기(Complesx Conjugator)와,
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 이용하여 또다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열을 생성하는 제2 프리앰블 순열 생성기(Second Preamble Sequence Generator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 프리앰블 순열들 중 하나는 중계국과 단말 사이의 주파수 또는 시간 동기화를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 프리앰블 순열 생성기(Second Preamble Sequence Generator)는
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비 프리앰블 순열선택기가 선택한 프리앰블 순열을 복사하는 프리앰블 순열복사기(Preamble Sequence Copier),
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열에서 직교성을 가지는 켤레복소수 프리앰블 순열을 생성하는 켤레복소수기(Complex Conjugator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열이 2개인 경우 상기 송신장치가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 5>와 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008023921863-pat00004
    여기에서 T는 프리앰블 순열을 나타낸다.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열이 3개인 경우 상기 송신장치가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 6>과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008023921863-pat00005
    여기에서 T는 프리앰블 순열을 나타낸다.'
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열의 갯수가 4 이상의 짝수인 경우, 상기 송신장치가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 7>과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008023921863-pat00032
    일 경우. Preamblen=(A....)이다.
    여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다.그리고, n은 4이상의 짝수이고, A는 n의 1/2 만큼 반복된다.
    예를 들면, 전술한 바와 같이 n=4 일 경우 프리앰블 패턴은 하기와 같다.
    Figure 112008023921863-pat00033
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 프리앰블 순열복사기가 생성한 프리앰블 순열의 갯수가 5 이상의 홀수인 경우 상기 송신장치가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 8>과 같은 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008023921863-pat00034
    Figure 112008023921863-pat00035
    일 경우, 이다.
    여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다. 그리고, n은 5이상의 홀수이고, A는 (n-1)의 1/2 만큼 반복된다.
    예를들면, 전술한 바와 같이, n=5 일 경우 프리앰블 순열은 하기와 같다.
    Figure 112008023921863-pat00036
  13. 무선 시스템에서 신호구분을 위한 수신기의 수신방법에 있어서,
    제 1 노드 및 제 2 노드로로부터 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신한 신호와 상기 제 1 노드에서 사용된 프리앰블 순열을 상관하여 상기 제 1노드의 프리앰블을 검출하여 동기화를 수행하는 과정과,
    상기 수신한 신호와 상기 제 2 노드에서 사용된 프리앰블 순열을 상관하여 상기 제 2 노드의 프리앰블을 검출하여 동기화를 수행하는 과정과,
    상기 획득된 동기로써 구분된 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드 신호를 기저 대역으로 주파수 변환하는 과정과,
    상기 주파수 변환된 신호를 처리하여 데이터를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에서 사용된 프리앰블 순열은 동기화 수행 이전에 제공받아, 저장되어 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드의 프리앰블 검출을 위해 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드로부터 신호를 수신하는 과정은 아날로그/디지털변환을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 무선 시스템에서 신호구분을 위한 송신기의 송신방법에 있어서,
    프리앰블 순열을 생성하는 과정과,
    상기 프리앰블 순열에서 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 프리앰블 순열을 이용하여 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열을 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 선택된 프리앰블 순열을 이용하여 상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열을 생성하는 과정은,
    상기 선택된 프리앰블 순열을 복사하는 과정과,
    상기 복사된 프리앰블 순열과 직교성을 가지는 켤레복소수 프리앰블 순열을 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열이 2개인 경우에 직교성을 만족하는 프리앰블 순열은 하기 <수학식 9>와 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010005074539-pat00037
    여기에서 T는 프리앰블 순열을 나타낸다.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열이 3개인 경우에 직교성을 만족하는 프리앰블 순열은 하기 <수학식 10>과 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010005074539-pat00038
    여기에서 T는 프리앰블 순열을 나타낸다.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열의 갯수가 4 이상의 짝수인 경우, 상기 송신기가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 11>과 같은 것을 특징으로 하는 방법
    Figure 112010005074539-pat00039
    일 경우. Preamblen=(A....)이다.
    여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다.그리고, n은 4이상의 짝수이고, A는 n의 1/2 만큼 반복된다.
    예를 들면, 전술한 바와 같이 n=4 일 경우 프리앰블 패턴은 하기와 같다.
    Figure 112010005074539-pat00040
  21. 제 16항에 있어서
    상기 낮은 피크전력 대 평균전력비를 가지는 프리앰블 순열과 직교하는 또 다른 하나 이상의 낮은 피크전력 대 평균전력비의 프리앰블 순열의 갯수가 5 이상의 홀수인 경우 상기 송신기가 생성한 프리앰블 순열은 하기 <수학식 12>와 같은 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010005074539-pat00041
    Figure 112010005074539-pat00042
    일 경우, 이다.
    여기서, T는 프리앰블 순열을 나타낸다. 그리고, n은 5이상의 홀수이고, A는 (n-1)의 1/2 만큼 반복된다.
    예를들면, 전술한 바와 같이, n=5 일 경우 프리앰블 순열은 하기와 같다.
    Figure 112010005074539-pat00043
    .
  22. 삭제
  23. 삭제
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