KR101137344B1 - 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프레임 동기(frame synchronization) 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 방법은, 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기 추정 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송된 M 개의 연속적인 서브프레임(sub frame)에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 단계와, M 개의 기준 위상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 단계와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이동통신, 프레임, 동기, 복소 내적, 서브프레임

Description

프레임 동기 추정 방법 및 그 장치{Method and apparatus for estimating frame synchronization}
도 1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것이고,
도 2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 기능 블록도이고,
도 4는 도3의 위상 추정부의 세부 구성도이고,
도 5는 도3의 내적 산출부의 세부 구성도이다.
본 발명은 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기(frame synchronization) 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
TD-SCDMA 시스템에서 단말(UE)의 셀 탐색 과정은 하향링크 동기코드(SYNC-DL), 기본 미드앰블(Basic Midamble) 코드, 스크램블링(Scrambling) 코드, 프레임 동기, BCH(Broadcast Channel) 정보 및 칩 타이밍(Chip timing) 정보 등을 획득하는 과정으로서 일반적으로 다음의 4 단계 세부 과정을 거쳐 수행된다. 도 1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것이다.
1) 초기 동기 탐색 과정(Search for DwPTS)
단말은 탐색하고자 하는 셀(Cell) 정보를 모르는 상태에서 32개의 가능한 SYNC-DL 코드를 이용하여 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)에 초기 동기를 추정한다. 이 과정을 통해 단말은 32개의 SYNC-DL 코드 중에 셀 내에서 사용되고 있는 SYNC-DL 코드 및 타이밍 동기 지점(timing synchronization point)를 찾아내야 한다.
2) 기본 미드앰블 및 스크램블링 코드 인식 과정(Basic midamble and Scrambling code identification)
상기 과정 1) 에서 찾은 DwPTS 코드는 4개의 기본 미드앰블을 갖는 하나의 코드 그룹에 해당하므로 상기 단말은 4개의 기본 미드앰블 중 셀 내에서 사용중인 기본 미드앰블을 찾는다. 기본 미드앰블은 스크램블링 코드와 연관되어 있으므로 기본 미드앰블을 찾게 되면 스크램블링 코드를 찾을 수 있다.
3) 프레임 동기 추정 과정(Control multi-frame sychronization)
단말은 P_CCPCH 미드앰블에 대한 DwPTS의 QPSK 위상 변조로부터 BCH 멀티 프레임(multi-frame)의 MIB(Master Information Blocks)를 찾는다.
4) BCH 정보 획득 과정(Read the BCH)
단말은 검색된 MIB를 이용하여 BCH를 읽어 BCH 정보를 획득한다.
본 발명은 상기 셀 탐색 과정에서 세 번째 단계인 프레임 동기 획득 과정과 관련된 것으로서, 이하에서 종래기술에 따른 프레임 동기 획득 과정을 설명한다.
TD-SCDMA 시스템에서 BCH는 20ms의 전송 시간 간격(TTI: Transmission Time)을 가지므로, 단말은 다음 프레임에 BCH의 존재 유무와 20ms TTI의 시작위치를 찾아야 한다. 기지국은 BCH의 시작점을 알려주기 위하여, DwPCH를 변조할 때 첫 번째 타임슬롯(Time-slot) 미드앰블의 위상을 기준으로 위상 변조를 수행하며, 상기 위상 변조의 값은 한 서브프레임 동안 동일하게 유지된다. 연속된 4개의 서브프레임 동안 얻어진 4개의 위상 변조값을 'Phase Quadruple'이라 하며, S1, S2의 두 가지 'Phase Quadruple'이 존재한다. 표1은 상기 두 가지 'Phase Quadruple'이 의미하는 바를 나타낸다. 표1에서 P-CCPCH(Primary-Common Control Physical Channel)는 전송채널(Transport Channel)인 BCH가 매핑되는 물리채널(Physical Channel)이다.
경우(case) Phase Quadruple 의미(Meaning)
S1 135°, 45°, 225°, 135° 다음 네 개의 서브프레임에 P-CCPCH가 존재함
S2 315°, 225°, 315°, 45° 다음 네 개의 서브프레임에 P-CCPCH가 존재하지 않음
종래기술에 있어서는, 네 개의 서브프레임 동안 'Phase Quadruple'을 추정하여 S1에 해당되는지를 결정한 후 S1으로 결정되면 그 다음 서브프레임부터 P-CCPCH가 존재한다고 판단하고 P-CCPCH를 통해 전송되는 BCH의 수신을 시작한다.
즉, 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정은, 각 서브프레임별 하향링크 동기코드의 위상 변조값을 추정하는 과정을 포함하는데, 이는 다음의 과정으로 이루어진다. 먼저, 수신된 미드앰블 코드의 위상값과 하향링크 동기코드의 위상값을 추정한다. 다음으로 두 코드의 추정된 위상값의 상관관계를 구한 후, 'Arctangent'를 취하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상을 구하게 된다.
이 후 상기한 방식에 의해 각각 구해진 네 개의 서브프레임 동안의 변조된 위상값인 'Phase Quadruple'을 표1의 S1, S2의 위상값과 비교하게 된다. 비교 결과, 구해진 'Phase Quadruple'이 S1에 해당되는 경우에는 다음 네 개의 서브프레임(sub-frame)에서 BCH를 수신하게 되고, S1에 해당되지 않을 경우에는 다음 네 개의 서브프레임에 BCH가 존재하지 않음으로 판단하여, 계속해서 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정을 반복하게 된다.
그런데, 상기한 바와 같은 종래기술에 따라 'Arctangent'를 이용하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상값을 추정하는 경우에 있어서는, 일반적으로 효율적인 구현을 위해 'Arctangent' 연산을 참조표(Look Up Table)에 의한 테이블 매핑으로 대신하게 된다. 따라서, 정확한 연산을 위해 많은 양의 테이블 값을 소정의 메모리 내에 저장하고 있어야 하므로, 과도한 메모리량의 증가를 가져오는 문제점이 발생한다.
또한, 하향링크 동기코드의 변조된 위상값은 주파수 옵셋에 의해서도 왜곡될 수 있으므로, 절대적인 위상 차이만을 이용하는 상기 종래기술에 따른 방법에 의해서는 정확한 위상 변조값을 산출하기 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 과도한 메모리의 증가 없이 프레 임 동기의 추정이 가능한 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 옵셋에 의해서 발생되는 위상 추정 오류를 보정할 수 있는 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 위상에 대한 기준 벡터를 이용하여 수신 신호와 기준 벡터 간의 상관 값을 이용하는 이동통신 시스템에서의 프레임 동기를 추정하는 방법 및 그 장치를 개시한다. 또한, 가능한 모든 위상 변조 가능성과 주파수 옵셋(frequency offset)을 고려한 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 개시한다.
본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 방법은, 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기 추정 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송된 M 개의 연속적인 서브프레임(sub frame)에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 단계와, M 개의 기준 위상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 단계와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 하향링크 프레임 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 전송된 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 위상 추정부와, M 개의 기준 위 상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 위상 추정부에 의해 획득된 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 내적 산출부와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 프레임 동기 추정부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것이다. 3GPP TDD LCR 시스템에서 하향링크 동기 코드의 기준 신호 SYNC-DL은 32 가지이며 하나의 코드당 길이가 64 칩(chip)으로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, P-CCPCH의 미드앰블 코드(MA)는 첫 번째 다운링크 타임 슬롯(Ts0)에 포함되고, 하향링크의 동기코드(SYNC-DL)는 서브 프레임의 첫 번째 다운링크 타임 슬롯(Ts0) 다음에 위치한다. DwPTS는 32 칩의 가드 영역(guard period)과 64 칩의 SYNC-DL 코드로 이루어져 있으며, SYNC-DL 코드는 각 셀마다 32 가지 중 하나가 선택되어 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 기능 블록도이다. 도 3을 참조하면, 프레임 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 전송된 수신신호로부터 각 서브프레임에 포함된 미드앰블 코드(MA)와 하향링크 동기 코드(SYNC DL code)의 위상차(phase shift)를 기준신호를 이용하여 획득하는 위상 추정부(10)와, 'Phase Quadruple' S1에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector) 와 상기 위상 추정부(10)에 의해 네 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 내적 산출부(20)와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 프레임 동기 추정부(30)를 포함하여 구성된다.
도 4는 상기 위상 추정부(10)의 세부 구성도이다. 이하에서 상기 위상 추정부(10)에 의해 기지국으로부터 전송된 각 서브프레임의 첫 번째 다운링크 타임슬롯(Ts0)에 포함된 미드앰블 코드(MA)의 위상을 기준으로 했을 때 하향링크 동기 코드(SYNC DL code)의 위상 변조값, 즉 상기 하향링크 동기 코드와 미드앰블 코드의 위상차를 구하는 과정을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
n 번째 서브프레임에서 수신신호의 하향링크 동기 코드를
Figure 112006004576260-pat00001
, 수신신호의 미드앰블 코드를
Figure 112006004576260-pat00002
, 단말이 이미 알고 있는 기준신호의 하향링크 동기 코드를
Figure 112006004576260-pat00003
, 기준신호의 미드앰블 코드를
Figure 112006004576260-pat00004
로 표시하면, 수신신호의 i번째 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드는 각각 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. 여기서, i는 하향링크 동기 코드와 미드앰블 코드의 칩 단위 인덱스이다.
Figure 112006004576260-pat00005
Figure 112006004576260-pat00006
여기서, L은 다중 경로 채널의 길이(단위는 칩(chip))이고,
Figure 112006004576260-pat00007
은 n번째 서브프레임의 하향링크 위상 변조값이고,
Figure 112006004576260-pat00008
는 노이즈(noise) 성분이며, hi는 채널 성분을 나타내는 채널 계수(channel coefficient)이다.
채널 성분과 위상 변조 성분을 뽑아내기 위해 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)은 수신신호
Figure 112006004576260-pat00009
와 기준신호
Figure 112006004576260-pat00010
와의 자기 상관을 각각 구한다. 이를 수학식으로 표현하면 각각 다음의 수학식 3 및 수학식 4와 같다. 여기서, ho는 동기가 정확히 맞았을 때의 채널 성분이고,
Figure 112006004576260-pat00011
,
Figure 112006004576260-pat00012
은 무시할 수 있을 정도로 작은 값이라 가정한다.
Figure 112006004576260-pat00013
Figure 112006004576260-pat00014
각 서브프레임마다 달라지는 채널 성분을 없애기 위해 수학식 3 및 수학식 4에 의해 구해진 자기 상관값
Figure 112006004576260-pat00015
을 정규화(normalization)시키면 각각 다음의 수학식 5 및 수학식 6과 같다.
Figure 112006004576260-pat00016
Figure 112006004576260-pat00017
이때,
Figure 112006004576260-pat00018
에 대한 정규화는, 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)에서 각각 수행될 수 있고, 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13)에서 수행될 수도 있다. 또는, 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)과, 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13) 사이에 마련되는 별도의 정규화 계산부(미도시)에 의해 수행될 수도 있다.
하향링크 동기코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13)은 수신신호의 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이의 위상차를 구하기 위해
Figure 112006004576260-pat00019
의 상호 상관을 다음의 수학식 7에 따라 구한다.
Figure 112006004576260-pat00020
Figure 112006004576260-pat00021
및
Figure 112006004576260-pat00022
는 수학식 3 및 수학식 4에서와 마찬가지로, 무시할 수 있을 정도로 작은 값이라 가정하면, 수신신호의 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이의 위상차 pn이 산출된다.
상기한 바와 같은 방식에 의해, 상기 위상 추정부(10)는 네 개의 연속적인 서브프레임에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 산출하여, 상기 내적 산출부(20)로 출력한다.
도 5는 상기 내적 산출부(20)의 세부 구성도로서, 상기 내적 산출부(20)는'Phase Quadruple' S1(135°, 45°, 225°, 135°)의 벡터 형태의 좌표 표현인
Figure 112006004576260-pat00023
와, 상기 위상 추정부(10)에 의해 구해진 네 개의 연속적인 서브프레임의 위상차들의 벡터 표현인
Figure 112006004576260-pat00024
의 복소 내적을 구한다. 상기 내적 산출부(20)에서 구해진 내적 값을 정규화하면 다음의 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure 112006004576260-pat00025
상기 프레임 동기 추정부(30)는 상기 산출된 내적 값을 기 설정된 임계값과 비교하여 프레임 동기를 추정한다. 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 사용되는 임계값을 결정하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
임계값을 정하기 위해 'Phase Quadruple' S1, S2이 올 수 있는 모든 경우를 고려해 볼 수 있다. 프레임 동기를 알 수 없기 때문에 S1과 S2가 모두 존재할 수 있다고 가정하면, 연속된 4개의 위상차가 가질 수 있는 경우의 수는 표 2와 같이 총 14가지 경우이다. 여기서, 예를 들어, S1+S2는 S1 뒤에 S2가 오는 경우를 의미하며, 표 2에서 'Offset'은 서브프레임 단위의 프레임 동기 오차를 의미한다. 즉, S1+S2에 'Offset'이 1인 경우는 S1의 두 번째 'Quadruple'부터 시작해서 S2의 첫 번째 'Quadruple'로 구성되는 4개의 연속적인 'Phase Quadruple'을 의미한다.
이를 앞의 q와 같이 각각 (1,-1)을 원소로 갖는 동일 위상의 벡터 형태의 좌표로 변환 한 후 S1 벡터와 복소 내적을 구하고 정규화시키면 표 2에 기재된 것과 같은 값을 갖게 된다.
case offset phase quadruple 내적의
실수부		 내적의
허수부		 내적의
절대값
프레임 동기가 맞은 경우
S1 0 135°, 45°, 225°, 135°
Figure 112006004576260-pat00026
 0
Figure 112006004576260-pat00027
S2 0 315°, 225°, 315°, 45°
Figure 112006004576260-pat00028
 0
Figure 112006004576260-pat00029
프레임 동기가 맞지 않은 경우

S1+S2
 1 45°, 225°, 135°, 315°
Figure 112006004576260-pat00030
Figure 112006004576260-pat00031
 4
2 225°, 135°, 315°, 225° 0
Figure 112006004576260-pat00032
Figure 112006004576260-pat00033
3 135°, 315°, 225°, 315°
Figure 112006004576260-pat00034
Figure 112006004576260-pat00035
 2

S2+S2
 1 225°, 315°, 45°, 315°
Figure 112006004576260-pat00036
 0
Figure 112006004576260-pat00037
2 315°, 45°, 315°, 225° 0
Figure 112006004576260-pat00038
Figure 112006004576260-pat00039
3 45°, 315°, 225°, 315° 0
Figure 112006004576260-pat00040
Figure 112006004576260-pat00041

S1+S1
 1 45°, 225°, 135°, 135° 0
Figure 112006004576260-pat00042
Figure 112006004576260-pat00043
2 225°, 135°, 135°, 45° 0 0 0
3 135°, 135°, 45°, 225° 0
Figure 112006004576260-pat00044
Figure 112006004576260-pat00045

S2+S1
 1 225°, 315°, 45°, 135° 0 0 0
2 315°, 45°, 135°, 45° 0
Figure 112006004576260-pat00046
Figure 112006004576260-pat00047
3 45°, 135°, 45°, 225°
Figure 112006004576260-pat00048
Figure 112006004576260-pat00049
 2
상기 표 2를 참조하면, 내적의 실수부만 보면 S1일 때
Figure 112006004576260-pat00050
로서 가장 큰 값을 가지고, 두 번째로 큰 값은
Figure 112006004576260-pat00051
이다. 따라서,
Figure 112006004576260-pat00052
와
Figure 112006004576260-pat00053
사이에 존재하는 임의의 값을 임계값으로 결정할 수 있다. 특히, 실제 수신되는 신호는 잡음과 페이딩에 의해 크기가 변화될 수 있으므로, 최대 우도 검출(Maximum Likelihood Detection) 방식을 적용하여, 임계값을
Figure 112006004576260-pat00054
으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 내적의 실수부의 크기가
Figure 112006004576260-pat00055
이상인 경우에는 S1을 수신한 것으로 볼 수 있게 된다.
경우에 따라서는, 예를 들어, 3GPP TDD LCR 시스템에서와 같은 'Phase Quadruple' S1, S2과는 상이한 'Phase Quadruple'이 존재하는 경우에 있어서는, 내적의 허수부를 이용하여 임계값을 결정할 수도 있다.
한편, 주파수 옵셋이 존재하게 되면, 'Phase Quadruple'이 아니라 주파수 옵셋에 의해서 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이에 위상차가 발생하게 된다. 또한, AFC(Auto Frequency Control)가 동작하여 주파수 옵셋이 시간적으로 변화하는 경우 매 서브프레임에서 추정된 위상차가 다르게 발생할 수 있다. 여기서, 주파수 옵셋이란 기지국과 단말의 국부 발진기의 주파수 차이와 채널에서의 도플러 주파수 영향 등에 의해 발생되는 주파수 차이를 의미한다. 나아가, 주파수 옵셋은 단말에서 샘플링의 오차를 발생시키며, 이 오차는 시간에 따라 누적되어 수신 성능에 심각한 열화를 발생시키기 때문에, 단말은 AFC를 통해 주파수 옵셋을 추정하여 연속적으로 이를 보상하고 있다.
따라서, 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 프레임 동기를 추정함에 있어서, 주파수 옵셋(frequency offset)의 유무 또는 크기에 따라 임계값을 다르게 설정하거나 및/또는 상기 산출된 내적 값을 설정된 임계값과의 비교에 이용하는 방식을 달리하는 것이 바람직할 것이다.
예를 들어, 단말이 주파수 옵셋을 추정하여, 추정된 주파수 옵셋이 기준값보다 작은 경우에는 제1임계값과 상기 산출된 내적 값의 실수부를 비교하여 프레임 동기를 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋이 상기 기준값보다 큰 경우에는 제2임계값과 상기 산출된 내적 값의 절대값을 비교하여 프레임 동기를 추정할 수 있다.
즉, 주파수 옵셋이 존재하는 경우에 있어서는, 앞서의 방법처럼 내적 값의 실수부만으로 S1의 수신 여부를 판단할 수 없으므로 내적의 절대값을 이용하는 방식에 대해 설명한다. 표 2를 참조하면, S1을 수신한 경우의 내적의 절대값은
Figure 112006004576260-pat00056
이고, 나머지 경우 중 최대치는 4이므로, 상기에서 설명한 내적의 실수부를 이용하는 경우와 마찬가지로 최대 우도 검출(Maximum Likelihood Detection) 방식을 적용하여, 임계치를
Figure 112006004576260-pat00057
으로 결정할 수 있다. 이로써, 내적의 절대값이
Figure 112006004576260-pat00058
이상인 경우에 대해 S1이 수신된 것으로 볼 수 있게 된다.
하지만, 3GPP TDD LCR 시스템에서와 같은 'Phase Quadruple' S1, S2이 존재하는 경우에 있어서는, S1과 동기가 맞지 않는 경우에도 S1을 수신한 경우와 동일한 내적의 절대값
Figure 112006004576260-pat00059
가 발생할 수 있고, 내적의 절대값이 4일 경우에도 잡음과 페이딩에 의해 S1을 수신한 것으로 잘못 판단될 수 있는 소지가 있다. 이때에는,내적의 절대값을 이용하는 것에 부가하여, 직전에 수신된 위상 값 pn -1과 'Quadruple'의 위상 값 중 어느 하나, 예를 들어, 첫 번째 값인 pn의 위상 차이를 더 이용함으로써, 보다 정확하게 S1 수신 여부를 판단할 수 있게 된다.
표 2를 참조하면, S1을 수신한 경우 및 내적의 절대값이
Figure 112006004576260-pat00060
또는 4이고 S1 동기가 맞지 않으면서 S1을 수신한 것으로 잘못 판단될 수 있는 경우에 대한 직전 'Phase Quadruple' 및 현재 수신된 'Phase Quadruple'은, 이하와 같다.
(1) S1을 수신한 경우
- S1 이전에 S1이 온 경우 : (135°, 45°, 225°, 135 °), ( 135 °, 45°, 225°, 135°)
- S1 이전에 S2가 온 경우 : (315°, 225°, 315°, 45 °), ( 135 °, 45°, 225°, 135°)
(2) S1과 동기가 맞지 않는 경우
- S1+S2, Offset 1인 경우 : (225°, 315°, 45°, 135 °), ( 45 °, 225°, 135°, 315°)
- S1+S2, Offset 2인 경우 : (315°, 45°, 135°, 45 °), ( 225 °, 135°, 315°, 225°)
S1을 수신한 경우는 이전에 S1 또는 S2가 수신되었을 수 있으며, 이 경우 직전에 수신된 위상 값 pn -1과 'Quadruple'의 첫 번째 값인 pn의 위상 차는 각각 0°, 90°이다. 반면, S1 동기가 맞지 않은 경우에는 이 위상 차는 각각 -90°, 180°이다. 상기의 위상차들을 도 6과 같이, 복소 평면에 나타내면, S1을 수신한 경우와 수신하지 않은 경우의 결정 영역은 y = -x라는 직선에 의해 나뉠 수 있으며, 결국 S1 여부의 판단은 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다.
Figure 112006004576260-pat00061
수학식 9가 양수이면 S1을 수신한 경우이며, 음수이면 S1동기가 맞지 않은 경우에 해당된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치는 단말 내부에 구현될 수 있다. 한편, AFC에 따라 주파수 옵셋을 보상함으로써 주파수 옵셋이 시간적으로 변화하는 경우에도 매 서브프레임에서 추정된 위상차가 다르게 발생할 수 있다. 따라서, 프레임 동기 추정 과정 중에는 AFC에 따른 주파수 옵셋 보상 기능을 중단하여 매 서브프레임마다 추정된 위상차가 다르게 발생하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 프레임 동기를 추정함에 있어서, 주파수 옵셋(frequency offset)에 따라 임계값을 다르게 설정하여 상기 산출된 내적 값과 비교하는 것이 바람직하다. 즉, 단말이 주파수 옵셋을 추정하여, 추정된 주파수 옵셋이 기준값보다 작은 경우에는 제1임계값과 상기 산출된 내적 값의 실수부를 비교하여 프레임 동기를 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋이 상기 기준값보다 큰 경우에는 제2임계값과 상기 산출된 내적 값의 절대값을 비교하여 프레임 동기를 추정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 따르면, 이동통신 시스템에서 과도한 메모리의 증가 없이 프레임 동기의 추정이 가능하고 주파수 옵셋 또는 도플러 천이에 의해서 발생되는 위상 추정 오류를 보정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기 추정 방법에 있어서,
    기지국으로부터 전송된 M 개의 연속적인 서브프레임(sub frame)에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 단계;
    M 개의 기준 위상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 단계를 포함하는 프레임 동기 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임 동기 추정에 이용되는 산출된 내적 값은, 상기 산출된 복소 내적의 실수부 또는 절대값 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기지국과 단말 간의 주파수 옵셋을 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋에 대해 보상하는 단계를 더 포함하고,
    상기 프레임 동기 추정 단계에서, 상기 추정된 주파수 옵셋의 크기에 따라 상기 산출된 내적 값의 실수부 또는 절대값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 추정된 주파수 옵셋이 소정의 기준값 이하인 경우에는 상기 산출된 내적 값의 실수부와 기 설정된 제1임계값의 비교 결과에 따라 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 추정된 주파수 옵셋이 소정의 기준값을 초과하는 경우 상기 산출된 내적 값의 절대값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    직전에 수신된 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차와, 상기 전송된 M개의 연속적인 서브프레임 중 적어도 어느 하나에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차와의 차이를 이용하여 프레임 동기를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  7. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 단계에서 상기 추정된 주파수 옵셋에 대한 보상을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 방법.
  8. 기지국으로부터 전송된 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 위상 추정부;
    M 개의 기준 위상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 위상 추정부에 의해 획득된 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 내적 산출부; 및
    상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 프레임 동기 추정부를 포함하는 프레임 동기 추정 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기지국과의 주파수 옵셋을 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋에 대해 보상하는 주파수 옵셋 추정부를 더 포함하고,
    상기 프레임 동기 추정에 이용되는 산출된 내적 값은, 상기 산출된 복소 내적의 실수부 또는 절대값 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 프레임 동기 추정부는, 상기 추정된 주파수 옵셋의 크기에 따라 상기 산출된 내적 값의 실수부 또는 절대값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 프레임 동기 추정부는, 상기 추정된 주파수 옵셋이 소정의 기준값 이하인 경우에는 상기 산출된 내적 값의 실수부와 기 설정된 제1임계값의 비교 결과에 따라 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 프레임 동기 추정부는, 상기 추정된 주파수 옵셋이 소정의 기준값을 초과하는 경우 상기 산출된 내적 값의 절대값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 프레임 동기 추정부는, 직전에 수신된 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차와, 상기 전송된 M개의 연속적인 서브프레임 중 적어도 어느 하나에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차와의 차이를 이용하여 프레임 동기를 추정하는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 장치.
  13. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 옵셋 추정부는 상기 프레임 동기 추정 과정에서 상기 추정된 주파수 옵셋에 대한 보상을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 프레임 동기 추정 장치.
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