KR101253170B1 - 동기를 위한 시퀀스에 부가 정보를 추가하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정한 채널에 특정한 개수의 부가 정보를 추가하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 동기 채널에 부가 정보를 추가하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 시간 및 주파수 동기를 위해 셀에 공통되는 시퀀스에 부가 정보를 추가하는 방법에 있어서, 시간 영역에서 특정한 회수만큼 반복하는 시퀀스를 생성하는 단계; 추가하려는 상기 부가 정보에 상응하는 코드를 이용하여 상기 시퀀스에 대한 마스킹(masking)을 수행하는 단계; 및 상기 마스킹을 수행한 시퀀스를 포함하시는 신호를 수신 단으로 전송하는 단계를 포함하는 특징이 있다.

P-SCH, 부가 정보, 추가, 마스킹, 직교 코드, 코드

Description

동기를 위한 시퀀스에 부가 정보를 추가하는 방법{Method for adding additional information to a sequence for synchronization}

도 1은 셀 탐색 절차를 나타내는 절차 흐름도이다.

도 2는 계급화된 구조를 따르는 SCH의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 3은 비-계급화된(Non-hierarchical) 구조를 따르는 SCH를 나타내는 블록도이다.

도 4는 동기 시스템에서 계급화된 SCH 및 비-계급화된 SCH의 성능을 비교한 도면이다.

도 5는 비동기 시스템에서 계급화된 SCH 및 비-계급화된 SCH의 성능을 비교한 도면이다.

도 6은 동기 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 에러를 나타낸 도면이다.

도 7은 비동기 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 에러를 나타낸 도면이다.

도 8은 하이브리드 SCH 기법을 나타낸 것이다.

도 9는 본 실시예의 첫 번째 방법에 의해 삽입된 P-SCH의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 10a 내지 도 10c는 본 실시예의 첫 번째 방법에 따라 마스킹을 수행한 시퀀스의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 11은 특정한 시퀀스를 주파수 영역에서 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 12는 본 실시예에 따른 P-SCH 생성방법을 나타내는 절차 흐름도이다.

도 13은 본 실시예에 따른 전송 장치를 나타낸 블록도이다.

도 14는 본 실시예에 따른 P-SCH를 전송하는 통신 장치의 블록도이다.

본 발명은 특정한 채널에 특정한 개수의 부가 정보를 추가하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 동기 채널에 부가 비트를 추가하는 방법에 관한 것이다.

이하, 특정한 채널의 일례로서 동기 채널(Synchronization Channel: SCH)에 관하여 설명한다.

이동 통신 시스템에서 단말이 기지국과 통신을 하기 위해서 가장 먼저 수행하는 것은 동기 채널(이하, 'SCH'라 칭함)에서 기지국과의 동기를 수행하고, 셀 탐색을 수행하는 것이다. 기지국과 동기를 수행하고 단말이 속한 셀 ID를 획득하는 일련의 과정을 셀 탐색(cell search)이라 한다.

일반적으로 셀 탐색은 초기 단말이 파워 온(power-on) 하였을 때 수행하는 초기 셀 탐색(initial cell search)과, 연결(connection) 혹은 휴지 모드(idle mode)의 단말이 인접한 기지국을 탐색하는 주변 셀 탐색(neighbor cell search)로 분류된다.

도 1은 셀 탐색 절차를 나타내는 절차 흐름도이다.

다양한 통신 시스템 중 3GPP LTE 시스템을 예로 들면, 이러한 셀 탐색을 위한 SCH 구조를 시간 심볼 동기 및 셀 검색 방법에 따라 계급화된(hierarchical) 구조와 비-계급화된(non-hierarchical) 구조로 구분한다.

또한, 셀(Cell) ID 획득 방법은 SCH에서 셀 그룹(cell group)을 탐색하고 참조 신호(reference signal)에서 최종 셀 ID를 탐색하는 첫 번째 방법과 SCH에서만 셀 ID를 획득하는 두 번째 방법이 고려되고 있다.

첫 번째 방법의 경우는 SCH에서 셀 그룹(cell group) ID가 획득되고, 두 번째 방법의 경우는 SCH에서 최종 셀(cell) ID가 획득된다.

이하, 계급화된 구조를 따르는 SCH를 설명한다.

계급화된(Hierarchical) 구조를 따르는 SCH은, WCDMA의 SCH와 같이 primary SCH(이하, P-SCH)와 secondary SCH(이하, S-SCH) 로 구분된다.

P-SCH은 모든 셀(혹은 섹터)이 동일한 신호를 사용하는 채널로서, 초기 심볼 동기 및 주파수 동기를 수행한다. P-SCH의 신호 값은 모든 단말이 미리 알고 있는 값으로서, 수신된 신호와의 상호 상관(cross-correlation)을 수행하고 최대 피크(peak)를 검출함으로써 초기 시간 심볼 동기를 수행할 수 있다. 이러한 일련의 절차를 상호 상관 기반의 검출(cross-correlation based detection)이라 한다.

시간, 심볼 및 주파수 동기를 획득한 후에는, P-SCH로 획득된 시간 동기 정보를 통해 미리 약속된 S-SCH의 위치에서 셀 ID 혹은 셀 그룹 ID 검출을 수행한다.

한편, P-SCH와 S-SCH는 다중화(multiplexing)의 방법에 따라 TDM, FDM, CDM 으로 분류할 수 있다. 도 2는 계급화된 구조를 따르는 SCH의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 2의 일례는, TDM 방식으로 다중화된 일례로서, P-SCH와 S-SCH의 위치와 P-SCH 및 S-SCH를 포함하는 OFDM 심볼의 개수는 도 2의 경우와 다를 수 있다. 도시된 바와 같이, SCH는 2개의 OFDM 심볼을 통해 형성된다. 또한, 20개의 서브 프레임으로 구성된 하나의 무선 프레임(radio frame) 중 어느 하나 만이 SCH를 전송할 수 있다.

도 2의 일례는, 첫 번째 및 두 번째 OFDM 심볼이 SCH를 제공하는 일례이다. 그러나, 상기 SCH를 제공하는 OFDM 심볼은 기타 다른 OFDM 심볼, 예를 들어 마지막 OFDM 심볼이 될 수 있다.

이하, 비-계급화된(Non-hierarchical) 구조를 따르는 SCH를 설명한다.

비-계급화된 구조의 SCH는 시간 영역에서 한 OFDM 심볼 내의 반복적인 파형 특성을 보인다. 이것은 단말이 신호의 반복적인 특성을 이용하여 수신된 신호의 자기 상관(auto-correlation)을 통한 초기 시간 심볼 동기의 블라인드 검출(blind detection)이 가능하게 해 준다. 이러한 검출을 자기 상관에 기초한 검출(auto-correlation based detection)이라 한다.

시간 및 주파수 동기를 수행한 후에는 검출된 SCH의 위치에서 셀 ID 혹은 셀 그룹 ID 검출을 수행한다.

도 3은 비-계급화된(Non-hierarchical) 구조를 따르는 SCH를 나타내는 블록도이다. 도 3의 SCH가 형성되는 OFDM 심볼 또는 서브 프레임은 자유롭게 변경될 수 있다.

상기 언급한 계급화된(hierarchical) 구조에서 상호 상관 기반의 검출(cross-correlation based detection)은 하기 수학식 1을 기초하여 수행될 수 있다.

상기 수학식 1에서, R(d)은 동기 획득을 위한 시작점을 찾기 위한 비용 함수이며,

은 상기 R(d)를 최대화하는 값이고, Nf는 무선 프레임(radio frame)의 길이를 의미한다. 또한, P은 각각 averaging을 위해 사용된 P-SCH 심볼 수의 개수를 나타낸다. 또한, Q는 단말의 수신안테나 수를 나타낸다. 또한, L은 M-partial correlation을 하는 part 수를 나타낸다. 또한, N은 FFT 크기를 나타낸다. 그리고,

은 p번째 P-SCH 심볼에서 q 번째 수신 안테나에서 수신되는 신호를 나타낸다. 또한, s(n)은 P-SCH에 삽입된 알려진 시퀀스(known sequence)를 의미한다. 여기서, 주파수 옵셋이 존재하는 환경에서,단순히 상호 상관 기반의 검출(cross-correlation based detection)을 통한 심볼 동기를 수행하면 성능이 열화된다. 따라서, M-partial correlation 방법이 적용될 수 있다. [Y.-P.E. Wang and T. Ottosson, “Cell search in W-CDMA”, Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, vol. 18, pp. 1470-1482, Aug. 2000.]

도 2의 계급화된(hierarchical) 구조에서 주파수 오프셋(frequency offset)을 추정 방법은 하기 수학식 2에 의할 수 있다.

상기 수식에서 fs는 샘플링 주파수(sampling frequency)를 의미하고, arg{}는 복소수에 대한 위상 성분을 의미한다. 상기 주파수 오프셋은 기지국과 단말 각각에 구비된 발진기가 발생시키는 주파수 차이에 의해 발생한다.

상기 언급한 도 3의 비-계급화된 구조에서 사용되는 자기 상관에 기초한 검출(auto-correlation based detection) 방법은 하기 수학식 3과 같다.

또한, 비-계급화된 구조에서 주파수 오프셋을 추정하기 위해 사용되는 수학식 4는 다음과 같다.

셀 탐색 방법은 계급화된 구조 및 비 계급화된 구조 모두에서 동일한 방법을 사용한다.

이하, 계급화된 구조 및 비 계급화된 구조의 SCH를 비교하여 설명한다.

통신 시스템은 동기 네트워크 및 비 동기 네트워크로 구분된다. 동기 네트워크(synchronous network)는 모든 섹터의 전송 시작 시간이 동일한 네트워크이고, 상기 비동기 네트워크(asynchronous network)는 하나의 NodeB 내의 섹터(sector)들은 전송 시작 시간이 동일하지만, NodeB 간에는 전송 시작 시간은 무작위인 경우이다.

동기 및 비 동기 네트워크를 모두 지원해야 경우, 계급화된 구조의 SCH를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

도 4는 동기 시스템에서 계급화된 SCH 및 비-계급화된 SCH의 성능을 비교한 도면이다. 또한, 도 5는 비동기 시스템에서 계급화된 SCH 및 비-계급화된 SCH의 성능을 비교한 도면이다.

도시된 바와 같이, 계급화된 SCH를 사용하는 것이 셀 탐색의 성능을 향상시킨다. 그러나, 계급화된 구조에서는 시간 동기 획득을 위해, 상호 상관 검출 (cross-correlation detection) 방법을 사용해야 하고, 주파수 옵셋 추정 성능이 비 계급화된(non-hierarchical) 구조에 비해 상대적으로 열화된다. 도 6은 동기 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 에러를 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은 비동기 시스템에서의 잔류 주파수 오프셋 에러를 나타낸 도면이다.

정리하면, 상기 계급화된 SCH 및 비 계급화된 SCH는 각각 단점을 갖는다.

이러한 각각의 단점을 해결하기 위해 제안된 것이 하이브리드(hybrid) SCH 기법이다. 상기 하이브리드 SCH 기법은, 상술한 계급화 및 비 계급화 구조의 SCH를 결합한다.

도 8은 하이브리드 SCH 기법을 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 하이브리드 SCH의 경우, 계급화된 SCH와 마찬가지로 P-SCH 및 S-SCH를 포함한다. 다만, P-SCH는 특정한 OFDM 심볼에서 특정한 간격으로 주파수 인덱스에 할당된다. 달리 표현하면, P-SCH에 포함되는 시퀀스는 시간 영역에서 특정한 파형이 소정 횟수 반복되는 형태를 갖는다.

한편, S-SCH는 상기 계급화된 SCH와 동일하다.

하이브리드 SCH의 경우, P-SCH는 셀에 공통되는 시퀀스(cell common sequence)를 갖는다. 다만, P-SCH에 포함되는 각 시퀀스(P₀, P₁, P₂, ..., P_{N -2}, P_N-1)가 특정한 간격으로 주파수 영역에 할당되도록 하여, 셀 검색 특성 및 주파수 오프셋 특성을 개선한다.

하기 수학식 5a는 하이브리드 구조의 SCH에서 동기를 추정하는 방법을 설명하고, 하기 수학식 5b는 주파수 오프셋을 추정하는 방법을 설명한다

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 추가적인 정보를 전송하는 동기 채널을 생성하는 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 동기 추정시에 복잡도를 증가시키지 않는 추가 정보 생성 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 동기 추정 방법을 이용할 수 있는 추가정보를 포함하는 동기 채널을 생성하는 방법을 제안하는 것이다.

발명의 개요

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 시간 및 주파수 동기를 위해 셀에 공통되는 시퀀스에 부가 정보를 추가하는 방법에 있어서, 시간 영역에서 특정한 회 수만큼 반복하는 시퀀스를 생성하는 단계; 추가하려는 상기 부가 정보에 상응하는 코드를 이용하여 상기 시퀀스에 대한 마스킹(masking)을 수행하는 단계; 및 상기 마스킹을 수행한 시퀀스를 포함하시는 신호를 수신 단으로 전송하는 단계를 포함하는 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 특징은, 시간 및 주파수 동기를 위해 셀에 공통되는 시퀀스에 부가 정보를 추가하는 방법에 있어서, 추가하려는 상기 부가 정보에 따라 상기 시퀀스에 포함되는 샘플들을 특정한 주파수 인덱스에 할당하는 단계; 및 상기 시퀀스를 시간 영역의 신호로 변환하여 수신 단으로 전송하는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명은 동기 채널에 부가 정보를 포함하는 방법을 제안한다. 바람직하게, 상기 동기 채널은 P-SCH 및 S-SCH를 포함한다. 또한, 상기 P-SCH 및 S-SCH는 상술한 하이브리드 구조를 갖는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 부가 정보를 포함시키기 위해 P-SCH를 시간 영역에서 생성하고, 특정번 만큼 반복하고, 특정한 코드에 의해 마스킹(masking)할 것을 제안한다.

또한, 본 발명은 부가 정보를 포함시키기 위해 P-SCH를 하나의 특정한 간격에 따라 주파수 영역에 배치하고, 상기 P-SCH를 시간 영역의 신호로 전환하고, 특정한 코드에 의해 마스킹할 것을 제안한다.

또한, 본 발명은 부가 정보를 포함시키기 위해 P-SCH를 복수 개의 특정한 간격에 따라 주파수 영역에 배치하고, 상기 P-SCH를 시간 영역의 신호로 전환하고, 특정한 코드에 의해 마스킹할 것을 제안한다.

상기 부가 정보는, 각 노드 간의 통신을 위해 필요한 각종 정보인 것이 바람직하다.

발명의 실시예

본 발명의 작용, 특징 및 효과는 이하에서 설명되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 시예를 설명한다.

본 실시예는 동기 채널, 보다 구체적으로 P-SCH에 부가 정보를 포함할 것을 제안한다. 상술한 계급화된 SCH 또는 하이브리드 SCH의 경우, P-SCH 및 S-SCH를 사용한다. 또한, 상기 P-SCH는 셀에서 공통되는 시퀀스(cell common sequence)이다. 즉, 상기 P-SCH는 통상 모든 기지국(또는, 섹터)에서 동일한 시퀀스를 통해 제공된다. 달리 표현하면, 상기 P-SCH는 단말이 이미 알고 있는 시퀀스로서, 시간 동기 및 주파수 동기를 획득하는데 사용된다.

상술한 계급화된 SCH 또는 하이브리드 SCH의 경우에서 셀 ID 및 기타 셀 특정 정보들은 S-SCH 또는 각종 제어 채널(예를 들어, BCH)를 통해 획득 가능하다. 그러나 상기 P-SCH는 모든 셀에 공통되는 시퀀스에 의해 형성되므로, 상기 P-SCH에 특정한 부가 정보를 추가하면 그에 상응하는 복잡도(complexity)가 지수함수적으로 증가하는 문제가 발생한다.

예를 들어, 모든 기지국이 공통된 하나의 시퀀스에 의한 P-SCH를 사용하면, 단말은 초기 동기를 획득하기 위해 미리 알고 있는 하나의 시퀀스 만을 이용하면 된다. 그러나, 만약 다수의 시퀀스에 의한 P-SCH를 사용하면, 단말은 기지국이 사 용하는 모든 시퀀스를 알고 있어야 한다.

즉, 1 비트의 부가 정보를 추가하기 위해서 P-SCH에 2 종류의 시퀀스(예를 들어, 첫 번째 종류의 시퀀스는 "0"을 의미하고, 두 번째 종류의 시퀀스는 "1"을 의미할 수 있다)를 사용한다고 하면, 단말은 해당 P-SCH의 검출을 위해 가설 검출(hypothesis detection)을 수행해야 한다. 즉, 단말은 P-SCH가 첫 번째 종류의 시퀀스에 의해 생성되었다고 가정하고 동기 검출을 시도한. 만약 동기 검출에 실패하면 다시 두 번째 종류의 시퀀스에 P-SCH가 생성되었다고 가정하고 다시 동기 검출을 시도해야한다.

또한, 2 비트의 부가 정보를 추가하는 경우, P-SCH는 4 종류의 시퀀스에 의해 생성된다. 따라서, 단말은 4 종류의 시퀀스에 대해 가설 검출(hypothesis detection)을 수행해야 한다.

정리하면, 단순한 방법으로 P-SCH에 부가 정보를 추가하면 동기 추정의 복잡도(complexity)가 크게 증가한다.

본 실시예는 이하에서 설명하는 3가지 방법을 통해 P-SCH를 생성한다. 본 실시예에 의한 P-SCH는 부가 정보가 삽입됨에도 불구하고 동기 추정에 따른 복잡도가 증가하지 않는다. 또한, 종래의 동기 추정 방법을 그대로 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따라 삽입된 부가 정보는, 다양한 방법에 의해 삽입된 부가 정보를 용이하게 검출된다.

1. 첫 번째 방법

본 실시예에 따른 첫 번째 방법은, 시간 영역에서 P-SCH를 생성하고, 부가 정보를 삽입하는 방법이다.

상기 첫 번째 방법에 의하는 경우, P-SCH를 생성하고 부가 정보를 삽입하는 단계는 시간 영역에서 처리되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 실시예의 첫 번째 방법에 의해 삽입된 P-SCH의 일례를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, P-SCH는 128(=N)개의 부 반송파에 할당될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 P-SCH는 특정한 시퀀스(A)가 시간 영역에서 반복되어 생성되는 것이 더욱 바람직하다. 도 9에서 A 시퀀스는 A₀ 내지 A₆₃의 64개의 샘플로 이루어지며, 64개의 샘플은 주파수 영역에서 각각의 부 반송파에 할당된다. 도 9a의 시퀀스는 2개의 A 시퀀스가 시간 영역에서 반복된 것이다.

시간 영역에서 P-SCH를 생성하고 부가 정보를 삽입하는 단계는 이하와 같이 구분될 수 있다.

우선 제1 단계(S101)로 P-SCH 시퀀스를 시간 영역에서 삽입한다. 도 9 경우, P-SCH는 특정한 시퀀스(A)를 시간 영역에서 2번 반복하여 생성한 것이다.

상기 특정한 시퀀스(A)는 상술한 하이브리드 SCH에 따른 P-SCH인 것이 바람직하나, 임의의 시퀀스일 수도 있다. 즉, 상술한 계급화된 SCH에 따른 P-SCH일 수도 있다.

이하, 제2 단계(S102)로 특정한 코드에 의해 마스킹을 수행한다. 즉, 상기 S101 단계에 의해 생성된 시퀀스에 대한 마스킹을 수행한다. 특정한 시퀀스를 마스킹한 결과는 다양하게 생성되며, 마스킹한 결과는 특정한 부가 정보를 의미한다. 상기 마스킹은 특정한 코드에 따라 데이터 처리를 수행하는 작업을 의미한다. 상기 특정한 코드의 종류 및 상기 데이터 처리의 종류에는 제한이 없다. 다만, 상기 마스팅에 사용되는 코드는 직교 또는 유사 직교 코드인 것이 더욱 바람직하며, 상기 마스킹 작업은 상기 S101 작업에 의해 생성된 시퀀스의 각 샘플에 상기 코드를 곱하는 작업을 의미하는 것이 더욱 바람직하다.

도 10a 내지 도 10c는 본 실시예의 첫 번째 방법에 따라 마스킹을 수행한 시퀀스의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 10a는 도 9의 시퀀스를 월쉬(walsh) 코드를 이용하여 마스킹한 결과를 나타낸다. 즉, [1 1] 코드를 이용하여 도 9의 시퀀스를 마스킹한 경우는 부가 정보가 "0"으로 설정된 것이고, [1 -1] 코드를 이용하여 도 9의 시퀀스를 마스킹한 경우는 부가 정보가 "1"로 설정된 것으로 정할 수 있다.

도 10b는 도 9의 시퀀스를 임의의 코드를 이용하여 마스킹한 결과를 나타낸다. 상기 임의의 코드는 크기는 1이고 위상 값이 0 또는 180도인 샘플로 이루어지는 코드이다. 도 10b와 같이, [1 1] 코드를 이용하여 도 9의 시퀀스를 마스킹한 경우는 부가 정보가 "0"으로 설정된 것이고, [-1 1] 코드를 이용하여 도 9의 시퀀스를 마스킹한 경우는 부가 정보가 "1"로 설정된 것으로 정할 수 있다.

도 10c는 도 9의 시퀀스를 DFT 시퀀스를 이용하여 마스킹한 결과를 나타낸다. DFT 시퀀스

을 통해 마스킹을 수행하는 경우, 도 10c의 내용처럼, r=0인 경우는 부가 정보가 "0"으로 설정된 것이고, r=1인 경우는 부가 정보가 "1"로 설정된 것으로 정할 수 있다.

도 10a 내지 도 10c의 경우는 2 종류의 코드를 이용하여 마스킹을 수행한 일례이다. 도 10a 내지 도 10c의 일례는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 본 실시예에 따라 임의의 개수의 코드를 이용하여 마스킹을 수행할 수 있다. 즉, 임의의 비트로 구성되는 부가 정보를 추가할 수 있다. 예를 들어, 월쉬 코드의 개수를 4개로 증가시켜 2 비트의 부가 정보를 추가할 수도 있으며, 월쉬 코드의 개수를 8개로 증가시켜 3 비트의 부가 정보를 추가할 수도 있다. 또한, DFT 시퀀스의 경우, r 및 N의 크기를 자유롭게 조정하여 임의의 크기의 부가 정보를 생성할 수도 있다. 또한, 임의의 코드의 경우도 각 코드의 종류를 조절하여 부가 정보의 크기를 조절할 수 있다.

상기 제2 단계(S102)에 의해 생성된 시퀀스는 동기 추정을 위해 단말에 제공된다. 본 실시예에 따른 시퀀스는 다양한 통신 시스템에서 사용될 수 있다. 다만, 다수의 직교하는 부 반송파를 통해 신호를 전송하는 시스템에서 사용되는 것이 더욱 바람직하다.

만약, 본 실시예가 적용되는 시스템이 OFDM/OFDMA 시스템이 아닌 경우에는 해당 시퀀스를 전송 대역(transmission bandwidth)에 해당하는 LPF(Low Pass Filter)를 통과시켜 전송한다. 또한, OFDM/OFDMA 규격에서 DC 부 반송파를 고려하지 않는 경우, 부 반송파 삽입 없이 LPF 만을 통과시키는 방법도 가능하다.

한편, 본 실시예가 적용되는 시스템이 다수의 직교하는 부 반송파를 이용하는 시스템(예를 들어, OFDM, OFDMA, SC-FDMA)에 사용되는 경우 다음과 같은 S103 내지 S106 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 다수의 직교하는 부 반송파를 이용하는 시스템은, DC 성분을 제거하는 DC 부 반송파 및 특정한 대역의 성분을 제거하는 보호 반송파(Null subcarrier 또는 guard subcarrier)를 필요로 하기 때문에 이하의 단계를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따라, 시간 영역 시퀀스를 FFT 연산을 통해 주파수 영역 시퀀스로 변환하는 방법(S103)을 설명한다.

다중 부 반송파 시스템에서 시간 영역 시퀀스를 주파수 영역 시퀀스로 변환시키는 방법으로서,하기 수학식 6과 같이 시간 영역에서 생성된 길이 N의 시퀀스를 N-포인트 FFT를 수행하여 주파수 영역 시퀀스로 변화시킨다.

상술한 S101, S102를 통해 생성된 시퀀스의 각 샘플을 a_n이라 하면, 상기 수학식에 의해 주파수 영역 시퀀스 A_k가 생성된다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따라 DC 부 반송파 및 보호 부 반송파를 삽입하는 단계(S104)를 설명한다.

일반적으로 특정한 OFDM 통신 방법에서는 DC 부 반송파의 삽입과 일정한 보호 부 반송파의 삽입을 요구할 수 있다. 만약 특정한 OFDM 통신 방법의 정해진 규격에 맞추기 위해 DC 부 반송파 보호 부 반송파를 삽입해야 하는 경우, 상기 단계(S104)를 수행한다. 상기 DC 부 반송파의 삽입은, 송수신의 RF단에서 DC 오프셋에 의한 문제를 해결하기 위해 주파수 영역에서 주파수가 0인 부 반송파에 데이터 0을 삽입하는 것을 말한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따라, 이전 단계들이 수행된 시퀀스에 대해 PAPR 감쇄 기법을 적용하는 단계(S105)를 설명한다.

상술한 바와 같이, DC 부반송파 및 보호 부반송파 삽입 또는 기타 데이터 처리로 인해 시간 영역 신호가 변형되어 PAPR가 증가할 수 있다. 본 실시예는 상기와 같이 증가한 PAPR을 감소시키기 위하여 PAPR 감쇄 기법을 다시 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예예 따라, IFFT 연산을 통하여 상기 시퀀스를 시간 영역 시퀀스로 변환하는 단계(S106)를 설명한다.

상기 단계는, 최종적인 신호를 생성하는 방법으로서, 하기 수학식 7과 같이 수행하며, 이때 생성된 시퀀스는 동기의 수행과 신호의 검출 및 구분 등의 용도로 활용될 수 있다.

2. 두 번째 방법

이하 설명하는 두 번째 방법은 특정한 크기의 샘플을 갖는 시퀀스를 주파수 영역에서 할당하여 생성하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, N개의 샘플로 이루어 진 A라는 시퀀스(A₀, A₁, A₂, ..., A_N-1)를 이용하여 P-SCH를 생성하는 경우 다음과 같이 시퀀스를 생성한다.

우선, 시퀀스에 포함되는 각 샘플을 특정한 주파수 인덱스에 할당한다. 상기 주파수 인덱스는 특정한 부 반송파를 식별하기 위한 인덱스로서, 각 샘플을 연속하는 주파수 인덱스에 할당하면 연속하는 주파수 영역에 상기 샘플들이 할당되며, 각 샘플을 특정한 간격으로 주파수 인덱스에 할당하면 특정한 간격에 상응하는 주파수 간역으로 상기 샘플들이 할당된다.

두 번째 방법은 우선 DC 부 반송파와 보호 반송파를 삽입(S201)한다. 즉, 주파수 영역에서 특정한 영역의 성분을 0으로 바꾼다.

그 이후에, 특정한 A 시퀀스를 상술한 주파수 인덱스를 이용하여 특정한 간격으로 주파수 영역에 할당한다(S202).

상기 특정한 간격의 크기는 자유롭게 설정될 수 있다. 예를 들어, 만약 2개의 주파수 인덱스 간격으로 상기 A 시퀀스를 할당할 수 있다. 이 경우, 짝수 번째 주파수 인덱스에 상기 A 시퀀스의 각 샘플을 할당하거나, 홀수 번째 주파수 인덱스에 상기 A 시퀀스의 각 샘플을 할당할 수 있다.

도 11은 특정한 시퀀스를 주파수 영역에서 할당하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 11 (a)는 특정한 시퀀스를 연속하는 주파수 인덱스에 할당한 경우, 상기 시퀀스(예를 들어, P₀ 내지 P₁₂₇로 이루어진 시퀀스)를 시간 영역에서 관찰한 결과이다. 즉, 도 11 (a)의 신호는, 주파수 영역에서 특정한 샘플(P₀ 내지 P₁₂₇)들을 연속 하는 128개의 주파수 인덱스에 할당한 결과이다.

한편, P₀ 내지 P₁₂₇ 샘플들을 짝수 번째 주파수 인덱스에 할당하는 경우, 오버 샘플링의 특성에 의하여, 도 11 (b)의 신호를 얻을 수 있다. 도 11 (b)는 B라는 파형이 반복되는 형태이며, 도 11 (b)에서 반복되는 파형은 도 11 (a)의 파형을 압축한 형태이다. 도 11 (b)의 신호는 동일한 파형이 시간 영역에서 반복되므로 [B|B] 형태의 신호라 표현할 수 있다.

한편, P₀ 내지 P₁₂₇ 샘플들을 홀수 번째 주파수 인덱스에 할당하는 경우, DFT 연산의 특성에 의하여, 도 11 (c)의 신호를 얻을 수 있다. 도 11 (c)의 신호는, 도 11 (b)와는 다른 형태를 갖게 된다. 즉, 주파수 상의 천이(shift)에 의해 시간 축 상에서 다른 파형을 갖게 된다. 또한, DFT 연산의 특성에 의해, 홀수 번째 주파수 인덱스 할당된 신호는 시간 축 상에서 [C|-C] 형태를 갖는다.

정리하면, 상기 A 시퀀스를 특정한 간격으로 주파수 인덱스에 할당할 수 있다. 또한, 상기 간격의 크기 및 할당되는 주파수 인덱스에 따라 시간 영역에서 파형이 반복하는 회수와 시간 영역에서의 파형이 결정된다.

상기 두 번째 방법에 따라 기지국에서 P-SCH를 생성하는 경우, 기지국은 상기 간격의 크기 및 할당되는 주파수 인덱스를 미리 결정한다. 상술한 바와 같이, 상기 간격의 크기 및 할당되는 주파수 인덱스에 따라 기지국이 전송하는 신호의 파형이 상이하게 결정되므로, 주파수 영역에서 시퀀스를 생성하는 방법은 미리 결정되어야 한다. 또한, 상기 P-SCH가 셀 공통의 시퀀스(cell common sequence)이어야 하므로, 단말도 어떠한 방법으로 시퀀스가 생성되는지를 미리 알고 있는 것이 바람직하다.

예를 들어, 기지국은 짝수 번째 주파수 인덱스에 상기 A 시퀀스의 샘플을 할당할 것을 결정한다. 이 경우, 도 11 (b)와 같이 [B|B] 형태의 신호가 생성된다. 이동 단말은 [B|B] 형태의 신호가 발생할 것을 미리 알고 있으므로, 상호 상관 기반의 검출을 수행할 수 있다. 또한, 신호 자체가 반복되므로 자기 상관 기반의 검출 역시 가능하다.

상기 S202 단계는, 상기 S201 단계보다 먼저 수행될 수 있다. DC/보호 부 반송파를 삽입하는 단계와 주파수 영역에서 P-SCH 시퀀스를 생성하는 단계를 생성하는 순서에는 제한이 없다. 다만, 상기 P-SCH 시퀀스를 생성하는 단계는 이하에서 설명하는 S203 단계 이전에는 수행되어야 한다.

상기 P-SCH에 대해 부가 정보를 추가하기 위해 시간 영역의 신호로 변환을 하여야 한다. 따라서, 상기 생성된 P-SCH에 대하여 IFFT 연산을 수행한다(S203).

상기 S203의 결과에 대하여 마스킹을 수행한다. 상기 S203의 결과에 대한 마스킹은 상술한 S102에 의한다.

또한, 상기 S203의 결과에 대하여 마스킹을 수행한 이후에는, 상술한 S103 내지 S106 단계를 수행하는 것이 바람직하다. 즉, DC 부 반송파 및 보호 부 반송파를 삽입하고, PAPR 감소 기법을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 DC 부 반송파 및 보호 부 반송파는 상기 S201 단계에서 이미 삽입되어 있지만, 상기 S202 단계를 수행하는 경우, DC 성분 및 보호 부 반송파 성분에 0이 아닌 성분이 삽입될 수 있다. 따라서, 상기 S103 내지 S106 단계를 수행하여 DC 부 반송파 및 보호 부 반송파에 "0"을 삽입하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 보호 부 반송파의 경우, 특정한 필터(예를 들어, LPF)를 이용하여 보호 부 반송파를 삽입하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 첫 번째 방법 및 두 번째 방법에 의해 부가 정보를 부가시키는 경우, 기존의 방법을 동일하게 사용하여 동기를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신 단(예를 들어, 단말)에서는 기존의 계급화된 SCH 또는 하이브리드 SCH를 통해 시간 동기를 획득한다. 또한, 주파수 동기는 아크탄젠트(arc tangent)가 주기가 파이(pi)인 함수이므로, 상기 2번 반복의 예에서 하이브리드 방법과 동일하게 수행하면 된다. 즉, 상기 부가 정보의 부가에도 불구하고, 시간 동기 및 주파수 동기를 획득하는 방법은 변하지 않는다.

또한, 삽입된 부가 정보는, 절대값이 같은 특성을 이용하여, 시간 및 주파수 동기 후에 하기 수학식 8과 같은 차등 상관(differential correlation) 방법으로 부호 정보를 검출할 수가 있다.

상기 수식과 같이, 상기 부가 정보는 수신 단에서 수신된 신호의 특성 자체 를 이용하여 복원할 수 있다.

상기 부가 정보를 복원하는 방법은 매우 다양하며, 상술한 수학식 8의 일례에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상호 상관(cross-correlation)을 이용한 가설 검출(hypothesis detection)을 통해 상기 부가 정보를 복원할 수 있다. 예를 들어, 송신 단(예를 들어, 기지국)이 왈쉬 코드를 이용한 마스킹을 수행하여 부가 정보를 삽입하였고, [1, 1] 코드가 부가 정보 "0"에 상응하고, [1, -1] 코드가 부가 정보 "1"에 상응할 수 있다. 이 경우, 송신 단이 전송하는 신호는 시간 영역 상으로 [A|A] 또는 [A|-A]의 형태를 갖는다. 또한, A 파형은 셀 공통 시퀀스(cell common sequence)에 의한 것이므로 단말 역시 이미 알고 있다. 따라서, 단말은 자신이 알고 있는 [A|A] 및 [A|-A] 신호를 통해 수신 신호에 대한 상호 상관 값을 측정할 수 있다. 즉, 단말은 상호 상관(cross-correlation)을 이용한 가설 검출(hypothesis detection)을 통해 피크 값을 확인 하고, 상기 부가 정보를 복원할 수 있다.

3. 세 번째 방법

상기 세 번째 방법은, 주파수 영역에서 P-SCH 시퀀스를 생성하고 주파수 영역에서 부가 정보를 추가한다.

즉, 상기 S201 단계와 동일한 단계를 통해 DC 부 반송파 및 보호 부 반송파를 생성한다. 또한, 상기 생성된 DC 부 반송파 및 보호 부 반송파를 고려하여 특정한 주파수 인덱스 간격으로 P-SCH 시퀀스를 생성한다(S301). 예를 들어, N개의 샘 플로 이루어진 A라는 시퀀스(A₀, A₁, A₂, ..., A_N-1)를 이용하여 P-SCH를 생성하는 경우, 다음과 같이 시퀀스를 생성한다.

부가 정보를 "0"으로 설정하는 경우, 상기 N개의 샘플을 짝수 번째 주파수 인덱스에 할당한다. 이 경우, 도 11에서 설명한 바와 같이, 시간 영역에서 [B|B]의 파형을 갖는다. 한편, 부가 정보를 "1"로 설정하는 경우, 상기 N개의 샘플을 홀수 번째 주파수 인덱스에 할당한다. 이 경우, 도 11에서 설명한 바와 같이, 시간 영역에서 [C|-C]의 파형을 갖는다.

상기 부가 정보의 크기에는 제한이 없다. 만약, 2비트 크기의 부가 정보를 추가시키는 경우, 서로 다른 4개의 파형이 필요하므로, 상기 N개의 샘플을 4개의 주파수 인덱스의 간격으로 할당할 수 있다. 이를 통해, 시간 영역에서 4번 반복하는 4가지 종류의 파형을 얻을 수 있다. 이를 통해 부가 정보를 추가할 수 있다.

상기와 같이 주파수 영역에서 생성된 P-SCH는, 상기 S106 단계에 의한 IFFT 연산을 통해 시간 영역의 신호로 변환된다.

상술한 내용을 정리하면, 세 번째 방법은 복수 개의 셀 공통 시퀀스(cell common sequence)를 생성한다. 또한, 복수 개의 시퀀스 각각은 특정한 부가 정보를 의미한다. 상기 세 번째 방법은, 상기 첫 번째 또는 두 번째 방법과 달리, 복수 개의 셀 공통 시퀀스를 사용한다. 이 경우, 단말에서의 동기 획득은 다음과 같이 수행될 수 있다.

우선 단말은, 복수의 셀 공통 시퀀스를 모두 알고 있다. 즉, 상기 N개의 샘 플이 짝수 번째 주파수 인덱스에 할당되는 경우를 위한 [B|B] 신호 및 상기 N개의 샘플이 홀수 번째 주파수 인덱스에 할당되는 경우를 위한 [C|-C] 신호를 모두 알고 있다. 단말은, 이미 알고 있는 [B|B] 또는 [C|-C]와, 수신 신호 간의 상호 상관을 구하여 동기를 획득할 수 있다. 즉 상호 상관을 이용하여 동기를 수행하되, 가설 검출(hypothesis detection)을 수행하여 동기를 획득하고, 부가 정보를 획득할 수 있다.

상호 상관이 아닌 자기 상관을 이용하여 동기를 획득할 수도 있다. 상기 복수의 셀 공통 시퀀스는 모두 일정한 간격으로 주파수 인덱스에 할당되므로 반복되는 특성이 있다. 즉, 단말은 신호가 시간 영역에서 반복되는 특성을 이용하여 동기를 획득할 수 있다.

본 실시예는 특정한 크기의 부가 정보를 추가하는 방법을 제공한다. 상기 부가 정보의 종류에는 제한이 없으며, 통신을 위한 다양한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 부가 정보는, 순환 전치의 길이(CP length)를 나타내는 정보로 사용될 수 있다. 예를 들어, 순환 전치(CP)는 그 길이에 따라 짧은 순환 전치(short CP)와 긴 순환 전치(long CP)로 구분될 수 있다. 이 경우, 상기 부가 정보를 통해 상기 순환 전치의 종류를 표시할 수도 있다.

또한, 상기 정보는 안테나 모드(antenna mode)에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 즉, 안테나가 싱글 안테나인지 멀티 안테나 인지를 표시할 수 있다.

이외에도 다양한 정보가 가능하다. 예를 들어, 서브 프레임(subframe) 동기 정보(첫 번째 서브 프레임인지, 두 번째 서브 프레임인지를 표시) 및 BCH 대역폭 (1.25MHz or 5MHz) 등의 다양한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 셀 그룹 ID 정보를 추가로 삽입할 수도 있다.

도 12는 본 실시예에 따른 P-SCH 생성방법을 나타내는 절차 흐름도이다.

우선, 상술한 3가지 방법에 따라 P-SCH 시퀀스를 생성하고 부가 정보를 삽입한다(S1001). 상기 S1001 단계는 시간 영역에서 P-SCH 시퀀스를 반복 시킨 후, 시간 영역에서 마스킹을 수행하는 단계(S101, S102)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 S1001 단계는, 주파수 영역에서 P-SCH 시퀀스를 특정한 간격으로 할당하고, 시간 영역에서 마스킹을 수행하는 단계(S201, S202, S203, S102) 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 S1001 단계는, 주파수 영역에서 P-SCH 시퀀스를 삽입하는 단계(S301) 단계를 포함할 수 있다.

상술한 방법으로 생성된 P-SCH는 S103 내지 S106 단계에 대응하는 S1003 내지 S1009 단계에 의해 시간 영역 시퀀스로 변환되어 단말로 전송된다.

본 실시예에 따른 통신 장치는, 상기 각각의 단계는 독립된 모듈로 구비할 수 있다.

도 13은 본 실시예에 따른 전송 장치를 나타낸 블록도이다. 도 13의 장치는, 상술한 3가지 방법 중 어느 하나에 따르는 P-SCH 생성 및 부가 정보 삽입 모듈(21)과, FFT 모듈(22)과, DC 및 보호 부반송파 삽입 모듈(23)과, PAPR 기법 적용 모듈(24) 및, IFFT 모듈(25)을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 통신 장치는, 도 14에 따라 구현될 수 있다.

도 14는 본 실시예에 따른 P-SCH를 전송하는 통신 장치의 블록도이다.

도 14의 장치는, 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하는 직/병렬 변환부(11), 심볼 대 부반송파 매핑을 수행하고 PAPR 개선을 수행하는 모듈(12), IFFT 변환을 수행하는 모듈(13), 병렬 신호를 직렬 신호로 변환하는 모듈(14) 및 순환 전치를 삽입하는 모듈(15)을 포함한다.

상기 S1001 내지 S1009 단계에 의한 출력신호는 도 14의 장치에 입력되어 수신 단으로 전송될 수 있다. 다만, S1007 단계는 상기 12의 장치에서 수행되므로, 도 14의 장치를 통해 전송하는 경우, 상기 S1007 단계는 생략될 수 있다. 또한, 상기 상기 S1005 단계에서 보호 부 반송파를 삽입하는 동작은, 도 14의 장치에 별도로 구비된 필터(미도시)에 의해 구현될 수 있으므로 보호 부 반송파를 삽입하는 동작은 생략될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여야 할 것이다.

본 발명의 효과는 다음과 같다.

본 발명의 추가적인 정보를 전송하는 동기 채널을 생성하는 방법을 제안한다. 이러한 동기 채널을 통해 복잡도를 증가시키지 않고 단말로 정보로 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 종래의 동기 추정 방법을 이용할 수 있는 유리한 효과가 있다.

Claims (17)

1. 동기화를 위한 셀 공통 시퀀스(cell common sequence)를 전송하는 방법에 있어서,

   특정 시퀀스를 이용하여 상기 셀 공통 시퀀스를 생성하는 단계; 및

   상기 생성된 셀 공통 시퀀스를 전송하는 단계를 포함하며,

   상기 셀 공통 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 주파수 영역에서 둘 이상 일정 간격의 주파수 인덱스에 할당하고 특정 정보에 상응하는 코드로 마스킹하여 생성되는 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 마스킹은 상기 코드의 각 샘플과 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 각각 곱하는 것을 포함하는 전송 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 일정 간격은 상기 특정 정보에 따라 결정되는 전송 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 생성된 셀 공통 시퀀스는 SCH(Synchronization Channel) 신호를 통해 전송되는 전송 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전송하는 단계는 복수의 직교 부반송파(orthogonal subcarrier)를 이용하여 신호를 전송하는 것을 포함하는 전송 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 셀 공통 시퀀스는 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하고,

   상기 제 1 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 짝수 번째 주파수 인덱스에 할당하여 생성되고, 상기 제 2 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 홀수 번째 주파수 인덱스에 할당하여 생성되는 전송 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 특정 정보는 상기 셀 공통 시퀀스가 전송되는 서브프레임 번호를 포함하는 전송 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 셀 공통 시퀀스는 적어도 하나의 보호 부반송파(guard subcarrier)를 가지도록 생성되는 전송 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 셀 공통 시퀀스의 각 샘플은 DC 부반송파를 통해 전송되지 않는 전송 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 동기화를 위한 셀 공통 시퀀스(cell common sequence)의 전송 장치에 있어서,

    특정 시퀀스를 이용하여 상기 셀 공통 시퀀스를 생성하기 위한 시퀀스 생성 모듈; 및

    상기 생성된 셀 공통 시퀀스를 전송하기 위한 전송 모듈을 포함하며,

    상기 셀 공통 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 주파수 영역에서 둘 이상 일정 간격의 주파수 인덱스에 할당하고 특정 정보에 상응하는 코드로 마스킹하여 생성되는 전송 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 생성된 셀 공통 시퀀스는 SCH(Synchronization Channel) 신호를 통해 전송되는 전송 장치.
14. 제12항에 있어서,

    상기 셀 공통 시퀀스는 제 1 시퀀스 및 제 2 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하고,

    상기 제 1 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 짝수 번째 주파수 인덱스에 할당하여 생성되고, 상기 제 2 시퀀스는 상기 특정 시퀀스의 각 샘플을 홀수 번째 주파수 인덱스에 할당하여 생성되는 전송 장치.
15. 제12항에 있어서,

    상기 특정 정보는 상기 셀 공통 시퀀스가 전송되는 서브프레임 번호를 포함하는 전송 장치.
16. 제12항에 있어서,

    상기 셀 공통 시퀀스는 적어도 하나의 보호 부반송파(guard subcarrier)를 가지도록 생성되는 전송 장치.
17. 제12항에 있어서,

    상기 셀 공통 시퀀스의 각 샘플은 DC 부반송파를 통해 전송되지 않는 전송 장치.

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