KR101405150B1 - 자도프 추 시퀀스의 특성을 이용한 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법 및 장치 - Google Patents

자도프 추 시퀀스의 특성을 이용한 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM 통신 방식 기반의 LTE-A (LTE Advanced) 시스템에서 다중 반송 주파수 옵셋 (Carrier Frequency Offset, CFO)을 추정하기 위한 방법 및 장치를 제시한다.
본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법은 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신하는 단계; 상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성하는 단계; 상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 추정하는 단계; 및 상기 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

자도프 추 시퀀스의 특성을 이용한 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF MULTIPLE CFO ESTIMATION USING THE PROPERTIES OF ZADOFF-CHU SEQUENCE}
본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 방식 기반의 LTE-A (LTE Advanced) 시스템에서 다중 반송 주파수 옵셋 (Carrier Frequency Offset, CFO)을 추정하기 위한 방법에 관한 것이다.
반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO)은 기지국과 단말의 오실레이터(oscillator)의 차이, 단말의 이동에 의한 도플러 편차 등에 의해 발생할 수 있다. 상기 반송 주파수 옵셋은 OFDM 시스템의 취약점 중의 하나로 알려져 있다.
OFDM 시스템에서 부 반송파간의 직교성은 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 요소일 수 있다. 상기 반송 주파수 옵셋은 부 반송파간의 직교성 파괴에 따른 내부 반송파 간섭(inter-carrier interference, ICI)을 발생시켜 성능을 크게 저하시킬 수 있다.
OFDM 시스템에서의 반송 주파수 옵셋의 추정은 프리앰블 시퀀스를 이용하는 방식, CP를 이용하는 방식, 파일롯 심볼을 이용하는 방식 등이 있다. 각 OFDM 시스템에서는 성능이나 복잡성 등을 고려하여 그 시스템에 맞는 방식으로 반송 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
일반적으로 LTE 시스템에서의 초기 반송 주파수 옵셋 추정은 초기 동기 및 셀 ID 탐색 과정 중 이루어질 수 있다. 이때, 우선 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)를 이용하여 셀 ID 그룹 인덱스 및 심벌 타이밍을 추정할 수 있다. 기존 LTE 시스템에는 총 세 종류의 제1 동기 신호가 사용되며 각각은 세 개의 서로 다른 루트 인덱스 (root index)로 구별되는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스로 구성될 수 있다. 그 후, 먼저 탐색한 셀 ID 그룹 인덱스와 제2 동기 신호 (Secondary Synchronization Signal, SSS)에서 추정한 셀 ID 관련 정보를 결합하여 최종 셀 ID를 찾고 아울러 프레임 동기를 획득할 수 있다. 상기 제2 동기 신호와 CP (Cyclic Prefix)를 사용하여 반송 주파수 옵셋을 추정할 수 있으나, 단일 기지국과의 반송 주파수 옵셋 추정만 가능하다.
한편, CoMP (Coordination Multi Point) 방식은 셀 접경에 위치한 사용자들의 주파수 효율 (Spectral Efficiency)을 향상시키기 위하여 LTE-A (LTE Advanced)에 채택된 기술이다. CoMP 기술에는 복수의 기지국들(110~130)에서 동시에 신호를 송신하는 JP (Joint Transmission) 기술과 인접 기지국과의 간섭 신호를 제어하는 CS/CB (Coordinated Scheduling / Coordinated Beamforming)의 두 가지로 대별될 수 있다.
상기의 두 CoMP 기술의 성능을 보장하기 위하여, 동시에 복수의 기지국들마다 발생하는 서로 다른 반송 주파수 옵셋의 추정 및 보상을 수행하여야 한다. 특히, 복수의 기지국들로부터 신호를 수신하는 JP 방식에서는 반송 주파수 옵셋의 동시 추정/보상은 그 어느 것보다도 선결되어야 하는 중요한 과제이다.
그러나, 현재까지 연구된 반송 주파수 옵셋 추정 기술로는 복수의 기지국들의 반송 주파수 옵셋 추정이 어려우며 CoMP 기술의 실현을 위해서는 복수의 기지국들의 반송 주파수 옵셋의 추정을 가능하게 하는 기술이 요구된다.
LTE-A에 채택된 CoMP의 JP 방식에서는 복수의 기지국들이 한 개의 단말기로 데이터를 송신할 수 있다. 따라서, 각 기지국들과 단말기 사이에 존재하는 반송 주파수 옵셋 값이 CoMP의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 CoMP를 적용하기 위해서는 복수 기지국들과 단말 사이의 반송 주파수 옵셋을 추정하고 보상하는 작업이 사전에 이루어져야 한다. 기존의 방법으로는 CoMP에 관여하는 기지국들과의 반송 주파수 옵셋을 측정할 수 없으며, 이런 약점은 CoMP의 성능 저하에 직결될 수 있다. 특히, 복수의 기지국들에서 동시에 같은 데이터를 송신하는 JP 방법은 반송 주파수 옵셋 문제의 해결이 선결되어야 한다.
본 발명은 LTE-A 시스템에서 제1 동기 신호(Primary Synchronization Signal, PSS)를 이용하여 복수의 기지국들과 단말간의 다중 반송 주파수 옵셋 (Carrier Frequency Offset, CFO)을 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 (Carrier Frequency Offset, CFO)을 추정하기 위한 방법 및 장치는 상기 복수의 기지국들로부터 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있고, 상기 추정된 다중 반송 주파수 옵셋 값들은 CoMP에 사용되는 복수의 기지국들과의 반송 주파수 옵셋 동기를 위해 사용될 수 있다. 또한, 상기 추정 과정을 반복 수행함으로써 추정된 다중 반송 주파수 옵셋 값의 정확도를 높일 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법은 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신하는 단계; 상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성하는 단계; 상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 추정하는 단계; 및 상기 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 단계는, 상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 초기 상관 값들을 구하는 단계; 상기 초기 상관 값들을 이용하여 초기 상관 벡터 값들을 구하는 단계; 상기 초기 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋을 반복 추정하는 단계는, 상기 추정된 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성하는 단계; 상기 생성된 간섭신호들을 이용하여 상기 수신신호 간의 보정된 상관 값을 구하는 단계; 상기 보정된 상관 값을 이용하여 보정된 상관 벡터 값을 구하는 단계; 및 상기 단계들을 반복 수행함으로써 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 상관 값(R0 C (b))들은 하기 수학식6을 이용하여 계산되고,
[수학식6]
Figure 112013011910594-pat00001

여기서, NZC는 ZC시퀀스의 루트 인덱스이고,
Figure 112013011910594-pat00002
는 기지국과 단말의 반송 주파수 옵셋을 나타낼 수 있다.
상기 초기 반송 주파수 옵셋 (
Figure 112013011910594-pat00003
)은 하기 수학식10를 이용하여 계산되고,
[수학식10]
Figure 112013011910594-pat00004

여기서, NZC는 ZC시퀀스의 루트 인덱스이고, R0 C (b)는 기지국에서 송신된 루트 인덱스 c(b)의 동기 신호와의 상관 값을 나타낼 수 있다.
m번 반복 후의 상기 보정된 상관 벡터 값(Rm)은 하기 수학식11을 이용하여 계산되고,
[수학식11]
Figure 112013011910594-pat00005
,
Figure 112013011910594-pat00006

여기서, R0는 상기 수신 신호와 단말의 동기 신호의 상관 벡터 값,
Figure 112013011910594-pat00007
는 상기 간섭 신호와 단말의 동기 신호의 상관 벡터 값을 나타낼 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치는 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신하는 수신부; 상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성하는 수신신호 생성부; 상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 반송 주파수 옵셋 추정부; 및 상기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정하도록 제어하는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부를 포함할 수 있다.
상기 반송 주파수 옵셋 추정부는, 상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 상관 값들을 구하는 상관 생성부; 상기 상관 값들을 이용하여 상관 벡터 값들을 구하는 상관 벡터 생성부; 상기 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 반송 주파수 옵셋 값들을 생성하는 반송 주파수 옵셋 생성부를 포함할 수 있다.
상기 반송 주파수 옵셋 반복 제어부는, 반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수를 결정하는 반복 횟수 결정부; 상기 추정된 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성하는 간섭신호 생성부; 및 상기 생성된 간섭신호를 반송 주파수 옵셋 추정부로 전송하는 간섭신호 전송부를 포함할 수 있다.
상기 반송 주파수 옵셋 추정부는, 상기 반송 주파수 옵셋 반복 제어부로부터 전송 받은 간섭신호를 이용하여 상기 결정된 반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수만큼 반송 주파수 옵셋 추정을 반복 수행함으로써 보정된 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있다.
본 발명은 LTE-A 시스템에서 다중 반송 주파수 옵셋 추정을 위하여 제1 동기 신호를 이용할 수 있다. 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스가 가지고 있는 특성을 이용하여 동시에 복수의 기지국들과 현재 단말과의 차이에서 발생되는 다중 반송 주파수 옵셋을 추정할 수 있다. 기존의 반송 주파수 옵셋 추정기법은 CP와 제2 동기 신호 데이터 구간의 반복적인 신호 특성을 이용하여 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 추정기법은 CoMP의 JP 방식에서 필요로 되는 다중 반송 주파수 옵셋 추정이 불가능하다. 반면, 본 발명은 초기 동기화 과정 또는 핸드오버 과정 중에 다중 반송 주파수 옵셋을 추정하기 위하여 제1 동기 신호에서 사용되는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 특성을 이용할 수 있다. 제1 동기 신호에서 사용되는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 특성을 이용하여 다중 반송 주파수 옵셋 추정을 한 후에 이 초기 반송 주파수 옵셋 값을 이용하여 반복적 알고리즘에 적용할 수 있다. 이와 같이 반송 주파수 옵셋의 초기값을 추정한 후에 반복적 알고리즘을 적용하여 보다 정확한 반송 주파수 옵셋의 추정을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 복수의 기지국들에서 하나의 단말에 동시에 신호를 송신하는 CoMP 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른, 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 추정하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 제안하는, 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 반송 주파수 옵셋 추정부를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정하도록 제어하는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 복수의 기지국들(110~130)에서 하나의 단말(140)에 동시에 신호를 송신하는 CoMP 방식을 나타내는 도면이다.
CoMP 방식은 셀 접경에 위치한 단말(140) 사용자들의 주파수 효율을 향상시키기 위하여 LTE-A에 채택된 기술이다. CoMp 기술에는 복수의 기지국들(110~130)에서 동시에 신호를 송신하는 JP (Joint Transmission)과 인접 기지국과의 간섭 신호를 제어하는 CS/CB (Coordinated Scheduling / Coordinated Beamforming)의 두 가지 기술이 있다. 이때, 상기 CoMP 기술의 성능을 보장하기 위하여, 복수의 기지국들(110~130)에서 동시에 발생하는 서로 다른 다중 반송 주파수 옵셋 추정 및 보상을 수행하여야 한다.
본 발명에서는 LTE-A 시스템에서 제1 동기 신호를 이용한 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법을 제안한다. 실시 예에 따르면, 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법은 초기 동기화 과정 또는 핸드오버 과정 중에 다중 반송 주파수 옵셋을 추정하기 위하여 제1 동기 신호에서 사용되는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 특성을 이용한다. 상기 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스가 가지고 있는 특성을 이용하여 복수의 기지국들과 현재 단말과의 차이에서 동시에 발생되는 다중 반송 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명에서 제안하는 주파수 옵셋 추정 방법의 핵심은 상기 제1 동기 신호들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말간의 다중 주파수 옵셋을 추정하는데 있다.
210단계에서 단말은 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신할 수 있다. 상기 제1 동기 신호들은 단말이 셀 탐색 또는 핸드오버 과정의 가장 첫 번째 단계에 이용하는 신호이며 루트 인덱스 기반의 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다. 상기 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 특성을 이용하여 다중 반송 주파수 추정을 할 수 있다. 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 우수한 자기 상관 특성으로 인하여 OFDM을 기반으로 하는 시스템에 자주 사용될 수 있다.
예를 들면, 다음 수학식1은 홀수 개의 길이를 가진 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스를 나타낼 수 있다.
[수학식1]
Figure 112013011910594-pat00008

여기서
Figure 112013011910594-pat00009
는 자도프 추 시퀀스의 루트 인덱스, 또한
Figure 112013011910594-pat00010
는 부 반송파의 인덱스를 나타낼 수 있다. 자도프 추 시퀀스의 루트는 Nr 에서 선택된다고 가정할 수 있다(Nr⊂Nr, god(u, Nc)=1, ∀u∈Nr). 자도프 추 시퀀스의 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)은 시간 변수가 스케일된 자도프 추 시퀀스의 상수 배인 공액 복소수가 될 수 있다. 상기 자도프 추 시퀀스의 이산 푸리에 변환과 유사하게 자도프 추 시퀀스의 역 이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform, IDFT)은 다음 수학식2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식2]
Figure 112013011910594-pat00011

이산 푸리에 변환 특성,
Figure 112013011910594-pat00012
을 이용하면 시간 영역(time dmain)의 자도프 추 시퀀스는 다음 수학식3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식3]
Figure 112013011910594-pat00013

여기에서 u- 1는 u modulo NZC의 역수를 나타낼 수 있다. 즉, uu-1=1 modulo NZC이다.
220단계에서 단말은 상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성할 수 있다.
초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있도록 복수의 기지국들로부터 수신한 제1 동기 신호들은 합하여 수신신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 자도프 추 시퀀스의 루트가 Nr에서 선택되고 근접 기지국의 수가 Nbs이면, 수신신호는 다음 수학식4로 표현될 수 있다.
[수학식4]
Figure 112013011910594-pat00014

여기에서 c(b)∈Nr 이고, xc (b)(n)은 b번 째 기지국에서 송신된 루트 인덱스 c(b)의 동기 신호를 표시할 수 있다. 또한, z(n)은 백색 가우시안 잡음,
Figure 112013011910594-pat00015
는 b번 째 기지국과 단말의 반송 주파수 옵셋을 나타낼 수 있다.
230단계에서 단말은 상기 생성된 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있다.
상기 생성된 수신신호를 이용한 초기 반송 주파수 옵셋 값들의 추정은 도 3에서 상세히 설명한다.
240단계에서 단말은 상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정할 수 있다.
상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용한 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들의 반복 추정은 도 4에서 상세히 설명한다.
도 3은 실시 예에 따른, 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 추정하는 단계를 나타내는 도면이다.
310단계에서 단말은 상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 초기 상관 값(R0 c (b))들을 구할 수 있다. 상기 초기 상관 값(R0 c (b))들은 하기 수학식을 이용하여 계산될 수 있다.
예를 들면, 수신신호와 루트 인덱스 u인 동기신호와의 상관을 취하면 다음 수학식5를 구할 수 있다.
[수학식5]
Figure 112013011910594-pat00016

여기에서, 첨자 "0"은 교차 상관 값의 초기 추정을 나타낼 수 있다. 수학식5의 오른쪽 첫 번째 항을 수학식2를 이용하여 다시 쓰면 다음 수학식6과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식6]
Figure 112013011910594-pat00017

여기서, NZC는 자도프 추 시퀀스의 루트 인덱스이고, z(n)은 백색 가우시안 잡음,
Figure 112013011910594-pat00018
는 기지국과 단말의 반송 주파수 옵셋, xc (b)(n)은 b번 째 기지국에서 송신된 루트 인덱스 c(b)의 동기 신호를 나타낼 수 있다.
수학식6을 유도할 때 수학식7의 특성이 이용될 수 있다.
[수학식7]
Figure 112013011910594-pat00019

320단계에서 단말은 상기 초기 상관 값들을 이용하여 수학식8과 같이 초기 상관 벡터 값들을 구할 수 있다.
[수학식8]
Figure 112013011910594-pat00020

330단계에서 단말은 상기 초기 상관 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 초기 반송 주파수 옵셋 값(
Figure 112013011910594-pat00021
)들을 생성할 수 있다.
상기 수학식6과 수학식8로부터 초기 반송 주파수 옵셋(
Figure 112013011910594-pat00022
) 값들은 하기 수학식들을 이용하여 계산될 수 있다.
[수학식9]
Figure 112013011910594-pat00023

[수학식10]
Figure 112013011910594-pat00024

여기서, NZC는 자도프 추 시퀀스의 루트 인덱스이고, R0 c (b)는 기지국에서 송신된 루트 인덱스 c(b)의 동기 신호와의 상관 값을 나타낼 수 있다.
상기 식으로 구해진 추정치는 수학식4의 z(n) 즉, 백색 가우시안 잡음의 영향으로 정확도가 낮을 수 있다. 따라서, 정확도를 높이기 위해서 상기 추정 과정을 반복할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 단계를 나타내는 도면이다.
410단계에서 단말은 상기 추정된 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성할 수 있다.
복수의 기지국들 간의 간섭 신호(즉, ∀c(b)∈Nbs, c(b)≠u)는 추정된 초기 반송 주파수 옵셋(m=0일 때의
Figure 112013011910594-pat00025
)를 이용하여 생성될 수 있다.
420단계에서 단말은 상기 생성된 간섭신호들을 이용하여 상기 수신신호 간의 보정된 상관 값을 구할 수 있다.
단말은 상기 410단계에서 생성된 간섭신호와 루트 인덱스 c(b)=u 인 기지국으로부터 송신된 동기 신호 간의 상관을 구할 수 있다.
단말은 430단계에서 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 방법은 상기 보정된 상관 값을 이용하여 보정된 상관 벡터 값을 구할 수 있다.
단말은 상기 420단계에서 구한 상관 값을 이용하여 상관 벡터
Figure 112013011910594-pat00026
를 구성할 수 있다. 이때, m∈{1,2,…M}은 반복 회수를 나타낼 수 있다. m번 반복 후의 상관 벡터는 다음 수학식11과 같이 표현될 수 있다.
[수학식11]
Figure 112013011910594-pat00027
,
Figure 112013011910594-pat00028

상기 보정된 상관 벡터 값은 수학식10과 수학식11을 이용하여 구할 수 있다.
440단계에서 단말은 상기 단계들을 반복 수행함으로써 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있다.
상기 최종 반송 주파수 옵셋 값들은 상기 과정을 반복 수행 함으로써 다음 수학식12와 같이 구할 수 있다.
[수학식12]
Figure 112013011910594-pat00029

도 5는 본 발명에서 제안하는, 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치를 나타내는 도면이다.
상기 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치는 수신부(510), 수신신호 생성부(520), 반송 주파수 옵셋 추정부(530), 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)를 포함할 수 있다.
수신부(510)는 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(PSS: Primary Synchronization Signal)을 수신할 수 있다.
상기 제1 동기 신호들은 단말이 셀 탐색 또는 핸드오버 과정의 가장 첫 번째 단계에 이용하는 신호이며 루트 인덱스 기반의 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다. 상기 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 우수한 자기 상관 특성으로 인하여 OFDM을 기반으로 하는 시스템에 자주 사용될 수 있다. 따라서, 상기 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 특성을 이용하여 다중 반송 주파수 추정을 할 수 있다.
수신신호 생성부(520)는 상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성할 수 있다.
수신신호 생성부(520)는 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있도록 복수의 기지국들로부터 수신한 제1 동기 신호들은 합하여 수신신호를 생성할 수 있다.
반송 주파수 옵셋 추정부(530)는 상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있다.
반송 주파수 옵셋 추정부(530)는 상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 상관 값들을 구할 수 있다. 이 후, 상기 상관 값들을 이용하여 상관 벡터 값들을 구할 수 있다. 마지막으로, 상기 상관 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 반송 주파수 옵셋 값들을 생성할 수 있다.
하지만, 상기 반송 주파수 옵셋 값은 백색 가우시안 잡음의 영향으로 정확도가 낮을 수 있다. 따라서, 정확도를 높이기 위해서 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)를 이용하여 상기 추정 과정을 반복할 수 있다. 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)로부터 전송 받은 반복 추정 횟수와 간섭신호를 이용하여 상기 추정 과정을 반복할 수 있다.
반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)는 상기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정하도록 제어할 수 있다.
반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)는 반복 추정 횟수를 결정할 수 있다. 또한, 반복 추정을 위한 간섭신호를 생성하여 반송 주파수 옵셋 추정부(530)로 전송할 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 반송 주파수 옵셋 추정부(530)를 나타내는 도면이다.
반송 주파수 옵셋 추정부(530)는 상관 생성부(610), 상관 벡터 생성부(620), 반송 주파수 옵셋 생성부(630)로 구성될 수 있다.
상관 생성부(610)는 상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 상관 값들을 구할 수 있다.
상관 벡터 생성부(620)는 상기 상관 값들을 이용하여 상관 벡터 값들을 구할 수 있다.
반송 주파수 옵셋 생성부(630)는 상기 상관 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 반송 주파수 옵셋 값들을 생성할 수 있다.
또한, 반송 주파수 옵셋 추정부(530)는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)로부터 전송 받은 반복 추정 횟수와 간섭신호를 이용하여 상기 반복 추정 횟수만큼 추정 과정을 반복할 수 있다. 따라서, 상기 결정된 반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수만큼 반송 주파수 옵셋 추정을 반복 수행함으로써 보정된 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정할 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른, 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정하도록 제어하는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)를 나타내는 도면이다.
반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)는 반복 횟수 결정부(710), 간섭신호 생성부(720), 간섭신호 전송부(730)로 구성될 수 있다.
반복 횟수 결정부(710)는 반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수를 결정할 수 있다. 반송 주파수 옵셋 추정부(530)는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부(540)로부터 전송 받은 반복 추정 횟수만큼 추정 과정을 반복할 수 있다.
간섭신호 생성부(720)는 상기 추정된 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성할 수 있다.
간섭신호 전송부(730)는 상기 생성된 간섭신호를 반송 주파수 옵셋 추정부(530)로 전송할 수 있다. 또한, 간섭신호 전송부(730)는 상기 생성된 간섭신호와 함께 반복 횟수 결정부(710)에서 결정된 반복 횟수를 반송 주파수 옵셋 추정부(530)로 전송 할 수 있다.
실시 예에 따른 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 실시예를 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. 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신하는 단계;
    상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성하는 단계;
    상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 추정하는 단계; 및
    상기 초기 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 값들을 반복 추정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋을 반복 추정하는 단계는,
    상기 추정된 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성하는 단계;
    상기 생성된 간섭신호들을 이용하여 상기 수신신호 간의 보정된 상관 값을 구하는 단계;
    상기 보정된 상관 값을 이용하여 보정된 상관 벡터 값을 구하는 단계; 및
    상기 단계들을 반복 수행함으로써 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 단계
    를 포함하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 단계는,
    상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 초기 상관 값들을 구하는 단계;
    상기 초기 상관 값들을 이용하여 초기 상관 벡터 값들을 구하는 단계; 및
    상기 초기 상관 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 초기 반송 주파수 옵셋 값들을 생성하는 단계
    를 포함하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    초기 상관 값(R0 c (b))들은 하기 수학식6을 이용하여 계산되고,
    [수학식6]
    Figure 112013011910594-pat00030

    여기서, NZC는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 루트 인덱스이고,
    Figure 112013011910594-pat00031
    는 기지국과 단말의 반송 주파수 옵셋을 나타내는
    다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 초기 반송 주파수 옵셋(
    Figure 112013011910594-pat00032
    )은 하기 수학식10을 이용하여 계산되고,
    [수학식10]
    Figure 112013011910594-pat00033

    여기서, NZC는 자도프 추 (Zadoff-Chu, ZC) 시퀀스의 루트 인덱스이고, R0 c (b)는 기지국에서 송신된 루트 인덱스 c(b)의 동기 신호와의 상관 값을 나타내는
    다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    m번 반복 후의 상기 보정된 상관 벡터 값(Rm)은 하기 수학식11을 이용하여 계산되고,
    [수학식11]
    Figure 112014011986981-pat00034
    ,
    Figure 112014011986981-pat00035

    여기서, R0는 상기 수신 신호와 단말의 동기 신호의 상관 벡터 값,
    Figure 112014011986981-pat00036
    는 상기 간섭 신호와 단말의 동기 신호의 상관 벡터 값을 나타내는
    다중 반송 주파수 옵셋 추정 방법.
  7. 복수의 기지국들로부터 제1 동기 신호들(Primary Synchronization Signal, PSS)을 수신하는 수신부;
    상기 수신한 제1 동기 신호들을 합하여 수신신호를 생성하는 수신신호 생성부;
    상기 수신신호를 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는 반송 주파수 옵셋 추정부; 및
    상기 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 단말과 각 기지국들간의 반송 주파수 옵셋 값들을 반복 추정하도록 제어하는 반송 주파수 옵셋 반복 제어부
    를 포함하고,
    상기 반송 주파수 옵셋 반복 제어부는,
    반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수를 결정하는 반복 횟수 결정부;
    상기 추정된 반송 주파수 옵셋 값들을 이용하여 복수의 기지국들의 간섭신호들을 생성하는 간섭신호 생성부; 및
    상기 생성된 간섭신호를 반송 주파수 옵셋 추정부로 전송하는 간섭신호 전송부
    를 포함하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반송 주파수 옵셋 추정부는,
    상기 수신신호를 이용하여 복수의 기지국들과 단말의 동기신호와의 상관 값들을 구하는 상관 생성부;
    상기 상관 값들을 이용하여 상관 벡터 값들을 구하는 상관 벡터 생성부; 및
    상기 벡터 값들을 이용하여 복수의 기지국들과 단말 간의 반송 주파수 옵셋 값들을 생성하는 반송 주파수 옵셋 생성부
    를 포함하는 다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 반송 주파수 옵셋 추정부는,
    상기 반송 주파수 옵셋 반복 제어부로부터 전송 받은 간섭신호를 이용하여
    상기 결정된 반송 주파수 옵셋 추정 반복 횟수만큼 반송 주파수 옵셋 추정을 반복 수행함으로써 보정된 최종 반송 주파수 옵셋 값들을 추정하는
    다중 반송 주파수 옵셋 추정 장치.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2264961A1 (en) * 2009-06-19 2010-12-22 ST-NXP Wireless France Process for estimating the channel from the PSS signal in a LTE communication network, and receiver for the same
US20110305285A1 (en) * 2008-12-31 2011-12-15 St-Ericsson Sa Process and Apparatus for Performing Initial Carrier Frequency Offset in an OFDM Communication System

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Title
Wu Yan, Low-Complexity Frequency Synchronization for Wireless OFDM Systems, Eindhoven Technology University, 2009.11.23. *
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