KR101492218B1 - 2차동기채널 심볼 내의 직교코드를 매핑하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 짧은 직교 시퀀스의 조합으로 이루어져 있는 2차 동기채널 구조에서 시퀀스 매핑을 수월하게 할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다. 3G LTE의 경우 2차 동기채널은 이동국에게 셀 그룹 정보, 프레임 경계 정보 등을 제공한다. 이러한 정보들은 상기 짧은 2개의 직교 시퀀스의 번호를 통해 이동국에 제공되는데 본 발명은 이러한 정보들을 상기 2차 동기채널의 짧은 2개의 직교 시퀀스 번호에 효율적으로 매핑 시키는 방법을 제공한다.

OFDM, 2차동기채널

Description

2차동기채널 심볼 내의 직교코드를 매핑하는 방법{Method of mapping second syncronization channel symbol}

본 발명은 순방향 링크에서 OFDM 사용하는 셀룰러시스템에서 하향링크 동기채널구조에 관한 것으로, 3G LTE 하향링크 동기채널은 1차 동기채널과 2차 동기채널로 나누어진다.

본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-12, 과제명: 3G Evolution 무선전송 기술개발].

현재 3G LTE 방식의 2차 동기채널 심볼은 OFDM 신호로서 주파수 영역의 두개의 짧은 직교 이진(binary) 시퀀스의 조합으로 이루어져 있으며 이동국에게 셀 그룹 정보, 프레임 경계 정보 등을 제공한다.

3G LTE 하향링크 동기채널은 1차 동기채널과 2차 동기채널로 나누어진다. 현재 3G LTE 방식의 2차 동기채널 심볼은 OFDM 신호로서 주파수 영역의 두 개의 짧은 직교 시퀀스의 조합으로 이루어져 있으며, 이동국에 셀 그룹 정보, 프레임 경계 정보 및 P-BCH 안테나 정보 등을 제공한다.

이 경우, 2차 동기채널 심볼은 심볼은 10 msec 프레임 당 2번 전송되므로 10 msec 프레임 경계 정보를 제공하기 위해 서로 다른 시퀀스가 전송되어야 한다. 이러한 방식으로 프레임 경계 정보를 제공하기 위해 기존에 사용하던 방법으로는 첫번째 심볼위치에서 전송된 두개의 짧은 직교 시퀀스를 두번째 심볼 위치에서는 서로 위치를 바꾸어 전송하는 방법이 있다.

그러나 이 방식은 셀 탐색시 충돌이 발생되므로 셀 탐색 2단계에서 성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 두 개의 짧은 직교 시퀀스의 조합으로 이루어져 있는 2차 동기채널 구조에서 효과적으로 시퀀스 매핑을 수행하는 방법을 제공한다.

본 발명에서는 이동국에 2차 동기채널을 통해 셀 그룹 정보, 프레임 경계 정보 등을 제공할 때 이용하는 짧은 2개의 직교 시퀀스의 번호를 효율적으로 매핑시킴으로써 이상의 문제점을 해결한다.

본 발명에서 제시하는 두 개의 짧은 직교 시퀀스 이진코드로 이루어져 있는 2차 동기채널 심볼에서 두 개의 짧은 시퀀스 번호를 효율적으로 매핑은 기존의 방 식에 비해서 셀 탐색 2단계의 성능을 향상시킨다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 비이진코드를 이용하여 2차 동기채널 심볼내의 이진코드를 매핑하는 방법은 제 1 비이진코드와 상기 제 1 비이진코드를 사이클릭 쉬프트한 제 2 비이진코드들 중 상기 제 1 비이진코드와의 최소해밍거리(minium hamming distance)가 3인 비이진코드를 선택하여 사용하고, 이 경우 상기 비이진코드의 길이는 프레임당 상기 이진코드의 개수와 동일한 것을 특징으로 한다.

이 경우, 비이진코드는 하향링크에서 1차 동기채널과 2차 동기채널이 존재하며 10 msec 프레임당 2차 동기채널 심볼이 2번 전송되고 상기 2차 동기채널심볼의 OFDM 부 반송파 매핑은 2개의 이진 코드의 조합으로 매핑되며 상기 10 msec 프레임 구간 동안 4개의 이진 코드가 2차 동기채널에 실려 하향링크로 전송되는 OFDM 시스템에서 상기 이진코드를 매핑하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 이상의 방법을 이용하여 매핑된 직교코드를 이용하는 2차 동기채널을 수신하여 복조하는 이동국을 제시한다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1 은 2 차 동기채널 구조에서 경계정보를 제공하기 위한 기존의 시퀀스 매핑 방법을 도시한다.

기존에는 도 1 에 도시된 바와 같이 제 1 심볼(Symbol 0, 110)에서 전송된 두 개의 짧은 직교 시퀀스(Cⁱ, C^j)를 제 2 심볼(Symbol 1,120)에서 서로 위치를 바꾸어 전송(C^j,Cⁱ)하는 방법이 사용되었다.

예를 들어, 제 1 심볼위치(Symbol 0, 110)에서 1번과 3번 코드가 각각 직교 시퀀스에서 상위 이진코드와 하위 이진코드로 사용되었다면, 제 2 심볼위치(Symbol 1,120)에서는 3번과 1번 코드가 각각 상위 이진코드와 하위 이진코드로 사용하여 프레임 경계를 검출하였다.

그러나, 이러한 방법은 10msec 프레임 내에서 사용되는 4개의 이진 시퀀스 중 서로 다른 기지국에서 사용되는 4개의 이진코드 중 2개까지 충돌할 수 있는 문제점이 있어, 셀 탐색시 충돌로 인해 성능 저하가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 두 개의 짧은 직교 시퀀스 이진코드로 이루어져 있는 2차 동기채널 심볼에서 두 개의 짧은 시퀀스 번호를 효율적으로 매핑시키는 방법을 제시한다.

도 2 는 3G LTE 하향 링크의 개념도를 도시한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 3G LTE 하향링크의 경우 동기채널은 1차 동기채널(230) 과 2차 동기채널(240)로 이루어진다. 1차 동기채널 및 2차 동기채널은 각각 10 msec 프레임당 2번 송신된다. 3G LTE 시스템은 510개의 셀 식별자로 셀을 구분할 수 있는데 이를 170개의 셀 그룹으로 나누어 셀 그룹 정보를 2차 동기채널에 실어 전송한다.

1차 동기채널(230) 및 2차 동기채널(240)은 각각 10 msec 프레임당 2번 송신된다. 3G LTE 시스템은 510개의 셀 식별자로 셀을 구분할 수 있는데 이를 170개의 셀 그룹으로 나누어 셀 그룹 정보를 2차 동기채널에 실어 전송한다.

1차 동기채널 시퀀스(230)는 3개로서 셀 그룹당 3개의 셀 식별자를 나타낸다. 또한, 1차 동기채널(230)은 5 msec 경계를 이동국에 제공하므로, 프레임당 두 번 전송되는 1차 동기채널 시퀀스는 동일하다.

반면, 2차 동기채널 직교코드시퀀스(240)는 OFDM 셀룰러 시스템에서 사용되는 셀그룹번호, 셀그룹개수, P-BCH안테나 인덱스, 2차동기채널 심볼 타이밍인덱스, OFDM 셀룰러 시스템에서 사용되는 2차동기채널 직교코드시퀀스개수를 포함한다.

즉, 셀 그룹 정보(170 Hypotheses) 뿐만 아니라 10 msec 프레임 경계 정보(2 Hypotheses), 1차 방송채널(P-BCH)에 안테나 정보(2 Hypotheses)도 포함한다. 또한, 2차 동기채널(240)은 10 msec 프레임 경계정보(또는 2차 동기채널 심볼 타이밍 인덱스 0 또는 1)도 포함해야 하기 때문에 10 msec내 두 위치에서 2차 동기채널 심볼은 서로 달라야 한다.

3G LTE의 2차 동기채널 심볼의 부반송파 매핑(Fourier coefficient 매핑)은 두개의 이진코드를 이용하여 구성되는데 사용되는 상기 2개의 이진코드 번호에 상기 셀 그룹 정보, 프레임 경계 정보를 대응시켜 전송한다.

2개의 이진코드 길이는 2차 동기채널 심볼(240)에 할당된 OFDM 부 반송파의 개수의 절반이 되며 결국 이진코드의 개수는 2차 동기채널 심볼(240)에 할당된 OFDM 부 반송파의 개수의 절반까지 생성될 수 있다. 예를 들어 2차 동기채널 심볼(240)에 할당된 OFDM 부 반송파의 개수를 62라고 하면 상기 이진코드 시퀀스의 길이는 31가 되며 이진코드의 개수도 31개까지 발생시킬 수 있다.

이상의 31 개의 이진코드를 만드는 방식은 여러가지가 있을 수 있다. 그 중 일 예로는 최장길이 시퀀스(Maximul Length 시퀀스, 이하 M-시퀀스라 함)를 사용하여 31개의 이진 코드 시퀀스는 길이가 31인 하나의 M-시퀀스를 한 칩씩 shift함으로서 생성될 수 있다.

도 3 은 OFDM 셀룰러 시스템에서 2차동기채널 심볼 내의 직교코드를 매핑하는 방법을 설명하기 위한 예시이다.

10 msec 프레임 내 2개의 2차 동기채널 심볼 위치에서 사용되는 이진 코드의 개수는 도 3에 도시된 바와 같이 총 4개이다(300, 310, 320, 330). 도 3에서, 첨자로 사용되고 있는 알파벳코드 h₀ ^(g), h₁ ^(g), h₂ ^(g), h₃ ^(g)는 이진코드의 인덱스 번호를 나타낸다. 각 알파벳코드는 수학식 1과 같이 길이가 4이고, 알파벳코드 크기가 31인 비-이진(non-binary) 코드의 한 코드워드로 사용될 수 있다.

h^(g)= (h₀ ^(g), h₁ ^(g), h₂ ^(g), h₃ ^(g)) : 0 사이클릭 쉬프트 코드

수학식 1에서, g는 셀그룹 인덱스로서 0에서 169까지의 값을 가질 수 있고, 각각의 엘리먼트 h₀ ^(g), h₁ ^(g), h₂ ^(g), h₃ ^(g)는 이진 직교코드 인덱스 값인 0에서 30의 값을 가질 수 있다.

본 발명에서는, 이러한 비-이진 코드워드와 비-이진 코드의 사이클릭 쉬프트된 코드에 대해 최소 해밍 거리가 3이 되는 또 다른 비-이진 코드를 사용한다. 즉, 본 발명에서는 수학식 1과 같은 코드워드와 수학식 1의 코드워드를 사이클릭 쉬프트한 또 다른 임의의 코드워드 중 최대 충돌 개수가 1이 되는 비-이진 코드를 사용한다.

수학식 1의 코드워드를 사이클릭 쉬프트한 코드워드는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.

h^(g)│₁= (h₁ ^(g), h₂ ^(g), h₃ ^(g),h₀ ^(g)) : 1 사이클릭 쉬프트 코드

h^(g)│₂= (h₂ ^(g), h₃ ^(g),h₀ ^(g),h₁ ^(g)) : 2 사이클릭 쉬프트 코드

h^(g)│₃= (h₃ ^(g),h₀ ^(g), h₁ ^(g), h₂ ^(g)) : 3 사이클릭 쉬프트 코드

본 발명에서는 수학식 1에서 정의된 비이진코드와 수학식 2에서 정의된 사이클릭 쉬프트 코드 중 2 사이클릭 쉬프트코드에 대해 최소 해밍 거리(Mimum Hamming distance)가 3인 비-이진 코드를 사용한다. 즉, 임의의 두 비이진 코드간 최대 충 돌 개수가 1이 되는 비이진코드를 사용한다.

도 4(a) 내지 (d) 은 본 발명의 비이진코드 조건을 만족하는 예를 도시한다.

도 4 (a) 내지 (d)에 도시된 비이진코드는 170개의 0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스로 구성되는 총 340개의 비이진코드 시퀀스 각각에 대해 최소 해밍 거리가 3이 된다. 도면에 도시된 바와 같이 비이진코드의 번호는 셀그룹 인덱스와 일대일 대응된다.

0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스의 조합에 대해 최소 해밍 거리가 3이 되도록 하는 이유는 셀 탐색 2단계에서 이동국은 170개의 0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스 만을 이용하여 셀 그룹 식별자 및 10 msec 프레임 경계를 획득하기 때문이다.

도 5 는 본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 비이진코드 인덱스로 지정되는 이진 코드 시퀀스에 스크램블링 시퀀스를 곱하여 2차 동기채널 시퀀스를 생성하는 예를 도시한다.

도 5에서 사용되는 S^p는 다음과 같고 S^p=(S^p(0), S^p(1),...,S^p(61))(500, 510, 520, 530), 스크램블링 시퀀스를 나타낸다. 스크램블링 시퀀스는 셀간 간섭을 랜덤화하기위해 사용된다.

시스템에서는 스크램블링 시퀀스 S^p를 여러개 사용할 수 있다. 일 예로 1차 동기채널 개수 (즉 3개)와 동일한 수의 스크램블링 시퀀스를 사용할 수 있고 이 경 우 현 셀에서 사용하는 1차 동기채널 시퀀스 번호에 대응되는 스크램블링 시퀀스 번호를 사용하는 것이 바람직하다. 도 3에서 p는 1차 동기채널 시퀀스 번호이다.

이동국에서는 이상의 방법을 사용하는 동기채널을 수신하여 셀 탐색을 수행할 수 있다. 즉, 이동국에서는 비이진코드 시퀀스 매핑표를 미리 저장한 후 셀탐색 2단계에서 그룹 인덱스 및 10msec 프레임 경계를 검출한다.

도 6(a) 내지 (d)는 본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 비이진 코드 조건을 만족하는 예를 도시한다.

도 6(a) 내지 (d) 에 도시된 비이진코드는 170개의 0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스로 구성되는 총 340개의 비이진코드 시퀀스 각각에 대해 최소 해밍 거리가 3이 된다. 도면에 도시된 바와 같이 비이진코드의 번호는 셀그룹 인덱스와 일대일 대응된다.

0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스의 조합에 대해 최소 해밍 거리가 3이 되도록 하는 이유는 셀 탐색 2단계에서 이동국은 170개의 0 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스와 170개의 2 사이클릭 쉬프트 비이진코드 시퀀스 만을 이용하여 셀 그룹 식별자 및 10 msec 프레임 경계를 획득하기 때문이다.

도 6(a) 내지 (d)에 도시되는 비이진코드 시퀀스(31ary 매핑시퀀스)는 수학식 3 또는 4와 같은 방식을 이용하여 생성이 가능하다.

j=0 일 때, a[i][j]=x

j=1 일 때, a[i][j]=(x+y)_mod31

j=2 일 때, a[i][j]=(1+x+2y)_mod31

j=3 일 때, a[i][j]=(7+x+3y)_mod31

j=0 일 때, a[i][j]=x

j=1 일 때, a[i][j]=(x+y)_mod31

j=2 일 때, a[i][j]=(x+3y)_mod31

j=3 일 때, a[i][j]=(7+x+3y)_mod31

수학식 3 또는 4에서 x=i_mod31 이고, y=[i/31]이다. 또한, mod 는 모듈로 연산자이고, [w]는 w 보다 작거나 같은 최대 정수를 의미한다. i는 도 4(a) 내지 (d)의 행(0~169)을 나타내고, j는 열(0~3)을 나타낸다.

수학식 3 또는 4를 이용하여 본 발명에서 제시하는 비이진코드 시퀀스의 4 개의 엘리먼트 각각이 x=i_mod31 혹은 y=[i/31] 또는 두 개의 조합으로 생성된다.

이동국에서는 본 발명에서 제시하는 비이진코드 시퀀스로 구성된 도 4(a) 내지 (d)와 같은 표를 메모리에 저장하여 셀 탐색을 수행할 수도 있고, 수학식 3 또는 4를 이용하여 비이진코드 시퀀스를 생성하여 셀 탐색을 수행할 수 있다. 수학식 3 또는 4를 이용하여 셀 탐색을 수행하는 경우에는 도 6(a) 내지 (d)와 같은 표 를 저장할 메모리를 요구하지 않는 이점이 있다.

본 발명의 조건, 즉 0 사이클릭 쉬프트 코드 및 2 사이클릭 쉬프트 코드에 대해 최소 해밍 거리가 3되도록 하는 조건을 만족하는 비이진코드 시퀀스 집합은 표 1 혹은 수학식 3 및 수학식 4이외에도 여러 방법이 있을 수 있으나 그러한 방법도 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다. 예를 들어 수학식 3에서 j=3일 때의 수식에서 7 대신에 8 또는 9를 사용하여도 본 발명의 조건을 만족하는 비이진코드 시퀀스를 생성할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1 은 2 차 동기채널 구조에서 경계정보를 제공하기 위한 기존의 시퀀스 매핑 방법을 도시한다.

도 2 는 3G LTE 하향 링크의 개념도를 도시한다.

도 3 은 OFDM 셀룰러 시스템에서 2차동기채널 심볼 내의 직교코드를 매핑하는 방법을 설명하기 위한 예시이다.

도 4 (a) 내지 (d)는 본 발명의 비이진코드 조건을 만족하는 예를 도시한다.

도 5 는 본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 비이진코드 인덱스로 지정되는 이진 코드 시퀀스에 스크램블링 시퀀스를 곱하여 2차 동기채널 시퀀스를 생성하는 예를 도시한다.

도 6(a) 내지 (d)는 본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 비이진 코드 조건을 만족하는 예를 도시한다.

Claims (10)

1. 비이진코드를 이용하여 2차 동기채널 심볼내의 이진코드를 매핑하는 방법으로서,

   상기 비이진코드와 상기 비이진코드를 사이클릭 쉬프트한 제 2 비이진코드의 모든 코드워드들간 최소해밍거리(minium hamming distance)가 임의의 값 이상이어야 하며, 이 경우 상기 비이진코드의 길이는 프레임당 상기 이진코드의 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비이진코드는

   하향링크에서 1차 동기채널과 2차 동기채널이 존재하며 10 msec 프레임당 2차 동기채널 심볼이 2번 전송되고 상기 2차 동기채널심볼의 OFDM 부 반송파 매핑은 2개의 이진 코드의 조합으로 매핑되며 상기 10 msec 프레임 구간 동안 4개의 이진 코드가 2차 동기채널에 실려 하향링크로 전송되는 OFDM 시스템에서 상기 이진코드를 매핑하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 비이진코드와 상기 제 2 비이진코드의 모든 코드워드들간 최소해밍거리는 상기 비이진 코드의 길이 보다 하나 적은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 비이진코드의 번호는 셀그룹 인덱스와 일대일 대응 되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이진코드의 시퀀스는 M-시퀀스를 칩 단위로 쉬프팅하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 직교코드의 시퀀스는 M-시퀀스를 칩 단위로 쉬프팅하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 비이진코드를 구성하는 4개의 엘리먼트 각각은 셀그룹의 개수를 상기 이진코드의 개수로 나눈 값 중 가장 큰 정수 값, 셀그룹의 개수를 상기 이진코드의 개수로 모듈로 연산한 값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 4 개의 엘리먼트 각각은

   j=0 일 때, a[i][j]=x

   j=1 일 때, a[i][j]=(x+y)mod31

   j=2 일 때, a[i][j]=(1+x+2y)mod31

   j=3 일 때, a[i][j]=(7+x+3y)mod31 이고, 여기서

   mod 는 모듈로 연산자이고, [w]는 w 보다 작거나 같은 최대 정수를 나타내며, i는 상기 셀그룹의 개수를 나타내고, j는 상기 4개의 엘리먼트 각각을 구분하는 열(row)을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 매핑된 직교코드의 시퀀스에 스크램블링 시퀀스를 더 곱하여 상기 2차동기채널의 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 따라 사용된 상기 이진코드를 이용하여 2차 동기채널을 수신하여 복조하는 이동국.

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