KR102023373B1

KR102023373B1 - 코드 분할 다중 접속 시스템에서의 동기획득 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102023373B1
Application number: KR1020130025631A
Authority: KR
Inventors: 원승환; 심명준; 최상원; 문종건; 황종윤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2019-09-23
Also published as: KR20140111464A; US20140254562A1; EP2779761A3; EP2779761A2; EP2779761B1; CN104053225B; US9025569B2; CN104053225A

Abstract

본 발명은 부호 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크 프레임 동기를 획득하는 방법 및 장치를 제공하는 것으로, 수신된 서브프레임의 첫 번째 TS(Time slot)의 미드앰블을 미리 정해진 영역 내에서 위상 회전시키고 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 과정과, 상기 추정된 CIR을 이용하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML(Maximum Likelihood)을 계산하는 과정과, 미리 정해진 M개의 TTI(Transmission Time Interval)에 해당하는 복수개의 서브프레임에 대해, 상기 복수개의 서브프레임의 하향링크 동기코드와 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드를 상관하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정과, 상기 계산된 복수개의 서브프레임의 ML값을 바탕으로, 미리 정해진 주파수 간격과 상기 생성된 하향링크 동기코드의 위상 옵셋에 따른 가설에 대한 가설값들을 계산하고, 상기 계산된 가설값들 중 최대값에 해당하는 주파수 오프셋과 가설을 도출하는 과정과, 상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값보다 크고 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하는 과정을 포함한다.

Description

코드 분할 다중 접속 시스템에서의 동기획득 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TIMING ACQUISITION IN CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}

본 발명은 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에 관한 것으로, 특히 CDMA 시스템에서 프레임 동기를 획득하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

CDMA 시스템에는 Time Division Duplex (TDD) 기법이적용될수있으며,TDD 방식을 기반으로 한 CDMA 시스템은 동일한 주파수 대역을 하향 링크와 상향 링크가 공유하여 사용할 수 있고, 상황에 따라 타임 슬롯(time slot; 이하 TS)의 할당을 변경해 줌에 따라 서로의 데이터 용량을 자유롭게 조절하여 운용할 수 있다. 이와 같은 종류의 시스템 중 TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)가현재 중국에서상용화되어 운용되고 있다.

도1은 TD-SCDMA에서 사용되는 서브 프레임(sub-frame)의 구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 하나의 서브프레임에는 데이터 전송을 위한 같은 길이의 7개의 TS와 스페셜 타임 슬롯(Special Time Slot;이 존재한다. STS는하향링크와 상향링크를 구분하며, DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period), 그리고 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)를 포함한다. DwPTS와 UpPTS에는 물리적인 전송 동기화를 위한 정보가 포함된다. 즉, DwPTS 필드에서는 순방향 링크 전송을 위한 동기화를 위한 시퀀스를, UpPTS 필드에서는 역방향 링크 전송을 위한 동기화를 위한 시퀀스를 전송한다. 또한 데이터 전송이 이루어지는 TS은 데이터 심볼 구간과 미드앰블로 구성되며, 사용자 데이터는 데이터 심볼 구간에 포함되고 미드앰블을 채널 추정을 위한 파일럿 신호 정보를 포함한다. 일반적으로 TS0은 셀 내의 방송 채널용 데이터 전송에 주로 사용되며, TS1 내지 TS6은 순방향 또는 역방향 데이터 전송에 사용된다. 각 TS 블럭 내의 D와 U는 각각 하향링크와 상향링크를 나타낸 것이다.

도 2는 하향링크에서 초기 동기 획득에 활용되는 DwPTS의 세부적인 구조를 도시한 것이다.

도2를 참조하면, DwPTS는 GP와 SYNC-DL코드로 구성된다. SYNC-DL코드는일정한 전력(constant power)으로 전송이 되며 확산(spreading)이 되지 않는 특징이 있다. SYNC-DL시퀀스의 전력값은 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)에 의해 결정된다.

TDD 방식을 기반으로 한 CDMA 시스템을 처음 구동할 때 반드시필요한것이 초기동기획득이다. 초기 동기 획득은 일반적으로다음에 설명하는 3단계로이루어지며, 구현하는 방식에 따라 여러 형태로 구현될 수 있다.

1.첫 번째 단계: DwPTS 검색과 SYND-DL 시퀀스 식별(DwPTS search and identification of the sequence)

하나의 서브프레임의 두 번째 TS(STS)에 있는 DwPTS에서 SYNC-DL 시퀀스를 이용하여 슬롯 동기화(slot synchronization)를 수행하여 SYNC-DL 시퀀스 인덱스를 판별한다. 이는 정합 필터(Matched filter)를 통한상관(correlation)을 수행하여 얻은 32x6400개의 가설 중 최대값과 임계값(threshold)을 비교하여 판별한다. 이때, 여러 개의 셀과 각 셀당 유효한 다중경로의 개수를 고려하여 다수 개의 가설을 얻을 필요가 있을 수 있다.

2.두 번째 단계: 스크램블링 코드와 기본 미드앰블 코드 식별(Scrambling and basic midamble code identification)

첫 번째 단계에서 얻은 SYNC-DL 시퀀스로 해당 미드앰블 코드 그룹을 알 수 있고, 이 그룹 안에 속한 4개의기본 미드앰블 코드 중에서 해당되는미드앰블 코드를 식별한다. 이렇게 식별된 미드앰블 코드는 하나의 서브프레임 동안 동일하게 이용된다. 또한 미드앰블 코드와 스크램블링 코드는 일대일 매핑 관계에 있으므로, 미드앰블 코드가 결정되면 스크램블링 코드는 자동으로 결정된다.미드앰블 코드와 스크램블링 코드 간의 상관관계는 아래 도 1과 같다.

Code Group	Associated Codes
	SYNC-DL ID	SYNC-UL ID	Scrambling Code ID	Basic Midamble Code ID
Group 1	0	0...7	0	0
			1	1
			2	2
			3	3
Group 2	1	8...15	4	4
			5	5
			6	6
			7	7
. . .
Group 32	31	248...255	124	124
			125	125
			126	126
			127	127

3.세 번째 단계: 제어 멀티 프레임 동기화(Control multi-frame synchronization)

P-CCPCH(Primary Common Control CHannel)의 미드앰블을 통한 채널 값의 위상을 SYNC-DL에 반영하고 DwPTS의 위상 정보를이용하여 제어 멀티 프레임의 위치를 판별한다.

4.네 번째 단계: BCH(BroadCasting Channel) 디코딩

BCH를복조하여CRC가 "Good"이 되어야 성공적으로 모든 단계가 끝나고 일반적인 통신을 시작할 수 있게 된다. 이단계는초기동기과정에포함되지않을수도 있다.

한편, TDD를기반으로하는CDMA시스템에서는도 1에 도시한 구조와 같은 초기 동기에관련된채널들이주기적으로수신되게된다. 특히TD-SCDMA의경우5ms간격마다64chip으로구성된SYNC-DL이수신되기때문에,연속적으로 수신되는 파일럿 채널을 사용하여 초기동기를 획득하는W-CDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)/FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에비해서검출성능이 상대적으로 떨어진다.

한편, TD-SCDMA 시스템에서는 BCH가 20ms의 전송 시간 간격(=1TTI(Transmission Time Interval)= 4 sub-frames)을 가지므로, 단말은 다음 프레임에 BCH의 존재 유무와 TTI의 시작위치를 찾아야 한다. 기지국은 BCH의 시작점을 알려주기 위하여, DwPCH를 변조할 때 첫 번째 타임슬롯(Time-slot 0)의 미드앰블의 위상을 기준으로 위상 변조를 수행하며, 상기 위상 변조값은 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. 하기의 표 2는 S1, S2가 각각 의미하는 바를 나타낸다. 표 2에서 P-CCPCH(Primary-Common Control Physical Channel)는 전송채널(Transport Channel)인 BCH가 매핑되는 물리채널(Physical Channel)이다.

경우	Phase quadruple	의미
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

초기 동기 획득의 세 번째 단계를 수행하는 프레임 동기획득 검색기는네 개의 서브프레임 동안 'Phase Quadruple'을 추정하여 S1과 S2 중 어느 경우에 해당하는지를 결정한 후, S1이면 그 다음 서브프레임부터 P-CCPCH가 존재한다고 판단하고 P-CCPCH를 통해 전송되는 BCH의 수신을 시작한다.이 때 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정은 각 서브프레임별 하향링크 동기코드(SYNC-DL)의 위상 변조값을 추정하는 과정을 포함하는데, 이를 수행하는 기존의 방식은 크게 다음 두 가지로 분류된다.

(1) 추정된 하향링크 동기코드의 위상 값에 'Arctangent'를 취한 후, 경판정(Hard Decision)을 수행하는 방식

(2) 수신된 미드앰블 코드와 하향링크 동기코드의 추정된 위상 값을 이용하여 상관관계를 구한 후 기준 벡터와의 내적을 이용하는 방식

(1)의 방식은 먼저 수신된 하향링크 동기코드와 단말에서 이미 알고 있는 동기코드와의 복소곱을 통해 위상 값을 추정한다. 다음으로'Arctangent'를 취하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상을 구하고 경판정을 수행한다. 이 후 네 개의 서브프레임 동안의 변조된 위상값인 'Phase quadruple'을 S1, S2의 위상값과 비교한다. 비교 결과 '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 않는 것으로 판단하여, 계속해서 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정을 반복한다. 그런데 상기한 바와 같이 'Arctangent '를 이용하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상값을 추정하는 방식은 일반적으로 효율적인 구현을 위해 'Arctangent' 연산을 참조표(Look Up Table)에 의한 테이블 매핑으로 대신한다. 따라서 정확한 연산을 위해 많은 양의 테이블 값을 메모리 내에 저장하고 있어야 하므로 과도한 메모리 양의 증가를 가져오는 문제점이 발생한다. 또한, 하향링크 동기코드의 변조된 위상값은 주파수 옵셋 및 채널에 의해서도 왜곡될 수 있고, 특히 수신신호의 레벨이 낮은 환경에서는 이 방식으로 추정하는 결과의 정확도가 상당히 저하되게 된다. 따라서 경판정에 의한 하향링크 동기코드의 위상 만을 이용하는 방법은 정확한 위상 변조 값을 산출하기 곤란하다는 문제점이 있다.

(2)의 방식은 (1)의 방식의 문제점을 해결하기 위해 위상에 대한 기준 벡터를 이용하여 수신 신호와 기준 벡터 간의 상관 값을 이용한다. 또한 가능한 모든 위상 변조 가능성과 주파수 오프셋(frequency offset)을 고려하여 프레임 동기 추정을 수행한다. 구체적으로, 기지국으로부터 전송된 M 개의 연속적인 서브프레임(sub frame)에 대하여 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득한다. 다음으로 M 개의 기준 위상 값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하고 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정한다. 산출된 내적 값에 의해 프레임 동기를 추정할 때 주파수 오프셋의 유무나 크기에 따라서 임계값을 다르게 설정한다.

(2)의 방식은 다중경로 페이딩 채널에서 발생할 수 있는 주파수 오프셋 값에 따른 조건이 존재하는데, 이를 판별하기 위해서는 주파수 오프셋이 미리 추정되어야 한다. 또한 주파수 오프셋 추정값이 기준값과 비교되어야 하는데, 추정값과 기준값과 유사한 경우에는 여기서 사용된 임계값들이 상대적으로 부정확한 값이 될 수 있다. 또한 TDD 시스템에서 주파수 오프셋을 일반적인 방법으로 추정할 때, 주파수 오프셋의 정밀도에 따라 최소 수십에서 일백 이상의 서브프레임에 해당되는 시간이 소요될 수 있는데, 다양한 다중 경로 환경 하에서 주파수 오프셋의 수렴 정도를 분석해 보면 서로 상당히 다른 값으로 특정 관찰 구간 뒤에 수렴해 있고, 1개의 기준값이 이러한 다양한 다중 경로 환경을 만족시키는 것은 어렵다. 따라서 실제 환경에서 이러한 방식으로 추정된 'Phase Quadruple'은 정확도를 상당히 떨어뜨릴 수 밖에 없다.

또한 상기 두 가지 방식들은 셀 경계와 같은 지역에서는 검출 성능이 열화되고, 채널 및 잔류 주파수 옵셋 값에 따라 오탐지(false alarm)의 확률이 높다. 따라서 성공적인 BCH 디코딩을 위하여 최소 50 서브프레임에 해당되는 시간을 추가적으로 잔류 주파수 오프셋 보상을 위하여 사용해야 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 TDD 방식의 CDMA 하향링크 시스템에서 효과적인 초기 프레임 동기 획득 및 잔류 주파수 오프셋을 추정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면 부호 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크 프레임 동기를 획득하는 방법에 있어서, 수신된 서브프레임의 첫 번째 TS(Time slot)의 미드앰블을 미리 정해진 영역 내에서 위상 회전시키고 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 과정과, 상기 추정된 CIR을 이용하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML(Maximum Likelihood)을 계산하는 과정과, 미리 정해진 M개의 TTI(Transmission Time Interval)에 해당하는 복수개의 서브프레임에 대해, 상기 복수개의 서브프레임의 하향링크 동기코드와 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드를 상관하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정과, 상기 계산된 복수개의 서브프레임의 ML값을 바탕으로, 미리 정해진 주파수 간격과 상기 생성된 하향링크 동기코드의 위상 옵셋에 따른 가설에 대한 가설값들을 계산하고, 상기 계산된 가설값들 중 최대값에 해당하는 주파수 오프셋과 가설을 도출하는 과정과, 상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값보다 크고 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 부호 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크 프레임 동기를 획득하는 장치에 있어서, 수신된 서브프레임의 첫 번째 TS(Time slot)의 미드앰블을 미리 정해진 영역 내에서 위상 회전시키고 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 CIR 추정부와, 상기 추정된 CIR을 이용하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML(Maximum Likelihood)을 계산하고, 미리 정해진 M개의 TTI(Transmission Time Interval)에 해당하는 복수개의 서브프레임에 대해, 상기 복수개의 서브프레임의 하향링크 동기코드와 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드를 상관하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 ML값 계산부와, 상기 계산된 복수개의 서브프레임의 ML값을 바탕으로, 미리 정해진 주파수 간격과 상기 생성된 하향링크 동기코드의 위상 옵셋에 따른 가설에 대한 가설값들을 계산하고, 상기 계산된 가설값들 중 최대값에 해당하는 주파수 오프셋과 가설을 도출하는 주파수 오프셋 및 가설 추정부와, 상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값보다 크고 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하는 후처리부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상당히 큰 잔류 주파수 오프셋 상태에서도 높은 잔류 주파수 오프셋 검출 성능을 보장할 수 있고, 이러한 잔류 주파수 오프셋 추정 기능을 사용하여 잔류 주파수 오프셋을 줄여서 보다 빠른 BCH 디코딩을 수행할 수 있다.

도 1은 TD-SCDMA에서 사용되는 서브 프레임(sub-frame)의 구조를 도시한도면
도 2는 하향링크에서 초기 동기 획득에 활용되는 DwPTS의 세부적인 구조를 도시한 도면
도 3은 일반적인 P-CCPCH의 전송 형태를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기 획득 장치의 구성을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기 획득 절차를 도시한 도면
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기 획득을 위한 ML값을 계산하는 방법을 도시한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

CDMA 기반 시스템의 경우, 모든 채널은 채널화 부호(channelization code)에 의해 구분되고, 셀에 관한 정보는 기지국에서 전송하는 제어관련 정보를수신함으로써 얻을 수 있다. 따라서단말기는 이를 획득하기 위하여 원하는 셀의 초기 동기에 대한 정보획득이필요로 하다. 더욱이 TDD 시스템의 경우 특정 TS에 초기 동기 획득을 위한 정보를 포함하는 채널이 존재하므로 주기적으로 전송되는 TD-SCDMA의 SYNC-DL 코드와 같은 파일럿 시퀀스의 타이밍 및 코드 ID를 획득함으로써 초기 동기 획득 절차를 수행해야 한다.

프레임 동기획득 검색기는 매 서브프레임마다 전송되는 SYNC-DL 신호에 실린 위상 정보(phase information)를 기반으로 프레임동기를 맞추고, 다음 4개의 서브프레임에 P-CCPCH가 존재하는지 판단한다.두 번째 단계에서 검출한 time slot 0의 기본 미드앰블 인덱스(basic mid-amble index)를 통해 다중경로 검색기에서 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response: CIR)의 위치를추정하고 이 위치에서 채널의 위상을 추정한다. 그리고 첫 번째 단계에서 추정한 로컬(local) SYNC-DL 신호와 콘볼루션(convolution)을 통하여 기준(reference) SYNC-DL 신호를 만든다. 이렇게 만들어진 reference SYNC-DL 신호와 수신된 SYNC-DL 신호 간에 ML(Maximum Likelihood)을 취하여 수신된 SYNC-DL 신호의 phase information을 획득할 수 있다. 매 서브프레임마다 전송되는 SYNC-DL 신호의 phase information을 표 2의 S1 및 S2와 비교하여 S1이면 다음에 전송되는 서브 프레임이1TTI(=4 sub-frames)의 첫 번째 서브프레임인 것으로 판별한다.

일반적으로 P-CCPCH의 전송은 주기적으로 일어나며, 각 주기마다 정해진 횟수만큼 반복되어 전송되는 것을 원칙으로 하며, 반복 구간과반복 길이 등의 구체적인 사항은 상위 계층 시그널링에 의해 정해진다. 표 3은 공통 TS 정보를 나타낸 것이고, 도 3은 이러한 정보를 이용한 P-CCPCH의 전송 형태를 도시한 것이다.

Information Element/ Group name	Type and reference	Semantics description
반복 구간	Integer(1, 2,4,8,16,32,64)	Default is continuous allocation. Value 1 indicate continuous
반복 길이	Integer (1.. Repetition period 1 )	NOTE: This is empty if repetition period is set to 1.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기획득 검색기에 대해 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기획득 검색기는 1 TTI에 걸쳐서 코딩되어 있는 P-CCPCH의 존재 유무를 판별하기 위해 매 서브프레임에 포함되어 있는 SYNC-DL코드의 위상을 이용한다. 앞서 설명한 바와 같이 SYNC-DL코드의 위상 패턴에 따라 P-CCPCH의 존재 유무를 판별할 수 있는데, 위상패턴은 총 네 서브 프레임에 걸쳐서 이루어져 있으므로 최소 1 TTI의 시간이 프레임 동기획득을 위해 소요된다. 검출 성능을 높이기 위하여 TTI의 배수에 해당하는 시간을 활용하여 프레임 동기를 검출할 수도 있다. 하지만 관찰 구간이 늘어나게 되면 이와 비례하여 위상 패턴에 따른 가설의 개수가 늘어나게 된다. 즉, 1TTI의 경우 가설의 개수가 "N"개이면, 2TTI의 경우에는 가설의 개수가"2N"개로 증가한다. 따라서 다양한 TTI의 구간을 활용하여 프레임 동기획득 검색기의 성능을 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기획득 검색기의 구성을 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기획득 검색기는 CIR 추정부(410), ML값 계산부(420), 주파수 오프셋 및 가설 추정부(430), 그리고 후처리부(440)를 포함한다.

CIR 추정부(410)는 수신된 time slot 0의 mid-amble을 위상 회전하여 일정 주파수 간격으로 -/+ X [Hz] 영역 내에서 위상 회전을 시키고 CIR을 추정한다. ML값 계산부(420)는 추정된 CIR을 이용하여 수신된 서브프레임의 SYNC-DL 코드와 로컬 생성기(도시하지 않음)에서 생성된 네 가지 위상에 따른SYNC-DL 코드 간의ML값을계산하고, 생성된 SYNC-DL과 수신된 SYNC-DL을 상관(correlation)한 후, 해당 서브 프레임의 ML값을 계산한다. 이러한 과정을 총 M개의 TTI에 걸쳐 수행하여 ML값들이 계산한다. 주파수 오프셋 및 가설 추정부(430)는 계산된 ML값을 바탕으로 정해진 주파수 간격(Y)과 SYNC-DL 코드의 위상 옵셋값에 따른 가설에 따라 총 (2*X/Y+1)*M*N개의 가설 값을 연산하고 이 중 최대 값에 해당하는 주파수와 가설을 도출한다. 또한 주파수 오프셋 및 가설 추정부(430)는 CIR을 이용하여 +/-범위 내에서 기준 위상 옵셋들(reference phase offset set)을 생성하고, 이를 이용하여 잔류 주파수 오프셋을 추정한다. 후처리부(440)는 주파수 오프셋 및 가설 추정부(430)에서의 추정 결과를 기설정된 가설과 비교하여 프레임 동기 획득 과정의 종료 여부를 결정한다. 또한 후처리부(440)에서의 판단 결과에 따라 동기 획득 과정의 일부 또는 전체를 재수행하도록 조정하는 제어부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 ML값 중 최대값이 미리 정해진 임계값 이하인 경우, AFC(Auto Frequency Control)에 의한 잔류 주파수 오프셋을 보정한 후 상기 ML값 계산부(420)를 통해 ML값을 다시 계산하도록 제어하고, 임계값을 초과하면 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되는지를 확인한다. 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 동기 획득에 성공한 것으로 판단하며, 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되지 않으면, 상기 동기획득을 시도한 회수가 미리 정해진 회수를 초과했는지 확인하여 초과하지 않는 경우에 AFC에 의한 잔류 주파수 오프셋을 조정한 후 상기 ML값 계산부(420)를 통해 ML값을 다시 계산하도록 제어한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 동기획득의 절차를 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 501 단계에서 초기 입력 파라미터인 M, N, X, Y 그리고 L의 값이 초기화된다. M은 프레임 동기 획득을 위한 ML값을 계산하는 서브프레임의 개수이고, N은 1 TTI 에 해당하는 가설의 개수이고, X는 위상 회전을 수행하는 범위이고, Y는 주파수 간격이며, L은 프레임 동기 획득을 수행하는 최대 회수이다. 502 단계에서는 수신된 time slot 0의 미드앰블을 일정 주파수 간격으로 -/+ X [Hz] 영역 내에서 위상 회전을 시키고 CIR을 추정한다. 503 단계에서는 상기 추정된 CIR을 이용하여 수신된 SYNC-DL 코드와 로컬 생성기에서 생성한 네 가지 위상에 따른SYNC-DL 코드 간에 correlation을 취하여 해당 서브 프레임의 ML값을계산한다.

서브프레임의 ML값은 다음의 세 가지 방법 중 하나의 방법으로 계산할 수 있다.

(1) 채널 효과가 상쇄된 잔류 주파수 오프셋을 포함하고 있는 수신된 SYNC-DL을, +/- X[Hz] 범위 내에서 생성된reference phase offset set이 반영된 생성된 SYNC-DL 값들과 correlation을 취하여 ML 값을 구하는 방식(도 6a)

(2) 채널을 겪고 수신된 SYNC-DL 신호에 +/- X[Hz] 범위 내에서 생성된reference phase offset set을 반영한 후, CIR을 사용하여 재생성한 SYNC-DL값과 correlation을 취하여 ML 값을 구하는 방식(도 6b).

(3) +/- X[Hz] 범위 내에서 생성된 reference phase offset set을 CIR을 사용하여 재생성한 SYNC-DL값에 적용한 값들과 수신 SYNC-DL의 correlation을 취하여 ML 값을 구하는 방식(도 6c).

또한 상기 세 가지 방법 이외에도 이와 유사한 방식으로 +/- X[Hz] 범위 내에서 생성된 reference phase offset set을 적용하여 ML 값을 구하는 다른 방식들이 사용될 수도 있다.

504 단계에서는 503 단계에서 수행한 것을 총 M개의 TTI에 걸쳐 수행하여 모든 ML값들을 계산한다.

505 단계에서는 504 단계에서 계산된 ML값을 바탕으로 주파수 간격(Y)과 SYNC-DL 코드의 phase offset에 따른 가설에 따라 총 (2*X/Y+1)*M*N개의 가설이 연산되고, 506 단계에서는 최대 ML값에 해당하는 주파수와 가설을 도출한다. 507 단계에서는 최대 ML값을 미리 지정된 임계값과 비교하고, 최대 ML값이 임계값을 초과하면 509 단계로 진행하여 가설 후처리를 수행하며, 최대 ML값이 임계값을 초과하지 않으면 잔류 주파수 오프셋이 여전히 크다고 판단하고 508 단계로 진행하여 AFC에 의해 잔류 주파수 오프셋을 보정한 후 504 단계로 되돌아간다. 509 단계에서 가설 후처리를 수행한 후 510 단계에서는 추정된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는가설에 포함되는지를 확인하고 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함될 경우 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하고 프레임 동기획득 과정을 종료한다. 이때 SYNC-DL 코드의 phase offset에 따라 프레임 경계의 위치는 다르며, 각 조합에 따라 해당 offset 만큼의 서브프레임 길이 뒤에 프레임 동기획득을 완료한다. 반면에, 추정된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는가설에 포함되지 않는 경우 511 단계에서 총 시도 회수가 L번을 초과했는지를 확인하며, L번을 초과하지 않은 경우에는 SYNC-DL코드의 phase offset에 해당하는 서브프레임 길이만큼 흘려 보낸 후, 504 단계로 복귀하여 ML 값을 'M' TTI에 걸쳐 다시 계산한다.또한 511 단계에서 총 시도 회수가 L번을 초과한 경우에는 잔류 주파수 오프셋에 의한 추정 오류로 판단하여 508 단계로 복귀한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

부호 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크 프레임 동기를 획득하는 방법에 있어서,
수신된 서브프레임의 첫 번째 TS(Time slot)의 미드앰블을 미리 정해진 영역 내에서 위상 회전시키고 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 과정과,
상기 추정된 CIR을 이용하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML(Maximum Likelihood)을 계산하는 과정과,
미리 정해진 M개의TTI(Transmission Time Interval)에 해당하는 복수개의 서브프레임에 대해, 상기 복수개의 서브프레임의 하향링크 동기코드와 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드를 상관하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정과,
상기 계산된 복수개의 서브프레임의 ML값을 바탕으로, 미리 정해진 주파수 간격과 상기 생성된 하향링크 동기코드의 위상 옵셋에 따른 가설에 대한 가설값들을 계산하고, 상기 계산된 가설값들 중 최대값에 해당하는 주파수 오프셋과 가설을 도출하는 과정과,
상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값보다 크고 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML을 계산하는 과정은,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드를, 상기 미리 정해진 영역 내에서 생성된 기준 위상 옵셋이 반영된 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드와 상관하여 상기 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML을 계산하는 과정은,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 코드에 상기 미리 정해진 영역 내에서 생성된 기준 위상 옵셋을 반영한 후, 상기 단말에서 생성된 하향링크 동기코드와 상관하여 상기 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML을 계산하는 과정은,
상기 미리 정해진영역 내에서 생성된 기준 위상 옵셋을 상기 단말기에서 생성된하향링크 동기코드에 반영한후 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 코드와 상관하여 상기 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 가설값들을 계산하는 과정은 하기 수학식
(2*X/Y+1)*M*N
을 따르며, 상기 수학식에서 X는 상기 위상 회전시키는 영역을나타내는 값이고, Y는 상기 주파수 간격이고, N은 1 TTI에 해당하는 가설의 개수를 나타냄을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 도출된 주파수 오프셋을 반영하여 잔류 주파수 오프셋을 조정하는 과정을 더 포함하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값 이하인 경우, 잔류 주파수 오프셋을 조정한 후 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정으로 복귀함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단한 후, 해당 서브프레임에서 상기 주파수 오프셋에 해당하는 길이 이후에 프레임 동기획득을 완료함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제1항에 있어서,
상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되지 않으면 상기 프레임 동기 획득에 실패한 것으로 판단하고 해당 서브프레임에서 상기 주파수 오프셋에 해당하는 길이 이후에 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정으로 복귀함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제9항에 있어서,
상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되지 않으면, 상기 동기 획득을 시도한 회수가 미리 정해진 회수를 초과했는지 확인하고, 초과하는 경우에 상기 프레임 동기 획득에 실패한 것으로 판단함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
제10항에 있어서,
상기 동기 획득을 시도한 회수가 상기 미리 정해진 회수를 초과하지 않는 경우에는 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 과정으로 복귀함을 특징으로 하는 동기 획득 방법.
부호 분할 다중 접속 이동통신 시스템에서 하향링크 프레임 동기를 획득하는 장치에 있어서,
수신된 서브프레임의 첫 번째 TS(Time slot)의 미드앰블을 미리 정해진 영역 내에서 위상 회전시키고 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 CIR 추정부와,
상기 추정된 CIR을 이용하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML(Maximum Likelihood)을 계산하고, 미리 정해진 M개의 TTI(Transmission Time Interval)에 해당하는 복수개의 서브프레임에 대해, 상기 복수개의 서브프레임의 하향링크 동기코드와 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드를 상관하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하는 ML값 계산부와,
상기 계산된 복수개의 서브프레임의 ML값을 바탕으로, 미리 정해진 주파수 간격과 상기 생성된 하향링크 동기코드의 위상 옵셋에 따른 가설에 대한 가설값들을 계산하고, 상기 계산된 가설값들 중 최대값에 해당하는 주파수 오프셋과 가설을 도출하는 주파수 오프셋 및 가설 추정부와,
상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값과 미리 정해진 임계값을 비교하여 상기 복수개의 서브프레임의 ML 값 중 최대값이 상기 임계값보다 크고 상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되면 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단하는 후처리부를 포함하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 ML값 계산부는,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드를, 상기 미리 정해진 영역 내에서 생성된 기준 위상 옵셋이 반영된 상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드와 상관하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 ML값 계산부는,
상기 수신된 서브프레임의 하향링크 코드에 상기 미리 정해진 영역 내에서 생성된 기준 위상 옵셋을 반영한 후, 상기 단말에서 생성된 하향링크 동기코드와 상관하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드간의 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 ML값 계산부는,
상기 미리 정해진 영역 내에서생성된 기준 위상 옵셋을상기 단말기에서 생성된 하향링크 동기코드에 반영한 후 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 코드와 상관하여 상기 수신된 서브프레임의 하향링크 동기코드와 단말기에서 생성된하향링크 동기코드간의 ML을 계산함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 및 가설 추정부는, 하기 수학식
(2*X/Y+1)*M*N
에 따라 상기 가설값들을 계산하며, 상기 수학식에서 X는 상기 위상 회전시키는 영역을 나타내는 값이고, Y는 상기 주파수 간격이고, N은 1 TTI에 해당하는 가설의 개수를 나타냄을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 및 가설 추정부는,
상기 도출된 주파수 오프셋을 반영하여 잔류 주파수 오프셋을 조정하는 것을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수개의 서브프레임의 ML값 중 최대값이 상기 임계값 이하인 경우, AFC(Auto Frequency Control)에 의한 잔류 주파수 오프셋을 조정한 후 상기 ML값 계산부를 통해 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하도록 제어하는 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제12항에 있어서,
상기 후처리부는,
상기 프레임 동기 획득에 성공한 것으로 판단한 후, 해당 서브프레임에서 상기 주파수 오프셋에 해당하는 길이 이후에 프레임 동기획득을 완료함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제18항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되지 않으면 상기 프레임 동기 획득에 실패한 것으로 판단하고 해당 서브프레임에서 상기 주파수 오프셋에 해당하는 길이 이후에 상기 ML값 계산부를 통해 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하도록 제어함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제20항에 있어서,
상기 후처리부는,
상기 도출된 가설이 성공적인 동기 획득을 지시하는 가설에 포함되지 않으면, 상기 동기획득을 시도한회수가 미리 정해진 회수를초과했는지 확인하고, 초과하는 경우에 상기 프레임 동기 획득에 실패한 것으로 판단함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.
제21항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동기 획득을 시도한 회수가 상기 미리 정해진 회수를 초과하지 않는 경우에 상기 ML값 계산부를 통해 상기 복수개의 서브프레임의 ML값을 계산하도록 제어함을 특징으로 하는 동기 획득 장치.