KR102047962B1 - Mehod and apparatus for secondary synchronization in internet of things - Google Patents
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Abstract
사물 인터넷에서 이차적 동기화 방법 및 장치가 개시된다. 수신 장치는 이차적 동기 신호의 시간영역 샘플에 대해서 채널 추정을 적용하여, 주파수영역 샘플을 추출할 수 있다. 그리고 수신 장치는, 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격 신호와 주파수영역 샘플간에 역상관(decorrelating)을 통해, 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 80ms 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정할 수 있다. A secondary synchronization method and apparatus are disclosed in the Internet of Things. The receiving device may apply the channel estimation to the time-domain samples of the secondary synchronization signal to extract the frequency-domain samples. The receiving apparatus estimates the physical cell ID (PCI) and the 80 ms frame timing (FT) by decorrelating between the frequency domain standardized signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample. Can be.
Description
본 발명은 사물 인터넷에서 이차적 동기화 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary synchronization method and apparatus in the Internet of Things.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식을 기반으로, 낮은 전력과 비용으로 넓은 지역에 걸쳐 사물 인터넷 서비스를 제공하는 무선통신 시스템이 있다. 이러한 무선통신 시스템은 범용성을 위해 스탠드얼론(standalone) 동작모드, 인밴드(In-band) 동작 모드 및 가드밴드(Guard band) 동작 모드 등과 같은 다양한 모드를 지원하고 있다. Based on an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmission scheme, there is a wireless communication system that provides an IoT service over a large area at low power and cost. The wireless communication system supports various modes such as standalone operation mode, in-band operation mode, and guard band operation mode for versatility.
스탠드얼론 동작 모드는 GSM(Global System for Mobile communication)에서 사용하는 주파수 밴드에서 사물 인터넷 서비스 제공용 신호를 동작시키는 모드이다. 인밴드 동작 모드는 기존의 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 사용하는 주파수 밴드 내 가용 자원블록(RB, Resource Block))들 중 적어도 하나에 사물 인터넷 서비스 제공용 신호를 동작시키는 모드이다. 그리고 가드밴드 동작 모드는 기존 LT 시스템에서 사용하는 주파수 밴드 내 가용하지 않은(비가용) RB 중 적어도 하나에 사물 인터넷 서비스 제공용 신호를 동작시키는 모드이다. The standalone operation mode is a mode for operating a signal for providing an IoT service in a frequency band used by a global system for mobile communication (GSM). The in-band operation mode is a mode for operating a signal for providing an IoT service to at least one of available resource blocks (RBs) in a frequency band used in a conventional Long Term Evolution (LTE) system. The guardband operation mode is a mode in which a signal for providing an IoT service is operated on at least one of available (unavailable) RBs in a frequency band used in an existing LT system.
이러한 무선통신 시스템은 상기에서 설명한 3개의 동작 모드에 상관 없이 물리적 셀 ID(Physical Cell ID, PCI)와 80ms 프레임 타이밍(Frame Timing, FT)를 획득하기 위해, 짝수 번째 프레임의 마지막 서브프레임에 이차적 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)를 전송한다. Such a wireless communication system may perform secondary synchronization on the last subframe of an even-numbered frame to obtain a physical cell ID (PCI) and an 80 ms frame timing (FT) regardless of the three operation modes described above. Transmit a signal (Secondary Synchronization Signal).
좀 더 상세히 설명하면, 하나의 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되고, 짝수 번째 프레임의 마지막 서브프레임에서 NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal)이 전송된다. 그리고 매 프레임의 1번째 서브프레임에 NPBCH(Narrowband Physical Broadcast Channel)가 전송된다. NPBCH는 80ms 단위로 동일한 브로드캐스팅(broadcasting) 정보를 반복하여 전송한다. NSSS에는 504개 중 하나의 PCI 정보가 담겨 있고, 이러한 정보는 서빙 셀(Serving cell)이 정해지면 변하지 않는다. 그리고, 80ms 마다 반복되는 NPBCH의 시작 프레임에 대한 정보를 획득하기 위해(즉, 80ms FT를 획득하기 위해), NSSS에는 4개의 NSSS가 할당된 프레임 단위로 서로 다른 80ms FT 정보가 담겨 있다. 다시 말하면, 4개 프레임의 1번째 프레임에는 80ms FT를 위한 FT0 시퀀스가 NSSS에 담겨서 전송되고, 2번째 프레임에는 FT1의 시퀀스가 NSSS에 담겨서 전송된다. 그리고 3번째 프레임에는 FT2의 시퀀스가 NSSS에 담겨서 전송되고, 마지막으로 4번째 프레임에는 FT3의 시퀀스가 NSSS에 담겨서 전송된다. 이와 같이 서로 다른 FT 시퀀스를 전송함으로써, 80ms FT의 시작 프레임 정보를 획득할 수 있다. In more detail, one frame includes 10 subframes, and a narrowband secondary synchronization signal (NSSS) is transmitted in the last subframe of the even-numbered frame. In addition, a narrowband physical broadcast channel (NPBCH) is transmitted in the first subframe of every frame. NPBCH repeatedly transmits the same broadcasting information in units of 80 ms. The NSSS contains one of 504 PCI information, and this information does not change when a serving cell is determined. In order to acquire information on the start frame of the NPBCH repeated every 80 ms (that is, to obtain an 80 ms FT), the NSSS includes different 80 ms FT information in units of frames to which four NSSSs are allocated. In other words, the FT0 sequence for the 80ms FT is contained in the NSSS in the first frame of four frames, and the FT1 sequence is transmitted in the NSSS in the second frame. In the third frame, the sequence of FT2 is contained in NSSS and transmitted. Finally, in the fourth frame, the sequence of FT3 is contained in NSSS and transmitted. As such, by transmitting different FT sequences, start frame information of an 80 ms FT can be obtained.
상기에서 설명한 PCI와 80ms FT 정보를 실기 위해, 주파수영역의 NSSS 신호는 PCI를 위한 서로 다른 2개의 시퀀스와 80ms FT를 위한 상기 FT 시퀀스가 수학적 곱셈 형태로 구성된다. 이와 같이 구성된 NSSS를 수신하여 원하는 정보를 얻기 위해서는 기본적으로 매우 복잡한 역상관(decorrelation) 과정이 필요하므로 수신 장치의 배터리 소모가 커지는 문제점이 있다. 그리고 복잡한 역상관(decorrelation) 과정은 넓은 지역에 오랫동안 사물 인터넷 서비스를 제공 목적으로 하는 무선통신 시스템에는 부적합할 수 있다. In order to carry the above-described PCI and 80ms FT information, the NSSS signal in the frequency domain is composed of two different sequences for PCI and the FT sequence for 80ms FT in the form of mathematical multiplication. In order to receive the NSSS configured as described above and to obtain desired information, a very complicated decorrelation process is required. Therefore, the battery consumption of the receiving device increases. And complex decorrelation processes may be inadequate for wireless communication systems aimed at providing IoT services over large areas.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사물 인터넷에서 PCI와 80ms FT를 효과적으로 획득할 수 있는 이차적 동기화 방법 및 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a secondary synchronization method and apparatus capable of effectively obtaining a PCI and 80ms FT in the Internet of Things.
본 발명의 실시예에 따르면, 사물인터넷에서 수신 장치가 송신 장치로부터 수신되는 이차적 동기 신호에 기반하여 동기를 획득하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 이차적 동기 신호의 시간영역 샘플에 대해서 채널 추정을 적용하여, 주파수영역 샘플을 추출하는 단계, 그리고 상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격 신호와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관(decorrelating)을 통해, 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method for acquiring synchronization based on a secondary synchronization signal received from a transmission device by a receiving device in the IoT is provided. The method includes extracting a frequency domain sample by applying channel estimation to a time domain sample of the secondary synchronization signal, and performing decorrelating between the frequency domain standard signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample. The method may include estimating a physical cell ID (PCI) and a frame timing (FT).
상기 추정하는 단계는, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하는 단계, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하는 단계, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제1 값, 상기 제2 값, 그리고 상기 제3 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. The estimating may include performing correlation between a Fourier Series (FS) sequence included in the frequency domain standard signal and the frequency domain sample to calculate a first value, and ZC (Zadoff) included in the frequency domain standard signal. Chu) calculating a second value by performing inverse correlation between the sequence and the first value, and performing a cross correlation between the scrambling sequence included in the frequency domain standard signal and the second value to calculate a third value. And estimating the PCI and the FT using the first value, the second value, and the third value.
상기 추정하는 단계는, 상기 제3 값에 대해서 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. The estimating may further include calculating a fourth value by performing CS (Cyclic Shift) combining on the third value.
상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계는 상기 제1 값 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. The estimating of the PCI and the FT may include estimating the PCI and the FT using the first to fourth values.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 통해 계산되며, 상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 통해 계산될 수 있다. The first value may be calculated using only sign conversion instead of a multiplication operation, and the third value may be calculated only through sign conversion instead of a multiplication operation.
상기 제1 값을 계산하는 단계, 상기 제2 값을 계산하는 단계, 상기 제3 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제4 값을 계산하는 단계가 소정의 누적회수만큼 반복되어 수행된 후, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계가 수행될 수 있다. After the calculating of the first value, the calculating of the second value, the calculating of the third value, and the calculating of the fourth value are repeated by a predetermined cumulative number of times, the PCI And estimating the FT may be performed.
상기 추정하는 단계는, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 FS(Fourier Series) 시퀀스 중 제1 FS 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 추정하는 단계, 상기 FS 시퀀스 중 제2 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제2 값을 추정하는 단계, 상기 FS 시퀀스 중 제3 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제3 값을 추정하는 단계, 상기 FS 시퀀스 중 제4 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제4 값을 추정하는 단계, 그리고 상기 제1 내지 상기 제4 값을 비교하여 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. The estimating may include estimating a first value by performing cross-correlation between a first FS sequence and a frequency domain sample of a Fourier Series (FS) sequence included in the frequency domain standard signal, and a second of the FS sequences. Estimating a second value by performing cross-correlation between a sequence and the frequency domain sample, estimating a third value by performing cross-correlation between a third sequence and the frequency domain sample of the FS sequence, and during the FS sequence Estimating a fourth value by performing cross correlation between a fourth sequence and the frequency domain sample, and estimating the PCI and the FT by comparing the first to fourth values.
상기 추출하는 단계는, 상기 시간영역 샘플에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거하는 단계, 상기 CP가 제거된 샘플을 다운 샘플링하는 단계, 그리고 상기 다운 샘플링된 샘플을 FFT(Fast Fourier Transform) 수행하는 단계를 포함할 수 있다. The extracting may include removing a cyclic prefix from the time domain sample, down sampling the sample from which the CP has been removed, and performing a fast fourier transform (FFT) on the down sampled sample. It may include.
상기 FT는 80ms FT일 수 있다. The FT may be an 80 ms FT.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사물인터넷에서 단말이 기지국으로부터 수신되는 이차적 동기 신호에 기반하여 동기를 획득하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 이차적 동기 신호의 시간영역 샘플에서 주파수영역 샘플을 추출하는 단계, 그리고 상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격신호에 포함된 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 통해, 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 80ms 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a method for acquiring synchronization based on a secondary synchronization signal received from a base station by a terminal in the IoT is provided. The method includes extracting a frequency domain sample from a time domain sample of the secondary synchronization signal, and performing physical correlation between the sequence included in the frequency domain standard signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample. Estimating (PCI, Physical Cell ID) and 80ms frame timing (FT).
상기 추정하는 단계는, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하는 단계, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하는 단계, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하는 단계, 상기 제3 값을 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제1 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. The estimating may include performing correlation between a Fourier Series (FS) sequence included in the frequency domain standard signal and the frequency domain sample to calculate a first value, and ZC (Zadoff) included in the frequency domain standard signal. Chu) calculating a second value by performing inverse correlation between the sequence and the first value, and performing a cross correlation between the scrambling sequence included in the frequency domain standard signal and the second value to calculate a third value. And calculating a fourth value by performing CS (Cyclic Shift) combining with the third value, and estimating the PCI and the FT using the first to fourth values. .
상기 제1 값을 계산하는 단계, 상기 제2 값을 계산하는 단계, 상기 제3 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제4 값을 계산하는 단계가 소정의 누적회수만큼 반복되어 수행된 후, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계가 수행될 수 있다. After the calculating of the first value, the calculating of the second value, the calculating of the third value, and the calculating of the fourth value are repeated by a predetermined cumulative number of times, the PCI And estimating the FT may be performed.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되며, 상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산될 수 있다. The first value may be calculated through addition calculation instead of a multiplication operation, and the third value may be calculated through addition calculation instead of a multiplication operation.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수신 장치가 제공된다. 상기 수신 장치는, 송신 장치로부터 수신된 이차적 동기 신호를 디지털 신호로 샘플링하여 제1 샘플링 신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환부, 상기 제1 샘플링 신호를 필터링하는 필터부, 그리고 상기 필터링된 상기 제1 샘플링 신호에 대해서 채널 추정하여 주파수 영역 샘플을 추출하고, 상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격 신호와 상기 주파수 영역 샘플 간에 역상관(decorrelating)을 통해 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 80ms 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 동기 추정기를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a receiving apparatus is provided. The reception device may include an analog-to-digital converter configured to sample the secondary synchronization signal received from the transmitter into a digital signal to generate a first sampling signal, a filter to filter the first sampling signal, and the filtered first signal. A channel estimation is performed on the sampling signal to extract a frequency domain sample, and a decorating between the frequency domain standard signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample causes a physical cell ID (PCI) and an 80 ms frame. It may include a synchronous estimator to estimate the timing (FT, Frame Timing).
상기 동기 추정기는, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하고, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하고, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하고 상기 제3 값을 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하며, 상기 제1 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정할 수 있다. The synchronous estimator calculates a first value by performing inverse correlation between the Fourier Series (FS) sequence included in the frequency domain standard signal and the frequency domain sample, and calculates a ZC (Zadoff Chu) included in the frequency domain standard signal. A second value is calculated by performing a cross correlation between a sequence and the first value, and a third value is calculated by performing a cross correlation between the scrambling sequence included in the frequency domain standard signal and the second value to calculate a third value. The fourth value may be calculated by performing CS (Cyclic Shift) combining, and the PCI and the FT may be estimated using the first to fourth values.
상기 동기 추정기는, 상기 제1 값 내지 상기 제4 값을 소정의 누적회수만큼 반복하여 계산한 후 상기 PCI 및 상기 FT를 추정할 수 있다. The synchronous estimator may estimate the PCI and the FT after repeatedly calculating the first to fourth values by a predetermined cumulative number of times.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되며, 상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산될 수 있다. The first value may be calculated through addition calculation instead of a multiplication operation, and the third value may be calculated through addition calculation instead of a multiplication operation.
상기 동기 추정기는, 상기 주파수영역 규격 신호에 포함된 FS(Fourier Series) 시퀀스 중 제1 FS 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 추정하는 제1 추정부, 상기 FS 시퀀스 중 제2 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제2 값을 추정하는 제2 추정부, 상기 FS 시퀀스 중 제3 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제3 값을 추정하는 제3 추정부, 상기 FS 시퀀스 중 제4 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제4 값을 추정하는 제4 추정부, 그리고 상기 상기 제1 내지 상기 제4 값을 비교하여 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 선택기를 포함할 수 있다. The synchronous estimator includes: a first estimator configured to estimate a first value by performing cross-correlation between a first FS sequence and a frequency domain sample of an FS sequence included in the frequency domain standard signal, and among the FS sequences A second estimator for estimating a second value by performing inverse correlation between a second sequence and the frequency domain sample, and a second estimator performing inverse correlation between a third sequence of the FS sequence and the frequency domain sample to estimate a third value A third estimator, a fourth estimator configured to estimate a fourth value by performing inverse correlation between a fourth sequence of the FS sequence and the frequency domain sample, and comparing the first to the fourth values to compare the PCI and the It may include a selector for estimating the FT.
상기 동기 추정기는, 상기 제1 샘플링 신호에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거하고 상기 CP가 제거된 샘플을 다운 샘플링하고, 상기 다운 샘플링된 샘플을 FFT(Fast Fourier Transform) 수행하여 상기 주파수 영역 샘플을 추출할 수 있다. The synchronous estimator removes the cyclic prefix (CP) from the first sampling signal, downsamples the sample from which the CP is removed, and performs the down-sampled sample by performing a fast fourier transform (FFT) to extract the frequency domain sample. can do.
본 발명의 실시예에 따르면 복소수 연산을 줄임으로써 적은 연산으로 PCI 및 80ms FT를 획득할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시예는 사물인터넷의 수신 장치를 저전력으로 효과적으로 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, PCI and 80ms FT can be obtained with fewer operations by reducing complex operations. Through this, the embodiment of the present invention can effectively implement the receiving device of the IoT at low power.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스탠드얼론 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인밴드 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동기 추정기를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 처리부를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FFT의 처리 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 처리부를 나타내는 블록도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of generating an NSSS signal in a standalone operation mode according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of generating an NSSS signal in an in-band operation mode according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a receiving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a synchronous estimator according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a first processing unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a view showing a process of FFT according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a second processing unit according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 수신 장치는 단말(terminal), 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, the receiving device is a terminal, a mobile terminal (MT), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), a high reliability mobile station (HR) -MS), subscriber station (SS), portable subscriber station (PSS), access terminal (AT), user equipment (UE), etc. It may include all or part of the functionality of the MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE, and the like.
또한, 송신 장치는 기지국(base station, BS), 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다. In addition, the transmitting apparatus includes a base station (BS), an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS), a node B (node B), and an advanced node B (evolved). node B, eNodeB), access point (AP), radio access station (RAS), base transceiver station (base transceiver station, BTS), MMR (mobile multihop relay) -BS, base station It may also refer to a relay station (RS), a high reliability relay station (HR-RS) that performs a role of a base station, and may also refer to a BS, ABS, Node B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-, and the like. It may also include all or part of the functions of the BS, RS, HR-RS and the like.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal) 주파수영역 신호 생성에 대해서 설명한다. First, generation of a narrowband secondary synchronization signal (NSSS) frequency domain signal according to an embodiment of the present invention will be described.
NSSS 주파수영역 신호()는 Cyclically-extended Length-132 ZC (Zadoff Chu) 시퀀스()와 Cyclically-extended Length-132 binary Hadamard 시퀀스(), 그리고 FS (Fourier Series) 시퀀스()의 결합으로 구성될 수 있다. 즉, NSSS 주파수영역 신호는 하기의 수학식 1과 같이 규정될 수 있다. NSSS frequency domain signal ( ) Is a Cyclically-extended Length-132 ZC (Zadoff Chu) sequence ( ) And the Cyclically-extended Length-132 binary Hadamard sequence ( ), And the FS (Fourier Series) sequence ( Can be composed of a combination of That is, the NSSS frequency domain signal may be defined as in
여기서, 사이클릭 시프트 인덱스(Cyclic shift index) p는 (8k + 2p)번째 프레임의 마지막 서브프레임에 위치한 NSSS 신호에 적용되며, 이다. 또한, ZC 시퀀스()는 하기의 수학식 2와 같이 규정될 수 있다. Here, the cyclic shift index p is applied to the NSSS signal located in the last subframe of the (8k + 2p) th frame. to be. In addition, the ZC sequence ( ) May be defined as in
그리고 스크램블링 시퀀스(scrambling sequence)()는 하기의 수학식 3과 같이 규정될 수 있다. And a scrambling sequence ( ) May be defined as in
상기 수학식 3에서, 이다. 이에 따라, 는 아래의 표 1과 같이 된다. In
그리고 FS 시퀀스()는 하기의 수학식 4와 같이 규정될 수 있다. And the FS sequence ( ) May be defined as in
상기 수학식 4에서, 이다. 이에 따라, 는 아래의 표 2와 같이 된다. In
한편, PCI(Physical Cell ID)를 인덱스 u와 p에 매핑하는 매핑 함수(mapping function)는 하기의 수학식 5와 같이 규정될 수 있다. Meanwhile, a mapping function for mapping a physical cell ID (PCI) to indices u and p may be defined as shown in
수신 장치(즉, 단말)가 특정 u와 q를 획득했다고 가정하면 이에 상응하는 PCI는 이 된다. Assuming that the receiving device (i.e., terminal) has acquired a particular u and q, the corresponding PCI Becomes
스탠드얼론 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 도 1을 참조하여 설명한다. 여기서, NSSS 주파수영역 신호()는 상기 수학식 1과 같이 규정된다. An NSSS signal generation method in the standalone operation mode will be described with reference to FIG. 1. Here, NSSS frequency domain signal ( ) Is defined as in
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스탠드얼론 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 나타내는 플로우차트이다. 1 is a flowchart illustrating a method of generating an NSSS signal in a standalone operation mode according to an embodiment of the present invention.
먼저, 특정 송신 장치(즉, 기지국)가 채용하는 PCI와 80ms FT에 따라, 송신 장치는 상기 수학식 1에 규정되어 있는 NSSS 주파수영역 신호를 생성한다. First, according to the PCI and the 80ms FT employed by a specific transmission device (i.e., base station), the transmission device generates an NSSS frequency domain signal defined in
다음으로, 송신 장치는 서브캐리어 매핑(subcarrier mapping) 과정을 수행한다. 송신 장치는 132개를 작은 엘리먼트 인덱스부터 큰 인덱스 순으로 12개씩 11개로 분할한다. 즉, 송신 장치는 132개의 엘리먼트를 로 분할한다. 송신 장치는 분할한 m별 12개 엘리먼트에 대해서 서브캐리어 위치 {k,n}와 심볼 m에 생성된 시퀀스 엘리먼트를 할당한 후 제로 페딩(Zero padding)을 수행하여 총 128개 샘플을 생성한다. 즉, 송신 장치는 m 마다 12개의 부반송파 위치()에 m번째 시퀀스 엘리먼트를 할당하고 116개 제로 페딩(Zero padding)을 수행한다. 좀더 상세히 설명하면, 물리적 부반송파 위치는 k=-64,-63,-62,…,-1,0,1,…,62,63이고, 논리적 부반송파 위치는 n=0,1,…,10이며, 상기 시퀀스 엘리먼트가 할당되는 부반송파 위치는 {-6,0}, {-5,1}, {-4,2},…,{-1,5},{0,6},…,{5,11}이며, 나머지 물리적 부반송파 위치 k(=-64,-63,…,-7,6,7,…,63)에는 제로가 페딩(padding)된다. 이러한 과정은 심볼 m마다 반복적으로 수행된다. Next, the transmitting apparatus performs a subcarrier mapping process. The transmitting apparatus divides 132 pieces into 11 pieces, each of 12 pieces in order of small element index to large index. That is, the transmitting device sends 132 elements Split into The transmitting apparatus allocates the sequence elements generated at the subcarrier position {k, n} and the symbol m to the 12 elements for each m, and then performs zero padding to generate a total of 128 samples. In other words, the transmitting apparatus has 12 subcarrier positions per m ( ) Assigns the m th sequence element to 116 zero padding. In more detail, the physical subcarrier positions are k = -64, -63, -62,... , -1,0,1,… And 62,63, and the logical subcarrier positions are n = 0, 1,... , 10, and the subcarrier positions to which the sequence element is assigned are {-6,0}, {-5,1}, {-4,2},... , {-1,5}, {0,6},... , {5,11} and zero padding to the remaining physical subcarrier positions k (= -64, -63, ..., -7,6,7, ..., 63). This process is repeatedly performed for every symbol m.
그리고 송신 장치는 서브캐리어 인덱싱(subcarrier indexing)을 수행한다. 즉, 송신 장치는 64개만큼 사이클릭 시프팅(Cyclic shifting)을 수행한다. 여기서, 서브캐리어 인덱싱 과정은 상위 서브캐리어그룹(LTE 시스템 BW의 상위 절반의 BW에 해당하는 서브캐리어 수)과 하위 서브캐리어그룹(LTE 시스템 BW의 하위 절반의 BW에 해당하는 서브캐리어 수)의 위치 교환으로 수행될 수 있다. The transmitting device performs subcarrier indexing. That is, the transmitting apparatus performs cyclic shifting by 64. Here, the subcarrier indexing process includes the positions of the upper subcarrier group (the number of subcarriers corresponding to the BW of the upper half of the LTE system BW) and the lower subcarrier group (the number of subcarriers corresponding to the lower half of the BW of the LTE system BW). It can be done in exchange.
송신 장치는 128-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행한 후, CP(Cyclic Prefix)를 삽입한다. CP 삽입 시 이면 CP 길이는 10이고 나머지는 모두 CP 길이가 9일 수 있다. The transmitter performs a 128-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and then inserts a Cyclic Prefix (CP). When inserting CP In this case, the CP length is 10 and the rest of the CP lengths may all be 9.
도 1에서와 같이 생성된 NSSS 신호에 대해서, 수신 장치(단말)가 1.92 MHz로 ADC(Analog to Digital Converter) 샘플링하는 경우, NSSS 시간영역 신호의 샘플 수는 1508(=138+ 137*10)개가 될 수 있다.For the NSSS signal generated as shown in FIG. 1, when the receiver (terminal) samples the ADC (Analog to Digital Converter) at 1.92 MHz, the number of samples of the NSSS time-domain signal is 1508 (= 138 + 137 * 10). Can be.
인밴드 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 도 2을 참조하여 설명한다. 여기서, NSSS 주파수영역 신호()는 상기 수학식 1과 같이 규정된다. The NSSS signal generation method in the in-band operation mode will be described with reference to FIG. 2. Here, NSSS frequency domain signal ( ) Is defined as in
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인밴드 동작 모드에서 NSSS 신호 생성 방법을 나타내는 플로우차트이다.2 is a flowchart illustrating a method of generating an NSSS signal in an in-band operation mode according to an embodiment of the present invention.
먼저, 먼저, 특정 송신 장치(즉, 기지국)가 채용하는 PCI와 80ms FT에 따라, 송신 장치는 상기 수학식 1에 규정되어 있는 NSSS 주파수영역 신호를 생성한다. First, in accordance with PCI and 80 ms FT employed by a specific transmission device (i.e., base station), the transmission device generates an NSSS frequency domain signal defined in
다음으로, 송신 장치는 서브캐리어 매핑(subcarrier mapping) 과정을 수행한다. 송신 장치는 레거시(Legacy) LTE 인밴드(Inband)에서 특정 물리적 자원블록(Physical RB)의 해당 서브캐리어 위치 {k,n}와 심볼 m에 대해서, 생성된 시퀀스 엘리먼트를 할당한 후 제로 페딩(Zero padding)을 수행하여 총 128개 샘플을 생성한다. 즉, 송신 장치는 m마다 12개의 부반송파 위치()에 m번째 시퀀스 엘리먼트를 할당하고 116개 제로 페딩(zero padding)을 수행한다. 그리고, 송신 장치는 레거시 LTE 시스템에 영향을 주지 않기 위해 레거시(Legacy) CRS(Cell-specific Reference Signal)가 할당되는 서브캐리어 위치에서는 펑처링(Puncturing)을 수행한다. Next, the transmitting apparatus performs a subcarrier mapping process. The transmitting apparatus allocates generated sequence elements to corresponding subcarrier positions {k, n} of a specific physical resource block (Physical RB) and symbol m in legacy LTE in-band, and then zero-paddings. padding) to generate a total of 128 samples. In other words, the transmitting apparatus includes 12 subcarrier positions (m each). ) Is assigned an m th sequence element and 116 zero padding is performed. The transmitter performs puncturing at a subcarrier location to which a legacy CRS (Cell-specific Reference Signal) is allocated so as not to affect the legacy LTE system.
그리고 송신 장치는 레거시 LTE 시스템의 BW(Bandwidth)에 맞춰 서브캐리어 인덱싱을 수행한다. 여기서, 서브캐리어 인덱싱 과정은 상위 서브캐리어그룹(LTE 시스템 BW의 상위 절반의 BW에 해당하는 서브캐리어 수)과 하위 서브캐리어그룹(LTE 시스템 BW의 하위 절반의 BW에 해당하는 서브캐리어 수)의 위치 교환으로 수행될 수 있다. The transmitting device performs subcarrier indexing according to bandwidth (BW) of the legacy LTE system. Here, the subcarrier indexing process includes the positions of the upper subcarrier group (the number of subcarriers corresponding to the BW of the upper half of the LTE system BW) and the lower subcarrier group (the number of subcarriers corresponding to the lower half of the BW of the LTE system BW). It can be done in exchange.
송신 장치는 128-point IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행한 후, CP(Cyclic Prefix)를 삽입한다. The transmitter performs a 128-point Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and then inserts a Cyclic Prefix (CP).
도 2에서와 같이 생성된 NSSS 신호에 대해서, 수신 장치(단말)가 1.92 MHz로 ADC(Analog to Digital Converter) 샘플링하는 경우, 스탠드얼론 동작 모드와 동일하게 NSSS 시간영역 신호의 샘플 수는 1508(=138+ 137*10)개가 될 수 있다. For the NSSS signal generated as shown in FIG. 2, when the receiver (terminal) samples the ADC (Analog to Digital Converter) at 1.92 MHz, the number of samples of the NSSS time domain signal is 1508 (= 138+ 137 * 10).
한편, 가드밴드 동작 모드에서의 NSSS 생성 방법은 물리적인 RB 위치가 가드밴드에 있으며, CRS 펑처링이 필요 없는 것을 제외하면, 인밴드 동작 모드와 동일하다. Meanwhile, the NSSS generation method in the guardband operation mode is the same as the inband operation mode except that the physical RB position is in the guardband and CRS puncturing is not required.
이하에서는 상기에서 설명한 NSSS 신호에 기반하여 PCI 및 80ms FT를 획득하는 방법 및 장치에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method and apparatus for obtaining PCI and 80ms FT based on the NSSS signal described above will be described.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치(1000)를 나타내는 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치(1000)는 RF 프로세싱부(100), 아날로그-디지털 변환부(Analog to Digital Converter, ADC)(200), 필터부(300), 동기 추정기(Synchronization Detector, 400), 그리고 물리계층(physical layer) 제어부(500)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the
RF 프로세싱부(100)는 송신 장치로부터 수신되는 NSSS 신호에 대해서 RF 신호 처리를 수행한다. RF 신호 처리는 잡음을 제거하면서 신호를 증폭하는 기능, 자동 주파수 제어(Automatic Frequency Control, AFC) 기능, 그리고 NSSS 신호가 실려 있는 RB 대역에 대한 밴드패스 필터링 기능을 포함할 수 있다. The
ADC(200)는 소정의 샘플링 레이트로 아날로그 신호를 디지털 신호로 샘플링한다. NB-IoT 전송 신호에 의해 점유되는 대역폭은 대부분 180 kHz 이므로, 샘플링 레이트는 나이키스트 샘플링 이론(Nyquist sampling theorem)에 의해 1.92 MHz일 수 있다.
필터부(300)는 ADC(200)로부터 1.92 MHz로 샘플링되어 입력되는 신호에 대해서 기저대역 필터링을 수행한다. NB-IoT 전송 신호에 의해 점유되는 대역폭은 180 kHz이므로, 필터부(300)는 180 kHz 대역폭(Bandwidth)을 가지는 LPF(Low Pass Filter)로 구현될 수 있다. 즉, 필터부(300)는 송신 장치(예를 들면, 기지국)의 시스템 BW(Bandwidth)에 상관 없이 NSSS 신호가 실려 있는 물리적 RB만큼을 필터링하면 되므로, 180 kHZ 대역폭을 가질 수 있다. The
동기 추정기(400)는 NSSS 신호가 실려 있는 물리적 RB만큼 필터링된 1.92 MHz 샘플링 신호를 필터부(300)로부터 입력 받으며, 이를 이용하여 PCI와 80ms FT를 추정한다. 즉, 동기 추정기(400)는 짝수 번째 프레임마다 전송되는 NSSS 주파수영역 규격 신호의 특성을 이용하여 PCI 및 80ms FT를 추정한다. The
물리계층 제어부(500)는 RF 프로세싱부(100), ADC(200), 필터부(300), 그리고 동기 추정기(400)를 제어한다. 즉, 물리계층 제어부(500)는 물리계층(L1)의 전체적인 동작을 제어한다. 아래의 설명에서, 물리계층 제어부(500)는 'L1 control' 용어로 혼용되어 사용될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동기 추정기(400)를 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동기 추정기(400)는 제1 처리부(410) 및 제2 처리부(420)를 포함한다. 동기 추정기(400)는 물리계층 제어부(500)로부터 인에이블(Enable) 신호(i_start=ON)를 전달 받으면 실행된다. 제1 처리부(410)는 'NSSS Step1'용어와 혼용될 수 있으며, 제2 처리부(420)는 'NSSS Step2' 용어와 혼용될 수 있다. As shown in FIG. 4, the
제1 처리부(410)는 물리계층 제어부(500)로부터 인에이블 신호(i_start=ON)를 받은 시점으로부터 고정된 STO(Sample Timing Offset)에서 10ms마다 채널 추정(Channel estimation)을 수행한다. 그리고 제1 처리부(410)는 물리계층 제어부(500)로부터 인에이블 신호를 받은 시점으로부터 고정된 STO에서 10ms마다 NSSS 시간영역 규격 신호의 전체 샘플수에 해당하는 샘플들을 받아 주파수영역 전환 과정과 채널 복구(Channel recovering) 과정을 수행함으로써, NPSS 주파수영역 규격 신호에 상응하는 샘플들을 추출해 낸다. 여기서, 고정된 STO는 수신 장치(1000)의 구현 시 규정되는 NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal) 서브프레임 시작 시점을 의미한다. 여기서, 제1 처리부(410)의 NSSS 검출(detection) 윈도우 사이즈(window size)는 20ms일 수 있다. The
제2 처리부(420)는 제1 처리부(410)가 추출한 샘플들과 NSSS 주파수영역 규격 신호 간에 상관과 누적(i_NumAcc) 과정을 수행하여, PCI 및 80ms FT를 획득한다. 제2 처리부(420)는 획득한 PCI(o_PCI) 및 80ms FT(o_FT)를 물리계층 제어부(500)로 전달하고 디스에이블(o_Done=ON)된다. The
표 3은 동기 추정기(400)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 입력 신호를 나타낸다. Table 3 shows the input signal for the functional interface of the
표 4는 동기 추정기(400)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 출력 신호를 나타낸다. Table 4 shows the output signal for the functional interface of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 처리부(410)를 나타내는 블록도이다. 제1 처리부(410)는 NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal) 추정되어 AFC(Automatic Frequency Control) 통과한 시간영역 샘플들을 주파수영역으로 변환함으로써 채널 보상을 수행한다. 5 is a block diagram illustrating a
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1 처리부(410)는 버퍼(411), CP(Cyclic Prefix) 제거기(Remover)(412), 다운 샘플러(Down-Sampler)(413), 그리고 FFT(Fast Fourier Transform)(414)를 포함한다. 제1 처리부(410)는 동기 추정기(400)로부터 i_Start_s1=ON을 전달 받으면 실행된다. As illustrated in FIG. 5, the
버퍼(411)는 동기 추정기(400)로부터 i_Start_s1=ON을 받은 시점부터 고정된 STO에서 10ms마다 NPSS 시간영역 규격 신호에 상응하는 1508개 샘플들을 버퍼링한다. 그리고 버퍼(411)는 동기 추정기(400)로부터 i_Start_s1=ON을 받은 시점부터 고정된 STO에서 10ms마다 NSSS 시간영역 규격 신호에 상응하는 1508개 샘플들을 버퍼링한다. 여기서, 도 5에서 버퍼(411)에 버퍼링된 신호 즉, NSSS 시간영역 규격 신호에 상응하는 1508개 샘플들에 대한 신호를 buf_rx_nsss_s1으로 나타내었다. The
CP 제거기(412)는 CP(Cyclic Prefix)를 제거한다. CP 제거기(412)는 버퍼(411)에 저장된 1508개 샘플들에 대해서, 처음 137*4개 샘플들에 대해서는 매 137개 샘플마다 처음 9개 샘플들을 제거하고, 다음 138개 샘플들에 대해서는 처음 10개 샘플을 제거며, 다음 137*6 샘플들에 대해서는 매 137개 샘플들마다 처음 9개 샘플들을 제거하는 과정을 수행한다.
다운 샘플러(413)는 CP 제거기(412)에서 CP가 제거된 샘플을 다운 샘플링한다. 즉, 다운 샘플러(413)는 8배 다운 샘플링하는데, CP 제거된 1408 샘플들에 대해 8개 샘플마다 하나의 샘플을 균등하게 캐칭(catching)하는 과정을 반복한다. The down
FFT(414)는 다운 샘플링된 샘플에 대해서 FFT(Fast Fourier Transform)을 수행한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FFT(414)의 처리 과정을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, FFT(414)는 8배 다운 샘플링된 176 샘플들에 대해서 16개 샘플마다 16-point FFT 변환 과정을 수행한 후 서브캐리어 인덱싱(subcarrier indexing)과 가드밴드 제거(guardband removing) 및 추출 과정을 반복적으로 수행하여, NPSS 주파수영역 규격 신호에 상응하는 샘플인 12*11=132 샘플들(buf_rx240_nsss[.])을 출력한다. 한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 서브캐리어 인덱싱 과정은 송신 장치에서의 서브캐리어 인덱싱의 역과정이며, 가드밴드 제거 과정은 상위 2개의 부반송파와 하위 2개의 부반송파를 제거하는 과정이다.
FFT(414)는 20ms 타임 윈도우(time window)동안 추출된 132x2 샘플들(buf_rx240_nsss[.])을 20ms주기로 제2 처리기(SSS Step2)(420)로 전달한다. 그리고 FFT(414)는 매 주기의 끝에 제어 신호 o_Done_s1=ON을 제2 처리기(NSSS Step2)(420)로 전달한다.The
표 5는 제1 처리부(410)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 입력 신호를 나타낸다.Table 5 shows an input signal for a functional interface of the
표 6은 제1 처리부(410)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 출력 신호를 나타낸다.Table 6 shows an output signal for the functional interface of the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 처리부(420)를 나타내는 블록도이다. 제2 처리부(420)는 132 샘플 단위로 2번에 걸쳐 반복적으로, 제1 처리부(410)로부터 입력되는 NPSS 주파수영역 규격 신호에 상응하는 샘플들에 대해 4번의 가설(Hypothesis) 과정을 순차적으로 수행한다. 7 is a block diagram illustrating a
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제2 처리부(420)는 제1 추정부(421), 제2 추정부(422), 제3 추정부(423), 제4 추정부(424), CS(Cyclic Shift) 결합기(Combiner)(425), 메모리(426), 버퍼(427), 그리고 선택기(Selector)(428)를 포함한다. 제1 추정부(421)는 'PCI_FT_H0' 용어와 혼용될 수 있고, 제2 추정부(422)는 'PCI_FT_H1' 용어와 혼용될 수 있고, 제3 추정부(423)는 'PCI_FT_H2' 용어와 혼용될 수 있으며, 제4 추정부(424)는 'PCI_FT_H3' 용어와 혼용될 수 있다. 제2 처리부(420)는 제1 처리부(410)로부터 o_Done_s1=ON을 전달 받으면 실행된다. As shown in FIG. 7, the
제1 추정부(421)는 상기 수학식 4에 나타낸 FS 시퀀스 중 0번째 시퀀스()에 대한 역상관(Decorrelating), 상기 수학식 2에 나타낸 ZC 시퀀스에 대한 역상관(Decorrelating), 그리고 상기 수학식 3에 나타낸 스크램블 시퀀스(Scramble sequence)에 대한 역스크램블(Descrambling)을 수행한다. The
제2 추정부(422)는 상기 수학식 4에 나타낸 FS 시퀀스 중 1번째 시퀀스()에 대한 역상관(Decorrelating), 상기 수학식 2에 나타낸 ZC 시퀀스에 대한 역상관(Decorrelating), 그리고 상기 수학식 3에 나타낸 스크램블 시퀀스(Scramble sequence)에 대한 역스크램블(Descrambling)을 수행한다. The
제3 추정부(423)는 상기 수학식 4에 나타낸 FS 시퀀스 중 3번째 시퀀스( )에 대한 역상관(Decorrelating), 상기 수학식 2에 나타낸 ZC 시퀀스에 대한 역상관(Decorrelating), 그리고 상기 수학식 3에 나타낸 스크램블 시퀀스(Scramble sequence)에 대한 역스크램블(Descarambling)을 수행한다.The
제4 추정부(424)는 상기 수학식 4에 나타낸 FS 시퀀스 중 4번째 시퀀스()에 대한 역상관(Decorrelating), 상기 수학식 2에 나타낸 ZC 시퀀스에 대한 역상관(Decorrelating), 그리고 상기 수학식 3에 나타낸 스크램블 시퀀스(Scramble sequence)에 대한 역스크램블(Descrambling)을 수행한다. The
CS 결합기(425)는 제1 내지 제4 추정부(421~424) 각각에서 출력되는 역스램블한 값에 대해서 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행한다. The
메모리(426)는 CS 결합기(415)로부터 출력되는 출력 값들(즉, 제1 내지 제4 추정부(421~424) 각각에 대해서 CS 결합한 값)을 동기 추정기(400)로부터 전달 받은 누적 회수(i_NumAcc) 만큼 누적(Accumulating)을 수행하여 각각 저장한다. The
선택기(428)는 메모리(425)로부터 받은 제1 내지 제4 추정부(421~424) 별 저장 값들을 비교하여, 최종적으로 PCI 및 80ms FT를 결정한다. 선택기(427)가 최종적으로 PCI 및 80ms FT를 결정하면 o_Done_s2=ON을 동기 추정기(400)로 전달한다. The
한편, 제2 처리부(420)는 동기 추정기(400)로부터 전달 받은 누적 회수(i_NumAcc) 전에는 제1 내지 제4 추정부(421~424) 별로 상기 수학식 4의 FS 시퀀스에 대한 역상관, 상기 수학식 2의 ZC 시퀀스에 대한 역상관, 상기 수학식 3의 스크램블 시퀀스에 대한 역스크램블, CS 결합기(425)의 CS 결합만을 수행한다. 그리고 제2 처리부(420)는 누적 회수(i_NumAcc)가 도래하면 선택기(428)를 통해 최종적으로 PCI와 80ms FT를 검출한다. On the other hand, the
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1 추정부(421)는 역상관기(De-correlator)(4211), 역상관기(De-correlator)(4212), 그리고 역스크램블러(De-scrambler)(4213)를 포함한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 내지 제4 추정부(422, 423, 424)는 제1 추정부(421)와 동일한 구성 요소를 가지므로, 설명의 편의상 제1 추정부(421)를 기준으로 설명한다. As shown in FIG. 7, the
역상관기(4211)는 제1 처리부(410)으로부터 입력되는 NSSS 주파수영역 규격 신호에 상응하는 샘플()에 대해 하기의 수학식 6과 같이 FS 시퀀스 역상관(Decorrelating)을 수행한다. The
상기 수학식 6에서, 는 상기 수학식 4와 상기 표 2와 같다. 상기 표 2에 나낸 바와 같이, 샘플 값들이 이 거나 이므로, 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 이용하면, 상기 수학식 6은 덧셈(addition) 만으로 계산될 수 있다. 한편, 역상관기(4211)은 FS 시퀀스 중 0번째 시퀀스()에 대한 역상관을 수행하므로, 상기 수학식 6에서 는 로 대체된다. In
역상관기(4212)는 상기 수학식 2의 ZC 시퀀스 에 대한 역상관(Decorrelating)을 수행한다. 이러한 역상관은 하기의 수학식 7과 같이 수행된다. The
상기 수학식 7에 나타낸 바와 같이, 역상관기(4212)는 수학식 2의 ZC 시퀀스 와 상기 수학식 6의 , 을 이용하여, 역상관을 수행한다. As shown in
역스크램블러(4213)는 상기 수학식 3의 스크램블링 시퀀스 에 대한 역상관(Decorrelating)을 수행한다. 이러한 역상관은 하기의 수학식 8과 같이 수행된다. The
상기 수학식 8에 나타낸 바와 같이, 역스크램블러(4214)는 수학식 3의 ZC 시퀀스 와 상기 수학식 7의 및 을 이용하여, 역상관을 수행한다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 스크램블링 시퀀스(Scrambling sequence)의 엘리먼트가 바이너리(binary)이므로, 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 이용하면, 상기 수학식 8은 덧셈(addition) 만으로 계산될 수 있다. As shown in
그리고, CS 결합기(425)는 하기의 수학식 9와 같이 CS 결합을 수행한다. The
상기 수학식 9에서, 는 감쇄 계수(decay factor)를 나타내고, A는 동기 추정기(400)의 윈도우 사이즈(window size)로서 20ms에 해당한다. 그리고 이다. In
선택기(428)는 상기 수학식 9 과정에서 도출한 결정변수(decision variable) 중 가장 높은 상관 값을 가질 때의 특정 u, q, 그리고 p를 획득한다. 여기서, PCI는 u와 q로부터 (u-3)+q*126에 의해 계산될 수 있다. 그리고, 80ms FT는 p를 통해 처음 132 샘플들에 속하는지 나중의 132 샘플들에 속하는 지에 대한 정보로부터 구해질 수 있다. The
표 7는 제2 처리부(420)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 입력 신호를 나타낸다.Table 7 shows an input signal for a functional interface of the
표 8은 제2 처리부(420)의 기능적 인터페이스(functional interface)에 대한 출력 신호를 나타낸다.Table 8 shows an output signal for the functional interface of the
본 발명의 실시예에 따르면, PCI 획득을 위해 송신 장치로부터 전송되는 서로 다른 2개의 시퀀스 중 하나의 시퀀스에 대한 역상관(decorrelating) 과정에서 복소수 연산 과정이 필요 없으므로 저전력의 수신 장치를 구현할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 80ms 획득을 위해 송신 장치로부터 전송되는 FT 시퀀스에 대한 역상관 과정에서 복소수 연산이 필요 없으므로 저전력 수신 장치를 구현할 수 있다. 그리고 이를 통해, 최적화된 수신 장치를 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since a complex calculation process is not required in the decorrelating process for one of two different sequences transmitted from a transmitter for PCI acquisition, a low power receiver may be implemented. In addition, according to an embodiment of the present invention, since a complex operation is not required in the decorrelation process of the FT sequence transmitted from the transmitting apparatus to obtain 80 ms, a low power receiver may be implemented. And through this, an optimized receiving apparatus can be implemented.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (19)
상기 이차적 동기 신호의 시간영역 샘플에 대해서 채널 추정을 적용하여, 주파수영역 샘플을 추출하는 단계, 그리고
상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격 신호와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관(decorrelating)을 통해, 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 단계를 포함하며,
상기 주파수영역 규격 신호는 상기 FT에 대한 정보를 포함하고 있는 FS(Fourier Series) 시퀀스, 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스, 그리고 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 스크램블링 시퀀스를 포함하는 방법. A method for acquiring synchronization based on a secondary synchronization signal received from a transmitting device by a receiving device in the IoT,
Extracting frequency-domain samples by applying channel estimation to time-domain samples of the secondary synchronization signal, and
Estimating physical cell ID (PCI) and frame timing (FT) by decorrelating between the frequency domain standardized signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample; ,
The frequency domain standard signal includes a Fourier Series (FS) sequence including information on the FT, a Zadoff Chu (ZC) sequence including information about the PCI, and a scrambling sequence including information about the PCI. How to include.
상기 추정하는 단계는,
상기 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하는 단계,
상기 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하는 단계,
상기 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하는 단계, 그리고
상기 제1 값, 상기 제2 값, 그리고 상기 제3 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함하는 방법. The method of claim 1,
The estimating step,
Calculating a first value by performing inverse correlation between the Fourier Series sequence and the frequency domain sample;
Calculating a second value by performing cross correlation between the ZCoff sequence and the first value;
Calculating a third value by performing cross-correlation between the scrambling sequence and the second value, and
Estimating the PCI and the FT using the first value, the second value, and the third value.
상기 추정하는 단계는, 상기 제3 값에 대해서 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 방법. The method of claim 2,
The estimating may further include calculating a fourth value by performing a Cyclic Shift (CS) combining on the third value.
상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계는 상기 제1 값 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함하는 방법. The method of claim 3,
Estimating the PCI and the FT includes estimating the PCI and the FT using the first to fourth values.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 통해 계산되며,
상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 부호 변환(Sign Conversion)만을 통해 계산되는 방법. The method of claim 2,
The first value is calculated through Sign Conversion instead of a multiplication operation,
And the third value is calculated by only sign conversion instead of a multiplication operation.
상기 제1 값을 계산하는 단계, 상기 제2 값을 계산하는 단계, 상기 제3 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제4 값을 계산하는 단계가 소정의 누적회수만큼 반복되어 수행된 후, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계가 수행되는 방법. The method of claim 3,
After the calculating of the first value, the calculating of the second value, the calculating of the third value, and the calculating of the fourth value are repeated by a predetermined cumulative number of times, the PCI And estimating the FT is performed.
상기 추정하는 단계는,
상기 FS(Fourier Series) 시퀀스 중 제1 FS 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 추정하는 단계,
상기 FS 시퀀스 중 제2 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제2 값을 추정하는 단계,
상기 FS 시퀀스 중 제3 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제3 값을 추정하는 단계,
상기 FS 시퀀스 중 제4 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제4 값을 추정하는 단계, 그리고
상기 제1 내지 상기 제4 값을 비교하여 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함하는 방법. The method of claim 1,
The estimating step,
Estimating a first value by performing cross-correlation between a first FS sequence and the frequency domain samples in the Fourier Series sequence;
Estimating a second value by performing cross correlation between a second sequence of the FS sequences and the frequency domain samples;
Estimating a third value by performing inverse correlation between a third sequence of the FS sequence and the frequency domain sample;
Estimating a fourth value by performing inverse correlation between a fourth sequence of the FS sequence and the frequency domain sample, and
Estimating the PCI and the FT by comparing the first to fourth values.
상기 추출하는 단계는,
상기 시간영역 샘플에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거하는 단계,
상기 CP가 제거된 샘플을 다운 샘플링하는 단계, 그리고
상기 다운 샘플링된 샘플을 FFT(Fast Fourier Transform) 수행하는 단계를 포함하는 방법.
The method of claim 1,
The extracting step,
Removing a cyclic prefix from the time-domain sample;
Downsampling the sample from which the CP has been removed, and
And performing a fast fourier transform (FFT) on the down sampled sample.
상기 FT는 80ms FT인 방법.The method of claim 1,
The FT is an 80 ms FT.
상기 이차적 동기 신호의 시간영역 샘플에서 주파수영역 샘플을 추출하는 단계, 그리고
상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격신호에 포함된 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 통해, 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 80ms 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 단계를 포함하며,
상기 주파수영역 규격 신호는 상기 FT에 대한 정보를 포함하고 있는 FS(Fourier Series) 시퀀스, 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스, 그리고 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 스크램블링 시퀀스를 포함하는 방법. A method for acquiring synchronization on the basis of a secondary synchronization signal received from a base station in an IoT,
Extracting a frequency domain sample from the time domain sample of the secondary synchronization signal, and
Estimating physical cell ID (PCI) and 80 ms frame timing (FT) through inverse correlation between a sequence included in the frequency domain standard signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample. Include,
The frequency domain standard signal includes a Fourier Series (FS) sequence including information on the FT, a Zadoff Chu (ZC) sequence including information about the PCI, and a scrambling sequence including information about the PCI. How to include.
상기 추정하는 단계는,
상기 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하는 단계,
상기 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하는 단계,
상기 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하는 단계,
상기 제3 값을 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하는 단계, 그리고
상기 제1 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 10,
The estimating step,
Calculating a first value by performing inverse correlation between the Fourier Series sequence and the frequency domain sample;
Calculating a second value by performing cross correlation between the ZCoff sequence and the first value;
Calculating a third value by performing cross-correlation between the scrambling sequence and the second value,
Calculating a fourth value by performing CS (Cyclic Shift) combining the third value; and
Estimating the PCI and the FT using the first to fourth values.
상기 제1 값을 계산하는 단계, 상기 제2 값을 계산하는 단계, 상기 제3 값을 계산하는 단계, 그리고 상기 제4 값을 계산하는 단계가 소정의 누적회수만큼 반복되어 수행된 후, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 단계가 수행되는 방법.The method of claim 11,
After the calculating of the first value, the calculating of the second value, the calculating of the third value, and the calculating of the fourth value are repeated by a predetermined cumulative number of times, the PCI And estimating the FT is performed.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되며,
상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되는 방법.The method of claim 11,
The first value is calculated through addition calculation instead of multiplication operation,
And the third value is calculated through addition calculation instead of multiplication operation.
상기 제1 샘플링 신호를 필터링하는 필터부, 그리고
상기 필터링된 상기 제1 샘플링 신호에 대해서 채널 추정하여 주파수 영역 샘플을 추출하고, 상기 이차적 동기 신호의 주파수영역 규격 신호와 상기 주파수 영역 샘플 간에 역상관(decorrelating)을 통해 물리적인 셀 ID(PCI, Physical Cell ID) 및 80ms 프레임 타이밍(FT, Frame Timing)을 추정하는 동기 추정기를 포함하며,
상기 주파수영역 규격 신호는 상기 FT에 대한 정보를 포함하고 있는 FS(Fourier Series) 시퀀스, 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스, 그리고 상기 PCI에 대한 정보를 포함하고 있는 스크램블링 시퀀스를 포함하는 수신 장치. An analog-to-digital converter configured to sample the secondary synchronization signal received from the transmitting apparatus into a digital signal to generate a first sampling signal;
A filter unit for filtering the first sampling signal, and
Extracting a frequency domain sample by channel estimation on the filtered first sampling signal, and performing physical correlation through decorrelating between the frequency domain standard signal of the secondary synchronization signal and the frequency domain sample. A sync estimator for estimating Cell ID) and 80 ms frame timing (FT),
The frequency domain standard signal includes a Fourier Series (FS) sequence including information on the FT, a Zadoff Chu (ZC) sequence including information about the PCI, and a scrambling sequence including information about the PCI. Receiving device comprising a.
상기 동기 추정기는,
상기 FS(Fourier Series) 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 계산하고, 상기 ZC(Zadoff Chu) 시퀀스와 상기 제1 값간에 역상관을 수행하여 제2 값을 계산하고,
상기 스크램블링 시퀀스와 상기 제2 값간에 역상관을 수행하여 제3 값을 계산하고 상기 제3 값을 CS(Cyclic Shift) 결합을 수행하여 제4 값을 계산하며,
상기 제1 내지 상기 제4 값을 이용하여, 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 수신 장치. The method of claim 14,
The synchronous estimator,
Calculating a first value by performing cross-correlation between the Fourier Series (FS) sequence and the frequency domain sample, calculating a second value by performing cross-correlation between the ZC (Zadoff Chu) sequence and the first value,
Performing a cross-correlation between the scrambling sequence and the second value to calculate a third value and performing a CS (Cyclic Shift) combining to calculate the fourth value,
And receiving the PCI and the FT using the first to fourth values.
상기 동기 추정기는, 상기 제1 값 내지 상기 제4 값을 소정의 누적회수만큼 반복하여 계산한 후 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 수신 장치. The method of claim 15,
And the synchronization estimator is configured to estimate the PCI and the FT after repeatedly calculating the first to fourth values by a predetermined cumulative number of times.
상기 제1 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되며, 상기 제3 값은 곱하기 연산 대신에 덧셈 계산만을 통해 계산되는 수신 장치. The method of claim 15,
And the first value is calculated through addition calculation instead of multiplication operation, and the third value is calculated through addition calculation instead of multiplication operation.
상기 동기 추정기는,
상기 FS(Fourier Series) 시퀀스 중 제1 FS 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제1 값을 추정하는 제1 추정부,
상기 FS 시퀀스 중 제2 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제2 값을 추정하는 제2 추정부,
상기 FS 시퀀스 중 제3 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제3 값을 추정하는 제3 추정부,
상기 FS 시퀀스 중 제4 시퀀스와 상기 주파수영역 샘플간에 역상관을 수행하여 제4 값을 추정하는 제4 추정부, 그리고
상기 상기 제1 내지 상기 제4 값을 비교하여 상기 PCI 및 상기 FT를 추정하는 선택기를 포함하는 수신 장치. The method of claim 14,
The synchronous estimator,
A first estimator configured to estimate a first value by performing inverse correlation between a first FS sequence and the frequency domain samples in the Fourier Series sequence;
A second estimator configured to estimate the second value by performing inverse correlation between a second sequence of the FS sequence and the frequency domain sample;
A third estimator configured to estimate a third value by performing inverse correlation between a third sequence of the FS sequences and the frequency domain samples;
A fourth estimator configured to estimate a fourth value by performing inverse correlation between a fourth sequence of the FS sequence and the frequency domain sample, and
And a selector for comparing the first to fourth values to estimate the PCI and the FT.
상기 동기 추정기는,
상기 제1 샘플링 신호에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거하고 상기 CP가 제거된 샘플을 다운 샘플링하고, 상기 다운 샘플링된 샘플을 FFT(Fast Fourier Transform) 수행하여 상기 주파수 영역 샘플을 추출하는 수신 장치. The method of claim 14,
The synchronous estimator,
And removing the cyclic prefix (CP) from the first sampling signal, down sampling the sample from which the CP has been removed, and performing the fast sampled transform (FFT) to extract the frequency domain sample.
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