KR102137253B1 - 기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법 및 그 장치 - Google Patents

기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법은, 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 방법으로서, 단말에 의해 전송되는 상기 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 설정하는 단계와, 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 시도하는 단계와, 상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우, 상기 최대 출력을 유지한 상태에서 상기 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 수행하는 단계와, 상기 단말이 상기 네트워크로 접속할 때의 상기 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 상기 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SETTING INITIAL TIMING OF A REFERENCE SIGNAL}
본 발명은 시분할 이중통신(TDD; Time Division Duplex), 시분할 다중접속(TDMA; Time Division Multiple Access) 기반으로 시분할 통신을 수행하는 무선통신 환경에서 단말과 기지국 간의 동기화를 위한 기준 신호의 초기 타이밍을 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 적응적으로 설정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 시분할 이중통신(TDD), 시분할 다중접속(TDMA) 방식은 제한된 주파수 자원을 효과적으로 사용할 수 있고, 장거리 통신에 유리하며, 시간 자원을 스케쥴링하여 단말의 계획된 서비스 품질(QOS; Quality of Service)을 수행할 수 있다는 측면에서 장점을 갖는다.
그러나, 단말의 무선통신 거리가 증가함에 따라 TDD/TDMA 방식의 기지국과 단말 간 전송지연이 비례하여 증가하게 되어, 이로 인해 단말과 기지국 간의 통신이 단절될 수 있고, 통신 단절이 발생할 경우 동기 오차에 의하여 네트워크로의 재접속이 불가능한 문제가 발생할 수 있다.
먼저, 하향링크(Downlink) 시간 동기화는 기지국이 전송하는 기준 신호를 단말이 수신하고 수신시점에 맞추어 단말의 동작 타이밍을 조정하는 방식으로 수행될 수 있다.
그리고, 상향링크(Uplink) 시간 동기화는 단말이 전송하는 기준 신호를 기지국이 수신할 수는 있으나 기지국이 동작 타이밍을 조정하지는 않는다. 따라서, 기지국은 자체 동작 타이밍과 단말이 전송한 기준 신호의 수신시점 간의 오차를 계산하여 단말에게 알려주고, 단말은 기지국으로부터 수신한 오차를 보정하여 동작 타이밍을 기지국 기준으로 맞추는 방식으로 이루어진다.
이와 관련하여, 기지국은 단말이 전송하는 기준 신호를 검출할 때 기지국의 동작 타이밍을 중심으로 특정 크기의 윈도우(window)를 설정하고, 윈도우 내에 도착한 단말의 전송 기준 신호와 타이밍 오차를 계산한다.
그러나, 단말에서 전송된 기준 신호와의 타이밍 오차가 기준 신호 검출 윈도우를 벗어날 정도로 큰 경우, 기지국에서는 단말의 기준 신호를 검출할 수 없게 되는 문제가 발생한다.
한국공개특허 제10-2011-0008304호(공개일: 2011. 01. 26.) 한국공개특허 제10-2017-0105643호(공개일: 2017. 09. 19.)
본 발명은, 시분할 통신 네트워크의 장거리 무선 통신 과정에서 전송 지연으로 발생하는 타이밍 오차가 기준 신호 검출 윈도우를 벗어날 정도로 큰 경우에도 단말과 기지국을 동기화하기 위해 램핑 과정에서 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 일 관점에 따라, 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 방법으로서, 단말에 의해 전송되는 상기 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 설정하는 단계와, 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 시도하는 단계와, 상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우, 상기 최대 출력을 유지한 상태에서 상기 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 수행하는 단계와, 상기 단말이 상기 네트워크로 접속할 때의 상기 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 상기 기준 신호의 초기 타이밍을 거리 적응적으로 설정하는 단계를 포함하는 기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 기본 윈도우는, 상기 소정의 시간 길이를 가질 수 있다.
본 발명은, 상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우는, 상기 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 전송 지연으로 인하여 상기 단말의 기준 신호가 상기 기본 윈도우 내에서 수신되지 않은 경우일 수 있다.
본 발명의 상기 설정된 초기 타이밍은, 상기 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 왕복 지연 시간(Round Trip Delay)을 반영할 수 있다.
본 발명에 따라, 상기 설정된 초기 타이밍에 따라 상기 기준 신호를 전송하는 것에 의해 상기 단말은 상기 기지국과 동기화될 수 있다.
본 발명의 상기 기준 신호의 초기 타이밍은, 상기 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 동적으로 설정될 수 있다.
본 발명의 상기 단말이 상기 네트워크에 접속 가능한 최대 거리는, 상기 네트워크에서 사용되는 프레임에 포함된 업링크 데이터 채널과 애드-혹(Ad-hoc) 제어 채널 사이의 미드앰블(midamble)의 길이에 따라 결정될 수 있다.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 장치로서, 단말에 의해 전송되는 상기 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 설정하는 윈도우 설정부와, 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 시도하는 제 1 접속 관리부와, 상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우, 상기 최대 출력을 유지한 상태에서 상기 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속을 수행하는 제 2 접속 관리부와, 상기 단말이 상기 네트워크로 접속할 때의 상기 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 상기 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 타이밍 설정부를 포함하는 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시분할 통신 네트워크의 장거리 무선 통신 과정에서 전송 지연으로 발생하는 타이밍 오차가 기준 신호 검출 윈도우를 벗어날 정도로 큰 경우에도 단말과 기지국을 동기화하기 위해 램핑 과정에서 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 기준 신호의 초기 타이밍을 설정할 수 있도록 함으로써, 단말과 기지국을 동기화하여 단말과 기지국간의 통신이 단절되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치를 무인 수상정 기반의 해상 무선 통신에 적용한 경우의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 시분할 기반의 무선 통신을 위한 프레임 구조도이다.
도 4는 다운 링크 시간 동기화 과정 및 상향 링크 시간 동기화 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 시분할 무선통신 기반 단말의 거리 적응적 동기화를 위해 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차 이동시키면서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 3개의 단말에 대해 램핑 과정에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 것을 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따라 미드앰블 구간에서 기본 윈도우의 위치를 순차 이동시키는 예시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 계통도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치를 무인 수상정 기반의 해상 무선 통신에 적용한 경우의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치(110)는 기지국에 포함될 수 있으며 네트워크(120)를 통해 단말(130)과 접속(무선 연결)될 수 있다.
여기에서, 본 실시예에 따른 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치(100)는, 일례로서 도 2에 도시된 모함(204)에 탑재되어 다수의 무인 수상정들(206, 208, 210)과 무선 통신을 수행할 수 있다.
이를 위해, 초기 타이밍 설정 장치(110)는 윈도우 설정부(112), 제 1 접속 관리부(114), 제 2 접속 관리부(116) 및 타이밍 설정부(118) 등을 포함할 수 있다.
그리고, 네트워크(120)는, 예컨대 모함(204)과 다수의 무인 수상정(206, 208, 210)이 구성하는 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크 또는 무선메쉬(Wireless Mesh) 네트워크일 수 있다. 여기에서, 모함(204)과 각 무인 수상정(206, 208, 210)은 물 위를 항해하는 수상 객체 또는 수상 이동체로 정의될 수 있다.
그리고, 단말(130)은, 예컨대 도 2에 도시된 무인 수상정(206, 208, 210) 등에 탑재되어 모함(204)에 탑재된 기지국과 시분할 무선 통신 기반으로 통신을 수행하는 중계 단말 또는 최종 단말 등을 의미할 수 있다. 그리고, 도 2에서의 참조번호 202는 육상의 고지대에서 운영되는 원격 통제소로서 본 실시예에 따른 초기 타이밍 설정 장치(110)를 구비하는 기지국을 포함할 수 있다.
여기에서, 중계 단말이라 함은, 예컨대 도 2의 무인 수상정(206)에 탑재된 단말(통신 단말)로서 기지국과 최종 단말 사이의 통신을 중계하는 단말을 의미하며, 최종 단말이라 함은, 중계 단말과 통신하는 예컨대 도 2의 무인 수상정(208)에 탑재된 단말(통신 단말)을 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라 기지국(110)과 단말(130) 간에 수행되는 시분할 기반의 무선 통신을 위한 프레임 구조도로서, 시분할 통신에서 이용되며 주파수 자원의 사용 효율을 높이기 위하여 직교 주파수 채널 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 방식으로 설계되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 시분할 기반의 무선 통신을 위한 프레임 구조(301)는 프리앰블(preamble)(302), 다운링크 제어 채널(DL control Ch.)(303), 업링크 데이터 채널(UL data Ch.)(304), 미드앰블(Midamble)(305) 및 애드-혹 제어 채널(Ad-hoc control Ch.)(306)을 포함할 수 있다.
그리고, 본 실시예의 프레임 구조(301)는, 기지국이 단말 사용자에게 멀티미디어 서비스를 제공하는 상용 통신과는 달리, 다운링크 제어 채널(303)보다는 업링크 데이터 채널(304)에 더 많은 시간과 주파수 자원이 할당될 수도 있다. 여기에서, 채널은 데이터 신호가 송수신되는 통로를 의미하며, 단말은 중계 단말 및 최종 단말을 포함할 수 있다.
다운링크 제어 채널(303)에서는, 예컨대 6개의 직교 주파수 채널 다중화(OFDM; Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 심벌이 존재하며, 기지국에서 단말로 혹은 상위 단말에서 하위 단말로, 통신 파라미터 설정 정보, 전체 프레임 할당 계획 정보 및 무인 수상정 제어 정보 등이 송신될 수 있다.
업링크 데이터 채널(304)에서는, 예컨대 4개의 직교 주파수 분할 다중화 심벌을 포함하는 7개의 영역으로, 총 28개의 심벌이 존재하며, 단말에서 기지국으로 혹은 하위 단말에서 상위 단말로, 무인 수상정 상태 정보, 데이터 및 토폴로지 정보를 포함한 링크 품질 정보 등이 송신될 수 있다. 업링크 데이터 채널(304)에서는 단말이 기지국으로부터 시간 및 주파수 자원을 할당받아 운용하게 된다.
미드앰블(305)은 송수신 시간 동기화를 위한 기준 신호 정보, 네트워크 접속(가입) 관련 제어 정보, 링크 품질 측정용 제어 정보 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 미드앰블(305)은 150㎲의 시간 길이를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
애드-혹 제어 채널(306)은 일례로서 4개의 직교 주파수 분할 다중화 심벌을 가질 수 있으며, 미드앰블(305)과 애드-혹 제어 채널(306)에서는 기지국 및 단말이 자원할당 알고리즘에 따라 정해진 순서로 시간 및 주파수 자원을 할당받아 송신 기회를 부여받을 수도 있다.
도 4는 다운 링크 시간 동기화 과정 및 상향 링크 시간 동기화 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
먼저, 다운 링크 시간 동기화 과정에 대하여 설명한다.
도 4의 S1 단계에서 기지국(BS; Base Station)은 일정 주기마다 미드앰블을 포함하는 데이터 프레임을 단말(MS; Mobile Station)로 전송하고, 단말은 수신된 프레임에서 미드앰블을 탐색하여 다운링크 시간 동기화를 수행한다. 이에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 단말은 코어스 프레임 경계검색(Coarse Frame Boundary Search)을 실시하여 기지국으로부터 전송되는 미드앰블을 탐색한다. 미드앰블이 탐색되면, 단말은 정밀 프레임 경계검색(FFBS : Fine Frame Boundary Search)을 실시하여 다음 미드앰블에서 미드앰블 피크치(Peak value)를 검색한다. 그리고, 미드앰블 피크치가 검색되면, 단말은 미드앰블 피크치를 기준으로, 다운 링크 시간 동기화를 수행한다. 다만, 기지국이 미드앰블을 포함하는 데이터 프레임을 단말로 전송할 때, 기지국과 단말 사이의 거리로 인하여 TD 만큼의 경로 지연이 발생한다.
다음으로, 상향 링크 시간 동기화 과정에 대하여 설명한다.
다운 링크 시간 동기화를 수행한 단말은, 도 4의 S2 단계에서 TD 만큼의 경로 지연이 발생한 시점에서 기지국으로 미드앰블을 전송한다. 이 경우에도, 단말이 기지국으로 미드앰블을 전송할 때, 기지국과 단말 사이의 거리로 인하여 TD 만큼의 경로 지연이 또 발생한다.
S3 단계에서, 기지국은 단말이 S2 단계에서 전송한 미드앰블로부터 경로 지연(TD) 및 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)을 계산하여, 단말에게 왕복지연시간(RTD)을 전송한다.
S4 단계에서, 단말은 기지국에 의해 산출된 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)을 반영하여 현재 시간에서 왕복 지연 시간(RTD)에 해당하는 시간만큼 미드앰블을 앞당겨 기지국으로 전송한다. 다시 말해, 단말은 왕복 지연 시간(RTD)을 감안하여 단말의 기준 신호의 타이밍을 변경하여 설정하는 것이다.
S4 단계에서 단말이 왕복 지연 시간을 반영하여 미드앰블을 시간적으로 앞당겨 전송하기 때문에, S5 단계에서는 기지국과 단말기 사이의 타이밍 오차가 보정되어 기지국의 기준 신호 검출 윈도우 안에 단말의 기준 신호가 도착할 수 있게 되어 상향 링크의 시간 동기화가 가능하게 된다. 다시 말해, 상향 링크 시간 동기화 과정에서, 기지국과 단말 사이의 거리를 전파가 속도(
Figure 112018062455656-pat00001
)로 진행했을 때 전파가 지연되는 지연 시간을 고려하여 단말이 기지국으로 전송하는 기준 신호의 전송 타이밍을 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)만큼 미리 당겨주면 기지국과 단말 간의 거리가 증가하여도 기지국의 검출 윈도우 안에 기준 신호가 수신되어 기지국과 단말이 동기화될 수 있다.
이와 관련하여, 전파의 속도(
Figure 112018062455656-pat00002
)(=
Figure 112018062455656-pat00003
)를 고려하면, 1km의 거리를 왕복하는데 소요되는 전파의 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)은 아래 [수학식 1]을 만족한다.
[수학식 1]
Figure 112018062455656-pat00004
결과적으로, 기준 신호의 초기 타이밍을 조정하여 기지국과 단말이 접속 가능한 기지국과 단말 사이의 최대거리(km)는 미드앰블을 검출할 수 있는 시간 구간을 [수학식 1]에서 구한
Figure 112018062455656-pat00005
로 나누어 계산할 수 있다.
한편, 기지국과 단말 사이의 거리를 항상 예상할 수 있다면 시간동기화의 타이밍 문제는 없어진다. 하지만 기지국과 단말 간의 거리를 항상 예측하기는 어렵다. 예를 들면 어떤 이유에 의하여 해상에서 단말의 전원이 꺼졌다가 리부팅된 경우, 혹은 단말의 연결이 일시적으로 단절되었다가 재접속이 된 경우 기지국은 단말의 현재 위치를 파악하기 어렵다. 설령 단말이 자신의 현재 위치를 유지하고 있다고 하더라도 이를 기지국으로 전달하기 위해서는 통신의 연결이 선행되어야 하므로 기지국은 단말의 위치를 명확히 파악할 수 없다. 따라서 이와 같은 타이밍 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 단말기가 초기 접속할 때 기지국과 단말기 간 거리의 범위를 정의해야 한다. 즉, 기지국과 단말 사이의 거리의 범위가 정의되면 그에 맞추어 기준신호의 초기타이밍을 적절히 설정할 수 있다.
이와 같이, 기지국과 단말 사이의 거리를 항상 예측할 수 없기 때문에 거리의 범위 정위가 근본적으로 어려우므로 본 발명은 단말이 네크워크에 가입을 수행하는 초기 램핑 과정에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하고, 설정된 초기 타이밍에 따라 단말이 기준 신호를 앞당겨 기지국으로 전송하는 것에 의해 시분할 통신 네트워크에서 장거리 무선통신 과정에서 전송 지연으로 발생하는 타이밍 오차가 기준 신호 검출 윈도우를 벗어날 정도로 큰 경우에도 기지국과 단말 사이의 거리에 적응적으로 기준 신호의 초가 타이밍을 설정하여 기지국과 단말을 동기화할 수 있다.
이하, 본 실시예의 초기 타이밍 설정 장치(110)를 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 기본 윈도우의 위치를 순차 이동시키면서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 일련의 과정들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 시분할 무선통신 기반 단말의 거리 적응적 동기화를 위해 램핑 과정에서 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차 이동시키면서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 주요 과정을 도시한 순서도이고, 도 6은 3개의 단말에 대해 램핑 과정에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 것을 보여주는 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따라 미드앰블 구간에서 기본 윈도우의 위치를 순차 이동시키는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 윈도우 설정부(112)는, 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정할 수 있도록, 단말에 의해 전송되는 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 기지국과 단말이 인접해 있는 근거리부터 기준 신호의 초기 타이밍을 검출할 수 있는 구간으로 설정한다(단계 502).
이때, 단말에서 기지국으로 송신하는 기준 신호는 시분할 기반의 무선 통신을 위한 프레임 구조에서 미드앰블(305) 구간에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 미드앰블(305)은 150㎲의 시간 길이를 가질 수 있고, 기본 윈도우의 시간 길이는 6.0㎲로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 제1 접속 관리부(114)는 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 설정된 기본 윈도우 내에서 단말의 기준 신호가 수신되는 지의 여부를 체크한다(단계 504). 여기에서, 기본 윈도우 내에서 기준 신호가 수신되었다는 것은 단말이 네트워크에 접속(가입)되었다는 것을 의미한다.
상기 단계(504)에서의 체크 결과, 단말의 기준 신호가 수신되면, 처리는 후술하는 단계(514)로 진행되어 초기 타이밍을 설정하는 절차를 진행하게 된다.
상기 단계(504)에서의 체크 결과, 단말의 기준 신호가 수신되지 않은 것으로 판단되면, 제 2 접속 관리부(116)는 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 단말의 네트워크로의 접속 시도를 모니터링한다(단계 506).
보다 상세하게, 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이, 램핑(Ramping) 과정 중 AGC 레벨 1(저)에서 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, AGC 레벨 2(중)로 올려 기준 신호의 수신 여부를 체크하고, AGC 레벨 2(중)에서도 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면 AGC 레벨 3(고)(AGC 최대 출력)으로 올려 기준 신호의 수신 여부를 체크할 수 있다. 이때, 단말의 기준 신호는 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 전송 지연으로 인하여 AGC 최대 출력 조건에서도 기본 윈도우 내에서 수신되지 않을 수 있다(단말의 네트워크 접속 실패).
이후, AGC의 최대 출력 조건에서 단말의 기준 신호가 수신되는 지의 여부를 체크한다(단계 508).
상기 단계(508)에서의 체크 결과, 단말의 기준 신호가 수신되면, 처리는 후술하는 단계(514)로 진행되어 초기 타이밍을 설정하는 절차를 진행하게 될 것이다.
상기 단계(508)에서의 체크 결과, AGC의 최대 출력에서도 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, 단말이 현재 검출될 수 있는 기본 윈도우의 크기를 벗어난 것으로 판단하여, AGC의 최대 출력을 그대로 유지한 상태에서 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 이동(오프셋의 증가)시킨다(단계 510). 일례로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 기본 윈도우의 위치를 W1에서 W2의 위치로 이동시킨다.
도 7에서는, 기본 윈도우 위치의 종단을 소정의 시간 길이만큼 이동시키고자 하는 새로운 기본 윈도우 위치의 시작점으로 하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 첫 번째 기본 윈도우 위치의 종단 일부와 두 번째 기본 윈도우 위치의 시작점 일부가 겹치는 형태로 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키도록 설계할 수도 있음은 물론이다.
이후, AGC의 최대 출력을 유지한 상태에서 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 이동시킨 조건에서 단말의 기준 신호가 수신되는 지의 여부를 체크한다(단계 512).
상기 단계(512)에서의 체크 결과, 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, 처리는 전술한 단계(510)로 되돌아가 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 다시 이동시키는 절차를 진행하게 될 것이다. 일례로서 도 7에 도시된 바와 같이, 기본 윈도우의 위치가 W2에서 W3의 위치로 이동하였다는 것을 의미할 수 있다.
상기 단계(512)에서의 체크 결과, 단말의 기준 신호가 수신되면, 타이밍 설정부(118)는, 단말이 네트워크로 접속할 때의 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 기준 신호의 초기 타이밍을 설정한다(단계 514).
즉, 기지국과 단말 사이의 거리를 전파의 속도(
Figure 112018062455656-pat00006
)로 진행했을 때 전파가 지연되는 지연 시간을 고려하여 상향 링크 시간 동기화 과정에서 단말이 기지국으로 전송하는 기준 신호의 전송 타이밍을 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)만큼 미리 당겨지도록 설정하면 기지국과 단말 간의 거리가 증가하여도 기지국의 검출 윈도우 안에 기준 신호가 수신되어 기지국과 단말이 동기화될 수 있다.
한편, 단말이 네트워크에 접속 가능한 최대 거리는 네트워크에서 사용되는 프레임에 포함된 업링크 데이터 채널과 애드-혹(Ad-hoc) 제어 채널 사이의 미드앰블의 길이에 따라 결정될 수 있다.
또한, 설정되는 기준 신호의 초기 타이밍은 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 왕복 지연 시간(Round Trip Delay)을 반영할 수 있으며, 설정된 초기 타이밍에 따라 단말이 기준 신호를 전송하는 것에 의해 단말은 기지국과 시간 동기화될 수 있다.
그리고, 설정되는 기준 신호의 초기 타이밍은, 예컨대 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 적응적으로 설정된다. 다시 말해, 단말의 초기 접속시에 단말과 기지국 사이의 거리가 멀수록, 기준 신호가 전송되는 초기 타이밍이 더 많이 앞당겨져 기준 신호가 전송된다.
이하, 도 1을 참조하여, 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 일련의 본 발명을 구현하는 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치(110)를 설명한다.
기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치(110)의 윈도우 설정부(112)는, 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정할 수 있도록, 단말에 의해 전송되는 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치(Default Window Offset)를 설정하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
여기에서, 단말에서 기지국으로 송신하는 기준 신호는 시분할 기반의 무선 통신을 위한 프레임 구조에서 미드앰블 구간에 삽입되어 기지국에서 수신될 수 있다. 이때, 미드앰블은 시간 도메인(Time domain) 상에서 동일한 샘플 주기를 반복하는 특성을 가진다. 미드앰블은 예컨대 150㎲의 시간 길이를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 기본 윈도우의 시간 길이는 일례로서 6.0㎲로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제 1 접속 관리부(114)는 자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 단말의 네트워크로의 접속 시도를 모니터링한다. 즉, 제 1 접속 관리부(114)에서는 설정된 기본 윈도우 내에서 단말의 기준 신호가 수신되는 지의 여부를 체크한다. 여기에서, 기본 윈도우 내에서 기준 신호가 수신되었다는 것은 단말이 네트워크에 접속(가입)되었다는 것을 의미한다.
보다 상세하게, 제 1 접속 관리부(114)는, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이, 램핑(Ramping) 과정 중 AGC 레벨 1(저)에서 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, AGC 레벨 2(중)로 올려 기준 신호의 수신 여부를 체크하고, AGC 레벨 2(중)에서도 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면 AGC 레벨 3(고)(AGC 최대 출력)으로 올려 기준 신호의 수신 여부를 체크할 수 있다.
여기에서, 단말의 기준 신호는 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 전송 지연으로 인하여 AGC 최대 출력 조건에서도 기본 윈도우 내에서 수신되지 않을 수 있다(단말의 네트워크 접속 실패).
그리고, 제 2 접속 관리부(116)는, AGC 최대 출력 조건에서도 기본 윈도우 내에서 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, 단말이 현재 검출될 수 있는 기본 윈도우의 크기를 벗어난 것으로 판단하여, AGC의 최대 출력을 그대로 유지한 상태에서 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 이동시키면서(오프셋의 증가) 단말의 네트워크로의 접속을 수행할 수 있다.
일례로서, 도 4에 도시된 바와 같이, AGC의 최대 출력을 유지한 채 AGC 레벨 4(고)로 올려 기준 신호의 수신 여부를 체크한다. 여기에서, AGC 레벨 4(고)라 함은, 일례로서 도 7에 도시된 바와 같이, 기본 윈도우의 위치가 W1에서 W2의 위치로 이동하였다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 제 2 접속 관리부(116)는 AGC 레벨 4(고)에서도 단말의 기준 신호가 수신되지 않으면, AGC 레벨 5(고)로 올려 기준 신호의 수신 여부를 다시 체크한다. 여기에서, AGC 레벨 5(고)라 함은, 일례로서 도 7에 도시된 바와 같이, 기본 윈도우의 위치가 W2에서 W3의 위치로 이동하였다는 것을 의미할 수 있다.
이때, 단말이 네트워크에 접속 가능한 최대 거리는 네트워크에서 사용되는 프레임에 포함된 업링크 데이터 채널과 애드-혹(Ad-hoc) 제어 채널 사이의 미드앰블(midamble)의 길이에 따라 결정될 수 있다.
그리고, 타이밍 설정부(118)는, 단말이 네트워크로 접속할 때의 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 등의 기능을 제공할 수 있다.
여기에서, 타이밍 설정부(118)에 의해 설정되는 기준 신호의 초기 타이밍은 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 왕복 지연 시간(Round Trip Delay)을 반영할 수 있으며, 설정된 초기 타이밍에 따라 기준 신호를 전송하는 것에 의해 단말은 기지국과 시간 동기화될 수 있다.
또한, 타이밍 설정부(118)에 의해 설정되는 기준 신호의 초기 타이밍은, 예컨대 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 동적으로 설정될 수 있다.
그리고, 이와 같이 설정되는 기준 신호의 초기 타이밍은 기지국에서 단말 측으로 전송되는데, 이것은 단말과 기지국 간의 거리에 의한 경로 지연을 고려하여 기준 신호의 전송 시점(업링크 전송 시점)을 미리 당겨주기 위해서이다.
즉, 기지국과 단말 사이의 거리를 전파의 속도(
Figure 112018062455656-pat00007
)로 진행했을 때 전파가 지연되는 지연 시간을 고려하여 상향 링크 시간 동기화 과정에서 단말이 기지국으로 전송하는 기준 신호의 전송 타이밍을 왕복지연시간(RTD)(=2ㅧTD)만큼 미리 당겨지도록 설정하면 기지국과 단말 간의 거리가 증가하여도 기지국의 검출 윈도우 안에 기준 신호가 수신될 수 있다.
한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
112 : 윈도우 설정부
114 : 제 1 접속 관리부
116 : 제 2 접속 관리부
118 : 타이밍 설정부

Claims (11)

  1. 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 방법으로서,
    단말에 의해 전송되는 상기 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 설정하는 단계와,
    자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속 여부를 체크하는 단계와,
    상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우, 상기 최대 출력을 유지한 상태에서 상기 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속 시도를 모니터링하는 단계와,
    상기 단말이 상기 네트워크로 접속할 때의 상기 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 상기 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 단계
    를 포함하는 기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 윈도우는,
    상기 소정의 시간 길이를 갖는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우는,
    상기 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 전송 지연으로 인하여 상기 단말의 기준 신호가 상기 기본 윈도우 내에서 수신되지 않은 경우인
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정된 초기 타이밍은,
    상기 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 왕복 지연 시간(Round Trip Delay)을 반영하는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 설정된 초기 타이밍에 따라 상기 기준 신호를 전송하는 것에 의해 상기 단말은 상기 기지국과 동기화되는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호의 초기 타이밍은,
    상기 단말과 기지국 사이의 거리에 기초하여 설정되는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말이 상기 네트워크에 접속 가능한 최대 거리는,
    상기 네트워크에서 사용되는 프레임에 포함된 업링크 데이터 채널과 애드-혹(Ad-hoc) 제어 채널 사이의 미드앰블(midamble)의 길이에 따라 결정되는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 방법.
  8. 시분할 통신 네트워크에서 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 장치로서,
    단말에 의해 전송되는 상기 기준 신호를 검출하기 위한 기본 윈도우의 위치를 설정하는 윈도우 설정부와,
    자동 이득 제어(AGC)의 출력을 최대 출력까지 상승시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속 여부를 체크하는 제 1 접속 관리부와,
    상기 최대 출력에서 상기 단말이 상기 네트워크에 접속하지 못한 경우, 상기 최대 출력을 유지한 상태에서 상기 기본 윈도우의 위치를 소정의 시간 길이만큼 순차적으로 이동시키면서 상기 단말의 상기 네트워크로의 접속 시도를 모니터링하는 제 2 접속 관리부와,
    상기 단말이 상기 네트워크로 접속할 때의 상기 기본 윈도우의 이동된 위치에 기초하여, 상기 기준 신호의 초기 타이밍을 설정하는 타이밍 설정부
    를 포함하는 기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 설정된 초기 타이밍은,
    상기 단말과 기지국 사이의 거리에 의한 왕복 지연 시간(Round Trip Delay)을 반영하는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 설정된 초기 타이밍에 따라 상기 기준 신호를 전송하는 것에 의해 상기 단말은 상기 기지국과 동기화되는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 단말이 상기 네트워크에 접속 가능한 최대 거리는,
    상기 네트워크에서 사용되는 프레임에 포함된 업링크 데이터 채널과 애드-혹(Ad-hoc) 제어 채널 사이의 미드앰블(midamble)의 길이에 따라 결정되는
    기준 신호의 초기 타이밍 설정 장치.
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