KR102187230B1 - 무선 통신 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

기지국은 프레임 기반 무선 통신 시스템의 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 프라이머리 동기 채널(PSC: Primary Sychronization Channel) 심벌들을 송신한다. 또한, 기지국은 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 세컨더리 동기 채널 심벌들을 송신한다. 이동국은 다수의 수신된 연속 프라이머리 동기 채널 심벌들에 기반하여 선호 수신 빔을 결정한다.

Description

무선 통신 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS TO TRANSMIT AND RECEIVE SYNCHRONIZATION SIGNAL AND SYSTEM INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신은 근대사에서 가장 성공적인 혁신 중 하나이다. 최근, 이동 통신 서비스 가입자의 수는 50억이 넘으며 빠르게 증가하고 있다. 이와 더불어, 증가하는 수요를 충족하고 더욱 양호한 이동 통신 기기 및 서비스를 더욱 많이 제공하기 위해 새로운 이동 통신 기술이 개발중에 있다. 그러한 시스템의 일부 예로는 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)에 의해 개발된 CDMA2000(Code Division Multiple Access) 및 1xEV-DO(Evolution-Data Optimized) 시스템; 3GPP에 의해 개발된 WCDMA(Wideband CDMA), HSPA(High Speed Packet Access) 및 LTE(Long Term Evolution) 시스템; IEEE(Institute of Electrical and Electronical Engineers)에 의해 개발된 이동 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템이 있다. 점점 더 많은 사람들이 이동 통신 시스템의 사용자가 되어 가고, 점점 더 많은 서비스가 이러한 시스템에서 제공되며, 더 많은 용량, 더 높은 전송률(throughput), 더 낮은 지연(latency), 및 더욱 양호한 신뢰성을 갖춘 이동 통신 시스템에 대한 필요성(need)이 증가하고 있다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 더 많은 용량 및 더 높은 전송률(throughput)을 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
기지국에 사용되기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 프레임 기반 무선 통신 시스템의 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 프라이머리 동기 채널(PSC: Primary Sychronization Channel) 심벌들을 송신하는 과정을 포함한다. 또한, 상기 방법은 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 세컨더리 동기 채널(SSC: Secondary Sychronization Channel) 심벌들을 송신하는 과정을 포함한다.
송신 경로를 포함하는 기지국이 제공된다. 상기 송신 경로는 프레임 기반 무선 통신 시스템의 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신하도록 구성된다. 또한, 상기 송신 경로는 서브 프레임의 슬롯을 통해 이동국으로 다수의 세컨더리 동기 채널 심벌들을 송신하도록 구성된다.
수신 경로를 포함한 이동국이 제공된다. 상기 수신 경로는 프레임 기반 무선 통신 시스템의 서브 프레임의 슬롯을 통해 기지국으로부터 다수의 프라이머리 동기 채널 심벌들을 수신하도록 구성된다. 또한, 상기 수신 경로는 서브 프레임의 슬롯을 통해 기지국으로부터 다수의 세컨더리 동기 채널 심벌들을 수신하도록 구성된다.
이하 본 발명의 상세한 설명으로 들어가기 전에, 본 발명 문헌에 걸쳐 사용된 특정한 단어와 구문의 정의에 대하여 설명하는 것이 유용할 수 있다: "구비하다"와 "포함하다"라는 용어는 이들의 파생어와 마찬가지로 비한정 함유를 의미한다; "또는,"이라는 용어는 그리고/또는 의 의미를 포함한다; "~와 연관된" 및 "그와 연관된"이라4는 구문은 그 파생어와 마찬가지로 포함하다, ~내에 포함되다, ~와 상호 연결하다, 함유하다, ~내에 함유되다, 사이에 끼우다, 병치하다, 에 근접하다, ~에 또는 ~와 결합하다, 가지다, 의 특성을 가진다 등을 의미할 수 있다; 그리고 "제어기"라는 용어는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 그러한 장치의 시스템 또는 그 일부를 의미하며, 그러한 장치는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 또는 이들 중 적어도 2개의 일부 조합에서 실행될 수 있다. 임의의 특정한 제어기와 연관된 기능성은 로컬로 또는 원격으로의 여부에 따라 중앙집중화되거나 분포될 수 있음을 숙지해야 할 것이다. 본 발명 문헌에 걸쳐 제공된 특정한 단어와 구문에 위한 정의에 대하여, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 가장 많은 경우는 아니더라도 상당한 경우에 그러한 정의가 그러한 정의된 단어와 구문의 이전 사용뿐만 아니라 향후 사용에도 적용된다는 것을 이해할 것이다.
무선 통신 시스템에서 더 많은 용량 및 더 높은 전송률(throughput)을 제공할 수 있다.
본 개시 및 이것의 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부한 도면과 결부되어 다음의 설명이 참고되며, 도면에서 유사한 참고 기호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 네트워크를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)의 상위 레벨 블록 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 OFDMA 수신 경로의 상위 레벨 블록 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G(5th Generation) 시스템의 프레임 구조를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템의 브로드캐스트 제어 채널(BCH: Broadcast Control Channel) 및 동기화 신호를 위한 포맷을 도시한다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템을 위한 동기화 신호의 예시를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 빔포밍(beamforming)을 포함하는 프라이머리 동기 채널(PSC: Primary Sychronization Channel) 검출을 위한 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세컨더리 동기 채널(SSC: Secondary Sychronization Channel) 심벌들을 이용하여 심벌 타이밍(symbol timing) 및 CP(Cyclic Prefix) 구성의 검출을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브로드캐스트 제어 채널을 이용하는 서브프레임 ID(IDentifier) 및 송신 빔 ID 검출의 일 예시를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템에서 동기화 신호들 및 시스템 정보를 송신하기 위한 다른 포맷을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 프라이머리 동기 채널의 예들을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브로드캐스트 제어 채널 송신의 일 예를 도시한다.
이하 설명되는 도 1 및 도 12를 통해, 본 문서에서, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시 예들은 일 예일 뿐이며, 본 발명은 본 문서의 범위에 한정되지 아니한다. 당업자에 있어서, 본 발명의 원리는 어떠한 종류의 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있음이 자명하다 할 것이다.
이하의 문헌 및 표준 설명은 마치 본 명세서에 완전히 개시된 것과 마찬가지로 본 발명에 통합된다:(i)"Millimeter Wave Propagation: Spectrum Management Implications", Federal Communications Commission, Office of Engineering and Technology, Bulletin Number 70, July 1997 (이하 "REF 1"); (ii) Zhouyue Pi, Farooq Khan, "An Introduction To Millimeter-Wave Mobile Broadband Systems", IEEE Communications Magazine, June 2011 (이하 "REF 2"); (iii) 3GPP Technical Specification No. 36.201, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer - General Description" (이하 "REF 3"); (iv) 3GPP Technical Specification No.36.211, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Chnnels And Modulation" (이하 "REF 4"); (v) 3GPP Technical Specification No.36.212, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Multiplexing And Channel Coding" (이하 "REF 5"); (vi) 3GPP Technical Specification No.36.213, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer Procedures" (이하 "REF 6"); (vii) 3GPP Technical Specification No.36.214, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Layer - Measurements" (이하 "REF 7"); (viii) 미국 가출원 제 61/434,687호, Zhouyue Pi, 명칭 "Methods And Apparatus For Fast Synchronization Using Tail Biting Convolution Codes", 2011년 1월 20일자로 출원됨 (이하 "REF 8").
밀리미터파(millimeter wave)는 통상적으로 1 mm 내지 10 mm의 범위에 있는 파장을 가진 라디오파를 가리키며, 이는 30 GHz 내지 300 GHz의 라디오 주파수에 대응한다. 이러한 라디오파는 독특한 전파 특성을 보인다. (REF 1 참고). 예를 들어, 저주파 라디오파에 비하여, 밀리미터파는 더 높은 전파 손실과 결부되고, 건물, 벽, 나뭇잎과 같은 물체의 투과능력이 더 낮고, 공기 중 입자(예를 들어, 빗방울)로 인한 대기 흡수, 편향 및 회절에 더욱 민감하다. 대안적으로, 밀리미터파의 파장이 작을수록 더 많은 밀리미터파 안테나가 비교적 작은 공간 내에 배치될 수 있어서, 작은 폼 팩터(form factor)에서 고-이득 안테나가 가능해진다. 부가적으로, 앞의 설명으로 인지된 단점으로 인하여, 이러한 라디오파는 다른 저주파 라디오파보다 덜 활용되어왔다. 따라서, 일부 사업은 저비용으로 이러한 대역에서 스펙트럼을 획득할 수 있다.
방대한 양의 스펙트럼이 밀리미터파 대역에서 이용 가능하다. 예를 들어, 약 60 GHz의 주파수(이는 통상적으로 60 GHz 대역으로 지칭됨)는 전세계 많은 국가에서 비허가 스펙트럼으로서 이용 가능하다. 미국에서, 약 60 GHz 스펙트럼의 7 GHz(57 GHz - 64 GHz)는 비허가 사용을 위해 할당되어 있다. 2003년 10월 16일, 미국연방통신위원회(FCC)는 미국 내 -고밀도 고정 무선 서비스를 위해 스펙트럼의 12.9 GHz(즉, 71 - 76 GHz, 81 - 86 GHz 및 연방 정부 사용을 위한 94.0 - 94.1을 제외한 92 - 95 GHz)를 할당한 규칙공고(Report and Order)를 발행하였다. 71 - 76 GHz, 81 - 86 GHz 및 92 - 95 GHz에서의 주파수를 총괄하여 E-대역이라고 한다.
몇몇 기업은 초당 기가바이트(Gbps)라는 데이터율을 달성할 수 있는 밀리미터파 통신 시스템을 개발하고 있다. 그러나, 이러한 기술은 비용, 복잡성, 전력 소모 및 폼 팩터와 같은 이슈로 인하여 상업적 이동 통신을 위해 적합하지 않다. 전력 증폭기, 저소음 증폭기, 믹서, 진동기, 신시사이저, 도파관을 포함하여 이러한 시스템에 사용되는 전자 소자는 크기가 너무 크고, 이동 통신에서 적용가능하기 위해 너무 많은 전력을 소모한다.
최근, 다수의 엔지니어링 및 사업 노력은 근거리 무선 통신을 위해 밀리미터파를 활용하려고 시도하였다. 일부 기업 및 산업적 콘소시엄은 수 미터 내에서(즉, 10 미터까지) 비허가 60 GHz 대역을 사용하여 Gbps율로 데이터를 송신하기 위한 기술 및 표준을 개발하였다. 일부의 산업적 기준은 무선 기가바이트 연합(Wireless Gigabit alliance, WGA) 및 IEEE 802.11 TGad(task group ad)와 같이 경쟁 근거리 60 GHz Gbps 연결 기술을 활발하게 개발하는 다른 기관과 함께 개발되었다(예를 들어, 무선 HD 기술, ECMA(European Computer Manufacturers Association)-387, IEEE 802.15.3c). 또한, 집적회로(IC: Integrated Circuit) 기반 송수신기는 이러한 기술들 중 일부 기술을 위해서도 이용 가능하다.
REF 2에는 밀리미터파 모바일 광대역 시스템이 설명되어 있다. 방대한 양의 스펙트럼 및 작은 안테나 소자 크기는 밀리미터파와 연관되며, 차세대(5G) 고속 데이터율을 지원하기 위해 밀리미터파를 매우 매력적으로 만든다. 불리한 전파 특성을 극복하고 훨씬 더 높은 에너지 효율(공기를 통해 전달되는 비트 당 에너지)을 달성하기 위해, 송신 빔포밍(beamforming) 및 수신 빔포밍은 밀리미터파 모바일 광대역 통신에 사용될 수 있다. 그러므로, 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함한 그러한 시스템 내에서 동기화 신호들 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 혁신적 계획이 필요하다.
본 발명에 따르면, 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함하는 차세대(5G) 이동 통신 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신 및 수신하기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 본 발명의 실시 예들이 밀리미터파 통신에 따라 설명되긴 하였으나, 본 발명의 실시 예들은 예를 들어, 밀리미터파와 유사한 특성을 보이는 3 GHz 내지 30 GHz의 주파수를 가진 라디오파와 같이 다른 매체에 확실하게 적용 가능하다는 것을 밝혀둔다. 부가적으로, 본 발명의 일부 실시 예들은 테라헤르츠 주파수, 적외선, 가시광선 및 다른 광학 매체를 포함한 전자기파에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 네트워크를 도시한다. 상기 도 1에 도시된 무선 통신 네트워크(100)의 실시 예는 오로지 예시적인 목적을 가진다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 무선 통신 네트워크(100)의 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
도시된 실시 예에 따르면, 무선 통신 네트워크(100)는 기지국(BS: Base Station)(101), 기지국(102), 기지국(103) 및 다른 유사한 기지국(미도시)을 포함한다. 기지국(101)은 기지국(102) 및 기지국(103)과 통신한다. 또한, 기지국(101)은 인터넷(130) 또는 유사한 IP(Internet Protocol)-기반 시스템(미도시)과 통신한다.
기지국(102)은 기지국(102)의 커버리지 영역(120) 내에서 제1복수 가입자국(본 명세서에서 이동국이라고도 함)에게(기지국(101)을 통하여) 인터넷(130)으로의 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제1복수 가입자국은 소규모 사업(SB)에 위치할 수 있는 가입자국(111), 엔터프라이즈(E)에 위치할 수 있는 가입자국(112), WiFi(Wireless Fidelity) 핫스팟(HS: Hot Spot)에 위치할 수 있는 가입자국(113), 제1거주지(R)에 위치할 수 있는 가입자국(114), 제2거주지(R)에 위치할 수 있는 가입자국(115), 및 휴대폰, 무선랩톱, 무선 PDA(Personal Data Assistant) 또는 그 유사체와 같은 이동 기기(M)일 수 있는 가입자국(116)을 포함한다.
기지국(103)은 기지국(103)의 커버리지 영역(125) 내에서 제2복수 가입자국에게 (기지국(101)을 통하여) 인터넷(130)으로의 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제2복수 가입자국은 가입자국(115) 및 가입자국(116)을 포함한다. 일 실시 예에 따르면, 기지국들(101 내지 103)은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 또는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기술을 사용하여 서로서로 그리고 가입자국들(111 내지 116)과 통신할 수 있다.
도 1에는 단지 6개의 가입자국들만 도시되어 있으나, 무선 통신 네트워크(100)는 부가적인 가입자국들에게 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있음은 물론이다. 가입자국(115) 및 가입자국(116)은 커버리지 영역(120) 및 커버리지 영역(125) 둘 다의 가장자리에 위치할 수 있다. 가입자국(115) 및 가입자국(116) 각각은 기지국(102) 및 기지국(103) 둘 다와 통신하고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 바와 같이 핸드오프 모드(handoff mode)에서 동작한다고 말할 수 있다.
가입자국들(111 내지 116)은 인터넷(130)을 통하여 음성, 데이터, 비디오, 비디오 회의, 및/또는 다른 광대역 서비스를 액세스할 수 있다. 예를 들어, 가입자국(116)은 무선 지원 랩톱 컴퓨터, 개인용 데이터 보조기, 노트북, 핸드헬드 장치 또는 다른 무선 지원 장치를 포함하여 다수의 이동통신 기기 중에 임의의 것일 수 있다. 가입자국들(114, 115)은 예를 들어, 무선-지원 개인용 컴퓨터(PC), 랩톱 컴퓨터, 게이트웨이 또는 다른 장치일 수 있다.
도 2는 OFDMA 송신 경로의 상위 레벨 블록 구성을 도시한다. 도 3은 OFDMA 수신 경로의 상위 레벨 블록 구성을 도시한다. 상기 도 2 및 상기 도 3에서, OFDMA 송신 경로(200)는 예를 들어, 기지국(BS)(102)에서 구현될 수 있고, OFDMA 수신 경로(300)는, 예를 들어, 상기 도 1의 가입자국(116)과 같은 가입자국에서 구현될 수 있다. 그러나, OFDMA 수신 경로(300)가 기지국(예를 들어, 상기 도 1의 기지국(102))에서 구현될 수 있고 OFDMA 송신 경로(220)가 가입자국에서 구현될 수 있는 것은 물론이다.
송신 경로(200)는 채널 코딩(coding) 및 변조 블록(205), 직렬-병렬(Serial-to-Parellel) 블록(210), 크기 N-IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 블록(215), 병렬-직렬(Parellel-to-Serial) 블록(220), CP 삽입 블록(225), 상향 변환기(Up-Conversion)(230)를 포함한다. 수신 경로(300)는 하향 변환기(DC)(255), CP 제거 블록(260), 직렬-병렬 블록(265), 크기 N-FFT(Fast Fourier Transform) 블록(270), 병렬-직렬 블록(275), 채널 디코딩(decoding) 및 복조 블록(280)을 포함한다.
상기 도 2 및 상기 도 3에서 적어도 일부의 구성요소는 소프트웨어에서 구현될 수 있는 반면 다른 구성요소는 구성 가능한 하드웨어에 의해 또는 소프트웨어와 구성 가능한 하드웨어의 혼합에 의해 구현될 수 있다. 특히, 본 발명 문헌에 설명된 FFT 블록 및 IFFT 블록은, 크기 N의 값이 구현 예에 따라 변경될 수 있는 구성 가능한 소프트웨어 알고리즘으로서 구현될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 본 발명은 FFT 및 IFFT을 구현하는 실시 예에 지향되어 있으나, 이는 일 예시에 불과하고, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 본 발명의 대안적인 실시 예에 따르면 FFT 함수 및 IFFT 함수는 DFT(Discrete Fourier Transform) 함수 및 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 함수로 각각 쉽게 대체될 수 있음은 이해될 것이다. DFT 및 IDFT 함수를 위해 변수 N의 값은 임의의 정수일 수 있는 반면(예: 1, 2, 3, 4 등), FFT 및 IFFT 함수를 위해 변수 N의 값은 2의 거듭제곱(예: 1, 2, 4, 8, 16 등)인 임의의 정수일 수 있음이 이해될 것이다.
송신 경로(200) 내에서 채널 코딩 및 변조 블록(205)은 일 군의 정보 비트를 수신하고, 입력 비트들에 코딩(예를 들어, LDPC(Low Density Parity Code) 코딩)을 적용하고 변조(예를 들어, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 또는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation))하여 주파수-도메인(domain) 변조 심벌들로 이루어진 시퀀스(sequence)를 생성한다. 직렬-병렬 블록(210)은 직렬 변조된 심벌들을 병렬 데이터로 변환하여(즉, 디멀티플렉싱하여) N-병렬 심벌 스트림들을 생성하고, 이때, N은 기지국(102)와 가입자국(116) 내에서 사용된 IFFT/FFT 크기이다. 이후, 크기 N-IFFT 블록(215)은 N-병렬 심벌 스트림들에 IFFT 동작을 수행하여 시간-도메인 출력 신호들을 생성한다. 병렬-직렬 블록(220)은 크기 N-IFFT 블록(215)으로부터 병렬 시간-도메인 출력 심벌들을 변환하여(즉, 멀티플렉싱하여) 직렬 시간-도메인 신호를 생성한다. 이후, CP 삽입 블록(225)은 CP를 시간-도메인 신호에 삽입한다. 마지막으로, 상향 변환기(230)는 CP 삽입 블록(225)의 출력을 무선 채널을 통하여 송신용 RF(Radio Frequency) 주파수로 변조한다(즉, 상향 변환한다). 또한, 상기 신호는 RF 주파수로의 변환 전에 기저 대역에서 필터링될 수 있다.
송신된 RF 신호는 무선 채널을 통과한 이후에 가입자국(116)에 도착하고, BS(102)에서의 동작들에 대해 역 동작이 수행된다. 하향 변환기(255)는 수신된 신호를 기저대역 주파수로 하향 변환하고, CP 제거 블록(260)은 CP를 제거하여 직렬 시간-도메인 기저대역 신호를 생성한다. 직렬-병렬 블록(265)은 시간-도메인 기저대역 신호를 병렬 시간 도메인 신호들로 변환한다. 이후, 크기 N-FFT 블록(270)은 FFT 알고리즘을 수행하여 N-병렬 주파수-도메인 신호들을 생성한다. 병렬-직렬 블록(275)은 병렬 주파수-도메인 신호들을, 변조된 데이터 심벌들의 시퀀스로 변환한다. 채널 디코딩 및 복조 블록(280)은 상기 변조된 심벌들을 복조하여 디코딩함으로써 원래의 입력 데이터 스트림을 복구한다.
각각의 기지국(101 내지 103)은 하향 링크에서 가입자국들(111 내지 116)로 송신하는 것과 유사한 송신 경로를 구현할 수 있고, 상향 링크에서 가입자국들(111 내지 116)로부터 수신하는 것과 유사한 수신 경로를 구현할 수 있다. 유사하게, 가입자국들(111 내지 116) 중 각각 하나는 상향 링크에서 기지국들(101 내지 103)로의 송신을 위한 아키텍쳐에 대응하는 송신 경로를 구현할 수 있고, 그리고 하향 링크에서 기지국들(101 내지 103)로부터의 수신을 위한 구조에 대응하는 수신 경로를 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템의 프레임 구조를 도시한다. 상기 도 4에 도시된 프레임 구조(400)의 실시 예는 예시적인 목적에 불과하다. 프레임 구조(400)의 다른 실시 예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임(400)은 약 5 ms의 구간(duration)을 가지고, 다섯(5) 개의 서브프레임들(401 내지 405)을 포함하며, 이때, 각각의 서브프레임은 1 ms의 구간을 가진다. 각각의 서브 프레임(401 내지 405)은 여덟(8) 개의 슬롯들(411 내지 418)을 포함하고, 이때, 각각의 슬롯은 약 125 μs의 구간을 가진다. 각각의 슬롯(411 내지 418)은 삼십(30) 개의 OFDM/SC(Single Carrier) 심벌들을 포함한다(총괄적으로 참조 번호 420으로 표시됨). 각각의 심벌(420)의 구간은 CP를 제외하고 약 3.7 μs이다. (바꾸어 말하면, OFDM 부반송파 간격은 270 kHz이다.) 각각의 심벌(420)을 위한 CP의 구간은 약 0.46 μs이다 (OFDM/SC 심벌 구간의 1/8). 5G 시스템의 대역폭은 각각 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192 라는 FFT 사이즈에 대응하여 62.5 MHz, 125 MHz, 250 MHz, 500 MHz, 1 GHz, 또는 2 GHz일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템의 동기화 신호들 및 브로드캐스트 제어 채널을 위한 포맷을 도시한다. 상기 도 5에 도시된 동기화 신호들은 오로지 예시적인 목적에 불과하다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다. 이하에 설명된 실시 예들에 따르면, 동기화 신호들 및 브로드캐스트 제어 채널은 송신기(예를 들어, 기지국들(101 내지 103))에 의해 송신되고, 수신기(예를 들어, 이동국들(111 내지 116))에 의해 수신된다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 동기화 신호들은 프라이머리 동기 채널(PSC: Primary Sychronization Channel)(502) 및 세컨더리 동기 채널(SSC: Secondary Sychronization Channel)(504)을 포함한다. 프라이머리 동기 채널(502)은 시스템 대역폭의 중앙 영역(예를 들어, 상기 도 5에 도시된 중앙의 216개의 부반송파들)을 점유하나, 프라이머리 동기 채널(502)는 전체의 시스템 대역폭을 점유하거나 시스템 대역폭의 중앙 영역 밖의, 상기 시스템 대역폭의 타 영역들을 점유할 수 있긴 하다. 프라이머리 동기 채널(502)는 슬롯 내에서 NPSC OFDM/SC 심벌들에 걸쳐 이어진다. 도 5에 도시된 바와 같이, NPSC = 5이나, NPSC의 다른 값들도 가능하긴 하다. 더욱 상세하게는, 도 5의 상기 실시 예에 따르면, 프라이머리 동기 채널(502)는 슬롯 내 심벌들 (N-12) - (N-8) 내에서 발생하고, 이때, N은 슬롯 내 OFDM/SC 심벌들의 수이며, 여기서 상기 심벌들은 0부터 N-1까지 번호가 매겨진다.
또한, 세컨더리 동기 채널(504)도 시스템 대역폭의 중앙 영역을 점유하긴 하나, 세컨더리 동기 채널(504)는 전체의 시스템 대역폭을 점유하거나 시스템 대역폭의 타 영역들을 점유할 수 있다. 세컨더리 동기 채널(504)는 NSSC OFDM/SC 심벌들에 걸쳐 이어진다. 상기 도 5에 도시된 바와 같이, NSSC = 2 이나, NSSC의 다른 값들도 가능하긴 하다. 더욱 상세하게는, 상기 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 세컨더리 동기 채널(504)는 프라이머리 동기 채널(502)와 동일한 슬롯 내에서 심벌(N-6) 및 심벌(N-5) 내에서 발생한다.
프라이머리 동기 채널(502) 및 세컨더리 동기 채널(504) 사이에 갭(gap)(508)이 제공되어, 수신기가 프라이머리 동기 채널(502)를 처리하기 위한 시간을 허용하고, 상기 갭은 수신기가 세컨더리 동기 채널(504)의 수신을 시작하기 전에 필요하다면 임의의 조정(들)을 할 수 있다. 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 일 심벌 갭은 심벌(N-7)에서 제공된다.
일부 실시 예들에 따르면, 프라이머리 동기 채널(502) 및 세컨더리 동기 채널(504)는 (1 ms의 구간을 가진) 모든 서브 프레임의 (125 μs의 구간을 가진) 제1슬롯 내에서 발생한다.
브로드캐스트 제어 채널(BCH: Broadcast Control Channel)(506)은 세컨더리 동기 채널(504)에 뒤따른다. 상기 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 브로드캐스트 제어 채널(506)는 프라이머리 동기 채널(502)와 동일한 슬롯 내 심벌들(N-4)-(N-1)에서 발생한다. 일부 실시 예들에 따르면, 브로드캐스트 제어 채널(506)는 모든 서브 프레임의 제1슬롯 내에 발생한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예들에 따른 5G 시스템의 동기화 신호의 예시들을 도시한다. 상기 도 6a 및 상기 도 6b에 도시된 동기화 신호들은 오로지 예시적인 목적에 불과하다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들이 사용될 수 있다.
상기 도 6a 및 상기 도 6b에 도시된 바와 같이, 다수의 연속한 프라이머리 동기 채널 심벌들(602)은 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌들(602)보다 더 짧은 기초 시퀀스(base squence)를 수회 반복함으로써 생성된다. 기초 시퀀스는 4개의 세그먼트들(A, B, C, D)을 포함하고, 각각의 세그먼트는 32개의 샘플(sample)을 포함한다. 그러므로, 기초 시퀀스는 128개의 샘플을 포함한다.
상기 도 6a에서, 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)은 짧은 CP를 포함한다. CP를 포함하지 않은 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 길이는 256개의 샘플이고, 이는 8개의 세그먼트들(A-D)에 대응한다. 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 CP의 길이는 32개의 샘플이며, 이는 하나의 세그먼트에 대응한다. 그러므로, 상기 도 6a에서 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 길이는 288개의 샘플 또는 9개의 세그먼트이다.
상기 도 6a에서, 5개의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)은 송신되되, 각각의 심벌은 288개의 샘플로 구성된다. 288개의 샘플은 9개의 세그먼트로 더 나누어지고, 각각의 세그먼트는 32개의 샘플로 구성된다. 프라이머리 동기 채널 심벌들(602)은 기초 시퀀스 [A B C D]의 연속적 반복 및 9개의 세그먼트(288개의 샘플)의 채택에 의해 생성되어, 순차적으로 프라이머리 동기 채널 심벌 #0, #1, #2, #3 및 #4를 형성한다. 그 결과, 프라이머리 동기 채널 심벌 #0은 시퀀스[A B C D A B C D A]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #1은 시퀀스[B C D A B C D A B]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #2는 시퀀스[C D A B C D A B C]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #3은 시퀀스[D A B C D A B C D]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #4는 시퀀스[A B C D A B C D A]를 포함한다.
상기 도 6b에서, 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)은 긴 CP를 포함한다. CP를 포함하지 않고 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 길이는 256개의 샘플이고, 이는 8개의 세그먼트(A-D)에 대응한다. 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 CP의 길이는 64개의 샘플이고, 이는 2개의 세그먼트에 대응한다. 그러므로, 상기 도 6b에서 각각의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)의 길이는 320개의 샘플 또는 10개의 세그먼트이다.
상기 도 6b에서, 5개의 프라이머리 동기 채널 심벌(602)은 송신되되, 각각의 심벌은 320개의 샘플로 구성된다. 320개의 샘플은 10개의 세그먼트로 더 세분화되고, 각각의 세그먼트는 32개의 샘플로 구성된다. 프라이머리 동기 채널 심벌들(602)은 기초 시퀀스 [A B C D]의 연속적 반복 및 10개의 세그먼트(320개의 샘플)의 채택에 의해 생성되어, 순차적으로 프라이머리 동기 채널 심벌 #0, #1, #2, #3 및 #4를 형성한다. 그 결과, 프라이머리 동기 채널 심벌 #0은 시퀀스[A B C D A B C D A B]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #1은 시퀀스[C D A B C D A B C D]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #2는 시퀀스[A B C D A B C D A B]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #3은 시퀀스[C D A B C D A B C D]를 포함하고, 프라이머리 동기 채널 심벌 #4는 시퀀스[A B C D A B C D A B]를 포함한다.
CP 구성의 검출을 용이하게 하기 위해, 상이한 기초 시퀀스들은 상이한 CP 구성들을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에서, 설명을 간략하게 하기 위해, 동일한 기초 시퀀스는 짧은 CP 및 긴 CP를 위해 사용된다는 것을 가정한다.
프라이머리 동기 채널 심벌들(602)은 수신기가 시간 및 주파수 동기화, 셀 ID(Identifier) 검출, 및 초기 송신기 및 수신 빔 선택을 달성하도록 하기 위해 사용될 수 있다.
OFDM 파형이 사용된다고 가정하면, FFT 크기는 바람직하게는 기초 시퀀스 길이의 정수 배수(interger multiple)이다. 상기 도 6a 및 상기 6b에 도시된 실시 예들을 위해, FFT 사이즈는 128-샘플 기초 시퀀스를 위한 256일 수 있다. 시간상에서 이러한 반복 구조는 OFDM 심벌을 위한 주파수 도메인 내에서 모든 다른 부반송파에만 변조가 이루어졌다는 정보로 나타난다. 남아있는 부반송파는 턴오프될 수 있다(즉, 그러한 부반송파들에 송신된 전력 또는 신호가 존재하지 않는다). 이러한 구조는 주파수 동기화를 용이하게 하는데, 송신기와 수신기 사이의 주파수 오프셋(frequency offset)은 동일한 기초 시퀀스의 2회 반복 사이의 위상 회전으로서 나타나기 때문이며, 이는 2개의 반복의 수신된 신호들 간 교차 상관(cross correlation)을 계산함으로써 용이하게 검출될 수 있다.
교차 상관의 피크(peak)를 검출함으로써, 수신기는 프라이머리 동기 채널의 위치도 검출할 수 있다. 슬롯 및 프레임 내에서 프라이머리 동기 채널의 타이밍(timing)에 대해 먼저 아는 상태에서, 수신기는 상기 슬롯 및 프레임 타이밍에 대한 정보를 획득할 수 있다. 그러나, 특정 실시 예들에 따르면, OFDM 심벌 타이밍을 파악하기가 간단하지 않을 수 있는데, 왜냐하면 프라이머리 동기 채널 심벌들의 반복 구조로 인하여 다중 피크들이 존재할 수 있기 때문이다.
다중 기초 시퀀스는 일부의 셀 식별 정보를 반송하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 3개 또는 6개의 상이한 기초 시퀀스들은 본 명세서에서 Ncell - ID - 1라고 지칭되는 셀 식별 정보의 제1영역을 표시하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 수신기는 프라이머리 동기 채널 심벌들(602)을 사용하여 선호 수신 빔(preferred receiver beam)을 결정할 수 있다. 일 예는 도 6a에 도시되어 있다.
제공된 수신 빔 #x에서 x=0, 1, 2, ...일 때, 수신기는, 수신 빔 #x를 형성하고 상기 수신 빔과 함께 송신된 신호의 적어도 256개의 샘플을 수신함으로써 빔 #x를 위한 프라이머리 동기 채널 검출을 수행할 수 있다. 수신기는 256개의 샘플을 128개의 제1샘플들 및 128개의 제2샘플들로 나눈다. 이후, 수신기는 128개의 제1샘플들 및 128개의 제2샘플들 간 교차 상관을 계산한다. 교차 상관의 절대값(또는 다른 측정값)은 프라이머리 동기 채널 검출 지표(metric)으로서 사용될 수 있다.
상기 도 6a 및 상기 도 6b는 5G 시스템을 위한 동기화 신호의 2개의 예시를 도시하나, 상기 도 6a 및 상기 6b에 다른 변경사항이 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6a 및 상기 6b는 각각 4개의 수신 빔(Rx 빔 #0 내지 Rx 빔 #3)을 도시하나, 수신기는 그보다 많거나 적은 수의 수신 빔으로 동작할 수 있다. 또한, 상기 도 6a 및 상기 6b는 5개의 연속적인 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신하는 송신기를 도시하나, 송신기는 그보다 많거나 적은 수의 연속적인 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 빔포밍에 의한 프라이머리 동기 채널 검출을 위한 방법을 도시한다. 상기 도 7에 도시된 수신 빔포밍에 의한 검출 방법은 일 예시에 불과하다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들도 사용될 수 있다. 수신 빔 선택(및 동기화, 셀 ID 검출)을 위한 수신기 알고리즘(700)은 이하와 같다.
701단계에서, 수신기는 프라이머리 동기 채널 검출을 위한 임계값을 결정한다. 예를 들어, 임계값은 수신된 신호 강도에 기반하여 결정될 수 있다.
703단계에서, 카운터(counter) K는 0으로 설정되어 있다. 상기 카운터 K는 수신 빔의 개수를 나타낸다. 705단계에서, 수신기는 수신 빔 #K으로 전환한다. 이후, 707단계에서, 수신기는 수신 빔 #K를 위한 프라이머리 동기 채널 검출을 수행한다.
709단계에서, 프라이머리 동기 채널 검출 지표(metric)는 프라이머리 동기 채널 검출 임계값에 비교된다. 프라이머리 동기 채널 검출 지표가 프라이머리 동기 채널 검출 임계값보다 더 크면, 방법은 713단계로 이동한다. 다른 예로, 프라이머리 동기 채널 검출 지표가 프라이머리 동기 채널 검출 임계값보다 낮으면, 방법은 711 단계로 이동하고, K는 1만큼 증가한다. 이후, 동작은 705단계로 다시 이동한다.
상기 705단계로 돌아가서, 수신기는 수신 빔(#1)으로 전환하고, 수신 빔(#1)을 위한 프라이머리 동기 채널 검출을 수행한다. 수신 빔 전환에는 약간의 시간이 걸리고 따라서 상이한 수신 빔들을 위해 수신된 신호 사이에는 갭(상기 도 6a, 상기 도 6b에서 참조 번호 604로 표시됨)이 생성될 수 있음을 밝혀둔다. 프라이머리 동기 채널 검출 지표가 프라이머리 동기 채널 검출 임계값보다 더 클 때까지, 상기 705단계 내지 상기 711단계는 부가적인 수신 빔들(예를 들어, 상기 도 6a, 상기 도 6b에서 Rx 빔 #2, Rx 빔 #3)을 위해 반복된다.
상기 709단계로 되돌아가, 프라이머리 동기 채널 검출 지표가 프라이머리 동기 채널검출 임계값보다 더 크면, 수신기는 713단계에서 표시된 바와 같이 프라이머리 동기 채널를 검출하였다. 일부 실시 예들에 따르면, 선언(declaration) 전에, 수신기는 프라이머리 동기 채널 검출 오류 경고의 확률을 줄이기 위해 이중 확인을 할 수 있다. 예를 들어, (가급적 주파수 동기화 이후), 수신기는 상관 피크가 실제로 유효한 프라이머리 동기 채널 시퀀스에 대응하는가의 여부를 검출할 수 있다.
715단계에서, 교차 상관의 위상에 기반하여, 수신기는 128개의 샘플에 걸쳐서 위상 회전을 추정하여 주파수 오프셋을 유추할 수 있다. 이후, 수신기는 주파수 오프셋을 보상하고, 주파수 동기화를 달성할 수 있다. 또한, 시퀀스들은, 주파수 동기화의 다른 방법이 사용될 수 있을 만큼 적절하게 선택될 수 있다.
717단계에서, 보상된 주파수 오프셋에 의해, 수신기는 프라이머리 동기 채널 내에서 반송된 시퀀스의 검출을 시도할 수 있다. 프라이머리 동기 채널 시퀀스가 셀 ID 정보(예를 들어, Ncell - ID -1)에 매핑되면, 그로 인하여 셀 ID 정보가 검출될 수 있다.
상기 도 7은 프라이머리 동기 채널 검출을 위한 방법(700)의 일 예를 도시하긴 하나, 상기 도 7에 대해 다양한 변경이 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 도 7의 다양한 단계들은 중첩되거나, 동시에 수행되거나, 상이한 순서로 수행되거나, 또는 다수회 수행될 수 있다. 다른 예로서, 프라이머리 동기 채널 검출 임계값에 대해 각각의 Rx 빔의 프라이머리 동기 채널 검출 지표을 비교하는 대신, 수신기는, 프라이머리 동기 채널 검출 과정이 모든 4개의 빔에 대하여 완료되고 이후에 4개의 수신 빔들 중에 프라이머리 동기 채널 검출 임계값과 비교하여 가장 높은 프라이머리 동기 채널 검출 지표을 선택할 때까지 대기할 수 있다. 수신기는 다수의 수신기로부터 수신된 신호들을 조합하거나, 또는 프라이머리 동기 채널 검출 지표을 조합하여 검출 성능을 개선할 수 있다. 수신기는 주파수 동기화, 셀 ID 검출, 및 수신 빔포밍을 모두 하나의 동작으로 시도할 수 있으므로, 수신기는 검출을 더욱 최적화하여 이러한 정보 조각들을 공동으로 검출할 수 있다. 또한, 프라이머리 동기 채널 시퀀스들은 신중하게 선택되어, 프라이머리 동기 채널 검출 성능을 개선하기 위한 이러한 최적화 방식을 용이하게 할 수 있다.
더욱이, 상기 도 6a, 상기 도 6b, 상기 도 7에 도시된 실시 예들에 따르면, 수신기는 4개의 수신 빔들 중에 선호 수신 빔을 선택하긴 하나, 수신기는 그보다 많거나 적은 수의 수신 빔들 중에서 선호 수신 빔을 선택할 수 있다. 기초 시퀀스의 반복으로부터 생성된 5개의 연속적인 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신함으로써, 5개의 프라이머리 동기 채널 심벌들의 기간 내에, 전체의 기초 시퀀스(또는 상기 기초 시퀀스의 순환 쉬프트된(cyclic shifted) 버전)는 수신 빔 전환 타이밍과 상관없이 4개의 수신 빔들 각각을 위해 수신될 수 있음을 밝혀둔다. 물론, (상기 도 6a, 상기 도 6b에서 수신 빔들 사이의 갭들로서 도시된) 수신 빔 전환 시간은 너무 길 필요는 없다. 상기 도 6a, 상기 도 6b에 도시된 실시 예들에 따르면, 수신 빔 전환 시간은, 5개의 프라이머리 동기 채널 심벌들의 기간 내에 전체의 기초 시퀀스(또는 상기 기초 시퀀스의 순환 쉬프트된 버전)가 수신 빔 전환 타이밍과 상관없이 4개의 수신 빔들 각각을 위해 수신될 수 있는 것을 보장하기 위해, 5×32/3 ≒ 53 샘플들만큼 길 수 있다.
수신 빔 선택 후에, 수신기는 피드백(feedback) 채널을 통하여 선호된 수신 빔을 송신기에 보고할 수 있다. 피드백 채널은 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble), 랜덤 액세스 보고 또는 채널 상태 정보 피드백 보고일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 송신 빔포밍도 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 송신기는 프라이머리 동기 채널 심벌들로 이루어진 제1집합을 송신하기 위해 제1송신 빔을 사용하고, 프라이머리 동기 채널 심벌들로 이루어진 제2집합을 송신하기 위해 제2송신 빔을 사용한다. 제1집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들 및 제2집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들은 동일한 슬롯 내에 또는 상이한 슬롯들 내에 있을 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 송신기는 제1슬롯 내에서 제1집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신하기 위해 제1송신 빔을 사용하고 제2슬롯 내에서 제2집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들을 송신하기 위해 제2송신 빔을 사용한다. 예를 들어, 송신기는 일 프레임의 5개의 서브 프레임 각각 내에서 프라이머리 동기 채널 심벌들을 위해 서로 다른 송신 빔을 사용한다. 송신 빔 ID로부터 서브프레임 ID로 매핑하는 것은 결정론적으로 이루어지거나 셀 ID로부터 유추될 수 있다. 그렇게 함으로써, 수신기는 서브프레임 타이밍에 기반한 송신 빔 ID를 식별할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 송신기는 제1집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들 내에서 제1프라이머리 동기 채널 시퀀스를 송신할 수 있고, 제2집합의 프라이머리 동기 채널 심벌들 내에서 제2프라이머리 동기 채널 시퀀스를 송신할 수 있다. 제1프라이머리 동기 채널 시퀀스는 제1송신 빔에 매핑될 수 있고, 제2프라이머리 동기 채널 시퀀스는 제2송신 빔에 매핑될 수 있다. 이는 수신기가 어떤 송신 빔을 수신하는 중인가를 검출하는 것에 도움을 줄 수 있다.
송신 빔 선택 이후에, 수신기는 피드백 채널을 통하여 선호 송신 빔을 송신기에 보고할 수 있다. 피드백 채널은 랜덤 액세스 프리앰블, 랜덤 액세스 보고, 또는 채널 상태 정보 피드백 보고일 수 있다.
프라이머리 동기 채널 검출 후에, 수신기는 주파수 동기화를 획득할 수 있고, 특정한 레벨의 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 달성할 수 있으며, 프라이머리 동기 채널 내에 반송된 셀 ID 정보를 검출할 수 있다. 프라이머리 동기 채널 심벌들과 세컨더리 동기 채널 심벌들 사이에 갭(예를 들어, 처리 갭(508))이 도입되어, 수신기가 프라이머리 동기 채널 검출을 처리하고 세컨더리 동기 채널 검출을 위한 선호 수신 빔으로 전환하기 위한 시간을 허용할 수 있다.
송신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널 심벌들을 위한 동일한 송신 빔은 동일한 슬롯 내 세컨더리 동기 채널 심벌들을 위해 사용될 수 있다. 대안적인 실시 예에 따르면, 동일한 서브프레임 내 프라이머리 동기 채널 심벌들 및 세컨더리 동기 채널 심벌들은 상이하긴 하나 연이은 슬롯들 내에 위치할 수 있다. 그러한 실시 예에 따르면, 프라이머리 동기 채널 심벌들을 위한 동일한 송신 빔은 동일한 서브프레임 내 세컨더리 동기 채널 심벌들을 위해 사용될 수 있다.
수신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널 검출 스테이지에서 획득된 선호 수신 빔은 세컨더리 동기 채널 검출을 위해 사용되어야 한다. 송신 빔포밍과 수신 빔포밍 중에 어느 하나, 또는 둘 다는 세컨더리 동기 채널 및 브로드캐스트 제어 채널 검출의 신호 품질 및 성능을 현저하게 개선할 수 있다.
세컨더리 동기 채널(Secondary Synchronization Channel, 세컨더리 동기 채널)은 일부의 셀 ID 정보(Ncell - ID -2)를 반송한다. 또한, 세컨더리 동기 채널는 주파수 동기화를 더욱 정교하게 하고, CP 구성을 검출하며, OFDM/SC 심벌 타이밍, 슬롯 타이밍 및 서브프레임 타이밍을 검출하기 위해 사용될 수 있다.
세컨더리 동기 채널은(도 4에 도시된 바와 같은) 2개의 세컨더리 동기 채널 심벌들로 구성된다. 일 실시 예에 따르면, 세컨더리 동기 채널 시퀀스의 길이는 256개의 샘플이다. 짧은 CP 구성을 위해, CP 길이는 32개의 샘플이다. 긴 CP 구성을 위해, CP 길이는 64개의 샘플이다. 2개의 세컨더리 동기 채널 심벌은 동일한 세컨더리 동기 채널 시퀀스를 반복할 수 있다. 이는 OFDM/SC 심벌 타이밍, 슬롯 타이밍 및 서브프레임 타이밍을 검출하기 위한 간단한 방법(예를 들어, 슬라이딩 상관기)을 허용한다. 또한, CP 구간(CP duration)은 2개의 상이한 CP 구성 가설과 피크 교차 상관값을 비교함으로써 검출될 수도 있다.
예를 들어, 도 8은 본 발명에 따른 세컨더리 동기 채널 심벌을 사용하는 CP 구성 및 심벌 타이밍 검출을 도시한다. 슬라이딩 상관기는 2개의 256-샘플 시퀀스의 내적(inner product)을 계산하고, 상기 샘플 시퀀스들은 심벌 길이 더하기 짧은 CP(256 샘플 + 32 샘플 = 288 샘플) 또는 심벌 길이 더하기 긴 CP(256 샘플 + 64 샘플 = 320 샘플)과 균등한 지연(delay)에 의하여 분리된다. 상기 도 8의 (a) 및 (b)에서 세컨더리 동기 채널는 도 6a에 도시된 바와 같은 짧은 CP를 포함한다. 상기 도 8의 (c) 및 (d)에서 세컨더리 동기 채널는 도 6b에 도시된 바와 같은 긴 CP를 포함한다.
상기 도 8의 (a) 및 (c)는 심벌 길이 더하기 짧은 CP와 균등한 지연을 포함하는 슬라이딩 윈도우(sliding window)를 도시하는 반면, 상기 도 8의 (b) 및 (d)는 심벌 길이 더하기 긴 CP와 균등한 지연을 포함하는 슬라이딩 윈도우를 도시한다. 세컨더리 동기 채널이 존재하고 지연이 CP 구성과 매칭(matching)될 때 피크가 검출된다. 예를 들어, 상기 도 8의 (a)에서, 심벌 길이 더하기 짧은 CP와 균등한 지연이 짧은 CP를 포함한 세컨더리 동기 채널와 매칭되는 이유로 피크가 검출된다. 이와 유사하게, 상기 도 8의 (d)에서, 심벌 길이 더하기 긴 CP와 균등한 지연이 긴 CP를 포함한 세컨더리 동기 채널에 매칭되는 이유로 피크가 검출된다. 반대로, 상기 도 8의 (b) 및 (c)에서 지연은 CP 구성과 매칭되지 않으므로(즉, 긴 CP/짧은 CP 또는 짧은 CP/긴 CP) 어떠한 피크도 검출되지 않는다.
피크 검출에 기반하여, CP 구성 및 심벌 타이밍이 검출될 수 있다. 세컨더리 동기 채널 심벌들의 위치가 고정되어 있으므로(예를 들어, 모든 서브프레임에서 제1슬롯의 특정한 심벌들에서), 슬롯 타이밍 및 서브프레임 타이밍도 유추될 수 있다.
프라이머리 동기 채널 심벌들을 사용하여 주파수 동기화 이후에 잔류 주파수 오프셋은 세컨더리 동기 채널 검출 동안에 추정될 수 있다. 예를 들어, 잔류 주파수 오프셋은 제1세컨더리 동기 채널 심벌과 제2세컨더리 동기 채널 심벌 사이의 위상 회전을 통해 추정되고, 따라서 보상될 수 있다.
셀 ID 정보의 일부(Ncell - ID -2)는 세컨더리 동기 채널 시퀀스 내에서 인코딩될 수 있다. 세컨더리 동기 채널 심벌을 검출한 후에, 수신기는 세컨더리 동기 채널 시퀀스 ID를 검출하고, 따라서 Ncell - ID -2를 결정할 수 있으며, 이는 세컨더리 동기 채널 심벌상에서 반송된다. 기지국의 셀 ID(Ncell - ID)는 이후에 프라이머리 동기 채널 내에서 인코딩된 셀 ID 정보(Ncell - ID -1) 및 세컨더리 동기 채널 내에서 인코딩된 셀 ID 정보(Ncell - ID -2)로부터 유추될 수 있다. 이웃 셀들 사이에서 세컨더리 동기 채널 충돌을 경감시키기 위해, 셀을 위한 세컨더리 동기 채널 시퀀스의 선택은 Ncell - ID -1 및 Ncell - ID -2 둘 다에 의존할 수 있다.
특정한 실시 예들에 따르면, 프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널 검출 이후에, 수신기는 브로드캐스트 제어 채널 검출을 시도한다. 도 5에 도시된 바와 같은 일 실시 예에 따르면, 브로드캐스트 제어 채널는 세컨더리 동기 채널 심벌들 직후에 송신된다.
송신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널 심벌들을 송신하기 위해 사용되는 것과 동일한 송신 빔(들)은 상기 프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널 심벌들 직후에 뒤따르는 브로드캐스트 제어 채널를 송신하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 동일한 송신 빔은 동일한 슬롯 내 프라이머리 동기 채널, 세컨더리 동기 채널, 브로드캐스트 제어 채널를 송신하기 위해 사용된다.
수신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널 검출 스테이지 동안 획득된 선호 수신 빔은 그러한 프라이머리 동기 채널 심벌들 직후에 뒤따르는 브로드캐스트 제어 채널를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 프라이머리 동기 채널 검출 스테이지 동안 획득된 선호 수신 빔은 프라이머리 동기 채널 심벌과 동일한 슬롯 내에서 송신된 브로드캐스트 제어 채널를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 수신 빔포밍에서도, 세컨더리 동기 채널 검출을 위해 사용된 동일한 수신 빔은 그러한 세컨더리 동기 채널 심벌들 직후에 뒤따르는 브로드캐스트 제어 채널를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 세컨더리 동기 채널를 위해 사용된 동일한 수신 빔은 세컨더리 동기 채널와 동일한 슬롯 내에서 송신된 브로드캐스트 제어 채널를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 그렇게 함으로써, 세컨더리 동기 채널 심벌들은 브로드캐스트 제어 채널를 위한 참고 신호로서 사용될 수 있어, 브로드캐스트 제어 채널의 동기식 검출(coherent detection)이 가능해진다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 브로드캐스트 제어 채널를 사용하여 서브프레임 ID 및 송신 빔 ID 검출의 일 예를 도시한다. 도 9에 도시된 브로드캐스트 제어 채널를 사용하는 서브프레임 ID 및 송신 빔 ID 검출의 실시 예는 일 예시에 불과하다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시 예들도 사용될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 동일한 브로드캐스트 제어 채널 메시지는 참고번호 901 내지 905로 표시된 바와 같이 일 프레임의 각각의 서브프레임 내에서 송신된다. 그러나, 동일한 브로드캐스트 제어 채널 메시지의 인코딩은 동일한 프레임의 상이한 서브프레임들에서 상이할 수 있다. 그 결과, 서브프레임 ID는 암시적으로 검출될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 셀-특정 스크램블링(scrambling)은 TBCC(Tail Biting Convolutional Code) 인코더 이후에, 레이트 매칭부(rate matcher) 이후에, 변조기 이후에 또는 자원 매핑부 이후에 브로드캐스트 제어 채널 신호에 적용되어 상기 브로드캐스트 제어 채널 신호를 랜덤화할 수 있다. 도 9에서, 셀-특정 스크램블링은 변조기 이후에 적용된다. 수신기는 프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널로부터 셀 ID를 검출할 수 있으므로, 셀 ID가 정확하게 검출되면, 수신기는 브로드캐스트 제어 채널 신호를 정확하게 디스크램블링할 수 있다.
서브프레임 내 브로드캐스트 제어 채널 송신을 위해, 브로드캐스트 제어 채널의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 인코더 출력은 TBCC 인코딩 전에 서브프레임 ID에 따라 순환적으로 쉬프트될(shifted) 수 있다. 이에 상응하여, 수신기에서 TBCC 디코딩 이후에, 수신기는 디코딩된 메시지의 순환적으로 쉬프트된 상이한 버전들로 CRC 디코딩을 시도함으로써 서브프레임 ID(즉, 프레임 타이밍)를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오로지 정확한 서브프레임 ID 가설만이 정확한 CRC 체크로 이어진다. 따라서, 서브프레임 ID(즉, 프레임 타이밍)는 암시적으로 시그널링되어(signaled), 브로드캐스트 제어 채널 오버헤드를 감소시킨다. 더욱이, 프레임 내에서 브로드캐스트 제어 채널 페이로드를 동일하게 유지함으로써, 수신된 브로드캐스트 제어 채널 심벌들은 동일한 프레임 내 다중 서브프레임들에 걸쳐 조합될 수 있으며, 이로써 브로드캐스트 제어 채널 검출 성능이 향상된다.
또한, 매핑이 서브프레임 ID 및 송신 빔 ID 사이에서 구축되면, 서브프레임 ID 가 검출되자마자 송신 빔 ID도 검출될 수 있다. 그렇게 함으로써, 송신 빔 ID는 암시적으로 시그널링되어, 브로드캐스트 제어 채널 오버헤드를 감소시킨다. 더욱이, 프레임 내에서 브로드캐스트 제어 채널 페이로드를 동일하게 유지함으로써, 수신된 브로드캐스트 제어 채널 심벌들은 동일한 프레임 내에서 다중 서브 프레임들에 걸쳐 조합될 수 있어서, 브로드캐스트 제어 채널 검출 성능이 향상된다.
대안적으로, 상이한 서브프레임들에서 브로드캐스트 제어 채널 송신은 상이한 시퀀스들에 의해 스크램블링될 수 있고, 상기 상이한 시퀀스들은 상이한 초기화 값을 가지거나 동일한 시퀀스의 상이한 영역들을 가진 동일한 시퀀스 발생기에 의해 발생할 수 있다. 수신기는, 상이한 스크램블링 시퀀스들을 가정하여 브로드캐스트 제어 채널 송신의 디코딩을 시도하고, 상기 디코딩 결과물에서 CRC 체크를 수행함으로써 서브프레임 ID를 검출할 수 있다.
이와 유사하게, 상이한 송신 빔을 사용하는 브로드캐스트 제어 채널 송신은 상이한 시퀀스들에 의해 스크림블링될 수 있고, 상기 상이한 시퀀스들은 상이한 초기화 값들을 가지거나 동일한 시퀀스의 상이한 영역들을 가진 동일한 시퀀스 발생기에 의해 발생할 수 있다. 수신기는, 상이한 스크램블링 시퀀스를 가정하여 브로드캐스트 제어 채널 송신의 디코딩을 시도하고, 디코딩 결과물에 CRC 체크를 수행함으로써 송신 빔 ID를 검출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따라 5G 시스템에서 동기화 신호 및 시스템 정보를 송신하기 위한 다른 포맷을 도시한다. 도 10은 도 5에 도시된 포맷과 유사하거나 동일한 수의 특징을 가진다. 이러한 특징의 상세한 설명은 여기서 반복하지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, OFDM/SC 심벌들의 수는 동기화 신호 및 시스템 정보 브로드캐스트를 위해 사용된다. 예를 들어, (참고번호 1002 내지 1008로 표시된 자원 집합들과 같은) 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합은 프라이머리 동기 채널을 위한 1개의 심벌(NPSC = 1), 세컨더리 동기 채널을 위한 1개의 심벌(NSSC = 1) 및 브로드캐스트 제어 채널을 위한 1개의 심벌(NBCH = 1)을 포함한다. 각각의 심벌 내에서, 특정한 대역폭(예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같은 216개의 부반송파들)은 상기 채널들에 의해 사용된다. 일부 실시 예에 따르면, 이러한 심벌들은 연속적이나, 일부의 심벌들은 설계 고려에 의해 하나 이상의 다른 심벌에 의해 분리될 수 있다(예를 들어, 다른 제어 채널들 또는 신호들과의 충돌을 피하기 위함). 또한, 예시적인 목적으로 도 10에서, 각각의 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합(1002 내지 1008) 내에 있는 심벌들은 동일한 슬롯 내에 있으나, 심벌들은 2개의 인접한 슬롯들을 점유할 수도 있다. 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합의 다른 구성 및 NPSC, NSSC, NBCH의 다른 값들도 가능하다.
송신기는 슬롯 내의 다중 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합을 사용하여 동기화 신호들 및 시스템 정보를 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 7에서, 슬롯 내의 4개의 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 집합들(1002 내지 1008)이 도시되어 있다. 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합(1002 내지 1008)은 바람직하게는 연속적이나, 상기 자원 집합은 설계 고려에 의해 하나 이상의 심벌들에 의해 분리될 수 있다(예를 들어, 다른 채널들 또는 신호들과의 충돌을 피하기 위함). 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합들(1002 내지 1008)은 상이한 OFDM/SC 심벌들에 위치할 수 있으나, 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합들(1002 내지 1008)은 동일한 OFDM/SC 심벌들 내에 상이한 주파수에서 위치할 수 있다.
일부 실시 예에 따르면, 송신기는 상이한 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합들에서 상이한 송신 빔포밍을 적용할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 동일한 송신 빔포밍은 바람직하게는 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합 내에 적용된다.
도 10에 도시된 포맷에서, 12개의 심벌은 슬롯 내(125 μs) 4개의 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합들의 송신을 위해 사용된다. 송신기가 매 서브프레임마다(1 ms) 4개의 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합들의 송신을 반복하면, 작은 대역폭을 가진 시스템(도 10에 도시된 바와 같이 216개의 부반송파와 균등함)을 위해 (도 4에 도시된 바와 같은 프레임 구조와 같은) 슬롯 당 30개의 심벌을 포함하는 프레임 구조를 가정한 상태에서, 동기화 및 시스템 정보 브로드캐스트의 오버헤드는 약 12/(30 x 8) = 5%이다.
도 10에 도시된 포맷은 수신기가 일 서브프레임 내에서(1 ms) 동기화 및 시스템 정보를 획득하도록 허용한다.
또한, 수신기는 동기화 및 시스템 정보 획득에서 수신 빔포밍을 적용할 수 있다. 바람직하게는, 상이한 수신 빔포밍은 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널이 송신된 상이한 슬롯들 내에 적용될 수 있는 반면, 동일한 수신 빔포밍은 동일한 슬롯 내 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널를 위해 사용된다. 그렇게 함으로써, 프라이머리 동기 채널/SSC는 일단 검출되면 동일한 자원 집합 또는 슬롯 내에서 브로드캐스트 제어 채널의 수신을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 프라이머리 동기 채널, 세컨더리 동기 채널 및 브로드캐스트 제어 채널의 일 예를 도시한다. 상기 도 11의 (a)는 짧은 CP를 포함하는 프레임 구조를 도시하는 반면, 도 11의 (b)는 긴 CP를 포함하는 프레임 구조를 도시한다. 시간 도메인 반복 구조는 프라이머리 동기 채널 심벌들 내에 도입된다. 프라이머리 동기 채널 심벌들은 OFDM 심벌의 구조를 나타내므로, 이러한 시간 도메인 반복 구조는 주파수 도메인에서 모든 다른 부반송파를 널 아웃(null out)함으로써 균등하게 얻어질 수 있다. 상기 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 예시에서, 256-포인트 IFFT는 OFDM 심벌을 생성하기 위해 사용된다고 가정하면, 시간 도메인 내 프라이머리 동기 채널 시퀀스 길이는 128이고, 1회의 반복으로 OFDM 심벌의 256개의 샘플을 얻는다. DC 부반송파를 포함하여 짝수의 부반송파가 널 아웃되면, 2개의 반복 사이에 일정한 위상 오프셋(180도)이 도입될 수 있음을 밝혀둔다. 프라이머리 동기 채널는 셀 ID 정보(예를 들어, Ncell - ID -1)의 영역을 반송하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상이한 프라이머리 동기 채널 시퀀스는 Ncell - ID -1의 상이한 값을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 프라이머리 동기 채널 시퀀스는 잘못된 검출을 최소화하기 위해 낮은 자기-상관 및 교차-상관과 같은 양호한 특성을 가져야 한다.
수신기는 프라이머리 동기 채널 심벌을 검출하기 위해 1개의 슬라이딩 상관기 또는 다수의 슬라이딩 상관기(예를 들어, 각각의 프라이머리 동기 채널 시퀀스를 위해 1개의 상관기)를 사용할 수 있다. 송신기와 수신기 사이의 주파수 오프셋은 동일한 프라이머리 동기 채널 심벌 내 2회의 시간-도메인 반복 사이에 위상 회전으로부터 검출될 수 있고, 따라서 보상될 수 있다. 수신기는 또한, 상기 도 8에 설명된 바와 유사한 방법을 사용하여 CP 구성을 검출할 수 있다.
프라이머리 동기 채널의 성공적 검출에 대하여, 수신기는 주파수 동기화, CP 구성, OFDM/SC 심벌 타이밍 및 셀 ID 정보의 영역, 예를 들어, Ncell - ID -1을 획득할 수 있어야 한다. 세컨더리 동기 채널는 셀 ID 정보의 다른 영역, 예를 들어, Ncell - ID -2을 반송할 수 있다.
송신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널 를 위한 동일한 송신 빔포밍은 동일한 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합 내에서 세컨더리 동기 채널 송신을 위해 사용되어야 한다. 이와 유사하게, 수신 빔포밍이 사용되면, 프라이머리 동기 채널을 위한 동일한 수신 빔포밍은 동일한 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널 자원 집합 내에서 세컨더리 동기 채널 수신을 위해 사용되어야 한다.
세컨더리 동기 채널의 성공적 검출에 대하여, 수신기는 셀 ID를 획득할 수 있어야 한다. 바꾸어 말하면, 수신기는 프라이머리 동기 채널 내에 반송된 셀 ID 정보의 영역(Ncell - ID -1) 및 세컨더리 동기 채널 내에 반송된 셀 ID 정보의 영역(Ncell - ID -2)을 기반하여 셀 ID를 고유한 방식으로 결정할 수 있어야 한다. Ncell - ID = Ncell - ID -1 x K + Ncell - ID -2 또는 Ncell - ID = Ncell - ID -2×L+Ncell - ID - 1와 같은 단순한 관계식이 사용될 수 있고, 이때, K와 L은 시스템 내 셀 ID의 수에 의존하는 상수이다.
셀-특정 스크램블링은 부가적으로 브로드캐스트 제어 채널 신호에 적용되어 이웃 셀들 사이에서 상기 브로드캐스트 제어 채널 신호를 랜덤화할 수 있다. 수신기는 프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널 로부터 셀 ID를 검출할 수 있으므로, 셀 ID가 정확하게 검출되면 수신기는 브로드캐스트 제어 채널 신호를 정확하게 디스크램블링할 수 있다.
BCH는 송신기 안테나 어레이 구성, 송신 빔포밍 구성, 시스템 대역폭 구성 및 그 유사체와 같은 시스템 정보를 반송할 수 있다. 부가적으로, 브로드캐스트 제어 채널 송신은 서브프레임 타이밍(예를 들어, 서브프레임 ID), 프레임 타이밍(예를 들어, 프레임 ID), 및 현재의 브로드캐스트 제어 채널 송신을 위한 송신 빔포밍에 대한 정보(예를 들어, 송신 빔 ID)도 반송할 수 있다. 서브프레임 ID, 프레임 ID 또는 송신 빔 ID는 브로드캐스트 제어 채널 메시지에서 명시적으로 시그널링될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 서브프레임 ID, 프레임 ID 또는 송신 빔 ID는 CRC 마스크(mask) 또는 CRC 인코딩된 메시지의 순환 쉬프트(cyclic shift)을 사용하여 암시적으로 시그널링될 수 있다. 그러한 암시적 시그널링의 일 예시는 도 12에 도시되어 있다. 상기 도 12에서, 브로드캐스트 제어 채널(프라이머리 동기 채널 및 세컨더리 동기 채널와 함께)는 모든 서브프레임의 제1슬롯 내에서 송신 빔들(0, 1, 2, 3)을 사용하여 송신된다.
수신기는 하나 이상의 송신 빔으로부터 브로드캐스트 제어 채널를 수신할 수 있다. 수신기가 브로드캐스트 제어 채널 송신에 사용되는 송신 빔을 구별하도록 하기 위해, 송신기는 상기 도 12에서 참고번호 1202로 표시된 바와 같이 각각의 송신 빔 ID를 위해 상이한 CRC 마스크를 제공할 수 있다. 이후, 수신기는 CRC 체크를 수행하고 CRC 체크섬(checksum)을 모든 가능한 송신 빔 ID들의 CRC 마스크들과 비교함으로써 송신 빔 ID를 검출할 수 있다.
또한, 슬롯 타이밍(즉, 슬롯 경계)은 브로드캐스트 제어 채널 송신을 위해 사용된 OFDM 심벌들과 CRC 마스크(또는 송신 빔 ID)의 사이에 매핑을 구축함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 송신기는 심벌들(18 내지 20) 내에서 송신 빔(#0)을 사용할 수 있고, 심벌들(21 내지 23)내에서 송신 빔(#1)을 사용할 수 있고, 심벌들(24 내지 26)내에서 송신 빔(#2)을 사용할 수 있고, 심벌들(27 내지 29) 내에서 송신 빔(#3)을 사용할 수 있다. 심벌(20) 내 브로드캐스트 제어 채널 송신은 제1CRC 마스크에 의해 마스킹된 CRC를 포함하고, 심벌(23) 내 브로드캐스트 제어 채널 송신은 제2CRC 마스크에 의해 마스킹된 CRC를 포함하고, 심벌(26) 내 브로드캐스트 제어 채널 송신은 제3CRC 마스크에 의해 마스킹된 CRC를 포함하고, 심벌(29) 내 브로드캐스트 제어 채널 송신은 제4CRC 마스크에 의해 마스킹된 CRC를 포함한다. 프라이머리 동기 채널/세컨더리 동기 채널/브로드캐스트 제어 채널이 오로지 서브프레임의 제1슬롯 내에서 송신된다고 가정하면, 서브프레임 타이밍(즉, 서브프레임 경계)은 슬롯 타이밍으로부터 결정될 수도 있다.
CRC 확인를 수행하고 CRC 마스크값을 검출함으로써, 수신기는 수신기가 정확하게 수신할 수 있는 브로드캐스트 제어 채널 송신의 심벌 ID를 상기 심벌 내에서 식별할 수 있다. 따라서, 수신기는 심벌 ID로부터 슬롯 타이밍(즉, 슬롯 경계)을 결정할 수 있다. 이와 유사하게, 수신기가 정확하게 수신할 수 있는 브로드캐스트 제어 채널 송신의 송신 빔 ID는, 또한, 송신 빔 ID와 CRC 마스크 사이의 매핑을 통해 식별될 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 수신기는 다수의 OFDM 심벌들 내에서 다수의 송신 빔들로부터 브로드캐스트 제어 채널 송신을 정확하게 검출할 수 있다. 그러한 실시 예들에 따르면, 슬롯 타이밍 및 송신 빔 ID도 식별될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 송신기는 송신 빔 ID에 따라 CRC 인코딩된 브로드캐스트 제어 채널 메시지를 순환적으로 쉬프트시킬 수 있다. 그러한 실시 예에 따르면, 수신기는 순환 쉬프트값의 다수의 가설로 CRC 체크를 수행함으로써 송신 빔 ID를 검출할 수 있다. 더욱이, 수신기는 브로드캐스트 제어 채널 검출의 신뢰성을 개선하기 위해 (가급적 다수의 OFDM 심벌들 내) 다수의 송신 빔들로부터 브로드캐스트 제어 채널의 수신된 변조 심벌들을 조합할 수 있다. 동일한 메시지를 가진 수신된 심벌들을 상이한 순환적 쉬프트과 효과적으로 조합하는 과정은 REF 8에 상세하게 설명되어 있다.
수신기가 프레임 타이밍(즉, 프레임 경계)을 검출하게 하기 위해, 송신기는 브로드캐스트 제어 채널 송신에서 서브프레임 ID 정보를 암시적으로 포함할 수 있다. 수신기는 슬롯 타이밍(슬롯 경계), 서브프레임 타이밍(서브프레임 경계) 또는 현재 브로드캐스트 제어 채널 송신의 서브프레임 ID에 기반하여 프레임 타이밍(프레임 경계)을 유추할 수 있다. 상기 도 12에 도시된 실시 예에 따르면, 송신기는 참고번호 1204로 표시된 바와 같이 서브프레임 ID에 따라 CRC 인코딩된 브로드캐스트 제어 채널 메시지를 순환적으로 쉬프트시킨다. 수신기는 다수의 서브프레임 ID 가설로 CRC 체크를 수행하여 서브프레임 ID를 검출할 수 있다. 더욱이, 수신기는 브로드캐스트 제어 채널 검출의 신뢰성을 개선하기 위해 동일한 프레임 내에서 다중 서브프레임으로부터 브로드캐스트 제어 채널의 수신된 변조 심벌들을 조합할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 송신기는 각각의 서브프레임 ID를 위해 상이한 CRC 마스크를 적용할 수 있다. 그러한 실시 예에 따르면, 수신기는 CRC 체크를 수행하고, CRC 체크섬을 모든 가능한 서브프레임 ID들의 CRC 마스크들과 비교함으로써 서브프레임 ID를 검출할 수 있다.
상기에 설명한 바와 같이, 브로드캐스트 제어 채널의 성공적인 검출에 대하여, 수신기는 슬롯 타이밍(슬롯 경계), 서브프레임 타이밍(서브프레임 경계), 및 프레임 타이밍(프레임 경계)을 결정할 수 있다. 프레임 ID 정보가 브로드캐스트 제어 채널 내에서 반송되면, 수신기는 또한, 프레임 ID를 결정할 수 있다. 부가적으로, 수신기는 선호 송신 빔 ID(또는 송신 빔 ID)를 결정할 수도 있다.
이후, 수신기는 셀 ID, 상기 셀의 신호 품질 지표, 상기 셀의 선호 송신 빔 ID, 및 상기 셀과 통신하는 선호 수신 빔 ID과 같은 정보를 송신기 또는 네트워크로 도로 피드백할 수 있다. 피드백은 랜덤 액세스 채널, 랜덤 액세스 보고, 핸드오버 요청 또는 보고, 또는 측정값 보고와 같은 다양한 피드백 채널에서 반송될 수 있다.
본 발명은 일 실시 예와 함께 설명되긴 하였으나, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변경 및 수정이 제안될 수 있다. 본 발명은 동봉된 청구항의 범위 내에 속하는 그러한 변경과 수정을 포괄하는 것을 의도한다.

Claims (21)

  1. 기지국의 동작 방법에 있어서,
    송신 빔을 이용하여 단말로, 서브프레임의 슬롯 내에서 프라이머리 동기 신호(primary synchronization signal)가 매핑된 제1 심볼을 전송하는 과정과,
    상기 송신 빔을 이용하여, 상기 제1 심볼이 전송된 후, 상기 단말로, 상기 서브프레임의 상기 슬롯 내에서 세컨더리 동기 신호(secondary synchronization signal)가 매핑된 적어도 하나의 제2 심볼을 전송하는 과정과,
    상기 송신 빔을 이용하여, 상기 슬롯 내에서 방송 정보가 맵핑된 제3 심볼을 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 슬롯은, 상기 슬롯 내에서 상기 제1 심볼을 상기 적어도 하나의 제2 심볼로부터 분리하는 하나의 심볼을 포함하고,
    상기 제3 심볼은, 상기 적어도 하나의 제2 심볼에 인접하여 배치되고,
    상기 제1 심볼, 상기 적어도 하나의 제2 심볼, 상기 제3 심볼은, 서로 다른 시간 자원에 위치하고,
    상기 서브프레임은 상기 송신 빔의 빔 식별자와 관련되는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신 빔을 지시하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머리 동기 신호는 상기 슬롯 내에서 연속적인 심볼들에 매핑되는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 세그먼트들의 시퀀스를 반복하여 상기 제1 심볼을 생성하는 과정을 더 포함하고,
    각각의 상기 세그먼트들은, 복수의 샘플들을 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 세그먼트들의 수는, 상기 제1 심볼의 주기적 전치(cyclic prefix, CP)의 길이에 기반하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 심볼은, 상기 단말이 수신 빔을 결정하기 위해 사용되는 방법.
  7. 삭제
  8. 기지국의 장치에 있어서,
    송수신기와,
    상기 송수신기에 기능적으로 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    단말로, 송신 빔을 이용하여, 서브프레임의 슬롯 내에서 프라이머리 동기 신호(primary synchronization signal)가 매핑된 제1 심볼을 전송하고, 상기 제1 심볼이 전송된 후, 상기 송신 빔을 이용하여 상기 서브프레임의 상기 슬롯 내에서 세컨더리 동기 신호(secondary synchronization signal)가 매핑된 적어도 하나의 제2 심볼을 전송하고, 상기 송신 빔을 이용하여 상기 슬롯 내에서 방송 정보가 맵핑된 제3 심볼을 전송하고,
    상기 슬롯은, 상기 슬롯 내에서 상기 제1 심볼을 상기 적어도 하나의 제2 심볼로부터 분리하는 하나의 심볼을 포함하고,
    상기 제3 심볼은, 상기 적어도 하나의 제2 심볼에 인접하여 배치되고,
    상기 제1 심볼, 상기 적어도 하나의 제2 심볼, 상기 제3 심볼은, 서로 다른 시간 자원에 위치하고,
    상기 서브프레임은 상기 송신 빔의 빔 식별자와 관련되는 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 송신 빔을 지시하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 프라이머리 동기 신호는 상기 슬롯 내에서 연속적인 심볼들에 매핑되는 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 세그먼트들의 시퀀스를 반복하여 상기 제1 심볼을 생성하고,
    각각의 상기 세그먼트들은, 복수의 샘플들을 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 세그먼트들의 수는, 상기 제1 심볼의 주기적 전치(cyclic prefix, CP)의 길이에 기반하는 장치.
  13. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 심볼은, 상기 단말이 수신 빔을 결정하기 위해 사용되는 장치.

  14. 삭제
  15. 단말의 장치에 있어서,
    송수신기와,
    상기 송수신기에 기능적으로 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 기지국으로부터,
    송신 빔을 이용하여 서브프레임의 슬롯 내에서 프라이머리 동기 신호(primary synchronization signal)가 매핑된 제1 심볼을 수신하고, 상기 제1 심볼이 수신된 후, 상기 송신 빔을 이용하여 상기 서브프레임의 상기 슬롯 내에서 세컨더리 동기 신호(secondary synchronization signal)가 매핑된 적어도 하나의 제2 심볼을 수신하고, 상기 송신 빔을 이용하여 상기 슬롯 내에서 방송 정보가 맵핑된 제3 심볼을 수신하고,
    상기 슬롯은, 상기 슬롯 내에서 상기 제1 심볼을 상기 적어도 하나의 제2 심볼로부터 분리하는 하나의 심볼을 포함하고,
    상기 제3 심볼은, 상기 적어도 하나의 제2 심볼에 인접하여 배치되고,
    상기 제1 심볼, 상기 적어도 하나의 제2 심볼, 상기 제3 심볼은, 서로 다른 시간 자원에 위치하고,
    상기 서브프레임은 상기 송신 빔의 빔 식별자와 관련되는 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 송신 빔을 지시하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 장치.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 프라이머리 동기 신호는 상기 슬롯 내에서 연속적인 심볼들에 매핑되는 장치.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 제1 심볼은, 세그먼트들의 시퀀스를 반복하여 생성되고,
    각각의 상기 세그먼트들은, 복수의 샘플들을 포함하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 세그먼트들의 수는, 상기 제1 심볼의 주기적 전치(cyclic prefix, CP)의 길이에 기반하는 장치.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 심볼에 기반하여 수신 빔을 결정하는 장치.
  21. 청구항 15에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 하나의 수신 빔을 이용하여 상기 제1 심볼에 대한 검출을 수행하고, 상기 제1 심볼과 관련된 수신 신호 세기가 미리 결정된 임계 값보다 클 경우, 상기 제1 심볼이 검출되었다고 결정하는 장치.
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