KR102414677B1

KR102414677B1 - 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102414677B1
Application number: KR1020170172505A
Authority: KR
Inventors: 이종혁; 김현철; 최숭윤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2022-06-29
Also published as: EP3709725A1; US20210168871A1; US11284444B2; WO2019117665A1; KR20190071447A; EP3709725A4

Abstract

본 개시는 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 기지국이 단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 복수의 관측 구간 동안 검출하고, 복수의 관측 구간 각각에서 검출된 랜덤 액세스 신호 중 신호 세기가 더 큰 랜덤 액세스 신호의 프리앰블 시퀀스를 기초로, 임시 TA 값을 결정하며, 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과에 따라, 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득하고, 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신할 수 있다.

Description

무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING A SIGNAL IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선통신시스템에서 단말은 랜덤 액세스를 통해 업링크 송신 타이밍을 기지국이 원하는 시점으로 맞추고, 업링크로 소정의 데이터를 전송할 수 있다. 특히, 3GPP LTE 시스템의 경우, 정의된 랜덤 액세스 채널의 프리앰블 포맷에 따라 셀 반경 약100km까지 통신 지원이 가능하다. 하지만 LTE 서비스가 널리 퍼지고 장치의 전력과 효율이 증가함에 따라 더 넓은 반경을 지원하고자 하는 요구가 차츰 생겨나고 있다. 현재의 LTE 규격(up to 3GPP Release 14)으로는 100km 이상의 반경의 확장된 셀에서의 통신을 지원하기 어려움에 따라, 규격의 프로토콜을 벗어나지 않으면서, 셀 반경을 확장할 수 있는 방법이 필요하다.

셀 반경을 확장시키기 위한 방법으로, 랜덤 액세스 채널의 프리앰블의 CP(Cyclic Prefix)와 GT(Guard Time)의 길이를 늘릴 수 있도록 규격을 변경하여 셀 반경을 늘리는 방안이 있을 수 있으나, 이로 인해, 랜덤 액세스 신호의 길이가 일어지는 경우, 서브프레임에서 할당되어야 하는 자원량이 증가할 수 있다. 이러한 경우, 랜덤 액세스로 인해, 데이터 송신량이 감소하는 결과가 도출됨에 따라, 규격을 변경하여 셀 반경을 확장하는 방식은 비효율적일 수 있다.

본 개시는 셀 커버리지가 기 설정된 기준 거리 보다 확장된 경우, 단말로부터 송신되는 랜덤 액세스 신호를 통해 단말과 기지국 간의 거리에 대응되는 TA 값을 결정하기 위한 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법은, 단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 복수의 관측 구간 동안 검출하는 단계; 복수의 관측 구간 각각에서 검출된 랜덤 액세스 신호 중 신호 세기가 더 큰 랜덤 액세스 신호의 프리앰블 시퀀스를 기초로, 임시 TA(Timing Advance) 값을 결정하는 단계; 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과에 따라, 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득하는 단계; 및 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법은, 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 임시 TA 값을 결정하는 단계는, 복수의 관측 구간 중 제 1 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기가 제 2 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 이상인 경우, 제 1 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 결정된 TA 값을 임시 TA 값으로 결정하고, 제 1 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기가 제 2 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 미만인 경우, 제 2 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 결정된 TA 값을 제 1 관측 구간과 제 1 관측 구간 간의 시간 차이 및 프리앰블 시퀀스의 길이를 기초로 보정하여 임시 TA 값을 결정할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 최종 TA 값을 획득하는 단계는, 제 2 관측 구간에 대한 제 1 관측 구간의 랜덤 액세스 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 이상인 경우, 임시 TA 값을 최종 TA 값으로 획득하고, 제 2 관측 구간에 대한 제 1 관측 구간의 랜덤 액세스 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 미만인 경우, 프리앰블 시퀀스의 길이를 이용하여 임시 TA 값을 보정함으로써, 최종 TA 값을 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 기 설정된 임계값은, 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기의 비에 따라 설정될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 송신하는 단계는, 최종 TA 값이 복수의 관측 구간 간의 시간 차이를 기초로 기 설정된 참조 TA 값을 초과한 경우, 최종 TA 값과 참조 TA 값 간의 차이값을 최종 TA 값으로서 단말에 송신하고, 최종 TA 값이 참조 TA 값 이하인 경우, 최종 TA 값을 단말에 송신할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법은, 최종 TA 값과 참조 TA 값 간의 세기 차이에 기초하여, 최종 TA 값의 송신 이후에 단말로부터 수신된 신호의 복조를 수행하는 동기화 시점을 결정하는 단계; 및 결정된 동기화 시점에 기초하여, 최종 TA 송신 이후에 단말로부터 수신된 신호를 복조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 동기화 시점은, 최종 TA 값이 참조 TA 값 보다 큰 경우, 업링크 서브프레임의 시점에 참조 TA 값을 추가한 시점으로 결정되고, 최종 TA 값이 참조 TA 값 이하인 경우, 업링크 서브프레임의 시점으로 결정될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 동기화 시점을 결정하는 단계는, 기지국에서 단말별로 TA 값을 관리하는 경우, 기지국에 신호를 송신하는 복수개의 단말 각각에 대한 동기화 시점을 결정하고, 기지국에서 단말별로 TA 값을 관리하지 않는 경우, 복수개의 단말 각각으로부터 수신된 신호에 CRC(cyclic redundancy check)를 수행하여, 동기화 시점을 결정할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 무선통신시스템에서 신호를 송수신하는 기지국은 단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 복수의 관측 구간 동안 검출하고, 복수의 관측 구간 각각에서 검출된 랜덤 액세스 신호 중 신호 세기가 더 큰 랜덤 액세스 신호의 프리앰블 시퀀스를 기초로, 임시 TA(Timing Advance) 값을 결정하며, 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과에 따라, 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득하는 적어도 하나의 프로세서; 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신하는 송수신부; 및 시 TA 값 및 최종 TA 값을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 3GPP LTE 규격에 정해져 있는 랜덤 액세스에 관한 단말의 동작의 변경 없이, 기지국의 프로세스 만으로 기지국과 단말간의 통신을 커버할 수 있는 셀 반경을 확장할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따라 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 무선통신시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 랜덤 액세스를 위해 단말로부터 기지국에 송신되는 프리앰블 시퀀스의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 단말과 기지국 간의 거리에 따라 기지국에 수신되는 랜덤 액세스 신호에 발생되는 지연을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 기지국과 단말간의 동기화 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 기지국에서 단말의 TA 값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 기지국과 단말 간의 거리에 따라 복수의 관측 구간에서 검출 가능한 랜덤 액세스 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 기지국이 제 1 관측 구간 및 제 2 관측 구간에서 각각 측정한 SNR을 단말의 위치에 따라 나타낸 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 기지국이 단말로부터 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 결정된 TA 값을 제공하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 기지국이 단말로부터 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 TA 값을 결정하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 기지국이 단말에 추정된 TA 값을 제공하여, 업링크 동기화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 기지국이 단말에 추정된 TA 값을 제공하여, 업링크 동기화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.

이하 본 개시는 무선통신시스템에서 단말이 기지국으로부터 방송 정보를 수신하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 4G 시스템 또는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 송신률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 또는 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.

이하 설명에서 사용되는 방송 정보를 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 통신 커버리지(coverage)에 관련된 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어(예: 이벤트(event)), 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들이 일부 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

무선통신시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 예를 들어, 3GPP의 HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution 또는 E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access)), LTE-Advanced (LTE-A), LTE-Pro, 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), UMB(Ultra Mobile Broadband), 및 IEEE의 802.16e 등의 통신 표준과 같이 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 광대역 무선통신시스템으로 발전하고 있다.

상기 광대역 무선통신시스템의 대표적인 예로, LTE 시스템에서는 하향링크(Downlink)에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 채용하고 있고, 상향링크(Uplink)에서는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 채용하고 있다. 상향링크는 단말(UE(User Equipment) 또는 MS(Mobile Station))이 기지국(eNode B, 또는 base station(BS))으로 데이터 또는 제어신호를 송신하는 무선링크를 뜻하고, 하향링크는 기지국이 단말로 데이터 또는 제어신호를 송신하는 무선링크를 뜻한다. 상기와 같은 다중 접속 방식은, 통상 각 사용자 별로 데이터 또는 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성 (Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 또는 제어정보를 구분한다.

LTE 이후의 향후 통신 시스템으로서, 즉, 5G 통신시스템(또는 NR)은 사용자 및 서비스 제공자 등의 다양한 요구 사항을 자유롭게 반영할 수 있어야 하기 때문에 다양한 요구사항을 만족하는 서비스가 지원되어야 한다. 5G 통신시스템을 위해 고려되는 서비스로는 증가된 모바일 광대역 통신(enhanced Mobile Broadband: eMBB), 대규모 기계형 통신(massive machine type communication: mMTC), 초신뢰 저지연 통신(Ultra Reliability Low Latency Communciation: URLLC) 등이 있다.

이하, 전술한 통신시스템에 적용 가능한 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 광역 셀 반경에서의 타이밍 오프셋 추정 방안과 업링크 동기화 동작 방안을 몇 가지 실시 예를 통하여 제안하였다. 발명의 예에서 이해를 쉽게 하기 위해 세부적인 동작 설명이나 변경 가능성에 대해 일일이 언급하지는 않았으나 규격 이상의 범위에 대한 타이밍 오프셋 추정과 이를 이용한 업링크 동기화 방법의 실현은 매우 광범위하게 변형이 가능할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따라 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 무선통신시스템을 설명하기 위한 개념도이다.

무선통신시스템에서 단말(120 또는 130)은 랜덤 액세스(random access) 과정을 통해 기지국(110)과 연결됨으로써 통신을 시작할 수 있다. 예를 들어, 단말(120 또는 130)은 기지국(110)과의 연결을 위한, 첫 단계로 동기화(synchronization) 채널 신호를 수신하고, 수신된 동기화 채널 신호를 기초로 다운링크(downlink) 동기화를 수행할 수 있다.

다운링크 동기화 과정을 통해, 단말은 라디오 프레임 번호, 서브 프레임의 위치 및 셀 ID(identifier) 등을 획득한 후에, 브로드캐스트 채널을 검파하여 시스템 정보를 획득할 수 있다. 여기에서, 시스템 정보에는 RACH(Random Access Channel)에 대한 설정(configuration) 정보가 포함될 수 있다. 단말(120 또는 130)은 RACH를 통해 업링크(uplink) 동기화를 수행함으로써, 무선통신시스템에의 액세스 과정을 완료할 수 있다.

한편, 3GPP LTE 규격에서는 RACH를 이용한 업링크 동기화 가능 범위가 셀 반경 최대 약100km(140)를 지원하도록 표준화되어 있다. 이에 따라, 이보다 더 큰 셀 반경(예를 들어, 150)에서 LTE 서비스를 운용하려면 기지국이나 단말이 규격 지원을 위한 동작 이외에 별도의 동작이 요구될 수 있다.

일 실시예에 따른 무선통신시스템에서는 3GPP 규격을 따르는 단말(120 또는 130)과의 호환성을 위해, 단말(120 또는 130)의 동작 변경 없이 기지국(110)의 프로세스를 통해 셀 반경 100km 이상의 광역 셀 서비스를 지원할 수 있는 신호 송수신 방법을 개시하고 있다. 기지국(110)은 복수의 검출 구간 동안 단말(120 또는 130)로부터 수신된 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)를 포함한 랜덤 액세스 신호를 검출하고, 이를 기초로 업링크 동기화를 위한 TA(Timing Advance) 값을 결정함으로써, 셀 반경 100km 이상의 광역 셀 서비스를 지원할 수 있다.

랜덤 액세스 신호는 전술한 RACH를 통해 단말(120 또는 130)로부터 기지국(110)에 송신될 수 있으며, RACH 신호와 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, TA 값은 단말 단에서의 음수의 오프셋으로, 수신된 하향링크 서브프레임의 시작과 전송되는 상향링크 서브프레임 사이의 오프셋일 수 있다. 각 단말에 대하여 오프셋을 적절하게 제어함으로써, 기지국으로부터 서로 다른 거리에 위치한 단말들로부터 수신되는 신호의 타이밍을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 구체적인 광역 셀 서비스 지원 방법에 대해서는 도 3 내지 도 14를 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.

도 2는 랜덤 액세스를 위해 단말로부터 기지국에 송신되는 프리앰블 시퀀스의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

3GPP LTE 프로토콜에서는 업링크 랜덤 액세스를 위해 다양한 프리앰블 시퀀스를 제공하고 있다. 업링크 동기화 송신 프로세스에서 단말은 다운링크 동기화를 통해 라디오 프레임과 서브 프레임의 위치를 획득하고, 이로부터 랜덤 액세스 신호를 송신할 채널의 위치를 결정할 수 있다. 이 후, 단말은 사용 가능한 프리앰블 시퀀스 중 임의로 하나를 선택하여, 결정된 채널의 위치에 송신할 수 있다.

기지국은 송신된 랜덤 액세스 신호를 검파하여 업링크 동기를 맞추기 위한 TA 값을 결정하고, 결정된 TA 값을 단말에 송신할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 수신한 TA 값을 이용하여, 업링크 데이터 채널 신호의 송신 시점을 결정할 수 있다. 이에 따라, 업링크 데이터 채널에 대한 시간 동기화가 수행될 수 있다.

랜덤 액세스를 위한 프리앰블 시퀀스의 일 예로 자도프-추(Zadoff-Chu (ZC)) 시퀀스가 이용될 수 있다. 다만, 이는 일 예일 뿐, 개시된 실시예에 따른 프리앰블 시퀀스가 자도프-추 시퀀스에 한정되는 것은 아니다. 자도프-추 시퀀스는 하기의 수학식 1에 따라 정의될 수 있다.

[수학식 1]

상기의 수학식 1에서, u 는 루트 자도프-추 시퀀스의 인덱스이며, Nzc는 자도프-추 시퀀스의 길이로 소수이며 규격에서 839 또는 139로 결정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 랜덤 액세스를 위한 프리앰블 시퀀스(200)는 CP(Cyclic Prefix) 부분(210)과 프리앰블 시퀀스 부분(220)으로 구성될 수 있다. 프리앰블 시퀀스 부분(220)은 하나의 자도프-추 시퀀스에서 싸이클릭 쉬프트(Nzc)를 변경함에 따라 생성될 수 있다. 예를 들어, 24개의 루트 자도프-추 시퀀스와 64개의 싸이클릭 쉬프트 값을 이용하여 자도프-추 시퀀스를 생성하고, 생성된 자도프-추 시퀀스를 프리앰블 시퀀스 부분(220)으로 활용할 수 있다.

또한, 다양한 셀 커버리지에 맞춰 랜덤 액세스 신호를 송수신 할 수 있도록 CP 부분(210)의 길이와 프리앰블 시퀀스 부분(220)의 길이가 다양하게 정의될 수 있다. 셀 반경은 프리앰블 시퀀스(200)의 CP 길이와 그 다음 서브 프레임과의 간격인 GT(guard time)에 의해 결정될 수 있다.

하기의 표 1은 랜덤 액세스를 위한 서브프레임의 동기화 구간과 기지국의 수신 구간으로부터 지원 가능한 셀 반경의 관계를 나타내고 있다. 3GPP LTE 규격에서는 5가지 포맷이 정의되어 있으며, CP 부분(210)과 프리앰블 시퀀스 부분(220)의 길이, GT는 각기 상이할 수 있다.

서브프레임의 동기화 구간과 기지국의 수신 구간으로부터 지원 가능한 셀 반경의 관계

프리앰블 포맷
0
1
2
3
4 (프레임 구조 타입 2에서만)

도 3은 단말과 기지국 간의 거리에 따라 기지국에 수신되는 랜덤 액세스 신호에 발생되는 지연을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 단말은 다운링크를 통해 동기화 채널을 수신하여, 서브프레임의 위치를 획득하고, 이에 맞춰 랜덤 액세스 신호를 송신할 수 있다. 본 실시예에서, 랜덤 액세스 신호를 송신하기 위해 1.08MHz의 대역폭이 이용될 수 있다.

한편, 기지국에 인접한 단말이 송신한 랜덤 액세스 신호(310)는 서브프레임의 시작점에서 송신되는 반면에, 셀 에지(cell edge)에 위치한 단말이 송신한 랜덤 액세스 신호(320)는 다운링크 지연 시간 만큼 늦은 시점에 송신될 수 있다.

또한, 기지국은 단말과의 거리에 따라 다운링크 신호를 송신한 시점 대비 RTT(round trip delay)를 겪은 시간만큼 늦게 랜덤 액세스 신호(330)를 수신할 수 있다. 랜덤 액세스 신호에 포함된 CP는 랜덤 액세스 신호가 다중경로 채널을 통해 단말로부터 기지국에 송신되는 동안, 랜덤 액세스 신호의 심볼간 간섭(Inter Symbol Interference, ISI)을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

기지국은 관측 구간(340) 동안 단말로부터 송신된 랜덤 액세스 신호를 수신하여, 수신된 랜덤 액세스 신호를 검파할 수 있다. 관측 구간(340) 동안 랜덤 액세스 신호가 검파될 수 있도록, 최대 셀 반경은, 최대 RTT 값과 지연으로 인한 스프레드 시간의 합이 CP 길이의 미만이 되는 조건을 만족해야 한다. 또한 여기에서, 최대 RTT 값은 GT 이하의 값이어야, 다음 서브프레임에 간섭으로 작용하지 않으므로, 최대 RTT 값은 다음의 수학식 2에 기초하여 산출될 수 있다.

[수학식 2]

max RTT = min (CP의 길이 - delay spread, GT의 길이)

상기의 수학식 2에서, maxRTT는 최대 RTT 값을 나타내고, delay spread는 지연 확산 시간을 나타낼 수 있다.

한편, 3GPP 규격에 정의된 랜덤 액세스 신호의 프리앰블 포맷에 따른 최대 셀 반경을 계산하면 하기의 표 2과 같이 나타낼 수 있다.

랜덤 액세스 신호의 프리앰블이 지원하는 최대 셀 반경

프리앰블 포맷	T_CP (in Ts)	T_CP (in ms)	T_SEQ (in Ts)	T_SEQ (in ms)	Total Length (in ms)	Number of Subframes	Guard Time (in ms)	Cell Radius
0	3168	0.103	24576	0.800	0.903	1	0.097	~ 14 km
1	21024	0.684	24576	0.800	1.484	2	0.516	~ 75 km
2	6240	0.203	2 x 24576	1.600	1.803	2	0.197	~ 28 km
3	1024	0.684	2x24576	1.600	2.284	3	0.716	~ 108 km
4	448	0.015	4096	0.133	0.148

상기의 표 2에 따르면, LTE에서 지원 가능한 가장 큰 셀 반경은 포맷 3을 사용하는 100km 수준으로, 랜덤 액세스 신호 검출 후 단말의 송신 시점을 조정하는 TA 값은 최대 1282TA (=20512Ts, Ts=1/30.72MHz)로 정의됨을 확인할 수 있다.

도 4는 기지국과 단말간의 동기화 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 410에서, 단말은 기지국에 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 프리앰블 시퀀스는 도 2를 참조하여 전술한 자도프-추 시퀀스가 이용될 수 있다.

단계 420에서, 기지국은 단말에 랜덤 액세스 응답 신호를 송신할 수 있다.

기지국은 단말로부터 수신된 랜덤 액세스 응답 신호를 기초로, TA 값을 결정할 수 있다. 본 실시예에 따른 TA 값을 결정하는 방법에 대해서는, 도 5 내지 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.

한편, 단말은 결정된 TA 값, 업링크 그랜드(uplink grant) 정보, TA 값 및 Temp CRNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier) 정보를 포함한 랜덤 액세스 응답 신호를 기지국에 송신할 수 있다. 다만, 이는 일 예일 뿐, 랜덤 액세스 응답 신호에 포함되는 정보가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.

단계 430에서, 단말은 기지국에 연결 요청 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 단말은 업링크 채널을 이용하여 신호 송신 시, 기지국에 동기화될 수 있도록 TA 값에 따라 보정된 시점에 신호를 송신할 수 있다.

단계 440에서, 기지국은 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다. 경쟁 기반 임의 접속(Contention based random access)의 경우 기지국은 추가적인 물리 임의 접속 채널의 전송 및 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 수신과 같은 충돌 해결 절차를 수행할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 기지국에서 단말의 TA 값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에서는, LTE 규격에서 가장 큰 셀 반경을 지원하는 프리앰블 포맷 3에 따른 랜덤 액세스 신호가 단말로부터 기지국으로 수신되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다. 프리앰블 포맷 3은 시간 영역에서 24576 Ts의 시퀀스 길이를 가지는 베이스 시퀀스(base sequence)를 반복하는 형태로 2x24576 Ts 길이의 시퀀스가 사용될 수 있다. 또한, CP 는 베이스 시퀀스 내의 21024 Ts 길이의 부분으로 구성될 수 있다.

일반적인 기지국은 동기화 기준 시간(510)에 따라 제 1 관측 구간(520)에 수신된 랜덤 액세스 신호를 이용하여, 프리앰블을 검파할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 기지국은 규격에서 지원하는 셀 반경 약100km 제한을 넘는 광역 셀 반경을 지원하기 위해, 기존에 하나의 관측 구간에서 프리앰블과 타이밍 오프셋을 검출하던 것 위에 추가적으로 관측 구간을 설정하여 랜덤 액세스 신호 검출 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.

도 5에서는, 규격의 2배 수준인 200km 반경의 셀 경계에 위치한 단말이 랜덤 액세스를 시도한다고 가정하였을 때 2개의 관측 구간(520, 530)을 이용하여, 단말이 송신한 랜덤 액세스 신호(540)를 검출하는 방법을 설명하도록 한다.

200km 반경의 셀 경계에 위치한 단말로부터 수신한 신호(550)를 기존과 같이 하나의 관측 구간을 이용하여 검출하는 경우, 단말이 송신한 랜덤 액세스 신호(540)를 온전히 수신하지 못해 랜덤 액세스 신호를 검출하는 성능이 열화될 수 있다. 또한, 프리앰블 시퀀스의 길이에 해당하는 24576 Ts(= 1536 TA = 0.8 msec) 만큼의 모호함(ambiguity)으로 인해 정확한 타임 오프셋 값이 추정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 80km 떨어진 단말과 200km 떨어진 단말을 추정된 타임 오프셋 값으로 식별할 수 없는 상황이 발생될 수 있다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 기지국은 수신된 랜덤 액세스 신호(550)의 샘플 데이터 유실로 인한 성능 손실 없이 인접한 단말부터 200km 떨어진 단말까지 랜덤 액세스 신호 내의 프리앰블 시퀀스 검출 및 타이밍 오프셋 추정을 수행하기 위해, 제 2 관측 구간을 추가로 설정할 수 있다. 여기에서, 단말은 변경되는 동작 없이 기존과 동일하게 랜덤 액세스 신호를 송신하는 동작을 수행하고, 기지국은 수신된 랜덤 액세스 신호를 검출하는 동작을 반복적으로 수행함으로써, 셀 커버리지 영역을 확장할 수 있다. 단, 기지국은 동일한 랜덤 액세스 신호에 대해 2번 검출을 수행하므로 각각의 관측 구간에서 획득된 랜덤 액세스 신호를 기초로, 제 1 관측 구간에서 수신된 신호를 선택할 것인지 또는 제 2 관측 구간에서 수신된 신호를 선택할 것인지 여부를 판단할 수 있다.

기지국은 타이밍 오프셋 추정이 완료된 후, 랜덤 액세스 응답 신호에 추정된 타이밍 오프셋 값을 나타내는 TA 값을 단말에 송신할 수 있다. 단말은 TA 값에 포함된 타이밍 오프셋 값만큼 송신 시점을 당긴 후 업링크 채널을 통해 신호를 송신함으로써, 업링크 동기화를 수행할 수 있다.

다만, 여기에서 랜덤 액세스 응답 신호를 통해 TA 값을 알려주는 범위는 1282 TA (=20512 Ts)이므로 100km 이상의 셀 영역을 커버하기에 부족할 수 있다. 일 실시예에 따른 기지국은 새로운 제어 규약 없이, 범위를 초과하는 TA 값을 지원하기 위해, 각 단말에 전달된 TA 값이 제 1 관측 구간에서 생성된 것인지 제 2 관측 구간에서 생성된 것인지 여부에 관한 정보를 저장할 수 있다. 기지국은 이에 따라, 스케쥴러와 모뎀을 동작시킴으로써 광역 셀을 지원할 수 있다.

예를 들어, 도 5에서와 같이 기지국은 1536TA(=0.8msec) 간격으로 제 1 관측 구간(520)과 제 2 관측 구간(530)에서 각각 측정한 후 얻은 두 TA값을 이용하여 단말의 최종 TA 값을 결정할 수 있다. 또한, 기지국은 단말이 120km 이하의 거리에 위치한 단말인지 또는 120km 를 초과하는 거리에 위치한 단말인지 여부를 구분하여 120km를 초과하는 거리에 위치하는 단말인 경우 결정된 최종 TA 값을 일정한 규칙에 의해 보정하여 단말에 송신할 수 있다.

즉, 기지국은 120km 이하의 거리에 위치한 단말은 기지국 관점에서의 업링크 동기화 위치인 0TA 로 맞추도록 TA 값을 송신하고, 120km를 초과하는 거리에 위치한 단말에는 최종 TA 값을 TA' (= measured TA - 1536TA)로 변환하여 업링크 동기화 위치를 1536TA(=0.8msec)값에 맞추도록 TA 값을 송신할 수 있다. 다만, 3GPP 규격에 정의된 랜덤 액세스 응답 신호를 통해 제공되는 TA 값의 범위는 1282 TA (=20512Ts)이므로 TA 값이 1282 TA를 초과하는 경우, 단말에는 1282 TA 값으로 송신될 수 있다.

이후 기지국에서 UL 채널을 처리하는 기준 시점은, 120km 이하의 거리에 위치한 단말의 경우 0 TA 서브프레임 경계로 결정되고, 120km를 초과하는 거리에 위치한 단말의 경우 1536TA 서브프레임 경계로 결정될 수 있다. 기지국은 결정된 서브프레임 경계에 맞춰 업링크 채널을 통해 수신된 신호를 처리할 수 있다.

도 6은 기지국과 단말 간의 거리에 따라 복수의 관측 구간에서 검출 가능한 랜덤 액세스 신호를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서는, 일 실시 예로 240km 미만의 셀 반경을 가지는 셀 환경에서 2개의 관측 구간(620, 630)을 이용하여 랜덤 액세스 신호를 검출하는 경우를 가정한다. 240km 미만의 셀 반경을 최대 지연 시간으로 가정할 때, 기지국에서 동기화 기준 시간(610)에 대해 실제 검출해야 하는 TA의 범위는 0~3071TA이다. 예를 들어, 100km 이내의 거리에 위치한 단말로부터 수신되는 랜덤 액세스 신호(640)의 TA의 범위는 0~1281TA일 수 있고, 100~119km 이내의 거리에 위치한 단말로부터 수신되는 랜덤 액세스 신호(650)의 TA의 범위는 1282~1535TA일 수 있다. 또한, 120~239km 이내의 거리에 위치한 단말로부터 수신되는 랜덤 액세스 신호(660)의 TA의 범위는 1536~3071TA일 수 있다.

여기에서, 프리앰블 시퀀스의 길이는 1536 TA이므로, 각 관측 구간에서 검출되는 타이밍 오프셋의 범위는 0~1535 TA일 수 있다.

도 6을 참조하면, 제 1 관측 구간(620) 및 제 2 관측 구간(630)에서 각각 기지국과 단말 간의 거리에 따라 검출되는 타이밍 오프셋을 확인할 수 있다. 제 1 관측 구간(620)의 경우 120km 이내 거리에 위치한 단말의 랜덤 액세스 신호(640, 650)를 검출하는 경우, 추정된 타이밍 오프셋 값은 0~1535 TA 이내의 값에 해당하고, 이는 실제 타이밍 오프셋 값과 동일하다. 반면에, 제 2 관측 구간(630)의 경우, 기지국은 120km~239km 범위의 거리에 위치한 단말의 랜덤 액세스 신호(660)에 대해 추정된 타이밍 오프셋 값을 0~1535TA로 기록할 수 있다. 120km~239km 범위의 거리에 위치한 단말의 경우, 기지국의 서브프레임의 시작 시점을 1536TA 만큼 늦춰 놓았기 때문에 검출 값에 오프셋이 발생할 수 있다.

한편, 제 1 관측 구간(620) 및 제 2 관측 구간(630)에서 각 거리 별로 검출되는 타이밍 오프셋 값은 도 6에 표시된 값으로 결정될 수 있다.

일 실시예에 따른 기지국은 제 1 관측 구간(620) 및 제 2 관측 구간(630)에서 각각 측정된 TA 값 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 각 관측 구간에서 측정된 피크 파워(peak power) 또는 잡음 대비 신호 파워 비(signal to noise power ratio, SNR)를 기초로, 제 1 관측 구간(620) 및 제 2 관측 구간(630)에서 각각 측정된 TA 값 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 제 1 관측 구간(620) 및 제 2 관측 구간(630)에서의 SNR에 대해서는 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.

도 7은 기지국이 제 1 관측 구간 및 제 2 관측 구간에서 각각 측정한 SNR을 단말의 위치에 따라 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 그래프의 x축 및 y축은 각각 단말과 기지국 간의 거리 및 SNR을 나타낸다. 제 1 관측 구간 및 제 2 관측 구간 각각에서의 단말과 기지국 간의 거리에 따른 SNR을 확인하면, 100km 이내 범위에서는 프리앰블 시퀀스가 제 1 관측 구간에 풀(full)로 수신되는 반면에, 제 2 관측 구간에서는 프리앰블 시퀀스의 일부만이 수신됨을 확인할 수 있다.

따라서 제 1 관측 구간에서 측정한 피크 파워 또는 SNR 이 제 2 관측 구간에서 측정된 값보다 클 수 있다. 반면에, 120km 이상의 거리에 위치한 단말의 프리앰블 시퀀스는 제 2 관측 구간에서 풀로 수신되는 반면에, 제 1 관측 구간에서는 일부만이 수신됨에 따라, 피크 파워 또는 SNR의 크기가 역전됨을 확인할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 기지국이 단말로부터 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 결정된 TA 값을 제공하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 810에서, 기지국은 단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 복수의 관측 구간 동안 검출할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제 1 관측 구간 및 제 2 관측 구간 동안 단말로부터 송신된 프리앰블 시퀀스를 검출할 수 있다.

단계 820에서, 기지국은 복수의 관측 구간 각각에서 검출된 랜덤 액세스 신호 중 신호 세기가 더 큰 램덤 액세스 신호의 프리앰블 시퀀스를 기초로 임시 TA 값을 결정할 수 있다.

기지국은 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 획득된 TA 값 중 더 큰 랜덤 액세스 신호가 수신된 관측 구간의 TA 값을 임시 TA 값으로 결정할 수 있다.

한편, 이는 일 실시예일 뿐, 다른 실시예에 따라 기지국은 복수의 관측 구간 각각에서 일부 부분 구간 동안 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 각 관측 구간의 수신 신호의 세기를 비교할 수도 있다.

또한, 다른 실시예에 따라, 기지국은 복수의 관측 구간에서 서로 중첩된 구간에 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 임시 TA 값을 결정할 수도 있다.

단계 830에서, 기지국은 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과에 따라 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제 2 관측 구간의 신호 세기에 대한 제 1 관측 구간의 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 이상인 지 여부를 판단할 수 있다.

이에 대해서는, 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.

단계 840에서, 기지국은 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신할 수 있다.

일 실시예에 따른 기지국은 새로운 제어 규약 없이, 범위를 초과하는 TA 값을 지원하기 위해, 각 단말에 전달된 TA 값이 제 1 관측 구간에서 생성된 것인지 제 2 관측 구간에서 생성된 것인지 여부에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 단말이 120km 이하의 거리에 위치한 단말인지 또는 120km 를 초과하는 거리에 위치한 단말인지 여부를 구분하여 120km를 초과하는 거리에 위치하는 단말인 경우 결정된 최종 TA 값을 일정한 규칙에 의해 보정하여 단말에 송신할 수 있다. 기지국이 최종 TA 값을 보정하는 구체적인 실시예에 대해서는 도 10을 참조하여 후술하도록 한다.

도 9는 일 실시예에 따른 기지국이 단말로부터 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 TA 값을 결정하는 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 910에서, 기지국은 제 1 관측 구간 및 제 2 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 검출할 수 있다. 일 실시예에 따른 기지국은 제 1 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로, 제 1 관측 구간에 대한 TA 값을 결정하고, 제 2 관측 구간에서 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로, 제 2 관측 구간에 대한 TA 값을 결정할 수 있다.

단계 920에서, 기지국은 제 1 관측 구간에서 수신된 신호의 세기가 제 2 관측 구간에서 수신된 신호의 세기 이상인지 여부를 판단할 수 있다.

단계 930에서, 기지국은 제 1 관측 구간에서 수신된 신호의 세기가 제 2 관측 구간에서 수신된 신호의 세기 이상인 경우, 제 1 관측 구간의 TA 값을 임시 TA 값으로 결정할 수 있다.

단계 940에서, 기지국은 제 1 관측 구간에서 수신된 신호의 세기가 제 2 관측 구간에서 수신된 신호의 세기 미만인 경우, 제 2 관측 구간의 TA 값을 보정하여, 임시 TA 값을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 기지국은 제 2 관측 구간의 TA가 선택되는 경우, 기지국은 하기의 수학식 3에 따라 제 2 관측 구간의 TA를 보정할 수 있다.

[수학식 3]

보정 TA = mod(Diff TA+B, 1536)

상기의 수학식 3에서, mod는 모듈레이션(modulation) 연산을 나타내고, Diff TA는 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간의 시간 차이를 나타낼 수 있다. 또한, B는 제 2 관측 구간에서 추정된 TA를 의미한다.

단계 950에서, 기지국은 제 2 관측 구간의 신호 세기에 대한 제 1 관측 구간의 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 임계값은 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간에서의 신호의 피크 파워 또는 SNR의 비에 따라 기 설정된 복수의 임계값 중 어느 하나로 결정될 수 있다. 또한, 복수의 임계값은 단말의 위치에 따른 수신 신호의 세기 비의 통계적 특정을 이용하여 기 설정될 수 있다.

일 실시예에 따른 기지국은 추가적으로 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간 간의 신호 세기 비를 임계값과 비교함으로써, 임시 TA 값의 보정 여부를 결정함에 따라, 120km에 대응되는 1536 TA 만큼의 오프셋을 보정하여 사용할지 여부를 결정함으로써, 1536 TA를 넘는 오프셋 추정 값에 대한 모호함을 해결할 수 있다.

단계 960에서, 기지국은 제 2 관측 구간의 신호 세기에 대한 제 1 관측 구간의 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 이상인 경우, 임시 TA 값을 최종 TA 값으로 결정할 수 있다.

단계 970에서, 기지국은 제 2 관측 구간의 신호 세기에 대한 제 1 관측 구간의 신호 세기의 비가 기 설정된 임계값 미만인 경우, 임시 TA 값을 보정하여 최종 TA 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 임시 TA 값에 1536TA를 더하여, 최종 TA 값을 획득할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 기지국이 단말에 추정된 TA 값을 제공하여, 업링크 동기화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 1010에서, 기지국은 추정된 TA 값이 참조 TA 값의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 랜덤 액세스 응답 신호를 통해 기지국으로부터 단말에 TA 값을 제공할 수 있는 범위는 1282 TA (=20512 Ts)로 제한될 수 있다.

이에 따라, 기지국은 추정된 TA 값이 참조 TA 값의 범위에 포함되는지 여부를 판단하여, 단말에 제공되는 TA 값을 처리할 수 있다.

단계 1020에서, 기지국은 추정된 TA 값이 참조 TA 값의 범위를 초과하지 않는 경우, 추정된 TA 값을 포함한 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신할 수 있다. 단, 추정된 TA 값의 값이 규격에서 설정된 1282TA를 초과하는 경우에는 추정된 TA 값을 1282TA 로 조정하여 송신할 수 있다.

단계 1030에서, 기지국은 추정된 TA 값이 참조 TA 값의 범위를 초과하는 경우, 추정된 TA 값에서 참조 TA 값을 뺀 값을 단말에 송신할 수 있다. 참조 TA 값은 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간의 시간 차이에 해당하는 TA 값을 나타낸다. 단, 추정된 TA 값에서 참조 TA 값을 뺀 값이 규격에서 설정된 1282TA를 초과하는 경우에는 추정된 TA 값을 1282TA 로 조정하여 송신할 수 있다.

단계 1040에서, 기지국은 서브프레임 경계 및 서브프레임 경계에 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간의 시간 차이에 해당하는 참조 TA 값을 더한 지점에 맞춰 업링크로 수신된 데이터 채널에 대해 수신된 신호를 복조할 수 있다. 즉, 기지국은 서브프레임 경계 및 서브프레임 경계에 제 1 관측 구간과 제 2 관측 구간의 시간 차이에 해당하는 참조 TA 값을 더한 지점에 맞춰 2회 수신 신호를 복조할 수 있다.

단계 1060에서, 기지국은 단말 별로 TA 값이 관리되는지 여부를 판단할 수 있다.

단계 1070에서, 기지국은 단말 별로 TA 값을 관리하지 않는 경우, 각 관측 구간에서 복조된 신호를 비교하여, CRC(Cyclic Redundancy Check)를 통과한 신호를 선택할 수 있다. 기지국은 CRC를 통과한 신호를 단말이 정상적으로 송신한 신호로 판단할 수 있다. 기지국은 선택된 신호에 MAC 처리를 수행할 수 있다.

단계 1080에서, 기지국은 단말 별로 TA 값을 관리하는 경우, 단말 별 동기 시점에 따라 복조된 신호를 선택할 수 있다. 기지국은 선택된 신호에 MAC 처리를 수행할 수 있다.

도 11은 다른 실시예에 따른 기지국이 단말에 추정된 TA 값을 제공하여, 업링크 동기화를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 11에서는 랜덤 액세스 신호(1110)의 프리앰블의 길이가 L인 것으로 가정한다.

일 실시예에 따른 기지국은 복수의 관측 구간(1120, 1130)에서 서로 중첩된 구간에 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 임시 TA값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제 1 관측 구간(1120) 및 제 2 관측 구간(1120) 동안 각각 수신되는 랜덤 액세스 신호를 검출할 수 있다. 기지국은 제 1 관측 구간(1120) 및 제 2 관측 구간(1130)에서 각각 중첩된 랜덤 액세스 신호인 프리앰블 1 내지 프리앰블 L-1을 이용하여 임시 TA 값을 결정할 수 있다.

기지국이 복수의 관측 구간(1120, 1130)에서 서로 중첩된 구간에 수신된 랜덤 액세스를 기초로 임시 TA값을 결정하는 경우, 기지국은 도 9를 참조하여 전술한 단계 910 및 단계 920이 생략될 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 기지국은 복수의 관측 구간 각각에서 일부 부분 구간 동안 수신된 랜덤 액세스 신호를 기초로 각 관측 구간의 수신 신호의 세기를 비교할 수도 있다.

예를 들어, 기지국은 제 1 관측 구간(1120)의 신호의 세기를 구하는 경우에, CP 구간(1142)과 프리앰블 0 의 구간(1143) 또는 프리앰블 0의 구간(1153)과 프리앰블 1의 구간(1154)에 수신된 신호의 세기의 합을 이용할 수 있다. 또한, 기지국은 제 2 관측 구간(1130)의 신호의 세기를 구하는 경우에, 프리앰블 L 구간(1165)과 프리앰블 L+1 구간(1166)에 수신된 신호의 세기의 합을 이용할 수 있다.

한편, 전술한 예는 2개의 프리앰블 구간에 수신된 신호의 세기의 합을 이용하는 경우에 대한 일 예일 뿐, 신호의 세기 비교에 이용되는 프리앰블 구간의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에 따라, 임의의 N개의 프리앰블 구간의 신호의 세기의 합이 신호의 세기 비교에 이용될 수도 있다.

도 12은 일 실시예에 따른 기지국(1200)의 블록도이다.

도 12을 참조하면, 기지국(1200)은 송수신부(1210), 프로세서(1220) 및 메모리(1230)를 포함할 수 있다. 상기 실시 예들에서 제안한 기지국의 대역폭 조정 방법에 따라, 송수신부(1210), 프로세서(1220) 및 메모리(1230)가 동작할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 기지국(1200)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 따라, 기지국(1200)은 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라 특정한 경우 송수신부(1210), 프로세서(1220) 및 메모리(1230)가 하나의 칩(chip) 형태로 구현될 수도 있다.

송수신부(1210)는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 여기에서, 신호는 제어 정보 및 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부(1210)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기 및 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이는 일 실시예일 뿐, 송수신부(1210)의 구성 요소가 RF 송신기 및 RF 수신기로 한정되는 것은 아니다.

또한, 송수신부(1210)는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 프로세서(1220)로 출력하고, 프로세서(1220)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 송신할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(1210)는 복수의 관측 구간 동안 단말로부터 송신된 랜덤 액세스 신호를 수신할 수 있다.

프로세서(1220)는 상술한 본 발명의 실시예에 따라 기지국(1200)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1220)는 전술한 실시예들 중 적어도 하나 이상의 신호 송수신 방법을 수행할 수 있다.

일 예로, 프로세서(1220)는 단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 복수의 관측 구간 동안 검출할 수 있다. 또한, 프로세서(1220)는 복수의 관측 구간 각각에서 검출된 랜덤 액세스 신호 중 신호 세기가 더 큰 랜덤 액세스 신호의 프리앰블 시퀀스를 기초로, 임시 TA 값을 결정할 수 있다. 프로세서(1220)는 복수의 관측 구간 각각에서 수신된 랜덤 액세스 신호의 세기 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과에 따라, 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득할 수 있다.

이후, 송수신부(1210)는 프로세서(1220)에 의해 결정된 TA 값을 포함한 랜덤 액세스 응답 신호를 단말에 송신할 수 있다.

메모리(1230)는 기지국(1200)에서 획득되는 신호에 포함된 제어 정보 또는 데이터를 저장할 수 있으며, 프로세서(1220)의 제어에 필요한 데이터 및 프로세서(1220)에서 제어 시 발생되는 데이터 등을 저장하기 위한 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 메모리(1230)는 단말의 임시 TA 값 및 최종 TA 값 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

이러한 메모리(1330)는 롬(ROM) 또는/및 램(RAM) 또는/및 하드디스크 또는/및 CD-ROM 또는/및 DVD 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 설명의 편의를 위하여 구분된 것으로, 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예 1와 실시예 2, 실시예 3, 그리고 실시예 4의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서,
단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 제1 관측 구간 및 제2 관측 구간에서 각각 검출하는 단계;
상기 제1 관측 구간 동안 검출된 제1 랜덤 액세스 신호에 기초하여 제1 TA(timing advance) 값을 식별하고, 상기 제2 관측 구간 동안 검출된 제2 랜덤 액세스 신호에 기초하여 제2 TA 값을 식별하는 단계;
상기 제1 랜덤 액세스 신호의 제1 신호 세기 및 상기 제2 랜덤 액세스 신호의 제2 신호 세기 간의 비교 결과를 기초로, 상기 제1 TA 값 및 상기 제2 TA 값 중에서 하나를 임시 TA 값으로 결정하는 단계;
상기 제1 신호 세기와 상기 제2 신호 세기의 비율 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과와 상기 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득하는 단계; 및
상기 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 상기 단말에 송신하는 단계를 포함하되,
상기 임시 TA 값을 결정하는 단계는
상기 제1 신호 세기가 상기 제2 신호 세기 이상인 경우, 상기 제1 TA 값을 상기 임시 TA 값으로 결정하는 단계; 및
상기 제1 신호 세기가 상기 제2 신호 세기 미만인 경우, 상기 제2 TA 값을 상기 제1 관측 구간과 상기 제2 관측 구간 간의 시간 차이 및 상기 프리앰블 시퀀스의 길이를 기초로 보정하여 상기 임시 TA 값을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 신호 세기를 상기 제2 신호 세기와 비교하는 단계; 및
상기 임계값을 상기 비율과 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 최종 TA 값을 획득하는 단계는
상기 비율이 상기 임계값 이상인 경우, 상기 임시 TA 값을 상기 최종 TA 값으로 획득하는 단계; 및
상기 비율이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 길이를 기초로 상기 임시 TA 값을 보정하여 상기 최종 TA 값을 획득하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 임계값은 상기 제1 랜덤 액세스 신호 및 상기 제2 랜덤 액세스 신호 각각의 피크 파워(peak power) 또는 SNR(signal to noise ratio)에 따라 설정되는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 송신하는 단계는
상기 최종 TA 값이 상기 제1 관측 구간 및 상기 제2 관측 구간 간의 시간 차이를 기초로 기 설정된 참조 TA 값을 초과한 경우, 상기 최종 TA 값과 상기 참조 TA 값 간의 차이값을 상기 최종 TA 값으로서 상기 단말에게 송신하는 단계; 및
상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 이하인 경우, 상기 최종 TA 값을 상기 단말에게 송신하는 단계를 포함하는 방법.
제6 항에 있어서,
상기 최종 TA 값과 상기 참조 TA 값 간의 세기 차이에 기초하여, 상기 최종 TA 값의 송신 이후에 상기 단말로부터 수신된 신호의 복조를 수행하는 동기화 시점을 결정하는 단계; 및
상기 동기화 시점에 기초하여, 상기 최종 TA 값 송신 이후에 상기 단말로부터 수신된 신호를 복조하는 단계를 더 포함하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 동기화 시점은 상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 보다 큰 경우, 업링크 서브프레임의 시점에 상기 참조 TA 값을 추가한 시점으로 결정되고, 상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 이하인 경우, 업링크 서브프레임의 시점으로 결정되는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 동기화 시점을 결정하는 단계는
상기 기지국에서 단말별로 TA 값을 관리하는 경우, 상기 기지국에게 신호를 송신하는 복수의 단말들 각각에 대한 동기화 시점을 결정하는 단계; 및
상기 기지국에서 단말별로 상기 TA 값을 관리하지 않는 경우, 상기 복수의 단말들 각각으로부터 수신된 신호에 CRC(cyclic redundancy check)를 수행하여 동기화 시점을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서의 기지국에 있어서,
송수신부; 및
단말로부터 송신되는 프리앰블 시퀀스를 포함한 랜덤 액세스 신호를 제1 관측 구간 및 제2 관측 구간에서 각각 검출하고,
상기 제1 관측 구간 동안 검출된 제1 랜덤 액세스 신호에 기초하여 제1 TA(timing advance)값을 식별하며,
제2 관측 구간 동안 검출된 제2 랜덤 액세스 신호에 기초하여 제2 TA(timing advance)값을 식별하고,
상기 제1 랜덤 액세스 신호의 제1 신호 세기 및 상기 제2 랜덤 액세스 신호의 제2 신호 세기 간의 비교 결과를 기초로, 상기 제1 TA 값 및 상기 제2 TA 값 중에서 하나를 임시 TA 값으로 결정하며,
상기 제1 신호 세기와 상기 제2 신호 세기의 비율 및 기 설정된 임계값 간의 비교 결과와 상기 임시 TA 값을 기초로 최종 TA 값을 획득하고,
상기 송수신부를 통해, 상기 최종 TA 값을 포함하는 랜덤 액세스 응답 신호를 상기 단말에 송신하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하되,
상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 제1 신호 세기가 상기 제2 신호 세기 이상인 경우, 상기 제1 TA 값을 상기 임시 TA 값으로 결정하고,
상기 제1 신호 세기가 상기 제2 신호 세기 미만인 경우, 상기 제2 TA 값을 상기 제1 관측 구간과 상기 제2 관측 구간 간의 시간 차이 및 상기 프리앰블 시퀀스의 길이를 기초로 보정하여 상기 임시 TA 값을 결정하는 기지국.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 제1 신호 세기를 상기 제2 신호 세기와 비교하고,
상기 임계값을 상기 비율과 비교하는 기지국.
삭제
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 비율이 상기 임계값 이상인 경우, 상기 임시 TA 값을 상기 최종 TA 값으로 획득하고,
상기 비율이 상기 임계값 미만인 경우, 상기 길이를 기초로 상기 임시 TA 값을 보정하여 상기 최종 TA 값을 획득하는 기지국.
제10 항에 있어서, 상기 임계값은 상기 제1 랜덤 액세스 신호 및 상기 제2 랜덤 액세스 신호 각각의 피크 파워(peak power) 또는 SNR(signal to noise ratio)에 따라 설정되는 기지국.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 최종 TA 값이 상기 제1 관측 구간 및 상기 제2 관측 구간 간의 시간 차이를 기초로 기 설정된 참조 TA 값을 초과한 경우, 상기 송수신부를 통해, 상기 최종 TA 값과 상기 참조 TA 값 간의 차이값을 상기 최종 TA 값으로서 상기 단말에 송신하고,
상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 이하인 경우, 상기 송수신부를 통해, 상기 최종 TA 값을 상기 단말에 송신하는 기지국.
제15 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 최종 TA 값과 상기 참조 TA 값 간의 세기 차이에 기초하여, 상기 최종 TA 값의 송신 이후에 상기 단말로부터 수신된 신호의 복조를 수행하는 동기화 시점을 결정하고,
상기 동기화 시점에 기초하여, 상기 최종 TA 값 송신 이후에 상기 단말로부터 수신된 신호를 복조하는 기지국.
제16 항에 있어서, 상기 동기화 시점은 상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 보다 큰 경우, 업링크 서브프레임의 시점에 상기 참조 TA 값을 추가한 시점으로 결정되고, 상기 최종 TA 값이 상기 참조 TA 값 이하인 경우, 업링크 서브프레임의 시점으로 결정되는 기지국.
제16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 기지국에서 단말별로 TA 값을 관리하는 경우, 상기 기지국에게 신호를 송신하는 복수의 단말들 각각에 대한 동기화 시점을 결정하고,
상기 기지국에서 단말별로 상기 TA 값을 관리하지 않는 경우, 상기 복수의 단말들 각각으로부터 수신된 신호에 CRC(cyclic redundancy check)를 수행하여 동기화 시점을 결정하는 기지국.
제1 항 내지 제2항, 제4항 내지 제9 항 중 어느 하나의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.