KR102625779B1 - Method and apparatus for detecting narrowband random access channel - Google Patents

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Abstract

협대역 물리 랜덤 액세스 채널 검출 방법 및 장치가 제공된다. 기지국이, 프리앰블을 수신하고, 수신된 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하고, 주파수 도메인 신호에 대하여 서브캐리어 인덱스를 매핑하고 구성 인덱스 다수의 시퀀스를 추출하며, 추출된 시퀀스들로부터 하나의 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출한다. 그리고 램덤 액세스 채널 신호로 검출된 시퀀스의 주파수 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 값만을 반영하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행한다. A narrowband physical random access channel detection method and apparatus are provided. The base station receives the preamble, converts the received signal into a frequency domain signal, maps the subcarrier index to the frequency domain signal, extracts a plurality of sequences of the configuration index, and random accesses one sequence from the extracted sequences. Detected by channel signal. Then, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) is performed by reflecting only the subcarrier values according to the frequency hopping pattern of the sequence detected as a random access channel signal.

Description

협대역 물리 랜덤 액세스 채널 검출 방법 및 장치{Method and apparatus for detecting narrowband random access channel}Method and apparatus for detecting narrowband physical random access channel {Method and apparatus for detecting narrowband random access channel}

본 발명은 채널 검출에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면 협대역 IoT(Internet of things) 시스템에서 협대역 물리 랜덤 액세스 채널을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to channel detection, and more specifically, to a method and apparatus for detecting a narrowband physical random access channel in a narrowband Internet of things (IoT) system.

무선 통신 시스템에서, PRACH(physical random access channel)는 단말이 망과의 연결 설정을 요청하는 랜덤 액세스(Random Access, RA) 과정 중 가장 첫 단계에 해당하는 램덤 액세스 프리앰블의 전송을 위한 물리 채널(Physical Channel)을 나타낸다. 즉, RA 프리앰블이 전송되는 시간-주파수 자원을 PRACH라 부른다. 기지국은 어떤 시간-주파수 자원이 RA 프리앰블 전송에 사용될 수 있는지를 나타내는 시스템 정보를 모든 단말에게 브로드캐스팅한다. RA 프리앰블은 PRACH를 통해 망으로 전송되는 단말의 RA 요청 정보를 의미한다. 하나의 망 내에는 총 64개의 가용한 RA 프리앰블이 존재하고, 이 64개의 프리앰블이 어떻게 생성될 수 있는지는 시스템 정보를 통해 브로드캐스팅된다.In a wireless communication system, PRACH (physical random access channel) is a physical channel for transmission of a random access preamble, which is the first step in the random access (RA) process in which a terminal requests connection establishment with a network. Channel). That is, the time-frequency resource through which the RA preamble is transmitted is called PRACH. The base station broadcasts system information indicating which time-frequency resources can be used for RA preamble transmission to all terminals. The RA preamble refers to the UE's RA request information transmitted to the network through PRACH. There are a total of 64 available RA preambles within one network, and how these 64 preambles can be generated is broadcast through system information.

랜덤 액세스 과정에서, 단말이 프리앰블을 선택하여 기지국으로 전송하며, 기지국은 수신받은 프리앰블을 지시하는 프리앰블 아이디 정보, 업링크 타이밍을 조정하기 위한 타이밍 정보(TA: Timing Advance) 등의 응답 메시지를 전송한다. 단말은 이후, 메시지 전송을 위한 상향링크 자원할당 정보, 임시 단말기 아이디 정보 (T-RNTI(radio network temporary identify) 등의 RACH 정보를 포함하는 메시지를 기지국으로 전송한다.During the random access process, the terminal selects a preamble and transmits it to the base station, and the base station transmits a response message such as preamble ID information indicating the received preamble and timing information (TA: Timing Advance) for adjusting the uplink timing. . The terminal then transmits a message containing RACH information such as uplink resource allocation information for message transmission and temporary terminal ID information (radio network temporary identify (T-RNTI)) to the base station.

최근에는 사물 인터넷에 대한 연구가 활발해지고 있는데, 사물 인터넷은 인간을 포함한 모든 사물이 유무선 네트워크에 연결되어 유기적으로 정보를 수집 및 공유하며, 상호 협력하는 네트워크 인프라를 일컫는다. LPWA(Low Power Wide Area) 네트워크 실현을 위한 새로운 무선전송 기술인 협대역(narrow band, NB) IoT(Internet of things)에 대한 표준화가 진행 중이다. 이러한 협대역 IoT 시스템에서 랜덤 액세스 채널을 검출할 수 있는 효과적인 방법이 요구된다. Recently, research on the Internet of Things has become more active. The Internet of Things refers to a network infrastructure in which all objects, including humans, are connected to wired and wireless networks to organically collect and share information and cooperate with each other. Standardization is underway for narrow band (NB) IoT (Internet of things), a new wireless transmission technology to realize LPWA (Low Power Wide Area) networks. An effective method for detecting random access channels in such narrowband IoT systems is required.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 협대역 IoT 시스템에서 물리 랜덤 액세스 채널을 통하여 전송되는 프리앰블을 효과적으로 검출할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and device that can effectively detect a preamble transmitted through a physical random access channel in a narrowband IoT system.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 검출된 프리앰블 시퀀스의 타이밍 옵셋(offset)을 추정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. Additionally, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and device for estimating the timing offset of a detected preamble sequence.

본 발명의 특징에 따른 방법은, 협대역 시스템에서 랜덤 액세스 채널을 검출하는 방법으로서, 기지국이, 프리앰블을 수신하고, 수신된 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하는 단계; 상기 주파수 도메인 신호에 대하여 서브캐리어 인덱스를 매핑하고 구성 인덱스 다수의 시퀀스를 추출하는 단계; 상기 추출된 시퀀스들로부터 하나의 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 단계; 및 상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출된 시퀀스의 주파수 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 값만을 반영하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함한다. A method according to a feature of the present invention is a method for detecting a random access channel in a narrowband system, comprising: a base station receiving a preamble and converting the received signal into a frequency domain signal; mapping a subcarrier index to the frequency domain signal and extracting a sequence of a plurality of component indices; detecting one sequence as a random access channel signal from the extracted sequences; and performing IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) by reflecting only subcarrier values according to the frequency hopping pattern of the sequence detected with the random access channel signal.

본 발명의 실시 예에 따르면, 협대역 IoT 시스템에서 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 전송되는 프리앰블 시퀀스를 검출하고, 검출된 프리앰블 시퀀스의 타이밍 옵셋 추정값을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a preamble sequence transmitted through a physical random access channel in a narrowband IoT system can be detected and a timing offset estimate of the detected preamble sequence can be provided.

또한, 한꺼번에 랜덤 액세스 물리 채널에 사용된 모든 시퀀스의 검출이 가능하며 전체 시퀀스 평균값에 대한 검출 레벨을 설정함으로써, 실패 경고(false alarm) 확률과 오검출(miss detection) 확률을 감소시킬 수 있다. In addition, it is possible to detect all sequences used in random access physical channels at once, and by setting the detection level for the average value of the entire sequence, the probability of false alarm and miss detection can be reduced.

또한, 검출된 시퀀스에 대해 실제 사용된 서브캐리어 값만을 사용하고 나머지 서브캐리어 값은 모두 0으로 널링(nulling)하여 처리함으로써, 실제 시퀀스 이외의 잡음이 타이밍 추정에 반영되어 그 성능이 떨어지는 것을 억제할 수 있다. In addition, by using only the subcarrier values actually used for the detected sequence and nulling all remaining subcarrier values to 0, noise other than the actual sequence is reflected in the timing estimation to prevent performance deterioration. You can.

도 1은 랜덤 액세스 프리앰블 심볼 그룹을 나타낸 도이다.
도 2는 랜덤 액세스 프리앰블 송수신을 위한 송신 및 수신 과정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 물리 랜덤 접속 채널 검출 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CP 구간과 FFT 영역을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 서브캐리어 디매핑을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 호핑 패턴에 따른 파워 컴바이닝을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 프리앰블 시퀀스 검출 및 타이밍 추정을 수행하는 랜덤 액세스 채널 검출 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랜덤 액세스 채널 검출 장치의 구조도이다.
Figure 1 is a diagram showing a random access preamble symbol group.
Figure 2 is a diagram showing a transmission and reception process for transmitting and receiving a random access preamble.
Figure 3 is a diagram showing the structure of a physical random access channel detection device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a CP section and FFT area according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exemplary diagram showing subcarrier demapping according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary diagram showing power combining according to a frequency hopping pattern according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart of a random access channel detection method for performing preamble sequence detection and timing estimation according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a structural diagram of a random access channel detection device according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a part is said to 'include' a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 사용자 장비(user equipment, UE), 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) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, terminal refers to user equipment (UE), a mobile terminal (MT), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), and a high-reliability mobile station ( It may refer to high reliability mobile station (HR-MS), subscriber station (SS), portable subscriber station (PSS), access terminal (AT), etc., and may also refer to UE, MT, MS , may include all or part of the functions of AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, etc.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB 또는 eNB), 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 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, eNode, ABS, 노드B, eNodeB, eNB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In addition, the base station (BS) is an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS), a node B, an evolved node B, eNodeB or eNB), access point (AP), radio access station (RAS), base transceiver station (BTS), mobile multihop relay (MMR)-BS, repeater that acts as a base station (relay station, RS), relay node (RN) that acts as a base station, advanced relay station (ARS) that acts as a base station, high reliability relay station (high reliability relay station) that acts as a base station , HR-RS), small base station [femto base station (femoto BS), home node B (HNB), home eNodeB (HeNB), pico base station (pico BS), metro base station (metro BS), micro base station ( micro BS), etc.] may refer to all or part of eNode, ABS, Node B, eNodeB, eNB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, small base station, etc. It may also include the functions of

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 협대역 물리 랜덤 액세스 채널 검출 방법 및 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method and device for detecting a narrowband physical random access channel according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 랜덤 액세스 프리앰블 심볼 그룹을 나타낸 도이다. Figure 1 is a diagram showing a random access preamble symbol group.

협대역(narrow band, NB) IoT(Internet of things) 시스템에서, 협대역 물리 랜덤 액세스 채널 즉, NPRACH(Narrowband physical random access channel)는, 단말이 망과 접속하기 위하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 물리 채널이다. NPRACH는 네 개의 심볼 그룹으로 구성되며, 각 심볼 그룹은 첨부한 도 1에서와 같이, CP(Cyclic Prefix)와 다섯 개의 심볼로 구성된다. 여기서, CP는 길이가 2048 Ts 또는 8192 Ts이며, 다섯 개의 심볼은 동일한 8192 Ts 길이를 가질 수 있다. 여기서 Ts는 특정 시간 유닛을 의미한다. CP 길이에 따라 프리앰블 포맷을 두 개의 포맷으로 나눌 수 있으며, L1 제어 파라미터로부터 해당 정보가 제공된다. In a narrowband (NB) IoT (Internet of things) system, the narrowband physical random access channel, that is, NPRACH (Narrowband physical random access channel), is a physical channel through which the terminal transmits a random access preamble to access the network. am. NPRACH consists of four symbol groups, and each symbol group consists of a CP (Cyclic Prefix) and five symbols, as shown in Figure 1 attached. Here, CP has a length of 2048 Ts or 8192 Ts, and five symbols can have the same length of 8192 Ts. Here, Ts means a specific time unit. The preamble format can be divided into two formats depending on the CP length, and the corresponding information is provided from the L1 control parameter.

다음 표 1은 랜덤 액세스 프리앰블 파라미터를 나타낸다. Table 1 below shows random access preamble parameters.

Figure 112017013793140-pat00001
Figure 112017013793140-pat00001

NPRACH의 프리앰블 전송은 3.75kHz 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)에 적용되며, 단일 서브캐리어 전송으로 이루어진다. NPRACH's preamble transmission applies 3.75kHz subcarrier spacing and consists of single subcarrier transmission.

NPRACH의 각 심볼그룹은 주파수 호핑(frequency hopping)을 수행하며, 최초 프리앰블 심볼 그룹을 전송함에 있어 최초의 서브캐리어 인덱스는 L1 제어에 의해 제공되며, 주파수 호핑에 의한 나머지 3개의 프리앰블 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스는 다음 수학식 1에 따른 방식에 의해 계산되며, 나머지 3개의 프리앰블 심볼 그룹은 연속적으로 전송된다. Each symbol group of NPRACH performs frequency hopping, and when transmitting the first preamble symbol group, the first subcarrier index is provided by L1 control, and the subcarriers of the remaining three preamble symbol groups by frequency hopping. The index is calculated according to Equation 1 below, and the remaining three preamble symbol groups are transmitted continuously.

NPRACH의 프리앰블은

Figure 112017013793140-pat00002
내에서만 호핑하도록 패턴이 정해지며, i번째 심볼 그룹의 서브캐리어 위치
Figure 112017013793140-pat00003
는 다음과 같다. NPRACH's preamble is
Figure 112017013793140-pat00002
The pattern is set to hop only within the subcarrier location of the ith symbol group.
Figure 112017013793140-pat00003
is as follows:

Figure 112017013793140-pat00004
Figure 112017013793140-pat00004

최초의 서브캐리어 위치(subcarrier location)

Figure 112017013793140-pat00005
은 MAC(Media access control) 계층에서 선택된
Figure 112017013793140-pat00006
값에 의해서 하기의 수학식 1과 같이, 정해진다. 이때,
Figure 112017013793140-pat00007
Figure 112017013793140-pat00008
중 하나의 값을 갖는다.First subcarrier location
Figure 112017013793140-pat00005
is selected at the MAC (Media access control) layer.
Figure 112017013793140-pat00006
The value is determined as shown in Equation 1 below. At this time,
Figure 112017013793140-pat00007
silver
Figure 112017013793140-pat00008
It has one value.

Figure 112017013793140-pat00009
Figure 112017013793140-pat00009

Figure 112017013793140-pat00010
는 NPRACH에 할당된 첫 번째 서브캐리어의 주파수 위치이며, L1 제어 파라미터로 주어진다.
Figure 112017013793140-pat00011
는 NPRACH에 할당된 서브캐리어 개수이며, 예를 들어, 12, 24, 36, 48 중 하나의 값을 가질 수 있으며, 이 역시 L1 제어 파라미터로 주어진다.
Figure 112017013793140-pat00010
is the frequency position of the first subcarrier assigned to NPRACH, and is given as the L1 control parameter.
Figure 112017013793140-pat00011
is the number of subcarriers allocated to NPRACH, and can have, for example, one of the following values: 12, 24, 36, or 48, which is also given as an L1 control parameter.

NPRACH 프리앰블 전송에 있어 반복 전송이 이루어지는 경우, 반복 전송의 첫 번째 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스를 구하기 위해 위의 수학식 1에서, f(t)를 구해야 한다. 여기서, 사용되는 의사 랜덤 시퀀스(pseudo random sequence) c(n)은 길이 31의 골드 시퀀스로 정의되며, 길이 Mpn의 출력 시퀀스 c(n)은 다음과 같이 정의된다. When repeated transmission occurs in NPRACH preamble transmission, f(t) must be obtained from Equation 1 above to obtain the subcarrier index of the first symbol group of repeated transmission. Here, the pseudo random sequence c(n) used is defined as a gold sequence of length 31, and the output sequence c(n) of length Mpn is defined as follows.

Figure 112017013793140-pat00012
Figure 112017013793140-pat00012

여기서,

Figure 112017013793140-pat00013
이고, Nc=1600이며, 첫번째 m-시퀀스는
Figure 112017013793140-pat00014
로 초기화되며, 두번째 m-시퀀스는
Figure 112017013793140-pat00015
으로 표현할 수 있다. 이때
Figure 112017013793140-pat00016
로서 셀 고유 ID 값인
Figure 112017013793140-pat00017
은 L1 제어 파라미터로 주어진다. here,
Figure 112017013793140-pat00013
, Nc=1600, and the first m-sequence is
Figure 112017013793140-pat00014
It is initialized with , and the second m-sequence is
Figure 112017013793140-pat00015
It can be expressed as At this time
Figure 112017013793140-pat00016
As the cell's unique ID value,
Figure 112017013793140-pat00017
is given as the L1 control parameter.

도 2는 랜덤 액세스 프리앰블 송수신을 위한 송신 및 수신 과정을 나타낸 도이다. Figure 2 is a diagram showing a transmission and reception process for transmitting and receiving a random access preamble.

첨부한 도 2에서와 같이, 랜덤 액세스 프리앰블인 NPRACH의 전송을 위하여, 송신단(예: 단말)에서, 프리앰블 심볼을 생성하고(S1), 프리앰블 심볼 그룹 전송을 위해 L1 제어기(controller)(도시하지 않음)로부터 입력되는 서브캐리어 인덱스에 해당하는 서브캐리어에 생성된 프리앰블 심볼을 매핑(mapping)한다. 이후 위에서 기술된 바와 같이, 수학식 1에 따라 산출되는 서브캐리어 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 인덱스에 해당하는 서브캐리어에 프리앰블 심볼을 각각 매핑함으로써, 연속된 4개의 프리앰블 심볼 그룹을 생성한다(S2). NPRACH 전송에 있어서, 이러한 4개의 프리앰블 심볼 그룹의 반복 횟수는 최대 128번까지 가능하며, 프리앰블 심볼 그룹 반복 적용시 반복되는 첫번째 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스는 골드 시퀀스 c(n)에 따른 의사 랜덤 호핑(pseudo-random hopping)이 적용된다. As shown in Figure 2, for transmission of NPRACH, a random access preamble, a transmitter (e.g., terminal) generates a preamble symbol (S1), and uses an L1 controller (not shown) to transmit the preamble symbol group. ) maps the generated preamble symbol to the subcarrier corresponding to the subcarrier index input from ). Then, as described above, four consecutive preamble symbol groups are generated by mapping each preamble symbol to a subcarrier corresponding to a subcarrier index according to the subcarrier hopping pattern calculated according to Equation 1 (S2). In NPRACH transmission, the number of repetitions of these four preamble symbol groups can be up to 128, and when applying preamble symbol group repetition, the subcarrier index of the first symbol group repeated is pseudo-random hopping ( pseudo-random hopping is applied.

생성된 프리앰블 심볼 그룹에 대하여 IDFT(Inverse discrete fourier transform)(예: 8192-IDFT)를 수행하여 시간 도메인(time-domain) 신호를 생성한다. 그리고 CP(예를 들어, 표 1의 두 종류 중 하나의 CP)를 시간 도메인 신호에 삽입한다(S3). 이후, 연속적으로 4개의 프리앰블 심볼 그룹을 전송한다. 그리고 반복 여부에 따라 해당 횟수만큼 프리앰블 심볼 그룹의 전송이 이루어진다.Inverse discrete fourier transform (IDFT) (e.g., 8192-IDFT) is performed on the generated preamble symbol group to generate a time-domain signal. Then, a CP (e.g., one of the two types of CP in Table 1) is inserted into the time domain signal (S3). Afterwards, four preamble symbol groups are transmitted continuously. And, depending on whether or not it is repeated, the preamble symbol group is transmitted the corresponding number of times.

이와 같이 전송되는 신호를 수신단(예: 기지국)이 수신하고, 수신된 신호에서 CP를 제거하고 DFT(예: 8192-DFT)를 수행하여 시간 도메인 신호를 주파수 도메인(frequency-domain) 신호로 변환한다(S4). 주파수 도메인 신호에서 서브캐리어 디매핑(subcarrier demapping)을 수행하여 프리앰블 시퀀스의 주파수 도메인 신호 즉, 프리앰블 심볼 그룹을 추출한다(S5). 추출된 프리앰블 심볼 그룹으로부터 최대 상관(maximum correlation)을 산출하고, 수신된 심볼들의 위상차를 측정함으로써 전송된 프리앰블 시퀀스의 인덱스와 타이밍 옵셋 정보를 추출한다(S6).The receiving end (e.g., base station) receives the signal transmitted in this way, removes the CP from the received signal, and performs DFT (e.g., 8192-DFT) to convert the time-domain signal into a frequency-domain signal. (S4). Subcarrier demapping is performed on the frequency domain signal to extract the frequency domain signal of the preamble sequence, that is, the preamble symbol group (S5). The maximum correlation is calculated from the extracted preamble symbol group, and the index and timing offset information of the transmitted preamble sequence are extracted by measuring the phase difference of the received symbols (S6).

단말이 NPRACH를 통해 망에 접속하는 경우, 시스템 정보에서 알려준 NPRACH 전송 구간 동안 할당된 NPRACH 자원 중 무작위로 임의의 프리앰블 시퀀스를 선택하여 위에 기술된 바와 같이 NPRACH 신호 즉, 프리앰블을 전송한다. 기지국은 하나 혹은 다수의 단말이 전송한 프리앰블을 수신하며, NPRACH에 할당된 최대 자원이 예를 들어, 48개이므로 최대 48개의 프리앰블 시퀀스를 검출할 수 있다. When the terminal connects to the network through NPRACH, it randomly selects a random preamble sequence from among the NPRACH resources allocated during the NPRACH transmission period indicated in the system information and transmits the NPRACH signal, that is, the preamble, as described above. The base station receives preambles transmitted by one or more terminals, and since the maximum resource allocated to NPRACH is, for example, 48, it can detect up to 48 preamble sequences.

본 발명의 실시 예에서는 협대역 IoT 시스템에서 단일 톤을 사용하여 주파수 호핑 기법으로 전송된 프리앰블 시퀀스를 검출하고 해당 시퀀스의 타이밍 옵셋(offset)을 추정한다. In an embodiment of the present invention, a preamble sequence transmitted using a frequency hopping technique is detected using a single tone in a narrowband IoT system, and the timing offset of the sequence is estimated.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 물리 랜덤 접속 채널 검출 장치의 구조를 나타낸 도이다. Figure 3 is a diagram showing the structure of a physical random access channel detection device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 물리 랜덤 접속 채널 검출 장치(10)는, RF 수신 처리부(11), 검출부(12) 그리고 제어부(13)를 포함하며, 검출부(12)는 시퀀스 검출부(121) 및 타이밍 옵셋 추정부(122)를 포함한다. The physical random access channel detection device 10 according to an embodiment of the present invention includes an RF reception processing unit 11, a detection unit 12, and a control unit 13, and the detection unit 12 includes a sequence detection unit 121 and a timing Includes an offset estimation unit 122.

RF 수신 처리부(11)는 안테나를 통하여 신호를 수신하여 처리하며, 예를 들어, 안테나 0, 안테나 1의 두 개의 수신 안테나로부터 신호를 수신하여 처리한다. RF 수신 처리부(11)는 협대역 IoT 시스템의 RF 수신 블록(narrowband RF block, NBRFB)이라고 명명될 수 있다. The RF reception processing unit 11 receives and processes signals through an antenna, for example, receives and processes signals from two reception antennas, Antenna 0 and Antenna 1. The RF reception processing unit 11 may be named an RF reception block (narrowband RF block, NBRFB) of the narrowband IoT system.

검출부(12)는 RF 수신 처리부(11)로부터 제공되는 신호에 따라 랜덤 액세스 시퀀스 검출 및 초기 상향링크 타이밍 옵셋을 추정한다. 검출부(12)는 물리 랜덤 액세스 채널 검출 블록(narrowband random access detection block, NBAB)이라고 명명될 수 있다. The detection unit 12 detects a random access sequence and estimates the initial uplink timing offset according to the signal provided from the RF reception processing unit 11. The detection unit 12 may be named a physical random access channel detection block (narrowband random access detection block, NBAB).

검출부(12)로부터 출력되는 출력 신호는 제어부(13)로 전달되며, 제어부(13)는 시퀀스 인덱스별로 출력 신호를 제공받는다. 제어부(13)는 협대역 IoT 시스템 제어 블록(narrowband control block, NBCB)이라고 명명될 수 있다. The output signal output from the detection unit 12 is transmitted to the control unit 13, and the control unit 13 receives the output signal for each sequence index. The control unit 13 may be named a narrowband IoT system control block (narrowband control block, NBCB).

검출부(12)는 제어부(13)로부터 해당 기지국에서 사용되는 NPRACH 구성 인덱스(Configuration Index)를 입력받아, RF 수신 처리부(11)로부터 제공되는 신호로부터 CP 길이에 따른 NPRACH 포맷과, NPRACH 전송 구간에 대한 전송 프레임 정보, 및 프리앰블이 실려 있는 서브캐리어 정보를 추출한다. 여기서, CP 길이가 2048인지 8192인지에 따라 표 1을 토대로 NPRACH 포맷을 알 수 있다. 그리고 검출부(12)는 한 셀 내에서 사용되는 RA 채널 대역 정보인 NPRACH 주파수 옵셋 정보와 셀 ID 정보를 받아 랜덤 액세스 시퀀스를 검출한다. The detection unit 12 receives the NPRACH configuration index used in the corresponding base station from the control unit 13, and determines the NPRACH format according to the CP length and the NPRACH transmission section from the signal provided from the RF reception processing unit 11. Transmission frame information and subcarrier information containing the preamble are extracted. Here, the NPRACH format can be known based on Table 1 depending on whether the CP length is 2048 or 8192. And the detection unit 12 receives NPRACH frequency offset information and cell ID information, which is RA channel band information used within one cell, and detects the random access sequence.

구체적으로, 랜덤 액세스 시퀀스 즉, NPRACH 프리앰블 시퀀스를 검출하기 위하여, 시퀀스 검출부(121)는, 각 안테나 별로 수신된 신호의 시간 영역 신호에서 CP 길이를 제거하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하기 위한 샘플을 저장한다. 예를 들어, 8192-포인트 FFT를 수행하기 위한 8192 샘플을 저장한다. Specifically, in order to detect a random access sequence, that is, the NPRACH preamble sequence, the sequence detector 121 removes the CP length from the time domain signal of the signal received for each antenna and samples for performing FFT (Fast Fourier Transform). Save it. For example, save 8192 samples to perform an 8192-point FFT.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CP 구간과 FFT 영역을 나타낸 도이다. Figure 4 is a diagram showing a CP section and FFT area according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 4에서와 같이, 수신된 시간 영역 신호는 CP 구간과 5개의 심볼 구간(NPRACH 심볼 구간)으로 구성되며, NPRACH 포맷이 포맷 0인 경우 CP는 2048Ts의 길이를 가지며, 포맷 1에서는 8192Ts의 길이를 가진다. 이러한 수신된 시간 영역 신호에서 CP 구간을 제거하여 FFT가 수행되는 영역(5개의 심볼 구간)을 저장한다. As shown in the attached FIG. 4, the received time domain signal consists of a CP section and 5 symbol sections (NPRACH symbol sections). When the NPRACH format is format 0, the CP has a length of 2048Ts, and in format 1, the CP has a length of 8192Ts. It has length. The CP section is removed from the received time domain signal, and the area (5 symbol sections) where FFT is performed is stored.

이후, 시퀀스 검출부(121)는 CP를 제거한 시간 영역 신호를 FFT 처리(예: 8192-포인트 FFT)하여 주파수 도메인 신호로 변환한다. 이때, NPRACH 심볼 구간은 5×8192Ts로 구성되어 있어, NPRACH 심볼 구간을 구성하는 각각의 8192Ts 시간 영역 신호를 FFT 수행한 후 컴바이닝(Combining)을 수행할 수 있다. 또는, 시간 영역 신호에서 5개의 심볼을 컴바이닝 한 후 FFT를 수행할 수도 있다. Thereafter, the sequence detector 121 converts the CP-removed time domain signal into a frequency domain signal by performing FFT processing (e.g., 8192-point FFT). At this time, the NPRACH symbol section is composed of 5×8192Ts, so combining can be performed after performing FFT on each 8192Ts time domain signal constituting the NPRACH symbol section. Alternatively, FFT may be performed after combining 5 symbols from the time domain signal.

다음, 검출부(12)는 FFT 처리에 따라 획득되는 주파수 도메인 신호에서 서브캐리어 디매핑을 수행하여 프리앰블 시퀀스의 주파수 도메인 신호 즉, 프리앰블 심볼 그룹을 추출한다.Next, the detector 12 performs subcarrier demapping on the frequency domain signal obtained through FFT processing to extract the frequency domain signal of the preamble sequence, that is, the preamble symbol group.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 서브캐리어 디매핑을 나타낸 예시도이다. Figure 5 is an exemplary diagram showing subcarrier demapping according to an embodiment of the present invention.

도 5에 예시된 바와 같이, FFT 처리에 따라 획득되는 주파수 도메인 신호를 서브캐리어 인덱스로 매핑한 후, 제어부(13)로부터 제공되는 NPRACH 구성 인덱스(PRBIndex)로부터 계산된 제어 파라미터(nprachPRB)를 기점으로 예를 들어, 48개의 시퀀스를 추출한다. As illustrated in FIG. 5, the frequency domain signal obtained through FFT processing is mapped to a subcarrier index, and then, starting from the control parameter (nprachPRB) calculated from the NPRACH configuration index (PRBIndex) provided by the control unit 13. For example, 48 sequences are extracted.

추출된 48개 각각의 시퀀스는 컴바이닝되며, 구체적으로, 매 입력 슬롯에 대하여 정해진 주파수 호핑 패턴에 따라 해당 시퀀스의 파워(power)가 구해진 다음에 컴바이닝된다. 이는 연속된 4개의 슬롯 동안 수행되며, 반복 전송이 있는 경우 반복 전송 횟수 별로 반복 횟수 1회당 연속하는 4개의 입력 슬롯에 대해 주파수 호핑 패턴별로 컴바이닝이 수행된다. 12개의 시퀀스에 대한 주파수 호핑 패턴은 다음과 같다. Each of the 48 extracted sequences is combined. Specifically, the power of the corresponding sequence is obtained according to a frequency hopping pattern determined for each input slot and then combined. This is performed for four consecutive slots, and if there is repeated transmission, combining is performed for each frequency hopping pattern for four consecutive input slots per repetition number. The frequency hopping patterns for the 12 sequences are as follows.

Figure 112017013793140-pat00018
Figure 112017013793140-pat00018

위의 주파수 호핑 패턴을 토대로, 12개의 시퀀스에서, 최초 0번 시퀀스는 두번째 슬롯의 1번 시퀀스, 세번째 슬롯의 7번 시퀀스, 그리고 네번째 슬롯의 6번 시퀀스의 파워들에 대한 누적 합을 구한다. 최초 1번 시퀀스는 두번째 슬롯의 0번 시퀀스, 세번째 슬롯의 6번 시퀀스, 그리고 네번째 슬롯의 7번 시퀀스의 파워들에 대한 누적 합을 구한다. 이러한 방식으로 주파수 호핑 패턴을 토대로 최초 0번부터 11번 시퀀스까지 연속된 4개의 슬롯 구간 동안 모든 파워의 누적 합을 구한다. Based on the frequency hopping pattern above, in the 12 sequences, the first sequence 0 calculates the cumulative sum of the powers of sequence 1 in the second slot, sequence 7 in the third slot, and sequence 6 in the fourth slot. The first sequence 1 calculates the cumulative sum of the powers of sequence 0 in the second slot, sequence 6 in the third slot, and sequence 7 in the fourth slot. In this way, based on the frequency hopping pattern, the cumulative sum of all powers during the four consecutive slot sections from the first 0 to 11 sequences is obtained.

반복 전송이 있는 경우, 반복 전송의 맨 처음 시퀀스는 골드 시퀀스(31-골드 시퀀스)를 기본으로 셀 ID 파라미터에 의해 결정되므로, 반복 전송의 처음 입력 슬롯의 시퀀스를 구하여 이 시퀀스를 기본으로 위의 수학식 4에 따른 호핑 패턴에 따라 누적 합을 구하여, 연속된 4개의 슬롯 구간 동안 모든 파워의 누적 합을 구한다.If there is repeated transmission, the first sequence of the repeated transmission is determined by the cell ID parameter based on the gold sequence (31-gold sequence), so the sequence of the first input slot of the repeated transmission is obtained and the above math is performed based on this sequence. The cumulative sum is obtained according to the hopping pattern according to Equation 4, and the cumulative sum of all powers during four consecutive slot sections is obtained.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 호핑 패턴에 따른 파워 컴바이닝을 나타낸 예시도이다. Figure 6 is an exemplary diagram showing power combining according to a frequency hopping pattern according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 반복 전송의 처음 입력 슬롯을 구했더니 3이라고 하면, 주파수 호핑 패턴 {3, 2, 8, 9}에 따라, 두번째 슬롯에서 2번 시퀀스, 세번째 슬롯에서 8번 시퀀스 그리고 네번째 슬롯에서 9번 시퀀스의 파워들에 대한 누적 합을 구한다. For example, if the first input slot of repeated transmission is 3, then according to the frequency hopping pattern {3, 2, 8, 9}, sequence number 2 is received in the second slot, sequence number 8 is entered in the third slot, and sequence number 9 is received in the fourth slot. Calculate the cumulative sum of the powers of this sequence.

이러한 방식을 토대로, 두 번 반복 전송된 최초 0번 시퀀스부터 11번 시퀀스까지의 누적 합은 다음과 같다. Based on this method, the cumulative sum from the first sequence 0 to sequence 11, which was transmitted twice repeatedly, is as follows.

Figure 112017013793140-pat00019
Figure 112017013793140-pat00019

이처럼 0-11번 시퀀스에 대하여 주파수 호핑 패턴에 따라 12개의 시퀀스에 대해 파워의 누적 합을 구한다. In this way, the cumulative sum of power for 12 sequences is calculated according to the frequency hopping pattern for sequences 0-11.

시퀀스를 검출하기 위한 검출 레벨을 설정하기 위하여, 위에 기술된 바와 같이 컴바이닝된 12개의 시퀀스의 평균값(또는 NPRACH에 할당된 최대 자원인 예를 들어, 총 48개의 프리앰블 시퀀스의 평균값)을 도출한다. 구체적으로, 12개의 시퀀스의 최종 누적합에 대한 평균값에 대한 특정 위치점(예를 들어, 평균값의 설정%(예: 40%) 이상이 되는 지점)을 검출 레벨로 설정하고, 검출 레벨보다 큰 값을 갖는 시퀀스를 NPRACH 신호로 검출한다. 평균에 대한 특정 위치점은 셀 환경에 적절한 모의실험을 통하여 검출 확률을 높일 수 있는 값으로 설정될 수 있다. To set the detection level for detecting a sequence, the average value of the 12 sequences combined as described above (or the average value of a total of 48 preamble sequences, for example, the maximum resource allocated to NPRACH) is derived. Specifically, a specific position point (e.g., a point that is more than a set % (e.g., 40%) of the average value) of the average value of the final cumulative sum of the 12 sequences is set as the detection level, and a value greater than the detection level is set. A sequence with is detected as an NPRACH signal. The specific location point for the average can be set to a value that can increase the detection probability through simulation appropriate to the cell environment.

검출 레벨 설정에 있어, 검출 레벨은 컴바이닝된 12개의 시퀀스의 최대값과 최소값의 평균에 대한 특정 위치점일 수 있으며, 또는, 순차적으로 복수개의 최대값과 최소값을 선정하여 그 평균에 대한 특정 위치점일 수 있으며, 또는, 컴바이닝된 12개의 시퀀스 전체 평균에 대한 특정 위치점일 수 있다. In setting the detection level, the detection level may be a specific position point for the average of the maximum and minimum values of the 12 combined sequences, or may be a specific position point for the average by sequentially selecting a plurality of maximum and minimum values. Alternatively, it may be a specific location point for the average of all 12 combined sequences.

한편, NPRACH 신호가 없는 경우 실패 경고(false alarm)가 발생할 수 있다. 실패 경고는 예를 들어, 프리앰블을 검출하였는데 이것이 노이즈에 의해 잘못 검출된 경우를 나타낸다. 이를 위하여, 12 시퀀스의 누적합 중 최소값의 N%(TBD) 이상의 값을 갖는 시퀀스가 검출 대상이 되도록 설정한다.Meanwhile, if there is no NPRACH signal, a false alarm may occur. A failure warning indicates, for example, that a preamble was detected but was incorrectly detected due to noise. For this purpose, the sequence with a value greater than N% (TBD) of the minimum value among the cumulative sum of 12 sequences is set to be the detection target.

주파수 호핑 패턴에 따른 전체 12개의 모든 시퀀스를 추적함으로써 한꺼번에 NPRACH에 사용된 모든 시퀀스의 검출이 가능하며 전체 시퀀스 평균값에 대한 검출 레벨을 설정함으로써, 실패 경고 확률과 오검출(miss detection) 확률을 현저히 낮출 수 있다. By tracking all 12 sequences according to the frequency hopping pattern, it is possible to detect all sequences used in NPRACH at once, and by setting the detection level for the average value of the entire sequence, the probability of failure warning and miss detection can be significantly lowered. You can.

타이밍 옵셋 추정부(122)는 위에 기술된 바와 같이 검출된 시퀀스의 타이밍 옵셋을 추정한다. 이를 위해, NPRACH 신호로 검출된 시퀀스에 대해 IFFT(Inverse FFT) 과정을 수행한다. 12개의 시퀀스 가운데 위에 기술된 바와 같은 절차에 의해 NPRACH 신호 즉, 랜덤 액세스 수신 신호로 검출된 시퀀스에 대하여 수신된 서브캐리어 위치의 값들을 가지고 N-포인트 IFFT를 수행한다. The timing offset estimation unit 122 estimates the timing offset of the detected sequence as described above. For this purpose, an IFFT (Inverse FFT) process is performed on the sequence detected with the NPRACH signal. Among the 12 sequences, N-point IFFT is performed with the values of the received subcarrier positions for the sequence detected as the NPRACH signal, that is, the random access received signal, by the procedure described above.

타이밍 추정을 위하여 12개의 시퀀스 전체의 값을 토대로 IFFT를 수행하는 경우 실제 시퀀스 이외의 잡음이 타이밍 추정에 반영되어 그 성능이 떨어지게 된다. 따라서 시퀀스 검출 절차에 의해 검출된 시퀀스의 주파수 호핑에 해당하는 4개의 서브캐리어 값만을 반영하고 나머지는 모두 0으로 널링(nulling) 한 후 IFFT를 수행한다. If IFFT is performed based on the values of all 12 sequences for timing estimation, noise other than the actual sequence is reflected in the timing estimation, degrading performance. Therefore, only the four subcarrier values corresponding to the frequency hopping of the sequence detected by the sequence detection procedure are reflected, all others are nulled to 0, and IFFT is performed.

예를 들어, 3번 시퀀스가 랜덤 액세스 수신 신호로 검출되었고 단일 전송된 경우라고 가정하면, 주파수 호핑 패턴 PRACH_SC_HOPPING[12][4] ={{0, 1, 7, 6}, {1, 0, 6, 7}, {2, 3, 9, 8}, {3, 2, 8, 9}, {4, 5, 11, 10}, {5, 4, 10, 11}, {6, 7, 1, 0}, {7, 6, 0, 1}, {8, 9, 3, 2}, {9, 8, 2, 3}, {10, 11, 5, 4}, {11, 10, 4, 5} }을 보고 3, 2, 8, 9번의 서브캐리어의 값만을 반영하고 나머지 서브캐리어의 값들은 0으로 널링한 후, IFFT를 수행한다. For example, assuming that sequence number 3 was detected as a random access received signal and was transmitted as a single, the frequency hopping pattern PRACH_SC_HOPPING[12][4] ={{0, 1, 7, 6}, {1, 0, 6, 7}, {2, 3, 9, 8}, {3, 2, 8, 9}, {4, 5, 11, 10}, {5, 4, 10, 11}, {6, 7, 1, 0}, {7, 6, 0, 1}, {8, 9, 3, 2}, {9, 8, 2, 3}, {10, 11, 5, 4}, {11, 10, 4, 5} }, only the values of subcarriers 3, 2, 8, and 9 are reflected, the values of the remaining subcarriers are nulled to 0, and IFFT is performed.

다른 예로써, 0번 시퀀스가 랜덤 액세스 수신 신호로 검출되고 두 번 반복 전송되었다고 가정하면, 0 - 1 - 7 - 6 - 3 - 2 - 8 - 9번 서브캐리어의 값만을 반영하고 나머지 서브캐리어의 값은 0으로 널링한 후 IFFT를 수행한다. 이러한 과정에 있어 반복 전송으로 서브캐리어가 중복된 경우가 발생한다면, 중복 적용된 서브캐리어를 그 횟수(중복 횟수)로 나눈 서브캐리어 값 즉, 정규화된(Normalized) 서브캐리어 값이 IFFT를 위해 반영된다.As another example, assuming that sequence 0 is detected as a random access reception signal and transmitted twice repeatedly, only the values of subcarriers 0 - 1 - 7 - 6 - 3 - 2 - 8 - 9 are reflected and the values of the remaining subcarriers are reflected. The value is nulled to 0 and then IFFT is performed. In this process, if subcarriers are overlapped due to repeated transmission, the subcarrier value divided by the number of overlapping subcarriers (overlap count), that is, the normalized subcarrier value, is reflected for IFFT.

이와 같이 검출된 시퀀스의 주파수 호핑에 해당하는 서브캐리어 값만을 반영하고 나머지는 모두 0으로 널링하여 IFFT를 수행한 결과에 대하여, 각각의 파워를 측정하고, 측정된 파워 중 최대값의 파워를 가지는 인덱스를 타이밍 추정값으로 결정한다. 이와 같이 결정된 타이밍 추정값은 L1에 리포팅된다. As a result of performing IFFT by reflecting only the subcarrier value corresponding to the frequency hopping of the detected sequence and nulling all the rest to 0, each power is measured, and an index with the maximum power among the measured powers is used. is determined as the timing estimate. The timing estimate thus determined is reported to L1.

검출된 시퀀스에 대해 실제 사용된 서브캐리어 값만을 사용하고 나머지 서브캐리어의 값은 모두 0으로 널링한 후 IFFT를 수행함으로써, 실제 시퀀스 이외의 잡음이 타이밍 추정에 반영되어 그 성능이 떨어지게 됨을 억제할 수 있다. By using only the subcarrier values actually used for the detected sequence, nulling all remaining subcarrier values to 0, and then performing IFFT, it is possible to prevent noise other than the actual sequence from being reflected in the timing estimation, thereby degrading performance. there is.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 프리앰블 시퀀스 검출 및 타이밍 추정을 수행하는 랜덤 액세스 채널 검출 방법의 흐름도이다. Figure 7 is a flowchart of a random access channel detection method for performing preamble sequence detection and timing estimation according to an embodiment of the present invention.

기지국은 단말로부터 NPRACH 전송 구간 동안 NPRACH 신호인 프리앰블을 수신하고, 수신된 신호에서 CP를 제거하고, FFT를 수행한다(S100).The base station receives the preamble, which is the NPRACH signal, from the terminal during the NPRACH transmission period, removes the CP from the received signal, and performs FFT (S100).

FFT 처리된 신호에 대하여 서브캐리어 디매핑을 수행하여 프리앰블 심볼 그룹을 추출한다(S110). 위에 기술된 바와 같이, FFT 처리에 따라 획득되는 주파수 도메인 신호를 서브캐리어 인덱스로 매핑하고, NPRACH 구성 인덱스(PRBIndex)로부터 다수의 시퀀스를 추출하고, 추출된 시퀀스를 주파수 호핑 패턴별로 파워 컴바이닝을 수행한다(S120). Subcarrier demapping is performed on the FFT-processed signal to extract a preamble symbol group (S110). As described above, the frequency domain signal obtained through FFT processing is mapped to a subcarrier index, a number of sequences are extracted from the NPRACH configuration index (PRBIndex), and power combining of the extracted sequences is performed for each frequency hopping pattern. Do it (S120).

컴바이닝된 시퀀스들의 평균값을 도출하고, 이를 토대로 검출 레벨을 설정하며(S130), 검출 레벨보다 큰 값을 가지는 시퀀스를 NPRACH 신호로 검출한다(S140). The average value of the combined sequences is derived, a detection level is set based on this (S130), and a sequence with a value greater than the detection level is detected using the NPRACH signal (S140).

이후, 타이밍 오프셋 추정 절차를 수행한다. 구체적으로, NPRACH 신호로 검출된 시퀀스에 대해 IFFT 과정을 수행한다(S150). 이때, 시퀀스 검출 절차에 의해 검출된 시퀀스의 주파수 호핑에 해당하는 서브캐리어 값만을 반영하고 나머지는 모두 0으로 널링한 후 IFFT를 수행한다. Afterwards, a timing offset estimation procedure is performed. Specifically, an IFFT process is performed on the sequence detected with the NPRACH signal (S150). At this time, only the subcarrier value corresponding to the frequency hopping of the sequence detected by the sequence detection procedure is reflected, all others are nulled to 0, and IFFT is performed.

IFFT를 수행한 결과에 대하여, 각각의 파워를 측정하고(S160), 측정된 파워 중 최대값의 파워를 가지는 서브캐리어 인덱스를 타이밍 추정값으로 결정한다(S170). 이러한 타이밍 오프셋 추정 절차(S150~ S170)는 검출된 시퀀스 각각에 대하여 수행될 수 있다. For the result of performing the IFFT, each power is measured (S160), and the subcarrier index with the maximum power among the measured powers is determined as the timing estimate (S170). This timing offset estimation procedure (S150 to S170) can be performed for each detected sequence.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랜덤 액세스 채널 검출 장치의 구조도이다. Figure 8 is a structural diagram of a random access channel detection device according to another embodiment of the present invention.

첨부한 도 8에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 채널 검출 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다.As shown in the attached FIG. 8, the random access channel detection device 100 according to an embodiment of the present invention includes a processor 110, a memory 120, and a transceiver 130.

프로세서(110)는 위의 도 3 내지 도 7을 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. The processor 110 may be configured to implement the methods described in FIGS. 3 to 7 above.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. The memory 120 is connected to the processor 110 and stores various information related to the operation of the processor 110. The memory 120 may store instructions to be executed by the processor 110 or may load instructions from a storage device (not shown) and temporarily store them.

프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 도 3의 검출부의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. The processor 110 may execute instructions stored or loaded in the memory 120. The processor 110 may be configured to perform the function of the detection unit of FIG. 3.

프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. The processor 110 and the memory 120 are connected to each other through a bus (not shown), and an input/output interface (not shown) may also be connected to the bus.

송수신부(130)는 도 3의 RF 수신 처리부의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. The transceiver unit 130 may be configured to perform the function of the RF reception processor of FIG. 3.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention are not implemented only through the devices and/or methods described above, but can be implemented through programs for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, recording media on which the programs are recorded, etc. This implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 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 the present invention by operators using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

Claims (10)

협대역 시스템에서 랜덤 액세스 채널을 검출하는 방법으로서,
기지국이, 프리앰블을 수신하고, 수신된 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하는 단계;
상기 주파수 도메인 신호에 대하여 서브캐리어 인덱스를 매핑하고, 구성 인덱스를 기반으로 상기 주파수 도메인 신호로부터 다수의 시퀀스를 추출하는 단계;
상기 추출된 다수의 시퀀스로부터 하나의 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 단계; 및
상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출된 시퀀스의 주파수 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 값만을 반영하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계
를 포함하는, 검출 방법.
A method for detecting a random access channel in a narrowband system, comprising:
A base station receiving a preamble and converting the received signal into a frequency domain signal;
mapping a subcarrier index to the frequency domain signal and extracting a plurality of sequences from the frequency domain signal based on the configuration index;
detecting one sequence as a random access channel signal from the plurality of extracted sequences; and
Performing IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) by reflecting only subcarrier values according to the frequency hopping pattern of the sequence detected with the random access channel signal.
Detection method including.
제1항에 있어서,
상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 단계는,
상기 다수의 시퀀스로부터 검출 레벨보다 큰 값을 가지는 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출하며, 상기 검출 레벨은 상기 다수의 시퀀스의 파워를 기반으로 설정되는, 검출 방법,
According to paragraph 1,
The step of detecting with the random access channel signal is,
A detection method, wherein a sequence having a value greater than a detection level from the plurality of sequences is detected as a random access channel signal, and the detection level is set based on the power of the plurality of sequences,
제2항에 있어서,
상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 단계는,
상기 다수의 시퀀스 각각에 대해 파워를 기반으로 하는 누적합을 획득하는 단계; 및
각각의 시퀀스에 대해 획득된 누적합들을 기반으로 상기 검출 레벨을 설정하는 단계
를 포함하는, 검출 방법,
According to paragraph 2,
The step of detecting with the random access channel signal is,
Obtaining a cumulative sum based on power for each of the plurality of sequences; and
Setting the detection level based on the cumulative sums obtained for each sequence
Detection method, including,
제3항에 있어서,
상기 누적합을 획득하는 단계는,
상기 다수의 시퀀스 각각에 대해, 연속되는 복수의 슬롯 구간 각각에서 주파수 호핑 패턴에 대응하는 서브캐리어의 파워들을 획득하고, 획득된 파워들을 합하여 상기 누적합을 획득하는, 검출 방법,
According to paragraph 3,
The step of obtaining the cumulative sum is,
A detection method, for each of the plurality of sequences, obtaining the powers of a subcarrier corresponding to a frequency hopping pattern in each of a plurality of consecutive slot sections, and summing the obtained powers to obtain the cumulative sum;
제3항에 있어서,
상기 검출 레벨은 상기 다수의 시퀀스의 파워를 기반으로 획득되는 누적합들의 최대값과 최소값의 평균을 기반으로 설정되거나, 상기 누적합들 중 복수의 최대값과 복수의 최소값의 평균을 기반으로 설정되거나, 또는 상기 누적합들의 평균을 기반으로 설정되는, 검출 방법.
According to paragraph 3,
The detection level is set based on the average of the maximum and minimum values of cumulative sums obtained based on the power of the plurality of sequences, or is set based on the average of a plurality of maximum values and a plurality of minimum values among the cumulative sums. , or a detection method set based on the average of the cumulative sums.
제1항에 있어서,
상기 IFFT를 수행하는 단계는,
상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출된 시퀀스의 서브캐리어들 중에서, 상기 주파수 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 값만을 반영하여, 나머지 서브캐리어들의 값을 0으로 널링(nulling)한 다음에, 상기 IFFT를 수행하는, 검출 방법.
According to paragraph 1,
The step of performing the IFFT is,
Among the subcarriers of the sequence detected by the random access channel signal, only the subcarrier values according to the frequency hopping pattern are reflected, the values of the remaining subcarriers are nulled to 0, and then the IFFT is performed, Detection method.
제1항에 있어서,
상기 IFFT를 수행하는 단계 이후에,
상기 IFFT를 수행한 결과에 대하여 서브캐리어별로 파워를 측정하고, 측정된 파워 중 최대값의 파워를 가지는 서브캐리어의 인덱스를 타이밍 추정값으로 결정하는 단계
를 더 포함하는 검출 방법.
According to paragraph 1,
After performing the IFFT,
Measuring power for each subcarrier based on the result of performing the IFFT, and determining the index of the subcarrier with the maximum power among the measured powers as a timing estimate.
A detection method further comprising:
협대역 시스템에서 랜덤 액세스 채널을 검출하는 장치로서,
송수신부; 및
프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 송수신부를 통해 수신되는 신호를 주파수 도메인 신호로 변환하는 동작;
상기 주파수 도메인 신호에 대하여 서브캐리어 인덱스를 매핑하고, 구성 인덱스를 기반으로 상기 주파수 도메인 신호로부터 다수의 시퀀스를 추출하는 동작;
상기 추출된 다수의 시퀀스로부터 하나의 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 동작; 및
상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출된 시퀀스의 주파수 호핑 패턴에 따른 서브캐리어 값만을 반영하여 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 동작을 수행하도록 구성되는, 검출 장치.
A device for detecting a random access channel in a narrowband system, comprising:
Transmitter and receiver; and
processor
Including,
The processor converts a signal received through the transceiver into a frequency domain signal;
mapping a subcarrier index to the frequency domain signal and extracting a plurality of sequences from the frequency domain signal based on the configuration index;
detecting one sequence as a random access channel signal from the plurality of extracted sequences; and
A detection device configured to perform an operation of performing IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) by reflecting only subcarrier values according to the frequency hopping pattern of the sequence detected with the random access channel signal.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 램덤 액세스 채널 신호로 검출하는 동작 수행시, 상기 다수의 시퀀스로부터 검출 레벨보다 큰 값을 가지는 시퀀스를 램덤 액세스 채널 신호로 검출하도록 구성되며,
상기 프로세서는 추가로, 상기 다수의 시퀀스 각각에 대해 파워를 기반으로 하는 누적합을 획득하고, 각각의 시퀀스에 대해 획득된 누적합들을 기반으로 상기 검출 레벨을 설정하도록 구성되는, 검출 장치,
According to clause 8,
When performing a detection operation using the random access channel signal, the processor is configured to detect a sequence having a value greater than a detection level from the plurality of sequences as a random access channel signal,
The processor is further configured to obtain a cumulative sum based on power for each of the plurality of sequences and set the detection level based on the cumulative sums obtained for each sequence, a detection device;
제9항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 누적합을 획득하는 동작시, 상기 다수의 시퀀스 각각에 대해, 연속되는 복수의 슬롯 구간 각각에서 주파수 호핑 패턴에 대응하는 서브캐리어의 파워들을 획득하고, 획득된 파워들을 합하여 상기 누적합을 획득하도록 구성되며,
상기 검출 레벨은 상기 다수의 시퀀스의 파워를 기반으로 획득되는 누적합들의 최대값과 최소값의 평균을 기반으로 설정되거나, 상기 누적합들 중 복수의 최대값과 복수의 최소값의 평균을 기반으로 설정되거나, 또는 상기 누적합들의 평균을 기반으로 설정되는, 검출 장치.
According to clause 9,
When obtaining the cumulative sum, the processor acquires the powers of subcarriers corresponding to the frequency hopping pattern in each of a plurality of consecutive slot sections for each of the plurality of sequences, and adds the obtained powers to the cumulative sum. It is configured to obtain,
The detection level is set based on the average of the maximum and minimum values of cumulative sums obtained based on the power of the plurality of sequences, or is set based on the average of a plurality of maximum values and a plurality of minimum values among the cumulative sums. , or a detection device set based on the average of the cumulative sums.
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