KR20010060032A - Method for synchronizing frame in mc-cdma - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템(MC-CDMA : Multi-Carrier Code Division Multiple Access)을 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 실내 무선 환경에서 데이터 전송 시스템으로 사용할 수 있도록 하는 MC-CDMA 시스템을 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a frame synchronization method for a multi-carrier code division multiple access (MC-CDMA) and a computer-readable recording medium recording a program for realizing the method. In particular, the present invention relates to a frame synchronization method for an MC-CDMA system that can be used as a data transmission system in an indoor wireless environment, and to a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.
종래의 MC-CDMA 방식은 OFDM(orthogonal frequency division multiplex) 시스템을 사용하며, 하향 채널의 경우 하나의 기지국에서 다수의 사용자 신호를 전송한다. 따라서, 각 단말기는 모든 사용자 신호가 동일한 프레임 시작점을 갖고 도달하게 된다. 여기서, 단말기가 수신하는 신호는 OFDM 시스템의 전송신호와 그 구조가 동일하므로 종래의 OFDM 시스템의 프레임 동기화 방법을 그대로 적용하게 된다.Conventional MC-CDMA uses an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) system and transmits a plurality of user signals in one base station in the downlink channel. Thus, each terminal arrives with all user signals having the same frame start point. In this case, the signal received by the terminal has the same structure as the transmission signal of the OFDM system, and thus the frame synchronization method of the conventional OFDM system is applied as it is.
OFDM 시스템에서 사용되는 종래의 프레임 동기화 방법의 예로는 다중 경로 전송에 의한 심볼간 간섭의 영향을 줄이기 위해 사용되는 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)의 반복성을 이용하는 방법, 동기화를 위한 특정한 데이터로 구성된 프레임을 전송하는 방법 등이 있다.Examples of conventional frame synchronization methods used in an OFDM system include a method using a repeatability of a cyclic prefix used to reduce the influence of intersymbol interference caused by multipath transmission, and a frame composed of specific data for synchronization. There is a transmission method.
그러나, 이러한 방법들은 하향 링크에서는 이용될 수 있으나 각 사용자 신호의 도달 시간이 전달 경로에 따라 달라지므로 상향 링크에서는 적용하기가 어려운 문제점이 있었다. 즉, 하향 링크에서는 단일 기지국으로부터 신호가 전송되므로 단말기에 수신되는 신호는 모든 사용자의 신호가 동일한 전달 경로를 통해 전달되는 반면에, 상향 링크에서는 각각의 단말기의 위치에 따라 사용자 신호가 기지국에 전달되는 경로가 다르게 되고 이에 따라 신호가 도달하는 시간이 서로 다르게 되므로 효과적인 신호 복조를 위해서는 기지국에서 각 사용자의 신호를 구별하고 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기화를 수행할 수 있어야 한다.However, these methods can be used in the downlink, but since the arrival time of each user signal varies depending on the transmission path, it is difficult to apply the uplink. That is, since a signal is transmitted from a single base station in the downlink, signals of all the users are transmitted through the same transmission path, whereas in the uplink, a user signal is transmitted to the base station according to the location of each terminal. Since the path is different and thus the time the signal arrives is different, effective signal demodulation requires that the base station can distinguish each user's signal and perform synchronization independently for each user signal.
한편, MC-CDMA 시스템에서 사용자 신호의 구분은 각 사용자에게 할당되는 고유 코드에 의해 이루어진다. 그러나, CDMA 시스템에서 코드에 의한 신호 확산이 시간 영역에서 이루어지는 것과는 달리 MC-CDMA 시스템에서는 주파수 영역에서 사용자 신호가 확산된다. 따라서, 사용자 신호의 구분을 위해서는 수신 신호를 주파수 영역으로 변환해야 하는데 이는 매우 많은 계산량이 필요하므로 보다 간단한 방법으로 동기화를 수행할 수 있는 방법이 요구된다.On the other hand, in the MC-CDMA system, the user signal is divided by a unique code assigned to each user. However, in the MC-CDMA system, the user signal is spread in the frequency domain, whereas the signal spreading by the code is performed in the time domain in the CDMA system. Therefore, in order to distinguish the user signal, the received signal must be converted into the frequency domain, which requires a large amount of computation, and thus a method for synchronizing in a simpler method is required.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 효과적으로 신호를 복조하기 위해서 각 사용자의 신호를 구별하고 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기화를 수행하기 위한 프레임 동기화 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above-described demands, and in order to effectively demodulate a signal, a frame synchronization method and a method for distinguishing each user's signal and performing synchronization independently for each user signal are provided. It is an object of the present invention to provide a computer-readable recording medium that records a program for realization.
도 1 은 본 발명이 적용되는 멀티-캐리어 코드분할다중접속 시스템의 송신부에 대한 구성예시도.1 is an exemplary configuration diagram of a transmitter of a multi-carrier code division multiple access system to which the present invention is applied.
도 2 는 본 발명에 따른 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법에 대한 일실시예 설명도.2 is a diagram illustrating an embodiment of a frame synchronization method for a multi-carrier-code division multiple access system according to the present invention.
도 3 은 멀티 캐리어-코드분할다중접속시스템을 위한 프레임 동기화 방법중 시간 영역 필터 계수를 획득하기 위한 과정에 대한 설명도.3 is an explanatory diagram of a process for obtaining time domain filter coefficients in a frame synchronization method for a multicarrier-code division multiple access system;
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 단계; 상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 단계; 상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 단계; 및 상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the terminal receives a signal transmitted from the base station to detect the starting point of the frame; Determining a data frame transmission time point of the terminal based on the detected frame start point; A third step of detecting, by the base station, a frame starting point of each user signal by searching the peripheral region based on the frame starting point of the base station transmission signal transmitted from the terminal through the downlink; And a fourth step of dividing the signals of a plurality of users simultaneously transmitted based on the frame start point of the respective user signals to independently synchronize the respective user signals.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 멀티 캐리어-코드분할다중접속(MC-CDMA) 시스템에, 단말기가 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 프레임의 시작점을 검출하는 제 1 기능; 상기 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 상기 단말기의 데이터 프레임 전송시점을 결정하는 제 2 기능; 상기 기지국이 상기 단말기로부터 하향 링크를 통해 전송되는 기지국 전송 신호의 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색해 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출하는 제 3 기능; 및 상기 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 바탕으로 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적으로 동기를 맞추는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.The present invention also provides a multi-carrier-code division multiple access (MC-CDMA) system having a processor, comprising: a first function of detecting a start point of a frame by a terminal receiving a signal transmitted from a base station; A second function of determining a data frame transmission time of the terminal based on the detected frame start point; A third function of detecting, by the base station, a frame starting point of each user signal by searching a peripheral region thereof based on the frame starting point of the base station transmission signal transmitted from the terminal through a downlink; And a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a fourth function of separately synchronizing signals for each user signal by dividing signals of multiple users simultaneously transmitted based on the frame start point of each user signal. to provide.
본 발명은 실내 무선 환경에서 MC-CDMA 시스템을 위한 프레임 동기화 방법에 관한 것으로, 다중접속 방식으로는 코드분할 방식을 사용하고, 전송 방식으로는 OFDM(orthogonal frequency division multiplex)을 사용하므로 전송 신호는 일반적인 OFDM 시스템과 마찬가지로 프레임 구조를 가진다. 따라서, MC-CDMA 시스템의 전송 신호를 복조하기 위해서는 수신기에서는 수신 신호로부터 가장 먼저 프레임의 시작점을 찾는 과정, 즉 프레임 동기화 과정을 수행하여야 한다. 즉, 여기서 제안하는 동기화 방식은 하향 채널에서 각각의 단말기가 기지국으로부터 전송되는 신호로부터 종래의 OFDM 시스템을 위한 프레임 동기화 방법을 이용함으로써, 프레임 시작점을 찾고 이를 상향 채널에서의 송신 신호의 프레임 시작점으로 사용한다. 이 경우 각각의 단말기로부터 기지국으로 전송되는 신호들은 그 전송 경로에 따라 도달 시간의 지연이 발생하며 이 지연 시간은 단말기와 기지국의 거리에 비례한다.The present invention relates to a frame synchronization method for an MC-CDMA system in an indoor wireless environment, and uses a code division scheme as a multiple access scheme and an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) as a transmission scheme. Like an OFDM system, it has a frame structure. Therefore, in order to demodulate the transmission signal of the MC-CDMA system, the receiver must first perform a process of finding a starting point of a frame from the received signal, that is, a frame synchronization process. That is, the synchronization scheme proposed here uses a frame synchronization method for a conventional OFDM system from a signal transmitted from a base station by each terminal in a downlink channel, thereby finding a frame starting point and using it as a frame starting point of a transmission signal in an uplink channel. do. In this case, signals transmitted from each terminal to the base station are delayed in arrival time according to the transmission path, and the delay time is proportional to the distance between the terminal and the base station.
따라서, 기지국에서는 최적의 신호 복조를 위해 동시에 전송되는 각각의 사용자 신호를 구분하여 동기화 할 수 있는 방법이 필요하다. 본 발명에서는 이러한 방식의 프레임 동기화 방식과 이를 위한 상향 채널에서의 동기화 알고리즘을 제안한다.Therefore, the base station needs a method capable of distinguishing and synchronizing each user signal transmitted simultaneously for optimal signal demodulation. The present invention proposes such a frame synchronization scheme and a synchronization algorithm for the uplink channel.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명이 적용되는 멀티-캐리어 코드분할다중접속 시스템의 송신부에 대한 구성예시도이다.1 is an exemplary configuration diagram of a transmitter of a multi-carrier code division multiple access system to which the present invention is applied.
단말기는 기지국에서 전송되는 신호를 수신하여 OFDM 시스템의 동기화 방법 등을 이용하여 프레임의 시작점을 검출한다. 이렇게, 검출된 프레임 시작점을 기준으로 하여 단말기의 데이터 프레임 전송 시점을 결정함으로써, 각각의 단말기로부터 기지국에 전달되는 신호의 프레임 시작점의 차이는 신호 전파 경로의 차이에 따른다.The terminal receives a signal transmitted from the base station and detects the start point of the frame using a synchronization method of the OFDM system. Thus, by determining the data frame transmission time of the terminal on the basis of the detected frame start point, the difference in the frame start point of the signal transmitted from each terminal to the base station depends on the difference in the signal propagation path.
기지국에서는 동시에 전송되는 다수 사용자의 신호를 구분하여 각각의 사용자 신호에 대해 독립적인 동기화를 수행하여야 한다. 상기와 같이, 단말기 작용으로부터 기지국에 도달하는 사용자 신호의 프레임 시작점은 기지국에서 하향 링크를통해 전송하는 신호의 프레임 시작점 주위에 분포하게 된다. 따라서, 모든 사용자 신호는 의사동기화(quasi-synchronous)된 상태로 기지국에 수신된다. 그러므로 기지국은 기지국 전송 신호 프레임 시작점을 기준으로 하여 그 주변 영역을 탐색함으로써, 각 사용자 신호의 프레임 시작점을 검출할 수 있다.In the base station, the signals of a plurality of users transmitted at the same time should be distinguished to perform independent synchronization for each user signal. As described above, the frame start point of the user signal reaching the base station from the terminal operation is distributed around the frame start point of the signal transmitted through the downlink from the base station. Thus, all user signals are received at the base station in a quasi-synchronous state. Therefore, the base station can detect the frame start point of each user signal by searching the surrounding area based on the base station transmission signal frame start point.
한편, 수신된 신호로부터 각 사용자의 신호에 대해 독립적인 동기화를 수행하려면 각각의 사용자 신호를 구별할 수 있는 방법이 있어야 한다. MC-CDMA 시스템에서는 각 사용자에게 할당되는 고유 코드를 통해 사용자 구분이 이루어진다. 그러나, MC-CDMA 시스템에서는 일반적인 CDMA 시스템과는 달리 주파수 영역에서 신호 확산이 이루어지므로 역확산을 통한 사용자 신호 구분을 위해서는 수신 신호가 먼저 주파수 영역 신호로 변환되어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 주파수 영역 변환과 역확산을 수행할 수 있는 시간 영역 필터를 사용한다.Meanwhile, in order to perform independent synchronization with respect to each user's signal from the received signal, there must be a method of distinguishing each user signal. In the MC-CDMA system, user identification is performed through a unique code assigned to each user. However, in the MC-CDMA system, unlike a general CDMA system, since signal spreading is performed in a frequency domain, a received signal must first be converted into a frequency domain signal to distinguish a user signal through despreading. To this end, the present invention uses a time domain filter capable of performing frequency domain transformation and despreading.
도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 MC-CDMA 프레임에는 부반송파의 수 및 확산 이득에 따라 여러 개의 데이터 심볼이 전송되며, 각각의 심볼의 확산 신호는 부반송파들을 통해 병렬로 전송된다. 이때, 하나의 심볼에 의해 사용되는 부반송파들의 간격은 가능한 최대가 되도록 할당한다. 따라서, 기지국의 프레임 동기화는 하나의 프레임으로 전송되는 다수의 심볼들 중 하나의 심볼을 고려하여 이를 주파수 영역으로 변환하고 역확산한다. 이 경우에 사용되는 주파수 영역 변환 및 역확산용 필터의 계수는 도 3과 같이 구한다. 주파수 영역 변환 및 역확산을 위해서는 전체 프레임 데이터를 고려해야 하지만 이 경우에 시간 영역 필터 계수는 위상의 변화를 제외하면 반복된 형태로 나타나므로 필터의 탭수를 줄이고 필터 출력을 탭 딜레이라인(tapped delay line)을 통과시킴으로써, 시스템의 복잡도를 줄일 수 있다. 이와 같은 방법으로 얻은 필터 계수를 이용하여 전체 프레임 동기화는 도 2에 나타낸 바와 같이 수행한다.As shown in FIG. 1, several data symbols are transmitted in one MC-CDMA frame according to the number of subcarriers and the spreading gain, and the spread signal of each symbol is transmitted in parallel through the subcarriers. At this time, the interval of subcarriers used by one symbol is allocated to be the maximum possible. Accordingly, the frame synchronization of the base station considers one symbol among a plurality of symbols transmitted in one frame and converts it into the frequency domain and despreads it. The coefficients of the frequency domain transform and despread filter used in this case are obtained as shown in FIG. Full-frame data must be taken into account for frequency-domain conversion and despreading, but in this case the time-domain filter coefficients appear in a repetitive form except for phase changes, reducing the number of taps in the filter and tapped delay lines in the filter output. By passing through this, the complexity of the system can be reduced. Using the filter coefficients obtained in this way, full frame synchronization is performed as shown in FIG.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, MC-CDMA 시스템에서 필수적인 프레임 동기화를 효율적으로 수행할 수 있으며, 전체 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can efficiently perform frame synchronization essential in an MC-CDMA system and can reduce the complexity of the entire system.
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