KR20050025897A - 초기 레인징 신호 검출 방법 및 초기 레인징 신호 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OFDMA 방식 통신 시스템의 초기 레인징 신호 검출 방법 및 초기 레인징 신호 생성 방법이다. 본 발명에 따르면, 우선 레인징 부채널에 속하는 제1 부채널쌍 및 초기 레인징 부호로 사용가능한 레인징 부호 중 제1 레인징 부호를 선택한다. 다음, OFDM 복조 후 상기 제1 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 상기 제1 레인징 부호의 켤레 복소수 열을 곱하고, 제1 부채널쌍에 속하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당한다. 그리고, IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하여 모든 발생 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 구하고, IFFT를 취한 결과 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호를 검출한다. 또 초기 레인징 신호의 시간 영역의 크기는 한 OFDM 심벌값과 최대 RTD를 고려하여 생성한다. 따라서, 초기 레인징 신호 검출 회로가 간단해지고, 초기 레인징 신호로 인한 간섭 현상 및 타이밍 검출시 불명확성이 해결된다.

Description

초기 레인징 신호 검출 방법 및 초기 레인징 신호 생성 방법{INITIAL RANGING SIGNAL DETECTION METHOD AND INITIAL RANGING SIGNAL PRODUCING METHOD}

본 발명은 초기 레인징 신호 검출 방법 및 초기 레인징 신호 생성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDMA 방식 통신 시스템에서의 초기 레인징 신호 검출 방법 및 초기 레인징 신호 생성 방법에 관한 것이다.

일정 기준 타이밍에 기반하여 동작하는 기지국을 가지는 모든 통신 시스템은, 단말기로부터 송신된 신호가 기지국에 도달하는 데까지 소요되는 시간을 추정하여 각 단말기의 송신 타이밍을 조정하고, 그 결과 모든 단말기 신호가 동일한 타이밍으로 기지국에 도달하게 된다.

이 때, 한 단말기가 새로이 시스템에 접속할 때 상기 목적을 달성하기 위해 기지국까지의 신호 전달 지연 시간을 측정하는 일련의 과정을 초기 레인징이라고 한다. 따라서, 초기 레인징 신호는 이미 초기 레인징 과정을 거친 다른 단말기 신호들과 타이밍이 일치하지 않게 기지국에 수신되므로, 다른 단말기 신호들에 대해 간섭을 유발하지 않도록 초기 레인징 신호를 위한 별도의 채널을 가지는 프레임 구조가 필요하다.

기존 IEEE 802.16a 시스템에서, 초기 레인징 신호는 레인징 부채널로 할당된 짝수개의 부채널들 중 임의 선택된 인접한 두개의 부채널에 속한 총 106개의 부반송파를, 길이가 106비트인 임의 선택된 PN(Pseudorandom Noise) 부호로 변조하여 생성된다. 그러고 생성된 초기 레인징 신호는 초기 레인징을 위해 할당된 구간에 속하는 임의의 OFDM 심벌 구간을 통해 전송된다.

초기 레인징의 목적은 단말기와 기지국간의 신호 전달 지연 시간과 신호 전력 감쇄 정도를 추정하는 데 있다. 따라서, 기지국의 수신부에서는 각 OFDM 심벌 구간마다 레인징 부채널을 관찰하여 레인징 신호의 수신여부를 관찰한다. 그리고, 초기 레인징 신호가 수신된 경우, 초기 레인징 신호의 수신 타이밍과 수신 전력 레벨을 추정한다.

기지국의 수신부는 초기 레인징 신호를 검출하기 위해 레인징 부채널에 속하는 모든 가능한 부채널쌍에 대해 각 OFDM 심벌 구간마다 모든 가능한 타이밍 옵셋에 대해 모든 가능한 레인징 부호와 상관을 취한다. 그리고, 그 절대값이 임계치를 초과하는 경우, 해당 부채널 쌍을 통해 해당 레인징 부호로 변조된 초기 레인징 신호가 해당 OFDM 심벌 구간에 해당 타이밍으로 수신되었음을 검출한다. 이 때, 초기 레인징 신호 검출을 위해 많은 수의 상관 연산이 필요하다. 따라서, 초기 레인징 신호 검출을 위한 회로의 구현 복잡도와 전력 소모가 높아지는 문제가 발생한다.

한편, 기존 IEEE 802.16a 물리 계층 규격에서 기술하는 초기 레인징 신호의 형태는 초기 레인징 신호 전송을 위해 선택된 OFDM 심벌 구간에서 초기 레인징 신호 검출이 모든 가능한 초기 타이밍 옵셋에 대해 적절히 이루어도록 동일 패턴이 위상 불연속성 없이 2회 반복되는 형태로 설계되었다.

그러나, 초기 타이밍 옵셋이 있는 경우 두번째 반복패턴은 다른 초기 레인징 신호 또는 상향 링크 데이타 신호에 간섭을 유발할 뿐만 아니라, 동일한 부채널 쌍을 통해 동일한 레인징 부호를 가지고 인접한 OFDM 심벌 구간으로 두 개 이상의 서로 다른 단말기의 초기 레인징 신호가 수신되는 경우, 중복된 신호 구간에 대한 초기 레인징 신호 검출 결과의 처리가 명확하지 못할 염려가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초기 레인징 신호 검출 회로 구현의 복잡도를 해결하는 데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 초기 레인징 신호가 초기 레인징 신호로 인한 간섭 문제 및 초기 레이징 신호 검출에서의 불명확성 문제를 해결할 수 있는 시간 영역 크기를 갖도록 하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 초기 레인징 신호 검출 방법은, OFDMA 방식 통신 시스템의 초기 레인징 신호 검출 방법으로서, a) 레인징 부채널에 속하는 제1 부채널쌍 및 초기 레인징 부호로 사용가능한 레인징 부호 중 제1 레인징 부호를 선택하는 단계; b) 복조결과 상기 제1 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 상기 제1 레인징 부호의 켤레 복소수 열을 곱하는 단계; c) 제1 부채널쌍에 속하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당하는 단계; d) IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하여 모든 발생 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 구하는 단계; 및 e) IFFT를 취한 결과 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호를 검출하는 단계를 포함한다.

이 때, 제1 부채널 쌍이 레인징 부채널에 속하는 부채널 쌍 중 첫번째 부채널쌍이거나, 제1 레인징 부호가 사용 가능한 레인징 부호 중 첫번째 레인징 부호일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명 특징에 따른 초기 레인징 신호 생성 방법은, OFDMA 방식 통신 시스템의 초기 레인징 신호 생성 방법으로서, a) 단말기가 속한 셀의 시간 지연 파라메터 정보가 기지국으로부터 해당 셀에 속한 단말기들에 전송되는 단계; b) 한 OFDM 심벌구간, 상기 시간 지연 파라메터 정보 및 소정 여유치를 합한 제1 시간영역 길이를 갖는 초기 레인징 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

이 때, b)단계는 제1 시간영역의 길이가 두 OFDM 심벌구간을 초과하는 경우, 두 OFDM 심벌 구간인 제2 시간 영역 길이로 제한될 수 있다.

또한, 상기 시간 지연 파라메터는 RTD(Round Trip Delay)이거나 혹은 TTG(Transmit/receive Transition Gap) 중 하나 일 수 있다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 광대역 무선 MAN(Metroplitan Area Network) 시스템 규격인 IEEE 802.16a 의 OFDMA 모드에 대한 물리계층 규격에서 기술된 초기 레인징 방식을 대상으로 하며, 설명의 편의를 위하여 TDD모드를 예로 들어 설명한다.

그러나, 본 발명이 IEEE 802.16a 규격을 따르는 무선 데이타 통신 시스템에 국한적으로 적용되는 것은 아니며, IEEE 802.16a 물리 계층 규격에서 기술하는 초기 레인징 방식과 동일하거나 유사한 형태의 초기 레인징을 포함하는 여러 종류의 레인징 또는 동기 신호에 대한 신호 또는 타이밍 검출 또는 수신 전력 게벨 추정에도 적용될 수 있음은 자명하다.

IEEE 802.16a 물리 계층 규격에서는 UL-MAP(Up-Link Map)메세지를 통해 레이징 부채널로 할당된 짝수개의 부채널 중 임의의 연속된 두 개의 부채널에 대해 길이가 106비트인 최대 48가지의 초기 레이징 부호 중 하나를 임의로 선택하여 초기 레인징 신호를 전송한다. 그리고 전송 시점은 초기 레인징 신호 전송을 위해 UL-MAP 메세지를 통해 할당된 구간 중 임의의 OFDM 심벌 구간을 기준으로 한다.

이 때, 단말기와 기지국간의 신호 전달 지연 시간은 알려져 있지 않으므로, 초기 레인징을 수행하고자 하는 단말기는 하향 링크 신호의 타이밍을 기준으로 초기 레인징 신호 타이밍을 결정한다. 따라서, 기지국과 가까운 단말기의 초기 레인징 신호는 기지국으로부터 멀리 위치한 단말기의 초기 레이징 신호에 비해 기지국에 도달하는 타이밍이 빠르다.

IEEE 802.16a에서는 하향 링크 신호와 상향 링크의 간섭을 고려하여 기지국에서의 상향 링크 타이밍을 최대 지연 시간을 가지는 단말기의 신호, 즉 셀의 최외곽에 위치한 단말기로부터 수신되는 초기 레인징 신호의 타이밍을 기준으로 설계하였다. 따라서, 모든 초기 레인징 신호의 타이밍은 최악의 경우 기지국의 상향 링크 프레임 타이밍으로부터 RTD(Round Trip Delay)까지 앞설 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, IEEE 802.16a 물리 계층 규격에서 기술하는 초기 레인징 신호의 시간 영역은 두 OFDM 심벌구간에 걸쳐 일정한 길이의 시간 영역 패턴이 약 2회 반복되는 형태이며, 두 OFDM 심벌 구간 동안 연속된 위상을 가진다.

이 때, 유효 OFDM 심벌 구간이란 전체 OFDM 심벌 구간에서 보호 구간을 제외한 나머지 구간을 의미하며, OFDM 변조기의 IFFT 출력 벡터 길이와 동일한 개수의 샘플들로 구성된다.

이 때, 단말기번호가 S인 단말기로부터 송신된 초기 레인징 신호 Ss[n]은 다음 [수학식 1]과 같다.

여기서, n은 시간 영역에서의 샘플 번호이며, 는 OFDM 신호 생성에 사용되는 IFFT의 크기이며, RSC[k]는 단말기가 초기 레인징 신호 전송에 사용하는 두개의 인접한 부채널에 속한 106개의 부반송파 들 중 k번째 부반송파 번호로서 RSC[k]∈{-851, -850, …, -1, 1, 2, …, 851}이며, Cs[k]는 s번째 단말기의 레인징 부호를 나타낸다.

이 때, 채널 왜곡이나 잡음이 없다고 가정하면, 채널에서의 신호 전달 지연 시간이 샘플인 경우 기지국에 수신된 레인징 신호를 다음 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.

이 때, 레인징 부채널이 고정된 두 개의 부채널 즉 고정된 106개의 부반송파로 할당된 경우를 가정하면, 기지국에서 [수학식 2]와 같이 수신된 초기 레인징 신호에 대해 기지국의 기준 OFDM 심벌 타이밍에 맞춰서 FFT(Fast Fourie Tranform)을 취한 결과는 다음 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.

이 결과를 한 후보 레인징 부호 Cs'[k]에 대해 타이밍 오차 를 가정하여 상관을 취하면 다음과 같은 결과를 얻는다.

따라서, 레인징 부호를 검출하고 동시에 타이밍 오차를 검출하기 위해서는 해당셀에서 사용가능한 모든 에 대해 가능한 모든 타이밍 오차에 대한 상관값을 계산한 뒤 그 절대값이 최대가 되는 와 를 찾아야 한다. 이 때, 레인징 부채널이 주파수 영역 크기가 2R(R:양의 정수)개의 부채널로 주어진 경우에는 이 과정을 R개의 모든 가능한 부채널 쌍에 대해 수행해야 한다.

이 중 대부분의 실질적인 OFDMA 시스템에서 후보 값을 가장 많이 가지는 파라메터는 수신 타이밍 이다. 수신 타이밍의 범위는 셀 반경이 클수록 증가하며, 레인징 신호 검출의 전체적인 복잡도를 크게 좌우한다. 이 때 [수학식 4]는 다음고 같이 간단하게 바꿔쓸 수 있다.

여기서,

이다.

이 때, [수학식 5]의 첫번째 식의 상수 1/106은 모든 와 에 대해 동일하게 적용되는 것이므로 최대값을 찾는 과정에서 무시될 수 있다. 그 결과, [수학식 5]에서 상수 1/106을 제외한 나머지 식은 Xs[k]와 Ps[k]를 곱한 후, IFFT를 취한 것과 동일한 형태임을 알 수 있다.

상기 결과로부터, 레인징 부채널의 주파수 영역 크기가 두개의 부채널, 즉 106개의 부반송파의 R배(R:양의 정수)로 주어지는 경우 레인징 부호 및 타이밍 검출, 그리고 수신 전력 레벨 검출을 비교적 간단하게 수행할 수 있으며 구체적인 과정은 다음과 같다.

우선, 모든 상향 링크 신호에 대해 기지국의 타이밍에 따라서 일반적인 OFDM 복조 과정을 수행한다. 이 때 상향 링크 신호에는 초기 레인징 신호가 없을 수도 있으며, 하나 이상의 초기 레인징 신호가 포함될 수도 있다.

다음, 레인징 부채널에 속하는 총 R개의 부채널 쌍 중 제1 부채널 쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들에 대해 초기 레인징 부호로 사용가능한 총 M개의 레인징 부호 들 중 제1 레인징 부호의 켤레 복소수 열을 곱한다. 이 때 제1 부채널쌍은 총 R개의 부채널 쌍 중 첫번째 부채널 쌍에 해당하고, 제1 레인징 부호는 총 M개의 레인징 부호 중 첫번째 레인징 부호에 해당하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 과정을 거쳐 만들어진 벡터에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)을 취한다. 이 때 그 결과로서 얻어진 IFFT(Inverse Fast Fourie Transform) 출력 벡터는 후보 레인징 부호 Cs'[m]에 대한 [Corr[0], Corr[1], …, Corr[2047]]에 해당한다. 즉, 각 후보 레인징 부호에 대하여 IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하는 것만으로도 = 0,1, …, 2047의 모든 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 얻을 수 있다.

다음으로, IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취한 결과 얻어지는 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호가 현재의 OFDM 심벌 구간에 수신되었는지, 수신되었다면 어떤 타이밍 오차로 수신되었는지를 검출할 수 있으며, 검출된 타이밍 오차에 해당하는 IFFT 결과 벡터 요소의 절대값으로부터 검출된 초기 레인징 신호의 수신 전력 레벨을 추정할 수 있다.

그리고, 레인징 부채널에 속하는 나머지 R-1개의 부채널 쌍들과 나머지 M-1개의 레인징 부호들에 대해 상기 과정을 반복 수행하게 된다.

이하 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 신호 검출 방법을 더욱 상세하게 설명한다.

OFDMA 방식 통신 시스템에서 초기 레인징 구간이 시작되면, 레인징 부채널에 속하는 제1 부채널 쌍 및 초기 레인징 부호로 사용 가능한 레인징 부호 중 제1 레인징 부호가 선택된다(S100, S110, S120).

다음, 한 OFDM 심벌 구간의 신호를 수신하고 FFT(Fast Fourie Transform)을 취하여 OFDM 복조를 수행하고, 상기 제1 부채널 쌍에 속하는 부반송파 심벌값들과 상기 제1 레인징 부호의 켤레 복소수 열을 곱한다(S130, S140). 그리고, 제1 부채널쌍에 해당하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당한다(S150).

이 때 상기 제1 부채널 쌍은 레인징 부채널에 속하는 부채널 쌍들 중 첫번째 부채널쌍일 수 있으며, 제1 레인징 부호는 초기 레인징 부호로 사용 가능한 레인징 부호 중 첫번째 레인징 부호로 구성될 수 있다.

다음, 상기 과정을 거쳐 만들어진 벡터에 대해 IFFT(Inverse Fourie Fast Trasnform)을 취하면, 그 결과로서 얻어지는 IFFT(Inverse Fourie Fast Transform)출력 벡터는 제1 레인징 부호에 대해 모든 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값에 해당한다(S160). 따라서, 각 레인징 부호에 대해 IFFT(Inverse Fourie Fast Transform)을 취하는 것 만으로도 모든 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 얻을 수 있게 된다.

그리고, IFFT(Inverse Fourie Fast Transform)을 취한 결과 얻어진 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호가 현재의 OFDM 심벌구간에 수신되었는지, 수신되었다면 어떤 타이밍 오차로 수신되었는지 검출할 수 있으며, 검출된 타이밍 오차에 해당하는 IFFT 결과 벡터 요소의 절대값으로부터 검출된 초기 레인징 신호의 수신 전력 레벨을 추정할 수 있다.

보다 구체적으로, IFFT(Inverse Fourie Fast Transform)을 취한 결과 얻어진 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 절대값이 소정의 임계치보다 큰 요소를 검색한다(S170). 이 때, 절대값이 소정의 임계치보다 큰 요소가 존재하는 경우, 최대인 절대값으로부터 수신 전력 레벨을 검출할 수 있고, 초기 레인징 신호가 어떤 타이밍 오차로 수신되었는지 검출할 수 있다(S180, S190, S200).

다음, 레인징 부채널에 속하는 나머지 부채널쌍과 나머지 레인징 후보들에 대해 상기 과정을 반복 수행하게 되는데, 구체적으로는 다음과 같다.

단계(S190, S200)에서, 제1 부채널 쌍 및 제1 레인징 부호를 통해 초기 레인징 신호 수신여부, 초기 레인징 신호가 수신된 경우 어떤 타이밍 오차로 수신되었는지 여부 및 검출된 초기 레인징 신호의 수신 전력 레벨을 추정한 다음, 단계(S210)에서, 상기한 바와 같은 초기 레인징 신호 검출 과정이 수행되지 않은 부채널 쌍이 존재하는 지 확인한다.

이 때, 초기 레인징 신호 검출 과정이 수행되지 않은 제2 부채널 쌍이 존재하는 경우, 제2 부채널 쌍을 후보 부채널 쌍으로 선택하고 미리 선택된 레인징 부호를 함께 이용하여 상기한 바와 같은 방식으로 초기 레인징 신호 검출 과정을 반복 수행한다(S220).

여기서, 제2 부채널 쌍을 후보 부채널 쌍으로 선택한 후, 초기 레인징 부호로 사용가능한 모든 레인징 부호가 초기 레이징 신호 검출에 사용되었는지 확인하여, 사용되지 않은 제2 레인징 부호가 존재하는 경우 제2 레인징 부호를 선택한다. 그리고, 제2 부채널 쌍 및 제2 레인징 부호를 이용하여 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 초기 레인징 신호를 검출하게 된다(S230, S240, S250, S260).

한편, 단계(S190, S200)에서, 제1 부채널 쌍 및 제1 레인징 부호를 통해 초기 레인징 신호 수신여부, 초기 레인징 신호가 수신된 경우 어떤 타이밍 오차로 수신되었는지 여부 및 검출된 초기 레인징 신호의 수신 전력 레벨을 추정한 다음, 초기 레인징 신호로 사용 가능한 모든 레인지 부호가 초기 레인징 신호 검출에 사용되었는지 확인하는 과정이 먼저 수행될 수도 있다.

다음, 사용되지 않은 제2 레인징 부호가 존재하는 경우, 제2 레인징 부호를 선택하고 미리 선택된 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 상기 제2 레인징 부호의 켤레 복소수열을 곱하여 상기한 바와 같은 방식으로 초기 레인징 신호 검출 과정을 반복 수행할 수 있다.

마찬가지로, 제2 레인징 부호를 선택한 후, 레인징 부채널에 속하는 모든 부채널 쌍에 대해 초기 레인징 신호 검출 과정이 수행되었는지 확인한다. 그리고, 수행되지 않은 제2 부채널쌍이 존재하는 경우 제2 부채널쌍을 선택하여, 제2 레인징 부호 및 제2 부채널쌍을 이용해 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 초기 레인징 신호를 검출할 수 있다.

한편 길이가 두 OFDM 심벌 구간인 초기 레인징 신호는 동일 패턴이 약 2회 반복되므로 연속한 두 OFDM 심벌 구간에 해당하는 불명확성을 가진다.

예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 각 단말기가 서로 다른 부채널 또는 레인징 부호를 사용하거나 초기 레인징 신호 타이밍이 두 OFDM 심벌 구간 이상 떨어진 경우에는, 해당 레인징 부호 및 부채널에 대해 연속한 두 OFDM 심벌 구간동안 연속하여 검출되는 레인징 신호 타이밍 중 시간적으로 앞서는 OFDM 심벌 구간에 대한 타이밍 검출 결과를 채택하면 된다.

이 경우 반복되는 신호는 모든 가능한 초기 레인징 신호 타이밍에 대하여 첫번째 OFDM 심벌 구간동안 불연속성이 없는 초기레인징 신호가 수신되도록 하기 위한 것으로, 초기 레인징 신호 검출에 있어서 반복패턴을 결합하여 신호 대 잡음비 측면에서 이득을 얻을 수도 있다. 반면, 두번째 OFDM 심벌 구간이 끝나기 전 초기 레인징 신호가 끝나므로, 다른 초기 레인징 신호나 상향 링크 데이타 신호에 간섭으로 작용하는 문제점을 가진다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두 개 이상의 단말기가 동일한 기지국으로 동일한 레인징 부호를 사용하여 근접한 심벌 구간을 선택하여 초기 레인징을 시도하는 경우에는 타이밍 검출 결과의 판정이 명확하지 못하다.

우선, k+1번째 OFDM 심벌 구간동안은 서로 다른 두 단말기 A, B로부터 초기 레인징 신호가 혼재하므로, 단말기 A 또는 B의 타이밍 중 어느 것에 대한 검출 결과인지가 불명확할 수 있다. 더 나아가 k+1번째 OFDM 심벌 구간동안 단말기 B로부터 수신된 초기 레인징 신호가 존재하는지 여부까지도 불명확하거나 단말기 B의 초기 레인징 신호가 단말기 A의 초기 레인징 신호와의 충돌로 인하여 제대로 검출되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 초기 레인징 신호 타이밍 검출에서의 불명확성과 충돌 확률을 줄이기 위해 길이가 짧은 초기 레인징 신호를 생성할 필요가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초기 레인징 신호는 IEEE 802.16a의 초기 레인징 신호와 동일하게 생성되며, 단 시간 영역에서의 길이를 한 OFDM 심벌 구간과 최대 RTD(Round Trip Delay)의 합과 동일하게 구성할 수 있다. 혹은 추가 여유분을 고려하여 초기 레인징 신호의 시간 영역의 크기를 좀 더 길게 설계하라 수도 있다.

이 때, OFDM 심벌의 길이가 짧고 셀 반경이 큰 경우에는 한 OFDM 심벌 구간과 최대 RTD(Round Trip Delay)의 합 혹은 추가 여유분까지 고려한 초기 레인징 신호의 시간 영역의 크기가 두 OFDM 심벌 구간을 초과할 수도 있다. 이 경우에는 초기 레인징 신호의 길이를 두 OFDM 심벌 구간으로 제한하여 사용한다. 즉, 초기 레인징 신호의 길이는 한 OFDM 심벌 구간과 RTD, 그리고 추가적인 여유분을 합한 값과 두 OFDM 심벌 구간의 두 값 중 작은 값을 사용한다. 이 때 상기 추가적인 여유분은 0이 될 수도 있는 소정값이다.

여기서, RTD에 대한 정보는 단말기가 가지고 있지 않으므로, 기지국으로부터 단말기로 RTD 정보를 전달하는 별도의 방법이 필요하다.

첫째, IEEE 802.16a 규격의 DCD(Downlink Channel Description) 메세지와 같은 별도의 MAC(Medium Access Control) 메세지에 RTD 정보를 추가 전송할 수 있다. 이 때, RTD 정보를 위한 TLV(Type/Length/Value) 부호를 IEEE 802.16a 규격에 추가하는 변경이 필요하다. 둘째, 기지국으로부터 해당 셀에 속하는 모든 단말기들에 전송하는 DCD 메세지에 포함된 TTG(Transmit/receive Transition Gap) 값을 RTD 대신 사용할 수 있다. TTG는 RTD 값을 최소값으로 하며, 자원낭비를 고려하여 최대한 RTD에 가까운 값으로 선택되므로 RTD를 대체할 파라미터로 가능하다.

이상 설명한 바는 본 발명의 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 당업자에게 자명한 사항에 대해 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 후술할 청구 범위에 기재된 사항 및 그 균등물로 해석되는 사항을 모두 포함할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 셀 반경이 큰 통신 시스템에서 넓은 범위의 초기 레인징 신호 타이밍에 명확한 검출이 가능하다. 특히, 초기 레인징 신호 검출 회로의 구현 복잡도가 해결되어 하드웨어 구현 비용과 전력 소모를 줄일 수 있다.

또한, 기존의 길이가 긴 초기 레인징 신호와 두번째 OFDM 심벌 구간에서 다른 레인징 신호와의 사이에서 발생하는 간섭이 방지되므로 초기 레인징 성공 확률이 높아진다.

그리고, 기존의 길이가 긴 초기 레인징 신호가 두번재 OFDM 심벌 구간에서 사향 링크 데이타 신호에 대해 일으키는 간섭이 방지되므로 상향 링크 데이타 버스트들의 BER(Bit Error Rate) 성능이 향상된다.

또, 기존의 길이가 긴 초기 레인징 신호의 경우 발생할 수 있는 타이밍 검출에 있어서의 불명확성 문제가 발생하지 않는다.

도 1은 IEEE 801.16a 물리 계층 규격에서 기술하는 초기 레인징 신호의 시간 영역 형태이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 신호 검출 방법이다.

도 3은 한 단말기가 초기 레인징을 시도하는 첫번째 OFDM(Orthgonal Frequency Division Multiplexing) 심벌 구간(심벌번호:k)동안 기지국에 수신되는 다른 단말기로부터의 초기 레인징 신호가 존재하지 않는 경우이다.

도 4는 둘 이상의 단말기로부터 초기 레인징 신호가 동일 부채널쌍과 동일 레인징 부호를 가지고 인접한 OFDM 심벌 구간으로 수신되는 경우이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 신호의 시간 영역의 예이다.

Claims (17)

1. OFDMA 방식 통신 시스템의 초기 레인징 신호 검출 방법에 있어서,

   a) 레인징 부채널에 속하는 제1 부채널쌍 및 초기 레인징 부호로 사용가능한 레인징 부호 중 제1 레인징 부호를 선택하는 단계;

   b) OFDM 복조 후 상기 제1 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 상기 제1 레인징 부호의 켤레 복소수 열을 곱하는 단계;

   c) 제1 부채널쌍에 속하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당하는 단계;

   d) IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하여 모든 발생 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 구하는 단계;

   e) IFFT를 취한 결과 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 부채널 쌍은 레인징 부채널에 속하는 부채널 쌍 중 첫번째 부채널쌍인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 레인징 부호는 사용 가능한 레인징 부호들 중 첫번째 레인징 부호 인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   e) 단계 이후,

   f) 레인징 부채널에 속하는 모든 부채널 쌍에 대해 초기레인징신호 검출 과정이 수행되었는지 확인하는 단계;

   g) 수행되지 않은 제2 부채널 쌍이 존재하는 경우 제2 부채널 쌍을 선택하여 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 복조를 수행하는 단계;

   h) 상기 제2 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 미리 선택된 레인징 부호의 켤레 복소루 열을 곱하고, 상기 제2 부채널쌍에 속하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당하는 단계;

   i)IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하여 모든 발생 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 구하고, 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
5. 제4항에 있어서,

   g) 단계는,

   g-1) 수행되지 않은 제2 부채널 쌍이 존재하는 경우 제2 부채널 쌍을 선택하고 초기레인징 부호로 사용가능한 모든 레인징 부호가 초기레인징 신호 검출에 사용되었는지 확인하는 단계; 및

   g-2) 사용되지 않은 제2 레인징 부호가 존재하는 경우, 제2 레인징 부호를 선택하고 다음 OFDM 심벌구간에 대해 복조를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
6. 제5항에 있어서,

   g-1) 단계 이후,

   g-3) 모든 레인징 부호가 초기레인징 신호 검출에 사용된 경우, 제1 레인징 부호가 선택된 상태로 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 복조를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기레인징 신호 검출 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   e) 단계 이후,

   j) 초기 레인징 부호로 사용가능한 모든 레인징 부호가 초기 레인징 신호 검출에 사용되었는지 확인하는 단계;

   k) 사용되지 않은 제2 레인징 부호가 존재하는 경우, 제2 레인징 부호를 선택하여 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 복조를 수행하는 단계;

   l) 미리 선택된 부채널쌍에 해당하는 부반송파 심벌값들과 상기 제2 레인징 부호의 켤레 복소루 열을 곱하고, 선택된 부채널쌍에 속하지 않는 부반송파들 심벌값에 널(Null)을 할당하는 단계;

   m)IFFT(Inverse Fast Fourie Transform)를 취하여 모든 발생 가능한 타이밍 오차에 대한 상관값을 구하고, 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 초기 레인징 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
8. 제7항에 있어서,

   k) 단계는,

   k-1) 사용되지 않은 제2 레인징 부호가 존재하는 경우 제2 레인징 부호를 선택하고 레인징 부채널에 속하는 모든 부채널 쌍에 대해 초기레인징신호 검출 과정이 수행되었는지 확인하는 단계;

   k-2) 수행되지 않은 제2 부채널 쌍이 존재하는 경우, 제2 부채널 쌍을 선택하고 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 복조를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
9. 제8항에 있어서,

   k-1) 단계 이후,

   k-3) 모든 부채널쌍에 대해 초기레인징 신호 검출 과정이 수행된 경우, 제1 부채널 쌍이 선택된 상태로 다음 OFDM 심벌 구간에 대해 복조를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
10. 제4항에 있어서,

    상기 제2 부채널쌍은 레인징 부채널에 속하는 모든 부채널 쌍중 두번째 부채널쌍인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 제2 레인징 부호는 초기 레인징 부호로 사용가능한 모든 레인징 부호 중 두번째 레인징 부호인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 e) 단계는,

    e-1) IFFT를 취한 결과 벡터 요소들의 절대값을 관찰하여 소정의 임계치보다 큰 요소가 존재하는지 확인하는 단계;

    e-2) 존재하는 경우, 최대인 절대값으로부터 수신 전력 레벨을 추정하고 타이밍 옵셋을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 검출 방법.
13. OFDMA 방식 통신 시스템의 초기 레인징 신호 생성 방법에 있어서,

    a) 단말기가 속한 셀의 시간 지연 파라메터 정보가 기지국으로부터 해당 셀에 속한 단말기들에 전송되는 단계;

    b) 한 OFDM 심벌구간, 상기 시간 지연 파라메터 정보 및 소정 여유치를 합한 제1 시간영역 길이를 갖는 초기 레인징 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 생성 방법.
14. 제13항에 있어서,

    b) 단계는,

    제1 시간영역 길이가 두 OFDM 심벌구간을 초과하는 경우, 두 OFDM 심벌구간인 제2 시간영역 길이로 제한되는 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 생성 방법.
15. 제13항에 있어서,

    상기 시간 지연 파라메터는 RTD(Round Trip Delay) 혹은 TTG(Transmit/receive Transition Gap) 중 하나 인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 생성 방법.
16. 제15항에 있어서,

    a) 단계는,

    상기 시간 지연 파라메터가 상기 RTD(Round Trip Delay)인 경우, MAC(Medium Access Control) 메세지에 상기 RTD 정보를 추가 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 생성 방법.
17. 제15항에 있어서,

    a) 단계는,

    상기 시간 지연 파라메터가 상기 TTG(Transition/receive Transition Gap)인 경우, DCD(Downlink Channel Description) 메세지를 통해 상기 TTG(Transition /receive Transition Gap) 정보가 전송되는 단계인 것을 특징으로 하는 초기 레인징 신호 생성 방법.