KR20060000185A

KR20060000185A - 직교 주파수 분할 다중 접속 - 시분할 다중 통신시스템에서 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관특성을활용한 상향링크 랜덤 접속채널의 전송 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060000185A
Application number: KR1020040048733A
Authority: KR
Inventors: 조재원; 주판유; 조시준; 장영빈; 임치우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-01-06
Also published as: KR100826100B1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속-시분할 듀플렉싱 방식을 사용하는 통신시스템에서 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관특성을 활용한 상향링크 랜덤 접속채널의 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 상향링크 레인징 채널을 다수의 레인징 부채널들로 구성한다. 단말기는 하향링크로 수신되는 프리앰블과 파일롯 톤의 수신정보를 활용하여 상기 각 레인징 부채널의 채널 상태를 예측하고, 예측된 결과를 이용하여 채널상태가 가장 좋은 레인징 부채널을 선택한 후 상기 선택된 레인징 부채널로 레인징 신호를 송출한다. 또한, 상기 각 레인징 부채널을 주파수와 시간축상에서 인접한 부반송파들로 구성하여, 송출된 레인징 코드 비트들이 동일한 특성의 페이딩 채널을 통과하도록 레인징 부채널을 설계한다. 이와 같은 본 발명은 레인징 신호의 수신 전력을 높이고 수신 레인징 코드의 상관함수 특성을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.

OFDM, OFDMA, TDD, 레인징 채널, 랜덤접속 채널

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 - 시분할 다중 통신 시스템에서 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관특성을 활용한 상향링크 랜덤 접속채널의 전송 장치 및 방법 {UPLINK RANDOM ACCESS CHANNEL TRANSMISSION APPARATUS AND METHOD UTILIZING RECIPROCALITY BETWEEN DOWNLINK AND UPLINK CHANNELS IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS-TIME DIVISION DUPLEXING COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 IEEE 802.16 OFDMA-TDD 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 일반적인 IEEE 802.16 OFDMA-TDD 통신 시스템의 상향링크 레인징 채널의 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 상향링크 레인징 채널의 전송 방식을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신시스템에서 상향링크 레인징 채널의 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 시스템에서 단말기 장치의 구성을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 시스템에서 기지국 장치의 구성 을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 단말기 장치의 레인징 채널 송신 절차를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신시스템에서 기지국 장치의 레인징 채널 수신 절차를 도시한 도면.

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) - 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 'OFDMA-TDD 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로, 특히 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관특성(reciprocality)을 이용한 상향링크 랜덤 접속채널 (Random Access Channel) 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에, 4세대 이동통신 시스템의 물리 계층으로 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 한다)/OFDMA 방식이 제안되고 있다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16에서 제안되고 있는 방식이며, 직렬로 입력되는 변조 심볼들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse fast Fourier Transform)하여 병렬 데이터로 전송하는 방식이다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 듀플렉싱 방식으로서 FDD(Frequency Division Duplexing)방식과 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용할 수 있다.

IEEE 802.16 에서는 상향링크의 랜덤 접속채널로서 레인징 채널 (Ranging Channel)이 운용된다. 상기 레인징 채널을 이용하여 초기 레인징 (Initial Ranging)과, 주기적 레인징 (Periodic Ranging), 그리고 대역폭 요구 레인징 (Bandwidth Request Ranging)을 동작시킨다. 상기 초기 레인징은 단말기가 시스템 진입 절차 (Network entry procedure)시 또는 시스템의 정보를 손실한 경우에 수행하는 것으로서, 상향링크의 동기 획득을 목적으로 한다. 상기 초기 레인징 시에, 기지국에서는 수신된 레인징 신호의 정확한 수신시점을 측정하여 상기 기지국과 단말기간의 왕복 시간 지연(round trip delay)을 계산하고 이 값에 해당하는 타이밍 오프셋(timing offset)을 상기 단말기에게 알려준다. 상기 초기 레인징 동작을 통해서, 상기 단말기는 상향링크 신호가 상기 기지국의 상향링크 OFDM 심볼(symbol) 경계점에 정렬되도록 송신 시점을 조절한다. 뿐만 아니라, 상기 기지국은 레인징 신호의 수신신호 세기를 측정하고, 이 값을 이용하여 상기 단말기의 송신 전력을 제어한다. 상기 전력 제어 동작을 통해서, 상향링크에서 발생될 수 있는 근거리/원거리 문제(Near-far problem)를 해결한다. 상기 주기적 레인징은 단말기가 상기 초기 레인징을 성공한 다음에 주기적으로 수행한다. 상기 주기적 레인징의 목적은 앞서 기술한 초기 레인징의 목적과 동일하다. 한편, 상기 대역폭 요구 레인징은 단말기가 기지국에게 상향링크 데이터 전송을 위해 상향링크 대역폭을 요청하는 목적으 로 사용된다.

도 1은 일반적인 OFDMA-TDD 통신시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시하고 있다. 특히, 도 1은 IEEE 802.16 OFDM-TDD 통신시스템의 프레임 구조를 보여준다. 여기서, 가로축의 인덱스는 OFDM 심볼의 인덱스를 나타내고, 세로축의 인덱스는 서브채널(subchannel)의 인덱스를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 프레임은 시간-주파수 평면에서 사각형의 영역으로 표시되는 다수의 버스트(burst)들로 구성된다. 상기 하향링크 프레임과 상향링크 프레임은 TDD 방식으로 이중화되므로, 하향링크 프레임 길이와 상향링크 프레임 길이를 유연하게 조절할 수 있다. 예를들어, 도시된 바와 같이 k번째부터 k+15번째까지의 심볼구간은 하향링크를 위해 할당하고, k+17번째부터 k+16번째까지의 심볼구간은 상향링크를 위해 할당할수 있다. 한편, 레인징 채널(Ranging subchannel)은 상향링크 프레임의 전 심볼 구간을 사용하고 다수의 부반송파(sub-carrier)들이 할당되는 것을 알 수 있다.

도 2는 종래기술에 따른 레인징 채널의 구조를 도시하고 있다. 특히, 도 2는 IEEE 802.16 OFDM-TDD 통신시스템에 따른 레인징 채널의 구조를 보여준다. 즉, 상향링크 프레임이 총 6개의 심볼들로 구성된 경우에 해당한다.

도 2를 참조하면, 레인징 채널은 6개의 심볼 구간동안 총 12개의 부채널(subchannel)들로 구성된다. 상기 부채널들의 각각은 3 심볼구간동안 6개의 타일 (tile)들로 구성되며, 각 타일은 시간축으로 3 심볼 구간과 주파수축으로 4 반송파 구간을 점유한다. 따라서, 하나의 타일은 3 심볼구간 기준으로 12개의 부반송파(subcarrier)들로 구성된다.

여기서, 하나의 타일을 구성하는 12개 반송파(sub-carrier)들은 물리적으로 인접해 있지만, 상기 타일들은 레인징 채널이 깊은 페이딩(deep fading)에 빠지는 것을 방지하기 위해 주파수 축상에서 퍼뮤테이션(permutation)되어 서로 떨어져 있다. 이것은, 부채널(subchannel)들도 주파수 축 상에서 퍼뮤테이션(permutation)되어 서로 떨어져 있음을 의미한다.

상기 레인징 채널은 랜덤 억세스 채널로 동일한 시간에 다수의 단말기들로부터의 레인징 신호 송출이 허용된다. 단말기는 사용 가능한 레인징 코드(code) 중에서 임의로 하나를 선택하여 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리하여 레인징 채널로 송출한다. 사용되는 레인징 코드는 앞서 기술된 초기 레인징과, 주기적 레인징, 그리고 대역폭 요구 레인징에 따라 다르나, 그 코드의 길이는 레인징 모드에 관계없이 모두 144bit이다.

한편, 레인징 코드의 전송 방식은 레인징 모드에 따라 차이가 난다. 상기 초기 레인징의 경우에는 한 레인징 코드를 두 심볼 동안 반복해서 전송하거나, 두 레인징 코드를 네 심볼 동안 각각 두 번 반복하여 전송한다. 주기적 레인징과 대역폭 요구 레인징의 경우에는 하나의 레인징 코드를 한 심볼 구간동안 전송하거나, 세 개의 레인징 코드를 세 심볼 구간동안 전송한다.

다시, 상기 도 2를 참조하면, 초기 레인징의 경우 하나의 레인징 코드를 두 심볼 동안구간 반복해서 전송하고, 주기적 레인징과 대역폭 요구 레인징의 경우 하나의 레인징 코드를 한 심볼 구간동안 전송한다. 여기서, 상기 3가지 레인징 모드의 단말기들은 각각 임의로 선택한 레인징 코드로 레인징을 시도하기 때문에 레인징 채널 상에서 충돌이 발생할수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 종래의 레인징 채널은 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 레인징 채널은 주파수축 상에서 부채널(혹은 타일)들이 퍼져 있기 때문에 주파수 선택적 페이딩 채널(frequency fading channel)을 통과할 때 레인징 신호가 왜곡될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 종래에 상기 레인징 채널의 부채널(subchannel)들을 주파수 상에서 떨어뜨린 이유는 모든 부채널들이 깊은 페이딩(deep fading)에 빠지는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 상기 부채널들을 주파수 상에서 퍼뮤테이션(permutation)하여 상기 레인징 채널의 모든 데이터가 일시에 왜곡되는 현상을 방지하고 있다.

그러나, 이와 같이 퍼뮤테이션(permutation) 방식을 사용할 경우, 레인징채널의 부채널들이 서로 다른 페이딩 특성을 겪게 되고, 따라서 레인징 코드의 많은 부분이 왜곡될 수 있는 문제점이 발생할수 있다. 한편, 상기 레인징 코드의 왜곡은 레인징 코드의 자기 상관(auto-correlation) 특성과 상호 상관(cross-correlation) 특성을 악화시켜 레인징 신호의 검출을 어렵게 만든다. 특히, 다중 사용자가 동시에 레인징 신호를 송출하는 경우에는 레인징 신호의 검출이 더욱 어려워진다.

앞서 설명한 바와 같이, OFDMA-TDD 시스템에서 기지국과 단말기는 랜덤 접속방식으로 운용되는 레인징 채널을 이용하여 상향링크 전송신호의 시간동기와 주파수동기를 획득하고 송신 전력을 조절한다. 뿐만 아니라 상향링크 데이터 전송을 위한 대역 할당 요청도 레인징 채널을 통해 수행된다. 그러므로, 레인징 채널의 신호 검출 성능은 시스템의 전체 성능에 크게 영향을 미친다. 일예로, 만약 단말기가 초기 레인징을 계속 실패한다면, 기지국은 상기 단말기를 전혀 인식할 수가 없다.

이와 같이 레인징 채널의 중요성에도 불구하고, 주파수 선택적 페이딩 환경에서 레인징 채널의 수신 성능이 매우 열악한 문제점이 있다. 따라서, 상기 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 레인징 채널의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 개선 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 랜덤 접속방식으로 운용되는 상향링크 레인징 채널의 수신 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 OFDMA-TDD 시스템에서 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관특성(reciprocality)을 이용해 상향링크 랜덤 접속채널 (Random Access Channel)을 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA-TDD 시스템에서 레인징 코드를 주파수 및 시간축 상에서 인접한 부반송파들을 이용해 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함 에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA-TDD 시스템에서 하향링크 프리앰블 및/또는 파일롯 신호를 이용해서 상향링크 레인징 채널의 채널상태를 예측하고, 채널상태가 좋은 주파수 대역으로 레인징 신호를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA-TDD 시스템에서 레인징 코드의 비트들이 동일한 특성의 페이딩 채널을 통과하도록 레인징 채널을 구성하는데 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 레인징 채널을 전송하기 위한 장치는, 고속 푸리에 변환된 신호로부터 상기 레인징 채널이 점유하는 주파수 대역의 하향링크 신호를 검출해서 출력하는 검출기와, 상기 검출기로부터의 상기 하향링크 신호의 수신전력을 측정하고, 상기 측정된 수신전력에 근거해서 채널상태가 양호한 레인징 부채널을 선택하는 제어부와, 레인징 신호가 상기 선택된 레인징 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 레인징 코드의 비트들을 OFDM심볼단위로 IDFT 처리기의 해당 부반송파 위치들로 출력하는 레인징 신호 생성기와, 상기 레인징 신호 생성기로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하는 상기 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리기를 포함하는 것을 특징으로 한 다.

본 발명의 제2견지에 따르면, 복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 기지국이 상기 레인징 채널(random access channel)을 수신하기 위한 장치는, 수신신호를 미리 설정된 FFT 윈도우로 고속 푸리에 변환하여 출력하는 DFT처리기와, 상기 DFT처리기로부터의 신호에서 각 레인징 부채널 신호를 추출하고, 상기 추출된 각 레인징 부채널 신호와 미리 알고 있는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하며, 피크가 검출될 경우 레인징 코드와 그 피크값을 출력하는 레인징 부채널 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3견지에 따르면, 복수의 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 랜덤 억세스 채널(Random Access Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 랜덤 억세스 채널을 전송하기 위한 방법은, 하향링크 신호에 대해 각 톤에서의 수신전력을 측정하고, 상기 각 톤에서의 수신전력에 근거해서 각 부채널의 채널상태를 예측하는 과정과, 상기 예측 결과에 따라 채널상태가 가장 양호한 부채널을 선택하는 과정과, 랜덤 억세스 신호가 상기 선택된 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 랜덤 억세스 채널의 데이 터를 OFDM심볼단위로 해당 부반송파들에 할당하는 과정과, 상기 부반송파들에 할당된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4견지에 따르면, 복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 기지국이 상기 레인징 채널(random access channel)을 수신하기 위한 방법은, 수신신호를 미리 설정된 FFT 윈도우로 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하는 과정과, 상기 고속 푸리에 변환된 신호에서 각 레인징 부채널 신호를 추출하는 과정과, 상기 추출된 각 레인징 부채널 신호와 미리 알고 있는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하는 과정과, 상기 피크가 검출된 레인징 코드와 그 피크값을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용하는 통신 시스템에서 상향링크와 하향링크 채널의 상관특성을 활용하여 기지국에서의 상향링크 랜덤 접속채널 (Random Access Channel)의 수신 성능을 개선시키기 위한 장치 및 방법을 제안한다. 이하 설명은 상기 랜덤 접속 채널로 레인징 채널(Ranging channel)을 예를들어 설명할 것이다. 하지만, 본 발명이 레인징 채널뿐만 아니라 여타 다른 랜덤 접속 채널에 적용될수 있음은 자명하다 할 것이다.

본 발명은 레인징 채널을 복수의 레인징 부채널(Ranging subchannel)들을 구분하고, 단말기는 상기 레인징 부채널 중에서 하나를 선택하여 레인징 신호를 송출한다. 이때, 상기 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 인접한 부반송파들로 구성하며, 상기 레인징 부채널들간의 거리를 충분히 떨어뜨려 상기 레인징 부채널들의 채널상태가 서로 상관되지 않도록(uncorrelated) 한다. 상기 단말기는 각 레인징 부채널의 채널 상태를 예측하고, 예측된 채널상태가 가장 좋은 레인징 부채널로 레인징 신호를 전송한다. 이와 같이, 기지국에서의 레인징 신호의 수신 전력을 향상시키고, 궁극적으로는 레인징 신호의 검출 성능을 증가시킨다.

본 발명은 TDD 시스템의 고유한 특성인 상향링크 채널과 하향링크 채널의 상관관계(reciprocality)를 활용하여 레인징 채널의 상태를 예측한다. 상기 TDD 시스템은 상향링크와 하향링크에서 동일한 반송파 주파수를 사용한다. 따라서, 상향링크와 하향링크의 프레임 길이가 길지 않거나 또는 이동 속도가 작은 단말기의 경우에 상향링크의 채널 응답 특성이 하향링크의 채널응답 특성과 거의 동일할 수 있 다. 그러므로, 단말기가 하향링크 채널로 전송되는 신호들을 측정하고 그 값을 사용하여 레인징 부채널들의 채널상태를 충분히 예측할 수 있다.

상술한 레인징 부채널의 채널상태 예측 방법의 예로서, 하향링크로 전송되는 프리앰블 신호(preamble signal)와 파일롯 톤 (pilot tone)을 활용할 수 있다. 프리앰블과 파일롯 톤은 기지국에서 상시 전송되는 제어신호 (control signal)로서, 동일 기지국에서는 프리앰블과 파일롯 톤의 전송 패턴(pattern)이 일정하다. 또한 하향링크 초기동기 획득절차(initial synchronization)와 기지국에서 전송되는 제어메시지(control message)를 통하여, 단말기는 프리앰블과 파일롯 톤의 패턴을 초기 레인징 시도 전에 미리 알 수 있다. 각 레인징 부채널의 점유 대역을 통해 전송된 하향링크 프리앰블과 파일롯 톤들의 수신 신호 세기(RSS: received signal strength) 및 신호대 잡음비 (SNR: signal to noise ratio)들을 이용하여, 해당 레인징 부채널이 겪을 채널 상태를 예측할 수 있다. 예측된 결과를 이용하여 가장 채널 상태가 좋은 레인징 부채널을 선택하고, 상기 선택된 레인징 부채널로 레인징 신호를 송출하다.

앞서 언급한 바와 같이, 하나의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)은 주파수 상에서 인접한 부반송파(subcarrier)들과 시간축 상에서 인접한 심볼(OFDM 심볼)들로 구성된다. 이때 상기 레인징 부채널이 점유하는 톤의 개수는 충분히 작게 하고 심볼의 개수는 늘임으로써 레인징 부채널들의 점유 대역폭이 코히런트 대역폭(coherence bandwidth) 보다 작을 수 있도록 레인징 부채널을 설계한다. 즉, 레인징 부채널에 포함되는 모든 부반송파들이 동일한 페이딩 특성을 갖도록 만든 다. 이와 같이 설계된 레인징 부채널을 통해 레인징 신호를 전송하게 되면, 기지국에 수신된 레인징 코드의 비트(bit)들간에 페이딩 특성이 거의 동일하여 레인징 코드의 자기 상관(auto-correlation) 특성과 상호 상관(cross-correlation) 특성을 개선할 수 있다. 결국, 기지국에서의 레인징 신호 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

그러면, 여기서 본 발명에서 제안하는 레인징 채널 전송 방식을 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 종래 IEEE 802.16에서 제안된 레인징 채널의 전송방식과 본 발명에서 제안하는 레인징 채널의 전송 방식을 비교하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 프리앰블 및/또는 파일롯 톤의 수신전력(Rx Power)을 주파수축을 기준으로 도시한 것이고, (b)는 IEEE 802.16에서 제안한 레인징 채널의 전송 방식을 도시하는 것이며, (c)는 본 발명에서 제안하는 레인징 채널의 전송 방식을 도시한 도면이다.

상기 (a)에 도시된 바와 같이, 주파수 별로 수신전력(또는 채널상태)이 서로 상이함을 알 수 있다.

상기 (b)에 도시된 바와 같이, IEEE 802.16에 따른 레인징 채널은 부채널(subchannel)을 구성하는 타일(tile)들이 퍼뮤테이션(permutation)되어 주파수축 상에서 넓게 펴져 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 타일들이 넓게 퍼져 있을 경우, 1번째 타일(tile #1)과 같이 일부 타일의 채널 특성은 좋으나, 2번째 타일(tile #2)과 같이 일부 타일의 채널 특성은 열악할 수가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 채널 상태가 좋은 주파수 대역(레인징 부채널)을 선택 하여 레인징 신호를 전송한다.

즉, 상기 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 하향링크 프리앰블과 파일롯 톤의 수신 전력을 이용하여 채널상태가 가장 좋은 2번째 레인징 부채널(Ranging Subchannel)을 선택하고, 상기 선택된 2번째 레인징 부채널을 통해 레인징 신호를 전송한다. 이와 같이, 채널상태가 좋은 주파수 대역을 통해 레인징 신호를 전송하기 때문에, 기지국에서의 레인징 신호 검출을 종래의 IEEE 802.16의 방식보다 개선시킬 수 있다. 이렇게 할수 이유는, TDD 시스템의 경우 상향링크의 주파수별 채널특성이 하향링크의 채널특성과 거의 동일하다고 가정할 수 있기 때문이다.

여기서, 본 발명에 따른 레인징 채널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 상향링크 레인징 채널의 구조를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 상향링크 프레임이 총 6개 심볼들로 구성된 경우에 해당한다. 본 발명에 따른 레인징 채널은 6개의 레인징 부채널들(Ranging Subchannel #0 ∼ Ranging Subchannel #5)로 구성된다. 하나의 레인징 부채널은 두 개의 부채널(subchannel)들로 구성되고, 하나의 부채널은 3 심볼구간동안 6개의 타일(tile)들로 구성된다. 한편, 하나의 타일은 시간축으로 3심볼과 주파수축으로 4 반송파 구간을 점유하고, 3심볼구간 기준으로 12개의 부반송파(subcarrier)들로 구성된다. 여기서, 각 타일을 구성하는 12개 부반송파들은 주파수 및 시간축 상에서 인접해 있으며, 각 레인징 부채널을 구성하는 타일들도 주파수 및 시간축 상에서 서로 인 접해 있다. 단, 레인징 부채널들은 주파수축 상에서 서로 떨어져 위치한다.

상기와 같은 구조를 갖는 레인징 채널의 운용 예를 살펴보면 다음과 같다.

단말기는 상기 레인징 부채널 중에서 채널 상태가 가장 좋은 레인징 부채널을 선택하여 144bit 길이를 갖는 레인징 코드를 전송한다. 3가지 레인징 모드에 따라 사용되는 레인징 코드는 다르다. 본 발명에서 제안하는 레인징 채널은 레인징 모드에 따라 레인징 부채널을 구분하여 운용할 수도 있고 구분하지 않고 운용할 수도 있다.

하나의 실시예로서, 상기 도 4에서 설명한 레인징 부채널 중에서 짝수번째 레인징 부채널들(0번째, 2번째, 4번째)들은 초기 레인징 용도로서, 홀수번째 레인징 부채널들(1번째, 3번째, 5번째)들은 주기적 레인징과 대역 요구 레인징 용도로서 할당할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 상기 도 4에서 제시한 6개 레인징 부채널들을 모두 3가지 레인징 용도로서 할당할 수 있다. 단말기는 각 레인징 모드에 따라 해당되는 레인징 부채널들중 레인징 신호를 전송할 레인징 부채널을 선택하게 된다.

여기서, 상기 도 4에서 설명한 본 발명에 따른 레인징 채널 구조와 상기 도 2에서 설명한 종래 IEEE 802.16 시스템에 따른 레인징 채널 구조를 간략히 비교하면 다음과 같다.

기존의 레인징 채널과 본 발명에 따른 레인징 채널은 모두 시간축 상에서 6 심볼과 주파수축 상에서 144개 부반송파만큼의 동일한 자원을 사용한다. 그러나, 기존의 레인징 채널은 각 부채널(subchannel)을 구성하는 타일들이 주파수 상에서 떨어져 위치한다. 반면, 본 발명에 따른 레인징 채널은 각 레인징 부채널(Ranging Subchannel)을 구성하는 모든 타일들이 주파수와 시간축 상에서 서로 인접해 위치한다. 그리고 본 발명에 따른 레인징 채널은 레인징 부채널이 주파수 상에서 점유하는 톤의 개수가 훨씬 적다. 따라서, 레인징 부채널의 점유 대역폭이 코히런트 대역폭(coherence bandwidth) 보다 작을 수 있으므로, 레인징 부채널에 포함되는 모든 부반송파들이 동일한 페이딩 특성을 겪을 수 있다. 결과적으로, 기지국으로 수신되는 레인징 코드의 자기 상관(auto-correlation) 특성과 상호 상관(cross- correlation) 특성을 기존의 방식보다 개선할수 있다.

상기한 바와 같은 레인징 채널을 사용하는 시스템의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 시스템에서 단말기 장치의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단말기 장치는, 안테나(501), TDD 듀플렉서(503), 송신 무선 처리기(505), IDFT 처리기(507), 레인징 신호 생성기(509), 레인징 부채널 선택기(511), 채널상태 예측기(513), 상위계층처리기(521), 프리앰블/파일롯 검출기(519), DFT처리기(517) 및 수신 무선 처리기(515)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 레인징 부채널 선택기(511)와 상기 채널상태 예측기(513)를 함께 "레인징 부채널 선택 제어부"라 통칭하기로 한다.

도 5를 참조하면, 먼저, 상기 TDD 듀플렉서(503)는 TDD 방식으로 상기 안테나(501)로부터의 수신 신호는 수신 무선 처리기(515)로 전달하고, 상기 송신 무선 처리기(505)로부터의 송신 신호는 상기 안테나(501)로 전달한다. 상기 수신 무선 처리기(515)는 상기 TDD 듀플렉서(503)로부터의 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 주파수 하향 조정하여 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환해서 DFT 처리기(517)로 출력한다. 상기 DFT 처리기(517)는 상기 수신 무선 처리기(515)로부터의 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 출력한다.

상기 프리앰블/파일롯 검출기(519)는 상기 DFT(Discrete Fourier Transform)처리기(517)로부터의 신호에서 프리앰블 및 파일롯 톤을 검출해서 상기 레인징 부채널 선택 제어부(513)로 출력한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 프리앰블/파일롯 검출기(519)에서 프리앰블 신호와 파일롯 톤을 모두 검출하는 것으로 설명하지만, 통상적으로 프리앰블 신호와 파일롯 톤은 별도의 구성( 및 동작)으로 검출된다. 상기 상위계층 처리부(521)는 상기 단말기의 전반적인 동작을 제어하며, 송신데이터의 생성 및 수신 데이터를 처리를 담당한다.

상기 채널상태 예측기(513)는 상기 프리앰블/파일롯 검출기(519)로부터의 프리앰블 및/혹은 파일롯 톤의 수신전력을 측정하고, 상기 측정된 수신전력에 근거해서 각 레인징 부채널에 해당하는 주파수 대역의 채널 상태를 예측하여 출력한다. 상기 레인징 부채널 선택기(511)는 상기 채널상태 예측기(513)로부터의 상기 예측 결과에 근거해서 채널 상태가 가장 좋은 레인징 부채널(Ranging Subchannel)을 선택한다.

상기 레인징 신호 생성기(509)는 레인징 채널의 데이터(레인징 코드의 비트열)를 생성하고, 상기 레인징 채널의 데이터가 상기 레인징 부채널 선택기(511)에서 선택한 레인징 부채널을 통해 전송될수 있도록 부반송파 할당을 수행한다. 즉, 상기 레인징 신호 생성기(509)는 레인징 신호가 상기 선택된 레인징 부채널에 따른 OFDM 심볼구간 및 부반송파 구간에서 전송될수 있도록 상기 레인징 채널의 데이터를 OFDM심볼단위(예 : 24비트)로 상기 IDFT처리기(507)의 해당 부반송파 위치들로 출력한다.

상기 IDFT 처리기(507)는 상기 레인징 신호 생성기(509)로부터 출력되는 레인징 채널의 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하여 레인징 신호를 출력한다. 상기 송신 무선 처리기(505)는 상기 IDFT 처리기(507)로부터의 상기 레인징 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 래디오 주파수(RF) 신호로 변환하여 상기 TDD 듀플렉서(503)로 출력한다. 그러면, 상기 TDD 듀플렉서(503)는 상기 송신 무선 처리기(505)로부터의 레인징 신호를 상기 안테나(501)를 통해 기지국으로 송신한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 시스템에서 기지국 장치의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국 장치는, 안테나(601), TDD 듀플렉 서(603), 송신 무선 처리기(605), IDFT 처리기(607), 프리앰블/파일롯 톤 생성기(609), 수신 무선 처리기(611), DFT 처리기(613), 윈도우 제어기(615), 복수의 레인징 부채널 검출기들(617,619,621), 지연/수신전력 예측기(623) 및 상위 계층 처리기(625)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 DFT 처리기(613), 윈도우 제어기(615) 및 복수의 레인징 부채널 검출기들(617,619,621)을 "레인징 신호 검출 제어부"로 통칭하기로 한다.

도 6을 참조하면, 먼저, 상기 상위 계층 처리부(625)는 기지국의 전반적인 동작을 제어하며, 송신 데이터의 생성 및 수신 데이터의 처리를 담당한다. 상기 프리앰블/파일롯 톤 생성기(609)는 상기 상위계층처리기(625)의 제어하여 프리앰블 및 파일롯 데이터를 생성하고, 상기 생성된 데이터를 해당 부반송파들의 위치들로 출력한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 프리앰블/파일롯톤 생성기(609)에서 프리앰블 및 파일롯 데이터를 모두 생성하는 것으로 설명하지만, 통상적으로 프리앰블 데이터와 파일롯 데이터는 별도의 구성( 및 동작)으로 생성된다.

IDFT 처리기(607)는 상기 프리앰블/파일롯 톤 생성기(609)로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하여 출력한다. 상기 송신 무선 처리기(605)는 상기 IDFT 처리기(607)로부터의 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호로 변환하여 상기 TDD 듀플렉서(603)로 출력한다. 상기 TDD 듀플렉서(603)는 TDD 방식으로 상기 송신 무선 처리기(605)로부터의 송신 신호는 상기 안테나(601)로 전달하고, 상기 안테나(601)로부터의 수신 신호는 상기 수신 무선 처리기(515)로 전달한 다.

상기 수신 무선 처리기(611)는 상기 TDD 듀플렉서(603)로부터의 래디오 주파수(RF : Radio Frequency) 신호를 주파수 하향 조정하여 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환해서 레인징 신호 검출 제어부로 출력한다.

앞서 언급한 바와 같이, 상기 레인징 신호 검출 제어부는, 상기 DFT 처리기(613), 윈도우 제어기(615) 및 N개의 레인징 부채널 검출기들(617,619,621)을 포함한다. 이때, N은 시스템에서 운용되고 있는 레인징 부채널(Ranging Subchannel)의 개수이다. 상기 윈도우 제어기(615)는 상기 DFT 처리기(613)의 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우를 제어한다. 상기 DFT 처리기(613)는 상기 윈도우 제어기(615)에서 설정한 윈도우로 상기 수신 무선 처리기(611)로부터의 수신 신호를 고속 푸리에 변환하여 출력한다.

레인징 부채널#1 검출기(617)는 상기 DFT처리기(613)로부터의 신호에서 레인징 부채널 #1의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호와 레인징 채널에서 사용되는 모든 레인징 코드(예 : 144비트)들을 상관하여 피크(peak)를 검출하며, 상기 피크가 검출되는 레인징 코드와 그 피크값을 상기 지연/수신전력 예측기(623)로 출력한다. 한편, 상기 레인징 부채널#1 검출기(617)는 피크 검출 결과를 상기 윈도우 제어기(615)로 통보한다.

레인징 부채널#2 검출기(619)는 상기 DFT 처리기(613)로부터의 신호에서 레인징 부채널 #2의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호와 레인징 채널에서 사용되는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하며, 상기 피크가 검출되는 레인징 코드와 그 피크값을 상기 지연/수신전력 예측기(623)로 출력한다. 한편, 상기 레인징 부채널#2 검출기(619)는 피크 검출 결과를 상기 윈도우 제어기(615)로 통보한다.

마찬가지로, 레인징 부채널 #N 검출기(621)는 상기 DFT 처리기(613)로부터의 신호에서 레인징 부채널 #N의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호와 레인징 채널에서 사용되는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하며, 상기 피크가 검출되는 레인징 코드와 그 피크값을 상기 지연/수신전력 예측기(623)로 출력한다. 한편, 상기 레인징 부채널 #N 검출기(621)는 피크 검출 결과를 상기 윈도우 제어기(615)로 통보한다.

한편, 상기 윈도우 제어기(615)는 상기 N개의 레인징 부채널 검출기들(617,619,621) 모두로부터 피크 검출 실패를 통보받으면, 상기 DFT처리기(613)의 FFT 윈도우를 소정 포인트만큼 이동하여 다시 설정한다. 반면, 상기 N개의 레인징 부채널 검출기들(617, 619, 621)중 어느 하나로부터 피크 검출 성공을 통보받으면, 상기 피크가 검출된 윈도우에 따라 레인징 신호의 수신시점을 산출하여 상기 지연/수신전력 예측기(623)로 출력한다.

상기 지연/수신전력 예측기(623)는 상기 윈도우 제어기(615)로부터의 수신시점과 상기 어느 하나의 레인징 부채널 검출기로부터의 피크값을 가지고, 왕복지연시간(RTD : round trip delay)과 수신전력(Tx Power)을 예측하여 상위 계층 처리기(625)로 출력한다. 상기 레인징 신호의 왕복지연시간과 상기 수신 전력은 앞서 설명한 바와 같이, 단말기의 송신시간 및 송신 전력을 제어하는데 이용된다.

그러면, 여기서 상술한 구성에 근거한 전반적인 동작을 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템에서 단말기 장치의 레인징 채널 송신 절차를 도시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 채널상태를 프리앰블 및/혹은 파일롯 신호를 이용해 측정할수 있으나, 이하 설명은 프리앰블 신호를 가지고 채널상태를 측정하는 것으로 가정하기로 한다.

도 7을 참조하면, 먼저 단말기는 711단계에서 고속 푸리에 변환된 신호에서 하향링크 프리앰블 신호를 검출한다. 이후, 상기 단말기는 713단계에서 상기 검출된 프리앰블 신호의 수신전력을 측정하고, 상기 측정된 수신전력에 근거해서 각 레인징 부채널에 해당하는 주파수 대역의 채널 상태를 예측한다.

상기와 같이, 각 레인징 부채널에 대한 채널 상태를 예측한후, 상기 단말기는 715단계에서 레인징 부채널들중 가장 채널상태가 양호한 레인징 부채널을 선택한다. 그리고 상기 단말기는 717단계에서 상기 선택된 레인징 부채널을 통해 레인징 신호를 송출한다. 이때 레인징 부채널은 앞서 설명한 바와 같이 6개의 심볼구간동안 인접한 144개의 부반송파(subcarrier)들을 사용하므로, 144개의 부반송파들이 동일한 페이딩 채널을 통과할수 있다. 즉, 144개의 부반송파들이 모두 양호한 페이딩 채널을 통과하기 때문에, 결국 기지국에서의 레인징 신호 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

그러면, 상기 레인징 신호를 수신하는 기지국 장치의 동작을 살펴보기로 한 다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA-TDD 통신시스템에서 기지국 장치의 레인징 채널 수신 절차를 도시하고 있다.

도 8을 참조하면, 먼저 기지국은 811단계에서 미리 설정된 FFT(Fast Fourier Transform) 윈도우로 수신신호를 고속 푸리에 변환한다. 이후, 상기 기지국은 813단계에서 상기 고속 푸리에 변환된 신호에서 각 레인징 부채널 신호를 추출하고, 각 레인징 부채널 신호와 미리 알고 있는 모든 레인징 코드들을 상관하여 어느 레인징 부채널에서 레인징 신호가 수신되는지 검출한다.

만일, 어느 레인징 부채널에서도 레인징 신호가 검출되지 않으면, 상기 기지국은 819단계로 진행하여 상기 FFT 윈도우를 소정 포인트만큼 이동하여 FFT 윈도우를 다시 설정한후 상기 811단계로 되돌아간다. 여기서, 레인징 신호가 검출되었다는 것은, 해당 레인징 부채널 신호와 상기 레인징 코드들을 상관했을 때, 소정 기준을 만족하는 피크(peak)가 검출되었다는 것을 의미한다.

만일, 레인징 부채널들중 어느 하나의 레인징 부채널에서 레인징 신호가 검출되면, 상기 기지국은 817단계로 진행하여 피크가 검출된 시점에 근거해서 레인징 채널의 수신지연시간을 획득하고, 상기 피크값을 이용해 레인징 채널의 수신전력을 획득한다. 이렇게 획득된 수신 지연 시간과 수신전력은 이후 단말기의 송신시간 및 송신 전력을 제어하는데 이용된다.

한편, 피크 검출 시점의 신뢰도를 높이기 위하여, 특정 시간 구간동안, 상기 FFT 윈도우를 소정 포인트 만큼 이동시키고 레인징 코드의 상관값을 도출하는 과정 을 반복 수행하여, 상기 상관값이 최대가 되는 시점을 찾을 수도 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, OFDMA-TDD 통신 시스템에서 상향링크와 하향링크 채널의 상관특성을 활용하여 채널상태가 가장 좋은 상향링크 랜덤 접속채널을 단말기가 선택하게 함으로써, 기직국에서 랜덤 접속 채널로 수신되는 신호의 신호대 잡음비를 향상시킬수 있는 이점이 있다. 또한, 랜덤 접속채널을 구성하는 부반송파(subcarrier)들을 주파수와 시간축상에서 인접하게 위치시켜, 전송되는 신호 데이터들이 거의 동일한 페이딩 특성을 겪게 함으로써, 수신신호의 검출 성능을 향상시키는 이점을 가진다.

Claims

복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 레인징 채널을 전송하기 위한 장치에 있어서,

고속 푸리에 변환된 신호로부터 상기 레인징 채널이 점유하는 주파수 대역의 하향링크 신호를 검출해서 출력하는 검출기와,

상기 검출기로부터의 상기 하향링크 신호의 수신전력을 측정하고, 상기 측정된 수신전력에 근거해서 채널상태가 양호한 레인징 부채널을 선택하는 제어부와,

레인징 신호가 상기 선택된 레인징 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 레인징 코드의 비트들을 OFDM심볼단위로 IDFT 처리기의 해당 부반송파 위치들로 출력하는 레인징 신호 생성기와,

상기 레인징 신호 생성기로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하는 상기 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 하향링크 신호에 대해 각 톤에서의 수신전력을 측정하고, 상기 각 톤에서의 수신전력에 근거해서 각 레인징 부채널의 채널상태를 예측하는 채널상태예측기와,

상기 채널상태예측기의 예측 결과에 따라 채널상태가 가장 양호한 레인징 부채널을 선택하는 레인징 부채널 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 하향링크 신호는 프리앰블 및/혹은 파일롯 톤인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 레인징 부채널은 6개의 OFDM 심볼구간과 24개의 부반송파 구간을 점유하여 인접된 144개의 부반송파들을 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 레인징 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
복수의 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 랜덤 억세스 채널(Random Access Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 랜덤 억세스 채널을 전송하기 위한 장치에 있어서,

하향링크 신호에 대해 각 톤에서의 수신전력을 측정하고, 상기 각 톤에서의 수신전력에 근거해서 각 부채널의 채널상태를 예측하는 채널상태 예측기와,

상기 채널상태예측기의 예측 결과에 따라 채널상태가 가장 양호한 부채널을 선택하는 부채널 선택기와,

랜덤 억세스 신호가 상기 선택된 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 랜덤 억세스 채널의 데이터를 OFDM심볼단위로 IDFT 처리기의 해당 부반송파 위치들로 출력하는 신호 생성기와,

상기 신호 생성기로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 상기 IDFT 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 랜덤 억세스 채널은 레인징 채널(Ranging Channel)인 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 하향링크 신호는 프리앰블 및/혹은 파일롯 톤인 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

상기 복수의 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 기지국이 상기 레인징 채널(random access channel)을 수신하기 위한 장치에 있어서,

수신신호를 미리 설정된 FFT 윈도우로 고속 푸리에 변환하여 출력하는 DFT처 리기와,

상기 DFT처리기로부터의 신호에서 각 레인징 부채널 신호를 추출하고, 상기 추출된 각 레인징 부채널 신호와 미리 알고 있는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하며, 피크가 검출될 경우 레인징 코드와 그 피크값을 출력하는 레인징 부채널 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 레인징 부채널 검출기로부터 피크 검출 실패를 통보받으면 상기 DFT 처리기의 FFT 윈도우를 다시 설정하고, 피크 검출 성공을 통보받으면 상기 피크가 검출된 FFT 윈도우에 근거해서 레인징 신호의 수신시점을 산출하여 출력하는 윈도우 제어기와,

상기 레인징 부채널 검출기로부터의 상기 피크값을 가지고 수신전력을 예측하고, 상기 윈도우 제어기로부터의 상기 수신시점을 가지고 단말기와의 왕복지연시간(RTD : Round Trip Delay)을 예측하는 지연/수신전력 예측기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 레인징 부채널은 6개의 OFDM 심볼구간과 24개의 부반송파 구간을 점유 하여 인접된 144개의 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,

상기 복수의 레인징 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 레인징 채널을 전송하기 위한 방법에 있어서,

고속 푸리에 변환된 신호로부터 상기 레인징 채널이 점유하는 주파수 대역의 하향링크 신호를 검출하는 과정과,

상기 하향링크 신호의 수신전력을 측정하고, 상기 측정된 수신전력에 근거해서 채널상태가 양호한 레인징 부채널을 선택하는 과정과,

레인징 신호가 상기 선택된 레인징 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 레인징 코드의 비트들을 OFDM심볼단위로 해당 부반송파들에 할당하는 과정과,

상기 부반송파들에 할당된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 레인징 부채널을 선택하는 과정은,

상기 하향링크 신호에 대해 각 톤에서의 수신전력을 측정하고, 상기 각 톤에서의 수신전력에 근거해서 각 레인징 부채널의 채널상태를 예측하는 과정과,

상기 예측 결과에 따라 채널상태가 가장 양호한 레인징 부채널을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 하향링크 신호는 프리앰블 및/혹은 파일롯 톤인 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 레인징 부채널은 6개의 OFDM 심볼구간과 24개의 부반송파 구간을 점유하여 인접된 144개의 부반송파들을 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 복수의 레인징 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
복수의 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 랜덤 억세스 채널(Random Access Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 단말기가 상기 랜덤 억세스 채널을 전송하기 위한 방법에 있어서,

하향링크 신호에 대해 각 톤에서의 수신전력을 측정하고, 상기 각 톤에서의 수신전력에 근거해서 각 부채널의 채널상태를 예측하는 과정과,

상기 예측 결과에 따라 채널상태가 가장 양호한 부채널을 선택하는 과정과,

랜덤 억세스 신호가 상기 선택된 부채널을 통해 전송될수 있도록 전송되는 랜덤 억세스 채널의 데이터를 OFDM심볼단위로 해당 부반송파들에 할당하는 과정과,

상기 부반송파들에 할당된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서,

상기 랜덤 억세스 채널은 레인징 채널(Ranging Channel)인 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서,

상기 하향링크 신호는 프리앰블 및/혹은 파일롯 톤인 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서,

상기 복수의 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
복수의 레인징 부채널(Ranging Subchannel)들로 구성되며, 각각의 레인징 부채널은 주파수 및 시간축 상에서 서로 인접한 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 레인징 채널(Ranging Channel)을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-TDD(Time Division Duplexing) 통신시스템에서, 기지국이 상기 레인징 채널(random access channel)을 수신하기 위한 방법에 있어서,

수신신호를 미리 설정된 FFT 윈도우로 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하는 과정과,

상기 고속 푸리에 변환된 신호에서 각 레인징 부채널 신호를 추출하는 과정과,

상기 추출된 각 레인징 부채널 신호와 미리 알고 있는 모든 레인징 코드들을 상관하여 피크를 검출하는 과정과,

상기 피크가 검출된 레인징 코드와 그 피크값을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 피크 검출 실패시, 상기 FFT 윈도우를 다시 설정하고, 상기 고속 푸리에 변환 과정으로 되돌아가는 과정과,

상기 피크 검출 성공시, 상기 피크가 검출된 FFT 윈도우에 근거해서 레인징 신호의 수신시점을 산출하는 과정과,

상기 획득된 상기 피크값을 가지고 레인징 신호의 수신전력을 예측하고, 상기 레인징 신호의 수신시점을 가지고 단말기와의 왕복지연시간(RTD : Round Trip Delay)을 예측하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 레인징 부채널은 6개의 OFDM 심볼구간과 24개의 부반송파 구간을 점유하여 인접된 144개의 부반송파(subcarrier)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 복수의 레인징 부채널들은 주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
직교주파수다중접속(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신시스템에서, 상향링크 랜덤 억세스 채널(Random Access Channel)을 구성하는 방법에 있어서,

주파수축 상에서 이격된 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 복수의 부채널들을 구성하는 과정과,

상기 복수의 부채널들의 각각이 인접된 144개의 부반송파(subcarrier)들을 갖도록 6개의 OFDM 심볼구간과 24개의 부반송파 구간을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서,

상기 랜덤 억세스 채널은 레인징 채널(Ranging Channel)인 것을 특징으로 하는 방법.