KR20060101525A - 비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된 부반송파를 가진무선 다중반송파 시스템 - Google Patents

비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된 부반송파를 가진무선 다중반송파 시스템 Download PDF

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Abstract

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 이용하는 시스템에서, 다수의 반송파가 비동기 노드(N1, N2) 사이의 통신을 위해 예약된다. 적어도 하나의 상기 예약된 반송파가 각 기지국에 할당된다. 사인파 신호는, 두 개의 연속적인 OFDM 심볼과 적어도 동일한 시간 주기 동안 상기 예약된 반송파상에서 송신된다. 비동기 수신기는 두 개의 연속적인 OFDM 심볼 시간 주기 중 한 주기 동안 사인파 신호를 검출한다. 신호의 존재, 주파수, 및 신호 전력이 송신기의 존재 및 아이덴티티에 대한 정보를 제공한다. 또한, 상대 속도 및 거리에 대한 추정값이 추론될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 사인파 신호는 또한, 절대 신호 위상에 독립적인 신호 변조 또는 부호화를 사용함으로써 추가 정보를 송신하는데 사용될 수 있다.
직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 반송파, 비동기 수신기, 사인파 신호.

Description

비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된 부반송파를 가진 무선 다중반송파 시스템{WIRELESS MULTICARRIER SYSTEM WITH SUBCARRIERS RESERVED FOR COMMUNICATION BETWEEN UNSYNCHRONIZED NODES}
본 발명은 일반적으로 다중반송파 시스템(multi-carrier system)에서의 시그널링(signalling)에 관한 것으로서, 특히 상기 시스템에서의 비동기 노드 사이의 통신에 관한 것이다.
셀룰러 통신 시스템의 기본 개념은, 이동 단말기가 바람직하게는 임의의 진행중인 트래픽을 방해하지 않고 기지국을 변경할 수 있어야 한다는 원리를 수반한다. 따라서, 이동 단말기가 통신할 다른 기지국을 발견할 수 있을 필요가 있다. 이동 단말기가 여기저기 이동할 수 있으므로, 통신 거리 내의 다른 기지국의 존재에 대해 연속적인 또는 적어도 종종 간헐적인 탐색이 있어야 한다. 이동 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국의 신호 강도가 상당히 약해질 경우, 더 높은 신호 강도 또는 더 우수한 신호 대 잡음비를 가진 다른 기지국으로 핸드오버를 수행하는 것이 이로울 수 있다.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)를 사용하는 통신 시스템에서, 데이터는 다수의 반송파를 통해 병렬로 전송된다. 데이터가 병렬로 전송되므로, 각 OFDM 심볼의 지속 시간이 무선 채널의 시간 분산의 길이보다 훨씬 더 길어질 수 있다. 강인성(robustness)을 더욱 증가시키기 위해, 일반적으로 순환 확장 또는 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix:CP)가 삽입된다. CP의 길이가 채널 임펄스 응답의 길이보다 길면, OFDM 시스템 내에 부호간 간섭(Inter-Symbol Interference:ISI)이 존재하지 않게 된다.
이동 단말기가 다운링크 전송에 대해 OFDM을 사용하여 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있게 하기 위해서는, 이동 단말기가 기지국에 대해 시간-동기화되어야 한다. 이동 단말기는 유용한 심볼 구간의 시작을 알고 있을 필요가 있다. 비동기 기지국을 가진 셀룰러 시스템에서는, 상이한 기지국의 타이밍이 변화할 수도 있으며, 이러한 경우 종래 기술에 따른 이동 단말기는 상이한 시간 동기를 가진 다른 기지국으로부터 전송되는 임의의 데이터를 쉽게 검출할 수 없다.
핸드오버를 시작하기 위해서는, 이동 단말기가 통신 거리 내에서 적어도 제2 기지국의 존재를 검출할 필요가 있다. 이동 단말기는 또한 상기 제2 기지국의 식별 번호(identity number) 또는 셀 ID를 알고 있을 필요가 있다. 일반적인 경우 이동 단말기가 제2 기지국에 비동기화되어 있으므로, 이동 단말기는 제2 기지국으로부터 발생하는 신호를 탐색해야 한다. 이동 단말기는 예비 시간 동기화를 가정하고, 이러한 시간 동기화를 사용할 때 이용될 수 있는 임의의 의미있는 정보가 있는지를 판정해야 한다. 정보가 해석될 수 없을 경우, 예비 시간 동기화가 변경되어, 임의의 의미있는 정보에 대한 새로운 평가가 수행된다. 예상된 신호 패턴과 수신된 신호 패턴 사이의 상기와 같은 지문 정합(fingerprint matching)은 다수의 가능한 기 지국에 대해 수행된다. 이러한 절차는 처리 전력 면에서, 및 그에 따라 이동국의 배터리 자원 면에서 지나치게 높은 요구를 한다. 또한, 보편적인 경우, 상기 과정은 또한 상당한 시간을 소비하게 되며, 그 시간 동안 약해진 현재 접속으로 인해 호출이 손실될 수도 있다.
OFDM을 사용하는 종래의 장치 및 방법에 있어서의 문제점은, 비동기 노드와 통신하는데 또는 심지어 비동기 노드로부터 브로드캐스트 정보를 수신하는데 쉽게 이용될 수 없다는 점이다. 또 다른 문제점은, 동기화를 얻기 위한 절차가 느리고, 이러한 절차가 높은 처리 전력을 요구하며, 상기 절차가 상당한 배터리 전력을 필요로한다는 것이다.
본 발명의 목적은, 계산 및 전력면에서 지나치게 높은 요구없이 OFDM 방식 내에서 비동기 노드 사이의 통신을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 비동기 노드 사이에 정보를 브로드캐스트하는 방법 및 장치를 얻는 것이다.
상기 목적은 포함된 특허청구범위에 따른 방법 및 장치에 의해 달성된다. 일반적으로, OFDM 시스템에 의해 사용되는 다수의 반송파가 비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된다. 적어도 하나의 상기 예약된 반송파가 각 기지국에 할당된다. 적어도 두 개의 연속 OFDM 심볼에 상응하는 지속시간 동안, 상기 예약된 반송파상에 사인파 신호가 전송된다. 비동기화된 수신기가 두 개의 연속적인 OFDM 심볼 시간 주기 중 한 주기 동안 사인파 신호를 검출한다. 상기 신호의 존재, 주파수, 및 신호 전력이 송신기의 존재 및 아이덴티티(identity)에 대한 정보를 제공한다. 또한, 상대적인 속도 및 거리의 추정값이 추론될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 사인파 신호는 또한, 절대 신호 위상에 독립적인 부호화 또는 신호 변조를 사용함으로써 또 다른 정보를 송신하는데 사용될 수 있다. 사인파 신호의 진폭은, 특히 사인파 신호를 스위치 온(switch on) 및 스위치 오프(switch off)함으로써 상이한 데이터를 표현하는데 사용될 수 있다. 또한, 단지 신호 사이의 상대적인 신호 위상만을 이용하는 코딩, 예컨대 DPSK(Differential Phase Shift Keying)가 사용될 수 있다.
상기 일반적인 개념은 완전히 동기화되지 않은 정보 교환 가능성을 제공하므로, 상기 시그널링이, 예컨대 핸드오버를 시도하는 동안 기지국을 탐색하거나 페이징 절차 동안 브로드캐스트할 목적으로 사용될 수 있다는 이점이 있다. 본 발명은 셀 탐색 및 유휴 모드 동안 계산 및 전력 요구를 상당히 감소시킨다. 또한, 핸드오버를 실행하거나 또는 기지국에 접속하기 위한 시간이 상당히 감소하게 된다.
본 발명은 그것의 다른 목적 및 이점과 더불어, 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 이동 통신망의 개요도.
도 1b는 종래의 OFDM 시스템의 송신기 및 수신기의 블록도.
도 2는 OFDM 시그널링의 타이밍을 나타내는 도면.
도 3은 OFDM 심볼의 유용한 부분 동안의 직교 반송파를 나타내는 도면.
도 4는 OFDM 심볼의 전체 구간 동안의 직교 반송파를 나타내는 도면.
도 5는 전체 OFDM 심볼 동안 직교 위상 편이된 반송파를 나타내는 도면.
도 6은 OFDM 시스템의 반송파, 및 본 발명에 따른 비동기 통신용으로 예약된 상기 반송파를 나타내는 도면.
도 7은 예약된 반송파의 주파수와 노드 아이덴티티 사이의 관계를 나타내는 도면.
도 8a는 비동기 노드 사이의 OFDM 신호의 송수신을 나타내는 도면.
도 8b는 종래 기술에 따른 비동기 노드 사이의 OFDM 신호의 송수신을 나타내는 도면.
도 8c 및 8d는 본 발명의 실시예에 따른 비동기 노드 사이에서의 사인파 신호의 송수신을 나타내는 도면.
도 9 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 비동기 노드 사이에서 정보를 반송하는 사인파 신호의 송수신을 나타내는 도면.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 비동기 노드 사이에서 사인파 신호상에 위상 편이 변조 정보의 전달을 나타내는 도면.
도 11b 및 11c는 도 11a의 통신을 설명하는 위상도.
도 12a 내지 12c는 통신망에서의 비동기 통신의 개요도.
도 13 및 14는 본 발명의 실시예에 따른 송신기의 블록도.
도 15 및 16은 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 블록도.
도 17은 본 발명에 따른 방법의 실시예에서의 주요 단계를 나타내는 흐름도.
도 1에는, 일반적인 이동 통신망(10)이 개략적으로 도시되어 있다. 다수의 기지국(20)이 망(도시되지 않음) 내에 접속되어 있다. 이동 단말기(30)는 이동 통신망(10)의 통신 가능 구역 내에서 이동할 수 있으며, 기지국(20) 중 하나를 통해 통신한다. 각 기지국(20)은 셀(22)과 관련되며, 이것은 보편적으로 이동 통신망(10)에 대한 이동 단말기(30) 접속을 다루기 위한 중요한 선택이다.
본 발명의 개시에 있어서, 예시되는 실시예는 소정의 다중-반송파 시스템, 즉 OFDM 시스템을 기반으로 한다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 다중-반송파 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 본 발명이 유리하게 적용될 수 있는 다른 통신 시스템의 비배타적인 예로는 IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access) 시스템, 비-직교, 또는 배직교 다중-반송파 시스템이 있다.
OFDM은 많은 데이터 량을 전송하는 강력한 기술이다. 상기 기술은 주로 다운링크(DL) 통신, 즉 기지국에서 이동 단말기로의 통신에 사용되지만, 업링크(UL) 통신, 즉 이동 단말기에서 기지국으로의 통신에도 적용될 수 있다. 먼저, 상기와 같은 OFDM 기술의 주요 관점이 설명되어, 본 발명의 이점이 용이하게 이해될 수 있게하는 원리를 제공한다.
OFDM은 (많은) 다수의 직교 주파수에 동시 전송을 사용한다. 도 1b는 보편적인 종래의 OFDM 송신기-수신기 쌍을 도시한다. 송신기(24)는 안테나(26)를 이용하여 직교 주파수를 포함하는 신호(32)를 송신하고, 수신기(34)는 안테나(36)를 이용하여 신호(32)를 수신한다. OFDM 송신기(24)는 고속 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)(25)에 의해 효과적으로 구현될 수 있다. 송신될 원시 신 호가 송신기(24)의 입력(12)에 수신된다. 신호 처리기(28)가 입력 신호를 수신한다. 직병렬 변환기(29)가 다수(n)의 직렬 데이터 값을 선택하여, 이들을 n배 확장된 지속 시간을 갖는 n 개의 병렬 데이터 값으로 변환한다. n 개의 병렬 데이터는 부호기(27)에서 병렬로 부호화됨으로써, IFFT(25)는 부호화된 데이터 값을 제공받는다. IFFT는 n개의 부호화된 데이터 값에 따른 푸리에 계수를 가진 n 개의 상이한 주파수를 포함하는 신호를 생성한다. 상기 신호는 디지털-아날로그 변환기(Digital-to-Analogue Converter:DAC)(23)에 의해 아날로그 형태로 변환되어, 마지막으로 업컨버터 유닛(upconverter unit)(21)에 의해 송신 주파수로 업컨버팅된다. 다음으로, 전송될 신호가 안테나(26)에 제공된다.
부호기(27) 및 직병렬 변환기(29)는 당업자들이 알고 있는 바와 같이 상기의 반대 순서로 배치될 수도 있다. 이러한 경우 부호기(27)는 직렬 부호기이다.
OFDM 수신기(34)는 유사한 방식으로 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform:FFT)에 의해 구현될 수 있다. 신호(32)가 안테나(36)에 의해 수신된다. 다운컨버터 유닛(downconverter unit)(31)이 신호를 기저 주파수로 변환하고, 아날로그-디지털 변환기(Analogue-to-Digital Converter:ADC)(33)가 신호를 디지털 형태로 변환한다. 디지털 신호가 신호 처리기(38)에 제공된다. FFT(35)는 입력 신호를 신호를 표현하는 다수(n)의 푸리에 계수로 변환한다. n 개의 계수는, n 개의 계수를 병렬로 n 개의 데이터 값으로 복호화하는 복호기(37)로 전송된다. 마지막으로, 병직렬 변환기(39)가 n 개의 데이터 값을 다시 직렬 관계로 두고, 상기 직렬 데이터 값이 출력 신호로서 수신기 출력(14)에 제공된다.
또한 본원에서, 복호기(37) 및 병직렬 변환기(39)는 송신기 측과 유사하게 상기 반대 순서로 배치될 수도 있다.
OFDM 신호는, 종종 OFDM 심볼 길이라 하는 소정의 지속 시간을 갖는다. 도 2에는, OFDM 시그널링의 타이밍이 불연속적인 시간 영역 도면으로 도시되어 있다. OFDM 변조 심볼(101)은 Nfft 샘플의 유용한 심볼 구간을 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 길이(Ncp)의 CP가 일반적으로 ISI를 금지하기 위해 삽입된다. 유용한 심볼 구간 앞에 또는 그 다음에 순환 확장이 놓일 수 있다. 사이클릭 프리픽스라는 표기는, 유용한 심볼 구간 앞에 순환 확장이 놓일 때 사용되며, 사이클릭 서픽스(cyclic suffix)라는 표기는, 유용한 심볼 구간 다음에 순환 확장이 놓일 때 사용된다. 본원의 상세한 설명은 사이클릭 서픽스가 아니라 사이클릭 프리픽스가 사용되는 것으로 가정하지만, 당업자들에게는, 순환 확장이 유용한 심볼 구간 다음에 놓일 수도 있고, 또는 순환 확장이 단지 유용한 심볼 구간 앞에 및 그 다음에 모두 사용될 수도 있다는 것이 명백하다. 본 발명의 예시적인 실시예에는, 순환 확장이 유용한 데이터 심볼의 앞에 선행하는 것으로 나타나있지만, 이것이 본 발명의 보호 범위를 제한하지는 않는다.
그 CP와 함께 OFDM 심볼이 가진 작은 단점은, 각 반송파가 큰 스펙트럼 사이드 로브(side lobe)를 발생시키게 된다는 것이다. 스펙트럼 사이드 로브를 줄이기 위해, Nroll 샘플을 가진 롤-온 확장(roll-on extension) 및 Nroll 샘플을 가진 롤-오프 확장(roll-off extension)이 또한 추가될 수 있다. 롤-온 및 롤-오프 형상은 보 편적으로 상승 코사인(raised cosine) 형상으로 선택될 수 있다. 보편적으로, 롤-온 확장은 이전 OFDM 심볼(100)의 롤-오프 확장과 겹치도록 배열되므로, 분명 롤-오프 확장은 다음 OFDM 심볼(102)의 롤-온 확장과 겹치도록 배열된다. 시간에 대해 일정한 송신 전력을 가지기 위해서는, 현재 OFDM 심볼(101)의 롤-온 부분에서의 전력 증가가 이전 OFDM 심볼(100)의 롤-오프 부분의 전력 감소에 정확히 부합할 필요가 있다. 이것은, 롤-오프 윈도가 1에서 롤-오프 윈도를 뺀 것과 동일해야 한다는 윈도 함수에 대한 조건으로 표현될 수 있다. 이것은, 예컨대 상승 코사인 형상과 같이 다수의 윈도 형상이 갖는 특성이다.
도 2에서, OFDM 심볼(101)의 유용한 부분이 CP 및 롤-온/롤-오프 부분에 의해 상당히 감소되는 것으로 보인다. 그러나, 도 2는 단지 기본 원리를 가시화하는데 사용될 뿐이다. 보편적인 동작 조건에서, Nfft의 구간은 CP 및 롤-온/롤-오프에 대한 구간의 합보다 훨씬 크다. 상기 추가 부분에 의해 야기되는 전송 용량에 있어서의 손실은 통상적으로 그다지 중요하지 않다.
도 3에는, 다수의 OFDM 반송파가 유용한 심볼 구간(Nfft) 내에 도시되어 있다. 당업자는, 모든 반송파가 Nfft 샘플의 유용한 심볼 구간 동안 정수 번 순환한다는 것을 이해한다. 또한, 일반적으로 반송파가 복소 기저대역으로 표현되지만, 도 3에는 단지 반송파의 사인 부분이 나타나있고, 코사인 부분은 나타나있지 않다는 것을 알아야 한다. 이는, 예컨대 반송파의 위상이 유용한 심볼 구간(Nfft)의 시작과 끝에서 동일한 값에 도달한다는 것을 의미한다.
도 4에는, 다수의 OFDM 반송파가 전체 OFDM 심볼 길이 내에 도시되어 있다. 이제는, 반송파가 일반적으로 Nfft + NCP 샘플의 전체 수 동안 정수 번 순환하지 않는다는 것을 알 수 있다. 몇 가지 예외, 즉 Nfft 와 NCP 사이의 상대적인 크기가 우연히 부합하는 경우, 반송파가 정수 번 순환하는 경우가 있을 수도 있다. 롤-온 및 롤-오프 부분이 추가되면, 단일 OFDM 심볼로부터의 신호가 Nfft + NCP + 2Nroll 샘플 전체에 걸쳐 그 진폭에 있어 더 이상 일정하지 않다.
반송파의 위상이 OFDM 시스템에서 정보 반송파로서 사용된다. 상기 도면에서는, 모든 반송파가 Nfft 샘플의 유용한 심볼 구간의 시작시 동일한 위상 편이를 갖는 것으로 도시되었다. 그러나, 보다 현실적인 것은 도 5에 도시되어 있는 것일 수 있는데, 여기서는 상이한 반송파가 각기 다른 위상 편이를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 OFDM에 대한 반송파 이용을 도시한다. 보편적인 OFDM 시스템에서는, 상당히 많은 수의 반송파가 사용된다. 보편적인 시스템에서는, 4000개의 반송파가 주파수 범위(110)에 걸쳐 확산되어 사용중일 수 있다. 반송파는 같은 거리에 있는데, 즉 두 개의 연속적인 반송파 사이에는 일정한 주파수 차이가 존재한다.
본 발명의 기본 개념 중 한 가지는, 반드시 시간-동기화될 필요가 없는 노드 사이의 정보 송신용으로 예약되는 OFDM 구조에 맞는 새로운 채널을 도입하는 것이다. 본 발명의 가장 기본적인 실시예에서는, 반송파의 서브-세트(f1, f2,...,fm)가 상기 정보를 송신하도록 예약된다. 서브-세트가 또한 주파수에서 같은 거리에 있는 것이 바람직한데, 즉 서브-세트 내의 각 반송파는 서브-세트 내의 이전 반송파로부터 동일한 주파수 차이만큼 떨어져있다.
각 기지국이 상기와 같이 예약된 주파수 세트를 할당받음으로써, 예약된 주파수와 기지국 아이덴티티 사이에 관계가 생성된다. 따라서, 예약된 서브-세트의 소정의 반송파 또는 반송파 세트의 존재가 소정의 기지국과 관련될 수 있다. 반송파의 총 수는 매우 크며, 보편적으로 수천 개이다. 비동기 통신에 대해 100 개의 반송파를 사용하면, 최소한도 이상으로 데이터 전송 효율에 영향을 미치지 않게 된다. 도 7은 소정의 반송파 주파수와 기지국(BST) 사이의 관계를 개략적으로 도시한다. 이러한 관계 정보는 통신망 내에서 이용될 수 있다.
OFDM에서의 일반적인 정보 전송은 상기 언급된 바와 같이 각 반송파의 위상 정보를 기반으로 한다. 이것은 송신기와 수신기 사이의 동기화가 양호할 것을 요구한다. 송신기와 수신기가 동기화되면, 데이터 전송은 도 8a에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이 수행된다. 제1 노드(N1)의 송신기가 송신될 데이터 값에 따른 위상 편이를 가진 다수의 직교 반송파를 생성한다. CP 및 롤-온/롤-오프 부분이 추가되어, 신호가 송신된다. 도 8a에서, 상부는 상기와 같은 송신 신호를 도시한다. 신호를 표현하기 위해, 다수의 반송파가 동시에 송신되지만, 하나의 반송파가 도시되어 있다. 롤-온/롤-오프 및 CP의 시작과 끝은 수직선으로 표시된다. 롤-온/롤-오프 및 CP 부분을 제외하고, 신호가 단순한 사인파 신호라는 것을 알 수 있다.
제2 노드(N2)는 신호를 수신한다. 노드(N2)는 노드(N1)와 동기화되며, 이는, N2가 CP 및 롤-온/롤-오프 부분에 상응하는 주기 내에 얻어지는 신호 정보를 무시하게 된다는 것을 의미한다. 도 8a의 중간 행에 나타나있는 바와 같이, 시간 범위에서의 템플릿(template)이 생성된다. 가로줄 무늬의 구간 동안 도달하는 신호는 무시되며, 상기 가로줄 무늬 구간들 사이에 도달하는 신호만이 분석에 이용된다. 노드(N2)에 의해 수신되는 신호는 도 8a의 하부에 도시되어 있다. 이들 신호는 원시 신호와 정확히 동일한 위상 편이를 갖는 순수한 사인파 신호이다. 다음으로, 위상 편이의 평가는 전송된 정보의 해석을 유발한다.
도 8b에는, 상기와 유사한 상황이 도시되어 있다. 그러나, 이 경우 노드(N1 및 N2)는 동기화되지 않는다. 제1 노드가 이전과 유사한 타이밍으로 동작하므로, 상부는 도 8a와 일치한다. 그러나, 노드(N2)의 시간 기준은 이제 시간(δ)만큼 오프셋된다. 이는, 도 8b의 중간 부분에 도시되어 있는 바와 같이 노드(N2)의 시간 템플릿 역시 차이(δ)만큼 오프셋된다는 것을 의미한다. 노드(N2)에 의해 추출된 결과의 신호는 도 8b의 하부에 도시되어 있다. 당업자에게는, 상기 신호가 순수한 사인파 신호가 아니라는 것이 자명한데, 이는, 상기 신호가 또한 다른 주파수 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 모든 반송파가 유사한 방식으로 왜곡되므로, 그 결과 얻어지는 신호가 심각하게 왜곡되어, 정보 내용을 해석하기 위한 시도가 실패하게 된다. 이것은 비동기 노드 사이의 통신에 대한 종래 기술의 상황이다.
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기 노드 사이의 시그널링 원리를 도시한다. 노드(N1)는 노드(N1)에 할당되는 비동기 통신용으로 예약된 반송파에 송신한다. 본 발명에 따르면, 적어도 두 개의 연속적인 OFDM 심볼에 상응하는 시간 주기 동안 사인파 신호(99)가 송신된다. 본 실시예에 있어서, 길이는, 화살표와 참조부호 "n=2"로 나타나있는 바와 같이 두 개의 OFDM 심볼에 상응한다. 상기 사인파 신호(99)는, 임의의 정규 롤-온/롤-오프 또는 CP 부분에 관계없이 연속적으로 송신된다. 노드(N2)는 도 8b에서와 같이, δ의 시간 기준 차이만큼 노드(N1)와 비동기화되어 있다. 노드(N2)의 시간 템플릿은 상기 도면의 중간 부분에 도시되어 있는 바와 같다. 도 8c의 하부에는, 수신된 또는 추출된 신호가 도시된다. 제1의 추출된 OFDM 심볼(그 중 일부만이 도면에 나타나있음)이 해석불가능한 정보를 포함한다는 것이 명백하다. 마이너스 부호("-")는 도면에서 상기와 같은 쓸모없는 신호를 나타낸다. 그러나, 제2의 추출된 OFDM 신호(98)는 단지 하나의 단일 사인파 주파수를 포함한다. 따라서, 이 OFDM 심볼이 유용한 정보와 관련될 수 있으며, 이것은 별표("*")로 표시되어 있다. 제3의 추출된 OFDM 신호는 다시 OFDM 신호 주기의 끝에 비사인파 성분을 포함하여, 이 심볼의 어떠한 정보도 전혀 소용이 없다.
이러한 방식으로, 두 개의 OFDM 심볼 길이 동안 순수한 사인파 신호(99)를 동시에 전송함으로써, 두 개의 수신된 OFDM 심볼(98) 마다 일종의 정보 값을 갖는다는 것을 이해할 수 있다. 시간 기준 차이(δ)가 알려져있지 않으므로, 수신된 신호의 위상이 여전히 신뢰성이 없다는 것을 알 수 있다. 그러나, 순수한 사인파(99) 신호를 사용하지만 절대 위상을 가지지않은 변조 기술은 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
도 8d에는, 본 발명의 선택적인 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 노드(N1)로부터 전송된 순수한 사인파 신호(99)의 구간은 3개의 연속적인 OFDM 심볼에 상응 한다. 수신되어 추출된 OFDM 심볼은 순수한 사인파 신호(98)를 포함하는 두 개의 심볼과 하나의 무의미한 심볼을 포함한다. 상기 두 개의 사인파 신호(98)의 주파수는 동일하다. 그러나, 상대 위상 편이(δ)가 존재하며, 이것은 오로지 CP 및 롤-온/롤-오프 구간의 크기와 절대 주파수 사이의 관계에만 의존하므로 그 관계로부터 계산될 수 있다. 따라서, 이것은 두 개의 검출된 사인파 신호(98)가 동일한 송신된 사인파 신호(99)로부터 발생하는 경우라는 것으로 쉽게 결론지어진다.
본 발명의 가장 기본적인 형태에 있어서, 사인파 신호(98)의 단순한 존재가 이용될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 각 기지국은 예약된 주파수 세트를 할당받는다. 다음으로, 이동 단말기는 예약된 주파수 세트에 속하는 비변조 사인파 신호(98)의 존재를 검출하고자 할 수 있다. 이동 단말기가 비동기 통신용으로 예약된 주파수상의 신호의 존재를 검출하면, 상기 이동 단말기는 적어도 다음 4 개의 정보 항목을 추출할 수 있다.
예약된 주파수(또는 주파수들)를 송신하는 기지국의 셀 ID는 사용되는 주파수(또는 주파수들)와 직접 맵핑된다. 예컨대, 도 7에 도시된 것과 유사한 표를 사용함으로써, 소정의 예약된 주파수의 존재가 직접적으로, 기지국 중 특정 기지국이 상대적으로 근접해있다는 것을 알게 한다.
새로운 비동기 기지국에 대한 상대 경로 손실은 예약된 신호의 수신 신호 강도의 평균을 구함으로써 얻어진다. 다음으로, 상대 경로 손실은 대략적인 거리에 대한 정보, 또는 새로운 기지국이 핸드오버 대안이 될 수 있는지 여부에 대한 정보를 제공한다.
식별된 기지국의 예약된 신호의 실제 측정되거나 검출된 주파수와 예상 주파수 사이의 약간의 위상 편이를 측정함으로써, 현재의 기지국과 비교하여 새로운 기지국에 대한 상대 도플러가 얻어진다. 절대 도플러 추정값은 예약된 반송파의 수신 주파수를 로컬 주파수 기준 신호와 비교함으로써 얻어진다. 상기 로컬 주파수 기준 신호는 비교적 안정적이어야 한다.
상대 도플러의 부호는, 새로운 기지국을 향해 이동중인지 또는 새로운 기지국으로부터 멀리 이동중인지를 이동 단말기에 알린다.
또한, 이동 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국을 포함한 모든 기지국이 예약된 주파수상에 비변조 사인곡선을 송신하고 있으므로, 이동 단말기는 또한 동기화에 대한 몇 가지 초기 단계를 수행할 수 있다. 일반적으로, 동기화는 OFDM 심볼 동기화, 프레임 동기화(프레임이 다수의 OFDM 심볼로 구성되는 것으로 가정함), 및 가능하다면 수퍼-프레임 동기화(수퍼-프레임이 다수의 프레임으로 구성되는 것으로 가정함)를 포함하는 다수의 부분으로 분리된다. 비동기 통신용으로 예약된 부반송파상에 전송되는 신호를 검출함으로써, 이동 단말기는 러프(ruff) 프레임 동기화 및 수퍼-프레임 동기화를 얻을 수 있다. 또한, OFDM 심볼 동기화의 불확실한 영역이 감소될 수 있다. 비동기 부반송파상의 검출된 정보를 그 사이의 OFDM 심볼의 추정값이 버려진 심볼과 비교함으로써, 동기 오차가 얻어질 수 있다. 검출된 정보 심볼이 평균적으로 버려진 심볼 보다 훨씬 더 높은 수신 에너지를 갖는다면, OFDM 심볼 동기 오차가 커진다. 반면, 버려진 심볼이 검출된 심볼과 거의 동일한 크기의 수신 에너지를 갖는다면, OFDM 심볼 동기과 훨씬 더 정확해진다. 이 정보는, 이동 단말기가 새로운 비동기 기지국으로 핸드오버를 수행할 경우 완벽한 OFDM 심볼 동기에 대한 후속 탐색에 이용될 수 있다. 기지국으로의 완벽한 주파수 동기화는, 예약된 주파수의 송신된 비변조 사인곡선에 동기화함으로써 얻어진다.
따라서, 본 발명의 한 가지 기본적인 특징은, 반송파의 서브세트가 예컨대 셀 탐색과 같은 비동기 통신용으로 예약된다는 것이다. 이동 단말기가 이러한 반송파의 존재를 검출하면, 상기 이동 단말기는 이것이 다른 기지국으로부터 전송된다는 것을 알고 있을 것이다. 상기 이동 단말기는, 상기 신호를 송신하는 기지국에 시간 동기화되지 않는다 하더라도 상기 신호를 검출할 수 있다. 이동 단말기가 검출하는 예약된 반송파의 주파수는 신호를 송신하는 기지국의 셀 ID와 직접 맵핑된다.
비동기 통신용으로 예약되는 상기 반송파상에서, 또한 다른 기지국에 현재 시간 동기화되어 있는 이동 단말기에 또 다른 정보를 송신할 수 있다. 이것을 가능하게 하기 위해서는, 예컨대 셀 탐색 및 비동기 이동 단말기로의 정보의 브로드캐스팅용으로 예약된 반송파 주파수가 다음과 같은 두 가지 특성을 가진 변조 포맷을 가져야 한다. 먼저, 비동기 정보의 변조 속도(baud rate)가 원래의 OFDM 심볼 레이트의 거의 절반이 되어야 한다. 두 번째로, 적어도 두 개씩의 연속 OFDM 심볼 사이에 위상 도약(phase jump)이 허용될 수 없다.
이하, 본 발명과 호환될 수 있는 변조 포맷의 몇 가지 예가 제시된다.
도 89는 본 발명에 따른 비동기 통신의 일 실시예를 도시한다. 상기 도면에서, 롤-온/롤-오프 및 CP 부분은 도면에 대한 이해를 간단하게 하고자 무시된다. 그러나, 이들은 당연히 이전 도면과 유사하게 존재한다. 상기 실시예에서는, 진폭 변조가 사용된다. 이러한 실시예에서, 진폭 변조는 각각 소정의 규칙에 따라 사인파 신호(99)를 턴 온하고 턴 오프하는 것으로 이루어진다. 송신 노드(N1)는 예약된 반송파에 상응하는 주파수의 사인파 신호(99)를 제공한다. "1"을 전송하기 위해, 노드(N1)는 두 개의 연속적인 OFDM 심볼 동안 사인파 신호(99)를 턴 온한다. "0"을 전송하기 위해, 노드(N1)는 두 개의 연속적인 OFDM 심볼동안 사인파 신호(99)를 턴 오프한다. 도 9에 제시된 예에 있어서, 노드(N1)는, 2번의 2개의 OFDM 심볼 구간 동안 사인파 신호(99)를 턴 온하고, 2개의 OFDM 심볼 구간 동안 상기 신호를 턴 오프하며, 마지막으로 이것을 다시 2개의 OFDM 심볼 구간 동안 턴 온 함으로써 데이터 시퀀스("1101")를 송신한다. 제1 OFDM 심볼과 제2 OFDM 심볼 사이, 제3 OFDM 심볼과 제4 OFDM 심볼 사이, 및 제7 OFDM 심볼과 제8 OFDM 심볼 사이에 위상 편이가 허용되지 않는다는 것을 알아야 한다. 그러나, 필요할 경우, 제2 OFDM 심볼과 제3 OFDM 심볼 사이에 위상 편이가 존재할 수도 있다.
수신 노드(N2)는 중간 행에 나타난 신호를 기록한다. 순수한 사인파 신호(98)가 적어도 2개의 OFDM 심볼마다 수신된다. 또한, 중간 심볼에 (*)로 표시된 부차적인 사인파 신호가 존재할 수 있다. 수신기는, 통상적으로 쓸모없는 것을 포함하고 상기 OFDM 심볼을 버리는 2개씩의 심볼 세트로 끝난다. 수신된 OFDM 심볼의 이와 같은 필터링이 도 9의 하단선에 도시되어 있으며, 이것은, 왜 변조 속도의 최대 절반만이 얻어질 수 있는지를 설명한다. 이제, 노드(N2)는 사인파 신호를 포함하는 나머지 모든 OFDM "심볼"을 "1"로 해석하고, 비어있는 모든 OFDM "심볼"을 "0"으로 해석할 수 있다. 도 9의 예에서는, 시퀀스 "1101"이 검출된다.
송신기가 연속적으로 0을 송신하는 경우를 제외하고, 여전히 기지국이 존재하는 것으로 결론지어질 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 상기의 상황이 발생하는 것을 방지하기 비트 스터핑(bit stuffing)이 이용될 수 있다.
예컨대, 0, 1/3, 2/3, 및 1과 같은 몇 가지 상이한 값의 사인파 신호를 각각 사용함으로써, 더 많은 데이터가 동시에 전송될 수 있다. 다음으로, 강도 값이 각각 "00", "01", "10", 및 "11"을 표현할 수 있다. 그러나, 절대 경로 손실이 사전에 알려지지 않으므로, 사용되는 강소 레벨의 수는 조정되어야 하며, 보편적인 경우 실제 수신된 강도가 어떤 송신 강도에 상응하는지를 해석하기 위해 수적으로 매우 제한되어야 한다. 이러한 송신 전력 레벨을 조정할 수 있는 한 가지 방법은, 사용된 모든 강도 값의 잘 결정된 시퀀스를 포함하는 조정 신호를 전송하는 것일 수 있다.
데이터 전송 속도를 증가시키기 위한 더 관심을 끄는 방법은 아마도 한 가지 이상의 예약된 반송파 주파수를 결합하는 것일 수 있다. 도 10에는, 송신기가 비동기 통신을 위해 두 개의 주파수와 관련된다. 송신기가 비트 시퀀스 "11"를 전송하고자 하면, 상기 두 개의 주파수가 모두 사인파 신호(99A, 99B)를 포함하는 것이 허용된다. "10"은 단 하나의 주파수에서의 사인파 신호(99A)에 상응하고, "01"은 다른 주파수에서의 사인파 신호(99B)에 상응한다. "00"을 표현하기 위해서는, 신호가 전혀 전송되지 않는다. 수신 및 필터링 절차는 이전 실시예와 유사하며, 수신기는 송신된 정보를 용이하게 해석하게 된다.
각 기지국에 대해 이용될 수 있는 주파수의 수를 증가시킴으로써, 정보 속도가 증가될 수 있다. 그러나, 비동기 통신을 위한 반송파의 예약이 전체 정보 전송을 감소시키므로, 비동기화된 정보 속도는 가능한 낮게 유지되어야 한다. 매우 중요한 데이터만이, 바람직하게는 예컨대 핸드오버 또는 페이징 절차에 참여하는 데이터만이 상기와 같은 방식으로 전달되어야 한다.
사인파 신호의 절대 위상은, 동기 차이(δ)가 일반적으로 공지되지 않으므로 데이터를 전송하는데 사용될 수 없다. 그러나, 상대 위상은 사용될 수 있다. 즉, 전송되는 데이터가 차동적으로 부호화될 수 있다. PSK 시스템의 일례가 도 11a-c에 도시되어 있다.
먼저, 도 11b 및 도 11a의 상부를 고려하자. 송신기 측에서, 제1 사인파 신호(120)가 두 개의 OFDM 심볼 구간 동안 송신된다. 제1 OFDM 신호의 처음에 상기 신호의 위상 편이는 PQ-다이어그램의 지점(130)에 상응한다. 그러나, 롤-온/롤-오프 및 CP 구간으로 인해, 제2 OFDM 심볼 구간에 추가 위상 편이(α)가 삽입된다. 제2 사인파 신호(121)가 그 다음 두 개의 OFDM 심볼 구간 동안 송신된다. 상대 위상(β)은 송신될 정보, 상기의 경우 비트 "11"에 따라 부호화된다. PSK에 따르면, 위상 편이는 PQ-다이어그램의 지점(131)에 상응하는데, 즉 180°의 위상 편이에 상응한다.
이제, 도 11c 및 도 11a의 하부를 고려하자. 위상 차이(
Figure 112006040757283-PCT00001
)에 상응하는 시간 차이를 가지고 송신기에 비동기화되는 수신기 측에, 사인파 신호(122)가 수신된 다. 신호(122)의 위상은 PQ-다이어그램의 지점(132)에 상응한다. 다음 OFDM 심볼 구간 동안, 제2 신호(123)가 수신된다. 그러나, 이 신호는 순수한 사인파 신호가 아니므로, 버려진다. 다음 OFDM 심볼 구간에서, 다음 사인파 신호(124)가 수신된다. 신호(124)의 위상(
Figure 112006040757283-PCT00002
)은 PQ-다이어그램에서 지점(134)에 상응한다.
두 신호(122 및 124) 사이에 추가 위상 편이(α)가 두 번 발생한다는 것이 공지되어 있다. α는 반송파 주파수와 롤-온/롤-오프 및 PC의 지속 시간으로부터 쉽게 추론된다. 이하, 이것이 더 상세히 설명된다. 이것으로부터, 신호(120 과 121) 사이의 송신측에서 위상 편이가 전혀 발생하지 않는다면, 신호(124)의 검출된 위상은 PQ-다이어그램에서 지점(133)에 있다고 할 수 있다. 따라서, 도입된 상대 편이는 다음과 같이 용이하게 계산될 수 있다:
Figure 112006040757283-PCT00003
이 경우, 180도가 된다. 상기 위상 편이는 2진 데이터 값 "11"에 상응한다.
유용한 OFDM 신호 동안 n 번의 완벽한 회전을 수행하는 반송파상의 상 회전(α)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112006040757283-PCT00004
여기서, 는 x보다 작거나 같은 가장 큰 정수를 나타낸다.
본 발명은 모든 종류의 OFDM 시스템에서의 비동기 통신에 이용될 수 있다. 상기 통신은 셀룰러 통신에서의 소정의 상황에서 특히 중요하다. 한 가지 상황은 핸드오버 절차에서의 셀 탐색의 경우이다. 도 12a는, 세 개의 기지국(20)이 이동 단말기(30)와 무선 통신 거리 내에 존재하는 경우의 통신 시스템을 도시한다. 이동 단말기는 활성 링크(60)에 의해 가장 근접한 기지국에 접속되어 동기화된다. 그러나, 핸드오버에 참여하기 위해, 이동 단말기(30)는 연속적으로 또는 반-연속적으로 이웃 기지국을 탐색한다. 이러한 통신은 비동기 링크(65)를 통해 수행되어야 한다. 초기 탐색 단계 동안 특히 중요한 정보는 무엇보다 이웃 기지국의 존재, 및 예컨대 다른 기지국 내의 셀 로드와 같은 추가 정보이다. 이 정보는, 핸드오버 절차가 개시되어야 하는지의 결정을 수행할 때 관련된다. 핸드오버를 수행하기 위한 실제적인 결정이 이루어지면, 추가 정보가 중요하다. 핸드오버를 위해 선택된 셀에서의 프레임 동기화에 대한 러프 개념은 물론, 다른 셀에서 랜덤 액세스 자원이 이용될 수 있는지에 대한 정보가 중요하게 된다. 동기 메시지는, 예컨대 예약된 반송파상에 소정의 브로드캐스트 정보로서 송신될 수 있다.
도 12b는 또 다른 상황을 도시한다. 여기서, 이동 단말기(30)는 임의의 기지국(20)에 동기화되지 않는다. 이것은, 예컨대 이동 단말기(30)가 턴 온되어 통신할 임의의 통신망을 찾기 시작할 때의 상황일 수 있다. 이러한 상황에서, 이동 단말기(30)는 자신의 내부 동기를 가지며, 근접해있는 기지국과의 모든 통신이 초기 위상에서 비동기 메시지를 통해 수행되어야 한다. 이 상황은 처리 용량, 배터리 전력, 및 시간 면에서 종래 기술에 있어 지나친 요구를 한다. 그러나, 러프 프레임 동기 또는 이용가능한 랜덤 액세스 자원과 같은 어떤 초기 원조 정보가 얻어질 수 있다면, 이것은 상기 요구를 상당히 감소시킨다.
도 12b의 상황은 또한, 이동 단말기(30)가 유휴 모드의 통신 시스템에 접속되는 상황을 나타낼 수 있다. 다음으로, 이동 단말기(30)가 어떤 소정의 기지국(20)에 동기화하지 않지만, 기지국(20)은, 이동 단말기(30)가 잠시 전에 그들의 통신 가능 구역 내에 존재했었다는 것을 알고 있다. 이동 단말기로의 입중계호가 통신망에 도달한다면, 이동 단말기(30)가 어느 곳에 위치해있는지를 판정하기 위해 페이징(paging)이 수행된다. 상기 페이징 메시지는 본 발명에 따른 비동기 통신을 위한 반송파를 사용하여 유리하게 브로드캐스트될 수 있다.
또한, 비동기 통신은, 예컨대 두 개의 기지국 사이에서 무선으로 자원 관리 정보를 교환하는 등을 수행할 수 있어야 한다.
비동기 통신은 또한, 도 12c에 도시되어 있는 바와 같이 이동 단말기(30) 사이에서 직접 수행할 수 있다. 이러한 상황에서는, 사용되는 반송파 주파수와 소정의 장치 사이에 미리-정해진 관계가 존재하지 않을 것이다. 여기서, 상기 통신에 통상적으로 할당되는 반송파가 사용되어야 하거나, 또는 이동 단말기(30)가 현재 임의의 망에 접속되어 있을 경우, 망 또는 망들은 상기 반송파 주파수를 통신에 일시적으로 할당하는데 참여할 수 있다.
일정한 사인파 신호가 OFDM 송신기에 의해 상이한 방식으로 발생될 수 있다. 실시예가 도 13에 도시되어 있다. 여기에는, 송신기의 신호 처리기(28)가 더 상세히 도시되어 있다. 상기 실시예에서, 하나의 반송파가 상기 소정의 송신기로부터의 비동기 통신용으로 예약된다. 부호기로부터의 값을 이용하여 IFFT(25)에 공급하는 대신, 데이터 심볼 발생기(71)가 상기 소정의 반송파용으로 예정된 값을 공급한다. 종단 수단(74)이 부호기로부터 제공되는 예약된 반송파상의 신호를 종결시킨다. 롤-온, 롤-오프, 및 사이클릭 프리픽스 구간 동안 정수 번 순환하는 상기 반송파상에, 일정한 데이터 심볼이 심볼 발생기(71)로부터 송신될 있다. 그러나, 사이클릭 프리픽스 및 롤 온/오프 동안의 상 회전을 보상하기 위해 그 반송파상의 데이터 심볼을 연속적으로 순환시킴으로써, 임의의 반송파상에 일정한 사인파 신호가 송신될 수 있다. 심볼 발생기(71)가 두 개의 연속적인 OFDM 심볼에서 동일한 데이터 심볼을 송신하고, 제2 데이터 심볼을 회전시켜 사이클릭 프리픽스 및 롤-온과 롤-오프에서의 위상 편이(α)를 보상한다면, 적어도 두 개의 OFDM 심볼 구간 동안 지속되는 사인파 신호가 존재하게 된다. 위상 편이(α)는 상기 설명된 바와 같이 용이하게 계산된다. 사인파 신호가 변조된 정보도 반송한다면, 심볼 발생기(71)는, 예컨대 상기의 설명에 따라 스위치 온 및 오프됨으로써, 또는 추가 위상 편이를 삽입함으로써 제어된다. 그 결과 얻어지는 신호가 신호 처리기 출력(70)에 제공된다.
선택적으로, 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, IFFT 내의 반송파가 스위치 오프되고, 상응하는 주파수의 사인파 신호가 간단히 신호 발생기(73)에 의해 시간 영역내에서 추가될 수 있다. 여기서 또한, 사인파 신호가 변조된 정보도 반송한다면, 신호 발생기(73)는, 상기의 설명에 따라 스위치 온 및 오프됨으로써, 또는 추가 위상 편이를 삽입함으로써 제어된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 신호 처리기는 도 15에 도시된 것과 유사하게 보일 수 있다. 입력 신호는 신호 처리기 입력(75)에 수신된다. FFT(35) 이후, 변환된 값 중 하나(또는 일반적으로는 다수임)가 복호기(37)에 도달하는 것이 허용되지 않는다. 대신, 심볼 해석기(76)가 삽입된다. 상기 심볼 해석기 내에서, 상기의 설명에 따라, 비동기 OFDM 통신의 수신과 관련된 임의의 절차가 수행된다.
도 16은 수신기 신호 처리기의 선택적인 실시예를 도시한다. 이 경우, 예약된 반송파는 간단히 FFT(35)에서 또는 복호기(37)로의 접속에서 종료된다. 대신, 제2 (더 작은) FFT(77)가 입력(75)에 직접 접속되어, 주 FFT(35)와 동일한 신호를 감지한다. 다음으로, 제2 FFT(77)는 단지 몇 개의 주파수를 선택하여 분석하도록 배열되는 것이 바람직하다. 상기 소형 FFT(77)는 주 FFT(35) 보다 훨씬 더 간단하게 설계될 수 있으며, 이것은 전체 신호 처리기(38)에 상당한 비용을 추가하지 않는다. 대신, 소형 FFT(35)의 동작은 더 적은 시간 및 더 적은 처리 전력을 필요로함으로써, 더 적은 배터리 전력을 필요로한다. 상기 언급된 바와 같이, 예약된 반송파가 같은 주파수에서 같은 거리로 선택된다면, 특히 싸고 간단한 FFT's가 얻어질 수 있다.
도 13 내지 도 16에는, 부호기와 복호기가 다수의 데이터에 병렬로 동작하는 유닛으로서 각각 도시되어 있다. 그러나, 당업자는, 부호기/복호기가 각각 병직렬 변환기 및 직병렬 변환기와 위치를 바꿀 수 있다는 것을 이해한다. 이러한 경우, 복호화/부호화는 직렬 데이터상에 수행된다. 다음으로, 종단 수단(74)은 송신기에서 직병렬 변환기(29)의 어느 한 쪽에 배치될 수 있으며, 심볼 해석기(76)는 수신기 측에서 병직렬 변환기(39)의 앞 또는 그 뒤에 놓일 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 주요 단계가 설명되는 도 17의 흐름도를 참조하여 요약될 수 있다. 상기 절차는 단계 200에서 시작된다. 단계 202에서, OFDM 시스템의 다수의 반송파가 비동기 통신용으로 예약된다. 단계 204에서, 사인파 신호가 적어도 두 개의 연속적인 OFDM 심볼에 상응하는 시간 주기에 걸쳐 상기 예약된 반송파에서 송신된다. 사인파 신호는 단계 206에서 수신되어, 단계 208에서 해석된다. 상기 절차는 단계 210에서 종료된다.
사인파 신호는 소정의 기지국과의 동기화를 용이하게 하기 위한 수단으로서 이미 제안되었다(예컨대, 1998년 5월 18-21일에, 캐나다 오타와에서 있은 VTC'98, 48회 IEEE Vehicular Technology Conference, 미국 뉴욕에서의 IEEE Vehicular Technology Conference, Vol.3 Conf.48, pp.2077-2080, XP000903385의, S.Kapoor 등에 의한 "Pilot assisted synchronization for wireless OFDM systems over fast time varyin fading signals" 참조). 그러나, 비동기 노드 사이의 데이터 통신 및 식별 목적으로 연속적인 사인파 신호를 사용하는 것은 절대로 종래 기술에 제안되어 있지 않다.
당업자들이라면, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 예시적인 실시예에 대해 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (31)

  1. 반송파 세트를 이용하며 규정된 심볼 길이를 갖는, 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법에 있어서,
    비동기 노드 사이의 통신용으로 반송파의 서브세트를 예약하는 단계로서, 상기 반송파 서브세트 중 적어도 하나의 각각의 반송파가 다중-반송파 시스템의 노드에 할당됨으로써, 상기 노드의 노드 아이덴티티와 상기 적어도 하나의 반송파 사이의 관계가 생성되는, 상기 반송파의 서브세트를 예약하는 단계,
    규정된 송신 주기 동안 제1 노드에 대한 반송파 서브세트의 상기 적어도 하나의 반송파에, 위상-연속적인 사인파 신호를 송신하는 단계로서, 상기 규정된 송신 주기는 규정된 심볼 길이의 n 개의 연속적인 심볼 구간에 상응하며, 여기서 n은 1보다 큰 정수인, 상기 사인파 신호를 송신하는 단계,
    송신된 사인파 신호를 제2 노드에서 수신하는 단계, 및
    수신된 사인파 신호를 해석하는 단계를 포함하며,
    적어도 수신된 사인파 신호의 주파수를 제1 노드의 아이덴티티에 대한 정보와 연관시키는 단계를 포함함으로써, 무선 통신 거리 내의 제1 노드의 존재가 결론지어지는, 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 사인파 신호를 해석하는 단계는,
    제1 노드와 관련된 예상 주파수와 수신된 사인파 신호 사이의 주파수 차이로서 상대 도플러를 얻는 단계, 및
    상대 도플러를 제1 노드 방향에서의 제2 노드의 속도 성분과 연관시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수신된 사인파 신호를 해석하는 단계는,
    상대 도플러의 부호를, 제2 노드가 제1 노드 방향으로 이동하는지 또는 제1 노드로부터 멀리 이동하는지에 대한 정보와 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 사인파 신호를 해석하는 단계는,
    제1 노드의 송신 강도와 비교되는 평균 수신된 신호 강도로서 상대 경로 손실을 얻는 단계, 및
    상대 경로 손실을 제1 노드와 제2 노드 사이의 거리에 대한 추정값과 연관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비동기 노드 사이에 전송될 데이터의 부호화에 따라, 규정된 송신 주기의 연속적인 주기 사이에 제1 노드의 사인파 신호의 특성을 변경하는 단계, 및
    전송된 데이터를 얻기 위해 제2 노드에서 수신된 사인파 신호를 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복호화는 n번째 수신 심볼마다 수행되는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부호화는, 규정된 송신 주기의 두 개의 연속적인 주기의 사인파 신호 사이에 진폭 변경을 수반하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부호화는, 규정된 송신 주기의 두 개의 연속적인 주기의 사인파 신호에 각각 스위치 오프 및 스위치 온을 수반하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 부호화는, 규정된 송신 주기의 두 개의 연속적인 주기의 사인파 신호 사이에 위상 편이를 수반하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규정된 반송파 서브세트 중 두 개 이상의 반송파상에 사인파 신호가 송신됨으로써, 비동기 노드 사이에 전송될 데이터의 부호화가 규정된 반송파 서브세트 중 두 개 이상의 반송파를 이용하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이에 전송될 데이터의 부호화는, 규정된 반송파 서브세트 중 두 개 이상의 반송파의 사인파 곡선의 개시 사이의 시간 차이를 이용하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 노드는 기지국이고, 제2 노드는 이동 단말기인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이에 전송될 데이터는 기지국 변경 절차에 참여하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이에 전송될 데이터는 페이징 절차에 참여하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이에 전송될 데이터는,
    로드 표시, 및
    가능한 랜덤 액세스 채널의 목록에서 선택된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 노드 및 제2 노드 모두 기지국이며, 따라서 비동기 노드 사이에 전송될 데이터가 기지국을 동기화하는 절차에 참여하는 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 노드 및 제2 노드 모두 이동 단말기인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된 반송파 서브세트의 반송파가 반송파 세트의 주파수 대역에 분산되는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비동기 노드 사이의 통신용으로 예약된 반송파 서브세트의 반송파가 주파수에서 동일한 거리에 있는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중-반송파 시스템은 직교 주파수 분할 다중화 시스템인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 시스템에서의 노드간의 통신 방법.
  21. 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드로서,
    반송파 세트에 규정된 심볼 길이를 갖는 신호를 제공하도록 배열되는 신호 처리기, 및
    신호 처리기에 의해 제공된 신호를 송신하도록 배열되는 송신기를 포함하며,
    규정된 반송파 서브세트가 비동기 노드 사이의 통신용으로 예약되고,
    상기 반송파 서브세트 중 적어도 하나의 각각의 반송파가 다중-반송파 시스템의 노드에 할당됨으로써,
    상기 노드의 노드 아이덴티티와 상기 적어도 하나의 반송파 사이의 관계가 생성되며,
    상기 신호 처리기는 또한, 규정된 심볼 길이의 n 배(여기서, n은 1보다 큰 정수임)인 규정된 송신 주기 동안 노드에 할당된 상기 적어도 하나의 반송파상에 위상-연속적인 사인파 신호를 제공하도록 배열되는, 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 역 푸리에 변환을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는,
    규정된 반송파 서브세트에 상응하는 부호기로부터의 출력을 스위치 오프하는 수단, 및
    노드와 관련되는 규정된 반송파 서브세트의 반송파에 상응하는 사인파 신호를 제공하는 신호 발생기,
    신호 발생기로부터의 출력 신호를 가산하도록 배열되는 가산 수단, 및 역 푸리에 변환을 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-송파 무선-통신 시스템 노드.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는,
    상기 노드와 관련되지 않은 규정된 반송파 서브세트의 반송파에 상응하는 부호기로부터의 출력을 스위치 오프하는 수단, 및
    상기 노드와 관련되지 않은 규정된 반송파 서브세트의 반송파에 상응하는 역 푸리에 변환을 위한 수단에 입력의 데이터 심볼의 순환을 제공하는 수단을 더 포함하며,
    상기 순환은 해당 반송파에 대한 사이클릭 프리픽스 및 롤 온/오프 주기 동안의 위상 순환을 보상하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  25. 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드로서,
    규정된 심볼 길이를 가진 신호를 반송파 세트에 수신하도록 배열되는 수신 기, 및
    수신기에 의해 제공되는 신호를 처리하도록 배열되는 신호 처리기를 포함하고,
    상기 신호 처리기는:
    규정된 반송파 서브세트 중 적어도 하나상의, 위상-연속적인 사인파 신호의 존재를 검출하고,
    상기 규정된 반송파 서브세트가 비동기 노드 사이의 통신을 위해 예약되고,
    상기 반송파 서브세트의 적어도 하나의 각각의 반송파가 다중-반송파 시스템의 노드에 할당됨으로써,
    상기 노드의 노드 아이덴티티와 상기 적어도 하나의 반송파 사이의 관계가 생성되어,
    적어도 상기 수신된 사인파 신호의 주파수를 수신된 사인파 신호를 송신하는 노드의 아이덴티티에 대한 정보로서 해석하도록 또한 배열되는, 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 푸리에 변환을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 규정된 반송파 서브세트에 상응하는 푸리에 변환을 위한 수단으로부터의 임의의 출력에서의 강도를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중-반송파 시스템은 직교 주파수 분할 다중화 시스템인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  29. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노드가 기지국인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  30. 제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노드가 이동 단말기인 것을 특징으로 하는 다중-반송파 무선-통신 시스템 노드.
  31. 무선 통신 시스템으로서,
    상기 제 21 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 따른 노드를 포함하는 무선 통신 시스템.
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