KR20070001833A - 통신 시스템에서 사용자 검출 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 사용자 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서, k-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)한 k개의 서브 캐리어 신호중 i개의 레인징 서브 캐리어 신호를 선택하고, 상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 레인징 코드를 곱셈하고, 상기 레인징 코드와 곱셈된 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 k-i개의 0을 입력하여 k-포인트 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)하고, 상기 IFFT된 k개의 포인트 신호 각각의 전력을 검출하고, k개의 포인트 신호의 전력을 미리 설정된 방식에 상응하게 사용하여 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정한 후, 상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 사용하여 사용자를 검출한다.
사용자 검출, 전파 지연, 초기 레인징, 주기적 레인징, 레인징 코드

Description

통신 시스템에서 사용자 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING USER IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 검출 장치의 내부 구조를 도시한 블록도
도 3은 도 2의 사용자 검출기(239)의 내부 구조를 도시한 블록도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 검출 동작을 도시한 순서도
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 사용자를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 통신 시스템에서는 이동 단말기(MS: Mobile Staion, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들에게 고속의 대용량 데이터 송수신이 가능한 서비스를 제공하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이런 차세대 통신 시스템의 대표적 인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템이다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 포함하며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111),(113),(130),(151),(153)을 포함한다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'라 칭하기로 한다)/ 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하여 이루어진다. 이하, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템이 상기 OFDMA 방식을 사용하는 경우를 일 예로 하여 설명하기로 한다.
상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 레인징, 특히 초기 레인징(initial ranging)과 주기적 레인징(periodic ranging)은 중요한 요소로 작용한다. 상기 초기 레인징과 주기적 레인징이 중요한 요소로 작용하는 이유는 상기 초기 레인징과 주기적 레인징이 사용자 검출 및 사용자 파라미터(user parameter), 특히 전파 지 연 파라미터, 일 예로 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 ‘SINR'이라 칭하기로 한다)와 같은 전파 지연 파라미터 정의에 영향을 미치기 때문이다. 상기 사용자 파라미터 추정에 에러가 발생하게 되면, 결과적으로 동기 획득에 실패하게 되어 해당 기지국에서 송수신하는 신호가 인접 기지국들의 서브 채널(sub-channel) 신호들에 간섭으로 작용하게 되어 상기 레인징 뿐만 아니라 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 전체 성능을 저하시키게 된다.
한편, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 상기 레인징을 수행하기 위해서는 레인징 서브 채널(sub-channel)들과 레인징 코드(ranging code)들이 필요하고, 기지국은 레인징의 종류에 따라서 각각 사용 가능한 레인징 코드들을 할당한다. 여기서, 상기 레인징의 종류는 초기 레인징과, 주기적 레인징 및 대역폭 요구 레인징(bandwidth request ranging)이 존재한다.이렇게 할당된 레인징 코드들에 대한 정보는 기지국이 MS들로 미리 방송하고, 상기 MS들은 상기 기지국에서 방송하는 레인징 코드들에 대한 정보에 상응하게 레인징 코드들을 그 목적에 맞게 사용하여 레인징을 수행한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 레인징 코드들은 그 목적에 상응하게 분류되어 있지만, MS는 그 목적에 상응하게 분류되어 있는 레인징 코드들중 랜덤하게 1개의 레인징 코드를 선택하여 사용하므로 서로 다른 MS들에 의해 송신된 동일한 레인징 코드가 충돌하는 경우가 발생한다. 이렇게 서로 다른 MS들에 의해 송신된 동일한 레인징 코드가 충돌할 경우 SINR 감소를 발생시키게 되고, 상기 SINR 감소 뿐만 아니라 다른 추가적인 문제점을 발생시키게 된다.
따라서, 상기 사용자 파라미터를 정확하게 추정하기 위해서는 상기 레인징, 특히 초기 레인징 및 주기적 레인징을 수행하는 사용자들을 정확하게 검출해야만 할 뿐만 아니라 상기 검출한 초기 레인징 및 주기적 레인징을 수행하는 사용자들의 전파 지연 역시 정확하게 해야만 한다. 따라서, 상기 초기 레인징 및 주기적 레인징을 수행하는 사용자들을 정확하게 검출하고, 상기 검출한 초기 레인징 및 주기적 레인징을 수행하는 사용자들의 전파 지연을 정확하게 검출하기 위한 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 사용자를 검출하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 사용자의 전파 지연을 검출하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 통신 시스템에서 사용자 검출 장치에 있어서, k-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)한 k개의 서브 캐리어 신호중 i개의 레인징 서브 캐리어 신호를 선택하는 레인징 서브 캐리어 선택기와, 상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 레인징 코드를 곱셈하는 곱셈기와, 상기 레인징 코드와 곱셈된 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 k-i개의 0을 입력하여 k-포인트 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)하는 IFFT기와, 상기 IFFT된 k개의 포인트 신호 각각의 전력을 검출하는 놈(NORM) 연산기와, k개의 포인트 신호의 전력을 미리 설정된 방식에 상응하게 사용하여 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정하는 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기와, 상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 사용하여 사용자를 검출하는 사용자 검출기를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템에서 사용자 검출 방법에 있어서, k-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)한 k개의 서브 캐리어 신호중 i개의 레인징 서브 캐리어 신호를 선택하는 과정과, 상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 레인징 코드를 곱셈하는 과정과, 상기 레인징 코드와 곱셈된 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 k-i개의 0을 입력하여 k-포인트 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)하는 과정과, 상기 IFFT된 k개의 포인트 신호 각각의 전력을 검출하는 과정과, k개의 포인트 신호의 전력을 미리 설정된 방식에 상응하게 사용하여 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정하는 과정과, 상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 사용하여 사용자를 검출하는 과정을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 통신 시스템, 일 예로 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 레인징(ranging), 일 예로 초기 레인징(initial ranging) 혹은 주기적 레인징(periodic ranging)을 수행하는 사용자, 즉 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)를 검출하는 장치 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 초기 레인징 혹은 주기적 레인징을 수행하는 MS의 전파 지연(propagation delay)을 검출하는 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명에서는 설명의 편의상 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 방안은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 뿐만 아니라 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 검출 장치의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 2를 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예에서는 IEEE 802.16e 통신 시스템이 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식을 사용한다고 가정하기로 한다. 또한, 상기 사용자 검출 장치는 일 예로 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 기지국(BS: Base Station)에 구비되는 장치로서, 상기 기지국은 다수의 수신 안테나들을 사용하며, 상기 도 2에서는 상기 기지국이 일 예로 2개의 수신 안테나들을 사용한다고 가정하기로 한다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 사용자 검출 장치는 제1안테나(ANT#1)(211-1) 및 제2안테나(ANT#2)(211-2)와, 제1무선 주파수(RF: Radio Frequency, 이하 ‘RF’라 칭하기로 한다) 처리기(processor)(213-1) 및 제2RF 처리기(213-2)와, 제1아날로그/디지털 변환기(A/D(analog to digital) converter)(이하, ‘A/D 변환기’라 칭하기로 한다)(215-1) 및 제2A/D 변환기(215-2)와, 제1보호 구간 제거기(guard interval remover)(217-1) 및 제2보호 구간 제거기(217-2)와, 제1직렬/병렬 변환기(S/P(serial to parallel) converter)(이하, 'S/P 변환기‘라 칭하기로 한다)(219-1) 및 제2S/P 변환기(219-2)와, 제1고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform， 이하 ‘FFT’라 칭하기로 한다)기(221-1) 및 제2FFT기(221-2)와, 제1레인징 서브 캐리어(ranging sub-carrier) 선택기(223-1) 및 제2레인징 서브 캐리어 선택기(223-2)와, 레인징 코드 생성기(225)와, 제1곱셈기(227-1) 및 제2곱셈기(227-2)와, 제1 0 삽입기(0 inserter)(229-1) 및 제2 0 삽입기(229-2)와, 제1역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 ‘IFFT’라 칭하기로 한다)기(231-1) 및 제2IFFT기(231-2)와, 제1놈(NORM, 이하 ‘NORM'이라 칭하기로 한다) 연산기(233-1) 및 제2NORM 연산기(233-2)와, 가산기(235)와, 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)와, 사용자 검출기(239)를 포함한다.
먼저, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 임의의 기지국에서 관장하는 셀 영역내의 MS들에서 송신한 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)을 통해 백색 가산성 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 등과 같은 잡음이 가산된 형태로 상기 제1안테나(211-1) 및 제2안테나(211-2)를 통해 수신된다. 상기 제1안테나(211-1)를 통해 수신된 신호는 제1RF 처리기(213-1)로 전달되고, 상기 제 2안테나(211-2)를 통해 수신된 신호는 제2RF 처리기(213-2)로 전달된다.
상기 제1RF 처리기(213-1)는 상기 제1안테나(211-1)로부터 전달받은 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 제1 A/D 변환기(215-1)로 출력한다. 상기 제1 A/D 변환기(215-1)는 상기 제1RF 처리기(213-1)에서 출력한 신호를 디지털 변환한 후 상기 제1보호 구간 제거기(217-1)로 출력한다. 상기 제1보호 구간 제거기(217-1)는 상기 제1 A/D 변환기(215-1)에서 출력한 신호에서 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 제1 S/P 변환기(219-1)로 출력한다. 상기 보호 구간 신호는 시간 영역(time domain)의 OFDM 심벌의 마지막 일정 샘플(sample)들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 ‘cyclic prefix' 방식으로 삽입되거나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 샘플들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 ’cyclic postfix' 방식으로 삽입된 신호로서, 본 발명과는 직접적인 연관이 없으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 제1 S/P 변환기(219-1)는 상기 제1보호 구간 제거기(217-1)에서 출력한 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 제1FFT기(221-1)로 출력한다. 상기 제1FFT기(221-1)는 상기 제1 S/P 변환기(219-1)에서 출력한 신호를 입력하여 FFT를 수행한 후 상기 제1레인징 서브 캐리어 선택기(223-1)로 출력한다. 여기서, 상기 제1FFT기(221-1)는 k-포인트(point) FFT를 수행한다고 가정하기로 하며, 상기 제1FFT기(221-1)를 통해 상기 제1안테나(211-1)를 통해 수신된 신호의 주파수 영역 스펙트럼(frequency domain spectrum)을 검출할 수 있다. 상기 제1레인징 서브 캐리어 선택기(223-1)는 상기 제1FFT기(221-1)에서 출력한 신호에서 레인징 서브 캐리어에 해당하는 i개의 레인징 서브 캐리어 신호만을 선택한 후 상기 제1곱셈기(227-1)로 출력한다.
상기 제1곱셈기(227-1)는 상기 레인징 코드 생성기(225)에서 출력한 레인징 코드들과 상기 제1레인징 서브 캐리어 선택기(223-1)에서 출력한 레인징 서브 캐리어 신호를 곱셈한 후 상기 제1 0 삽입기(229-1)로 출력한다. 여기서, 상기 레인징 코드는 i개의 엘리먼트(element)들로 구성되며, 상기 레인징 코드의 i개의 엘리먼트들 각각이 상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호들 각각에 일대일로 곱해지며, 결과적으로 상기 제1곱셈기(227-1)는 결과적으로 상관기(correlator)로서 동작하게 되는 것이다. 상기 제1 0 삽입기(229-1)는 상기 제1곱셈기(227-1)에서 출력한 신호를 입력하여 0을 삽입한 후 상기 제1 IFFT기(231-1)로 출력한다. 상기 제1 IFFT기(231-1)는 상기 제1 0 삽입기(229-1)에서 출력한 신호를 입력하여 k-포인트 IFFT를 수행한 후 상기 제1 NORM 연산기(233-1)로 출력한다. 상기 제1 NORM 연산기(133-1)는 상기 제1 IFFT기(131-1)에서 출력한 신호를 입력하여 NORM 연산을 수행하여 그 전력 값을 구한 후 상기 가산기(135)로 출력한다. 여기서, 상기 NORM 연산은 크기의 제곱 연산(square of magnitude)을 나타낸다.
한편, 상기 제2RF 처리기(213-2)는 상기 제2안테나(211-2)로부터 전달받은 신호를 중간 주파수 대역으로 다운 컨버팅한 후 상기 제2 A/D 변환기(215-2)로 출력한다. 상기 제2 A/D 변환기(215-2)는 상기 제2RF 처리기(213-2)에서 출력한 신호를 디지털 변환한 후 상기 제2보호 구간 제거기(217-2)로 출력한다. 상기 제2보호 구간 제거기(217-2)는 상기 제2 A/D 변환기(215-2)에서 출력한 신호에서 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 제2 S/P 변환기(219-2)로 출력한다.
상기 제2 S/P 변환기(219-2)는 상기 제2보호 구간 제거기(217-2)에서 출력한 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 제2FFT기(221-2)로 출력한다. 상기 제2FFT기(221-2)는 상기 제2 S/P 변환기(219-2)에서 출력한 신호를 입력하여 FFT를 수행한 후 상기 제2레인징 서브 캐리어 선택기(223-2)로 출력한다. 여기서, 상기 제2FFT기(221-2)는 상기 제1FFT기(221-1)와 동일하게 k-포인트 FFT를 수행한다고 가정하기로 하며, 상기 제2FFT기(221-2)를 통해 상기 제2안테나(211-2)를 통해 수신된 신호의 전파 지연 프로파일 스펙트럼(propagation delay profile spectrum)을 검출할 수 있다. 즉, 시간 영역에서 전파 지연이 발생할 경우 주파수 영역에서 주파수 천이가 발생하게 되므로 상기 주파수 천이를 가지고 상기 전파 지연을 추정하는 것이 가능하다. 상기 제2레인징 서브 캐리어 선택기(223-2)는 상기 제2FFT기(221-2)에서 출력한 신호에서 레인징 서브 캐리어에 해당하는 i개의 레인징 서브 캐리어 신호만을 선택한 후 상기 제2곱셈기(227-2)로 출력한다.
상기 제2곱셈기(227-2)는 상기 레인징 코드 생성기(225)에서 출력한 레인징 코드들과 상기 제2레인징 서브 캐리어 선택기(223-2)에서 출력한 레인징 서브 캐리어 신호를 곱셈한 후 상기 제2 0 삽입기(229-12)로 출력한다. 여기서, 상기 레인징 코드는 i개의 엘리먼트들로 구성되며, 상기 레인징 코드의 i개의 엘리먼트들 각각이 상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호들 각각에 일대일로 곱해지며, 결과적으로 상기 제2곱셈기(227-2)는 결과적으로 상관기로서 동작하게 되는 것이다. 상기 제2 0 삽입기(229-2)는 상기 제2곱셈기(227-2)에서 출력한 신호를 입력하여 0을 삽입한 후 상기 제2 IFFT기(231-2)로 출력한다. 상기 제2 IFFT기(231-2)는 상기 제2 0 삽입기(229-2)에서 출력한 신호를 입력하여 k-포인트 IFFT를 수행한 후 상기 제2 NORM 연산기(233-2)로 출력한다. 상기 제2 NORM 연산기(233-2)는 상기 제2 IFFT기(231-2)에서 출력한 신호를 입력하여 NORM 연산을 수행하여 그 전력 값을 구한 후 상기 가산기(235)로 출력한다.
상기 가산기(235)는 상기 제1 NORM 연산기(233-1) 및 상기 제2 NORM 연산기(233-2)에서 출력한 신호를 입력하여 가산한 후, 즉 컴바이닝(combining)한 후 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)로 출력한다. 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력한 신호를 입력하여 수신하기를 희망하는 신호(desired received signal), 즉 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정한다. 여기서, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)에서 상기 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정하는 동작에 대해서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력한 신호를 2개의 파트들, 즉 상기 수신 희망 신호의 전력을 계산하기 위한 제1파트와 상기 간섭 신호의 전력을 계산하기 위한 제2파트로 분할한다. 여기서, 상기 수신 희망 신호의 전력을 ES라고 정의하고, 상기 간섭 신호의 전력을 N이라고 칭하기로 한다. 상기 수신 희망 신호의 전력 ES는 상기 가산기(235)에서 출력 한 신호중 최대 전력을 가지는 샘플을 포함하여 Nmax개의 샘플들의 전력을 평균한 값이다. 또한, 상기 간섭 신호의 전력 N은 상기 가산기(235)에서 출력한 신호중 최소 전력을 가지는 샘플을 포함하여 Nmin개의 샘플들의 전력을 평균한 값이다. 여기서, 상기 Nmax 및 Nmin는 다양한 방식들에 의해 결정될 수 있으며, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첫 번째 방식은 상기 Nmax 및 Nmin을 미리 설정되어 있는 개수로 결정하는 방식이다. 즉, 상기 가산기(235)에서 출력한 신호는 실제 상기 제1 NORM 연산기(233-1) 및 상기 제2 NORM 연산기(233-2)에서 출력한 k-포인트 신호들(즉, k개의 샘플 신호들)을 가산한 신호이므로 역시 k-포인트를 가진다. 일 예로, 상기 Nmax가 1이고, Nmin이 k = 1024라고 가정하면, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력한 k-포인트 신호들중 최대 전력을 가지는 포인트 신호를 상기 수신 희망 신호의 전력 ES으로 추정한다. 또한, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력한 k-포인트 신호들, 즉 1024 포인트 신호들의 전력을 평균내어 상기 간섭 신호의 전력 N을 추정한다. 상기 첫 번째 방식에서 상기 Nmax 및 Nmin을 각각 1로 설정할 경우, 상기 가산기(235)에서 출력한 신호에서 최대값을 가지는 포인트 신호의 전력을 상기 수신 희망 신호의 전력 ES로 추정하고, 상기 가산기(235)에서 출력한 신호에서 최소값을 가 지는 포인트 신호의 전력을 상기 간섭 신호의 전력 N으로 추정하므로 가장 간단한 방식으로 수신 희망 신호의 전력 ES와 간섭 신호의 전력 N을 추정할 수 있다.
두 번째 방식은 상기 Nmax 및 Nmin을 미리 설정되어 있는 임계 전력들을 고려하여 결정하는 방식이다. 여기서, 상기 임계 전력들이라 함은 상기 Nmax를 결정하기 위한 제1임계 전력과, 상기 Nmin을 결정하기 위한 제2임계 전력을 포함한다. 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력하는 k-포인트 신호들중 상기 제1임계 전력 이상의 전력을 가지는 포인트들을 모두 선택하고, 그 선택한 모든 포인트들의 개수를 Nmax로 결정하는 것이다. 또한, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력하는 k-포인트 신호들중 상기 제2임계 전력 이하의 전력을 가지는 포인트들을 모두 선택하고, 그 선택한 모든 포인트들의 개수를 Nmin으로 결정하는 것이다. 따라서, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 Nmax개의 포인트 신호들의 전력을 평균내어 상기 수신 희망 신호의 전력 ES를 추정하고, 상기 Nmin개의 포인트 신호들의 전력을 평균내어상기 간섭 신호의 전력 N을 추정한다.
세 번째 방식은 첫 번째 방식과 유사하게 상기 Nmax 및 Nmin을 미리 설정되어 있는 개수로 결정하되, 상기 가산기(235)에서 출력한 신호중 그 전력이 최대차를 나타내는 연속하는 2개의 포인트 신호들을 고려하여 결정하는 방식이다. 즉, 상기 Nmax 가 1이고, Nmin가 1일 경우 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 가산기(235)에서 출력한 신호중 그 전력이 최대차를 나타내는 연속하는 2개의 포인트 신호들중 높은 전력을 가지는 포인트 신호를 상기 Nmax에 해당하는 포인트 신호의 전력으로 하여 상기 수신 희망 신호의 전력 ES로 추정한다. 또한, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 연속하는 2개의 샘플등중 낮은 전력을 가지는 샘플을 상기 Nmin에 해당하는 포인트 신호의 전력으로 하여 상기 간섭 신호의 전력 N으로 추정하는 방식이다.
또한, 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 최대 전력을 가지는 포인트, 즉 샘플의 위치를 수신 희망 신호의 타이밍 위치(timing point)로 추정하여 출력한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)는 상기 수신 희망 신호의 타이밍 위치와, 수신 희망 신호의 전력 ES와 간섭 신호의 전력 N을 출력하는데, 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 간섭 신호의 전력 N은 상기 사용자 검출기(239)로 전달된다. 상기 사용자 검출기(239)는 상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)로부터 전달받은 수신 희망 신호의 전력 ES와 간섭 신호의 전력 N을 미리 설정되어 있는 임계값 h와 비교하여 사용자를 검출한다. 여기서, 상기 사용자 검출기(239)는 다양한 방식으로 상기 사용자를 검출할 수 있는데 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 사용자 검출기(239)는 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 간섭 신호 전력의 비(
Figure 112006046488156-PAT00001
)와 상기 임계값 h를 비교하여 사용자를 검출한다. 즉, 상기
Figure 112006046488156-PAT00002
가 상기 임계값 h를 초과할 경우 경우 해당 레인징 코드에 해당하는 사용자를 검출한다.
두 번째로, 상기 사용자 검출기(239)는 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 상기 임계값 h와 간섭 신호 전력 N의 곱셈값(h*N)을 비교하여 사용자를 검출한다. 즉, 상기 수신 희망 신호의 전력 ES가 h*N를 초과할 경우 해당 레인징 코드에 해당하는 사용자를 검출한다.
세 번째로, 상기 사용자 검출기(239)는 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 임계값 h의 비(
Figure 112006046488156-PAT00003
)와 상기 간섭 신호의 전력 N을 비교하여 사용자를 검출한다. 즉, 상기
Figure 112006046488156-PAT00004
가 상기 간섭 신호의 전력 N을 초과할 경우 해당 레인징 코드에 해당하는 사용자를 검출한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 사용자 검출기(239)는
Figure 112006046488156-PAT00005
와 상기 임계값 h를 비교하거나, 혹은 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 상기 h*N을 비교하거나, 혹은
Figure 112006046488156-PAT00006
와 상기 간섭 신호의 전력 N을 비교하여 사용자를 검출할 수 있는데, 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 상기 h*N을 비교할 경우 상기 사용자 검출 동작이 가장 간단하게 구현된다. 따라서, 도 3을 참조하여 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 상기 h*N을 비교하여 사용자를 검출할 경우의 사용자 검출기(239) 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 도 2의 사용자 검출기(239)의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 3에 도시되어 있는 사용자 검출기(239)의 내부 구조는 상기 사용자 검출기(239)의 사용자 검출 방식들중 두 번째 방식, 즉 수신 희망 신호의 전력 ES와 임계값 h와 간섭 신호 전력 N의 곱셈값(h*N)을 비교하여 사용자를 검출하는 방식을 적용할 경우에 해당한다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 사용자 검출기(239)는 비교기(311)와 곱셈기(313)를 포함한다.
먼저, 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기(237)에서 출력한 수신 희망 신호의 전력 ES는 상기 비교기(311)로 입력되고, 상기 간섭 신호 전력 N은 상기 곱셈기(313)로 입력되고, 상기 임계값 h는 상기 곱셈기(313)로 입력된다. 상기 곱셈기(313)는 상기 간섭 신호 전력 N과 상기 임계값 h을 곱셈한 후 h*N을 상기 비교기(311)로 출력한다. 상기 비교기(311)는 상기 수신 희망 신호의 전력 ES와 h*N을 비교하여 상기 수신 희망 신호의 전력 ES가 상기 h*N를 초과할 경우 해당 레인징 코드에 해당하는 사용자를 검출한다.
다음으로 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 검출 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 검출 동작을 도시한 순서도이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 사용자 검출 장치는 411단계에서 다수개의 수신 안테나들을 통해 수신되는 신호들 각각을 R/F 처리하고 413단계로 진행한다. 상기 413단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 R/F 처리된 신호를 디지털 변환한 후 415단계로 진행한다. 상기 415단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 디지털 변환된 신호에서 보호 구간 신호를 제거하고 417단계로 진행한다. 상기 417단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 보호 구간 신호가 제거된 신호를 병렬 변환한 후 419단계로 진행한다.
상기 419단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 병렬 변환된 신호를 FFT 수행한 후 421단계로 진행한다. 상기 421단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 FFT 수행된 신호에서 레인징 서브 캐리어 신호들을 선택하고 423단계로 진행한다. 상기 423단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 선택한 레인징 서브 캐리어 신호들과 해당 레인징 코드를 곱셈한 후 425단계로 진행한다. 상기 425단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 레인징 서브 캐리어 신호들과 레인징 코드가 곱셈된 신호에 0을 삽입한 후 427단계로 진행한다.
상기 427단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 0 삽입된 신호를 IFFT 수행한 후 429단계로 진행한다. 상기 429단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 IFFT 수행된 신호를 NORM 연산하여 그 전력값을 검출한 후 431진행한다. 상기 431단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 각 수신 안테나별로 검출한 전력값을 컴바이닝한 후 433단계로 진행한다. 상기 433단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 컴바이닝한 신호에서 최대 전력을 가지는 포인트, 즉 샘플의 위치를 수신 희망 신호의 타이밍 위치로 추정하고, 또한 상기 수신 희망 신호 및 간섭 신호의 전력을 추정한 후 435단계로 진행한다. 상기 435단계에서 상기 사용자 검출 장치는 상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력 및 임계값 h 등을 사용하여 최종적으로 해당 레인징 코드에 해당하는 사용자를 검출한다.
한편 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, 통신 시스템에서 초기 레인징 혹은 주기적 레인징을 수행하는 사용자들을 정확하게 검출할 수 있다는 이점을 가진다. 또한, 본 발명은 초기 레인징 혹은 주기적 레인징을 수행하는 사용자들을 정확하게 검출할 수 있으므로 사용자 파라미터를 정확하게 검출할 수 있어 통신 시스템 전체 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 사용자 검출 방법에 있어서,
    k-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)한 k개의 서브 캐리어 신호중 i개의 레인징 서브 캐리어 신호를 선택하는 과정과,
    상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 레인징 코드를 곱셈하는 과정과,
    상기 레인징 코드와 곱셈된 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 k-i개의 0을 입력하여 k-포인트 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)하는 과정과,
    상기 IFFT된 k개의 포인트 신호 각각의 전력을 검출하는 과정과,
    k개의 포인트 신호의 전력을 미리 설정된 방식에 상응하게 사용하여 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정하는 과정과,
    상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 사용하여 사용자를 검출하는 과정을 포함하는 사용자 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 추정하는 과정은;
    상기 k개의 포인트 신호 전력중 Nmax개의 포인트 신호 전력을 평균내어 상기 수신 희망 신호 전력으로 추정하는 과정과,
    상기 k개의 포인트 신호 전력중 Nmin개의 포인트 신호 전력을 평균내어 상기 간섭 신호 전력으로 추정하는 과정을 포함하는 사용자 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Nmax 및 Nmin은 미리 설정된 개수임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Nmax는 1이고, Nmin은 k일 경우, 상기 Nmax개의 포인트 신호 전력은 상기 k개의 포인트 신호 전력중 최대 전력을 가지는 포인트 신호 전력임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 Nmax와 Nmin 각각이 1일 경우, 상기 k개의 포인트 신호 전력중 그 전력이 최대차를 나타내는 연속하는 2개의 포인트 신호중 큰 전력을 가지는 포인트 신호 전력이 상기 Nmax개의 포인트 신호 전력이고, 작은 전력을 가지는 포인트 신호 전력이 상기 Nmin개의 포인트 신호 전력임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 Nmax 은 제1임계값 이상의 전력을 가지는 포인트 신호의 개수이며, Nmin은 제2임계값 이하의 전력을 가지는 포인트 신호의 개수임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 사용자를 검출하는 과정은;
    상기 수신 희망 신호 전력과, 임계값과 상기 간섭 신호 전력을 곱셈한 값을 비교하여 사용자를 검출하는 것임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사용자를 검출하는 과정은;
    상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력 비와, 임계값을 비교하여 사용 자를 검출하는 것임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사용자를 검출하는 과정은;
    상기 수신 희망 신호 전력과 임계값의 비와, 간섭 신호 전력을 비교하여 사용자를 검출하는 것임을 특징으로 하는 사용자 검출 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 k개의 포인트 신호 전력중 최대 전력을 가지는 포인트 신호의 위치를 수신 희망 신호의 타이밍 위치로 추정하는 과정을 더 포함하는 사용자 검출 방법.
  11. 통신 시스템에서 사용자 검출 장치에 있어서,
    k-포인트 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)한 k개의 서브 캐리어 신호중 i개의 레인징 서브 캐리어 신호를 선택하는 레인징 서브 캐리어 선택기와,
    상기 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 레인징 코드를 곱셈하는 곱셈기와,
    상기 레인징 코드와 곱셈된 i개의 레인징 서브 캐리어 신호와 k-i개의 0을 입력하여 k-포인트 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)하는 IFFT기와,
    상기 IFFT된 k개의 포인트 신호 각각의 전력을 검출하는 놈(NORM) 연산기와,
    k개의 포인트 신호의 전력을 미리 설정된 방식에 상응하게 사용하여 수신 희망 신호의 전력과 간섭 신호의 전력을 추정하는 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기와,
    상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력을 사용하여 사용자를 검출하는 사용자 검출기를 포함하는 사용자 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기는;
    상기 k개의 포인트 신호 전력중 Nmax개의 포인트 신호 전력을 평균내어 상기 수신 희망 신호 전력으로 추정하고, 상기 k개의 포인트 신호 전력중 Nmin개의 포인트 신호 전력을 평균내어 상기 간섭 신호 전력으로 추정함을 포함하는 사용자 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 Nmax 및 Nmin은 미리 설정된 개수임을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 Nmax는 1이고, Nmin은 k일 경우, 상기 Nmax개의 포인트 신호 전력은 상기 k개의 포인트 신호 전력중 최대 전력을 가지는 포인트 신호 전력임을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 Nmax와 Nmin 각각이 1일 경우, 상기 k개의 포인트 신호 전력중 그 전력이 최대차를 나타내는 연속하는 2개의 포인트 신호중 큰 전력을 가지는 포인트 신호 전력이 상기 Nmax개의 포인트 신호 전력이고, 작은 전력을 가지는 포인트 신호 전력이 상기 Nmin개의 포인트 신호 전력임을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 Nmax 은 제1임계값 이상의 전력을 가지는 포인트 신호의 개수이며, Nmin 은 제2임계값 이하의 전력을 가지는 포인트 신호의 개수임을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 검출기는;
    상기 수신 희망 신호 전력과, 임계값과 상기 간섭 신호 전력을 곱셈한 값을 비교하여 사용자를 검출함을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 검출기는;
    상기 수신 희망 신호 전력과 간섭 신호 전력 비와, 임계값을 비교하여 사용자를 검출함을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 검출기는;
    상기 수신 희망 신호 전력과 임계값의 비와, 간섭 신호 전력을 비교하여 사용자를 검출함을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 수신 희망 신호/간섭 신호 전력 추정기는;
    상기 k개의 포인트 신호 전력중 최대 전력을 가지는 포인트 신호의 위치를 수신 희망 신호의 타이밍 위치로 추정함을 특징으로 하는 사용자 검출 장치.
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