KR20070076923A - Method and apparatus for estimating frame synchronization - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것이고,1 is a flowchart illustrating a cell search process according to the prior art,
도 2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것이고,2 illustrates a format of a downlink subframe of a 3GPP TDD LCR system.
도 3은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 기능 블록도이고,3 is a functional block diagram of a preferred embodiment of a frame synchronization estimation apparatus according to the present invention;
도 4는 도3의 위상 추정부의 세부 구성도이고,4 is a detailed configuration diagram of the phase estimation unit of FIG. 3;
도 5는 도3의 내적 산출부의 세부 구성도이다.5 is a detailed block diagram of the inner product calculation unit of FIG. 3.
본 발명은 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기(frame synchronization) 추정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a frame synchronization estimation method and apparatus, and more particularly, to a downlink frame synchronization estimation method and apparatus in a terminal of a mobile communication system.
TD-SCDMA 시스템에서 단말(UE)의 셀 탐색 과정은 하향링크 동기코드(SYNC-DL), 기본 미드앰블(Basic Midamble) 코드, 스크램블링(Scrambling) 코드, 프레임 동기, BCH(Broadcast Channel) 정보 및 칩 타이밍(Chip timing) 정보 등을 획득하는 과정으로서 일반적으로 다음의 4 단계 세부 과정을 거쳐 수행된다. 도 1은 종래기술에 따른 셀 탐색 과정의 순서도를 도시한 것이다.In the TD-SCDMA system, the UE searches for a downlink sync code (SYNC-DL), a basic midamble code, a scrambling code, a frame sync, broadcast channel (BCH) information, and a chip. As a process of acquiring chip timing information and the like, it is generally performed through the following four steps. 1 is a flowchart illustrating a cell search process according to the prior art.
1) 초기 동기 탐색 과정(Search for DwPTS)1) Initial Synchronous Search Process (Search for DwPTS)
단말은 탐색하고자 하는 셀(Cell) 정보를 모르는 상태에서 32개의 가능한 SYNC-DL 코드를 이용하여 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)에 초기 동기를 추정한다. 이 과정을 통해 단말은 32개의 SYNC-DL 코드 중에 셀 내에서 사용되고 있는 SYNC-DL 코드 및 타이밍 동기 지점(timing synchronization point)를 찾아내야 한다.The UE estimates initial synchronization in a downlink pilot time slot (DwPTS) using 32 possible SYNC-DL codes without knowing cell information to be searched. Through this process, the UE must find the SYNC-DL code and the timing synchronization point that are used in the cell among the 32 SYNC-DL codes.
2) 기본 미드앰블 및 스크램블링 코드 인식 과정(Basic midamble and Scrambling code identification)2) Basic midamble and scrambling code identification
상기 과정 1) 에서 찾은 DwPTS 코드는 4개의 기본 미드앰블을 갖는 하나의 코드 그룹에 해당하므로 상기 단말은 4개의 기본 미드앰블 중 셀 내에서 사용중인 기본 미드앰블을 찾는다. 기본 미드앰블은 스크램블링 코드와 연관되어 있으므로 기본 미드앰블을 찾게 되면 스크램블링 코드를 찾을 수 있다.Since the DwPTS code found in step 1) corresponds to one code group having four basic midambles, the UE finds a basic midamble being used in a cell among four basic midambles. Since the basic midamble is associated with the scrambling code, the scrambling code can be found by looking for the basic midamble.
3) 프레임 동기 추정 과정(Control multi-frame sychronization)3) Control multi-frame sychronization
단말은 P_CCPCH 미드앰블에 대한 DwPTS의 QPSK 위상 변조로부터 BCH 멀티 프레임(multi-frame)의 MIB(Master Information Blocks)를 찾는다.The UE finds Master Information Blocks (MIBs) of BCH multi-frames from QPSK phase modulation of DwPTS for the P_CCPCH midamble.
4) BCH 정보 획득 과정(Read the BCH)4) Read the BCH
단말은 검색된 MIB를 이용하여 BCH를 읽어 BCH 정보를 획득한다.The terminal reads the BCH using the retrieved MIB to obtain BCH information.
본 발명은 상기 셀 탐색 과정에서 세 번째 단계인 프레임 동기 획득 과정과 관련된 것으로서, 이하에서 종래기술에 따른 프레임 동기 획득 과정을 설명한다.The present invention relates to a frame synchronization acquisition process, which is a third step in the cell search process. Hereinafter, the frame synchronization acquisition process according to the prior art will be described.
TD-SCDMA 시스템에서 BCH는 20ms의 전송 시간 간격(TTI: Transmission Time)을 가지므로, 단말은 다음 프레임에 BCH의 존재 유무와 20ms TTI의 시작위치를 찾아야 한다. 기지국은 BCH의 시작점을 알려주기 위하여, DwPCH를 변조할 때 첫 번째 타임슬롯(Time-slot) 미드앰블의 위상을 기준으로 위상 변조를 수행하며, 상기 위상 변조의 값은 한 서브프레임 동안 동일하게 유지된다. 연속된 4개의 서브프레임 동안 얻어진 4개의 위상 변조값을 'Phase Quadruple'이라 하며, S1, S2의 두 가지 'Phase Quadruple'이 존재한다. 표1은 상기 두 가지 'Phase Quadruple'이 의미하는 바를 나타낸다. 표1에서 P-CCPCH(Primary-Common Control Physical Channel)는 전송채널(Transport Channel)인 BCH가 매핑되는 물리채널(Physical Channel)이다.In the TD-SCDMA system, since the BCH has a transmission time interval (TTI: 20 ms), the UE should find the presence or absence of the BCH in the next frame and the start position of the 20 ms TTI. The base station performs phase modulation based on the phase of the first time-slot midamble when modulating DwPCH to inform the start point of the BCH, and the value of the phase modulation remains the same for one subframe. do. Four phase modulation values obtained during four consecutive subframes are called 'Phase Quadruple', and there are two 'Phase Quadruples' of S1 and S2. Table 1 shows what the two 'Phase Quadruple' means. In Table 1, a Primary-Common Control Physical Channel (P-CCPCH) is a physical channel to which a BCH, which is a transport channel, is mapped.
종래기술에 있어서는, 네 개의 서브프레임 동안 'Phase Quadruple'을 추정하여 S1에 해당되는지를 결정한 후 S1으로 결정되면 그 다음 서브프레임부터 P-CCPCH가 존재한다고 판단하고 P-CCPCH를 통해 전송되는 BCH의 수신을 시작한다.In the prior art, after determining 'Phase Quadruple' for four subframes and determining whether it corresponds to S1, if it is determined to be S1, it is determined that P-CCPCH exists from the next subframe, and that Start receiving.
즉, 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정은, 각 서브프레임별 하향링크 동기코드의 위상 변조값을 추정하는 과정을 포함하는데, 이는 다음의 과정으로 이루어진다. 먼저, 수신된 미드앰블 코드의 위상값과 하향링크 동기코드의 위상값을 추정한다. 다음으로 두 코드의 추정된 위상값의 상관관계를 구한 후, 'Arctangent'를 취하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상을 구하게 된다. That is, the process of estimating 'Phase Quadruple' includes estimating a phase modulation value of a downlink sync code for each subframe, which is performed as follows. First, the phase value of the received midamble code and the phase value of the downlink sync code are estimated. Next, after obtaining the correlation between the estimated phase values of the two codes, 'Arctangent' is taken to obtain the modulated phase of the downlink sync code.
이 후 상기한 방식에 의해 각각 구해진 네 개의 서브프레임 동안의 변조된 위상값인 'Phase Quadruple'을 표1의 S1, S2의 위상값과 비교하게 된다. 비교 결과, 구해진 'Phase Quadruple'이 S1에 해당되는 경우에는 다음 네 개의 서브프레임(sub-frame)에서 BCH를 수신하게 되고, S1에 해당되지 않을 경우에는 다음 네 개의 서브프레임에 BCH가 존재하지 않음으로 판단하여, 계속해서 'Phase Quadruple'을 추정하는 과정을 반복하게 된다.Thereafter, 'Phase Quadruple', which is a modulated phase value for each of the four subframes obtained by the above method, is compared with the phase values of S1 and S2 in Table 1. As a result of the comparison, if the obtained 'Phase Quadruple' corresponds to S1, the BCH is received in the next four subframes, and if it is not S1, the BCH does not exist in the next four subframes. In this case, the process of estimating 'Phase Quadruple' is repeated.
그런데, 상기한 바와 같은 종래기술에 따라 'Arctangent'를 이용하여 하향링크 동기코드의 변조된 위상값을 추정하는 경우에 있어서는, 일반적으로 효율적인 구현을 위해 'Arctangent' 연산을 참조표(Look Up Table)에 의한 테이블 매핑으로 대신하게 된다. 따라서, 정확한 연산을 위해 많은 양의 테이블 값을 소정의 메모리 내에 저장하고 있어야 하므로, 과도한 메모리량의 증가를 가져오는 문제점이 발생한다.However, in the case of estimating the modulated phase value of the downlink sync code using 'Arctangent' according to the prior art as described above, 'Arctangent' operation is generally referred to as a Look Up Table for efficient implementation. Replaced by table mapping. Therefore, since a large amount of table values must be stored in a predetermined memory for accurate operation, there is a problem of increasing an excessive amount of memory.
또한, 하향링크 동기코드의 변조된 위상값은 주파수 옵셋에 의해서도 왜곡될 수 있으므로, 절대적인 위상 차이만을 이용하는 상기 종래기술에 따른 방법에 의해서는 정확한 위상 변조값을 산출하기 곤란하다는 문제점이 있다.In addition, since the modulated phase value of the downlink sync code may be distorted even by the frequency offset, it is difficult to calculate the correct phase modulation value by the conventional method using only the absolute phase difference.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 과도한 메모리의 증가 없이 프레 임 동기의 추정이 가능한 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a frame synchronization estimation method and apparatus capable of estimating frame synchronization without excessive memory increase in a mobile communication system. will be.
본 발명의 다른 목적은 주파수 옵셋에 의해서 발생되는 위상 추정 오류를 보정할 수 있는 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a frame synchronization estimation method and apparatus capable of correcting a phase estimation error caused by a frequency offset.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 위상에 대한 기준 벡터를 이용하여 수신 신호와 기준 벡터 간의 상관 값을 이용하는 이동통신 시스템에서의 프레임 동기를 추정하는 방법 및 그 장치를 개시한다. 또한, 가능한 모든 위상 변조 가능성과 주파수 옵셋(frequency offset)을 고려한 프레임 동기 추정 방법 및 그 장치를 개시한다.The present invention discloses a method and apparatus for estimating frame synchronization in a mobile communication system using a correlation value between a received signal and a reference vector using a reference vector for a phase. Also disclosed are frame synchronization estimation methods and apparatuses that take into account all possible phase modulation possibilities and frequency offsets.
본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 방법은, 이동통신 시스템의 단말에서의 하향링크 프레임 동기 추정 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송된 M 개의 연속적인 서브프레임(sub frame)에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 단계와, M 개의 기준 위상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 단계와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In one aspect of the present invention, the frame synchronization estimation method according to the present invention, in the downlink frame synchronization estimation method in a terminal of a mobile communication system, for M consecutive subframes transmitted from a base station, Obtaining a phase difference between a downlink sync code and a midamble code included in each subframe, and obtaining a reference vector, which is a vector representation of M reference phase values, and the M consecutive subframes. Calculating a complex dot product of the phase vector, which is a vector representation of the phase differences, and estimating frame synchronization using the calculated dot product.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 하향링크 프레임 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 전송된 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 획득하는 위상 추정부와, M 개의 기준 위 상값에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector)와 상기 위상 추정부에 의해 획득된 M 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 내적 산출부와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 프레임 동기 추정부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, a downlink frame synchronization estimation apparatus in a mobile communication system according to the present invention includes a phase estimating unit for acquiring a phase difference between a downlink sync code and a midamble code included in a subframe transmitted from a base station; Compute a complex dot product of a reference vector, a vector representation of M reference phase values, and a phase vector, a vector representation of phase differences obtained for M consecutive subframes obtained by the phase estimator, And a frame synchronization estimator for estimating frame synchronization using the calculated inner value.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. The construction, operation and other features of the present invention will be readily understood by the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings.
도 2는 3GPP TDD LCR 시스템의 하향링크 서브 프레임의 포맷을 도시한 것이다. 3GPP TDD LCR 시스템에서 하향링크 동기 코드의 기준 신호 SYNC-DL은 32 가지이며 하나의 코드당 길이가 64 칩(chip)으로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, P-CCPCH의 미드앰블 코드(MA)는 첫 번째 다운링크 타임 슬롯(Ts0)에 포함되고, 하향링크의 동기코드(SYNC-DL)는 서브 프레임의 첫 번째 다운링크 타임 슬롯(Ts0) 다음에 위치한다. DwPTS는 32 칩의 가드 영역(guard period)과 64 칩의 SYNC-DL 코드로 이루어져 있으며, SYNC-DL 코드는 각 셀마다 32 가지 중 하나가 선택되어 사용된다. 2 illustrates a format of a downlink subframe of a 3GPP TDD LCR system. In the 3GPP TDD LCR system, there are 32 reference signal SYNC-DLs of downlink sync codes, and each chip has a length of 64 chips. As shown in FIG. 2, the midamble code MA of the P-CCPCH is included in the first downlink time slot Ts0, and the downlink sync code SYNC-DL is the first downlink of the subframe. It is located after the time slot Ts0. The DwPTS consists of a guard period of 32 chips and a SYNC-DL code of 64 chips, and one of 32 SYNC-DL codes is selected and used for each cell.
도 3은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치의 바람직한 일 실시예의 기능 블록도이다. 도 3을 참조하면, 프레임 동기 추정 장치는, 기지국으로부터 전송된 수신신호로부터 각 서브프레임에 포함된 미드앰블 코드(MA)와 하향링크 동기 코드(SYNC DL code)의 위상차(phase shift)를 기준신호를 이용하여 획득하는 위상 추정부(10)와, 'Phase Quadruple' S1에 대한 벡터 표현인 기준 벡터(reference vector) 와 상기 위상 추정부(10)에 의해 네 개의 연속적인 서브프레임에 대하여 획득된 위상차들에 대한 벡터 표현인 위상 벡터의 복소 내적을 산출하는 내적 산출부(20)와, 상기 산출된 내적 값을 이용하여 프레임 동기를 추정하는 프레임 동기 추정부(30)를 포함하여 구성된다.3 is a functional block diagram of a preferred embodiment of the frame synchronization estimation apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 3, the apparatus for estimating frame synchronization uses a received signal transmitted from a base station to determine a phase shift between a midamble code MA and a downlink synchronization code SYNC DL code included in each subframe. A phase estimator (10) obtained by using P, a reference vector, which is a vector representation of 'Phase Quadruple' S1, and a phase difference obtained by four phase subframes by the phase estimator (10). And a dot
도 4는 상기 위상 추정부(10)의 세부 구성도이다. 이하에서 상기 위상 추정부(10)에 의해 기지국으로부터 전송된 각 서브프레임의 첫 번째 다운링크 타임슬롯(Ts0)에 포함된 미드앰블 코드(MA)의 위상을 기준으로 했을 때 하향링크 동기 코드(SYNC DL code)의 위상 변조값, 즉 상기 하향링크 동기 코드와 미드앰블 코드의 위상차를 구하는 과정을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.4 is a detailed block diagram of the
n 번째 서브프레임에서 수신신호의 하향링크 동기 코드를 , 수신신호의 미드앰블 코드를 , 단말이 이미 알고 있는 기준신호의 하향링크 동기 코드를 , 기준신호의 미드앰블 코드를 로 표시하면, 수신신호의 i번째 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드는 각각 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. 여기서, i는 하향링크 동기 코드와 미드앰블 코드의 칩 단위 인덱스이다.In the nth subframe, the downlink sync code of the received signal is , The midamble code of the received signal The downlink synchronization code of the reference signal , The midamble code of the reference signal In this case, the i-th downlink synchronization code and the midamble code of the received signal may be defined as
여기서, L은 다중 경로 채널의 길이(단위는 칩(chip))이고, 은 n번째 서브프레임의 하향링크 위상 변조값이고, 는 노이즈(noise) 성분이며, hi는 채널 성분을 나타내는 채널 계수(channel coefficient)이다.Where L is the length of the multipath channel (unit is chip), Is the downlink phase modulation value of the nth subframe, Is a noise component and h i is a channel coefficient representing a channel component.
채널 성분과 위상 변조 성분을 뽑아내기 위해 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)은 수신신호 와 기준신호 와의 자기 상관을 각각 구한다. 이를 수학식으로 표현하면 각각 다음의 수학식 3 및 수학식 4와 같다. 여기서, ho는 동기가 정확히 맞았을 때의 채널 성분이고, , 은 무시할 수 있을 정도로 작은 값이라 가정한다.In order to extract the channel component and the phase modulation component, the downlink sync code correlation
각 서브프레임마다 달라지는 채널 성분을 없애기 위해 수학식 3 및 수학식 4에 의해 구해진 자기 상관값 을 정규화(normalization)시키면 각각 다음의 수학식 5 및 수학식 6과 같다.Autocorrelation values obtained by equations (3) and (4) to remove channel components that vary in each subframe Normalized to Equation 5 and
이때, 에 대한 정규화는, 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)에서 각각 수행될 수 있고, 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13)에서 수행될 수도 있다. 또는, 하향링크 동기코드 상관값 검출 모듈(11) 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(12)과, 하향링크 동기 코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13) 사이에 마련되는 별도의 정규화 계산부(미도시)에 의해 수행될 수도 있다.At this time, Normalization with respect to the downlink sync code correlation
하향링크 동기코드 및 미드앰블 코드 상관값 검출 모듈(13)은 수신신호의 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이의 위상차를 구하기 위해 의 상호 상관을 다음의 수학식 7에 따라 구한다.The downlink sync code and midamble code correlation
및 는 수학식 3 및 수학식 4에서와 마찬가지로, 무시할 수 있을 정도로 작은 값이라 가정하면, 수신신호의 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이의 위상차 pn이 산출된다. And As in Equation 3 and Equation 4, assuming that the value is negligibly small, the phase difference p n between the downlink sync code and the midamble code of the received signal is calculated.
상기한 바와 같은 방식에 의해, 상기 위상 추정부(10)는 네 개의 연속적인 서브프레임에 대하여, 각 서브프레임에 포함된 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드의 위상차를 산출하여, 상기 내적 산출부(20)로 출력한다.By the above-described method, the
도 5는 상기 내적 산출부(20)의 세부 구성도로서, 상기 내적 산출부(20)는'Phase Quadruple' S1(135°, 45°, 225°, 135°)의 벡터 형태의 좌표 표현인 와, 상기 위상 추정부(10)에 의해 구해진 네 개의 연속적인 서브프레임의 위상차들의 벡터 표현인 의 복소 내적을 구한다. 상기 내적 산출부(20)에서 구해진 내적 값을 정규화하면 다음의 수학식 8과 같이 표현된다.5 is a detailed configuration diagram of the inner
상기 프레임 동기 추정부(30)는 상기 산출된 내적 값을 기 설정된 임계값과 비교하여 프레임 동기를 추정한다. 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 사용되는 임계값을 결정하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The
임계값을 정하기 위해 'Phase Quadruple' S1, S2이 올 수 있는 모든 경우를 고려해 볼 수 있다. 프레임 동기를 알 수 없기 때문에 S1과 S2가 모두 존재할 수 있다고 가정하면, 연속된 4개의 위상차가 가질 수 있는 경우의 수는 표 2와 같이 총 14가지 경우이다. 여기서, 예를 들어, S1+S2는 S1 뒤에 S2가 오는 경우를 의미하며, 표 2에서 'Offset'은 서브프레임 단위의 프레임 동기 오차를 의미한다. 즉, S1+S2에 'Offset'이 1인 경우는 S1의 두 번째 'Quadruple'부터 시작해서 S2의 첫 번째 'Quadruple'로 구성되는 4개의 연속적인 'Phase Quadruple'을 의미한다. To determine the threshold, we can consider all cases where 'Phase Quadruple' S1, S2 can come. Assuming that there may be both S1 and S2 because the frame synchronization is not known, the number of cases where four consecutive phase differences can have is 14 in total as shown in Table 2. Here, for example, S1 + S2 means a case where S2 comes after S1, and in Table 2, 'Offset' means a frame synchronization error in units of subframes. That is, when 'Offset' is 1 in S1 + S2, it means four consecutive 'Phase Quadruple's consisting of S1's first' Quadruple 'and starting from the second' Quadruple 'of S1.
이를 앞의 q와 같이 각각 (1,-1)을 원소로 갖는 동일 위상의 벡터 형태의 좌표로 변환 한 후 S1 벡터와 복소 내적을 구하고 정규화시키면 표 2에 기재된 것과 같은 값을 갖게 된다.As shown in the preceding q , each of the coordinates of the vector phase having (1, -1) as an element is converted, and then the S1 vector and the complex dot product are obtained and normalized to have the values shown in Table 2.
상기 표 2를 참조하면, 내적의 실수부만 보면 S1일 때 로서 가장 큰 값을 가지고, 두 번째로 큰 값은 이다. 따라서, 와 사이에 존재하는 임의의 값을 임계값으로 결정할 수 있다. 특히, 실제 수신되는 신호는 잡음과 페이딩에 의해 크기가 변화될 수 있으므로, 최대 우도 검출(Maximum Likelihood Detection) 방식을 적용하여, 임계값을 으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 내적의 실수부의 크기가 이상인 경우에는 S1을 수신한 것으로 볼 수 있게 된다. Referring to Table 2 above, when the real part of the dot product is S1, Has the largest value, and the second largest value to be. therefore, Wow Any value existing in between can be determined as the threshold. In particular, since the actual received signal may change in size due to noise and fading, the maximum likelihood detection method is used to apply a threshold value. Can be determined. Accordingly, the size of the real part of the inner product In the case of abnormality, it can be seen that S1 has been received.
경우에 따라서는, 예를 들어, 3GPP TDD LCR 시스템에서와 같은 'Phase Quadruple' S1, S2과는 상이한 'Phase Quadruple'이 존재하는 경우에 있어서는, 내적의 허수부를 이용하여 임계값을 결정할 수도 있다.In some cases, for example, when there are 'Phase Quadruple' different from 'Phase Quadruple' S1 and S2 as in the 3GPP TDD LCR system, the threshold value may be determined using the imaginary part of the inner product.
한편, 주파수 옵셋이 존재하게 되면, 'Phase Quadruple'이 아니라 주파수 옵셋에 의해서 하향링크 동기코드와 미드앰블 코드 사이에 위상차가 발생하게 된다. 또한, AFC(Auto Frequency Control)가 동작하여 주파수 옵셋이 시간적으로 변화하는 경우 매 서브프레임에서 추정된 위상차가 다르게 발생할 수 있다. 여기서, 주파수 옵셋이란 기지국과 단말의 국부 발진기의 주파수 차이와 채널에서의 도플러 주파수 영향 등에 의해 발생되는 주파수 차이를 의미한다. 나아가, 주파수 옵셋은 단말에서 샘플링의 오차를 발생시키며, 이 오차는 시간에 따라 누적되어 수신 성능에 심각한 열화를 발생시키기 때문에, 단말은 AFC를 통해 주파수 옵셋을 추정하여 연속적으로 이를 보상하고 있다. On the other hand, if a frequency offset exists, a phase difference occurs between the downlink sync code and the midamble code due to the frequency offset rather than the 'Phase Quadruple'. In addition, when the frequency offset changes in time due to the operation of AFC (Auto Frequency Control), the estimated phase difference may occur differently in every subframe. Here, the frequency offset means a frequency difference generated by the frequency difference between the local oscillator of the base station and the terminal and the influence of the Doppler frequency in the channel. Furthermore, since the frequency offset generates sampling error in the terminal, and the error accumulates with time and causes serious degradation in reception performance, the terminal estimates the frequency offset through the AFC and continuously compensates for this.
따라서, 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 프레임 동기를 추정함에 있어서, 주파수 옵셋(frequency offset)의 유무 또는 크기에 따라 임계값을 다르게 설정하거나 및/또는 상기 산출된 내적 값을 설정된 임계값과의 비교에 이용하는 방식을 달리하는 것이 바람직할 것이다. Accordingly, in estimating frame synchronization in the
예를 들어, 단말이 주파수 옵셋을 추정하여, 추정된 주파수 옵셋이 기준값보다 작은 경우에는 제1임계값과 상기 산출된 내적 값의 실수부를 비교하여 프레임 동기를 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋이 상기 기준값보다 큰 경우에는 제2임계값과 상기 산출된 내적 값의 절대값을 비교하여 프레임 동기를 추정할 수 있다.For example, when the terminal estimates a frequency offset, and the estimated frequency offset is smaller than the reference value, the terminal estimates frame synchronization by comparing a real part of the first threshold value and the calculated inner product value, and the estimated frequency offset is If the reference value is larger than the reference value, the frame synchronization may be estimated by comparing the second threshold value with the absolute value of the calculated dot product.
즉, 주파수 옵셋이 존재하는 경우에 있어서는, 앞서의 방법처럼 내적 값의 실수부만으로 S1의 수신 여부를 판단할 수 없으므로 내적의 절대값을 이용하는 방식에 대해 설명한다. 표 2를 참조하면, S1을 수신한 경우의 내적의 절대값은 이고, 나머지 경우 중 최대치는 4이므로, 상기에서 설명한 내적의 실수부를 이용하는 경우와 마찬가지로 최대 우도 검출(Maximum Likelihood Detection) 방식을 적용하여, 임계치를 으로 결정할 수 있다. 이로써, 내적의 절대값이 이상인 경우에 대해 S1이 수신된 것으로 볼 수 있게 된다.That is, in the case where the frequency offset exists, the method of using the absolute value of the inner product will be described since it is not possible to determine whether or not the S1 is received only by the real part of the inner value as described above. Referring to Table 2, the absolute value of the dot product when S1 is received Since the maximum value of the remaining cases is 4, the maximum likelihood detection method is applied in the same manner as in the case of using the real part of the dot product described above, Can be determined. Thus, the absolute value of the dot product In the above case, it can be seen that S1 has been received.
하지만, 3GPP TDD LCR 시스템에서와 같은 'Phase Quadruple' S1, S2이 존재하는 경우에 있어서는, S1과 동기가 맞지 않는 경우에도 S1을 수신한 경우와 동일한 내적의 절대값 가 발생할 수 있고, 내적의 절대값이 4일 경우에도 잡음과 페이딩에 의해 S1을 수신한 것으로 잘못 판단될 수 있는 소지가 있다. 이때에는,내적의 절대값을 이용하는 것에 부가하여, 직전에 수신된 위상 값 pn -1과 'Quadruple'의 위상 값 중 어느 하나, 예를 들어, 첫 번째 값인 pn의 위상 차이를 더 이용함으로써, 보다 정확하게 S1 수신 여부를 판단할 수 있게 된다. However, in the case of 'Phase Quadruple' S1 and S2 as in the 3GPP TDD LCR system, the absolute value of the same dot product as the case where S1 is received even when the synchronization with S1 is not matched. May occur, and even when the absolute value of the dot product is 4, there is a possibility that it may be erroneously determined to have received S1 by noise and fading. At this time, in addition to using the absolute value of the inner product, by further using the phase difference between any one of the phase values p n -1 received earlier and the phase value of 'Quadruple', for example, the first value p n Therefore, it is possible to more accurately determine whether or not the reception of S1.
표 2를 참조하면, S1을 수신한 경우 및 내적의 절대값이 또는 4이고 S1 동기가 맞지 않으면서 S1을 수신한 것으로 잘못 판단될 수 있는 경우에 대한 직전 'Phase Quadruple' 및 현재 수신된 'Phase Quadruple'은, 이하와 같다.Referring to Table 2, when S1 is received and the absolute value of the dot product is Alternatively, the previous 'Phase Quadruple' and the currently received 'Phase Quadruple' for the case where it may be wrongly determined that S1 is received while S1 synchronization is not correct are as follows.
(1) S1을 수신한 경우(1) When receiving S1
- S1 이전에 S1이 온 경우 : (135°, 45°, 225°, 135 °), ( 135 °, 45°, 225°, 135°)-If S1 came before S1: (135 °, 45 °, 225 °, 135 °), ( 135 °, 45 °, 225 °, 135 °)
- S1 이전에 S2가 온 경우 : (315°, 225°, 315°, 45 °), ( 135 °, 45°, 225°, 135°)-If S2 came before S1: (315 °, 225 °, 315 °, 45 °), ( 135 °, 45 °, 225 °, 135 °)
(2) S1과 동기가 맞지 않는 경우(2) Out of sync with S1
- S1+S2, Offset 1인 경우 : (225°, 315°, 45°, 135 °), ( 45 °, 225°, 135°, 315°)-S1 + S2, Offset 1: (225 °, 315 °, 45 °, 135 °), ( 45 °, 225 °, 135 °, 315 °)
- S1+S2, Offset 2인 경우 : (315°, 45°, 135°, 45 °), ( 225 °, 135°, 315°, 225°)-For S1 + S2, Offset 2: (315 °, 45 °, 135 °, 45 °), ( 225 °, 135 °, 315 °, 225 °)
S1을 수신한 경우는 이전에 S1 또는 S2가 수신되었을 수 있으며, 이 경우 직전에 수신된 위상 값 pn -1과 'Quadruple'의 첫 번째 값인 pn의 위상 차는 각각 0°, 90°이다. 반면, S1 동기가 맞지 않은 경우에는 이 위상 차는 각각 -90°, 180°이다. 상기의 위상차들을 도 6과 같이, 복소 평면에 나타내면, S1을 수신한 경우와 수신하지 않은 경우의 결정 영역은 y = -x라는 직선에 의해 나뉠 수 있으며, 결국 S1 여부의 판단은 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다.On receiving the S1 or S1 and S2 is the previously may have been received, in which case the first value of the phase difference between the phase value p n p n -1 and 'Quadruple' received immediately before each of 0 °, 90 °. On the other hand, when S1 synchronization is not correct, these phase differences are -90 ° and 180 °, respectively. When the phase differences are shown in the complex plane as shown in FIG. 6, the determination region between receiving and not receiving S1 can be divided by a straight line of y = -x. It can be performed as.
수학식 9가 양수이면 S1을 수신한 경우이며, 음수이면 S1동기가 맞지 않은 경우에 해당된다.If Equation 9 is positive, S1 is received, and if it is negative, S1 is not synchronized.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 프레임 동기 추정 장치는 단말 내부에 구현될 수 있다. 한편, AFC에 따라 주파수 옵셋을 보상함으로써 주파수 옵셋이 시간적으로 변화하는 경우에도 매 서브프레임에서 추정된 위상차가 다르게 발생할 수 있다. 따라서, 프레임 동기 추정 과정 중에는 AFC에 따른 주파수 옵셋 보상 기능을 중단하여 매 서브프레임마다 추정된 위상차가 다르게 발생하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.The apparatus for estimating frame synchronization according to the present invention as described above may be implemented inside the terminal. Meanwhile, even when the frequency offset changes in time by compensating for the frequency offset according to the AFC, the estimated phase difference may occur differently in every subframe. Therefore, during the frame synchronization estimation process, it is preferable to stop the frequency offset compensation function according to the AFC to prevent the estimated phase difference from occurring differently in every subframe.
또한, 상기 프레임 동기 추정부(30)에서 프레임 동기를 추정함에 있어서, 주파수 옵셋(frequency offset)에 따라 임계값을 다르게 설정하여 상기 산출된 내적 값과 비교하는 것이 바람직하다. 즉, 단말이 주파수 옵셋을 추정하여, 추정된 주파수 옵셋이 기준값보다 작은 경우에는 제1임계값과 상기 산출된 내적 값의 실수부를 비교하여 프레임 동기를 추정하고, 상기 추정된 주파수 옵셋이 상기 기준값보다 큰 경우에는 제2임계값과 상기 산출된 내적 값의 절대값을 비교하여 프레임 동기를 추정하는 것이 바람직하다.In addition, in estimating frame synchronization by the
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
본 발명에 따르면, 이동통신 시스템에서 과도한 메모리의 증가 없이 프레임 동기의 추정이 가능하고 주파수 옵셋 또는 도플러 천이에 의해서 발생되는 위상 추정 오류를 보정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to estimate frame synchronization without excessive memory increase in a mobile communication system and to correct a phase estimation error caused by a frequency offset or a Doppler transition.
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