KR20080000136A - 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송수신 방법 - Google Patents

Abstract

랜덤 액세스 채널에서 코드 시퀀스를 확장하여 데이터를 전송하는 방법들이 제공된다. 프리앰블 시퀀스로 CAZAC 시퀀스를 사용한다고 가정하는 경우, 첫 번째 방법은 CAZAC 시퀀스에 소정의 지수 시퀀스를 곱하여 전송에 이용할 수 있는 CAZAC 시퀀스의 비트수를 확장하는 것이고, 두 번째 방법은 전송 데이터의 블록값에 따라 해당 CAZAC 시퀀스에 켤레화(conjugation)를 수행하여 블록간 위상차를 크게 만드는 것이며, 세 번째 방법은 두 종류의 시퀀스를 하나의 그룹으로 하는 CAZAC 시퀀스를 적용하고 이 두 종류의 시퀀스를 이용하여 데이터를 표시하는 것이고, 네 번째 방법은 전송 데이터의 각 블록에 상응하는 CAZAC 시퀀스 간에 딜레이를 주어 중첩시키되 각 CAZAC 시퀀스의 길이를 길게 설계하는 것이며, 다섯 번째 방법은 전송 데이터의 각 블록에 상응하는 CAZAC 시퀀스에 순환지연을 적용하여 하나의 시퀀스에 다양한 데이터 값을 적용할 수 있다.

RACH, CAZAC, conjugate, code sequence, preamble

Description

랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송수신 방법 {Method for data transferring through Random Access Channel}

도 1은 OFDMA 시스템에서 RACH를 통한 종래 데이터 전송 방법의 일실시예.

도 2는 OFDMA 시스템에서 RACH를 통한 종래 데이터 전송 방법의 다른 일실시예.

도 3a 및 도 3b는 OFDMA 시스템에서 RACH를 통한 종래 데이터 전송 방법의 또 다른 일실시예.

도 4a 및 도 4b는 OFDMA 시스템에서 RACH를 통한 종래 데이터 전송 방법의 또 다른 일실시예.

도 5는 OFDMA 시스템에서 사용되는 종래 RACH 구조의 일 실시예.

도 6a 및 도 6b는 도 5의 RACH 구조를 전제로 시간 영역 또는 주파수 영역에서 RACH 신호를 싣기 위한 실시예들.

도 7은 OFDMA 시스템에서 사용되는 종래 RACH 구조의 다른 일 실시예.

도 8a 및 도 8b는 OFDMA 시스템에서 사용되는 종래 RACH 구조의 또 다른 일 실시예.

도 9는 본 발명에서 사용되는 프리앰블의 반복 구조를 도시한 것.

도 10은 켤레화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 데이터를 전송하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단위 데이터의 구조도.

도 11은 켤레화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 전송되어 온 데이터를 수신하여 복호화하는 과정을 설명한 플로우챠트.

도 12는 그룹화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 데이터를 전송하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단위 데이터의 구조도.

도 13은 그룹화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 전송되어 온 데이터를 수신하여 복호화하는 과정을 설명한 플로우챠트.

도 14는 딜레이 처리와 그룹화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 데이터를 전송하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단위 데이터의 구조도.

도 15는 딜레이 처리와 그룹화를 통해 확장된 코드 시퀀스로 전송되어 온 데이터를 수신하여 복호화하는 과정을 설명한 플로우챠트.

도 16은 PPM 변조를 통해 확장된 코드 시퀀스로 데이터를 전송하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 단위 데이터의 구조도.

도 17은 PPM 변조를 통해 확장된 코드 시퀀스로 전송되어 온 데이터를 수신하여 복호화하는 과정을 설명한 플로우챠트.

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 데이터 전송 방법에 의해 RACH에서 동기화가 수행되는 과정을 도시한 플로우챠트.

본 발명은 랜덤 액세스 채널에서 코드 시퀀스를 확장하여 데이터를 전송하는 방법들에 관한 것이다.

랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, RACH)은 단말이 기지국과 업링크(uplink) 동기가 이루어지지 않은 상태에서 네트워크에 접근하기 위해 사용된다. 이와 같은 랜덤 액세스 채널에서는 수신측에서 전송 신호의 시작 위치를 용이하게 검색할 수 있도록 시간 영역에서 반복 특성을 가지는 신호가 사용되는데, 일반적으로 프리앰블(preamble)을 반복적으로 전송함으로써 반복 특성을 구현한다.

상기 프리앰블을 구현하기 위한 대표적인 시퀀스로 CAZAC(Constant Amplitude Zero AutoCorrelation) 시퀀스를 들 수 있다. CAZAC 시퀀스는 자기상관(auto-correlation)의 경우 디락-델타(Dirac-Delta) 함수로 표현되고, 교차상관(cross-correlation)의 경우 상수값을 가지므로 우수한 전송 특성을 가지는 것으로 평가받고 있다. 그러나, 길이 N의 시퀀스에 대하여 최대 N-1개의 시퀀스만을 사용할 수 있다는 한계가 있어 상기의 우수한 특성을 그대로 유지하면서 시퀀스의 사용 가능 비트수를 늘리기 위한 방안이 요구되고 있다.

한편, CAZAC 시퀀스를 이용하여 랜덤 액세스 채널에서 데이터를 전송하기 위해 다양한 방법들이 제시되고 있다. 이를 위한 제1방법은 CAZAC 시퀀스 ID를 곧바로 메시지 정보로 해석하는 것이다. 그러나, 제1방법에 있어서 전송하고자 하는 데이터가 프리앰블이라 할 때 프리앰블로 사용될 수 있는 시퀀스의 수가 충분히 많은 경우라면 추가적인 조작 없이 CAZAC 시퀀스 ID만으로 메시지를 전달할 수 있으나, 실제 RACH에서는 최대 24bit까지 고려해야 하므로 충분한 수의 CAZAC 시퀀스 집합 을 구현하는 데에 어려움이 있고, 수신측에서 검출에 소요되는 비용 역시 상당하다는 문제가 있다.

제2방법은 CAZAC 시퀀스와 왈시(Walsh) 시퀀스를 코드분할 다중화(code division multiplexing, CDM) 방식으로 동시에 전송하는 것으로서, CAZAC 시퀀스 ID는 단말 구분 정보로 활용하고 CDM 방식으로 전송된 시퀀스는 메시지 정보로 해석한다. 도 1은 제2방법을 구현하기 위한 송신측에서의 데이터 진행 절차를 블록으로 도시하고 있다. 그러나, 제2방법은 CAZAC 시퀀스에 왈시 시퀀스가 더해져도 추가로 확보할 수 있는 메시지의 비트수는 왈시 시퀀스의 길이가 N일 때 log₂N 비트(bit)에 불과하다는 한계가 있다.

제3방법은 CAZAC 시퀀스에 왈시 시퀀스를 믹싱하여 전송하는 것으로서, CAZAC 시퀀스 ID는 단말 구분 정보로 활용하고 왈시 시퀀스는 메시지 정보로 해석한다. 도 2는 3방법을 구현하기 위한 송신측에서의 데이터 진행 절차를 블록으로 도시하고 있다. 그러나, 제3방법은 왈시 시퀀스가 CAZAC 시퀀스의 검출에 잡음으로 작용하여 시퀀스 ID의 검출에 어려움이 발생하므로 이를 방지하기 위해 반드시 반복 시퀀스로 전송되어야 하는 한계가 있다.

제4방법은 CAZAC 시퀀스에 지수(exponential) 텀을 곱하여 해당 시퀀스를 구성하는 블록 간에 직교성을 부여하거나, DPSK,DQPSK, D8PSK 등의 데이터 변조를 직접 적용하는 것으로서, CAZAC 시퀀스 ID는 단말 구분 정보로 활용하고 변조된 시퀀스를 복조하여 메시지 정보로 활용한다. 도 3a는 전자의 방법에 의한 데이터 변조 를 도시하고 있고, 도 3b는 후자의 방법에 의한 데이터 변조를 도시하고 있다.

또한, 제5방법은 CAZAC 시퀀스에 메시지 부분을 덧붙여서 전송하는 것으로서, 도 4a는 프리앰블로 이용되는 CAZAC 시퀀스에 메시지(코딩된 비트)가 덧붙여진 경우를 도시하고 있고, 도 4b는 직교성이 부여된 소정 개수의 블록으로 구성되는 시퀀스에 메시지(코딩된 비트)가 덧붙여진 경우를 도시하고 있다.

그러나, 상기 제4방법 및 제5방법은 공히 채널 여건의 변화에 민감하다는 문제가 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 랜덤 액세스 채널에서 데이터를 전송하는데 있어서 코드 시퀀스의 전체 길이를 모두 활용할 수 있도록 하는 코드 시퀀스의 데이터 처리 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 랜덤 액세스 채널에서 데이터를 전송함에 있어서 전송할 정보량이 증대되거나 전송 데이터가 노이즈나 채널에 강해지도록 하는 코드 시퀀스의 데이터 처리 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 첫 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코드 시퀀스를 확장하여 데이터를 전송하는 방법에 관한 것으로서, 데이터 전송에 사용 가능한 코드 수가 추가되도록 상기 코드 시퀀스를 데이터 처리하는 단계와, 상기 데이터 처리된 코드 시퀀스로 데이터를 수신측에 전송하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 데이터 처리는 상기 CAZAC 시퀀스에 소정의 지수(exponential) 시퀀스를 곱함으로써 수행된 다.

상기 두 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 데이터 전송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 관한 것으로서, 상기 데이터를 구성하는 각 블록의 비트값에 따라 해당 블록에 상응하는 코드 시퀀스에 소정의 데이터 처리를 수행하는 단계와, 상기 데이터 처리된 코드 시퀀스를 수신측에 전송하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 코드 시퀀스의 데이터 처리는 상기 데이터를 구성하는 특정 블록의 비트값이 1인 경우, 해당 블록에 상응하는 CAZAC 시퀀스를 켤레화(conjugation)하는 것이다.

이와 같이, 전송 데이터를 구성하는 각 블록의 비트값에 따라 해당 코드 시퀀스를 켤레화(conjugation)가 수행되어 전송된 코드 시퀀스를 수신측에서 복호화하는 방법은, 수신된 데이터에 있어서, 첫 번째 블록에 대한 초기 피크(peak)를 추정하는 제1단계와, 피크 추정이 수행된 블록과 다음 순번의 블록에 대해 피크(peak)를 추정하는 제2단계와, 마지막 순번의 블록에 이르기까지 상기 제2단계를 반복하는 제3단계를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 첫 번째 블록은 항상 0으로 설정되어 수신되어야 하며, 상기 제2단계는 피크 추정이 수행된 블록과 다음 순번의 블록에 대해 켤레화(conjugation)되었음을 전제로 제1피크(peak)를 추정하는 제2-1단계와, 동일한 블록들에 대해 켤레화(conjugation)가 되지 않았음을 전제로 제2피크(peak)를 추정하는 제2-2단계 및 상기 제1피크와 제2피크 중 큰 쪽을 해당 블록들의 피크로 결정하는 제2-3단계를 포함한다.

상기 두 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예는 데이터 전 송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 관한 것으로서, 상기 데이터를 구성하는 각 블록의 값에 따라 특정 시퀀스가 선택되는 단계와, 상기 선택된 시퀀스들로 이루어진 코드 시퀀스를 수신측에 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 코드 시퀀스는 상기 데이터를 구성하는 각 블록의 비트수 n(n=1, 2, 3...)에 따라 2ⁿ개의 서로 다른 시퀀스를 포함하는 그룹으로 이루어지며, 상기 특정 시퀀스의 선택은 각 블록의 비트값에 상응하는 특정 시퀀스를 상기 그룹에서 선택하는 것일 수 있다.

또한, 상기 선택된 각 시퀀스가 서로 독립성을 유지하면서 중첩되도록 데이터 처리하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 이 경우 상기 선택된 각 시퀀스는 소정 간격의 딜레이를 두고 순차적으로 중첩되도록 데이터 처리되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 그룹에 포함되는 시퀀스는 전체 블록 길이의 단일 CAZAC 시퀀스가 사용될 수도 있고, 상기 그룹에 포함되는 시퀀스는 단일 블록 길이의 짧은 CAZAC 시퀀스가 사용될 수도 있다.

이와 같이, 그룹화된 시퀀스 중 특정 시퀀스의 선택를 통해 확장되는 코드 시퀀스를 이용하여 전송된 데이터를 복호화하는 방법은, 수신된 데이터의 블록별 시퀀스 ID(sequence ID)를 파악하는 단계와, 상기 파악된 코드 시퀀스 ID의 세트로부터 각 블록의 그룹 ID(group ID)를 파악하는 단계와, 상기 파악된 그룹 ID로부터 데이터값을 복호화하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 그룹 ID 파악 단계는 각 코드 시퀀스 ID에 해당하는 블록에 대 하여 피크(peak)를 추정하는 단계와, 상기 추정된 피크 중 발생 빈도가 높은 2개의 피크로부터 각 블록의 그룹 ID를 파악하는 단계를 포함하며, 그룹 ID가 파악되지 않은 블록에 대하여 상기 피크 추정 단계를 반복함으로써 그룹 ID를 재파악하는 단계를 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 그룹 ID 파악 단계는 각 코드 시퀀스 ID에 해당하는 블록에 대하여 피크(peak)를 추정하는 단계와, 상기 추정된 피크 중 발생 빈도가 높은 2ⁿ(n=1,2,3...)개의 피크로부터 각 블록의 그룹 ID를 파악하는 단계를 포함하여 이루어질 수도 있으며, 이 경우에도 그룹 ID가 파악되지 않은 블록에 대하여 상기 피크 추정 단계를 반복함으로써 그룹 ID를 재파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 두 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시예는 데이터 전송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 관한 것으로서, 상기 데이터를 구성하는 각 블록에 상응하는 시퀀스들이 해당 블록의 값을 표시하도록 각각의 시퀀스를 데이터 처리하는 단계와, 상기 데이터 처리된 각 시퀀스를 중첩하여 수신측으로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 전송 데이터를 구성하는 각 블록은 해당 블록의 비트수 n(n=1, 2, 3...)에 따라 2ⁿ개의 구간으로 구분되고, 상기 데이터 처리는 특정 블록의 특정 구간이 시작점이 되도록 해당 블록에 상응하는 시퀀스를 변조(modulation)하는 것인데, 상기 변조 방법으로 PPM(Pulse Position Modulation)이 이용되는 것이 바람직하다.

이와 같이 전송 데이터를 구성하는 블록에 대한 시퀀스 각각에 대해 PPM을 수행하여 중첩시킨 데이터를 수신하고 이를 복호화하는 방법은, 수신된 데이터에 대한 시퀀스 ID를 검출하는 단계와, 상기 검출된 시퀀스 ID에 해당하는 미리 준비된 시퀀스를 이용하여 수신 데이터를 코럴레이션(correlation) 하는 단계와, 상기 코럴레이션된 데이터로부터 해당 데이터를 구성하는 블록 개수만큼의 피크(peak)를 측정하는 단계 및 상기 측정된 피크를 이용하여 각 블록에 대한 데이터값을 복호화하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 데이터값 복호화 단계는 측정된 각 피크가 어떤 블록의 어떤 구간에 속하는지를 판독함으로써 데이터 비트의 순서와 데이터 비트의 내용을 복호화한다.

한편, 상기 실시예들에 공통적으로 사용되는 코드 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스가 될 수 있다.

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 살펴보기로 한다.

랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, RACH)은 단말이 기지국과 업링크(uplink) 동기가 이루어지지 않은 상태에서 네트워크에 접근하기 위해 사용되는 것으로서, 네트워크에의 접근 방식에 따라 단말이 다운링크 동기를 잡고 맨 처음 기지국에 접근하는 방식(initial ranging)과, 네트워크에 접속된 상태로 단말의 필요에 따라 네트워크에 그때마다 접근하는 방식(periodic ranging)으로 구분할 수 있다. 여기서, 전자의 경우는 단말이 네트워크에 접속하면서 동기를 이루고 자신에게 필요한 아이디(ID)를 제공받기 위한 용도로 사용되고, 후자는 전송할 패킷이 존 재하거나 기지국으로부터 정보를 수신하기 위해 프로토콜을 초기화(initiation)시키기 위한 용도로 사용된다.

특히 후자의 경우는 3GPP LTE에 의할 때 다시 두 가지로 구분할 수 있는데, 단말이 RACH에 접근할 때 자신의 업링크(uplink) 신호가 동기 한계 내에 있을 때 사용하는 동기화 접근 모드(synchronized access mode)와, 동기 한계를 벗어났을 때 사용하는 비동기화 접근 모드(non-synchronized access mode)로 구분할 수 있다. 비동기화 접근 모드는 단말이 최초로 기지국에 접근하는 경우나, 동기 과정을 거친 후 동기 갱신(update)가 이루어지지 않았을 경우에 사용되는 방식이다. 이때, 동기화 접근 모드는 상기 주기적 접근(periodic ranging)과 같은 개념이며, 단말이 기지국에게 자신의 변경사항 통보와 자원할당 요청을 목적으로 RACH에 접근하는 경우에 이용된다.

그에 비해, 동기화 접근 모드는 단말이 기지국과 업링크(uplink) 동기를 벗어나지 않은 상태라 가정하고 그 가정에 따라 RACH에 있어서 보호 시간(Guard time)의 제한을 완화한다. 이로 인해 더 많은 시간-주파수 자원(time-frequency resource)를 사용할 수 있는데, 3GPP LTE에서는 동기화 접근 모드에서 랜덤 액세스용 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)에 상당한 양의 메시지(24bits 이상)를 더하여 양자를 함께 전송하도록 하고 있다.

이상과 같은 동기 및 비동기 접근 모드를 만족하면서 RACH의 고유의 역할을 수행하기 위한 종래의 RACH 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 종래 OFDMA 시스템에서 사용되는 RACH 구조의 일실시예를 도시한 것 이다. 도면에서 보듯, RACH는 셀의 반경에 따라 시간축으로 N개의 서브 프레임(subframe)으로 분할되고, 주파수축으로 N개의 주파수 대역으로 분할됨을 알 수 있다. RACH의 생성 빈도는 MAC에서의 QoS 요구 조건에 따라서 정해지는데, 일반적으로 수십 ms 단위로 한 번씩 또는 수백 ms 단위로 한 번씩 채널이 생성된다. 이는 여러 개의 subcarrier 별로 다른 RACH를 설정하여 단말간 충돌을 줄이는 구조이다.

도 5와 같은 RACH 구조에서 임의의 서브 프레임은 시간-주파수 자원(Time-Frequency Resource, TFR)이라 하여 데이터 전송의 기본 단위가 된다. 도 6a는 이와 같은 TFR에 시간 영역에서 랜덤 액세스 신호를 싣는 형태를 도시하고 있고, 도 6b는 주파수 영역에서 RACH 신호를 싣는 형태를 도시하고 있다.

도 6a에서 보듯 시간 영역에서 랜덤 액세스 신호를 생성하는 경우에는 본래의 서브 프레임 구조가 무시되고 단지 TFR만을 통해 신호를 정렬하여 전송한다. 반면, 도 6b에서 보듯 주파수 영역에서는 서브 프레임 구조를 어느 정도 유지하면서 각 OFDM 심볼의 부반송파에 전송하고자 하는 랜덤 액세스 신호를 생성한다. 따라서 TFR을 이루는 각 블록 사이에 직교성이 유지되고, 채널 추정 또한 용이하게 수행될 수 있다.

도 7은 종래 OFDMA 시스템에서 사용되는 RACH 구조의 다른 일실시예를 도시한 것이다. 도면에서 보듯, 첨부된 광대역 파일럿(attached wideband pilot)의 RACH 버스트 구간(RACH burst duration) 중 TDM/FDM 방식 및 TDM 방식에서 공히 프리앰블 b와 파일럿 a가 일부 중복되도록 전송됨을 알 수 있고, 임베디드된 광대역파일럿(embedded wideband pilot)에서는 TDM/FDM 방식 및 TDM 방식에서 공히 파일 럿 a, 파일럿 b 각각이 프리앰블 a 및 프리앰블 b에 동시에 중복되도록 전송됨을 알 수 있다. 다시 말해, RACH를 통해 프리앰블과 파일럿을 함께 전송할 수 있도록 설계함으로써 RACH에 메시지가 추가되는 경우 채널추정을 통해 메시지 복호를 용이하게 하거나, 광대역 파일럿을 사용함으로써 RACH의 프리앰블(preamble)이 사용하는 대역 이외의 RACH 총 채널 대역에 대한 채널품질정보(Channel Quality Information, 이하 'CQI')를 획득할 수 있도록 한다.

도 8a 및 도 8b는 종래 OFDMA 시스템에서 사용되는 RACH 구조의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.

도 8a에서 보듯 본 실시예에서 전체 시스템 대역이 75개의 부반송파로 이루어진다고 할 때, 전체 주파수 대역을 통해 소정 시간 동안 프리앰블을 전송하되 일정 주기로 단블록(short block) 구간을 두어 해당 단블록에 프리앰블을 복호화하기 위한 파일럿을 전송한다. 이때, 상기 파일럿 전송을 전체 주파수 대역 중 일부 대역을 통해 수행함으로써(이를테면 전체 75개의 부반송파 중 중간 대역의 25개 부반송파에를 통해 전송) 멀티 접속 환경에서 특정 단말에 대해서 파일럿을 전송할 수 있다.

또한, 도 8b에서 보듯 전송하고자 하는 메시지와 이를 복호화하기 위한 파일럿을 멀티플렉싱(multiplexing)하여 지속적으로 전송하되, 전체 주파수 대역 중 선택된 일부 주파수 대역(이를테면 전체 75개의 부반송파 대역 중 중간의 25개 부반송파 대역)을 통해 전송한다. 따라서, 일부 주파수 대역을 다른 주파수로 할당함으로써 멀티 접속을 하는 각 사용자 단말을 구별할 수 있다.

이상에서, 다양한 구조의 RACH를 통해 프리앰블(preamble)과, 파일럿 정보(pilot)를 위시한 동기 타이밍 정보(timimg information), 업링크 자원 할당 정보(uplink resource allocation information) 및 업링크 데이터(uplink data) 등의 메시지가 전송될 수 있음을 살펴보았다.

한편, RACH를 통해 상기 프리앰블과 메시지는 별개로 전송될 수도 있고, 프리앰블에 메시지가 함축적으로 포함되어 전달될 수도 있다. 본 발명은 특히 후자의 방식을 통해 프리앰블을 전송하는 방법에 관한 것이며, 효과적인 프리앰블의 전송을 위해 종래에 비해 확장된 개념의 코드 시퀀스를 사용하는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 프리앰블을 위한 코드 시퀀스로서 CAZAC 시퀀스가 유력한 이유를 알아보고, 이어서 효과적인 프리앰블 전송을 위한 본 발명의 CAZAC 시퀀스 개선 방안(제1 실시예)을 설명하기로 한다.

랜덤 액세스 채널에서는 수신측이 전송 신호의 시작 위치를 검색해 내야 하는 부담이 있으므로 전송 신호가 시간 영역에서 특정한 패턴을 가지도록 설계하는 것이 일반적이다. 이를 위해 프리앰블(preamble)을 반복적으로 전송하거나, 주파수 영역에서 부반송파(subcarrier)의 사이에 일정한 간격을 둠으로써 시간 영역에서 반복 특성을 구현되도록 하고, 이로부터 시간 동기를 알아내도록 하고 있다.

여기서, 전자의 프리앰블(preamble)은 통신 시스템에서 초기 동기 설정, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널 추정 등의 목적으로 사용되는 기준 신호(reference signal)를 가리키며, 셀룰러(cellular) 이동통신 시스템에서는 프리앰블의 반복 전송을 위해 상호상관 특성이 좋은 시퀀스가 사용되는 것이 바람직하다. 이를 위해 이진 하다마드 코드(binary hardamard code)나 다위상(poly-phase) CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 이 중 특히 CAZAC 시퀀스는 자기상관(auto-correlation)의 경우 디락-델타(Dirac-Delta) 함수로 표현되고 교차상관(cross-correlation)의 경우 상수값을 가지므로 전송 특성이 우수한 것으로 평가받고 있다.

CAZAC 시퀀스는 다음과 같이 크게 GCL 시퀀스(수식 1)와 Zadoff-Chu 시퀀스(수식 2)로 구분할 수 있다.

for odd N

for even N

for odd N

for even N

상기 수식들로 부터 CAZAC 시퀀스는 그 길이가 N인 경우 실제로 사용할 수 있는 시퀀스는 N-1개에 한정된다는 것을 알 수 있다.

<제1 실시예>

따라서, 본 실시예에서는 CAZAC 시퀀스 c(k)에 소정의 모듈레이션 시퀀스 m(k)를 곱하는 방식으로 개선된 CAZAC 시퀀스 p(k)를 제공함으로써 실제로 사용 가능한 시퀀스의 개수를 1만큼 확장한다. 즉, CAZAC 시퀀스로 Zadoff-Chu 시퀀스가 사용된다고 가정하면 CAZAC 시퀀스 c(k), 모듈레이션 시퀀스 m(k) 및 개선된 CAZAC 시퀀스 p(k)는 다음의 수식 3, 수식 4 및 수식 5로 각각 정의될 수 있다.

CAZAC 시퀀스 :

모듈레이션 시퀀스(modulation sequence) :

개선된 CAZAC 시퀀스(또는 개선된 프리앰블) :

개선된 CAZAC 시퀀스 p(k)는 CAZAC 시퀀스의 자기상관(auto-correlation)과 상호상관(cross-correlation) 특성을 그대로 유지한다. 다음의 수식 6은 p(k)의 자 기상관 특성을 보여주고 있으며 최종 결과가 디락-델타(Dirac-delta) 함수인 것을 알 수 있다. 특히 모듈레이션 시퀀스 m(k)가 일정한 위상(phase)을 가지는 시퀀스인 경우 언제나 상기 자기상관 특성이 유지된다는 데에 특징이 있다.

또한, 다음의 수식 7은 p(k)의 상호상관 특성을 보여주고 있다.

여기서 수식 7은 수식 6과 유사한 것으로 보이나, 서메이션(summation) 항을 살펴보면 자기상관의 경우 단순한 지수(exponential) 합으로 나타나는 데 비해, 상호상관의 경우에는 두 시퀀스의 곱으로 나타나는 것을 알 수 있다. 그 중에서 첫 번째 항은 시드(seed) 값이 x인 또 다른 CAZAC 시퀀스이고, 두 번째 항은 단순한 지수 함수이다. 이로부터 두 시퀀스의 곱의 합은 지수 함수의 계수를 구하는 것과 같고, 그 값은 시드 값이 x인 CAZAC 시퀀스를 주파수 영역으로 변환하고 그 중에서 지수의 주파수 위치에서 값을 추출하는 것과 동일하다.

CAZAC 시퀀스는 자기상관이 디락=델타(Dirac-delta) 특성을 가지고 있기 때문에 퓨리에 변환을 거치면 변환된 영역에서도 상수 크기(constant amplitude)에 디락-델타의 자기상관 특성을 유지한다. 이로 인해 주파수 영역에서 특정 위치의 값을 추출하는 경우 그 크기는 1로서 동일하고 위상만이 상이하게 된다. 따라서, 수식 7에 이와 같은 내용을 추가하여 상호상관을 구하면 다음의 도 8과 같이 간략하게 표현할 수 있다.

여기서, C(dM/N;x)는 크기가 언제나 1이고 지수 텀(exponential)도 크기가 1이기 때문에 상호상관은 항상 1로 고정됨을 알 수 있다.

결국, 수식 5와 같이 생성된 시퀀스는 종래 CAZAC 시퀀스의 특성을 그대로 유지하면서 코드의 개수가 늘어나는 효과를 가지게 된다. 이는 지수 텀을 곱하는 영역에서의 결과는 퓨리에 변환된 영역에서 순환지연(circular shift)을 적용한 것 과 동일하며, 이는 곧 시간 영역에서 지수 시퀀스(exponential sequence)를 곱하는 것이 주파수 영역에서 순환지연을 수행하는 것과 동일함을 의미한다.

즉, 시드 값이 동일한 두 시퀀스 p(k;M,N,d1)과 p(k;M,N,d2)의 상관성(correlation)을 구해보면, 상호상관에 있어서 딜레이 d가 d1-d2가 되는 지점에서 임펄스(impulse)가 발생함을 알 수 있다. 이와 같은 개선된 시퀀스의 설계는 CAZAC 시퀀스를 순환지연(circular shift)한 것과 동일한 결과를 가지나, 이를 위해 퓨리에 변환 및 순환지연을 적용하고 다시 퓨리에 역변환을 수행할 필요 없이 두 개의 지수식(exponential)을 곱하는 간단한 절차만으로 구현할 수 있다는 점에서 본 실시예의 의미가 있다.

이하에서는 종래의 코드 시퀀스에 소정의 데이터 처리를 가하여 프리앰블의 데이터 전송 신뢰도를 높이는 방법(제2, 3 실시예) 및 데이터가 동시에 전송될 때 코드 시퀀스의 길이 자체를 확장하는 방법(제4, 5 실시예)에 대해 살펴보기로 한다. 여기서, 상기 코드 시퀀스로 CAZAC 시퀀스가 사용되는 경우 제2 내지 제5 실시예에는 제1 실시예에 의해 확장된 CAZAC 시퀀스가 사용되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한하는 것은 아니며 종래의 CAZAC 시퀀스가 그대로 적용될 수도 있다.

우선, 제2 실시예 내지 제5 실시예에서 공통적으로 적용되는 전송 데이터 즉, 프리앰블의 구조를 살펴보기로 한다.

3GPP LTE에서 논의되는 통신 시스템에서는 수신측이 전송 데이터를 용이하게 검출할 수 있도록 동일한 시퀀스를 두 번 이상 반복하여 전송한다. 따라서, 수신측에서는 전송받은 시퀀스의 종류에 상관없이 반복 패턴만을 검출하면 되므로 RACH에 접근하는 단말의 시간 위치를 간단하게 알아낼 수 있다.

또한, 직교주파수분할 전송방식에서는 신호의 전송에 있어서 다중경로(Multipath)에 대한 보상을 위해 OFDM 심볼의 마지막 부분을 복제하여 OFDM 심볼의 앞에 붙이는 CP(Cyclic prefix)를 사용한다. 따라서, 상기 OFDM 심볼이 반복되는 두 개의 프리앰블로 이루어지는 경우 후위에 있는 프리앰블의 일부를 심볼의 맨 처음 부분에 CP로 복제함으로써 해당 프리앰블에 대하여 다중경로의 보상이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같은 프리앰블의 구조를 도 9에서 확인할 수 있다.

여기서, 시퀀스를 반복 전송하지 아니하고 단일 시퀀스에 CP를 첨부하여 전송하더라도 심벌간 간섭(Inter-Symbol Interference)은 발생하지 않으므로 주파수 영역에서 소정의 수신 알고리즘을 구현하는 데에는 지장이 없다. 그러나, 반복 전송도 하지 아니하고 CP마저 첨부하지 않는 채 수신측에서 시간 영역에서 수신 알고리즘을 구현하는 경우, RACH에 접근하는 단말을 구별하기 위해서는 모든 종류의 코드 시퀀스를 검색해야 하는 부담이 있으므로 본 발명의 프리앰블은 되도록 반복 패턴의 구조로 구현되는 것이 바람직하다.

아래의 제2 내지 제5 실시예는 도 9의 프리앰블 구조를 이루는 반복 시퀀스 하나에 대한 데이터 처리 방법을 논의하고 있다. 이들 실시예에서 수신측에 전송하는 데이터는 상기 도 9의 프리앰블 구조가 될 수도 있고 일부가 생략되는(반복 전송을 하지 않거나, CP가 첨부되지 않은) 구조가 될 수도 있다. 또한, 데이터 전송에 이용되는 코드 시퀀스로서 CAZAC 시퀀스를 가정하였으나 반드시 이에 한하는 것은 아니며, 이진 하다마드 코드, 골드 코드 등과 같이 전송 특성이 우수한 시퀀스 라면 어느 것이든지 상기 코드 시퀀스로 사용될 수 있다.

<제2 실시예>

일반적으로 데이터를 전송하기 위해서는 데이터를 구성하는 전송 신호에 식별 가능한 표식을 남겨야 하는데, 본 실시예에서는 그러한 표식으로 켤레화(conjugation)을 이용한다. 켤레화된 전송 신호와 다른 전송 신호는 서로간에 위상의 변화폭이 매우 크므로 전송 신호간 간섭의 영향이 덜하여 채널의 영향에도 불구하고 데이터 전송의 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 켤레화를 도 10을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도면에서 보듯, 전송할 데이터를 전송 신호의 종류에 따라 소정 개수(이를테면 4개)의 블록으로 구분하는 경우, 1의 값을 가지는 블록에 대해 해당 CAZAC 시퀀스를 켤레화하여 전송하고 나머지 0의 값을 가지는 블록은 그대로 전송한다. 이때, 상기 CAZAC 시퀀스에서 켤레화되는 부분은 전송 데이터의 길이에 상응하는 긴 길이의 단일 CAZAC 시퀀스 중에서 1의 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 일부가 켤레화될 수도 있고, 전송 데이터의 각 블록 길이에 상응하는 짧은 길이의 다수의 CAZAC 시퀀스 중에서 1의 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 CAZAC 시퀀스가 켤레화될 수도 있다.

한편, 수신측에서는 전송받은 전체 시퀀스에 켤레화된 부분이 없도록 변환하여 원본 데이터를 복호화한다. 구체적인 수신 과정을 도 11을 참고로 설명하면 다음과 같다.

송신측에서는 전송 데이터의 1번 블록에 대하여 차후 레퍼런스로 이용될 수 있도록 항상 0의 값을 할당한다. 따라서, 수신측에서는 수신된 1번 블록에 대하여 시퀀스 ID를 파악한 후(S1101), 해당 블록만을 가지고 피크(peak)를 측정한다(S1102). 다음으로, 1번 및 2번 블록에 대한 시퀀스 ID를 파악한 후(S1103), 1번 블록과 2번 블록을 함께 사용하여 피크를 측정하는데, 이때 2번 블록의 시퀀스가 켤레화된 상태인지 불명하므로 해당 블록에 대해 켤레화가 수행된 경우(S1104) 및 켤레화가 수행되지 않은 경우(S1105) 각각에 대해 피크를 측정하여 두 피크 중 큰 쪽을 채택한다(S1106). 다음으로, 1번 내지 3번 블록에 대한 시퀀스 ID를 파악한 후(S1107), 1번 블록 내지 3번 블록을 함께 사용하여 피크를 측정하는데, 이 경우 역시 3번 블록의 시퀀스가 켤레화된 상태인지가 불명하므로 해당 블록에 대해 켤레화가 수행된 경우(S1108) 및 켤레화가 수행되지 않은 경우(S1109)에 대해 각각 피크를 측정하여 두 피크 중 큰 쪽을 채택한다(S1110). 이와 같은 방식으로 마지막 블록에까지 복호화를 수행하면 최종적인 원본 데이터가 복호화된다.

<제3 실시예>

제2 실시예에서는 시퀀스 자체에 변형을 가하여 데이터를 전송하지만, 본 실시예에서는 하나의 블록을 표시하기 위한 시퀀스의 종류를 블록값 '0'에 대한 시퀀스(제1 시퀀스) 및 블록값 '1'을 위한 시퀀스(제2 시퀀스) 두 가지로 구분하고, 제1 시퀀스와 제2 시퀀스를 묶어 그룹으로 취급한다. 이 경우, 수신측에서는 각 블록에 대해 유일한 시퀀스 ID(제1 시퀀스의 ID 또는 제2 시퀀스의 ID)를 검색하기 때문에 상기 제2 실시예에 비해 노이즈나 채널의 영향을 덜 받는 특징이 있다. 이와 같이 그룹화된 시퀀스를 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 도 12를 참고로 설명 하면 다음과 같다.

즉, 모든 시퀀스는 두 개의 서브 시퀀스(제1 시퀀스 및 제2 시퀀스)를 묶어서 하나의 그룹 "{c₀(k;M_i), c₁(k;M_j)}"으로 표시된다(i와 j는 서로 다른 정수). 여기서, c₀(k;M_i)는 블록값(또는 비트값) 0을 위한 제1 시퀀스이며, c₁(k;M_j)는 블록값 1을 위한 제2 시퀀스이다. 이때, 상기 그룹을 이루는 각 서브 시퀀스는 전송 데이터의 길이에 상응하는 긴 길이의 CAZAC 시퀀스가 사용될 수도 있고, 전송 데이터의 각 블록 길이에 상응하는 짧은 길이의 CAZAC 시퀀스가 사용될 수도 있다.

한편, 수신측에서는 각 블록의 시퀀스 ID를 파악하고, 파악된 시퀀스 ID들로 이루어진 시퀀스 ID 세트로부터 각 블록에 대한 시퀀스의 종류(제1 시퀀스인지 제2시퀀스인지)를 파악한다. 이때, 상기 각 블록에 대한 시퀀스의 종류를 그룹 ID로 표현할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 각 블록의 코드값으로 0, 1을 표현할 수 있다고 가정하였으므로 각 블록에 대한 시퀀스의 종류 또는 그룹 ID의 종류는 2가지가 된다. 그룹 ID를 통해 각 블록의 코드값을 복원해 낼 수 있다. 이와 같은 복호화 과정을 도 13을 참고로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

수신측에서는 시퀀스가 수신되면 해당 시퀀스를 구성하는 각 블록들의 시퀀스 ID를 파악하고(S1301), 이렇게 파악된 시퀀스 ID들로 구성되는 시퀀스 ID 세트에 대해 피크(peak)를 측정한다(S1302). 여기서, 발생 빈도가 높은 두 피크를 선택하여(S1303) 해당 피크를 발생시키는 시퀀스를 각각 상기 그룹을 구성하는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스로 파악한다. 이때, 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 각각 소정의 그룹 ID로 표현하면, 코드값 0을 가리키는 제1 그룹 ID와 코드값 1을 가리키는 제2 그룹 ID로 구분할 수 있다. 결국, 상기 S1303 단계를 통해 각 블록의 그룹 ID를 파악할 수 있고(S1304), 이를 통해 각 블록의 코드값을 찾아낼 수 있게 된다(S1308).

만약, 복호화 과정에서 오류가 발생하여 그룹 ID를 파악할 수 없는 시퀀스 ID들이 존재하는 경우, 해당 시퀀스 ID들의 세트에 대하여만 다시 피크를 탐색하고(S1305) 그 중 유력한 두 피크를 검색하여(S1306) 그로부터 그룹 ID를 다시 파악한다(S1307). 이어서, 파악된 그룹 ID들로 부터 해당 블록의 코드값을 찾아낼 수 있다(S1308).

<제4 실시예>

제3 실시예를 좀 더 확장하면 하나의 그룹을 통해 전달할 수 있는 데이터의 총비트수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어 제3 실시예에서와 같이 2개의 시퀀스를 하나의 그룹으로 정하는 경우 블록당 1비트의 데이터를 전송할 수 있고, 4개의 시퀀스를 하나의 그룹으로 정하는 경우 블록당 2비트의 데이터를 전송할 수 있으며, 8개의 시퀀스를 하나의 그룹으로 정하는 경우라면 블록당 3비트의 데이터를 전송할 수 있다. 다만, 다수의 시퀀스를 그룹 지어서 하나의 세트로 정의하기 때문에 각 시퀀스의 길이가 짧다면 그에 비례하여 선택 가능한 그룹의 수도 줄어들게 되는 문제점이 있다.

따라서, 선택 가능한 그룹을 늘리기 위해 시퀀스의 길이를 확장시킬 필요성이 있으며 이를 위해 본 실시예에서는 각 블록에 대한 시퀀스의 길이를 확장시키되 각 시퀀스들을 다중으로 중첩시켜 전송하고, 또한 중첩되는 각각의 시퀀스 사이에 전송 딜레이를 두어 독립성이 유지되도록 한다. 이와 같은 딜레이 전송 방식을 도 14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 14에서는 각 블록에 2비트의 데이터값이 주어지는 경우를 특히 예시하고 있다. 따라서, 각 블록에 대한 시퀀스 그룹은 서로 다른 4개의 CAZAC 시퀀스로 구성된다. 여기서 상기 시퀀스 그룹을 구성하는 각 CAZAC 시퀀스는 4가지 경우의 값을 구별시켜야 하므로 그에 따라 그룹 크기도 커져야 하지만, 그 경우 각 기지국이 사용할 수 있는 그룹의 개수가 줄어드는 문제가 발생한다. 따라서, 도 14에서 보듯이 각 CAZAC 시퀀스의 길이를 필요한 만큼 확장시키되, 데이터 전송시에 각각의 CAZAC 시퀀스에 소정의 딜레이를 가하여 전송함으로써 각 CAZAC 시퀀스 간에 독립성을 유지시킨다.

한편, 수신측에서는 각 CAZAC 시퀀스가 시간/주파수 영역에서 나타나는 순서에 근거하여 해당 블록의 ID를 파악하며, 해당 블록 ID로부터 코드값을 복호해 내는 방법은 제3 실시예와 대동소이하다. 이하, 도 15를 참고로 수신측에서의 데이터 복호화 과정을 상세히 설명하기로 한다.

수신측에서는 시퀀스가 수신되면 해당 시퀀스를 구성하는 각 블록들의 시퀀스 ID를 파악하고(S1501), 이렇게 파악된 시퀀스 ID들로 구성되는 시퀀스 ID 세트에 대해 피크(peak)를 측정한다(S1502). 본 실시예에서는 하나의 블록이 표현하는 비트수가 2개이므로 00,01,10,11를 표현하기 위한 제1 시퀀스, 제2 시퀀스, 제3 시퀀스, 제4 시퀀스가 하나의 그룹을 형성하므로, 상기 측정 결과 발생 빈도가 높은 4개의 피크를 선택하여야 한다(S1503). 여기서, 선택된 각 피크들은 시간/주파수 영역에서 나타나는 순서에 따라 각각 제1 시퀀스, 제2 시퀀스, 제3 시퀀스, 제4 시퀀스로 매핑된다. 또한, 제1 시퀀스 내지 제4 시퀀스를 각각 소정의 그룹 ID로 표현하면, 코드값 00을 가리키는 제1 그룹 ID, 코드값 01을 가리키는 제2 그룹 ID, 코드값 10을 가리키는 제3 그룹 ID, 코드값 11을 가리키는 제4 그룹 ID로 구분할 수 있다. 결국, 상기 S1503 단계를 통해 각 블록의 그룹 ID를 파악할 수 있고(S154), 이를 통해 각 블록의 코드값을 찾아낼 수 있게 된다(S1508).

만약, 복호화 과정에서 오류가 발생하여 그룹 ID를 파악할 수 없는 시퀀스 ID들이 존재하는 경우, 해당 시퀀스 ID들의 세트에 대하여만 다시 피크를 탐색하고(S1505) 그 중 유력한 4개의 피크를 검색하여(S1506) 그로부터 그룹 ID를 다시 파악한다(S1507). 이어서, 파악된 그룹 ID들로 부터 해당 블록의 코드값을 찾아낼 수 있다(S1508).

<제5 실시예>

제3 실시예 및 제4 실시예를 한층 더 확장하면 PPM(Pulse Position Modulation)을 통해 신호의 위치를 변화시킴으로써 시퀀스의 길이를 논리적으로 확장할 수 있다. 본래 PPM은 상대적인 펄스의 지연을 가지면서 데이터를 전송하는 기법이지만 시퀀스의 시작 위치를 기반으로 PPM을 적용한다. 본 실시예를 도 16을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

기지국은 전송될 데이터의 비트수가 결정되면, 해당 데이터의 전송에 사용할 시퀀스를 선택하고 해당 시퀀스에 PPM을 적용하기 위한 블록의 길이 및 각 블록을 구성하는 구간의 길이를 결정한다. 원칙적으로 프리앰블을 생성할 때는 각 블록에 해당하는 시퀀스를 각각 별도로 생성해야 하지만, 본 실시예에서는 동일한 시퀀스에 대하여 해당 시퀀스를 구성하는 특정 블록 내의 특정 구간까지의 길이만큼 순환지연(circular shift)이 적용되므로, 각 시퀀스는 본래 동일한 것임에도 불구하고 상기 순환지연에 의해 서로 구분된다는 점에 특징이 있다.

예를 들어, 하나의 시퀀스를 4개의 블록(블록1~블록4)으로 구분하고 각 블록별로 2bit를 표현한다고 가정하면 "00, 01, 10, 11"의 값을 표현하기 위해 각 블록은 다시 4개의 구간(구간1~구간4)으로 나누어져야 한다. 이때, 하나의 블록에 포함된 4개의 구간은 해당 블록에 상응하는 시퀀스에 대한 순환지연의 시작 구분 위치로 이용된다. 만약, 전송할 프리앰블의 총 길이가 256 이라 하면, 블록1은 0~63, 블록2는 64~127, 블록3은 128~195, 블록4는 196~255까지의 순환지연 값을 가질 수 있다. 상기 프리앰블의 전송에 사용할 특정 시퀀스가 결정되고 블록1을 통해 "００"을 전송하는 경우 블록1의 구간1(0~15)에 시작 위치가 오도록 시퀀스1을 순환지연시키고, 블록2에 "１０"을 전송하는 경우 블록2의 구간3(96~111)에 시작 위치가 오도록 시퀀스2를 순환지연시킨다. 이런 식으로 나머지 블럭에 대해서도 순환지연을 적용한 후 각 시퀀스(시퀀스1~시퀀스4)를 하나로 취합하여 하나의 프리앰블을 생성한다.

한편, 수신측에서는 전송받은 시퀀스를 데이터 처리하여 해당 시퀀스를 구성하는 각각의 서브 시퀀스(시퀀스1~시퀀스4)를 구분해내고 구분된 각 시퀀스에 대한 시작 위치를 찾아냄으로써 데이터를 복호화한다. 이를 도 17을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.

수신측에 시퀀스가 수신되면(S1701) 해당 시퀀스의 ID를 검출하고(S1703), 검출된 결과를 이용하여 수신 신호(수신된 시퀀스) 전체에 대해 소정의 데이터 처리로 코럴레이션(correlation)을 수행한다(full correlation)(S1705). 이때, 상기 시퀀스 ID의 검출을 위해 전체 검색(full search) 알고리즘 또는 차이값 검색(differential search) 알고리즘이 사용될 수 있다.

수신된 신호는 송신측에서 다수의 시퀀스를 취합한 것이기 때문에 상기 코럴레이션(correlation) 과정을 거친 신호는 다수의 피크를 포함한다. 본 실시예에서는 4개의 피크가 검출되는데, 이와 같이 검출된 각 피크에 대하여 블록1~블록4 중 어떤 블록에 해당하는지, 그리고 해당 블록의 어떤 구간에 해당하는지를 판독함으로써(S1709) 원본 데이터의 비트 순서와 비트값을 복호화할 수 있다(S1711).

이상, RACH를 통해 프리앰블 시퀀스와 메시지를 효과적으로 전송하는 방법에 대해 살펴보았다. 마지막으로, 사용자 단말(User Equipment, UE)이 기지국(Node-B)에 프리앰블을 전송하여 양자 간에 동기화를 수행하는 과정을 두 가지 실시예로 구분하여 살펴보기로 한다. 이와 같은 두 가지 실시예에서 기지국으로 전송되는 프리앰블은 상기에서 설명한 제2 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 하나의 방법을 통해 전송될 수 있으며, 여기에 제1 실시예가 선택적으로 더 적용될 수 있다.

첫 번째는 사용자 단말이 기지국에 한 번의 접근으로 동기화되는 방식이다. 즉, 사용자 단말이 기지국으로 프리앰블과 동기화에 필요한 정보를 포함하는 메시지를 전송하면(S1801), 기지국은 사용자 단말로 타이밍 정보를 전송함(S1803)과 동시에 업링크 데이터 전송을 위한 자원을 할당하고(S1805), 사용자 단말은 할당된 자원을 통해 업링크 데이터를 기지국에 전송한다(S1807).

두 번째는 동기화를 위해 사용자 단말이 기지국에 두 번 접근하는 방식이다. 즉, 사용자 단말이 기지국으로 프리앰블을 전송하면(S1811), 그에 따라 기지국은 사용자 단말로 타이밍 정보를 전송함과 동시에 스케줄링 요청을 위한 자원을 할당한다(S1813). 사용자 단말은 상기 할당받은 자원을 통해 기지국에 스케줄링 요청을 위한 메시지를 전송하고(S1815), 이를 접수한 기지국은 다시 사용자 단말에 업링크 데이터 전송을 위한 자원을 할당한다(S1817). 이와 같이 두 번째로 할당된 자원을 통해 사용자 단말은 기지국으로 업링크 데이터를 전송한다(S1819).

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

본 발명에 의하면, 랜덤 액세스 채널에서 코드 시퀀스의 종래 장점을 그대로 유지하면서 해당 시퀀스의 전체 길이를 모두 활용할 수 있으므로 데이터 전송을 보다 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 코드 시퀀스에 소정의 데이터 처리를 가함으로써 전송할 정보량을 증대시키는 한편 노이즈나 채널에 강해지도록 할 수 있다.

Claims (32)

1. 코드 시퀀스를 확장하여 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

   데이터 전송에 사용 가능한 코드 수가 추가되도록 상기 코드 시퀀스를 데이터 처리하는 단계; 및

   상기 데이터 처리된 코드 시퀀스로 데이터를 수신측에 전송하는 단계

   를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코드 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스인 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 데이터 처리는 상기 CAZAC 시퀀스에 소정의 지수(exponential) 시퀀스를 곱함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 데이터 처리는 해당 코드 시퀀스가 자기상관성(auto-correlation) 및 상호상관성(cross-correlation)을 그대로 유지하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 코드 시퀀스는 프리앰블(preamble)로 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
6. 데이터 전송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 있어서,

   상기 데이터를 구성하는 각 블록의 비트값에 따라 해당 블록에 상응하는 코드 시퀀스에 소정의 데이터 처리를 수행하는 단계; 및

   상기 데이터 처리된 코드 시퀀스를 수신측에 전송하는 단계

   를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 코드 시퀀스로 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스가 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 코드 시퀀스의 데이터 처리는

   상기 데이터를 구성하는 특정 블록의 비트값이 1인 경우, 해당 블록에 상응하는 CAZAC 시퀀스를 켤레화(conjugation)하는 것임을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
9. 제8항에 있어서,

   긴 길이의 단일 CAZAC 시퀀스에 있어서 비트값이 1인 블록에 상응하는 일부분이 켤레화(conjugation)되는 것임을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
10. 제8항에 있어서,

    짧은 길이의 다수의 CAZAC 시퀀스 중에서 비트값이 1인 블록에 상응하는 특정 CAZAC 시퀀스가 켤레화(conjugation)되는 것임을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
11. 전송 데이터를 구성하는 각 블록의 비트값에 따라 켤레화(conjugation)가 수행되어 전송된 코드 시퀀스를 복호화하는 방법에 있어서,

    수신된 데이터에 있어서, 첫 번째 블록에 대한 초기 피크(peak)를 추정하는 제1단계;

    피크 추정이 수행된 블록과 다음 순번의 블록에 대해 피크(peak)를 추정하는 제2단계;

    마지막 순번의 블록에 이르기까지 상기 제2단계를 반복하는 제3단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 첫 번째 블록은 항상 0으로 설정되어 수신되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제2단계는

    피크 추정이 수행된 블록과 다음 순번의 블록에 대해 켤레화(conjugation)되었음을 전제로 제1피크(peak)를 추정하는 제2-1단계;

    동일한 블록들에 대해 켤레화(conjugation)가 되지 않았음을 전제로 제2피크(peak)를 추정하는 제2-2단계; 및

    상기 제1피크와 제2피크 중 큰 쪽을 해당 블록들의 피크로 결정하는 제2-3단계를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
14. 데이터 전송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 있어서,

    상기 데이터를 구성하는 각 블록의 값에 따라 특정 시퀀스가 선택되는 단계; 및

    상기 선택된 시퀀스들로 이루어진 코드 시퀀스를 수신측에 전송하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 코드 시퀀스로 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀 스가 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 코드 시퀀스는 상기 데이터를 구성하는 각 블록의 비트수 n(n=1, 2, 3...)에 따라 2ⁿ개의 서로 다른 시퀀스를 포함하는 그룹으로 이루어지며,

    상기 특정 시퀀스의 선택은 각 블록의 비트값에 상응하는 특정 시퀀스를 상기 그룹에서 선택하는 것임을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 선택된 각 시퀀스가 서로 독립성을 유지하면서 중첩되도록 데이터 처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 선택된 각 시퀀스는 소정 간격의 딜레이를 두고 순차적으로 중첩되도록 데이터 처리되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 그룹에 포함되는 시퀀스는 전체 블록 길이의 단일 CAZAC 시퀀스가 사용 되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서,

    상기 그룹에 포함되는 시퀀스는 단일 블록 길이의 짧은 CAZAC 시퀀스가 사용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
21. 그룹화된 시퀀스 중 특정 시퀀스의 선택를 통해 확장되는 코드 시퀀스를 이용하여 전송된 데이터를 복호화하는 방법에 있어서,

    수신된 데이터의 블록별 시퀀스 ID(sequence ID)를 파악하는 단계;

    상기 파악된 코드 시퀀스 ID들의 세트로부터 각 블록의 그룹 ID(group ID)를 파악하는 단계; 및

    상기 파악된 그룹 ID로부터 데이터값을 복호화하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 그룹 ID 파악 단계는

    상기 파악된 코드 시퀀스 ID들의 세트로부터 피크(peak)를 측정하는 단계; 및

    상기 측정된 피크 중 발생 빈도가 높은 2개의 피크로부터 각 블록의 그룹 ID를 파악하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
23. 제22항에 있어서,

    그룹 ID가 파악되지 않은 코드 시퀀스 ID들의 세트에 대하여 상기 피크 추정 단계를 반복함으로써 그룹 ID를 재파악하는 단계를 더 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
24. 제21항에 있어서, 상기 그룹 ID 파악 단계는

    각 코드 시퀀스 ID들의 세트에 대하여 피크(peak)를 추정하는 단계; 및

    상기 추정된 피크 중 발생 빈도가 높은 2ⁿ(n=1,2,3...)개의 피크로부터 각 블록의 그룹 ID를 파악하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
25. 제24항에 있어서,

    그룹 ID가 파악되지 않은 코드 시퀀스 ID들의 세트에 대하여 상기 피크 추정 단계를 반복함으로써 그룹 ID를 재파악하는 단계를 더 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
26. 데이터 전송을 위한 코드 시퀀스를 확장하는 방법에 있어서,

    상기 데이터를 구성하는 각 블록에 상응하는 시퀀스들이 해당 블록의 값을 표시하도록 각각의 시퀀스를 데이터 처리하는 단계; 및

    상기 데이터 처리된 각 시퀀스를 중첩하여 수신측으로 전송하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
27. 제26항에 있어서,

    상기 코드 시퀀스로 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스가 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
28. 제27항에 있어서,

    상기 전송 데이터를 구성하는 각 블록은 해당 블록의 비트수 n(n=1, 2, 3...)에 따라 2ⁿ개의 구간으로 구분되고,

    상기 데이터 처리는 특정 블록의 특정 구간이 시작점이 되도록 해당 블록에 상응하는 시퀀스를 변조(modulation)하는 것임을 특징으로 하는
29. 제28항에 있어서,

    상기 변조 방법으로 PPM(Pulse Position Modulation)이 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
30. 전송 데이터를 구성하는 블록에 대한 시퀀스 각각에 대해 PPM을 수행하여 중 첩시킨 데이터를 수신하고 이를 복호화하는 방법에 있어서,

    수신된 데이터에 대한 시퀀스 ID를 검출하는 단계;

    상기 검출된 시퀀스 ID에 해당하는 미리 준비된 시퀀스를 이용하여 수신 데이터를 코럴레이션(correlation) 하는 단계;

    상기 코럴레이션된 데이터로부터 해당 데이터를 구성하는 블록 개수만큼의 피크(peak)를 측정하는 단계; 및

    상기 측정된 피크를 이용하여 각 블록에 대한 데이터값을 복호화하는 단계

    를 포함하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 수신 방법.
31. 제30항에 있어서,

    상기 시퀀스로 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스가 이용되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.
32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 데이터값 복호화 단계는

    측정된 각 피크가 어떤 블록의 어떤 구간에 속하는지를 판독함으로써 데이터 비트의 순서와 데이터 비트의 내용을 복호화하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널을 통한 데이터 송신 방법.

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