KR20080033055A - 이동통신 시스템에서의 동기 채널 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20080033055A
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Abstract

본 발명은 OFDM 셀룰러 시스템에서의 동기 채널의 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 복수의 주 동기 채널 신호와 부 동기 채널 신호를 포함하는 동기 채널 신호를 다중화하고 상기 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용할 프리코딩 벡터를 선택한 후, 상기 동기 채널 신호와 상기 프리코딩 벡터를 곱한다.
동기 채널 전송, OFDM 셀룰러 시스템, 빔형성

Description

이동통신 시스템에서의 동기 채널 전송 방법 및 장치{APPAREARUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION CHANNEL TRANSMISSION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 동기 채널의 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 OFDM 셀룰러 시스템에서의 동기 채널의 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
OFDM 셀룰러 시스템의 동기 채널은 주 동기 채널과 부 동기 채널로 구성되며, 단말기의 셀 탐색기는 주 동기 채널을 이용하여 동기를 획득하고 이를 이용하여 부 동기 채널신호를 FFT(Fast Fourier Transform)를 통하여 주파수 영역으로 변환하여 주파수 영역에서 부 동기 채널 신호를 이용하여 셀 그룹 혹은 셀 번호를 알아낸다.
동기 채널에서 다이버시티(diversity) 이득을 획득하는 종래 기술에는FSTD(Frequency Switching Transmit Diversity)가 있다. FSTD는 두 개의 프리앰블(Preamble)을 서로 다른 안테나에서 전송하는 방법이다. 이 때 각 안테나에서 사용하는 주파수 또한 다르다. 즉, 두 개의 프리앰블을 다른 주파수에 실어 다른 안테나에서 전송하는 방법이다.
그러나 종래기술은 단말기의 셀 탐색기의 탐색 시간이 길다는 단점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동 통신 시스템의 단말기의 셀 탐색 시간을 감소시킬 수 있는 동기 채널의 전송 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 특징에 따른 이동 통신 시스템의 동기 채널 전송 방법은 복수의 주 동기 채널 신호와 부 동기 채널 신호를 포함하는 동기 채널 신호를 다중화하고 상기 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용할 프리코딩 벡터를 선택한 후, 상기 동기 채널 신호와 상기 프리코딩 벡터를 곱한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 특징에 따른 이동통신 시스템의 동기 채널 전송 장치는 복수의 주 동기 채널 신호와 부 동기 채널 신호를 포함하는 동기 채널 신호를 다중화하는 동기채널 신호 멀티플렉서, 상기 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용할 프리코딩 벡터를 선택하는 프리코딩 벡터 멀티플렉서 및 상기 동기 채널 신호와 상기 프리코딩 벡터를 곱하는 프리코더를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 두 개의 주 동기 채널 신호를 다른 빔으로 전송하고, 프레임마다 다른 프리코더 벡터를 사용함으로써 다이버시티 이득을 증가시켜 단말기의 셀 탐색 시간을 감소시킨다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 동기 채널 전송 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동기 채널 전송 장치의 구성도이다. 도 1에서는 기지국의 동기 채널 전송 장치가 네 개의 안테나를 포함하는 경우에 대해 나타내고 있으나, 본 발명은 두 개의 안테나를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동기 채널 전송 장치는 제어기(110), 동기 채널 신호 다중화기(multiplexer)(120), 프리코딩 벡터 다중화기(130), 프리코더(Precoder)(140), 버퍼(buffer)(150), IFFT(Inverse Fast Fourier Transformer)(160), 무선 주파수 (Radio Frequency, RF) 송신기(170) 및 안테나(180)를 포함한다.
제어기(110)는 특정 주파수와 특정 시간에서 전송할 동기 채널 신호를 결정하기 위한 동기 채널 신호 다중화기 제어 신호와 프리코딩 시 사용할 프리코딩 벡터를 선택하기 위한 프리코딩 벡터 다중화기 제어 신호를 생성한다. 동기 채널 신호 다중화기(120)는 주파수(부반송파)와 시간에 따라 두 개의 주 동기 채널 신호와 하나의 부 동기 채널 신호를 다중화한다. 프리코딩 벡터 다중화기(130)는 동기 채널을 프리코딩할 때 사용할 프리코딩 벡터를 선택한다. 프리코더(140)는 동기 채널 신호와 프리코딩 벡터를 곱해 프리코딩을 수행한다.
버퍼(150)는 상기 프리코딩된 동기 채널 신호를 저장했다가 IFFT로 전송한다.
IFFT(160)는 프리코딩된 동기 채널 신호를 역 고속 푸리에 변환을 통해 시간 영역의 전송 신호로 변환한다. RF 송신기(170)는 상기 시간 영역의 전송 신호를 무선 주파수로 변환하여 안테나(180)를 통해서 송신한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 동기 채널 전송 방법에 대하여 도 2내지 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 동기 채널 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
동기 채널 신호 다중화기(120)는 두 개의 주 동기 채널 신호와 한 개의 부 동기 채널 신호를 다중화(multiplexing)한다(S210). 본 발명의 실시예에서는 두 개의 주 동기 채널 신호를 전송하는 경우에 대해 설명하고 있으나, 본 발명은 복수의 주 동기 채널 신호를 전송하는 경우에 대해 모두 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 구조 및 제1 프리코딩 벡터 선택 방법에 따라 선택된 프리코딩 벡터를 나타낸 도면이다. 도 3은 프레임 당 두 번의 동기 채널 신호를 전송하는 경우를 나타내고 있으나, 프레임 당 전송하는 동기 채널 신호의 횟수에 상관없이 본 발명을 적용할 수 있다.
주 동기채널과 부 동기 채널은 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing, FDM) 또는 시분할 다중화(Time Division multiplexing, EDM)할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 시분할 다중화를 예로 들어 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 프레임은 수 개의 OFDM 심볼로 구성되며, 주 동기 채널 신호(P-SCH)와 부 동기 채널 신호(S-SCH)는 다른 OFDM 심벌에 위치한다. 두 개의 주 동기 채널은 하나의 OFDM 심볼에서 다른 주파수에 위치한다. 즉, 0번째 주 동기 채널 신호(P-SCH #0)는 두 개의 부반송파 간격으로 위치하고, 1번째 주 동기 채널 신호(P-SCH #1)는 0번째 주 동기 채널 신호가 위치하지 않은 부반송파에 위치한다.
프리코딩 벡터 다중화기(130)는 프리코딩 시 사용할 프리코딩 벡터를 선택한다(S220). 본 발명의 실시예에서는 2가지 프리코딩 벡터를 선택하는 방법을 제안한다.
제1 프리코딩 벡터 선택 방법은 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3에서,
Figure 112007058731195-PAT00001
은 n 번째 주 동기 채널 신호 전송 시간에 i(i=0,1) 번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터를 의미한다. 즉,
Figure 112007058731195-PAT00002
는 0번째 주 동 기 채널 전송 시간에 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터이고,
Figure 112007058731195-PAT00003
는 0번째 주 동기 채널 전송 시간에 1번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터이다.
0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터와 1번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터는 각각 N 개씩 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 프리코딩 벡터 선택 방법은 0번째 주 동기 채널 신호와 1번째 주 동기 채널 신호에 대해서 매 동기 채널 신호 전송 시간마다 각각 N개의 프리코딩 벡터를 바꿔가며 프리코딩할 때 사용할 프리코딩 벡터로 선택한다. 하나의 동기 채널 신호 전송 시간에서 동일한 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때는 동일한 프리코딩 벡터를 사용한다.
다이버시티 이득을 증가시키기 위해서는 하나의 동기 채널 신호 전송 시간에 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터(
Figure 112007058731195-PAT00004
)와 1번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터(
Figure 112007058731195-PAT00005
)는 서로 직교하거나 상관성이 작은 것을 사용한다. 또한, 탐색 시간을 더욱 단축시키기 위해서는 인접한 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터도 서로 직교하거나 상관성이 작은 것을 사용한다.
제2 프리코딩 벡터 선택 방법은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 구조 및 제2 프리코딩 벡터 선택 방법에 따라 선택된 프리코딩 벡터를 나타낸 도면이다.
도 4는 두 번씩 동기 채널 신호를 전송하는 N개의 프레임을 도시하고 있다. 각 동기 채널 신호는 두 개의 주 동기 채널 신호(P-SCH #0, P-SCH #1)와 한 개의 부 동기 채널 신호(S-SCH)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 프리코딩 벡터 선택 방법은 0번째 주 동기 채널 신호와 1번째 주 동기 채널 신호에 대해서 매 프레임마다 각각 N개의 프리코딩 벡터를 바꿔가며 프리코딩할 때 사용할 벡터로 선택한다. 즉, 제1 프리코딩 벡터 선택 방법은 한 프레임에서 두 번의 동기 채널 신호 전송 시 다른 프리코딩 벡터를 사용하지만, 제2 프리코딩 벡터 선택 방법은 한 프레임에서 두 번 동기 채널 신호 전송 시 동일한 프리코딩 벡터를 사용한다.
이와 같이 하면 한 프레임 내에서는 다이버서티 이득을 얻을 수 없다. 그러나 동기 채널 신호 프리코딩 시 사용한 프리코딩 벡터가 단말기의 채널 벡터와 정합하는 프레임에서는 단말기에서의 동기채널 신호의 신호 대 잡음 비는 빔형성 이득만큼 증가한다. 이러한 빔형성 이득은 신호 대 잡음비가 낮은 단말기에서 탐색 시간을 단축시키는 효과가 있다.
제1 프리코딩 벡터 선택 방법과 같이, 다이버서티 이득을 증대시키기 위해서는 하나의 동기 채널 신호 전송 시간에서 사용하는 두 개의 프리코딩 벡터는 직교하거나 상관성이 작은 벡터를 사용하고, 탐색 시간을 더욱 단축시키기 위해서는 인접한 프레임에 대해서는 서로 직교하거나 상관성이 작은 프리코딩 벡터를 사용한다.
이제, 제2 프리코딩 벡터 선택 방법에 따라 프리코딩 벡터를 설정한 예를 표를 참조하여 설명한다. 표1은 네 개의 안테나를 사용하는 경우에 제2 프리코딩 벡터 선 택 방법에 따라 프리코딩 벡터를 설정한 일 예를 나타낸다.
프리코딩 벡터를 열벡터로 하는 행렬을 프리코딩 행렬이라고 정의한다면, 본 발명의 실시예에서 사용하는 프리코딩 행렬은 다음과 같다.
여기에서
Figure 112007058731195-PAT00006
은 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 행렬이고,
Figure 112007058731195-PAT00007
는 1번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 행렬이다.
Figure 112007058731195-PAT00008
의 세 번째와 네 번째 열벡터는 모두 0인데, 이는 0번째 주 동기 채널 신호는 실제로 안테나 0번과 안테나 1번만을 통하여 전송된다는 것을 의미한다.
표 1에서 [
Figure 112007058731195-PAT00009
]j는 i 번째 프리코딩 행렬의 j 번째 열벡터를 의미한다. 표 1이 나타내는 바와 같이, 프레임 단위로 프리코딩 벡터가 바뀌고 있고, 하나의 프레임 내의 두 개의 프리코딩벡터는 직교하고, 인접한 프레임의 프리코딩 벡터는 직교한다. 즉, 프레임 0의 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터([
Figure 112007058731195-PAT00010
]0)와 프레임 0의 1번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터([
Figure 112007058731195-PAT00011
]0)은 직교하고, 프레임 0의 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터([
Figure 112007058731195-PAT00012
]0)와 프레임 1의 0번째 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용하는 프리코딩 벡터([
Figure 112007058731195-PAT00013
]1)는 직교한다.
프레임 0 프레임 1 프레임 2 프레임 3
w(0)(0) w(1)(0) w(0)(1) w(1)(1) w(0)(2) w(1)(2) w(0)(3) w(1)(3)
[P(0)]0 [P(1)]0 [P(0)]1 [P(1)]1 [P(0)]2 [P(1)]2 [P(0)]3 [P(1)]3
프리코더(140)는 동기 채널 신호와 프리코딩 벡터를 곱해 프리코딩을 수행한다(S230). IFFT(160)는 프리코딩된 동기 채널 신호를 역 고속 푸리에 변환을 통해 시간 영역의 전송 신호로 변환한다(S240). RF 송신기(170)는 아날로그 전송 신호를 무선 주파수로 변환하여 안테나(180)를 통해서 송신한다(S250).
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동기 채널 전송 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 동기 채널 전송 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 구조 및 제1 프리코딩 벡터 선택 방법에 따라 선택된 프리코딩 벡터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 구조 및 제2 프리코딩 벡터 선택 방법에 따라 선택된 프리코딩 벡터를 나타낸 도면이다.

Claims (19)

  1. 복수의 주 동기 채널 신호를 다중화하는 단계; 및
    상기 복수의 주 동기 채널 신호와 서로 다른 제1 복수의 프리코딩 벡터를 각각 곱하는 단계를 포함하는 동기 채널 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 서로 직교하는 동기 채널 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 이전 동기 채널 신호 전송 시간에서 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용한 제2 복수의 프리코딩 벡터와 다른 동기 채널 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터와 상기 제2 복수의 프리코딩 벡터는 각각 서로 직교하는 동기 채널 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 이전 프레임에서 주 동기 채널 신호를 프 리코딩할 때 사용한 제3 복수의 프리코딩 벡터와 다른 동기 채널 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터와 상기 제3 복수의 프리코딩 벡터는 각각 서로 직교하는 동기 채널 전송 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중화 하는 단계는 상기 복수의 주 동기 채널 신호와 부 동기 채널 신호를 다중화 하는 단계를 포함하고,
    상기 부 동기 채널 신호를 프리코딩하는 단계를 더 포함하는 동기 채널 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다중화하는 단계는,
    상기 복수의 주 동기 채널 신호를 할당한 주 동기 채널과 상기 부 동기 채널신호를 할당한 부 동기 채널을 시분할 다중화(TDM)로 다중화하는 동기 채널 전송 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중화하는 단계는,
    상기 복수의 주 동기 채널 신호를 각각 다른 주파수에 위치시키는 단계를 포함하는 동기 채널 전송 방법.
  10. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곱하는 단계의 출력값을 역 푸리에 변환하여 시간 영역의 전송 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 시간 영역의 전송 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는 동기 채널 전송 방법.
  11. 이동통신 시스템의 동기 채널 전송 장치에 있어서,
    복수의 주 동기 채널 신호를 다중화하는 동기 채널 신호 다중화기;
    상기 복수의 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용할 서로 다른 제1 복수의 프리코딩 벡터를 선택하는 프리코딩 벡터 다중화기; 및
    상기 복수의 주 동기 채널 신호와 상기 복수의 프리코딩 벡터를 곱하는 프리코더를 포함하는 동기 채널 전송 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 서로 직교하는 동기 채널 전송 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 이전 동기 채널 신호 전송 시간에서 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용한 제2 복수의 프리코딩 벡터와 다른 동기 채널 전송 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터와 상기 제2 복수의 프리코딩 벡터는 각각 서로 직교하는 동기 채널 전송 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터는 이전 프레임에서 주 동기 채널 신호를 프리코딩할 때 사용한 제3 복수의 프리코딩 벡터와 다른 동기 채널 전송 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 복수의 프리코딩 벡터와 상기 제3 복수의 프리코딩 벡터는 각각 서로 직교하는 동기 채널 전송 장치.
  17. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 동기 채널 신호를 결정하기 위한 동기 채널 신호 다중화기 제어 신호와 상기 복수의 프리코딩 벡터를 선택하기 위한 프리코딩 벡터 다중화기 제어 신호를 생성하는 제어기를 더 포함하는 동기 채널 전송 장치.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리코더의 출력값을 역 푸리에 변환하여 시간 영역의 전송 신호로 변환하는 역 푸리에 변환기; 및
    상기 시간 영역의 전송 신호를 무선 주파수로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 무선 주파수 송신기를 더 포함하는 동기 채널 전송 장치.
  19. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기채널 신호 다중화기는,
    상기 복수의 주 동기 채널 신호를 할당한 주 동기 채널과 부 동기 채널신호를 할당한 부 동기 채널을 시분할 다중화(TDM)로 다중화하는 동기 채널 전송 장치.
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