KR20080099313A - Ｏｆｄｍａ 시스템의 동기화 채널을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

OFDMA(orthogonal frequency domain multiple access) 신호의 대역폭의 국부적인 부분에서 전송된 동기화 채널을 신호를 포함하는 OFDMA 신호를 전송하는(818) 방법 및 장치가 제공되며, 동기화 채널 신호는 대역폭의 국부적인 부분에서 소정 시간 도메인 대칭을 갖는다(816). 동기화 채널 신호는 계산 부하가 적지만 다중 시스템 대역폭을 지원하는 OFDMA 시스템, 동기화 및 비동기화 시스템, 셀 인덱스가 크고 주기적 전치 부호 길이가 짧고 긴 OFDMA 심볼 구조에서 동기화 채널 신호의 시퀀스 요소들의 차동 프로세싱에 의한 OFDMA 심볼 타이밍 검출 및 주파수 오차 검출(1112), 및 프레임 경계 검출 및 셀 특정 정보 검출(1114)을 제공하는 초기 획득 및 셀 탐색 방법을 제공할 수 있게 한다.
OFDMA, 동기화 채널 신호, 시퀀스 요소, 차동 프로세싱, 초기 획득 및 셀 탐색 방법

Description

ＯＦＤＭＡ 시스템의 동기화 채널을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR A SYNCHRONIZATION CHANNEL IN AN OFDMA SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템(wireless communication systems)에 관한 것으로, 특히, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템의 동기화 채널을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
다수의 기지국들 또는 셀들을 포함하는 무선 통신 시스템에 있어서, 무선 통신 장치를 위한 초기 태스크는 셀들로부터 전송된 신호들을 인식하고 획득하는 것이다. 또 다른 주요 태스크는 통신 확립을 위해 어느 셀이 최선의 셀인지를 판단하기 위해 셀들을 탐색하는 것이다. 점점 더 복잡한 시그널링 시스템이 개발됨에 따라, 이들 중요한 태스크들은 더욱 어렵게 되고 시간이 더 많이 소모되고 있다. 최근, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시그널링 시스템이 제안되었다. OFDMA 시스템은 상이한 대역폭에서 동작하도록 설계된 대역폭이 확장가능한 시스템이다. 또한, OFDMA 시스템은 아마도 협대역(예컨대, 5 ㎒) 주파수 범위 내의 수백 부반송파들(subcarriers)을 갖는 다중 반송파 변조 접근법을 이용한다. OFDMA 시스템의 확장성은 그러한 시스템의 도입 및 확장을 용이하게 해 주지만, 셀간 고속 활성화와 심리스한 전환(seamless transition)을 위해 OFDMA 무선 통신 장치에 의한 시기 적절한 방식의 신호 획득을 고려해 OFDMA 시스템의 복잡도를 결정해야 한다. 동기화 채널은 초기 신호 획득 및 셀 탐색을 위해 제공된다. 그러나, 셀 사이트의 수가 증가하고 OFDMA 시스템의 복잡도가 증가함에 따라, 동기화 채널 신호는 더 많은 정보를 포함해야 한다. 고속의 신뢰성 있는 수신을 위해 신호를 시퀀스 요소들(sequence elements)로 파싱(parsing)하면 일부 문제를 완화시키지만, 시퀀스 요소들은 그들 자신들이 각기 시퀀스 인덱스 정보를 수반해야 한다.
따라서, OFDMA 시스템에서 복수의 시퀀스 요소들을 포함하는 향상된 동기화 채널을 생성하여 처리하는 방법 및 장치가 필요하다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 특징 및 특성들은 첨부 도면 및 이와 같은 본 발명의 배경과 함께 후속하는 본 발명의 상세 설명 및 첨부한 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
이하에서 유사한 참조 부호가 유사한 구성 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 신호의 프레임 구조에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 대안 실시예에 따른 OFDMA 신호의 프레임 구조에 대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 채널 대역폭 점유에 대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 채널의 자원 블록 매핑(resource block mapping)에 대한 도면이다.
도 6A는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 채널 시퀀스 할당에 대한 도면이다.
도 6B는 본 발명의 대안 실시예에 따른 동기화 채널 시퀀스 할당에 대한 도면이다.
도 6C는 본 발명의 또 다른 대안 실시예에 따른 동기화 채널 시퀀스 할당에 대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동기화 채널 신호의 부반송파 매핑에 대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 통신 시스템의 기지국의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 도 8의 기지국의 기지국 동기화 채널 시그널링 방식에 대한 플로우차트이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 통신 시스템의 무선 통신 장치의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 도 10의 무선 통신 장치의 초기 활성화 및 셀 탐색에 대한 플로우차트이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템의 방법은 OFDMA(orthogonal frequency domain multiple access) 신호의 대역폭의 국부적인 부분(localized portion)에서 전송된 동기화 채널을 신호를 포함하는 OFDMA 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 동기화 채널 신호는 상기 대역폭의 국부적인 부분에서 소정 시간 도메인 대칭성을 가지며 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 제공하는 정보를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 방법은 동기화 채널을 신호를 포함하는 OFDMA 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 동기화 채널 신호는 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(synchronization channel signal sequence elements)을 포함하며 OFDMA 신호는 복수의 부반송파들(subcarriers) 및 복수의 OFDMA 심볼 주기를 포함하며, 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들은 복수의 부반송파 및 복수의 OFDMA 심볼 주기와 같은 다수의 시간 인터벌 중 하나 또는 이들 둘 다에 분포된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, OFDMA 신호를 수신하는 방법은 동기화 채널 신호를 포함하는 OFDMA 신호의 대역폭의 일부를 분리하는 단계, OFDMA 신호의 대역폭의 일부에서 동기화 채널 신호의 위치를 검출하는 단계, 및 동기화 채널 신호를 디코딩하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 무선 통신 시스템(100)은 복수의 기지국(110) 및 무선 통신 장치(120)를 포함한다. 복수의 기지국(110)은 무선 통신을 위해 복수의 부반송파에 대한 OFDMA 무선 주파수(RF) 신호를 통해 무선 통신 장치(120)와 통신한다. 복수의 기지국(110)은 각각 커버리지 영역(125)과 관련되며, 여기서 무선 통신 장치(120)는 복수의 기지국(11) 중 하나 이상으로부터 OFDMA 신호를 수신하고 복수의 기지국 중 하나 이상으로 신호들을 전송할 수 있다. 무선 통신 장치(120)는 전형적으로 가장 강한 신호 세기를 갖는, 또는 그렇지 않고 특정 기지국(110)이 특정 무선 통신 장치(120)의 "최선의 서버" 가 되게 하는 어떤 바람직한 신호 특성을 갖는 기지국으로부터 시그널링 및 다른 메시지를 수신할 것이다. 복수의 기지국(110)은 OFDMA 무선 통신 시스템의 중앙집중식 제어를 위해 네트워크 시스템 제어기(130)에 연결된다.
OFDMA 무선 통신 시스템은 현재의 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA) 무선 통신 시스템의 차세대 해결책으로서 제안된 다중 반송파 변조 방식이다. OFDMA는 OFDM 시스템의 보다 일반적인 사례로서, 이 시스템에서 상이한 사용자 데이터들은 상이한 부반송파들을 통해 동시에 전송될 수 있다. OFDMA 무선 통신 시스템은 다수의 부반송파를 가지며, 여기서 하나의 부반송파는 단지 작은 부분의 OFDMA 채널 대역폭(예컨대, 5 메가헤르츠(㎒) OFDMA 채널 대역폭에서 부반송파 당 15 킬로헤르츠(kHz))을 점유한다. 그러므로, 예를 들어, 5 ㎒ 범위에서는 대략 3백개의 부반송파들이 있을 수 있다. OFDMA 시스템 설계는 OFDMA 시스템이 상이한 대역폭에서 동작하도록 설계되어 있어 필요에 따라 부반송파들이 더 많이 추가될 수 있기 때문에 고확장성의 다중 시스템 대역폭 해결책을 제공한다. 또한, OFDMA 시스템 설계는 WCDMA 시스템의 차세대 진화 목적으로 의도된 것으로서, 동기화 시스템(synchronized system)과 비동기화 시스템(unsynchronized system) 모두를 지원 하며 다수의 기지국 식별자(셀 인덱스) 및 주기적 전치 부호(cyclic prefix) 길이가 짧거나 긴 OFDMA 심볼 구조를 고려하여 이루어져 있다.
본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템은 가장 강한 기지국(110), 또는 전술한 바와 같은 "최선의 서버"와의 통신 확립을 위해 이들을 식별하는 동시에 OFDMA 시스템 타이밍(즉, 초기 획득 및 셀 탐색 시간)을 획득함으로써 무선 통신 장치(120)가 OFDMA 시스템과 동기화하기 위해 필요한 시간을 상당히 감소시키는 동기화 채널을 정의한다. OFDMA 초기 획득 및 셀 탐색 과정은 OFDMA 심볼 타이밍, 프레임 경계 및 주파수 오차를 검출하는 것은 물론 기지국(110)의 식별과 같은 셀 특정 정보, 및 필요하다면 시스템 대역폭과 같은 다른 셀 특정 정보, 기지국(110)에 대한 송신 안테나 개수 또는 주기적 전치 부호 길이를 검출해야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 동기화 신호는 적어도 부분적인 셀(즉, 기지국) 식별 정보를 포함한다. 동기화 채널의 셀 식별 정보는 한 그룹의 개별의 기지국(110)을 식별하는 부분적인 셀 식별 정보(예컨대, 셀 그룹 식별 정보)일 수 있으며 또는 특정 기지국(110)을 식별하는 완전한 셀 식별 정보일 수 있으며, 그리고 기지국들(110)이 안테나 커버리지 패턴 및 자원 할당을 통해 다수의 섹터들로 분할되는 실시예에서 섹터 식별 정보를 더 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전형적인 OFDMA 프레임 구조는 140개의 OFDMA 심볼을 포함하고 전송시간이 10 밀리세컨드인 단일 OFDMA 프레임(200)을 도시한다. 프레임(200)은 20개의 서브프레임(210, 220)을 포함하며, 여기서 제1 서브프레임(210)은 7개의 OFDMA 심볼(230)이 짧은 주기적 전치 부호(CP) 서브프레임을 형성하는 7 개의 OFDMA 심볼로 이루어진 서브프레임(210)을 점유하는 동기화 채널이다. 나머지 19개의 서브프레임(240)은 6개의 OFDMA 심볼(240)을 갖는 긴 CP 서브프레임 또는 7개의 OFDMA 심볼(230)을 갖는 짧은 CP 서브프레임 중 하나일 수 있다. 도 2의 예가 짧은 주기적 전치 부호를 갖는 제1 서브프레임(210) 내의 동기화 채널을 도시하지만, 동기화 채널 및 그의 주기적 전치 부호의 위치는 OFDMA 시스템 설계를 수용하는 모든 방식 또는 위치로 정의될 수 있다. 동기화 채널을 (도시된 바와 같이) 제1 서브프레임(230)에 배치하거나 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 마지막 서브프레임에 배치함으로써, 프레임 경계가 동기화 채널로 정의된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 대안 실시예에 따른 OFDMA 프레임 구조가 도시된다. 이 대안 실시예에 따르면, 동기화 채널(310)은 CP 길이에 상관없이 동기화 채널(310)을 검출하기 위해 20개의 서브프레임(320) 중 하나 보다 많은 서브프레임의 마지막에 할당된다. 동기화 채널(310)은 초기 획득 및 셀 탐색 시간 및 비동기화 OFDMA 시스템에서 초기 획득을 위한 메모리 크기를 줄이기 위해 N 서브프레임(320) 마다 전송되며, 여기서 N은 20의 약수이다. 당업자라면 서브프레임의 시스템 파라미터, OFDMA 시스템 프레임의 심볼 개수 및 다른 프레임 구조 파라미터는 복수의 시스템 설계에 따라서 변형될 수 있으며, 그리고 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 프레임 구조는 도 2 또는 도 3의 실시예로 국한되지 않음을 인식할 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 동기화 채널은 시스템 대역폭과 상관없이 OFDMA 신호의 대역폭의 국부적인 부분, 예를 들어, OFDMA 신호 중간의 1.25 ㎒ 대역폭 내에 전송되어, OFDMA 무선 통신 시스템의 확장성을 유지하면서 초기 획득 및 셀 탐 색 시간을 저감시킨다. 도 4를 참조하면, 소정 자원 블록(410)은 사전 정의된 주파수 대역이다. 임의의 주파수 대역이 자원 블록에 정의될 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자원 블록(RB)의 크기는 0.375 ㎒이고 동기화 채널(420)은 통상 1.5 ㎒로 정의되어, 4개의 자원 블록(410)을 점유한다. 시스템 대역폭에서 동기화 채널(420)이 점유하는 중간 자원 블록들(410)을 제외한 부반송파 심볼들은 다른 채널에 활용된다. 또 다른 실시예에서, 동기화 채널의 대역폭은 OFDMA 신호 대역폭과 관련된다. 이것의 몇 가지 예들로는 OFDMA 시스템 대역폭(430, 440, 450, 460, 480)이 있다.
(48개의 자원 블록(410)을 갖는) 20 메가헤르츠 OFDMA 시스템(430)과 (24개의 자원 블록(410)을 갖는) 10 메가헤르츠 OFDMA 시스템(440)의 경우, 동기화 채널(420)은 중간의 12개 자원 블록(410)을 이용한다. (12개의 자원 블록(410)을 갖는) 5 메가헤르츠 OFDMA 시스템(450)의 경우, 동기화 채널(420)은 모든 12개의 자원 블록(410)을 이용한다. (6개의 자원 블록(410)을 갖는) 2.5 ㎒ OFDMA 시스템(460)의 경우, 동기화 채널(420)은 단지 중간의 4개 자원 블록(410)만을 이용한다. 동기화 채널(420)의 대칭성을 이용함으로써, 동기화 채널(420)의 스펙트럼(470)은 동기화 채널(420)의 4개 자원 블록(410)의 중간 부분을 커버한다. 동기화 채널 스펙트럼(470)의 양측의 점유되지 않은 부반송파들은 보호 대역(guard bands) 또는 데이터(예컨대, 수신된 상향 링크 트래픽의 확인과 같은 저속의 채널들, 또는 다른 데이터 스트림/채널)에 이용될 수 있다.
동기화 채널의 대역폭이 OFDMA 신호 대역폭과 관련되는 또 다른 실시예에서, 동기화 채널 신호는 추가적인 성능 향상을 위해 주파수 차원에서 반복될 수 있다. 예를 들어, 동기화 채널 신호 정보는 중간의 4개 자원 블록에 포함될 수 있다. 그래서, 동기화 채널 대역폭 내에 있는 4개 자원 블록으로 이루어진 각각의 추가적인 세트에는 상기 중간의 4개 자원 블록에 포함된 동기화 채널 신호의 또 다른 전송 또는 반복이 있을 수 있다.
부분적인 또는 완전한 셀 식별 정보 또는 동기화 채널 신호의 반복 또는 전송 외에, 5 메가헤르츠 이상의 대역폭을 갖는 OFDMA 시스템의 경우, 동기화 채널(420)은 셀 탐색 성능을 향상시키기 위해 중간의 4개 자원 블록 외 다른 주파수 대역을 이용할 수 있다. 예를 들면, 주파수 기준 정보, 송신 안테나 정보, 파일럿 스트림 정보 또는 주기적 전치 부호(CP) 길이 정보와 같은 추가적인 셀 특정 정보의 모두 또는 일부는 동기화 채널(420) 정보에 포함될 수 있다. 또한, OFDMA 시스템은 대역폭의 일부가 동기화 채널(420)로 이용되는 다수의 부반송파 중 두 개 이상을 통해 동기화 채널을 중복하여 전송하도록 설계될 수 있다.
OFDMA 시스템 대역폭이 1.25 ㎒(480)인 경우, 단지 3개의 자원 블록(410)만이 제공될 수 있으며 동기화 채널(420)은 3개의 자원 블록(410)을 모두 이용한다. 다수의 OFDMA 시스템 대역폭의 변형예가 도시되었지만, 동기화 채널이 OFDMA 시스템 대역폭의 국부적인 부분에서 전송되는 다른 구조가 가능하다.
도 5는 국부적인 동기화 채널 대역폭(510)이 5 메가헤르츠 대역폭 중간의 1.25 ㎒에 배치되지만, 다수의 자원 블록(520) 범위의 대역폭보다 작은 5 메가헤르츠 OFDMA 통신 시스템 신호 대역폭을 도시한다. 이 경우, 동기화 채널 대역 폭(510)은 다수의 자원 블록 크기(520)를 커버하지 못한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 데이터 신호(530)는 동기화 채널(510)에 의해 점유되지 않는 정수개의 자원 블록(520) 범위의 대역폭의 일부에서 동기화 채널과 동시에 전송된다. 데이터 신호(530)의 검출을 향상시키기 위하여, 데이터 신호는 보호 대역(guard bands)(540)이라는 정보가 전송되지 않는 대역폭만큼 동기화 채널과 분리될 수 있다.
동기화 채널 신호는 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들로 분할된 시퀀스이다. 본 발명에 따른 바람직한 시퀀스 형태의 일예는 일반화된 처프 유사(generalized chirp like; GCL) 시퀀스이다. 예를 들면, "인덱스" u의 길이-N G GCL 시퀀스는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112008063223457-PCT00001
여기서 b는 단위 크기의 복소 스칼라이며,
Figure 112008063223457-PCT00002
및 N G 는 본 발명에 따른 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들로 분할된 시퀀스에 특히 적합한 소수(즉,
Figure 112008063223457-PCT00003
)이다. NG가 소수인 경우, 독특한 "클래스"를 갖는 임의의 두 시퀀스 간의 상관 관계가 최적이고 고유 그룹 식별자 또는 고유 셀 식별 정보로서 이용될 수 있는 세트에
Figure 112008063223457-PCT00004
고유 시퀀스가 존재할 것이다. GCL 시퀀스는 b=1 및 q=0를 선택함으로써 보다 간단하고 간결하게 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 동기화 채널 시퀀스 요소들에 사용될 수 있는 시퀀스 형태의 추가적인 예들로는 의사 랜덤 노이즈(Pseudo-random Noise; PN) 시퀀스 또는 최대 길이 이진 시퀀스(maximum length binary sequence)가 있을 수 있다. (GCL 또는 최대 길이 이진과 같은) 시퀀스 길이의 선택이 제한된 구조화된 시퀀스가 사용되는 경우, 원래 시퀀스의 요소들의 개수는 동기화 채널의 크기와 매치하지 않을 수 있다. 이 경우, 시퀀스는 (예컨대, 절단(truncation) 또는 이의 주기적 확장에 의해) 동기화 채널 신호 시퀀스에 이용가능한 자원에 적합하도록 변경될 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 동기화 신호는 OFDMA 신호 부반송파 및/또는 OFDMA 시스템 설계 또는 시스템이 동작할 것으로 예상되는 신호 전파 조건에 의해 결정된 바와 같은 OFDMA 심볼 주기에 분포된 다수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 포함한다.
도 6A, 도 6B 및 도 6C로 이루어진 도 6은 본 발명에 따른 동기화 채널 시퀀스 요소 할당에 적합한 프레임 구조를 도시하며, 여기서 동기화 채널 시퀀스 요소들은 먼저 주파수(부반송파)를 통해서 그리고 그 다음에 시간에 따라 분포된다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 동기화 채널 시퀀스 요소 할당 방식에 국한되지 않으며 대안으로 동기화 채널 시퀀스 요소들을, 예를 들어, 시스템 설계가 주파수보다 더 빠르게 시간 변경을 허용한다면 먼저 시간에 따라 그리고 그 다음에 주파수를 통해 분포시킬 수 있다. 도 6A를 참조하면, 동기화 채널 신호는 7개의 OFDMA 심볼의 프레임 구조를 갖는 서브프레임(610)을 통해 전송되며, 여기서 동기화 채널 시퀀스 요소들은 인접 또는 가장 근접한 OFDMA 심볼 주기의 다수의 부반송파를 통해 전송된다. 도시되지는 않았지만, 몇 가지 실시예들의 파일럿 심볼 또는 제어 심볼과 같은 다른 심볼들은 서브프레임(610) 내 OFDMA 심볼 주기 중 하나 이상의 일부 또는 모두를 점유하여, 일부의 전술한 인접 OFDMA 심볼 주기 간의 이격 시간은 하나 보다 많은 OFDMA 심볼 주기와 같을 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 OFDMA 심볼 주기(620)는 38개의 부반송파들에 매핑된 38개의 시퀀스 요소들을 형성하는 공통 GCL 시퀀스의 변조 심볼 또는 제로들을 포함하며, 여기서 제1 OFDMA 심볼 주기(620)의 GCL 시퀀스는 OFDMA 무선 통신 시스템(100) 내 모든 기지국(110)에 공통이다. 이러한 공통 GCL 시퀀스(620)에 모든 다른 부반송파(예컨대, 짝수 부반송파)를 이용함으로써, 그 파형은 소정 시간 도메인 대칭성을 가질 수 있다. 이 공통 GCL 시퀀스(620)는 모든 동기화 채널 전송에서 제공될 수 있고 서브프레임(610)의 제1 OFDMA 심볼 주기로 배치될 수 있어, 프레임 경계 표시자로서 활용될 수 있다. 도 7을 참조하면, 제1 OFDMA 심볼 주기(620)의 동기화 채널 신호의 부반송파 매핑의 일례가 도시되는데, 여기서 변조된 심볼들이 제로 또는 널 세트가 매핑된 중간 부반송파(704)를 갖는 모든 다른 부반송파(38개의 점유 부반송파(702))에 매핑된다. 변조 심볼들은 시간 도메인에서 파형의 대칭성(즉, 동기화 채널 신호 파형의 소정 시간 도메인 대칭성)을 생성하고 정의하기 위해 짝수 부반송파에 매핑된다. 이와 같은 대칭성 특성은 조잡한 OFDMA 심볼 타이밍 검출 및 주파수 오차 검출 용도로 활용될 수 있다.
다시 도 6A를 참조하면, 후속하는 6개의 OFDMA 심볼 주기(630)는 복수의 부반송파에 매핑된 복수의 동기화 채널 시퀀스 요소로서 한 그룹의 셀 또는 (실시예들에 따라서) 기지국에 고유한 또는 셀 또는 기지국(110)에 고유한 GCL 시퀀스를 포함하며, 각각의 OFDMA 심볼 주기는 모두 GCL 동기화 채널 시퀀스 요소들에 사용된 75개의 부반송파를 가지며 이들은 6개의 OFDMA 심볼 주기들(630)을 "지그재그(zig-zag)" 방식으로 채워진다. 예를 들어, 도 6A는 449개의 동기화 채널 시퀀스 요소들을 포함하는 동기화 채널 신호 GCL 시퀀스를 도시한다. 제2 OFDMA 심볼 주기(630)는 위에서 아래 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(위상들) 0 내지 74로 채워진다. 제3 OFDMA 심볼 주기(630)는 아래에서 위 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 75 내지 149로 채워지지만, 대안 실시예에서는 위에서 아래로의 순서로 될 수 있다. 유사한 방식으로, 나머지 OFDMA 심볼 주기(630)는 나머지 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들로 채워지며, 여기서 6번째 OFDMA 심볼은 아래에서 위로의 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(위상들) 375 내지 449로 채워진다. 동기화 채널의 OFDMA 심볼 주기들을 "지그재그" 방식으로 채우는 대신에, OFDMA 심볼 주기(630)는 OFDMA 시스템 설계, 시퀀스 형태 및/또는 동기화 채널 시퀀스 요소들을 결합하는데 필요한 프로세싱에 따라서 모두 위에서 아래 또는 그 반대로 채워질 수 있다. 또한, 동기화 채널을 주파수 우선 방식으로 채우는 대신에, OFDMA 심볼 주기(630)는 시간 우선 방식(예컨대, 각 부반송파에 대해서 좌측에서 우측으로, 각 부반송파에 대해서 우측에서 좌측으로, 또는 몇몇 부반송파에 대 해서는 좌측에서 우측으로 및 다른 부반송파에 대해서는 우측에서 좌측으로)으로 채워질 수 있다. 또는, 전술한 채움(filling) 방법들 대신에, 어떤 임의의 2차원 채움 패턴이 이용될 수 있다.
도 6B를 참조하면, 셀 또는 기지국(110) 또는 한 그룹의 셀들에 고유한 동기화 채널 신호(예컨대, 다수의 셀들에 공통인 GCL 시퀀스)는 또한 7개의 OFDMA 심볼의 프레임 구조를 갖는 서브프레임(610)을 통해 전송되며, 여기서 동기화 채널 시퀀스 요소들은 인접 또는 매우 근접한 OFDMA 심볼 주기의 다수의 부반송파수들을 통해 전송된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 OFDMA 심볼 주기(620)는 OFDMA 무선 통신 시스템(100)의 하나의 기지국(110) 또는 한 그룹의 기지국들 마다 셀 특정 또는 그룹 특정 GCL 시퀀스의 37개의 부반송파들 및 요소들에 매핑된 제로들을 포함하며 이들은 38개의 부반송파들에 매핑된 38개의 시퀀스 요소들을 형성한다. 후속하는 6개의 OFDMA 심볼 주기(630)는 다수의 부반송파들에 매핑된 추가적인 요소들의 셀 특정 GCL 시퀀스를 포함하며, 각각의 OFDMA 심볼 주기는 모두 75개의 부반송파들(위상들)을 가지며, 이들은 6개의 OFDMA 심볼 주기(630)를 "지그재그" 방식으로 채운다. 도 6B는 487개의 동기화 채널 시퀀스 요소들을 포함하는 동기화 채널 신호 GCL 시퀀스를 도시한다. 제2 OFDMA 심볼 주기(630)는 아래에서 위 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(위상들) 38 내지 112로 채워진다. 제3 OFDMA 심볼 주기(630)는 위에서 아래 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 113 내지 187로 채워진다. 유사한 방식으로, 나머지 OFDMA 심볼 주기(630)는 나머지 동기화 채널 신호 시퀀스 요소로 채워지며, 여기서 6번째 OFDMA 심볼은 위에서 아래 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(위상들) 413 내지 487로 채워진다.
도 6C를 참조하면, 동기화 채널 시퀀스 할당에 대한 또 다른 대안 구조가 도시된다. 본 발명에 따르면, 동기화 채널 시퀀스 요소들은 (도 6A에 도시된 바와 같이) OFDMA 심볼 주기들에 분포될 수 있으며, 또는 다수의 OFDMA 신호의 부반송파들 중 하나 보다 많은 부반송파를 통해 또는 이들 두 분포 방식의 조합을 통해 분포될 수 있다. 도 6C의 대안 실시예에서는, 프레임 구조(640)에 10개의 동기화 채널 심볼 주기가 있다. 보다 긴(예컨대, 38개의 시퀀스 요소들보다 더 긴) 공통GCL 시퀀스를 수용하기 위해, 동기화 채널의 제1 부분(650)은 2개의 OFDMA 심볼 주기(660, 670)를 포함한다. 제1 OFDMA 심볼 주기(660)는 프레임 경계 표시자로서 사용될 수 있다. 본 발명의 대안 실시예에 따르면, 동기화 채널 시퀀스 요소들은 75개의 부반송파를 포함하는 제1 동기화 채널(650)이 제1 OFDMA 심볼 주기(660) 및 제2 OFDMA 심볼 주기(670)에 매핑되도록 모든 제2 서브프레임에 매핑된다. 공통 GCL 시퀀스를 갖는 각각의 OFDMA 심볼 주기(660, 670)는 38개의 부반송파를 포함하며, 여기서 짝수 부반송파를 이용하여 도 7에 도시되고 전술한 바와 같이 동기화 채널의 소정 시간 도메인 대칭성을 유지한다.
서브프레임 간의 간격 동안에 채널 상태가 변경될 수 있다. 동기화 채널 시퀀스 요소들의 차동 프로세싱(differential processing)을 수용하기 위하여, 후속하는 OFDMA 심볼 주기(670)는, 도 6C에 도시된 바와 같이, 이전의 OFDMA 심볼 주기(620)의 마지막 시퀀스 요소(예컨대, 위상 37)를 반복할 수 있다. 제1 동기화 채널(660) 다음에, 제2 동기화 채널(680)은 OFDMA 심볼 주기마다 75개의 부반송파에 매핑된 592개의 동기화 채널(680)을 갖는 8개의 OFDMA 심볼 주기를 포함한다. 제2 동기화 채널에 대한 8개의 OFDMA 심볼 주기(680)는 모든 제2 서브프레임을 이용하며 (도시된 바와 같은) "지그재그" 방식 또는 전술한 바와 같이 임의의 OFDMA 심볼 주기의 마지막 시퀀스 요소를 다음 OFDMA 심볼 주기의 첫 번째 시퀀스 요소로서 반복하는 어떤 임의의 2차원 채움 패턴으로 채워진다. 따라서, 제3 OFDMA 심볼 주기는 위에서 아래 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들(위상들) 0 내지 74로 채워진다. 제4 OFDMA 심볼 주기는 아래에서 위 순서로 된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 74 내지 148로 채워진다.
바람직하게, 각 동기화 채널 시퀀스 요소 내에, GCL 시퀀스 요소들의 차동 프로세싱이 시퀀스 인덱스를 결정하도록 GCL 시퀀스 요소들이 채용될 수 있다. GCL 시퀀스 요소들은 0 ㏈ 피크 대 평균 전력비(PAPR) 및 최적의 상호 상관 특성을 갖는다. 만일 GCL 시퀀스가 주파수 도메인에서 모든 부반송파에 적용된다면, GCL 시퀀스의 푸리에 변환도 GCL 시퀀스이므로 그 특성은 여전히 그에 상응하는 시간 도메인 파형을 유지하게 된다. 또한, 만일 GCL 시퀀스가 차동 복조기를 통과한다면, 결과적인 출력 시퀀스는 원래 시퀀스 인덱스에 상응하는 주파수를 갖는 복소 지수(complex exponential)가 된다. 그러므로, GCL 시퀀스 요소들을 이용하면, 각각의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소는 그의 시퀀스 인덱스를 고유하게 결정하는 시퀀스 인덱스 특성을 가질 것이다. 전술한 바와 같이, 다른 형태의 시퀀스도 역시 이용될 수 있지만, 시퀀스가 그 시퀀스의 차동 복조에 기반하여 시퀀스 인덱스의 검출을 가능하게 하는 특성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 갖는 GCL과 다른 시퀀스의 일례는 최대 길이 이진 시퀀스(maximal-length binary sequence)인데, 이는 최대 길이 이진 시퀀스의 차동 복조에 의해 기설정 천이 값(shift value)을 갖는 순환 천이된 버전의 동일 시퀀스(cyclically shifted version of the same sequence)를 생성하기 때문이다. 그러므로, 최대 길이 이진 시퀀스를 이용하면, 각각의 셀 ID를 해당 시퀀스의 특정 순환 천이 값과 관련시킬 수 있으며, 그 셀 ID는 차동 프로세싱을 통해 복구될 수 있다.
도 8을 참조하면, OFDMA 기지국(11O)의 블록도는 네트워크 제어기(130)에 연결되어 기지국(110)의 동작을 제어하는 기지국 제어기(810)를 포함한다. 제어기는 수신기 회로(812) 및 송신기 회로(814)에 연결되며, 안테나(818)를 통한 통신이 이중화되어 있는 경우 안테나(818)를 통한 OFDMA 신호의 송수신을 제어하는 수신기/송신기 스위치(816)를 더 포함할 수 있다. 수신기 회로(812)에 의해 수신된 OFDMA 신호들은 복조되어 이들 신호들의 디코딩을 위해 제어기(810)에 제공된다. 부가적으로, 제어기(810)는 신호들을 변조 및 전송을 위해 송신기 회로(814)로 제공한다. 단일 안테나(818)가 도시되어 있지만, 기지국(110)이 전형적으로 섹터들로 구성될 수 있고, 수신 다이버시티, 및/또는 전송 빔형성 응용, 시공간 코딩, 다중 입력 다중 출력(MIMO), 또는 다른 시스템 설계 전송 시그널링 방식을 위해 다중 안테나를 채용할 수 있음은 물론이다. 따라서, 다양한 실시예에서 많은 송신 및 수신 안테나를 구성하는 것이 가능하며, 도 8은 그러한 안테나 구성을 완전히 도식적으로 표현한 것이 아니며, 그보다는 본 명세서에서 개시된 실시예들을 이해하는데 도움이 되는 구성 요소들을 예시하고자 한다. 다중 안테나를 이용하면, 초기 획득 및 셀 탐색 동안에 탐색할 파일럿 스트림이 얼마나 많은지를 알기 위해 안테나 개수를 무선 통신 장치(120)로 전달하는 것이 유용하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 동기화 채널 신호의 일부로서 전송될 수 있는 추가적인 셀 특정 정보는 기지국(110)의 안테나 개수 또는 파일럿 스트림 정보를 포함할 수 있다. 제어기(810)는 저장 장치(820)에 연결되며, 이 저장 장치는 셀 식별 정보와 같은 기지국(110)의 동작에 대한 정보 및 주파수 기준 정보, (안테나 개수와 같은) 송신 안테나 정보, 파일럿 스트림 정보 및 주기적 전치 부호 길이 정보와 같은 다른 셀 특정 정보를 저장한다.
본 발명에 따르면, 제어기(810)는 OFDMA 신호 대역폭의 일부 내에서 시간 도메인 대칭성을 가지며 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 갖는 동기화 채널 신호를 생성하는 동기화 채널 생성기(822)를 포함하며, 동기화 채널 생성기(822)는 동기화 채널 신호를 전송을 위해 송신기 회로(816)에 제공한다. 때때로 동기화 채널 생성기(822)는 적어도 일부의 추가적인 셀 특정 정보를 포함하는 동기화 채널 신호를 생성한다. 데이터 신호 생성기(824)는 OFDMA 신호를 생성하여 전송을 위해 송신기 회로(816)에 제공하며, 본 발명의 일 양태에 따르면, 대역폭은 한 세트의 자원 블록들로 분할되며, 데이터 신호는 동기화 채널 신호가 정수개의 소정 자원 블록 범위의 대역폭보다 더 작은 대역폭을 가질 때 정수개의 소정 자원 블록 범위의 대역폭의 일부를 통해 동기화 채널 신호와 동시에 전송된다. 데이터는 음성 또는 호출 무선 통신 장치(120) 또는 콘텐츠 제공자에 의해 생성된 MBMS 송신일 수 있으며, 기지국(110)에서 부반송파들로 다중화되고 인터리브되거나 또는 네트워크 제어기(130)에 의해 다중화가 수행될 수 있다. 동기화 채널 생성기(822)는 일 실시예에서 변조 신호들 및 제로들(zeros)을 그의 다수의 부반송파들에 매핑함으로써 다중화 채널 신호의 시간 도메인 대칭성을 정의한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동기화 채널 생성기(822)의 동작은 저장 장치(820)로부터 정보를 검색함으로써(910) 시작한다. 최저로, 이 정보는 기지국(110)을 독특하게 식별하는 셀 식별 정보 또는 그룹 셀 식별 정보와 같은 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 포함한다. 전술한 바와 같은 추가적인 셀 특정 정보도 또한 검색될 수 있다(910).
그 다음, 셀 식별 정보를 인코딩함으로써 동기화 채널 신호가 생성된다(912). 동기화 채널 신호는 다수의 동기화 채널 시퀀스 요소들로 파싱된다(914). 그런 다음, 동기화 채널 신호의 소정 시간 도메인 대칭성이 정의된다(916). 본 발명에 따르면, 단계(916)는 자원 블록 내에 짝수개의 부반송파들을 제공하는 단계를 포함할 것이며, 생성된 동기화 채널 신호를 변조 심볼들 및 제로들로서 다수개의 부반송파들에 매핑하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 변조 심볼들은 동기화 채널 신호에 사용된 적어도 일부의 부반송파들의 모든 n번째 부반송파에 매핑되며, n은 2보다 크거나 같은 정수이다.
시간 도메인 대칭성이 정의된(916) 후, 동기화 채널 신호는 기지국(110)으로부터의 전송을 위해 송신기 회로(816)에 제공된다(918). 동기화 채널 신호는 초기 획득 및 셀 탐색이 가능하도록 기지국(110)으로부터 주기적으로 전송된다. 따라 서, 동기화 채널 신호는, 전술한 바에 부가하여, 초기 획득 및 셀 탐색을 개선하기 위해 시간적으로 또는 부반송파들을 통해서 중복하여 송신기 회로(816)로 제공될 수 있다. 동기화 채널 신호의 중복성 및 콘텐츠는 FDMA 신호의 대역폭에 의거하여(즉, OFDMA 신호 대역폭의 축척에 응답해서) 수정될 수 있으며 및/또는 재정의될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 장치(120)가 도시된다. 무선 통신 장치(120)는 무선 주파수(RF) 신호들을 송수신하는 안테나(1002)를 포함한다. 수신/송신 스위치(1004)는 당업자에게 잘 알려진 방식으로 안테나(1002)를 수신기 회로(1006) 및 송신기 회로(1008)에 선택적으로 연결시킨다. 수신기 회로(1006)는 RF 신호를 복조하고 디코드하여 이로부터 정보를 구하며, 제어기(1010)에 연결되어 디코드된 정보를 제어기에 제공하며 이 정보는 무선 통신 장치(120)의 기능(들)에 따라서 활용된다. 제어기(1010)는 또한 안테나(1002)로부터의 전송을 위해 정보를 RF 신호로 인코딩 및 변조하는 송신기 회로(1008)에 정보를 제공한다. 단일 안테나(1002)가 도시되어 있지만, 당업자들이라면 신호 수신을 향상시키기 위해 다이버시티 안테나(diversity antennas)가 다이버시티 수신기와 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
제어기(1010)는 사용자 인터페이스 회로(1012)에 연결되며, 이 회로는 예를 들어, 비디오 출력을 사용자에게 제시하는 디스플레이, 오디오 출력을 사용자에게 제공하는 스피커, 음성 입력을 수신하는 마이크로폰, 및 키 패드와 같이 사용자 입력을 수신하는 사용자 제어 장치를 포함한다. 제어기(1010)는 또한 정보를 저장하 고 정보를 검색하여 활용하는 비휘발성 메모리 장치(1014)에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수신기 회로(1006)는 동기화 채널 신호를 포함하는 OFDMA 신호 대역폭의 일부를 분리하는 동기화 채널 신호 필터 장치(1016)를 포함한다. 동기화 채널 신호 필터 장치(1016)는 대역 통과 필터 또는 OFDMA 신호를 필터링하여 OFDMA 신호 대역폭의 국부적인 부분을 분리하는 어떤 다른 장치 또는 프로세스일 수 있다. 예를 들면, OFDMA 신호 대역폭의 국부적인 부분을 분리하기 위해 프로세싱 동안에 하드웨어 필터 대신에 고속 푸리에 변환(FFT)이 사용될 수 있다. 일단 분리되면, 신호는 제어기로 제공되어 초기 획득 및 셀 탐색 프로세싱이 수행된다.
도 11을 참조하면, 초기 획득 및 셀 탐색 프로세스는 필터(1016)에 의해 필터링된 신호를 검사하여 임의의 신호가 존재하는지 여부를 판단함으로써(1110) 시작된다. 신호가 검출될 때(1110), 본 발명에 따라서 초기 획득 및 셀 탐색 방법이 수행된다. 먼저, 동기화 채널 신호의 소정 시간 도메인 대칭성을 이용하여 조잡한 OFDMA 심볼 타이밍 검출 및 미세 주파수 옵셋 검출을 수행한다(1112). 이 단계(1112)는 시간 도메인에서 계산되는 수신된 동기화 채널 신호의 차동 상관(differential correlation)에 의해 또는 시간 도메인에서 공지된 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들과의 상관을 계산함으로써 수행될 수 있다.
일반화된 처프 유사(GCL) 시퀀스는 본 발명의 실시예에 따른 차동 프로세싱에 적합한 것이 바람직하다. 그러나, 전술한 바와 같이, 본 발명은 다른 형태의 시퀀스를 사용할 수 있다. GCL-변조된 OFDMA 신호의 시간 도메인 파형은 PAPR이 낮다. 또한, GCL 시퀀스의 상이한 인덱스를 사용하기 때문에, 임의의 시퀀스 요소 쌍은 모든 시간 지연(time lags)에서 상호 상관이 낮으며, 이것은 코드 검출 및 CIR 추정을 향상시킨다. 또한, GCL 시퀀스는 일정한 크기를 가지며, GCL 시퀀스의 M G -포인트 DFT도 역시 일정한 크기를 갖는다. 부가적으로 임의의 길이를 갖는 GCL 시퀀스는 "이상적인" 순환 자기상관("ideal" cyclic autocorrelation)(즉, 그 자체의 순환 천이 버전과의 상관이 델타 함수임)을 갖는다. 그리고, 임의의 두 GCL 시퀀스들 간의 순환 상호 상관 함수의 절대값은 일정하고
Figure 112008063223457-PCT00005
와 같으며,
Figure 112008063223457-PCT00006
일때, u1 및 u2는 모두 NG와 서로 소인(relatively prime) 관계를 갖는다(NG가 소수인 경우 쉽게 보장될 수 있는 조건임).
모든 지연에서 상호 상관
Figure 112008063223457-PCT00007
은 실제로 이상적인 자기 상관 특성(모든 지연에 대한 상호 상관 최대값의 이론적 최소화가 달성됨을 의미함)을 갖는 임의의 두 시퀀스 요소들에 대해 상호 상관 값을 최소화한다. 이 최소화는 모든 지연에서 상호 상관이
Figure 112008063223457-PCT00008
와 같을 때 달성된다. 상호 상관 특성은 수신 신호를 시간 도메인에서 원하는 시퀀스와 상관시킨 후 간섭 신호의 영향이 시간 도메인에서 균일하게 퍼지도록 한다. 그래서, 방송 파일럿 심볼을 처리하기 전에라도 셀 탐색 심볼을 사용하여 무선 장치에서 코히어런트(coherent) 채널 추정을 수행하거나 이를 도울 수 있다. BPSK 또는 심지어 QPSK 프리앰블과 비교할 때, 복소값의 GCL 시퀀스는 우수한 PAPR과 우수한 상관을 보장하도록 대칭적으로 구성될 수 있다.
GCL 시퀀스 요소들의 차동 프로세싱은 GCL 시퀀스 요소들에 대해 한 단계 빠른 셀 탐색을 가능하게 한다(단계 1112). 본 발명의 실시예에 따른 차동 프로세싱을 용이하게 하기 위하여, 시퀀스 요소들은 바람직하게 소수 NG가 시퀀스 길이 Np 보다 크지만 가장 작은 소수인 경우 Np에 대한 시퀀스 설계 방법에 따라서 생성되었다. 정수 "u"는 시퀀스 인덱스이다. 시퀀스 요소들은 다음 수학식에 따라서 생성되었다.
Figure 112008063223457-PCT00009
NG-1 시퀀스 요소들은 임의의 NG 시퀀스 요소 쌍 간에 최적의 순환 상호 상관을 가지고 생성된다. 시퀀스 요소들은 Np로 트런케이트되어 Np 부반송파들에 분포된다. 널 부반송파들에 의해 OFDMA 시그널링 시에 발생된 오버샘플링과, 동기화 신호에 국부적인 대역폭을 사용함으로 인해, PAPR은 상이한 "u"에 대하여 이론적인 0 ㏈값에서 상기한 정도로(나이퀴스트(Nyquist) 샘플링율로) 떨어질 것이다. 필요하다면, NG-1 후보들 사이에서 최선의 PAPR을 갖는 인덱스가 선택될 수 있다. 이들 GCL 시퀀스 요소들의 상이한 인덱스 "u"로부터 상이한 셀들에 의해 이용된 셀 탐색 시퀀스들이 획득된다. 인덱스 "u"는 또한 셀 ID로도 작용할 것이다.
셀 탐색(1112)은 수신 신호로부터 직접 시퀀스 인덱스들 "u"(따라서 가장 강한 또는 후보 셀 ID 또는 그룹 ID)를 결정한다. 먼저, (예컨대, 셀 탐색 심볼의 시간 도메인 대칭성을 이용하여) 조잡한(coarse) OFDMA 셀 탐색 심볼 타이밍이 결정된다. 그 다음, (1/2 심볼 차동 상관 피크의 위상에 의거하여) 주파수 옵셋의 소수부(fractional part)가 추정되고 제거된다. 이들 단계 후에, 수신된 셀 탐색 심볼을 나타내는 JV 수신 시간 도메인 샘플 블록은 통상의 FFT 프로세스를 이용하여 주파수 도메인으로 변환된다.
정수 주파수 옵셋이 여전히 존재한다고 가정하면, 최대 에너지 검출기(예컨대, 셀 탐색 심볼의 짝수 부반송파들에서 총 에너지 대 홀수 부반송파들의 에너지)와 같은 다양한 기법을 통해 점유 부반송파들(짝수 대 홀수)이 결정될 수 있다. 점유 부반송파들의 주파수 도메인 데이터는 m=1 내지 Np에 대해 Y(m)(즉, 점유되지 않은 부반송파는 무시)로 나타내며, 여기서 Su (m)은 이들 부반송파들에 매핑된 GCL 시퀀스이다.
그 다음, 점유 부반송파 쌍들에 의거하여 "차동 기반" 값들의 벡터가 계산된다. 수신 심볼의 점유 부반송파들을 차동 복조함으로써 얻은 이들 값들은 효율적인 FFT 기반 프로세싱을 위한 벡터 포맷(예컨대, 차동 기반 벡터)으로 수집된다. 차동 기반 벡터는 다음과 같이 계산된다.
Figure 112008063223457-PCT00010
여기서 "()*"는 공액(conjugation)을 나타낸다. "차동 기반" 벡터를 구하는 다른 방법들은 다음과 같으며, 이들로 국한되지는 않는다.
Figure 112008063223457-PCT00011
또는
Figure 112008063223457-PCT00012
여기서 "abs()"는 절대값을 나타낸다.
단지 하나의 기지국이 존재하고 이 기지국이 GCL 시퀀스 인덱스 u를 갖는 셀 탐색 심볼을 송신하며, 그리고 점유 부반송파들의 간격이 그다지 크지 않아 채널 크기 및 주파수 옵셋을 무시하면 근사적으로 만족되는 인접하는 두 개의 점유 부반송파들 간에서 채널이 크게 변경되지 않는다고 가정하면,
Figure 112008063223457-PCT00013
는 근사적으로 다음과 같다.
Figure 112008063223457-PCT00014
따라서, 시퀀스 인덱스 정보 u는 차분 기반 벡터에서 수반된다. 다중 셀의 경우, 차분 기반 벡터를 처리하고 이 벡터의 한 세트의 현저한 주파수 성분들을 식별함으로써, 가장 강한 셀 인덱스와 하나 이상의 잠재적인 핸드오프 후보의 인덱스를 식별할 수 있다. 주파수 도메인 성분을 구하기 위해, 통상의 툴을 사용하여 {Z(m)}에 대해 FFT 또는 TFFT(T-포인트 라함, T>=Np-1)을 취하여(단계 1114) 다음 수학식을 획득한다.
Figure 112008063223457-PCT00015
{Z(m)}의 피크 위치(
Figure 112008063223457-PCT00016
라함)는 가장 강한 셀의 인덱스 u에 대한 정보를 부여하는데, 즉,
Figure 112008063223457-PCT00017
에서 식별된 현저한 주파수 성분 간에서 대응하는 송신 시퀀스 인덱스로의 매핑은 다음과 같이 결정된다.
Figure 112008063223457-PCT00018
피크 값은 또한 점유 부반송파에서의 채널 전력의 대략적인 추정치이다. 따라서, 주파수 도메인에서 동기화 채널 신호의 IFFT를 사용하여 프레임 경계를 검출하고 셀 식별 정보를 디코드한다(1114). 그러므로, 동기화 채널 시퀀스 요소들의 시퀀스 인덱스 특성을 이용하고, 하나의 시퀀스 요소를 다음 시퀀스 요소의 복소 공액(complext conjugate)으로 곱하면 시퀀스 인덱스 u를 구할 수 있을 것이다(1114). 따라서, 단일 단계에서, 제어기(1010)는 GCL 시퀀스 인덱스 검출을 수행하여 동기화 채널 신호로부터 셀 특정 정보(예컨대, u)를 추출할 수 있다. 동기화 채널 신호가 몇몇 실시예에서 가장 강한 동기화 채널 신호인 것으로 판단되면(1116), 기지국과의 무선 OFDMA 통신이 확립된다(1118).
설명의 목적상, 전술한 수학식들이 하나의 OFDMA 심볼 주기의 상이한 부반송파들에 매핑된 GCL 시퀀스 요소들의 경우에 대하여 설명되었음을 주목하여야 한다. 그러나, 제안된 검출 방법은 시퀀스가 "지그재그"와 같은 다른 방식으로 매핑될 때에도 또한 적용될 수 있다. 일반적으로, 차동 복조 단계는 인접하는 시퀀스 요소들이 상이한 OFDMA 심볼 주기들 및/또는 상이한 부반송파들에 매핑될지라도 인접하는 시퀀스 요소들에 대해 수행될 수 있다. 또한, 동기화 채널이 다수 수신되는 경우에 검출 능력을 더욱 향상시키기 위해 차동 프로세싱이 결합될 수 있다. 동기화 채널이 다수 수신되는 경우는 다수의 안테나로 다이버시티를 수신하는 것에 기인하거나, 또는 그 후에 수신되는, 예를 들어 기지국에 의해 주기적으로 송신되는 동기화 신호들로부터 있을 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서 설명된 바와 같이, 변조 심볼 또는 시퀀스 요소를 국부적인 동기화 채널 대역폭에서 짝수 부반송파에 매핑시키고 그리고 국부적인 동기화 채널 대역폭에서 다른 부반송파에는 제로를 매핑함으로써 동기화 신호의 시간 도메인 대칭성이 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 시간 도메인 대칭성을 제공하는 다른 방법을 사용할 수 있다. 그 일례는 변조 심볼 또는 시퀀스 요소를 국부적인 동기화 채널 대역폭에서 모든 N번째 부반송파에 그리고 국부적인 동기화 채널 대역폭에서 다른 부반송파에는 제로를 매핑하는 단계를 포함하며, 여기서 N은 양의 정수이며, 모든 N번째 부반송파 중 첫 번째 부반송파를 포함하는 국부적인 동기화 채널 대역폭에서의 부반송파는 임의로 선택될 수 있다. 추가적인 예는 국부적인 동기화 채널 대역폭에서 순수하게 실수(즉, 이들의 허수 부분이 제로임)인 변조 심볼 또는 시퀀스 요소를 사용하는 것이며, 이것은 실수 신호의 푸리에 변환이 그의 중간 부분에서 크기가 대칭이기 때문이다. 소정 시간 도메인 대칭 성을 제공하기 위하여 시퀀스 설계 및/또는 매핑 및/또는 제시된 예와 다른 신호 반복 방법들이 또한 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명이 계산 부하가 적고 수신기 프로세싱 단계의 개수가 적은 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 이용하지만, 그럼에도 불구하고 다중 시스템 대역폭을 지원하는 OFDMA 시스템, 동기화 및 비동기화 시스템들, 셀 인덱스가 크고 주기적 전치 부호 길이가 짧고 긴 OFDMA 심볼 구조에서 초기 획득 및 셀 탐색에 대한 4가지 주요 기능(즉, OFDMA 심볼 타이밍 검출, 주파수 오차 검출, 프레임 경계 검출 및 셀 특정 정보 검출)을 제공하는 초기 획득 및 셀 탐색 방법을 제공함을 알 수 있다. 적어도 하나의 전형적인 실시예가 전술한 본 발명의 상세한 설명에서 제시되었지만, 방대한 수의 변형예가 존재할 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 전형적인 실시예 또는 전형적인 실시예들은 단지 예들에 불과하며, 본 발명의 범주, 적용가능성, 또는 구성을 어떠한 방식으로도 국한하는 것으로 의도하지 않는다. 그보다는, 전술한 상세한 설명이 당업자들에게 본 발명의 전형적인 실시예를 구현하는 편리한 로드맵을 제공할 것이며, 첨부한 특허청구범위 및 이들의 등가물에서 기술된 본 발명의 범주를 일탈함이 없이도, 전형적인 실시예에서 설명된 기능 및 구성 요소들의 배치에 있어 다양한 변경이 있을 수 있음은 물론이다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템의 방법으로서,
    동기화 채널 신호(synchronization channel signal)를 포함하는 OFDMA(orthogonal frequency domain multiple access) 신호를 전송하는 단계 - 상기 동기화 채널 신호는 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소를 포함하고, 상기 OFDMA 신호는 복수의 부반송파들(subcarriers)을 포함함 - 를 포함하며,
    복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소 각각은, 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하여 시퀀스 인덱스를 고유하게 결정하도록 연관된 시퀀스 인덱스 특성을 갖는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스 인덱스 특성은 차동 프로세싱(differential processing)에 대응하며, 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들의 시퀀스 인덱스는 차동 프로세싱에 의해 결정되는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    OFDMA 신호를 전송하는 상기 단계는, 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 국부화된(localized) 부분에서 전송된 상기 동기화 채널 신호를 포함하는 OFDMA 신호를 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 동기화 채널 신호는 상기 대역폭의 국부화된 부분에서 소정 시간 도메인 대칭성(time domain symmetry)을 가지며, 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 제공하는 제1 정보를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들은 일반 처프 유사(general chirp like; GCL) 시퀀스를 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들은 의사 랜덤 노이즈(Pseudo-random Noise; PN) 시퀀스를 형성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들은 최대 길이 이진 시퀀스(maximal length binary sequence)를 형성하는 방법.
  7. OFDMA 기지국으로서,
    복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 포함하는 동기화 채널 신호를 생성하는 동기화 채널 생성기 - 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 각각은 연관된 시퀀스 인덱스 특성을 가져서 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하여 상기 시퀀스 인덱스를 고유하게 결정함 - 와
    복수의 부반송파를 포함하는 OFDMA 신호를 전송하는 송신기 회로를 포함하고, 상기 송신기 회로는 상기 동기화 채널 생성기에 연결되어 복수의 부반송파의 일부에 분포된 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 포함하는 상기 OFDMA 신호를 송신하는 OFDMA 기지국.
  8. 제7항에 있어서,
    셀 식별 정보를 저장하는 저장 장치를 더 포함하며,
    상기 동기화 채널 생성기는 상기 저장 수단에 연결되어, OFDMA 신호의 대역폭의 국부화된 부분 내의 소정 시간 도메인 대칭성을 가지며 상기 셀 식별 정보를 포함하는 상기 동기화 채널 신호를 생성하며,
    상기 송신기 회로는 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 국부화된 일부 내의 동기화 채널 신호를 송신하는 OFDMA 기지국.
  9. OFDMA 신호를 수신하는 무선 통신 수신기로서,
    OFDMA 신호를 수신하여 복조하는 수신기 회로 - 상기 수신기 회로는 상기 OFDMA 신호들을 필터링하여, 동기화 채널 신호를 포함하는 상기 OFDMA 신호의 대역폭을 분리하는 필터를 포함하며, 상기 동기화 채널 신호는 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 포함하며, 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 각각은 연관되는 시퀀스 인덱스 특성을 가져서 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하는 상기 시퀀스 인덱스를 고유하게 결정함 - 와,
    상기 수신기 회로에 연결되어, 상기 OFDMA 신호의 일부에 분포된 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소를 검출하는데 응답하여 상기 동기화 채널 신호를 디코 딩하는 제어기 - 상기 제어기는 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 검출하는데 응답하여 상기 동기화 채널 신호를 디코딩하고 연관된 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하여 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 디코딩함 -
    를 포함하는 무선 통신 수신기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 차동 프로세싱에 의해 디코드하는 무선 통신 수신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 GCL 시퀀스 차동 프로세싱에 의해 디코드하는 무선 통신 수신기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 필터는 상기 OFDMA 신호를 필터링하여 동기화 채널 신호를 포함하는 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 일부를 분리하며,
    상기 제어기는 상기 동기화 채널의 소정 시간 도메인 대칭성에 응답하여 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 일부 내에서 상기 동기화 채널의 일부를 검출하며, 상기 제어기는 상기 동기화 채널 신호를 디코딩하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 무선 통신 수신기.
  13. OFDMA 신호를 수신하는 방법으로서,
    동기화 채널 신호를 포함하는 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 일부를 분리하는 단계 - 상기 동기화 채널 신호는 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 포함하며, 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들 각각은 연관된 시퀀스 인덱스 특성을 가져서 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하여 상기 시퀀스 인덱스를 고유하게 결정함 - 와,
    상기 OFDMA 신호의 대역폭의 일부의 적어도 일부분에 분포된 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 검출하는 단계와,
    상기 복수의 동기화 채널 신호 요소들과 연관된 상기 시퀀스 인덱스 특성에 응답하여 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 디코딩하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 디코딩하는 상기 단계는, 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 차동 처리하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 차동 처리하는 단계는, 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 GCL 시퀀스 차동 처리하여 이로부터 적 어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 차동 처리하는 단계는, 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 의사 랜덤 노이즈(Pseudo-random Noise: PN) 시퀀스 차동 처리하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 차동 처리하는 단계는 상기 복수의 동기화 채널 신호 시퀀스 요소들을 최대 길이 이진(maximum length binary) 시퀀스 차동 처리하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 검출 단계는 상기 OFDMA 신호의 대역폭의 일부 내에서 상기 동기화 채널의 위치를 동기화 채널 신호로서 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 디코딩 단계는 상기 동기화 채널 신호를 디코딩하여 이로부터 적어도 부분적인 셀 식별 정보를 구하는 단계를 포함하는 방법.
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