KR20080112953A - 동기 검출 - Google Patents

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KR20080112953A
KR20080112953A KR1020080056889A KR20080056889A KR20080112953A KR 20080112953 A KR20080112953 A KR 20080112953A KR 1020080056889 A KR1020080056889 A KR 1020080056889A KR 20080056889 A KR20080056889 A KR 20080056889A KR 20080112953 A KR20080112953 A KR 20080112953A
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마리코 마츠모토
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닛본 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 동기를 확립하는 동기 신호를 송신하는 송신기, 및 상기 동기 신호를 검출하여 상기 동기를 확립하는 수신기를 포함하고, 상기 수신기는 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 유효 주파수가 존재할 확률이 더 높은 주파수에서 상기 존재할 확률이 더 낮은 주파수로 순차적으로 상기 동기 신호를 검출하려고 시도한다.
통신 시스템, 동기 검출, 유효 주파수, 이산 주파수 대역

Description

동기 검출{SYNCHRONIZATION DETECTION}
본 발명은 복수의 후보 주파수로부터 정보를 송수신하는 유효 주파수를 검출하는 통신 시스템, 수신기, 및 동기 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 단말기와 같은 이동국을 갖는 통신 시스템에서는, 기지국에서 이동국으로 송신되는 하향 신호를 위한 주파수로서 복수의 주파수를 정의한다. 이와 같은 복수의 주파수 중에서 하나의 주파수 또는 복수의 주파수를 선택하고, 상기 선택한 주파수를 사용하여 하향 신호를 송신한다.
예를 들면, W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)의 사양인 3GPP(제 3 세대 파트너십 프로젝트)에서는, 래스터(Raster)라고 불리는 276개의 주파수가 2110 MHz로부터 2170 MHz까지 양측의 2.5 MHz를 제외한 주파수 영역에 200 kHz의 간격으로 설정되어 있다. 유효 주파수는 설정된 주파수 중에서 선택되고, 하향 신호는 그 중심이 상기 선택된 유효 주파수인 송신 대역을 사용하여 송신된다. 한편, 래스터는 시스템의 송신 대역의 중심 주파수를 할당하는 최소 단위로서 정의된다.
전기 전원을 ON하거나, 상기 범위의 외부에 있는 것을 검출하는 경우, 이동 국은 후보 주파수 중에서 유효 주파수를 검출하고, 이동국과 기지국 사이의 동기를 확립한다. 유효 주파수를 검출하는 프로세스를 대역 검색 프로세스라고 부른다. 동기 신호라고 불리는 주지의 신호를 유효 주파수를 검출하는데 사용할 수도 있다. 대역 검색 프로세스를 가속화하는 방법으로서, 일본공개특허공보 제2003-244083호는 복수의 인접 주파수를 차단하는 방법을 개시하고 있다.
[3GPP TR 25. 814. V1.1.1 (2006-2) Physical Layer Aspects for Evolved UTRA (Release 7) Chapter 7.1.1]에 설명된 3GPP의 릴리스(Release) 7에서는, 협대역에서 광대역까지 복수의 송신 대역폭(1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz)을 운영자가 소유하는 주파수 대역 내에 설정할 수 있는 방법을 연구하고 있다.
이와 같은 복수의 대역폭을 설정할 수 있는 시스템에 관하여, [3GPP R1-060311 SCH Structure and Cell Search Method for E-UTRA DownLink]는 복수의 대역폭의 중심 주파수를 동일하게 하고, 래스터의 정수배가 되게 하고, 동기 신호(SCH: Synchronization Channel)를 중심 대역에 할당하는 방법을 개시하고 있다.
일반적인 방법으로서, 일부 시스템에서는, 우선순위를 통신을 위해 사용되는 주파수에 부가한다. 일본등록특허공보 제2814782호 및 일본공개특허공보 제1988-158926호는 우선순위가 더 높은 주파수는 유효 주파수를 검출할 확률이 더 높은 주파수이기 때문에 우선순위가 더 높은 주파수로부터 유효 주파수를 순차적으로 검출하려고 시도함으로써 유효 주파수 검출을 가속화하는 방법을 개시하고 있다.
한편, 3GPP의 릴리스 7뿐만 아니라, 근년에는 3GPP Long Term Evolution(LTE), WiMAX에서도, 이동 통신을 위해 다중경로 내성이 우수한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)을 사용하는 경향이 있다. 이때, 감쇠 내성(fading tolerance)를 고려하여 부반송파 간격 등의 파라미터를 설정하므로, 부반송파 간격은 래스터의 정수배가 아닐 수 있으며, 이는 대역 검색 프로세스 및 동기 프로세스의 단순화를 어렵게 한다.
릴리스 7의 [3GPP TR 25.104. V7.6.0 (2007-3) Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD) (Release 7) Chapter 5)] 및 3GPP의 LTE에서는, 이산 주파수 대역인 많은 채널 대역이 정의된다. 이는 서비스를 제공할 수 있는 주파수 대역이 나라별로 다르기 때문이다. 여기에는 다음과 같은 문제점이 있다. 국제 로밍에서는, 이와 같은 많은 채널 대역들을 대역 검색(주파수 대역의 검색)하는 단말기를 필요로 하므로, 계산 시간 및 전력 소모가 증가한다.
도 1b에 나타낸 바와 같이, 종래의 방법에 의한 복수 채널 대역을 위한 대역 검색에서는, 먼저, 채널 대역 1의 검색 대역을 200 kHz의 간격으로 대역 검색하고, 유효 주파수가 검출되지 않는 경우, 채널 대역 2를 200 kHz 간격으로 대역 검색한다.
그러나, 상술한 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 유효 주파수의 존재가 설정된 많은 후보 주파수들에 대해 순차적으로 검출되기 때문에, 유효 주파수의 검출을 위한 대역 검색 프로세스를 실행하는데 필요한 시간이 길어진다는 점이다.
여기에는 다음과 같은 문제점이 있다. 많은 주파수들에 대하여 유효파(effective wave)의 존재를 순차적으로 검색하기 위해 많은 양의 계산을 필요로 한다는 점이다. 또한 전달 방식으로 OFDM을 사용하는 경우, 부반송파 간격이 래스터의 정수배가 아니라면, 중간 결과 등을 각 후보 주파수를 위한 계산에서 상호 참조할 수 없으므로, 계산량이 줄어들 수 없게 되어, 대역 검색 프로세스를 실행하는데 필요한 전력 소모는 더 커진다는 점이다.
본 발명의 목적은 복수의 채널 대역들을 검출하는 경우 유효 주파수 검출 프로세스를 신속히 구현할 수 있는 통신 시스템, 수신기, 및 동기 검출 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동기를 확립하는 동기 신호를 송신하는 송신기, 및 동기 신호를 검출하여 동기를 확립하는 수신기를 포함하는 통신 시스템에서, 수신기는 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 유효 주파수가 존재할 확률이 더 높은 주파수에서 유효 주파수의 존재 확률이 더 낮은 주파수로 순차적으로 동기 신호를 검출하려고 시도한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 동기 신호의 검출을 시도하는 경우, 수신기에서는, 동기신호를 검출하려고 시도하는 주파수들을 위한 복수의 각 주파수 대역들 중에서 유효 주파수가 존재할 확률이 더 높은 주파수의 동기 신호를 검출한 후 유효 주파수가 존재할 확률이 더 낮은 주파수의 동기 신호를 검출함으로써 복수의 주파수 대역들 중에서 유효 주파수를 검출하는 프로세스를 신속히 구현할 수 있다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 아래의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 2는 송신기인 송신기(1) 및 송신기(1)와 통신하는 수신기인 수신기(2)로 구성된 통신 시스템의 실시예를 나타낸다. 송신기(1)는 동기 신호 발생기(3) 및 동기 신호 송신기(4)로 구성된다. 수신기(2)는 동기 신호 검출기(5) 및 주파수 제어기(6)로 구성된다. 동기 신호 발생기(3)는 송신기(1)와 수신기(2) 간에 동기하는 동기 신호를 생성한다. 동기 신호 송신기(4)는 동기 신호 발생기(3)에 의해 생성된 동기 신호를 송신한다. 주파수 제어기(6)는 송신기(1)로부터 동기 신호 검출기(5)로 송신되는 동기 신호를 검출하는 주파수를 출력한다. 동기 신호 검출기(5)는 주파수 제어기(6)로부터 출력된 주파수를 사용하여 동기 신호를 검출하고, 그 검출 결과를 주파수 제어기(6)로 통지한다.
도 2에 나타낸 실시예의 동기 채널의 병렬 대역 검색을 도 3a를 참조하여 아래에 설명한다.
이는 유효 주파수가 존재할 확률에 근거하여 우선순위 순서가 1 내지 I인 주파수가 설정되는 경우 복수의 이산 주파수 대역인 채널 대역 1 내지 H가 대역 검색되는 실시예이다. 이 경우, 우선순위 순서가 1 내지 I인 주파수는 유효 주파수가 존재할 확률에 근거하여 설정되는 반면, 각 채널 대역에서 우선순위 순서가 1 내지 I인 주파수의 총수는 각 채널 대역의 유효 주파수가 존재할 수 있는 모든 주파수의 수와 동일하다.
먼저, 단계 51에서, 파라미터 i를 초기값인 "0"으로 설정하고, 단계 52에서, 파라미터 h를 초기값인 "0"으로 설정한다. 단계 53에서, 채널 대역 1에서 우선순위 순서가 1인 주파수를 대역 검색한다(동기 검출 시도). 유효 주파수가 검출되는 경 우, 이 프로세스는 완료되지만, 추가 기능으로서, 단계 64에서 채널 대역(h + 1)을 또한 지정할 수 있다.
한편, 단계 53에서 유효 주파수가 검출되지 않는 경우, 단계 54에서 모든 H 채널 대역에 대해 우선순위 순서가 1인 주파수를 위한 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 대역 검색이 완료되지 않은 경우, 이 프로세스는 단계 55에서 다음의 채널 대역으로 이동하고, 상기 단계 53에서 채널 대역 2의 우선순위 순서가 1인 주파수를 대역 검색한다.
한편, 단계 54에서 모든 H 채널 대역에 대해 우선순위 순서가 1인 주파수의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 56에서 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수를 대역 검색하는 일이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수를 위한 대역 검색이 완료되지 않았다고 결정되면, 이 프로세스는 단계 57에서 다음의 우선순위 순서로 이동하고, 상기 단계 52에서 파라미터 h가 초기값인 "0"으로 설정되고, 상기 단계 53에서 채널 대역 1에서 우선순위 순서가 2인 주파수를 대역 검색한다.
한편, 단계 56에서 모든 I 우선순위 순서의 주파수를 위한 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 유효 주파수가 모든 채널 대역에 존재하지 않는다는 결론을 내린다.
단계 64에서 지정된 채널 대역 정보를 이용하여, 고정 채널 대역에서 또한 더 자세하게 모든 우선순위 순서의 주파수를 대역 검색하고, 이미 저장된 채널 대역 정보와 영역 정보 간의 관계로부터 국가의 영역 정보 등을 지정할 수 있다.
도 3a의 어플리케이션을 도 3b를 참조하여 설명한다.
단계 51 내지 55 및 단계 64의 동작은 도 3a의 단계와 동일하다.
단계 54에서 모든 H 채널 대역의 우선순위 순서가 1인 주파수의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 56에서 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수의 대역 검색이 완료되지 않았다면, 이 프로세스는 단계 58에서 다음의 우선순위 순서 2로 이동한다. 이 경우, h = H - 1이기 때문에, 단계 59에서 채널 대역 H의 우선순위 순서 2의 주파수를 대역 검색한다. 유효 주파수가 검출되면, 단계 65에서 채널 대역(h + 1)이 지정되고, 이 프로세스는 완료된다.
한편, 단계 59에서 유효 주파수가 검출되지 않았다면, 단계 60에서 모든 H 채널 대역의 우선순위 순서가 2인 주파수의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 H 채널 대역의 우선순위 순서 2의 주파수를 위한 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 61에서 h는 1로 감산되고, 이 단계는 다음의 채널 대역으로 이동하며, 단계 59에서 채널 대역 H -1의 우선순위 순서 2의 주파수를 대역 검색한다.
한편, 단계 60에서 모든 H 채널 대역의 우선순위 순서가 2인 주파수의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 62에서 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 단계 63에서 모든 I 우선순위 순서의 유효 주파수의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 이 프로세스는 우선순위 순서 3으로 이동한다. 이 경우, h = "0"이기 때문에, 단계 53에서, 채널 대역 1의 우선순위 순서 3의 주파수를 대역 검색한다.
한편, 단계 62에서 모든 I 우선순위 순서의 주파수를 위한 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 모든 채널 대역에서 유효주파수는 존재하지 않는다고 결정한다.
이러한 방법의 이점은 다음과 같다. h는 도 3a와 비교하여 도 3b에서 자주 초기화되지 않으므로, 검출을 시도하는 채널 대역은 그렇게 자주 변하지 않는다.
단계 64 또는 단계 65에서 지정된 채널 대역 정보를 이용하여, 고정 채널 대역에서, 또한 더 자세하게 모든 우선순위 순서의 주파수를 대역 검색하고, 이미 저장된 채널 대역 정보와 영역 정보 간의 관계로부터 국가의 영역 정보 등을 지정할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 수신기(2)의 주파수 제어기(6)는 채널 대역 1과 채널 대역 2 간의 개략 세분화 주파수로부터 비세분화 주파수까지 점차적으로 서서히 전환하면서 동기 신호를 검출하는 후보 주파수를 출력하고, 채널 대역 1과 채널 대역 2 간의 주파수 간격(frequency gap)은 대역 검색하지 않는다. 이 경우, 우선순위 순서를 포함하는 대역 검색의 실시예로서 단계적 대역 검색 방법을 사용한다.
도 4a는 제 1 단계에서 동기 검출을 시도한 우선순위 순서가 높은 후보 주파수를 나타내고 있으며, 다음 도 4b는 제 2 단계의 후보 주파수를, 도 4c는 제 3 단계의 후보 주파수를 나타내고 있다. 단계가 진행되면서, 우선순위 순서는 낮아지고, 후보 주파수의 간격은 더 좁아진다.
채널 대역 1과 채널 대역 2 간의 주파수 간격은 대역 검색되지 않는다.
송신기(1)에서, 동기 신호 송신기(4)의 송신 주파수는 수신기(2)의 주파수 제어기(6)에 의해 출력되는 주파수의 초기 단계에 부가되도록 설정된다. 이에 따라, 초기 단계의 유효 주파수 존재 확률이 증가된다.
송신기(1)의 동기 신호 발생기(3)에 의해 생성된 동기 신호는 시간 축 상에서 동일한 패턴을 반복하여 얻은 신호, 또는 송신기 및 수신기 간의 주지의 신호이다. 동기 신호가 시간 축 상에서 동일한 패턴으로 반복되는 경우, 수신기(2)의 동기 신호 검출기(5)는 지연파(delay wave) 검출을 사용하여 동일한 패턴을 검출하고, 동기 신호가 주지의 패턴 검출기(5)인 경우, 동기파(synchronization wave) 검출을 사용하여 동기 신호를 검출하려고 시도한다. 동기 신호 및 그의 검출기의 구성은 본 발명의 효과를 제한하지 않으며, 어떤 이유로 제한될 수도 없다.
일본공개특허공보 제2003-244083호에 개시된 바와 같이, 전력의 사용은 검색 주파수 대역을 분할하여 얻은 복수의 블록 각각에 대해 검출되고 전력 소모가 검출된 상기 대역에 제한되는 대역 검색 프로세스는 본 발명의 방법에 의해 실행될 수 있다.
도 2에 나타낸 통신 시스템의 동기 검출 방법을 도 5를 참조하여 아래에 설명한다.
채널 대역 1과 채널 대역 2가 병렬로 검색되는 실시예를 설명한다. 이 경우, 우선순위 순서를 포함하는 대역 검색의 실시예로서 단계적 대역 검색 방법을 사용한다.
여기서, BSS_UE(k)는 제 (k + 1) 단계의 대역 검색에서 수신 측 주파수 변화 량(대역 검색 단계)으로 나타낸 것으로, 표 1에 나타낸 바와 같이 정의된다.
[표 1]
k 0 1 2 3 4
BSS_UE(k) 3.2 MHz 1.6 MHz 800 kHz 400 kHz 200 kHz
먼저, 단계 1에서, 파라미터 k는 초기값인 "0"으로 설정되고, 채널 대역 1에서는, 단계 2에서 우선순위 순서가 높고, 그 폭이 BSS_UE(0)인 수신 측 후보 주파수를 위한 동기 검출을 실행한다. 단계 3에서 유효 주파수가 검출되었는지의 여부가 결정되고, 유효 주파수가 검출된 경우 이 프로세스를 완료한다.
한편, 유효 주파수가 검출되지 않은 경우, 단계 4에서 BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 수신 측 후보 주파수가 채널 대역 1에 존재하는지의 여부를 결정한다. 즉, 간단한 실시예를 구체적으로 설명한다. 유효 주파수의 동기 검출이 실행되는 검색 주파수 대역이 2000 MHz 내지 2005 MHz인 경우, 동기 검출이 처음 실행되는 후보 주파수가 2003.2 MHz라면, BSS_UE(0) 폭이 3.2 MHz 이기 때문에, 다음의 후보 주파수는 2006. 4 MHz가 되어 주파수 대역을 넘어서므로, 다음의 후보 주파수는 존재하지 않는다. 한편, 여기에 설명한 실시예에서, 상기 설정된 값은 설명의 편의를 위해 사용된 것으로, 특정하여 사용된 값은 아니다.
단계 4에서, BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 후보 주파수가 존재한다고 결정된 경우, 단계 5에서 다음 후보 주파수가 설정되고, 단계 2에서 동기 검출을 실행한다.
단계 4에서, BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 후보 주파수가 존재하지 않는다고 결정된 경우, 즉, BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 실행되는 유효 주 파수의 검출이 완료되었다고 결정된 경우, 이 프로세스는 다음 채널 대역 2로 이동한다.
채널 대역 2에서는, 단계 6에서 BSS_UE(0) 폭의 수신 측 후보 주파수에 대한 동기 검출을 실행한다. 다음, 단계 7에서 유효 주파수가 검출되었는지의 여부를 결정한다. 유효 주파수가 검출된 경우, 이 프로세스는 완료된다.
한편, 유효 주파수가 검출되지 않은 경우, 단계 8에서 BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 수신 측 후보 주파수가 채널 대역 2에 존재하는지의 여부를 결정한다.
단계 8에서 BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 후보 주파수가 존재한다고 결정된 경우, 단계 9에서 다음의 후보 주파수를 설정하고, 단계 6에서 동기 검출을 실행한다.
BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 다음의 후보 주파수가 존재하지 않는다고 결정되는 경우, 즉, BSS_UE(0) 폭의 대역 검색에 의해 유효 주파수의 검출이 채널 대역 2에서 완료되는 경우, 모든 채널 대역들에서 제 1 단계의 대역 검색이 완료되었으므로, 단계 10에서 BSS_UE(0)의 값과 래스터의 값을 비교하여 모든 단계의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 여기서, 래스터의 값은 200 kHz라고 가정한다. 그리고, BSS_UE(k)의 값은 래스터의 값의 정수배이다.
BSS_UE(0)의 값이 래스터의 값보다 크므로, 단계 11에서 k = k+ 1이 되고, BSS_UE(0)과 동일한 프로세스를 다음 단계인 BSS_UE(1)를 위해 실행한다.
BSS_UE(k) 중 어느 하나에서 유효 주파수가 검출되지 않는 한, 단계 2 내지 단계 9의 프로세스는 BSS_UE(k)의 값이 래스터의 값 이하가 될 때까지 실행된다. 도 4a 내지 도 4c에 설명된 바와 같이, 수신 측 주파수 변화량이 큰 값에서 작은 값으로 전환되는 동안, 즉, 후보 주파수가 소정의 주파수 대역에서 점차적으로 서서히 개략 세분화 주파수로부터 비세분화 주파수까지 전환되는 동안, 채널 대역 1 및 채널 대역 2에서 동기 검출을 실행한다. BSS_UE(k)의 값이 래스터의 값 이하로 될지라도 유효 주파수가 검출되지 않는 경우, 유효 주파수는 존재하지 않는다고 결정된다.
도 5에 나타낸 순서도의 점선에 의해 나타낸 각 채널 대역의 제 k 단계 대역 검색을 도 6을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
여기서, 동기 신호의 대역폭은 SCH_BW인 것으로 가정한다. 그리고 유효 주파수가 검출되는 각 채널 대역의 검색 주파수 대역의 하한 주파수는 f_L, 상한 주파수는 f_H인 것으로 가정한다. 도 6에 나타낸 F, G, 및 J는 채널 대역 1의 경우에는 도 5에 나타낸 A, B, 및 C의 화살표와 각각 대응하고, 채널 대역 2의 경우에는 C, D, 및 E의 화살표와 각각 대응한다.
먼저, 도 6에 포함되지 않은 도 5의 단계 1에서, 식 1에 예시된 바와 같이, 파라미터 k를 초기값인 "0"으로 설정하고, 동기 검출은 최대 대역 검색 단계 BSS_UE(0)로부터 시작한다.
k = 0 ... (식 1)
각 채널 대역의 제 (k + 1) 단계 대역 검색은 F로부터 시작되고, 단계 22에서 식 2를 사용하여 Ntmp를 계산한다. 여기서, [] 내의 값의 분수 부분은 버린다고 가정한다.
Ntmp = [(f_L + SCH_BW/2)/BSS_UE(k)] ... (식 2)
단계 23에서, (f_L + SCH_BW/2)와 (Ntmp x BSS_UE(k))를 식 3에 의해 비교한다.
f_L + SCH_BW/2: Ntmp x BSS_UE(k) ... (식 3)
단계 23에서 (f_L + SCH_BW/2)와 (Ntmp x BSS_UE(k))가 서로 같지 않다고 결정되는 경우, 단계 24에서 식 4를 계산한다.
Ntmp = Ntmp + 1 ... (식 4)
식 2, 식 3, 및 식 4의 계산 결과로서, 식 2의 [] 내의 값의 분수 부분이 존재하는 경우, 반올림 연산을 실행한다.
다음, (f_H - SCH_BW/2)와 (Ntmp x BSS_UE(k))를 식 5에 의해 비교하여, 단계 25에서 대역 검색되는 후보 주파수가 f_H에 대한 SCH_BW/2의 허용차를 포함하는 값 이하인지의 여부를 결정한다.
f_H + SCH_BW/2: Ntmp x BSS_UE(k) ... (식 5)
단계 23에서 (f_L - SCH_BW/2)와 (Ntmp x BSS_UE(k))가 서로 같다고 결정되는 경우, 단계 24의 프로세스는 실행되지 않으나, 단계 25의 프로세스는 실행된다.
단계 25에서 (Ntmp x BSS_UE(k))가 (f_H - SCH_BW/2) 이하로 결정되는 경우, 단계 26에서 식 6에 의해 후보 주파수 f(k, Ntmp)를 계산한다.
f(k, Ntmp) = BSS_UE(k) x Ntmp ... (식 6)
다음, 단계 27에서 식 6에 의해 계산된 후보 주파수 f(k, Ntmp)를 위한 동기 검출을 실행하여, 단계 26에서 동기가 검출되었는지의 여부를 결정하고, 동기 검출된 경우 대역 검색 프로세스를 완료한다.
한편, 단계 28에서 동기가 검출되지 않은 경우, Ntmp의 값은 단계 29에서 식 7에 의해 "1" 만큼 증가하고, 단계 25의 프로세스를 다시 실행한다.
Ntmp = Ntmp + 1 ... (식 7)
단계 25에서 (Ntmp x BSS_UE(k))가 (f_H - SCH_BW/2)보다 더 큰 값으로 결정된 경우, 이 프로세스는 다음 채널 대역 또는 J를 통해 도 5의 단계 10으로 이동한다. 단계 11에서 k의 값이 갱신되고, 단계 22의 프로세스가 다시 실행된다.
도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 단계적 대역 검색 프로세스를 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한다. 여기서, 단순화를 위해, 하나의 채널 대역의 검색 대역을 검출하는 자세한 설명을 한다.
도 7a에 나타낸 바와 같이, 제 1 단계에서는, 후보 주파수 f(0, 0) 및 f(0, 1)의 동기를 검출하며, 상기 후보 주파수들은 각각 검색 주파수 대역 (f_L 내지 f_H)의 상한 및 하한에서 SCH_BW/2의 허용차를 포함하는 영역에 존재한다. 이 경우, f(0, 0)와 f(0, 1) 간의 차이는 BSS_UE(0)이다.
도 7b에 나타낸 바와 같이, 제 2 단계에서는, 검색 주파수 대역은 f(1, 0) 내지 f(1, 3)의 4개 후보 주파수를 포함하고 이 후보 주파수들은 BSS_UE(1)에 의해 분리되어 있지만, 점선 화살표에 의해 나타낸 f(1, 1) 및 f(1, 3)을 위한 제 1 단계 동기 검출에서 이미 시도하였으나 동기를 검출할 수 없었으므로, f(1, 1) 및 f(1, 3)을 위한 동기를 검출하는 동작은 다시 시도하지 않는다.
도 7c에 나타낸 바와 같이, 제 3 단계에서는, 검색 주파수 대역은 f(2, 0) 내지 f(2, 7)의 8개 후보 주파수를 포함하고 이 후보 주파수들은 BSS_UE(2)에 의해 분리되어 있지만, 점선 화살표에 의해 나타낸 f(2, 0), f(2, 2), f(2, 4), 및 f(2, 6)을 위한 제 1 및 제 2 단계 동기 검출에서 이미 시도하였으나 동기를 검출할 수 없었으므로, f(2, 0), f(2, 2), f(2, 4), 및 f(2, 6)을 위한 동기를 검출하는 동작은 다시 시도하지 않는다.
도 7d에 나타낸 바와 같이, 제 5 단계에서는, BSS_UE(4)는 래스터와 동일하므로, 일반적인 경우와 마찬가지로 래스터의 정확도로 모든 대역 검색을 실행할 수 있다.
단순화를 위해, 한 채널 대역의 검색 대역을 검출하는 설명을 하였다. 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 바와 같이 복수의 채널 대역에 대해 동기를 검출하는 경우, 제 1 단계의 채널 대역 1에서 후보 주파수(#1 및 #2)를 위한 동기 검출을 실행한 후, 제 1 단계의 채널 대역 2에서 후보 주파수(#3 및 #4)를 위한 동기 검출을 실행한다. 다음, 제 2 단계의 채널 대역 1에서 후보 주파수(#5 및 #6)를 위한 동기 검출을 실행한 후, 제 2 단계의 채널 대역 2에서 후보 주파수(#7 및 #8)를 위한 동기 검출을 실행한다. 다음, 제 3 단계의 채널 대역 1에서 후보 주파수(#9, #10, #11, 및 #12)를 위한 동기 검출을 실행한 후, 제 3 단계의 채널 대역 2에서 후보 주파수(#13, #14, #15, 및 #16)를 위한 동기 검출을 실행한다.
단계적 대역 검색 방법에서, 유효 주파수가 존재할 확률은 초기 단계 대역 검색에서 높기 때문에, 도 3a의 우선순위 순서 i가 단계 k로 대체되는 경우, 그 프로세스는 동일하게 된다. 도 8a는 채널 대역 1 내지 H가 대역 검색되는 실시예이다.
먼저, 단계 71에서 파라미터 k를 초기값인 "0"으로 설정하고, 단계 52에서 파라미터 h를 초기값인 "0"으로 설정한다. 단계 72에서 채널 대역 1의 제 1 단계 대역 검색을 실행한다. 유효 주파수를 검출하는 경우, 단계 64에서 채널 대역 (h + 1)을 지정하고, 그 프로세스를 완료한다.
여기서, 단계 72의 상세한 내용은 도 6과 동일하다. 도 6에 나타낸 F, G, 및 J는 도 8a에 나타낸 화살표 L, M, 및 N에 대응한다.
한편, 유효 주파수가 검출되지 않은 경우, 단계 54에서 제 1 단계의 대역 검색이 모든 H 채널 대역에서 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 H 채널 대역에서 제 1 단계의 대역 검색이 완료되지 않은 것으로 결정된 경우, 이 프로세스는 단계 55에서 다음 채널 대역으로 이동하고, 단계 72에서 채널 대역 2의 제 1 단계의 주파수 대역 검색을 실행한다.
한편, 단계 54에서 모든 H 채널 대역의 제 1 단계 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 73에서 단계들의 최대수인 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되었는지를 결정한다. 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되지 않았다고 결정되면, 단계 74에서 이 프로세스는 다음 단계로 이동한다. 다음, 단계 52에서 파라미터 h를 초기값인 "0"으로 설정하고, 단계 72에서 채널 대역 1에서 제 2 단계의 대역 검색을 실행한다. 단계들의 최대수 K는 표 1의 예에서 예를 들면, "5"이다.
한편, 단계 73에서 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 모든 채널 대역들에 유효 주파수가 존재하지 않는다고 결정한다.
도 3b에 설명된 단계 65에 지정된 채널 대역 정보를 이용하여, 고정 채널 대역에서 더 자세하게 모든 단계의 주파수 대역을 검색하고, 이미 저장된 채널 대역 정보와 영역 정보 간의 관계로부터 국가의 영역 정보 등을 지정할 수 있다.
도 8a의 어플리케이션을 도 8b를 참조하여 설명한다. 단계 71, 단계 52, 단계 72, 단계 64, 단계 54, 및 단계 55는 도 8a와 동일하다. 도 6에 나타낸 F, G, 및 J는 도 8b에 나타낸 화살표 P, Q, 및 R에 대응한다.
단계 73에서 단계들의 최대수인 모든 K 단계들의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 K 단계들의 대역 검색이 완료되지 않았다고 결정되는 경우, 이 프로세스는 단계 76에서 제 2 단계로 이동한다. 여기서, h = H -1이므로, 단계 77에서 채널 대역 H의 제 2 단계 대역 검색을 실행한다. 여기서, 유효 주파수가 검출되었다면, 단계 65에서 채널 대역 (h + 1)을 지정하고, 이 단계는 완료된다.
여기서, 단계 77의 상세한 내용은 도 6과 동일하다. 도 6에 나타낸 F, G, 및 J는 도 8b에 나타낸 화살표 T, U, 및 W에 대응한다.
한편, 유효 주파수가 검출되지 않는 경우, 단계 60에서 모든 H 채널 대역에서 제 2 단계의 대역 검색이 완료되었는지의 여부를 결정한다. 모든 H 채널 대역에서 제 2 단계의 대역 검색이 완료되지 않은 경우, 단계 61에서 h로부터 "1"을 감산하고, 이 프로세스는 다음 채널 대역으로 이동하며, 단계 77에서 채널 대역 H -1의 제 2 단계 대역 검색을 실행한다.
한편, 단계 60에서 모든 H 채널 대역의 제 2 단계 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 단계 78에서 단계들의 최대수인 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되었는지를 결정한다. 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되지 않았다고 결정되면, 이 프로세스는 단계 79에서 다음 단계로 이동한다. 이 경우, h = 0이므로, 단계 72에서 채널 대역 1의 제 3 단계 대역 검색을 실행한다.
한편, 단계 78에서 모든 K 단계의 대역 검색이 완료되었다고 결정되면, 모든 채널 대역들에 유효 주파수가 존재하지 않는다고 결정한다.
이러한 방법의 이점은 다음과 같다. h는 도 8b에서 자주 초기화되지 않으므로, 검출을 시도하는 채널 대역은 그렇게 자주 변하지 않는다는 점이다.
단계 64 또는 단계 65에서 지정된 채널 대역 정보를 이용하여, 고정 채널 대역에서 또한 더 자세하게 모든 단계들을 대역 검색하고, 이미 저장된 채널 대역 정보와 영역 정보 간의 관계로부터 국가의 영역 정보 등을 지정할 수 있다.
도 2에 나타낸 통신 시스템의 송신기(1)에서 단계적 대역 검색 방법에 의해 동기 신호의 송신 주파수를 결정하는 절차를 도 9를 참조하여 설명한다.
동기 신호를 검출하려고 시도하는 주파수의 단계 크기를 서서히 변화시키는 것으로 결정되었다고 가정한다. 한편, 송신기(1)는 동기 신호를 송신하는 주파수 fp_s1을 결정하여 대역 검색 단계는 시스템의 송신 대역(fL_s1 내지 fH_s1)에서 동기 신호의 대역(SCH_BW)를 확보하는 복수의 대역 검색 단계들 중에서 가장 크게 된다.
먼저, 단계 31에서 주파수가 가장 개략 세분화되는 조건인 최대 대역 검색 단계를 설정한다. 설정된 대역 검색 단계를 사용하여 소정의 식으로 동기 신호를 삽입하는 동기 신호 주파수를 송신 측 후보 주파수로서 계산한다. 단계 32에서 동기 신호를 상기 계산된 송신 측 후보 주파수, 즉, 시스템 주파수 대역에 존재하는 송신 측 후보 주파수에 의해 송신할 수 있는지의 여부를 결정한다.
동기 신호를 송신할 수 없는 것으로 결정되는 경우, 단계 33에서 대역 검색 단계는 순차적으로 서서히 더 작은 값으로 설정, 즉, 대역 검색 단계는 주파수가 세분화되지 않은 대역 검색 단계로 변경된다. 송신 측 후보 주파수를 변경된 대역 검색 단계를 사용하여 다시 계산한다. 동기 신호를 상기 계산된 송신 측 후보 주파수에 의해 송신할 수 있는지의 여부를 결정하여, 동기 신호를 송신할 수 있다고 결정하는 경우, 단계 34에서 송신 측 후보 주파수는 동기 신호 주파수로서 결정된다.
상술한 바와 같이, 송신 측의 동기 신호 주파수를 가능한 한 큰 대역 검색 단계의 정수배로 설정함으로써, BSS_BS(k)의 정수배 주파수인 유효 주파수가 존재할 확률이 증가된다. 여기서 k는 작은 값이며, 동기 신호 주파수는 우선순위 순서가 높은 주파수가 되도록 할 수 있다.
도 2에 나타낸 통신 시스템의 송신기(1)에서 단계적 대역 검색 방법으로 동기 신호의 송신 주파수를 결정하는 절차를 도 10를 참조하여 설명한다.
여기서, BSS_tmp는 최대 송신 측 주파수 변화량인 최대 대역 검색 단계 BSS_s1을 얻기 위한 파라미터이다.
먼저, 대역 검색 단계의 최소값을 설정한다. 즉, 상기 래스터의 값인 래스터 는 단계 41에서 식 8에 의해 대역 검색 단계의 초기값으로 설정된다.
BSS_tmp = 래스터 ... (식 8)
이 경우, 래스터가 정의되어 있지 않다면, 이미 설정된 대역 검색 단계의 최소값을 설정한다.
단계 42에서, NL_tmp를 식 9를 사용하여 계산한다. 여기서, [] 내의 값의 분수 부분은 버린다고 가정한다.
NL _ tmp = [(fL _ s1 + SCH_BW/2)/BSS_tmp] ... (식 9)
단계 43에서, (fL_s1)과 (NL_tmp x BSS_tmp)를 식 10에 의해 비교한다.
fL _ s1 : NL _ tmp x BSS_tmp ... (식 10)
단계 43에서 (fL_s1)과 (NL_tmp x BSS_tmp)가 서로 같지 않다고 결정되는 경우, 단계 44에서 식 11의 계산을 실행한다.
NL _ tmp = NL _ tmp + 1 ... (식 11)
여기서, 식 9, 식 10, 및 식 11의 계산 결과로서, 식 9의 [] 내의 제산에 분수 부분이 존재하는 경우, 그 값을 반올림하는 연산을 실행한다.
단계 45에서, 식 12에 의해 파라미터 NH_tmp를 계산한다.
단계 43에서 (fL_s1)과 (NL_tmp x BSS_tmp)이 서로 같다고 결정되는 경우, 단계 44의 프로세스는 실행되지 않지만, 단계 45의 프로세스는 실행된다.
NH _ tmp = [(fH _ s1 + SCH_BW/2)/BSS_tmp] ... (식 12)
이후, 단계 46에서, 식 13에 의해 NL_tmp과 NH_tmp를 비교한다.
NL _ tmp : NH _ tmp ... (식 13)
NL_tmp과 NH_tmp가 서로 같지 않다고 결정되는 경우, BSS_tmp는 최대값에 도달하지 않았으므로, 단계 47에서, 대역 검색 단계 BSS_tmp의 값은 식 14에 의해 큰 값으로 계산된다. 다음, 단계 42 내지 단계 45의 프로세스를 다시 실행한다.
BSS_tmp = BSS_tmp x 2 ... (식 14)
한편, NL_tmp과 NH_tmp가 서로 같다고 결정되는 경우, BSS_tmp은 최대값에 도달하였으므로, 동기 신호를 송신하는 주파수 fP_s1은 단계 48에서 식 15, 식 16, 및 식 17에 의해 결정된다.
Ns1 = NL _ tmp ... (식 15)
BSS_s1 = BSS_tmp ... (식 16)
fp _ s1 = Ns1 x BSS_s1 ... (식 17)
상술한 바와 같이, 대역 검색 단계가 더 큰 값에서 더 작은 값으로 변경되거나, 더 작은 값에서 더 큰 값으로 변경되더라도 동기 신호를 송신하는 주파수는 송신 측에서 결정할 수 있다.
도 11a에서, 시스템의 송신 대역 TBW_s1 = 5 MHz이고, 301개의 부반송파로 형성된 OFDM 신호를 송신한다고 가정한다. 그리고, fc_s1은 s1의 중심 주파수이다. 동기 신호 SCH의 대역 SCH_BW는 1.25 MHz이고, 동기 신호의 중심 주파수 fp_s1은 시스템의 중심 주파수 fc_s1으로부터 독립적으로 설정될 수 있다. 여기서는, ODFM 신호를 가정한다.
이 경우, TBW_s1는 SCH_BW보다 크므로, 래스터가 충분히 작은 값인 경우, 도 9 또는 도 10의 순서도를 사용하여 설명된 프로세스에서 큰 값의 BSS_s1을 선택할 수 있다.
특정 값의 실시예를 아래에 설명한다.
특정 실시예로서 fL_s1 = 2130.9 MHz, fc_s1 = 2133.4 MHz, fH_s1 = 2135.9 MHz, 래스터 = 200 kHz, 대역 검색 단계의 최대값은 6.4 MHz, 및 부반송파 간격 Δf = 15 kHz라고 가정한다. 여기서, 도 9에 나타낸 순서도에 의해 대역 검색 단계를 순차적으로 대역 검색 단계의 최대값으로부터 더 작게 되도록 함으로써 동기 신호를 송신하는 주파수를 결정하는 절차를 설명한다.
먼저, 최대 대역 검색 단계 6.4 MHz에서, 대역 검색 단계 6.4 MHz의 정수배인 동기 신호 주파수가 SCH_BW의 허용차가 송신 대역에서 확보되는 대역 2131.525 MHz로부터 2135.275 MHz까지 존재하는지의 여부를 결정한다. 여기서, 대역 검색 단계 6.4 MHz의 정수배인 동기 신호 주파수는 존재하지 않는다.
따라서, 대역 검색 단계를 다음 단계의 3.2 MHz로 되도록 하고, 대역 검색단계 3.2 MHz의 정수배인 동기 신호 주파수가 대역 2131.525 MHz 내지 2135.275 MHz에 존재하는지의 여부를 결정한다. 이 경우 후보 주파수로서 2134.4 MHz가 존재한다.
그러나, 2134.4 MHz와 fc_s1 간의 차이는 1 MHz이고, 2134.4 MHz는 Δf인 15 kHz에 의해 나누어질 수 없다. 이는 상기 주파수가 부반송파가 아니라는 것을 의미하기 때문에, 동기 신호가 할당된 부반송파는 시스템의 부반송파 주파수에 대응하 지 않으므로, 2134.4 MHz가 fp_s1으로 설정되는 것은 부적합하다고 결정하고, 대역 검색 단계를 다음 단계의 1.6 MHz가 되도록 한다.
대역 2131.525 MHz 내지 2135.275 MHz에는 대역 검색 단계 1.6 MHz의 정수배인 동기 신호 주파수로서 2132.8 MHz 및 2134.4 MHz의 두 후보 주파수가 존재한다.
여기서, 2132.8 MHz와 fc_s1 간의 차이는 600 kHz이고, 2132.8 MHz는 Δf에 의해 나누어질 수 있으므로, 동기 신호가 할당된 부반송파는 시스템의 부반송파 주파수에 대응한다고 결정되고, fc_s1을 2132.8 MHz가 되도록 한다. 이 경우, fp_s1는 부반송파 번호 111이다.
다음, 도 11b에서, 시스템의 송신 대역 TBW_s2 = 1.25 MHz이고, 75개의 부반송파로 형성된 OFDM 신호를 송신한다고 가정한다. 그리고, fc_s2은 시스템 s2의 중심 주파수이다. 동기 신호 SCH의 대역 SCH_BW는 1.25 MHz라고 가정한다. 여기서는, ODFM 신호를 가정한다.
예를 들면, 도 10에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 프로세스에서, TBW_s2 = SCH_BW, BSS_s2 = 래스터이므로, fp_s2 =fc_s2이다.
상기 설명에서, 동기 주파수는 식 6 및 식 17에서 대역 검색 단계의 정수배이지만, 동기 주파수는 대역 검색 단계의 정수배에 오프셋을 더하여 식 18 및 식 19에 의해 계산될 수 있다.
fp _ s1 _ offset = foffset + Ns1 x BSS_s1 ... (식 18)
foffset (k, Ntmp) = foffset + BSS_UK(k) x Ntmp ... (식 19)
식 18 및 식 19와 함께, 도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 프로세스에서 식 2는 식 20으로 대체되고, 식 3은 식 21으로 대체되고, 식 5는 식 22로 대체되고, 식 6은 식 19로 대체된다.
Ntmp = [(f_L - foffset + SCH_BW/2)/BSS_UK(k) ... (식 20)
f_L - foffset + SCH_BW/2:Ntmp x BSS_UK(k) ... (식 21)
f_H - foffset - SCH_BW/2:Ntmp x BSS_UK(k) ... (식 22)
도 12에 나타낸 바와 같이, 3GPP의 LTE에서, 그 구성은 수신기의 DC(직류) 성분이 절단된 단순한 구성이므로, 정상의 부반송파와는 다른 DC 부반송파가 시스템 대역 중심 주파수의 부반송파로서 정의된다. 정의된 부반송파에서, 데이터는 송신되지 않는다. 시스템 s3는 정상의 데이터 송신 부반송파(133, 135, 139, 141)와 시스템 대역 TBW_s3의 중심 주파수 fc_s3의 데이터를 송신하지 않는 DC 부반송파(134, 140)로 구성된다. 대역 SCH_BW의 동기 신호의 부반송파(130, 132, 136, 138)는 소정의 동기 신호 삽입 사이클에 삽입되고, 중심 주파수 영역(131, 137)은 동기 신호를 송신하지 않는 영역이 된다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 시스템 s4는 정상의 데이터 송신 부반송파(145, 147, 151, 153)와 시스템 대역 TBW_s4의 중심 주파수 fc_s4의 데이터를 송신하지 않는 DC 부반송파(146, 152)로 구성된다. 중심 주파수 fc_s4로부터 편이된 동기 신호의 부반송파(142, 144, 148, 150)는 소정의 동기 신호 삽입 사이클에 삽입되고, 중심 주파수 fp_s4의 중심 주파수 영역(143, 149)인 부반송파는 DC 부반송파(146, 152)와 같은 동기 신호를 송신하지 않는다.
부반송파 간격과 수신기 간의 관계에서, DC 부반송파를 제공할 필요가 없는 시스템에서는, 중심 주파수 fc를 부반송파들 사이의 주파수로 설정함으로써 데이터가 시스템의 중심 주파수 fc에 포함되지 않는 구성을 구현할 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 시스템 s5는 정상의 데이터 송신 부반송파(157, 159, 163, 165)로 구성되고, 시스템 대역 TBW_s5의 중심 주파수 fc_s5는 데이터 통신 부반송파(157, 163)와 데이터 통신 부반송파(159, 165) 사이의 주파수 영역(158, 164)에 있다. 중심 주파수 fc_s5로부터 편이된 동기 신호의 부반송파(154, 156, 160, 162)는 소정의 동기 신호 삽입 사이클에 삽입되고, 중심 주파수 fc_s5는 각각 동기 신호의 부반송파(154, 160)와 동기 신호의 부반송파(156, 162) 사이의 주파수 영역(155, 161)에 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 동기 신호는 동기 신호를 포함하는 부반송파(170, 172)와 DC 부반송파(171)로 구성된다. DC 부반송파(171)는 동기 신호의 중심 주파수 fp에 할당되며, 동기 신호를 포함하지 않는다.
DC 부반송파를 제공할 필요가 없는 시스템에서, 동기 신호의 중심 주파수 fp에 동기 신호가 포함되지 않은 구성은 fp를 동기 신호를 포함하는 부반송파들 사이의 주파수로 설정함으로써 구현할 수 있다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 동기 신호는 동기 신호를 포함하는 부반송파(173, 174)로 구성된다. 동기 신호의 중심 주파수 fp는 동기 신호를 포함하는 부반송파(173)와 동기 신호를 포함하는 부반송파(174) 사이의 주파수가 되도록 설정 된다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 통신 시스템은 기지국(101) 및 이동국(112)으로 구성된다. 도 17은 기지국(101)과 이동국(112) 간에 전파(111)를 송수신하여 통신을 구현하는 통신 시스템의 실시예를 나타낸 것이다.
또한, 기지국(101)은 네트워크 통신기(102), 무선 변조기(103), 동기 신호 삽입기(104), 동기 신호 발생기(105), 기지국 무선부(109), 및 기지국 안테나(110)로 구성된다.
이동국(112)은 이동국 안테나(113), 이동국 무선부(114), 대역 검색 단계 발생기(115), 대역 검색 단계 변경기(116), 동기 신호 주파수 후보 계산기(117), 동기 검출기(118), 무선 복조기(119), 복호기(120), 및 출력부(121)로 구성된다.
네트워크 통신기(102)는 네트워크로부터 수신된 신호를 수신한다. 무선 변조기(103)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 또는 FFT(Fast Fourier Transform) 등의 변조를 실행하여, 예를 들면 네트워크 통신기(102)에 의해 수신된 신호에 대한OFDM 통신을 실행한다. 동기 신호 발생기(105)는 이동국(112)과 동기하도록 동일한 패턴을 시간축 상에서 반복하는 지연파 검출 가능 신호를 생성하거나, 동기파 검출이 가능하고 주지의 신호인 동기 신호를 생성한다. 동기 신호 삽입기(104)는 이동국(112)이 가능한 한 큰 대역 검색 단계로 동기 신호를 검출할 수 있는 주파수를 중심으로 사용하여, 동기 신호 발생기(105)에 의해 생성된 동기 신호를 삽입한다. 기지국 무선부(109)는 송신기 및 증폭기를 포함하고, 기지국 안테나(110)로부터 동기 신호 삽입기(104)의 출력 신호를 전파(111)로서 송신한다.
이동국 무선부(114)는 수신기 및 증폭기를 포함하고, 이동국 안테나(113)를 통해 기지국 안테나(110)로부터 송신된 전파(111)를 수신한다. 대역 검색 단계 발생기(115)는 복수의 대역 검색 단계를 저장 또는 생성한다. 대역 검색 단계 변경기(116)는 상기 복수의 대역 검색 단계 중에서 하나의 대역 검색 단계를 선택한다. 이 경우, 대역 검색 단계 변경기(116)는 처음에는 큰 값을 선택하고, 순차적으로 서서히 더 작은 값을 선택한다. 동기 신호 주파수 후보 계산기(117)는 소정의 식을 사용하여 대역 검색 단계 변경기(116)에 의해 선택된 대역 검색 단계로부터 동기 신호의 후보 주파수를 계산한다. 동기 검출기(118)는 지연파 검출 또는 동기파 검출을 사용하여 후보 주파수가 동기 신호를 포함하는지의 여부를 검출한다. 무선 복조기(119)는 동기 검출기(118)에 의해 동기를 검출한 시각을 사용하여 OFDM 복조를 위한 FFT, IFFT 등을 실행한다. 복호기(120)는 무선 복조기(119)에 의해 복조된 신호를 복호한다. 출력부(121)는 복호기(120)에 의해 복호된 신호를 표시하거나 스피커로부터 그 신호를 음성으로서 출력한다.
여기서, 동기 검출기(118)의 동기 검출이 실패하는 경우, 동기 신호 주파수 후보 계산기(117)는 이전 것과 동일한 대역 검색 단계로부터 소정의 식에 의해 다음의 후보 주파수를 지정하고, 동기 검출기(118)는 다시 동기 검출을 실행한다.
동일한 대역 검색 단계로부터 계산하여 지정되는 후보 주파수가 더 이상 검색 대역에 존재하지 않는 경우, 대역 검색 단계 변경기(116)는 다음의 대역 검색 단계를 선택하고, 동기 신호 주파수 후보 계산기(117)는 새로운 대역 검색 단계로부터 소정의 식에 의해 후보 주파수를 지정하고, 동기 검출기(118)는 다시 동기 검 출을 실행한다.
도 17에 나타낸 실시예에서, 무선 변조기(103) 및 무선 복조기(119)는 OFDM 외에 또한 MC-CDMA(Multi-Carrier Code Division Multiple Access) 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 등의 통신 방식을 사용할 수도 있다. 통신 방식은 또한 무선 통신 방식 외에 유선 통신 방식일 수도 있다.
도 18a에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 도 17에 나타낸 실시예의 점선에 의해 도시된 부분과 비교하면 이동국 무선부(122), 동기 신호 주파수 후보 계산기(123), 및 동기 검출기(126)는 차이가 있다.
동기 신호 주파수 후보 계산기(123)는 수퍼 헤테로다인으로 또는 직접 변환에 의해 구성되는 이동국 무선부(122)의 발진기(oscillator)를 제어하고, 동기 검출기(126)로 입력되는 동기 신호 후보 주파수를 기저 대역 주파수(= 0 Hz) 또는 임의의 중간 주파수로서 제어한다.
즉, n-단계의 동기 신호 후보 주파수가 fpch_c(n)이고 이동국 무선부(122)의 하향 변환에 의해 구성되는 이 시각 n의 무선부 주파수가 fradio(n)인 경우, fpch_c(n)은 식 23에 의해 표현된다. 그러나 이 경우, 이동국 무선부(122)로부터 동기 검출기(126)까지의 데이터 지연은 의미가 없다.
fpch _c (n) = fradio (n) ... (식 23)
도 7a 내지 도 7d에 나타낸 함수 f(k, Ntmp)와의 관계는 식 24, 식 25, 식 26, 및 식 27로 표현된다.
fpch _c (0) = f(0, 0) ... (식 24)
fpch _c (1) = f(0, 1) ... (식 25)
fpch _c (2) = f(1, 0) ... (식 26)
fpch _c (3) = f(1, 2) ... (식 27)
따라서, f(k, Ntmp) 처럼, 중심이 fpch_c(n)인 신호가 동기 검출기(126)로 입력된다. 동기 검출기(126)는 끊임없이 중심 주파수로서 동일한 "0" Hz 또는 중간 주파수를 사용하여 동기 검출을 실행한다.
도 18b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서, 도 17에 나타낸 실시예의 점선에 의해 도시된 부분과 비교하면 이동국 무선부(124)의 구성은 차이가 있다.
이동국 무선부(124)에서, 시각 n에서 주파수의 하향 변환에 의해 지정된 무선부 주파수가 fradio(n)이고 동기 검출기(118)에 의해 디지털로 지정된 디지털 주파수가 fdig(n)인 경우, fradio(n)과 fdig(n)과의 관계는 식 28에 의해 표현된다. 그러나 이 경우, 이동국 무선부(124)로부터 동기 검출기(118)까지의 데이터 지연은 의미가 없다.
fpch _c (n) = fradio (n) + fdig (n) ... (식 28)
이동국 무선부(124)에서 지정된 무선부 주파수 fradio(n)은 아날로그이기 때문에, 무선부 주파수 fradio(n)이 변경되는 경우, 때때로 주파수를 안정시킬 필요가 있으므로 주파수가 자주 변경된다면 많은 시간이 필요하다.
한편, 동기 검출기(118)에 의해 디지털 주파수 fdig(n)을 지정하는 지정 방법은 일반적으로 수신된 신호를 사인 및/또는 코사인 신호에 의해 곱하는 방법이다. 지연파 검출이 사용되는 경우, 수신된 신호가 통과하도록 허용하는 필터를 변경하는 방법을 사용한다. 복제 신호(replica signal)를 사용하여 동기파 검출을 실행할 때, 복제 생성에서 주파수축으로부터 시간축으로 변환(IFFT 또는 FFT)하는 경우 신호를 주파수축 상에서 편이 및 변환함으로써 대응 관계를 검출하는 방법이 있다. 이 경우의 동기 검출은 주지된 신호와의 대응 관계를 검출하거나, IFFT, FFT 등을 사용하여 주지의 신호로부터 복제 신호를 계산함으로써 얻은 복제 신호와의 대응 관계를 검출한다. 복수의 복제 신호는 주파수축 상에서 편이된 복수의 신호로부터 생성되고, 상기 생성된 복제신호는 저장 및 사용될 수 있다.
이 경우, 이미 계산되어 저장된 복수의 복제를 사용하여 동기 검출을 실행하는 경우 저장 용량이 문제가 된다.
따라서, 디지털 주파수만을 변경하여 동기 검출을 실행할 수 있는 영역이 Δfdig라면, 상기 계산된 fpch_c(n)이 식 29를 만족하는 경우, 주파수는 단지 동기 검출기만을 제어하여 지정된다. 상기 계산된 fpch_c(n)이 식 29를 만족하지 않는 경우, 이동국 무선부(124)를 제어하거나, 이동국 무선부(124) 및 동기 검출기(118) 양쪽을 제어하여 주파수를 지정하는 방법을 사용할 수 있다.
fradio (n - 1) - fdig/2 < fpch _c (n) < fradio (n-1) + fdig/2 ... (식 29)
상술한 바와 같이 본 발명에서는, (복수의 채널 대역이라고 불리는) 복수의 이산 주파수 대역 중에서 동기 신호를 검출하려고 시도하는 경우, 송신기가 시스템 주파수 대역을 동기하는 동기 신호를 송신한 후, 그리고 수신기가 동기 신호를 검출하려고 시도한 주파수에 대한 복수의 채널 대역의 각각에서 우선순위 순서가 더 높은 동기 신호를 검출한 후, 순차적으로 우선순위 순서가 더 낮은 주파수의 동기 신호를 검출함으로써 복수의 채널 대역 중에서 유효한 주파수의 검출 프로세스를 가속화할 수 있다.
본 발명의 실시예는 특정 용어로 설명되었지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 목적을 위한 것으로 다음의 특허청구범위의 사상 및 범주를 이탈하지 않고서 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 수 있다.
도 1a는 일반적인 주파수 영역 검색인 대역 검색을 설명하는 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 1b는 일반적인 방법에 의해 복수의 채널 대역을 위한 대역 검색의 예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명인 통신 시스템의 실시예를 나타낸 도면.
도 3a는 도 2에 나타낸 실시예에서 동기 채널을 위한 병렬 대역 검색을 설명하는 순서도.
도 3b는 도 3a의 어플리케이션을 나타낸 순서도.
도 4a는 도 2에 나타낸 실시예에서 동기 채널을 위한 단계적 검색을 설명하는 제 1 단계의 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 4b는 도 2에 나타낸 실시예에서 동기 채널을 위한 단계적 검색을 설명하는 제 2 단계의 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 4c는 도 2에 나타낸 실시예에서 동기 채널을 위한 단계적 검색을 설명하는 제 3 단계의 주파수 영역을 모델로 나타내는 도면.
도 5는 도 2에 나타낸 통신 시스템의 수신기에서 단계적 대역 검색 방법으로 동기 검출 방법을 설명하는 순서도.
도 6은 도 5에 나타낸 순서도를 더 구체화하여 얻은 순서도.
도 7a는 도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 단계적 대역 검색 프로세스의 제 1 단계 프로세스를 모델화한 도면.
도 7b는 도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 단계적 대역 검색 프로세스의 제 2 단계 프로세스를 모델화한 도면.
도 7c는 도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 단계적 대역 검색 프로세스의 제 3 단계 프로세스를 모델화한 도면.
도 7d는 도 6에 나타낸 순서도를 사용하여 설명된 단계적 대역 검색 프로세스의 제 5 단계 프로세스를 모델화한 도면.
도 8a는 도 3a에 나타낸 순서도에 단계적 대역 검색 방법이 사용되는 경우를 설명하는 순서도.
도 8b는 도 8a의 어플리케이션을 나타낸 순서도.
도 9는 도 2에 나타낸 통신 시스템의 송신기에서 단계적 대역 검색 방법으로 동기 신호의 송신 주파수를 결정하는 절차를 설명하는 순서도.
도 10은 도 2에 나타낸 통신 시스템의 송신기에서 단계적 대역 검색 방법으로 동기 신호의 송신 주파수를 결정하는 절차를 위한 또 다른 결정 방법을 설명하는 순서도.
도 11a는 송신 대역이 TBW_s1 = 5 MHz이고, 301개의 부반송파로 형성된 OFDM 신호를 송신하는 시스템에서 주파수 영역에 단계적 대역 검색 방법의 동기 신호의 할당을 모델화한 도면.
도 11b는 송신 대역이 TBW_s2 = 1.25 MHz이고, 705개의 부반송파로 형성된 OFDM 신호를 송신하는 시스템에서 주파수 영역에 단계적 대역 검색 방법의 동기 신호의 할당을 모델화한 도면.
도 12는 3GPP의 LTE에서 일반적인 부반송파의 시간 영역 및 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 13은 단계적 대역 검색 방법에서 부반송파의 시간 영역 및 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 14는 DC 부반송파를 제공할 필요가 없는 시스템에 단계적 대역 검색 방법을 사용하는 경우 부반송파의 시간 영역 및 주파수 영역을 모델화한 도면.
도 15는 DC 부반송파를 제공하는 시스템에서 동기 신호가 송신되는 경우 주파수 축에 부반송파를 모델화한 도면.
도 16은 DC 부반송파를 제공할 필요가 없는 시스템에서 동기 신호가 송신되는 경우 주파수 축에 부반송파를 모델화한 도면.
도 17은 단계적 대역 검색 방법의 통신 시스템을 무선 통신 방식을 사용하여 무선 통신 시스템에 적용하는 경우의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 18a는 도 17에 나타낸 실시예에서 점선에 의해 나타낸 부분을 위해 또 다른 구성을 사용하는 경우의 제 1 실시예를 나타낸 도면.
도 18b는 도 17에 나타낸 실시예에서 점선에 의해 나타낸 부분을 위해 또 다른 구성을 사용하는 경우의 제 2 실시예를 나타낸 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 송신기 2: 수신기
3: 동기 신호 발생기 4: 동기 신호 송신기
5: 동기 신호 검출기 6: 주파수 제어기
101: 기지국 102: 네트워크 통신기
103: 무선 변조기 104: 동기 신호 삽입기
105: 동기 신호 발생기 109: 기지국 무선부
112: 이동국 113: 이동국 안테나
114,122,124: 이동국 무선부 115: 대역검색단계 발생기
116: 대역검색단계 변경기 117,123: 동기신호주파수 후보계산기
118: 동기 검출기 119: 무선 복조기
120: 복호기 121: 출력부

Claims (14)

  1. 동기를 확립하는 동기 신호를 송신하는 송신기; 및
    상기 동기 신호를 검출하여 상기 동기를 확립하는 수신기를 포함하는 통신 시스템에 있어서,
    상기 수신기는 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 유효 주파수가 존재할 확률이 더 높은 주파수에서 상기 존재할 확률이 더 낮은 주파수로 상기 동기 신호를 검출하려고 시도하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 동기 신호의 검출을 시도하는 간격을 복수의 이산 주파수 대역 중에서 개략 세분화 간격(roughly thinned one interval)으로부터 비세분화 간격(non-thinned one interval)으로 순차적으로 전환하고,
    상기 송신기는 상기 수신기에 의해 개략 세분화된 상기 간격으로 송신되는 동기 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기는 주파수 동기이고, 상기 동기를 확립하는 프로세스는 유효 통신 주파수를 검출하는 프로세스이며,
    상기 수신기는 주파수 변화량을 더 큰 값에서 더 작은 값으로 순차적으로 서 서히 전환하고, 상기 주파수 변화량에 근거하여 상기 동기 신호를 검출하는 수신 측 후보 주파수를 계산하고, 상기 계산된 수신 측 후보 주파수를 사용하여 상기 동기 신호를 검출하고,
    상기 송신기는 가능한 한 큰 값의 주파수 변화량에 근거하여 상기 동기 신호를 송신하는 주파수의 후보가 되는 송신 측 후보 주파수를 계산하고, 상기 송신 측 후보 주파수가 상기 시스템의 송신 대역에 존재하는 경우 상기 동기 신호를 송신하는 동기 신호 주파수로서 상기 송신 측 후보 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 수신 측 주파수 변화량의 정수배에 오프셋을 더하여 상기 수신 측 후보 주파수가 되도록 하고,
    상기 송신기는 상기 송신 측 주파수 변화량의 정수배에 상기 오프셋을 더하여 상기 송신 측 후보 주파수가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 오프셋을 "0"이 되도록 하고, 상기 송신기는 상기 오프셋을 "0"이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 동기 신호로서 주지의 신호를 송신하고,
    상기 수신기는 상기 수신 측 후보 주파수 신호와 상기 주지의 신호 사이의 대응 관계, 또는 상기 주지의 신호로부터 IFFT 또는 FFT를 사용하여 복제 신호를 계산 및 저장함으로써 얻은 상기 복제 신호와 상기 수신 측 후보 주파수 신호 사이의 대응 관계를 검출하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 동기 신호로서 동일 신호가 반복되는 신호를 송신하고,
    상기 수신기는 지연파 검출을 사용하여 상기 동기 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 송신 측 주파수 변화량을 상기 시스템 대역의 중심 주파수의 최소 할당 단위의 정수배로 설정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 수신 측 주파수 변화량을 상기 시스템 대역의 중심 주파수의 최소 할당 단위의 정수배로 설정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
  10. 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 미리 설정된 수신 측 주파수 변화량을 더 큰 값에서 더 작은 값으로 순차적으로 서서히 전환하고,
    상기 송신 측 주파수 변화량에 근거하여 송신기로부터 송신된 동기 신호를 검출하는 수신 측 후보 주파수를 계산하고,
    상기 계산된 수신 측 후보 주파수로 상기 동기 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수신 측 주파수 변화량의 정수배에 오프셋을 더하고,
    상기 수신 측 후보 주파수가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 오프셋은 "0"이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  13. 시스템 주파수 대역에서 동기를 확립하기 위한 동기 신호를 송신하는 송신기, 및 상기 시스템 주파수 대역에서 상기 동기 신호를 검출하는 수신기를 포함하는 통신 시스템의 동기 검출 방법에 있어서,
    상기 수신기는 상기 동기 신호의 검출을 시도하는 간격을 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 개략 세분화 간격으로부터 비세분화 간격으로 순차적으로 전환하고,
    상기 송신기는 상기 수신기에 의해 개략 세분화된 상기 간격으로 검출되는 동기 신호를 설정하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 동기 검출 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수신기는 미리 설정된 주파수 변화량을 복수의 이산 주파수 대역들 중에서 더 큰 값에서 더 작은 값으로 순차적으로 서서히 전환하고,
    상기 수신기는 상기 수신 측 주파수 변화량에 근거하여 상기 동기 신호를 검출하는 수신 측 후보 주파수를 계산하고,
    상기 수신기는 상기 계산된 수신 측 후보 주파수를 사용하여 상기 동기 신호를 검출하고,
    상기 송신기는 가능한 한 큰 값의 상기 동기 신호의 대역폭에 근거하여 계산되는 주파수 변화량에 근거하여 상기 동기 신호를 송신하는 주파수의 후보가 되는 송신 측 후보 주파수를 계산하고,
    상기 송신기는 상기 송신 측 후보 주파수가 상기 시스템 주파수 대역에 존재하는 경우 상기 동기 신호를 송신하는 동기 신호 주파수로서 상기 송신 측 후보 주파수를 결정하고,
    상기 송신기는 상기 동기 신호 주파수를 사용하여 상기 동기 신호를 상기 수신기에 송신하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 동기 검출 방법.
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