KR20090065414A

KR20090065414A - 무선통신 시스템에서 셀 탐색 과정을 수행하는 방법

Info

Publication number: KR20090065414A
Application number: KR1020080052870A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 조성구; 노민석; 이현우; 문성호; 곽진삼; 김동철; 권영현; 남기호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-06-22
Also published as: KR101479776B1

Abstract

무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법은 P-SCH(Primary-Synchronization Channel)을 검색하는 단계, 상기 P-SCH를 통하여 PSS(Primary Synchronization Signal)를 수신하는 단계 및 상기 PSS의 상관값을 구하여 전용 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 여부를 지시하는 MBMS 지시자를 검출하는 단계를 포함한다. 초기 셀 탐색시 사용되는 P-SCH 또는 S-SCH을 이용하여 전용 MBMS 여부를 지시하고, 추가적인 복잡도(complexity)가 없이 전용 MBMS 여부를 알 수 있도록 하여 단말의 셀 탐색이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 셀 탐색 과정을 수행하는 방법{Method for performing cell search procedure in wireless communication system}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법에 관한 것이다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템은 기지국 구별을 위해 총 512개의 긴 PN 스크램블링 코드(long pseudo noise scrambling code)를 사용한다. 기지국들은 서로 다른 긴 PN 스크램블링 코드를 하향링크 채널들의 스크램블링 코드로 사용한다.

단말에 전원이 인가되면, 단말은 초기 셀의 시스템 동기화 및 상기 초기 셀의 긴 PN 스크램블링 코드 식별자를 획득하는 과정을 수행한다. 이를 셀 탐색(cell search) 과정이라 한다. 여기서, 초기 셀은 전원이 인가된 시점에서 단말의 위치에 따라 결정되어지는데, 일반적으로, 단말의 하향링크 수신 신호에 포함된 각 기지국의 신호 성분 중 가장 큰 신호 성분에 해당되는 기지국의 셀을 의미한다.

WCDMA 시스템에서는 셀 탐색을 수월하게 하기 위해 512개의 긴 PN 스크램블링 코드를 64개의 코드 그룹으로 나누고, 1차 동기채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 2차 동기채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 포함하는 하향링크 채널을 사용한다. 1차 동기채널은 단말로 하여금 슬롯(slot) 동기를 획득하도록 하는 데에 이용되며, 2차 동기채널은 단말로 하여금 프레임 동기 및 스크램블링 코드 그룹을 획득하도록 하는 데에 이용된다.

일반적으로 셀 탐색은 단말의 전원이 켜진 후 초기에 수행하는 초기 셀 탐색(initial cell search)과 핸드오버나 주변 셀 측정(neighbor cell measurement)을 수행하는 비-초기 셀 탐색(non-initial cell search)으로 구분된다.

WCDMA 시스템에서 초기 셀 탐색 방식은 크게 3단계 방식으로 이루어진다. 1 단계는 P-SCH을 통하여 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal)를 이용하여 단말이 슬롯 동기를 획득하는 단계이다. WCDMA 시스템에서, 프레임은 15개의 슬롯을 포함하고, 각 기지국은 PSS를 프레임에 포함시켜 전송한다. 여기서, 15개의 슬롯 모두에 동일한 PSS가 사용되며, 모든 기지국들도 동일한 PSS를 사용한다. 단말은 상기 PSS에 대한 정합 필터(matched filter)를 이용하여 슬롯 동기를 획득한다. 2단계에서는 S-SCH를 통하여 전송되는 슬롯 동기 및 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 이용하여 긴 PN 스크램블링 코드 그룹 및 프레임 동기를 획득한다. 3단계에서는 프레임 동기화 및 긴 PN 스크램블링 코드 그룹을 기초로 공통 파일럿 채널 코드 상관기(common pilot channel code correlator)를 이용하여, 초기 셀이 사용하는 긴 PN 스크램블링 코드에 해당되는 긴 PN 스크램블링 코드 식별자를 검출한다. 즉 하나의 긴 PN 스크램블링 코드 그룹에는 8개의 긴 PN 스크램블링 코드가 맵핑되므로, 단말은 자신의 코드 그룹에 속하는 8개의 긴 PN 스크램블링 코드 각각의 상관값을 산출하고, 상기 산출된 결과를 기초로, 초기 셀의 긴 PN 스크램블링 코드 식별자를 검출한다.

한편, MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service)는 단일대역망(Single Frequency Network; SFN) 시스템에서 복수의 기지국들이 동일한 하향링크 신호를 전송하는 서비스이다. MBMS는 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)을 수행하여 셀 간에 SFN 결합 이득(SFN combining gain)을 얻을 수 있다. SFN 결합 이득이란 셀 별로 동일한 정보를 전송하여 수신단에서 특별한 조작 없이 다이버시티(diversity) 이득을 얻는 것을 말한다. 복수의 기지국들이 동일한 신호를 전송하면, 다중 셀(multi-cell)로부터 전송되는 동일한 신호들은 셀간 간섭(inter-cell interference)으로 작용하지 않고 자기 신호(self signal)로 작용하여 다중경로 페이딩(multipath fading)과 같은 효과를 나타내어 주파수 다이버시티(frequency diversity) 이득 및 매크로 다이버시티(macro diversity) 이득을 얻을 수 있다. 반면, 유니캐스트(unicast) 서비스는 단말이 기지국에 접속하여 기지국과 데이터를 송수신하는 서비스이다. 특정 셀에서는 유니캐스트 서비스만이 제공되거나, 유니캐스트 서비스와 함께 MBMS도 제공될 수도 있고, 또는 MBMS만이 제공될 수도 있다. MBMS만이 제공되는 서비스를 전용 MBMS(dedicated MBMS)라 한다.

초기 셀 탐색시 단말은 셀에서 제공되는 서비스가 유니캐스트인지 또는 전용 MBMS인지 여부를 알지 못한다. 기지국은 기본적인 시스템 구성 정보를 물리적 브로 드캐스트 채널(Physical Broadcast channel; P-BCH)을 통하여 전송한다. 셀의 서비스가 전용 MBMS인지 여부가 물리적 브로드캐스트 채널을 통하여 전송되면, 단말은 물리적 브로드캐스트 채널에서 유니캐스트와 전용 MBMS에 대해 블라이드 디코딩(blind decoding)을 수행하여 시스템의 서비스 정보를 얻는다. 이는 단말의 초기 셀 탐색의 수행 시간을 지연시켜 시스템의 성능 저하를 가져올 수 있다.

유니캐스트 서비스와 MBMS가 공존할 수 있는 무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법은 P-SCH(Primary-Synchronization Channel)을 검색하는 단계, 상기 P-SCH를 통하여 PSS(Primary Synchronization Signal)를 수신하는 단계 및 상기 PSS의 상관값을 구하여 전용 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 여부를 지시하는 MBMS 지시자를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법은 P-SCH을 통하여 PSS를 수신하는 단계, 상기 P-SCH을 통하여 추정되는 채널을 이용하여 S-SCH을 통하여 프레임 동기를 위한 SSS를 수신하는 단계 및 상기 SSS의 위상 변조로 표현되는 전용 MBMS 여부를 지시하는 MBMS 지시자를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 하향링크 동기 신호를 전송하는 방법은 P-SCH를 통하여 제1 PSS를 전송하는 단계 및 상기 P-SCH를 통하여 제2 PSS를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 PSS 및 상기 제2 PSS는 한 번의 연산으로 상관값이 구해지는 접합 대칭(conjugate symmetry) 관계이다.

초기 셀 탐색시 사용되는 P-SCH 또는 S-SCH을 이용하여 전용 MBMS 여부를 지시하고, 추가적인 복잡도(complexity)가 없이 전용 MBMS 여부를 알 수 있도록 하여 단말의 셀 탐색이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지 국(20)의 일부분일 수 있다.

무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.

도 2는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 일반적인 CP(normal cyclic prefix)를 사용하는 무선 프레임이다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함될 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP 구조에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일반적인 CP 크기를 사용하는 무선 프레임에서, 하나의 슬롯에는 7 OFDM 심볼이 포함될 수 있다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 일반적인 CP 크기는 144 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec).

P-SCH(Primary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. 2개의 P-SCH를 통하여 동일한 PSS(Primary Synchronization Signal)이 전송된다. P-SCH는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 영역(time domain) 동기 및/또는 주파수 영역 동기를 얻기 위해 사용된다. PSS로 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 무선통신 시스템에는 적어도 하나의 PSS가 있다.

ZC 시퀀스는 직교 시퀀스인 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스의 하나로, N_ZC을 양의 정수인 CAZAC 시퀀스의 길이, 원시 인덱스(root index) u를 N_ZC에 비교하여(relatively) 소수(prime)(u는 N_ZC 이하의 자연수이고 N_ZC과 서로 소수이다)라고 하면, u번째 CAZAC 시퀀스의 k번째 요소(element)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다(k=0,1,...,N_ZC-1).

CAZAC 시퀀스 d(k)는 다음 세 가지 특징을 가진다.

수학식 2는 CAZAC 시퀀스는 언제나 그 크기가 1임을 의미하고, 수학식 3은 CAZAC 시퀀스의 자동 상관(auto correlation)은 Dirac-delta 함수로 표시됨을 의미한다. 여기서 자동 상관은 원형 상관(circular correlation)에 기반한다. 수학식 4는 교차 상관(cross correlation)이 언제나 상수임을 의미한다.

S-SCH(Secondary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH와 P-SCH는 인접하는(contiguous) OFDM 심볼에 위치할 수 있다. 2개의 S-SCH을 통하여 서로 다른 SSS(Secondary Synchronization Signal)이 전송된다. S-SCH는 프레임 동기 및/또는 셀의 CP 구성, 즉 일반적인 CP 또는 확장 CP(extended CP)의 사용 정보를 얻기 위해 사용된다. 하나의 S-SCH는 2개의 SSS를 사용한다. SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다. 즉, 하나의 S-SCH에는 2개의 m-시퀀스가 포함된다. 예를 들어, 하나의 S-SCH가 63 부반송파를 포함한다고 할 때, 길이 31인 m-시퀀스 2개가 하나의 S-SCH에 맵핑된다.

m-시퀀스는 PN 시퀀스의 하나로, PN 시퀀스는 재생이 가능하면서 랜덤 시퀀 스(random sequence)와 유사한 특성을 가진다. PN 시퀀스는 다음과 같은 특징을 가진다. (1) 반복주기가 충분히 길다. 반복주기가 무한히 길면 랜덤 시퀀스이다. (2) 한 주기 속에 0과 1의 개수가 비슷하다. (3) 런(run) 길이가 1인 부분이 1/2, 2인 부분이 1/4, 3인 부분이 1/8, ... 이다. 런 길이란 같은 부호가 연속된 숫자를 말한다. (4) 한 주기에 각 시퀀스 간에 교차 상관(cross-correlation)이 매우 작다. (5) 작은 시퀀스 조각으로 전체 시퀀스를 재생할 수 없다. (6) 적절한 재생 알고리듬에 의해서 재생이 가능하다. PN-시퀀스에는 m-시퀀스(m-sequence), 골드 시퀀스(Gold sequence), 카사미 시퀀스(Kasami sequence) 등이 있다. m-시퀀스는 상기 언급한 특성 외에 주기적 교차 상관(Periodic auto-correlation)의 사이드 로브(side lobe)는 -1 이라는 추가적인 특성을 더 가진다.

P-SCH 및 S-SCH은 물리계층 셀 ID(physical-layer cell identities)를 얻기 위해 사용된다. 물리계층 셀 ID는 168개의 물리계층 셀 ID 그룹 및 이에 속하는 3개의 물리계층 ID로 표현될 수 있다. 즉, 전체 물리계층 셀 ID는 504개이며, 0 내지 167 범위를 가지는 물리계층 셀 ID 그룹 및 각 물리계층 셀 ID 그룹에 포함되는 0 내지 2 범위를 가지는 물리계층 ID로 표현된다. P-SCH에는 물리계층 ID는 나타내는 3개의 ZC 시퀀스 원시 인덱스(root index)가 사용되고, S-SCH은 물리계층 셀 ID 그룹을 나타내는 168개의 m-시퀀스 인덱스가 사용될 수 있다.

P-BCH(Physical-Broadcast Channel)은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치한다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼(0번째 OFDM 심볼부터 시작된다)에서 시작하여 P-SCH 및 S-SCH를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다. P-BCH 는 해당 기지국의 기본적인 시스템 구성(system configuration) 정보를 얻기 위해 사용된다. P-BCH는 40ms의 주기를 가질 수 있다.

도 3은 무선 프레임 구조의 다른 예를 나타낸다. 확장 CP(extended CP)를 사용하는 무선 프레임이다.

도 3을 참조하면, 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임에 비교하여, 확장 CP를 사용하는 무선 프레임의 하나의 슬롯에는 6 OFDM 심볼이 포함된다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 확장된 CP의 크기는 512 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec).

확장 CP를 사용하는 무선 프레임에서도 P-SCH은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치하고, S-SCH은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. P-BCH은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치하고, 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼에서 시작하여 P-SCH 및 S-SCH를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다.

도 4는 무선 프레임 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임이다. 전용 MBMS는 MBMS만을 제공하는 서비스로서, 모든 셀에서 전송되는 P-BCH이 동일하여 SFN(single frequency network) 결합으로 P-BCH 디코딩 수행 성능을 향상시킨다.

도 4를 참조하면, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함되며, 하나의 슬롯에는 3 OFDM 심볼이 포함될 수 있다.

유니캐스트 서비스를 제공하는 시스템의 무선 프레임에서 부반송파는 15 kHz의 공간(spacing)을 가지고 유효 OFDM 심볼이 2048 Ts 인 반면, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 부반송파는 7.5 kHz의 공간을 가지고 유효 OFDM심볼이 4096 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec). 즉, 부반송파의 공간이 1/2로 줄어들고 유효 OFDM 심볼이 2배로 커진다. CP의 크기도 확장된 CP 크기의 2배인 1024 Ts 가 될 수 있다. 따라서, 전용 MBMS를 위한 10ms 무선 프레임에서 하나의 슬롯에는 3 OFDM 심볼이 포함될 수 있다.

P-SCH은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치할 수 있고, S-SCH은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치할 수 있다. P-BCH은 나타내지 않았으나, P-BCH는 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치하고, P-SCH 및 S-SCH를 제외한 적어도 하나의 OFDM 심볼을 차지할 수 있다.

상술한 무선 프레임, 즉 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임 또는 확장 CP를 사용하는 무선 프레임 또는 전용 MBMS를 위한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 및 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 슬롯 상에서 P-SCH와 S-SCH가 배치되는 OFDM 심볼의 수나 위치는 예시에 불과하며, 시스템에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 5는 P-SCH에 시퀀스를 맵핑하는 일 예를 나타낸다. FFT 윈도우 크기(size) Nf=64인 경우이다.

도 5를 참조하면, DC 부반송파를 포함하는 64 부반송파에 길이 N_ZC = 63인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. DC 부반송파에 ZC 시퀀스의 중심 요소, 여기서는 31번째 요소 P(31)가 맵핑되도록 가장 왼쪽에 위치하는 부반송파부터 ZC 시퀀스가 순차적으로 맵핑된다. 맵핑 구간 중에서 시퀀스가 맵핑되지 않는 부반송파(여기서는 -32번 부반송파)에는 널(null) 값을 삽입한다. DC 부반송파에 맵핑되는 시퀀스 P(31)는 천공된다.

여기서, 왼쪽, 오른쪽은 편의상 왼쪽을 DC 부반송파의 일측이라고 할 때, DC 부반송파의 반대측을 오른쪽으로 하는 것이며, 반드시 도시된 위치에 한정하는 것은 아니다. P-SCH의 FFT 윈도우의 크기 및 ZC 시퀀스의 길이는 다양하게 정해질 수 있으며, 이에 따라 시퀀스의 맵핑 방식도 다양하게 변경될 수 있다. ZC 시퀀스는 시간 영역에서 DC 부반송파를 중심으로 대칭적으로 맵핑될 수도 있다.

<P-SCH에서 전용 MBMS 지시>

이제, 제안하는 방식인 P-SCH에서 전용 MBMS 여부를 지시하는 방법에 대하여 설명한다.

P-SCH에서, DC 부반송파를 포함한 64 부반송파에 길이 N_ZC=63인 ZC 시퀀스가 맵핑된다고 하자. P-SCH을 통하여 전송되는 PSS인 길이 N_ZC=63인 ZC 시퀀스 d(n)는 수학식 5에 따라 생성될 수 있다.

이때, 물리계층 셀 ID 그룹 내의 물리계층 ID를 나타내는 원시 인덱스 u는 표 1과 같다.

physical-layer ID	Root index u
0	25
1	29
2	34

무선통신 시스템에서 3개의 PSS가 사용되는 경우, 기지국은 3개의 PSS 중 하나를 선택하여 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 실어 보낸다.

제안하는 방식에서는 PSS를 하나 추가하여 추가된 PSS로 하나의 시스템 정보를 표현한다. 단순히 P-SCH를 통하여 임의의 PSS를 추가하여 전송하면, 단말이 수행하여야 하는 PSS 추정 횟수가 증가하여 단말의 처리 복잡도 증가 및 시스템 성능 저하를 유발한다. 따라서 제안하는 방식에서는 P-SCH에서 사용되는 PSS를 추가하되 정의되어 있는 PSS에 접합 대칭(conjugate symmetry) 관계를 가지는 새로운 PSS를 추가한다. 이는 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임, 확장 CP를 사용하는 무선 프레임 및 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 모두 적용될 수 있으며, 접합 대칭 관계를 가지는 PSS를 이용하여 시간 영역 동기 및/또는 주파수 영역 동기와 함께 전용 MBMS 여부를 지시할 수 있다.

ZC 시퀀스 원시 인덱스에 대해 u₁+u₂=N_ZC 을 만족하는 두 개의 원시 인덱스를 적용하면 ZC 시퀀스는 수학식 6과 같이 표현된다.

u₁ 과 u₂ 에 대한 상관 결과(correlation output)는 u₁ 하나의 상관 결과와 유사한 연산량을 가지고, 한 번의 연산으로 시간 동기를 위한 u₁ 과 u₂ 에 대한 상관 결과를 산출할 수 있다. 이와 같이, u₁+u₂=N_ZC 을 만족하는 2개의 PSS를 접합 대칭 관계라 한다. 또는 한 번의 연산으로 u₁ 과 u₂ 에 대한 상관 결과를 산출할 수 있는 PSS를 접합 대칭 관계라 한다.

한편, PSS의 접합 대칭 관계는 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역에서도 유지된다. 따라서, PSS는 주파수 영역으로 맵핑될 뿐만 아니라 시간 영역으로 맵핑되어 전송될 수 있다.

N_ZC가 홀수(odd)인 경우의 ZC 시퀀스가 시간 영역으로 도 5와 같은 방식으로 맵핑되어 전송된다고 하자. 이때의 시간 영역 시그널을 a^u(k)라 하면, 최종 상관값을 계산하기 위한 중간 버퍼(intermediate buffer)의 값은 수학식 7과 같이 정의된다.

여기서, r(n)은 수신된 신호, d는 지연 인덱스(delay index)를 나타내며, I 및 Q는 복소 신호의 I 성분(in-phase) 및 Q 성분(quadrature-phase)을 나타낸다.

u₁ 및 u₂의 최종 상관 결과는 수학식 8과 같이 표현된다.

PSS의 접합 대칭 관계는 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역에서도 유지될 수 있다.

수학식 5와 같이 길이 N_ZC=63인 ZC 시퀀스에 대하여 PSS에 사용되는 원시 인덱스 25, 29, 34 중에서 29와 34는 29+34=63 조건을 만족하므로 u=29 및 u=34의 상관값은 한 번에 계산될 수 있다. 즉, PSS에 사용되는 원시 인덱스에 대해 u₁+u₂=N_ZC 을 만족하는 원시 인덱스를 정의하면, 단말은 추가적인 연산량 증가 없이 새로운 제어정보를 전송할 수 있다.

표 1의 PSS에서 u=25에 접합 대칭 관계를 만족하는 u=38을 전용 MBMS 여부를 지시하기 위한 지시자로 정의할 수 있다. 단말은 추가적인 연산량 증가 없이 전용 MBMS 여부를 지시할 수 있다.

표 2는 제안하는 방식에 따라 P-SCH에 사용되는 ZC 시퀀스의 원시 인덱스의 일예를 나타낸다.

physical-layer ID	Root index u
0	25
1	29
2	34
dedicated MBMS indicator	38

이상에서 u=25에 접합 대칭 관계를 만족하는 추가되는 ZC 시퀀스의 원시 인덱스 u=38을 전용 MBMS 여부를 지시하는 지시자로 사용하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 추가되는 ZC 시퀀스의 원시 인덱스는 P-SCH을 통하여 단말에게 제공하는 다양한 시스템 정보를 지시하도록 사용될 수 있다. 그리고 P-SCH에 사용되는 ZC 시퀀스의 원시 인덱스의 수를 증가시키는 경우에도 제안하는 방식에 따라 접합 대칭 관계를 만족하는 ZC 시퀀스의 원시 인덱스들을 정의하여 다양한 제어정보를 나타낼 수 있을 것이다.

도 6은 2개의 SSS가 S-SCH에 물리적으로 맵핑되는 일 예를 나타낸다.

도 6을 참조하면, S-SCH에서, DC 부반송파를 포함한 63 부반송파에 길이 N=31인 시퀀스 2개가 맵핑된다고 하자. 논리적인 표현은 사용되는 SSS를 나타내고, 물리적인 표현은 SSS가 S-SCH를 통해 전송될 때 SSS가 맵핑되는 부반송파를 나타낸다. S1(n)은 제1 SSS(SSS1)의 n번째 개체이고, S2(n)는 제2 SSS(SSS2)의 n번째 개체를 나타낸다. 제1 SSS(SSS1) 및 제2 SSS(SSS2)는 서로 인터리빙되어(interleaved) 연결된(concatenation) 형태로 물리적인 부반송파에 맵핑된다. 이러한 방식을 분산적인 맵핑(distributed mapping)이라 한다.

한편, 제1 SSS 및 제2 SSS는 인터리빙되지 않고 국부적으로 밀집되어 물리적 부반송파에 맵핑될 수도 있다. 이러한 방식을 국부적인 맵핑(localized mapping)이라 한다.

수학식 9는 S-SCH에 맵핑되는 SSS를 위한 시퀀스를 나타낸다.

여기서, s_x ^(m)(n)은 SSS, c_x ⁽ⁿ⁾은 PSS 기반의 스크램블링 코드(PSS based-scrambling code), z_x ^(m)(n)은 세그먼트 기반 스크램블링 코드(segment based scrambling code)를 나타낸다. SSS는 2개의 스크램블링 코드로 스크램블링된다.

수학식 10은 SSS, PSS 기반의 스크램블링 코드 및 세그먼트 기반 스크램블링 코드를 생성하기 위한 m-시퀀스의 생성 다항식(generating polynomial)을 나타낸다.

SSS, PSS 기반의 스크램블링 코드 및 세그먼트 기반 스크램블링 코드는 m-시퀀스의 생성 다항식으로부터 생성되는 시퀀스의 순환 쉬프트(cyclic shift) 버전이 사용된다.

<S-SCH에서 전용 MBMS 지시>

이제, S-SCH을 통하여 전용 MBMS 여부를 지시하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7은 전용 MBMS 여부를 지시하기 위하여 S-SCH에 SSS를 맵핑하는 일 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, S-SCH에서 SSS의 위상을 변조(phase modulation)시킬 수 있으며, S-SCH의 위상 변조로 전용 MBMS 여부를 지시할 수 있다. 위상 변조는 주파수 영역 또는 시간 영역에서 부반송파에 맵핑되는 신호에 M-PSK(Phase Shift Key) 심볼을 변조시키는 것을 의미한다. 예를 들어, BPSK(Binary Phase Shift Key) 심볼을 이용하여 1 비트의 정보를 추가할 수 있으며, QPSK(Quadrature Phase Shift Key) 심볼을 이용하여 2 비트의 정보를 추가할 수 있다. M-PSK 변조는 시퀀스의 검출 성능에 영향을 주지 않고 추가적인 정보를 실을 수 있는 방법이다. M-PSK는 8-PSK, 16-PSK 등이 될 수 있으며 제한이 없다. 그리고 SSS의 위상 변조는 논리적인 표현의 SSS 상에서 수행되거나 물리적인 표현의 SSS 상에서 수행될 수도 있다.

S-SCH에 제1 SSS(SSS1) 및 제2 SSS(SSS2)가 분산적인 맵핑 방식으로 맵핑된다고 하자. 이때, BPSK 심볼을 이용하여 전용 MBMS 여부를 지시할 수 있다. 전용 MBMS 이면 S-SCH에 -1을 변조하고, 전용 MBMS가 아니면 S-SCH에 +1을 변조할 수 있다. 또는 전용 MBMS 이면 S-SCH에 +1을 변조하고, 전용 MBMS가 아니면 S-SCH에 -1을 변조할 수 있다. 제1 SSS 및 제2 SSS가 맵핑되는 S-SCH를 (SSS1, SSS2)로 나타낼 때, +1이 변조된 S-SCH에서는 (+SSS1, +SSS2) 신호가 전송되고 -1이 변조된 S-SCH에서는 (-SSS1, -SSS2) 신호가 전송된다.

여기서는 하나의 S-SCH을 나타내었으나, 무선 프레임의 제1 S-SCH 및 제2 S-SCH 모두에 -1 또는 +1을 변조하거나, 제1 S-SCH 및 제2 S-SCH 중 어느 하나에만 -1 또는 +1을 변조할 수 있다. 그리고 제1 SSS 및 제2 SSS 중 어느 하나에만 M-PSK 심볼을 변조하여 전용 MBMS 여부 이외에 다른 제어정보를 지시할 수도 있다. 예를 들어, S-SCH을 통하여 (+SSS1, -SSS2) 신호, (-SSS1, +SSS2) 신호 등이 전송될 수 있고, 이는 다른 제어신호를 의미할 수 있다.

일반적으로 셀 탐색은 단말의 전원이 켜진 후 초기에 수행하는 초기 셀 탐색(initial cell search)과 핸드오버나 주변 셀 측정(neighbor cell measurement)을 수행하는 비-초기 셀 탐색(non-initial cell search)으로 구분된다. 이하에서는 초기 셀 탐색에 대해 예시적으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 비-초기 셀 탐색에도 그대로 적용될 수 있다.

셀 탐색에서 P-SCH와 S-SCH라는 하향링크 채널이 사용된다. P-SCH는 단말이 슬롯 동기 및/또는 주파수 동기를 획득하도록 하는 데에 이용되며, S-SCH는 단말이 프레임 동기 및 물리계층 셀 ID 그룹을 획득하도록 하는 데에 이용된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 검색 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 단말은 P-SCH를 검색한다(S110). 단말은 P-SCH를 통해 슬롯 동기 또는 심볼 동기를 획득한다. 또한, P-SCH를 통해 주파수 동기를 획득할 수 있다. 단말에 전원이 인가되면, 단말은 초기 셀의 시스템 동기화 및 셀의 고유한 물리계층 셀 ID를 검출해야 한다. 초기 셀은 전원이 인가된 시점에서 단말의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)에 따라 결정되는데, 일반적으로, 초기 셀은 단말의 하향링크 수신 신호에 포함된 각 기지국의 신호 성분 중 가장 큰 신호 성분에 해당되는 기지국의 셀을 의미한다.

P-SCH를 통하여 전용 MBMS 지시자가 전송되는 경우, 단말은 P-SCH를 통하여 전용 MBMS 지시자를 검출할 수 있다. 단말은 P-SCH에서 접합 대칭 관계를 가지는 2개의 PSS의 상관값을 한 번에 산출할 수 있다. 예를 들어, 표 2에서 단말은 u=25 또는 u=38의 상관값을 산출하여 전용 MBMS 지시자의 여부를 알 수 있다. 단말은 접합 대칭 관계를 가지는 2개의 PSS의 상관값을 한 번의 연산으로 산출할 수 있으므로 연산량의 증가 없이 물리계층 ID를 나타내는 PSS와 함께 전용 MBMS 지시자를 검출할 수 있다. 전용 MBMS 지시자가 검출되면 단말은 정의된 전용 MBMS 무선 프레임에 따라 MBMS를 이용할 수 있다.

이어서, 단말은 S-SCH를 검색한다(S120). 단말은 S-SCH를 통해 프레임 동기를 획득한다. 그리고 단말은 S-SCH의 SSS 및 P-SCH의 PSS를 이용하여 셀 ID 정보를 획득한다. 또한, 단말은 안테나 설정이나 기타 정보를 얻을 수 있다.

S-SCH를 통하여 전용 MBMS 지시자가 전송되는 경우, 단말은 S-SCH를 통하여 전용 MBMS 지시자를 검출할 수 있다. 단말은 P-SCH을 통하여 전송되는 PSS를 이용하여 채널을 추정하고, 추정된 채널을 S-SCH에 보상하고 SSS를 검출한다. SSS 검출시 단말은 변조된 위상 성분만을 가지고 MBMS 지시자를 검출할 수 있으며, 추가적인 검출 과정이 요구되지 않는다. 즉, 단말은 SSS가 위상 변조된 경우나 되지 않은 경우나 동일한 과정으로 SSS를 검출할 수 있으며, 이로써 전용 MBMS 여부를 알 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 4는 무선 프레임 구조의 또 다른 예를 나타낸다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임이다.

Claims

무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법에 있어서,

P-SCH(Primary-Synchronization Channel)을 검색하는 단계;

상기 P-SCH를 통하여 PSS(Primary Synchronization Signal)를 수신하는 단계; 및

상기 PSS의 상관값을 구하여 전용 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 여부를 지시하는 MBMS 지시자를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 PSS는 ZC(Zadoff-Zhu) 시퀀스이고 상기 ZC 시퀀스의 길이가 N_ZC일 때, 상기 MBMS 지시자는 u₁+u₂=N_ZC을 만족하는 원시 인덱스 u₁ 및 u₂에 해당하는 2개의 ZC 시퀀스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법(N_ZC은 양의 정수이고, u₁, u₂는 상기 N_ZC에 서로 소수(relative prime)인 N_ZC보다 작은 자연수).
제2 항에 있어서, 상기 원시 인덱스 u₁ 및 u₂에 해당하는 2개의 ZC 시퀀스 중에서 상기 MBMS 지시자 이외의 다른 하나는 물리계층 ID를 지시하는 시퀀스인 것을 특징으로 하는 방법.
제1 항에 있어서, S-SCH(Secondary-Synchronization Channel)을 통하여 프레임 동기를 위한 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선통신 시스템에서 단말이 셀 탐색 과정을 수행하는 방법에 있어서,

P-SCH을 통하여 PSS를 수신하는 단계;

상기 P-SCH을 통하여 추정되는 채널을 이용하여 S-SCH을 통하여 프레임 동기를 위한 SSS를 수신하는 단계; 및

상기 SSS의 위상 변조로 표현되는 전용 MBMS 여부를 지시하는 MBMS 지시자를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
제5 항에 있어서, 상기 S-SCH에서 상기 SSS로 서로 다른 2개의 시퀀스가 사용되고, 상기 2개의 시퀀스의 위상을 변조하여 상기 MBMS 지시자를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
무선통신 시스템에서 하향링크 동기 신호를 전송하는 방법에 있어서,

P-SCH를 통하여 제1 PSS를 전송하는 단계; 및

상기 P-SCH를 통하여 제2 PSS를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 PSS 및 상기 제2 PSS는 한 번의 연산으로 상관값이 구해지는 접합 대칭(conjugate symmetry) 관계인 것을 특징으로 하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 제1 PSS는 물리계층 ID를 지시하는 시퀀스이고, 상기 제2 PSS는 전용 MBMS 여부를 지시하는 MBMS 지시자인 것을 특징으로 하는 방법.