KR20090082967A - 통신 시스템에서 방송 채널의 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 방송 채널의 전송 방법 및 장치에 관한 것으로서, TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, 상위 계층 정보에 대한 전송 심볼을 수신하는 과정과, 상기 물리 프레임의 패턴을 생성하여 타이밍 정보를 삽입하는 과정을 포함함으로써 상기 방송 채널의 수신을 매우 효율적이면서 단순하게 수행할 수 있다.

BCH(Broadcast Channel), PBCH(Physical Broadcast Channel), 천공, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)

Description

통신 시스템에서 방송 채널의 전송 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR SENDING BROSDCAST CHANNEL IN COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에서 방송 채널의 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 상기 방송 채널의 물리적 프레임 정보를 동시에 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 기반으로 하는 LTE(Long Term Evolution) 하향링크 시스템에서는 해당 셀에 대한 물리/상위 계층 정보(BCH Transport Block)를 물리채널인 PBCH(Physical Broadcast Channel)로 전송한다. 여기서 상기 전송방법은 사용자의 컨트롤(control)/트래픽(Traffic)을 전송하는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)/PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)과 같은 물리채널들은 1ms(1 subframe) TTI(Transmit Time Interval)단위로 상위 계층으로부터 전송될 데이터를 받아 채널부호화, 레이트 매칭(rate matching), 스크램블링(scrambling), 변조 등의 일련의 단계를 거쳐 물리 채널에 전송되나, 상기 방송 채널(PBCH)는 40ms(40 subframes, 4 radioframes) 단위로 상위 계층으로부터 전송될 데이터를 받아 상기 채널부호화, 레이트 매칭, 스크램블링, 변조를 수행한 후, 이것을 10ms(1 Radio frame = 10 subframs) 단위마다 10ms의 첫번째 subframe에 분할하여 도 2에 도시된 바와 같이 4번 전송(PBCH #1, #2, #3, #4)한다. 여기서, 분할 전송된 상기 PBCH #1, #2, #3, #4 각각은 셀프 디코데이블(Self-decodable) 하며, 이는 낮은 코드 레이트(Code rate)의 채널 부호화와, 레이트 매칭이 적용됨을 의미한다.

상기 도 1은 LTE 시스템에서 상기 PBCH가 전송되는 subframe, 즉, 10ms Radio frame의 첫 번째 subframe에 대한 대략적인 구조를 PBCH를 중심으로 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 수신기에서는 채널 환경이 좋은 경우 임의의 타이밍에 1회 수신한 PBCH #1, PBCH #2, PBCH #3, PBCH #4만을 사용하여 복호화를 수행하여 셀 정보를 획득할 수 있으나, 상기 채널 환경이 좋지 않은 경우는 상기 40ms 내에 전송된 PBCH들을 결합하여 상기 복호화를 수행함으로 수신 성공 확률을 높인다.

그러나, 상기 채널환경이 좋지 않은 경우, 상기 PBCH들의 결합을 위한 상기 PBCH 전송의 타이밍 정보는 별도의 시그널링 없이 40ms단위로 적용되는 스크램블링 코드의 검출 및 판별을 통하여 검출해야 한다. 다시 말해, 40ms 단위로 새로운 PBCH가 전송되고 있지만 수신기에서는 PSCH/SSCH를 통하여 10ms 타이밍만을 획득할 수 있을 뿐 40ms에 대한 정확한 타이밍 정보를 가지고 있지 않기 때문에 상기 PBCH에 대한 수신 동작을 수행할 경우 BCH의 정보를 획득하는 데 매우 소모적인 동작을 수행해야 하며 이러한 수신 동작을 수행하기 위해 수신기의 복잡도 증가가 요구되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 통신 시스템에서 방송 채널의 전송 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 방송 채널의 물리적 프레임 정보를 동시에 전송하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 방법은, TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, 상위 계층 정보에 대한 전송 심볼을 수신하는 과정과, 상기 물리 프레임의 패턴을 생성하여 타이밍 정보를 삽입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 통신 시스템에서 송신기로부터 방송 채널을 수신하기 위한 수신기의 방법은, 수신되는 물리 프레임의 패턴 정보를 통해 상기 물리 프레임이 TTI(Transmit Time Interval) 내의 몇 번째 물리 프레임에 해당하는지에 대한 타이밍 정보를 검출하는 과정과, 기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하는지 검사하는 과정과, 상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하면, 상기 검출된 타이밍 정보를 통해 상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보와 상기 수신되는 물리 프레임의 정보를 결합하는 과정을 포 함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3견지에 따르면, 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기는, TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, 상위 계층 정보에 대한 전송 심볼을 수신하여 변조하는 심볼 변조기와, 상기 물리 프레임의 패턴을 생성하여 타이밍 정보를 삽입하는 패턴 생성기와, 상기 심볼 변조기에 의해 변조된 전송 심볼과 상기 패턴 생성기에 의해 생성된 패턴을 기반으로 물리 자원에 할당하는 리소스 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4견지에 따르면, 통신 시스템에서 송신기로부터 방송 채널을 수신하기 위한 수신기는, 수신되는 물리 프레임의 패턴 정보를 통해 상기 물리 프레임이 TTI(Transmit Time Interval) 내의 몇 번째 물리 프레임에 해당하는지에 대한 타이밍 정보를 검출하는 패턴 검출기와, 기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하는지 검사하여 존재하면, 상기 검출된 타이밍 정보를 통해 상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보와 상기 수신되는 물리 프레임의 정보를 결합하는 컴바이너를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 통신 시스템에서 방송 채널의 전송 시, 임의의 시간에 전송되는 PBCH가 몇 번째에 해당하는 지를 표시하여 전송함으로써, 상기 방송 채널의 수신을 매우 효율적이면서 단순하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명에서는 통신 시스템에서 임의의 시간에 전송되는 PBCH가 몇 번째에 해당하는 PBCH인지 표시하는 패턴을 생성하여 전송하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서 OFDM을 기반의 통신 시스템 및 LTE 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.

또한, 일반적으로 방송 채널(Broadcasting channel)은 임의의 해당 셀 또는 임의의 기지국이 서비스하는 해당 지역 내에 속한 단말이 반드시 알아야 하는 정보들을 전송하므로 전송 환경이 열악한 상황에서도 수신이 가능하도록 매우 낮은 채널 코딩률을 적용함과 동시에 반복 전송 기법(예: Incremental redundancy)을 적용하여 전송한다. 본 발명은 기본적으로 이러한 특성을 가지는 방송 채널에 대한 것이나, 이하 본 발명에서의 방송 채널은 상기 설명한 방송 채널과 이러한 특성을 가 지는 채널과 같이 유사한 방식으로 전송되는 채널에 대해서도 적용 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 블록구성을 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 송신기는 CRC 추가부(200), 채널부호기(202), 레이트매칭기(204), 스크램블러(206), 심볼 변조기(208), 패턴생성기(210), 리소스할당기(212), 신호변조기(214)를 포함하여 구성된다.

상기 CRC 추가부(200)는 입력되는 상위 계층 정보(High Layer Information)에 대한 올바른 수신에 대한 확인을 위하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 정보를 추가하여 상기 채널 복호기(202)로 출력한다.

상기 채널 부호기(202)는 입력받은 상위 계층 정보를 에러 정정(Error Correction)을 위해 부호화(Coding)하여 상기 레이트 매칭기(204)로 출력한다.

상기 레이트 매칭기(Rate matching)(204)는 입력받은 상위 계층 정보가 이에 해당하는 물리 채널로 전송될 때, 할당된 물리 채널의 전송 자원(Physical Resource - Frequency/time)에 할당 가능하도록 repetition, puncturing 등을 수행하여 상기 스크램블러(206)로 출력한다.

상기 스크램블러(206)는 상기 레이트 매칭기(204)의 출력에 임의의 신호 패턴 또는 코드를 마스킹(masking)하여 다른 채널과의 구분될 수 있도록 스크램블링(scrambling)하여 상기 심볼 변조기(208)로 출력한다.

상기 심볼 변조기(208)는 비트 단위의 정보를 신호의 위상, 주파수, 신호 크 기 등을 통해 변조하여 상기 리소스 할당기 (212)로 출력한다.

상기 패턴 생성기(210) 1 TTI에 대한 상위 계층 정보가 여러 개의 물리 프레임으로 전송될 때, 각 전송 프레임이 TTI 내에서 몇 번째 물리 프레임인지를 나타낼 수 있도록 물리 자원에 전송할 신호의 패턴을 생성하고 상기 패턴의 물리 자원상의 위치를 나타내어 상기 리소스 할당기(212)로 출력한다.

상기 리소스할당기(212)는 상기 심볼 변조기(208)로 부터 입력된 발생된 상위 정보에 대한 전송 심볼과 상기 패턴 생성기(210)로 부터 입력되는 패턴 신호 및 타이밍 정보를 기반으로 물리 자원에 할당하여 상기 신호 변조기(214)에 출력한다.

상기 신호 변조기(214)는 입력되는 프레임을 OFDMA, CDMA, SC-FDMA 등과 같은 특정 전송 기법에 대한 변조 및 전송을 위해 반송파(Carrier) 변조한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기로부터 방송 채널을 수신하는 수신기의 블록구성을 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 수신기는 신호복조기(300), 리소스 해제기(302), 패턴 검출기(304), 심볼 복조기(306), 디스크램블러(308), 컴바이너(310), 레이트 디매칭기(312), 채널복호기(314), CRC 검사부(316)을 포함하여 구성된다.

상기 신호복조기(300)는 상기 송신로부터 방송 채널이 수신되면 수신되는방송 채널을 복조하여 상기 리소스 해제디(302)에 출력한다.

상기 리소스 해제기(302)는 타이밍 정보를 부가하기 위하여 물리 자원에 할 당된 패턴 신호의 위치를 구분하여 상기 패턴 검출기(304)에 수신된 패턴 신호를 제공하며, 이를 제외한 상위 계층 정보 전송용 신호들은 상기 심볼 복조기(306)로 출력한다.

상기 패턴 검출기(304), 천공 패턴이 전송된 경우 TTI 내의 여러 가지 물리 프레임에 따른 천공 패턴의 위치에 따른 측정(전력 등)을 수행하고 이를 비교함으로써 이번에 수신된 물리 프레임이 TTI 내의 몇 번째 물리 프레임에 해당하는지에 대한 타이밍 정보를 검출한 후 상기 컴바이너(Combiner)(310)로 출력한다. 만일, 특정 신호와 시퀀스(sequence) 등을 사용한 경우 이에 대한 상관기 및 특정 신호 및 시퀀스에 대한 버퍼 또는 발진기가 추가로 요구된다.

상기 심볼 복조기(306), 입력되는 신호를 복조하여 상기 디스크램블러(308)에 출력하고 상기 디스크램블러(308)는 입력되는 신호를 디스크램블링(Descrambling)하여 상기 컴바이너(310)에 출력한다.

상기 컴바이너(Combiner)(310)는 상기 패턴 검출기(304)로부터 입력된 타이밍 정보를 기반으로 기존 수신된 물리 프레임의 정보가 있는 경우 이를 결합함으로써 수신 성능을 증가시킨다. 이때 Chase combining 또는 IR 수신을 위한 결합이 수행된다.

상기 레이트 디매칭기(312)는 상기 컴바이너(310)에 의해 결합된 결과를 가지고 상기 채널 복호기(314)가 연산을 수행할 수 있는 신호의 형태 및 수로 변환하여 출력한다.

상기 채널복호기(314)는 상기 레이트 디매칭기(312)로 부터 입력되는 신호를 복호화하여 상기 CRC검사부로 출력하며 상기 CRC 검사부(316)는 CRC 검사를 통하여 방송 채널의 올바른 수신을 판별한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 TTI 내의 물리 프레임에 대한 전송 타이밍정보를 전송하는 예를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 40ms TTI 중 첫번째 10ms에 천공(401, 403)한 신호, (b)는 두번째 10ms에 천공(405, 407)한 신호, (c)는 세번째 10ms에 천공(409, 411)한 신호, (d)는 네번째 10ms에 천공(401, 403)한 신호임을 확인할 수 있다.

여기서, 상기 신호는 천공을 기본으로 하여 예를 들었지만 추가적으로 우수한 상관 특성을 가지는 신호 또는 시퀀스를 천공 대신 사용할 수 있다. 그 다음으로 이러한 신호가 전송되는 물리 자원 상의 타이밍 정보는 기본적으로 TTI 내의 각 물리 프레임을 구별할 수 있는 서로 다른 다양한 형태를 갖는다.

상기 도 4와 같이 신호에 패턴을 주어 전송하면, 수신단에서는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT) 이후 주파수 도메인에서 천공된 위치에 해당하는 서브캐리어(subcarrier)에 대한 측정치(전력 등)와 다른 서브캐리어의 측청치의 차이를 비교함으로써 이번에 수신된 PBCH가 몇 번째 10ms TTI에 해당하는지 검출할 수 있다. 이때, 상기 천공 패턴은 하나의 예시일 뿐이며, 다양한 천공 패턴을 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 송신기는 501단계에서 상위 계층 정보가 수신되면, 503단계로 진행하여 상기 상위 계층 정보에 CRC 정보를 추가한다.

이후, 상기 송신기는 505단계에서 상기 CRC정보가 추가된 상위 계층 정보를 채널부호화하고 507단계로 진행하여 레이트 매칭한다.

이후, 상기 송신기는 509단계에서 상기 레이트 매칭된 상위 계층 정보를 스크램블링하고 511단계로 진행하여 심볼을 변조하고, 513단계에서 상기 상위 계층 정보의 패턴과 물리 프레임에 대한 타이밍 정보를 생성한다.

이후, 상기 송신기는 515단계에서 상기 상위 계층 정보에 리소스를 할당하고 517단계로 진행하여 변조한다.

이후, 상기 송신기는 519단계에서 상기 상위 계층 정보를 송신하고 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기로부터 방송 채널을 수신하는 수신기의 절차를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 수신기는 501단계에서 송신기로부터 신호가 수신되면 603단계로 진행하여 상기 수신되는 신호를 복조한다.

이후 상기 수신기는 605단계에서 상기 신호의 리소스를 해제하고 607단계로 진행하여 심볼 복조를 수행한다.

이후, 상기 수신기는 609단계에서 신호를 디스크램블링하고 611단계에서 패턴 정보를 통해 물리 프레임을 구별하고 613단계에서 기존 수신된 물리 프레임 정보가 존재하는지 검사한다.

만일, 상기 기존 수신된 물리 프레임 정보가 존재하면, 상기 수신기는 615에서 상기 기존에 수신된 물리 프레임 정보를 결합한다. 한편, 상기 기존 수신된 물리 프레임 정보가 존재하지 않으면, 상기 수신기는 617단계로 진행하여 이후 단계를 수행한다.

이후, 상기 수신기는 617단계에서 상기 신호를 레이트 디매칭하고 619단계로 진행하여 채널 복호화한다.

이후, 상기 수신기는 621단계에서 CRC 검사를 하고 CRC가 정상인지 검사한다. 만일, 상기 CRC 검사가 정상이면 상기 채널 복호화 결과를 상위 계층으로 전달한다. 한편, 상기 CRC 검사가 정상이 아니면, 상기 수신기는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 LTE 시스템에서 PBCH가 전송되는 서브프레임의 구조를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 블록구성을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기로부터 방송 채널을 수신하는 수신기의 블록구성을 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 TTI 내의 물리 프레임에 대한 전송 타이밍정보를 전송하는 예를 도시하는 도면, 및

도 5는 본 발명에 따른 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 절차를 도시하는 도면.

Claims (12)

1. 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기의 방법에 있어서,

   TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, 상위 계층 정보에 대한 전송 심볼을 수신하는 과정과,

   상기 물리 프레임의 패턴을 생성하여 타이밍 정보를 삽입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 물리 프레임에 대한 타이밍 정보는,

   널(Null) 신호 또는 천공을 삽입하여 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 물리 프레임에 대한 타이밍 정보는,

   신호 또는 시퀀스를 삽입하여 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 통신 시스템에서 송신기로부터 방송 채널을 수신하기 위한 수신기의 방법에 있어서,

   수신되는 물리 프레임의 패턴 정보를 통해 상기 물리 프레임이 TTI(Transmit Time Interval) 내의 몇 번째 물리 프레임에 해당하는지에 대한 타이밍 정보를 검출하는 과정과,

   기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하는지 검사하는 과정과,

   상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하면, 상기 검출된 타이밍 정보를 통해 상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보와 상기 수신되는 물리 프레임의 정보를 결합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 물리 프레임에 대한 타이밍 정보는,

   널(Null) 신호 또는 천공의 삽입인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 물리 프레임에 대한 타이밍 정보는,

   특정 신호 또는 시퀀스의 삽입인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 통신 시스템에서 방송 채널을 전송하기 위한 송신기에 있어서,

   TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, TTI(Transmit Time Interval)내의 물리 프레임 전송 시, 상위 계층 정보에 대한 전송 심볼을 수신하여 변조하는 심볼 변조기와,

   상기 물리 프레임의 패턴을 생성하여 타이밍 정보를 삽입하는 패턴 생성기와,

   상기 심볼 변조기에 의해 변조된 전송 심볼과 상기 패턴 생성기에 의해 생성된 패턴을 기반으로 물리 자원에 할당하는 리소스 할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치,
8. 제 7항에 있어서,

   상기 패턴 생성기는,

   널(Null) 신호 또는 천공을 삽입하여 물리 프레임에 대한 타이밍 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 패턴 생성기는,

   특정 신호 또는 시퀀스를 삽입하여 물리 프레임에 대한 타이밍 정보를 표시 하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 통신 시스템에서 송신기로부터 방송 채널을 수신하기 위한 수신기에 있어서,

    수신되는 물리 프레임의 패턴 정보를 통해 상기 물리 프레임이 TTI(Transmit Time Interval) 내의 몇 번째 물리 프레임에 해당하는지에 대한 타이밍 정보를 검출하는 패턴 검출기와,

    기존에 수신된 물리 프레임의 정보가 존재하는지 검사하여 존재하면, 상기 검출된 타이밍 정보를 통해 상기 기존에 수신된 물리 프레임의 정보와 상기 수신되는 물리 프레임의 정보를 결합하는 컴바이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
11. 제 10항에 있어서,

    상기 패턴 검출기는,

    널(Null) 신호 또는 천공을 통하여 물리 프레임에 대한 타이밍 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 패턴 검출기는,

    특정 신호 또는 시퀀스를 통하여 물리 프레임에 대한 타이밍 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.

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