KR20110009552A - The method of frame synchronization acquisition and the cell search method robust to a interference of multi-cell - Google Patents

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KR20110009552A
KR20110009552A KR1020090067004A KR20090067004A KR20110009552A KR 20110009552 A KR20110009552 A KR 20110009552A KR 1020090067004 A KR1020090067004 A KR 1020090067004A KR 20090067004 A KR20090067004 A KR 20090067004A KR 20110009552 A KR20110009552 A KR 20110009552A
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염석준
유강희
오윤석
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주식회사 케이티
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Abstract

PURPOSE: A frame synchronization acquiring method and a cell search method using the same for increasing multi cell interference and for reducing computational complexity are provided to strengthen multi cell interference generated about a cell edge. CONSTITUTION: An initial frame synchronization having a maximum value a step 1 correlation timing metric is acquired(403). Step 2 is acquired in a point synchronization point(404). A step 2 correlation timing metric is acquired by using the power size of a reception signal(405). A last frame synchronous point is determined by a step 2 correlation using the frame synchronization having the maximum value in the timing metric(406).

Description

다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법{The method of frame synchronization acquisition and the cell search method robust to a interference of multi-cell}The method of frame synchronization acquisition and the cell search method robust to a interference of multi-cell}

본 발명은 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행하여, 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한, 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for obtaining frame synchronization robust to multi-cell interference and a cell searching method using the same. More particularly, the present invention relates to a frame of a two-step procedure using repeated characteristics, conjugate symmetry, and power characteristics in a time domain of a preamble in a frame. The frame acquisition method and the cell search using the same are robust to the multi-cell interference effect generated near the cell edge by performing the synchronization acquisition and performing the sector ID search and the cell ID search in the two-step procedure using the obtained frame synchronization. It is about a method.

최근에 초고속 데이터 통신망으로 휴대 인터넷[와이브로(WiBro), 와이맥스(WiMAX), 모바일 와이맥스(M-WiMAX) 등, 이하 '무선 통신망'이라 함]이 각광받고 있다. 이하, 와이맥스를 예로 들어 설명하기로 한다.Recently, the portable Internet (WiBro, WiMAX, M-WiMAX, etc., hereinafter referred to as 'wireless communication network') has been spotlighted as a high-speed data communication network. Hereinafter, WiMAX will be described as an example.

와이맥스 시스템에서는 다중 접속 기법으로 직교 주파수 분할 다중 접 속(OFDMA; Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기법을 사용하고, 이중화 기법으로 시분할 이중화(TDD; Time Division Duplex) 기법을 사용한다.In the WiMAX system, an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) technique is used as a multiple access scheme, and a time division duplex (TDD) scheme is used as a duplication scheme.

일반적으로, OFDMA 기법은 주파수의 직교성을 이용하여 다수의 부반송파 신호를 동시에 전송함으로써 전송 용량에 보호 구간을 두어 다중 경로 페이딩 환경에서의 성능 열화를 감소시키는 이점이 있지만, 다른 전송 기법에 비해 동기 성능이 전체 시스템 성능에 많은 영향을 미친다. 예컨대, 이는 잘못된 동기로 인해 심볼간 간섭 뿐만 아니라 부반송파간 간섭이 발생되기 때문이다.In general, the OFDMA technique has the advantage of reducing performance degradation in a multipath fading environment by providing a guard interval in transmission capacity by simultaneously transmitting multiple subcarrier signals using frequency orthogonality. It has a big impact on overall system performance. For example, this is because incorrect synchronization causes not only inter-symbol interference but also inter-carrier interference.

와이맥스 시스템에서 단말이 동기를 획득하기 위해서는, 먼저 채널 추정을 위한 파일럿 검출과, 이후 데이터의 적절한 검출을 위해 프레임간의 경계를 찾아내는 프레임 동기 과정을 수행한다. 이러한 프레임 동기 과정은 단말에서 수신받은 신호가 어느 셀[기지국]로부터 전송된 신호인지를 확인하는 셀 탐색 과정을 수행할 수 있도록 하기 위한 선행 과정인 것이다.In order to acquire synchronization in the WiMAX system, the UE first performs pilot detection for channel estimation and then frame synchronization process for finding a boundary between frames for proper detection of data. This frame synchronization process is a preceding process for performing a cell search process for identifying which cell [base station] the signal received by the terminal is.

와이맥스 시스템에 사용되는 종래의 OFDMA 기반 시간 동기 및 주파수 동기 기법은 크게 보호 구간에서의 반복 특성을 이용하는 기법과, 하향 링크의 기지국[송신단]이 전송해 주는 프리앰블 또는 파일럿과 같은 특별한 신호를 이용하는 기법으로 나누어 질 수 있다.Conventional OFDMA-based time synchronization and frequency synchronization techniques used in the WiMAX system mainly use repetition characteristics in the guard interval and techniques using special signals such as preambles or pilots transmitted by the downlink base station [transmitter]. Can be divided.

'Van de Beek'는 보호 구간의 반복 특성을 이용하여 보호 구간만큼의 상관값이 최대가 되는 지점을 찾는 최대 우도(ML; Maximum Likelihood) 기반의 심볼 및 주파수 동기 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 다중 경로 페이딩 채널에서 다중 경로 지연 확산에 의한 보호 구간 데이터의 손상으로 인한 성능 저하가 발생되는 문제점이 있다.'Van de Beek' proposed a maximum likelihood (ML) based symbol and frequency synchronization method to find the point where the correlation value of the guard interval is the maximum using the repetition characteristics of the guard interval. However, such a prior art has a problem in that performance is degraded due to corruption of guard interval data due to multipath delay spread in a multipath fading channel.

위와 같은 'Van de Beek' 기법의 문제점을 해소하기 위해[성능 저하를 줄이기 위해], 'Lin'은 'Van de Beek' 기법을 변형하여 페이딩 채널을 고려한 최대 우도 기반의 심볼 및 주파수 동기 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 심볼 동기만 고려한 것일 뿐 프레임 동기 획득을 고려하지 못해 정확한 프레임 동기 획득 성능을 제공하지 못하는 문제점이 있다.In order to solve the above problems of Van de Beek technique [reducing performance degradation], 'Lin' modified the 'Van de Beek' technique to propose the maximum likelihood based symbol and frequency synchronization technique considering the fading channel. It was. However, such a conventional technology does not consider frame synchronization but only provides symbol synchronization and thus does not provide accurate frame synchronization performance.

한편, 와이맥스 시스템에서는 기지국에서 매 프레임의 첫번째 심볼에 프리앰블을 삽입하여 단말로 전송하고, 단말에서 이 프리앰블을 이용하여 프레임 동기를 획득하고서 셀 탐색을 수행한다.In the WiMAX system, a base station inserts a preamble into a first symbol of every frame and transmits the preamble to the terminal, and the terminal performs a cell search by acquiring frame synchronization using the preamble.

종래의 프레임 동기 기법 중 프레임의 첫번째 심볼에 어떠한 데이터도 삽입하지 않고서 전송하는 기법이 있는데, 이러한 종래기술은 와이맥스와 같이 버스트 전송 구조에서 빈 심볼과 버스트와 버스트 사이의 데이터가 없는 구간과의 구별이 모호해져 정확한 프레임 동기 획득 성능을 제공하지 못하는 문제점이 있다.Among conventional frame synchronization techniques, there is a technique of transmitting without inserting any data into the first symbol of the frame. This conventional technique distinguishes an empty symbol from a burst transmission structure, such as WiMAX, with no data between bursts and bursts. There is a problem that it is ambiguous and does not provide accurate frame synchronization acquisition performance.

그리고, 종래기술 중 미리 알고 있는 프리앰블을 이용하여 시간 영역으로 정합 필터링(matched filtering)을 수행하는 기법이 있으나, 이러한 종래기술은 모든 셀과 섹터에 해당하는 프리앰블에 대해 정합 필터링을 수행해야 되므로 프레임 동기 획득에 있어 매우 많은 연산량이 요구되어 그 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.In addition, there is a technique for performing matched filtering in a time domain using a preamble known in the prior art, but since the conventional technique requires matching filtering on preambles corresponding to all cells and sectors, frame synchronization is performed. There is a problem in that a very large amount of computation is required for the acquisition and its complexity increases.

한편, 'Schmidl'과 'Cox'는 주파수 영역의 짝수번째 부반송파에 QPSK 신호를 매핑한 프리앰블의 시간 영역에서 2번 반복되는 특성을 이용하여 프레임 동기를 획 득하는 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 상관도 타이밍 메트릭이 보호 구간만큼 평탄한 최대 지점을 가지고 있기 때문에 프레임 동기 지점의 모호성이 있고 이로 인한 성능 열화가 크다는 문제점이 있다.Meanwhile, Schmidl and Cox have proposed a method of acquiring frame synchronization by using a property that is repeated twice in the time domain of a preamble in which a QPSK signal is mapped to an even subcarrier in a frequency domain. However, this prior art has a problem in that the synchronous timing metric has a maximum point flat as the guard interval, the ambiguity of the frame sync point, resulting in a large performance deterioration.

한편, 'Minn'은 'Schmidl & 'Cox' 기법을 개선하여 상관도 타이밍 메트릭을 보호 구간 길이만큼 한 번 더 평균함으로써 프레임 동기 지점의 모호성을 줄일 수 있는 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 종래기술은 와이맥스 시스템의 프리앰블 구조가 같은 셀 내에서도 3개의 서로 다른 섹터에 겹치지 않는 다른 종류의 부반송파 집합을 사용하도록 설계되어 있어서, 단말[사용자]이 셀 가장자리에 위치한 경우에 모든 섹터로부터 수신되는 신호가 비슷한 전력으로 동시에 수신되고, 이 경우 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성이 약해지면서 프레임 동기가 제대로 획득되지 못해 셀 탐색 실패 현상이 매우 빈번하게 발생되는 문제점이 있다. 이는 와이맥스 시스템에서 나타나는 심각한 문제로서, 이에 셀 가장자리에 위치한 단말을 위한 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 기법 및 셀 탐색 기법이 절실히 요구되고 있다.On the other hand, 'Minn' has proposed a technique to reduce the ambiguity of frame synchronization point by improving the Schmidl & 'Cox' technique by averaging the correlation timing metric once more by the guard interval length. However, this prior art is designed to use different types of subcarrier sets that do not overlap three different sectors in the same cell, even if the preamble structure of the WiMAX system is received from all sectors when the terminal [user] is located at the cell edge. At the same time, the signals are simultaneously received with similar power, and in this case, the characteristics of three repetitions in the time domain are weakened, so that frame synchronization is not properly obtained, and thus cell search failure occurs very frequently. This is a serious problem in the WiMAX system, and thus, there is an urgent need for a frame synchronization technique and a cell search technique that are robust to multi-cell interference for a terminal located at a cell edge.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행하여, 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한, 프레임 동기 획득 방법과 이를 이용한 셀 탐색 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems and meet the above requirements, and acquires frame synchronization in a two-step procedure by using the repeated characteristics, the conjugate symmetry characteristics, and the power characteristics in the time domain of the preamble in a frame. The frame synchronization acquisition method and the cell search method using the same are robust to the multi-cell interference effect generated near the cell edge by performing the sector ID search and the cell ID search in the two-step procedure using the obtained frame synchronization. The purpose is to provide.

예컨대, 본 발명은 프레임 동기를 획득하는데 있어 2 단계 수행 절차를 구성하여 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 연산 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.For example, an object of the present invention is to provide a method for obtaining frame synchronization, which reduces ambiguity of frame synchronization and reduces computational complexity by constructing a two-step procedure for obtaining frame synchronization.

또한, 본 발명은 상기의 2 단계의 프레임 동기 획득 절차를 구성하는데 있어 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성을 이용하여 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/3 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to construct the frame synchronization acquisition procedure of the above two stages, and as a first stage procedure, after the received signal sample and the symbol length by 1/3 of the received signal using three repeated characteristics in the time domain of the preamble signal It is an object of the present invention to provide a method for obtaining frame synchronization for examining correlation between received signal samples.

또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차에서 상관도를 구하는데 있어 재귀적인 방식을 이용해 연산 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method for obtaining frame synchronization, which reduces computational complexity by using a recursive method for obtaining correlation in the above-described one-step procedure.

또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차를 수행하는데 있어 프리앰블 신호의 크기가 데이터 영역의 신호 크기보다 큰 특성을 이용하여 상관도 타이밍 메트릭을 구 하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a frame synchronization acquisition method for obtaining a correlation timing metric by using a characteristic in which a size of a preamble signal is greater than a signal size of a data region in performing the above-described one-step procedure.

또한, 본 발명은 상기의 1 단계 절차를 수행하는데 있어 상관도 타이밍 메트릭의 최대값을 초기 프레임 동기로 정하고 이를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여, 이후의 2 단계 절차에서 획득할 최종 프레임 동기의 모호성을 줄이고 연산 복잡도를 줄여 프레임 동기를 결정하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention determines the maximum value of the correlation timing metric as the initial frame synchronization in performing the above one step procedure, and uses only received signal samples of two symbol lengths based on the maximum value of the correlation timing metric. It is an object of the present invention to provide a frame synchronization acquisition method for determining frame synchronization by reducing ambiguity of final frame synchronization and reducing computational complexity.

또한, 본 발명은 상기의 2 단계 절차를 수행하는데 있어 프리앰블 신호의 켤레 대칭 특성을 이용하여 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/2 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a frame synchronization acquisition method for investigating the correlation between the received signal samples and the received signal samples after 1/2 of the symbol length by using the conjugate symmetry characteristic of the preamble signal in performing the above two-step procedure. Its purpose is to.

또한, 본 발명은 상기의 2 단계 절차를 수행하는데 있어 초기 프레임 동기를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여 상관도를 계산하여 복잡도를 줄이는 프레임 동기 획득 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a frame synchronization acquisition method that reduces the complexity by calculating the correlation using only received signal samples of two symbol lengths centering on the initial frame synchronization in performing the above two-step procedure. .

한편, 본 발명은 셀 탐색을 수행하는데 있어 2 단계 수행 절차를 구성하여[1 단계 절차로서의 섹터 아이디 탐색, 2 단계 절차로서의 셀 아이디 탐색] 연산 복잡도를 줄이는 셀 탐색 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Meanwhile, another object of the present invention is to provide a cell search method for reducing a computational complexity by configuring a two-step procedure for performing a cell search (sector ID search as a first step procedure and cell ID search as a two step procedure).

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 방법은, OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기 획득 방법에 있어서, 수신신호 샘플과, 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 이용하여 1단계 상관값을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관값의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 상기 구한 1단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기를 획득하는 단계; 상기 획득한 초기 프레임 동기 지점과, 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 단계; 상기 2단계 상관값을 토대로 구한 수신신호 전력 크기를 이용하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 및 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 이용하여 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a frame synchronization acquisition method in an OFDMA-based wireless communication network, comprising: receiving signal samples and received signal samples delayed by 1/3 symbol length with respect to the received signal samples Obtaining a one-step correlation value using the degree of correlation; Obtaining a first step correlation timing metric using the obtained first step correlation value; Acquiring an initial frame synchronization having a maximum value from the obtained one-step correlation timing metric; Obtaining a two-step correlation value at the obtained initial frame synchronization point and a point delayed by a half symbol length from the initial frame synchronization point; Obtaining a two-step correlation timing metric using the received signal power magnitude obtained based on the two-step correlation value; And determining a final frame synchronization point using frame synchronization having a maximum value in the obtained two-step correlation timing metric.

한편, 본 발명의 제2 방법은, OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 방법에 있어서, 소정 개수의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플을 이용하여 섹터 아이디를 검출하는 단계; 상기 검출한 섹터 아이디를 토대로 사전 정의된 소정 개수의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서, 상기 상호 상관도의 최대값을 구하는 단계; 및 상기 구한 상호 상관도의 최대값이 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값보다 크면 상기 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디를 결정하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a cell searching method in an OFDMA-based wireless communication network, comprising: detecting a sector ID by using received signal samples on a frequency domain of a preamble including a predetermined number of subcarriers; Calculating a correlation value between a predetermined number of preamble signals and a received signal sample based on the detected sector ID, and obtaining a maximum value of the correlation value; And determining a cell ID corresponding to the maximum value of the cross correlation when the maximum value of the obtained cross correlation is greater than a preset cell ID threshold.

상기와 같은 본 발명은 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인하게 프레임 동기를 획득할 수 있고 셀 탐색을 수행할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of obtaining frame synchronization and performing cell search, which is robust to the effect of multi-cell interference occurring near the cell edge.

또한, 본 발명은 2 단계 수행 절차의 프레임 동기 획득 과정을 통해 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 연산 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can reduce the ambiguity of the frame synchronization step by step and reduce the computational complexity through the frame synchronization acquisition process of the two-step process.

또한, 본 발명은 2 단계 수행 절차의 셀 탐색 과정을 통해 연산 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the computational complexity through the cell search process of the two-step process.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명에서는 OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기의 모호성을 단계적으로 줄이고 그 연산 복잡도를 줄이면서도 셀 가장자리 근처에서 발생되는 다중 셀 간섭 영향에 강인한 2 단계 절차의 프레임 동기 획득 기법을 제시한다.The present invention proposes a frame synchronization acquisition method of a two-step procedure that is robust to multi-cell interference effects near the cell edge while reducing the ambiguity of frame synchronization in an OFDMA-based wireless communication network step by step.

또한, 본 발명에서는 OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 연산 복잡도를 줄이기 위한 2 단계 절차의 셀 탐색 기법을 제시한다.In addition, the present invention proposes a cell search technique of a two-step procedure to reduce the cell search operation complexity in an OFDMA-based wireless communication network.

예컨대, 본 발명에서는 프레임 내 프리앰블의 시간 영역 상 반복되는 특성, 켤레 대칭 특성, 전력 특성을 이용해 2 단계 절차의 프레임 동기 획득을 수행하고, 이 획득한 프레임 동기를 이용해 2 단계 절차의 섹터 아이디 탐색 및 셀 아이디 탐색을 수행한다.For example, in the present invention, the frame synchronization of the two-step procedure is performed by using the repeated characteristics, the conjugate symmetry characteristics, and the power characteristics in the time domain of the preamble in the frame, and the sector ID search of the two-step procedure is performed using the obtained frame synchronization. Perform cell ID search.

이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 덧붙여, 본 발명을 설명하는데 있어 OFDMA 기반 무선 통신망으로서 와이맥스(WiMAX) 통신망을 예로 들어 설명하기로 하며, 당업자 수준에서 본 발명은 OFDMA 기법으로 구현된 어떠한 네트워크/시스템/단말, 예컨대 LTE(Long Term Evolution, 3세대 이동통신 진화 기술) 등에도 적용될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, a WiMAX communication network will be described as an example of an OFDMA-based wireless communication network, and at the level of a person skilled in the art, the present invention may be implemented by any network / system / terminal implemented by OFDMA, such as Long Term Evolution. It can be easily understood that the present invention can be applied to 3G mobile communication evolution technology.

도 1은 본 발명이 적용되는 와이맥스 단말에 대한 일실시예 구성도로서, 와이맥스 단말의 수신단이 도시되어 있다.1 is a diagram illustrating an embodiment of a WiMAX terminal to which the present invention is applied, and shows a receiving terminal of a WiMAX terminal.

도 1에 도시된 바와 같이, 와이맥스 단말은 저역 통과 필터(11), 국부 발진기(12), 아날로그/디지털 변환기(13), 프레임 동기 검출기(14), 보호구간 제거기(15), 고속 푸리에 변환기(FFT 연산기)(16), 셀 탐색기(17), 데이터 검출기(18) 등을 포함한다.As shown in FIG. 1, the WiMAX terminal includes a low pass filter 11, a local oscillator 12, an analog-to-digital converter 13, a frame sync detector 14, a guard interval remover 15, and a fast Fourier transformer ( FFT operator 16, cell searcher 17, data detector 18, and the like.

와이맥스 단말에서는 기지국(미도시)으로부터 수신 안테나를 통해 들어온 신호를 국부 발진기(12)에서 얻어낸 주파수 값을 기반으로 저역 통과 필터(11)에서 필터링을 하고, 이 필터링한 아날로그 신호를 아날로그/디지털 변환기(13)에서 디지털 신호로 변환한다.In the WiMAX terminal, the low-pass filter 11 filters the signal received from the base station (not shown) through the receiving antenna based on the frequency value obtained from the local oscillator 12, and the filtered analog signal is converted into an analog / digital converter ( 13) to convert the digital signal.

상기 프레임 동기 검출기(14)는 상기 디지털로 변환된 신호를 토대로 프레임 동기 및 심볼 동기를 검출하며, 상기 보호구간 제거기(15)는 프레임 동기 검출기(14)에서 검출한 동기 정보를 토대로 아날로그/디지털 변환기(13)로부터 전달받은 디지털 신호의 보호 구간을 삭제하여 고속 푸리에 변환기(16)로 전달한다.The frame sync detector 14 detects frame sync and symbol sync based on the digitally converted signal, and the guard interval remover 15 is an analog-to-digital converter based on the sync information detected by the frame sync detector 14. The guard interval of the digital signal received from 13 is deleted and transferred to the fast Fourier transformer 16.

상기 고속 푸리에 변환기(16)는 프레임 동기 검출기(14)에서 검출한 동기 정보를 토대로 상기 보호 구간이 제거된 신호를 FFT 변환하여 셀 탐색기(17) 및 데이터 검출기(18)로 전달한다. 그에 따라 상기 셀 탐색기(17)는 상기 FFT 변환된 주파수 신호를 토대로 섹터 아이디(sector ID)및 셀 아이디(cell ID)를 검출하여 데이터 검출기(18)로 전달한다.The fast Fourier transformer 16 performs FFT conversion on the signal from which the guard interval is removed based on the synchronization information detected by the frame synchronization detector 14, and transfers the signal to the cell searcher 17 and the data detector 18. Accordingly, the cell searcher 17 detects a sector ID and a cell ID based on the FFT-converted frequency signal and transmits the sector ID and the cell ID to the data detector 18.

도 2는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치에 대한 일실시예 구성도이다.2 is a configuration diagram of an apparatus for obtaining frame synchronization according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치는 1단계 상관도 계산기(21), 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(22), 초기 프레임 동기 획득기(23), 2단계 상관도 계산기(24), 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(25), 최종 프레임 동기 획득기(26)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the apparatus for acquiring frame synchronization according to the present invention includes a one-step correlation calculator 21, a one-step correlation timing metric detector 22, an initial frame synchronization obtainer 23, and a two-step correlation diagram. A calculator 24, a two-step correlation timing metric detector 25, and a final frame sync acquirer 26 are included.

도 2와 같은 본 발명의 프레임 동기 획득 장치는 도 1을 참조해 설명한 프레임 동기 검출기(14)에 구비(대응)되는 것이 바람직하다.It is preferable that the frame synchronization acquisition device of the present invention as shown in FIG. 2 is provided (corresponded to) the frame synchronization detector 14 described with reference to FIG.

먼저, 본 발명에서 제시하는 프레임 동기 획득 기법에 대해 도 2 및 도 4를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.First, the frame synchronization acquisition scheme proposed by the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 4. 4 is a flowchart illustrating a method of obtaining frame synchronization according to the present invention.

상기 1단계 상관도 계산기(21)에서는 다음의 [수학식 1]과 같이 아날로그/디지털 변환기(13)[주; 도 1]에서 디지털 변환한 수신신호 샘플 r(d)의 켤레값과, 이 수신신호 샘플에 대해 Nc/3 만큼 지연된 수신신호 샘플 r(d+Nc/3)을 곱하고서, 이 곱한 값을 2Nc/3 구간만큼 이동하면서 그 평균을 내어 1단계 상관값 P1(d)를 구한다[도 4의 '401'].In the first-level correlation calculator 21, the analog-to-digital converter 13 [Note; 1, multiplying the conjugate value of the received signal sample r (d) digitally converted by the received signal sample r (d + N c / 3) delayed by N c / 3 with respect to the received signal sample, and multiplied by this value. Is moved by 2N c / 3 intervals and averaged to obtain a one-step correlation value P 1 (d) ('401' in FIG. 4).

즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 시간 영역에서의 3번 반복되는 특성을 이용하여 하기 [수학식 1]과 같이 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/3 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하여 1단계 상관값 P1(d)를 구하는 것이다.That is, in the present invention, as a first step of the frame synchronization acquiring process, by using the repeated property of the preamble signal three times in the time domain, as shown in Equation 1 below, the received signal sample and the symbol length of 1/3 The correlation between the received signal samples is examined to obtain a one-step correlation value P 1 (d).

Figure 112009044800717-PAT00001
Figure 112009044800717-PAT00001

여기서 Nc는 한 심볼의 길이를 나타낸다.Where N c represents the length of one symbol.

한편, 1단계 상관값 P1(d)를 구하는데 있어 그 연산량을 줄이기 위해, 다음의 [수학식 2]와 같은 재귀적인 방식을 이용하여 1단계 상관값 P1(d)를 구할 수도 있다.On the other hand, it is to obtain the phase 1 the correlation value P 1 (d) to reduce the amount of calculation, may be obtained the following Equation (2) Step 1 using a recursive method such as correlation value P 1 (d).

Figure 112009044800717-PAT00002
Figure 112009044800717-PAT00002

예컨대, [수학식 2]를 이용해 [수학식 1]에서 구한 1단계 상관값 P1(d), P1(d+1)을 다음과 같은 재귀적인 방식으로 구할 수 있다.For example, using Equation 2, the one-step correlation values P 1 (d) and P 1 (d + 1) obtained in Equation 1 can be obtained in the following recursive manner.

Figure 112009044800717-PAT00003
Figure 112009044800717-PAT00003

즉, P1(d+1)은 모든 항을 처음부터 다시 계산할 필요없이 이전에 구한 P1(d)에서

Figure 112009044800717-PAT00004
연산값을 추가적으로 계산하여 더함으로써 연산 복잡도를 줄이면서 재귀적으로 구해 나갈 수 있다.In other words, P 1 (d + 1) is equal to P 1 (d)
Figure 112009044800717-PAT00004
By calculating and adding additional computational values, we can recursively reduce computational complexity.

그런후, 상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(22)에서는 다음의 [수학식 3]과 같이 상기 구한 1단계 상관값 P1(d)의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)를 구한다[도 4의 '402'].Then, the one-step correlation timing metric detector 22 uses the magnitude of the one-step correlation value P 1 (d) obtained as shown in Equation 3 below to determine the one-step correlation timing metric M 1 (d). ) Is obtained ('402' in FIG. 4).

즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 1 단계 절차로서 프리앰블 신호의 크기가 데이터 영역 상 신호의 크기보다 크다는 전력 특성을 이용하여 하기 [수학식 3]과 같이 수신신호의 전력 크기로 정규화하는 과정을 없애 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)를 구하는 것이다. 예컨대, 본 발명에서는 프리앰블의 전력이 데이터 영역 심볼의 전력보다 4.2[dB] 정도 크게 전송된다는 점에 착안해 전력 정규화를 수행하지 않고서 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것이다.That is, in the present invention, a process of normalizing the power of the received signal as shown in [Equation 3] using the power characteristic that the size of the preamble signal is larger than the size of the signal on the data area as a first step of the frame synchronization acquisition process. It is to obtain the one-step correlation timing metric M 1 (d) by eliminating. For example, in view of the fact that the power of the preamble is transmitted about 4.2 [dB] larger than the power of the data region symbol, the correlation timing metric is obtained without performing power normalization.

Figure 112009044800717-PAT00005
Figure 112009044800717-PAT00005

위 [수학식 3]과 같이 본 발명에서는 기존 프레임 동기 획득 기법과 다르게, 상관도 타이밍 메트릭을 구하는데 있어 수신신호 전력 크기로 정규화하는 과정을 없애 프리앰블의 전력 크기가 데이터 영역 심볼의 전력 크기보다 큰 특성을 이용한다.As shown in Equation 3, in the present invention, unlike the conventional frame synchronization acquisition scheme, the power size of the preamble is larger than the power size of the data region symbol by eliminating the process of normalizing the received signal power size in obtaining the correlation timing metric. Use properties

예컨대, [수학식 3]과 같이 전력 정규화를 수행하지 않음으로써 와이맥스 단말이 셀 가장자리에 위치하고 있는 경우에 프리앰블에 관한 상관도 타이밍 메트릭의 값이 파일럿만 포함된 데이터 심볼에 관한 상관도 타이밍 메트릭의 값보다 커지게 할 수 있으며, 파일럿만 포함된 데이터 심볼에서 프레임 동기가 획득되는 문제점을 해소할 수 있는 것이다.For example, when the WiMAX terminal is located at the cell edge by not performing power normalization as shown in [Equation 3], the value of the correlation timing metric for the data symbol including pilot only is the value of the correlation timing metric for the preamble. It can be made larger and can solve the problem that the frame synchronization is obtained in the data symbol containing only the pilot.

그런후, 상기 초기 프레임 동기 획득기(23)에서는 다음의 [수학식 4]와 같이 1단계 상관도 타이밍 메트릭 M1(d)에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00006
를 획 득한다[도 4의 '403'].Then, the initial frame synchronization acquirer 23 has an initial frame synchronization having a maximum value in the one-step correlation timing metric M 1 (d) as shown in Equation 4 below.
Figure 112009044800717-PAT00006
To obtain [403 of Figure 4].

Figure 112009044800717-PAT00007
Figure 112009044800717-PAT00007

그리고서, 상기 초기 프레임 동기 획득기(23)는 이 구한 초기 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00008
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 취해 이를 2단계 상관도 계산기(24)로 전달하여, 프레임 동기 획득의 2 단계 절차가 진행되도록 한다.Then, the initial frame synchronization acquirer 23 obtains the obtained initial frame synchronization.
Figure 112009044800717-PAT00008
It takes only two received signal samples as long as 2 symbols and transfers them to the two-level correlation calculator 24, so that the two-step procedure of frame synchronization acquisition is performed.

예컨대, 본 발명에서는 연산 복잡도를 줄이기 위해 1 단계 프레임 동기 획득 절차에서 모든 수신신호 샘플에 대하여 상관값을 취해 비교하지 않고서, 그 대신에 프레임 동기 획득 모호성을 줄이기 위해 초기 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00009
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플만을 이용하여 2 단계 프레임 동기 획득 절차에서 최종 프레임 동기를 획득할 수 있도록 하는 것이다.For example, the present invention does not take a correlation value for all received signal samples in a one-step frame synchronization acquisition procedure in order to reduce the computational complexity, and instead replaces the initial frame synchronization to reduce the frame synchronization acquisition ambiguity.
Figure 112009044800717-PAT00009
By using only the received signal samples as long as 2 symbols in the center to obtain the final frame synchronization in the two-step frame synchronization acquisition procedure.

그러면, 상기 2단계 상관도 계산기(24)에서는 초기 프레임 동기 획득기(23)로부터 전달받은 '초기 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00010
를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플'을 이용하여 다음의 [수학식 5]와 같이 초기 프레임 동기[1 단계의 프레임 동기] 지점에서 Nc/2 만큼 떨어진 지점에서의 2단계 상관값 P2(d)를 구한다[도 4의 '404'].Then, the two-step correlation calculator 24 receives the 'initial frame sync' received from the initial frame sync acquirer 23.
Figure 112009044800717-PAT00010
Two-stage correlation value P at a point separated by N c / 2 from the initial frame synchronization [frame synchronization of 1st stage] as shown in [Equation 5] 2 (d) is obtained ('404' in FIG. 4).

즉, 본 발명에서는 프레임 동기 획득 과정 중 그 2 단계 절차로서 프리앰블 신호의 켤레 대칭 특성을 이용하여 하기 [수학식 5]와 같이 수신신호 샘플과 심볼 길이의 1/2 만큼 후의 수신신호 샘플간의 상관도를 조사하여 2단계 상관값 P2(d)를 계산하는 것이다.That is, in the present invention, the correlation between the received signal sample and the received signal sample after 1/2 of the symbol length as shown in [Equation 5] by using the conjugate symmetry characteristic of the preamble signal as the two step procedure of the frame synchronization acquisition process. To calculate the two-step correlation value P 2 (d).

Figure 112009044800717-PAT00011
Figure 112009044800717-PAT00011

그런후, 상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기(25)에서는 다음의 [수학식 6]과 같이 상기 구한 2단계 상관값 P2(d)를 토대로 수신신호의 전력 크기를 구하고, 다음의 [수학식 7]과 같이 2단계 상관값 P2(d)에 관한 수신신호의 전력 크기를 정규화하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭 M2(d)를 구한다[도 4의 '405'].Then, the two-step correlation timing metric detector 25 obtains the magnitude of power of the received signal based on the two-step correlation value P 2 (d) obtained as shown in Equation 6 below, and the following equation 7], the power level of the received signal with respect to the two-step correlation value P 2 (d) is normalized to obtain the two-step correlation timing metric M 2 (d) ('405' in FIG. 4).

Figure 112009044800717-PAT00012
Figure 112009044800717-PAT00012

Figure 112009044800717-PAT00013
Figure 112009044800717-PAT00013

그런후, 상기 최종 프레임 동기 획득기(26)에서는 다음의 [수학식 8]과 같이 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭 M2(d)에서 최대값을 갖는 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00014
를 획득한 후에, 이 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00015
[즉 M2(d)의 최대값
Figure 112009044800717-PAT00016
]가 사전에 설정해 놓은 임계값
Figure 112009044800717-PAT00017
보다 크면 이 프레임 동기
Figure 112009044800717-PAT00018
를 최종 프레임 동기 지점[즉 프레임 시작 시점]으로서 결정한다[도 4의 '406'].Then, in the final frame synchronization obtainer 26, the frame synchronization having the maximum value in the two-step correlation timing metric M 2 (d) obtained as shown in Equation 8 below.
Figure 112009044800717-PAT00014
After acquiring
Figure 112009044800717-PAT00015
[That is, the maximum value of M 2 (d)
Figure 112009044800717-PAT00016
Preset threshold by]
Figure 112009044800717-PAT00017
Greater than this frame sync
Figure 112009044800717-PAT00018
Is determined as the final frame sync point (ie, frame start time point) ('406' in FIG. 4).

한편, 프레임 동기

Figure 112009044800717-PAT00019
가 사전에 설정해 놓은 임계값
Figure 112009044800717-PAT00020
보다 작으면 다음으로 수신되는 수신신호 샘플들을 가지고서 상기의 1 단계 프레임 동기 획득 절차 및 2 단계 프레임 동기 획득 절차를 반복해서 수행한다.Meanwhile, frame synchronization
Figure 112009044800717-PAT00019
Preset thresholds
Figure 112009044800717-PAT00020
If smaller, the first step frame synchronization acquisition procedure and the second step frame synchronization acquisition procedure are repeatedly performed with the next received signal samples.

Figure 112009044800717-PAT00021
Figure 112009044800717-PAT00021

도 3은 본 발명에 따른 셀 탐색 장치에 대한 일실시예 구성도이다.3 is a configuration diagram of an embodiment of a cell search apparatus according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 셀 탐색 장치는 섹터 아이디 검출기(31), 셀 아이디 검출기(32)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the cell search apparatus according to the present invention includes a sector ID detector 31 and a cell ID detector 32.

도 3과 같은 본 발명의 셀 탐색 장치는 도 1을 참조해 설명한 셀 탐색기(17)에 구비(대응)되는 것이 바람직하다.The cell search apparatus of the present invention as shown in FIG. 3 is preferably provided (corresponded to) the cell searcher 17 described with reference to FIG. 1.

그럼, 본 발명에서 제시하는 셀 탐색 기법에 대해 도 3 및 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명에 따른 셀 탐색 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.Then, the cell search scheme proposed in the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 5. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a cell search method according to the present invention.

상기 섹터 아이디 검출기(31)에서는 고속 푸리에 변환기(16)[주; 도 1, 이 고속 푸리에 변환기가 앞서 도 2 및 도 4를 참조해 설명한 프레임 동기 획득 장치에서 획득한 프레임 동기 정보를 토대로 보호 구간이 제거된 신호를 FFT 변환함]로부터 전달받은 284 개의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플 R(k)를 이용하여 다음의 [수학식 9]와 같이 섹터 아이디 IDs를 검출한다[1 단계 절차로서의 섹터 아이디 검출 과정][도 5의 '501'].The sector ID detector 31 has a fast Fourier transformer 16 [Note; 1, this fast Fourier transformer FFT transforms a signal from which a guard interval is removed based on frame synchronization information obtained in the frame synchronization acquisition apparatus described above with reference to FIGS. 2 and 4]. The sector ID ID s is detected using the received signal sample R (k) in the frequency domain as shown in [Equation 9] [sector ID detection process as a first step procedure] ('501' in FIG. 5).

Figure 112009044800717-PAT00022
Figure 112009044800717-PAT00022

그런후, 상기 셀 아이디 검출기(32)에서는 OFDMA 통신 규격에 정의된 c번째 셀에 해당하는 프리앰블 신호 Pc(k)를 이용하여 다음의 [수학식 10]과 같이, 상기 검출한 섹터 아이디 IDs에 해당하는 섹터의 부반송파 값과, 각 셀에 해당하는 프리앰블 값의 상호 상관도를 계산하고서, 이 계산한 상호 상관도의 최대값을 구힌다[도 5의 '502']. 예컨대, 셀 아이디 검출기(32)에서는 1 단계 절차에 따라 구한 섹터 아이디를 토대로 [수학식 10]을 이용하여 사전 정의된 284 개의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서 이 상호 상관도의 최대값을 구하는 것이다.Then, the cell ID detector 32 detects the sector ID ID s using the preamble signal P c (k) corresponding to the c-th cell defined in the OFDMA communication standard, as shown in Equation 10 below. The cross-correlation between the subcarrier value of the sector corresponding to and the preamble value corresponding to each cell is calculated, and the maximum value of the calculated cross correlation is calculated ('502' in FIG. 5). For example, the cell ID detector 32 calculates the cross-correlation between the predefined 284 preamble signals and the received signal samples using Equation 10 based on the sector ID obtained according to the one-step procedure. Find the maximum value.

그리고서, 상기 셀 아이디 검출기(32)에서는 상기 구한 상호 상관도의 최대값과 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값

Figure 112009044800717-PAT00023
를 비교하여, 이 상호 상관도의 최 대값이 셀 아이디 임계값
Figure 112009044800717-PAT00024
보다 크면 이 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디 IDcell를 결정한다[[2 단계 절차로서의 셀 아이디 검출 과정][도 5의 '503'].Then, the cell ID detector 32 sets the maximum value of the obtained cross-correlation degree and the cell ID threshold set in advance.
Figure 112009044800717-PAT00023
, The maximum value of this cross-correlation is the cell ID threshold
Figure 112009044800717-PAT00024
If greater than the cell ID ID cell corresponding to the maximum value of the cross-correlation degree is determined [[cell ID detection process as a two-step procedure]] [503] of FIG.

한편, 상기 상호 상관도의 최대값이 셀 아이디 임계값

Figure 112009044800717-PAT00025
보다 작으면 다음으로 수신되는 수신신호 샘플들을 가지고서 상기의 1 단계 섹터 아이디 검출 절차 및 2 단계 셀 아이디 검출 절차를 반복해서 수행한다.On the other hand, the maximum value of the cross-correlation is a cell ID threshold
Figure 112009044800717-PAT00025
If smaller, the first stage sector ID detection procedure and the second stage cell ID detection procedure are repeatedly performed with the next received signal samples.

Figure 112009044800717-PAT00026
Figure 112009044800717-PAT00026

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.On the other hand, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of computer readable recording medium.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 와이맥스 단말에 대한 일실시예 구성도.1 is a diagram illustrating an embodiment of a WiMAX terminal to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 장치에 대한 일실시예 구성도.2 is a block diagram of an embodiment of a frame synchronization obtaining apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 셀 탐색 장치에 대한 일실시예 구성도.3 is a block diagram of an embodiment of a cell search apparatus according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 프레임 동기 획득 방법에 대한 일실시예 흐름도.4 is a flowchart of an embodiment of a frame synchronization acquisition method according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 셀 탐색 방법에 대한 일실시예 흐름도.5 is a flowchart of an embodiment of a cell search method according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

21 : 1단계 상관도 계산기21: Step 1 Correlation Calculator

22 : 1단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기22: 1-step correlation timing metric detector

23 : 초기 프레임 동기 획득기23: initial frame sync acquirer

24 : 2단계 상관도 계산기24: two-level correlation calculator

25 : 2단계 상관도 타이밍 메트릭 검출기25: two-level correlation timing metric detector

26 : 최종 프레임 동기 획득기26: final frame sync acquirer

31 : 섹터 아이디 검출기31: Sector ID Detector

32 : 셀 아이디 검출기32: Cell ID Detector

Claims (9)

OFDMA 기반 무선 통신망에서의 프레임 동기 획득 방법에 있어서,A frame synchronization acquisition method in an OFDMA-based wireless communication network, 수신신호 샘플과, 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 이용하여 1단계 상관값을 구하는 단계;Obtaining a one-step correlation value using the correlation between the received signal sample and the received signal sample delayed by 1/3 symbol length with respect to the received signal sample; 상기 구한 1단계 상관값의 크기를 이용하여 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계;Obtaining a first step correlation timing metric using the obtained first step correlation value; 상기 구한 1단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 초기 프레임 동기를 획득하는 단계;Acquiring an initial frame synchronization having a maximum value from the obtained one-step correlation timing metric; 상기 획득한 초기 프레임 동기 지점과, 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 단계;Obtaining a two-step correlation value at the obtained initial frame synchronization point and a point delayed by a half symbol length from the initial frame synchronization point; 상기 2단계 상관값을 토대로 구한 수신신호 전력 크기를 이용하여 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계; 및Obtaining a two-step correlation timing metric using the received signal power magnitude obtained based on the two-step correlation value; And 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 이용하여 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계Determining a final frame synchronization point using frame synchronization having a maximum value in the obtained two-step correlation timing metric. 를 포함하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.Frame synchronization acquisition method robust to multi-cell interference comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1단계 상관값을 구하는 단계는,Obtaining the first stage correlation value, 상기 수신신호 샘플의 켤레값과 상기 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플을 곱하고서, 상기 곱한 값을 2/3 심볼 길이의 구간 만큼 이동하면서 평균을 내어 상기 1단계 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.The first step correlation value is multiplied by multiplying the conjugate value of the received signal sample by the received signal sample delayed by 1/3 symbol length with respect to the received signal sample, and moving the multiplied value by an interval of 2/3 symbol lengths. A method for obtaining frame synchronization robust to multi-cell interference, characterized in that 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1단계 상관값을 구하는 단계는,Obtaining the first stage correlation value, 1단계 상관도 계산 연산량을 줄이기 위해, 재귀적인 방식을 이용하여 수신신호 샘플과 수신신호 샘플에 대해 1/3 심볼 길이 만큼 지연된 수신신호 샘플간의 상관도를 계산하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.In order to reduce the computational complexity of the one-step correlation, the correlation between the received signal samples and the received signal samples delayed by 1/3 symbol length for the received signal samples is calculated using a recursive method. Frame synchronization acquisition method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계는,Obtaining the first-level correlation timing metric, 프리앰블 신호 크기가 데이터 영역 상 신호 크기보다 큰 점[전력 특성]에 기반해, 상기 구한 1단계 상관값의 크기에 대해 수신신호 전력 크기로 정규화하지 않고서 상기 1단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.Based on the point [power characteristic] where the preamble signal size is larger than the signal size in the data region, the first-level correlation timing metric is obtained without normalizing the received signal power magnitude with respect to the obtained one-step correlation value. A frame synchronization acquisition method that is robust against multi-cell interference. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2단계 상관값을 구하는 단계는,Obtaining the two-step correlation value, 연산 복잡도를 줄이기 위해, 모든 수신신호 샘플에 대한 상관값을 이용하지 않고서 상기 획득한 초기 프레임 동기를 중심으로 2 심볼 길이 만큼의 수신신호 샘플을 이용하여, 상기 초기 프레임 동기 지점과 상기 초기 프레임 동기 지점에서 1/2 심볼 길이 만큼 지연된 지점에서의 2단계 상관값을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.In order to reduce the computational complexity, the initial frame synchronization point and the initial frame synchronization point are used by using the received signal samples as long as two symbols centered on the obtained initial frame synchronization without using correlation values for all received signal samples. A method for obtaining frame synchronization robust to multi-cell interference, characterized by obtaining a two-step correlation value at a point delayed by 1/2 symbol length in. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 단계는,Obtaining the two-step correlation timing metric, 상기 2단계 상관값에 관한 수신신호 전력 크기를 구하고서 수신신호 전력 크기로 정규화하여 상기 2단계 상관도 타이밍 메트릭을 구하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.And obtaining the magnitude of the received signal power with respect to the two-step correlation value and normalizing the received signal power magnitude to obtain the two-step correlation timing metric. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 최종 프레임 동기 지점을 결정하는 단계는,Determining the final frame sync point, 상기 구한 2단계 상관도 타이밍 메트릭에서 최대값을 갖는 프레임 동기를 획 득한 후에, 상기 획득한 프레임 동기가 사전에 설정해 놓은 임계값보다 크면 상기 획득한 프레임 동기를 최종 프레임 동기 지점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 셀 간섭에 강인한 프레임 동기 획득 방법.After acquiring the frame synchronization having the maximum value from the obtained two-step correlation timing metric, if the obtained frame synchronization is greater than a preset threshold, the acquired frame synchronization is determined as the final frame synchronization point. A frame synchronization acquisition method that is robust against multi-cell interference. OFDMA 기반 무선 통신망에서의 셀 탐색 방법에 있어서,A cell search method in an OFDMA based wireless communication network, 소정 개수의 부반송파로 이루어진 프리앰블의 주파수 영역 상 수신신호 샘플을 이용하여 섹터 아이디를 검출하는 단계;Detecting a sector ID by using received signal samples on a frequency domain of a preamble including a predetermined number of subcarriers; 상기 검출한 섹터 아이디를 토대로 사전 정의된 소정 개수의 프리앰블 신호와 수신신호 샘플간의 상호 상관도를 계산하고서, 상기 상호 상관도의 최대값을 구하는 단계; 및Calculating a correlation value between a predetermined number of preamble signals and a received signal sample based on the detected sector ID, and obtaining a maximum value of the correlation value; And 상기 구한 상호 상관도의 최대값이 사전에 설정해 놓은 셀 아이디 임계값보다 크면 상기 상호 상관도의 최대값에 해당되는 셀 아이디를 결정하는 단계Determining a cell ID corresponding to the maximum value of the cross correlation when the maximum value of the obtained cross correlation is greater than a preset cell ID threshold; 를 포함하는 셀 탐색 방법.Cell navigation method comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 상호 상관도를 계산하는 과정은,The process of calculating the cross correlation, OFDMA 통신 규격에 정의된 소정 번째 셀에 해당하는 프리앰블 신호를 이용하여, 상기 검출한 섹터 아이디에 해당하는 섹터의 부반송파 값과, 각 셀에 해당하는 프리앰블 값의 상호 상관도를 계산하는 것을 특징으로 하는 셀 탐색 방법.Using a preamble signal corresponding to a predetermined cell defined in the OFDMA communication standard, calculating a correlation between a subcarrier value of a sector corresponding to the detected sector ID and a preamble value corresponding to each cell. Cell navigation method.
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