KR20110020715A - 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR20110020715A
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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법이 개시된다. 구체적으로, 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스로부터 세그멘트 ID 및 시퀀스 인덱스를 획득하는 단계 및 상기 세그멘트 ID와 상기 시퀀스 인덱스를 이용하여 상기 셀 식별자를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 셀 식별자는 하나의 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하며, 상기 셀 식별자와 인접한 셀 식별자는 상기 하나의 SA-프리앰블 시퀀스의 복소 공액 관계인 SA-프리앰블 시퀀스에 대응한다.

Description

무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR DETERMINING CELL IDENTITY IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 복수의 기지국(110) 및 복수의 단말(120)을 포함한다. 무선 통신 시스템(100)은 동종 네트워크(homogeneous network) 또는 이종 네트워크(heterogeneous network)를 포함할 수 있다. 여기에서, 이종 네트워크는 매크로 셀, 펨토 셀, 피코 셀, 중계기 등과 같이 서로 다른 네트워크 엔터티가 상호 공존하는 네트워크를 지칭한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정국이며, 각 기지국(110a, 110b 및 110c)은 특정한 지리적 영역(102a, 102b 및 102c)에 서비스를 제공한다. 시스템 성능을 개선하기 위해, 상기 특정 영역은 복수의 더 작은 영역들(104a, 104b 및 104c)로 분할될 수 있다. 각각의 더 작은 영역은 셀, 섹터 또는 세그멘트라고 지칭될 수 있다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 시스템의 경우, 셀 식별자(Cell Identity)는 전체 시스템을 기준으로 부여된다. 반면, 섹터 또는 세그멘트 식별자는 각각의 기지국이 서비스를 제공하는 특정 영역을 기준으로 부여되며 0 내지 2의 값을 갖는다. 단말(120)은 일반적으로 무선 통신 시스템에 분포되며 고정되거나 이동할 수 있다. 각 단말은 임의의 순간에 상향링크 및 하향링크를 통해 하나 이상의 기지국과 통신할 수 있다. 기지국과 단말은 FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), MC-FDMA(Multi Carrier-FDMA), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 이들의 조합을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 본 명세서에서 상향링크는 단말로부터 기지국으로의 통신 링크를 지칭하고, 하향링크는 기지국으로부터 단말로의 통신 링크를 지칭한다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법 및 이를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법은 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스로부터 세그멘트 ID 및 시퀀스 인덱스를 획득하는 단계; 및 상기 세그멘트 ID와 상기 시퀀스 인덱스를 이용하여 상기 셀 식별자를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 셀 식별자는 하나의 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하며, 상기 셀 식별자와 인접한 셀 식별자는 상기 하나의 SA-프리앰블 시퀀스의 복소 공액 관계인 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 셀 식별자는 아래 수학식에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
＜수학식＞
Figure pat00043
(단, n은 세그멘트 ID로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며, Idx는
Figure pat00044
에 의하여 결정되고, q는 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수 값을 갖는다)
여기서 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x의 SA-프리앰블 시퀀스는 상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x+128의 SA-프리앰블 시퀀스와 복소 공액 관계이며, 상기 시퀀스 인덱스들은 셀 타입에 따라 구획화되는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 상기 셀 타입은 마크로(Macro) ABS(Advanced Base Station), 공용(Public) ABS 및 CSG(Closed Subscriber Group) 펨토 ABS를 포함한다.
본 발명의 다른 양상인 단말 장치는, 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스를 수신하는 수신 모듈; 상기 수신한 SA-프리앰블 시퀀스에 포함된 세그멘트 ID 및 시퀀스 인덱스를 이용하여 상기 셀 식별자를 결정하는 프로세서를 포함하며, 상기 셀 식별자는 하나의 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하며, 상기 셀 식별자와 인접한 셀 식별자는 상기 하나의 SA-프리앰블 시퀀스의 복소 공액 관계인 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 셀 식별자는 아래 수학식에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
＜수학식＞
Figure pat00045
(단, n은 세그멘트 ID로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며, Idx는
Figure pat00046
에 의하여 결정되고, q는 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수 값을 갖는다)
여기서 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x의 SA-프리앰블 시퀀스는 상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x+128의 SA-프리앰블 시퀀스와 복소 공액 관계이며, 상기 시퀀스 인덱스들은 셀 타입에 따라 구획화되는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는, 상기 셀 타입은 마크로(Macro) ABS(Advanced Base Station), 공용(Public) ABS 및 CSG(Closed Subscriber Group) 펨토 ABS를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, IEEE 802.16m 무선 통신 시스템에서 셀 식별자를 보다 효과적으로 결정할 수 있으며, 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스를 이용하여 보다 효율적으로 셀 식별자를 검출할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다.
도 2은 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다.
도 3는 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 예시한다.
도 4는 IEEE 802.16m 시스템에서 동기 채널을 전송하는 예를 나타낸다.
도 5는 PA-프리앰블이 매핑되는 부반송파를 나타낸다.
도 6은 SA-프리앰블을 주파수 영역에 매핑하는 예를 나타낸다.
도 7에 512-FFT를 위한 주파수 영역에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다.
도 8 내지 도 10은 다중 안테나 시스템에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 셀 식별자와 SA-프리앰블 시퀀스를 맵핑한 예를 도시하는 도면이다.
도 14은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다.
첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적 특징이 복수의 직교 부반송파를 사용하는 시스템에 적용된 예들이다. 편의상, 본 발명은 IEEE 802.16 시스템을 이용하여 설명되지만, 이는 예시로서 본 발명은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템을 포함한 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 2는 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부일 수 있고 수신기는 기지국의 일부일 수 있다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부일 수 있고 수신기는 단말의 일부일 수 있다.
도 2를 참조하면, OFDMA 송신기는 직/병렬 변환기(Serial to Parallel converter, 202), 부반송파 맵핑(sub-carrier mapping) 모듈(206), M-포인트(point) IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 모듈(208), 순한전치(Cyclic prefix; CP) 부가 모듈(210), 병/직렬 변환기(Parallel to Serial converter, 212) 및 RF(Radio Frequency)/DAC(Digital to Analog Converter) 모듈(214)을 포함한다.
OFDMA 송신기에서 신호 처리 과정은 다음과 같다. 먼저, 비트 스트림(bit stream)이 데이터 심볼 시퀀스로 변조된다. 비트 스트림은 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층으로부터 전달받은 데이터 블록에 채널 부호화(channel encoding), 인터리빙(interleaving), 스크램블링(scrambling) 등과 같은 다양한 신호처리를 하여 얻어질 수 있다. 비트 스트림은 부호어(codeword)로 지칭되기도 하며 MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록과 등가이다. MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록은 전송 블록으로 지칭되기도 한다. 변조 방식은 이로 제한되는 것은 아니지만 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), n-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 포함할 수 있다. 그 후, 직렬의 데이터 심볼 시퀀스는 N개씩 병렬로 변환된다(202). N개의 데이터 심볼은 전체 M개의 부반송파 중에서 할당받은 N개의 부반송파에 맵핑(mapping)되고 남은 M-N개의 반송파는 0으로 패딩된다(206). 주파수 영역에 맵핑된 데이터 심볼은 M-포인트 IDFT 처리를 통해 시간 영역 시퀀스로 변환된다(208). 그 후, 심볼 간 간섭과 반송파 간 간섭을 줄이기 위해서, 상기 시간 영역 시퀀스에 순환전치를 더하여 OFDMA 심볼을 생성한다(210). 생성된 OFDMA 심볼은 병렬에서 직렬로 변환된다(212). 그 후, OFDMA 심볼은 디지털-대-아날로그 변환, 주파수 상향변환 등의 과정을 거쳐 수신기로 전송된다(214). 다른 사용자는 남은 M-N개의 부반송파 중에서 가용한 부반송파를 할당받는다. 반면, OFDMA 수신기는 RF/ADC(Analog to Digital Converter) 모듈(216), 직/병렬 변환기(218), 순환전치 제거(Remove CP) 모듈(220), M-포인트 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈(224), 부반송파 디맵핑(demapping)/등화(equalization) 모듈(226), 병/직렬 변환기(228) 및 검출(detection) 모듈(230)을 포함한다. OFDMA 수신기의 신호 처리 과정은 OFDMA 송신기의 역으로 구성된다.
한편, SC-FDMA 송신기는 OFDMA 송신기와 비교하여 부반송파 맵핑 모듈(206) 이전에 N-포인트 DFT 모듈(204)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 송신기는 IDFT 처리 이전에 DFT를 통해 복수의 데이터를 주파수 영역에 확산시켜 송신신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 OFDMA 방식에 비해 크게 줄일 수 있다. SC-FDMA 수신기는 OFDMA 수신기와 비교하여 부반송파 디맵핑 모듈(226) 이후에 N-포인트 IDFT 모듈(228)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 수신기의 신호 처리 과정은 SC-FDMA 송신기의 역으로 구성된다.
도 2에서 예시한 모듈은 설명을 위한 것으로서, 송신기 및/또는 수신기는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있고, 일부 모듈/기능은 생략되거나 서로 다른 모듈로 분리될 수 있으며, 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합될 수 있다.
도 3은 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, 무선 프레임 구조는 5 MHz, 8.75 MHz, 10 MHz 또는 20 MHz 대역폭을 지원하는 20ms 슈퍼프레임(SU0-SU3)을 포함한다. 슈퍼프레임은 동일한 크기를 갖는 네 개의 5ms 프레임(F0-F3)을 포함하고 슈퍼프레임 헤더(Supuer Frame Header; SFH)로 시작한다. 슈퍼프레임 헤더는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나른다.
프레임은 여덟 개의 서브프레임(SF0-SF7)을 포함한다. 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송에 할당된다. 서브프레임은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등으로 불릴 수 있다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, 순환 전치의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
OFDM 심볼은 복수의 부반송파를 포함하고, FFT(Fast Fourier Transform) 크기에 따라 부반송파의 개수가 결정된다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 채널 측정을 위한 파일럿 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 DC 성분을 위한 널 부반송파로 나뉠 수 있다. OFDM 심볼을 특징짓는 파라미터는 BW, Nused, n, G 등이다. BW는 명목상의 채널 대역폭(nominal channel bandwidth)이다.
Nused는 신호 전송에 사용되는 부반송파의 개수이다. n은 샘플링 인자이고, BW 및 Nused와 함께 부반송파 스페이싱(spacing) 및 유효 심볼 시간(useful symbol time)을 결정한다. G는 CP 시간과 유효 시간(useful time)의 비율이다.
표 1은 OFDMA 파라미터의 예를 나타낸다.
Figure pat00047
도 4는 IEEE 802.16m 시스템에서 동기 채널을 전송하는 예를 나타낸다. 본 실시예는 IEEE 802.16m 전용 모드(only mode)를 가정한다.
도 4를 참조하면, IEEE 802.16m 시스템에서 하나의 수퍼프레임(SU1∼SU4)에는 4개의 동기 채널(Synchronization CHannel; SCH)이 전송된다. IEEE 802.16m 시스템에서 하향링크 동기 채널은 주동기 채널 및 부동기 채널을 포함하고, 각각은 PA-프리앰블(Primary Advanced Preamble)과 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble)로 구성된다. FDD 모드 및 TDD 모드에서 하향링크 동기 채널은 프레임의 첫 번째 OFDMA 심볼을 통해 전송될 수 있다.
PA-프리앰블은 통상 시스템 주파수 대역폭 및 반송파 설정 정보 등과 같은 일부 정보를 획득하는데 사용된다. SA-프리앰블은 통상 셀 식별자를 획득하는데 사용되며, RSSI(Received Signal Strength Indication) 측정 등의 용도로도 사용될 수 있다. PA-프리앰블은 첫째 프레임(FO)을 통해 전송되고, SA-프리앰블은 둘째 내지 넷째 프레임(FO1-FO3)을 통해 전송될 수 있다.
도 5는 PA-프리앰블이 매핑되는 부반송파를 나타낸다.
도 5를 참조하면, PA-프리앰블의 길이는 216이고 FFT 사이즈와 무관하다. PA-프리앰블은 부반송파 2개 간격으로 삽입되고 나머지 구간에는 0이 삽입된다. 일 예로, PA-프리앰블은 41, 43, ..., 469 및 471인 부반송파에 삽입될 수 있다. PA-프리앰블은 시스템 대역폭 정보와 반송파 설정 정보 등에 관한 정보를 나를 수 있다. 부반송파 인덱스 256이 DC로 예약된 경우, 시퀀스가 매핑되는 부반송파는 수학식 1을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure pat00048
여기에서, k는 0 내지 215의 정수를 나타낸다.
일 예로, 표 1에서 제시한 길이 216의 QPSK 타입 시퀀스가 PA-프리앰블에 사용될 수 있다.
[표 1]
Figure pat00005
도 6은 SA-프리앰블을 주파수 영역에 매핑하는 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, SA-프리앰블에 할당되는 부반송파의 개수는 FFT 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, SA-프리앰블의 길이는 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT에 대해 각각 144 개, 288 개 및 576 개일 수 있다. 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT에 대해 256, 512 및 1024번 부반송파가 각각 DC 성분으로 예약된 경우, SA-프리앰블에 할당되는 부반송파는 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00006
여기에서, n은 SA-프리앰블 캐리어 세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타낸다. NSAP는 SA-프리앰블에 할당되는 부반송파의 개수를 나타내며, k는 0 내지 NSAP-1의 정수를 나타낸다.
각각의 셀은 0 내지 767의 정수로 표시되는 셀 식별자(IDCell)를 갖는다. 셀 식별자는 세그멘트 인덱스와 세그멘트 별로 주어지는 인덱스로 정의된다. 일반적으로 셀 식별자는 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00049
여기에서, n은 SA-프리앰블 캐리어 세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타낸다. q는 SA-프리앰블 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수를 나타낸다.
512-FFT의 경우, 288 비트의 SA-프리앰블은 8개의 서브블록으로 분할되고(즉, A, B, C, D, E, F, G 및 H), 각 서브블록의 길이는 36 비트이다. 각각의 세그멘트 ID는 서로 다른 시퀀스 서브블록을 갖는다.
802.16m 시스템 정의된 SA-프리앰블은 뒤에서 구체적으로 예시하도록 한다. 512-FFT의 경우, A, B, C, D, E, F, G 및 H는 순차적으로 변조된 뒤, 세그멘트 ID에 대응하는 SA-프리앰블 부반송파 세트에 매핑된다. FFT 사이즈가 커지는 경우, 기본 블록(A, B, C, D, E, F, G, H)은 동일한 순서로 반복된다. 일 예로, 1024-FFT 사이즈의 경우, E, F, G, H, A, B, C, D, E, F, G, H, A, B, C, D가 순차적으로 변조된 뒤, 세그멘트 ID에 대응하는 SA-프리앰블 부반송파 세트에 매핑된다.
순환 쉬프트(circular shift)는 수학식 2에 따른 부반송파 매핑 이후에 3개의 연속된 부반송파에 대해 적용될 수 있다. 각각의 서브블록은 동일한 오프셋을 가지고, 각각의 서브블록에 대한 순환 쉬프트 패턴은 [2,1,0,...,2,1,0,...,2,1,0,2,1,0, DC,1,0,2,1,0,2,...,1,0,2, ...,1,0,2]와 같다. 여기에서, 쉬프트는 오른쪽 순환 쉬프트를 포함한다.
도 7에 512-FFT를 위한 주파수 영역에서의 SA-프리앰블 구조를 예시하였다. 512-FFT 사이즈의 경우, 블록 (A, B, C, D, E, F, G, H)는 각각 (0, 2, 1, 0, 1, 0, 2, 1)의 오른쪽 순환 쉬프트를 경험할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 다중 안테나 시스템에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다. 각각의 도면은 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT인 경우를 예시한다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, SA-프리앰블은 복수의 안테나 상에서 인터리브(interleave)될 수 있다. SA-프리앰블을 인터리브 하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 다중 안테나 시스템이 2n개의 송신 안테나를 갖는 경우, SA-프리앰블은 표 2에 예시한 방식으로 인터리브 될 수 있다. 편의상, 8개의 연속된 서브블록{E,F,G,H,A,B,C,D}을 블록으로 지칭하고, 기호를 다음과 같이 정의한다.
- Nt: 송신 안테나의 개수
- Nb: 블록의 총 개수
- Ns: 서브블록의 총 개수 (8×Nb)
- Nbt: 안테나 별 블록의 개수 (Nb/Nt)
- Nst: 안테나 별 서브블록의 개수 (Ns/Nt)
Figure pat00050
Figure pat00009
각각의 프레임에서 전송되는 구조는 송신 안테나 내에서 로테이션(rotation)될 수 있다. 일 예로, 4개의 안테나를 갖는 512-FFT 시스템을 고려하면, f번째 프레임에서, 제1 안테나를 통해 [A,0,0,0,E,0,0,0]이 전송되고, 제4 안테나를 통해 [0,0,0,D,0,0,0,H]이 전송될 수 있다. 그 후, (f+1)번째 프레임에서, 제1 안테나를 통해 [0,0,0,D,0,0,0,H]이 전송되고, 제4 안테나를 통해 [A,0,0,0,E,0,0,0]이 전송될 수 있다.
표 3 내지 표 5는 각각 128개의 SA-프리앰블 시퀀스를 예시한다. 모 시퀀스는 인덱스 q에 의해 지시되고 16진수 포맷으로 표시되었다. 표 3 내지 표 5의 시퀀스는 각각 세그멘트 0∼2에 대응할 수 있다. 표 3 내지 표 5에서 blk는 각각의 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다
변조 시퀀스는 16진수 시퀀스인 Xi (q) (X=A,B,C,D,E,F,G,H)를 두 개의 QPSK 심볼인 v2i (q) 및 v2i+1 (q)로 변환함으로써 얻어진다. 여기에서, i는 0 내지 8의 정수를 나타내고, q는 0 내지 127의 정수를 나타낸다. 수학식 4는 Xi (q)를 두 개의 QPSK 심볼로 변환하는 예를 나타낸다.
Figure pat00010
여기에서,
Figure pat00051
이다. 상기 식에 의해, 이진수 00, 01, 10 및 11은 각각 1, j, -1 및 -j로 변환된다. 그러나, 이는 예시로서, Xi (q)는 유사한 다른 식을 이용하여 QPSK 심볼로 변환될 수 있다.
일 예로, 시퀀스 인덱스(q)가 0인 경우 서브블록 A의 시퀀스는 314C8648F이고, 상기 시퀀스는 [+1 -j +1 +j +j +1 -j +1 -1 +1 +j -1 +j +1 -1 +1 -j -j]의 QPSK 신호로 변조된다.
한편, 각각의 표에 예시된 128개의 시퀀스는 복소 공액 연산을 이용하여 2배로 확장될 수 있다. 즉, 복소 공액 연산에 의해 추가로 128개의 시퀀스가 생성될 수 있고, 생성된 시퀀스에는 128 내지 255의 인덱스가 부여될 수 있다. 즉, 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x의 SA-프리앰블 시퀀스는 상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x+128의 SA-프리앰블 시퀀스와 복소 공액 관계에 있다. 아래 수학식 5는 복소 공액 연산에 의해 모 시퀀스로부터 확장된 시퀀스를 나타낸다.
Figure pat00052
여기에서, k는 0 내지 NSAP-1의 정수를 나타내고, NSAP는 SA-프리앰블의 길이를 나타내며, 복소 공액 연산 (·)*은 a+jb의 복소 신호를 a-jb의 복소 신호로 변경하고, a-jb의 복소 신호를 a+jb의 복소 신호로 변경한다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
상술한 바와 같이 SA-프리앰블은 셀 식별자를 획득하고 이를 대응하는 ABS 타입을 판단하기 위하여 사용된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
각 세그먼트 별로 256개의 셀 식별자들은 ABS 타입에 따라 구획화된다. 즉, 표 3 내지 표 5에서 각 세그먼트 별로 수학식 3의 시퀀스 인덱스 q가 0부터 85까지는 마크로(Macro) ABS(Advanced Base Station)에 대응하고, q가 86부터 z까지는 공용(public) ABS에 대응하며, z 내지 255까지는 CSG(Closed Subscriber Group) 펨토 ABS에 대응하는 것으로 구획화된다.
이 경우, 단말은 자신이 접속해야 할 ABS의 타입을 미리 알고 있으므로, 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블 시퀀스의 자기 상관(auto correlation) 또는 교차 상관(cross correlation)를 상기 특정 구획 내에 존재하는 셀 식별자들에 대응하는 SA-프리앰블 시퀀스들과 자기 상관 또는 교차 상관을 비교하여 일치하는 시퀀스를 검출한다. 결과적으로 단말은 일치하는 SA-프리앰블 시퀀스에서 세그멘트 ID n과 인덱스 q값을 획득하고, 수학식 3에 따라 셀 식별자를 결정한다.
그러나, 표 3 내지 표 5에서 나타난 바와 같이, SA-프리앰블 시퀀스는 세그먼트 별로 128개만이 결정되어 있으며, 나머지 128개의 시퀀스는 수학식 5에 따라 복소 공액 연산에 의해 모 시퀀스로부터 확장된다. 이와 같은 상황에서, 수학식 3에 따라 셀 식별자를 결정한다면, 셀 식별자는 SA-프리앰블 시퀀스들 간의 관계와 무관하게 연속적인 정수 값으로만 SA-프리앰블 시퀀스와 맵핑되고, 단말은 특정 구획 내에 존재하는 모든 셀 식별자들에 대응하는 SA-프리앰블 시퀀스들을 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 비교하여야 하므로, 검출 복잡도를 증가시킨다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 각 세그먼트 별로 256개의 SA-프리앰블 시퀀스 인덱스 q를 사용하는 것이 아니라, 표 3 내지 표 5에 나타난 바와 같이 128개의 SA-프리앰블 시퀀스 세트(인덱스 0 내지 127)를 확장하여 나머지 128개의 SA-프리앰블 시퀀스 세트(인덱스 128 내지 255)을 만들어 적용할 시 아래 수학식 6에 따라 셀 식별자를 결정할 것을 제안한다.
Figure pat00053
여기에서, n은 SA-프리앰블 캐리어 세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타낸다. Idx는 0 내지 255의 정수를 나타내며 아래 수학식 7에 의하여 결정된다.
Figure pat00026
여기서 q는 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수로서, SA-프리앰블 시퀀스로부터 획득한다.
또한, 여러 ABS 타입에 대응하기 위하여, 셀 식별자들은 세그먼트 별로 ABS 타입에 따라 구획화되어 맵핑된다. 즉, 각 세그먼트 별로 셀 식별자의 Idx가 0부터 85까지는 Macro ABS에 대응하고, Idx 86부터 z까지는 공용(public) ABS에 대응하며, Idx z 내지 255까지는 CGS 펨토 ABS에 대응하는 것으로 구획화된다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따라 셀 식별자와 SA-프리앰블 시퀀스를 맵핑한 예를 도시하는 도면이다. 특히 도 11 내지 13은 각각 세그멘트 ID가 0, 1 ,2 인 경우를 예시한다.
우선 도 11을 참조하면, 인접한 셀 식별자 0과 1은 각각 SA-프리앰블 시퀀스 인덱스(q) 0 및 128에 대응함을 알 수 있다. 또한, 인접한 셀 식별자 2과 3은 각각 SA-프리앰블 시퀀스 인덱스(q) 1 및 129에 대응하고, 인접한 셀 식별자 254과 255은 각각 SA-프리앰블 시퀀스 인덱스(q) 127 및 255에 대응함을 알 수 있다.
한편, 인덱스 0인 SA-프리앰블 시퀀스와 인덱스 128인 SA-프리앰블 시퀀스는 수학식 5에 따라 복소 공액 관계에 있다. 마찬가지로, 인덱스 1과 인덱스 129인 SA-프리앰블 시퀀스들은 복소 공액 관계에 있으며, 인덱스 127과 인덱스 255인 SA-프리앰블 시퀀스들은 복소 공액 관계에 있다.
따라서, 세그먼트 별로 총 256개의 셀 식별자들을 ABS 타입에 따라 구획화하는 경우, SA-프리앰블 모 시퀀스와 이와 복소 공액 관계에 있는 SA-프리앰블 시퀀스는 동일한 구획안에 존재하게 된다. 이 경우 단말은 SA-프리앰블 모 시퀀스와 이와 복소 공액 관계에 있는 SA-프리앰블 시퀀스를 짝으로 연관지어 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 비교할 수 있으므로, 시퀀스 검출 복잡도를 최대 절반으로 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 단말이 접속해야 하는 ABS 타입이 공용(public) ABS라 가정하면, 단말은 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 일치하는 SA-프리앰블 시퀀스를 검출하기 위하여, 각 세그먼트 별로 Idx 86부터 z까지의 셀 식별자에 대응하는 SA-프리앰블 시퀀스들과 수신한 SA-프리앰블 시퀀스를 비교한다. 이 경우, Idx 86부터 z까지의 구획안에는 상술한 수학식 6 및 수학식 7에 의하여 SA-프리앰블 모 시퀀스와 이와 복소 공액 관계에 있는 SA-프리앰블 시퀀스가 함께 존재하므로, 단말 입장에서는 의하여 SA-프리앰블 모 시퀀스와 이와 복소 공액 관계에 있는 SA-프리앰블 시퀀스를 짝으로 연관지어 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 비교할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 셀 식별자 결정 방법에 의하는 경우, 시퀀스 인덱스 0인 시퀀스로 자기 상관 또는 교차 상관을 이용하여 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 매칭 여부를 판단한 경우라면, 시퀀스 인덱스 128인 시퀀스는 자기 상관 또는 교차 상관을 이용할 필요없이 수신한 SA-프리앰블 시퀀스와 매칭 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 모든 셀 식별자에 대응하는 SA-프리앰블 시퀀스에 대하여 자기 상관 또는 교차 상관을 계산할 필요 없이, 절반의 SA-프리앰블 시퀀스에 대하여만 자기 상관 또는 교차 상관을 계산하는 절차를 수행하여 셀 식별자를 검출할 수 있다.
마찬가지로, 도 12 및 도 13을 참조하면, 수학식 6에 따라 셀 식별자에 각각 256 및 512만이 더해질 뿐, 인접한 셀 식별자들과 복소 공액 관계에 있는 SA-프리앰블 시퀀스가 맵핑되는 점은 동일하다.
도 14은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다. 하향링크에서, 송신기(1410)는 기지국의 일부이고 수신기(1450)는 단말의 일부이다. 상향링크에서, 송신기(1410)는 단말의 일부이고 수신기(1450)는 기지국의 일부이다.
송신기(1410)에서 프로세서(1420)는 데이터(예, 트래픽 데이터 및 시그널링)를 인코딩, 인터리빙 및 심볼 맵핑하여 데이터 심볼들을 생성한다. 또한, 프로세서(1420)는 파일럿 심볼들을 생성하여 데이터 심볼들 및 파일럿 심볼들을 다중화한다.
변조기(1430)는 무선 접속 방식에 따라 전송 심볼을 생성한다. 무선 접속 방식은 FDMA, TDMA, CDMA, SC-FDMA, MC-FDMA, OFDMA 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 변조기(1430)는 본 발명의 실시예에서 예시한 다양한 퍼뮤테이션 방법을 이용하여 데이터가 주파수 영역에서 분산되어 전송될 수 있도록 한다. 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈(1432)은 상기 전송 심볼을 처리(예, 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 안테나(1434)를 통해 전송되는 RF 신호를 생성한다.
수신기(1450)에서 안테나(1452)는 송신기(1410)로부터 전송된 신호를 수신하여 RF 모듈(1454)에 제공한다. RF 모듈(1454)는 수신된 신호를 처리(예, 필터링, 증폭, 주파수 하향 변환, 디지털화)하여 입력 샘플들을 제공한다.
복조기(1460)는 입력 샘플들을 복조하여 데이터 값 및 파일럿 값을 제공한다. 채널 추정기(1480)는 수신된 파일럿 값들에 기초하여 채널 추정치를 유도한다. 또한, 복조기(1460)는 채널 추정치를 사용하여 수신된 데이터 값들에 데이터 검출(또는 등화)을 수행하고, 송신기(1410)를 위한 데이터 심볼 추정치들을 제공한다. 또한, 복조기(1460)는 본 발명의 실시예에서 예시한 다양한 퍼뮤테이션 방법에 대한 역동작을 수행하여 주파수 영역 및 시간 영역에서 분산된 데이터를 본래의 순서로 재정렬시킬 수 있다. 프로세서(1470)는 데이터 심볼 추정치들을 심볼 디맵핑, 디인터리밍 및 디코딩하고, 디코딩된 데이터를 제공한다.
일반적으로, 수신기(1450)에서 복조기(1460) 및 프로세서(1470)에 의한 처리는 송신기(1410)에서 각각 변조기(1430) 및 프로세서(1420)에 의한 처리와 상호 보완된다.
제어기(1440 및 1490)는 각각 송신기(1410) 및 수신기(1450)에 존재하는 다양한 처리 모듈의 동작을 감독 및 제어한다. 메모리(1442 및 1492)는 각각 송신기(1410) 및 수신기(1450)를 위한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장한다.
도 14에서 예시한 모듈은 설명을 위한 것으로서, 송신기 및/또는 수신기는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있고, 일부 모듈/기능은 생략되거나 서로 다른 모듈로 분리될 수 있으며, 둘 이상의 모듈이 하나의 모듈로 통합될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 셀룰라 시스템을 위하여 사용되는 무선 이동 통신 장치에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 셀 식별자 결정 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스로부터 세그멘트 ID 및 시퀀스 인덱스를 획득하는 단계; 및
    상기 세그멘트 ID와 상기 시퀀스 인덱스를 이용하여 상기 셀 식별자를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 셀 식별자는 하나의 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하며,
    상기 셀 식별자와 인접한 셀 식별자는 상기 하나의 SA-프리앰블 시퀀스의 복소 공액 관계인 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하는,
    셀 식별자 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 식별자는,
    아래 수학식에 따라 결정되는,
    셀 식별자 결정 방법.
    ＜수학식＞
    Figure pat00054

    (단, n은 세그멘트 ID로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며, Idx는
    Figure pat00055
    에 의하여 결정되고, q는 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수 값을 갖는다)
  3. 제 2 항에 있어서,
    하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x의 SA-프리앰블 시퀀스는,
    상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 x+128의 SA-프리앰블 시퀀스와 복소 공액 관계인,
    셀 식별자 검출 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 시퀀스 인덱스들은 셀 타입에 따라 구획화되는,
    셀 식별자 검출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 셀 타입은,
    마크로(Macro) ABS(Advanced Base Station), 공용(Public) ABS 및 CSG(Closed Subscriber Group) 펨토 ABS를 포함하는,
    셀 식별자 검출 방법.
  6. 기지국으로부터 수신한 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble) 시퀀스를 수신하는 수신 모듈;
    상기 수신한 SA-프리앰블 시퀀스에 포함된 세그멘트 ID 및 시퀀스 인덱스를 이용하여 상기 셀 식별자를 결정하는 프로세서를 포함하며,
    상기 셀 식별자는 하나의 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하며,
    상기 셀 식별자와 인접한 셀 식별자는 상기 하나의 SA-프리앰블 시퀀스의 복소 공액 관계인 SA-프리앰블 시퀀스에 대응하는,
    단말 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 셀 식별자는,
    아래 수학식에 따라 결정되는,
    단말 장치.
    ＜수학식＞
    Figure pat00056

    (단, n은 세그멘트 ID로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며, Idx는
    Figure pat00057
    에 의하여 결정되고, q는 시퀀스 인덱스로서 0 내지 255의 정수 값을 갖는다)
  8. 제 7 항에 있어서,
    하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 0 내지 127의 SA-프리앰블 시퀀스들은,
    상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 시퀀스 인덱스 128 내지 255의 SA-프리앰블 시퀀스들과 각각 복소 공액 관계인,
    단말 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나의 세그먼트 ID에 대응하는 셀 식별자들은 셀 타입에 따라 구획화되는,
    단말 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 셀 타입은,
    마크로(Macro) ABS(Advanced Base Station), 공용(Public) ABS 및 CSG(Closed Subscriber Group) 펨토 ABS를 포함하는,
    단말 장치.
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