KR20120042138A - 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 관한 것으로서, 3GPP LTE 통신방식에서 셀 그룹 ID 탐색을 위한 SSS 검출시 초기에 그룹화한 SSS 시퀀스간 상호상관도가 일정값 이상인 시퀀스 그룹을 선택한 후 해당 시퀀스 그룹내의 시퀀스와 상호상관도를 산출하여 SSS 시퀀스를 검출하여 셀 그룹 ID를 추출함으로써 SSS 검출을 위한 연산 복잡도를 줄일 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법{METHOD FOR SEARCHING CELL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3GPP LTE 통신방식에서 셀 그룹 ID 탐색을 위한 SSS 검출시 SSS 시퀀스간 상호상관도가 일정값 이상인 시퀀스 그룹을 선택한 후 해당 시퀀스 그룹내에서만 탐색함으로써 SSS 검출을 위한 연산 복잡도를 줄일 수 있도록 한 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 관한 것이다.
최근, W-CDMA 표준화단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 W-CDMA나 HSDPA의 후계가 되는 4세대 이동통신의 후보기술로 LTE(Long Term Evolution)에 대한 연구를 진행하고 있다.
LTE 시스템의 무선 액세스 방식으로서 하향링크에 대해서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 전송방식을 채택하고 있으며, 상향링크에 대해서는 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) 전송방식을 채택하고 있다.
OFDM은 주파수대역을 복수의 서브캐리어로 분할하여 각 주파수대에 데이터를 실어 전송하는 방식이며, 서브캐리어를 주파수 상에 일부 서로 겹치면서도 서로 간섭하지 않게 촘촘히 나열함으로써 고속 전송을 실현하고 주파수의 이용효율을 올릴 수 있다.
SC-FDMA는 주파수대역을 분할하여 복수의 단말간에 다른 주파수대역을 이용하여 전송함으로써 단말간의 간섭을 저감할 수 있는 전송방식이다. SC-FDMA에서는 송신전력의 변동이 작아지는 특징을 가지므로 단말의 저소비 전력화 및 넓은 커버리지를 실현할 수 있다.
또한, LTE는 OFDM에 있어서 지연파에 의한 심볼간 간섭의 영향을 경감하기 위한 CP(Cyclic Prefix)로써 노멀(normal) CP와 확장(extended) CP라고 하는 길이가 다른 2종류의 CP가 마련되어 있다. 예를 들면, 확장 CP는 셀 반경이 큰 셀에서와 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service) 신호 송신시에 적용되고, 노말 CP는 셀 반경이 작은 셀에서 적용된다.
일반적으로, W-CDMA나 LTE 등을 이용한 이동통신 시스템에서 이동국은 전원 투입시, 대기중, 통신중, 혹은 통신중의 간헐수신시 동기신호 등에 기초하여 기지국과 통신환경을 구축하기 위해 무선품질이 양호한 셀을 탐색하여 무선링크를 접속해야하는 셀 탐색을 수행해야 한다.
위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
이와 같은 LTE 통신방식에서의 셀 탐색 방법은 PSS(Primary Synchronization Signal) 시퀀스와 SSS(Secondary Synchronization Signal) 시퀀스를 사용하여 탐색한다.
LTE 시스템은 3개의 셀 ID가 들어있는 168개의 셀 그룹 ID가 있어 총 504개의 셀을 구별하게 되는데 PSS 시퀀스는 셀 ID 3개를 구별하고, SSS 시퀀스는 셀 그룹 ID 168개를 구별함에 따라 이 두 신호를 사용함으로써 동기화 및 셀 탐색을 수행한다.
우선 프레임에 전송되는 PSS 시퀀스와 알고 있는 PSS 시퀀스와의 상관관계(cross-correlation)를 이용하여 심볼 타이밍과 주파수 동기를 추정하고, 셀 그룹 ID 내의 셀 ID를 획득한다.
그런 다음 프레임에 전송되는 SSS 시퀀스와 알고 있는 168개의 SSS 시퀀스 모두와 상관관계를 이용하여 가장 상관관계가 높은 SSS 시퀀스를 찾아 프레임 경계와 셀 그룹 ID를 검출한다.
그러나 이와 같은 방법은 SSS 시퀀스의 종류가 총 168개에 해당하고, 각 시퀀스는 62 길이의 심볼로 구성되어 있기 때문에, 모든 경우에 대해 상관관계를 취할 경우 수신단에서의 연산 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 3GPP LTE 통신방식에서 셀 그룹 ID 탐색을 위한 SSS 검출시 SSS 시퀀스간 상호상관도가 일정값 이상인 시퀀스 그룹을 선택한 후 해당 시퀀스 그룹내에서만 탐색함으로써 SSS 검출을 위한 연산 복잡도를 줄일 수 있도록 한 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법은 이동통신 시스템에서 제 1동기신호에 의해 셀 ID를 추출한 후 수신된 제 2동기신호와 시퀀스 그룹별로 제 1차 상호상관도를 산출하여 시퀀스 그룹을 선택하는 제 1단계; 선택된 시퀀스 그룹내에 속한 모든 시퀀스와 수신된 제 2동기신호와의 제 2차 상호상관도를 산출하는 제 2단계; 및 제 2차 상호상관도를 산출한 결과 가장 높은 상호상관도를 갖는 시퀀스를 통해 셀 그룹 ID를 추출하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 1동기신호는 PSS 시퀀스인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제 2동기신호는 SSS 시퀀스인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 시퀀스 그룹은 셀 그룹 ID를 구별하는 모든 시퀀스 상호간의 상호상관도를 산출하여 설정값 이상인 시퀀스들을 그룹화한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 시퀀스 그룹을 선택하는 제 1단계는 시퀀스 그룹별로 시퀀스 그룹내에 속한 시퀀스 중 어느 하나와의 상호상관도를 산출하여 가장 높은 시퀀스 그룹을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 3GPP LTE 통신방식에서 셀 그룹 ID 탐색을 위한 SSS 검출시 초기에 그룹화한 SSS 시퀀스간 상호상관도가 일정값 이상인 시퀀스 그룹을 선택한 후 해당 시퀀스 그룹내의 시퀀스와 상호상관도를 산출하여 SSS 시퀀스를 검출하여 셀 그룹 ID를 추출함으로써 SSS 검출을 위한 연산의 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 시퀀스 그룹의 상호상관도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의해 그룹화한 시퀀스 그룹을 나타낸 테이블이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의한 저속환경에서의 검출율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의한 고속환경에서의 검출율을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법을 설명하기 위한 시퀀스 그룹의 상호상관도를 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의해 그룹화한 시퀀스 그룹을 나타낸 테이블이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법은 우선 프레임에 전송되는 제 1동기신호인 PSS 시퀀스와 알고 있는 PSS 시퀀스와의 상호상관도를 산출하여 심볼 타이밍과 주파수 동기를 추정하고, 셀 ID를 추출한다(S10).
이후 프레임에 전송되는 제 2동기신호인 SSS 시퀀스와 시퀀스 그룹별로 제 1차 상호상관도를 산출(S20)하여 시퀀스 그룹을 선택한다(S30).
시퀀스 그룹은 168개의 셀 그룹 ID를 구별하는 168개의 SSS 시퀀스 상호간에는 상호 상관관계가 존재함에 따라 각각에 대해 상호상관도를 산출하여 30 이상인 시퀀스들을 그룹화 하였다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 예를 들어 77번째 시퀀스의 경우 자기 자신과의 상호상관도가 가장 높게 나오지만 한편, 18, 48, 105, 132, 158 시퀀스와도 30 이상의 상호상관도가 높게 산출됨에 따라 SSS 검출시 모든 시퀀스와 상호상관도를 산출하지 않고 이와 같이 상호상관도가 설정값 이상인 시퀀스들과만 상호상관도를 산출하더라도 시퀀스의 검출율을 높일 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 이와 같이 168개의 시퀀스들 모두에 대해 상호상관도를 산출하여 상호상관도가 30 이상인 시퀀스들끼리 그룹화하여 도 3과 같이 30개의 시퀀스 그룹을 초기에 형성하여 테이블화 하였다.
본 실시예에서는 상호상관도를 30 이상으로 설정하였으나 셀 탐색의 검출율에 따라 그 이상으로 설정할 수도 있고 그 미만으로도 설정할 수도 있다.
따라서, 수신된 SSS 시퀀스에 대해 시퀀스 그룹별로 시퀀스 그룹 내에 속한 시퀀스 중 어느 하나와의 제 1차 상호상관도를 산출하여 가장 높은 시퀀스 그룹을 선택한다.
즉, 시퀀스 그룹은 상호상관도가 설정값 이상인 시퀀스들로 그룹화되었기 때문에 수신된 SSS 시퀀스와 일치하는 시퀀스가 속한 시퀀스 그룹의 경우 그 중 어느 하나와 상호상관도를 산출하더라도 다른 시퀀스 그룹들보다는 높은 상호상관도를 보이게 된다.
이와 같이 선택된 시퀀스 그룹 내에 속한 모든 시퀀스와 수신된 SSS 시퀀스와의 제 2차 상호상관도를 산출한다(S40).
예를 들어, 77번째 시퀀스인 경우 30 개의 시퀀스 그룹 중 그룹 19가 선택될 것이고, 이후 제 2차 상호상관도는 선택된 그룹 19의 18, 48, 77, 105, 132, 158번째 시퀀스와 상호상관도를 산출하게 된다.
이렇게 그룹 19에 속한 시퀀스들과 제 2차 상호상관도를 산출한 결과 가장 높은 상호상관도를 갖는 시퀀스를 통해 셀 그룹 ID를 추출한다(S50).
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 셀 탐색 방법으로 셀 탐색시 연산 복잡도를 살펴보면 초기에 30개의 시퀀스 그룹을 추가해야 하지만 실제적인 통신환경에서는 SSS 시퀀스의 길이가 62일 때 최대 7개의 시퀀스를 포함하는 그룹 1인 경우 그룹선택을 위한 30번과 그룹 1의 시퀀스와 7번 연산을 수행함에 따라 62*30 + 62*7 = 2294번의 연산이 이루어지고, 최소 1개의 시퀀스를 포함하는 그룹 30인 경우 그룹선택을 위한 30번의 연산을 수행함에 따라 62*30 = 1860번의 연산이 이루어져, 모든 시퀀스에 대해 연산하는 풀 서치 방법의 경우 168*62 = 10416번의 연산에 비해 상당한 연산 복잡도를 낮출 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의한 저속환경에서의 검출율을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법에 의한 고속환경에서의 검출율을 나타낸 그래프이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 셀 탐색 방법에 의한 성능분석을 위해 Extended TU (Typical Urban) 채널 모델을 사용한 시뮬레이션에 의해 얻은 그래프로써 시뮬레이션 파라미터는 표 1과 같은 조건으로 이동국의 이동속도가 저속인 경우의 검출율과 이동국의 이동속도가 고속인 경우의 검출율을 나타낸 그래프이다.
Parameter Value
Mode FDD
channel Extended TU(Typical Urban)
(3GPP TS 36.211 v.8.8.0, 3GPP TS 36.101 v8.7.0)
SNR -6:3:12
(min:step:max)
Doppler Frequency 0(=0km/h), 144Hz(=60km/h), 840Hz(=350km/h)
Sampling Frequency 1.92 MHz
Center Frequency 2.5 GHz
CP Normal CP
Channel estimation Estimated channel
검출율(detection probability)은 셀 탐색이 얼마나 잘 이루어졌는지를 나타내는 확률 값으로써 1을 가졌을 경우에는 에러 없이 잘 찾는 다는 것을 의미하며, 0일 경우에는 100% 에러를 갖는 다는 것을 의미한다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 별(*)표로 표시된 본 발명에 의한 저속환경에서의 검출율 그래프와 고속환경에서의 검출율 그래프는 풀 서치 방법(full)에 의한 결과와 비슷하거나 동일하여 본 발명에 의한 셀 탐색 방법이 성능저하 없이 연산 복잡도를 낮추면서도 뛰어난 성능을 갖는다는 것을 확인 할 수 있었다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 제 1동기신호에 의해 셀 ID를 추출한 후 수신된 제 2동기신호와 시퀀스 그룹별로 제 1차 상호상관도를 산출하여 시퀀스 그룹을 선택하는 제 1단계;
    상기 선택된 시퀀스 그룹내에 속한 모든 시퀀스와 상기 수신된 제 2동기신호와의 제 2차 상호상관도를 산출하는 제 2단계; 및
    상기 제 2차 상호상관도를 산출한 결과 가장 높은 상호상관도를 갖는 시퀀스를 통해 셀 그룹 ID를 추출하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1동기신호는 PSS 시퀀스인 것을 특징으로 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2동기신호는 SSS 시퀀스인 것을 특징으로 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시퀀스 그룹은 셀 그룹 ID를 구별하는 모든 시퀀스 상호간의 상호상관도를 산출하여 설정값 이상인 시퀀스들을 그룹화한 것을 특징으로 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 시퀀스 그룹을 선택하는 제 1단계는 상기 시퀀스 그룹별로 상기 시퀀스 그룹내에 속한 시퀀스 중 어느 하나와의 상호상관도를 산출하여 가장 높은 시퀀스 그룹을 선택하는 것을 특징으로 이동통신 시스템에서의 셀 탐색 방법.
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