KR20120108915A

KR20120108915A - 송신을 위한 기호를 포맷하는 기법

Info

Publication number: KR20120108915A
Application number: KR1020117026451A
Authority: KR
Inventors: 샤르나즈 아지지; 샤일랜더 티미리; 신롱 왕; 양석 최
Original assignee: 인텔 코오퍼레이션
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2012-10-05
Also published as: WO2010117913A2; EP2417721A4; TW201106653A; JP2012523205A; WO2010117913A3; US20100254433A1; CN103004114A; EP2417721A2

Abstract

적어도 무선 신호 송신기들과의 사용을 위한 기호 구조가 개시된다. 기호 구조는 적어도 두 개의 기호 시간 주기에 걸쳐 확산된 기호를 포함한다. 기호는 동일한 코드의 적어도 두 개의 복제들을 포함할 수 있다. 기호의 서브캐리어들의 서브캐리어 간격은 IEEE 802.16e 기호의 서브캐리어 간격의 p/q 비율을 갖는다. 일부 경우들에서, 기호는 산재된 무효값들을 갖는다. 기호의 디코딩은 상기 기호에 푸리에 변환을 수행하는 것을 수반한다.

Description

송신을 위한 기호를 포맷하는 기법{TECHNIQUES TO FORMAT A SYMBOL FOR TRANSMISSION}

본원에 개시된 주제는 일반적으로 송신된 기호 포맷에 관한 것이다.

이동국이 무선 네트워크에 들어갈 때, 이동국은 기지국과 연결을 수립하기 위해 초기 레인징 프로세스(ranging process)를 사용한다. 많은 경우들에서, 초기 레인징 프로세스 동안 레인징 기호들이 이동국에 의해 송신된다.

도 1은 잘 알려진 종래 기술의 IEEE 802.16e 레인징 기호 포맷을 도시한다. 코드 X 및 X+1은 OFDMA 기호들이다. 코드 X는 이동 사용자에 의해 두 번 송신된다. 기지국이 두 개의 연속적인 초기 레인징 슬롯들을 할당한다면, 코드 X+1도 두 번 송신될 것이다. 기호 포맷은 코드 X의 순환 전치(CP; cyclic prefix)의 코드 X의 말단에 위치한 반복된 샘플을 포함하며, 또한 코드 X의 다른 사본의 가드 영역에서 코드 X의 또 다른 사본의 시작점에 있는 반복된 샘플을 포함한다.

도 2는 발전하는 IEEE 802.16m 표준에 제출된 기고문 C80216m-08_978.pdf에 LG전자(LGE)에 의해 제시된 기호 구조(이하 "LGE 구조")를 도시한다. LGE 구조는 시간에 따른 초기 레인징 시퀀스들의 확산을 허용하기 위해 OFDMA 서브캐리어 간격이 좁아지는 초기 레인징을 위한 것이다. LGE 구조는 시간 내에 더 긴 확산으로 인한 더 긴 시퀀스를 허용하지만, 도 1의 구조와 동일한 대역폭을 갖는다. 더 긴 시퀀스는 도 1의 구조에 비해 도착 시간 추정에서의 더 나은 해상도 및 다중 액세스 간섭에 대한 내성을 제공한다. 그러나, 더 짧은 서브캐리어 간격은 시간 변화 채널에서의 더 높은 캐리어 간 간섭(ICI) 전력을 초래할 수 있다.

도 2에서, 레인징 프리앰블(RP)은 레인징 채널을 나타낸다. 도 2에 도시된 것과 같이, 코드 RP는 시간 영역에서 여러 개의 OFDMA 기호 지속 기간에 걸쳐 연장된다. 이 예에서, 코드 RP는 시간 영역에서 네 개의 OFDMA 기호 지속 기간에 걸쳐 연장된다고 가정한다. 도 1의 기호 구조에서, 기호는 주파수 영역에 걸쳐 연장되며 기호당 1024 개의 샘플들이 존재한다. 반면에, 도 2의 기호 구조에서, 만약 기호가 4개의 OFDM 기호 지속 기간에 대해 시간 영역에 걸쳐 연장된다고 가정하면, 기호당 4096개의 샘플들이 존재한다. 기지국이 프리앰블을 기록하기 위해, 기지국은 코드 RP의 모든 시간 샘플들을 수신하도록 대기한다.

도 3은 도 2에 관하여 도시된 기호 구조에 대한 캐리어 간 간섭(ICI)에 따른 관찰된 에러 플로어(error floor)를 도시한다. 다중 액세스에서 원근 문제(near-far problem)가 고려된다면, ICI 전력 임팩트는 도 3에 도시된 것보다 훨씬 심할 수 있다. 원근 문제는 기지국으로부터 서로 다른 거리에 있는 사용자들이 상기 기지국에서 서로 다른 수신 전력을 생성하는 것에 의해 나타난다.

ICI에 따른 에러 플로어를 감소시키기 위해, 고속 이동 디바이스에서 초기 레인징의 성공적인 동작을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들은, 유사한 참조 번호들이 유사한 요소들을 참조하는 도면들에서 제한적이지 않은 예로서 예시된다.
도 1 및 도 2는 종래 기술의 기호 구조들을 도시한다.
도 3은 도 2에 관하여 설명한 기호 구조를 위한 관찰된 에러 플로어 플롯을 도시한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 기호 구조들을 도시한다.
도 5는 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.

본 명세서에 걸쳐 "일 실시예", 또는 "실시예"의 참조는, 그 실시예에 관련하여 설명한 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 본 발명의 일 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 명세서에 걸친 다양한 곳들에서 어구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"가 나온다고 해서 반드시 모두 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 또는 그 이상의 실시예들에서 조합될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 다양한 디바이스들 및 시스템들, 예컨대, 송신기, 수신기, 트랜스시버, 송신기-수신기, 무선 통신국, 무선 통신 디바이스, 무선 액세스 지점(AP), 모뎀, 무선 모뎀, 퍼스널 컴퓨터(PC), 데스크톱 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 핸드헬드 디바이스, PDA(Personal Digital Assistant) 디바이스, 핸드헬드 PDA 디바이스, 네트워크, 무선 네트워크, 로컬 영역 네트워크(LAN), 무선 LAN(WLAN), 수도권 영역 네트워크(MAN), 무선 MAN(WMAN), 광대역 네트워크(WAN), 무선 WAN(WWAN), 기존 IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11e, 802.11g, 802.11h, 802.11i, 802.11n, 802.16, 802.16d, 802.16e, 802.16m, 또는 3GPP 표준 및/또는 미래의 버전들 및/또는 그 파생들 및/또는 상기 표준들의 LTE(Long Term Evolution)에 따라 동작하는 디바이스들 및/또는 네트워크들, 개인 영역 네트워크(PAN), 무선 PAN(WPAN), 상기 WLAN 및/또는 PAN 및/또는 WPAN 네트워크들의 일부분인 유닛들 및/또는 디바이스들, 단방향 및/또는 쌍방향 라디오 통신 시스템들, 셀룰러 라디오 전화 통신 시스템들, 셀룰러 전화, 무선 전화, 개인 통신 시스템(PCS) 디바이스, 무선 통신 디바이스를 통합하는 PDA 디바이스, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 트랜스시버 또는 디바이스, 단일 입력 다중 출력(SIMO) 트랜스시버 또는 디바이스, 다중 입력 단일 출력(MISO) 트랜스시버 또는 디바이스, 다중 수신기 체인(MRC) 트랜스시버 또는 디바이스, "스마트 안테나" 기술 또는 다중 안테나 기술을 갖는 트랜스시버 또는 디바이스, 등과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 하나 또는 그 이상의 종류의 무선 통신 신호들 및/또는 시스템들, 예컨대, 라디오 주파수(RF), 적외선(IR), 주파수 분할 다중(FDM), 직교 FDM(OFDM), 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA), 시간 분할 다중(TDM), 시간 분할 다중 액세스(TDMA), 연장된 TDMA(E-TDMA), 일반 패킷 라디오 서비스(GPRS), 연장된 GPRS, 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 광대역 CDMA(WCDMA), CDMA 2000, 다중 캐리어 변조(MDM), 이산 멀티 톤(DMT), 블루투스(RTM), 지그비(ZigBee)(TM), 등과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 다른 다양한 장치들, 디바이스들, 시스템들, 및/또는 네트워크들에서 사용될 수 있다. IEEE 802.11x는 802.11a, 802.11b, 802.11e, 802.11g, 802.11h, 802.11i, 802.11n을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 임의의 기존 IEEE 802.11 사양을 참조할 수 있다.

기호 지속 기간을 감소시키거나 서브캐리어 간격을 증가시키는 것은 기호 수신기에서의 고속 푸리에 변환(FFT; fast Fourier transform) 동작의 적분 시간 간격을 감소시킨다. 기호 수신기의 FFT 동작의 적분 시간 간격을 감소시키는 것은 ICI 전력을 감소시킨다. 도 4a 및 4b는 ICI를 완화시키고, 오검출(miss detection)의 확률을 감소시킬 수 있는 초기 레인징 동안 적어도 유용한 기호 구조들의 다양한 실시예들을 제공한다. 예컨대, 도 4a 및 4b에 관하여 설명한 구조들은 에러 플로어가 1/10,000보다 작을 수 있는 수준까지 오검출의 확률을 감소시킬 수 있다.

도 4a는 실시예에 따른 기호 구조를 도시한다. 도 4a의 기호 구조는, 도 2의 기호 RP의 지속 기간 동안 도 4a의 기호 코드 i가 두 번 반복된다는 것을 제외하면 도 2의 기호 구조와 유사하다. 도 4a의 구조에서, 레인징 시퀀스

는 도 1의 IEEE 802.16e 서브캐리어 간격의 서브캐리어 간격

(

은 자연수)을 갖는 주파수 영역에서 N개의 서브캐리어들로 맵핑된다. 레인징 시퀀스는 주파수 영역에 할당된 일련의 숫자들(예컨대, +1, -1)을 포함할 수 있다. 서브캐리어 간격은 기호의 서브캐리어들 사이의 간격이다.

예컨대, 도 4a의 기호의 서브캐리어 간격, p/q는 도 1의 구조의 IEEE 802.16e 서브캐리어 간격의 2/5일 수 있다. 서브캐리어 간격을 감소시키는 것은 주어진 대역폭에서 더 많은 수의 서브캐리어들을 허용하며, 이는 차례로 더 큰 크기의 IFFT를 허용하므로, 도 1의 구조에 비해 시간에 걸쳐 더 많은 시간 샘플들이 확산하게 한다. 그 결과, 도 1의 구조에 비해 IFFT 동작 이후 더 긴 시간 기호 "코드 i"가 생성된다. "코드 i"가 한번 나오면

개의 시간 샘플들을 가지며, T_RP는 레인징 프리앰블 지속 시간을 나타낸다. 코드 i가 시간 내에 두 번 반복되므로, T_RP의 분모는 2이다.

서브캐리어들의 수 N은 N ≤ Nr_SC로 정의되며, Nr_SC는 레인징 서브캐리어들의 수이다. 레인징 서브캐리어들의 수는, 일부 서브캐리어들이 시스템의 대역폭, BW_system에 걸쳐 다중화된 데이터와 함께 간섭을 제어하기 위한 가드 밴드로서 사용되도록 허용하는 미사용 가드 밴드 서브캐리어들을 포함하는 레인징에 할당된 서브캐리어들을 포함한다. 발전하는 IEEE 802.16m 표준에서, BW_system은 10 또는 20 MHz일 수 있다.

LGE 구조에 의해 제시된 긴 CP는 주어진 셀 크기에 대한 최대 지연 확산 및 왕복 지연(RTD)에 관련된 전파 지연의 존재에도 불구하고 신호의 직교성을 유지할 수 있다. 도 4a에 도시된 것과 같은 "코드 i"의 반복은, ICI를 완화하고 매우 큰 셀 크기를 지원하는 메커니즘을 제공한다. RTD와 지연 확산(DS)의 총 지속 시간이 CP와 "코드 i"의 지속 기간의 합보다 작은 한, 기지국은 여전히 제4 및 제5 OFDM 기호들에서 "코드 i"를 수신한다. 타이밍 오프셋 추정 기법들을 사용함으로써, 기지국은 레인징 시퀀스를 성공적으로 검출할 수 있을 것이다. 예컨대, 타이밍 오프셋 추정 기법들은 다음과 같을 수 있다. 기지국은 레인징 채널의 샘플들을 버퍼링함과 동시에, 공칭 범위 또는 공칭 타이밍 오프셋 추정에서 동작할 수 있다. 아무것도 검출되지 않는다면, 기지국은 연장 범위 모드에서 동작할 수 있으며, 그에 의해 타이밍 오프셋 추정을 위한 시간 영역 교차 상관을 수행하기 위해 버퍼링된 샘플을 사용한다.

연장 범위 모드에서, 왕복 지연은 증가하므로, 기지국으로부터 송신된 신호가 상당한 지연 후에 이동국에 도달하며, 이동국으로부터 송신된 신호가 상당한 지연 후에 기지국에 도달한다. 지연은 코드 i의 지속 시간보다 길 수 있다. 기지국은 도 4a에 도시된 레인징 기호들을 처리하기 위한 윈도우를 갖는다. 긴 지연은 레인징 정보가 윈도우 외부로 슬라이드(slide)하게 한다. 기지국은 윈도우의 시작점으로부터 레인징 시퀀스를 찾기 시작할 수 있으나, 코드 i는 제4 및 제5 OFDM 기호들까지 검출되지 않는다.

큰 셀 크기의 경우, 코드 i를 반복하는 것은 코드 i의 적어도 하나의 인스턴스의 검출이 가능하도록 한다. 일부 실시예들에서, 코드 i의 둘 보다 많은 반복들이 이루어질 수 있다. 그러한 실시예들에서, 코드 i의 지속 시간은 감소될 수 있다. 그러나, 코드 i의 지속 시간을 감소시키는 것은 그것의 신호 대 잡음 비율의 성능을 허용할 수 없는 레벨까지 감소시킬 수 있다. 코드 i를 두번보다 많이 반복하는 것은 셀의 크기를 잠재적으로 증가시킬 수 있다.

RTD와 DS의 합이 가드 시간(GT)보다 크다면, 레인징 시퀀스가 다음 서브프레임에 간섭을 야기할 것임을 유념한다. 신호가 상당히 감쇠된 멀리 떨어진 사용자(큰 RTD 값)에 의해 레인징이 송신된다면, 간섭 임팩트는 무시해도 좋을 수 있다. 도 4a 및 4b에 관하여 설명된 레인징 구조들이 주파수 영역에서 타이밍 오프셋 추정과 함께 사용된다면, 최대 반경 33km의 셀 크기가 지원될 수 있다. 대조적으로, IEEE 802.16e에 대해 도 1에 관하여 설명한 구조는 주파수 영역에서 수행된 코드 검출 및 타이밍 오프셋 추정에 의해 최대 12km 반경의 셀을 지원할 수 있다.

도 4b는 코드 i가 한번 삽입되고, 레인징 서브캐리어들 사이에 무효(null) 서브캐리어들이 삽입된 다른 구조를 도시한다. 예컨대, 무효 서브캐리어들은 하나 걸러의 레인징 서브캐리어 사이에, 또는 도 2의 코드 RP의 지속 시간에 걸쳐 레인징 서브캐리어들을 확산시키기에 충분한 무효 서브캐리어들이 존재하는 방식으로 삽입될 수 있다. 따라서, 레인징 서브캐리어들은

로 나타내어질 수 있다. 삽입된 무효 서브캐리어들은 도 4a에 도시된 구조와 동일한 주기 (

)를 갖는 반복되는 시간 영역 신호를 생성한다. IFFT의 특성은, 하나 걸러의 서브캐리어가 무효라면, 시간 영역 신호는 대칭 구조를 갖는다는 것이다. M-1 개의 무효 서브캐리어들을 삽입함으로써, 시간 영역 신호는 T_RP의 지속 시간에 걸쳐

의 주기로 M번 반복될 것이다. M배 작은 FFT 크기를 갖는 FFT를 사용함으로써, 정규화된 도플러 주파수가 M배 작을 수 있으며, 그 결과 더 작은 ICI 전력을 얻는다.

도 5는 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 이동국(510)은 도 4a 또는 4b에 관해 설명한 구조들과 일치하는 기호를 생성하는 기호 생성기(512)를 포함한다. 상기 기호는 기지국(520)으로의 송신을 위한 데이터 또는 다른 정보를 포함하며, 적어도 초기 레인징 동안 사용될 수 있다. 기지국(520)은 도 4a 또는 4b에 관하여 설명한 구조를 갖는 기호들을 디코딩할 수 있으며, 초기 레인징 동안 이동국(510)과 기지국(520) 사이의 연결을 수립하도록 사용될 수 있는 기호 디코더(522)를 포함한다.

본 발명의 실시예들은, 예컨대 컴퓨터, 컴퓨터들의 네트워크, 또는 다른 전자 디바이스들과 같은 하나 또는 그 이상의 기계들에 의해 실행될 때, 그 결과로서 상기 하나 또는 그 이상의 기계들이 본 발명의 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 하는 기계 실행 가능한 명령들이 저장된 하나 또는 그 이상의 기계 판독 가능한 매체를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수 있다. 기계 판독 가능한 매체는 플로피 디스켓, 광 디스크, CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memories), 및 자기-광 디스크, ROM(Read Only Memories), RAM(Random Access Memories), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memories), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memories), 자기 또는 광 카드, 플래시 메모리, 또는 기계 실행 가능한 명령들을 저장하기에 적합한 다른 종류의 매체/기계 판독 가능한 매체를 포함할 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다.

도면들 및 앞서 말한 설명들은 본 발명의 예들을 제시하였다. 다수의 별개의 기능 항목들로서 도시되었으나, 본 기술분야의 당업자들은 그러한 요소들 중 하나 이상이 하나의 기능 요소로 조합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 대안적으로, 특정 요소들이 다수의 기능 요소들로 나누어질 수 있다. 하나의 실시예로부터의 요소가 다른 실시예로 더해질 수 있다. 예컨대, 본원에 설명한 프로세스들의 순서는 변경될 수 있으며 본원에 설명된 방식에 제한되지 않는다. 더욱이, 임의의 흐름도의 동작들이 도시된 순서로 구현될 필요가 없으며, 상기 동작들 모두가 반드시 수행되어야 하는 것은 아니다. 또한, 다른 동작들에 의존하지 않는 동작들은 다른 동작들과 병렬로 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 이러한 특정한 예들에 의해 제한되지 않는다. 명세서에 명백히 제공되든 아니든 간에, 구조, 크기, 및 재료의 사용의 차이점과 같은 다수의 변경들이 가능하다. 본 발명의 범위는 적어도 하기 청구항들에 의해 제공되는 것만큼 광범위하다.

Claims

적어도 두 개의 기호 시간 주기들에 걸쳐 확산되는 기호를 형성하는 단계 - 상기 기호의 서브캐리어들의 서브캐리어 간격은 IEEE 802.16e 기호의 서브캐리어 간격의 비율을 포함함 -;
상기 기호를 운반하는 신호를 생성하는 단계; 및
무선 매체를 통해 상기 기호를 송신하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기호는 2개의 기호 시간 주기들에 걸쳐 확산되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기호는 동일한 코드의 적어도 두 개의 복제들을 포함하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 송신된 기호의 수신기의 수신 거리는 상기 동일한 코드의 복제들의 수에 부분적으로 기초하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기호는 무효(null) 코드들을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기호는 하나 걸러의 레인징 서브캐리어(every other ranging subcarrier) 사이에 산재된 무효 코드들을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 비율은 2/5인 방법.
제1항에 있어서,
상기 비율은 1보다 작은 방법.
기호를 디코딩하는 단계 - 상기 기호는 적어도 두 개의 기호 시간 주기들에 걸쳐 확산되며, 상기 기호의 서브캐리어들의 서브캐리어 간격은 IEEE 802.16e 기호의 서브캐리어 간격의 비율을 포함하며, 상기 비율은 1보다 작음 -
를 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 디코딩하는 단계는 상기 기호에 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 기호는 동일한 코드의 적어도 두 개의 복제들을 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 기호는 무효 코드들을 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 기호는 하나 걸러의 레인징 서브캐리어 사이에 산재된 무효 코드들을 포함하는 방법.
적어도 두 개의 기호 시간 주기들에 걸쳐 확산된 기호를 형성하기 위한 로직 - 상기 기호의 서브캐리어들의 서브캐리어 간격은 IEEE 802.16e 기호의 서브캐리어 간격의 비율을 포함하며, 상기 비율은 1보다 작음 -;
상기 기호를 운반하는 신호를 생성하기 위한 로직; 및
무선 매체를 통해 상기 신호를 송신하기 위한 로직
을 포함하는 장치.
제14항에 있어서,
상기 기호는 동일한 코드의 적어도 두 개의 복제들을 포함하는 장치.
제14항에 있어서,
상기 기호는 무효 코드들을 포함하는 장치.
적어도 두 개의 기호 시간 주기들에 걸쳐 확산되는 기호를 형성하기 위한 로직 - 상기 기호의 서브캐리어들의 서브캐리어 간격은 IEEE 802.16e 기호의 서브캐리어 간격의 비율을 포함하며, 상기 비율은 1보다 작음 -, 및 상기 기호를 송신하기 위한 로직을 포함하는 이동국; 및
상기 기호를 수신하기 위한 로직, 및 푸리에 변환을 이용하여 상기 기호를 디코딩하기 위한 로직을 포함하는 기지국
을 포함하는 시스템.
제17항에 있어서,
상기 기호는 동일한 코드의 적어도 두 개의 복제들을 포함하는 시스템.
제17항에 있어서,
상기 기호는 무효 코드들을 포함하는 시스템.
제17항에 있어서,
상기 기호는 하나 걸러의 레인징 서브캐리어 사이에 산재된 무효 코드들을 포함하는 시스템.