KR20160029451A - 4x4 mimo 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법 - Google Patents

4x4 mimo 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신방법은, 각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성하는 RACH 톤 생성단계; 상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용한 후, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행하는 역퓨리에변환단계; 상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산하는 유사전력계산단계; 상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성하는 이득보상단계; 및 상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출하는 인덱스검출단계를 포함할 수 있다.

Description

4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법 {Apparatus and method for receiving random access preambles with 4X4 MIMO antenna system}
본 출원은 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법에 관한 것으로서, 특히 프리앰블 수신을 위한 연산을 간소화할 수 있는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법에 관한 것이다.
통신 시스템이 3세대에서 4세대로 진화함에 따라 여러 형태의 네트워크가 융합되면서 복잡도가 급증하고 있으며, 고속의 데이터를 필요로 하는 이동통신 시장의 흐름에 따라 기지국의 커버리지는 점차 작아지고 있다. 즉, 동일한 지역 내에 여러 형태의 기지국이 연동하므로, 변화하는 무선 환경에 대한 최적의 조건을 찾기는 쉽지 않다.
이에 최근 3GPP LTE는 자율구성(self-configuration) 및 자율최적화(self-optimization)과 같은 자동화 기능을 포함하는 자동구성네트워크(SON: Self organizing networking)을 표준으로 등록하였으며, 단말의 초기 접속시 랜덤액세스채널(RACH: Random Access Channel) 등을 통하여, 기지국이 그 단말의 위치, 수신강도 및 인덱스 정보 등을 파악하도록 하고 있다.
본 출원은, 프리앰블 수신을 위한 연산을 간소화할 수 있는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신방법은, 각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성하는 RACH 톤 생성단계; 상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용한 후, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행하는 역퓨리에변환단계; 상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산하는 유사전력계산단계; 상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성하는 이득보상단계; 및 상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출하는 인덱스검출단계를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신방법은, 상기 입출력 이득에 대한 절대적 이득보상 및 상기 역퓨리에변환에 의하여 발생하는 프로세싱 이득에 대한 프로세싱 이득보상을 수행하여, 상기 시간도메인신호에 대한 실제전력을 계산하는 재보상단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 재보상단계는, 상기 안테나별 실제전력을 이용하여 SINR(Signal to interference plus Noise Ratio), 잡음 파워(Noise Power) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 중 적어도 어느 하나를 계산할 수 있다.
여기서 상기 역퓨리에변환단계는, 상기 입출력 이득을 이용하여, 상기 RACH 톤 및 시간도메인신호의 크기가 상기 고정소수점 연산의 가용범위에 포함되도록 조절할 수 있다.
여기서 상기 역퓨리에변환단계는, 자동이득제어(AGC: Automatic Gain Control)를 이용하여 상기 입출력 이득을 설정할 수 있다.
여기서 상기 역퓨리에변환단계는, 상기 RACH 톤의 크기를 조절하는 입력이득과, 상기 시간도메인신호의 크기를 조절하는 출력이득을, 상기 입출력 이득으로 설정할 수 있다.
여기서 상기 이득보상단계는, 상기 안테나별 입력이득 및 출력이득의 합을 계산한 후, 상기 합이 최소값인 경우를 기준으로 나머지의 상대적 크기를 계산하여, 상기 입출력 이득의 상대적 크기를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 장치는, 각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성하는 RACH 톤 생성부; 상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용한 후, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행하는 역퓨리에변환부; 상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산하는 유사전력계산부; 상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성하는 이득보상부; 및 상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출하는 인덱스검출부를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법은, 역퓨리에변환에 대한 입출력 이득의 상대적 크기를 이용하여 이득보상을 수행하므로, 프리앰블 인덱스 도출을 위한 연산을 간소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법에 의하면, RACH 신호를 이용한 SINR, 잡음파워, RSSI 계산시 필요한 연산의 횟수를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치 및 수신방법에 의하면, 도심 밀집 지역 등에서도 RACH 수신속도 및 메모리 효율을 개선할 수 있으므로, 단말의 초기 접속 및 핸드오버 접속 성공률을 증가시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치를 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치의 역퓨리에변환부를 나타내는 블록도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치의 RACH 톤을 나타낸 그래프이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국 프리앰블 수신장치에서의 입출력 이득에 대한 상대적 이득보상을 나타내는 개략도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치를 나타내는 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치(100)는, RACH 톤 생성부(10), 역퓨리에변환부(20), 유사전력계산부(30), 이득보상부(40) 및 인덱스 검출부(50)를 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신장치(100)를 설명한다.
RACH 톤 생성부(10)는, 각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스 채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환을 적용할 수 있으며, 각각의 안테나별로 RACH 톤을 생성할 수 있다. 3GPP LTE 등의 이동통신에 있어서, 단말(UE: User Equipment)은 랜덤 액세스 채널을 통하여 기지국에 대한 초기접속을 수행할 수 있으며, 상기 랜덤 액세스 채널을 통하여 RACH 신호 등을 전송할 수 있다. 여기서, 단말은 상기 RACH 신호를 통하여 단말의 위치와 수신강도, 인덱스 정보 등을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 프리앰블 수신장치(100)는, 상기 RACH 신호로부터 프리앰블 인덱스 등의 정보를 추출하기 위하여, 상기 RACH 톤 생성부(10)를 이용하여 상기 RACH 신호 등에 대한 퓨리에변환을 수행할 수 잇다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 기지국은 4X4 MIMO 안테나를 포함하므로, 동시에 4개의 RACH 신호가 수신될 수 있으며, 상기 RACH 톤 생성부(10)는 각각의 안테나가 수신하는 각각의 RACH 신호에 대응하여 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 RACH 톤 생성부(10)는 각각의 안테나별로 1 전송시간간격(TTI: Transport Time Interval) 동안 입력되는 RACH 신호를 샘플링하여 수신할 수 있다. 이후, RACH 신호에 포함되는 주기적 전치부호(CP: Cyclic Prefix)를 제거하고, 병렬전송을 바꾸어 12288개의 샘플에 대한 이산퓨리에변환(DFT: Discrete Fourier Transform)을 수행할 수 있다. 상기 이산퓨리에변환에 의하여 각각의 안테나별로 주파수 영역의 RACH 톤이 생성될 수 있다.
역퓨리에변환부(20)에서는, 각각의 RACH 톤에 대하여 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용할 수 있으며, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환을 수행할 수 있다. 즉, 도2에 도시한 바와 같이, 역퓨리에변환부(20)에 안테나0의 RACH 톤(ant0)이 입력되면, 먼저 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 테이블(21)을 이용하여, 상기 RACH 톤에 CAZAC 시퀀스를 곱할 수 있다. 여기서, RACH 신호에 포함되는 프리엠블은 주기적으로 반복하여 입력되므로, 자기상관 함수의 일종인 CAZAC 시퀀스를 상기 RACH 톤에 곱하는 방식을 통하여 이후 상기 프리앰블을 추출할 수 있다. 이후, 서브캐리어 맵핑(22)에 의하여 상기 CAZAC 시퀀스가 곱해진 RACH 톤 신호에 제로 패딩(zero padding)이 수행될 수 있다. 구체적으로, 도3에 도시된 바와 같이, 이산퓨리에변환에 의하여 12288개의 톤(tone)을 포함하는 RACH 톤은, CAZAC 테이블(21)에 포함된 839개의 CAZAC 시퀀스와 곱해지며, 이후 839개의 이외의 나머지 180개, 1029개는 모두 0으로 설정될 수 있다. 따라서, 이후 2048개의 샘플에 대한 역퓨리에변환(23)을 수행하여 시간도메인신호를 얻을 수 있다. 여기서, 역퓨리에변환(23)은 이산적인 주파수 데이터에 대한 퓨리에변환을 고속으로 수행하는 역고속퓨리에변환(iFFT: inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용할 수 있다.
다만, 상기 역퓨리에변환(23)시에는 고정소수점 연산이 수행될 수 있으며, 상기 고정소수점 연산시에는 입력되는 값의 가용범위가 설정될 수 있다. 여기서, 상기 역퓨리에변환(23)에 입력되는 상기 샘플의 크기가 상기 가용범위를 벗어나는 경우에는 계산결과에 오류가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 역퓨리에변환(23)에 입력되는 각각의 샘플의 크기를 상기 가용범위 내로 제한할 필요가 있다. 따라서, 도2의 입력이득(a)과 같이, 상기 역퓨리에변환(23) 앞에 입력이득을 설정하여, 상기 샘플의 크기가 상기 가용범위를 벗어나지 않도록 할 수 있다. 한편, 상기 역퓨리에변환(23) 이후에, 유사전력계산부(30) 등에서 시간도메인신호 등을 이용하여 전력을 계산하는 경우에도 고정소수점 연산 등이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 역퓨리에변환(23) 이후에도 출력이득(b)을 포함하여 상기 역퓨리에변환(23)에 의한 시간도메인신호의 크기를 상기 가용범위 내로 제한할 수 있다. 여기서, 상기 역퓨리에변환부(20)는, 상기 입출력 이득을 설정하기 위하여, 자동이득제어(AGC: Automatic Gain Control) 알고리즘 등을 활용할 수 있다. 상기 자동이득제어 알고리즘은 널리 알려진 기술의 하나이므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다. 상기 RACH 톤의 크기를 조절하는 입력이득(a)과, 상기 시간도메인신호의 크기를 조절하는 출력이득(b)을 포함하여, 입출력 이득으로 설정할 수 있다.
유사전력계산부(30)에서는, 상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산할 수 있다. 여기서, 상기 시간도메인신호를 제곱하는 방식으로 상기 유사전력을 생성할 수 있다. 다만, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 시간도메인신호에는 역퓨리에변환부(20)의 고정소수점 연산을 위한 입출력 이득이 반영되어 있으며, 상기 역퓨리에변환에 의한 프로세싱 이득도 포함되어 있다. 따라서, 상기 유사전력계산부(30)에서 계산한 유사전력은 실제전력과는 차이가 있으며, 상기 유사전력으로부터 실제전력을 구하기 위해서는 상기 입출력 이득 및 프로세싱 이득에 대한 보상을 수행할 필요가 있다.
이득보상부(40)에서는, 상기 유사전력을 상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기인 전력이득으로 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성할 수 있다. 종래에는, 상기 시간도메인신호에 대한 유사전력 계산 후, 각각의 안테나별로 상기 입출력 이득에 대한 절대적 이득보상 및 프로세싱 이득에 대한 보상을 수행하여, 실제전력을 계산하였다. 그러나, 이 경우 연산량이 많아짐에 따라, 프로세서의 과부하, 처리시간이 증가, 메모리 부족 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 이득보상부(40)에서는, 상기 프로세싱 이득에 대한 보상은 생략하고, 상기 입출력 이득의 상대적인 크기로 보상하는 상대적 보상을 적용하여 상기 연산을 간소화시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 이득보상부(40)는, 먼저 상기 안테나별 입력이득(a) 및 출력이득(b)의 합을 계산한 후, 상기 합이 최소값인 경우를 기준으로 나머지의 상대적 크기를 계산하는 방식으로, 상기 전력이득을 계산할 수 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이, 4X4 MIMO 안테나의 경우에는, 안테나0(ant0)에서의 입출력이득의 합(C0)은 a0+b0, 안테나1(ant1)에서의 입출력이득의 합(C1)은 a1+b1, 안테나2(ant2)에서의 입출력이득의 합(C2)은 a2+b2, 안테나3(ant3)에서의 입출력이득의 합(C3)은 a3+b3일 수 있다. 여기서, 도4를 참조하면, 입출력이득의 합이 최소인 경우는 안테나0이므로, 안테나0의 입출력이득의 합(C0)을 기준으로 나머지의 상대적 크기를 계산할 수 있다. 즉, 안테나0의 전력이득을 0으로 두었을 때, 안테나1의 전력이득은 (a1+b1)-(a0+b0), 안테나2의 전력이득은 (a2+b2)-(a0+b0), 안테나3의 전력이득은 (a3+b3)-(a0+b0)으로 계산할 수 있다. 따라서, 상기 전력이득을 이용하여 각각의 유사전력을 보상하게 되면, 상기 입출력이득의 합이 최소인 경우를 기준으로 각각의 상대적인 전력의 크기를 맞추어 상기 상대전력을 계산할 수 있다. 한편, 여기서는 상기 입출력이득의 합이 최소인 경우를 기준으로 하므로, 상기 이득보상시 고정소수점 연산을 하는 경우 발생할 수 있는 오버플로우를 방지할 수 있다.
인덱스검출부(50)에서는, 상기 안테나별로 생성된 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 이득보상부(40)에서 계산한 각각의 안테나별 상대전력을 병합하여 결정시퀀스(decistion seqense)를 생성할 수 있으며, 상기 결정시퀀스를 이용하여 상기 프리앰블 인덱스를 검출하거나, SINR(Signal to interference plus Noise Ratio), 잡음 파워(Noise Power) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등을 계산할 수 있다. 여기서, 상기 프리앰블 인덱스는 상기 결정시퀀스 중에서 피크(peak)가 발생하는 위치를 이용하여 검출하는 것으로서, 실제전력값 대신에 상기 상대전력을 이용하는 경우에도, 동일한 위치에서 상기 피크를 추출할 수 있다. 따라서, 상기 인덱스검출부(50)에서는 상기 추출한 피크를 바탕으로 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는, 상기 인덱스검출부(50)에서, 상기 입출력 이득에 대한 절대적 이득보상 및 상기 역퓨리에변환에 의한 프로세싱 이득에 대한 프로세싱 이득보상을 수행하는 것도 가능하다. 즉, 상기 결정시퀀스에, 저장부 등에 저장된 상기 전력이득을 적용하여 상기 유사전력을 계산하고, 이후 상기 유사전력에 대하여 절대적 이득보상 및 프로세싱 이득보상을 수행할 수 있다. 이 경우, 시간도메인 신호에 대한 실제전력을 계산할 수 있으며, 상기 실제전력을 바탕으로, SINR(Signal to interference plus Noise Ratio), 잡음 파워(Noise Power) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등을 계산할 수 있다. 여기서, 종래에는 결정시퀀스를 생성하기 전에 절대적 이득보상 및 프로세싱 이득보상을 수행하였으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 인덱스검출부(50)에서는 상기 결정시퀀스를 생성한 이후에 상기 절대 이득보상 및 프로세싱 이득보상을 수행할 수 있다. 따라서, 종래에는 각각의 안테나별로 총 4번의 절대적 이득보상 및 프로세싱 이득보상을 수행하였으나, 여기서는 1번의 연산으로 동일한 결과를 얻을 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법을 나타내는 순서도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법은, RACH 톤 생성단계(S100), 역퓨리에변환단계(S200), 유사전력계산단계(S300), 이득보상단계(S400), 인덱스검출단계(S500) 및 재보상단계(S600)를 포함할 수 있다.
이하, 도5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법을 설명한다.
RACH톤 생성단계(S100)에서는, 각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성할 수 있다. 구체적으로, 각각의 안테나별로 1 전송시간간격(TTI: Transport Time Interval) 동안 입력되는 RACH 신호를 샘플링하여 수신할 수 있으며, RACH 신호에 포함되는 주기적 전치부호(CP: Cyclic Prefix)를 제거하고 병렬전송을 바꾸어 12288개의 샘플에 대한 이산퓨리에변환(DFT: Discrete Fourier Transform)을 수행할 수 있다. 이때, 상기 이산퓨리에변환을 통하여, 상기 RACH 신호가 입력되는 각각의 안테나에 대응하는 RACH 톤을 생성할 수 있다.
역퓨리에변환단계(S200)에서는, 상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용할 수 있으며, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행할 수 있다. 여기서, 역퓨리에변환시에는 고정소수점 연산이 수행될 수 있으며, 상기 역퓨리에변환시 입력되는 RACH 톤의 크기를 상기 고정소수점 연산의 가용범위 내로 제한할 필요가 있다. 따라서, 상기 역퓨리에변환에 대한 입력이득을 설정하여, 상기 역퓨리에변환에 입력되는 RACH 톤의 크기가 상기 가용범위를 벗어나지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 역퓨리에변환 이후에는, 상기 역퓨리에변환에 의하여 생성된 시간도메인신호에 대한 전력계산 등이 수행될 수 있으며, 이때 고정소수점 연산이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 역퓨리에변환 이후에도 출력이득을 포함하여, 상기 역퓨리에변환에 의한 시간도메인신호의 크기를 상기 가용범위 내로 제한할 수 있다. 즉, 상기 입출력 이득에는 상기 RACH 톤의 크기를 조절하는 입력이득과 상기 시간도메인신호의 크기를 조절하는 출력이득이 포함될 수 있다. 한편, 상기 상기 입출력 이득은 자동이득제어(AGC: Automatic Gain Control) 알고리즘 등을 통하여 설정될 수 있다.
유사전력계산단계(S300)에서는, 상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 시간도메인신호를 제곱의 형태로 표현하는 방식으로 상기 유사전력을 생성할 수 있다. 다만, 상기 시간도메인신호에는 상기 역퓨리에변환시 수행하는 고정소수점 연산을 위한 입출력 이득이 반영되어 있으며, 상기 역퓨리에변환에 의한 프로세싱 이득도 포함되어 있다. 따라서, 상기 유사전력계산단계(S300)에서 계산한 유사전력은 실제전력과는 차이가 있으며, 상기 유사전력으로부터 실제전력을 구하기 위해서는 상기 입출력 이득 및 프로세싱 이득에 대한 보상을 수행할 필요가 있다.
이득보상단계(S400)에서는, 상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성할 수 있다. 즉, 역퓨리에변환에 의한 프로세싱 이득에 대한 보상은 생략하고, 상기 입출력 이득에 대한 보상은 상기 입출력 이득의 상대적인 크기로 보상하는 방식을 활용하여 연산을 간소화시킬 수 있다. 여기서, 안테나별 입력이득 및 출력이득의 합을 계산한 후, 상기 합이 최소값인 경우를 기준으로 나머지의 상대적 크기를 계산하는 방식으로, 상기 입출력 이득의 상대적 크기를 계산할 수 있다. 상기 입출력 이득의 상대적 크기를 계산하는 내용에 대하여는 앞서 설명하였으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
인덱스검출단계(S500)에서는, 상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다. 즉, 먼저 상기 각각의 안테나별 상대전력을 병합하여 결정시퀀스(decistion seqense)를 생성한 후, 결정시퀀스 중에서 피크가 발생하는 위치를 이용하여 상기 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다. 여기서, 상기 피크가 발생하는 위치를 이용하여 검출하는 것이므로, 실제전력 대신에 상기 상대전력을 이용하는 경우에도, 동일하게 상기 프리앰블 인덱스를 검출하는 것이 가능하다.
재보상단계(S600)에서는, 상기 입출력 이득에 대한 절대적 이득보상 및 상기 역퓨리에변환에 의하여 발생하는 프로세싱 이득에 대한 프로세싱 이득보상을 수행하여, 상기 시간도메인신호에 대한 실제전력을 계산할 수 있다. 즉, 상기 결정시퀀스에, 저장부 등에 저장된 상기 전력이득을 적용하여 상기 유사전력을 계산한 후, 상기 유사전력에 대하여 절대적 이득보상 및 프로세싱 이득보상을 수행할 수 있다. 이 경우, 시간도메인 신호에 대한 실제전력을 계산할 수 있으며, 상기 실제전력을 바탕으로, SINR(Signal to interference plus Noise Ratio), 잡음 파워(Noise Power) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등을 계산할 수 있다. 여기서, 상기 재보상단계(S600)는 상기 SINR, 잡음 파워 및 RSSI 등을 계산할 필요가 있는 경우에 한하여 선택적으로 수행될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: RACH 톤 생성부 20: 역퓨리에변환부
21: CAZAC 테이블 22: 서브캐리어맵핑
23: 역퓨리에변환 30: 유사전력계산부
40: 이득보상부 50: 인덱스검출부
100: 프리앰블 수신장치 A: 4X4 MIMO 안테나
a: 입력이득 b: 출력이득
S100: RACH 톤 생성단계 S200: 역퓨리에변환단계
S300: 유사전력계산단계 S400: 이득보상단계
S500: 인덱스검출단계 S600: 재보상단계

Claims (8)

  1. 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법에 있어서,
    각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성하는 RACH 톤 생성단계;
    상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용한 후, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행하는 역퓨리에변환단계;
    상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산하는 유사전력계산단계;
    상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성하는 이득보상단계; 및
    상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출하는 인덱스검출단계를 포함하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입출력 이득에 대한 절대적 이득보상 및 상기 역퓨리에변환에 의하여 발생하는 프로세싱 이득에 대한 프로세싱 이득보상을 수행하여, 상기 시간도메인신호에 대한 실제전력을 계산하는 재보상단계를 더 포함하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 재보상단계는
    상기 안테나별 실제전력을 이용하여 SINR(Signal to interference plus Noise Ratio), 잡음 파워(Noise Power) 및 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 중 적어도 어느 하나를 계산하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 역퓨리에변환단계는
    상기 입출력 이득을 이용하여, 상기 RACH 톤 및 시간도메인신호의 크기가 상기 고정소수점 연산의 가용범위에 포함되도록 조절하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 역퓨리에변환단계는
    자동이득제어(AGC: Automatic Gain Control)를 이용하여 상기 입출력 이득을 설정하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 역퓨리에변환단계는
    상기 RACH 톤의 크기를 조절하는 입력이득과, 상기 시간도메인신호의 크기를 조절하는 출력이득을, 상기 입출력 이득으로 설정하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이득보상단계는
    상기 안테나별 입력이득 및 출력이득의 합을 계산한 후, 상기 합이 최소값인 경우를 기준으로 나머지의 상대적 크기를 계산하여, 상기 입출력 이득의 상대적 크기를 계산하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 방법.
  8. 4X4 MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 장치에 있어서,
    각각의 안테나가 단말로부터 수신한 랜덤엑세스채널(RACH: Random Access Channel) 신호에 퓨리에변환를 적용하여, 상기 안테나별로 RACH 톤을 생성하는 RACH 톤 생성부;
    상기 RACH 톤에 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스 및 서브 캐리어 맵핑을 적용한 후, 고정소수점(fixed point) 연산을 위한 입출력 이득을 설정하여 역퓨리에변환를 수행하는 역퓨리에변환부;
    상기 역퓨리에변환에서 생성한 시간도메인신호에 대한 유사전력을 계산하는 유사전력계산부;
    상기 안테나별로 설정된 상기 입출력 이득의 상대적 크기로 상기 유사전력을 보상하여, 상기 시간도메인신호의 상대전력을 생성하는 이득보상부; 및
    상기 안테나별로 생성한 상대전력 중에서 피크값을 추출하여, 상기 랜덤액세스채널신호의 프리앰블 인덱스를 검출하는 인덱스검출부를 포함하는 4X4 MIMO 안테나를 포함하는 기지국의 프리앰블 수신 장치.
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