KR20180138429A - 무선 통신 시스템에서 업링크 동기를 수행하는 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 업링크 동기를 수행하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 서비스의 품질을 보장하기 위한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 방법은, 단말로부터 PRACH를 수신하는 단계, 단일 톤(tone)에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 상기 PRACH의 전송 패턴을 확인하는 단계, 상기 PRACH의 전송 패턴에 기반하여, 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른 상기 PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득하는 단계, 상기 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정하는 단계 및 상기 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 상기 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 업링크 동기를 수행하는 방법{THE METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING UPLINK SYNCHRONIZATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 PRACH 신호로부터 추정된 위상 오프셋을 이용하여 업링크 타이밍 동기 획득을 위한 타이밍 오프셋을 추정하는 방법에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet, of Things, 사물인터넷)망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. 또한, IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이와 같이, 최근 차세대 이동통신을 통해 제공될 주요 서비스 중 하나로 거론되는 사물 인터넷(IoT, Internet of Things)은 관련 통신 서비스 사업자와 제조사를 중심으로 지속적인 성장을 위한 동력으로 각광받고 있으며, 현재 관련 시장이 빠르게 성장중에 있다. 이에 따라, 3GPP에서도 저전력 장거리 통신 표준에 대응하여 셀룰러(Cellular) IoT 기술로써, NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)를 도입하기로 승인하였다.
NB-IoT 시스템은, 단일 톤(single tone)을 이용하여 신호를 전송하는 방식으로 운영될 수 있다. 이와 같이, NB-IoT 시스템에서 일 장치가 기지국으로 단일 톤을 이용하여 임의 접속을 위한 신호(예를 들어, RACH 신호)를 전송하는 경우, 기지국이 단말과의 업링크 타이밍 동기를 맞추는 방법이 고려될 필요가 있다.
이에 본 발명의 일 목적은, 단일 톤에서 전송되는 PRACH 신호들의 전송 패턴에 기반하여 추정된 위상 오프셋으로부터 타이밍 오프셋을 추정하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 방법은, 단말로부터 PRACH를 수신하는 단계, 단일 톤(tone)에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 상기 PRACH의 전송 패턴을 확인하는 단계, 상기 PRACH의 전송 패턴에 기반하여, 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른 상기 PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득하는 단계, 상기 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정하는 단계 및 상기 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 상기 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 단말로부터 PRACH를 수신하는 통신부 및 단일 톤(tone)에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 상기 PRACH의 전송 패턴을 확인하고, 상기 PRACH의 전송 패턴에 기반하여 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른 상기 PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득하며, 상기 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정하고, 상기 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 상기 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단일 톤에서 전송되는 PRACH 신호들의 전송 패턴에 기반하여 위상 오프셋을 추정함으로써, 위상 오프셋 추정 성능을 높일 수 있으며, 보다 정확한 업링크 타이밍 동기를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP NB-IoT 시스템에서의 다양한 운영 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 톤을 이용하여 PRACH 신호를 전송하는 예를 도시한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH의 전송 패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이밍 오프셋 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 오프셋을 추정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5b는 도 5a에 따른 위상 오프셋 추정 방법의 설명을 위한 PRACH 전송 패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5c는 복수의 심볼 그룹 간격 각각에 대한 위상차 정보로부터 위상 오프셋을 추정하는 방법을 도식화한 도면이다.
도 6a는 위상 오프셋을 추정하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6b는 위상 오프셋을 추정을 위하여 위상차 정보를 합산하는 방법을 도식화한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 획득된 위상 오프셋으로부터 타이밍 오프셋을 추정하는 방법을 도식화한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 타이밍 오프셋을 결정하는 윈도우부를 상세히 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하에서는 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국이 단말과 업링크 동기를 맞추는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
3GPP NB-IoT 시스템과 같이 단말이 단일 톤(single tone)을 이용하여 기지국에 접속하기 위한 신호(예를 들어, PRACH 신호)를 전송하는 경우, 단말은 업링크 타이밍 동기를 획득하는 방법의 일 예로, 위상 오프셋(phase offset)을 추정한 뒤, 추정된 위상 오프셋을 타이밍 오프셋(timing offset)으로 변환하는 방법을 이용할 수 있다. 여기에서, 위상 오프셋은, 예를 들어, 신호가 전송되는 서브 캐리어(subcarrier)들 간의 상호 연관된 관계(상호 상관 관계, correlation)를 이용하여 추정될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3GPP NB-IoT 시스템에서의 다양한 운영 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은 기지국과의 사이에서 신호를 송수신함에 있어 단일 톤을 이용할 수 있다. 이때, 단일 톤의 전송은 예를 들어, 도 1의 (a), (b) 및 (c) 중 어느 하나의 운영 모드에서 수행될 수 있다.
일 예로, 도 1의 (a)와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은, GSM(Global System for Mobile Telecommunication) 서비스를 목적으로 하는 GSM 주파수 대역 그리고 IoT 서비스를 위한 잠재적인 주파수 밴드를 이용하여 NB-IoT 서비스를 단독으로 제공하는 stand-alone mode(GSM Re-farming)로 운영될 수 있다. 이 경우, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, GSM 캐리어들 중에서 하나의 캐리어(약 200kHz의 대역)가 단일 톤으로 이용될 수 있다.
또한, 일 예로, 도 1의 (b)와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은, LTE 주파수 밴드에 정의되어 있는 가드 대역(Guard-band) 내에서 사용되지 않는 자원 블록(resource block)을 이용하여 NB-IoT 서비스를 제공하는 Guard-band mode(LTE Guard-band)로 운영될 수 있다. 이 경우, 도 1의 (b)에 도시된 단일 톤은 가드 밴드(guard-band) 내에서 이용될 수 있다.
또한, 일 예로, 도 1의 (c)와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은, LTE 주파수 밴드 내에 있는 자원 블록(Resource block)을 이용하여 NB-IoT 서비스를 제공하는 In-band mode(LTE In-band)로 운영될 수 있다. 이 경우, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, LTE 주파수 내의 하나의 물리 자원 블록(PRB, Physical Resource Block)이 단일 톤(180kHz) 으로 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단일 톤을 이용하여 PRACH 신호를 전송하는 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 12개의 서브 캐리어 및 이에 대응하는 시간 영역으로 이루어진 하나의 블록이 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 톤은, 일 예로, 도 2에 도시된 서브 캐리어 각각에 대응될 수 있다. 다시 말해서, 도 2에 도시된 하나의 블록에는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 톤이 12개 포함될 수 있다. 일 예로, 하나의 서브 캐리어 간격은(fFH1)은 약 3.75kHz 일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템에서, 기지국과 단말 사이 송수신되는 신호는 단일 톤과 상기 단일 톤에 대응되는 소정의 시간 영역에서 전송될 수 있다. 여기에서, 소정의 시간 영역은, 일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 심볼 및 CP(Cyclic Prefix)를 포함하는 심볼 그룹에 대응되는 구간으로 이해될 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 예에 따라 신호가 할당되는 단일 톤에 대응되는 시간 영역을 심볼 그룹이라는 용어를 사용하여 설명하기로 한다.
일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH 신호는 PRACH 신호가 전송되는 전송 시간 동안, 복수의 반복 구간에 기반하여 전송될 수 있다. 일 예로, 하나의 PRACH 신호 전송 구간에는 최대 128개의 반복 구간이 포함될 수 있다. 또한, 하나의 반복 구간은, 4개의 심볼 그룹 및 12개의 톤들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 1개의 심볼 그룹은 약 0.4ms에 대응되는 시간 영역일 수 있고, 하나의 반복 구간은 4개의 심볼 그룹(1.6ms)에 대응되는 시간 영역을 가질 수 있다.
또한, PRACH 신호가 전송되기 위한 복수의 반복 구간 각각은 특정 단말에 대응하는 PRACH의 전송 패턴으로써 미리 설정될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH 신호는 특정 단말에 전송될 때, 상기 특정 단말에 대응하여 기 설정된 반복 구간에 따라 전송될 수 있다. 다시 말해서, PRACH의 전송 패턴은, 복수의 반복 구간 각각에 포함된 복수의 심볼 그룹 각각에 대응하여 PRACH 신호가 할당된 톤의 위치에 대한 패턴을 의미할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 제1 반복 구간(repetition 0)의 PRACH 전송 패턴은, 첫 번째 심볼 그룹 및 0번 톤에서 PRACH 신호(20a)가 전송되도록 할당되고, 두 번째 심볼 그룹은 상기 첫 번째 심볼 그룹과 1개의 톤 간격을 갖는 톤(2번 톤)에서 PRACH 신호(20b)가 전송되도록 할당되며, 세 번째 심볼 그룹은 상기 두 번째 심볼 그룹과 6개의 톤 간격을 갖는 톤(7번 톤)에서 PRACH 신호(20c)가 전송되도록 할당되고, 네 번째 심볼 그룹은 세 번째 심볼 그룹과 1개의 톤 간격(6번 톤)에서 PRACH 신호(20d)가 전송되도록 할당된 패턴일 수 있다.
이와 같이 PRACH 신호가 전송되면, 기지국에서는 인접하여 위치한 심볼 그룹 간의 상호 상관(correlation)을 수행하여, 위상 오프셋(phase offset)을 추정할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 추정된 위상 오프셋을 타이밍 오프셋(timing offset)으로 환산하여 업링크(uplink) 동기를 획득할 수 있다. 이 경우, 기지국은, 복수의 안테나 각각을 통하여 PRACH 신호가 수신되면, 안테나들 각각에서 수신되는 신호를 결합(combining)한 후 위상 오프셋 추정을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 기지국은 하기의 [수학식 1]을 이용하여 인접한 심볼 그룹 간의 상호 상관값을 구할 수 있으며, 이로부터 추정된 위상 오프셋을 하기의 [수학식 2]를 통하여 타이밍 오프셋으로 변환할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기에서, a는 안테나의 인덱스를 의미하며, Ra(k)는 안테나 a에서 k개의 톤 간격을 갖는 신호들 사이의 상호 상관값을 나타낸다. 일 예로, 도 2와 같이, PRACH가 전송되는 경우, Ra(k)는 1번 톤과 2번 톤 각각에 대응되는 PRACH 신호들 사이의 상호 상관값 및 7번 톤 및 6번 톤 각각에 대응되는 PRACH 신호들 사이의 상호 상관값 등을 포함할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기에서, angle(R(k))는 [수학식 1]에서 구한 상호 상관값의 위상각(phase angle)에 대한 라디안(radian) 값을 의미할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, [수학식 2]를 이용하여, 위상 오프셋으로부터 업링크 동기를 획득하기 위한 타이밍 오프셋을 도출할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH의 전송 패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2에서 상술한 바와 같이, PRACH 신호는 하나의 단말에 대응하여 기 설정된 PRACH의 전송 패턴에 기반하여 전송될 수 있고, PRACH의 전송 패턴은 복수의 반복 구간을 포함할 수 있다. 도 3은 PRACH의 전송 패턴에 포함된 제1 반복 구간(repetiton 0)부터 제4 반복 구간(repetiton 3)을 도시한 것이다.
도 2에서 상술한 바와 같이, PRACH의 전송 패턴에서, 하나의 반복 구간 내에 포함된 심볼 그룹들 각각에서 PRACH 신호가 전송되는 톤의 위치에 대한 패턴은 기 설정될 수 있다. 다만, 하나의 반복 구간과 하나의 반복 구간 사이 인접한 심볼 그룹 사이에서 PRACH 신호가 전송되는 톤의 위치에 관한 패턴은 임의(random)로 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 3과 같이, 제1 반복 구간(repetiton 0)의 네 번째 심볼 그룹에서 전송되도록 할당된 PRACH 신호와 제2 반복 구간(repetiton 1)의 첫 번째 심볼 그룹에서 전송되도록 할당된 PRACH 신호 사이의 톤 간격은 랜덤하게 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 오프셋 추정을 위한 상호 상관은, 심볼 그룹 사이의 간격에 기반하여 수행될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상호 상관은, 소정의 심볼 그룹의 간격을 기준으로 선택된 두 개의 심볼 그룹 각각에 대응되는 PRACH 신호들 사이에서 수행될 수 있다. 여기에서, 상호 상관 수행을 위한 심볼 그룹 사이의 간격은 예를 들어, 하나의 반복 구간을 기준으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 하나의 반복 구간 내에서, 하나의 심볼 그룹 간격을 갖는 PRACH 신호들을 선택할 수 있다. 도 3의 제1 반복 구간(repetition 0)을 기준으로 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 첫 번째 심볼 그룹(31)과 두 번째 심볼 그룹(32), 두 번째 심볼 그룹(32)과 세 번째 심볼 그룹(33) 및 세 번째 심볼 그룹(33)과 네 번째 심볼 그룹 (34)을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 제1 반복 구간(repetition 0) 내에서, 두 개의 심볼 그룹 간격을 갖는, 첫 번째 심볼 그룹(31)과 세 번째 심볼 그룹(33) 및 두 번째 심볼 그룹(32)과 네 번째 심볼 그룹(34)을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 제1 반복 구간(repetition 0) 내에서, 세 개의 심볼 그룹 간격을 갖는, 첫 번째 심볼 그룹(31)과 네 번째 심볼 그룹(34)을 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템에서, 타이밍 오프셋을 추정하는 경우, 도 2에서 상술한 기존의 방법에 따르면, 하나의 심볼 그룹 간격을 갖는 PRACH 신호들 사이에서의 상호 상관 값만을 활용하여 위상 오프셋을 추정할 수 있다. 즉, 심볼 그룹 간격이 2개 또는 3개를 갖는 RPACH 신호들 사이의 상호 상관값은 위상 오프셋 추정에 활용할 수 없는 문제가 있어, 보다 적절한 타이밍 오프셋 값을 얻을 수 없다는 한계가 있다. 이하에서는, 복수 개의 심볼 그룹 간격에 기반한 PRACH 신호들의 상호 상관값들을 활용할 수 있는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이밍 오프셋 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 단말로부터 PRACH를 수신할 수 있다(S410).
본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은, 도 3에서 상술한 바와 같이, 상기 단말에 대응하여 기 설정된 전송 패턴에 따라 PRACH를 전송할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH는 복수의 반복 구간을 포함하는 전송 패턴에 따라 전송될 수 있으며, 하나의 반복 구간은 복수의 심볼 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 반복 구간에서 PRACH는 하나의 심볼 그룹 및 이에 대응하여 기 설정된 톤의 위치에서 전송될 수 있다.
이와 같이, PRACH 신호가 수신되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 단일 톤에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 PRACH의 전송 패턴을 확인할 수 있다(S420).
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH가 전송되는 반복 구간의 개수, 각 반복 구간에 포함된 심볼 그룹의 개수, 심볼 그룹에 대응하여 PRACH가 할당된 톤의 위치 등과 같은 PRACH의 전송 패턴을 확인할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 단말로부터 전송되는 PRACH가 상기 단말에 대응하여 기 설정된 반복 패턴에 따라 전송되는지를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH의 전송 패턴에 기반하여, 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른, PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득할 수 있다(S430).
여기에서, 위상차 정보는, PRACH의 전송 패턴에 기반하여 선택된 임의의 두 PRACH가 전송된 톤들로부터 획득된 상호 상관값의 정보를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 위상차 정보는, PRACH의 전송 패턴에 기반하여 심볼 그룹 간격을 결정하고, 결정된 심볼 그룹 간격을 갖는 두 PRACH 신호들 각각의 톤(주파수) 정보를 이용하여 상호 상관을 수행한 상호 상관 결과값을 포함할 수 있다. 위상차 정보를 획득하는 방법은, 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하여 보다 구체적으로 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH의 전송 패턴에 기반하여 서로 다른 심볼 그룹 간격을 복수 개 결정하고, 복수 개의 심볼 그룹 간격 각각을 기준으로 위상차 정보를 획득할 수 있다.
이와 같이, 위상차 정보가 획득되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 획득된 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정할 수 있다(S440). 그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성할 수 있다(S450).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수 개의 심볼 그룹 간격 각각을 기준으로 위상차 정보들을 획득하고, 이로부터 추정된 위상 오프셋을 변환하여 업링크 타이밍 정보 생성을 위한 타이밍 오프셋을 획득할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법에 의하면, 다양한 심볼 그룹 간격을 갖는 PRACH 신호들 사이의 상호 상관값들을 모두 활용할 수 있기 때문에, 위상 오프셋의 추정 성능이 높아질 수 있고, 이에 따라 보다 정확한 업링크 타이밍 정보를 단말에게 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 오프셋을 추정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 5b는 도 5a에 따른 위상 오프셋 추정 방법의 설명을 위한 PRACH 전송 패턴의 일 예를 도시한 도면이다. 또한, 도 5c는 복수의 심볼 그룹 간격 각각에 대한 위상차 정보로부터 위상 오프셋을 추정하는 방법을 도식화한 도면이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수 개의 심볼 그룹 간격 각각에 대한 위상차 정보 획득을 위하여 복수 개의 심볼 그룹 간격 중 하나를 선택할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수 개의 심볼 그룹 간격 중 소정의 심볼 그룹 간격을 결정하고, 상기 결정된 소정의 심볼 그룹 간격을 갖는 임의의 제1 심볼 그룹 및 제2 심볼 그룹을 선택할 수 있다(S510).
보다 구체적으로, 도 5b를 참조하여 설명하기로 한다. 일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 하나의 심볼 그룹 간격(A의 간격)을 기준으로 2개의 심볼 그룹을 선택할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 제1 반복 구간(repetiton 0)에 포함된 첫 번째 심볼 그룹(50)과 두 번째 심볼 그룹(51), 두 번째 심볼 그룹(51)과 세 번째 심볼 그룹(52), 세 번째 심볼 그룹(52)과 네 번째 심볼 그룹(53)을 선택할 수 있다. 또한, 기지국은, 제1 반복 구간(repetition 0)의 네 번째 심볼 그룹(53)과 제2 반복 구간(repetition 1)의 첫 번째 심볼 그룹(54)을 선택할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH의 전송 구간 전체(도 5b를 예시로 할 경우, 제1 반복 구간(repetition 0)부터 제4 반복 구간(repetiton 3)까지의 구간) 에서 하나의 심볼 그룹 간격에 대한 복수의 심볼 그룹쌍을 선택할 수 있다.
또한, 일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 두 개의 심볼 그룹 간격(B 간격)을 기준으로 2개의 심볼 그룹을 선택할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 제1 반복 구간(repetiton 0)에 포함된 첫 번째 심볼 그룹(50)과 세 번째 심볼 그룹(52), 두 번째 심볼 그룹(51)과 네 번째 심볼 그룹(53)을 선택할 수 있다. 또한, 기지국은, 제1 반복 구간(repetition 0)의 세 번째 심볼 그룹(52)과 제2 반복 구간(repetition 1)의 첫 번째 심볼 그룹(54)을 선택할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH의 전송 구간 전체(도 5b를 예시로 할 경우, 제1 반복 구간(repetition 0)부터 제4 반복 구간(repetiton 3)까지의 구간) 에서 두 개의 심볼 그룹 간격에 대한 복수의 심볼 그룹쌍을 선택할 수 있다.
또한, 일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 세 개의 심볼 그룹 간격(C 간격)을 기준으로 2개의 심볼 그룹을 선택할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 제1 반복 구간(repetiton 0)에 포함된 첫 번째 심볼 그룹(50)과 네 번째 심볼 그룹(53)을 선택할 수 있다. 또한, 기지국은, 제1 반복 구간(repetition 0)의 두 번째 심볼 그룹(51)과 제2 반복 구간(repetition 1)의 첫 번째 심볼 그룹(54)을 선택할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH의 전송 구간 전체(도 5b를 예시로 할 경우, 제1 반복 구간(repetition 0)부터 제4 반복 구간(repetiton 3)까지의 구간) 에서 세 개의 심볼 그룹 간격에 대한 복수의 심볼 그룹쌍을 선택할 수 있다.
다시 도 5a를 참조하면, 소정의 심볼 그룹 간격을 기준으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 제1 심볼 그룹 및 제2 심볼 그룹을 선택하고, 제1 심볼 그룹에 대응되는 PRACH와 제2 심볼 그룹에 대응되는 PRACH를 이용하여 상호 상관을 수행할 수 있다(S520).
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 하나의 심볼 그룹 간격을 기준으로 선택된 제1 심볼 그룹과 제2 심볼 그룹 각각에 대응되는 PRACH의 톤 정보를 이용하여 상호 상관값을 도출할 수 있다. 이때, 하나의 심볼 그룹 간격을 기준으로 복수의 제1 심볼 그룹과 제2 심볼 그룹의 쌍이 선택될 수 있으므로, 하나의 심볼 그룹 간격에 대한 상호 상관값은 복수 개 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 하나의 심볼 그룹 간격에 대하여 획득된 복수의 상호 상관값을 상기 소정의 심볼 그룹 간격에 대한 위상차 정보로써 획득하고, 복수 개의 심볼 그룹 간격 각각에 대하여 위상차 정보를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 소정의 심볼 그룹 간격에 대하여 상호 상관이 수행된 위상차 정보를 기 설정된 방식으로 합산할 수 있다(S530).
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 소정의 심볼 그룹 간격에 대하여 도출된 복수의 상호 상관값들을 기 설정된 방식으로 합산할 수 있다. 여기에서, 복수의 상호 상관값들을 합산하는 방식은, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술하기로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수 개의 심볼 그룹 간격에 대하여 기 설정된 방식으로 합산된 결과값들을 위상 오프셋으로 추정할 수 있다(S540).
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, PRACH가 수신된 심볼 그룹들 간의 복수 개의 간격을 기준으로 획득된 상호 상관값들로부터 위상 오프셋을 추정함으로써, 추정 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
상술한 위상 오프셋 추정 방법에 대하여 보다 도식화된 도 5c를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수의 안테나를 통하여 신호들을 수신할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 위상차 정보 획득하기에 앞서, 각 안테나에서 수신되는 신호들 중 동일한 톤에서 수신되는 신호들을 합산(이하, coherent combining이라 한다)할 수 있다. 하기의 ya[i]는 a 안테나에서 수신된 신호들에 대하여 coherent combining이 수행된 신호를 의미할 수 있다.
Figure pat00003
상기 식에서, i는 심볼 그룹의 인덱스이고, t는 i의 심볼 그룹에 포함된 심볼들의 인덱스를 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는, 하나의 심볼 그룹에 다섯 개의 심볼이 포함된 경우에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 도 5c에 도시된 바와 같이, coherent combining이 수행된 신호 ya[i]를 입력 신호로써 이용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 소정의 심볼 그룹 간격 d를 결정하고, 심볼 그룹 간격 d를 갖는 심볼 그룹들을 선택하여 상호 상관을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5c에서 입력 신호 ya[i]는 심볼 그룹 간격 d가 1로 결정되면, delay 1의 블록(5a)으로 입력되고, 심볼 그룹 간격 d가 2로 결정되면 delay 2의 블록(5b)으로 입력될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예예 따른 기지국은, 하기의 식을 이용하여 각 delay 블록에 입력된 신호들의 상호 상관값을 도출할 수 있다.
Figure pat00004
여기에서, ya[i]와 ya[i-d]는 d의 심볼 그룹 간격을 갖는 심볼 그룹들을 의미할 수 있다. 예를 들어, ya[i]는 a 안테나에서 수신되는 제1 심볼 그룹을 의미할 수 있고, ya[i-d]는 a 안테나에서 수신되는 제2 심볼 그룹을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, d의 심볼 그룹 간격을 갖는 PRACH들을 이용하여 각 안테나별로 도출된 상호 상관값들을 합산 블록(15a)에 입력할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 합산 블록(15a)을 이용하여 각 안테나별로 도출된 상호 상관값들을 복수의 안테나에 대하여 합산한 위상차 정보 Rd[i]를 획득할 수 있다.
여기에서, Rd[i]는 d의 심볼 그룹 간격에 대한 위상차 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 5b를 참조하여 설명하면, 일 예로, 제1 반복 구간(repetiton 0)에서 R1[1]는 첫 번째 심볼 그룹(50)에 대한 신호 ya[1]와 두 번째 심볼 그룹(51) ya[2]에 대한 신호 간의 상호 상관값, 두 번째 심볼 그룹(51)에 대한 신호 ya[2]와 세 번째 심볼 그룹(52)에 대한 신호 ya[3] 간의 상호 상관값 및 세 번째 심볼 그룹(52)에 대한 신호 ya[3]와 네 번째 심볼 그룹(53)에 대한 신호 ya[4]의 상호 상관값의 합을 의미할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 복수의 안테나에서 수신된 신호들을 이용하여 각 심볼 그룹 간격에 대한 복수의 위상차 정보(R1[i], R2[i], R3[i], R4[i])를 획득하면, 복수의 위상차 정보(R1[i], R2[i], R3[i], R4[i])를 기 설정된 방식으로 합산하기 위한 합산기(25, correlation value combiner)로 입력할 수 있다. 합산기(25)로부터 출력된 값들은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 오프셋 값으로 추정될 수 있다.
이하에서는 도 6a 및 도 6b를 참조여 위상 오프셋을 추정하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6a는 위상 오프셋을 추정하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 6b는 위상 오프셋을 추정을 위하여 위상차 정보를 합산하는 방법을 도식화한 도면이다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 소정의 심볼 그룹 간격에 대하여 획득된 복수의 위상차 정보를 상기 복수의 위상차 정보 각각에 대응되는 톤 간격별로 분류할 수 있다(S610).
보다 구체적으로, 상술한 바와 같이, 하나의 심볼 그룹 간격에 기반하여 선택된 심볼 그룹 쌍들은 PRACH의 전송 구간 내에 복수 개 있으며, 복수 개의 심볼 그룹쌍 각각에 대한 상호 상관값들은 상기 하나의 심볼 그룹 간격에 대한 복수의 위상차 정보로 획득될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 복수의 위상차 정보를, 상기 복수의 위상차 정보 생성에 이용된 심볼 그룹 쌍의 심볼 그룹 각각의 톤 간격 정보에 기반하여 분류할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 하나의 심볼 그룹 간격에 대한 위상차 정보를 생성하기 위하여 제1 심볼 그룹과 제2 심볼 그룹을 선택하고, 제1 심볼 그룹에 대응되는 PRACH와 제2 심볼 그룹에 대응되는 PRACH 간의 상호 상관을 수행한 제1 위상차 정보를 획득할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 하나의 심볼 그룹 간격을 갖는 제3 심볼 그룹과 제4 심볼 그룹을 선택하고, 제3 심볼 그룹에 대응되는 PRACH와 제4 심볼 그룹에 대응되는 PRACH 간의 상호 상관을 수행한 제2 위상차 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 제1 위상차 정보와 제2 위상차 정보를 톤 간격 정보에 따라 분류할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 제1 심볼 그룹에 대응되는 톤과 제2 심볼 그룹에 대응되는 톤 간의 톤 간격 정보와 상기 제1 위상차 정보를 매핑(mapping)할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 제3 심볼 그룹에 대응되는 톤과 제4 심볼 그룹에 대응되는 톤 간의 톤 간격 정보와 상기 제2 위상차 정보를 매핑할 수 있다.
여기에서, 톤 간격 정보는, 톤 간격의 크기 및 톤 간격의 위상 부호 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 심볼 그룹에 대응되는 톤이 0번 톤이고, 제2 심볼 그룹에 대응되는 톤이 7번 톤인 경우, 톤 간격 정보는 기준 위상 부호(예를 들어, 양의 위상 부호)의 7의 톤 간격 크기를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 제3 심볼 그룹에 대응되는 톤이 5번 톤이고, 제4 심볼 그룹에 대응되는 톤이 2번 톤인 경우, 톤 간격 정보는 기준과 반대되는 반대 위상 부호(예를 들어, 음의 위상 부호)의 3의 톤 간격 크기를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 하나의 심볼 그룹 간격에 대하여 획득된 복수의 위상차 정보(예를 들어, R1[i])를 시리얼 블록(60)으로 입력할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 시리얼 블록(60)에 의하여 일렬로 나열된 복수의 위상차 정보 각각을 분류 블록(61)으로 입력하여, 복수의 위상차 정보 각각과 관련된 심볼 그룹들 간의 톤 간격 정보에 기반하여, 복수의 위상차 정보 각각을 대응되는 톤 간격 정보와 매핑함으로써 분류할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 톤 간격 정보에 기반하여, 분류된 위상차 정보 각각에 대응되는 위상의 부호를 확인할 수 있다(S620).
여기에서, 위상 부호는 상술한 바와 같이, PRACH가 전송된 심볼 그룹의 delay 방향에 대하여 톤 간격의 방향이 양의 방향인지 음의 방향인지에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 위상의 부호가 기준 부호로 확인된 위상차 정보들은 그대로 합산하고, 위상의 부호가 기준 부호의 반대 부호로 확인된 위상차 정보들에 대해서는 별도의 연산을 수행한다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 반대의 위상 부호에 대응되는 위상차 정보들은 conjugate 연산을 수행할 수 있다(S630).
도 6b에 도시된 바와 같이, 반대의 위상 부호에 대응되는 위상차 정보들은 복소연산 블록(62)으로 입력된 뒤, conjugate 연산이 수행된 상태에서 합산될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 기준 부호에 대응되는 위상차 정보들과 conjugate 연산이 수행된 위상차 정보를 합산할 수 있다(S640).
다시 말해서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 하나의 심볼 그룹 간격에 대하여 위상차 정보들을 분류하고, 분류된 위상차 정보들을 대응되는 위상의 부호에 기반하여 합산할 수 있다. 이와 같은 방식으로 복수의 심볼 그룹 간격 각각에 대하여 위상차 정보들을 합산되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 합산된 결과값들을 위상 오프셋으로 추정할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따라 위상 오프셋으로부터 타이밍 오프셋 및 업링크 타이밍 정보를 생성하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 획득된 위상 오프셋으로부터 타이밍 오프셋을 추정하는 방법을 도식화한 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 타이밍 오프셋을 결정하는 윈도우부를 상세히 도시한 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 상술한 방식에 따라 추정된 복수의 위상 오프셋은 타이밍 오프셋 변환 블록으로 전달되어 입력될 수 있다. 예를 들어, 타이밍 오프셋 변환 블록에 512의 크기를 갖는 FFT(Fast Fourier Transform)을 사용하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 11개의 위상 오프셋 값은 제로 비트 삽입부(710)로 입력될 수 있다. 제로 비트 삽입부(710)에서는, 1부터 11까지의 출력단에는 복수의 위상 오프셋값을 출력하고, 12부터 512까지의 출력단은 0을 적용하여 출력할 수 있다.
제로 비트 삽입부(710)로부터 출력된 값들은 FFT(720)로 입력될 수 있다. FFT(720)에서는 입력된 위상 오프셋값들 및 0을 이용하여 푸리에 변환을 수행하고, 512개의 출력단을 통하여 결과값을 출력할 수 있다. 또한, FFT(720)로부터 출력된 값들은 실수획득부(730)를 통하여 실수에 해당하는 값들만 출력될 수 있다.
이후, 실수획득부(730)로부터 출력된 실수값들은 윈도우부(740)로 입력될 수 있다. 윈도우부(740)는 실수획득부(730)에서 출력된 값들 중 소정의 윈도우 범위 이내의 값만 획득하고, 소정의 윈도우 범위 이내에 포함되지 않는 값들은 0으로 오버라이트(over write)하는 동작을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8을 참조하면, 윈도우부(840)는 프리 윈도우(pre-window, 840a) 범위, 포스트 윈도우(post-window, 840b)범위 및 포스트와 프리 윈도우를 합한 윈도우(post + pre window, 840c) 범위가 설정될 수 있다. 윈도우부(840)는 실수획득부(730)로부터 입력된 값들을 기 설정된 조건에 따라 상기 윈도우 범위들을 적용하여 상기 윈도우 범위들에 포함되지 않는 값들을 오버라이트할 수 있다.
이후, 상기 윈도우 범위들에 기반하여 획득된 값들은 타이밍 오프셋 결정부(750)로 입력될 수 있다. 타이밍 오프셋 결정부(750)는 윈도우부(840)로부터 입력된 값들 중 최대값을 선택하여 타이밍 오프셋 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예예 따른 기지국은, 이와 같이 결정된 타이밍 오프셋 값에 기반하여 단말과의 업링크 타이밍 동기를 위한 업링크 타이밍 정보를 생성할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시 예예 따른 기지국은, 생성된 업링크 타이밍 정보를 PRACH를 전송한 단말로 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도시한 블록도이다. 도 9를 참조하여, 상술한 기지국의 동작을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 도 9에 도시된 바와 같이, 통신부(910) 및 제어부(920)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 통신부(910)는 안테나, GAP&CP 제거부(911), 주파수 시프터(shifter)(912) 및 AGC(Adaptive Gain Controller, 913)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 안테나를 통하여 신호가 수신되면, GAP&CP 제거부(911)는 PRACH 신호에 포함된 GAP과 CP(Cyclic Prefix)를 제거할 수 있다. 이와 같이, GAP과 CP가 제거된 신호는 주파수 시프터(912)로 입력되어, 주파수 시프팅이 수행되고, AGC(913)에 입력되어 기 설정된 비트 영역에 포함된 신호로 조절될 수 있다.
이와 같이, 통신부(910)에서 전처리된 신호는 본 발명의 일 실시 예예 따른 타이밍 오프셋 추정을 위하여 제어부(920)로 입력될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(920)는, PRACH 전송 패턴 확인부(921), 위상차 정보 획득부(922), 위상 오프셋 추정부(923), 타이밍 오프셋 추정부(924) 및 타이밍 정보 생성부(925)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, PRACH 전송 패턴 확인부(921)는 단말로부터 수신된 PRACH의 전송 패턴을 확인할 수 있다. 즉, PRACH 전송 패턴 확인부(921)는 PRACH의 복수의 반복 구간을 확인하고, 반복 구간 각각에 포함된 심볼 그룹들 및 심볼 그룹들 각각에 대응되는 톤 정보로부터 PRACH의 전송 패턴을 확인할 수 있다.
그리고, 위상차 정보 획득부(922)는 PRACH 전송 패턴 확인부(921)로부터 확인된 PRACH 전송 패턴 정보를 이용하여, 위상차 정보 획득을 위한 동작을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 위상차 정보 획득부(922)는 확인된 PRACH 전송 패턴에 기반하여 위상차 정보 획득을 위한 심볼 그룹 간격을 결정할 수 있다. 즉, 도 5c에서 상술한 delay 블록(5a, 5b)는 위상차 정보 획득부(922)에 포함될 수 있다. 또한, 결정된 심볼 그룹 간격을 갖는 심볼 그룹의 쌍을 선택하고, 선택된 심볼 그룹 쌍에 대응되는 PRACH 신호들을 이용하여 상호 상관을 수행할 수 있다. 위상차 정보 획득부(922)는 하나의 심볼 그룹 간격에서 획득된 복수의 상호 상관값들을 안테나별로 합산할 수 있다. 즉, 도 5c에서 상술한 합산블록(15)은 위상차 정보 획득부(922)에 포함될 수 있다.
이와 같이, 위상차 정보 획득부(922)에 의하여 복수의 심볼 그룹 간격 각각에 대한 위상차 정보가 획득되면, 위상 오프셋 추정부(923)는 위상 오프셋을 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 위상 오프셋 추정부(923)는 복수의 간격 각각에 대한 위상차 정보들을 시리얼 블록(도 6b의 60 참조)을 통하여 나열한 뒤, 위상차 정보들 각각에 대응되는 심볼 그룹들 간의 톤 간격 정보에 기반하여 분류 블록(도 6b의 61 참조)을 통하여 위상차 정보들 각각을 분류할 수 있다.
또한, 위상 오프셋 추정부(923)에서는, 이와 같이 분류된 위상차 정보들을 대응되는 위상의 부호를 확인하여 위상차 정보들 중 conjugate 연산을 수행할 정보들을 결정할 수 있다. 즉, 위상 오프셋 추정부(923)는 복소 연산 블록(도 6b의 62 참조)을 이용하여 반대의 위상 부호를 갖는 위상차 부호들에 대해서는 conjugate 연산을 수행할 수 있다. 이후, 기준 위상 부호를 갖는 위상차 정보들과 conjugate 연산이 수행된 위상차 정보들을 합산하여 위상 오프셋을 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 타이밍 오프셋 추정부(924)는 추정된 위상 오프셋을, 도 7에 상술한 블록들을 이용하여 타이밍 오프셋을 추정할 수 있다. 즉, 타이밍 오프셋 추정부(924)는 복수의 위상 오프셋값들에 제로 비트를 삽입하고, 푸리에 변환을 수행한 뒤, 푸리에 변환을 수행한 값들 중 기 설정된 윈도우를 이용하여 특정 윈도우 범위 내에 포함된 값들을 선택할 수 있다. 그리고, 타이밍 오프셋 추정부(924)는 특정 윈도우 범위 내에 포함된 값들 중 최대 값을 타이밍 오프셋으로 추정할 수 있다.
이와 같이 추정된 타이밍 오프셋값은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이밍 정보 생성부(925)에 의하여 업링크 타이밍 정보로 생성되고, 이후 통신부(910)를 통하여 단말로 전송될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (16)

  1. 무선 통신 시스템에서, 기지국의 업링크 동기를 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 PRACH를 수신하는 단계;
    단일 톤(tone)에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 상기 PRACH의 전송 패턴을 확인하는 단계;
    상기 PRACH의 전송 패턴에 기반하여, 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른 상기 PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득하는 단계;
    상기 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 상기 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 정보를 획득하는 단계는,
    상기 복수 개의 간격 중 소정의 간격을 갖는 제1 심볼 그룹과 제2 심볼 그룹을 선택하는 단계;
    상기 제1 심볼 그룹에 대응되는 PRACH와 상기 제2 심볼 그룹에 대응되는 PRACH 간의 상호 상관값으로부터 상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 위상차 정보를 상기 복수 개의 간격 각각에 대하여 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위상 오프셋을 추정하는 단계는,
    상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 기 설정된 방식으로 합산(accumulation)하는 단계; 및
    상기 복수의 간격 각각에 대하여 상기 합산을 수행한 결과값들을 상기 위상 오프셋으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기 설정된 방식으로 합산하는 단계는,
    상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 톤 간격별로 분류하는 단계; 및
    상기 톤 간격별로 대응되는 위상차 정보들을 합산하는 합산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 합산 단계는,
    상기 분류된 위상차 정보들 각각에 대응되는 위상의 부호를 확인하는 단계;
    상기 위상의 부호가 기준 부호의 반대인 경우, 상기 위상차 정보에 대한 복소(conjugate) 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 기준 부호에 대응되는 위상차 정보와 상기 복소 연산이 수행된 위상차 정보를 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PRACH의 전송 패턴은, 상기 PRACH가 전송되는 복수의 반복 구간에 기반하여 확인되고,
    상기 반복 구간 각각은, 기 설정된 개수의 심볼 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 타이밍 오프셋은, 상기 복수 개의 간격 각각에 대한 위상 오프셋을 시간 도메인으로 변환하는 것에 의하여 도출되는 것을 특징으로 하는 기지국 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시간 도메인으로 변환된 값들 중 기 설정된 윈도우에 기반하여 선택된 값을 상기 업링크 타이밍 정보로 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 업링크 타이밍 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 기지국 방법.
  9. 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    단말로부터 PRACH를 수신하는 통신부; 및
    단일 톤(tone)에서 전송되는, 복수의 심볼을 포함하는 심볼 그룹에 대한 상기 PRACH의 전송 패턴을 확인하고, 상기 PRACH의 전송 패턴에 기반하여 심볼 그룹 간의 복수 개의 간격에 따른 상기 PRACH가 수신된 톤 간의 위상차 정보를 획득하며, 상기 위상차 정보에 기반하여 위상 오프셋을 추정하고, 상기 추정된 위상 오프셋으로부터 변환된 타이밍 오프셋을 이용하여, 상기 단말에 전송하기 위한 업링크 타이밍 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개의 간격 중 소정의 간격을 갖는 제1 심볼 그룹과 제2 심볼 그룹을 선택하고, 상기 제1 심볼 그룹에 대응되는 PRACH와 상기 제2 심볼 그룹에 대응되는 PRACH 간의 상호 상관값으로부터 상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 획득한 뒤, 상기 위상차 정보를 상기 복수 개의 간격 각각에 대하여 획득하는 것을 통하여 상기 위상차 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 기 설정된 방식으로 합산(accumulation)하고, 상기 복수의 간격 각각에 대하여 상기 합산을 수행한 결과값들을 상기 위상 오프셋으로 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소정의 간격에 대한 위상차 정보를 톤 간격별로 분류하고, 상기 톤 간격별로 대응되는 위상차 정보들을 합산하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분류된 위상차 정보들 각각에 대응되는 위상의 부호를 확인하고, 상기 위상의 부호가 기준 부호의 반대인 경우, 상기 위상차 정보에 대한 복소(conjugate) 연산을 수행하며, 상기 기준 부호에 대응되는 위상차 정보와 상기 복소 연산이 수행된 위상차 정보를 합산하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 PRACH가 전송되는 복수의 반복 구간에 기반하여 상기PRACH의 전송 패턴을 확인하고,
    상기 반복 구간 각각은, 기 설정된 개수의 심볼 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수 개의 간격 각각에 대한 위상 오프셋을 시간 도메인으로 변환하여 상기 타이밍 오프셋을 도출하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시간 도메인으로 변환된 값들 중 기 설정된 윈도우에 기반하여 선택된 값을 상기 업링크 타이밍 정보로 생성하고, 상기 생성된 업링크 타이밍 정보를 상기 단말로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 기지국.
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