KR20210099749A

KR20210099749A - 무선 통신 시스템에서의 기지국으로의 접속을 위한 자동 이득 조정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210099749A
Application number: KR1020200013490A
Authority: KR
Inventors: 손정보; 신재승; 이영하
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-13

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 AGC(auto gain control)을 수행하는 단말의 동작 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 단말의 동작 방법은, 상기 단말의 이득 값을 초기 이득(initial gain) 값으로 설정하는 단계; 상기 단말의 수신 전력을 측정하는 단계; 상기 수신 전력의 측정 결과를 기초로 외부 신호를 감지하는 단계; 상기 외부 신호를 미리 설정된 목표 신호 크기만큼 증폭하는 단계; 및 상기 증폭된 신호의 수신 결과를 기초로 제1 AGC를 수행하여, 상기 단말의 AGC 이득(AGC gain) 값을 조정함으로써 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 기지국으로의 접속을 위한 자동 이득 조정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF AUTOMATIC GAIN CONTROL FOR ACCESS TO BASE STATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템의 자동 이득 조정 방법(auto gain control, AGC)방법에 관한 것으로, 기지국으로의 접속 성능을 향상시키기 위한 자동 이득 조정 방법 및 장치에 관한 것이다.

급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, LTE(long term evolution)(또는, LTE-A)의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 통신 시스템(예를 들어, NR(new radio) 통신 시스템)이 고려되고 있다. NR 통신 시스템은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역을 지원할 수 있고, LTE 통신 시스템에 비해 다양한 통신 서비스 및 시나리오를 지원할 수 있다. 예를 들어, NR 통신 시스템의 사용 시나리오(usage scenario)는 eMBB(enhanced mobile broadband), URLLC(ultra-reliable low latency communication), mMTC(massive machine type communication) 등을 포함할 수 있다.

LTE(long-term evolution) 기반의 기존 셀룰러 시스템의 통신 노드들은 주로 FDD(frequency division duplex) 방식을 적용하여 신호를 송수신할 수 있다. FDD에서 송신 주파수 채널과 수신 주파수 채널은 분리되어 있는 반면에, TDD(time division duplex) 방식에 따르면 통신 노드들은 동일 주파수 채널에서 수신 구간과 송신 구간을 시간 간격으로 나누어 사용할 수 있다. 5G 셀룰러 시스템의 통신 노드들은 주로 TDD를 사용하여 신호를 송수신할 것으로 예상된다.

신호를 수신하는 단말의 경우, 기지국으로부터 수신한 신호를 적절한 크기로 조정하여 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 단말은 수신 채널 또는 수신 구간에 들어오는 신호를 일정 구간 동안 측정한 후, 평균 값을 연산하고, 이를 기반으로 일정한 주기로 RF 수신 신호 크기를 천천히 조정하는 방식을 주로 사용하였다.

단말은 신호 수신 민감도를 최대한 높이기 위하여, 초기 이득 값을 최대로 설정할 수 있으며, 수신 신호가 없는 구간 동안에도 신호 측정 동작 및 이득 조정 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 1 회당 조정할 수 있는 최대 이득 조정 범위가 작은 경우, 단말은 이득 값을 조정하기 위해 상당한 시간 및 전력을 소모할 수 있다.

즉, 기존의 단말 장치는 초기 전원이 켜진 이후, 기지국으로부터 수신한 신호를 디코딩하기 위해, 적절한 신호 크기로 조정하기까지 상당한 시간을 대기하여야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 계량기, 센서 등 특정 시점에만 깨어나서 데이터 전송이 일어나는 IoT(internet of things) 통신 노드처럼, 짧은 시간 동작하고 긴 슬립(sleep)시간을 가지는 장치의 경우, 장치가 깨어난 이후 접속에 필요한 지연은 전체 통신 시간 중 큰 시간을 차지할 수 있으며, 동시에 전력 소모 역시 증가할 수 있어, 시스템의 큰 약점으로 작용할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기지국에 접속(access)하기 위한 접속 절차로 인하여 소모되는 시간을 감소시키기 위한 AGC(automatic gain control) 동작 방법 및 AGC를 수행하는 장치를 제공할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 AGC(auto gain control)을 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서, 상기 단말의 이득 값을 초기 이득(initial gain) 값을 설정하는 단계, 상기 단말의 수신 전력을 측정하는 단계, 상기 측정 결과를 기초로 외부 신호를 감지하는 단계, 상기 외부 신호를 미리 설정된 목표 신호 크기 만큼 증폭하는 단계 및 상기 증폭된 신호의 수신 결과를 기초로 제1 AGC를 수행하여, 상기 단말의 AGC 이득(AGC gain) 값을 조정함으로써 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 외부 신호를 감지하는 단계는, 이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window) 상에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하고, 상기 이중 슬라이딩 윈도우는, 제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 외부 신호를 감지하는 단계는, 상기 제1 구간에서 측정한 수신 전력과 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 외부 신호를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 AGC를 수행하는 단계는, 상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 목표치 전력(target power)과의 차이가 미리 설정된 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하는 단계의 구간은 하나의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼 구간 이내인 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 AGC 전력을 측정하는 단계는, 상기 측정된 상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 를 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계는, 상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 감지한 경우, 상기 AGC 이득 값을 감소시켜 상기 제1 AGC 이득을 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 AGC를 수행하는 단계는, 상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 제1 목표치 전력과의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 차이 값을 기초로 상기 AGC 이득을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계 이후, 상기 제1 AGC 이득 값을 기초로 미리 설정된 횟수만큼 제2 AGC를 수행하여, 제2 AGC 이득 값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 AGC를 수행하는 단계는, 상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 제2 AGC 전력을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제2 AGC 전력이 미리 설정된 제2 목표치 전력보다 큰 경우, AGC 이득을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 상기 제2 AGC 전력을 측정하는 단계의 구간은 상기 제1 AGC를 수행하기 위하여 전력을 측정하는 구간보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제2 AGC를 수행하는 단계 이후, 상기 미리 설정된 만큼 상기 제2 AGC를 수행한 결과, 상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하는 단계 이후, 상기 조정된 상기 제2 AGC 이득이 안정되지 않다고 판단한 경우, 상기 제2 AGC 이득을 폐기하고, 상기 초기 이득 값을 다시 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 AGC(auto gain control)을 수행하는 단말에 있어, 프로세서(processor) 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 단말의 이득 값을 초기 이득(initial gain) 값으로 설정하고, 상기 단말의 수신 전력을 측정하고, 상기 수신 전력의 측정 결과를 기초로 외부 신호를 감지하고, 상기 외부 신호를 미리 설정된 목표 신호 크기만큼 증폭하고, 상기 증폭된 신호의 수신 결과를 기초로 제1 AGC를 수행하여, AGC 이득(AGC gain) 값을 조정함으로써 제1 AGC 이득 값을 설정하고, 그리고 상기 제1 AGC 이득 값을 기초로 미리 설정된 횟수만큼 제2 AGC를 수행하여, 제2 AGC 이득 값을 설정하도록 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 수신 전력의 피크 감지 결과를 기초로 외부 신호를 감지함에 있어, 이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window) 중 제1 구간에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하고, 그리고 상기 이중 슬라이딩 윈도우 중 제2 구간에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하도록 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 외부 신호를 감지함에 있어, 상기 제1 구간의 측정한 수신 전력 및 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비를 산출하고, 상기 상기 제1 구간의 측정한 수신 전력 및 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 외부 신호를 감지하도록 더 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 AGC를 수행함에 있어, 상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하고, 상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 감지하고, 그리고 상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 감지한 경우, 상기 제1 AGC의 이득을 감소시키도록 더 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 AGC를 수행함에 있어, 상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 제1 목표치 전력(target power)과의 차이를 산출하고, 그리고, 상기 제1 AGC 전력과 상기 제1 목표치 전력과의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 차이 값을 기초로 상기 AGC 이득을 조정하도록 더 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제2 AGC를 수행함에 있어, 상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 제2 AGC 전력을 측정하고, 그리고 상기 측정된 제2 AGC 전력이 미리 설정된 제2 목표치 전력(target power)보다 큰 경우, 상기 제2 AGC 이득을 감소시키도록 더 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제2 AGC를 수행함에 있어, 상기 미리 설정된 만큼 상기 제2 AGC를 수행한 결과, 상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하도록 더 실행될 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제2 AGC를 수행함에 있어, 상기 미리 설정된 횟수의 상기 제2 AGC 동작 동안 상기 조정된 상기 제2 AGC 이득이 안정되지 않은 경우, 상기 설정된 제2 AGC 이득을 폐기하고, 상기 초기 이득 값을 다시 설정하도록 실행될 수 있다.

본 발명에 의하면, 단말은 슬롯(slot) 단위의 AGC(automatic gain control) 방식 대신 신호 탐지(signal detection) 방식을 적용한 AGC를 수행함으로써, 기지국으로의 초기 접속 시간을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 단말은 피크 탐지(peak detection) 방식을 적용한 제1 AGC 동작 및 목표 전력 값과의 차이 정보를 기초로 복수회의 AGC를 수행하는 제2 AGC 동작을 수행함으로써, 단말의 전력 소모를 줄일 수 있으며, 접속 절차로 인한 전송 지연을 감소시킬 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 라디오 프레임 내에서 서로 다른 서브캐리어(sub-carrier) 간격에 따른 서브프레임(subframe)들을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 TDD(time division duplex) 방식의 슬롯 구조를 도시한 개념도이다.
도 5는 직접 변환(direct intermediate frequency(IF), zero IF) 송수신기 구조의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 단말의 기지국 접속 절차의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7a는 초기 이득 조정 동작을 포함하는 단말의 기지국 접속 절차의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7b는 초기 이득 조정 동작을 포함하는 단말의 기지국 접속 절차의 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 신호 감지 절차에서의 이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9a는 AGC(auto gain control) 동작의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9b는 AGC 동작의 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, 단말), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

기지국은 셀(cell) 을 하나 혹은 여러 개로 구성하고, 단말은 해당 기지국이 갖고 있는 cell 에 적어도 하나와 RRC connection 을 맺는다. 여기서 RRC connection 을 맺은 cell 을 서빙 셀(serving cell) 로 지칭한다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 여기서, 통신 시스템(100)은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜(protocol)을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services)) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 캐리어 애그리게이션 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 라디오 프레임 내에서 서로 다른 서브캐리어 간격에 따른 서브프레임들을 도시한 개념도이다.

도 3을 참고하면, 1ms 길이를 갖는 하나의 라디오 프레임(310)은 1ms를 갖는 10개의 서브프레임들을 포함할 수 있다. 이때, 하나의 서브프레임은 다양한 간격의 서브캐리어로 구성될 수 있다. 하나의 서브프레임 내에서 서브캐리어의 간격에 따라 라디오 프레임(310)의 기본 구성 요소인 OFDM 심볼의 간격이 결정될 수 있다.

3GPP의 NR의 물리 계층 규격에 따르면, 하나의 라디오 프레임(310)은 10개의 서브프레임들로 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 서브프레임은 1ms의 고정적인 시간 단위로 구분될 수 있다. 또한, 하나의 서브프레임은 1개 내지 32개의 슬롯들로 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 슬롯은 14개의 OFDM 심볼들로 구성될 수 있다.

예를 들어, 제1 서브프레임(320)은 15kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제1 서브프레임(320)은 1개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 1개의 슬롯은 14개의 OFDM 심볼들로 구성될 수 있다. 또한, 제2 서브프레임(330)은 30kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제2 서브프레임(330)은 2개의 슬롯들로 구성될 수 있다. 또한, 제3 서브프레임(340)은 60kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제3 서브프레임(340)은 4개의 슬롯들로 구성될 수 있다.

또한, 제4 서브프레임(350)은 120kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제4 서브프레임(350)은 8개의 슬롯들로 구성될 수 있다. 또한, 제5 서브프레임(360)은 240kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제5 서브프레임(360)은 16개의 슬롯들로 구성될 수 있다. 또한, 제6 서브프레임(370)은 480kHz 간격의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 이때, 제6 서브프레임(370)은 32개의 슬롯들로 구성될 수 있다.

LTE/LTE-A 표준을 따르는 무선 통신 시스템은 주파수 분할 이중(frequency division duplexing; FDD) 방식 및 시분할 이중(time division duplexing; TDD) 방식을 고려하여 상향링크 및 하향링크를 위한 무선 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 시스템은 TDD 방식을 고려하여 아래의 표 1과 같이 하나의 서브프레임 내에서 하향링크(DL 또는 D) 및 상향링크(UL 또는 U)를 위한 서브프레임들을 설정할 수 있다. 아래의 표 1은 셀 자원 설정 정보라 지칭될 수 있다.

이에 반하여, NR 표준을 따르는 무선 통신 시스템은 하나의 슬롯을 기준으로, 하나의 슬롯 내에서 상향링크 및 하향링크를 위한 무선 자원을 설정할 수 있다. NR 표준을 따르는 무선 통신 시스템의 TDD 방식의 슬롯 구조는 아래의 도 4를 통해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 TDD 방식의 슬롯 구조를 도시한 개념도이다.

도 4를 참고하면, NR 표준을 따르는 무선 통신 시스템에서 제1 슬롯(410)은 DL 구간(412), 보호 구간(guard period; GP)(411), 및 UL 구간(413)으로 구성될 수 있다. 여기서, 각각의 구간은OFDM 심볼 단위로 구성될 수 있다. 예를 들어, DL 구간(412)은 DL 제어 채널(control channel)을 위한 심볼 및 DL 데이터 채널(data channel)을 위한 심볼로 설정될 수 있다. UL 구간(413)은 UL 제어 채널을 위한 심볼 및 UL 데이터 채널을 위한 심볼로 설정될 수 있다. 여기서, DL 제어 채널을 위한 심볼은 DL 제어 채널 심볼로 지칭될 수 있다. 또한, DL 데이터 채널을 위한 심볼을 DL 심볼로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, UL 제어 채널을 위한 심볼은 UL 제어 채널 심볼로 지칭될 수 있다. 또한, UL 데이터 채널을 위한 심볼을 UL 심볼로 지칭될 수 있다.

제1 슬롯(410)의 GP(411)는 제1 슬롯(410)을 통해 기지국(미도시)으로부터 데이터를 송수신하는 단말(미도시)이 하향링크 모드에서 상향링크 모드로 전환시, 하향링크 신호 및 상향링크 신호간의 간섭을 피하기 위한 보호 구간일 수 있다. 이때, GP(411)의 길이는 기지국 및 단말이 하향링크 모드에서 하향링크 모드로 회로를 스위칭하기 위한 시간을 고려하여 설계될 수 있다. 또한, GP(411)의 길이는 기지국에서 송수신되는 하향링크 신호 및 상향링크 신호가 상호간의 간섭을 방지하기 위한 셀(cell) 반경을 고려한 거리에 따른 전송 지연 시간, 그리고 TA(timing advance) 값에 대한 처리 시간을 고려하여 설계될 수 있다. 또한, GP(411)의 길이는 기지국 및 이웃하는 기지국간의 간섭을 고려하여 설정될 수 있다.

라디오 프레임을 구성하는 복수 개의 슬롯들 각각이, 제1 슬롯(410)과 같이 하향링크 구간, GP, 그리고 상향링크 구간으로 구성될 경우, 각각의 GP로 인해 라디오 프레임의 전체적인 데이터율이 감소될 수 있다. 예를 들어, 라디오 프레임이 15kHz 간격의 서브캐리어로 구성될 경우, 1ms 마다 1개의 GP가 설정될 수 있다. 또한, 라디오 프레임이 480kHz 간격의 서브캐리어로 구성될 경우, 1ms 마다 32개의 GP들이 설정될 수 있다. 여기서, GP의 길이는 1개의 OFDM 심볼의 길이와 동일할 수 있으나, 경우에 따라서 복수 개의 OFDM 심볼들의 길이와 동일할 수 있다.

또한 하나의 슬롯을 온전히 DL 구간(420)으로 사용하거나, UL 구간(430)으로 설정할 수도 있다.

도 5는 직접 변환(direct intermediate frequency(IF), zero IF) 송수신기 구조의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1의 단말은 도 5에 도시된 직접 변환 송수신기를 더 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 단말에 포함된 직접 변환 송수신기는 RF 스위치(radio frequency switch), LNA(low noise amplifier), LPF(low frequency pass filter), VGA(variable gain amplifier), ADC(analog-to-digital converter), AGC(automatic gain controller), AFC(automatic frequency controller), VCTCXO(voltage controlled, temperature controlled crystal oscillator), PLL(phase locked loop), DAC(Digital-to-Analog Converter), PA(power amplifier), TPC(transmission power controller)를 포함할 수 있다. 직접 변환 송수신기를 포함하는 단말의 동작은 아래에 설명한 바와 같을 수 있다.

직접 변환 송수신기의 송신부는 DAC를 이용하여 기저대역(baseband)에서 생성된 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 직접 변환 송수신기는 저역 통과 필터를 통해 변환된 아날로그 신호 중 DAC에서 사용하지 않는 대역의 신호를 제거할 수 있다. 직접 변환 송수신기는 주파수 혼합기(mixer)를 이용하여 저역 통과 필터를 통과한 신호를 RF 대역으로 변조할 수 있다. 직접 변환 송수신기는 감쇄기 또는 증폭기를 통해 신호의 크기를 조정할 수 있고, PA로 신호를 증폭시킬 수 있다. 직접 변환 송수신기는 RF 스위치 및 안테나를 거쳐 신호를 송신할 수 있다.

수신부에서 안테나를 통해 수신되는 신호는 아주 작은 신호일 수 있다. 신호를 원활하게 수신하기 위해, 직접 변환 송수신기는 ADC를 이용하여 수신한 신호를 디지털 신호로 변환하기 이전에, 신호의 크기를 충분히 증폭시켜줄 수 있다. 따라서, 직접 변환 송수신기는 LNA를 통해 RF 신호를 증폭시킬 수 있고, 주파수 혼합 기를 거쳐 기저대역(baseband) 신호로 변환할 수 있으며, LPF를 통해 주변 주파수 간섭을 제거한 후, 가변 이득 증폭단을 통해 ADC가 포화(saturation)되지 않으며, 최대의 SNR을 얻을 수 있는 신호의 크기로 아날로그 신호를 변환할 수 있다. 직접 변환 송수신기의 신호 크기 조정을 위한 장치가 AGC일 수 있다. 그리고, 수신한 신호의 중심 주파수와 수신부에 포함된 주파수 혼합기의 중심 주파수 차이로 인해 발생하는 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset)을 보정하기 위한 장치가 AFC일 수 있다. 직접 변환 송수신기는 주파수 혼합기에 필요한 반송파 주파수(carrier frequency)를 생성하는 PLL의 입력으로, 발진기인 VCTCXO의 출력 값을 사용할 수 있다.

직접 변환 송수신기는 TDD 시스템의 예로써, 하나의 PLL을 사용하여, 동일 주파수 대역에서 송신과 수신을 수행하며, 시간을 달리하여 신호를 송수신하므로 안테나 스위치를 통해 송수신 연결(path)을 조정할 수 있다. 직접 변환 송수신기를 포함하는 단말은 기지국 접속 동작을 수행할 수 있으며, 기지국 접속 절차는 아래에 설명한 바와 같을 수 있다.

도 6은 단말의 기지국 접속 절차의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 6의 동작을 수행하는 단말은 도 1에 도시된 단말과 동일할 수 있으며, 도 5의 직접 변환 송수신기를 더 포함할 수 있다. 그리고 단말은 도 1에 도시된 기지국과의 접속 절차를 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 단말에 전원을 인가하거나, 단말이 슬립(sleep) 상태에서 웨이크업(wakeup) 경우(S610), 직접 변환 송수신기를 포함하는 단말은 기지국 접속 절차를 수행할 수 있다.

단말은 사용할 무선 주파수 대역의 수신 신호를 기저대역에서 사용할 수 있는 크기로 증폭시킬 수 있으며, 또는 수신 신호의 주파수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 단말은 LNA 및/또는 VGA를 통해 수신 신호의 전력 이득을 조정할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 수신하는 임의의 신호를 이용하여 수신 신호의 전력 이득을 조정할 수 있다.

만약 기지국이 TDD 방식을 사용하는 경우, 동일 주파수 대역에서 송신 구간과 수신 구간은 서로 분리될 수 있다. 따라서 기지국이 송신 구간에서 데이터를 송신하는 일정 시간 동안 단말은 이득 조정 절차를 수행할 수 있다. 구체적으로, 단말에 전원을 인가하거나, 단말이 슬립 상태에서 웨이크업 되는 경우, 단말은 초기 이득 조정(initial AGC) 동작을 수행할 수 있다(S620).

기지국이 동일한 주파수 자원을 사용하여 데이터를 송신하는 경우, 기지국은 동일한 전송 전력으로 신호를 송신할 수 있다. 하지만, 단말에서 수신하는 신호의 크기는 단말의 이동성 및/또는 주위 환경의 변화로 인해 가변할 수 있다. 따라서, 초기 이득 조정 동작은 정상 동작(normal operation)과정에서 수신 신호에 대한 복조 및 디코딩 이전에 이루어질 수 있다.

단말은 기지국으로부터의 수신한 데이터의 무선 주파수와 단말의 무선 주파수 간의 차이를 보정하는 AFC 동작을 수행할 수 있다(S630). 일반적으로 기지국은 다른 기지국과의 동기화된 상태의 주파수를 통해 데이터를 송신할 수 있다. 그러나, 단말은 초기전원이 들어왔을 때, 단말 내부의 주파수 발생기 등을 통해 무선 주파수를 생성하므로, 기지국 주파수와의 오차가 발생할 수 있어 오차를 보정해주는 과정이 필요할 수 있다. 단말은 단말 내부의 GPS 수신기 정보를 참조하거나, 또는 기지국이 송신하는 데이터를 기반으로 주파수 차이를 연산하고, VCTCXO의 조정을 통해 PLL 주파수를 변경하여 기지국 주파수와의 오차를 보정할 수 있다. 또는 단말은 PLL를 직접 제어하여 기지국 주파수와의 오차를 보정할 수 있다.

단말은 셀 ID(cell identification) 탐색 동작을 수행할 수 있다(S640). 셀 ID 탐색 동작은 단말이 위치한 셀에 대한 정보(예를 들어, 셀 ID 정보 등)를 획득하는 동작일 수 있다. 단말은 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 단말은 기지국으로부터 기지국 고유의 PSS(primary synchronization signal) 및/또는 SSS(secondary synchronization signal)를 수신할 수 있다. 또는 단말은 기지국으로부터 SSB(synchronization signal block)을 수신할 수 있다. 단말은 수신한 동기 신호로부터 셀 ID를 탐색할 수 있다(S640).

단말은 수신한 동기 신호에 기초하여 기지국과의 동기화(synchronization) 절차를 수행할 수 있다(S650). 예를 들어, 단말은 기지국으로부터 수신한 동기 신호에 기초하여 기지국의 시간 정보(예를 들어, 프레임, 슬롯, 심볼 등)와 단말의 시간 정보를 동기화함으로써(S650), 정상 동작에 필요한 절차를 완료할 수 있다(S660).

단말이 슬립 상태에서 깨어나는 경우, 단말은 단순화된 초기 접속 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 별도의 전원을 획득하지 않는 한, VCTCXO 등의 변화가 없을 수 있다. 따라서 단말은 초기 접속 절차를 수행함에 있어, AFC 동작을 생략할 수 있다. 그리고 기지국과의 접속 절차 중에서, 단말은 이동하지 않는다고 가정할 수 있다. 단말이 이동하지 않은 경우, 단말은 초기 접속 절차를 수행함에 있어, 별도의 셀 ID 탐색 절차를 수행하지 않을 수 있다. 그리고 단말이 이동하지 않은 경우, 단말은 초기 접속 절차를 수행함에 있어, 시간 동기 절차를 생각할 수 있다. 따라서, 정상 동작을 수행하기 위해 단말이 가장 많은 시간 및 전력을 소모하는 동작은 초기 이득 제어 동작일 수 있다.

단말이 슬립 상태에서 웨이크업된 경우, 단말의 주위 환경이 변화할 수 있다. 단말의 주위 환경이 변한 경우, 수면 상태로 들어가기 이전의 AGC 이득 값은 현재 시점에서 사용하기 적절하지 않은 값일 수 있다. 따라서 단말은 초기 이득 조정 동작을 다시 수행할 수 있다. 단말이 초기 이득 조정 동작을 빠르게 수행할 경우, 단말의 전체 전력 소모는 감소할 수 있다. 그리고 단말은 적은 지연으로 데이터를 송수신할 수 있다. 따라서 단말은 초기 AGC 동작은 수신 신호의 복조 및 디코딩 전에 이루어질 수 있다.

도 7a 내지 도 7b는 초기 이득 조정 동작을 포함하는 단말의 기지국 접속 절차의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 7a 내지 도 7b의 동작을 수행하는 단말은 도 1에 도시된 단말과 동일할 수 있으며, 도 5의 직접 변환 송수신기를 더 포함할 수 있다. 그리고 단말은 도 1에 도시된 기지국과의 접속 절차를 수행할 수 있다.

도 7a을 참조하면, 단말에 초기 전원이 인가되거나, 슬립상태에서 웨이크업되는 경우(S710), 단말은 신호의 수신 민감도를 높이기 위해, 초기 이득 값을 설정(initial gain setting)할 수 있다(S720). 단말은 사용할 수 있는 최대 이득 값 또는 기타 다른 간섭으로부터 신호의 선택을 무시할 수 있는 이득 값을 초기 이득 값으로 설정할 수 있다(S720).

단말은 기지국으로부터의 신호를 감지하는 신호 감지(signal detection) 동작을 수행할 수 있다(S730). 신호 감지 동작을 수행하는 단말은 수신 경로에 있는 각 단의 일부에 존재하는 Peak overload detector의 정보 및 최종 ADC 출력단의 신호 크기의 변화를 이용하여, 하향링크(downlink) 구간의 적어도 일부에서 신호를 감지할 수 있다(S730).

예를 들어, 단말은 LNA 혼합기(LNA mixer)에서 감지된 Peak detector 값 및/또는 ADC 동작 중 감지된 Peak detection 값을 Peak overload detector 값으로 사용할 수 있다. 또는 단말은 ADC 출력단에서 이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window)를 사용하여 두 개의 윈도우 구간 동안 각각 전력을 측정할 수 있다. 이중 슬라이딩 윈도우의 전력 값을 기초로 신호를 감지하는 단말의 동작은 아래에 기재한 바와 같을 수 있다.

도 8은 신호 감지 절차에서의 이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 단말은 각각의 구간에서 측정된 전력의 비를 이용하여 신호가 있음을 감지할 수 있다. 즉, 단말은 수학식 1에 기초하여 일정 구간 동안 측정한 전력 A, B의 비를 계산할 수 있다. 그리고 전력의 비율 값이 미리 설정된 임계 값을 초과하면, 단말은 신호를 감지할 수 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 A 구간에 신호(예를 들어, 패킷(packet))이 들어오기 이전의 구간은 노이즈(noise)만 존재하는 구간일 수 있다. 따라서, A 구간의 수신 전력은 낮은 값으로 유지될 수 있다. 그리고 A 구간에서 신호가 발생하면, 단말의 수신 전력 값은 서서히 증가할 수 있으며, 신호가 완전히 들어오는 시점에서는 최대의 수신 전력을 가질 수 있다. 그리고 신호의 수신이 완료된 시점에서부터 시간이 경과할수록 수신 전력 값은 서서히 감소할 수 있다. A 구간 내지 B 구간에서의 수신 전력의 비가 정의한 임계값(threshold)을 넘어서는 경우, 단말은 신호를 감지할 수 있다.

이득 조정 절차(AGC operation)이전에 신호 감지(signal detection) 절차를 실행하는 경우, 단말은 빠르게 이득 조정 절차로 진입할 수 있다. 따라서, 단말은 전력 인가 시 및/또는 웨이크업 시 기지국과의 접속 절차에 소모되는 시간을 감소시킬 수 있다.

다시 도 7a를 참조하면, 신호 감지 절차를 수행한 단말은 AGC 동작을 수행할 수 있다(S740). 단말은 AGC 동작을 수행함에 있어서도, 피크 감지 동작 및 이득 조정 값의 크기 변화를 자유롭게 수행하여 종래 기술에 비해 빠른 이득 조정(AGC operation) 동작을 수행할 수 있다. 피크 감지 동작을 포함한 단말의 AGC 동작은 하기에 기재된 바와 같을 수 있다.

도 9a 내지 도 9b는 AGC 동작의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 9a 내지 도 9b의 동작을 수행하는 단말은 도 1에 도시된 단말과 동일할 수 있으며, 도 5의 직접 변환 송수신기를 더 포함할 수 있다.

도 9a를 참조하면, 단말은 AGC 동작을 수행할 수 있으며, 구체적으로 제1 AGC(1^stAGC) 및 제2 AGC(2^nd AGC)를 수행할 수 있다. AGC 동작(예를 들어, 제1 AGC 동작)을 수행하는 단말은 AGC를 위하여 입력 신호의 전력(또는 크기)를 측정할 수 있다(S911). 단말은 일정 구간 동안 입력 신호의 전력(또는 크기)를 측정할 수 있다(S911).

단말은 입력 신호의 전력(또는 크기) 측정 동작 중에 피크 감지 여부를 판단할 수 있다(S912). 단말이 입력 신호의 전력(또는 크기)을 측정한 도중 피크를 감지하는 경우, 단말은 AGC 이득 값을 업데이트할 수 있다(S913). 예를 들어, 단말은 신호 전력(또는 크기) 측정 도중 피크를 감지한 경우, AGC 이득 값을 업데이트함에 있어, 임의의 지정된 큰 값으로 AGC 이득 값을 감소시킬 수 있다(S913). 이득 값을 감소시킨 단말은 피크를 감지하지 않을 때까지 입력 신호의 전력(또는 크기)을 측정할 수 있다.

별도의 피크를 감지하지 아니하고 신호의 수신 전력 측정을 완료한 경우, 단말은 수신 전력의 값과 목표치 값과의 차이 값을 산출할 수 있다(S914). 단말은 측정한 수신 신호의 전력 값과 미리 설정된 목표치 전력(target power) 값과 비교하여 차이 값을 산출할 수 있다(S914). 그리고 단말은 측정한 수신 신호의 전력 값과 미리 설정된 목표치 전력(target power)의 차이 값이 목표 전력 차이 범위(target power difference range(target range))에 속하는지 여부를 판단할 수 있다(S915). 즉 단말은 수신 신호의 목표치 대비 차이 값이 미리 설정된 임계값 이하인지 여부를 판단할 수 있다.

수신 신호의 목표치 대비 차이 값이 미리 설정된 임계값을 초과한 경우, 이득 조정이 완료되지 않은 것으로 판단하여, 단말은 전력 차이 만큼 이득을 업데이트(AGC_UPDATE_S)할 수 있다(S916). 그리고 단말은 다시 수신 신호의 전력을 측정할 수 있다. 수신 신호의 목표치 대비 차이 값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 단말은 잔여(residual) 전력 차이를 보정하여 이득 값을 조정할 수 있으며, 조정된 이득 값을 고정(AGC_GAIN_LOCK)할 수 있다(S917). 이득 값을 고정한 단말은 제1 AGC 동작을 완료할 수 있다.

AGC 절차를 완료하기 위해 소모되는 시간은 신호의 전력(또는 크기) 측정을 위해 사용하는 수신 신호의 샘플 수, 각각의 이득 조정(AGC_UPDATE_L, AGC_UPDATE_S)후 안정화하기 위해 필요한 시간 및 신호 전력(또는 크기) 측정 동작 및 이득 조정 동작의 반복 횟수에 따라서 결정될 수 있다. 따라서, 즉, 신호 전력(또는 크기) 측정 대상의 샘플 수를 적게 할 경우 AGC 절차(예를 들어, 제1 AGC)에 소모되는 시간 역시 감소할 수 있다. 예를 들어, 단말은 하나의 OFDM 심볼 이내에 AGC 동작을 완료할 수 있다.

그러나, 하향링크 심볼구간마다 서로 다른 자원을 할당하여 데이터가 전송되는 경우, 예를 들어, 도 4의 슬롯 구성에서 첫 번째 하향링크 심볼에는 적은 수의 부반송파에 데이터가 할당되고, 다음 심볼에는 앞에서 보다 훨씬 많은 수의 부반송파에 데이터가 할당되는 경우, 시간 축 상에서 두 신호의 전력(또는 크기)는 상당히 차이가 날 수 있으며, 제1 이득 조정 절차가 첫 번째 심볼에서 완료되는 경우, 다음 심볼의 입력은 ADC 출력에서 신호가 포화(saturation)된 형태로 나타나는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 제1 AGC 동작을 보완하기 위하여, 단말은 제2 AGC 동작을 추가로 수행할 수 있다.

도 9b를 참조하면, 제1 AGC 동작을 완료한 단말은 제2 AGC 동작을 수행할 수 있다. 제2 AGC 동작을 수행하는 단말은 특정횟수(MAX_ITR)만큼 수신 전력 측정 동작 및 이득 조정 동작을 반복하여 수행할 수 있다. 제2 AGC 절차에서 단말의 수신 전력 측정 구간은 제1 AGC 절차에서의 수신 전력 측정 구간보다 크거나 같을 수 있다. 제2 AGC 절차에서 단말의 수신 전력 측정 구간은 하나의 OFDM 심볼 구간일 수 있다.

수신 신호의 수신 전력을 측정한 단말은 수신 전력과 목표 전력 간의 차이 값을 계산할 수 있다(S922). 그리고 단말은 계산한 수신 전력과 목표 전력 간의 차이 값을 기초로 AGC 이득을 업데이트(GAIN_UPDATE)할 수 있다(S923). 구체적으로, 신호의 수신 전력 값이 목표 전력 값보다 큰 경우, 단말은 AGC 이득 값을 감소시킬 수 있다(S923).

즉, 단말이 특정 전력(또는 크기) 미만의 수신 신호를 통해 제1 AGC 동작을 수행하여 이득을 조정한 경우, 실제 신호를 수신하기 위해 필요한 이득 값보다 높을 수 있다. 따라서, 측정된 신호의 수신 전력이 목표 값보다 큰 경우, 단말은 제2 AGC 동작을 통해 이득을 감소시킴으로써 입력 신호의 포화(saturation)를 방지할 수 있다. 반대로 제2 AGC 동작 결과 측정된 신호의 수신 전력이 목표 전력 값보다 작은 경우, 이전 이득 조정 과정에서 사용된 입력 신호에 비해 적은 부반송파들에 자원이 할당된 경우이므로, 단말은 추가로 이득 값을 증가시키지 않을 수 있다.

단말은 이득 조정 절차를 미리 설정된 횟수(예를 들어, MAX_ITR)만큼 반복하여 수행할 수 있다(S925). 미리 설정된 횟수만큼 이득 조정 절차를 수행한 단말은 이득 조정 절차 결과 조정된 이득 값(제2 AGC 이득)을 고정할 수 있다(S926).

다시 도 7a를 참조하면, 단말은 AGC의 완료 여부를 판단할 수 있다. 즉, 단말은 조정된 이득 값의 안정화 여부를 판단할 수 있다(S741). 예를 들어, 조정된 이득 값이 안정화되지 못한 경우, 단말은 초기 이득 설정 동작을 수행할 수 있다. 조정된 이득 값이 안정화되었다고 판단한 경우, 단말은 제1 AGC 및 제2 AGC를 완료하였다고 판단할 수 있다.

그리고 도 7b를 참조하면, AGC 동작을 완료한 단말은 기지국으로의 접속 절차를 속행할 수 있다. 단말에 처음 전원이 인가된 경우, 단말은 AFC 동작(S760 내지 S761), 셀 ID 탐색 동작(S770 내지 S772) 및 시간 동기화 동작(S780)을 수행하여 정상 동작 상태(S790)로 진입할 수 있다.

단말은 기지국에 대해 가지고 있는 주파수 오프셋을 보정하기 위해 주파수 오프셋을 추정(frequency offset estimation)할 수 있다(S750). OFDM 방식을 사용하는 5G 시스템에서, 단말은 각각의 OFDM 심볼이 가지는 신호 반복 구간(예를 들어, 가드 인터벌(guard interval))과 심볼 마지막 부분의 상관 관계를 이용하여 주파수 오프셋을 추정할 수 있다(S750). 또는 단말은 별도의 장치로부터의 신호(예를 들어, GPS 수신 신호 등)을 이용하여 주파수 오프셋을 추정할 수 있다(S750).

단말은 추정된 주파수 오프셋 값을 기초로 AFC를 수행할 수 있다(S760). 구체적으로, 단말은 추정된 주파수 오프셋 값을 이용하여, AFC 동작 구간 동안 VCTCXO의 제어 전압을 조정할 수 있다. 그리고 VCTCXO의 제어 전압 조정 결과, 단말은 참조 클록 주파수(reference clock frequency)를 변경할 수 있다. 또는 단말은 주파수 오프셋 값을 이용하여 주파수 혼합기의 입력 중심 주파수를 생성하는 PLL을 조정하여 반송파 주파수(carrier frequency)를 직접 조정하여 주파수 오프셋을 줄일 수 있다. 단말은 조정된 주파수가 안정화되었는지 여부를 판단하고(S761), 판단 결과를 기초로 주파수 조정 동작을 적어도 1회 이상 수행하여 주파수 오프셋이 목표한 값 이내로 줄어들 때까지 반복할 수 있다.

AFC 동작을 완료한 단말은 SSB이 존재할 수 있는 주파수 자원 상의 위치(예를 들어, 동기 래스터(synchronization raster) 등) 정보를 상위 계층 제어 메시지를 통해 수신할 수 있다(S770). 단말은 상위 계층 제어 메시지가 지시하는 자원 위치(예를 들어, 동기 래스터) 상에서 SSB를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 SSB로부터 동기 정보를 획득할 수 있으며, 단말이 현재 위치한 셀 ID 정보를 획득할 수 있다(S771).

단말이 셀 ID를 획득하지 못한 경우, 단말(예를 들어 물리 계층 또는 L1 계층) 모뎀 블럭은 제어 메시지를 통해 상위 계층에 보고할 수 있다. 단말(예를 들어 물리 계층 또는 L1 계층) 상위 계층으로부터 다른 주파수 자원 상에서의 위치 정보(예를 들어, 동기 래스터)를 획득할 수 있다(S772). 단말은 다른 주파수 자원 위치 정보(예를 들어, 동기 래스터)를 기초로 SSB를 수신할 수 있다.

셀 ID를 획득한 단말은 기지국과의 시간 정보를 동기화할 수 있다(S780). 셀 ID 획득 및 동기화를 수행한 단말은 정상 동작을 수행할 수 있다(S790). 정상 동작에 따른 신호를 송수신하는 중에, 슬롯 단위 수신 이득 조정(AGC tracking)이 발생할 수 있다. 단말은 필요한 경우 주파수 변화를 보정하기 위해 샘플 타임 오프셋 추적(sample time offset tracking) 동작을 추가로 수행할 수 있다.

단말이 슬립 상태에서 웨이크업된 경우 역시, 단말은 기지국과의 접속 절차를 수행할 수 있다. 단말은 기지국과의 접속 절차 중 AFC 동작, 셀 ID 탐색 절차 및 시간 동기화 동작을 생략하고 정상 동작 상태로 진입할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 AGC(auto gain control)을 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서,
상기 단말의 이득 값을 초기 이득(initial gain) 값으로 설정하는 단계;
상기 단말의 수신 전력을 측정하는 단계;
상기 수신 전력의 측정 결과를 기초로 외부 신호를 감지하는 단계;
상기 외부 신호를 미리 설정된 목표 신호 크기만큼 증폭하는 단계; 및
상기 증폭된 신호의 수신 결과를 기초로 제1 AGC를 수행하여, 상기 단말의 AGC 이득(AGC gain) 값을 조정함으로써 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계를 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 외부 신호를 감지하는 단계는,
이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window) 상에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하고,
상기 이중 슬라이딩 윈도우는,
제1 구간 및 제2 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 외부 신호를 감지하는 단계는,
상기 제1 구간에서 측정한 수신 전력과 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 외부 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 AGC를 수행하는 단계는,
상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 목표치 전력(target power)과의 차이가 미리 설정된 범위 이내인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하는 단계의 구간은 하나의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼 구간 이내인 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 AGC 전력을 측정하는 단계는,
상기 측정된 상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화(saturation) 중 적어도 하나를 감지하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계는,
상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 감지한 경우, 상기 AGC 이득 값을 감소시켜 상기 제1 AGC 이득을 설정하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 AGC를 수행하는 단계는,
상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 제1 목표치 전력과의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 차이 값을 기초로 상기 AGC 이득을 조정하는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어,
상기 제1 AGC 이득 값을 설정하는 단계 이후,
상기 제1 AGC 이득 값을 기초로 미리 설정된 횟수만큼 제2 AGC를 수행하여, 제2 AGC 이득 값을 설정하는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제2 AGC를 수행하는 단계는,
상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 제2 AGC 전력을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 제2 AGC 전력이 미리 설정된 제2 목표치 전력보다 큰 경우, AGC 이득을 감소시키는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 상기 제2 AGC 전력을 측정하는 단계의 구간은 상기 제1 AGC를 수행하기 위하여 전력을 측정하는 구간보다 큰 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
청구항 8에 있어,
상기 제2 AGC를 수행하는 단계 이후,
상기 미리 설정된 만큼 상기 제2 AGC를 수행한 결과, 상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
청구항 11에 있어,
상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하는 단계 이후,
상기 조정된 상기 제2 AGC 이득이 안정되지 않다고 판단한 경우,
상기 제2 AGC 이득을 폐기하고, 상기 초기 이득 값을 다시 설정하는 단계를 더 포함하는 단말의 동작 방법.
무선 통신 시스템에서 AGC(auto gain control)을 수행하는 단말에 있어,
프로세서(processor); 및
상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 단말의 이득 값을 초기 이득(initial gain) 값으로 설정하고;
상기 단말의 수신 전력을 측정하고;
상기 수신 전력의 측정 결과를 기초로 외부 신호를 감지하고;
상기 외부 신호를 미리 설정된 목표 신호 크기만큼 증폭하고;
상기 증폭된 신호의 수신 결과를 기초로 제1 AGC를 수행하여, AGC 이득(AGC gain) 값을 조정함으로써 제1 AGC 이득 값을 설정하고; 그리고
상기 제1 AGC 이득 값을 기초로 미리 설정된 횟수만큼 제2 AGC를 수행하여, 제2 AGC 이득 값을 설정하도록 실행되는 단말.
청구항 13에 있어,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 외부 신호를 감지함에 있어,
이중 슬라이딩 윈도우(double sliding window) 중 제1 구간에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하고, 그리고
상기 이중 슬라이딩 윈도우 중 제2 구간에서 상기 단말의 상기 수신 전력을 측정하도록 실행되는 단말.
청구항 14에 있어서,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 외부 신호를 감지함에 있어,
상기 제1 구간의 측정한 수신 전력 및 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비를 산출하고,
상기 상기 제1 구간의 측정한 수신 전력 및 상기 제2 구간에서 측정한 수신 전력의 비가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 상기 외부 신호를 감지하도록 더 실행되는 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 제1 AGC를 수행함에 있어,
상기 제1 AGC를 수행하기 위한 전력인 제1 AGC 전력을 측정하고;
상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화(saturation) 중 적어도 하나를 감지하고; 그리고
상기 제1 AGC 전력의 피크 및 포화 중 적어도 하나를 감지한 경우, 상기 제1 AGC의 이득을 감소시키도록 더 실행되는 단말.
청구항 16에 있어,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 제1 AGC를 수행함에 있어,
상기 측정된 제1 AGC 전력과 미리 설정된 제1 목표치 전력(target power)과의 차이를 산출하고; 그리고
상기 제1 AGC 전력과 상기 제1 목표치 전력과의 차이가 미리 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 차이 값을 기초로 상기 AGC 이득을 조정하도록 더 실행되는 단말.
청구항 13에 있어,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 제2 AGC를 수행함에 있어,
상기 제2 AGC를 수행하기 위한 전력인 제2 AGC 전력을 측정하고; 그리고
상기 측정된 제2 AGC 전력이 미리 설정된 제2 목표치 전력(target power)보다 큰 경우, 상기 제2 AGC 이득을 감소시키도록 더 실행되는 단말.
청구항 15에 있어,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 제2 AGC를 수행함에 있어,
상기 미리 설정된 만큼 상기 제2 AGC를 수행한 결과, 상기 제2 AGC 이득의 안정성 여부를 판단하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 단말.
청구항 19에 있어,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 제2 AGC를 수행함에 있어,
상기 미리 설정된 횟수의 상기 제2 AGC 동작 동안 상기 조정된 상기 제2 AGC 이득이 안정되지 않은 경우,
상기 설정된 제2 AGC 이득을 폐기하고, 상기 초기 이득 값을 다시 설정하도록 실행되는 단말.