KR20230108184A - 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230108184A
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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(long term evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시(disclosure)는 무선 통신 시스템의 단말에 의해 수행되는 방법으로서, 단말로부터, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 수신하는 과정, 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹(symbol group)들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득하는 과정, 상기 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파(subcarrier) 차이 정보에 기반하여, 타이밍 오프셋(timing offset) 값을 획득하는 과정, 상기 타이밍 오프셋 값에 기반하여, 상향링크 타이밍 정보를 생성하는 과정, 및 상기 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 단말에게 전송하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OBTAINING AN UPLINK SYNCHRONIZATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시(disclosure)는 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 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(long term evolution) 시스템 이후 (post LTE) 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 frequency shift keying and quadrature amplitude modulation) 및 SWSC (sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
저전력 광역망(low power wide area network, LPWAN)을 지원하는 NB-IoT(narrowband-internet of thing) 시스템은 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)을 통해 상향링크 동기를 획득할 수 있다. NPRACH 프리앰블은 단일 톤(single tone) 전송을 지원하며, 심볼 그룹(symbol group)이 주파수상에서 호핑(hopping)되는 방식으로 전송된다. 이 경우, 기지국은 인접하는 심볼 그룹(symbol group)들의 상관 관계(correlation)를 통해 상향링크 동기를 위한 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득할 수 있다. 다만, 인접하는 심볼 그룹들 사이의 상관 관계만으로는 기지국이 정확한 타이밍 오프셋을 획득하는데 어려움이 있다. 따라서, 기지국이 인접하지 않은 심볼 그룹들 사이의 상관 관계도 고려함으로써, 정확한 타이밍 오프셋을 획득할 필요가 있다.
상술된 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 심볼 그룹(symbol group)들 간의 상관 관계(correlation) 및 심볼 그룹들 간의 부반송파(subcarrier) 차이에 기반하여 상향링크 동기를 위한 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시(disclosure)에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 방법은, 단말로부터, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 수신하는 과정, 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹(symbol group)들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득하는 과정, 상기 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파(subcarrier) 차이 정보에 기반하여, 타이밍 오프셋(timing offset) 값을 획득하는 과정, 상기 타이밍 오프셋 값에 기반하여, 상향링크 타이밍 정보를 생성하는 과정, 및 상기 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 단말에게 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 기지국은, 신호를 송수신하는 송수신기 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 단말로부터, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 수신하고, 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹(symbol groupo)들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득하고, 상기 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파(subcarrier) 차이 정보에 기반하여, 타이밍 오프셋(timing offset) 값을 획득하고, 상기 타이밍 오프셋 값에 기반하여, 상향링크 타이밍 정보를 생성하고, 상기 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 단말에게 전송하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법은, 기지국에게, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 전송하는 과정 및 상기 기지국으로부터, 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하는 과정을 포함하고, 상기 상향링크 타이밍 정보는 타이밍 오프셋(timing offset) 값에 기반하고, 상기 타이밍 오프셋 값은 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹들 간의 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파 차이 정보에 기반할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 무선 통신 시스템의 단말은, 신호를 송수신하는 송수신기 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기지국에게, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 전송하고, 상기 기지국으로부터, 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하도록 구성되고, 상기 상향링크 타이밍 정보는 타이밍 오프셋(timing offset) 값에 기반하고, 상기 타이밍 오프셋 값은 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹들 간의 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파 차이 정보에 기반할 수 있다.
본 개시(disclosure)의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기를 획득할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 장치 및 방법은 심볼 그룹(symbol group)들 간의 상관 관계(correlation) 및 심볼 그룹들 간의 부반송파(subcarrier) 차이에 기반하여 상향링크 동기를 위한 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득할 수 있다.
도 1은 본 개시(disclosure) 실시 예들에 따른 NB-IoT(narrowband-internet of things) 시스템이 운용되는 모드를 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access, RA)를 위한 신호 흐름을 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)의 자원 할당을 도시한다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 NPRACH 프리앰블의 자원 할당을 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국의 동작 흐름을 도시한다.
도 6는 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋(timing offset)을 결정하기 위한 방법을 도식화 한 블록도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 심볼 그룹 상관 블록(symbol group correlator block)을 도시한다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 상관 값 결합 블록(correlation value combiner block)을 도시한다.
도 9는 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋 결정 블록(timing offset decision block)을 도시한다.
도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋을 결정하는 윈도우 블록를 도시한다.
도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국의 구성을 도시한다.
도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 단말의 구성을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 동작 원리를 상세히 설명한다. 본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수는 없다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해 초과 또는 미만의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. ‘이상’으로 기재된 조건은 ‘초과’, ‘이하’로 기재된 조건은 ‘미만’, ‘이상 및 미만’으로 기재된 조건은 ‘초과 및 이하’로 대체될 수 있다.
또한, 본 개시에서, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd generation partnership project)에서 정의하는 LTE(long term evolution), NR(new radio))에서 사용되는 용어들을 이용하여 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 실시 예들은 다른 통신 시스템에서도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
이하에서는, 본 개시에 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국이 상향링크 동기를 위한 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득하는 방법 및 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 NB-IoT(narrowband-internet of things) 시스템이 운용되는 모드를 도시한다.
NB-IoT 시스템은 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)을 통해 상향링크 동기를 획득할 수 있다. 상향링크 동기를 획득하기 위한 방법의 일 예로, 기지국은 NPRACH 프리앰블들의 상관 관계(correlation)에 기반하여 획득된 위상 오프셋(phase offset)을 타이밍 오프셋(timing offset)으로 환산함으로써, 상향링크 동기를 획득할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따른 NPRACH 프리앰블은 단일 톤 상에서 전송될 수 있다. 이 경우, NPRACH 프리앰블은 도 1의 (a), (b) 및 (c) 중 하나의 운용 모드에서 전송될 수 있다.
일 예로, 도 1의 (a)를 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은 GSM(global system for mobile telecommunication) 서비스를 목적으로 하는 GSM 주파수 대역 및 IoT 서비스를 위한 잠재적인 주파수 대역을 이용하여 NB-IoT를 제공하는 독립형 모드(stand-alone mode)(예: GSM re-farming)로 운용될 수 있다. 이 경우, GSM 반송파들 중에서 하나의 반송파(약 200kHz 대역)가 단일 톤으로 이용될 수 있다.
또한, 일 예로, 도 1의 (b)를 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은 LTE(long term evolution) 주파수 대역에 정의되어 있는 보호 대역(guard band) 내에서 사용되지 않는 자원 블록(resource block, RB)을 이용하여 NB-IoT 서비스를 제공하는 보호 대역 모드(guard-band mode)로 운용될 수 있다. 이 경우, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 LTE 보호 대역 내의 반송파가 단일 톤으로 이용될 수 있다.
도한, 일 예로 도 1의 (c)를 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 NB-IoT 시스템은 LTE 주파수 대역 내에 있는 자원 블록을 이용하여 NB-IoT 서비스를 제공하는 대역 내 모드(in-band mode)로 운용될 수 있다. 이 경우, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, LTE 대역 내의 하나의 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)이 단일 톤(예: 180kHz)으로 이용될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 신호 흐름을 도시한다. 도 2는 무선 통신 시스템의 노드(node)들의 일부로서, 단말(201) 및 기지국(203)을 예시한다.
단말(201)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(203)과 무선 채널을 통해 통신을 수행할 수 있다. 단말(201)으 단말(terminal), 사용자 장비(user equipment, UE), 이동국(mobile station), 가입자국(subscriber station) 고객 댁내 장치(customer premises equipment, CPE), 원격 단말(remote terminal), 무선 단말(wireless terminal), 차량(veihicle)용 단말, 사용자 장치(user device) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
기지국(203)은 RAN(radio access network) 노드로서 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라 스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(203)은 액세스 포인트(access point, AP), 이노드비(eNodeB, eNB), 5G 노드(5th generation node), 지노드비(next generation nodeB, gNB), 무선 포인트(wireless point), 송수신 포인트(transmission and reception point, TRP) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 2를 참조하면, 초기 접속 과정의 동작(210)에서, 기지국(203)은 단말로부터 프리앰블(preamble)을 수신할 수 있다. 여기서, 프리앰블은 NB-IoT(narrowband-internet of things)를 위한 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블에 대응할 수 있다. 여기서, NPRACH 프리앰블은 커버리지(coverage) 향상을 위해 시간 도메인 상에서 반복 전송되며, 주파수 도메인 상에서 호핑(hopping)되는 방식으로 전송될 수 있다. 기지국(203)은 수신된 NPRACH 프리앰블에 기반하여, 상향링크 동기화를 위한 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득할 수 있다. 기지국(203)은 획득된 타이밍 오프셋(timing offset)에 기반하여 상향링크 동기를 위한 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 상향링크 동기를 위한 정보는 MAC(medium access control) 계층의 정보인 TAC(timing advance command)일 수 있다.
동작(220)에서, 기지국(203)은 프리앰블에 대한 응답으로, RAR(random access response)를 단말(201)에게 전송할 수 있다. RAR은 상향링크 동기를 위한 정보인 TAC를 포함할 수 있다. 단말(201)은 TAC에 기반하여, 메시지 3의 전송 타이밍을 식별할 수 있다. 동작(230)에서, 기지국(203)은 단말(201)로부터 메시지 3을 수신할 수 있다. 여기서, 메시지 3은 동작 (220)에서 단말에 의해 식별된 전송 타이밍에서 전송될 수 있다. 동작(240)에서, 기지국(203)은 단말(201)에게 메시지 4를 전송할 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 NPRACH 프리앰블의 자원 할당을 도시한다.
NB-IoT(narrowband-internet of things) 시스템은 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)을 통해 상향링크 동기를 획득할 수 있다. 이 경우, NPRACH 프리앰블은 커버리지(coverage) 향상을 위해 시간 도메인 상에서 반복 전송되며, 주파수 도메인 상에서 호핑(hopping)되는 방식으로 전송된다. 도 3은 하나의 반복(repetition 0)에서 4 개의 심볼 그룹들(310, 320, 330, 340)이 주파수 호핑(frequency hopping) 방식으로 전송되는 예를 도시한다. 또한, 본 개시의 실시 예들에 따른 단일 톤은 하나의 부반송파에 대응할 수 있다.
단말은 NPRACH 프리앰블의 전송과 관련된 설정 정보를 상위 레이어 시그널링(예: RRC(radio resource control) 계층 시그널링)을 통해 수신할 수 있다. 예를 들어, 상위 레이어 시그널링은 시스템 정보 블록(system information block)일 수 있다. NPRACH 프리앰블의 전송과 관련된 설정 정보는 NPRACH 자원의 시작 부반송파에 대한 정보, NPRACH 자원의 부반송파들의 개수에 대한 정보, NPRACH 프리앰블 포맷(format)에 대한 정보, NPRACH 자원의 시작 시간에 대한 정보, NPRACH 프리앰블의 반복 횟수에 대한 정보, 또는 NPRACH 프리앰블 포맷에 대한 정보, NPRACH 자원의 주기에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 3은 NPRACH 자원이 12개의 부반송파들과 1.6ms의 전송 주기, 및 한 번의 반복 횟수로 설정되고, 하나의 심볼 그룹이 0.4ms의 길이를 갖는 경우를 예시한다. 여기서, 하나의 심볼 그룹은 한 개의 CP(cyclic prefix)와 5개의 심볼들을 포함할 수 있다. 한편, 도 3은 하나의 부반송파를 3.75kHz로 도시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이며, 부반송파의 간격은 단말에게 적용되는 뉴머롤러지(numerology)에 따라 달라질 수 있다.
도 3을 참조하면, 단말은 부반송파 0, 1, 7, 6의 순서로 호핑(hopping)하여 NPRACH들을 전송할 수 있다. 이 경우, 기지국은 아래의 [수학식 1]을 통하여 인접한 심볼 그룹들에서 수신된 NPRACH들 간의 상관 관계(correlation)를 획득할 수 있다.
[수학식 1]
여기에서, a는 안테나의 인덱스를 의미하며, Ra(k)는 안테나 a에서 k개의 부반송파 간격을 갖는 NPRACH들 간의 상관 값을 나타낸다. 일 예로, 도 3과 같이 NPRACH가 전송되는 경우, Ra(1)은 부반송파 0과 부반송파 1에서 수신되는 NPRACH들(310, 320)의 상관 값 및 부반송파 7 및 부반송파 6에서 수신되는 NPRACH들(330, 340)의 상관 값의 합일 수 있다.
기지국은 [수학식 1]을 통하여 획득된 상관 값으로부터 추정된 위상 오프셋(phase offset)을 아래의 [수학식 2]를 통하여 타이밍 오프셋(timing offset)으로 환산할 수 있다.
[수학식 2]
여기에서, angle(R(k))는 [수학식 1]에서 획득된 상관 값의 위상 각(phase angle)에 대한 라디안(radian) 값을 의미한다. 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국은 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 통해 획득된 타이밍 오프셋(timing offset)에 기반하여 단말에게 상향링크 동기에 대한 정보를 지시할 수 있다. 일 예로, 기지국은 RAR(random access response)에 포함되는 TAC(timing advance command)를 통해 단말에게 상향링크 동기에 대한 정보를 지시할 수 있다. 또 다른 일 예로, 기지국은 MAC CE(medium access control control element)에 포함되는 TAC를 통해 단말에게 상향링크 동기에 대한 정보를 지시할 수 있다. 단말은 수신된 상향링크 동기에 대한 정보에 기반하여 상향링크 전송에 대한 타이밍을 조정할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시 예들에 따른 NPRACH 프리앰블의 자원 할당을 도시한다. 도 4에서는 반복 횟수가 4로 설정된 경우를 예시한다. 도 4를 참조하면, 제1 반복 구간(repetition 0)에서 NPRACH들은 부반송파 0, 1, 7, 6의 순서로 호핑(hopping)되어 전송된다. 제2 반복 구간(repetition 1)에서 NPRACH들은 부반송파 2, 3, 9, 8의 순서로 호핑되어 전송된다. 제3 반복 구간(repetition 2)에서 NPRACH들은 부반송파 10, 11, 5, 4의 순서로 호핑되어 전송된다. 제4 반복 구간(repetition 3)에서 NPRACH들은 부반송파 8, 9, 3, 2의 순서로 호핑되어 전송된다. 도 4에 예시된 방법은 다중 레벨 주파수 호핑(multi-level frequency hopping)으로 지칭될 수 있다.
다중 레벨 주파수 호핑 방식에서, NPRACH들의 전송에 적용되는 호핑은 제1 레벨, 제2 레벨 및 제3 레벨로 구분될 수 있다.
첫 번째로, 제1 레벨은 하나의 부반송파 간격에서 적용되는 호핑을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 제1 반복 구간(repetition 0)을 참조하면, 제1 레벨의 호핑은 부반송파 0에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 1에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또한, 제1 레벨의 호핑은 제1 반복 구간(repetition 0)에서 부반송파 7에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 6에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 3의 제2 반복 구간(repetition 1)을 참조하면, 제1 레벨의 호핑은 부반송파 2에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 3에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또한, 제1 레벨의 호핑은 제2 반복 구간(repetition 1)에서 부반송파 9에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 8에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 3의 제3 반복 구간(repetition 2)을 참조하면, 제1 레벨의 호핑은 부반송파 10에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 11에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또한, 제1 레벨의 제3 반복 구간(repetition 2)에서 부반송파 5에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 4에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 3의 제4 반복 구간(repetition 3)을 참조하면, 제1 레벨의 호핑은 부반송파 8에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 9에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또한, 제1 레벨의 호핑은 제4 반복 구간(repetition 3)에서 부반송파 3에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 2에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 예에서, 제1 레벨의 호핑은 모두 8번 수행될 수 있다.
두 번째로, 제2 레벨은 6개의 부반송파 간격들에서 적용되는 호핑을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 제1 반복 구간(repetition 0)을 참조하면, 제2 레벨의 호핑은 부반송파 1에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 7에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 3의 제2 반복 구간(repetition 1)을 참조하면, 제2 레벨의 호핑은 부반송파 3에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 9에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제3 반복 구간(repetition 2)을 참조하면, 제2 레벨의 호핑은 부반송파 11에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 5에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제4 반복 구간(repetition 3)을 참조하면, 제2 레벨의 호핑은 부반송파 9에서 전송되는 심볼 그룹과 부반송파 3에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 따라서, 4개의 반복 구간들에서 제2 레벨의 호핑은 모두 4번 수행될 수 있다.
세 번째로, 제3 레벨은 반복 구간들 사이에 적용되는 호핑을 의미할 수 있으며, 랜덤 호핑(random hopping)으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 제3 레벨의 호핑은 제1 반복 구간(repetition 0)의 부반송파 6에서 전송되는 심볼 그룹과 제2 반복 구간(repetition 1)의 부반송파 2에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 이 경우, 랜덤하게 선택된 호핑 간격은 4일 수 있다. 또한, 제3 레벨의 호핑은 제2 반복 구간의 제8 부반송파에서 전송되는 심볼 그룹과 제3 반복 구간의 제10 부반송파에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 이 경우, 랜덤하게 선택된 호핑 간격은 2일 수 있다. 또한, 제3 레벨의 호핑은 제3 반복 구간의 제4 부반송파에서 전송되는 심볼 그룹과 제4 반복 구간의 제8 부반송파에서 전송되는 심볼 그룹 간 호핑을 의미할 수 있다. 이 경우, 랜덤하게 선택된 호핑 간격은 4일 수 있다. 따라서, 4개의 반복 구간들에서 제3 레벨의 호핑은 모두 3번 수행될 수 있다.
도 2에서 설명된 방법에 따라, 기지국이 인접한 부반송파들 사이의 상관 관계(correlation)를 이용하여 타이밍 오프셋(timing offset)을 획득한다면, 상술한 3가지 호핑 레벨들 중 제1 레벨의 호핑만이 적용될 수 있다. 즉, 기지국은 특정 부반송파 간격 차이(예: 1)에 따라, 인접한 심볼 그룹들 간의 상관 관계 값만을 이용하므로, 정확한 타이밍 오프셋을 획득하기 어려울 수 있다.
부반송파들 간의 간격이 k일 때의 상관 관계(correlation) 정보를 R(k)라 할 때, ML(machine learning) 알고리즘을 적용하면 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
여기서, Power 동작은 각각의 복소수(complex number)에 대한 power 연산(I2+Q2) 동작이며, 위의 식에서 (여기서, M은 FFT 크기)으로 가정하면 [수학식 3]은 아래의 [수학식 4]과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
따라서, 이하에서는 ML 알고리즘을 FFT를 이용하여 간단히 구현함으로써, 제1 호핑 레벨 뿐만 아니라, 제2 호핑 레벨 및 제3 호핑 레벨까지 고려하여 타이밍 오프셋을 획득하는 방법에 관하여 설명한다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국의 동작 흐름을 도시한다. 도 5에서는 상향링크 타이밍 오프셋을 획득하기 위한 기지국의 동작을 설명하기 위하여, 도 4의 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)의 자원 할당을 참조하여 설명한다.
동작(510)에서, 기지국은 단말로부터 프리앰블(preamble) 반복들을 수신할 수 있다. 여기서, 프리앰블은 NB-IoT(NB-internet of things)를 위한 NPRACH 프리앰블일 수 있다. NPRACH 프리앰블은 커버리지(coverage) 향상을 위해 시간 도메인 상에서 반복 전송되며, 주파수 도메인 상에서 호핑(hopping)되는 방식으로 전송될 수 있다. 이 경우, NPRACH 프리앰블이 반복 전송되는 단위는 심볼 그룹(symbol group)으로 지칭될 수 있다. 심볼 그룹은 하나의 CP(cyclic prefix)와 5개의 심볼들로 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 심볼 그룹 0(410), 심볼 그룹 1(420), 심볼 그룹 2(430), 심볼 그룹 3(440)과 같이 인덱싱 될 수 있다. 기지국은 심볼 그룹에서 CP를 제거하고, 심볼 그룹에 포함되는 심볼들을 합산(이하, coherent combining이라 한다)할 수 있다. coherent combining 동작은 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
여기서, a는 안테나 인덱스, i는 심볼 그룹 인덱스, t는 심볼 그룹 내 심볼의 인덱스를 의미할 수 있다.
기지국은 심볼 그룹 별로 coherent combining 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 기지국은 심볼 그룹 0(410)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[0]으로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 심볼 그룹 1(420)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[1]로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 심볼 그룹 2(430)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[2]로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 심볼 그룹 3(440)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[3]으로 표현될 수 있다. 도 4에서는 총 16개의 심볼 그룹들이 도시되어 있으며, 기지국은 각 심볼 그룹의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, i번째 심볼 그룹의 합산 결과는 ya[i]로 표현될 수 있다.
동작(520)에서, 기지국은 프리앰블 반복들에 포함된 다수의 심볼 그룹들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득할 수 있다. 기지국은 심볼 그룹 별로 coherent combining 동작을 수행한 후, 심볼 그룹들 간의 상관 값을 획득할 수 있다. 심볼 그룹들 간의 상관 값을 획득하는 과정은 아래의 [수학식6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
여기서, A는 안테나들의 개수, a는 안테나 인덱스, i는 심볼 그룹의 인덱스, d는 심볼 그룹 간 간격을 의미할 수 있다.
예를 들어, A=1인 경우에 도 4를 참조하면, R1[1]는 심볼 그룹 0(410)과 심볼 그룹 1(420) 간 상관 값으로서, R1[1]=ya[1]*ya[0]으로 표현될 수 있다(여기서, *는 conjugate를 의미한다). 또한, R1[2]는 심볼 그룹 2(430)와 심볼 그룹 1(420) 간 상관 값으로서, R1[2]=ya[2]*ya[1]으로 표현될 수 있다. 이와 같은 방식으로 R2[i]는 2 심볼 그룹 간격의 상관 관계를, R3[i]는 3 심볼 그룹 간격의 상관 관계를, R4[i]는 4 심볼 그룹 간격의 상관 관계를 나타낼 수 있다. 위와 같은 과정을 통해 획득된 상관 값은 1 심볼 그룹 간격 15개, 2 심볼 그룹 간격 14개, 3 심볼 그룹 간격 13개, 4 심볼 그룹 간격 12개가 존재할 수 있다.
동작(530)에서, 기지국은 다수의 심볼 그룹들의 수신된 부반송파들(subcarriers)을 식별할 수 있다. 여기서, 부반송파들은 심볼 그룹이 수신된 부반송파들을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 기지국은 심볼 그룹 0(410)은 부반송파 0, 심볼 그룹 1(420)은 부반송파 1, 심볼 그룹 3(430)은 부반송파 7, 심볼 그룹 4(440)는 부반송파 6에서 수신된 것으로 식별할 수 있다.
동작(540)에서, 기지국은 부반송파들의 차이에 기반하여 상관 관계 값들로부터 타이밍 오프셋 값을 획득할 수 있다. 여기서, 부반송파들의 차이는 동작(520)에서 상관 값들을 계산하는데 이용된 부반송파들의 간격 차이를 의미할 수 있다. 기지국은 부반송파들의 간격 차이를 기반으로 심볼 그룹 간격 별로 계산된 상관 값들을 분류할 수 있다. 예를 들어, NPRACH 프리앰블 전송을 위해 상위 레이어 시그널링을 통해 할당된 부반송파들의 개수가 12개인 경우, 부반송파들의 간격 차이는 -11부터-1까지, 1부터 11까지 22개 존재할 수 있다. 기지국은 부반송파들의 간격 차이에 기반하여, 상관 값들을 FFT(fast fourier transform)의 입력들 중 22개(0~10, 12~22)에 매핑할 수 있다. 즉, 부반송파들의 간격 차이에 따라 -11~-1은 순서대로 FFT의 입력 인덱스들 중 0~10에 매핑되고, 1~11은 12~22에 매핑될 수 있으며 FFT의 입력 인덱스 11에는 0의 값이 입력된다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, R1[3]는 심볼 그룹 3(440)과 심볼 그룹 2(430) 간의 상관 값을 안테나 별로 계산한 후, 합산된 값일 수 있다. 여기서, 상관 값을 계산하는데 이용된 부반송파의 간격 차이는 -1이므로, 기지국은 R1[3]를 FFT의 입력 인덱스 10에 매핑할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 4를 참조하면, R2[3]는 심볼 그룹 3(440)과 심볼 그룹 1(420) 간의 상관 값을 안테나 별로 계산한 후, 합산된 값일 수 있다. 여기서, 상관 값을 계산하는데 이용된 부반송파들의 간격 차이는 5이므로, 기지국은 R2[3]를 FFT의 입력 인덱스 16에 매핑할 수 있다. 기지국은 FFT의 입력 인덱스들 중 0~10, 12~22를 제외한 나머지 FFT 입력 인덱스들을 0으로 설정한 후, 푸리에 변환을 수행할 수 있다. 기지국은 푸리에 변환을 수행한 후, FFT의 출력 값들 중 실수에 해당하는 값들을 제외하고는 모두 0으로 설정할 수 있다. 그 후, 기지국은 특정 윈도우(예: 프리 윈도우(pre-window), 포스트 윈도우(post-window))내에 포함된 출력 값들 중에서 최대 값을 식별할 수 있다. 여기서, 최대 값이 프리 윈도우 내에서 식별된 경우, FFT 인덱스-512를 적용함으로써, 음의 지연(negative delay)이 되도록 설정할 수 있다. 기지국은 식별된 최대 값의 FFT 인덱스 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여, 타이밍 오프셋 값을 획득할 수 있다. 식별된 최대 값의 FFT 인덱스 및 샘플링 레이크에 기반하여 타이밍 오프셋 값을 획득하는 과정은 아래의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
timing offset=최대 값을 가지는 FFT 인덱스/샘플링 레이트(sampling rate)
동작(550)에서, 기지국은 RAR(random access response)를 단말에게 전송할 수 있다. RAR은 상향링크 타이밍에 관한 정보를 포함하는 TAC(timing advance command)를 포함할 수 있다. 여기서, TAC는 동작(540)에서 획득된 타이밍 오프셋 값에 기반하여 결정될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본원발명은 인접한 심볼 그룹 및 1 개의 부반송파 간격 차이에 한정되지 않으므로, 보다 정확한 상향링크 타이밍을 간단한 구현으로 획득할 수 있다. 이하에서는 각 과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋을 결정하기 위한 방법을 도식화 한 블록도를 도시한다. 도 6에서는 기지국이 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)을 수신하여 상향링크 타이밍 오프셋(timing offset)을 추정하는 블록도를 도시한다.
기지국은 안테나로부터 NPRACH 프리앰블을 수신할 수 있다. 기지국은 NPRACH 프리앰블에 포함된 GAP와 CP(cyclic prefix)를 제거할 수 있다(610). 이와 같이 GAP와 CP가 제거된 신호는 주파수 쉬프터(frequency shifter)(620)으로 입력되어, 주파수 쉬프팅이 수행되고, AGC(630)에 입력되어 기 설정된 비트 영역에 포함된 신호로 조절될 수 있다. AGC(630)를 통과한 신호는 FFT의 입력으로 전달될 수 있다. FFT의 출력은 NPRACH 프리앰블 전송에 사용된 부반송파(subcarrier)들로 디맵핑(demapping)될 수 있다. 디맵핑 된 후에는, 수행된 호핑 동작을 디호핑(dehopping)함으로써, 동일한 부반송파를 이용하여 전송된 NPRACH 프리앰블을 심볼 그룹 동안 합산(이하, coherent combining이라 한다)할 수 있다. coherent combining 과정은 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.
기지국은 심볼 그룹 별로 coherent combining 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 기지국은 부반송파 0에서 수신된 심볼 그룹 0(310)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[0]으로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 부반송파 1에서 수신된 심볼 그룹 1(320)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[1]로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 부반송파 7에서 수신된 심볼 그룹 2(330)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[2] 로 표현될 수 있다. 또한, 기지국은 부반송파 6에서 수신된 심볼 그룹 3(340)의 5개의 심볼들을 합산하는 동작을 수행할 수 있으며, 이는 ya[3]으로 표현될 수 있다.
기지국은 NPRACH 반복들에서 각각의 심볼 그룹 별로 coherent combining 동작을 수행한 후, 심볼 그룹들 간의 상관 값을 획득하기 위한 과정을 수행할 수 있다.
예를 들어, A=1인 경우에 도 3을 참조하면, R1[1]는 심볼 그룹 0(310)과 심볼 그룹 1(320) 간 상관 값으로서, R1[1]=ya[1]*ya[0]으로 표현될 수 있다. 또한, R1[2]는 심볼 그룹 1(320)과 심볼 그룹 2(330) 간 상관 값으로서, R1[2]=ya[2]*ya[1]으로 표현될 수 있다. 이와 같은 방식으로 R2[i]는 2 심볼 그룹 간격의 상관 관계를, R3[i]는 3 심볼 그룹 간격의 상관 관계를, R4[i]는 4 심볼 그룹 간격의 상관 관계를 나타낼 수 있다. 심볼 그룹 간격 별 상관 값들은 모든 수신 안테나에 대하여 합산된 후, 상관 값 결합 블록의 입력으로 제공된다. 즉, R1[i], R2[i], R3[i], R4[i]가 상관 값 결합 블록의 입력으로 제공된다. 상관 값 결합 블록은 부반송파의 위치 차이 정보에 따라 입력들을 부반송파의 위치 차이에 따라 분류하여 타이밍 오프셋 결정 블록의 입력으로 제공한다. 타이밍 오프셋 결정 블록은 입력들을 FFT한 후, 최대 값의 FFT 인덱스 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여 타이밍 오프셋을 계산할 수 있다. 타이밍 오프셋의 계산은 [수학식 7]에 기반할 수 있다.
기지국은 계산된 타이밍 오프셋에 기반하여 TAC(timing advance command) 값을 획득할 수 있다. 기지국은 획득된 TAC 값을 포함하는 RAR(random access response)를 단말에게 전송할 수 있다. 단말은 수신된 TAC 값에 기반하여 상향링크 전송을 위한 타이밍을 조절할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 심볼 그룹 상관기(symbol group correlator)를 도시한다. 도 7에서는 심볼 그룹 간격을 기반으로 심볼 그룹들 간의 상관 값을 합산하는 방법을 설명한다. 도 7에 도시된 심볼 그룹 상관기는 도 6에 도시된 시간 오프셋 상관기(670)와 상관 값 결합기(680)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, ya[i]는 안테나 포트 a를 통해 수신된 NPRACH(narrowband physical random access channel) 프리앰블(preamble)에 대한 i 번째 심볼 그룹에 대하여 합산(이하, coherent combining이라 한다) 동작을 수행한 결과일 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, ya[0]는 제1 반복(repetition 0)에서 부반송파 0에서 수신된 심볼 그룹(410) 내의 5개의 심볼들을 합산한 결과일 수 있다.
기지국은 합산 동작을 수행한 후, 심볼 그룹 간격 별로 상관 값을 계산하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 delay 1은 하나의 심볼 그룹 간격 차이를 의미할 수 있다. 또한, delay 2는 두 개의 심볼 그룹 간격 차이를 의미할 수 있다. 또한, delay 3은 세 개의 심볼 그룹 간격 차이를 의미할 수 있다. 또한, delay 4는 네 개의 심볼 그룹 간격 차이를 의미할 수 있다.
즉, 기지국은 모든 수신 안테나 A개에 대하여 심볼 그룹 간격 별로 상관 값을 계산하여 합산할 수 있다. 여기서, 하나의 심볼 그룹 간격에 대하여 상관 값들이 합산된 결과는 R1[i]로 표시될 수 있다. 또한, 두 개의 심볼 그룹 간격에 대하여 상관 값들이 합산된 결과는 R2[i]로 표시될 수 있다. 또한, 세 개의 심볼 그룹 간격에 대하여 상관 값들이 합산된 결과는 R3[i]로 표시될 수 있다. 또한, 네 개의 심볼 그룹 간격에 대하여 상관 값들이 합산된 결과는 R4[i]로 표시될 수 있다. 심볼 그룹 간격 별로 합산된 상관 값들 R1[i], R2[i], R3[i], R4[i]는 상관 값 결합기의 입력으로 제공될 수 있다. 상관 값 결합기는 입력으로서 제공된 R1[i], R2[i], R3[i], R4[i]를 부반송파 위치 차이 정보에 기반하여 분류한 후, 시간 오프셋 결정기의 입력으로 제공할 수 있다. 상관 값 결합기에 따라 R1[i], R2[i], R3[i], R4[i]를 분류하여 시간 오프셋 결정기에 제공하는 동작은 아래 도 8에서 보다 자세히 설명한다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 상관 값 결합 블록(correlation value combiner block)을 도시한다. 도 8에서는 도 7에 도시된 상관 값 결합기(correlation value combiner)(740)에서 수행되는 동작에 관하여 보다 자세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 상관 값 결합기의 입력으로 R1[i], R2[i], R3[i], R4[i]가 제공될 수 있다. Rd[i]는 안테나 별로 계산된 심볼 그룹 i와 심볼 그룹 i-d의 상관 값들을 합산한 결과일 수 있다. 즉, R1[i]는 하나의 심볼 그룹 간격에서 계산된 상관 값들이 합산된 결과에 해당할 수 있다. 또한, R2[i]는 두 개의 심볼 그룹 간격에서 계산된 상관 값들이 합산된 결과에 해당할 수 있다. 또한, R3[i]는 세 개의 심볼 그룹 간격에서 계산된 상관 값들이 합산된 결과에 해당할 수 있다. R4[i]는 네 개의 심볼 그룹 간격에서 계산된 상관 값들이 합산된 결과에 해당할 수 있다.
상관 값 결합기는 상관 값들이 합산된 결과를 부반송파 위치 차이 정보에 기반하여 분류할 수 있다. 여기서, 부반송파 위치 차이 정보는 상관 값을 계산하는 과정에서 이용된 부반송파 간격(-11~-1, 1~11)을 의미할 수 있으며, 상관 값들이 합산된 결과는 22 종류(0~10,12~22)로 분류될 수 있다. 즉, 부반송파의 간격인 -11~-1,1~11은 상관 값 결합기 출력 0~10,12~22에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, R1[3]은 부반송파 6에서 수신된 NPRACH 심볼 그룹과 부반송파 7에서 수신된 NPRACH 심볼 그룹 간의 상관 값을 안테나 별로 계산한 후, 합산된 값일 수 있다. 여기서, 상관 값을 계산하는데 이용된 부반송파 간격은 -1이므로, 상관 값 결합기는 R1[3]를 출력 10에 연결할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 도 4를 참조하면, R2[3]는 부반송파 6에서 수신된 NPRACH 심볼 그룹과 부반송파 1에서 수신된 NPRACH 심볼 그룹 간의 상관 값을 안테나 별로 계산한 후, 합산된 값일 수 있다. 여기서, 상관 값을 계산하는데 이용된 부반송파의 간격은 5이므로, 상관 값 결합기는 R2[3]를 출력 16에 연결할 수 있다.
상술한 바와 같이 분류된 결과는 타이밍 오프셋 결정 블록의 입력으로 제공될 수 있다. 타이밍 오프셋 결정 블록의 동작은 아래 도 9 및 도 10에서 보다 자세히 설명한다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 개시의 실시 예들에 따라 위상 오프셋으로부터 타이밍 오프셋 및 상향링크 동기를 위한 정보를 획득하는 방법에 관하여 설명한다.
도 9는 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋 결정 블록(timing offset decision block)을 도시하며, 도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 타이밍 오프셋을 결정하는 윈도우 블록을 도시한다.
먼저, 도 9를 참조하면, 도 8에서 설명된 방법에 따라 분류된 결과(x1, x2, ..., x22)는 타이밍 오프셋 결정 블록의 입력으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 512의 크기를 갖는 FFT(fast fourier transform)가 사용되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 23개의 상관 결합기 출력들(x0, x2, ..., x22)은 순서대로 FFT의 입력으로 전달되고, 나머지 FFT 입력(인덱스 11 및 23~511)은 0으로 입력된다(910). 여기서, 인덱스 11은 부반송파의 간격(즉, 호핑 간격)이 0인 경우를 의미하는 것이므로, 0으로 입력된다.
타이밍 오프셋 결정 블록은 제로 비트(0)를 삽입한 후, 해당 출력들(y0, y1, ..., y511)을 기반으로 푸리에 변환을 수행하고, 512개의 출력단을 통하여 결과 값(z0, z1, ...., z511)을 출력할 수 있다.
FFT로부터 출력된 값들(z0,z1,...,z511)은 power연산(I^2+Q^2)을 수행 후 출력(r0,r1,...,r511)될 수 있다.
타이밍 오프셋 결정 블록은 FFT로 출력된 값들 중 실수에 해당하는 값들(r0, r1, ..., r511)에 대하여 특정 윈도우 범위 내에 포함되지 않는 값들을 0으로 오버라이트(overwrite) 한 값들(p0, p1, ..., p511)을 출력할 수 있다.보다 구체적으로, 도 10을 참조하면, 프리 윈도우(pre-window) 범위(1010), 포스트 윈도우(powt-window) 범위(1020)가 설정될 수 있다. 여기서, 프리 윈도우 범위(1010)와 포스트 윈도우 범위(1020)의 합은 FFT 크기(예: 512)보다 작거나 같다. 타이밍 오프셋 결정 블록은 상술한 범위들에 포함되지 않는 값들은 0으로 오버라이트(over write)하는 동작을 수행할 수 있다.
이후, 타이밍 오프셋 결정 블록은 출력된 값들(p0, p1, ..., p511)중 윈도우 범위 내(1010, 1020)에서 최대 값을 식별할 수 있다. 여기서, 선택된 최대 값이 프리 윈도우 내에서 선택된 경우, FFT 인덱스-512를 적용함으로써, 음의 지연(negative delay)가 되도록 할 수 있다. 타이밍 오프셋 결정 블록은 식별된 최대 값의 FFT 인덱스에 [수학식 7]을 적용하여 타이밍 오프셋을 결정할 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시 예들에 따른 기지국의 구성을 도시한다. 도 11을 참조하면, 기지국은 프로세서(1110), 메모리(1120), 송수신기(1130)를 포함할 수 있다.
프로세서(1110)는 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1110)는 송수신기(1130)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(1110)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1110)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1110)는 기지국이 전술된 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
메모리(1120)는 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 메모리(1120)는 프로세서(1110)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
송수신기(1130)는 유선 채널 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(1130)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 송수신기(1130)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 송수신기(1130)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열로 복원할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1130)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC(digital-to-analog converter), ADC(analog-to-digital converter) 등을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 안테나부를 포함할 수 있다. 송수신기(1130)는 다수의 안테나 요소(antenna element)들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 송수신기(1130)는 디지털 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 신호를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1130)는 적어도 하나의 송수신기를 포함할 수 있다.
도 12는 본 개시의 실시 예들에 따른 단말의 구성을 도시한다. 도 12를 참조하면, 기지국은 프로세서(1210), 메모리(1220), 송수신기(1230)를 포함할 수 있다.
프로세서(1210)는 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1210)는 송수신기(1230)를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(1210)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(1210)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1210)는 기지국이 전술된 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
메모리(1220)는 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
송수신기(1230)는 유선 채널 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(1230)는 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 송수신기(1230)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심볼들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 송수신기(1230)는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열로 복원할 수 있다. 또한, 송수신기(1230)는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1230)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC(digital-to-analog converter), ADC(analog-to-digital converter) 등을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 안테나부를 포함할 수 있다. 송수신기(1230)는 다수의 안테나 요소(antenna element)들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 송수신기(1230)는 디지털 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 송수신기(1130)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 또한, 송수신기(1230)는 신호를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 송수신기(1230)는 적어도 하나의 송수신기를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 비휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제 가능 프로그램 가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CO-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    단말로부터, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 수신하는 과정;
    상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹(symbol group)들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득하는 과정;
    상기 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파(subcarrier) 차이 정보에 기반하여, 타이밍 오프셋(timing offset) 값을 획득하는 과정;
    상기 타이밍 오프셋 값에 기반하여, 상향링크 타이밍 정보를 생성하는 과정; 및
    상기 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 단말에게 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 심볼 그룹들에 포함되는 심볼들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들에 따라 합산되고,
    상기 상관 관계 값들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들의 차이에 기반하여 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 타이밍 오프셋 값을 획득하는 과정은,
    상기 다수의 심볼 그룹들 간의 부반송파 차이 값에 기반하여 상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 결정하는 과정;
    상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 기반으로 FFT(fast fourier transform)을 수행하는 과정; 및
    상기 FFT를 수행한 결과 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여, 상기 타이밍 오프셋 값을 획득하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프리앰블들에 할당된 부반송파들의 개수를 식별하는 과정;
    상기 부반송파들의 개수에 기반하여, 상기 상관 관계 값들에 대한 인덱스들을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 타이밍 오프셋 값을 획득하는 과정은,
    상기 FFT의 출력 값들 중 최대 값을 식별하는 과정;
    상기 식별된 최대 값에 대응하는 FFT 인덱스가 포함되는 윈도우를 식별하는 과정;
    상기 식별된 윈도우가 제1 윈도우인 경우, 상기 FFT 인덱스에 기반하여 상기 타이밍 오프셋을 획득하는 과정; 및
    상기 식별된 윈도우가 제2 윈도우인 경우, 상기 FFT 인덱스에 상기 FFT의 크기를 뺀 값을 기반으로 상기 타이밍 오프셋을 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서, 상기 기지국은,
    신호를 송수신하는 송수신기; 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    단말로부터, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 수신하고,
    상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹(symbol groupo)들 간의 상관 관계(correlation) 값들을 획득하고,
    상기 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파(subcarrier) 차이 정보에 기반하여, 타이밍 오프셋(timing offset) 값을 획득하고,
    상기 타이밍 오프셋 값에 기반하여, 상향링크 타이밍 정보를 생성하고,
    상기 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 단말에게 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 심볼 그룹들에 포함되는 심볼들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들에 따라 합산되고,
    상기 상관 관계 값들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들의 차이에 기반하여 획득되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 다수의 심볼 그룹들 간의 부반송파 차이 값에 기반하여 상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 결정하고,
    상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 기반으로 FFT(fast fourier transform)을 수행하고,
    상기 FFT를 수행한 결과 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여, 상기 타이밍 오프셋 값을 획득하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 프리앰블들에 할당된 부반송파들의 개수를 식별하고,
    상기 부반송파들의 개수에 기반하여, 상기 상관 관계 값들에 대한 인덱스들을 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제8항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 FFT의 출력 값들 중 최대 값을 식별하고,
    상기 식별된 최대 값에 대응하는 FFT 인덱스가 포함되는 윈도우를 식별하고,
    상기 식별된 윈도우가 제1 윈도우인 경우, 상기 FFT 인덱스에 기반하여 상기 타이밍 오프셋을 획득하고,
    상기 식별된 윈도우가 제2 윈도우인 경우, 상기 FFT 인덱스에 상기 FFT의 크기를 뺀 값을 기반으로 상기 타이밍 오프셋을 획득하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    기지국에게, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 전송하는 과정; 및
    상기 기지국으로부터, 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 상향링크 타이밍 정보는 타이밍 오프셋(timing offset) 값에 기반하고,
    상기 타이밍 오프셋 값은 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹들 간의 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파 차이 정보에 기반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 심볼 그룹들에 포함되는 심볼들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들에 따라 합산되고,
    상기 상관 관계 값들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들의 차이에 기반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 상향링크 타이밍 정보에 기반하여, 메시지 3을 상기 기지국에게 전송하는 과정을 더 포함하고,
    상기 상향링크 타이밍 정보는 TAC(timing advance command)에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 타이밍 오프셋 값은 FFT(fast fourier transform)의 수행 결과 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여 획득되고,
    상기 FFT는 상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 기반으로 수행되고,
    상기 상관 관계 값들의 인덱스들은 상기 다수의 심볼 그룹들 간의 부반송파 차이 값에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 기지국으로부터, 상위 계층 시그널링을 통해 상기 하나 이상의 프리앰블들에 할당된 부반송파들의 개수에 대한 정보를 수신하는 과정; 및
    상기 상관 관계 값들에 대한 인덱스들은 상기 부반송파들의 개수에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 무선 통신 시스템의 단말에 있어서, 상기 단말은,
    신호를 송수신하는 송수신기; 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    기지국에게, 하나 이상의 프리앰블(preamble)들을 전송하고,
    상기 기지국으로부터, 상향링크 타이밍 정보를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하도록 구성되고,
    상기 상향링크 타이밍 정보는 타이밍 오프셋(timing offset) 값에 기반하고,
    상기 타이밍 오프셋 값은 상기 하나 이상의 프리앰블들에 대응하는 다수의 심볼 그룹들 간의 상관 관계 값들 및 상기 다수의 심볼 그룹들에 대한 부반송파 차이 정보에 기반하는 것을 특징으로 하는 단말.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다수의 심볼 그룹들에 포함되는 심볼들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들에 따라 합산되고,
    상기 상관 관계 값들은 상기 다수의 심볼 그룹들의 인덱스들의 차이에 기반하는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제16항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 상향링크 타이밍 정보에 기반하여, 메시지 3을 상기 기지국에게 전송하도록 더 구성되고,
    상기 상향링크 타이밍 정보는 TAC(timing advance command)에 대응하는 것을 특징으로 하는 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 타이밍 오프셋 값은 FFT(fast fourier transform)의 수행 결과 및 샘플링 레이트(sampling rate)에 기반하여 획득되고,
    상기 FFT는 상기 상관 관계 값들의 인덱스들을 기반으로 수행되고,
    상기 상관 관계 값들의 인덱스들은 상기 다수의 심볼 그룹들 간의 부반송파 차이 값에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 기지국으로부터, 상위 계층 시그널링을 통해 상기 하나 이상의 프리앰블들에 할당된 부반송파들의 개수에 대한 정보를 수신하는 과정; 및
    상기 상관 관계 값들에 대한 인덱스들은 상기 부반송파들의 개수에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
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