KR20230124450A

KR20230124450A - 무선 통신 시스템의 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230124450A
Application number: KR1020220045396A
Authority: KR
Inventors: 김현철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-08-25

Abstract

본 개시에 따른 방법 및 장치는 기지국의 범위를 확장하기 위한 프리엠블 수신 장치 및 수신 방법을 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 장치는, 기지국에서 임의 접속(random access) 채널의 프리엠블(preamble) 신호를 검출하기 위한 장치로, 각 안테나마다 임의 접속 채널을 통해 제3시간 동안 프리엠블 심볼들을 수신하여 프리엠블 심볼 단위로 변환하는 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부, 상기 제3시간은 프리엠블 바디를 구성하는 프리엠블 심볼들의 전송에 필요한 제1시간과 적어도 둘 이상의 프리엠블 심볼이 전송되는 제2시간의 합이고; 상기 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부의 각 출력을 각각 고속 퓨리에 변환하는 제1고속 퓨리에 변환 처리부; 단말이 송신하는 상기 프리엠블 바디에 사용된 프리엠블 시퀀스와 동일한 프리엠블 시퀀스를 생성하는 제1시퀀스 생성기; 상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환된 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 각 프리엠블 심볼들의 심볼 전력을 계산하고, 상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들마다 넌코히어런트(non-coherent) 합을 계산하고, 각 안테나 별로 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합을 결합하고, 상기 결합된 넌코히어런트 합들 중 최대 에너지 값과 상기 최대 에너지 값을 갖는 상기 프리엠블 심볼들의 제1지연 값(D_F)을 검출하는 커버리지 확장 검출부; 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속하는 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력을 계산하고, 상기 연속한 2개의 프레임블 심볼들의 전력을 이용하여 상기 프리엠블 심볼들의 제2지연 값(D_T)을 추정하는 지연 모호성 검출부; 및 상기 제2지연 값과 상기 최대 에너지 값을 이용하여 프리엠블의 수신 여부를 결정하는 프리엠블 결정부;를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템의 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING PREAMBLE SIGNAL OF RANDOM ACCESS CHANNEL IN A BASE STATION OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선 통신 시스템에서 임의 접속 채널의 커버리지 확장을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 무선 송신 장치와 무선 수신 장치로 구현할 수 있다. 또한 양방향 통신을 수행하는 경우 무선 송신 장치는 무선 수신 장치를 포함하게 된다. 즉, 제1장치와 제2장치 모두에 무선 송신 장치와 무선 수신 장치를 포함해야 한다.

이러한 무선 통신 시스템의 대표적인 예로 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 표준 규격에 따른 이동통신 시스템이 존재한다. 이동 통신 시스템은 특정한 지역적인 커버리지를 갖는 기지국과 해당 커버리지 내에서 통신하는 적어도 하나 이상의 이동통신 단말을 포함할 수 있다. 기지국과 적어도 하나의 이동통신 단말이 상호간 통신을 하기 위해서는 먼저 이동통신 단말이 기지국과 접속하기 위한 방안이 필요하다.

이동통신 단말이 기지국과 접속하기 위한 방안으로 제시된 방법은 물리적 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 이용하여 기지국에 이동통신 단말이 접속하는 절차를 수행해야만 한다. 이에 따라 기지국은 이동통신 단말이 접속할 수 있도록 미리 약속된 기준 신호를 송신하고, 이동통신 단말은 수신된 기준 신호에 기반하여 임의 접속 절차를 수행할 수 있다.

또한 현재 이동통신 시스템은 음성 통신을 위주로 하는 2세대 통신 시스템에서부터 데이터 통신을 위한 3세대 통신 시스템 및 4세대 통신 시스템으로 발전하였다. 이러한 추세에 따라 최근에는 보다 다양한 형태의 데이터 통신이 가능한 통신 시스템으로 새로운 라디오(New Radio) 즉 5G 통신 시스템이 상용화되어 사용되고 있다.

한편, 이동통신 시스템에서는 코드분할 다중화(code division multiple access, CDMA) 방식과 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency-division multiple access, OFDMA) 방식을 이용하고 있다. 그 중 최근 데이터 통신에서는 OFDMA 방식을 주로 이용하고 있으며, 3GPP 표준에 따른 기술에서 널리 사용되고 있다.

또한 이처럼 이동통신 시스템이 발전하면서 더불어 각 이동통신 시스템들은 보다 높은 주파수 대역을 사용하게 되었으며, 3세대 통신 시스템부터 세대가 발전할수록 이전 세대의 통신 시스템보다 높은 주파수 대역을 사용하게 된다. 이처럼 이후에 개발된 이동통신 시스템들에서는 높은 주파수 대역을 사용하게 됨으로써 전파의 특성에 따라 신호가 전달될 수 있는 거리 및/또는 범위가 좁아지는 문제가 발생한다. 이는 결과적으로 기지국은 이동통신 단말이 전송하는 PRACH의 수신이 점점 어려워질 수 있다는 문제를 가진다.

기지국의 커버리지가 줄어드는 것은 이동통신 서비스를 제공하는 사업자 측면에서 높은 비용의 추가 부담을 요구하게 되고, 이는 결과적으로 사용자에게 부담으로 연결된다. 가령 기지국의 커버리지가 반경 10km의 범위를 가지는 경우 대비 반경 5km인 경우 필요로 하는 기지국의 수는 증가하게 된다. 만일 사용자가 많은 도심 지역의 경우라면 기지국의 증설이 반드시 필요할 수 있다. 하지만, 사용자가적은 시골이나 휴양지 등과 같이 통신을 요구하는 인구의 밀도가 현저히 낮거나 불규칙한 경우에 이를 모두 수용하기 어려운 측면이 있다.

따라서 사업자는 기지국의 커버리지를 보다 넓게 가져가기를 원하고 있으나, 표준에서는 인구 밀집 지역과 인구가 적은 지역을 모두 고려하여 형평성에 맞는 방식을 제안하고 있을 뿐이다. 만일 이러한 문제를 해결하기 위해 PRACH의 구조 자체를 변경하는 경우 정해진 표준 규격을 수정해야만 한다. 하지만 이는 쉽지 않을 뿐만 아니라 많은 혼란을 초래할 수 있다. 따라서 표준의 규격 변경 없이 이동통신 단말에서 기지국에 접속하기 위한 PRACH의 이용을 용이하게 하기 위한 커버리지 확장 방법 및 장치가 필요하다.

본 개시에서는 이동통신 시스템의 기지국에서 물리적 임의 접속 채널(PRACH)의 수신을 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 개시에서는 이동통신 시스템에서 물리적 임의 접속 채널(PRACH)을 이용한 기지국의 커버리지 확장을 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 개시에서는 표준의 규격 변경 없이 기지국에서 물리적 임의 접속 채널(PRACH)의 수신을 용이하게 하기 위한 커버리지 확장 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 장치는, 기지국에서 임의 접속(random access) 채널의 프리엠블(preamble) 신호를 검출하기 위한 장치로, 각 안테나마다 임의 접속 채널을 통해 제3시간 동안 프리엠블 심볼들을 수신하여 프리엠블 심볼 단위로 변환하는 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부, 상기 제3시간은 프리엠블 바디를 구성하는 프리엠블 심볼들의 전송에 필요한 제1시간과 적어도 둘 이상의 프리엠블 심볼이 전송되는 제2시간의 합이고; 상기 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부의 각 출력을 각각 고속 퓨리에 변환하는 제1고속 퓨리에 변환 처리부; 단말이 송신하는 상기 프리엠블 바디에 사용된 프리엠블 시퀀스와 동일한 프리엠블 시퀀스를 생성하는 제1시퀀스 생성기; 상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환된 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 각 프리엠블 심볼들의 심볼 전력을 계산하고, 상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들마다 넌코히어런트(non-coherent) 합을 계산하고, 각 안테나 별로 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합을 결합하고, 상기 결합된 넌코히어런트 합들 중 최대 에너지 값과 상기 최대 에너지 값을 갖는 상기 프리엠블 심볼들의 제1지연 값(D_F)을 검출하는 커버리지 확장 검출부; 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속하는 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력을 계산하고, 상기 연속한 2개의 프레임블 심볼들의 전력을 이용하여 상기 프리엠블 심볼들의 제2지연 값(D_T)을 추정하는 지연 모호성 검출부; 및 상기 제2지연 값과 상기 최대 에너지 값을 이용하여 프리엠블의 수신 여부를 결정하는 프리엠블 결정부;를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 기지국에서 임의 접속(random access) 채널의 프리엠블(preamble) 신호를 검출하기 위한 방법으로, 각 안테나마다 임의 접속 채널을 통해 제3시간 동안 프리엠블 신호를 수신하는 단계, 상기 제3시간은 프리엠블 바디를 구성하는 프리엠블 심볼들의 전송에 필요한 제1시간과 적어도 둘 이상의 프리엠블 심볼이 전송되는 제2시간의 합이고; 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들을 하나의 프리엠블 심볼 단위로 분할하는 단계; 상기 분할된 각 프리엠블 심볼들을 각각 고속 퓨리에 변환하는 제1고속 퓨리에 변환 단계; 단말이 송신하는 상기 프리엠블 바디에 사용된 프리엠블 시퀀스와 동일한 제1프리엠블 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환된 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 각 프리엠블 심볼들의 심볼 전력을 계산하는 단계; 상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들마다 넌코히어런트(non-coherent) 합을 계산하는 단계; 상기 각 안테나마다 상기 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합들을 결합하는 단계; 상기 넌코히어런트 합의 값들 중 최대 에너지 값을 검출하는 단계; 상기 최대 에너지 값을 갖는 연속한 프리엠블 심볼들에 대한 제1지연 값(D_F)을 생성하는 단계; 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력을 계산하는 단계; 상기 2개의 연속한 프레임블 심볼들의 전력을 이용하여 상기 프리엠블 심볼들의 제2지연 값(D_T)을 추정하는 단계; 및 상기 제2지연 값과 상기 최대 에너지 값을 이용하여 프리엠블의 수신 여부를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 개시에 따르면, 이동통신 시스템의 기지국에서 물리적 임의 접속 채널(PRACH)의 수신을 위한 방법 및 장치를 제공하며, 또한 기지국의 커버리지 확장을 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 2는 이동통신 시스템에서 사용되는 물리적 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 구성도이다.
도 3a는 이동통신 시스템의 기지국에서 PRACH 검출기(detector)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3b는 본 개시에 따른 심볼 전력 계산기의 내부 블록 구성의 예시도이다.
도 4는 PRACH 검출기에서 프리엠블 심볼을 수신하여 프리엠블 검출이 이루어지는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 개시에 따른 PRACH 검출기에서 프리엠블 심볼 검출을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 개시에 따라 슬라이딩 윈도우 상관도(sliding window correlation)를 계산하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7a는 본 개시에 따라 M 프리엠블 심볼로 확장 시 PRACH 검출기의 구조를 예시한 도면이며,
도 7b는 도 7a의 실시예에 따른 커버리지 확장 검출부의 구성을 예시한 도면이고,
도 7c는 도 7a의 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 구성을 예시한 도면이다.
도 8a는 본 개시의 일 실시에에 따른 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기 및 지연 모호성 전력 계산기의 구성에 대한 예시도이다.
도 8b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기 및 지연 모호성 전력 계산기의 구성에 대한 예시도이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 지연 추정기에서 지연을 추정하는 경우의 제어 흐름을 예시한 도면의 일 부분도이고,
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 지연 추정기에서 지연을 추정하는 경우의 제어 흐름을 예시한 도면의 다른 부분도이며,
도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 지연 추정기에서 지연을 추정하는 경우의 제어 흐름을 예시한 도면의 다른 부분도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 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 문서에서, "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 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

다음으로 본 개시에 따른 물리적 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH) 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 또한 앞서 설명한 전자장치는 이하의 설명에서 이동통신 단말 또는 단말과 혼용되어 사용될 수 있으며, 도 1에서 설명한 구조 및/또는 도 1에서 설명한 구조 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

도 2는 이동통신 시스템에서 사용되는 물리적 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 구성도이다.

도 2에 예시한 PRACH 프리엠블(200)은 단말(예: 도 1의 전자장치(101))에서 기지국에 접속하기 위해 전송하는 신호가 될 수 있다. 도 2를 참조하면, PRACH 프리엠블(200)은 순환 전치(Cyclic Prefix)(210) 부분과 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분으로 구분된다.

CP(210) 부분의 길이는 PRACH 프리엠블(200)의 포맷(format)에 따라 다양한 길이로 정의할 수 있으며, CP(210)의 최대 길이는 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분을 구성하는 하나의 심볼(221 or 222 or 223) 길이와 동일하게 설정할 수 있다. 예를 들어 NR 시스템에서 L=139인 C2 형식(format)의 CP(210)의 길이는 2048Ts2^-u로 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분을 구성하는 각 심볼(221 or 222 or 223) 길이와 동일한 길이를 갖는다. 여기서 Ts는 1/30.72[us]이고, u는 임의 접속 부분송파 스페이싱(Random Access Subcarrier Spacing, RASCS) 인덱스(index)로 RASCS는 15X2^u [kHz]이다. 결과적으로 CP(210) 부분의 길이는 최대 하나의 프리엠블 심볼 길이를 갖거나, 하나의 프리앰블 심볼 길이보다 짧은 길이를 갖는다.

PRACH 프리엠블(200)의 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분은 복수의 심볼들(preamble symbols)(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 도 2의 예시에서는 S개의 심볼들(preamble symbols)(220)을 예시하였다. 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분을 구성하는 프리엠블 심볼들(Preamble symbol)의 수는 각 시스템 규격에 명시된 프리엠블 형식(Preamble format)에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.

한편, 도 2와 같은 PRACH 프리엠블(200)은 이동통신 시스템의 표준 중 LTE(Long Term Evolution) 시스템은 물론 5G 시스템인 NR(New Radio) 시스템에서 동일한 형태를 사용하고 있다. 또한, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격 Release 16에 도입된 NR-U(New Radio Unlicensed)에서도 Random access을 위해 도 2와 같은 구조의 PRACH 프리엠블(200)을 사용하고 있다.

상기한 구조는 도 1에서 예시한 전자장치(101)의 보조 프로세서(123)가 커뮤니케이션 프로세서를 포함하는 경우에 커뮤니케이션 프로세서에서 PRACH 프리엠블(200)을 생성하도록 제어하고, 생성된 신호는 통신 모듈(190)을 통해 제1네트워크(198) 및/또는 제2네트워크(199)의 기지국으로 전송할 수 있다. 예컨대, 전자장치(101)는 먼저 기지국이 전송하는 동기 신호를 획득하고, 동기 신호에 기반하여 기지국과 동기화를 수행할 수 있다. 이후 전자장치(101)는 기지국에 최초 접속할 때 전자장치(101)에서 PRACH 프리엠블(200)을 생성하여 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 PRACH 프리엠블(200)을 수신함으로써, 기지국 내에 위치한 전자장치(101)의 존재(또는 통신의 요구)를 인지(또는 식별)할 수 있다. 이후 절차에 대해서는 각 시스템의 표준 규격에 기재되어 있으므로, 본 개시에서는 추가적인 설명을 생략하기로 한다.

또한 기지국은 기지국 안테나 수에 따라 PRACH 프리엠블(200)을 수신하여 처리할 수 있다. 예컨대, 기지국이 2개의 안테나를 갖는 경우 2개의 각 안테나로부터 수신된 PRACH 프리엠블(200)을 결합하여 신호를 획득할 수 있으며, 기지국이 4개의 안테나를 갖는 경우 4개의 각 안테나로부터 수신된 PRACH 프리엠블(200)을 결합하여 신호를 획득할 수 있다. 이러한 구체적인 PRACH 프리엠블(200)의 획득 과정에 대하여 후술되는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3a는 이동통신 시스템의 기지국에서 PRACH 검출기(detector)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

도 3a를 참조하면, 기지국의 PRACH 검출기(detector)는 앞서 도 2에서 설명한 PRACH 심볼들이 수신되는 형태를 예시하고 있다. 다만, 도 2와 차이점은 CP(210) 부분을 하나의 프리엠블 심볼(Psymbol(0))로 인지되는 형태를 예시하고 있다. 이후 프리엠블 바디(preamble body)(220) 부분에 해당하는 프리엠블 심볼들(221, 222, 223)은 도 2와 동일한 형태이다.

프리엠블 심볼들(211, 221, 222, 223)은 기지국의 PRACH 검출기(300)에서 PRACH 프리엠블(200)을 수신하는 형태에 기반한 것이다. 또한 이러한 프리엠블 심볼 단위로 검출하기 위해 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부를 별도로 구비하여 프리엠블 심볼 단위의 데이터로 구성하도록 할 수도 있다. 즉, 수신된 프리엠블 신호를 프리엠블 심볼(Preamble symbol) 단위로 생성할 수 있다. 예컨대, CP(210) 부분은 0번째 심볼(Psymbol(0))로 생성하고, 1번째 프리엠블 심볼(Psymbol(1))(221)은 그대로 프리엠블 심볼로 형성하며, 그 이후 심볼들에 대해서도 동일하게 프리엠블 심볼 단위로 생성할 수 있다. CP(210) 부분은 앞서 살핀 바와 같이 하나의 프리엠블 심볼의 길이와 같거나 또는 하나의 프리엠블 심볼의 길이보다 짧을 수 있다. 따라서 하나의 프리엠블 심볼의 길이보다 짧은 길이의 심볼을 수신한 경우 '0'을 패딩하여 하나의 프리엠블 심볼 길이가 되도록 0번째 심볼(Psymbol(0))로 구성할 수 있다.

또한 CP(210) 부분은 정상적인 하나의 프리엠블 심볼이 아니기 때문에 심볼 전력 계산기들에서 처리되지 않도록 구성할 수 있다. 도 3a에서는 CP(210) 부분은 하나의 정상적인 프리엠블 심볼이 아닌 것으로 가정하여 N 크기의 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 처리기들(301-1, 301-2, 301-3) 로 입력되지 않는 형태를 예시하였다.

도 3a에 따른 PRACH 검출기(300)는 PRACH 프리엠블(200)을 수신하고, CP 부분의 심볼을 제외한 프리엠블 심볼들에 대하여 N 크기의 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 처리기들(301-1, 301-2, 301-3)로 각각 입력될 수 있다.

N크기의 FFT 처리기들은 모두 동일한 동작을 수행하므로, 하나의 프리엠블 심볼이 입력되어 처리되는 동작을 살펴보기로 한다. 하나의 프리엠블 심볼이 입력되면, N FFT 처리기는 수신된 시간(time) 영역의 신호를 주파수(frequency) 영역의 신호로 변환할 수 있다. 여기서 N은 하나의 프리엠블 심볼이 N개의 샘플로 구성되기 때문에 N 크기의 샘플을 처리함을 의미할 수 있다. 이처럼 각각의 N FFT 처리기들(301-1, 301-2, 301-3)은 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 후 각각 대응하는 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)로 출력할 수 있다. 또한 N 크기의 FFT 처리기(311)의 동작은 하기 <수학식 1>과 같이 정의될 수 있다.

이후 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)은 각 프리엠블 심볼들(221, 222, 223) 별로 심볼 전력을 계산할 수 있다. 각 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)에서는 N FFT 처리기들(301-1, 301-2, 301-3)에서 주파수 영역의 신호로 변환된 프리엠블 심볼들을 각각의 입력으로 하고, 시퀀스 생성기(301)로부터 수신된 시퀀스에 기반하여 각각의 프리엠블 심볼들(221, 222, 223)에 대응한 전력을 계산할 수 있다. 각각의 프리엠블 심볼들(221, 222, 223)은 모두 동일한 심볼들을 가질 수 있으며, 하나의 심볼 내에는 N개의 샘플들로 구성될 수 있다. 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)은 모두 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도 3b를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3b는 본 개시에 따른 심볼 전력 계산기의 내부 블록 구성의 예시도이다.

도 3b를 참조하면, 심볼 전력 계산기(320)는 하나의 프리엠블 심볼 단위의 데이터가 처리되는 구성을 예시한 것이다. 따라서 하나의 N 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT) 처리기(301)로부터의 입력을 처리하기 위한 시퀀스 상관기(312), 역 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT) 처리기(313) 및 전력 계산기(314)를 포함할 수 있다. 도 3b를 참조하여 하나의 프리엠블 심볼이 처리되는 과정을 살펴보면 아래와 같다.

각각의 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)은 모두 동일한 구조를 가지므로, 먼저 도 3b를 참조하여 하나의 심볼 전력 계산기(310)의 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3b에서는 특정한 하나의 심볼 전력 계산기(310)의 구성이 될 수 있다. 여기서 심볼 전력 계산기(310)의 구성 개수는 프리엠블 심볼의 수만큼 구비될 수 있다. 만일 하나의 집적 회로를 통해 구현하는 경우 심볼 전력 계산기(310)는 프리엠블 심볼의 수만큼 병렬 처리를 수행할 수 있다. 또한 도 3a에서 설명한 바와 같이 CP(210) 부분으로 구성되는 Psymbol(0)는 처리되지 않는 것을 가정한다. 하지만, 본 개시에서 CP(210) 부분도 하나의 심볼 전력 계산기(310)에서 처리되는 경우를 배제하는 것은 아님에 유의해야 한다. 따라서 Psymbol(0)을 처리하도록 하는 구성을 갖는 경우 심볼 전력 계산기(310)의 구성 개수는 프리엠블 심볼의 수보다 하나 많은 수만큼 구성되거나 또는 프레임블 심볼의 수보다 하나 많은 수만큼 병렬 처리되도록 구현할 수 있다.

시퀀스 상관기(312)는 도 3a의 시퀀스 생성기(301)에서 생성된 사용한 주파수 영역(Frequency domain, FD) 시퀀스와 FFT 처리기(301)의 입력을 이용하여 두 신호 간의 상관(correlation) 처리한 후 출력할 수 있다.

그러면 시퀀스 생성기(301)에 대하여 살펴보기로 한다. 시퀀스 생성기(305)는 전자장치(101)가 PRACH 프리엠블 전송 시에 사용한 FD의 시퀀스를 생성할 수 있다. 도 3a에 예시된 바와 같이 시퀀스 생성기(305)에서 생성된 시퀀스는 각각의 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)로 입력된다. 구체적으로 시퀀스 생성기(305)에서 전자장치(101)가 PRACH 프리엠블 생성된 사용한 시퀀스와 동일한 시퀀스가 생성되어 시퀀스 상관기(312)로 입력될 수 있다. 전자장치(101)는 PRACH 전송에 N개의 서브 캐리어를 갖는 서브캐리어 대역(subcarrier band)에서 N보다 작은 L개의 서브캐리어(subcarrier)만을 이용하여 PRACH 프리엠블을 전송할 수 있다. 따라서 시퀀스 생성기(305)는 전자장치(101)가 프리엠블 심볼의 전송에 L개의 서브캐리어(subcarrier)만 사용된 경우 나머지 서브캐리어들에 대해서는 '0'으로 처리하고, 실제 PRACH 프리엠블이 전송된 L개의 서브캐리어(subcarrier)에 대해서만 주파수 도메인(frequency domain, FD) 시퀀스를 생성할 수 있다.

시퀀스 상관기(312)는 시퀀스 생성기(305)로부터 출력된 FD 시퀀스와 FFT 처리기(301)의 입력을 상관 처리하여 출력할 수 있다. 상관 처리는 시퀀스 생성기(301)에서 출력된 신호와 N FFT 처리기(301)의 출력 신호 간의 상관도가 높을수록 높은 전력을 갖도록 하는 것을 의미할 수 있다. 시퀀스 상관기(312)의 상관 처리 방식의 일 예로, FFT 변환된 신호에 시퀀스 생성기(305)의 컨쥬게이트(Conjugate) 값을 곱하는 형태가 가능할 수 있다. 시퀀스 상관기(312)에서 상관 처리된 출력은 IFFT 처리기(313)로 입력될 수 있다.

IFFT 처리기(313)의 앞에 N은 앞서 설명한 바와 같이 주파수 영역으로 변환된 N개의 서브캐리어를 의미하는 것이다. 그러므로 IFFT 처리기(313)는 주파수 영역으로 변환되어 상관 처리된 신호를 역 고속 퓨리에 변환을 수행하여 다시 시간 영역의 신호로 출력할 수 있다. 이에 따라 IFFT 처리기(313)의 출력은 상관 처리된 N개의 샘플이 출력되며, IFFT 처리기(313)의 출력은 전력 계산기(314)로 입력될 수 있다.

N 크기의 IFFT 처리기(313)의 동작은 하기 <수학식 2>와 같이 정의될 수 있다.

전력 계산기(314)는 IFFT 처리기(313)에서 출력된 신호의 전력을 계산하여 출력할 수 있다. 이러한 전력 계산기(314)의 전력 계산은 복소수의 절대값 제곱을 통해 각 샘플(Sample)의 전력(Power)을 계산할 수 있다. 이상에서 설명한 도 3b의 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)의 각 출력은 각각 하나의 프리엠블 심볼들의 전력이 될 수 있다.

그러면 다시 도 3a를 참조하여 살펴보기로 한다.

각각의 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)의 출력은 넌코히어런트 합 계산기(non-coherent sum calculator)(320)에서 모든 심볼들의 전력 합이 계산되어 출력될 수 있다. 구체적으로 각 프리엠블 심볼 별로 계산된 샘플 전력은 넌코히어런트 합 계산기(non-coherent sum calculator)(320)에서 각 샘플 별로 프리엠블의 수 즉, S개 만큼 더해져서 출력될 수 있다.

넌코히어런트 합 계산기(320) 이상의 구성들은 각 안테나 별로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3) 및 넌코히어런트 합 계산기(320)은 각각의 안테나 별로 구비될 수 있다. 예컨대, 기지국이 하나의 안테나만을 갖는 경우 하나의 넌코히어런트 합 계산기(320)만을 포함하며, 하나의 넌코히어런트 합 계산기(320)에 대응하는 심볼 전력 계산기들(310-1, 310-2, 310-3)만으로 구현될 수 있다. 반면에 안테나가 둘 이상인 경우 각 안테나 별로 상기한 구성들을 포함할 수 있다.

안테나 결합기(330)는 하나의 안테나만을 갖는 기지국인 경우 포함되지 않을 수 있다. 하지만 최근 이동통신 시스템에서는 대체로 복수의 안테나들을 사용하기 때문에 안테나 결합기(330)를 포함할 수 있다. 안테나 결합기(330)는 각 안테나 별로 넌코히어런트 합 계산기(320)의 출력들을 각 심볼 전력 계산기에 대응하여 결합할 수 있다. 이처럼 결합된 신호는 최대 에너지 검출부(340)로 출력될 수 있다.

최대 에너지 검출부(340)는 안테나 결합기(330)으로부터 N개의 전력 값을 이용하여 최대 전력과 지연(delay)을 계산할 수 있다. 여기서 지연은 최대 전력을 갖는 샘플 인덱스(sample index)가 될 수 있다. 도 3a에서 지연(delay)은 D_f로 표시하였다.

프리엠블 결정부(350)는 최대 전력과 지연을 수신하고, 미리 설정된 임계값(threshold)과 비교하여 프리엠블의 검출 여부를 결정할 수 있다. 가령, 최대 에너지가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우 프리엠블 결정부(350)는 프리엠블이 수신된 것으로 결정할 수 있으며, 최대 에너지가 미리 설정된 임계값보다 작은 경우 프리엠블 결정부(350)는 프리엠블이 수신되지 않은 것으로 결정할 수 있다.

또한 본 개시에 따른 도 3a 및 도 3b에서는 코히어런트 합(Coherent sum)을 고려하지 않은 구성을 예시하였다. 만일 PRACH 검출기의 구현에 따라 전력 계산 전에 코히어런트 합을 계산하도록 구성할 수 있으나, 본 개시에서는 설명의 간략화를 위해 이를 포함시키지 않았음에 유의해야 한다. 따라서 본 개시에서는 코히어런트 합이 포함된 경우에도 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 PRACH 프리엠블을 수신하는 기지국의 범위(coverage)는 PRACH 프리엠블의 형식에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 이를 현재 3GPP 표준 중 하나인 NR의 C2 format에서 RASCS에 따른 기지국 범위의 변화는 하기 <표 1>과 같이 예시할 수 있다.

예시된 <표 1>에 따르면, Release 15 NR C2에서 RASCS가 15k에서 120k로 증가함에 따라 표준의 CP 길이에 의한 Coverage는 10km에서 1.25km까지 줄어드는 것을 알 수 있다. 또한 Release 17에서는 52.6GHz to 72GHz의 band를 위한 후보 RASCS로 240k, 480k, 960k까지 확장하는 것을 고려 중이므로 C2의 Coverage는 0.625km, 0.312km, 0.15625km까지 줄어든다.

이러한 현상을 방지하기 위해 프리엠블 심볼의 길이보다 더 지연을 허용할 수 있는 방안을 고려해 볼 수 있다. 하지만 이는 표준 규격을 수정해야 하기 때문에 쉽지 않다. 이에 기지국의 PRACH 검출기(300)에서 프리엠블 심볼이 추가 지연되더라도 이를 검출할 수 있는 방안을 고려해 볼 수 있다.

도 4는 PRACH 검출기에서 프리엠블 심볼을 수신하여 프리엠블 검출이 이루어지는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

그러면 먼저 도 3a 및 도 3b에 기반한 PRACH 검출기에서 프리엠블 심볼을 수신하는 동작을 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

참조부호 410은 단말이 전송한 PRACH 프리엠블을 도 3a 및 도 3b에서 설명한 PRACH 검출기(300)에서 검출하는 경우로, 앞서 설명한 도 2 및 도 3a에 예시한 도면에서의 PRACH 프리엠블과 동일하게 이해할 수 있다. 다만 도 4에서는 참조부호를 달리하여 설명하고 있음에 유의해야 한다. 예컨대, PRACH 검출기(300)는 PRACH 프리엠블(410)에 대하여 도 2에서 예시한 CP(210) 부분이 도 3a에서 설명한 바와 같이 하나의 프리엠블 심볼(Psymbol(0))로 인지한 형태가 될 수 있으며, 그 이후 실제 프리엠블 심볼들(412, 413, 414)이 S개만큼 연속하여 전송될 수 있다.

수신 신호로부터 이처럼 CP의 구간에 대해서도 하나의 프리엠블 심볼의 길이가 되도록 구성하고, 또한 실제 하나의 프리엠블 심볼 각각에 대하여 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼이 되도록 구성하는 프리엠블 심볼 구성기(도 3a 및 도 3b에서는 미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이는 구현의 한 방법에 따른 것이기 때문에 본 개시에서 이러한 장치의 형태적 구현 방식에는 특별한 제약을 두지 않는다.

도 4에서는 CP 부분을 포함한 S+1개의 연속한 프리엠블 심볼들 이후에 다른 프리엠블 심볼들이 수신되는 형태를 예시하고 있다. 이러한 프리엠블들은 실제로 특정한 하나의 단말로부터 전송된 프리엠블 심볼들(415, 416, 417)이 지연되어 수신될 수도 있다. 다른 예로, 앞서 프리엠블 심볼들을 전송한 단말이 아닌 다른 단말로부터 수신된 프리엠블 심볼들일 수도 있다.

참조부호 420은 일반적으로 이동통신 시스템의 표준 규격에서 요구하는 지연 범위 내에서 프리엠블 심볼들이 수신되는 경우를 예시한 것이다. 따라서 무선 채널을 통해 표준 규약에서 허여하는 시간만큼의 지연(전파 지연 및 다중 경로에 의한 지연을 포함함)인 D_F(Fractional delay)(401)만큼 지연된 이후 PRACH 검출기에서 CP(210)에 대응하는 0번째 프리엠블 심볼(421)과 첫 번째 프리엠블 심볼(422), 2번째 프리엠블 심볼(423)의 순서로 수신되며, 마지막 S번째 프리엠블 심볼(424)가 수신될 수 있다. 이에 따라 PRACH 검출기(300)는 참조부호 440과 같이 프리엠블 심볼들(441, 442, 443)을 검출할 수 있다.

한편, 참조부호 430은 PRACH 프리엠블이 하나의 프리엠블 심볼 길이보다 긴 지연을 갖는 경우를 예시하였다. 예컨대, 일반적인 전송 지연 간격인 D_F(401)와 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼의 더 지연된 경우에도 PRACH 검출기(300)는 프리엠블 심볼들을 수신할 수 있다.

참조부호 430과 같이 하나의 프리엠블 심볼의 길이만큼 추가 지연이 되는 경우 프리엠블 검출기의 프리엠블 결정부(350)는 프리엠블 심볼 길이 또는 프리엠블 심볼 길이 N의 M배만큼의 지연이 발생하더라도 이를 정확하게 인지할 수 없다. 즉, D_F(401)에 더해 프리엠블 심볼 길이 N만큼 지연되는 경우 실질적인 지연은 D_F + N이 된다. 여기서 N은 프리엠블 심볼 길이를 나타낸다.

이때, PRACH 검출기(300)의 프리엠블 결정부(350)는 지연을 계산함에 있어, 모듈러 연산을 수행하게 된다. 이러한 모듈러 연산은 아래 <수학식 3>과 같이 계산될 수 있다.

위의 <수학식 3>의 계산에 기반하여 D_F(401)는 0부터 “N-1”까지의 값을 가질 수 있다. 결과적으로 위와 같은 연산이 이루어지기 때문에 PRACH 검출기(300)는 지연 D_F(401)만이 있는 경우와 D_F + N인 경우를 구분할 수 없다.

지연이 N을 넘어서는 경우 PRACH 검출기(300)는 D_F + N의 지연을 갖는 경우를 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다. 또한 실제로 N, 2N, 3N 등과 같은 지연이 발생할 수 있으나, 도 4의 참조부호 430은 설명의 편의를 위해 지연이 N인 경우를 가정하였다. 따라서 참조부호 430의 D_F + N의 지연을 갖는 경우와 표준에서 허용하는 정상적인 범위의 지연인 D_F(401)의 지연인 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

PRACH 검출기(300)는 첫 번째 프리엠블 심볼이 수신될 것으로 예상한 Psymbol(1)의 위치 즉, 정상적인 첫 번째 프리엠블 심볼(422)이 수신될 것으로 예상한 위치에서 실제로는 참조부호 431과 같은 Psymbol(0)가 수신될 수 있다. Psymbol(0)는 참조부호 421에 예시한 바와 같이 zero와 CP로 구성되므로 일부 심볼이 없는(zero padding된) 상태가 될 수 있다. 이에 따라 PRACH 검출기(300)는 Psymbol(1)을 예상하여 프리엠블 심볼의 처리를 수행하지만 실제로 Psymbol(0)가 수신되기 때문에 PRACH 검출기(300)의 성능 열화가 발생할 수 있다.

위와 같은 방식으로 PRACH 검출기(300)가 구동되기 때문에 N이 2인 경우 즉, 2개의 프리엠블 심볼의 길이만큼 지연되는 경우 PRACH 검출기(300)의 성능 열화는 더 심화될 수 있다.

또한 앞서 살핀 바와 같이 표준을 그대로 적용하는 경우 기지국의 범위가 심각하게 줄어들게 되는 경우 사업자는 기지국 설치 및 운영이 불가능해 질 수도 있다. 또한 기존의 PRACH 검출기(300)를 그대로 이용하는 경우 프리엠블 심볼의 길이보다 긴 지연의 프리엠블 심볼을 수신하는 경우 성능 열화로 정확한 프리엠블 심볼의 검출이 어려워진다는 문제가 있다.

따라서 본 개시에서는 표준 규격의 PRACH 프리엠블의 구조를 변경하지 않고 기지국의 범위를 증대시킬 수 있는 방법 및 그에 따른 검출 장치를 제공한다.

도 5는 본 개시에 따른 PRACH 검출기에서 프리엠블 심볼 검출을 설명하기 위한 예시도이다.

도 5에서는 앞서 설명한 도 4와 대비하여 동일한 부분에는 동일한 참조부호들을 사용하게 있음에 유의해야 한다. 예를 들어 참조부호 410은 단말이 전송한 PRACH 프리엠블을 PRACH 검출기에서 검출하기 위해 PRACH 검출기에서 심볼로 인식하는 단위를 예시한 것이다.

참조부호 420은 PRACH 프리엠블이 일반적으로 이동통신 시스템의 표준 규격에서 요구하는 지연 범위 내에서 프리엠블 심볼들이 수신되는 경우를 예시한 것이다. 따라서 무선 채널을 통해 전송된 지연(전파 지연 및 다중 경로에 의한 지연을 포함함)인 D_F(401) 만큼 지연된 이후 PRACH 검출기에서 CP(210)에 대응하는 0번째 프리엠블 심볼(421)과 첫 번째 프리엠블 심볼(422), 2번째 프리엠블 심볼(423)의 순서로 수신되며, 마지막 S번째 프리엠블 심볼(424)가 수신되는 경우를 예시한 것이다.

참조부호 430은 D_F(401)에 부가하여 RRACH 프리엠블이 하나의 프리엠블 심볼 길이(402)만큼의 지연을 갖는 경우를 예시한 것이다. 즉, 참조부호 430은 D_F + N의 지연을 갖는 경우를 예시하였다.

그러면 본 개시에 따라 하나의 프리엠블 심볼의 길이보다 긴 길이만큼 지연이 발생하는 경우와 이동통신 시스템의 표준 규격에서 요구하는 지연 범위 내에서 프리엠블 심볼들이 수신되는 경우를 식별하기 위한 방법을 살펴보기로 한다.

먼저 참조부호 510에서 위쪽에 예시된 검출 프리엠블 심볼들(511, 512, 513)은 도 2에서 설명한 CP(210) 부분이 제외된 프리엠블 심볼들이 이동통신 시스템의 표준 규격에서 요구하는 지연 범위 내에서 수신되는 경우가 될 수 있다. 또한 참조부호 510에서 아래 쪽에 예시된 프리엠블 심볼들(514, 515, 516)은 CP(210) 부분이 제외된 프리엠블 심볼들이 이동통신 시스템의 표준 규격에서 요구하는 지연 범위에 부가하여 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼 추가 지연된 경우가 될 수 있다.

이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 CP(210) 부분의 범위 내에서 지연이 이루어지는 경우 즉, D_F(401)만큼의 지연만 발생하는 검출 프리엠블 심볼들(511, 512, 513)에 대해 적용된 지연을 “제1지연”이라 칭하기로 한다. 또한 CP(210) 부분의 범위에 추가적으로 하나의 프리엠블 심볼 길이(length of 1 preamble symbol)(402)만큼 추가 지연된 경우 즉, D_F + N의 지연을 갖는 검출 프리엠블 심볼들(514, 515, 516)에 대해 적용된 지연을 “제2지연”이라고 칭하기로 한다.

본 개시에서 설명하고 있는 도 5에서는 도면의 제약으로 인해 하나의 프리엠블 심볼 길이(length of 1 preamble symbol)만큼 추가 지연된 경우만을 예시하였으나, 두 개의 프리엠블 심볼 길이만큼 지연되는 경우로 확장할 수도 있다. 이런 경우 “제3지연”을 고려할 수 있다. 제3지연을 고려하는 경우 첫 번째 프리엠블 심볼의 검출 위치는 참조부호 515의 위치가 될 수 있으며, 총 S개의 프리엠블 심볼을 연속적으로 검출되는 경우가 될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1지연과 제2지연만을 이용하여 설명하기로 한다.

2가지 지연만을 고려하는 경우 PRACH 검출기는 제1지연에서 프리엠블 심볼들(511, 512, 513)이 수신될 것으로 가정하여 프리엠블 심볼의 검출을 시도할 수 있고, 제2지연에서 프리엠블 심볼들(514, 515, 516)이 수신될 것으로 가정하여 프리엠블 심볼의 검출을 시도할 수 있다. 즉, PRACH 검출기의 실제 신호의 검출 (detection)은 Psymbol(1)에서 Psymbol(S)까지의 검출(detection)과 Psymbol(2)에서부터 Psymbol(S+1)까지의 검출(detection)이 될 수 있다. 이와 같이 PRACH 검출기가 프리엠블 심볼을 검출하도록 함으로써 지연된 신호의 검출 시 S개의 프리엠블을 이용하는 검출이 항상 존재할 수 있다. 따라서 PRACH 검출기가 1프리엠블 심볼의 길이보다 긴 지연을 갖는 경우에도 검출에 따른 열화를 방지할 수 있다.

하지만, 위의 방식을 사용하더라도 PRACH 검출기는 지연의 모호성을 여전히 가질 수 있다. 즉, 프리엠블 심볼이 얼마나 지연된 것인지 가령 D_F(401)만큼 지연(제1지연)된 것인지 또는 D_F + N 만큼 지연(제2지연)된 것인지를 식별해야 한다.

본 개시에서는 지연의 모호성(ambiguity)을 해소하기 위해 CP가 포함된 0번째 프리엠블 심볼을 추가로 검출하도록 할 수 있다. 본 개시에 따라 지연 모호성을 해소하기 위한 프리엠블 검출 방식을 참조부호 520에서 예시하였다.

본 개시에 따른 검출 방식에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 아래와 같다. PRACH 검출기는 D_F(401)의 지연만을 고려하는 제1지연의 경우를 가정하여 0번째 프리엠블 심볼(521)부터 S번째 프리엠블 심볼(524)까지 수신할 수 있다. 이처럼 제1지연을 가정하여 수신된 프리엠블 심볼들(521, 522, 523, 524)에 대하여 상관(correlation)을 취한 후 누적 전력을 계산하여 제1지연으로 가정한 경우의 PRACH 프리엠블에 대한 전력을 측정할 수 있다.

간섭 및 페이딩이나 다른 영향이 없는 상황을 가정하고, 단말이 송신한 프리엠블이 제1지연에 해당하는 위치에서 프리엠블 신호를 송신한 경우를 가정한다. 또한 제1지연이라 함은 앞서 표 1에서 예시한 바와 같이 주파수와 거리 간의 관계가 존재함을 알 수 있다. 따라서 제1지연인 경우라 함은 최대 1프리엠블 심볼 구간 내의 지연을 갖는 거리에서 단말이 기지국으로 프리엠블 신호를 송신한 경우가 될 수 있다. 또한 제2지연인 경우라 함은 <표 1>에서 예시한 주파수와 거리 간의 관계보다 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼 더 먼 거리에 위치한 단말이 기지국으로 프리엠블 신호를 송신하는 경우가 될 수 있다.

이러한 2가지 경우에 대해서 모호성을 제거하기 위해 PRACH 검출기는 제1지연을 가정한 프리엠블 심볼들의 누적 전력과 제2지연을 가정한 프리엠블 심볼들의 누적 전력을 비교하여 제1지연인지 또는 제2지연인지를 결정할 수 있다.

이를 도 5에 예시한 참조부호 520을 예로 들어 살펴보기로 한다. 기지국의 PRACH 검출기는 D_F(401)의 지연(제1지연)의 경우를 가정하여 0번째 프리엠블 심볼(521)부터 S번째 프리엠블 심볼(524)까지 수신할 수 있다. 또한 기지국의 PRACH 검출기는 D_F(401)와 하나의 프리엠블 심볼 길이(N)만큼의 지연인 제2지연의 경우를 가정하여 0번째 프리엠블 심볼(525)부터 S번째 프리엠블 심볼(528)까지 수신할 수 있다.

이처럼 제1지연 및 제2지연을 가정하여 수신된 프리엠블 심볼들에 대하여 상관을 취한 후 누적 전력을 계산하여 제1지연에 대한 누적 전력 값과 제2지연에 대한 누적 전력 값을 측정할 수 있다.

만일 단말이 제1지연 범위 내에서 프리엠블 신호를 송신한 경우라면, 기지국의 PRACH 검출기에서 제1지연을 가정한 경우의 프리엠블 심볼의 누적 전력 값이 제2지연을 가정한 경우의 프리엠블 심볼의 누적 전력 보다 큰 값을 가질 것이다. 즉, 제1지연을 가정한 경우의 누적 전력이 제2지연을 가정한 경우의 누적 전력보다 하나의 프리엠블 심볼만큼의 전력이 더 높은 누적 전력 값을 갖게 된다.

반대로 단말이 제2지연의 위치에서 프리엠블 신호를 송신한 경우라면, 제1지연을 가정한 경우의 누적 전력이 제2지연을 가정한 경우의 누적 전력보다 하나의 프리엠블 심볼만큼 더 낮은 누적 전력 값을 갖게 된다.

PRACH 검출기는 위와 같은 누적 전력의 계산의 결과를 대비하고 대비한 결과에 기반하여 높은 누적 전력 값을 갖는 프리엠블 심볼의 지연을 실제 지연으로 결정함으로써 지연의 모호성을 해소할 수 있다.

이러한 결정 과정을 도 5의 참조부호 520의 프리엠블 심볼들을 이용하여 살펴보면, 프리엠블 심볼이 S개임을 가정한 상태이므로, 제1지연을 가정한 첫 번째 프리엠블 심볼(522)인 DAsymbol(0,1)부터 S번째 프리엠블 심볼(524)인 DAsymbol(0,S)까지의 심볼의 전력과 제2지연을 가정한 0번째 심볼(525)인 DAsymbol(1,0)부터 S-1번째 심볼인 DAsymbol(1,S-1)까지는 공통 또는 유사하게 수신되는 전력이 될 수 있다. 이를 예를 들어 설명하면, 앞선 설명에 따르면, C2 형식은 zero 값이 없는 경우가 될 수 있다. 이처럼 C2 형식인 경우는 모두 실제 복사된 데이터가 이용될 수 있다. 또한 C2 형식이 아닌 다른 형식의 경우에서 CP 부분과 zero 부분이 포함되므로, 대체로 제1지연에서 DAsymbol(0,1)부터 DAsymbol(0,S)까지의 심볼의 전력과 제2지연에서 DAsymbol(1,0)부터 S-1번째 심볼인 DAsymbol(1,S-1)까지의 전력은 유사하게 수신될 수 있다. 따라서 지연의 모호성을 해결하기 위한 전력은 제1지연에서의 0번째 심볼(521)인 DAsymbol(0,0)과 제2지연에서의 S번째 심볼(528)인 DAsymbol(1,S)에 대하여 각각 상관을 계산한 후 상관된 심볼의 전력을 계산함으로써 제1지연의 전력과 제2지연의 전력을 계산할 수도 있다.

도 6은 본 개시에 따라 슬라이딩 윈도우 상관도(sliding window correlation)를 계산하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 4 및 도 5에서 설명한 제1지연 즉 D_F(401) 지연은 신호의 검출 후에 알 수 있다. 그러므로, 시간 영역(time-domain, TD)에서 슬라이딩 윈도우 상관도(Sliding window correlation)를 통해 0번째 프리엠블 심볼부터 N-1번째 프리엠블 심볼의 지연 전력을 계산한 후 D_F 지연의 전력을 선택하는 과정을 통해 구할 수 있다.

이를 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다. 도 6을 참조하면, Psymbol(s)(601) 및 Psymbol(s +1)(602)을 예시하고 있다. 따라서 Psymbol(s)(601)에 대하여 슬라이딩 윈도우 상관을 통해 0부터 N-1까지의 지연된 전력을 계산하여 D_F(401) 지연 전력을 선택할 수 있다. 이는 프리엠블 심볼의 최대 지연 길이가 앞서 설명한 표준 규약에 따르면 최대 하나의 프리엠블 심볼 길이까지 지연이 가능하기 때문이다. 그러므로, 참조부호 610의 내부에 기재된 시간 영역 시퀀스(TD sequence)들(611, 612, 613,614)는 0부터 N-1까지의 지연을 의미할 수 있다.

또한 시간-도메인에서 슬라이딩 윈도우 상관은 0부터 N-1까지의 지연이기 때문에 N개의 샘플만을 필요로 함을 알 수 있다. 이에 근거하여 슬라이딩 윈도우를 구현함에 있어, N개의 순환 상관(circular correlation)의 형식으로 구현할 수 있다. 또한 주파수-도메인(FD)에서 입력 신호와 시퀀스 컨쥬게이트(sequence conjugate)의 곱으로 나타낼 수도 있다. 이러한 기법을 이용하여 실제 구현할 수 있다.

이를 다시 도 5를 참조하여 슬라이딩 윈도우 상관을 설명하면, DAsymbol(0,0)(521)의 슬라이딩 윈도우 상관(Sliding window Correlation)은 Psymbol(0)(411)과 Psymbol(1)(412)을 이용하고, DAsymbol(1,S)는 Psymbol(S+1)(415)과 Psymbol(S+2)(416)을 이용하여 계산할 수 있다. 이러한 방식으로 시간-도메인(TD)에서 슬라이딩 윈도우 상관을 통해 D_F 지연의 전력을 구할 수 있다.

도 7a는 본 개시에 따라 M 프리엠블 심볼로 확장 시 PRACH 검출기의 구조를 예시한 도면이며, 도 7b는 도 7a의 실시예에 따른 커버리지 확장 검출부의 구성을 예시한 도면이고, 도 7c는 도 7a의 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 구성을 예시한 도면이다.

먼저 도 7a를 참조하면, 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부(710), N FFT 처리부(720), 커버리지 확장 검출부(730), 지연 모호성 검출부(740), 프리엠블 결정부(750) 및 시퀀스 생성기(760)을 포함할 수 있다.

프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부(710)는 도 4에서 설명한 바와 같이 단말로부터 RACH로 전송되는 프리엠블을 심볼 단위의 데이터로 변환하는 구성이 될 수 있다. 본 개시에서는 프리엠블이 M개의 프리엠블 심볼 단위의 지연까지 확장할 수 있는 구조를 가지기 때문에 도 4에 예시한 프리엠블 단위의 심볼이 Psymbol(0)(711), Psymbol(1)(712), Psymbol(3)(713), Psymbol(S)(714), Psymbol(S+1)(715), Psymbol(S+M-1)(716), Psymbol(S+M)(717)까지의 심볼을 심볼 단위로 수신하는 형태를 예시하였다.

이를 앞서 설명한 도 4와 대비하여 살펴보면, 아래와 같은 차이가 있다. 도 4에서는 표준 규격 내 예컨대, 1프리엠블 심볼 길이 이내의 지연만을 허용할 수 있다. 따라서 도 4에 예시한 프리엠블 심볼 단위의 데이터들은 Psymbol(0)(411), Psymbol(1)(412), Psymbol(3)(413), Psymbol(S)(414), Psymbol(S+1)(415), Psymbol(S+2)(416), Psymbol(S+3)(417)에 대하여 예시하였으며, 실제로 기지국의 수신기는 Psymbol(1)(441)부터 Psymbol(S)(443)까지의 심볼만을 수신하여 처리하면 된다.

하지만, 본 개시에서는 M개의 프리엠블 심볼 단위까지 지연하는 경우의 신호를 수신하기 위해 데이터들은 Psymbol(0)(711), Psymbol(1)(712), Psymbol(3)(713), Psymbol(S)(714), Psymbol(S+1)(715), Psymbol(S+M-1)(716), Psymbol(S+M)(717)까지의 프리엠블 심볼까지를 수신하도록 구조를 변경한 것이다. 또한 첫 번째 프리엠블 단위의 심볼인 Psymbol(0)(711)는 CP 부분에 해당하는 프리엠블 심볼이 될 수 있다. CP 부분에 해당하는 프리엠블 심볼의 경우 앞서 설명한 바와 같이 0(zero)의 값을 포함하기 때문에 N FFT 처리기(721)에서 처리되지 않을 수도 있고, N FFT 처리기(721)에서 처리한 후 커버리지 확장부(730)로 입력되지 않도록 구성할 수도 있다.

각 프리엠블 심볼들을 Psymbol(s)로 표시할 때, 수신된 신호를 x[s,i]로 표기할 수 있고, 여기서 s는 Psymbol 인덱스(index)로 0부터 S+M의 범위를 가지며, S는 CP 를 제외한 프리엠블 심볼의 수를 의미하고, i는 0부터 N-1까지의 범위를 갖는다.

만일 1개의 프리엠블 심볼단위의 길이까지만 검출하는 경우 프리엠블 단위의 심볼을 Psymbol(1)(712)~Psymbol(S)(714)까지만 수신하는 형태가 될 수 있다. 도 7a에서는 M개의 프리엠블 심볼 길이 이상까지 확장하고자 하는 경우에 해당하는 도면임을 알 수 있다. 따라서 기지국에서 단말이 전송하는 프리엠블의 심볼 길이를 어느 수준까지 확장할 것인가를 결정함에 따라 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부(710)의 크기가 결정될 수 있다.

프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부(710)에서 프리엠블 심볼 단위로 생성된 데이터는 N FFT 처리부(720)로 입력될 수 있다.

하나의 프리엠블 심볼이 입력되면, N FFT 처리부의 각 N FFT 처리기들(721, 722, 723, 724, 725, 726, 727)은 수신된 시간(time) 영역의 신호를 주파수(frequency) 영역의 신호로 변환할 수 있다. 이처럼 각각의 N FFT 처리기들(721, 722, 723, 724, 725, 726, 727)은 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한 후 커버리지 확장 검출부(730)로 제공될 수 있다. N FFT 처리기의 출력을 y_fft[s,i]라 할 때, s는 프리엠블 심볼 인덱스로, 0부터 S+M까지의 값을 가지며, i는 하나의 프리엠블 심볼을 구성하는 서브캐리어의 수인 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있다. 또한 S는 CP를 제외한 프리엠블 심볼의 수가 될 수 있다.

커버리지 확장 검출부(730)는 각 N FFT 처리기들(721, 722, 723, 724, 725, 726, 727)의 출력을 수신하여 최대 에너지를 갖는 프리엠블 심볼의 위치 정보와 프리엠블 심볼의 전력을 계산하여 프리엠블 결정부(750)로 제공할 수 있다. 또한 커버리지 확장 검출부(730)는 D_F(Fractional delay) 값을 지연 모호성 검출부(740)로 제공할 수 있다.

시퀀스 생성기(760)는 단말이 송신하는 프리엠블 시퀀스를 생성하여 출력할 수 있다. 이러한 시퀀스 생성기(760)는 주파수 도메인(FD)의 시퀀스를 생성하는 장치로 구현할 수도 있고, 시간-도메인(TD)의 시퀀스를 생성하는 장치로 구현할 수도 있다. 시퀀스 생성기(760)에서 생성된 시퀀스는 커버리지 확장 검출부(730)와 지연 모호성 검출부(740)로 입력될 수 있다. 본 개시에서 시퀀스 생성기(760)는 단말이 송신하는 주파수-도메인(FD)의 시퀀스를 생성하는 장치로 구현된 경우를 예로 설명하기로 한다. 시퀀스 생성기(760)의 출력하는 주파수-도메인(FD)의 시퀀스는 s_fd[i]의 값을 출력할 수 있으며, i는 하나의 프리엠블 심볼을 구성하는 서브캐리어의 수인 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있다.

그러면 도 7b를 참조하여 커버리지 확장 검출부(730)의 구성 및 각 구성의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 도 7a에서 설명한 N FFT 처리기들(721, 722, 723, 734, 725, 726, 727) 중 CP 및 Psymbol(S+M)을 처리하는 N FFT 처리기(721, 727)의 출력을 제외한 나머지 N FFT 처리기들(722, 723, 734, 725, 726)의 출력이 각각 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5)로 입력될 수 있다. 도 7b에서 S+M번째 프리엠블 심볼은 심볼 전력 계산기가 할당되지 않은 형태이다. 이는 넌코히어런트 합 계산기들(732-1, 732-2, 732-3)은 S+M-1까지만 사용하기 때문이다. S+M번째 프리엠블을 변환하는 N FFT 처리기(727)에서의 출력은 지연 모호성 검출부(740)에서만 사용된다.

각각의 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5)은 앞서 3b에서 설명한 바와 같이 시퀀스 상관기, N IFFT 처리기 및 전력 계산기를 포함하는 형태의 구성을 가질 수 있다. 따라서 도 3b의 구성을 이용하여 각각의 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5)의 동작을 살펴보기로 한다.

시퀀스 생성기(760)의 출력은 각각의 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5)로 입력된다. 시퀀스 생성기(760)의 입력은 구체적으로 도 3b에서 예시한 바와 같이 심볼 전력 계산기의 시퀀스 상관기(312)로 입력될 수 있다.

시퀀스 상관기(312)는 N FFT 처리된 주파수 영역의 프리엠블 심볼과 시퀀스 생성기(760)으로부터 입력된 주파수-도메인의 시퀀스 간의 상관을 계산하여 출력할 수 있다. 시퀀스 상관기(312)에서 N FFT 처리된 주파수 영역의 프리엠블 심볼과 시퀀스 생성기(760)으로부터 입력된 주파수-도메인의 시퀀스 간의 상관을 계산하는 것은 두 신호를 곱하는 형태가 될 수 있다. 시퀀스 상관기(312)의 출력을 y_corr[s,i]로 지칭할 수 있다. 여기서 s는 1부터 S+M-1까지의 값을 가지며, i는 앞서 설명한 바와 같이 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있다.

시퀀스 상관기(312)에서 상관이 계산된 값은 N IFFT 처리기(313)로 입력될 수 있다. N IFFT 처리기(313)는 N 크기의 역퓨리에 고속 변환을 수행하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환할 수 있다. N IFFT 처리기(313)의 출력은 y_ifft[s,i]로 지칭할 수 있다. 여기서도 s는 1부터 S+M-1까지의 값을 가지며, i는 앞서 설명한 바와 같이 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있다.

N IFFT 처리기(313)에서 시간 영역의 신호로 변환된 신호는 전력 계산기(314)로 입력될 수 있다. 전력 계산기(314)는 복소수의 절대값 제곱을 통해 각 프리엠블 심볼에 포함된 샘플의 전력을 계산할 수 있다. 전력 계산기(314)에서 계산된 출력을 위에서 표기한 방식으로 설명하면, y_pow[s,i]로 지칭할 수 있다. 여기서도 s는 1부터 S+M-1까지의 값을 가지며, i는 앞서 설명한 바와 같이 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있다.

다시 도 7b를 참조하면, 위에서 설명된 바와 같은 방식으로 계산된 심볼 전력 값은 넌코히어런트(non-coherent) 합 계산기들(732-1, 732-2. 732-3)로 입력될 수 있다. 넌코히어런트 합 계산기들(732-1, 732-2. 732-3)은 각각 샘플별로 S만큼 더해져서 출력이 이루어질 수 있다. 즉, 하나의 넌코히어런트 합 계산기는 프리엠블 심볼의 길이인 S만큼의 샘플들에 대하여 각 샘플들에 대한 전력 값을 가산한 후 출력할 수 있다. 또한 넌코히어런트 합 계산기들(732-1, 732-2, 732-3)은 프리엠블 심볼의 길이인 S만큼의 샘플들에 대한 전력을 계산하기 때문에 각각 입력되는 심볼들이 하나씩 쉬프트되면서 입력될 수 있다.

이를 도 7b를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면, 첫 번째 넌코히어런트 합 계산기(0)(732-1)는 CP를 제외한 프리엠블 심볼들 중 첫 번째 프리엠블 심볼부터 S번째 프리엠블 심볼까지의 전력 합을 계산하여 출력할 수 있다. 즉, 첫 번째 넌코히어런트 합 계산기(0)(732-1)의 입력은 첫 번째 프리엠블 심볼에 대하여 계산된 전력부터 S번째 프리엠블 심볼까지에 대하여 계산된 전력이 입력이 될 수 있다.

두 번째 넌코히어런트 합 계산기(1)(732-2)는 CP를 제외한 프리엠블 심볼들 중 두 번째 프리엠블 심볼부터 S+1번째 프리엠블 심볼까지의 전력 합을 계산하여 출력할 수 있다. 즉, 두 번째 넌코히어런트 합 계산기(1)(732-2)의 입력은 두 번째 프리엠블 심볼에 대하여 계산된 전력부터 S+1번째 프리엠블 심볼까지에 대하여 계산된 전력이 입력이 될 수 있다.

마지막 넌코히어런트 합 계산기(M-1)(732-3)는 CP를 제외한 프리엠블 심볼들 중 M번째 프리엠블 심볼부터 S+M-1번째 프리엠블 심볼까지의 전력 합을 계산하여 출력할 수 있다. 즉, 마지막 넌코히어런트 합 계산기(M-1)(732-3)의 입력은 M번째 프리엠블 심볼에 대하여 계산된 전력부터 S+M-1번째 프리엠블 심볼까지에 대하여 계산된 전력이 입력이 될 수 있다.

이상에서 설명한 넌코히어런트 합 계산기들(732-1, 732-2, 732-3)의 입력은 도 7b에 예시한 바에 따라 넌코히어런트 합 계산기(r)의 입력은 y_pow[s,i]로 지칭할 수 있다. 여기서도 s는 r+1부터 r+S까지의 값을 가질 수 있다.

또한 종래기술에서도 설명한 바와 같이 최근 기지국 및 단말들은 복수의 안테나를 이용하여 신호를 전송할 수 있다. 예컨대, 다중입력다중출력(multiple-input multiple-output, MIMO) 방식을 이용하여 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 따라서 프리엠블 신호도 MIMO 방식으로 전송될 수 있다. 이에 따라 기지국에서는 각 안테나 별로 이상에서 상술한 과정이 이루어져야 한다. 또한 각 안테나 별로 위의 과정이 이루어지기 때문에 각 안테나에 대응하여 수신된 동일한 위치의 신호들을 결합할 필요가 있다. 따라서 본 개시에서는 안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)를 통해 동일한 위치에서 수신된 프리엠블 신호들의 전력을 각 안테나 별로 결합하는 구성을 가질 수 있다. 만일 단일 안테나만을 사용하는 시스템이라면 안테나 결합기를 포함하지 않도록 구현하는 것은 당업자에게 자명한 것이다.

안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)은 동일한 위치에서 수신된 프리엠블 심볼들의 합을 계산할 수 있다. 이를 2개의 안테나를 가정하여 간략히 살펴보면 아래와 같이 설명될 수 있다.

첫 번째 안테나 결합기(733-1)는 제1안테나로부터 수신된 첫 번째 프리엠블 심볼부터 S번째 프리엠블 심볼까지의 넌코히어런트 합과 제2안테나로부터 수신된 첫 번째 프리엠블 심볼부터 S번째 프리엠블 심볼까지의 넌코히어런트 합을 더해서 출력할 수 있다.

또한 두 번째 안테나 결합기(733-2)는 제1안테나로부터 수신된 두 번째 프리엠블 심볼부터 S+1번째 넌코히어런트 합과 제2안테나로부터 수신된 두 번째 프리엠블 심볼부터 S+1번째 넌코히어런트 합을 더해서 출력할 수 있다.

본 개시에서 2개의 안테나를 이용한 것은 설명의 편의성을 위한 것이며, 안테나가 3개 이상인 경우 해당하는 넌코히어런트 합들을 더할 수 있다.

각 안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)의 출력은 최대 에너지 검출부(734)로 입력될 수 있다. 최대 에너지 검출부(734)는 최대 에너지를 갖는 넌코히어런트 합 계산기를 결정할 수 있다. 최대 에너지 검출부(734)가 최대 에너지를 갖는 넌코히어런트 합 계산기를 결정한다는 것은 결과적으로 실제 프리엠블 신호가 프리엠블 심볼 내에서 어느 시점에 전송되었는지를 결정하는 근거가 될 수 있다. 이에 따라 최대 에너지 검출부(734)는 지연(delay, D_F)을 결정할 수 있다. 예컨대, 최대 에너지 검출부(734)는 최대 전력을 갖는 안테나 결합기의 출력에 기반하여 해당하는 안테나 결합기에 대응하는 프리엠블 심볼의 샘플 인덱스 값을 결정할 수 있다. 이처럼 최대 에너지 검출부(734)의 결정에 기반하여 프리엠블이 프리엠블 심볼 내에서 어느 시점에 수신된 것인지를 결정할 수 있다.

이때 넌코히어런트 합 계산기를 하나만 갖도록 구성하는 경우 각 심볼 전력 계산기의 출력단에 스위치를 갖도록 할 수 있다. 따라서 해당 시점에 대응하여 계산된 심볼 전력 값이 넌코히어런트 합 계산기로 입력되도록 할 수 있다. 예컨대, 첫 번째 넌코히어런트 합 계산기(0)(732-1)의 동작인 경우 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5) 중 첫 번째 프리엠블 심볼부터 S번째 프리엠블 심볼까지의 전력 합에 대한 심볼 전력 계산기들(731-1, 731-2, 731-3)의 입력만으로 넌코히어런트 합을 계산하도록 심볼 전력 계산기의 출력이 제한될 수 있다. 또한 이를 통해 첫 번째 프리엠블 심볼에 대하여 계산된 전력부터 S번째 프리엠블 심볼까지에 대하여 계산된 전력이 입력이 될 수 있다. 이는 두 번째 넌코히어런트 합 계산기(732-2)의 경우에도 동일한 형태가 되도록 심볼 전력 계산기들의 입력을 제한(731-2, 731-2, 731-4의 입력 사용)할 수 있다.

안테나 결합기는 각 안테나 별로 출력되는 첫 번째 프리엠블 심볼부터 S번째 프리엠블 심볼까지에 대해서만 각 안테나 별 넌코히어런트 합을 입력으로 안테나 만큼 더하여 출력할 수 있다. 따라서 안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)은 넌 코히어런트 합 계산기(732-1, 732-2, 732-3)의 수인 M개만큼 존재할 수 있다. 또한 안테나 결합기는 이후 프리엠블 심볼 시점에서 두 번째 프리엠블 심볼부터 S+1번째 프리엠블 심볼까지의 각 안테나 별 넌코히어런트 합을 입력으로 안테나 수만큼 더하여 출력하도록 구성할 수 있다. 이때, 안테나 결합기 및/또는 각 넌코히어런트 합 계산기는 현재 계산된 프리엠블 심볼의 시작되는 심볼 인덱스 값을 함께 출력하도록 구현함으로써 어느 시점이 프리엠블 심볼에 대하여 계산된 전력 값인지를 식별할 수 있도록 할 수 있다.

한편, PRACH 검출기의 운영에 따라 전력 계산 전에 코히어런트 합(Coherent sum)을 계산하는 블록이 추가될 수 있으나, 설명을 간단하게 하기 위해 본 개시에서는 생략하기로 한다.

다음으로 도 7c를 참조하여 지연 모호성 검출기(740)의 구성 및 그 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

앞서 설명한 주파수-도메인(frequency-domain, FD) 시퀀스 생성기(760)의 출력인 단말이 송신하는 프리엠블 시퀀스를 생성하여 지연 모호성 검출기(740)로 입력된다. FD 시퀀스 생성기(760)의 입력은 구체적으로 지연 모호성(delay ambiguity) FD 시퀀스 생성기(741)로 입력될 수 있다. 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741)는 단말이 송신하는 프리엠블 시퀀스를 입력으로 하여 지연 모호성을 검출하기 위한 주파수-도메인의 시퀀스를 생성할 수 있다. 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741)에서 생성되는 시퀀스를 s_fdamb[j]라 하면, j는 0부터 2N-1의 값을 갖는 시퀀스를 생성할 수 있다. 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741)의 출력은 도 7c에 예시한 바와 같이 지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)로 입력될 수 있다.

지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)은 각각 서로 다른 인접한 2개의 프리엠블 심볼들의 값을 입력으로 할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)은 도 7a에 예시한 Psymbol(0)과 Psymbol(1)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있다. 또한 지연 모호성 전력 계산기(2)(742-3)은 도 7a에 예시한 Psymbol(1)과 Psymbol(2)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있다. 이러한 순서로 CP 부분을 포함한 각 프리엠블 심볼부터 순차적으로 하나의 프리엠블 심볼만큼씩 이후에 수신된 프리엠블 심볼들을 수신할 수 있다. 이하의 실시예에서 설명의 편의를 위해 앞서 예시한 CP 부분은 C2 형식(format)을 갖는 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 다만, C2 형식이 아닌 경우라도 동일하게 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

따라서 지연 모호성 전력 계산기(2M-4)(742-5)은 Psymbol(M-2)과 Psymbol(M-1)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있다. 이는 지연 모호성을 해소하기 위해 프리엠블 심볼의 입력 구간에서 어느 위치부터 프리엠블 심볼이 수신되는지를 식별하기 위한 구성이 될 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에서 설명하고 있는 것은 M개의 프리엠블 심볼까지의 지연을 허용하는 경우를 가정한 것이기 때문에 어느 위치부터 프리엠블 심볼이 수신되는지를 식별하기 위해서 지연이 허용되는 프리엠블 심볼까지의 앞 구간에서 수신된 전력을 계산할 수 있다.

예를 들어, 지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)는 도 7a에 예시한 Psymbol(0)(711)과 Psymbol(1)(712)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있음을 설명하였다. 도 7a에 예시한 Psymbol(0)(711)과 Psymbol(1)(712)의 프리엠블 심볼들은 DAsymbol[0,0](521)의 생성에 사용된다. 따라서 지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)는 도 6에서 설명한 Psymbol(s)(601)과 Psymbol(s+1)(602)에 대한 에너지를 참조부호 610과 같이 계산할 수 있다.

또한 지연 모호성 전력 계산기(2)(742-3)는 도 7a에 예시한 Psymbol(1)(712)과 Psymbol(2)(713)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있음을 설명하였다. 도 7a에 예시한 Psymbol(1)(712)과 Psymbol(2)(713)의 프리엠블 심볼들은 DAsymbol[1,0](525)의 생성에 사용 된다. 따라서 지연 모호성 전력 계산기(1)(742-3)는 도 6에서 설명한 Psymbol(s)(601)과 Psymbol(s+1)(602)에 대한 에너지를 참조부호 610과 같이 계산할 수 있다.

지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)에서 계산된 전력 값은 y_amb[0,i]의 값으로 도 7c에 예시되어 있으며, 지연 추정기(743)로 입력된다. 지연 추정기(743)는 이와 같이 지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)와 지연 모호성 전력 계산기(1)(742-2)에서 계산된 전력 계산 값에 기반하여 에너지가 큰 값을 검출함으로써 실제 전송이 “D_F”만큼의 지연인지 또는 “D_F + N”만큼의 지연인지를 식별할 수 있다.

이를 다른 예를 들어 한 번 더 설명하면, 지연 모호성 전력 계산기(2r)는 DAsymbol[r,0]를 포함하는 이후 연속하는 인접한 심볼과의 에너지를 도 6에서 설명한 방식과 같이 계산할 수 있다. 또한, 지연 모호성 전력 계산기(2r+1)는 DAsymbol[r+1,S]를 포함하는 이후 연속하는 인접한 심볼과의 에너지를 도 6에서 설명한 방식과 같이 계산할 수 있다. 지연 추정기(743)는 이 값들을 이용하여 지연을 식별할 수 있다.

2 프리엠블 심볼 구간에 심볼 길이만큼 지연이 있는 경우 첫 번째 지연 모호성 전력 계산기(0)(742-1)의 수신 전력은 “zero(0)”이거나 “zero(0)”에 근접한 값을 가질 것이다. 또한 지연 모호성 전력 계산기(2)(742-3)에서 계산된 전력 값은 y_amb[2,i]의 값으로 도 7c에 예시되어 있으며, 지연 추정기(743)로 입력된다.

또한 지연 모호성 전력 계산기(1)(742-2)는 프리엠블 심볼의 수가 S개이므로, S개 이후에 수신되는 연속한 심볼들의 전력을 계산할 수 있다. 이는 프리엠블 심볼의 앞 부분만에서 검출된 전력 계산 값에 부가하여 보다 정확하게 얼마만큼의 프리엠블 심볼 길이만큼 지연되었는지를 알기 위함이다. 또한 지연 모호성 전력 계산기(1)(742-1)는 Psymbol(S+1)과 Psymbol(S+2)의 프리엠블 심볼들을 입력으로 가질 수 있다. 지연 모호성 전력 계산기(1)(742-2)에서 계산된 전력 값은 y_amb[1,i]의 값으로 도 7c에 예시되어 있으며, 지연 추정기(743)로 입력된다. 그리고 지연 모호성 전력 계산기(3)(742-4)에서 계산된 전력 값은 y_amb[3,i]의 값으로 도 7c에 예시되어 있으며, 지연 추정기(743)로 입력된다.

지연 추정기(743)는 수신된 입력을 이용하여 지연이 DF인지 또는 DF+N인지 또는 DF+2N인지 등을 결정할 수 있다. 본 개시에 따른 방법을 사용하는 지연 추정기(743)에서의 동작을 좀 더 풀이하여 설명하면 아래와 같다.

CP가 C2 형식(format)을 갖는 경우를 가정하기로 한다. 이때, AmbA는 도 5에서 설명한 “DAsymbol[0,0](521)+ DAsymbol[0,1](522) + DAsymbol[0,2](523) + … + DAsymbol[0,S](524)”로 가정한다. 그리고 AmbB는 도 5에서 설명한 “DAsymbol[1,0](525) + DAsymbol[1,1](526) + DAsymbol[1,2](527) + … + DAsymbol[1,S](528)”이 될 수 있다. 이런 경우 지연 추정기(743)는 AmbA와 AmbB 중 큰 에너지 값을 갖는 경우가 실제 PRACH가 전송된 것으로 결정할 수 있다.

본 개시의 보다 바람직한 실시 예로, AmbA와 AmbB에서는 AmbA에 해당하는 DAsymbol[0,1](522) + DAsymbol[0,2](523) + … + DAsymbol[0,S](524)는 AmbB에 해당하는 DAsymbol[1,0](525) + DAsymbol[1,1](526) + DAsymbol[1,2](527) + … + DAsymbol[1,S-1]까지의 부분이 공통이 된다는 점을 이용할 수 있다. 즉, 지연 추정기(743)는 공통되는 부분을 제외한 나머지 부분의 에너지 값만을 대비하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 지연 추정기(743)는 AmbA를 DAsymbol[0,0](521)로 설정하고, AmbB는 DAsymbol[1,S](528)로 설정하여 두 값을 비교함으로써 “D_F”의 지연인지 또는 “D_F + N”의 지연인지를 결정할 수 있다.

다른 예로, “D_F”의 지연과 “D_F + 3N”의 지연을 비교하는 경우를 더 살펴보면, 지연 추정기(743)는 AmbA를 앞서와 같이 설정할 수 있다. 그리고 지연 추정기(743)는 AmbB를 “DAsymbol[3,0] + DAsymbol[3,1] + … + DAsymbol[3,S]”까지로 설정할 수 있다. 그러면, AmbA와 AmbB는 도 5를 이용하여 유추하면 각각 아래와 같이 차이가 있는 부분들만으로 정리될 수 있다.

AmbA = DAsymbol[0,0] + DAsymbol[0,1] + DAsymbol[0,2]

AmbB = DAsymbol[3,S-2] + DAsymbol[3,S-1] + DAsymbol[3,S]

따라서 지연 추정기(743)는 위와 같이 차이가 있는 부분들만으로 설정된 AmbA와 AmbB를 이용하여 전자장치(단말)로부터 수신된 PRACH가 “D_F”의 지연인지 또는 “D_F + 3N”의 지연인지를 식별(결정)할 수 있다.

또한 이상에서 설명한 각 지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)에서 전력을 계산하는 방식은 아래와 같은 2가지 방식들 중 하나를 이용할 수 있다.

먼저 각 지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)은 2개의 인접한 프리엠블 심볼들의 전력을 계산하기 때문에 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741) 또한 2개의 프리엠블 심볼에 대응하는 시퀀스를 생성하여 출력해야 한다.

또한 각 지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)이 2개의 인접한 프리엠블 심볼들에 대한 입력으로, 퓨리에 변환된 심볼을 입력으로 할 수도 있고, 퓨리에 변환되지 않은 심볼들을 입력으로 사용할 수도 있다.

먼저 퓨리에 변환이 되지 않은 심볼들을 입력으로 사용하는 경우 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부(710)의 프리엠블 심볼 단위 생성기들(711, 712, 713, 714, 715, 716, 717)로부터의 입력을 이용할 수 있다. 이러한 입력 값은 각각 x[s,i]와 x[s+1,i]가 될 수 있다.

다른 예로, 퓨리에 변환된 심볼들이 입력되는 경우 각각의 N FFT 처리기들(721, 722, 723, 724, 725, 726, 727)에서 출력된 고속 퓨리에 변환된 값을 입력으로 사용할 수 있다. 이러한 입력 값은 y_fft[s,i]와 y_fft[s+1,i]로 고속 퓨리에 변환된 값이 될 수 있다.

위의 2가지 경우 모두에 대하여, 의 값을 가질 수 있다. d는 지연 모호성 전력 계산기의 index를 나타낸다.

지연 추정기(743)는 위에서 살핀 바와 같이 각 지연 모호성 전력 계산기들(742-1, 742-2, 742-3, 742-4, 742-5, 742-6)의 출력 값을 수신할 뿐 아니라 앞서 도 7a에서 설명한 바와 같이 커버리지 확장 검출부(730)에서 계산된 D_F 값을 이용하여 몇 개의 심볼 길이만큼 지연되어 프리엠블 신호가 수신되는지를 결정(또는 추정)할 수 있다. 즉, 지연 추정기(743)는 프리엠블 심볼 단위의 지연(m)을 추정할 수 있다.

지연 추정기(743)가 추정한 지연을 D_T라 할 때, D_T는 프리엠블 심볼단위의 지연(m)에 N을 곱한 값과 D_F 값의 합(D_T= m X N + D_F)의 값이 될 수 있다.

여기서 N은 하나의 프리엠블 심볼을 구성하는 샘플의 수이고, m은 프리엠블 심볼단위 지연이며, D_F는 프리엠블 심볼 이내의 지연을 나타내는 프렉셔널 지연(Fractional delay)이다.

다시 도 7a를 참조하면, 프리엠블 결정부(750)는 커버리지 확장 검출부(730)에서 출력된 최대 에너지 값과 지연 모호성 검출부(740)에서 출력된 추정한 지연(D_T) 값을 이용하여 프리엠블이 수신되었는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 프리엠블 결정부(750)는 커버리지 확장 검출부(730)에서 출력된 최대 에너지 값과 미리 설정된 임계값(threshold value)을 비교하여 프리엠블이 수신되었는지 여부를 결정할 수 있다.

프리엠블 결정부(750)는 커버리지 확장 검출부(730)로부터 수신된 최대 에너지가 미리 설정된 임계값 보다 큰 경우 프리엠블이 수신된 것으로 결정할 수 있다. 반대로 프리엠블 결정부(750)는 커버리지 확장 검출부(730)로부터 수신된 최대 에너지가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같은 경우 신호가 없는 것으로 결정할 수 있다.

도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기 및 지연 모호성 전력 계산기의 구성에 대한 예시도이다.

먼저 도 8a에서 도 7a에서 설명한 FD 시퀀스 생성기(760)는 동일한 참조부호를 사용하고 있으며, Psymbol(s) 생성기(801)와 Psymbol(s+1) 생성기(802)는 새로운 참조부호를 사용하기로 한다.

지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)는 도 7c에서 설명한 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741)을 구성하는 하나의 실시예가 될 수 있다. 또한 전력 지연 모호성 계산기들(742-1. 742-2, 742-3, 742-4, 742-4, 742-5, 742-6)은 모두 동일한 구성을 가질 수 있다. 도 8a에서는 하나의 전력 지연 모호성 계산기에 대하여 820의 참조부호를 사용하였다. 따라서 도 7c의 전력 지연 모호성 계산기들을 도 8a의 실시 예에 따라 구현하는 경우 참조부호 820의 구성을 가질 수 있다.

먼저 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)의 구성을 살펴보면, N IFFT 처리기(811), 제로패더(812) 및 2N FFT 처리기(813)를 포함할 수 있다. FD 시퀀스 생성기(760)는 N FFT 처리된 FD 시퀀스를 생성하여 출력한다. FD 시퀀스 생성기(760)의 출력은 s_fd[i]로 표현할 수 있다. 여기서도 앞서 설명한 바와 같이 i는 0부터 N-1의 값을 가질 수 있다. 즉, N 크기의 FD 시퀀스가 생성되어 출력되는 것이다.

N IFFT 처리기(811)는 FD 시퀀스 생성기(760)의 출력을 시간 영역의 신호로 변환하여 출력할 수 있다. N IFFT 처리기(811)에서 시간 영역으로 변환된 출력은 2N FFT 처리기(813)로 입력될 수 있다.

제로 패더(812)는 N 개의 zero(0)를 삽입하여 N IFFT 처리기(811)의 출력과 함께 2N FFT 처리기(813)로 제공할 수 있다.

N IFFT 처리기(811)의 출력과 제로 패더(812)의 출력을 입력으로 하는 2N FFT 처리기(813)는 2N 길이의 FD 시퀀스를 생성하여 전력 지연 모호성 계산기로 제공할 수 있다. FD 시퀀스 생성기(760)을 그대로 이용하지 않는 이유는 아래와 같다.

앞서 도 7c에서 설명한 지연 모호성 전력 계산기들(742-1. 742-2, 742-3, 742-4, 742-4, 742-5, 742-6)이 인접한 2개의 프리엠블 심볼을 입력으로 한다. 따라서, 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)의 출력이 지연 모호성 전력 계산기(820)의 입력에 대응하는 형태 즉, 동일한 길이를 가져야 하기 때문에 전력에 영향을 주지 않는 제로(0) 값을 패딩함으로써 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기를 구현하는 것이다. 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)에서 생성된 FD 시퀀스는 s_fdamb[j]로 출력될 수 있다. 이때, j는 0부터 2N-1까지의 값을 가질 수 있다. 즉, 2N 길이의 FD 시퀀스를 생성할 수 있다.

전력 지연 모호성 계산기(820)는 도 7c에서 설명한 바와 같이 인접한 2개의 프리엠블 심볼을 입력으로 한다. 따라서 2개의 인접한 프리엠블 심볼을 처리하는 Psymbol(s) 생성기(801)와 Psymbol(s+1) 생성기(802)로부터 프리엠블 심볼들을 수신할 수 있다. 구체적으로 전력 지연 모호성 계산기(820)의 2N FFT 처리기(821)는 Psymbol(s) 생성기(801)와 Psymbol(s+1) 생성기(802)로부터 각각의 프리엠블 심볼들을 수신할 수 있다.

2N FFT 처리기(821)는 각 심볼 생성기들(801, 802)로부터 수신된 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다. 이때, 2개의 프리엠블 심볼의 길이에 해당하므로 2N FFT 처리기(821)에서 2개의 프리엠블 심볼을 한 번에 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다.

시퀀스 상관기(822)는 2N FFT 처리기(821)로부터 수신된 2개의 프리엠블 심볼 길이에 대응한 주파수 영역의 신호와 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)의 출력에 대하여 상관을 계산할 수 있다. 2N FFT 처리기(821)로부터 출력된 신호와 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)의 출력 신호에 대하여 상관을 계산하는 것은, 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(810)의 컨쥬게이트(conjugate)와 2N FFT 처리기(821)의 출력을 곱하여 구할 수 있다.

시퀀스 상관기(822)에서 상관 처리가 이루어진 신호는 2N 길이를 갖는 2개의 신호들을 이용하여 상관 처리를 한 것이기 때문에 2N 길이의 신호이다. 따라서 2N IFFT 처리기(823)는 시퀀스 상관기(822)의 출력을 다시 시간 영역의 신호로 변환시킬 수 있다. 2N IFFT 처리기(823)의 입력이 2N 길이기 때문에 2N 길이의 IFFT를 수행하게 된다.

2N IFFT 처리기(823)의 출력 중 처음부터 N개의 출력은 전력 계산기(824)로 입력되고, 나머지 N개의 입력은 샘플 제거기(825)로 입력될 수 있다. 전력 계산기(824)는 N개의 입력에 대하여 복소수의 절대값 제곱을 수행하여 샘플의 전력을 계산할 수 있다.

또한 샘플 제거기(825)는 입력을 제거할 수 있다. 이는 도 6에서 설명한 바와 같이 0부터 N-1개의 샘플만 필요하기 때문이다. 따라서 샘플 제거기(825)의 입력 제거는, 0 ~ N-1개의 샘플만 필요하기 때문에 뒤의 N개 만큼을 제거하는 과정이 될 수 있다.

안테나 결합기(826)는 전력 계산기(824)의 출력을 수신하여 안테나 별로 계산된 전력의 합을 계산할 수 있다. 안테나 결합기(826)는 앞서 도 7b에서 설명한 안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)과 동일한 형태의 계산을 수행할 수 있다. 안테나 결합기(826)의 출력은 도 7c에서 설명한 바와 같이 지연 추정기(743)로 입력될 수 있다.

도 8b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기 및 지연 모호성 전력 계산기의 구성에 대한 예시도이다.

도 8b에서 도 7a에서 설명한 FD 시퀀스 생성기(760)는 동일한 참조부호를 사용하고 있으며, N FFT 처리기들(803, 804)에 대해서는 새로운 참조부호를 사용하기로 한다.

도 8b에 예시한 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(830)는 도 7c에서 설명한 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(741)을 구성하는 하나의 실시예가 될 수 있다. 또한 전력 지연 모호성 계산기들(742-1. 742-2, 742-3, 742-4, 742-4, 742-5, 742-6)은 앞서 설명한 바와 같이 모두 동일한 구성을 가질 수 있다. 도 8b에서도 앞서 도 8a에서 설명한 바와 같이 하나의 전력 지연 모호성 계산기에 대하여 840의 참조부호를 사용하였다. 따라서 도 7c의 전력 지연 모호성 계산기들을 도 8b의 실시 예에 따라 구현하는 경우 참조부호 840의 구성을 가질 수 있다.

먼저 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(830)의 구성을 살펴보면, 도 8a에서 설명한 바와 달리 2배(2x) 보간기(0)(831)로 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기(830)를 구현할 수 있다. FD 시퀀스 생성기(760)의 출력을 s_fd[i]을 수신하여 보간(interpolation)을 수행하고, 지연 모호성을 검출하기 위해 주파수 도메인의 시퀀스를 생성하여 출력할 수 있다. FD 시퀀스 생성기(760)의 출력을 s_fd[i]에서 i는 앞서 설명한 바와 같이 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있으며, N은 자연수이다. 2배 보간기(0)(831)에서의 출력을 s_fdamb[j]라 하면, 앞서 도 8a에서 설명한 바와 같이 j는 0부터 2N-1까지의 값을 가질 수 있으며, N은 자연수이다. 즉, 2배 보간기(0)(831)는 2N 길이의 FD 시퀀스를 생성할 수 있다. 2배 보간기(0)(831)의 출력 시퀀스는 s_fdamb[j]라 하면, j는 0부터 2N-1까지의 값을 가질 수 있으며, N은 자연수이다.

도 8a에서는 Psymbol(s) 생성기(801)와 Psymbol(s+1) 생성기(802)로부터의 출력이 지연 모호성 전력 계산기(820)의 입력으로 사용되었다. 하지만, 도 8b의 실시예에서는 N FFT 처리기들(803, 804)의 출력이 지연 모호성 전력 계산기(840)의 입력으로 사용될 수 있다.

전력 지연 모호성 계산기(820)는 도 7c에서 설명한 바와 같이 인접한 2개의 프리엠블 심볼을 입력으로 한다. 따라서 2개의 인접한 프리엠블 심볼을 처리하는 N FFT 처리기들(803, 804)로부터 프리엠블 심볼들을 수신할 수 있다. 구체적으로 전력 지연 모호성 계산기(820)의 서로 다른 2개의 2x 보간기들(841, 842)로 입력될 수 있다.

2x 보간기(0)(841)는 N FFT 처리기(803)의 출력을 입력으로 하고, 2x 보간기(1)(842)는 N FFT 처리기(804)의 출력을 입력으로 하여, 각각 2배의 길이가 되도록 보간을 수행하여 출력할 수 있다. 구체적으로 2x 보간기(0)(841)는 N FFT 처리기(803)로부터 출력된 y_fft[s,i]을 보간하여 출력하고, 2x 보간기(1)(842)는 N FFT 처리기(804)로부터 출력된 y_fft[s+1]을 보간하여 출력할 수 있다. 여기서 s 값은 앞서 살핀 바와 같이 이 될 수 있다. 또한 N은 자연수이다.

가산기(843)는 2x 보간기(0)(841)의 출력과 2x 보간기(1)(842)의 출력 값을 더하여 시퀀스 상관기(844)로 제공할 수 있다.

시퀀스 상관기(844)는 2x 보간기(0)(831)와 가산기(843)의 각 출력들을 입력으로 하여 상관을 계산할 수 있다. 2x 보간기(0)(831)로부터 출력된 신호와 가산기(843)의 출력 신호에 대하여 상관을 계산하는 것은, 2x 보간기(0)(831)의 컨쥬게이트(conjugate) 가산기(843)의 출력을 곱하여 구할 수 있다.

시퀀스 상관기(844)에서 상관 처리가 이루어진 신호는 2N 길이를 갖는 2개의 신호들을 이용하여 상관 처리를 한 것이기 때문에 2N 길이의 신호이다. 따라서 2N IFFT 처리기(845)는 시퀀스 상관기(844)의 출력을 다시 시간 영역의 신호로 변환시킬 수 있다. 2N IFFT 처리기(845)의 입력이 2N 길이기 때문에 2N 길이의 IFFT를 수행하게 된다.

2N IFFT 처리기(823)의 출력 중 처음부터 N개의 출력은 전력 계산기(846)로 입력되고, 나머지 N개의 입력은 샘플 제거기(847)로 입력될 수 있다. 전력 계산기(846)는 N개의 입력에 대하여 복소수의 절대값 제곱을 수행하여 샘플의 전력을 계산할 수 있다.

또한 샘플 제거기(847)는 입력을 제거할 수 있다. 이는 도 6에서 설명한 바와 같이 0부터 N-1개의 샘플만 필요하기 때문이다. 따라서 샘플 제거기(847)의 입력 제거는, 0 ~ N-1개의 샘플(Sample)만 필요하기 때문에 뒤의 N개 만큼을 제거하는 과정이 될 수 있다.

안테나 결합기(848)는 전력 계산기(846)의 출력을 수신하여 안테나 별로 계산된 전력의 합을 계산할 수 있다. 안테나 결합기(848)는 앞서 도 7b에서 설명한 안테나 결합기들(733-1, 733-2, 733-3)과 동일한 형태의 계산을 수행할 수 있다. 안테나 결합기(848)의 출력은 도 7c에서 설명한 바와 같이 지연 추정기(743)로 입력될 수 있다.

이상에서 설명한 2x 보간기(0)(831)와 전력 지연 모호성 계산기(840)에 포함된 2x 보간기(0)(841) 및 2x 보간기(1)(842)에서 이루어지는 보간 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 <수학식 4> 및 <수학식 5>와 같이 표현될 수 있다. <수학식 4>에서는 2x 보간기(0)(841) 및 2x 보간기(1)(842)의 입력 중 짝수(even) 번째 출력에 대한 처리가 이루어지는 경우이고, <수학식 5>는 2x 보간기(0)(841) 및 2x 보간기(1)(842)에서 홀수(odd) 번째 출력에 대한 처리가 이루어지는 경우를 나타낸다.

여기서 i는 앞서 설명한 바와 같이 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있으며, N은 자연수이다.

위 수학식에서도 i는 0부터 N-1까지의 값을 가질 수 있으며, N은 자연수이다. 또한 p는 합(summation)의 인덱스(index)로, 보간(interpolation)에 사용되는 톤(tone)의 위치를 나타내며, q는 0~1의 값을 가지며, 2개의 보간기(interpolator)에 대한 인덱스(index)이다.

위 <수학식 5>에서 w[q,p]는 보간을 위한 가중치(weight)를 나타내며, 아래의 <수학식 6>과 같은 방법으로 계산할 수 있다.

위 <수학식 5>의 복잡도를 감소시키기 위해 <수학식 5>는 아래의 <수학식 7>과 같이 근사화할 수 있으며, T가 1일 때 p=0,1의 가중치만을 이용하므로, 선형 보간(linear interpolation)을 의미할 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른 지연 모호성 검출부의 지연 추정기에서 지연을 추정하는 경우의 제어 흐름을 예시한 도면이다.

이하 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 지연 추정기(743)에서 이루어지는 지연 모호성을 추정하는 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

지연 추정기(743)는 지연 추정이 시작되면, 900동작에서 변수 m과 n을 각각 0으로 초기화할 수 있다. 여기서 변수 m과 n은 기지국에서 프리엠블 심볼 지연의 확장을 검사할 수 있도록 하기 위한 변수가 될 수 있다. 앞서 본 개시에서 설명한 바와 같이 기지국은 하나의 프리엠블 심볼 길이보다 긴 길이로 지연된 프리엠블 심볼을 수신하도록 하기 위한 방안들을 설명하였다. 이에 따라 지연 추정기(743)는 2개의 프리엠블 심볼 길이 또는 그 이상의 프리엠블 심볼 길이만큼 지연되어 프리엠블이 수신되더라도 이를 검출할 수 있어야 한다.

따라서 지연 추정기(743)는 902동작에서 n 값이 M-1보다 작은가를 검사할 수 있다. n이 M-1보다 작은 경우 904동작으로 진행하고, n이 M-1보다 크거나 같은 경우 도 9c의 924동작으로 진행한다. 여기서 M은 기지국에서 허용하는 프리엠블의 지연에 대한 값이 될 수 있다. 앞서 설명에서 표준에 따르면 기지국은 최대 1개의 프리엠블 심볼 길이만큼의 지연만을 허용할 수 있다. 하지만 본 개시에서는 M개의 프리엠블 심볼 길이(여기서 M은 2 이상의 자연수)만큼 지연을 검출하도록 하였으므로, n 값이 (M-1)의 값보다 작은가를 검사하는 것은 M-1번의 비교를 통해 M 심볼 내의 심볼 지연(Delay)을 찾기 위함이다.

902동작의 검사결과 n이 M-1보다 작은 경우 지연 추정기(743)는 904동작에서 J 값을 M-n-1로 설정하고, 변수 k와 AmbA 및 AmbB를 모두 0으로 초기화 할 수 있다. 여기서 J는 비교하는 두 개의 모호 에너지(ambiguity energy)에서 DAsymbol의 차이를 나타내는 변수가 될 수 있다. 0 심볼 지연(symbol delay)와 4 심볼 지연(symbol delay)의 모호 에너지를 비교한다면, J는 4가 된다. 본 개시에 따른 제어 흐름은 시작 시 0 심볼 지연과 M-1 심볼 지연의 에너지를 비교하고, 0 심볼 지연의 에너지가 작으면, 다음 단계에서 1심볼 지연과 M-1 심볼 지연을 비교하는 과정으로 단계별로 하나씩 줄여가면서 경우를 가정하여 예시된 흐름도이다. 따라서 최종적으로 x심볼 지연과 x+1 심볼 지연을 비교하여 비교된 에너지들 중 큰 심볼 에너지 하나를 선택하는 동작이 될 수 있다. 또한 AmbA와 AmbB는 앞선 도 7c에서 설명한 바와 같이 비교하고자 하는 심볼들의 에너지 합이 될 수 있다. 또한 k는 현재 비교하는 2개의 심볼 지연에서 DAsymbol 차이만큼 더하기 위한 변수가 될 수 있다.

900동작에서 m 값은 0으로 설정되었기 때문에 J 값은 M-1의 값이 되며, 변수 k와 AmbA 및 AmbB는 모두 0의 값으로 설정될 수 있다.

이후 지연 추정기(743)는 906동작에서 k 값이 J보다 작은가를 검사할 수 있다. 지연 추정기(743)는 906동작의 검사결과 k 값이 J 보다 작은 경우 908동작으로 진행하고, k 값이 J 보다 크거나 같은 경우 도 9b의 918동작으로 진행할 수 있다.

지연 추정기(743)는 906동작에서 908동작으로 진행하면, k 값이 (S+1)의 값보다 작은가를 식별할 수 있다. 여기서 S는 프리엠블 심볼의 개수가 될 수 있다. 따라서 908동작은 k 값이 프리엠블 범위 내에 있는가를 식별하기 위한 동작이 될 수 있다. 지연 추정기(743)는 908동작의 검사결과 k 값이 (S+1)의 값보다 작은 경우 910동작으로 진행하고 k 값이 (S+1)의 값보다 크거나 같은 경우 912동작으로 진행할 수 있다.

지연 추정기(743)는 910동작에서 AmbA 값을 AmbA에 Yamb[2 X (m+k), D_F]로 계산할 수 있다. Yamb[2 X (m+k), D_F]는 앞서 설명한 도 7c에서 지연 모호성 전력 계산기들 중 특정한 전력 계산기의 출력이 될 수 있다. 또한 D_F는 전파 지연 및 다중 경로의 지연에 의한 fractional delay로, 최대 에너지 검출부(734)에서 검출된 값이 될 수 있다.

이후 지연 추정기(743)는 912동작에서 k 값이 (J-S-1)보다 크거나 같은지를 식별할 수 있다. 이와 같은 비교는 도 5 및 도 7c에서 설명한 바와 같다. 예컨대, 도 5에서와 같이 1심볼 차이의 모호성 에너지 비교 시에 서로 차이가 발생하는 2개의 에너지 즉, AmbA = DAsymbol[0,0]와 AmbB = DAsymbol[1,S]만을 비교함으로써 계산할 수 있다. 이는 도 7c를 참조하면, AmbA = Yamb[0,D_F]로, 도 5에서 설명한 DAsymbol[0,0]이 되며, AmbB = Yamb[1,D_F]로 도 5에서 설명한 DAsymbol[1,S]가 될 수 있다. 만약 2심볼 차이가 있는 2개의 모호성 에너지(Ambiguity energy)이 비교 시에 AmbA와 AmbB는 각각 아래와 같이 설정될 수 있다.

AmbA = Yamb[0,D_F] + Yamb[2,D_F]로, 도 5에서는 DAsymbol[0,0]+ DAsymbol[0,1]에 대응할 수 있다.

AmbB = Yamb[1,D_F] + Yamb[3,D_F]로, 도 5의 경우 DAsymbol[2,S-1] + DAsymbol[2,S]에 대응할 수 있다.

912동작의 식별 결과 k 값이 (J-S-1)보다 크거나 같은 경우 지연 추정기(743)는 914동작으로 진행하고, k 값이 (J-S-1)보다 작은 경우 916동작으로 진행할 수 있다.

지연 추정기(743)는 914동작에서 AmbB를 AmbB에 Yamb[2 X (m+k)+1, D_F]로 계산할 수 있다. 이후 지연 추정기(743)는 916동작에서 k 값을 1 증가시킨 후 906동작으로 진행할 수 있다.

한편 906동작에서 k 값이 J 값보다 크거나 같은 경우 지연 추정기(743)는 도 9b의 918동작으로 진행할 수 있다. 지연 추정기(743)는 918동작에서 AmbA 값이 AmbB 값보다 작은지를 식별할 수 있다. 이 동작은 AmbA 값과 AmbB 값에서 공통 부분을 제외한 차이가 있는 에너지만을 비교하는 과정이 될 수 있다. 만일 AmbA 값이 AmbB 값보다 작은 경우 920동작으로 진행하여 m 값을 1 증가시킬 수 있다. 여기서, m은 비교하는 AmbA에 해당하는 심볼 지연 값을 나타낸다. M이 4인 예에서, m이 0에서 시작할 때, 0심볼과 3심볼을 비교할 수 있다. 이때 3심볼의 에너지가 크면, 이후 m이 1증가하고(m=1), 이에 따라 1심볼과 3심볼을 비교할 수 있다. 비교 결과 1심볼이 큰 경우를 가정하면, 다시 m은 1을 유지하며, 1심볼과 2심볼을 비교할 수 있다. 이러한 비교 과정을 통해 m 값의 유지 또는 증가가 이루어지고, 이에 기반하여 심볼 간격들 간의 에너지 비교가 이루어질 수 있다.

지연 추정기(743)는 918동작에서 또는 920동작에서 922동작으로 진행하는 경우 n 값을 1 증가시킨 후 도 9a의 902동작으로 진행할 수 있다.

한편, 902동작의 검사 결과 n 값이 (M-1) 보다 작지 않은 경우 즉, n 값이 (M-1)과 같거나 또는 (M-1)보다 큰 경우 도 9c의 924동작으로 진행할 수 있다. 지연 추정기(743)는 924동작에서 DT 값을 앞서 설명한 바와 프리엠블 심볼단위의 지연(m)에 N을 곱한 값과 D_F 값의 합(D_T= m X N + D_F)으로 설정한 후 지연 추정을 완료할 수 있다.

이상에서 설명한 방법에 따라 기지국의 프리엠블 검출기 즉, PRACH 검출기(detector)는 기지국이 측정할 수 있는 PRACH 측정 범위가 하나의 프리엠블 심볼 범위에서 M개의 프리엠블 심볼 범위까지 확장될 수 있다. 이는 위의 <표 1>에서 살핀 바와 같이 극도로 좁은 범위만 커버할 수 있는 기지국의 범위를 확장할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 또한 기지국에서 PRACH 검출기에서 수신된 프리엠블에 기반하여 단말과 기지국 간의 거리를 예측할 수 있으므로, 데이터의 송/수신에도 이를 활용할 수 있다. 뿐만 아니라 기지국에서 프리엠블 신호를 추정함에 있어 신호의 성능 열화를 방지할 수 있다.

또한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 도 8a 내지 도 8b에서는 다양한 형태를 예시하고자 하였으나, 본 발명의 모든 형태를 다 예시할 수 없으며, 본 발명의 사상과 동일한 내용을 기반으로 구성되는 다양한 변형 실시가 가능하다.

101, 104, 106: 전자장치 108: 서버
120, 121, 123: 프로세서
130, 132, 134, 136, 178: 메모리
140: 프로그램 142: 운영체제
144: 미들웨어 146: 어플레케이션
150: 입력 모듈 155: 음향 출력 모듈
180: 오디오 모듈 176: 센서모듈
177: 인터페이스 178: 연결단자
178 햅틱 모듈 180: 카메라 모듈
188: 전력 관리 모듈 189: 배터리
190, 192, 194: 통신모듈 196: 가입자 식별 모듈
197: 안테나 모듈 199: 제2네트워크
210: CP
221, 222, 223, 601, 602, 801, 802: Psymbol
300: PRACH 검출기
301, 301-1, 301-2, 301-3, 721-727, 803, 804, 813, 821: FFT 처리기
310-1, 310-2, 310-3, 731-1, 731-2, 731-3, 731-4, 731-5: 심볼 전력 계산기
320, 732-1. 732-2, 732-3: 넌코히어런트 합 계산기
330, 733-1, 733-2, 733-3, 826, 848: 안테나 결합기
340, 734: 최대 에너지 검출부
350, 750: 프리엠블 결정부 312, 822: 시퀀스 상관기
313, 811, 823, 845: IFFT 처리기 314, 824, 846: 전력 계산기
730: 커버리지 확장 검출부 740: 지연 모호성 검출부
741: 지연 모호성 FD 시퀀스 생성기
742-1 ~ 742-6: 지연 모호성 전력 계산기
743: 지연 추정기 760: 시퀀스 생성기
825, 847: 샘플 제거기 831, 841, 842: 보간기
843: 가산기

Claims

기지국에서 임의 접속(random access) 채널의 프리엠블(preamble) 신호를 검출하기 위한 장치에 있어서,
각 안테나마다 임의 접속 채널을 통해 제3시간 동안 프리엠블 심볼들을 수신하여 프리엠블 심볼 단위로 변환하는 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부, 상기 제3시간은 프리엠블 바디를 구성하는 프리엠블 심볼들의 전송에 필요한 제1시간과 적어도 둘 이상의 프리엠블 심볼이 전송되는 제2시간의 합이고;
상기 프리엠블 심볼 단위 데이터 생성부의 각 출력을 각각 고속 퓨리에 변환하는 제1고속 퓨리에 변환 처리부;
단말이 송신하는 상기 프리엠블 바디에 사용된 프리엠블 시퀀스와 동일한 프리엠블 시퀀스를 생성하는 제1시퀀스 생성기;
상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환된 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 각 프리엠블 심볼들의 심볼 전력을 계산하고, 상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들마다 넌코히어런트(non-coherent) 합을 계산하고, 각 안테나 별로 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합을 결합하고, 상기 결합된 넌코히어런트 합들 중 최대 에너지 값과 상기 최대 에너지 값을 갖는 상기 프리엠블 심볼들의 제1지연 값(D_F)을 검출하는 커버리지 확장 검출부;
상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속하는 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력을 계산하고, 상기 연속한 2개의 프레임블 심볼들의 전력을 이용하여 상기 프리엠블 심볼들의 제2지연 값(D_T)을 추정하는 지연 모호성 검출부; 및
상기 제2지연 값과 상기 최대 에너지 값을 이용하여 프리엠블의 수신 여부를 결정하는 프리엠블 결정부;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 커버리지 확장 검출부는,
상기 제1시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환기들에 의해 고속 퓨리에 변환된 심볼들 각각에 대한 프리엠블 심볼의 전력을 계산하는 제1심볼 전력 계산기들;
상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들 단위로 넌코히어런트 합을 계산하는 넌코히어런트 합 계산기들:
상기 각 안테나마다 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합을 결합하는 제1안테나 결합기들; 및
상기 제1안테나 결합기들의 출력을 이용하여 상기 결합된 넌코히어런트 합들 중 최대 에너지 값과 상기 최대 에너지 값을 갖는 상기 프리엠블 심볼들의 제1지연 값을 계산하여 출력하는 최대 에너지 검출부;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제2항에 있어서, 상기 각 심볼 전력 계산기들은,
상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 제1고속 퓨리에 변환된 프리엠블 심볼과 시퀀스 상관을 수행하는 시퀀스 상관기;
상기 시퀀스 상관된 신호를 역 고속 퓨리에 변환하는 제1역 고속 퓨리에 변환기; 및
상기 제1역 고속 퓨리에 변환된 신호의 전력을 계산하는 제1전력 계산기;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 지연 모호성 검출부는,
상기 제1시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 제2시퀀스를 생성하는 제2시퀀스 생성기;
상기 제2시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 상기 수신된 프리엠블 심볼들 중에서 2개의 연속하는 프리엠블 심볼들에 대한 전력을 계산하는 제2전력 계산기들; 및
상기 제1지연 값과 상기 제2전력 계산기들의 출력을 이용하여 상기 제2지연 값을 추정하는 지연 추정기;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2시퀀스 생성기는,
상기 제1시퀀스 생성기의 출력을 역 고속 퓨리에 변환하는 제2역 고속 퓨리에 변환기;
상기 제1시퀀스 생성기의 프리엠블 시퀀스 길이만큼의 제로(0) 값을 출력하는 제로 패더; 및
상기 제2역 고속 퓨리에 변환기의 출력과 상기 제로 패더의 출력을 결합하여 고속 퓨리에 변환하는 제2고속 퓨리에 변환기;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제5항에 있어서, 상기 각 제2전력 계산기들은,
상기 2개의 연속한 프리엠블 심볼들을 한번에 고속 퓨리에 변환하는 제3고속 퓨리에 변환기;
상기 제2시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 상기 제2고속 퓨리에 변환된 심볼과 상관을 계산하는 제2시퀀스 상관기;
상기 제2시퀀스 상관기의 출력을 역 고속 퓨리에 변환하는 제3역 고속 퓨리에 변환기;
상기 제3역 고속 퓨리에 변환된 출력에서 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼에 대해서만 전력을 계산하는 전력 계산기;
상기 전력 계산이 이루어지지 않는 신호를 제거하는 샘플 제거기; 및
상기 각 안테나 별로 동일한 프리엠블 심볼에 대하여 전력 계산된 값들을 결합하는 제2안테나 결합기;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2시퀀스 생성기는,
상기 제1시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 2배의 길이가 되도록 보간(interpolation)을 수행하는 제1보간기를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제7항에 있어서, 상기 각 제2전력 계산기들은,
상기 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 하나의 프리엠블 심볼마다 2배의 길이가 되도록 연산하는 제2보간기 및 제3보간기;
상기 제2보간기 및 제3보간기의 출력을 가산하는 가산기;
상기 제2시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 상기 가산기의 출력과 상관을 계산하는 제3시퀀스 상관기;
상기 제3시퀀스 상관기의 출력을 역 고속 퓨리에 변환하는 제4역 고속 퓨리에 변환기;
상기 제4역 고속 퓨리에 변환된 출력에서 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼에 대해서만 전력을 계산하는 전력 계산기;
상기 전력 계산이 이루어지지 않는 신호를 제거하는 샘플 제거기; 및
상기 각 안테나 별로 동일한 프리엠블 심볼에 대하여 전력 계산된 값들을 결합하는 제3안테나 결합기;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리엠블 결정부는,
상기 프리엠블이 수신된 것으로 결정된 경우 상기 프리엠블의 수신 위치를 더 결정하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 장치.
기지국에서 임의 접속(random access) 채널의 프리엠블(preamble) 신호를 검출하기 위한 방법에 있어서,
각 안테나마다 임의 접속 채널을 통해 제3시간 동안 프리엠블 신호를 수신하는 단계, 상기 제3시간은 프리엠블 바디를 구성하는 프리엠블 심볼들의 전송에 필요한 제1시간과 적어도 둘 이상의 프리엠블 심볼이 전송되는 제2시간의 합이고;
상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들을 하나의 프리엠블 심볼 단위로 분할하는 단계;
상기 분할된 각 프리엠블 심볼들을 각각 고속 퓨리에 변환하는 제1고속 퓨리에 변환 단계;
단말이 송신하는 상기 프리엠블 바디에 사용된 프리엠블 시퀀스와 동일한 제1프리엠블 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 각 안테나마다 상기 제1고속 퓨리에 변환된 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 각 프리엠블 심볼들의 심볼 전력을 계산하는 단계;
상기 각 안테나마다 상기 전력 계산된 프리엠블 심볼들 내에서 상기 제1시간에 대응하는 연속하는 프리엠블 심볼들마다 넌코히어런트(non-coherent) 합을 계산하는 단계;
상기 각 안테나마다 상기 동일한 위치의 프리엠블 심볼들에 대하여 계산된 넌코히어런트 합들을 결합하는 단계;
상기 넌코히어런트 합의 값들 중 최대 에너지 값을 검출하는 단계;
상기 최대 에너지 값을 갖는 연속한 프리엠블 심볼들에 대한 제1지연 값(D_F)을 생성하는 단계;
상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력을 계산하는 단계;
상기 2개의 연속한 프레임블 심볼들의 전력을 이용하여 상기 프리엠블 심볼들의 제2지연 값(D_T)을 추정하는 단계; 및
상기 제2지연 값과 상기 최대 에너지 값을 이용하여 프리엠블의 수신 여부를 결정하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제10항에 있어서, 상기 각 프리엠블 심볼들의 전력 계산은,
상기 제1프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 제1고속 퓨리에 변환된 프리엠블 심볼과 시퀀스 상관을 수행하는 단계;
상기 시퀀스 상관된 신호를 역 고속 퓨리에 변환하는 단계; 및
상기 역 고속 퓨리에 변환된 신호의 전력을 계산하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제10항에 있어서, 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력 계산은,
상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 상기 프리엠블 시퀀스의 2배 길이가 되는 제2시퀀스를 생성하는 단계;
상기 제2시퀀스를 이용하여 상기 수신된 프리엠블 심볼들 중에서 2개의 연속하는 프리엠블 심볼들에 대한 제2전력을 계산하는 단계; 및
상기 제1지연 값과 상기 제2전력 계산 값들을 이용하여 상기 제2지연 값을 추정하는 단계;를 더 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제12항에 있어서, 상기 제2시퀀스는,
상기 프리엠블 시퀀스를 역 고속 퓨리에 변환하는 단계;
상기 역 고속 퓨리에 변환된 프리엠블 시퀀스에 동일한 길이의 제로 값을 패딩하는 단계; 및
상기 제로 값이 패딩된 역 고속 퓨리에 변환된 신호를 한 번에 고속 퓨리에 변환하여 생성하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 각 제2전력은,
상기 2개의 연속한 프리엠블 심볼들을 한번에 고속 퓨리에 변환하는 제3고속 퓨리에 변환 단계;
상기 제2시퀀스를 이용하여 상기 제2고속 퓨리에 변환된 심볼과 상관을 계산하는 제2상관 단계;
상기 제2상관 단계에서 계산된 값을 역 고속 퓨리에 변환하는 제3역 고속 퓨리에 변환 단계;
상기 제3역 고속 퓨리에 변환된 출력에서 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼에 대해서만 전력을 계산하는 단계;
상기 전력 계산이 이루어지지 않는 신호를 제거하는 단계; 및
상기 각 안테나 별로 동일한 프리엠블 심볼에 대하여 전력 계산된 값들을 결합하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 제2시퀀스는,
상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 2배의 길이가 되도록 보간(interpolation)을 수행하는 제1보간 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제15항에 있어서, 상기 제3시간 동안 수신된 프리엠블 심볼들에서 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 상기 프리엠블 시퀀스를 이용하여 전력 계산은,
상기 2개의 연속한 프리엠블 심볼들에 대하여 하나의 프리엠블 심볼마다 2배의 길이가 되도록 연산하는 단계;
상기 2배의 길이가 된 2개의 연속한 프리엠블 심볼들을 가산하는 단계;
상기 제2시퀀스 생성기의 출력을 이용하여 상기 가산된 값과 상관을 계산하는 제3상관 단계;
상기 제3상관된 값을 역 고속 퓨리에 변환하는 제4역 고속 퓨리에 변환 단계;
상기 제4역 고속 퓨리에 변환된 신호에서 하나의 프리엠블 심볼 길이만큼에 대해서만 전력을 계산하는 단계;
상기 전력 계산이 이루어지지 않는 신호를 제거하는 단계; 및
상기 각 안테나 별로 동일한 프리엠블 심볼에 대하여 전력 계산된 값들을 결합하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
상기 프리엠블이 수신된 것으로 결정된 경우 상기 프리엠블의 수신 위치를 결정하는 단계,를 더 포함하는, 기지국에서 임의접속 채널의 프리엠블 신호를 검출하기 위한 방법.