WO2013125925A1 - 동기를 트랙킹하는 방법 및 장치 - Google Patents

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tracking
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signal
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김학성
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엘지전자 주식회사
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    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Definitions

  • the present invention relates to wireless communications, and more particularly, to a method and apparatus for tracking radio term synchronization in a wireless communication system.
  • 3GPP LTE long term evolution
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • 3GPP LTE uses orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) in downlink and single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) in uplink.
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • MIMO multiple input multiple output
  • LTE-A 3GPP LTE-Advanced
  • D2D communication is a distributed communication technology in which neighboring wireless nodes directly carry traffic directly.
  • a wireless node such as a mobile phone, finds another wireless node that is physically adjacent to itself, establishes a communication session, and transmits traffic.
  • D2D communication can solve the traffic overload problem by distributing traffic concentrated at the base station.
  • D2D technologies such as Bluetooth and WiFi Direct support direct wireless node-to-node communication without the support of base stations.
  • D2D communication needs to consider propagation delay between wireless nodes.
  • Bluetooth supports data communication between wireless nodes up to 100 meters away, but the actual range is far below this. As the distance between wireless nodes becomes further, it is necessary to consider pathloss and timing advance.
  • the present invention provides a method and apparatus for tracking radio synchronization.
  • a method of tracking inter-device synchronization in a wireless communication system includes a receiver receiving a tracking signal from a transmitter in a subframe, and the receiver using the received tracking signal to estimate a timing offset between the transmitter and the receiver.
  • the subframe includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols, the tracking signal is received in the last OFDM symbol of the subframe, and the tracking signal is N (N> 1) times in the last OFDM symbol. Contains a repeating sequence.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the method may further include receiving, by the receiver, information regarding a timing advance between the transmitter and the base station from the base station, wherein the timing offset may be estimated based on the tracking signal and the TA.
  • the tracking signal may be repeated N times based on the Zadoff-Chu sequence.
  • a receiver for tracking device-to-device synchronization in a wireless communication system includes a signal receiver that receives a tracking signal in a subframe from a transmitter, and estimates a timing offset between the transmitter and the receiver by using the received tracking signal.
  • An offset estimator is included in a signal receiver that receives a tracking signal in a subframe from a transmitter, and estimates a timing offset between the transmitter and the receiver by using the received tracking signal.
  • FIG. 2 shows a subframe structure for D2D communication according to an embodiment of the present invention.
  • 3 shows an example of tracking using a sequence repeated N times.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a tracking method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a subframe structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a mobile terminal (MT).
  • a base station generally refers to a fixed station for communicating with a wireless device, and may be referred to in other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • LTE includes LTE and / or LTE-A.
  • the LTE system is not allowed for radio period direct communication, but is scheduled by the base station.
  • D2D device-to-device
  • the first wireless device 20 and the second wireless device 30 respectively establish a connection (eg, RRC (Radio Resource Control) connection) with the base station 10.
  • a connection eg, RRC (Radio Resource Control) connection
  • the first wireless device 20 and the second wireless device 30 are at a distance that can communicate with each other and perform peer discovery for identifying each other (S110).
  • the first wireless device 20 and the second wireless device 30 may each broadcast an identification message and / or a synchronization signal including their own identification information.
  • the first wireless device 20 and the second wireless device 30 may periodically search for an identification message of the peer device or may search for the request of the base station.
  • the first wireless device 20 exemplarily transmits data to the second wireless device 30.
  • the first wireless device 20 transmits a schedule request for transmission to the second wireless device 30 to the base station 10 (S120).
  • the scheduling request may include information regarding a channel state (eg, CQI, timing difference, etc.) between the first wireless device 20 and the second wireless device 30.
  • the base station 10 sends a resource allocation to the first wireless device 20 (S130).
  • the first wireless device 20 transmits a data packet to the second wireless device 30 based on the resource allocation (S140).
  • an embodiment of the present invention may be applied to direct wireless period communication without involvement of a base station.
  • D2D communication it is first necessary to synchronize peer wireless devices. After performing the synchronization, the connection between the wireless devices is established. Afterwards, time / frequency synchronization is continuously performed to overcome communication problems caused by timing jitter due to channel change, propagation delay or difference in synchronization conditions between wireless devices. tracking is required.
  • CRS cell-specific reference signal
  • a subframe is a resource allocation unit including a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols.
  • the data packet may be transmitted in one or more OFDM symbols of the subframe.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • the length of one subframe may be 1 ms.
  • a subframe includes 14 OFDM symbols, but this is only an example.
  • OFDM symbol is only for representing one symbol period in the time domain, since 3GPP LTE uses orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) in downlink (DL), multiple access scheme or name There is no limit on.
  • OFDM symbol may be called another name such as a single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) symbol, a symbol period, and the like.
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • FIG. 2 shows a subframe structure for D2D communication according to an embodiment of the present invention.
  • the subframe includes 14 OFDM symbols, and a tracking signal is transmitted on the last OFDM symbol.
  • the tracking signal can be used to synchronize or track synchronization between wireless devices.
  • the name tracking signal is only an example.
  • the tracking signal is a signal known to each other for a period of time, and various terms such as a reference signal, a channel state information (CSI) signal, a sounding signal, a tracking signal, a preamble, or a midamble are also used. Can be called.
  • CSI channel state information
  • An OFDM symbol to which a tracking signal is transmitted is called a tracking symbol.
  • the position or number of tracking symbols in the subframe may be changed.
  • the tracking signal can be transmitted in the first and last OFDM symbol. Alternatively, the tracking signal may be transmitted in at least one of 14 OFDM symbols.
  • the tracking signal may include a sequence repeated N (N> 1) times in one OFDM symbol. 2 shows that the sequence is repeated twice in the last OFDM symbol.
  • a well-known sequence such as a Zadoff-Chu sequence may be used.
  • the Zadoff-Chu sequence of length Ns may be defined as follows.
  • a sequence for an uplink reference signal shown in Section 5.5.1 of 3GPP TS 36.211 V10.4.0 (2011-12) may be used as a tracking signal.
  • the tracking signal is transmitted by repeating the sequence N times in the time domain.
  • the tracking signal is a sequence repeated N times in one OFDM symbol.
  • 3 shows an example of tracking using a sequence repeated N times.
  • a sequence repeated N times is easy to solve timing jitter.
  • the receiver uses the nature of the repeated sequence, the receiver analyzes the signal taken during the capturing window (CW) at its reference point (e.g. subframe boundary), so that the received signal is sent by the transmitter.
  • the timing jitter can be tracked by estimating how much the cyclic shift value has changed from.
  • the receiver knows the basic sequence (root index and cyclic shift value) of the synchronization signal to be transmitted by the transmitter.
  • the receiver demodulates the sequence received at the subframe boundary. If the cyclic shift of the demodulated sequence is shifted by k, the receiver calculates a timing difference corresponding to k, thereby adjusting the timing.
  • the Zadoff-Chu sequence is advantageous for this purpose because the timing difference appears as a cyclic shift difference in the time domain.
  • the receiver may also report information about the measured timing difference to the transmitter and / or the base station.
  • the base station or transmitter can be used to adjust or manage the synchronization of the inter-device communication based on the reported timing difference.
  • the sequences A 1 , A 2 ,..., A N may all be the same or may be different.
  • the sequences A 1 , A 2 ,..., A N may be generated by varying the cyclic shift based on the index n.
  • a power offset can be set between the sequences A 1 , A 2 ,..., A N.
  • a 1 may be set to have the highest transmit power, or vice versa
  • a N may be set to have the highest transmit power.
  • the number of repetitions may vary according to subframes or systems.
  • the number of repetitions may be changed periodically or at the request of the base station.
  • the number of repetitions may be 2 or 4 times in units of 10 subframes.
  • the number of repetitions can be changed even within a subframe. For example, assuming that a tracking signal is transmitted in the first and last OFDM symbols of a subframe, the tracking signal may be repeated four times and repeated twice in the last OFDM symbol.
  • Additional information may be included in the sequence according to the root index and / or the cyclic shift value of the sequence.
  • additional information may be included according to the repeated pattern, the scramble sequence for the repeated sequence (or the initialization for the scramble sequence).
  • the additional information may include at least one of an identifier, usage, decoding information, demodulation information, bandwidth, MIMO information (rank, antenna port, etc.) of the transmitter.
  • the wireless device can measure more accurately if it knows the timing adavnce of the peer wireless device it is capturing.
  • the second wireless device WD2 may know the UL TA TA1 of the first wireless device WD1. For example, the base station may inform the second wireless device WD2 of TA1. If D2D communication is performed using an uplink (UL) subframe, the second wireless device WD2 may estimate the UL subframe boundary of the first wireless device WD1 based on the TA1. The second wireless device WD2 may estimate the timing difference due to the delay by capturing the received signal during the capture window in the tracking symbol based on the UL subframe boundary of the first wireless device WD1.
  • UL uplink
  • the tracking signal exemplarily describes the sequence A 1 , A 2 repeated twice.
  • TA1 which is a difference between DL transmission and DL reception of the first wireless device WD1, is defined, and the second wireless device WD2 and the third wireless device WD3 receive information about the TA1 from the base station.
  • the first wireless device WD1 transmits a data packet to the second wireless device WD2 and / or the third wireless device WD3 through the UL subframe.
  • the second wireless device WD2 reflects TA1 to obtain a second wireless device TX subframe boundary. Based on this, the capture window is set to a part of the tracking symbol (ie, the last OFDM symbol).
  • the tracking sequence samples can be compared with a reference cyclic shift value to determine how much the phase / frequency is shifted or how delayed in the time domain. Accordingly, the second wireless device WD2 may obtain a timing offset TO1 between the Tx subframe boundary of the first wireless device WD1 and the Tx subframe boundary of the second wireless device WD2.
  • the third wireless device WD3 may obtain a timing offset TO2 between the Tx subframe boundary of the first wireless device WD1 and the Tx subframe boundary of the third wireless device WD3.
  • the size and position of the capture window CW of the second wireless device WD2 and the third wireless device WD2 may vary.
  • the size of the capture window may be defined according to the capability of the wireless device, the channel state, or the like, or may be given by the base station.
  • the size of the capture window may be set for each device, cell, or device group. If the size of the capture window is 1/2 OFDM symbol, it means that the measurement can be performed up to a timing offset corresponding to 1/2 symbol period.
  • the wireless device may adjust the size of the capture window according to TA1. For example, according to TA1, various adjustments such as 1/2 OFDM symbol, 1/4 OFDM symbol, 1/8 OFDM symbol, and the like can be made.
  • the size of the capture window may vary from subframe to subframe. If the tracking signal is transmitted in successive subframes, it is possible to receive all OFDM symbols between successive subframes, thereby increasing the size of the capture window. For example, when a size of the capture window is 1/2 OFDM symbol in a discontinuous subframe, the size of the capture window may be changed to 1 OFDM symbol in a continuous subframe.
  • the tracking signal exemplarily describes the sequence A 1 , A 2 repeated twice.
  • the timing offset can be estimated from the CS index where the actual correlation characteristic is peaked.
  • the CS index is in ascending order.
  • the timing offset is estimated by considering the 1 OFDM symbol interval from the obtained CS index.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a tracking method according to an embodiment of the present invention.
  • the first wireless device WD1 synchronizes UL / DL synchronization with the base station and accordingly transmits a data packet to the second wireless device WD2 using the UL subframe.
  • Scheduling for D2D transmission is as shown in the above-described embodiment of FIG.
  • the second wireless device WD2 receives a TA value of the first wireless device WD1 and information on the TA1 from the base station, receives a capture window accordingly, and calculates a timing offset.
  • the second wireless device WD2 When the second wireless device WD2 transmits the data packet to the first wireless device WD1, the second wireless device WD2 may transmit the data packet according to the calculated timing offset. The second wireless device WD2 may inform the first wireless device WD1 or the base station about the timing offset.
  • One way to facilitate implementation is to convert the capture window to the frequency domain and then multiply by the base sequence to obtain the timing offset. This is advantageous in that the amount of computation is reduced compared to performing a convolution operation while cyclically shifting the base sequence in the time domain.
  • FIG. 8 shows a subframe structure according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless device transmits the tracking signal at a bandwidth scheduled by the base station.
  • the band in which the tracking signal is transmitted is smaller than the scheduled bandwidth, and the remaining band is used as a guard band (or guard subcarrier). This is to protect the tracking signal from interference due to data transmission.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the transmitter 810 and / or the receiver 820 may be part of a wireless device implementing the above-described embodiment.
  • the transmitter 810 includes a signal generator 811 and a signal transmitter 812.
  • the signal generator 811 generates a tracking signal.
  • the signal transmitter 812 transmits the tracking signal in a subframe. In the above-described subframe shown in FIG. 2 or 8, the signal transmitter 812 may transmit a tracking signal.
  • the receiver 820 includes a signal receiver 821 and an offset estimator 822.
  • the signal receiver 821 receives the tracking signal in the subframe.
  • the offset estimator 822 estimates a timing offset based on the tracking signal.
  • the signal generator 810, the signal transmitter 820, the signal receiver 821, and / or the offset estimator 822 may be implemented by a processor.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

Abstract

무선 통신 시스템에서 기기간 동기를 트랙킹하는 방법 및 장치가 제공된다. 수신기가 전송기로부터 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신하고, 상기 수신된 트랙킹 신호를 이용하여 상기 전송기와 상기 수신기간 타이밍 오프셋을 추정한다. 상기 트랙킹 신호는 상기 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에서 수신되고, 상기 마지막 OFDM 심벌 내에서 N (N>1) 회 반복되는 시퀀스를 포함한다.

Description

동기를 트랙킹하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 무선기기간 동기를 트랙킹하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용한다. 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO(multiple input multiple output)를 채용한다. 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.
D2D(device-to-device) 통신은 인접하는 무선 노드들이 직접 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술이다. D2D 통신에서 휴대폰과 같은 무선 노드는 스스로 물리적으로 인접한 다른 무선 노드를 찾고, 통신 세션을 설정한 뒤 트래픽을 전송한다. D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 트래픽 과부화 문제를 해결할 수 있다. 블루투스(Bluetooth)나 WiFi Direct와 같은 D2D 기술은 기지국의 지원 없이 직접 무선 노드간 통신을 지원한다.
D2D 통신의 설계는 무선 노드간의 전파 지연(propagation delay)를 고려하는 것이 필요하다. 블루투스는 최대 100m 떨어진 무선 노드들간의 데이터 통신을 지원하지만, 실제 유효 범위는 이에 크게 미치지 못한다. 무선 노드들간의 거리가 더욱 멀어지면, 경로 손실(pathloss), 타이밍 어드밴스(timing advance)를 고려하는 것이 필요하다.
본 발명은 무선기기간 동기를 트랙킹하는 방법 및 장치를 제공한다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 기기간 동기를 트랙킹하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 수신기가 전송기로부터 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신하는 단계, 및 상기 수신기가 상기 수신된 트랙킹 신호를 이용하여 상기 전송기와 상기 수신기간 타이밍 오프셋을 추정하는 단계를 포함한다. 상기 서브프레임은 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 상기 트랙킹 신호는 상기 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에서 수신되고, 상기 트랙킹 신호는 상기 마지막 OFDM 심벌 내에서 N (N>1) 회 반복되는 시퀀스를 포함한다.
상기 방법은 상기 수신기가 기지국으로부터 상기 전송기와 상기 기지국간의 TA(timing advance)에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 타이밍 오프셋은 상기 트랙킹 신호와 상기 TA를 기반으로 추정될 수 있다.
상기 트랙킹 신호는 Zadoff-Chu 시퀀스를 기반으로 N회 반복될 수 있다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 기기간 동기를 트랙킹하는 수신 장치는 전송기로부터 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신하는 신호 수신부, 및 상기 수신된 트랙킹 신호를 이용하여 상기 전송기와 상기 수신 장치간 타이밍 오프셋을 추정하는 오프셋 추정부를 포함한다.
전파 지연을 고려하여, 무선기기간 통신을 위한 동기 유지 및 동기 트랙킹이 가능하다.
도 1은 D2D 통신의 일 예를 보여준다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 서브프레임 구조를 나타낸다.
도 3은 N회 반복된 시퀀스를 이용한 트랙킹의 일 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙킹의 일 예를 보여준다.
도 5는 타이밍 오프셋을 추정하는 일 예를 보여준다.
도 6은 타이밍 오프셋을 추정하는 다른 예를 보여준다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙킹 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브프레임 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선기기는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 단말(User Equipment, UE), MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), MT(mobile terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 3GPP LTE(long term evolution) 또는 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)를 기반으로 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고, 본 발명은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 이하에서, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함한다.
LTE 시스템은 무선기기간 직접 통신은 허용되지 않고, 기지국에 의해 스케줄링된다. 증가하는 데이터 트래픽을 분산하기 위해, 기지국 없이 또는 기지국의 최소한의 스케줄링을 통해 무선기기 간 D2D(device-to-device) 통신을 지원하는 것을 고려하고 있다.
도 1은 D2D 통신의 일 예를 보여준다.
제1 무선기기(20)와 제2 무선기기(30)는 각각 기지국(10)과 연결(예, RRC(Radio Resource Control) 연결)을 확립한다.
제1 무선기기(20)와 제2 무선기기(30)는 서로 통신 가능한 거리에 있고, 서로를 식별하는 피어 탐색(peer discovery)을 수행한다(S110). 피어 탐색을 위해, 제1 무선기기(20)와 제2 무선기기(30)는 각각 자신의 식별 정보를 포함하는 식별 메시지 및/또는 동기신호를 브로드캐스트할 수 있다. 제1 무선기기(20)와 제2 무선기기(30)는 피어 기기의 식별 메시지를 주기적으로 탐색하거나, 또는 기지국의 요청에 의해 탐색할 수 있다.
여기서는 2개의 무선기기(20, 30) 만을 고려하고 있으나, 이는 예시에 불과하다. 설명을 명확하게 하기 위해, 제1 무선기기(20)가 제2 무선기기(30)로 데이터를 전송하는 것을 예시적으로 기술한다.
제1 무선기기(20)는 기지국(10)으로 제2 무선기기(30)로의 전송을 위한 스케줄 요청을 보낸다(S120). 스케줄링 요청은 제1 무선기기(20)와 제2 무선기기(30) 간의 채널 상태(예, CQI(Channel Quality Indicator), 타이밍 차이 등)에 관한 정보를 포함할 수 있다.
기지국(10)은 제1 무선기기(20)로 자원 할당을 보낸다(S130). 제1 무선기기(20)는 자원 할당을 기반으로 제2 무선기기(30)로 데이터 패킷을 전송한다(S140).
상기는 기지국의 스케줄링에 의해 무선기기 간 D2D 통신을 기술하지만, 기지국의 관여 없이 무선기기간 직접 통신에 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다.
D2D 통신을 위해서는 먼저 피어 무선기기들간 동기를 맞출 필요가 있다. 동기화를 수행한 후, 무선기기들간 연결이 확립된다. 이후에도, 채널 변화나 무선기기들 간의 전파 지연(propagation delay) 또는 동기화 상황의 차이 등으로 인한 타이밍 지터(timing jitter)에 따른 통신 문제를 극복하기 위하여 지속적으로 시간/주파수 동기화 트랙핑(time/frequency synchronization tracking)을 수행하는 것이 요구된다.
기존 3GPP LTE 시스템에서는, 기지국과 단말간의 트랙킹을 위해 CRS(cell-specific reference signal)이 제공된다. 하지만, CRS는 상향링크 서브프레임에는 정의되고 않는다. 이는 만약 D2D 통신이 상향링크 서브프레임에 수행되면 무선기기간 트랙킹을 보장할 수 없음을 의미한다.
이하에서, 서브프레임(subframe)은 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하는 자원 할당 단위이다. 데이터 패킷은 서브프레임의 하나 또는 그이상의 OFDM 심벌에서 전송될 수 있다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms일 수 있다. 서브프레임이 14 OFDM 심벌을 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이는 예시에 불과하다.
OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크(downlink, DL)에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하므로, 시간 영역에서 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것에 불과할 뿐, 다중 접속 방식이나 명칭에 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들어, OFDM 심벌은 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌, 심벌 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 서브프레임 구조를 나타낸다.
서브프레임은 14개의 OFDM 심벌을 포함하고, 마지막 OFDM 심벌에는 트랙킹 신호(tracking signal)이 전송된다.
트랙킹 신호는 무선기기 간 동기를 맞추거나 동기를 트랙킹하는데 사용될 수 있다. 트랙킹 신호라는 명칭은 예시에 불과하다. 트랙킹 신호는 무선기기간 서로 알고 있는 신호로써, 기준신호(reference signal), CSI(channel state information) 신호, 사운딩 신호(sounding signal), 트랙킹 신호, 프리앰블, 또는 미드앰블(midamble)과 같이 다양한 용어도 불릴 수 있다.
트랙킹 신호가 전송되는 OFDM 심벌을 트랙킹 심벌이라고 하자. 서브프레임 내에서 트랙킹 심벌의 위치나 개수는 변경될 수 있다. 트랙킹 신호는 첫번째와 마지막 OFDM 심벌에서 전송될 수 있다. 또는, 트랙킹 신호는 14 OFDM 심벌 중 적어도 하나에서 전송될 수 있다.
트랙킹 신호는 하나의 OFDM 심벌내에서 N(N>1)회 반복되는 시퀀스를 포함할 수 있다. 도 2에서는 마지막 OFDM 심벌에서 시퀀스가 2회 반복되는 것을 보이고 있다.
트랙킹 신호로는 Zadoff-Chu 시퀀스와 같은 잘 알려진 시퀀스가 사용될 수 있다.
일 예로, 길이 Ns의 Zadoff-Chu 시퀀스는 다음과 같이 정의될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2013001488-appb-M000001
여기서, q는 루트 인덱스, m=0,1,...,Ns-1이다. Ns과 q는 상대적 소수(relatively prime)이다.
다른 예로, 3GPP TS 36.211 V10.4.0 (2011-12)의 5.5.1절에 나타난 상향링크 기준신호를 위한 시퀀스를 트랙킹 신호로 사용할 수 있다.
트랙킹 신호는 시퀀스를 시간 영역에서 N회 반복시켜 전송한다. 예를 들어, 트랙킹 신호는 1 OFDM 심벌에서 시퀀스가 N회 반복되는 것이다.
도 3은 N회 반복된 시퀀스를 이용한 트랙킹의 일 예를 보여준다.
An (n=1,...,N)은 하나의 시퀀스를 나타내고, N회 반복된 시퀀스가 트랙킹 신호로 사용된다.
N회 반복된 시퀀스는 타이밍 지터를 해결하는데 용이하다. 반복되는 시퀀스의 특성을 이용하여, 수신기는 자신의 기준점(예, 서브프레임 경계(subframe boundary))에서 캡쳐 윈도우(capturing window, CW) 동안 취한 신호를 분석하여, 수신된 신호가 전송기가 전송한 시퀀스로부터 얼마나 많이 순환 쉬프트값이 변했는지 추정함으로써 타이밍 지터를 트랙킹할 수 있다.
예를 들어, Zadoff-Chu 시퀀스가 사용되고, 수신기가 전송기가 전송할 동기신호의 기본 시퀀스(루트 인덱스 및 순환 쉬프트값)를 알고 있다고 하자. 수신기는 서브프레임 경계에서 수신되는 시퀀스를 복조한다. 복조된 시퀀스의 순환 쉬프트가 k 만큼 쉬프트되어 있다면, 수신기는 k에 대응하는 타이밍 차이를 계산하고, 이를 통해 타이밍을 조정할 수 있다. Zadoff-Chu 시퀀스는 시간 영역에서 타이밍 차이가 순환 쉬프트 차이로 그대로 나타나기 때문에 이와 같은 목적으로 사용되기에 유리하다.
또한, 수신기는 측정된 타이밍 차이에 관한 정보를 전송기 및/또는 기지국에 보고할 수 있다. 기지국 또는 전송기는 보고된 타이밍 차이를 기반으로 기기간 통신의 동기를 조절하거나 관리하는데 사용할 수 있다.
시퀀스들(A1, A2, ..., AN)이 모두 동일할 수도 있고, 또는 달라질 수 있다. 예를 들어, Zadoff-Chu 시퀀스가 사용될 때, 시퀀스들(A1, A2, ..., AN)은 인덱스 n을 기반으로 순환 쉬프트를 가변하여 생성될 수 있다.
시퀀스들(A1, A2, ..., AN)간에 파워 오프셋이 설정될 수 있다. 예를 들어, A1이 가장 높은 전송 파워를 갖도록 설정될 수 있고, 또는 반대로 AN이 가장 높은 전송 파워를 갖도록 설정될 수 있다.
서브프레임에 따라 또는 시스템에 따라 반복 횟수가 달라질 수 있다. 주기적으로 또는 기지국의 요청에 따라 반복 횟수는 변경될 수 있다. 예를 들어, 10 서브프레임 단위로 반복 회수가 2회 또는 4회가 될 수 있다.
또는, D2D 통신이 기지국에 의해 스케줄링되는지 여부에 따라 반복 횟수가 변경될 수 있다. 기지국에 의해 스케줄링이 조절되면, 무선기기가 동기 오차가 작고, 기본적인 서브프레임 경계에 대한 정보를 공유하고 있다고 볼 수 있다. 기지국의 커버리지가 벗어난 곳에서 무선기기들은 서로간의 정보를 알 수 없어, 보다 많은 정보를 트랙킹 신호를 통해 획득할 필요가 있다. 따라서, 기지국의 커버리지내에서는 반복횟수를 줄이고, 커버리지를 벗어나면 반복 횟수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 기지국의 커버리지내에서는 N=2이고, 커버리지를 벗어나면 N>2로 설정할 수 있다.
서브프레임내에서도 반복 횟수를 달리할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임의 첫번째와 마지막 OFDM 심벌에서 트랙킹 신호가 전송된다고 할 때, 첫번째 OFDM 심벌에서는 4회 반복되고, 마지막 OFDM 심벌에서 2회 반복될 수 있다.
시퀀스의 루트 인덱스 및/또는 순환 쉬프트 값에 따라 시퀀스에 추가적인 정보가 포함될 수 있다. 또는, 반복되는 패턴, 반복되는 시퀀스를 위한 스크램블 시퀀스(또는 해당 스크램블 시퀀스를 위한 초기화)에 따라 추가적인 정보가 포함될 수 있다. 추가적인 정보는 전송기의 식별자, 용도(usage), 디코딩 정보, 복조 정보, 대역폭, MIMO 정보(랭크, 안테나 포트 등) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
동기 트랙킹을 위해서는, 무선기기는 자신이 캡쳐링하고 하는 피어(peer) 무선기기의 TA(timing adavnce)를 알고 있으면 보다 정확한 측정이 가능하다.
제2 무선기기(WD2)가 제1 무선기기(WD1)의 타이밍 오프셋을 측정하는 경우를 고려하자.
제1 무선기기(WD1)가 데이터를 전송하면, 제2 무선기기(WD2)는 제1 무선기기(WD1)의 UL TA (TA1)을 알 수 있다. 예를 들어, 기지국이 제2 무선기기(WD2)에게 TA1을 알려줄 수 있다. UL(uplink) 서브프레임을 이용하여 D2D 통신을 수행한다면, 제2 무선기기(WD2)는 제1 무선기기(WD1)의 UL 서브프레임 경계를 상기 TA1를 기반으로 추정할 수 있다. 제2 무선기기(WD2)는 제1 무선기기(WD1)의 UL 서브프레임 경계를 기반으로 트랙킹 심벌에서 캡쳐 윈도우 동안 수신 신호를 캡쳐하여, 지연으로 인한 타이밍 차이를 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙킹의 일 예를 보여준다. 트랙킹 신호는 2회 반복된 시퀀스(A1, A2)를 예시적으로 기술한다.
제1 무선기기(WD1)의 DL 전송과 DL 수신의 차이인 TA1이 정의되고, 제2 무선기기(WD2) 및 제3 무선기기(WD3)는 기지국으로부터 TA1에 관한 정보를 수신한다.
제1 무선기기(WD1)가 UL 서브프레임을 통해 제2 무선기기(WD2) 및/또는 제3 무선기기(WD3)에게 데이터 패킷을 전송한다.
제2 무선기기(WD2)는 TA1를 반영하여, 제2 무선기기 TX(transmission) 서브프레임 경계를 구한다. 이를 기반으로 트랙킹 심벌(즉, 마지막 OFDM 심벌)의 일부에 캡쳐 윈도우를 설정한다. 트랙킹 시퀀스 샘플들로부터 기준 순환 쉬프트 값과 비교하여 위상/주파수가 얼마다 쉬프트되었는지 또는 시간 영역에서 얼마나 지연되는지를 구할 수 있다. 따라서, 제2 무선기기(WD2)는 제1 무선기기(WD1)의 Tx 서브프레임 경계와 제2 무선기기(WD2)의 Tx 서브프레임 경계 간의 타이밍 오프셋(TO1)를 구할 수 있다.
유사하게, 제3 무선기기(WD3)도 제1 무선기기(WD1)의 Tx 서브프레임 경계와 제3 무선기기(WD3)의 Tx 서브프레임 경계 간의 타이밍 오프셋(TO2)를 구할 수 있다.
제2 무선기기(WD2)와 제3 무선기기(WD2)의 캡쳐 윈도우(CW)의 크기 및 위치는 달라질 수 있다. 캡쳐 윈도우의 크기는 무선기기의 역량(capability), 채널 상태 등에 따라 정의되거나, 기지국에 의해 주어질 수 있다. 캡쳐 윈도우의 크기는 기기별, 셀 별 또는 기기 그룹 별로 설정될 수 있다. 캡쳐 윈도우의 크기를 1/2 OFDM 심벌로 하면, 1/2 심벌 구간에 해당하는 타이밍 오프셋까지 측정이 가능함을 의미한다.
무선기기는 캡쳐 윈도우의 크기를 TA1에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, TA1에 따라 1/2 OFDM 심벌, 1/4 OFDM 심벌, 1/8 OFDM 심벌 등 다양하게 조정할 수 있다.
캡쳐 윈도우의 크기는 서브프레임 마다 달라질 수 있다. 연속적인 서브프레임에서 트랙킹 신호가 전송되면, 연속적인 서브프레임 사이에의 모든 OFDM 심벌을 수신할 수 있으므로, 캡쳐 윈도우의 크기를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 비연속적인 서브프레임에서 캡쳐 윈도우의 크기가 1/2 OFDM 심벌이라고 할 때, 연속적인 서브프레임에서 캡쳐 윈도우의 크기를 1 OFDM 심벌로 변경할 수 있다.
도 5는 타이밍 오프셋을 추정하는 일 예를 보여준다. 트랙킹 신호는 2회 반복된 시퀀스(A1, A2)를 예시적으로 기술한다.
CS(cyclic shift) 인덱스를 역으로 매겨서, 실제 상관(correlation) 특성이 최대(peak)가 되는 CS 인덱스로부터 타이밍 오프셋을 추정할 수 있다.
도 6은 타이밍 오프셋을 추정하는 다른 예를 보여준다.
도 5의 예와 비교하여, CS 인덱스는 올림 차순으로 한다. 얻어진 CS 인덱스로부터 1 OFDM 심벌 구간을 고려하여, 타이밍 오프셋을 추정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙킹 방법을 나타낸 흐름도이다.
제1 무선기기(WD1)는 기지국과의 UL/DL 동기를 맞추고, 이에 따라 UL 서브프레임을 이용하여 제2 무선기기(WD2)로 데이터 패킷을 전송한다. D2D 전송을 위한 스케줄링은 전술한 도 1의 실시예에 나타난 바와 같다.
제2 무선기기(WD2)는 기지국으로부터 제1 무선기기(WD1)의 TA 값, TA1에 관한 정보를 수신하고, 이에 따라 캡쳐 윈도우를 수신하고, 타이밍 오프셋을 계산한다.
만약 제2 무선기기(WD2)가 제1 무선기기(WD1)로 데이터 패킷을 전송할 때, 계산된 타이밍 오프셋에 따라 전송할 수 있다. 제2 무선기기(WD2)는 제1 무선기기(WD1)로 또는 기지국으로 상기 타이밍 오프셋에 관한 정보를 알려줄 수 있다.
구현을 용이하게 하기 위한 하나의 방법으로, 캡쳐 윈도우를 주파수 영역으로 변환한 후 기본 시퀀스와 곱하여 타이밍 오프셋을 구할 수 있다. 이는 시간 영역에서 기본 시퀀스를 순환 쉬프트하면서 컨벌루션(convolution) 연산을 수행하는 것에 비해 연산량이 줄어드는 잇점이 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서브프레임 구조를 나타낸다.
무선기기가 트랙킹 신호를 기지국에 의해 스케줄링된 대역폭에서 전송한다. 이때, 트랙킹 신호가 전송되는 대역은 스케줄링된 대역폭 보다 작게 하고, 나머지 대역은 가드밴드(guard band)(또는 가드 부반송파(guard subcarrier)라 함)로 사용한다. 트랙킹 신호를 데이터 전송으로 인한 간섭으로부터 보호하기 위함이다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 전송장치(810) 및/또는 수신장치(820)는 전술한 실시예를 구현하는 무선기기의 일부일 수 있다.
전송장치(810)는 신호 생성부(811)와 신호 전송부(812)를 포함한다. 신호 생성부(811)는 트랙킹 신호를 생성한다. 신호 전송부(812)는 트랙싱 신호를 서브프레임에서 전송한다. 전술한 도 2 또는 8에 나타난 서브프레임에서 신호 전송부(812)는 트랙킹 신호를 전송할 수 있다.
수신장치(820)는 신호 수신부(821)와 오프셋 추정부(822)를 포함한다. 신호 수신부(821)는 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신한다. 오프셋 추정부(822)는 트랙킹 신호를 기반으로 타이밍 오프셋을 추정한다.
신호 생성부(810), 신호 전송부(820), 신호 수신부(821) 및/또는 오프셋 추정부(822)는 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 기기간 동기를 트랙킹하는 방법에 있어서,
    수신기가 전송기로부터 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신기가 상기 수신된 트랙킹 신호를 이용하여 상기 전송기와 상기 수신기간 타이밍 오프셋을 추정하는 단계를 포함하되,
    상기 서브프레임은 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고,
    상기 트랙킹 신호는 상기 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에서 수신되고,
    상기 트랙킹 신호는 상기 마지막 OFDM 심벌 내에서 N (N>1) 회 반복되는 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 수신기가 기지국으로부터 상기 전송기와 상기 기지국간의 TA(timing advance)에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 타이밍 오프셋은 상기 트랙킹 신호와 상기 TA를 기반으로 추정되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 트랙킹 신호는 상기 기지국에 의해 스케줄링되는 대역폭에서 수신되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 서브프레임은 상기 전송기와 상기 기지국 간의 UL(uplink) 전송에 사용되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  5. 제2항에서,
    상기 수신된 트랙킹 신호를 캡쳐 윈도우 동안 캡쳐된 시퀀스를 이용하여 상기 타이밍 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 캡처 윈도우의 크기는 상기 TA의 크기에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 캡처 윈도우의 크기는 1/2 OFDM 심벌인 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 트랙킹 신호는 Zadoff-Chu 시퀀스를 기반으로 N회 반복되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 트랙킹 신호는 N개 시퀀스를 포함하고,
    상기 N개 시퀀스는 상기 Zadoff-Chu 시퀀스를 순환 쉬프트시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 트랙킹 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 기기간 동기를 트랙킹하는 수신 장치에 있어서,
    전송기로부터 서브프레임에서 트랙킹 신호를 수신하는 신호 수신부; 및
    상기 수신된 트랙킹 신호를 이용하여 상기 전송기와 상기 수신 장치간 타이밍 오프셋을 추정하는 오프셋 추정부를 포함하되,
    상기 서브프레임은 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고,
    상기 트랙킹 신호는 상기 서브프레임의 마지막 OFDM 심벌에서 수신되고,
    상기 트랙킹 신호는 상기 마지막 OFDM 심벌 내에서 N (N>1) 회 반복되는 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 신호 수신부는 수신기가 기지국으로부터 상기 전송기와 상기 기지국간의 TA(timing advance)에 관한 정보를 수신하고,
    상기 타이밍 오프셋은 상기 트랙킹 신호와 상기 TA를 기반으로 추정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 트랙킹 신호는 상기 기지국에 의해 스케줄링되는 대역폭에서 수신되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
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