KR100620455B1

KR100620455B1 - 직교주파수 분할 다중화 방식 시스템의 셀 탐색 장치 및 그방법

Info

Publication number: KR100620455B1
Application number: KR1020050043991A
Authority: KR
Inventors: 조대순; 박형준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-12-11
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-09-06
Also published as: KR20060066033A

Abstract

본 발명은 무선 통신 변복조 시스템 중에서 직교주파수 분할 다중화 방식(OFDMA) 시스템 단말기에 적용할 수 있는 셀 탐색 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치는, 다중 캐리어를 사용하는 OFDMA 시스템의 단말기 내 셀 탐색 장치에 있어서, 기지국으로부터 단말기로 수신된 신호의 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P(Cell Common Packet Preamble)의 C 필드 데이터가 입력되면, CP(Cyclic Prefix) 부분을 제거하고, 셀 탐색에 관련된 OFDM 심볼에 대해 고속 퓨리에 변환(FFT)을 수행하여 셀 번호(CN)와 셀 그룹 번호(CGN)로 구성되는 데이터를 구성하는 FFT 수행부; 셀 번호(CN) 값을 바탕으로 m-시퀀스를 구성하는 셀 번호 검출부; 및 셀 번호 검출부에서 구성한 m-시퀀스 및 상기 CGN에 따른 프리앰블 코드에 따른 상호 상관 연산을 수행하여 피크값을 검출하고, 셀 ID를 결정하는 셀 그룹 번호 검출부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다중 반송파를 이용한 무선통신 변복조 시스템을 구비한 단말기에 용이하게 적용할 수 있는 규격을 가지며, 다중 반송파를 사용하는 OFDMA 시스템에서 미세 주파수 오프셋 추정에 이용되는 C 필드를 사용하여 셀을 탐색함으로써, 보다 정확한 셀 탐색이 가능하게 된다.

OFDMA, 셀 탐색, CP, C 필드, 셀 번호, 셀 그룹 번호

Description

직교주파수 분할 다중화 방식 시스템의 셀 탐색 장치 및 그 방법 {An apparatus for cell searching in OFDMA system, and a method thereof}

도 1은 일반적인 OFDMA를 이용한 시스템의 프레임 및 OFDM 심볼의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 프레임 구조 중에서 CCP-P의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서의 셀 탐색 장치의 개략적인 블록 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셈 탐색 장치에서, C 필드 데이터의 FFT 수행 및 셀 번호(CN) 결정을 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 셀 번호 결정시, 셀 번호 0인 경우를 예시하는 도면이다.

도 6은 도 4에 도시된 셀 번호 결정시, 셀 번호 1인 경우를 예시하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셈 탐색 장치의 셀 그룹 번호(CGN) 검출 구조를 나타내는 도면이다.

본 발명은 직교주파수 분할 다중화 방식(OFDMA) 시스템의 셀 탐색 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 무선 통신 변복조 시스템 중에서 OFDMA 시스템 단말기에 적용할 수 있는 셀 탐색 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제1999-14737호(출원일: 1999년 4월 24일)에는 "씨디엠에이 이동통신시스템의 셀 탐색 장치 및 방법"이라는 명칭의 발명에 개시되어 있다.

구체적으로, 선행 발명에 따른 셀 탐색 장치는, 기지국 그룹 구분 코드를 발생하는 기지국 그룹 구분 코드 발생기, 기지국 구분 코드를 발생하는 기지국 구분 코드 발생기, 및 상기 발생한 기지국 그룹 구분코드와 기지국 구분 코드를 매핑하여 송신하는 동기채널 발생기로 구성되어, 셀 탐색 단계를 간소화하고, 셀 탐색시간 및 하드웨어 복잡도를 간소화한 것을 특징으로 한다.

한편, 대한민국 특허출원번호 제2000-12303호(출원일: 2000년 3월 11일)에는 "초기 셀 탐색장치 및 그 방법"이라는 명칭의 발명에 개시되어 있다.

구체적으로, 선행 발명에 따른 초기 셀 탐색 장치는 정합 필터부, 복소 제곱부, 가산기, 지연부, 및 최대값 선택부로 구성되어, 하드웨어의 추가가 거의 없이 초기 셀 탐색 과정에서 초기 주파수 에러의 영향을 줄일 수 있기 때문에 주파수 오프셋에 강하고, 안정되고 빠른 셀 탐색을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 대한민국 특허출원번호 제2002-72488호(출원일: 2002년 11월 20일)에 는 "비동기식 이동통신 시스템의 셀 탐색 장치 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.

구체적으로, 선행 발명에 따른 비동기식 이동통신시스템의 셀 탐색 장치는, 정상화부, 누적부 및 최대치 검출부로 구성되어, 셀 탐색 시 메모리와 전력 소모를 절약할 수 있고, 전체 셀 탐색시간을 단축시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

그러나, 종래의 기술에 따른 다중 반송파를 사용하는 변복조 방식에서의 셀 탐색기는 주로 셀 탐색 코드를 이용하며, 상호 상관 연산을 통하여 셀 번호 및 셀 그룹 번호를 얻는 방식으로 구현되었는데, 이러한 이유로 인하여 프레임 포맷의 특성에 따라 각각 상호 상관 연산부의 구성이 달라지는 문제점이 존재하였다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 다중 반송파를 이용한 무선통신 변복조 시스템을 구비한 단말기에 용이하게 적용할 수 있는 규격을 갖는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치 및 그 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 다중 반송파를 사용하는 OFDMA 시스템에서 미세 주파수 오프셋 추정에 이용되는 CCP-P 영역의 C 필드를 셀탐색을 위해 사용함으로써, 보다 정확한 셀 탐색이 가능한 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치 및 그 방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치는,

다중 반송파를 사용하는 직교주파수 분할 다중화 방식(OFDMA) 시스템의 단말 기 내 셀(Cell) 탐색 장치에 있어서,

기지국으로부터 단말기로 수신된 신호의 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P(Cell Common Packet Preamble)의 C 필드 데이터가 입력되면, CP(Cyclic Prefix) 부분을 제거하고, 셀 탐색에 관련된 OFDM 심볼에 대해 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 수행하여 셀 번호(Cell Number: CN)와 셀 그룹 번호(Cell Group Number: CGN)로 구성되는 데이터를 구성하는 FFT 수행부;

상기 셀 번호(CN) 값을 바탕으로 m-시퀀스(sequence)를 구성하는 셀 번호 검출부; 및

상기 셀 번호 검출부에서 구성한 m-시퀀스 및 상기 CGN에 따른 프리앰블 코드에 따른 상호 상관 연산을 수행하여 피크값을 검출하고, 셀 ID를 결정하는 셀 그룹 번호 검출부

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 OFDMA 시스템의 셀 탐색 방법은,

다중 반송파를 사용하는 직교주파수 분할 다중화 방식 시스템의 단말기 내 셀 탐색 방법에 있어서,

a) 기지국으로부터 단말기로 수신된 신호의 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P의 C 필드 데이터를 입력받는 단계;

b) 상기 C 필드 내의 CP 부분을 제거한 후 고속 퓨리에 변환(FFT)을 수행하여 셀 번호(CN)와 셀 그룹 번호(CGN)로 구성되는 데이터를 구성하는 단계;

c) 상기 셀 번호(CN) 값을 바탕으로 m-시퀀스를 구성하는 단계;

d) 상기 m-시퀀스 및 상기 CGN에 따른 프리앰블 코드에 따른 상호 상관 연산을 수행하는 단계; 및

e) 상기 상호 상관 연산에 따른 피크값을 검출하여 셀 ID를 결정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치 및 그 방법을 설명한다.

도 1을 참조하면, 일반적인 OFDMA를 이용한 시스템에서

㎳의 길이로 이루어진 프레임(100)은 CCP-P(Cell Common Packet Preamble: 110) 및 DTP(120, 130, 140)로 이루어진다.

상기 CCP-P(110)를 제외한 부분은 데이터 파트인 DTP(120, 130, 140) 부분은 각각

㎳ 길이를 갖는 n개의 DTP로 이루어지며, 각각의 DTP(120, 130, 140)는 10개의 OFDM 심볼(121, 122, 123)로 구성되며, 하나의 심볼 내에는 반복되는 CP(Cyclic Prefix: 121-1, 121-2)가 있다. 이때, 한 OFDM 심볼(121)은

㎳의 길이를 갖는다.

또한, 한 OFDM 심볼(121)은 똑같은 CP(121-1, 121-2)를 앞뒤로 반복함으로써, 예를 들어, CP(121-1, 121-2)는 452칩으로 이동 평균(Moving Average)을 이용한 자기 상관 계산으로 피크값을 얻을 수 있으며, 보호(guard) 역할 및 자기 상관 연산을 가능하게 하여 초기 심볼 타이밍 추정을 가능하게 한다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 프레임 구조 중에서 CCP-P의 구조를 구체적으로 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, CCP-P(110)는 세 OFDM 심볼 길이를 차지하며, S 필드(111), C 필드(112) 및 IRS(Indicator Resource Space: 113) 세 부분으로 나뉘며, 각각

ms 길이를 갖는다. 여기서, S 필드(111)는 S(111-1)가 네 번 반복되고, 이를 180도 위상 천이한 IS(111-2)를 갖는다. 예를 들어, 상기 S 필드(111)는 세부적으로 보면, S S S S IS 다섯 부분으로 나뉜다. 이러한 구조는 시간 동기 및 주파수 동기를 효율적으로 하기 위한 구조로서, 상기 S 필드(111)를 이용하여 프레임 검출 및 주파수 오프셋 추정을 할 수 있다.

또한, C 필드(112)는 CP(121)을 포함하며, 미세 주파수 오프셋 추정에 이용된다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서의 셀 탐색 장치의 개략적인 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 셀 탐색 장치는, FFT 수행부(310), CN 검출부(320) 및 CGN 검출부(330)를 포함한다.

상기 FFT 수행부(310)는 단말기에서 A/D 신호를 받아서 먼저 프레임 동기에 맞춰서 셀 탐색에 관련된 OFDM 심볼에 대해 FFT 변환을 수행한다. 즉, 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P의 C 필드 데이터가 입력되면, 먼저 CP 부분을 제거하고, 이후, FFT를 수행함으로써, CN과 CGN으로 구성되는 데이터를 얻을 수 있다. 여기서, 상 기 프레임 동기는 이미 얻었다는 가정으로 셀 탐색 부분만을 수행한다.

상기 CN 검출부(320)는 상기 FFT 변환된 값을 바탕으로 셀 번호(Cell Number: CN)를 알아낸다. 구체적으로, 상기 CN 검출부(320)는 상기 FFT 수행부(310)로부터 받은 데이터를 이용하여 CN에 따른 데이터에 대하여 파워를 측정한다. 즉, CN0, CN1, CN2 각각에 대하여 파워 누적기를 통해서 파워를 계산하면 된다. 이렇게 해서 CN이 결정되면, 상기 결정된 CN 값의 데이터만을 따로 추출하여 m-시퀀스(sequence)를 구성한다.

상기 CGN 검출부(330)는 상기 CN 검출부(320)에서 알아낸 셀 번호를 바탕으로 셀 그룹 번호를 알아낸다. 구체적으로, 상기 CN 검출부(320)에서 얻어진 m-시퀀스를 CGN에 따른 프리앰블 코드를 가지고 상호 상관 연산을 수행한다. 이렇게 각 CGN 코드로 상호 상관 연산을 수행하여 피크를 검출하여 CGN을 결정할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서의 셀 탐색 장치 및 그 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 샐 탐색 장치에서, C 필드 데이터의 FFT 수행 및 셀 번호(CN) 결정을 위한 구성을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P의 C필드 데이터가 입력되는 경우 FFT 수행부(310)에 의해 FFT 가 수행된 후에는 321과 같은 데이터 구조가 출력된다. 또한, 상기 데이터를 CN 각각에 대하여 파워 누적기(322-1, 322-2, 322-3)를 통해 파워를 계산한 후 CN을 결정하게 된다.

구체적으로, 상기 FFT 수행부(310)로부터 받은 데이터(CN0#1, CN1#1, CN2#1, …, CN0#3, CN1#3, CN2#3, …)를 이용하여 CN에 따른 데이터에 대하여 파워를 측정한다. 즉, CN0#1, CN1#1, CN2#1, …, CN0#3, CN1#3, CN2#3 데이터에 따라서 파워 누적기(322-1, 322-2, 322-3)를 통해서 파워를 계산한다.

또한, 상기 파워 누적기(322-1, 322-2, 322-3)를 통해 계산된 파워를 피크 검출기(323) 및 셀 번호 결정부(324)를 통해 CN를 검출하게 된다.

이후, 상기 CN이 결정되면, 상기 결정된 CN 값의 데이터만을 따로 추출하여 m-시퀀스를 구성한다.

한편, 도 5는 도 4에 도시된 셀 번호 결정시, 셀 번호 0인 경우를 예시하는 도면이고, 도 6은 셀 번호 1인 경우를 예시하는 도면이다.

도 5는 도 4의 CN 결정에 따른 예를 보인 것으로, 이 경우에는 CN0에 대한 것이다. CN0 부분(411, 421, 431)에만 데이터가 채워져 있고, 나머지 CN1, CN2에는 모두 0으로 채워져 있기 때문에, 그 파워를 계산해서 CN을 결정할 수 있는 것이다. 도 5는 CN0(411, 421, 431)의 경우를 보이며 CN0#1(411), CN0#2(421), CN0#2(431)… 을 합쳐서 하나의 m-시퀀스를 구성하게 되며, 이를 가지고 후속적으로 셀 그룹 번호(CGN)를 결정하게 된다.

또한, 도 6은 도 4의 CN 결정에 따른 예를 보인 것으로, 도 6은 CN1(511, 521, 531)의 경우를 보이며, CN1#1(511), CN1#2(521), CN1#2(531)… 을 합쳐서 하나의 m-시퀀스를 구성하게 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셈 탐색 장치의 셀 그룹 번호(CGN) 검출 구조를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 CN이 결정된 후, 상기 CN 데이터(CN0#1, CN0#2, … )를 합쳐서 구성된 m-시퀀스(331)에 따라, CGN을 결정하기 위한 프리앰블 코드를 가지고 상호 상관 연산을 하게 된다.

이때, 상기 CGN 각각에 따라서 유일한 코드를 갖기 때문에 상호 상관기(333)를 통해 상호 상관 연산을 수행하고, 또한, 피크 검출기(334)를 통해 피크를 검출하여 CGN을 결정할 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 다중 반송파를 이용한 무선통신 변복조 시스템을 구비한 단말기에 용이하게 적용할 수 있는 규격을 가지며, 또한, 다중 반송파를 사용하는 OFDMA 시스템에서 미세 주파수 오프셋 추정에 이용되는 C 필드를 사용하여 셀을 탐색함으로써, 보다 정확한 셀 탐색이 가능하게 된다.

Claims

다중 반송파를 사용하는 직교주파수 분할 다중화 방식(OFDMA) 시스템의 단말기 내 셀(Cell) 탐색 장치에 있어서,

기지국으로부터 단말기로 수신된 신호의 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P(Cell Common Packet Preamble)의 C 필드 데이터가 입력되면, CP(Cyclic Prefix) 부분을 제거하고, 셀 탐색에 관련된 OFDM 심볼에 대해 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 수행하여 셀 번호(Cell Number: CN)와 셀 그룹 번호(Cell Group Number: CGN)로 구성되는 데이터를 구성하는 FFT 수행부;

상기 셀 번호(CN) 값을 바탕으로 m-시퀀스(sequence)를 구성하는 셀 번호 검출부; 및

상기 셀 번호 검출부에서 구성한 m-시퀀스 및 상기 CGN에 따른 프리앰블 코드에 따른 상호 상관 연산을 수행하여 피크값을 검출하고, 셀 ID를 결정하는 셀 그룹 번호 검출부

를 포함하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치.
제1항에 있어서, 상기 셀 번호 검출부는,

상기 FFT 수행부로부터 받은 각각의 셀 번호(CN) 마다 데이터에 대하여 파워를 측정하여, 이를 누적 계산하는 파워 누적기; 및

상기 누적 계산된 파워에 따른 피크값을 검출하고, 이에 대응하는 CN 값을 결정하는 피크 검출기

를 포함하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치.
제1항에 있어서,

상기 셀 번호 검출부는, 상기 CN 값이 결정되면, 상기 결정된 CN 값의 데이터만을 따로 추출하여 m-시퀀스를 구성하는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치.
제1항에 있어서, 상기 셀 그룹 번호 검출부는,

셀 탐색을 위한 프리앰블 코드를 제공하는 프리앰블 레지스터; 및

상기 셀 번호 검출부에서 구성한 m-시퀀스 및 상기 프리앰블 레지스터 값을 상호 상관 연산을 수행하는 상호 상관기; 및

상기 상호 상관된 값에 따른 피크를 검출하여 셀 ID를 결정하는 피크 검출기

를 포함하는 등으로 OFDMA 시스템의 셀 탐색 장치.
다중 반송파를 사용하는 직교주파수 분할 다중화 방식 시스템의 단말기 내 셀 탐색 방법에 있어서,

a) 기지국으로부터 단말기로 수신된 신호의 프레임 동기에 맞춰서 CCP-P의 C 필드 데이터를 입력받는 단계;

b) 상기 C 필드 내의 CP 부분을 제거한 후 고속 퓨리에 변환(FFT)을 수행하 여 셀 번호(CN)와 셀 그룹 번호(CGN)로 구성되는 데이터를 구성하는 단계;

c) 상기 셀 번호(CN) 값을 바탕으로 m-시퀀스를 구성하는 단계;

d) 상기 m-시퀀스 및 상기 CGN에 따른 프리앰블 코드에 따른 상호 상관 연산을 수행하는 단계; 및

e) 상기 상호 상관 연산에 따른 피크값을 검출하여 셀 ID를 결정하는 단계

를 포함하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 방법.
제5항에 있어서, 상기 c) 단계는,

c-1) 상기 FFT 수행부로부터 받은 각각의 셀 번호(CN)마다 데이터에 대하여 파워를 측정하여, 이를 누적 계산하는 단계;

c-2) 상기 누적 계산된 파워에 따른 피크값을 검출하고, 이에 대응하는 CN 값을 결정하는 단계; 및

c-3) 상기 CN 값이 결정되면, 상기 결정된 CN 값의 데이터만을 따로 추출하여 m-시퀀스를 구성하는 단계

를 포함하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 방법.
제5항에 있어서,

상기 d) 단계의 셀 탐색을 위한 프리앰블 코드는 상기 셀 그룹 번호(CGN) 각각에 대해 유일한 코드를 갖는 것을 특징으로 하는 OFDMA 시스템의 셀 탐색 방법.