KR100788892B1 - 하향링크 신호를 생성하는 장치 및 방법, 그리고 셀 탐색을수행하는 장치 및 방법 - Google Patents

하향링크 신호를 생성하는 장치 및 방법, 그리고 셀 탐색을수행하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

하향링크 신호 생성 장치와 셀 탐색 장치가 개시된다.
하향링크 신호 생성 장치는 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 주파수 영역의 하향링크 프레임의 동기 구간에 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치하고, 주파수 영역의 하향링크 프레임을 시간 영역 신호로 변환한다. 그리고 하향링크 신호 생성 장치는 시간 영역 신호에서 프레임 동기 식별 시퀀스를 구성하는 복수의 직교 인식 코드를 복수의 반복 패턴에 각각 곱하여 하향링크 신호를 생성한다.
셀 탐색 장치는 2개의 직교 인식 코드로 구성되는 프레임 동기 식별 시퀀스를 수신 신호에 곱하고, 곱해진 신호와 곱해진 신호의 지연 신호를 상관하여, 상관 결과의 크기가 소정의 레벨 이상이 되는 시점을 찾아 심볼 동기와 프레임 동기를 결정하여 셀 탐색을 수행한다.
프레임, 동기, 셀 탐색, 셀 그룹, 하향링크 신호

Description

하향링크 신호를 생성하는 장치 및 방법, 그리고 셀 탐색을 수행하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING DOWNLINK SIGNAL, AND APPARATUS AND METHOD FOR SEARCHING CELL}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 하향링크 프레임을 도시한 프레임 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 동기 블록을 도시한 프레임 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 하향링크 서브 프레임(12)을 도시한 프레임 구조도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 하향링크 프레임의 대역폭 확장성(scalibility)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하향링크 프레임의 대역폭 확장성(scalibility)을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 신호 생성 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 신호 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용한 방법을 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따라 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용한 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 동기 구간의 신호 변환 과정을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 셀 탐색을 수행하는 이동국(200)을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀 탐색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 동기 검출부(210)를 도시한 블록도이다.
본 발명은 하향링크 신호를 생성하는 장치 및 방법, 그리고 셀 탐색을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 방식 기반의 셀룰러 시스템에서 셀을 탐색하는 방법에 관한 것이다.
셀룰러(cellular) 시스템은 초기 동기를 위해 단말기가 기지국의 신호를 보고 시간 동기와 주파수 동기를 맞출 수 있어야 하고, 또한 셀 탐색을 수행할 수 있어야 한다. 그리고 단말기가 초기 동기를 잡은 이후에는 시간과 주파수를 추적할 수 있어야 하며, 핸드오버를 위해 인접 셀의 시간, 주파수 동기와 셀 탐색을 수행할 수 있어야 한다.
셀 탐색을 위한 기존의 기술로 2005년 9월 IEEE VTC Fall, OFDM Section IV-6에 게재된 논문에서 두 가지 프레임 구조가 제안되었다. 첫 번째 방안에 따르면, 하나의 프레임은 4 개의 시간 블록으로 나누어 지고, 4개의 시간 블록에는 동기 인식 정보, 셀 그룹 인식 정보, 셀 고유 인식 정보, 동기 인식 정보가 각각 할당된다. 한편, 두 번째 방안에 따르면, 하나의 프레임은 4 개의 시간 블록으로 나누어 지고, 첫 번째 시간 블록과 세 번째 시간 블록에는 동기 인식 정보 및 셀 고유 인식 정보가 할당되고, 두 번째 시간 블록과 네 번째 시간 블록에는 동기 인식 정보 및 셀 그룹 인식 정보가 할당된다.
위의 첫 번째 방안에 따르는 경우, 첫 번째 시간 블록에서만 심볼 동기가 획득되므로 단말기의 전원이 켜진 경우나 이종망간의 핸드오버 시에 규정된 4.5ms 내의 빠른 동기 획득이 불가능하다. 또한, 빠른 동기 획득을 위하여 동기 인식 정보의 누적을 통한 다이버시티 이득의 획득이 힘들다.
한편, 위의 두 번째 방안에 따르는 경우 프레임 동기를 획득하기 위하여 동기 획득과 동시에 셀 고유 인식 정보나 셀 그룹 인식 정보를 상관하여야 하므로 셀 탐색 과정이 복잡하고 빠른 셀 탐색이 어렵다.
한편, 셀 탐색을 위한 또 다른 기술로 별도의 프리앰블을 사용하여 동기를 획득하고, 셀을 탐색하는 방법이 제안되어 있지만, 이러한 방법은 프리앰블이 존재하지 않는 시스템에는 적용이 불가능하다. 또한 프리앰블은 프레임의 앞부분에 배 치되므로, 단말기가 프레임의 처음이 아닌 시간 위치에서 동기를 획득하고자 하는 경우 다음의 프레임을 기다려야 하는 문제가 있다. 특히, 단말기가 GSM 모드, WCDMA 모드, 3GPP LTE 모드 간에 핸드오프를 수행하는 경우 4.5 msec 내에 초기 심볼 동기를 획득해야 하지만, 프레임 단위로 동기를 획득할 수 있으므로 4.5 msec 내에 초기 심볼 동기를 획득할 수 없는 경우도 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 빠른 동기 획득을 통한 셀 탐색 방법 및 빠른 동기 획득을 가능하게 하는 하향링크 신호 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따라 소정의 셀을 위한 하향링크 신호를 생성하는 장치는 프레임 생성부와 신호 변환부와 프레임 동기 적용부를 포함한다. 프레임 생성부는 하향링크 프레임을 생성하고, 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 상기 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치한다. 그리고 신호 변환부는 상기 하향링크 프레임을 시간 영역 신호로 변환한다. 프레임 동기 적용부는 상기 시간 영역 신호에서 프레임 동기 식별 시퀀스를 구성하는 복수의 직교 인식 코드를 상기 복수의 반복 패턴에 각각 곱하여 하향링크 신호를 생성한다.
이때 상기 프레임 생성부는 복수의 동기 블록을 포함하는 하향링크 프레임을 생성하고, 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 상기 각각의 동기 블록의 동기 구간에 상기 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치할 수 있다.
또한 이때, 상기 프레임 동기 적용부는 상기 복수의 동기 블록에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스로 상기 하향링크 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 소정의 셀을 위한 하향링크 신호를 생성하는 방법은 하향링크 프레임을 생성하는 단계와, 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 상기 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치하는 단계와, 상기 하향링크 프레임을 시간 영역 신호로 변환하는 단계와, 상기 시간 영역 신호에서 프레임 동기 식별 시퀀스를 구성하는 복수의 직교 인식 코드를 상기 복수의 반복 패턴에 각각 곱하여 하향링크 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라 셀을 탐색하는 장치는 동기 검출부, 하향링크 프레임 추출부, 동기 구간 곱셈부, 신호 변환부, 및 셀 그룹 판단부를 포함한다. 동기 검출부는 2개의 직교 인식 코드로 구성되는 프레임 동기 식별 시퀀스를 수신 신호에 곱하고, 곱해진 신호와 상기 곱해진 신호의 지연 신호를 상관하여, 상관 결과의 크기가 소정의 레벨 이상이 되는 시점을 찾아 심볼 동기와 프레임 동기를 결정한다. 하향링크 프레임 추출부는 상기 심볼 동기와 상기 프레임 동기를 기초로 시간 영역의 하향링크 프레임을 추출한다. 동기 구간 곱셈부는 상기 시간 영역의 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱한다. 신호 변환부는 상기 프레임 동기 식별 시퀀스가 곱해진 상기 시간 영역의 하향링크 프레임을 주파수 영역의 프레임으로 변환한다. 그리고, 셀 그룹 판단부는 상기 주 파수 영역의 프레임의 동기 구간에서 셀 그룹 식별 시퀀스를 추출하여 셀 그룹 번호를 판단한다.
이때, 상기 동기 검출부는 상기 하향링크 프레임이 포함하는 복수의 동기 블록에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스를 가지고 상기 수신 신호를 상관하여 상기 심볼 동기와 상기 프레임 동기를 결정할 수 있다.
또한 이때, 상기 동기 검출부는 복수의 셀 그룹 집합에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 가지고 상기 수신 신호를 상관하여 상기 심볼 동기와 프레임 동기를 결정하고 셀 그룹 집합 번호를 파악할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라 셀을 탐색하는 방법은 2개의 직교 인식 코드로 구성되는 프레임 동기 식별 시퀀스를 수신 신호에 곱하여 곱해진 신호를 생성하고, 상기 곱해진 신호의 지연 신호와 상기 곱해진 신호를 상관하여 상관 결과를 계산하는 단계와, 상기 상관 결과의 크기가 소정의 레벨 이상이 되는 시점을 찾아 심볼 동기와 프레임 동기를 결정하는 단계와, 상기 상관 결과의 위상을 추정하여 주파수 동기를 결정하는 단계와, 상기 심볼 동기와 상기 프레임 동기와 상기 주파수 동기를 기초로 시간 영역의 하향링크 프레임을 추출하는 단계와, 상기 시간 영역의 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱하는 단계와, 상기 프레임 동기 식별 시퀀스가 곱해진 상기 시간 영역의 하향링크 프레임을 주파수 영역의 프레임으로 변환하는 단계와, 상기 주파수 영역의 프레임의 동기 구간에서 셀 그룹 식별 시퀀스를 추출하여 셀 그룹 번호를 판단하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 복수의 셀을 모아놓은 것을 셀 그룹이라 하고, 복수의 셀 그룹을 모아놓은 것을 셀 그룹 집합이라 하기로 한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 셀룰러 시스템은 복수의 셀 그룹을 포함하고, 하나의 셀 그룹은 복수의 셀을 포함한다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀룰러 시스템은 복수의 셀 그룹 집합을 포함하고, 하나의 셀 그룹 집합은 복수의 셀 그룹을 포함하며, 하나의 셀 그룹은 복수의 셀을 포함한다.
다음은 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 하향링크(downlink) 프레임의 구조를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 하향링크 프레임을 도시한 프레임 구조도이다. 도 1에서 가로축은 시간 축이고, 세로축은 주파수 축 또는 부반송파(subcarrier) 축이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하나의 하향링크 프레임(10)은 10 msec의 시간 간격을 가지고 4개의 동기 블록(11)을 포함한다. 하나의 동기 블록(11)은 2.5 msec의 시간 간격을 가지고 5개의 서브 프레임(12)을 포함한다. 하나의 서브 프레임(12)은 0.5 msec의 시간 간격을 가지며, 하나의 하향링크 프레임(10)은 총 20개의 서브 프레임(12)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 동기 블록을 도시한 프레임 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 동기 블록(11)은 5개의 서브 프레임(12)을 포함하고, 하나의 서브 프레임(12)은 7개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하나의 동기 블록(11)은 동기 블록의 시작 구간에 1 OFDM 심볼 구간에 해당하는 하나의 동기 구간(13)을 포함하지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 즉, 하나의 동기 블록(11)은 동기 블록(11) 내의 임의의 구간에 동기 구간(13)을 포함할 수 있고, 둘 이상의 동기 구간(13)을 포함할 수 있다. 도 2의 실시예에 따르면, 동기 구간(13)의 반복 주기는 5개의 서브 프레임(12)이 점유하는 시간과 같다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하나의 서브 프레임(12)은 파일롯 심볼들을 포함하는 하나의 파일롯 구간(14)을 포함하고, 하나의 파일롯 구간(14)은 1 OFDM 심볼 구간에 해당하지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 즉, 하나의 서브 프레임(12)은 둘 이상의 파일롯 구간(14)을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 파일롯 심볼들은 시간 분산 다중(Time Division Multiplexing, TDM) 구조에 따라 1 OFDM 심볼 구간에 배치될 수도 있지만, 주파수영역-시간영역 분산(Scattered Division Multiplexing, SDM) 구조에 따라 2 이상의 OFDM 심볼 구간에 배치될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 하향링크 서브 프레임(12)을 도시한 프레임 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 서브 프레임(12)은 동기 구간(13), 파일롯 구간(14), 및 데이터 구간(15)을 포함한다.
동기 구간(13)의 공통 동기 채널에 해당하는 주파수 영역에는 셀 그룹 식별 시퀀스의 엘리먼트들이 일정한 간격을 두고 배치된다. 도 3에 따르면, 셀 그룹 식별 시퀀스의 엘리먼트들은 부반송파 간격 1을 두고 배치된다. 한편, 셀 그룹 식별 시퀀스는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112006097581112-pat00001
수학식 1에서, k는 셀 그룹 번호, NG는 셀 그룹 식별 시퀀스의 길이를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따르면, NG는 공통 동기 채널에 할당된 가용 부반송파의 총수의 절반을 의미할 수도 있다.
한편, 셀 그룹 식별 시퀀스를 얻기 위하여 Hadamard 시퀀스, Gold 시퀀스, Golay 시퀀스, KAZAC 시퀀스, GCL(Generalized Chirp Like) 시퀀스, PN(Pseudo-Noise) 시퀀스 등이 사용될 수 있다. GCL 시퀀스에 따른 셀 그룹 식별 시퀀스의 엘 리먼트(cn (k))는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112006097581112-pat00002
한편, 셀 그룹 식별 시퀀스는 도 3에 도시된 바와 같이 공통 동기 채널의 주파수 영역에 배치될 수 있다. 이는 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같은 scaleable 대역폭을 지원하는 이동 통신 시스템에서, 1.25 MHz의 대역폭을 사용하는 이동국, 2.5 MHz의 대역폭을 사용하는 이동국 등 다양한 대역폭을 사용하는 이동국이 셀 그룹 식별 시퀀스를 수신할 수 있게 하기 위함이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 공통 동기 채널은 DC 부반송파를 제외한 중앙의 1.25 MHz 또는 5 MHz를 사용할 수 있다. 공통 동기 채널의 주파수 영역이 1.25 MHz인 경우, 해당 주파수 영역 내의 부반송파의 개수는 76개이므로, NG=38이고, 따라서 구별 가능한 셀 그룹의 수는 38개가 된다.
파일롯 구간(14)은 파일롯 심볼을 포함하며, 파일롯 심볼 이외에 데이터 심볼과 셀 식별 시퀀스를 포함할 수 있다.
데이터 구간(15)은 데이터 심볼을 포함하며, 셀 식별 시퀀스를 포함할 수 있다.
셀 식별 시퀀스는 파일롯 구간(14)에 배치될 수도 있고, 시간 영역과 주파수 영역에 분산되어 파일롯 구간(14)과 데이터 구간(15)에 배치될 수도 있다.
다음은 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 신호 생성 장치(100)를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 신호 생성 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하향링크 신호 생성 장치(100)는 하향링크 프레임 생성부(110), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산부(120), 프레임 동기 적용부(130), 송신부(140)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 신호 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 하향링크 프레임 생성부(110)는 도 1 내지 도 3과 같은 하향링크 프레임을 생성한다(S110). 즉, 하향링크 프레임 생성부(110)는 복수의 동기 블록을 포함하는 프레임을 생성하고, 이때 각각의 동기 블록은 동기 구간(13)을 포함하며, 하향링크 프레임 생성부(110)는 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 동기 구간(13)에 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치한다.
다음으로, IFFT 연산부(120)는 하향링크 프레임 생성부(110)가 생성한 하향링크 프레임을 가지고 고속 푸리에 역변환을 수행하여 시간 영역의 신호를 생성한다(S120).
프레임 동기 적용부(130)는 IFFT 연산부(120)가 생성한 시간 영역의 신호의 동기 구간(13)에 존재하는 복수의 반복 패턴에 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱하여 하향링크 신호를 생성한다(S130). 반복 패턴이 2개인 경우, 프레임 동기 적용 부(130)는 2개의 직교 인식 코드를 각각 2개의 반복 패턴에 곱하여 하향링크 신호를 생성한다. x 번째의 프레임 동기 식별 시퀀스는 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006097581112-pat00003
수학식 3에서와 같이, x 번째의 프레임 동기 식별 시퀀스는 u 번째의 직교 인식 코드와 v 번째의 직교 인식 코드를 포함한다. 즉, 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호(x)는 2의 직교 인식 코드의 번호(u, v)의 조합으로 정해진다.
한편, u 번째 직교 인식 코드와 v 번째 직교 인식 코드는 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006097581112-pat00004
수학식 4에서 u와 v는 직교 인식 코드의 번호이다. 그리고, NF는 직교 인식 코드의 길이로, 보호 구간을 제외한 하나의 OFDM 심볼 구간의 절반에 해당하는 샘플 수로 결정된다. 직교 인식 코드를 얻기 위하여, Hadamard 시퀀스, Gold 시퀀스, Golay 시퀀스, GCL 시퀀스, KAZAC 시퀀스, PN 시퀀스 중 하나가 사용될 수 있다.
한편, 프레임 동기 적용부(130)는 매 동기 블록(11)마다 동일한 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용할 수도 있지만, 매 동기 블록(11)마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용할 수도 있다. 구체적으로 하나의 동기 블록(11)에 적용된 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 (k, x)로 표시하면, 하나의 프레임에 적용된 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스들의 배치 정보는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, k는 셀 그룹 식별 시퀀스의 번호 또는 셀 그룹의 번호이고, x는 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호이다.
Figure 112006097581112-pat00005
수학식 5에서 k0, k1, k2, k3은 각각 0번 내지 3번 동기 블록에 적용된 셀 그룹 식별 시퀀스의 번호이고, x0, x1, x2, x3은 각각 0번 내지 3번 동기 블록에 적용된 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호이다. 예를 들어, k번 셀 그룹의 하향링크 신호 생성 장치(100)는 매 동기 블록(11)마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용하는 경우에 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스가 [(k, 1), (k, 2), (k, 3), (k, 4)]와 같이 배치된 하향링크 신호를 생성한다.
한편, 프레임 동기 적용부(130)는 모든 셀 그룹에 공통인 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 사용할 수도 있고, 셀 그룹의 집합 마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 사용할 수도 있다. 이러한 두 가지의 실시예를 도 8과 도 9에서 설명한다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용한 방법을 도시한 도면이다.
셀룰러 시스템은 공통 파일롯 심볼 또는 데이터 심볼을 스크램블하기 위한 셀 별 고유의 직교 코드인 셀 번호 식별 시퀀스를 모든 셀에 할당한다. 그리고 셀룰러 시스템은 구별 가능한 셀의 수를 늘리기 위하여 여러 개의 셀을 하나의 셀 그룹으로 묶어 각 셀 그룹에 셀 그룹 식별 시퀀스를 할당한다. 이와 같은 셀룰러 시스템에서 이동국은 프레임 동기를 획득한 후에 셀 그룹 식별 시퀀스를 통해 셀 그룹을 인식하고, 셀 번호 식별 시퀀스를 통해 특정 셀을 인식한다.
도 8에 따르면 모든 셀 그룹의 하향링크 신호 생성 장치(100)는 4개의 프레임 동기 식별 시퀀스로 이루어진 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹({G (1), G (2), G (3), G (4)})을 사용한다. 즉, k번 셀 그룹의 하향링크 신호 생성 장치는 [(k, 1), (k, 2), (k, 3), (k, 4)]와 같은 배치 정보를 가진 하향링크 신호를 생성한다.
도 8과 같은 셀룰러 시스템의 이동국은 프레임 동기를 획득할 때 시간 영역 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 도 1 내지 도 3과 같은 프레임 구조에서, 이동국이 프레임 동기를 획득하기 시작하는 시점이 2번 동기 블록의 중간에 있다고 가정하면, 이동국은 3번 동기 블록에서 프레임 동기를 획득하고, 셀 그룹 번호와 셀 번호를 검출한다. 이때 셀룰러 시스템이 동기 시스템인 경우, 셀룰러 시스템의 모든 셀이 3번 동기 블록에 해당하는 프레임 동기 식별 시퀀스(G (4))를 동시에 송출하므로 매크로 다이버시티 이득과 같은 이득이 발생하여, 이를 수신하는 이동국은 매우 좋은 상관 특성을 가질 수 있다.
한편, 공통 동기 채널에 해당하는 주파수 영역이 1.25 MHz인 경우, 셀 그룹 식별 시퀀스를 위한 가용 부반송파의 수는 38개가 된다. 이 경우 구별 가능한 셀 그룹의 수는 38개가 된다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따라 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용한 방법을 도시한 도면이다.
도 9에 따른 셀룰러 시스템은 다음의 수학식 6과 같은 3개의 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 사용한다.
Figure 112006097581112-pat00006
도 9에 따른 셀룰러 시스템은 3개의 셀 그룹 집합을 가진다. 셀 그룹 식별 시퀀스로 구별 가능한 셀 그룹의 개수가 M이라고 할 때, 제1 집합은 1번 셀 그룹에서 M번 셀 그룹으로 구성되고, 제2 집합은 (M+1)번 셀 그룹에서 2M번 셀 그룹으로 구성되며, 제3 집합은 (2M+1)번 셀 그룹에서 3M번 셀 그룹으로 구성된다. 그리고, 제1 집합은 프레임 동기 식별 시퀀스 {G (1), G (2), G (3), G (4)} 를 사용하고, 제2 집합은 프레임 동기 식별 시퀀스 {G (1'), G (2'), G (3'), G (4')} 를 사용하며, 제3 집합은 프레임 동기 식별 시퀀스 {G (1"), G (2"), G (3"), G (4")} 를 사용한다.
셀룰러 시스템이 도 9와 같이 셀 그룹 식별 시퀀스와 프레임 동기 식별 시퀀스를 사용한다면, 셀 그룹의 집합의 경계에 해당하는 셀에서는 다이버시티 이득이 도 8의 셀룰러 시스템보다 줄어들 수 있다. 그러나 구별 가능한 셀 그룹의 개수가 사용하는 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹의 개수에 비례하여 증가될 수 있는 장점이 있다.
예를 들어, 셀룰러 시스템이 공통 동기 채널에 해당하는 주파수 영역으로 1.25 MHz를 사용하고 5개의 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 사용한다면, 구별 가능한 셀 그룹의 수는 38개의 5배인 190개가 된다.
계속하여 도 7을 설명한다.
송신부(140)는 프레임 동기 적용부(130)가 생성한 하향링크 신호를 아날로그 신호로 변환하고 변복조하여 안테나를 통해 셀 구간에 전송한다(S140).
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 동기 구간의 신호 변환 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 하향링크 프레임 생성부(110)는 부반송파 간격 1을 두고 셀 그룹 식별 시퀀스를 동기 구간(13)에 배치한다. 이때, 하향링크 프레임 생성부(110)는 셀 그룹 식별 시퀀스 사이의 간격에 0 심볼(null symbol)을 배치한다.
이와 같이 셀 그룹 식별 시퀀스가 배치된 동기 구간(13)이 고속 푸리에 역변환되면, 도 10에 도시된 바와 같이 2개의 반복 패턴을 가지는 시간 영역 신호가 생성된다.
프레임 동기 적용부(130)는 생성된 시간 영역 신호의 반복 패턴에 각각 서로 다른 직교 인식 코드를 곱하여 하향링크 신호를 생성한다. 본 발명의 실시예에 따 라 생성된 하향링크 신호는 시간 영역에 프레임 동기 식별 시퀀스가 적용되어 있으므로, 이동국은 시간 영역에서 프레임 동기를 획득할 수 있다.
다음은 도 11 내지 도 13를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 셀 탐색을 수행하는 이동국(200)과 셀 탐색 방법을 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 셀 탐색을 수행하는 이동국(200)을 도시한 블록도이다.
도 11에 도시된 바와 같이 이동국(200)은 동기 검출부(210), 하향 링크 프레임 추출부(230), 동기 구간 곱셈부(240), FFT(Fast Fourier Transform) 연산부(250), 셀 그룹 판단부(260), 셀 번호 판단부(270)를 포함한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 셀 탐색 방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, 동기 검출부(210)는 수신 신호에 2개의 직교 인식 코드로 이루어진 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱하고 차등 상관을 수행하여 심볼 동기, 프레임 동기 및 주파수 동기를 얻는다(S210).
다음은 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동기 검출부(210)에 대하여 상세히 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 동기 검출부(210)를 도시한 블록도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 동기 검출부(210)는 곱셈부(211), 차등 상관부(212), 비교부(213), 위상 추정부(214)를 포함한다. 그리고, 차등 상관부(212)는 지연부(212-1)와 상관부(212-2)를 포함한다.
곱셈부(211)는 수신 신호에 2 개의 직교 인식 코드로 이루어진 프레임 동기 인식 코드를 곱하여 출력한다.
그리고, 지연부(212-1)는 곱셈부(211)의 출력 신호를 OFDM 심볼 구간 길이의 절반에 해당하는 시간만큼 지연시켜 출력한다.
상관부(212-2)는 곱셈부(211)의 출력 신호와 지연부(212-1)의 출력 신호를 상관하여 상관 결과를 출력한다. 특히, 동기 블록마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스가 적용되는 경우, 상관부(212-2)는 병렬적으로 상관을 수행한다. 이를 통해 이동국(200)은 동기 블록 단위로 프레임 동기를 획득할 수 있다. 또한, 도 9와 같이 셀룰러 시스템이 셀 그룹 집합 마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 사용하는 경우에도, 상관부(211)는 병렬적으로 상관을 수행한다. 이를 통해 이동국(200)은 동기 블록 단위로 프레임 동기를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 셀 그룹의 집합 번호를 파악할 수 있다.
비교부(213)는 상관부(212-2)가 출력하는 상관 결과의 크기(magnitude, I2+Q2)를 계산하여 상관 결과의 크기가 일정 레벨 이상이 되는 샘플 시점을 찾아 심볼 동기를 결정한다. 또한, 비교부(213)는 상관 결과의 크기가 일정 레벨 이상이 되도록 하는 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호를 찾아 프레임 동기를 결정한다. 도 8의 실시예에 따른다면, 비교부(215)는 상관 결과의 크기가 일정 레벨 이상이 되도록 하는 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호가 3인 경우, 2개의 동기 블록 앞의 샘플 시점이 프레임 동기가 됨을 확인할 수 있다. 도 9의 실시예에 따른다면, 비교부(215)는 상관 결과의 크기가 일정 레벨 이상이 되도록 하는 프레임 동기 식별 시 퀀스의 번호를 찾아 프레임 동기를 결정함과 동시에 셀 그룹 집합 번호를 파악할 수 있다.
그리고, 위상 추정부(214)는 상관부(212-2)가 출력하는 상관 결과의 위상(phase)을 추정하여 주파수 동기를 획득한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 동기 검출부(210)는 시간 영역에서 프레임 동기 식별 시퀀스의 개수에 따른 상관을 통해 심볼 동기, 프레임 동기, 및 주파수 동기를 동시에 획득할 수 있다.
계속하여 도 12를 설명한다.
하향 링크 프레임 추출부(230)는 동기 검출부(210)가 검출한 심볼 동기, 프레임 동기와 주파수 동기 검출부(220)가 검출한 주파수 동기를 기준으로 수신 신호로부터 시간 영역의 하향링크 프레임(10)을 추출한다(S230).
동기 구간 곱셈부(240)는 하향 링크 프레임 추출부(230)가 추출한 시간 영역의 하향링크 프레임(10)에서 동기 구간(13)을 찾아 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱한다(S240).
FFT(Fast Fourier Transform) 연산부(250)는 동기 구간(13)에 프레임 동기 식별 시퀀스가 곱해진 시간 영역의 하향링크 프레임(10)을 고속 푸리에 연산하여 주파수 영역의 하향링크 프레임(10)을 출력한다(S250).
셀 그룹 판단부(260)는 FFT 연산부(250)가 출력하는 주파수 영역의 하향링크 프레임(10)의 동기 구간(13)에서 셀 그룹 식별 시퀀스를 추출하여 셀룰러 시스템이 사용하는 복수의 셀 그룹 식별 시퀀스와의 상관을 통해 셀 그룹 번호를 얻는 다(S260).
셀 번호 판단부(270)는 파일롯 구간(14) 또는 데이터 구간(15)에 분포한 셀 식별 시퀀스를 추출하여 셀 번호를 얻는다(S270). 도 8의 실시예에 따르는 경우, 셀 번호 판단부(270)는 셀 그룹 판단부(260)가 획득한 셀 그룹 번호와 셀 번호를 통해 셀을 식별할 수 있다. 도 9의 실시예에 따르는 경우, 셀 번호 판단부(270)는 상관부(212-2)가 획득한 셀 그룹의 집합 번호를 더 이용하여 셀을 식별할 수도 있다. 셀 번호 판단부(270)는 방송 채널(BCH)을 복조하여 방송 채널이 포함하는 셀 식별 시퀀스와 추출한 셀 식별 시퀀스의 동일성 여부를 판단하여 추출한 셀 식별 시퀀스를 검증할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하향링크 신호 생성 장치는 하나의 프레임을 다 수의 동기 블록으로 나누고 각 동기 블록 마다 서로 다른 프레임 동기 식별 시퀀스를 배치하므로, 이동국은 빠른 동기 획득 및 셀 탐색을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 하향링크 신호 생성 장치는 시간 영역에 프레임 동기 식별 시퀀스를 적용하므로, 이동국은 FFT 수행 이전에 프레임 동기를 획득할 수 있으므로 빠른 동기 획득이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 따르면, 셀룰러 시스템은 셀 그룹을 다시 그룹화하여 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 할당하므로, 주파수 영역의 셀 그룹 식별 시퀀스와 시간 영역의 프레임 동기 식별 시퀀스가 연동됨으로써 구별 가능한 셀 그룹의 수가 증가하고, 이동국은 매크로 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 소정의 셀을 위한 하향링크 신호를 생성하는 방법에 있어서,
    하향링크 프레임을 생성하는 단계;
    시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 상기 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치하는 단계;
    상기 하향링크 프레임을 시간 영역 신호로 변환하는 단계;
    상기 시간 영역 신호에서 프레임 동기 식별 시퀀스를 구성하는 복수의 직교 인식 코드를 상기 복수의 반복 패턴에 각각 곱하여 하향링크 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하향링크 프레임은 복수의 동기 블록을 포함하고,
    상기 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치하는 단계는 시간 영역에서 복수의 반복 패턴이 형성되도록 상기 각각의 동기 블록의 동기 구간에 상기 소정의 셀에 해당하는 셀 그룹 식별 시퀀스를 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하향링크 신호를 생성하는 단계는 상기 복수의 동기 블록에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스로 상기 하향링크 신호를 생성하는 단계를 포 함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하향링크 신호를 생성하는 단계는 셀 그룹을 그룹화하기 위한 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹 중에서 상기 소정의 셀에 해당하는 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹으로 상기 하향링크 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 셀을 탐색하는 방법에 있어서,
    2개의 직교 인식 코드로 구성되는 프레임 동기 식별 시퀀스를 수신 신호에 곱하여 곱해진 신호를 생성하고, 상기 곱해진 신호의 지연 신호와 상기 곱해진 신호를 상관하여 상관 결과를 계산하는 단계;
    상기 상관 결과의 크기가 소정의 레벨 이상이 되는 시점을 찾아 심볼 동기와 프레임 동기를 결정하는 단계;
    상기 상관 결과의 위상을 추정하여 주파수 동기를 결정하는 단계;
    상기 심볼 동기와 상기 프레임 동기와 상기 주파수 동기를 기초로 시간 영역의 하향링크 프레임을 추출하는 단계;
    상기 시간 영역의 하향링크 프레임의 동기 구간에 상기 프레임 동기 식별 시퀀스를 곱하는 단계;
    상기 프레임 동기 식별 시퀀스가 곱해진 상기 시간 영역의 하향링크 프레임을 주파수 영역의 프레임으로 변환하는 단계;
    상기 주파수 영역의 프레임의 동기 구간에서 셀 그룹 식별 시퀀스를 추출하여 셀 그룹 번호를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상관 결과를 계산하는 단계는
    상기 하향링크 프레임이 포함하는 복수의 동기 블록에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스를 가지고 상기 상관 결과를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 프레임 동기를 결정하는 단계는
    상기 상관 결과의 크기가 상기 소정의 레벨 이상이 되도록 하는 프레임 동기 식별 시퀀스의 번호를 통해 상기 프레임 동기를 결정하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상관 결과를 계산하는 단계는
    복수의 셀 그룹 집합에 각각 대응하는 복수의 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 가지고 상기 상관 결과를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 상관 결과의 크기가 상기 소정의 레벨 이상이 되도록 하는 프레임 동기 식별 시퀀스 그룹을 통해 셀 그룹 집합 번호를 파악하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동기 블록에서 셀 번호 식별 시퀀스를 추출하여 셀 번호를 검출하는 단 계;
    상기 셀 그룹 집합 번호와 상기 셀 그룹 번호와 상기 셀 번호를 통해 상기 셀을 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
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