KR100986545B1 - Synchronisation in multicarrier cdma systems - Google Patents
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Abstract
MIMO-OFDM 통신 시스템에서의 포착, 동기화 및 셀 선택을 수행하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 검색 윈도를 판정하기 위하여 개략적 동기화가 수행된다. 그 다음에 신호 샘플들의 서브세트들과 공지의 값 사이에서 상관값을 측정함으로써 미세 동기화가 수행되며, 여기서 제1 신호 샘플은 상기한 검색 윈도내에 존재한다. 상기한 상관은 수신 신호의 주파수 영역에서 수행된다. 복수-출력 OFDM 시스템에서, OFDM 송신기의 안테나는 각각 공지의 고유한 값을 갖는다. 상기한 고유값은 연속한 파일럿 심볼들의 쌍으로서 송신되며, 이들 파일럿 심볼들의 각 쌍은 상기한 OFDM 프레임내에서 서브-캐리어 주파수의 동일 서브세트에서 송신된다.A method and apparatus are provided for performing acquisition, synchronization, and cell selection in a MIMO-OFDM communication system. A coarse synchronization is performed to determine the search window. Fine synchronization is then performed by measuring a correlation between the subset of signal samples and a known value, where the first signal sample is present in the search window described above. The correlation is performed in the frequency domain of the received signal. In a multi-output OFDM system, each antenna of the OFDM transmitter has a known unique value. The eigenvalues are transmitted as pairs of consecutive pilot symbols, each pair of these pilot symbols being transmitted in the same subset of sub-carrier frequencies within the OFDM frame.
CDMA, MIMO, OFDM, 동기화, 셀 선택 CDMA, MIMO, OFDM, Synchronization, Cell Selection
Description
본 발명은 셀룰러 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, OFDM 또는 OFDM-유사 기술을 사용하는 셀룰러 통신 시스템내에서의 시스템 액세스, 및 물리 계층 패킷과 프리앰블 설계에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to cellular wireless communication systems, and more particularly to system access in cellular communication systems using OFDM or OFDM-like techniques, and physical layer packet and preamble designs.
하나 이상의 송신기 및 하나 이상의 수신기를 갖는 무선 통신 시스템에서, 수신기는 송신기에 의해 송신된 신호의 타이밍을 포착하여 거기에 동기화해야 수신된 신호로부터 정보를 추출할 수 있다. 무선 통신 시스템내에서, 기지국으로부터 송신된 신호의 타이밍은 일반적으로 시스템 타이밍이라 한다.In a wireless communication system having one or more transmitters and one or more receivers, the receiver must capture the timing of the signal transmitted by the transmitter and synchronize it with it to extract information from the received signal. In a wireless communication system, the timing of the signal transmitted from the base station is generally referred to as system timing.
직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)를 사용하는 셀룰러 무선 통신 시스템에서, 신호의 타이밍에 대한 동기화는 그 신호의 수신기가 신호로부터 정보를 추출하는데 이용되는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform;FFT) 윈도의 정확한 위치 지정(positioning)을 가능하게 한다.In a cellular wireless communication system using Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), synchronization to the timing of a signal is a Fast Fourier Transform (FFT) used by the receiver of the signal to extract information from the signal. This allows for precise positioning of the window.
다수의 기지국(BTS) 및 다수의 이동 통신 장치를 갖는 임의의 셀룰러 무선 통신 시스템에서, 시스템이 동작하기 위해서는 BTS와 이동 통신 장치들간에서 동기화 프로세스가 빈번하게 수행되어야 한다. 이하에서는 이동 통신 장치들을 단순히 UE(user equipment)라 할 것이다.In any cellular wireless communication system having multiple base stations (BTSs) and multiple mobile communication devices, a synchronization process must be frequently performed between the BTS and mobile communication devices for the system to operate. Hereinafter, mobile communication devices will be simply referred to as user equipment (UE).
또한, 각각의 BTS는, 일반적으로 셀이라고 하는 지리적 송신 영역을 정의하는데, 이 경우 특정한 BTS에 실질적으로 아주 근접한 UE가 무선 통신 시스템에 액세스하게 된다. 특정한 UE가 셀룰러 무선 통신 시스템에 액세스하기 위한 BTS를 선택하는 것을 셀 선택이라 한다. BTS 신호의 수신을 최적화하기 위해, UE는 상이한 BTS들로부터 수신된 신호들 중 최고 품질의 신호를 식별하여 그 수신기를 주어진 시간에서의 최상 BTS에 튜닝하도록 스위칭해야 한다. 따라서, UE의 이동성으로 인해, UE가 위치를 변경함에 따라 하나의 BTS로부터 다른 BTS로의 끊김없는(seamless) 핸드오프를 허용하기 위해, 동기화 프로세스가 빈번하게 수행되어야 한다.In addition, each BTS defines a geographical transmission area, commonly referred to as a cell, in which case a UE that is substantially close to a particular BTS will access the wireless communication system. Selecting a BTS for a particular UE to access a cellular wireless communication system is called cell selection. In order to optimize the reception of the BTS signal, the UE must switch to identify the highest quality signal among the signals received from the different BTSs and tune its receiver to the best BTS at a given time. Thus, due to the mobility of the UE, the synchronization process must be performed frequently to allow seamless handoff from one BTS to another as the UE changes location.
최근의 셀룰러 무선 통신 시스템에서, 고속의 시스템 액세스 및 셀 선택은 적절한 모바일 UE 동작을 위해 필수적인 기능이다. 고속 포착의 목적은 UE를 소망의 BTS에 동기화시키는 것이다. 셀 선택과 재-선택은, 인접한 BTS 사이에서 (간섭을 포함하는) 신호 전력을 측정하고 동기화하며 최고의 신호 품질, 즉 최대 C/I(carrier-to-interference) 비를 갖는 BTS를 선택하여 스위칭하기 위해 UE에 의해 수행된다.In modern cellular wireless communication systems, high speed system access and cell selection are essential functions for proper mobile UE operation. The purpose of fast acquisition is to synchronize the UE to the desired BTS. Cell selection and re-selection measure and synchronize signal power (including interference) between adjacent BTSs and select and switch BTSs with the highest signal quality, i.e., maximum carrier-to-interference (C / I) ratio. Is performed by the UE.
OFDM을 사용하는 무선 통신 시스템에 액세스하기 위한 기존의 솔루션은 SISO(single input - single output) 구성하에서의 고속 패킷 액세스를 위한 무선 LAN(local area network) 시스템용으로 설계되었다. 그러나, 무선 LAN은 끊김없는 BTS 핸드오프를 요하는 UE 이동성을 처리할 수 없다. 한편, 몇몇 셀룰러 시스템, 예를 들어 3G UMTS는 셀 선택, BTS 식별, 및 BTS C/I비 측정을 수행할 수 있다.Existing solutions for accessing wireless communication systems using OFDM are designed for wireless local area network (LAN) systems for high-speed packet access in single input-single output (SISO) configurations. However, wireless LANs cannot handle UE mobility requiring seamless BTS handoff. On the other hand, some cellular systems, such as 3G UMTS, can perform cell selection, BTS identification, and BTS C / I ratio measurements.
MIMO-OFDM(Multiple Input Multiple Output - Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 주파수와 시간 모두에서 고속 페이딩을 갖는 무선 채널을 통해 고속 데이터를 송신하는데 사용되는 스펙트럼 효율성이 높은 신규한 기술이다. 고속의 다운링크 패킷 데이터 송신 시스템의 경우, 물리 계층 패킷 구조의 설계가 중요하다.Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MIMO-OFDM) is a novel spectral-efficient technique used to transmit high-speed data over a wireless channel with fast fading at both frequency and time. In the case of a high speed downlink packet data transmission system, the design of the physical layer packet structure is important.
OFDM 기술은 DAB, DVB-T 및 IEEE 802.11 표준에 의해 채용되고 있다. DAB 및 DVB-T는 오디오 및 비디오 지상 브로드캐스팅에 사용된다. 이들 시스템에서, 신호는 연속한 데이터 스트림으로 송신된다. 고속 패킷 액세스는 중요하지 않으므로 프리앰블(preamble)은 불필요하다. DAB 및 DVB-T는 단일 주파수 네트워크에도 적용된다. 이 경우, 모든 송신기는 동시 전송(simulcast)으로서 동일한 신호를 송신한다. 이웃한 송신기로부터의 간섭은, 프리픽스(prefix)의 적절한 설계에 의해 처리될 수 있는 액티브 에코(active echo)로서 취급될 수 있다. IEEE 802.11은 무선 LAN 표준이다. 이는 패킷 기반의 OFDM 송신 시스템이다. 이 표준에 프리앰블 헤더가 소개되어 있다.OFDM technology is being adopted by DAB, DVB-T and IEEE 802.11 standards. DAB and DVB-T are used for audio and video terrestrial broadcasting. In these systems, the signal is transmitted in a continuous data stream. Since fast packet access is not critical, a preamble is unnecessary. DAB and DVB-T also apply to single frequency networks. In this case, all transmitters transmit the same signal as simulcast. Interference from neighboring transmitters can be treated as an active echo that can be handled by proper design of the prefix. IEEE 802.11 is a wireless LAN standard. This is a packet-based OFDM transmission system. The preamble header is introduced in this standard.
각각의 송신기와 각각의 수신기가 복수의 안테나를 갖는 MIMO-OFDM 시스템내에서의 동기화는 훨씬 어렵다. 이러한 태스크의 복잡성에 더하여, 전체 셀에 대해 높은 성공률을 허용하기 위해서는, C/I 비가 아주 낮은 상황에서도 고속 동기화 프 로세스의 신뢰성이 아주 높아야 한다. 또한, 높은 이동성은 높은 도플러 확산을 발생시키며, 이로 인해, 신뢰성있는 동기화가 더 한층 어려워진다.Synchronization in a MIMO-OFDM system where each transmitter and each receiver has multiple antennas is much more difficult. In addition to the complexity of these tasks, the fast synchronization process must be very reliable even at very low C / I ratios to allow high success rates for the entire cell. In addition, high mobility results in high Doppler spreading, which makes reliable synchronization more difficult.
MIMO-OFDM 시스템에서, 동기화는 2 단계로 수행될 수 있다. 첫번째, 프레임내에서의 제1 OFDM 심볼의 시작 위치에 대한 개략적인 위치 범위를 결정하기 위해, (개략적 동기화(coarse synchronization)라고도 하는) 프레임 동기화가 수행된다. 두번째, 주파수 영역에서의 복조가 정확하게 수행될 수 있도록 정확한 FFT 윈도 위치를 결정하기 위해 (미세 동기화(fine synchronization)라고도 하는) 타이밍 동기화가 수행된다. In a MIMO-OFDM system, synchronization may be performed in two steps. First, frame synchronization (also referred to as coarse synchronization) is performed to determine a coarse position range for the start position of the first OFDM symbol in the frame. Second, timing synchronization (also known as fine synchronization) is performed to determine the correct FFT window position so that demodulation in the frequency domain can be performed correctly.
통상적으로, 미세 동기화는 시간 영역에 구현된다. 이는, 수신기가 선택된 타임 슬롯에서 상호 상관을 계산하기 위한 시간 영역에 기존의 공지의 파일럿 트레이닝 시퀀스(pilot training sequence)를 삽입함으로써 실현된다. Typically, fine synchronization is implemented in the time domain. This is accomplished by inserting a known pilot training sequence into the time domain for the receiver to calculate cross correlation in the selected time slot.
예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, IEEE 802.11 표준의 OFDM 프레임 구조는, 일반적으로 5로 지시되는, 반복되는 수개의 짧은 OFDM 심볼을 이용하며, 이는 선택된 서브-캐리어들에 대한 프레임의 도입부에 시간 영역의 수개 헤더로서 배열되며, 그 다음에는 미세 동기화를 위한 트레이닝 OFDM 심볼(207)이 수반된다. 헤더(5)는 프레임(즉, 개략적) 동기화에 사용된다. 트레이닝 OFDM 심볼(207)은 주파수 영역에서의 복조가 정확하게 수행될 수 있도록 FFT 윈도를 정확하게 위치시키는데 사용된다. 트레이닝 OFDM 심볼(207)의 다음에는 TPS OFDM 심볼(205)과 데이터 OFDM 심볼(30)이 수반된다.For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the OFDM frame structure of the IEEE 802.11 standard uses several short OFDM symbols that are repeated, generally indicated by 5, which is the frame for the selected sub-carriers. Arranged as several headers in the time domain at the beginning of, followed by a
주파수 영역에 좀더 명확하게 도시되어 있는 TPS(transmission parameter signalling) OFDM 심볼(205)은 적응 부호화 및 변조 주기에 대응되는 주파수로 송신된다. 트레이닝 OFDM 심볼, TPS OFDM 심볼 및 데이터 OFDM 심볼은 모든 서브-캐리어를 사용한다. 상기한 802.11 시스템에서, 개략적 동기화를 위해 반복되는 헤매 4번째 서브-캐리어만을 통해서 송신된다. 이러한 설계는 하나의 송신 안테나만을 갖는 단순 SISO OFDM 시스템에 대해서만 적합하다. MIMO-OFDM 시스템의 경우, 다수의 송신 안테나가 존재하기 때문에 프리앰블의 설계가 더 복잡하다. 또한, 이동 통신의 경우, 멀티-셀 환경, 이용가능한 BTS 정보가 존재하지 않을 경우의 초기 액세스에 대한 요구사항, BTS 스위칭 및 소프트 핸드오프로 인해, 효율적인 프리앰블의 설계가 훨씬 더 어렵다.Transmission parameter signaling (TPS)
셀 포착 및 동기화 프로세스의 기존 방법은 UMTS WCDMA 시스템에 의해 적용된 3-단계 동기화 접근을 이용하는데, 이는 상대적으로 긴 액세스 타임을 요한다. 미세 동기화가 시간 영역에서 수행될 수는 있지만, MIMO 채널들의 자기-간섭으로 인해 C/I 비가 아주 낮은 상황하에서 이러한 접근의 성능은 제한된다. 상관의 길이를 증가시켜 시간 영역에서의 미세 동기화 성능을 향상시킬 수 있지만, 그 댓가로서, 오버헤드와 프로세싱 복잡도가 증가한다. 기존의 설계들은 하나의 송신 안테나 및 하나의 수신 안테나 시스템에 대한 시간 영역의 트레이닝 시퀀스 상관에 기초한다. 그러나, 이러한 시간 영역 동기화 접근의 직접적인 확장은, 특히, 낮은 C/I 비 애플리케이션에서의 성능 손실을 야기한다. 이러한 성능 손실의 원인은 시간 영역에서 감소시키기 어려운 MIMO 채널들간의 자기-간섭이다.The existing method of cell acquisition and synchronization process utilizes a three-step synchronization approach applied by the UMTS WCDMA system, which requires a relatively long access time. Although fine synchronization can be performed in the time domain, the performance of this approach is limited under conditions where the C / I ratio is very low due to self-interference of the MIMO channels. Increasing the length of the correlation can improve fine synchronization performance in the time domain, but at the expense of increased overhead and processing complexity. Existing designs are based on time sequence training sequence correlation for one transmit antenna and one receive antenna system. However, a direct extension of this time domain synchronization approach results in performance loss, especially in low C / I ratio applications. The cause of this loss of performance is self-interference between the MIMO channels which is difficult to reduce in the time domain.
본 발명에 대한 광범위한 일 태양은 헤더 심볼 포맷을 송신하는데 적용되는 MIMO-OFDM 송신기에 서브-캐리어들의 개별적인 세트를 통해서만 헤더 OFDM 심볼을 송신하는 각각의 안테나를 제공하는데, 이 경우, 헤더 OFDM 심볼의 서브-캐리어들은 복수의 안테나 각각에 대한 서브-캐리어들의 불연속한 세트로 분할된다.One broad aspect of the present invention provides each antenna for transmitting a header OFDM symbol only through a separate set of sub-carriers to a MIMO-OFDM transmitter adapted to transmit a header symbol format, in which case the subs of the header OFDM symbol The carriers are divided into discrete sets of sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, N개의 안테나가 존재하며, 복수의 안테나 각각에는 N개의 서브-캐리어들로 분리된 서브-캐리어들의 상이한 세트가 할당된다.In some embodiments, there are N antennas, each of which is assigned a different set of sub-carriers separated into N sub-carriers.
몇가지 실시예에서는, 헤더 심볼이 복수의 안테나 각각에 대해 다중화된 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들상의 전용 파일럿 채널 및 공통 동기화 채널 서브-캐리어들상의 공통 동기화 채널을 포함한다.In some embodiments, the header symbol includes a dedicated pilot channel on the multiplexed dedicated pilot channel sub-carriers and a common synchronization channel on the common synchronization channel sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, 헤더 OFDM 심볼이 복수의 안테나 각각에 대해 다중화된 브로드캐스팅 서브-캐리어들도 포함한다.In some embodiments, the header OFDM symbol also includes multiplexed broadcasting sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, 송신기가 상기 헤더 OFDM 심볼 포맷을 갖는 2개의 동일한 OFDM 심볼이 수반되는, 프리픽스를 갖는 프리앰블을 송신하는데도 적용된다. 몇가지 실시예에서는, 프리픽스가 2개의 동일한 OFDM 심볼의 주기적 확장이다.In some embodiments, the transmitter is also applied to transmit a preamble with a prefix, followed by two identical OFDM symbols with the header OFDM symbol format. In some embodiments, the prefix is a periodic extension of two identical OFDM symbols.
몇가지 실시예에서는, 파일럿 채널이, 효율적인 BTS 식별을 가능하게 하는, BTS 특정으로 매핑된 복소 시퀀스를 갖는다.In some embodiments, the pilot channel has a complex sequence mapped to BTS specific that allows for efficient BTS identification.
몇가지 실시예에서는, 공통 동기화 채널이 빠르고 정확한 초기 포착을 위해 설계된다.In some embodiments, a common synchronization channel is designed for fast and accurate initial acquisition.
몇가지 실시예에서는, 공통 동기화 채널이 개략적 동기화 및 미세 동기화에 사용되며, 파일럿 채널은 미세 동기화에 사용된다.In some embodiments, a common synchronization channel is used for coarse synchronization and fine synchronization, and a pilot channel is used for fine synchronization.
몇가지 실시예에서는, 공통 동기화 채널이 하나의 송신기에 대한 각각의 송신 안테나에 대해서는 상이하지만 통신 네트워크내의 상이한 송신기들에 대한 개별적인 송신 안테나에 대해서는 공통인 복소 시퀀스를 송신하는데 사용된다. In some embodiments, a common synchronization channel is used to transmit a complex sequence that is different for each transmit antenna for one transmitter but common for individual transmit antennas for different transmitters in a communication network.
몇가지 실시예에서는, 송신기가 상기 프리앰블로 시작하며 그 나머지 전체에 분산 파일럿을 갖는 OFDM 프레임을 송신하는데도 적용된다. In some embodiments, the transmitter also applies to transmitting OFDM frames starting with the preamble and having distributed pilots throughout the rest.
몇가지 실시예에서는, 프리앰블 동안, N개의 송신 안테나 각각에 대해, 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들이 송신되고, 공통 동기화 채널 서브-캐리어들이 송신되며, 브로드캐스팅 채널 서브-캐리어들이 송신된다.In some embodiments, during the preamble, for each of the N transmit antennas, dedicated pilot channel sub-carriers are transmitted, common synchronization channel sub-carriers are transmitted, and broadcasting channel sub-carriers are transmitted.
몇가지 실시예에서는, 프리앰블 OFDM 심볼들의 서브-캐리어들이 소정 순서로 정렬된 [N개 송신 안테나 각각에 대한 전용 파일럿 채널, N개 송신 안테나 각각에 대한 공통 동기화 채널 서브-캐리어]의 반복 시퀀스로서 구성된다.In some embodiments, the sub-carriers of the preamble OFDM symbols are configured as a repetitive sequence of [dedicated pilot channels for each of N transmit antennas, common synchronization channel sub-carriers for each of N transmit antennas] arranged in a predetermined order. .
몇가지 실시예에서는, 프리앰블 OFDM 심볼들의 서브-캐리어들이 소정 순서로 정렬된 [N개 송신 안테나 각각에 대한 하나 이상의 전용 파일럿 채널 서브-캐리어, N개 송신 안테나 각각에 대한 하나 이상의 공통 동기화 채널 서브-캐리어, 하나 이상의 브로드캐스트 채널 서브-캐리어]의 반복 시퀀스로서 구성된다.In some embodiments, one or more dedicated pilot channel sub-carriers for each of the N transmit antennas, one or more common synchronization channel sub-carriers for each of the N transmit antennas, with sub-carriers of the preamble OFDM symbols arranged in a predetermined order. , One or more broadcast channel sub-carriers].
본 발명에 대한 광범위한 다른 태양은 헤더 심볼 포맷을 수신하기 위해 적용된 MIMO-OFDM 수신기에 서브-캐리어들의 개별적인 세트를 통해서만 헤더 OFDM 심볼을 송신하는 각각의 안테나를 제공하는데, 이 경우, 헤더 OFDM 심볼의 서브-캐리어 들은 복수의 안테나 각각에 대한 서브-캐리어들의 불연속한 세트로 분할된다.A broader alternative aspect of the present invention provides each antenna for transmitting the header OFDM symbol only through a separate set of sub-carriers to a MIMO-OFDM receiver adapted to receive the header symbol format, in which case the subs of the header OFDM symbol The carriers are divided into discrete sets of sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, 수신기가 복수의 수신 안테나 각각에 할당된 N개의 서브-캐리어들로 분리된 서브-캐리어들의 상이한 세트를 갖는 N개의 송신 안테나로부터 수신하는데 적용된다. In some embodiments, the receiver is applied to receive from N transmit antennas having a different set of sub-carriers separated into N sub-carriers assigned to each of the plurality of receive antennas.
몇가지 실시예에서는, 수신기가 공통 동기화 채널 서브-캐리어들 및/또는 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들에 기초하여 미세 동기화를 수행하는데도 적용된다.In some embodiments, the receiver is also applied to perform fine synchronization based on common synchronization channel sub-carriers and / or dedicated pilot channel sub-carriers.
본 발명에 대한 광범위한 또 다른 태양은 패킷 데이터 프레임 구조를 송신하는데 적용되는 수신기를 제공한다. 패킷 데이터 프레임 구조는 네트워크의 동기화 주기에 대응되는 길이를 갖는 수퍼프레임을 갖고; 수퍼프레임은 복수의 무선 프레임을 포함하며; 각각의 무선 프레임은 적응 부호화 및 변조 주기에 대응되는 복수의 TPS(transmission parameter signalling) 프레임을 포함하고; 각각의 TPS 프레임은 무선 인터페이스 슬롯 사이즈에 대응되는 복수의 슬롯을 포함하며; 각각의 슬롯은 복수의 OFDM 심볼을 포함하는데, 이 경우, 각각의 OFDM 프레임에 대한 제1 TPS 프레임의 제1 슬롯의 처음 2개 심볼은 OFDM 심볼의 헤더로서 사용된다. Another broad aspect of the present invention provides a receiver that is applied to transmit a packet data frame structure. The packet data frame structure has a superframe having a length corresponding to the synchronization period of the network; A superframe includes a plurality of radio frames; Each radio frame includes a plurality of transmission parameter signaling (TPS) frames corresponding to adaptive encoding and modulation periods; Each TPS frame includes a plurality of slots corresponding to an air interface slot size; Each slot includes a plurality of OFDM symbols, in which case the first two symbols of the first slot of the first TPS frame for each OFDM frame are used as the header of the OFDM symbol.
몇가지 실시예에서는, 헤더 OFDM 심볼이, 헤더 OFDM 심볼의 서브-캐리어들이 복수의 안테나 각각에 대한 서브-캐리어들의 불연속한 세트로 분할되는 헤더 OFDM 심볼 포맷을 갖는데, 이 경우, 각각의 안테나는 서브-캐리어들의 개별적인 세트를 통해서만 헤더 OFDM 심볼을 송신한다.In some embodiments, the header OFDM symbol has a header OFDM symbol format in which the sub-carriers of the header OFDM symbol are divided into discrete sets of sub-carriers for each of the plurality of antennas, where each antenna is sub- The header OFDM symbol is transmitted only on a separate set of carriers.
몇가지 실시예에서는, 헤더 OFDM 심볼이 복수의 안테나 각각에 대해 다중화된 파일럿 채널 서브-캐리어들 및 공통 동기화 채널 서브-캐리어들을 포함한다. In some embodiments, the header OFDM symbol includes multiplexed pilot channel sub-carriers and common synchronization channel sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, 헤더 OFDM 심볼이 복수의 안테나 각각에 대해 다중화된 브로드캐스팅 채널 서브-캐리어들도 포함한다.In some embodiments, the header OFDM symbol also includes multiplexed broadcasting channel sub-carriers for each of the plurality of antennas.
몇가지 실시예에서는, 변경된 슬롯 구간을 가지며 상기 슬롯상에서의 프레임 구조 변경이 없는 슬롯마다 상이한 수의 OFDM 심볼을 송신하는 것에 의해, 송신기가 복수의 상이한 모드에서 송신하는데도 적용된다. In some embodiments, the transmitter is also adapted to transmit in a plurality of different modes by transmitting different numbers of OFDM symbols per slot with changed slot intervals and no frame structure changes on the slots.
몇가지 실시예에서는, OFDM 심볼 구간은 단축하고 FFT 사이즈는 단축하지만, 샘플링 주파수는 변경하지 않는 것에 의해, 슬롯당 증가된 수의 OFDM 심볼을 갖는 모드가 실현된다.In some embodiments, a mode with an increased number of OFDM symbols per slot is realized by shortening the OFDM symbol interval and shortening the FFT size but not changing the sampling frequency.
몇가지 실시예에서는, 수신기가 각각의 TPS 프레임에 대한 사용자들의 개별적인 세트로 송신하며 전체 TPS 프레임을 복조해야 할 사용자들을 각각의 TPS 프레임에 신호하는데도 적용된다.In some embodiments, the receiver also transmits to a separate set of users for each TPS frame and also applies to each TPS frame to signal users that must demodulate the entire TPS frame.
본 발명에 대한 광범위한 또 다른 태양은 OFDM 수신기에서 동기화를 수행하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 하나 이상의 수신 안테나 각각에서, 수신 신호를 샘플링하여 시간 영역 샘플들의 개별적인 세트를 생성하는 단계; 하나 이상의 개략적 동기화 위치를 판정하는 단계; 하나 이상의 수신 안테나 각각에서:Another broad aspect of the present invention provides a method for performing synchronization in an OFDM receiver. The method includes sampling, at each of the one or more receive antennas, a received signal to generate a separate set of time domain samples; Determining at least one coarse synchronization location; On each of one or more receive antennas:
a) 상기 하나 이상의 개략적 동기화 위치에 관한 복수의 후보 미세 동기화 위치들 각각에 대해:a) for each of the plurality of candidate fine synchronization positions for the one or more coarse synchronization positions:
ⅰ) 각각의 수신 안테나에 대해, 후보 미세 동기화 위치에 FFT 윈도의 위치를 정하고 FFT에 의해 시간 영역 샘플들을 주파수 영역 성분들의 개별적인 세트로 변경하는 단계;Iii) for each receive antenna, positioning the FFT window at the candidate fine synchronization position and changing time domain samples to a separate set of frequency domain components by the FFT;
ⅱ) 상기 하나 이상의 송신 안테나 각각에 대해, 주파수 영역 성분들의 세트들로부터 송신 안테나에 대응되는 개별적인 수신 트레이닝 시퀀스를 추출하는 단계;Ii) for each of the one or more transmit antennas, extracting an individual receive training sequence corresponding to the transmit antenna from sets of frequency domain components;
ⅲ) 각각의 송신 안테나에 대해, 각각의 개별적인 수신 트레이닝 시퀀스와 공지의 개별적인 송신 트레이닝 시퀀스간의 상관값을 계산하는 단계;Iii) for each transmit antenna, calculating a correlation between each respective receive training sequence and a known separate transmit training sequence;
ⅳ) 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값들을 조합하여, 각각의 후보 동기화 위치에 대한 전체적 상관 결과를 생성하는 단계;Iii) combining the correlation values for one or more transmit antennas to produce an overall correlation result for each candidate synchronization location;
b) 복수의 상관값들로부터 미세 동기화 위치를 판정하는 단계;b) determining a fine synchronization position from the plurality of correlation values;
하나 이상의 수신 안테나로부터의 미세 동기화 위치들을 전체적인 미세 동기화 위치로 조합하는 단계를 포함한다.Combining the fine synchronization positions from the one or more receiving antennas into an overall fine synchronization position.
몇가지 실시예에서는, 개략적 동기화 위치가 각각의 수신 안테나에 대해 판정되어 개별적인 미세 동기화 위치를 판정하는데 사용된다.In some embodiments, coarse synchronization locations are determined for each receive antenna and used to determine individual fine synchronization locations.
몇가지 실시예에서는, 개략적 동기화 위치가 각각의 수신 안테나에 대해 판정되며 위치들 중 최초의 것이 모든 수신 안테나에 대한 미세 동기화 위치를 판정하는데 사용된다.In some embodiments, a coarse synchronization position is determined for each receive antenna and the first of the positions is used to determine the fine synchronization position for all receive antennas.
몇가지 실시예에서는, 2개의 OFDM 심볼 구간에 걸친 시간 영역 샘플들간의 상관 첨두치를 찾는 것에 의해, 개략적 동기화 위치가 하나 이상의 수신 안테나에 대해 시간 영역에서 판정된다. In some embodiments, by finding the correlation peak between time domain samples over two OFDM symbol intervals, a coarse synchronization location is determined in the time domain for one or more receive antennas.
몇가지 실시예에서는, 본 방법이 2 이상의 안테나를 갖는 OFDM 수신기에 적용되며, 하나 이상의 수신 안테나로부터의 미세 동기화 위치들을 전체적인 미세 동 기화 위치로 조합하는 단계는 미세 동기화 위치들 중에서 최초의 것을 선택하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the method is applied to an OFDM receiver having two or more antennas, and combining the fine synchronization positions from the one or more receiving antennas into an overall fine synchronization position selects the first of the fine synchronization positions. It includes.
몇가지 실시예에서는, 수신 신호를 샘플링하여 시간 영역 샘플들의 세트를 생성하는 단계는 3개 이상의 OFDM 심볼 구간 동안 수행되고; 하나 이상의 개략적 동기화 위치를 판정하는 단계는,In some embodiments, sampling the received signal to generate a set of time domain samples is performed for three or more OFDM symbol intervals; Determining at least one coarse synchronization location includes:
a) 각각의 상관값은 하나의 OFDM 심볼 구간을 갖는 제1 주기 동안 수신된 시간 영역 샘플들의 제1 세트와 제1 주기에 즉각적으로 수반되며 OFDM 심볼 구간을 갖는 제2 주기 동안 수신된 시간 영역 샘플들의 제2 세트 사이에서 계산된 상관값인, 복수의 상관값을 상기 제1 주기에 대한 복수의 시작 시간 각각에 대해, 계산하는 단계;a) each correlation value is immediately accompanied by a first set of time domain samples and a first period received during a first period with one OFDM symbol period and time domain samples received during a second period with an OFDM symbol period Calculating, for each of the plurality of start times for the first period, a plurality of correlation values, the correlation values calculated between the second set of values;
b) 상기 복수의 상관값들 중 최대값이 되도록 개략적 동기화 위치를 식별하는 단계에 의해, 개략적 동기화 위치를 식별하기 위해 2개의 OFDM 심볼 구간에 결쳐 수신된 시간 영역 샘플들간의 상관 첨두치를 찾음으로써 시간 영역에서 개략적 동기화를 수행하는 단계를 포함한다. b) identifying a coarse synchronization position such that it is the maximum of the plurality of correlation values, thereby finding a correlation peak between time domain samples received in two OFDM symbol intervals to identify the coarse synchronization position. Performing coarse synchronization in the region.
몇가지 실시예에서는, 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값을 조합하여 각각의 후보 동기화 위치에 대한 전체적 상관 결과를 생성하는 단계는 각각의 후보 동기화 위치에 대해 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값들을 함께 승산하는 단계를 포함한다.In some embodiments, combining the correlation values for one or more transmit antennas to produce an overall correlation result for each candidate synchronization position may multiply the correlation values for one or more transmit antennas for each candidate synchronization position together. Steps.
몇가지 실시예에서는, 본 방법이 하나의 송신 안테나 하나의 수신 안테나 시스템에 적용된다.In some embodiments, the method is applied to one transmit antenna and one receive antenna system.
몇가지 실시예에서는, 트레이닝 시퀀스가 공통 동기화 채널 서브-캐리어들을 통해 수신된다.In some embodiments, the training sequence is received on common synchronization channel sub-carriers.
몇가지 실시예에서는, 트레이닝 시퀀스가 OFDM 프레임 프리앰블 동안 수신된다.In some embodiments, the training sequence is received during the OFDM frame preamble.
몇가지 실시예에서는, 트레이닝 시퀀스가 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들을 통해 수신된다.In some embodiments, the training sequence is received on dedicated pilot channel sub-carriers.
몇가지 실시예에서는, 트레이닝 시퀀스가 OFDM 프레임 프리앰블 동안 수신된다.In some embodiments, the training sequence is received during the OFDM frame preamble.
본 발명에 대한 또 다른 광범위한 태양은 하나 이상의 수신 안테나; 상기 하나 이상의 수신 안테나 각각에 대해, 수신 신호를 샘플링하여 시간 영역 샘플들의 개별적인 세트를 생성하는데 적용되는 수신 회로; 하나 이상의 개략적 동기화 위치를 결정하는데 적용되는 개략적 동기화기; 하나 이상의 FFT, 하나 이상의 상관기 및 하나 이상의 조합기를 구비하며, 하나 이상의 수신 안테나 각각에서,Another broad aspect of the invention includes one or more receive antennas; For each of the one or more receive antennas, receive circuitry adapted to sample the received signal to produce a separate set of time domain samples; A coarse synchronizer applied to determine one or more coarse synchronization locations; At least one FFT, at least one correlator, and at least one combiner, each of at least one receive antenna,
a) 상기 하나 이상의 개략적 동기화 위치에 관한 복수의 후보 미세 동기화 위치 각각에 대해:a) for each of the plurality of candidate fine synchronization positions with respect to the one or more coarse synchronization positions:
ⅰ) 각각의 수신 안테나에 대해, FFT 윈도를 후보 미세 동기화 위치에 위치시키고 FFT에 의해 시간 영역 샘플을 주파수 영역 성분들의 개별적인 세트로 변경하며;Iii) for each receive antenna, locate the FFT window at the candidate fine synchronization position and change the time domain sample to a separate set of frequency domain components by the FFT;
ⅱ) 상기 하나 이상의 송신 안테나 각각에 대해, 주파수 영역 성분들의 세트들로부터 송신 안테나에 대응되는 개별적인 수신 트레이닝 시퀀스를 추출하 고;Ii) for each of the one or more transmit antennas, extract an individual receive training sequence corresponding to the transmit antenna from sets of frequency domain components;
ⅲ) 각각의 송신 안테나에 대해, 각각의 개별적인 수신 트레이닝 시퀀스와 공지의 개별적인 송신 트레이닝 시퀀스간의 상관값을 계산하며;Iii) for each transmit antenna, calculate a correlation between each respective receive training sequence and a known separate transmit training sequence;
ⅳ) 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값들을 조합하여 각각의 후보 동기화 위치에 대한 전체적 상관 결과를 생성하고;Iii) combine the correlation values for one or more transmit antennas to produce an overall correlation result for each candidate synchronization location;
b) 복수의 상관값들로부터 미세 동기화 위치를 판정하는데 적용되는 미세 동기화기를 구비하고,b) a fine synchronizer adapted to determine a fine synchronization position from the plurality of correlation values,
하나 이상의 수신 안테나로부터의 미세 동기화 위치들을 하나의 전체적 미세 동기화 위치로 조합하는데도 적용되는 OFDM 수신기를 제공한다.An OFDM receiver is also provided that is adapted to combine the fine synchronization positions from one or more receive antennas into one global fine synchronization position.
몇가지 실시예에서는, 수신기가 2개 이상의 수신 안테나를 가지며, 미세 동기화 위치들 중 최초의 것을 선택하는 것에 의해, 하나 이상의 수신 안테나로부터의 미세 동기화 위치들을 하나의 전체적 미세 동기화 위치로 조합하는데 적용된다. In some embodiments, the receiver has two or more receive antennas and is adapted to combine the fine sync positions from one or more receive antennas into one global fine sync position by selecting the first of the fine sync positions.
몇가지 실시예에서는, 수신기가, 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값들을 각각의 후보 동기화 위치와 함께 승산하는 것에 의해, 하나 이상의 송신 안테나에 대한 상관값들을 조합하여 각각의 후보 동기화 위치에 대한 전체적 상관 결과를 생성하는데 적용된다.In some embodiments, the receiver combines the correlation values for one or more transmit antennas by multiplying the correlation values for one or more transmit antennas with each candidate synchronization position, resulting in an overall correlation result for each candidate synchronization position. Applies to generate
몇가지 실시예에서는, 수신기가 공통 동기화 채널 서브-캐리어들을 통해 트레이닝 시퀀스를 수신하는데 적용된다.In some embodiments, a receiver is applied to receive a training sequence on common synchronization channel sub-carriers.
몇가지 실시예에서는, 수신기가 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들을 통해 트레이닝 시퀀스를 수신하는데 적용된다.In some embodiments, a receiver is applied to receive a training sequence on dedicated pilot channel sub-carriers.
본 발명에 대한 광범위한 또 다른 태양은 미세 동기화 수행 방법을 제공한다. 본 방법은, 하나 이상의 송신 안테나 각각에 대한 개별적인 수신 주파수 영역 트레이닝 시퀀스를 포함하는 OFDM 심볼을 수신하는 하나 이상의 수신 안테나 각각에서; 공지의 주파수 영역 트레이닝 시퀀스들과 수신된 주파수 영역 트레이닝 시퀀스들 사이에서 최대 상관값을 찾는 것에 의해 주파수 영역에서 미세 동기화를 수행하는 단계를 포함한다.Another broad aspect of the present invention provides a method of performing fine synchronization. The method comprises at each of one or more receive antennas receiving an OFDM symbol comprising a separate receive frequency domain training sequence for each of the one or more transmit antennas; Performing fine synchronization in the frequency domain by finding a maximum correlation between known frequency domain training sequences and received frequency domain training sequences.
본 발명에 대한 광범위한 또 다른 태양은 미세 동기화를 인에이블링하는 신호를 송신하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 하나 이상의 송신 안테나 각각으로부터, 개별적인 주파수 영역 트레이닝 시퀀스를 포함하는 OFDM 심볼을 송신하는 단계를 포함한다.Another broad aspect of the present invention provides a method for transmitting a signal that enables fine synchronization. The method includes transmitting, from each of the one or more transmit antennas, an OFDM symbol comprising a separate frequency domain training sequence.
몇가지 실시예에서는, 각각의 송신 안테나에 의해서는 상이한 주파수 영역 트레이닝 시퀀스가 송신되지만, 다른 송신기들의 대응되는 안테나에 의해서는 동일한 주파수 영역 트레이닝 시퀀스가 송신된다.In some embodiments, different frequency domain training sequences are transmitted by each transmit antenna, but the same frequency domain training sequence is transmitted by corresponding antennas of other transmitters.
본 발명에 대한 광범위한 또 다른 태양은 OFDM 수신기에서 셀 선택을 수행하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 하나 이상의 수신 안테나 각각에서, 수신 신호를 샘플링하여 시간 영역 샘플들의 개별적인 세트를 생성하는 단계; 하나 이상의 개략적 동기화 위치를 판정하는 단계; 하나 이상의 수신 안테나 각각에서:Another broad aspect of the present invention provides a method for performing cell selection in an OFDM receiver. The method includes sampling, at each of the one or more receive antennas, a received signal to generate a separate set of time domain samples; Determining at least one coarse synchronization location; On each of one or more receive antennas:
a) 수신 신호의 공통 동기화 채널 서브-캐리어들로부터 추출된 하나 이상의 수신 공통 동기화 시퀀스와 개별적인 복수의 송신 안테나의 대응되는 공통 동기화 시퀀스 사이에서 주파수 영역 상관을 수행하여 복수의 후보 상관 첨두치를 식별하 는 단계;a) performing a frequency domain correlation between one or more received common synchronization sequences extracted from the common synchronization channel sub-carriers of the received signal and corresponding common synchronization sequences of the respective plurality of transmit antennas to identify a plurality of candidate correlation peaks. step;
b) 추가적인 프로세싱을 위해 M개의 최강 상관 첨두치를 선택하는 단계;b) selecting M strongest correlation peaks for further processing;
c) 각각의 상관 첨두치와 관련된 송신기를 식별하기 위해, 각각의 상관 첨두치에서, 시간 영역 샘플들을 주파수 영역 성분들로 재변경하고, 송신기 특정 정보를 포함하는 파일럿 채널 서브-캐리어들을 프로세싱하는 단계;c) at each correlation peak, reconverting the time domain samples into frequency domain components and processing pilot channel sub-carriers containing transmitter specific information to identify the transmitter associated with each correlation peak. ;
d) 이렇게 식별된 각각의 송신기에 대해 C/I 또는 유사값을 판정하는 단계;d) determining a C / I or similar value for each transmitter so identified;
하나 이상의 수신 안테나 중 어느 것에 대해 최고의 C/I를 갖는 것으로 판정된 송신기를 선택하는 단계를 포함한다.Selecting a transmitter determined to have the best C / I for any of the one or more receive antennas.
몇가지 실시예에서는, 수신 신호의 공통 동기화 채널 서브-캐리어들로부터 추출된 하나 이상의 수신 공통 동기화 시퀀스와 개별적인 복수의 송신 안테나의 대응되는 공통 동기화 시퀀스 사이에서 주파수 영역 상관을 수행하여 복수의 후보 상관 첨두치를 식별하는 단계는:In some embodiments, a plurality of candidate correlation peaks may be performed by performing frequency domain correlation between one or more received common synchronization sequences extracted from common synchronization channel sub-carriers of a received signal and corresponding common synchronization sequences of individual plurality of transmit antennas. The steps to identify are:
a) 상기 하나 이상의 개략적 동기화 위치 중 하나에 관한 복수의 후보 미세 동기화 위치 각각에 대해:a) for each of the plurality of candidate fine synchronization positions relating to one of the one or more coarse synchronization positions:
ⅰ) 각각의 수신 안테나에 대해, FFT 윈도를 후보 미세 동기화 위치에 위치시키고, FFT에 의해 시간 영역 샘플들을 주파수 영역 성분들의 개별적인 세트로 변경하는 단계;Iii) for each receive antenna, positioning the FFT window at the candidate fine synchronization position and changing the time domain samples into a separate set of frequency domain components by the FFT;
ⅱ) 하나 이상의 송신기 각각의 송신 안테나에 의해 송신된 하나 이상의 공통 동기화 시퀀스 각각에 대해, 주파수 영역 성분들의 세트들로부터 송신 안테나에 대응되는 개별적인 수신 트레이닝 시퀀스를 추출하는 단계;Ii) for each of the one or more common synchronization sequences transmitted by the transmit antennas of each of the one or more transmitters, extracting an individual receive training sequence corresponding to the transmit antennas from sets of frequency domain components;
ⅲ) 하나 이상의 공통 동기화 시퀀스 각각에 대해, 각각의 개별적인 수신 공통 동기화 시퀀스와 공지의 개별적인 공통 동기화 시퀀스간의 상관값을 계산하는 단계;Iii) for each of the one or more common synchronization sequences, calculating a correlation value between each respective received common synchronization sequence and a known individual common synchronization sequence;
ⅳ) 상관값들을 조합하여 각각의 후보 동기화 위치에 대한 전체적 상관 결과를 생성하는 단계;Iii) combining the correlation values to produce an overall correlation result for each candidate synchronization location;
b) 상관값들에서, 상관값들의 부분 최대값인 하나 이상의 첨두치를 판정하는 단계를 포함한다.b) determining, from the correlation values, one or more peak values that are partial maximum values of the correlation values.
몇가지 실시예에서는, 본 방법이, 선택된 송신기의 미세 동기화 위치에 기초하여 시간 영역 샘플들을 주파수 영역 성분들로 재변경하는 단계 및 그 송신기에 대한 전용 파일럿 채널에 기초하여 추가적 미세 동기화를 수행하는 단계를 더 포함한다. In some embodiments, the method includes re-changing the time domain samples into frequency domain components based on the fine synchronization position of the selected transmitter and performing additional fine synchronization based on a dedicated pilot channel for that transmitter. It includes more.
몇가지 실시예에서는, 본 방법이, 헤더 심볼의 서브캐리어들은 복수의 안테나 각각에 대한 서브캐리어들의 불연속한 세트로 분할되고, 각각의 안테나는 서브-캐리어들의 개별적인 세트를 통해서만 헤더 심볼을 송신하며, 헤더 심볼들은 복수의 안테나 각각에 대해 다중화된 파일럿 채널 서브-캐리어들 및 공통 동기화 채널 서브-캐리어들을 포함하고, 파일럿 채널 서브-캐리어들의 내용이 반복되고 동기화 채널 서브-캐리어들의 내용이 반복되는 프레임은 2개의 동일한 헤더 OFDM 심볼로 시작되며, 공통 동기화 채널 서브-캐리어들은 한 기지국의 개별적인 안테나에 대해서는 상이하며 복수의 기지국들에 대해서는 공통인 복소 시퀀스를 전달하고, 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들의 내용은 특정 기지국에 대해 적어도 국지적으로 고유 한 헤더 심볼 포맷을 갖는 MIMO-OFDM 프레임 포맷에 적용된다.In some embodiments, the method allows subcarriers of a header symbol to be divided into discrete sets of subcarriers for each of a plurality of antennas, each antenna transmitting header symbols only through a separate set of sub-carriers, The symbols include multiplexed pilot channel sub-carriers and common synchronization channel sub-carriers for each of the plurality of antennas, wherein a frame in which the contents of the pilot channel sub-carriers are repeated and the contents of the synchronization channel sub-carriers are repeated is 2 Starting with the same header OFDM symbol, the common synchronization channel sub-carriers convey a complex sequence that is different for the individual antennas of one base station and common for a plurality of base stations, and the contents of the dedicated pilot channel sub-carriers At least locally unique header symbol format for Which it is applied to a MIMO-OFDM frame format.
몇가지 실시예에서는, 본 방법이, 송신기 스위칭을 위해, 이렇게 식별된 각각의 송신기에 대한 시구간에 걸쳐 C/I 또는 유사값을 평균하는 단계, 및 그 시구간의 끝에서, 현재 선택되어 있는 송신기와 상이하다면, 최고의 평균 C/I 또는 유사값을 갖는 송신기로 송신기 스위칭을 실행하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method differs from the currently selected transmitter, at the end of the time period, for averaging the C / I or similar value over the time period for each transmitter so identified for transmitter switching. If so, further comprising performing transmitter switching with the transmitter having the highest average C / I or similar value.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예로서 제공된 OFDM 패킷 프레임 구조가 도시되어 있다. 송신 OFDM 심볼 스트림들은 이러한 프레임들로 구성된다. 각 프레임은 3개의 주요 성분: 프리앰블(300), 분산 파일럿(scattered pilot; 302), 및 트래픽 데이터 심볼(304)로 구성된다. 프리앰블이 삽입됨으로써, UE는 다음의 기본적인 동작을 수행할 수 있다: 고속 BTS 액세스, BTS 식별과 C/I 비 측정, 프레임 및 타이밍 동기화, 주파수와 샘플링 클록 오프셋 추정 및 초기화 채널 추정. 최대의 스펙트럼 효율과 무선 용량을 위해, 최소화된 오버헤드를 갖도록 프레임 프리앰블을 설계하는 것이 중요하다. 2A, an OFDM packet frame structure provided as an embodiment of the present invention is shown. The transmit OFDM symbol streams consist of these frames. Each frame consists of three main components:
도 2b를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 MIMO-OFDM용 프레임 계층 구조가 도시되어 있으며, 여기서는 OFDM 수퍼프레임(500;2개가 도시됨)이 최고 레벨에 위치한다. 수퍼프레임의 구간은 네트워크 동기화 주기(예를 들어, 1초)에 의해 결정된다. 수퍼프레임은, OFDM 프레임이라고도 하는 수개의 10ms 무선 프레임(502)으로 이루어져 있다. ls 수퍼프레임(500)에는 100개의 10ms OFDM 프레임(502)이 존재한다.2b, there is shown a frame hierarchy for MIMO-OFDM constructed in accordance with the present invention, where the OFDM superframe 500 (two shown) is located at the highest level. The interval of the superframe is determined by the network synchronization period (for example, 1 second). The superframe consists of several 10ms radio frames 502, also called OFDM frames. There are 100 10 ms OFDM frames 502 in the
ACM(adaptive coding modulation)을 지원하기 위해, 고속의 시그널링 채널(TPS 채널-transmission parameter signalling)이 도입된다. 각각의 OFDM 프레임(502)은 TPS 프레임들(504)로 세분되는데, 도시된 예에서는, 각각의 10ms 무선 프레임(502)에 대해 5개의 2ms TPS 프레임들이 존재한다. 몇가지 실시예에서는 TPS에 사용되는 프레임 길이가 ACM 유닛의 구간과 동일하다. 각각의 TPS 프레임은, 각 사용자로 하여금 현재의 TPS 프레임이 그들을 위한 데이터를 포함하고 있는지의 여부를 판정할 수 있게 하는 시그널링 정보도 포함한다. TPS 프레임은 다수 사용자를 위한 데이터를 포함할 수도 있다.In order to support adaptive coding modulation (ACM), a fast signaling channel (TPS channel-transmission parameter signaling) is introduced. Each
TPS 프레임(504)은 수개의 슬롯(506)으로 더 세분될 수 있는데, 각각은 수개의 OFDM 심볼로 이루어져 있다. 도시되어 있는 예에서, 각각의 TPS 프레임(504)은 3개의 슬롯(506)으로 세분되어 있다. 슬롯(506)의 구간은 무선(air) 인터페이스 슬롯 사이즈에 의존한다. 최소의 송신 유닛은 하나의 OFDM 심볼(508, 510)이다. 하나의 OFDM 심볼 구간은 송신 환경 특성, 예를 들어 최대의 채널 지연, 시스템-샘플링 클록 및 최대의 도플러에 의해 결정된다. 도시되어 있는 예에서는, 슬롯(506)당 4개의 OFDM 심볼(508, 510)이 존재한다.
OFDM 심볼들간에 보호 간격(guard interval)을 삽입하는 것에 의해 발생되는 오버헤드를 감소시키기 위해, 각각이 상이한 심볼 구간과 상이한 프리픽스를 갖는 상이한 OFDM 심볼 모드, 예를 들어 0.5k 모드 및 1k 모드를 설계할 수 있다. 시스템의 간략화를 위해, 샘플링 주파수는 모드 스위칭을 수행하는 동안 변경되지 않고 보존된다. 이하에서 이들 상이한 모드를 보다 상세히 설명한다.To reduce the overhead incurred by inserting guard intervals between OFDM symbols, design different OFDM symbol modes, e.g., 0.5k mode and 1k mode, each with different symbol intervals and different prefixes. can do. For simplicity of the system, the sampling frequency is preserved unchanged during the mode switching. These different modes are described in more detail below.
도 2b의 프레임 구조는 UMTS 무선-인터페이스와 호환가능한 프레임 계층 구조의 일례를 제시한다. OFDM 심볼 레벨에, 2개의 상이한 OFDM 심볼 타입이 존재한다. 여기에는 프리앰블 OFDM 심볼(508)과 일반(regular) 데이터 심볼(510)이 포함된다.The frame structure of FIG. 2B presents an example of a frame hierarchy that is compatible with the UMTS radio-interface. At the OFDM symbol level, there are two different OFDM symbol types. This includes a
시간 영역의 표현인 도 4를 참조하면, 각각의 OFDM 프레임은, 헤더 OFDM 심볼의 주기적 연장(cyclic extension)인 프리픽스(607)가 선행되는 수개의 동일한 헤더 OFDM 심볼(603, 605)로 이루어진 프리앰블로 시작한다. 동기화를 보조하기 위해 반복 구조가 사용된다. 2개의 동일한 심볼이 식별될 때까지 인접한 OFDM 심볼들간에 상관을 수행함으로써, OFDM 프레임의 시작을 찾아낼 수 있다. 일례로서, OFDM 심볼당 1056개의 샘플이 사용될 수도 있다. 프리앰블에 대해, 프리픽스(607) 동안, 헤더 OFDM 심볼의 마지막 64개 샘플이 송신된다. 제2의 헤더 OFDM 심볼에 대한 프리픽스는 존재하지 않는다. 헤더는 주기적으로 삽입되는데, 도 2b의 예에서는, 이러한 삽입이 10ms마다, 즉 OFDM 프레임이 시작될 때마다 발생한다.Referring to FIG. 4, which is a representation of a time domain, each OFDM frame is a preamble composed of several identical
도 2b를 다시 참조하면, 논-헤더(non-header) OFDM 심볼, 즉 일반 OFDM 심볼(510)의 경우, 모든 OFDM 심볼은 프리픽스를 갖는 것이 바람직하다. "1K" 모드에서는, 심볼당 총 1056개 샘플에 대해, 32개의 프리픽스 샘플과, FFT 사이즈를 나타내는 1024개의 실제 샘플이 존재한다. 1/2K 모드에서는, 총 528 샘플/심볼에 대해, 16개의 샘플 프리픽스와 (FFT 사이즈를 나타내는) 심볼당 512개의 샘플이 존재한다. 바람직하게, 도 2b의 프레임 구조를 이용하면, 샘플링 주파수를 변경하지 않으면서 이러한 상이한 모드를 지원할 수 있다. 1/2K 모드일 경우, 슬롯(506)당 2배로 많아진 OFDM 심볼(510)이 존재한다. 소정 순간에 선택되는 특정 모드는, 프리픽스 사이즈가 최대 채널 지연보다 커야 한다. 1/K 모드에서, 더 많은 OFDM 심볼이 더 적은 서브-캐리어들로 송신된다. 심볼 구간이 짧기 때문에, 이것이 높은 도플러에 더 강건하다. 또한, 서브-캐리어들간의 간격이 더 클수록 도플러에 대한 허용치가 더욱 개선된다. 따라서, 상이한 FFT 사이즈를 수용하지만 수신기에서는 동일한 샘플링 속도를 갖는 규격화된(unified) 프레임 구조가 존재한다. 상이한 모드에 대해서도 동일한 프리앰블을 사용하는 것이 바람직하다.Referring again to FIG. 2B, in the case of a non-header OFDM symbol, i.e., a
OFDM은 병렬 송신 기술이다. 유용한 전 대역은 많은 서브-캐리어들로 분할되며, 각각의 서브-캐리어는 독립적으로 변조된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 안테나를 갖는 상이한 안테나의 송신을 분리하기 위해, 헤더 동안에는, 서브-캐리어들 모두가 모든 송신 안테나상에서 사용되는 것은 아니다. 오히려, 서브-캐리어들은 안테나들 사이에서 분할된다. 도 3을 참조하여, 이러한 것의 일례를 설명한다. OFDM 심볼내에 포함된 서브-캐리어 주파수들은 각각 원으로 표현되어 있다. 상기한 예에서는, MIMO 시스템에 2개의 송신 안테나가 존재한다고 가정한다. 도 3은 주파수 축(400)을 따라 배열되어 있는 다양한 서브-캐리어들을 갖는 OFDM 심볼을 나타내며, 소정 순간에서의 모든 서브-캐리어들의 내용은, 시간 축(402)을 따라 지시된 바와 같이, 시간에서의 한 심볼을 나타낸다. 이 경우, 처음 2개의 OFDM 심볼(408, 410)은 전용 파일럿 채널 정보용으로 사용되고, 나머지 심볼들(2개만 도시되어 있음;412, 414)은 일반 OFDM 심볼용으로 사용된다. 처음 2개의 OFDM 심볼(408, 410)을 통해 송신되는 전용 파일럿 채널 정보는 서브-캐리어 에 의해 제1 안테나에 의해 송신되는 것과 제2 안테나에 의해 송신되는 것 사이에서 교번한다. 이것은 제1 송신기용 전용 파일럿 채널 정보를 송신중인 제1 서브-캐리어(404)와 제2 서브-캐리어용 전용 파일럿 채널 정보를 송신중인 서브-캐리어(406)로 나타나며, 이러한 패턴은 나머지 서브-캐리어들에 대해 반복된다. 나머지 OFDM 심볼들(412, 414)은 양방의 안테나에 의해 송신된 정보를 포함한다. 다른 방법으로, 다른 배열이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 2개를 초과하는 송신 안테나가 존재한다면, 파일럿 채널 정보는 서브-캐리어에 의해 모든 송신 안테나 사이에서 소정 패턴으로 교번할 것이다.OFDM is a parallel transmission technique. The useful full band is divided into many sub-carriers, with each sub-carrier being modulated independently. According to one embodiment of the invention, during the header, not all sub-carriers are used on all transmit antennas to separate transmissions of different antennas having a plurality of antennas. Rather, the sub-carriers are split between the antennas. 3, an example of such a thing is demonstrated. The sub-carrier frequencies included in the OFDM symbol are each represented by circles. In the above example, it is assumed that two transmit antennas exist in the MIMO system. 3 shows an OFDM symbol with various sub-carriers arranged along the
다른 실시예에서는, 공통 동기화 채널과 전용 파일럿 채널이 헤더 심볼에 대하여 주파수 다중화된다. 개개의 전용 파일럿 채널과 공통 동기화 채널을 송신하기 위해, 논-오버래핑(non-overlapping) 서브-캐리어들의 개별적인 세트가 각각의 안테나에 할당된다. In another embodiment, the common synchronization channel and the dedicated pilot channel are frequency multiplexed with respect to the header symbol. To transmit individual dedicated pilot channels and a common synchronization channel, a separate set of non-overlapping sub-carriers is assigned to each antenna.
또 다른 실시예에서는, 공통 동기화 채널, 전용 파일럿 채널 및 브로트캐스팅 채널이 헤더 심볼에 대하여 주파수 다중화된다. 이러한 구성하에서는, 헤더 심볼의 유용한 전체 서브-캐리어들이 3개의 그룹으로 분할된다. 이들 3개의 그룹이 공통 동기화 채널, 전용 파일럿 채널 및 브로드캐스팅 채널상에 각각 매핑된다.In yet another embodiment, the common synchronization channel, the dedicated pilot channel, and the broadcast channel are frequency multiplexed with respect to the header symbol. Under this configuration, the useful whole sub-carriers of the header symbol are divided into three groups. These three groups are mapped onto a common synchronization channel, a dedicated pilot channel and a broadcasting channel, respectively.
2-전송기 다이버시티를 갖는 MIMO-OFDM 시스템에서의 상이한 채널의 매핑 일례가 도 5에 도시되어 있다. 이 예에는, 4개의 OFDM 심볼(712, 714, 716, 718)이 도시되어 있으며, 그 중 2개(712, 714)가 헤더 심볼이다. 헤더 심볼(712, 714) 동안, 매 두번째 서브-캐리어들은 제1 안테나용으로 사용되고 나머지 서브-캐리어들 은 제2 안테나용으로 사용된다. 이는 더 많은 수의 안테나에 대해서도 쉽게 일반화된다. 상기한 예의 경우, MIMO 시스템에 2개의 송신 안테나가 존재한다고 가정한다. 제1 서브-캐리어(700)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제1 송신기 전용 파일럿 채널 서브-캐리어용이다. 제2 서브-캐리어(702)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제2 송신기 전용 파일럿 채널 서브-캐리어용이다. 제3 서브-캐리어(704)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제1 송신기 공통 동기화 채널 서브-캐리어용이다. 제4 서브-캐리어(706)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제2 송신기 공통 동기화 채널 서브-캐리어용이다. 제5 서브-캐리어(708)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제1 안테나에 대한 브로드캐스팅 채널 서브-캐리어용이고, 제6 서브-캐리어(710)에서 시작하여 매 6번째 서브-캐리어들은 제2 안테나에 대한 브로드캐스팅 채널 서브-캐리어용이다. An example of mapping of different channels in a MIMO-OFDM system with two transmitter diversity is shown in FIG. 5. In this example, four
공통 동기화 채널은 초기 액세스를 위한 범용 채널(universal channel)이다. 이는 동기화 및 예비 채널 추정에도 사용될 수 있다. 송신기 다이버시티가 적용될 경우, 상이한 송신기는 공통 동기화 서브-캐리어들을 공유한다. 상기한 바와 같은 경우에, 공통 동기화 채널은 상이한 송신기들 사이에서 분할된다. 모든 터미널에 의해 인지되어 있는 공통의 복소 시퀀스가 공통 동기화 채널용으로 예비 할당되어 있는 서브-캐리어들을 변조하는데 사용된다. 동일한 공통 동기화 시퀀스는 시스템내의 모든 기지국에 의해 송신된다. 각각의 송신 안테나가 고유한 동기화 시퀀스를 송신할 수 있는 복수의 송신 안테나가 존재하는 경우라면, 이러한 동기화 시퀀스가 하나 이상 존재할 수도 있다. 동기화 시퀀스를 이용하면, 이동국은, 수신된 동기화 시퀀스와 송신된 공지의 동기화 시퀀스간의 상관 첨두치(peak)를 찾는 것에 의해 추가적 BTS 식별용 초기 동기화 위치를 찾아낼 수 있다. The common synchronization channel is a universal channel for initial access. It can also be used for synchronization and spare channel estimation. When transmitter diversity is applied, different transmitters share common synchronization sub-carriers. In such cases, the common synchronization channel is divided between different transmitters. A common complex sequence known by all terminals is used to modulate sub-carriers reserved for the common synchronization channel. The same common synchronization sequence is transmitted by all base stations in the system. If there is a plurality of transmit antennas in which each transmit antenna can transmit a unique synchronization sequence, there may be more than one such synchronization sequence. Using the synchronization sequence, the mobile station can find the initial synchronization location for further BTS identification by finding the correlation peak between the received synchronization sequence and the known known synchronization sequence.
전용 파일럿 채널은 BTS/셀 식별에 사용되며, 셀 선택, 셀 스위칭 및 핸드오프를 위한 C/I 측정을 지원한다. 고유한 복소 시퀀스, 예를 들어 PN 코드가 각각의 BTS에 할당되며 전용 파일럿 서브-캐리어들을 변조하는데 사용된다. 복수의 송신 안테나의 경우, 상이한 고유 시퀀스가 각각의 안테나에 의해 송신된다. 공통 동기화 채널의 경우와 달리, 상이한 기지국이 상이한 파일럿 시퀀스를 사용하여 송신한다. 상이한 BTS들에 할당된 PN 코드의 의사-직교성(quasi-orthogonality)으로 인해 액세스 포인트 식별 및 초기 간섭 측정을 수행할 수 있다. 전용 파일럿 채널도 동기화 프로세싱을 보조하는데 사용될 수 있다.Dedicated pilot channels are used for BTS / cell identification and support C / I measurements for cell selection, cell switching, and handoff. A unique complex sequence, for example a PN code, is assigned to each BTS and used to modulate dedicated pilot sub-carriers. For a plurality of transmit antennas, different unique sequences are transmitted by each antenna. Unlike the case of the common synchronization channel, different base stations transmit using different pilot sequences. Access point identification and initial interference measurements can be performed due to the quasi-orthogonality of the PN code assigned to different BTSs. Dedicated pilot channels can also be used to assist in synchronization processing.
상술한 바와 같이, 헤더 OFDM 심볼의 서브-캐리어들을 완전히 이용하기 위해, 몇개의 서브-캐리어들은 브로드캐스팅 채널로서 사용되는 것이 바람직하다. 도 5의 예에서, 6개 서브-캐리어들마다 2개가 이러한 목적에 사용된다. 브로드캐스팅 채널은 중요한 시스템 정보를 전달할 수 있다. STTD(space time transmit diversity) 방식은 동기화 알고리즘에 의해 요구되는 헤더 OFDM 심볼의 반복 구조를 파괴하기 때문에, 브로드캐스팅 채널(또는 헤더 OFDM 심볼의 임의의 서브-캐리어)에 사용될 수 없다. 그러나, 모든 송신기에서 브로드캐스팅 정보를 동일한 서브-캐리어를 통해 전송하게 되면, 송신기들 사이에 파괴적 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 브로드캐스팅 채널은 상이한 송신기들 사이에서 분할되어, 송신 안테나가 2개인 경우와 같이, (브로드캐스팅 채널용으로 매핑된) 서 브-캐리어들은 다이버시티를 제공하기 위해 송신 안테나에 교대로 할당될 수 있다. 브로드캐스팅 채널을 더욱 향상시키기 위해 전력 부스팅(power boosting)을 이용할 수도 있다. As mentioned above, in order to fully utilize the sub-carriers of the header OFDM symbol, several sub-carriers are preferably used as the broadcasting channel. In the example of FIG. 5, two out of every six sub-carriers are used for this purpose. Broadcast channels can carry important system information. The space time transmit diversity (STTD) scheme cannot be used for a broadcasting channel (or any sub-carrier of a header OFDM symbol) because it destroys the repetitive structure of the header OFDM symbol required by the synchronization algorithm. However, transmitting broadcast information on the same sub-carrier in all transmitters may cause destructive interference between transmitters. To solve this problem, the broadcasting channel is split between different transmitters so that the sub-carriers (mapped for the broadcasting channel) provide transmit antennas, such as two transmit antennas. Can be assigned in turn. Power boosting may be used to further enhance the broadcasting channel.
상이한 BTS로부터의 브로드캐스팅 정보는 상이할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 브로드캐스팅 정보가 보호되고 있으므로, 셀 경계에 인접한 사용자들이 강한 간섭의 존재하에서도 브로드캐스팅 정보를 정확하게 수신할 수 있다. 짧은 PN 코드는 브로드캐스팅 정보를 확산시키는데 사용될 수 있다. 인접한 BTS에는 상이한 코드가 할당된다. 브로드캐스팅 채널의 삽입은 프리앰블 오버헤드를 감소시키며 스펙트럼 효율을 증가시킨다.Broadcasting information from different BTSs may be different. In some embodiments, the broadcasting information is protected so that users near the cell boundary can correctly receive the broadcasting information even in the presence of strong interference. Short PN codes can be used to spread the broadcasting information. Adjacent BTSs are assigned different codes. Insertion of a broadcasting channel reduces preamble overhead and increases spectral efficiency.
브로드캐스트 채널은 특정 기지국에 고유한 정보를 송신하는데 사용된다. 하나의 브로드캐스트 메시지가 2개 안테나에 대해 조합된 브로드캐스트 채널 캐리어들을 통해 송신될 수도 있다. 프리앰블 헤더 심볼이 파일럿 채널, 동기화 채널 및 브로드캐스팅 채널을 구비하도록 설계함으로써, 프리앰블 헤더 오버헤드는 감소된다. 공통 동기화 채널은 빠르고 정확한 초기 포착을 위해 설계된다. BTS 특정으로 매핑된 기호를 갖는 전용 파일럿 채널로 인해 효율적인 BTS 식별이 가능하다. 조합된 공통 동기화 채널 및 파일럿 채널은 다같이 MIMO 채널 추정에 사용된다. 조합된 공통 동기화 채널 및 전용 파일럿 채널의 사용 또한, 높은 정확도의 동기화를 가능하게 한다. 주파수 영역 트레이닝 심볼은 타이밍 에러와 다중 경로 환경에 강건하다. 프리앰블 설계는 UE(사용자 장치)의 융통성을 허용하여 보다 효율적인 알고리즘을 구현할 수 있게 한다. Broadcast channels are used to transmit information unique to a particular base station. One broadcast message may be transmitted on the combined broadcast channel carriers for the two antennas. By designing the preamble header symbol to have a pilot channel, a synchronization channel, and a broadcasting channel, the preamble header overhead is reduced. The common synchronization channel is designed for fast and accurate initial acquisition. A dedicated pilot channel with symbols mapped to BTS-specific allows for efficient BTS identification. The combined common synchronization channel and pilot channel are all used for MIMO channel estimation. The use of a combined common synchronization channel and a dedicated pilot channel also enables high accuracy synchronization. Frequency domain training symbols are robust to timing errors and multipath environments. The preamble design allows for flexibility of the UE (user equipment) to enable more efficient algorithms.
일 실시예에서의 전용 파일럿 채널간, 다른 실시예에서의 전용 파일럿 채널과 공통 동기화 채널간, 또 다른 실시예에서의 공통 동기화 채널과 브로드캐스트 채널간 서브-캐리어들의 특정 장애는 구체적 예들일 뿐이다. 이들은 임의의 적당한 방식으로 할당될 수 있다.Specific disturbances of sub-carriers between dedicated pilot channels in one embodiment, between dedicated pilot channels and common synchronization channels in another embodiment, and between common synchronization channels and broadcast channels in another embodiment are only specific examples. These may be assigned in any suitable way.
도 6을 참조하면, MIMO-OFDM 송신기(10)의 개념적 개략도를 나타낸다. 4개 OFDM 심볼의 제1 샘플 세트(201)는 제1 송신 안테나(21)로부터 송신되고 4개 OFDM 심볼의 제2 샘플 세트(203)는 제2 송신 안테나(23)로부터 송신되는 것으로 도시되어 있다. 일반적으로, OFDM 송신기는 Nant개 송신 안테나를 가지며, 이 경우, Nant는 설계 파라미터이다. MIMO-OFDM 송신기(10)내에서, 디멀티플렉서(23)로부터의 데이터는 송신 안테나(21)에 접속되어 있는 제1 OFDM 컴포넌트(24)나 송신 안테나(23)에 접속되어 있는 제2 OFDM 컴포넌트(24) 중 하나에 송신된다. 이들 컴포넌트는, 각각이 상이한 직교 주파수에 있는 서브-캐리어들상의 데이터를 OFDM 심볼 및 OFDM 프레임으로 구성한다. 각각의 OFDM 컴포넌트(24, 26)는 헤더 OFDM 심볼을 삽입하기 위한 개개의 헤더 삽입기(29)를 갖는다. OFDM 심볼들의 샘플 세트들(201 및 203)은 각각 송신 안테나들(21 및 23)로부터 송신된 OFDM 프레임의 최초 4개의 OFDM 심볼을 나타내는데, 데이터 심볼 또는 파일럿 심볼의 각 행(row)이 OFDM 심볼이다. 제1 OFDM 심볼(13)과 (제1과 동일한) 제2 OFDM 심볼(14)은 제1 송신 안테나에 의해 송신된 OFDM 프레임에 고유한 2개의 헤더 OFDM 심볼을 나타낸다. 마찬가지로, 제3 OFDM 심볼(17)과 (제3과 동일한) 제4 OFDM 심볼은 제2 송신 안테나에 의 해 송신된 OFDM 프레임에 고유한 2개의 헤더 OFDM 심볼을 나타낸다. 4개의 OFDM 심볼(15, 16, 19, 20)은 통상적으로 복수의 데이터 심볼로 이루어진 비-동일 OFDM 심볼로서, 적어도 하나의 데이터 심볼이 각각의 OFDM 서브-캐리어상에서 일반적으로 11로 지시되어 있다. 전체 OFDM 프레임은 통상적으로 더 많은 데이터 심볼을 갖는다. 또한, OFDM 심볼들(201)은 OFDM 심볼들(203)과 동시에, 그리고 동일한 타이밍으로 송신된다.6, a conceptual schematic diagram of a MIMO-
상기한 예에서, 2개의 동일한 헤더 OFDM 심볼은 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들(12)과 공통 동기화 채널 서브-캐리어들(9)을 구비한다. 나타내지 않은, 브로드캐스트 채널 서브-캐리어들이 존재할 수도 있다. 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들은, 후술하는 바와 같이, C/I 비 측정과 BTS 식별 및 미세 동기화에 사용되는데; 이들은 초기 채널 추정에도 사용될 수 있다. 공통 동기화 채널 서브-캐리어들(9)은 개략적 동기화와 미세 동기화, 초기 액세스, 및 초기 채널 추정에 사용된다.In the above example, two identical header OFDM symbols have dedicated
도시한 예에서는, 2개의 헤더 OFDM 심볼 동안, 연속한 4개의 서브-캐리어들 마다 첫번째 것은 송신 안테나(21)에 의해 송신된 전용 파일럿 채널 심볼들을 전달하는데 사용된다. 마찬가지로, 연속한 4개의 서브-캐리어들마다 두번째 것은 송신 안테나(23)에 의해 송신된 전용 파일럿 채널 심볼들을 전달하는데 사용된다.In the example shown, during two header OFDM symbols, the first of every four consecutive sub-carriers is used to carry the dedicated pilot channel symbols transmitted by the transmit
파일럿 채널 서브-캐리어들(12, 25)을 통해 송신되는 전용 파일럿 채널 심볼은 기지국/섹터 특정 PN 시퀀스에 의해 정의된다. 기지국에 고유한 복소 의사-랜덤 PN 시퀀스로부터의 심볼들의 한 세트가 헤더 OFDM 심볼들의 전용 파일럿 채널 서브-캐리어 위치들상에 매핑된다.The dedicated pilot channel symbol transmitted on
2개 헤더 심볼내의 연속한 4개의 서브-캐리어들마다 세번째 것은 송신 안테나(21)에 의해 송신된 공통 동기화 채널 심볼들을 전달하는데 사용된다. 마찬가지로, 연속한 4개의 서브-캐리어들마다 네번째 것은 송신 안테나(23)에 의해 송신된 공통 동기화 채널 심볼들을 전달하는데 사용된다.The third for every four consecutive sub-carriers in the two header symbols is used to convey the common synchronization channel symbols transmitted by the transmit
공통 동기화 서브-캐리어들(9, 27)을 통해 송신되는 공통 동기화 채널 심볼들은 각각의 송신 안테나(21 및 23)에 고유한 복소 의사-랜덤 PN 시퀀스에 의해 정의된다. 이러한 복소 의사-랜덤 PN 시퀀스로부터의 한 세트의 심볼들이 헤더 OFDM 심볼들의 공통 동기화 채널 서브-캐리어들상에 매핑된다. 즉, 각각의 송신 안테나를 통해 송신되는 각 프레임의 공통 동기화 채널 심볼들은 그 송신 안테나에 대해서는 고유하지만 다른 기지국들의 대응되는 송신 안테나에 대해서는 동일한 PN 코드를 사용한다. 본 예에서, PNSYNC (1)는 송신 안테나(21)와 관련되고 PNSYNC (2)는 송신 안테나(23)와 관련된다. 그러나, 전체 통신 네트워크에 있어서 서로 상이한 송신기들내의 유사한 안테나는 동일한 PN 코드를 이용하게 된다. 예를 들어, 네트워크내의 모든 송신기상의 제1 송신 안테나(21)용 공통 동기화 채널 심볼들은 하나의 PN 코드(PNSYNC (1))를 사용하게 되며, 네트워크내의 모든 송신기상의 제2 송신 안테나(23)용 공통 동기화 채널 심볼들은 하나의 상이한 PN 코드(PNSYNC (2))를 사용하게 된다.Common synchronization channel symbols transmitted on
도 7a를 참조하면, 후술하는 바와 같이, 각각의 송신 안테나에서 송신된 2개 의 반복되는 OFDM 헤더 심볼에 기초하여 개략적 동기화가 수행되도록 하고 있는 MIMO-OFDM 수신기 기능의 블록도를 나타낸다. OFDM 수신기는 (보다 일반적으로 복수개(N)의 수신 안테나가 존재하지만) 제1 수신 안테나(734) 및 제2 수신 안테나(735)를 포함한다. 제1 수신 안테나(734)는 RF 수신기(736)에서의 제1 수신 신호를 수신한다. 제1 수신 신호는 도 6의 2개 송신 안테나(21 및 23)에 의해 송신된 2개 신호의 조합이며, 여기서 2개 신호 각각이 개별적인 송신 안테나와 제1 수신 안테나(734) 사이의 개별적인 채널에 의해 변경되게 된다. 제2 수신 안테나(735)는 RF 수신기(739)에서의 제2 수신 신호를 수신한다. 제2 수신 신호는 2개의 송신 안테나(21 및 23)에 의해 송신된 2개 신호의 조합이이며, 여기서 2개 신호 각각이 개별적인 송신 안테나와 제2 수신 안테나(735) 사이의 개별적인 채널에 의해 변경되게 된다. (2개의 송신 안테나 각각과 2개의 수신 안테나 각각 사이의) 4개 채널은 시간 및 주파수에 따라 변경될 수 있으며, 일반적으로 서로 상이하다.Referring to FIG. 7A, as will be described later, a block diagram of a MIMO-OFDM receiver function in which coarse synchronization is performed based on two repeated OFDM header symbols transmitted from each transmit antenna is shown. An OFDM receiver includes a first receive
제1 헤더 심볼의 시작 위치의 장소에 대한 개략적인 범위를 결정하기 위해, 제1 수신 안테나(734)에 대한 개략적 동기화가 개략적 동기화기(737)에 의해 수신 신호의 이산적 시간 샘플들에 대해 수행된다. 유사한 프로세스가 개략적 동기화기(741)에 의해 제2 안테나(735)에 대해 수행된다. OFDM 송신기에 반복되는 헤더 심볼을 사용함으로써, 개략적 동기화가 용이해진다. 개략적 동기화기(737)는 계속적인 OFDM 심볼의 시간 영역 신호 샘플들에 대해 상관 측정을 수행한다. 최고의 상관 측정치를 산출하는 시간 영역 신호 샘플이 개략적 동기화 위치(ncoarse)이다. 그 다음, 개략적 동기화 위치(ncoarse)는 미세 동기화에 사용되는 FFT 함수내에 FFT 윈도를 배치하기 위한 위치로서 사용된다.To determine the approximate range for the location of the start position of the first header symbol, coarse synchronization for the first receive
처음에, 개략적 동기화기(737)는 시간 영역의 개략적 동기화 프로세싱을 시작한다. (나타내지 않은) 러닝 버퍼(running buffer)가 3개의 연속한 OFDM 심볼 주기에 걸쳐 수신 신호의 이산적 시간 샘플들을 버퍼링하는데 사용되며, 다음 식과 같이, 2개의 연속한 OFDM 심볼 구간 동안 수집된 샘플들간의 자기-상관(γt(n))을 계산하는데, Initially,
여기서, x(n)은 수신 신호의 시간 영역 샘플들이고, Nheader는 1개의 OFDM 심볼 구간에 걸쳐 취한 샘플들의 수이다.Here, x (n) is time-domain samples of the received signal, and N header is the number of samples taken over one OFDM symbol interval.
몇가지 실시예에서는, 가동 상관기(moving correlator)가 계산력을 절감하기 위해 실시간 구현에 적용된다.In some embodiments, a moving correlator is applied to the real-time implementation to save computational power.
일 실시예에서, γt(n) 값은, 상관값이 임계치를 초과할 때까지, n=1에 대해(n=Nheader까지) 순차적으로 계산되며, 그 이후에는 최대값 검색이 인에이블된다. 상관 결과가 다시 임계치 미만이 될 때까지 상관값의 계산은 계속되며 최대값 검색 프로세스는 계속된다. 최대 상관값에 대응되는 샘플 위치가 개략적 동기화 위치이다.In one embodiment, the γ t (n) value is computed sequentially for n = 1 (up to n = Nheader) until the correlation value exceeds the threshold, after which the maximum value search is enabled. The calculation of the correlation continues until the correlation result is again below the threshold and the maximum value search process continues. The sample position corresponding to the maximum correlation value is the coarse synchronization position.
임계치는 통상적으로 한 프레임내의 평균 자기-상관값으로부터 계산된다. 다른 방법으로, 최대값을 찾는 다른 방법은, 예를 들어 길이가 60개 심볼일 수 있는 OFDM 프레임에 걸쳐 각각의 OFDM 심볼에 대한 부분 최대값을 결정하는 것이다. 그 다음, 전체적 최대값은 부분 최대값들 중 최대인 것으로 취한다. 이러한 프로세스는 양쪽의 개략적 동기화기에서 수행된다. 미세 동기화가 공동으로 진행될 경우, 전체적인 개략적 동기화 위치는 2개 동기화 값의 어떠한 조합으로서 취해질 수 있으며, 이렇게 결정된 2개의 개략적 동기화 위치들 중 더 빠른 것을 취하는 것이 바람직하다. 다른 방법으로, (후술하는) 각각의 미세 동기화기는 개별적인 개략적 동기화 위치에서부터 시작할 수 있다. 도 7b를 참조하면, MIMO-OFDM 미세 동기화 기능의 블록도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 미세 동기화 기능은 상술한 바와 같이 공통 동기화 채널 및/또는 전용 파일럿 채널을 사용해 각각의 송신 안테나에 의해 송신된 2개의 반복되는 OFDM 헤더 심볼에 기초하여 미세 동기화를 수행하는데 적합하다. 보다 일반적으로, 미세 동기화 기능은 일부 공지의 트레이닝 시퀀스가 임베드되어 있는 OFDM 프레임에 대한 미세 동기화를 수행할 수 있다. 또한, 미세 동기화 프로세스로의 입력은 개략적 동기화 위치이다. 이러한 개략적 동기화 위치는 상술한 방법을 사용하거나 또는 적당한 임의의 다른 방법을 사용하여 결정될 수 있다. 도 7a의 공통 동기화기가 사용된다면, 도 7a의 컴포넌트와 동일한 컴포넌트에는 유사하게 번호가 붙여지며 실제 구현에서 공유된다. 도 7b의 기능은 하나 이 상의 수신 안테나 각각에 대해 반복된다.The threshold is typically calculated from the average autocorrelation within one frame. Alternatively, another way to find the maximum is to determine the partial maximum for each OFDM symbol, for example, over an OFDM frame that may be 60 symbols in length. The global maximum is then taken as the largest of the partial maximums. This process is performed in both schematic synchronizers. When fine synchronization proceeds jointly, the overall coarse synchronization position can be taken as any combination of two synchronization values, preferably taking the faster of the two coarse synchronization positions thus determined. Alternatively, each fine synchronizer (described below) may start from an individual coarse synchronization position. Referring to FIG. 7B, a block diagram of the MIMO-OFDM fine synchronization function is shown. In one embodiment, the fine synchronization function is suitable for performing fine synchronization based on two repeated OFDM header symbols transmitted by each transmit antenna using a common synchronization channel and / or a dedicated pilot channel as described above. More generally, the fine synchronization function may perform fine synchronization for OFDM frames in which some known training sequences are embedded. Also, the input to the fine synchronization process is a coarse synchronization position. This coarse synchronization location may be determined using the method described above or using any other method as appropriate. If the common synchronizer of FIG. 7A is used, the same components as those of FIG. 7A are similarly numbered and shared in the actual implementation. The function of FIG. 7B is repeated for each of one or more receive antennas.
하나 이상의 수신 안테나 각각에 대해 미세 동기화 프로세스를 수행한 다음, 미세 동기화 위치들의 조합에 기초하여 전체적인 동기화 위치가 취해진다. 검토를 위해, 일단 개략적 동기화기가 개략적 동기화 위치(들)(ncoarse)을 결정하고, 각각의 미세 동기화기가 개략적 동기화 위치 양쪽의 신호 샘플들에 대해 FFT를 수행하여, OFDM 서브-캐리어들의 주파수 대역에 걸친 주파수 영역 성분들을 생성한다. 각각의 미세 동기화기는 FFT 윈도의 정확한 위치를 잡기 위해 주파수 영역 성분들을 검색한다. FFT 윈도의 정확한 위치는 주파수 영역에서 OFDM 복조를 수행하는데 필요하다. 미세 동기화기는 공지의 PN 코드들(PNSYNC (1) 및 PNSYNC (2)) 과 개략적 동기화 위치(ncoarse)에 대해 정의된 검색 윈도내의 주파수 성분들간의 상관 측정을 수행함으로써 FFT 윈도의 정확한 위치를 잡는다. 각각의 미세 동기화기에 의해 수행되는 상관 측정은 주파수 영역에서 수행되며, 한 세트의 상관 측정은 공지의 PN 코드(PNSYNC (1) 및 PNSYNC (2)) 각각에 대해, 즉 각각의 송신 안테나(21 및 23)에 대해(또는 존재하는 수만큼의 하나 이상의 송신 안테나에 대해) 수행된다.After performing a fine synchronization process for each of the one or more receive antennas, an overall synchronization position is taken based on the combination of fine synchronization positions. For review, once the coarse synchronizer determines the coarse synchronization position (s) n coarse , and each fine synchronizer performs an FFT on the signal samples on both sides of the coarse synchronization position, Generate spanned frequency domain components. Each fine synchronizer searches for frequency domain components to locate the FFT window correctly. The exact location of the FFT window is necessary to perform OFDM demodulation in the frequency domain. The fine synchronizer performs an accurate measurement of the FFT window by performing a correlation measurement between the known PN codes (PN SYNC (1) and PN SYNC (2) ) and the frequency components within the search window defined for the coarse synchronization position (n coarse ). Catches. Correlation measurements performed by each fine synchronizer are performed in the frequency domain, and a set of correlation measurements is performed for each of the known PN codes (PN SYNC (1) and PN SYNC (2) ), that is, for each transmit antenna ( 21 and 23 (or for as many as one or more transmit antennas present).
각각의 미세 동기화기는 검색 윈도내의 초기 신호 샘플에서 시작하여 Nsymbol개 신호 샘플을 선택하는데, Nsymbol은 OFDM 심볼내의 신호 샘플 수이다. 각각의 송신 안테나에 대해, 각각의 미세 동기화기는 주파수 영역 신호 샘플들과 송신 안테 나에 대응되는 PN 코드간의 상관 측정치를 결정한다.Each fine synchronizer selects N symbol signal samples starting from the initial signal samples in the search window, where N symbol is the number of signal samples in the OFDM symbol. For each transmit antenna, each fine synchronizer determines a correlation measure between frequency domain signal samples and the PN code corresponding to the transmit antenna.
보다 구체적으로, 미세 동기화 검색은 ncoarse 부근에서 수행된다. 검색 윈도가 2N+1이라 가정하면, 검색 범위는 (ncoarse-N)으로부터 (ncoarse+N)까지이다. nstart(i)=ncoarse+N-i(여기서, i=0,..., 2N)로 미세 검색 윈도내의 샘플 인덱스를 나타낸다. 미세 동기화는 i=0으로부터 시작한다. nstart(0)으로부터 Nsymbol개 샘플들을 취한 다음, 프리픽스를 제거하고 FFT를 수행한다. 주파수 영역의 수신 OFDM 심볼은 다음 식과 같이 기록될 수 있으며,More specifically, the fine synchronization search is performed near n coarse . Assuming that the search window is 2N + 1, the search range is from (n coarse -N) to (n coarse + N). n start (i) = n coarse + Ni (where i = 0, ..., 2N) to indicate the sample index in the fine search window. Fine synchronization starts from i = 0. Take N symbol samples from n start (0), then remove the prefix and perform FFT. The received OFDM symbol in the frequency domain may be recorded as follows.
여기서, Nprefix는 프리픽스 샘플의 수이고 NFFT는 FFT 사이즈이다. Where N prefix is the number of prefix samples and N FFT is the FFT size.
공통 동기화 채널들은 MIMO OFDM 시스템의 상이한 송신기들 사이에서 분할되기 때문에, R로부터, 상이한 송신기의 공통 동기화 채널에 의해 전달되는 복소 데이터 R(j,k) SYNC가 추출된다. 보다 일반적으로, 송신된 트레이닝 시퀀스에 대응되는 복소 데이터가 추출된다. R(j,k) SYNC와 PN*(j) SYNC간의 상관값은 다음 식과 같으며,Since the common synchronization channels are divided between different transmitters of the MIMO OFDM system, from R, the complex data R (j, k) SYNC carried by the common synchronization channel of the different transmitters is extracted. More generally, complex data corresponding to the transmitted training sequence is extracted. The correlation between R (j, k) SYNC and PN * (j) SYNC is given by
여기서, j=1, 2,......, NTx는 송신기를 나타내고, k=1, 2,......, NRx는 수신기를 나타내며, PN(j) SYNC는 j번째 송신기에 대한 공통 SYNC PN 코드이고, NSYNC는 공통 PN 코드의 사이즈이다.Where j = 1, 2, ..., N Tx denotes a transmitter, k = 1, 2, ..., N Rx denotes a receiver, and PN (j) SYNC denotes the jth The common SYNC PN code for the transmitter and N SYNC is the size of the common PN code.
그 다음, 시작점 인덱스(nstart)는 1만큼 시프팅되며(nstart(1)=nstart(0)-1), 다른 Nsymbol개 샘플들이 상술한 바와 같이 프로세싱된다. 새로운 주파수 영역 데이터(R(j,k) SYNC(m,i))를 갖기 위해, FFT를 다시 수행해야 한다. 계산 복잡도를 감소시키기 위한 목적으로 다음 식과 같은 반복법을 사용할 수 있는데, Then, the starting point index n start is shifted by 1 (n start (1) = n start (0) -1), and other N symbol samples are processed as described above. In order to have new frequency domain data R (j, k) SYNC (m, i), the FFT must be performed again. To reduce the computational complexity, the following iteration can be used.
여기서, NFFT는 FFT 사이즈이다. R(j,k) SYNC(m,i)를 추출한 후, 새로운 상관값을 계산한다. nstart가 미세 검색 윈도를 벗어날 때까지 상기 과정이 계속된다.Where NFFT is the FFT size. After extracting R (j, k) SYNC (m, i), a new correlation value is calculated. The process continues until n start leaves the fine search window.
각각의 수신 안테나에 대해, i=0,......, 2N에 걸친 상이한 안테나들로부터의 상관 결과들의 곱들에 대한 최대값에 대응되는 nstart(i)를 찾음으로써, 개별적인 미세 동기화 위치를 찾아낼 수 있다. 수학적 관점에서, k번째 수신 안테나의 경우, 개별적인 미세 동기화 위치는 다음 식에 따라 선택될 수 있다.For each receive antenna, the individual fine synchronization position by finding n start (i) corresponding to the maximum value for the products of correlation results from different antennas over i = 0, ......, 2N. You can find From a mathematical point of view, for the kth receive antenna, the individual fine synchronization positions can be selected according to the following equation.
고장 경보(false alarm)의 가능성을 감소시키기 위해, 기준을 설정할 수 있다. 예를 들어, 다음 식과 같은 조건이 만족되면 미세 동기화가 실현된 것으로 간주할 수도 있는데,To reduce the likelihood of a false alarm, criteria can be set. For example, if the following conditions are met, fine synchronization can be considered as realized.
여기서, Nthreshold는 사전에 설정된 미세 검색 윈도 사이즈에 의해 결정되는 팩터이다. 가급적이면, 전체적인 미세 동기화 위치는 상이한 수신 안테나에 대해 판정된 미세 동기화 위치들 중 최초의 것으로 취한다.Here, N threshold is a factor determined by a preset fine search window size. Preferably, the overall fine synchronization position is taken as the first of the fine synchronization positions determined for the different receive antennas.
하나의 수신 안테나에 대한 미세 동기화 프로세스를 도 7b에 개략적으로 나타낸다. 제1 수신기(736)의 출력에서, 블록 D0(738) 내지 D2N(742)은 다양한 후보 미세 동기화 위치들(모두 2N+1)에 대한 FFT 블록들(744,..., 748)의 배열을 나타낸다. FFT 블록들(744,..., 748)은 개별적인 샘플들의 세트 각각에 대한 FFT를 계산한다. 각각의 FFT 출력은 각각의 송신 안테나에 대한 상관기 블록으로 공급된다. 2개의 송신 안테나가 존재한다면, FFT 출력마다 이러한 상관기 블록이 2개 존재하게 된다. 예를 들어, FFT(744)의 출력은, 제1 송신 안테나에 대한 제1 상관기 블록(745)으로 공급되며 제2 송신 안테나용 제2 상관기 블록(755)으로도 공급된다. 이러한 서브-캐리어들간의 간격을 사용하여 트레이닝 시퀀스(상기 예들에서의 공통 동기화 시퀀스 또는 파일럿 채널 시퀀스)를 송신하게 되면, 트레이닝 시퀀스 성분을 복구하기 위해 전체 FFT가 완결될 필요는 없다. 제1 안테나에 대한 상관기 블록(745)은, 승산기(multiplier; 747)에 의해, FFT 출력의 복구된 트레이닝 시퀀스 심볼 위치를 제1 송신 안테나에 대한 공지의 트레이닝 시퀀스에 의해 승산하며, 이들 승산값들은 가산기(751)에서 가산된다. 상관기(755)에서는 제2 송신 안테나에 대한 공지의 트레이닝 시퀀스 및 제2 송신 안테나에 대한 트레이닝 시퀀스 위치에 대해 이와 동일한 계산을 수행한다. 이는, 제1 수신기에서, 각각의 송신 안테나에서의 가능한 서로 상이한 모든 시프트에 대해 수행된다. 가능한 시프트 각각에 대한 상이한 송신 안테나들에 대한 상관 결과는 승산기(753)에서 함께 승산된다. 이들 승산값에 최대값을 발생시키는 시프트는 특정 수신기에 대한 미세 동기화 위치가 되도록 선택된다. 임의의 다른 수신 안테나들에 대해서도 동일한 프로세스가 수반되며, 전체적인 미세 동기화 위치는 이렇게 계산된 미세 동기화 위치들 중 최초의 것으로 취하는 것이 바람직하다. The fine synchronization process for one receive antenna is schematically illustrated in FIG. 7B. At the output of the
동기화 위치에 편차(drift) 또는 손실이 있을 경우, 타이밍 동기화는 모든 프레임을 추적할 수 있다. 예를 들어, 상술한 프리앰블을 이용하는 시스템들에서, 프리앰블이 수신기에 도달할 때마다, 개략적 동기화 및 미세 동기화를 위한 동일한 방법을 사용하여, 2-단계의 동기화 프로세스가 반복된다. 이 경우, 동기화 위치의 편차가 현 장소의 근처일 것이라는 가정에 기초하여 더 작은 검색 윈도(N)를 사용할 수도 있다. 포착 후에는, 상이한 BTS용 전용 파일럿 채널을 변조하도록 할당된 전용 파일럿 채널 코드를 상관기에 사용하거나, 공통 동기화 시퀀스 또는 어떤 다 른 트레이닝 시퀀스를 사용할 수 있다.If there is a drift or loss in the synchronization position, timing synchronization can track every frame. For example, in systems using the preamble described above, each time the preamble arrives at the receiver, a two-step synchronization process is repeated using the same method for coarse synchronization and fine synchronization. In this case, a smaller search window N may be used based on the assumption that the deviation of the synchronization position will be near the current place. After acquisition, a dedicated pilot channel code assigned to modulate a dedicated pilot channel for a different BTS can be used for the correlator, or a common synchronization sequence or any other training sequence.
본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 송신 안테나를 갖는 MIMO-OFDM 송신기에 대해 설명되었다. OFDM 수신기에서 동기화를 수행하는 방법은, 공지의 트레이닝 시퀀스가 OFDM 송신기에 의한 프레임에 삽입되기만 한다면, 하나의 송신 안테나를 갖는 OFDM 송신기로부터 수신된 신호에도 적용될 수 있다. One embodiment of the present invention has been described with respect to a MIMO-OFDM transmitter having one or more transmit antennas. The method of performing synchronization in an OFDM receiver may also be applied to a signal received from an OFDM transmitter having one transmit antenna as long as a known training sequence is inserted into a frame by the OFDM transmitter.
마지막으로, 지금까지 본 발명의 실시예에서는 복수의 안테나를 갖는 하나의 송신기 및 복수의 안테나를 갖는 하나의 수신기를 설명하였다. 그에 따라, 본 발명의 개념은 많은 MIMO-OFDM 송신기 및 많은 MIMO-OFDM 수신기를 갖는 멀티-셀룰러 환경을 포함하도록 확장될 수 있다.Lastly, embodiments of the present invention have described one transmitter having a plurality of antennas and one receiver having a plurality of antennas. As such, the inventive concept can be extended to include a multi-cellular environment with many MIMO-OFDM transmitters and many MIMO-OFDM receivers.
[멀티-셀룰러 환경에서의 액세스][Access in a Multi-Cellular Environment]
멀티-셀룰러 환경에서의 시스템 액세스는, 동일한 공통 파일럿 심볼을 송신 중인 많은 송신기들이 존재하기 때문에, 셀 선택의 새로운 문제를 발생시킨다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 상술한 송신 헤더가 수신기에 의해 시스템 액세스 및 셀 선택을 수행하는데 사용된다.System access in a multi-cellular environment presents a new problem of cell selection because there are many transmitters transmitting the same common pilot symbol. In another embodiment of the present invention, the aforementioned transmission header is used by the receiver to perform system access and cell selection.
초기 포착 동안, UE는 개략적 동기화를 수행함으로써 동작을 개시한다. 이는 상술한 방법들 또는 어떠한 다른 방법을 사용해 행해질 수 있다. 한 프레임 구간 후에, 개략적 동기화 위치가 판정된다. 그 후, 공통 동기화 채널에 기초하여 미세 동기화 검색 알고리즘이 수행된다. 공통 동기화 채널에 의해 전달되는 데이터는 모든 BTS에 대해 동일하기 때문에, 수개의 핑거(첨두치)가 멀티-셀 환경 및 다중-경로 페이딩 전파 채널에서 관찰될 수 있다. 이들 핑거는 일반적으로 상이한 BTS 및/또는 상이한 경로에 대응된다. 도 8을 참조하면, 샘플 인덱스의 함수로서 멀티-셀룰러 환경에서 계산된 (공통 동기화 채널에 대한) 미세 동기화 미가공(raw) 출력의 예가 도시되어 있다. 본 예에는, 5개의 주된(significant) 핑거(400, 402, 404, 406 및 408)가 존재한다. M개의 최강 핑거가 선택되며 그에 대응되는 위치를 파악하는데, 여기서 M은 시스템 설계 파라미터이다. 이들 위치는 최종적인 동기화의 후보로서 사용되며, BTS 식별이 행해지는 위치로서도 사용된다.During initial acquisition, the UE initiates operation by performing coarse synchronization. This can be done using the methods described above or any other method. After one frame interval, the coarse synchronization position is determined. Then, a fine synchronization search algorithm is performed based on the common synchronization channel. Since the data carried by the common synchronization channel is the same for all BTSs, several fingers (peaks) can be observed in the multi-cell environment and in the multi-path fading propagation channel. These fingers generally correspond to different BTSs and / or different paths. Referring to FIG. 8, an example of fine synchronization raw output (for a common synchronization channel) calculated in a multi-cellular environment as a function of sample index is shown. In this example, there are five
BTS는 동일한 공통 동기화 시퀀스를 송신하기 때문에, 도 8의 결과가 BTS 식별을 허용하지는 않는다. 각각의 후보 동기화 위치에서, 수신된 전용 파일럿 채널 서브-캐리어들과 상이한 BTS에 할당된 가능한 모든 복소 시퀀스들(전용 파일럿 PN 시퀀스)의 상관값을 계산하여 가능한 모든 인접 BTS의 존재를 스캔한다. 복수의 송신 안테나의 경우, 이러한 상관은, 각각의 인덱스에 대한 하나의 상관 결과를 생성하기 위해 모든 전용 파일럿 서브-캐리어들에 대해 조합된 전용 파일럿 PN 시퀀스에 기초하여 행해지는 것이 바람직하다. 도 9는 BTS 스캐닝 결과와 검사점(checking point; 후보 동기화 위치)간의 관계에 대한 일례를 나타낸다. BTS 식별은, 각각의 후보 동기화 위치에서 최대 상관값에 대응되는 PN 코드를 검출하는 것에 의해 실현된다. C/I는 각각의 검사 위치에서의 모든 상관 결과에 기초하여 계산될 수 있다. 초기 포착 단계에서, 셀 선택은 최고 C/I 비를 갖는 BTS를 선택함으로써 결정된다. 본 예에서는, 제1 BTS(BTS1)와 제2 BTS(BTS2)의 2개 BTS가 식별된다. 다중-안테나 수신기 다이버시티의 경우, 셀 선택의 최종 판정은 수신기내의 상이한 수신기 안테나들에 의해 획득된 최고 C/I의 비교에 기초해야 한다. Since the BTS transmits the same common synchronization sequence, the result of FIG. 8 does not allow BTS identification. At each candidate synchronization location, the correlation value of all possible complex sequences (dedicated pilot PN sequence) assigned to a different BTS and received dedicated pilot channel sub-carriers is calculated to scan for the presence of all possible neighboring BTSs. In the case of a plurality of transmit antennas, this correlation is preferably done based on a dedicated pilot PN sequence combined for all dedicated pilot sub-carriers to produce one correlation result for each index. 9 shows an example of a relationship between a BTS scanning result and a checking point (a candidate synchronization position). BTS identification is realized by detecting a PN code corresponding to the maximum correlation value at each candidate synchronization position. C / I can be calculated based on all correlation results at each test location. In the initial acquisition phase, cell selection is determined by selecting the BTS with the highest C / I ratio. In this example, two BTSs, a first BTS (BTS1) and a second BTS (BTS2), are identified. For multi-antenna receiver diversity, the final decision of cell selection should be based on a comparison of the highest C / I obtained by different receiver antennas in the receiver.
최종적인 동기화 위치를 획득하기 위해, 전용 파일럿 채널 및 BTS 식별을 통해 찾아낸 전용 복소 시퀀스를 사용하여, 미세 동기화를 다시 수행한다. 미세 동기화 위치 근처의 더 작은 검색 윈도가 사용된다. 상이한 수신기들로부터의 최종적인 동기화 결과가 비교된다. 시간적으로 가장 빠른 샘플에 대응되는 위치가 최종적인 동기화 위치로서 사용된다. 이 단계는, 단기 페이딩(short-term fading)으로 인해 약한 경로(다중-경로)가 선택될 가능성을 감소시키기 위한 것이다. 고장 경보의 가능성을 감소시키기 위해, 임계치가 설정된다. 이 임계치는 최종적인 동기화 위치에 대한 핑거 강도의 비 및 검색 윈도내의 상관 평균치일 수 있다.In order to obtain the final synchronization position, fine synchronization is performed again, using a dedicated complex sequence found through dedicated pilot channel and BTS identification. A smaller search window near the fine sync location is used. Final synchronization results from different receivers are compared. The position corresponding to the earliest sample in time is used as the final synchronization position. This step is to reduce the likelihood that a weak path (multi-path) will be selected due to short-term fading. To reduce the likelihood of a failure alert, a threshold is set. This threshold may be the ratio of finger strength to the final synchronization position and the correlation average in the search window.
통상적인 데이터 프로세싱 단계에서, 미세 동기화와 BTS 식별 단계는 새로운 프리앰블이 수신될 경우 매 프레임마다 반복되지만, BTS 스캔에는 작은 세트의 후보 PN 코드가 적용된다. BTS 식별 후, 강한 간섭 검색을 통해 BTS 후보 리스트가 생성될 수 있다. 이 리스트는 주기적으로, 예를 들어 10ms마다 업데이트되며, BTS 스위칭 및 소프트 핸드오프에 대한 정보를 제공한다. BTS 스위칭 및 소프트 핸드오프를 트리거하기 위해 소정 기준이 설정될 수 있다. 페이딩으로부터의 충격을 평균화하기 위해, BTS 스위칭 및 소프트 핸드오프를 위한 판정은 소정 주기 동안의 관찰에 기초할 수 있다. 이 기준은 C로 표현되는 최대 상관값과 최강의 I와의 비교일 수 있다. 또한, 셀 스위칭 및 소프트 핸드오프 후, 초기 액세스에서의 마지막 단계에 의해 동기화가 조정될 수 있다. 전체적인 셀 선택 및 재선택 방법이 도 10에 도시되어 있다.In a typical data processing step, the fine synchronization and BTS identification steps are repeated every frame when a new preamble is received, but a small set of candidate PN codes is applied to the BTS scan. After BTS identification, the BTS candidate list may be generated through strong interference search. This list is updated periodically, for example every 10 ms, providing information about BTS switching and soft handoff. Certain criteria may be set to trigger BTS switching and soft handoff. To average the impact from fading, the decision for BTS switching and soft handoff may be based on observations over a period of time. This criterion may be a comparison of the maximum correlation value expressed in C with the strongest I. Also, after cell switching and soft handoff, synchronization may be adjusted by the last step in the initial access. The overall cell selection and reselection method is shown in FIG.
제1 단계 600에서는, 예를 들어 시간 영역에서의 프리앰블 헤더에 기초하여 개략적 동기화가 수행된다. 이는, 2개의 동일한 심볼을 찾는 것에 의해 각 프레임 사이의 개략적인 경계를 찾는 것과 관련이 있다. 이는, 첨두치가 발견될 때까지의 인접 심볼 구간에 걸쳐 샘플들을 상관시킨다. 단계 600은 2개의 인접한 동일 심볼로 시작하는 프레임에 대한 프리앰블에 의존한다.In a
다음으로, 단계 602 동안에는, 개략적 동기화 상관 첨두치에서, FFT가 계산되며, 주파수 영역에서의 공통 동기화 채널에 대한 프로세싱으로의 스위칭이 이루어진다. 검색 윈도의 중심은 [동기화 위치 +/- 소정수의 샘플들]에 있다. 단계 604에서는, M개의 최강 상관 첨두치가 선택된다. 이때, 각각의 첨두치가 어떤 BTS와 관련되어 있는지는 알 수 없다. BTS 식별은 아직 결정되지 않았다.Next, during
다음으로, 단계 606에서는, 각각의 상관 첨두치에 대해, FFT가 다시 계산되며, 기지국 특정 복소 시퀀스를 포함한 전용 파일럿 채널을 사용해 미세 동기화 과정과 관련된 상관값이 계산된다. 그 다음에는 바로, 관련 기지국에 대한 식별을 허용하기 위해 BTS 식별 복소 시퀀스와의 상관이 수행되는 단계 608이 수반된다. 단계 610에서는, 이렇게 식별된 각각의 BTS에 대해 C/I 비가 계산된다. BTS 선택과 BTS 스위칭은 이들 C/I 비에 기초하여 단계 612에서 수행된다. 상술한 바와 같이, BTS 스위칭은 어느 정도의 시구간에 걸쳐 평균된 이들 C/I 비에 기초하여 수행된다.Next, in
마지막으로, 액세스를 위해, 단계 614에 따라, FFT가 계산되며 최고의 C/I 비를 갖는 BTS의 전용 파일럿 채널에 미세 동기화가 적용된다.Finally, for access, according to
BTS 초기 동기화는 공통 동기화 채널에 대해 수행되었다. BTS 특정 시퀀스 는 주파수 영역에 임베드되며 BTS 식별 프로세싱은 MIMO-OFDM 채널간 간섭의 제거를 가능하게 하면서 주파수 영역에서 수행된다. BTS 전력 추정은 각각의 MIMO-OFDM BTS에 대한 파일럿 채널에 기초하여 수행된다. BTS 선택은 C/I 비 측정에 기초하여 수행된다.BTS initial synchronization was performed for the common synchronization channel. The BTS specific sequence is embedded in the frequency domain and the BTS identification processing is performed in the frequency domain while enabling the elimination of MIMO-OFDM interchannel interference. BTS power estimation is performed based on the pilot channel for each MIMO-OFDM BTS. BTS selection is performed based on the C / I ratio measurement.
결과는, BTS 동기화와 셀 선택의 연계(joint)에 의한, 강한(severe) 다중-경로 채널 및 고간섭 환경에서의 서빙 BTS의 동기화 및 식별의 향상이다. 채널 추정은 공통 동기화 채널과 전용 파일럿 채널의 결합에 기초하여 수행될 수도 있다. C/I 추정에 의해 셀 스위칭 및 소프트 핸드오프에 대한 기준이 제공된다.The result is an improvement in the synchronization and identification of the serving BTS in a strong multi-path channel and high interference environment, by a joint of BTS synchronization and cell selection. Channel estimation may be performed based on a combination of a common synchronization channel and a dedicated pilot channel. C / I estimation provides a basis for cell switching and soft handoff.
상기 예에서, 액세스는 그에 앞서 설명한 프리앰블에 임베드되어 있는 동기화 채널과 파일럿 채널에 기초하여 수행된다. 보다 일반적으로, 액세스는 OFDM 심볼 스트림내에 적당한 방식으로 임베드되어 있는 채널들로 수행될 수 있다.In the above example, access is performed based on the synchronization channel and the pilot channel embedded in the preamble described above. More generally, access may be performed on channels that are embedded in a suitable manner within the OFDM symbol stream.
상술한 것들은 본 발명의 원리를 응용하는 것에 대한 예일 뿐이다. 당업자는, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구성 및 방법을 구현할 수 있다.The foregoing are only examples of the application of the principles of the invention. Those skilled in the art can implement other configurations and methods without departing from the spirit and scope of the invention.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the present invention.
도 1a는 IEEE 802.11 표준의 시간 영역에서의 프레임 구조.Is a frame structure in the time domain of the IEEE 802.11 standard.
도 1b는 도 1a의 주파수 영역에서의 프레임 구조.1B is a frame structure in the frequency domain of FIG. 1A;
도 2a는 본 발명의 실시예로서 제공된 패킷 데이터 프레임 구조.2A is a packet data frame structure provided as an embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 실시예로서 제공된 패킷 프레임 계층 구조.2B is a packet frame hierarchy provided as an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예로서 제공된 바람직한 헤더 구조.3 is a preferred header structure provided as an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예로서 제공된 시간 영역에서의 프리앰블 헤더 구조.4 is a preamble header structure in the time domain provided as an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예로서 제공된 주파수 영역에서의 프리앰블 헤더 구조.5 is a preamble header structure in the frequency domain provided as an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예로서 제공된 MIMO-OFDM 송신기의 개념적 개략도.6 is a conceptual schematic diagram of a MIMO-OFDM transmitter provided as an embodiment of the present invention.
도 7a는 MIMO-OFDM 개략적 동기화 기능의 블록도.7A is a block diagram of a MIMO-OFDM coarse synchronization function.
도 7b는 MIMO-OFDM 미세 동기화 기능의 블록도.7B is a block diagram of a MIMO-OFDM fine synchronization function.
도 8은 몇가지 후보 동기화 위치를 나타내는 파일럿 채널용 기호(signature) 시퀀스 상관 출력의 플롯.8 is a plot of a signature sequence correlation output for pilot channels showing several candidate synchronization locations.
도 9는 BTS 식별 시뮬레이션의 플롯.9 is a plot of BTS identification simulation.
도 10은 본 발명의 실시예로서 제공된, MIMO-OFDM에서의 셀 선택 및 재선택 방법의 흐름도.10 is a flowchart of a cell selection and reselection method in MIMO-OFDM, provided as an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: MIMO-OFDM 송신기10: MIMO-OFDM Transmitter
21: 제1 송신 안테나21: first transmitting antenna
23: 제2 송신 안테나23: second transmit antenna
23: 디멀티플렉서23: Demultiplexer
24: 제1 OFDM 컴포넌트24: first OFDM component
26: 제2 OFDM 컴포넌트26: second OFDM component
29: 헤더 삽입기29: header inserter
300: 프리앰블300: preamble
302: 분산 파일럿302: distributed pilot
304: 트래픽 데이터 심볼304: Traffic data symbol
500: 수퍼프레임500: superframe
502: OFDM 프레임502: OFDM frame
504: TPS 프레임504: TPS frame
506: 슬롯506: slot
508, 510: OFDM 심볼508, 510: OFDM symbol
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