KR101226117B1 - 무선 통신 시스템들에서 타이밍 정보의 획득 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 기준 시점을 식별하기 위한 방법은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스를 수신하는 단계; 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 수신하는 단계; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이에 자기 상관을 수행하는 단계; 및 제 1 반복 심볼들의 시퀀스와 제 2 반복 심볼들의 시퀀스 사이의 자기 상관 널(null)을 기준 시점으로서 식별하는 단계를 포함한다. 무선 통신 시스템에서 기준 시점을 식별하기 위한 장치는 제 1 반복 심볼들의 시퀀스를 수신하기 위한 수단; 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 수신하기 위한 수단; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및 제 1 반복 심볼들의 시퀀스와 제 2 반복 심볼들의 시퀀스 사이의 자기 상관 널(null)을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템들에서 타이밍 정보의 획득{ACQUISITION OF TIMING INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 개시는 일반적으로 무선 통신 시스템들에서 타이밍 정보를 획득하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것으로, 보다 특정하게는 다중-입력, 다중-출력(MIMO: multiple-input, multiple-output) 시스템들, 특히 다중-액세스를 허용하기 위해 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM: orthogonal frequency division multiplexing)을 이용하는 시스템들에서 타이밍 정보를 획득하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
IEEE 802.11 시리즈의 규격들에 의해 정의되는 것들을 포함하는 무선 통신 시스템들은 매우 특정한 특성들의 주파수, 위상 및 그에 따른 타이밍을 갖는 신호들로 표현되는 심볼들의 형태로 정보를 전송한다. 예를 들어, 802.11n 표준에서는, 전송된 프레임으로부터 정보가 유도될 수 있게 하는 타이밍이 원점(origin)에 대해 정의된다. 상기 원점은 상기 프레임의 데이터 운반(carrying) 부분에 우선하는 두 개의 트레이닝(training) 필드들에 의해 정의된다.
종래에는, 수신된 신호에 대해 자기 상관을 수행하고 결과적인 자기 상관 함수에서 피크(peak)를 식별함으로써 원점이 식별된다. MIMO 시스템들뿐만 아니라 다른 전송 시스템들에서도, 송신기로부터 수신기로 전송되는 신호들은 이들의 일관성(coherence)을 감소시키는 경로들을 택할 수 있어, 다중-경로 에러들로 지칭되는 에러들을 유입시킬 수 있다. 예를 들어, 신호의 일부분은 송신기로부터 수신기로 직접 이동할 수 있는 반면에 신호의 다른 부분은 송신기로부터 수신기로 이동하는 중에 가까운 물체들 때문에 반사될 수 있다. 결과적으로, 자기 상관 함수의 피크의 손상(smear) 때문에 원점이 결정될 수 있게 하는 해법(resolution)이 제한될 수 있어 피크가 발생하는 시간이 정확하게 결정될 수 없다. 그러므로 당해 기술분야에서 시간의 원점을 더 정확하게 결정하는 방법들 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
본 명세서에 개시되는 몇몇의 실시예들은 수신되는 신호의 자기 상관 함수의 최소치를 탐색함으로써 상기 언급된 필요들 및 수신기 다이버시티(diversity)들에 걸쳐 코히어런트한 조합에 의해 성취되는 부가적인 이득을 다룬다.
양상들의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 전송되는 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 방법은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 상기 신호의 샘플들의 시리즈를 수신하는 단계; 제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 제 1 시작점과 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하는 단계; 상기 제 1 그룹의 샘플들과 상기 제 2 그룹의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하는 단계; 및 상기 자기 상관에서 널(null)이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하는 단계를 포함한다. 변형 예에서, 본 방법은 상기 자기 상관의 결과를 관측하는 단계; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 전력비를 관측하는 단계; 상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력비 사이의 비를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 변형 예에서, 본 방법은 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게(coherently) 자기 상관 결과들을 합산하는 단계; 및 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하는 단계를 더 포함한다.
양상들의 또 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 명령들을 수반하고, 상기 명령들은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 상기 신호의 샘플들의 시리즈를 수신하는 명령들; 제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 제 1 시작점과 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하는 명령들; 상기 제 1 그룹의 샘플들과 상기 제 2 그룹의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하는 명령들; 및 상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하는 명령들을 포함한다. 변형 예에서, 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체에 의해 수반되는 본 방법은 자기 상관의 결과를 관측하는 단계; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 전력비를 관측하는 단계; 상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력비 사이의 비를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 변형 예에서, 본 방법은 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하는 단계; 및 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하는 단계를 더 포함한다.
양상들의 추가의 또 다른 실시예에 따르면, 원격 시스템은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단; 제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 제 1 시작점과 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단; 상기 제 1 그룹의 샘플들과 상기 제 2 그룹의 샘플들 사이의 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및 상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함한다. 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 전력비를 관측하기 위한 수단; 상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력비 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및 상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함한다. 또 다른 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단; 및 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함한다.
양상들의 추가의 또 다른 실시예에 따르면, 기지국은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단; 제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 제 1 시작점과 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단; 상기 제 1 그룹의 샘플들과 상기 제 2 그룹의 샘플들 사이의 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및 상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함한다. 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 전력비를 관측하기 위한 수단; 상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력비 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및 상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함한다. 또 다른 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단; 및 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함한다.
양상들의 추가의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템은 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단; 제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 제 1 시작점과 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단; 상기 제 1 그룹의 샘플들과 상기 제 2 그룹의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및 상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 시간 기준 포인트로서 식별하기 위한 수단을 포함한다. 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단; 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스 사이의 전력비를 관측하기 위한 수단; 상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력비 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및 상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함한다. 또 다른 변형 예에서, 상기 원격 시스템은 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단; 및 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함한다.
도 1은 특정 실시예들을 이용할 수 있는 무선 통신 시스템의 일 예를 도시한다.
도 2는 특정 실시예들에 따라 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 및 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)를 이용하는 무선 통신 시스템 내에서 이용될 수 있는 송신기의 일 예 및 수신기의 일 예를 도시한다.
도 3은 특정 실시예들에 따라 802.11a 및 g에 의해 이용될 때에 레거시 프레임 내의 정보의 특정 블록들의 배치를 도시하는 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 4는 특정 실시예들에 따라 몇몇 802.11n 시스템들에 의해 이용될 때에 혼합 모드 프레임 내의 정보의 특정 블록들의 배치를 도시하는 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 5는 특정 실시예들에 따라 몇몇 802.11n 시스템들에 의해 이용될 때에 그린 필드 프레임 내의 정보의 특정 블록들의 배치를 도시하는 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 6은 특정 실시예들에 따라 트레이닝 필드들의 적어도 일부를 포함하는 수신된 시간 도메인 파형을 나타내는 파형 다이어그램을 도시한다.
도 7은 특정 실시예들에 따라 쇼트 트레이닝 필드로부터 롱 트레이닝 필드로의 전이를 포함하는 영역에 대하여 계산된 자기 상관 함수를 나타내는 파형 다이어그램을 도시한다.
도 8은 특정 실시예들에 따른 예시적인 방법을 도시한다.
도 8a는 특정 실시예들에 따라 도 8에 나타나는 방법에 대응하는 수단-기능식 블록들을 도시한다.
도 9는 특정 실시예들에 따른 예시적인 방법을 도시한다.
도 9a는 특정 실시예들에 따라 도 9에 나타나는 방법에 대응하는 수단-기능식 블록들을 도시한다.
도 10은 특정 실시예들에 따른 예시적인 방법을 도시한다.
도 10a는 특정 실시예들에 따라 도 10에 나타나는 방법에 대응하는 수단-기능식 블록들을 도시한다.
단어 "예시적인"은 본 명세서에서 "예, 실례 또는 예증으로 제공되는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 명세서에 "예시적인"으로 기술된 임의의 실시예는 다른 실시예들에 비해 선호되거나 이점이 있는 것으로서 반드시 해석되기 위한 것은 아니다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)의 일 예를 도시한다. 상기 무선 통신 시스템(100)은 광대역 무선 통신 시스템(100)일 수 있다. 상기 무선 통신 시스템(100)은 많은 셀들(102)에 통신을 제공하고, 각각의 셀들은 기지국(104)에 의해 서비스가 제공된다. 기지국(104)은 사용자 단말들(106)과 통신하는 고정국일 수 있다. 상기 기지국(104)은 대안적으로 액세스 포인트, 노드 B 또는 다른 용어로서 지칭될 수 있다.
도 1은 상기 시스템(100) 전역에 분산된 다양한 사용자 단말들(106)을 나타낸다. 상기 사용자 단말들(106)은 고정식(즉, 정적) 또는 이동식일 수 있다. 상기 사용자 단말들(106)은 대안적으로 원격국들, 액세스 단말들, 단말들, 가입자 유닛들, 이동국들, 스테이션(station)들, 사용자 장비 등으로 지칭될 수 있다. 상기 사용자 단말들(106)은 예를 들어 셀룰러 폰들, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA)들, 휴대용 장치들, 무선 모뎀들, 랩톱 컴퓨터들, 개인용 컴퓨터 등과 같은 무선 장치들일 수 있다.
다양한 알고리즘들 및 방법들이 상기 기지국들(104)과 상기 사용자 단말들(106) 사이의 무선 통신 시스템(100)에서 전송들을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호들은 OFDM/OFDMA 기술들에 따라 상기 기지국들(104)과 상기 사용자 단말들(106) 사이에서 전송될 수 있거나 수신될 수 있다. 이 경우에, 상기 무선 통신 시스템(100)은 OFDM/OFDMA 시스템(100)으로 지칭될 수 있다.
기지국(104)으로부터 사용자 단말(106)로의 전송을 용이하게 하는 통신 링크는 다운링크(108)로 지칭될 수 있고, 사용자 단말(106)로부터 기지국(104)으로의 전송을 용이하게 하는 통신 링크는 업링크(110)로 지칭될 수 있다. 대안적으로, 다운링크(108)는 순방향 링크 또는 순방향 채널로 지칭될 수 있고, 업링크(110)는 역방향 링크 또는 역방향 채널로 지칭될 수 있다.
셀(102)은 다수의 섹터들(112)로 나뉠 수 있다. 섹터(112)는 셀(102) 내부의 물리적 커버리지 영역이다. OFDM/OFDMA 시스템(100) 내부의 기지국들(104)은 상기 셀(102)의 특정 섹터(112) 내에서 전력의 흐름을 집중시키는 안테나들을 이용할 수 있다. 그러한 안테나들은 지향성 안테나로 지칭될 수 있다.
도 2는 OFDM/OFDMA를 이용하는 무선 통신 시스템(100) 내부에서 이용될 수 있는 송신기(202)의 일 예를 도시한다. 상기 송신기(202)는 다운링크(108)를 통해 사용자 단말(106)로 데이터(206)를 전송하도록 기지국(104) 내에 구현될 수 있다. 또한, 상기 송신기(202)는 업링크(110) 상에서 기지국(104)으로 데이터(206)를 전송하도록 사용자 단말(106) 내에 구현될 수 있다.
전송될 데이터(206)는 직렬-대-병렬(S/P: serial-to-parallel) 컨버터(208)에 대한 입력으로서 제공되는 것으로 도시된다. 상기 S/P 컨버터(208)는 상기 전송 데이터를 N개의 병렬 데이터 스트림들(210)로 분할(split)한다.
그리고 나서 상기 N개의 병렬 데이터 스트림들(210)은 맵퍼(212)에 대한 입력으로서 제공될 수 있다. 상기 맵퍼(212)는 상기 N개의 병렬 데이터 스트림들(210)을 N개의 성상도 (constellation) 포인트들 상에 맵핑한다. 상기 맵핑은 이진 위상-편이 키잉(BPSK: binary phase-shift keying), 직교 위상-편이 키잉(QPSK: quadrature phase-shift keying), 8 위상-편이 키잉(8PSK: 8 phase-shift keying), 직교 진폭 변조(QAM: quadrature amplitude modulation) 등과 같은 몇몇의 변조 성상도를 이용하여 수행될 수 있다. 따라서 상기 맵퍼(212)는 N개의 병렬 심볼 스트림들(216)을 출력하고, 각각의 심볼 스트림(216)은 고속 푸리에 역변환(IFFT: inverse fast Fourier transform)(220)의 N개의 직교의 서브-캐리어들 중 하나와 대응한다. 이러한 N개의 병렬 심볼 스트림들(216)은 주파수 도메인에서 표현되고, IFFT 컴포넌트(220)에 의해 N개의 병렬 시간 도메인 샘플 스트림들(218)로 변환될 수 있다.
이제 용어에 대한 간략한 각주가 제공될 것이다. 주파수 도메인에서의 N개의 병렬 변조들은 주파수 도메인에서의 N개의 변조 심볼들과 동등하고, 이는 주파수 도메인에서의 N 맵핑 플러스 N-포인트 IFFT와 동등하며, 이는 시간 도메인에서의 하나의 (유용한) OFDM 심볼과 동등하고, 이는 시간 도메인에서의 N개의 샘플들과 동등하다. 시간 도메인에서 하나의 OFDM 심볼인 NS는 NCP(OFDM 심볼당 가드 샘플들의 수) + N(OFDM 심볼당 유용한 샘플들의 수)와 동등하다.
N개의 병렬 시간 도메인 샘플 스트림들(218)은 병렬-대-직렬(P/S: parallel-to-serial) 컨버터(224)에 의해 OFDM/OFDMA 심볼 스트림(222)으로 변환될 수 있다. 가드 삽입 컴포넌트(226)는 상기 OFDM/OFDMA 심볼 스트림(222) 내의 연속적인 OFDM/OFDMA 심볼들 사이에 가드 간격을 삽입할 수 있다. 그리고 나서 상기 가드 삽입 컴포넌트(226)의 출력은 무선 주파수(RF) 프런트 엔드(228)에 의해서 원하는 전송 주파수 대역으로 업컨버팅(upconvert)될 수 있다. 그리고 나서 안테나(230)는 결과적인 신호(232)를 전송할 수 있다.
또한, 도 2는 OFDM/OFDMA를 이용하는 무선 통신 시스템(100) 내에서 이용될 수 있는 수신기(204)의 일 예를 도시한다. 상기 수신기(204)는 다운링크(108)를 통해 기지국(104)으로부터 데이터(232')를 수신하도록 사용자 단말(106) 내에 구현될 수 있다. 또한, 상기 수신기(204)는 업링크(110) 상에서 사용자 단말(106)로부터 데이터(232')를 수신하도록 기지국(104) 내에 구현될 수 있다.
전송되는 신호(232)는 무선 채널(234)을 거쳐 이동하는 것으로 도시된다. 신호(232')가 안테나(230')에 의해 수신될 때, 수신되는 신호(232')는 RF 프런트 엔드(228')에 의해 기저대역(baseband) 신호로 다운컨버팅(downconvert)될 수 있다. 그리고 나서 가드 제거 컴포넌트(226')는 가드 삽입 컴포넌트(226)에 의해 OFDM/OFDMA 심볼들 사이에 삽입된 가드 간격을 제거할 수 있다.
가드 제거 컴포넌트(226')의 출력은 S/P 컨버터(224')로 제공될 수 있다. S/P 컨버터(224')는 상기 OFDM/OFDMA 심볼 스트림(222')을 N개의 병렬 시간-도메인 심볼 스트림들(218')로 분할할 수 있고, 이들 각각은 N개의 직교 서브-캐리어들 중 하나에 대응한다. 고속 푸리에 변환(FFT) 컴포넌트(220')는 N개의 병렬 시간-도메인 심볼 스트림들(218')을 주파수 도메인으로 변환하고, N개의 병렬 주파수-도메인 심볼 스트림들(216')을 출력한다.
디맵퍼(212')는 맵퍼(212)에 의해 수행된 심볼 맵핑 동작의 역을 수행하고, 그것에 의해 N개의 병렬 데이터 스트림들(210')을 출력한다. P/S 컨버터(208')는 N개의 병렬 데이터 스트림들(210')을 단일 데이터 스트림(206')으로 결합한다. 이상적으로, 이러한 데이터 스트림(206')은 송신기(202)로의 입력으로서 제공되는 데이터(206)에 대응한다.
802.11n 장치에서 인지할 수 있는 세 가지 타입들의 프레임 포맷들은 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되는데, 여기서 제 1 프레임 포맷인 레거시(Legacy)(도 3)는 802.11a 및 802.11g 디바이스들의 프레임 포맷에 대응하고, 다음의 두 개의 프레임 포맷들인 혼합 모드(도 4) 및 그린 필드(도 5)는 802.11n 시스템들에 지정된다. 신호의 존재가 검출되면, 시간 기준(reference)의 획득은 임의의 도시된 프레임 포맷들(도 3, 도 4 및 도 5) 중 단지 처음 16 ㎲만을 이용한다. 각각의 프레임의 처음 16 ㎲는 레거시 모드 및 혼합 모드에 관해서는 동일하다. 그린 필드 모드 프레임의 처음 16 ㎲는 레거시 모드 및 혼합 모드 프레임들의 동일한 부분과는 조금 상이하다. 이런 차이점은 시간 기준의 획득을 위해 제안된 방법에 영향을 주지않고, 따라서 이하 기술되는 방법은 상기 802.11a, g, n 규격들 중 임의의 것에 부합하는 것들을 포함하는 다양한 802.11 디바이스들에 적용될 수 있다. 게다가, 상기 방법은 임의의 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되고 같은 방식으로 이하에서 추가로 설명되는 것들과 유사한 특성들 및 프레임 포맷들을 갖는 임의의 디바이스들에 적용 가능하다.
획득 프로세싱은 시간 도메인에서 수행된다. 다른 실시예들은 다른 간격으로 디지털화될 수도 있지만, 예시적인 실시예에서 샘플들은 50 ㎱ 간격으로 배치된다. 즉, 신호, 예를 들어 무선 신호가 수신되고 50 ㎱ 샘플들로 디지털화된다. 다른 디지털화 간격들에 대하여, 이하 언급되는 샘플들의 수, 타이밍 및 간격들은 적절히 조절될 수 있다. 이하 기술되는 시간 도메인 프로세싱은 디지털화된 시간 도메인 샘플들에 대해 수행된다. 이러한 프로세싱은 특수 연산 하드웨어, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit)들에 의해 수행될 수도 있고, 또는 본 명세서에서 기술되는 전문 동작들을 수행하도록 프로그래밍된 범용 하드웨어, 예를 들어 적절하게 프로그래밍된 범용 프로세서 또는 적절하게 프로그래밍된 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)에 의해 수행될 수 있다. 하드웨어 구현의 선택은 원하는 속도, 비용, 사이즈 및 다른 설계 고려사항들에 의존할 것이다.
시간 도메인에서, 50 ㎱ 샘플들을 이용하는 예들에서는, 레거시 쇼트 트레이닝 필드(L-STF: Legacy Short Training Field)는 160개 샘플의 길이이고, 각각 10개의 반복되는 짧은 파일럿들의 16개의 샘플로 구성된다. 레거시 및 혼합 모드에서, 상기 레거시 롱 트레이닝 필드(L-LTF: Legacy Long Training Field) 및 그린 필드 모드에서, 하이 스루풋 롱 트레이닝 필드 1(HT-LTF1: High Throughput Long Training Field 1)은 160개 샘플의 길이이고, 각각 32-샘플 사이클릭 프리픽스에 이어지는 64개의 샘플의 두 번의 반복으로 구성된다.
초기의 검출을 위하여, 각각의 16-샘플 윈도우에 걸쳐 자기 상관 함수 C가 16개의 모든 샘플에 대해 계산되고, 각각의 16-샘플 윈도우에 걸쳐 전력 함수 P가 16개의 모든 샘플에 대해 계산된다. 샘플 16에서 시작하여, 상기 자기 상관 및 전력은 아래와 같이 획득된다:
Figure 112010055921838-pct00001
및
Figure 112010055921838-pct00002
여기서 xi는 시간-도메인 파형의 i번째 샘플이고, 도 6에 도시되는 예에서, n은 샘플 인덱스이고, n={16, 32, 64, ...}이며, 이는 도 6에서 원으로 표시된다.
자기 상관 및 전력이 5회 계산되면, 이하의 계산들이 수행된다:
Figure 112010055921838-pct00003
및
Figure 112010055921838-pct00004
Figure 112010055921838-pct00005
Figure 112010055921838-pct00006
.
이전의 4개의 전력 계산들이 합산되는 반면, 마지막 3개의 상관 값들만이 이용되는 점을 주목한다. 상관 및 전력을 포함하는 계산들은 16개의 샘플마다 수행된다. C[0] 및 P[0]은 현재의 샘플 n에서 가장 최근의 계산들에 대응하는 것을 주목한다.
제 1 조건 또는 제 1 조건과 제 2 조건 모두가 연속적으로 2회 충족될 때, 검출이 선언되는데, 즉:
1) 비, 비는 사전 설정된 검출 임계치 미만이고; 그리고/또는
2) 각도, │위상편이│는 사전 설정된 위상 편이 임계치 미만이다.
사전 설정된 검출 임계치는 원하는 검출 확률 또는 오경보 레이트 통계에 따라 설정될 수 있다. 사전 설정된 위상 편이 임계치는 시스템에 의해 허용 가능한 가장 높은 가능한 위상 편이의 함수일 수 있다.
초기 검출이 선언되면, 시스템은 상관 함수가 최대값의 1/2로 떨어지는 포인트에 대해 64개의 샘플 간격으로 자기 상관 값들(Cj)의 시퀀스를 탐색하는 일련의 명령들 및/또는 동작들을 수행한다. 자기 상관 값들(Cj)의 시퀀스는 이하의 수식에 의해 정의된다:
Figure 112010055921838-pct00007
예시적인 실시예에서, 수신 안테나마다 각각 수신 및 샘플링된 신호에 대해 64개 샘플의 간격을 이용하여 자기 상관이 수행된다. 64개 샘플의 간격은 802.11a, 802.11g 및 802.11n 규격들에 따르는 시스템들에서 사용되는 STF 및 LTF 신호들에 관련되고; 다른 실시예들은 상이한 자기 상관 간격을 이용할 수 있다. 그리고 나서 자기 상관 출력들은 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 합산되고, 측정되는 위상 오프셋에 의해 수정된다. 802.11a, 802.11g 및 802.11n 규격들에 부합하는 시스템들에서 사용되는 STF 및 LTF 신호들은 도 7에 도시된 바와 같이 STF에서 LTF로의 전이 포인트에서 널(null)을 갖는 자기 상관을 산출한다. 따라서 상기에서 찾은 최대값의 1/2로 떨어진 위치에서 시작하여, 위상-수정된 자기 상관 합산의 실수부의 최소값이 탐색된다. 실수부를 이용하는 것은 원점을 찾는데 사용되는 신호의 신호대 잡음비(SNR: signal to noise ratio)를 개선하고 상기 최소값은 STF와 LTF 사이의 전이 포인트에 정확하게 대응한다.
전체 예시적인 프로세스(800)가 도 8의 순서도에 도시된다. 단계 810에서 제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 신호의 샘플들의 시리즈가 수신된다. 그리고 나서 단계 820에서 제 1 시작점 및 제 2 시작점을 갖는 제 1 윈도우 및 제 2 윈도우가 정의된다. 상기 제 2 윈도우의 시작점은 제 1 윈도우에 포함되는 그룹의 샘플들과 상이한 그룹의 샘플들을 포함하도록 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 것이 허용된다. 다음으로, 단계 830에서, 2개의 그룹의 샘플들 사이에서 자기 상관이 수행된다. 마지막으로, 단계 840에서, 수신된 제 1 반복 심볼들의 시퀀스와 수신된 제 2 반복 심볼들의 시퀀스 사이에서 일어나는 자기 상관에서 널에 대응하는 샘플에서 기준 시점이 식별된다.
상기 기술된 도 8의 방법(800)은 도 8a에 도시되는 기능식 블록들(800A)에 대응하는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 도 8에 도시되는 블록들(810 내지 840)은 도 8a에 도시되는 기능식 블록들(810A 내지 840A)에 대응한다.
부가적인 예시적인 프로세스 세부사항(900)이 도 9에 도시된다. 단계 910에서, 자기 상관(도 8, 단계 830)의 결과가 관측된다. 단계 910을 뒤따르는 것으로 도시되는 단계 920에서, 제 1 심볼들의 시퀀스와 제 2 심볼들의 시퀀스를 나타내는 신호들 사이의 전력비의 결과가 관측된다. 단계 910 및 단계 920은 어떠한 순서로도 수행될 수 있다. 다음에, 단계 930에서, 단계 910의 자기 상관 관측과 단계 920의 전력비 사이의 비가 계산된다. 단계 930의 비가 임계치를 초과하면, 단계 940에서, 패킷이 검출되는 것으로 여겨진다.
상기 기술된 도 9의 방법(900)은 도 9a에 도시되는 기능식 블록들(900A)에 대응하는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 도 9에 도시되는 블록들(910 내지 940)은 도 9a에 도시되는 기능식 블록들(910A 내지 940A)에 대응한다.
추가의 예시적인 프로세스 세부사항(1000)이 도 10에 도시된다. 단계 1010에서, 복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐 자기 상관 결과들이 합산된다. 예를 들어, 채널이 복수의 전송 안테나들에 걸쳐 다양화되면, 단계 1010이 복수의 전송 안테나들에 걸쳐 수행된다. 그리고 나서, 단계 1020에서, 복수의 수신 다이버시티들은 측정된 위상 오프셋에 의해 수정된다.
상기 기술된 도 10의 방법(1000)은 도 10a에 도시되는 수단-기능식 블록들(1000A)에 대응하는 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들) 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 도 10에 도시되는 블록들(1010 내지 1020)은 도 10a에 도시되는 기능식 블록들(1010A 내지 1020A)에 대응한다.
한 방법 단계가 또 다른 방법 단계에 후속하도록 또는 앞서도록 자신의 입력 또는 자신의 출력의 속성에 의해 요구되는 경우들을 제외하고는, 당업자는 방법 단계들이 본 출원의 범위에서 벗어남 없이 상호교환될 수 있거나 또 다른 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 자기 상관 함수의 계산 및 상기 전력 함수의 계산(둘 다 상기 기술됨)은 두 계산이 동일한 입력 신호로 시작하고 서로의 결과에 의존하지 않으므로, 순서대로 또는 병렬로 진행할 수 있다. 그러므로 그러한 방법 단계들을 순서대로, 또는 병렬로 수행할지 여부는 원하는 비용, 속도, 사이즈 또는 다른 특성들에 대한 하드웨어 컴포넌트들의 최적화에 의존할 수 있다.
당업자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 나타낼 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 설명 전체에 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들 또는 이들의 임의의 조합에 의해 나타낼 수 있다.
당업자는 본 명세서에 개시된 상기 실시예들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이 둘의 임의의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 추가로 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션들에 대하여 다양한 방식들로 기술된 기능성을 구현할 수 있지만, 그러한 구현 결정이 본 출원의 범위를 벗어남을 초래하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 기술되는 상기 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들 및 회로들은 본 명세서에 기술된 상기 기능들을 수행하도록 설계되는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능한 로직 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 상기 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 장치들의 조합, 예컨대, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 관련하여 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 상기 실시예들과 관련하여 기술되는 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서 또는 이 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 소거가능한 디스크, CD-ROM, 기술적으로 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 존재할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 상기 프로세서에 연결되고, 그러한 상기 프로세서는 상기 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고, 상기 저장 매체로 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 상기 저장 매체는 상기 프로세서로 통합될 수 있다. 상기 프로세서 및 상기 저장 매체는 ASIC 내에 존재할 수 있다. 상기 ASIC은 사용자 단말 내에 존재할 수 있다. 대안적으로, 상기 프로세서 및 상기 저장 매체는 사용자 단말 내에서 개별적인 컴포넌트들로서 존재할 수 있다.
상기 개시된 실시예들의 이전의 설명은 당업자가 본 명세서에 개시된 아이디어들을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 명백할 것이고, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 출원은 본 명세서에 나타난 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 전송된 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 방법으로서,
    제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 상기 신호의 샘플들의 시리즈를 수신하는 단계;
    제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 상기 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들 사이에 자기 상관(autocorrelation)을 수행하는 단계; 및
    상기 자기 상관에서 널(null)이 발생하는 샘플을 상기 기준 시점으로서 식별하는 단계를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 자기 상관의 결과를 관측하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들에 대한 전력을 관측하는 단계;
    상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력 사이의 비(ratio)를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 시스템에서 전송된 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 수신 다이버시티(diversity)들에 걸쳐서 코히어런트하게(coherently) 자기 상관 결과들을 합산하는 단계;
    위상 오프셋(offset)을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 시스템에서 전송된 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 방법.
  4. 신호에서 기준 시점을 식별하기 위한 한 세트의 명령들을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    상기 한 세트의 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능하고, 상기 한 세트의 명령들은,
    제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 상기 신호의 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 명령들;
    제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 상기 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 명령들;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하기 위한 명령들; 및
    상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 상기 기준 시점으로서 식별하기 위한 명령들을 포함하며, 상기 한 세트의 명령들은,
    상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 명령들;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들에 대한 전력을 관측하기 위한 명령들;
    상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력 사이의 비를 계산하기 위한 명령들; 및
    상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 명령들을 더 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 세트의 명령들은,
    복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 명령들;
    위상 오프셋을 측정하기 위한 명령들; 및
    상기 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 명령들을 더 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능한 매체.
  7. 원격국 장치로서,
    제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단;
    제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 상기 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및
    상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함하며, 상기 원격국 장치는,
    상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들에 대한 전력을 관측하기 위한 수단;
    상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및
    상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    원격국 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단;
    위상 오프셋을 측정하기 위한 수단; 및
    상기 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    원격국 장치.
  10. 기지국 장치로서,
    제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단;
    제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 상기 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및
    상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함하며, 상기 기지국 장치는,
    상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들에 대한 전력을 관측하기 위한 수단;
    상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및
    상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    기지국 장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단;
    위상 오프셋을 측정하기 위한 수단; 및
    상기 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    기지국 장치.
  13. 무선 통신 시스템으로서,
    제 1 반복 심볼들의 시퀀스 및 제 2 반복 심볼들의 시퀀스를 포함하는 샘플들의 시리즈를 수신하기 위한 수단;
    제 1 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 1 그룹의 샘플들을 포함하는 제 1 윈도우 및 상기 제 1 시작점에 관련하여 변화하는 제 2 시작점을 갖고 상기 시리즈의 제 2 그룹의 샘플들을 포함하는 제 2 윈도우를 정의하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들 사이에 자기 상관을 수행하기 위한 수단; 및
    상기 자기 상관에서 널이 발생하는 샘플을 기준 시점으로서 식별하기 위한 수단을 포함하며, 상기 무선 통신 시스템은,
    상기 자기 상관의 결과를 관측하기 위한 수단;
    상기 제 1 및 제 2 그룹들의 샘플들에 대한 전력을 관측하기 위한 수단;
    상기 관측된 결과와 상기 관측된 전력 사이의 비를 계산하기 위한 수단; 및
    상기 계산된 비가 미리 결정된 임계치를 초과할 때 패킷이 검출됨을 결정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    무선 통신 시스템.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    복수의 수신 다이버시티들에 걸쳐서 코히어런트하게 자기 상관 결과들을 합산하기 위한 수단;
    위상 오프셋을 측정하기 위한 수단; 및
    상기 측정된 위상 오프셋에 의해 상기 복수의 수신 다이버시티들을 수정하기 위한 수단을 더 포함하는,
    무선 통신 시스템.
KR1020107019232A 2008-01-30 2008-02-01 무선 통신 시스템들에서 타이밍 정보의 획득 KR101226117B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/022,975 US7995616B2 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Acquisition of timing information in wireless communication systems
US12/022,975 2008-01-30
PCT/US2008/052816 WO2009096986A1 (en) 2008-01-30 2008-02-01 Acquisition of timing information in wireless communication systems

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