KR101417089B1 - 무선통신 시스템에서 동기 신호 획득방법 - Google Patents

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Abstract

무선통신 시스템에서 동기 신호를 획득하는 방법은 전체 주파수 대역은 동기 신호의 전송을 위한 동기 밴드(synchronization band) 및 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 데이터의 전송을 위한 일반 밴드(usual band)로 구분되고, 상기 동기 밴드에서 전용 MBMS용 PSS(Primary Synchronization Signal)를 검색하는 단계 및 상기 동기 밴드를 통하여 상기 전용 MBMS용 PSS를 검출하는 단계를 포함한다. 전용 MBMS에서 동기 신호 및 시스템 정보의 획득 과정이 효과적으로 수행될 수 있으며, P-BCH을 통한 브로드캐스팅 정보의 SFN 결합 이득을 얻을 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 동기 신호 획득방법{Method for obtaining synchronization signal in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service)를 위한 동기 신호를 획득하는 방법에 관한 것이다.
MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service)는 단일대역망(Single Frequency Network; SFN) 시스템에서 적어도 하나 이상의 기지국들이 동일한 하향링크 신호를 전송하는 서비스이다. MBMS는 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)을 수행하여 셀 간에 SFN 결합 이득(SFN combining gain)을 얻을 수 있다. SFN 결합 이득이란 셀 별로 동일한 정보를 전송하여 수신단에서 특별한 조작 없이 다이버시티(diversity) 이득을 얻는 것을 말한다. 복수의 기지국들이 동일한 신호를 전송하면, 다중 셀(multi-cell)로부터 전송되는 동일한 신호들은 셀간 간섭(inter-cell interference)으로 작용하지 않고 자기 신호(self signal)로 작용하여 다중경로 페이딩(multipath fading)과 같은 효과를 나타내어 주파수 다이 버시티(frequency diversity) 이득 및 매크로 다이버시티(macro diversity) 이득을 얻을 수 있다. 반면, 유니캐스트(unicast) 서비스는 단말이 기지국에 접속하여 기지국과 데이터를 송수신하는 서비스이다. 특정 셀에서는 유니캐스트 서비스만이 제공되거나, 유니캐스트 서비스와 함께 MBMS도 제공될 수도 있고, 또는 MBMS만이 제공될 수도 있다. MBMS만이 제공되는 서비스를 전용 MBMS(dedicated MBMS)라 한다.
WCDMA 시스템에서 동기 신호(synchronization signals)는 1차 동기채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 2차 동기채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 통하여 전송된다. P-SCH을 통하여 전송되는 1차 동기신호(Primary Synchronization Signal; PSS)를 이용하여 단말은 슬롯 동기를 획득할 수 있다. S-SCH를 통하여 전송되는 2차 동기신호(Secondary Synchronization Signal; SSS)를 이용하여 단말은 프레임 동기를 획득할 수 있다. 기본적인 시스템 구성 정보는 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast channel; P-BCH)을 통하여 전송된다.
단말은 전원이 켜진 후 초기에 수행하는 초기 셀 탐색(initial cell search) 과정 및 핸드오버나 주변 셀 측정(neighbor cell measurement)을 수행하는 비-초기 셀 탐색(non-initial cell search) 과정에서 P-SCH 및 S-SCH를 통하여 동기화를 수행한다.
이후, 단말은 P-BCH를 통하여 브로드캐스팅(broadcasting)되는 기본적인 시스템 정보를 획득한다. 셀에서 제공되는 서비스는 유니캐스트 서비스가 될 수도 있고, 전용 MBMS일 수도 있다. 유니캐스트 서비스에서 사용되는 참조신호(reference signal)의 구조와 전용 MBMS에서 사용되는 참조신호의 구조는 서로 다르다. 단말은 셀에서 제공되는 서비스가 유니캐스트 서비스인지 또는 전용 MBMS인지 여부를 알지 못하므로, P-BCH 디코딩 시에 유니캐스트 참조신호 및 전용 MBMS 참조신호 모두에 대해 채널을 추정하여 블라인드 검출(blind detection)을 수행한다. 이는 단말의 시스템 정보 획득 과정의 수행 시간을 지연시킨다.
유니캐스트 서비스와 MBMS가 공존할 수 있는 무선통신 시스템에서 동기 신호 및 시스템 정보를 보다 효율적으로 획득할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 MBMS를 위한 동기 신호를 획득하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 동기 신호를 획득하는 방법은 전체 주파수 대역은 동기 신호의 전송을 위한 동기 밴드(synchronization band) 및 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 데이터의 전송을 위한 일반 밴드(usual band)로 구분되고, 상기 동기 밴드에서 전용 MBMS용 PSS(Primary Synchronization Signal)를 검색하는 단계 및 상기 동기 밴드를 통하여 상기 전용 MBMS용 PSS를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 동기 신호를 전송 방법은 전체 주파수 대역에서 일부의 대역폭을 가지는 동기 밴드를 통하여 PSS를 전송하는 단계 및 상기 전체 주파수 대역에서 상기 동기 밴드를 제외한 일반 밴드를 통하여 MBMS 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 PSS의 원시 인덱스는 주파수 오프셋 민감도(frequency offset sensitivity)가 낮은 순서로 선택된 복수의 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스의 원시 인덱스 중 하나이다.
전용 MBMS에서 동기 신호 및 시스템 정보의 획득 과정이 효과적으로 수행될 수 있으며, P-BCH을 통한 브로드캐스팅 정보의 SFN 결합 이득을 얻을 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 전송을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 전송을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.
기지국(20)은 하향링크 데이터를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 및 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송할 수 있다. 유니캐스트 서비스는 단말(10)이 기지국(20)에 접속하여 사용자 특정 데이터를 송수신하는 서비스이다. 멀티캐스트 서비스는 기지국(20)에 접속한 둘 이상의 단말(10)을 단말 그룹으로 구성하여 단말 그룹 특정 데이터를 전송하는 서비스이다. 브로드캐스트 서비스는 셀 내의 모든 단말(10)이 공통적으로 수신하여야 하는 데이터를 전송하는 서비스이다.
한편, 기지국(20)은 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service)를 제공할 수 있다. MBMS는 복수의 기지국들이 동일한 하향링크 데이터를 전송하여 단말이 SFN(Single Frequency Network) 결합 이득을 얻을 수 있도록 하는 서비스이다. MBMS는 유니캐스트 서비스와 함께 제공될 수도 있고, MBMS만이 제공될 수도 있다. MBMS만이 제공되는 서비스를 전용 MBMS(dedicated MBMS)라 한다.
도 2는 유니캐스트 서비스와 MBMS가 함께 지원되는 프레임의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 유니캐스트 서비스에서 MBMS를 지원하기 위한 프레임은 유니캐스트 서비스를 위한 유니캐스트 영역(unicast region) 및 MBMS를 위한 MBMS 영역(MBMS region)을 포함한다. 유니캐스트 영역 및 MBMS 영역은 시간 영역(time domain)에서 나누어지는 TDM(time division multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 물론, 유니캐스트 영역 및 MBMS 영역은 주파수 영역(frequency domain)에서 나누어지는 FDM(frequency division multiplexing) 방식으로 다중화될 수도 있다.
도 3은 무선 프레임(radio frame)의 일 예를 나타낸다. 일반적인 CP(normal cyclic prefix)를 사용하는 무선 프레임이다. 이는 3GPP TS 36.211 v8.1.0 (2007-11) "Physical channel and modulation" 의 4.1절 및 6.11절을 참조할 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함될 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP 구조에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일반적인 CP 크기를 사용하는 무선 프레임에서, 하나의 슬롯에는 7 OFDM 심볼이 포함될 수 있다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 일반적인 CP 크기는 144 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000×2048)sec).
PSS(Primary Synchronization Signal)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼을 통하여 전송된다. 상기 2개의 OFDM 심볼을 통하여 동일한 PSS(Primary Synchronization Signal)가 전송된다. PSS는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 영역(time domain) 동기 및/또는 주파수 영역 동기를 얻기 위해 사용된다. PSS로 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 무선통신 시스템에는 적어도 하나의 PSS가 있다.
SSS(Secondary Synchronization Signal)는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼을 통하여 전송된다. SSS 및 PSS는 인접하는(contiguous) OFDM 심볼을 통하여 전송될 수 있다. 상기 2개의 OFDM 심볼을 통하여 서로 다른 SSS가 전송된다. SSS는 프레임 동기 및/또는 셀의 CP 구성, 즉 일반적인 CP 또는 확장 CP(extended CP)의 사용 정보를 얻기 위해 사용된다. SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다. 하나의 OFDM 심볼에는 2개의 m-시퀀스가 포함된다. 예를 들어, 하나의 OFDM 심볼에 63 부반송파가 포함된다고 할 때, 길이 31인 m-시퀀스 2개가 하나의 OFDM 심볼에 맵핑된다.
P-BCH(Physical-Broadcast Channel)은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치한다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼(0번째 OFDM 심볼부터 시작된다)에서 시작하여 PSS 및 SSS를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다. P-BCH는 해당 기지국의 기본적인 시스템 구성(system configuration) 정보를 얻기 위해 사용된다. P-BCH는 40ms의 주기를 가질 수 있다.
도 4는 무선 프레임 구조의 다른 예를 나타낸다. 확장 CP(extended CP)를 사용하는 무선 프레임이다.
도 4를 참조하면, 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임에 비교하여, 확장 CP를 사용하는 무선 프레임의 하나의 슬롯에는 6 OFDM 심볼이 포함된다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 확장된 CP의 크기는 512 Ts 일 수 있 다(Ts=1/(15000×2048)sec).
확장 CP를 사용하는 무선 프레임에서도 PSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼을 통하여 전송되고, SSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼을 통하여 전송된다. P-BCH은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치하고, 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼에서 시작하여 PSS 및 SSS를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다.
이제, 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임 또는 확장 CP를 사용하는 무선 프레임에서 PSS 및 SSS의 생성에 대하여 설명한다. PSS로 ZC 시퀀스가 사용되고, SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다.
ZC 시퀀스는 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스의 하나로, NZC을 양의 정수인 ZC 시퀀스의 길이, 원시 인덱스(root index) u를 NZC에 비교하여(relatively) 소수(prime)(u는 NZC 이하의 자연수이고 NZC과 서로 소이다)라고 하면, u번째 ZC 시퀀스의 k번째 요소(element)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다(k=0,1,...,NZC-1).
Figure 112008053686325-pat00001
Figure 112008053686325-pat00002
ZC 시퀀스 d(k)는 다음 세 가지 특징을 가진다.
Figure 112008053686325-pat00003
Figure 112008053686325-pat00004
Figure 112008053686325-pat00005
수학식 2는 ZC 시퀀스가 언제나 그 크기가 1임을 의미하고, 수학식 3은 CAZAC 시퀀스의 자동 상관(auto correlation)은 Dirac-delta 함수로 표시됨을 의미한다. 여기서 자동 상관은 원형 상관(circular correlation)에 기반한다. 수학식 4는 교차 상관(cross correlation)이 언제나 상수임을 의미한다.
m-시퀀스는 PN 시퀀스의 하나로, PN 시퀀스는 재생이 가능하면서 랜덤 시퀀스(random sequence)와 유사한 특성을 가진다. PN 시퀀스는 다음과 같은 특징을 가진다. (1) 반복주기가 충분히 길다. 반복주기가 무한히 길면 랜덤 시퀀스이다. (2) 한 주기 속에 0과 1의 개수가 비슷하다. (3) 런(run) 길이가 1인 부분이 1/2, 2인 부분이 1/4, 3인 부분이 1/8, ... 이다. 런 길이란 같은 부호가 연속된 숫자를 말한다. (4) 한 주기에 각 시퀀스 간에 교차 상관(cross-correlation)이 매우 작다. (5) 작은 시퀀스 조각으로 전체 시퀀스를 재생할 수 없다. (6) 적절한 재생 알고리즘에 의해서 재생이 가능하다. PN-시퀀스에는 m-시퀀스(m-sequence), 골드 시퀀스(Gold sequence), 카사미 시퀀스(Kasami sequence) 등이 있다. m-시퀀스는 상기 언급한 특성 외에 주기적 교차 상관(Periodic auto-correlation)의 사이드 로브(side lobe)는 -1 이라는 추가적인 특성을 더 가진다.
PSS 및 SSS는 물리계층 셀 ID(physical-layer cell identities)를 얻기 위해 사용된다. 물리계층 셀 ID는 168개의 물리계층 셀 ID 그룹 및 이에 속하는 3개의 물리계층 ID로 표현될 수 있다. 즉, 전체 물리계층 셀 ID는 504개이며, 0 내지 167 범위를 가지는 물리계층 셀 ID 그룹 및 각 물리계층 셀 ID 그룹에 포함되는 0 내지 2 범위를 가지는 물리계층 ID로 표현된다. PSS에는 물리계층 ID는 나타내는 3개의 ZC 시퀀스 원시 인덱스(root index)가 사용되고, SSS에는 물리계층 셀 ID 그룹을 나타내는 168개의 m-시퀀스 인덱스가 사용될 수 있다.
PSS에서, DC 부반송파를 포함한 64 부반송파에 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스 d(n)는 수학식 5에 따라 생성될 수 있다.
Figure 112008053686325-pat00006
이때, 물리계층 셀 ID 그룹 내의 물리계층 ID를 나타내는 원시 인덱스 u는 표 1과 같다.
physical-layer ID Root index u
0 25
1 29
2 34
기지국은 3개의 PSS 중 하나를 선택하여 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 실어 보낸다.
SSS에서, DC 부반송파를 포함한 63 부반송파에 길이 N=31인 시퀀스 2개가 맵핑된다. SSS를 위한 시퀀스는 수학식 6에 따라 생성될 수 있다.
Figure 112008053686325-pat00007
Figure 112008053686325-pat00008
여기서, sx (m)(n)은 SSS, cx (n)은 PSS 기반의 스크램블링 코드(PSS based-scrambling code), zx (m)(n)은 세그먼트 기반 스크램블링 코드(segment based scrambling code)를 나타낸다. SSS는 2개의 스크램블링 코드로 스크램블링된다.
수학식 7은 SSS, PSS 기반의 스크램블링 코드 및 세그먼트 기반 스크램블링 코드를 생성하기 위한 m-시퀀스의 생성 다항식(generating polynomial)의 일예를 나타낸다.
Figure 112008053686325-pat00009
Figure 112008053686325-pat00010
Figure 112008053686325-pat00011
SSS, PSS 기반의 스크램블링 코드 및 세그먼트 기반 스크램블링 코드는 m-시퀀스의 생성 다항식으로부터 생성되는 시퀀스의 순환 쉬프트(cyclic shift) 버전이 사용된다.
일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임 및 확장 CP를 사용하는 무선 프레임에서 유니캐스트 서비스 및 MBMS가 함께 지원되는 경우, PSS, SSS 및 P-BCH이 할당되는 0번째 서브프레임 및 5번째 서브프레임은 유니캐스트 단말이 초기 셀 탐색 및 비초기 셀 탐색 과정을 수행하고 브로드캐스트 정보를 획득하는 구간으로서 MBMS가 지원되지 못 한다. 또한, PSS, SSS 및 P-BCH은 단말이 초기 동기 획득, 셀 탐색 및 브로드캐스트 정보 획득을 수행하기 위한 채널로서 측정가능 대역의 최소 단위인 1.4 MHz 내에서 전송되어야 한다. 1.4 MHz에는 DC 부반송파를 포함하여 73 부반송파가 포함된다.
도 5는 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 전용 MBMS는 MBMS만을 제공하는 서비스로서, 모든 셀에서 동일한 정보를 전송하여 SFN(single frequency network) 결합 이득을 얻을 수 있다. SFN 결합 이득은 셀마다 동일한 정보를 전송하여 단말이 특별한 동작 없이 다이버시티 이득을 얻는 것을 말한다. 전용 MBMS에서 P-BCH을 통한 정보도 모든 셀에서 동일하게 전송되어 SFN 결합 이득을 얻을 수 있다. 도 3 및 4의 무선 프레임을 유니캐스트를 위한 무선 프레임이라 할 수 있고, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 SFN 결합 이득을 얻을 수 있도록 유니캐스트를 위한 무선 프레임과 다른 구조를 가진다.
전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함되며, 하나의 슬롯에는 3 OFDM 심볼이 포함될 수 있다.
유니캐스트 서비스를 제공하는 시스템의 무선 프레임에서 부반송파는 15 kHz의 공간(spacing)을 가지고 유효 OFDM 심볼이 2048 Ts 인 반면, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 부반송파는 7.5 kHz의 공간을 가지고 유효 OFDM 심볼이 4096 Ts 일 수 있다(Ts=1/(7500×4096)sec). 즉, 부반송파의 공간이 1/2로 줄어들고 유효 OFDM 심볼이 2배로 커진다. CP의 크기도 확장된 CP 크기의 2배인 1024 Ts 가 될 수 있다. 따라서, 전용 MBMS를 위한 10ms 무선 프레임에서 하나의 슬롯에는 3 OFDM 심볼이 포함된다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 참조신호(reference signals)는 하나의 OFDM 심볼 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 1ms 서브프레임 내에서 참조신호는 1, 3, 5번째 OFDM 심볼에 배치될 수 있다(0번째 OFDM 심볼부터 시작).
상술한 무선 프레임, 즉 일반적인 CP를 사용하는 무선 프레임 또는 확장 CP 를 사용하는 무선 프레임 또는 전용 MBMS를 위한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 및 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다. 슬롯 상에서 PSS 및 SSS가 맵핑되는 OFDM 심볼의 수나 위치는 예시에 불과하며, 시스템에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 6은 일반적인 CP를 사용하는 유니캐스트를 위한 서브프레임에서 참조신호 구조의 일 예를 나타낸다. 도 7은 전용 MBMS를 위한 서브프레임에서 참조신호 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6 및 7을 참조하면, 자원요소(resource element)는 하나의 OFDM 심볼 및 하나의 부반송파로 정의된다. 유니캐스트를 위한 서브프레임에서 참조신호는 시간 영역으로 3 자원요소 및 주파수 영역으로 2 자원요소 간격으로 배치된다. 반면, 전용 MBMS를 위한 서브프레임에서 참조신호는 시간 영역으로 2 자원요소 및 주파수 영역으로 2 자원요소 간격으로 배치된다. 유니캐스트 참조신호의 구조와 전용 MBMS 참조신호의 구조가 서로 다른 것을 알 수 있다.
단말은 PSS 및 SSS를 통한 동기신호 획득 및 P-BCH을 통한 시스템 정보의 수신 과정에서 셀의 전송 방식이 유니캐스트인지 전용 MBMS인지 여부를 알 수 없다. 따라서 단말은 P-BCH의 디코딩 시에 유니캐스트 참조신호 및 전용 MBMS 참조신호 각각에 대해 채널 추정을 수행하여 두 가지 방식에 대한 블라인드 검출(blind detection)을 수행하여야 한다. 이는 동기신호 및 시스템 정보와 같은 초기 제어정보를 획득하는 과정을 지연시키고 시스템의 복잡도를 증가시키는 원인이 될 수 있다.
이제, 기지국의 전송 방식이 유니캐스트 방식인지 전용 MBMS 방식인지 여부에 상관없이 단말이 효율적으로 PSS 및 SSS를 검출하고 P-BCH의 MBSFN 결합 디코딩을 수행할 수 있는 방법에 대하여 설명한다. 이하, 동기 밴드(synchronization band)는 PSS, SSS 및 P-BCH를 위해 사용되는 주파수 대역을 의미하고, 일반 밴드(usual band)는 유니캐스트 데이터 및/또는 전용 MBMS 데이터의 전송을 위해 사용되는 주파수 대역을 의미한다. 동기 밴드는 전체 주파수 대역에서 가운데 부분의 주파수 대역을 사용할 수 있고, 일반 밴드는 전체 주파수 대역에서 동기 밴드를 제외한 주파수 대역을 사용할 수 있다. 동기 밴드는 전체 주파수 대역의 중심 주파수를 중심으로 1.4 MHz의 범위를 가질 수 있다. 전체 주파수 대역에서 동기 밴드의 위치는 제한이 아니며, 동기 밴드는 전체 주파수 대역에서 임의의 대역을 사용할 수 있고 2 이상의 주파수 대역을 사용할 수도 있다.
<전용 MBMS 무선 프레임의 제1 구조>
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 주파수 영역(frequency domain)으로 일반 밴드 및 동기 밴드로 구분된다. 일반 밴드는 MBMS 데이터의 전송을 위해 사용되고, 동기 밴드는 PSS, SSS 및 P-BCH을 위해 사용된다. 일반 밴드와 동기 밴드는 시간 영역(time domain)에서 동일한 구조를 가진다. 일반 밴드 및 동기 밴드는 FDM(frequency division multiplexing) 방식으로 다중화된다.
동기 밴드의 PSS 및 SSS는 유니캐스트를 지원하는 무선 프레임에서의 정의와 동일하게 정의될 수 있다. 즉, PSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 맵핑되고, SSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 맵핑된다. PSS는 2개의 OFDM 심볼을 통하여 동일한 시퀀스가 전송되고, SSS는 2개의 OFDM 심볼을 통하여 서로 다른 시퀀스가 전송된다.
P-BCH은 동기 밴드에서 전송되는 정보에 맞추어 사용되는 OFDM 심볼의 수가 조정될 수 있다. 예를 들어, P-BCH은 0번째 서브프레임의 0번째 OFDM 심볼에서 시작하여 PSS 및 SSS를 제외한 2개의 OFDM 심볼을 차지하는 것으로 정해질 수 있다.
참조신호는 서브프레임에서 1, 3, 5번째 OFDM 심볼에 배치될 수 있다(0번째 OFDM 심볼부터 시작). 참조신호는 도 7과 같이 배치될 수 있다. 일반 밴드와 동기 밴드는 시간 영역에서 동일한 구조를 가지므로, 참조신호는 SSS 및 P-BCH에 배치될 수 있다. SSS의 심볼들은 참조신호가 배치되는 자원요소에서 천공(puncturing)되어 맵핑된다. P-BCH에서 시스템 정보의 심볼들은 참조신호가 배치되는 자원요소를 피하여 맵핑된다. 즉, P-BCH에서 시스템 정보의 심볼들은 천공되지 않는다.
유니캐스트 서비스를 지원하는 무선 프레임에서 P-BCH는 1.4 MHz 내의 72 부반송파(DC 부반송파 제외) 및 4 OFDM 심볼 범위의 288개의 자원요소를 사용한다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 P-BCH는 1.4 MHz 내의 144 부반송파(전용 MBMS의 부반송파 공간은 유니캐스트의 부반송파 공간의 1/2이다) 및 2 OFDM 심볼 범위의 288개의 자원요소를 사용할 수 있다. 즉, 유니캐스트를 위한 무선 프레임 및 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 P-BCH는 같은 수의 자원요소를 사용할 수 있다.
전용 MBMS 무선 프레임에서 PSS에 대하여 설명한다.
셀 탐색 과정에서 단말이 PSS를 통하여 셀이 전용 MBMS를 사용하고 있음을 알 수 있도록 유니캐스트 방식에서 사용되는 PSS와 다른 길이를 가지는 전용 MBMS용 PSS의 인덱스를 정의한다.
전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서는, 전용 MBMS용 PSS로 길이가 125 또는 127인 ZC 시퀀스를 사용한다. 유니캐스트를 위한 무선 프레임에서, 유니캐스트용 PSS는 길이가 63인 ZC 시퀀스에서 원시 인덱스 u=25, 29, 34인 것을 사용한다. 유니캐스트를 위한 무선 프레임에서 부반송파의 공간이 15 kHz인 반면 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 부반송파의 공간은 7.5 kHz인 것을 고려하여 유니캐스트용 PSS보다 2배 긴 ZC 시퀀스를 전용 MBMS용 PSS로 사용한 것이다.
(1) 전용 MBMS용 PSS을 위한 시퀀스 생성
전용 MBMS에서 PSS을 위해 사용되는 주파수 영역의 ZC 시퀀스 d(n)는 수학식 8에 따라 생성될 수 있다.
Figure 112008053686325-pat00012
전용 MBMS용 PSS로 사용되는 ZC 시퀀스의 길이 NZC는 125 또는 127이 될 수 있다. 주파수 오프셋 민감도(frequency offset sensitivity)가 낮은 ZC 시퀀스가 전용 MBMS용 PSS로 사용될 수 있다.
도 9는 길이 NZC=125인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다. 도 10은 길이 NZC=127인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 9 및 10을 참조하면, 길이 NZC=125인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도가 낮은 6개의 원시 인덱스 u는 표 2와 같다.
u 59 66 61 64 68 57
frequency offset
sensitivity		 0.2176 0.2176 0.2195 0.2195 0.2209 0.2209
길이 NZC=127인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도가 낮은 6개의 원시 인덱스 u는 표 3과 같다.
u 68 59 66 61 60 67
frequency offset
sensitivity		 0.2132 0.2132 0.2152 0.2152 0.2167 0.2167
표 2 또는 3에서 선택되는 원시 인덱스에 해당하는 ZC 시퀀스가 전용 MBMS용 PSS로 사용될 수 있다. 상기 원시 인덱스는 전용 MBMS가 서비스됨을 지시하는 MBMS 지시자로 사용될 수 있다. 전용 MBMS용 PSS는 주파수 영역의 자원요소에 맵핑된다.
(2) 전용 MBMS용 PSS의 자원요소 맵핑
PSS는 0번째 및 10번째 슬롯을 통하여 전송된다. PSS는 0번째 및 10번째 슬롯의 자원요소에 맵핑된다.
수학식 9는 ZC 시퀀스 d(n)가 자원요소에 맵핑되는 것을 나타낸다.
Figure 112008053686325-pat00013
Figure 112008053686325-pat00014
Figure 112008053686325-pat00015
,
Figure 112008053686325-pat00016
여기서, (k,l)이 주파수 영역 인덱스 k 및 시간 영역 인덱스 l인 자원요소를 나타낼 때, ak,l은 자원요소 (k,l)의 값을 의미한다.
Figure 112008053686325-pat00017
는 자원블록(resource block)의 주파수 영역의 크기로 부반송파의 수로 표현된다(전용 MBMS의 경우 부반송파의 수는 24이다).
Figure 112008053686325-pat00018
는
Figure 112008053686325-pat00019
단위로 표현되는 하향링크 대역폭의 구성을 나타낸다.
Figure 112008053686325-pat00020
은 하향링크 슬롯의 OFDM 심볼의 수를 나타내는 것으로 전용 MBMS의 경우 3이 될 수 있다.
0번째 슬롯 및 10번째 슬롯에서 수학식 10의 자원요소는 PSS의 전송을 위해 사용되지 않고 예비된다.
Figure 112008053686325-pat00021
Figure 112008053686325-pat00022
Figure 112008053686325-pat00023
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다. 길이 NZC=125인 ZC 시퀀스가 자원요소에 맵핑되는 경우이다.
도 11을 참조하면, DC 부반송파를 포함하는 125 부반송파에 길이 NZC=125인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. DC 부반송파를 중심으로 주파수 인덱스 -62인 부반송파부터 ZC 시퀀스가 순차적으로 맵핑된다. DC 부반송파에는 데이터가 맵핑되지 않는다(no data). DC 부반송파에는 널(null) 값이 삽입된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다. 길이 NZC=127인 ZC 시퀀스가 자원요소에 맵핑되는 경우이다.
도 12를 참조하면, DC 부반송파를 포함하는 127 부반송파에 길이 NZC=127인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. DC 부반송파를 중심으로 주파수 인덱스 -63인 부반송파부터 ZC 시퀀스가 순차적으로 맵핑된다. DC 부반송파에는 데이터가 맵핑되지 않는다. DC 부반송파에는 널(null) 값이 삽입된다. 도 11 및 12에서 DC 부반송파에 ZC 시퀀스 가 맵핑되지 않고 d(n)의 n 값이 연속되어 맵핑되는 것으로 나타내었다. 이는 ZC 시퀀스를 주파수 영역으로 연속적으로 맵핑한 후 DC 부반송파의 심볼을 천공(puncturing)하는 것과 같다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다. 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스가 자원요소에 맵핑되는 경우이다.
도 13을 참조하면, DC 부반송파를 포함하는 125 부반송파에 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. 125 부반송파에 맵핑되는 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스는 수학식 11에 따라 생성될 수 있다.
Figure 112008053686325-pat00024
DC 부반송파를 중심으로 주파수 인덱스 -62인 부반송파부터 ZC 시퀀스가 순차적으로 맵핑되되, 부반송파 공간 7.5 kHz의 2배 간격으로 맵핑된다. DC 부반송파에는 데이터가 맵핑되지 않는다. DC 부반송파 및 ZC 시퀀스가 맵핑되지 않는 부반송파에는 널(null) 값이 삽입된다. ZC 시퀀스는 시간 영역에서 2회 반복될 수 있다. 여기서, 전용 MBMS용 원시 인덱스로는 u=38을 사용할 수 있다. 원시 인덱스 u=38의 ZC 시퀀스는 유니캐스트용 PSS의 원시 인덱스 u=25의 ZC 시퀀스에 켤레 대 칭(conjugate symmetry) 관계를 가진다. u1+u2=NZC 을 만족하는 2개의 PSS를 켤레 대칭 관계라 한다. 켤레 대칭 관계를 가지는 ZC 시퀀스는 한 번의 연산으로 u1 과 u2 에 대한 상관 결과(correlation output)를 산출할 수 있다. u1 과 u2 에 대한 상관 결과는 u1 하나의 상관 결과와 유사한 연산량을 가지고, 한 번의 연산으로 시간 동기를 위한 u1 과 u2 에 대한 상관 결과를 산출할 수 있다. 또는 전용 MBMS용 원시 인덱스로 u=26 및 u=37을 사용할 수 있다. u=26의 ZC 시퀀스와 u=37의 ZC 시퀀스도 켤레 대칭 관계를 가진다. 전용 MBMS용 원시 인덱스는 전용 MBMS 서비스 여부를 지시하는 MBMS 지시자로 사용될 수 있다.
(3) 전용 MBMS용 PSS의 OFDM 신호 생성 및 전송
하향링크 슬롯의 OFDM 심볼 l에서 안테나 포트 p의 시간-연속적 신호 Sl (p)(t)는 0 <= t < (NCP ,l + N) × Ts 에 대해 수학식 12와 같이 정의된다.
Figure 112008053686325-pat00025
여기서,
Figure 112008053686325-pat00026
,
Figure 112008053686325-pat00027
이다. 부반송파의 공간 Δf = 7.5 kHz 일 때 N=4096 이다. NCP,l 은 OFDM 심볼에 대한 하향링크 CP(cyclic prefix)의 길이이다. 전용 MBMS에서 CP 길이는 1024 Ts일 수 있다. 전용 MBMS에서 안테나 포트 p=4로 정의될 수 있고, 이때 자원블록은 주파수 영역으로 24 부반송파를 포함한다. 하나의 슬롯에서 OFDM 심볼은 시간 영역 인덱스 l을 l=0에서부터 증가시키면서 전송된다. OFDM 심볼 l은
Figure 112008053686325-pat00028
인 시간에 시작한다.
<전용 MBMS 무선 프레임의 제2 구조>
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 14를 참조하면, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 주파수 영역(frequency domain)에서 MBMS 데이터의 전송을 위해 사용되는 일반 밴드 및 PSS, SSS 및 P-BCH을 위해 사용되는 동기 밴드로 구분된다.
동기 밴드에서 전용 MBMS의 OFDM 심볼 크기를 1/2로 줄여서 PSS 및 SSS에 대한 OFDM 심볼로 사용한다. 전용 MBMS의 CP 크기도 1/2로 줄여서 PSS 및 SSS에 대한 OFDM 심볼 각각에 붙여서 사용한다. 전용 MBMS의 OFDM 심볼 크기가 4096 Ts일 때, PSS 및 SSS의 OFDM 심볼 크기는 2048 Ts가 된다. 전용 MBMS의 CP 크기가 1024 Ts일 때, PSS 및 SSS의 CP 크기는 512 Ts가 된다. 즉, 동기 밴드에서 PSS 및 SSS에 할당되는 OFDM 심볼만이 유니캐스트의 부반송파 공간 15 kHz와 동일한 크기를 가지고, 나머지 OFDM 심볼은 전용 MBMS의 부반송파 공간 7.5 kHz의 크기를 가진다.
일반 밴드는 전용 MBMS의 OFDM 심볼 및 CP로 이루어진다. 일반 밴드에서 모 든 OFDM 심볼은 전용 MBMS의 OFDM 심볼 크기 4096 Ts를 가지며, CP는 전용 MBMS의 CP 크기 1024 Ts를 가진다. 일반 밴드에서 모든 OFDM 심볼은 전용 MBMS의 부반송파 공간 7.5 kHz의 크기를 가진다.
다시 말해, 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 PSS는 전용 MBMS의 OFDM 심볼의 1/2 크기의 OFDM 심볼을 사용하는 동기 밴드를 통하여 전송된다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 SSS는 전용 MBMS의 OFDM 심볼의 1/2의 크기의 OFDM 심볼을 사용하는 동기 밴드를 통하여 전송된다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 PSS는 전용 MBMS의 부반송파 공간의 2배 크기의 부반송파를 사용하는 동기 밴드를 통하여 전송된다. 전용 MBMS를 위한 무선 프레임에서 SSS는 전용 MBMS의 부반송파 공간의 2배 크기의 부반송파를 사용하는 동기 밴드를 통하여 전송된다.
한편, 동기 밴드의 PSS 및 SSS에 대한 OFDM 심볼과 같은 시간 영역의 일반 밴드의 OFDM 심볼도 전용 MBMS의 OFDM 심볼의 1/2 크기를 가질 수 있다. 이러한 전용 MBMS를 위한 무선 프레임의 예는 도 15에서와 같이 나타낼 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 동기 밴드에서 PSS 및 SSS에 할당되는 OFDM 심볼은 전용 MBMS의 OFDM 심볼의 1/2 크기를 가진다. PSS 및 SSS에 대한 OFDM 심볼과 같은 시간 영역의 일반 밴드의 OFDM 심볼도 전용 MBMS의 OFDM 심볼의 1/2 크기를 가진다. PSS 및 SSS가 위치하는 OFDM 심볼에서는 동기 밴드 및 일반 밴드에서 모두 전용 MBMS의 부반송파 공간의 2배(15 kHz)의 부반송파가 사용된다.
도 14 및 15에서 PSS 및 SSS는 유니캐스트를 지원하는 무선 프레임에서의 정의와 동일하게 정의될 수 있다. PSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼을 통하여 전송되고, SSS는 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼을 통하여 전송될 수 있다. 2개의 OFDM 심볼을 통하여 동일한 시퀀스가 전송될 수 있다. 2개의 OFDM 심볼을 통하여 서로 다른 SSS가 전송될 수 있다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 1번째 OFDM 심볼에서 시작하여 PSS 및 SSS를 제외한 2개의 OFDM 심볼을 차지하는 것으로 정해질 수 있다.
전용 MBMS를 위한 무선 프레임의 PSS 및 SSS가 유니캐스트를 지원하는 무선 프레임에서와 동일한 구조를 가지게 되므로, 유니캐스트와 동일한 방법으로 PSS 및 SSS가 전송될 수 있다. 유니캐스트에서 PSS의 원시 인덱스 u=25, 29, 34로 셀 그룹 ID 내의 물리계층 ID를 나타낸다. 원시 인덱스 u의 ZC 시퀀스의 n 번째 요소를 a(u,n)이라고 할 때, u1+u2=NZC 을 만족하는 2개의 PSS는 a(u1,n)=conj{a(u2,n)}의 관계를 가진다. 이를 켤레 대칭 관계라 하며, 켤레 대칭 관계를 가지는 2개의 ZC 시퀀스는 한 번의 연산으로 u1 과 u2 에 대한 상관 결과를 산출할 수 있다. 유니캐스트용 원시 인덱스 u=29 및 u=34는 켤레 대칭 관계이다. 유니캐스트용 원시 인덱스 u=25에 켤레 대칭 관계인 원시 인덱스 u=38을 전용 MBMS의 서비스 여부를 지시하는 MBMS 지시자로 정의할 수 있다. 단말은 한 번의 연산으로 u=25 및 u=38에 대한 상관 결과를 산출할 수 있으므로, 초기 셀 탐색 과정에서 복잡도의 증가 없이 유니캐스트 및 전용 MBMS의 PSS/SSS를 검색할 수 있다. 단말은 유니캐스트에서와 동일한 방법으로 셀 탐색을 수행하면서 동시에 전용 MBMS 서비스 여부를 찾을 수 있다. PSS의 원시 인덱스는 다양하게 변경될 수 있으며, 이러한 경우에도 켤레 대칭 관계를 이용하여 단말은 셀 탐색과 동시에 전용 MBMS 서비스 여부를 검색할 수 있다. 예를 들어, 유니캐스트용 원시 인덱스가 31, 29, 34 이면 전용 MBMS용 원시 인덱스는 32를 사용할 수 있고, 유니캐스트용 원시 인덱스가 26, 29, 34 이면 전용 MBMS용 원시 인덱스는 37을 사용할 수 있다.
<전용 MBMS 무선 프레임의 제3 구조>
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 16을 참조하면, 도 8과 비교하여 PSS 및 SSS의 대역폭이 1/2로 줄어든 경우이다.
전용 MBMS를 위한 무선 프레임은 주파수 영역(frequency domain)에서 MBMS 데이터의 전송을 위해 사용되는 일반 밴드 및 PSS, SSS 및 P-BCH을 위해 사용되는 동기 밴드로 구분된다. 일반 밴드와 동기 밴드는 시간 영역에서 동일한 구조를 가지되, 동기 밴드에서 PSS 및 SSS의 대역폭은 동기 밴드 대역폭의 1/2 크기를 가진다. 동기 밴드의 대역폭이 대략 0.96 MHz 이라고 할 때, PSS 및 SSS의 대역폭은 대략 0.48 MHz이다.
PSS용 시퀀스로 0.48 MHz 대역폭의 PSS에 맵핑될 수 있는 길이의 시퀀스가 선택된다. 전용 MBMS의 부반송파 공간이 7.5 kHz 일 때, PSS를 위한 시퀀스로 NZC = 63인 ZC 시퀀스가 사용될 수 있다. PSS를 위해 사용되는 ZC 시퀀스는 수학식 8에 따라 생성될 수 있다. 부반송파 공간 7.5 kHz일 때, NZC = 63인 ZC 시퀀스의 주파수 오프셋 민감도(frequency offset sensitivity)가 낮은 ZC 시퀀스가 PSS로 선택될 수 있다.
도 17은 부반송파 공간 7.5 kHz일 때, 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 17을 참조하면, 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도가 낮은 6개의 원시 인덱스 u는 표 4와 같다.
u 34 29 25 38 37 26
frequency offset
sensitivity		 0.1558 0.1558 0.1684 0.1684 0.1828 0.1828
표 4에서 선택되는 원시 인덱스에 해당하는 ZC 시퀀스가 PSS로 사용될 수 있다. 단, 유니캐스트에서 원시 인덱스 u=25, 29, 34가 사용되는 경우에는 나머지 원시 인덱스 중에서 전용 MBMS용 PSS를 선택하는 것이 바람직하다. 전용 MBMS용 PSS의 원시 인덱스는 전용 MBMS가 서비스됨을 지시하는 지시자로 사용될 수 있다.
PSS는 주파수 영역의 자원요소에 맵핑된다. PSS는 0번째 및 10번째 슬롯을 통하여 전송될 수 있다. PSS는 0번째 및 10번째 슬롯의 자원요소에 수학식 9에 따라 맵핑될 수 있다. 0번째 슬롯 및 10번째 슬롯에서 수학식 10에 따른 자원요소는 PSS의 전송을 위해 사용되지 않고 예비될 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다. 부반송파 공간 7.5 kHz일 때, 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스가 자원요소에 맵핑되는 경우이다.
도 18을 참조하면, DC 부반송파를 포함하는 63 부반송파에 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스가 맵핑된다. DC 부반송파를 중심으로 주파수 인덱스 -31인 부반송파부터 ZC 시퀀스가 순차적으로 맵핑된다. DC 부반송파에는 데이터가 맵핑되지 않는다. DC 부반송파에는 널(null) 값이 삽입된다. DC 부반송파에 ZC 시퀀스가 맵핑되지 않고 d(n)의 n 값이 연속되어 맵핑되는 것은 ZC 시퀀스를 주파수 영역으로 연속적으로 맵핑한 후 DC 부반송파의 심볼을 천공하는 것과 같다. PSS의 OFDM 신호는 수학식 12에 따라 생성되어 전송될 수 있다.
부반송파 공간 15 kHz의 유니캐스트 무선 프레임에 비교하여, 전용 MBMS 무선 프레임에서 부반송파 공간은 절반(7.5 kHz)으로 줄어들고 OFDM 심볼 구간(duration)은 2배가 된다. 전용 MBMS 무선 프레임에서 PSS 및 SSS가 차지하는 대역폭(occupied bandwidth)을 절반으로 줄임으로써 추가적인 오버헤드 없이 PSS 및 SSS를 유니캐스트 무선 프레임에서와 동일하게 유지시킬 수 있다. 또한, PSS 및 SSS가 차지하는 대역폭이 0.48 MHz 이내이고, 단말이 30.72 MHz로 샘플링(sampling)하여 수신할 때 단말은 1/64 (30.72/0.48=64)인 인자로 데시메시션(decimation)하여 상관 연산을 수행할 수 있으므로 PSS 수신 복잡도를 감소시킬 수 있다.
일반적으로 셀 탐색은 단말의 전원이 켜진 후 초기에 수행하는 초기 셀 탐색(initial cell search)과 핸드오버나 주변 셀 측정(neighbor cell measurement)을 수행하는 비-초기 셀 탐색(non-initial cell search)으로 구분된다. 이하에서는 초기 셀 탐색에 대해 예시적으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 비-초기 셀 탐색에도 그대로 적용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 신호 및 시스템 정보를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 단말은 PSS를 검색한다(S110). 기지국이 전용 MBMS를 제공하는 경우, 단말은 동기 채널을 검색하여 전용 MBMS용 PSS를 검출할 수 있다. 단말은 PSS를 통해 슬롯 동기 또는 심볼 동기를 획득한다. 단말은 PSS를 통해 주파수 동기를 획득할 수 있다. 단말에 전원이 인가되면, 단말은 초기 셀의 시스템 동기화 및 셀의 고유한 물리계층 셀 ID를 검출해야 한다. 초기 셀은 전원이 인가된 시점에서 단말의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)에 따라 결정되는데, 일반적으로, 초기 셀은 단말의 하향링크 수신 신호에 포함된 각 기지국의 신호 성분 중 가장 큰 신호 성분에 해당되는 기지국의 셀을 의미한다. 단말은 PSS를 통하여 기지국이 유니캐스트 서비스를 지원하는지 전용 MBMS를 서비스하는지 알 수 있다. 전용 MBMS용 PSS가 수신되면, 단말은 정의된 전용 MBMS 무선 프레임에 따라 MBMS를 이용할 수 있다.
단말은 SSS를 검색한다(S120). 단말은 SSS를 통해 프레임 동기를 획득한다. 그리고 단말은 SSS 및 PSS를 이용하여 셀 ID 정보를 획득한다. 또한, 단말은 안테나 설정이나 기타 정보를 얻을 수 있다. 단말은 PSS를 이용하여 채널을 추정하고, 추정된 채널을 보상하여 SSS를 검출한다.
이후, 단말은 P-BCH를 디코딩한다(S130). 단말은 PSS를 통하여 기지국의 서비스가 전용 MBMS 방식인지 여부를 알고 있다. 기지국이 유니캐스트 서비스를 지원하는 경우, 단말은 유니캐스트 참조신호를 통하여 채널을 추정하여 P-BCH의 디코딩을 수행한다. 기지국이 전용 MBMS를 서비스하는 경우, 단말은 전용 MBMS 참조신호를 통하여 채널을 추정하여 P-BCH의 디코딩을 수행한다. 전용 MBMS에서 단말은 P-BCH를 통한 브로드캐스팅 정보의 MBSFN(multicast broadcast single frequency network) 결합을 수행하여 SFN 결합 이득을 얻을 수 있다. MBSFN 결합은 복수의 기지국들로부터 동일하게 전송되는 하향링크 신호를 자기 신호(self signal)로서 결합하여 주파수 다이버시티(frequency diversity) 이득 및 매크로 다이버시티(macro diversity) 이득을 얻는 것을 말한다.
PSS 또는 SSS의 검색 과정에서 전용 MBMS의 서비스 여부를 알 수 없는 경우에는 P-BCH를 통한 브로드캐스팅 정보의 MBSFN 결합을 수행할 수 없으므로, 전용 MBMS에서 P-BCH를 통한 브로드캐스팅 정보의 SFN 결합 이득을 얻을 수 없다.
제안하는 방식에서는 셀 탐색 과정에서 셀의 서비스 방식이 유니캐스트 방식인지 또는 전용 MBMS 방식인지 여부를 알 수 있으므로, 단말은 유니캐스트 참조신호 및 전용 MBMS 참조신호 각각에 대하여 채널을 추정할 필요가 없고 두 가지 방식에 대해 블라인드 검출을 수행할 필요가 없다. 따라서 동기 신호 및 시스템 정보와 같은 초기 제어신호의 획득 과정이 효과적으로 수행될 수 있다. 또한, 전용 MBMS에서 P-BCH를 통한 브로드캐스팅 정보의 SFN 결합 이득을 얻을 수 있다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 유니캐스트 서비스와 MBMS가 함께 지원되는 프레임의 일 예를 나타낸다.
도 3은 무선 프레임(radio frame)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 무선 프레임의 다른 예를 나타낸다.
도 5는 무선 프레임의 또 다른 예를 나타낸다.
도 6은 유니캐스트를 위한 서브프레임에서 참조신호 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 전용 MBMS를 위한 서브프레임에서 참조신호 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 9는 길이 NZC=125인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 길이 NZC=127인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전용 MBMS를 위한 무선 프레임을 나타낸다.
도 17은 부반송파 공간 7.5 kHz일 때, 길이 NZC=63인 ZC 시퀀스로부터 생성되는 PSS의 주파수 오프셋 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 ZC 시퀀스의 맵핑을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 신호 및 시스템 정보를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 무선통신 시스템에서 동기 신호를 획득하는 방법에 있어서,
    전체 주파수 대역을 동기 신호의 전송을 위한 동기 밴드(synchronization band) 및 MBMS(Multicast Broadcast Multimedia Service) 데이터의 전송을 위한 일반 밴드(usual band)로 구분하는 단계;
    상기 동기 밴드에서 전용 MBMS용 PSS(Primary Synchronization Signal)를 검색하는 단계; 및
    상기 동기 밴드를 통하여 상기 전용 MBMS용 PSS를 검출하는 단계를 포함하되,
    상기 동기 밴드와 상기 일반 밴드는 동일한 개수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌 및 동일한 길이의 OFDM 심벌을 포함하여 시간 영역에서 동일한 구조를 가지며,
    상기 동기 밴드와 상기 일반 밴드는 FDM(frequency division multiplexing) 방식을 사용하여 다중화되며,
    상기 전용 MBMS용 PSS로 사용되는 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스의 길이는 유니캐스트용 PSS로 사용되는 ZC 시퀀스의 길이보다 2배 길며, 작은 주파수 오프셋 민감도를 가지는 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 동기 밴드는 상기 전체 주파수 대역의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 전용 MBMS용 PSS에 할당되는 OFDM 심볼의 크기는 상기 동기 밴드 및 상기 일반 밴드에서 동일한 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 동기 밴드에서 상기 전용 MBMS용 PSS에 할당되는 OFDM 심볼의 크기는 상기 일반 밴드의 OFDM 심볼 크기의 1/2인 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 일반 밴드에서 상기 전용 MBMS용 PSS와 같은 시간 영역의 OFDM 심볼의 크기는 다른 OFDM 심볼 크기의 1/2인 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 동기 밴드 내에서 PSS의 대역폭은 상기 동기 밴드의 대역폭의 1/2인 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 전용 MBMS용 PSS를 검출한 후 P-BCH를 통하여 복수의 기지국이 동일하게 전송하는 브로드캐스팅 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 획득 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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