KR20110068740A - 상향링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위 조정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상향링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위 조정 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 제1 프레임의 레인징 탐색 시작점을 제1 시점으로 지정하고, 제2 프레임의 레인징 탐색 시작점을, 임의의 시점만큼 떨어진 지점에서 제1 시점을 뺀 만큼의 시점인 제2 시점으로 지정한다. 그리고 제1 시점 및 제2 시점을 미리 설정한 시간 주기로 변경하여 상향링크의 초기 레인징 시간 오차에 대한 탐색 범위를 조정한다.

Description

상향링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위 조정 방법 및 장치{Method and apparatus for mediation of searching range of initial ranging time error in up link}

본 발명은 상향링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위 조정 방법 및 장치에 관한 것이다.

OFDMA/TDD(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access/Time Division Duplex, 직교주파수분할 다중접속 방식/시분할 다중접속) 방식은 고속의 데이터 신호를 저속의 데이터 신호로 변환하여, 다수의 부반송파들로 이루어진 부채널들을 통해 단말로 전송하는 방식이다. 일반적으로 OFDMA/TDD 방식의 이동 무선 통신 시스템에서 하향 링크는 하나의 기지국에서 다수의 사용자들의 단말로 신호를 전송하는데, 여러 부채널들을 통해 각 사용자 데이터 신호를 할당하여 전송한다.

이때, 하향 링크의 경우에는 하나의 기지국에서 전송된 데이터 신호를 각각의 단말에서 수신하면, OFDM 한 심볼 내의 모든 부반송파들은 서로 동일한 시간 지연을 겪게 된다. 그리고 단말에 동시에 데이터 신호가 도달하여 부반송파들간 직교성이 유지된다. 그러나, 상향 링크의 경우에는 각 단말들 사이에 독립적인 전파 시간 지연과 위치적인 차이로 인하여, 기지국으로 도달하는 각 단말 데이터 신호들간의 절대적인 시간 동기가 일치하지 않는다.

이와 같이 상향 링크 방향으로 단말들간 절대적인 시간 동기가 일치하지 않으면, 복수의 단말들에서 올라오는 각 부채널들로 이루어진 OFDM 한 심볼은 부반송파들 사이에 신호 직교성이 파괴되어, 기지국에서 복조시 복원할 수 없는 데이터 신호의 손실을 가져올 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 상향 링크 레인징 절차를 통해 각각의 단말이 송신한 레인징 신호에 대해, 기지국은 기지국 기준 시간에 대한 시간 오차를 측정한다. 그리고 단말 송신 시간을 기지국 기준 시간에 맞추어 송신하도록 하여, 단말들의 전파 특성의 차이와 위치적인 차이로 인하여 발생되는 전파 시간 오차를 상쇄하도록 한다.

각의각 단말과 기지국 사이의 상향링크 시간 오차를 측정하기 위해서, 각각의 단말은 랜덤 레인징 코드를 생성하여 레인징 채널을 통해 기지국으로 송신한다. 이때, 레인징 채널을 통해 전달되는 여러 단말들의 레인징 코드는 각각 독립적인 랜덤 코드 특성을 가지고 기지국으로 송신된다.

또한, 무선 채널을 통해 기지국이 수신한 신호는 각 단말들의 독립적인 무선 채널 환경의 차이로 인하여 독립적인 시간 지연을 겪는다. 독립적인 시간 지연을 겪은 신호들은 기지국에서 원래 신호에서 위상이 변조된 형태로 나타난다. 기지국이 각 단말들의 상향링크 시간 오차를 측정하기 위해서, 기지국 레인징 수신 장치는 모든 랜덤 레인징 코드들의 상관값을 구하여 임계치를 비교함으로써, 각 단말의 기지국 기준 시간에 대한 시간 오차와 해당하는 레인징 코드를 찾는 과정을 수행한다.

여기서 일반적인 초기 레인징 검출 방식은 빠른 지연 및 늦은 지연에 대한 시간 오차 추정 범위가 한 심볼로 제안되는 단점이 있다. 이러한 단점은 종래의 이동 무선 통신 시스템이 더 큰 셀 반경을 커버하거나 다양한 셀 반경을 지원하는데 제한된다는 문제점이 있다. 따라서, 초기 레인징에서 시간 오차 측정 범위를 더 확장하거나 다양한 시간 오차 범위를 지원하기 위한 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상향 링크 초기 레인징 시간 오차 범위를 가변적으로 조정하여 다양한 셀 반경을 지원하는 초기 레인징 방법 및 그 장치를 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 상향링크의 초기 레인징 시간 오차에 대한 탐색 범위를 조정하는 방법은,

단말로부터 제1 레인징 코드를 수신하는 단계; 제2 레인징 코드를 생성하는 단계; 제1 프레임의 레인징 탐색 시작점을 제1 시작점으로 지정하는 단계; 제2 프레임의 레인징 탐색 시작점을, 임의의 시점만큼 떨어진 지점에서 상기 제1 시작점을 뺀 만큼의 시점인 제2 시작점으로 지정하는 단계; 상기 제1 레인징 코드, 제2 레인징 코드, 제1 시작점 및 제2 시작점을 토대로 타임 옵셋을 검출하여 타임 옵셋을 계산하는 단계; 및 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점을 미리 설정한 시간 주기로 변경하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상향링크 초기 레인징 수신 신호를 이용해 상향링크 시간 오차를 탐색하는데 있어서, 기지국에서 초기 레인징 탐색 시간 위치를 일정한 간격을 두고 프레임 단위로 주기적으로 변경함으로써 시간 오차의 탐색 범위를 확장할 수 있다.

도 1은 일반적인 상향링크 초기 레인징 구조 및 기준 타이밍을 나타낸 예시도이다.
도 2는 일반적인 상향링크 초기 레인징 탐색 방법 및 범위를 나타낸 예시도이다.
도 3a 내지 도 3c는 일반적인 탐색 시작점에 따른 초기 레인징 탐색 구간을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 탐색 방법 및 범위를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 처리 장치의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 처리 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 일반적인 상향 링크 초기 레인징 구조 및 기준 타이밍을 나타낸 예시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 상향 링크의 초기 레인징 구조 및 기지국 기준 시간은 연속하는 두 개의 심볼 시간(제1 T_sym, 제2 T_sym)동안 동안 단말기에서 기지국으로 초기 레인징 코드가 송신된다. 기지국에서는 두 개의 심볼 시간(제1 T_sym, 제2 T_sym) 동안 단말기에서 송신된 신호가 기지국 기준 시간을 기준으로 얼마간의 시간 오차가 발생하였는지 측정한다.

이와 같은 일반적인 상향 링크 초기 레인징 구조에서 초기 레인징을 탐색하는 방법 및 범위에 대하여 도 2를 참조로 설명한다.

도 2는 일반적인 상향 링크 초기 레인징 탐색 방법 및 범위를 나타낸 예시도이다.

도 2에는 기지국 기준 시간을 기준으로 여러 단말에서 송신된 신호가 얼마간의 시간 오차를 가지고 기지국에 도착하는지 측정하는 방법을 도시하였다. 도 2에 도시한 바와 같이 기지국 기준 시간을 기준으로 단말에서 기지국으로 송신한 초기 레인징 신호(210)가, 기준 신호보다 빠른 지연을 갖고 도착하는 레인징 신호(220)와 기준 신호보다 늦은 지연을 갖고 도착하는 레인징 신호(230)가 있다고 가정한다.

그러면 일반적인 초기 레인징 시간 오차 탐색 측정 기술에서는 기지국 기준 시간을 기준으로 T_sym/2만큼 떨어진 시간에서 초기 레인징 탐색을 시작하여 탐색 구간(T_sym) 만큼 탐색을 시작한다. 이 경우 측정 가능한 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위(T_{ranging _time_resolution})는 -T_sym/2≤T_{ranging _time_resolution}≤T_sym/2 범위로 제한된다. 이는 탐색 범위의 확장이 요구하는 환경에서는 기존의 초기 레인징 구조에서 T_sym을 확장하거나 더 늘려야만 한다.

다음은 초기 레인징 탐색 시작점에 따른 상향 링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 구간의 변화에 따라 탐색 시작점을 어디서부터 시작하느냐에 따른 상향 링크 초기 레인징 시간 오차 탐색 구간의 변화에 대하여, 도 3a 내지 도 3c를 참조로 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3c는 일반적인 탐색 시작점에 따른 초기 레인징 탐색 구간을 나타낸 예시도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 초기 레인징 탐색 시작점이 상향 링크 시작점을 기준을 △T만큼 떨어진 기준 시간에 초기 레인징 탐색 시작점을 잡았을 경우, 상향 링크 초기 레인징 탐색 가능 시간 오차 탐색 구간은 -T_sym+△T≤T_{ranging_time_resolution}≤△T가 된다.

그리고 도 3b에 도시된 바와 같이, 초기 레인징 탐색 시작점을 상향 링크 시작점을 기준으로 잡을 경우, 즉 △T가 0인 경우 상향 링크 초기 레인징 탐색 가능 시간 오차 탐색 구간은 -T_sym≤T_{ranging _time_resolution}≤0이 된다. 이는 상향 링크 시작 기준점을 기준으로 최대 T_sym 시간 만큼 빠른 지연을 갖고 도착하는 상향 링크 레인징 신호의 시간 오차를 측정할 수 있다. 그러나, 늦은 지연을 갖고 도착하는 상향 링크 레인징 신호에 대한 시간 오차를 측정할 수 없게 된다.

또한, 도 3c에 도시된 바와 같이 초기 레인징 탐색 시작점을 상향 링크 시작점을 기준으로 T_sym 시간 만큼 떨어진 시각을 상향 링크 초기 레인징 탐색 시작점으로 잡을 경우, 즉 △T가 T_sym인 경우, 초기 레인징 시간 오차 탐색 구간은 0≤T_{ranging_time_resolution}≤T_sym이 된다. 이는 상향 링크 시작 기준점을 기준으로 최대 T_sym 시간 만큼 늦은 지연을 갖고 도착하는 상향 링크 레인징 신호의 시간 오차는 측정할 수 있다. 그러나 빠른 지연을 갖고 도착하는 상향 링크 레인징 신호에 대한 시간 오차는 측정할 수 없게 된다.

즉, 탐색 가능한 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위는 T_sym 시간 만큼만 가능하고, 초기 레인징 탐색 시작점을 상향 링크 시작점을 기준으로 얼마간의 시간 간격을 두고 탐색 시작점을 잡느냐에 따라 시간 오차 탐색 구간을 변경할 수는 있지만, 탐색 범위를 변경할 수는 없게 된다. 따라서, 탐색 시작점을 특정한 위치에 고정하여 상향 링크 초기 레인징 탐색을 수행하면, 고정된 시간 오차 탐색 범위 내에서만 시간 오차를 측정할 수 밖에 없다.

따라서 상향 링크 초기 레인징 측정 기준점을 고정하지 않고 프레임 단위로 특정한 규칙에 의해 주기적으로 변경함으로써, 다양한 셀 환경에 따른 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위를 가변적으로 적용할 수 있고 레인징 시간 오차의 탐색 범위를 확장시킬 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 도 4를 참조로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 탐색 방법 및 범위를 나타낸 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 첫 번째 프레임에서는 △T에서 초기 레인징 탐색 시작점을 정하고, 두 번째 프레임에서는 T_sym-△T에서 초기 레인징 탐색 시작점을 정한다. 그리고 미리 설정한 시간을 주기로 초기 레인징 탐색 시작점을 변경하여, 초기 레인징 시간 오차 탐색 범위가 -T_sym+△T≤T_{ranging _time_resolution}≤T_sym-△T와 같이 확장될 수 있도록 한다.

이와 같이 초기 레인징을 처리할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 도 5 및 도 6을 참조로 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 처리 장치의 구조도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 처리 방법의 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초기 레인징 처리 장치(100)는 곱셈부(110), 탐색 시작점 선택부(120), 타임 옵셋 검출부(130) 및 타임 옵셋 계산부(140)를 포함한다.

곱셈부(110)는 수신 레인징 코드와 생성 레인징 코드를 곱한 코드값을 출력한다. 이때, 수신 레인징 코드는 단말에서 송신되는 송신 신호이고, 생성 레인징 코드는 기지국에서 자체적으로 생성되는 레인징 코드이다.

탐색 시작점 선택부(120)는 가변적으로 탐색 시작점을 선택한다. 이때 첫 번째 시작점은 △T, 두 번째 시작점은 T_sym-△T로 선택하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

타임 옵셋 검출부(130)는 탐색 시작점 선택부(120)에서 선택한 탐색 시작점, 곱셈부(110)에서 출력된 코드값 및 임계값을 토대로 타임 옵셋을 검출한다. 즉, 탐색 시작점, 수신 레인징 코드와 생성 레인징을 곱해서 생성된 코드값에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하여 최대 값을 찾고, 이를 임계값과 비교하여 최대 값에 해당하는 타임 옵셋 값을 찾는다.

타임 옵셋 계산부(140)는 탐색 시작점 선택부(120)에서 선택한 탐색 시작점과 타임 옵셋 검출부(130)에서 검출한 타임 옵셋을 토대로 타임 옵셋을 계산한다. 즉, 탐색 시작점을 이용하여 실질적인 타임 옵셋 값을 찾는다. 계산된 타임 옵셋 값과 곱셈부(110)에서 계산된 코드값은 상위 계층인 MAC 계층으로 전달된다.

이와 같은 구조로 이루어진 초기 레인징 처리 장치에서 초기 레인징을 처리하는 방법에 대하여 도 6에 도시된 바를 참조로 설명하면, 먼저 기지국은 단말로부터 제1 레인징 코드를 수신하는데(S100) 이를 수신 레인징 코드라 지칭한다. 그리고 기지국은 자체적으로 제2 레인징 코드를 생성하는데(S110) 이를 생성 레인징 코드라 지칭한다.

그리고 나서 제1 탐색 시작점과 제2 탐색 시작점을 지정한다(S120, S130). 본 발명의 실시예에서는 탐색 시점을 지정할 때 첫 번째 프레임에서는 △T에서 초기 레인징 탐색 시작점(제1 탐색 시작점)을 정하고, 두 번째 프레임에서는 T_sym-△T에서 초기 레인징 탐색 시작점(제2 탐색 시작점)을 정하는 것을 예로 하여 설명하나 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

S120 및 S130 단계를 통해 제1 탐색 시작점과 제2 탐색 시작점을 선택하면, 타임 옵셋 검출기(130)는 임계값, 수신 레인징 코드와 생성 레인징 코드를 곱해서 생성된 값, 제1 탐색 시작점 및 제2 탐색 시작점을 토대로 타임 옵셋을 검출한다(S140). 이때, 수신 레인징 코드와 생성 레인징 코드를 곱해서 생성된 값은 타임 옵셋 검출기(130)의 앞단에 위치한 곱셈기(110)에서 계산되어 전달된다.

S140 단계에서 검출된 타임 옵셋은 타임 옵셋 계산기(140)로 전달되고, 타임 옵셋 계산기(140)는 탐색 시작점 선택부(120)에서 선택한 탐색 시작점과 타임 옵셋을 토대로 타임 옵셋을 계산한다(S150). 이렇게 계산된 타임 옵셋 값과 레인징 코드 값은 상위 계층인 MAC 계층으로 전달되어 초기 레인징이 처리된다(S160).

그 후, 미리 설정한 시간이 초과되었는지 판단하여(S170), 시간이 초과되었다면 S120 단계 이후의 절차를 반복하여 수행한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 상향링크의 초기 레인징 시간 오차에 대한 탐색 범위를 조정하는 방법에 있어서,
   단말로부터 제1 레인징 코드를 수신하는 단계;
   제2 레인징 코드를 생성하는 단계;
   제1 프레임의 레인징 탐색 시작점을 제1 시작점으로 지정하는 단계;
   제2 프레임의 레인징 탐색 시작점을, 임의의 시점만큼 떨어진 지점에서 상기 제1 시작점을 뺀 만큼의 시점인 제2 시작점으로 지정하는 단계;
   상기 제1 레인징 코드, 제2 레인징 코드, 제1 시작점 및 제2 시작점을 토대로 타임 옵셋을 검출하여 타임 옵셋을 계산하는 단계; 및
   상기 제1 시점 및 상기 제2 시점을 미리 설정한 시간 주기로 변경하는 단계
   를 포함하는 레인징 시간 오차 탐색 범위 조정 방법.

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