KR20190052649A - 통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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KR20190052649A
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장갑석
이문식
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한국전자통신연구원
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Abstract

통신 시스템에서 동기 신호의 송신 방법이 개시된다. 베이스 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 베이스 시퀀스의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성하는 단계; 및 상기 베이스 시퀀스 및 상기 변형 시퀀스를 포함하는 상기 동기 신호를 주파수 대역을 통해 전송하는 단계를 포함하며, 상기 베이스 시퀀스와 상기 변형 시퀀스는 각각 상기 주파수 대역 중에서 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 제1 주파수 영역 또는 상기 DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 제2 주파수 영역 중에서 하나의 주파수 영역에 매핑되는것을 특징으로 한다. 따라서 통신 시스템의 동기와 셀 ID의 추정 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SYNCHRONIZING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 동기 신호의 송수신 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로 주파수 오프셋이 존재하는 통신 시스템에서 동기를 효율적으로 추정하기 위한 동기 신호의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
기지국과 통신을 수행하기 위해 단말은 망 내의 셀(Cell)을 탐색할 수 있다. 기지국은 동기 추정을 위한 베이스 시퀀스를 포함하는 동기 신호를 전송할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 동기 신호를 수신함으로써 시간/주파수 동기를 획득할 수 있다. 예를 들어, 단말은 동기 신호의 수신 상관도를 측정함으로써 시간 동기를 추정할 수 있다. 동기 신호의 수신 상관도를 측정하기 위해, 단말은 복소 연산을 수행할 수 있다. 이러한 복소 연산에 의해 동기 추정 방법의 복잡도가 높아질 수 있다.
또한 통신 시스템에서 기지국의 송신 신호의 주파수와 단말의 수신 신호 주파수의 오차인 주파수 오프셋은 기지국의 동기 신호에 영향을 미칠 수 있다. 종래의 동기 신호에 기초한 동기 추정 방법은 동기 신호의 주파수 오프셋이 클수록 단말의 동기 추정 성능이 열화되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 주파수 오프셋이 존재하는 통신 시스템에서 단말의 동기 추정 성능을 향상시키기 위한 동기 신호의 송수신 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송신 신호의 설계 방법은, 베이스 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 베이스 시퀀스의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성하는 단계; 및 상기 베이스 시퀀스 및 상기 변형 시퀀스를 포함하는 상기 동기 신호를 주파수 대역을 통해 전송하는 단계를 포함하며, 상기 베이스 시퀀스와 상기 변형 시퀀스는 각각 상기 주파수 대역 중에서 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 제1 주파수 영역 또는 상기 DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 제2 주파수 영역 중에서 하나의 주파수 영역에 매핑되는것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 동기 신호를 송수신하는 방법의 기지국은 베이스 시퀀스와 베이스 시퀀스의 극성이 반전된 변형 시퀀스를 포함하는 동기 신호를 송신할 수 있다.
본 발명에 따른 동기 신호를 송수신 하는 방법의 단말은 베이스 시퀀스와 변형 시퀀스를 포함하는 동기 신호에 기초하여 향상된 성능으로 동기를 추정할 수 있다.
도 1은 통신 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 네트워크에서 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 무선 프레임의 슬롯에 시퀀스 엘리먼트를 매핑하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제4 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제5 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9는 제어 시퀀스 및 데이터 시퀀스 매핑 방법의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 SSS 시퀀스 매핑 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 11은 SSS 시퀀스 매핑 방법의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 네트워크에서 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
LTE 통신 시스템에서 하나의 무선 프레임은 10개의 서브프레임들로 구성될 수 있고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯들로 구성될 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수개의 OFDM 심볼들을 가질 수 있고, 주파수 영역에서 복수개의 부반송파들을 포함할 수 있다. 예를 들어 하나의 슬롯은 6개(Extended Cyclic Prefix인 경우) 또는 7개(Normal Cyclic Prefix인 경우)의 OFDM 심볼들을 가질 수 있고, 주파수 영역에서 12개의 부반송파들을 가질 수 있다. 하나의 슬롯으로 정의되는 시간-주파수 영역을 자원 블록(Resource Block, RB)라고 부를 수 있다.
서브프레임은 제어 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 제어 영역에는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)가 할당될 수 있다. 데이터 영역에는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당될 수 있다.
서브프레임 중 일부는 스페셜 서브프레임일 수 있다. 스페셜 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)를 포함할 수 있다. DwPTS는 단말의 시간 및 주파수 동기 추정 및 셀 탐색에 활용할 수 있다. GP는 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 발생하는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
셀 ID 추정 및 시간/주파수 동기에 필요한 정보인 동기 신호는 DwPTS에 매핑될 수 있다. 동기 신호는 프라이머리 동기 신호(Primary Synchronizing Signal: PSS)과 세컨더리 동기 신호(Secondary Synchronizing Signal: SSS)을 포함할 수 있다.
기지국과 통신을 수행하기 위해 단말은 기지국으로부터 수신한 하향링크 신호의 동기 신호로부터 시간 및 주파수 동기를 획득할 수 있다. PSS는 OFDM 심볼 동기와 같은 시간 동기 정보, 주파수 동기 정보 및 그룹 내의 셀 ID 정보를 지시할 수 있고, SSS는 프레임 동기 및 셀 그룹 ID 정보를 지시할 수 있다.
PSS는 하나의 서브프레임 중 2개의 OFDM 심볼에 매핑될 수 있고, SSS는 PSS가 매핑되지 않은 하나의 서브프레임 중 2개의 OFDM 심볼에 매핑될 수 있다. 그리고 셀의 분할 방식에 따라 프레임 내의 PSS 및 SSS의 시간 영역상의 위치는 다를 수 있다.
구체적으로, FDD(Frequency Division Duplex)의 경우, PSS는 서브프레임 0번과 5번의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 매핑되어 전송될 수 있다. 그리고 SSS는 서브프레임 0번과 5번의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에 매핑되어 전송될 수 있다. TDD(Time Division Duplex)의 경우 PSS는 서브프레임 1번과 6번의 세 번째 심볼에 매핑되어 전송될 수 있다. 그리고 SSS는 서브프레임 0번과 5번의 마지막 심볼에 매핑되어 전송될 수 있다.
도 3은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이고, 도 4는 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3과 도 4를 참조하면 무선 프레임의 슬롯에 PSS의 시퀀스를 매핑하는 방식은 다음과 같다. 도 3과 도 4에서의 PSS는 가용 주파수 자원인 복수개의 부반송파들을 점유할 수 있다. PSS가 사용할 수 있는 총 부반송파의 개수는
Figure pat00001
으로 표현될 수 있다.
기지국은 무선 프레임의 하나의 슬롯에 PSS의 시퀀스를 매핑할 수 있다. 이 때 PSS의 시퀀스의 길이는
Figure pat00002
로 표현될 수 있다. PSS의 시퀀스 길이
Figure pat00003
는 슬롯의 총 주파수 자원의 개수
Figure pat00004
와 동일할 수 있으며, 슬롯의 총 주파수 자원의 개수
Figure pat00005
보다 작을 수 있다.
구체적으로 기지국은 슬롯의 전체 대역의 한 가운데 위치한
Figure pat00006
개의 부반송파에 PSS를 매핑할 수 있다. 예를 들어 PSS가 길이 63의 시퀀스인 경우 기지국은 슬롯의 가운데에 위치하는 63개의 부반송파에 PSS를 매핑할 수 있다. 이 때 기지국은 슬롯의 전체 대역 중 PSS가 매핑되지 않은 부반송파에 0을 할당할 수 있다.
슬롯의 복수개의 부반송파들 중 하나는 DC(Direct Carrier) 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 슬롯의 복수개의 부반송파들 중 중심 주파수(
Figure pat00007
)를 가지는 부반송파일 수 있다. 기지국은 DC 부반송파에 PSS의 시퀀스의 엘리먼트를 매핑할 수 있으며, 매핑하지 않을 수도 있다. 도 3의 실시예는 DC 부반송파에 하나의 시퀀스 엘리먼트가 매핑된 경우이며, 도 4의 실시예는 DC 부반송파에 시퀀스 엘리먼트가 매핑되지 않은 경우일 수 있다.
슬롯의 주파수 영역에 매핑되는 PSS 시퀀스는 복소 시퀀스의 형태일 수 있으며, 이진 시퀀스의 형태일 수 있다. 다만 PSS 시퀀스의 형태는 본 명세서에 기재된 범위에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 슬롯의 주파수 영역에 매핑되는 PSS 시퀀스는 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스일 수 있다. 복수개의 부반송파들에 매핑되는 PSS 시퀀스는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00008
수학식 1에서 u는 PSS 시퀀스의 시퀀스 인덱스를 지시하고, k는 PSS 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트 인덱스를 지시할 수 있다.
도 3을 참조하면 기지국은 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파에
Figure pat00009
을 매핑하고 주파수가 낮은 순서대로
Figure pat00010
까지 매핑할 수 있다. 또는 기지국은 DC 부반송파에
Figure pat00011
을 매핑하고 주파수가 낮은 순서대로
Figure pat00012
까지 매핑한 후 나머지 시퀀스 엘리먼트를 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파부터 순서대로 매핑할 수 있다.
도 4를 참조하면 기지국은 슬롯의 부반송파 중 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파에
Figure pat00013
을 매핑하고 DC 부반송파를 제외한 부반송파에 순차적으로
Figure pat00014
까지 매핑할 수 있다. 또한 기지국은 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 부반송파 중 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파에
Figure pat00015
을 매핑하고 순차적으로
Figure pat00016
까지 매핑한 후 나머지 시퀀스 엘리먼트를 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파로부터 순서대로 매핑할 수 있다.
기지국은 동기 신호의 베이스 시퀀스를 매핑하여 전송할 수 있고, 동기 신호를 수신한 단말은 동기 신호의 수신 상관치를 측정할 수 있다. 동기 신호와 셀 ID의 상관치를 측정한 결과 단말은 상관치가 가장 높은 값을 가질 때의 샘플 타임 오프셋(Sample Time Offset: STO)을 시간 동기 점으로 간주할 수 있다.
종래의 기술의 문제점은 무선 신호의 주파수 오프셋이 심할 경우 동기 추정 성능이 저하될 수 있다는 점이다.
또한 부반송파에 복소 시퀀스가 매핑된 경우, 동기 신호를 수신한 단말은 동기 신호의 시퀀스에 복소 곱 연산을 수행하여 동기 신호의 수신 상관치를 측정할 수 있다. 단말은 신호의 동기 신호의 수신 상관치를 측정하기 위해 복소 연산과 같은 복잡한 연산을 수행하게 될 수 있음을 의미한다.
도 5는 무선 프레임의 슬롯에 시퀀스 엘리먼트를 매핑하는 방법을 도시한 순서도이고, 도 6 내지 도 8은 PSS 시퀀스 매핑 방법의 제3 내지 제5 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면 본 발명에 따른 PSS의 시퀀스를 매핑하는 방식은 다음과 같다.
PSS가 매핑되는 슬롯의 복수개의 부반송파들 중 하나는 DC 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 시퀀스 엘리먼트가 매핑되지 않은 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 복수개의 부반송파 중 중심 주파수(
Figure pat00017
)를 가지는 부반송파일 수 있다.
동기 신호가 매핑되는 무선 프레임의 슬롯은 2개의 주파수 영역(예를 들어, 제1 주파수 영역, 제2 주파수 영역)들로 구분될 수 있다. 복수개의 부반송파들은 DC 부반송파를 기준으로 구분될 수 있다. 예를 들어 기지국은 복수개의 부반송파들 중 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 부반송파들의 집합을 제1 주파수 영역으로 정의하고, DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 부반송파들의 집합을 제2 주파수 영역으로 정의할 수 있다.
제1 주파수 영역의 부반송파 개수와 제2 주파수 영역의 부반송파 개수는 동일할 수 있다. 예를 들어 제1 주파수 영역의 부반송파 개수가 베이스 시퀀스의 길이인
Figure pat00018
일 경우, 제2 주파수 영역의 부반송파 개수 역시
Figure pat00019
일 수 있다.
PSS는 복수개의 시퀀스들이 결합된 형태일 수 있다. PSS를 구성하는 복수개의 시퀀스 중 하나는 베이스 시퀀스
Figure pat00020
일 수 있다. 기지국은 무선 프레임의 슬롯에 베이스 시퀀스
Figure pat00021
를 매핑할 수 있다(S510). 기지국은 슬롯의 두 주파수 영역 중 하나에 베이스 시퀀스를 매핑할 수 있다. 예를 들어 기지국은 슬롯의 주파수 영역 중 제1 주파수 영역의 부반송파에 베이스 시퀀스를 매핑할 수 있다(S510).
PSS를 구성하는 베이스 시퀀스는 복소 시퀀스일 수 있으며, 복소 시퀀스는 ZC 시퀀스일 수 있다. 베이스 시퀀스가 ZC 시퀀스일 경우, PSS를 구성하는 베이스 시퀀스
Figure pat00022
는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00023
도 5와 수학식 2에서, V는 베이스 시퀀스의 시퀀스 인덱스를 의미하고 k는 베이스 시퀀스의 엘리먼트 인덱스를 의미하며,
Figure pat00024
는 베이스 시퀀스의 길이를 의미할 수 있다.
기지국은 베이스 시퀀스의 각각의 엘리먼트를 슬롯의 부반송파의 주파수 크기에 따라서 매핑할 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00025
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 큰 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00026
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 작은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다.
PSS는 베이스 시퀀스 와 변형 시퀀스
Figure pat00028
가 결합된 구성일 수 있다. 기지국은 베이스 시퀀스에 기초하여 베이스 시퀀스와 별도의 시퀀스인 변형 시퀀스
Figure pat00029
를 생성할 수 있다(S520). 기지국은 미리 설정된 연산을 수행하여 베이스 시퀀스
Figure pat00030
의 시퀀스 엘리먼트로부터 변형 시퀀스
Figure pat00031
의 시퀀스 엘리먼트를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변형 시퀀스
Figure pat00032
를 생성하기 위하여 기지국은 베이스 시퀀스
Figure pat00033
엘리먼트의 실수부 및 허수부 중 적어도 하나의 극성을 반전할 수 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 3]의 연산을 수행하여 베이스 시퀀스로부터 변형 시퀀스를 생성할 수 있다(S520). 수학식 3 내지 4의 * 연산자는 conjugate 연산자를 의미한다.
Figure pat00034
도 6의 실시예의 경우, 기지국은 베이스 시퀀스 엘리먼트 각각의 허수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다(S520). 위와 같이 설계된 동기 신호는 시간 영역 상에서 실수부 만으로 구성된 신호일 수 있다.
도 7의 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 4]의 연산을 수행하여 베이스 시퀀스로부터 변형 시퀀스를 생성할 수 있다(S520).
Figure pat00035
도 7의 실시예의 경우, 기지국은 베이스 시퀀스의 엘리먼트의 실수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다(S520). 위와 같이 설계된 동기 신호는 시간 영역 상에서 허수부 만으로 구성된 신호일 수 있다.
도 8의 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 5]의 연산을 수행하여 베이스 시퀀스로부터 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure pat00036
도 8의 실시예의 경우, 기지국은 베이스 시퀀스의 엘리먼트의 실수부와 허수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
*기지국은 무선 프레임의 슬롯의 부반송파에 변형 시퀀스
Figure pat00037
를 매핑할 수 있다(S530). 구체적으로 기지국은 슬롯의 부반송파 중 베이스 시퀀스가 매핑되지 않은 주파수 영역에 변형 시퀀스를 매핑할 수 있다. 베이스 시퀀스가 주파수 대역 중 제1 주파수 영역에 매핑된 경우, 기지국은 주파수 대역 중 제2 주파수 영역에 변형 시퀀스
Figure pat00038
를 매핑할 수 있다(S530).
기지국이 제2 주파수 영역에 변형 시퀀스를 매핑하는 경우, 기지국은 베이스 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트 인덱스와 변형 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트 인덱스가 DC 부반송파를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 변형 시퀀스를 매핑할 수 있다(S530).
예를 들어,
Figure pat00039
는 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 큰 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00040
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 작은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다. 이 경우
Figure pat00041
는 제2 주파수 영역의 부반송파 중 가장 작은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00042
은 제2 주파수 영역의 부반송파 중 가장 큰 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다.
한 셀 내에서 한 무선 프레임 내의 두 개의 PSS는 서로 동일할 수 있다. 한 셀의 PSS는 셀의 물리계층 셀 ID에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.
단말은 PSS의 베이스 시퀀스 및 변형 시퀀스와 셀 ID의 상관 특성 수준이 기 설정된 조건을 충족하는 시퀀스를 선택하여 셀 ID 와 대응되도록 매핑할 수 있다. 예를 들어 베이스 시퀀스의 상관 특성 수준을 기준으로 시퀀스 인덱스 v=0,1,2 인 3개의 시퀀스가 결정된 경우, 시퀀스 인덱스 v=0 인 시퀀스에 제1 셀 그룹 ID를 매핑할 수 있다. 단말은 시퀀스 인덱스가 v=1 인 베이스 시퀀스에 제2 셀 그룹 ID를 매핑할 수 있으며, 시퀀스 인덱스가 v=2 인 베이스 시퀀스에 제3 셀 그룹 ID를 매핑할 수 있다.
도 5에 개시된 무선 프레임의 슬롯에 시퀀스를 매핑하는 방법은 PSS를 매핑하는 용도로 제한되지 않을 수 있다.
도 9는 제어 시퀀스 및 데이터 시퀀스를 매핑한 일 실시예를 도시한 개념도이다. 도 5와 도 9를 참조하면 본 발명에 따라서 신호의 제어 영역 및 데이터 영역의 슬롯에 시퀀스를 매핑하는 방식은 다음과 같다.
PDCCH 및 PDSCH의 복수개의 부반송파들 중 하나의 부반송파는 DC 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 제어 영역 및 데이터 영역의 복수개의 부반송파 중 중심 주파수를 가지는 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 시퀀스 엘리먼트가 매핑되지 않은 부반송파일 수 있다.
신호가 매핑되는 주파수 대역은 2개의 주파수 영역(예를 들어, 제1 주파수 영역, 제2 주파수 영역)들로 구분될 수 있다. 복수개의 부반송파들은 DC 부반송파를 기준으로 구분될 수 있다. 예를 들어 기지국은 복수개의 부반송파들 중 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 부반송파들의 집합을 제1 주파수 영역으로 정의하고, DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 부반송파들의 집합을 제2 주파수 영역으로 정의할 수 있다.
제1 주파수 영역의 부반송파 개수와 제2 주파수 영역의 부반송파 개수는 동일할 수 있다. 예를 들어 제1 주파수 영역의 부반송파 개수가 제어 및 데이터 시퀀스의 길이인
Figure pat00043
일 경우, 제2 주파수 영역의 부반송파 개수 역시
Figure pat00044
일 수 있다.
기지국은 제어 영역에 제어 시퀀스
Figure pat00045
를 매핑할 수 있으며, 제어 영역 중 하나의 주파수 영역에 제어 시퀀스를 매핑할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제어 영역의 제1 주파수 영역에 제어 시퀀스를 매핑할 수 있다.
기지국은 데이터 영역에 데이터 시퀀스
Figure pat00046
를 매핑할 수 있으며, 데이터 영역 중 하나의 주파수 영역에 데이터 시퀀스를 매핑할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 데이터 영역의 제1 주파수 영역에 데이터 시퀀스를 매핑할 수 있다.
제어 영역에 매핑되는 제어 시퀀스는 복소 시퀀스일 수 있으며, 이진 시퀀스일 수 있다. 또한 데이터 영역에 매핑되는 데이터 시퀀스는 복소 시퀀스일 수 있으며, 이진 시퀀스일 수 있다. 다만, 제어 시퀀스는 명세서에 기재된 범위에 한정되지 아니하며, 이는 데이터 시퀀스에도 해당된다.
아래에서는 제어 영역에 매핑되는 제어 시퀀스가 복소 시퀀스인 경우를 가정하여 설명한다.
제어 시퀀스의 각각의 시퀀스 엘리먼트는 부반송파의 주파수에 따라 매핑될 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00047
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00048
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 낮은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다.
기지국은 제어 시퀀스에 기초하여 제어 시퀀스와 별도의 시퀀스인 변형 시퀀스
Figure pat00049
를 생성할 수 있다. 기지국은 미리 설정된 연산을 수행하여 제어 시퀀스
Figure pat00050
의 시퀀스 엘리먼트로부터 변형 시퀀스
Figure pat00051
의 시퀀스 엘리먼트를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변형 시퀀스
Figure pat00052
를 생성하기 위하여 기지국은 제어 시퀀스
Figure pat00053
의 시퀀스 엘리먼트의 실수부 및 허수부 중 적어도 하나의 극성을 반전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 6]의 연산을 수행하여 제어 시퀀스로부터 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure pat00054
기지국은 제어 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트의 허수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다. 위와 같이 설계된 주파수 영역 제어 신호 및 데이터 신호의 시간 영역 상에서 실수부 만을 가지는 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 7]의 연산을 수행하여 제어 시퀀스부터 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure pat00055
기지국은 제어 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트의 실수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다. 위와 같이 설계된 주파수 영역 제어 신호 및 데이터 신호는 시간 영역 상에서 허수부 만을 가지는 신호일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국은 [수학식 8]의 연산을 수행하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure pat00056
기지국은 제어 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트의 실수부와 허수부의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성할 수 있다.
기지국은 슬롯의 복수개의 부반송파에 변형 시퀀스
Figure pat00057
를 매핑할 수 있다. 구체적으로 기지국은 제어 시퀀스가 매핑되지 않은 주파수 영역에 변형 시퀀스를 매핑할 수 있다. 제어 데이터 시퀀스가 제1 주파수 영역에 매핑된 경우, 기지국은 슬롯의 부반송파 중 제2 주파수 영역에 변형 시퀀스
Figure pat00058
를 매핑할 수 있다.
기지국이 제2 주파수 영역에 변형 시퀀스를 매핑하는 경우, 기지국은 제어 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트 인덱스와 변형 시퀀스의 시퀀스 엘리먼트 인덱스가 DC 부반송파를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 제2 주파수 영역에 변형 시퀀스를 매핑할 수 있다.
예를 들어,
Figure pat00059
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 큰 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00060
은 제1 주파수 영역의 부반송파 중 가장 작은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다. 이 경우
Figure pat00061
은 제2 주파수 영역의 부반송파 중 가장 작은 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있으며,
Figure pat00062
은 제2 주파수 영역의 부반송파 중 가장 큰 주파수를 가지는 부반송파에 매핑될 수 있다.
본 명세서에서는 제어 영역에 제어 시퀀스를 매핑하는 방법을 기재하였으나, 위 내용은 데이터 시퀀스를 매핑하는 방법에 적용할 수 있음은 자명할 것이다. 또한 본 명세서에 기재된 시퀀스를 매핑하는 방법은 제어 시퀀스 및 데이터 시퀀스뿐만 아니라 다른 시퀀스를 매핑하는 데에 적용할 수 있음 역시 자명할 것이다.
도 10은 SSS 시퀀스 엘리먼트를 매핑하는 방법을 도시한 순서도이고 도 11은 SSS의 시퀀스 엘리먼트를 매핑한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10 및 도 11에 따르면 기지국은 무선 프레임의 하나의 슬롯에 다음과 같이 SSS의 시퀀스를 매핑할 수 있다.
SSS가 매핑되는 슬롯의 부반송파들 중 하나의 부반송파는 DC 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 슬롯의 부반송파들 중 중심주파수를 가지는 부반송파일 수 있다. DC 부반송파는 시퀀스 엘리먼트가 매핑되지 않은 부반송파일 수 있다.
기지국은 슬롯의 부반송파들에 SSS의 시퀀스
Figure pat00063
를 매핑할 수 있다(S1050).
Figure pat00064
는 서로 다른 복수개의 시퀀스들이 결합된 구성일 수 있다. 구체적으로
Figure pat00065
복수개의 시퀀스들의 수학적 곱셈으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른
Figure pat00066
는 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00067
수학식 9에 따르면
Figure pat00068
는
Figure pat00069
시퀀스,
Figure pat00070
시퀀스 및
Figure pat00071
시퀀스의 수학적 결합으로 생성될 수 있다.
기지국은
Figure pat00072
시퀀스를 생성할 수 있다(S1010). SSS 시퀀스의
Figure pat00073
시퀀스는 이진 골드 시퀀스일 수 있다. SSS 시퀀스의 이진 골든 시퀀스는 사이클릭 확장된(cyclic-extended) 시퀀스일 수 있다. 예를 들어 SSS 시퀀스의
Figure pat00074
시퀀스는 길이가 61인 이진 골드 시퀀스 중 하나의 엘리먼트가 사이클릭 확장되어 길이가 62인 시퀀스일 수 있다.
이진 골드 시퀀스의 시퀀스 인덱스 x는 셀 ID를 구분할 수 있다. 구체적으로 시퀀스 인덱스 x는 셀 그룹 ID를 구분할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 시퀀스 인덱스 x는 56개의 셀 그룹 ID를 구분할 수 있다.
기지국은
Figure pat00075
시퀀스를 생성할 수 있다(S1020). SSS 시퀀스의
Figure pat00076
시퀀스는 Hadamard 시퀀스일 수 있다. SSS 시퀀스의 Hadamard 시퀀스는 시퀀스 엘리먼트의 일부가 제외(truncated)된 시퀀스일 수 있다. 예를 들어, SSS 시퀀스의 Hadamard 시퀀스는 길이 64의 시퀀스 중 마지막 2개의 시퀀스 엘리먼트가 삭제된 길이가 62인 시퀀스일 수 있다.
Hadamard 시퀀스의 시퀀스 인덱스 q는 셀 그룹 ID를 구분할 수 있다. 구체적으로 시퀀스 인덱스 q는 셀 그룹 ID를 구분할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 시퀀스 인덱스 q는 3개의 셀 그룹 ID를 구분할 수 있다.
Hadamard 시퀀스의 시퀀스 인덱스 z는 서로 다른 동기 신호를 구별하는데 사용될 수 있다. 단말이 프레임 내 2 이상의 동기 신호를 수신한 경우 단말은 시퀀스 인덱스 z를 기준으로 2 이상의 동기 신호 중 적합한 동기 신호를 구별할 수 있다. 예를 들어, 단말은 SSS의 시퀀스 인덱스 z를 기준으로 0번 서브프레임과 5번 서브프레임에 매핑된 SSS를 구분할 수 있다. 이를 통해 단말은 두 가지 서브프레임 중 시작지점 프레임을 획득할 수 있다.
시퀀스 인덱스 z는 Hadamard 시퀀스가 지시하는 물리 ID를 증가시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 인덱스 쌍 (q,z)가 (0,0)에 Hadamard 시퀀스 중
Figure pat00077
을 매핑할 때, (q,z)가 (0,1)에 Hadamard 시퀀스 중
Figure pat00078
을 매핑할 수 있다.
기지국은
Figure pat00079
시퀀스를 생성할 수 있다(S1020). SSS 시퀀스의
Figure pat00080
은 푸리에 급수 시퀀스일 수 있다. 푸리에 급수 시퀀스
Figure pat00081
는 인접 셀간 간섭을 평준화하기 위한 스크램블링을 수행할 수 있다. SSS 시퀀스의 푸리에 급수 시퀀스
Figure pat00082
은 다음 식과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00083
수학식 10의 푸리에 급수 시퀀스의 시퀀스 인덱스 p는 도 6 내지 도 8의 PSS 시퀀스의 시퀀스 인덱스 v와 매핑될 수 있다. 예를 들어, PSS의 시퀀스 인덱스 v가 0일 경우, 푸리에 시퀀스
Figure pat00084
의 시퀀스 인덱스 p 역시 0일 수 있다.
수학식 10의 푸리에 시퀀스의
Figure pat00085
는 PSS 시퀀스의 시퀀스 인덱스 v와 일대일 대응관계일 수 있다. 예를 들어 시퀀스 인덱스 v가 각각 0,1,2 일 경우 푸리에 시퀀스
Figure pat00086
는 각각 0, 16, 48일 수 있다. 시퀀스 인덱스 v에 대응되는
Figure pat00087
의 값은 푸리에 시퀀스의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다.
기지국은
Figure pat00088
시퀀스,
Figure pat00089
시퀀스 및
Figure pat00090
시퀀스를 결합하여
Figure pat00091
시퀀스를 생성할 수 있다(S1040).
기지국은 부반송파의 주파수에 따라 슬롯에 SSS 시퀀스를 매핑할 수 있다(S1050). 구체적으로 기지국은 SSS가 매핑되는 슬롯의 전체 대역의 한 가운데에 SSS 시퀀스를 매핑할 수 있다. 예를 들어 SSS 시퀀스가 길이 63의 시퀀스인 경우 기지국은 슬롯의 부반송파들 중 가운데에 위치하는 63개의 부반송파에 SSS 시퀀스를 매핑할 수 있다.
예를 들어 기지국은 슬롯 중 가장 높은 주파수를 가지는 부반송파에
Figure pat00092
을 매핑할 수 있고 DC 부반송파를 제외한 부반송파에 순차적으로
Figure pat00093
시퀀스의 엘리먼트를 매핑할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 기지국은 DC 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 부반송파 영역에
Figure pat00094
부터
Figure pat00095
까지의 시퀀스 엘리먼트를 순차적으로 매핑할 수 있고 DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 부반송파 영역에
Figure pat00096
부터
Figure pat00097
까지 순차적으로 시퀀스 엘리먼트를 할당할 수 있다.
프레임 동기용 시퀀스 인덱스인 z와 스크램블링용 시퀀스 인덱스인 q를 제외한 시퀀스 인덱스 x와 q에 기초하여 구별 가능한 셀 그룹 ID(Physical Cell Group ID: PCGI)는 168개일 수 있다. PCGI로부터
Figure pat00098
의 시퀀스 인덱스 x와 q는 수학식 11에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00099
수학식 11에서 mod(y, 56)은 y를 56으로 나누었을 때의 나머지를 의미하는 모듈로 연산자이며, [y]는 y의 정수부를 의미하는 연산자이다.
도 5 및 도 10을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 신호를 수신한 단말이 동기를 추정하는 방법은 다음과 같다.
단말이 PSS 및 SSS를 포함하는 동기 신호로부터 시간 동기 및 주파수 동기와 셀 ID 정보를 획득하는 방법은 PSS로부터 그룹 내 셀 ID를 획득하는 단계와 SSS로부터 셀 그룹 ID를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 LTE 무선 통신에서 단말이 구별할 셀 ID의 총 개수는 504개일 수 있다. 단말은 PSS로부터 특정 셀 그룹 내의 셀 ID를 획득하는 단계에서 3개의 셀 ID 중 하나를 결정할 수 있다. 또한 단말은 SSS로부터 셀 그룹 ID를 획득하는 단계에서 168개의 셀 그룹 ID 중 하나를 결정할 수 있다.
PSS로부터 셀 ID를 획득하는 단계는 셀 ID와 PSS의 상관치를 특정하는 단계(S540)와 시간 동기를 추정하는 단계(S550)을 포함할 수 있다. 단말은 PSS로부터 셀 ID를 획득하는 단계에서 그룹 내 셀 ID 정보를 획득할 수 있다.
SSS로부터 물리ID를 획득하는 단계는 PSS로부터 셀 ID를 획득하는 단계에서 획득한 시간 동기를 기초로 SSS의 시작 지점을 추정할 수 있다. 예를 들어 단말은 PSS로부터 셀 ID를 획득하는 단계에서 획득한 STO 값에 기초하여 SSS가 기록된 0번 서브프레임 또는 5번 서브프레임 중에서 하나의 서브프레임을 SSS의 시작 지점으로 추정할 수 있다.
SSS로부터 물리ID를 획득하는 단계에서 단말은
Figure pat00100
를 구성하는 복수개의 시퀀스 각각을 복호화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, SSS로부터 물리 ID를 획득하는 단계에서 단말은 푸리에 시퀀스 복호화 단계(S1060), Hadamard 시퀀스 복호화 단계(S1070) 및 이진 골드 시퀀스 복호화 단계(S1080)를 수행하여 셀 ID를 추정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단말이 동기 신호로부터 시간 동기 및 주파수 동기와 셀 ID 정보를 획득하는 방법은 SSS로부터 셀 그룹 ID와 그룹 내 셀 ID를 획득할 수 있다.
단말은 SSS를 수신하여 SSS의 푸리에 시퀀스를 복호화할 수 있다(S1060). SSS를 구성하는 푸리에 시퀀스
Figure pat00101
의 인덱스 p와 PSS를 구성하는 베이스 시퀀스의 시퀀스 인덱스 v가 일대일 대응될 경우, 단말은 푸리에 시퀀스
Figure pat00102
를 복호화한 결과 푸리에 시퀀스와 대응하는 PSS의 시퀀스에 기초하여 신호의 시간 동기와 SSS의 시작 지점을 추정할 수 있다.
추정한 신호의 시간 동기와 SSS의 시작지점에 기초하여 단말은 Hadamard 시퀀스 복호화 단계(S1070) 및 이진 골드 시퀀스 복호화 단계(S1080)를 수행하여 셀 그룹 ID를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
Figure pat00103
를 구성하는 복수개의 시퀀스들이 이진 시퀀스로 구성되어 있어 단말은 셀 ID를 추정하기 위해 복소 연산을 수행하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

  1. 기지국이 수행하는 동기 신호의 송신 방법에 있어,
    베이스 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 베이스 시퀀스의 실수부 및 허수부 중 적어도 하나의 극성을 반전하여 변형 시퀀스를 생성하는 단계; 및
    상기 베이스 시퀀스 및 상기 변형 시퀀스를 포함하는 상기 동기 신호를 주파수 대역을 통해 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 베이스 시퀀스는 상기 주파수 대역 중에서 DC(Direct Carrier) 부반송파보다 낮은 주파수를 가지는 제1 주파수 영역 또는 상기 주파수 대역 중에서 상기 DC 부반송파보다 높은 주파수를 가지는 제2 주파수 영역 중에서 하나의 주파수 영역에 매핑되고, 상기 변형 시퀀스는 상기 제1 주파수 영역 및 상기 제2 주파수 영역 중에서 상기 베이스 시퀀스가 매핑되지 않은 주파수 영역에 매핑되는 동기 신호의 송신 방법.
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KR20230005799A (ko) * 2019-05-27 2023-01-10 한국전자통신연구원 통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법 및 장치

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