WO2010038967A2 - 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법 - Google Patents

셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법 Download PDF

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WO2010038967A2
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subcarrier
subcarriers
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synchronization signal
arbitrary
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문성호
노민석
권영현
곽진삼
김동철
한승희
이현우
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엘지전자주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method of transmitting a synchronization signal in a cellular mobile communication system.
  • the wireless communication system has a cell structure for efficient system configuration.
  • a cell is a subdivision of a large area into smaller areas in order to use frequency efficiently.
  • Multiple access systems generally include multiple cells.
  • the base station is installed in the cell to relay the terminal.
  • the terminal When power is applied to the terminal, the terminal performs a process of acquiring system synchronization of the initial cell. This is also called a cell search process.
  • the initial cell is determined according to the position of the terminal when the power is applied, generally, the cell of the base station corresponding to the largest signal component of the signal components of each base station included in the downlink reception signal of the terminal. do.
  • the base station transmits a signal necessary for acquiring system synchronization of the initial cell to the terminal, and this signal is called a synchronization signal.
  • Interference mostly includes thermal noise, power transmitted from other cells, dedicated channel power transmitted within the cell, power for shared channels transmitted within the cell, and the like.
  • the terminal experiences inter-cell interference from another cell it is difficult to efficiently obtain synchronization. Therefore, it is desirable to minimize the interference acting on the terminal.
  • One technique for reducing inter-cell interference is to assign different frequencies to each cell. This is called a frequency reuse technique. For example, if the number of adjacent cells is three, the entire frequency band is divided into three parts so that the frequency bands do not overlap each other, thereby preventing inter-cell interference.
  • Distributed allocation is to assign subcarriers to be scattered in the bandwidth of the entire system
  • local allocation is to allocate locally adjacent subcarriers in the bandwidth of the whole system.
  • the synchronization signal is transmitted according to distributed allocation.
  • distributed allocation when a subcarrier is allocated according to a constant frequency interval, the synchronization signal is repeated every certain time interval. If different synchronization signals are transmitted between heterogeneous systems, when the heterogeneous systems allocate subcarriers according to a predetermined frequency interval to transmit the synchronization signals, the synchronization signals of the heterogeneous systems are repeated at regular time intervals. In this case, the terminal may not distinguish a plurality of different synchronization signals, and may cause a problem of receiving a synchronization signal of a heterogeneous system instead of a synchronization signal to be originally received.
  • An object of the present invention is to provide a method for transmitting a synchronization signal in a cellular mobile communication system.
  • a method for transmitting a synchronization signal in a cellular mobile communication system using a frequency reuse technique includes equally dividing all subcarriers of a given frequency band into a plurality of subcarrier groups for transmitting a sync signal, mapping the sync signal to subcarriers belonging to an arbitrary subcarrier group, and transmitting the sync signal. It includes.
  • the frequency spacing between subcarriers belonging to the arbitrary subcarrier group among all subcarriers is irregular.
  • Synchronization signals between heterogeneous systems or a plurality of synchronization signals within the same system are clearly distinguished, so that the terminal can efficiently acquire synchronization.
  • 1 shows a wireless communication system.
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure.
  • 3 is an example of a synchronization channel structure.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of determining a subcarrier group according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency interval between subcarriers belonging to subcarrier group 0.
  • 6 is an example of a subcarrier group allocated to each cell in a cellular system.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of transmitting a synchronization signal according to an embodiment of the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16e (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e. For clarity, the following description focuses on IEEE 802.16m, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • 1 shows a wireless communication system.
  • a wireless communication system includes a user equipment (UE) 10 and a base station 20 (BS).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device.
  • the base station 20 generally refers to a fixed station for communicating with the terminal 10 and may be referred to in other terms such as a NodeB, a base transceiver system (BTS), and an access point. .
  • One or more cells may exist in one base station 20.
  • downlink means communication from the base station 20 to the terminal
  • uplink means communication from the terminal 10 to the base station 20.
  • the transmitter may be part of the base station 20 and the receiver may be part of the terminal 10.
  • the transmitter may be part of the terminal 10 and the receiver may be part of the base station 20.
  • the wireless communication system may be an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) / orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) based system.
  • OFDM uses multiple orthogonal subcarriers.
  • OFDM utilizes orthogonality between Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and Fast Fourier Transform (FFT).
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the transmitter uses an IFFT to combine multiple subcarriers, and the receiver uses a corresponding FFT to separate multiple subcarriers.
  • downlink may use Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)
  • uplink may use Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) or clustered DFT S-OFDM.
  • SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
  • the general SC-FDMA technique means assigning (or mapping) a DFT spread symbol sequence to a contiguous subcarrier or an equally spaced subcarrier, where clustered DFT-S-OFDM is used for M ( ⁇ N).
  • the symbol strings are allocated (or mapped) to successive subcarriers, and the remaining NM symbol strings are allocated (or mapped) to successive subcarriers spaced apart from the subcarriers to which the M symbol strings are allocated (or mapped).
  • clustered DFT-S-OFDM there is an advantage that frequency selective scheduling can be performed.
  • FIG. 2 shows an example of a frame structure.
  • a superframe includes a superframe header and four frames (frames, F0, F1, F2, and F3).
  • the transmission period of control information that does not need to be transmitted frequently can be increased in units of superframes, thereby increasing the efficiency of transmission.
  • data allocation and scheduling may be performed most frequently in units of superframes, thereby reducing delay characteristics of data transmission considering a retransmission mechanism.
  • the size of each superframe is 20ms and the size of each frame is illustrated as 5ms, but is not limited thereto. Frames may be considered as variable sizes for compatibility with heterogeneous or legacy wireless communication systems.
  • the superframe header may be placed at the front of the superframe, and a common control channel is assigned.
  • the common control channel is a channel used for transmitting control information that can be commonly used by all terminals in a cell, such as information on frames constituting a superframe or system information.
  • One frame includes eight subframes (Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7).
  • the number of subframes in one superframe may be 6, 7, or 8, depending on the system bandwidth.
  • Each subframe may be used for uplink or downlink transmission.
  • the subframe may consist of 5, 6, 7, or 9 OFDM symbols, but this is only an example.
  • Time division duplexing (TDD) or frequency division duplexing (FDD) may be applied to the frame.
  • TDD Time division duplexing
  • FDD frequency division duplexing
  • each subframe is used in uplink or downlink at different times at the same frequency. That is, subframes in the TDD frame are divided into an uplink subframe and a downlink subframe in the time domain.
  • each subframe is used as uplink or downlink on a different frequency at the same time. That is, subframes in the FDD frame are divided into an uplink subframe and a downlink subframe in the frequency domain. Uplink transmission and downlink transmission occupy different frequency bands and may be simultaneously performed.
  • the subframe includes at least one frequency partition.
  • the frequency partition is composed of at least one Physical Resource Unit (PRU).
  • PRU Physical Resource Unit
  • the frequency partitions may include Localized PRUs and / or Distributed PRUs. Frequency partitioning may be used for other purposes such as Fractional Frequency Reuse (FFR) or Multicast and Broadcast Services (MBS).
  • FFR Fractional Frequency Reuse
  • MBS Multicast and Broadcast Services
  • a PRU is defined as a basic physical unit for resource allocation that includes a plurality of consecutive OFDM symbols and a plurality of consecutive subcarriers.
  • the number of OFDM symbols included in the PRU may be the same as the number of OFDM symbols included in one subframe. For example, when one subframe consists of 6 OFDM symbols, the PRU may be defined with 18 subcarriers and 6 OFDM symbols.
  • Localized Resource Units are basic logical units for distributed resource allocation and localized resource allocation.
  • the LRU is defined by a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers and includes pilots used in a PRU. Thus, the appropriate number of subcarriers in one LRU depends on the number of pilots assigned.
  • DRUs Logical Distributed Resource Units
  • the DRU includes subcarrier groups distributed in one frequency partition.
  • the size of the DRU is equal to the size of the PRU.
  • the smallest unit that forms a DRU is one subcarrier.
  • Logical Contiguous Resource Units may be used to obtain frequency selective scheduling gains.
  • the CRU includes a local subcarrier group.
  • the size of the CRU is equal to the size of the PRU.
  • the synchronization channel refers to all channels in which the terminal performs time or frequency synchronization with the base station.
  • the synchronization channels may be arranged at regular intervals (for example, 5 ms or 10 ms) within every superframe, or may be arranged at variable intervals.
  • the sync channel may be included only in a frame including a superframe header, or may be included in a frame without a superframe header. Both the former and the latter apply to the superframe structure in IEEE 802.16m.
  • the sync channel includes one OFDM symbol. However, the synchronization channel may additionally include OFDM symbols for synchronization and cell information during handover as well as initial synchronization and cell information.
  • a signal transmitted on a synchronization channel is called a synchronization signal (SS).
  • the synchronization signal may be called a preamble. In IEEE 802.16m, it is called Advanced-Preamble (A-Preamble).
  • the synchronization signal may be divided into a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS).
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • the primary synchronization signal may be included in the superframe header so that the terminal acquires synchronization of the superframe.
  • the secondary synchronization signal may be included in the frame so that the terminal acquires synchronization of the frame.
  • the primary synchronization signal may be used for time / frequency synchronization acquisition
  • the secondary synchronization signal may be used for cell ID acquisition.
  • the synchronization signal is used as a concept including both the primary and secondary synchronization signals.
  • the structure of the synchronization channel is classified into two types according to the method of initial timing / frequency synchronization.
  • the first method is to acquire initial time / frequency synchronization using cross-correlation characteristics.
  • a synchronization signal is carried on all subcarriers on the frequency axis. If the synchronization signal is mapped only to the subcarriers of the even index or the subcarriers of the odd index, it is difficult to obtain initial time / frequency synchronization because an incorrect peak occurs when the UE performs cross-correlation. This is generally the case even when the synchronization signal is mapped and transmitted in n subcarrier intervals n ⁇ 2.
  • the second method is to acquire initial time / frequency synchronization by using auto-correlation characteristics.
  • the synchronization signal In order to use the second method, the synchronization signal must be transmitted in a repetitive pattern on the time axis.
  • One of the ways in which the synchronization signal may appear in a repetitive pattern on the time axis is to map the synchronization signal to n subcarrier intervals n ⁇ 2 on the frequency axis.
  • the auto-correlation-based synchronization channel structure is more preferable because it reduces the computational amount of the UE and may not be affected by the frequency offset.
  • the IEEE 802.16e preamble also has a synchronization channel structure for supporting an autocorrelation-based synchronization algorithm, and carries a transmission signal at three subcarrier intervals on the frequency axis so that three repetition patterns appear on the time axis.
  • a time axis repetition pattern should be created.
  • a repetition pattern should be created to avoid confusion with the IEEE 802.16e preamble signal.
  • the terminal cannot distinguish the synchronization signals between heterogeneous systems (for example, IEEE 802.16e and IEEE 802.16m) at this time. Problems may arise. For example, it is assumed that in IEEE 802.16e having a frequency reuse factor of 3, subcarriers every 3 subcarrier intervals are used for transmission of a synchronization signal. In addition, it is assumed that a synchronization signal is transmitted three times in IEEE 802.16m, and the terminal performs timing acquisition using the same. In this case, since synchronization signals between heterogeneous systems are repeated at the same interval, the terminal may be confused about which synchronization signal should be received by the terminal.
  • heterogeneous systems for example, IEEE 802.16e and IEEE 802.16m
  • the primary synchronization signal is transmitted twice
  • the secondary synchronization signal has a frequency reuse factor of 4
  • subcarriers are allocated at intervals of four subcarriers.
  • the repetition form of the secondary synchronization signal by the four subcarrier intervals is included in the structure of the primary synchronization signal repeated twice.
  • confusion may occur between the primary and secondary synchronization signals in one system.
  • the subcarriers need to have a repetitive pattern of two repetitive signals and a reciprocal relationship with each other or be allocated at random intervals.
  • subcarrier allocation must satisfy the following conditions. 1) Subcarriers shall not be arranged at regular frequency intervals. However, the repetition signal of the coexistence sync signal and the repetition pattern mutually disregarded are irrelevant. This is to prevent deterioration of synchronous performance with other systems. 2) Subcarriers shall be spread out over a given system frequency band for transmission of synchronization signals.
  • the subcarrier group means that all subcarriers of a given frequency band are divided for transmission of a synchronization signal. Assume that the total number of subcarriers is 432. However, if this is divided into three subcarrier groups, each subcarrier group includes 144 subcarriers. The 144 subcarriers are arranged at irregular frequency intervals.
  • a method of determining a subcarrier group is described in detail below.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of determining a subcarrier group according to an embodiment of the present invention.
  • each subcarrier group includes subcarriers without overlapping each other.
  • the index of subcarriers included in subcarrier group 0 is ⁇ 0, 4, 8, 9, 13, 17, 18, 22 ⁇
  • the index of subcarriers included in subcarrier group 1 is ⁇ 1, 5, 6, 10 , 14, 15, 19 ⁇
  • the subcarriers included in subcarrier group 2 have indexes of ⁇ 2, 3, 7, 11, 12, 16, 20, 21 ⁇ . All subcarriers belong to one subcarrier group, and do not overlap two or more subcarrier groups.
  • Frequency intervals between subcarriers belonging to subcarrier group 0 are described in FIG. 5.
  • the frequency intervals are ⁇ 4 ⁇ f, 4 ⁇ f, ⁇ f, 4 ⁇ f, 4 ⁇ f, ⁇ f, 4 ⁇ f ⁇ . That is, the frequency interval between subcarriers belonging to subcarrier group 0 is irregular.
  • the frequency interval between subcarriers belonging to the subcarrier groups 1 and 2 not shown in FIG. 5 is also irregular.
  • Each subcarrier group may mean a subcarrier allocated to each cell in the cellular system.
  • 6 is an example of a subcarrier group allocated to each cell in a cellular system.
  • the frequency reuse factor is 3
  • three adjacent cells are allocated to one of three subcarrier groups.
  • Subcarrier group 0 is assigned to cell0
  • subcarrier group 1 is assigned to cell1
  • subcarrier group 2 is assigned to cell2.
  • adjacent cells may communicate with each other using different subcarrier groups.
  • the number of subcarrier groups assumes that the frequency reuse coefficients are generally the same, but may be different in certain cases. For example, it may be considered that the frequency reuse factor is 5 and the number of subcarrier groups is three.
  • the following elements may be used to determine the aforementioned subcarrier group.
  • N SC Number of available subcarriers
  • N F Frequency reuse factor
  • the offset value (offset, n offset ) of the subcarrier group given for each subcarrier group, where n offset 0, 1, 2, ..., (N F -1).
  • each subcarrier group is determined by the following equation.
  • the subcarriers corresponding to DCs among the 432 subcarriers may be punctured.
  • the subcarriers of the index 215 or 216 among the indices of the 432 subcarriers may be a DC component, one of these subcarriers may be punctured.
  • the subcarrier group is determined by the above method, the total sum of the frequency intervals between adjacent subcarriers is equal to 432 in each subcarrier group.
  • the frequency interval ⁇ f 0 to x between the first subcarrier I n (0) and the last subcarrier I n (x) in each subcarrier group is calculated by the following equation.
  • the subcarriers of each subcarrier group are determined by the following equation.
  • F (k) is an offset value for making an irregular interval of frequency intervals between subcarriers belonging to each subcarrier group and is a function of k.
  • the subcarriers of each subcarrier group are determined by the following equation.
  • F (k, n) is an offset value for making the frequency interval between subcarriers belonging to each subcarrier group into irregular intervals and is a function of k and n.
  • F (k, n) may be I_random (N SC ), which is a random function.
  • I_random (N SC ) can be any random function that generates any number within 0 ⁇ (N SC -1).
  • I_random (N SC ) is uniform, it is expressed as a function that uniformly extracts integer values between 0 and (N SC -1) called I_uniform (N SC -1). same.
  • the subcarriers of each subcarrier group are determined by the following equation.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of transmitting a synchronization signal according to an embodiment of the present invention.
  • all subcarriers of a given frequency band are divided into a plurality of subcarrier groups for transmission of a synchronization signal (S100).
  • the number of such subcarrier groups may be determined depending on the frequency reuse factor in the case of a cellular mobile communication system. For example, the number of subcarrier groups may be equal to the frequency reuse coefficient.
  • the entire subcarriers are spaced at a constant frequency interval ⁇ f.
  • Subcarriers belonging to a subcarrier group are spaced at irregular frequency intervals from each other. As described above, a method of irregularly determining frequency intervals spaced between subcarriers may be dependent on various factors.
  • the synchronization signal is mapped to an arbitrary subcarrier group (S110).
  • the mapping of the synchronization signal to the arbitrary subcarrier group means mapping to subcarriers belonging to the arbitrary subcarrier group.
  • the mapping between the synchronization signal and the subcarrier group does not limit the mapping between the actual transmission information and the subcarrier. This limits only the subcarriers belonging to each subcarrier group.
  • the synchronization signal is transmitted (S120). In the case of the OFDM system, the FFT and the IFFT are performed on the sync signal mapped to the arbitrary subcarrier group, converted into OFDM symbols, and transmitted.
  • a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), or the like according to software or program code coded to perform the function.
  • ASIC application specific integrated circuit

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Abstract

주파수 재사용 기법을 이용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역의 전체 부반송파를 복수의 부반송파 그룹으로 균등하게 나누는 단계, 상기 동기신호를 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파에 맵핑하는 단계, 및 상기 동기신호를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 전체 부반송파 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파간의 주파수 간격은 불규칙적이다. 이종 시스템간의 동기신호들 또는 동일 시스템내에서 복수의 동기신호가 명확히 구분되어, 단말이 효율적으로 동기를 획득할 수 있다.

Description

셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 다중 접속 시스템(multiple access system)은 일반적으로 다중 셀을 포함한다. 일반적으로 셀 내에는 기지국을 설치하여 단말을 중계한다.
단말에 전원이 인가되면, 단말은 초기 셀(initial cell)의 시스템 동기(synchronization)를 획득하는 과정을 수행한다. 이를 셀 탐색(cell search) 과정이라고도 한다. 여기서, 초기 셀은 전원이 인가된 시점에서 단말의 위치에 따라 결정되어지는데, 일반적으로, 단말의 하향링크 수신 신호에 포함된 각 기지국의 신호 성분 중 가장 큰 신호 성분에 해당되는 기지국의 셀을 의미한다. 기지국은 초기 셀의 시스템 동기를 획득에 필요한 신호를 단말로 전송하는데, 이러한 신호를 동기신호(synchronization signal)라 한다.
한편, 복수의 인접한 셀에서 동기신호가 동시에 전송되는 경우, 발생할 수 있는 문제는 간섭(interference)이다. 간섭은 대부분 열잡음(thermal noise), 다른 셀로부터 전송되는 파워, 셀내에서 전송되는 전용채널파워, 셀내에서 전송되는 공용채널을 위한 파워등을 포함한다. 단말이 다른 셀로부터의 셀간 간섭(inter-cell interference)을 겪게 될 때, 동기를 효율적으로 획득하기 어렵다. 따라서, 단말에 작용하는 간섭을 최소화하는 것이 바람직하다. 셀간 간섭을 줄이기 위한 기법 중 하나가 셀마다 서로 다른 주파수를 할당하는 것이다. 이를 주파수 재사용 기법이라 한다. 예를 들어, 인접하는 셀의 수가 3이라면 전체 주파수 대역을 3등분하여 주파수 대역이 셀간에 서로 겹치지 않도록 하여 셀간 간섭을 방지한다.
셀마다 사용하는 주파수가 서로 다르게 할당되는 방법에는 크기 2가지가 있다. 하나는 분산적 할당(distributed allocation)이고, 다른 하나는 국부적 할당(localized allocation)이다. 분산적 할당은 전체 시스템의 대역폭에서 흩어지도록 부반송파가 할당되는 것이고, 국부적 할당은 전체 시스템의 대역폭에서 국부적으로 인접한 부반송파들이 할당되는 것이다.
국부적 할당에 따를 때, 일부 주파수 대역으로만 동기신호가 전송되므로, 주파수 다이버시티(frequency diversity) 이득이 저하될 수 있다. 따라서, 분산적 할당에 따라 동기신호가 전송되는 것이 주파수 다이버시티 이득 측면에서 나을 수 있다. 분산적 할당에 있어서, 일정한 주파수 간격에 따라 부반송파가 할당되는 경우에는 일정한 시간간격마다 동기신호가 반복되는 형태로 나타난다. 만약 이종 시스템간에 서로 다른 동기신호를 전송하는데, 이종 시스템에서 다같이 일정한 주파수 간격에 따라 부반송파를 할당하여 동기신호를 전송하면, 이종 시스템의 동기신호들이 서로 일정한 시간간격마다 반복되는 형태로 나타난다. 이 경우 단말은 복수의 서로 다른 동기신호를 구별하지 못하고, 원래 수신해야할 동기신호가 아닌 이종 시스템의 동기신호를 수신하는 문제가 생길 수 있다.
따라서, 단말이 동기신호를 효율적으로 획득할 수 있도록 하기 위한 동기신호의 전송방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 주파수 재사용 기법을 이용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역의 전체 부반송파를 복수의 부반송파 그룹으로 균등하게 나누는 단계, 상기 동기신호를 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파에 맵핑하는 단계, 및 상기 동기신호를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 전체 부반송파 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파간의 주파수 간격은 불규칙적이다.
이종 시스템간의 동기신호들 또는 동일 시스템내에서 복수의 동기신호가 명확히 구분되어, 단말이 효율적으로 동기를 획득할 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 동기채널 구조의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 부반송파 그룹의 결정방법을 나타내는 설명도이다.
도 5는 부반송파 그룹 0에 속하는 부반송파간의 주파수 간격을 도시하는 도면이다.
도 6은 셀룰러 시스템에서 각 셀에 할당되는 부반송파 그룹의 예시이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 동기신호의 전송방법을 나타내는 순서도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16e (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다. 설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16m을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
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, 노드B(NodeB), 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 통신을 의미하고, 상향링크(Uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 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. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.
하향링크와 상향링크 전송을 위한 다중 접속 방식은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 하향링크는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하고, 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 또는 clustered DFT S-OFDM 를 사용할 수 있다. 일반적인 SC-FDMA 기법은 DFT 확산된 심볼열을 연속된 부반송파 또는 등간격을 갖는 부반송파에 할당(또는 맵핑)하는 것을 의미하는데, clustered DFT-S-OFDM은 DFT 확산된 N 심볼열 중 M(<N) 심볼열은 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)하고, 나머지 N-M 심볼열은 M 심볼열이 할당(또는 맵핑)된 부반송파에서 일정 간격 떨어진 연속된 부반송파에 할당(또는 맵핑)한다. clustered DFT-S-OFDM을 사용할 경우, 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 슈퍼프레임을 이용하는 경우, 빈번하게 전송될 필요가 없는 제어정보의 전송 주기가 슈퍼프레임 단위로 늘어날 수 있어, 전송의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 데이터의 할당과 스케쥴링은 가장 빈번하게는 슈퍼프레임 단위로 이루어지게 하여 재전송 매커니즘을 고려한 데이터 전송의 지연특성을 줄여줄 수 있다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 프레임은 이종 또는 종래(legacy)의 무선 통신 시스템과의 호환을 위해 가변적인 크기로서 고려될 수 있다.
슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임의 가장 앞에 배치될 수 있으며, 공용 제어 채널(Common Control Channel)이 할당된다. 공용 제어채널은 슈퍼프레임을 구성하는 프레임들에 대한 정보 또는 시스템 정보와 같이 셀내 모든 단말들이 공통적으로 활용할 수 있는 제어정보를 전송하기 위하여 사용되는 채널이다.
하나의 프레임은 8개의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 한 슈퍼프레임내의 서브프레임의 수는 6, 7, 또는 8개로 시스템 대역폭에 따라서 달라질 수 있다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 5, 6, 7, 또는 9개의 OFDM 심벌로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 또는 FDD(Frequency Division Duplexing)가 적용될 수 있다. TDD에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 또는 하향링크로 사용된다. 즉, TDD 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD에서, 각 서브프레임이 동일한 시간에서 서로 다른 주파수에 상향링크 또는 하향링크로 사용된다. 즉, FDD 프레임내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.
서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition)을 포함한다. 주파수 구획은 적어도 하나의 물리적 자원유닛(Physical Resource Unit, PRU)으로 구성된다. 주파수 구획은 국부적(Localized) PRU 및/또는 분산적(Distributed) PRU를 포함할 수 있다. 주파수 구획은 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 또는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 서비스(Multicast and Broadcast Services, MBS)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.
PRU는 복수개의 연속적인 OFDM 심볼과 복수개의 연속적인 부반송파를 포함하는 자원할당을 위한 기본적인 물리적 유닛으로 정의된다. PRU에 포함되는 OFDM 심벌의 갯수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심벌의 갯수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 서프프레임이 6 OFDM 심벌로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다. 논리적 자원유닛(Localized Resource Unit, LRU)은 분산적(distributed) 자원할당 및 국부적(localized) 자원할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수개의 OFDM 심볼과 복수개의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.
논리적 분산 자원유닛(Logical Distributed Resource Unit, DRU)는 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 구획 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.
논리적 국부 자원유닛(Logical Contiguous Resource Unit, CRU)는 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.
도 3은 동기채널 구조의 일 예이다. 동기채널(synchonization channel)은 단말이 기지국과의 시간 또는 주파수 동기를 수행하는 채널을 모두 총칭한다.
도 3을 참조하면, 동기채널은 매 슈퍼프레임(superframe)내에서 일정한 간격(예를 들어 5ms 혹은 10ms)으로 배치될 수 있으며, 가변적인 간격으로 배치될 수도 있다. 동기채널은 슈퍼프레임 헤더를 포함하는 프레임에만 포함되는 경우가 있을 수도 있고, 슈퍼프레임 헤더가 없는 프레임에도 포함되는 경우가 있을 수 있다. IEEE 802.16m에서의 슈퍼프레임 구조에는 전자와 후자의 경우가 모두 적용된다.
동기채널은 하나의 OFDM 심벌을 포함한다. 그러나, 동기채널은 초기 동기 및 셀정보뿐만 아니라 핸드오버(handover)시의 동기 및 셀 정보를 위해 OFDM 심벌을 추가적으로 포함할 수 있다. 이하에서, 동기채널상으로 전송되는 신호를 동기신호(synchronizatino signal; SS)이라 한다. 동기신호는 프리앰블(preamble)이라 불릴 수도 있다. IEEE 802.16m에서는 Advanced-Preamble (A-Preamble)이라 불린다. 또한, 동기신호에는 1차 동기신호(Primary Synchronization Signal; PSS)와 2차 동기신호(Secondary Synchronization Signal; SSS)로 나뉠 수 있다. 1차 동기신호는, 단말이 슈퍼프레임의 동기를 획득하도록, 슈퍼프레임 헤더에 포함될 수 있다. 2차 동기신호는, 단말이 프레임의 동기를 획득하도록, 프레임에 포함될 수 있다. 또한 두 동기 신호간의 역할을 분담하여, 1차 동기신호는 시간/주파수 동기 획득용으로 사용하고, 2차 동기 신호는 셀 ID 획득용으로 사용될 수도 있다. 이하에서 동기신호는 상기 1차 및 2차 동기신호를 모두 포함하는 개념으로 사용된다.
동기채널의 구조는 초기 시간/주파수(initial timing/frequency) 동기를 잡는 방법에 따라서 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째 방법은 교차상관(cross-correlation) 특성을 이용해서 초기 시간/주파수 동기를 획득하는 방법이다. 이 방법에 따른 동기채널의 구조에서는 동기신호가 주파수축에서 모든 부반송파(subcarrier)에 실린다. 만약, 동기신호가 짝수 인덱스의 부반송파 또는 홀수 인덱스의 부반송파에만 맵핑되는 경우, 단말이 교차상관을 수행할 때 부정확한 피크현상(ambiguous peak)이 발생하여 초기 시간/주파수 동기 획득이 어렵다. 이는 일반적으로 동기신호를 n개의 부반송파 간격(n≥2)으로 맵핑하여 전송하는 경우에도 마찬가지이다.
두 번째 방법은 자기상관(auto-correlation) 특성을 이용하여 초기 시간/주파수 동기를 획득하는 방법이다. 두번째 방법을 사용하기 위해서는 시간 축에서 동기신호가 반복 패턴이 되도록 전송되어야 한다. 동기신호가 시간 축에서 반복 패턴으로 나타날 수 있는 방법 중의 하나는, 주파수 축에서 동기신호를 n개의 부반송파 간격(n≥2)으로 맵핑하는 것이다.
아래의 표는 교차상관 기반의 동기채널 구조와, 자기상관 기반의 동기채널 구조의 장단점을 비교한 것이다.
표 1
동기채널 구조 장점 단점
교차상관기반의 동기채널구조 - 매우 작은 주파수 오프셋 환경에서도 타이밍 인지(timing acquisition)에 있어서 급격한 피크(sharpened peak)를 얻을 수 있음. 이는 부정확한(coarse) 타이밍 절차가 동기절차에서 생략될 수 있음을 의미함. - 복잡도가 현저히 증가함.- 셀검색등에 있어서 동기채널의 근본적인 목적을 달성하려면, 셀 ID 정보를 운반하기 위해 적어도 하나의 추가적인 채널이 시간/주파수/코드/공간 영역에서 요구된다. - 큰 주파수 오프셋 환경에서, 급격한 피크의 장점은 부분적인 상관에 의해 사라짐.
자기상관기반의 동기채널구조 - 복잡도가 낮음.- 동기채널이 1개의 OFDM 심벌만으로 구성될 가능성이 있음. 다시 말해, 추가적인 자원이나 채널이 요구되지 않음.- 주파수 오프셋 효과와 무관하게 차분연산(differential operation)에 의해 동작가능함. - 셀 ID검출 이후, 추가적인 적절한 타이밍(fine timing)이 요구됨.
결론적으로 자기상관 기반의 동기채널 구조가, 단말의 계산량을 줄이고 주파수 오프셋(Frequency offset)에 따른 영향을 받지 않을 수 있으므로 더욱 선호된다. IEEE 802.16e의 프리앰블도 이와 같은 이유로 자기상관 기반의 동기 알고리즘을 지원하기 위한 동기채널 구조를 가지며, 시간 축에서 3개의 반복 패턴이 나타나도록 주파수 축에서 3 부반송파 간격으로 전송 신호를 싣는다. IEEE 802.16m의 동기채널 구조의 경우에도 시간 축 반복 패턴을 만들어주어야 하며, IEEE 802.16e와의 호환을 고려하는 경우, IEEE 802.16e의 프리앰블 신호와 혼돈을 피하는 반복 패턴을 만들어 주어야 한다.
이하에서, 본 발명에 따른 동기신호의 전송을 위한 부반송파의 할당방식에 관하여 설명된다. 전술된 바와 같이, 부반송파가 등간격으로 배치되는 경우, 시간축상에서 반복패턴을 가지고 전송되며, 단말이 이 때 이종 시스템간(예를 들어, IEEE 802.16e와 IEEE 802.16m)의 동기신호를 구별하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 주파수 재사용 계수가 3인 IEEE 802.16e에서 동기신호의 전송을 위해 매 3 부반송파 간격의 부반송파가 사용된다고 가정한다. 또한, IEEE 802.16m에서 동기신호가 3번 반복되는 구조로 전송되고, 이를 이용하여 단말이 타이밍 인지(timing acquisition)을 수행한다고 가정한다. 이 경우, 이종 시스템간의 동기신호들이 동일한 간격으로 반복되므로, 단말은 어느 동기신호가 자신이 수신해야하는 것인지 혼란스러울 수 있다.
또 다른 문제로서, 동일한 시스템에서 사용되는 서로 다른 동기신호간의 구별문제가 있다. 예를 들어, 1차 동기신호가 2번 반복되는 구조로 전송되고, 2차 동기신호는 주파수 재사용 계수 4이고, 4 부반송파 간격으로 부반송파가 할당된다고 가정한다. 4 부반송파 간격에 의한 2차 동기신호의 반복 형태는 2번 반복되는 1차 동기신호의 구조에 포함된다. 따라서, 하나의 시스템내에서의 1차 및 2차 동기신호간에 혼돈이 발생할 수 있다.
따라서, 시스템간과 시스템내의 혼돈을 피하는 동기신호의 전송을 위해, 시스템내의 1차 동기 신호가 반복 구조를 가지고, 또한 공존하는 시스템의 동기 신호도 반복 신호를 가지는 경우에, 설계하려는 2차 동기 신호의 부반송파는 두 반복 신호와 서로소인 관계의 반복 패턴을 가지거나 임의 간격(random)으로 할당될 필요가 있다. 이하에서 부반송파 할당은 다음과 같은 조건을 만족시켜야 한다. 1) 부반송파간에는 일정한 주파수 간격으로 배치되어서는 안된다. 단, 공존하는 동기신호의 반복 신호와 서로소인 반복 패턴은 상관없다. 이는 다른 시스템과의 동기 성능 열화 방지를 위함이다. 2) 부반송파는 동기신호의 전송을 위해 주어진 시스템 주파수 대역에 분산적으로 퍼져야 한다. 3) 각 부반송파 그룹별로 사용되는 부반송파의 개수와 인접 부반송파간 주파수 간격들의 총합은 모든 부반송파 그룹마다 동일한 조건을 가져야 한다. 단, DC 부반송파를 포함한 부반송파 그룹은 다른 그룹들과 다를 수 있다.
여기서, 부반송파 그룹은, 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역의 전체 부반송파를 나누어 놓은 것을 의미한다. 전체 부반송파의 개수가 432개라 하자. 그런데, 이를 3개의 부반송파 그룹으로 나누면 각 부반송파 그룹은 144개의 부반송파를 포함한다. 상기 144개의 부반송파는 서로간에 불규칙적인 주파수 간격으로 배치된다.
부반송파 그룹의 결정방법에 관하여는 이하에서 자세히 설명된다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 부반송파 그룹의 결정방법을 나타내는 설명도이다.
도 4를 참조하면, 동기신호의 전송을 위해 주어진 전체 부반송파 중 0번째부터 22번째 부반송파까지만 도시되었다. 0~22번째 부반송파는 모두 일정한 주파수 간격 Δf만큼 이격되어 있다. 각 부반송파 그룹에는 서로 중복되지 않게 부반송파가 포함된다. 부반송파 그룹 0에 포함되는 부반송파의 인덱스(index)는 {0, 4, 8, 9, 13, 17, 18, 22}이고, 부반송파 그룹 1에 포함되는 부반송파의 인덱스는 {1, 5, 6, 10, 14, 15, 19}이며, 부반송파 그룹 2에 포함되는 부반송파의 인덱스는 {2, 3, 7, 11, 12, 16, 20, 21}이다. 모든 부반송파는 각각 1개의 부반송파 그룹에 속하고, 2개 이상의 부반송파 그룹에 중복적으로 속하지 않는다.
부반송파 그룹 0에 속하는 부반송파간의 주파수 간격은 도 5에서 설명된다. 도 5를 참조하면, 주파수 간격은 {4Δf, 4Δf, Δf, 4Δf, 4Δf, Δf, 4Δf}이다. 즉, 부반송파 그룹 0에 속하는 부반송파간의 주파수 간격은 불규칙적이다. 부반송파 그룹 0뿐만 아니라, 도 5에서 도시되지 않은 부반송파 그룹 1 및 2에 속하는 부반송파간의 주파수 간격 또한 불규칙적임을 알 수 있다.
각 부반송파 그룹은 셀룰러 시스템에서, 각 셀마다 할당되는 부반송파를 의미할 수도 있다.
도 6은 셀룰러 시스템에서 각 셀에 할당되는 부반송파 그룹의 예시이다.
도 6을 참조하면, 예를 들어, 주파수 재사용 계수가 3이면, 3개의 인접한 셀이 각각 3개의 부반송파 그룹 중 하나씩을 나누어 할당받는다. 셀0(cell0)에는 부반송파 그룹 0이 할당되고, 셀1(cell1)에는 부반송파 그룹 1이 할당되며, 셀2(cell2)에는 부반송파 그룹 2가 할당된다. 이와 같은 방식에 의해, 인접한 셀들은 각각 서로 다른 부반송파 그룹을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 부반송파 그룹의 개수는 주파수 재사용 계수는 일반적으로 같음을 가정하지만, 특정한 경우에는 다를 수도 있다. 예를 들어, 주파수 재사용 계수는 5이고, 부반송파 그룹의 개수는 3인 경우를 생각할 수도 있다.
전술된 부반송파 그룹을 결정하는데 다음의 요소가 사용될 수 있다. 1) 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역에서, 가용한 부반송파의 개수(NSC). 2) 동기신호의 전송을 위해 사용되는 주파수 재사용 계수(NF). 3) 부반송파 그룹의 인덱스(n), 여기서 n=0, 1, 2,..., (NF-1)이다. 4) 부반송파 그룹별로 주어지는 부반송파 그룹의 오프셋값(offset, noffset), 여기서 noffset=0, 1, 2,..., (NF-1)이다. 5) 각 부반송파 그룹에 속하는 부반송파를 결정하는 결정변수(k), 여기서 k=0, 1, 2,...,
Figure PCTKR2009005554-appb-I000001
이다. 6) k에 의해 결정되는 부반송파 그룹 n의 부반송파의 인덱스(IN(k)). 7) 부반송파 그룹에 속하는 부반송파의 인덱스를 랜덤하게 변환시키는 랜덤함수 F(k) 또는 F(k,n), 여기서, F(k) 또는 F(k,n)=0, 1, 2, ... (NF-1)이다.
이러한 상기 요소들은, 전체 부반송파에서 각 부반송파 그룹에 속하는 부반송파를 결정함에 있어서, 부반송파간의 주파수 간격이 불규칙적으로 되도록 만드는 변수들이다.
상기의 요소 중 noffset은 반드시 n과 같을 필요는 없다. 즉, noffset≠n인 다른 조합, 예를 들면, 부반송파 그룹 0의 noffset=1, 부반송파 그룹 1의 noffset=2, 부반송파 그룹 2의 noffset=0이 되도록 noffset이 설정될 수 있다. 이와 같이, noffset이 부반송파 그룹간에 같지 않도록 noffset을 설정할 수 있다.
이하에서, 상기 요소들에 의한 각 부반송파 그룹의 결정방법에 관하여 설명된다. 일 예로서, 각 부반송파 그룹은 아래의 수학식에 의해 결정된다.
수학식 1
Figure PCTKR2009005554-appb-M000001
전체 부반송파 중, 부반송파 그룹 0, 1, 2에 속하는 부반송파의 인덱스는 각각 I0(k), I1(k), I2(k)이다. 만약, 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역이 5MHz이고, NSC=432, NF=3이라 하면, I0(k), I1(k), I2(k)는 아래의 수학식과 같다. 여기서, k=0, 1, 2,..., 144이다.
수학식 2
Figure PCTKR2009005554-appb-M000002
Figure PCTKR2009005554-appb-I000002
Figure PCTKR2009005554-appb-I000003
이에 따라 결정되는 부반송파 그룹 0의 부반송파 인덱스의 집합 I0={0, 4, 8, 9, 13, 17, 18, 22, 26, 27, 31, 35, 36, 40, 44, 45, 49, 53, 54, 58, 62, 63, 67, 71, 72, 76, 80, 81, 85, 89, 90, 94, 98, 99, 103, 107, 108, 112, 116, 117, 121, 125, 126, 130, 134, 135, 139, 143, 144, 148, 152, 153, 157, 161, 162, 166, 170, 171, 175, 179, 180, 184, 188, 189, 193, 197, 198, 202, 206, 207, 211, 215, 216, 220, 224, 225, 229, 233, 234, 238, 242, 243, 247, 251, 252, 256, 260, 261, 265, 269, 270, 274, 278, 279, 283, 287, 288, 292, 296, 297, 301, 305, 306, 310, 314, 315, 319, 323, 324, 328, 332, 333, 337, 341, 342, 346, 350, 351, 355, 359, 360, 364, 368, 369, 373, 377, 378, 382, 386, 387, 391, 395, 396, 400, 404, 405, 409, 413, 414, 418, 422, 423, 427, 431}이다.
부반송파 그룹 1의 부반송파 인덱스의 집합 I2={1, 5, 6, 10, 14, 15, 19, 23, 24, 28, 32, 33, 37, 41, 42, 46, 50, 51, 55, 59, 60, 64, 68, 69, 73, 77, 78, 82, 86, 87, 91, 95, 96, 100, 104, 105, 109, 113, 114, 118, 122, 123, 127, 131, 132, 136, 140, 141, 145, 149, 150, 154, 158, 159, 163, 167, 168, 172, 176, 177, 181, 185, 186, 190, 194, 195, 199, 203, 204, 208, 212, 213, 217, 221, 222, 226, 230, 231, 235, 239, 240, 244, 248, 249, 253, 257, 258, 262, 266, 267, 271, 275, 276, 280, 284, 285, 289, 293, 294, 298, 302, 303, 307, 311, 312, 316, 320, 321, 325, 329, 330, 334, 338, 339, 343, 347, 348, 352, 356, 357, 361, 365, 366, 370, 374, 375, 379, 383, 384, 388, 392, 393, 397, 401, 402, 406, 410, 411, 415, 419, 420, 424, 428, 429}이다.
부반송파 그룹 2의 부반송파 인덱스의 집합 I3={2, 3, 7, 11, 12, 16, 20, 21, 25, 29, 30, 34, 38, 39, 43, 47, 48, 52, 56, 57, 61, 65, 66, 70, 74, 75, 79, 83, 84, 88, 92, 93, 97, 101, 102, 106, 110, 111, 115, 119, 120, 124, 128, 129, 133, 137, 138, 142, 146, 147, 151, 155, 156, 160, 164, 165, 169, 173, 174, 178, 182, 183, 187, 191, 192, 196, 200, 201, 205, 209, 210, 214, 218, 219, 223, 227, 228, 232, 236, 237, 241, 245, 246, 250, 254, 255, 259, 263, 264, 268, 272, 273, 277, 281, 282, 286, 290, 291, 295, 299, 300, 304, 308, 309, 313, 317, 318, 322, 326, 327, 331, 335, 336, 340, 344, 345, 349, 353, 354, 358, 362, 363, 367, 371, 372, 376, 380, 381, 385, 389, 390, 394, 398, 399, 403, 407, 408, 412, 416, 417, 421, 425, 426, 430}이다.
상기 432개의 부반송파 중 DC에 해당하는 부반송파는 펑쳐링(puncturing)될 수 있다. 예컨대, 상기 432개의 부반송파의 인덱스 중 인덱스 215 혹은 216의 부반송파가 DC 성분일 수 있으므로 이 중 한 부반송파는 펑쳐링될 수 있다. 한편, 이와 같은 방법에 의해 부반송파 그룹을 결정하는 경우, 인접 부반송파간의 주파수 간격의 총 합은 각 부반송파 그룹내에서 모두 432로 동일하다. 단, 각 부반송파 그룹에서의 첫번째 부반송파인 In(0)과 마지막 부반송파인 In(x)간의 주파수 간격 Δf0~x은 다음의 식으로 계산한다.
수학식 3
Figure PCTKR2009005554-appb-M000003
여기서, x=
Figure PCTKR2009005554-appb-I000004
이다.
만약, NSC가 NF로 나누어 떨어지지 않는 경우에는 상기 수학식 1을 통해서 결정된 부반송파들 중 DC 펑쳐링으로 사용되는 부반송파 SDC를 기준으로 SDC보다 부반송파 인덱스가 크거나 같은 부반송파의 인덱스를 1씩 증가시켜서 배치할 수 있다. 예를 들어, NSC=433인 경우에는 인덱스 216인 부반송파가 SDC이다. 따라서, 각 부반송파 그룹에서 부반송파의 인덱스가 216 이상인 부반송파들은, 인덱스에 1을 더한 인덱스를 사용한다.
다른 예로서, 각 부반송파 그룹의 부반송파는 아래의 수학식에 의해 결정된다.
수학식 4
Figure PCTKR2009005554-appb-M000004
F(k)는 각 부반송파 그룹에 속하는 부반송파간의 주파수 간격을 불규칙한 간격으로 만들기 위한 오프셋값으로, k에 의한 함수이다.
또 다른 예로서, 각 부반송파 그룹의 부반송파는 아래의 수학식에 의해 결정된다.
수학식 5
Figure PCTKR2009005554-appb-M000005
F(k,n)는 각 부반송파 그룹에 속하는 부반송파간의 주파수 간격을 불규칙한 간격으로 만들기 위한 오프셋값으로, k와 n에 의한 함수이다.
예를 들어, F(k,n)을 랜덤함수(random function)인 I_random(NSC)일 수 있다. 여기서 I_random(NSC)는 0~(NSC-1) 내에서 임의의 수를 발생시키는 어떠한 랜덤 함수도 될 수 있다. 한편, 구체적으로 I_random(NSC)가 균일한(uniform) 경우에 I_uniform(NSC-1)라는 0~(NSC-1) 사이에서 균일하게 정수값을 뽑아내는 함수로 표현하면 다음의 수학식과 같다.
수학식 6
Figure PCTKR2009005554-appb-M000006
또 다른 예로서, 각 부반송파 그룹의 부반송파는 아래의 수학식에 의해 결정된다.
수학식 7
Figure PCTKR2009005554-appb-M000007
여기서, z는 0≤z≤(NSC-1)인 임의의 정수이다. 이와 같은 mod 함수를 이용하면 랜덤함수를 이용하는 경우에 비해서 복잡도를 감소시킬 수 있다. 다만, 각 부반송파간의 주파수 간격에 주기성이 생길 수 있다. 이는 z 값을 적절한 값으로 선택하면 해결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 동기신호의 전송방법을 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역의 전체 부반송파를 복수의 부반송파 그룹으로 나눈다(S100). 이러한 복수의 부반송파 그룹의 개수는 셀룰러 이동통신 시스템의 경우, 주파수 재사용 계수에 의존적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 부반송파 그룹의 수는 주파수 재사용 계수와 동일할 수 있다. 상기 전체 부반송파는 일정한 주파수 간격 Δf로 이격된다.
부반송파 그룹에 속하는 부반송파들은 서로 불규칙적인 주파수 간격으로 이격된다. 이와 같이 각 부반송파간에 이격되는 주파수 간격을 불규칙적으로 결정하는 방법은, 전술된 바와 같이, 여러가지 요소들에 의해 의존적일 수 있다.
상기 동기신호를 임의의 부반송파 그룹에 맵핑(mapping)한다(S110). 상기 동기신호를 상기 임의의 부반송파 그룹에 맵핑하는 것은 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파들에 맵핑하는 것을 의미한다. 동기신호와 부반송파 그룹간의 맵핑은 실제 전송정보와 부반송파간의 매핑을 제한하는 것은 아니다. 이는 각 부반송파 그룹에 속하는 부반송파에 대해서만 제한을 둔다. 상기 동기신호를 전송한다(S120). 상기 동기신호는, OFDM 시스템인 경우, 상기 임의의 부반송파 그룹에 맵핑된 상기 동기신호에 대해 FFT 및 IFFT가 수행되어 OFDM 심벌로 변환되어 전송된다.
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.

Claims (10)

  1. 주파수 재사용 기법을 이용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 동기신호의 전송방법에 있어서,
    동기신호의 전송을 위해 주어진 주파수 대역의 전체 부반송파를 복수의 부반송파 그룹으로 균등하게 나누는 단계;
    상기 동기신호를 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파에 맵핑하는 단계; 및
    상기 동기신호를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 전체 부반송파 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파간의 주파수 간격은 불규칙적인, 동기신호의 전송방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파는 주파수 재사용 계수와 상기 임의의 부반송파 그룹에 따라 달리 결정되는, 동기신호의 전송방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임의의 부반송파 그룹의 인덱스를 n이라 할 때, 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파는, 다음의 수학식에 의해 결정되는, 동기신호의 전송방법.
    In(k)=NF×k+((k+noffset)mod(NF))
    여기서, 상기 In은 상기 전체 부반송파를 구별하는 부반송파 인덱스 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파 인덱스이고, 상기 NF는 상기 주파수 재사용 계수이며, 상기 noffset은 상기 임의의 부반송파 그룹의 오프셋값이고, 상기 k는 0≤k≤
    Figure PCTKR2009005554-appb-I000005
    인 정수이며, 상기 NSC는 상기 전체 부반송파의 개수임.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임의의 부반송파 그룹의 인덱스를 n이라 할 때, 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파는, 다음의 수학식에 의해 결정되는, 동기신호의 전송방법.
    In(k)=NF×k+((k+noffset+F(k))mod(NF))
    여기서, 상기 In은 상기 전체 부반송파를 구별하는 부반송파 인덱스 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파 인덱스이고, 상기 NF는 상기 주파수 재사용 계수이며, 상기 noffset은 상기 임의의 부반송파 그룹의 오프셋값이고, 상기 k는 0≤k≤
    Figure PCTKR2009005554-appb-I000006
    인 정수이며, 상기 NSC는 상기 전체 부반송파의 개수이고, 상기 F(k)는 상기 k를 매개변수로 하는 함수로서 0≤F(k)≤NSC-1임.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 임의의 부반송파 그룹의 인덱스를 n이라 할 때, 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파는, 다음의 수학식에 의해 결정되는, 동기신호의 전송방법.
    In(k)=NF×k+((k+noffset+F(k,n))mod(NF))
    여기서, 상기 In은 상기 전체 부반송파를 구별하는 부반송파 인덱스 중 상기 임의의 부반송파 그룹에 속하는 부반송파 인덱스이고, 상기 NF는 상기 주파수 재사용 계수이며, 상기 noffset은 상기 임의의 부반송파 그룹의 오프셋값이고, 상기 k는 0≤k≤
    Figure PCTKR2009005554-appb-I000007
    인 정수이며, 상기 NSC는 상기 전체 부반송파의 개수이고, 상기 F(k,n)는 상기 k와 상기 n을 매개변수로 하는 함수로서 0≤F(k,n)≤NSC-1 임.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 이동통신 시스템은 슈퍼프레임(superframe) 단위로 통신을 수행하고, 상기 동기신호는 상기 슈퍼프레임 내에서 일정한 시간 간격으로 배치되는, 동기신호의 전송방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 이동통신 시스템은 복수의 셀을 통해 단말에 상기 동기신호를 전송하고, 상기 복수의 셀 각각에는 상기 복수의 부반송파 그룹이 겹치지 않게 할당되는, 동기신호의 전송방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 이동통신 시스템은 슈퍼프레임 단위로 통신을 수행하고, 상기 슈퍼프레임은 슈퍼프레임 헤더와 복수의 프레임을 포함하며, 상기 동기신호는 상기 슈퍼프레임 헤더에 포함되는, 동기신호의 전송방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 이동통신 시스템은 슈퍼프레임 단위로 통신을 수행하고, 상기 슈퍼프레임은 슈퍼프레임 헤더와 복수의 프레임을 포함하며, 상기 동기신호는 상기 복수의 프레임 각각에 포함되는, 동기신호의 전송방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 부반송파 그룹의 개수는 상기 주파수 재사용 계수와 동일한, 동기신호의 전송방법.
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