KR101265619B1 - 복합 동기 채널 구조, 이를 이용한 신호 전송, 시퀀스적용, 시퀀스 분석 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주 동기채널 및 보조 동기채널을 포함하며, 주 동기채널이 네트워크 전체에서 공통적으로 사용되는 시퀀스를 포함하고, 시간 영역에서 반복구조를 가지는 복합 동기 채널 구조, 및 이를 이용한 신호 전송, 시퀀스 적용, 시퀀스 분석 방법 및 장치에 대한 것이다. 이를 통해 동기식 네트워크의 수신측 및 비동기식 네트워크의 수신측 모두에서 더 정확하게 송신측 동기 정보를 획득할 수 있다. 또한, 본 발명은 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 순환이동을 적용함으로써 전달될 수 있는 제어 정보의 양을 증가시킬 수 있다.

동기 채널, 순환이동, CAZAC

Description

복합 동기 채널 구조, 이를 이용한 신호 전송, 시퀀스 적용, 시퀀스 분석 방법 및 장치{Structure Of Hybrid Synchronization Channel, Method and Apparatus For Transmitting Signal, Applying And Analyzing The Sequence Using The Same}

도 1a 및 도 1b 는 각각 계층적 동기채널 구조 및 비계층적 동기채널 구조를 개념적으로 나타낸 개념도.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 동기 채널(Hybrid SCH) 구조를 개념적으로 도시한 개념도.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 동기 채널 신호를 전송하는 장치를 나타내는 블록도.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기획득 방법의 단계 구성을 나타내는 순서도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의해 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 순환이동이 적용되고, 주 동기채널(P-SCH)과 보조 동기채널(S-SCH)에 동일한 시퀀스가 삽입되는 구조를 도시한 도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의해 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 순환이동이 적용되고, 주 동기채널과 보조 동기채널에 하나의 시퀀스가 분할되어 삽입되는 구조를 도시한 도.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의해 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 순환이동이 적용되고, 주 동기채널과 보조 동기채널에 서로 다른 이종의 시퀀스가 삽입되는 구조를 도시한 도.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 의해 수신된 시퀀스에서 무선 채널의 임펄스 응답을 나타내는 결과를 도시한 도.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 의할 경우와 종래의 시퀀스 분석 방법에 의할 경우의 검출 오류율을 비교하여 도시한 도.

본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로, 더 상세하게는 복합 동기 채널 구조와 이를 이용한 신호 전송, 시퀀스 적용, 시퀀스 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신 시스템에서, 특히 무선 통신 시스템에서 단말이 서비스를 제공하는 기지국과 통신하기 위해서 단말과 기지국 간에 동기를 맞추어야 한다. 이 동기를 맞추기 위한 방법은 두 가지로 분류되는데, 하나는 기지국이 가지고 있는 시계에 단말이 동기를 늘 맞추는 방법이고, 다른 하나는 기지국과 단말 간에 임의 접속(random access)을 통해 동기를 맞추는 방법이다.

상술한 기지국이 가지고 있는 시계에 단말이 동기를 늘 맞추는 방법은 기지국이 일정하게 전송해주는 신호를 가지고 단말이 기지국과 동기를 맞추는 경우로서 이동통신 시스템과 같이 항상 존재하는 시스템에서 단말이 임의 시간에 기지국과 동기를 맞추기 위한 방법이다. 반면, 기지국과 단말이 임의 접속을 통해 동기를 획득함으로써 통신 기반을 확보하는 방법은, 서로 간에 항상 동기를 맞출 필요가 없으며, 통신하고자 하는 패킷단위의 좁은 시간단위에서만 동기가 이루어져 있으면 된다. 이런 방식의 시스템은 무선랜(WLAN)이나 무선팬(WPAN)과 같이 저렴하게 구현되어야 하는 시스템에서 사용하기 적합하다.

일반적으로 이동통신 시스템에서는 시스템 구성을 셀 기반으로 구현하는데, 각 특정 위치의 단말이 이동통신 서비스에 접근하기 위해서는 자기와 신호 특성상 가장 강한 세기의 신호로 수신되는 기지국과 동기를 맞춰야 한다. 이와 같이 동기를 맞추고 나면, 기지국으로부터 다양한 신호 포맷 정보를 얻어내고, 다시 임의 접속 채널(random access channel)과 같이 상향 링크 동기를 맞출 수 있는 수단을 이용하여 자신의 존재를 알리게 된다.

또한, 통상적으로 이동통신 기지국은 일정한 시간 프레임을 가지고 신호를 전송한다. 상기 이동통신 기지국은 특정 위치에 자신에게 동기를 맞출 수 있는 신호를 전송하는데 이를 동기채널(Synchronization channel = SCH)이라고 하며, 이 동기채널에 특정한 시퀀스를 삽입하여 전송하면, 단말은 이 시퀀스를 검출해서 그 기지국의 시간 및 주파수에 대해 동기를 맞출 수 있다. 현재 3GPP LTE 에서 논의되고 있는 동기채널에 대한 예는 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b 는 각각 계층적 동기채널 구조(hierarchical SCH structure) 및 비계층적 동기채널 구조(non-hierarchical SCH structure)를 개념적으로 나타낸 개념도이다.

도 1a 의 경우 동기채널이 두 가지로 구분되는데 주 동기 채널(primary SCH : P-SCH)과 부 동기 채널(secondary SCH : S-SCH)이다. 이 중에서 P-SCH는 단말이 초기에 기지국의 시간 동기 및 주파수 동기를 찾기 위한 용도로 사용되며, S-SCH는 검출된 시간 동기 및 주파수 동기에 맞춰서 기지국의 ID 및 부가정보를 알아내기 위한 채널로 사용된다. 일반적으로, P-SCH 신호는 모든 기지국이 동일한 신호로 전송하고 단말은 이미 그 신호를 알고 있으며, S-SCH 신호는 각 기지국에 특화된 신호정보를 전송하고 단말은 그 특화된 신호정보를 검출해야 한다. 이와 같이 P-SCH에서 먼저 시간 동기를 찾아내고 그 다음 S-SCH에서 기지국 정보를 얻어내는 형태의 계층을 가지기 때문에 계층적 동기채널 구조하고 하며, 이를 이용하는 셀 검색을 계층적 셀 검색 방식이라고 한다. 여기서, 기지국에 특화된 신호 정보의 예를 들면, 셀 ID, 셀 그룹 ID, 다른 채널의 대역폭 정보, CP 길이, 송신 안테나 개수 등의 정보를 들 수가 있다.

반면 도 1b 의 경우는 하나의 동기채널(SCH)만이 존재하며 이 채널의 구조는 시간 영역에서 반복되는 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다. 이를 이용하여 시간 동기를 찾기 위해 단말은 기지국이 생성한 이 반복패턴을 자기상관(Auto-Correlation)을 통해서 검출해야 하며, 이 자기상관 값이 최대가 되는 위치가 시간 동기가 된다. 이 시간 동기로부터 SCH의 위치를 알아내고 SCH 채널 신호를 추출하여 그 안에 들어있는 기지국 특정 정보를 획득하는 형태이다. 도 1b 에서 SCH에 전송되는 신호는 시간 영역에서 반복구조를 가지고 있어야 하는 조건을 만족하고, 특 정 기지국에 특화된 신호를 전송하게 된다. 즉 도 1a 의 계층적 구조의 P-SCH와 S-SCH를 한꺼번에 합해놓은 형태이다.

한편, 단말이 동기채널을 통해서 신호를 검출하기 위해서는, 어떤 신호를 검출해야 하는지가 사전에 결정되어야 한다. 이 동기채널에 사용될 신호, 즉 특정 시퀀스들은 구현된 이동통신 시스템이나 개발 중인 시스템 모두에서 다를 수 있다. 3GPP LTE 의 경우에는 CAZAC 시퀀스가 가장 막강한 후보이고, WCDMA의 경우에는 골드 코드(Gold Code)를 기반으로 하고 있다.

상기 CAZAC 시퀀스는 두 종류가 많이 사용되고 있으며, 이는 GCL CAZAC와 Zadoff-Chu CAZAC이다. 이 두 종류 사이의 관계는 서로 공액복소수 관계로 묶이며, 따라서 Zadoff-Chu CAZAC는 GCL CAZAC에 공액복소수 연산을 적용하면 얻어진다. Zadoff-Chu CAZAC은 다음과 같이 주어진다.

여기서, k 는 시퀀스 인덱스를, N 은 생성될 CAZAC 시퀀스의 길이를, M은 시퀀스 ID를 나타낸다.

상기 수학식 1 및 수학식 2와 같이 주어지는 Zadoff-Chu CAZAC 시퀀스 및 이 의 공액복소수 관계에 있는 GCL CAZAC 시퀀스를 c(k;N,M) 로 나타낼 때, 모두 다음과 같은 세 가지 특징을 가진다.

상기 수학식 3 은 CAZAC 시퀀스는 언제나 그 크기가 1을 의미하고, 수학식 4 는 CAZAC 시퀀스의 자기상관(Auto-Correlation) 함수가 델타 함수로 표시됨을 보여준다. 여기에서 자기상관은 순환 상관(circular correlation)에 기반한다. 또한, 수학식 5 는 교차상관함수(Cross-Correlation)가 언제나 상수임을 보여준다.

상기 수학식 3에 나타난 바와 같은 특징은 SCH로 전송되는 신호의 크기가 일정해서 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)가 낮으므로, 전송단에서 시간 영역 신호를 충분히 부스팅(boosting)시킬 수 있는 장점을 제공한다. 또한 상기 수학식 4에 나타난 바와 같은 특징은 단말이 동기채널로부터 시퀀스를 검출할 때, 정확한 시간 동기를 찾을 수 있게 하는 근거를 제시하며, 마지막 수학식 5의 특징은 여러 기지국의 동기채널이 섞여서 들어올 경우에 각 기지국을 구분하는데 있어서 효과적 으로 처리할 수 있게 해준다.

상술한 바와 같은 CAZAC 시퀀스를 도 1a 및 도 1b에서와 같이 계층적 또는 비계층적인 구조를 가지는 동기 채널에 삽입하여 전달하고, 이를 통해 동기 획득 및 셀 검색을 수행하는 방식은 이동통신 시스템의 셀들이 어떻게 배치되고 동기화되는가에 따라서 민감하게 성능이 변화한다. 계층적 구조의 경우 비계층적 구조에 비해 주파수 옵셋(off set)에 의해 시간 심볼 동기 성능에 더 큰 영향을 받는 단점이 있다. 반면에 비계층적 구조는 주파수 옵셋과 무관하게 시간 심볼 동기를 획득할 수 있지만, 간섭(interference), 즉 다른 셀로부터 신호가 겹쳐서 수신되는 경우 시간 영역에서 반복되는 특성이 파괴되어 타이밍 동기를 획득하기 어렵다.

또한, 비계층적 구조는 기지국간 전송 시점이 동일한 동기 네트워크(synchronous network)에서는 일반적으로 우수한 성능을 보이지만, 기지국간 전송 시점이 랜덤한 비동기 네트워크(asynchronous network)에서는 열악한 성능을 보인다. 반대로 계층적 구조는 비동기 네트워크에서 상대적으로 우수한 성능을 나타내나, 동기 네트워크에서는 그 성능이 열악하다.

아울러, 상술한 바와 같은 동기 채널을 통해 전송되는 시퀀스로서 CAZAC 시퀀스나 이외 특정 시퀀스를 사용할 경우, 이들이 제공하는 시퀀스 종류로써 부가정보를 전달하는 방안은 총 코드의 종류가 길이 N의 시퀀스에 대해서 N개 이상을 제공해주지 못하기 때문에 정보 전달에 한계가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 계층적 동기채널과 비계층적 동기채널의 장점을 수용한 복합적인 구조를 가지는 동기채널 구조 및 이를 전송하거나 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 복합적인 구조를 가지는 채널 구조를 이용하여 동기를 획득하고, 이에 기초하여 셀 검색을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 복합적인 구조를 가지는 채널에 적용할 수 있는 시퀀스에 순환 이동을 적용하여 전송되는 제어 정보의 양을 증가시킬 수 있는 시퀀스 적용 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 복합적인 구조를 가지는 채널에 순환이동이 적용된 시퀀스가 수신되는 경우, 이러한 시퀀스를 분석하여 제어 정보를 획득하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기채널 구조는 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 주 동기채널; 및 상기 주 동기 채널에 포함되는 제어 정보 이외의 정보 전달을 위한 시퀀스를 포함하는 보조 동기 채널을 포함한다. 이하에서는 상술한 바와 같은 구조를 가지는 동기채널 구조를 설명의 편의를 위해 "복합 동기 채널 구조"라 한다. 이때, 보조 동기채널에 포함되는 제어 정보는 주 동기채널에 포함되는 제어 정보와는 다른 이종의 정보를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 주 동기채널에 포함된 제어 정보를 반복하는 정보를 포함할 수도 있다.

또한, 여기서 주 동기채널뿐만 아니라 보조 동기 채널 역시 시간영역에서 시 퀀스의 반복구조를 포함할 수 있으며, 상술한 주 동기채널 및/또는 보조 동기채널에 포함된 반복 구조는 특정 시퀀스를 주파수 영역에서 소정 주기마다 삽입하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 신호 전송 방법은, 제어 정보를 전송하기 위해 특정 신호를 동기 채널 신호에 삽입하는 단계; 및 이 동기 채널 신호를 수신측으로 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법으로서, 상기 동기 채널은 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 주 동기채널; 및 주 동기 채널에 포함되는 제어 정보 이외의 정보 전달을 위한 시퀀스를 포함하는 보조 동기 채널을 포함하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 신호 전송 장치는 제어 정보를 전송하기 위해 특정 신호를 동기 채널 신호에 삽입하는 동기채널신호구축부; 및 이 동기채널신호구축부에 의해 구축된 동기 채널 신호를 수신측으로 전송하는 송신부를 포함하는 신호 전송 장치로서, 상기 동기 채널은 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 주 동기채널; 및 주 동기 채널에 포함되는 제어 정보 이외의 정보 전달을 위한 시퀀스를 포함하는 보조 동기 채널을 포함하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 동기채널 구조 형성 방법은 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 주 동기채널을 형성하는 단계; 및 상술한 바와 같이 형성된 주 동기 채널에 포함되는 제어 정보 이외의 정보 전달을 위한 시퀀스를 포함하는 보조 동기 채널을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 보조 동기채널에 포함되는 제어 정보는 주 동기채널에 포함되는 제어 정보와는 다른 이종의 정보를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 주 동기채널에 포함된 제어 정보를 반복하는 정보를 포함할 수도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 동기 획득 방법은 상술한 바와 같은 복합 동기 채널 구조를 이용하며, 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 및 통신이 이루어지는 상기 네트워크가 동기식 네트워크인 경우, 주 동기 채널의 반복 구조를 통해 동기를 획득하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상술한 동기를 획득하는 단계는, 주 동기채널 및 보조 동기 채널의 반복구조 중 가장 짧은 시퀀스의 반복구조를 선택하는 단계; 및 이와 같이 선택된 가장 짧은 반복구조의 자기상관을 통해 동기를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 주 동기채널의 상술한 공통 시퀀스를 이용하여 상술한 바와 같이 획득된 동기의 정확성을 높이는 단계를 더 포함할 수도 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 동기 획득 방법은 상술한 바와 같은 복합 동기 채널 구조를 이용하며, 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 및 통신이 이루어지는 상기 네트워크가 비동기식 네트워크인 경우, 주 동기 채널에 포함된 공통 시퀀스를 통해 동기를 획득하는 단계를 포함한다.

이 방법 역시 주 동기채널 또는 보조 동기 채널의 반복구조를 이용하여 상술한 바와 같이 획득된 동기의 정확성을 높이는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 셀 검색 방법은 상술한 바와 같은 복합 동기 채널 구조를 이용하며, 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식 네트워크인 경우, 주 동기 채널의 반복 구조를 통해 동기를 획득하는 단계; 및 상술한 바와 같이 획득된 동기를 이용하여, 주 동기채널 및 보조 동기채널에 포함된 시퀀스로부터 기지국의 ID 를 포함하는 제어정보를 획득하는 단계를 포함한다.

이와 달리, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 셀 검색 방법은 상술한 바와 같은 복합 동기 채널 구조를 이용하며, 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 통신이 이루어지는 네트워크가 비동기식 네트워크인 경우, 주 동기 채널에 포함된 공통 시퀀스를 통해 동기를 획득하는 단계; 및 상술한 바와 같이 획득된 동기를 이용하여, 주 동기채널 및 보조 동기채널에 포함된 시퀀스로부터 기지국의 ID 를 포함하는 제어정보를 획득하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법은 주 동기 채널 및 보조 동기채널을 포함하며, 주 동기채널은 시간 영역에서 시퀀스의 반복 구조를 포함하는 구조를 가지는 동기채널에 삽입될 시퀀스를 적용하는 방법으로서, 주 동기채널 및 보조 동기 채널에 적용할 시퀀스를 생성 하는 단계; 및 시간 혹은 주파수 영역에서 상기 시퀀스들에 순환이동을 적용하는 단계를 포함한다.

여기서, 상술한 순환이동을 적용하는 단계는, 시퀀스들의 시간 혹은 주파수 영역 중 선택된 어느 한 영역인 제 1 영역 인덱스에 소정의 지연값을 적용하는 단계; 및 시퀀스들의 길이를 기초로 한 모듈레이션 (mod) 함수를 적용하는 단계를 포함할 수 있으며, 이와 달리 상술한 순환이동을 적용하는 단계가, 주파수 혹은 시간 영역 중 선택된 어느 한 영역인 제 2 영역에서 상기 시퀀스들에 복소 지수함수를 곱하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 순환이동을 적용하는 단계에서 주 동기채널 및 보조 동기 채널에 서로 상이한 순환이동을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 주 동기채널 및 보조 동기채널에 적용할 시퀀스를 생성하는 단계에서, 보조 동기채널에 적용되는 시퀀스는 주 동기채널에 적용되는 시퀀스의 반복 시퀀스로서 생성되거나, 상기 시퀀스가 하나의 시퀀스를 주 동기채널에 적용할 시퀀스와 보조 동기채널에 적용할 시퀀스로 분할하여 적용되거나, 상기 주 동기채널에 적용할 시퀀스와 상기 보조 동기채널에 적용할 시퀀스가 서로 상이한 유형의 시퀀스일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법은 통신 시스템의 수신단에서 주 동기채널 및 보조 동기채널에 삽입된 시퀀스에 각각 순환이동을 적용한 시퀀스를 분석하는 방법으로서, 수신된 시퀀스의 차등 시퀀스를 생성함으로써 시퀀스의 ID 정보를 획득하는 단계; 및 획득된 시퀀스 ID 정보를 이용하여 선택된 시퀀스를 이용하여 수신된 시퀀스를 보상함으로써, 수 신된 시퀀스의 순환 이동치를 획득하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상술한 바와 같은 순환 이동치를 획득하는 단계는, 수신된 시퀀스가 순환이동이 주파수 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 시간영역에서 상기 수신된 시퀀스를 보상함으로써, 순환 이동치를 획득하며, 상기 수신된 시퀀스가 순환이동이 시간 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 주파수 영역에서 상기 수신된 시퀀스를 보상함으로써, 순환 이동치를 획득하는 것일 수 있다.

또한, 상술한 순환 이동치를 획득하는 단계에서, 획득된 시퀀스 ID 정보를 이용하여 선택된 시퀀스의 공액복소수 시퀀스를 수신된 시퀀스에 곱함으로써, 상기 수신된 시퀀스를 보상하는 것일 수 있으며, 상술한 시퀀스 분석 방법은 상기 순환이동의 적용이 그룹 단위로 적용된 경우 상기 순환 이동치를 획득하는 단계가 수신 시퀀스가 보상된 상기 시퀀스의 각 지연 그룹 내의 전력을 합하는 단계; 및 상술한 바와 같이 합산된 전력 중 최대를 나타내는 그룹을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 동기 채널 구조를 개념적으로 도시한 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같은 복합 동기 채널 구조는 계층적 동기 채널 구조와 비계층적 동기채널 구조의 장점을 수용하여, 동기식 네트워크 및 비동기식 네트워크 모두에서 이용될 수 있는 형태를 제안하고 있다. 이는 기지국 등 하향링크의 송신단에서 계층적 동기 채널 신호를 생성하는 방식과 비계층적 동기 채널 신호를 생성하는 방식 모두를 이용할 수 있으며, 하향링크의 수신단에 해당하는 단말에서 기지국의 동기신호를 검색하는 데 있어 계층적 동기 채널을 이용한 경우에 사용하는 방식, 예를 들어 통신 네트워크에서 공통적으로 사용되는 시퀀스를 이용하여 교차상관을 행함으로써 동기를 획득하는 방식과 비계층적 동기채널을 이용한 경우에 사용하던 방식, 예를 들어 시간 영역에서 반복구조를 가지는 시퀀스를 이용하여 자기상관을 행함으로써 동기를 획득하는 방식 모두를 지원하는 형태이다.

도 2 에 도시된 바와 같이 복합 동기 채널 구조는 P-SCH 및 S-SCH의 2 계층을 가지는 채널을 이용하며 P-SCH에 네트워크 전체에 공통인 시퀀스가 포함되는 점에서 계층적 동기채널 구조의 특징을 포함하며, P-SCH에만, 또는 필요에 따라 P-SCH 및 S-SCH 모두에서 시퀀스가 시간 영역 반복 구조를 가지는 점에서 비계층적 동기 채널 구조의 특징을 포함한다. 한편, S-SCH에 삽입되는 시퀀스는 각 셀마다 고유한 데이터(Cell Specific Data)를 나타내는 시퀀스가 삽입되는 것이 바람직하 며, S-SCH에 역시 상술한 바와 같이 시간 영역에서의 반복구조를 포함하는 경우, 이러한 셀 고유 시퀀스가 시간 영역에서 반복되는 구조를 형성하여 구성될 수 있다.

따라서, 상기 복합 동기 채널 구조를 형성하는 방법은 네트워크 전체에 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 반복 구조를 가지는 P-SCH를 형성한 후, P-SCH에 의해 전달되는 제어 신호 이외의 나머지 제어 신호, 예를 들어 상술한 셀 고유 시퀀스를 포함하도록 S-SCH를 형성하는 단계를 수행하여 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 각 채널의 형성 순서는 바뀔 수 있다. 또한, 여기서 P-SCH 및 S-SCH의 개수는 시스템에 따라 다른 개수의 OFDM 심볼 또는 채널로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이 P-SCH에, 또는 P-SCH 및 S-SCH 모두에 시간영역에 있어 반복되는 구조를 가지도록 구현하기 위해, OFDM 시스템의 각 동기 채널에 신호를 다음과 같이 주파수 영역에서 N칸(N 서브캐리어) 간격으로 삽입함으로써 쉽게 구현될 수 있다. 이하의 수학식 6은 P-SCH의 송신 신호를 수학식 7은 S-SCH의 송신신호를 삽입하는 방법을 나타낸다.

여기서, C_P(k) 및 C_S(k)는 채널 삽입 전 P-SCH 및 S-SCH를 통해 송신할 정보를 나타내는 시퀀스를, S_P(k) 및 S_S(k)는 동기채널로 변조되어 송신되는 신호를 나타내며, N_P 및 N_S는 각각 P-SCH 및 S-SCH에 주파수 영역에서 시퀀스를 삽입하는 주기를 나타낸다. P-SCH 및 S-SCH에 시퀀스 C_P(k) 및 C_S(k)가 삽입되는 주기 N_P 및 N_S는 이하에서 설명하는 바와 같이 시간영역에서 각 심볼당 시퀀스의 반복횟수를 나타내게 된다. 이는 주파수 영역에서 N칸 간격으로 신호를 삽입하는 경우, 이를 시간 영역에서 해석할 경우 시간축의 N배 압축으로 해석될 수 있으며, 따라서 일정 시간 간격을 가지는 1 심볼, 예를 들어 1 OFDM 심볼 내에서 동일한 신호가 N번 반복되는 효과를 가져 오기 때문임을 당업자라면 충분히 알 수 있다.

도 2는 주파수 영역에서 P-SCH 및 S-SCH 모두에 주파수 영역에서 상술한 N_P 및 N_S를 2로 설정하여 2 칸 간격으로 시퀀스를 삽입한 예를 도시하고 있으며, 그 결과 시간 영역에서 각 OFDM 심볼 내에 동일한 시퀀스가 2 번 반복되는 구조를 가지게 된다. 이를 통해 수신측에서는 P-SCH 및 S-SCH의 각 OFDM 심볼당 2회 반복되는 구조를 통해 자기상관값을 구함으로써, 동기 정보를 획득할 수 있다.

한편, 상술한 예와 달리 주파수 영역에서 데이터가 삽입되어 송수신 되는 것 이 아니라 시간 영역에서 직접 삽입되어 데이터가 송수신 되는 경우, 상술한 바와 같은 P-SCH에, 또는 P-SCH 및 S-SCH 모두에 포함되는 시간 영역에서의 반복 구조는 시간 신호를 직접 반복하여 삽입함으로써 생성될 수도 있다. 이하의 설명 전반에서 "시간영역에서의 반복구조"라는 용어는 상술한 바와 같이 주파수 영역에서 시퀀스를 소정 주기 단위로 삽입하는 것과 시간 영역에서 신호를 직접 반복하여 삽입하는 것 모두를 포함하는 개념으로 규정하여 사용하기로 한다.

상술한 바와 같은 복합 동기 채널 구조를 이용할 경우, 이하에서 더 상세히 설명할 바와 같이 필요에 따라 자기상관 또는 교차상관을 이용하여 동기를 추정할 수 있으며, 또한 하나의 방법을 사용하여 추정된 동기를 다른 방법을 추가적으로 사용하여 그 추정된 동기의 정확성을 높이는 것이 가능한 우수한 성능을 가지며, 동기식 네트워크 및 비동기식 네트워크 모두에서 보다 더 정확하게 동기를 획득할 수 있는 효과를 가진다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 동기 채널 신호를 전송하는 장치를 나타내는 블록도이다.

이러한 동기 채널 신호를 전송하기 위한 신호 전송 장치는 통신 시스템에서 동기 채널 신호의 송신이 이루어지는 것이 상향 링크인지, 하향 링크인지에 따라 기지국, 사용자 기기를 포함하여 다양한 장치가 될 수 있음은 자명하다. 따라서, 도 3에서는 제어 신호를 전송할 수 있는 장치를 일반적인 송신측으로 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따른 신호 전송 장치는 동기채널신호구축부(301) 및 송신부(302)를 포함한다. 여기서, 동기채널신호구축 부(301)는 신호를 전송하는 방법 중 제어 정보를 전송하기 위해 특정 신호를 동기 채널 신호에 삽입하는 단계를 수행하도록 기능하며, 여기서 동기채널은 P-SCH 및 S-SCH를 모두 포함할 것이 요구된다. 또한, P-SCH는 수신측에서 동기를 추정할 경우 교차상관에 의해 동기 획득이 가능하도록 통신 네트워크에서 전체에 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 동시에 수신측에서 자기상관에 의해서도 동기 획득이 가능하도록 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 것이 필요하다. 또한, 전송에 이용되는 동기 채널의 S-SCH는 P-SCH에 포함되는 정보와 다른 정보, 예를 들어 셀 고유 데이터의 전달을 위한 시퀀스를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 P-SCH의 시퀀스를 일부를 반복하는 부분을 포함할 수도 있다.

동기채널신호구축부(301)가 상술한 바와 같은 구조를 가지는 동기 채널을 이용하여 동기 채널 신호를 생성한 후, 송신부(302)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 신호 전송 방법 중 이 동기 채널 신호를 수신측으로 전송하는 단계를 수행하는 기능을 한다. 도 3에서는 송신부(302)가 직렬 신호를 병렬로 변환하여 다중 안테나를 통해 전송하는 것을 예로서 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시형태에 따른 신호 전송 장치에서 송신부는 상술한 바와 같은 구조를 가지는 동기 채널 신호를 전송할 수 있는 한 임의의 구조를 가질 수 있으며, 도시된 바와 같이 다중 안테나를 가지는 경우에 한정되지 않으며, 하나의 안테나를 가지는 경우 역시 가능하다.

이하에서는 이와 같이 송신된 동기 채널 신호를 통해 동기를 획득하는 방법에 대해 살펴 보기로 한다.

도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기획득 방법의 단계 구성을 나타내 는 순서도이다.

본 발명의 일 실시형태에서의 동기채널은 상술한 바와 같이 P-SCH 및 S-SCH를 포함하는 구조를 가지며, 여기서 P-SCH는 자기상관에 의한 동기 획득이 용이하도록 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하고, 또한, 교차상관에 의한 동기 획득이 용이하도록 네트워크 전체에 공통적으로 이용되는 시퀀스를 포함한다. 한편, 상술한 바와 같이 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식 네트워크인 경우, 시간 영역에서의 반복구조를 이용하여 자기상관을 수행함으로써 동기를 획득하는 방법이 유리하고, 공통 시퀀스를 통한 교차상관을 수행함으로써 동기를 획득하는 방법은 그 성능이 열악한 경향을 가지며, 비동기 네크워크에서 통신이 이루어지는 경우에는 이와 반대의 특성을 가진다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기획득 방법은 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식 네트워크인지 비동기식 네트워크인지에 따라 선택적으로 자기상관 또는 교차상관을 수행함으로써 동기를 획득하는 방법을 제안한다.

먼저, 도 4 에 도시된 바와 같은 본 방법은 단계 S401에서 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하여, 동기식 네트워크인 경우 단계 S402로 비동기식 네트워크인 경우 단계 S406으로 진행한다. 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식 네트워크인 경우, 본 방법은 단계 S402 및 단계 S404를 통해 P-SCH의 시간영역에서의 반복구조를 자기상관을 행하는데 이용하여 동기를 획득한다. 이를 위해 수신측은 수신신호의 모든 샘플 위치에서 다음과 같은 자기상관값(M_A)을 계산한다.

여기서, r은 수신 신호, n은 시간영역 샘플 인덱스, N_A는 자기상관을 구하는 길이를 나타내며, 일반적으로 반복구조의 주기와 동일하게 설정한다. 여기서, 도 4 의 단계 S402로 나타낸 바와 같이 P-SCH와 S-SCH에 포함된 반복구조들 중 최단 반복구조를 선택하여 N_A를 설정하는 경우 수학식 8 과 같은 자기상관값(M_A)을 계산하는 시간이 감소하여 바람직하나 이에 한정될 필요는 없다.

상술한 바와 같은 자기상관값(M_A)을 계산한 후, 단계 S404에서 수신측은 계산된 자기상관값(M_A)들 중 다음과 같이 최대를 나타내는 지점을 선택한다.

상기 수학식 9 에서 획득되는 지점은 잡음과 간섭을 무시할 경우, 송신측이 SCH를 송신한 지점이 되며, 수신측은 이를 기준으로 신호처리를 수행함으로써 동기정보를 획득하게 된다.

또한, 도 4 에 도시된 바와 같이 단계 S405를 수행하여, P-SCH에 포함된 네트워크에서 공통적으로 이용되는 시퀀스를 통해 교차상관값을 구함으로써 획득되는 동기와의 비교를 통해 동기의 정확성을 높이는 경우 더욱 그 성능을 높일 수 있으 며, 도 4의 단계 S405는 P-SCH에 포함된 공통 시퀀스를 이용하는 경우만을 예로서 설명하고 있으나, 경우에 따라 S-SCH에도 네트워크에서 공통적으로 사용되는 시퀀스를 포함할 수 있으며, 이를 교차상관에 이용함으로써 동기의 정확도를 높일 수 있음은 당업자라면 충분히 알 수 있을 것이다.

한편, 단계 S401의 판정 결과 통신이 이루어지는 네트워크가 비동기식이라고 판정된 경우 상술한 바와 같이 단계 S406으로 진행한다. 단계 S406에서 수신측은 이미 알고있는 시퀀스를 수신 신호와 교차상관을 수행한다. 그 후, 단계 S407에서는 단계 S406에서 행한 교차상관값들 중 최대값을 검출하고, 이를 통해 동기 정보를 획득한다.

물론, 상술한 바와 같이 획득된 동기 정보를 초기 동기 정보로 이용하고, 도 4에 도시된 바와 같이 단계 S408에서 P-SCH 및/또는 S-SCH의 시간영역에서의 반복구조를 통해 상기 수학식 8 및 수학식 9의 과정을 거침으로써 동기의 정확성을 높이는 것이 바람직하다.

이와 같은 P-SCH 및/또는 S-SCH의 반복구조는 수신측에서 시간 동기를 획득하는데 있어서 좋은 기준이 됨과 동시에 주파수 동기화를 수행하는데 정확도를 올려주게 된다. 일반적으로 반복되는 패턴의 주기가 짧을수록 주파수 동기는 그 값의 역수에 해당하는 범위에 대해 보상이 가능하다. 특히 P-SCH와 S-SCH의 반복패턴이 같지 않더라도, 수신측에서는 각자가 반복되는 패턴으로부터 각각 시간 및 주파수 동기값을 추정할 수 있으므로 단말의 셀 검색 시간을 단축시켜 주는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 셀 검색 방법은 상술한 바와 같이 획득 된 동기 정보를 이용하여 송신측의 ID 및 이후 프로세싱에 필요한 기초정보를 포함하는 제어 정보를 획득하여 셀 검색을 수행하는 방법을 역시 제안될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 대해 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이 복합 구조를 가지는 동기 채널에 삽입되는 시퀀스들에 적용되는 순환이동은 실제 적용될 코드의 종류, 예를 들어, CAZAC 코드, PN 코드 등과는 무관하게 적용될 수 있으며, 이러한 순환이동에 적용되는 지연 정보는 가능한 모든 지연값에 대해 모두 연산해 봄으로써 적용된 지연값을 추정하는 것을 기본으로 하나, OFDM과 같이 주파수 영역에서 사용 가능한 변조 기법들을 채용하는 시스템일 경우, 이하에서 설명할 바와 같이 간단한 검출 방법에 의해 수신측에서 추정될 수 있다. 먼저, 이러한 순환이동을 적용하는 방법을 구체적으로 살펴본다.

시퀀스에 순환이동을 적용하는 방법은 2 가지로 구분될 수 있다. 하나는 시퀀스 자체를 직접 순환이동시키는 방법이고, 다른 하나는 이 시퀀스에 복소 지수를 곱하는 방법이다. 또한 시퀀스 자체를 직접 순환이동시키는 방법은 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.

여기서, d는 지연값을, c(k)는 순환이동이 적용되기 이전에 채널에 적용할 시퀀스를, s(k) 는 순환이동이 적용된 시퀀스를 나타내며, N은 채널에 적용할 시퀀 스들의 길이를 나타낸다. 수학식 10에서와 같이 d만큼 지연시킨 시퀀스들을 N에 기초한 mod를 적용함으로써 생성된 시퀀스 s(k)는 c(k)와 동일한 길이를 가지나 d만큼 지연된 시퀀스로서 생성되게 된다.

상술한 바와 같이 복소 지수를 곱함으로써 순환이동을 적용하는 두번째 방법은 다음과 같이 두가지 방식으로 나타낼 수 있다.

여기서, F는 퓨리에 변환을 나타내는 연산자이다.

상기 수학식 11 및 수학식 12는 동일한 방법을 다른 방식으로 나타낸 것으로, 수학식 11과 같이 복소 지수를 곱하는 방법의 경우는 수학식 12와 같이 시퀀스를 퓨리에변환한 다음, 다른 영역에서 순환 이동시키는 것과 동일한 의미를 가진다. 이와 같이 순환이동이 적용된 시퀀스를 이용할 경우, 순환이동에 이용되는 지연값 d를 어는 정도로 하는지에 따라 추가적인 정보를 전달하는 것이 가능해지며, 또한 P-SCH와 S-SCH에 적용되는 지연값을 상이하게 하는 경우 더 많은 제어 정보를 전달할 수 있다. 또한, P-SCH 및 S-SCH에 순환이동과 아울러 다양한 방식으로 송신 되는 동기채널에 전달되는 정보의 양을 증가시킬 수 있으며, 이하 도 5a 내지 도 7b를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의해 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 순환이동(circular shift)이 적용되는 구조를 도시한 것으로서, 도 5a 및 도 5b는 P-SCH와 S-SCH에 동일한 시퀀스가 삽입되는 구조, 도 6a 및 도 6b는 P-SCH와 S-SCH에 하나의 시퀀스가 분할되어 삽입되는 구조, 도 7a 및 도 7b는 P-SCH와 S-SCH에 서로 다른 이종의 시퀀스가 삽입되는 구조를 도시한 도면이다.

도 5a의 P-SCH 및 S-SCH는 모두 주파수 영역에서 2칸 간격으로 시퀀스가 삽입됨으로써, 시간 영역에서 1 OFDM 심볼마다 2회의 반복구조를 포함하며, 양 SCH 모두 동일한 길이의 순환이동을 적용한 것을 도시하였다. 여기서, 화살표는 각 동기채널에 삽입된 시퀀스의 시작 위치를 나타낸다. 이와 같이 P-SCH 및 S-SCH에 적용된 순환 이동의 정도는 미리 정해진 제어 정보를 나타내게 되며, 도 5a의 경우 동일한 지연량을 적용한 것을 도시하고 있으며, 결과적인 P-SCH와 S-SCH에 적용된 순환이동은 동일한 정보를 나타낼 수 있으나, 서로 다른 동기채널에 적용된 동일한 지연량 정보가 서로 상이한 정보를 나타내는 것으로 설정될 수도 있다. 한편, P-SCH와 S-SCH에 적용되는 순환이동량은 도 5a와 같이 반드시 서로 동일한 필요는 없으므로 화살표는 각 동기채널에 적용된 순환이동량에 따라 어느 위치에도 존재할 수 있다.

도 5b에 도시된 P-SCH는 도 5a에 도시된 P-SCH와 상이한 정도의 순환이동을 적용한 결과를 도시하고 있으며, S-SCH는 주파수 영역에서 1칸 간격으로 삽입됨으로써 시간 영역에서 반복 구조를 가지지 않고 P-SCH와 상이한 양의 순환이동이 적용된 결과를 도시하고 있다. S-SCH가 상술한 바와 같이 주파수 영역에서 1칸 간격으로 삽입되는 경우, S-SCH는 시간 영역에서 반복 구조를 포함하지 않음으로써 이를 동기 정보 획득 과정에서 이용할 수는 없으나 삽입할 수 있는 시퀀스의 길이가 2배가 됨으로써, 송신측의 ID 등 동기 정보 이외의 정보를 획득하는데 더 정확한 결과를 얻을 수 있다. 도 5b에서는 P-SCH에 삽입되는 시퀀스의 길이는 N이며, S-SCH에 삽입되는 시퀀스의 길이는 2N으로 예를 들어 도시하였다.

상술한 바와 같이 도 6a 및 도 6b 는 P-SCH 및 S-SCH에 삽입되는 시퀀스에 순환이동을 적용하며, 양 동기채널에 하나의 시퀀스를 분할하여 삽입하는 실시예를 도시하고 있다. 이에 따라 도 6a의 P-SCH와 S-SCH에는 총 2N의 길이를 가지는 시퀀스를 각각 N개의 시퀀스로 분할하여 P-SCH와 S-SCH에 삽입하는 예를 도시하고 있으며, 양 동기채널에 적용되는 순환이동량 역시 상이한 예를 도시하고 있다. 따라서, 양 동기채널에 삽입할 수 있는 시퀀스의 총 길이는 2배가 되며, 이 2배의 길이를 가지는 시퀀스와 각 동기채널에 적용되는 순환이동량을 제어함으로써 보다 많은 제어 정보를 정확하게 전달할 수 있다. 이 경우에도 P-SCH는 자기상관에 의해 동기획득이 가능하도록 시간 영역에서 반복 구조를 포함해야 하며, 교차상관에 의해 동기획득이 가능하도록 네트워크에 공통인 시퀀스를 포함하여야 하는바, 하나의 시퀀스를 분할하여 삽입한 S-SCH에 삽입된 시퀀스 역시 공통 시퀀스를 포함하는 것이 일반적일 수 있다. 다만, 정확한 동기 정보를 획득하는 것과 동기정보 이외의 제어 정보를 더 정확하게 전달하는 것과의 사이의 상관관계에 따라, P-SCH 및 S-SCH 모두에 각 셀마다 정해진 특정 시퀀스가 이용될 수도 있다. 이 경우 S-SCH 정보는 직접적인 OFDM 신호로 변환되는 것이 아니라, S-SCH의 실제 정보를 순환이동량 자체로 볼 수도 있다.

도 6b는 상술한 바와 같이 하나의 시퀀스를 P-SCH 및 S-SCH에 분할하여 삽입한 구조를 도시하고 있으며, 특히 도 6a의 경우와 달리 S-SCH에 반복구조를 형성하지 않음으로써 삽입가능한 시퀀스의 길이를 2배로(P-SCH 및 S-SCH 전체에 삽입되는 시퀀스의 길이를 3배로)한 예를 도시하고 있다. 이 경우 양 동기채널에 삽입할 수 있는 시퀀스의 길이는 3N이 되며, 반복구조를 포함하는 P-SCH에는 N개의 시퀀스열이, S-SCH에는 2N개의 시퀀스열이 삽입된 후 각각 상이한 양의 순환이동을 적용한 예를 도시하고 있다. 이를 통해 동기채널을 이용하여 전달할 수 있는 제어 정보의 양을 증가시킬 수 있으며, 송신측의 ID 등의 정보를 전달함에 있어서도 그 정확도를 높일 수 있다.

마지막으로, 도 7a 및 도 7b는 상술한 바와 같이 P-SCH 및 S-SCH에 삽입될 시퀀스들에 순환이동을 적용하고, 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스들이 서로 상이한 유형의 시퀀스들인 경우를 예시적으로 도시하고 있다. 여기서 P-SCH 및 S-SCH에 삽입되는 서로 다른 유형의 시퀀스는 동일한 종류의 시퀀스들 중 ID에 해당하는 값이 상이한 시퀀스일 수 있으며, 상술한 경우를 포함하여 시퀀스 생성에 이용되는 핵심 특징(key property)이 상이한 모든 시퀀스가 이에 해당할 수 있다. 이를 통해 P-SCH 및 S-SCH를 통해 송신할 수 있는 시퀀스의 조합을 증가시켜, 송신되는 제어 정 보의 양을 증가시킬 수 있다. 또한 상술한 바와 같이 P-SCH 및 S-SCH에 삽입되는 시퀀스들은 동일 또는 상이한 양의 순환이동이 적용되며, 이러한 순환이동량 자체가 또 다른 제어 정보를 나타내게 된다. 도 7a에는 P-SCH 및 S-SCH 모두 시간 영역에서 반복구조를 포함하며, 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스들이 상이한 유형의 시퀀스들이고, 각 동기채널에 삽입된 시퀀스들에 적용되는 순환이동의 양도 상이한 예를 도시하고 있다. 한편, 도 7b에는 P-SCH만이 시간 영역에서 반복구조를 포함하며, S-SCH에는 시간 영역에서의 반복구조를 가지지 않는 대신 2배의 길이를 가지는 시퀀스열이 삽입되고, 각 동기채널에 삽입된 시퀀스들에는 상이한 정도의 순환이동이 적용되는 예를 도시하고 있다.

이상에서는 도 5a 내지 도 7b를 통해 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스들에 순환이동을 삽입함과 동시에 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스들의 조합을 선택하여, 제어정보의 정확성 증가, 제어 정보의 조합 확대 등의 효과를 얻는 경우를 예로서 설명하였으나, 당업자는 상술한 예시를 통해 이러한 예뿐만 아니라 이와 동일한 원리를 가지는 다양한 변형예를 생각할 수 있을 것이다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의해 생성된 시퀀스는 순환이동을 포함하며, 수신측은 이 순환이동의 정도를 통해 추가적인 제어 정보를 획득할 수 있다. 또한, 이러한 순환이동에 적용되는 순환 이동 정보는 상술한 바와 같이 가능한 모든 지연값에 대해 연산해 봄으로써 적용된 지연 값을 추정하는 것을 기본이나, 이하에서 설명할 바와 같이 간단한 검출 방법에 의해 수신측에서 추정될 수도 있다.

상술한 바와 같은 시퀀스 검출을 달성하기 위해, 먼저 수신측은 OFDM 통신에서 공통적인 사항으로서 수신된 신호의 순환전치부(Cyclic Prefix)를 제거한 후, 이산퓨리에변환 또는 가능한 경우 고속퓨리에변환을 수행한다. 이를 통해 수신된 신호(R(k))를 다음과 같이 나타낼 수 있다.

, k= 0, 1, 2, ..., N_fft-1

여기서,

는 순환이동을 포함한 수신신호의 시퀀스를,

는 순환이동을 제외한 수신신호의 시퀀스를, H(k) 는 채널 응답을, N(k)는 잡음을 나타낸다.

그 후, 상기 수학식 13을 통해 획득한 신호(R(k))의 차등시퀀스 (deferential sequence)를 생성함으로써 수신 신호의 시퀀스 ID를 획득하는 단계를 수행하며, 사용된 시퀀스가 GCL CAZAC 시퀀스인 경우 아래와 같은 수식을 통해 GCL 코드의 ID에 해당하는 M값을 추정할 수 있다.

상기 수학식 14에서는 차등 인코딩값의 IDFT값의 최대값을 통해 M값을 추정하는 것을 나타내었다. 여기서, R(k-1)^*·R(k) 를 계산하는 과정에서 인위적으로 가한 지연 성분인 상기 수학식 13에서의 τ성분(

)은 공액복소수 계산에 의해 k 값에 관계없는 상수가 되므로, M값을 추정하는데 영향을 주지 않는다. 이러한 특성을 이용하기 위해, 수신된 시퀀스가 순환이동이 주파수 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 시간영역에서 상술한 바와 같은 방법으로 추정된 시퀀스의 공액복소수 시퀀스를 이용하여 보상하는 것이 바람직하며, 반대로 수신된 시퀀스가 순환이동이 시간 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 주파수 영역에서 상술한 바와 같은 방법으로 추정된 시퀀스의 공액복소수 시퀀스를 이용하여 보상하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 순환이동이 적용된 영역과 상이한 영역에서 시퀀스의 보상이 이루어지는 경우, 순환이동 정보를 나타내는 항목은 복소지수형태의 항목으로서 나타나는바, 추정된 ID를 가지는 시퀀스의 공액복소수 시퀀스와 간단히 곱하는 과정을 통해 순환 이동치 이외의 정보를 보상할 수 있다.

상기 서술한 바와 같은 방법뿐만 아니라, 순환 이동으로 인해 발생하는 모든 경우의 수만큼의 원래 시퀀스의 모든 가능한 경우에 대해 교차 상관 (cross-correlation)을 수행한 후 가장 큰 매트릭(metric)을 갖는 시퀀스를 검출하는 형태 역시 가능하다.

또한, 상기 수학식 14는 차등 시퀀스에 IDFT를 행한 값들 중 최대값을 검출하여 하나의 M값만을 추정하는 경우를 예로서 설명하고 있으나, 채널 상태가 열악한 경우 상술한 바와 같이 최대값만을 검출하는 것이 아니라, 소정의 임계치 이상의 값을 나타내는 인덱스를 후보로서 추출한 후 그 값들을 병렬 처리할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

상술한 바와 같이 시퀀스의 ID 정보를 획득한 후, 수신 시퀀스를 획득된 ID 를 가지는 시퀀스에 공액복소수 연산을 수행한 시퀀스와 곱함으로써 순환 이동치를 획득하는 단계를 수행한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.

이를 통해 R'(k)는 수신된 시퀀스 R(k) 중 순환이동치 성분(

)이 제거된 형태로 유도될 수 있으며, 상기 수학식 13에서 잡음성분을 무시할 경우 R'(k)는 채널응답(H(k))와 순환이동치 성분(

)만의 곱으로 나타낼 수 있다. 이와 같은 신호(R'(k))에 포함된 순환이동 정보를 보다 용이하게 검출하기 위해 다음과 같이 IFFT를 수행할 수 있다.

상기 수학식 16을 수행한 결과 시간 영역에서의 임펄스 응답을 획득할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 의해 수신된 시퀀스에서 무선 채널의 임펄스 응답을 나타내는 결과를 도시한 도면이다.

상술한 바와 같이 수학식 16을 통해 수신된 시퀀스의 임펄스 응답을 획득할 수 있으며, 도 8은 이와 같이 획득한 임펄스 응답의 예를 도시한 것이다. 이를 분석함으로써 순환이동값의 검색이 가능하며, 그 순환이동값을 통해 전송된 제어 정보를 획득할 수 있다.

한편, 상기 수학식 16의 결과를 이용하여 순환 이동치를 검색하는 경우와 달리, 다중경로 채널의 경우에는 단순히 도 8에 도시된 바와 같은 단일 피크치를 통해 순환 이동치를 산정하는 경우 많은 오류가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 상술한 다중경로로 인하여 확산될 수 있는 구간의 크기(이하 "Ng"라고 함)를 고려하여, 각 시퀀스를 그룹핑하고, 상기 Ng 간격으로 순환이동을 적용함으로써, 오류를 저감시키는 방법을 고려할 수 있다. 즉, 상술한 다중경로 채널을 고려하지 않는 경우 적용할 수 있는 순환이동치는 1 ~ N_fft 만큼 다양할 수 있으나, 다중경로로 인해 확산될 수 있는 구간의 크기가 Ng라 할 경우 순환이동치는 1, Ng, 2Ng, 3Ng,... 와 같이 간격으로 하는 것이 최적의 검출 능력을 보인다.

이 경우, 수신측에서 순환 이동치를 검색하는 것은 상술한 바와 같이 순환 이동치의 간격이 Ng단위로만 결정되기 때문에, 크기 Ng의 각 그룹 단위로 파워를 합하여 최대를 나타내는 그룹을 검출함으로써 순환이동치를 결정할 수 있으며, 이는 이하의 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, N_fft는 FFT 구간에서의 시퀀스의 길이, Ng는 순환이동을 적용할 수 있는 그룹의 수, g는 그룹 색인 (g=0, 1, 2, .., N_fft/Ng) 을 나타낸다.

물론, 상기 수학식 17을 통해 순환 이동치를 검출하는 방법은 다중경로 채널과 같이 채널 상태가 양호하지 못한 경우에 한정하는 것이 바람직하며, 다중경로 확산과 같은 항목을 고려하지 않아도 되는 채널의 경우에는, 상기 수학식 16과 같은 단일 피크치 검출을 통해 순환 이동치를 획득하는 것이 바람직함을 물론이다.

한편, 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법의 성능에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 의할 경우와 종래의 시퀀스 분석 방법에 의할 경우의 검출 오류율을 비교하여 도시한 도면이다.

도 9에서 (1) Delayed S-SCH는 본 발명에서 제안된 방법의 단계 구성을 모두 이용하는 것이 아닌 이미 알고 있는 시퀀스를 통해 수학식 15 및 수학식 16을 통해 순환 이동치만을 검출하는 경우의 검출 오류율을 도시한 것이며, (2) Only GCL(IDFT)는 본 발명에서 제안된 방법의 단계 구성을 모두 이용하는 것이 아닌 순환이동의 적용 없이 시퀀스의 ID를 추정하는 단계, 즉 상기 수학식 14에 해당하는 단계까지만을 수행한 경우의 검출 오류율을 도시한 것이며, (3) Proposed는 본 발 명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 검출 방법의 모든 단계 구성을 수행하여 시퀀스를 분석하는 경우의 검출 오류율을 도시한 것이다.

따라서, 상기 (3) 은 (1) 및 (2) 에서 행한 단계 구성을 조합하여 모두 행한 방법으로서, (1), (2) 중 상대적으로 열악한 성능을 가지는 쪽에 의해 전체 성능이 좌우되며, 도 9에서는 (2)의 성능에 의해 좌우되는 것을 예로서 도시하였다. 그러므로, 본 발명에 따른 경우 종래 기술에서 각 단계 구성을 조합한다 하더라도 추가적인 오류율의 증가가 없음을 알 수 있다. 아울러, 본 발명에 따를 경우 종래 기술에서 생성할 수 있는 셀 ID의 수에 적용가능한 순환이동치를 곱한 만큼 증가된 셀 ID 수를 가질 수 있음은 상술한 바와 같다. 그 예로서 본 발명자는 시퀀스의 길이 N이 75인 경우 종래의 통신 시스템에서 생성가능한 셀 ID의 수는 40개 였으나, 본 발명에 의해 적용가능한 순환이동치가 8가지인 경우, 40*8 에 해당하는 320개의 셀 ID를 생성할 수 있으며, 이에 따른 추가적인 오류율의 증가는 발생하지 않음을 모의 실험을 통해 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 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. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것 이다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기 채널 구조에 의할 경우, 동기식 네트워크 및 비동기식 네트워크 모두에서 양호한 품질의 동기 정보를 획득할 수 있으며, 동기식 네트워크에서 주로 행하던 자기상관에 의한 동기 획득과 비동기식 네트워크에서 주로 행하던 교차상관에 의한 동기획득을 병행하여 수행함으로써 획득된 동기 정보의 정확성을 높이는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 동기 획득 방법 및 셀 검색 방법에 의할 경우, 통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 비동기식인지 여부를 판정하여 적절한 동기 획득 방법을 선택할 수 있으며, P-SCH 및 S-SCH에 포함된 최단 길이를 가지는 반복구조를 이용하여 동기 획득에 있어 필요한 계산량을 감소시키는 효과를 가져올 수 있으며, 이에 기초한 셀 검색 방법은 이와 같은 정확성을 가지는 동기 정보에 기초하여 이후 프로세싱에 필요한 기초정보를 획득 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 적용 방법에 의할 경우, 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스에 추가적인 정보 전달이 가능하며, 각 동기채널에 삽입되는 시퀀스의 유형을 제어함으로써 전달되는 정보의 정확성 및 종류를 확장할 수 있는 효과를 가진다.

아울러, 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 분석 방법에 의할 경우, 종래에 비한 추가적 오류율의 증가 없이, 전달 및 분석할 수 있는 제어정보의 양을 확장할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (20)

1. 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하며, 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 주 동기채널; 및

   상기 주 동기 채널에 포함되는 제어 정보 이외의 정보 전달을 위한 시퀀스를 포함하는 보조 동기 채널을 포함하는, 동기채널 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 동기 채널 역시 시간영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는, 동기 채널 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 반복 구조는 특정 시퀀스를 주파수 영역에서 소정 주기마다 삽입하여 이루어지는, 동기 채널 구조.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 반복 구조는 특정 시퀀스를 시간 영역에서 직접 반복하여 삽입함으로써 이루어지는, 동기 채널 구조.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주 동기채널 및 상기 보조 동기 채널의 시퀀스들은 순환이동 정보를 포함하는, 동기 채널 구조.
6. 주 동기채널 및 보조 동기채널을 포함하며, 상기 주 동기 채널은 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하고 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 구조를 가지는 동기채널을 이용하여 동기를 획득하는 방법에 있어서,

   통신이 이루어지는 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 및

   상기 네트워크가 동기식 네트워크인 경우, 상기 주 동기 채널의 상기 반복 구조를 통해 동기를 획득하는 단계를 포함하는, 동기 획득 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 보조 동기 채널 역시 시간 영역에서 시퀀스의 반복 구조를 포함하며,

   상기 동기를 획득하는 단계는,

   상기 주 동기채널 및 상기 보조 동기 채널의 반복구조 중 가장 짧은 시퀀스의 반복구조를 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 가장 짧은 반복구조의 자기상관을 통해 동기를 획득하는 단계를 포함하는, 동기획득 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 주 동기채널의 상기 공통 시퀀스를 이용하여 상기 획득된 동기의 정확 성을 높이는 단계를 더 포함하는, 동기획득 방법.
9. 주 동기채널 및 보조 동기 채널을 포함하며, 상기 주 동기 채널은 통신 네트워크에서 공통으로 사용되는 시퀀스를 포함하고 시간 영역에서 시퀀스의 반복구조를 포함하는 구조를 가지는 동기채널을 이용하여 동기를 획득하는 방법에 있어서,

   통신이 이루어지는 상기 통신 네트워크가 동기식인지 여부를 판정하는 단계; 및

   상기 통신 네트워크가 비동기식 네트워크인 경우, 상기 주 동기 채널에 포함된 상기 공통 시퀀스를 통해 동기를 획득하는 단계를 포함하는, 동기 획득 방법,
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 주 동기채널 또는 상기 보조 동기 채널의 상기 반복구조를 이용하여 상기 획득된 동기의 정확성을 높이는 단계를 더 포함하는, 동기획득 방법.
11. 주 동기 채널 및 보조 동기 채널을 포함하며, 상기 주 동기채널은 시간 영역에서 시퀀스의 반복 구조를 포함하는 구조를 가지는 동기채널에 삽입될 시퀀스를 적용하는 방법에 있어서,

    상기 주 동기채널에 적용할 제1 시퀀스 및 상기 보조 동기 채널에 적용할 제2 시퀀스를 생성하는 단계; 및

    상기 시간 영역 혹은 주파수 영역에서 상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스에 순환이동을 적용하는 단계를 포함하는, 시퀀스 적용방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 순환이동을 적용하는 단계는,

    상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스의 상기 시간 영역 혹은 상기 주파수 영역 중 선택된 어느 한 영역인 제 1 영역의 인덱스에 소정의 지연값을 적용하는 단계; 및

    상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스의 길이를 기초로 한 모듈레이션 (mod) 함수를 적용하는 단계를 포함하는, 시퀀스 적용방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 순환이동을 적용하는 단계는, 상기 시간 영역 혹은 상기 주파수 영역 중 선택된 어느 한 영역인 제 2 영역에서 상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스에 복소 지수함수를 곱하는 단계를 포함하는, 시퀀스 적용방법.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 순환이동을 적용하는 단계에서 상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스에 서로 상이한 순환이동을 적용하는, 시퀀스 적용방법.
15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스를 생성하는 단계에서 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스의 반복 시퀀스로서 생성되는, 시퀀스 적용방법.
16. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스를 생성하는 단계에서 하나의 시퀀스를 상기 제1 시퀀스와 상기 제2 시퀀스로 분할하여 생성하는, 시퀀스 적용방법.
17. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 시퀀스 및 상기 제2 시퀀스를 생성하는 단계에서 상기 제1 시퀀스와 상기 제2 시퀀스는 서로 상이한 유형의 시퀀스인, 시퀀스 적용방법.
18. 통신 시스템의 수신단에서 주 동기채널 및 보조 동기채널에 삽입된 시퀀스에 각각 순환이동을 적용한 시퀀스를 분석하는 방법에 있어서,

    수신된 시퀀스의 차등 시퀀스를 생성함으로써 시퀀스의 ID 정보를 획득하는 단계; 및

    획득된 상기 시퀀스 ID 정보를 통해 선택된 시퀀스의 공액복소수 시퀀스를 상기 수신된 시퀀스와 곱함으로써, 상기 수신된 시퀀스를 보상하고 상기 수신된 시퀀스의 순환 이동치를 획득하는 단계를 포함하는, 시퀀스 분석 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 순환 이동치를 획득하는 단계는, 상기 수신된 시퀀스가 순환이동이 주파수 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 시간영역에서 상기 수신된 시퀀스를 보상함으로써, 상기 순환 이동치를 획득하고,

    상기 수신된 시퀀스가 순환이동이 시간 영역에서 적용된 시퀀스인 경우 주파수 영역에서 상기 수신된 시퀀스를 보상함으로써, 상기 순환 이동치를 획득하는, 시퀀스 분석 방법.
20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

    상기 순환이동의 적용이 그룹 단위로 적용된 경우, 상기 순환 이동치를 획득하는 단계는,

    상기 수신 시퀀스가 보상된 상기 시퀀스의 각 지연 그룹 내의 전력을 합산하는 단계; 및

    상기 합산된 전력 중 최대를 나타내는 그룹을 선택하는 단계를 더 포함하는, 시퀀스 분석 방법.

Images