KR101350063B1

KR101350063B1 - 이동통신 시스템에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법 및 그를 위한 ｓｒｓ 수신기

Info

Publication number: KR101350063B1
Application number: KR1020080107796A
Authority: KR
Inventors: 이정승; 박희걸; 권혁찬; 박병성; 강덕창; 이현철
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: KR20100048572A

Abstract

이동통신 시스템의 SRS 수신기에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법이 개시된다. 이 방법의 일실시예에 따르면, SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하면, PRACH 수신기를 통해 PRACH 신호를 검출하며, 각각의 검출된 프리엠블에 대하여 타이밍과 PRACH 수신전력을 측정한다. 측정된 타이밍 정보와 'PRACH 수신전력을 바탕으로 한 PRACH 잡음대비 신호전력비(CINR) 정보'를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 추정하고, 추정된 간섭량과 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 CINR을 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정한다. SRS 부반송파 추출후 CAZAC 코드 보상된 신호를 제로 패딩하기 이전 과정에서, 상기 결정된 부반송파를 제거한다. 이후에 제로 패딩후 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 신호를 검출하고 제거 정도를 고려하여 채널을 추정한다.

PRACH, SRS, 간섭, CAZAC 코드, 부반송파

Description

이동통신 시스템에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법 및 그를 위한 ＳＲＳ 수신기{APPARATUS AND METHOD FOR MINIMIZING INTERFERENCE OF UPLINK CHANNELS IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM AND SOUNDING REFERENCE SIGNAL RECEIVER FOR THE SAME}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 기반 LTE(Long Term Evolution) 이동통신 시스템의 상향링크 채널에서 SRS(Sounding Reference Signal)에 미치는 PRACH(Physical Random Access Channel)의 간섭을 최소화하여 SRS 성능을 향상시킬 수 있는 방법 및 그를 위한 SRS 수신기에 관한 것이다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 기반한 LTE 시스템은 제3세대 이동통신 표준인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)를 대신할 차세대 이동통신 시스템으로서 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 논의되고 있다. OFDM 방식은 주파수 영역에서 다중의 부반송파(Sub-carrier)를 이용하여 데이터를 전송하는 방식으로 부반송파들 간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송하기 때문에 주파수 효율이 높고 선택적 페이 딩(Frequency Selective Fading)과 다중경로 페이딩에 강하고 보호구간(CP : Cyclic Prefix)을 이용하여 심볼간 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 하드웨어적으로는 등화기 구조가 간단하여 임펄스(Impulse) 잡음에 강한 장점이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송효율을 얻을 수 있다.

3GPP LTE 상향링크는 OFDM 기술의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 문제를 해결하기 위하여 부반송파 매핑(Mapping) 전에 이산 푸리에 변환(DFT : Discrete Fourier Transform)을 수행한다. 이러한 기술을 LTE에서는 SC-FDMA라 한다. LTE 상향링크에서는 PRACH를 이용한 초기 동기 설정과 SRS를 이용한 동기 유지를 위하여 자기상관(Auto-correlation) 및 교차상관(Cross-correlation) 특성이 좋은 Zadoff-Chu CAZAC(이하, 'CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 코드'라 칭함)를 사용한다. CAZAC은 RS(Reference Signal) 생성에 사용되는 코드이다.

LTE 상향링크 채널에는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel), PUSCH(Physical Uplink Shared Channel), PRACH(Physical Random Access Channel), SRS(Sounding Reference Signal) Channel이 사용된다. PRACH는 초기 동기를 맞추기 위하여 단말이 전송하는 LTE 상향링크 채널이다. PUCCH는 LTE 상향링크 제어 채널로서, CQI 정보 및 ACK/NACK 등을 포함한다. PUSCH는 LTE 상향링크 데이터 채널이다. SRS는 LTE 상향링크의 RS(Reference Signal) 중 하나로 단말이 주기적으로 전송함으로써, PRACH를 이용하여 상향링크의 초기 동기를 맞춘 단말의 동기를 유지하게 한다. 또한, 상향링크의 채널 품질을 알려주어 기지국 상향링크 스케쥴러의 입 력 정보로 이용한다.

이처럼 LTE 상향링크에서는 PRACH를 이용하여 초기 동기를 설정하고, PRACH를 통하여 초기 동기를 맞춘 단말은 SRS를 주기적으로 전송하여 타이밍 정보를 측정하여 상향링크의 동기를 유지한다. 그런데, SRS는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼을 사용하고 PRACH는 시간 영역으로 길제 위치하므로, 하나의 서브프레임에서 PRACH와 SRS가 시간적으로 만나게 되면 서로간에 간섭을 유발하는 문제점이 있다. 따라서, PRACH가 상당량의 간섭을 SRS에 유발할 것으로 예상되는 경우, PRACH의 간섭을 최소화하기 위하여 SRS를 주파수 영역에서 PRACH와 배타적으로 배치하는 것이 필요하다. 만약 SRS와 PRACH가 시간/주파수 영역에서 배타적이지 못한 경우에는 PRACH가 SRS에 미치는 간섭을 피할 수 없으며 SRS의 성능 저하가 불가피하다. PRACH가 상당량의 간섭을 SRS에 유발하는 경우, PRACH의 간섭을 최소화하여 SRS의 성능을 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은 LTE 이동통신 시스템의 상향링크 채널에서 SRS에 미치는 PRACH의 간섭을 최소화하여 SRS 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법과 그를 위한 SRS 수신기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 이동통신 시스템에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 상향링크의 주파수 영역에서 PUCCH와 PRACH를 할당한 후, SRS의 부반송파를 PUCCH 및 PRACH의 부반송파에 대하여 배타적으로 배치하되, SRS를 PRACH 보다 고주파수 또는 저주파수 영역 중 어느 하나에 배치하고 타 채널과의 부반송파 간격을 0이상으로 한다. 본 발명의 다른 실시예에 의하면, SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하면, PRACH 수신기를 통해 PRACH 신호를 검출하며, 각각의 검출된 프리엠블에 대하여 타이밍과 PRACH 수신전력을 측정한다. 측정된 타이밍 정보와 'PRACH 수신전력을 바탕으로 한 PRACH 잡음대비 신호전력비(CINR) 정보'를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 추정하고, 추정된 간섭량과 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 CINR을 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정한다. SRS 부반송파 추출후 CAZAC 코드 보상된 신호를 제로 패딩하기 이전 과정에서, 상기 결정된 부반송파를 제거한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하면, SRS 부반송파 추출후, CAZAC 코드 보상된 정보를 이용하여 원하는 사용자의 SRS 수신 신호를 탐색하고, 해당 SRS의 수신전력 또는 CINR을 검사하여 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 수신전력을 계산하고, 계산된 수신전력과 SRS의 평균수신전력을 비교하여 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하는 한다. CAZAC 코드 보상된 신호를 제로 패딩하기 이전 과정에서, 상기 결정된 부반송파를 제거한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 이동통신 시스템에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 SRS 수신기가 개시된다. 본 발명의 SRS 수신기는, 이동통신 시스템의 SRS(Sounding Reference Signal) 수신기로서, SRS 송신기로부터 기준신호를 수 신하여, SRS 부반송파 추출후 CAZAC 코드를 보상하는 CAZAC 코드 보상부; SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 측정할 수 있는 간섭 데이터를 수집하기 위한 간섭정보 입력부; 간섭 데이터를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 계산하고, 계산된 간섭량과 'CAZAC 코드 보상부로부터 제공되는 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 CINR'을 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하기 위한 SRS 펑처링 제어부; SRS 펑처링 제어부에서 받은 부반송파 제거 정보를 바탕으로 부반송파를 제거하기 위한 SRS 펑처링부; 및 제로 패딩후 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 신호를 검출하고 제거 정도를 고려하여 채널을 추정하기 위한 SRS 신호검출 및 채널추정부를 포함한다.

본 발명에 의하면, LTE 이동통신 시스템의 상향링크 채널에서 SRS에 미치는 PRACH의 간섭을 최소화하여 SRS의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 PRACH 및 SRS 송신기의 구조와 부반송파의 매핑 관계를 도시한 도면이다.

LTE 상향링크에서 PRACH와 SRS에 사용되는 CAZAC 코드는 하기의 수학식 1(PRACH용 CAZAC 코드 생성) 및 수학식 2(SRS용 CAZAC 코드 생성)와 같이 정의된 다.

여기서,

는 PRACH에 할당된 CAZAC 코드이고

는 SRS에 할당된 CAZAC 코드이며

와

는 소수이고, u와 q는 각각

와

보다 작은 양의 정수이다.

도 1의 LTE PRACH 송신기는, CAZAC 코드 생성부(11)에 의해 생성된 PRACH용 CAZAC 코드(수학식 1 참조)를 DFT 수행부(12), PRACH 부반송파 매핑부(13), 역 DFT(IDFT : Inverse DFT) 수행부(14), CP 추가부(15)를 통해 이산 푸리에 변환(DFT), 부반송파 매핑, 이산 푸리에 역변환(IDFT), 시간 영역에서 PRACH 수신기의 성능 향상을 돕기 위해 보호구간 삽입을 위한 CP 추가후, 기지국으로 전송한다.

PRACH의 주파수 영역에서의 위치는 오프셋 k _PRACH (k _PRACH 는 주파수 영역에서 PRACH의 시작위치를 나타내며, SRS의 부반송파의 크기를 단위로 한다) 다음에

(PRACH에 할당된 RB의 개수)개의 연속적인 RB(Resource Block)에 할당한다. (OFDM에서 주파수 영역은 부반송파로 이루어져 있는데, 상향링크에서는 12개의 연속적인 부반송파가 하나의 RB를 이룬다. RB는 스케쥴링 및 채널 할당의 기본 단위 가 된다.) 단, 하나의 RB는

(한 RB에 포함되어 있는 부반송파의 개수로서, 예컨대 12)개의 부반송파로 이루어지며, PRACH의 부반송파의 간격(Spacing)은 SRS의 부반송파 간격보다 작은데 이것의 비율을 K라고 하면

개의 RB에 PRACH는 최대

길이를 갖는 코드열을 넣을 수 있다. 일 예로 PRACH의 부반송파 간격이 1.25kHz이고 SRS가 15kHz이면 K는 12가 되고, PRACH가 사용하는 RB가 6,

가 12라면 PRACH의 최대 길이는 864(=6*12*12)가 된다. 여기서, PRACH의 코드 길이는 소수이어야 하고, 인접 채널간의 이격을 두기 위하여

는 839로 정할 수 있다.

도 2의 SRS 송신기는, CAZAC 코드 생성부(21)에 의해 생성된 SRS용 CAZAC 코드(수학식 2 참조)를 CAZAC 코드 확장부(22)에서 하기의 수학식 3(SRS CAZAC 코드 확장)에 의거하여 확장한다.

여기서,

는 SRS가 사용하는 부반송파의 개수(즉, SRS에 사용되는 확장된 CAZAC 코드의 길이)이고,

는

를 넘지 않는 최대의 소수로 결정한다. SRS의 주파수 영역에서의 위치는 오프셋 k _SRS (k _SRS 는 주파수 영역에서 SRS의 시작위치를 나타내며, 부반송파의 크기를 단위로 한다. SRS 부반송파의 크기는 15kHz이 다) 다음에

개의 연속적인 RB안에서 부반송파의 단위에서 하나씩 엇갈려 배치시킨다. 그러므로,

와

에는 하기 수학식 4(SRS에 사용되는 확장된 CAZAC 코드의 길이)의 관계가 성립한다.

SRS 송신기는, CAZAC 코드 확장부(22)에 의해 확장된 SRS용 CAZAC 확장 코드(수학식 3 참조)를 SRS 부반송파 매핑부(23), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 수행부(24), CP 추가부(25)를 통해 부반송파 매핑, 고속 푸리에 역변환(IFFT), 시간 영역에서 각 심볼간의 간섭을 없애기 위해 보호구간 삽입을 위한 CP 추가한 후, 기지국으로 전송한다.

한편, PRACH와 SRS의 수신기 구조는 도 3과 같다. PRACH와 SRS는 CAZAC 코드에 기반하기 때문에 유사한 구조로 수신기를 구성할 수 있다. 차이점으로, PRACH 수신기는 수신신호를 이산 푸리에 변환(DFT) 및 이산 푸리에 역변환(IDFT)을 수행하고(DFT 수행부(31), IDFT 수행부(35)), SRS 수신기는 고속 푸리에 변환(FFT) 및 고속 푸리에 역변환(IFFT)을 수행한다(FFT 수행부(31), IFFT 수행부(35)). 부반송파 디매핑부(32)는 부반송파 디매핑(De-mapping)을 수행하여 부반송파 매핑 영역의 신호를 추출한다. 하기의 수학식 5(CAZAC 코드 보상)와 같이, CAZAC 코드 보상부(33)는 부반송파 디매핑된 신호에 CAZAC 코드의 켤레 복소수를 취하여 곱함으로써 CAZAC 코드를 보상한다. 이렇게 CAZAC 코드 보상된 신호에 대해 제로 패딩 부(34)에서 일정량의 제로 패딩을 수행하고, IDFT 혹은 IFFT 수행부(35)에서 IDFT 혹은 IFFT를 수행하여, 신호 검출부/채널 추정부(36)에서 신호 검출과 타이밍 추정, 수신 전력을 계산한다.

여기서, d(n)은 부반송파 디매핑된 신호이고, e(n)은 PRACH의 경우 fft(x_PRACH), SRS의 경우에는 r_SRS이다.

그런데, SRS는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼을 사용하고 PRACH는 시간 영역으로 길게 위치한다. PRACH가 시간 영역에서 얼마 만큼의 길이를 차지하는 가는 프레엠블 포맷(Preamble Format)에 따라 다르다. 도 4의 PRACH는 Preamble Format 0을 사용한 결과를 보여준다.

PRACH는 상향링크의 초기 동기를 맞추기 위해서 단말이 전송하는데 이러한 경우에는 RTD(Round Trip Delay)가 존재한다. (RTD는 기지국에서 단말까지의 전파 지연(Propagation Delay)과 단말부터 기지국까지의 전파지연을 의미한다. 상향링크 동기가 맞지 않은 단말은 PRACH를 이용하여 송신 타이밍을 보정하여 기지국의 수신단에서 모든 단말의 수신시점을 일정하게 한다. PRACH 이후 주기적으로 SRS를 이용하여 동기유지를 한다.) 도 4에서는 RTD가 0인 경우(기지국과 단말의 거리가 0인 경우)를 도시하였지만, 일반적으로 RTD는 0이상의 값을 갖게 되고 셀의 크기에 따라 최대 RTD가 결정된다. RTD가 커짐에 따라 PRACH의 시간적인 위치는 오른쪽 방향 으로 이동한다. PRACH를 통하여 초기 동기를 맞춘 단말은 SRS를 주기적으로 전송하여 타이밍 정보를 측정하여 상향링크의 동기를 유지한다.

LTE TS36.211 v830에 의하면 PRACH는 하기의 표 1(랜덤 액세스 프리엠블 파라미터)과 같이 5가지가 있다. Preamble Format 0의 경우는 도 4와 같이 서브프레임의 뒷부분에 시간적인 여유공간이 있지만, RTD가 커짐에 따라 PRACH는 오른쪽으로 이동하게 되고, 약 26μs의 RTD 이후부터는 SRS와 만나게 된다. 또한, CP의 길이를 크게 하거나 시퀀스 길이가 달라지면 SRS와 PRACH가 시간적으로 만나는 것을 피할 수 없다.

이처럼 하나의 서브프레임에서 PRACH와 SRS가 시간적으로 만나게 되면, 서로간에 간섭을 유발할 수 있는데, 해결책은 두 가지로 요약된다. 하나는 주파수 영역에서 다른 부반송파를 사용하여 충돌을 회피하는 방법(충돌 회피 방법)과, 다른 하나는 시간/주파수 영역에서 충돌을 피할 수 없는 경우 충돌난 것을 검출하여 성능 열화를 완화하는 방법(충돌 완화 방법)이다.

충돌 회피 방법으로는 시간적으로 다른 영역에 PRACH와 SRS를 배치하는 방안(제1 충돌 회피 방안)과, 시간적으로 PRACH와 SRS가 만나는 경우가 있다면 주파수 영역에서 PRACH와 SRS의 영역을 서로 침범하지 않는 방안(제2 충돌 회피 방안)이 있을 수 있다.

제1 충돌 회피 방안을 살펴보면, 예를 들면 홀수번째 서브프레임에는 PRACH(혹은 SRS)를 할당하고, 짝수번째 서브프레임에는 SRS(혹은 PRACH)를 할당하여 동일한 셀에서 시간적으로 다른 영역에 PRACH와 SRS를 배치한다. 하지만, 다른 셀에서 오는 간섭은 피할 수 없다.

제2 충돌 회피 방안을 살펴보면, PRACH와 상향제어 채널(PUCCH)을 주파수 영역에서 할당한 후 SRS는 상향제어 채널(PUCCH)과 PRACH의 부반송파를 피해서 할당한다.

한편, 충돌 완화 방법을 살펴보면, 시간/주파수 영역에서 PRACH와 SRS의 분리가 불가능한 경우, 상향링크 수신기가 PRACH와 SRS가 충돌이 난 것을 감지하여 이에 대한 적절한 대응을 하는 것이다. 여기에 PRACH 수신기의 정보를 사용할 수 있다.

3GPP 스펙(3GPP TS36.211 v830)에 의하면 제1 충돌 회피 방안은 지원 가능하지만, 제2 충돌 회피 방안은 지원 가능하지 않다. 또한 충돌 완화 방법은 수신단의 구현 방법에 따르므로 3GPP에서는 다루지 않고 있다. 만약 시간/주파수 영역에서 완벽하게 분리가 된다면 충돌 완화 방법은 필요하지 않으나, 그렇지 않다면 충돌 완화 방법을 이용하여 서로에게 미치는 간섭을 최소화하여야 한다.

Preamlble Format	CP 길이	PRACH 시퀀스 길이
0	3168×T_s	24576×T_s
1	21024×T_s	24576×T_s
2	6240×T_s	2×24576×T_s
3	21024×T_s	2×24576×T_s
4	448×T_s	4096×T_s

* T_s=1/(15000*2048) seconds

이하의 실시예에서는 PRACH와 SRS의 충돌 회피 방법과 충돌 완화 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

충돌 회피 방법은 시간/주파수 영역에서 동일한 영역에 PRACH와 SRS, 혹은 PUCCH와 SRS가 할당되면 안된다. 본 실시예에서는 주파수 영역만 고려한다. PRACH와 SRS의 주파수 영역에서의 위치는 보호구간(Guard) 영역 이외의 부분에서 결정하면 되는데, 본 실시예에서는 PUCCH와 PRACH를 할당한 후 SRS의 부반송파의 위치를 결정하여 SRS가 다른 상향채널(PUCCH, PRACH)과 배타적인 부반송파 할당을 받도록 한다. 예컨대, SRS가 PRACH의 위쪽(고주파수)에 위치하면(5a) SRS의 위치는 하기의 수학식6(PRACH 위쪽 SRS의 오프셋 결정) 및 수학식 7(PRACH 위쪽 SRS의 길이 결정)과 같이 결정되고, SRS가 PRACH의 아래쪽(저주파수)에 위치하면(5b) SRS의 위치는 하기의 수학식8(PRACH 아래쪽 SRS의 오프셋 결정) 및 수학식 9(PRACH 아래쪽 SRS의 길이 결정)와 같이 결정된다. 도 5는 LTE 상향링크의 주파수 영역에서 충돌을 피하기 위한 채널 배치도이다.

도 5에서, "GAP"은 SRS와 PRACH 혹은 PUCCH와의 간격을 의미하며, 기본 단위는 15kHz이다. GAP은 상호 채널 간의 간섭을 최소화하기 위한 것으로 0 이상이다. k _PRACH 는 주파수 영역에서 PRACH의 시작위치를 나타내며, SRS의 부반송파의 크기를 단위로 한다. k _SRS 는 주파수 영역에서 SRS의 시작위치를 나타내며, 부반송파의 크기를 단위로 한다. SRS 부반송파의 크기는 15kHz이다.

PRACH와 SRS의 충돌 회피 방법은 주파수 영역에서 만나지 않게 하기 때문에, 이론적으로 서로 직교(Orthogonal)하여 서로에게 미치는 간섭이 없지만, 실제로 PRACH와 SRS의 FFT/DFT의 크기가 다르기 때문에 부반송파가 서로 다르다 하더라도 인접 부반송파에는 간섭이 존재한다. 따라서, 본 실시예에서는 인접 부반송파에 생기는 간섭을 최소화하기 위하여 SRS와 PRACH, SRS와 PUCCH 사이에 보호구간(Guard)용 부반송파(GAP)를 추가하여 간섭을 최소화한다. 다만, 각 보호구간용 부반송파(GAP)의 크기는 다를 수 있다.

여기서

와

는 각각 인접한 PRACH와 PUCCH(상향 제어 채널)의 간섭을 최소화하기 위한 보호구간(Guard)이며,

는 저주주파수 혹은 고주파수쪽 상향 제어 채널의 RB 개수,

는 상향링크(UL)에 설정된 최대 RB 개수이다.

는 PRACH에 할당된 RB의 개수,

는 SRS에 할당된 RB의 개수,

는 한 RB에 포함되어 있는 부반송파의 수(예컨대, 12)이다.

만약 SRS 시퀀스의 길이가 SRS에 할당할 수 있는 최대 길이보다 작으면 주파 수 영역에서 호핑할 수도 있는데, 주파수 영역에서 SRS가 호핑하는 경우에도 상기 수학식 6 내지 수학식 9를 만족해야 한다.

한편, 충돌 완화 방법은 시간/주파수 영역에서 PRACH와 SRS가 겹치는 부분이 생기는 경우 간섭의 영향을 감지하여 이에 대한 대응을 하게 된다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법이 적용되는 SRS 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로, PRACH에 의한 간섭을 최소화하기 위한 SRS 수신기의 구조를 보여준다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 SRS 수신기는 상기 도 3의 SRS 수신기에 있어서, 간섭정보 입력부(69)와 SRS 펑처링(Puncturing) 제어부(68), SRS 펑처링부(64)를 더 포함한다. FFT 수행부(61), SRS 부반송파 디매핑부(62), CAZAC 코드 보상부(63), 제로 패딩부(65), IFFT 수행부(66), SRS 신호 검출부/채널 추정부(67)는 상기 도 3의 SRS 수신기와 동일한 기능을 수행한다. 본 발명의 SRS 수신기는 SRS 펑처링부(64)를 CAZAC 코드 보상부(63)와 제로 패딩부(65) 사이에 구비하고, SRS 펑처링 제어부(68)가 CAZAC 코드 보상부(63)로부터 받은 SRS 자신의 정보와 간섭정보 입력부(69)를 통해 수집된 간섭정보를 바탕으로 PRACH 간섭이 미치는 SRS 부반송파에 대한 정보(부반송파 제거 정보)를 생성하여 SRS 펑처링부(64)로 전달함으로써, PRACH에 의해 간섭 영향을 많이 받는 SRS 부반송파 또는 그를 포함하는 SRS 전체를 제거토록 한다. 또는 수신된 SRS 신호 전체를 제거토록 할 수도 있다. 특히 SRS 펑처링 제어부(68)가 CAZAC 코드 보상부(63)로부터 받은 데이터에는 여러 SRS 사용자의 신호가 존재하므로, SRS 펑처링 제어부(68)는 다중 사용자의 신호 중 원하는 사용자의 신호를 추출하고 수신 전력을 추정한다. 이하에서는 추가 구성요소들의 기능을 위주로 설명하기로 한다.

간섭정보 입력부(69)는 간섭정보의 입력을 결정하여 PRACH의 간섭량을 측정할 수 있는 데이터를 수집한다. PRACH 수신기(30)(도 3 참조)의 정보를 입력정보로 이용하는 경우, 본 발명의 SRS 수신기는 도 7과 같은 구성을 갖게 되고, 본 발명의 SRS 수신기가 외부로부터 정보를 받지 않고 SRS 수신기 내의 정보를 입력정보로 이용하는 경우 도 8과 같은 구성을 갖게 된다. 이하에서는 시간/주파수 영역에서 충돌이 발생한 것으로 가정한다. 또한, PRACH와 SRS의 주파수 영역에서 시작점이 동일한 것으로 가정한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 간섭정보 입력부(69)가 PRACH 수신기(30)의 정보를 이용하는 경우, 본 발명의 SRS 수신기는 PRACH 수신기(30)에서 검출된 타이밍, 수신전력 또는 잡음대비 신호전력비(CINR) 정보와 CAZAC 코드 보상부(63)를 통해 추정된 SRS의 수신전력 또는 잡음대비 신호전력비(CINR)를 이용하여 SRS의 일정 부분(PRACH에 의해 간섭 영향을 받는 부분) 또는 그를 포함하는 SRS 전체를 제거한다. 또는 수신된 SRS 신호 전체를 제거할 수도 있다. 즉, PRACH 수신기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 PRACH 신호를 검출하며 각각의 검출된 프리엠블에 대하여 타이밍 정보와 수신전력 또는 CINR 값을 측정하여 SRS 펑처링 제어부(68)로 전달하며, SRS 펑처링 제어부(68)는 PRACH 수신기(30)에서 검출된 타이밍과 수신전력 또는 CINR 값을 입력받아 타이밍 정보를 바탕으로 SRS에 미치는 PRACH의 간섭 구간을 파악하고 CINR 값을 바탕으로 해당 구간에서 간섭이 큰지 혹은 작은지를 판단한다. CINR은 잡음에 대한 전력비를 의미하므로, PRACH 수신기(30)가 CINR을 계산하지 않고 수신전력만을 송부하더라도, SRS 펑처링 제어부(68)는 잡음을 알고 있기 때문에 CINR을 쉽게 추정할 수 있게 된다. 따라서, SRS 펑처링 제어부(68)는 간섭신호의 양과 간섭이 있는 부반송파를 결정할 수 있는데, 이때 SRS에 미치는 PRACH의 간섭량을 측정하는 방식은 하기의 수학식 10(SRS에 미치는 PRACH 간섭 전력 계산)에 의거하여 계산된다.

상기 PRACH 수신기(30)에서 SRS 펑처링 제어부(68)로 전송되는 PRACH의 수신전력 또는 CINR 값은 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 전력 또는 CINR 값의 평균치이거나, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 개별 전력 또는 CINR 값이 될 수 있다. PRACH 수신기(30)로부터 PRACH 대역에 대한 평균치가 입력되는 경우에는 SRS와 PRACH가 주파수 영역에서 겹치는 부분을 하나의 단위로 제어한다. 일실시예에 있어서, SRS 펑처링 제어부(68)는 PRACH가 할당되어 있는 부반송파들의 간섭량 각각을 임계치와 각각 비교하여 펑처링할 부반송파를 결정하거나, PRACH가 할당되어 있는 부반송파들의 간섭량 평균치를 임계치와 비교하여 SRS와 PRACH가 주파수 영역에서 겹치는 부분을 하나의 단위로 제어한다.

여기서, CINR_i과 timing_i는 i번째 프리엠블에 대해 추정된 수신전력과 타이밍이고, f(~)는 CINR과 timing으로 SRS와 겹치는 부반송파에 대한 PRACH의 간섭량 을 계산하는 것이다.

만약 SRS에 미치는 PRACH의 간섭이 임계치(PRACH 대비 SRS 영역의 전력비) 보다 크다고 판단하면(예컨대, CAZAC 코드 보상부(63)로부터 받은 신호에서 추정된 SRS의 전력이 0dB이고 PRACH 수신기(30)로부터 받은 PRACH의 전력이 10~20dB인 경우), SRS 펑처링 제어부(68)는 SRS 펑처링부(64)로 PRACH에 해당되는 부분(PRACH의 간섭이 있는 SRS 부반송파의 일부)을 제거하도록 명령한다. 구체적으로, SRS 펑처링 제어부(68)는 SRS 펑처링부(64)와 SRS 신호 검출부/채널 추정부(67)로 펑처링(Puncturing)되는 부반송파를 알려 주고(부반송파 제거 정보를 전송함), 이에 따라 SRS 펑처링부(64)는 SRS 펑처링 제어부(68)에서 받은 부반송파 제거 정보를 이용하여 SRS의 일부 부반송파(즉, PRACH의 간섭이 큰 SRS의 부반송파)를 제거하고(도 9a 참조), SRS 신호 검출부/채널 추정부(67)는 부반송파가 제거된 신호를 검출하고 제거된 부반송파(즉, PRACH의 간섭이 큰 SRS의 부반송파를 제외한 나머지 부반송파들)를 고려하여 채널을 추정한다(타이밍 추정 및 수신전력 계산). 이때, SRS 부반송파의 CINR 계산에 있어서 제거된 부반송파를 포함하지 않는다.

여기서 SRS 펑처링부(64)는 SRS 펑처링 제어부(68)에서 받은 부반송파 제거 정보를 이용하여 SRS 전체를 제거하거나 수신된 SRS 신호 전체를 제거할 수도 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 하고(도 9b 참조), SRS 신호 검출부/채널 추정부(67)는 부반송파가 제거된 신호를 검출하고 제거된 부반송파(즉, PRACH의 간섭이 큰 SRS의 부반송파를 제외한 나머지 부반송파들)를 고려하여 채널을 추정한다(타이밍 추정 및 수신전력 계산). 이때, SRS 부반송파의 CINR 계산에 있어서 제거된 부반송파를 포함하지 않는다.

일실시예에 있어서, SRS 펑처링 제어부(68)는 CAZAC 코드 보상된 후의 PRACH가 할당되어 있는 부반송파들의 전력 각각을 임계치(SRS의 평균수신전력)와 비교하여 펑처링할 부반송파를 결정하거나, CAZAC 코드 보상된 후의 PRACH가 할당되어 있는 부반송파들의 전력 평균치를 임계치와 비교하여 SRS와 PRACH가 주파수 영역에서 겹치는 부분을 하나의 단위로 제어한다.

이상의 실시예에서는 PRACH와 겹칠 수 있는 부반송파 전체에 대해서 제어하는 것을 가정하였지만, 각 부반송파의 개별적인 제어 역시 가능하다.

이상의 충돌 완화 방법으로 제안된 SRS의 일부 영역을 제거하는 방법은 Missing Probability에서는 도 10과 같은 성능을 예상할 수 있고 False alarm probability에서는 하기의 표 2와 같은 심볼 타이밍 오프셋 추정 성능을 예상할 수 있다.

본 발명의 효과를 위한 모의실험에서 SRS의 CINR은 -20~0dB까지 변화시키고 PRACH의 CINR은 SRS의 CINR이 변화하더라도 목표치(Target)를 일정하게 유지하도록 하였다. 또한, PRACH의 CAZAC 코드에 사용된 u는 419, SRS에 사용된 q는 7이고 SRS의 대역폭(

)은 40을 사용하여 수신 안테나가 2개인 환경에서 AWGN으로 모의실험하였다.

도 10은 SRS CINR에 대한 Missing Probability인데, Missing probability는 SRS를 송신하였는데 수신기가 SRS 신호 검출에 실패하는 경우를 의미한다. SRS의 Missing Probability는 PRACH의 목표 수신전력이 커짐에 따라 SRS의 성능(Missing Probability)이 안좋아진다. 즉, PRACH의 간섭에 의해 성능이 열화되는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 SRS 수신기를 이용하여 SRS의 일정 부분을 제거한 후 성능을 구하면 PRACH의 간섭이 심한 경우보다 월등히 좋음을 알 수 있다. 하기의 표 2는 평균 False Alarm을 구한 것인데, PRACH의 수신 전력이 20dB에서는 약 85%까지 증가하지만 SRS의 일정 부분을 제거하는 경우에는 0.1%이하로 낮출 수 있다.

	평균 False Alarm
Punctured SRS	0.083%
PRACH Target: -10dB	0.091%
PRACH Target: 0dB	0.142%
PRACH Target: 10dB	2.174%
PRACH Target: 20dB	84.351%

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발 명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

도 1은 PRACH 송신기의 구조 및 부반송파 매핑 관계를 도시한 도면.

도 2는 SRS 송신기의 구조 및 부반송파 매핑 관계를 도시한 도면.

도 3은 PRACH/SRS 수신기의 구조를 도시한 도면.

도 4는 LTE 상향링크의 시간 및 주파수 영역에서의 배치 관계를 도시한 도면.

도 5는 LTE 상향링크의 주파수 영역에서 충돌을 피하기 위한 채널 배치 관계를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법이 적용되는 SRS 수신기의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 SRS 수신기의 구성을 상세하게 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 SRS 수신기의 구성을 상세하게 도시한 도면.

도 9a는 도 7의 일실시예에 따라 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법을 보여주는 설명도.

도 9b는 도 8의 다른 실시예에 따라 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법을 보여주는 설명도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 성능 결과를 보여주는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

61 : FFT 수행부 62 : SRS 부반송파 디매핑부

63 : CAZAC 코드 보상부 64 : SRS 펑처링부

65 : 제로 패딩부 66 : IFFT 수행부

67 : SRS 신호 검출부/채널 추정부 68 : SRS 펑처링 제어부

69 : 간섭정보 입력부

Claims

이동통신 시스템에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법으로서,

상향링크의 주파수 영역에서 상향제어채널(PUCCH)과 랜덤액세스채널(PRACH)을 할당한 후, SRS(Sounding Reference Signal)의 부반송파를 상기 PUCCH 및 PRACH의 부반송파에 대하여 배타적으로 배치하되, 상기 SRS를 상기 PRACH 보다 고주파수 또는 저주파수 영역 중 어느 하나에 배치하고 타 채널과의 부반송파 간격을 0이상으로 하는, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제1항에 있어서,

상기 SRS가 상기 PRACH 보다 고주파수에 위치하는 경우, 상기 SRS를 하기의 (수학식 1) 및 (수학식 2)에 의거하여 배치하는, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.

(수학식 1): SRS의 오프셋 결정

(수학식 2): SRS의 길이 결정

(여기서, GAP은 SRS와 PRACH의 간격, k _PRACH 는 주파수 영역에서 PRACH의 시작위치,
는 인접한 PRACH의 간섭을 최소화하기 위한 보호구간,
는 PUCCH에 할당된 RB의 개수,
는 상향링크(UL)에 설정된 최대 RB 개수,
는 PRACH에 할당된 RB의 개수,
는 SRS에 할당된 RB의 개수,
는 한 RB에 포함되어 있는 부반송파의 수임)
제1항에 있어서,

상기 SRS가 상기 PRACH 보다 저주파수에 위치하는 경우, 상기 SRS를 하기의 (수학식 1) 및 (수학식 2)에 의거하여 배치하는, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.

(수학식 1): PRACH 아래쪽 SRS의 오프셋 결정

(수학식 2): PRACH 아래쪽 SRS의 길이 결정

(여기서, GAP은 SRS와 PRACH의 간격, k _PRACH 는 주파수 영역에서 PRACH의 시작위치, k _SRS 는 주파수 영역에서 SRS의 시작위치,
는 인접한 PUCCH의 간섭을 최소화하기 위한 보호구간,
는 PUCCH에 할당된 RB의 개수,
는 SRS에 할당된 RB의 개수,
는 한 RB에 포함되어 있는 부반송파의 수임)
이동통신 시스템의 SRS(Sounding Reference Signal) 수신기에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법으로서,

SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하는 단계;

랜덤액세스채널(PRACH) 수신기를 통해 PRACH 신호를 검출하며, 검출된 신호의 프리엠블에 대하여 타이밍과 PRACH 수신전력을 측정하는 단계;

측정된 타이밍 정보와 '상기 PRACH 수신전력을 바탕으로 한 PRACH 잡음대비 신호전력비(CINR) 정보'를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 추정하고, 추정된 간섭량과 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 CINR을 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하는 단계; 및

상기 결정에 따라 SRS 부반송파의 일부 또는 전부를 제거하는 단계를 포함하는 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제4항에 있어서,

상기 PRACH 수신기가 상기 PRACH 수신전력을 바탕으로 상기 PRACH CINR을 계산하여 상기 SRS 수신기로 전송하거나,

상기 SRS 수신기 자체에서 상기 PRACH 수신기로부터 전송된 상기 PRACH 수신전력을 바탕으로 상기 PRACH CINR을 계산하는, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제5항에 있어서,

상기 PRACH 수신전력 및 상기 PRACH CINR은, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 전력 또는 CINR 값의 평균치이거나, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 개별 전력 또는 CINR 값 중 하나인, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
이동통신 시스템의 SRS(Sounding Reference Signal) 수신기에서 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법으로서,

SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하는 단계;

수신신호의 CAZAC 코드를 보상한 정보를 이용하여 원하는 사용자의 SRS를 탐색하고, 해당 SRS의 수신전력 또는 잡음대비 신호전력비(CINR)를 검사하여 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 수신전력을 계산하는 단계;

상기 계산된 수신전력과 SRS의 평균수신전력을 비교하여 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하는 단계; 및

상기 결정에 따라 SRS 부반송파의 일부 또는 전부를 제거하는 단계를 포함하는 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제7항에 있어서,

상기 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 수신전력은, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 전력의 평균치이거나, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 개별 전력값 중 하나인, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 결정된 부반송파를 제거함에 있어서, 제거 대상 부반송파만을 제거하거나, SRS와 PRACH가 주파수 영역에서 겹치는 부분을 모두 제거하거나, 수신된 SRS 신호 전체를 제거하는 방법 중 어느 하나를 선택하여 제거하는, 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
제9항에 있어서,

제로 패딩후 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 신호를 검출하고 제거 정도를 고려하여 채널을 추정하는 단계를 더 포함하는 상향링크 채널의 간섭 최소화를 위한 방법.
이동통신 시스템의 SRS(Sounding Reference Signal) 수신기로서,

SRS 송신기로부터 기준신호를 수신하여, SRS 부반송파 추출후 CAZAC 코드를 보상하는 CAZAC 코드 보상부;

SRS와 겹치는 랜덤액세스채널(PRACH)의 간섭량을 측정할 수 있는 간섭 데이터를 수집하기 위한 간섭정보 입력부;

상기 간섭 데이터를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 계산하고, 계산된 간섭량과 '상기 CAZAC 코드 보상부로부터 제공되는 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 잡음대비 신호전력비(CINR)'를 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하기 위한 SRS 펑처링 제어부;

상기 SRS 펑처링 제어부에서 받은 부반송파 제거 정보를 바탕으로 부반송파를 제거하기 위한 SRS 펑처링부; 및

제로 패딩후 고속 푸리에 역변환(IFFT)하여 신호를 검출하고 제거 정도를 고려하여 채널을 추정하기 위한 SRS 신호검출 및 채널추정부를 포함하는 SRS 수신기.
제11항에 있어서,

상기 간섭 데이터는, PRACH 수신기를 통해 측정된 타이밍 정보와 PRACH 수신전력이거나, SRS 수신기 자체에서 측정된 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 수신전력인, SRS 수신기.
제12항에 있어서,

상기 SRS 펑처링 제어부는, 상기 PRACH 수신기로부터 측정되어 전송된 상기 타이밍 정보와 '상기 PRACH 수신전력을 바탕으로 한 PRACH CINR 정보'를 이용하여 SRS와 겹치는 PRACH의 간섭량을 추정하고, 추정된 간섭량과 상기 CAZAC 코드 보상부로부터 제공되는 원하는 사용자의 SRS의 수신전력 또는 CINR을 바탕으로 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하는, SRS 수신기.
제12항에 있어서,

상기 SRS 펑처링 제어부는, SRS 부반송파 추출후, CAZAC 코드 보상된 정보를 이용하여 원하는 사용자의 SRS 수신 신호를 탐색하고, 해당 SRS의 수신전력 또는 CINR을 검사하여 PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 수신전력을 계산하고, 계산된 수신전력과 SRS의 평균수신전력을 비교하여 SRS의 부반송파 중 PRACH의 간섭이 있는 부반송파를 결정하는, SRS 수신기.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 SRS 펑처링부가 상기 부반송파 제거 정보를 바탕으로 부반송파를 제거함에 있어서, 제거 대상 부반송파만을 제거하거나, SRS와 PRACH가 주파수 영역에서 겹치는 부분을 모두 제거하거나, 수신된 SRS 신호 전체를 제거 대상으로 하는, SRS 수신기.
제15항에 있어서,

상기 PRACH 수신전력은, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 전력 평균치이거나, PRACH가 할당되어 있는 각 부반송파의 개별 전력값 중 하나인, SRS 수신기.