KR101559794B1

KR101559794B1 - 시퀀스 생성 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR101559794B1
Application number: KR1020090077562A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 곽진삼; 문성호; 노민석; 이현우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2015-10-13
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP2013168951A; US20110199889A1; EP2400706A2; WO2010095827A3; EP2400706A4; CN102246485A; JP5220925B2; KR20100094317A; WO2010095827A2; US8520501B2; US20120177145A1; JP2012503407A; JP5480989B2; CN102246485B; US8908494B2

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 무선 통신 시스템에서 송신기가 시퀀스를 전송하는 방법에 있어서, 제1 시퀀스에 복소 공액 연산(complex conjugate operation) 및 역 연산(reverse operation) 중 적어도 하나를 수행하여 제2 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 제2 시퀀스를 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하는 단계; 및 상기 OFDMA 심볼을 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 시퀀스 전송 방법에 관한 것이다.

Description

시퀀스 생성 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR SEQUENCE GENERATON AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 송수신 하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 복수의 기지국(110) 및 복수의 단말(120)을 포함한다. 무선 통신 시스템(100)은 동종 네트워크(homogeneous network) 또는 이종 네트워크(heterogeneous network)를 포함할 수 있다. 여기에서, 이종 네트워크는 매크로 셀, 펨토 셀, 피코 셀, 중계기 등과 같이 서로 다른 네트워크 엔터티가 상호 공존하는 네트워크를 지칭한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정국이며, 각 기지국(110a, 110b 및 110c)은 특정한 지리적 영역(102a, 102b 및 102c)에 서비스를 제공한다. 시스템 성능을 개선하기 위해, 상기 특정 영역은 복수의 더 작은 영역들(104a, 104b 및 104c)로 분할될 수 있다. 각각의 더 작은 영역은 셀, 섹터 또는 세그멘트라고 지칭될 수 있다. IEEE 802.16 시스템의 경우, 셀 식별자(Cell Identifier; IDCell)는 전체 시스템을 기준으로 부여된다. 반면, 섹터 또는 세그멘트 식별자(Sector or Segment Identifier)는 각각의 기지국이 서비스를 제공하는 특정 영역을 기준으로 부여되며 0 내지 2의 값을 갖는다. 단말(120)은 일반적으로 무선 통신 시스템에 분포되며 고정되거나 이동할 수 있다. 각 단말은 임의의 순간에 상향링크 및 하향링크를 통해 하나 이상의 기지국과 통신할 수 있다. 기지국과 단말은 FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), MC-FDMA(Multi Carrier-FDMA), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 이들의 조합을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 본 명세서에서 상향링크는 단말로부터 기지국으로의 통신 링크를 지칭하고, 하향링크는 기지국으로부터 단말로의 통신 링크를 지칭한다.

도 2는 IEEE 802.16e 시스템의 하향링크 부 프레임 구조를 나타낸다. 도시된 부 프레임 구조는 TDD(Time Division Duplex) 모드를 위한 구조이다.

도 2를 참조하면, 하향링크 부 프레임 구조는 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 구성된다. 하향링크 부 프레임 구조는 구조적으로 프리앰블, FCH(Frame Control Header), DL-MAP(DownLink-MAP), UL-MAP(UpLink-MAP) 및 DL-버스트(Burst)로 구분된다. 프리앰블은 첫 번째 OFDM 심볼로 구성되며 하향링크 프레임마다 선행한다. 프리앰블은 시간 및 주파수 동기, 셀 탐색 및 채널 추정 등의 용도로 활용된다.

도 3은 IEEE 802.16e 시스템에서 1024 FFT 모드 (10MHz bandwidth)에서 프리앰블이 매핑되는 부반송파를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 주어진 대역폭 중에서 양쪽의 일부 영역은 보호 대역으로 사용되므로, 프리앰블은 보호 대역을 제외한 나머지 영역에 매핑된다. 보호 대역을 제외하고 남은 주파수 영역은 3 섹터를 고려하여 3개의 영역으로 구분된다. 프리앰블은 부반송파 3개 간격으로 삽입되고 나머지 구간에는 0이 삽입된다. 0번째 세그멘트의 프리앰블은 주파수 인덱스가 0, 3, 6, 9, …, 843, 846 및 849인 부반송파에 삽입된다. 참고로, 1번째 세그먼트의 프리앰블은 주파수 인덱스가 1, 4, 7, 10, …, 844, 847 및 850인 부반송파에 삽입되며, 2번째 세그먼트의 프리앰블은 주파수 인덱스가 2, 5, 8, 11, …, 845, 848, 851인 부반송파에 삽입된다.

IEEE 802.16e 시스템에서 프리앰블에 사용되는 시퀀스는 주파수 영역에 삽입되는 이진 코드로 구성된다. 이것은 Runcom 사에서 제안한 방식으로, 이진 코드로 구성할 수 있는 시퀀스의 종류 중 상관 관계 특성을 어느 정도 유지하면서 시간 영역으로 변환 시 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 낮은 것들이 컴퓨터 탐색을 통해 발견되었다. 표 1은 프리앰블 시퀀스의 일부를 나타낸다.

표 1을 참조하면, 프리앰블에 사용되는 시퀀스는 세그먼트 번호와 IDcell 파라미터 값에 의해 결정된다. 각 시퀀스는 오름차순으로 이진 신호로 변환된 뒤, BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조를 통해 부반송파에 매핑된다. 즉, 16진수 수열은 이진수 수열(W_k)로 변환된 뒤, MSB(Most Significant Bit)부터 LSB(Least Significant Bit) 순으로 BPSK를 통해 변조된다(0 =＞ +1: 1 =＞ -1). 구체적으로, 인덱스가 0인 16진수 시퀀스는 W_k[110000010010...]로 변환된 뒤, [-1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 +1 ...]로 변조된다.

도 2 및 3은 시퀀스를 신호 전송에 사용하는 일 예로서, 무선 통신 시스템은 프리앰블 외에도 다양한 채널 및 신호 전송에 시퀀스를 사용한다. 일 예로, 무선 통신 시스템에서 시퀀스는 동기 채널, 미드앰블, 기준 신호, 제어 채널, 스크램블링 코드, 다중화 등에 다양하게 사용된다. 한편, 무선 통신 시스템에서 사용되는 시퀀스는 일반적으로 다음의 특성을 만족해야 바람직하다.

- 우수한 검출 성능을 제공하기 위한 좋은 상관(correlation) 특성

- 전력 증폭기(Power amplifier)의 효율을 극대화 하기 위한 낮은 CM(Cubic Metric) 또는 PAPR(Peak-to-Average Power to Ratio)

- 많은 양의 정보 전송 또는 셀-플래닝(cell-planning)의 용이함을 위해 많은 개수의 시퀀스를 생성

- 시퀀스를 저장하기 위한 메모리 사이즈(memory size)의 감소

- 수신단에서 시퀀스를 이용 시 낮은 복잡도(low complexity)를 제공

특히, 수신단에서의 복잡도 문제는 단말의 배터리 수명과 직결되어 매우 중요하므로, 복잡도를 보다 감소시키고 메모리 사이즈를 더욱 줄일 수 있는 시퀀스 생성 방법이 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 생성하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상관 특성이 우수하고 PAPR 또는 CM이 낮은 시퀀스의 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가용 개수를 최대화 할 수 있는 시퀀스의 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저장 시에 필요한 메모리가 작고 수신단에서 낮은 복잡도로 검출 또는 추정할 수 있는 시퀀스의 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 송신기가 시퀀스를 전송하는 방법에 있어서, 제1 시퀀스에 복소 공액 연산(complex conjugate operation) 및 역 연산(reverse operation) 중 적어도 하나를 수행하여 제2 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 제2 시퀀스를 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하는 단계; 및 상기 OFDMA 심볼을 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 시퀀스 전송 방법이 제공된다.

여기에서, 상기 방법은 상기 제1 시퀀스를 시퀀스 타입에 따라 복소 시퀀스로 변조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 상기 송신기에 저장된 시퀀스 세트에 속하는 적어도 하나의 시퀀스일 수 있다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 타입 시퀀스일 수 있다.

여기에서, 상기 제2 시퀀스는 동기 채널을 통해 전송될 수 있다. 또한, 상기 제2 시퀀스는 레인징 채널을 통해 전송될 수 있다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 하기 표 11 내지 표 13을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 전송하도록 구성된 송신기에 있어서, 제1 시퀀스에 복소 공액 연산(complex conjugate operation) 및 역 연산(reverse operation) 중 적어도 하나를 수행하여 제2 시퀀스를 생성하도록 구성된 제2 시퀀스 생성기; 상기 제2 시퀀스를 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하도록 구성된 부반송파 매핑 모듈; 및 상기 OFDMA 심볼을 상향링크로 전송하도록 구성된 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈을 포함하는 송신기가 제공된다.

여기에서, 상기 송신기는 상기 제1 시퀀스를 시퀀스 타입에 따라 복소 시퀀스로 변조하도록 구성된 성상 매핑(constellation mapping) 모듈을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 송신기가 시퀀스를 전송하는 방법에 있어서, 제1 시퀀스를 시퀀스 타입에 따라 복소 시퀀스로 변조하는 단계; 상기 복소 시퀀스를 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하는 단계; 및 상기 OFDMA 심볼을 수신기로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제1 시퀀스는 하기 표 11 내지 표 13을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나인 시퀀스 전송 방법이 제공된다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 타입일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 시퀀스인 W_i ^(p)는 하기 수학식에 의해 QPSK 심볼인 w_2i ^(p) 및 w_2i+1 ^(p)로 변조될 수 있다:

여기에서,

이고, i는 0 내지 107의 정수를 나타낸다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 FFT 사이즈에 따라 순환적으로 확장될 수 있다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble)일 수 있다. 이 경우, 상기 SA-프리앰블은 하기 수학식에 따라 부반송파에 매핑될 수 있다:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, N_SAP는 SA-프리앰블의 길이를 나타내며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 하기 수학식에 따라 셀 식별자(IDCell)에 관한 정보를 지시할 수 있다:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.

여기에서, 상기 방법은 복소 공액 연산(complex conjugate operation) 및 역 연산(reverse operation) 중 적어도 하나를 상기 제1 시퀀스에 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 시퀀스에 대해 하기 표에 기재된 블록 커버 시퀀스 중 어느 하나가 서브블록 단위로 적용될 수 있다. 하기 표에서 이진 시퀀스{0.1}로 변환된 블록 커버 시퀀스는 {+1,-1}로 매핑된다.

블록 커버 시퀀스 (16진수 포맷)

여기에서, 상기 제1 시퀀스의 송신 전력은 하기 표에 기재된 부스팅 레벨 중에서 어느 하나를 이용하여 부스팅 될 수 있다.

부스팅 레벨

여기에서, 상기 제1 시퀀스는 다중 안테나를 통해 전송될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 시퀀스는 상기 다중 안테나에 대해 블록 단위로 인터리브(interleaved) 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 전송하도록 구성된 송신기에 있어서, 하기 표 11 내지 표 13을 구성하는 시퀀스 중에서 적어도 일부를 저장하는 메모리; 상기 메모리로부터 선택된 제1 시퀀스를 시퀀스 타입에 따라 복소 시퀀스로 변조하는 성상 매핑(constellation mapping) 모듈; 상기 복소 시퀀스를 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하도록 구성된 부반송파 매핑 모듈; 및 상기 OFDMA 심볼을 수신기로 전송하도록 구성된 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈을 포함하는 송신기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 수신기가 시퀀스를 검출하는 방법에 있어서, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑된 시퀀스를 송신기로부터 수신하는 단계; 상기 시퀀스에 대해 제1 시퀀스를 이용하여 상관 연산(correlation operation)을 수행하는 단계; 및 상관 연산 값에 기초하여 상기 수신된 시퀀스를 확인하는 단계를 포함하되, 상기 제1 시퀀스는 하기 표 11 내지 표 13을 구성하는 시퀀스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 시퀀스 검출 방법이 제공된다.

여기에서, 상기 수신된 시퀀스에 대해 상관 연산을 수행하는 것은 상기 수신된 시퀀스의 실수부 및 허수부와 상기 적어도 하나의 제1 시퀀스의 실수부 및 허수부 사이의 조합에 대해 예비 상관 연산을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수신된 시퀀스에 대한 상기 적어도 하나의 제1 시퀀스 및 그의 복소 공액 시퀀스에 대한 상관 값은 복수의 예비 상관 값을 조합하여 얻어질 수 있다.

여기에서, 상기 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble)일 수 있다. 이 경우, 상기 SA-프리앰블은 하기 수학식에 따라 부반송파에 매핑될 수 있다:

여기에서, 상기 방법은 상기 수신된 시퀀스로부터 자신이 위치한 셀의 식별자를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 검출하도록 구 성된 수신기에 있어서, OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑된 시퀀스를 송신기로부터 수신하도록 구성된 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈; 하기 표 11 내지 표 13을 구성하는 시퀀스 중에서 적어도 일부를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 적어도 하나의 제1 시퀀스를 이용하여 상기 수신된 시퀀스에 대해 상관 연산을 수행하도록 구성되고, 상관 값에 기초하여 상기 수신된 시퀀스를 검출하도록 구성된 프로세서를 포함하는 수신기가 제공된다.

여기에서, 상기 프로세서는 상기 수신된 시퀀스의 실수부 및 허수부와 상기 적어도 하나의 제1 시퀀스의 실수부 및 허수부 사이의 조합에 대해 예비 상관 연산을 수행하고, 복수의 예비 상관 값을 이용하여 상기 수신된 시퀀스에 대한 상기 적어도 하나의 제1 시퀀스 및 그의 복소 공액 시퀀스에 대한 상관 값을 계산하도록 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 프로세서는 상기 수신된 시퀀스로부터 셀 식별자에 대한 정보를 얻도록 구성될 수 있다.

여기에서, 수신기는 시퀀스의 실수부를 임시로 저장하기 위한 버퍼 및 상기 시퀀스의 허수부를 임시로 저장하기 위한 버퍼를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 수신기는 상기 수신된 시퀀스의 실수부를 임시로 저장하기 위한 제1 버퍼, 상기 수신된 시퀀스의 허수부를 임시로 저장하기 위한 제2 버퍼, 상기 적어도 하나 이상의 제1 시퀀스에 대한 실수부를 임시로 저장하기 위한 제3 버퍼 및 상기 적어도 하나 이상의 제1 시퀀스에 대한 허수부를 임시로 저장하기 위한 제 4 버퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 각종 채널, 신호 등에 사용되는 시퀀스를 제공할 수 있다.

둘째, 상관 특성이 우수하고 PAPR 또는 CM이 낮은 시퀀스를 제공할 수 있다.

셋째, 시퀀스의 가용 개수를 최대화 할 수 있다.

넷째, 시퀀스 저장에 필요한 메모리를 줄일 수 있고 수신단은 낮은-복잡도로 시퀀스를 검출 또는 추정할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적 특징이 적용된 예들이다. 편의상, 본 발명은 IEEE 802.16 시스템을 이용하여 설명되지만, 이는 예시로서 본 발명은 시퀀스를 사용하는 무선 통신 시스템에 제한 없이 적용될 수 있다. 일 예로, 본 발명은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템에 적용될 수 있다.

무선 통신 시스템에서 시퀀스가 사용되는 예는 다음과 같다. 이는 예시로서, 시퀀스는 이외에도 다양한 채널 및 신호 등에 사용될 수 있다.

하향링크 동기 채널(DL Sync channel)

- 하향링크에 대한 시간 및 주파수 동기를 수행하고 셀 탐색(cell search)을 수행하기 위한 채널이다. 본 채널을 통해 수신된 시퀀스와의 상관(correlation) 연산을 통해 동기를 수행하고 물리 셀 식별자(physical cell ID)를 식별한다. 셀 ID를 식별해야 하므로 시퀀스의 개수가 많을수록 셀 플래닝 측면에서 유리하다.

- 시스템에 따라 SS(Synchronization Signal; 3GPP LTE), 프리앰블(Preamble; IEEE 802.16e), 어드밴스드 프리앰블(Advanced Preamble; IEEE 802.16m) 등으로도 불린다.

- 수신단이 단말이므로 수신단에서의 복잡도 문제가 중요하다.

상향링크 동기 채널(UL Sync channel)

- 상향링크에 대한 시간 및 주파수 동기를 수행하고, 네트워크 등록(network registration)을 위한 접속(access), 스케줄링 리퀘스트(scheduling request), 대역폭 요청(bandwidth request) 등을 수행하기 위한 채널이다. 본 채널을 통해 전송된 시퀀스는 각각이 하나의 기회(opportunity)로 인식된다. 기지국은 시퀀스를 검출하여 어떠한 기회(opportunity)로 단말이 전송했는지를 알 수 있다. 또한 검출된 시퀀스를 통해 타이밍 추적(timing tracking)이나 잔존 주파수 오프셋(residual frequency offset) 등을 추정할 수 있다. 기회(opportunity)가 많으면 충돌(collision)이 줄어들 수 있으므로 시퀀스 개수는 많은 것이 유리하다. 또한, 셀 플래닝 측면에서도 시퀀스 개수가 많은 것이 유리하다.

- 시스템에 따라 RACH(Random Access CHannel; 3GPP LTE), 레인징 채널 (Ranging channel; IEEE 802.16e/m) 등으로도 불린다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

하향링크/상향링크 기준 신호(DL/UL reference signal)

- 코히어런트 변조(예, Phase Shift Keying(PSK), Quadrature Amplitude Modulation(QAM))를 이용하여 신호가 전송됐다면, 수신단은 신호 복조를 위해 상기 신호가 경험한 페이딩 채널을 추정해서 보상해야 한다. 일반적으로 페이딩 채널을 추정하기 위해 기준 신호(Reference Signal; RS)를 함께 전송한다. 또한, 기준 신호는 자신이 속한 셀 또는 다른 셀에 대한 채널 품질(channel quality)을 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 기준 신호는 타이밍/주파수 추적(timing/frequency tracking)에 사용될 수 있다. 또한, 기준 신호는 슬립 모드(sleep mode)에서 깨어난 단말이 동기를 수행하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 기준 신호는 다양한 분야에 활용될 수 있다. 일반적으로, 기준 신호는 시퀀스를 이용하여 전송되며, 셀 플래닝 측면에서 시퀀스 개수가 많은 것이 유리하다.

- 시스템에 따라 RS(Reference Signal; 3GPP LTE), 파일럿(Pilot; IEEE 802.16e/m) 등으로도 불린다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

하향링크/상향링크 제어 채널(DL/UL control channel)

제어 채널에 들어가는 정보를 시퀀스를 이용하여 전송할 수 있다. 일 예로, CQI(Channel Quality Indicator), ACK/NAK(Acknowledgement/Negative Acknowledgement)의 경우, 해당 정보를 시퀀스로 바꾸어 전송할 수 있다. 많은 정 보를 전송하기 위해서는 시퀀스의 개수가 많은 것이 유리하다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

스크램블링(Scrambling)

스크램블링은 여러 용도로 사용된다. 일 예로, 스크램블링은 랜덤화(Randomization)를 제공하거나 PAPR(또는 CM)을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 스크램블링은 신호와 시퀀스를 엘리먼트-대-엘리먼트(element-by-element)로 곱함으로써 수행될 수 있다. 또한, 스크램블링은 신호와 시퀀스를 엘리먼트-대-엘리먼트로 합한 뒤에 모듈로(modulo) 연산을 함으로써 수행될 수 있다. 스크램블링의 적용 예는 특정 채널로 국한되지 않는다. 셀 플래닝 관점에서 시퀀스의 개수가 많은 것이 유리하다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

사용자 또는 채널의 다중화(Multiplexing for User of Channel)

- 하나의 채널에 복수의 사용자를 CDM(Code Division Multiplexing)으로 다중화 하는 경우에 시퀀스를 이용할 수 있다. 또한, 복수의 채널을 CDM으로 다중화하는 경우에 시퀀스를 이용할 수 있다. 다중화할 수 있는 용량(capability)은 시퀀스의 개수와 관련이 있다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

미드앰블(Midamble)

- 미드앰블은 프레임 중에서 공통 파일럿(common pilot)으로 사용되는 일부 영역이다. 미드앰블을 통해 전송되는 시퀀스는 채널 추정, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널 추정, CQI 추정 등의 용도로 사용될 수 있다.

- 수신단에서의 복잡도 문제가 있다.

이하에서 설명하는 본 발명의 실시예는 상술한 모든 채널 (예, 파일럿, 제어 채널, 상향링크 동기 채널 등)에 단순 적용될 수 있다. 따라서, 특별히 언급하지 않는 한, 설명의 편의를 위해 하향링크 동기 채널(예, 프리앰블, SCH)을 중심으로 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

제1 실시예: 시퀀스 생성

하향링크 동기 채널을 위한 바람직한 시퀀스 특성은 다음과 같다.

A. 낮은 PAPR (또는 CM): 커버리지 확장을 위한 채널 부스팅(boosting)을 위함

B. 낮은 복잡도: 단말에서의 상관 연산량 감소를 통한 배터리 소모 절약

C. 작은 메모리 사이즈: 시퀀스 저장에 필요한 메모리 양의 감소를 위함

D. 상관 특성(Correlation properties)

- 낮은 상호-상관(cross-correlation): 셀 ID 검출시의 오경보(false alarm)를 낮춤. 채널 추정 시 인접 셀 성분과 구별하기 위함.

- 낮은 차등 상호-상관(differential cross-correlation): 와이드 밴드 상에 시퀀스가 전송되는 경우에 실제 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 상에서 검출 할 수 있는 논-코히어런트 검출에 대한 상호-상관 특성.

- 주파수 영역에서의 낮은 자기-상관 사이드 피크(auto-correlation side peak): 정수 주파수 오프셋(integer frequency offset)을 보정하기 위함.

- 주파수 영역에서의 낮은 차등 자기-상관 사이드 피크: 주파수 영역에서 구현 가능하도록 차등 자기-상관을 통한 정수 주파수 오프셋을 보정하기 위함.

- 시간 영역에서의 낮은 상호-상관: 시간 영역에서의 상호-상관과 주파수 영역에서의 상호-상관은 등가이므로 주파수 영역에서의 상호-상관으로 대체 가능.

- 시간 영역에서의 낮은 자기-상관 사이드 피크: 정확한 심볼 타이밍을 위해 중요함. 이 경우, 알고 있는 시퀀스를 이용하여 상호-상관 방법으로 타이밍 동기를 수행하는 경우에는 비주기적 자기-상관 특성이 중요함(예, 3GPP 계열). 한편, 파형(waveform)의 특성(예, 반복 구조)에 의해 거친(coarse) 타이밍 동기를 수행하고, 셀 ID 검출 후에 CP 구간 내에서 미세(fine) 타이밍 동기를 수행하는 경우에는 시간 영역에서 주기적 자기-상관 특성이 중요함(예, IEEE 802.16e/m, IEEE 802.20 등). 주파수 영역에서 플랫 스펙트럼(flat spectrum)을 갖는 시퀀스의 경우, 시간 영역 주기적 자기-상관은 사이드 피크가 제로-자기-상관을 가짐 (즉, 델타함수). 따라서, 주파수 플랫 세기(frequency flat amplitude)를 갖는 시퀀스에 대해서는 본 특성의 조사가 생략될 수 있음.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 PAPR (또는 CM)이 낮고 기본 특성(예, 자기/상호 상관, 차등 자기/상호 상관)이 우수한 시퀀스를 생성하는 흐름도를 나타낸다. 시퀀스 생성 단계는 크게 세 단계로 구분될 수 있다.

단계 1: 랜덤으로 생성한 시퀀스 중에서 낮은 PAPR을 갖는 시퀀스를 선택한다. 먼저, 시퀀스의 목적에 따라 적합한 시퀀스 생성 기준을 설정한다(402). 그 후, 길이 N의 시퀀스를 생성하되, 각 엘리멘트는 크기가 일정하고 위상이 랜덤 페이 즈(random phase)를 갖도록 한다(404 및 406). 랜덤 페이즈는 유니폼(uniform) 또는 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는 랜덤 변수(random variable)를 이용하여 생성될 수 있고, 이러한 방법은 당업계에 널리 알려져 있다. 시퀀스가 전송될 채널을 고려하여, 길이 N의 시퀀스를 주파수 영역의 부반송파에 매핑한다(408). 일 예로, 시퀀스는 부반송파에 연속적 또는 불연속적으로 매핑될 수 있다. 구체적으로, 시퀀스는 부반송파 2개 간격으로 삽입되거나(2x 매핑), 부반송파 3개 간격으로 삽입될 수 있다(3x 매핑). 또한, 시퀀스는 작은 블록 단위로 부반송파에 매핑될 수 있다. 또한, 시퀀스는 랜덤 유사(random like) 매핑 방식을 이용하여 부반송파에 삽입될 수 있다. 그 후, 오버샘플링 또는 가드 반송파를 고려하여, 널 부반송파를 삽입함으로써 길이 Ndft의 엘리멘트 열을 생성한다(410). Ndft-포인트 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)를 통해 부반송파에 매핑된 시퀀스를 시간 영역 신호로 변환한다(412). 그 후, 생성된 시간 영역 신호에 대해 PAPR (또는 CM)을 계산한다(414). 계산된 PAPR 값이 이전 이터레이션(iteration)의 PAPR 값보다 작으면 DFT 변환을 통해 상술한 이터레이션을 계속한다(416, 418a, 418b, 422, 424 및 426). 계산된 PAPR 값이 이전 이터레이션(iteration)의 PAPR 값보다 크면 루프(loop)에서 빠져 나온다(416, 418b, 420, 422, 424 및 426). 그 후, DFT(Discrete Fourier Transform)를 통해 얻은 시퀀스를 종류(예, BPSK 타입, QPSK 타입, 8PSK 타입, 폴리-페이즈 타입 등)에 맞춰 양자화(quantization)를 수행하여 최종 시퀀스를 획득한다(428 및 430). 일 예로, DFT로부터 얻은 시퀀스는 타입에 따라 다음과 같이 양자화될 수 있다.

- BPSK 타입 시퀀스: +1, -1

- QPSK 타입 시퀀스: +1, -1, +j, -j

- 폴리-페이즈 타입 시퀀스:

여기에서, BPSK 타입 시퀀스와 QPSK 타입 시퀀스는 동일한 연산량을 요구하지만, 통상적으로 QPSK 타입 시퀀스(엘리먼트 당 2비트)가 BPSK 타입 시퀀스(엘리먼트 당 1비트)보다 2배의 메모리를 필요로 한다.

단계 2: 단계 1에서 생성된 모집단 시퀀스들 중 PAPR＜PAPR_THRESHOLD (또는 CM＜CM_THRESHOLD)를 만족하는 시퀀스 세트를 선택한다. 여기에서, PAPR_THRESHOLD 또는 CM_THRESHOLD는 시퀀스가 사용되는 채널에서 허용되는 최대 값을 의미한다.

단계 3: 단계 2에서 선택된 시퀀스 세트 중 CORR＜CORR_THRESHOLD를 시퀀스 세트를 최종적으로 선택한다. 여기에서, CORR_THRESHOLD은 시퀀스가 사용되는 채널에 최적화된 자기/상호 상관 값 및/또는 차등 자기/상호 상관 값일 수 있다. 단계 2 및 3은 순서가 서로 변경될 수 있다. 또한, 단계 2 및 3에서 사용된 기준 이외의 다른 기준을 사용하여 해당하는 시퀀스 세트를 추가로 선택할 수 있다.

실시예 2: 역 연산(reverse operation)을 통한 시퀀스 확장

본 실시예는 시간 또는 주파수 영역 시퀀스에 상관 없이 적용 가능하나, 편의상 주파수 영역 시퀀스를 중심으로 설명한다. 설명을 위해, 길이 N을 갖는 M개의 시퀀스가 있다고 가정하자. 편의상, m(=0, 1, ..., M-1)번째 시퀀스의 n번째 엘리 먼트를 a ^m (n)로 표시한다. 역 연산을 통해 수학식 1에 표시된 M개의 시퀀스를 수학식 2와 같이 2×M개의 시퀀스로 확장할 수 있다.

여기에서, 역역산 rev(·)는 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.

역역산을 이용한 시퀀스 확장의 장점은 다음과 같다.

첫째, 통상적으로 원래의 복소 시퀀스가 충분히 랜덤하면, 역 관계에 있는 시퀀스 및 이들의 시퀀스 세트 역시 충분히 랜덤하다. 이 경우, 역 관계에 있는 시퀀스들의 특성이 좋은 것들을 선택함으로써 더욱 최적화 하는 것도 가능하다.

둘째, 원래 시퀀스와 그의 역 관계에 있는 시퀀스는 PAPR (또는 CM) 특성이 동일하다. 즉, 원래 시퀀스의 PAPR(또는 CM) 특성이 좋으면, 그의 역 관계에 있는 시퀀스도 역시 PAPR(또는 CM)이 동일 수준으로 좋다.

셋째, 역 관계에 의해 확장된 시퀀스는 메모리를 필요로 하지 않는다. 즉, 메모리 사이즈가 반으로 감소할 수 있다.

실시예 3: 복소 공액 연산(complex conjugate operation)을 통한 시퀀스 확장

본 실시예는 시간 또는 주파수 영역 시퀀스에 상관 없이 적용 가능하나, 편의상 주파수 영역 시퀀스를 중심으로 설명한다. 설명을 위해, 길이 N을 갖는 M개의 시퀀스가 있다고 가정하자. 편의상, m(=0, 1, ..., M-1)번째 시퀀스의 n번째 엘리먼트를 a ^m (n)로 표시한다. 복소 공액 연산을 통해 수학식 4에 표시된 M개의 시퀀스를 수학식 5와 같이 2×M개의 시퀀스로 확장할 수 있다.

여기에서, 복소 공액 연산 (·)^*은 a+jb의 복소 신호를 a-jb의 복소 신호로 변경하고, a-jb의 복소 신호를 a+jb의 복소 신호로 변경한다.

복소 공액 연산을 통산 시퀀스 확장의 장점은 다음과 같다.

첫째, 통상적으로 원래 복소 시퀀스가 충분히 랜덤하면, 복소 공액 관계에 있는 시퀀스 및 이들의 시퀀스 세트 역시 충분히 랜덤하다. 이 경우, 복소 공액 관계에 있는 시퀀스들의 특성이 좋은 것들을 선택함으로써 더욱 최적화 하는 것도 가능하다.

둘째, 원래 시퀀스와 그의 복소 공액 관계에 있는 시퀀스는 PAPR (또는 CM) 특성이 동일하다. 즉, 원래 시퀀스의 PAPR(또는 CM) 특성이 좋으면, 그의 복소 공액 관계에 있는 시퀀스도 역시 PAPR(또는 CM)이 동일 수준으로 좋다.

셋째, 원래 시퀀스와 그의 복소 공액 관계에 있는 시퀀스의 상호-상관은 한번의 연산으로 두 가지를 동시에 계산할 수 있다. 통상적으로, M개의 시퀀스에 대한 가정(hypotheses)은 M개로서 M번의 상호-상관 연산이 필요하다. 구체적으로, 길이 N을 갖는 M개의 QPSK 타입 시퀀스의 M번의 가정(hypotheses)에 대한 상관 연산량은 M×N번의 복소 덧셈을 필요로 한다. 그러나, 복소 공액 연산을 통해 M개의 시퀀스를 2×M개의 시퀀스로 확장한 경우에 정보량은 2배로 되지만 연산량은 M×N번의 복소 덧셈으로서 동일하다. 도 6을 참조하여 뒤에서 보다 자세히 설명한다.

넷째, 복소 공액 관계에 의해 확장된 시퀀스는 메모리를 필요로 하지 않는다. 즉, 메모리 사이즈가 반으로 감소할 수 있다.

표 2는 기존 시퀀스 및 본 발명의 일 실시예에 따라 확장된 시퀀스간의 연산 복잡도 및 필요한 메모리 사이즈를 비교한 것이다. 송수신단에서 가용한 총 시퀀스의 개수는 M개이고, 각 시퀀스의 길이는 N이라고 가정한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신단에서 복소 공액 연산을 이용하여 시퀀스를 확장하도록 구성된 블록도를 예시한다. 상향링크 전송에서 송신단은 단말의 일부이고 하향링크 전송에서 송신단은 기지국의 일부일 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1 시퀀스 제공기(502)는 내부 설정에 따라 제1 시퀀스(이하, 모 시퀀스)를 성상 매핑(constellation mapping) 모듈(504)로 제공한다. 구현 예에 따라, 모 시퀀스는 메모리에 미리 저장된 시퀀스 세트로부터 선택되거나, 특정 파라미터를 이용하여 시퀀스 생성기로부터 생성될 수 있다. 성상 매핑 모듈(504)은 시퀀스 타입에 따라 비트 스트림을 복소 값으로 순차적으로 매핑시킨다. 시퀀스 타입은 n-PSK 타입, n-QAM 타입, 폴리-페이즈 타입 등을 포함할 수 있다(n: 0 이상의 정수). 보다 구체적으로, 시퀀스 타입은 QPSK 타입, 8-PSK 타입, 16-QAM, 64-QAM, 폴리-페이즈 타입 등을 포함할 수 있다. 특히, QPSK 타입은 연산량이 BPSK 타입과 동일하므로 보다 바람직하다. 일 구현 예로, 모 시퀀스가 16진수 형태의 QPSK 타입 시퀀스인 경우, 성상 매핑 모듈(504)은 16진수 시퀀스인 W_i ^(p)를 두 개의 QPSK 심볼인 w_2i ^(p) 및 w_2i+1 ^(p)로 매핑할 수 있다. 수학식 6은 W_i ^(p)를 두 개의 QPSK 심볼로 매핑하는 예를 나타낸다.

여기에서,

이다. 상기 식에 의해, 이진수 00, 01, 10 및 11은 각각 1, j, -1 및 -j로 변환된다.

성상 매핑 모듈(504)은 복소 값으로 변조된 모 시퀀스를 제2 시퀀스 생성기(506) 및/또는 부반송파 매퍼(508)로 제공한다. 모 시퀀스 자체가 전송되어야 할 경우, 성상 매핑 모듈(504)은 복소 값으로 변조된 모 시퀀스를 부반송파 매퍼(508)로제공할 수 있다. 반면, 모 시퀀스로부터 확장된 제2 시퀀스(이하, 확장 시퀀스)가 전송되어야 할 경우, 성상 매핑 모듈(504)은 복소 값으로 변조된 모 시퀀스를 제2 시퀀스 생성기(506)로 제공할 수 있다. 또한, 성상 매핑 모듈(504)은 모 시퀀 스 전송 여부와 무관하게 QPSK로 변조된 모 시퀀스를 제2 시퀀스 생성기(506)로 제공할 수 있다. 즉, 모 시퀀스와 확장 시퀀스가 모두 생성된 상태에서 수신단으로 전송할 시퀀스를 선택할 수 있다.

제2 시퀀스 생성기(504)는 복소 값으로 변조된 모 시퀀스에 대해 복소 공액 연산 및/또는 역 역산을 수행하여 확장 시퀀스를 생성할 수 있다. 만약, 확장 시퀀스를 생성하는 것이 요구되지 않는다면, 송신단에서 제2 시퀀스 생성기(504)는 생략될 수 있다. 송신단에서 사용할 수 있는 모 시퀀스의 총 개수가 M개라고 가정하면, 송신단이 사용할 수 있는 총 시퀀스의 개수는 복소 공액 연산 및 역 연산에 의해 최대 4×M개로 확장된다. 설명을 위해, 길이 N을 갖는 M개의 모 시퀀스가 있다고 가정하자. 편의상, m(=0, 1, ..., M-1)번째 시퀀스의 n번째 엘리먼트를 a ^m (n)로 표시한다. 복소 공액 연산 및 역 연산을 통해 수학식 7에 표시된 M개의 모 시퀀스를 수학식 8과 같이 4×M개의 시퀀스로 확장할 수 있다.

여기에서, 복소 공액 연산 (·)^* 및 역 역산 rev(·)은 앞에서 정의한 바와 같다.

부반송파 매퍼(508)는 변조기(508)로부터 출력된 복소 변조 값을 주파수 영역 내의 부반송파에 매핑한다. 복소 변조 값은 시퀀스가 전송될 채널을 고려하여 주파수 영역 내에서 연속적으로 또는 불연속적으로 매핑될 수 있다. 그 후, IFFT 모듈(510)은 부반송파에 매핑된 시퀀스를 시간 영역 신호로 변환한다. 그 후, 시간 영역 신호로 변환된 시퀀스는 CP(Cyclic Prefix) 부가, 디지털-대-아날로그 변환, 주파수 상향 변환, 전력 증폭 등의 과정을 거쳐 수신단으로 전송된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 수신단에서 시퀀스를 검출하도록 구성된 블록도를 예시한다. 상향링크 전송에서 수신단은 기지국의 일부이고 하향링크 전송에서 수신단은 단말의 일부일 수 있다.

도 6을 참조하면, 인덱스 매퍼(602)는 수신 신호를 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)로 분배한다. 수신 신호는 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.

여기에서, 하첨자 I는 동상(In-phase) 성분을 나타내고, 하첨자 Q는 직각 위상(Quadrature-phase) 성분을 나타낸다. 하첨자 I 및 Q는 이하의 수식에서도 동일하게 사용된다.

제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)는 전체 모 시퀀스로부터 선택된 각 시퀀스 및 그의 확장 시퀀스에 대한 상관 값을 계산하는데 필요한 예비 연산을 수행한다. 각각의 모 시퀀스(m₀) 및 그의 확장 시퀀스(m₁)는 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.

일 구현 예로, 각각의 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)는 수학식 11을 이용하여 상관 값을 계산하는데 필요한 예비 연산을 수행할 수 있다.

여기에서, d는 지연(delay) 값을 나타내고, 이하의 수식에 동일하게 적용된다. 수학식 10을 참조하면, 모 시퀀스(m₀) 및 확장 시퀀스(m₁)의 상관 값을 계산하는데 필요한 예비 연산은 모 시퀀스(m₀)만을 이용하여 수행될 수 있다.

제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)로부터 출력된 예비 연산 값은 제2 덧셈기(612, 614, 616 및 618)로 입력된다. 제2 덧셈기(612, 614, 616 및 618)는 예비 연산 값을 적절히 조합하여 최종 상관 값을 계산한다. 구체적으로, 두 개의 제2 덧셈기(612 및 616)는 모 시퀀스(m₀)에 대한 상관 값의 실수 및 허수를 계산하고, 다른 두 개의 제2 덧셈기(614 및 618)는 확장 시퀀스(m₀)에 대한 상관 값의 실수 및 허수를 계산한다. 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)와 제2 덧셈기(612, 614, 616 및 618)의 연관 관계는 수학식 12 및 13을 이용하여 설명될 수 있다.

수학식 12는 수신 신호와 모 시퀀스(m₀)의 상호-상관 값을 나타낸다.

상기 식의 최종 형태에서, 각 성분은 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)의 출력에 해당하고, 실수부 및 허수부는 제2 덧셈기(612 및 616)의 출력에 해당한다.

수학식 13은 수신 신호와 확장 시퀀스(m₁)의 상호-상관 값을 나타낸다.

상기 식의 최종 형태에서, 각 성분은 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)의 출력에 해당하고, 실수부 및 허수부는 제2 덧셈기(614 및 618)의 출력에 해당한다.

도 6에 예시된 블록은 수신 신호에 대해 차등 상관 값을 구하는데도 사용될 수 있다. 각 블록의 기능에 대해서는 앞에서 자세히 설명하였으므로, 수학식을 중심으로 차등 상관 값을 계산하는 것에 대해 설명한다.

차등 형태의 수신 신호는 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.

차등 형태의 모 시퀀스(m₀) 및 확장 시퀀스(m₁)는 수학식 15와 같이 표현된다.

이 경우, 각각의 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)는 수학식 16을 이용하여 상관 값을 계산하는데 필요한 예비 연산을 수행할 수 있다.

제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)로부터 계산된 예비 연산 값은 제2 덧셈기(612, 614, 616 및 618)로 입력된다. 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)와 제2 덧셈기(612, 614, 616 및 618)의 연관 관계는 수학식 17 및 18을 이용하여 설명된다.

수학식 17은 수신 신호와 모 시퀀스(m₀)의 차등 상관 값을 나타낸다.

수학식 18은 수신 신호와 확장 시퀀스(m₁)의 차등 상관 값을 나타낸다.

도 6에 예시된 방법을 이용함으로써 한 번의 상관 연산 (또는 차등 상관 연산)으로 모 시퀀스(m₀) 및 그의 확장 시퀀스(m₁) 모두에 대한 상관 값 (또는 차등 상관 값)을 함께 계산할 수 있다. 도 6은 모 시퀀스와 복소 공액 연산을 통해 확산된 시퀀스를 중심으로 설명하였다. 그러나, 이는 예시로서, 도 6에 예시된 방법은 역 연산을 통해 확산된 시퀀스의 상관 값을 계산하는 데에도 용이하게 적용될 수 있다. 일 예로, 인덱스 매퍼(602)는 역 연산이 수행된 수신 신호를 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)로 배분할 수 있다. 다른 예로, 제1 덧셈기(604, 606, 608 및 610)는 역 역산이 수행된 모 시퀀스를 이용해 예비 연산을 수행할 수 있다.

시뮬레이션: 모 시퀀스 및 그의 확장 시퀀스에 대한 특성 분석

표 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 6개의 모 시퀀스를 나타낸다. 모 시퀀스는 인덱스 p에 의해 0 내지 5로 지시되고, 16진수 포맷으로 나타냈다.

부반송파에 매핑되는 변조 시퀀스는 16진수 시퀀스인 W_i ^(p)를 두 개의 QPSK 심볼인 w_2i ^(p) 및 w_2i+1 ^(p)로 변환함으로써 얻어진다. 여기에서, i는 0 내지 107의 정수를 나타낸다. 수학식 19는 W_i ^(p)를 두 개의 QPSK 심볼로 변조하는 예를 나타낸다.

여기에서,

이다. 상기 식에 의해, 이진수 00, 01, 10 및 11은 각각 1, j, -1 및 -j로 변환된다. 그러나, 이는 예시로서, W_i ^(p)는 유사한 다른 식을 이용하여 QPSK 심볼로 변환될 수 있다.

표 3에 예시된 6개의 모 시퀀스는 복소 공액 연산 및 역 연산을 이용하여 총 24개의 시퀀스로 확장될 수 있다. 모 시퀀스를 제외한 18개의 확장 시퀀스는 인덱스 p에 의해 6 내지 23으로 지시되며, 수학식209에 의해 얻어질 수 있다.

여기에서, k는 0 내지 215의 정수이다.

표 3 및 수학식 20을 이용하여 생성한 24개의 시퀀스의 특성을 512 FFT를 이용하여 측정하였다. IEEE 802.16e 시스템에서 사용되는 114개의 프리앰블 시퀀스를 대조군으로 사용하였다(IEEEStd 802.16E-2005, Table 309b 참조).

시퀀스 특성을 조사하기 위해 상호 상관 값, 차등 상호 상관 값, 자기 상관 값, 차등 자기 상관 값 및 CM 값을 측정하였다(수학식 9 내지 18 참조). 측정 결과 를 도 7과 표 4 내지 6에 나타냈다.

도 7과 표 4 내지 6을 참조하면, 모 시퀀스 뿐만 아니라 모 시퀀스로부터 복소 공액 연산 및 역 연산을 통해 확장된 시퀀스도 실시예 1에서 예시한 여러 기준에 비추어 우수한 특성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

적용예: 모 시퀀스 및 그의 확장 시퀀스를 이용한 신호 전송

본 발명의 일 실시예에 따른 시퀀스를 하향링크 동기 채널 및 레이징 채널에 사용하는 경우를 구체적으로 예시하도록 한다. 그러나, 이는 설명을 위한 예시로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시퀀스는 다양한 채널 및 신호 전송에 사용될 수 있다. 또한, 본 적용예는 편의상 IEEE 802.16m을 이용하여 설명하지만, 시퀀스를 사용하는 통신 시스템에 제한 없이 사용될 수 있다(예, 3GPP 시스템 등).

도 8은 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 나타낸다. 무선 프레임 구조는 FDD(Frequency Division Duplex), H-FDD(Half Frequency Division Duplex), TDD(Time Division Duplex) 등에 적용될 수 있다.

도 8을 참조하면, 무선 프레임 구조는 5 MHz, 8.75 MHz, 10 MHz 또는 20 MHz 대역폭을 지원하는 20ms 수퍼프레임(SU0-SU3)을 포함한다. 각각의 수퍼프레임은 동일한 크기를 갖는 네 개의 5ms 프레임(F0-F3)을 포함하고 수퍼프레임 헤더(Supuer Frame Header; SFH)로 시작한다. 각각의 프레임은 여덟 개의 서브프레임(SF0-SF7)을 포함하고, 각각 하나의 하향링크 동기 채널을 전송한다. 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송에 할당된다. 순환전치(Cyclic Prefix; CP)에 따라 세 가지 타입의 서브프레임이 존재한다. 구체적으로, 서브프레임은 5, 6 또는 7개의 OFDMA 심볼로 구성될 수 있다. OFDMA 심볼은 CP와 유용 심볼(Useful Symbol)로 구성된다. CP는 일반적으로 유용 심볼의 끝 부분에서 카피되어 유용 심볼의 앞에 부가된다. 이로 인해, CP와 유용 심볼 사이에 위상이 연속된다. 이로 제한되는 것은 아니나, CP 길이는 유용 심볼의 1/8 또는 1/16로 설정될 수 있다. 표 7은 IEEE 802.16m 시스템에 정의된 OFDMA 파라미터의 일부를 나타낸다.

도 9는 IEEE 802.16m 시스템에서 동기 채널을 전송하는 예를 나타낸다. 본 실시예는 IEEE 802.16m 전용 모드(only mode)를 가정한다.

도 9를 참조하면, IEEE 802.16m 시스템에서 하나의 수퍼프레임(SU1~SU4)에는 4개의 동기 채널(Synchronization CHannel; SCH)이 전송된다. IEEE 802.16m 시스템에서 하향링크 동기 채널은 주동기 채널 및 부동기 채널을 포함하고, 각각은 PA-프리앰블(Primary Advanced Preamble)과 SA-프리앰블(Secondary Advanced Preamble)로 구성된다. FDD 모드 및 TDD 모드에서 하향링크 동기 채널은 프레임의 첫 번째 OFDMA 심볼을 통해 전송될 수 있다. PA-프리앰블은 통상 시간/주파수 동기 및 부분 셀ID, 시스템 정보 등과 같은 일부 정보를 획득하는데 사용된다. SA-프리앰블은 통상 최종 물리 셀ID를 획득하는데 사용되며, RSSI(Received Signal Strength Indication) 측정 등의 용도로도 사용될 수 있다. FA-프리앰블은 첫째 프레임(FO)을 통해 전송되고, SA-프리앰블은 둘째 내지 넷째 프레임(FO1-FO3)을 통해 전송될 수 있다.

도 10은 PA-프리앰블이 매핑되는 부반송파를 나타낸다.

도 10을 참조하면, PA-프리앰블의 길이는 216이고 FFT 사이즈와 무관하다. PA-프리앰블은 부반송파 2개 간격으로 삽입되고 나머지 구간에는 0이 삽입된다. 일 예로, PA-프리앰블은 41, 43, …, 469 및 471인 부반송파에 삽입될 수 있다. PA-프리앰블은 기지국 타입에 관한 정보, 시스템 대역폭 등에 관한 정보를 나를 수 있다. 부반송파 인덱스 256이 DC로 예약된 경우, 시퀀스가 매핑되는 부반송파는 수학식 21을 이용하여 결정될 수 있다.

여기에서, k는 0 내지 215의 정수를 나타낸다.

일 예로, 표 3에서 제시한 길이 216의 QPSK 타입 시퀀스가 FA-프리앰블에 사용될 수 있다. 편의상, 표 8에 6개의 모 시퀀스를 다시 정리하였다.

상기 시퀀스의 변환 방법 및 상기 시퀀스에 복소 공액 연산 및/또는 역 연산을 수행하여 시퀀스를 확장하는 것에 관한 자세한 사항은 표 3에 관한 설명을 참조할 수 있다. 결론적으로 얘기하면, 기지국은 표 8에 제시한 6개의 모 시퀀스에 기초하여 총 24개의 PA-프리앰블을 전송하는 것이 가능하다.

도 11은 SA-프리앰블을 주파수 영역에 매핑하는 예를 나타낸다.

도 11을 참조하면, SA-프리앰블의 길이는 FFT 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, SA-프리앰블의 길이는 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT에 대해 각각 144, 288 및 576일 수 있다. 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT에 대해 256, 512 및 1024번 부반송파가 각각 DC 성분으로 예약된 경우, SA-프리앰블이 매핑되는 부반송파는 수학식 22에 따라 결정될 수 있다.

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타낸다. N_SAP는 SA-프리앰블의 길이를 나타내며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.

각각의 셀은 0 내지 767의 정수로 표시되는 셀 식별자(IDCell)를 갖는다. 셀 식별자는 세그멘트 인덱스와 세그멘트 별로 주어지는 인덱스로 정의된다. 셀 식별자는 수학식 23에 의해 결정될 수 있다.

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타낸다. Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.

512-FFT의 경우, 144 길이의 SA-프리앰블은 8개의 서브블록으로 분할되고(즉, A, B, C, D, E, F, G 및 H), 각 서브블록의 길이는 18이다. 각각의 세그멘트 ID는 서로 다른 시퀀스 서브블록을 갖는다. 802.16m 시스템에서, 기존에 공지된 SA-프리앰블은 BPSK 타입이고 16진수로 표현된다. 각 서브블록에 대해 정의된 16진수 시퀀스 중에서 LSB(Least Significant Bit) 18 비트가 이진 시퀀스를 나타내는데 사용된다. 이진 시퀀스 {0,1}은 실수 값인 {+1,-1}에 각각 매핑된다. 802.16m 시스템 정의된 SA-프리앰블은 뒤에서 구체적으로 예시하도록 한다. 512-FFT의 경우, A, B, C, D, E, F, G 및 H는 순차적으로 변조된 뒤, 세그멘트 ID에 대응하는 SA-프리앰블 부반송파 세트에 매핑된다. FFT 사이즈가 커지는 경우, 기본 블록(A, B, C, D, E, F, G, H)은 동일한 순서로 반복된다. 일 예로, 1024-FFT 사이즈의 경우, E, F, G, H, A, B, C, D, E, F, G, H, A, B, C, D가 순차적으로 변조된 뒤, 세그멘트 ID에 대응하는 SA-프리앰블 부반송파 세트에 매핑된다.

순환 쉬프트(circular shift)는 수학식 22에 따른 부반송파 매핑 이후에 3개의 연속된 부반송파에 대해 적용될 수 있다. 각각의 서브블록은 동일한 오프셋을 가지고, 각각의 서브블록에 대한 순환 쉬프트 패턴은 [2,1,0,...,2,1,0,...,2,1,0,2,1,0, DC,1,0,2,1,0,2,...,1,0,2, ...,1,0,2]와 같다. 여기에서, 쉬프트는 오른쪽 순환 쉬프트를 포함한다. 512-FFT 사이즈의 경우, 블록 (A, B, C, D, E, F, G, H)는 각각 (0, 2, 1, 0, 1, 0, 2, 1)의 오른쪽 순환 쉬프트를 경험할 수 있다. 도 12에 512-FFT를 위한 주파수 영역에서의 SA-프리앰블 구조를 예시하였다.

도 13 내지 도 15는 다중 안테나 시스템에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다. 각각의 도면은 512-FFT, 1024-FFT 및 2048-FFT인 경우를 예시한다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, SA-프리앰블은 복수의 안테나 상에서 인터리브(interleave)될 수 있다. SA-프리앰블을 인터리브 하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 다중 안테나 시스템이 2ⁿ개의 송신 안테나를 갖는 경우, SA-프리앰블은 표 9에 예시한 방식으로 인터리브 될 수 있다. 편의상, 8개의 연속된 서브블록{E,F,G,H,A,B,C,D}을 블록으로 지칭하고, 기호를 다음과 같이 정의한다.

- N_t: 송신 안테나의 개수

- N_b: 블록의 총 개수

- N_s: 서브블록의 총 개수 (8×N_b)

- N_bt: 안테나 별 블록의 개수 (N_b/N_t)

- N_st: 안테나 별 서브블록의 개수 (N_s/N_t)

각각의 프레임에서 전송되는 구조는 송신 안테나 내에서 로테이션(rotation)될 수 있다. 일 예로, 4개의 안테나를 갖는 512-FFT 시스템을 고려하면, f번째 프레임에서, 제1 안테나를 통해 [A,0,0,0,E,0,0,0]이 전송되고, 제4 안테나를 통해 [0,0,0,D,0,0,0,H]이 전송될 수 있다. 그 후, (f+1)번째 프레임에서, 제1 안테나를 통해 [0,0,0,D,0,0,0,H]이 전송되고, 제4 안테나를 통해 [A,0,0,0,E,0,0,0]이 전송될 수 있다.

기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블

표 10은 802.16m 시스템에서 기존에 공지된 SA-프리앰블을 나타낸다. 표 10은 세그멘트 0에 대해 정의된 256개의 BPSK 타입 시퀀스를 나타낸다. 세그멘트 1및 2에 대한 시퀀스는 IEEE 802.16m-09/0010r2, Table 658 및 659를 참조할 수 있다. 각 서브블록에서 LSB 18 비트가 이진 시퀀스를 나타내는데 사용된다. 이진 시퀀스 {0,1}은 실수 값인 {+1,-1}에 각각 매핑된다.

본 발명의 일 실시예에 따라 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블

표 11∼13은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 128개의 모 시퀀스를 예시한다. 모 시퀀스는 인덱스 q에 의해 지시되고 16진수 포맷으로 표시되었다. 표 11∼13의 시퀀스는 각각 세그멘트 0∼2에 대응할 수 있다. 표 11∼13에서 blk는 각각의 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다(A,B,C,D,E,F,G,H).

변조 시퀀스는 16진수 시퀀스인 X_i ^(q)(X=A,B,C,D,E,F,G,H)를 두 개의 QPSK 심볼인 v_2i ^(q) 및 v_2i+1 ^(q)로 변환함으로써 얻어진다. 여기에서, i는 0 내지 8의 정수를 나타내고, q는 0 내지 127의 정수를 나타낸다. 수학식 24는 X_i ^(q)를 두 개의 QPSK 심볼로 변환하는 예를 나타낸다.

여기에서,

이다. 상기 식에 의해, 이진수 00, 01, 10 및 11은 각각 1, j, -1 및 -j로 변환된다. 그러나, 이는 예시로서, X_i ^(q)는 유사한 다른 식을 이용하여 QPSK 심볼로 변환될 수 있다.

일 예로, q=0인 경우 서브블록 A의 시퀀스는 314C8648F이고, 상기 시퀀스는 [+1 -j +1 +j +j +1 -j +1 -1 +1 +j -1 +j +1 -1 +1 -j -j]의 QPSK 신호로 변조된 다.

한편, 각각의 표에 예시된 128개의 시퀀스는 복소 공액 연산을 이용하여 2배로 확장될 수 있다. 즉, 복소 공액 연산에 의해 추가로 128개의 시퀀스가 생성될 수 있고, 생성된 시퀀스에는 128 내지 255의 인덱스가 부여될 수 있다. 수학식 25는 복소 공액 연산에 의해 모 시퀀스로부터 확장된 시퀀스를 나타낸다.

여기에서, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타내고, N_SAP는 SA-프리앰블의 길이를 나타내며, 복소 공액 연산 (·)^*은 a+jb의 복소 신호를 a-jb의 복소 신호로 변경하고, a-jb의 복소 신호를 a+jb의 복소 신호로 변경한다.

또한, 각각의 표에 예시된 128개의 시퀀스는 역 연산을 이용하여 2배로 확장될 수 있다. 즉, 역 연산에 의해 128개의 추가로 시퀀스가 생성될 수 있고, 생성된 시퀀스에는 128 내지 255의 인덱스가 부여될 수 있다. 복소 공액 연산 및 역 연산이 함께 사용될 경우, 384개의 추가로 생성될 수 있고, 생성된 시퀀스에는 128 내지 255 내지 511의 인덱스가 부여될 수 있다.

시뮬레이션: 본 발명에서 제안된 SA-프리앰블의 특성

본 발명에서 제안한 표 11∼13의 시퀀스 및 복소 공액 연산을 통해 확장된 시퀀스의 특성을 조사하였다(세그멘트 별 256개). 대조군으로 IEEE 802.16e 시스템에서 기존에 공지된 프리앰블 시퀀스(114개) 및 IEEE 802.16m 시스템에서 기존에 공지된 SA-프리앰블 시퀀스(세그멘트 별 256개; 표 10 및 IEEE 802.16m-09/0010r2, Table 658 및 659를 참조)를 사용하였다. 상호 상관 값, 차등 상호 상관 값(타입 1), 차등 상호 상관 값(타입 2), 자기 상관 값, 차등 자기 상관 값 및 부스팅 레벨을 측정하였다. 차등 상호 상관 값(타입 2)은 수학식 26의 방법으로 계산하였다. 부스팅 레벨은 시간 영역에서 최대 피크 값이 9dB을 초과하지 않도록 하는 최대 값을 측정하였다. 나머지 측정 방법은 수학식 9 내지 18을 참조한다.

여기에서,

이고, N은 시퀀스 길이를 나타낸다.

표 14∼19는 본 발명에서 제안된 시퀀스(Ex,seg_0 ∼ Ex,seg_2) 및 대조군(16e 및 16m,seg_0 ∼ 16m,seg_2에 대한 특성 시험 결과를 나타낸다.

표 14∼16을 참조하면, 본 발명에서 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블이 최대 값 측면에서 IEEE 802.16m 시스템에서 기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블 보다 항상 낮은 상호-상관 값을 갖는다.

표 17∼18을 참조하면, 본 발명에서 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블이 최대 및 평균 값 측면에서 IEEE 802.16m 시스템에서 기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블 보다 항상 낮은 자기-상관 값을 갖는다.

표 19를 참조하면, 본 발명에서 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블은 512-FFT 및 2048-FFT에 대한 8가지 경우 모두에서 기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블 보다 높은 부스팅 레벨을 갖는다. 특히, 512-FFT, 4-안테나 및 8-안테나의 경우, 본 발명에서 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블은 기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블 보다 최소 2배 이상 높은 부스팅 레벨을 갖는다. 상기 결과에 기초하여, 본 발명에서 제안된 QPSK 타입 SA-프리앰블은 기존에 공지된 BPSK 타입 SA-프리앰블 보다 낮은 PAPR을 갖는다는 것을 알 수 있다.

표 20은 FFT 사이즈 및 안테나 개수에 따른 전력 부스팅을 예시한다. 표 20에 예시한 전력 부스팅은 표 11∼13에 예시한 시퀀스에 최적화된 것으로서, 시간 영역에서 최대 피크 값은 9dB 부스팅을 초과하지 않는다.

상기 표에서 단일-안테나 및 512-FFT의 경우, SA-프리앰블은 1.87의 세기로 부스팅 된다. 이 경우, k-번째 부반송파의 부스팅된 SA-프리앰블은 c_k=1.87b_k로 표현될 수 있고, b_k는 부스팅 전의 SA-프리앰블(+1,-1,+j,-j)을 나타낸다.

표 21은 SA-프리앰블 구조에서 각각의 서브블록에 대한 블록 커버 시퀀스를 나타낸다. 이진 시퀀스{0,1}로 변환된 블록 커버 시퀀스는 {+1,-1}로 매핑된다.

도 16은 IEEE 802.16m 시스템에서 레인징 채널 구조의 예를 나타낸다. 레인징 절차는 다양한 목적을 위해 사용된다. 일 예로, 레인징 절차는 상향링크 동기, 상향링크 자원 요청 등에 사용된다.

도 16을 참조하면, 레인징 채널 구조는 시간 영역에서 길이 T_RCP의 레인징 순환전치(Ranging Cyclic Prefix; RCP)와 길이 T_RP의 레인징 프리앰블(Ranging Preamble; RP)을 포함한다. T_RP는 레인징 부반송파 스페이싱(△f_RP)의 역수에 비례한다. 표 22는 레인징 채널 구조의 구성을 나타낸다.

상기 표에서, T_b는 유효 심볼 기간을 나타내고, T_g는 순환 전치 기간을 나타내며, △f는 부반송파 스페이싱을 나타낸다. 자세한 사항은 표 7 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다. k는 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.

여기에서, N_sym은 서브프레임 내의 OFDMA 심볼 개수를 나타내고, T_s는 OFDMA 심볼 기간을 나타내며, FS는 샘플링 주파수를 나타내고, N_FFT는 FFT 사이즈를 나타낸다. m은 (N_sym+1)/2를 나타내고, n은 (N_sym-4)/2를 나타낸다. 자세한 사항은 표 7 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.

레인징 채널 포맷 0에서, 반복된 RCP 및 RP는 서브프레임 내에서 하나의 시간 레인징 기회(opportunity)로 사용된다. 포맷 2는 서브프레임 내에서 하나의 RCP 및 반복된 RP로 구성된다. 포맷 1은 하나의 RCP 및 두 개의 RP로 구성된다. 포맷 1이 사용되는 경우, 서브프레임 내에 두 개의 레인징 기회가 존재한다. 포맷 4는 포 맷 1과 동일한 구조를 갖지만 길이가 다르다. 포맷 4의 RP1, RP2, RP3 및 RP4는 각각 레인징 시퀀스의 첫째 부분, 둘째 부분, 셋째 부분 및 마지막 부분으로 구성된다.

도 17은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다. 하향링크에서, 송신기(1810)는 기지국의 일부이고 수신기(1850)는 단말의 일부이다. 상향링크에서, 송신기(1810)는 단말의 일부이고 수신기(1850)는 기지국의 일부이다.

도 17을 참조하면, 송신기(1810)에서 시퀀스 프로세서(1820)는 시퀀스 생성, 시퀀스 선택, 시퀀스 확장 등과 관련된 다양한 동작을 직접 수행하거나, 상기 동작을 수행하도록 다른 모듈을 제어할 수 있다. 시퀀스 프로세서(1820)는 메모리로부터 모 시퀀스를 선택하거나 시퀀스 생성기를 이용하여 모 시퀀스를 생성할 수 있다. 또한, 시퀀스 프로세서(1820)는 복소 공액 연산 및/또는 역 연산을 통해 모 시퀀스로부터 새로운 시퀀스를 생성할 수 있다. 시퀀스 프로세서(1820)는 선택/생성/확장된 시퀀스를 변조기(1830)로 전달할 수 있다. 변조기(1830)는 시퀀스 프로세서(1820)로부터 전달받은 시퀀스를 BPSK, QPSK, 8-PSK 등과 같은 시퀀스 타입에 따라 변조시킨다. 변조기(1830)는 시퀀스 프로세서(1820)의 제어 하에 변조 시퀀스에 대해 복소 공액 연산 및/또는 역 연산을 수행할 수 있다. 복소 공액 연산 및/또는 역 연산을 수행하는 기능은 별도의 모듈로 구성될 수도 있다. 변조 시퀀스는 변조기(1830) 또는 별도의 모듈을 통해 부반송파에 매핑되며, 전송하고자 하는 채널에 따라 부반송파에 연속적 또는 불연속적으로 매핑될 수 있다. 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 모듈(1832)은 부반송파에 매핑된 시퀀스를 무선 인터페이스에 적합하도록 처리(예, 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 RF 신호를 생성한다. RF 신호는 안테나(1834)를 통해 수신기(1850)로 전송된다. 수신기(1850)는 안테나(1852)를 통해 송신기(1810)로부터 전송된 신호를 수신하고, 수신된 신호는 RF 모듈(1854)로 제공된다. RF 모듈(1854)은 수신된 신호를 처리(예, 필터링, 증폭, 주파수 하향 변환, 디지털화)하여 입력 샘플들을 제공한다. 복조기(1860)는 입력 샘플들을 복조하여 시퀀스를 제공한다. 채널 추정기(1880)는 수신된 파일럿 값들에 기초하여 채널 추정치를 유도한다. 복조기(1860)는 채널 추정치를 사용하여 수신된 시퀀스에 대해 등화를 수행하고, 송신기(1810)를 위한 시퀀스 추정치들을 제공한다. 시퀀스 검출기(1870)는 도 6에 예시한 방법 등을 사용하여 송신기(1810)가 전송한 시퀀스를 검출 또는 추정한다.

제어기/프로세서(1840 및 1890)는 각각 송신기(1810) 및 수신기(1850)에 존재하는 다양한 처리 모듈의 동작을 감독 및 제어한다. 메모리(1842 및 1892)는 각각 송신기(1810) 및 수신기(1850)를 위한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장한다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 본 발명은 SC-FDMA, MC-FDMA 및 OFDMA 중에서 적어도 하나를 지원하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 시퀀스를 송수신 하는 방법 및 이를 위한 장치에 적용될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템을 예시한다.

도 2는 IEEE 802.16e 시스템의 하향링크 부 프레임 구조를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 PAPR (또는 CM)이 낮고 기본 특성(예, 자기/상호 상관, 차등 자기/상호 상관)이 우수한 시퀀스를 생성하는 흐름도를 나타낸다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신단에서 복소 공액 연산을 이용하여 시퀀스를 확장하도록 구성된 블록도를 예시한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 수신단에서 시퀀스를 검출하도록 구성된 블록도를 예시한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 시퀀스의 특성을 나타낸다.

도 8은 IEEE 802.16m 시스템의 무선 프레임 구조를 나타낸다.

도 9는 IEEE 802.16m 시스템에서 동기 채널을 전송하는 예를 나타낸다.

도 10은 PA-프리앰블이 매핑되는 부반송파를 나타낸다.

도 12는 512-FFT를 위한 주파수 영역에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다.

도 13 내지 도 15는 다중 안테나 시스템에서의 SA-프리앰블 구조를 예시한다.

도 16은 IEEE 802.16m 시스템에서 레인징 채널 구조의 예를 나타낸다.

도 17은 본 발명에 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기의 블럭도를 예시한다.

Claims

무선 통신 시스템에서 송신기가 시퀀스를 전송하는 방법에 있어서,

제1 또는 제2 시퀀스의 서브블록으로부터 변조 시퀀스를 얻는 단계; 및

상기 변조 시퀀스를 한 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하는 단계를 포함하고,

상기 제1 시퀀스는 하기 시퀀스 세트 1 내지 3을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나이고, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스를 동일 순서로 반복하여 얻어지며,

상기 변조 시퀀스는 각 서브블록의 요소 X_i ^(q)를 하기 식을 이용하여 두 개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼 v_2i ^(q) 및 v_2i+1 ^(q)로 변환하여 얻어지고,

여기에서,
이고, i는 0 내지 8의 정수이며, q는 시퀀스 인덱스인 방법:

세크멘트 0을 위한 시퀀스 세트 1 (16진수 포맷)

세크멘트 1을 위한 시퀀스 세트 2 (16진수 포맷)

세크멘트 2를 위한 시퀀스 세트 3 (16진수 포맷)

여기에서, blk는 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다.
제1항에 있어서,

상기 제1 시퀀스 또는 상기 제2 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble) 시퀀스인 방법.
제2항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 하기 식에 따른 부반송파 상에 위치하는 방법:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, N_SAP는 144, 288 또는 576이며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.
제3항에 있어서,

상기 제1 시퀀스는 하기 식에 따라 셀 식별자(IDCell)에 관한 정보를 지시하는 방법:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.
제1항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 다중 안테나를 통해 전송되고, 상기 다중 안테나에 대해 블록 단위로 인터리브(interleaved) 되는 방법.
무선 통신 시스템에서 수신기가 시퀀스를 검출하는 방법에 있어서,

한 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 상의 복수의 부반송파에 매핑된 변조 시퀀스를 수신하는 단계를 포함하고,

상기 변조 시퀀스는 제1 또는 제2 시퀀스의 서브블록으로부터 얻어지며, 상기 제1 시퀀스는 하기 시퀀스 세트 1 내지 3을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나이고, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스를 동일 순서로 반복하여 얻어지며,

상기 변조 시퀀스는 각 서브블록의 요소 X_i ^(q)를 하기 식을 이용하여 두 개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼 v_2i ^(q) 및 v_2i+1 ^(q)로 변환하여 얻어지고,

여기에서,
이고, i는 0 내지 8의 정수이며, q는 시퀀스 인덱스인 방법:

세크멘트 0을 위한 시퀀스 세트 1 (16진수 포맷)

세크멘트 1을 위한 시퀀스 세트 2 (16진수 포맷)

세크멘트 2를 위한 시퀀스 세트 3 (16진수 포맷)

여기에서, blk는 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다.
제6항에 있어서,

상기 제1 시퀀스 또는 상기 제2 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble) 시퀀스인 방법.
제7항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 하기 식에 따른 부반송파 상에 위치하는 방법:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, N_SAP는 144, 288 또는 576이며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.
제8항에 있어서,

상기 제1 시퀀스는 하기 식에 따라 셀 식별자(IDCell)에 관한 정보를 지시하는 방법:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.
제6항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 송신기의 다중 안테나를 통해 전송되고, 상기 다중 안테나에 대해 블록 단위로 인터리브(interleaved) 되는 방법.
무선 통신 시스템에서 시퀀스를 전송하는데 사용되는 장치에 있어서,

제1 또는 제2 시퀀스의 서브블록으로부터 변조 시퀀스를 얻기 위한 시퀀스 생성기;

상기 변조 시퀀스를 한 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 내의 복수의 부반송파에 매핑하기 위한 부반송파 매퍼; 및

상기 변조 시퀀스를 상기 OFDMA 심볼을 통해 전송하기 위한 RF(Radio Frequency) 모듈을 포함하고,

상기 제1 시퀀스는 하기 시퀀스 세트 1 내지 3을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나이고, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스를 동일 순서로 반복하여 얻어지며,

상기 변조 시퀀스는 각 서브블록의 요소 X_i ^(q)를 하기 식을 이용하여 두 개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼 v_2i ^(q) 및 v_2i+1 ^(q)로 변환하여 얻어지고,

여기에서,
이고, i는 0 내지 8의 정수이며, q는 시퀀스 인덱스인 장치:

세크멘트 0을 위한 시퀀스 세트 1 (16진수 포맷)

세크멘트 1을 위한 시퀀스 세트 2 (16진수 포맷)

세크멘트 2를 위한 시퀀스 세트 3 (16진수 포맷)

여기에서, blk는 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다.
제11항에 있어서,

상기 제1 시퀀스 또는 상기 제2 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble) 시퀀스인 장치.
제12항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 하기 식에 따른 부반송파 상에 위치하는 장치:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, N_SAP는 144, 288 또는 576이며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.
제13항에 있어서,

상기 제1 시퀀스는 하기 식에 따라 셀 식별자(IDCell)에 관한 정보를 지시하는 장치:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.
제11항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 다중 안테나를 통해 전송되고, 상기 다중 안테나에 대해 블록 단위로 인터리브(interleaved) 되는 장치.
무선 통신 시스템에서 시퀀스를 검출하는데 사용되는 장치에 있어서,

한 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 상의 복수의 부반송파에 매핑된 변조 시퀀스를 수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 모듈을 포함하고,

상기 변조 시퀀스는 제1 또는 제2 시퀀스의 서브블록으로부터 얻어지며, 상기 제1 시퀀스는 하기 시퀀스 세트 1 내지 3을 구성하는 시퀀스 중 적어도 하나이고, 상기 제2 시퀀스는 상기 제1 시퀀스를 동일 순서로 반복하여 얻어지며,

상기 변조 시퀀스는 각 서브블록의 요소 X_i ^(q)를 하기 식을 이용하여 두 개의 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 심볼 v_2i ^(q) 및 v_2i+1 ^(q)로 변환하여 얻어지고,

여기에서,
이고, i는 0 내지 8의 정수이며, q는 시퀀스 인덱스인 장치:

세크멘트 0을 위한 시퀀스 세트 1 (16진수 포맷)

세크멘트 1을 위한 시퀀스 세트 2 (16진수 포맷)

세크멘트 2를 위한 시퀀스 세트 3 (16진수 포맷)

여기에서, blk는 시퀀스를 구성하는 서브블록을 나타낸다.
제16항에 있어서,

상기 제1 시퀀스 또는 상기 제2 시퀀스는 하향링크 동기를 위한 SA-프리앰블(Second Advanced Preamble) 시퀀스인 장치.
제17항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 하기 식에 따른 부반송파 상에 위치하는 장치:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, N_SAP는 144, 288 또는 576이며, k는 0 내지 N_SAP-1의 정수를 나타낸다.
제18항에 있어서,

상기 제1 시퀀스는 하기 식에 따라 셀 식별자(IDCell)에 관한 정보를 지시하는 장치:

여기에서, n은 SA-프리앰블캐리어세트 인덱스로서 0, 1 또는 2의 값을 가지며 세그멘트 ID를 나타내고, Idx는 0 내지 255의 정수를 나타낸다.
제16항에 있어서,

상기 변조 시퀀스는 송신기의 다중 안테나를 통해 전송되고, 상기 다중 안테나에 대해 블록 단위로 인터리브(interleaved) 되는 장치.