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KR102164482B1 - 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법 - Google Patents

이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법 Download PDF

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KR102164482B1
KR102164482B1 KR1020190075137A KR20190075137A KR102164482B1 KR 102164482 B1 KR102164482 B1 KR 102164482B1 KR 1020190075137 A KR1020190075137 A KR 1020190075137A KR 20190075137 A KR20190075137 A KR 20190075137A KR 102164482 B1 KR102164482 B1 KR 102164482B1
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KR
South Korea
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base station
uplink
synchronization
signal
uplink signal
Prior art date
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KR1020190075137A
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English (en)
Inventor
엄재형
Original Assignee
한화시스템 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0005—Synchronisation arrangements synchronizing of arrival of multiple uplinks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 통신 시스템에서 기지국과 동기화를 수행하기 위한 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정; 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정; 및 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정;을 포함한다.

Description

이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법{MOBILE CUMMUNICATION TERMINAL AND SYNCHRONIZATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 통신 시스템에서 기지국과 동기화를 수행하기 위한 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 관한 것이다.
다중 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서 기지국(BS; Base Station)과 이동 통신 단말 등의 가입국(SS; Subscriber Station)이 통신 링크를 형성하기 위하여는 동기화 과정이 필수적이다.
하향 링크(DL; DownLink)의 경우 이동 통신 단말은 기지국에서 송신한 프리앰블(Preamble)을 이용하여 동기를 획득한다. 하향 링크 동기를 획득한 이동 통신 단말들은 획득한 동기를 기준으로 상향 링크(UL; UpLink) 신호를 송신한다. 이때, 단말들이 송신하는 신호들간 간섭을 최소화하고, 정상적인 통신 링크 구성을 위하여 기지국이 단말들의 송신 시점과 송신 출력 등을 제어하는 상향 링크 동기가 요구된다.
이와 같은 상향 링크 동기 과정은 레인징(ranging)이라고 한다. 레인징은 이동 통신 단말이 기지국에 접속 시도를 하는 과정에서 수행하는 초기 레인징(initial ranging)과 통신 링크를 구성한 후, 송신 시점과 송신 출력을 추적, 유지하기 위한 주기적인 레인징(periodic ranging) 등으로 구성된다.
여기서, 기지국의 서비스 범위 내에 있는 이동 통신 단말들은 아무 문제없이 기지국에 접속할 수 있다. 그러나, 기지국의 서비스 범위, 즉 통신 거리를 확장할 필요가 있거나 확장하게 될 경우, 확장된 범위에 위치한 이동 통신 단말은 하향 링크의 동기는 획득 가능하지만 상향 링크의 초기 동기는 정상적으로 이루어지지 않을 수 있다. 이는 이동 통신 단말은 하향 링크 동기를 획득한 시점을 기준으로 초기 레인징 신호를 송신하는데 전파 지연으로 인하여 기지국에서 수신한 레인징 신호가 레인징 영역, 즉 레인징 신호의 수신을 위하여 할당된 시간 영역을 벗어날 수 있기 때문이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 레인징 영역을 증가시키는 경우 무선 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.
KR 10-2006-0106559 A
본 발명은 기지국의 서비스 범위 밖에 있는 이동 통신 단말이 기지국과 상향 링크의 동기화를 수행할 수 있는 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은, 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정; 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정; 및 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정;을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은, 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정; 상기 기지국과 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정; 상기 1차 동기화가 실패하는 경우, 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정; 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정; 및 상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은, 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정; 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정하는 과정; 상기 기지국과 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정; 상기 1차 동기화가 실패하는 경우, 측정된 수신 신호 강도 지수로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정; 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정; 및 상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정;을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하향 링크 신호는 하향 링크의 동기화를 위한 프리앰블 데이터를 포함하고, 상기 상향 링크 신호는 상향 링크의 동기화를 위한 레인징 데이터를 포함할 수 있다.
상기 하향 링크 신호의 수신과 상기 상향 링크 신호의 송신은 서로 다른 주파수 대역에서 이루어질 수 있다.
상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정은 하기의 수학식 1에 의하여 이루어질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019064543084-pat00001
(여기서, d는 기지국과의 거리(m), Tx는 기지국의 송신 출력(dBm), RSSI는 하향 링크 신호의 수신 신호 강도 지수(dBm), n은 경로 손실 계수를 의미한다.)
상기 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정은, 상기 1차 동기화시에 송신된 상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정; 및 상기 지연 시간으로부터 상기 2차 동기화시에 송신할 상향 링크 신호의 보정 시간을 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은, 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간만큼 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신할 수 있다.
상기 지연 시간의 계산은 하기의 수학식 2에 의하여 이루어지고, 상기 보정 시간의 계산은 하기의 수학식 3에 의하여 이루어질 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019064543084-pat00002
(여기서, te는 지연 시간(sec), c는 광속(m/s)을 의미한다.)
[수학식 3]
Figure 112019064543084-pat00003
(여기서, Δt는 보정 시간(sec), t0는 허용 지연 시간(sec)을 의미한다.)
상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은, 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간보다 적은 간격으로 순차적으로 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말은, 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하기 위한 수신부; 상기 수신부를 통하여 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정하기 위한 측정부; 상기 수신 신호 강도 지수로부터 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하기 위한 송신 제어부; 및 상기 기지국으로 상향 링크 신호를 송신하기 위한 송신부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 의하면, 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하여 동기화를 위한 상향 링크 신호를 송출함으로써 이동 통신 단말이 기지국의 서비스 범위 밖에 있는 경우에도 기지국과 상향 링크의 동기화를 달성할 수 있다.
또한, 기지국과의 거리를 수신된 하향 링크 신호의 세기를 나타내는 수신 신호 강도 지수에 의하여 계산함으로써 보다 정확하게 확인할 수 있으며, 하향 링크 신호의 수신과 상기 상향 링크 신호의 송신을 서로 다른 주파수 대역에서 수행함으로써 상향 링크 신호의 송신 시점이 조절하는 경우에도 하향 링크 신호와의 간섭 없이 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 기지국의 서비스 영역 내에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 일정 범위의 서비스 영역을 가지는 기지국 및 복수 개의 이동 통신 단말을 포함할 수 있다.
기지국은 일반적으로 이동 통신 단말과 통신하기 위한 고정국(fixed station)이며, 이동 통신 단말 및 다른 기지국과 통신하여 각종 데이터 및 제어 정보를 교환한다. 여기서, 기지국은 eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 엑세스 포인트(Access Point), ABS(Advanced Base Station) 등 다른 용어로 불릴 수 있음은 물론이다. 기지국은 일정 범위의 서비스 영역 내에 있는 이동 통신 단말에 통신 서비스를 제공한다.
이동 통신 단말은 이동성을 가질 수 있으며, 기지국과 통신하여 사용자 데이터 및 제어 정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. 이동 통신 단말은 MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대 기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 이동 통신 단말을 단말로 지칭하기로 한다.
여기서, 기지국의 서비스 영역 내에 있는 단말(단말 1)은 아무 문제없이 기지국에 접속할 수 있다. 그러나, 기지국이 서비스 영역, 즉 통신 거리 등을 확장할 필요가 있거나 확장하게 되는 경우, 기존의 서비스 영역 밖에 위치하는 단말(단말 2)은 기지국으로부터 송신되어 단말에 수신되는 하향 링크 신호의 동기화는 가능하지만 단말로부터 송신되어 기지국에 수신되는 상향 링크 신호의 동기화는 정상적으로 이루어지기 어려운 문제가 있다.
도 2는 기지국의 서비스 영역 내에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
다중 접속을 지원하는 이동 통신 시스템에서 기지국과 단말이 통신 링크를 형성하기 위해서는 동기화 과정이 필수이다. 이 중, 하향 링크(DL; Downlink) 신호의 경우 단말은 기지국에서 송신한 프리앰블(Preamble)을 이용하여 동기를 획득한다. 하향 링크 신호의 동기를 획득한 단말들은 획득한 동기를 기준으로 상향 링크(UL; Uplink) 신호를 송신한다. 이때, 단말들이 송신하는 신호들 간의 간섭을 최소화하고, 정상적인 통신 링크를 구성하기 위하여 기지국이 단말들의 송신 타이밍(Timing)과 송신 출력 등을 제어하는 상향 링크 신호의 동기화가 요구된다. 이런 상향 링크 신호의 동기화 절차를 레인징(Ranging)이라고 한다.
레인징은 단말이 기지국에 접속 시도를 하는 과정에서 수행하는 초기 레인징(Initial Ranging)과 통신 링크를 구성한 후 송신 타이밍과 송신 출력을 추적 및 유지하기 위한 주기적인 레인징(Periodic Ranging) 등으로 구성된다. 이하에서 설명되는 상향 링크 신호의 동기화는 단말이 기지국에 접속 시도를 하는 과정에서 수행하는 초기 레인징을 의미하나, 주기적인 레인징에 있어서도 필요에 따라 이를 변경하여 적용할 수 있음은 물론이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기지국의 서비스 영역 내에 있는 단말 1은 먼저 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하여 하향 링크의 동기화를 수행한다. 단말 1은 기지국의 서비스 영역 내에 있으므로, 충분한 전력의 하향 링크 신호를 기지국으로부터 수신하는 바 하향 링크 신호 내의 프리앰블 데이터(P)로부터 하향 링크 신호가 동기화될 수 있다. 여기서, 하향 링크 신호는 프리앰블 데이터(P) 이외에도 제어 데이터(C) 및 하향 링크 데이터(D)를 더 포함할 수 있으며, 하향 링크 신호에 포함되는 프리앰블 데이터(P), 제어 데이터(C) 및 하향 링크 데이터(D)의 내용은 하향 링크 신호와 관련한 다양한 기술이 그대로 적용될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 단말 1은 하향 링크 신호의 동기를 획득한 시점을 기준으로 상향 링크 신호를 송출한다. 여기서, 상향 링크 신호는 레인징 데이터(R)를 포함하며 기지국의 서비스 영역 내에서 단말 1로부터 송출되는 상향 링크 신호는 레인징 데이터(R)의 수신 영역 내로 수신되도록 미리 설정되어 있는 바, 단말 1로부터 송출되는 상향 링크 신호에 의해 기지국과 정상적으로 상향 링크의 동기화가 이루어질 수 있게 된다. 여기서, 상향 링크 신호는 레인징 데이터(R) 이외에도 상향 링크 데이터(U)를 더 포함할 수 있으며, 레인징 데이터(R) 및 상향 링크 데이터(U)의 내용은 상향 링크 신호와 관련한 다양한 기술이 그대로 적용될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
단말 1과 동일하게 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말 2 역시 먼저 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하여 하향 링크의 동기화를 수행한다. 일반적으로 기지국은 서비스 영역 밖에도 충분한 신호 전력으로 하향 링크 신호를 송출하는 바, 단말 2는 하향 링크 신호 내의 프리앰블 데이터(P)로부터 하향 링크 신호가 동기화될 수 있다.
그러나, 단말 2는 전술한 바와 같이 하향 링크 신호의 동기를 획득한 시점을 기준으로 상향 링크 신호를 송출하게 되는데, 이와 같은 상향 링크 신호에 포함되는 레인징 데이터(R)는 기지국과의 거리에 따른 전파 지연으로 인하여 레인징 데이터(R)의 수신 영역 내로 수신되지 못하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기지국의 레인징 데이터(R)의 수신 영역을 넓히는 방안도 생각될 수 있지만, 이는 기지국의 무선 자원을 낭비하는 결과를 초래한다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말 및 이를 이용한 동기화 방법에서는 기지국의 무선 자원을 낭비하지 않고서도 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말과 기지국의 상향 링크 동기화를 수행할 수 있는 기술적 특징을 제공한다. 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말 및 이를 이용한 동기화 방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말은 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하기 위한 수신부(100), 상기 수신부(100)를 통하여 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정하기 위한 측정부(200), 상기 수신 신호 강도 지수(RSSI)로부터 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하기 위한 송신 제어부(300) 및 상기 기지국으로 상향 링크 신호를 송신하기 위한 송신부(400)를 포함한다.
수신부(100)는 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신한다. 한편, 송신부(400)는 기지국으로 상향 링크 신호를 송신한다. 여기서, 수신부(100)와 송신부(400)는 각각 별개의 칩(chip)에 의해 독립된 구성 요소로서 구현될 수도 있고, 둘 이상이 하나의 칩에 의해 구현될 수도 있다. 뿐만 아니라 수신부(100)와 송신부(400)가 통합되어 단말 내에서 한 개의 송수신기(transceiver)로 구현될 수도 있음은 물론이다.
측정부(200)는 수신부(100)를 통하여 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정한다. 여기서, 수신 신호 강도 지수(RSSI)는 수신 신호의 전파 세기를 말하며, 수신된 신호 강도의 지표를 의미한다. 이와 같은, 수신 신호 강도 지수(RSSI)는 기지국으로부터 송출되는 신호, 예를 들어 하향 링크 신호의 세기를 나타낸다. 측정부(200)는 수신부(100)를 통하여 이와 같은 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하며, 메모리(memory) 및 프로세서(processor)로 구현될 수 있다.
송신 제어부(300)는 상기 측정부(200)로부터 측정된 수신 신호 강도 지수(RSSI)로부터 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절한다. 여기서, 송신 제어부(300)는 측정부(200)로부터 측정된 수신 신호 강도 지수(RSSI)로부터 기지국과 단말 사이의 거리를 계산하고, 계산된 기지국과 단말 사이의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절할 수 있다. 이와 같은 송신 제어부(300)는 메모리(memory) 및 프로세서(processor)로 구현될 수 있으며, 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법과 함께 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 내용을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국의 서비스 영역 밖에 있는 단말이 상향 링크 동기화를 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100), 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500) 및 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정(S600)을 포함한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말의 동기화 방법은 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100), 상기 기지국과 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정(S400), 상기 1차 동기화가 실패하는 경우 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500), 상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정(S600) 및 상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정(S400)을 포함할 수 있다.
이때, 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100) 이후에는 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200)이 더 수행될 수 있다. 이때, 1차 동기화가 실패하는 경우 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500)은 측정된 수신 신호 강도 지수(RSSI)로부터 상기 기지국과의 거리를 계산할 수 있다.
기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100)은 수신부(100)에 의하여 기지국으로부터 프리앰블 데이터(P)를 포함한 하향 링크 신호를 수신한다. 여기서, 하향 링크 신호는 프리앰블 데이터(P) 이외에도 제어 데이터(C) 및 하향 링크 데이터(D)를 더 포함할 수 있으며, 하향 링크 신호에 포함되는 프리앰블 데이터(P), 제어 데이터(C) 및 하향 링크 데이터(D)의 내용은 하향 링크 신호와 관련한 다양한 기술이 그대로 적용될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200)은 측정부(200)에 의하여 수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정한다. 여기서, 수신 신호 강도 지수(RSSI)는 수신 신호의 전파 세기를 말하며, 수신된 신호 강도의 지표를 의미한다. 이와 같은, 수신 신호 강도 지수(RSSI)는 기지국으로부터 송출되는 신호, 예를 들어 하향 링크 신호의 세기를 나타낸다. 측정부(200)는 수신부(100)를 통하여 이와 같은 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하며, 이와 같은 측정부(200)는 메모리(memory) 및 프로세서(processor)로 구현될 수 있음은 전술한 바와 같다.
수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200) 이후에는 하향 링크의 동기화를 시도하는 과정(S300)이 수행될 수 있다. 여기서, 하향 링크의 동기화를 시도하는 과정(S300)은 하향 링크 신호의 프리앰블 데이터(P)를 이용하여 하향 링크의 동기화를 시도하며, 하향 링크 신호가 정상적으로 수신되지 않아 하향 링크의 동기화가 실패하는 경우 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100)을 다시 수행하게 된다.
하향 링크 신호가 정상적으로 수신되어 하향 링크의 동기화가 성공한 것으로 판단되면, 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정(S400)이 수행된다. 여기서, 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정(S400)이라 함은 상향 링크 신호의 송신 시점이 조절되지 않은 상태에서 하향 링크 신호의 프리앰블 데이터(P)에 의하여 획득한 상향 링크 신호의 송신 시점에 따라 상향 링크 신호를 송출하여 동기화를 시도하는 과정을 의미하며, 후술할 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정(S400)은 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절한 이후에 동기화를 시도하는 과정을 의미한다.
여기서, 전술한 바와 같이 단말이 기지국의 서비스 영역 내에 위치하는 경우, 단말로부터 송출되는 상향 링크 신호의 레인징 데이터(R)는 기지국의 레인징 데이터(R)의 수신 영역 내로 수신되도록 미리 설정되어 있는 바, 기지국과 단말 간의 상향 링크의 동기화가 이루어진다. 그러나, 단말이 기지국의 서비스 영역 밖에 위치하는 경우 단말로부터 송출되는 상향 링크 신호에 포함되는 레인징 데이터(R)는 기지국과의 거리에 따른 전파 지연으로 인하여 레인징 데이터(R)의 수신 영역 내로 수신되지 못하게 된다.
이와 같이, 단말로부터 송출되는 상향 링크 신호에 포함되는 레인징 데이터(R)는 기지국과의 거리에 따른 전파 지연으로 인하여 레인징 데이터(R)의 수신 영역 내로 수신되지 못하게 되어 1차 동기화가 실패한 것으로 판정되면, 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500)이 수행된다.
여기서, 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500)은 전술한 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200)에서 측정된 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 이용할 수 있으며, 하기의 수학식 1에 의하여 이루어질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019064543084-pat00004
(여기서, d는 기지국과의 거리(m), Tx는 기지국의 송신 출력(dBm), RSSI는 하향 링크 신호의 수신 신호 강도 지수(dBm), n은 경로 손실 계수를 의미한다.)
즉, 수신 신호 강도 지수(RSSI)는 기지국과의 거리에 따라 점차 감소하는 관계를 가지며, 기지국과의 거리를 계산하는 과정(S500)에서는 이를 이용하여 수신 신호 강도 지수(RSSI)로부터 기지국과의 거리를 계산할 수 있다. 여기서, 기지국의 송신 출력은 기지국이 하향 링크 신호를 송신하는 출력을 의미하며, 경로 손실 계수는 예를 들어 1 내지 4 범위 내의 상수로서 기지국과 단말 사이의 전파 손실에 따라 변경하여 적용되는 값을 의미한다.
기지국과의 거리가 계산되면, 이에 따라 상향 링크의 송신 시점을 조절하는 과정(S600)이 수행된다. 여기서, 상기 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정(S600)은 상기 1차 동기화시에 송신된 상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정 및 상기 지연 시간으로부터 상기 2차 동기화시에 송신할 상향 링크 신호의 보정 시간을 계산하는 과정을 포함할 수 있다.
상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정은 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호가 지연된 시간을 계산한다. 여기서, 지연 시간의 계산은 하기의 수학식 2에 의하여 이루어질 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019064543084-pat00005
(여기서, te는 지연 시간(sec), c는 광속(m/s)을 의미한다.)
즉, 상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정은 기지국과의 거리를 신호의 속도로 나누어 상향 링크 신호가 지연된 시간을 계산할 수 있다. 그런데, 상향 링크 신호는 일반적으로 허용된 허용 지연 시간을 가진다. 여기서, 허용 지연 시간이라 함은 기지국의 서비스 영역 내에 있는 단말이 상향 링크 신호를 송출하여 기지국에 수신되는 상향 링크 신호의 레인징 데이터(R)의 영역 내에 수신될 수 있는 범위를 의미하며, 기지국에 수신되는 상향 링크 신호 내의 시간축 상에서 레인징 데이터(R)의 폭을 의미한다.
따라서, 상향 링크 신호의 송신 시점이 실제적으로 조절되기 위한 보정 시간을 계산하는 과정에서는 상기 지연 시간으로부터 상기 2차 동기화시에 송신할 상향 링크 신호의 보정 시간을 계산한다. 여기서, 보정 시간의 계산은 하기의 수학식 3에 의하여 이루어질 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112019064543084-pat00006
(여기서, Δt는 보정 시간(sec), t0는 허용 지연 시간(sec)을 의미한다.)
이와 같이 보정 시간이 계산되어 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정(S600)이 수행되면, 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정이 다시 수행될 수 있다. 이때, 2차 동기화를 시도하는 과정은 기지국으로부터 다시 하향 링크 신호를 수신하고, 수신된 하향 링크 신호에 포함되어 있는 프리앰블 데이터(P)를 이용하여 상향 링크 신호의 송신 시점을 확인하여야 하므로, 2차 동기화를 시도하는 과정 전에는 전술한 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100), 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200) 및 하향 링크의 동기화를 확인하는 과정(S300)이 다시 수행될 수 있다.
여기서, 하향 링크 신호를 수신하는 과정(S100), 수신 신호 강도 지수(RSSI)를 측정하는 과정(S200) 및 하향 링크의 동기화를 확인하는 과정(S300)이 다시 수행되어 하향 링크가 동기화 된 것이 확인되면, 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정이 수행되며, 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정에서는 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간만큼 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신함으로써 단말로부터 송출되는 상향 링크 신호에 포함되는 레인징 데이터(R)가 기지국에 수신되는 상향 링크 신호에 포함되는 레인징 데이터(R)의 영역 내로 포함될 수 있게 되어, 기지국의 서비스 범위 밖에 있는 단말이 기지국과 상향 링크의 동기화를 수행할 수 있게 된다.
이와 같이, 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정에는 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간만큼 빠르게 조절한다. 여기서, 무선 통신 시스템은 크게 주파수 분할 방식(FDD; Frequency Division Duplex)과 시간 분할 방식(TDD; Time Division Duplex)으로 나뉜다. 전술한 바와 같이, 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정에는 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간만큼 빠르게 조절하므로, 보정 시간에 의하여 상향 링크 신호의 송신 시점은 기지국으로부터 다시 수신되는 하향 링크 신호의 시간 영역과 중첩될 수 있다. 따라서, 하향 링크 신호의 수신과 상향 링크 신호의 송신은 서로 다른 주파수 대역에서 이루어지는 주파수 분할 방식에 이를 적용하는 경우 보다 효과적으로 무선 통신을 수행할 수 있게 된다.
또한, 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간보다 적은 간격으로 순차적으로 빠르게 조절하여, 상향 링크 신호를 송신할 수 있다. 일반적으로, 수신 신호 강도 지수로부터 단말과 기지국과의 거리는 계산될 수 있으나, 계산된 거리 값은 정확한 거리 값을 나타내지 않을 수 있다. 따라서, 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정에서 상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간보다 적은 간격으로 순차적으로 빠르게 조절하여, 상향 링크 신호를 송신함으로써, 정확하지 않은 거리 값으로부터 보정 시간이 계산되어 상향 링크 신호가 기지국의 레인징 데이터(R)의 수신 영역으로부터 오히려 더 벗어나게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말 및 이의 동기화 방법에 의하면, 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하여 동기화를 위한 상향 링크 신호를 송출함으로써 이동 통신 단말이 기지국의 서비스 범위 밖에 있는 경우에도 기지국과 상향 링크의 동기화를 달성할 수 있다.
또한, 기지국과의 거리를 수신된 하향 링크 신호의 세기를 나타내는 수신 신호 강도 지수에 의하여 계산함으로써 보다 정확하게 확인할 수 있으며, 하향 링크 신호의 수신과 상기 상향 링크 신호의 송신을 서로 다른 주파수 대역에서 수행함으로써 상향 링크 신호의 송신 시점이 조절하는 경우에도 하향 링크 신호와의 간섭 없이 무선 통신을 수행할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 수신부 200: 측정부
300: 송신 제어부 400: 송신부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정;
    상기 기지국과 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정;
    상기 1차 동기화가 실패하는 경우, 수신된 하향 링크 신호로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정;
    상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정; 및
    상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정;을 포함하고,
    상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정은 하기의 수학식 1에 의하여 이루어지고,
    상기 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정은,
    상기 1차 동기화시에 송신된 상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정; 및
    상기 지연 시간으로부터 상기 2차 동기화시에 송신할 상향 링크 신호의 보정 시간을 계산하는 과정;을 포함하며,
    상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은,
    상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간보다 적은 간격으로 순차적으로 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신하는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112020066427461-pat00016

    (여기서, d는 기지국과의 거리(m), Tx는 기지국의 송신 출력(dBm), RSSI는 하향 링크 신호의 수신 신호 강도 지수(dBm), n은 경로 손실 계수를 의미한다.)
  3. 기지국으로부터 하향 링크 신호를 수신하는 과정;
    수신된 하향 링크 신호로부터 수신 신호 강도 지수(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 측정하는 과정;
    상기 기지국과 상향 링크의 1차 동기화를 시도하는 과정;
    상기 1차 동기화가 실패하는 경우, 측정된 수신 신호 강도 지수로부터 상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정;
    상기 기지국과의 거리에 따라 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정; 및
    상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정;을 포함하고,
    상기 기지국과의 거리를 계산하는 과정은 하기의 수학식 1에 의하여 이루어지고,
    상기 상향 링크 신호의 송신 시점을 조절하는 과정은,
    상기 1차 동기화시에 송신된 상향 링크 신호의 지연 시간을 계산하는 과정; 및
    상기 지연 시간으로부터 상기 2차 동기화시에 송신할 상향 링크 신호의 보정 시간을 계산하는 과정;을 포함하며,
    상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은,
    상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간보다 적은 간격으로 순차적으로 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신하는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112020066427461-pat00017

    (여기서, d는 기지국과의 거리(m), Tx는 기지국의 송신 출력(dBm), RSSI는 하향 링크 신호의 수신 신호 강도 지수(dBm), n은 경로 손실 계수를 의미한다.)
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하향 링크 신호는 하향 링크의 동기화를 위한 프리앰블 데이터를 포함하고,
    상기 상향 링크 신호는 상향 링크의 동기화를 위한 레인징 데이터를 포함하는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하향 링크 신호의 수신과 상기 상향 링크 신호의 송신은 서로 다른 주파수 대역에서 이루어지는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 기지국과 상향 링크의 2차 동기화를 시도하는 과정은,
    상향 링크 신호의 송신 시점을 상기 보정 시간만큼 빠르게 조절하여, 상기 상향 링크 신호를 송신하는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
  9. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 지연 시간의 계산은 하기의 수학식 2에 의하여 이루어지고,
    상기 보정 시간의 계산은 하기의 수학식 3에 의하여 이루어지는 이동 통신 단말의 동기화 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112020066427461-pat00008

    (여기서, te는 지연 시간(sec), c는 광속(m/s)을 의미한다.)
    [수학식 3]
    Figure 112020066427461-pat00009

    (여기서, Δt는 보정 시간(sec), t0는 허용 지연 시간(sec)을 의미한다.)
  10. 삭제
  11. 삭제
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